JP2012127151A

JP2012127151A - 発電装置

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Publication number: JP2012127151A
Application number: JP2010281456A
Authority: JP
Inventors: Shoji Uchida; 正治内田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2012-07-05
Anticipated expiration: 2030-12-17
Also published as: JP5152315B2

Abstract

【課題】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できる発電装置を提供する。
【解決手段】一端部に流体の流入口１ａが、他端部に排出口１ｂが形成された筒状の第１の導管１と、この導管１内に軸線を一致させて設けられ、外周面と第１の導管の内周面との間に排出口に向けて漸次断面積が小さくなる流体の流路Ｆを形成する円錐状の内壁部２と、流路Ｆ内に軸線に対して傾斜して設けられ、流路Ｆ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３と、排出口に臨む位置に回転板８が軸線廻りに回転自在に設けられるとともに、回転板の排出口と対向する面に流体の流れを受けて回転させるための複数の翼９が円周方向に間隔をおいて配置された回転部材６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る。
【選択図】図１

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。

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。

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。

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。

特開平７−２５９０６４号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明に係る発電装置の一実施形態を示す斜視図である。図１の分解斜視図である。図１の縦断面図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims

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発電装置。
上記回転部材は、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請求項１に記載の発電装置。
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請求項２に記載の発電装置。