JP2014118960A

JP2014118960A - 水力発電装置

Info

Publication number: JP2014118960A
Application number: JP2012289308A
Authority: JP
Inventors: Shunji Kondo; 俊二近藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2014-06-30

Abstract

【課題】従来の水力発電装置では水車が１台しか設けられておらず、変換効率が低かった。
【解決手段】変換効率を向上させるため、流水が落下する重力によって回転作動する発電用水車４が備えられ、当該発電用水車４によって発電機を駆動する水力発電装置であって、貯水池１に接続された上流側水圧管２と下流側水圧管１０との間に、水車４、５、８、９が収納される複数の水車室３、７が中間水圧管６にて直列に接続した水力発電装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は水力発電装置であって、水流の間に複数の水車を備えることによって高効率の装置を実現せんとするものである。

従来、水力発電装置は公知である（特許文献１参照）

特開２０１０−１５０９４３号公報

近年、原子力発電装置については東日本大地震に起因する津波によって、その危険性が露呈し、再生可能エネルギーである水力発電装置に対する期待がいやがうえにも高まっている。

そこで、原子力発電装置にも負けない高出力で高効率の水力発電装置の実現が期待されているが、従来の水力発電装置では、流水の水圧管の下端部近傍に１個の水車が設けられているだけであり、電力への変換効率は低かった。

また前記特許文献１の図１からも明らかなように、水車の下流側の水圧管は短いため、水圧管内の流水を下流側から吸引する力（重量と大気圧）が弱かった。

本発明は、前述のような水力発電装置への期待に応えるべく、上記のような従来の問題点に鑑み、原子力発電装置にも負けない高出力で高効率の水力発電装置を実現せんとするものである。

（１）本発明は、流水が落下する重力によって回転作動する発電用水車が備えられ、当該発電用水車によって発電機を駆動する水力発電装置であって、貯水池に接続された上流側水圧管と下流側水圧管との間に、水車が収納される複数の水車室が中間水圧管にて直列に接続されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、貯水池に接続された上流側水圧管と下流側水圧管との間に、水車が収納される複数の水車室が中間水圧管にて直列に接続されているので、一連の流水によって複数個の水車が回転し、夫々の水車が発電するため、発電効率は全体として向上する。

（２）本発明において、同一水車室内の上流側と下流側に複数の水車が収納されていることが望ましい。

この場合、同一水車室内の上流側の水車と下流側の水車で夫々発電するので、発電効率は全体としてより一層向上する

（３）本発明において、上流側水圧管もしくは中間水圧管と、少なくとも１台の水車の下流側との間にバイパス管が連接されている

本発明によれば、上流側水圧管もしくは中間水圧管と、少なくとも１台の水車の下流側との間にバイパス管が連接されているので、流水の流量や水圧が高くなり上流側の水車を効率よく駆動しきれない場合、流水の一部が前記バイパスを介してオーバーフローして下流側の水車を回転させ、変換効率の向上を図ることができる。

（４）本発明は、流水が落下する重力によって回転作動する発電用水車が備えられ、当該発電用水車によって発電機を駆動する水力発電装置であって、貯水池に接続された上流側水圧管と下流側水圧管との間に水車室が設けられ、当該水車室に前記水車が収納されており、前記下流側水圧管は、前記水圧管内の流水を下方に吸引するに十分な長さ有していることを特徴とする。

本発明によれば、下流側水圧管は、前記水圧管内の流水を下方に吸引するに十分な長さ有しているので、水圧管内の流水は重力および下方からの吸引力によって高速で落下することになる。

（５）本発明において、貯水池の水面から下流側水圧管の下端までの鉛直方向の長さが少なくとも１０ｍであることが望ましい。

本発明によれば、貯水池の水面から下流側水圧管の下端までの鉛直方向の長さが少なくとも１０ｍであるので、全体として１０ｍ分の水頭があることになり、水圧管内の流水は十分高いエネルギーを有することになる。

（６）本発明において、下流側水圧管の長さが、少なくとも１０ｍであることが望ましい。

本発明によれば、下流側水圧管の長さが少なくとも１０ｍあるので、下流側水圧管内に１０ｍ分の水頭があることになり、水圧管内の流水は更に高いエネルギーを有することになる。

前述のように、本発明によれば、貯水池に接続された上流側水圧管と下流側水圧管との間に、水車が収納される複数の水車室が中間水圧管にて直列に接続されているので、一連の流水によって複数個の水車が回転し、夫々の水車が発電し、発電効率は全体として向上する。

また、下流側水圧管は、前記水圧管内の流水を下方に吸引するに十分な長さ有しているので、水圧管内の流水は重力および下方からの吸引力によって、より高速で落下することになり、それに伴い水車が高速回転し強力に発電し得ることになる。

本発明の実施の形態の概略縦断面を表す模式図である。

図１において、貯水池１の下部に上流側水圧管２が接続され、当該上流側水圧管２の下端部に第１の水車室３が連設されている。

前記第１の水車室３には、その上流側近傍と下流側近傍に夫々１個の水車４、５が、水力によって回転できるように内装されており、各水車４、５の回転軸は夫々周知の発電機（図示せず）に接続されている。

前記第１の水車室３の下流側には中間水圧管６が連接されて、当該中間水圧管６の下端部には、第２の水車室７が連設されており、当該第２の水車室７には、その上流側近傍と下流側近傍に夫々１基の水車８、９が、水力によって回転できるように内装され、各水車８、９の回転軸も夫々周知の発電機（図示せず）に接続されている。

また、前記第２の水車室７の下流側には、下流側水圧管１０が連接されており、流水は全体として鉛直方向（図中矢印方向）落下することになり、一連の流水で全ての水車４、５、８、９が回転し、夫々の水車４、５、８、９が接続されている発電機が一斉に発電することになる。

なお、水車としては、ペルトン水車、フランシス水車、カプラン水車そしてチュウブラ水車など種々のものを採用することができ、またその回転径を充分大きくすることで、高い回転モーメントを得ることができる。

また流水との接触抵抗を小さくするために、回転翼の表面にフッ素樹脂加工を施してもよい。

前記上流側水圧管２と前記第１の水車室３との間には、上流側水圧管２内の流水を一部バイパスさせるためのバイパス管１１が接続されていと、流水の流量や水圧が高くなり上流側の水車を効率よく駆動しきれない場合、流水の一部が前記バイパスを介してオーバーフローして下流側の水車を回転させ、変換効率の向上を図ることができる。

ここで、貯水池１の水面から下流側水圧管１０の下端までの鉛直方向の長さＬ１は少なくとも１０ｍであることが望ましい。

そうすると、装置全体で１０ｍ分の水頭があることになり、水圧管内２、６、１０の流水は十分高いエネルギーを有することになる

更に、下流側水圧管の長さＬ２は少なくとも１０ｍであることが望ましい。

そうすると、下流側水圧管１０の長さが少なくとも１０ｍあるので、下流側水圧管内に１０ｍ分の水頭があることになり、水圧管内２、６、１０の流水はより一層高いエネルギーを有することになる。

なお、本実施の形態では水車室３、７は２基備えられているが、それ以上の台数を直列接続することも可能である。

また、１基の水車室３、７内の水車４、５は２個であるが、１個でもまた３個以上であってもよい。

更に、上流側水圧管２と前記第１の水車室３との間には、上流側水圧管２内の流水を一部バイパスさせるためのバイパス管１１が接続されているが、中間水圧管６と第２の水車室との間にも適宜バイパス管を接続することも可能である。

１貯水池
２上流側水圧管
３第１の水車室
４水車
５水車、
６中間水圧管、
７第２の水車室、
８水車、
９水車、
１０下流側水圧管
１１バイパス管。

Claims

流水が落下する重力によって回転作動する発電用水車が備えられ、当該発電用水車によって発電機を駆動する水力発電装置であって、
貯水池に接続された上流側水圧管と下流側水圧管との間に、水車が収納される複数の水車室が中間水圧管にて直列に接続されていることを特徴とする水力発電装置。
同一水車室内の上流側と下流側に複数の水車が収納されている請求項１又は２に記載の水力発電装置。
上流側水圧管もしくは中間水圧管と、少なくとも１台の水車の下流側との間にバイパス管が連接されている請求項１〜３のいずれかに記載の水力発電装置。
流水が落下する重力によって回転作動する発電用水車が備えられ、当該発電用水車によって発電機を駆動する水力発電装置であって、
貯水池に接続された上流側水圧管と下流側水圧管との間に水車室が設けられ、当該水車室に前記水車が収納されており、前記水圧管は、前記水圧管内の流水を下方に吸引するに十分な長さ有していることを特徴とする水力発電装置。
貯水池の水面から下流側水圧管の下端までの鉛直方向の長さが少なくとも１０ｍである請求項１〜４のいずれかに記載の水力発電装置。
下流側水圧管の長さが少なくとも１０ｍである請求項１〜５のいずれかに記載の水力発電装置。