JP2013007377A - Hydraulic power generation system that uses circulation water - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水力発電システムにおける水車の動力を、発電のみでなく水車からの落下水の循環のために利用する水力発電システムに関する。 The present invention relates to a hydraulic power generation system that uses the power of a water turbine in a hydroelectric power generation system not only for power generation but also for circulation of falling water from the water turbine.
従来、融雪水や雨水(以下、「融雪水等」と称する)の位置エネルギーを水力発電に利用する水力発電装置が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a hydroelectric power generation apparatus that uses the potential energy of snowmelt water or rainwater (hereinafter referred to as “snowmelt water” or the like) for hydropower generation is known.
特許文献1では、上下2つの流入槽を設け、上部流入槽から下部流入槽へ水を落下させる水圧管の途中に水車を設けた発電を行うシステムが開示されている。このシステムは、発電した電力により地上に設けた発熱体を加熱し、その熱を融雪に用い、融雪した水を上部流入槽に回収している。
特許文献2では、融雪水が流れ込む鉛直方向の水圧管の途中に水車を設けて水力発電を行い、水車からの落下水を流入槽に貯留するシステムが開示されている。このシステムは、流入槽に設けたヒータを発電した電力により加熱し、加熱した水を圧力加圧送水装置で吸い上げて融雪のために散水する。また、発電した電力は、地上に設けた融雪ヒータを直接加熱するためにも用いられる。 Patent Document 2 discloses a system in which a water turbine is provided in the middle of a vertical water pressure pipe into which snowmelt water flows to perform hydroelectric power generation, and fall water from the water turbine is stored in an inflow tank. In this system, a heater provided in an inflow tank is heated by generated electric power, and the heated water is sucked up by a pressure / pressure water feeding device and sprayed for melting snow. The generated power is also used to directly heat a snow melting heater provided on the ground.
融雪水等を利用した従来の水力発電システムでは、以下のような問題点がある。
第1に、主として市街地等での小規模システムを対象とする水力発電システムでは、融雪水等の自然水を利用した場合、水車に供給される水量が不安定であり、水車を駆動する水量が不足する可能性があるという問題がある。
第2に、停止状態の水車を始動する際の落下水のエネルギーが、水車を速やかに定常的な回転状態に移行させるには不十分な場合がある。その結果、水車を円滑に始動することが難しいという問題がある。
The conventional hydroelectric power generation system using snowmelt water has the following problems.
First, in a hydroelectric power generation system mainly for small-scale systems in urban areas or the like, when natural water such as snowmelt is used, the amount of water supplied to the turbine is unstable, and the amount of water that drives the turbine is small. There is a problem that it may be insufficient.
Secondly, the energy of the falling water when starting the stopped water turbine may be insufficient to cause the water turbine to quickly transition to a steady rotational state. As a result, there is a problem that it is difficult to start the water wheel smoothly.
以上の問題点に鑑み、本発明は、融雪水等を利用した水力発電システムにおいて、水車に水を安定してかつ低コストに供給できる構造、及び、水車を速やかに始動して安定な回転状態を保持できる構造を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides a hydroelectric power generation system that uses snowmelt water or the like, a structure that can stably supply water to the water turbine at a low cost, and a stable rotating state by quickly starting the water turbine. The object is to provide a structure capable of holding
上記の目的を達成するべく、本発明は以下の構成を提供するものである。なお、括弧内の数字は、後述する図面中の符号であり、参考のために付するものであり本発明を図示の実施例に限定する意図ではない。 In order to achieve the above object, the present invention provides the following configurations. The numbers in parentheses are reference numerals in the drawings to be described later, are for reference, and are not intended to limit the present invention to the illustrated embodiments.
本発明の態様は、循環融雪水等により水車(2A)を回転させることにより発電を行う、循環融雪水等を利用する水力発電システム(1)であって、
水車(2A)に供給する循環融雪水等を貯留するための貯水槽(1A)と、
前記貯水槽(1A)の下方に設けられ、前記水車(2A)を配置した水車室(1C)と、
前記水車室(1C)の下に設けられ前記水車室(1C)から落下した水を貯留するための循環水槽(1D)と、
前記循環水槽(1D)内の水を所定の経路にて前記貯水槽(1A)に戻すように循環させるべく、前記循環水槽(1D)内に配置され前記循環水槽(1D)内の水に圧力を加えて加圧送水する圧力加圧送水装置(4C1,4C2)と、
前記水車(2A)の回転による動力の一部を伝達されて前記圧力加圧送水装置(4C1,4C2)を駆動する圧力加圧送水装置駆動部(3B,4A,4B)と、を備えている。
An aspect of the present invention is a hydroelectric power generation system (1) using circulating snow melting water or the like that generates power by rotating a water wheel (2A) with circulating snow melting water or the like.
A water storage tank (1A) for storing circulating snowmelt water to be supplied to the water wheel (2A);
A watermill chamber (1C) provided below the water tank (1A) and provided with the waterwheel (2A);
A circulating water tank (1D) provided under the water turbine chamber (1C) for storing water dropped from the water turbine chamber (1C);
In order to circulate the water in the circulating water tank (1D) back to the water storage tank (1A) through a predetermined path, the water is placed in the circulating water tank (1D) and pressure is applied to the water in the circulating water tank (1D). Pressure pressure water supply device (4C1, 4C2) for adding pressure and supplying water,
A pressure / pressure water feeding device driving section (3B, 4A, 4B) that transmits a part of the power generated by the rotation of the water wheel (2A) and drives the pressure / pressure water feeding device (4C1, 4C2). .
上記システムにおいて、前記圧力加圧送水装置(4C1,4C2)が、直線運動により水を加圧送水するプランジャ(4D)を備え、
前記圧力加圧送水装置駆動部(3B,4A,4B)が、前記水車(2A)の主軸(2B)の回転を伝達されて回転するクランク軸(4B)と、前記クランク軸(4B)に形成されたクランクアーム(4B1)及びクランクピン(4B2)と、前記クランクピン(4B2)と前記プランジャ(4D)とを連結する棒状リンク部材(4B3)と、を備えていることが、好適である。
In the above system, the pressure / pressure water feeding device (4C1, 4C2) includes a plunger (4D) that pressurizes and feeds water by linear motion,
The pressure-pressurized water supply device driving unit (3B, 4A, 4B) is formed on the crankshaft (4B) and the crankshaft (4B) that rotate by transmitting the rotation of the main shaft (2B) of the water turbine (2A). It is preferable to include a crank arm (4B1) and a crank pin (4B2), and a rod-like link member (4B3) for connecting the crank pin (4B2) and the plunger (4D).
上記システムにおいて、前記循環水槽(1D)から前記貯水槽水(1A)までの水の循環の経路として、融雪等のためにシステム外部を経由する外部循環用経路及びシステム内部を経由する内部循環用経路の双方、又は、これらの経路のうちいずれか一方を備えていることが、好適である。 In the above system, as a water circulation path from the circulating water tank (1D) to the water tank water (1A), an external circulation path through the outside of the system for snow melting or the like and an internal circulation path through the inside of the system It is preferable to provide both of the routes or one of these routes.
上記システムにおいて、前記貯水槽(1A)と前記水車室(1C)の間に設けられ、前記貯水槽(1A)から落下した水を一時的に貯留するための流入槽(1B)を備え、前記流入槽(1B)から落下した水により前記水車室(1C)の水車(1A)を回転させることが、好適である。 The system includes an inflow tank (1B) provided between the water storage tank (1A) and the water turbine room (1C) for temporarily storing water dropped from the water storage tank (1A), It is preferable to rotate the water wheel (1A) in the water wheel chamber (1C) by the water dropped from the inflow tank (1B).
上記システムにおいて、前記水車(2A)の始動時の回転を補助するべく、手動により回転操作を加えられる手動駆動部(9B)と、
前記手動駆動部(9B)の回転を、前記水車(2A)の主軸(2B)に伝達する手段と、をさらに備えていることが、好適である。
In the above system, a manual drive unit (9B) that can be manually rotated to assist rotation at the start of the water wheel (2A);
It is preferable to further include means for transmitting the rotation of the manual drive unit (9B) to the main shaft (2B) of the water turbine (2A).
上記システムにおいて、前記水車(2A)の回転を補助するための加勢装置(5)をさらに備え、
前記加圧装置(5)は、
前記水車(2A)の回転軸である主軸(2B)上に前記主軸(2B)とともに回転可能にそれぞれ装着された主軸回転車(5A)及び主軸プーリ(5H)と、
前記主軸(2B)と平行に配置された加勢回転軸(5F1)上に前記加勢回転軸(5F1)とともに回転可能にそれぞれ装着された加勢回転車(5F)及び加勢プーリ(5G)と、
前記主軸プーリ(5H)と前記加勢プーリ(5G)との間に掛け渡された無端ベルト(5I)と、
前記主軸回転車(5A)の回転を伝達して前記加勢回転車(5F)を回転させるべく、前記主軸回転車(5A)と前記加勢回転車(5F)の間を連結する複数のリンク部材(5B,5C1,5C2,5D,5E)を含む回転伝達手段と、を有し、
前記主軸回転車(5A)の回転が、前記複数のリンク部材(5B,5C1,5C2,5D,5E)、前記加勢回転車(5F)、前記加勢回転軸(5F1)、前記加勢プーリ(5G)、前記無端ベルト(5I)を介して前記主軸プーリ(5H)に伝達されることが、好適である。
The system further includes a biasing device (5) for assisting rotation of the water wheel (2A),
The pressurizing device (5)
A main shaft rotating wheel (5A) and a main shaft pulley (5H), which are rotatably mounted together with the main shaft (2B) on a main shaft (2B) which is a rotating shaft of the water turbine (2A);
An energizing rotating wheel (5F) and an energizing pulley (5G), which are rotatably mounted together with the energizing rotating shaft (5F1) on an energizing rotating shaft (5F1) arranged in parallel with the main shaft (2B);
An endless belt (5I) stretched between the spindle pulley (5H) and the bias pulley (5G);
In order to transmit the rotation of the main spindle rotating wheel (5A) to rotate the biasing rotary wheel (5F), a plurality of link members (a plurality of link members) connecting the main spindle rotating wheel (5A) and the biasing rotary wheel (5F) ( 5B, 5C1, 5C2, 5D, 5E),
The rotation of the main shaft rotating wheel (5A) is caused by the plurality of link members (5B, 5C1, 5C2, 5D, 5E), the biasing rotating wheel (5F), the biasing rotating shaft (5F1), and the biasing pulley (5G). It is preferable that the spindle pulley (5H) is transmitted through the endless belt (5I).
上記システムの加勢装置における前記複数のリンク部材(5B,5C1,5C2,5D,5E)として、
一端が前記主軸回転車(5A)の周縁近傍に位置する第1連結軸(J1)に対し回動自在に連結されるとともに、他端が自由端であって他端近傍に第1スライド孔(S1)を具備する第1リンク板(5B)と、
2枚のサブリンク板(5C1,5C2)からなり各々の一端が前記第1リンク板(5B)の第1スライド孔(S1)内をスライド可能な第2連結軸(J2)に対し回動自在に連結され、一方のサブリンク板(5C1)の他端は所定の固定点に位置する第3連結軸(J3)に対し回動自在に連結されている第2リンク板(5C1,5C2)と、
一端が前記主軸(2B)上に回動自在に装着されるとともに、他端が自由端であって前記第2リンク板(5C1,5C2)の他方のサブリンク板(5C2)の他端とともに第4連結軸(J2)に対し回動自在に連結されかつ他端近傍に第2スライド孔(S2)を具備する第3リンク板(5D)と、
一端が前記第3リンク板(5D)の第2スライド孔(S2)内及び所定の固定位置に設けられた第3スライド孔(S3)内をスライド可能な第5連結軸(J5)に対し回動自在に連結されるとともに、他端が前記加勢回転車(5F)の周縁近傍に位置する第6連結軸(J6)に対し回動自在に連結された第4リンク板(5E)と、
所定の固定点と前記第6連結軸(J6)の間に取り付けられた第1スプリング(K1)と、
所定の固定点と前記第2連結軸(J2)の間に取り付けられた第2スプリング(K2)と、を有し、
前記主軸回転車(5A)が回転するとき、前記第4リンク板(5E)の一端が前記第3スライド孔(S3)を直線移動するとともに前記第4リンク板(5E)の他端が前記加勢回転車(5F)を回転させ、前記加勢回転車(5F)の回転が、前記加勢回転軸(5F1)、前記加勢プーリ(5G)及び前記無端ベルト(5I)を介して前記主軸プーリ(5H)に伝達されることが、好適である。
As the plurality of link members (5B, 5C1, 5C2, 5D, 5E) in the urging device of the above system,
One end is rotatably connected to a first connecting shaft (J1) located in the vicinity of the periphery of the main spindle rotating wheel (5A), and the other end is a free end and a first slide hole ( A first link plate (5B) comprising S1);
It consists of two sub-link plates (5C1, 5C2), and one end of each is rotatable with respect to the second connecting shaft (J2) that can slide in the first slide hole (S1) of the first link plate (5B). The other end of one of the sub-link plates (5C1) is connected to a second link plate (5C1, 5C2) rotatably connected to a third connecting shaft (J3) located at a predetermined fixed point. ,
One end is rotatably mounted on the main shaft (2B), the other end is a free end, and the second link plate (5C1, 5C2) and the other sub-link plate (5C2) are connected together with the other end. A third link plate (5D) which is rotatably connected to the four connecting shafts (J2) and has a second slide hole (S2) in the vicinity of the other end;
One end rotates with respect to the fifth connecting shaft (J5) that can slide in the second slide hole (S2) of the third link plate (5D) and in the third slide hole (S3) provided at a predetermined fixing position. A fourth link plate (5E) that is movably connected and whose other end is rotatably connected to a sixth connection shaft (J6) located in the vicinity of the periphery of the biasing rotary wheel (5F);
A first spring (K1) attached between a predetermined fixed point and the sixth connecting shaft (J6);
A second spring (K2) attached between a predetermined fixed point and the second connecting shaft (J2);
When the main shaft rotating wheel (5A) rotates, one end of the fourth link plate (5E) moves linearly through the third slide hole (S3) and the other end of the fourth link plate (5E) is energized. A rotating wheel (5F) is rotated, and the rotation of the energizing rotating wheel (5F) is caused by the main shaft pulley (5H) via the energizing rotating shaft (5F1), the energizing pulley (5G), and the endless belt (5I). It is preferable to be transmitted to.
上記システムの加勢装置における前記複数のリンク部材(5B,5C1,5C2,5D,5E)としてさらに、
4枚のサブリンク板(5L1,5L2,5L3,5L4)を四辺形の各辺とし各頂点を回動自在に連結した第5リンク板(5L)を有し、
前記第5リンク板(5L)の1つの頂点は、前記第3スライド孔(S3)の長手方向に沿った所定の固定点に位置する第7連結軸(J7)に対し回動自在に連結されるとともに、前記1つの頂点に対向する頂点は、前記第6連結軸(J6)に対し回動自在に連結されていることが、好適である。
As the plurality of link members (5B, 5C1, 5C2, 5D, 5E) in the urging device of the system,
It has a fifth link plate (5L) in which each of the four sub link plates (5L1, 5L2, 5L3, 5L4) is each side of the quadrilateral and each vertex is rotatably connected,
One vertex of the fifth link plate (5L) is rotatably connected to a seventh connection shaft (J7) located at a predetermined fixed point along the longitudinal direction of the third slide hole (S3). In addition, it is preferable that the apex opposite to the one apex is rotatably connected to the sixth connecting shaft (J6).
本発明による水力発電システムは、融雪水、雨水、井戸水若しくは水道水のうちのいずれかの水又はこれらのうちの複数を混合した水又はこれらを本システムを介して循環させた水(本明細書では「循環融雪水等」と称する)を利用する。本システムは、循環融雪水等を落下させて水車を回転させ、その動力により発電機を駆動して発電を行うものである。本発明の特徴の一つは、水車の回転による動力の一部を利用して、水車から落下した水を再び貯水槽に戻すように循環させる圧力加圧送水装置を駆動することである。水を循環させることで、水車に対して常時安定に水を供給できる。圧力加圧送水装置は、モータ付ポンプなどとは異なり電源供給を必要とせず、システム内部の機械的エネルギーのみで稼動することが可能であるので、低コストである。 A hydroelectric power generation system according to the present invention includes any one of snowmelt water, rainwater, well water, tap water, water obtained by mixing a plurality of these waters, or water obtained by circulating these through the system (this specification). Will be referred to as “circulated snowmelt water”. In this system, circulating snowmelt water or the like is dropped to rotate a water turbine, and a power generator is driven by the power to generate power. One of the features of the present invention is that a part of the power generated by the rotation of the water wheel is used to drive a pressure / pressure water supply device that circulates the water dropped from the water wheel back to the water tank. By circulating the water, water can be constantly supplied to the water turbine. Unlike a motor-equipped pump or the like, the pressure / pressure water supply device does not require power supply and can be operated only by mechanical energy inside the system, and thus is low in cost.
水車から落下した水の循環経路として、システム外部へ融雪等のために循環させることができるとともに、システム内部でも循環させることができることで、季節や状況に応じて水を有効に利用することが実現される。また、水車からの落下水をできるだけ循環させて水車を回転させる水の一部として再利用することにより、水車を回転させるための水の確保を容易とする。 As a circulation path of water dropped from the water wheel, it can be circulated to the outside of the system for melting snow, etc., and it can also be circulated inside the system, so that water can be used effectively according to the season and situation. Is done. Further, by recirculating the falling water from the water wheel as much as possible and reusing it as part of the water for rotating the water wheel, it is easy to secure water for rotating the water wheel.
また、貯水槽と水車室の間に介在する流入槽を設けたことにより、水車室へ落下させる水量の制御が容易となり、安定な発電を行うことができる。 Moreover, by providing the inflow tank interposed between the water storage tank and the water turbine room, the amount of water dropped into the water turbine room can be easily controlled, and stable power generation can be performed.
また、手動で主軸を回転させる手動駆動部を設けたことにより、水車の始動時の回転を補助して速やかに定常的な回転状態に移行させることができる。 Further, by providing a manual drive unit for manually rotating the main shaft, it is possible to assist the rotation at the time of starting the water turbine and quickly shift to a steady rotation state.
また、水車の主軸に取り付けられた加勢装置は、手動駆動部による回転駆動をさらに補助するものである。加勢装置では、主軸の回転動力が加勢装置を介して伝達され主軸自体に戻されることで、主軸の回転運動を加勢する。この結果、水車の始動時の回転が速やかに定常的な回転状態に移行するとともに、定常的な回転状態でも主軸の回転が補助される。 Further, the urging device attached to the main shaft of the water turbine further assists the rotational drive by the manual drive unit. In the urging device, the rotational power of the main shaft is transmitted through the urging device and returned to the main shaft itself, thereby energizing the rotational motion of the main shaft. As a result, the rotation at the start of the water turbine quickly shifts to a steady rotation state, and the rotation of the main shaft is assisted in the steady rotation state.
以下、本発明を適用した一例を示した図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明を適用した水力発電システムの一例を示した概要構成図である。図中、黒矢印は水の流れを示す。図2は、図1に示した水力発電システム1の内部をさらに詳細に示す構成図である。図3は、図2中のA視の概要図であり、図4は、図2中のB視の概要図である。これらの図面により、循環融雪水等を利用する水力発電システム1の全体構成を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings showing an example to which the present invention is applied.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a hydroelectric power generation system to which the present invention is applied. In the figure, black arrows indicate the flow of water. FIG. 2 is a configuration diagram showing the interior of the hydroelectric
図1に示すように、循環融雪水等を利用する水力発電システム1は、直方体形状の1つの筐体に収容された装置として構築される。筐体の大きさは、好適例として幅2m〜3m、奥行き1m〜2m、高さ2m〜4m程度を想定するが、この範囲に限られるものではなく、それぞれが10m〜数十m程度の大規模システムとすることも可能である。好適例の程度の大きさの筐体であれば、市街地等の設置空間を確保し難い場所にも比較的容易に設置することができる。例えば、地上に設置してもよく、適宜の壁面に取り付けてもよく、また、一部又は全体を地中に埋設してもよい。
As shown in FIG. 1, a hydroelectric
水力発電システム1の内部は、大きく分けて幅方向に中央区画と両側区画とに分けられる。各区画内も複数の槽や室に分けられている。これらの槽や室の境界は、壁や床で形成される。図1、図2及び図3に示すように、中央区画には、上方から下方へ順に、貯水槽1A、流入槽1B、水車室1C及び循環水槽1Dが配置されている。
The interior of the hydroelectric
貯水槽1Aは、天井部に流入開口部1A1を有する。流入開口部1A1は、例えば、アルミ製メッシュフレームで形成されている。流入開口部1A1から融雪水や雨水W1を貯水槽1Aに流入させる。あるいは、流入開口部1A1から雪を直接投入してもよい。流入開口部1A1が、路面と同じ高さ又はそれより低い場合は、循環融雪水等W1が直接、貯水槽1Aに流入することができる。貯水槽1Aの水位は、図示しない適宜のセンサにより検知される。
The
貯水槽1Aと流入槽1Bの間には、貯水槽1Aと流入槽1Bとを連通させ又は遮断するための制御可能な開閉装置1A2が設けられている。開閉装置1A2が開くと貯水槽1Aから流入槽1Bへ水が落下する。開閉装置1A2が閉じると貯水槽1Aから流入槽1Bへ水が落下せず、貯水槽1Aに水が貯留する。開閉装置1A2の開口の大きさを制御することにより、落水量を調整することができる。
Between the
流入槽1Bは、貯水槽1Aの下に設けられ、水車室1Bへ落下させる水を一時的に貯留するための前段室として設けられる。流入槽1Bの水位も、図示しない適宜のセンサにより検知される。貯水槽1Aの水量は、循環融雪水等の量により変動する可能性が大きいが、流入槽1Bの水量は、貯水槽1Aから落下する水量及び水車室1Bへ落下させる水量を制御することにより、一定量に調整することが比較的容易である。流入槽1Bの水量を一定に維持することにより、水車室1Cに落下させる水量すなわち水車2Aを回転させるエネルギーを安定に維持し易くなる。なお、流入槽1Bが無い場合でも、水車室1Cの水車1Aを回転させることは可能であるが、上記の理由から流入槽1Bを設けることが好ましい。上述した特許文献1、2の従来の融雪水等を利用する水力発電システムでは、このような流入槽1Bに相当する槽は存在しない。
The inflow tank 1B is provided below the
流入槽1Bと水車室1Cの間には、流入槽1Bと水車室1Cとを連通させ又は遮断するための制御可能な開閉装置1B1が設けられている。開閉装置1B1が開くと流入槽1Bから水車室1Cへ水が落下する。開閉装置1B1が閉じると流入槽1Bから水車室1Cへ水が落下しない。開閉装置1B1の開口の大きさを制御することにより、落水量を調整することができる。
A controllable opening / closing device 1B1 is provided between the inflow tank 1B and the
水車室1Cには、水車2Aが配置されている。水車2Aは回転軸である主軸2Bに装着されている。水車2Aの回転とともに主軸2Bが回転する。主軸2Bは、水車室1Cの両側壁によりベアリングを介して回動自在に軸支されている。主軸2Bの両端は、水車室1Cの両側壁を超えて両側の区画内にそれぞれ延長されている。本明細書における「主軸」等の用語における「軸」は、シャフトなどの適宜の直径をもつ軸部材を意味する。
A
循環水槽1Dは、筐体の幅方向両端まで拡がって設けられている。水車室1Cとその下の循環水槽1Dの間は遮蔽されておらず、水車2Aを回転させた水はそのまま落下して循環水槽1Dに貯留される。循環水槽1D内には、2台の圧力加圧送水装置4C1、4C2が配置されている。圧力加圧送水装置4C1、4C2は、循環水槽1D内の水を取り入れ圧力を加えて槽外に加圧送水する機能を備えている。循環水槽1Dの水位は、浮子式フロートを具備する水位制御フロート装置1D1により検知される。水位の検知に基づいて圧力加圧送水装置4C1、4C2を制御することにより、循環水槽1Dの水位を調整することができる。
The circulating
一方の圧力加圧送水装置4C1は、システム外部へ融雪等のために水を圧送する外部循環用圧力加圧送水装置である。外部循環用の経路は次の通りである。外部循環用圧力加圧送水装置4C1から圧送された外部圧送水W21は、建物等の融雪対象施設40に送られ、例えば屋上に設置した散水装置41等で散水される。この散水は常時行うことができるので、火災延焼防止効果もある。また、夏季に行えば冷房効果がある。散水された水及びそれにより生じた融雪水は、融雪水入口42で回収され、外部回収水W22として循環濾過装置20へ送られる。循環濾過装置20で塵埃等を除去された外部回収水W23は、バルブ機能を備えた三方切替装置V1を介して貯水槽1Aへ戻される。貯水槽1Aが満水の場合は、オーバーフロー水W24として排水溝30へ廃棄される。
One pressure / pressure water supply device 4C1 is a pressure / pressure water supply device for external circulation that pumps water to the outside of the system for melting snow or the like. The route for external circulation is as follows. The external pressurized water W21 pumped from the external pressurized pressure watering device 4C1 is sent to the snow
他方の圧力加圧送水装置4C2は、システム内部へ水を圧送する内部循環用圧力加圧送水装置である。内部循環用の経路は次の通りである。内部循環用圧力加圧送水装置4C2から圧送された内部圧送水W31は、システム筐体の内部を通り、バルブ機能を備えた三方切替装置V2を介して内部圧送水W32として貯水槽1Aへ戻される。貯水槽1Aが満水の場合は、オーバーフロー水W33として排水溝30へ廃棄される。
The other pressure-pressure water supply device 4C2 is a pressure-pressure water supply device for internal circulation that pumps water into the system. The route for internal circulation is as follows. The internal pressure water W31 pumped from the internal circulation pressure and pressure water supply device 4C2 passes through the inside of the system housing, and is returned to the
このように、循環水槽1Dから貯水槽1Aへと戻すように水を循環させることにより、水力発電を行うための水の確保を容易とする。また、水を循環させることで、厳寒期の凍結防止も図れる。また、貯水槽1A内の水が不足する場合は、水道水又は井戸水(地下水全般を含む)W4を補給してもよい。なお、貯水槽1A内の水が低減し補給もしない場合は、水車2Aの回転は停止し、本システムは自動的に停止する。
Thus, it is easy to secure water for hydroelectric power generation by circulating water so as to return from the circulating
また別の変形例として、積雪がなく融雪が不要の地方では、2台の圧力加圧送水装置の両方を内部循環用としてもよい。あるいは、1台の内部循環用圧力加圧送水装置のみを設けてもよい。またさらに、1台の圧力加圧送水装置を、必要に応じて外部循環用と内部循環用に切り替えられるように構成してもよい。 As another modification, in a region where there is no snow accumulation and snow melting is unnecessary, both of the two pressure-pressure water supply devices may be used for internal circulation. Or you may provide only the pressure-pressure water supply apparatus for one internal circulation. Furthermore, you may comprise so that one pressure pressurization water supply apparatus can be switched for external circulation and internal circulation as needed.
水力発電システム1の両側部分には、それぞれ動力発電室1E、1Eが設けられている。動力発電室1Eには、水車2Aの回転により生じた動力により発電を行う機能及びシステム全体を制御する機能等に関連する種々の構成要素が設置される。2つの動力発電室1E、1Eは、基本的に左右対称の構造となっており、ほぼ同じ構成要素を備えている(但し、外部循環用と内部循環用の各圧力加圧送水装置4C1、4C2からの圧送経路である配管等の配置は異なる)。図中、同じ機能の構成要素は同じ符号で示している。よって、以下では、一方の動力発電室1Eについてのみ説明する。
なお、図示の実施例とは異なる変形例として、動力発電室1Eが片側に1つだけ設けられている水力発電システムもまた、本発明の範囲に含まれるものとする。
As a modification different from the illustrated embodiment, a hydroelectric power generation system in which only one
図1に概略的に示す動力発電室1E内では、水車2Aの主軸2Bに、水車主プーリ2Aが装着されている。水車主プーリ2Aは主軸2Bとともに回転する。水車主プーリ2Aの回転は、Vベルト等の無端ベルト(2点鎖線で示す)により発電機プーリ6Aに伝達される。発電機プーリ6Aは、発電機軸6Cに装着されている。発電機軸6Cは、概略的に示す発電機7の回転軸である。
In the
発電機7は、低速回転で発電が可能なコアレス発電機が望ましい。但し、直流から交流に変換する装置としてDC/AC変換器が必要となる。コアレス発電機の場合は単相三線(1φ3W)方式が可能である。一例として、水車主プーリ2Aが直径800mm、発電機プーリ6Aを直径60mmとし、13.3倍の増速回転を行う。発電機プーリ6Aを300回転/分でコアレス発電機を駆動した場合、1φ3W6KVA(60AX2=120A)程度の、一般家庭では数軒分に十分な給電が可能である。
The
なお、本システムを大型化して高圧発電を行う場合は、さらに大きな施設、道路、大型工場等への給電も可能である。高圧発電及び高圧送電に伴い、規模に対応した電気室をシステム筐体の外部に設置してもよい。このような外部電気室には、例えば高圧送電に対応した遮断機保護装置、変圧器等の関係機器を別置する。 When this system is enlarged and high-voltage power generation is performed, power can be supplied to larger facilities, roads, large factories, and the like. With high voltage power generation and high voltage power transmission, an electric room corresponding to the scale may be installed outside the system casing. In such an external electric room, for example, a circuit breaker protection device corresponding to high-voltage power transmission, a related device such as a transformer is separately provided.
図2及び図4に示すように、動力発電室1Eは、好ましくは下層から上層へ順に、第一室1E1、第二室1E2及び第三室1E3に区画されている。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
最下層の第一室1E1には、上述した水車主プーリ3Aに加えて、主軸2Bとともに回転するように主軸2Bに装着されたクランク主プーリ3Bが設けられている。クランク主プーリ3Bは、水車2Aの回転による動力を、循環水槽1D内の圧力加圧送水装置4C1(4C2も同様)へ伝達するためのものである。クランク主プーリ3Bの回転は、Vベルト等の無端ベルト(2点鎖線で示す)を介してクランク従プーリ4Aへ伝達される。クランク従プーリ4Aの回転軸には、クランク軸4Bが取り付けられている。クランク従プーリ4Aが回転すると、クランク軸4Bが回転する。図4に示す一例では、第一室1E1内に、クランク従プーリ4Aとクランク軸4Bとからなる組が、前後方向に2組並列に配置されている。
The lowermost first chamber 1E1 is provided with a crank
クランク軸4Bは、クランク軸4Bから径方向に延びる複数のクランクアーム4B1を備えている。図4に示すように、隣り合う2本のクランクアーム4B1の先端の間には、クランク軸4Bに平行なクランクピン4B2が延在している。図2に示す一例では、4本のクランクピン4B2の各々が、クランク軸4Bを挟んで互い違いに配置されている。各クランクピン4B2には、棒状リンク部材4B3の一端が連結されている。棒状リンク部材4B3の他端は、循環水槽1D内の圧力加圧送水装置4C1、4C2に設けられたプランジャ4Dに連結されている。クランクピン4B2と、棒状リンク部材4B3と、プランジャ4Dとは、同数である。好適例では、複数のプランジャ4Dの各々が、複数のクランクピン4B2の各々と、棒状リンク部材4B3により連結されている。
The
クランク主プーリ3B、クランク従プーリ4A、クランク軸4B、クランクアーム4B1、クランクピン4B2及び棒状リンク部材4B3は、水車2Aの回転による動力の一部を伝達して圧力加圧送水装置4C1、4C2を駆動する圧力加圧送水装置駆動部を構成する。
The crank
クランク軸4Bの回転運動は、棒状リンク部材4B3を介してプランジャ4Dの直線運動に変換される。プランジャ4Dの直線運動により、図示しない適宜のバルブ機構を介して循環水槽1D内の水が、図示しない管路を通ってシステムの外部又は内部に圧送される。適宜のバルブ機構は、例えばプランジャ4Dの往路において逆止弁が開いて無圧、無送水状態を繰り返し、プランジャ4Dの復路において逆止弁が閉じて加圧状態となり水を圧力加圧送水装置4C1、4C2の外へ圧送する、というものである。なお、図2及び図4に示すように、圧力加圧送水装置4C1、4C2内のプランジャ4Dとして、幅方向に4個、奥行き方向に2個が並設されているが、一例であり、この構成に限定するものではない。
The rotational movement of the
さらに、第一室1E1には、水車2Aの回転を補助するための加勢装置5が設けられている。加勢装置5は、直接的には主軸2Bと連携して機能する。加勢装置5については、後の図5〜図8において詳細に説明する。
Further, the first chamber 1E1 is provided with a
図2及び図4に示すように、中間層の第二室1E2には、発電機軸6Cにより駆動される発電機7が設置されている。発電機軸6Cには、上述した発電機プーリ6Aに加えて、手動従プーリ6Bが発電機軸6Cとともに回転するように装着されている。手動従プーリ6Bには、第三室1E3に設けられた手動主プーリ9Aとの間にVベルト等の無端ベルト(2点鎖線で示す)が掛け渡されている。
As shown in FIGS. 2 and 4, a
最上層の第三室1E3に設けられた手動主プーリ9Aの回転軸の端部には、手動操作されるクランク形ハンドルを備えた手動駆動部9Bが取り付けられている。図示の例では、手動駆動部9Bがシステム筐体の外部に突出しているが、手動操作可能であればシステム筐体の内部に設けてもよい。手動駆動部9Bを手で回転することにより、第三室1E3の手動主プーリ9Aから第二室1E2の手動従プーリ6B、発電機軸6C及び発電機プーリ6Aへと回転が伝達され、さらに第一室1E1の水車主プーリ3A及び主軸2Bへと回転が伝達される。
A
この手動駆動部9Bに対する手動操作によって、停止状態の水車2Aの回転開始及び始動後の回転数増加を補助することができる。なお、水車2Aが、所定の定常的な回転数で回転するようになった後は、手動駆動部9Bを切り離すことができる。この手動駆動部9Bを含む手動操作機構は、加勢装置5と併用することができる。
The manual operation on the
さらに、第三室1E3には、本システムの制御装置8が配置される。制御装置8は、本システムの各構成要素の動作を制御するプログラムを導入したコンピュータ、各構成要素から動作状態を示す信号を受信する受信部、各構成要素に対して制御信号を送信する送信部、操作パネル等を具備する。
Furthermore, the
制御装置8は、貯水槽1A、流入槽1B及び循環水槽1Dの水位の検知並びに開閉装置1A2及び開閉装置1B1の開閉制御を行う。また、循環水槽1Dから外部又は内部に圧送された水の貯水槽1Aへの流入又は排水溝へのオーバーフローを、図1に示した三方切替装置V1、V2を電磁制御することにより制御する。さらにまた、必要に応じて、所定の回転軸について回転の伝達と遮断を切り替える制御を行う。これにより、手動駆動部9Bを、必要に応じて主軸2Bの回転から切り離すことができる。このような回転力の伝達と遮断は、周知のクラッチ等の技術及び電磁的制御技術を用いて実現可能である。
The
なお、コンピュータ及び電磁的制御による制御装置は一例であり、これに限定されるものではない。別の例として、水位検知を機械的機構により行い、三方切替装置V1、V2及び開閉装置1A2、1B1は、水位検知する機械的機構と連動して機械的に切り替えられ又は作動する装置としてもよい。 In addition, the control apparatus by a computer and electromagnetic control is an example, and is not limited to this. As another example, the water level detection is performed by a mechanical mechanism, and the three-way switching devices V1, V2 and the opening / closing devices 1A2, 1B1 may be devices that are mechanically switched or operated in conjunction with a mechanical mechanism that detects the water level. .
図示しないが、第三室1E3には、第二室1E2に設置された発電機7に関連する電気設備を含む本システムに必要な他の電気設備を設置してもよい。例えば、電源保護装置の漏電遮断機、DC/AC変換機、周波数変換機等である。
Although not shown in the drawings, the third chamber 1E3 may be provided with other electrical equipment necessary for the present system, including electrical equipment related to the
また図示しないが、例えば第三室1E3に、発電機7により発電した電力を蓄積するバッテリを配置することが好適である。この場合、制御装置8は、バッテリへの蓄電及びバッテリから外部への送電の制御も行う。また、制御装置8の電源としてバッテリを利用することで、外部からの電源供給なしで本システムを稼働できる。
Moreover, although not shown in figure, it is suitable to arrange | position the battery which accumulate | stores the electric power generated with the
以下、図5〜図8を参照して、本発明による加勢装置の実施形態について説明する。なお、説明において、図1〜図4中の符号を参照する場合がある。 Hereinafter, with reference to FIGS. 5-8, embodiment of the biasing apparatus by this invention is described. In the description, reference numerals in FIGS. 1 to 4 may be referred to.
水車2Aは、停止状態の慣性が大きいために、停止状態から回転を開始し、安定な回転状態となるまでに大きなエネルギーが必要である。小規模システムにおいては回転し始めるためのエネルギーが不足したり、回転し始めてもなかなか回転数が増えなかったりしがちである。上述した手動駆動部9Bだけでは、負担が大きい場合がある。
Since the
そこで、本システムの一例では、水車2Aの始動時のゆっくりとした回転を補助し、速やかに安定な回転状態へ移行させるための加勢装置5を設けている。加勢装置5は、上述した手動駆動部9Bによる始動時の回転補助をさらに補助するものである。加勢装置5は、水車2Aの始動時における主軸2Bの比較的小さい回転動力を受け取り、この回転動力を加勢装置5内部で伝達し、主軸2B自体にフィードバックする機能を有する。これにより、主軸2Bの回転を促進する。さらに、主軸2Bの回転が安定状態に到達した後も、加勢装置5が稼動することにより、主軸2Bの回転を補助することとなる。
Therefore, in the example of the present system, the urging
図5(a)は図2中のC視の概要図であり、加勢装置5の第1実施例の概要を示す図である。図5(b)は図5(a)の平面図である。
FIG. 5A is a schematic view taken along the line C in FIG. 2, and shows an outline of the first embodiment of the
加勢装置5は、水車2Aの回転軸である主軸2Bの延長部分に設けられている。図5(b)の平面図では、位置関係を示すために水車主プーリ3A及びクランク主プーリ3Bを2点鎖線で示している(これらは加勢装置5の構成要素ではない)。
The urging
主軸2B上には、主軸2Bとともに回転可能な主軸回転車5Aが装着されている。加勢装置5が機能するとき、主軸回転車5Aは、主軸2Bの回転とともに回転する。さらに、主軸2B上には、主軸2Bとともに回転可能に主軸プーリ5Hも装着されている。
On the
主軸2Bから斜め上方に離間した位置に、主軸2Bと平行に加勢回転軸5F1が配置されている。加勢回転軸5F1は、適宜の支持壁(動力発電室の壁等)に固定された固定板M3、M4により支持される。加勢回転軸5F1上には、加勢回転軸5F1とともに回転可能な加勢回転車5Fが装着されている。さらに、加勢回転軸5F1上には、加勢回転軸5F1とともに回転可能に加勢プーリ5Gが装着されている。なお、加勢回転車5Fと加勢プーリ5Gは互いに直接固定して一体としてもよい。
A biasing rotating shaft 5F1 is disposed in parallel with the
図5(b)の平面図に示すように、主軸プーリ5Hと加勢プーリ5Gとは、同じ鉛直面内に位置し、互いに離間している。そして、主軸プーリ5Hと加勢プーリ5Gとの間には、Vベルト等の無端ベルト5Iが掛け渡されている。主軸プーリ5Hと加勢プーリ5Gは、同じ直径を有する。
As shown in the plan view of FIG. 5B, the
さらに、主軸回転車5Aと加勢回転車5Fとの間は、一方の回転を他方の回転として伝達する回転伝達手段により連結されている。回転伝達手段は、複数のリンク部材を構成要素として含む。この回転伝達手段により、主軸2Bの回転による主軸回転車5Aの回転が、複数のリンク部材を介して加勢回転車5Fに伝達され、加勢回転車5Fの回転により加勢回転軸5F1及び加勢プーリ5Gが回転し、加勢プーリ5Gの回転が無端ベルト5Iを介して主軸プーリ5Hに伝達され、主軸2Bの回転として回帰することとなる。この主軸2Bを起点としかつ主軸2Bを終点とする回転力伝達の閉ループにより、主軸2Bの回転が加勢される。すなわち、始動時の主軸2Bの回転エネルギーは専ら、自らの回転を促進するために用いられる。
Further, the main
第1実施例において複数のリンク部材は、次のように構成されている。
長い板状の第1リンク板5Bの一端は、主軸回転車5Aの周縁近傍に位置する第1連結軸J1に対し回動自在に連結されている。ここで、「回動自在の連結軸」とは、例えば、互いに連結させる複数の部材を共に貫通又は挿通するボルト、このボルトを脱落しないように固定するナット、及び、このボルトを回動自在に軸支するベアリング等を備えた構造である(以下の連結軸についても同様)。よって、第1リンク板5Bの一端は、主軸回転車5Aの回転に伴って円周上を回転するが、第1リンク板5B自体は、第1連結軸J1を中心として回動することができる。第1リンク板5Bの他端は自由端であり、この他端近傍には、長手方向に沿って延びる直線状の第1スライド孔S1が穿設されている。
In the first embodiment, the plurality of link members are configured as follows.
One end of the long plate-like
第2リンク板は、長い板状の2枚のサブリンク板5C1、5C2からなる。サブリンク板5C1、5C2の各々の一端同士は、第1リンク板5Bにおける第1スライド孔S1内をスライド可能な第2連結軸J2に対し回動自在に連結されている。一方のサブリンク板5C1の他端は、適宜の支持壁(動力発電室の壁等)に固定された固定板M1上の固定点に位置する第3連結軸J3に対し回動自在に連結されている。他方のサブリンク板5C2の他端は自由端であり、第3リンク板5Dの他端と連結される。
The second link plate is composed of two long plate-like sub link plates 5C1 and 5C2. One end of each of the sub link plates 5C1 and 5C2 is rotatably connected to a second connecting shaft J2 that can slide in the first slide hole S1 in the
長い板状の第3リンク板5Dの一端は、主軸2B上に回動自在に装着されている。第3リンク板5Dの他端は自由端であり、第2リンク板の他方のサブリンク板5C2の他端とともに第4連結軸J2に対し回動自在に連結されている。また、第3リンク板5Dの他端近傍には、長手方向に沿って延びる直線状の第2スライド孔S2が穿設されている。
One end of the long plate-shaped
長い板状の第4リンク板5Eの一端は、第5連結軸J5に対し回動自在に連結される。この第5連結軸J5は、第3リンク板5Dの第2スライド孔S2内をスライド可能であると同時に、直線状の第3スライド孔S3内もスライド可能である。この第3スライド孔S3は、支持壁に固定された固定板M2に穿設されている。図5(b)の平面図に示すように、第3スライド孔S3は、加勢回転車5Fとほぼ同じ鉛直面内に位置し、かつ、第3スライド孔S3の長手方向は、加勢回転車5Fの1つの径方向に沿って延びている。図示の第3スライド孔S3の形態は貫通孔であるが、第5連結軸J5の一端を係止可能な溝の形態でもよい。
One end of the long plate-like
第4リンク板5Eの他端は、加勢回転車5Fの周縁近傍に位置する第6連結軸J6に対し回動自在に連結されている。よって、第4リンク板5Eの一端が、第3スライド孔S3内を直線移動すると、第4リンク板5Eの他端は、加勢回転軸5F1を中心として回転し、それに伴って加勢回転車5Fが回転する。
The other end of the
以上のように構成された複数のリンク部材によれば、主軸回転車5Aの回転運動が、第1〜第3リンク板5B、5C1、5C2、5Dを介して第5連結軸J5の直線運動に変換され、そして第5連結軸J5の直線運動が、第4リンク板5Eを介して加勢回転車5Fの回転運動に変換される。
According to the plurality of link members configured as described above, the rotational motion of the main
図6(a)(b)(c)は、図5に示した加勢装置の第1実施例の動作を説明する図である。 FIGS. 6A, 6B, and 6C are diagrams for explaining the operation of the first embodiment of the urging device shown in FIG.
図6(a)の状態を、主軸回転車5A(背面側に主軸プーリ5Hが存在する)の0°位置とする。この位置では、第1リンク板5Aの一端は最下位置にある。第2リンク板5C1、5C2のなす角度は最も小さくなる。第3リンク板5Dの他端は最も左側に寄っている。第5連結軸J5及び第4リンク板5Eの一端は、第3スライド孔S3の左端に位置する。加勢回転車5F(背面側に加勢プーリ5Gが存在する)は、図示の通りの位置にある。矢印は、この位置からの次の移動方向を示している。
The state shown in FIG. 6A is defined as a 0 ° position of the main
図示のようにスプリングK1、K2を設けることで、加勢装置5をより円滑に稼動することができる。スプリングK1は、所定の固定点と第6連結軸J6の間に取り付けられている。スプリングK2は、所定の固定点と第2連結軸J2の間に取り付けられている。図6(a)では、スプリングK1及びスプリングK2はいずれも最も伸びた状態にある。スプリングK1は、第4リンク板5Eを右側に引っ張るように働く。スプリングK2は第2連結軸J2(すなわち第1リンク板5Bの他端、第2リンク板5C1、5C2の一端)を上方に引っ張るように働く。
By providing the springs K1 and K2 as illustrated, the urging
図6(b)の状態は、主軸回転車5Aの90°位置である。この位置では、第1リンク板5Aの一端は0°位置よりも上方に移動する。これにより第2リンク板5C1、5C2のなす角度が大きくなる。第3リンク板5Dの他端は右側に移動する。第5連結軸J5及び第4リンク板5Eの一端は、第3スライド孔S3の中間に位置する。加勢回転車5Fは、図示の通りの90°回転した位置となる。スプリングK1、K2は、ほぼ無負荷時の長さとなる。
The state of FIG. 6B is the 90 ° position of the
図6(c)の状態は、主軸回転車5Aの180°位置である。この位置では、第1リンク板5Aの一端は最上位置にある。これにより第2リンク板5C1、5C2のなす角度は最も大きくなる。第3リンク板5Dの他端は最も右側に寄っている。第5連結軸J5及び第4リンク板5Eの一端は、第3スライド孔S3の右端に位置する。加勢回転車5Fは、図示の通りの180°回転した位置となる。スプリングK1、K2は、最も圧縮されており、それぞれ第4リンク板5E及び第2連結軸J2を押し返すように働く。
The state of FIG. 6C is the 180 ° position of the
図6では0°〜180°の範囲の動作のみを示したが、180°〜360°の範囲の動作も同様である。主軸2Bの連続回転により0°〜360°の範囲の動作が連続的に繰り返される。主軸回転車5Aが一回転するとき、第4リンク板5Eの一端が第3スライド孔S3を一往復する直線移動するとともに、第4リンク板5Eの他端が加勢回転車5Fを一回転させることとなる。この加勢回転車5Fの一回転により、加勢回転軸5F1を介して加勢プーリ5Gが一回転する。そして、加勢プーリ5Gと主軸プーリ5Hは直径が同じであるので、無端ベルト5Iを介して主軸プーリ5Hが一回転することになる。
FIG. 6 shows only the operation in the range of 0 ° to 180 °, but the operation in the range of 180 ° to 360 ° is the same. The operation in the range of 0 ° to 360 ° is continuously repeated by the continuous rotation of the
なお、上記では、主軸回転車5Aから主軸プーリ5Hまでの運動伝達として説明したが、これは説明の都合上であり、主軸プーリ5Hから主軸回転車5Aまでの運動伝達として説明することもできる。いずれの方向であっても自己回帰的、フィードバック的な運動伝達により、主軸2Bの回転が加勢されることとなる。
In the above description, the motion transmission from the main
図7(a)は、図5(a)と同様の図で、加勢装置の第2実施例の概要を示す図である。図7(b)は図7(a)の平面図である。 Fig.7 (a) is a figure similar to Fig.5 (a), and is a figure which shows the outline | summary of 2nd Example of a biasing device. FIG. 7B is a plan view of FIG.
図7の第2実施例では、図5の第1実施例と同じ構成要素については、同じ符号を付して示している。第2実施例は、第1実施例の全ての構成要素に加え、さらに第5リンク板5Lを設けている。図7では、分かり易いように第5リンク板5Lに斜線模様を付して示している。以下の第2実施例の説明では、第1実施例と同じ構成要素についての説明を省略することとする。
In the second embodiment of FIG. 7, the same components as those of the first embodiment of FIG. In the second embodiment, in addition to all the components of the first embodiment, a
図7(b)の平面図において、第5リンク板5Lは、第1実施例と共通する第3リンク板5Dと第4リンク板5Eの間に配置されている。第5リンク板5Lは、4枚の長い板状のサブリンク板5L1、5L2、5L3、5L4からなる。各サブリンク板を各辺として四辺形に組み、各頂点を回動自在に連結して構成されている。第5リンク板5Lの1つの頂点は、第3スライド孔S3の長手方向に沿った延長線上に位置する第7連結軸J7に対し回動自在に連結される。第7連結軸J7は、固定板M2上に固定されている。さらに、第7連結軸J7上の頂点に対向する位置にある別の頂点は、加勢回転車5F上の第6連結軸J6に対し回動自在に連結されている。すなわち、第4リンク板5Eの他端と同じ第6連結軸J6に連結されている。よって、第6連結軸J6に連結された第5リンク板5Lの頂点は、第4リンク板5Eの他端と同じ動作を行う。
In the plan view of FIG. 7B, the
図8(a)(b)(c)は、図7に示した加勢装置の第2実施例の動作を説明する図である。図8は、図6と同様の図であるが、図6に示した第1実施例と同じ構成要素の動作については、省略して示している。 FIGS. 8A, 8B, and 8C are diagrams for explaining the operation of the second embodiment of the biasing device shown in FIG. FIG. 8 is the same diagram as FIG. 6, but omits the operations of the same components as those of the first embodiment shown in FIG.
図8(a)の0°位置では、第5リンク板5Lの四辺形が最も大きく開いた状態となる。図8(b)の90°位置では、第5リンク板5Lの四辺形がやや潰れた中間状態となる。図8(c)の180°位置では、第5リンク板5Lの四辺形が最も潰れた状態となり最も左右に伸びている。図8でも、0°〜180°の範囲のみを示したが、180°〜360°の範囲についても同様である。図6で述べた動作と同様に、0°〜360°の動作が繰り返される。
At the 0 ° position in FIG. 8A, the quadrilateral of the
第2実施例では、第5リンク板5Lを追加することで、加勢装置5の加勢機能をさらに向上させることができる。
In the second embodiment, the urging function of the urging
以上述べた本発明における加勢装置の第1実施例及び第2実施例の形態は例示であり、本発明の原理に沿う範囲内で多くの変形形態も可能である。当業者に自明の変形形態については、本発明の範囲に含まれるものとする。 The forms of the first and second embodiments of the urging device according to the present invention described above are merely examples, and many variations are possible within the scope of the principle of the present invention. Variations obvious to those skilled in the art are intended to be included within the scope of the present invention.
本発明による循環融雪水等を利用する水力発電システムは、二酸化炭素を排出しないため、環境保護に貢献するものである。また、外部からの電源や燃料の供給なしで稼動できるため省エネルギーにも貢献する。 Since the hydroelectric power generation system using the circulating snowmelt water or the like according to the present invention does not emit carbon dioxide, it contributes to environmental protection. In addition, it can be operated without external power supply or fuel supply, contributing to energy conservation.
本システムは、冬季のみでなく通年の稼動も可能である。新たに融雪水が得られない時期は、冬季の融雪水を内部循環用圧力加圧送水装置で循環させて利用できるとともに、雨水、水道水、井戸水によっても補充できる。 This system can be used not only in winter but also throughout the year. During the period when new snowmelt water is not available, it can be used by circulating the snowmelt water in winter with a pressure-pressure water supply device for internal circulation, and it can be supplemented with rainwater, tap water, and well water.
1 水力発電システム
1A 貯水槽
1A1 流入開口部
1A2 流入槽開閉装置
1B 流入槽
1B1 流入槽開閉装置
1C 水車室
1D 循環水槽
1D1 水位制御フロート装置
1E 動力発電室
1E1 第一室
1E2 第二室
1E3 第三室
2A 水車
2B 主軸
3A 水車主プーリ
3B クランク主プーリ
4A クランク従プーリ
4B クランク軸
4B1 クランクアーム
4B2 クランクピン
4B3 棒状リンク部材
4C1 外部循環用圧力加圧送水装置
4C2 内部循環用圧力加圧送水装置
4D プランジャ
5 加勢装置
5A 主軸回転車
5B 第1リンク板
5C1、5C2 第2リンク板
5D 第3リンク板
5E 第4リンク板
5F 加勢回転車
5F1 加勢回転軸
5G 加勢プーリ
5H 主軸プーリ
5I 無端ベルト
5L 第5リンク板
5L1、5L2、5L3、5L4 サブリンク板
M1、M2、M3、M4 固定板
J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7 連結軸
S1、S2、S3 スライド孔
K1、K2 スプリング
6A 発電機プーリ
6B 手動従プーリ
6C 発電機軸
7 発電機
8 制御装置
9A 手動主プーリ
9B 手動駆動部
20 循環濾過装置
30 排水溝
40 融雪対象施設
41 散水装置
42 融雪水入口
W1 融雪水・雨水
W21 外部圧送水
W22、W23 外部回収水
W24 オーバーフロー水
W31、W32 内部圧送水
W33 オーバーフロー水
W4 井戸水・水道水
V1、V2 三方切替装置
DESCRIPTION OF
5F Energizing rotating wheel 5F1 Energizing
本発明の態様は、循環する水により水車(2A)を回転させて発電を行う水力発電システム(1)であって、水車(2A)に供給する水を貯留するための貯水槽(1A)と、前記貯水槽(1A)の下方に設けられ、前記水車(2A)を配置した水車室(1C)と、前記水車室(1C)の下に設けられ前記水車室(1C)から落下した水を貯留するための循環水槽(1D)と、前記循環水槽(1D)内の水を所定の経路にて前記貯水槽(1A)に戻すように循環させるべく、前記循環水槽(1D)内に配置され前記循環水槽(1D)内の水に圧力を加えて加圧送水する圧力加圧送水装置(4C1,4C2)と、前記水車(2A)の回転による動力の一部を伝達されて前記圧力加圧送水装置(4C1,4C2)を駆動する圧力加圧送水装置駆動部(3B,4A,4B)と、前記貯水槽(1A)と前記水車室(1C)の間に設けられ、前記貯水槽(1A)から落下した水を一時的に貯留するための流入槽(1B)と、を備え、前記流入槽(1B)から落下した水により前記水車(1A)を回転させる。 Aspect of the present invention, there is provided a water turbine with water circulating (2A) line power sale hydropower system generates electricity by rotating a (1), reservoir for storing the water supplied to the water wheel (2A) (1A ), And a watermill chamber (1C) provided below the water tank (1A) and provided with the waterwheel (2A), and provided below the watermill chamber (1C) and dropped from the watermill chamber (1C). In order to circulate the circulating water tank (1D) for storing water and the water in the circulating water tank (1D) so as to return to the water tank (1A) through a predetermined path, the circulating water tank (1D) The pressure and pressure water supply device (4C1, 4C2) that is arranged to apply pressure to the water in the circulating water tank (1D) and supply water under pressure, and part of the power generated by the rotation of the water turbine (2A) is transmitted to the pressure said pressure pressurized pumping water device driver for driving a pressurized pumping water system (4C1, 4C2) and (3B, 4A, 4B), said reservoir and (1A) water An inflow tank (1B) provided between the chambers (1C) for temporarily storing water dropped from the water tank (1A), and the water dropped from the inflow tank (1B) Rotate the water wheel (1A) .
上記システムにおいて、前記循環水槽(1D)から前記貯水槽(1A)までの水の循環の経路として、前記貯水槽(1A)、前記流入槽(1B)、前記水車室(1C)及び前記循環水槽(1D)を収容した筐体の外部を経由する外部循環用経路及び前記筐体の内部を経由する内部循環用経路の双方、又は、これらの経路のうちいずれか一方を備えていることが、好適である。 In the above system, the water tank (1A), the inflow tank (1B), the water chamber (1C), and the circulating water tank are used as a water circulation path from the circulating water tank (1D) to the water tank ( 1A). (1D) including both an external circulation path that passes through the outside of the casing that houses (1D) and an internal circulation path that passes through the inside of the casing , or one of these paths. Is preferred.
上記システムにおいて、前記水車(2A)の回転を補助するための加勢装置(5)をさらに備え、
前記加勢装置(5)は、
前記水車(2A)の回転軸である主軸(2B)上に前記主軸(2B)とともに回転可能にそれぞれ装着された主軸回転車(5A)及び主軸プーリ(5H)と、
前記主軸(2B)と平行に配置された加勢回転軸(5F1)上に前記加勢回転軸(5F1)とともに回転可能にそれぞれ装着された加勢回転車(5F)及び加勢プーリ(5G)と、
前記主軸プーリ(5H)と前記加勢プーリ(5G)との間に掛け渡された無端ベルト(5I)と、
前記主軸回転車(5A)の回転を伝達して前記加勢回転車(5F)を回転させるべく、前記主軸回転車(5A)と前記加勢回転車(5F)の間を連結する複数のリンク部材(5B,5C1,5C2,5D,5E)を含む回転伝達手段と、を有し、
前記主軸回転車(5A)の回転が、前記複数のリンク部材(5B,5C1,5C2,5D,5E)、前記加勢回転車(5F)、前記加勢回転軸(5F1)、前記加勢プーリ(5G)、前記無端ベルト(5I)を介して前記主軸プーリ(5H)に伝達されることが、好適である。
The system further includes a biasing device (5) for assisting rotation of the water wheel (2A),
The pressure biasing device (5),
A main shaft rotating wheel (5A) and a main shaft pulley (5H), which are rotatably mounted together with the main shaft (2B) on a main shaft (2B) which is a rotating shaft of the water turbine (2A);
An energizing rotating wheel (5F) and an energizing pulley (5G), which are rotatably mounted together with the energizing rotating shaft (5F1) on an energizing rotating shaft (5F1) arranged in parallel with the main shaft (2B);
An endless belt (5I) stretched between the spindle pulley (5H) and the bias pulley (5G);
In order to transmit the rotation of the main spindle rotating wheel (5A) to rotate the biasing rotary wheel (5F), a plurality of link members (a plurality of link members) connecting the main spindle rotating wheel (5A) and the biasing rotary wheel (5F) ( 5B, 5C1, 5C2, 5D, 5E),
The rotation of the main shaft rotating wheel (5A) is caused by the plurality of link members (5B, 5C1, 5C2, 5D, 5E), the biasing rotating wheel (5F), the biasing rotating shaft (5F1), and the biasing pulley (5G). It is preferable that the spindle pulley (5H) is transmitted through the endless belt (5I).
Claims (8)
水車(2A)に供給する循環融雪水等を貯留するための貯水槽(1A)と、
前記貯水槽(1A)の下方に設けられ、前記水車(2A)を配置した水車室(1C)と、
前記水車室(1C)の下に設けられ前記水車室(1C)から落下した水を貯留するための循環水槽(1D)と、
前記循環水槽(1D)内の水を所定の経路にて前記貯水槽(1A)に戻すように循環させるべく、前記循環水槽(1D)内に配置され前記循環水槽(1D)内の水に圧力を加えて加圧送水する圧力加圧送水装置(4C1,4C2)と、
前記水車(2A)の回転による動力の一部を伝達されて前記圧力加圧送水装置(4C1,4C2)を駆動する圧力加圧送水装置駆動部(3B,4A,4B)と、を備えたことを特徴とする
循環融雪水等を利用する水力発電システム。 A hydroelectric power generation system (1) using circulating snowmelt water, etc., that generates electricity by rotating a water wheel (2A) with circulating snowmelt water, etc.
A water storage tank (1A) for storing circulating snowmelt water to be supplied to the water wheel (2A);
A watermill chamber (1C) provided below the water tank (1A) and provided with the waterwheel (2A);
A circulating water tank (1D) provided under the water turbine chamber (1C) for storing water dropped from the water turbine chamber (1C);
In order to circulate the water in the circulating water tank (1D) back to the water storage tank (1A) through a predetermined path, the water is placed in the circulating water tank (1D) and pressure is applied to the water in the circulating water tank (1D). Pressure pressure water supply device (4C1, 4C2) for adding pressure and supplying water,
A pressure / pressure water supply device driving section (3B, 4A, 4B) that transmits a part of the power generated by the rotation of the water wheel (2A) and drives the pressure / pressure water supply device (4C1, 4C2). A hydroelectric power generation system that uses circulating snowmelt water.
前記圧力加圧送水装置駆動部(3B,4A,4B)が、前記水車(2A)の主軸(2B)の回転を伝達されて回転するクランク軸(4B)と、前記クランク軸(4B)に形成されたクランクアーム(4B1)及びクランクピン(4B2)と、前記クランクピン(4B2)と前記プランジャ(4D)とを連結する棒状リンク部材(4B3)と、を備えたことを特徴とする
請求項1に記載の循環融雪水等を利用する水力発電システム。 The pressure / pressure water supply device (4C1, 4C2) includes a plunger (4D) that pressurizes and supplies water by linear motion,
The pressure-pressurized water supply device driving unit (3B, 4A, 4B) is formed on the crankshaft (4B) and the crankshaft (4B) that rotate by transmitting the rotation of the main shaft (2B) of the water turbine (2A). The crank arm (4B1) and the crankpin (4B2), and a rod-like link member (4B3) for connecting the crankpin (4B2) and the plunger (4D) are provided. Hydroelectric power generation system using the circulating snowmelt water described in 1.
前記手動駆動部(9B)の回転を、前記水車(2A)の主軸(2B)に伝達する手段と、をさらに備えたことを特徴とする
請求項1〜4のいずれか一に記載の循環融雪水等を利用する水力発電システム。 A manual drive unit (9B) that can be manually rotated to assist rotation at the start of the water wheel (2A);
The circulating snow melting according to any one of claims 1 to 4, further comprising means for transmitting the rotation of the manual drive unit (9B) to the main shaft (2B) of the water wheel (2A). Hydroelectric power generation system using water.
前記加圧装置(5)は、
前記水車(2A)の回転軸である主軸(2B)上に前記主軸(2B)とともに回転可能にそれぞれ装着された主軸回転車(5A)及び主軸プーリ(5H)と、
前記主軸(2B)と平行に配置された加勢回転軸(5F1)上に前記加勢回転軸(5F1)とともに回転可能にそれぞれ装着された加勢回転車(5F)及び加勢プーリ(5G)と、
前記主軸プーリ(5H)と前記加勢プーリ(5G)との間に掛け渡された無端ベルト(5I)と、
前記主軸回転車(5A)の回転を伝達して前記加勢回転車(5F)を回転させるべく、前記主軸回転車(5A)と前記加勢回転車(5F)の間を連結する複数のリンク部材(5B,5C1,5C2,5D,5E)を含む回転伝達手段と、を有し、
前記主軸回転車(5A)の回転が、前記複数のリンク部材(5B,5C1,5C2,5D,5E)、前記加勢回転車(5F)、前記加勢回転軸(5F1)、前記加勢プーリ(5G)、前記無端ベルト(5I)を介して前記主軸プーリ(5H)に伝達されることを特徴とする
請求項1〜5のいずれか一に記載の循環融雪水等を利用する水力発電システム。 A urging device (5) for assisting in the rotation of the water wheel (2A);
The pressurizing device (5)
A main shaft rotating wheel (5A) and a main shaft pulley (5H), which are rotatably mounted together with the main shaft (2B) on a main shaft (2B) which is a rotating shaft of the water turbine (2A);
An energizing rotating wheel (5F) and an energizing pulley (5G), which are rotatably mounted together with the energizing rotating shaft (5F1) on an energizing rotating shaft (5F1) arranged in parallel with the main shaft (2B);
An endless belt (5I) stretched between the spindle pulley (5H) and the bias pulley (5G);
In order to transmit the rotation of the main spindle rotating wheel (5A) to rotate the biasing rotary wheel (5F), a plurality of link members (a plurality of link members) connecting the main spindle rotating wheel (5A) and the biasing rotary wheel (5F) ( 5B, 5C1, 5C2, 5D, 5E),
The rotation of the main shaft rotating wheel (5A) is caused by the plurality of link members (5B, 5C1, 5C2, 5D, 5E), the biasing rotating wheel (5F), the biasing rotating shaft (5F1), and the biasing pulley (5G). The hydroelectric power generation system using the circulating snowmelt water or the like according to any one of claims 1 to 5, wherein the hydraulic power is transmitted to the main pulley (5H) via the endless belt (5I).
一端が前記主軸回転車(5A)の周縁近傍に位置する第1連結軸(J1)に対し回動自在に連結されるとともに、他端が自由端であって他端近傍に第1スライド孔(S1)を具備する第1リンク板(5B)と、
2枚のサブリンク板(5C1,5C2)からなり各々の一端が前記第1リンク板(5B)の第1スライド孔(S1)内をスライド可能な第2連結軸(J2)に対し回動自在に連結され、一方のサブリンク板(5C1)の他端は所定の固定点に位置する第3連結軸(J3)に対し回動自在に連結されている第2リンク板(5C1,5C2)と、
一端が前記主軸(2B)上に回動自在に装着されるとともに、他端が自由端であって前記第2リンク板(5C1,5C2)の他方のサブリンク板(5C2)の他端とともに第4連結軸(J2)に対し回動自在に連結されかつ他端近傍に第2スライド孔(S2)を具備する第3リンク板(5D)と、
一端が前記第3リンク板(5D)の第2スライド孔(S2)内及び所定の固定位置に設けられた第3スライド孔(S3)内をスライド可能な第5連結軸(J5)に対し回動自在に連結されるとともに、他端が前記加勢回転車(5F)の周縁近傍に位置する第6連結軸(J6)に対し回動自在に連結された第4リンク板(5E)と、
所定の固定点と前記第6連結軸(J6)の間に取り付けられた第1スプリング(K1)と、
所定の固定点と前記第2連結軸(J2)の間に取り付けられた第2スプリング(K2)と、を有し、
前記主軸回転車(5A)が回転するとき、前記第4リンク板(5E)の一端が前記第3スライド孔(S3)を直線移動するとともに前記第4リンク板(5E)の他端が前記加勢回転車(5F)を回転させ、前記加勢回転車(5F)の回転が、前記加勢回転軸(5F1)、前記加勢プーリ(5G)及び前記無端ベルト(5I)を介して前記主軸プーリ(5H)に伝達されることを特徴とする
請求項6に記載の循環融雪水等を利用する水力発電システム。 As the plurality of link members (5B, 5C1, 5C2, 5D, 5E),
One end is rotatably connected to a first connecting shaft (J1) located in the vicinity of the periphery of the main spindle rotating wheel (5A), and the other end is a free end and a first slide hole ( A first link plate (5B) comprising S1);
It consists of two sub-link plates (5C1, 5C2), and one end of each is rotatable with respect to the second connecting shaft (J2) that can slide in the first slide hole (S1) of the first link plate (5B). The other end of one of the sub-link plates (5C1) is connected to a second link plate (5C1, 5C2) rotatably connected to a third connecting shaft (J3) located at a predetermined fixed point. ,
One end is rotatably mounted on the main shaft (2B), the other end is a free end, and the second link plate (5C1, 5C2) and the other sub-link plate (5C2) are connected together with the other end. A third link plate (5D) which is rotatably connected to the four connecting shafts (J2) and has a second slide hole (S2) in the vicinity of the other end;
One end rotates with respect to the fifth connecting shaft (J5) that can slide in the second slide hole (S2) of the third link plate (5D) and in the third slide hole (S3) provided at a predetermined fixing position. A fourth link plate (5E) that is movably connected and whose other end is rotatably connected to a sixth connection shaft (J6) located in the vicinity of the periphery of the biasing rotary wheel (5F);
A first spring (K1) attached between a predetermined fixed point and the sixth connecting shaft (J6);
A second spring (K2) attached between a predetermined fixed point and the second connecting shaft (J2);
When the main shaft rotating wheel (5A) rotates, one end of the fourth link plate (5E) moves linearly through the third slide hole (S3) and the other end of the fourth link plate (5E) is energized. A rotating wheel (5F) is rotated, and the rotation of the energizing rotating wheel (5F) is caused by the main shaft pulley (5H) via the energizing rotating shaft (5F1), the energizing pulley (5G), and the endless belt (5I). The hydroelectric power generation system using the circulating snowmelt water or the like according to claim 6.
4枚のサブリンク板(5L1,5L2,5L3,5L4)を四辺形の各辺とし各頂点を回動自在に連結した第5リンク板(5L)を有し、
前記第5リンク板(5L)の1つの頂点は、前記第3スライド孔(S3)の長手方向に沿った所定の固定点に位置する第7連結軸(J7)に対し回動自在に連結されるとともに、前記1つの頂点に対向する頂点は、前記第6連結軸(J6)に対し回動自在に連結されていることを特徴とする
請求項7に記載の循環融雪水等を利用する水力発電システム。
As the plurality of link members (5B, 5C1, 5C2, 5D, 5E),
It has a fifth link plate (5L) in which each of the four sub link plates (5L1, 5L2, 5L3, 5L4) is each side of the quadrilateral and each vertex is rotatably connected,
One vertex of the fifth link plate (5L) is rotatably connected to a seventh connection shaft (J7) located at a predetermined fixed point along the longitudinal direction of the third slide hole (S3). In addition, the apex opposite to the one apex is rotatably connected to the sixth connecting shaft (J6). The hydraulic power using the circulating snowmelt water or the like according to claim 7 Power generation system.
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