JP2016169636A

JP2016169636A - 接地水車装置

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Publication number: JP2016169636A
Application number: JP2015048831A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　政彦; Masahiko Suzuki; 政彦鈴木
Original assignee: Bellsion KK
Current assignee: Bellsion KK
Priority date: 2015-03-11
Filing date: 2015-03-11
Publication date: 2016-09-23
Anticipated expiration: 2035-03-11
Also published as: WO2016143763A1; JP6514531B2; TW201641812A

Abstract

【課題】小水路に容易に設置する事ができ、効率のよい安定した発電をすることが出来る接地水車装置を提供する。
【解決手段】上枠２Ｄと底枠２Ｂとを、柱体２Ｃで立方体状に枠組された支持枠体２内に、前後ロータ３Ａ、３Ｂを備える水車筐体４を、底枠２Ｂから一定の高さで水平に上枠に吊設し、かつ後部ロータ３Ｂの周囲にダクト14を配設した接地水車装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、接地水車装置に係り、特に水車筐体を支持する枠体を、水底に接地して配設する接地水車装置に関する。

水路底に設置される水車は、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２０１２−１８４７４６号公報

特許文献１に記載の水車は、水底に基礎を構築して水車櫓が配設されているものである。この技術内容では、水底における基礎構築は容易ではなく、特に小水路では実用化が困難である。
本発明は、小水路における流速、その他の条件が異なる場所において、ブレードを容易に変換して設置することが出来、かつ効率の良い発電をすることができる接地水車装置を提供することを目的としている。

本発明の具体的な内容は、次の通りである。

（１）上枠と底枠とを柱体で立方体状に枠組された支持枠体内に、前後にロータを備える水車筐体を、底枠から一定の高さで水平に吊設し、かつ後部ロータの周囲にダクトを配設した接地水車装置。

（２）前記水車筐体を、その上部中央に立設した軸筒を境として、前部よりも後部を小径としてある前記（1）に記載の接地水車装置。

（３）前記水車筐体は、軸筒を境として、前部の長さよりも後部の長さを大としてある前記（1）または（2）に記載の接地水車装置。

（４）前記底板を、接地面よりも高く張設し、その前端を、前下方に傾斜して接地する導水板とした前記（1）〜（3）のいずれかに記載の接地水車装置。

（５）前記支持枠体には、複数の水車筐体を配設してある前記（1）〜（4）のいずれかに記載の接地水車装置。

（６）前記支持枠体内には、水車筐体の上部に、水車筐体の高さ以内の間隔で、整流板を水平に張設した前記（1）〜（5）のいずれかに記載の接地水車装置。

（７）前記ロータにおいて、ハブの周面後部に、放射方向を向く複数のブレード取付部を形成し、それらのそれぞれに、揚力型ブレードの翼根に形成した取付部を着脱可能に装着して、ブレードを交換可能としてある前記（1）〜（6）のいずれかに記載の接地水車装置。

本発明によると、次のような効果が奏せられる。

前記（1）に記載されている接地水車装置は、支持枠体に、ロータを前後に備えた水車筐体が吊設されているので、農業用水路のような小水路の中に沈下させ、底部を水路底に接地させて索条で固定するだけで、小水路に容易に配設することができ、またロータが前後１対で配設されて、後部のロータの周囲にダクトを配設されているので、後部のロータの回転効率を前部のロータのそれよりも低下させずに、効率のよい発電をさせることができる。

前記（2）に記載の水車筐体は、軸筒を境として、前部よりも後部が小径としてあるので、水車筐体の前面から、周面に沿って後方向へ通過する水流は、コアンダ効果によって高速となって通過するので、前部に水車筐体があっても、前部のロータと変りのない回転をすることができる。

前記（3）に記載の水車筐体は、軸筒を境として、前部の長さよりも後部の長さを長くしてあるので、表面に沿って流れる水流は、コアンダ効果により高速流となるとともに、前部ロータによる乱流の影響が、後部ロータに生じにくい効果がある。

前記（4）に記載の接地水車装置は、底板を、接地面より高く張設し、前端は、前下方に接地するように傾斜した案内板としたので、案内板を水流で抑えつけられ、底面に沿う水流が、底板上に誘導されて流速が早まり、ロータの回転効率を高くすることができる。

前記（5）に記載の接地水車装置は、支持枠体内に複数の水車筐体を例えば横２列など、任意に配設できるので、水路の水流を有効に利用することができる。

前記（6）に記載の接地水車装置は、水車筐体の上部に、水車筐体の高さ以内の
間隔で、整流板が水平に張設されているので、水車筐体の上面に乗上げ、または軸筒の前部に衝突して盛上がる水流を抑止し、加圧状態で流下させるので、後部のロータを効率良く回転させる。

前記（7）に記載の接地水車装置は、ロータのハブの周面後部に放射方向を向くブレード取付部が形成されており、ブレードを着脱可能に固定できるので、ハブはそのままで、ブレードだけを、水路の流速に合うブレードに取換えて使用することができ、また、水車筐体の前後にロータを配設する時は、ハブの向きが前後逆になっていても、ブレードを正面方向に合わせて取付けることができる。

本発明接地水車装置の実施例１の１部縦断側面図である。図１における上枠を外した状態の平面図である。図１におけるロータの正面図である。図２におけるロータの平面図である。図２におけるロータのブレードの正面図である。

以下本発明の実施例を、図面を参照して説明する。

本発明の接地水車装置１は、図１に示すように、立方体状に枠組みされた支持枠体２を、水路底Ｇに接地して配設されるものである。
支持枠体２の内側には、前後に横軸ロータ３Ａ、３Ｂを備える、前後に長い水車筐体４が、底板２Ａから一定の高さとなるように、支持枠体２の上部に、軸筒５を介して水平に吊設されている。

方形に組まれた底枠２Ｂの上側に、複数の柱体２Ｃを介して、方形の上枠２Ｄを、立方体状に組成し、支持枠体２が形成されている。支持枠体２の左右側部には、前後方向に向く図示しない筋交などが設けられている。

水深のある水路においては、必要に応じて、適度の高さの補助枠体を着脱可能に固定し、それに合わせて、出力軸13を長く継ぎ足し、伝動軸受６も合わせて長くされる。

底枠２Ｂの上面には、底板２Ａが張設され、底板２Ａの先端は、底枠２Ｂの前端から突出し、前方の地面に接するように、前斜め下向きに突出させて、水路における底流を、底板２Ａ上に案内する導水板２Ｅを形成してある。

上枠２Ｄの上面には、水車筐体４の軸筒５の上部を固定して吊設する吊板２Ｆが固定されている。上枠２Ｄから軸筒５を貫通して伝動軸受６が上方へ突出されている。伝動軸受６は、水路における水深に対応して、長さを長くするか、あるいは、図示しない補助の軸受が、フランジ結合などにより連結される。

支持枠体２は、例えば水路の水深に合わせて、上枠２Ｄが水面上に出るような高さとされ、水路を跨いで架設された図示しない跨橋上に配置されている、図示しない発電機に、出力軸13の先端は連結されている。

上枠２Ｄの四隅には、クレーン等で吊る時に、索条２Ｈを掛ける複数のフック２Ｇが固定されている。索条２Ｈは、支持枠体２を水路底Ｇに沈設した時に、側壁などの留具に繋留して、支持枠体２を所望の位置に保持させる。

前記水車筐体４は、前後に長く、前部から後部へかけて次第に小径とした円筒体で、上面の中央部に軸筒５が立設されている。軸筒５の前部の左右厚さよりも後部の厚さを薄くすると、コアンダ効果によって、水の流下速度が早くなる。

水車筐体４の上部に、水車筐体４の高さよりも狭い間隔で、整流板15が支持枠体２内に張設されている。これによって、水車筐体４の上面に沿って盛上がって通過する水流は、整流板15により抑止され、流速は高められることとなる。

水車筐体４の内部には、前後方向を向く前後のロータ軸７、８が横架され、前方のロータ軸７の先端は、水車筐体４から突出し、その前端にロータ３Ａが固定されている。

また、後部のロータ軸８の後端は、水車筐体４の後部へ突出し、その後端にロータ３Ｂが固定されている。各ロータ３Ａ、３Ｂのハブ10の周面には、複数の揚力型ブレード９が装着されており、揚力型ブレード９の先端部は、上流方向へ向かって傾斜する傾斜部９Ａとされている。

図３及び図４に示すように、ロータ３におけるハブ10の周面後部には、放射方向を向く複数（図では５個）のブレード取付部10Ａが形成されている。ブレード取付部10Ａは、外径方向に向かって開口する嵌合孔10Ｂを有する鞘状で、各嵌合孔10Ｂに、それぞれ揚力型ブレード９の翼根部分に形成された取付部９Ｂが嵌合され、ブレード取付部10Ａに形成されたネジ孔９Ｃに、ネジ10Ｃ留めすることにより固定されている。

これによって、ハブ10の大きさを変化させることなく、水路Ｒの流速に合わせて、適切な寸法のブレード９を選択して、取換えることができる。なお図１において、ハブの向きは、前後で逆になっているが、前後のブレード９は、ともに上流方向へ向いている。

ロータ軸７、８の内側端部には、それぞれ伝動手段の歯車７Ａ、７Ｂが固定されている。軸筒５内には、伝動手段の歯車11Ａ、12Ａを介して、２本の伝動軸11、12が配設されている。各伝動軸11、12の上端には、それぞれ、伝動歯車11Ｂ、12Ｂが固定され、出力軸13の伝動歯車13Ａと噛合されている。

後部のロータ３Ｂの周囲には、図２に示すように、前部の直径よりも後部の直径を大としたダクト14が、水車筐体４の後部に固定された複数の支持腕14Ａで固定されている。

これによって、ダクト14がロータ３Ｂに向かう水の流速を速め、前部のロータ３Ａに対して後部のロータ３Ｂの回転速度低下させることなく効率のよい回転をさせる。ダクト14を前部に着ける時には、口径の大な方を前向きとして固定する。

上記のように形成された接地水車装置１を、水路へ運び、フック２Ｇに索条２Ｈをかけてクレーンで吊って、水路内に降ろし、位置決めをして、水路底Ｇに底枠２Ｃを着地させる。支持枠体２が水流で移動しないように、索条２Ｈを水路側壁などの留具に繋留する。

水路底Ｇに、底枠２Ｃの底面を接地された支持枠体２における、導水板２Ｅの先端も、同時に接地する。水流は、導水板２Ｅを押しつけ、導水板２Ｅから底板２Ａの上面に上がるＡ矢示の水流によって、底板２Ａ上の水量は増加し、流速を早めて通過するため、後部のロータ３Ｂの回転効率は高められる。

水中に水車筐体４がある場合、水車筐体４の周面に沿う水流は、放射方向へ移動する。図１において、導水板２Ｅの後部においては、前方から流下した水流は、底板２Ａの上方へ移動している。

水車筐体４の先端から後方へ流動する水流は、コアンダ効果によって、その周面に沿う水流は、水車筐体４の後部は細くなって抵抗が低くなるため、高速で通過し、ロータ３の前方から来る水流を、後方へ水圧の差で強く吸引するので、ブレード９、９の回転速度が高められる。

この接地水車装置１を、水路幅が広いところで使用する時には、支持枠体２の幅を広いものとして、水車筐体４を左右に並設することができる。水深が大きい場合には、支持枠体２の柱体２Ｂを高くして、上下に水車筐体４を配設することができる。

このように、水車筐体４は、支持枠体２内に吊設されているので、運搬が容易であり、現場で、そのまま水路底Ｇに降して接地させ、索条２Ｈで繋留するだけでよいので、配設が容易で、作業性にも優れている。

なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、適宜設計変更をすることが出来る。支持枠体２の前面には、平面視∧形状の簀の子状の塵埃除を配設することがある。

また図21においては、出力軸13が１本示されているが、伝動軸11、12ごとに出力軸13を連結して発電機を２台とすることもできる。
更に水車筐体４内に発電機を配設することもできる。

本発明の接地水車装置においては、水路の底に接地するだけで、容易に配設する事が出来、水量の変化にも影響が少ないので、効率の良い水力発電機とすることができる。

１．接地水車装置
２．支持枠体
２Ａ．底板
２Ｂ．底枠
２Ｃ．柱体
２Ｄ．上板
２Ｅ．導水板
２Ｆ．吊設板
２Ｇ．フック
２Ｈ．索条
３Ａ、３Ｂ．ロータ
４．水車筐体
５．軸筒
６．伝動軸受
７、８．ロータ軸
９．揚力型ブレード
９Ａ．傾斜部
９Ｂ．取付部
９Ｃ．ネジ孔
10．ハブ
10Ａ．ブレード取付部
10Ｂ．嵌合孔
10Ｃ．ネジ
11、12．伝動軸
11Ａ．11Ｂ．12Ａ．12Ｂ．伝動歯車
13．出力軸
13Ａ．伝動歯車
14．ダクト
14Ａ．支持腕
15．整流板
Ａ．流水
Ｇ．水路底

Claims

上枠と底枠とを柱体で立方体状に枠組された支持枠体内に、前後にロータを備える水車筐体を、底枠から一定の高さで水平に吊設し、かつ後部ロータの周囲にダクトを配設した接地水車装置。
前記水車筐体を、上部中央に立設した軸筒を境として、前部よりも後部を小径としてあることを特徴とする請求項１に記載の接地水車装置。
前記水車筐体は、軸筒を境として、前部の長さよりも後部の長さを大としてあることを特徴とする請求項1または２に記載の接地水車装置。
前記底板を、接地面よりも高く張設し、その前端を前下方に傾斜して接地する導水板としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の接地水車装置。
前記支持枠体には、複数の水車筐体を配設してあることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の接地水車装置。
前記支持枠体内には、水車筐体の上部に、水車筐体の高さ以内の間隔で整流板を水平に張設したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の接地水車装置。
前記ロータにおいて、ハブの周面後部に、放射方向を向く複数のブレード取付部を形成し、それらのそれぞれに、揚力型ブレードの翼根に形成した取付部を着脱可能に装着して、ブレードを交換可能としてあることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の接地水車装置。