集水装置を有する軸流水車の開発に関する研究

摘要

本研究では、取水堰を必要とせず、河川や用水路などの開水路流れの運動エネルギーを利用した、全く新しい開水路用水車を提案する。本水車はつば付きディフューザ風車の原理を応用し、軸流羽根車に高さ方向一定のディフューザ部を持つ集水装置を付加した構造である。そのため、羽根車外径を水深とほぼ同一サイズまで大きくすることができ、流れを集水·増速させることで出力向上を図っている。また、高速回転型羽根車を採用した小型·軽量な可搬式水車であり、流れの中に置くだけで発電できるので、生態系への影響は小さく設置場所の制約も少ないのが特長である。本報では、この特殊な集水装置を有する軸流水車の開発を目的として、羽根車単体、集水装置単体、および羽根車と集水装置の複合体の性能と流れ場を数値解析により明らかにした。さらに、本水車の有効性を検証するため、実水路における実証試験を行ったので、その結果について報告する。