ただ今 実験 試作中

浮き輪型ポータブル発電機 試作 現状

試作 仕様
 外形 約650mm 有効ヒレ半径 250mm ヒレ枚数 8枚 ヒレ抵抗開口面積 約0.01m
張力膜体 ナイロン織布PVC含浸シート0.1mm厚 気室 自転車チューブ 24インチ 太さ1.75インチ
発電機 自転車用ハブダイナモ(シマノ製) 6V -2.4W 電線 1.25mm2-10M

(初期実験なので 効率より 試作し安さにて 試作 ----気密処理が難しいので 市販チューブ流用)


川の浅瀬水深10cm程度 流速0.5-1m/s程度 手で電線を持ち 水に浮かべると ゆっくりと回転を始める


水深20cm程度の所まで 電線を延ばす 流速が多少早くなったのか 多少
回転数が上昇、発電確認用に電線に取り付けた自転車用ランプがほのかに点灯---機能的には成功
ヒレの回転位置によると思われる 電線を引っ張る力の脈動がはっきりと認識される。

今回は これ以上早い流速に移動させると 水の抵抗で チュウブの環体が変形して、水に潜ってしまった。


発電機裏面のヒレの様子 全体の形状を保持する環体が 余りに柔軟すぎるので 自然変形している



発電機を持ち上げたところ 水中でヒレが 口を開けたり、閉じたりして 浮き袋全体を回転させている。
チューブの空気を抜くと 大気目の折りたたみ傘程度の大きさとなる。

結果 考察
 機能テストにて、プラスチック板を利用した回転体で行なった場合は もっとスムースに回転したので、今回の試作回転体の剛性が低すぎるため、実際の川の流れに対応できなかったが、チューブ径を太くする(自転車のチューブは膨らますだけで 自己変形してしまう) 。
 延びの少ない膜で気室まで一体製作する(手作りで 何度か挑戦したが 張り合わせ強度が小さく 失敗したため 今回は妥協した)
水槽テストする設備でもあれば 流体力学にそった最適形状も可能とも考えられるが、現在は気膜構造を機能構造にどうやるって作るかが問題である。
(この程度の大きさでは 気膜構造にこだわる必要は余りないが 実用発電で大型のものを考えるときの基本構造となる)
 とりあえず 満足の行く結果とはならなかったが 発電は微量(多分0.5-1W程度)であるが成功した。
回転体が剛性を持てば、発電機の仕様である 6V-2.4Wは十分に可能である(目標は仕様オーバーの10W程度を得るつもりである)
10W有れば Nicdバッテリー の急速充電 ラジオ等の小電力機器は十分に使用できるし、単に倍電圧回路にて14V程度にすれば自動車のバッテリーも充電可能脳となる。 短時間の利用で有れば 家庭用100V機器も利用できる。(夜中に充電すれば 結構な電力となるのである)
騒音もない 燃料はいらない 気軽に利用できる(電池と比較して 十分に償却できるコストを考えています---趣味のエコロジーでは有りません)


2001/5/5 追加テスト
 チューブをオートバイ用に変更して見る。多少回転がスムースになったようであるが、依然回転数は上がらないので、実流速を測定して見ると
穏やかな流れのところで 0.3m/s-0.5m/s 波立っているいる流れの速そうなところで 0.5-1m/sで 川底の影響をもろに受け 目で見た感じと
実流速は違うことを 発見?。 1m/sでも 発電器の回転は0.5rps(30rpm) 増速の 検討が必要か?
ちなみに人の歩く速度が1m/s程度 浅瀬は流速が早そうに見えてそうでもなさそうである。

2001/5/12
やっと 塩ビの浮き袋が入手できたので(夏場しか売っていない) 浮き袋でまた 試作しようと思っているが くらげの方が手が離せない?

 

2002/7/18
  随分とこの浮き輪発電から とうざかっていたが 某 都内 ○○川 に 設置の依頼があり また 開発に取り掛かった

 条件として 浅い(50mm程度) 遅い(0.5m/s程度)   ○○ない?  と言うことで
これにあわせて 設計する。

1 浅い ヒレの高さを 制限する

2 遅い流速でも 回転数を上げる方法を 考える 

3 安定翼が使えないので 反力を偏らない方法にする

123 より 試行錯誤のうえ 何とか思いついたのが 渦巻き型 ヒレ翼 である
(流体力学的に ある程度進化したと言える)

今度は 形状が ある程度 複雑になるので 3DCADにて 外形を設計(市販の浮き輪 丸90cmに合わせて ショゲンを決定)

先ず 翼形状のテストで 円盤にヒレ翼を取り付け 水上を滑らせると 思った以上の効果がある

そこで ○30cm程度の小型モデルを作成し 空運転 OK DCモーターを増速して 簡易発電機を取り付け 負荷にLEDで
 水面を 引っ張る 1m/s 程度で引っ張ると 見事に LEDが煌々と輝く(2.5V*10mA=25mW程度か?)

気をよくして ホンチャン用に 取り掛かる 下図は 3Dにて 設計の浮き輪と ヒレ翼の外観である。

    

 

実地テスト 近くの 川辺 にて 早々にテスト

ケーブルは 手で持っているだけで 反力は殆んど感じられないが ハブダイナモのコギングは大きく 手に こつん こつんと くる

前回の物より 反力は小さく感じられるので 水車の効率的には 上がっているように感じられる
( またそうでなければ 苦労した甲斐がない)

川面に浮かんだ状態で 位置も安定している 回転数は 約15rpm ゆっくりと回転している

トルク的には余裕があるが ハブダイナモ(シマズ製 改)では 負荷を入れると 殆んど電圧がない
これは 予想されていたので 解決策として 出力側に昇圧トランス入れ 出力抵抗を下げ 無理やり電圧を稼いでいる。
(トランスなしでは ダイオードの電圧効果分も電圧が上がらないので 整流も不可能である(豆電球は点灯できるが)

やっとこで 正味出力 6Vで5mAを直流として 取り出すことが可能となった(水車効率はともかく 発電効率は非常に低い)

専用発電機と負荷調整回路をつければ 相当良くなるとは思われるのだが・・・・



後日 都内某所 (春の小川らしい) ○ブ側で 試験と言うよりお披露目する
流速は早いところで 2-3m/s程度か波も立っている 早い所では 無負荷電圧にて48Vまで
(負荷抵抗を川に落としてしまったため 電力は計測不能なため)
立派に発電はした。
 
ついでに 足をすべらせ 観衆の目の前で ド○川に ドテン ズブ濡れ アンド くさい。
そのまた 帰りは バイクで大雨に祟られる     

都会には嫌われているようである  水難の一日であった。

取りあえず イベント 玩具 レベルでは 一応完成か?

2009/10/31 日テレぶらりにて一部取り上げられましたが、初期のものしか手許になく、
放送内容の発電は弱々しい(川の流れも遅かった)ものとなってしまいました。
カメラとカボチャLEDの角度も悪く、点灯しているのかどうか分からない感じでした。