CN108700021B - 水力发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种水力发电装置，能够容易地配设于水渠、导水管等的水道。将水平的旋翼支承框体(4)利用保持体(5)一体固定在支承环体(2)内，并且，在从支承环体(2)突出的保持体(5)的上部配置有发电机(11)，在支承环体(2)形成有将旋翼支承框体(4)固定于水道的安装部(2A、2B)。

Description

水力发电装置
技术领域
本发明涉及一种水力发电装置，能够容易地将发电机用的旋翼支承框体配设于水渠或导水管。
背景技术
例如在专利文献1中公开了一种发电装置，该发电装置在导水管中配设长的旋翼轴，在旋翼轴具备多个旋翼。
专利文献1：日本专利公开公报特开2000-9012号
发明内容
所述专利文献1所记载的发明在长的导水管的内部经由安装配件前后配设有多个发电机。
在该方式中，难以在长的导水管的内部配设发电机。
此外，如果多个发电机以密接的方式固定在导水管内，则发电机成为水流的阻力，在导水管内流动的水流的流速下降，难以提高旋翼的旋转速度，也难以提高发电效率。
本发明提供一种发电装置，该发电装置以横向包围发电机用的旋翼框体的方式来安装安装环体，能够将安装环体吊设于水渠或连结在长的导水管的中间，从而能够容易地进行水力发电。
本发明的具体内容如下所述。
(1)一种水力发电装置，具备旋翼(3)的水平的旋翼支承框体(4)利用立设于所述旋翼支承框体(4)的上表面的保持体(5)一体地固定在支承环体(2)内，并且，在从所述支承环体(2)突出的所述保持体(5)的上部配设有发电机(11)，在所述支承环体(2)形成有将所述旋翼支承框体(4)固定于水道(R)的安装部(2A、2B)，所述保持体(5)为筒体，具备将旋翼轴(7)的旋转力朝所述发电机(11)传递的传动轴(8)，在所述保持体(5)的上表面形成有连结部(5A)，所述连结部(5A)连结有能够拆卸的辅助保持体(6)。
(2)在所述(1)所记载的水力发电装置的基础上，所述保持体为筒体，具备将旋翼轴的旋转力朝发电机传递的传动轴，在上表面形成有连结辅助保持体的连结部。
(3)在所述(1)或(2)所记载的水力发电装置的基础上，所述支承环体的安装部是以固定间隔开设有螺纹孔的向外凸缘。
(4)在所述(1)～(3)中任一个所记载的水力发电装置的基础上，所述水道作为从水源引导水的导水管，在前后具有向外凸缘的前后的导水管之间配置支承环体而将安装部与导水管的凸缘连结。
(5)在所述(1)～(3)中任一个所记载的水力发电装置的基础上，所述水道是水渠，在架设于两岸的梁架固定有安装于支承环体的安装部的吊设件。
(6)在所述(1)～(5)中任一个所记载的水力发电装置的基础上，所述旋翼的旋翼轴配设于相比支承环体的中心靠下方向的位置。
(7)在所述(1)～(6)中任一个所记载的水力发电装置的基础上，所述保持体的横剖平面为前边缘粗且随着趋向后方而变细的大体鱼形。
根据本发明，起到如下效果。
所述(1)所记载的发明的水力发电装置将旋翼支承框体利用保持体一体固定在支承环体的内部，在从支承环体突出的保持体配设发电机，因此，通过上述方式成为一个发电装置。
在支承环体形成有安装部，该安装部用于将该发电装置简单地安装于水渠、导水管等的水道。该支承环体的安装部能够与相同直径的导水管连结，并且能够经由用于连结管径不同的导水管的前后直径不同的中继管而与管径不同的导水管连结。
例如，如果在前后的导水管之间将旋翼支承框体设为水平地将支承环体的安装部连结于前后的导入水管，则能够利用通过导水管中的流水，使旋翼支承框体的旋翼旋转来进行发电。
或者，通过在安装部固定吊设件，并吊设在架设于水道的梁架，能够容易地将发电机配设于水道。
在所述(2)所记载的发明中，由于保持体为筒体，所以能够在内部配设将旋翼的旋转力朝发电机传递的传动轴。由于能够将辅助保持体连结于其上表面，所以即使水道的水面低，也能够从架设于水道的梁架将旋翼支承框体容易地吊设在水中。
在所述(3)所记载的发明中，由于支承环体的安装部是形成在支承环体的前后的向外凸缘，并且以固定间隔开设有螺纹孔，所以通过将吊设件的下部的固定件螺纹固定于该凸缘，并且将该上部吊设在架设于水道的梁架，能够容易地将发电装置配设于水道。
此外，能够在前后的导水管之间配置支承环体，利用螺栓将支承环体的安装部与导水管的凸缘连结。
在所述(4)所记载的发明中，作为水道利用长的导水管，在前后具有凸缘的前后的导水管之间配置支承环体，如果利用螺栓连接作为安装部的凸缘，则能够利用在从水源引导水的导水管内流动的流水，使旋翼旋转来进行发电。
在所述(5)所记载的发明中，通过作为水道利用水渠，在架设于水面上的梁架固定安装在支承环体的安装部的吊设件的上部，能够容易地将水力发电装置设置于水渠。
在所述(6)所记载的发明中，由于旋翼轴配设于相比支承环体的中心靠下方向的位置，所以相对于水流与保持体的前表面接触而使流速下降，能够通过将支承环体内的相比旋翼支承框体靠上方的流水容积与靠下的流水容积相同，使相对于旋翼的水流量均等。此外，当水道中的水量减少时，能够有效地利用低位的水流。
在所述(7)所记载的发明中，由于保持体的横剖平面为前边缘粗且随着趋向后方而变细的大体鱼形，所以与该保持体接触的水流由于康达效应而高速通过，由此抑制水流的低速化。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的侧视图。
图2是图1的水力发电装置的使用例1的主视图。
图3是图1的保持体的III-III线截面图。
图4是图1的支承板的IV-IV线截面图。
图5是图1的叶片的最大弦长部的横剖俯视图。
图6是本发明的水力发电装置的使用例2的侧视图。
图7是本发明的水力发电装置的使用例3的侧视图。
图8是本发明的水力发电装置的使用例4的侧视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一实施方进行说明。
实施例1
在图1和图2中，本发明的水力发电装置1利用垂直的保持体5将具备旋翼3的水平的旋翼支承框体4一体固定于与从例如水源引导水的导水管21相同的直径且长度短的支承环体2的内部。
此外，在旋翼支承框体4的下表面，在支承环体2的下部内壁面之间固定有前后长的支承板12。如图3中横截面所示，保持体5为俯视观察大体鱼形的中空体，在内部配设有传动轴8，并且如图1所示由上下的轴承5B、5C支承为能够旋转。
如图4所示，所述支承板12俯视观察为鱼形。不论是与保持体5还是与支承板12接触的水流都由于康达效应而高速通过。
在支承环体2的前后的圆周面突出设置有作为安装部的向外凸缘2A、2B，在向外凸缘2A、2B以固定间隔前后贯通形成有螺纹孔2C以便能够与导水管21连结。
在保持体5的上部经由向外凸缘5A、6A连结有辅助保持体6，在该辅助保持体6的上表面设置有发电机11。
该辅助保持体6在水道R的水面低时等使用，如果不需要的话则不使用辅助保持体6。
在旋翼支承框体4的内部配设有水平的旋翼轴7，在该旋翼轴7的前端安装有旋翼3。在旋翼3的桨毂3A的圆周面朝向放射方向安装有多个升力型叶片3B(以下简称为叶片)。叶片3B的前端形成朝向前方倾斜的倾斜部3C。
利用由锥齿轮7A、8A构成的传动单元来连接旋翼轴7的后端部与保持体5内的传动轴8的下端部。传动轴8的上端在辅助保持体6的部分中经由连结件10与辅助传动轴9连结，该辅助传动轴9的上端部与发电机11的主轴连接。在配设于保持体5的下方的轴承框体4的下表面固定有前后方向长的板状的支承板12。
叶片3B的前端部形成为朝前方向倾斜35度～45度程度的倾斜部3C。叶片3B从翼根部朝向翼端使弦长逐渐变大，最大弦长是旋转半径的35％～50％，离心部处的受水面积大。倾斜部3C以最大弦长部3D为基点朝向上游方向倾斜。
叶片3B的厚度侧视观察从翼根到翼端平行，如图5横截面所示，最大厚度是弦长的25％～35％。如果超过35％，则阻力变大且沿着正面3E和背面3F的流水的速度差变大，旋转效率下降。此外，在25％以下时，沿着背面3F通过的水流的速度和由此产生的反作用力变小，也难以提高旋转效率。
如果叶片3B旋转，则由于背面3F的大的膨出，沿着背面3F流动的水流与沿着正面3E通过的水流相比高速流动，作为反作用力而提高叶片3B的旋转速度。
图2是示出将水力发电装置1用于农业用的水道R的状态的主视图。在架设在水道R的水面上的梁架13上悬挂固定有辅助保持体6的上端的凸缘6B。
此外，通过螺栓14B紧固等将吊设件14的下部的固定件14A固定于支承环体2的前后的安装部2A、2B，吊设件14的上部的固定件14C固定于梁架13。
由此，由于支承环体2利用固定于前后的安装部2A、2B的吊设件14固定于梁架13，所以即使向旋翼3施加水压也不会移动而被牢固地固定。
图6示出在支承环体2的前表面利用安装部2A、15A彼此之间的连结来固定集水管15的使用例。也能够将该集水管15朝向后方安装于后部的安装部2B。由此，能够使旋翼支承框体4的附近形成为狭路。
图7是示出将水力发电装置1用于具有落差的场所的方式的侧视图。对与前例相同的构件标注相同的附图标记并省略说明。这是利用小瀑布或悬崖的水的落差的情况。
在悬崖16的低地16A设置支承框体17，以旋翼3朝上的方式固定水力发电装置1。在该支承环体2的上方分别经由向外凸缘2A、18A连结导水管18。
导水管18的上部利用固定构件19固定于悬崖16。该导水管18的上部的管口面向水渠20设置。水渠20可以通过导水管18从其他水源引出，也可以利用小河。
由此，即使流量小，也能够通过导水管18将具有落差的流水向水力发电装置1引导，即使导水管18的管径小，也能够利用落差来提高发电效率。
图8是示出用于从水源到目的地以长距离引导水的导水管21、22的状态的侧视图。对与前例相同的构件标注相同的附图标记并省略说明。
导水管21例如由一根长度为10m的管连结成几km。管的直径例如是70cm。
由于只要适合于场所，导水管21就能够配置成长度为几km，所以将本发明的水力发电装置1配置在长的导水管21的例如每隔10m的位置，如果导水管21连结成1km，则能够配置100台。
例如即使是500W的小型发电机11，如果能够设置100台，则成为能够进行50kW的稳定发电的发电设备。
在这种情况下，由于导水管21与自然的地形配合而弯曲，即使具有高低差也是从水源下降梯度，所以即使流速不变化，与上游相比在下游施加有水的重力，因此各发电机的发电效率在下游变高。
如果前后配置的水力发电装置1的旋翼3的间隔分开10m，则由于位于前方的旋翼3的旋转而产生的紊流不会影响位于后方的旋翼3。如果具有梯度大这样的地理条件，则由于能够利用水的重力，所以能够缩短前后的旋翼3、3间的距离。
如图8所示，导水管21与支承环体2的连结利用螺栓来连结各安装部2A、21A。在与支承环体2的直径相比导水管22的直径大时，如图8的右侧所示，通过使用前后直径不同的中继管23，即使管径不同也能够进行连结。
另外，作为支承环体2的安装部2A、2B示出了向外凸缘，但是例如也能够使用套筒接头(faucet joint)和其他公知的连结方法。在图1中，保持体5为垂直，但是在梯度大的场所，能够将保持体5设为水平状态进行连结。
工业实用性
本发明提供一种水力发电装置，与从水源引导水的已设置或未设置的导水管连结，能够容易地配设发电用的旋翼，此外，容易配设于水渠，能够有效地利用水道的水而形成发电设施。
附图标记的说明：
1：水力发电装置；2：支承环体；2A、2B：安装部(向外凸缘)；2C：螺纹孔；3：旋翼；3A：桨毂；3B：升力型叶片；3C：倾斜部；3D：最大弦长部；3E：正面；3F：背面；4：旋翼支承框体；5：保持体；5A：向外凸缘；6：辅助保持体；6A：向外凸缘；6B：凸缘；7：旋翼轴；7A：锥齿轮；8：传动轴；8A：锥齿轮；9：辅助传动轴；10：悬挂件；11：发电机；12：支承板；13：梁架；14：吊设件；14A：固定件；14B：螺栓；14C：固定件；15：集水管；15A：安装部；16：悬崖；17：支承框；18：导水管；18A：安装部；19：固定构件；20：水道；21、22：导水管；21A、22A：安装部；23：中继管；23A、23B：安装部；R：水道；W：水面。

Claims (6)

1.一种水力发电装置，
具备旋翼(3)的水平的旋翼支承框体(4)利用立设于所述旋翼支承框体(4)的上表面的保持体(5)一体地固定在支承环体(2)内，并且，在从所述支承环体(2)突出的所述保持体(5)的上部配设有发电机(11)，在所述支承环体(2)形成有将所述旋翼支承框体(4)固定于水道(R)的安装部(2A、2B)，
所述水力发电装置的特征在于，
所述保持体(5)为筒体，具备将旋翼轴(7)的旋转力朝所述发电机(11)传递的传动轴(8)，在所述保持体(5)的上表面形成有连结部(5A)，所述连结部(5A)连结有能够拆卸的辅助保持体(6)。
2.根据权利要求1所述的水力发电装置，其特征在于，
所述支承环体的安装部是以固定间隔开设有螺纹孔的向外凸缘。
3.根据权利要求1或2所述水力发电装置，其特征在于，
所述水道作为从水源引导水的导水管，在前后具有向外凸缘的前后的导水管之间配置支承环体而将安装部与导水管的凸缘连结。
4.根据权利要求1或2所述水力发电装置，其特征在于，
所述水道是水渠，在架设于两岸的梁架固定有安装于支承环体的安装部的吊设件。
5.根据权利要求1或2所述水力发电装置，其特征在于，
所述旋翼的旋翼轴配设于相比支承环体的中心靠下方向的位置。
6.根据权利要求1或2所述水力发电装置，其特征在于，
所述保持体的横剖平面为前边缘粗且随着趋向后方而变细的大体鱼形。
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