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。

研究目的是考虑到日本的当前状况，重要的是要促进将来不依赖大坝的小型水力发电的积极使用，考虑到与自然环境的和谐相比，除了水力发电资源的范围外。这项研究的目的是开发不到100 kW的环境和谐微观防水。 100千瓦的电力用于30至40个国内家庭，并且可以覆盖发展中国家联合国贸易地区几倍的电力量。鉴于对水生生物的使用和影响的影响，这段时间正在开发的环境和谐的微水列车应该具有简单的结构，并且最好具有高扭矩低旋转。研究方法我们生产了三种类型的管道，即平行，Suehiro形状和狭窄的端，以检查管道对防水特性的影响。该管道被用作丙烯酸材料，以便可以看到转子内部的流动。这些管道与半圆柱翼一起掺入了Sabonius -Type转子，收集的数据，例如旋转速度和扭矩，使用0.5m/s的观众，具有最大的流速并进行了分析。由于研究结果实验，使用Suehiro -type管道时，使用了三种类型的导管中的最高输出系数为0.11。另外，输出和并行类型的输出约为Suehiro类型的40-50％。 Suehiro管道是通过快速扩展管道中心的通道区域，并试图有效地对Rota机翼作用，将动能转换为压力能。但是，与仅Savonius型转子的性能相比，输出并没有明显改善。原因被认为是萨沃尼乌斯转子和管道的扭矩发生器的不匹配。结果表明，微水转子需要开发适合内部流动的转子。为了用管道改善微水卡车的输出，可以通过阐明各种转子，扭矩发生器和管道内的流量来找到最佳组合。