特許ウォッチ

公開番号2024048515
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-09
出願番号2022154467
出願日2022-09-28
発明の名称発電装置および発電方法
出願人zenmotor株式会社
代理人弁理士法人スズエ国際特許事務所
主分類F03B 7/00 20060101AFI20240402BHJP(液体用機械または機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの)
要約【課題】配管などを流れる液体のエネルギーを効率的に電力へ変換する水力発電装置を提供する。
【解決手段】落下する液体により回転する第1の水車402aおよび第2の水車402bと、前記第1の水車および前記第2の水車に対して前記第1の水車の第1の回転軸4021aと前記第2の水車の第2の回転軸4021bとの間に前記液体を誘導し落下させるガイド機構401と、前記第1の水車および前記第2の水車の回転により発電する発電機404と、を具備する発電装置。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
落下する液体により回転する第１の水車および第２の水車と、
前記第１の水車および前記第２の水車に対して前記第１の水車の第１の回転軸と前記第２の水車の第２の回転軸との間に前記液体を誘導し落下させるガイド機構と、
前記第１の水車および前記第２の水車の回転により発電する発電機と、
を具備する発電装置。
続きを表示（約 940 文字）【請求項２】
前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とは、平行であり、
前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とは、前記液体の落下方向に対して垂直であり、
前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との高低差は、前記第１の水車に備えられる複数の羽根の前記第１の水車の外周部における間隔よりも短く、
前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との前記高低差は、前記第２の水車に備えられる複数の羽根の前記第２の水車の外周部における間隔よりも短い、
ことを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とは平行であり、
前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とは、前記液体の落下方向に対して垂直で、かつ、同じ高さに配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項４】
前記第１の水車は前記液体を受けるための第１の羽根を備え、
前記第２の水車は前記液体を受けるための第２の羽根を備え、
前記第１の羽根の前記液体を受ける第１の面は、前記第１の水車の半径方向に対して回転方向に傾斜しており、
前記第２の羽根の前記液体を受ける第２の面は、前記第２の水車の半径方向に対して回転方向に傾斜している、
ことを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項５】
前記第１の水車の外周部と前記第２の水車の外周部との間隔は、前記ガイド機構の水車側開口部の幅に対して１％以上の幅を有する、ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の発電装置。
【請求項６】
前記発電機に使用するモータは、コアレス構造のモータであり、
前記モータのローターに配置される永久磁石は、ハルバッハ配列である、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の発電装置。
【請求項７】
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の発電装置を垂直に配管されたパイプに設置し、
前記パイプの上から下に前記液体を流し、
前記発電装置により発電を行う、発電方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置および発電方法に関し、特に、配管内を流れる液体を利用して発電を行う発電装置および発電方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素の排出量を低減することが課題となっており、自然エネルギーを利用した再生可能エネルギーの利用が注目されている。特に、雨の多い日本では、比較的安定した電力を供給可能な水力発電は脱炭素化社会の実現には必要不可欠と考えられている。
【０００３】
水力発電は、ダムなどに大量の水を貯水し、大量の水と落差を利用して発電を行うものが一般的である。また、近年は河川や水路を流れる水を利用した、１０，０００ＫＷ以下の小水力発電が注目を浴びている。小水力発電の割合を拡大するためには、エネルギーの地産地消による効率的なインフラが整備されることが望まれる。
【０００４】
このような小水力発電システムの設置場所として、河川や水路の流水以外に、下水や工業廃水などを利用することが考えられる。このような排水は大量の水が扱われるが、これまでは再生エネルギーの発電に利用されることが無かった。
【０００５】
小水力発電を効率的に行うための水力発電装置の一例として特許文献１が開示されている。特許文献１では、上下略一列に配置した交互に回転方向が異なる複数の水車と、各水車の上位から下位に至る円弧状の外周を受圧領域として連結してなる蛇行水路と、複数の水車の回転軸から回転力を取り出し出力する動力伝達手段を備えることで水車を小規模化しつつも発電効率を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１３－１７０５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述の水力発電装置においては、河川における使用を想定しており、ある程度の水量を必要とするものである。また、下段の水車になるほど効率が低下していく傾向があり、落差を十分に活かした構成にはなっていない。また、配管などに設置して利用することは考慮されていない。
【０００８】
本発明は上記課題に着眼しなされたものであり、ビル循環水や工業用水などが還流する配管などに設置し、落差を有効に利用して発電効率を高めた発電装置および発電方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する為に本発明の水力発電装置は、落下する液体により回転する第１の水車および第２の水車と、前記第１の水車および前記第２の水車に対して前記第１の水車の第１の回転軸と前記第２の水車の第２の回転軸との間に前記液体を誘導し落下させるガイド機構と、前記第１の水車および前記第２の水車の回転により発電する発電機と、を具備することを特徴とする。
【００１０】
さらに前記態様に加えて、前記第１の回転軸と第２の回転軸とは、平行であり、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とは、前記液体の落下方向に対して垂直であり、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との高低差は、前記第１の水車に備えられる複数の羽根の前記第１の水車の外周部における間隔よりも短く、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との前記高低差は、前記第２の水車に備えられる複数の羽根の前記第２の水車の外周部における間隔よりも短いことを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許