特許 6664718 発電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6664718

(24)【登録日】2020年2月21日

(45)【発行日】2020年3月13日

(54)【発明の名称】発電装置

(51)【国際特許分類】

   F03B 3/08 20060101AFI20200302BHJP

   F03B 17/06 20060101ALI20200302BHJP

【ＦＩ】

   F03B3/08

   F03B17/06

【請求項の数】4

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2019-66113(P2019-66113)

(22)【出願日】2019年3月29日

【審査請求日】2019年5月10日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】514007612

【氏名又は名称】田中ホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100136674

【弁理士】

【氏名又は名称】居藤 洋之

(72)【発明者】

【氏名】西川 徳俊

【審査官】 角田 貴章

(56)【参考文献】

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１２−０００４３８８（ＫＲ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３６１１７２３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 英国特許出願公開第０２１２８２５９（ＧＢ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０３Ｂ１／００−１１／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を受け入れて流通させる導入管と、
前記導入管に連通する管体からなるベース管を有して前記液体を前記ベース管の周方向に噴射することで同周方向に沿って回転する回転翼と、
回転駆動力を入力する入力軸を有してこの回転駆動力を電気エネルギーに変換する発電機と、
前記導入管に対して前記ベース管が直接または前記入力軸を介して回転自在に連結する回転連結部とを備え、
前記発電機は、
前記入力軸が同発電機を貫通した状態で設けられているとともに同入力軸に前記ベース管が接続されてこのベース管の回転駆動によって発電するものであり、
前記入力軸は、
一方の端部が前記回転連結部に接続されるとともに他方の端部が前記ベース管に接続されて前記発電機が前記回転連結部と前記回転翼との間に配置されていることを特徴とする発電装置。

【請求項2】

液体を受け入れて流通させる導入管と、
前記導入管に連通する管体からなるベース管を有して前記液体を前記ベース管の周方向に噴射することで同周方向に沿って回転する回転翼と、
回転駆動力を入力する入力軸を有してこの回転駆動力を電気エネルギーに変換する発電機と、
前記導入管に対して前記ベース管が直接または前記入力軸を介して回転自在に連結する回転連結部とを備え、
前記発電機は、
前記入力軸に前記ベース管が接続されてこのベース管の回転駆動によって発電するものであり、
前記回転連結部は、
前記ベース管または前記入力軸が連結される部分から前記導入管が連結される部分側に向かって外径が大きくなる筒状に形成された筒状拡径部と、
前記導入管が連結される部分から前記筒状拡径部の外周面を筒状の隙間を介して覆いつつ内径が縮小する筒状に形成された筒状縮径部と、
前記筒状拡径部の外周面と前記筒状縮径部の内径との間の前記筒状の隙間で構成されて前記導入管の内部および同導入管の外部にそれぞれ連通する筒状流路とを有することを特徴とする発電装置。

【請求項3】

請求項２に記載した発電装置において、
前記筒状拡径部は、
外径および内径が徐々に拡大する傾斜面を有して構成されており、
前記筒状拡径部と前記導入菅とは、互いの先端部同士が対向し合って突き当たり可能に形成されていることを特徴とする発電装置。

【請求項4】

請求項３に記載した発電装置において、
前記回転翼は、
前記液体を吐出する吐出口が同回転翼の回転面に対して前記回転連結部側に傾斜していることを特徴とする発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主として水力などの液体の流れる勢いを電気エネルギに変換する発電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、各種水力発電装置が提案されている。例えば、下記特許文献１には、貯水タンク内に浮遊したランナを構成する有底円筒形状のケーシングを水力で回転させて発電する水力発電装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５２０４９２３号公報

【0004】

しかしながら、上記特許文献１に記載された水力発電装置においては、水力で回転するランナの構成が複雑で貯水タンク内に浮遊した状態で設置されているためメンテナンスが行ない難いという問題があるとともにケーシングの回転時のロスによって発電効率が低いことが懸念される。

【0005】

本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、簡易な構成でメンテナンス性および発電効率が良好な発電装置を提供することにある。

【発明の概要】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明の特徴は、液体を受け入れて流通させる導入管と、導入管に連通する管体からなるベース管を有して液体をベース管の周方向に噴射することで同周方向に沿って回転する回転翼と、回転駆動力を入力する入力軸を有してこの回転駆動力を電気エネルギに変換する発電機と、導入管に対してベース管が直接または入力軸を介して回転自在に連結する回転連結部とを備え、発電機は、入力軸にベース管が接続されてこのベース管の回転駆動によって発電するものであり、入力軸は、一方の端部が回転連結部に接続されるとともに他方の端部がベース管に接続されて発電機が回転連結部と回転翼との間に配置されていることにある。

【0007】

このように構成した本発明の特徴によれば、発電装置は、液体の噴射力によって回転駆動する回転翼のベース管に発電機が接続されるという簡易な構成であるため、メンテナンス性および発電効率を良好にすることができる。なお、この発電装置における導入管には、湖沼、池、河川、ダム、貯水槽またはプールなどから水を引いて供給することができる。また、本発明の特徴によれば、発電装置は、入力軸が発電機を貫通した状態で設けられた状態で入力軸の一方の端部が回転連結部に接続されるとともに他方の端部がベース管に接続されて発電機が回転連結部と回転翼との間に配置されているため、装置構成を簡単にすることができる。

【0008】

上記目的を達成するため、本発明の特徴は、液体を受け入れて流通させる導入管と、導入管に連通する管体からなるベース管を有して液体をベース管の周方向に噴射することで同周方向に沿って回転する回転翼と、回転駆動力を入力する入力軸を有してこの回転駆動力を電気エネルギーに変換する発電機と、導入管に対してベース管が直接または入力軸を介して回転自在に連結する回転連結部とを備え、発電機は、入力軸にベース管が接続されてこのベース管の回転駆動によって発電するものであり、回転連結部は、ベース管または入力軸が連結される部分から導入管が連結される部分側に向かって外径が大きくなる筒状に形成された筒状拡径部と、導入管が連結される部分から筒状拡径部の外周面を筒状の隙間を介して覆いつつ内径が縮小する筒状に形成された筒状縮径部と、筒状拡径部の外周面と筒状縮径部の内径との間の筒状の隙間で構成されて導入管の内部および同導入管の外部にそれぞれ連通する筒状流路とを有することにある。

【0009】

このように構成した本発明の特徴によれば、発電装置は、液体の噴射力によって回転駆動する回転翼のベース管に発電機が接続されるという簡易な構成であるため、メンテナンス性および発電効率を良好にすることができる。なお、この発電装置における導入管には、湖沼、池、河川、ダム、貯水槽またはプールなどから水を引いて供給することができる。また、本発明の特徴によれば、発電装置は、回転連結部が筒状拡径部の外周面と筒状縮径部の内径との間の筒状の隙間で構成されて導入管の内部および同導入管の外部にそれぞれ連通する筒状流路を有して構成されている。これにより、発電装置は、導入管に供給された液体が筒状流路を流通することで導入管に対して回転翼が円滑に回転することができる。

【0010】

また、本発明の他の特徴は、前記発電装置において、筒状拡径部は、外径および内径が徐々に拡大する傾斜面を有して構成されており、筒状拡径部と導入菅とは、互いの先端部同士が対向し合って突き当たり可能に形成されていることにある。

【0011】

このように構成した本発明の他の特徴によれば、発電装置は、筒状拡径部の外径および内径が徐々に拡大する傾斜面を有して構成されているとともに、筒状拡径部と導入菅とは互いの先端部同士が対向し合って突き当たり可能に形成されているため、導入管からの液体の供給または供給の停止によって回転翼または入力軸が導入管に対して離隔または突き当たる。これにより、発電装置は、導入管から供給される液体を筒状流路に導くことができるとともに、導入管から液体の供給が停止した際に筒状拡径部、さらには回転翼のベース管が導入管内に入り込むことを防止することができる。

【0012】

また、本発明の他の特徴は、発電装置において、回転翼は、液体を吐出する吐出口が同回転翼の回転面に対して回転連結部側に傾斜していることにある。

【0013】

このように構成した本発明の他の特徴によれば、発電装置は、回転翼における液体を吐出する吐出口が同回転翼の回転面に対して回転連結部側に傾斜しているため、回転翼から液体を吐出することで回転翼を導入管から効果的に離隔させて導入管から供給される液体を効果的に筒状流路に導くことができる。

【0014】

また、本発明は、上記目的を達成するため、液体を受け入れて流通させる導入管と、導入管に連通する管体からなるベース管を有して液体を前記ベース管の周方向に噴射することで同周方向に沿って回転する回転翼と、回転駆動力を入力する入力軸を有してこの回転駆動力を電気エネルギーに変換する発電機と、導入管に対してベース管が直接または入力軸を介して回転自在に連結する回転連結部とを備え、発電機は、入力軸にベース管が接続されてこのベース管の回転駆動によって発電するものであり、回転翼は、ベース管の径方向に延びる少なくとも１つの管体で構成されて液体をベース管の周方向にそれぞれ噴射することで同周方向に沿って回転するアーム管を備えており、アーム管の下方には、同アーム管が液体を噴射する回転軌跡の下方に同回転軌跡に沿ってリング状に延びる樋状または溝状の噴射液受けを設けて構成することができる。

【0015】

これによれば、発電装置は、液体の噴射力によって回転駆動する回転翼のベース管に発電機が接続されるという簡易な構成であるため、メンテナンス性および発電効率を良好にすることができる。なお、この発電装置における導入管には、湖沼、池、河川、ダム、貯水槽またはプールなどから水を引いて供給することができる。

【0016】

また、本発明は、前記発電装置において、回転翼は、ベース管の径方向に延びる少なくとも１つの管体で構成されて液体をベース管の周方向にそれぞれ噴射することで同周方向に沿って回転するアーム管を備えることができる。

【0017】

これによれば、発電装置は、回転翼がベース管の径方向に延びる少なくとも１つの管体で構成されて液体をベース管の周方向にそれぞれ噴射することで同周方向に沿って回転するアーム管を備えているため、ベース管に大きな回転駆動力を与えることができ発電効率を向上させることができる。この場合、発電装置は、ベース管の径方向に延びる少なくとも２つの管体で構成された２つのアーム管を備えるとよい。

【0018】

また、本発明は、前記発電装置において、回転翼は、ベース管の一方の端部が回転連結部に接続されるとともに他方の端部が発電機の入力軸に接続されて発電機が回転翼に対して回転連結部とは反対側に配置することができる。

【0019】

これによれば、発電装置は、回転翼におけるベース管の一方の端部が回転連結部に接続されるとともに他方の端部が発電機の入力軸に接続されて発電機が回転翼に対して回転連結部とは反対側に配置されているため、回転翼に導かれる液体が発電機内を流通することを避けることができメンテナンス性を構成させることができる。

【0020】

また、本発明は、前記発電装置において、発電機は、入力軸が水平方向となる姿勢または同入力軸が回転翼よりも上方に延びる姿勢で設けることができる。

【0021】

これによれば、発電装置は、発電機の入力軸が水平方向となる姿勢または同入力軸が回転翼よりも上方に延びる姿勢で発電機が設けられているため、回転翼から噴射された液体が発電機に付着することを抑制でき装置構成の簡単化および長寿命化を図ることができる。

【0022】

また、本発明は、前記発電装置において、さらに、回転翼の周囲を覆って同回転翼から噴射された液体を回収する回収槽を備えることができる。

【0023】

これによれば、発電装置は、回転翼の周囲を覆って同回転翼から噴射された液体を回収する回収槽を備えているため、回転翼から噴射される液体の飛散を防止することができるとともに回収した液体の再利用が行ない易くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明に係る発電装置の外観構成の概略を模式的に示す断面図である。

【図2】図１に示した発電装置の外観構成の概略を模式的に示す平面図である。

【図3】図１に示した発電装置における回転連結部の内部構造を模式的に示す断面図である。

【図4】図３に示した回転連結部内に液体の供給がない場合の状態を模式的に示した断面図である。

【図5】本発明の変形例に係る発電装置の外観構成の概略を模式的に示す断面図である。

【図6】本発明の他の変形例に係る発電装置の外観構成の概略を模式的に示す断面図である。

【図7】本発明の他の変形例に係る回転連結部の内部構造を模式的に示す断面図である。

【図8】本発明の他の変形例に係る発電装置の外観構成の概略を模式的に示す断面図である。

【図9】図８に示した本発明の他の変形例に係る発電装置の外観構成の概略を模式的に示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明に係る発電装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る発電装置１００の外観構成の概略を模式的に示す断面図である。また、図２は、図１に示す発電装置１００の外観構成の概略を模式的に示す平面図である。なお、本明細書において参照する各図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。この発電装置１００は、湖沼、池、河川、ダム、貯水槽またはプールなどの水の供給源から引いた水の力を動力として発電を行う装置である。この場合、水の供給源としては水が落差によって流れることによる運動エネルギが得られるもの、すなわち、位置エネルギを有する水を溜めたものを利用することができる。

【0026】

（発電装置１００の構成）
発電装置１００は、導入管１０１を備えている。導入管１０１は、図示しないダムまたは貯水池などの水の供給源から引いた液体ＷＫを回転翼１２０に導くための流路を形成する部品であり、金属材または樹脂材を円筒状に形成した管体で構成されている。本実施形態においては、導入管１０１は、鋼鉄製のパイプ材で構成されている。この導入管１０１は、後述する回収槽１３０の底部１３１の周囲に起立する側面１３２を貫通した状態で設けられており、一方（図示右側）の端部がダムまたは貯水池の取水管に繋がっているとともに、他方（図示左側）の端部が回収槽１３０内で回転連結部１０２に接続されている。

【0027】

回転連結部１０２は、図３に示すように、導入管１０１に対して発電機１１０の入力軸１１２を介して回転翼１２０を回転自在に連結する部分であり、主として、筒状拡径部１０３、筒状縮径部１０４および筒状流路１０５をそれぞれ備えて構成されている。筒状拡径部１０３は、発電機１１０から延びる入力軸１１２の先端部に取り付けられて筒状流路１０５を形成する部品であり、金属材または樹脂材を円筒状に形成して構成されている。より具体的には、筒状拡径部１０３は、嵌合部１０３ａ、傾斜面１０３ｂおよび対向部１０３ｃをそれぞれ備えて構成されている。

【0028】

嵌合部１０３ａは、発電機１１０の入力軸１１２の先端部の外側に嵌合する部分であり、直線状に延びる円筒状に形成されている。この場合、嵌合部１０３ａは、発電機１１０の入力軸１１２の先端部に対して接着剤で固着している。傾斜面１０３ｂは、発電機１１０の入力軸１１２の外径および内径よりも大きな外径および内径にそれぞれ徐々に広がるテーパ状の部分である。

【0029】

対向部１０３ｃは、傾斜面１０３ｂが拡径した最大外径で直線状に延びる円筒状に形成されている。この対向部１０３ｃは、導入管１０１の先端部に突き当たる大きさおよび厚さで形成されている。本実施形態においては、対向部１０３ｃは、導入管１０１の外径よりも若干小さい外径に形成されている。なお、筒状拡径部１０３は、発電機１１０の入力軸１１２の先端部に一体的に形成されていてもよい。

【0030】

筒状縮径部１０４は、導入管１０１の先端部に取り付けられて筒状流路１０５を形成する部品であり、金属材または樹脂材を円筒状に形成して構成されている。より具体的には、筒状縮径部１０４は、筒状拡径部１０３の外周面に対して隙間を介して覆う大きさに形成された嵌合部１０４ａ、傾斜面１０４ｂおよび流出部１０４ｃをそれぞれ備えて構成されている。

【0031】

嵌合部１０４ａは、導入管１０１の先端部の外側に嵌合する部分であり、直線状に延びる円筒状に形成されている。この場合、嵌合部１０４ａは、導入管１０１の先端部に対して接着剤で固着している。この嵌合部１０４ａは、筒状拡径部１０３の対向部１０３ｃを覆う長さに形成されている。

【0032】

傾斜面１０４ｂは、嵌合部１０４ａの外径および内径がそれぞれ徐々に縮小するテーパ状の部分である。この場合、傾斜面１０４ｂは、筒状拡径部１０３の傾斜面１０３ｂと同じ傾斜角で形成されていてもよいが、互いに異なる傾斜角で形成されることによって両者が密着し合うことが防止されて筒状流路１０５を形成し易くすることができる。

【0033】

流出部１０４ｃは、回転翼１２０を安定的に回転させるための部分であり、傾斜面１０３ｂが縮径した最小内径で嵌合部１０３ａに平行に延びる直線状の円筒状に形成されている。この場合、流出部１０４ｃは、嵌合部１０３ａの図示上端部から張り出す長さに形成されている。

【0034】

筒状流路１０５は、導入管１０１内に導かれた液体ＷＫの一部を外部に漏出させる流路を形成することで筒状拡径部１０３と筒状縮径部１０４とを互いに相対回転可能にするための部分であり、筒状拡径部１０３の外周面と筒状縮径部１０４の外周面との間に円筒状の隙間によって形成されている。本実施形態においては、筒状流路１０５は、筒状拡径部１０３の外周面と筒状縮径部１０４の外周面との間の隙間が２ｍｍに設定されている。なお、図３においては、液体ＷＫの流れを破線矢印で示している。

【0035】

ここで、回転連結部１０２の組み付け方法について簡単に説明しておく。まず、作業者は、発電機１１０の入力軸１１２の図示下側の端部から筒状縮径部１０４を通しておいた後、この入力軸１１２の図示下側の端部に筒状拡径部１０３の嵌合部１０３ａを通して接着固定する。次に、作業者は、入力軸１１２に通しておいた筒状縮径部１０４を筒状拡径部１０３の外側に位置させるとともに嵌合部１０４ａを導入管１０１の先端部に接着固定する。これにより、回転連結部１０２を組み立てることができる。

【0036】

発電機１１０は、回転運動による機械的エネルギから電気エネルギを得るための機械装置であり、主として、発電機本体１１１および入力軸１１２をそれぞれ備え構成されている。発電機本体１１１は、入力軸１１２を回転自在な状態で保持して発電する部品であり、円筒形のハウジングの内部に図示しない固定子を備えて構成されている。また、発電機本体１１１の側面には、発電機１１０が発電した電気を取り出す出力配線１１３が回収槽の外部まで延びている。なお、図２においては、出力配線１１３の図示を省略している（後述する図９も同様）。

【0037】

入力軸１１２は、外部から回転運動を入力して回転子として機能するとともに回転連結部１０２から導かれた液体ＷＫを回転翼１２０のベース管１２１に導く流路を構成する部品である。この入力軸１１２は、主軸に対して図示しない鉄心、巻線および冷却ファンなどを備えて構成されており、発電機本体１１１内を貫通して両端部が発電機本体１１１の外部に張り出した状態で発電機本体１１１に図示しないベアリングを介して回転自在に保持されている。この場合、入力軸１１２は、前記ベアリングが入力軸１１２の軸線方向の両側に設けられた弾性ブッシュ（図示せず）で挟まれることで発電機本体１１１に対して軸線方向に僅かに往復変位可能な状態で保持されている。

【0038】

また、入力軸１１２を構成する主軸は、円筒形に形成されており、発電機本体１１１内を貫通して両端部が発電機本体１１１の外部に張り出した状態で発電機本体１１１に回転自在に保持されている。そして、入力軸１１２の両端部は、一方の端部が回転連結部１０２の筒状拡径部１０３に連結されているとともに他方の端部が回転翼１２０のベース管１２１に連結されている。すなわち、入力軸１１２は、導入管１０１から供給される液体ＷＫを回転翼１２０に導く。

【0039】

この発電機１１０は、回収槽１３０の底部１３１に設置された支持台１１４上に支持されている。支持台１１４は、発電機１１０を回収槽内にて固定的に支持する部品であり、金属材を４つ足のテーブル状に形成して構成されている。この支持台１１４は、発電機１１０の載置面の中央部に図示しない貫通孔が形成されており、この貫通孔から入力軸１１２の一方の端部が貫通した状態で発電機１１０を載置している。この場合、発電機１１０は、留め具１１５（本実施形態においては４つ）によって支持台１１４の上面に固定的に取り付けられている。なお、発電機１１０の発電能力は、液体ＷＫの供給量などに応じて適宜決定される。

【0040】

回転翼１２０は、導入管１０１から供給される液体ＷＫを吐出することで回転駆動する部品であり、金属製または樹脂製の管体で構成されている。この回転翼１２０は、主として、ベース管１２１、分岐筒１２２、アーム管１２３をそれぞれ備えて構成されている。

【0041】

ベース管１２１は、回転翼１２０を支持するとともに回転連結部１０２を介して導入管１０１から導かれた液体ＷＫを回転翼１２０自身に導く部品であり、垂直方向に直線状に延びる金属製の円筒体で構成されている。このベース管１２１は、一方（図示下側）の端部に前記発電機１１０の入力軸１１２が接続されているとともに、他方（図示上側）の端部に分岐筒１２２が接続されている。

【0042】

分岐筒１２２は、ベース管１２１から導かれた液体ＷＫを２方向にそれぞれ分岐させるための金属製の部品であり、ベース管１２１の軸線方向に直交する方向に直線状に延びる１つの流路が繋がってＴ字状に形成されている。この分岐筒１２２には、ベース管１２１の軸線方向に直交する方向に２つのアーム管１２３がそれぞれ接続されている。

【0043】

２つのアーム管１２３は、分岐筒１２２から導かれた液体ＷＫをベース管１２１の径方向外側にそれぞれ導く部品であり、水平方向に直線状に延びる金属製の円筒状のパイプ体で構成されている。この場合、２つのアーム管１２３は、本実施形態においては互いに同じ長さおよび同じ内外径に形成されているが、互いに異なる長さおよび／または異なる内外径に形成されていてもよい。また、２つのアーム管１２３は、本実施形態においては、互いに同軸上（換言すれば、一直線上）に設けられているが、各中心軸線が互いに異なる位置に設けられていてもよい。これら２つのアーム管１２３の各先端部には、吐出筒１２４がそれぞれ設けられている。

【0044】

２つの吐出筒１２４は、各アーム管１２３から導かれた液体ＷＫを回転翼１２０が回転するようにベース管１２１の周方向側（または同周方向の接線方向側）に噴射させる金属製の部品であり、各アーム管１２３の軸線方向に直交する方向に屈曲した略Ｌ字状の円筒体で構成されている。この場合、各吐出筒１２４は、液体ＷＫを吐出する吐出口がベース管１２１の水平な周方向に対して平行な向きに設けられている。

【0045】

回収槽１３０は、回転翼１２０から噴射された液体ＷＫの周囲への飛散を防止するとともに同液体ＷＫを回収するためのコンクリート製の構造物であり、有底円筒状に形成されている。この回収槽１３０の底部１３１の中央部には、支持台１１４を介して発電機１１０および回転翼１２０が設けられている。また、回収槽１３０の側面１３２の下部には、導入管１０１が貫通した状態で設けられているとともに、導入管１０１の反対側には排水管１３３が貫通した状態で設けられている。

【0046】

また、回収槽１３０の深さは、回転翼１２０の周囲を覆って回転翼１２０から噴射された液体ＷＫの飛散を阻止して回収できる深さに形成されている。また、この回収槽１３０は、本実施形態においては、回転翼１２０の上方が開放して形成されているが、この開放部分を覆う天井を設けた密閉構造で構成することもできる。

【0047】

（発電装置１００の作動）
次に、このように構成した発電装置１００の作動について説明する。まず、作業者は、発電装置１００に対してダムまたは貯水池などの水の供給源から水を導く配管（図示せず）に導入管１０１を接続するとともに、発電装置１００が生成する電力の供給先に発電機１１０の出力配線１１３を電気的に接続する。

【0048】

この場合、発電装置１００における回転連結部１０２は、図４に示すように、回転翼１２０および入力軸１１２の重さによって筒状拡径部１０３が導入管１０１の上端部上に載置した状態となる。すなわち、筒状流路１０５は、導入管１０１の内部の流路を遮断された状態となっている。

【0049】

次に、作業者は、発電装置１００に水を供給する供給源から延びる前記配管上に設けられている弁（図示せず）を開いて発電装置１００に水を供給する。これにより、発電装置１００は、導入管１０１に水が流れ込む。導入管１０１内に供給された液体ＷＫは、その一部が回転連結部１０２における筒状拡径部１０３の傾斜面１０３ｂに当たって筒状拡径部１０３全体を上方に押し上げる。

【0050】

これにより、筒状拡径部１０３は、導入管１０１の先端部（図示上端部）から離隔して浮き上がった状態となるため、導入管１０１の内部の流路と筒状流路１０５とが連通した状態となる（図３参照）。したがって、導入管１０１内を流れる液体ＷＫの一部は、筒状流路１０５に導かれる。なお、この筒状拡径部１０３の浮き上りは、筒状拡径部１０３が入力軸１１２を介して回転翼１２０に連結されているため、これらの入力軸１１２および回転翼１２０も上方に変位していることを意味する。すなわち、発電機１１０における入力軸１１２の軸線方向への往復変位量は、筒状拡径部１０３の浮き上がり変位量に対応している。

【0051】

筒状流路１０５内に導かれた液体ＷＫは、筒状流路１０５内を図示上方に流れた後、流出部１０４ｃから外部に流出する（図３破線矢印参照）。これにより、筒状拡径部１０３は、筒状縮径部１０４に直接接触することが防止されるため、筒状縮径部１０４に対して回転自在な状態となる。また、筒状拡径部１０３を押し上げた液体ＷＫは、入力軸１１２を介してベース管１２１に流入した後、分岐筒１２２によって一部が２つのアーム管１２３のうちの一方に流れるとともに他の一部が２つのアーム管１２３のうちの他方に流れる。

【0052】

２つのアーム管１２３にそれぞれ流れた液体ＷＫは、各吐出筒１２４からそれぞれベース管１２１の同心の周方向に噴射される（図２における破線細線矢印参照）。これにより、回転翼１２０は、液体ＷＫを噴射しながらベース管１２１を中心として回転する（図２における破線太線矢印参照）。この場合、回転翼１２０は、ベース管１２１が発電機１１０の入力軸１１２に連結されているため入力軸１１２を回転翼１２０の回転方向と同じ方向に同じ回転数で回転駆動させる。これにより、発電機１１０は、発電を開始する。この場合、発電機１１０は、回転翼１２０に水が供給されて回転する間、発電を継続する。すなわち、作業者は、導入管１０１に水を供給することで発電することができる。

【0053】

一方、回転翼１２０の２つの吐出筒１２４から噴射された液体ＷＫは、回収槽１３０内において直接または側面１３２を介して底部１３１に導かれた後、排水管１３３を介して回収槽１３０内から排出される。

【0054】

次に、作業者は、発電を中断する場合においては、発電装置１００に水を供給す供給源から延びる前記配管上に設けられている弁を閉じて発電装置１００への水の供給を遮断する。これにより、発電装置１００は、筒状拡径部１０３がそれぞれ下降して導入管１０１に突き当たりこれらと筒状流路１０５との連通状態が遮断されて回転翼１２０の回転が停止して発電が停止する。

【0055】

上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、発電装置１００は、液体ＷＫの噴射力によって回転駆動する回転翼１２０のベース管１２１に発電機１１０が接続されるという簡易な構成であるため、メンテナンス性および発電効率を良好にすることができる。

【0056】

さらに、本発明の実施にあたっては、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。なお、下記各変形例において、上記実施形態と同様の構成部分については同じ符号を付して、その説明を省略する。

【0057】

例えば、上記各実施形態においては、発電装置１００は、回収槽１３０の底部１３１に配置してベース管１２１が回収槽１３０の深さ方向に延びるように設置した。しかし、発電装置１００は、回収槽１３０内にて種々の配置が可能である。例えば、発電装置１００は、図５に示すように、回収槽１３０に設けた天井１３４の下面に発電機１１０を取り付けて発電装置１００全体を上記実施形態に対して逆さ向きに設けることもできる。これによれば、発電装置１００は、回転翼１２０が発電機１１０よりも下方に位置するため、回転翼１２０から噴射された液体ＷＫが発電機１１０に付着することを防止することができる。

【0058】

また、発電装置１００は、図示を省略するが、回収槽１３０の側面１３２にも前記と同様にして設ける、すなわち、入力軸１１２が水平方向となるように全体として横向きの姿勢で設けることもできる。これらのように、発電装置１００は、発電機１１０の入力軸１１２が水平方向となる姿勢または同入力軸１１２が回転翼１２０よりも上方に延びる姿勢で発電機１１０を設けることによって、回転翼１２０から噴射された液体ＷＫが発電機１１０に付着することを抑制でき装置構成の簡単化および長寿命化を図ることができる。

【0059】

また、上記実施形態においては、発電装置１００は、回転連結部１０２に対して発電機１１０を連結するとともに、この発電機１１０に対して回転翼１２０を連結して構成した。すなわち、発電装置１００は、回転連結部１０２に対して発電機１１０を介して回転翼１２０を連結して構成した。

【0060】

しかし、発電装置１００は、図６に示すように、回転連結部１０２に対して回転翼１２０を連結するとともに、この回転翼１２０に対して発電機１１０を連結して構成することもできる。この場合、発電機１１０は、回収槽１３０に設けた天井１３４の上面に取り付けられるとともに入力軸１１２を天井１３４を貫通させて設ける。また、回転翼１２０は、Ｔ字状の分岐筒１２２に代えて流路が十字状にクロスする分岐筒１２５を用いるとともに、この分岐筒１２５にベース管１２１とは別体でベース管１２１と同様のベース管１２６を接続する。そして、発電装置１００は、天井１３４の下面から突出する入力軸１１２とベース管１２６とを接続して回転翼１２０と発電機１１０とを連結して構成されている。

【0061】

これによれば、発電装置１００は、回転翼１２０におけるベース管１２１の一方の端部が回転連結部１０２に接続されるとともに他方の端部が分岐筒１２５およびベース管１２６をそれぞれ介して発電機１１０の入力軸１１２に接続されて発電機１１０が回転翼１２０に対して回転連結部１０２とは反対側に配置されているため、回転翼１２０に導かれる液体ＷＫが発電機１１０内を流通することを避けることができメンテナンス性を構成させることができる。なお、この場合、入力軸１１２は、液体ＷＫを流通させる必要がないため中実の軸体で構成することができる。

【0062】

また、上記実施形態においては、吐出筒１２４は、液体ＷＫを吐出する吐出口がベース管１２１の水平な周方向に対して平行な向きに設けられている。これにより、発電装置１００は、回転翼１２０を効率的に回転駆動させることができる。しかし、吐出筒１２４は、回転翼１２０の回転面に対して斜め下方に開口するように設けることもできる。これによれば、発電装置１００は、回転翼１２０における液体ＷＫを吐出する吐出口が同回転翼１２０の回転面に対して回転連結部１０２側に傾斜しているため、回転翼１２０から液体ＷＫを吐出することで回転翼１２０を導入管１０１から効果的に離隔させて導入管１０１から供給される液体ＷＫを効果的に筒状流路１０５に導くことができる。

【0063】

また、上記実施形態においては、発電装置１００は、ベース管１２１に対して両側に延びる２つのアーム管１２３を備えて構成した。しかし、発電装置１００は、ベース管１２１に対して１つ以上のアーム管１２３を備えて構成することができる。この場合、発電機１１０は、１つ以上設けたアーム管１２３に対してベース管１２１の軸線方向側（図示上下方向側）に更にアーム管１２３を備えて構成することもできる。

【0064】

また、上記実施形態においては、回転翼１２０は、アーム管１２３を備えて構成した。しかし、回転翼１２０は、液体ＷＫを噴射することで回転駆動するように構成されていればよい。したがって、回転翼１２０は、例えば、ベース管１２１の外周面に接線方向に向けて開口する液体ＷＫの吐出口を設けて構成することもできる。

【0065】

また、上記実施形態においては、発電装置１００は、発電機１１０の入力軸１１２を導入管１０１に回転可能に連結するために回転連結部１０２を備えて構成した。しかし、発電装置１００は、発電機１１０の入力軸１１２または回転翼１２０のベース管１２１を導入管１０１に回転可能に連結されていればよい。したがって、発電装置１００は、発電機１１０の入力軸１１２または回転翼１２０のベース管１２１を導入管１０１に対してベアリングを介して回転可能に連結するように構成することができる。すなわち、発電装置１００は、回転連結部１０２を省略して構成することができる。

【0066】

また、上記実施形態においては、回転連結部１０２における筒状拡径部１０３および筒状縮径部１０４は、それぞれ傾斜面１０３ｂ，１０４ｂを備えて構成した。しかし、筒状拡径部１０３および筒状縮径部１０４は、嵌合部１０３ａと対向部１０３ｃとの間、および嵌合部１０４ａと流出部１０４ｃとの間を内径および外径が段状に変化する段付き形状に形成して傾斜面１０３ｂ，１０４ｂを省略して構成することもできる。

【0067】

また、上記実施形態においては、回転連結部１０２は、筒状拡径部１０３が導入管１０１の先端部に突き当たるように構成した。しかし、回転連結部１０２は、筒状拡径部１０３が導入管１０１の先端に突き当たらないように構成することもできる。例えば、図７に示すように、回転連結部１０２は、筒状縮径部１０４における傾斜面１０４ｂの図示下端部から導入管１０１が一体的に延びるように構成することができる。この場合、発電装置１００に液体ＷＫが供給されない停止状態においては、入力軸１１２および回転翼１２０が下降して筒状縮径部１０４上に当たって載置される。

【0068】

また、上記実施形態においては、発電装置１００は、回収槽１３０内に設置した。しかし、発電装置１００は、回転翼１２０から噴射される液体ＷＫの飛散が問題とならなければ回収槽１３０は不要であり省略して構成することができる。

【0069】

また、発電装置１００は、図８および図９にそれぞれ示すように、回転翼１２０から噴射される液体ＷＫを積極的に回収する噴射液受け１４０を備えることもできる。噴射液受け１４０は、回転翼１２０の吐出筒１２４の回転軌跡の下方に同回転軌跡に沿ってリング状に延びる樋状または溝状に形成して構成することができる。この場合、噴射液受け１４０は、底部に回収した液体ＷＫを下方に導く（図８において二点鎖線参照）排水管１４１または図示しない貫通孔が形成されている。また、噴射液受け１４０は、回収槽１３０の底部１３１または側面１３２に図示しない支持具で固定されている。これにより、発電装置１００は、回転翼１２０から噴射された液体ＷＫを早期に回収して廃棄または再利用することができる。

【0070】

また、上記実施形態においては、発電装置１００は、液体ＷＫとして水を使用した。しかし、発電装置１００は、液体ＷＫとして水以外の液体を用いてもよいことは当然である。

【符号の説明】

【0071】

ＷＫ…液体、
１００…発電装置、１０１…導入管、１０２…回転連結部、１０３…筒状拡径部、１０３ａ…嵌合部、１０３ｂ…傾斜面、１０３ｃ…対向部、１０４…筒状縮径部、１０４ａ…嵌合部、１０４ｂ…傾斜面、１０４ｃ…流出部、１０５…筒状流路、
１１０…発電機、１１１…発電機本体、１１２…入力軸、１１３…出力配線、１１４…支持台、１１５…留め具、
１２０…回転翼、１２１…ベース管、１２２…分岐筒、１２３…アーム管、１２４…吐出筒、１２５…分岐筒、１２６…ベース管、
１３０…回収槽、１３１…底部、１３２…側面、１３３…排水管、１３４…天井、
１４０…噴射液受け、１４１…排水管。

【要約】

【課題】簡易な構成でメンテナンス性および発電効率が良好な発電装置を提供する。
【解決手段】発電装置１００は、導入管１０１、回転連結部１０２、発電機１１０および回転翼１２０を備えている。導入管１０１は、液体ＷＫの供給源に接続されて回転連結部１０２に液体ＷＫを導く。回転連結部１０２は、導入管１０１に対して発電機１１０の入力軸１１２を回転可能な状態で連結する。入力軸１１２は、発電機１１０におけるロータを構成するとともに液体ＷＫを回転翼１２０のベース管１２１に流通させるパイプ状に形成されて配管としても機能する。発電機１１０は、入力軸１１２の回転運動に基づいて発電する。回転翼１２０は、管状に形成されたベース管１２１に対して径方向外側に２つのアーム管１２３を備えており、アーム管１２３の各先端部に設けられた吐出筒１２４を介してベース管１２１の周方向に沿って液体ＷＫを噴射することで回転駆動する。
【選択図】 図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】