2019 Fiscal Year Annual Research Report
| Project/Area Number |
19H00256
|
|---|
| Research Institution | Gunma University |
|---|
Principal Investigator |
高橋 洋平 群馬大学, 理工学部, 技術職員
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 水力発電 / 磁気ベアリング / 有限要素法磁場解析 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
【研究目的】
近年，水道管の減圧弁などで捨てられていた圧力エネルギーを再利用する発電システムの研究が多く行われている。その一方で，家庭用水道を対象としたものは少ない。理由として，圧力が低く十分な発電量を得ることが難しい点が挙げられる。一部，微小な発電量を用いて自動水栓する製品が存在するが，社会全体の環境負荷低減に貢献できる規模ではない。そこで本研究では，一般家庭用水道向けの超小型水力発電システムの開発を目的とする。対象を低圧な水流に絞ることで装置を小型・安価に試作することが可能で，また商用を目的とした大規模な研究と差別化する狙いがある。本研究を通して得られる知見は他の水力発電にも有用であり，その社会的意義は大きいと考える。
【研究方法】
提案手法の実証のため，水車の軸受に磁気ベアリングを用いた超小型水力発電機の試作を行う。非接触支持が可能な磁気ベアリングを用いることで水車の回転損失を低減し，発電効率を向上させる。試作装置は一般的な蛇口配管の先端に取り付けることを想定した形状・寸法とする。水車（インペラ）形状は小型化のため軸流水車とする。軸受の構成は，制御の容易性や低消費電力化のため，径方向支持は永久磁石を用いたパッシブな磁気ベアリングを，軸方向支持はピボットベアリングを採用する。また，発電量の制御により水車の回転数を変化させ，吐出される水流の量や圧力を調整する。これにより水力発電機自体に減圧弁としての機能を持たせる。
【研究成果】
試作装置の設計・製作を行った。特に，永久磁石やステータバックヨークの形状や配置についての検討は，有限要素法磁場解析ソフトを用いて重点的に行った。また，これらの検討結果について学会発表を行った。今後の予定は，試作した装置の実機検証を行い，超小型水力発電装置としての性能を明らかにする。
|
Research Products
(3 results)
