(57)【要約】      （修正有）【課題】小型かつ簡素な構成で発電能力が高い揚水式家庭用発電機を提供する。【解決手段】本揚水式家庭用発電機１は、貯水槽１１と、揚水ポンプ１２と、ランナー１３と、発電モータ１４と、貯水槽１１と揚水ポンプ１２とを接続する揚水管１５と、一端１６ａが揚水ポンプ１２に接続され揚水ポンプ１２の水を貯水槽１１に戻す吐出管１６とを備える。さらに、ランナー１３に向けて水を噴射する水圧ノズル１７が吐出管１６の他端１６ｂに設けられ、発電モータ１４はコアレス型発電モータであることを特徴とする。ランナー１３はぺルトン水車であることが好ましい。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
貯水槽と、揚水ポンプと、ランナーと、発電モータと、前記貯水槽と前記揚水ポンプとを接続する揚水管と、一端が前記揚水ポンプに接続され前記揚水ポンプの水を前記貯水槽に戻す吐出管と、を備えた揚水式家庭用発電機であって、
前記吐出管の他端に設けられ、前記ランナーに向けて前記水を噴射する水圧ノズルをさらに備え、
前記発電モータがコアレス型発電モータであることを特徴とする揚水式家庭用発電機。
【請求項２】
前記ランナーはぺルトン水車であることを特徴とする請求項１記載の揚水式家庭用発電機。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、揚水式家庭用発電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料の大量消費が一因となって引き起こされる天候不順等の地球温暖化は近年益々社会生活に影響を及ぼしており、これを改善する技術開発が要求されている。例えば、自動車産業においても近い将来、電気自動車の更なる普及が進むと予測されている。
【０００３】
このような状況の下、一般家庭において生活用の電力とマイカー用の電力とが賄えられるような環境に優しい発電機であって、しかも小型で高性能な発電機が存在すれば、地球環境の保全や電気自動車の普及に貢献するものとなることは言うまでもない。
【０００４】
従来技術として、例えば、特許文献１に記載の揚水式自家用発電装置が知られている。この揚水式自家用発電装置では貯水槽と受水槽とを水圧管で接続し、水圧管の途中に水車を設け、貯水槽から水圧管を介して受水漕に落下させる際に水車を回転させて、落下する水のエネルギーを利用して発電を行っている。また、受水漕に落下した水は揚水ポンプにより再び貯水槽に戻され、水を循環して使用している。
【０００５】
しかしながら、この揚水式自家用発電装置は十分な発電量を得るために、貯水槽を大型化させ、かつ、この貯水槽と受水槽とを接続する水圧管を十分長くする必要があり、実際に家庭に設置・発電するには困難であると考えられる。またスペースを取る構成部品である水槽を少なくとも２つ用意する必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平３−７３６７７号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
本考案は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、従来の家庭用発電機が有する欠点を排除した発電機を提供することを目的とする。すなわち、本考案は、小型かつ簡素な構成で高性能な揚水式家庭用発電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本考案者は、風力発電等別用途で従来用いられていた特殊な発電モータ（後述するコアレス型発電モータ）を本考案の発電機として採用するとともに水圧ノズルを揚水ポンプの出口側に設置すれば、飛躍的に大きな発電量が得られることを見出し、本考案を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本考案は、次の構成・特徴を採用するものである。
１．貯水槽と、揚水ポンプと、ランナーと、発電モータと、前記貯水槽と前記揚水ポンプとを接続する揚水管と、一端が前記揚水ポンプに接続され前記揚水ポンプの水を前記貯水槽に戻す吐出管と、を備えた揚水式家庭用発電機であって、
前記吐出管の他端に設けられ、前記ランナーに向けて前記水を噴射する水圧ノズルをさらに備え、
前記発電モータがコアレス型発電モータであることを特徴とする揚水式家庭用発電機。
２．前記ランナーはぺルトン水車であることを特徴とする１記載の揚水式家庭用発電機。
【考案の効果】
【００１０】
本考案の揚水式家庭用発電機では水圧ノズルを採用するため、揚水ポンプとランナーとの間に吐出管の揚程差を必要とせず、発電機の装置全体を小型かつ簡素な構造にすることができる。例えば、本考案の装置全体を設置するために必要な場所は畳半分程の面積で済む。また、本考案の揚水式家庭用発電機は、簡素な構造ゆえに故障の恐れが少なく、耐久性に優れるといったメリットもある。
【００１１】
また、本考案の揚水式家庭用発電機ではコアレス型発電モータを採用するため、低速回転でもその消費電力の１０倍以上の発電量を得ることが可能である。従って、本考案の装置を稼働させるためにコアレス型発電モータや揚水ポンプにおいて電力を消費させても、十分な発電量を得ることができるといえる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本考案の揚水式家庭用発電機の概略を示した図である。
【考案を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づき説明するが、本発明は、下記の具体的な
実施形態に何等限定されるものではない。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本考案の揚水式家庭用発電機の概略を示す。この揚水式家庭用発電機１は、
貯水槽１１と、揚水ポンプ１２と、ランナー１３と、発電モータ１４と、貯水槽１１と揚水ポンプ１２とを接続する揚水管１５と、一端が前記揚水ポンプに接続され揚水ポンプ１２の水を貯水槽１１に戻す吐出管１６と、を備える。
【００１５】
さらに、吐出管１６の他端１６ｂには水圧ノズル１７が設けられ、ランナー１３に向けて水を噴射する。ここで、ランナー１３は、ぺルトン水車、フランシス水車、斜流水車、プロペラ水車など様々な水車を適用可能であるが、比較的少ない水量でも回転性能が高いぺルトン水車が好ましい。また、ランナー１３の外径は、後述する発電モータ１４との関係からφ３００ｍｍ〜φ６００ｍｍ程度の寸法が好ましい。また、ランナー１３は、その回転面の下端１３ａが常に水面に触れないよう上方に設置することが好ましく、さらに貯水槽１１をなるべく小型化させる観点から、装置稼働時の最も高い水位より若干高い位置に当該下端１３ａが位置するよう設置することが最も好ましい。
【００１６】
また、本考案の効果を奏するために必要な貯水槽１１の貯水量は、要求する発電量とそれに対応して搭載される揚水ポンプ１２と発電モータ１４の能力によって異なるが、３０〜１００リットル程度である。なお、貯水槽１１には、図示しない給水口と排水口が設けられており、貯水量の調節の他、メンテナンス等のため水の交換も簡単に行うことができる。
【００１７】
一方、揚水ポンプ１２として、揚水機能があれば特に制限されないが、例えば、毎分４０リットル程度の一般家庭用給水自動ポンプを利用してもよい。揚水ポンプ１２は、その運転圧力等を調節可能な図示しない操作パネルを備えていてもよい。操作パネルは、後述する水圧ノズル１７に流入する水圧を調整するとともに安定にする。貯水槽１１が図１に示すような水平な上面１１ａを備えていれば、揚水ポンプ１２をこの上面１１ａに設置してもよい。
【００１８】
なお、吐出管１６は、揚水ポンプ１２から貯水槽１１内の水圧ノズル１７まで水を輸送する長さを有していれば十分であり、上記従来技術のようにランナー１３の駆動に必要な揚程差を確保する為の長さを要しない。その代わりに、水圧ノズル１７において装置内を循環する水の圧力を高め、高圧力の水をランナー１３に向けて噴射する。
【００１９】
噴射された水を受けたランナー１３は回転し、ランナー１３に接続された回転軸１８とともに発電モータ１４を回転させる。この発電モータ１４によって回転動力からエネルギー変換され、家庭用電力として家庭に供給されることになる。なお、図１のように、余剰電力などを蓄電可能とするため、本装置１に蓄電装置１９を追加してもよい。
【００２０】
また、本考案の重要な特徴の一つは、発電モータ１４がコアの無いコイルを複数備えた発電モータ（以下、「コアレス型発電モータ」）を採用していることである。このコアレス型発電モータ１４の構造は、例えば、特開２００２−３２０３６４号公報に詳細に記載されている。また、実際の製品としては、太陽光のハイブリッド発電機や風力用発電機に搭載されている。しかしながら、本考案者は、揚水式家庭用発電機としてこれまで採用されていないことに着眼し、このコアレス型発電モータ１４の技術と水圧ノズル１７の技術とを従来の揚水式家庭用発電機に採用すれば、上述した従来の課題が大変具合よく解消されることに想到した。
【００２１】
本考案に採用可能なコアレス型発電モータ１４の例示として、例えば、スカイ電子製の（１）ＳＫＹ−ＨＲ３００、（２）ＳＫＹ−ＨＲ３５０、（３）ＳＫＹ−ＨＲ３５０Ｗ、（４）ＳＫＹ−ＨＧ４５０、（５）ＳＫＹ−ＨＧ４５０Ｗ、及び（６）ＳＫＹ−ＨＧ６００などの機種が挙げられ、所望のサイズ・発電量に応じて適宜選択可能である。具体的には、上記製品のタービン外径及び３００ｒｐｍ時の出力は、それぞれ、（１）φ３００ｍｍ及び約５００Ｗ、（２）φ３５０ｍｍ及び約１ｋＷ、（３）φ３５０ｍｍ及び約２ｋＷ、（４）φ４５０ｍｍ及び約３ｋＷ、（５）φ４５０ｍｍ及び約５ｋＷ、及び（６）φ６００ｍｍ及び約１０ｋＷである。
【００２２】
このようなコアレス型発電モータ１４は、３００ｒｐｍ程度の低速回転でも高出力が期待できる高効率の発電モータである。このように低速回転の使用を前提とするため、ランナー１３の外径寸法を発電モータ１４の外径寸法とほぼ同様にし、これらの間を回転軸１８で直接接続する簡素な構造にすることも可能である。つまり、回転数を変換する装置等を設置する必要はない。また、発電モータ１４自体の寿命も最低１０年以上と言われている。
【００２３】
以上のように、本考案の装置は、化石燃料をエネルギー源とした通常の発電機（回転数が１０００〜２０００ｒｐｍと高い）の能力では考えられないような発電性能を発揮する。具体的には、消費電力に対して１０倍以上の出力を得ることができる。また、本考案の装置は、環境調和など次世代に向けたメリットも大きく、国際的にも貢献度の高い発電機であると言える。本考案の装置が普及した場合の効果を以下例示する。
（１）地球環境の保全に著しく貢献し、１００％無公害の装置である。
（２）原油の枯渇防止等の地球資源の保護が図られる。
（３）家庭での消費電力以外は余剰電力として売電可能である。また、電気自動車等を保有した場合にマイカー充電が可能となり、燃料費を大幅に削減することができる。
（４）風力発電や太陽光発電のように、発電に際し気候、天候、設置地域の影響を全く受けない。また、住居又は車庫内に設置可能なため、劣化による発電性能低下の恐れもない。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本考案の装置は、小型・簡素な高性能な揚水式家庭用発電機であるため、産業上有用である。
【符号の説明】
【００２５】
１    揚水式家庭用発電機
１１    貯水槽
１１ａ    貯水槽の上面
１２    揚水ポンプ
１３    ランナー
１３ａ    ランナーの下端
１４    コアレス型発電モータ
１５    揚水管
１６    吐出管
１６ａ、１６ｂ    吐出管の端
１７    水圧ノズル
１８    回転軸
１９    充電装置
【図１】
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