JP2012172590A - 潮流発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の潮流発電機は、海の中に発電機を設置する架台を組立て、その上に発電機を設置し、潮流の干満水位、自然水位や正逆流方向に対応が困難であった。
【解決手段】流線型の中空の筒の中にフックを固定するスリップリング、増速機、発電機を装備し、外部のプロペラの回転をシャフトで連結された増速機により回転スピードをあげ発電機に連結し発電させ蓄電池に充電するが、潮流の正逆流、干満の対応を先端に設けられたフックに繋がれたチェーンによって解消され、インペラの同期回転するボデイにプロペラと逆方行にボデイが回転するように翼を装備し発電機の回転を加速する、潮流発電機は軽量で容易に移動も可能であることを特徴にしている。
【選択図】図２

Description

本発明は、潮流の運動エネルギーを利用した発電機に関するものである。

従来の発電機は、いろいろと数多く開発されているが、陸上での固定された状態で古くは、水車から始まって、風車方式、蒸気タービン方式、振動方式など多々あるが、水中で自由に浮遊して潮流内に沿っての発電機は見受けられない。

先行技術に、ある水中発電機では、口径の大きい筒状の中にスクリューの個数が多ければ多い程力が増す、それ故に筒の長さが長ければスクリューの数も増やせるので水流の力を受ける事が出来る、そして中心軸の力が増加する。又、筒型を立てる事により、滝のような上からの流れにも対応出来る、そして発電機を真ん中に配置し左右対称にスクリューを付けることにより潮の干満にも対処出来る。又コンクリートブロックの真ん中に造る事により波消しブロック型の発電機ができ、これは冬の日本海の荒波によいと思われる（特開２０００−９０１２）。

一方の先行技術は、潮流発電装置は、それぞれの端部に向かって拡大する拡大部を有する筒状態と該筒状体の軸線方向中央部に設けられ、潮流によって回転する水車と、該水車の回転によって発電する発電機と、を備えている。このように、筒状体の軸線方向中央部に水車が設けられているので、筒状体を潮流にそった方向に延在させると、筒状体の一端部側から内部空間に流入する潮流が他端部へ流れる際、水車を回転させて発電する（特開２００５−２４０７８６）。

特開２０００−９０１２ 特開２００５−２４０７８６

前記先行技術にある筒状体の発電装置は、数多くプロペラを一機の発電機に設置すると発電機で得られるトルクは、強化されるけれど、発電機の回転を増速するにはつながらず、発電だけの回転を求めるにはプロペラの一つで十分対応出来るので、数多くプロペラを設置しても効果は無いと判断される。むしろ、どれだけ、プロペラの回転スピードを増すことが出来るかが重要課題である。

さらに、潮流は干満があり水位の高低の対応、逆流になった時の対応策が必要であり、例えば、初めの設定した時の潮流を正流とし、反対方向に流が変わる逆流があるとすると、先行技術には、逆流の対応のために、正流時のプロペラと反対の捻りプロペラを同じ筒状体の同軸に設置するのは、正流の時、逆流用のプロペラが逆回転に作用し、同時に、正流を逆流用プロペラが筒内の流速の障害物になり流速の増進にはつながってない、むしろ水流でのプロペラの回転スピードを低下させる欠点が伺われる。

一方の先行技術は、四角なラッパ状の筒の中に潮流を大量に流入させる方法は、効果的に思えるが、或一定の口径の筒に多量の水量を注入すると、注入口より口径が小さいため水が流れきれず溢れた状態になり乱流を起こし、筒内のプロペラの位置に大量の水が通過する流速がむしろ遅くなる現象を生じる。

又、四角の筒は、装置を設置するには安定して良いが、筒の内部断面は丸いが潮流を取り入れる四角のラッパ口より流入した四隅の流水は、丸い断面部分に絞られるので四隅部分の流水が流れきれず逆流作用を起こし、集中して水が十分流れず乱流を起こし流速を減じ、プロペラの回転スピードが減速することにつながる欠点がある。又、潮流が逆方向になった場合、自動でラッパ形状を変えるのでないので、タイムリーにラッパの形状を変えることは困難で手動でラッパ形状を変えることは、この為に終日の対応することは不可能に近いと思われる。

本発明は、こうした欠点を取り除くために、潮の干満によって水位が変わると発電機が十分に機能を果たす水位が得る対応策と潮流が正流、逆流と２回／日必ず生じる対応策を解消し、さらに、潮流の水流のスピードで発電機を如何に早く回転させるかの課題を解決するための手段である。

本発明は、流線型の浸水防止された中空ボデイの中に装備された発電機、増速機は、ボデイ外部の末端に設けられたプロペラに連動されたシャフトに連結され、該ボデイには、プロペラと逆回転ねじりの翼が設けられ、該ボデイは、一連のプロペラ、増速機と発電機の回転方向と逆回転するように翼により仕組まれ、プロペラ回転とボデイ回転が逆回転するので発電機の回転を増速させる構造を有し、潮流にしたがってボデイが回転可能なように、潮流で漂流防止に橋桁などに繋いだチェーン又はロープで該ボデイの外部先端に設けられたフックに繋ぎ、フックはボデイ内の前部に設けられたスリップリングに固定され自由に潮流水中を浮遊を可能にしたことを特徴とする潮流発電機。

前記潮流発電機は、ボデイにプロペラと逆方向に回転させるために、ボデイ外部のサイドの長手方向にボデイの約１／２長さより後部に向かって十字に４箇所の翼が設けられ該各翼は、プロペラの羽根の捻りとは逆方向に回転するように捻って装備されて水中に浮遊してプロペラと逆方向にボデイが回転することを特徴とした潮流発電機。

前記の潮流発電機に装備された翼は、水中の浮遊したゴミなどが、翼に引っ掛かるのを防止するために、ボデイの後部に向かって、約３０〜６０度斜めに伸びている。同時に、プロペラの羽も約３０〜６０度後部に斜めに伸びていて、ボデイの翼と同様に水中の浮遊したゴミなどが、付着しても斜めに伸びている翼や羽根に沿って潮流の流れに沿って後部へ流れるようになっていることを特徴とした潮流発電機。

流線型の中空ボデイの中に、発電機、増速機、スリップリングが内蔵され、ボデイ外部の末端にプロペラを設け、該プロペラに組み付けられたシャフトは浸水防止のシールされたボデイ内の増速機に連結し、さらに、発電機にシャフトで連結され、ボデイ外部の先端にフックを設け、該フックは浸水防止のシールされたボデイ内のスリップリングに組み付けられている。

そして、ボデイが潮流内で、プロペラの回転に同期してボデイがプロペラの回転方向に回転すると、発電効率が低下するのでむしろボデイをプロペラと逆方向に回転させ発電効率をあげるために、ボデイ外部のサイドの長手方向にボデイの約１／２長さより後部に向かって十字に４箇所の翼が設けられ各翼は、プロペラの羽根の捻りとは逆方向に回転するように捻ってありそして、水中で潮流の速さに応じてプロペラの回転とボデイの回転が互いに逆方向に回転するので、プロペラの回転を増速させ、更に、ボデイ内の増速機により発電機の回転スピードは速くなるので発電効率をあげることが出来ることを特徴とした潮流発電機である。

そして、潮流発電機を潮流内の水中に入れ、先端のフック４に繋がれたチェーンが橋桁などに固定されているので、潮流の流れと、プロペラや翼の効力によって、潮流発電機が浮上し、プロペラや翼が水面上に露出してしまうとプロペラや翼の機能を消失するので、潮流発電機は水中に完全に浸かり、プロペラや翼の上部が水面下約１００ｍ／ｍ〜２００ｍ／ｍが適度の機能が得られ、水流も水面から約３００ｍ／ｍ位が一番早く、発電効果にも好条件である。

更に、前記の潮流発電機は、ボデイに装着された翼は、水中の浮遊したゴミなどが、翼に引っ掛かるのを防止するために、ボデイの後部に向かって、約３０〜６０度斜めに伸びている。同時に、プロペラの羽も約３０〜６０度後部に斜めに伸びていて、ボデイの翼と同様に水中の浮遊したゴミなどが、付着しても斜めに伸びている翼や羽根に沿って後部へ流れるようになっている。

前記の潮流発電機は、フック４に繋いだチェーンなどで潮流中に浮遊しているので、チェーンを橋げたなどに繋いで潮流発電機が流されないようにしておいて、潮流発電機は潮流内を自由に浮遊状態になり、水位が変わる干満も対応が可能となり、チェーンにボデイ１の先端が繋がれているので、常に潮流の上方向に向かっている、また、逆流になっても、チェーンに先端のフック４が繋がれているので、潮流発電機は、自然と向きが変わり発電可能になる。尚、該潮流発電機は、総重量が約３０〜５０Ｋｇなので、容易に移動が可能な利点がある。

潮流に浮遊した潮流発電機は、潮流によってプロペラ２が回転し、増速機６でシャフト５の回転が増速し発電機７と連結しているので発電機７の回転は増速された回転と同様になり、一方、ボデイ１が外部に装着された翼３によって、プロペラ２の回転方向とボデイ１の回転が逆になるために、発電機の回転数は、プロペラ２の回転とボデイ１とが逆回転するために、プロペラ２とボデイ１の回転が加算された回転スピードに増速されるため発電機も同様の回転スピードになる特徴がある。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。

図１においては、潮流発電機で、フック４にチェーンを繋ぎ、該チェーンを橋げたなどに繋ながれた潮流発電機が水中で潮流の流れに沿って自由に浮遊し、潮流の方向が正逆反対になっても自在のチェーンで先端のフック４に潮流発電機を繋ながれているので、常時先端のフックが先頭になって容易に正逆の方向転換が可能である。又、チェーンで繋いでいる潮流発電機が自転してチェーンに捻れ応力が掛かってチェーンが切断する恐れが生じるので、フック４を浸水防止されたボデイ１内でスリップリング８に連結している。スリップリング８は、チェーンに繋がれたフック４の捻れ応力を解消する作用があり、チェーンの捩れによる切断やボデイ１の回転阻止を防止する作用する。

該潮流発電機を潮流の中に入れるとボデイ１に装備されている４枚の翼３が無かったとしたら、ボデイ１の後部のプロペラ２が潮流により回転し始めると、同時に、ボデイ１もプロペラ２の回転方向に同期回転し始め発電効率が低下するが、ボデイ１に十字方向に４枚装備された翼３は、プロペラ２と逆回転するように捻られていることにより、プロペラ２は回転しても、ボデイ１の該４枚の一枚一枚の翼３は、プロペラ２が回転する逆方向にボデイ１が回転するように捻って装備されているので、ボデイ１とプロペラ２の同期回転をするのでなく、ボデイ１はプロペラ２の逆回転をする、結果的にはプロペラ２の回転を増速することに繋がり発電効果を増長することになる。

発電機能を有するボデイ１内について、図２においては、外部のプロペラ２からシャフト５がボデイ１内に通し増速機６に連結され、増速機６の倍率は、約３０／１〜５０／１で回転数を上げて、発電機７に繋がる。

潮流発電機のボデイ１内に挿入されているプロペラ２の回転を取り込むシャフト５は、水が入らないようにシールされている。ボデイ１内に水が入ると発電した電力が水中で漏電する事を防止する為であるが、ボデイ１内が空洞である為潮流発電機を潮流の中に入れると先端をチェーンで繋いで浮遊状態固定されているので、潮流の流れに逆らった状態におかれ、潮流発電機は浮上し、プロペラ２や翼３の機能を果たさなくなるから、潮流発電機に錘を載せて完全に潮流の中にボデイ１が水中に入り、プロペラ２や翼３が水面下約１００ｍ／ｍ〜２００ｍ／ｍに沈水させると、プロペラ２や翼３の機能が十分活用させられ、もちろん、チェーンを橋桁等に固定する位置も考慮する必要がある。

図３は概要発電回路図で、プロペラ２の回転を増速機６で約３０倍〜５０倍にスピードアップし発電機７にシャフト５を接続すると発電機７が回転し、それに加えて、ボデイ１がプロペラ２と逆回転するので、発電機７が増速回転し発電する電力が増加することとなり、その電力を蓄電池１０に充電し、蓄電池１０から電力をピックアップし目的に使用する。

潮流発電機の全体図 潮流発電機の内部図 発電概要回路図

１ ボデイ
２ プロペラ
３ 翼
４ フック
５ シャフト
６ 増速機
７ 発電機
８ スリップリング
９ 電流ピックアップブラシ
１０ 蓄電池

Claims (3)

1. 流線型の浸水防止された中空ボデイの中に装備された発電機、増速機は、ボデイ外部の末端に設けられたプロペラに連動されたシャフトに連結され、該ボデイには、プロペラと逆回転ねじりの翼が設けられ、該ボデイは、一連のプロペラ、増速機と発電機の回転方向と逆回転するように翼によって仕組まれ、プロペラ回転とボデイ回転が逆回転するので発電機の回転を増速させる構造を有し、潮流にしたがってボデイが回転可能なように、潮流で漂流防止に橋桁などに繋いだチェーン又はロープで該ボデイの外部先端に設けられたフックに繋ぎ、フックはボデイ内の前部に設けられたスリップリングに固定され自由に潮流水中を浮遊を可能にしたことを特徴とする潮流発電機。
2. 前記潮流発電機は、ボデイにプロペラと逆方向に回転させるために、ボデイ外部のサイドの長手方向にボデイの約１／２長さより後部に向かって十字に４箇所の翼が設けられ該各翼は、プロペラの羽根の捻りとは逆方向に回転するように捻って装備されて水中に浮遊してプロペラと逆方向にボデイが回転することを特徴とした潮流発電機。
3. 前記の潮流発電機に装備された翼は、水中の浮遊したゴミなどが、翼に引っ掛かるのを防止するために、ボデイの後部に向かって、約３０〜６０度斜めに伸びている。同時に、プロペラの羽も約３０〜６０度後部に斜めに伸びていて、ボデイの翼と同様に水中の浮遊したゴミなどが、付着しても斜めに伸びている翼や羽根に沿って潮流の流れに沿って後部へ流れるようになっていることを特徴とした潮流発電機。

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