高効率・高通過性ポンプ逆転水車によるマイクロ水力利用の研究

2012 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22560171
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 福富 純一郎 徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 教授 (30035646)
• Project Period (FY): 2010-04-01 – 2013-03-31
• Keywords: ポンプ逆転水車 / マイクロ水力 / 再生可能エネルギー / 流体機械

Research Abstract

マイクロ水力利用の環境下において水車に流入する木の葉や小枝、砂利等が、羽根車流路を閉塞し、出力低下や運転不能状態を引き起こすため、マイクロ水力利用における大きな課題となり、ブレイクスルーが強く要望されている。昨年度まで、汚水用ポンプとして実績のある一枚羽根ポンプに対して逆転水車としての水力特性やラジアルスラストについて調査してきた。今年度は、二枚羽根によるポンプ逆転水車の高効率化とポンプ逆転水車に働くラジアルスラストの低減化について実験及び数値シミュレーションを行い、以下の研究成果を得た。
（１）二枚羽根によるポンプ逆転水車の高効率化
二枚羽根を有するポンプ逆転水車においては、一枚羽根の場合に比べ効率が上昇することが実験的に明らかにされた。また、内部流れのシミュレーション結果から、水車運転時の羽根車入口の衝突損失および羽根車出口の廃棄損失の低下の点から一枚羽根に比べて二枚羽根の場合が効率が高いことが示された。さらに、二枚羽根における最高効率点でのポンプ運転時に対する水車運転時の特性比は、流量比がQt/Qp=1.67、ヘッド比がHt/Hp=2.37、効率比がηt/ηp=1.02の値となり、ポンプ特性から水車特性を見積もる資料を得た。
（２）ポンプ逆転水車に働くラジアルスラストの見積もりと低減
一枚羽根のポンプ逆転水車においては、水車運転時には、過大流量時においてポンプ運転時に比べて高いラジアルスラストが働くことが明らかとなった。一方、二枚羽根のポンプ逆転水車においては、羽根の対称性によりラジアルスラストがキャンセルされ一枚羽根の場合に比べて全流量範囲において大幅にラジアルスラストを低減できることが示された。

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。