(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易な構成で構築できる発電システムを提供する。【解決手段】発電機システムは、家屋１０の水路１１０，１３０に設けられた発電機２００と、発電機２００を制御する制御装置３００と、を備える。発電機２００は、水路１１０，１３０における水流を利用して発電を行う。【選択図】図１
2009047007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電システムであって、
家屋に設けられた水路と、
前記水路に設けられた発電機と、
前記発電機を制御する制御装置と、
を備え、
前記発電機は、前記水路における水流を利用して発電を行う、発電システム。
【請求項２】
請求項１記載の発電システムであって、
前記水路は、前記家屋に設けられた竪樋である、発電システム。
【請求項３】
請求項１又は２記載の発電システムであって、
前記制御装置は、前記発電機をモータとして動作させることによって前記水路内の前記発電機の位置に累積した不要物を前記羽根で除去する除去モードを有する、発電システム。
【請求項４】
請求項３記載の発電システムであって、
前記発電機は、羽根を有するロータを有し、
前記羽根の前端部と後端部の少なくとも一方に刃が形成されている、発電システム。
【請求項５】
請求項３又は４記載の発電システムであって、
前記羽根の前端部と後端部の両方に刃が形成されており、
前記制御装置は、前記除去モードにおいて、前記ロータを正逆両方向に交互に動作させる、発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発電システムに関し、また、家庭用に適した発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭用の発電システムとしては、例えば以下の特許文献に開示されたものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１２４８４６号公報
【０００４】
この発電システムでは、太陽光や風力を利用して発電を行っている。しかし、従来の発電システムは、かなり大がかりなシステムとなるため、広い設置場所が必要であり、また、システム構築の費用もかなり高額になるという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来に比べて簡易な構成で構築できる発電システム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】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］  発電システムであって、
家屋に設けられた水路と、
前記水路に設けられた発電機と、
前記発電機を制御する制御装置と、
を備え、
前記発電機は、前記水路における水流を利用して発電を行う、発電システム。
【０００８】
このシステムによれば、家屋の水路に設けられた発電機で発電を行うので、簡易な構成で発電システムを構築することが可能である。また、従来利用されていなかった家屋の水路の水流のエネルギを有効活用して発電を行うことが可能である。
【０００９】
［適用例２］  適用例１記載の発電システムであって、
前記水路は、前記家屋に設けられた竪樋である、発電システム。
【００１０】
雨天時には竪樋内にかなりの勢いで水流が流れるので、かなりの量の発電を行うことが可能である。
【００１１】
［適用例３］  適用例１又は２記載の発電システムであって、
前記制御装置は、前記発電機をモータとして動作させることによって前記水路内の前記発電機の位置に累積した不要物を前記羽根で除去する除去モードを有する、発電システム。
【００１２】
この構成によれば、水路に蓄積しやすい不要物を除去して水路の流通を改善することができ、また、発電能力を維持することが可能でる。
【００１３】
［適用例４］  適用例３記載の発電システムであって、
前記発電機は、羽根を有するロータを有し、
前記羽根の前端部と後端部の少なくとも一方に刃が形成されている、発電システム。
【００１４】
この構成によれば、除去モードにおいて不要物を刃で切断できるので、より効率的に不要物を除去することが可能である。
【００１５】
［適用例５］  適用例３又は４記載の発電システムであって、
前記羽根の前端部と後端部の両方に刃が形成されており、
前記制御装置は、前記除去モードにおいて、前記ロータを正逆両方向に交互に動作させる、発電システム。
【００１６】
この構成によれば、発電機の前後にある不要物の両方を切断しつつ除去することが可能となる。
【００１７】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、発電システム及びその発電方法、発電システムの制御方法及び制御装置等の形態で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】
【００１８】
次に、本発明の実施の形態を以下の順序で説明する。
A．実施例：
B．変形例
【００１９】
A．実施例：
図１（Ａ）は、本発明の一実施例としての発電システムの構成を示す説明図である。家屋１０には、軒樋１００と、竪樋１１０と、雨水マス１２０と、地中の排水路１３０とが設けられている。竪樋１１０と排水路１３０には、複数の発電機２００が設けられている。複数の発電機２００は、制御装置３００に接続されている。制御装置３００は、図示しない蓄電装置（例えば２次電池）を有しており、発電機２００で発電された電力を蓄えることが可能である。
【００２０】
雨天の際には、雨水が軒樋１００から竪樋１１０を経由して雨水マス１２０に集められ、さらに排水路１３０を経由して公共下水道に排水される。竪樋１１０や排水路１３０に設けられた複数の発電機２００は、この際の水流のエネルギを電気エネルギに変換する。こうして得られた電気エネルギは、制御装置３００内の蓄電装置に蓄えられ、家屋１０用の電力として利用される。
【００２１】
図１（Ｂ）は、河川から水洗い場１６０に導水する導水路１５０に発電機２００を設けた例を示している。この発電機２００も図１（Ａ）に示した制御装置３００に接続されている。従って、河川から水洗い場１６０に流れる水流のエネルギを電気エネルギに変換して、制御装置３００内の蓄電装置に蓄えることが可能である。
【００２２】
図１（Ｃ）は、一般家庭の台所におけるシンク槽１７０の排水管１８０に発電機２００を設けた例を示している。この発電機２００も図１（Ａ）に示した制御装置３００に接続されており、シンク槽１７０から排水管１８０を通して流れる水流のエネルギーを電気エネルギーに変換して、制御装置３００内の蓄電装置に蓄えることができる。
【００２３】
図２は、発電機２００の構成例を示す説明図である。図２（Ａ）は、竪樋１１０内に配置された発電機２００の縦断面を示しており、図２（Ｂ）はその横断面を示している。発電機２００は、羽根２１０（「フィン」とも呼ぶ）と、発電部２２０とを有している。発電部２２０は、図示しないロータとステータとを有しており、ロータが羽根２１０に連結されている。雨水が竪樋１１０内を下降すると、羽根２１０とロータとが中央の回転軸２１４回りに回転する。図２（Ｃ）は、竪樋１１０内に２つの発電機２００を近接して設けた例を示している。このように、複数の発電機２００を互いに近接した位置に設けることも可能である。
【００２４】
図２（Ｄ）に示す発電機２００ａは、図２（Ｂ）に示す発電機２００の羽根２１０の前端２１１と後端２１２をそれぞれ鋭利な刃としたものである。これらの刃２１１，２１２はステンレス鋼やセラミックスで構成することが可能である。刃２１１，２１２を有する発電機２００ａは、後述する不要物除去モードにおいて、発電機２００ａ近傍に蓄積した葉やゴミなどを切り裂く機能を有している。なお、刃を羽根２１０の前端２１１と後端２１２の両方に設ける必要は無く、いずれか一方のみに設けてもよい。
【００２５】
図３は、発電機の他の構成を示す説明図である。この発電機２００ｂは、羽根２１０と発電部２２０とが分離されており、これらが連結部２１５によって連結されている。連結部２１５は、例えばギアによって構成することができる。この例では、発電部２２０が水路の外部に設けられている。この発電機２００ｂでは、羽根２１０の位置における流路断面積が図２の例よりも大きくなるので、より効率的に発電を行うことが可能である。
【００２６】
図４は、発電機の更に他の構成を示す説明図である。この発電機２００ｃは、羽根２１０の外周に発電部２２０が設けられている。また、発電部２２０は、水路１３０の外側に突出した位置に設けられている。発電部２２０は、永久磁石を含むロータ２２２と、電磁コイルを含むステータ２２４とを有している。図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、ロータ２２２は、羽根２１０の外周に設けられており、水路内の水に接触している。一方、電磁コイルを含むステータ２２４は、水が入り込まないように密閉されたケーシング内に設けられている。ステータ２２４のコイルは、整流回路２３０に接続されており、この整流回路２３０において電力が生成される。このように、羽根２１０の外周に発電部２２０を設けるようにすれば、羽根２１０の位置における流路断面積が大きいので効率的に発電を行うことができ、また、図３に示した分離タイプに比べて発電機全体をコンパクトにすることができる。なお、この発電機２００ｃは、着脱が容易な構成とすることが好ましい。例えば、発電機２００ｃ全体を手前から奥の方向（紙面手前から紙面裏側に向かう方向）に沿って水路の間に挿入した後に、発電機２００ｃを図４の状態で固定できるように構成されていることが好ましい。
【００２７】
図５は、発電機の更に他の構成を示す説明図である。この発電機２００ｄは、図４に示した発電機２００ｃとほぼ同じ構成を有しているが、発電機２００ｄの前端と後端に継ぎ手２４０が設けられている点が図４の発電機と異なっている。水路１３０には、発電機２００ｄの継ぎ手と連結可能な継ぎ手１４０が設けられている。図４（Ａ）は、発電機２００ｄを着脱する状態を示している。すなわち、水路１３０の継ぎ手１４０を左右に開くことによって、発電機２００ｄを簡単に着脱することができる。図４（Ｂ）は、継ぎ手１４０，２４０を互いに連結することによって発電機２００ｄを水路１３０に固定した状態を示している。なお、継ぎ手１４０，２４０としては、ワンタッチ管継ぎ手などの接続の容易な連結部品を利用することが好ましい。
【００２８】
図１に示した発電システムは、以下のような各種の動作モードで利用することが可能である。
（１）発電モード
（２）排水促進モード
（３）不要物除去モード（除去モード）
「発電モード」は、水路内の水流を利用して発電を行う動作モードである。「排水促進モード」は、降雨量が多い場合などのように、水路内に大量の水が集まる場合に発電機をモータとして駆動させることによって、水路の排水能力を高める動作モードである。「不要物除去モード」は、発電機の近傍に葉やゴミなどの不要物が累積している場合に、発電機をモータとして回転させることによって、不要物を除去する動作モードである。発電機の羽根に図２（Ｄ）に示したような刃を設けるようにすれば、不要物を刃で切断できるので、より効率的に不要物を除去することが可能である。なお、不要物除去モードでは、所定の一方向（例えば通常の水流とは逆方向に流体を駆動する方向）に羽根２１０を連続的に回転させても良く、あるいは、正逆両方向に羽根２１０を交互に回転させてもよい。正逆両方向に回転させるようにすれば、より効果的に不要物を除去することが可能である。なお、これらの動作モードの切替は、例えば、制御装置３００に設けられているスイッチを操作することによって行うことができる。
【００２９】
以上のように、上記実施例によれば、家屋内の水路に発電機を設けて水路内の水流で発電を行うので、太陽光発電や風力発電を行う場合に比べて簡易な構成で発電システムを構築することができる。また、発電機の設置場所が水路内なので、太陽光発電や風力発電のような設備空間を要しないという利点がある。さらに、従来利用されていなかった雨水を新たなエネルギ源として利用しつつ発電を行うことができるという利点がある。
【００３０】
図６は、本発明の他の実施例としての発電システムの構成を示す説明図である。この発電システムでは、図１に示した構成に加えて、太陽光発電装置（ソーラーシステム）４１０が追加されている。太陽光発電装置４１０は、制御装置３００と接続されている。制御装置３００は、水路１１０，１３０内に設けられた発電機２００と、太陽光発電装置４１０とで発電された電力を蓄電し、家屋内の照明４２０やテレビ４３０などの各種の電気製品に電力を供給する制御を行う。制御装置３００は、更に、余剰電力を電力線５００を介して電力会社に買電することも可能である。すなわち、このシステムの制御装置３００は、家屋内の必要電力量と、発電装置２００，４１０で生成される電力量とのバランスに応じて、電力線５００から電力の供給を受けたり、あるいは電力線５００に電力を送出したりする機能を有している。このシステムによれば、家屋内の電力の需給に応じて電力の供給と送出とを任意に行えるので、効率の良い家庭内電力システムを構築することが可能である。
【００３１】
B．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００３２】
B１．変形例１：
本発明は、家庭の家屋に限らず、都市部のビルディングや排水システムにも適用可能である。例えば、ビルの雨水排水用の水路に多数の発電機を設けておき、それらで発電された電力をビルディング内に供給することが可能である。また、都市部の地下に埋設されている排水システムに発電機を設置することによって、発電システムを構築することも可能である。
【００３３】
B２．変形例２：
本発明は、排水に限らず、上水道に発電機を設置する場合にも適用可能である。このシステムでは、上水道の圧力が十分に高い場合には発電機で発電を行うことによって、上水道の水圧を適切な範囲に収めつつ、そのエネルギを電力として回収することができる。一方、上水道の圧力が適切な範囲よりも低い場合には、発電機をモータとして駆動させることによって、上水道の水圧を適切な範囲まで高めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施例としての発電システムの構成を示す説明図である。
【図２】発電機の構成例を示す説明図である。
【図３】発電機の他の構成を示す説明図である。
【図４】発電機の他の構成を示す説明図である。
【図５】発電機の他の構成を示す説明図である。
【図６】本発明の他の実施例としての発電システムの構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０…家屋
１００…軒樋
１１０…竪樋
１２０…雨水マス
１３０…排水路
１４０…継ぎ手
１５０…導水路
１６０…洗い場
１７０…シンク漕
１８０…排水管
２００…発電機
２１０…羽根
２１１…前端（刃）
２１２…後端（刃）
２１４…回転軸
２１５…連結部
２２０…発電部
２２２…ロータ
２２４…ステータ
２３０…整流回路
２４０…継ぎ手
３００…制御装置
４１０…太陽光発電装置
４２０…照明
４３０…テレビ
５００…電力線
【図１】
2009047007.tif 000003
【図２】
2009047007.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2009047007.tif 000007
【図６】
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