| 研究課題/領域番号 |
19K12433
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| 研究機関 | 新潟工科大学 |
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研究代表者 |
佐藤 栄一 新潟工科大学, 工学部, 教授 (00288250)
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| 研究分担者 |
岡山 朋子 大正大学, 人間学部, 教授 (20418734)
池田 敏彦 信州大学, 工学部, 特任教授 (60021010)
内山 知実 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 教授 (90193911)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 小水力発電 / 雪氷 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の最終目的は、雪氷に強い出力1kW以下の小型水車を開発し実用化することであり、身近に存在する農業用水路や小規模河川などの水力エネルギー有効利用の拡大を図ることである。まず、実証実験場所として特定した長野県信濃町柏原地区の水路について、より詳細な積雪状況の観測を行った。また、近隣の住民、町長はじめ町産業観光課、用水組合及び観光協会等に対して、研究開発の意義等の啓蒙を行うとともに電力有効利用の調査を実施した。次に、それら調査の結果にもとづいて下掛け水車を設計・製作して水路に実装し、雪氷の有無による水車の性能評価を行った。
実装した下掛け水車は、発電出力を増すために集水板を設けている。令和１年度に水車周辺の流速を測定したところ、この集水板によって水路内の流れが複雑になり、測定位置によって流速が大きく異なることが判った。そこで令和2年度は、無雪期に集水板と水車ランナーの間及びランナーの後方に平行部を新たに設け、各流水断面の水位と流速を測定した。その結果、取水板の絞り口後方に水力エネルギーが最大となる断面が存在し、その位置に水車ランナーが置かれ、効率良く発電が行われていることが判った。
積雪期の性能評価実験では、雪玉を作り、水車上流から流下させた時の水車効率と雪玉の挙動の関係を調べた。その結果、水車の羽数数を減らし羽根間隔を広げることによって、ロータが雪玉を巻き込んで停止する時間を減らせることが判った。
全国の農業用水路には水力エネルギーが豊富に賦存する。とくに豊富な水路は降雪量が多い、いわゆる雪国にあり、冬期には水路を雪氷塊が流下する。よって全国の水路の水力エネルギーを通年で最大限利用するには、雪氷塊を含む水流に対しても安定して稼働する小型水車を開発・実用化することは意義深い。
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