JP2017089604A - Pumping low hydraulic power generating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽光発電と水力発電装置と貯留を組み合わせて時差発電をする装置で、河川近傍から離れた内陸に設置する揚水式水力発電装置に関するものである。 The present invention relates to a pumped hydroelectric power generation apparatus that is installed in the inland away from the vicinity of a river.
夜間の余剰電力を揚水し昼間に発電する揚水式水力発電装置は大電力の蓄電装置として実用化され広く知られている。また、化学電池による蓄電は一般的であるが維持コストなどから、普及していない。 BACKGROUND ART A pumped hydroelectric power generator that pumps surplus power at night and generates power in the daytime has been put into practical use as a large power storage device and is widely known. In addition, power storage using chemical batteries is common, but is not widespread due to maintenance costs.
小水力発電装置は水流の近傍に設置するものであり、同様に風力発電も設置場所によって発電量の差が大きく不安定である。 Small hydroelectric generators are installed in the vicinity of water currents. Similarly, wind power generation is unstable due to the large difference in power generation depending on the installation location.
個人の所有する土地や建築物の屋上などに設置する自然エネルギーを利用した発電装置は、電力が必要な時に発電し、燃料費が不要であることを求めている。 Power generation devices that use natural energy installed on privately owned land or building rooftops, etc., are required to generate electricity when electricity is needed, and require no fuel costs.
太陽光発電は日照時に限定され、発電した電力は化学電池に蓄電し、随時に電力を取り出せるが、化学電池は製品寿命を持っており維持コストを必要とする。 Photovoltaic power generation is limited to sunlight, and the generated power is stored in a chemical battery and can be taken out at any time, but the chemical battery has a product life and requires maintenance costs.
自然災害地や工事現場の電源は、既存の運搬車で移動することと、無給油であって維持管理に特殊な技術の不要な発電装置であることが望まれている。 It is desired that the power source of a natural disaster area or construction site be moved by an existing transport vehicle and that it be a non-oiled power generation device that does not require special technology for maintenance.
本発明は上記目的を達成するために、本発明の請求項1に記載の揚水式小水力発電装置は、移動が可能な自立した揚水式水力発電装置において、異径で勾配が異なるラセン状の水管と外輪を持つ羽根車と、前記羽根車の回転軸に連結された発電機と、太陽電池パネルと電動ポンプと貯水タンクと貯留タンクを配設し、前記太陽電池パネルの発電電力により電動ポンプを駆動し、前記貯水タンクの貯水を揚水し前記貯留タンクに貯留し、随時に前記ラセン状の水管を通過した渦流によって前記羽根車が回転し、前記羽根車に連結された前記発電機が回転して発電するように構成されていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a pumped small hydroelectric generator according to
次に、本発明の請求項2に記載の揚水式小水力発電装置は、貯留タンクを密閉構造にしたことを特徴とするものである。 Next, the pumped-storage type small hydroelectric generator according to
次に、本発明の請求項3に記載の揚水式小水力発電装置は、前記貯水タンクと前記貯留タンクと前記太陽電池パネルを地形や建設環境に合わせて適所に配設し、地下水や雨水、水道などで循環水の減水を自動補給するように配設したことを特徴とするものである。 Next, the pumped storage type small hydroelectric generator according to
次に、本発明の請求項4に記載の揚水式小水力発電装置は、前記貯水タンクと前記貯留タンク間の循環水に不凍液を混入することを特徴とするものである。 Next, the pumped small hydroelectric generator according to
請求項1ないし4に係る発明によれば、太陽光発電の電力で揚水し、高所に貯留された水は蓄電池と同じように必要な時に、落差を利用した水車発電による安定した電力の供給を可能にすることができる。 According to the inventions according to
また、貯留タンクと貯水タンクの水面の高低差を1m以上にしても、揚水式小水力発電装置の高さを2m以内にできるため、車両等で簡単に運搬移動ができる。 In addition, even if the difference in level between the water level of the storage tank and the storage tank is 1 m or more, the height of the pumped-up small hydroelectric generator can be reduced to 2 m or less, so that the vehicle can be easily transported and moved.
用途として電気自動車の充電スタンド、非常電源・災害や臨時の電源、自給電源や売電、低開発国の複数家屋への配電等に適し、新しい生活、新しい産業などの価値を創造する。 Suitable for electric vehicle charging stations, emergency power supplies / disasters / temporary power supplies, self-sufficiency power supplies / selling, and power distribution to multiple houses in underdeveloped countries, creating value for new lifestyles and new industries.
請求項2に係る発明によれば、貯留タンクを密閉構造にし、電動ポンプで揚水することによって貯留タンク内の空気が圧縮されるが、規定値まで加圧するのと発電時の空気圧の減少を補うことで、羽根車に連結された発電機の発電出力を大きくすることができる。 According to the second aspect of the present invention, the air in the storage tank is compressed by making the storage tank hermetically sealed and pumping up with an electric pump. However, pressurization to a specified value compensates for a decrease in air pressure during power generation. Thereby, the electric power generation output of the generator connected with the impeller can be enlarged.
請求項3に係る発明によれば、水道水や雨水、地下水を利用して、蒸発や漏れ等による減水を自動で補給する装置を付加することで維持管理の費用を少なくすることができる。 According to the invention which concerns on
請求項4に係る発明によれば、貯水に不凍液を混入することで機器の寿命を延ばすとともに、水力発電と無縁のビルや工場の屋上から無配電の農山村の奥地にまで設置範囲を広げ、しかも化石燃料を使っていないので、取扱いも簡便であり危険性も少なく無人運転も可能な経済性の高い揚水式小水力発電装置を提供することができる。 According to the invention according to
この発明の太陽光発電と揚水発電を併用する揚水式小水力発電装置は自立していることから内陸において必要な時間に発電する実施形態を解りやすく描いた図面に基づいて説明するが、これらによってこの発明は限定されるものではない。また、太陽電池バネルは出力が大きく出る角度と方向に設置されているものとする。 The pumped-type small hydroelectric power generation apparatus that uses both solar power generation and pumped-storage power generation according to the present invention is self-supporting, so that an embodiment that generates power at a necessary time inland will be described based on drawings that are easy to understand. The present invention is not limited. In addition, the solar cell panel is assumed to be installed at an angle and a direction in which the output is greatly increased.
図1に示した本実施形態の揚水式小水力発電装置は、架台1に配設されている太陽電池パネル5は、運転時には傾斜角度を適切な位置に変更でき、移送時には本体に固着する機構を有し、貯水タンク7と貯留タンク8は不凍液を混入し循環使用する水をそれぞれに貯め、電動ポンプ6と水車2と発電機4とこれらに付随するものも架台1に配設し自立構造をなしている。 The pumped small hydroelectric generator of this embodiment shown in FIG. 1 has a mechanism in which the
太陽電池パネル5の発電能力は、顧客が必要とする電力積をもとに電動ポンプ6と水車2と発電機4の損失積を加え日照時間で除したものになる。この値を中心に貯留タンク8と貯水タンク7の容量がきまり、これをもとに自立する形態に収める。 The power generation capacity of the
太陽電池パネル5の発電電力によって電動ポンプ6を駆動し、貯水タンク7の水を貯留タンク8へ吸水管11を通って揚水する。吸水管11の下部には逆流防止弁19を有しており、貯留タンク8の水が吸水管11を通って貯水タンク7へ流れ込まないようになっている。 The
貯留タンク8の水は排水バルブ17を開放すると貯留タンク8から電動バルブ16を持つ導入管3を経て水車2を通り、水車2に内蔵された羽根車を回転させ、羽根車に連結されたプーリ15が回転し伝導ベルト14によって発電機4が回転して発電する。羽根車を回転させた水は放水管29から貯水タンク7へ放水され、循環水として再利用する。 When the
貯留タンク8の底部に配設された水車2への導入管3の電動バルブ16が信号により開くと、発電を開始し必要とする電力がえられ、閉じると発電を停止する。 When the
貯留タンク8に配設されている排水管9は、貯留水を一定のレベルを保つ機能を有し、貯水タンク7への不凍液の注入と減水を補う注入口10を持っており、循環水には、設置場所の気象条件に合わせて不凍液を適切に混入し、防腐性と耐寒性を高くし機器を保護する。 The
揚水式小水力発電装置の架台1には装備機器を効率的に制御する装置と作動状態の表示および手動運転や操作を可能とする装置と防災や保安機器をまとめて収納する制御盤12を配設している。 On the
太陽電池パネル5の発電電圧が設定された値を下回る時は各種機器を制御する電源の蓄電池に充電をし、設定された値を越えると電動ポンプ6を作動させて、貯水タンク7の循環水を揚水し貯留タンク8に貯留する。 When the generated voltage of the
設置場所にあわせて、循環する水の不凍液の割合を変えることにより、低温時の凍結を防ぎ機器を保護することで広範囲の土地に設置できる。 By changing the proportion of antifreeze circulating water according to the installation location, it can be installed in a wide range of land by preventing freezing at low temperatures and protecting the equipment.
図2に示した本実施形態の揚水式小水力発電装置の水車2は、上部と中部と下部からなっており、上部は垂下する水流に回転を促すガイド板22を配設し、中部には次第に細く絞られ下方は広がりを持たした異径の水管26と、中心に配した直管24との間に勾配が異なる螺旋板25を配し、下部には回転自在の回転軸21に外輪27を持つ羽根車28を連結し、回転軸21は水管26の中心を貫通し防水パッキン23を経て発電機4に伝導する伝導ベルト14用のプーリ15を固着している。 The
水管26は通過する水流に対して徐々に断面積を絞ることで、次第に渦の回転を速め、水管26の出口では遠心力で放射状に広がり、外輪27を持つ羽根車28は渦に捲き込こまれ抗することなく回転することから、連結されている発電機4は高出力を得ることができる。 The
これによって従来の落差の下限を1mにしたことにより、貯留タンクと貯水タンクの水面の高低差を1m以上にすれば良いことから、装置の高さを2m以内になるよう架台に装備を配設することで自立し、運搬移動を可能にすることができる。 By setting the lower limit of the conventional head to 1m, the height difference between the water level of the storage tank and the water storage tank should be 1m or more, so the equipment is installed on the gantry so that the height of the device is within 2m. By doing so, it becomes independent and can be transported.
羽根車28は発電機4が無負荷になると高速回転になり、水を無駄に消費することから、消費電流を監視し、内部の負荷抵抗に切り替えて回転を遅くして節水し、無負荷時には発電を停止する。 The
本実施形態の揚水式小水力発電装置の最大の特長は、エネルギー源は無償の太陽光であり、メンテナンスが少なく安全であることと、必要なところで、必要な時間に発電することができることであり、注意することは水漏れの目視点検程度であるから、専門知識も不要であり経済性の高い揚水式小水力発電装置を提供できることである。 The biggest feature of the pumped-storage type small hydroelectric generator of this embodiment is that the energy source is free sunlight, it is safe with little maintenance, and it can generate electricity at the necessary time when needed. It should be noted that since it is only a visual inspection for water leakage, specialized knowledge is not required and a highly economical pumped-up small hydroelectric generator can be provided.
太陽電池パネル5に積雪や日陰の地域以外であれば、設置ができるため、無配電地域の大半に設置でき、土地の有効活用が、産業の創造や起業につながる揚水式小水力発電装置である。 The
揚水式小水力発電装置の使用例として、道路脇の自販機の電源、充電スタンドや道の駅や野菜市場や小店舗、ビルの内外や空き地で自家電源や時差売電、公園やキャンプ場の夜間照明、モニュメント、自立移動型は非常電源、緊急電源、災害電源、各種現場電源、イベント用電源などがある。 Examples of the use of pumped-up small hydroelectric generators include power supplies for vending machines beside roads, charging stations, road stations, vegetable markets, small stores, private power supplies and time-sold electricity in buildings, vacant lots, and nighttime in parks and campsites. Lighting, monuments, and self-sustaining mobile types include emergency power supplies, emergency power supplies, disaster power supplies, various on-site power supplies, and event power supplies.
1 揚水式小水力発電装置の架台
2 水車
3 導入管
4 発電機
5 太陽電池パネル
6 電動ポンプ
7 貯水タンク
8 貯留タンク
9 排水管
10、13 注入口
11 吸水管
12 制御盤
14 伝導ベルト
15 プーリ
16 電動バルブ
17 排水バルブ
19 逆流防止弁
21 回転軸
22 ガイド板
23 防水パッキン
24 直管
25 ラセン板
26 水管
27 外輪
28 羽根車
29 放水管DESCRIPTION OF
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