JP3227060U - Pumped storage generator using elevator system - Google Patents
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Abstract
【課題】乗用・荷物用のかごを、発電用水揚水槽として活用出来る構造とするエレベーターシステムを利用した揚水式発電装置を提供する。【解決手段】上位置に設置された上部水槽2と下位置に設置された下部水槽3が水圧管4によって接続され、水圧管4の下部に水車発電機5が設置され、水圧管4内を流下する発電用水によって発電を行うことができる水車発電機装置部Aと、エレベーターシステム揚水部Bとによって構成され、水車発電機装置部Aにエレベーターシステム揚水部Bを接続して設置し、全体を構造体1にて支持した。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pumped-storage power generation device using an elevator system having a structure in which a car for passengers and luggage can be utilized as a water pumping tank for power generation. SOLUTION: An upper water tank 2 installed at an upper position and a lower water tank 3 installed at a lower position are connected by a water pressure pipe 4, a water turbine generator 5 is installed below the water pressure pipe 4, and the inside of the water pressure pipe 4 is installed. It is composed of a turbine generator unit A that can generate electricity with the flowing water for power generation and an elevator system pumping unit B. The elevator generator pumping unit B is connected to the turbine generator unit A, and the whole is installed. It was supported by the structure 1. [Selection diagram] Figure 1
Description
本考案は、エレベーターシステムによる乗用・荷物用の昇降装置を、発電用水の揚水に供する様に工夫した揚水式発電装置に関する。 The present invention relates to a pumping-type power generation device which is devised so that an elevator/lifting device using an elevator system for pumping water for power generation.
従来の揚水式発電装置として、物体が液体に対して持つ浮力を利用して液体のレベルを変化させることにより、浮水槽を上下させ、浮水槽上部の液体を上部水槽へ移動させることを特徴とする、液体浮力を利用した揚水式発電装置が知られている。 A conventional pumped-storage power generation device is characterized in that the floating water tank is moved up and down and the liquid above the floating water tank is moved to the upper water tank by changing the liquid level using the buoyancy of an object with respect to the liquid. A pumped-storage power generation device that utilizes liquid buoyancy is known.
乗用・荷物用エレベータシステムの乗用・荷物用のかごを、発電用水揚水槽として活用できるように構成すれば、従来の揚水式発電装置よりも、効率的に発電を行うことができる可能性がある。但しこの場合、揚水槽を上昇させた後、発電用水を上部水槽に如何に早く給水するか、発電用水を水圧管・発電機を経て下部水槽に回収した発電用水を、如何に早く揚水槽に給水し、循環させるか、という課題を解決する必要がある。 If the passenger/luggage car of the passenger/luggage elevator system can be used as a water pumping tank for power generation, it may be possible to generate electricity more efficiently than conventional pumped-storage power generators. .. However, in this case, how quickly the power generation water is supplied to the upper tank after raising the pump tank, and how quickly the power generation water collected in the lower tank via the penstock/generator is transferred to the pump tank It is necessary to solve the problem of whether to supply water and circulate it.
本考案の「エレベーターシステムを利用した揚水式発電装置」は、上位置に設置された上部水槽と下位置に設置された下部水槽が水圧管によって接続され、水圧管の下部に水車発電機が設置され、水圧管内を流下する発電用水によって発電を行うことができる水車発電機装置部と、エレベーターシステム揚水部とによって構成され、水車発電機装置部にエレベーターシステム揚水部を接続して設置し、全体を構造体にて支持したことを特徴としている。 The "pumping-up type power generator using the elevator system" of the present invention is such that an upper water tank installed at an upper position and a lower water tank installed at a lower position are connected by a water pressure pipe, and a water turbine generator is installed below the water pressure pipe. The elevator system pumping unit is connected to the turbine generator unit, and is installed by connecting the elevator system pumping unit to the turbine generator unit. Is characterized by being supported by a structure.
尚、エレベーターシステム揚水部として、乗用又は荷物用のエレベーターシステムの乗用又は荷物用のかごを、発電用水を収容するための揚水槽を搭載した架台に置換したものを利用することが好ましく、また、揚水槽は、軽量かつ堅牢耐久性を有する素材によって形成され、エレベーターシステム揚水部の上部において、揚水槽が水車発電機装置部の上部水槽の高さまで上昇した際に揚水槽を傾倒させる傾倒支点材を上部水槽側の下部に配置するとともに、その反対側に1/4円の傾倒ガイドを設置することにより、揚水槽が上部水槽まで上昇した後、揚水槽が上部水槽側に傾倒して、揚水槽内の発電用水が上部水槽へ供給されるように構成し、揚水槽の壁材のうち、上部水槽側の壁材の高さ寸法が、他の壁材の高さ寸法よりも大きく設定されていることが好ましい。 Incidentally, as the elevator system pumping section, it is preferable to use a passenger or baggage basket of an elevator system for passengers or luggage, in which a cradle equipped with a pumping tank for containing water for power generation is replaced. The pumping tank is made of a material that is lightweight and durable, and is a tilting fulcrum material that tilts the pumping tank when it rises to the height of the upper tank of the turbine generator unit at the upper part of the elevator system pumping section. Is placed in the lower part of the upper water tank side, and by installing a tilting guide of 1/4 yen on the opposite side, the pumping tank is raised to the upper water tank, and then the pumping tank is tilted to the upper water tank side, The power generation water in the tank is configured to be supplied to the upper water tank, and the height dimension of the wall material on the upper water tank side of the wall material of the pumping tank is set to be larger than the height dimension of other wall materials. Preferably.
更に、揚水槽が、水車発電機装置部の下部水槽の高さまで降下した際に、下部水槽から揚水槽へ発電用水が供給され、下部水槽下への平行移動と揚水槽交代(システム上昇中に別の揚水槽に給水し交代を待つ)及び無移動給水等が有り、これらの中から迅速な給水方法を採用して給水することが好ましく、また、2機のエレベーターが1対で運用され、下部水槽より1号機揚水槽が発電用水の給水後に上昇し、上部水槽へ発電用水を給水し、発電可能な状態とし、給水完了後降下し、その間、下部水槽より2号機揚水槽が発電用水の給水後に上昇し、1号機揚水槽から上部水槽に供給された発電用水が上部水槽から無くなる前に、2号機揚水槽から上部水槽に発電用水が供給されるように構成することが好ましい。
Furthermore, when the pumping tank descends to the height of the lower tank of the turbine generator unit, the water for power generation is supplied from the lower tank to the pumping tank, and parallel movement to the lower tank and pumping tank replacement (during system rising) There is a water supply to another pump tank and waiting for a change) and non-moving water supply, and it is preferable to adopt a quick water supply method to supply water, and two elevators are operated as a pair, The
また、水車発電機装置部に対し、エレベーターシステム揚水部を複数設置することが好ましく、更に、水車発電機装置部は、下に下部水槽、上に上部水槽が設置され、これらが水圧管によって接続され、水圧管上部に水量調節弁が設けられて水量調節が行われ、水圧管下部に水車発電機が設置され、発電を行えるように構成することが好ましい。 In addition, it is preferable to install a plurality of elevator system pumping units for the turbine generator unit.In addition, the turbine generator unit has a lower water tank below and an upper water tank above, and these are connected by hydraulic pipes. It is preferable that a water amount control valve is provided on the upper part of the water pressure pipe to adjust the water amount, and a water turbine generator is installed on the lower part of the water pressure pipe so that power can be generated.
本考案の揚水式発電装置は、天板の無い揚水槽を載せ固定支持するだけの架台のみのエレベーターシステムとすることができ、軽量化を図ることができる。また、エレベーターシステム揚水部の上部に、揚水槽を傾倒させるための傾倒支点材と1/4円の傾倒ガイドを設置することにより、上昇後の揚水槽の傾倒が可能となり、短時間で発電用水を上部水槽へ供給することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The pumped-storage power generation device of the present invention can be an elevator system having only a pedestal for mounting and fixing and supporting a pumping tank without a top plate, and can reduce the weight. Also, by installing a tilting fulcrum material for tilting the pumping tank and a 1/4 yen tilting guide above the pumping section of the elevator system, the pumping tank after tilting can be tilted, and the water for generating water can be generated in a short time. Can be supplied to the upper water tank.
尚、エレベーターシステム揚水部が1機のみである場合、1回の揚水量を往復時間で割った水量が1秒当たりの発電量となり、不効率であるため、これを解消する為、エレベーターシステム揚水部は2機を1対(1セット)で運用することが好ましく、これにより時間的なロスを解消し、常時発電が可能となる。 If there is only one elevator system pumping unit, the amount of water generated by dividing one pumping amount by the round-trip time is the power generation amount per second, which is inefficient. It is preferable that the unit operates two units in a pair (one set), which eliminates time loss and enables constant power generation.
本考案の揚水式発電装置は、一つの水車式発電機装置部に対し、複数のエレベーターシステム揚水部を設置することにより、比較的大きな容量の発電が可能となる。また、本考案の揚水式発電装置は、高低差の位置エネルギーによって発電が実行されるので、大容量発電を実現するために設置面積を拡大する必要が無く、可能な高度化で可能となる。 The pumped-storage power generator of the present invention can generate a relatively large amount of power by installing a plurality of elevator system pumped-up parts for one turbine-type generator device part. In addition, since the pumped-storage power generation device of the present invention generates electric power by the potential energy of the height difference, it is not necessary to expand the installation area to realize large-capacity power generation, and it is possible with the possible advancement.
本考案の揚水式発電装置は、発電用水が循環するため、基本的に発電用水を補給する必要が無く(蒸発分のみ補給すれば足りる)、非常に経済的である。また、本考案の揚水式発電装置はCO2を排出せず、環境に優しい発電装置である。 Since the pumped-storage power generator of the present invention circulates the power generation water, basically there is no need to replenish the power generation water (it is sufficient to replenish only the vaporized portion), and it is very economical. Further, the pumped-storage power generation device of the present invention does not emit CO 2 and is an environment-friendly power generation device.
本考案の揚水式発電装置は、天候に左右されず、昼夜の区別無く、常時発電が可能である。また、設置場所を選ばず、山岳地である必要は無く、平坦な土地でも、地上式、地下式、或いは、半地下式とすることが可能である。更に、本考案の揚水式発電装置を工場等に設置した場合、電力会社のインフラ送配電線が不要となり、送配電設備費の軽減及び電圧降下による損失の軽減を見込める。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The pumped-storage power generation device of the present invention is capable of constant power generation regardless of the day and night regardless of the weather. Further, it does not have to be installed in any place and does not need to be a mountainous area, and even on a flat land, it can be an above-ground type, an underground type, or a semi-underground type. Furthermore, when the pumped-storage power generation device of the present invention is installed in a factory or the like, the infrastructure company's infrastructure transmission and distribution lines are not needed, and it is expected that the cost of power transmission and distribution equipment and the loss due to voltage drop will be reduced.
本考案の揚水式発電装置における発電利得を試算する。揚水槽の重量を「500kg」、揚水槽を載せ、固定支持するだけの架台の重量を「100kg」、揚水槽に貯留する発電用水の重量を「2400kg」、エレベーター速度を「4m/秒」、上部水槽への放水時間を「3秒」、電動機容量を「26kW」、揚程を「42m」、落差を「33m」として計算する。 A trial calculation of the power generation gain in the pumped storage power generation device of the present invention will be made. The weight of the pumping tank is "500 kg", the weight of the platform for mounting and supporting the pumping tank is "100 kg", the weight of the power generation water stored in the pumping tank is "2400 kg", the elevator speed is "4 m/sec", Calculation is performed assuming that the water discharge time to the upper water tank is "3 seconds", the electric motor capacity is "26 kW", the lift is "42 m", and the head is "33 m".
まず、発電用水量Q(秒)は、
Q=揚水槽容量m3/上昇放水必要時間(揚程m÷速度4m/秒+放水時間3秒)
=2.4/(42÷4+3)
=2.4/13.5
=0.177秒(m3/秒)
となる。
First, the amount of power generation water Q (second) is
Q = pumping tank capacity m 3 / rising water discharge required time (lift m ÷ speed 4 m/sec +
=2.4/(42÷4+3)
=2.4/13.5
= 0.177 seconds (m 3 /second)
Becomes
落差H=33m、総合効率η=0.8とすると、水力発電容量P(kW)は、
P=9.8×Q(m3/秒)×H(m)×η
=9.8×0.177×33×0.8
=45.8(kW)
となる。
Assuming that the head H is 33 m and the total efficiency η is 0.8, the hydroelectric power generation capacity P (kW) is
P=9.8×Q(m 3 /sec)×H(m)×η
=9.8×0.177×33×0.8
= 45.8 (kW)
Becomes
発電利得(kW)は、「水力発電容量−電動機容量」であるので、
=45.8−26
=19.8(kW)
が得られる。
Since the power generation gain (kW) is "hydroelectric power generation capacity-motor capacity",
=45.8-26
= 19.8 (kW)
Is obtained.
水車発電機装置部A(1基)に対し、2対のエレベーターシステム揚水部Bを設置すると、19.8×2=39.6(kW)、4対のエレベーターシステム揚水部Bを設置すると、19.8×4=79.2(kW)、8対のエレベーターシステム揚水部Bを設置すると、19.8×8=158.4(kW)となり、比較的大きな容量の発電が可能となる。 If 2 pairs of elevator system pumping section B is installed for the turbine generator unit A (1 unit), 19.8×2=39.6 (kW), if 4 pairs of elevator system pumping section B are installed, When 19.8×4=79.2 (kW) and 8 pairs of elevator system pumping section B are installed, it becomes 19.8×8=158.4 (kW), and it is possible to generate a relatively large capacity.
尚、上記発電利得の試算においては、揚程を「42m」、落差を「33m」としているが、揚程を「19m」、落差を「10m」とし、他の条件は変更しなかった場合についても試算してみると、まず、発電用水量Q(秒)は、
Q=揚水槽容量m3/上昇放水必要時間(揚程m÷速度4m/秒+放水時間3秒)
=2.4/(19÷4+3)
=2.4/7.75
=0.309秒(m3/秒)
となる。
In addition, in the above calculation of the power generation gain, the head is "42 m" and the head is "33 m", but the head is "19 m", the head is "10 m", and other conditions are not changed. Then, first of all, the amount of water for power generation Q (second) is
Q = pumping tank capacity m 3 / rising water discharge required time (lift m ÷ speed 4 m/sec +
=2.4/(19÷4+3)
=2.4/7.75
= 0.309 seconds (m 3 /second)
Becomes
落差H=10m、総合効率η=0.8とすると、水力発電容量P(kW)は、
P=9.8×Q(m3/秒)×H(m)×η
=9.8×0.309×10×0.8
=24.2(kW)
となる。
Assuming that the head H is 10 m and the total efficiency η is 0.8, the hydroelectric power generation capacity P (kW) is
P=9.8×Q(m 3 /sec)×H(m)×η
=9.8×0.309×10×0.8
=24.2 (kW)
Becomes
発電利得(kW)は、「水力発電容量−電動機容量」であるので、
=24.2−26
=−1.8(kW)
となり、発電利得は負となる。従って、本考案の揚水式発電装置によって発電を行うためには、揚程及び落差を十分な高さに設定することが必要である。
Since the power generation gain (kW) is "hydroelectric power generation capacity-motor capacity",
=24.2-26
=-1.8 (kW)
And the power generation gain becomes negative. Therefore, in order to generate electricity by the pumped-storage power generation device of the present invention, it is necessary to set the pumping head and the head to a sufficient height.
以下、図面に従って本考案の実施形態について説明する。図1は、本考案「エレベーターシステムを利用した揚水式発電装置」の概略構成を示す図である。図示されているようにこの揚水式発電装置は、水車発電機装置部Aと、エレベーターシステム揚水部Bとを有している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a “pumped-storage power generation device using an elevator system” of the present invention. As shown in the figure, the pumped-storage power generation device has a turbine generator unit A and an elevator system pumping unit B.
水車発電機装置部Aは、上位置に設置された上部水槽2と、下位置に設置された下部水槽3が、水圧管4によって接続される構成となっている。尚、水圧管4の上部には水量調節弁6が配置され、水量を調節することができ、また、水圧管4の下部には水車発電機5が設置されており、発電用水11によって発電を行うことができる。
The turbine generator unit A has a configuration in which an
図2は、水車発電機装置部Aに対するエレベーターシステム揚水部Bの配置関係を示す平面図である。本実施形態においては、一つの水車発電機装置部Aに対し、二組のエレベーターシステム揚水部Bが配置されている。尚、図3に示すように、四組のエレベーターシステム揚水部Bを配置してもよい。 FIG. 2 is a plan view showing the positional relationship of the elevator system pumping section B with respect to the turbine generator unit A. In this embodiment, two sets of elevator system pumping units B are arranged for one turbine generator unit A. As shown in FIG. 3, four elevator system pumping units B may be arranged.
図4は、本考案の揚水式発電装置の初期起動方法の説明図である。初期起動時は、発電機盤7及びエレベーター制御盤12に電源が無いので、外部電源による起動運転を行う。また、各揚水槽10に発電用水11を給水する。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an initial starting method of the pumped-storage power generation device of the present invention. At the time of initial startup, since the generator panel 7 and the
図5〜図8は、本考案の揚水式発電装置の動作態様の説明図である。図5に示すように、エレベーターシステム昇降装置13によって、エレベータシステム架台9(A−1号機)、及び、発電用水11を貯留した揚水槽10(A−1号機)を上昇させ、同時に、エレベータシステム架台9(B−1号機)、及び、発電用水11を貯留した揚水槽10(B−1号機)を上昇させる。このとき、待機中の揚水槽10(A−2号機)、及び、揚水槽10(B−2号機)に、発電用水11を供給する。
5 to 8 are explanatory views of operation modes of the pumped-storage power generation device of the present invention. As shown in FIG. 5, the elevator system elevating/lowering
揚水槽10(A−1号機)及び揚水槽10(B−1号機)が上部水槽2より上方の位置まで上昇すると、図6に示すように、傾倒ガイド15によって、揚水槽10(A−1号機)及び揚水槽10(B−1号機)が上部水槽2側へ傾倒することになり、揚水槽10(A−1号機)及び揚水槽10(B−1号機)内の発電用水11が上部水槽2へ流入し、ここから発電用水11が水圧管4内を流下して、水車発電機5に供給される。水車発電機5に発電用水11が供給されると、水車発電機5の水車が回転し、発電が行われる。
When the pumping tank 10 (No. A-1) and the pumping tank 10 (No. B-1) are lifted to a position above the
揚水槽10(A−1号機)及び揚水槽10(B−1号機)は、上部水槽2へ発電用水11を供給した後、図7に示すように降下し、これらと入れ替わりに、揚水槽10(A−2号機)及び揚水槽10(B−2号機)が上昇する。揚水槽10(A−2号機)及び揚水槽10(B−2号機)が上部水槽2より上方の位置まで上昇すると、傾倒ガイド15によって、揚水槽10(A−2号機)及び揚水槽10(B−2号機)が上部水槽2側へ傾倒することになり、揚水槽10(A−2号機)及び揚水槽10(B−2号機)内の発電用水11が上部水槽2へ流入し、ここから発電用水11が水圧管4内を流下して、水車発電機5に供給され、発電が行われる。
The pumping tank 10 (No. A-1) and the pumping tank 10 (No. B-1), after supplying the power generation water 11 to the
揚水槽10(A−1号機)及び揚水槽10(B−1号機)が下部水槽3より下方の位置まで下降すると、図8に示すように、下部水槽3内の発電用水11が、給水弁8を経由して、揚水槽10(A−1号機)及び揚水槽10(B−1号機)へ供給される。このようにして発電用水11が循環し、水車発電機5によって発電が行われる。
When the pumping tank 10 (No. A-1) and the pumping tank 10 (No. B-1) are lowered to a position below the
本考案の揚水式発電装置を工場・プラント場内に設置し、又は、工場建屋・機器の構造物に共架した場合、場内負荷設備用自家発電装置として利用することができ、電力会社の発電量と契約電力料の減少に努め得る。 When the pumped-storage power generator of the present invention is installed in a factory/plant site or is installed together with the structure of a factory building/equipment, it can be used as a private power generator for on-site load equipment, and the power generation amount of the power company And you can try to reduce the contract electricity charge.
本考案の揚水式発電装置を集合住宅等の敷地内又は構造物に共架した場合、住宅負荷設備用自家発電装置として利用することができ、電力会社の発電量と契約電力料の減少に努め得る。 When the pumped-storage power generation device of the present invention is placed together with the site of a housing complex or a structure, it can be used as a private power generation device for residential load equipment, and strive to reduce the amount of power generation and contract electricity charges of electric power companies. obtain.
地下街等の新規開発に際して、掘削範囲を少し広げて、本考案の揚水式発電装置を設置した場合、負荷設備用自家発電装置として利用することができ、電力会社の発電量と契約電力料の減少に努め得る。 When the pumping type power generation device of the present invention is installed by expanding the excavation range a little during new development of an underground mall, it can be used as a private power generation device for load facilities, reducing the amount of power generation and contract electricity charges of power companies. Can strive to.
1:構造体、
2:上部水槽、
3:下部水槽、
4:水圧管、
5:水車発電機、
6:水量調節弁、
7:発電機盤、
8:給水弁、
9:エレベーターシステム架台、
10:揚水槽、
11:発電用水、
12:エレベーター制御盤、
13:エレベーターシステム昇降装置、
14:傾倒支点材、
15:傾倒ガイド、
A:水車発電機装置部、
B:エレベーターシステム揚水部
1: structure,
2: Upper tank,
3: Lower tank,
4: penstock,
5: turbine generator,
6: Water quantity control valve,
7: generator panel,
8: Water supply valve,
9: Elevator system mount,
10: pumping tank,
11: Water for power generation,
12: Elevator control panel,
13: Elevator system lifting device,
14: Tilt support material,
15: Tilt guide,
A: turbine generator unit,
B: Elevator system pumping section
Claims (7)
水車発電機装置部にエレベーターシステム揚水部を接続して設置し、全体を構造体にて支持したことを特徴とする、エレベーターシステムを利用した揚水式発電装置。 The upper water tank installed in the upper position and the lower water tank installed in the lower position are connected by the penstock, and the turbine generator is installed under the penstock, and power can be generated by the power generation water flowing down in the penstock. It consists of a turbine generator unit and an elevator system pumping unit,
A pumped-storage power generator using an elevator system, characterized in that an elevator system pumping unit is connected to the turbine generator unit and installed, and the whole is supported by a structure.
エレベーターシステム揚水部の上部において、揚水槽が水車発電機装置部の上部水槽の高さまで上昇した際に揚水槽を傾倒させる傾倒支点材を上部水槽側の下部に配置するとともに、その反対側に1/4円の傾倒ガイドを設置することにより、揚水槽が上部水槽まで上昇した後、揚水槽が上部水槽側に傾倒して、揚水槽内の発電用水が上部水槽へ供給されるように構成し、
揚水槽の壁材のうち、上部水槽側の壁材の高さ寸法が、他の壁材の高さ寸法よりも大きく設定されていることを特徴とする、請求項1記載のエレベーターシステムを利用した揚水式発電装置。 The pumping tank is made of lightweight and durable material,
In the upper part of the elevator system pumping section, a tilting fulcrum material that tilts the pumping tank when the pumping tank rises to the height of the upper part of the turbine generator unit is placed at the lower part of the upper tank side, and on the opposite side, 1 By installing a tilting guide of /4 yen, after the pumping tank is raised to the upper tank, the pumping tank is tilted to the upper tank side so that the power generation water in the pumping tank is supplied to the upper tank. ,
Among the wall materials of the pumping tank, the height dimension of the wall material on the upper water tank side is set to be larger than the height dimension of the other wall materials, The elevator system according to claim 1 is used. Pumped-up type power generator.
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