JP2012127151A - Power generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水流や海流等の流体のエネルギーを利用して発電を行う発電装置に関するものである。 The present invention relates to a power generation apparatus that generates power using the energy of a fluid such as a water current or an ocean current.
近年、世界規模でのエネルギー需要の急速な増大に伴い、これまでもっぱら依存していた石油やLNG等の化石燃料や原子力等のエネルギー源の代替あるいは新たに加えるエネルギー源として、枯渇や公害の虞のない自然エネルギーを利用しようとする様々な研究開発が積極的に進められている。 In recent years, with the rapid increase in energy demand on a global scale, there is a risk of depletion and pollution as an alternative or newly added energy source for fossil fuels such as oil and LNG, nuclear power, etc. Various research and development efforts are being made to use natural energy without energy.
このような自然エネルギーとしては、太陽光、潮流、風力等が利用可能であるが、いずれも時間や季節によって変動するという欠点を有している。これに対して、特に我が国においては、面積が小さい反面、周囲が海に囲まれているとともに、多くの河川を有しているために、時間や季節に関係なく、しかも無限であってエネルギー密度の高い海流や川の流れを利用した発電が可能となれば、有力なエネルギー源として活用することが可能になる。 As such natural energy, sunlight, tidal current, wind power, and the like can be used, but all have the disadvantage of fluctuating with time and season. On the other hand, especially in Japan, the area is small, but it is surrounded by the sea and has many rivers, so it has an infinite energy density regardless of time or season. If power generation using high currents and river flows becomes possible, it can be used as a powerful energy source.
この種の流体のエネルギーを利用した発電装置の内、例えば、海流を利用した発電装置としては、下記特許文献1において開示されたものが知られている。
Among power generation devices that use the energy of this type of fluid, for example, a power generation device that uses ocean currents is disclosed in
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、川の流れや海流等の流体による自然エネルギーを利用して、効率的に発電することができる発電装置を提供することを課題とするものである。 This invention is made | formed in view of this situation, and makes it a subject to provide the electric power generating apparatus which can generate electric power efficiently using the natural energy by fluids, such as a river flow and an ocean current. It is.
上記課題を解決するため、請求項1に記載の本発明に係る発電装置は、一端部に流体の流入口が形成されるとともに他端部に排出口が形成された筒状の第1の導管と、この導管内に軸線を一致させて設けられ、縮径部が上記流入口側に配置され、かつ拡径部が上記排出口側に配置されることにより外周面と上記第1の導管の内周面との間に上記流入口から上記排出口に向けて漸次断面積が小さくなる流体の流路を形成する円錐状または切頭円錐状の内壁部と、上記流路内に上記軸線に対して傾斜して設けられることにより、当該流路内に導入された流体に円周方向の流れを形成させる複数枚の案内ブレードと、上記排出口に臨む位置に回転板が上記軸線廻りに回転自在に設けられるとともに、当該回転板の排出口と対向する面に、上記流体の流れを受けて回転させるための複数の翼が上記軸線を中心とする円周方向に間隔をおいて配置された回転部材と、この回転部材の回転により発電を行う発電手段とを備えてなることを特徴とするものである。
In order to solve the above problem, the power generator according to the present invention described in
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、上記回転部材が、上記内壁部の上記拡径部の直径と同径に形成されて当該内壁部と上記軸線方向に対向する第1の回転板と、この第1の回転板と間隔をおいて上記軸線方向の下流側に配置されるとともに上記第1の回転板よりも大径に形成された第2の回転板とを備え、上記第1および第2の回転板間に上記翼が配置され、かつ上記第2の回転板の外周に案内壁が立設されることにより、上記当該案内壁の先端と上記第1の回転板の外周縁との間に、上記排出口から排出された上記流体を上記翼へと導く開口部が形成されていることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the rotating member is formed to have the same diameter as the diameter of the enlarged-diameter portion of the inner wall portion, and the inner wall portion and the axial direction are formed. An opposing first rotating plate, and a second rotating plate that is disposed on the downstream side in the axial direction with a distance from the first rotating plate and that has a larger diameter than the first rotating plate The wings are arranged between the first and second rotating plates, and a guide wall is erected on the outer periphery of the second rotating plate, whereby the tip of the guide wall and the first An opening for guiding the fluid discharged from the discharge port to the wing is formed between the outer peripheral edge of one rotating plate.
さらに、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、上記第1の導管の外周に、互いの軸線を一致させ、かつ径方向に間隔をおいて第2の導管が設けられることにより、上記第1および第2の導管間に上記流体の外周流路が形成され、かつ当該外周流路内に、上記案内ブレードと同じ方向に傾斜する複数の外周案内ブレードが配置されるとともに、上記回転部材の第2の回転板は、上記開口が上記流路および外周流路の排出口に臨む外径寸法に形成されていることを特徴とするものである。
Furthermore, in the invention described in claim 3, in the invention described in
請求項1〜3のいずれかに記載の発明によれば、第1の導管の流入口を川の流れ方向や海流の上流側に位置させ、かつ軸線方向を上記流れに沿って配置することにより、上記流体が流入口から漸次断面積が小さくなる流路内を排出口側に向けて流れる過程において、ベルヌーイの定理から明らかなように、次第に流速を増すとともに、案内ブレードによって円周方向への旋回流を形成しつつ、最終的に上記排出口から回転部材側へと排出される。
According to the invention described in any one of
すると、この流体は、回転部材の回転板上に設けられた翼に衝突し、これにより回転板が軸線廻りに高速回転することにより、発電手段による発電が行われる。
このように、上記発電装置によれば、川の流れや海流等の流体の流れによる自然エネルギーを利用して効率的に発電することが可能になる。
Then, the fluid collides with a blade provided on the rotating plate of the rotating member, and the rotating plate rotates at high speed around the axis, thereby generating power by the power generating means.
As described above, according to the power generation device, it is possible to efficiently generate power using natural energy generated by a fluid flow such as a river flow or an ocean current.
この際に、請求項2に記載の発明によれば、上記排出口から排出された上記流体が、回転部材の開口から、第1および第2の回転板および円周方向に隣接する翼によって画成される空間内に案内されるために、上記流体のエネルギーをより一層効率的に回転部材の回転エネルギーに変換することができる。 In this case, according to the second aspect of the present invention, the fluid discharged from the discharge port is defined by the first and second rotating plates and the circumferentially adjacent blades from the opening of the rotating member. Since the fluid is guided into the formed space, the energy of the fluid can be more efficiently converted into the rotational energy of the rotating member.
さらに、請求項3に記載の発明によれば、第1の導管を第2の導管によって囲繞することにより、第1の導管内の流路の外周に、第1および第2の導管間の外周流路が形成されているために、第1の導管内の流路において流速が高められた流体の流れを、外周流路から排出される流体の流れによって案内することにより、外方の拡散させることなく回転部材へと導くことができ、一段と発電効率を向上させることができる。 According to the third aspect of the present invention, the first conduit is surrounded by the second conduit, so that the outer periphery of the flow path in the first conduit is connected to the outer periphery of the first and second conduits. Since the flow path is formed, the flow of the fluid whose flow velocity is increased in the flow path in the first conduit is guided by the flow of the fluid discharged from the outer peripheral flow path, and is diffused outward. Without being led to the rotating member, and the power generation efficiency can be further improved.
図1〜図3は、本発明に係る発電装置を海中に配置されて海流のエネルギーにより発電する発電装置に適用した一実施形態を示すもので、図中符号1が円筒状に形成された第1の導管である。
この導管1は、一端部に海水の流入口1aが形成され、他端部に海水の排出口1bが形成されるとともに、内部に内壁部2が組み込まれている。
1 to 3 show an embodiment in which a power generation device according to the present invention is applied to a power generation device that is arranged in the sea and generates electric power by the energy of the ocean current.
The
この内壁部2は、円錐形の外周面によって形成されたもので、鋭端部(縮径部)2aを流入口1a側に位置させるとともに、円形状の拡径部2bを排出口1b側に位置させて第1の導管1内に配置されている。ここで、内壁部2は、その軸線を第1の導管1の軸線と一致させて設けられており、これにより内壁部2と第1の導管1の内周面との間には、流入口1aから排出口1bに向けて漸次横断面積が小さくなる円環状の海水の流路Fが形成されている。
The
そして、上記海水の流路F内には、複数枚(図では6枚)の案内ブレード3が円周方向に等間隔に設けられ、その両側部が第1の導管1の内周面および内壁部2に接合されている。これにより、上記流路Fは、円周方向に複数(図では6つ)の区画に分割されている。また、全ての案内ブレード3は、上記軸線に対して捻れ位置となるように、上記軸線に対して同方向(本実施形態においては、流入口1a側よりも排出口1b側が上記軸線に対して時計回り方向に前進する方向)に傾斜して配置されている。
In the seawater flow path F, a plurality (six in the figure) of guide blades 3 are provided at equal intervals in the circumferential direction, and both sides thereof are the inner peripheral surface and inner wall of the
さらに、第1の導管1の外周には、当該第1の導管1よりも大径の円筒状をなす第2の導管4が互いの軸線を一致させて配置されている。これにより、第1および第2の導管1、4間には、一端部が流入口4aとなり、他端部が排出口4bとなる海水の外周流路Foが形成されている。また、この第2の導管4は、その長さ寸法が第1の導管1よりも大きく形成されており、流入口4a側の端部を第1の導管1の端部と一致させるとともに、排出口4b側の端部が、第1の導管1の端部よりも軸線方向に延出するようにして配置されている。
Further, a
また、この外周流路Fo内には、案内ブレード3と同じ方向に傾斜する複数枚(図では6枚)の外周案内ブレード5が円周方向に等間隔をおいて配置されるとともに、その両側部が各々第1の導管1の外周面および第2の導管4の内周面に接合されている。これにより、外周流路Foも、円周方向に複数(図では6つ)の区画に分割されている。
In addition, a plurality of (six in the figure) outer
そして、第1の導管1の排出口1b側の端部から軸線方向に延出する第2の導管4内には、回転部材6が上記軸線廻りに回転自在に設けられている。
この回転部材6は、間隔をおいて対向するとともに、第1および第2の導管1、4と軸線を一致させて回転自在に設けられた円板状の第1の回転板7および第2の回転板8と、これら第1および第2の回転板7、8間に設けられた複数枚(図では8枚)の翼9とから概略構成されたものである。
And in the 2nd conduit |
The rotating
この第1の回転板7は、内壁部2における拡径部2bの端面と略同径に形成されており、当該端面と僅かの間隔をおいて対向するように配置されている。他方、第2の回転板8は、第2の導管4の内壁よりも幾分小さな外形寸法に形成されており、当該第2の導管4の端部に配置されている。これにより、第2の導管4の内周面と第2の回転板8の外周面との間には、幅狭円環状の海水の排水流路fが形成されている。
The first rotating
さらに、翼9は、その板面が第1および第2の回転板7、8の半径方向に沿うように設けられている。そして、翼9間に位置する第2の回転板8の外周には、円周方向に向けて案内壁10が立設されている。これにより、案内壁10の先端と第1の回転板7の外周縁との間には、排出口1a、4aから排出された海水の流れを翼9間へと導く開口部11が形成されている。また、回転部材6の第2の回転板8の中心軸(図示を略す。)が、図示されない発電機に連結されている。
Further, the
以上の構成からなる発電装置においては、第1および第2の導管1、4の流入口1a、4aを海流の上流側に位置させ、かつ軸線方向を上記海流に沿って配置すると、流入口1aに流入した海水は、漸次断面積が小さくなる流路F内を排出口1b側に向けて流れる過程において、次第に流速を増すとともに、案内ブレード3によって円周方向への旋回流を形成しつつ、最終的に排出口1bから回転部材6の開口部11内へと排出される。
In the power generator having the above-described configuration, when the inlets 1a and 4a of the first and
他方、流入口4aから第1および第2の導管1、4間の外周流路Fo内に流入した海水は、案内ブレード5によって円周方向への旋回流を形成しつつ、最終的に排出口4bから回転部材6の第2の回転板8との間の排水流路fを経て外部に排出されて行く。
On the other hand, the seawater that has flowed into the outer peripheral channel Fo between the first and
これにより、流速を増して排出口1bから排出された海水は、外周流路fから排出される海水の流れによって案内されることにより、外方へ拡散することなく、回転部材6の開口部11内へと導かれる。そして、回転部材6の第1および第2の回転板7、8間に設けられた翼9に衝突し、これにより第1および第2の回転板7、8が軸線廻りに高速回転することにより、発電手段による発電が行われる。
As a result, the seawater discharged from the discharge port 1b at an increased flow velocity is guided by the flow of seawater discharged from the outer peripheral flow path f, so that the
このように、上記構成からなる発電装置によれば、海流の自然エネルギーを利用して効率的に発電することができる。 Thus, according to the electric power generating apparatus which consists of the said structure, it can generate electric power efficiently using the natural energy of an ocean current.
なお、上記実施形態においては、本発明を海流によって発電する発電装置に適用した場合についてのみ説明したが、これに限定されるものではなく、川の流れや、さらには風によって発電する発電装置としても、同様に適用することが可能である。 In addition, in the said embodiment, although demonstrated only about the case where this invention was applied to the electric power generating apparatus which generate | occur | produces by an ocean current, it is not limited to this, As an electric power generating apparatus which generate | occur | produces by the flow of a river, and also a wind Can be similarly applied.
川の流れや海流等の流体の流れによる自然エネルギーを利用して効率的に発電するために利用可能である。 It can be used to efficiently generate power using natural energy from fluid flows such as river flows and ocean currents.
1 第1の導管
1a、4a 流入口
1b、4b 排出口
2 内壁部
2a 鋭端部(縮径部)
2b 拡径部
3、5 案内ブレード
6 回転部材
7 第1の回転板
8 第2の回転板
9 翼
10 案内部
11 開口部
F、Fo、f 海水の流路
DESCRIPTION OF
2b
Claims (3)
この導管内に軸線を一致させて設けられ、縮径部が上記流入口側に配置され、かつ拡径部が上記排出口側に配置されることにより外周面と上記第1の導管の内周面との間に上記流入口から上記排出口に向けて漸次断面積が小さくなる流体の流路を形成する円錐状または切頭円錐状の内壁部と、
上記流路内に上記軸線に対して傾斜して設けられることにより、当該流路内に導入された流体に円周方向の流れを形成させる複数枚の案内ブレードと、
上記排出口に臨む位置に回転板が上記軸線廻りに回転自在に設けられるとともに、当該回転板の排出口と対向する面に、上記流体の流れを受けて回転させるための複数の翼が上記軸線を中心とする円周方向に間隔をおいて配置された回転部材と、
この回転部材の回転により発電を行う発電手段とを備えてなることを特徴とする発電装置。 A cylindrical first conduit having a fluid inlet formed at one end and a discharge outlet formed at the other end;
An axial line is provided in the conduit, the reduced diameter portion is arranged on the inlet side, and the enlarged diameter portion is arranged on the outlet side, whereby the outer peripheral surface and the inner circumference of the first conduit are arranged. A conical or frustoconical inner wall that forms a fluid flow path with a gradually decreasing cross-sectional area from the inlet to the outlet,
A plurality of guide blades that are provided in the flow path so as to be inclined with respect to the axis, thereby forming a circumferential flow in the fluid introduced into the flow path;
A rotating plate is rotatably provided around the axis at a position facing the discharge port, and a plurality of blades for receiving and rotating the fluid flow are provided on the surface of the rotating plate facing the discharge port. Rotating members arranged at intervals in the circumferential direction centered on
A power generation device comprising: power generation means for generating power by rotation of the rotation member.
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