JP2022161420A - Hydraulic power generation system - Google Patents

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重明 白石
Shigeaki Shiraishi
正志 渡辺
Masashi Watanabe
暁 滝浪
Akira Takinami
幸典 原田
Yukinori Harada
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Aqua Techno Esco Jigyo Co Ltd
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Aqua Techno Esco Jigyo Co Ltd
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Abstract

To provide a hydraulic power generation system which may achieve reduction of an amount of electric power to be used needed for driving a pump.SOLUTION: A hydraulic power generation system 1 includes: a water storage tank 10 in which water is stored; a conduit tube 20 in which the water discharged from the water storage tank 10 flows down; power generators 30a to 30e each of which has a water turbine, is disposed in the conduit tube 20, and generates electric power by flow of the water flowing in the conduit tube 20; a power supply device 80 which is connected to the power generators 30a to 30e and charged with the electric power from the power generators 30a to 30e; relay tanks 40a to 40c in which the water discharged from the conduit tube 20 is stored; pumps 50 to 52 each of which has an impeller and pumps up the water in the relay tanks 40a to 40c; and condensate pipes 70a to 70c where the water goes through from the relay tanks 40a to 40c to the water storage tank 10. Rotary shafts of the impellers of the pumps 50 to 52 are connected to rotary shafts of the water turbines of the power generators 30a, 30c, 30e.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、水力発電システムに関する。 The present invention relates to hydroelectric power generation systems.

水力発電システムは、一般に、高所からの水の落下エネルギーで水車を回転させ、水車の軸回転力を発電機に伝達し、発電を行うものである。近年では、電力施設のほか、建築物に設けられた水道管や工場の給水管、排水管等の流水路を流れる流水のほか、雨水などを利用した小規模の水力発電システムが提案されている。 Hydraulic power generation systems generally generate electricity by rotating a water wheel with the energy of water falling from a high place and transmitting the axial rotation force of the water wheel to a generator. In recent years, in addition to electric power facilities, small-scale hydroelectric power generation systems have been proposed that use rainwater as well as running water flowing through waterways such as water pipes installed in buildings, water supply pipes in factories, and drainage pipes. .

例えば、特許文献1、2のように、導水管に複数の発電装置を配置し、より発電量を高める水力発電システムが提案されている。特許文献1-3では、落下させた水の再利用はなされていない。 For example, as in Patent Literatures 1 and 2, hydroelectric power generation systems have been proposed in which a plurality of power generators are arranged in a water conduit to further increase the amount of power generated. In Patent Documents 1 to 3, the dropped water is not reused.

更には、特許文献4、5のように、導水管を流下させた水をポンプで揚水し、再度導水管を流下させるようにし、水を再利用して効率的に発電させる水力発電システムも提案されている。 Furthermore, as in Patent Documents 4 and 5, a hydroelectric power generation system that pumps up the water that has flowed down the water pipe and causes it to flow down the water pipe again, reuses the water, and efficiently generates power. It is

特開2011-058406号公報JP 2011-058406 A 特開2014-118960号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2014-118960 特許第6418623号公報Japanese Patent No. 6418623 特開2018-074985号公報JP 2018-074985 A 特許第6016007号公報Japanese Patent No. 6016007

特許文献4、5の水力発電システムでは、ポンプの駆動に要する電力について、水の落下エネルギーを利用して水車を回転させて発電した電力で賄っていることから、発電した電力の有効利用の観点において改善の余地がある。 In the hydraulic power generation systems of Patent Documents 4 and 5, the power required to drive the pump is covered by the power generated by rotating the water wheel using the falling water energy, so from the viewpoint of effective use of the generated power. There is room for improvement in

本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ポンプの駆動に要する電力の使用量を少なくし得る水力発電システムを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a hydraulic power generation system capable of reducing the amount of electric power used to drive the pumps.

本発明に係る水力発電システムは、
水が貯水される貯水槽と、
前記貯水槽から排出された水が流下する導水管と、
水車を有し、前記導水管に配置されて前記導水管を流れる水流によって発電する発電装置と、
前記発電装置に接続され、前記発電装置からの電力によって充電される電源装置と、
前記導水管から排出される水を貯水する中継槽と、
羽根車を有し、前記中継槽の水を揚水するポンプと、
前記中継槽から前記貯水槽へ水が経由する復水管と、を備え、
前記ポンプの前記羽根車の回転軸は、前記発電装置の前記水車の回転軸と連結している、
ことを特徴とする。
A hydroelectric power generation system according to the present invention includes:
a water tank in which water is stored;
a water conduit through which water discharged from the water tank flows down;
a power generation device having a water wheel, disposed in the water conduit and generating power by a water flow flowing through the water conduit;
a power supply device connected to the power generator and charged with power from the power generator;
a relay tank for storing water discharged from the water conduit;
a pump that has an impeller and pumps up the water in the relay tank;
a condensate pipe through which water passes from the relay tank to the water storage tank,
The rotating shaft of the impeller of the pump is connected to the rotating shaft of the water wheel of the power generator,
It is characterized by

また、前記導水管に複数の前記発電装置が配置されていてもよい。 Moreover, a plurality of power generators may be arranged in the water conduit.

また、複数の前記中継槽と、
複数の前記中継槽を繋ぐ復水管と、
それぞれの前記中継槽の水を揚水する複数の前記ポンプと、を備え、
それぞれの前記ポンプの前記羽根車の回転軸は、隣接する前記発電装置の前記水車の回転軸に連結していてもよい。
Further, the plurality of relay tanks,
a condensate pipe connecting the plurality of relay tanks;
a plurality of pumps for pumping water in each of the relay tanks,
The rotating shaft of the impeller of each of the pumps may be connected to the rotating shaft of the water wheel of the adjacent power generator.

また、前記貯水槽に一定量の水が貯水されると間歇的に水が排出されてもよい。 Further, when a certain amount of water is stored in the water tank, the water may be discharged intermittently.

また、前記貯水槽は水位センサ及び電磁弁を備え、
前記貯水槽に一定量の水が貯水されたことを前記水位センサが検出することによって前記電磁弁が開いて前記貯水槽の水が排出されてもよい。
Further, the water tank is equipped with a water level sensor and a solenoid valve,
When the water level sensor detects that a certain amount of water is stored in the water tank, the electromagnetic valve may be opened to discharge the water in the water tank.

また、前記貯水槽はフロート及び接続部材を介して前記フロートに接続されるフロート弁を備え、
前記貯水槽に貯水される水の水位の上昇に伴って前記フロートが浮上し、前記フロートが前記接続部材を介して前記フロート弁を引き上げることによって前記貯水槽の水が排出されてもよい。
The water tank comprises a float and a float valve connected to the float via a connecting member,
The float may float as the water level of the water stored in the water tank rises, and the float pulls up the float valve via the connection member, thereby discharging the water in the water tank.

また、逆U字状に形成された前記導水管の上流側端部が前記貯水槽の内部に配置されており、
前記貯水槽に貯水される水の水位が前記導水管の逆U字状の頂点を超えることによって前記貯水槽の水が排出されてもよい。
Further, an upstream end of the water conduit formed in an inverted U shape is arranged inside the water tank,
The water in the water tank may be discharged when the water level of the water stored in the water tank exceeds the top of the inverted U shape of the water conduit.

また、前記導水管に水が流下していないときに、前記電源装置に蓄電された電力によって前記発電装置を駆動させ、前記ポンプを駆動させて揚水してもよい。 Further, when water is not flowing down the water conduit, the electric power stored in the power supply device may be used to drive the power generation device and drive the pump to pump up water.

本発明によれば、ポンプの駆動に要する電力の使用量を少なくし得る水力発電システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the hydroelectric power generation system which can reduce the consumption of the electric power which drive of a pump requires can be provided.

第1の形態に係る水力発電システムの構成図である。1 is a configuration diagram of a hydroelectric power generation system according to a first embodiment; FIG. 発電装置の構造を説明する図であり、図2(A)は図1のA-A’断面図、図2(B)は図1のB-B’断面図である。2A is a cross-sectional view taken along the line A-A' in FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line B-B' in FIG. 1. FIG. 第1の形態に係る水力発電システムの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation|movement of the hydraulic power generation system which concerns on a 1st form. 第1の形態に係る水力発電システムの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation|movement of the hydraulic power generation system which concerns on a 1st form. 第1の形態に係る水力発電システムの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation|movement of the hydraulic power generation system which concerns on a 1st form. 第1の形態に係る水力発電システムの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation|movement of the hydraulic power generation system which concerns on a 1st form. 第2の形態に係る水力発電システムの構成図である。It is a block diagram of the hydraulic power generation system which concerns on a 2nd form. 第2の形態における貯水槽の排水機構を説明する図である。It is a figure explaining the drainage mechanism of the water tank in a 2nd form. 第2の形態における貯水槽の排水機構を説明する図である。It is a figure explaining the drainage mechanism of the water tank in a 2nd form. 第3の形態に係る水力発電システムの構成図である。It is a lineblock diagram of a hydraulic power generation system concerning a 3rd form. 第3の形態における貯水槽の排水機構を説明する図である。It is a figure explaining the drainage mechanism of the water tank in a 3rd form. 第3の形態における貯水槽の排水機構を説明する図である。It is a figure explaining the drainage mechanism of the water tank in a 3rd form.

(第1の形態)
図を参照しつつ、第1の形態に係る水力発電システムについて説明する。図1に示すように、水力発電システム1は、貯水槽10、電磁弁11、水位センサ12、導水管20、発電装置30a~30e、中継槽40a~40c、ポンプ50~52、連結部材60a~60c、復水管70a~70c、電源装置80、制御装置90を備える。
(first form)
A hydroelectric power generation system according to a first embodiment will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the hydroelectric power generation system 1 includes a water tank 10, an electromagnetic valve 11, a water level sensor 12, a water conduit 20, power generators 30a to 30e, relay tanks 40a to 40c, pumps 50 to 52, connecting members 60a to 60c, condensate pipes 70a to 70c, a power supply 80, and a control device 90.

貯水槽10は、水が貯水される槽である。貯水槽10と導水管20とは電磁弁11を介して接続されている。貯水槽10には、貯水される水の水位を検出する水位センサ12が設置されている。 The water tank 10 is a tank in which water is stored. The water tank 10 and the water conduit 20 are connected via an electromagnetic valve 11 . A water level sensor 12 is installed in the water tank 10 to detect the water level of the water to be stored.

導水管20は、貯水槽10から排出される水が流下する流路である。導水管20の上流側は貯水槽10から垂直方向に配置され、下流側はJ字状に折れ曲がっている。導水管20を流下した水は中継槽40cに排出される。 The water conduit 20 is a channel through which water discharged from the water tank 10 flows down. The upstream side of the water conduit 20 is arranged vertically from the water tank 10, and the downstream side is bent in a J shape. The water flowing down the conduit pipe 20 is discharged to the relay tank 40c.

導水管20の垂直部には間隔を空けて5つの発電装置30a~30eが設置されている。発電装置30a~30eは導水管20を流れる水の落下エネルギーを利用して発電する。発電装置30a~30eは、それぞれ電源装置80に電気的に接続されている。 Five power generators 30a to 30e are installed in the vertical portion of the water pipe 20 at intervals. The power generators 30a to 30e use the falling energy of the water flowing through the conduit 20 to generate power. The power generators 30a to 30e are electrically connected to the power supply device 80, respectively.

発電装置30a~30eは、図2(A)、(B)に示すように、ケーシング31、水車32、軸受け35、発電部36を備える。ケーシング31は導水管20に固定されており、ケーシング31の内部には、軸受け35によって水車32が回転可能に軸支されている。水車32は、回転軸33に複数の羽根34が設置されている。導水管20の一部の壁が除かれており、この箇所において羽根34が導水管20の内部に突出しており、導水管20内の水流を効率的に捕らえて水車32が回転するように構成されている。 The power generators 30a to 30e include a casing 31, a water wheel 32, bearings 35, and a power generator 36, as shown in FIGS. 2(A) and 2(B). A casing 31 is fixed to the water conduit 20 , and a water wheel 32 is rotatably supported inside the casing 31 by a bearing 35 . The water wheel 32 has a plurality of blades 34 mounted on a rotating shaft 33 . A part of the wall of the water conduit 20 is removed, and the blades 34 protrude into the water conduit 20 at this location, and are configured to efficiently catch the water flow in the water conduit 20 to rotate the water wheel 32. It is

発電部36は水車32の回転力を電力に変換する。発電部36は、水車32の回転力を電力に変換可能な構成であればよく、例えば、永久磁石を有するロータ、及び、コイルを有するステータを備える構成が挙げられる。 The power generation unit 36 converts the rotational force of the water turbine 32 into electric power. The power generation unit 36 may have a configuration capable of converting the rotational force of the water turbine 32 into electric power, and may include, for example, a configuration including a rotor having a permanent magnet and a stator having a coil.

中継槽40a~40cは、導水管20から排出された水を一時的に貯水するものである。ここでは、3つの中継槽40a~40cが配置されている。中継槽40cは、導水管20の下流側端部から排出された水を直接受けて貯水する。 The relay tanks 40a to 40c temporarily store the water discharged from the water pipe 20. As shown in FIG. Here, three relay tanks 40a to 40c are arranged. The relay tank 40c directly receives the water discharged from the downstream end of the conduit 20 and stores the water.

中継槽40cと中継槽40bとは、ポンプ52及び復水管70cを介して接続されている。また、中継槽40bと中継槽40aとは、ポンプ51及び復水管70bを介して接続されている。また、中継槽40aは、ポンプ50及び復水管70aを介して貯水槽10に接続されている。 The relay tank 40c and the relay tank 40b are connected via a pump 52 and a condensate pipe 70c. Also, the relay tank 40b and the relay tank 40a are connected via a pump 51 and a condensate pipe 70b. Also, the relay tank 40a is connected to the water tank 10 via a pump 50 and a condensate pipe 70a.

ポンプ50~52は、それぞれ中継槽40a~40cに貯水される水を揚水するポンプである。ポンプ50~52は、不図示の回転軸及び羽根を有する羽根車を備えている。ポンプ50~52は、羽根車の回転により水にエネルギーを付与して揚水可能な形態であればよく、渦巻ポンプやタービンポンプ等の遠心ポンプや、軸流ポンプ、射流ポンプ等のプロペラポンプ、カスケードポンプなどが挙げられる。ポンプ50~52は、同じ性能のものが用いられる。 The pumps 50 to 52 are pumps for pumping water stored in the relay tanks 40a to 40c, respectively. The pumps 50 to 52 have impellers having rotating shafts and blades (not shown). The pumps 50 to 52 may be in a form capable of imparting energy to water by rotation of the impeller and pumping the water. Centrifugal pumps such as centrifugal pumps and turbine pumps; A pump etc. are mentioned. The pumps 50-52 have the same performance.

そして、ポンプ50~52の羽根車の回転軸は、それぞれ隣接する発電装置30a、30c、30eの水車32の回転軸33と連結部材60a~60cによって連結されており、発電装置30a、30c、30eの水車32が回転すると、ポンプ50~52の羽根車も回転する構成である。 The rotating shafts of the impellers of the pumps 50 to 52 are connected to the rotating shafts 33 of the water wheels 32 of the adjacent power generators 30a, 30c, and 30e by connecting members 60a to 60c. When the water wheel 32 rotates, the impellers of the pumps 50 to 52 also rotate.

電源装置80は、主に充電回路、及び、充放電可能な蓄電池から構成され、複数の発電装置30a~30eで発電された電力を蓄電池に充電する。電源装置80は、不図示の電動装置、電熱装置、光源装置などの電力により駆動する種々の外部電力機器に出力するよう構成されていてもよい。また、蓄電池に充電された電力を発電装置30a、30c、30eに出力し、発電装置30a、30c、30eを駆動させることでポンプ50~52の駆動にも使用されるよう構成されていてもよい。 The power supply device 80 mainly includes a charging circuit and a chargeable/dischargeable storage battery, and charges the storage battery with electric power generated by the plurality of power generation devices 30a to 30e. The power supply device 80 may be configured to output power to various external power devices driven by electric power, such as an electric device, an electric heating device, and a light source device (not shown). Further, the electric power charged in the storage battery may be output to the power generators 30a, 30c, and 30e to drive the power generators 30a, 30c, and 30e, thereby driving the pumps 50 to 52. .

制御装置90は、後述するように、電磁弁11、水位センサ12、電源装置80を制御する。 The control device 90 controls the solenoid valve 11, the water level sensor 12, and the power supply device 80, as will be described later.

続いて、水力発電システム1の動作について説明する。まず、図3に示すように、水位センサ12が貯水槽10に一定量の水が貯まった状態を検出すると、制御装置90からの指令によって電磁弁11が開く。電磁弁11が開くと、図4に示すように、貯水槽10の水が排出され、導水管20を流下する。また、電磁弁11は一定量の水を排出させると閉じるよう、制御装置90によって制御される。例えば、電磁弁11の開放から一定時間経過すると、制御装置90は電磁弁11を閉じるよう制御したり、別途流量センサが設置され、流量センサによって一定量の水量が流れると電磁弁11を閉じたりする形態が挙げられる。 Next, operation of the hydraulic power generation system 1 will be described. First, as shown in FIG. 3, when the water level sensor 12 detects that a certain amount of water has accumulated in the water tank 10, the electromagnetic valve 11 is opened by a command from the control device 90. FIG. When the solenoid valve 11 is opened, the water in the water tank 10 is discharged and flows down the conduit 20 as shown in FIG. Also, the solenoid valve 11 is controlled by the controller 90 so as to close when a certain amount of water is discharged. For example, after a certain period of time has passed since the solenoid valve 11 was opened, the control device 90 controls the solenoid valve 11 to close, or a flow sensor is installed separately, and the solenoid valve 11 is closed when a certain amount of water flows according to the flow sensor. The form to do is mentioned.

貯水槽10から排出された水は導水管20を流れ、この水流によって、導水管20に設置されたそれぞれの発電装置30a~30eの水車32が回転し、発電部36にて発電する。発電部36で発電された電力は、電源装置80に充電されていく。 The water discharged from the water tank 10 flows through the water conduit 20, and this water flow rotates the water turbines 32 of the power generators 30a to 30e installed in the water conduit 20, and the power generation unit 36 generates electricity. The electric power generated by the power generation unit 36 is charged to the power supply device 80 .

そして、発電装置30a、30c、30eの水車32の回転軸33に連結している連結部材60a、60b、60cが回転するので、ポンプ50~52の羽根車も回転する。これにより、ポンプ52が稼働して、導水管20から中継槽40cに排出された水は、復水管70cを経由して中継槽40bへ揚水される。また、ポンプ51が稼働して、中継槽40bの水が復水管70bを軽油して中継槽40aへ揚水される。また、ポンプ50が稼働して、中継槽40aの水が復水管70aを経由して貯水槽10へと揚水される。 Since the connecting members 60a, 60b, 60c connected to the rotating shaft 33 of the water wheel 32 of the power generators 30a, 30c, 30e rotate, the impellers of the pumps 50-52 also rotate. As a result, the pump 52 is activated, and the water discharged from the water conduit 20 to the relay tank 40c is pumped up to the relay tank 40b via the condensate pipe 70c. Further, the pump 51 is operated, and the water in the relay tank 40b is pumped into the relay tank 40a as light oil in the condensate pipe 70b. Further, the pump 50 is operated, and the water in the relay tank 40a is pumped up to the water tank 10 via the condensate pipe 70a.

貯水槽10から一定量の水が排出された後、図5に示すように、電磁弁11が閉じ、導水管20の水の流れが停止する。このため、発電装置30a~30eが停止し、ポンプ50~52も停止する。 After a certain amount of water is discharged from the water tank 10, as shown in FIG. 5, the electromagnetic valve 11 is closed and the flow of water through the conduit 20 is stopped. As a result, the generators 30a-30e are stopped, and the pumps 50-52 are also stopped.

その後、電源装置80に蓄えられた電力の一部を使い、水を貯水槽10へ返送する。制御装置90の指令により、電源装置80から発電装置30a、30c、30eに電力が供給され、発電装置30a、30c、30e、及び、ポンプ50~52が再度稼働し、貯水槽10へ水が返送される。 After that, part of the electric power stored in the power supply device 80 is used to return the water to the water tank 10 . Power is supplied from the power supply device 80 to the power generators 30a, 30c, and 30e by a command from the control device 90, the power generators 30a, 30c, and 30e and the pumps 50 to 52 are operated again, and water is returned to the water tank 10. be done.

図6に示すように、水が貯水槽10に返送され、水位センサ12が貯水槽10に一定量の水が溜まった状態を検出すると、制御装置90の指令により、発電装置30a、30c、30eへの電力供給が停止されるとともに、再度電磁弁11が開放され、上記と同様のサイクルが繰り返される。 As shown in FIG. 6, when the water is returned to the water tank 10 and the water level sensor 12 detects that a certain amount of water has accumulated in the water tank 10, a command from the control device 90 causes the power generators 30a, 30c, and 30e to The power supply to is stopped, the electromagnetic valve 11 is opened again, and the same cycle as described above is repeated.

本実施の形態に係る水力発電システム1では、導水管20を流下する水の力を利用して水車32を回転させて発電させるとともに、水車32の回転を利用してポンプ50~52を稼働させていることから、ポンプ50~52の駆動に対して、発電された電力の使用量を抑えることが可能である。 In the hydraulic power generation system 1 according to the present embodiment, the force of the water flowing down the water conduit 20 is used to rotate the water turbine 32 to generate power, and the rotation of the water turbine 32 is used to operate the pumps 50 to 52. Therefore, it is possible to reduce the amount of power generated for driving the pumps 50-52.

なお、電源装置80の充電用電力として、発電装置30a~30eからの電力に加えて、太陽光発電システムや風力発電システムから発生する電力を利用する構成としてもよい。また、電源装置80が商用電源に直接接続されてもよく、深夜電力等、経済的な電力を利用して蓄電池に充電し、蓄電池によりポンプ50~52を駆動するよう構成されていてもよい。このような構成とすることで、導水管20に水が流れていない状態において、ポンプ50~52の駆動に対して、発電された電力を使用せずに行うことができる。 In addition to the power from the power generators 30a to 30e, power generated from a solar power generation system or a wind power generation system may be used as charging power for the power supply device 80. FIG. Further, the power supply device 80 may be directly connected to a commercial power supply, or may be configured to charge a storage battery using economical power such as late-night power and drive the pumps 50 to 52 with the storage battery. By adopting such a configuration, the pumps 50 to 52 can be driven without using the generated electric power when water is not flowing through the water conduit 20 .

また、導水管20に水が流れていない状態において、発電装置30a、30c、30e、及び、ポンプ50~52を稼働させないようにしてもよい。例えば、貯水槽10は雨水を直接受けて貯水する形態や、別途設置された雨水貯水槽から水が流入する形態であってもよい。この場合、雨水によって貯水槽10の水位が増加し、一定量の水が溜まったことを水位センサ12が検出すると、電磁弁11が開き、貯水槽10から導水管20へ流水し、発電装置30a~30eの稼働による発電、ポンプ50~52の稼働による揚水が行われる。貯水槽10から一定量の水が排出され、電磁弁11が閉じると発電装置30a~30e、ポンプ50~52の稼働が停止し、揚水及び雨水によって再度貯水槽10に一定の水量が貯まると同様のサイクルが繰り返される。 Further, the power generators 30a, 30c, 30e and the pumps 50 to 52 may not be operated while water is not flowing through the water conduit 20. FIG. For example, the water tank 10 may have a form in which rainwater is directly received and stored, or a form in which water flows in from a separately installed rainwater reservoir. In this case, when the water level sensor 12 detects that the water level in the water storage tank 10 has increased due to rainwater and that a certain amount of water has accumulated, the electromagnetic valve 11 opens to allow water to flow from the water storage tank 10 to the water conduit 20 and generate a power generator 30a. 30e are operated to generate electricity, and pumps 50 to 52 are operated to pump up water. When a certain amount of water is discharged from the water storage tank 10 and the solenoid valve 11 is closed, the operation of the power generators 30a to 30e and the pumps 50 to 52 is stopped, and a certain amount of water is accumulated again in the water storage tank 10 by pumping and rainwater. cycle is repeated.

なお、この場合、貯水槽10から導水管20を通じて排出される水量は、ポンプ50~52の稼働による揚水量を上回ることから、一時的に貯水槽40cの貯水容量を超えるおそれがある。このため、導水管20から排出される水を直接受ける中継槽40cには、貯水容量を超えないよう排水路41が設けられていることが好ましい。そして、排水路41の設置高さは、導水管20を流れる水の勢いを維持すべく、導水管20の下流側端部よりも低いことが好ましい。 In this case, the amount of water discharged from the water tank 10 through the water conduit 20 exceeds the amount of water pumped by the operation of the pumps 50 to 52, and may temporarily exceed the water storage capacity of the water tank 40c. For this reason, it is preferable that the relay tank 40c, which directly receives the water discharged from the water conduit 20, is provided with a drainage channel 41 so as not to exceed the water storage capacity. The installation height of the drainage channel 41 is preferably lower than the downstream end of the water conduit 20 in order to maintain the momentum of the water flowing through the water conduit 20 .

また、上記では、5つの発電装置30a~30e、3つのポンプ50~52を備える形態について説明したが、水力発電システム1が設置される建物の高さ等に応じて、適宜数が変更されてもよい。 In the above description, a configuration including five power generators 30a to 30e and three pumps 50 to 52 has been described. good too.

(第2の形態)
第2の形態に係る水力発電システムについて説明する。図7に示すように、第2の形態に係る水力発電システム2は、貯水槽10、導水管20、発電装置30a~30e、中継槽40a~40c、ポンプ50~52、連結部材60a~60c、復水管70a~70c、電源装置80、制御装置90を備える。
(Second form)
A hydroelectric power generation system according to the second embodiment will be described. As shown in FIG. 7, the hydroelectric power generation system 2 according to the second embodiment includes a water tank 10, a water conduit 20, power generators 30a to 30e, relay tanks 40a to 40c, pumps 50 to 52, connecting members 60a to 60c, It has condensate pipes 70a to 70c, a power supply device 80, and a control device 90.

貯水槽10は、図8に示すように、フロート13、アーム14、フロート弁15、接続部材16を備える。フロート13は中空であり、水に浮くよう構成されている。アーム14の一端はフロート13に接続され、他端は貯水槽10の側壁に回動可能に接続されている。フロート13とフロート弁15は、接続部材16を介して接続されている。 The water tank 10 includes a float 13, an arm 14, a float valve 15, and a connecting member 16, as shown in FIG. The float 13 is hollow and configured to float on water. One end of the arm 14 is connected to the float 13 and the other end is rotatably connected to the side wall of the water tank 10 . The float 13 and float valve 15 are connected via a connecting member 16 .

フロート弁15は水の密度より大きく、水中に沈んで排水口を閉じる。また、フロート弁15の下部には凹部が形成されている。フロート弁15の側部にはガイドリング19が固定されており、貯水槽10に設置されているガイド棒17に沿って上下動可能に構成されている。なお、ガイドリング19はガイド棒17のストッパー18により、ガイド棒17から抜けないよう構成されている。また、フロート13とフロート弁15とをつなぐ接続部材16は容易に折れ曲がり可能な紐状体である。 Float valve 15 is greater than the density of water and sinks in water to close the drain. A recess is formed in the lower portion of the float valve 15 . A guide ring 19 is fixed to the side of the float valve 15 and is configured to be vertically movable along a guide rod 17 installed in the water tank 10 . The guide ring 19 is configured so as not to come off from the guide rod 17 by a stopper 18 of the guide rod 17 . Also, the connection member 16 connecting the float 13 and the float valve 15 is a string-like body that can be easily bent.

図8に示すように、貯水槽10内の水が少ない状態では、フロート13が下がっており、接続部材16がたるんだ状態となるため、フロート弁15は重力よって水中に沈み、排水口を閉じているため、貯水槽10内の水は排出されない。 As shown in FIG. 8, when the amount of water in the water tank 10 is low, the float 13 is lowered and the connection member 16 is slackened. Therefore, the water in the water tank 10 is not discharged.

貯水槽10内の水が増加していき、一定量の水が貯水されると、図9に示すように、浮上したフロート13が接続部材15を介してフロート弁15を引っ張る。これにより、フロート弁15が引き上げられ、排水口が開口し、貯水槽10の水が導水管20を流下する。 When the water in the water tank 10 increases and a certain amount of water is stored, the floating float 13 pulls the float valve 15 through the connecting member 15 as shown in FIG. As a result, the float valve 15 is pulled up, the drain port is opened, and the water in the water tank 10 flows down the water conduit 20 .

貯水槽10の排水口の周囲では、排水口に向かって引き込まれる水の流れが発生するとともに、排水口の真上では、排水口に向かって引き込まれる流れから作り出される上昇流が発生する。フロート弁15の下部には凹部が形成されているため、この上昇流を受けやすく、フロート弁15の下降が抑制される。このため、フロート弁15がすぐさま排水口を塞ぐことが抑えられる。排水が進み、貯水槽10の水位が低くなって上昇流が弱まると、フロート弁15が沈み、排水口を閉鎖する。これにより、貯水槽10内の一定量の水が排出されることになる。 Around the outlet of the water tank 10, a flow of water is generated that is drawn toward the outlet, and an upward flow created by the flow that is drawn toward the outlet is generated directly above the outlet. Since the float valve 15 has a recess formed in its lower portion, it is likely to receive this upward flow, and the float valve 15 is restrained from descending. Therefore, the float valve 15 is prevented from immediately closing the drain port. As the drainage progresses and the water level in the water tank 10 decreases and the upward flow weakens, the float valve 15 sinks and closes the drain port. As a result, a certain amount of water in the water tank 10 is discharged.

第2の形態に係る水力発電システム2は、上述した第1の形態の水力発電システム1のように貯水槽10に水位センサが設定されておらず、貯水槽10の水量に応じてフロート弁15が開閉し、貯水槽10の水の排出、停止を行う点で、水力発電システム1と相違している。その他の構成については、水力発電システム1と同様であるため、説明を省略する。 The hydraulic power generation system 2 according to the second embodiment does not have a water level sensor set in the water tank 10 like the hydraulic power generation system 1 according to the first embodiment described above, and the float valve 15 is opened and closed to discharge and stop the water in the water tank 10, which is different from the hydraulic power generation system 1. Since other configurations are the same as those of the hydroelectric power generation system 1, description thereof will be omitted.

(第3の形態)
第3の形態に係る水力発電システムについて説明する。第3の形態に係る水力発電システム3は、図10に示すように、貯水槽10、導水管20、発電装置30a~30e、中継槽40a~40c、ポンプ50~52、連結部材60a~60c、復水管70a~70c、電源装置80、制御装置90を備える。
(Third form)
A hydroelectric power generation system according to the third embodiment will be described. Hydraulic power generation system 3 according to the third embodiment, as shown in FIG. It has condensate pipes 70a to 70c, a power supply device 80, and a control device 90.

水力発電システム3では、図11に示すように、導水管20の上流側は逆U字状に形成されている。そして、この導水管20の上流側の端部は、下方を向いて貯水槽10の内部に配置されている。 In the hydraulic power generation system 3, as shown in FIG. 11, the upstream side of the water conduit 20 is formed in an inverted U shape. The upstream end of the water conduit 20 is arranged inside the water tank 10 so as to face downward.

貯水槽10に水が貯水されてゆき、図12に示すように、水位が導水管20の逆U字状の頂点を超えると、サイフォンの原理によって貯水槽10の中の水が排出され、導水管20を流下する。これにより、発電装置30a~30eが駆動する。 Water is stored in the water storage tank 10, and as shown in FIG. 12, when the water level exceeds the top of the inverted U-shaped water conduit 20, the water in the water storage tank 10 is discharged by the siphon principle and is introduced. It flows down the water pipe 20 . As a result, the power generators 30a to 30e are driven.

貯水槽10の水の水位が導水管20の上流側の端部を下回ると、貯水槽10からの水の排出が停止する。そして、再度貯水槽10に貯水される水の水位が導水管20の逆U字状の頂点を超えると排水が行われる。 When the water level in the water tank 10 falls below the upstream end of the conduit 20, water discharge from the water tank 10 stops. Then, when the water level of the water stored in the water tank 10 again exceeds the top of the inverted U-shaped water conduit 20, the water is drained.

第3の形態に係る水力発電システム1は、上述した第1の形態の水力発電システム1のように貯水槽10に水位センサが設定されておらず、貯水槽10の水量に応じてサイフォンの原理で貯水槽10の水の排出、停止を行う点で、水力発電システム1と相違している。その他の構成については、水力発電システム1と同様であるため、説明を省略する。 The hydraulic power generation system 1 according to the third embodiment does not have a water level sensor set in the water tank 10 like the hydraulic power generation system 1 of the first embodiment described above, and the principle of siphoning according to the water amount in the water tank 10 It is different from the hydraulic power generation system 1 in that the water in the water tank 10 is discharged and stopped at . Since other configurations are the same as those of the hydroelectric power generation system 1, description thereof will be omitted.

1 水力発電システム
2 水力発電システム
3 水力発電システム
10 貯水槽
11 電磁弁
12 水位センサ
13 フロート
14 アーム
15 フロート弁
16 接続部材
17 ガイド棒
18 ストッパー
19 ガイドリング
20 導水管
30a~30e 発電装置
31 ケーシング
32 水車
33 回転軸
34 羽根
35 軸受け
36 発電部
40a~40c 中継槽
41 排水路
50~52 ポンプ
60a~60c 連結部材
70a~70c 復水管
80 電源装置
90 制御装置
1 Hydraulic Power System 2 Hydraulic Power System 3 Hydraulic Power System 10 Water Tank 11 Solenoid Valve 12 Water Level Sensor 13 Float 14 Arm 15 Float Valve 16 Connection Member 17 Guide Rod 18 Stopper 19 Guide Ring 20 Water Conduit 30a to 30e Power Generator 31 Casing 32 Water turbine 33 Rotating shaft 34 Blades 35 Bearing 36 Power generation unit 40a-40c Relay tank 41 Drainage channel 50-52 Pump 60a-60c Connection member 70a-70c Condensate pipe 80 Power supply device 90 Control device

Claims (8)

水が貯水される貯水槽と、
前記貯水槽から排出された水が流下する導水管と、
水車を有し、前記導水管に配置されて前記導水管を流れる水流によって発電する発電装置と、
前記発電装置に接続され、前記発電装置からの電力によって充電される電源装置と、
前記導水管から排出される水を貯水する中継槽と、
羽根車を有し、前記中継槽の水を揚水するポンプと、
前記中継槽から前記貯水槽へ水が経由する復水管と、を備え、
前記ポンプの前記羽根車の回転軸は、前記発電装置の前記水車の回転軸と連結している、
ことを特徴とする水力発電システム。
a water tank in which water is stored;
a water conduit through which water discharged from the water tank flows down;
a power generation device having a water wheel, disposed in the water conduit and generating power by a water flow flowing through the water conduit;
a power supply device connected to the power generator and charged with power from the power generator;
a relay tank for storing water discharged from the water conduit;
a pump that has an impeller and pumps up the water in the relay tank;
a condensate pipe through which water passes from the relay tank to the water storage tank,
The rotating shaft of the impeller of the pump is connected to the rotating shaft of the water wheel of the power generator,
A hydroelectric power generation system characterized by:
前記導水管に複数の前記発電装置が配置されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の水力発電システム。
A plurality of the power generators are arranged in the water conduit,
The hydroelectric power generation system according to claim 1, characterized in that:
複数の前記中継槽と、
複数の前記中継槽を繋ぐ復水管と、
それぞれの前記中継槽の水を揚水する複数の前記ポンプと、を備え、
それぞれの前記ポンプの前記羽根車の回転軸は、隣接する前記発電装置の前記水車の回転軸に連結している、
ことを特徴とする請求項2に記載の水力発電システム。
a plurality of relay tanks;
a condensate pipe connecting the plurality of relay tanks;
a plurality of pumps for pumping water in each of the relay tanks,
The rotary shaft of the impeller of each of the pumps is connected to the rotary shaft of the water wheel of the adjacent power plant.
3. The hydroelectric power generation system according to claim 2, characterized in that:
前記貯水槽に一定量の水が貯水されると間歇的に水が排出される、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の水力発電システム。
When a certain amount of water is stored in the water tank, the water is intermittently discharged.
4. The hydroelectric power generation system according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
前記貯水槽は水位センサ及び電磁弁を備え、
前記貯水槽に一定量の水が貯水されたことを前記水位センサが検出することによって前記電磁弁が開いて前記貯水槽の水が排出される、
ことを特徴とする請求項4に記載の水力発電システム。
The water tank is equipped with a water level sensor and a solenoid valve,
When the water level sensor detects that a certain amount of water has been stored in the water tank, the electromagnetic valve opens and the water in the water tank is discharged.
5. The hydroelectric power generation system according to claim 4, characterized in that:
前記貯水槽はフロート及び接続部材を介して前記フロートに接続されるフロート弁を備え、
前記貯水槽に貯水される水の水位の上昇に伴って前記フロートが浮上し、前記フロートが前記接続部材を介して前記フロート弁を引き上げることによって前記貯水槽の水が排出される、
ことを特徴とする請求項4に記載の水力発電システム。
The water tank comprises a float and a float valve connected to the float via a connecting member,
As the water level of the water stored in the water tank rises, the float rises, and the float pulls up the float valve via the connection member, whereby the water in the water tank is discharged.
5. The hydroelectric power generation system according to claim 4, characterized in that:
逆U字状に形成された前記導水管の上流側端部が前記貯水槽の内部に配置されており、
前記貯水槽に貯水される水の水位が前記導水管の逆U字状の頂点を超えることによって前記貯水槽の水が排出される、
ことを特徴とする請求項4に記載の水力発電システム。
An upstream end of the water conduit formed in an inverted U shape is arranged inside the water tank,
When the water level of the water stored in the water tank exceeds the top of the inverted U shape of the water conduit, the water in the water tank is discharged.
5. The hydroelectric power generation system according to claim 4, characterized in that:
前記導水管に水が流下していないときに、前記電源装置に蓄電された電力によって前記発電装置を駆動させ、前記ポンプを駆動させて揚水する、
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の水力発電システム。
When water is not flowing down the water conduit, the electric power stored in the power supply device drives the power generation device, and the pump is driven to pump water.
The hydroelectric power generation system according to any one of claims 1 to 7, characterized in that:
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