JP7290896B1 - 水車羽根構造体、及び水車羽根構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上下方向に延伸する出力主軸と、出力主軸に接続固定され、出力主軸を中心に挟んで両側に配置された第1及び第2羽根固定部材と、第1羽根固定部材に回転可能に取り付けられた第1上部羽根回転軸及び第1下部羽根回転軸と、第2羽根固定部材に、回転可能に取り付けられた第2上部羽根回転軸及び第2下部羽根回転軸と、第1及び第2上部羽根回転軸のそれぞれに取り付けられた第1及び第2上部羽根と、第1及び第2下部羽根回転軸のそれぞれに取り付けられた第1及び第2下部羽根とを備える。
【選択図】図1
Description
さらに、黒潮などの海流においては、蛇行が有り、また海流の流れが止まらないことも考慮する必要がある。
潮流においては水流の止まる留流と言われる時があり、これは設置、点検などで活用できるものの、定期的に水流の方向が反転し、水流の方向の変化に合わせて流速が変化するといった特性があり、これも考慮が必要である。
各種の水車と・プロペラにおいて回転数と変換効率の関係は、変換効率の良い流速がそれぞれに異なっている、プロペラは早い流速で効果の出るもので、海流や潮流において必ずしも最適の方式ではない。
特許文献1は水流の変化に対して、発電装置の姿勢を安定させようとするものだが、位置と深度の安定において浮体式には問題が多い。
海底に固定する着床式の場合は、水流の水平方向に変化には首振りで対応できるが、水流の上下方向の変化には対応できない。
図1に、第1の実施形態に係る水車羽根構造体1を概略的に示す。なお図1には、直交座標系Sが示されている。図2は、水車羽根構造体1の正面図と側面図である。
また、第1上部羽根11aの下側に配置された第1下部羽根11bを有する。第1下部羽根11bは、第1下部羽根回転軸13bに固定されている。また、第1上部羽根回転軸13aと第1下部羽根回転軸13bは、第1羽根固定部材15に回転可能に取り付けられている。
第1上部羽根11aと第1下部羽根11bとは、第1羽根固定部材15を挟んで、上下に対向して配置されている。本実施形態では、第1羽根固定部材15の両端側には、軸受20が設けられている。第1上部羽根回転軸13aと第1下部羽根回転軸13bとが、第1羽根固定部材15の両端側に設けられた軸受20に挿通されて、第1羽根固定部材15に回転可能に取り付けられている。
第2羽根固定部材16は、出力主軸10を挟んで、第1羽根固定部材15の反対側に設けられると共に、第1羽根固定部材15の延伸方向に延長した位置に配置されている。
また、第2上部羽根12aと第2下部羽根12bとは、第2羽根固定部材16を挟んで、対向して上下に配置されている。
本実施形態では、第2羽根固定部材16の両端には、軸受21が設けられている。第2上部羽根回転軸14aと第2下部羽根回転軸14bとは、第2羽根固定部材16の上部両端側に設けられた軸受21の軸孔に挿通されて、第2羽根固定部材16に回転可能に取り付けられている。
同様に、第1下部羽根11bと第2下部羽根12bは、連結バー19で接続固定されている第1下部羽根回転軸13b及び第2下部羽根回転軸14bを介して、間接的に、互いに連結されている。
また、第1上部羽根11aと第2上部羽根回転軸14a、或いは第1上部羽根回転軸13aと第2上部羽根12aとを連結バー18を用いて連結し接続固定してもよい。同様に、第1下部羽根11bと第2下部羽根回転軸14b、或いは第1下部羽根回転軸13bと第2下部羽根12bとを連結バー19を用いて連結し接続固定してもよい。
しかし、第1上部羽根11aと第1下部羽根11b、及び第2上部羽根12aと第2下部羽根12bとは、連結されておらず、互いに独立して動くことができる。
言い換えると、上部連結バー18は、第1上部羽根11aと第2上部羽根12aが回転したときに、羽根固定部材15、16とも出力主軸10とも接触しない位置に設定してある。同様に、第1下部羽根11bと第2上部羽根12bが回転したとき、上部連結バー19は、羽根固定部材15、16とも出力主軸10とも接触しない位置に設定してある。
図4において、この上部羽根軸芯線42aと、第1上部羽根11aの第1羽根先端及び羽根の側面の端縁(以下羽根の先端と両側の縁を「端縁」と言う。)43aを結ぶ平面(以下、羽根軸芯線と羽根の端縁を結んで出来る平面を「羽根面」と言う。)45aと、上部羽根軸芯線42aと第2上部羽根12aの第2上部羽根の端縁44aを結ぶ羽根面46aとの成す角度θa(以下、この角度を「第1上部羽根11aと第2上部羽根12aとの成す角度θa」、又は簡単に「角度θa」と言う。)が、羽根が逃水側に来て閉じた時の、羽根の外側の表面になる面(以下、これを逃水背面と言う。)を内側にして80度~120度の範囲で開いた状態の、所定の角度となるように第1上部羽根回転軸13a、と第2上部羽根回転軸14aは図1にある如く連結バー18で固定されている。
また追加すると、逃水背面の裏側は、水流を捉える面(以下、これを捉水表面と言う。)である。
図4においては、羽根軸芯線42bと羽根の端縁43b、44bの成す羽根面の関係の図は省略し、上部についてのみ記した。下部は上部を上下対称にしたものである。
第1上部羽根回転軸13a及び第1下部羽根回転軸13bのそれぞれに固定された第1上部羽根11a、及び第1下部羽根11bも、第1上部羽根回転軸13aと第1下部羽根回転軸13bと共に上部と下部と独立して動くことができる。
同様に、第2上部羽根回転軸14aと第2下部羽根回転軸14bとは、連結されておらず、独立して回転することができる。第2上部羽根回転軸14a及び第2下部羽根回転軸14bのそれぞれに接続固定された第2上部羽根12a、或いは第2下部羽根12bも、第2上部羽根回転軸14aと第2下部羽根回転軸14bと共に上部と下部と独立して動くことができる。
これにより、第1上部羽根11aと第2上部羽根12aとの成す角度θaは、例えば80度~120度の範囲で、所定の角度に維持されることができる。
同様に、第1下部羽根回転軸13bと第2下部羽根回転軸14bとは、約80度~120度の範囲で、所定の角度となるように連結バー19により固定されている。
これにより、第1下部羽根11bと第2下部羽根12bとの成す角度θbは、例えば80度~120度の範囲で、所定の角度に維持されることができる。
さらに、第1上部羽根11aと第1下部羽根11b、或いは第2上部羽根12aと第2下部羽根12bとは、連結されておらず、互いに独立して動くことができる。
図2(b)を参照すると、第1、第2上部羽根11a、12a、及び第1、第2下部羽根11b、12bは、水流に対して水流を捉える捉水側では、第1及び第2捉水表面22、24を凹んだ形に湾曲させている、この湾曲には、機能に関係する種々の形状が有り湾曲の無い場合も小さい凹凸を付ける場合もある。また羽根の3辺の端縁に向かって曲面がなだらかに塞がっている。
第1捉水表面22と第2捉水表面24は、ほぼ同じ形状とすることができる。一方、第1及び第2捉水表面22、24に対する第1及び第2逃水背面23、25は、第1及び第2捉水表面22、24の形状に対応して、外側に凸の形状に膨らんでいる。
この捉水表面は羽根が開いた時に水の力を捉える面である。捉水表面の裏面の逃水背面は羽根が閉じた時に、閉じた羽根の外側にあり、水流を逃がす第1及び第2逃水背面23、25であり、閉じた場合に水流の抵抗が小さい形状である。
上下に対称の形状をした、羽根回転軸の周辺から先端縁と両端縁に向かって湾曲しつつ薄くなる構造体である。第1逃水背面23は、逃水側にある時の抵抗が少ないように考慮した曲面を持っている。
第1上部羽根11a及び第1下部羽根11bは、互いに独立して回転することができるが、水流により、第1上部羽根11a、及び第1下部羽根11bが開いた状態となることで右向き(時計方向)のトルクを発生させ、この結果、出力主軸10に回転力を伝えることができる。
同様に、第2下部羽根回転軸14bは、下部連結バー19を介して第1下部羽根回転軸13bと接続固定されているため、第1下部羽根11bの動きに合わせて、第2下部羽根12bも動くことができる。つまり、第1上部羽根11a、及び第1下部羽根11bが、水流に対して開いた状態になるときに、第2上部羽根12a、及び第2下部羽根12bは、水流に対して閉じた状態となる。
また、第1下部羽根11bと第2下部羽根12bとは、それぞれの羽根軸芯線42bと羽根の端縁43bを結ぶ羽根面45aと羽根軸芯線42bと羽根の端縁44bを結ぶ羽根面46bの成す角度θbが、80~120度の範囲になるように、上部連結バー18により、第1上部羽根回転軸13bと第2上部羽根回転軸14bとが接続固定されている。
このように構成することで、捉水側にある上下の第1上部羽根11aと第1下部羽根11bが、水流を捉えて開く時に逃水側の上下の羽根の第2上部羽根12aと第2下部羽根12bは、水流に対して、閉じるように動作する。
上部連結バー18による第1上部羽根11aと第2上部羽根12a間の連結と、下部連結バー19による第1下部羽根11bと第2下部羽根12b間の連結は、第1上部羽根回転軸13a及び第2上部羽根回転軸14a、或いは第1下部羽根回転軸13b及び第2下部羽根回転軸14bを、回転軸を介さなくても羽根同士、また回転軸と羽根でも行える。
捉水側にある第1上部羽根11aと第1下部羽根11bの、捉水表面22を水流に向かって開いた上部羽根と下部羽根は、水流によりさらに開こうとさせられる。そのことは逃水側にある第2上部羽根12aと第2下部羽根12bが逃水背面23を外にして閉じた形状をさらに閉じようとすることになる。
第2上部羽根12a、と第2下部羽根12bは上下に逆方向の動きながら回転して、逃水背面23を外にして合わさり、合掌したごとく閉じた形状になる。この時、上部連結バー18により連結されている捉水側にある第1上部羽根11aと第1下部羽根11bは、水流に向かって開いた形状であり、これが水流の力を捉えて、出力主軸10をさらに回転させる。
第1上部羽根回転軸13aと第2上部羽根回転軸14aとの共通の羽根軸芯線42aと、第1上部羽根11aの羽根の先端の端縁43aとを結んだ羽根面と、また羽根軸芯線42aと第2上部羽根12aの先端の端縁44aとを結んだ羽根面との角度θaを示している。
図4において端縁43a、44bは図上では理解の便のために端縁43a、44b先端の端縁のみを示したが、羽根の両側の端縁も先端の端縁43a、44bが作る羽根面に接している。
回転に伴い水流の方向と羽根との位置関係が変わる。羽根固定部材15、16が水流と平行の位置に来た時に捉水側から逃水側になった羽根は、羽根の開閉が変わって、捉水側で開いていた羽根が水流の方向が逆である逃水側に入ると羽根が閉じる。同じく、逃水側から捉水側になった羽根は、羽根の開閉が変わって、逃水側で閉じていた羽根が水流の方向が逆である捉水側に入ると羽根が開く、という変化の状況を示した。
これは放射する線の中心に出力主軸10があり、水車羽根構造体が回転して、全ての羽根が、それぞれの放射する線の位置に来た時の姿を示している。
第1上部羽根11a、第2上部羽根12a、と第1下部羽根11bと第2下部羽根12bが、各々一体に動き、その結果、上部羽根と下部羽根が水流により連動したかのように動くが、その動きは昇流、降流の方向に合わせて、その方向に動く。
水流の方向に合わせて閉じる時に、第2上部羽根12aと第2下部羽根12bが羽根の第2上部羽根の端縁44aと第2下部羽根の端縁44bをずらせて、逃水背面23を外側にして合掌したごとく閉じた形状になる、この場合、第2上部羽根の端縁44aと第2下部羽根の端縁44bにより、それぞれの羽根が上部羽根或いは下部羽根のお互いが動きを止めあって流れに従った位置にいる。
水車羽根構造体1を複数にする場合、上下に離して、上方から見て当分割の角度にずらすのが良いことを示している。
即ち羽根が捉水側にあって水流に直交する図7のAの位置が、水力を捉えるエネルギー量が最大であって、その前後では変化する。その時、逃水側で水流を逃がす抵抗は変わらない。その出力の波を消すために、複数の水車羽根構造体1を図10の如く、羽根回転軸の角度を等間隔に配分して置き、出力主軸10の上下に離して備えることで、出力の波を平準化する状況を示したものである。
図11では水車羽根構造体1を3基備えた状態で示している。太線201、細線202、点線203がその各々の出力を示し、線204が、出力が平準化される様子を示す。
捉水側と逃水側の羽根及び羽根軸の連結には、図12(a)及び(b)の上部連結バー18と下部連結バー19を使う方法、図12(c)及び(f)の、第1上部羽根回転軸13aと第2上部羽根回転軸14aまた第1下部羽根回転軸13bと、第2下部羽根回転軸14bを直接つなぐ方法、図12(d)(e)の上部回転バー36a、下部回転バー36bで、第1上部羽根回転軸13aと第2上部羽根回転軸14aとを、第1下部羽根回転軸13bと第2下部羽根回転軸14bをつなぐ方法がある。
図13を用いて、図12の(e)について詳細に説明する。
上部の羽根同士と、下部の羽根同士が各々独立して水流による動きをするごとく構成したものである。この方法は第1上部羽根回転軸13aと第2上部羽根回転軸14a、及び第1下部羽根回転軸13bと第2下部羽根回転軸14bの回転の連結法がことなることと、それに伴い他に発生する変化以外の、構成と水流に対する機能は変わらない。
この場合、出力主軸10に取付板固定部材17aと17bを備え、これに上部主軸貫通孔26aと下部主軸貫通孔26bを開けて、この2本の主軸貫通孔の延長線と平行になる中間に第1羽根固定部材15と第2羽根固定部材16を置く。
出力主軸10を中心に挟んで両側の2方向に伸びる上部回転バー36aは中空である第1上部羽根回転軸13aと第2上部羽根回転軸14aの中を通っており、上部回転バー36aが外周に出た所で回転バー36aが第1上部羽根11a及び第2上部羽根12aと固着されるが、そこにおいて、羽根同士が予め定めた角度θaを持つように固着される。
同じく、出力主軸10を中心に挟んで両側の2方向に伸びる下部回転バー36bは中空である第1下部羽根回転軸13bと第2下部羽根回転軸14bの中を通っており、下部回転バー36bが外周に出た所で回転バー36bが第1下部羽根11b及び第2下部羽根12bと固着されるが、そこにおいて、羽根同士が予め定めた角度θbを持つように固着される。
図12(d)の如く、第1と第2の上部羽根回転軸13a、14aの中空部を通して外周部で結合ささずに、図12(d)の如く、出力主軸10側で直接接続固定しても良い。
なお、回転バー36bと、第1と第2の下部羽根回転軸14b、13bの固着も、図12(d)の如く、第1と第2の下部羽根回転軸13b、14bの中空部を通して外周部で結合ささずに、出力主軸10側で直接接続固定しても良い。
本実施形態では、上部固定軸39a、40aと下部固定軸39b、40bは取付板固定部材17aと17bにより出力主軸10に固定され、回転バー36a、36bのみが、出力主軸10の主軸貫通孔26a、26bで貫通している。
また、この出力主軸10の上部及び下部の主軸貫通孔26a及び26bには、上部固定軸39a、40aと下部固定軸39b、40bも通すようにすることもできる。
(1)羽根回転軸を連結バーでつなぐ方法(図1~図3参照)
(2)羽根回転軸と羽根を連結バーでつなぐ方法(図12(b)参照)
(3)出力主軸に孔をあけて、羽根回転軸を直接つなぐ方法(図12(c)参照)
(4)出力主軸に孔をあけて、回転バーで羽根回転軸をつなぐ方法(図13参照)
(5)出力主軸に孔をあけて、回転バーで羽根をつなぐ方法(図15参照)
(6)出力主軸に固定軸をつなぎ、羽根回転軸を通す方法(図12(f)参照)
第1及び第2の固定軸39b、40bには第1及び第2の上部羽根11b、12bに固着された第1及び第2の上部羽根回転軸13b、14bが軸筒として差し込まれている。
この角度θaと角度θbを、上部回転バー36aと下部回転バー36bが作る状態が、図15(b)に示されている。
この回転バー36aに上部羽根回転軸13aと14aを、また回転バー36bに下部羽根回転軸13bと14bを接続固定する。これにより上部羽根11a、12aと下部羽根11b、12bの羽根の端縁43a、43bは常にずれているが、出力主軸10を加工せずに水車羽根構造体1を実施するときに適する方法である。
次に、第2の実施形態の水車羽根構造体101について、詳しく説明する。
図17は、本実施形態の水車羽根構造体101を概略的に示す。図17(a)は、水車羽根構造体101の正面図を示し、図17(b)は、水車羽根構造体101の側面図を示す。
それに代えて、1本の第1羽根固定芯棒115と第2羽根固定芯棒116を有し、これを一軸開閉構造の芯棒とし、これに上部羽根111a、112aと下部羽根111b、112bの回転軸を軸筒として、第1羽根固定芯棒115に上部羽根回転軸筒130aと下部羽根回転軸筒130bを軸が重ならないようにかみあわせて差し込み、第2羽根固定芯棒116には上部羽根回転軸筒131aと下部羽根回転軸筒131bを軸が重ならないようにかみあわせて差し込むことで、出力主軸110を中心に挟んで両側方向に伸びる一軸開閉構造とし、これにより第1上部羽根111aと第1下部羽根111b、及び第2上部羽根112aと第2下部羽根112bの開閉を行う。
第1羽根固定芯棒115には、第1上部羽根111aと第1下部羽根111bを取り付けた一軸開閉構造の軸筒が軸筒の位置を重ならないようにかみあわせて差し込まれている。
第2羽根固定芯棒116には、第2上部羽根112aと第2下部羽根112bを取り付けた一軸開閉構造の軸筒が軸筒の位置を重ならないようにかみあわせて差し込まれている。
第1下部羽根回転軸筒130bは第1下部羽根111bと固着されている。
第1上部羽根回転軸筒130aと第1下部羽根回転軸筒130bは全数が3個以上の長さに軸長が分割され、第1上部羽根回転軸筒130aと第1下部羽根回転軸筒130bは交互に干渉しない間隔であり、第1羽根固定芯棒115に通されている。
第2下部羽根回転軸筒131bは第1下部羽根112bと固着されている。
第2上部羽根回転軸筒131aと第2下部羽根回転軸筒131bは全数が3個以上の長さに軸長が分割され、第2上部羽根回転軸筒131aと第2下部羽根回転軸筒131bは交互に干渉しない間隔であり、第2羽根固定芯棒116に通されている。
第1及び第2の下部羽根回転軸筒130b、131bは、第1及び第2の下部羽根111b、112bと固着されている。
第2羽根固定芯棒116には、第2上部羽根回転軸筒131aと第2下部羽根回転軸筒131bが差し込まれている。
他の方法として、連結バー118によれば、第1上部羽根111aと第2上部羽根112aを、連結バー119によれば 第1下部羽根111bと第2下部羽根112bを連結するのもよい。
(b)は第1と第2の連結を第1上部羽根から第2上部羽根へ、又第1下部羽根から第2下部羽根へ、直接連結バー118と119で行っているものである。
(f)は第1上部羽根回転軸筒130aと第1下部羽根回転軸筒130b、及び第2上部羽根回転軸筒131aと第2下部羽根回転軸筒131bの並ぶ数を偶数にし、並んだ羽根回転軸筒の端部にある上部羽根回転軸筒130aと、回転パイプ137を回転パプ固着部141で連結し、同じく端部にある下部羽根回転軸筒130bと、回転バー136を回転パイプ固着部141で連結する。この連結において羽根の羽根面の角度θaとθbを整えることを行うものである。
芯棒固定部材117から伸ばした羽根固定芯棒115、116の中空部と主軸貫通孔126の中を2本の回転バー136が通り、羽根固定芯棒115、116の両端から出た回転バー136の先端を大きく曲げて第1上部羽根111aと第2上部羽根を連結し、また第1下部羽根111bと第2下部羽根112bとを連結する。
回転バー136は大きく曲げられていて、2本の回転バー136の回転中心が、第1と第2の上部羽根回転軸筒130a、131aと、第1と第2の下部羽根回転軸筒130b、131bの回転中心との間に僅かにある回転弧の差をこれが吸収するのであり、接続部に摺動部を設けるなど他の方法でもよい。
次に回転バー136により第1上部羽根111aと第2上部羽根112aを定めた角度θbを作って連結することで、第1と第2の上部羽根と下部羽根の関係が出来上がる。
図22は、羽根の対を4枚にせず、下部羽根211b、212bのみの2枚にした例である、第1下部羽根211bと第2下部羽根212bが角度θbを持ち、水流により
捉水側の羽根が立ち、逃水側の羽根が横になって水を逃がすことは、第1の実施形態の上部羽根11a、12aが無い状態と同じであるが、連結バー19が、出力主軸10に接してストッパーになることを要する。
次に、水車羽根構造体を用いた海流発電の川における水流れ及び海における海流と潮流の環境について説明する。
まず上記実施形態で説明した水車羽根構造体1、または水車羽根構造体101を備えた発電装置の設置の適地について説明する。日本は海に囲まれているゆえに降雨が多く、山岳傾斜地であるので大小の河川が多く流速が早い。また海には海流と潮流があり、これら未使用のエネルギーが多い。しかし流速と水流の方向は不定期に代わるものであり、また水上は他の用途に使用されることがあるものである。
本発明はこれらのことにより使用を躊躇していた水流からのエネルギー取得を考えたものである。陸上にある用水路のような水流においては川底に、海においては海底に置くだけで発電できるという特徴も持つ。
日本沿岸を流れる海流である黒潮は、蛇行はあるものの100kmの巾を持ち流れは止まらずに流れ続ける。これのエネルギーを取得するには、装置の固定が必要である。海底に固定する場合、水深50-150mが好ましく。黒潮がその水深を通る場所がある。
例えば屋久島周辺であり、足摺岬の沖、室戸岬の沖、潮の岬の沖、伊豆小笠原海嶺などである。
黒潮の流れる100km~300kmの沖には、海蝕棚の銭洲ZSが有り、渡り世WSがあり、銭洲海嶺の根元にある、神津島KS、新島NS、利島TSの海嶺は、水深と黒潮の流路であることより適地である。一方、大島OSの南10kmにある大室出シODは、黒潮の流路の近くにあり水深100mの平坦な浅瀬が100km2あり、これらは水車羽根構造体を設置する適地である。
水車羽根構造体1、101の上部羽根回転軸13a、14aと下部羽根回転軸13b、14bは軸受20、21の中で、繰り返し往復運動をしている、海中の回転物は、軸受けとの間の水潤滑で摩耗を防ぐが、水潤滑の軸受けの耐久力は100万回だと言われるので数年で軸受け交換をする。
高性能のクレーン船を用いるが、これらの技術はすでに確立しているので記述を省略する。海中への設置技術と海中の送電技術については、技術が確立しているので、説明を省略する。
10:出力主軸
11a:第1上部羽根
12a:第2上部羽根
11b:第1下部羽根
12b:第2下部羽根
13a、14a:上部羽根回転軸
13b、14b:下部羽根回転軸
15、16:羽根固定部材
17、17a、17b:取付板固定部材
18、19:連結バー
20、21:軸受
22、24:捉水表面
23、25:捉水背面
26a、26b:主軸貫通孔
36a、36b:回転バー
37:回転パイプ
39a、39b、40a、40b:固定軸
42a、42b:羽根軸芯線
43a、43b、44a、44b:端縁
45a、45b、46、46b:羽根面
101:水車羽根構造体
110:出力主軸
111a:第1上部羽根
112a:第2上部羽根
111b:第1下部羽根
112b:第2下部羽根
115、116:羽根固定芯棒
117:芯棒固定部材
118、119:連結バー
122、124:捉水表面
123、125:捉水背面
126:主軸貫通孔
130a、131a:上部羽根回転軸筒
130b、131b:下部羽根回転軸筒
136:回転バー
137:回転パイプ
138:反転防止具
141:回転パイプ固着部
201、202、203:出力曲線
204:平準化曲線
210:出力主軸
211b:第1下部羽根
212b:第2下部羽根
Claims (8)
- 水流発電装置用の水車羽根構造体であって、
上下方向に延伸する出力主軸と、
前記出力主軸に接続固定され、前記出力主軸の延伸方向に交差する第1の方向に延伸しており、前記出力主軸を中心に挟んで両側に配置された第1及び第2羽根固定部材と、
前記第1の方向に延伸しており、前記第1羽根固定部材に、軸芯を中心に回転可能に取り付けられた第1上部羽根回転軸及び第1下部羽根回転軸と、
前記第1の方向に延伸しており、前記第2羽根固定部材に、軸心を中心に回転可能に取り付けられた第2上部羽根回転軸及び第2下部羽根回転軸と、
前記第1及び第2上部羽根回転軸の前記第1の方向に延伸する軸部のそれぞれに取り付けられた第1及び第2上部羽根と、
前記第1及び第2下部羽根回転軸の前記第1の方向に延伸する軸部のそれぞれに取り付けられた第1及び第2下部羽根と、を備え、
前記第1上部羽根回転軸と前記第2上部羽根回転軸は、前記軸部のそれぞれに取り付けられた前記第1及び第2上部羽根の羽根面が、前記第1の方向から見て、所定の角度を成すように、上部連結バーにより接続固定されて、一体に回転するように構成されており、
前記第1下部羽根回転軸と前記第2下部羽根回転軸は、前記軸部のそれぞれに取り付けられた前記第1及び第2下部羽根の羽根面が、前記第1の方向から見て、所定の角度を成すように、下部連結バーにより接続固定されて、一体に回転するように構成されており、
前記第1及び第2上部羽根回転軸と前記第1及び第2下部羽根回転軸とは、互いに独立に回転するように構成されていることを特徴とする水車羽根構造体。
- 前記第1及び第2上部羽根の羽根面の成す前記角度が、80度~120度の範囲で設定されており、
前記第1及び第2下部羽根の羽根面の成す前記角度が、80度~120度の範囲で設定されていることを特徴とする請求項1に記載の水車羽根構造体。
- 前記第1上部羽根回転軸及び前記第1下部羽根回転軸が、前記第1羽根固定部材の上下に対向して配置され、
前記第2上部羽根回転軸及び前記第2下部羽根回転軸が、前記第2羽根固定部材の上下に対向して配置されていることを特徴とする請求項1に記載の水車羽根構造体。
- 前記第1及び第2羽根固定部材は、パイプ状又は棒状の第1及び第2羽根固定芯棒を含み、
前記第1上部羽根回転軸及び前記第1下部羽根回転軸は、内孔を有するパイプ形状を有し、当該内孔を前記第1羽根固定芯棒に挿入した第1上部羽根回転軸筒及び第1下部羽根回転軸筒を含み、
前記第2上部羽根回転軸及び前記第2下部羽根回転軸は、内孔を有するパイプ形状を有し、当該内孔を前記第2羽根固定芯棒に挿入した第2上部羽根回転軸筒及び第2下部羽根回転軸筒を含み、
前記第1及び第2上部羽根が前記第1上部羽根回転軸筒及び前記第2上部羽根回転軸筒のそれぞれに取り付けられ、
前記第1及び第2下部羽根が前記第1下部羽根回転軸筒及び前記第2下部羽根回転軸筒のそれぞれに取り付けられることを特徴とする請求項1に記載の水車羽根構造体。
- 前記第1上部羽根と前記第1下部羽根が開くことにより、前記第1上部羽根回転軸と前記第1下部羽根回転軸が互いに反対方向に回転することに対応して、前記上部連結バーにより前記第1上部羽根回転軸に接続固定された第2上部羽根回転軸と、前記下部連結バーにより前記第1下部羽根回転軸に接続固定された前記第2下部羽根回転軸が反対方向に回転し、前記第2上部羽根と前記第2下部羽根の端縁が合わさって、前記第2上部羽根と前記第2下部羽根が閉じるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の水車羽根構造体。
- 前記第1及び第2上部羽根の羽根面が前記第1の方向から見て上側が開いた略くの字形状となるように互いに交差して配置されていることを特徴とする請求項1に記載の水車羽根構造体。
- 前記第1上部羽根及び前記第1下部羽根は、延伸方向に湾曲した形状で延伸しており、
前記第1上部羽根と前記第1下部羽根の端縁が合わさって閉じたときに、前記第1上部羽根及び前記第1下部羽根の湾曲面が互いに対向するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の水車羽根構造体。
- 前記請求項1から請求項7に記載の水車羽根構造体を、前記出力主軸に、当該出力主軸の延伸方向に多段に装着したことを特徴とする水車羽根構造。
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US6682302B2 (en) * | 2001-03-20 | 2004-01-27 | James D. Noble | Turbine apparatus and method |
US7088012B2 (en) * | 2004-12-21 | 2006-08-08 | Andrew Roman Gizara | Transverse hydroelectric generator |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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