JP6514531B2 - Grounding water device - Google Patents
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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。 The present invention relates to a contact water turbine apparatus, and more particularly to a contact water turbine apparatus in which a frame supporting a water turbine housing is disposed in contact with the bottom of a water.
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。 For example, Patent Document 1 discloses a water wheel installed at the bottom of a water channel.
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。
The water turbine described in Patent Document 1 has a foundation built on the bottom of the water and a water wheel is disposed. In this technical content, foundation construction at the bottom of the water is not easy, and it is difficult to put it to practical use especially in the small water channel.
An object of the present invention is to provide a ground contact water turbine device capable of easily converting and installing a blade at a location where conditions of flow velocity in a small water channel and the like are different, and capable of generating power efficiently. There is.
本発明の具体的な内容は、次の通りである。 The specific contents of the present invention are as follows.
(1) 上枠と底枠とを複数の柱体で正面視方形の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軸筒で吊設し、軸筒の周囲に、揚力型ブレードの回転による水の盛上がりを抑止するための整流板が水平に張設され、かつ底枠の前部上端から前方水路底へ向けて導水板が固定され、水車筐体の後縁部に支持腕を介して、前口よりも後口の大なダクトを後部ロータの周囲に配設した接地水車装置。 (1) In the support frame body framed in the form of a cube in a front view rectangular shape with a plurality of columns, the upper frame and the lower frame, the water turbine housing including the rotors at the front and the back horizontally at a fixed height from the lower frame It was suspended in barrel, around the barrel, stretched horizontally rectifying plate for suppressing buildup of water by the rotation of the lift-type blade, and toward the front upper end of the bottom frame to the front water channel bottom A ground contact water turbine apparatus in which a water conveyance plate is fixed, and a duct having a larger rear opening than the front opening is disposed around the rear rotor via a support arm at the rear edge of the water turbine housing .
(2) 前記水車筐体における前後のロータは、水車筐体内に同一軸線上に個別の前後のロータ軸が、前後で逆転するように配設され、前部のロータ軸に前部のロータが、後部のロータ軸の後端に後部のロータが固定され、後部のロータにおけるハブは前部のハブと同型のものを反転してロータ軸に固定され、前後のハブには、前方へ傾斜する傾斜部を備えた揚力型ブレードが固定され、後部の揚力型ブレードは、前縁を前部の揚力型ブレードの向きとは逆方向を向くように固定されている前記(1)に記載の接地水車装置。 (2) The front and rear rotors in the water turbine housing are arranged in the water turbine housing so that the front and rear rotor shafts are individually reversed on the same axis, and the front rotor shaft has a front rotor shaft. The rear rotor is fixed to the rear end of the rear rotor shaft, the hub in the rear rotor is fixed to the rotor shaft by reversing the same type as the front hub, and the front and rear hubs are inclined forward The grounding type described in the above (1), wherein the lift type blade having the inclined portion is fixed, and the rear lift type blade is fixed so that the front edge is directed in the opposite direction to the direction of the front lift type blade. Water wheel equipment.
本発明によると、次のような効果が奏せられる。 According to the present invention, the following effects can be achieved.
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。
接地水車装置は、水車筐体の上部に、揚力型ブレードの上に接しない高さで、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。
In the ground contact water turbine apparatus described in the above (1), since the water turbine housing provided with the rotor at the front and back is suspended by the support frame, it is sunk in a small water channel such as an agricultural water channel and the bottom part Can be easily installed in the small water channel by simply contacting the bottom of the channel to the bottom of the channel and securing it with cables, and a pair of rotors are arranged in front and rear, and ducts are arranged around the rear rotor. Therefore, efficient power generation can be performed without reducing the rotational efficiency of the rear rotor than that of the front rotor.
Since the contact plate is stretched horizontally on the upper part of the water turbine housing at a height not in contact with the lift type blade, the ground contact water turbine apparatus is mounted on the upper surface of the water turbine housing or the front of the shaft cylinder Since a water flow which collides with a part and builds up is suppressed and made to flow down under pressure, the rear rotor is efficiently rotated .
前記(2)に記載の水車筐体における前後のロータは、水車筐体内に同一軸線上に個別の前後のロータ軸が、前後で逆転するように配設され、前部のロータ軸に前部のロータが、後部のロータ軸の後端に後部のロータが固定され、後部のロータにおけるハブは前部のハブと同型のものを反転してロータ軸に固定され、前後のハブには、前方へ傾斜する傾斜部を備えた揚力型ブレードが固定され、後部の揚力型ブレードは、前縁を前部の揚力型ブレードの向きとは逆方向を向くように固定されているので前後のロータはそれぞれ逆向きに回転する。従って軸筒の中における伝動軸を伝動歯車を介して同じ方向に回転させることが出来る。 The front and rear rotors in the water turbine housing according to (2) are disposed on the same axis in the water turbine housing so that the front and rear rotor shafts are reversed in the front and rear, and the front rotor shaft is the front The rear rotor is fixed to the rear end of the rear rotor shaft, and the hub in the rear rotor is fixed to the rotor shaft by reversing the same type as the front hub, and the front and rear hubs The lift blade with the sloping slope is fixed, and the rear lift blade is fixed so that the front edge faces the opposite direction of the front lift blade, so the front and rear rotors are Each rotates in the opposite direction. Therefore, the transmission shaft in the barrel can be rotated in the same direction via the transmission gear.
以下本発明の実施例を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
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。
As shown in FIG. 1, the ground contact water turbine apparatus 1 of the present invention is disposed so that the
An axial cylinder is provided at the upper part of the
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。
A
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。
In a water channel with a deep water, if necessary, an auxiliary frame of a suitable height is detachably fixed, and the
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。
The
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。
On the upper surface of the
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。
The
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。
At the four corners of the
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。
The water turbine case 4 is a cylindrical body which is long in the front and rear direction and whose diameter gradually decreases from the front to the rear, and a
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。
A
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。
Inside the water turbine housing 4, the front and
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。
Further, the rear end of the
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。
As shown in FIGS. 3 and 4, a plurality of (five in the drawings)
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。
This allows the
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。
Around the
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。
As a result, the
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。
The ground contact water turbine apparatus 1 formed as described above is transported to the water channel, hung with a crane by hooking the
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。
The tip of the
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。
When the water turbine housing 4 is in the water, the water flow along the circumferential surface of the water turbine housing 4 moves in the radial direction. In FIG. 1, at the rear of the
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。
The water flowing backward from the tip of the water turbine case 4 passes the water flow along the circumferential surface of the
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。
When this ground contact water turbine apparatus 1 is used in the place where the channel width is wide, the water turbine housing 4 can be arranged side by side with the width of the
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。
As described above, since the water turbine housing 4 is suspended in the
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。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and design changes can be made as appropriate. On the front surface of the
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。
In addition, although one
Furthermore, a generator can be disposed in the water turbine housing 4.
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。 The ground contact water turbine apparatus of the present invention can be easily disposed simply by being grounded to the bottom of the water channel, and the change in the amount of water is less affected, so an efficient hydroelectric generator can be provided.
1.接地水車装置
2.支持枠体
2A.底板
2B.底枠
2C.柱体
2D.上枠
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
1. Grounding
Ten. Hub
10A. Blade mounting part
10B. Mating hole
10C. screw
11,12. Transmission shaft
11A. 11B. 12A. 12B. Transmission gear
13. Output axis
13A. Transmission gear
14. duct
14A. Support arm
15. Current plate A. Run water G. Bottom of water channel
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