JP5115892B2 - Method and apparatus for generating electricity by installing a hydro turbine in a connecting pipe through which water circulates - Google Patents
Method and apparatus for generating electricity by installing a hydro turbine in a connecting pipe through which water circulates Download PDFInfo
- Publication number
- JP5115892B2 JP5115892B2 JP2010006403A JP2010006403A JP5115892B2 JP 5115892 B2 JP5115892 B2 JP 5115892B2 JP 2010006403 A JP2010006403 A JP 2010006403A JP 2010006403 A JP2010006403 A JP 2010006403A JP 5115892 B2 JP5115892 B2 JP 5115892B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water
- water flow
- propeller
- power generation
- energy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Description
本発明は、水の循環する連結管にプロペラとプロペラ型水車で構成する発電用とエネルギー補填用の二つの水力タービンを配備し、発電により減少した水流のエネルギーをエネルギー補填用水力タービンと発電用水力タービンのプロペラで補填し、補填した水流のエネルギーで発電用水力タービンのプロペラ型水車を回転させ、発電機を駆動して発電をおこなう。発電により減少した水流のエネルギーは再び同じ方法で補填し、エネルギーを補填した水流で再び発電をおこなう水の循環する連結管に水力タービンを配置し発電をする方法とその装置に関するものである。 In the present invention, two hydro turbines for power generation and energy compensation constituted by a propeller and a propeller type turbine are provided in a connecting pipe through which water circulates, and the energy of the water flow reduced by the power generation is supplied to the energy supplement hydro turbine and power generation water. A propeller of a power turbine is used to compensate, and the propeller type turbine of the hydro turbine for power generation is rotated by the energy of the compensated water flow to generate electricity by driving the generator. The present invention relates to a method and an apparatus for generating power by arranging a hydro turbine in a connecting pipe for circulating water in which the energy of the water flow reduced by power generation is supplemented again by the same method, and power is generated again by the water flow supplemented with energy.
水力発電には、高落差で小流量の水流には衝動水車が使用され、中落差で大流量の水流には反動水車が使用される。これらの発電には衝動水車では水圧管が、また反動水車では貯水池が必要であり、発電コストを維持するために、これらの設備の築造に要する費用に見合う発電量が必要となり、施設の規模は大きくなる。 For hydropower generation, impulse water turbines are used for high-head and small-flow water streams, and reaction turbines are used for medium-and-high water streams. These power generations require hydraulic pipes for impulse water turbines and reservoirs for reaction water turbines.To maintain power generation costs, the amount of power generation commensurate with the cost required to build these facilities is required. growing.
水力発電は、炭化水素系燃料を使用せず二酸化炭素を発生しない地球温暖化防止のための有効な方法であり、風を待つ風力発電、あるいは太陽光を待つ太陽光発電と異なり安定的に電気を供給する方法である。しかしながら、発電に必要な落差と貯水池を築造できる地形は少なく、あったにしても水力発電に必要な落差と水量を確保できる河川や海の水面では、水利権や漁業権などの利水面からの利害が錯綜することが多く利用することは難しい。この状況下、地球温暖化防止のための有効な方法として、発電コストが安く容易に建設できる水力発電が望まれ、これまでにもこのための技術が公開されている。 Hydroelectric power generation is an effective method for preventing global warming that does not use carbonaceous fuel and does not generate carbon dioxide. Unlike wind power generation that waits for the wind or solar power generation that waits for sunlight, it can stably generate electricity. It is a method of supplying. However, there are few terrain that can build a head and reservoir necessary for power generation, and even if there is a head and water volume that can secure a head and water volume necessary for hydropower generation, water and fishery rights and other water use rights It is difficult to use because there are many conflicting interests. Under such circumstances, as an effective method for preventing global warming, hydroelectric power generation that can be easily constructed at low power generation cost is desired, and techniques for this purpose have been disclosed so far.
例えば、特許文献1は、水力発電において通例、施設毎に異なる水流の落差と流量に合わせて個別に製造される軸流水車発電装置を、同じ仕様の複数の量産型軸流水車発電装置に置き換え、量産効果で発電コストを下げようとするものである。
For example,
特許文献1においては、個別に製造される軸流水車発電装置を複数個の量産型の軸流水車発電装置に置換えることにより、口径が小さくなり回転が速くなる軸流水車は、水車のブレードの水の流入する角度を大きくとり回転数を減少させる。これにより増える軸流水車の後流の残エネルギーは、同一軸線上に軸流水車を二個配備し、先の軸流水車で水流のエネルギーの一部を回収し、反転する後流に水の流入する角度を合わせた後の軸流水車で残エネルギーを回収、回転方向の異なる二つの軸流水車の出力は、二個の軸流水車の軸を二重の軸とし、各々で異なる軸の回転方向を歯車で整合し回収する。複数の量産型軸流水車発電装置の出力を一個の発電装置に伝達する場合はベルトもしくは歯車で伝達し、発電装置の量産効果により発電コストを下げようとするものである。
In
また、特許文献2は、水流を起す二個の軸流水車であるプロペラと、起された水流で回転するプロペラ型水車で構成し水中の管路に配備した水力タービンで、発電コストの安い電力を供給しようとするものである。
特許文献2においては、水中に配備した二個のプロペラとプロペラ型水車で構成する水力タービンの先プロペラのブレード先端部の水の流入する角度にプロペラの回転用動力として水を噴射し、プロペラを回転させ周辺の水を吸引加速し水流とする。この水流でより口径の大きな後プロペラを回転させながら、先プロペラと同じ方法で水を噴射し後プロペラを回転させ、口径の差で周辺の水を吸引加速し、より大きなエネルギーをもつ水流とし、この水流でプロペラ型水車を回転させ発電機を駆動し発電する。発電によりエネルギー量が減少し減速した水流は回収せず排出するものである。
In
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、水流の落差と流量に合わせ個別に製造された軸流水車発電装置から、量産型の軸流水車発電装置への置き換えは、複数の軸流水車発電装置の出力を発電装置に伝達するベルトもしくは歯車などの出力伝達装置や、複数個の軸流水車装置を配備するための止水区画工事などの水流の流路の変更のための付帯土木工事が必要となること。また、量産効果から軸流水車発電装置単体で使用することも考えられるが、この場合は規模の大きな土木工事を必要としない既存の貯水池や河川や海面を利用することになり、水利権や漁業権などの利水面から立地の制約があり、ともに発電コストを下げることは難しい。
However, in the invention disclosed in the above-mentioned
また、上述の特許文献2に開示された発明においては、プロペラが前方からの水流で回転し、これに回転用動力を与えれば水流を加速し、回転用動力をプロペラのブレード先端部の水の流入する角度に水を噴射する方法で与えれば、プロペラの遠心加速力により、少ない動力量でプロペラを回転させることができる。これにより前プロペラと、より口径の大きい後プロペラの二個のプロペラを回転軸で連結せず直列に並べ、前プロペラをブレード先端部の水の流入する角度に水を噴射する方法で回転させ水流を起し、この水流の回転方向に合わせ後プロペラのブレードの水の流入する角度に水流を受け回転させる。さらに後プロペラを前プロペラと同じ水を噴射する方法で回転用動力を与え回転させることにより、大きなエネルギー量の水流をつくり出すことができる。この水流でプロペラ型水車を回転させ、発電機を駆動し発電しようとするものである。しかしながら発電後の水流はエネルギーの減少で減速するとはいえ拡散する回転水流であり、発電量が大きいほど排出量は増え水流の影響を緩和するには広い水面が必要となり、水利権や漁業権などの利水面からの調整で立地が制約される。
In the invention disclosed in
本発明は、水流を管路に循環させ利水面からの制約のない水力発電をおこなおうとするものであり、発電量を安定させるため、発電で減少した水流のエネルギーを常時同じエネルギー量に補填し発電用水力タービンのプロペラ型水車に吹き込むこと、併せて水の循環による蓄積熱量で上昇する水温により水が膨張し、水流のエネルギー量が増えることを防ぐため、水流を常時一定の温度とし、水流のエネルギー量を安定させることを目的とする。 The present invention is intended to perform hydroelectric power generation by circulating the water flow through the pipeline without any restriction from the water utilization surface. In order to stabilize the power generation amount, the energy of the water flow reduced by power generation is always compensated for the same energy amount. In order to prevent water from expanding due to the water temperature rising due to the accumulated heat generated by circulation of water, and blowing into the propeller type turbine of the power generation hydro turbine, the water flow is always kept at a constant temperature, The purpose is to stabilize the amount of energy in the water stream.
本発明による水の循環する連結管に水力タービンを配備し発電する方法は、循環する水流を発電用水力タービンのプロペラで加速し、発電に必要な常時同じエネルギー量にした水流により、発電用水力タービンのプロペラ型水車を回転させ水流のエネルギーを発電エネルギーに転換する発電の工程と、水流の循環により時間の経過とともに蓄積する熱量で温度が上昇する水流の一部を管路から取り出し冷却、冷却した水を管路の水流に戻し混合冷却することにより水流を常時一定の温度に保つ水温維持工程と、発電によりエネルギー量が減少し減速され大きな管路を流れる水流の一部を、エネルギー補填用水力タービンで加速し残りの水流を捲き込み集合、発電用水力タービンのプロペラに水流を集約するために水流のエネルギーの一部を補填する工程で構成し、この水流を発電の工程に送ることにより水の循環する連結管に水力タービンを配備し発電する作用を有する。 According to the present invention, a method for generating power by installing a hydro turbine in a connecting pipe through which water circulates is the method of accelerating the circulating water flow with a propeller of a power generation hydro turbine, and using the water flow always having the same energy amount necessary for power generation, A power generation process that rotates the turbine's propeller type turbine to convert the energy of the water flow into power generation energy, and a part of the water flow whose temperature rises due to the amount of heat accumulated over time due to the circulation of the water flow is extracted from the pipe line and cooled and cooled The water temperature is maintained at a constant temperature by returning the collected water back to the water flow in the pipeline, and a portion of the water flow that flows through the large pipeline that has been decelerated and reduced in energy generation due to power generation. A part of the energy of the water flow is supplemented in order to accelerate with the power turbine and collect the remaining water flow and consolidate the water flow into the propeller of the power generation hydro turbine. To configure in step has the effect of deploying the hydroelectric turbine generator to the connecting pipe for water circulation by sending the water to the power generation process.
前記発電の工程では、水流を常時一定の温度に保つ工程からの水流の一部をエネルギー補填用水力タービンで加速し、水流全体を発電用水力タービンのプロペラに集約する。この水流で発電用水力タービンのプロペラを回転させながら、さらに水の噴流でプロペラを回転させ水流を加速。水の噴流量でプロペラの回転数を設定し水流の速度を一定とすることにより、水流のエネルギーを発電に必要な常時同じエネルギー量とし、プロペラ型水車を回転させ発電機を駆動、水流のエネルギーを発電エネルギーに転換し発電する作用を有する。 In the power generation step, a part of the water flow from the step of constantly maintaining the water flow at a constant temperature is accelerated by an energy supplementing hydro turbine, and the entire water flow is concentrated on the propeller of the power generation hydro turbine. While rotating the propeller of the power generation hydro turbine with this water flow, the water flow is further accelerated by rotating the propeller with the water jet. By setting the rotation speed of the propeller with the water jet flow rate and keeping the water flow speed constant, the water flow energy is always the same as the energy required for power generation, the propeller turbine is rotated to drive the generator, and the water flow energy Has the effect of generating electricity by converting the energy into power generation energy.
前記水温維持工程では、水流の循環で蓄積した熱量により温度が上昇する水を、設定温度に冷却した水と混合し元の温度に戻すため、水流と混合で水流を元の温度に戻すことのできる量の水を水流から取り出し、これを設定温度に冷却し同じ量の水を再び水流に戻し混合することにより、水流の温度を常時一定の温度に保ち、水温の上昇による水流のエネルギー量の増加を防ぐ作用を有する。 In the water temperature maintaining step, the water whose temperature rises due to the amount of heat accumulated in the circulation of the water flow is mixed with the water cooled to the set temperature and returned to the original temperature. Therefore, the water flow is returned to the original temperature by mixing with the water flow. By taking out as much water as possible from the water stream, cooling it to the set temperature and mixing the same amount of water back into the water stream, the temperature of the water stream is always kept constant, and the energy amount of the water stream due to the rise in water temperature is reduced. Has the effect of preventing increase.
前記水流のエネルギーの一部を補填する工程では、発電によりエネルギー量が減少し減速により管径の大きな管路を流れる水流の一部で、管路より管径の小さいエネルギー補填用水力タービンのプロペラを回転させながら、さらに水の噴流でプロペラを回転させ、次の工程でのプロペラ型水車の回転により減速しても管路の水流より速い速度の水流になるよう水流の一部を加速する。この水流でプロペラ型水車を回転させ水流を減速し拡散させ、前の工程のプロペラの回転で反転した水流を、管路とエネルギー補填用水力タービンの間を流れる水流と同じ回転方向とし、これを捲き込み水流を集合し発電用水力タービンのプロペラに水流を集約する。水流の集約により発電用水力タービンのプロペラは回転数を設定することで、発電に必要な常時同じエネルギー量をもつ水流となり発電用水力タービンのプロペラ型水車に吹き込み安定的に発電をおこなう作用を有する。 In the step of supplementing a part of the energy of the water flow, the propeller of the energy supplementing hydro turbine having a smaller diameter than the pipe is a part of the water flow that flows through the pipe having a large pipe diameter due to the reduction of the energy amount due to power generation. The propeller is further rotated by a jet of water while rotating and a part of the water flow is accelerated so that the water flow is faster than the water flow in the pipeline even if the propeller type turbine is rotated by the rotation of the propeller type turbine in the next step. This water flow rotates the propeller type turbine to decelerate and diffuse the water flow, and the water flow reversed by the rotation of the propeller in the previous process is set to the same rotation direction as the water flow flowing between the pipeline and the energy supplementing hydro turbine. The water flow is gathered and concentrated on the propeller of the hydro turbine for power generation. By setting the number of rotations of the power turbine propeller by concentrating the water flow, it becomes a water flow that always has the same amount of energy required for power generation, and has the action of stably blowing power into the propeller turbine of the power turbine. .
本発明による水の循環する連結管に水力タービンを配備し発電する装置は、発電に必要な常時同じエネルギー量をもつ水流をつくるプロペラと、この水流で回転し、水流のエネルギーを発電エネルギーに転換する発電機に連結したプロペラ型水車よりなる発電用水力タービン装置と、水流の循環で蓄積する熱量により温度が上昇する水流の一部を管路から取り出す取出管と、取り出した水を冷却する冷却槽と、冷却水を再び管路に圧入し水流と混合冷却し水流を一定の温度にする圧入管よりなる水温維持装置と、発電でエネルギーが減少し減速され管径の大きな管路を流れる水流の一部を加速、水流のエネルギーの一部を補填し発電用水力タービン装置のプロペラに水流を集約するための管路より管径の小さいプロペラとプロペラ型水車よりなるエネルギー補填用水力タービン装置で構成し、集約した水流を発電用水力タービン装置のプロペラで、常時同じエネルギー量をもつ水流とすることにより、水の循環する連結管に水力タービンを配備し発電する作用を有する。 A device for generating electricity by installing a hydro turbine in a connecting pipe for circulating water according to the present invention, a propeller that creates a water flow having the same amount of energy necessary for power generation at all times, and rotating with this water flow, converts the energy of the water flow into power generation energy. A hydro turbine for power generation composed of a propeller-type turbine connected to a generator, a take-out pipe for taking out a part of a water flow whose temperature rises due to heat accumulated by circulation of the water flow, and cooling for cooling the taken-out water A water temperature maintenance device consisting of a tank and a press-fit pipe that cools the cooling water into the pipe again, mixes and cools it with the water flow, and keeps the water temperature at a constant temperature. From propellers and propeller type turbines with smaller pipe diameters than the pipes for accelerating part of the water flow, supplementing part of the energy of the water flow, and consolidating the water flow into the propeller of the hydro turbine for power generation It is composed of a water turbine device for energy supplementation, and the aggregated water flow is always made into a water flow having the same energy amount with the propeller of the power generation hydro turbine device, so that a water turbine is installed in the connecting pipe through which water circulates to generate electricity. Has an effect.
前記発電用水力タービン装置では、エネルギー補填用水力タービンで集約し回転する水流で、水流の回転方向に合わせ設定したプロペラブレードの水の流入する角度で水流を受けプロペラを回転させながら、さらにプロペラ回転用動力装置でプロペラのブレード先端部の水の流入する角度に向けて、水の噴流を吹込み回転させることにより水流を加速し、発電に必要な常時同じエネルギー量の水流とする。集約で流量は一定となり、水流はプロペラの回転数で加速され、回転数は水の噴流量により設定されることから、水の噴流量でプロペラの回転数を設定すれば、発電に必要な常時同じエネルギー量の水流となり、プロペラ型水車を回転させ発電機を駆動し安定的に発電する作用を有する。 In the power generation hydro turbine apparatus, the propeller rotates further while receiving the water flow at the angle of water flow of the propeller blade set in accordance with the rotation direction of the water flow and rotating in the water flow aggregated and rotated by the water turbine for energy compensation. The water flow is accelerated by blowing and rotating the water jet toward the angle at which water flows into the tip of the blade of the propeller with the power unit for power generation, so that the water flow always has the same energy amount necessary for power generation. Since the flow rate is constant due to aggregation, the water flow is accelerated by the rotation speed of the propeller, and the rotation speed is set by the water jet flow rate, so if the rotation speed of the propeller is set by the water jet flow rate, it is always necessary for power generation The water flows with the same amount of energy, and has the action of rotating the propeller type turbine to drive the generator and stably generate power.
前記水温維持装置では、水流の循環で温度が上昇する水流に冷却した水を混合し水流の温度を元に戻すため、発電エネルギーへの転換でエネルギーが減少し減速により拡散する管路の水流から、設定した冷却温度で水流の水温を元の水温に戻すことのできる水量を、取出管で管路から冷却槽に取り出し設定冷却温度に冷却、同じ水量の冷却した水を圧入管で管路に圧入することにより、水流を常時一定の温度に保つ作用を有する。 In the water temperature maintenance device, since the cooled water is mixed with the water flow whose temperature rises by circulation of the water flow and the temperature of the water flow is returned to the original state, the energy is reduced by the conversion to the power generation energy, and the water flow of the pipeline that diffuses by the deceleration is used. The amount of water that can return the water temperature of the water flow to the original water temperature at the set cooling temperature is taken out from the pipe line to the cooling tank by the take-out pipe, cooled to the set cooling temperature, and the cooled water of the same water quantity is put into the pipe line by the press-fit pipe By press-fitting, the water flow is constantly maintained at a constant temperature.
前記エネルギー補填用水力タービン装置では、水流のエネルギー式=(1/2)×(流量)×(流速)2から、発電によるエネルギーの減少で減速し大きな管路を流れる水流をプロペラで加速しエネルギーを補填する。補填は水流の一部を管路より管径の小さいエネルギー補填用水力タービン装置で受け、水流の回転方向に合わせプロペラブレードの水の流入する角度で水流を受けプロペラを回転させながら、さらにプロペラ回転用動力装置で噴流をプロペラブレードの水の流入する角度に向け吹込みプロペラを回転させ、次の工程のプロペラ型水車の回転による水流の減速によっても水流を集約できる速度に水流を加速し、水流のエネルギーを一部補填する。この水流でプロペラ型水車を回転させ水流を減速し拡散させるとともに、管路とエネルギー補填用水力タービン装置の間の水流と同じ回転方向とし、この水流を捲き込み集合し水流全体を発電用水力タービン装置のプロペラに集約する。水流全体の集約と水温維持装置で水流を常時一定の温度に保つことにより、発電用水力タービンのプロペラの回転数を一定に設定し、発電に必要な常時同じエネルギー量をもつ水流にする作用を有する。 In the above-described energy-compensating hydro turbine apparatus, the energy equation of ((1/2) × (flow rate) × (velocity)) 2 of the water flow is used to accelerate the water flow that flows through the large pipeline by decelerating with the decrease in energy by power generation, and the energy To compensate. Compensation is achieved by receiving a part of the water flow with an energy-compensating hydro turbine device whose diameter is smaller than that of the pipe line, rotating the propeller in response to the water flow at the angle at which the propeller blade inflows in accordance with the rotation direction of the water flow, and further propeller rotation Rotate the propeller blade to the angle at which the water flows into the propeller blade with the power unit for the propeller blade. Part of the energy. This water flow rotates the propeller type turbine to decelerate and diffuse the water flow, and the same direction of rotation as the water flow between the pipe and the energy supplementing hydro turbine device. Concentrate on equipment propellers. By consolidating the entire water flow and maintaining the water flow at a constant temperature with the water temperature maintenance device, the rotation speed of the propeller of the power generation hydro turbine is set to be constant, and the water flow has the same amount of energy necessary for power generation at all times. Have.
本発明の連結した管路の水流は、発電用水力タービンのプロペラ型水車、エネルギー補填用水力タービンのプロペラ、プロペラ型水車、発電用水力タービンのプロペラの順で反転しながら回転し循環する。この回転する水流の回転方向に合わせ設けた個々プロペラブレードの水の流入する角度で水流を受け回転させながら、さらにプロペラブレードの水の流入する角度に向け水の噴流を吹き込むことにより、プロペラの遠心加速力で少ない回転用動力によりプロペラを回転させ水流のエネルギーを補填することができる。また、前方からの回転流はブレード幅が狭くブレード枚数の少ないプロペラにより水流のエネルギーを補填し、補填した水流のエネルギーを水流で伝達する簡素な機構にすることができる。 The water flow in the connected pipelines of the present invention rotates and circulates while being reversed in the order of the propeller type turbine of the power generation hydro turbine, the propeller of the energy supplementing hydro turbine, the propeller type turbine, and the propeller of the power generation hydro turbine. While propelling the water flow at the angle at which the water flows through the propeller blades and rotating the water at the angle at which the water flows through the individual propeller blades arranged according to the direction of rotation of the rotating water flow, The propeller can be rotated by a small amount of rotational power with acceleration force to compensate for the energy of the water flow. Further, the rotational flow from the front can be made a simple mechanism in which the energy of the water flow is compensated by a propeller having a narrow blade width and a small number of blades, and the energy of the compensated water flow is transmitted by the water flow.
水流のエネルギーを水流で伝達することで、エネルギー補填用水力タービンによる水流の一部のエネルギーの補填と水流の回転方向の整合により、水流全体を集約し発電用水力タービンに吹込むことを可能とする。発電用水力タービンは水流全体を受けることでプロペラの回転数を一定とし、発電量に対応したエネルギーをもつ水流としてプロペラ型水車に吹き込むことができる。一方、水流の循環は水温上昇により水を膨張させ水量を増やし、水流のエネルギー量を増加させる。水温維持装置で水温を一定にすれば水温による水流のエネルギー量の増加はなく、個々プロペラを一定の回転数とすることが可能になり、安定的に発電をおこなう水の循環する連結管に水力タービンを配備し発電する方法とその装置となる。 By transmitting the energy of the water flow in the water flow, it is possible to consolidate the entire water flow and blow it into the power generation hydro turbine by compensating the partial energy of the water flow with the energy supplementing hydro turbine and matching the rotation direction of the water flow To do. The power generation hydro turbine receives the entire water flow, makes the rotation speed of the propeller constant, and can blow it into the propeller type turbine as a water flow having energy corresponding to the amount of power generation. On the other hand, the circulation of the water flow expands the water by increasing the water temperature, thereby increasing the amount of water and increasing the energy amount of the water flow. If the water temperature is kept constant with the water temperature maintenance device, the amount of energy in the water flow will not increase due to the water temperature, and it will be possible to keep the individual propellers at a constant rotation speed. A method and apparatus for generating power by deploying a turbine.
本発明は、水流が循環する連結した管路にプロペラとプロペラ型水車で構成する発電用水力タービンとエネルギー補填用水力タービンを配置し、水流を循環させながら発電用水力タービンのプロペラで発電に必要なエネルギー量をもつ水流とし、プロペラ型水車を回転させ発電機を駆動し発電をおこなう。発電によるエネルギーの減少で減速し管径の大きな管路を流れる水流は、その一部を取り出し、水流の循環で上昇する水温による水流のエネルギー量の増加を防ぐため、設定温度に冷却し管路に戻し水流と混合することにより水流を一定水温とする。一定の温度で元の水量に戻った水流は、その一部を管路より管径の小さいエネルギー補填用水力タービンで加速し、発電用水力タービンのプロペラに水流を集約する。集約した水流は再び発電用水力タービンのプロペラの回転で発電に必要なエネルギー量をもつ水流とし、プロペラ型水車を回転させ発電をおこなうものである。 In the present invention, a power generation hydro turbine composed of a propeller and a propeller type turbine and a water turbine for energy compensation are arranged in a connected pipeline through which a water flow circulates, and is necessary for power generation with the propeller of the power generation hydro turbine while circulating the water flow. A water stream with a large amount of energy is generated, and a propeller-type turbine is rotated to drive a generator to generate electricity. A part of the water flow that decelerates due to a decrease in energy due to power generation and flows through a pipe with a large diameter is taken out and cooled to a set temperature in order to prevent an increase in the amount of energy in the water flow due to the water temperature rising in the circulation of the water flow. The water stream is brought to a constant water temperature by mixing with the water stream. A part of the water flow that has returned to the original amount of water at a certain temperature is accelerated by an energy-compensating hydro turbine having a pipe diameter smaller than that of the pipe, and the water flow is concentrated on the propeller of the power generation hydro turbine. The aggregated water flow is converted into a water flow having the amount of energy necessary for power generation by rotating the propeller of the power generation hydro turbine, and the propeller type turbine is rotated to generate power.
図1の実施例は、本発明の実施形態にかかる水の循環する連結管に水力タービンを配備し発電する方法のフロー図である。図1においてステップS―1は、循環してきた水流を発電用水力タービンのプロペラの回転で発電に必要な常時同じエネルギー量をもつ水流とし、プロペラ型水車を回転させ発電機を駆動し発電する工程である。ステップS―2は、発電によりエネルギー量が減少し、大きな管径の管路を流れる減速した水流から、水流の一部を取り出し、水流の循環による蓄積熱量で水温が上昇し水流のエネルギーが増加することを防ぐため、設定温度に冷却し管路に戻し入れ水流と混合し水流を一定の水温にする工程である。S―3は、一定の温度とし、元の水量に戻した水流の一部を、管路より口径の小さいエネルギー補填用水力タービンで加速し、水流全体を発電用水力タービンのプロペラに集約する工程である。全体を集約した水流は再び発電用水力タービンのプロペラの回転により発電に必要な常時同じエネルギー量をもつ水流とし、プロペラ水車を回転させ発電をおこなうものである。 The example of FIG. 1 is a flow diagram of a method for generating electricity by installing a hydro turbine in a connecting pipe through which water circulates according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, step S-1 is a process in which the circulated water stream is converted into a water stream that always has the same amount of energy required for power generation by rotating the propeller of the power generation hydro turbine, and the propeller turbine is rotated to drive the generator to generate power. It is. In step S-2, the amount of energy decreases due to power generation, a part of the water flow is extracted from the decelerated water flow that flows through the pipe with a large pipe diameter, the water temperature rises due to the amount of heat accumulated by the circulation of the water flow, and the energy of the water flow increases. In order to prevent this, it is a step of cooling to a set temperature, returning it to the pipeline and mixing it with the water flow to bring the water flow to a constant water temperature. S-3 is a process of accelerating a part of the water flow returned to the original water volume with a constant temperature with an energy-compensating hydro turbine having a smaller diameter than the pipe, and consolidating the entire water flow into the propeller of the power generation hydro turbine. It is. The integrated water flow is a water flow that always has the same amount of energy required for power generation by the rotation of the propeller of the power generation hydro turbine, and the propeller turbine is rotated to generate power.
図2の実施例は、本発明の実施形態にかかる水の循環する連結管に水力タービンを配備し発電する装置の構成図である。図2において水の循環する連結管に水力タービンを配備し発電する装置は、発電用水力タービン装置1、プロペラ2、プロペラ回転用動力装置3、プロペラ型水車4、発電機5、循環用拡大管路6、循環管路7、水温維持装置8、冷却用水取出管9、冷却槽10、冷却水圧入管11、エネルギー補填用水力タービン12、タービン外殻13、プロペラ14、プロペラ回転用動力装置15、プロペラ型水車16、循環用縮小管路17で構成する。
The example of FIG. 2 is a configuration diagram of an apparatus for generating power by disposing a hydro turbine in a connecting pipe through which water circulates according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2, an apparatus for generating electricity by installing a hydro turbine in a connecting pipe through which water circulates includes a power generating
発電用水力タービン装置1は管路を外殻に、プロペラ2、プロペラ回転用動力装置3、プロペラ型水車4、発電機5で構成する。プロペラ2はエネルギー補填用水力タービン12からの水流の回転方向に合わせたプロペラブレードの水の流入する角度で水流を受け回転する。これに併せてこの水流からプロペラ回転用動力装置3の噴流用の水を電動ポンプで吸引し加圧、プロペラブレードの水の流入する角度に向け噴射し、さらにプロペラを回転させ水流を加速する。設定された口径での水流のエネルギー量は水流の速度により、水流の速度はプロペラの回転数により、プロペラの回転数は噴流の量によることから、水流のエネルギー量は噴流量で設定される。噴流量で設定されたプロペラの回転数により発電に必要な常時同じエネルギー量をもつ水流とし、発電機5の発電量に応じて設定した口径のプロペラ型水車4を回転させ、連結した発電機5を駆動し発電をおこなう。発電により発電エネルギーに転換されエネルギーの減少した水流は減速する。
The power generating
減速した水流は流量に合わせ拡大した口径の循環用拡大管路6とこれに接続する循環管路7を流れる。循環する水流は時間とともに熱量を蓄積し、上昇する水温で膨張し水量が増え水流のエネルギー量が増加する。水温の上昇による水流のエネルギー量の増加を防止するため、水温維持装置8により循環する水流から、設定温度に冷却し循環する水流に戻し混合冷却することで水流を一定の温度にできる量の水を取出し冷却後、循環する水流に戻し循環する水流を一定の温度とする。水温維持装置8は冷却用水取出管9、冷却槽10、冷却水圧入管11で構成し、冷却用水取出管9で循環管路7の水流の回転方向から設定量の水をバルブで調整し冷却槽10に取出し冷却、設定温度に冷却した水を冷却水圧入管11で循環管路7の水流の回転方向に電動ポンプで設定量を圧入、混合し冷却する。
The decelerated water flow flows through the
水温維持装置8で水温を一定にした循環管路7の水流は、エネルギー補填用水力タービン12により水流のエネルギーの一部を補填することによって、循環用縮小管路17で発電用水力タービン装置1のプロペラ2に集約する。エネルギー補填用水力タービン12は循環管路7より管径の小さいタービン外殻13に、プロペラ14、プロペラ回転用動力装置15、プロペラ型水車16で構成する。プロペラ14は循環管路7の水流を、設定した口径に応じた量で、水流の回転方向に合わせたプロペラブレードの水の流入する角度に受け回転する。これに併せて循環管路7からプロペラ回転用動力装置15の噴流用水を電動ポンプで吸引し加圧、プロペラブレードの水の流入する角度に向け噴射しプロペラ14を回転させ、次の工程のプロペラ型水車16の回転による水流の減速によっても水流を集約できる速度に加速し、水流のエネルギーの一部を補填する。水流のエネルギーの一部を補填した水流は、プロペラ14と同じ口径のプロペラ型水車16で受け、水流の回転方向を循環用縮小管路17とエネルギー補填用水力タービン12の間の水流と同じ回転方向とし、水流を減速拡散することで循環用縮小管路17とエネルギー補填用水力タービン12の間の水流を捲き込み集合し、循環用縮小管路17で発電用水力タービン装置1のプロペラ2の口径に集約する。
The water flow in the
水温維持装置8により一定水温とし、エネルギー補填用水力タービン12により集約した循環する水流の量は一定となる。この水流を発電用水力タービン装置1のプロペラ2は、水流の回転方向に合わせたプロペラブレードの水の流入する角度に受け回転する。これに併せて循環用縮小管路17からプロペラ回転用動力装置3の噴流用水を電動ポンプで吸引し加圧、プロペラブレードの水の流入する角度に向け噴射しプロペラ2を回転させる。水量は一定でありプロペラ回転用動力装置3の噴流量でプロペラ2の回転数を定めれば、水流のエネルギー量は常時同じ量となる。よって、プロペラ2の回転数とプロペラ型水車4の口径の調整で、水流を発電機5の発電量に対応する水流のエネルギー量とし、プロペラ型水車4を回転させ、連結した発電機5を駆動し発電をおこなう。
The water temperature is maintained at a constant temperature by the water
図3の実施例は、本発明の実施形態にかかる水の循環する連結管に水力タービンを配備し発電する装置のうちプロペラへ回転用の動力を与えるプロペラ回転用動力装置の構成図である。図3においてプロペラへ回転用の動力を与えるプロペラ回転用動力装置は、用水吸引管18、電動ポンプ19、噴流管20で構成する。プロペラは、通例プロペラブレードの水の流入する角度と直角に発生する揚力が、水の流入する角度の延長線上に発生する抗力より大きくなるよう回転軸から動力を与え回転させるが、これはプロペラブレードの水の流入する角度に水を吹込むに等しく、遠心加速力の大きいブレード先端部に吹込めば、より少ない動力でプロペラを回転させることができる。 The example of FIG. 3 is a configuration diagram of a propeller rotation power device that provides power for rotation to a propeller among devices that generate a power by arranging a hydro turbine in a connecting pipe through which water circulates according to an embodiment of the present invention. In FIG. 3, the propeller rotation power device that provides rotation power to the propeller includes a water suction pipe 18, an electric pump 19, and a jet pipe 20. A propeller is usually driven by a rotating shaft so that the lift generated perpendicularly to the water flow angle of the propeller blade is greater than the drag generated on the extension line of the water flow angle. The propeller can be rotated with less power if it is blown into the blade tip having a large centrifugal acceleration force, which is equivalent to blowing water at an angle at which water flows.
よって、プロペラ回転用動力装置は管路の水流の回転方向から用水吸引管18で電動ポンプ19により吹込用の水を吸引し加圧、噴流管20でプロペラブレードの水の流入する角度に水を噴射しプロペラを回転させる。エネルギー補填用水力タービン12においては、循環管路7からプロペラ回転用動力装置15の噴流用水を電動ポンプで吸引し加圧、プロペラブレードの水の流入する角度に向け噴射しプロペラ14を回転させる。発電用水力タービン装置1においては、循環用縮小管路17からプロペラ回転用動力装置3の噴流用水を電動ポンプで吸引し加圧、プロペラブレードの水の流入する角度に向け噴射しプロペラ2を回転させる。
Therefore, the propeller rotating power device sucks and pressurizes the water for blowing by the electric pump 19 with the water suction pipe 18 from the rotation direction of the water flow in the pipe, and supplies the water at the angle at which the water flows into the propeller blade with the jet pipe 20. Spray and rotate the propeller. In the energy supplementing hydraulic turbine 12, the jet water of the propeller rotation power unit 15 is sucked from the
本発明は、連結した管路にプロペラとプロペラ型水車で構成する二台の水力タービンを配置し、水流を循環させながら一方の水力タービンで発電で減少した水流のエネルギーの一部補填と発電を、もう一方の水力タービンで発電で減少した水流のエネルギーの一部補填をおこない、再び発電をおこなうものである。水流を循環させることで利水面からの立地の制約がなく、電力需要発生個所で水を流動駆体とし必要な電力を低コストで供給する発電機構となる。気体に比べ密度の高い水を循環させることで、規模は気体に比べ大きくなるが、発電量を大きくすることができる。また、本発明によるコストの安い電力は、現状その殆どを炭化水素系燃料に依存する加熱燃料を、需要発生個所で水の電気分解による水素に変え燃焼させることによって、二酸化炭素を発生を抑制し地球の温暖化を防止することができる。 In the present invention, two hydraulic turbines composed of a propeller and a propeller-type turbine are arranged in a connected pipe line, and a part of the energy of the water flow reduced by power generation and power generation are generated by one hydraulic turbine while circulating the water flow. The other hydro turbine compensates part of the energy of the water flow reduced by power generation, and generates power again. By circulating the water flow, there is no restriction on the location from the viewpoint of water use, and it becomes a power generation mechanism that supplies water at a low cost by using water as a fluid drive at the place where electricity demand is generated. By circulating water having a higher density than gas, the scale becomes larger than that of gas, but the power generation amount can be increased. In addition, the low-cost electric power according to the present invention suppresses the generation of carbon dioxide by burning most of the current state of fuel, which depends on hydrocarbon fuel, into hydrogen by electrolysis of water at the place where demand is generated. Global warming can be prevented.
1:発電用水力タービン装置
2:プロペラ
3:プロペラ回転用動力装置
4:プロペラ型水車
5:発電機
6:循環用拡大管路
7:循環管路
8:水温維持装置
9:冷却用水取出管
10:冷却槽
11:冷却水圧入管
12:エネルギー補填用水力タービン
13:タービン外殻
14:プロペラ
15:プロペラ回転用動力装置
16:プロペラ型水車
17:循環用縮小管路
18:用水吸引管
19:電動ポンプ
20:噴流管
1: Power turbine unit for power generation 2: Propeller 3: Power unit for propeller rotation 4: Propeller type turbine 5: Generator 6: Expansion pipeline for circulation 7: Circulation pipeline 8: Water temperature maintenance device 9: Cooling water extraction pipe 10 : Cooling tank 11: Cooling water injection pipe 12: Hydro turbine for energy compensation 13: Turbine shell 14: Propeller 15: Power unit for propeller rotation 16: Propeller type turbine 17: Reduction pipe for circulation 18: Water suction pipe 19: Electric Pump 20: Jet pipe
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010006403A JP5115892B2 (en) | 2010-01-15 | 2010-01-15 | Method and apparatus for generating electricity by installing a hydro turbine in a connecting pipe through which water circulates |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010006403A JP5115892B2 (en) | 2010-01-15 | 2010-01-15 | Method and apparatus for generating electricity by installing a hydro turbine in a connecting pipe through which water circulates |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010106848A JP2010106848A (en) | 2010-05-13 |
JP5115892B2 true JP5115892B2 (en) | 2013-01-09 |
Family
ID=42296509
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010006403A Expired - Fee Related JP5115892B2 (en) | 2010-01-15 | 2010-01-15 | Method and apparatus for generating electricity by installing a hydro turbine in a connecting pipe through which water circulates |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5115892B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013031064A1 (en) * | 2011-08-29 | 2013-03-07 | Suzuki Tizuru | Sealed-recirculation water channel for power generation and generation equipment using water channel |
KR102097034B1 (en) * | 2017-05-31 | 2020-04-03 | 최상환 | Water circulation type hydroelectric power generation |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07247948A (en) * | 1994-03-04 | 1995-09-26 | Masayoshi Shigematsu | Infinite power generating device |
JP2002242814A (en) * | 2001-02-19 | 2002-08-28 | Tadatoshi Shimada | Power generator |
JP2003129933A (en) * | 2001-10-19 | 2003-05-08 | Takuya Ishizaki | Circulative hydraulic power generator |
JP2003129934A (en) * | 2001-10-24 | 2003-05-08 | Masayoshi Shigematsu | Infinite power generator no.3 machine |
JP2007327483A (en) * | 2006-06-06 | 2007-12-20 | Takashi Tamaki | Generator |
JP5019290B2 (en) * | 2007-10-19 | 2012-09-05 | 松浦 真ツ江 | Hydroelectric power generation method using low-pressure turbine and its hydroelectric generator |
-
2010
- 2010-01-15 JP JP2010006403A patent/JP5115892B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010106848A (en) | 2010-05-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5019290B2 (en) | Hydroelectric power generation method using low-pressure turbine and its hydroelectric generator | |
CN101889128B (en) | Turbine assembly | |
AU775232B2 (en) | Power station using ocean currents | |
TW201344043A (en) | Water turbine | |
WO2014145733A1 (en) | System & method for artificial gravity fueled fluid dynamic energy generator/motor | |
JP5115892B2 (en) | Method and apparatus for generating electricity by installing a hydro turbine in a connecting pipe through which water circulates | |
US20090255244A1 (en) | Continuous fluid circuit electricity generating system | |
KR101849765B1 (en) | Turbine Apparatus | |
Sindhuja | A proposal for implementation of wind energy harvesting system in trains | |
KR100942372B1 (en) | Open hydroelectric generator | |
US8946922B1 (en) | Reverse flow hydroelectric generator | |
KR101189213B1 (en) | Apparatus for generating electricity using cooling water | |
JP5370964B2 (en) | Small hydro power generation system | |
JP3181034U (en) | Turbine generator | |
WO2017193295A1 (en) | Tidal energy power generation device and underwater sealing protection device thereof | |
US20200232439A1 (en) | Pressurized Hydro-Electric Generator System | |
WO2011005215A1 (en) | Hydroelectric inflow dam system | |
JP4599126B2 (en) | Groundwater flow power generation method using water pressure, compressed air and atmospheric pressure and its power generation mechanism | |
US20150275913A1 (en) | Hydraulic Turbines with Exit Flow Direction Opposite to its Inlet Flow Direction | |
Diepeveen et al. | Water-hydraulic power transmission for offshore wind farms | |
KR20240141446A (en) | Hydroelectric generator | |
CN213331373U (en) | Water turbine with adjustable rotating speed | |
CN109306933A (en) | Ocean flowing energy gas storage device | |
JP6055266B2 (en) | Axial turbine generator | |
KR20120022538A (en) | The power system for improving energy efficiency |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120416 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20120416 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20120508 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120824 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120925 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121005 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151026 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |