【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、河川の流れとか、農業用水路の落差溝とか、頭首工関連の余水、または河川のせき止め、などによる比較的小さな落差を利用して水力発電を行う事ができる、環状連鎖羽根発電水車に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の流水力を利用した水車は、同心円の放射線上に等間隔でランナーを設けたものが主で、一方のランナーが水面に浸かって流水エネルギーを受けようとするときに、もう一方のランナーが水面から抜け出る、この繰り返しであるので、常に流水エネルギーを受けているランナーは少しの個数であり、力が出ない。
従って現在ではこの様な形の流水利用の水車はあまり使われていない。
【０００３】また、流水力を利用した水車には、特許文献１、または特許文献２、または特許文献３、などの様な文献が多種類ありますが、内容的には同心円の放射線上に等間隔でランナーを設けた構造のものが多く、本発明のように２本の軸で水車が回転する様に構成されている文献は見当たらない。
【０００４】
【特許文献１】
特許出願公開番号 特開平８−３１９９３４号広報。
【特許文献２】
再公表特許 国際公開番号 Ｗ０９５／２８５６４号広報
【特許文献３】
特許出願公開番号 特開平８−２１０２３９号広報
【０００５】
本発明は、平成１３年７月２６日に、自分が特許申請した受付番号２０１０１４１０１１９、出願（申請）番号、特願２００１−２６０４７６の物件、環状連鎖羽根水車と、基本的な内容は同じ内容ですが、複数箇所に改善すべき点があったので改めて特許申請したものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は流水のエネルギーを受けるべき、ランナーの絶対面積、即ちランナーの個数を多くして流水エネルギーをより効率よく得て、比較的小さな落差でも、流水力発電を行うことが出来る、環状連鎖羽根発電水車を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そのために本発明の環状連鎖羽根発電水車は、請求項１に記載のように、基部フレーム９の上に水車固定フレーム１１を設け、その上に同一直線上に添って回転できるように配置された主軸２、補助軸３、の二つの軸を設け、それぞれの軸と同一に回転するシーブを設ける。
即ち主軸２にはヘットシーブ４、補助軸３にはリターンシーブ５を設ける。
主軸のヘットシーブ４、補助軸のリターンシーブ５、を包囲するような形で、各シーブを支点として環状に回転する、ランナー１と同じ幅のベルトコンベアー状のベルト６を設け、そのベルト６の全面に任意の間隔で水車の羽根であるランナー１を複数個、等間隔で、連鎖して取り付け、水車作動時にはヘットシーブからリターンシーブまで間に介在する、複数個のランナーが重複して、流水エネルギーを受けられる様に構成されていることを特徴としている。
【０００８】本願請求項２に記載の発明は、鉄鋼制又は鉄筋コンクリート制の流水溝８を建造しその中で請求項１に記載の水車を作動させることにより、より効率よく流水エネルギーを得ることができることを特徴としている。
このとき、頑丈な流水溝８とした場合は、基部フレーム９を省略して流水溝８の上に水車固定フレーム１１を取り付ける場合もある。
また、水の流入口にスクリーンを設け異物の流入を防ぐ構造とする。
また、必要に応じて水車の前面に水門を設け、この水門、又はその他の部所にコンピューターを取り付け、そのときの水量とか、その他の条件を感知し、適正な水車の回転が維持されるように、コンピューター制御による自動運転ができるような構造とする場合もある。
【０００９】ランナーの形状は図１に示す様に、先端を丸型とした箱型の形状のものを主としているが、ドラムカンを半分に縦割りしたような形状のものを横に取り付けたものでもよい。 素材は加工のしやすい鉄板制を主としているが、プラスチック成型したものでもよい、（中に鋼芯をいれて強化した物も含む）また、強度があればその他の素材を利用したものでもよい。
また、ランナーの横幅が広い場合は必要に応じて補強材を入れる。
ランナー取り付けに際しては少し後窟したような形に取り付ければ、流水エネルギーによりランナー及びベルトが浮き上がるような力も働くので、流水溝底面との摩擦抵抗も少なくなって、より効率がよくなる。
【００１０】ヘットシーブ４とは、主軸２を中心として回転する円筒状のもので、軸方向の両端が主軸２に固定され、主軸２と一体に回転する構造のものであり、鉄板制が作りやすい、外周をゴム状のもので被服すれば、水車作動時の騒音を少なくすることができる。 リターンシーブ５も同じ構造である。
該シーブは自動車の車輪を規定の幅（ランナーの幅と同じ幅）になるように数本並べて主軸又は補助軸に固定したものでもよい。
【００１１】本願請求項３に記載の発明は、ヘットシーブ、リターンシーブ、を鉄板制の円筒状のものに替えて、自動車の車輪を主軸又は、補助軸に固定して各シーブとして利用すれば、圧気で外形が保たれているので、水車作動時の騒音を、さらに低く抑える事ができることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第一実施例を添付図面にに基づいて説明する。 本発明の環状連鎖羽根発電水車は、前述もして居るが、図１、図２に示すように、頑丈に建造された基部フレーム９と、その上面に載置固定される水車固定フレーム１１と、その長方形の水車固定フレーム１１の一方端に回転自在に軸支された主軸２及び他方端に回転自在に軸支された補助軸３と、主軸２及び補助軸３をそれぞれ回転自在に軸支する軸受け１０と、主軸２及び補助軸３の軸方向の両端に固定され、主軸２及び補助軸３と一体に回転するヘットシーブ４、リターンシーブ５を設け、両シーブを包囲する様な形で環状に回転する、ベルトコンベアー状のベルト６を設けそのベルト６の全面に、任意の間隔で流水エネルギーを受けるランナー１を等間隔で複数個連鎖して取り付ける。
【００１３】また、水車作動時にはリターンシーブ５からヘットシーブ４方向に循環してくる、戻りのランナー１及びベルト６が自重により垂れ下がる、この垂れ下がりを防止するために、ローラーを備えた戻りのガイド１２を設ける。
【００１４】次ぎに、本発明の環状連鎖羽根発電水車の作動を、図面に基づいて説明する。 図３、図４に示すように、河川をせき止め、現流の水面高を２ｍ高めて、この２ｍの落差を利用して流水溝を建設した場合、傾斜が１０％で２０ｍ、２０％で１０ｍ、３０％で７ｍ近くの長さの流水溝が建設できる。
従って、傾斜が２０％の場合、１０ｍの長さの流水溝が建設できるので、ランナーを１ｍ間隔で取り付けた場合、ヘットシーブからリターンシーブまでの間に、１０個、格シーブの迂回と戻りの分も併せて２３〜２４個のランナーが必要と言うことになる。
【００１５】水車作動時には、流水エネルギーを受けたランナーが下流側に移動するので、次のランナーが戻りのランナー側から循環してきて、また流水エネルギーを受ける、この繰り返しでヘットシーブからリターンシーブまでの間に介在する複数個のランナーが、重複して流水エネルギーを受けられるため効率よく流水エネルギーを得ることができる。
【００１６】例えば、幅１０ｍ水深１ｍで流れている河川をせき止め現流の水面高を２ｍ高めて、幅４ｍ、高さ１．５ｍぐらいに集約した流水溝を建造し、その中にランナーの幅４ｍ、高さ１．５ｍ、間隔１ｍの水車を取り付けて作動させた場合、ランナー１個当たりの水量が６立法ｍとなる。
この６立法ｍの水量を１０％の傾斜で流した場合、重量換算で６００ｋｇの流水エネルギーが働くことになる、２０％の傾斜では１２００ｋｇ、３０％の傾斜では１８００ｋｇの流水エネルギーが働くことになる。（重量換算）
この数値に、流水エネルギーを受けて居るランナーの数を乗算すれば、該水車一基当たりの力量となるが、流下抵抗、漏水、流水溝壁との摩擦抵抗、その他の予期せぬ各種抵抗等、を勘案すれば計算どうりにはならない、計算値の８０％から９０％位の力量が期待できる。
また、この様に横幅の広いランナーとした場合、強度の点が懸念される、こうした場合必要に応じて、必要箇所に補強材を入れて補強する。
【００１７】このようにして得られた流水エネルギーは、ヘットシーブを通じて主軸に伝達され、主軸から加速器を通じて発電機に伝達される。
この、加速器及び発電機については従来からあるものを利用すればよいので、この場では記述しない。また、加速器、発電機の接続方法は特定しない。
【００１８】次に、本発明の第２実施例を添付図面に基づいて説明する。本発明の環状連鎖羽根発電水車は、図５、図６、図７に示すように、浮船体に水車固定フレームを載置固定して利用することもできる。
【００１９】図５は本願請求項４に記載の発明であり河川の両岸に固定された係留アンカー１５から係留ロープ１６で係留された、双同船状浮船体１３の中央部に本発明水車のランナーが位置するようにし、水車固定フレーム１１の左右が双同船状浮船体１３に載置固定して利用できることを特徴とした、環状連鎖
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の環状連鎖羽根発電水車の斜視図である。
【図２】本発明の環状連鎖羽根発電水車の側面図である。
【図３】本発明の環状連鎖羽根発電水車を流水溝に取り付けた状態の平面図である。本願いでは、加速器、発電機の接続方法は特定しないが、一例として記載している。
【図４】本発明の環状連鎖羽根発電水車を、傾斜をつけて建造した流水溝に取り付けた斜視図であり、水車使用時もこの状態で使用する。
【図５】本発明の環状連鎖羽根発電水車を、河川の両岸から係留された双同船状浮船体に、取り付けた状態の平面図である。水門及びスクリーンを浮船体に取り付けた状態を示す。
【図６】本発明の環状連鎖羽根発電水車を、単船状浮船体の両舷に取り付けた状態を示した平面図であり、水門及びスクリーンは土台を建造しその土台に取り付けた状態を示す。本図にも加速器、発電スペースを記載しているが、一例であり特定するものてはない。
【図７】本発明の環状連鎖羽根発電水車を、複数捜の浮船体に取り付けた状態を示した平面図であり、スクリーンを浮船体に取り付け、水門を設けなかった場合の状態を示す。
【符号の説明】
１ ランナー
２ 主軸
３ 補助軸
４ ヘットシーブ
５ リターンシーブ
６ ベルト
７ 漏水防止材
８ 流水溝
９ 基部フレーム
１０ 軸受
１１ 水車固定フレーム
１２ 戻りのガイド
１３ 双同船状浮船体
１４ 単船状浮船体
１５ 係留アンカー
１６ 係留ロープ
１７ 水門
１８ スクリーン
１９ 橋状通路
２０ 土台
１０ 軸受
１１ 水車固定フレーム
１２ 戻りのガイド
１３ 双同船状浮船体
１４ 単船状浮船体
１５ 係留アンカー
１６ 係留ロープ
１７ 水門
１８ スクリーン
１９ 橋状通路
２０ 土台[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention performs hydroelectric power generation by using a relatively small head due to a river flow, a headway of an agricultural waterway, spillage related to a head work, or a river dam. It relates to an annular chain turbine power turbine.
[0002]
2. Description of the Related Art A conventional water turbine utilizing flowing water power is mainly provided with runners at equal intervals on concentric circles of radiation, and when one of the runners is immersed in the water surface to receive flowing water energy, Since this is the repetition of the other runner getting out of the water, only a small number of runners are constantly receiving flowing water energy, and no power is generated.
Therefore, at present, such water turbines using running water are rarely used.
[0003] There are many types of documents such as Patent Literature 1, Patent Literature 2, and Patent Literature 3 for water turbines using flowing hydraulic power, but the contents are equally spaced on concentric circles of radiation. In many cases, there is no literature in which a water turbine is configured to rotate on two shafts as in the present invention.
[0004]
[Patent Document 1]
Patent application publication number JP-A-8-319934 publicity.
[Patent Document 2]
Re-publication patent International publication number W095 / 28564 public information [Patent document 3]
Patent application publication number JP-A-8-210239
The basic content of the present invention is the same as the reception number 20101410119, the application (application) number, the property of Japanese Patent Application No. 2001-260476, and the annular chain impeller, for which he applied for a patent on July 26, 2001. However, since there were points to be improved in multiple places, we applied for a new patent.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides a method for receiving the energy of flowing water, increasing the absolute area of runners, that is, increasing the number of runners to obtain more efficient flowing water energy. It is an object of the present invention to provide an annular chain blade power generation turbine capable of generating power.
[0007]
In order to achieve the object, an annular chain blade power generation turbine according to the present invention is provided with a water turbine fixing frame 11 on a base frame 9 and on the same straight line. Two shafts, a main shaft 2 and an auxiliary shaft 3, which are arranged so as to be able to rotate together, are provided, and a sheave that rotates in the same manner as the respective shafts is provided.
That is, a head sheave 4 is provided on the main shaft 2 and a return sheave 5 is provided on the auxiliary shaft 3.
A belt conveyor-shaped belt 6 having the same width as the runner 1 is provided so as to surround the main shaft's head sheave 4 and the auxiliary shaft's return sheave 5 and rotate around each sheave as a fulcrum. In addition, a plurality of runners 1, which are blades of a water turbine, are attached in a chain at equal intervals, and a plurality of runners interposed between a head sheave and a return sheave at the time of operation of the water turbine. It is characterized by being constituted so that it can be received.
According to the second aspect of the present invention, it is possible to more efficiently obtain the flowing water energy by constructing the steel channel or the reinforced concrete channel and operating the water turbine according to the first aspect. It is characterized by being able to.
At this time, in the case where the strong water flow groove 8 is used, the base frame 9 may be omitted and the water turbine fixing frame 11 may be mounted on the water flow groove 8.
In addition, a screen is provided at the water inlet to prevent foreign matter from flowing in.
In addition, if necessary, a water gate is installed in front of the water turbine, and a computer is installed at this water gate or other places to sense the amount of water and other conditions at that time, so that the proper rotation of the water turbine is maintained. In some cases, the structure may be such that automatic operation by computer control is possible.
As shown in FIG. 1, the shape of the runner is mainly a box shape having a rounded tip, but a runner having a shape such that a drum can is vertically divided in half and attached horizontally. Good. The material is mainly made of an iron plate which is easy to process, but may be a plastic molded material (including a steel core with a steel core inserted therein) or may be made of another material as long as it has strength.
If the width of the runner is wide, add a reinforcing material as necessary.
If the runner is mounted in a slightly cave-like shape, the running water will also exert a force to lift the runner and the belt, so the frictional resistance with the bottom of the running water groove will be reduced and the efficiency will be improved.
The head sheave 4 is a cylindrical member that rotates about the main shaft 2 and has a structure in which both ends in the axial direction are fixed to the main shaft 2 and rotates integrally with the main shaft 2, so that an iron plate can be easily formed. If the outer periphery is covered with a rubber-like material, noise during operation of the water turbine can be reduced. The return sheave 5 has the same structure.
The sheave may be one in which several wheels of an automobile are arranged in a prescribed width (the same width as the width of the runner) and fixed to a main shaft or an auxiliary shaft.
[0011] The invention according to claim 3 of the present application is that if the head sheave and the return sheave are replaced with iron-plated cylindrical members, and the wheels of the vehicle are fixed to the main shaft or the auxiliary shaft and used as each sheave, Since the outer shape is maintained by the compressed air, the noise during operation of the water turbine can be further reduced.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. As described above, the annular chain blade power generation turbine of the present invention includes, as shown in FIGS. 1 and 2, a firmly constructed base frame 9, and a turbine wheel fixing frame 11 mounted and fixed on the upper surface thereof. The main shaft 2 rotatably supported at one end of the rectangular water turbine fixed frame 11, the auxiliary shaft 3 rotatably supported at the other end, and the main shaft 2 and the auxiliary shaft 3 rotatably supported respectively. A head sheave 4 and a return sheave 5, which are fixed to the bearing 10 and both ends of the main shaft 2 and the auxiliary shaft 3 in the axial direction and rotate integrally with the main shaft 2 and the auxiliary shaft 3, are provided in a ring shape so as to surround both the sheaves. A rotating belt-conveyor belt 6 is provided, and a plurality of runners 1 that receive flowing water energy at arbitrary intervals are chained and attached to the entire surface of the belt 6.
When the water turbine is operated, the return runner 1 and the belt 6 circulating from the return sheave 5 in the direction of the head sheave 4 hang down under their own weight. To prevent this hang, a return guide 12 provided with rollers is provided. Provide.
Next, the operation of the annular chain blade power turbine according to the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 3 and FIG. 4, when the river is dammed, the current water level is raised by 2 m, and a flow ditch is constructed using the 2 m drop, the slope is 20 m at 10% and 10 m at 20%. , 30% of which can construct a water channel with a length of about 7m.
Therefore, when the slope is 20%, a 10m long water ditch can be constructed, and when runners are attached at 1m intervals, between the head sheave and the return sheave, ten pieces are required for detour and return of the sheave. In addition, 23 to 24 runners are required.
During operation of the water turbine, the runner that has received the flowing water energy moves downstream, so that the next runner circulates from the return runner side and receives the flowing water energy. This operation is repeated between the head sheave and the return sheave. Since the plurality of runners interposed in the space can receive the flowing water energy in an overlapping manner, the flowing water energy can be obtained efficiently.
[0016] For example, a river flowing at a depth of 10 m and a depth of 1 m is dammed, and the height of the current surface is raised by 2 m to construct a flow channel having a width of 4 m and a height of about 1.5 m. When a water turbine with a height of 4 m, a height of 1.5 m, and an interval of 1 m is installed and operated, the amount of water per runner is 6 cubic meters.
When the 6 cubic meters of water is flowed at a 10% slope, 600 kg of flowing water energy will work in terms of weight, 1200 kg of running water will work at a slope of 20%, and 1800 kg of running water energy will work at a slope of 30%. . (Weight conversion)
If this number is multiplied by the number of runners receiving the flowing water energy, the power per one turbine will be obtained, but the resistance to flowing down, water leakage, frictional resistance with the wall of the flowing water groove, other unexpected resistances, etc. In consideration of the above, the calculation is inconsistent, and an ability of about 80% to 90% of the calculated value can be expected.
In addition, in the case of a runner having such a wide width, there is a concern about strength. In such a case, a reinforcing material is added to a necessary portion to reinforce as necessary.
The flowing water energy thus obtained is transmitted to the main shaft through the head sheave, and transmitted from the main shaft to the generator through the accelerator.
As the accelerator and the generator, those existing in the related art may be used, and thus will not be described here. The method of connecting the accelerator and generator is not specified.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. As shown in FIG. 5, FIG. 6, and FIG. 7, the annular chain blade power generation turbine of the present invention can also be used by mounting and fixing a water turbine fixing frame on a floating hull.
FIG. 5 shows the invention according to claim 4 of the present application, in which the water turbine of the present invention is mounted at the center of a twin ship-like floating hull 13 moored by a mooring rope 16 from a mooring anchor 15 fixed to both banks of the river. An annular chain, characterized in that the runner is located and the left and right sides of the water turbine fixed frame 11 can be used by being mounted and fixed on the dual-hull floating hull 13 [brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an annular chain blade power generation turbine according to the present invention.
FIG. 2 is a side view of the annular chain power generating turbine according to the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing a state in which the annular chain blade power generation turbine of the present invention is attached to a water channel. In the present application, the method of connecting the accelerator and the generator is not specified, but is described as an example.
FIG. 4 is a perspective view in which the annular chain blade power generation turbine according to the present invention is attached to a flow channel constructed with an inclination, and is used in this state even when the turbine is used.
FIG. 5 is a plan view showing a state in which the annular chain blade power generation turbine of the present invention is attached to a double-hulled floating hull moored from both banks of a river. The water gate and the screen are shown attached to a floating hull.
FIG. 6 is a plan view showing a state in which the annular chain blade power generation turbine of the present invention is mounted on both sides of a single-hull floating hull, in which a sluice and a screen are constructed on a base and mounted on the base. . Although this figure also shows the accelerator and the power generation space, it is an example and is not specified.
FIG. 7 is a plan view showing a state in which the annular chain blade power generation turbine of the present invention is mounted on a plurality of floating hulls, in which a screen is mounted on the floating hull and no water gate is provided.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Runner 2 Main shaft 3 Auxiliary shaft 4 Head sheave 5 Return sheave 6 Belt 7 Water leakage prevention material 8 Flowing groove 9 Base frame 10 Bearing 11 Turbine fixed frame 12 Return guide 13 Dual ship-like floating hull 14 Single ship-like floating hull 15 Mooring anchor 16 Mooring rope 17 Sluice 18 Screen 19 Bridge-like passage 20 Base 10 Bearing 11 Turbine fixed frame 12 Return guide 13 Dual-hull floating hull 14 Single-hull floating hull 15 Mooring anchor 16 Mooring rope 17 Sluice 18 Screen 19 Bridge-like passage 20 Base
