JPH04121459A - 低流速用水車装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本願発明は、低流速用水車装置に関し、特に、大流量低
流速の流水中で作動させるのに適した水車装置に関する
。

従来、大流量低流速の河川等に於いてプロペラ水車を設
置して発電を行うことは、しばしば採用されてきた。低
流速の河川であることは、一般に平坦な所を流れる河川
であるから、高ヘツドをとって流速を高めて衝撃水流の
エネルギーを利用するような水車などとは違って前記低
流速の河川では大流量の水を受け入れ易くすることが必
要であり、その結果はできる限り、水車を大形化するこ
とにより実施化に成功してきた。ところが水車の翼片等
を大形化することは、翼片のみならずその他の関連構造
部分も大形化させる必要が生じるのである。しかし、水
車に係る構成部分を大形化させることにより効率の向上
をねらうとしても、そのような大形水車を設置すること
に通した河川等の水域は限られていてその限度以上に大
形水車の設置場所を開発することは事実上不可能に近い
事柄といえる。

本願発明は、上記の問題を解決することを目的とするも
のである。

次に、上記目的を達成するための具体的構成を図面に従
い説明すると、その一方に大径取水口１を設け、その他
方に大径吐水口２を設けてなる導水筒体３と、その導水
筒体３の中間部分４の小径円筒部からなる絞り部分の内
部に配設した旋回式水車部分５とその水車部分５の回転
軸６に■ベルト等の力伝達手段７の一方の部分を巻装し
、前記力伝達手段の他方の部分を前記導水筒体３の外周
壁面部分或いはその他の部分に取り付けた発電機８の部
分に力伝達をなしうるように配設し、前記旋回式水車部
分５の回転軸６の上流側位置で前記回転軸６に固着され
たプロペラ水車翼片９が前記大径取水口１を設けた導水
筒体３の上流側部材と前記小径円筒部からなる絞り部分
の上流側との交接した結合部分の位置に旋回自在に配設
され、前記プロペラ水車翼片９の下方位置に、静翼ｌＯ
をその上流側端縁部が前記水車翼片９に接する寸前の位
置まで、接近させて配設し、前記静翼１０の外周端部を
前記絞り部分の小径円筒部の内周壁面部分に一体的に固
着し、前記静翼１０の内周端部を前記水車部分５の回転
軸６に対し、軸受１１を介して、その軸受１１の外部に
配設した円筒形軸受カバー１２に固着し、上流側に位置
する前記プロペラ水車翼片部ち動翼９と、その下流側に
位置する静翼１０とは、その翼片１０の傾きが互いに反
対側に傾くように形成し、前記静翼１０の下流側に前記
静翼１０の上流側に位置するプロペラ水車５とほぼ同じ
構造のプロペラ水車をそのプロペラ水車の翼片の上流側
の端縁部が前記静翼の下流側の端縁部に接触する寸前の
位置まで接近させて配設し、プロペラ水車の翼片即ち動
翼と、その上流側に位置する静翼とは、その翼片の傾き
が互いに反対側に傾くように形成し、前記プロペラ水車
の上下２段の水車の下段の水車の下流側の位置で旋回式
水車部分５の回転軸の周面部分に■ベルトなどによる力
伝達手段の一方側部分を巻回し、前記力伝達部分の他方
側部分を前記導水筒体３の外部に配設させた発電機８の
入力軸の周面に巻回し、その発電機の部分を水中に没し
ないようにするため前記発電機の入力軸と前記旋回式水
車部分の回転軸によって形成される出力軸との間に適切
な力伝達機構を介在させて所望の発電機構に形成し、そ
の下流位置に前述の軸受即ち上段部分の軸受とほぼ同じ
軸受を配設し、それぞれの軸受の上流側部分にはスラス
ト軸受１３を配設し、軸受の下流側部分にはローラー軸
受、テーパーローラー軸受或いはボール軸受などのラジ
アル軸受を配設し、上流側から下流側に流される水の力
に抵抗じうるだけの機能を達成しうるようにし、前記導
水筒体の大径吐水口を設けてなる側の拡開円錐台形状に
その輪郭が形成されてなる部分に水流を拡散させて流速
を減じつるように形成してなる水路構造部分を形成し、
その水路構造部分に、静翼構造部分を設けたり、或いは
設けることなく、前記導水筒体の大径吐水口を設けてな
る側の前部部分の後部に形成された円筒状部分には動力
取り出し用の軸を前記旋回式水車部分の回転軸の下流部
分即ち下端部分の軸端に固着するか或いは、両軸を一体
構造にして、その軸の周囲に前記旋回式水車部分と同じ
型式のプロペラ水車構造体を固着して配設し、そのプロ
ペラ水車構造体から適当な動力伝達部材を介して前記導
水筒体の外部に動力を取り出し得るようにしてなる低流
速用水車装置である。

次に、上記構成から生じる作用効果を述べると本願発明
を施した低流速用水車装置を水流のあるところ設置して
、導水筒体の前方に設けた大きい口を有する取水口に、
大流量の水を受け入れて、前記取水口の後部に位置する
小径円筒状の中間部分に水を絞り込みながら流し込み、
その中間部分の内部に設けた水車部分の動翼を旋回させ
て、その旋回力を適宜の動力伝達手段によって、外部に
エネルギーを取り出し、そのエネルギーにより発電機を
働かせて電力を得ることができる効果がある。また、本
願発明の水車装置の水車の部分が、取水口の大きさに比
べて、非常に小さいので取水口に流入した水の流速が非
常に小さくても、その後方に位置する水車の部分に流入
する水は非常に流速を増大し、水車の旋回回転数を向上
させつる効果がある。また、水車の部分の後方に、大き
い口を有する吐水口を設けたので、水車の部分から流出
した水は流速を減小させて圧力降下状態下の負圧のとこ
ろに流入して上流側から下流側へ向けて流れる水は吐水
口から何らの抵抗なく流出させることができる効果があ
る。

また、取水口から吐水口までの間の中間部分に水車の部
分を設け、その水車の回転軸の軸心を導水筒体の中心線
即ち軸線と一致するようにしたので取水口に流入した水
か吐水口から流出するまでの間に格別無駄なく流れ得る
効果がある。また、水車の部分の動翼とその前後に位置
する静翼のそれぞれの翼片の傾きが互いに反対側に傾く
ように形成してなるので、各翼片によって流路が変る流
水の流れを、効率よく流路設定ができる効果がある。ま
た、本願発明の水車装置を流水中に位置させた際に本願
発明の水車装置に整水翼片を配設したので、流水の上流
側に取水口が向き、流水の下流側に吐水口が確実に位置
づけされ得る効果がある。また、本願発明の水車装置の
導水筒体の上部或いは上方にフロートを設け、下方或い
は下部に重錘或いはアンカーなどの重量物を配設したの
で常時、導水筒体の上下位置が決まり、導水筒体の上下
方向の位置付けに支障が生じる不安がない効果がある。

また、水車の回転軸を軸支する軸受をラジアル軸受とス
ラスト軸受との結合体にしてなるので水車の旋回状態を
軽快にさせうるとともに水車の回転軸にかかる軸方向の
力をラジアル軸受で受けつる効果がある。また、多数の
導水筒体を水流の上流側から下流側に向けて直列的にワ
イヤその他の連結手段によって連結することにより、個
々の水車装置では小規模であっても、多数の導水筒体か
ら生じる動翼の旋回力のエネルギーを発電機の入力軸に
伝達することにより大きいエネルギーを取り出すことが
できる効果がある。また、多数の導水筒体を上下方向に
層状に配設させることによって導水筒体の前後方向に多
数の導水筒体を配設したことと同じように大きいエネル
ギーを取り出すことができる効果がある。また、特に河
川の中央部分の水流が非常に強く、両岸に向けて流速が
軽減される時には河川の中央部分に位置する導水筒体を
最も下流側即ち最後方部に位置させ、両側に向けて斜め
前方に多数の導水筒体を連結手段を介して位置させるこ
とにより比較的少い経費で大容量の発電エネルギーを取
り出し得る効果がある。また、陸地と陸地とがきわめて
近接した海峡或いは水道などで、常時は低流速であって
も、高流速になる時には、大きすぎる取水口及び吐水口
が所定流速以上になった時、変形したりなどして小さい
取水口及び吐水口になしうることにより、高速大水量の
流水を水車装置の水車部分に直接流入させることなく、
高速小水量の水を流入させるようにしてなることは性能
上ばかりでなく安全上においても、必要な技術手段であ
り、特に、日本国土の周辺の海には種々の潮流が流れて
おり、その流速が１年中変化し続け、また、流路がその
都度変化しているとはいえ、流速が２′″１５以上の海
面は数多（あると考えられるのであって、中でも黒潮は
高流速であるとともに、その規模か大きく大流量で海水
か移動しでいることが認められているだけに、その黒潮
の流れの中に本願発明の水車装置を位置させた状態を規
定すると、相当大規模な水車装置を敷設することが可能
となり大容量のエネルギーの取り出しを可能とするもの
であって例え、その機械効率、流量効率などが少いとし
ても、化石エネルギーのように二酸化炭素を生じるよう
なこともなく年中その流速流量等に強弱があるとしても
黒潮などの大きい潮流の流れを利用して水車装置により
エネルギーを取り出す技術手段として本願発明の水車装
置は比較的製造容易で耐久性があり、かつ運搬容易な形
状であって、修理もし易い構造になっているなど種々の
効果がある。また、本願発明の水車装置は河川の流水ば
かりでなく海洋の潮流中に敷設して使用することが生じ
るため、そのような場合には耐蝕性の強い素材を使用す
ることが必要になったり金属素材の表面に耐蝕性樹脂の
被覆或いは防錆塗料を塗布することを必要としたり、鉄
以外の金属で耐蝕性の強い金属の使用など、その際、最
も望ましい素材を使用するようにすることがよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明を施した水車装置の正面図であり、第
２図は第１図の水車装置を流水中に位置させた状態の水
車部分の回転軸を含んで水平方向に切断した断面図であ
る。 １　　大径取水口 大径吐水口 導水筒体 導水筒体の中間部分 旋回式水車部分 水車部分の回転軸 ■ベルトなどの力伝達手段 発電機 プロペラ水車翼片即ち動翼 静翼 軸受 円筒形カバー スラスト軸受 ラジアル軸受

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）その一方に大流量の水を受け入れ得る取水口を有し
   、その他方に大流量の水を吐き出し得る吐水口を有し、
   その中間部分に小径円筒部を設けてなる導水筒体の前記
   中間部分の内部に水車部分を配設し、その水車構造の出
   力部分と前記導水筒体の外部に配設した発電機の入力部
   分との間に力伝達手段を介在してなる低流速用水車装置
   。 ２）導水筒体の取水口と吐水口とを結んだ方向を水流の
   方向に沿って配設しうるように導水筒体の中心軸線に沿
   って水車軸を配設してなる、特許請求の範囲１記載の低
   流速用水車装置。 ３）導水筒体の中間部分の内部に配設した水車部分の複
   数段の水車の動翼の間に静翼を配設してなり、或いは１
   段の水車の動翼の前後或いはいづれかの側に静翼を配設
   してなる特許請求の範囲１記載の低流速用水車装置。 ４）導水筒体の周囲或いは下流側に整流翼片を配設して
   なる特許請求の範囲１記載の低流速用水車装置。 ５）１つ或いは複数の整流翼片を導水筒体の中心軸に対
   して放射方向に配設し、かつ、前記整流翼片を長手方向
   に比較的長く形成してなる特許請求の範囲１記載の低流
   速用水車装置。 ６）取水口の部分から上流に向けて、さらに拡開状取水
   口延伸部材を配設してなる特許請求の範囲１記載の低流
   速用水車装置。 ７）導水筒体の上方或いは上部にフロートを配設し、下
   方或いは下部に重錘或いはアンカーなどの重量物を配設
   してなる特許請求の範囲１記載の低流速用水車装置。 ８）水車部分を多数の動翼を有するプロペラ水車にし、
   １段或いは多段の水車の前後に静翼を配設し、前記動翼
   と静翼とはその翼片の傾きが互いに反対側に傾けられて
   なる特許請求の範囲１記載の低流速用水車装置 ９）水車の回転軸を軸支する軸受をラジアル軸受けとス
   ラスト軸受との結合体にしてなる特許請求の範囲１記載
   の低流速用水車装置 １０）導水筒体の軸線即ち中心線方向に複数の導水筒体
   を配列して前後の導水筒体間をワイヤその他の連結具に
   よって連結してなる特許請求の範囲１記載の低流速用水
   車装置。 １１）複数の導水筒体を上下方向に層状に位置するよう
   に配設し、導水筒体の軸線即ち中心線方向が互いに平行
   になるように上下に位置する導水筒体間をワイヤその他
   の連結具によって連結してなる特許請求の範囲１記載の
   低流速用水車装置。 １２）複数の導水筒体の軸線即ち中心線の方向を水流に
   向けて配設しうるようにし、斜め前方部から斜め後方部
   に向けて配設させるための連結装置或いは連結具を設け
   てなる特許請求の範囲１記載の低流速用水車装置。 １３）多数の導水筒体が水流に向けて配設された際に、
   それらの導水筒体相互間を連結手段によって結合し、か
   つ、その連結体の中央部に位置する導水筒体を最も後方
   に位置させ、その後方に位置する導水筒体から両側の斜
   め前方に向けて、多数の導水筒体を略Ｖ字状に配列させ
   うるようにしてなる特許請求の範囲１記載の低流速用水
   車装置。 １４）水車装置全体或いは一部を耐蝕性材料によって形
   成してなる特許請求の範囲１記載の低流速用水車装置。 １５）水車装置の金属部分で外部と接触する部分の表面
   に防錆塗料を塗着してなる特許請求の範囲１記載の低流
   速用水車装置。 １６）比重調整のためのフロート或いは重錘を設けるこ
   とにより流水中に所望深さで水車装置が位置付けされる
   ようにしてなる特許請求の範囲１記載の低流速用水車装
   置。