JP2016061183A - Channel type hydraulic power generation device - Google Patents
Channel type hydraulic power generation device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016061183A JP2016061183A JP2014188075A JP2014188075A JP2016061183A JP 2016061183 A JP2016061183 A JP 2016061183A JP 2014188075 A JP2014188075 A JP 2014188075A JP 2014188075 A JP2014188075 A JP 2014188075A JP 2016061183 A JP2016061183 A JP 2016061183A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water
- water channel
- power generation
- section
- flow
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Hydraulic Turbines (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
本発明は水路発電装置に関し、特に農業用水路などに設置して利用するのに適した小型の水路発電装置に関する。 The present invention relates to a water channel power generator, and more particularly to a small water channel power generator suitable for installation and use in an agricultural water channel.
例えば農業用水路などに設置してその水の流れを利用して発電を行う水路発電装置は良く知られている(特許文献1及び特許文献2参照)。ここで、特許文献1に記載された水路発電装置は、水車の下側部分を水路に浸しこの水路を流れる水流を利用して水車を回転させて発電機で発電するようになっている。また、特許文献2に記載された水路発電装置は、農業用水路の途中に落差部分を設けてこの部分における水の落差に伴う水流を利用して発電機で発電するようになっている。 For example, a water channel power generation apparatus that is installed in an agricultural water channel or the like and generates power using the flow of the water is well known (see Patent Document 1 and Patent Document 2). Here, the water channel power generation device described in Patent Document 1 is configured to generate power with a generator by rotating a water wheel using a water flow flowing through the water channel by immersing the lower part of the water wheel in the water channel. Further, the water channel power generation device described in Patent Document 2 is configured to provide a head portion in the middle of an agricultural water channel, and to generate power with a generator using a water flow accompanying the water head in this portion.
しかしながら、特許文献1及び特許文献2において開示された従来技術はいずれも発電装置全体の構成が大がかりで、設置する用水路などの場所を選ぶ際に十分な流れを有する場所を特定したり発電装置の他に用水路自体に堰を設けたりするなどの付加的な工事を必要とし、設置場所にかなりの制限を受けると共に設置するための作業が大がかりとなり、これに伴う設置作業のための期間をかなり必要としていた。また、一旦設置したら別の場所に設置し直すことにコストがかかった。また、設置し直す期間中発電装置が使用できないという問題もあった。そのため、発電装置をより好ましい場所に再設置することは実際問題として困難であった。更には、従来型の発電装置はその構成が大がかりであるため、いったん設置した後も定期的なメンテナンスを必要とした。 However, both the prior arts disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 have a large configuration of the entire power generation device, and when selecting a location such as a water channel to be installed, a location having a sufficient flow can be specified or In addition, additional work such as installing a weir in the irrigation channel itself is required, and there are considerable restrictions on the installation location, and the work for installation becomes large, which requires a considerable period of time for installation work. I was trying. Also, once installed, it was costly to re-install in another location. There is also a problem that the power generator cannot be used during the period of re-installation. Therefore, it was difficult as a practical problem to re-install the power generation device in a more preferable place. Furthermore, since the conventional power generator has a large structure, it requires regular maintenance even after it has been installed.
また、発電装置を例えば用水路に設置した場合、発電装置全体のかなりの部分が用水路から上方に突出するようになり、例えば自然にあふれたのどかな雰囲気の農業用水路に発電装置を設置した場合、周囲の景観を損ねる場合があった。特に装置の耐久性を考えて発電装置全体を金属製とすると、長期間の使用により発電装置自体に錆が目立つようになり、このような問題がより深刻化したりしていた。一方、発電装置の前記突出部分を木材で作ると、耐久性が十分に保てず発電装置自体を長期間使用できない問題が生じていた。また、例えば発電装置をインフラの整備されていない発展途上国などの用水路や小川などに設置しようとしても、各部品の輸送コストがかかると共に、設置に必要な技術者を派遣しなければならなかったり、メンテナンスの際も専門の技術者が行なわなかったりしなければならず、そのような場所での発電装置の設置は実際問題として困難であった。 In addition, when the power generator is installed in, for example, an irrigation channel, a considerable portion of the entire power generation device protrudes upward from the irrigation channel.For example, when the power generator is installed in an agricultural channel with a peaceful atmosphere naturally overflowing, There was a case where the scenery of was damaged. In particular, if the entire power generation device is made of metal in consideration of the durability of the device, rust has become conspicuous in the power generation device itself due to long-term use, and this problem has become more serious. On the other hand, when the protruding portion of the power generation device is made of wood, there is a problem that durability cannot be sufficiently maintained and the power generation device itself cannot be used for a long time. In addition, for example, trying to install a power generation device in a irrigation channel or a stream in a developing country where infrastructure is not established, there is a cost of transporting each part, and it is necessary to dispatch engineers necessary for the installation. In addition, a special engineer must not perform the maintenance, and the installation of the power generation device in such a place is actually difficult.
以上に加えて、従来技術においては、その構造上発電に使用する水車等に及ぼす回転力(回転モーメント)が水路や川の水位の変化に応じて変わってしまう問題があった。つまり、水路や川の水位は季節や天候などによって常に変化するが、水路や川の水の流れを利用して発電する場合、発電に用いる水車等の羽根の位置と水位とが常に所定の位置関係にあることが安定した発電効率を得る上で必要となる。しかしながら、水車等を一定の高さに立てた状態で設置した従来技術のような構造では、そのような所定の位置関係を維持することが不可能であった。特に水路や川の水位が低くなった場合、水車等の羽根に十分な回転力が伝わらず発電効率が極端に低下する問題があった。 In addition to the above, the conventional technology has a problem in that the rotational force (rotational moment) exerted on the water wheel used for power generation varies depending on the change in the water level of the water channel or river. In other words, the water level of a waterway or river always changes depending on the season, weather, etc., but when generating electricity using the flow of water in a waterway or river, the position of the blades and the water level of the water wheel used for power generation is always the predetermined position. This relationship is necessary to obtain stable power generation efficiency. However, it is impossible to maintain such a predetermined positional relationship with a structure such as the prior art in which a water turbine or the like is installed in a state where it is set at a certain height. In particular, when the water level of a waterway or river is low, there is a problem that power generation efficiency is extremely lowered because sufficient rotational force is not transmitted to blades of a water wheel or the like.
また、上記のように水車等を一定の高さに立てた状態で設置した従来技術の構造では、この水車を備えた発電装置を水路や川の周囲に確実に設置するためにしっかりとした支持部を備えていなければならず、装置自体のコストが非常に嵩むと共に、支持部の寸法(水路や川を跨ぐ幅寸法)を一定とすると、これに合致する幅を有する水路や川にしか設置することができなくなり、設置場所が限られてしまう問題もあった。一方、様々な水路幅や川幅に対応できる汎用形の発電装置とするためには、上記支持部にこれに対応した跨ぎ幅調整機構を設けなければならず、より装置自体のコストアップを招いていた。 In addition, in the structure of the prior art in which a water turbine or the like is installed at a certain height as described above, a solid support is provided to securely install the power generator equipped with this water turbine around a waterway or a river. If the size of the support part (width dimension across waterways and rivers) is constant, it can be installed only in waterways and rivers with a width that matches this. There was also a problem that it was impossible to do so and the installation location was limited. On the other hand, in order to make a general-purpose power generator that can cope with various waterway widths and river widths, the support section must be provided with a straddle width adjusting mechanism corresponding to this, which further increases the cost of the apparatus itself. It was.
本発明の目的は、農業用水路や街中の用水路、キャンプ場の小川など様々な水路のいかなる場所にも簡単に設置や取り外しができ、かつ水路周囲の景観を損なうことのない水路発電装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a water channel power generation device that can be easily installed and removed from any location of various water channels such as agricultural water channels, city water channels, and campsite creeks, and does not impair the scenery around the water channel. There is.
上述の課題を解決するために、請求項1に係る水路発電装置は、
水が所定の向きに流れる水路の水面に浮かぶのに十分な浮力を有する基台部と、
前記基台部の接水面に備わる軸回転駆動部と、
前記基台部に備わり、前記軸回転駆動部から突出した回転軸に連結され、当該回転軸の回転に応じて発電すると共に、発電される電気を水路の外側に伝える発電部と、
前記基台部を前記水路の水の流れに抗して当該水路の一定の位置に係留させる係留部等を有し、
前記回転駆動部は前記水路の水面と直交する方向を回転中心として前記基台部に対して相対回転可能な円形回転体と、前記円形回転体の直径方向の少なくとも1箇所に備わった羽根部を有し、前記円形回転体の回転に伴って、前記羽根部が水路の水流の上流側から下流側に移動する際は当該羽根部が前記水流の向きに直交する位置まで変位し、前記羽根部が水路の水流の下流側から上流側に移動する際は当該羽根部の全体が前記水流と平行となる位置に変位するようにしたことで、前記羽根部が水の流れの下流側に移動する際に水の流れから受ける抵抗を利用して前記円形回転体を一定方向に回転させると共に、前記回転軸を介してこの回転力を前記発電部に備え、発電した電気を水路外に伝えることを特徴としている。
In order to solve the above-described problem, a water channel power generator according to claim 1 is:
A base portion having sufficient buoyancy to float on the water surface of a water channel in which water flows in a predetermined direction;
A shaft rotation drive unit provided on the water contact surface of the base unit;
A power generation unit provided in the base unit, connected to a rotation shaft protruding from the shaft rotation drive unit, and generating power according to the rotation of the rotation shaft, and transmitting generated electricity to the outside of the water channel,
Having a mooring portion or the like for mooring the base portion at a certain position in the water channel against the flow of water in the water channel;
The rotation driving unit includes a circular rotating body that can rotate relative to the base unit with a direction orthogonal to the water surface of the water channel as a rotation center, and a blade unit provided at least in one radial direction of the circular rotating body. And when the blade portion moves from the upstream side to the downstream side of the water flow in the water channel with the rotation of the circular rotating body, the blade portion is displaced to a position orthogonal to the direction of the water flow, and the blade portion When moving from the downstream side to the upstream side of the water flow in the water channel, the blade part moves to the downstream side of the water flow because the entire blade part is displaced to a position parallel to the water flow. The circular rotating body is rotated in a certain direction by utilizing the resistance received from the flow of water at the time, and this rotational force is provided in the power generation unit via the rotating shaft to transmit the generated electricity to the outside of the water channel. It is a feature.
本発明によると、農業用水路や街中の用水路、キャンプ場の小川など様々な水路のいかなる場所にも簡単に設置や取り外しができ、かつ水路周囲の景観を損なうことのない水路発電装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a water channel power generation device that can be easily installed and removed from any location of various water channels such as agricultural water channels, city water channels, and campsite creeks, and does not impair the scenery around the water channel. Can do.
以下、本発明の一実施形態に係る水路発電装置について図面に基づいて説明する。本発明の一実施形態に係る水路発電装置(以下、単に「水路発電装置」とする)は、水が所定の向きに流れる水路の水面に浮かぶのに十分な浮力を有する基台部と、基台部の接水面に備わる軸回転駆動部と、基台部に備わり、軸回転駆動部から突出した回転軸に連結され、この回転軸の回転に応じて発電すると共に、発電される電気を水路の外側に伝える発電部と、基台部を水路の水の流れに抗してこの水路の一定の位置に係留させる係留部とを有している。 Hereinafter, a water channel generator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. A water channel power generation device according to an embodiment of the present invention (hereinafter simply referred to as a “water channel power generation device”) includes a base portion having sufficient buoyancy to float on the water surface of a water channel in which water flows in a predetermined direction, The shaft rotation drive unit provided on the water contact surface of the base unit and the base unit are connected to a rotation shaft protruding from the shaft rotation drive unit, and generate electricity in accordance with the rotation of the rotation shaft, and the generated electricity is a water channel. And a mooring portion for mooring the base portion at a certain position in the water channel against the flow of water in the water channel.
そして、本実施形態に係る水路発電装置においては、回転駆動部は、水路の水面と直交する方向を回転中心として基台部に対して相対回転可能な円形回転体と、円形回転体の直径方向の少なくとも1箇所に備わった羽根部を有している。このような羽根部を有することによって、円形回転体の回転に伴って、羽根部が水路の水流の上流側から下流側に移動する際はこの羽根部が水流の向きに直交する位置まで変位し、羽根部が水流の下流側から上流側に移動する際はこの羽根部の全体が水路の水流と平行となる位置に変位するようになっている。これによって、羽根部が水流の下流側に移動する際に水の流れから受ける抵抗を利用して円形回転体を一定方向に回転させると共に、回転軸を介してこの回転力を発電部に備え、発電した電気を水路外に伝えるようになっている。 In the water channel power generator according to the present embodiment, the rotation drive unit includes a circular rotating body that can rotate relative to the base unit around a direction orthogonal to the water surface of the water channel, and a diameter direction of the circular rotating body. Have at least one blade portion. By having such a blade part, when the blade part moves from the upstream side to the downstream side of the water flow in the water channel as the circular rotating body rotates, the blade part is displaced to a position orthogonal to the direction of the water flow. When the blade portion moves from the downstream side to the upstream side of the water flow, the entire blade portion is displaced to a position parallel to the water flow in the water channel. Thereby, while rotating the circular rotator in a certain direction using the resistance received from the water flow when the blade part moves downstream of the water flow, the power generation unit is provided with this rotational force via the rotation shaft, The electricity generated is transmitted outside the waterway.
以下、本実施形態に係る水路発電装置1の上述した構成についてより詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る水路発電装置をフロートの直径方向に沿って切断した断面図である。また、図2は、本発明の一実施形態に係る水路発電装置の底面図である。また、図3は、本発明の一実施形態に係る水路発電装置の実際の使用態様を示す斜視図である。 Hereinafter, the above-described configuration of the water channel power generator 1 according to the present embodiment will be described in more detail. FIG. 1 is a cross-sectional view of a water channel generator according to an embodiment of the present invention cut along the diameter direction of a float. FIG. 2 is a bottom view of the water channel power generator according to one embodiment of the present invention. FIG. 3 is a perspective view showing an actual usage mode of the water channel power generator according to one embodiment of the present invention.
基台部は、本実施形態においてはフロート100と呼ばれ、円板形状を有し発泡材と発泡材の周囲を防水のために全体的に覆う樹脂材とから構成されている。なお、本実施形態の場合、フロート100は、直径約300mm、厚さ約25mmから30mmの寸法を有している。
The base portion is called a
また、軸回転駆動部は、本実施形態の場合、ウイング支持フレーム200と、ウイング支持フレーム200にヒンジ910,920(900)を介してそれぞれ連結された8枚のウイング251〜258(250)とから構成されている。ウイング支持フレーム200は、本実施形態の場合、フロート100に対して、フロート下面から約10mm程度下側に配置され、フロート100の中心軸線周りにフロート100と相対回転可能となるように後述するフレーム支持部220を介してフロート100に固定されている。
In the case of the present embodiment, the shaft rotation driving unit includes a
ウイング支持フレーム200は、リング状の円環フレーム210と、円環フレーム210の中心部に位置するフレーム支持部220と、円環フレーム210及び円環フレーム210をそれぞれ連結するためにフレーム支持部220の中心部から円環フレーム210の半径方向に向かってそれぞれ放射状に延在して両者を結合するフレーム結合部231〜238(230)とからなる。
The
そして、フレーム結合部230の周方向一方の側にはそれぞれ2つのヒンジ910,920(900)が所定間隔隔てて固定されている。なお、この一方の側とは、本実施形態の場合、水路発電装置1を水路に実際に設置してウイング支持フレーム200が回転した場合に、回転方向に対して各フレーム結合部231〜236の後方に位置する側となっている。
Two
ウイング251〜258(250)は、本実施形態の場合、ステンレス鋼(SUS)でできた略扇形の板材からなる。そして、各ウイング250の一方の直線上の側縁近傍は、ヒンジ900を介してフレーム結合部230に取り付けられ、所定の角度範囲で回転変位するようになっている(図5参照)。以下にヒンジ900を介してウイング250の回転変位する(動く)範囲について説明する。
In the case of this embodiment, the
ヒンジ900(910,920)は、上述したようにその一方がフレーム結合部230に固定され、その他方がウイング250に固定されている。そして、ヒンジ900は、ウイング250の可動範囲を制限するようになっている。具体的には、図5(a)の白抜きの左向き矢印で示すようにウイング支持フレーム200が水の流れの下流側に移動する際は、ウイング250は、水の流れ(図5(a)中の細い矢印f参照)に押されて流れ方向と水平の位置からウイング250を水の流れ方向fに直交する位置までヒンジ900の可動軸を中心として回転変位し(図5(a)中の二点鎖線の矢印参照)、ここでは詳細には示さないヒンジストッパによって図5(a)中(1)に示す位置に留まって水の流れfをウイング面全体で受けて、ウイング支持フレーム200の回転軸に回転モーメントを加えてウイング支持フレーム200の回転方向に更なる回転力を与える。
As described above, one of the hinges 900 (910, 920) is fixed to the
一方、図5(b)の白抜きの右向き矢印で示すようにウイング支持フレーム200が水の流れの上流側に移動する際は、ウイング250は、ここでは詳細には示さないヒンジストッパによって図5(a)中(1)に示す位置に留まり、ウイング面に水が直接当たる位置(この状態に関しては図5(b)では図示せず)から、水の流れ方向(図5(b)中の細い矢印f参照)に対して平行となる位置までヒンジ900の可動軸を中心として回転変位し、これによってウイング面全体が水の流れfから力を受けなくなり、ウイング支持フレーム200の回転方向と逆向きの回転力が生じないようにする。
On the other hand, when the
なお、上述したウイング支持フレーム200とウイング250、それぞれ例えばステンレス鋼(SUS)でできており、本実施形態の場合、1枚の円形状の板材を、図1のように6枚のウイングと、残りのウイング支持フレームが分離するように打ち抜き加工して製造されている。フレーム支持部220の中心部からは、回転シャフト240が突出し、フロート100の上面に固定された後述する発電機400の発電シャフト440と連結し、ウイング支持フレーム200の回転力を発電シャフト440に確実に伝えるようになっている。
In addition, the
発電機400は、本実施形態の場合、通常のスペックの小型発電機が用いられている。即ち、本実施形態に用いられる発電機には、発電電圧6V(ボルト)、発電電力2.4W(ワット)程度の発電機が使用されている。発電機400は、側面視逆U字型に折り曲げられた例えばアルミニウム合金でできた発電機取付けブラケット420によってフロート100に固定されている。発電機取付けブラケット420によって固定された発電機400の上部からは、水路外まで達するのに十分な長さを有した防水仕様の電線430が導出され、電線430の端部は、本実施形態の場合LEDライト500に接続されている。
In the case of this embodiment, the generator 400 is a small generator having normal specifications. That is, the generator used in the present embodiment is a generator having a generated voltage of 6 V (volts) and a generated power of about 2.4 W (watts). The generator 400 is fixed to the
なお、上述の実施形態においては、ウイング250はステンレス鋼の平板であったが、水の流れに抵抗をより与えて発電能力を高めるためにウイングに水が当たる側の面に凹凸状の表面処理を施したり、水がそのまま通過しないような、即ち通過するに際してかなり抵抗を受けるような多数の小さな孔をウイングに全体的に設けたりしても良い。
In the above-described embodiment, the
また、ヒンジ900は、本実施形態の場合、各フレーム結合部230(231〜238)にそれぞれ2つのヒンジ910,920を設けたが、これとは異なり各フレーム結合部にそれぞれ1つのヒンジを設けても良く、本実施形態とは異なりより大型化した水路発電装置の場合、3つ以上のヒンジを設けてヒンジをフレーム結合部にしっかりと固定するようにしても良い。
Further, in the present embodiment, the
また、発電機取付けブラケットは、アルミニウム合金でできていたが、これとは異なりステンレス鋼(SUS)や十分な剛性を有する樹脂材でできていても良い。 Further, the generator mounting bracket is made of an aluminum alloy, but it may be made of stainless steel (SUS) or a resin material having sufficient rigidity.
係留部は、本実施形態の場合、樹脂でできた2本の所定長さの係留用チェーン610,620(600)からなり、水路発電装置1が1台の場合、図3に示すような各係留用チェーン610,620のそれぞれの一端はフロートに固定され、かつそれぞれの他端は水路発電装置400が配置される図3では図示しない水路周囲の地面にアンカー等を用いて固定されている。
In the case of this embodiment, the mooring part is composed of two
図3は、本実施形態に係る水路発電装置1を実際に水路に浮かべた状態を示している。図3においては、上述した水路発電装置1の内、係留用チェーン610,620を除く各構成要件を備えた1組の水路発電装置1,1’をアルミニウム合金でできた2本の細長い板体からなる連結プレート710,720(700)を介してそれぞれのフロート100を連結している。
FIG. 3 shows a state where the water channel generator 1 according to the present embodiment is actually floated on the water channel. In FIG. 3, two elongated plate bodies made of aluminum alloy are used for the one set of water channel power generators 1 and 1 ′ having the respective constituent elements except the
即ち、図3においては、2本の係留用チェーン610,620の各一端を水路発電装置1のフロート100に接続すると共に各他端を図3では図示しない水路の外側の例えば地面にそれぞれアンカーで固定している。これに加えて、連結プレート710,720を介して水路発電装置1のフロート100と水路発電装置1’のフロート100’を所定間隔隔てた状態で連結している。即ち、図3においては、係留用チェーン600と連結プレート700が協働して係留部の役目を果たしている。
That is, in FIG. 3, one end of each of the two
この2つの水路発電装置1,1’を水面に浮かべるに当たって、係留用チェーン600に接続された側の水路発電装置1を水路の水の流れの上流側に浮かべると共に、連結プレート700によって連結された水路発電装置1’を水路の水の流れの下流側に浮かべるように水路に設置する。これによって、各水路発電装置1,1’から図示しない電線を介して2台分の電力を外部に供給することができるようになっている。
In floating the two water channel power generators 1, 1 ′ on the water surface, the water channel power generator 1 on the side connected to the
図4は、本発明の一実施形態に係る水路発電装置の動作を説明する説明図である。なお、図4においては、説明の簡略化のため、ヒンジ900の全てを同一の姿勢で示している。図4において、ウイング支持フレーム200が90度回転する間、川の流れの上流側に位置するウイング250は、図5(a)に示すようにウイング先端部が右斜め下方に向く位置から垂直下方に向く位置までヒンジ900を中心に徐々に回転変位する(図5(a)中の二点鎖線で示す矢印参照)。これは、図4におけるウイング258の位置からウイング251の位置を経てウイング252の位置に至るまでに相当している。そして、ウイング支持フレーム200が更に90度回転する間、川の流れに対してウイング支持フレーム200の中程に位置するウイング250は、図5(a)に示す位置であってウイング先端部が垂直下方に向く位置から右斜め下方に向く位置までヒンジ900を中心に徐々に回転変位する。この回転変位方向は、(図5(a)中の二点鎖線で示す矢印の向きと反対方向である。これは、図4におけるウイング252の位置からウイング253の位置を経てウイング254の位置に至るまでに相当している。
FIG. 4 is an explanatory view illustrating the operation of the water channel power generator according to one embodiment of the present invention. In FIG. 4, all the
これに続けて、ウイング支持フレーム200が90度回転する間、川の流れの下流側位置するウイング250は、図5(b)に示すようにウイング先端部が左斜め下方向く位置から水平方向に向く位置までヒンジ900を中心に徐々に回転変位する(図5(b)中の二点鎖線で示す矢印参照)。これは、図4におけるウイング254の位置からウイング255の位置を経てウイング256の位置に至るまでに相当している。
Following this, while the
そして、ウイング支持フレーム200が更に90度回転する間、川の流れに対してウイング支持フレーム200の中程に位置するウイング250は、図5(b)に示す位置であってウイング先端部が水平方向に向く位置から左斜め下方に向く位置までヒンジ900を中心に徐々に回転変位する。この回転変位方向は、(図5(b)中の二点鎖線で示す矢印の向きと反対方向である。これは、図4におけるウイング256の位置からウイング257の位置を経てウイング258の位置に至るまでに相当している。
While the
以上のようにして、図5においてはウイング252が川の流れに対して垂直となるように回転変位して水の流れから受ける抵抗を利用してウイング支持フレーム200を図中上方から見て反時計方向に回転させる駆動力(回転トルク)を発生させるとともに、ウイング256からの流れに対して平行となるように回転変位して水の流れから抵抗を受けないようにして上記反時計方向に回転するウイング支持フレーム200の回転動作を阻害しないようにする。
As described above, in FIG. 5, the
以上説明した上述の実施形態に係る水路発電装置(以下、「本発明に係る水路発電装置」とする)の作用について説明する。 The operation of the water channel power generator according to the above-described embodiment (hereinafter referred to as “the water channel power generator according to the present invention”) will be described.
本発明に係る水路発電装置によると、装置自体の構成が従来の水路発電装置のように大がかりでないので、水路発電装置自体を低コストで製造することができる。また、装置自体の大きさの小型化も図ることができるので、簡単に持ち運びできる程度の大きさにすることで、水路発電装置を持ち運びながら発電に適した場所を見つけてその場で設置することができる。また、本発明に係る水路発電装置を用水路や小川に設置した場合、従来の水路発電装置のようにその水面から装置が上側に突出することがないため、周囲の風景の景観を損ねることがない。また、本発明に係る水路発電装置によると、設置場所もすぐに変更することができるので、より発電効率の高そうな場所を見つけた場合、一旦設置した水路発電装置をそのより好ましい場所に設置し直すことが簡単にできる。また、本発明に係る水路発電装置を例えば農業用水路に設置して、発電された電気をバッテリーに充電してその充電した電力利用してLEDライトを夜間常時点灯したり、夜間の発電中においては発電した電力をそのまま利用したりしてLEDライトを点灯して夜間の防犯に役立てることができる。また、本発明に係る水路発電装置をキャンプ場の小川などに設置して、夜間におけるテント内の照明用LEDライトの電源として使用したり、テントの外側にLEDライトを設置したりして夜間常時点灯させ防犯に役立てることができる。また、本発明に係る水路発電装置に携帯電話の充電を行う機能を持たせることで、キャンプを長期間行っていても携帯電話をいつでも充電することができるようにしても良い。これによって携帯電話のバッテリー切れを防止することができ、長期間のキャンプ中、如何なる場合であっても携帯電話を常に使用できるので何かと好都合である。 According to the water channel power generator according to the present invention, since the configuration of the device itself is not large as the conventional water channel power generator, the water channel power generator itself can be manufactured at low cost. In addition, since the size of the device itself can be reduced, the size of the device can be easily carried, so that a suitable place for power generation can be found while carrying the water channel power generation device and installed on the spot. Can do. In addition, when the water channel power generation device according to the present invention is installed in a water channel or a stream, the device does not protrude upward from the water surface unlike conventional water channel power generation devices, so that the scenery of the surrounding landscape is not impaired. . In addition, according to the water channel power generation device according to the present invention, the installation location can be changed immediately, so when a location that seems to have higher power generation efficiency is found, the water channel power generation device once installed is installed in a more preferable location. It is easy to redo. In addition, the water channel power generation device according to the present invention is installed in, for example, an agricultural water channel, the generated electricity is charged into a battery, and the LED light is constantly turned on using the charged power, or during power generation at night The generated electric power can be used as it is, and the LED light can be turned on for use in nighttime crime prevention. In addition, the water channel power generation device according to the present invention is installed in a creek of a campsite and used as a power source for the LED light for illumination in the tent at night, or an LED light is installed on the outside of the tent so that it is always at night. It can be turned on and used for crime prevention. Further, by providing the water channel power generator according to the present invention with a function of charging a mobile phone, it may be possible to charge the mobile phone at any time even if camping is performed for a long time. This can prevent the battery of the mobile phone from running out, and is convenient because the mobile phone can always be used in any case during long camping.
また、発明が解決しようとする課題の欄で紹介した先行技術である特許文献1及び特許文献2において開示された従来技術に対して本発明に係る水路発電装置は非常に大きな優位点がある。具体的には従来技術はいずれも発電装置全体の構成が大がかりで、設置する用水路などの場所を選ぶ際に十分な流れを有する場所を特定したり発電装置の他に用水路自体に堰を設けたりするなどの付加的な工事を必要とし、設置場所にかなりの制限を受けると共に設置するための期間がかなり必要であるが、本発明に係る水路発電装置はそのような問題が生じない。また、従来技術は、一旦設置したら別の場所に設置し直すことにコストがかかると共に、設置し直す期間中発電装置が使用できないという問題があるが、本発明に係る水路発電装置はそのような問題が生じない。また、従来技術は、発電装置をより好ましい場所に再設置することは実際問題として困難であると共に、その構成が大がかりであるため、いったん設置した後も定期的なメンテナンスを必要としていたが、本発明に係る水路発電装置はそのような問題が生じない。また、従来技術の発電装置を例えば用水路に設置した場合、発電装置全体のかなりの部分が用水路から上方に突出するようになり、例えば自然にあふれたのどかな雰囲気の農業用水路に従来技術の発電装置を設置した場合、周囲の景観を損ねる場合があったが、本発明に係る水路発電装置はそのような問題が生じない。また、本発明に係る水路発電装置はその構成が簡易であるため、この水路発電装置を例えばインフラの整備されていない発展途上国などの用水路や用水路に設置して、自家発電しLED電灯等の電源や携帯電話の充電器として利用することが可能である。即ち、本発明に係る水路発電装置によると、用水路や小川さえあれば地球上のいかなる場所においても環境を破壊することなくかつ特別なインフラを整備することなく必要な電力を供給することが可能となる。 In addition, the water channel power generation apparatus according to the present invention has a very great advantage over the prior art disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, which are the prior arts introduced in the column of problems to be solved by the invention. Specifically, all of the conventional technologies have a large configuration of the entire power generation device. When selecting a location such as a irrigation channel to be installed, a location having sufficient flow is specified, or a dam is provided in the irrigation channel itself in addition to the power generation device. However, the water channel power generation apparatus according to the present invention does not cause such a problem, although it requires additional construction such as the installation, is considerably restricted in the installation location, and requires a considerable period for installation. In addition, the conventional technique has a problem that once installed, it takes cost to re-install in another place, and the power generator cannot be used during the re-installation period. There is no problem. In addition, in the prior art, it is difficult as a matter of fact to re-install the power generation device in a more preferable location, and since the configuration is large, regular maintenance is required even after the installation. Such a problem does not occur in the water channel power generator according to the invention. In addition, when the conventional power generator is installed in, for example, an irrigation canal, a considerable portion of the entire power generator protrudes upward from the irrigation canal. However, the water channel generator according to the present invention does not cause such a problem. In addition, since the configuration of the water channel power generation device according to the present invention is simple, this water channel power generation device is installed in a water channel or water channel in a developing country where infrastructure is not maintained, for example, and is self-generated to generate an LED lamp or the like. It can be used as a power source or a mobile phone charger. That is, according to the water channel power generation apparatus according to the present invention, it is possible to supply necessary power without destroying the environment and maintaining a special infrastructure in any place on the earth as long as there is a irrigation channel or a stream. Become.
また、従来技術においては、その構造上発電に使用する水車等に及ぼす回転力(回転モーメント)が水路や川の水位の変化に応じて変わってしまう問題があった。つまり、水路や川の水位は季節や天候などによって常に変化するが、水路や川の水の流れを利用して発電する場合、発電に用いる水車等の羽根の位置と水位とが常に所定の位置関係にあることが安定した発電効率を得る上で必要となる。しかしながら、水車等を一定の高さに立てた状態で設置した従来技術のような構造では、そのような所定の位置関係を維持することが不可能であった。特に水路や川の水位が低くなった場合、水車等の羽根に十分な回転力が伝わらず発電効率が極端に低下する問題があった。このような問題に対して、従来技術の構造において水路や川の水位の変化に応じた最適な位置に水車を上下動させようとする構造を更に備えることも考えられるが、その構造自体に非常にコストがかかると共に定期的なメンテナンスを必要として現実的に採用し得る構造とは言えなかった。 Further, in the prior art, there has been a problem that the rotational force (rotational moment) exerted on the water turbine used for power generation changes due to the change in the water level of the water channel or river. In other words, the water level of a waterway or river always changes depending on the season, weather, etc., but when generating electricity using the flow of water in a waterway or river, the position of the blades and the water level of the water wheel used for power generation is always the predetermined position. This relationship is necessary to obtain stable power generation efficiency. However, it is impossible to maintain such a predetermined positional relationship with a structure such as the prior art in which a water turbine or the like is installed in a state where it is set at a certain height. In particular, when the water level of a waterway or river is low, there is a problem that power generation efficiency is extremely lowered because sufficient rotational force is not transmitted to blades of a water wheel or the like. In order to deal with such problems, it may be possible to further provide a structure for moving the water wheel up and down to an optimal position according to changes in the water level of the water channel or river in the structure of the prior art. However, it is not a structure that can be adopted practically because it requires regular maintenance.
一方、本発明に係る水路発電装置においては、水路や川の水位が季節や天候などによってどのように変化しても、フロートが常に水面に浮いていて発電に必要なウイングを備えたウイング支持フレームがその水面の直下において水面と平行に回転するようになっているので、水路や川の水位の変化に影響を受けることがなく常に効率の良い発電を行うことができるという従来技術には無い極めて優れたメリットを有している。 On the other hand, in the water channel power generation apparatus according to the present invention, the wing support frame is provided with a wing necessary for power generation because the float always floats on the surface of the water regardless of how the water level of the water channel or river changes depending on the season or weather. However, it is designed to rotate in parallel with the surface of the water just below the surface of the water. Has an excellent merit.
また、従来技術の発電装置のように水車等を一定の高さに立てた状態で設置した構造では、この水車を備えた発電装置を水路や川の周囲に確実に設置するためにしっかりとした支持部を備えていなければならず、装置自体のコストが非常に嵩むと共に、支持部の寸法(水路や川を跨ぐ幅寸法)を一定とすると、これに合致する幅を有する水路や川にしか設置することができなくなり、設置場所が限られてしまう問題があった。一方、様々な水路幅や川幅に対応できる汎用形の発電装置とするためには、上記支持部にこれに対応した跨ぎ幅調整機構を設けなければならず、より装置自体のコストアップを招いていた。 In addition, in a structure in which a water turbine or the like is installed at a certain height as in the case of a conventional power generation device, the power generation device equipped with this water wheel is firmly installed in order to reliably install around a waterway or a river. It must be equipped with a support part, and the cost of the device itself is very high, and if the dimensions of the support part (the width dimension across the waterway and river) are constant, only the waterway or river having a width matching this There was a problem that it could not be installed and the installation location was limited. On the other hand, in order to make a general-purpose power generator that can cope with various waterway widths and river widths, the support section must be provided with a straddle width adjusting mechanism corresponding to this, which further increases the cost of the apparatus itself. It was.
しかしながら、本発明に係る水路発電装置は、一例として係留用チェーンを用いた係留部の長さを変更するだけで、様々な幅を有する水路や川に設置することができるので、異なる幅を有する様々な水路や川に共通の水路発電装置を簡単に設置することができると共に、同じ水路や川であっても場所にあってその幅が違う場合に最適な発電効率を得ることができそうな場所を探して、その場所に本発明に係る水路発電装置を設置することができるので、従来技術に比べて装置汎用化の観点からも極めて優れたメリットを有している。 However, the water channel power generation device according to the present invention can be installed in waterways and rivers having various widths only by changing the length of the mooring portion using the mooring chain as an example, and thus has a different width. It is possible to easily install a common waterway power generation device for various waterways and rivers, and it is likely that optimum power generation efficiency can be obtained even if the same waterway or river is in place and the width is different. Since it is possible to find a place and install the water channel power generation apparatus according to the present invention at that place, it has an extremely superior merit from the viewpoint of generalization of the apparatus as compared with the prior art.
なお、係留用チェーン600は上述の実施形態の場合、金属製であることを説明したが、必ずしもこのような材質に限らず十分な強度を有した樹脂製のチェーンを用いても良く、一定長さの紐で代用しても良い。
In the above embodiment, the
また、連結プレートの材質として、上述の実施形態ではアルミニウム合金製であることを記載したが、2つの水路発電装置間の間隔を一定に保つことができれば必ずしもこの材質に限らず、ステンレス鋼を(SUS)や十分な強度を有する樹脂製でできていても良い。 Moreover, although it described that it was the product made from an aluminum alloy in the above-mentioned embodiment as a material of a connection plate, if it can keep the space | interval between two water channel power generation devices constant, it will not necessarily be this material, Stainless steel ( SUS) or a resin having sufficient strength.
また、図2においては、水路発電装置の発電機から電線を介してLEDライトに直接電気が流れるようになっていたが、必ずしもこのような構成をとることなく、発電機から導出される電線の他端を例えば小型のバッテリーに接続し、このバッテリーで昼間の間、発電機で発電された電力を充電してその充電した電力を、タイマーや照度センサーなどを備えた電力供給制御装置を用いて夜間の時間だけLEDライトに電気を流すようにしても良い。 In FIG. 2, electricity flows directly from the generator of the water channel power generator to the LED light via the electric wire, but the electric wire led out from the generator is not necessarily configured as described above. Connect the other end to a small battery, for example, and use this battery to charge the power generated by the generator during the day and use the power supply control device equipped with a timer, illuminance sensor, etc. You may make it flow electricity to LED light only at night time.
なお、上述の実施形態においてはLEDライトを使用したが、必ずしもこれに限定することはなく省電力のライトであればどのようなライトを使用しても良い。 In addition, although the LED light was used in the above-mentioned embodiment, it is not necessarily limited to this, and any light may be used as long as it is a power saving light.
また、図3においては、2つの水路発電装置を連結プレートを介して各水路発電装置のフロートを結合したが、必ずしもこのような構成をとることなく、より複数の連結プレートを介して3台以上の水路発電装置を水路の上流側から下流側に所定間隔直列に並んだ状態で係留用チェーンを介して水路に設置しても良い。また、例えば水路幅50cmの水路に利用できる小型の水路発電装置を多数用意し、上記複数の連結プレート(連結部材)を介して複数の水路発電装置を水路や川の流れと直交する方向(水路や川の幅方向)に並べるように設置しても良い。これによって、同一寸法の小型の水路発電装置を多数作成しておくだけで、上記連結部材を介して様々な幅の水路や川に設置することができる。 In FIG. 3, the two hydroelectric generators are connected to the floats of the hydroelectric generators via the connection plates. However, three or more units are connected via a plurality of connection plates without necessarily taking such a configuration. These water channel power generators may be installed in the water channel via a mooring chain in a state where they are arranged in series in a predetermined interval from the upstream side to the downstream side of the water channel. In addition, for example, a large number of small water channel generators that can be used for a water channel with a water channel width of 50 cm are prepared, and the plurality of water channel power generators are orthogonal to the water channel or river flow (water channel) via the plurality of connection plates (connection members) Or in the width direction of the river). Thereby, it is possible to install in a variety of widths of waterways and rivers via the connecting members only by creating a large number of small-sized waterway power generation devices having the same dimensions.
更には、水路幅や川幅が比較的大きくかつ川の上流側から下流側に一定幅を有するような水路や川において、複数の上記同一寸法の小型の水路発電装置を多数の連結部材を介して水路や川の幅方向及び流れの上下方向にマトリックス状に並ぶように水路や川を浮かせた状態で設置いても良い。このようにすることによって、それぞれの小型の水路発電装置の発電力を重畳することで、かなり大きな発電力を有する水路発電装置とすることが可能となる。 Furthermore, in waterways and rivers where the waterway width and river width are relatively large and have a certain width from the upstream side of the river to the downstream side, a plurality of small waterway power generators of the same size are connected via a number of connecting members. You may install in the state which floated the waterway and the river so that it might be arranged in a matrix form in the width direction of a waterway or a river, and the up-down direction of a flow. By doing in this way, it becomes possible to set it as the water channel power generator which has a considerably big power generation by superimposing the power generation of each small water channel power generator.
また、フロートに関しては上述した実施形態のように円板状のフロートに代えて、いわゆるかまぼこの板状の細長い長方形のフロートを作成し、このフロートの長手方向に沿ってウイング支持フレーム、ウイング、及び発電機を組み合わせたものを2つ直列に配置するようにしても良い。 As for the float, instead of the disk-like float as in the above-described embodiment, a so-called kamaboko plate-like elongated rectangular float is created, and the wing support frame, wing, and Two combinations of generators may be arranged in series.
なお、上述した実施形態における形状、寸法、各部品の材質についてはあくまで一例を上げたものに過ぎず、本発明の作用を発揮する範囲内であれば様々な形態(形状、寸法、及び材質)を適用可能であることは言うまでもない。 Note that the shape, dimensions, and material of each component in the above-described embodiment are merely examples, and various forms (shapes, dimensions, and materials) are possible as long as the effects of the present invention are exhibited. It goes without saying that is applicable.
1,1’ 水路発電装置
100,100’ フロート
200 ウイング支持フレーム
210 円環フレーム
220 フレーム支持部
231〜238(230) フレーム結合部
240 回転シャフト
251〜258(250) ウイング
400 発電機
420 発電機取付けブラケット
430 電線
440 発電シャフト
500 LEDライト
610,620(600) 係留用チェーン
710,720(700) 連結プレート
910,920(900) ヒンジ
1,1 'water channel generator 100,100'
Claims (1)
前記基台部の接水面に備わる軸回転駆動部と、
前記基台部に備わり、前記軸回転駆動部から突出した回転軸に連結され、当該回転軸の回転に応じて発電すると共に、発電される電気を水路の外側に伝える発電部と、
前記基台部を前記水路の水の流れに抗して当該水路の一定の位置に係留させる係留部等を有し、
前記回転駆動部は前記水路の水面と直交する方向を回転中心として前記基台部に対して相対回転可能な円形回転体と、前記円形回転体の直径方向の少なくとも1箇所に備わった羽根部を有し、前記円形回転体の回転に伴って、前記羽根部が水路の水流の上流側から下流側に移動する際は当該羽根部が前記水流の向きに直交する位置まで変位し、前記羽根部が水路の水流の下流側から上流側に移動する際は当該羽根部の全体が前記水流と平行となる位置に変位するようにしたことで、前記羽根部が水の流れの下流側に移動する際に水の流れから受ける抵抗を利用して前記円形回転体を一定方向に回転させると共に、前記回転軸を介してこの回転力を前記発電部に備え、発電した電気を水路外に伝えることを特徴とする水路発電装置。
A base portion having sufficient buoyancy to float on the water surface of a water channel in which water flows in a predetermined direction;
A shaft rotation drive unit provided on the water contact surface of the base unit;
A power generation unit provided in the base unit, connected to a rotation shaft protruding from the shaft rotation drive unit, and generating power according to the rotation of the rotation shaft, and transmitting generated electricity to the outside of the water channel,
Having a mooring portion or the like for mooring the base portion at a certain position in the water channel against the flow of water in the water channel;
The rotation driving unit includes a circular rotating body that can rotate relative to the base unit with a direction orthogonal to the water surface of the water channel as a rotation center, and a blade unit provided at least in one radial direction of the circular rotating body. And when the blade portion moves from the upstream side to the downstream side of the water flow in the water channel with the rotation of the circular rotating body, the blade portion is displaced to a position orthogonal to the direction of the water flow, and the blade portion When moving from the downstream side to the upstream side of the water flow in the water channel, the blade part moves to the downstream side of the water flow because the entire blade part is displaced to a position parallel to the water flow. The circular rotating body is rotated in a certain direction by utilizing the resistance received from the flow of water at the time, and this rotational force is provided in the power generation unit via the rotating shaft to transmit the generated electricity to the outside of the water channel. A water channel power generator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014188075A JP2016061183A (en) | 2014-09-16 | 2014-09-16 | Channel type hydraulic power generation device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014188075A JP2016061183A (en) | 2014-09-16 | 2014-09-16 | Channel type hydraulic power generation device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016061183A true JP2016061183A (en) | 2016-04-25 |
Family
ID=55795835
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014188075A Pending JP2016061183A (en) | 2014-09-16 | 2014-09-16 | Channel type hydraulic power generation device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016061183A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018047926A1 (en) * | 2016-09-08 | 2018-03-15 | 株式会社ベルシオン | Hydraulic turbine suspending device |
-
2014
- 2014-09-16 JP JP2014188075A patent/JP2016061183A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018047926A1 (en) * | 2016-09-08 | 2018-03-15 | 株式会社ベルシオン | Hydraulic turbine suspending device |
JP2018040299A (en) * | 2016-09-08 | 2018-03-15 | 株式会社ベルシオン | Water turbine suspension device |
US11053909B2 (en) | 2016-09-08 | 2021-07-06 | Ntn Corporation | Hydraulic turbine suspending device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101687590B1 (en) | Floating structure for install solar module on the sea | |
KR100992067B1 (en) | Water-power generation | |
US20090022597A1 (en) | Apparatus For The Generation Of Power From A Flowing Fluid | |
JP4705086B2 (en) | Hydroelectric generator | |
JP2004176626A (en) | Offshore wind power generation facility | |
JP4653036B2 (en) | Hydroelectric generator | |
KR101620900B1 (en) | Sea floating wind generating deice with tidal adaptation | |
KR20080017337A (en) | Anchoring arrangement for floating wind turbine installations | |
JP2011138997A (en) | Photovoltaic power generation device | |
JP3139609U (en) | Water turbine module and power generation underwater water turbine device | |
EP3144522B1 (en) | Floating body for tidal current power generation and power generation method using same | |
JP2016061183A (en) | Channel type hydraulic power generation device | |
JP2013079539A (en) | Hydraulic generating equipment | |
KR101594754B1 (en) | A water wheel for power generation | |
KR20160039387A (en) | Tidal current generation apparatus | |
JP2015140802A (en) | Hydraulic generating equipment | |
WO2023136063A1 (en) | Fluid power generation system and installation structure therefor | |
CN102146868A (en) | Ocean current combined-type rotational slip power generation device | |
KR100933472B1 (en) | Composition development device that use waterpower and wind force established to pier | |
JP7270471B2 (en) | Tidal power generator | |
US20080014089A1 (en) | Device For Utilizing The Kinetic Energy Of Flowing Water | |
KR101584272B1 (en) | Tidal mooring generator using a magnetic coupler underwater | |
KR20130005868A (en) | Turbine establishment system for tidal current power plant | |
US20180003145A1 (en) | Freely-controlled power generation apparatus | |
KR102427229B1 (en) | Current Power Generation System |