(57)【要約】      （修正有）【課題】水力と風力で効率よく安定した電力を設置工事なしに提供できるハイブリッド小型発電装置を提供する。【解決手段】サポニウス式風車３を第一の回転軸５に設け、ワンウェイクラッチ６を介して垂直羽根式風車４を設ける。第一の回転軸５はプーリー８、１０とベルト９を介して発電機７に回転を伝え、風車軸受け２２を介して風車取り付けフレーム１２に設け、該風車取り付けフレームと発電機は発電ベース板１３に固定する。更に、発電ベース板の下に浮体２１と水車取り付けフレーム１４を設け、該水車取り付けフレームに水車を設け、該水車から第二の回転軸１５、第一のギア１７、第二のギア１８、第三の回転軸１９を介して発電機に回転を伝える。【選択図】図１
0003214546.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
電力を発生させる装置であって、サポニウス式風車と垂直羽根式風車が設けられ、該サポニウス式風車に結合された第一の回転軸に、ワンウェイクラッチを介して垂直羽根式風車が設けられ、該第一の回転軸は軸受けを介して風車取り付けフレームに固定され、該風車取り付けフレームは発電ベース板に固定され、前記第一の回転軸の片方に第一のプーリーが設けられ、該第一のプーリーと第二のプーリーにはベルトが掛けられ、該第二のプーリーは電磁クラッチを介して発電機の軸に結合され、該発電機は前記発電ベース板に設けられ、該発電ベース板の下部には水車取り付けフレームと浮体が設けられ、該水車取り付けフレームには軸受けを介して第二の回転軸が設けられ、該第二の回転軸の片方には水車が設けられ、もう一方には第一のギアが設けられ、該第一のギアは第二のギアと噛み合わされ、該第二のギアは第三の回転軸の片方に設けられ、該第三の回転軸のもう一方は前記発電機の回転軸に結合され、該第三の回転軸は軸受けを介して水車取り付けフレームに設けられたことを特徴とするハイブリッド小型発電機。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本考案は、水力と風力を利用して発電を行うハイブリッド小型発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、風力発電や水力発電、太陽光発電などの自然エネルギーを組み合わせて安定した発電を行う装置が考案されている。【０００３】  小型の発電装置においては、少ない風力や水力でも効率よく安定して発電できる装置が求められている。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】  従来の風力発電や水力発電の自然エネルギーで発電を行うためには、風が強く、水流の大きい場所を選択して設置する必要がある。一方、小型の発電装置においては発電した電気を使う場所の近くに設置することが求められる。近くに風が強く、水流の大きい場所がない場合、弱風や少水流でも発電が出来れば、小型発電装置が広く活用される。【０００５】  また、発電装置を設置するためには設置工事が必要となり、設置するためには時間と費用が多く必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本考案はこのような問題を解決するため、風力発電のための羽根を２種類用意して、一つは弱風でも回転するサポニウス式形状、もう一つは風力が強くなった時に効率よく回転する垂直式形状を採用して、垂直式形状の風車の回転軸をワンウェイクラッチ機構で結合する。【０００７】  また、水力発電用の螺旋型の水車を設け、該水車の回転軸を前記垂直式形状風車の回転軸から回転を伝達する機構を介して、発電機を回転させる。発電機は、内部の磁石配列が隣り合う磁石の磁極の向きが９０度ずつ回転した配列の構成を持たせる。【０００８】  前記構成の発電装置をベース板の上下に構成して、このベース板の下に浮体２１を設け、発電装置を川や海の水上に浮かべて発電を行う。
【考案の効果】
【０００９】  本考案によれば、弱風や少水流でも効率良く発電ができ、設置工事の必要がない小型発電機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本考案の実施形態における小型発電装置の構成図である。
【図２】本考案のサポニウス式風車の構成図である。
【図３】本考案の垂直羽根式風車の構成図である。
【図４】本考案の発電機の内部構成図である。
【考案を実施するための形態】
【００１１】  以下、この考案にかかる好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図１において、この考案にかかる小型発電機の実施形態の構成図を示すと、小型発電機は、尾翼１と、カバー２と、サポニウス式風車３と、垂直羽根式風車４と、第一の回転軸５と、ワンウェイクラッチ６と、発電機７と、第二の回転軸１５と、螺旋式水車１６と、発電ベース板１３と、浮体２１を有する。
【００１２】  サポニウス式風車３は第一の回転軸５に結合されている。
【００１３】  前記サポニウス式風車３は、羽根の構造により弱い風でも回転することができる特徴がある。また、該サポニウス式風車３の上部には尾翼１が設けられ、該尾翼１の動く方向に合わせて、該サポニウス式風車３の風上に対する回転方向と反対側の前側をカバー２で風を遮る構造になっている。前記構造とすることによって、回転方向にだけ風が当たるようになり効率よく前記サポニウス式風車３が回転する。
【００１４】  前記サポニウス式風車３の上面図を図２に示すと、サポニウス式風車は羽根３１が回転軸に対して円形に配置されている。また、風向きから向かって右側にカバー３２が設けられ、尾翼３３が風向きに応じて向きを変えるのと連動して該カバー３２も向きを変える構成となっている。
【００１５】  また、図１において、前記第一の回転軸５にはワンウェイクラッチ６を介して垂直羽根式風車４が設けられている。該垂直羽根式風車４も前記サポニウス式風車３上部の前記尾翼１の動く方向に合わせて、該垂直羽根式風車４の風向きから向かって右の前側をカバー２で風を遮る構造になっている。前記構造とすることによって、回転方向にだけ風が当たるようになり効率よく前記垂直羽根式風車４が回転する。
【００１６】  前記垂直羽根式風車４の上面図を図３に示すと、垂直羽根式風車４は全体が円柱の形状をしており羽根４１が回転軸に対して円形に配置されている。また、風向きから向かって右側にカバー４２が設けられ、尾翼１が風向きに応じて向きを変えるのと連動して該カバー４２も向きを変える構成となっている。
【００１７】  更に、図１において前記ワンウェイクラッチ６は前記垂直羽根式風車４が前記第一の回転軸５よりも回転が速く回転すると該垂直羽根式風車４のトルクを該第一の回転軸５に伝え、反対に該垂直羽根式風車４が該第一の回転軸５よりも回転が遅く回転すると該垂直羽根式風車４のトルクは該第一の回転軸５に伝えられなくなる動作をする。すなわち、風が弱い期間は前記サポニウス式風車３の回転が前記垂直羽根式風車４の回転より速く回転するため、該サポニウス式風車３の回転トルクで該第一の回転軸５が回転し、風が強くなり、該垂直羽根式風車４の回転速度が該サポニウス式風車３の回転速度より速く回転すると該垂直羽根式風車４の回転トルクが該第一の回転軸５に伝えられ、該第一の回転軸５は該垂直羽根式風車４の回転トルクと前記サポニウス式風車３の回転トルクで回転する。
【００１８】  前記第一の回転軸５には、第一のプーリー８が設けられ、ベルト９を介して第二のプーリー１０に結合され、該第二のプーリー１０は電磁クラッチ１１を介して発電機７の軸に結合され、該発電機７を回転させることにより発電を行う。一方、前記第一の回転軸５は風車軸受け２２、風車取り付けフレーム１２を介して発電ベース板１３に固定されている。更に、該発電機７は発電ベース板１３に固定されている。また、回転センサー２５が風車取り付けフレーム１２に設けられ、前記第二のプーリー１０の回転速度を測定する。該回転センサーが発生する信号は制御盤２０に接続されており、該制御盤２０が前記電磁クラッチ１１を制御する。
【００１９】  前記電磁クラッチ１１は前記第二のプーリー１０の回転速度が規定値以上になった場合に、該プーリー１０の回転を該発電機７の軸に回転を伝える動作をする。つまり、発電機７を回転させるトルクに満たない回転速度の場合には、前記サポニウス式風車３の回転を該発電機７から該電磁クラッチ１１で切り離し、該サポニウス式風車３の回転速度が規定値以上になった場合に該電磁クラッチ１１で結合する。この方法によって、確実に該発電機７を始動できる構成となっている。
【００２０】  一方、発電ベース板１３下部には、水車取り付けフレーム１４が設けられ、該水車取り付けフレーム１４には水車軸受け２３を介して第二の回転軸１５が設けられ、該第二の回転軸１５には螺旋式水車１６が設けられている。該螺旋式水車１６は一般に落差が少なく流量の多い所で効率的に回転する特長がある。本考案の実施例として該螺旋式水車１６をプロペラ式水車で置き換えることも可能である。水車の形状については限定しない。
【００２１】  一方、前記第二の回転軸１５には、第一のギア１７が設けられている。該第一のギア１７は第二のギア１８と噛み合い、該第二のギア１８は第三の回転軸１９に接続されており、該第三の回転軸１９のもう片方は前記発電機７の回転軸に軸継手で結合されており、前記発電機７を回転させる構成になっている。一方、前記第三の回転軸１９は、発電機軸受け２４を介して水車取り付けフレーム１４に固定されている。
【００２２】  前記発電機７は内部の磁石配列が隣り合う磁石の磁極の向きが９０度ずつ回転した配列の発電機となっている。前記配列にすることによって、発電に必要な磁束密度が高くなり発電量が多くなる、また該発電機７のゴギングも少なくなると言う特長がある。本考案の実施例として該発電機７の内部磁石配列の磁極の向きが、１８０度ずつ回転した磁石配列の発電機も含むものである。
【００２３】  発電機７の断面を図４に示すと、ローター５１の内側に磁石５２が設けられ、該磁石５２の配列は隣り合う磁石の磁極の向きが９０度ずつ回転した配列となっている。また、ローター５１が回転軸５５と結合されている。一方、ステーター５４の外周にコイル５３が設けられ、前記磁石５２が回転すると該コイル５３に電流が発生する構成となっている。また、発電効率を上げるために、前記コイル５３の内側にも隣り合う磁石の磁極の向きが９０度ずつ回転した配列の磁石を設ける事についても限定しない。
【００２４】  一方、図１において前記制御盤２０が前記発電ベース板１３に固定されており、該制御盤２０は前記発電機７によって発電された電気の整流、蓄電、電力変換、小型発電機全体の制御を行い、安定した電力を外部へ供給する仕組みとなっている。
【００２５】  一方、前記発電ベース板１３の下側の両端には、平行な向きに二個の浮体２１が取り付けられている。該浮体２１は片方がボートの先端の形状をしており、川や海の流れがある所でも水の抵抗を受けにくい構造になっている。小型発電機を水上に浮かべて、水に流されてしまう事を防ぐためにチェーン又はワイヤー、ロープを使って陸又は川底、海底に固定する。
【００２６】  本考案では上記固定方法で行う事によって、発電装置本体を設置する工事を行う必要がないと言う特徴がある。
【００２７】  なお、本考案は、前記実施形態に限定されるものではなく、本考案の目的を達成できる範囲における構成や形態をも含むものである。
【実施例】
【００２８】  以下に本考案の一実施形態によるハイブリッド小型発電機の実施例を示す。
電気設備のない場所に、地震観測所などを設置する場合、計測器や記録機、通信機などを動作させる必要があるが、本発電機を使用する事で、風が弱く風力発電量が少なくても水力発電で補うことができ安定して電力を供給することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】  本考案は、電気設備のない場所で電力を供給する装置に適している。
【符号の説明】
【００３０】  １    尾翼
２    カバー
３    サポニウス式風車
４    垂直羽根式風車
５    第一の回転軸
６    ワンウェイクラッチ
７    発電機
８    第一のプーリー
９    ベルト
１０  第二のプーリー
１１  電磁クラッチ
１２  風車取り付けフレーム
１３  発電ベース板
１４  水車取り付けフレーム
１５  第二の回転軸
１６  螺旋式水車
１７  第一のギア
１８  第二のギア
１９  第三の回転軸
２０  制御盤
２１  浮体
２２  風車軸受け
２３  水車軸受け
２４  発電機軸受け
２５  回転センサー
３１  羽根
３２  カバー
３３  尾翼
４１  羽根
４２  カバー
５１  ローター
５２  磁石
５３  コイル
５４  ステーター
５５  回転軸
【図１】
0003214546.tif 000003
【図２】
0003214546.tif 000004
【図３】
0003214546.tif 000005
【図４】
0003214546.tif 000006