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2012 Fiscal Year Annual Research Report

極小規模水力発電を可能にする新規エコ水車の開発

Research Project

Project/Area Number 22310044
Research InstitutionShinshu University

Principal Investigator

池田 敏彦  信州大学, 工学部, 特任教授(研究) (60021010)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 手嶋 勝弥  信州大学, 工学部, 教授 (00402131)
大石 修治  信州大学, 工学部, 教授 (50021027)
飯尾 昭一郎  信州大学, 工学部, 准教授 (80377647)
Project Period (FY) 2010-04-01 – 2013-03-31
Keywords水流制御 / エコ水車 / 可視化
Research Abstract

申請者らは,落差2m未満の極低落差の水力エネルギーから高効率で発電できる超小型エコ水車の開発を目的とする。極低落差を利用する水車の実現に向けて,水車効率,耐久性および経済性を向上することが課題である。それらを達成すべく,最終年度は水車ランナへの水流導入方法を中心に検討した。落差工から落下する水流の到達位置は季節や天候で変化するため,水車ランナを固定した場合,落下水流と水車ランナとの相対位置の変化や,水流自由表面の変動が水車性能を大きく左右することになる。したがって,安定した発電を実現するためには,流量が変化した場合でもランナと水流との相対位置を一定とする方法の確立や,水流の変動を抑制することが有効である。そこで,本研究では,超小型エコ水車への適用を考えた水流制御手法の可能性評価を実施し,その有効性を水車性能から調べた。実験は,ラボタイプの超小型開放型貫流ランナと落差工を利用した。曲板形状は,落差工下流端から四分円がはじまり,その延長に平板が鉛直下方向に正接するようにした。また,曲板のスパン方向からの空気の巻き込みによる水流のはく離を防ぐために,曲板を左右から挟むように側壁を設けた。水流の流量および曲板の曲率半径を主要パラメータとして,水車性能計測および水流の流下状況評価を実施した。
得られた結果は以下のとおりである。(1)曲面流路を用いることで,水流のランナへの流入位置を固定することができる。曲率半径が小さな曲面流路の方が高い水車性能が得られる。(2)水流の流下時に,水路スパン方向に周期的な波状変形が観察され,流量の増大とともにその変形が顕著となる。この場合,落下水流が水車ランナへ入る位置が不適となり,水車性能が低下する。(3)曲面流路上を流下する水流エネルギーの一部は摩擦で損失するため,曲面流路を用いずにランナ位置を調整した場合よりも最大出力係数は若干低くなる。

Current Status of Research Progress
Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (5 results)

All 2012 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] 滝用水車に関する研究(曲面流路を用いた水流方向制御の検討)2012

    • Author(s)
      飯尾昭一郎
    • Journal Title

      ターボ機械

      Volume: 40(12) Pages: 745-753

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 開放型貫流ランナに関する研究(水流厚みと水車性能との関係評価)2012

    • Author(s)
      木本海花
    • Organizer
      ターボ機械協会(沖縄)講演会
    • Place of Presentation
      琉球大学
    • Year and Date
      20120920-20120920
  • [Presentation] 浅速流水車の内部流れと水車性能2012

    • Author(s)
      林信宏
    • Organizer
      ターボ機械協会(沖縄)講演会
    • Place of Presentation
      琉球大学
    • Year and Date
      20120920-20120920
  • [Presentation] 滝用水車の水流方向制御に関する検討(曲面流路形状と水車効率との関係)2012

    • Author(s)
      木本海花
    • Organizer
      日本機械学会2012年度年次大会
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      20120909-20120912
  • [Remarks] 信州大学工学部環境機能工学科流体工学研究室

    • URL

      http://www.kankyo.shinshu-u.ac.jp/~ikedalab/

URL: 

Published: 2014-07-24  

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