JP2007192236A - うず巻き水流による水力発電 - Google Patents

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Abstract

【課題】 従来の水力発電は、落差を得て落差を利用して発電するので広い敷地が必要となる。揚水発電以外は放水した水は再利用しにくい問題があった。
【解決手段】 ドーナツ型水路９から、内側に配設するうず巻き発生室１２に、引水してうず巻き水流（遠心力）を発生させ、タービン６を回転させる水力発電とすることで、地形の高低差と敷地の広さをあまり必要とせず、複数の発電建物を配置して、更に発電建物内に複数の発電機を配置して発電できる様にした。又、大型の施設から小型装置まで対応できる様にした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、うず巻き水流（遠心力）と水圧（重引力）及び水圧（重引力）によりタービンを回転させる水力発電に関する。
従来の水力発電は、水路式（流れ込み式）として河川の上流の取水ダムから導水路（無圧トンネル）でヘッドタンクに水を導き、水圧管路で落水させてタービンを回転させる。ダム式としてダム本体から水圧管路で落水させてタービンを回転させる。ダム水路式としてダムから導水路（圧力トンネル）でサージタンクに水を導き、水圧管路で落水させてタービンを回転させる。いずれも落差を得て落差を利用して発電する方法である。直線水流の落下による圧力でタービンを回転させ回転軸から発電機へ伝え発電する方法である。
従来の水力発電は、落差を得て落差を利用して発電するので広い敷地が必要となる。揚水発電以外は放水した水は再利用しにくい。
本発明は、広い敷地を必要とせず、放水した水は再利用できる水力発電とすること。大型の施設から小型の装置まで対応できる水力発電とすることを目的とする。有害物質を排出しない水力発電の普及を図り地球温暖化防止に貢献することを目的とする。
本発明は上記目的を達成するためにドーナツ型水路から、内側に配設するうず巻き発生室に引水してうず巻き水流（遠心力）を発生させ、うず巻き水流（遠心力）と水圧（重引力）によりタービンを回転させる水力発電とした物である。
又、容器の上部位置に入水口、下部位置に排水口、底部位置にタービンを設け、水圧（重引力）によりタービンを回転させる水力発電とした物である。
作用としては、入水管から落水した水はドーナツ型水路上の引水面により引水され、内側に配設するうず巻き発生室の壁及び床に落水される。この時右回転で進入してくるのでそのまんま右回転を続けうず巻き水流（遠心力）を成長させていく。うず巻き水流（遠心力）はドーナツ型内壁の上端まで持続するので、内部に設置するタービンを回転させる。うず巻き水流（遠心力）と水圧（重引力）によりタービンを回転させる方法である。
又、容器内に満たされた水は排水口から排水される時、水圧（重引力）によりタービンを回転させる。
上述した様に本発明のうず巻き水流による水力発電は、入水口から排水口までの高低差をあまり必要としないので広い敷地を必要としない。放水した水は連続配置することで、再利用しやすい。大型の施設から小型の装置まで幅広く対応できる。発電建物内に複数の発電機を配置することができる。又、原子力発電や火力発電で生じた蒸気冷却水と地熱発電で生じた蒸気冷却水排水を再利用したり、都市部の雨排水貯水施設等に設置することで水資源を有効利用できる効果がある。
本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１において１は建物の屋根、２は外壁、３は入水管である。４は発電機で回転軸５、タービン６で構成される。７は水出入り口（最高水位）で、水の通路としてドーナツ型内壁８、ドーナツ型水路９、突き当たりに引水面１０、そして引水口１１で構成される。１２はうず巻き発生室でうず巻き発生室壁１３、うず巻き発生室床１４、排水量調節穴１５で構成される。１６は排水タンクで１７は排水管である。排水量調節穴１５と排水管１７は直結しても良い。
作用を説明する。入水管３から入水した水は、ドーナツ型水路９を右回転で進行し、引水面１０、引水口１１によりうず巻き発生室１２に引水される。この時右回転してきた水はうず巻き発生室壁１３、うず巻き発生室床１４に落水し更に右回転を加速させる。一部は排水量調節穴１５に排水されるが、一部は右回転を持続して上昇する。一定水位に達したら入水量を減少させ水位を安定させる。この作用によりタービン６を回転させ続けることができる。力の方向はうず巻き水流としての遠心力と水が排水口へ移動する重引力をミックスした方向となるので、タービン６の形状は船舶用スクリュー等の形状が好ましい。ドーナツ型水路９は進行方向に向けて水勾配を付けると初期回転速度を高められるが、体積は減少するので引水口１１への水圧はその分減少する。水出入り口（最高水位）７は水が内外相互に移動しても良い。内側への移動はうず巻き水流（遠心力）に加わり、外側への移動は再びうず巻き水流（遠心力）の回転エネルギー源となる。回転軸５は先端等をベアリング環をはめ横材でうず巻き発生室壁１３に固定しても良い。
図２においては図１の平面図を示した。外周部から中心部に向けて右回転のうず巻き水流（遠心力）を作る。
図３においては河川２０と貯水池１９と発電建物１８の配置の例を示した。複数の発電建物が配置でき放水の再利用も可能となる。発電建物内に複数の発電機を配置することもできる。
図４においては水圧（重引力）によりタービン６を回転させる例を示した。右図は水量を多く確保できる例である。上部から容器内に入水し下部から排水することによりタービン６を回転させる。
本発明に係るうず巻き水流による水力発電建物のＡ−Ａ断面図である。 本発明に係るうず巻き水流による水力発電建物の平面図である。 本発明に係る河川と貯水池と水力発電建物の配置例の平面図である。 本発明に係る水力発電建物の略断面図である。
符号の説明
１ 屋根
２ 外壁
３ 入水管
４ 発電機
５ 回転軸
６ タービン
７ 水出入り口（最高水位）
８ ドーナツ型内壁
９ ドーナツ型水路
１０ 引水面
１１ 引水口
１２ うず巻き発生室
１３ うず巻き発生室壁
１４ うず巻き発生室床
１５ 排水量調節穴
１６ 排水タンク
１７ 排水管
１８ 水力発電建物
１９ 貯水池
２０ 河川

Claims (2)

  1. ドーナツ型水路から、内側に配設するうず巻き発生室に、引水してうず巻き水流（遠心力）を発生させ、うず巻き水流（遠心力）と水圧（重引力）によりタービンを回転させる水力発電。
  2. 容器の上部位置に入水口、下部位置に排水口、底部位置にタービンを設け、水圧（重引力）によりタービンを回転させる水力発電。
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Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008019879A (ja) * 2007-10-19 2008-01-31 Matsuura Matsue 低圧タービンによる水力発電方法とその水力発電装置
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