JP2578396B2 - 流体エネルギ変換装置 - Google Patents
流体エネルギ変換装置Info
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- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
- F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
- F03B13/141—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy with a static energy collector
- F03B13/142—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy with a static energy collector which creates an oscillating water column
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2250/00—Geometry
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Combustion & Propulsion (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、流体の有するエネルギを機械エネルギに変
換する装置に関するもので、特に空気エネルギを機械式
回転エネルギに変換する装置に関する。
換する装置に関するもので、特に空気エネルギを機械式
回転エネルギに変換する装置に関する。
背景技術 波力発電装置は、波の有するエネルギを空気エネルギ
に変化し、次にこの空気エネルギを空気タービンによつ
てタービン軸の回転エネルギに変換している。
に変化し、次にこの空気エネルギを空気タービンによつ
てタービン軸の回転エネルギに変換している。
一般的に言つて、波力発電装置は、四周の壁板と天井
板とかなる箱体を、前記壁板の下辺が常時海水に浸漬さ
れる状態に海上に建設し、前記箱体の天井板には空気流
通口を形成するとともに前記天井板には前記空気流通口
を通る空気を案内する案内通路を建設し、該案内通路に
空気タービンを配設し、該空気タービンの出力軸に発電
機を駆動的に連結したものである。
板とかなる箱体を、前記壁板の下辺が常時海水に浸漬さ
れる状態に海上に建設し、前記箱体の天井板には空気流
通口を形成するとともに前記天井板には前記空気流通口
を通る空気を案内する案内通路を建設し、該案内通路に
空気タービンを配設し、該空気タービンの出力軸に発電
機を駆動的に連結したものである。
上記波力発電装置は、前記箱体内の波面が上昇して該
箱体内の空気を波面により押し上げると、前記案内通路
内には前記箱体内から案内通路に向う方向に流れる空気
流が生じ、前記箱体内の波面が下降すると前記案内通路
内には該案内通路から前記箱体内に向う方向に流れる空
気流が生ずる。即ち、波の有するエネルギは空気エネル
ギに変換される。前記空気タービンは前記案内通路を流
れる空気流により回転して、該空気流の有する空気エネ
ルギを前記空気タービンの出力軸の回転エネルギに変換
する。前記空気タービンの出力軸により、発電機を駆動
するときは、前記回転エネルギは電気エネルギに変換さ
れる。
箱体内の空気を波面により押し上げると、前記案内通路
内には前記箱体内から案内通路に向う方向に流れる空気
流が生じ、前記箱体内の波面が下降すると前記案内通路
内には該案内通路から前記箱体内に向う方向に流れる空
気流が生ずる。即ち、波の有するエネルギは空気エネル
ギに変換される。前記空気タービンは前記案内通路を流
れる空気流により回転して、該空気流の有する空気エネ
ルギを前記空気タービンの出力軸の回転エネルギに変換
する。前記空気タービンの出力軸により、発電機を駆動
するときは、前記回転エネルギは電気エネルギに変換さ
れる。
前記波力発電装置においては、前記案内通路を流れる
空気流の流れる方向が交番に反転する。この流れ方向が
交番に反転する空気流によつても、空気タービンの出力
軸を常に同一方向に回転せしめないと、エネルギの変換
効率が低下する。
空気流の流れる方向が交番に反転する。この流れ方向が
交番に反転する空気流によつても、空気タービンの出力
軸を常に同一方向に回転せしめないと、エネルギの変換
効率が低下する。
空気流の流れ方向が反転しても、その出力軸を常に同
一方向に回転せしめる空気タービンとして、ウエールズ
・タービンが知られている。このウエールズ・タービン
は、円筒状の内壁面を有する案内通路内に、前記内壁面
の中心軸を回転軸とし、かつ軸方向両端部を先細とした
紡錐体形状の回転体を回転自在に支承し、該回転体の最
大直径部に、例えばNACA0021として知られるような対称
翼型断面を有するタービンブレードを、前記対称翼型断
面の翼弦線を前記回転中心軸に垂直な面内に配置して、
90度の間隔を置いて半径方向に４個突設したものであ
る。
一方向に回転せしめる空気タービンとして、ウエールズ
・タービンが知られている。このウエールズ・タービン
は、円筒状の内壁面を有する案内通路内に、前記内壁面
の中心軸を回転軸とし、かつ軸方向両端部を先細とした
紡錐体形状の回転体を回転自在に支承し、該回転体の最
大直径部に、例えばNACA0021として知られるような対称
翼型断面を有するタービンブレードを、前記対称翼型断
面の翼弦線を前記回転中心軸に垂直な面内に配置して、
90度の間隔を置いて半径方向に４個突設したものであ
る。
この対称翼型断面を有するタービンブレードは案内通
路に空気の流れが生ずると、丸味を帯びたリーデイング
エツジの部分で空気流の流速に比例した迎え角を生ずる
ので、タービンブレードに揚力が生じ、その揚力の前進
方向の成分で前記紡錘体形状の回転体に回転を生じさせ
る。前記案内通路内の空気の流れ方向が反転しても、タ
ービンブレードは回転中心軸に垂直な面内に対称翼型断
面の翼弦線を有するので、紡錘体形状の回転体の回転方
向は変ることがない。
路に空気の流れが生ずると、丸味を帯びたリーデイング
エツジの部分で空気流の流速に比例した迎え角を生ずる
ので、タービンブレードに揚力が生じ、その揚力の前進
方向の成分で前記紡錘体形状の回転体に回転を生じさせ
る。前記案内通路内の空気の流れ方向が反転しても、タ
ービンブレードは回転中心軸に垂直な面内に対称翼型断
面の翼弦線を有するので、紡錘体形状の回転体の回転方
向は変ることがない。
ところで前記ウエールズ・タービンにおいては、ター
ビンブレードの断面における最大翼厚部がリーデイング
エツジに近い位置にあり、翼厚比（最大翼厚の翼弦長に
対する比）が大である対称翼型を使用した場合は、自己
起動も可能であるが、比較的低い流体速度でタービンブ
レードに生ずる揚力の前進成分が減少するとともに抵抗
成分が大となり、タービンの回転速度が頭打ちになり、
エネルギ変換効率が悪い。これに対して最大翼厚部をト
レーリングエツジ側に移し、翼厚比を小とした対称翼型
を使用した場合は、大なる流体速度においてタービンの
高速回転を得ることができ、大なるエネルギ変換効率を
得られるが、起動性が悪く、低い流体速度では自己起動
ができない。
ビンブレードの断面における最大翼厚部がリーデイング
エツジに近い位置にあり、翼厚比（最大翼厚の翼弦長に
対する比）が大である対称翼型を使用した場合は、自己
起動も可能であるが、比較的低い流体速度でタービンブ
レードに生ずる揚力の前進成分が減少するとともに抵抗
成分が大となり、タービンの回転速度が頭打ちになり、
エネルギ変換効率が悪い。これに対して最大翼厚部をト
レーリングエツジ側に移し、翼厚比を小とした対称翼型
を使用した場合は、大なる流体速度においてタービンの
高速回転を得ることができ、大なるエネルギ変換効率を
得られるが、起動性が悪く、低い流体速度では自己起動
ができない。
発明の開示 本発明は、前記ウエールズ・タービンを改良して、流
体の流れの有するエネルギをタービン出力軸の機械的エ
ネルギに効率よく変換するとともに、自己起動性の良好
なエネルギ変換装置を提供することを目的とする。
体の流れの有するエネルギをタービン出力軸の機械的エ
ネルギに効率よく変換するとともに、自己起動性の良好
なエネルギ変換装置を提供することを目的とする。
一般的に言つて、本発明は流体の流れを形成させるた
めの流体通路部材内で、ウエールズ・タービンのタービ
ンブレードを回転させるための環状の流体の流れを作る
とともに、前記環状の流体の流れの半径方向外方にもう
１つの環状の流体の流れを作り、この外方の流体の流れ
によりタービンブレード、好ましくはバビンチエフ衝動
式タービンまたはマコーミツク衝動タービンを回転さ
せ、これらのタービンの出力で加圧加速した流体を前記
ウエールズ・タービンのタービンブレード内でそのトレ
ーリングエツジ側に曲げられた通路を経てブレード外に
放出することにより、ウエールズ・タービンの自己起動
性を良好とし、さらに前記ブレード外に放出する流体流
の方向を流体素子により制御することにより、ウエール
ズ・タービンのエネルギ変換効率を向上させるものであ
る。
めの流体通路部材内で、ウエールズ・タービンのタービ
ンブレードを回転させるための環状の流体の流れを作る
とともに、前記環状の流体の流れの半径方向外方にもう
１つの環状の流体の流れを作り、この外方の流体の流れ
によりタービンブレード、好ましくはバビンチエフ衝動
式タービンまたはマコーミツク衝動タービンを回転さ
せ、これらのタービンの出力で加圧加速した流体を前記
ウエールズ・タービンのタービンブレード内でそのトレ
ーリングエツジ側に曲げられた通路を経てブレード外に
放出することにより、ウエールズ・タービンの自己起動
性を良好とし、さらに前記ブレード外に放出する流体流
の方向を流体素子により制御することにより、ウエール
ズ・タービンのエネルギ変換効率を向上させるものであ
る。
本発明は、流体の通路を形成するための部材として、
内壁面の主要部を円筒形壁面とする外方案内部材と、そ
の内部に前記円筒形壁面の中心軸を対称軸とする回転対
称形に形成された外表面を有する少くとも１個の内方案
内部材と、前記円筒形壁面の中心軸上に中心軸を有し、
前記外方案内部材と内方案内部材との間に延在して前記
外方案内部材の円筒状壁面と内方案内部材の外周面との
間を外方通路と内方通路との２個の環状の流体通路に区
画する円筒形の隔壁と、前記外方案内部材および隔壁を
連結する流体抵抗の少い形状の複数個の支柱とからなる
流体通路部材を備えるこの流体通路部材は、前記の環状
の内方通路と、その半径方向外方に位置する環状の外方
通路との２個の流体通路とを同心的に有する。
内壁面の主要部を円筒形壁面とする外方案内部材と、そ
の内部に前記円筒形壁面の中心軸を対称軸とする回転対
称形に形成された外表面を有する少くとも１個の内方案
内部材と、前記円筒形壁面の中心軸上に中心軸を有し、
前記外方案内部材と内方案内部材との間に延在して前記
外方案内部材の円筒状壁面と内方案内部材の外周面との
間を外方通路と内方通路との２個の環状の流体通路に区
画する円筒形の隔壁と、前記外方案内部材および隔壁を
連結する流体抵抗の少い形状の複数個の支柱とからなる
流体通路部材を備えるこの流体通路部材は、前記の環状
の内方通路と、その半径方向外方に位置する環状の外方
通路との２個の流体通路とを同心的に有する。
前記流体通路部材には、前記外方案内部材の円筒形壁
面の中心軸上に回転中心軸を有する第１の回転軸が回転
自在に支承され、該第１の回転軸には、前記内方案内部
材の軸方向一端部に位置させて第１のロータリ部材が配
設される。この第１のロータリ部材は、前記第１の回転
軸に固定される環状の基部と、該基部に固定されて前記
内方案内部材の外表面と隔壁との間に形成される内方通
路に半径方向に突出する複数個の第１タービンブレード
とを備える。
面の中心軸上に回転中心軸を有する第１の回転軸が回転
自在に支承され、該第１の回転軸には、前記内方案内部
材の軸方向一端部に位置させて第１のロータリ部材が配
設される。この第１のロータリ部材は、前記第１の回転
軸に固定される環状の基部と、該基部に固定されて前記
内方案内部材の外表面と隔壁との間に形成される内方通
路に半径方向に突出する複数個の第１タービンブレード
とを備える。
第１のタービンブレードは、前記第１の回転軸の回転
中心軸に垂直な平面内に翼弦線を有する対称翼型断面を
有するもので、ウエールズ・タービンのタービンブレー
ドに相当し、前記内方通路内を第１の回転軸に平行に流
れる流体の有するエネルギを前記第１の回転軸の回転エ
ネルギに変換して出力するものである。
中心軸に垂直な平面内に翼弦線を有する対称翼型断面を
有するもので、ウエールズ・タービンのタービンブレー
ドに相当し、前記内方通路内を第１の回転軸に平行に流
れる流体の有するエネルギを前記第１の回転軸の回転エ
ネルギに変換して出力するものである。
前記第１の回転軸に同心的に、かつ該軸に相対回転自
在に、第２の回転軸が、前記流体通路部材に配設され、
該第２の回転軸には、前記内方案内部材の他端に位置さ
せて第２のロータリ部材が支承される。この第２のロー
タリ部材は、前記第２の回転軸に同心的にかつ回転自在
に支承されて、増速装置を介して前記第２の回転軸に駆
動的に連結された円盤の基部と、前記環状の内方通路内
に突出する流体抵抗の少い形状の複数個の支柱により前
記第２の回転軸に同心的に支持されている実質的に前記
隔壁と同一半径を有する環体と、該環体の外周にそれぞ
れ固定され、前記外方案内部材の筒状形壁面と隔壁との
間に形成される外方通路内に突出する多数の第２のター
ビンブレードとを備える。
在に、第２の回転軸が、前記流体通路部材に配設され、
該第２の回転軸には、前記内方案内部材の他端に位置さ
せて第２のロータリ部材が支承される。この第２のロー
タリ部材は、前記第２の回転軸に同心的にかつ回転自在
に支承されて、増速装置を介して前記第２の回転軸に駆
動的に連結された円盤の基部と、前記環状の内方通路内
に突出する流体抵抗の少い形状の複数個の支柱により前
記第２の回転軸に同心的に支持されている実質的に前記
隔壁と同一半径を有する環体と、該環体の外周にそれぞ
れ固定され、前記外方案内部材の筒状形壁面と隔壁との
間に形成される外方通路内に突出する多数の第２のター
ビンブレードとを備える。
前記外方案内部材の円筒形壁面には、該円筒形壁面に
固定されて前記外方通路に半径方向に突出する固定ブレ
ードが、前記第２のタービンブレードの両側位置に１個
づつ２個一組として突設され、かつ周方向に多数組の固
定ブレードが等間隔に配設される。前記一組の固定ブレ
ードの断面は、前記第２のタービンブレードが前記ロー
タリ部材を一方向のみに回転せしめるように、該第２の
ロータリ部材の回転中心軸に垂直な平面に関し傾斜して
おり、かつ互いに交叉する方向に翼弦線を有する。即
ち、前記第２のロータリ部材は第１のタービンブレード
より半径方向外側にある多数のタービンブレードを有す
ることから、第１のタービンブレードより起動しやす
く、第１のタービンブレードが自己起動し難い低い流体
速度で起動し、第２の回転軸を増速装置を介して駆動す
る。
固定されて前記外方通路に半径方向に突出する固定ブレ
ードが、前記第２のタービンブレードの両側位置に１個
づつ２個一組として突設され、かつ周方向に多数組の固
定ブレードが等間隔に配設される。前記一組の固定ブレ
ードの断面は、前記第２のタービンブレードが前記ロー
タリ部材を一方向のみに回転せしめるように、該第２の
ロータリ部材の回転中心軸に垂直な平面に関し傾斜して
おり、かつ互いに交叉する方向に翼弦線を有する。即
ち、前記第２のロータリ部材は第１のタービンブレード
より半径方向外側にある多数のタービンブレードを有す
ることから、第１のタービンブレードより起動しやす
く、第１のタービンブレードが自己起動し難い低い流体
速度で起動し、第２の回転軸を増速装置を介して駆動す
る。
前記内方案内部材の内部には、該内方案内部材に固定
されており、かつ前記第１のロータリ部材の基部に向け
た吐出口を有する外囲体と、該外囲体の内部において前
記第２の回転軸に固定され該第２の回転軸とともに回転
する回転体とからなる、流体の加圧加速装置を備える。
前記加圧加速装置の回転体は、前記第２のタービンブレ
ードを立設した環体の回転速度より増速装置により第２
の回転軸とともに増速せしめられた回転速度で回転する
ことにより、第２のロータリ部材が回転を開始した直後
から、その吐出口に、前記内方通路および外方通路を流
れる流体より増圧増速された流体を吐出する。
されており、かつ前記第１のロータリ部材の基部に向け
た吐出口を有する外囲体と、該外囲体の内部において前
記第２の回転軸に固定され該第２の回転軸とともに回転
する回転体とからなる、流体の加圧加速装置を備える。
前記加圧加速装置の回転体は、前記第２のタービンブレ
ードを立設した環体の回転速度より増速装置により第２
の回転軸とともに増速せしめられた回転速度で回転する
ことにより、第２のロータリ部材が回転を開始した直後
から、その吐出口に、前記内方通路および外方通路を流
れる流体より増圧増速された流体を吐出する。
前記第１のロータリ部材の前記基部は、前記加圧加速
装置の吐出口から放出される流体を受入れるコレクタポ
ートをその一側の周縁部に備えるとともに、前記第１の
タービンブレードの内部には、前記第１の回転軸に垂直
な平面内において、一端が前記基部のコレクタポートに
連通し、他端が前記第１のタービンブレードのトレーリ
ングエツジに近接した位置において該ブレードの両側面
に開口せしめた放出口に連通する円弧状部を有する流体
放出通路を備える。従つて、前記加圧加速装置により加
圧加速せしめられた流体は、前記第１のロータリ部材の
前記基部に形成された前記コレクタポートから前記流体
放出通路に受け入れられ前記放出口から前記内方通路に
放出される間に、前記放出流体通路の円弧状部を通る際
に流通方向を曲げられ、その反作用として前記第１のロ
ータリ部材に形成された内方通路および外方通路を流れ
る流体速度が低速であつても、前記第１のロータリ部材
を起動することが可能となる。
装置の吐出口から放出される流体を受入れるコレクタポ
ートをその一側の周縁部に備えるとともに、前記第１の
タービンブレードの内部には、前記第１の回転軸に垂直
な平面内において、一端が前記基部のコレクタポートに
連通し、他端が前記第１のタービンブレードのトレーリ
ングエツジに近接した位置において該ブレードの両側面
に開口せしめた放出口に連通する円弧状部を有する流体
放出通路を備える。従つて、前記加圧加速装置により加
圧加速せしめられた流体は、前記第１のロータリ部材の
前記基部に形成された前記コレクタポートから前記流体
放出通路に受け入れられ前記放出口から前記内方通路に
放出される間に、前記放出流体通路の円弧状部を通る際
に流通方向を曲げられ、その反作用として前記第１のロ
ータリ部材に形成された内方通路および外方通路を流れ
る流体速度が低速であつても、前記第１のロータリ部材
を起動することが可能となる。
本発明においては、さらに、前記第１のタービンブレ
ードに、そのリーデイングエツジの前記翼弦線上に開口
する流体導入口、該リーデイングエツジの近傍のブレー
ド両側面に前記翼弦線に対して対称の位置に開口する制
御流体導入口、前記流体導入口および制御流体導入口に
連通する流体制御室および前記翼弦線に関して対称的に
隔たつた位置において前記流体制御室に一端を開口し、
他端を前記流体放出通路の内壁に前記翼弦線に対し対称
の位置に開口する一対の制御通路とを備えた流体素子を
備え、かつ前記第１のタービンブレードに備えた放出口
は、それぞれ前記タービンブレードのトレーリングエツ
ジに平行な直線状の開口としたことにより、前記第１の
タービンブレードのリーデイングエツジに開口した流体
導入口より流体制御室内に導入された流体の流れは、前
記第１のタービンブレードの両側面に作用する静圧の差
により、低圧側に偏寄せしめられて一方の制御通路を流
れ、前記流体放出通路の内壁の開口より該流体放出通路
内に供給されるから、前記加圧加速装置より前記流体放
出通路に放出された流体は前記一方の制御通路から供給
される制御流体により前記第１のタービンブレードの高
圧側側面のトレーリングエツジの近傍に形成され、該ト
レーリングエツジに平行な直線状に開口する放出口から
平面状の流れとなつて放出される。そして前記流体通路
部材の内方通路および外方通路を流れる流体流の速度が
さほど大でない場合は前記放出口から放出される流体の
加圧度および加速度はさほど大ではないが、前記放出さ
れた流体は前記内方通路を流れる流体流に関し上流側の
第１のタービンブレードの面に作用する静圧を高めるの
で、下流側の第１のタービンブレードに揚力の主成分と
して作用している負の静圧との差圧を増大させ、第１の
タービンブレードの揚力係数を増大せしめるとともに、
揚抗比をも増大せしめる。従つて前記流体素子を備えな
いタービンブレードに比して揚力の増大分に相当する前
進方向成分の回転推力を増大して第１のタービンブレー
ドの回転速度を増大せしめることにより、該第１のター
ビンブレードを固定した第１の回転軸への出力エネルギ
変換効率を向上する。さらに前記流体通路部材の内方通
路および外方通路を流れる流体流の速度が大であつて第
１のタービンブレードの回転速度が高速になるにつれ、
前記加圧加速装置から放出される流体の加圧度および加
速度が高まり、前記放出口から放出される平面状の流れ
は流体フラツプ効果を生じ第１のタービンブレードの揚
力係数をさらに増大するとともに揚抗比もさらに増大
し、第１のタービンブレードの回転速度をさらに増大せ
しめることにより、一層該第１のタービンブレードを固
定した第１の回転軸への出力エネルギ変換効率を向上せ
しめる。
ードに、そのリーデイングエツジの前記翼弦線上に開口
する流体導入口、該リーデイングエツジの近傍のブレー
ド両側面に前記翼弦線に対して対称の位置に開口する制
御流体導入口、前記流体導入口および制御流体導入口に
連通する流体制御室および前記翼弦線に関して対称的に
隔たつた位置において前記流体制御室に一端を開口し、
他端を前記流体放出通路の内壁に前記翼弦線に対し対称
の位置に開口する一対の制御通路とを備えた流体素子を
備え、かつ前記第１のタービンブレードに備えた放出口
は、それぞれ前記タービンブレードのトレーリングエツ
ジに平行な直線状の開口としたことにより、前記第１の
タービンブレードのリーデイングエツジに開口した流体
導入口より流体制御室内に導入された流体の流れは、前
記第１のタービンブレードの両側面に作用する静圧の差
により、低圧側に偏寄せしめられて一方の制御通路を流
れ、前記流体放出通路の内壁の開口より該流体放出通路
内に供給されるから、前記加圧加速装置より前記流体放
出通路に放出された流体は前記一方の制御通路から供給
される制御流体により前記第１のタービンブレードの高
圧側側面のトレーリングエツジの近傍に形成され、該ト
レーリングエツジに平行な直線状に開口する放出口から
平面状の流れとなつて放出される。そして前記流体通路
部材の内方通路および外方通路を流れる流体流の速度が
さほど大でない場合は前記放出口から放出される流体の
加圧度および加速度はさほど大ではないが、前記放出さ
れた流体は前記内方通路を流れる流体流に関し上流側の
第１のタービンブレードの面に作用する静圧を高めるの
で、下流側の第１のタービンブレードに揚力の主成分と
して作用している負の静圧との差圧を増大させ、第１の
タービンブレードの揚力係数を増大せしめるとともに、
揚抗比をも増大せしめる。従つて前記流体素子を備えな
いタービンブレードに比して揚力の増大分に相当する前
進方向成分の回転推力を増大して第１のタービンブレー
ドの回転速度を増大せしめることにより、該第１のター
ビンブレードを固定した第１の回転軸への出力エネルギ
変換効率を向上する。さらに前記流体通路部材の内方通
路および外方通路を流れる流体流の速度が大であつて第
１のタービンブレードの回転速度が高速になるにつれ、
前記加圧加速装置から放出される流体の加圧度および加
速度が高まり、前記放出口から放出される平面状の流れ
は流体フラツプ効果を生じ第１のタービンブレードの揚
力係数をさらに増大するとともに揚抗比もさらに増大
し、第１のタービンブレードの回転速度をさらに増大せ
しめることにより、一層該第１のタービンブレードを固
定した第１の回転軸への出力エネルギ変換効率を向上せ
しめる。
さらに本発明においては、前記流体通路部材に、前記
第１のロータリ部材の軸方向他側に、前記内方案内部材
と同一形状の第２の内方案内部材が、前記第１のロータ
リ部材の基部の他側面に一端部を位置せしめて前記流体
通路部材の円筒形壁面と同心的に固定され、前記第１の
ロータリ部材の軸方向他側に前記第２の回転軸と同一の
第３の回転軸が前記第１の回転軸に同心的に前記流体通
路部材内に配置され、前記第１のロータリ部材の軸方向
中心を通り前記第１の回転軸に垂直な平面に関して面対
称に、第３のロータリ部材が配設されることにより、前
記流体通路部材の内部の流体通路を流れる流体の流れ方
向が軸方向に反転したときでも、前記第３のロータリ部
材により前記第１のロータリ部材は前記と同一方向に回
転を効率よく継続する。
第１のロータリ部材の軸方向他側に、前記内方案内部材
と同一形状の第２の内方案内部材が、前記第１のロータ
リ部材の基部の他側面に一端部を位置せしめて前記流体
通路部材の円筒形壁面と同心的に固定され、前記第１の
ロータリ部材の軸方向他側に前記第２の回転軸と同一の
第３の回転軸が前記第１の回転軸に同心的に前記流体通
路部材内に配置され、前記第１のロータリ部材の軸方向
中心を通り前記第１の回転軸に垂直な平面に関して面対
称に、第３のロータリ部材が配設されることにより、前
記流体通路部材の内部の流体通路を流れる流体の流れ方
向が軸方向に反転したときでも、前記第３のロータリ部
材により前記第１のロータリ部材は前記と同一方向に回
転を効率よく継続する。
図面の簡単な説明 第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図はその要
部を拡大して示した断面図、第３図は第２図のＡ−Ａ線
に沿う断面図、第４図は第２図のＢ−Ｂ線に沿う断面
図、第５図は第２図のＣ−Ｃ線に沿う断面図、第６図は
第３図のＤ−Ｄ線に沿う断面図、第７図は第３図のＥ−
Ｅ線に沿う第１のタービンブレードの横断面図、第８図
は２列に並んだ第２のタービンブレードと第４のタービ
ンブレードまたは２列に並んだ第３のタービンブレード
および第５のタービンブレードと、固定ブレードとの関
係を示す断面図、第９図は第２のタービンブレードまた
は第３のタービンブレードと固定ブレードとの関係を示
す断面図、第10図はウエールズタービンによる波力発電
装置の基本構成を模式的に示した側面図、第11図はウエ
ールズ・タービンの正面図である。
部を拡大して示した断面図、第３図は第２図のＡ−Ａ線
に沿う断面図、第４図は第２図のＢ−Ｂ線に沿う断面
図、第５図は第２図のＣ−Ｃ線に沿う断面図、第６図は
第３図のＤ−Ｄ線に沿う断面図、第７図は第３図のＥ−
Ｅ線に沿う第１のタービンブレードの横断面図、第８図
は２列に並んだ第２のタービンブレードと第４のタービ
ンブレードまたは２列に並んだ第３のタービンブレード
および第５のタービンブレードと、固定ブレードとの関
係を示す断面図、第９図は第２のタービンブレードまた
は第３のタービンブレードと固定ブレードとの関係を示
す断面図、第10図はウエールズタービンによる波力発電
装置の基本構成を模式的に示した側面図、第11図はウエ
ールズ・タービンの正面図である。
発明を実施するための最良の形態 本発明の実施例を説明するに先立つて、本発明の流体
エネルギ変換装置を適用するに最も適した波力発電装置
の基本構成を第10図および第11図に模式的に示して説明
する。
エネルギ変換装置を適用するに最も適した波力発電装置
の基本構成を第10図および第11図に模式的に示して説明
する。
図において符号200はウエールズ・タービンであつ
て、円筒形の案内部材201の中心軸上に回転中心軸202を
有する紡錘形のタービン軸203を支柱204、205により回
転自在に支承させ、該タービン軸203には前記回転中心
軸202に垂直な平面内に翼弦線を有する対称翼型断面の
タービンブレード206が４個突設され、該タービンブレ
ード206は、前記案内部材201とタービン軸203との間に
形成される空気通路207内に位置する。
て、円筒形の案内部材201の中心軸上に回転中心軸202を
有する紡錘形のタービン軸203を支柱204、205により回
転自在に支承させ、該タービン軸203には前記回転中心
軸202に垂直な平面内に翼弦線を有する対称翼型断面の
タービンブレード206が４個突設され、該タービンブレ
ード206は、前記案内部材201とタービン軸203との間に
形成される空気通路207内に位置する。
符号208はコンクリート製の箱体で、天井板209、四周
の壁板210および底板211を備える。壁板210は底板211と
の間に１個または２個の開口部212を備え、前記箱体208
は、波高の高低にかかわらず前記壁板210の開口部212が
常時水没して開口部212の上縁の壁板212の下辺213が水
に浸漬される水深位置に設置され、底板211で海底に固
定される。天井板209には開口部214と該開口部214を囲
む円筒状の取付基部215が一体に形成され、該取付基部2
15の上面に前記案内部材201がその下端で固定される。
の壁板210および底板211を備える。壁板210は底板211と
の間に１個または２個の開口部212を備え、前記箱体208
は、波高の高低にかかわらず前記壁板210の開口部212が
常時水没して開口部212の上縁の壁板212の下辺213が水
に浸漬される水深位置に設置され、底板211で海底に固
定される。天井板209には開口部214と該開口部214を囲
む円筒状の取付基部215が一体に形成され、該取付基部2
15の上面に前記案内部材201がその下端で固定される。
箱体208内に水面216は前記壁板210の下辺213より高
く、箱体208内には前記水面216の上部に空気室217が形
成される。箱体208の周囲の波218の波高が変化すると箱
体208内の水面216は第８図に種々の破線で示したように
変化し、これに伴う前記空気室217の容積変化により前
記案内部材201とタービン軸203との間の空気通路207に
はタービン軸203の回転中心軸202の長手方向に沿つて往
復動する空気流が生成する。ウエールズ・タービン200
のタービンブレード206は、タービン軸203の回転中心軸
202に垂直な平面内に翼弦線を有し、かつこの翼弦線を
対称中心線とする対称翼型断面を有することにより、前
記空気通路207を往復動する空気流によりタービン軸203
を一方の回転方向に回転させる。これにより空気流の有
するエネルギはタービン軸203の回転エネルギに変換さ
れる。そこで前記タービン軸203により発電機219を回転
駆動せしめると、タービン軸203の回転エネルギは電気
エネルギに変換される。
く、箱体208内には前記水面216の上部に空気室217が形
成される。箱体208の周囲の波218の波高が変化すると箱
体208内の水面216は第８図に種々の破線で示したように
変化し、これに伴う前記空気室217の容積変化により前
記案内部材201とタービン軸203との間の空気通路207に
はタービン軸203の回転中心軸202の長手方向に沿つて往
復動する空気流が生成する。ウエールズ・タービン200
のタービンブレード206は、タービン軸203の回転中心軸
202に垂直な平面内に翼弦線を有し、かつこの翼弦線を
対称中心線とする対称翼型断面を有することにより、前
記空気通路207を往復動する空気流によりタービン軸203
を一方の回転方向に回転させる。これにより空気流の有
するエネルギはタービン軸203の回転エネルギに変換さ
れる。そこで前記タービン軸203により発電機219を回転
駆動せしめると、タービン軸203の回転エネルギは電気
エネルギに変換される。
第１図は、前記波力発電装置に用いる空気エネルギ変
換装置として好適な本発明の一実施例の断面図を示した
のであつて、第２図ないし第８図に部分的にその詳細を
示す。
換装置として好適な本発明の一実施例の断面図を示した
のであつて、第２図ないし第８図に部分的にその詳細を
示す。
図において符号１は外方案内部材を示し、この外方案
内部材１は、内壁面の主要部を円筒形壁面２とし、前記
内壁面の軸方向の端部は端部方向に直径を拡大する円錐
形壁面３に形成されて、前記円筒形壁面と滑らかな曲面
で接続されている。この外方案内部材１の内部には前記
円筒形壁面２の中心軸４を対称軸とする回転対称形に形
成された外表面５、105をそれぞれ有する同一寸法の第
１および第２の内方案内部材６、106が後述するように
前記外方案内部材１に支持されており、前記外方案内部
材１の円筒形壁面２と内方案内部材６、106の外表面
５、105との間に環状の流体通路を形成すべくされてい
る。次に前記外方案内部材１の円筒形壁面２と内方案内
部材６、106の外表面５、105との間に位置するように、
前記中心軸４上に中心軸を有する円筒壁形状の隔壁７が
配設され、該隔壁７と前記外方案内部材１との間を複数
個の支柱８により連結するとともに、前記隔壁７と前記
内方案内部材６、106との間を多数の支柱９により連結
する。これにより前記隔壁７および内方案内部材６、10
6は外方案内部材１に支持され、かつ前記流体通路は隔
壁７により、該隔壁７と内方案内部材の外表面５、105
との間に形成される環状の内方通路10および前記隔壁７
と外方案内部材１の円筒形内壁２との間に形成される環
状の外方通路11とに区画される。前記各支柱８、９には
それぞれ外方通路11および内方通路10内に配設されるの
で、これら通路10、11内を前記中心軸４に平行に流れる
空気の流れに抵抗の少い断面形状とする。
内部材１は、内壁面の主要部を円筒形壁面２とし、前記
内壁面の軸方向の端部は端部方向に直径を拡大する円錐
形壁面３に形成されて、前記円筒形壁面と滑らかな曲面
で接続されている。この外方案内部材１の内部には前記
円筒形壁面２の中心軸４を対称軸とする回転対称形に形
成された外表面５、105をそれぞれ有する同一寸法の第
１および第２の内方案内部材６、106が後述するように
前記外方案内部材１に支持されており、前記外方案内部
材１の円筒形壁面２と内方案内部材６、106の外表面
５、105との間に環状の流体通路を形成すべくされてい
る。次に前記外方案内部材１の円筒形壁面２と内方案内
部材６、106の外表面５、105との間に位置するように、
前記中心軸４上に中心軸を有する円筒壁形状の隔壁７が
配設され、該隔壁７と前記外方案内部材１との間を複数
個の支柱８により連結するとともに、前記隔壁７と前記
内方案内部材６、106との間を多数の支柱９により連結
する。これにより前記隔壁７および内方案内部材６、10
6は外方案内部材１に支持され、かつ前記流体通路は隔
壁７により、該隔壁７と内方案内部材の外表面５、105
との間に形成される環状の内方通路10および前記隔壁７
と外方案内部材１の円筒形内壁２との間に形成される環
状の外方通路11とに区画される。前記各支柱８、９には
それぞれ外方通路11および内方通路10内に配設されるの
で、これら通路10、11内を前記中心軸４に平行に流れる
空気の流れに抵抗の少い断面形状とする。
前記外方案内部材１の円筒形壁面２の中心軸４上にそ
の軸方向に離れた位置に、一対の軸受部材12、12がそれ
ぞれ支柱13、13により前記外方案内部材１に支持され、
これら軸受部材12、12間に前記中心軸４を中心として回
転自在に第１の回転軸14が支承される。この回転軸14に
は、前記内方案内部材６、106の軸方向に対向する端部
間に第１のロータリ部材15の基部16が固定される。該基
部16は前記中心軸４に垂直な平面を対称面とする面対称
形に造られた組付構造体であつて、全体的には環状を呈
する。この基部16の外周縁には第１のタービンブレード
17が４個突設され、該タービンブレード17は前記内方通
路10内に突出せしめられる。
の軸方向に離れた位置に、一対の軸受部材12、12がそれ
ぞれ支柱13、13により前記外方案内部材１に支持され、
これら軸受部材12、12間に前記中心軸４を中心として回
転自在に第１の回転軸14が支承される。この回転軸14に
は、前記内方案内部材６、106の軸方向に対向する端部
間に第１のロータリ部材15の基部16が固定される。該基
部16は前記中心軸４に垂直な平面を対称面とする面対称
形に造られた組付構造体であつて、全体的には環状を呈
する。この基部16の外周縁には第１のタービンブレード
17が４個突設され、該タービンブレード17は前記内方通
路10内に突出せしめられる。
この第１のタービンブレード17は、第７図に示すよう
に断面がその翼弦線18を対称中心線とする線対称に形成
された対称翼型のものであつて、前記翼弦線18を前記中
心軸４に垂直な平面内に位置させた前記基部16に固定さ
れる。このタービンブレード17は前記基部16の外周縁に
は前記第１の回転軸14の回転中心軸を中心として90度ご
とに各タービンブレード17が配設され、前述したウエー
ルズ・タービンを構成する。なお符号19は、前記第１の
タービンブレード17の両側において前記内方通路10内に
配設した整流板で、支柱９を兼ねるものである。
に断面がその翼弦線18を対称中心線とする線対称に形成
された対称翼型のものであつて、前記翼弦線18を前記中
心軸４に垂直な平面内に位置させた前記基部16に固定さ
れる。このタービンブレード17は前記基部16の外周縁に
は前記第１の回転軸14の回転中心軸を中心として90度ご
とに各タービンブレード17が配設され、前述したウエー
ルズ・タービンを構成する。なお符号19は、前記第１の
タービンブレード17の両側において前記内方通路10内に
配設した整流板で、支柱９を兼ねるものである。
前記軸受部材12の一方と前記第１のロータリ部材15の
基部16との間の前記第１の回転軸14の外周には、第２の
回転軸20が前記第１の回転軸14と同心的にかつ相対回転
自在に設けられる。この第２の回転軸20は円筒状の軸で
あつて前記第１の回転軸14に嵌装され、その一端を前記
軸受部材12に、他端を前記第１の回転軸14に、それぞれ
軸受で回転自在に支承される。
基部16との間の前記第１の回転軸14の外周には、第２の
回転軸20が前記第１の回転軸14と同心的にかつ相対回転
自在に設けられる。この第２の回転軸20は円筒状の軸で
あつて前記第１の回転軸14に嵌装され、その一端を前記
軸受部材12に、他端を前記第１の回転軸14に、それぞれ
軸受で回転自在に支承される。
この第２の回転軸20が貫通している内方案内部材６の
軸方向の自由端部に近接した位置に、第２のロータリ部
材21の基部22が第２の回転軸20に回転自在に支承され
る。該基部は第２の回転軸20の回転中心軸に垂直な面内
で環状を呈する円盤形のもので、その中央孔で第２の回
転軸20に支承される。前記第２のロータリ部材21の基部
22にはリングギヤ23が前記回転中心軸に同心的に固定さ
れ、第２の回転軸20にはサンギヤ24が固定されて、リン
グギヤ23とサンギヤ24との間には前記軸受部材12に回転
自在に支承された歯車群によるギヤトレーンが形成され
た増速装置25を構成する。前記基部22の外周縁は前記内
方案内部材６の外周面５の延長面状に形成され、その外
周に一端を係止した多数のスポーク26の他端を環体27に
係止することにより、該環体27を前記第２の回転軸20の
回転中心軸に同心的に取付ける。環体27はその内外径を
前記隔壁７と同一の寸法のものとする。そして前記環体
27の外周縁には多数の第２のタービンブレード28が半径
方向に突設され、該第２のタービンブレード28は前記外
方通路11内に突出せしめられる。この第２のタービンブ
レード28の翼断面形状はバビンチエフ・タービンあるい
はマコーミツク・タービン等の衝動タービンの動翼に用
いる翼断面形状と同様のものとする。
軸方向の自由端部に近接した位置に、第２のロータリ部
材21の基部22が第２の回転軸20に回転自在に支承され
る。該基部は第２の回転軸20の回転中心軸に垂直な面内
で環状を呈する円盤形のもので、その中央孔で第２の回
転軸20に支承される。前記第２のロータリ部材21の基部
22にはリングギヤ23が前記回転中心軸に同心的に固定さ
れ、第２の回転軸20にはサンギヤ24が固定されて、リン
グギヤ23とサンギヤ24との間には前記軸受部材12に回転
自在に支承された歯車群によるギヤトレーンが形成され
た増速装置25を構成する。前記基部22の外周縁は前記内
方案内部材６の外周面５の延長面状に形成され、その外
周に一端を係止した多数のスポーク26の他端を環体27に
係止することにより、該環体27を前記第２の回転軸20の
回転中心軸に同心的に取付ける。環体27はその内外径を
前記隔壁７と同一の寸法のものとする。そして前記環体
27の外周縁には多数の第２のタービンブレード28が半径
方向に突設され、該第２のタービンブレード28は前記外
方通路11内に突出せしめられる。この第２のタービンブ
レード28の翼断面形状はバビンチエフ・タービンあるい
はマコーミツク・タービン等の衝動タービンの動翼に用
いる翼断面形状と同様のものとする。
前記内方案内部材６の前記第１のロータリ部材15側の
端部には、流体の加圧加速装置30の外囲体31、例えば空
気圧縮機のハウジング、が形成または固定され、一方前
記第２の回転軸20には前記外囲体31とともに流体例えば
空気を加圧加速する羽根を備えた回転体32が固定され
る。加圧加速装置30の外囲体31はその加圧加速装置30が
遠心式の場合には全周面にわたつて開放されており、回
転体32によつて加圧加速された空気を回転体32の周面よ
り前記第１のロータリ部材15の基部16の周縁部に向けて
放出する。一方前記第１のロータリ部材15の基部16の周
縁部には、第２図および第３図から明らかなように、前
記回転体32の全周縁に沿つてその全周を中心角90度ごと
に４個に区画するコレクタポート33を備えたコレクタ通
路34がインボリユート曲線状に、かつ前記回転体32から
の空気の放出方向に沿つて設けられ、前記回転体32から
放出された空気はコレクタ通路34に流入するコレクタ通
路34は滑らかな曲線に沿つて前記基部16内で半径方向に
向かうように曲げられる。この曲げられた通路内に前記
曲線とほぼ同一の曲率を有するガイドベーン35を設け、
空気の円滑な流れを保証する。
端部には、流体の加圧加速装置30の外囲体31、例えば空
気圧縮機のハウジング、が形成または固定され、一方前
記第２の回転軸20には前記外囲体31とともに流体例えば
空気を加圧加速する羽根を備えた回転体32が固定され
る。加圧加速装置30の外囲体31はその加圧加速装置30が
遠心式の場合には全周面にわたつて開放されており、回
転体32によつて加圧加速された空気を回転体32の周面よ
り前記第１のロータリ部材15の基部16の周縁部に向けて
放出する。一方前記第１のロータリ部材15の基部16の周
縁部には、第２図および第３図から明らかなように、前
記回転体32の全周縁に沿つてその全周を中心角90度ごと
に４個に区画するコレクタポート33を備えたコレクタ通
路34がインボリユート曲線状に、かつ前記回転体32から
の空気の放出方向に沿つて設けられ、前記回転体32から
放出された空気はコレクタ通路34に流入するコレクタ通
路34は滑らかな曲線に沿つて前記基部16内で半径方向に
向かうように曲げられる。この曲げられた通路内に前記
曲線とほぼ同一の曲率を有するガイドベーン35を設け、
空気の円滑な流れを保証する。
前記第１のタービンブレード17内には、前記基部16の
半径方向に延在して前記コレクタ通路34に連結する流体
放出通路36を備える。該流体放出通路36はその第１のタ
ービンブレード17の翼端部に相当する先端部において、
円弧状の端壁37および円弧状部を備えた隔壁38により、
前記コレクタ通路34の曲げ方向と同一方向にほぼ90度曲
げられて、流体放出通路36を流れる空気を第１のタービ
ンブレード17のトレーリングエツジに指向させる。前記
隔壁38はまた、前記流体放出通路36を前記基部16の半径
方向に２個の流体通路39、40に区画する。流体通路39は
第７図に示すようにブレード17の横断面図で２個の分岐
通路42、43に分岐され、各分岐通路42、43はそれぞれ第
１のタービンブレード17の両側翼面にトレーリングエツ
ジに沿つて平行に穿設された直線状の放出口44、45に連
通する。他方の流体通路39も、同様に、２個の流体通路
に区画されて、ブレード17の両側翼面にトレーリングエ
ツジに沿つて平行に穿設された直線状の放出口に連通す
る。第３図にはその一方の放出口46が示されている。
半径方向に延在して前記コレクタ通路34に連結する流体
放出通路36を備える。該流体放出通路36はその第１のタ
ービンブレード17の翼端部に相当する先端部において、
円弧状の端壁37および円弧状部を備えた隔壁38により、
前記コレクタ通路34の曲げ方向と同一方向にほぼ90度曲
げられて、流体放出通路36を流れる空気を第１のタービ
ンブレード17のトレーリングエツジに指向させる。前記
隔壁38はまた、前記流体放出通路36を前記基部16の半径
方向に２個の流体通路39、40に区画する。流体通路39は
第７図に示すようにブレード17の横断面図で２個の分岐
通路42、43に分岐され、各分岐通路42、43はそれぞれ第
１のタービンブレード17の両側翼面にトレーリングエツ
ジに沿つて平行に穿設された直線状の放出口44、45に連
通する。他方の流体通路39も、同様に、２個の流体通路
に区画されて、ブレード17の両側翼面にトレーリングエ
ツジに沿つて平行に穿設された直線状の放出口に連通す
る。第３図にはその一方の放出口46が示されている。
前記外方案内部材１の円筒形壁面２より外方通路11内
に、前記円筒形壁面２の軸方向の両側位置に２個の固定
ブレード48、49が、半径方向に突設される。一方の固定
ブレード48の他端は、隔壁成形体50および支柱９を介し
て、外方案内部材１に支持された軸受部材12に連結さ
れ、他方の固定ブレード49の他端は隔壁７に支持され
る。第１図には前記第２のロータリ部材21に隣接せしめ
て更に他のロータリ部材を設けたものが示されている
が、他のロータリ部材を設けない場合には固定ブレード
48、49は第９図に示すように第２のタービンブレード17
の両側に近接して位置する。この場合固定ブレード48、
49は、それぞれ前記第２のロータリ部材21の回転中心軸
に垂直な平面に関して傾斜しており、かつ両者の翼弦線
が互いに交叉する方向に翼弦線を有する翼型断面を有す
る。前記第２のロータリ部材21は、第２のタービンブレ
ード28を動翼とし、固定ブレード48、49を静翼とするバ
ビンチエフ衝動タービンを構成する。
に、前記円筒形壁面２の軸方向の両側位置に２個の固定
ブレード48、49が、半径方向に突設される。一方の固定
ブレード48の他端は、隔壁成形体50および支柱９を介し
て、外方案内部材１に支持された軸受部材12に連結さ
れ、他方の固定ブレード49の他端は隔壁７に支持され
る。第１図には前記第２のロータリ部材21に隣接せしめ
て更に他のロータリ部材を設けたものが示されている
が、他のロータリ部材を設けない場合には固定ブレード
48、49は第９図に示すように第２のタービンブレード17
の両側に近接して位置する。この場合固定ブレード48、
49は、それぞれ前記第２のロータリ部材21の回転中心軸
に垂直な平面に関して傾斜しており、かつ両者の翼弦線
が互いに交叉する方向に翼弦線を有する翼型断面を有す
る。前記第２のロータリ部材21は、第２のタービンブレ
ード28を動翼とし、固定ブレード48、49を静翼とするバ
ビンチエフ衝動タービンを構成する。
上記の構成を有する空気エネルギ変換装置は、外方案
内部材１の円筒形壁面２内に空気流が供給されて、内方
通路10および外方通路11に空気の流れが生じたときは、
内方通路10内の前記対称翼型断面を有する第１のタービ
ンブレード17が起動し難い低い流速においても、外方通
路11内の第２のタービンブレード28を有する第２のロー
タリ部材21は起動して回転しはじめる。第２のロータリ
部材21の回転はその基部22より増速装置25を介して増速
されて第２の回転軸20に伝達され、該第２の回転軸20を
第３図において反時計方向に回転させる。空気圧縮機で
ある加圧加速装置30の回転体32は前記第２の回転軸20と
同一方向に回転せしめられ、加圧加速された空気を第１
のロータリ部材15の基部16に形成されているコレクタポ
ート33に向けて放出する。該コレクタポート33に送られ
た空気はコレクタ通路34、流体放出通路36、流体通路3
9、40を経て前記第１のタービンブレード17のトレーリ
ングエツジの近傍の翼面上に開口する放出口44、45、46
から放出されるが、前記コレクタ通路34のガイドベーン
35を付設した曲げ通路部分および流体放出通路36の端壁
37および円弧状部を備えた隔壁38により、その流れ方向
を同じ方向に２度変更させられる。これにより前記コレ
クタ通路34および流体放出通路36内を流れる空気流の有
するエネルギは第１のロータリ部材15に反時計方向の回
転力を付与する。従つて前記空気エネルギ変換装置の起
動時に第１のロータリ部材15の起動に先立つて、前記第
２のロータリ部材21が起動されて、前記第１のロータリ
部材15に回転力を付与し、さらに前記外方案内部材１内
の空気流の速度および圧力が増大したとき、放出口44、
45、46から噴出する空気流により前記第１のロータリ部
材15を増速させる。
内部材１の円筒形壁面２内に空気流が供給されて、内方
通路10および外方通路11に空気の流れが生じたときは、
内方通路10内の前記対称翼型断面を有する第１のタービ
ンブレード17が起動し難い低い流速においても、外方通
路11内の第２のタービンブレード28を有する第２のロー
タリ部材21は起動して回転しはじめる。第２のロータリ
部材21の回転はその基部22より増速装置25を介して増速
されて第２の回転軸20に伝達され、該第２の回転軸20を
第３図において反時計方向に回転させる。空気圧縮機で
ある加圧加速装置30の回転体32は前記第２の回転軸20と
同一方向に回転せしめられ、加圧加速された空気を第１
のロータリ部材15の基部16に形成されているコレクタポ
ート33に向けて放出する。該コレクタポート33に送られ
た空気はコレクタ通路34、流体放出通路36、流体通路3
9、40を経て前記第１のタービンブレード17のトレーリ
ングエツジの近傍の翼面上に開口する放出口44、45、46
から放出されるが、前記コレクタ通路34のガイドベーン
35を付設した曲げ通路部分および流体放出通路36の端壁
37および円弧状部を備えた隔壁38により、その流れ方向
を同じ方向に２度変更させられる。これにより前記コレ
クタ通路34および流体放出通路36内を流れる空気流の有
するエネルギは第１のロータリ部材15に反時計方向の回
転力を付与する。従つて前記空気エネルギ変換装置の起
動時に第１のロータリ部材15の起動に先立つて、前記第
２のロータリ部材21が起動されて、前記第１のロータリ
部材15に回転力を付与し、さらに前記外方案内部材１内
の空気流の速度および圧力が増大したとき、放出口44、
45、46から噴出する空気流により前記第１のロータリ部
材15を増速させる。
前記実施例の空気エネルギ変換装置を波力発電装置に
適用したときは、前記外方案内部材１内を流れる空気流
の流れ方向が反転する。前記第１のロータリ部材15の第
１のタービンブレード17は前記ロータリ部材15の回転中
心軸４に垂直な平面内に翼弦線を有する対称翼型断面を
備えるから、空気流の流れ方向が反転しても第１のロー
タリ部材15は同一方向に回転する。前記第２のロータリ
部材21の第２のタービンブレード28は固定ブレード48、
49により一方向にのみに回転せしめられるから、空気流
の流れ方向が反転しても第２のロータリ部材21の回転方
向は変わらない。
適用したときは、前記外方案内部材１内を流れる空気流
の流れ方向が反転する。前記第１のロータリ部材15の第
１のタービンブレード17は前記ロータリ部材15の回転中
心軸４に垂直な平面内に翼弦線を有する対称翼型断面を
備えるから、空気流の流れ方向が反転しても第１のロー
タリ部材15は同一方向に回転する。前記第２のロータリ
部材21の第２のタービンブレード28は固定ブレード48、
49により一方向にのみに回転せしめられるから、空気流
の流れ方向が反転しても第２のロータリ部材21の回転方
向は変わらない。
次に前記の内方案内部材106の内部において円筒状の
軸である第３の回転軸51が、前記第２の回転軸20と同様
に、第１の回転軸14の外周に同心的にかつ相対回転自在
に支承され、前記内方案内部材106の自由端部に近接し
た位置に、第３の回転部材52の基部53が回転自在に支承
される。この第３の回転部材52は前記第２の回転部材21
と同一構造のもので、前記基部53は増速装置54を介して
第３の回転軸51に駆動的に連結され、前記外方通路11に
突出する第３のタービンブレード55と該タービンブレー
ド55の軸方向の両側位置に外方通路11内に突出している
固定ブレード56、57の作動で前記第３の回転軸51を前記
第２の回転軸20と同一方向に回転させる。固定ブレード
56、57および第３のタービンブレード55の関連構成は、
前記固定ブレード48、49と第２のタービンブレード28の
関連構成と同一である。
軸である第３の回転軸51が、前記第２の回転軸20と同様
に、第１の回転軸14の外周に同心的にかつ相対回転自在
に支承され、前記内方案内部材106の自由端部に近接し
た位置に、第３の回転部材52の基部53が回転自在に支承
される。この第３の回転部材52は前記第２の回転部材21
と同一構造のもので、前記基部53は増速装置54を介して
第３の回転軸51に駆動的に連結され、前記外方通路11に
突出する第３のタービンブレード55と該タービンブレー
ド55の軸方向の両側位置に外方通路11内に突出している
固定ブレード56、57の作動で前記第３の回転軸51を前記
第２の回転軸20と同一方向に回転させる。固定ブレード
56、57および第３のタービンブレード55の関連構成は、
前記固定ブレード48、49と第２のタービンブレード28の
関連構成と同一である。
前記第２の内方案内部材106の前記ロータリ部材15側
の端部には、流体の加圧加速装置58の外囲体59、例えば
空気圧縮機のハウジングが、形成または固定され、一方
前記第３の回転軸51には前記外囲体59とともに流体例え
ば空気を加圧加速する羽根を備えた回転体60が固定され
る。前記第１のロータリ部材15の基部16の周縁には前記
第２の回転軸20で回転駆動される加圧加速装置30から吐
出される空気を受けとるコレクタポート33と同一形状の
ポート61が形成されており、前記加圧加速装置58から吐
出された空気は前記コレクタポート61およびコレクタ通
路62を介して前記第１のタービンブレード17に形成した
流体放出通路36に供給される。
の端部には、流体の加圧加速装置58の外囲体59、例えば
空気圧縮機のハウジングが、形成または固定され、一方
前記第３の回転軸51には前記外囲体59とともに流体例え
ば空気を加圧加速する羽根を備えた回転体60が固定され
る。前記第１のロータリ部材15の基部16の周縁には前記
第２の回転軸20で回転駆動される加圧加速装置30から吐
出される空気を受けとるコレクタポート33と同一形状の
ポート61が形成されており、前記加圧加速装置58から吐
出された空気は前記コレクタポート61およびコレクタ通
路62を介して前記第１のタービンブレード17に形成した
流体放出通路36に供給される。
前記第３のロータリ部材52は第３の回転軸51を前記第
２の回転軸20と同一方向に回転駆動するものであるか
ら、外方案内部材１の円筒形壁面２内に供給される空気
の流れ方向が反転した際にも、第２のロータリ部材21お
よび第３のロータリ部材52のうち、上流側に位置するロ
ータリ部材がより効率的に作動するから、第１のタービ
ンブレード17のエネルギ変換効率を向上することがで
き、かつ２個の加圧加速装置30、58により加圧加速され
た空気流が前記第１のタービンブレード17内の流体放出
通路36に供給されるから、第１のタービンブレードの回
転速度も増大する。
２の回転軸20と同一方向に回転駆動するものであるか
ら、外方案内部材１の円筒形壁面２内に供給される空気
の流れ方向が反転した際にも、第２のロータリ部材21お
よび第３のロータリ部材52のうち、上流側に位置するロ
ータリ部材がより効率的に作動するから、第１のタービ
ンブレード17のエネルギ変換効率を向上することがで
き、かつ２個の加圧加速装置30、58により加圧加速され
た空気流が前記第１のタービンブレード17内の流体放出
通路36に供給されるから、第１のタービンブレードの回
転速度も増大する。
前記第２の回転軸20の外周に第４の回転軸63が前記第
１の回転軸14と同心的にかつ前記第２の回転軸20に相対
回転自在に支承される。この第４の回転軸63は円筒状の
軸であつて、第２の回転軸20に軸受により支承される。
この第４の回転軸63には前記第２のロータリ部材21に近
接した位置に第４のロータリ部材64の基部65が回転自在
に支承され、内方案内部材６に支承されているギヤトレ
ーンを含む増速装置66を介して前記第４の回転軸63に駆
動的に連結されている。この第４のロータリ部材64は前
記第２のロータリ部材21とほぼ同一構造であるので、同
一部分についてはその説明を省略する。第４のロータリ
部材64に設けられて前記外方通路11内に突出する第４の
タービンブレード67は、第８図に示すようにその翼型断
面を前記第２のタービンブレード28の翼型断面を裏返え
した形状としたもので、これに伴い第４のタービンブレ
ード67側に位置する固定ブレード49の翼型断面は、その
翼弦線を前記第２の回転軸20の回転中心軸に垂直な平面
に関して傾斜しており、かつ前記第２のタービンブレー
ド28側に位置する固定ブレード48の翼型断面の翼弦線に
平行させたものとする。これにより第４のロータリ部材
64は第２のロータリ部材21の回転方向と反対方向に回転
する。
１の回転軸14と同心的にかつ前記第２の回転軸20に相対
回転自在に支承される。この第４の回転軸63は円筒状の
軸であつて、第２の回転軸20に軸受により支承される。
この第４の回転軸63には前記第２のロータリ部材21に近
接した位置に第４のロータリ部材64の基部65が回転自在
に支承され、内方案内部材６に支承されているギヤトレ
ーンを含む増速装置66を介して前記第４の回転軸63に駆
動的に連結されている。この第４のロータリ部材64は前
記第２のロータリ部材21とほぼ同一構造であるので、同
一部分についてはその説明を省略する。第４のロータリ
部材64に設けられて前記外方通路11内に突出する第４の
タービンブレード67は、第８図に示すようにその翼型断
面を前記第２のタービンブレード28の翼型断面を裏返え
した形状としたもので、これに伴い第４のタービンブレ
ード67側に位置する固定ブレード49の翼型断面は、その
翼弦線を前記第２の回転軸20の回転中心軸に垂直な平面
に関して傾斜しており、かつ前記第２のタービンブレー
ド28側に位置する固定ブレード48の翼型断面の翼弦線に
平行させたものとする。これにより第４のロータリ部材
64は第２のロータリ部材21の回転方向と反対方向に回転
する。
前記内方案内部材６の内部には流体の加圧加速装置68
の外囲体69、例えば空気圧縮機のハウジング、が形成ま
たは固定され、一方前記第４の回転軸63には前記外囲体
69とともに流体例えば空気を加圧加速する羽根を備えた
回転体70が固定される。前記外囲体69の吐出側は前記加
圧加速装置30の吸入側に連通される。前記外囲体69の吸
入側は、第２および第４のロータリ部材21、64の基部2
2、65に形成した通孔71を介して外部雰囲気に連通され
る。
の外囲体69、例えば空気圧縮機のハウジング、が形成ま
たは固定され、一方前記第４の回転軸63には前記外囲体
69とともに流体例えば空気を加圧加速する羽根を備えた
回転体70が固定される。前記外囲体69の吐出側は前記加
圧加速装置30の吸入側に連通される。前記外囲体69の吸
入側は、第２および第４のロータリ部材21、64の基部2
2、65に形成した通孔71を介して外部雰囲気に連通され
る。
前記第２の内方案内部材106内においても、前記第３
の回転軸51の外周に第５の回転軸75が前記第３の回転軸
51と同心的にかつ相対回転自在に支承され、該第５の回
転軸75に第５のロータリ部材76の基部77が回転自在に支
承され、内方案内部材106に支承されているギヤトレー
ンを含む増速装置78を介して第５の回転軸75に駆動的に
連結される。
の回転軸51の外周に第５の回転軸75が前記第３の回転軸
51と同心的にかつ相対回転自在に支承され、該第５の回
転軸75に第５のロータリ部材76の基部77が回転自在に支
承され、内方案内部材106に支承されているギヤトレー
ンを含む増速装置78を介して第５の回転軸75に駆動的に
連結される。
この第５のロータリ部材76は第３のロータリ部材52と
ほぼ同一構造であるので、同一部分については説明を省
略する。第５のロータリ部材76に設けられて前記外方通
路11内に突出する第５のタービンブレード79は、その翼
型断面を前記第３のタービンブレード55の翼型断面を裏
返えした形状のもので、これに伴い第５のタービンブレ
ード79側に位置する固定ブレード57の翼型断面は、その
翼弦線を前記第３の回転軸51の回転中心軸に垂直な平面
に関して傾斜しており、かつ前記第３のタービンブレー
ド55側に位置する固定ブレード56の翼型断面の翼弦線に
平行させたものとする（第８図参照）。これにより第５
のロータリ部材76は第３のロータリ部材52の回転方向と
反対方向に回転する。
ほぼ同一構造であるので、同一部分については説明を省
略する。第５のロータリ部材76に設けられて前記外方通
路11内に突出する第５のタービンブレード79は、その翼
型断面を前記第３のタービンブレード55の翼型断面を裏
返えした形状のもので、これに伴い第５のタービンブレ
ード79側に位置する固定ブレード57の翼型断面は、その
翼弦線を前記第３の回転軸51の回転中心軸に垂直な平面
に関して傾斜しており、かつ前記第３のタービンブレー
ド55側に位置する固定ブレード56の翼型断面の翼弦線に
平行させたものとする（第８図参照）。これにより第５
のロータリ部材76は第３のロータリ部材52の回転方向と
反対方向に回転する。
前記第２の内方案内部材106の内部には流体の加圧加
速装置81の外囲体82が形成または固定され、一方前記第
５の回転軸75には前記外囲体82とともに流体を加圧加速
する羽根を備えた回転体83が固定される。前記外囲体82
の吐出側は前記加圧加速装置58の吸入側に連通される。
前記外囲体82の吸入側は、第３および第５のロータリ部
材52、76の基部53、77に形成した通孔および軸受部材12
に形成した通孔を介して外部雰囲気に連通される。
速装置81の外囲体82が形成または固定され、一方前記第
５の回転軸75には前記外囲体82とともに流体を加圧加速
する羽根を備えた回転体83が固定される。前記外囲体82
の吐出側は前記加圧加速装置58の吸入側に連通される。
前記外囲体82の吸入側は、第３および第５のロータリ部
材52、76の基部53、77に形成した通孔および軸受部材12
に形成した通孔を介して外部雰囲気に連通される。
第２および第４のロータリ部材21、64の第２および第
４のタービンブレード28、67と２個の固定ブレード48、
49はマコーミツク衝動タービンを、また第３および第５
のロータリ部材52、76の第３および第５のタービンブレ
ード55、79と２個の固定ブレード56、57もマコーミツク
衝動タービンをそれぞれ構成し、これらマコーミツク衝
動タービンでそれぞれ駆動される２個の加圧加速装置は
それぞれ直列に連結されているから、前記第１のタービ
ンブレード17の流体放出通路36に供給される流体量の流
体圧も増大する。
４のタービンブレード28、67と２個の固定ブレード48、
49はマコーミツク衝動タービンを、また第３および第５
のロータリ部材52、76の第３および第５のタービンブレ
ード55、79と２個の固定ブレード56、57もマコーミツク
衝動タービンをそれぞれ構成し、これらマコーミツク衝
動タービンでそれぞれ駆動される２個の加圧加速装置は
それぞれ直列に連結されているから、前記第１のタービ
ンブレード17の流体放出通路36に供給される流体量の流
体圧も増大する。
第７図に示す前記第１のタービンブレード17の断面内
において、該第１のタービンブレード17のリーデイング
エツジには、その翼弦線上に流体導入口90を開口せしめ
た導入通路91と前記リーデイングエツジの近傍の両側面
にタービンブレード17の断面の翼弦線に対して対称の位
置に開口せしめた制御流体導入口92、93と前記導入通路
91および制御流体導入口92、93と連通する流体制御室94
が形成され、さらに該流体制御室94から前記流体放出通
路36の両側を通って流体通路39にそれぞれ連通する制御
通路95、96が形成され、前記流体放出通路36から分岐通
路42、43を通って放出口44、45から放出される空気流
を、前記放出口44、45の何れの開口から放出せしめるか
を制御する流体素子97を形成している。この流体素子97
と同一構成の流体素子が流体通路40にも配設される。
において、該第１のタービンブレード17のリーデイング
エツジには、その翼弦線上に流体導入口90を開口せしめ
た導入通路91と前記リーデイングエツジの近傍の両側面
にタービンブレード17の断面の翼弦線に対して対称の位
置に開口せしめた制御流体導入口92、93と前記導入通路
91および制御流体導入口92、93と連通する流体制御室94
が形成され、さらに該流体制御室94から前記流体放出通
路36の両側を通って流体通路39にそれぞれ連通する制御
通路95、96が形成され、前記流体放出通路36から分岐通
路42、43を通って放出口44、45から放出される空気流
を、前記放出口44、45の何れの開口から放出せしめるか
を制御する流体素子97を形成している。この流体素子97
と同一構成の流体素子が流体通路40にも配設される。
第７図において第１のタービンブレード17が内方通路
10中で高速で回転しているとし、そのとき内方通路10を
空気流が矢印Ｆの方向から第１のタービンブレード17に
流れているとする。このとき第７図において前記ブレー
ド17のリーデイングエツジに開口する制御流体導入口90
には動圧が作用しているので導入通路91から流体制御室
94に空気が流入する。一方前記ブレード17の下面に正圧
が、また上面には負圧が作用しているので、翼弦線に関
して対称の位置に開口している制御流体導入口92、93の
部分の静圧は空気流の速度が大であるほど圧力差を生
じ、矢印Ｆの方向の空気流の場合、下方に位置する制御
流体導入口93から制御用の空気流が流体制御室94に流入
し、前記導入通路91から流体制御室94に流入した空気流
を上方に位置する制御通路95側に偏よらせる。これによ
り該制御通路95から流体通路39に噴出した空気流は、流
体放出通路36から流体通路39に放出した空気を下方に位
置する分岐通路43側に偏よらせ下方に位置する放出口45
のみから放出する。
10中で高速で回転しているとし、そのとき内方通路10を
空気流が矢印Ｆの方向から第１のタービンブレード17に
流れているとする。このとき第７図において前記ブレー
ド17のリーデイングエツジに開口する制御流体導入口90
には動圧が作用しているので導入通路91から流体制御室
94に空気が流入する。一方前記ブレード17の下面に正圧
が、また上面には負圧が作用しているので、翼弦線に関
して対称の位置に開口している制御流体導入口92、93の
部分の静圧は空気流の速度が大であるほど圧力差を生
じ、矢印Ｆの方向の空気流の場合、下方に位置する制御
流体導入口93から制御用の空気流が流体制御室94に流入
し、前記導入通路91から流体制御室94に流入した空気流
を上方に位置する制御通路95側に偏よらせる。これによ
り該制御通路95から流体通路39に噴出した空気流は、流
体放出通路36から流体通路39に放出した空気を下方に位
置する分岐通路43側に偏よらせ下方に位置する放出口45
のみから放出する。
前記流体通路部材の内方通路10および外方通路11を流
れる空気流の速度が低速である際には、前記放出口45か
ら放出される空気の加圧度および加速度はさほど大では
ないが、放出口45を開口せしめた第１のタービンブレー
ド17の下流側の面の静圧を高め、これに前記ブレード17
に作用している揚力の主成分である該ブレード17の上流
側の面に作用する静圧と下流側の面に作用する静圧との
間の静圧の差圧を増大せしめ、流体素子97を備えないタ
ービンブレードに比して揚力を増し、その揚力の増大分
の前進方向成分を増大させる。第１のタービンブレード
17の回転速度が高速であるほど、第２ないし第５のロー
タリ部材の回転速度も高速となつているので、これらの
ロータリ部材により駆動されている加圧加速装置から前
記流体放出通路に供給されている空気も加圧度および加
速度が大となつており、前記放出口45からはさらに高圧
化高速化された空気流が平面状に放出することとなる。
この平面状に放出される高圧化高速化された空気流は一
般にジエツトフラツプと呼ばれている気体流のフラツプ
に近似した効果を奏し、前記第１のタービンブレード17
の揚力をさらに増大し、その揚力の増大分の前進方向成
分を増大させる。これにより第１のタービンブレード17
の揚力係数を実質的に増大させ、揚抗比も増大させると
ともに、第１のタービンブレード17を固定したタービン
軸の中速度域から高速度域にかけての回転速度を、前記
流体素子97を備えないタービンブレードを備えたウエー
ルズ・タービンに比して著るしく増大させることがで
き、エネルギ変換効率を向上せしめることができる。ま
た前記タービン軸の中速度域から高速度域において、前
記第１のタービンブレード17のトレーリングエツジ付近
に形成した放出口45から放出される空気流が速度成分を
保有しているときには、その速度成分により第１のター
ビンブレード17の回転速度を増大せしめる付随的な効果
も有する。従つて従来技術によるウエールズ・タービン
では3000rpm程度の回転速度しか得られなかつたが、図
示の実施例に記載のものにおいては、前記第１のタービ
ンブレード17として前記従来技術のウエールズ・タービ
ンのタービンブレードと同一寸法のものを用いて、6000
ないし9000rpmの回転速度を得ることが可能となる。
れる空気流の速度が低速である際には、前記放出口45か
ら放出される空気の加圧度および加速度はさほど大では
ないが、放出口45を開口せしめた第１のタービンブレー
ド17の下流側の面の静圧を高め、これに前記ブレード17
に作用している揚力の主成分である該ブレード17の上流
側の面に作用する静圧と下流側の面に作用する静圧との
間の静圧の差圧を増大せしめ、流体素子97を備えないタ
ービンブレードに比して揚力を増し、その揚力の増大分
の前進方向成分を増大させる。第１のタービンブレード
17の回転速度が高速であるほど、第２ないし第５のロー
タリ部材の回転速度も高速となつているので、これらの
ロータリ部材により駆動されている加圧加速装置から前
記流体放出通路に供給されている空気も加圧度および加
速度が大となつており、前記放出口45からはさらに高圧
化高速化された空気流が平面状に放出することとなる。
この平面状に放出される高圧化高速化された空気流は一
般にジエツトフラツプと呼ばれている気体流のフラツプ
に近似した効果を奏し、前記第１のタービンブレード17
の揚力をさらに増大し、その揚力の増大分の前進方向成
分を増大させる。これにより第１のタービンブレード17
の揚力係数を実質的に増大させ、揚抗比も増大させると
ともに、第１のタービンブレード17を固定したタービン
軸の中速度域から高速度域にかけての回転速度を、前記
流体素子97を備えないタービンブレードを備えたウエー
ルズ・タービンに比して著るしく増大させることがで
き、エネルギ変換効率を向上せしめることができる。ま
た前記タービン軸の中速度域から高速度域において、前
記第１のタービンブレード17のトレーリングエツジ付近
に形成した放出口45から放出される空気流が速度成分を
保有しているときには、その速度成分により第１のター
ビンブレード17の回転速度を増大せしめる付随的な効果
も有する。従つて従来技術によるウエールズ・タービン
では3000rpm程度の回転速度しか得られなかつたが、図
示の実施例に記載のものにおいては、前記第１のタービ
ンブレード17として前記従来技術のウエールズ・タービ
ンのタービンブレードと同一寸法のものを用いて、6000
ないし9000rpmの回転速度を得ることが可能となる。
第１図において符号99は、前記第１の回転軸14の一端
に固定した継手を示すもので、図面においては簡略化し
て示してある。この継手99を介して第１の回転軸14を例
えば発電機の入力軸に連結すると、空気流の有するエネ
ルギを電気エネルギに変換することができる。
に固定した継手を示すもので、図面においては簡略化し
て示してある。この継手99を介して第１の回転軸14を例
えば発電機の入力軸に連結すると、空気流の有するエネ
ルギを電気エネルギに変換することができる。
図中符号110、111で示すパイプは一端をそれぞれ第１
の内方案内部材６、第２の内方案内部材106の内部空間
において、前記第１のロータリ部材15の基部16における
コレクタポート33、61の近傍に開口させ、他端において
相互を連通せしめる金具112で連結させたものである。
前記金具112には、これらのパイプ110、112内の圧力が
所定の圧力を超えたときに作動して、これらのパイプ11
0、112内の圧力流体を放出する弁が設けられる。これら
のパイプ110、111は前記第２の回転軸20で駆動される加
圧加速装置30および第３の回転軸51で駆動される加圧加
速装置58の何れか一方の回転が顕著に増大して加圧加速
された空気流が第１のロータリ部材15のコレクタポート
33、61から漏洩したとき、これを他方のコレクタポート
に送るためのものである。
の内方案内部材６、第２の内方案内部材106の内部空間
において、前記第１のロータリ部材15の基部16における
コレクタポート33、61の近傍に開口させ、他端において
相互を連通せしめる金具112で連結させたものである。
前記金具112には、これらのパイプ110、112内の圧力が
所定の圧力を超えたときに作動して、これらのパイプ11
0、112内の圧力流体を放出する弁が設けられる。これら
のパイプ110、111は前記第２の回転軸20で駆動される加
圧加速装置30および第３の回転軸51で駆動される加圧加
速装置58の何れか一方の回転が顕著に増大して加圧加速
された空気流が第１のロータリ部材15のコレクタポート
33、61から漏洩したとき、これを他方のコレクタポート
に送るためのものである。
なお前記第１のタービンブレード17に用いる対称翼型
としては、層流型の揚抗比が大なるものが望ましく、例
えばNACA64A010等、NACA翼型の64数字系、65数字系、67
数字系のものなどが好ましい。
としては、層流型の揚抗比が大なるものが望ましく、例
えばNACA64A010等、NACA翼型の64数字系、65数字系、67
数字系のものなどが好ましい。
産業上の利用可能性 本発明によれば流体通路部材の内部に、環状の内方通
路と、該内方通路の半径方向外方に環状の外方通路とを
形成し、前記流体通路部材に回転自在に支承された第１
の回転軸に固定された、前記第１の回転軸に垂直な面内
に翼弦線を有し、この翼弦線に線対称の対称翼断面を有
する第一のタービンブレードを前記内方通路に突設し
て、前記内方通路内に、いわゆるウエルズ・タービンを
形成したから、内方を通る流体の流れの有するエネルギ
を前記第１の回転軸の回転エネルギに変換して第１の回
転軸から取り出すことができる。
路と、該内方通路の半径方向外方に環状の外方通路とを
形成し、前記流体通路部材に回転自在に支承された第１
の回転軸に固定された、前記第１の回転軸に垂直な面内
に翼弦線を有し、この翼弦線に線対称の対称翼断面を有
する第一のタービンブレードを前記内方通路に突設し
て、前記内方通路内に、いわゆるウエルズ・タービンを
形成したから、内方を通る流体の流れの有するエネルギ
を前記第１の回転軸の回転エネルギに変換して第１の回
転軸から取り出すことができる。
さらに前記第１の回転軸に同心的にかつ相対回転自在
とした１個または複数個の回転軸を設け、前記外方案通
路内に突出するタービンブレードを有するロータリ部材
を前記回転軸にそれぞれ増速装置を介して駆動的に連結
し、それぞれの軸で駆動する加圧加速装置により加圧加
速した流体を、前記第１のロータリ部材のコレクタポー
トから前記第１のタービンブレード内の円弧状部を有す
る流体放出通路内に供給し、前記流体を前記第１のター
ビンブレードのトレーリングエツジに近接した位置の両
側面に開口する放出口から放出することにより、前記第
１のタービンブレードの始動を良好にするとともに、第
１のタービンブレードの回転速度を向上せしめる。
とした１個または複数個の回転軸を設け、前記外方案通
路内に突出するタービンブレードを有するロータリ部材
を前記回転軸にそれぞれ増速装置を介して駆動的に連結
し、それぞれの軸で駆動する加圧加速装置により加圧加
速した流体を、前記第１のロータリ部材のコレクタポー
トから前記第１のタービンブレード内の円弧状部を有す
る流体放出通路内に供給し、前記流体を前記第１のター
ビンブレードのトレーリングエツジに近接した位置の両
側面に開口する放出口から放出することにより、前記第
１のタービンブレードの始動を良好にするとともに、第
１のタービンブレードの回転速度を向上せしめる。
また第１のタービンブレードの高速回転域において
は、第１のタービンブレード内に形成した流体素子によ
り、前記第１のタービンブレードの高圧側の側面に開口
する放出口からのみ前記流体放出通路に供給された加圧
され加速されたの流体を噴出させることにより、前記第
１のタービンブレードの揚力係数と揚抗比とを増大さ
せ、これにより前記第１のタービンブレードの回転速度
を一層増大させ、エネルギ変換効率を向上させる。
は、第１のタービンブレード内に形成した流体素子によ
り、前記第１のタービンブレードの高圧側の側面に開口
する放出口からのみ前記流体放出通路に供給された加圧
され加速されたの流体を噴出させることにより、前記第
１のタービンブレードの揚力係数と揚抗比とを増大さ
せ、これにより前記第１のタービンブレードの回転速度
を一層増大させ、エネルギ変換効率を向上させる。
前記対称翼断面を有する第１のタービンブレードを備
えたタービンは、流体の流れの方向が逆転した場合にも
常に一方向に回転するタービンとして知られているもの
であるから、本発明は波力発電装置のように、波の波高
の変化を正逆方向に交番的に流れの方向を変える空気流
に変換し、この空気流によつて回転して発電機を駆動す
る装置に用いるエネルギ変換装置として特に好適であ
る。
えたタービンは、流体の流れの方向が逆転した場合にも
常に一方向に回転するタービンとして知られているもの
であるから、本発明は波力発電装置のように、波の波高
の変化を正逆方向に交番的に流れの方向を変える空気流
に変換し、この空気流によつて回転して発電機を駆動す
る装置に用いるエネルギ変換装置として特に好適であ
る。
Claims (6)
- 【請求項１】内壁面の主要部を円筒形壁面とする外方案
内部材と、その内部に前記円筒形壁面の中心軸を対称軸
とする回転対称形に形成された外表面を有する少くとも
１個の内方案内部材と、前記円筒形壁面の中心軸上に中
心軸を有し前記外方案内部材と内方案内部材との間に延
在して前記外方案内部材の円筒状壁面と内方案内部材の
外表面との間を外方通路と内方通路との２個の環状の流
体通路に区画する円筒形の隔壁と、前記外方案内部材、
内方案内部材および隔壁を連結する流体抵抗の少い形状
の複数個の支柱とからなる流体通路部材と、 前記外方案内部材の円筒形壁面の中心軸上に回転中心軸
を有し、前記流体通路部材に回転自在に支承される第１
の回転軸と、該第１の回転軸と同心的にかつ該軸に相対
回転自在に配置される第２の回転軸と、 前記内方案内部材の軸方向一端部に位置し、前記第１の
回転軸に同心的に固定された環状の基部と、該基部にそ
れぞれ固定され、前記内方案内部材と隔壁との間に形成
された環状の内方通路内に半径方向に突出する複数個の
第１のタービンブレードとを備えた第１のロータリ部材
と、 前記内方案内部材の軸方向他端部に位置し、前記第２の
回転軸に同心的にかつ回転自在に支承されて増速装置を
介して前記第２の回転軸に駆動的に連結された円盤状の
基部と、前記環状の内方通路内に突出する流体抵抗の少
い形状の複数個の支柱により前記第２の回転軸に同心的
に支持されている、実質的に前記隔壁と同一半径を有す
る環体と、該環体の外周にそれぞれ固定され前記隔壁と
外方通路部材との間に形成された環状の外方通路内に半
径方向に突出する多数の第２のタービンブレードとを備
えた第２のロータリ部材と、 前記外方案内部材の円筒形壁面に一端を固定され、該円
筒形壁面の中心軸方向において前記第２のタービンブレ
ードの両側位置に１個づつ２個一組として前記外方通路
内に半径方向に突出せしめられ、かつその多数組が前記
円筒形壁面の周方向に等間隔で整列せしめられている多
数の固定ブレードと、 前記内方案内部材の内部において該内方案内部材に固定
され、かつ前記第１のロータリ部材の基部に向けた吐出
口を有する外囲体と該外囲体の内部に配置されて前記第
２の回転軸に固定された回転体とかなる、流体の加圧加
速装置とよりなり、 前記第１のロータリ部材の前記基部は、前記加圧加速装
置の吐出口からの流体を受け入れるコレクタポートをそ
の一側の周縁部に備え、前記第１のタービンブレードは
前記第１の回転軸に垂直な平面内に翼弦線を有する対称
翼型断面を有するとともに、前記第１のタービンブレー
ドの内部には、前記第１の回転軸の回転中心軸に垂直な
平面内において、一端が前記基部のコレクタポートに連
通し、他端が前記第１のタービンブレードのトレーリン
グエツジに近接した位置において該ブレードの両側面に
開口せしめた放出口に連通する円弧状部を備えた流体放
出通路を備え、前記周方向に列をなす各組の固定ブレー
ドは、第２のタービンブレードが前記第２のロータリ部
材を一方向のみに回転せしめるように、該第２のロータ
リ部材の回転中心軸に垂直な平面に関し傾斜しており、
かつ互いに交叉する方向に翼弦線を有する翼型断面を有
することを特徴とする流体エネルギ変換装置。 - 【請求項２】前記第１のタービンブレードは、そのリー
デイングエツジの前記翼弦線上に開口する流体導入口、
該リーデイングエツジの近傍のブレード両側面に前記翼
弦線に対して対称の位置に開口する制御流体導入口、前
記流体導入口および制御流体導入口に連通する流体制御
室および前記翼弦線に関して対称的に隔たった位置にお
いて前記流体制御室に一端を開口し、他端を前記流体放
出通路と前記第１のブレードの両側面に開口する放出口
にそれぞれ連通する分岐通路とを接続する流体通路の壁
に前記翼弦線に対し対称の位置に開口する一対の制御通
路とを備えた流体素子を備え、かつ前記第１のタービン
ブレードに備えた放出口は、それぞれ前記タービンブレ
ードのトレーリングエツジに平行な直線状の開口とした
ことを特徴とする請求項１に記載の流体エネルギ変換装
置。 - 【請求項３】前記流体通路部材には、前記第１のロータ
リ部材の軸方向他側に前記内方案内部材と同一形状の第
２の内方案内部材が、前記第１のロータリ部材の基部の
他側面に一端部を位置せしめて前記流体通路部材の円筒
形壁面と同心的に固定され、さらに前記第１の回転軸と
同心的にかつ該軸に相対回転自在に配置される第３の回
転軸と、前記第２の内方案内部材の軸方向他端部に位置
し、前記第３の回転軸に同心的にかつ回転自在に支承さ
れて増速装置を介して前記第３の回転軸に駆動的に連結
された円盤状の基部と、前記第２の内方案内部材と前記
隔壁との間に形成された環状の内方通路内に突出する流
体抵抗の少い形状の複数個の支柱により前記第３の回転
軸に同心的に支持されている実質的に前記隔壁と同一半
径を有する環体と、該環体の外周にそれぞれ固定され前
記隔壁と外方通路部材との間に形成された環状の外方通
路に半径方向に突出する多数の第３のタービンブレード
とを備えた第３のロータリ部材と、前記外方案内部材の
円筒形壁面に一端を固定され、該円筒形壁面の中心軸方
向において前記第３のタービンブレードの両側位置に１
個づつ２個一組として前記外方通路内に半径方向に突出
せしめられ、かつその多数組が前記円筒形壁面の周方向
に等間隔で整列せしめられている多数組の第２の固定ブ
レードと、前記第２の内方案内部材の内部において該内
方部材に固定され、かつ前記第１のロータリ部材の基部
に向けた吐出口を有する外囲体と、該外囲体の内部に配
置されて前記第３の回転軸に固定された回転体とからな
る第２の加圧加速装置とを備え、前記第１のロータリ部
材の前記基部には前記第２の加圧加速装置の吐出口から
の流体を受け入れて前記基部の一側に形成したコレクタ
ポートと合流させる第２のコレクタポートをその他側の
周縁部に備え、周方向に列をなす各組の第２の固定ブレ
ードは、前記第３のタービンブレードが前記第３のロー
タリ部材を一方向のみに回転せしめるように、該第３の
ロータリ部材の回転中心軸に垂直な平面に関し傾斜して
おり、かつ互いに交叉する方向に翼弦線を有する翼型断
面を有することを特徴とする請求項１に記載の流体エネ
ルギ変換装置。 - 【請求項４】前記第１のタービンブレードは、そのリー
デイングエツジの前記翼弦線上に開口する流体導入口、
該リーデイングエツジの近傍のブレード両側面に前記翼
弦線に対して対称の位置に開口する制御流体導入口、前
記流体導入孔および制御流体導入口に連通する流体制御
室および前記翼弦線に関して対称的に隔たった位置にお
いて前記流体制御室に一端を開口し、他端を前記流体放
出通路と前記第１のブレードの両側面に開口する放出口
にそれぞれ連通する分岐通路とを接続する流体通路の壁
に前記翼弦線に対し対称の位置に開口する一対の制御通
路とを備えた流体素子を備え、かつ前記第１のタービン
ブレードに備えた放出口は、それぞれ前記タービンブレ
ードのトレーリングエツジに平行な直線状の開口とした
ことを特徴とする請求項３に記載の流体エネルギ変換装
置。 - 【請求項５】前記第２の回転軸の外周には該回転軸と同
心的にかつ相対回転自在に第４の回転軸を支承させ、前
記第２のロータリ部材の基部と軸方向に隣接した位置に
おいて、前記第４の回転軸に同心的にかつ回転自在に支
承されて増速装置を介して前記第４の回転軸に駆動的に
連結された円盤状の基部と、前記環状の内方通路内に突
出する流体抵抗の少い形状の複数個の支柱により前記第
４の回転軸に同心的に支持されている実質的に前記隔壁
と同一半径を有する環体と、前記第２のロータリ部材の
第２のタービンブレードと前記２個で一組をなす固定ブ
レードの一方のブレードの周方向の列の間において、該
環体の外周にそれぞれ固定されて前記環状の外方通路内
に半径方向に突出する多数の第４のタービンブレードと
を備えた第４のロータリ部材と、前記第１の内方案内部
材の内部において前記第１の加圧加速装置の吸入口に吐
出口を連結した外囲体と前記第４の回転軸に固定された
回転体とからなる第３の加圧加速装置を備え、周方向に
列をなす各組の固定ブレードは、前記第４のロータリ部
材を前記第２のロータリ部材とは反対方向の一方向のみ
に回転せしめるように、前記第２のロータリ部材の回転
中心軸に垂直な平面に関し傾斜しており、かつ互いに平
行する翼弦線を持つ翼型断面を有することを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の流体エネルギ変換装
置。 - 【請求項６】前記第２の回転軸の外周には該回転軸と同
心的にかつ相対回転自在に第４の回転軸を支承させ、前
記第２のロータリ部材の基部と軸方向に隣接した位置に
おいて、前記第４の回転軸に同心的にかつ回転自在に支
承されて増速装置を介して前記第４の回転軸に駆動的に
連結された円盤状の基部と、前記環状の内方通路内に突
出する流体抵抗の少い形状の複数個の支柱により前記第
４の回転軸に同心的に支持されている実質的に前記隔壁
と同一半径を有する環体と、前記第２のロータリ部材の
第２のタービンブレードと前記２個で一組をなす固定ブ
レードの一方のブレードの周方向の列との間において該
環体の外周にそれぞれ固定されて前記環状の外方通路内
に半径方向に突出する多数の第４のタービンブレードと
を備えた第４のロータリ部材と、前記第１の内方案内部
材の内部において前記第１の加圧加速装置の吸入口に吐
出口を連結した外囲体と前記第４の回転軸に固定された
回転体とからなる第３の加圧加速装置を備え、周方向に
列をなす各組の固定ブレードは、前記第４のロータリ部
材を前記第２のロータリ部材とは反対方向の一方向のみ
に回転せしめるように、前記第２のロータリ部材の回転
中心軸に垂直な平面に関し傾斜しており、かつ互いに平
行する翼弦線をもつ翼型断面を有するとともに、前記第
３の回転軸の外周には該回転軸と同心的にかつ相対回転
自在に第５の回転軸を支承させ、前記第３のロータリ部
材の基部と軸方向に隣接した位置において、前記第５の
回転軸に同心的にかつ回転自在に支承されて増速装置を
介して前記第５の回転軸に駆動的に連結された円盤状の
基部と、前記環状の内方通路内に突出する流体抵抗の少
い形状の複数個の支柱により前記第５の回転軸に同心的
に支持されている実質的に前記隔壁と同一半径を有する
環体と、前記第３のロータリ部材の第３のタービンブレ
ードと前記２個で一組をなす固定ブレードの一方のブレ
ードの周方向の列との間において該環体の外周にそれぞ
れ固定されて前記環状の外方通路内に半径方向に突出す
る多数の第５のタービンブレードとを備えた第５のロー
タリ部材と、前記第２の内方案内部材の内部において前
記第２の加圧加速装置の吸入口に吐出口を連結した外囲
体と前記第５の回転軸に固定された回転体とからなる第
４の加圧加速装置を備え、周方向に列をなす各組の第２
の固定ブレードは、前記第５のロータリ部材を前記第３
のロータリ部材とは反対方向の一方向のみに回転せしめ
るように、前記第３のロータリ部材の回転中心軸に垂直
な平面に関して傾斜しており、かつ互いに平行する翼弦
線をもつ翼型断面とされていることを特徴とする請求項
３または請求項４に記載の流体エネルギ変換装置。
Applications Claiming Priority (2)
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