(57)【要約】【課題】  管路内を流動する有機流体を利用して発電することができるようにし、他の動力源を必要とすることなく発電が行え、各地域における下水、汚水道管渠整備事業に併用することで、省エネルギー、環境保全を目的とした流体管路を利用した発電方法を提供する。【解決手段】  有機流体が流れる管路の周壁に、管路の軸心を中心とする螺旋形状のコイル４を設け、この管路内を電荷を帯びた有機流体Ｂが流れることにより、前記コイル４に電流を生じさせて発電する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の管路を構成する管の周壁に、管の軸心を中心とする螺旋形状のコイルを設け、この管内に電荷を帯びた流体を流すことにより、前記コイルに電流を生じさせるようにする流体管路を利用した発電方法。
【請求項２】
既設管路の内面に取付けて内面を更生するエレメントに金属線材を設け、このエレメントを既設管路の内面に取付けることによって、金属線材で螺旋形状のコイルを形成し、この管内に電荷を帯びた流体を流すことにより、前記コイルに電流を生じさせるようにする流体管路を利用した発電方法。
【請求項３】
既設管路の内面に巻き付けて内面を更生する帯状更生材に金属線材を長さ方向に沿って設け、この帯状更生材を既設管路の内面に巻き付けることによって、金属線材で螺旋形状のコイルを形成し、この管内に電荷を帯びた流体を流すことにより、前記コイルに電流を生じさせるようにする流体管路を利用した発電方法。
【請求項４】
管本体の周壁に、管本体の軸心を中心とする螺旋形状のコイルを設けた発電用流体管路構成管。
【請求項５】
上記管本体がコンクリート管又は樹脂管の何れかであり、コイルが管本体における周壁の厚みの中に埋設され、コイルの両端部が周壁の外部に取出されている請求項４に記載の発電用流体管路構成管。
【請求項６】
既設管路の内周面に配置する更生管が形状記憶合成樹脂管であり、この形状記憶合成樹脂管の周壁に、樹脂管の軸心を中心とする螺旋形状のコイルを設けた既設管路の発電用更生管。
【請求項７】
周方向及び軸方向に順次接続することによって既設管路の内周面を更生するセグメントにコイルの構成金属線材を埋設し、このセグメントで既設管路の内周面を更生したときに、構成金属線材が順次接続されて既設管路の軸心を中心とする螺旋形状のコイルを形成するように構成金属線材の配置が設定されている既設管路の発電用更生部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、下水や汚水の管路を利用し、他の動力源を必用とすることなく発電できるようにした発電方法とこれに用いる流体管路構成管及び既設管路の更生部材に関する。
【背景技術】
【０００２】  都市計画事業や地域別汚水、下水道整備計画に伴う管渠築造は、一般家庭、共同住宅公共施設、事業所等あらゆる建設物に接続され、それぞれの建物内に人間が活動、生活を営む以上、必然的に下水、汚水を発生させることになり、これを管路で末端から段階的に合流させ、処理するのが汚水、下水道施設の目的である。【０００３】  このような処理施設までの管路内において、地域ごとに汚水、下水の発生量（流量）に差異はあるが，大量の有機流体が常時流れている。【０００４】  この有機流体は、正電荷（＋）を帯びており、管路内を流れる移動という運動により微弱な電気を生じさせているが、この電気については何ら利用も処理もされていないのが実情である。【０００５】  ところで、クリーンな発電方法として、太陽光発電や風力発電が、実用域に達する発電量を確保することに成功しているのは事実である（例えば、特許文献１と２参照）。
特許文献１      特開２０００−２５０６４６号公報
特許文献２      特開２００２−２３３１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】    しかしながら、太陽光発電や風力発電の実施には多額の設備コストが必要になり、採用の大きなネックになっている。【０００７】  そこで、この発明の課題は、管路内を流動する有機流体が正電荷（＋）を帯びている点に着目し、この有機流体を利用して発電することができるようにし、他の動力源を必要とすることなく発電が行え、各地域における下水、汚水道管渠整備事業に併用することで、省エネルギー、環境保全を目的とした流体管路を利用した発電方法とこれに用いる流体管路構成管及び既設管路の更生部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  上記のような課題を解決するため、第１の発明は、流体の管路を構成する管の周壁に、管の軸心を中心とする螺旋形状のコイルを設け、この管内に電荷を帯びた流体を流すことにより、前記コイルに電流を生じさせるようにする構成を採用したものである。【０００９】  第２の発明は、既設管路の内面に取付けて内面を更生するエレメントに金属線材を設け、このエレメントを既設管路の内面に取付けることによって、金属線材で螺旋形状のコイルを形成し、この管内に電荷を帯びた流体を流すことにより、前記コイルに電流を生じさせるようにする構成を採用したものである。【００１０】  第３の発明は、既設管路の内面に巻き付けて内面を更生する帯状更生材に金属線材を長さ方向に沿って設け、この帯状更生材を既設管路の内面に巻き付けることによって、金属線材で螺旋形状のコイルを形成し、この管内に電荷を帯びた流体を流すことにより、前記コイルに電流を生じさせるようにする構成を採用したものである。【００１１】  第４の発明は、管本体の周壁に、管本体の軸心を中心とする螺旋形状のコイルを設けた構成を採用したものである。【００１２】  第５の発明は、上記管本体がコンクリート管又は樹脂管の何れかであり、コイルが管本体における周壁の厚みの中に埋設され、コイルの両端部が周壁の外部に取出されている構成を採用したものである。【００１３】  第６の発明は、既設管路の内周面に配置する更生管が形状記憶合成樹脂管であり、この形状記憶合成樹脂管の周壁に、樹脂管の軸心を中心とする螺旋形状のコイルを設けた構成を採用したものである。【００１４】  第７の発明は、周方向及び軸方向に順次接続することによって既設管路の内周面を更生するセグメントにコイルの構成金属線材を埋設し、このセグメントで既設管路の内周面を更生したときに、構成金属線材が順次接続されて既設管路の軸心を中心とする螺旋形状のコイルを形成するように構成金属線材の配置が設定されている構成を採用したものである。
【発明の効果】
【００１５】  この発明によると、管路内を流動する正電荷を帯びた有機流体がコイル内を通過することにより、コイルに電流を生じさせることができ、汚水や下水の管路を利用するだけで、他の動力源を必要とすることなく発電が行え、クリーンでコストの安い電気を供給できると共に、各地域における下水、汚水道管渠整備事業に併用することで、省エネルギーと環境保全を実現することができる。【００１６】  また、各地域単位で汚水、下水道管渠を敷設する新規構築による管路での発電だけでなく、現在、整備されている汚水、下水道網の内壁面積は膨大なものであり、これらの管路の更生時に採用することにより、広範な地域での発電を簡単に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】  流体の管路を構成する管の周壁に螺旋形状のコイルを設け、この管内に電荷を帯びた流体を流すことにより、前記コイルに電流を生じさせる。
【実施例１】
【００１８】  図１と図２は、この発明の発電方法に用いる新造の管路構築用コンクリート管１を示し、このコンクリート管１は、周壁の内部に鉄筋バー２を有し、一方の端部に接続用の鋼製カラー３が設けられ、地中に接続状態で埋設するものである。【００１９】  このコンクリート管１における周壁の内部にコンクリート管１の軸心を中心とする螺旋形状のコイル４が埋設されている。【００２０】  上記コイル４、エナメル線や各種金属の裸線や樹脂被覆等の金属線を用い、コンクリート管１の製造過程において、組み立てた鉄筋バー２の外周に金属線を螺旋状に巻き付けてコイル４を形成し、型枠形成の後、従来と同じ成形工程でコンクリート管１を製造する。【００２１】  上記コンクリート管１の内周面で両端部には凹部５が設けられ、この凹部５内に一部が突出するよう周壁に埋設した端子板６にコイル４を形成した金属線４ａの端部がそれぞれ接続され、コンクリート管１を接続した状態で、隣接する端子板６を接続板７によってボルト８で結合し、隣接するコンクリート管１のコイル４を直列に順次電気的に接続すると共に、コンクリート管１の突き合わせた目地と凹部５内は、目地仕上げ材９で埋めるようになっている。【００２２】  なお、コンクリート管１のコイル４は、順次接続して長いコイルを構成する使用だけでなく、コンクリート管１の端部からコイル４の両端を取出して、一本のコンクリート管１だけの単体で発電に使用することもできる。【００２３】  上記コンクリート管１に埋設するコイル４は、図示の場合、金属線を数ピッチだけ密巻きにして形成した短いコイルを軸方向に複数配置して設けたが、金属線をコンクリート管１の軸方向略全長にわたって一定ピッチで巻き付けてコイル４を形成するようにしてもよい。【００２４】  図３乃至図５は、この発明の発電方法に用いる塩化ビニルのような新造管路用もしくは、既設管路Ａ内に設ける更生用管路構築用樹脂管１０を示し、この樹脂管１０の周壁の内部に上記金属線を、樹脂管１０の軸心を中心とする螺旋形状に埋設してコイル４を形成し、樹脂管１０の端部で内外面の一方にコイル４の端部が引き出され、樹脂管１０の接続時に、隣接する樹脂管１０のコイル４を図１の場合と同様に、端子板と接続板を用いて順次接続することができるようになっている。【００２５】  この樹脂管１０に設けるコイル４は、樹脂管１０の押し出し成形時に周壁内に埋設すればよく、図４のように、金属線を数ピッチだけ密巻きにして形成した短いコイルを軸方向に複数配置して設けたり、図５のように、金属線を樹脂管１０の軸方向に一定ピッチで巻き付けてコイル４を形成するようにしてもよい。【００２６】  図６は、比較的小径の既設管路Ａの内周面を更生するために用いる更生管１１を示し、この更生管１１が形状記憶合成樹脂管であり、この形状記憶合成樹脂管の周壁に、樹脂管の軸心を中心とする螺旋形状のコイル４が図４や図５と同様に設けられている。【００２７】  この更生管１１は、図６のように直径が縮むように折り畳んだ状態で更生せんとする既設管路Ａ内に挿入し、既設管路Ａ内で折り畳みを解くと、その復元性によって円筒形に戻って既設管路Ａの内周面に沿い、既設管路Ａの内面を更生すると共に、既設管路Ａの���周にコイル４を配置することができる。【００２８】  図７乃至図９は、比較的小径の既設管路Ａの内周面を更生するために用いるセグメント（ブロック）１２を示し、このセグメント１２は、塩化ビニル等を用い、既設管路Ａの内周面に接触する外径で、周方向の長さは複数で既設管路の内周面を覆えると共に、軸方向の幅は所定の寸法になるよう設定されている。【００２９】  このセグメント１２の厚み内には、周方向に沿って複数本の金属線４ａが傾斜状に埋設してあり、セグメント１２を既設管路Ａの内面に対して、周方向及び軸方向に並べて取付けて行くと、各セグメント１２の前記金属線４ａが周方向に順次接続されると共に、接続された金属線４ａによって既設管路Ａの内周に螺旋状のコイル４を形成するようになっていると共に、軸方向に隣接するコイル４の端部は、セグメント１２の端部内面側に設けた凹部において、図１と同様の手段で接続する。【００３０】  図１０乃至図１２は、比較的大径の既設管路Ａの内周面を更生するために用いるセグメント１３を示し、このセグメント１３は、塩化ビニル等を用い、既設管路Ａの内周面に接触する外径で、周方向の長さは複数で既設管路Ａの内周面を覆えると共に、軸方向の幅は所定の寸法になるよう設定され、周方向の両端には、一方が外面寄りで他方が内面寄りとなる重なり片１４と１５が連成され、この重なり片１４と１５の重なり面には、一方に突条１６と他方にこの突条が弾力的に嵌合する凹溝１７とが設けられている。【００３１】  このセグメント１３の厚み内には、周方向に沿って複数本の金属線４ａが傾斜状に埋設してあり、セグメント１３を既設管路Ａの内面に対して、周方向及び軸方向に並べて取付けて行くと、各セグメント１３の前記金属線４ａが、突条１６と凹溝１７の嵌合部分において周方向に順次接続されると共に、接続された金属線４ａによって既設管路Ａの内周に螺旋状のコイル４を形成するようになっていると共に、軸方向に隣接するコイル４の端部は、セグメント１３の端部内面側に設けた凹部において、図１と同様の手段で接続する。【００３２】  図１３は、既設管路Ａの内面に巻き付けて内面を更生する合成樹脂製の帯状更生材１８の例を示し、この帯状更生材１８に金属線材４ａを長さ方向に沿って設け、この帯状更生材１８を既設管路Ａの内部に設置した更生管１９の内面に螺旋状に巻き付けることによって、金属線材４ａで既設管路Ａの内周に螺旋形状のコイル４を形成することができようになっている。【００３３】  この発明の発電方法は、図１のコンクリート管１や図４と図５の樹脂管１０を用いて新たに管路を構築すれば、管路の周壁にコイル４が配置されることになる。【００３４】  また、既設管路Ａの更生時において、比較的小径の既設管路Ａでは、図４と図５の樹脂管１０や図６に示した形状記憶合成樹脂管１１を挿入して用いるか、図８のようなセグメント１２を内周面に貼り付けることにより、既設管路Ａ内周面を更生し、更に、比較的大径の既設管路Ａでは，図１０乃至図１２に示したセグメント１３を内周面に貼り付けることにより、それぞれ既設管路Ａの内周面を更生し、これによって、既設管路Ａの内周にコイル４を配置することができる。【００３５】  上記のような各管路において、図１４に例示するように、コイル４の両端を地上に取出して整流器２０、蓄電池２１、インバータ２２、商用電源との切り換え器２３等を介して負荷２４に接続しておく。【００３６】  上記管路内を流れる汚水や下水の有機流体Ｂは、正電荷（＋）を帯びており、コイル４の内側を電荷を帯びた流体Ｂが移動することになり、このコイル４と電荷を帯びた流体の関係は、図１５で示したフレミングの法則に従って、コイル４に一端が＋で他端が−となる電流が発生し、このコイル４によって連続的に発電した電力を負荷に給電することができる。【００３７】  このように、各地域単位で汚水、下水道管渠を敷設する新規構築による管路での発電だけでなく、現在、整備されている汚水、下水道網の既設管路Ａの更生時に採用することにより、広範な地域での発電を簡単に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】（Ａ）はこの発明の発電方法に用いる新造の管路構築用コンクリート管を示す接続状態の縦断正面図、（Ｂ）は接続部分の構造を拡大して示す平面図、（Ｃ）は接続部分の拡大した縦断正面図
【図２】図１の管路構築用コンクリート管の縦断側面図
【図３】この発明の発電方法に用いる更生用管路構築用樹脂管を既設管路内に設けた状態の縦断面図
【図４】更生用管路構築用樹脂管の斜視図
【図５】更生用管路構築用樹脂管の他の例を示す斜視図
【図６】更生管が形状記憶合成樹脂管の例を示す折り畳み状態の斜視図
【図７】比較的小径の既設管路の内周面を更生するために用いるセグメントを既設管路内に設けた状態の縦断正面図
【図８】セグメント斜視図
【図９】セグメントを設けた既設管路の縦断側面図
【図１０】比較的大径の既設管路の内周面を更生するために用いるセグメントを既設管路内に設けた状態の縦断側面図
【図１１】上記セグメントだけを組み立てた状態の斜視図
【図１２】（Ａ）はセグメントの斜視図、（Ｂ）はセグメントの接続部分の構造を分解して示す平面図、（Ｃ）は同じく分解して示す正面図
【図１３】（Ａ）は合成樹脂製の帯状更生材を用いて更生した既設管路の斜視図、（Ｂ）は帯状更生材の斜視図
【図１４】この発明の発電方法の実施の一例を示す説明図
【図１５】フレミングの法則を示す説明図
【符号の説明】
【００３９】１        コンクリート管
２        鉄筋バー
３        鋼製カラー
４        コイル
５        凹部
６        端子板
７        接続板
８        ボルト
９        目地仕上げ材
１０      更生用管路構築用樹脂管
１１      更生管
１２      セグメント
１３      セグメント
１４      重なり片
１５      重なり片
１６      突条
１７      凹溝
１８      帯状更生材
１９      更生管
２０      整流器
２１      蓄電池
２２      インバータ
２３      切り換え器
２４      負荷
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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