WO2017145489A1 - 水力発電装置 - Google Patents

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鈴木 政彦
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株式会社ベルシオン
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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Definitions

  • the present invention relates to a hydroelectric generator that can easily arrange a rotor support housing for a generator in a water channel or a conduit.
  • Patent Document 1 discloses a power generation device in which a long rotor shaft is disposed in a water conduit, and the rotor shaft includes a plurality of rotors.
  • a plurality of generators are arranged in the front and rear of a long water conduit via a mounting bracket.
  • the generator is fixed in the water conduit so that a large number of generators are in close contact with each other, the generator becomes a resistance to the water flow, the flow velocity of the water flowing in the water conduit decreases, and the rotational speed of the rotor does not increase, Power generation efficiency is difficult to increase.
  • the present invention is provided with an attachment ring so as to surround the rotor housing for the generator from the side, and the attachment ring can be suspended in the water channel or can be connected to the middle of a long water conduit.
  • a power generation apparatus capable of generating power is provided.
  • a horizontal rotor support housing provided with a rotor is fixed to a support ring integrally with a holding body standing on the upper surface, and a generator is mounted on the upper part of the holding body protruding upward from the support ring.
  • the hydraulic power according to (1) wherein the holding body is a cylindrical body, includes a transmission shaft that transmits the rotational force of the rotor shaft to the generator, and has a connecting portion that connects the auxiliary holding body on the upper surface. Power generation device.
  • the water channel is a water conduit that conducts water from a water source, and a support ring is provided between the front and rear water conduits having front and rear flanges, and the attachment portion is connected to the flange of the water conduit (1)
  • the hydroelectric generator according to any one of (3) to (3).
  • the hydroelectric generator according to the invention described in (1) includes a rotor support housing that is integrally fixed inside a support ring with a holding body, and a generator is disposed on the holding body that protrudes from the support ring. Since there is, it is now one power generator.
  • An attachment portion for easily attaching the power generation device to a water channel such as a water channel or a water conduit is formed in the support ring.
  • the mounting portion of the support ring can be connected to a conduit having the same diameter, and can be connected to a conduit having a different diameter via a relay tube having a different front and rear diameter for connecting a conduit having a different diameter. Can be connected with water pipe.
  • the rotor of the rotor support housing is moved by running water passing through the water pipe. It can be rotated to generate electricity.
  • a generator can be easily arrange
  • the holding body is a cylindrical body
  • a transmission shaft for transmitting the rotational force of the rotor to the generator can be disposed inside. Since the auxiliary holding body can be connected to the upper surface, the rotor support housing can be easily suspended in water from the beam girder installed in the water channel even if the water surface of the water channel is low.
  • the mounting portion of the support ring is an outward flange formed before and after the support ring, and bolt holes are opened at regular intervals.
  • a support ring is arranged between the front and rear water conduits having flanges on the front and rear sides, and the flange serving as the attachment portion is bolted,
  • the rotor can be rotated to generate electric power by flowing water flowing in the water guide pipe.
  • the irrigation channel is used as the irrigation channel, and the irrigation channel can be easily obtained by fixing the upper portion of the suspension member attached to the attachment portion of the support ring to the beam girder constructed on the water surface.
  • a hydroelectric power generation device can be installed.
  • the rotor shaft is disposed at a position closer to the lower side than the center of the support ring, the water flow hits the front surface of the holding body to reduce the flow velocity.
  • the water flow rate to the rotor can be made uniform.
  • lower water flow can be utilized when the amount of water in the channel is reduced.
  • the transverse plane of the holding body has a substantially fish shape in which the front edge is thick and narrowed toward the rear, the water flow corresponding to this passes at high speed due to the Coanda effect. Therefore, slowing down the water flow is suppressed.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of the holding body in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of the support in FIG. It is a cross-sectional plan view of the maximum chord length part of the blade in FIG.
  • It is a side view of the usage example 2 of the hydraulic power unit of this invention.
  • It is a side view of the usage example 3 of the hydroelectric generator of this invention.
  • a hydroelectric generator 1 includes a horizontal rotor having a rotor 3 in a support ring body 2 having the same diameter as that of a water conduit 21 that draws water from a water source and having a short length.
  • the support housing 4 is integrally fixed by a vertical holding body 5.
  • a long support plate 12 is fixed to the lower surface of the rotor support housing 4 between the lower inner wall surfaces of the support ring 2 in the front-rear direction.
  • the holding body 5 is a substantially fish-shaped hollow body in a plan view as shown in a cross section in FIG. 3, and a transmission shaft 8 is disposed inside and can be rotated by upper and lower bearings 5 ⁇ / b> B and 5 ⁇ / b> C as shown in FIG. 1. It is supported.
  • the support plate 12 has a fish shape in plan view as shown in FIG. In both the holding body 5 and the support plate 12, the water flow corresponding to this passes at a high speed due to the Coanda effect.
  • Outward flanges 2A and 2B which are mounting portions, project from the front and rear peripheral surfaces of the support ring 2 so that the outer flanges 2A and 2B can be connected to the water conduit 12, and the bolt holes 2C are front and rear at regular intervals. It is formed through.
  • the auxiliary holder 6 is connected to the upper part of the holder 5 via outward flanges 5A and 6A, and the generator 11 is installed on the upper surface thereof.
  • the auxiliary holding body 6 is used when the water surface of the water channel R is low, and the auxiliary holding body 6 is not used if unnecessary.
  • a horizontal rotor shaft 7 is disposed inside the rotor support housing 4, and the rotor 3 is mounted on the front end thereof.
  • a plurality of lift-type blades 3B (hereinafter simply referred to as blades) are mounted on the circumferential surface of the hub 3A of the rotor 3 in the radial direction.
  • the tip of the blade 3B is an inclined portion 3C that is inclined forward.
  • the rear end portion of the rotor shaft 7 and the lower end portion of the transmission shaft 8 in the holding body 5 are linked by transmission means composed of bevel gears 7A and 8A.
  • the upper end of the transmission shaft 8 is connected to the auxiliary transmission shaft 9 via the connector 10 in the holding body 5 portion, and the upper end portion is connected to the main shaft of the generator 11.
  • a plate-like support plate 12 that is long in the front-rear direction is fixed to the lower surface of the bearing housing 4 disposed under the holding body 5.
  • the tip of the blade 3B is an inclined portion 3C that is inclined 35 to 45 degrees in the forward direction.
  • the chord length is gradually increased from the blade root portion toward the blade tip, the maximum chord length is 35 to 50% of the rotation radius, and the water receiving area in the centrifugal portion is increased.
  • the inclined portion 3C is inclined in the upstream direction with the maximum chord length portion 3D as a base point.
  • the thickness of the blade 3B is parallel from the blade root to the blade tip in a side view, and the maximum thickness is 25 to 35% of the chord length as shown in the cross section in FIG. If it exceeds 35%, the resistance will be large, and the speed difference of running water along the front surface 3E and the back surface 3F will be large, and the rotation efficiency will be reduced. If it is 25% or less, the speed of the water flow passing along the back surface 3F and the reaction caused thereby are small, and the rotation efficiency is hardly increased.
  • FIG. 2 is a front view showing a state in which the hydroelectric generator 1 is used for an agricultural waterway R.
  • a flange 6B at the upper end of the auxiliary holder 6 is suspended and fixed to a beam girder 13 installed on the water surface of the water channel R.
  • the lower fixture 14A of the suspension member 14 is fixed to the front and rear mounting portions 2A, 2B of the support ring 2 by bolts 14B, and the upper fixture 14C of the suspension member 14 is attached to the beam beam 13. It is fixed.
  • the support ring 2 is fixed to the beam girder 13 by the suspension member 14 fixed to the front and rear mounting portions 2A and 2B, so that even if water pressure is applied to the rotor 3, it is firmly fixed without moving.
  • FIG. 6 shows a usage example in which the water collecting pipe 15 is fixed to the front surface of the support ring 2 by connecting the mounting portions 2A and 15A.
  • the water collecting pipe 15 can be attached to the rear attaching portion 2B with the water collecting pipe 15 facing rearward. Thereby, the vicinity of the rotor support housing
  • FIG. 7 is a side view showing a mode in which the hydroelectric generator 1 is used in a place with a head.
  • the same members as those of the previous example are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. This makes use of water drops at small waterfalls and cliffs.
  • a support frame 17 is provided in the lowland 16A of the cliff 16 and the hydroelectric generator 1 is fixed with the rotor 3 facing upward.
  • the water guide pipe 18 is connected to the support ring body 2 via outward flanges 2A and 18A, respectively.
  • the upper part of the conduit 18 is fixed to the cliff 16 with a fixing material 19.
  • the pipe port at the upper part of the water guide pipe 18 is provided on the water guide path 20.
  • the conduit 20 may be drawn from another water source by the conduit 18 or may use a stream.
  • FIG. 8 is a side view showing a state in which the water guide pipes 21 and 22 for conducting water at a long distance from the water source to the destination are used.
  • the same members as those of the previous example are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the water conduit 21 has, for example, a length of 10 m and is connected by several km.
  • the diameter of the tube is, for example, 70 cm.
  • the location of the water conduit 21 is appropriate, it can be long for any number of kilometers. Therefore, assuming that the hydroelectric generator 1 of the present invention is disposed for every long water conduit 21, for example, every 10 meters, the water conduit 21 is connected for 1 km. If so, 100 units can be arranged.
  • the 500W small generator 11 can be installed, it will be a power generation facility capable of stable power generation of 50 kW.
  • the water conduit 21 bends to match the natural topography, and even if there is a difference in height, it is a downward slope from the water source, so even if there is no change in the flow velocity, water gravity is applied downstream rather than upstream.
  • the power generation efficiency of each generator is higher downstream.
  • the turbulent flow due to the rotation of the rotor 3 positioned in front does not affect the rotor 3 positioned in the rear. If there is a geographical condition that the gradient is strong, the gravity of water can be used, so that the distance between the front and rear rotors 3 and 3 can be shortened.
  • the water guide pipe 21 and the support ring 2 are connected by connecting the mounting portions 2A and 21A with bolts.
  • the diameter of the water conduit 22 is larger than the diameter of the support ring 2, as shown on the right side of FIG. 8, the diameter of the pipe is different by using the relay ring 23 having different front and rear diameters. Can also be linked.
  • outward flange is shown as the attachment parts 2A and 2B of the support ring 2, for example, a stamped joint (faucet joint) and other known connection methods can be used.
  • the holding body 5 is vertical, but the holding body 5 can be connected in a horizontal state in a place with a strong gradient.
  • the present invention is a hydroelectric generator that draws water from a water source and is connected to an existing or non-existing water conduit and can easily arrange a power generation rotor, and can be easily installed in a water channel.
  • the water in the waterway can be used efficiently to make a power generation facility.

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Abstract

本発明は、用水路や導水管などの水路に、容易に配設することができる、水力発電装置を提供することを目的としている。 水平のロータ支持筐体(4)を、保持体(5)をもって、支持環体(2)内に一体に固定するとともに、支持環体(2)から突出する保持体(5)上部に発電機(11)を配設し、支持環体(2)には、水路にロータ支持筐体(4)を固定させる取付部(2A、2B)が形成されている。

Description

水力発電装置
 本発明は、発電機用のロータ支持筐体を、用水路や導水管に容易に配設することのできる水力発電装置に関する。
 導水管の中に、長いロータ軸を配設し、ロータ軸に複数のロータを備える発電装置は、例えば特許文献1に開示されている。
特開2000-9012号公報
 前記、特許文献1に記載の発明は、長い導水管の内部に、取付金具を介して、前後に複数の発電機を配設しているものである。
 この態様では、長い導水管の内部に、発電機を配設することは困難である。
 また、多数の発電機が密着するように、導水管内に固定されていると、発電機が水流の抵抗となって、導水管内を流れる水流の流速が低下し、ロータの回転速度が上がらず、発電効率も上がりにくい。
 本発明は、発電機用のロータ筐体を横から囲むように、取付環体を設け、取付環体を用水路に吊設するか、長い導水管の中間に連結することができ、容易に水力発電をすることのできる発電装置を提供するものである。
 本発明の具体的な内容は、次の通りである。
 (1)ロータを備えた水平のロータ支持筐体を、上面に立設した保持体をもって、支持環体内に一体に固定するとともに、支持環体から上方へ突出する保持体の上部に発電機を配設し、支持環体には、水路にロータ支持筐体を固定させる取付部が形成されている水力発電装置。
 (2)前記保持体は筒体とし、ロータ軸の回転力を発電機に伝動する伝動軸を備え、上面に補助保持体を連結する連結部が形成されている前記(1)に記載の水力発電装置。
 (3)前記支持環体の取付部は、定間隔にボルト孔が開孔されている外向フランジである前記(1)または(2)に記載の水力発電装置。
 (4)前記水路は、水源から導水する導水管とし、前後に外向フランジを有する前後の導水管の間に、支持環体を配して取付部を導水管のフランジに連結する前記(1)~(3)のいずれかに記載の水力発電装置。
 (5)前記水路は用水路とし、水面上に架設した梁桁に、支持環体の取付部に取付けた吊設材を固定する前記(1)~(3)のいずれかに記載の水力発電装置。
 (6)前記ロータのロータ軸は、支持環体内の中心よりも下方向へ寄った位置に配設される前記(1)~(5)のいずれかに記載の水力発電装置。
 (7)前記保持体の横断平面は、前縁が太く後方へかけて細くされた略魚形とされている前記(1)~(6)のいずれかに記載の水力発電装置。
 本発明によると、次のような効果が奏せられる。
 前記(1)に記載の発明の水力発電装置は、ロータ支持筐体を保持体をもって支持環体の内部に一体に固定して、支持環体から突出する保持体に発電機を配設してあるので、これで1個の発電装置となっている。
 支持環体には、用水路や導水管等の水路に、この発電装置を簡単に取付けるための取付部が形成されている。この支持環体の取付部は、同径の導水管に連結することができるとともに、管径の異なる導水管を連結するための、前後の径の異なる中継管を介して、管径の異なる導水管と連結することができる。
 例えば、前後の導水管の間に、ロータ支持筐体を水平として、支持環体の取付部を前後の道水管に連結すると、道水管の中を通過する流水によって、ロータ支持筐体のロータを回転させて発電することができる。
 あるいは、取付部に吊設材を固定して、水路に架設する梁桁に吊設することによって、水路に発電機を容易に配設することができる。
 前記(2)に記載の発明においては、保持体は筒体としてあるので、内部に、ロータの回転力を発電機に伝動する伝動軸を配設することができる。その上面に、補助の保持体を連結することができるので、水路の水面が低くても、ロータ支持筐体を、水路に架設した梁桁から、水中に容易に吊設することができる。
 前記(3)に記載の発明は、支持環体の取付部は、支持環体の前後に形成した外向フランジであり、定間隔にボルト孔が開設されているので、このフランジに吊設材の下部の固定具をボルト留めして、その上部を水路に架設した梁桁に吊設することによって、水路に発電装置を容易に配設することができる。
 また、前後の導水管の間に支持環体を配し、支持環体の取付部を導水管のフランジとボルトで連結させることができる。
 前記(4)に記載の発明は、水路として長い導水管が利用され、前後にフランジを有する前後の導水管の間に支持環体を配し、取付部であるフランジをボルト結合させると、水源から導水する導水管内を流動する流水によって、ロータは回転し発電させることができる。
 前記(5)に記載の発明は、水路として用水路が利用され、水面上に架設された梁桁に、支持環体の取付部に取付けた吊設材の上部を固定することによって、容易に用水路に水力発電装置を設置することができる。
 前記(6)に記載の発明においては、ロータ軸が支持環体の中心よりも下方向へ寄った位置に配設されているので、保持体の前面に水流が当たって流速を低下させることに対して、支持環体内におけるロータ支持筐体より上の流水容積を、下の流水容積と同じにすることによって、ロータに対する水流量を均等にすることができる。また水路における水量が減少した時に低位の水流を活用することができる。
 前記(7)に記載の発明は、保持体の横断平面が、前縁が太く後方へかけて細くされた略魚形とされているので、これに当る水流は、コアンダ効果により高速で通過するので、水流の低速化を抑止する。
本発明の一実施形態の側面図である。 図1における水力発電装置の使用例1の正面図である。 図1における保持体のIII-III線断面図である。 図1における支柱のIV-IV線断面図である。 図1におけるブレードの最大弦長部の横断平面図である。 本発明の水力発電装置の使用例2の側面図である。 本発明の水力発電装置の使用例3の側面図である。 本発明の水力発電装置の使用例4の側面図である。
 以下本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
 図1及び図2において、本発明の水力発電装置1は、例えば水源から水を引く導水管21と同じ直径で、長さの短い支持環体2の内部に、ロータ3を備えた水平のロータ支持筐体4が、垂直の保持体5によって一体に固定されている。
 またロータ支持筐体4の下面には、支持環体2の下部内壁面の間に、前後に長い支持板12が固定されている。保持体5は、図3に横断面を示すように、平面視略魚形の中空体で、内部に伝動軸8が配設され図1に示すように上下の軸受5B、5Cで回転可能に支持されている。
 前記支持板12は、図4に示すように平面視で魚形とされている。保持体5も支持板12も、これに当たる水流は、コアンダ効果により高速で通過する。
 支持環体2の前後の周面に、取付部である外向フランジ2A、2Bが突設されて、外向フランジ2A、2Bに、導水管12と連結可能に、ボルト孔2Cが定間隔に前後に貫通形成されている。
 保持体5の上部には、外向フランジ5A、6Aを介して、補助保持体6が連結され、その上面に発電機11が設置される。
 この補助保持体6は、水路Rの水面が低い時などに使用されるもので、不要なら補助保持体6は使用されない。
 ロータ支持筐体4の内部には、水平のロータ軸7が配設され、その前端にロータ3が装着されている。ロータ3のハブ3Aの周面に、複数の揚力型ブレード3B(以下単にブレードという)が放射方向へ向けて装着されている。ブレード3Bの先端は前方へ向けて傾斜された傾斜部3Cとされている。
 ロータ軸7の後端部と保持体5内の伝動軸8の下端部は、傘歯車7A、8Aからなる伝動手段によって連係されている。伝動軸8の上端は、保持体5部分において、連結具10を介して補助伝動軸9と連結され、その上端部は発電機11の主軸と連結されている。保持体5の下に配設された軸受筐体4の下面に、前後方向に長い板状の支持板12が固定されている。
 ブレード3Bの先端部は、前方向へ35度~45度ほど傾斜する傾斜部3Cとされている。ブレード3Bは、翼根部から翼端へ向かって、弦長を次第に広くされ、最大弦長は回転半径の35~50%とされて、遠心部における受水面積が大とされている。傾斜部3Cは、最大弦長部3Dを基点として、上流方向へ傾斜されている。
 ブレード3Bの厚さは、側面視で翼根から翼端へかけて平行で、最大厚さは図5に横断面を示すように、弦長の25~35%とされている。35%を超えると、抵抗が大となり、かつ正面3Eと背面3Fに沿う流水の速度差が大となり、回転効率が低下する。また25%以下では、背面3Fに沿って通過する水流の速度と、それによる反作用も小さく、回転効率も高まりにくい。
 ブレード3Bが回転すると、背面3Fの大きな膨らみにより、これに沿って流れる水流は、正面3Eに沿って通過する水流よりも高速となって流れ、反作用としてブレード3Bの回転速度が高まる。
 図2は、水力発電装置1を、農業用の水路Rに使用した状態を示す正面図である。水路Rの水面上に架設した梁桁13に、保助保持体6の上端のフランジ6Bを吊掛けて固定してある。
 また支持環体2の前後の取付部2A、2Bに、吊設材14の下部の固定具14Aをボルト14B止めなどにより固定し、吊設材14の上部の固定具14Cは、梁桁13に固定してある。
 これによって、支持環体2は、前後の取付部2A、2Bに固定された吊設材14によって、梁桁13に固定されるので、ロータ3に水圧がかかっても動くことなく強固に固定される。
 図6は、支持環体2の前面に、集水管15を取付部2A、15A同士の連結により固定した使用例を示す。この集水管15を後向きにして、後部の取付部2Bにも取付けることができる。それにより、ロータ支持筐体4の付近を隘路とすることができる。
 図7は、水力発電装置1を、落差のある場所に使用する態様を示す側面図である。前例と同じ部材には、同じ符号を付して説明を省略する。これは、小滝や崖における水の落差を利用するものである。
 崖地16の低地16Aに支持枠体17を設けて、ロータ3を上向きとし水力発電装置1を固定する。その支持環体2の上方に、導水管18をそれぞれ外向フランジ2A、18Aを介して連結する。
 導水管18の上部は、固定材19で崖地16に固定する。その導水管18の上部の管口を、導水路20に臨設させる。導水路20は、別の水源から導水管18で引くものでもよいし、小川を利用するものでもよい。
 これによって、流量が小さくても、落差のある流水を、導水管18で水力発電装置1へ導水することができ、導水管18の管径が小さくても、落差により発電効率を高いものとすることができる。
 図8は、水源から目的地まで長い距離に導水する導水管21、22に使用した状態を示す側面図である。前例と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。
 導水管21は、例えば、1本の長さが10mで、数kmも連結されている。管の直径は、例えば70cmである。
 導水管21は、場所さえ適合すれば、何kmでも長く配設できるので、本発明の水力発電装置1を、長い導水管21の、例えば10m毎に配設するとして、導水管21が1km連なっているとするなら、100基配設することができる。
 例えば500Wの小型発電機11であっても、100基設置することが出来れば、50kWの安定した発電が可能な発電設備となる。
 この場合、導水管21は自然の地形に合わせて曲がり、高低差があっても、水源からは下り勾配であるので、流速に変化がなくても、上流よりも下流では水の重力がかかるため、各発電機による発電効率は下流の方が高くなる。
 前後に配置された水力発電装置1の、ロータ3の間隔が10m離れると、前方に位置するロータ3の回転による乱流が、後方に位置するロータ3に影響しなくなる。勾配が強いという地理的条件があれば、水の重力を利用することができるので、前後のロータ3、3間の距離を短縮することができる。
 導水管21と支持環体2との連結は、図8に示すように、それぞれの取付部2A、21Aをボルトにより連結する。支持環体2の直径よりも、導水管22の直径が大きい場合には、図8の右側に示すように、前後の直径の異なった中継環23を使用することによって、管径が異なっていても連結させることができる。
 なお、支持環体2の取付部2A、2Bとして、外向フランジが示されているが、例えば、印籠継手(faucet joint)、その他公知の連結方法を使用することができる。図1において、保持体5は垂直とされているが、勾配の強い場所においては、保持体5を水平態にして連結することができる。
 本発明は、水源から水を引く、既設ないし未設の導水管に連結して、発電用のロータを、容易に配設することのできる水力発電装置であり、また用水路に容易に配設し、水路の水を効率良く利用して発電施設とすることができる。
1.水力発電装置
2.支持環体
2A、2B.取付部(外向フランジ)
2C.ボルト孔
3.ロータ
3A.ハブ
3B.揚力型ブレード
3C.傾斜部
3D.最大弦長部
3E.正面
3F.背面
4.ロータ支持筐体
5.保持体
5A.外向フランジ
6.補助保持体
6A.外向フランジ
6B.フランジ
7.ロータ軸
7A.傘歯車
8.伝動軸
8A.傘歯車
9.補助伝動軸
10.掛吊体
11.発電機
12.支持板
13.梁桁
14.吊設材
14A.固定具
14B.ボルト
14C.固定具
15.集水管
15A.取付部
16.崖地
17.支持枠
18.導水管
18A.取付部
19.固定材
20.水路
21、22.導水管
21A、22A.取付部
23.中継環
23A、23B.取付部
R.水路
W.水面

Claims (7)

  1.  ロータを備えた水平のロータ支持筐体を、上面に立設した保持体をもって、支持環体内に一体に固定するとともに、支持環体から突出する保持体上部に発電機を配設し、支持環体には、水路にロータ支持筐体を固定させる取付部が形成されていることを特徴とする水力発電装置。
  2.  前記保持体は筒体とし、ロータ軸の回転力を発電機に伝動する伝動軸を備え、上面に補助保持体を連結する連結部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の水力発電装置。
  3.  前記支持環体の取付部は、定間隔にボルト孔が開孔されている外向フランジであることを特徴とする請求項1または2に記載の水力発電装置。
  4.  前記水路は、水源から導水する導水管とし、前後に外向きフランジを有する前後の導水管の間に、支持環体を配して取付部を導水管のフランジに連結することを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の水力発電装置。
  5.  前記水路は用水路であり、両岸に架設した梁桁に、支持環体の取付部に取着けた吊設材を固定することを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の水力発電装置。
  6.  前記ロータのロータ軸は、支持環体の中心よりも下方向へ寄った位置に配設されることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の水力発電装置。
  7.  前記保持体の横断平面は、前縁が太く後方へかけて細くされた略魚形とされていることを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載の水力発電装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190131889A1 (en) * 2016-03-14 2019-05-02 Universidade Do Porto Triboelectric turbine for generating electricity from the motion of fluids

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6951184B2 (ja) * 2017-10-11 2021-10-20 Ntn株式会社 横軸水車装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006189014A (ja) * 2005-01-07 2006-07-20 Kawasaki Heavy Ind Ltd 水力発電装置
JP2012132335A (ja) * 2010-12-20 2012-07-12 Bellsion:Kk 流体回転車
JP2013189862A (ja) * 2012-02-15 2013-09-26 Toshiba Corp 水力発電装置

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4143990A (en) * 1977-04-29 1979-03-13 Atencio Francisco J G Dam with movable hydroelectric assembly
CA1171250A (en) * 1981-06-19 1984-07-24 James H. Ferguson Rotor withdrawal arrangement for bulb generators
FR2571101B1 (fr) * 1984-10-03 1987-09-04 Neyrpic Procede et dispositif de montage d'un groupe hydroelectrique monobloc a axe horizontal
US4720640A (en) * 1985-09-23 1988-01-19 Turbostar, Inc. Fluid powered electrical generator
BE1002896A5 (fr) * 1989-04-28 1991-07-16 Muyle S A Micro-turbine hydraulique a arbre vertical.
JP2000009012A (ja) 1998-06-23 2000-01-11 Takao Okuno 環境に優しい筒型式水中水力発電機
JP2002303240A (ja) * 2001-04-09 2002-10-18 Kubota Corp 流体機械の案内羽根構造
JP4016016B2 (ja) * 2004-06-18 2007-12-05 株式会社酉島製作所 直交軸軸流水車
CA2640643C (en) * 2004-09-17 2011-05-31 Clean Current Power Systems Incorporated Flow enhancement for underwater turbine generator
JP2007218099A (ja) * 2006-02-14 2007-08-30 Tokyo Electric Power Co Inc:The 水車ランナおよび水車ランナシステム
JP2009114904A (ja) * 2007-11-05 2009-05-28 Ouchi Ocean Consultant Inc 半没水式海流発電装置
US20100066089A1 (en) * 2008-09-12 2010-03-18 Bruce Best Subsea turbine with a peripheral drive
JP5331525B2 (ja) * 2009-03-17 2013-10-30 川崎重工業株式会社 水力発電装置
WO2013049143A2 (en) * 2011-09-26 2013-04-04 Flodesign Wind Turbine Corp. Blade tip to shroud clearance for shrouded fluid turbines
BRPI1105123A2 (pt) * 2011-12-15 2013-11-05 Aratec Engenharia Consultoria & Representacoes Ltda Aperfeiçoamentos em turbo gerador de energia elétrica
JP6026786B2 (ja) * 2012-06-08 2016-11-16 株式会社ベルシオン 水力発電装置
DE102013001212A1 (de) * 2013-01-24 2014-07-24 Voith Patent Gmbh Strömungskraftwerk
JP6230838B2 (ja) * 2013-07-18 2017-11-15 三菱重工業株式会社 水中構造物システム及び水中構造物の係留方法
WO2019049901A1 (ja) * 2017-09-06 2019-03-14 株式会社ベルシオン 水力発電装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006189014A (ja) * 2005-01-07 2006-07-20 Kawasaki Heavy Ind Ltd 水力発電装置
JP2012132335A (ja) * 2010-12-20 2012-07-12 Bellsion:Kk 流体回転車
JP2013189862A (ja) * 2012-02-15 2013-09-26 Toshiba Corp 水力発電装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190131889A1 (en) * 2016-03-14 2019-05-02 Universidade Do Porto Triboelectric turbine for generating electricity from the motion of fluids

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