JP6864419B1 - Hydroelectric power generator - Google Patents
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Abstract
【課題】効率のよい水力発電装置を提供することを課題とすること。【解決手段】第1取集管と、上記第1取集管と接合される円筒状の筒である第1管と、上記第1管と接合される第2取集管と、上記第2収集管と接合される円筒状の筒である第2管と、上記第2管の端部に配置される発電機と、を含む水力発電装置を用いる。さらに、上記第1収集管と上記第2取集管とは、断面円筒形状の第1直線部と、断面が変化する傾斜部と、断面円筒形状の第2直線部と、を有し、入口の面積より出口の面積が狭い上記の水力発電装置を用いる。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an efficient hydroelectric power generation device. SOLUTION: A first collecting pipe, a first pipe which is a cylindrical cylinder joined to the first collecting pipe, a second collecting pipe joined to the first collecting pipe, and a second collecting pipe. A hydroelectric power generator including a second pipe, which is a cylindrical cylinder to be joined to the collection pipe, and a generator arranged at the end of the second pipe is used. Further, the first collecting pipe and the second collecting pipe have a first straight portion having a cylindrical cross section, an inclined portion having a changing cross section, and a second straight portion having a cylindrical cross section, and have an inlet. The above-mentioned hydroelectric power generation device whose outlet area is narrower than the area of is used. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、水力発電装置に関する。川などで使用する水力発電装置に関する。 The present invention relates to a hydroelectric power generation device. Regarding hydroelectric power generation equipment used in rivers and the like.
従来の海岸、河川の水中での発電システムでは、特許文献1のように、発電装置を海底に固定するものがあった。 In the conventional underwater power generation system of coasts and rivers, as in Patent Document 1, the power generation device is fixed to the seabed.
しかし、特許文献1の水力発電装置では、水の流れが悪く効率が悪かった。本発明は、上記従来の課題を解決するもので、効率のよい水力発電装置を提供することを課題とする。 However, in the hydroelectric power generation device of Patent Document 1, the water flow is poor and the efficiency is poor. The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide an efficient hydroelectric power generation device.
上記従来の課題を解決するために、第1発明として、第1整流部を有する第1取集管と、上記第1取集管と接合される円筒状の筒である第1管と、上記第1管と接合され、第2整流部を有する第2取集管と、上記第2収集管と接合される円筒状の筒である第2管と、上記第2管の端部に配置される発電機と、を含み上記第2管の径は、上記第1管の径より小さい水力発電装置を用いる。
また、第2発明として、上記第1収集管と上記第2取集管とは、断面円筒形状の第1直線部と、断面が変化する傾斜部と、断面円筒形状の第2直線部と、を有し、入口の面積より出口の面積が狭い上記第1発明の水力発電装置を用いる。
また、第3発明として、上記第1収集管の上記第2直線部に、上記第1整流部が配置され、上記第2収集管の上記第2直線部に、上記第2整流部が配置されている第2発明の水力発電装置を用いる。
また、第4発明として、上記第1管の外周は、上記第2取集管の上記第1直線部の内周と接合される第2発明または第3発明の水力発電装置を用いる。
また、第5発明として、上記発電機は、羽根を有し、上記第2管の端部に上記羽根が配置され、上記羽根以外の上記発電機は、上記第2管の外に配置された第1〜第4発明のいずれか1つの水力発電装置を用いる。
また、第6発明として、上記第1管と上記第2管との中心線は、水面に平行である第1〜第5発明のいずれか1つに記載の水力発電装置を用いる。
また、第7発明として、上記第1管と上記第2管との中心線は、河底に平行である第1〜第5発明のいずれか1つに記載の水力発電装置を用いる。
また、第8発明として、上記第1整流部と上記第2整流部とは、貫通する開口を有し、上記開口は、断面積が小さくなる絞り部と、上記絞り部に続き、断面積が一定の層流部とを含む第1〜第7発明のいずれか1つに記載の水力発電装置を用いる。
また、第9発明として、第1整流部を有する第1取集管と、上記第1取集管と接合される円筒状の筒である第1管と、上記第1管と接合され、第2整流部を有する第2取集管と、上記第2収集管と接合される円筒状の筒である第2管と、上記第2管と接合され、第3整流部を有する第3取集管と、上記第3収集管と接合される円筒状の筒である第3管と、上記第3管の端部に配置される発電機と、を含み、上記第3管の径は、上記第2管の径より小さく、上記第2管の径は、上記第1管の径より小さい水力発電装置を用いる。
第10発明として、上記第1管の長さは、上記第2管の長さより短い第1〜第9発明のいずれか1つに記載の水力発電装置を用いる。
第11発明として、上記第2管の径に対する上記第1管の径の比率があり、上記第2管の長さは、上記第1管の長さと上記比率との積より長い第1〜第10発明のいずれか1つに記載の水力発電装置を用いる。
第12発明として、上記第1整流部25を交換するための交換部が、上記第1取集管と上記第1管にある第項1〜第11発明のいずれか1項に記載の水力発電装置を用いる。
第13発明として、上記水力発電装置を、浮き体の下部に配置した第1〜第12発明のいずれか1つに記載の水力発電装置を用いる。In order to solve the above-mentioned conventional problem, as the first invention, a first collection tube having a first rectifying section, a first tube which is a cylindrical tube joined to the first collection tube, and the above. It is arranged at the end of the second collecting pipe which is joined to the first pipe and has a second rectifying part, the second pipe which is a cylindrical cylinder joined to the second collecting pipe, and the second pipe. A hydraulic power generator whose diameter of the second pipe is smaller than the diameter of the first pipe is used.
Further, as the second invention, the first collecting pipe and the second collecting pipe have a first straight portion having a cylindrical cross section, an inclined portion having a changing cross section, and a second straight portion having a cylindrical cross section. The hydraulic power generation device of the first invention is used, which has the above-mentioned, and the area of the outlet is narrower than the area of the inlet.
Further, as the third invention, the first rectifying section is arranged in the second straight section of the first collecting tube, and the second rectifying section is arranged in the second straight section of the second collecting tube. The hydroelectric power generation device of the second invention is used.
Further, as the fourth invention, the hydroelectric power generation device of the second invention or the third invention is used as the outer circumference of the first pipe is joined to the inner circumference of the first straight line portion of the second collection pipe.
Further, as a fifth invention, the generator has blades, the blades are arranged at the end of the second pipe, and the generators other than the blades are arranged outside the second pipe. The hydroelectric power generator according to any one of the first to fourth inventions is used.
Further, as the sixth invention, the hydroelectric power generation device according to any one of the first to fifth inventions, wherein the center line of the first pipe and the second pipe is parallel to the water surface is used.
Further, as the seventh invention, the hydroelectric power generation device according to any one of the first to fifth inventions, wherein the center line of the first pipe and the second pipe is parallel to the river bottom is used.
Further, as the eighth invention, the first rectifying section and the second rectifying section have an opening through which the cross-sectional area is smaller than that of the throttled portion having a smaller cross-sectional area and the throttled portion. The hydroelectric power generation device according to any one of the first to seventh inventions including a certain laminar flow portion is used.
Further, as a ninth invention, a first collecting pipe having a first rectifying unit, a first pipe which is a cylindrical cylinder joined to the first collecting pipe, and a first pipe joined to the first collecting pipe are used. A second collection tube having two rectifying sections, a second tube which is a cylindrical cylinder joined to the second collecting tube, and a third collecting tube joined to the second tube and having a third rectifying section. The diameter of the third pipe includes a pipe, a third pipe which is a cylindrical cylinder joined to the third collection pipe, and a generator arranged at the end of the third pipe. A hydraulic power generator that is smaller than the diameter of the second pipe and the diameter of the second pipe is smaller than the diameter of the first pipe is used.
As the tenth invention, the hydroelectric power generation device according to any one of the first to ninth inventions, wherein the length of the first pipe is shorter than the length of the second pipe is used.
As the eleventh invention, there is a ratio of the diameter of the first pipe to the diameter of the second pipe, and the length of the second pipe is longer than the product of the length of the first pipe and the ratio. The hydroelectric power generation device according to any one of the ten inventions is used.
As a twelfth invention, the hydroelectric power generation according to any one of the items 1 to 11 in the first collecting pipe and the first pipe is provided as a replacement unit for replacing the first rectifying
As the thirteenth invention, the hydroelectric power generation device according to any one of the first to twelfth inventions in which the above-mentioned hydroelectric power generation device is arranged below the floating body is used.
本発明の水力発電装置では、水の流れを乱さず利用するので、効率的に発電ができる。 Since the hydroelectric power generation device of the present invention is used without disturbing the flow of water, it is possible to generate electricity efficiently.
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(実施の形態)
図1と図2で実施の形態の水力発電装置100を説明する。図1は、水力発電装置100の側面図である。図2は、水力発電装置100の断面図である。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.
(Embodiment)
The hydroelectric
水力発電装置100は、複数の管と発電機41とからなる。複数の管は、第1収集管21と第1管31と第2収集管22と第2管32である。第1管31、第2管32、発電機41は、固定具51で河底11に固定されている。 The hydroelectric
第1収集管21と第1管31と第2収集管22と第2管32である。第1管31、第2管32、発電機41は、固定具51で河底11に固定されている。
なお、第1収集管21には、水中のゴミや草などが入るのを防ぐ保護具27が配置されている。網やネットなどである。The
The
第1収集管21を図3(a)、図3(b)に示す。図3(a)は、第1収集管21の平面図、図3(b)は、側面図である。第1収集管21は、川の流れ15の上流側に広く開口し、川の流れの下流側に狭く開口した筒である。入口側に第1直線部21b、出口側に第2直線部21cと、があり、両者と繋ぐ傾斜部21aがある。The
第1直線部21b、第2直線部21cは、円筒であり、空洞の断面積は、第1直線部21bが第2直線部21cより大きい。
傾斜部21aは、中の空洞の断面積が、入口側から出口側へ徐々に小さくなる。
第2直線部21cには、第1整流部25が配置されている。
第1整流部25は、円柱板に、円柱の貫通穴が複数設けられている。第1整流部25(第2整流部26)は、ゴミやコケなどで流れが悪くなるので、交換できるように、第1取集管21、第1管31、第2取集管22、第2管32には、それぞれ交換部12があり、
交換できる。交換部12は蓋であり、蓋を開け閉めして第1整流部25を交換する。または、交換部12は、開口であり、第1整流部25をはめ込みセットし、開口が閉じ、第1整流部25を開口から外し交換してもよい。第2収集菅22も、第1収集管21と同様の構造である。The first
The cross-sectional area of the cavity inside the
A first rectifying
The first rectifying
Can be exchanged. The
図3(c)は、第1収集菅21の別例である。第1整流部25が異なる。図3(d)に、その第1整流部25の断面積を示す。貫通する開口60がある。開口60は、中央より周辺で密度が多い。開口60の開口率が周辺ほど大きい。 FIG. 3C is another example of the
また、図3(e)に別の第1整流部25の断面図を示す。開口60の上部、水の入り口側に絞り部61があり、開口断面が小さくなる。その後、開口断面が一定の層流部62がある。絞り部61で水を集め、層流部62で、水を層流にする。より層流になる。 Further, FIG. 3 (e) shows a cross-sectional view of another first rectifying
第1管31は、円筒で、空洞の断面積は一定である。図4(a)に第1管31の側面図、図4(b)に平面図を示す。固定部51に固定されるための留め部の対応部54がある。 The
第2収集管22は、第1収集管21と同様の形状で、内側の空洞の径が小さい。
第2管32は、第1管31と同様の形状で、空洞の径が小さい。The
The
発電機41は、羽根42を有し、羽根42は、第2管32内にすべて含まれる。ただし、羽根42以外の本体部分は、第2管32にない。発電機41は、水面より上へケーブル65で接続されている。電力を水面より上へ送ることができる。ケーブル65を介して、発電機41の制御、診断、メンテナンスができる。 The
固定具51は、第1管31、第2管32、発電機41のそれぞれを河底11に固定している。図5(a)に固定部51の正面図、図5(b)に側面図を示す。開口部53があり、留め部52がその開口内で移動できる。留め部53は、固定部51と第1管31、第2管32、発電機41との間を固定する。開口部53により固定位置を調整できる。 The
第1管31と第2管32の中心線60が、水面10に平行となるように、固定部51で調整される。山の上部では、水面が傾斜している。その場合は、その水面に平行にする。
河底11は、河川の底である。The
The river bottom 11 is the bottom of the river.
<プロセス>
図2で水の流れを説明する。第1収集管21で水を集める。傾斜部21aにより、水の流れの方向が変わり渦流24となる。中心付近の水は、方向を変えず層流23として取集される。第1整流部25により、水は層流23となる。層流23は、第1管31を進む。<Process>
The flow of water will be described with reference to FIG. Water is collected in the
第2収集管22に層流23が達する。第1取集管21と同様に、渦流24が発生するが、第2整流部26により、水は層流23となる。層流23は、第2管32を進む。
層流23は、第2管32の端部の内側の羽根42を回転させる。その後、開放系へ水は開放される。The
The
(1)大きな径の第1管31、開口を広げた第1収集管21で多くの水を集め、層流23で羽根42を回転させるので、効率的に発電できる。(2)羽根42の後方がすぐに開放されているので、水の流れがより進み、発電効率がよい。(1) A large amount of water is collected by the
図6に水力発電装置100の変形例の側面図を示す。第1管31の長さAは、第2管32の長さBより短い。第2管32の径bは、第1管31の径aより小さいので、水が層流になるために時間を要するそのため、第2管32の長さBは、第1管31の長さAより長くする。
なお、第2管32の径bに対する第1管31の径aの比率(a/b)があり、第2管32の長さBは、第1管31の長さAと比率(a/b)との積より長いのが好ましい。層流が確保できる。
なお、径は直径である。FIG. 6 shows a side view of a modified example of the hydroelectric
There is a ratio (a / b) of the diameter a of the
The diameter is the diameter.
図7に水力発電装置100の変形例の側面図を示す。中心線60が、河底11に平行である。水の流れは、河底11に沿って流れる場合があり、その場所では、河底11に平行になるように中心線60をセットする。
<全体として>
上記では、第1管31、第2管32のみであったが、第3管、第4管など複数の管を繋いでもよい。管と収集管で1組であり、それを複数組連結できる。
収集菅、管、固定部の材質は金属を使用できるが表面に錆止めのコート膜を形成する必要がある。また、いくつかの部材をセラミックで作製してもよい。
上記例は、それぞれ組み合わせ出来る。FIG. 7 shows a side view of a modified example of the hydroelectric
<As a whole>
In the above, only the
Metal can be used as the material for the collection tube, pipe, and fixing part, but it is necessary to form a rust preventive coating film on the surface. In addition, some members may be made of ceramic.
The above examples can be combined respectively.
図8に、水力発電装置100を浮き体70に配置した側面図を示す。浮き体70はいかだ、船などで移動できる。川岸に浮き体70を固定し発電できる。浮き体70の上部に蓄電池71を置き、ケーブル65により電気を蓄えてもよい。無線給電で、陸地へ電力を飛ばしてもよい。
浮き体70により、中心線60を水面と平行に保て、効率的に発電できる。また、川の流れが速いところへ、移動できる。川の流れと水力発電装置100の方向とを合わせることができる。FIG. 8 shows a side view in which the hydroelectric
The floating
本願の水力発電装置は、河川で用いられる。海洋でも同様に用いることができる。 The hydroelectric power generator of the present application is used in a river. It can be used in the ocean as well.
10 水面、11 河底、交換部12、15 川の流れ、21 第1収集管、21a 傾斜部、21b 第1直線部、21c第2直線部、22 第2取集管、23 層流、24 渦流、、25 第1整流部、26 第2整流部、27 保護具、31 第1管、32 第2管、41 発電機、42 羽根、51 固定部、52 留め部、53 開口部54 留め部の対応部、60 開口、61 絞り部、62 層流部、70 浮き体、71 蓄電池、100 水力発電装置10 Water surface, 11 River bottom,
Claims (4)
前記第1取集管と接合される円筒状の筒である第1管と、
前記第1管と接合され、第2整流部を有する第2取集管と、
前記第2収集管と接合される円筒状の筒である第2管と、
前記第2管の端部に配置される発電機と、を含み
前記第2管の径は、前記第1管の径より小さく、
前記第1取集管と、前記第1管と、前記第2取集管と、前記第2管と、前記発電機とが直線状に配置された水力発電装置。The first collection tube having the first rectifying unit and
The first pipe, which is a cylindrical cylinder to be joined to the first collection pipe,
A second collection tube that is joined to the first tube and has a second rectifying section,
The second pipe, which is a cylindrical cylinder joined to the second collection pipe,
The diameter of the second pipe, including the generator arranged at the end of the second pipe, is smaller than the diameter of the first pipe.
A hydroelectric power generation device in which the first collection pipe, the first pipe, the second collection pipe, the second pipe, and the generator are linearly arranged.
前記第1取集管と接合される円筒状の筒である第1管と、
前記第1管と接合され、第2整流部を有する第2取集管と、
前記第2収集管と接合される円筒状の筒である第2管と、
前記第2管の端部に配置される発電機と、を含み
前記第2管の径は、前記第1管の径より小さく、
前記第2整流部は、前記第1取集管と前記第2取集管との接続部分に位置する水力発電装置。The first collection tube having the first rectifying unit and
The first pipe, which is a cylindrical cylinder to be joined to the first collection pipe,
A second collection tube that is joined to the first tube and has a second rectifying section,
The second pipe, which is a cylindrical cylinder joined to the second collection pipe,
The diameter of the second pipe, including the generator arranged at the end of the second pipe, is smaller than the diameter of the first pipe.
The second rectifying unit is a hydroelectric power generation device located at a connecting portion between the first collecting pipe and the second collecting pipe.
前記第1取集管と接合される円筒状の筒である第1管と、
前記第1管と接合され、第2整流部を有する第2取集管と、
前記第2収集管と接合される円筒状の筒である第2管と、
前記第2管の端部に配置される発電機と、を含み
前記第2管の径は、前記第1管の径より小さく、
前記第1整流部は、水の入り口側に絞り部があり、開口断面が小さくなり、その後、開口断面が一定の層流部となる水力発電装置。The first collection tube having the first rectifying unit and
The first pipe, which is a cylindrical cylinder to be joined to the first collection pipe,
A second collection tube that is joined to the first tube and has a second rectifying section,
The second pipe, which is a cylindrical cylinder joined to the second collection pipe,
The diameter of the second pipe, including the generator arranged at the end of the second pipe, is smaller than the diameter of the first pipe.
The first rectifying unit is a hydroelectric power generation device having a throttle portion on the water inlet side, a small opening cross section, and then a laminar flow portion having a constant opening cross section.
前記第1取集管と接合される円筒状の筒である第1管と、
前記第1管と接合され、第2整流部を有する第2取集管と、
前記第2収集管と接合される円筒状の筒である第2管と、
前記第2管の端部に配置される発電機と、を含み
前記第2管の径は、前記第1管の径より小さく、
前記第1整流部を交換するための交換部が、前記第1取集管と前記第1管との積層部分にある水力発電装置。The first collection tube having the first rectifying unit and
The first pipe, which is a cylindrical cylinder to be joined to the first collection pipe,
A second collection tube that is joined to the first tube and has a second rectifying section,
The second pipe, which is a cylindrical cylinder joined to the second collection pipe,
The diameter of the second pipe, including the generator arranged at the end of the second pipe, is smaller than the diameter of the first pipe.
A hydroelectric power generation device in which an exchange unit for exchanging the first rectifying unit is a laminated portion of the first collection pipe and the first pipe.
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