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2008年6月～10月
近年に至り、弊社には全国から”日本古来の木製水車で発電できないか？”とのお問い合わせが多数寄せられてきています。従来は、日本古来の木製水車(一般的には開放周流型と呼ばれている)では発電に必要な回転数が確保できず、回転数を確保する為に多段の増速をすると、トルクが不足する事になり、結果的に回転数がダウンして、発電しても数1０Ｗの微々たる電力しか取得出来ない結果に終わっています。この様に日本古来の木製水車で発電するには、多くの解決しなければならない問題がありましたが、弊社は以下の点に注意を払い、皆様に納得を頂ける電力を取得すべく、トルクの比較的高い”上掛水車”を試作し実験を重ねています。
(1)トルクを確保するためには、水車直径を大きくしバケットの数を多くすればよいが、一般的に水車の直径と回転数は反比例する。また、水車幅を大きくし多量の水量を入れれば良いのであるが、効率が良く強度的にも価格的にも導入し易い大きさを検討。
(2)トルクをできるだけ大きくするための、水を受けるバケットの大きさと数及び形状の検討。
(3)水車は分解可能で現地組立方式が可能であること（①現地搬入が容易②部品取替え等の修理が容易）
(4)水車及び増速機、発電機は耐久性があり出来るだけ安価であること。
(5)発電効率が高く安価な発電機の選定（先進国で大量生産されている実績の高い高性能発電機の採用）
(6)保守は簡単に行なえる事。 |
実験用水車の仕様；
実験用水車設計箇所の導水路及び放水路の関係より:
＊使用水量:
30リットル/秒
＊水車直径: 2600mm
＊水車幅:
500mm
＊受水槽数:
24槽
＊受水槽長:
約340mm
＊受水槽間口: 約170mm
＊水受板幅: 約170mm
*水車梁は１２本で、水車軸及び水車中心付近構成は鉄製とし強度を確保
*受水槽口形状は受水槽の貯留水放出の容易さより、貯留水を可能な限り長時間保持するように外周と平行に幅170mmの水受板を設置。
*外周と平行に幅170mmの水受板を設置。 (実験水量では、注入水は一部水受板の上を流れるが、ほとんどは先行する水受槽に流入する）
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増速機の仕様；
＊水車軸：増速機 遊動リング付きチェーン
（１：２）
＊増速機（減速機） （１：１０）
＊増速機：発電機 Vベルト
（１：２）
計
（１：４０） |
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発電機の仕様；
*永久磁石多極回転子、多極固定子採用低トルク交流発電機
*端子出力：ＤＣ12V/24V選択可能（蓄電池充電専用）
* （発電機詳細は弊社ホームページ：ＤＩＹペルトン参照） |
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実験結果；
当初予想発電量
9.8×(30｛流量｝÷1000)×2.6(落差)×0.6｛水車効率}×0.5{伝動効率}×0.7{発電機効率}=160W
水車回転数 18rpm
発電機回転数 794rpm
実験測定値：12.3V(DC出力電圧)
18A(DC出力電流) 230W |
回路構成；
C-35充放電制御装置経由12V蓄電池充電。
並行出力負荷：インバータ（400ｗ）経由、100V100W白熱球×2 |
考察；
開放周流型水車の効率は60％程度と通常算定されており、発電機効率は70％、伝動効率を50％の予想を大きく上回った。実験結果を考察すると水車効率は70％程度、伝動効率も60％と推定され、今後の改造（水車水受槽口形状の改良、水車軸と増速機の直結、導水口形状改良）等を考慮すると300W出力も期待できるのではと予想している。 |
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試験中
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導水路完成
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