特許ウォッチ

公開番号2024085391
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-26
出願番号2023206101
出願日2023-12-06
発明の名称シーソー型水力発電装置
出願人個人
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類F03B 17/06 20060101AFI20240619BHJP(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】シーソー型水力発電装置を提供する。
【解決手段】シーソー型水力発電装置は、長尺箱体と、水車発電機ユニットと、支点構造と、リフト機構と、を含み、長尺箱体は、収容チャンバと、収容チャンバを第1チャンバと第2チャンバとに仕切る仕切板とを備え、仕切板の下方に第1チャンバと第2チャンバとを連通する水流路が設けられ、水車発電機ユニットは、水流路内に配置される羽根車と、羽根車に連結される発電機とを備え、支点構造は長尺箱体の下方かつ中間に配置され、リフト機構は支点構造の両側に配置され、長尺箱体に付勢力を加えると、長尺箱体は支点構造を中心として傾き、リフト機構によって長尺箱体を交互にリフトアップすることにより、作動流体は水流路を往復流動し、羽根車を回転駆動して発電機によって電力を生成する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
内部に作動流体（ＷＦ）が充填されるシーソー型水力発電装置であって、
前記作動流体（ＷＦ）を充填するための収容チャンバ（１１）と、前記収容チャンバ（１１）を第１チャンバ（１３）と第２チャンバ（１４）とに仕切る仕切板（１２）とを備え、前記仕切板（１２）の下方に前記第１チャンバ（１３）と前記第２チャンバ（１４）とを連通する水流路（１５）が設けられる長尺箱体（１０）と、
前記水流路（１５）内に配置される羽根車（２２）と、前記羽根車（２２）に連結される発電機（２１）とを備える水車発電機ユニット（２０）と、
前記長尺箱体（１０）の下方かつ中間に配置される支点構造（３０）と、
前記支点構造（３０）の両側に配置されるリフト機構（４０）と、を含み、
前記長尺箱体（１０）に付勢力を加えると、前記長尺箱体（１０）は前記支点構造（３０）を中心として傾き、前記リフト機構（４０）によって前記長尺箱体（１０）を交互にリフトアップすることにより、前記作動流体（ＷＦ）は前記水流路（１５）を往復流動し、前記羽根車（２２）を回転駆動して前記発電機（２１）によって電力を生成する、シーソー型水力発電装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記長尺箱体（１０）の上方に配置され、前記長尺箱体（１０）に連結される吊上機構（５０、５０Ａ）をさらに含む、請求項１に記載のシーソー型水力発電装置。
【請求項３】
前記吊上機構（５０）は、第１滑車群（５１）と第２滑車群（５５）とを含み、前記第１滑車群（５１）及び前記第２滑車群（５５）は、それぞれ前記長尺箱体（１０）の角部の上方に配置され、互いに対応している、請求項２に記載のシーソー型水力発電装置。
【請求項４】
前記第１滑車群（５１）は、定滑車（５１１）と、複数の動滑車（５１２）と、第１モータ（５１３）と、ロープ（５１４）とを含み、前記長尺箱体（１０）には第１チャンバ引張点（１６）が設けられ、前記定滑車（５１１）は、上部プラットフォーム（ＵＰ）に固定され、前記第１モータ（５１３）は、前記ロープ（５１４）の巻き付けによって前記定滑車（５１１）と前記複数の動滑車（５１２）の各々とに連結され、前記複数の動滑車（５１２）のうち１つは、前記第１チャンバ引張点（１６）に連結される、請求項３に記載のシーソー型水力発電装置。
【請求項５】
前記第２滑車群（５５）は、定滑車（５５１）と、複数の動滑車（５５２）と、第２モータ（５５３）と、ロープ（５５４）とを含み、前記長尺箱体（１０）には第２チャンバ引張点（１７）が設けられ、前記第２滑車群（５５）の前記定滑車（５５１）は、別の上部プラットフォーム（ＵＰ）に固定され、前記第２モータ（５５３）は、前記第２滑車群（５５）の前記ロープ（５５４）の巻き付けによって前記第２滑車群（５５）の前記定滑車（５５１）と前記複数の動滑車（５５２）の各々とに連結され、前記第２滑車群（５５）の前記複数の動滑車（５５２）のうち１つは、前記第２チャンバ引張点（１７）に連結される、請求項３又は請求項４に記載のシーソー型水力発電装置。
【請求項６】
前記吊上機構（５０Ａ）は、モータ（５６）とワイヤロープ（５７）とを含み、前記長尺箱体（１０）には第１チャンバ引張点（１６）と第２チャンバ引張点（１７）とが設けられ、前記モータ（５６）は、前記長尺箱体（１０）の上方に固定配置され、前記ワイヤロープ（５７）の中間部は前記モータ（５６）に巻き付けられ、前記ワイヤロープ（５７）の両端は、それぞれ前記第１チャンバ引張点（１６）と前記第２チャンバ引張点（１７）とに連結される、請求項２に記載のシーソー型水力発電装置。
【請求項７】
前記水車発電機ユニット（２０）によって生成された電力にケーブルを介して電気的に接続される電力伝達システム（６０）をさらに含む、請求項２に記載のシーソー型水力発電装置。
【請求項８】
前記電力伝達システム（６０）は、主に整流器（６１）と、インバータ（６２）と、昇圧装置（６３）と、電力網（６４）と、コンデンサケース（６６）と、速度制御器（６７）とを含み、
電流は前記整流器（６１）を経由して２つの経路に分かれ、前記２つの経路のうち一方の経路を流れる前記電流は、前記インバータ（６２）を経由して、前記昇圧装置（６３）によって昇圧されて電力が前記電力網（６４）に送られ、前記２つの経路のうち他方の経路は、まず前記コンデンサケース（６６）を経由し、次に前記速度制御器（６７）を経由して、前記吊上機構（５０、５０Ａ）に連結される、請求項７に記載のシーソー型水力発電装置。
【請求項９】
前記整流器（６１）と前記インバータ（６２）との間に接続されるコンデンサ（６５）をさらに含む、請求項８に記載のシーソー型水力発電装置。
【請求項１０】
前記リフト機構（４０）が一対のばね（４１、４２）であり、各前記ばね（４１、４２）が前記支点構造（３０）の両側にそれぞれ設けられる、請求項１に記載のシーソー型水力発電装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水力発電装置に関し、特にシーソー型水力発電装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
地球温暖化や石油埋蔵量の制限により、環境への影響が比較的低い再生エネルギーは、太陽光、風力、水力、海流などの天然資源の無尽蔵な特性を利用した発電が盛んになり、研究課題となっている。
【０００３】
しかしながら、太陽光や風力では発電は可能であるが、天候の影響を受け、安定して持続的に発電することはできない。また、太陽光発電の熱電変換効率や光電変換効率は、効果的に向上しておらず、出力できる電力は限られている。さらに、風力発電は風場の制約、配置の難しさ、運転中に発生する高い騒音など、克服すべき問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これに鑑み、本発明者は、上記の従来技術の欠陥に対し、鋭意研究を重ねると共に学理の運用を組み合わせ、上記問題点を解決することに努めた結果、本発明者の改良の目標となった。
【０００５】
本発明は、天候や地域の制約を受けることなく、継続的に発電を行うことができるシーソー型水力発電装置を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係るシーソー型水力発電装置は、内部に作動流体が充填され、長尺箱体と、水車発電機ユニットと、支点構造と、リフト機構と、を含み、前記長尺箱体は、収容チャンバと、前記収容チャンバを第１チャンバと第２チャンバとに仕切る仕切板とを備え、前記仕切板の下方に前記第１チャンバと前記第２チャンバとを連通する水流路が設けられ、前記水車発電機ユニットは、前記水流路内に配置される羽根車と、前記羽根車に連結される発電機とを備え、前記支点構造は前記長尺箱体の下方かつ中間に配置され、前記リフト機構は前記支点構造の両側に配置され、前記長尺箱体に付勢力を加えると、前記長尺箱体は前記支点構造を中心として傾き、前記リフト機構によって前記長尺箱体を交互にリフトアップすることにより、前記作動流体は前記水流路を往復流動し、前記羽根車を回転駆動して前記発電機によって電力を生成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の利点は次の通りである。
（１）比較的小さな力で、長尺箱体を傾けて左右方向に揺動を発生させ、作動流体によって羽根車及び発電機を回転駆動して電力を生成させることができる。
（２）発電機によって生成された電力の一部を吊上機構に供給して長尺箱体を揺動駆動し、残りの電力を外部電源として供給することで、全体の正味出力は持続可能な発電となる。
（３）本発明の装置は、陸上のどこにでも配置でき、水槽に配置することもできる。
（４）本発明の装置は波と水力発電の概念を結合する再生エネルギー設備であり、天候の影響を受けず、一日中２４時間絶えず発電することができる。
（５）速度制御器によって揺動の幅（又は角度）及び周波数を調節することで、実際の需要に応じて電力を生成することができる。
（６）発電機によって生成された電力は、蓄電装置で蓄えておくことができ、他の時間帯や特別な需要、特にオフグリッドの時間帯に使用することができる。
（７）構造が簡単で、小さな力で長尺箱体を傾けることができる。
（８）主な重量は支点構造によって全部又は大部分が支えられているので、長尺箱体が片側に傾いても、大きな力は必要ない。
（９）弾性力や水の浮力によって支えられているので、重い側を持ち上げるのに大きな力は必要ない。
（１０）吊上機構の配置により、省力化効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明に係るシーソー型水力発電装置の組合せ断面図である。
本発明に係るシーソー型水力発電装置の応力状態を説明するための断面図である。
本発明に係る電力伝達システムのブロック図である。
本発明に係るシーソー型水力発電装置の使用状態を示す断面図（その１）である。
本発明に係るシーソー型水力発電装置の使用状態を示す断面図（その２）である。
本発明の他の実施形態を示す組合せ断面図である。
本発明の別の実施形態を示す組合せ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の詳細な説明及び技術内容について、図面を参照しながら以下に説明するが、図面は、参照及び説明のみを提供するものであり、本発明を限定するものではない
【００１０】
図１に示すように、本発明に係るシーソー型水力発電装置は、長尺箱体１０と、水車発電機ユニット２０と、支点構造３０、リフト機構４０とを含む。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許