JPH10259780A

JPH10259780A - スライド羽根立て形水車と、スライド羽根立て形水車による発電装置。

Info

Publication number: JPH10259780A
Application number: JP9105106A
Authority: JP
Inventors: Joji Harada; 譲二原田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-03-18
Filing date: 1997-03-18
Publication date: 1998-09-29
Also published as: WO1998041757A1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】発電装置としての発電機の運転は、一定の回転
数を維持するのが必要最低条件であるが、従来の立て形
水車では、一定の回転数を維持するのは大変困難だっ
た。【解決手段】羽根をスライド羽根として、水車が自ら径
を変えて回転数を制御するようにし、このスライド羽根
立て形水車を動力として、発電機を運転するものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立て形水車と、立
て形水車による発電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】衝動式を初め重力式などの立て形水車は
古来から存在し、主に小規模な動力として活用されてい
たが、それら水車の羽根部は、いずれの型式でも水車本
体にしっかり固定一体化されて取り付けられていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】電気を発電するには、
発電機を一定の回転数を維持定して運転するのが絶対条
件である。ところが、従来の立て形水車は回転数が水の
流速に左右されるので、発電装置の動力としては本来不
向きであった。その、本来発電に不向きな従来の立て形
水車を用いた水車発電装置は、導水路や導水管で管理さ
れた一定流速の水で水車をほぼ均一に回転させ、さら
に、その水車と発電機の間に、回転数の微調制御がなさ
れる調速機を設けることにより運転されていた。しか
し、調速機で回転数の微調速制御がなされる水車発電装
置の発電規模は、小さい負荷の小規模な発電装置の範囲
が限界であり、水流管理のできない自然の河川では、立
て形水車での発電装置の設置は現実的に困難だった。さ
らに、従来の立て形水車発電装置の設置場所は、水の有
効落差等の地理的問題により、小規模でも、その設置場
所はきわめて限定されている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】回転体の外周面の回転比
は、回転体の径で設定されるので、径を変えれば回転比
も変わる。そこで、本発明は、従来は固定されて装着さ
れていた立て形水車の羽根を、スライド自在の羽根とす
ることにより、立て形水車が、自らの径寸法を自ら変え
れる構造として、自らの回転速度を自ら制御できるよう
にするのを狙いとするもので、これにより、立て形水車
を変速機構を設けることなく、自然のままの水流の河川
に沿って設置して、中規模な発電装置の安定した運転動
力とするものである。又、本発明は、この自ら径寸法を
変えられる立て形水車による発電装置を、船などの水面
浮揚構造物体に搭載することにより、河川の水面上でも
発電装置を設置して運転することが出来るようにしたも
のである。

【０００５】

【発明の実施形態】従来の立て形水車における水受け羽
根（１）は、「図１」、「図２」で示すように水車の外
周輪を構成する左右の側板（２）に挟持され、なおか
つ、クサビ（３）等でしっかりと固定されて設置されて
いた、これに対し、本発明の立て形水車は、水受け羽根
を前後にスライドすることによって、水車の径を変えて
回転数を制御出来るようにしたのを特徴とするものであ
る。以下、各請求項毎に図面をもって詳しく説明する。

【０００６】

【請求項１】「請求項１」は、まず初めに、立て形水車
の水受け羽根を、水車の中心から外周方向において、あ
る一定範囲を自在にスライドする、スライド構造とする
のを目的とする。まず初めに、「図３」、「図４」、
「図５」で示すように、一方に水受け板（１）を取り付
けた任意の長さの長尺材を、水車のスライド羽根（４）
として用意する。なお、「図６」は、水受け板を受圧効
率の良い逆三角の箱状にした一例を示したものである。
そして、「図７」で示すように、水車の回転軸（５）よ
り四方に配されたアーム（６）で固定された外周輪側板
（７）と内周輪側板（８）に、「図３」、「図４」、
「図５」で示したスライド羽根（４）をそれぞれ放射状
に配して架け渡し。なおかつ、その放射状に配された、
それぞれのスライド羽根（４）の位置する部位の、外周
輪側板（７）と内周輪側板（８）において、スライド羽
根（４）の下面には羽根受けローラ（９）を取り付け。
さらに、スライド羽根（４）の上面には、羽根押さえ
ローラ（１０）を、それぞれ取り付ける。なお、「図
８」で示すように、スライド羽根（４）の両側面を挟む
ように、外周輪側板（７）と内周輪側板（８）に、側面
案内ローラ（１１）を設ければ、スライドがより円滑に
なる。又、内周輪側板（７）と外周輪側板（８）は、一
体で構成されても一向に構わない。これをもって、羽根
をスライド羽根とした、スライド羽根立て形水車とする
ものである

【０００７】

【請求項２】「請求項２」は、「請求項１」からなるス
ライド羽根立て形水車のスライド羽根（４）を、油圧シ
リンダーで作動させるもので、「図９」で示すように、
配設されたスライド羽根（４）と同数のシリンダーアー
ム（１２）を設けた油圧シリンダー（１３）を、それぞ
れのスライド羽根（４）と連結して、なおかつ、回転軸
（５）に固定して取り付ける。これにより、油圧シリン
ダー（１３）の伸縮作動が、そのまま、スライド羽根
（４）のスライドとなるものである。

【０００８】

【請求項３】「請求項３」は、「請求項１」からなるス
ライド羽根立て形水車のスライド羽根（５）を、歯車の
リンクによって作動させるためになされたもので、「図
１０」で示すように、スライド羽根（４）を、上面又は
下面の一定範囲に、平歯（１４）を設けた構造とし、さ
らに、「図７」で示した、内周輪側板（８）に設けられ
ている羽根受けローラ（９）を、「図１１」で示すよう
に、平歯（１４）と歯合する送り歯車（１５）に変更
し、さらに、「図１２」で示すように、送り歯車（１
５）と回転軸を同一とする外設歯車（１６）を、内周輪
側板（８）の外側に設ける。そしてさらに、「図１３」
で示すように、その外接歯車（１６）と歯合させる大径
歯車（１７）を、回転軸（５）に回動自在で取り付ける
ものである。これによって、「請求項３」におけるスラ
イド羽根立て形水車は、大径歯車（１７）の左右回転
を、外接歯車（１６）をとおして送り歯車（１５）に伝
え、その送り歯車（１５）とスライド羽根（４）に設け
られた平歯（１４）によって、スライド羽根（４）が前
後にスライドされるものである。

【０００９】

【請求項４】「請求項４」は、「請求項２」及び「請求
項３」で示したスライド羽根立て形水車に、調速機を取
り付け、なおかつ、調速機とスライド羽根とのリンク機
構を設けたものである。「図１４」、「図１５」で示す
ように、スライド羽根立て形水車の回転軸（５）の両側
面に側溝（１８）を設け、なおかつ、その回転軸（５）
の水車装着側の端面には、頂点部に案内ローラを設けた
支柱（１９）を両側面に張り出して設け、回転軸のもう
一方の端面には、案内ローラ（２０）を設ける。さら
に、回転軸（５）には、その回転軸上を左右にスライド
するローラを設けたスライド案内円板（２１）を設け
る。そしてさらに、スライド羽根立て形水車のスライド
羽根（４）とリンクされた大径歯車（１７）の一方のア
ームにリンクロープ（２２）を結び、その結んだリンク
ロープ（２２）を、回転軸（５）に設けた案内支柱（１
９）を介してから回転軸の側溝（１８）に配して案内円
板（２１）に掴持させ、さらに、反対面の端部に設けら
れた案内ローラ（２０）を介して、今度は、回転軸
（５）の反対面の側溝（１８）を通して水車側に至ら
せ、さらに、もう一方の案内支柱（１９）を介して、大
径歯車（１７）のもう一方のアームに結ぶ。そして、
「図１６」で示すように、「図１４、」「図１５｝で示
したリンク機構からなるスライド羽根立て形水車の回転
軸（５）に遠心調速機（２３）を装着し、さらに、油圧
シリンダー（２４）を設置する。次に、その設置された
油圧シリンダー（２４）の入力レバー（２５）と、遠心
調速機（２３）の出力レバー（２６）を連結する。次
に、油圧シリンダー（２４）のシリンダー先端にローラ
を設けた挟持アーム（２７）を装着する。そして、そ
の、挟持アーム（２７）のローラで、回転軸（５）に装
着された案内円板（２１）を挟持して位置させるもので
ある。「請求項４」は、水車の回転から始まって、遠心
調速機（２３）、油圧シリンダー（２４）、案内円板
（２１）、リンクロープ（２２）、大径歯車（１７）、
外設歯車（１６）と送り歯車（１５）、そしてスライド
羽根（４）の平歯（１４）と続くリンクによって、スラ
イド羽根立て形水車の、スライド羽根の位置を制御し
て、水車の回転比を調整するものである。それから、図
面は省略するが、「請求項２」における、油圧シリンダ
ー実施形態の場合は、案内円板（２１）に連結されたリ
ンクロープ（２２）を、油圧シリンダー（１３）の入力
レバーに直結するものである。なお、本実施形態では、
調速機として、ワットの理論からなる遠心調速機を利用
したリンク機構を実施例として示したが、その他、流速
感知センサーとモーターなどの組み合わせからなる調速
リンク機構を調速制御装置としても一向に構わない。

【００１０】

【請求項５】「請求項５」は、「請求項４」からなるス
ライド羽根立て形水車で発電装置を運転するのを狙いと
するものである。「図１７」で示すように、「請求項
４」からなるスライド羽根立て形水車の回転軸（５）
に、発電機（２８）を連結して装着し、これをもって、
スライド羽根立て形水車発電装置としたものである。従
来の、微調整調速装置を介在設置した水車発電装置と違
い、より高負荷の発電機を、水車に直結して運転するこ
とができる。なお、本発明によるスライド羽根立て形水
車と、微調整調速装置を併設した発電装置としても一向
にかまわない。

【００１１】

【請求項６】「請求項６」は、「請求項５」で示した、
スライド羽根立て形水車発電装置を、船などの水面浮揚
構造物体に搭載して発電運転するのを狙いとするもので
ある。「図１８」で示すように、「請求項５」で示した
スライド羽根立て形水車発電装置を、船などの水面浮揚
構造物体（２９）に搭載し、これをもって、浮水式のス
ライド羽根立て形水車発電装置とするものである。これ
まで地上設置に限定されていた発電装置を、水上にも、
容易に設置できるようにしたものである。なお、「図１
９」で示すように、浮水式の場合のスライド羽根立て形
水車発電装置は、浮揚構造物体のバランスの確保のた
め、水車は、左右二連装置とするのが好ましい。

【００１２】

【請求項７】「請求項７」は、「請求項６」からなる浮
水式スライド羽根立て形水車発電装置に、係留負荷軽減
の為の、スクリューを装着するのを狙いとするものであ
る。「図２０」で示すように、「請求項６」からなる浮
水式スライド羽根立て形水車発電装置における船などの
水面浮揚構造物体（２９）に、スクリュー（３０）を装
備し、その装備したスクリュー（２９）のシャフト（３
１）を、搭載されたスライド羽根立て形水車の回転軸に
リンク連結し、これをもって、スクリューを装備してな
る浮水式スライド羽根立て形水車発電装置とするもので
ある。この、係留によって回転させられるスライド羽根
立て形水車にリンクされた、係留負荷軽減の為のスクリ
ューを装備してなる浮水式スライド羽根立て形水車発電
装置は。スクリューや水車を推進機としてエンジンで航
行する一般の船とは、原理が根本的に相違するものであ
る。又、もともとスクリュウーが装備された船舶に、
「請求項５」からなる発電装置を搭載して、エンジンと
スクリューのリンクを、水車とスクリューのリンクに切
り替える、切り替え装置を設けることにより、「請求項
７」からなる、スクリューを装備した浮水式スライド羽
根立て形水車発電装置としても一向にかまわない。若間
の自力航行の機能があれば、緊急避難作業や保守管理移
動に大きなメリットが得られる。

【００１３】

【発明の効果】延々と流れ下る多くの河川の水は、水が
流れている限り、その流域のどの地点においても位置エ
ネルギーを有している、現在、その多くの河川の無限の
位置エネルギーのほとんどは、有効に活用される事なく
海に吸収され消滅しているが。今回、流速の変化に回転
数を自ら対応する、本発明による、スライド羽根立て形
水車、及び、スライド羽根立て形水車を装着した発電装
置が開発されたことにより、より多くの河川の、より多
くの地点に、地上設置方式のスライド羽根立て形水車発
電装置を初め、小舟程度の規模から数千トン規模の浮水
式スライド羽根立て形水車発電装置を可能な限り設置す
ることにより、これまで無作為に放置していた水の無限
の位置エネルギーを、ダム施設とは別に、河川のいたる
ところで、電気エネルギーとして得ることが出来る。こ
のように、本発明によるスライド羽根立て形水車発電装
置を、世界各地の河川で稼働せしめれば、これまでやむ
なく頼っていた火力発電や原子力発電への依存を大きく
軽減することができるものである。これにより、排出ガ
スにる大気汚染の防止と、将来的な化石資源の節約、さ
らには、懸念される放射能事故の危険性を大きく軽減で
きる。

【００１４】

【図面の簡単な説明】

「図１」は、従来の衝動式立て形水車の羽根の構造を示
した拡大側面図「図２」は、従来の衝動式立て形水車の羽根の構造を示
した拡大端面図「図３」は、スライド羽根を示した平面図「図４」は、スライド羽根を示した側面図「図５」は、スライド羽根を示した端面図「図６」は、羽根板部の構造を逆三角の箱形としたのを
示した端面図「図７」は、スライド羽根を、水車輪に配設して取り付
けたのを示した側面図「図８」は、外周輪及び内周輪に、スライド羽根側面の
案内ローラを設けた場合の実施例を示した拡大端面図「図９」は、多手アームの油圧シリンダーで、それぞれ
のスライド羽根を連結したのを示した側面図「図１０」は、スライド羽根の下面の一定範囲に平歯を
設けたのを示した拡大側面図「図１１」は、スライド羽根に設けた平歯に歯合する送
り歯車を設けたのを示した拡大側面図「図１２」は、送り歯車と回転軸を同一とする、外接歯
車の設置を示した拡大端面図「図１３」は、外設歯車を回転せしめる大径歯車を回転
軸に回動自在で取り付けたのを示した側面図「図１４」は、水車の回転軸に調速リンク機構とする、
回転軸の側溝、案内円板、案内支柱、大径歯車、リンク
ロープを装着したのを示した端面図「図１５」は、水車の回転軸に調速リンク機構とする、
回転軸の側溝、案内円板、案内支柱、大径歯車、リンク
ロープを装着したのを示した側面図「図１６」は、「図１４」、「図１５」で示したリンク
機構に、さらに、遠心調速機、油圧シリンダー、挟持ア
ームを、それぞれ、所定の位置に配して取り付けたのを
示した側面図「図１７」は、調速リンク機構を設けてなるスライド羽
根立て形水車の回転軸に、発電機を取り付けてなる、ス
ライド羽根立て形水車発電装置を示した側面図「図１８」は、スライド羽根立て形水車発電装置を、船
などの水面浮揚構造物体に搭載した、浮水式スライド羽
根立て形水車発電装置を示した側面図「図１９」は、スライド羽根立て形水車発電装置を、船
などの水面浮揚構造物体に搭載した、浮水式スライド羽
根立て形水車発電装置を示した正面図「図２０」は、浮水式スライド羽根立て形水車発電装置
に、係留負荷軽減用スクリューを装備したのを示した側
面図

【符号の説明】

１水受け羽根２水車の側板３羽根と側板を固定するクサビ４スライド羽根５水車の回転軸６アーム７外周輪側板８内周輪側板９羽根受けローラ１０羽根押さえローラ１１側面案内ローラ１２シリンダーアーム１３油圧シリンダー１４平歯１５送り歯車１６外接歯車１７大径歯車１８回転軸の側溝１９案内支柱２０案内ローラ２１案内円板２２リンクロープ２３調速機２４油圧シリンダー２５油圧シリンダの入力レバー２６調速機の出力レバー２７挟持アーム２８発電機２９水面浮揚構造物体３０スクリュー３１スクリューシャフト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】羽根をスライド羽根（４）とした、スラ
イド羽根立て形水車。
【請求項２】スライド羽根（４）を油圧シリンダー
（１２）によってスライドさせる、特許請求の範囲第１
項記載のスライド羽根立て形水車。
【請求項３】スライド羽根（４）を、歯車のリンクに
よってスライドさせる、特許請求の範囲第１項記載のスライド羽根立て形水車。
【請求項４】スライド羽根立て形水車に、調速機（２
３）を装着し、なおかつ、調速機（２３）とスライド羽
根（４）とのリンク機構を設けた、調速リンク機構を設
けてなるスライド羽根立て形水車。
【請求項５】特許請求の範囲第４項からなるスライド
羽根立て形水車を、発電機（２８）の動力とした、スラ
イド羽根立て形水車発電装置。
【請求項６】特許請求の範囲第５項からなるスライド
羽根立て形水車発電装置を、船などの水面浮揚構造物体
（２９）に搭載してなる、浮水式スライド羽根立て形水
車発電装置。
【請求項７】特許請求の範囲第６項からなる浮水式ス
ライド羽根立て形水車発電装置の、船などの水面浮揚構
造物体（２９）に、スライド羽根立て形水車を動力とす
るスクリュー（３０）を装備した、スクリュー装備の浮
水式スライド羽根立て形水車発電装置。