未電化および山間地域での利用を目指した環境調和型マイクロ水車の開発

开发用于无电气化和山区的环保微型氢涡轮机

• 批准号: 20919008
• 负责人: 奥林 豊保
• 金额: $ 0.36万
• 依托单位: Oita University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20919008/
• 关键词: マイクロ水力; ダクト付き水車; 出力機構

研究目的我が国の現状を考えると、水力資源の限界に加え自然環境との調和を考慮すれば、これからの水力発電はダムに頼らない小水力エネルギの積極的な利用を推し進めることが重要である。本研究の目的は、100kW以下で設置が簡易な環境調和型マイクロ水車の開発を目指している。100kWの電力は国内の一般家庭の30～40戸分、開発途上国の未電化地域ではこれの数倍の家庭を賄える電力量である。今回開発を進める環境調和型マイクロ水車は、利用形態や水生生物等に与える影響を考えると構造が簡単、高トルク低回転であるほうが望ましい。研究方法水車特性に対するダクトの影響を調べるために平行型、末広型、先細末広型の3種類のダクトを製作した。ダクトはロータ内部の流れが可視化できるように材質はアクリルを使用した。これらのダクトに半円筒翼を持つサボニウス型ロータを組み込み、最大流速が0.5m/sの回流水槽を用いて、回転数やトルクなどのデータを収集し、解析を行った。研究成果実験の結果、末広型ダクトを用いた場合が3種類のダクトの中では最も高く出力係数0.11を示した。また、先細末広型および平行型は末広型の40～50%程度の出力であった。末広型ダクトはダクト中央部で通路面積を急拡大することで、運動エネルギを圧力エネルギに変換し、効率よくロータ翼に作用させようとするものである。しかし、サボニウス型ロータ単体の性能に比べ出力の明確な改善には至らなかった。原因はサボニウス型ロータのトルク発生機構とダクトのミスマッチにあると考えられる。今回の結果から、マイクロ水車ロータには内部流れに適したロータの開発が必要であることが判明した。ダクト付きマイクロ水車の出力の改善を計るには、各種ロータ周りの流れの状態とトルク発生機構との関係、さらにダクト内部の流れの解明により、最適な組み合わせを見つけ出すことで可能になると思われる。

研究目的：考虑日本当前情况，考虑到水力发电资源的局限性和与自然环境的和谐的局限性，重要的是要促进不依赖大坝来实现未来水力发电生成的小型水力发电能源。这项研究的目的是开发一种对环境和谐的微水轮机，该涡轮机易于以100kW的速度安装。 100kW的电力相当于日本的30至40个家庭，在发展中国家非电动地区的家庭几倍。这次开发的环保微水轮是可取的，因为它具有简单的结构，并且考虑到其对用法和水生生物的影响，并且旋转速度很高。研究方法：制造了三种类型的管道：平行型，Suehiro型和锥形管道。管道由丙烯酸制成，以便可以看到转子内部的流动。将带有半圆柱形叶片的Sabonius型转子掺入这些管道中，并使用最大流速为0.5 m/s的循环储罐收集旋转速度和扭矩等数据，并分析结果。研究结果实验表明，发现最高的0.11输出系数为0.11，是使用Suehiro Ducts的三种导管中最高的。此外，锥形宽和平行类型的输出约为锥形宽类型的输出的40-50％。 Suehiro型管道迅速扩展了管道中心的通道区域，并将动能转换为压力能，并有效地将其应用于转子叶片。但是，与仅Sabonius转子的性能相比，输出并未明确提高。原因被认为是由于Sabonius转子的扭矩产生机理与管道之间的不匹配。该结果表明，微水涡轮转子需要开发适合内部流动的转子。据信，可以通过阐明各个转子周围的流量与扭矩生成机理以及管道内的流量以及找到最佳组合的流动状态之间的关系来改善风管的微型水涡轮机的输出。