JPS6375365A - 水車 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、水流を利用したグリウス形やサボニウス形の
小水力発電用水車に関する。

（従来の技術） 需要供給の不安定な石油に代る代替エネルギー開発の一
環として、自然循環のクリーンエネルギーである水力が
見直され、数千ＫＷ以下のいわゆる小水力発電が開発さ
れつつある。その中で、急流の河川や水路、あるいは海
洋に設置されるグリウス形水車は一般的に第５図に示す
構成となっている。

即ち、第５図において、従来のグリウス形水車１の全体
構成としては、両端を開口し流れＦの方向にほぼ水平状
に水中に横設した流水導入用ケーシング２と、該ケーシ
ング２内に垂直軸線りまわりに回転自在に支承し外周部
に周方向に横断面翼形の複数のランナベーン３ａを具備
したランナ３と、前記ケーシング２上面に立設した架台
４と、水面より上方に位置する前記架台４のマシンヘー
ス４ａ上に設置した増速機５および発電Ｊａ、６とがら
成り、前記ランナ３の主軸３ｂをケーシング２上方に導
出し適宜軸継手７を介し前記増速ａ５に接続されている
。

（発明が解決しようとする問題点） 前述水車１では、架台４・増速機５・発電機６が水上に
大きく露出するため、全体に高くなって強風の影響を受
は易く、安定性が悪い。また設置場所によってはこれら
が露出すること自体、周囲の景観を損なうことになる。

さらに増速機５・発電機６と水中のランナ３とがかなり
離れているため、主軸３ａが長軸となり、これらの芯出
しや調整が煩雑で工期が長ぐなり、設備費が高くなる。

そして全体に大形となるため移設が困難である等の問題
点を有する。

（問題点の解決手段） 本発明による水車は、ランチの主軸まわりの空間に着目
し、この主軸部分を密封状の中空ドラムに形成し、該中
空ドラムに発電機および必要に応じて増速機を内蔵させ
たことを特徴とする。従って電力取出用のケーブル以外
−９水上に露出することなく極めてコンパクトな構成と
なる。

（実施例） 以下、第１乃至３図に基づき本発明の一実施例につき詳
述する。説明の便宜上、第１・２図における左・右を「
前」・「後」あるいは「上流」・「下流」と呼称し、第
３図における左・右を「左」・「右」と呼称する。

水車として採用したグリウス形水車１０は、例えば急流
の水路Ｃに設置され、以下の構成より成る。即ち、１１
は流れＦの方向（前後方向）にほぼ水平状且つ水没して
水路Ｃ底Ｃ，に横設した断面矩形の流水導入用ケーシン
グで、前・後端を開口し上流側の前端開口１１ａを漸拡
状に形成しである。１２は前記ケーシング１１内中央部
においに垂直軸線りまわりに回転自在に支承したランチ
で、ケーシング１１の上・下板１１ｂ・ｌｌｃに垂直軸
線りに一致して上・下短軸１３・１４を上下対向状に突
設し、該上短軸１３には軸封材１５および軸受１６を上
下に配置して円板状上蓋１７を、また下短軸１４には軸
受１８および軸封材１９を上下に配置して円板状下蓋を
それぞれ密封状且つ回転自在に取付け、上蓋１７・下蓋
２０の上下対向突出状ボス部１７ａ・２０ａ外周面間に
は０リング２１ａ・２１ｂを介し密封状に管状外套２２
を巻装し、上１１７・下Ｍ２０を両端面とする円筒状の
中空ドラム２３を形成しである。そして前記上１１７お
よび下蓋２０の外周面には上下に整合して放射状等間隔
に複数（例えば４つ）の支持材２４・２５を突設し、各
々上下に対応する支持材２４・２５先端間には横断面翼
形のランナベーン２６を垂直状に取付けである。

２７は前記上・下短軸１３・１４を中空ドラム２３内に
延長した短軸延長部１３ａ・１４ａ間において前記外套
２２内面に接触しない状態で取付けた発電部で、以下の
構成より成る。即ち、前記発電部２７は上・下に配置し
た発電機２８と増速機２９とから成り、このうち発電機
２８はロータ３０のロータ軸３０ａの上・下端部を発電
機ケーシングの上・下端面部材２８ａ・２８ｂに軸受３
１ａ・３１ｂを介し回転自在に支承し、ロータ軸３０ａ
の中心軸線を前記垂直軸線りに一致させた状態で前記上
・下端面部材２８ａ・２８ｂの各延長部２８ａ、・２８
ｂ１を前記短軸延長部１３ａ・１４ａに固定しである。

また前記増速機２９は、前記ボス部２０ａの内面円形凹
所２０ａ、内周面全周に渉り形成した内歯車３２と、前
記垂直軸線りより側方に偏心して垂直状に延び上端部お
よび中間部をそれぞれ軸受３３・３４を介し前記下端面
部材２８ｂおよび延長部２８ｂ、に支承した中間軸３５
と、該中間軸３５の下方延長部に形成し常時前記内歯車
３２に噛合わせた第１のピニオン３６と、前記中間軸３
５の上方部に固定した中間歯車３７と、前記ロータ軸３
０ａの下方導出端部に形成し常時前記中間歯車３７に噛
合わせた第２のピニオン３８とから成り、前記中空ドラ
ム２３とロータ軸３０ａとの間の伝動手段を構成する。

３９は一端を前記発電機２８のステータ４０に接続した
送電用ケーブルで、前記上端面部材２８ａ、延長部２８
ａ、、上短軸延長部１３ａの各開口（符号付さず）並び
に上短軸１３および該上短軸１３の上端部に密封状に螺
着した受金具４１に垂直軸ｖＡＬに沿って形成した貫通
穴１３ａ、・４１ａを通ってケーシング１１の上板１１
ｂより上方外部水上に導出しである。

しかして前述開口１１ａより導入された圧力水が各ラン
ナベーン２６に衝突され、この水動力はランナベーン２
６の翼形状により該ランナベーン２６に対し周方向への
揚力を生じさせ、これによって中空ドラム２３を含めラ
ンナ１２全体が垂直軸線りまわりに回転され、この回転
動力は増速機２９に増速されてロータ軸３０ａに伝動さ
れる。

そして前記ロータ軸３０ａの高速回転により発電機２８
において発電作用を行い、該発電機２８の電力はケーブ
ル３９を介し外部に取り出される。

尚、前述実施例において水車１０を水路Ｃに設置したが
、流れの急な河川や海洋あるいは小川。

香川等に設置してもよい。また増速機２９は必ずしも必
要でなく、増速機２９を設けない場合は、ロータ軸３０
ａの導出端部を適宜ブラケットを介し下側のボス部２０
ａあるいは外套２２に固定すればよい。さらに水車１０
はグリウス形に限らず、第４図に示すようにサボニウス
形の水車１００にも適用できる。即ち第４図において、
前述支持２４・２５に代えて上・下円板１２４（図示せ
ず）・１２５とし、核上・下円板１２４・１２５間に垂
直状且つ放射状に上からみて始端が中空ドラム１２３外
周に発し終端を上・下円板１２４・１２５外周縁に臨ま
しめた複数のランナベーン１２６を取付けである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の水車は、ランナの回転中
心部に一体的且つ密封状に中空ドラムを形成し、この中
空ドラム内に発電機を内蔵させたことにより、下記する
多くの顕著な効果を奏する。

（１１重電機や増速機が外部に突出しないので、水軍全
体が簡素且つ小形となり、また発電機等をランナから離
れた架台に据付ける必要がなく軸継手が不要なため、芯
出し調整が不要となり、工期が大幅に短縮でき、設備費
の低減となる。

（２）水車の据付けは、水没させて水底に設置するのみ
で、ケーシングに架台等を取付ける必要がなく、据付け
は勿論のこと移設も容易である。

（３）水車は水没させて設置した状態でケーブル以外−
９水上に露出しないため、周囲の景観を損なう心配が無
く、また水上に架台等が露出しないため、強風などの影
響を受けずに従来のように長尺の主軸を有さないため、
極めて安定した運転が保証される。

（４）発電機および増速機は、運転時に発熱しても、中
空ドラムの外套外面が常時水の流れに曝されて強制冷却
されるため、従来のように水上に露出した架台上に設置
した場合のように特別の冷却手段を設ける必要がなく、
極めてコンパクトなものとなり、潤滑油の寿命も極めて
長くなり長期間のメンテナンナフリーが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１乃至４図は本発明の実施例を示すもので、第１図は
グリウス形水車を水路に設置した状態の全体側面断面図
、第２図は第１図の■〜■矢視横断面図、第３図は第１
図の■〜■矢視拡大縦断面図、第４図はサボニウス形水
車として採用した別実施例を示す第２図同様の横断面図
である。第５図は従来のグリウス形水車の全体側面断面
図である。 図中、１０はグリウス形水車、１１はケーシング、１２
はランナ、２３は中空ドラム、２６はランナベーン、２
７は発電部、２８は発電機、２９は増速機、３９はケー
ブルである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 両端を開口し流れの方向にほぼ水平状に水中に横設した
   流水導入用ケーシングと、該ケーシング内に垂直軸線ま
   わりに回転自在に取付けたランナと、該ランナの回転中
   心部に一体且つ密封状に形成した中空ドラムと、該中空
   ドラムに内蔵した発電機とから構成したことを特徴とす
   る、水車。