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公開番号2024179495
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-26
出願番号2023098378
出願日2023-06-15
発明の名称水力発電装置及び該水力発電装置の応用方法
出願人個人,個人
代理人弁理士法人R&C
主分類F03B 7/00 20060101AFI20241219BHJP(液体用機械または機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの)
要約【課題】水流の運動エネルギを効率的に利用して発電効率の向上を図る水力発電装置及びその応用方法を提供する。
【解決手段】ケーシング10と、これに回転自在に挿設される回転軸20と、回転軸20に接続される第1水車30及び第2水車40と、回転軸20の両端に接続される二つの発電機50とを含む水力発電装置1であって、ケーシング10の密閉空間を流入室12と流出室13に区画する仕切り壁11が設けられ、仕切り壁11上に、ケーシング10の頂部に隣接して配置されと共に流入室12と流出室13とを連通させる案内流路111と、貫通孔とが貫通形成され、ケーシング10上に、ケーシング10の底部近くに位置し流入室13と連通する流入口14と、ケーシング10の底部近くに位置し流出室13と連通する放水口15が貫通形成され、第1水車30及び第2水車40は流入室12及び流出室13内に夫々配置される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水力発電装置であって、ケーシングと、回転軸と、第１水車と、第２水車と、二つの発電機とを含み、
前記ケーシングの内部において、密閉空間を有し、該密閉空間を流入室と流出室に区画する仕切り壁が設けられ、該仕切り壁上に、案内流路と貫通孔を有し、該案内流路は、該ケーシングの頂部に隣接するように貫通形成されると共に、該流入室と流出室とを連通させ、また、該ケーシングに、二つの軸穴、及び該二つの軸穴の間に配置される流入口と放水口を有し、該流入口は、該ケーシングの底部近くの位置に貫通形成されると共に、該流入室と連通し、該放水口は、該ケーシングの底部近くの位置に貫通形成されると共に、該流出室と連通し、
前記回転軸は、前記貫通孔及び二つの軸穴に回転自在に挿設され、
前記第１水車は、前記回転軸に接続されると共に、前記流入室内に配置され、
前記第２水車は、前記回転軸に接続されると共に、前記流出室内に配置され、
前記二つの発電機はそれぞれ、前記回転軸の両端に接続され、該回転軸の回転によって駆動されることを特徴とする水力発電装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記案内流路は、水平方向に延び、該案内流路の延在方向は、前記二つの軸穴とを結ぶ仮想直線との間に交差角度を有することを特徴とする請求項１に記載の水力発電装置。
【請求項３】
前記第１水車は、第１軸部と、該第１軸部の外周に囲繞するように間隔を置いて設置される複数の第１ランナ羽根とを備えると共に、該第１軸部を介して前記回転軸に連結固定され、
前記第２水車は、第２軸部と、該第２軸部の外周に間隔を置いて囲繞するように設置される複数の第２ランナ羽根とを備えると共に、該第２軸部を介して前記回転軸に連結固定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水力発電装置。
【請求項４】
前記各第１ランナ羽根は、二つの短手辺と、該二つの短手辺の間にある長手辺とを有し、該二つの短手辺は、前記仕切り壁から離れる方向に傾斜することを特徴とする請求項３に記載の水力発電装置。
【請求項５】
前記回転軸の両端にはそれぞれ、駆動プーリが設置され、前記各発電機は、本体部と、その一端が該本体部の外部に突出しているロータ軸とを備え、該ロータ軸の本体部から突出している端部に従動プーリが取り付けられ、前記各駆動プーリと対応する該従動プーリとの間に、伝動ベルトが張り渡されることを特徴とする請求項４に記載の水力発電装置。
【請求項６】
前記請求項１に記載の水力発電装置の応用方法において、
複数の前記水力発電装置を所要間隔で配置し、その後、複数の主導水管路を介して上流側から下流側に向けて順に接続し、すると、上流側からの水の流れは、該各主導水管路を通って、対応する該水力発電装置のケーシングの流入口に流入し、前記第１水車の各第１ランナ羽根に当たって当該第１水車を回転させ、回転している当該第１水車は、前記回転軸を共に回転駆動させながら、水を該ケーシングの下部から上部に運び、運ばれた水は、前記案内流路の一端の開口に流入して前記第２水車側にある他端の開口から流出し、流出する水の流れは、下方に流れ落ちて該第２水車を押し動かし、最後に、前記放水口から流出するステップＡと、
前記放水口から流出する水の流れは、当該水力発電装置の放水口に接続された下流側にある前記主導水管路に流入するステップＢと、を含むことを特徴とする水力発電装置の応用方法。
【請求項７】
前記水力発電装置の応用方法において、前記主導水管路に、複数の副導水管路を連通接続し、前記複数の水力発電装置を、該各副導水管路に接続するステップＣをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の水力発電装置の応用方法。
【請求項８】
前記水力発電装置の応用方法において、前記各水力発電装置の上流側にある主導水管路及び副導水管路に開閉弁を設置し、該開閉弁を介して該各水力発電装置への水の流れを制御するステップＤをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の水力発電装置の応用方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置に関し、特に、水力発電装置に関するものである。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、人々の環境保護に対する意識が高まり、様々な環境資源を有効的に活用することがますます重要になっている。例えば、山間地域においては、河川の水資源を如何にして効率的に利用するのかが大きな課題となっている。水資源の利用において、水力発電は欠かせない一環である。水力発電の原理は、位置エネルギを運動エネルギに変換することで、発電機を駆動して発電させることである。一般的な水力発電機の主な構造は、発電機、タービン、及び発電機のローターとタービンのランナ羽根とをつながる駆動軸からなる。通常、発電機はダムの近くに設置され、ダムから下流に流れる水が導水管路を通って水車タービンに流れ込んでランナ羽根を動かし、これで、水車タービンの回転につれ、発電機のローターが同期回転して電力を発生する。
【０００３】
しかしながら、水の流れがランナ羽根を動かす過程では、ランナ羽根の構造や回転による抵抗など、様々な影響によって多くの損失が発生する。さらに、水の位置エネルギが運動エネルギに変換される過程では、位置エネルギは一度しか利用されず、水車タービンから流出する水の流速と運動エネルギは大幅に低下し、再利用する価値がなくなる。従って、水力発電機の効率を向上させる方法については、検討と改善する必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
台湾特許第ＴＷ２０２２４００７０Ａ号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記従来技術の欠点に鑑みてなされたものであり、水流の運動エネルギを効率的に利用して、発電効率の向上を図る、水力発電装置及びその応用方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために、水力発電装置を提案したものであり、当該水力発電装置は、ケーシングと、回転軸と、第１水車と、第２水車と、二つの発電機とを含み、
前記ケーシングの内部において、密閉空間を有し、該密閉空間を流入室と流出室に区画する仕切り壁が設けられ、該仕切り壁に、案内流路と貫通孔が貫通形成され、該案内流路は、該ケーシングの頂部に隣接するように配置されると共に、該流入室と流出室とを連通させ、また、該ケーシングに、二つの軸穴と、流入口と、放水口とが貫通形成され、該流入口及び放水口が該二つの軸穴の間に配置され、該流入口は、該ケーシングの底部近くに位置すると共に、該流入室と連通し、該放水口は、該ケーシングの底部近くに位置すると共に、該流出室と連通し、
前記回転軸は、前記貫通孔及び二つの軸穴に回転自在に挿設され、
前記第１水車は、前記回転軸に接続されると共に、前記流入室内に配置され、
前記第２水車は、前記回転軸に接続されると共に、前記流出室内に配置され、
前記二つの発電機はそれぞれ、前記回転軸の両端に接続され、該回転軸の回転によって駆動されることを特徴とする。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明はさらに、水力発電装置の応用方法を提案し、当該水力発電装置の応用方法において、複数の前記水力発電装置を所要間隔で配置し、その後、複数の主導水管路を介して上流側から下流側に向けて順に接続し、すると、上流側からの水の流れは、該各主導水管路を通って、対応する該水力発電装置のケーシングの流入口に流入し、前記第１水車の各第１ランナ羽根に当たって当該第１水車を回転させ、回転している当該第１水車は、前記回転軸を共に回転駆動させながら、水を該ケーシングの下部から上部に運び、運ばれた水は、前記案内流路の一端の開口に流入して前記第２水車側にある他端の開口から流出し、流出する水の流れは、下方に流れ落ちて該第２水車を押し動かし、最後に、前記放水口から流出するステップＡと、
前記放水口から流出する水の流れは、当該水力発電装置の放水口に接続された下流側にある前記主導水管路に流入するステップＢと、を含むことを特徴とする。
【０００８】
前記案内流路は、水平方向に延び、該案内流路の延在方向は、前記二つの軸穴とを結ぶ仮想直線との間に交差角度を有することを特徴とする。
【０００９】
前記第１水車は、第１軸部と、該第１軸部の外周に囲繞するように間隔を置いて設置される複数の第１ランナ羽根とを備え、該第１軸部を介して前記回転軸に連結固定されており、前記第２水車は、第２軸部と、該第２軸部の外周に間隔を置いて囲繞するように設置される複数の第２ランナ羽根とを備え、該第２軸部を介して前記回転軸に連結固定されていることを特徴とする。
【００１０】
前記各第１ランナ羽根は、二つの短手辺と、該二つの短手辺の間にある長手辺とを有し、該二つの短手辺は、前記仕切り壁から離れる方向に向かって傾斜することを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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