JPH0480236B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば簡易水道、潅漑用水路等の圧
力タンクに空気を加圧供給するコンプレツサまた
は発電機等を駆動する水車装置に関するものであ
る。

（従来の技術） 実公昭26−10811号会報、特開昭50−127035号
公報に示されるように、密閉ケーシングの内部
に、多数の羽根を設けて成る羽根車を回動自在に
軸支し、この羽根車の支軸を出力軸として外部に
引出した水車装置がある。

このような水車装置では、水を羽根車まで導入
する流路が水を羽根の一側に案内するようにして
いる。また、羽根車の羽根の先端が入水口と出水
口との間においてできるだけケーシングと密接す
るように設置される。そうしないと、水が羽根に
対して仕事をすることなく入水口から出水口に漏
れることにより、エネルギー損失が生ずる。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、この従来の水車装置では、水を羽根車
の先端部のみに円滑に導いて集中させることがで
きず、この点で改良する余地があつた。

また、入水口と出水口との間において羽根の先
端が常にケーシングと密接状態にあるわけではな
く、いずれの羽根もケーシングと密接しない非密
接状態にあることの方が多い。このような非密接
状態が生ずるのは、羽根の先端の移動軌跡が円で
あるのに対して、ケーシングの入水口と出水口と
の間が凸形または平面であるためである。そし
て、この非密接状態では、その羽根・ケーシング
間の間〓を通して羽根に作用しない水が漏れるこ
とにより、エネルギー損失が生ずることになる。
前記羽根・ケーシング間の間〓は、寸法的には僅
かなものに見えるが、水車の羽根には軸方向の幅
がかなりあるので、漏水面積としては無視できな
いものになる。

本発明は、水の持つエネルギーを最大限に利用
できる仕事効率の高い水車装置を提供することを
目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、密閉ケーシング１の内部に、多数の
羽根板２０を設けて成る羽根車２を回動自在に軸
支し、この羽根車２の支軸３を出力軸として外部
に引出した水車装置において、密閉ケーシング１
を円筒状に形成し、この密閉ケーシング１の外周
面のほぼ接線方向に管路９中に介在される一側の
入水管５と他側の出水管６とを接続し、上記羽根
車２は、円筒状の周板１９の外周面から放射方向
に多数の羽根板２０を突設してなり、上記入水管
５は、管路９側から密閉ケーシング１側に向つて
徐々に、内空部の厚み寸法を縮小するとともに、
幅寸法を拡大することにより、この入水管５の密
閉ケーシング１側の端部の横断面を、上記羽根板
２０とほぼ同一の形状に形成し、上記入水管５お
よび出水管６を上記円筒状の密閉ケーシング１の
外周面の接線よりやや内側に接続することによ
り、入水管５と出水管６との間に上記円筒状の密
閉ケーシング１の一部を膨出させた膨出部２４を
設けた水車装置である。

（作用） 本発明は、管路９から入水管５に入つた水が、
この入水管５の内部で密閉ケーシング１側に移動
するにしたがつて、円形断面から長方形断面に
徐々に変形し、最終的に羽根板２０と同一の横断
面形状にされた状態の水が、そのまま羽根車２の
先端に設けられた羽根板２０に対し円滑に導か
れ、集中的に作用される。このようにして、入水
管５を経て密閉ケーシング１の外周部内に集中さ
れた水のエネルギーを有効に利用して羽根車２を
効率よく回動し、その支軸３から動力を得るよう
にする。そのとき、少なくとも１枚の羽根板２０
が常に膨出部２４と密接状態にあり、いずれかの
羽根板２０が入水口２５から出水口２６に流れる
水の全エネルギーを有効に受ける。

（実施例） 以下、本発明を図面に示す実施例を参照して説
明する。

第１図および第２図に示すように、円筒状の密
閉ケーシング１の内部に羽根車２を支軸３により
回動自在に軸支する。この羽根車２の支軸３は、
上記ケーシング１の両側面の軸受部４により支
え、そしてケーシング１の一側より出力軸として
外部に引出す。

さらに、上記密閉ケーシング１の外周面のほぼ
接線方向に一側の入水管５と、他側の出水管６と
を接続し、この入水管５のフランジ７および出水
管６のフランジ８を管路９のフランジ１０間に介
在させるようにする。

上記密閉ケーシング１は、円筒部材からなる外
周板１３の両端開口面を円板部材からなる側板１
４により閉じて形成する。上記外周板１３の両端
開口の外周部にはフランジ部１５が溶接付けされ
ているので、このフランジ部１５の上記側板１４
の外周部をボルト・ナツト１６により固定する。

また、上記羽根車２は、円筒状の周板１９の外
周面から放射方向に多数の羽根板２０を突設し、
さらに、上記周板１９の両側部に設けた側板２１
中心に、前記支軸３を一体的に嵌着してなる。

さらに、前記入水管５および出水管６は、前記
密閉ケーシング１の外周面の接線より、やや内側
に接続くることにより、上記入水管５と出水管６
との間に上記密閉ケーシング１の一部を膨出させ
る。２４が、膨出部である。

この膨出部２４を設けた理由は、前記入水管５
が接続される前記ケーシング１の入水管２５と、
前記出水管６が接続されるケーシング１の出水口
２６との間で、少なくとも１枚の羽根板２０が常
にこの膨出部２４と密接状態となるようにし、い
ずれかの羽根板２０が、入水口２５から出水口２
６に流れる水の全エネルギーを有効に受けるよう
にするためである。

さらに、前記入水管５は、前記管路側から密閉
ケーシング側に向かつて徐々に、管内空部の厚み
寸法を縮小するとともに、幅寸法を拡大すること
により、この入水管５のケーシング側の端部の横
断面２７を、羽根板２０とほぼ同一の形状に形成
する。

このようにすることにより、管路９内の水を上
記羽根板２０に対応する形に変形でき、上記入水
口２５からケーシング１内に注入された水を、上
記羽根板２０のほぼ全面にそのまま衝突させるこ
とができ、水のエネルギーを有効に利用できる。

また、上記入水管５のケーシング側の端部断面
２７の断面積と反対側の端部断面の断面積とが等
しくなるようにすることにより、水のエネルギー
損失をより一層押えることができる。

そうして、前記管路９中の丸形断面の水流は、
入水管５を経て羽根板２０とほぼ同様の角形断面
に変形し、入水口２５より密閉ケーシング１内に
スムーズに入り、この水流は、羽根車２の羽根板
２０を押圧しながら、周板１９とケーシング１と
により形成される円弧状通路を移動し、出水口２
６より出水管６を経て管路９に戻る。

このようにして、各羽根板２０が水流により順
次押圧され、羽根車２が回転し、その回転力が支
軸３から取出される。

次に、この水車装置の一応用例を、第３図に示
す給水制御装置について説明する。

畑地潅漑、簡易水道等において、モータ３０に
より駆動されるポンプ３１によつて、メインのパ
イプライン３２から末端の配水管路３３に供給す
る場合、上記パイプライン３２の水圧を検出し
て、この水圧が高い場合は上記ポンプモータ３０
を停止し、上記水圧が低い場合は、上記ポンプモ
ータを駆動する必要がある。

そのパイプライン３２の水圧を検出する手段と
して、上記ライン３２上に圧力タンク３４を設
け、このタンクから管路３５および逆止弁３６を
介してタンク３４内の水をパイプライン３２中に
排出するようにし、また上記逆止弁３６のバイパ
スとして前記管路９を設け、この管路９中に本発
明に係る水車装置Ａを設ける。

そして、この水車装置Ａによりコンプレツサ３
８を駆動し、このコンプレツサ３８からエアライ
ン３９を介して前記圧力タンク３４の内部に空気
を供給するようにする。

このようにタンク３４の内部に空気を圧入する
理由は、このタンク内の水面の僅かな変動による
タンク内圧の急激な変化を、タンク内の圧縮性空
気により吸収することにより、このタンク内圧の
変化を検出して前記ポンプモータ３０を制御する
圧力スイツチ４０が頻繁にオン、オフ作動するの
を防止するためである。したがつて、上記タンク
３４内の空気が少ない場合は、上記圧力スイツチ
４０がタンク内の圧力変化に過敏に反応して、故
障が生じやすい。

そこで、上記のように、タンク３４に水を供給
するバイパス管路９の水車装置Ａにより、タンク
３４への給水と同時に、上記コンプレツサ３８を
駆動してタンク３４中に空気を供給するようにす
れば、自動的にタンク３４の内部に十分な空気を
供給することができる。

また、前記管路３５は、比較的大径に形成する
などして、その管路抵抗がバイパスの管路９の管
路抵抗よりも小さくなるようにする。

このようにすることにより、末端の配水管路３
３の水圧が下がると、それに応じてタンク３４内
の水が管路抵抗小の管路３５を経てパイプライン
３２に迅速に排出されるため、前記圧力スイツチ
４０により末端管路３３の水圧低下を直ちに感知
して、ポンプモータ３０を応答良く始動すること
ができる。

さらに、前記ポンプモータ３１が作動している
時は、管路抵抗大の管路９を経てタンク３４に水
が補給されるので、その補給にある程度の時間を
要し、末端管路３３まで十分に水がいきわたつて
その水圧が十分に上昇した後に、タンク３４の内
圧が上つて、圧力スイツチ４０がポンプモータ３
０を停止させる。

なお、この水車装置は、上下方向の管路中に挿
入して使用してもよい。

すなわち、この水車装置は、密閉形であるか
ら、上向き水流中にも挿入することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、密閉ケーシングを円筒状に形
成し、この密閉ケーシングの外周面のほぼ接線方
向に管路中に介在される一側の入水管と他側の出
水管とを接続し、密閉ケーシングの内部に設けら
れた羽根車は、円筒状の周板の外周面から放射方
向に多数の羽根板を突設してなり、上記入水管
は、管路側から密閉ケーシング側に向つて徐々
に、内空部の厚み寸法を縮小するとともに、幅寸
法を拡大することにより、この入水管の密閉ケー
シング側の端部の横断面を、上記羽根板とほほ同
一の形状に形成したから、管路から入水管に入つ
た水が、この入水管の内部で密閉ケーシング側に
移動するにしたがつて、円形断面から長方形断面
に徐々に変形し、最終的に羽根板と同一の横断面
形状に変形された状態の水を、羽根車の先端に設
けられた羽根板に対し円滑に導いて集中させ、そ
の水が有するエネルギーを効率良く羽根車に作用
させることができる。また、入水管と出水管との
間に円筒状の密閉ケーシングの一部である膨出部
を設けたので、少なくとも１枚の羽根板が常にこ
の膨出部と密接状態にあり、この膨出部と密接状
態にある羽根板が入水口から出水口に流れる水の
エネルギーを有効に受けることができる。特に、
羽根板に作用する水量が減少したときに、この膨
出部の存在によつて、少なくとも１枚の羽根板が
その少ない水流を確実に受止めて仕事をすること
ができる。このように、本発明によれば、水のエ
ネルギー損失を少して羽根車を効率よく回動でき
る仕事効率の高い水車装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の水車装置の断面図、第２図は
その密閉ケーシングのみを破断した平面図、第３
図はその水車装置の応用例を示す配管図である。 １……密閉ケーシング、２……羽根車、３……
支軸、５……入水管、６……出水管、９……管
路、１９……周板、２０……羽根板、２４……膨
出部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 密閉ケーシングの内部に、多数の羽根板を設
   けて成る羽根車を回動自在に軸支し、この羽根車
   の支軸を出力軸として外部に引出した水車装置に
   おいて、 上記密閉ケーシングを円筒状に形成し、 この密閉ケーシングの外周面のほぼ接線方向に
   管路中に介在される一側の入水管と他側の出水管
   とを接続し、 上記羽根車は、円筒状の周板の外周面から放射
   方向に多数の羽根板を突設してなり、 上記入水管は、管路側から密閉ケーシング側に
   向つて徐々に、内空部の厚み寸法を縮小するとと
   もに、幅寸法を拡大することにより、この入水管
   の密閉ケーシング側の端部の横断面を、上記羽根
   板とほぼ同一の形状に形成し、 上記入水管および出水管を上記円筒状の密閉ケ
   ーシングの外周面の接線よりやや内側に接続する
   ことにより、入水管と出水管との間に上記円筒状
   の密閉ケーシングの一部を膨出させた膨出部を設
   けたことを特徴とする水車装置。 ２ 密閉ケーシングは、円筒部材からなる外周板
   の両端開口面を円板部材からなる側板により閉じ
   て形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の水車装置。