JPH0723585Y2 - 落差を利用する揚水装置 - Google Patents
落差を利用する揚水装置Info
- Publication number
- JPH0723585Y2 JPH0723585Y2 JP1983012910U JP1291083U JPH0723585Y2 JP H0723585 Y2 JPH0723585 Y2 JP H0723585Y2 JP 1983012910 U JP1983012910 U JP 1983012910U JP 1291083 U JP1291083 U JP 1291083U JP H0723585 Y2 JPH0723585 Y2 JP H0723585Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water
- water chamber
- head
- pressure
- chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は海洋や河川の小落差のエネルギーを利用して揚
水するもので、小落差をより高い落差に変換することを
目的とする。
水するもので、小落差をより高い落差に変換することを
目的とする。
低落差発電に用いられるチューブラ水車は落差が約4m以
下になると急激に効率が低下するため、4m以下の落差の
利用はできない。
下になると急激に効率が低下するため、4m以下の落差の
利用はできない。
そこで本装置を利用して落差を高くすれば運転ができる
ようになる。また灌漑に利用すれば乾燥地帯の農業に役
立つことになるし、一般揚水に本装置を用いることもで
きる。
ようになる。また灌漑に利用すれば乾燥地帯の農業に役
立つことになるし、一般揚水に本装置を用いることもで
きる。
［従来の技術］ 従来の技術として、海洋化学技術センターの開発した消
波発電装置がある。これは波を集めて気圧エネルギーに
変換するもので、空気タービンを回転させて発電する実
験では成果があったといわれる。この装置は船の上下運
動によって生ずる水圧のエネルギーを利用するものであ
るから、陸上に設置することはできない。
波発電装置がある。これは波を集めて気圧エネルギーに
変換するもので、空気タービンを回転させて発電する実
験では成果があったといわれる。この装置は船の上下運
動によって生ずる水圧のエネルギーを利用するものであ
るから、陸上に設置することはできない。
海洋や河川の低落差には膨大なエネルギーがあっても、
密度が小さいからこれを利用するには密度を大にしなけ
ればならない。その手段として集波堤による方法があ
る。
密度が小さいからこれを利用するには密度を大にしなけ
ればならない。その手段として集波堤による方法があ
る。
［考案が解決しようとする課題］ 4m以下の落差を高めることができればチューブラ水車
が使用できるので、その装置を開発する必要がある。
大量の水量を処理することのできる装置が必要である。
灌漑などに利用できる装置で、効率がよいものである
こと。
が使用できるので、その装置を開発する必要がある。
大量の水量を処理することのできる装置が必要である。
灌漑などに利用できる装置で、効率がよいものである
こと。
［課題を解決するための手段］ 課題を解決するため図に示す装置を用いる。
図は弁操作によって、落差のエネルギーを気圧エネルギ
ーに変換する二つの作動水室１、２と、水面より所要の
高さまで揚水するために、相互に流路で連結されると共
に前記の作動水室１、２と、別の流路で連結された階段
状水室13〜17により構成される揚水装置であって、前記
作動水室内で、水面の上昇による＋圧と、下降による−
圧の気圧を発生させ、これを階段状水室の相隣る２室に
つき、下方のものに＋圧上方のものに−圧を同時に作用
させることにより揚水作用を行わせ、下方水室より上方
水室へ順次揚水できるようにした揚水装置である。
ーに変換する二つの作動水室１、２と、水面より所要の
高さまで揚水するために、相互に流路で連結されると共
に前記の作動水室１、２と、別の流路で連結された階段
状水室13〜17により構成される揚水装置であって、前記
作動水室内で、水面の上昇による＋圧と、下降による−
圧の気圧を発生させ、これを階段状水室の相隣る２室に
つき、下方のものに＋圧上方のものに−圧を同時に作用
させることにより揚水作用を行わせ、下方水室より上方
水室へ順次揚水できるようにした揚水装置である。
［作用と実施例］ 本考案の構成作用を第１図と第２図によって説明する。
先ず河川または潮汐をダム37で締切ることにより、高水
位（HWL）と低水位（LWL）との間に落差Ｈ1を得たとす
る。この落差エネルギーを利用してHWLより所要の高さ
へ揚水する。
先ず河川または潮汐をダム37で締切ることにより、高水
位（HWL）と低水位（LWL）との間に落差Ｈ1を得たとす
る。この落差エネルギーを利用してHWLより所要の高さ
へ揚水する。
水室１と２は落差のエネルギーを空気圧に変換するもの
で、作動水室と仮称する。この装置は弁の開閉により、
水面を上昇または下降させるピストン操作を行い、水室
１で空気を圧縮し、水室２で排気が行われるようにして
ある。これをさらに具体的に述べると、水室１はLWLよ
り低い位置に底部を設置して密室とし、流入弁３でHWL
から取水し、流出弁４でLWLに排出させる過程でエネル
ギーを取得する。その操作は先ずLWLの高さまで水を入
れた状態にしておき、弁４と空気抜き弁６を閉じ、弁３
を開けば水室内に落差水頭Ｈ1が作用して正圧（＋気
圧）が生ずる。これを後に述べる階段状水室に入力す
る。ただし水室１内の水面が上昇するに伴い気圧は低下
するので、利用できる水頭には限界がある。その下限は
階段状水室の相隣る２水室間の揚程Ｈ′より大でなけれ
ばならない。いま一例として揚程Ｈ′＝1/2H1にとると
下限Ｈ＝1/2H1−ΔＨで表わされる。すなわち水室１で
は、第１図に示すようにＨ1からＨまで有効水頭として
利用できることになる。この場合の水室の寸法容積を定
めることについては、後に述べる具体例で説明する。
で、作動水室と仮称する。この装置は弁の開閉により、
水面を上昇または下降させるピストン操作を行い、水室
１で空気を圧縮し、水室２で排気が行われるようにして
ある。これをさらに具体的に述べると、水室１はLWLよ
り低い位置に底部を設置して密室とし、流入弁３でHWL
から取水し、流出弁４でLWLに排出させる過程でエネル
ギーを取得する。その操作は先ずLWLの高さまで水を入
れた状態にしておき、弁４と空気抜き弁６を閉じ、弁３
を開けば水室内に落差水頭Ｈ1が作用して正圧（＋気
圧）が生ずる。これを後に述べる階段状水室に入力す
る。ただし水室１内の水面が上昇するに伴い気圧は低下
するので、利用できる水頭には限界がある。その下限は
階段状水室の相隣る２水室間の揚程Ｈ′より大でなけれ
ばならない。いま一例として揚程Ｈ′＝1/2H1にとると
下限Ｈ＝1/2H1−ΔＨで表わされる。すなわち水室１で
は、第１図に示すようにＨ1からＨまで有効水頭として
利用できることになる。この場合の水室の寸法容積を定
めることについては、後に述べる具体例で説明する。
さて水室１の水位が上昇して、下限の水頭Ｈに達したと
ころで弁3,5を閉じて停止させ、次に弁4,6を開けば、弁
６より空気が入り、水室１内の水は弁４より排除されて
LWLまで下降し、最初の状態に戻る。
ころで弁3,5を閉じて停止させ、次に弁4,6を開けば、弁
６より空気が入り、水室１内の水は弁４より排除されて
LWLまで下降し、最初の状態に戻る。
作動水室２は上部がHWLまたはそれよりやや高い位置に
設置して密室とし、流入弁７でHWLより取水し、流出弁
８でLWLより低い位置に排水させる過程でエネルギーを
取得する。その操作は、先ず空気弁10を開いてHWLまで
水をいれた状態にし、次に弁7,10を閉じ、弁８を開けば
水室２内に落差水頭−Ｈ1が作用して負圧（−気圧）が
生ずる。これを後に述べる階段状水室に入力する。
設置して密室とし、流入弁７でHWLより取水し、流出弁
８でLWLより低い位置に排水させる過程でエネルギーを
取得する。その操作は、先ず空気弁10を開いてHWLまで
水をいれた状態にし、次に弁7,10を閉じ、弁８を開けば
水室２内に落差水頭−Ｈ1が作用して負圧（−気圧）が
生ずる。これを後に述べる階段状水室に入力する。
この場合も水室１の場合と同様に、水面の下降に伴い−
気圧は減少して大気圧に近くなるので限界がある。これ
を−Ｈとすれば揚程Ｈ′＝1/2H1とするときＨ＝1/2H1−
ΔＨで表わされる。これで水室２では−Ｈ1から−Ｈま
でが有効水頭として利用できることになる。この場合の
水室の寸法容積を定めることについては、後に述べる具
体例で説明する。
気圧は減少して大気圧に近くなるので限界がある。これ
を−Ｈとすれば揚程Ｈ′＝1/2H1とするときＨ＝1/2H1−
ΔＨで表わされる。これで水室２では−Ｈ1から−Ｈま
でが有効水頭として利用できることになる。この場合の
水室の寸法容積を定めることについては、後に述べる具
体例で説明する。
さて水室２の水位が下降して下限の水頭−Ｈに達したと
ころで、弁８、９が閉じ弁７、10を開けば、水面はHWL
まで上昇し、最初の状態に戻る。以上の水室１と２の操
作は同時に行なう。
ころで、弁８、９が閉じ弁７、10を開けば、水面はHWL
まで上昇し、最初の状態に戻る。以上の水室１と２の操
作は同時に行なう。
次に階段状に配列された水質13〜17は密閉された同寸法
の水室で、階段状水室と仮称する。各水室の高さ間隔を
１揚程に等しくし、立体状に配置する。最下段の水室13
はHWLまたはそれよりやや低い位置とし、HWLより取水し
て順次上段の水室へ揚水する。装置には流出弁18〜23と
空気弁24〜36があり、これにより揚水操作を行なう。な
お水室の寸法容積を定めことについては後に述べる具体
例で説明する。
の水室で、階段状水室と仮称する。各水室の高さ間隔を
１揚程に等しくし、立体状に配置する。最下段の水室13
はHWLまたはそれよりやや低い位置とし、HWLより取水し
て順次上段の水室へ揚水する。装置には流出弁18〜23と
空気弁24〜36があり、これにより揚水操作を行なう。な
お水室の寸法容積を定めことについては後に述べる具体
例で説明する。
揚水操作の第一行程を、HWLの高さに満水した水室13か
ら空虚な水室14に揚水することとして説明する。先ず弁
18、20、25、26、27を閉じ、弁19、24,28を開き、＋気
圧を弁24より水質13に作用させることにより、その水位
を1/2H1だけ下降させると同時に−気圧を弁28より水室1
4に作用させて、その水位を1/2H1だけ上昇させる。この
揚水原理は上下に配置された２個の水室につき、下方水
室に押揚げポンプの作用を行なわせ、上方水室に吸い揚
げポンプの作用を同時に行わせることによるものであ
る。
ら空虚な水室14に揚水することとして説明する。先ず弁
18、20、25、26、27を閉じ、弁19、24,28を開き、＋気
圧を弁24より水質13に作用させることにより、その水位
を1/2H1だけ下降させると同時に−気圧を弁28より水室1
4に作用させて、その水位を1/2H1だけ上昇させる。この
揚水原理は上下に配置された２個の水室につき、下方水
室に押揚げポンプの作用を行なわせ、上方水室に吸い揚
げポンプの作用を同時に行わせることによるものであ
る。
この結果、両水室間の水位差はＨ1となり、揚程1/2H1が
得られる。これにより作動水室のエネルギーを位置のエ
ネルギーに変換した分が、上段の水室に貯えられたこと
になる。この操作は水室15が満水し、水室16が空虚な状
態においても同時に行われる。以上の２つの操作を第１
行程で行なうことにする。
得られる。これにより作動水室のエネルギーを位置のエ
ネルギーに変換した分が、上段の水室に貯えられたこと
になる。この操作は水室15が満水し、水室16が空虚な状
態においても同時に行われる。以上の２つの操作を第１
行程で行なうことにする。
第２行程は水室14と15および水室16と17の間で同時に行
われる。これを水室16と17について説明すると、第１行
程において水室16は満水し、水室17は空虚であるとす
る。ここで弁21、23、33、34、36を閉じ、弁22、32、35
を開けば、水室16に＋気圧が作用してその水位を1/2H1
だけ下降させ、同時に水室17に−気圧が作用して、その
水位を1/2H1だけ上昇させる。この操作は満水した水室1
4と空虚な水室15でも行なうものとする。この２つの操
作は第２行程になる。
われる。これを水室16と17について説明すると、第１行
程において水室16は満水し、水室17は空虚であるとす
る。ここで弁21、23、33、34、36を閉じ、弁22、32、35
を開けば、水室16に＋気圧が作用してその水位を1/2H1
だけ下降させ、同時に水室17に−気圧が作用して、その
水位を1/2H1だけ上昇させる。この操作は満水した水室1
4と空虚な水室15でも行なうものとする。この２つの操
作は第２行程になる。
第３行程は水室17の弁22、35を閉じ、弁23、36を開くこ
とにより揚水池に流出させると同時に、水室13の弁18、
25を開き、HWLの高さまで満水させる。
とにより揚水池に流出させると同時に、水室13の弁18、
25を開き、HWLの高さまで満水させる。
以上３つの行程により運転する方式を基本方式とする。
その揚程をＨ3とすれば Ｈ3＝Ｈ2＋Ｈ′ さて基本方式は３つの行程を要することになるが、第３
行程については次のようにすれば第１および第２行程に
組み込むことができる。
その揚程をＨ3とすれば Ｈ3＝Ｈ2＋Ｈ′ さて基本方式は３つの行程を要することになるが、第３
行程については次のようにすれば第１および第２行程に
組み込むことができる。
その方法は、水室17から用水池に流出させる操作を第１
行程で実施し、水室13にHWLから取水する操作を第２行
程で実施させればよいことになる。この方法は２行程方
式である。
行程で実施し、水室13にHWLから取水する操作を第２行
程で実施させればよいことになる。この方法は２行程方
式である。
装置の連続運転は自動制御装置11、12により行なうもの
とし、空気回路の弁および水路の弁はすべて制御用電磁
弁とする。自動制御は各行程の所要時間を設定して運転
できるようにする。
とし、空気回路の弁および水路の弁はすべて制御用電磁
弁とする。自動制御は各行程の所要時間を設定して運転
できるようにする。
多数の装置を設置する場合は、作動水室１セットと階段
状水室１セットの組み合わせでなく、作動水室を共通に
して、エネルギーを他の階段状水室にも供給できるよう
にする。
状水室１セットの組み合わせでなく、作動水室を共通に
して、エネルギーを他の階段状水室にも供給できるよう
にする。
次に装置の構造については、基本方式では立地条件に適
合しない場合が生ずる。例えば狭い場所に装置を設置す
る場合は、第３、４図に示すように装置を採択すればよ
い。
合しない場合が生ずる。例えば狭い場所に装置を設置す
る場合は、第３、４図に示すように装置を採択すればよ
い。
この装置の構造は、作動水室の弁を無くし、底部を開い
た水室とし、これをドックの中に沈めて設置するもので
ある。図により説明すると、38と39はドックで、40と41
はHWLより取水する水門であり、42と43は排水する水門
である。
た水室とし、これをドックの中に沈めて設置するもので
ある。図により説明すると、38と39はドックで、40と41
はHWLより取水する水門であり、42と43は排水する水門
である。
ドック38の中に作動水室１を設置し、ドック39の中に作
動水室２を設置してある。水門40には第１図の弁３の作
用をさせ、水門41には弁７の作用をさせる。水門42には
第１図の弁４の作用をさせ、水門43には弁８の作用をさ
せる。このようにすれば装置の操作は基本方式と同じに
なる。
動水室２を設置してある。水門40には第１図の弁３の作
用をさせ、水門41には弁７の作用をさせる。水門42には
第１図の弁４の作用をさせ、水門43には弁８の作用をさ
せる。このようにすれば装置の操作は基本方式と同じに
なる。
階段状水室は立体状にして狭い場所にも設置できるよう
にしてある。この装置は基本方式の応用型である。
にしてある。この装置は基本方式の応用型である。
応用型装置の特性は、作動水室への流入流出は深い水中
の水門によって行なれるので、空気が混入することなく
大量の流量が処理できることである。またHWLおよびLWL
に変化がある場合には、作動水室を設定した高さを調整
することにより効率を低下させないようにすることがで
きる。
の水門によって行なれるので、空気が混入することなく
大量の流量が処理できることである。またHWLおよびLWL
に変化がある場合には、作動水室を設定した高さを調整
することにより効率を低下させないようにすることがで
きる。
以上、３行程による基本方式と２行程による方式および
応用型について述べたのであるが、この装置の作用は理
論的には１気圧までである。しかし実際に利用できる落
差は５〜6mぐらいが限界であり、それ以上になると効率
は悪く適用できなくなる。
応用型について述べたのであるが、この装置の作用は理
論的には１気圧までである。しかし実際に利用できる落
差は５〜6mぐらいが限界であり、それ以上になると効率
は悪く適用できなくなる。
［具体例］ 第１、２図の装置を用いるものとし、２行程方式によっ
て揚水する。設定の条件を次のようにする。
て揚水する。設定の条件を次のようにする。
落差 Ｈ1＝3m 揚水 Ｈ3＝6.0m 揚水量 毎分10m3 有効水頭 ±Ｈ＝±1.0m 階段状水室の１揚程 Ｈ′＝1.5m 装置の寸法を次のようにする。
作動水室（水室１の下面はLWL上に設置し、水室２の上
面はHWLに設置する） 9.0m×9.0m×1.1m＝89.1m3 有効水頭は1mであるから高さは1mでよいのであるが余裕
をみて上記寸法とする。
面はHWLに設置する） 9.0m×9.0m×1.1m＝89.1m3 有効水頭は1mであるから高さは1mでよいのであるが余裕
をみて上記寸法とする。
作動水室の気圧エネルギーは±Ｈであるから、その差2m
の水頭によって空気部分の容積が膨脹または収縮するの
で、この分の水量を余分に供給する必要がある。これを
計算すると水室１は71.6m3水室２は74.4m3になるので余
裕をみて上記の寸法とする。
の水頭によって空気部分の容積が膨脹または収縮するの
で、この分の水量を余分に供給する必要がある。これを
計算すると水室１は71.6m3水室２は74.4m3になるので余
裕をみて上記の寸法とする。
使用水量は３分間にＱ＝146m3×２ 階段状水室は水室13の上面をHWLに接するように設置す
る。
る。
4.5m×4.5m×1.6m＝32.4m3 段階状水室間の弁の径 0.5m 流量計数 0.8 運転方法は次のようにする。
第１行程 水室13→14、水室15→16 水質17より揚水池へ自然流出 第２行程 水室14→15、水室16→17 HWLより水室13へ自然流入 所要時間は１行程に付き１分となるが余裕をみて1.5分
とし２行程で３分とする。
とし２行程で３分とする。
揚水量は毎分10m3となる。
以上がこの装置の性能である。効率をみると、 揚水量は３分間に Ｑ＝30m3 HWLからの揚水 Ｈ3＝6.0M 使用した水量 Ｑ′＝292m3 HWLとLWLの差 Ｈ1＝3m 効率 η＝QH3/Q′Ｈ1＝20％ 得られた落差はLWLより水室17の上面までＨ4＝Ｈ1＋Ｈ2
＋Ｈ′＝7.5M 落差変換効率 QH4/Q′Ｈ1＝25.7％ ［考案の効果］ 揚程は6.0mであるが得られた落差は7.5mとするので低落
差発電には最適の条件である。発電の効率を50％にとれ
ば、落差のエネルギーの約10％を変換したことになる。
この数値は今日の波力発電の水準である。
＋Ｈ′＝7.5M 落差変換効率 QH4/Q′Ｈ1＝25.7％ ［考案の効果］ 揚程は6.0mであるが得られた落差は7.5mとするので低落
差発電には最適の条件である。発電の効率を50％にとれ
ば、落差のエネルギーの約10％を変換したことになる。
この数値は今日の波力発電の水準である。
本装置の特色は落差が低くなっても効率は落ちないこと
である。低落差発電用のチューブラ水車は4m以上の落差
がないと使用できないので、本装置を利用して落差を高
くすれば運転できるようになる。
である。低落差発電用のチューブラ水車は4m以上の落差
がないと使用できないので、本装置を利用して落差を高
くすれば運転できるようになる。
また本装置は一般揚水用になるし、農業灌漑用として利
用することもできる。
用することもできる。
【図面の簡単な説明】 第１図は本装置の構造を表す立面図であり、第２図はそ
の平面図である。第３図は応用型の立面図、第４図はそ
の平面図である。図に示す１と２は作動水室、13〜17は
階段状水室である。
の平面図である。第３図は応用型の立面図、第４図はそ
の平面図である。図に示す１と２は作動水室、13〜17は
階段状水室である。
Claims (1)
- 【請求項１】弁操作によって、落差のエネルギーを気圧
エネルギーに変換する二つの作動水室１、２と、水面よ
り所要の高さまで揚水するために、相互に流路で連結さ
れると共に前記の作動水室１、２と、別の流路で連結さ
れた階段状水室13〜17により構成される揚水装置であっ
て、前記作動水室内で、水面の上昇に拠る＋圧と、下降
による−圧の気圧を発生させ、これを階段状水室の相隣
る２室につき、下方のものに＋圧、上方のものに−圧を
同時に作用させることにより揚水作用を行わせ、下方水
室より上方水室へ順次揚水できるようにした揚水装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1983012910U JPH0723585Y2 (ja) | 1983-01-31 | 1983-01-31 | 落差を利用する揚水装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1983012910U JPH0723585Y2 (ja) | 1983-01-31 | 1983-01-31 | 落差を利用する揚水装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59119981U JPS59119981U (ja) | 1984-08-13 |
| JPH0723585Y2 true JPH0723585Y2 (ja) | 1995-05-31 |
Family
ID=30144303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1983012910U Expired - Lifetime JPH0723585Y2 (ja) | 1983-01-31 | 1983-01-31 | 落差を利用する揚水装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0723585Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2549896B2 (ja) * | 1988-09-21 | 1996-10-30 | 有限会社 パラサイト | 多重気相式潮汐差発電装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2804753A (en) * | 1956-03-27 | 1957-09-03 | Leduc Rene | Hydraulic servo-system |
| DE2804753A1 (de) * | 1978-02-04 | 1979-08-16 | Engelbert Wallenda | Verfahren und vorrichtung zur energiegewinnung durch ausnutzung kleiner natuerlicher gefaelle |
| DE2819051A1 (de) * | 1978-04-29 | 1980-01-17 | Theodor Dipl Ing Diesend | Verfahren zur erzeugung von energie durch schwerkraft, wasser und wind |
-
1983
- 1983-01-31 JP JP1983012910U patent/JPH0723585Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59119981U (ja) | 1984-08-13 |
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