特許 5878810 水力発電機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5878810

(24)【登録日】2016年2月5日

(45)【発行日】2016年3月8日

(54)【発明の名称】水力発電機

(51)【国際特許分類】

   F03B 17/06 20060101AFI20160223BHJP

   H02K 21/38 20060101ALI20160223BHJP

【ＦＩ】

   F03B17/06

   H02K21/38 G

【請求項の数】2

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-87570(P2012-87570)

(22)【出願日】2012年4月6日

(65)【公開番号】特開2013-217258(P2013-217258A)

(43)【公開日】2013年10月24日

【審査請求日】2015年2月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】302045705

【氏名又は名称】株式会社ＬＩＸＩＬ

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(72)【発明者】

【氏名】荒川 雅史

【審査官】 松浦 久夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１６０５８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０６４７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−４３０９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公昭４９−４６５７３（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】 国際公開第２００９／０７９７８７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０３Ｂ １７／０６

Ｈ０２Ｋ ２１／３８

Ｈ０２Ｋ ２１／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水路内に一軸を挟んで対向して設けられ、水流により前記一軸まわりに回転する対の水路内導磁部と、
Ｎ極を前記水路内導磁部の一方と、また、Ｓ極を前記水路内導磁部の他方と、同時に対向可能に水路外に固設された永久磁石と、
前記水路内導磁部との間で前記永久磁石の磁束を授受可能に水路外に固設された巻線用導磁部と、
前記巻線用導磁部に巻回された発電用コイルと、
を備えることを特徴とする水力発電機。

【請求項2】

前記水路内導磁部と、前記永久磁石及び前記巻線用導磁部との間に設けられた遮水板を備え、
前記遮水板は、前記水路内導磁部との間にクリアランスを取って配置されることを特徴とする、請求項１に記載の水力発電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水力発電機に関する。

【背景技術】

【0002】

小便器洗浄水の吐止水を電磁弁で行う機器や、吐水時に照明を点灯させることができる水道蛇口において、通水路に水力発電機を設け、吐水時の水エネルギの一部によって発電し、その電力を電磁弁や照明の駆動に用いる水栓機器がある（例えば特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−１１３４３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の水栓機器に適用される水力発電機には、クローポール式が多用されるが、この方式では、水密部に円筒状の多極磁石が必要となる。円筒状の多極磁石は、型による焼結が必要であり、また耐水性と安全性（特に浄水に用いる場合）の問題から素材選択の幅も限られる。このように、従来の水力発電機では、構成要素として適用する磁石の条件に制約が多く、結果的に高コストになっていた。

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、構成要素として適用する磁石の条件を緩和することができ、低コスト化を図ることができる水力発電機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】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明に係る水力発電機は、水路内に一軸を挟んで対向して設けられ、水流により前記一軸まわりに回転する対の水路内導磁部と、Ｎ極を前記水路内導磁部の一方と、また、Ｓ極を前記水路内導磁部の他方と、同時に対向可能に水路外に固設された永久磁石と、前記水路内導磁部との間で前記永久磁石の磁束を授受可能に水路外に固設された巻線用導磁部と、前記巻線用導磁部に巻回された発電用コイルと、を備えることを特徴とする。

【0007】

また、上記の水力発電機において、前記水路内導磁部と、前記永久磁石及び前記巻線用導磁部との間に設けられた遮水板を備え、前記遮水板は、前記水路内導磁部との間にクリアランスを取って配置されることが好適である。

【発明の効果】

【0008】

本発明に係る水力発電機は、構成要素の永久磁石が水路外に固設されるので、構成要素として適用する磁石の条件を緩和することができ、低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る水力発電機の概略構成を示す分解斜視図である。

【図2】図２は、本発明の一実施形態の水力発電機において、水車の回転に伴い発生する磁束の流れの推移を説明するための模式図である。

【図3】図３は、図１中の永久磁石及び磁石側導磁部の他の構成の一例を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、本発明に係る水力発電機の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。また、以下の説明では、図の上下方向及び左右方向を構成要素の上下方向及び左右方向として説明する。

【0011】

まず図１を参照して、本発明の一実施形態に係る水力発電機の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る水力発電機の概略構成を示す分解斜視図である。

【0012】

本実施形態の水力発電機１は、吐水時の水エネルギの一部によって発電し、その電力を構成要素の制御に利用する水栓機器に適用される。このような水栓機器としては、例えば、小便器洗浄水の吐止水を電磁弁で行う機器や、吐水時に照明を点灯させることができる水道蛇口などが挙げられる。

【0013】

図１に示すように、本実施形態の水力発電機１は、発電機ケース２と、水車３（及び水路内導磁部４ａ，４ｂ）と、遮水板５と、永久磁石６及び磁石側導磁部７と、巻線用導磁部８及び発電用コイル９と、が互いに組み付けられることによって構成されている。

【0014】

発電機ケース２は、底面２ａを有する円筒形状であり、底面２ａと反対側（図１では上方）に開口部２ｂを有する。発電機ケース２には、開口部２ｂから、水車３と、遮水板５と、永久磁石６及び磁石側導磁部７と、巻線用導磁部８及び発電用コイル９とが組み込まれる。

【0015】

発電機ケース２の内周面２ｃには、水流をケース内部に流入させる流入口１０が連通されている。また、発電機ケース２の底面２ａには、ケース内部に流入した水流をケース外部に流出する流出口１１が形成されている。つまり、発電機ケース２の内部には、内周面２ｃの流入口１０から底面２ａの流出口１１へ向かう水流を通過させる水路が形成されている。

【0016】

発電機ケース２の内部には、軸流式の水車３が回転可能に収容されている。水車３は、基部３ａと、軸３ｂと、複数の羽根３ｃとを備える。基部３ａは、発電機ケース２内で軸３ｂを回転中心として回転可能な形状であり、例えば図１に示すように発電機ケース２の内径より小さい径を持つ円板部材である。

【0017】

軸３ｂは、基部３ａから発電機ケース２の底面２ａの方向（図１では基部の下面から下方向）に延在し、組み付け時に発電機ケース２の底面２ａに軸支される。軸３ｂは、図１の例では、円形状の基部３ａの中心に設けられ、発電機ケース２の底面２ａの中心に軸支されている。すなわち、図１の例では、水車３の回転軸線は基部３ａの中心となる。

【0018】

複数の羽根３ｃは、軸３ｂと同様に、基部３ａから発電機ケース２の底面２ａの方向に延在する。複数の羽根３ｃのそれぞれは、軸３ｂの周囲に周方向に沿って略等間隔に配置されている。

【0019】

水車の羽根３ｃの設置位置、形状と、発電機ケース２の流入口１０と流出口１１の設置位置とは、発電機ケース２内の水路の水流によって水車３に回転力を与えることができるように設定されている。すなわち水車３は、発電機ケース２内の流入口１０から流出口１１へ向かう水路の水流によって、軸３ｂを回転軸線ｃとして回転可能である。

【0020】

水車３の基部３ａのうち、発電機ケース２の底面２ａとの対向面と反対側（図１では上方）の面３ｄには、一対の水路内導磁部４ａ，４ｂが埋め込まれている。

【0021】

水路内導磁部４ａ，４ｂのそれぞれは、半円環状に形成された電磁鋼板であり、水車３の回転軸線ｃを挟んで対向して設けられている。言い換えると、水路内導磁部４ａ，４ｂは、円環状の板材を２分割して一定距離離間させたように面３ｄ上に配置されている。なお、水路内導磁部４ａ，４ｂは、防錆性を有する磁性ステンレスを使ってもよい。また、水路内導磁部４ａ，４ｂは、厚み方向（図１では上下方向）へ複数枚を重ねて、磁路断面積が大きくなるよう構成してもよい。

【0022】

水路内導磁部４ａ，４ｂは、水車３の基部３ａに埋め込まれているので、水車３の軸３ｂを回転軸線ｃとして水車３と一体回転する状態に固設されている。すなわち、水路内導磁部４ａ，４ｂは、発電機ケース２の内部の水路内に、水車の回転軸線ｃ（一軸）を挟んで対向して設けられ、水路の水流により回転軸線ｃまわりに回転可能に配置される。なお、以降の説明において、一対の水路内導磁部４ａ，４ｂを纏めて水路内導磁部４とも記載する。

【0023】

水車３の基部３ａの面３ｄと対向する位置には、遮水板５が配置されている。遮水板５は、発電機ケース２の開口部２ｂの外径と略同一の径を持つ円板部材であり、非磁性材料により作成される。また、遮水板５は、防錆性を有する。

【0024】

遮水板５は、発電機ケース２の開口部２ｂを完全に覆って配置され、発電機ケース２に固設されている。遮水板５と発電機ケース２との間は、例えばゴムパッキンなどのシール部材（図示せず）によって水密にシールされており、発電機ケース２内の水路を流れる水流が開口部２ｂから漏れ出るのを防止されている。すなわち、遮水板５により封止された発電機ケース２の内側を水路内とし、その外側を水路外と定義することができる。

【0025】

また、遮水板５は、水車の基部３ａ（すなわち水路内導磁部４ａ，４ｂ）との間に所定のクリアランスを取って設置され、水車３との接触を防止し、水車３に回転負荷を与えないよう構成されている。

【0026】

遮水板５を挟んで水車３と反対側（図１では上方）には、永久磁石６が、Ｎ極を水路内導磁部４ａ，４ｂの一方と、また、Ｓ極を水路内導磁部４ａ，４ｂの他方と同時に対向可能に固設されている。

【0027】

より詳細には、永久磁石６は、磁石側導磁部７を介して、水路内導磁部４ａ，４ｂと対向可能である。磁石側導磁部７は、永久磁石６のＮ極面と当接して固定されるＮ極側導磁板７ａと、永久磁石６のＳ極面と当接して固定されるＳ極側導磁板７ｂと、を有する。磁石側導磁部７は電磁鋼板である。

【0028】

Ｎ極側導磁板７ａ及びＳ極側導磁板７ｂは、それぞれ対向面７ｃ，７ｄを有し、対向面７ｃがＮ極、対向面７ｄがＳ極として作用する。磁石側導磁部７と、これに連結固定された永久磁石６とは、これらの対向面７ｃ，７ｄが遮水板５を挟んで水路内導磁部４ａ，４ｂと対向する位置にて、図示しない支持部材に固設される。なお、以降の説明では、Ｎ極側導磁板７ａの対向面７ｃは「Ｎ極面７ｃ」とも記載され、Ｓ極側導磁板７ｂの対向面７ｄは「Ｓ極面７ｄ」とも記載される。

【0029】

Ｎ極面７ｃ及びＳ極面７ｄの設置位置は、水路内導磁部４ａ，４ｂの回転軌道上であり、Ｎ極面７ｃが水路内導磁部４ａ，４ｂの一方と、Ｓ極面７ｄが水路内導磁部４ａ，４ｂの他方と同時に対向する位置である。図１に示す例では、永久磁石６が、水車３（及び水路内導磁部４ａ，４ｂ）の回転軸線ｃ上に配置され、Ｎ極面７ｃとＳ極面７ｄとが回転軸線ｃから径方向反対側に等距離に配置されている。

【0030】

このような磁石側導磁部７の配置によって、水車３の回転に伴い、一対の水路内導磁部４ａ，４ｂが回転移動するときに、（１）Ｎ極面７ｃが水路内導磁部４ａと対向し、Ｓ極面７ｄが水路内導磁部４ｂと対向した状態と、（２）Ｎ極面７ｃが水路内導磁部４ｂと対向し、Ｓ極面７ｄが水路内導磁部４ａと対向する状態と、が交互に繰り返される。

【0031】

従って、永久磁石６は、磁石側導磁部７を介して、Ｎ極を水路内導磁部４ａ，４ｂの一方と、また、Ｓ極を水路内導磁部４ａ，４ｂの他方と同時に対向可能に固設されていることになる。

【0032】

また、永久磁石６は、磁石側導磁部７のＮ極側導磁板７ａ及びＳ極側導磁板７ｂによって、遮水板５を挟んで水車３と反対側（図１では上方）に固設されているので、発電機ケース２内の水路から外側に配置されている。このため、永久磁石６は、水に接しないので、耐水性、耐熱性、水の安全性等の考慮が不要であり、高磁力のネオジム磁石や、サマコバ磁石、フェライト磁石などを適用可能である。

【0033】

遮水板５を挟んで水車３と反対側（図１では上方）には、さらに、発電用コイル９が巻回された巻線用導磁部８が、固設されている。

【0034】

巻線用導磁部８は電磁鋼板であり、永久磁石６及び磁石側導磁部７を跨ぐアーチ形状の部材である。巻線用導磁部８は、アーチ形状の両端に対向面８ａ，８ｂを有する。巻線用導磁部８も、磁石側導磁部７と同様に、これらの対向面８ａ，８ｂが遮水板５を挟んで水路内導磁部４ａ，４ｂと対向する位置にて、図示しない支持部材に固設される。

【0035】

巻線用導磁部８の対向面８ａ，８ｂの設置位置は、磁石側導磁部７と同様に、水路内導磁部４ａ，４ｂの回転軌道上であり、対向面８ａが水路内導磁部４ａ，４ｂの一方と、対向面８ｂが水路内導磁部４ａ，４ｂの他方と同時に対向する位置である。図１に示す例では、巻線用導磁部８の対向面８ａ，８ｂが、水車３（及び水路内導磁部４ａ，４ｂ）の回転軸線ｃを挟んで対向し、それぞれの対向面８ａ，８ｂが回転軸線ｃから径方向反対側に等距離に配置されている。

【0036】

このような巻線用電磁部８の配置によって、水車３の回転に伴い、一対の水路内導磁部４ａ，４ｂが回転移動するときに、（３）対向面８ａが水路内導磁部４ａと対向し、対向面８ｂが水路内導磁部４ｂと対向する状態と、（４）対向面８ａが水路内導磁部４ｂと対向し、対向面８ｂが水路内導磁部４ａと対向する状態と、が交互に繰り返される。

【0037】

また、巻線用導磁部８の対向面８ａ，８ｂの設置位置は、磁石側導磁部７のＮ極面７ｃ及びＳ極面７ｄとは離間されている。巻線用導磁部８の対向面８ａ，８ｂの設置位置を結ぶ線分が、磁石側導磁部７のＮ極面７ｃ及びＳ極面７ｄの固設位置を結ぶ線分と直交するように配置されるのが好ましい。図１に示す例では、磁石側導磁部７のＮ極面７ｃ、巻線用導磁部８の対向面８ａ、磁石側導磁部７のＳ極面７ｄ、巻線用導磁部８の対向面８ｂの順番で、遮水板５の周方向に沿って略等間隔に配置されている。なお、磁石側導磁部７のＮ極面７ｃ及びＳ極面７ｄ及び巻線用導磁部８の対向面８ａ，８ｂは、本実施形態では全て方形状であり、略同一の面積とする。

【0038】

巻線用導磁部８は、磁石側導磁部７と離間して固設されており、永久磁石６の磁束を磁石側導磁部７から直接授受できないよう構成されている。水路内導磁部４が上記（１）または（２）に示した状態であり、磁石側導磁部７から永久磁石６の磁束を受けているときに、巻線用導磁部８が上記（３）または（４）の状態である場合に、水路内導磁部４との間で永久磁石６の磁束の授受を行うことができる。

【0039】

次に、図２を参照して、本実施形態に係る水力発電機の動作について説明する。

【0040】

図２は、本実施形態の水力発電機において、水車３の回転に伴い発生する磁束の流れの推移を説明するための模式図である。図２に示す模式図（ａ）〜（ｆ）では、下方に磁石側導磁部７のＮ極面７ｃ、上方に磁石側導磁部７のＳ極面７ｄ、左方に巻線用導磁部８の対向面８ａ、右方に巻線用導磁部８の対向面８ｂの固設位置がそれぞれ示されている。また、図２の各模式図（ａ）〜（ｆ）では、水車３及び水路内導磁部４が反時計方向に回転されている状態における、水路内導磁部４ａ，４ｂの位置が示されており、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ｅ）→（ｆ）の順で時系列の変化を表している。また、図２中の矢印Ａは、巻線用導磁部８内を流れる永久磁石６の磁束の方向を表し、その長さで磁束量を表す。

【0041】

図２の模式図（ａ）は、下記の状態を表している。
・磁石側導磁部７のＮ極面７ｃと巻線用導磁部８の対向面８ｂとが、水路内導磁部４ｂと対向している。
・磁石側導磁部７のＳ極面７ｄと巻線用導磁部８の対向面８ａとが、水路内導磁部４ａと対向している。

【0042】

模式図（ａ）の状態では、永久磁石６の磁束の流れは、磁石側導磁部７のＮ極側導磁板７ａ→Ｎ極面７ｃ→水路内導磁部４ｂ→巻線用導磁部８の対向面８ｂ→巻線用導磁部８内→巻線用導磁部８の対向面８ａ→水路内導磁部４ａ→磁石側導磁部７のＳ極面７ｄ→Ｓ極側導磁板７ｂ→永久磁石６となる。

【0043】

巻線用導磁部８内では、対向面８ｂから対向面８ａへの磁束の流れとなり、模式図（ａ）の例では、矢印Ａで示すように左方向の流れとなる。また、磁石側導磁部７のＮ極面７ｃの全体が水路内導磁部４ｂと対向するので、巻線用導磁部８内を流れる磁束量は、最も大きくなる。

【0044】

図２の模式図（ｂ）は、下記の状態を表している。
・磁石側導磁部７のＮ極面７ｃが、水路内導磁部４ａ及び水路内導磁部４ｂの両方と対向し、かつ、水路内導磁部４ｂとより大きい面積で対向している。
・磁石側導磁部７のＳ極面７ｄが、水路内導磁部４ａ及び水路内導磁部４ｂの両方と対向し、かつ、水路内導磁部４ａとより大きい面積で対向している。
・巻線用導磁部８の対向面８ａが、水路内導磁部４ａと対向している。
・巻線用導磁部８の対向面８ｂが、水路内導磁部４ｂと対向している。

【0045】

模式図（ｂ）の状態では、永久磁石６の磁束の流れは模式図（ａ）の状態と同様であるが、磁石側導磁部７のＮ極面７ｃの一部分のみが水路内導磁部４ｂと対向するので、巻線用導磁部８内を流れる磁束量は、矢印Ａで示すように模式図（ａ）の状態と比較して減少する。

【0046】

図２の模式図（ｃ）は、下記の状態を表している。
・磁石側導磁部７のＮ極面７ｃが、水路内導磁部４ａ及び水路内導磁部４ｂの両方と対向し、かつ、水路内導磁部４ａとより大きい面積で対向している。
・磁石側導磁部７のＳ極面７ｄが、水路内導磁部４ａ及び水路内導磁部４ｂの両方と対向し、かつ、水路内導磁部４ｂとより大きい面積で対向している。
・巻線用導磁部８の対向面８ａが、水路内導磁部４ａと対向している。
・巻線用導磁部８の対向面８ｂが、水路内導磁部４ｂと対向している。

【0047】

模式図（ｃ）の状態では、永久磁石６の磁束の流れは、磁石側導磁部７のＮ極側導磁板７ａ→Ｎ極面７ｃ→水路内導磁部４ａ→巻線用導磁部８の対向面８ａ→巻線用導磁部８内→巻線用導磁部８の対向面８ｂ→水路内導磁部４ｂ→磁石側導磁部７のＳ極面７ｄ→Ｓ極側導磁板７ｂ→永久磁石６の向きに変更される。

【0048】

巻線用導磁部８内では、対向面８ａから対向面８ｂへの磁束の流れとなり、模式図（ｃ）の例では、矢印Ａで示すように右方向の流れに切り替わる。また、模式図（ｂ）の状態と同様に、磁石側導磁部７のＮ極面７ｃの一部分のみが水路内導磁部４ａと対向するので、巻線用導磁部８内を流れる磁束量は、模式図（ａ）の状態と比較して少ない。

【0049】

図２の模式図（ｄ）は、下記の状態を表している。
・磁石側導磁部７のＮ極面７ｃと巻線用導磁部８の対向面８ａとが、水路内導磁部４ａと対向している。
・磁石側導磁部７のＳ極面７ｄと巻線用導磁部８の対向面８ｂとが、水路内導磁部４ｂと対向している。

【0050】

模式図（ｄ）の状態では、永久磁石６の磁束の流れは、模式図（ｃ）の状態と同様であるが、磁石側導磁部７のＮ極面７ｃの全体が水路内導磁部４ａと対向するので、巻線用導磁部８内を流れる磁束量は、矢印Ａで示すように模式図（ｃ）の状態と比較して増大する。

【0051】

図２の模式図（ｅ）は、下記の状態を表している。
・磁石側導磁部７のＮ極面７ｃが、水路内導磁部４ａと対向している。
・磁石側導磁部７のＳ極面７ｄが、水路内導磁部４ｂと対向している。
・巻線用導磁部８の対向面８ａが、水路内導磁部４ａ及び水路内導磁部４ｂの両方と対向し、かつ、水路内導磁部４ａとより大きい面積で対向している。
・巻線用導磁部８の対向面８ｂが、水路内導磁部４ａ及び水路内導磁部４ｂの両方と対向し、かつ、水路内導磁部４ｂとより大きい面積で対向している。

【0052】

模式図（ｅ）の状態では、永久磁石６の磁束の流れは、模式図（ｄ）の状態と同様であるが、巻線用導磁部８の対向面８ａの一部分のみが水路内導磁部４ａと対向するので、巻線用導磁部８内へ流れ込む磁束量は、矢印Ａで示すように模式図（ｄ）の状態と比較して少なくなる。

【0053】

図２の模式図（ｆ）は、下記の状態を表している。
・磁石側導磁部７のＮ極面７ｃが、水路内導磁部４ａと対向している。
・磁石側導磁部７のＳ極面７ｄが、水路内導磁部４ｂと対向している。
・巻線用導磁部８の対向面８ａが、水路内導磁部４ａ及び水路内導磁部４ｂの両方と対向し、かつ、水路内導磁部４ｂとより大きい面積で対向している。
・巻線用導磁部８の対向面８ｂが、水路内導磁部４ａ及び水路内導磁部４ｂの両方と対向し、かつ、水路内導磁部４ａとより大きい面積で対向している。

【0054】

模式図（ｆ）の状態では、永久磁石６の磁束の流れは、磁石側導磁部７のＮ極側導磁板７ａ→Ｎ極面７ｃ→水路内導磁部４ａ→巻線用導磁部８の対向面８ｂ→巻線用導磁部８内→巻線用導磁部８の対向面８ａ→水路内導磁部４ｂ→磁石側導磁部７のＳ極面７ｄ→Ｓ極側導磁板７ｂ→永久磁石６の向きに変更される。

【0055】

巻線用導磁部８内では、対向面８ｂから対向面８ａへの磁束の流れとなり、模式図（ｆ）の例では、矢印Ａで示すように左方向の流れに切り替わる。また、巻線用導磁部８の対向面８ｂの一部分のみが水路内導磁部４ａと対向するので、巻線用導磁部８内へ流れ込む磁束量は、模式図（ｅ）と同様に少ない。

【0056】

図２の模式図（ａ）〜（ｆ）に矢印Ａで示すように、水車３の回転に伴い、水路内導磁部４ａ，４ｂが回転することによって、巻線用導磁部８内を通過する永久磁石６の磁束の流れ方向が周期的に切り替わり、これにより、発電用コイル９に発生する電流の方向も周期的に切り替わる。

【0057】

次に、本実施形態に係る水力発電機の効果について説明する。

【0058】

本実施形態の水力発電機１は、水路内に回転軸線ｃを挟んで対向して設けられ、水流により回転軸線ｃまわりに回転する一対の水路内導磁部４ａ，４ｂと、Ｎ極を水路内導磁部４ａ，４ｂの一方と、また、Ｓ極を水路内導磁部４ａ，４ｂの他方と、同時に対向可能に水路外に固設された永久磁石６と、水路内導磁部４ａ，４ｂとの間で永久磁石６の磁束を授受可能に水路外に固設された巻線用導磁部８と、巻線用導磁部８に巻回された発電用コイル９と、を備える。

【0059】

この構成により、永久磁石６のＮ極が水路内導磁部４ａ，４ｂの一方と、Ｓ極が水路内導磁部４ａ，４ｂの他方と対向し、かつ、巻線用導磁部８が水路内導磁部４ａ，４ｂとの間で永久磁石６の磁束を授受可能となるときに、発電用コイル９に電力を発生させることができる。本実施形態の水力発電機１は、構成要素の永久磁石６が水路外に固設され、従来の水力発電機のように永久磁石６が水路内に配置されないので、永久磁石６の形状の融通性が高く、汎用の立方体形状の磁石の適用が可能となり、専用の型投資が不要となる。また、永久磁石６が水に接しないので、耐水性、耐熱性、水の安全性への考慮が不要であり、例えば高磁力だが錆びやすいネオジム磁石等の採用も可能となり、適用可能な磁石の種類を増やすことができる。この結果、構成要素として適用する磁石の条件と緩和することができ、低コスト化を図ることができる。

【0060】

また、本実施形態の水力発電機１は、水路内導磁部４ａ，４ｂと、永久磁石６及び巻線用導磁部８との間に設けられた遮水板５を備える。遮水板５は、水路内導磁部４ａ，４ｂとの間にクリアランスを取って配置される。この構成により、水路内導磁部４ａ，４ｂが遮水板５との接触によって回転を抑制され、水流に抵抗を与えて流速が低下することを抑制できる。

【0061】

以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【0062】

例えば、上記実施形態では、水力発電機１が一対の水路内導磁部４ａ，４ｂを備える構成を例示したが、水路内導磁部４は対であればよく、複数対の水路内導磁部４を備える構成としてもよい。この場合でも、複数対の水路内導磁部４のうちの各対は、発電機ケース２の内部の水路内に、水車３の回転軸線ｃを挟んで対向して設けられ、水路の水流により回転軸線ｃまわりに回転可能に配置される。

【0063】

また、上記実施形態では、磁石側導磁部７のＮ極面７ｃ及びＳ極面７ｄ、並びに巻線用導磁部８の対向面８ａ，８ｂは、全て方形状であり、略同一の面積としたが、水路内導磁部４との間で磁束の授受を行うことが可能であれば、扇形状など他の形状であってもよいし、面積が異なってもよい。また、単一の板材もしくはブロックであってもよいし、電磁鋼板等を積層して構成してもよい。

【0064】

また、上記実施形態では、単一の永久磁石６に、磁石側導磁部７のＮ極側導磁板７ａとＳ極側導磁板７ｂとを連結する構成を例示したが、永久磁石６が、Ｎ極を水路内導磁部４ａ，４ｂの一方と、また、Ｓ極を水路内導磁部４ａ，４ｂの他方と、同時に対向可能であれば他の構成でもよい。例えば、図３に示すように、上記実施形態におけるＮ極側導磁板７ａのＮ極面７ｃの固設位置にて、Ｎ極を水路内導磁部４側に向けて配置される第一の永久磁石６ａと、Ｓ極側導磁板７ｂのＳ極面７ｄの固設位置にて、Ｓ極を水路内導磁部４側に向けて配置される第二の永久磁石６ｂとを有し、第一の永久磁石６ａと第二の永久磁石６ｂとを導磁板１７で連結する構成としてもよい。

【符号の説明】

【0065】

１ 水力発電機
４，４ａ，４ｂ 水路内導磁部
５ 遮水板
６ 永久磁石
８ 巻線用導磁部
９ 発電用コイル
ｃ 回転軸線（一軸）

【図1】

【図2】

【図3】