(57)【要約】【課題】精度の高い流量算出機能を備えた発電装置を提供すること。【解決手段】  流体の流れにより回転する羽根車と、前記羽根車の回転エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換手段と、前記エネルギー変換手段からの信号に基づいて流体の流量を算出する流量算出手段と、電気エネルギーを充電する充電手段と、充電電流を検出する検出手段と、消費手段を有し、前記検出手段による検出値に応じて前記消費手段での電気エネルギー消費量を調整する消費量調整手段とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流れにより回転する羽根車１と、前記羽根車１の回転エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換手段２と、前記エネルギー変換手段２からの信号に基づいて流体の流量を算出する流量算出手段３と、電気エネルギーを充電する充電手段４と、充電電流を検出する検出手段５と、消費手段６を有し、前記検出手段５による検出値に応じて前記消費手段６での電気エネルギー消費量を調整する消費量調整手段８とを備えたことを特徴とする流量算出機能を備えた発電装置。
【請求項２】
流体の流れにより回転する羽根車１と、前記羽根車１の回転エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換手段２と、前記エネルギー変換手段２からの信号に基づいて流体の流量を算出する流量算出手段３と、電気エネルギーを充電する充電手段４と、電流および電圧の積から求められる前記羽根車１への負荷を検出する負荷検出手段１８とを備え、前記負荷検出手段１８による検出負荷と、あらかじめ記憶している負荷および流量の関係とに基づいて、前記流量算出手段３による算出流量を補正することを特徴とする流量算出機能を備えた発電装置。
【請求項３】
流体の流れにより回転する羽根車１と、前記羽根車１の回転エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換手段２と、前記エネルギー変換手段２からの信号に基づいて流体の流量を算出する流量算出手段３と、電気エネルギーを充電する充電手段４と、充電と充電停止状態での流量算出とを交互に行う制御手段７とを備えたことを特徴とする流量算出機能を備えた発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流量を算出する機能を備えた発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発電装置は、流体が流れるときのエネルギーを利用して電気エネルギーを発生させ、その電気エネルギーを機器の駆動源として用いるために蓄電池に蓄えておく装置である。この発電装置としては、流量を算出する流量計の羽根車の回転を利用して電気エネルギーを発生させ、その電気エネルギーを流量計の駆動源とする流量計を備えた発電装置が知られている（特許文献１）。
【０００３】
しかしながら、この発電装置は、流量計の羽根車の回転を発電に使用しているため、羽根車の回転が減速し、流量計の測定値と実際流量の値との間に大きな誤差が生じることがあった。また、流体の流量が変化することによる発電量の変化によって、羽根車の回転が変化してしまうことでの流量計の測定値と実際流量の値にも誤差が生じていた。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２４０５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明が解決しようとする課題は、精度の高い流量算出機能を備えた発電装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、流体の流れにより回転する羽根車と、前記羽根車の回転エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換手段と、前記エネルギー変換手段からの信号に基づいて流体の流量を算出する流量算出手段と、電気エネルギーを充電する充電手段と、充電電流を検出する検出手段と、消費手段を有し、前記検出手段による検出値に応じて前記消費手段での電気エネルギー消費量を調整する消費量調整手段とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
請求項１の発明によれば、前記エネルギー変換手段で発生した電気エネルギーは、前記充電手段の充電量が変化しても、前記消費手段による消費量によって総消費電気エネルギーがほぼ一定に保たれ、前記流量算出手段は、充電電流の影響を受けることなく流量を算出でき、簡単な構成で流量を正確に測定することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、流体の流れにより回転する羽根車と、前記羽根車の回転エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換手段と、前記エネルギー変換手段からの信号に基づいて流体の流量を算出する流量算出手段と、電気エネルギーを充電する充電手段と、電流および電圧の積から求められる前記羽根車への負荷を検出する負荷検出手段とを備え、前記負荷検出手段による検出負荷と、あらかじめ記憶している負荷および流量の関係とに基づいて、前記流量算出手段による算出流量を補正することを特徴としている。
【０００９】
請求項２の発明によれば、前記羽根車への負荷が、電流と電圧を乗じて求められる。前記羽根車への負荷は、発電力と等価であるので、電流のみで算出した時より精度良く補正することができる。
【００１０】
さらに、請求項３に記載の発明は、流体の流れにより回転する羽根車と、前記羽根車の回転エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換手段と、前記エネルギー変換手段からの信号に基づいて流体の流量を算出する流量算出手段と、電気エネルギーを充電する充電手段と、充電と充電停止状態での流量算出とを交互に行う制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
請求項３の発明によれば、前記制御手段が、前記充電手段による充電と前記流量算出手段による流量算出とを交互に行うので、前記充電手段による電気エネルギー消費量の変化による影響を排除でき、流量を正確に測定することができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、精度の高い流量計を備えた発電装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。この実施の形態は、流量算出機能を備えた発電装置に実施される。
【００１４】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１の概要について説明する。この実施の形態１は、流体の流れにより回転する羽根車と、前記羽根車の回転エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換手段と、前記エネルギー変換手段からの信号に基づいて流体の流量を算出する流量算出手段と、電気エネルギーを充電する充電手段と、充電電流を検出する検出手段と、消費手段を有し、前記検出手段による検出値に応じて前記消費手段での電気エネルギー消費量を調整する消費量調整手段とを備えたことを特徴とする流量算出機能を備えた発電装置である。
【００１５】
この実施の形態１の作用について説明する。まず、流体が流路を流れて前記羽根車を回転させることにより、回転エネルギーを発生させる。この回転エネルギーは、前記羽根車に備えられている前記エネルギー変換手段にて電気エネルギーに変換される。この電気エネルギーは、前記充電手段にて充電され、このときの充電電流値が前記検出手段により検出される。そして、前記消費量調整手段が、前記検出手段の充電電流値に応じて、前記消費手段での電気エネルギーの消費量を調整する。そして、前記消費手段では、充電電流が減少すると電気エネルギーの消費量が増加し、逆に充電電流が増加すると電気エネルギー消費量が減少する。これにより、前記充電手段と前記消費手段とで消費されるエネルギーが、充電電流の変化にかかわらず、ほぼ一定になる。
【００１６】
つぎに、実施の形態１の流量算出機能を備えた発電装置における各構成要素について説明する。前記羽根車は、流路を通って流れてくる流体より回転し、回転エネルギーを得る機能を有し、流体が流れる流路中に回転自在に設けられている。
【００１７】
前記エネルギー変換手段は、前記羽根車で発生した回転エネルギーを電磁誘導により電気エネルギーに変換する機能を有している。前記エネルギー変換手段としては、前記羽根車の回転軸に磁石を設けて、この磁石の周囲に鉄芯を備えたコイルを配置した構成とすることができる。
【００１８】
前記流量算出手段は、流路を流れる流体の流量を算出する機能を有している。前記流量算出手段の算出方法としては、前記羽根車の回転数から、あらかじめ記憶しておいた流量と回転数に基づいて流量を算出する。
【００１９】
前記充電手段は、前記エネルギー変換手段にて生成された電気エネルギーを充電する機
能を有している。前記充電手段としては、好ましくは、充電と放電の両方が可能な蓄電池（二次電池）とするが、コンデンサとすることもできる。前記充電手段で充電される電気エネルギーは、利用機器に使用することができる。たとえば、軟水器に用いる場合は、蓄えた電気エネルギーを制御回路や弁機構の駆動源として用いたり、流量計に遠隔監視制御器を備え、その駆動源として用いることで、遠隔地へ情報を転送したりすることが可能である。
【００２０】
前記検出手段は、前記充電手段の充電電流を検出する機能を有している。
【００２１】
前記消費量調節手段は、前記検出手段の検出値に応じて、前記消費手段による電気エネルギーの消費量を調節する機能を有している。前記消費量調節手段は、前記消費手段と前記制御手段から構成される。前記消費手段は、好ましくは、トランジスタを用い、必要に応じて直列に抵抗を接続する。前記検出手段での充電電流の検出値が減少すると、前記制御手段は、前記消費手段に信号を送り電気エネルギーを消費させる。つまり、前記消費手段は、前記充電手段に蓄えきれない余剰の電気エネルギーを熱エネルギーとして消費する。
【００２２】
この実施の形態１によれば、前記エネルギー変換手段で発生した電気エネルギーは、前記充電手段の充電量が変化しても、前記消費手段による消費量によって総消費電気エネルギーがほぼ一定に保たれ、前記流量算出手段は、充電電流の影響を受けることなく流量を算出でき、簡単な構成で流量を正確に測定することができる。
【００２３】
この発明は、前記実施の形態１に限定されるものではなく、次の実施の形態２，３を含む。
【００２４】
（実施の形態２）
実施の形態２の概要について説明する。この実施の形態２は、流体の流れにより回転する羽根車と、前記羽根車の回転エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換手段と、前記エネルギー変換手段からの信号に基づいて流体の流量を算出する流量算出手段と、電気エネルギーを充電する充電手段と、電流および電圧の積から求められる前記羽根車への負荷を検出する負荷検出手段とを備え、前記負荷検出手段による検出負荷と、あらかじめ記憶している負荷および流量の関係とに基づいて、前記流量算出手段による算出流量を補正することを特徴とする流量算出機能を備えた発電装置である。
【００２５】
この実施の形態２においては、まず、流体が流路を流れて前記羽根車を回転させることにより、回転エネルギーを発生させる。この回転エネルギーは、前記羽根車に備えられている前記エネルギー変換手段にて電気エネルギーに変換される。そして、前記流量算出手段が、前記羽根車の回転数から、あらかじめ記憶しておいた流量と回転数に基づいて流量を算出する。また、前記負荷検出手段は、電流と電圧から前記羽根車への負荷を検出する。そして、検出された負荷とあらかじめ記憶している負荷および流量の関係とに基づいて、算出した流量を補正する。この補正は、前記流量算出手段によらず、別の制御手段で行うように構成することができる。
【００２６】
前記負荷検出手段は、電流検出手段，電圧検出手段および前記制御手段とから構成することができる。前記電流検出手段と前記電圧検出手段で検出した値は、前記制御手段に信号が送られて、この制御手段が負荷を算出する。
【００２７】
このような前記実施の形態２によれば、前記羽根車への負荷が、電流と電圧を乗じて求められる。前記羽根車への負荷は、発電力と等価であるので、電流のみで算出した時より精度良く補正することができる。
【００２８】
（実施の形態３）
実施の形態３の概要について説明する。この実施の形態３では、流体の流れにより回転する羽根車と、前記羽根車の回転エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換手段と、前記エネルギー変換手段からの信号に基づいて流体の流量を算出する流量算出手段と、電気エネルギーを充電する充電手段と、充電と充電停止状態での流量算出とを交互に行う制御手段とを備えたことを特徴とする流量算出機能を備えた発電装置である。
【００２９】
この実施の形態３においては、まず、流体が流路を流れて前記羽根車を回転させることにより、回転エネルギーを発生させる。この回転エネルギーは、前記羽根車に備えられているエネルギー変換手段にて電気エネルギーに変換される。この電気エネルギーは、前記充電手段にて充電される。そして、前記制御手段が、前記充電手段による充電および前記流量算出手段による充電を停止した状態での流量算出とを交互に行って、前記流量算出手段にて流体の流量を算出する。
【００３０】
前記制御手段は、前記充電手段の充電と前記流量算出手段の流量算出を制御するためのものである。前記制御手段には、タイマーが内蔵されており、前記充電手段の充電と充電を停止した状態での前記流量算出手段の流量算出とをタイマー制御により交互に行わせる。
【００３１】
このような前記実施の形態３によれば、前記制御手段が、充電と充電を停止した状態での流量算出とを交互に行って流体の流量を算出することにより、流量算出時に充電による影響を排除できるので、流量を正確に測定することができる。
【実施例１】
【００３２】
以下、この発明の実施例１を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明の実施例１の概略構成を示す説明図である。この流量算出機能を備えた発電装置は、流体の流れにより回転する羽根車１と、前記羽根車１の回転エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換手段２と、前記エネルギー変換手段２からの信号に基づいて流体の流量を算出する流量算出手段３と、電気エネルギーを充電する充電手段４と、充電電流を検出する検出手段５と、電気エネルギーを消費する消費手段６および消費量を制御する制御手段７を有する消費量調整手段８とを主要部として備えている。
【００３３】
前記羽根車１は、流路９中に回転自在に設けられており、前記流路９の流体の流れによって回転する。
【００３４】
前記エネルギー変換手段２は、前記羽根車１の周囲に設けられており、前記羽根車１の回転エネルギーを、つまり電磁誘導を利用して電気エネルギーに変換する。前記エネルギー変換手段２は、磁石（図示省略）およびコイル（図示省略）により構成されている。前記エネルギー変換手段２は、一対の第一信号線１０，１０を介して前記流量算出手段３に接続されている。
【００３５】
前記流量算出手段３は、前記エネルギー変換手段２からの信号に基づいて、前記流路９を流れる流体の流量を算出する。算出された流量のデータは、前記流量算出手段３から第二信号線１１を介して前記制御手段７へ送られる。また、前記流量算出手段３は、一対の第三信号線１２，１２を介して前記充電手段４，制御機器１３に接続されている。
【００３６】
前記充電手段４は、充電と放電の両方が可能な蓄電池（二次電池）が用いられている。また、前記充電手段４は、前記エネルギー変換手段２からの電気エネルギーが蓄えられ、充電した電気エネルギーは前記制御手段７などの電源として用いられる。
【００３７】
前記消費量調整手段８は、前記消費手段６と前記制御手段７により構成されており、前記制御手段７は、第四信号線１４を介して前記検出手段５の検出値を入力して制御する。この制御手段７は、前記制御機器１３に内蔵されている。この実施例１での前記制御機器１３は、軟水器（図示省略）とし、その電源を前記エネルギー変換手段２の電気エネルギーによってまかなっている。また、前記消費手段６は、前記制御手段７から信号に応じて、電気エネルギーを消費する。前記消費手段６としては、トランジスタを使用している。
【００３８】
また、前記一対の第三信号線１２，１２うち一方の第三信号線１２には、整流器１５，前記検出手段５，充電電流制御手段１６が設けられている。前記整流器１５は、前記流量算出手段３からの電流を整流する機能を有し、前記一方の第三信号線１２の前記流量算出手段３と前記充電手段４との間に設けられる。この整流器１５としては、ダイオードとしている。
【００３９】
前記検出手段５は、前記充電手段４に充電される電流値を検出する。検出された充電電流値は、前記第四信号線１４を介して信号として前記制御手段７へ送られる。また、前記制御手段７は、第五信号線１７を介して前記消費手段６のベースに接続されており、前記検出手段５にて検出した充電電流値に基づいて、電気エネルギーの消費量を調整する信号を前記消費手段６へ送る。
【００４０】
前記充電電流制御手段１６は、前記充電手段４に充電される電流を制御する機能を有している。たとえば、前記充電手段４の電気エネルギーの充電許容量に達する電流値になったことを判断した場合は、充電を停止または充電電流量を減少させる制御を行う回路である。
【００４１】
以下、この実施例１の具体的作用について説明する。まず、前記羽根車１は、前記流路９を流体が流れることにより回転する。この前記羽根車１の回転に伴って前記エネルギー変換手段２の磁石（図示省略）が回転し、前記コイル（図示省略）中を通過する磁束が変化して前記コイル（図示省略）に電気エネルギーが発生する。そして、この電気エネルギーの一部は、前記流量算出手段３の駆動源として使用される。前記流量算出手段３では、前記羽根車１の回転数から、あらかじめ記憶しておいた流量と回転数に基づいて流量を算出する。その算出流量は、信号として前記制御手段７に送られる。前記エネルギー変換手段２で発生し、前記流量算出手段３で消費されなかった残りの電気エネルギーは、前記充電手段４の充電と前記消費手段６での消費に供される。
【００４２】
ここで、電気エネルギーの消費量の調整について詳細に説明する。まず、前記検出手段５は、充電電流を検出したデータを信号として前記制御手段７に送る。前記制御手段７には、前記検出手段５による検出値が、設定値となるように前記消費手段６のベースに電気エネルギーを消費させるための信号を送る。また、前記充電手段４で充電された電気エネルギーは、前記制御機器１３である軟水器（図示省略）の制御回路や弁機構に利用している。そのため、前記充電手段４では、充電と放電が行われ、充電量は刻々変化している。
【００４３】
そして、充電電流の値が減少すると、前記検出手段５から前記制御手段７へその信号が送られる。その信号を受けた前記制御手段７は、電気エネルギーを消費させるための信号を前記消費手段６へ送り、前記消費手段６で電気エネルギーを消費させる。逆に、充電電流の値が増大すると、前記消費手段６での電気エネルギーの消費を減少させるように制御される。
【００４４】
以上のように、実施例１において、前記エネルギー変換手段２で発生した電気エネルギーは、前記充電手段４の充電量が変化しても、前記消費手段６による消費量によって総消
費電気エネルギーがほぼ一定に保たれている。そのため、前記流量算出手段３は、充電電流の影響を受けることなく流量を算出でき、簡単な構成で流量を正確に測定することができる。
【実施例２】
【００４５】
つぎに、実施例２について図２に基づいて説明する。図２は、この発明の実施例２の概略構成を示す説明図である。また、図１と同一構成要素には、同一符号を付し、その説明を省略する。図３は、この発明における負荷と補正回転数との関係の一例を示す説明図である。
【００４６】
この流量算出機能を備えた発電装置は、流体の流れにより回転する羽根車１と、前記羽根車１の回転エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換手段２と、前記エネルギー変換手段２からの信号に基づいて流体の流量を算出する流量算出手段３と、電気エネルギーを充電する充電手段４と、電流および電圧の積から求められる前記羽根車１への負荷を検出する負荷検出手段１８とを主要部として備えている。
【００４７】
前記負荷検出手段１８は、前記流量算出手段３と前記充電手段４の間に設けられている。前記負荷検出手段１８は、電流検出手段１９，電圧検出手段２０および前記制御手段７により構成されている。前記電流検出手段１９は、第六信号線２１を介して前記制御手段７に接続されており、前記電圧検出手段２０は、第七信号線２２を介して前記制御手段７に接続されている。
【００４８】
この実施例２の流量の補正について説明する。前記流量算出手段３は、前記羽根車１の回転数から、あらかじめ記憶しておいた流量と回転数に基づいて流量を算出する。その算出流量（検出流量）信号が前記制御手段７へ送られる。そして、前記負荷検出手段１８は、前記電流検出手段１９と前記電圧検出手段２０から前記流量算出手段３にかかる電流値と電圧値を検出し、検出信号を前記制御手段７へ送る。前記制御手段７は、検出した電圧および電流の積である負荷（負荷量）と、図３に示される負荷と補正回転数との関係に基づいての補正回転数とを求める。そして、前記制御手段７は、求めた補正回転数により検出流量を補正する。
【００４９】
たとえば、前記流量算出手段３にて交流電流の周波数より求めた回転数が２０００rpm，前記流量算出手段３にかかる電流値３Aおよび電圧値１Vであったとする。この場合、前記羽根車１への負荷は、電流値と電圧値との積より算出されるので、３Wになる。図３を参照にすると、負荷３Wのときの補正回転数は、３００rpmである。そうすると、補正後の回転数は、求めた回転数と補正回転数との和より算出されるので、２３００rpmとなる。そして、この補正後の回転数によって、補正後の流量が、あらかじめ記憶しておいた流量と回転数に基づいて算出される。
【００５０】
以上のように、実施例２によれば、前記羽根車１への負荷が、電流と電圧を乗じて求められる。前記羽根車１への負荷は、発電力と等価であるので、電流のみで算出した時より精度良く補正することができる。
【実施例３】
【００５１】
つぎに、実施例３について図４に基づいて説明する。図４は、この発明の実施例３の概略構成を示す説明図である。また、図１と同一構成要素には、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５２】
この流量算出機能を備えた発電装置は、流体の流れにより回転する羽根車１と、前記羽根車１の回転エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換手段２と、前記エネ
ルギー変換手段２からの信号に基づいて流体の流量を算出する流量算出手段３と、電気エネルギーを充電する充電手段４と、前記充電手段４による充電と充電を停止した状態での流量算出とを交互に行う制御手段７とを備えている。
【００５３】
前記流量算出手段３と前記充電手段４との間には、切替手段２３が設けられている。前記切替手段２３は、第八信号線２４を介して前記制御手段７に接続され、前記制御手段７により開閉が制御されるように構成されている。
【００５４】
前記制御手段７には、タイマー（図示省略）が内蔵されており、前記切替手段２３を所定時間毎に開閉する。
【００５５】
この実施例３の流量の算出について説明する。前記切替手段２３が閉じているとき、前記充電手段４への電気エネルギーの充電を行う。このとき、前記制御手段７は、流量の算出を行わない。すなわち、前記流量算出手段３の算出値を無効とする。そして、前記切替手段２３を開いているとき、充電を行わない。このとき、前記制御手段７は、前記流量算出手段３で算出された流量を有効な算出流量とする。そして、前記制御手段７は、充電と充電を停止した状態での流量算出とを交互に繰り返して行う。
【００５６】
以上のように、実施例３において、前記制御手段７が、充電と充電を停止した状態での流量算出とを交互に行って流体の流量を計測することにより、流量算出時は充電を停止するので、充電による流量算出への影響を排除でき、流量を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】この発明の実施例１の概略構成を示す説明図である。
【図２】この発明の実施例２の概略構成を示す説明図である。
【図３】この発明における負荷と補正回転数との関係の一例を示す説明図である。
【図４】この発明の実施例３の概略構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５８】
１    羽根車
２    エネルギー変換手段
３    流量算出手段
４    充電手段
５    検出手段
６    消費手段
７    制御手段
８    消費量調整手段
１８    負荷検出手段
【図１】
2005287188.tif 000003
【図２】
2005287188.tif 000004
【図３】
2005287188.tif 000005
【図４】
2005287188.tif 000006