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衝動タービン装置 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P170013708
整理番号 N16045
掲載日 2017年2月15日
出願番号 特願2016-225869
公開番号 特開2018-084147
出願日 平成28年11月21日(2016.11.21)
公開日 平成30年5月31日(2018.5.31)
発明者
  • 飯尾 昭一郎
出願人
  • 国立大学法人信州大学
発明の名称 衝動タービン装置 コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】 上水道のような、高落差、小流量の極低比速度地点における発電等に効率的に利用することができる衝動タービン装置を提供する。
【解決手段】 本発明に係る衝動タービン装置は、液体を輸送するパイプラインの中途に、密閉空間を構成するケーシング10を設け、前記ケーシング10内に前記液体の吐出流により回転する羽根車12を設けた衝動タービン装置であって、前記ケーシング10の上流側に流入管14、下流側に流出管16を連結し、前記流入管14と前記流出管16との間をバイパスする補助流路22a、22bと前記ケーシング10に連通する補助流路22cとを設け、前記補助流路22a、22b、22cの間に、前記流入管14から分流された液体の流体圧により負圧を発生させ、前記ケーシング10内に滞留する液体を前記流出管16へ排出する負圧発生手段20を設けたことを特徴とする。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


環境問題、エネルギー問題の観点から、再生可能エネルギーの普及が進められている。再生可能エネルギーのなかでも水力はエネルギー密度が高いこと、比較的安定していることから、今後の普及拡大においてベースロードとしての期待が高い。しかしながら、先進国においては大規模水力開発の余地はなく、小規模分散型の水力開発に移行している状況にある。この場合、開発規模が小容量となるほどイニシャルコストや維持管理コストの削減が経済性の観点から重要となり、土木工事の削減、機器構造の簡素化などの工夫がなされている。



小規模水力発電では農業用水路や砂防堰堤、上下水道等の遊休落差を利用するものがあるが、上水道を利用した発電は、既存のパイプラインが利用でき、除塵の必要がないことからコスト面で有利である。上水道網は国土全体に普及しており、流量と落差が得やすい丘陵地帯にある都市部では上水道発電が普及している。一方、山間部を有する自治体には高落差、小流量地点が多く存在する。このような地点では、浄水場から配水池の間の余剰圧力を減圧弁によって熱や振動、騒音として大気中に放散することで減圧している。したがって、減圧弁をタービンに置き換えるあるいは減圧弁の上流にタービンを設置することにより、余剰圧力エネルギーを電力あるいは動力として回収することが可能である。



一般に、極低比速度地点ではペルトン水車やターゴインパルス水車に代表される衝動タービンが用いられるが、これらのタービンは空気中で回転する羽根車のバケット部にノズルからの高速噴流を衝突させることで水のエネルギーを動力として回収する、あるいは動力で発電機を駆動することで発電する(特許文献1~3、非特許文献1等)。

産業上の利用分野


本発明は衝動タービン装置に関し、より詳細には流路の中間に設けた閉鎖空間内で運転する衝動タービン装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
液体を輸送するパイプラインの中途に、密閉空間を構成するケーシングを設け、前記ケーシング内に前記液体の吐出流により回転する羽根車を設けた衝動タービン装置であって、
前記ケーシングの上流側に流入管、下流側に流出管を連結し、
前記流入管と前記流出管との間をバイパスする補助流路と前記ケーシングに連通する補助流路とを設け、
前記補助流路の間に、前記流入管から分流された液体の流体圧により負圧を発生させ、前記ケーシング内に滞留する液体を前記流出管へ排出する負圧発生手段を設けたことを特徴とする衝動タービン装置。

【請求項2】
前記流入管と、前記補助流路の上流側位置とに、それぞれ流量調整バルブを設けたことを特徴とする請求項1記載の衝動タービン装置。

【請求項3】
前記流入管に連通して前記ケーシング内に延出し、前記羽根車に向け前記液体を吐出する吐出管が設けられていることを特徴とする請求項1または2記載の衝動タービン装置。

【請求項4】
前記負圧発生手段が、エジェクタあるいはエジェクタ・ポンプであることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項記載の衝動タービン装置。

【請求項5】
前記羽根車に連繋して発電装置が設けられていることを特徴とする請求項1~4のいずれか一項記載の衝動タービン装置。

【請求項6】
前記パイプラインが、上水を輸送するパイプラインであることを特徴とする請求項1~5のいずれか一項記載の衝動タービン装置。


国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2016225869thum.jpg
出願権利状態 公開
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