JP2008019879A - 低圧タービンによる水力発電方法とその水力発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水を駆動流体に複数プロペラ水車でタービンを構成、簡素な動力機構と少ない動力で複数プロペラ水車を回転させ大きな移動エネルギーをもつ水流をつくる。これを最後尾のプロペラ水車に受けトルクに変換し発電、発電コストの低廉な電気を提供する。
【解決方法】発電量に対応した移動エネルギーをもつ水流とするために口径、回転数、ブレード枚数を調整した第１動翼３および第２動翼９を配置、水をプロペラ水車の先端付近でブレード断面に設定された水の流入角に噴射し、第１動翼のプロペラ水車５を回転させ水流を起す。この水流を第２動翼のプロペラ水車１３に流入し回転させ、この回転方向に合わせ第１動翼のプロペラ水車５と同じ方法で第２動翼のプロペラ１３を回転させる。この水流をトルクに変換し発電量に対応する出力にするため口径、回転数、ブレード枚数を調整した第３動翼のプロペラ水車２０で受け回転させ、発電機２３により発電をおこなう。
【選択図】図１

Description

本発明は、落差による水の移動エネルギーを利用する水力発電に代え、水を駆動流体に複数のプロペラ水車でタービンを構成し、複数のプロペラ水車を少ない動力で回転させ大きな移動エネルギーをもつ水流をつくり、この水流を最後尾のプロペラ水車に受けトルクに変換、出力を調整し、コストの安い電気を供給する低圧タービンによる水力発電方法とその水力発電装置に関するものである。

水力発電は一般に高所にダムを設け、低所に設けたペルトン水車もしくはフランシス水車を高落差の移動エネルギーの大きな水流で回転させトルクに変換し発電、気体にくらべ密度の高い水を駆動流体に、燃焼による二酸化炭素を発生をともなわない効率の良い発電方式である。しかしながら、高落差を確保できるダムの適地は少なく、送電ロスの大きな遠隔地に立地せざるを得ず、施設規模は大きくダム建設および送発電装置に費用を要し、発電コストは高い。

一方、低落差ではプロペラ水車が利用されるが、水の移動エネルギーが制約され、出力を確保するには大きな水量が必要となりプロペラ水車の規模は大きく、これに対応するには貯水量の大きな堰堤が必要であり、建設費は大きく発電コストは下がらない。

したがって、水力発電には落差による水の移動エネルギーに代え、小規模な施設で水の移動エネルギーを増大させる方法が望まれる。このような状況のなかで、これまでにも水の移動エネルギーを増大するための技術は公開されている。

例えば、特許文献１には水の移動エネルギーを増大させるため、ドーナツ型の水路に水を導入し、ドーナツ型水路からその内側に設置した渦巻発生室にスパイラル状に注水し、渦巻水流を発生させ、これによりタービンを回転し発電しようとするものである。

また、特許文献２には、導水管の出口に円錐筒を設け導水管を拡大、拡大した導水管の口径に見合う大形のプロペラ水車で発電することにより、水の移動エネルギーを機械的に増大させようとするものである。

特開２００７―１９２２３６ 特開２００６―３０７６５５

しかしながら、上述の特許文献１に開示された発明においては、渦巻水流でタービンを回転させ発電をおこなうものであるが、発電量を大きくするには水量を増やし渦巻の流速を速くする必要があり、高落差による水の移動エネルギーに依存しなければ施設規模は大きくなり、揚水に要する電力量などから発電効率は低くなる。

また、上述の特許文献２に開示された発明においては、導水管を拡大すれば流速は低下し水の移動エネルギーは減少する。これをプロペラ水車口径の拡大により補填しようとすれば、大きな水量を必要とし高落差による水の移動エネルギーに依存するか、もしくは貯水量の大きな堰堤が必要となる。

本発明においては、気体にくらべ密度の高い水を駆動流体に複数のプロペラ水車でタービンを構成、個々プロペラ水車の直径、回転数、ブレード枚数を調整し大きな移動エネルギーをもつ水流をつくるとともに、少ない動力でプロペラ水車を駆動する簡素な動力機構にすること、および水流のもつ大きなエネルギーをトルクに変換する最終尾のプロペラ水車の出力を発電量に対応した出力にするために、プロペラ水車の直径、回転数、ブレード枚数を調整し、発電コストの低廉な発電方法とすることを課題とする。

本発明の請求項１に記載の低圧タービンによる水力発電方法は、第１動翼のプロペラ水車を駆動し回転させ流体である水を吸引加速し水流をつくる工程と、プロペラ水車はそれを構成する複数のブレード断面が回転軸を中心にラセン状に配置され、回転によりブレード断面に設定された流体の流入角が位相し、前方からの加速流体が流入角に流入し回転すること、および流体が水であればプロペラ水車の回転でつくられる水流はプロペラ水車の直径、回転数、ブレード枚数に比例し、移動エネルギーの大きな水流をつくるにはプロペラ水車の直径を大きくし、回転数、ブレード枚数を増やせばよいことから、第１動翼のプロペラ水車で吸引加速された水流の流れ方向に、間隔を置いて直列に配置した第１動翼のプロペラ水車より直径の大きな第２動翼のプロペラ水車に、第１動翼のプロペラ水車で加速した水流を流入させプロペラ水車を回転する工程と、この回転方向に合わせ第２動翼のプロペラ水車を駆動し回転することにより水をさらに吸引加速し大きな移動エネルギーをもつ水流とする工程と、第２動翼のプロペラ水車より直径の大きな第３動翼のプロペラ水車で、この大きな移動エネルギーの水流を受け、ブレードを回転させ水流のエネルギーをトルクに変換、発電量に対応した出力にする工程と、このトルクで発電機を回転させ発電をおこなう工程からなり、大きな水流の移動エネルギーをトルクに変換、出力を調整し発電する作用を有している。

請求項２に記載の低圧タービンによる水力発電方法は、一般的にプロペラ水車を回転させる場合、プロペラ水車を構成するブレード断面に流体である水が流入する角度と直角に発生する揚力が、ブレード断面に流体が流入する角度の延長上に発生する抗力より大きくなるように回転軸から動力を与える。これはプロペラ水車を構成するブレード断面に水が流入する角度に水を流入させるに等しく、この角度への水の噴射によりプロペラ水車は回転すること、また、プロペラ水車の回転時のプロペラ水車のブレード上の推力およびトルクの発生分布はブレード先端付近で高く、局所的に推力およびトルクの発生分布の高いブレード先端付近に水を噴射することにより、プロペラ水車に回転軸から動力を与え水を捲込み回転させる場合に比べ抗力は減少し、より少ない動力でプロペラ水車が回転することは実験で確認される。したがって、第１動翼のプロペラ水車および第２動翼のプロペラ水車は、プロペラ水車の回転により水がプロペラ水車を構成するブレード断面へ流入する角度で、局所的に推力およびトルクの発生分布の高いプロペラ水車先端付近に水を噴射しプロペラ水車を回転させる工程により、プロペラ水車に回転軸から動力を与え回転させる場合に比べ少ない動力と複数のプロペラ水車を回転軸で連結せず、もしくは多重の回転軸とすることなく、個々独立させた簡素な機構で大きな移動エネルギーをもつ水流をつくりだす作用を有している。

請求項３に記載の低圧タービンによる水力発電装置は請求項１に記載の低圧タービンによる水力発電方法を発電装置として捉えたものであり、第１動翼のプロペラ水車からの水の流れ方向に直列に間隔をおいて配置した第１動翼のプロペラ水車より直径の大きな第２動翼のプロペラ水車と、第２動翼のプロペラ水車より直径の大きな第３動翼のプロペラ水車と、これに連結した発電機で構成。第１動翼のプロペラ水車および第２動翼のプロペラ水車で大きな移動エネルギーをもつ水流を起し、この水流を第３動翼のプロペラ水車に受け回転させ、水の移動エネルギーをトルクに変換し出力を調整、発電機を稼動し発電をおこなうものであり、本請求項記載の発明の作用は請求項１の発明と同様である。

請求項４に記載の低圧タービンによる水力発電装置は請求項２に記載の低圧タービンによる水力発電方法を発電装置として捉えたものであり、第１動翼のプロペラ水車および第２動翼のプロペラ水車について、プロペラ水車の回転により流体である水がプロペラ水車を構成するブレード断面へ流入する角度で、局所的に推力およびトルクの発生分布の高いプロペラ水車先端付近に水を噴射しプロペラを回転させる手段を設け、少ない動力と簡素な機構でプロペラ水車を回転させるものであり、本請求項記載の発明の作用は請求項２の発明と同様である。

請求項５に記載の低圧タービンによる水力発電装置は、第２動翼と第３動翼の間に第２動翼の口径と第３動翼の口径に合わせ拡大した円錐形の外殻を設け、第２動翼と第３動翼の間の水の流路を閉水路とすることにより、加速された水がその粘性から周辺の水を捲込みながら質量を増やし拡散し減速することを防ぎ、水の移動エネルギーの式＝（１／２）×（水量）×（流速）^２から水の移動エネルギーをつくる大きな要素となる水の速い流速を維持する作用を有している。

請求項６に記載低圧タービンによる水力発電装置は、第１動翼、第２動翼、第３動翼、発電機を、浮体構造物の中央に設けた水の流路に配置、これらが水中にある吃水位とした浮体構造物の水平方向の移動を留め、上下に移動を可能とする円環状の係留具で地中に打ち込んだ係留杭に係留、水面の水位の上下の変動を円環状の係留具で対応すること、および潮汐流などの周期的に方向が変わる水流には、その方向に応じた複数の浮体構造物を設け交互に稼動させることにより、潮流の方向変化に影響されることなく、常時発電することのできる作用を有している。

本発明は第１動翼のプロペラ水車の局所的に推力およびトルク発生分布の高いプロペラ水車先端付近に、流体である水をプロペラ水車を構成するブレード断面へ流入する角度に噴射し回転させ、周辺の水を吸引加速し水流を起し、この水流をその流れ方向に直列に間隔を置き配置した第１動翼のプロペラ水車より直径の大きな第２動翼のプロペラ水車に流入、回転させる。この回転方向に合わせ第２動翼のプロペラ水車を、第１動翼のプロペラ水車と同じ方法で回転させ、さらに水を吸引加速することにより大きな移動エネルギーをもつ水流とし、この水流を第３動翼のプロペラ水車に受け、水流の移動エネルギーをトルクに変換し、出力を調整、発電機を稼動し発電をおこなう低圧タービンによる水力発電方法とその水力発電装置である。

この方法による場合、水流の水の質量とプロペラ水車の直径、回転数、ブレード枚数との関係は、回転数およびブレード枚数を一定としプロペラ直径をｎ倍にすれば水の質量はｎ^４倍、また、プロペラ水車の直径およびブレード枚数を一定とし回転数をｎ倍にすれば水の質量はｎ^３倍、プロペラ水車の直径および回転数を一定としブレード枚数をｎ倍にすれば水の質量はｎ倍前後となる。

この水の質量とプロペラ水車回転用動力との関係は、第１動翼のプロペラ水車の先端付近で流体である水をブレード断面へ水が流入する角度に噴射し、プロペラ水車を回転させ水流を起し、この水流を第１動翼のプロペラ水車より直径の大きな第２動翼のプロペラ水車に流入、回転させ、この回転方向に合わせ第２動翼のプロペラ水車を第１動翼のプロペラ水車と同じ方法で回転させることにより、プロペラ水車の回転用動力は回転軸から動力を与え回転させる場合にくらべ低減する。

プロペラ水車先端付近でブレード断面へ流入する角度に流体である水を吹込む手段はポンプである。プロペラ水車回転用動力はポンプに要する電力であり発電機より自給する。ポンプの稼動電力は吹込量と吹込圧によるが、ブレード断面へ水が流入する角度はプロペラ水車が水を捲込む角度であり、プロペラ水車の回転により吹込圧は低く、ポンプ稼動電力はプロペラ水車の直径に対応する吹込量により、吹込圧は吹込量と吹込ノズル口径の関係で設定される。第２動翼のプロペラ水車の直径は第１動翼のプロペラ水車の直径より大きく、より大きな動力を必要とする。プロペラ水車で加速された水はその粘性から周辺の水を捲込みながら質量を増やし拡散し減速する。したがって、第１動翼のプロペラ水車で加速した水の拡散域を第２動翼のプロペラ水車の直径に準じた範囲に合わせプロペラ水車の間隔を調整、第１動翼のプロペラで加速した水流で第２動翼のプロペラ水車を回転させ、この回転方向に合わせ第２動翼のプロペラ水車を第１動翼のプロペラ水車と同じ方法で回転させることにより、第２動翼のプロペラ回転用水車のポンプの所要電力は低減し、ポンプへの給電量の発電量に占める割合は低下する。この場合、規模に応じた流速をもつ前面からの潮汐流などの水流があれば、ポンプへの給電量はさらに低減する。

第１動翼のプロペラ水車と第２動翼のプロペラ水車で起した水流の移動エネルギーは流速が速いほど大きい。このエネルギーをトルクに変換する第３動翼のプロペラ水車は第２動翼のプロペラ水車の口径を１とし、流入する水量を一定に、第３動翼のプロペラ水車直径をｎ倍すれば流速は１／ｎ^２倍、水の移動エネルギーは１／ｎ^４倍、このエネルギーを出力に変換する第３動翼のプロペラ水車のブレード枚数は１／ｎ^３倍に減少する。一方、第３動翼のプロペラ水車直径を１／ｎに縮小すれば流速はｎ^２倍、水の移動エネルギーはｎ^４倍、このエネルギーを出力に変換する第３動翼のプロペラ水車のブレード枚数はｎ^３倍に増える。水の密度は気体にくらべ高く第３動翼のプロペラ水車ブレード枚数は物理的な制約があり、この制約にあわせて第３動翼のプロペラ水車の直径を第２動翼のプロペラ水車の直径より大きく設定、これにより水の移動エネルギーを出力に変換、発電をおこなう。

第３動翼のプロペラ水車に連結する発電機を商用周波数の交流発電機とすれば、回転数＝（１２０×周波数）／極数より、周波数６０Ｈｚ、極数８として回転数は９００rpm、この回転数にあわせ第２動翼のプロペラ水車から流入する水量により第３動翼のプロペラ水車の直径と変換する水の移動エネルギーを設定、これに見合う出力を第３動翼のプロペラ水車のブレード枚数で調整する。一方、発電機の出力は回転数に比例し、同一出力で周波数を高め回転を早めれば規模は小さくなる。本発明の低圧タービンによる水力発電方法とその発電装置では、第１動翼のプロペラ水車と第２動翼のプロペラ水車の口径、回転数、ブレード枚数を調整、速い流速の水流とし、第３動翼のプロペラ水車のブレード枚数をその物理的な制約下、最大限に増やすことにより第３動翼のプロペラ水車の直径を縮小、早い回転数とし小規模な発電機で大きな発電量とすることができる。但し、用途で周波数を変換する必要があり、発電量と装置製造費用で発電コストを調整する。

本発明の実施例を図により説明する

以下に本発明の実施の形態にかかる低圧タービンによる発電方法について図１を参照しながら説明する。図１は本発明の実施形態にかかる低圧タービンによる水力発電方法の構成図である。図１において低圧タービンによる発電方法は浮体構造物１、浮体構造物の水の流路２、第１動翼３、第１動翼の外殻支持材４、第１動翼のプロペラ水車５、第１動翼のプロペラ水車支持材６、第１動翼の外殻７、第１動翼のプロペラ水車への水噴射ノズル８、第２動翼９、第２動翼の外殻支持材１０、第２動翼のプロペラ水車支持材１１、第２動翼の外殻１２、第２動翼のプロペラ水車１３、第２動翼のプロペラ水車への水噴射ノズル１４、円錐形外殻１５、第３動翼の外殻支持材１６、第３動翼１７、第３動翼のプロペラ水車支持材１８、第３動翼の外殻１９、第３動翼のプロペラ水車２０、回転軸２１、発電機支持材２２、発電機２３で構成する。浮体構造物１の中央部に設けた浮体構造物の水の流路２に配置した第１動翼３は、第１動翼の外殻支持材４で浮体構造物１に固定され、第１動翼のプロペラ水車５は第１動翼のプロペラ水車支持材６で第１動翼の外殻７に固定される。第１動翼のプロペラ水車５は第１動翼のプロペラ水車５の先端付近でプロペラ水車を構成するブレード断面へ水が流入する角度に第１動翼のプロペラ水車への水噴射ノズル８で水を噴射しプロペラ水車を回転させる。

第１動翼のプロペラ水車５の回転により水は吸引加速され、回転水流となり周辺の水を捲込み吸引しながら質量を増やし拡散し減速する。この水の拡散域を浮体構造物１の中央部に設けた浮体構造物の水の流路２に配置し、第２動翼の外殻支持材１０で浮体構造物１に固定され、第２動翼のプロペラ水車支持材１１で第２動翼の外殻１２に固定された第２動翼のプロペラ水車１３の直径に準じた範囲にするように第１動翼のプロペラ水車５との間隔を調整し、この水流を第２動翼９に受け、第２動翼のプロペラ水車１３を回転させるとともに、この回転の方向に合わせ第２動翼のプロペラ水車１３の先端付近で、プロペラ水車を構成するブレード断面へ水が流入する角度に、第２動翼のプロペラ水車への水噴射ノズル１４で水を噴射しプロペラ水車を回転させる。第２動翼のプロペラ水車１３の回転により水は吸引加速され、加速にともない第１動翼３と第２動翼９との間で水を捲込み吸引し大きな移動エネルギーをもつ水流となる。

第２動翼のプロペラ水車１３の回転により大きな移動エネルギーをもった水流を、閉水路である円錐形外殻１５を通して、浮体構造物１の中央部に設けた浮体構造物の水の流路２に配置し、第３動翼の外殻支持材１６で浮体構造物１に固定された第３動翼１７に受け、第３動翼のプロペラ水車支持材１８で第３動翼の外殻１９に固定された第３動翼のプロペラ水車２０を回転させ、水の移動エネルギーをトルクに転換、第３動翼のプロペラ水車２０の直径とブレード枚数で出力を調整し、変換されたトルクを回転軸２１で発電機支持材２２により、浮体構造物１に固定された発電機２３に伝え発電をおこなう。

以下に本発明の実施の形態にかかる低圧タービンによる発電方法のうちプロペラ水車への水の噴射方法について図２を参照しながら説明する。図２は本発明の実施形態にかかる低圧タービンによる水力発電方法のうちプロペラ水車への水噴射方法の構成図であり、水供給ポンプおよび水噴射ノズルの例である。

図２において水噴射方法はプロペラ水車を構成するブレード２４、ブレ−ド断面２５、水噴射ノズル２６、水供給ポンプ２７、プロペラ水車の回転軸２８、水の噴射によりプロペラ水車を回転させる動翼の外殻２９で構成する。プロペラ水車は同じ形状をもつ複数のブレード２４で構成され、各々のブレード断面２５はプロペラ水車の回転軸２８を中心にラセン状に配置される。水噴射ノズル２６はこの配置に対応し各々のブレード断面へ流体が流入する角度に応じて、複数の水噴射ノズル２６を向い合せに配置する。各々のブレード２４に流体が流入する角度は、ブレードの翼形において設定されている角度となる。したがって、水噴射ノズル２６は翼形に応じて設定された角度に固定し、流量で回転数を調整する。水供給ポンプ２７は水噴射ノズル２６の配置にしたがい水の噴射によりプロペラ水車を回転させる動翼の外殻２９の外側に配置する。

以下に本発明の実施の形態にかかる低圧タービンによる水力発電方法のうち浮体構造物への機器類の装着方法について図３を参照しながら説明する。図３は本発明の実施形態にかかる低圧タービンによる水力発電方法のうち浮体構造物への機器装着方法の構成図であり、浮体構造物への第１の動翼、第２の動翼、第３の動翼、発電機などの装着例である。

図３において機器装着方法は浮体構造物１、浮体構造物の水の流路２、第１動翼３、第２動翼９、第３動翼１７、発電機２３で構成する。浮体構造物１には水の流れ方向に浮体構造物１の中央に発電に必要な水量が通水できる口径をもつ浮体構造物の水の流路２を設置、この浮体構造物の水の流路２に第１動翼３、第２動翼９、第３動翼１７、発電機２３などの機器類を支持材で固定する。浮体構造物１の吃水位は水の流路２が水中にある吃水位となるよう浮体構造物の浮力を調整することにより、一定方向の水流のある動水域、もしくは水流のない静水域において、発電可能となる。

以下に本発明の実施の形態にかかる低圧タービンによる水力発電方法のうち浮体構造物の係留方法について図４を参照しながら説明する。図４（ａ）は本発明の実施形態にかかる低圧タービンによる水力発電方法のうち浮体構造物の係留方法の構成図、（ｂ）は周期的に方向が変わる潮汐流などの水流に対応した複数の浮体構造物の係留方法の構成図であり、円環状の係留具と係留杭による浮体構造物の係留例である。

図４において浮体構造物係留方法は浮体構造物１、円環状の係留具３０、係留杭３１で構成する。浮体構造物１は円環状の係留具３０で地中に打ち込んだ係留杭３１に繋ぎ、水平方向の移動を留め、上下に移動を可能とする円環状の係留具３０で係留杭３１に係留、吃水位を一定に保ち常時発電可能にするとともに、周期的に方向が変わる潮汐流などの水流には、その方向に応じた複数の浮体構造物を設け交互に稼動することにより、水流の方向変化に影響されることなく、常時発電可能とする。

以上に説明において、本実施形態にかかる低圧タービンによる水力発電方法においては、プロペラ水車により、少ない動力量で大きな移動エネルギーをもつ水流をつくり、この移動エネルギーを最終尾のプロペラ水車でトルクに変換、出力を調整し発電機を回転させ発電をおこなうものであり、流動駆体にガスにくらべ密度の高い水を使用することからタービンとしての効率は高く、燃焼に伴う二酸化炭素の発生もなく、機構的に簡素で発電コストの低廉な低圧タービンによる水力発電方法となる。

次に図５を参照しながら本発明の実施の形態にかかる低圧タービンによる水力発電装置について説明する。本実施形態は先に説明した低圧タービンによる水力発電方法を発電装置として捉えるものである。既に図１を参照して方法の発明について説明した際に、その方法についても実質的には説明したと考えられるが理解を容易にするために再度フロー図を参照しながら説明するものである。

図５は本発明の実施の形態にかかる低圧タービンによる水力発電装置のフロー図である。図５においてステップＳ―１は第１動翼のプロペラ水車の先端付近のブレード断面に流体である水が流入する角度に、水を噴射しプロペラ水車を回転させ周辺の水を吸引加速し、水流とする手段である。ステップＳ―２はステップＳ―１で加速した水流を第２動翼のプロペラ水車に流入させ回転、その回転方向に第２動翼のプロペラ水車の先端付近のブレード断面に水が流入する角度に、水を噴射しプロペラ水車を回転させ、水をさらに吸引加速することにより、大きな移動エネルギーをもつ水流とする手段である。ステップＳ―３は移動エネルギーの大きな水流を第３動翼のプロペラ水車に受け、移動エネルギーをトルクに転換し出力を調整する手段である。Ｓ―４は転換されたトルクを回転軸で発電機に伝え発電機を回転させ発電する手段である。以上説明した本実施形態にかかる低圧タービンによる水力発電装置も先に説明した低圧タービンによる水力発電方法と同様の効果を得ることができる。

本発明の実施形態に係る低圧タービンによる水力発電方法の構成図である。 本発明の実施形態に係る低圧タービンによる水力発電方法のうちプロペラ水 車への流体吹込方法についての構成図である。 本発明の実施形態に係る低圧タービンによる水力発電方法のうち浮体構造物 への機器装着方法の構成図である。 本発明の実施形態に係る低圧タービンによる水力発電方法のうち浮体構造物 の係留方法の構成図である。 本発明の実施形態に係る低圧タービンによる水力発電装置のフロー図である。

符号の説明

１：浮体構造物
２：浮体構造物の水の流路
３：第１動翼
４：第１動翼の外殻支持材
５：第１動翼のプロペラ水車
６：第１動翼のプロペラ水車支持材
７：第１動翼の外殻
８：第１動翼のプロペラ水車への水噴射ノズル
９：第２動翼
１０：第２動翼の外殻支持材
１１：第２動翼のプロペラ水車支持材
１２：第２動翼の外殻
１３：第２動翼のプロペラ水車
１４：第２動翼のプロペラ水車への水噴射ノズル
１５：円錐形外殻
１６：第３動翼の外殻支持材
１７：第３動翼
１８：第３動翼のプロペラ水車支持材
１９：第３動翼の外殻
２０：第３動翼のプロペラ水車
２１：回転軸
２２：発電機支持材
２３：発電機
２４：プロペラ水車を構成するブレード
２５：ブレ−ド断面
２６：水噴射ノズル
２７：水供給ポンプ
２８：プロペラ水車の回転軸
２９：水の噴射によりプロペラ水車を回転させる動翼の外殻
３０：円環状の係留具
３１：係留杭

Claims (6)

1. 第１動翼のプロペラ水車を駆動し回転させ、流体である水を吸引加速し水流をつくる工程と、この水流を第１動翼のプロペラ水車の直径より大きな第２動翼のプロペラ水車に流入させ第２動翼のプロペラ水車を回転させるとともに、この回転方向に合わせ第２動翼のプロペラ水車を駆動し回転、水をさらに吸引加速することによって大きな移動エネルギーをもつ水流にする工程と、この大きな移動エネルギーをもつ水流を第２動翼のプロペラ水車より直径の大きな第３動翼のプロペラ水車に受けブレードを回転させ、水の移動エネルギーをトルクに転換し出力を調整、発電機を駆動し発電する工程を有することを特徴とする低圧タービンによる水力発電方法。
2. 前記第１動翼のプロペラ水車および第２動翼のプロペラ水車は、プロペラ水車の回転により流体である水がプロペラ水車を構成するブレード断面への流入する角度で、局所的に推力およびトルクの発生分布の高いプロペラ水車のブレード先端付近に水を噴射しプロペラ水車を回転させる工程を有することを特徴とする請求項１記載の低圧タービンによる水力発電方法。
3. 第１動翼と第２動翼と第３動翼は、第１動翼からの水流の方向に直列に間隔をおき配置、第１動翼のプロペラ水車より直径の大きな第２動翼のプロペラ水車と、第２動翼のプロペラ水車より直径の大きな第３動翼のプロペラ水車と、第３動翼のプロペラ水車に連結した発電機からなることを特徴とする低圧タービンによる水力発電装置。
4. 前記第１動翼のプロペラ水車および第２動翼のプロペラ水車は、プロペラ水車の回転により流体である水がプロペラ水車を構成するブレード断面へ流入する角度で、局所的に推力およびトルクの発生分布の高いプロペラ水車先端付近に水を噴射し、プロペラ水車を回転させる手段を設けたことを特徴とする請求項３の記載の低圧タービンによる水力発電装置。
5. 前記第２動翼と第３動翼の間に、第２動翼の口径と第３動翼の口径に合わせ拡大した円錐形の外殻を設け、この間の水の流路を閉水路とすることを特徴とする請求項３又は請求項４の記載の低圧タービンによる水力発電装置。
6. 前記第１動翼、第２動翼、第３動翼、発電機を、浮体構造物の中央に設けた水の流路に配置、これらが水中にある吃水位とした浮体構造物を、上下に移動できる円環状の係留具で係留杭に係留し、水面の水位の上下の変動を円環状の係留具で対応する手段を設けるとともに、潮汐流など周期的に方向が変わる水流には、その方向に応じた複数の浮体構造物を設けることを特徴とする請求項３又は請求項４又は請求項５の記載の低圧タービンによる水力発電装置。