環境計測機器や警報機器に 電力供給できる散水型水車

環境計測機器や警報機器に
電力供給できる散水型水車
富山高等専門学校
機械システム工学科
准教授 白川 英観
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水車の従来技術
水車には多くの種類がある．
重力水車：上掛け水車
衝動水車：ペルトン水車
反動水車：フランシス水車など
多くの水車は，水車効率を重視しており，水力に
より作動する機械や大出力発電で利用．
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環境計測や警報の従来技術
環境計測や警報にも，様々なものがある．
気象：風速計，降雨計
火災対応ビル：ガス警報器，緊急アナウンス
ビニールハウス：空調の温度計測，水分計
多くの測定器は，商用電源により電力を供給し
ている．
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環境計測や警報への電力供給の問題点
環境計測や警報には，広域の測定が必要．
電力供給の配線が困難
計測器の近くで，計測器を稼働できるだけの
小出力の発電機が必要．
自然エネルギーの活用（太陽光，風力，水力）
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水力発電による電力供給の問題点
太陽光発電，風力発電
計測器の近くに設置可能．
問題点：日光や風のあたるところ限定
水力発電
水力のあるところに設置しなければならない．
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水力のあるところの環境計測・警報
水力のあるところの計測器・警報器
① 養殖場（水質管理）
② 火災対応のビル（消火設備）
③ 化学プラントなど（化学反応設備）
攪拌や散水などにより，水質などを管理したり，
消火を効率的に行っている．
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散水型水車
液体を攪拌した
り，散水できる機
能を持った水車を
考案．
スプリンクラーの
原理で，水力によ
り散水しながら，
回転力の一部を
発電機で発電する．
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散水水車の試作機１
• 回転方向が異なる散水水車発電
（発電機回転数向上）
：締結ネジ
：銅管
:遊星ギア
：モータ
：アルミニウム
：ベアリング
水
：管継手
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散水水車の試作機２
• ノズル部に磁石とコイルを設置した散水水車
• （回転により，LEDが発光する．）
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散水水車の特徴
• 水力エネルギーを，散水と発電で使うので，
使用目的に対するエネルギー利用率が高い．
• 散水中のみ電気が必要な時には，蓄電器は
必要ない．
• 水車は単純構造であり，小型から大型まで対
応できる．
• 複数の散水水車を配管で繋ぐことにより，１つ
のポンプ（貯水槽）で駆動できる．
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ビル消火栓での適用例
• ビル消火用の
スプリンクラー
に設置すること
により，作動中，
電子ブザーや
誘導灯を点灯
することができ
る．
貯水槽
散水水車
LED発光
電子ブザー
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化学プラントでの適用例
• 溶液を混ぜる時
の突入流速で
散水ポンプを回
転させ，反応容
器内の温度など
の環境をチェッ
クしながら調整
できる．
化学反応容器
化学反応
散水水車
計測器
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養殖場での適用例
電気供給
• 水流型攪拌機
に搭載すること
で，水質をチェッ
クしながら調整
でき，ポンプの
稼働時間を低減
できる．
発電機
増速機
計測器
循環流
養殖場
池
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実用化に向けた課題
• 現在、散水型水車による発電については確認
済みである．また，LED等の小型電子部品に
よる発光も解決済みである．
• 理論計算では，最大水車効率50％である．
• 散水型水車の問題点は，相対運動を行う回
転部と水管とのシール部分である．（通常より
も，発生トルクが小さいため，より低トルクの
シール構造を検討する必要がある．）
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企業への期待
• 散水型水車は，高位置に貯水槽を持つ構造
とすることにより，開閉のみで発電等を行うこ
とができる．したがって，高層ビルでの利用，
山間部での養殖場などでの利用が期待でき，
防災関連機器および水質改善機器の企業に
は，本技術の導入が有効と思われる。
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本技術に関する知的財産権
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•
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発明の名称 ：散水装置
出願番号 ：特願2012-229744
出願人
：国立高等専門学校機構
発明者
：白川英観
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お問い合わせ先
富山高等専門学校
産学官コーディネーター 古河 秀一郎
ＴＥＬ
076－493 － 5814
ＦＡＸ
076－492 － 3859
e-mail s-furukawa＠nc-toyama.ac.jp
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