JP4138259B2 - 小型水力発電装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛇口を通過する水の流れによって発生する水力を利用した小型水力発電装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、蛇口の下側に手を差し出すことによってこれをセンサーが感知し、このセンサー感知をもとに蛇口から水を流す自動水栓装置が広く知られている。
【０００３】
上述の小型水力発電装置の構成を簡単に述べると、以下のようになる。小型水力発電装置は、本体ケースに水流入口と水流出口があり、中央に分配リングがセットされる。流入口より入った水は、この円筒状の壁により分配され、円筒状の壁に開けられた射出孔より水を噴出させる。
【０００４】
そして、噴出された水は、壁の内側に回転自在に配置された水車にぶつかり、水車を回転させ、流出口より出る。水車の回転軸には、水車と一体的に固定された回転体が設けられている。この回転体の外周面は、着磁されたロータマグネットとなっている。ロータマグネットの外周面と対向する位置には、ステンレス製の隔壁を隔ててステータが配置されている。ステータには発電用コイルが設けられ、マグネット磁束がステータに入り込むと、その磁束とコイルが鎖交して、発電される。
【０００５】
図８は、上述の小型水力発電装置で使用されている水車および回転体の構成（マグネットおよび回転軸は除く）の一例を示しており、図８（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれ正面図、平面図および底面図である。図８において、水車３は、上述の回転軸に挿通固定される回転中心部３３と、この回転中心部３３に内周端部が接続された複数の羽根部材３１と、羽根部材３１の外周先端部分が接続された円筒状のリング部３２とから構成されている。回転体４は、水車３と一体的に形成されている。
【０００６】
また、図１０は、上述の小型水力発電装置で使用されている水車および回転体の構成の他の例を示しており、図１０（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれ正面図、平面図および底面図である。水車３は、上述の回転軸に挿通固定される回転中心部３３と、この回転中心部３３に内周端部が接続された複数の羽根部材３１とから構成されている。図１０の水車３は、図８の水車３のリング部３２がない構成となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述の小型水力発電装置では、流体通路を流れる水の流量が多くなると、特に次のような問題が発生する。
（１）水の通過に伴う水車３の回転時において、羽根部材３１の外周先端部分が射出孔２２の一部を瞬間的に塞ぐため、射出孔２２から羽根部材３１に対して吐出される水圧が一定とならず乱れが生じる。
【０００８】
すなわち、図１０の水車３の羽根部材３１は、平面図における外周先端部分の幅ｄ１と、底面図における外周先端部分の幅ｄ２が、それぞれ約１ｍｍ（ミリメートル）で形成されている。そのため、図１１およびその一部拡大図に示すように、流入口１２と流出口１３の間にあり水車３が配置された水分配用のリング状壁部２の内側へ水を噴出させるための射出孔２２の一部（幅ｄ３＝この幅は、広い方が流量が多くなるが水圧が低くなり発電能力が小さくなるので、この例では、適宜な発電能力とするために、約１．５ｍｍに設定されている）が、水車３の回転時において羽根部材３１の外周先端部分で部分的に塞がれてしまう。この結果、水圧に変動をきたし、水車３の回転バランスがくずれて水栓全体が振動し、回転ノイズが高くなると共に振動によるノイズも高くなる。
【０００９】
なお、上述の問題は、図８および図１０の水車および回転体のどちらでも生じる。図９は、図８の水車および回転体を使用した場合の流量（ｌ／ｍｉｎ（リットル／分））対ノイズ（ｄＢ（デシベル））特性を示すグラフである。この場合は、流量が６．０リットル／分付近で３５デシベルを上回るノイズが発生していることが分かる。
【００１０】
同様に、図１２は、図１０の水車および回転体を使用した場合の流量（ｌ／ｍｉｎ（リットル／分））対ノイズ（ｄＢ（デシベル））特性を示すグラフである。この場合は、同一構造の水車および回転体のサンプルＡ，Ｂ，Ｃに関する特性が示されているが、いずれも、流量が６．０リットル／分付近で３５デシベルを上回るノイズが発生していることが分かる。
【００１１】
上述のように、小型水力発電装置から発生するノイズが、６．０リットル／分付近で３５デシベルを上回ると、自動水栓装置を使用中の人は耳障りと感じてしまう。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、水車の構造を工夫することによってノイズの発生を軽減した小型水力発電装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的に鑑みて、本発明は、流体通路を備えた本体ケースと、流体通路に配設され所定流量の流体通過に伴って回転する水車とを備えると共に、この水車に連結され水車と共に回転する回転体をステータ部に対向配置させたロータ部とし、このロータ部を流体の通過に伴ってステータ部に対して相対回転させることにより電力を発生する小型水力発電装置において、流体流路中であって水車の回転軌跡の外側には、流体の流路を絞って流体を射出する複数の射出孔が設けられ、水車は、回転中心部と、その内周端部が回転中心部に接続されかつその外周先端部分が射出孔の近傍に延設され、射出孔から射出される流体がぶつかる羽根部材とを有し、羽根部材の外周先端部分は、エッジ状に形成され、回転中心部は、回転体を支承する軸に摺動回転する円筒状の小筒部と、この小筒部より径の大きい大筒部と、小筒部および大筒部を連結した複数の骨部とから形成され、小筒部と大筒部との間には、軸方向に貫通するとともに複数の骨部によって周方向に分割された複数の貫通空部が形成され、貫通空部は、軸方向の水車側を入り口とし、回転体側を出口として、流体が通過可能となっていることを特徴としている。
【００１４】
それにより、射出孔が、水車の羽根部材の先端部分でふさがれることがなくなり、水圧の乱れがなくなるとともに、複数個所の射出孔から常に水が射出されるために、水車の回転がスムーズになり、回転ノイズが減少する。また、水圧や水流の乱れがなくなり、ケースの振動音や水流音が減少する。
【００１５】
また、他の発明は、上述の小型水力発電装置において、羽根部材の先端部分であってエッジ状に形成されている部位の周方向における幅は、射出孔の水車の回転方向における幅の３０％以下になるように形成されていることを特徴としている。そのため、水車の羽根部材の先端部分による射出孔の封鎖が、従来に比べて僅かなものとなり、水圧の変化による振動や回転ノイズ等を抑制できる。
【００１６】
また、他の発明は、上述の各小型水力発電装置において、羽根部材の流体を受ける側とは反対側の面が、内周端部から外周先端部分にかけて中央が突出した弓型に形成されていることを特徴としている。そのため、弓型に形成された面が回転時における前方の面となり、羽根部材が水の抵抗をそれほど受けずに回転することができる。このため、水車はスムーズに回転することができる。したがって、回転による振動やノイズをさらに低減することができる。
【００１７】
また、他の発明は、上述の各小型水力発電装置において、羽根部材の回転中心部は、射出孔から流体が射出される方向に対して直交する方向に延出された軸形状を有すると共に、外周先端部分から円周方向に延出されると共に軸形状で形成された回転中心部と平行となりかつ射出孔を塞がない回転翼部を設けたことを特徴としている。そのため、射出孔を塞ぐことなく、水車の回転力を向上させることが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による小型水力発電装置の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態となる小型水力発電装置の縦断面図、図２は、図１の小型水力発電装置を図１の矢印ＩＩ方向から見た側面図、図３は、図１の矢印ＩＩＩ方向から見た平面図である。また、図４は、水車３および回転体４の構造を示す図で、（Ａ）が正面図、（Ｂ）が（Ａ）を矢印Ｂから見た平面図、（Ｃ）が（Ａ）を矢印Ｃから見た底面図である。
【００２０】
まず、小型水力発電装置の基本構成について説明する。
【００２１】
図１から図３に示すように、本実施の形態の小型水力発電装置は、流体通路の流入口１２および流出口１３を備えた本体ケース１と、本体ケース１内に設けられ、流体通路の一部となっている注水用のリング状壁部２と、リング状壁部２の内周側に配置され、所定流量の流体通過に伴って回転する水車３と、水車３に連結され、水車３と共に回転する回転体４と、回転体４の外周側に配置されると共に本体ケース１にはめ込まれ、本体ケース１と協動して内部空間を形成するステンレス製のカップ状ケース５と、このカップ状ケース５の外側に配置されたステータ部６とを備えている。
【００２２】
本体ケース１は、本体部１１と、この本体部１１の外側に突出している筒状の流入口１２および流出口１３を備えている。本体部１１は、水車３の外側を囲繞して水分配部を形成するリング状壁部２と、回転体４を支承する軸７の一端をはめ込んで保持する軸受け孔１１ｂを有している。
【００２３】
リング状壁部２は、流入口１２から侵入してきた水の流路を絞り、水の勢いを強くして水車３の羽根部材３１にぶつけ、かつ羽根部材３１にぶつかった後の水を流出口１３へ導くためのものである。このリング状壁部２は、本体ケース１に一体的に形成された複数の壁（図示省略）と、これらの壁の先端側にカバー１５を被せることにより、その周壁には水車３の羽根部材３１に流路を絞って流体をぶつけるための複数の射出孔２２が形成される。
【００２４】
本体ケース１には、カップ状ケース５およびカップ状ケース５の外側に密着固定されたステータ部６の軸方向一端側をはめ込むための構造を有する凹部が設けられている。凹部の底面は、本体ケース１とカップ状ケース５との間に配置されるドーナツ形状のカバー１５の平面部１５ａを載置するための部位となっている。この底面の中心部位は、本体ケース１側の流体通路とカップ状ケース５の内部空間とを連通するために孔となっており、この孔によってカップ状ケース５の内部空間が流体通路の流入口１２および流出口１３と連通されている。
【００２５】
カップ状ケース５は、非磁性のステンレス製部材で形成されており、絞り加工によって最外周部となる鍔部５ｂと、鍔部５ｂの内側に連続して形成された外側円筒部５ａと、この外側円筒部５ａの内側に配置され水が侵入する内部空間とステータ部６とを隔絶する隔壁部５ｃと、外側円筒部５ａと隔壁部５ｃとを連結する連結面部５ｄと、底部５ｅとが形成されたものとなっている。
【００２６】
そして、このように構成されたカップ状ケース５は、上述した本体ケース１の凹部内に、カバー１５の平面部１５ａを挟み込みながらはめ込まれる。外側円筒部５ａの外側には、Ｏリング８が配置される。Ｏリング８は、この外側円筒部５ａによって径方向外側に押圧を受けながら、この外側円筒部５ａと凹部の内壁とによって挟持される。底部５ｅには、水車３および回転体４を支承する軸７の他端をはめ込む軸受け孔５ｆが形成されている。このカップ状ケース５は、本体ケース１内を通過する水からステータ部６を隔離すると共に、本体ケース１外への水の流出を防止するためのものとなっている。
【００２７】
なお、本体ケース１に形成された流入口１２、流出口１３およびこれらを連結する本体部１１は、蛇口やバルブ等から構成される水栓装置（図示省略）の流体通路の一部に配設されるものとなっており、流体源から流入口１２へ入り込んできた流体が本体部１１の内部に配置されたリング状壁部２を通過して流出口１３から吐出されるようになっている。なお、流体は、この通過の際に水車３に回転力を与える。
【００２８】
なお、上述したように、カップ状ケース５を本体ケース１にはめ込み、その外側にステータ部６を配置した後は、カップ状ケース５およびステータ部６を覆うように樹脂ケース９が被せられる。この樹脂ケース９には、ステータ部６から半径方向外側に突出するように設けられた端子部６ａを覆うフード部９ｂが設けられている。そして、このフード部９ｂには、端子部６ａに一端が接続されたリード線６ｂの他端側を外部へ引き出すための引き出し部９ｃが設けられている。この引き出し部９ｃには、外部とステータ部６とを封止するシール剤（図示省略）が充填され、外部から引き出し部９ｃを通ってステータ部６へ水が侵入するのを防止する構造となる。なお、この樹脂ケース９は、本体ケース１にネジ１０でネジ止め固定されている。この構成は、カップ状ケース５およびステータ部６の本体ケース１からの脱落や固定状態からの位置ズレ等を防止するためのものとなっている。
【００２９】
上述の注水用のリング状壁部２の内側に配置された水車３は、所定流量の流体通過に伴って回転するものとなっている。図４に示すように、水車３は、上述の軸７に挿通され、射出孔２２に直交するように配置される回転中心部３３と、この回転中心部３３に内周端部が接続された羽根部材３１とから構成されている。
【００３０】
水車３は、流入口１２に入り込み各射出孔２２で絞られて圧力が高められた流体が羽根部材３１に勢い良くぶつかり、その水力で軸７を回転中心として回転するようになっている。なお、羽根部材３１にぶつけられた水は、上述したように空間内で循環した後、流出口１３側へ移動する。
【００３１】
回転中心部３３は、軸７に摺動回転する円筒状の小筒部３３ａと、この小筒部３３ａより径の大きい大筒部３３ｂと、小筒部３３ａおよび大筒部３３ｂを軸方向における両端部分でそれぞれ連結した複数の骨部３３ｃから形成されている。なお、小筒部３３ａおよび大筒部３３ｂの間は、軸方向に貫通された中空となっており、水車３側の各骨部３３ｃ間の隙間を入り口とし、回転体４側の各骨部３３ｃ間の隙間を出口とした貫通空部３３ｄとなっている。この貫通空部３３ｄは、水車３に射出される水を上述の入り口から入れて出口から出すことにより、水車３および水車３に連結されている回転体４が配置されている空間内に循環させ、水車３および回転体４の回転を滑らかにする。回転体４は、水車３が水力によって回転すると、水車３と一体的に軸７を回転中心として回転する。
【００３２】
このように、水車３に連結され水車３と共に回転する回転体４は、ステータ部６に対向配置されたロータ部となっており、その面には円筒状のロータマグネットＭｇがはめ込まれている。このロータマグネットＭｇの外周面には、多極着磁がなされている。そして、この外周面が、カップ状ケース５の隔壁部５ｃを通してステータ部６に対向配置されている。このため、回転体４は、水車３と共に回転する場合、ステータ６に対して相対回転するようになっている。
【００３３】
ステータ部６は、軸方向に重ねると共に位相をずらして配置された２つの層６ｃ，６ｄで構成されている。このように、ステータ部６を２層で構成することにより、各層６ｃ，６ｄが互いにディテントトルクを打ち消し合い、全体としてロータマグネットＭｇとステータ部６との間に発生するディテントトルクを低減するものとなる。なお、各層６ｃ，６ｄは、それぞれ、外ステータコア（重ねた状態において外側に配置されている）６１と、内ステータコア（重ねた状態において内側に配置されている）６２と、コイルボビンに巻回されたコイル６３とを備えている。
【００３４】
そして、本実施の形態では、各層６ｃ，６ｄの隣り合って配置される内ステータコア６２，６２同士の間は、磁気的に絶縁されている。また、各層６ｃ，６ｄの各外ステータコア６１，６１は、共に略カップ形状で構成されており、外側の端部同士が接続されて磁気的に連結された状態となっている。これらの構成も、各層６ｃ，６ｄに発生する互いのディテントトルクを打ち消し合う力をより引き出し、ディテントトルクを低減する効果を奏するものとなる。なお、コイル６３の巻き始め部分および巻き終わり部分は、外ステータコア６１，６１の接続部位に形成された窓（図示省略）から外ステータコア６１，６１の外側に引き出され、それぞれ端子部６ａに接続されている。
【００３５】
外ステータコア６１は、絞り加工によって形成されたカップ形状の部材の中心部分を切り起こして形成した複数の極歯６１ａを有している。これらの各極歯６１ａは、略台形状で形成されていると共に、ロータマグネットＭｇの外周面に対向するように周方向に等間隔に配置された櫛歯状のものとなっている。また、内ステータコア６２も同様に、複数の極歯６２ａを有しており、これらの極歯６２ａは、ロータマグネットＭｇの外周面に対向するように周方向に等間隔に配置された櫛歯状のものとなっている。そして、両ステータコア６１，６２を重ね合わせて配置すると、各ステータコア６１，６２に設けられた各極歯６１ａ，６２ａが千鳥状に交互に周方向に配置される。
【００３６】
このように構成されたステータ部６は、カップ状ケース５の隔壁部５ｃの外側部分にはめ込まれている。このため、このステータ部６の各極歯６１ａ，６２ａと、回転体４の着磁部との間には磁束が流れている。上述したように、水車３と共に回転体４が回転すると、この磁束の流れに変化が生じ、この流れの変化を防止する方向にコイル６３に誘起電圧が発生する。このような形で取り出された誘起電圧は、回路により直流に変換され、所定の回路（図示省略）を通して整流され、電池に充電される。
【００３７】
次に、本発明の特徴である水車３の構造の詳細について、図４に戻って説明する。
【００３８】
水車３の羽根部材３１は、図４（Ｂ）の平面図において、流体を受ける側とは反対側の面３１ｂが内周端部から外周先端部分に向かって中央が突出した弓型に湾曲し、外周先端部分はエッジ状に形成されている。このエッジ状部３１ａは、図１０における水車３の外周先端部分の幅ｄ１が１ｍｍであったのに対して、その幅が０．２ｍｍ以下のエッジ状に形成されるものである。
【００３９】
なお、この実施の形態では、羽根部材３１の外周先端部分となるエッジ状部３１ａから円周方向に延出するように回転翼部３１ｄが形成されている。この回転翼部３１ｄは、射出孔２２から水が射出される方向に対して直交するように形成された軸形状の回転中心部３３に対して平行で、かつ射出孔２２を塞がないように設けられている。すなわち、回転翼部３１ｄは、羽根部材３１の軸方向における射出孔２２と対向しない区間に設けられている。
【００４０】
詳述すると、羽根部材３１の外周先端部分の軸方向における射出孔２２と対向する部位とは反対側の端部から羽根部材３１の軸方向における中間位置程度まで形成されており、射出孔２２と対向する部位には形成されていない。そのため、この回転翼部３１ｄで射出孔２２を塞ぐことはなく、しかも、水車３の回転力を向上させることが可能となる。なお、仕様により、この回転翼部３１ｄを構成しなくても水車３の回転力が十分である場合には、この回転翼部３１ｄはなくても良い。
【００４１】
また、水車３の羽根部材３１は、図４（Ｃ）の平面図において、同様に、内周端部から外周先端部分に向かって中央が突出した弓型に湾曲し、流体を受ける側とは反対側の面３１ｂの外形にＲ形状となる丸みが設けられ、角やエッジがなくなるように形成されている。
【００４２】
さらに、水車３の羽根部材３１は、図４（Ａ）の正面図において、軸方向において射出孔２２と対向する側に近い端部３１ｃにおいても、Ｒ形状となる丸みが設けられ、角やエッジがなくなるように形成されている。
【００４３】
上述の構造を有する水車３を使用した場合、射出孔２２から噴出された水は、水車３の羽根部材３１の正面側にぶつかり、水の運動エネルギーにより水車３は回転する。この場合、水車３の羽根部材３１が、水の射出口２２より近く、またぶつかる角度が９０度に近いほど、羽根部材３１にぶつかったときの水のエネルギーが大きくなり、水車３は勢い良く回転する。
【００４４】
射出口２２から羽根部材３１までの距離が遠くなれば、水車３に伝達されるエネルギーは小さくなるため、遠いときは水車３の外周部でふさいでしまい、他の個所に水を回し、他の個所の水量を多くして、水車の回転を上げるという方法が従来から行われている。しかし、水栓を流れる流量が多いとき、水車３の外周によって射出口２２がふさがれると、上述した問題が発生する。
【００４５】
ところが、本発明においては、上述のように、水車３の羽根部材３１の外周先端部分は、幅０．２ｍｍ以下のエッジ状に形成されている。そのため、図５およびその一部拡大図に示すように、射出孔２２の幅ｄ３（この例では、約１．５ｍｍに設定されている）が、水車３の羽根部材３１のエッジ状部３１ａにふさがれることがなくなる。
【００４６】
したがって、水圧や水流の乱れがなくなるとともに、４個所の射出孔２２から常に水が射出されるために、水車３の回転がスムースになり、回転ノイズが減少する。また、水圧や水流の乱れがなくなることにより、本体ケース１の振動音や水流音が減少する。
【００４７】
また、水車３が回転する際、射出孔２２から噴出される水が羽根部材３１の背面側（湾曲して弓型に形成された外側）にも当たるために、この背面側（＝流体を受ける側とは反対側の面３１ｂおよび端部３１ｃを含む）における角やエッジをなくしてＲ付けしたことは、逆トルクの発生を防止し、水流をスムーズにしてノイズを低下させるのに有効となる。
【００４８】
なお、本実施の形態の羽根部材３１の正面側の面形状は、根本付近がＲ形状（丸み形状）となっている。そのため、羽根部材３１へぶつかった水のその後の移動がスムーズとなり、これが水車３のよりスムーズな回転を形成することとなる。
【００４９】
図６は、図４において説明した水車３および回転体４において、上述したエッジ状部３１ａは図４の通り形成すると共に、流体を受ける側と反対側の面３１ｂおよび端部３１ｃにはＲ形状の丸みを設けなかった場合の流量（ｌ／ｍｉｎ（リットル／分））対ノイズ（ｄＢ（デシベル））特性を示すグラフである。この場合は、同一構造の水車および回転体のサンプルＡ，Ｂ，Ｃに関する特性が示されているが、３つのうちの２つのサンプルについては、流量が６リットル／分付近で発生するノイズが３５デシベルを下回っていることが分かる。
【００５０】
すなわち、上述した実施の形態では、羽根部材３１の外周先端部分をエッジ状に形成すると共に、流体を受ける側と反対側の面３１ｂおよび端部３１ｃにはＲ形状の丸みを設けたが、Ｒ形状の丸みを設けずエッジ状部３１ａのみを形成するようにしても、ある程度の振動抑制およびノイズ抑制の効果があることを示している。したがって、仕様によっては、流体を受ける側と反対側の面３１ｂおよび端部３１ｃにはＲ形状の丸みを設けなくてもよい。
【００５１】
図７は、図４で説明した形状、すなわち水車３および回転体４において、上述したエッジ状部３１ａを形成すると共に、流体を受ける側と反対側の面３１ｂおよび端部３１ｃにＲ形状の丸みを設けた場合の流量（ｌ／ｍｉｎ（リットル／分））対ノイズ（ｄＢ（デシベル））特性を示すグラフである。この場合は、同一構造の水車および回転体のサンプルＡ，Ｂ，Ｃに関する特性が示されているが、いずれも、流量が６リットル／分付近で発生するノイズが３５デシベルを下回っていることが分かる。したがって、この図７に示すように、流体を受ける側と反対側の面３１ｂおよび端部３１ｃにＲ形状の丸みを設けた場合の方が、設けない場合に比べてより振動抑制およびノイズ抑制の効果があることがわかる。
【００５２】
以上の通り、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。たとえば、上述の実施の形態では、水車３は、図８におけるリング部３２のない構造としているが、図４の構造に追加して図８におけるリング部３２と同様のリング部を形成しても良い。
【００５３】
また、上述の実施の形態では、水車３は、回転中心部３３が射出孔２２に直交するように配置されているが、他の実施例として、回転中心部３３が射出孔２２に平行になるように配置しても良い。
【００５４】
また、上述の実施の形態では、射出孔２２の幅ｄ３＝１．５ｍｍに対して、水車３の羽根部材３１の外周先端部分を幅ｄ１＝０．２ｍｍ以下のエッジ状部３１ａとしているが、射出孔２２の幅ｄ３とエッジ状部３１ａの幅ｄ１の寸法関係はこれに限らず、エッジ状部３１ａの幅ｄ１の寸法を、射出孔２２の幅ｄ３の３０％以下に形成することにより、発生ノイズの低減を行うことができることが確認されている。
【００５５】
【発明の効果】
本発明の小型水力発電装置によれば、射出孔と相対する部分の水車外周部の形状をエッジ状にしたために、射出孔がふさがれることがなくなり、水圧の乱れがなくなるとともに、複数個所の射出孔から常に水が射出されるために、水車の回転がスムーズになり、回転ノイズが減少する。また、水圧や水流の乱れがなくなり、ケースの振動音や水流音が減少する。さらに、羽根部材の背面側の角やエッジをなくしてＲ付けしたために、逆トルクの発生を防止し、水流をスムーズにしてノイズを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態となる小型水力発電装置の縦断面図である。
【図２】図１の小型水力発電装置を図１の矢印ＩＩ方向から見た側面図である。
【図３】図１の矢印ＩＩＩ方向から見た平面図である。
【図４】図１における小型水力発電装置で使用される水車および回転体の構造を示す図で、（Ａ）が正面図、（Ｂ）が（Ａ）を矢印Ｂから見た平面図、（Ｃ）が（Ａ）を矢印Ｃから見た底面図である。
【図５】図１における小型水力発電装置における水車の羽根部材と射出孔の位置関係を説明する図である。
【図６】図４で説明した水車および回転体において、エッジ状部は形成すると共に、流体を受ける側と反対側の面および端部にはＲ形状の丸みを設けない場合の流量対ノイズ特性を示す。
【図７】図４で説明した水車および回転体において、エッジ状部を形成すると共に流体を受ける側と反対側の面および端部にＲ形状の丸みを設けた場合の流量対ノイズ特性を示すグラフである。
【図８】従来の小型水力発電装置で使用されている水車および回転体の構成例を示し、（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれ正面図、平面図および底面図である。
【図９】図８の水車および回転体を使用した場合の流量対ノイズ特性を示すグラフである。
【図１０】従来の小型水力発電装置で使用されている水車および回転体の他の構成例を示し、（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれ正面図、平面図および底面図である。
【図１１】小型水力発電装置における図１０の水車の羽根部材と射出孔の位置関係を説明する図である。
【図１２】図１０の水車および回転体を使用した場合の流量対ノイズ特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 本体ケース
３ 水車
４ 回転体（ロータ部）
６ ステータ部
２２ 射出孔
３１ 羽根部材
３１ａ エッジ状部
３１ｂ 流体を受ける側とは反対側の面
３１ｃ 端部
３３ 回転中心部

Claims (3)

1. 流体通路を備えた本体ケースと、上記流体通路に配設され所定流量の流体通過に伴って回転する水車とを備えると共に、この水車に連結され水車と共に回転する回転体をステータ部に対向配置させたロータ部とし、このロータ部を上記流体の通過に伴って上記ステータ部に対して相対回転させることにより電力を発生する小型水力発電装置において、
   上記流体流路中であって上記水車の回転軌跡の外側には、上記流体の流路を絞って流体を射出する複数の射出孔が設けられ、
   上記水車は、回転中心部と、その内周端部が上記回転中心部に接続されかつその外周先端部分が上記射出孔の近傍に延設され、上記射出孔から射出される流体がぶつかる羽根部材とを有し、
   上記羽根部材の外周先端部分は、エッジ状に形成され、
   上記回転中心部は、上記回転体を支承する軸に摺動回転する円筒状の小筒部と、この小筒部より径の大きい大筒部と、上記小筒部および上記大筒部を連結した複数の骨部とから形成され、
   上記小筒部と上記大筒部との間には、軸方向に貫通するとともに複数の上記骨部によって周方向に分割された複数の貫通空部が形成され、
   上記貫通空部は、上記軸方向の上記水車側を入り口とし、上記回転体側を出口として、流体が通過可能となっていることを特徴とする小型水力発電装置。
2. 前記羽根部材の先端部分であってエッジ状に形成されている部位の周方向における幅は、前記射出孔の前記水車の回転方向における幅の３０％以下になるように形成されていることを特徴とする請求項１記載の小型水力発電装置。
3. 前記羽根部材の流体を受ける側とは反対側の面が、内周端部から外周先端部分にかけて中央が突出した弓型に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の小型水力発電装置。

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