JP2016176413A

JP2016176413A - プロペラロータ

Info

Publication number: JP2016176413A
Application number: JP2015057570A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　政彦; Masahiko Suzuki; 政彦鈴木
Original assignee: Bellsion KK
Current assignee: Bellsion KK
Priority date: 2015-03-20
Filing date: 2015-03-20
Publication date: 2016-10-06
Anticipated expiration: 2035-03-20
Also published as: JP6592259B2

Abstract

【課題】本発明は、小水路に設置する水力発電装置におけるロータのブレードを、現地の状況に応じて、大きさを適宜変える事のできるプロペラロータを提供する。
【解決手段】水車装置の横軸ロータにおいて、ハブ２の後部周面に、放射方向を向く複数のブレード取付部を形成し、ブレードの取付部５Ｂを前後反転しても、ブレード取付部３に取付られるように形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロペラロータに係り、特に水路の流速等の条件に合わせて、水車のロータブレードを、ハブに対して交換ができるプロペラロータに関する。

水路の底に設置する水車は、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。
これを水路に設置する場合、水路における流速はそれぞれ異なるもので、単１のロータでは、効率良く、安定して発電させることは困難である。
本発明は、小水路で水車装置を設置する時に、その水路の流速などの条件に最適なブレードを選択して、ロータに取付けることのできるプロペラロータ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）水車装置の横軸ロータにおいて、ハブの後部周面に、放射方向を向く複数のブレード取付部を形成し、ブレードの取付部を前後反転しても、ブレード取付部に取付られるように形成したプロペラロータ。

（２）受水面積の異なったブレードを用意しておき、設置現場の流速に対して最適な受水面積のブレードを選定し、ハブのブレード取付部に、ブレードの取付部を取付ける前記（1）に記載のプロペラロータ。

（３）前記水車装置は、水車筐体の前後に横軸ロータを配設したものであり、前後のハブはそれぞれ逆方向を向いて取付けられ、前後のブレードは前面を上流方向へ向けて取付けた前記（1）または（2）に記載のプロペラロータ。

（４）前記ハブのブレード取付部は、回転方向へ長い嵌装孔を軸心線と直交状に形成し、ブレードの基端部に形成した取付部が、前後いずれの方向を向いた時にも嵌装孔に嵌合させることができる前記（1）〜（3）のいずれかに記載のプロペラロータ。

（５）前記ブレードの取付部は、ハブにおける嵌装孔に合うように周面を削除し、ハブのブレード取付部に取付けた時、継目に段差がないように形成された前記（1）〜（4）のいずれかに記載のプロペラロータ。

本発明によると、次のような効果が奏せられる。

前記（1）に記載されたプロペラロータは、水車装置の横軸ロータにおいて、ハブの後部周面に、放射方向を向く複数のブレード取付部を形成し、ブレードの取付部を前後反転しても、ブレード取付部に取付られるように形成したので、水車や装置の前後に長い軸の前後にロータを装着する構造において、ハブを前後で逆方向に向けて装着してあっても、これに装着するブレードの向きを、前後とも上流方向に向けて、容易に装着させることができる。

前記（2）に記載されたプロペラロータは、水車装置を設置する水路の流速の状態に応じて、最も適切な受水面積のブレードを選択して、取変えることができる。
発電機とハブの大きさは単１でよいので、設置する水路の流速が遅い時は大きめのブレードを採用し、流速が早い時は小さめのブレードを選択するなど、現場の条件に適切に対応することができる。

前記（3）に記載の水車装置は、水車筐体の前後にロータを配設してあるので、ハブの向きは前後で逆向きであるが、ブレードは受水面を同じ上流側へ向けて配設することになる。ハブとブレードが作り付けの場合では、使用することが出来ないが、本発明では可能で、かつ大きさの異なるものを取り変えて取付けることができる。

前記（4）に記載のプロペラロータは、ブレード取付部を回転方向に沿って長い嵌装孔として形成してあるので、ブレードの大きさが異なっても、ブレードの取付部を、ブレード取付部の嵌装孔に嵌合させるだけで、容易に取付けることができ、かつ、ブレードを前後反転させても容易に取付けることができる。

前記（5）に記載のプロペラロータは、ブレードの取付部が、ハブにおける嵌装孔に合うように周面を削除してあるので、ハブのブレード取付部に取付けた時、継目に段差がなく、継目において乱流が生じることがない。

本発明プロペラロータの正面図である。図１におけるハブ部分の平面図である。図１におけるブレードの正面図である。図３における側面図である。図４における平面図である。水車装置に装着したプロペラロータの側面図である。

以下本発明の実施例を、図面を参照して説明する。

本発明のプロペラロータ１は、図１に示すように、ハブ２の後部周面に、放射方向へ向けてブレード取付部３が複数（図では５個）形成されている。
ブレード取付部３は、ブレード５を取付けてぐらつきがなく、ネジ留めできる程度の高さに突出させてあり、突端には図２に示すように、揚力型ブレード５（以下単にブレードという）の基端部の取付部５Ｂを嵌装可能な嵌装孔４が求心方向へ向かって深く、かつ軸心方向へ直交状に形成されている。

ブレード５は、図３に示すように、最大弦長部５Ａは、回転半径の50％前後の長いものとしてあり、受水面積が大きく設定されている。
ブレード５の翼端部は、前記ブレード取付部３の嵌装孔４に嵌合可能のように、基端面から嵌装孔４の深さの長さの範囲内で、周囲を切り欠いて取付部５Ｂが形成されている。取付部５Ｂには、ブレード取付部３のネジ孔と合う位置に、ネジ孔５Ｃが形成されている。

ブレード５は、取付部５Ｂを共通として、受水面積の異なった複種類を用意しておく。これによって、発電機とハブ２が単１であっても、嵌装孔４には、どの大きさのブレード５でも嵌合することができる。嵌装孔４にブレード５の取付部５Ｂを嵌合させた後にネジ３Ａで固定する。

水車を設置する水路が決まったら、その水路の流速でどのくらいの発電ができるかが判るので、必要な秒間の受水量から逆算して、流速が遅い場合には、受水面積の大きなブレード５を選択し、流速が早い場合には、受水面積の小さなブレード５を選択して、ハブ２に装着することによって、単１の発電機の単１のハブ２の水力発電装置を、条件の異なる水路に汎用することができる。

ブレード５は、図５に示すように、前面５Ｄが、回転方向線Ｔに対して後縁５Ｔが、後面方向へ６〜12度傾斜している。また最大弦長部５Ａを起点として、上流方向へ傾斜する傾斜部５Ｃとされている。
ブレード５の前縁５Ｅにおける最大厚さは、翼根部分で弦長の25〜30％としてあり、コアンダ効果が大きく回転力として作用する。

ハブ２のブレード取付部３は、嵌装孔４を示してあるが、平面コ字状とし、凹部にブレード５の取付部５Ｂを嵌合させるようにしてもよく、形式は限定されない。ブレード５には、回転力と遠心力がかかるので、グラツキがないように固定する。

図６は、水車にロータ１を取付けた状態を示す側面図である。水車装置６は、柱体８と横枠体９Ａ、９Ｂとで立方体に組まれた支持枠体７の上横枠体９Ａに、軸筒10を介して水車筐体11が水平に吊設されている。

下横枠体９Ｂには底板12が張設され、その先端部は前方へ突出して、水路底Ｇに接地するように傾斜されて、導水板13とされている。底板12と水車筐体11の底面との間は可及的に狭くされる。導水板13から底層流が底板12の上に導かれ、上層流と混合して圧力を高めて通過し、後部のロータ１を効率良く回転させる。

水車筐体11内には、前後にロータ軸14、15が横架され、前部のロータ軸14の先端は水車筐体11から突出されてロータ1が固定されている。後部のロータ軸15の後端は水車筐体11から突出されてロータ1が固定されている。両ロータ軸14、15の内側端部には、伝動ギア14Ａ、15Ａが固定され、それぞれ伝動軸16、17の下端部における伝動ギア16Ａ、17Ａと連係されている。

前記軸筒10は平面視で前後に長く、かつ前部の左右厚みは厚く、後部へ次第に薄く形成されている。内部にはロータ1、1の回転力を出力軸18へ伝える伝動軸16、17が垂直に支持されている。各伝動軸16、17の上部には、出力軸18の伝動ギア18Ａと噛合する伝動ギア16Ｂ、17Ｂが固定されている。

軸筒10の上部には、軸受部10Ａが支持板10Ｂに支持されて、軸受部10Ａ内に出力軸18が支持されている。必要に応じて、軸受部10Ａは上部に、図示しない補助軸受を継ぎ足すことができる。

これによって、水流によってロータ１が回転すると、その回転力は両伝動軸16、17によって出力軸18に伝えられ、出力軸18は、前後のロータ1、1のトルクを同時に受けるので、図示しない発電機を効率良く回転させることができる。

図６において、水車筐体11の上部に、水車筐体11の高さ以内の間隔をおいて、調整板19が水平に支持枠体７に張設されている。図６において、水車筐体11の上に沿って流下する水流は、軸筒10の前面に当って上方へ移動するので、調整板19が張設されていると、上方への盛りあがりが抑止され、加圧され、高速となって流下して、後部のロータ1を効率良く回転させる。

さて、前後のロータ1、1は、ブレード５の向きは上流方向へ向いている。しかし前後のハブ２、２はそれぞれ反対方向を向いている。すなわち、ハブ２にブレード５が作り付けのものでは、使用することが出来ない。

図１、２におけるロータ１では、ハブ２はそれぞれ逆向きに取り付けられている。これに対して、前後のブレード５は、それぞれ前後面を逆にして取付けることになる。

その点、ハブ２におけるブレード取付部３の嵌装孔４は、回転方向に対して長く形成されているので、プレード５の取付部５Ｂは、前後面を反転させても、これに容易に取付けることができる。

本発明のプロペラロータは、水路の流速に適する大きさのブレードを選択して使用することが出来るので、発電機とハブが単１であっても、ブレードを変えるだけで、流速の異なる水路で水力発電機に使用することができる。

１．プロペラロータ
２．ハブ
３．ブレード取付部
３Ａ．ネジ
４．取付孔
５．揚力型ブレード
５Ａ．最大弦長部
５Ｂ．取付部
５Ｃ．傾斜部
５Ｄ．前面
５Ｅ．前縁
５Ｆ．後縁
６．水車装置
７．支持枠体
８．柱体
９Ａ．上横枠体
９Ｂ．下横枠体
10．軸筒
10Ａ．軸受
11．水車筐体
12．底板
13．導水板
14、15．ロータ軸
14Ａ、15Ａ．伝動ギア
16、17．伝動軸
16Ａ、16Ｂ、17Ａ、17Ｂ．伝動ギア
18．出力軸
18Ａ．伝動ギア
Ｇ．水路底
Ｓ．軸線
Ｔ．回転方向線

Claims

水車装置の横軸ロータにおいて、ハブの後部周面に、放射方向を向く複数のブレード取付部を形成し、ブレードの取付部を前後反転しても、ブレード取付部に取付られるように形成したことを特徴とするプロペラロータ。
受水面積の異なったブレードを用意しておき、設置現場の流速に対して最適な受水面積のブレードを選定し、ハブのブレード取付部に、ブレードの取付部を取付けることを特徴とするプロペラロータ。
前記水車装置は、水車筐体の前後に横軸ロータを配設したものであり、前後のハブはそれぞれ逆方向を向いて取付けられ、前後のブレードは前面を上流方向へ向けて取付けたことを特徴とする請求項１または２に記載のプロペラロータ。
前記ハブのブレード取付部は、回転方向へ長い嵌装孔を軸心線と直交状に形成し、ブレードの基端部に形成した取付部が、前後いずれの方向を向いた時にも嵌装孔に嵌合させることができることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプロペラロータ。
前記ブレードの取付部は、ハブにおける嵌装孔に合うように周面を削除し、ハブのブレード取付部に取付けた時、継目に段差がないように形成された請求項１〜４のいずれかに記載のプロペラロータ。