WO1993008375A1 - Appareil a energie liquide - Google Patents

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WO1993008375A1
WO1993008375A1 PCT/JP1992/001365 JP9201365W WO9308375A1 WO 1993008375 A1 WO1993008375 A1 WO 1993008375A1 JP 9201365 W JP9201365 W JP 9201365W WO 9308375 A1 WO9308375 A1 WO 9308375A1
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fluid
passage
rotating shaft
guide member
fixed
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PCT/JP1992/001365
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Rikurou Nozu
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Rikurou Nozu
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the present invention relates to a device for converting the energy of a fluid into mechanical energy, and more particularly to a device for converting air energy into mechanical rotary energy;
  • Wave power apparatus the energy possessed by the waves is converted into air energy, then c which is converted into rotational energy of the motor one bottle axis the air Enerugi by an air motor one bottle
  • the wave power generation device is constructed by constructing a box body including a four-peripheral wall plate and a ceiling ⁇ on the lower side of the wall plate; constantly immersed in seawater at sea; In the ceiling plate of the body, air flow is formed: and a guide passage for guiding air passing through the air flow opening is constructed in the ceiling plate, and an air turbine is provided in the guide passage.
  • a generator is drivingly connected to the output shaft of the air turbine.
  • the inside of the guide passage is moved in the direction from the box inside to the guide passage.
  • the airflow is introduced into the guide passage. If you direction from the guide passage in the box body ⁇ to the air flow production flows 'Ru s
  • the energy possessed by the wave' is Ru is converted to air secondary Nerugi: the air turbine is re-rotated by the air stream flowing through the guide passage And converting the air energy of the air flow into the rotational energy of the output shaft of the air turbine.
  • the direction of flow of the airflow flowing through the R passage is alternately reversed.
  • the output shaft of the air turbine is also changed by the airflow whose flow direction is alternately reversed. If they are not always rotated in the same direction, the energy conversion efficiency will decrease.
  • a Wales turbine is known as an air turbine that always rotates its force axis in the same direction even if the flow direction of the air flow is reversed.
  • the center of the inner wall surface is rotatably supported by a rotating body in the form of a spindle having a car as a rotation axis and tapered at both ends in the axial direction.
  • a turbine blade having a symmetrical wing profile such as known as NACA 0 21 at the largest diameter portion of the rotating body, a wing line of the symmetrical wing profile cross-section perpendicular to the rotation center axis. , And four in the radial direction with a spacing of S 0 degrees,
  • the turbine blade with this symmetrical wing-shaped surface has a rounding reading knives when air flows in the guideway.
  • a lift is generated in the turbine blade due to an angle of attack proportional to the flow velocity of the air flow at the portion of the shaft, and the component in the forward direction of the lift causes the spindle-shaped rotor to move.
  • causes rotation The direction of air flow in the inner passage is reversed, and the turbine blade has a symmetrical 3 ⁇ 4-shaped chord line in a plane perpendicular to the rotation center axis. The direction of rotation of the spindle-shaped rotating body does not change.
  • the present invention is an improvement of the Penels' turbine, which efficiently converts the energy of the flow into the mechanical energy of the turbine output shaft, and has a self-starting property.
  • Good Nine Providing a lugi converter ⁇
  • the present invention provides an annular fluid flow for rotating a turbine blade of a Wales turbine in a fluid passage member for forming a fluid flow, and the annular fluid flow member.
  • Another annular fluid flow is created radially outward of this fluid, and the outer fluid flow is used to form a reject bin blade, preferably a Babintiev impulse turbine.
  • the self-starting property of the ⁇ les' turbine is improved, and the direction of the fluid flow discharged outside the blade is controlled by the fluid element. And It is intended to improve the rate - Eruzu 'energy conversion efficiency of data one bottle.
  • an outer guide member in which a main part of an inner wall surface is a cylindrical wall surface, and a central axis of the cylindrical wall surface is a symmetrical axis in the inner guide member.
  • At least one inner guide member having an outer surface formed in a rotationally symmetrical shape, and having a central axis on the central axis of the cylindrical wall surface, between the outer guide member and the inner guide member.
  • a cylindrical partition extending between the cylindrical inner wall surface of the outer guide member and the outer peripheral surface of the inner guide member into two annular fluid passages, an outer passage and an inner passage.
  • the fluid passage member includes a fluid passage portion composed of a plurality of columns having a small shape.
  • the fluid passage member includes two fluids, the annular inner passage and an annular outer passage located radially outward of the annular inner passage. It has a passage and a concentric to.
  • a first rotation shaft having a rotation center axis on a center axis of a cylindrical wall surface of the outer guide member is rotatably supported on the fluid passage member, and the first rotation shaft includes the inner solution.
  • a first rotary member is disposed at one end in the axial direction of the inner member.
  • the first rotary member includes an annular base fixed to the first rotating shaft.
  • a plurality of first turbine blades fixed to the base and projecting radially into an inner passage formed between the outer surface of the inner guide member and the partition wall.
  • the first Durbin blade has a symmetrical airfoil cross section having a chord line in a plane perpendicular to the rotation center axis of the first rotation axis, and is a Turbin blade of Wales' single bin.
  • the energy of the fluid flowing in the inner passage in parallel with the first rotation axis is converted into the rotation energy of the first rotation axis and output.
  • a second rotating shaft is provided in the fluid passage member so as to be concentric with the first rotating shaft and relatively rotatable relative to the first rotating shaft.
  • a second portal member is supported at the other end of the member, and the second portal member is concentrically and rotatably supported by the second rotation shaft, and Automatically connected to the second rotating shaft via a speed device.
  • a body having substantially the same radius as the partition wall; and an outer passage formed between the cylindrical wall surface of the guide part and the partition wall and fixed to the periphery of the ring body.
  • a plurality of second turbine blades protruding from the outer surface of the outer guide member; and a stationary blade fixed to the biased wall surface and radially protruding into the outer passage.
  • a pair of fixed blades are provided at both sides of the second turbine blade so as to protrude as two sets of L blades, and a plurality of sets of fixed blades are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
  • the cross section of the set of fixed blades is set at the rotation center axis of the second portal member so that the second turbine blade rotates the portal member only in one direction.
  • a plurality of turbine blades that are inclined with respect to a vertical plane and have chord lines in a direction crossing each other, that is, the second rotary member is radially outside the first turbine blades. Therefore, the first turbine blade is started at a low fluid velocity that is difficult to start by itself, and the second rotating shaft is driven via a speed reducer.
  • a parallel body fixed to the side guide member and having a discharge outlet toward a base of the first ⁇ -tally member; The second within the body
  • a fluid pressurizing accelerating device comprising an E-tilt body fixed to the rotating shaft of the second rotating shaft and rotating together with the second rotating shaft.
  • the rotating body of the pressurizing and accelerating device comprises: The rotation speed of the ring body on which the turbine blades are erected is increased by the speed increase device together with the second rotation axis at the rotation speed set by the speed increase device.
  • the fluid whose pressure has been increased and increased by the fluid flowing through the inner passage and the outer passage is discharged to its discharge port.
  • the base of the first portable member is provided with a collector port for receiving a fluid discharged from a discharge port of the pressurizing / acceleration device on a peripheral portion on one side thereof.
  • the inside of the first turbine blade has one end communicating with the collector port of the base and the other end in the plane perpendicular to the first rotation axis.
  • the discharge The flow direction is bent when passing through the arc-shaped portion of the fluid passage, and as a reaction, the fluid velocity flowing through the inner passage and the outer passage formed in the first D-tary member is low. Even if there is, the first rotary member can be activated.
  • the first turbine blade is further provided with a fluid inlet opening on the chord line of the leading edge, and a blade rain surface near the leading edge.
  • a control fluid introduction port that opens at a position symmetrical with respect to the chord line, a fluid control chamber that communicates with the fluid introduction port and the control fluid introduction port, and the fluid control chamber at a position symmetrically spaced with respect to the chord line;
  • a fluid element having a pair of control passages, one end of which is opened at the other end, and the other end of which is opened at an inner wall of the fluid discharge passage at a position symmetrical with respect to the chord line, and the first turbine blade is provided.
  • Each of the discharge outlets has a straight opening parallel to the trailing edge of the turbine blade, so that the fluid opening at the leading edge of the first turbine blade is provided.
  • the flow of the fluid introduced from the inlet into the fluid control chamber is shifted toward the low pressure side by one of the control passages due to the difference between the static pressures acting on both sides of the first turbine blade.
  • the control fluid to be formed is formed near the trailing edge on the high pressure side surface of the first turbine blade, and has a flat flow through a discharge opening that opens in a straight line straight to the trailing edge. As a result, the lift coefficient of the first turbine blade is increased, and the lift-drag ratio is also increased.
  • the fluid passage member includes, on the other axial side of the first rotary member, a second inner guide member having the same shape as the inner guide member.
  • One end is positioned on the other side surface of the base of the first rotary member and is fixed concentrically to the cylindrical wall surface of the fluid passage member, and the second end is positioned on the other axial side of the first rotary member.
  • a third rotating shaft identical to the first rotating shaft is disposed concentrically with the first rotating shaft in the fluid passage member, and passes through the axial center of the first mouthpiece member to form the first rotating shaft.
  • the third rotary member By arranging the third rotary member symmetrically with respect to a plane perpendicular to the rotation axis, the flow direction of the fluid flowing through the fluid passage inside the fluid passage member is changed in the axial direction. Even when the first rotary member is turned over, the third rotary member causes the first rotary member to Rotate continued efficiency by rather than the in the same direction.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of one embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an enlarged main part thereof
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
  • Fig. 2 is a cross-sectional view taken along line B-B in Fig. 2
  • Fig. 5 is a cross-sectional view taken along line C-C in Fig. 2
  • Fig. S is a cross-sectional view taken along line D-D in Fig. 3
  • Fig. 7 is a cross-sectional view of the first turbine blade along the line E-E in Fig. 3
  • Fig. 8 is the second and fourth turbine blades in two rows.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the relationship between a single blade and a fixed blade
  • FIG. 10 is a side view schematically showing a basic configuration of a wave power generation device using a Bales turbine
  • FIG. 10 shows a complete configuration of a wave power generation apparatus most suitable for applying the fluid energy conversion apparatus of the present invention.
  • FIG. 11 schematically illustrates this.
  • reference numeral 20 denotes a Wales' single bin, which has a weight-shaped turbine shaft 203 having a rotation center axis 202 on the center axis of an H-shaped guide member 201, and a support shaft 2 serving as a support.
  • C ′ 4, 205 is rotatably supported, and the turbine axis 203 has a symmetrical airfoil section having a chord line in a plane perpendicular to the rotation center axis 202.
  • Four turbine blades 206 are protruded, and the turbine blades 20S are provided in an air passage 200 formed between the guide member 201 and the turbine shaft 203.
  • Reference numeral 208 denotes a concrete box, which is provided with a ceiling plate 209, four peripheral wall plates 210 and a bottom plate 21 i.
  • the wallboard 2 '1 G 1 or two openings Metropolitan 2 1 2 Preparations one f monument between the bottom plate 2 1 1 -
  • the box 208 has an opening ⁇ of the wall plate 210 regardless of the height of the wave height.
  • the lower side 2 1 3 is placed at the depth of the water where it is immersed in water.
  • the bottom plate 2 1 J is fixed to the sea floor.
  • the ceiling plate 2 09 has an opening 2 1 4 and a cylinder surrounding the opening 2 1 4
  • a mounting base 2 ⁇ I 5 is formed in the body, and the guide member 201 is fixed to the upper surface of the mounting base 2 15 at the lower end thereof.
  • the water surface 2 16 in the box 208 is higher than the lower side 2 13 of the wall plate 210, and the inside of the box ⁇ 208 has an air chamber 2 17 above the water surface 2 16 Is formed.
  • the wave height of the wave 218 around the box 208 changes, the water surface 216 inside the box 208 changes as shown by various broken lines in Fig. 8, Due to a change in the volume of the air chamber 2 17, an air passage 2 07 between the guide member 201 and the turbine shaft 2 ⁇ 3 is provided with a rotation center shaft 202 of the turbine shaft 203. An air stream reciprocating along the longitudinal direction is generated.
  • the Welsh 'Turbin 200's bin blade 206 has a chord line in a plane perpendicular to the rotation center axis 202 of the Turbine axis 203.
  • the return shaft 2 and 3 are rotated in one rotation direction by an air flow reciprocating in the air passage 207.
  • the energy of the airflow is converted into rotary energy of the bin shaft 203.
  • the generator 211 is driven to rotate by the turbine shaft 203, the turbine shaft is rotated.
  • the rotational energy of 203 is converted to electric energy.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of the present invention suitable as an air tunneling converter used in the wave power generation device, and is also &, and is partially shown in FIGS. 2 and 8.
  • the reference numeral 1 indicates a tangential guide member
  • the outer guide member 1 has a cylindrical wall 2 as a main part of the inner wall surface, and the axial end of the wall surface is an end portion. It is formed on a conical wall surface 3 whose diameter increases in the direction, and is in contact with the cylindrical wall surface with a smooth curved surface.
  • first and second identically sized first and second surfaces 5, 10 5 formed in a rotationally symmetrical shape with the central axis 4 of the cylindrical wall surface 2 as a symmetric axis.
  • the inner guide members 6 and 106 are supported by the outer plan inner member 1 as described later, and the cylindrical wall surface 2 of the outer guide portion 1 and the outer guide members 6 and 106 An annular fluid passage is formed between the surfaces 5 and 105.
  • a wall-shaped partition wall 7 is arranged, and the partition wall 7 and the outer guide member 1 are connected to each other by a plurality of columns 8, and the partition wall 7 and the inner guide members 6 and 1 are connected. And S are connected by a number of pillars 9-whereby the partition wall 7 and the inner guide portions 6, 106 are supported by the guide member 1 and the fluid passage partition wall 7 is connected.
  • the partition formed between the partition wall and the outer surfaces 5, 105 of the inner guide member.
  • an annular outer passage 11 formed between the partition 7 and the cylindrical inner wall 2 of the outer guide member 1. Since the columns 8 and 9 are provided in the evening passage 11 and the inner passage 10, respectively, the air flowing in the passages 10 and 11 in parallel with the central axis 4 is provided.
  • the cross section has a small resistance to the flow of air.
  • a pair of bearing members 12, 12 are respectively formed on the central axis 4 of the cylindrical wall surface 2 of the outer guide member ⁇ by a column 13, 13 at a position spaced apart in the axis direction.
  • the first rotary shaft 14 is supported by the outer guide portion 1 and is rotatable about the central shaft 4 between the bearing members 12 and 12.
  • the base 16 of the first rotary member 15 is fixed to the rotating shaft 14 between axially opposite ends of the inner guide members 6 and 106.
  • This is an assembly structure made in a plane-symmetrical shape with a plane perpendicular to the central axis 4 as a plane of symmetry, and has an overall annular shape.
  • ⁇ A first turn is provided on the outer peripheral edge of the base 16.
  • Four bin blades 17 are protruded, and the bin bin 17 is projected into the inner passage 10.
  • the first turbine blade 17 is a paired wing type having a cross section formed to be line-symmetrical with its chord line 18 as a center line of symmetry.
  • the chord line 18 is fixed to the base 6 in a plane perpendicular to the central axis 4.
  • the turbine blade 17 is provided around the outer periphery of the base 16 with a center around the rotation center axis of the first rotation shaft 14.
  • Each turbine blade 7 is disposed at each time, and constitutes the above-mentioned Neel's turbine.
  • the second rotating shaft 20 is a cylindrical shaft and is fitted to the first rotating shaft 14, one end of which is fitted to the bearing member 12, and the other end of which is fitted to the first rotating shaft 14. Each is rotatably supported by a bearing.
  • the base 22 of the second mouthpiece member 21 is rotated in the second direction. It is rotatably supported on shaft 20.
  • the base has a disk shape that is annular in a plane perpendicular to the rotation center axis of the second rotation shaft 20, and is supported by the second rotation shaft 20 through its central hole.
  • a ring gear 23 is fixed to the base 22 of the second rotary member 21 concentrically with the rotation center axis, and a sun gear 24 is fixed to the second rotation shaft 20 to form a ring gear 2.
  • a speed increasing device 25 is formed between the sun gear 24 and the sun gear 24.
  • the speed increasing device 25 has a gear J ⁇ lane formed by a group of gears rotatably supported by the bearing member 12.
  • the outer peripheral edge of the old portion 22 is formed on an extended surface ⁇ of the peripheral surface 5 of the inner guide member 6, and the other ends of a number of spokes 26 whose one ends are locked on the outer periphery are connected to the outer periphery.
  • the ring body 2 is mounted concentrically to the rotation center axis of the second rotation shaft 2C '.
  • the ring 27 has the same inner diameter as the partition 7.
  • a large number of second turbine blades 28 protrude from the outer periphery of the annular body 27 in the radial direction, and the second turbine blades 28 are formed inside the outer passage 11. It is projected to
  • the cross-sectional shape of the blade of the second turbine blade 28 is similar to the blade cross-sectional shape used for the impeller of the impulse turbine such as Babin Chiev Turbin or Mako-Mic-Tabin. Shall be assumed.
  • an outer envelope 31 of a fluid pressure accelerating device 30, for example, a housing of an air compressor is formed.
  • a rotating body 32 having blades for pressurizing and accelerating a fluid, for example, air is fixed to the second rotating shaft 20 together with the outer casing 31.
  • the pressurizing accelerator 30 is of a centrifugal type
  • the envelope 31 of the pressurizing accelerator 3G is open over the entire peripheral surface, and the air pressurized and accelerated by the rotator 32 is opened. Is discharged from the peripheral surface of the rotating body 32 toward the peripheral portion of the base 1 & of the first rotary member 15.
  • the entire periphery of the rotating body 32 is provided along the entire periphery of the base 16 of the first mouthpiece member 15.
  • a collector passage 34 provided with a collector port 33 that divides the circumference into four at a central angle of 90 degrees is formed into an involute curve and extends from the rotating body 32. Provided along the direction of air release, said rotation
  • the collector passage 34 is toothed radially within the base 16 along a smooth curve:
  • a guide vane 5 having substantially the same curvature as the above curve is provided in the curved passage to ensure a smooth flow of air.
  • the first turbine blade 17 includes a fluid discharge passage 36 extending in a radial direction of the base 16 and connected to the collector passage 34 -the fluid discharge passage 36
  • the collector passage 34 is formed by an arc-shaped end wall 37 and a partition wall 38 having an arc-shaped portion. The air is bent approximately 90 degrees in the same direction as the bending direction of the first turbine blade 17 and is directed to the trailing edge of the first turbine blade 17.
  • the partition wall 38 also divides the fluid discharge passage 36 into two fluid passages 39, 40 in the radial direction of the base 16--the fluid passage 39 is as shown in FIG.
  • each of the branch passages 4 2 and 4 3 is provided on both side surfaces of the first turbine blade 17. It communicates with straight outlets 44, 45 drilled in parallel along one ring edge.
  • the other fluid passage 39 is similarly divided into a binary fluid passage, and a linear discharge hole is formed in both wing surfaces of the blade 17 in parallel along a trailing edge.
  • Figure 3 shows one of the outlets 46
  • two fixed blades 48, 49 are provided at both axial positions of the cylindrical wall surface 2 in the radial direction.
  • the other end of one fixed blade 48 is connected to a bearing member 12 supported by an outer guide member 1 via a partition wall molded body 50 and a support post 9.
  • the other end of the other of the fixed blade 4 9 to t Figure 1 supported on the partition wall 7 is provided further to other rotor Li member brought adjacent to the second mouth one data re member 2 1
  • the fixed blades 48 and 49 are located on both sides of the second turbine blade 17 as shown in Fig. 9. Position.
  • the fixed blades 48, 49 are each inclined with respect to a plane perpendicular to the rotation center axis of the second rotary member 21 and in a direction in which both chord lines cross each other. It has an airfoil section with a chord line.
  • the second ⁇ -tally member 21 constitutes a Babinch F impulse turbine using the second turbine blade 28 as a moving blade and the fixed blades 48 and 49 as stationary blades.
  • the air energy conversion device having the above-described configuration is configured such that when an air flow is supplied into the cylindrical wall surface 2 of the outer guide member 1 and air flows in the inner passage 10 and the outer passage 11,
  • the second turbine blade 2 in the outer passage 11 also has a low flow velocity at which the first turbine blade 17 having the symmetrical airfoil cross section in the inner passage 10 is difficult to start.
  • the second 'rotary member 21 with 8 starts and starts rotating.
  • Second Rotary The rotation of the member 21 is accelerated from its base 22 via a speed increasing device 25 and transmitted to the second rotating shaft 20.
  • the second rotating shaft 20 is rotated counterclockwise in FIG.
  • the air sent to the collector port 33 passes through the collector passage 34, the fluid discharge passage 36, the fluid passages 39, 40, and the vicinity of the trailing edge of the first turbine blade # 7.
  • the air is discharged from the discharge ports 44, 45, and 46 that open on the wing surface, and the bent passage portion provided with the guide vane 35 of the collector passage 34 and the end of the fluid discharge passage 3S.
  • the flow direction can be changed twice in the same direction by the wall 37 and the partition wall 38 provided with the arc-shaped portion.
  • the energy of the airflow flowing in the collector passage 34 and the fluid discharge passage 36 applies a counterclockwise rotational force to the first mouthpiece member 1 ⁇ .
  • the second contact member 21 Prior to the activation of the first contact member 15 when the energy conversion device is activated, the second contact member 21 is activated, and the rotational force is applied to the first rotary member 15.
  • the airflow ejected from the outlets 44, 45.46 causes the first airflow. Slow down the mouthpiece # 15.
  • the third rotating shaft 51 which is a cylindrical shaft, inside the inner guide member 106, has the same shape as the second rotating shaft 20, like the second rotating shaft 20.
  • the base 53 of the third rotating member 52 is rotatably supported at a position close to the free end of the inner guide member 106 concentrically and rotatably supported on the outer periphery.
  • the third rotating member 52 has the same structure as the second rotating member 21, and the base 53 is driven by a third rotating shaft 51 via a speed increasing device 54.
  • a third turbine blade 55 connected to and projecting into the outer passage 11; and a fixed bracket projecting into the outer passage 11 at both axial positions of the turbine blade 55 in the axial direction.
  • the third rotation axis ⁇ 1 is rotated in the same direction as the second rotation axis 20 by the operation of the rades 56 and 57.
  • the fixed blades 56, 57 and the related configuration of the third turbine blade include the fixed blades 48, 49 and the second primary blade. It is the same as the turbine blade of the turbine blade 28.
  • an outer housing 59 of a pressurizing accelerator 58 of flow rate for example, a housing of an air compressor is provided.
  • a rotating body 60 having blades for pressurizing and accelerating a fluid, for example, air is defined together with the outer casing 59-the first rotating shaft 51-
  • a collector boat 33 which receives air discharged from the pressurizing accelerator 30 which is rotationally driven by the second rotary shaft 20.
  • An air discharged from the pressurizing accelerator ⁇ 8 is formed through the collector port 61 and the collector passage 62 to form the first turbine blade. It is supplied to the fluid discharge passage 36 formed in 17.
  • the third contact member 52 drives the third rotating shaft 51 in the same direction as the second rotating shaft 20, the cylindrical wall surface of the guide member 1 Even when the flow direction of the air supplied into the inside is reversed, the rotary member located on the upstream side among the second rotary member 21 and the third rotary member 52
  • the energy efficiency of the first turbine blade '17 can be improved because it operates more efficiently, and the two pressurizing accelerators 30 and 58 increase the energy conversion efficiency. Since the pressure-accelerated airflow is supplied to the fluid discharge passage 36 in the first turbine blade 17, the rotation speed of the first turbine blade also increases.
  • a fourth rotating shaft 63 is supported concentrically with the first rotating shaft 14 and relatively rotatably on the second rotating shaft 20.
  • the fourth rotating shaft 63 is a cylindrical shaft, and is supported by the second rotating shaft 20 by a bearing.
  • a base 65 of a fourth rotary member 64 is rotatably supported on the fourth rotating shaft 63 at a position close to the second rotary member 21. It is drivingly connected to the fourth rotary shaft 63 via a speed increasing device 66 including a supported gear train. Since the fourth D-tally member 64 has substantially the same structure as the second rotary member 21, the description of the same portions will be omitted.
  • a fourth turbine blade 67 provided in the tally member 64 and protruding into the outer passage 11 has the airfoil cross section as shown in FIG.
  • the airfoil section of the fixed turbine 49 located on the fourth turbine blade 67 side is formed by turning the airfoil section of the second turbine blade 28 into an inverted shape. Is inclined with respect to a plane perpendicular to the rotation center axis of the second rotation axis 20, and is located on the side of the second turbine blade 28.
  • the fixed blade 48 shall be parallel to the chord line of the airfoil section.
  • an outer enclosure 69 of a fluid pressurizing and accelerating device 68 for example, a housing of an air compressor, is formed inside the inner guide member 6, an outer enclosure 69 of a fluid pressurizing and accelerating device 68, for example, a housing of an air compressor, is formed inside the inner guide member 6, an outer enclosure 69 of a fluid pressurizing and accelerating device 68, for example, a housing of an air compressor, is formed inside the inner guide member 6, an outer enclosure 69 of a fluid pressurizing and accelerating device 68, for example, a housing of an air compressor, is formed inside the inner guide member 6, an outer enclosure 69 of a fluid pressurizing and accelerating device 68, for example, a housing of an air compressor, is formed inside the inner guide member 6, an outer enclosure 69 of a fluid pressurizing and accelerating device 68, for example, a housing of an air compressor, is formed inside the inner guide member 6, an outer enclosure 69 of a fluid pressurizing and accelerating device 68, for example, a housing of an
  • a fifth rotating shaft 7 ⁇ is concentrically and relatively rotatable around the outer periphery of the third rotating shaft 51 with the third rotating shaft 51.
  • the fifth rotation shaft 75 supports the base 77 of the fifth mouthpiece member 7 in rotation, and includes a gear train supported by the inner guide member 106. Drivingly connected to the fifth rotating shaft 75 via the speed increasing device 78.
  • a fifth turbine blade 79 provided on a fifth rotary member 76 and protruding into the outer passage 11 has an airfoil cross section of the third turbine blade 55.
  • the profile of the airfoil is turned upside down, and accordingly, the airfoil surface of the defining blade 57 located on the fifth turbine blade 79 side has its chord line aligned with the third blade.
  • the axis of rotation. The chord line of the airfoil section of the fixed blade 56, which is inclined with respect to a plane perpendicular to the rotation center axis of 51 and is located on the third turbine blade 55 side. ⁇ 3 ⁇ 4a (Refer to Fig. 8); This causes the 5G-tally member 76 to rotate in the direction opposite to the rotation direction of the third ⁇ -tally member 52.
  • An outer enclosure 82 of a fluid pressurizing and accelerating device 81 is formed or fixed inside the second inner guide member 06, while the outer periphery is provided on the fifth rotating shaft 7 ⁇ .
  • a rotating body 83 having blades for pressurizing and accelerating the fluid together with the body 82 is fixed.
  • the discharge side of the envelope 82 is communicated with the suction side of the pressurizing and accelerating device 58 ⁇
  • the suction side of the envelope 82 has third and fifth ⁇ -tally members 52, It is communicated with the outside atmosphere through the through holes formed in the bases 53 and 77 of 76 and the through holes formed in the bearing member 12.
  • the second and fourth rotary members 21, 64, the second and fourth turbine blades 2 S, 67, and the two fixed blades 48.49 are Mako-Mix impulse turbines.
  • the two pressurizing accelerators respectively driven by these micro-impulse turbines are connected in series with each other. -The fluid pressure of the fluid supplied to the fluid discharge passage 36 of the bin blade 17 also increases.
  • the edge has an inlet passage 91 with a fluid inlet 9Q opened on its chord line, and both sides near the leading edge are symmetrical with respect to the chord line of the cross section of the turbine blade 17
  • the control fluid inlets S2, 93 which are opened at the positions, and the flow system control chamber 94, which is different from the inlet passage 91 and the control fluid inlets 92, 93, are formed.
  • Control passages 95 and 96 are formed from the fluid control chamber 94 to the fluid passage 39 through the rain side of the fluid discharge passage 36 and communicate with the fluid passage 39, respectively.
  • a fluid element 97 is formed to control which of the outlets 44, 45 allows the air flow emitted from the outlets 44, 45 through 2, 43 to be released. are doing.
  • a fluid element having the same configuration as that of the fluid element 97 is also provided in the fluid passage 40. '
  • FIG. 7 it is assumed that the first turbine blade 17 is rotating at a high speed in the inner passage I 0, and at this time, the airflow flows through the inner passage 10 from the direction of the arrow F to the first turbine blade 17. : Suppose that it is flowing to I 7. At this time, in FIG. 7, air flows into the fluid control chamber 94 from the introduction passage 91 because dynamic pressure is acting on the control fluid introduction port 90 opening to the leading edge of the blade 17 in FIG.
  • a positive pressure acts on the lower surface of the blade 17 and a negative pressure acts on the upper surface, so that the control fluid introduction port S ′ 2, which opens at a position symmetrical with respect to the chord line,
  • the static pressure at the point P3 causes a slight pressure difference when the speed of the air flow is high, and in the case of the air flow in the direction of arrow F, the control flow located below
  • the control airflow from the body introduction port 93 flows into the fluid control chamber 94, and the airflow flowing from the introduction passage 91 into the fluid control chamber 94 is biased toward the control passage 95 located above. Let it go. Accordingly, the air flow ejected from the control passage 95 to the fluid passage 39 biases the air discharged from the fluid discharge passage 36 to the fluid passage 39 toward the branch passage 43 located below. Discharge only from outlets 4 and 5 located below.
  • the air supplied to the fluid discharge passage 36 from the pressurized accelerating device that is being further driven is also pressurized and accelerated, and a high-pressure, high-speed air flow is ejected from the discharge port 45 in a thin film form. That is.
  • the air flow ejected in the form of a thin film not only increases the rotation speed of the blade 17 due to the reaction of the ejection, but also jets the blade 17 to the air flow flowing in the downward direction of the arrow.
  • By forming a flap the lift coefficient of the blade 17 is increased and the lift-drag ratio is increased by the jet flap effect.
  • reference numeral 9 9 denotes a joint fixed to one end of the first rotary shaft 14, which is shown in the drawing as a spoiled part. If the rotating shaft 14 is connected to, for example, the input shaft of Kishi Denki, the energy of the airflow can be converted to electric energy.
  • the pipes denoted by reference numerals 110 and 111 in the drawing each have one end in the inner space of the first inner guide member 6 and the second inner guide member 106, and the first rotary portion. ⁇ Opened near the collector ports 33, 61 at the base 1 & 15 of 15 and connected at the other end with metal fittings 1 12 that allow them to communicate with each other. When the pressure in these pipes 110 and 112 exceeds a predetermined pressure, the metal fittings 111 and 122 operate to pressurize the fluid in these pipes 110 and 112.
  • a discharge valve is provided-these pipes 110, 111 are driven by a pressurizing accelerator 30 driven by said second rotary shaft 20 and a third rotary shaft 51
  • a pressurizing accelerator 30 driven by said second rotary shaft 20 and a third rotary shaft 51
  • one of the rotations of the pressure accelerating device 58 is remarkably increased and the air flow accelerated and pressurized leaks from the collector port 3361 of the first outlet member 15
  • a laminar flow type having a large lift-drag ratio is desirable.
  • an annular inner passage is formed inside the fluid passage member, and an annular outer passage is formed radially outward of the inner passage, and is rotatably supported by the fluid passage member.
  • a first turbine blade having a chord line in a plane fixed to the first rotation axis and perpendicular to the first rotation axis, and having a symmetrical wing cross section line-symmetric to the chord line.
  • a so-called Wells' turbine is formed by protruding into the inner passage, so that the energy of the flow of the fluid passing through the inner passage is transferred to the rotation of the first rotating shaft. It can be converted into energy and out of the first rotation axis.
  • one or a plurality of concentrically rotatable rotary shafts are provided on the first rotary shaft, and a rotary blade having a turbine blade protruding into the outer passage is provided.
  • the members are automatically connected to the rotating shafts via speed-increasing devices, respectively, and the fluid pressurized and accelerated by the pressurizing accelerators driven by the respective shafts is supplied to the first motor.
  • the fluid is supplied from a collector port of the storage member to a fluid discharge passage having an arc-shaped portion in the first turbine blade, and the fluid is supplied to a tray of the first turbine blade.
  • the first turbine blade is started by discharging from the discharge ports opened on both sides at a position close to the nugget and the nozzle.
  • the fluid element formed in the first turbine blade causes only the discharge port opening on the high-pressure side surface of the first turbine blade.
  • the turbine provided with the first turbine blade having the symmetrical wing cross section is known as a turbine that always rotates in one direction even when the direction of fluid flow is reversed.
  • the present invention is directed to a device, such as a wave power generator, that converts a change in wave height into an airflow that alternately changes the direction of flow in the forward and reverse directions, and that rotates the airflow to drive the generator.
  • ⁇ which is particularly suitable as the energy conversion device used

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Description

¾ «■ 流体二ネルギ変換装！：
技術分野
本発明は、 流体の有するエネルギを機栻ェネルギに変换 する装置に関するもので、 特に空気エネルギを機弒式回転 ェネルギに変換する装置に関する；
背景技術
波力発電装置は、 波の有するエネルギを空気エネルギに 変換 し、 次に この空気ェネルギを空気タ 一ビン によって タ 一ビン軸の回転エネルギに変換 している c
一般的に言って、 波力発電装置は、 四周の壁板と天井^ と か らなる箱体を、 前記壁板の下辺ガ;常時海水に浸渍さ れ る状態に海上に建設 し 、 前記箱体の天井板には空気流通に: を形成する と と も に前記天井板には前記空気流通口 を通る 空気を案内する案内通路を建設 し、 該案内通路に空気タ ー ビン を配設 し 、 該空気タ ービンの出力軸に発電機を駆動的 に連結したものである。
上記波力発電装置は、 前記箱体内の波面が上昇 し て該筘 体内の空気を波面によ リ捋し上げる と、 前記案内通路内に は俞記箱体内から案内通路に向 う方向に ¾れ る空気流が生 じ、 前記箱体内の波面が下降する と前記案内通路内には該 案内通路から前記箱体内に向う方^に流れる空気流 生 ' る s 即ち、 波の有するエネルギ'は空気二ネルギに変換さ る： 前記空気タービンは前記案内通路を流れる空気流によ リ回転して、 該空気流の有する空気エネルギを前記空気タ 一ビンの出力軸の回転エネルギに変換する - 前記空気 一 ビンの出力軸にょ リ、 発電機を駆動すると きは、 前記回耘 エネルギは電気工ネルギに変換される - 前記波力発電装置においては、 前記案 R通路を流れる空 気流の流れる方向が交番に反転する - この流 方向が交 § に反転する空気流によっても、 空気タービンの出力軸を常 に同一方向に回転せしめないと、 ェネル-ギの変換効率が低 下する。
空気流の流れ方向が反転しても、 そのお力軸を常に同一 方向に回転せしめる空気タービンと して、 ウェールズ ' タ —ビンが知られている - このウェールズ ' タ ービンは、 P: 筒状の内壁面を有する案内通路内に、 前記内壁面の中'心.車 を回転軸と し、 かつ軸方向両端部を先細と L た紡錐体形状 の回転体を回転自在に支承し、 該回転体の最大直径部に、 例えば N A C A 0 0 2 1 と して知られるような対称翼型斬 面を有するタービンブレードを、 前記対称翼型断面の翼^ 線を前記回転中心軸に垂直な面内に配置して、 S 0度の ^ 隔を置いて半径方向に 4個突設したものである ,
この対称翼型靳面を有するタービンブレー ドは案内通^ に空気の流れが生ずると、 丸味を蒂びたリ一ディングニッ ー ー ジの部^で空気流の流速に比^ し た迎え角 を生ずる のて 、 タ 一 ビン ブレ 一 ドに揚力が生 じ 、 その揚力の前進方向の成 分で前記紡錘体形状の回転体に回転を生 じさせる ： 前記案 内通路内の空気の流れ方向が反転 し て ¾、 タ ー ビンブレ ー ドは回転中心軸に垂直な面内に対称 ¾型断面の翼弦線を有 するので、 紡錘体形状の回転体の回転方向は変る こ と がな
P
と こ ろで前記ウェールズ ' タ ー ビン においては、 タ ー ビ ン -/ レ ー ドの断面における最大翼厚部がリ 一ディ ン グェッ ジに近い位置にあ り 、 翼厚比 （最大翼厚の翼弦長に対する 比） が大である対称翼型を使用 した場合は、 自 己起動も可 能であ る が、 比較的低い流体速度でタ ー ビンブ レ ー ド に生 ずる揚力の前進成分が减少する と と も に抵抗成.分が大と な リ 、 タ ービンの回転速度が頭打ちにな リ 、 エネルギ変換効 率が悪い - これに対 して最大翼.！?:部を ト レ ー リ ン グ二ッ ジ 側に移 し 、 翼厚比を小 と した対称翼型を使用 した場合は、 大なる流体速度においてタ 一ビンの高速回転を得る こ と 力'： でき、 大なるエネルギ変換効率を得られる が、 起動性が悪 く 、 低い流体速度では自 己起動ができない。 発明の開示
本発明は、 前記ゥニールズ ' タ ービン を改良 して、 流お： め流れの有するエネルギを タ ー ビン出力軸の機械的二ネル ギに効率よ く 変換する と と も に、 自 己起動性の良好なニネ ルギ変換装置を提供する 二と を 目的とする ^
一般的に言って、 本発明は流体の流れを形成させるため の流体通路部材内で、 ウエールズ ' タ ービンのタービンブ レー ドを回転させるための環状の流体の流れを作るととも に、 前記環状'の流体の琉れの半径方向外方にもう 1 つの環 状の流体の流れを作リ、 この外方の流体の流れによ リ タ一 ビンブレー ド、 好ま し く はバビンチエフ衝動式タ ービンま たはマコーミ ック衝動タ一ビンを回転させ、 これらのタ一 ビンの出力で加圧加速した流体を前記ウエールズ · タ一ビ ンのタ一ビンブレード内でその 卜 レーリ ングエッジ側に S げられた通路を経てブレード外に放出することによ り、 ゥ エールズ ' タ ービンの自己起動性を良好と し、 さ らに前記 ブレード外に放出する流体流の方向を流体素子にょ リ制御 することによ り、 ウェールズ ' タ一ビンのエネルギ変換効- 率を向上させるものである。
本発明は、 流体の通路を形成するための部材と して、 内 壁面の主要部を円筒形壁面とする外方案内部材と、 その内 部に前記円筒形壁面の中心軸を対称軸とする回転対称形に 形成された外表面を有する少く とも 1個の内方案内部材と、 前記円筒形壁面の中心軸上に中心軸を有し、 前記外方案内 部材と内方案内部材との間に延在して前記外方案内部材の 円筒状内壁面と内方案内部材の外周面との間を外方通路と 内方通路との 2個の環状の流体通路に区画する円筒形の隔 壁と、 前記外方案内部材および隔壁を連結する'流体抵抗の ー屮ー 少い形状の複数個の支柱からなる流体通路部おを備える この流体通路部材は、 前記の環状の内方通路と、 その半径 方向外方に位置する環状の外方通路 と の 2個の流体通路と を同心 toに有する。
前記流体通路部材には、 前記外方案内部材の円筒形壁面 の中心軸上に回転中心軸を有する第 1 の回転軸が回転自在 に支承され、 該第 1 の回転軸には、 前記内方案内部材の軸 方向一端部に位置させて第 1 の ロ ータ リ部材が配設される この第 1 の 口一タ リ部材は、 前記第 1 の回転軸に固定さ れ る環状の基部と、 該基部に固定されて前記内方案内部材の 外表面と隔壁と の間に形成される内方通路に半径方向に突 出する複数個の第 1 タ ー ビンブ レー ドと を備える。
第 1 のダービンブ レー ドは、 前記第 1 の回転軸の回転中 心軸に垂直な平面内に翼弦線を有する対称翼型断面を有す るもので、 ウエールズ ' タ 一ビンのタ ービンブレー ド に相 当 し、 前記内方通路内を第 1 の回転軸に平行に流れる流体 の有するエネルギを前記第 1 の回転軸の回転エネルギに変 換して出力するものである。
前記第 1 の回転軸に同心的に、 かつ該軸に相対回転自在 に、 第 2 の回転軸が、 前記流体通路部材に-配設され、 該第 2 の回転軸には、 前記内方案内部材の他端に位置させて第 2 の口一タ リ部材が支承される この第 2 の口一タ リ部材 は、 前記第 2 の回転軸に同心的にかつ回転自在に支承され て、 増速装置を介 して前記第 2 の回転軸に驄動的に連結さ おた円盤拔の基部と、 前記環拔の内方通路 -内に突岀する流 体抵抗の少ぃ形拔の複数個の支柱によ リ前記第 2の回転軸 に同心的に支持されている実質的に前記隔壁と同一半径を 有する癀体と、 該環体の^周にそれぞれ固定され、 前記^ 方案内部^の筒犹形壁面と隔壁との間に形成される外方通 路内に突出する多数の第 2 のタ一ビンブレードとを備える 前記外方案内'部材の円筒形壁面には、 該円倚形壁面に固 定されて前記外方通路に半径方向に突出する固定ブレ一ド が、 前記第 2のタ一ビンブレードの両側位置に： L儸づっ 2 假一組と して突設され、 かつ周方向に多数組の固定ブ レ一 ドが等間隔に配設される。 前記一組の固定ブレ ードの断面 は、 前記第 2のタービンブレー ドが前記口一タ リ部材を一 方向のみに回転せしめるよう に、 該第 2の口一タ リ部材の 回転中心軸に垂直な平面に関し傾斜しており、 かつ互いに 交叉する方向に翼弦線を有する 即ち、 前記第 2 のロータ リ部材は第 1 のタービンブレ一ドょリ半径方向外側にある 多数のタ一ビンブレードを有することから、 第 1 のタ一ビ ンブレードよ り起動しやすく、 第 1のタービンブレードが 自己起動し難い低い流体速度で起動し、 第 2の回転軸を增 速装置を介して駆動する》 '
前記内方案内部おの内部には、 該內方案内部材に固定さ れておリ、 かつ前記第 1 の α—タ リ部材の基部に向けた吐 出口を有する并囲体と、 該^囲体の内部において前記第 2
-も — の回転軸に固定され該第 2 の回転軸こ と も に回転する E耘 体と か らなる、 流体の加圧加速装置を備える - 前記加圧加 速装置の回転体は、 前記第 2 の タ ー ビン ブ レー ド を立設 し た環体の回転速度よ リ増速装置によ り第 2 の回転軸と と も に増速せ し め られた回転速度で回転する こ と によ り 、 第 2 の 口 一タ リ部材が回転を開始し た直後から、 その吐出口 に . 前記内方通路および外方通路を流れる流体よ リ増圧増速さ れた流体を吐出する 。
前記第 1 の 口 一タ リ部材の前記基部は、 前記加圧加速装 置の吐出口 から放出される流体を受入れる コ レ ク タ ポ一 卜 をその一側の周縁部に備える と と も に、 前記第 1 のタ 一ビ ンブ レー ドの内部には、 前記第 1 の回転軸に垂直な平面内 において、 一端が前記基部のコ レ ク タ ポー ト に連通し、 他 端が前記第 1 の タ 一 ビンブ レ ー ドの ト レ ー リ ン グェッ ジに 近接 した位置において該ブレ一 ドの両側面に開口せしめた 放出口に連通する 円弧状部を有する流体放出通路を備える 従って、 前記加圧加速装置によ り加圧加速せ しめ られた流 体は、 前記第 1 の 口 一タ リ部材の前記基部に形成された前 記コ レク タ ポ一 卜 から前記流体放出通路に受け入れ られ前 記放出口から'前記内方通路に放出さ れる間に、 前記放出流 体通路の円弧状部を通る際に流通方向 を曲げられ、 その反 作用 と して前記第 1 の D—タ リ部材に形成された内方通路 および外方通路を流れる流体速度が低速であっても、 前記 第 1 のロ ータ リ部材を起動する こ と が可能となる。 本発明においては、 さ らに、 前記第 1 のタ一ビンブレー ドに、 そのリ一ディングェッジの前記翼弦線上に開口 る 流体導入口、 該リーディングエッジの近傍のブ レー ド雨倔 面に前 5翼弦線に対して対称の位置に開口する制御流体導 入口、 前記流体導入口および制御流体導入口に連通する流 体制御室および前記翼弦線に関して对称的に隔たつた位置 において前記流体制御室に一端を開口 し、 他端を前記流体 放出通路の内壁に前記翼弦線に対し対称の位置に開口する 一対の制御通路とを備えた流体素子を備え、 かつ前記第 1 のタービンブレードに備えた放出口は、 それぞれ前記タ一 ビンブレードの ト レーリ ングエツジに平行な直線拔の開口 と したことによ り、 前記第 1 のタ一ビンブレー ドの リーデ イングエッジに開口した流体導入口よ リ流体制御室内に導 入された流体の流れは、 前記第 1 のタービンブレー ドの両 側面に作用する静圧の差によ り、 低圧側に偏寄せしめらお て一方の制御通路を流れ、 前記流体放出通路の内壁の開口 ょ リ該流体放出通路内に供給されるから、 前記加圧加速装 置よ リ前記流体放出通路に放出された流体は前記一方の制 御通路から供給される制御流体にょ リ前記第 1のタービン ブレードの高圧側側面の ト レ一リングエッジの近傍に形成 され、 該トレ一リ ングエッジに乎行な直線状に開口する放 出口から平面状の流れとなって放岀されることによ リ、 前 記第 1のタービンブレードの揚力係数を増大せしめるとと もに、 揚抗比をも増大せしめ、 該第 1 のタービンブレード
— ー を固定し た第 1 の回転軸への出力エネルギ変換効率を向上 せしめる。
さ ら に本発明においては、 前記流体通路部材に、 前記第 1 の ロ ータ リ部材の軸方向他側に、 前記内方案内部材と 同 一形状の第 2 の内方案内部材が、 前記第 1 の ロータ リ部材 の基部の他側面に一端部を位置せしめて前記流体通路部材 の円筒形壁面と 同心的に固定され、 前記第 ェ の ロータ リ部 材の軸方向他側に前記第 2 の回転軸と 同一の第 3 の回転軸 が前記第 1 の回転軸に同心的に前記流体通路部材内に配置 され、 前記第 1 の 口一タ リ部材の軸方向中心を通 り前記第 1 の回転軸に垂直な平面に関 して面対称に、 第 3 の ロータ リ部材が配設される こ と によ り 、 前記流体通路部材の内部 の流体通路を流れる流体の流れ方向が軸方向に反転したと きでも、 前記第 3 の 口一タ リ部材によ り前記第 1 の ロ ータ リ部材は前記と 同一方向に回転を効率よ く継続する。 図面の簡単な説明
第 1 図は本発明の一実施例の断面図、 第 2 図はその要部 を拡大して示した断面図、 第 3 図は第 2 図の A— A線に治 う断面図、 第 4 図は第 2 図の B — B線に沿う断面図、 第 5 図は第 2 図の C一 C線に沿う 断面図、 第 S 図は第 3 図の D 一 D線に沿う 断面図、 第 7 図は第 3 図の E — E線に沿う第 1 のタ ービンブレー ドの横断面図、 第 8 図は 2列に並んだ 第 2 のタ 一ビンブレー ド と第.4 のタ 一ビンブレ一ドまたは 一 7 - 2列に並んだ第 3 のタ一ビンブレ一 ドおよび第 5 のタ一ビ ンブレー ドと、 固定ブレー ドとの関係を示す断面図、 第 9 面は第 2のタービンブレー ドまたは第 3 のタ 一ビンブレ一 ドと固定ブレー ドとの関係を示す断面図、 第 1 0 図はゥェ —ルズタービンによる波力発電装置の基本構成を模式的に 示した側面図、 第 1 1 図はウエールズ ' タ一ビンの正面図
発明を実施するための最良の形態 本発明の実施例を説明する に先立って、 本発明の流体ェ ネルギ変換装置を適甩するに最も適した波力発電装置の甚 本構成を第 1 0図および第 1 1 図に模式的に示して説明す る。
図において符号 2 0 ひはウエールズ ' タ一ビンであって、 H箇形の案内部材 2 0 1の中心軸上に回転中心軸 2 0 2 を 有する钫錘形のタービン軸 2 0 3 を支柱 2 C' 4 、 2 0 5 に よ リ回転自在に支承させ、 該タ一ビン軸 2 0 3 には前記回 転中心軸 2 0 2 に垂直な平面内に翼弦線を有する対称翼型 断面のタ一ビンブレード 2 0 6 が 4個突設され、 該タ一ビ ンブレード 2 0 Sは、 前記案内部材 2 0 1 と タ ービン軸 2 0 3 との間に形成される空気通路 2 0 7内に位置する - 符号 2 0 8はコンク リ一 卜製の箱体で、 天井板 2 0 9 、 四周の壁板 2 1 0および底板 2 1 i を備える。 壁板 2' 1 G は底板 2 1 1 との間に 1個または 2個の開口都 2 1 2 を備 一 fひ - え、 前記箱体 2 0 8 は、 波高の高低にかかわ らず前記壁板 2 1 0 の開口咅 ί; 2 1 2 が常時水投 し て開口部 2 1 2 の上耪 の壁板 2 1 2 の下辺 2 1 3 が水に浸漬される水深位置に設 置され 底板 2 1 J で海底に固定さ る 天井板 2 0 9 に は開口部 2 1 4 と該開口部 2 1 4 を 囲む円筒状の取付基部 2· I 5 がー体に形成され、 該取付基部 2 1 5 の上面に前記 案内部材 2 0 1 がその下端で固定される —
箱体 2 0 8 内の水面 2 1 6 は前記壁板 2 1 0 の下辺 2 1 3 よ り高 く 、 箱^ 2 0 8 内には前記水面 2 1 6 の上部に空 気室 2 1 7 が形成さ れ る。 箱体 2 0 8 の周囲の波 2 1 8 の 波高が変化する と箱体 2 0 8 内の水面 2 1 6 は第 8 図に種 々 の破線で示 したよ う に変化 し、 これに伴う前記空気室 2 1 7 の容積変化によ り前記案内部材 2 0 1 と タ ービン軸 2 〇 3 と の間の空気通路 2 0 7 にはタ ービン軸 2 0 3 の回転 中心軸 2 0 2 の長手方向に沿って往復動する空気流が生成 する。 ウェールズ ' タ ービン 2 0 0 のタ 一ビンブレー ド 2 0 6 は、 タ ービン軸 2 0 3 の回転中心軸 2 0 2 に垂直な平 面内に翼弦線を有 し、 かっ この翼弦線を対称中心線とする 対称翼型断面を有する こ と によ り 、 前記空気通路 2 0 7 を 往復動する空気流によ リ タ ービン軸 2 ひ 3 を一方の回転方 向に回転させる - これによ リ空気流の有するエネルギはタ ― — ビン軸 2 0 3 の回転ェネルギに変換される そ こで前記 タービン軸 2 0 3 によ り発電機 2 1 9 を回転駆動せしめる と、 タ 一ビン軸 2 0 3 の回転エネルギは電気ェネルギに変 換される =
第 1 図は、 前記波力発電装置に用いる空気二ネル 変換 装置と して好適な本発明の一実施例の断面図を示し も & であって、 第 2図ない し第 8 図に部分的にその詳細を示す 図において符号 1 ばタト方案内部材を示し、 この外方案内 部材 1 ばその内壁面の主要部を円筒形壁面 2 と し、 前記內 壁面の軸方向の端部は端部方向に直径を拡大する円錐形壁 面 3 に形成されて、 前記円筒形壁面と滑らかな曲面で接繞 されている。 この外方案内部 1 の内部には前記円筒形壁 面 2の中心軸 4 を対称軸とする回転対称形に形成された夕 ί 表面 5 、 1 0 5 をそれぞれ有する同一寸法の第 1 および第 2の内方案内部材 6 、 1 0 6 が後述するよう に前記外方案 内部材 1 に支持されており、 前記外方案内部お 1 の円筒形 壁面 2 と内方案内部材 6 、 1 0 6 の外表面 5 、 1 0 5 との 間に環状の流体通路を形成すべく されている。 次に前記タ 方案内部お I の円筒形壁面 2 と内方案内部材 6 、 1 0 6 の 外表面 5 、 1 0 5 との に位置するよう に、 前記中心軸 4 上に中心軸を有する円筒壁形状の隔壁 7 が配置され、 該隔 壁 7 と前記外方案内部材 1 との間を複数個の支柱 8 によ リ 違結するとともに、 前記隔壁 7 と前記内方案内部材 6 、 1 ひ S との間を多数のま柱 9 によ り連結する - これによ り前 記隔壁 7および内方案内部村 6 、 1 0 6は 方案内部材 1 に支持され、 かつ前記流体通路ほ隔壁 7によ り、 該隔壁 Τ と内方案内部材の外表面 5 、 1 0 5 との間に形成される琼 状の内方通路 1 0 および前記隔壁 7 と外方案内部材 1 の 筒形内壁 2 と の間に形成.される環状の外方通路 1 1 と に区 画される。 前記各支柱 8 、 9 にはそれぞれ夕 ·ή方通路 1 1 お よび内方通路 1 0 内に配設さ れるので、 これ ら通路 1 0 、 1 1 内を前記中心軸 4 に平行に流れる空気の流れに抵抗の 少ぃ断面形状とする。
前記外方案内部材 〗 の円筒形壁面 2 の中心軸 4上にその 軸.方向に離れた位置に、 一対の軸受部材 1 2 、 1 2 がそれ ぞれ支柱 1 3 、 1 3 によ り前記外方案内部お 1 に支持さ れ これ ら軸受部材 1 2 、 1 2 間に前記中心軸 4 を中心と して 回転自在に第 1 の回転軸 1 4 が支承される。 この回転軸 1 4 には、 前記内方案内部材 6 、 1 0 6 の軸方向に対向する 端部間に第 1 の ロータ リ部材 1 5 の基部 1 6 が固定される 該基部 1 6 は前記中心軸 4 に垂直な平面を対称面とする面 対称形に造られた組付構造体であって、 全体的には環状を 呈する <= この基部 1 6 の外周縁には第 1 のタ ー ビンブレー ド 1 7 が 4個突設され、 該タ 一ビンブレー ド 1 7 は前記内 方通路 1 0 内に突出せ しめ られる。
この第 1 のタ ービンブレー ド 1 7 は、 第 7 図に示すよ う に断面がその翼弦線 1 8 を対称中心線とする線対称に形成 された対 §翼型のものであって、 前記翼弦線 1 8 を前記中 心軸 4 に垂直な平面内に位置させて前記基部 】 6 に固定さ 'れる。 このタ ービンブレー ド 1 7 は前記基 1 6 の外周緣 には前記第 1 の回転軸 1 4 の回転中心軸を中心と して 9 0 度ごとに各タービンブレ一 ドュ 7が配設され、 前述し たゥ ニールズ · タービンを構成する：. なお符号 1 9 は、 前記第
I のタービンブレード 1 7の両側 おいて前記内方通路丄 0内に配設した整流板で、 支柱 9 を兼ねるものである： 前記軸受部材 1 2の一方と前記第 1 のロータ リ部お丄 5 の基部 1 6 との間の前記第 1 の回転軸 1 4 の外周には、 第 2の回転軸 2 0 が前記第 1 の回転軸 1 4 と同心的にかつ相 対回転自在に設けられる。 この第 2の回転軸 2 0は円筒状 の軸であって前記第 1の回転軸 1 4 に嵌装され、 その一端 を前記軸受部材 1 2 に、 他端を前記第 1 の回転軸 1 4 に、 それぞれ軸受で回転自在に支承される。
この第 2の回転軸 2 0 が貫通している内方案内部材 6の 軸方向の自由端部に近接した位置に、 第 2の口一タ リ部材 2 1の基部 2 2 が第 2 の回転軸 2 0 に回転自在に支承され る。 該基部は第 2の回転軸 2 0の回転中心軸に垂直な面内 で環状を呈する円盤形のもので、 その中央孔で第 2の回転 軸 2 0 に支承される。 前記第 2のロータ リ部材 2 1の基部 2 2 にはリ ングギヤ 2 3 が前記回転中心軸に同心的に固定 され、 第 2の回転軸 2 0にはサンギヤ 2 4 が固定されて、 リングギヤ 2 3 とサンギヤ 2 4 との間には前記軸受部材 1 2 に回転自在に支承された齒車群によるギ J ^ レーンが形 成された増速装置 2 5 を構成する。 前記舊部 2 2の外周縁 は前記内方案内部材 6の 周面 5の延長面扰に形成され、 その外周に一端を係止した多数のスポーク 2 6 の他端を環 体 2 7 に係止する こ と によ り 、 該環体 2 を前記第 2 の叵 転軸 2 C' の回転中心軸に同心的に取付け る。 環体 2 7 はそ の内舛径を前記隔壁 7 と 同一の寸法のもの とする。 そ して 前記環体 2 7 の外周縁には多数の第 2 の タ 一 ビンブレ一ド 2 8 が半径方向に突設され、 該第 2 の タ ービンブレー ド 2 8 は前記外方通路 1 1 内に突出せ しめ られる。 この第 2 の タ ー ビンブレー ド 2 8 の翼断面形状はバ ビンチエフ · ター ビンある いはマコ 一 ミ ッ ク · タ 一ビン等の衝動タ 一ビンの 動翼に用いる翼斷面形状と 同様のもの とする。
前記内方案内部材 6 の前記第 1 の ロ ータ リ部材 1 5側の 端部には、 流体の加圧加速装置 3 0 の外囲体 3 1 、 例えば 空気圧縮機のハウ ジング、 が形成または固定され、 一方前 記第 2 の回転軸 2 0 には前記外囲体 3 1 と と も に流体例え ば空気を加圧加速する羽根を備えた回転体 3 2 が固定され る。 加圧加速装置 3 G の外囲体 3 1 はその加圧加速装置 3 0 が遠心式の場合には全周面にわたつて開放されてお リ 、 回転体 3 2 によって加圧加速された空気を回転体 3 2 の周 面よ り前記第 1 の ロ ータ リ部材 1 5 の基部 1 &の周縁部に 向けて放出する 。 一方前記第 1 の 口 一タ リ部材 1 5 の基部 1 6 の周縁部には、 第 2 図および第 3 図から明 ら かなよ う に、 前記回転体 3 2 の全周縁に沿ってその全周を中心角 9 0度ごと に 4個に区画する コ レ ク タ ポ一 ト 3 3 を備えた二 レク タ通路 3 4 がイ ンボリ ュ一 卜曲線状に、 かつ前記回転 体 3 2 からの空気の放出方向に沿って設け られ、 前記回転
—75 _ : 3 2から故出された空気はコ レ クタ通路 3 4 に流入'する コ レク タ通路 3 4は滑らかな曲線に沿って前記基部 1 6内 で半径方向に向かう よう に齒げられる： この曲げられた通 路内に前記曲線とほぼ同一の曲率を有するガイ ドべ一ン 5 を設け、 空気の円滑な流れを保証する
前記第 1 のタ ービンブレー ド 1 7 内には、 前記基部 1 6 の半径方向に延在して前記コ レク タ通路 3 4 に連結する流 体放出通路 3 6 を備える - 該流体放出通路 3 6はその第 1 のタ一ビンブレード 1 7の翼端部に相当する先端部におい て、 円弧状の端壁 3 7および円弧状部を備えた隔壁 3 8 に よ リ、 前記コ レクタ通路 3 4の曲げ方向と同一方向にほぼ 9 0度曲げられて、 流体放出通路 3 6 を流れる空気を第 1 のタービンブレー ド 1 7の ト レー リ ングエッジに指向させ る。 前記隔壁 3 8はまた、 前記流体放出通路 3 6 を前記基 部 1 6の半径方向に 2個の流体通路 3 9 、 4 0 に区画する— - 流体通路 3 9 は第 7図に示すよう にブレード 1 7 の横斬面 図で 2個の分岐通路 4 2 、 4 3 に分岐され、 各分歧通路 4 2 、 4 3はそれぞれ第 1のタービンブレ一ド 1 7の両.側翼 面に ト レ一リ ングエッジに沿って平行に穿設された直線状 の放出口 4 4 、 4 5 に連通する。 他方の流体通路 3 9 も、 ' 同様に、 2値の流体通路に区画されて、 ブレ一 ド 1 7の両 側翼面に ト レ一リングェジジに沿って平行に穿設された直 線状の放出口に連通する 第 3図にはその一方の放出口 4 6が示されている
-76 - 前記外方案内部材 1 の円筒形壁面 2 よ り外方通路 1 ] 内 に、 前記円筒形壁面 2 の軸方向の両側位置に 2個の固定ブ レ一 ド 4 8 、 4 9 が、 半径方向に突設される .. 一方の固定 ブレ一 ド 4 8 の他端は、 隔壁成形体 5 0 および支柱 9 を介 して、 外方案内部材 1 に支持さ れた軸受部材 1 2 に連結さ れ、 他方の固定ブレー ド 4 9 の他端は隔壁 7 に支持される t 第 1 図には前記第 2 の 口一タ リ部材 2 1 に隣接せしめて更 に他の ロータ リ部材を設けたものが示さ れている が、 他の ロータ リ部材を設けない場合には固定ブ レー ド 4 8 、 4 9 は第 9 図に示すよ う に第 2 のタ ービンブレー ド 1 7 の両側 に近接して位置する。 この場合固定ブレード 4 8 、 4 9 は、 それぞれ前記第 2 のロータ リ部材 2 1 の回転中心軸に垂直 な平面に関 して傾斜しており 、 かつ両者の翼弦線が互いに 交叉する方向に翼弦線を有する翼型断面を有する。 前記第 2 の □—タ リ部材 2 1 は、 第 2 のタ ービンブ レー ド 2 8 を 動翼と し、 固定ブレー ド 4 8 、 4 9 を静翼とするバビンチ エフ衝動タ ービン を構成する。
上記の構成を有する空気エネルギ変換装置は、 外方案内 部材 1 の円筒形壁面 2 内に空気流が供給されて、 内方通路 1 0 および外方通路 1 1 に空気の流れが生じたと きは、 内 方通路 1 0 内の前記対称翼型断面を有する第 1 のタ ービン ブレ一 ド 1 7 が起動 し難い低い流速においても、 外方通路 1 1 内の第 2 のタ 一ビンブレ一 ド 2 8 を有する第 2 の'ロ 一 タ リ部材 2 1 は起動 して回転しは じめる。 第 2 の ロータ リ ?一 部材 2 1 の回転はその基部 2 2 よ り増速装置 2 5 を介して 増速されて第 2 の回転軸 2 0 に伝達され、 該第 2 の回転軸 2 0 を第 3図において反時計方向に回転させる - 空気圧縮 機である加圧加速装置 3 0の回転体 3 2は前記第 2の回転 軸 2 0 と同一方向に回転せしめられ、 加圧加速された空気 を第 1 の口一タ リ部材 1 5の基部 1 6 に形成されているコ レクタポー ト 3 3 に向けて放出する。 該コ レク タポー ト 3 3 に送られた空気はコ レクタ通路 3 4、 流体放出通路 3 6 . 流体通路 3 9 、 4 0 を経て前記第 1 のタービンブレー ド 丄 7の ト レーリ ングェジジの近傍の翼面上に開口する放出口 4 4 、 4 5 、 4 6 から放出されるが、 前記コ レクタ通路 3 4のガイ ドべ一ン 3 5 を付設した曲げ通路部分および流体 放出通路 3 S の端壁 3 7および丹弧状部を備えた隔壁 3 8 によ り、 その流れ方向を同じ方向に 2度変更させられる。 これによ り前記コ レク タ通路 3 4および流体放出通路 3 6 内を流れる空気流の有するエネルギは第 1 の口一タ リ部材 1 δに反時計方向の回転力を付与する - 従って前記空気ェ ネルギ変換装置の起動時に第 1 の口一 リ部材 1 5 の起動 に先立って、 前記第 2の口一タ リ部材 2 1 が起動されて、 前記第 1のロータ リ部材 1 5 に回転力を付与し、 さ らに前 記外方案内部材 1 内の空気流の速度および圧力が増大した とき、 放 ¾口 4 4 、 4 5 . 4 6 から噴出する空気流によ リ 前記第 1 の口一タ リ部 # 1 5 を增速させる。
前記実施例の空気エネルギ変換装置を波力発電装置に適 ^ したと きは、 前記外方案内部材 1 内 を流れる空気流の流 れ方向が反転する 前記第 1 の ロ ータ リ部材 I 5 の第 1 の タ 一ビンブレー ド 1 7 は前記仁'一タ リ部材 1 5 の回転中心 軸 4 に垂直な平面内に翼弦線を有する対称翼型断面を備え るから、 空気流の流れ方向が反転 しても第 1 の α—タ リ部 材 1 δ は同一方向に回転する = 前記第 2 の 口一タ リ部材 2 I の第 2 のタ 一 ビンブ レー ド 2 8 は固定ブ レー ド 4 8、 4 9 によ リー方向にのみ回転せ し め られる から、 空気流の流 れ方向が反転 しても第 2 の ロータ リ 部材 2 1 の回転方向は 変らない。
次に前記の内方案内部材 1 0 6 の内部において円筒状の 軸である第 3 の回転軸 5 1 が、 前記第 2 の回転軸 2 0 と 同 様に、 第 1 の回転軸 1 4 の外周に同心的にかつ相対回転自 在に支承され、 前記内方案内部材 1 0 6 の 自由端部に近接 した位置に、 第 3 の回転部材 5 2 の基部 5 3 が回転自在に 支承される。 この第 3 の回転部材 5 2 は前記第 2 の回転部 材 2 1 と 同一構造のもので、 前記基部 5 3 は増速装置 5 4 を介 して第 3 の回転軸 5 1 に駆動的に連結され、 前記外方 通路 1 1 に突出する第 3 のタ ー ビンブレー ド 5 5 と該タ 一 — ビンブレー ド 5 5 の軸方向の両側位置に外方通路 1 1 内に 突出 している固定ブ レー ド 5 6 、 5 7 の作動で前記第 3 の 回転軸 δ 1 を前記第 2 の回転軸 2 0 と 同一方向に回転させ る:.。: 定ブ レ— ド 5 6 、 5 7 および第 3 のタ一ビンブレー の関連構成は、 前記固定ブレー ド 4 8 、 4 9 と第 2 一/タ- のタービンブレード 2 8 の闋違搆成と同一である。
前記第 2の内方案内部材 1 0 6 の前記ロータ リ部材 1 5 側の端部には、 流俸の加圧加速装置 5 8 の外囲体 5 9、 例 えば空気圧縮機のハウジングが、 形成または固定され、 一 方前記第 3 の回転軸 5 1 :には前記外囲体 5 9 と ともに流体 例えば空気を加圧加速する羽根を備えた回転体 6 0 が画定 される - 前記第 1 の口一タ リ部材 1 5の基部 1 6の周綠に は前記第 2の回転軸 2 0で回転駆動される加圧加速装置 3 0から吐出される空気を受けとるコ レク タボー ト 3 3 と同 一形扰のボー 卜 6 1 が形成されておリ、 前記加圧加速装置 δ 8から吐出された空気は前記コ レクタポート 6 1 および コ レクタ通路 6 2 を介して前記第 1 のタービンブレード 1 7 に形成した流体放出通路 3 6 に烘給される。
前記第 3の口一タ リ部材 5 2は第 3 の回転軸 5 1 を前記 第 2の回転軸 2 0 と同一方向に回転駆動するものであるか ら、 ^方案内部材 1の円筒形壁面 2内に供給される空気の 流れ方向が反転した際にも、 第 2の口一タ リ部材 2 1 およ び第 3 のロータ リ部材 5 2のうち、 上流側に位置するロー タ リ部材がよ 効率的に作動するから、 第 1 のタ 一ビンブ レード ' 1 7のェネルギ変換效率を向上するこ とができ、 力、 つ 2個の加圧加速装置 3 0、 5 8 によ リ加圧加速された空 気流が前記第 1 のタービンブレ一ド 1 7 内の流体放出通路 3 6 に供給されるから、 第 1のタービンブレードの回転速 度も増大する
-¾0 - 前記第 2 の回転軸 2 0 の外周に第 4 の回転軸 6 3 が前記 第 1 の回転軸 1 4 と 同心的にかつ前記第 2 の回転軸 2 0 に 相対回転自在に支承される。 この第 4 の回転軸 6 3 は円筒 状の軸であって、 第 2 の回転軸 2 0 に軸受によ リ支承さ れ る。 この第 4 ·の回転軸 6 3 には前記第 2 の ロータ リ部材 2 1 に近接した位置に第 4 の ロータ リ 部材 6 4 の基部 6 5 が 回転自在に支承され、 内方案内部材 6 に支承されている ギ ャ ト レーン を含む増速装置 6 6 を介して前記第 4 の回転軸 6 3 に駆動的に連結されている。 この第 4 の D —タ リ部材 6 4 は前記第 2 の ロータ リ部材 2 1 とほぼ同一構造であ る ので、 同一部分についてはその説明は省略する。 第 4 の 口 —タ リ部材 6 4 に設け られて前記外方通路 1 1 内に突出す る第 4 のタ ービンブレー ド 6 7 は、 第 8 図に示すよ う にそ の翼型断面を前記第 2 のタ ー ビンブレー ド 2 8 の翼型断面 を裏返え した形状と したもので、 これに伴い第 4 の タ 一 ビ ンブレ ー ド 6 7側に位置する固定ブレー ド 4 9 の翼型断面 は、 その翼弦線を前記第 2 の回転軸 2 0 の回転中心軸に垂 直な平面に関 して傾斜してお り 、 かつ前記第 2 のタ ー ビン ブレー ド 2 8側に位置する固定ブ レー ド 4 8 の翼型断面の 翼弦線に平行させたもの とする。 これによ リ第 4の ロ ータ リ部材 6 4 は第 2 の ロ ータ リ部材 2 1 の回転方向と反対方 向に回転する。
前記内方案内部材 6 の内部には流体の加圧加速装置 6 8 の外囲体 6 9 、 例えば空気圧縮機のハウ ジング、 が形成ま たは固定され、 一方前記第 4 の回転軸 S 3 には前記外囲体 5 9 とともに流体例えば空気を加圧加速する羽根を備えた 回転体 7 0 が固定される。 前記タ f 囲俸 5 9 の吐出側は前記 加圧加速装置 3 0 の吸入側に違通される。 前記外囲体 5 9 の吸入側は、 第 2および第 4のロータ リ部村 2 1 、 6 4 の 基部 2 2 、 6 5 に形成した通孔 7 1 を介して外部雰囲気に 連通される - 前記第 2の内方案内部材 1 0 6内においても、 前記第 3 の回転軸 5 1 の外周に第 5の回転軸 7 δ が前記第 3の回転 軸 5 1 と同心的にかつ相対回転自在に支承され、 該第 5の 回転軸 7 5に第 5の口一タ リ部材 7 の基部 7 7が回転自 在に支承され、 内方案内部材 1 0 6 に支承されているギヤ トレーンを含む増速装置 7 8 を介して第 5の回転軸 7 5 に 駆動的に違結される。
この第 5 のロータ リ部材 7 6 は第 3 の ロータ リ部材 5 2 とぽぼ同一構造であるので、 同一部分については説明を省 略する。 第 5のロータ リ部材 7 6 に設けられて前記外方通 路 1 1内に突出する第 5のタービンブレード 7 9は、 その 翼型断面を前記第 3のタ.一ビンブレ一ド 5 5の翼型断面を 裏返えしも形状のもので、 これに伴い第 5のタービンブレ —ド 7 9側に位置する画定ブレード 5 7の翼型靳面は、 そ の翼弦線を前記第 3の回転軸.5 1 の回転中心軸に垂直な平 面に関して傾斜してお 、 かつ前記第 3のタ一ビンブレ一 ド 5 5側に位置する固定ブレー ド 5 6の翼型断面の翼弦線 一《¾a に平行させもの とする （第 8 図参照） ； これによ り第 5 G —タ リ部材 7 6 は第 3 の □ — タ リ部材 5 2 の回転方向と 反对方向に回転する。
前記第 2 の内方案内部材 ュ 0 6 の内部には流体の加圧加 速装置 8 1 の外囲体 8 2 が形成または固定され、 一方前記 第 5 の回転軸 7 δ には前記外囲体 8 2 と と も に流体を加圧 加速する羽根を備えた回転体 8 3 が固定される。 前記外囲 体 8 2 の吐出側は前記加圧加速装置 5 8 の吸入側に連通さ れる ^ 前記外囲体 8 2 の吸入側は、 第 3 および第 5 の Ο ― タ リ部材 5 2 、 7 6 の基部 5 3 、 7 7 に形成した通孔およ び軸受部材 1 2 に形成 した通孔を介 して外部雰囲気に連通 される。
第 2 および第 4 の ロータ リ 部材 2 1 、 6 4 の第 2 および 第 4 のタ ービンブレー ド 2 S 、 6 7 と 2個の固定ブレー ド 4 8 . 4 9 はマコ 一 ミ ッ ク衝動タ ービン を、 また第 3 およ び第 5 の ロータ リ部材 5 2 、 7 6 の第 3 および第 5のタ 一 ビンブレー ド 5 5 、 7 9 と 2個の固定ブ レー ド 5 6 、 5 7 もマコ一 ミ ック衝動タ ービン を それぞれ構成し、 これらマ コ一 ミ ッ ク衝動タ ー ビンでそれぞれ駆動される 2個の加圧 加速装置はそれぞれ直列に連結されているから、 前記第 1 のタ ー ビンブ レ ー ド 1 7 の流体放出通路 3 6 に供給される 流体量の流体圧も増大する
-第 7 図に示す前記第 1 のタ ー ビンブレ一 ド 1 7 の断面内 において、 該第 1 のタ ー ビンブ レ一 ド 1 7 の リ 一デイ ング
—ュ 3 エッジには、 その翼弦線上に流体導入口 9 Q を開口せしめ た導入通路 9 1 と前記リ一ディ ングエッジの近傍の両側面 にタ一ビンブレード 1 7 の断面の翼弦線に対して対称の位 置に開口'せしめた制御流体導入口 S 2 、 9 3 と前記導入通 路 9 1 および制御流体導入口 9 2 、 9 3 と違通する流体制 御室 9 4が形成され、 さ らに該流体制御室 9 4から前記流 体放出通路 3 6の雨側を通って流体通路 3 9 にそれぞれ違 通する制御通路 9 5 、 9 6が形成され、 前記流体放出通路 3 6 から分岐通路 4 2 、 4 3 を通って放出口 4 4 、 4 5 か ら放出される空気流を、 前記放出口 4 4 、 4 5の何れの開 口から放 ffiせしめるかを制御する流体素子 9 7 を形成して いる。 この流体素子— 9 7 と同一構成の流体素子が流体通路 4 0 にも配設される。 '
第 7図において第 1 のタ ービンブレード 1 7が内方通路 I 0中で高速で回転していると し、 そのとき内方通路 1 0 を空気流が矢印 Fの方向から第 1 のタ ービンブレー ド ： I 7 に流れているとする。 このとき零 7図において前記ブレー ド 1 7の リーディングエッジに開口する制御流体導入口 9 0 には動圧が作用しているので導入通路 9 1 から流体制御 室 9 4 に空気が流入する。 一方前記ブレード 1 7 の下面に 正圧が、 また上面にば負圧が作用 している'ので、 翼弦線に 闋して対称の位置に開日している制御流体導入口 S' 2 、 P 3の部分の静圧は空気流の速度が大であるぼど圧力差を生 じ、 矢印 Fの方向の空気流の場合、 下方に位置する制御流 体導入口 9 3 から制御用の空気流が流体制御室 9 4 に流入 し、 前記導入通路 9 1 から流体制御室 9 4 に流入し た空気 流を上方に位置する制御通路 9 5側に偏よ らせる。 これに ょ リ該制御通路 9 5 から流体通路 3 9 に噴出 した空気流は、 流体放出通路 3 6 から流体通路 3 9 に放出 した空気を下方 に位置する分岐通路 4 3側に偏よ らせ下方に位置する放出 口 4 5 のみから放出する。
第 1 のタ ー ビンブ レー ド 1 7 の回転速度が高速であるほ ど、 第 2 ない し第 5 の 口 一タ リ部材の回転速度も高速と な つているので、 これ らの ロータ リ部材によ リ駆動されてい る加圧加速装置から前記流体放出通路 3 6に供給されてい る空気も加圧加速されてお り 、 前記放出口 4 5 からは高圧 高速の空気流が薄膜状に噴出する こ と と なる。 この薄膜状 に噴出する空気流は、 噴出の反作用によ り前記ブレー ド 1 7 の回転速度を増大させるのみな らず矢印下方向に流れる 空気流に対 して前記ブレー ド 1 7 にジエツ 卜 フ ラッブを形 成しジェッ ト フ ラップ効果によ り 、 該ブレー ド 1 7 の揚力 係数を増大 し揚抗比を増大させる。 従っ て前記ブレー ド 1 7 に発生する揚力の前進方向成分を増大させ該タ ー ビンブ レー ド 1 7 の回転速度を増大せ しめる。 従って従来技術に よる ウエールズ · タ ービンでは 3 0 0 0 rpm程度の回転速 度し か得られなかったが、 図示の実施例に記載のものにお いては、 前記第 1のタービンブレー ド 1 7と して前記従来技 術の ウエールズ · タ ービンのタ ービンブレー ド と同一寸法 一 - のものを用いて、 6 0 0 0ない し 9 0 0 0 Γ Ρ Π1 回転速度 を得ることが可能となる。
第 1 図において符号 9 9 ほ、 前記第 1 の回転軸 1 4の一 端に固定した継手を示すもので、 図面においては箇喀化し て示してある - この継手 9 9 を介して第 1 の回転軸 1 4 を 例えば癸電機の入力軸に違結する と、 空気流の有するエネ ルギを電気工ネルギに変換することができる .
図中符号 1 1 0 、 1 1 1 で示すパイプは一端をそれぞお 第 1 の内方案内部材 6、 第 2 の内方案内部材 1 0 6の内部 空間において、 前記第 1 のロータ リ部 ί 1 5の基部 1 &に おけるコ レクタポート 3 3 、 6 1 の近傍に開口させ、 他端 において相互を違通せしめる金具 1 1 2で違結させたもの である。 前記金具 1 1 2 には、 これらのパイプ 1 1 0 、 1 1 2内の圧力が所定の圧力を超えたときに作動して、 これ らのパイプ 1 1 0 、 1 1 2内の圧力流体を放出する弁が設 けられる - これらのパイプ 1 1 0 、 1 1 1 は前記第 2の回 転軸 2 0で駆動される加圧加速装置 3 0および第 3 の回転 軸 5 1で駆動される加圧加速装置 5 8の何れか一方の回転 が顕著に增大して加圧加速された空気流が第 1 の口一タ リ 部材 1 5のコ レクタポ一ト 3 3 6 1から漏洩したとき、 これを他方のコ レクタボー 卜に送るためのものである なお前記第 1 のタ一ビンブレー ド i 7 に用いる封称翼型 と しては、 層流型の揚抗比が大なるものが望ましく、 例え ば A C A 6 4 A 0 1 0等. N A C A翼型の 6 4数字系、
—4一 6 5数字系、 6 7数字系のものな どが好ま しい
産業上の利用可能性
本発明によれば流体通路部材の内部に、 環状の内方通路 と、 該内方通路の半径方向外方に環状の外方通路と を形成 し、 前記流体通路部材に回転自在に支承された第 1 の回転 軸に固定さ れた、 前記第 1 の回転軸に垂直な面内に翼弦線 を有し、 この翼弦線に線対称の対称翼断面を有する第一の タ ー ビンブレ ー ド を前記内方通路に突設して、 前記内方通 路内に、 いわゆる ウェルズ ' タ ー ビン を形成したから、 内 方を通る流体の流れの有するエネルギを前記第 1 の回転軸 の回転エネルギに変換 して第 1 の回転軸から敢 リ 出すこ と ができ る。
さ ら に前記第 1 の回転軸に同心的にかつ柑対回転自在と した 1 個または複数個の回転軸を設け、 前記外方通路内に 突出する タ ー ビンブレ ー ド を有する ロ ー タ リ部材を前記回 転軸にそれぞれ増速装置を介 して驄動的に連結し、 それぞ れの軸で駆動する加圧加速装置によ リ加圧加速した流体を 前記第 1 の Π —タ リ部材のコ レ ク タ ポー ト から前記第 1 の タ ー ビンブレ ー ド内の円弧状部を有する流体放出通路内に 供給し、 前記流体を前記第 1 の タ ー ビンブレー ドの ト レ一 リ ングェ、つジに近接 した位置の両側面に開口する放出口か ら放出する こ と によ り 、 前記第 1 のタ ー ビンブレ ー ドの始
-个 動を-良好にすると ともに、 第 1 のタ ービンブレー ドの回転 速度を向上せしめる。
また第 1 のタ ービンブレー ドの高速回転域においてば、 第 1 のタ ービンブレー ド内に形成した流体素子によ リ、 前 記第 1 のタ ービンブレー ドの高圧側の側面に開口する放出 口からのみ前記流体放出通路に供給された高圧高速の流体 を噴出させることによ り、 前記第 1 のタ ービンブレー ドの 揚力係数と揚抗比とを増大させ、 これによ り前記第：！ のタ —ビンブレー ドの回転速度を一層増大させ、 エネルギ変换 効率を向上させる。
前記対称翼断面を有する第 1 のタ一ビンブレー ドを備え たタ一ビンは、 流体の流れの方向が逆転した場合にも常に 一方向に回転するタービンと して知られているものである から、 本発明は波力発電装置のよう に、 波の波高の変化を 正逆方向に交番的に流れの方向を変える空気流に変換し、 この空気流によって回転して発電機を駆動する装置に用い るエネルギ変換装置と して特に好適である ε

Claims

請求の範囲
1 . 内壁面の主要部を 円筒形壁面とする外方案内部材と、 その内部に前記円筒形壁面の中心軸を対称軸とする回転対 称形に形成された外表面を有する少く と も 1 個の内方案内 部材と、 前記円筒形壁面の中心軸上に中心軸を有し前記外 , 方案内部材と 内方案内部材と の間に延在して前記外方案内 部材の円筒状壁面と 内方案内部材の外表面と の間を外方通 路と 内方通路との 2個の環状の流体通路に区画する 円筒形 の隔壁と、 前記外方案内部材、 内方案内部材および—隔壁を 連結する流体抵抗の少ぃ形状の複数個の支柱と からなる流 体通路部材と、
前記外方案内部材の円筒形壁面の中心軸上に回転中心軸 を有し、 前記流体通路部材に回転自在に支承される第 1 の 回転軸と、 該第 1 の回転軸と 同心的にかつ該軸に相対回転 自在に配置される第 2 の回転軸と、
前記内方案内部材の軸方向一端部に位氍し、 前記第 1 の 回転軸に同心的に固定された環状の基部と、 該基部にそれ ぞれ固定され、 前記内方案内部材と隔壁との間に形成さ れ ^ た環状の内方通路内に半径方向に突出する複数個の第 1 の タ一ビンブレー ド と を備えた第 1 のロ ー タ リ部材と、 前記内方案内部材の軸方向他端部に位置し、 前記第 2 の - 回転軸に同心的にかつ HI転自在に支承されて増速装置を介 して前記第 2 の回転軸に離動的に連結された円盤状の基部
— - と、 前記環拔の内方通路内に突出する流体抵抗の少ぃ形状 の複数假の支柱によ y前記第 2の回転軸に同心的に支持さ れている、 実質的に前記隔壁と同一半径を有する環体と、 該瓖体の-外周にそれぞれ固定され前記隔壁と舛方通路部村 との閒に形成された環状の外方通路内に半径方向に突出す る多数の第 2のタ ービンプレードとを備えた第 2のロータ リ部豺と、
前記外方案内部村の円筒形壁面に一端を固定され、 該円 筒形壁面の中心軸方向において前記第 2のタ ー ビンブレー ドの雨側位置に 1個づっ 2個一組と して前記外方通路内に 半径方向に突出せしめられ、 かつその多数組が前記円筒形 壁面の周方向に等間隔で整列せしめられている多数の固定 ブレー ドと、
前記内方案内部材の内部において該内方案内部材に固定 され、 かつ前記第 1の口一タ リ部材の基部に向けた吐出口 を有する外囲体と該外囲体の内部に配置されて前記'第 2 の 回転軸に固定された回耘体とからなる、 流体の加圧加速装 置とよ りなリ、
前記第 1 のロ ータ リ部材の前記基部は、 前記加圧加速装 置の吐出口からの流体を受け入れるコ レクタポー トをその 一側の周緣部に備え、 前記第 1のタ ービンブレ ー ドは前記 第ェ の回転軸に垂直な平面内に翼弦線を有する対称翼型断 面を有するとともに、 前記第 1 のタ一ビンブレー ドの内部 にば、 前記第 1 の回転軸の回転中心軸に垂直な平面内にお 一 3D一 いて、 一端が前記基部のコ レ ク タ ポー ト に違通 し 、 他端が 前記第 1 の タ ー ビン ブ レ 一 ドの ト レ ー リ ン グエツジに近接
' した位置において該ブレ ー ドの両側面に開口せ しめた放出 口 に連通する 円弧状部を備えた流体放出通路を備え、 前記 周方向に列をなす各組の固定ブ レ ー ドは、 第 2 のタ ー ビン ブレ ー ドが前記第 2 の ロ ー タ リ部材を一方向のみに回転せ しめる よ う に、 該第 2 の ロ ー タ リ部材の回転中心軸に垂直 な平面に関 し傾斜してお り 、 かつ互いに交叉する方向に翼 弦線を有する翼型断面を有する こ と を特徴とする流体エネ ルギ変換装置 .
2 . 前記第 1 のタ ー ビンブレー ドは、 その リ ーディ ングェ ヅジの前記翼弦線上に開口する流体導入口、 該リ ーデイ ン グェッジの近傍のブレ ー ド両側面に前記翼弦線に対して対 称の位置に開口する制御流体導入口、 前記流体導入口およ び制御流体導入口に連通する流体制御室および前記翼弦線 に関 して対称的に隔たっ た位置において前記流体制御室に 一端を開口 し、 他端を前記流体放出通路と前記第 1 のブレ 一ドの両側面に開口する放出口にそれぞれ連通する分岐通 路と を接続する流体通路の壁に前記翼弦線に対し対称の位 置に開口する一対の制御通路と を備えた流体素子を備え、 かつ前記第 1 のタ ー ビンブ レ ー ドに備えた放出口は、 それ 'ぞれ前記タ ー ビンブレ ー ドの ト レ ー リ ングエツジに平行な 直線状の開口 と したこ と を特徴とする請求項 1 に記載の流 体エネルギ変換装置
3 . 前記流体通路部材には、 前記第 1 のロ ータ リ部材の軸 方向他側に前記内方案内部材と同一形状の第 2の内方案内 部材が、 前記第 1のロータ リ部材の基部の他側面に一端部 を位置せしめて前記流体通路部材の円筒形壁面と同心的に 固定され、 さらに前記第 1 の回転軸と同心的にかつ該軸に 相対回転自在に配置される第 3の回転軸と、 前記第 2 の内 方案内部材の軸方向他端部に位置し、 前記第 3 の回転軸に 同心的にかつ回転自在に支承されて增速装置を介して前記 第 3の回転軸に駆動的に違結された円盤状の基部と、 前記 第 2の内方案内部材と前記隔壁との間に形成された環状の 内方通路内に突出する流体抵抗の少ぃ形状の複数個の支柱 によ リ前記第 3の回転軸に同心的に支持されている実質的 に前記隔壁と同一半径を有する璟体と、 該瑗.体の外周にそ れぞれ固定され前記隔壁と外方通路部材との間に形成され た環状の外方通路に半径方向に突出する多数の第 3のタ ー ビンブレー ドとを備えた第 3の a—タ リ部材と、 前記外方 案内部材の円筒形壁面に一端を固定され、 該円筒形壁面の 中心軸方向において前記第 3のタ ービンブレー ドの雨側位 置に 1個づっ 2個一組と して前記外方通路内に半径方 に 突出せしめられ、 かつその他数組が前記 ΡΪ筒形壁面の周方 向に等間隔で整列せしめられている多数組の第 2の固定ブ レー ドと、 前記第 2の内方案内部材の内部において該内方 一 3 ー 部材に固定さ れ、 かつ前記第 ：！ の ロ ー タ リ 部材の基部に向 けた吐出口 を有する外囲体と、 該舛囲体の内部に配置され て前記第 3 の回転軸に固定された回転体と からなる第 2 の 加圧加速装置と を備え、 前記第 1 の ロ ー タ リ部材の前記基 部には前記第 2 の加圧加速装置の突出口からの流体を受け 入れて前記基部の一側に形成したコ レ ク タ ポー 卜 と合流さ せる第 2 のコ レ ク タ ポー ト を その他側の周縁部に備え、 周 方向に列をなす各組の第 2 の固定ブ レ ー ドは、 前記第 3 の タ 一 ビンブレ ー ドが前記第 3 の 口 一 タ リ部材を一方向のみ に回転せ しめる よ う に、 該第 3 の ロ ー タ リ部材の回転中心 軸に垂直な平面に関 し傾斜してお り 、 かつ互いに交叉する 方向に翼弦線を有する翼型断面を有する こ と を特徴とする 請求項 1 に記載の流体エネルギ変換装置。
4 . 前記第 1 のタ ー ビンブレ ー ドは、 その リ ーディ ングェ ッジの前記翼弦線上に開口する流体導入口、 該リ ーデイ ン グエッジの近傍のブレ ー ド両側面に前記翼弦線に対 して対 称の位置に開口する制御流体導入口、 前記流体導入孔およ び制御流体導入口に連通する流体制御室および前記翼弦線 に関 して対称的に隔たっ た位置において前記流体制御室に 一端を開口 し、 他端を前記流体放出通路と前記第 1 のブ レ ー ドの両側面に開口する放出口 にそれぞれ連通する分岐通 路と を接続する流体通^の壁に前記翼弦線に対し対称の位 置に開口する一対の制御通路と を備えた流体素子を備え、 一お かつ前記第： t のタ ービンブレ ー ドに備えた放岀口は、 それ ぞれ前記ダ一ビンブレー ドの小 レー リ ングェジジに平行な 直線拔の開口と したこ と を特徵とする請求項 3 に記載の流 体エネルギ変換装置- δ . 前記第 2の回転軸の外周には該回転軸と同心的にかつ 相対回転自在に第 4の回転軸を支承させ、 前記第 2 のロ ー タ リ部材の基部と軸方向に隣接した位置において、 前記第 4 の回転軸に同心的にかつ回転自在に支承されて増速装置 を介して前記第 4の回転軸に駆動的に達結された円盤状の 基部と、 前記環状の内方通路内に突出する流体抵抗の少い 形状の複数個の支柱によ リ前記第 4の回転軸に同心的に支 持されている実質的に前記隔壁と同一半径を有する環体と、 前記第 2のロ ータ リ部材の第 2のタ ー ビンブレー ドと前記 2個で一組をなす固定ブレー ドの一方のブレー ドの周方向 の列の間において、 該璟体の外周にそれぞれ固定されて前 記環状の外方通路内に半径方向に突出する多数の第 4のタ 一ビンブレー ドとを備えた第 4のロ ータ リ部材と、 前記第
1の内方案内部材の内部において前記第 1 の加圧加速装置 の吸入口に吐出口を違結した外囲体と前記第 4 の回転軸に 固定された回転体とからなる第 3の加圧加速装置を備え、 周方向に列をなす各組-の固定ブレー ドは、 前記第 4 の α— 'タ リ部おを前記第 2のロ ータ リ部材とは反対方向の一方向 のみに回転せしめるよう に、 前記第 2のロータ リ部材の回
~3 ~ 転中心軸に垂直な平面に関 し傾斜 してお り 、 かつ互いに平 行する翼弦線を持つ翼型断面を有する こ と を特徴とする請 求項 1 または請求項 2 に記載の流体ェネルギ変換装置。
6 . 前記第 2 の回転軸の外周には該回転軸と 同心的にか つ相対回転自在に第 4 の回転軸を支承させ、 前記第 2 の 口 ー タ リ部材の基部と軸方向に隣接 した位置において、 前記 第 4 の回転軸に同心的にかつ回転自在に支承されて增速装 置を介 して前記第 4 の回転軸に駆動的に連結された円盤状 の基部と、 前記環状の内方通路内に突出する流体抵抗の少 い形状の複数個の支柱によ リ前記第 4 の回転軸に同心的に 支持されている実質的に前記隔壁と 同一半径を有する環体 と、 前記第 2 の 口 一 タ リ部材の第 2 のタ ー ビンブレ ー ド と 前記 2個で一組をなす固定ブレ ー ドの一方のブレー ドの周 方向の列と の間において該癀体の外周にそれぞれ固定され て前記環状の外方通路内に半径方向に突出する多数の第 4 のタ ー ビンブ レ ー ド と を備えた第 4 の 口 一 タ リ部材と、 前 記第 1 の内方案内部材の内部において前記第 1 の加圧加速 装置の吸入口 に吐出口 を連結 した外囲体と前記第 4 の回転 軸に固定された回転体と からなる第 3 の加圧加速装置を備 え、 周方向に列を なす各組の固定ブレ ー ドは、 前記第 4 の ロ ータ リ部材を前記第 2 の □ — タ リ部材と は反対方向の一 方向のみに回転せしめる よ う に、 前記第 2 の ロ ータ リ'部材 の回転中心軸に垂直な平面に関 し傾斜してお リ 、 かつ互い
- - に平行する翼弦線をもつ翼型断面を有するとともに、 前記 第 3の回転軸の外周にば該回転軸と同心的にかつ相対回転 自在に第 5の回転軸を支承させ、 前記第 3のロータ リ部材 の基部と皲方向に隣接した位置において、 前記第 5の回転 軸に同心的にかつ回転自在に支承されて増速装置を介して 前記第 5の回転軸に駆動的に建結された円盤状の基部と、 前記環拔の内方通路内に突出する流体抵抗の少ぃ形状の複 数個の支柱によ り前記第 5の回転軸に同心的に支持されて いる実質的に前記隔壁と同一半径を有する環体と、 前記第 3のロータ リ部材の第 3のタ一ビンブレー ドと前記 2個で 一組をなす固定ブレードの一方のブレー ドの周方向の列と の間において該瑗体の外周にそれぞれ固定されて前記環状 の外方通路内に半径方向に突出する多数の第 5のタ ー ビン ブレー ドとを備えた第 5の口一タ リ部材と、 前記第 2の内 方案内部材の内部において前記第 2の加圧加速装置の吸入 口に吐出口を違結した外囲体と前記第 4の回転軸に固定さ れた回転体とからなる第 4の加圧加速装置を備え、 周方向 に列をなす各組の第 2の固定ブレー ドは、 前記第 5 のロー タ ひ部豺を前記第 3のロータ リ部材とは反対方向の一方向 のみに回転せしめるよう に、 前記第 3 のロータ リ部材の回 転中心軸に垂直な平面に闋して傾斜しており、 かつ互いに 平行する翼弦線をもつ翼型断面とされているこ とを特徴と する請求頊 3 または請求項 4に記载の流体エネルギ変換装
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