JP5073087B1 - Water current generator, tidal current generator and tidal current power generation method using the same - Google Patents

Water current generator, tidal current generator and tidal current power generation method using the same Download PDF

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Abstract

【課題】この発明は小型かつ簡易な構成であっても効率よく発電することができる水流発電機、潮流発電機およびこれを用いた潮流発電方法を提供することを目的とする。
【解決手段】
上記の課題を解決するために、この発明の水流発電機１は水流と同方向の回転軸を有するタービン２と、タービン２と同軸に設けられる円錐状の集水部材３と、タービン２の上部に設けられた発電機４と、タービン２の外周にかけられタービン２の回転を発電機４に伝達するチェーン５を有する。
【選択図】図１An object of the present invention is to provide a water current generator, a tidal current generator, and a tidal current power generation method using the same, which can efficiently generate power even with a small and simple configuration.
[Solution]
In order to solve the above problems, a water current generator 1 of the present invention includes a turbine 2 having a rotation shaft in the same direction as the water flow, a conical water collecting member 3 provided coaxially with the turbine 2, and an upper portion of the turbine 2. And a chain 5 that is applied to the outer periphery of the turbine 2 and transmits the rotation of the turbine 2 to the generator 4.
[Selection] Figure 1

Description

この発明は、水流を利用して発電する技術に関するものであり、特に、潮流発電に関する。 The present invention relates to a technique for generating power using a water flow, and particularly to tidal current power generation.

地球温暖化の問題によって従来の火力発電の増設は難しくなり、さらに原発の事故に依り放射能汚染等が深刻化しつつある中で、再生可能な自然エネルギーの開発が望まれている。しかも、これまでのようなコストの高い再生可能エネルギーではなく、安い自然エネルギーが望まれる。 The expansion of conventional thermal power generation becomes difficult due to the problem of global warming, and further, the development of renewable natural energy is desired in the midst of the radioactive contamination caused by the nuclear accident. Moreover, cheap natural energy is desired instead of high-cost renewable energy as in the past.

特許文献１には、水流に対し直交方向で且つ水面に対し平行方向の軸方向をなす回転軸を有するとともに該回転軸の両端部を回転自在に支持された形態の衝動水車を具有する水力発電装置が記載されている。このように水流を水車によりエネルギー源として利用する試みは従来からあるが、使用される水車は水流に対し直交方向で且つ水面に対し平行方向の回転軸を有する。 Patent Document 1 discloses a hydroelectric power generation including an impulsive water turbine having a rotary shaft that is orthogonal to the water flow and parallel to the water surface and in which both ends of the rotary shaft are rotatably supported. An apparatus is described. In this way, attempts have been made to use the water flow as an energy source by the water wheel, but the water wheel used has a rotation axis that is orthogonal to the water flow and parallel to the water surface.

特許第４６５３０３６号公報Japanese Patent No. 4653036

特許文献１に記載の水力発電装置など従来の水車は流に対し直交方向で且つ水面に対し平行方向の回転軸を有し、水車の下端部のみで水流を受けるものである。したがって、大きな水車であってもわずかな水量しか利用することができない。また、このような水車では、一方向の水流しか利用することができない。河川のように常に同じ方向に流れる場合はそれでもよいが、潮流などのように時間によって満ち引きが交代する場合には、どちらか一方の流れしか利用することができなくなる。 A conventional water turbine such as the hydroelectric generator described in Patent Document 1 has a rotation axis that is orthogonal to the flow and parallel to the water surface, and receives the water flow only at the lower end of the water wheel. Therefore, even a large water wheel can use only a small amount of water. Moreover, in such a water turbine, only one direction of water flow can be used. If it always flows in the same direction as in a river, that may be sufficient, but if the fullness changes by time, such as in a tide, only one of the flows can be used.

この発明は小型かつ簡易な構成であっても効率よく発電することができる水流発電機、潮流発電機およびこれを用いた潮流発電方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a water current generator, a tidal current generator, and a tidal current power generation method using the same that can efficiently generate power even with a small and simple configuration.

上記の課題を解決するために、この発明の水流発電機は水流と同方向の回転軸を有するタービンと、タービンと同軸に設けられる円錐状の集水部材と、タービンの上部に設けられた発電機と、タービンの外周にかけられタービンの回転を発電機に伝達するチェーンを有する。 In order to solve the above problems, a water current generator according to the present invention includes a turbine having a rotation shaft in the same direction as the water flow, a conical water collecting member provided coaxially with the turbine, and a power generation provided at an upper portion of the turbine. And a chain that is applied to the outer periphery of the turbine and transmits the rotation of the turbine to the generator.

また、この発明の潮流発電機は、水流と同方向の回転軸を有するタービンと、タービンの前後にタービンと同軸に設けられる円錐状の集水部材と、タービンの上部に設けられた発電機と、タービンの外周にかけられタービンの回転を発電機に伝達するチェーンと、タービンおよび発電機を浮揚させるフロートと、アンカーを有する。 A tidal current generator according to the present invention includes a turbine having a rotating shaft in the same direction as the water flow, a conical water collecting member provided coaxially with the turbine before and after the turbine, and a generator provided at the upper portion of the turbine. A chain that is applied to the outer periphery of the turbine and transmits the rotation of the turbine to the generator, a float that floats the turbine and the generator, and an anchor.

さらに、この発明の潮流発電方法は上述の潮流発電機を海中に複数設置して発電する。 Furthermore, the tidal current power generation method of the present invention generates power by installing a plurality of the above tidal power generators in the sea.

この発明の水流発電機は水流と同方向の回転軸を有するタービンを水中に設置して、タービン全面で水流を受けて発電に利用するので、小型であっても効率的に発電することができる。設置や移動も容易であり、設置場所や電力需要に応じて柔軟に発電規模を選択することができる。 The water current generator of the present invention installs a turbine having a rotating shaft in the same direction as the water flow, receives the water flow from the entire surface of the turbine, and uses it for power generation. . Installation and movement are easy, and the power generation scale can be selected flexibly according to the installation location and power demand.

水流発電機を示す正面図である。It is a front view which shows a water current generator. 同右側面図である。It is the same right view. 同平面図である。It is the same top view. 水流発電機の主要部を示す正面図である。It is a front view which shows the principal part of a water current generator. 同右側面図である。It is the same right view. 潮流発電方法を示す正面図である。It is a front view which shows a tidal current power generation method.

本発明を実施するための形態について、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、水流発電機を示す正面図、図２は同右側面図、図３は同平面図である。また、図４は水流発電機の主要部を示す正面図、図５は同右側面図である。 EMBODIMENT OF THE INVENTION The form for implementing this invention is demonstrated in detail based on drawing. FIG. 1 is a front view showing a water current generator, FIG. 2 is a right side view thereof, and FIG. 3 is a plan view thereof. 4 is a front view showing the main part of the water current generator, and FIG. 5 is a right side view thereof.

水流発電機１は、水流と同方向の回転軸を有するタービン２と、タービン２と同軸に設けられる円錐状の集水部材３と、タービン２の上部に設けられた発電機４と、タービンの外周にかけられタービン２の回転を発電機４に伝達するチェーン５を有する。 The water current generator 1 includes a turbine 2 having a rotation axis in the same direction as the water flow, a conical water collecting member 3 provided coaxially with the turbine 2, a generator 4 provided on the upper portion of the turbine 2, and a turbine A chain 5 is provided on the outer periphery to transmit the rotation of the turbine 2 to the generator 4.

ここでは、水流発電機１は潮流発電機として使用できるように、タービン２の前後にそれぞれ円錐状の集水部材３が設けられている。河川で使用する場合には、上流側のみに設ければよい。 Here, the water current generator 1 is provided with conical water collecting members 3 before and after the turbine 2 so that the water current generator 1 can be used as a tidal current generator. When used in a river, it should be provided only upstream.

タービン２は複数枚のタービンブレード６を有する。そして、中心部にはタービンブレードがない空洞部７が形成されている。タービン２の外周には円筒状の外枠８が取り付けられ、内周部にも円筒状の内枠が取り付けられる。さらに外枠８の外側には正方形状のタービン支持枠９が設けられている。そして、タービン支持枠９はタービン２の外枠８に外側から接しており、タービン２の軸方向の動きは規制するが回転は自在なようにタービン２を支持する。 The turbine 2 has a plurality of turbine blades 6. A hollow portion 7 having no turbine blade is formed in the central portion. A cylindrical outer frame 8 is attached to the outer periphery of the turbine 2, and a cylindrical inner frame is also attached to the inner peripheral portion. Furthermore, a square-shaped turbine support frame 9 is provided outside the outer frame 8. The turbine support frame 9 is in contact with the outer frame 8 of the turbine 2 from the outside, and supports the turbine 2 so that the axial movement of the turbine 2 is restricted but the turbine 2 is freely rotatable.

また、タービン２の外周はスプロケットになっており、チェーン５が巻き付けられている。このチェーン５はタービン２の真上の２個の中間スプロケット１０に接し、さらに上部の発電機４と同軸に接続された発電機側スプロケット１１に巻かれている。したがって、タービン２の回転はチェーン５を介して発電機４に伝達される。 Moreover, the outer periphery of the turbine 2 is a sprocket, and the chain 5 is wound around it. This chain 5 is in contact with two intermediate sprockets 10 directly above the turbine 2, and is wound around a generator-side sprocket 11 that is coaxially connected to the upper generator 4. Therefore, the rotation of the turbine 2 is transmitted to the generator 4 via the chain 5.

集水部材３は、タービン２に向いた側はタービン２の径と同じか、あるいはそれより若干大きい。そして、反対側に向いて径が拡大した形状になっている。 The side of the water collecting member 3 facing the turbine 2 is the same as or slightly larger than the diameter of the turbine 2. And it is the shape which the diameter expanded toward the other side.

タービン２の上部には、概ね長方形状の本体枠体１２が設けられている。タービン２を支持するタービン支持枠９は、本体枠体１２に支持されている。また、集水部材３や発電機４も本体枠体１２に支持されている。本体枠体１２には複数個のフロート１３が取り付けられており、この水流発電機全体を浮揚させる。また、本体枠体１２の下部には、アンカー１４が接続されている。 A substantially rectangular main body frame 12 is provided on the upper portion of the turbine 2. A turbine support frame 9 that supports the turbine 2 is supported by the main body frame 12. The water collecting member 3 and the generator 4 are also supported by the main body frame 12. A plurality of floats 13 are attached to the main body frame 12, and the entire water current generator is levitated. An anchor 14 is connected to the lower part of the main body frame 12.

次に、この水流発電機１の作用および発電方法について説明する。水流発電機１を水流のある箇所に設置する。ここで、タービン２の回転軸が水の流れ方向に沿うように設置する。フロート１３やアンカー１４のチェーンの長さを適宜調節し、良好な水流が得られるような深さに設定する。 Next, the operation of the water current generator 1 and the power generation method will be described. The water current generator 1 is installed at a location where there is a water flow. Here, it installs so that the rotating shaft of the turbine 2 may follow the flow direction of water. The length of the chain of the float 13 and the anchor 14 is adjusted as appropriate, and the depth is set so that a good water flow can be obtained.

集水部材３の入口より流入した水はタービン２に集められて送り込まれ、タービン２を回転させる。タービンブレードは全て水中にあるので、小さくても効果的に水流を受けることができる。さらに、タービン２の中心部には空洞部７が形成されているので、流入量が大きいときは水の一部は空洞部７を通過し、タービンブレードに過度の力が加わらないようになっている。また、水中の浮遊物も空洞部７を通過し、タービンブレードにからみにくくなっている。
The water flowing in from the inlet of the water collecting member 3 is collected and sent to the turbine 2 to rotate the turbine 2. Since all the turbine blades are in water, even if they are small, they can receive water flow effectively. Further, since the cavity 7 is formed at the center of the turbine 2, when the amount of inflow is large, a part of the water passes through the cavity 7 so that excessive force is not applied to the turbine blade. Yes. In addition, suspended matters in the water also pass through the cavity 7 and are not easily entangled with the turbine blade.

プロペラ状に配置されたタービンブレード６は、どちらの方向から水流を受けても回転することができる。したがって、海中に設置した場合、潮が引くときと満ちるときでは、水流が逆になるが、どちらの水流を受けてもタービン２は回転する。 The turbine blades 6 arranged in a propeller shape can rotate regardless of the direction of water flow. Therefore, when installed in the sea, the water flow is reversed when the tide is low and when the tide is full, but the turbine 2 rotates regardless of which water flow is received.

発電機４は水上に出るように設置される。タービン２の回転はチェーン５を介して水上の発電機４に伝達され、発電が行われる。電力を使用する設備が近くにある場合には、交流発電機を用いて発電し、その電気をその場で使用してもよい。また、ある程度の距離であれば、送電線によって消費場所まで送電してもよい。また、直流発電機を用いて直流で発電し、蓄電池に充電してもよい。 The generator 4 is installed so as to come out on the water. The rotation of the turbine 2 is transmitted to the water generator 4 through the chain 5 to generate power. When equipment using electric power is nearby, power may be generated using an AC generator and the electricity may be used on the spot. Moreover, if it is a certain distance, you may transmit to a consumption place with a power transmission line. Alternatively, the storage battery may be charged by generating a direct current using a direct current generator.

図１〜図５に示す例では、ブレード２の外径は８００ｍｍ、空洞部７の径は４００ｍｍであり、集水部材３の開口部の径は１４６０ｍｍであり、装置全体は１辺が１６００ｍｍの正方形の本体枠材１２により支えられている。この場合の発電量は最大３ｋＷ程度である。 In the example shown in FIGS. 1 to 5, the outer diameter of the blade 2 is 800 mm, the diameter of the cavity 7 is 400 mm, the diameter of the opening of the water collecting member 3 is 1460 mm, and the entire apparatus has 1600 mm on one side. It is supported by a square body frame 12. In this case, the maximum power generation amount is about 3 kW.

図６は潮流発電方法の例を示す正面図である。十分な潮流がある海域に複数の水流発電機１を横に並べて設置してある。この水流発電機１の大きさおよび台数は、その海域の大きさや潮流の量、さらに所望の発電量に合わせて適宜選択すればよい。 FIG. 6 is a front view showing an example of a tidal power generation method. A plurality of water current generators 1 are installed side by side in a sea area where there is sufficient tidal current. What is necessary is just to select suitably the magnitude | size and number of this water current generator 1 according to the magnitude | size of the sea area, the amount of tidal currents, and also the desired power generation amount.

この発明の水流発電機１は１基でも十分な発電ができるので、さまざまな場所に使用することができる。海洋では、漁業権、船舶運行権、その他の法律による規制があり、利用できる広さや条件が変わることも考えられるが、水流発電機１を増減することにより、それぞれの場所に合った発電が行える。 Since the water current generator 1 of the present invention can generate enough power even with one unit, it can be used in various places. In the ocean, there are restrictions on fishery rights, ship operation rights, and other laws, and the available space and conditions may change, but by increasing or decreasing the water current generator 1, power generation suitable for each place can be performed .

また、この発明の水流発電機１は設置や撤去が容易であるので、季節を限定した使用もできる。さらに、季節によって海流が変化するような場合は、最適な位置に移動させながら発電することもできる。 Moreover, since the water current generator 1 of this invention is easy to install and remove, it can be used in a limited season. Furthermore, when the ocean current changes depending on the season, it is possible to generate electricity while moving it to the optimum position.

このように、この発明の水流発電機を潮力発電機として実施することにより、日本の周囲に広がる広範な海域で発電することができる。潮流を利用した発電なので、二酸化炭素を排出せず、周囲の環境を悪化させることもない。 As described above, by implementing the water current generator of the present invention as a tidal power generator, it is possible to generate power in a wide range of seas extending around Japan. Since the power generation uses tidal currents, it does not emit carbon dioxide and does not deteriorate the surrounding environment.

１．水流発電機
２．タービン
３．集水部材
４．発電機
５．チェーン
６．タービンブレード
７．空洞部
８．外枠
９．タービン支持枠
１０．中間スプロケット
１１．発電機側スプロケット
１２．本体枠部
１３．フロート
１４．アンカー 1. Water current generator 2. Turbine 3. 3. Water collecting member Generator 5. Chain 6. Turbine blade 7. Cavity 8 Outer frame 9. Turbine support frame 10. Intermediate sprocket 11. Generator-side sprocket 12. Main body frame 13. Float 14. anchor

Claims (3)

水流と同方向の回転軸を有するタービンと、タービンと同軸に設けられる円錐状の集水部材と、タービンの上部に設けられた発電機と、タービンの外周にかけられタービンの回転を発電機に伝達するチェーンを有し、タービンの中心部にはタービンブレードがない空洞部が形成されていて、タービンの外周には円筒状の外枠が取り付けられ、タービンの内周部にも円筒状の内枠が取り付けられ、さらに外枠の外側にはタービン支持枠が設けられていて、タービン支持枠はタービンの外枠に外側から接しておりタービンの軸方向の動きは規制するが回転は自在なようにタービンを支持する水流発電機。 A turbine having a rotation axis in the same direction as the water flow, a conical water collecting member provided coaxially with the turbine, a generator provided at the upper part of the turbine, and the rotation of the turbine applied to the outer periphery of the turbine to the generator to have a chain, in the center of the turbine have cavities no turbine blades are formed on the outer periphery of the turbine is mounted a cylindrical outer frame, the inner frame inner periphery portion is also cylindrical turbine A turbine support frame is provided on the outer side of the outer frame, and the turbine support frame is in contact with the outer frame of the turbine from the outside so that the axial movement of the turbine is restricted but the rotation is free. A water current generator that supports the turbine . 水流と同方向の回転軸を有するタービンと、タービンの前後にタービンと同軸に設けられる円錐状の集水部材と、タービンの上部に設けられた発電機と、タービンの外周にかけられタービンの回転を発電機に伝達するチェーンと、タービンおよび発電機を浮揚させるフロートと、アンカーを有し、タービンの中心部にはタービンブレードがない空洞部が形成されていて、タービンの外周には円筒状の外枠が取り付けられ、タービンの内周部にも円筒状の内枠が取り付けられ、さらに外枠の外側にはタービン支持枠が設けられていて、タービン支持枠はタービンの外枠８に外側から接しておりタービン２の軸方向の動きは規制するが回転は自在なようにタービンを支持する潮流発電機。 A turbine having a rotation axis in the same direction as the water flow, a conical water collecting member provided coaxially with the turbine before and after the turbine, a generator provided at the upper part of the turbine, and a rotation applied to the outer periphery of the turbine a chain for transmitting the power generator, a float levitate the turbine and generator, have a anchor, the central portion of the turbine have cavities no turbine blades are formed, an outer cylindrical on the outer circumference of the turbine A frame is attached, a cylindrical inner frame is also attached to the inner periphery of the turbine, and a turbine support frame is provided outside the outer frame. The turbine support frame is in contact with the outer frame 8 of the turbine from the outside. A tidal current generator that supports the turbine so that the axial movement of the turbine 2 is restricted but can rotate freely . 請求項２に記載の潮流発電機を海中に複数設置して発電する潮流発電方法。 A tidal power generation method for generating power by installing a plurality of tidal power generators according to claim 2 in the sea.
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