WO2018117118A1 - Fluid machine - Google Patents
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Abstract
Provided is a fluid machine wherein a rotor 2 is disposed within a cylinder 1 and is rotatably supported, the rotor 2 comprising a shaft 21 and a spiral blade 22 which is affixed to the outer peripheral surface of the shaft 21. The shaft 21 of the rotor 2 has a spiral blade mounting portion 211 having a diameter gradually increasing as the spiral blade mounting portion 211 extends downward. The spiral blade 22 is affixed to the outer peripheral surface of the spiral blade mounting portion 211. The spiral blade 22 is shaped so that the pitch (distance between blade portions) decreases as the spiral blade 22 extends downward. An inflow opening 14 for fluid is provided at the upper end of the cylinder 1, and the lower end of the cylinder 1 is sealed. A discharge passage 15 for connecting the inside of the cylinder 1 and the outside thereof is provided near the closed lower end of the cylinder 1, and the provided fluid machine is capable of being used for efficient and stable hydraulic power generation.
Description
本発明は、特に水力発電に好適に利用可能な流体機械に関する。
The present invention relates to a fluid machine that can be suitably used particularly for hydroelectric power generation.
水力発電の技術としては、螺旋翼を備えた螺旋水車を河川の水路中に設置し、螺旋水車の回転力を発電機で電力に変換する技術が一般に知られている（例えば、特許文献１）。
As a technology of hydroelectric power generation, a technology is generally known in which a spiral turbine having spiral blades is installed in a river channel, and the rotational force of the spiral turbine is converted into electric power by a generator (for example, Patent Document 1). .
また、このような螺旋翼を備えた螺旋水車としては、水流の流出側における螺旋翼のピッチを、水流の流入側における螺旋翼のピッチよりも小さくした螺旋水車も知られている（例えば、特許文献２）。
Further, as a spiral turbine having such a spiral blade, a spiral turbine in which the pitch of the spiral blade on the outflow side of the water flow is smaller than the pitch of the spiral blade on the inflow side of the water flow is also known (for example, a patent Reference 2).
河川において、螺旋水車を水路中に設置し、螺旋水車の回転力を発電機で電力に変換する水力発電を行う場合、水流がそのまま螺旋水車に導かれず水流の多くが螺旋水車の外側に迂回して逃げ易い。その結果、螺旋水車を効率的に回転させることができず、河川の水力を充分に効率良く電力に変換することが難しい。また、河川の水量の増減に応じて発電量が大きく変動してしまうという問題もある。そのため、効率的で安定的な水力発電を可能とする新しい構造の流体機械の提供が要望されている。
In a river, when a spiral turbine is installed in a water channel and hydroelectric power generation is performed by converting the rotational force of the spiral turbine into electric power with a generator, the water flow is not directly guided to the spiral turbine, and most of the water flow is diverted to the outside of the spiral turbine. Easy to escape. As a result, the spiral water turbine cannot be rotated efficiently, and it is difficult to convert the hydraulic power of the river into electric power sufficiently efficiently. There is also a problem that the amount of power generation varies greatly according to the increase or decrease in the amount of water in the river. Therefore, it is desired to provide a fluid machine having a new structure that enables efficient and stable hydropower generation.
本発明の目的は、効率的で安定的な水力発電に用いることのできる流体機械を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a fluid machine that can be used for efficient and stable hydroelectric power generation.
上述した課題を達成するために、本発明に係る流体機械は、シリンダと、シリンダと同軸となるように配置されたロータと備えると共に、ロータは、シャフトと、シャフトの外周面に固定された１枚又は複数枚の螺旋翼とを備えている。また、シリンダ及びロータの軸と平行な方向のうちの一方の方向を第１方向、第１の方向と反対の方向を第２方向として定義した場合、シャフトは、第２方向側に向かうほど径、即ち外径（直径）が大きくなる部分を螺旋翼取付け部分として有している。そして、螺旋翼の軸方向の範囲は、螺旋翼取付け部分の軸方向の範囲と重なっており、螺旋翼のピッチは第２方向側に向かうほど狭くなっている。
In order to achieve the above-described problems, a fluid machine according to the present invention includes a cylinder and a rotor arranged so as to be coaxial with the cylinder, and the rotor is fixed to a shaft and an outer peripheral surface of the shaft. One or a plurality of spiral wings. In addition, when one of the directions parallel to the cylinder and rotor axes is defined as the first direction and the direction opposite to the first direction is defined as the second direction, the shaft has a diameter toward the second direction side. That is, a portion having an increased outer diameter (diameter) is provided as a spiral blade attachment portion. And the range of the axial direction of a spiral wing has overlapped with the range of the axial direction of a spiral blade attachment part, and the pitch of a spiral wing becomes narrow, so that it goes to the 2nd direction side.
また、ロータは、少なくとも螺旋翼取付け部分と螺旋翼の部分がシリンダ内に収容された形態を有し、シリンダと同軸に回転可能に軸支されている。また、螺旋翼の外周端とシリンダの内周面とは近接若しくは当接している。そして、シリンダの第１方向側の端部には、シリンダ内に流体を供給するための流入口が設けられている。一方、シリンダの第２方向側の端部には、シリンダから流体を吐出するための吐出路が設けられている。
Further, the rotor has a form in which at least the spiral blade mounting portion and the spiral blade portion are accommodated in the cylinder, and is supported rotatably so as to be coaxial with the cylinder. Further, the outer peripheral end of the spiral blade and the inner peripheral surface of the cylinder are close to or in contact with each other. An inlet for supplying fluid into the cylinder is provided at the end of the cylinder in the first direction. On the other hand, a discharge path for discharging fluid from the cylinder is provided at the end of the cylinder in the second direction.
なお、本発明に係る流体機械において、シャフトの螺旋翼取付け部分の外周面の形状は、円錐台又は円錐の外周面と等価的な形状としても良い。
In the fluid machine according to the present invention, the shape of the outer peripheral surface of the portion where the spiral blade of the shaft is attached may be a shape equivalent to the truncated cone or the outer peripheral surface of the cone.
また、本発明に係る流体機械は、シリンダの第２方向側の端部が封止され、シリンダの内部の空間において第２方向側の端にあるこのシリンダの内部端面と、螺旋翼の第２方向側の端部が近接若しくは当接し、吐出路は、シリンダの内部の螺旋翼の下端の螺旋翼の外周端の近傍の位置とシリンダ外部とを連絡するように設けられているものとしても良い。
Further, the fluid machine according to the present invention is such that the end portion on the second direction side of the cylinder is sealed, and the inner end face of the cylinder at the end on the second direction side in the space inside the cylinder, and the second end of the spiral blade Ends on the direction side may approach or abut, and the discharge path may be provided so as to communicate the position near the outer peripheral end of the spiral blade at the lower end of the spiral blade inside the cylinder and the outside of the cylinder. .
また、本発明に係る流体機械において、螺旋翼の第２方向側の端部は、第２方向側に凸状をなし、かつ第２方向側から第１方向側を見たときの螺旋の巻き方向に凸状をなすように湾曲した形状を有するようにしても良い。
Further, in the fluid machine according to the present invention, the end of the spiral wing in the second direction side is convex in the second direction side and the spiral winding when the first direction side is viewed from the second direction side. You may make it have the shape curved so that the direction may become convex.
上述した本発明に係る流体機械によれば、螺旋翼の一巻き毎のシリンダとロータの間の空間の大きさが、流入口から吐出路に向かって下方に行くほど小さくなっている。これによって、流入口からシリンダ内に流れ込んだ流体、即ち流れる液体（以下、適宜単に「流体」とする）を効率良く増圧して吐出路から吐出することを可能としている。
According to the above-described fluid machine according to the present invention, the size of the space between the cylinder and the rotor for each turn of the spiral blade decreases from the inflow port toward the discharge path. Thus, the fluid flowing into the cylinder from the inlet, that is, the flowing liquid (hereinafter simply referred to as “fluid”) can be efficiently increased in pressure and discharged from the discharge passage.
また、シャフトの螺旋翼取付け部分の形状と螺旋翼のピッチとの双方によって、螺旋翼の一巻き毎のシリンダとロータの間の空間の大きさを、吐出路側に向かうほど小さくするようにしている。これによって、螺旋翼の一巻き毎の螺旋翼取付け部分の直径の変化度合いが過剰に大きくなったり、螺旋翼の一巻き毎の螺旋翼のピッチの変化度合いが過剰に大きくなったりしないようにできる。同じく螺旋翼の巻き数が過剰に大きくなったり、螺旋翼のピッチが過剰に小さくなったり、シャフトの直径が過剰に大きくなったりしないようにできる。その結果、全体の大きさがコンパクトな流体機械であるにも関わらず、流体の増圧を良好に行うことができる。
Moreover, the size of the space between the cylinder and the rotor for each turn of the spiral blade is made smaller toward the discharge path side by both the shape of the spiral blade attachment portion of the shaft and the pitch of the spiral blade. . As a result, the degree of change in the diameter of the spiral blade attachment portion for each turn of the spiral blade cannot be excessively increased, and the degree of change in the pitch of the spiral blade for each turn of the spiral blade can be prevented from being excessively increased. . Similarly, it is possible to prevent the number of turns of the spiral blade from becoming excessively large, the pitch of the spiral blade from becoming excessively small, and the diameter of the shaft from excessively increasing. As a result, although the overall size is a compact fluid machine, the fluid pressure can be increased satisfactorily.
併せて、本発明に係る流体機械は、以下のような形態の発電装置を備える。ここで、本発明に係る流体機械は、第１方向を上方、第２方向を下方として設置されている。そして、発電装置は、第１方向において流体機械の流入口に水流を上方より供給する導水装置を備えると共に、第２方向において流体機械の吐出路から吐出された水流で回動される水車と、水車の回転エネルギーを電力に変換するダイナモとを備えている。
In addition, the fluid machine according to the present invention includes a power generation device having the following configuration. Here, the fluid machine according to the present invention is installed with the first direction as the upper side and the second direction as the lower side. The power generation apparatus includes a water guide device that supplies a water flow from above to the inlet of the fluid machine in the first direction, and a water wheel that is rotated by the water flow discharged from the discharge path of the fluid machine in the second direction; It is equipped with a dynamo that converts the rotational energy of the turbine into electric power.
ここで、上述の発電装置を備えた流体機械において、導水装置として、上下方向を軸とする螺旋状の水路を形成する形態をとることにより、流体機械の流入口に水流を供給するようにしても良い。
Here, in the fluid machine provided with the above-described power generation device, a water flow is supplied to the inlet of the fluid machine by taking a form of forming a spiral water channel with the vertical axis as the water guide device. Also good.
このような発電装置によれば、流体機械の螺旋翼の外周端とシリンダの内周面とが近接若しくは当接しているので、水流が螺旋翼の外側に逃げてしまうことを抑制し、効率的な水力発電を行うことができる。また、流体機械の設置状態で見て、流体機械の構成要素をなす螺旋翼やシリンダを縦置きの状態として使用できるので、河川周辺の小さな設置スペースに支障なく設置することができる。これによって、流体機械の設置に伴う用地買収の問題を従来に比べて遙かに少なくすることができる。
According to such a power generation device, since the outer peripheral end of the spiral blade of the fluid machine and the inner peripheral surface of the cylinder are close to or in contact with each other, it is possible to prevent the water flow from escaping to the outside of the spiral blade and efficiently Hydroelectric power generation. Further, since the spiral blades and cylinders constituting the fluid machine can be used in a vertically placed state when viewed in the installed state of the fluid machine, it can be installed in a small installation space around the river without any trouble. As a result, the problem of land acquisition associated with the installation of the fluid machine can be greatly reduced compared to the conventional case.
また、本発明に係る流体機械は、シャフトを回動する原動機を備えることで、増圧装置としての役目も果たすことができると共に、流体機械の設置後に周辺環境の景観を著しく損なうことがないようにできる。
In addition, the fluid machine according to the present invention includes a prime mover that rotates the shaft, so that the fluid machine can also serve as a pressure booster and does not significantly impair the surrounding environment after the fluid machine is installed. Can be.
ここで、上述の増圧装置としての役目も果たす流体機械を２台備える形態であっても、本発明にとって好ましい。その場合、２台の流体機械の一方を第１の流体機械、他方を第２の流体機械とする。そして、第１の流体機械のシリンダと第２の流体機械のシリンダとは、第１の流体機械のシリンダの第１方向側の端部が第２の流体機械のシリンダの第１方向側の端部となるように一体化されている。また、第１の流体機械のシャフトと第２の流体機械のシャフトとは、第１の流体機械のシャフトの第１方向側の端部が第２の流体機械のシャフトの第１方向側の端部となるように、一体化されている。その上、増圧装置は、一体化された第１の流体機械のシャフトと第２の流体機械のシャフトとを回動する原動機を備えている。
Here, even a configuration in which two fluid machines that also serve as the above-described pressure boosting device are provided is preferable for the present invention. In this case, one of the two fluid machines is a first fluid machine and the other is a second fluid machine. The cylinder of the first fluid machine and the cylinder of the second fluid machine are such that the end on the first direction side of the cylinder of the first fluid machine is the end on the first direction side of the cylinder of the second fluid machine. It is integrated so as to be a part. Further, the shaft of the first fluid machine and the shaft of the second fluid machine are such that the end of the first fluid machine shaft on the first direction side is the end of the second fluid machine shaft on the first direction side. It is integrated so as to be a part. In addition, the pressure booster includes a prime mover that rotates the shaft of the first fluid machine and the shaft of the second fluid machine that are integrated.
また、本発明に係る流体機械は、上述の増圧装置としての役目を果たす流体機械を２台備えた流体機械として、２台の流体機械の一方を第１の流体機械、他方を第２の流体機械の形態をとっても良い。この場合、第１の流体機械のシリンダと第２の流体機械のシリンダは、第１の流体機械のシリンダの第２方向側の端部が第２の流体機械のシリンダの第２方向側の端部となるように一体化されている。また、第１の流体機械のシャフトと第２の流体機械のシャフトは、第１の流体機械のシャフトの第２方向側の端部が第２の流体機械のシャフトの第２方向側の端部となるように、一体化されている。この場合であっても、増圧装置としての役目を果たす流体機械は、一体化された第１の流体機械のシャフトと第２の流体機械のシャフトとを回動する原動機を備えている。
In addition, the fluid machine according to the present invention is a fluid machine including two fluid machines that serve as the above-described pressure increasing device, and one of the two fluid machines is a first fluid machine and the other is a second fluid machine. It may take the form of a fluid machine. In this case, the cylinder of the first fluid machine and the cylinder of the second fluid machine are such that the end of the first fluid machine cylinder on the second direction side is the end of the second fluid machine cylinder on the second direction side. It is integrated so as to be a part. Further, the shaft of the first fluid machine and the shaft of the second fluid machine are such that the end portion on the second direction side of the shaft of the first fluid machine is the end portion on the second direction side of the shaft of the second fluid machine. It is integrated so that Even in this case, the fluid machine that serves as the pressure intensifier includes a prime mover that rotates the shaft of the first fluid machine and the shaft of the second fluid machine that are integrated.
以上のように、本発明によれば、螺旋翼を備えた流体機械であって、効率的で安定的な水力発電に用いることのできる流体機械を提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a fluid machine including a spiral blade, which can be used for efficient and stable hydroelectric power generation.
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、各図面においてシリンダ１、下部フランジ１２、流体機械５０、導水装置５１、シリンダ７０１，７１１等については、その内部構造を明確に示すために、その一部又は全部を適宜断面ハッチングで示している。まず、本実施形態に係る流体機械について説明する。図１ａ１乃至図１ａ４に流体機械の構造を示す。ここで、図１ａ１は流体機械の上面を示し、図１ａ２は流体機械の正面を示し、図１ａ３は流体機械の下面を示し、図１ａ４は流体機械の内部の構造を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the cylinder 1, the lower flange 12, the fluid machine 50, the water guiding device 51, the cylinders 701, 711, etc. are shown with a part or all of them appropriately hatched in order to clearly show the internal structure. Yes. First, the fluid machine according to the present embodiment will be described. 1a1 to 1a4 show the structure of the fluid machine. Here, FIG. 1a1 shows the upper surface of the fluid machine, FIG. 1a2 shows the front of the fluid machine, FIG. 1a3 shows the lower surface of the fluid machine, and FIG. 1a4 shows the internal structure of the fluid machine.
図示するように、流体機械は、中空円筒形状のシリンダ１と、シリンダ１の内部に挿入されたロータ２を備えている。また、シリンダ１の上端には上部フランジ１１が設けられており、シリンダ１の下端には下部フランジ１２が設けられている。そして、ロータ２は、シリンダ１の中心軸を回転軸として、上部フランジ１１に対して固定された上部ベアリング３１と、下部フランジ１２に対して固定された下部ベアリング３２とによって、シリンダ１の内部で回動可能に軸支されている。
As shown in the figure, the fluid machine includes a hollow cylindrical cylinder 1 and a rotor 2 inserted into the cylinder 1. An upper flange 11 is provided at the upper end of the cylinder 1, and a lower flange 12 is provided at the lower end of the cylinder 1. The rotor 2 is formed inside the cylinder 1 by an upper bearing 31 fixed to the upper flange 11 and a lower bearing 32 fixed to the lower flange 12 with the central axis of the cylinder 1 as a rotation axis. It is pivotally supported so that it can rotate.
ロータ２は、図１ｂに示すように、シャフト２１と、シャフト２１の外周面に固定された螺旋翼２２とを備えている。そして、この流体機械は、下方から見た螺旋翼２２の巻き方向と同じ方向、即ち、回転によって螺旋が下降するように見える方向をロータ２の標準の回転方向ＲＤとして使用される（図中において回転方向を示す矢印参照）。
The rotor 2 includes a shaft 21 and a spiral blade 22 fixed to the outer peripheral surface of the shaft 21 as shown in FIG. In this fluid machine, the same direction as the winding direction of the spiral blade 22 as viewed from below, that is, the direction in which the spiral appears to be lowered by the rotation, is used as the standard rotational direction RD of the rotor 2 (in the figure). See arrow for direction of rotation).
ここで、図２ａ１乃至図２ａ３にシャフト２１の構造を示す。ここで、図２ａ１はシャフト２１の上面を、図２ａ２はシャフト２１の正面を、図２ａ３はシャフト２１の下面を示している。
Here, the structure of the shaft 21 is shown in FIGS. 2a1 to 2a3. 2a1 shows the upper surface of the shaft 21, FIG. 2a2 shows the front surface of the shaft 21, and FIG. 2a3 shows the lower surface of the shaft 21.
図示するように、シャフト２１は、下方ほど直径が大きくなる螺旋翼取付け部分２１１と、螺旋翼取付け部分２１１の上方の螺旋翼取付け部分２１１と同軸の円柱形状の上部被軸受部分２１２と、螺旋翼取付け部分２１１の下方の螺旋翼取付け部分２１１と同軸の円柱形状の下部被軸受部分２１３とからなる。
As shown in the drawing, the shaft 21 includes a spiral blade attachment portion 211 whose diameter increases toward the bottom, a cylindrical upper supported portion 212 coaxial with the spiral blade attachment portion 211 above the spiral blade attachment portion 211, and a spiral blade. It consists of a spiral blade attachment portion 211 below the attachment portion 211 and a lower cylindrical bearing portion 213 that is coaxial.
ここで、螺旋翼取付け部分２１１の外周面は円錐台の外周面と同じ形状となっている。しかしながら、螺旋翼取付け部分２１１は、下方に向かうほど外径若しくは長手方向と直交する方向の断面が大きくなるものであれば、外周面が円錐台の外周面と同じ形状とならない他の形状としても良い。
Here, the outer peripheral surface of the spiral blade attachment portion 211 has the same shape as the outer peripheral surface of the truncated cone. However, as long as the spiral blade attachment portion 211 has a cross section in the direction orthogonal to the outer diameter or the longitudinal direction as it goes downward, the outer peripheral surface may be other shapes that do not become the same shape as the outer peripheral surface of the truncated cone. good.
また、上部被軸受部分２１２と螺旋翼取付け部分２１１とを合わせた部分を円錐形状としたり、上部被軸受部分２１２は設けずに螺旋翼取付け部分２１１を円錐形状としたりしても良い。そして、図１ａ４に示すように、シャフト２１の上部被軸受部分２１２は、上部ベアリング３１によって軸受され、シャフト２１の下部被軸受部分２１３は、下部ベアリング３２によって軸受される。また、シャフト２１の螺旋翼取付け部分２１１の外周面の上下方向の全範囲に亘って、螺旋翼２２がシャフト２１と同軸状に固定されている。
Also, the combined portion of the upper supported portion 212 and the spiral blade attachment portion 211 may be conical, or the upper supported portion 212 may not be provided and the spiral blade attachment portion 211 may be conical. As shown in FIG. 1 a 4, the upper supported portion 212 of the shaft 21 is supported by the upper bearing 31, and the lower supported portion 213 of the shaft 21 is supported by the lower bearing 32. Further, the spiral blade 22 is coaxially fixed to the shaft 21 over the entire range in the vertical direction of the outer peripheral surface of the spiral blade attachment portion 211 of the shaft 21.
なお、シャフト２１は、図２ｂ１乃至図２ｂ３に示すように、中空の部材としても良い。ここで、図２ｂ中、図２ｂ１はシャフト２１の上面を、図２ｂ２はシャフト２１の正面を、図２ｂ３はシャフト２１の下面を示している。
The shaft 21 may be a hollow member as shown in FIGS. 2b1 to 2b3. 2b, FIG. 2b1 shows the upper surface of the shaft 21, FIG. 2b2 shows the front surface of the shaft 21, and FIG. 2b3 shows the lower surface of the shaft 21.
また、この場合には、シャフト２１の内部に、フライホイールの役割を果たす錘２１４を水平方向に関してシャフト２１の重心から偏心させた位置に設けるようにしても良い。
In this case, the weight 214 serving as a flywheel may be provided inside the shaft 21 at a position eccentric from the center of gravity of the shaft 21 in the horizontal direction.
再び図１に戻り、図１ａ４及び図１ｂに示すように、ロータ２の螺旋翼２２は、流体機械の設置状態で見て下方に向かうほどピッチ（翼間の軸方向の間隔）が狭くなっていく形状を備えている。従って、流体機械の設置状態で見て螺旋翼２２の回転軸に対する角度は上方に向かうほど小さくなっていく。
Returning to FIG. 1 again, as shown in FIGS. 1a4 and 1b, the spiral blades 22 of the rotor 2 become narrower in pitch (the axial distance between the blades) as it goes downward as viewed in the installed state of the fluid machine. It has a shape to go. Therefore, the angle with respect to the rotational axis of the spiral blade 22 as viewed in the installed state of the fluid machine becomes smaller as it goes upward.
図３ａは、ロータ２の上部を拡大して示している。同図から分かるように、ロータ２は、位相を９０度ずつ異ならせて固定した４枚の螺旋翼２２を備えている。そして、４枚の螺旋翼２２は、四重の螺旋状にシャフト２１の螺旋翼取付け部分２１１の外周面に固定されている。なお、螺旋翼２２の枚数は、流体機械の適用対象に応じて適宜選択可能である。即ち、１枚の螺旋翼２２のみを設けたり、図３ｂに示すように位相を１８０度異ならせて固定した２枚の螺旋翼２２を設けたりするようにしても良い。
FIG. 3 a shows the upper part of the rotor 2 in an enlarged manner. As can be seen from the figure, the rotor 2 is provided with four spiral blades 22 that are fixed with a phase difference of 90 degrees. The four spiral blades 22 are fixed to the outer peripheral surface of the spiral blade attachment portion 211 of the shaft 21 in a quadruple spiral shape. The number of spiral blades 22 can be selected as appropriate according to the application target of the fluid machine. That is, only one spiral blade 22 may be provided, or two spiral blades 22 that are fixed with a phase difference of 180 degrees may be provided as shown in FIG. 3b.
螺旋翼２２は、流体機械を設置した状態で水平方向に対して、内周側から外周側に進むにつれて上方に進むように傾けられている。即ち、例えば、図３ｃにおいて、ロータ２の中心軸を含む平面を切断面とするロータ２の断面に示すように、この断面で見て螺旋翼２２のシャフト２１の螺旋翼取付け部分２１１の外周面に対する螺旋翼２２の角度が９０度となるように螺旋翼２２は水平方向に対して傾けられている。
The spiral blade 22 is inclined so as to advance upward as it advances from the inner peripheral side to the outer peripheral side with respect to the horizontal direction with the fluid machine installed. That is, for example, in FIG. 3 c, as shown in the cross section of the rotor 2 with the plane including the central axis of the rotor 2 as the cut surface, the outer peripheral surface of the spiral blade mounting portion 211 of the shaft 21 of the spiral blade 22 as viewed in this cross section. The spiral blade 22 is inclined with respect to the horizontal direction so that the angle of the spiral blade 22 with respect to the angle is 90 degrees.
再び図１に戻り、ロータ２の螺旋翼２２が配置されている部分は、シリンダ１の内部にその上下方向の所定範囲に亘って収容されている。また、螺旋翼２２の外周端とシリンダ１の内周面の間隔は非常に小さくなるように構成されている。即ち、螺旋翼２２の外周端とシリンダ１の内周面の間は、この部分を流体が通らないようにほぼ閉ざされたに等しい隙間となっている。なお、両者間の摺動両者間の摺動摩擦の影響を充分に小さくできる場合においては、螺旋翼２２の外周端をシリンダ１の内周面に摺動可能に当接させるようにしても良い。
1 again, the portion where the spiral blade 22 of the rotor 2 is disposed is accommodated in the cylinder 1 over a predetermined range in the vertical direction. Further, the interval between the outer peripheral end of the spiral blade 22 and the inner peripheral surface of the cylinder 1 is configured to be very small. That is, there is a gap between the outer peripheral end of the spiral blade 22 and the inner peripheral surface of the cylinder 1 that is almost closed so that fluid does not pass through this portion. In addition, when the influence of the sliding friction between both sliding can be made small enough, you may make it contact | abut the outer peripheral end of the spiral blade 22 on the inner peripheral surface of the cylinder 1 so that sliding is possible.
また、シリンダ１の下端は下部フランジ１２によって封止されている。また、シリンダ１の上端には流入口１４としての開口が設けられている。そして、シリンダ１の内部における下部フランジ１２の上面と、螺旋翼２２の下端の間の間隔は極めて小さくなるように構成されている。なお、両者間の摺動摩擦の影響を充分に小さくできる場合においては、螺旋翼２２の下端が下部フランジ１２のシリンダ１の内部の部分の上面に摺動可能に当接するようにしても良い。
Also, the lower end of the cylinder 1 is sealed by the lower flange 12. Further, an opening as an inlet 14 is provided at the upper end of the cylinder 1. And the space | interval between the upper surface of the lower flange 12 in the inside of the cylinder 1 and the lower end of the spiral blade 22 is comprised so that it may become very small. In the case where the influence of the sliding friction between the two can be sufficiently reduced, the lower end of the spiral blade 22 may be slidably contacted with the upper surface of the inner portion of the cylinder 1 of the lower flange 12.
また、シリンダ１の内部において下部フランジ１２の上面に近接した位置には、水平にシリンダ１の内部と外部とを連絡する孔としての役目を果たす吐出路１５が設けられている。
Further, a discharge path 15 that serves as a hole for horizontally connecting the inside and the outside of the cylinder 1 is provided at a position close to the upper surface of the lower flange 12 inside the cylinder 1.
ここで、図４ａに示した流体機械の下部の構造や、図４ｂに示した下方より見た吐出路１５の配置から分るように、吐出路１５は、４枚の螺旋翼２２に対応して９０度間隔で４つ設けられている。なお、本発明においては、吐出路１５は、必ずしも同図に示すように水平方向に向けて設ける必要はない。即ち、例えば、吐出路１５を、下方に水流を吐出するように設けても良い。
Here, as can be seen from the structure of the lower part of the fluid machine shown in FIG. 4a and the arrangement of the discharge path 15 as seen from the lower side shown in FIG. 4b, the discharge path 15 corresponds to the four spiral blades 22. Four are provided at intervals of 90 degrees. In the present invention, the discharge path 15 is not necessarily provided in the horizontal direction as shown in FIG. That is, for example, the discharge path 15 may be provided so as to discharge a water flow downward.
各螺旋翼２２の下端の形状は、図４ａ及び図４ｂに示すように、流体機械の設置状態で見て下方に凸状をなし、かつロータ２の標準の回転方向ＲＤに対して凸状をなすように湾曲した形状を備えている。各螺旋翼２２の下端の形状をこのような形状とすることにより、螺旋翼２２の下端や吐出路１５の付近でのキャビテーションの発生を抑制することができる。
As shown in FIGS. 4a and 4b, the shape of the lower end of each spiral blade 22 is convex downward as viewed in the installed state of the fluid machine, and convex with respect to the standard rotational direction RD of the rotor 2. It has a curved shape. By setting the shape of the lower end of each spiral blade 22 to such a shape, the occurrence of cavitation near the lower end of the spiral blade 22 and the discharge path 15 can be suppressed.
以上、本実施形態に係る流体機械の構造について説明した。続いて、この流体機械の作用、即ち本発明の作用について説明する。本発明の一実施形態である上述した流体機械によれば、シリンダ１に液体を充填した状態で、ロータ２を標準の回転方向ＲＤに回転すると、液体は螺旋翼２２によって順次下方に押し出されていく。
The structure of the fluid machine according to the present embodiment has been described above. Next, the operation of the fluid machine, that is, the operation of the present invention will be described. According to the fluid machine described above, which is an embodiment of the present invention, when the rotor 2 is rotated in the standard rotational direction RD while the cylinder 1 is filled with liquid, the liquid is sequentially pushed downward by the spiral blades 22. Go.
この流体機械は、設置した状態で見て、上述したようにロータ２のシャフト２１の螺旋翼２２が設けられている螺旋翼取付け部分２１１の直径が下方に向かうほど大きくなると共に、螺旋翼２２のピッチが下方に向かうほど小さくなる。これによって、螺旋翼２２の一巻き毎のシリンダ１とロータ２の間の空間の大きさは下方ほど小さくなる構造となっている。そして、螺旋翼２２の外周端とシリンダ１の内周面の間は、流体に対してほぼ液密状態となっている。
In the fluid machine, the diameter of the spiral blade attachment portion 211 provided with the spiral blade 22 of the shaft 21 of the rotor 2 increases as it goes downward as described above. The pitch becomes smaller as it goes downward. As a result, the space between the cylinder 1 and the rotor 2 for each turn of the spiral blade 22 has a structure that becomes smaller as it goes downward. The space between the outer peripheral end of the spiral blade 22 and the inner peripheral surface of the cylinder 1 is substantially liquid-tight with respect to the fluid.
流体機械がこのような構造を有することで、流体、即ち流れていく液体はより狭い空間に順次押し込まれていくこととなり、下方に進むにつれて液体の圧力が増加する。その結果、シリンダ１の下部に設けられた吐出路１５からは、増圧された液体が流体として勢い良く排出されることになる。
Since the fluid machine has such a structure, the fluid, that is, the flowing liquid is sequentially pushed into a narrower space, and the pressure of the liquid increases as it moves downward. As a result, the increased liquid is vigorously discharged as a fluid from the discharge passage 15 provided in the lower part of the cylinder 1.
ここで、本実施形態に係る流体機械では、上述したように螺旋翼取付け部分２１１の形状と螺旋翼２２のピッチの双方によって、螺旋翼２２の一巻き毎のシリンダ１とロータ２の間の空間の大きさを、流体機械の設置状態で見て下方に向かうほど小さくなるようにしている。これによって、螺旋翼２２の一巻き毎の螺旋翼取付け部分２１１の直径の変化度合いが過剰に大きくなることは無い。同様に、螺旋翼２２の一巻き毎の螺旋翼２２のピッチの変化度合いが過剰に大きくなることもない。また、螺旋翼２２の巻き数が過剰に大きくなったり、螺旋翼２２のピッチが過剰に小さくなったり、シャフト２１の直径が過剰に大きくなったりすることを抑制できる。これによって、全体的にコンパクトな大きさの流体機械であるにもかかわらず、流体、即ち流れる液体の増圧を良好に行うことができる。
Here, in the fluid machine according to the present embodiment, the space between the cylinder 1 and the rotor 2 for each turn of the spiral blade 22 depends on both the shape of the spiral blade attachment portion 211 and the pitch of the spiral blade 22 as described above. The size is reduced as it goes downward as viewed in the installed state of the fluid machine. As a result, the degree of change in the diameter of the spiral blade attachment portion 211 for each turn of the spiral blade 22 is not excessively increased. Similarly, the degree of change in the pitch of the spiral blade 22 for each turn of the spiral blade 22 does not become excessively large. Moreover, it can suppress that the winding number of the spiral blade 22 becomes large excessively, the pitch of the spiral blade 22 becomes excessively small, or the diameter of the shaft 21 becomes excessively large. Thus, although the fluid machine has a compact size as a whole, the pressure of the fluid, that is, the flowing liquid can be increased satisfactorily.
また、上述したように下方に進むにつれて液体の圧力が増加するが、螺旋翼２２の面積、即ち、受圧面積も下方に向かうほど小さくなる。これによって、螺旋翼２２が液体から受ける圧力の大きさは、ある程度上下でバランスし、液体の圧力がロータ２の回転を妨げることを抑制する。
As described above, the pressure of the liquid increases as it progresses downward, but the area of the spiral blade 22, that is, the pressure receiving area also decreases as it goes downward. Accordingly, the magnitude of the pressure received by the spiral blade 22 from the liquid is balanced to some extent up and down, and the liquid pressure is prevented from obstructing the rotation of the rotor 2.
以下、上述した流体機械に発電装置を備えた形態の発電機能を有する流体機械について説明する。図５ａに発電装置の構造を示す。図示するように、発電装置は、上述した流体機械５０と、導水装置５１と、一例としてペルトン水車などの水車５２と、ダイナモ５３を備えている。
Hereinafter, a fluid machine having a power generation function in which the above-described fluid machine is provided with a power generation device will be described. FIG. 5a shows the structure of the power generator. As shown in the figure, the power generation device includes the fluid machine 50 described above, a water guide device 51, a turbine 52 such as a Pelton turbine as an example, and a dynamo 53.
流体機械５０は、流入口１４（図１参照）を上方に位置させるためにロータ２（図１参照）の回転軸が垂直となるように設置されており、導水装置５１は流体機械５０の上部に連結されている。導水装置５１は、タンク内に固定螺旋翼を備えた構造を有し、上下方向を軸とする螺旋状の水路を構成している。これによって、導水装置５１のタンクには、上方から河川などの水源からの水が供給される（図５の矢印参照）。そして、タンクに供給された水は、導水装置５１の螺旋状の水路を通って、流体機械５０の流入口１４からシリンダ１（図１参照）の内部に勢い良く流れ込む。
The fluid machine 50 is installed so that the rotation axis of the rotor 2 (see FIG. 1) is vertical in order to position the inlet 14 (see FIG. 1) upward, and the water guide device 51 is located above the fluid machine 50. It is connected to. The water guide device 51 has a structure including a fixed spiral blade in the tank, and forms a spiral water channel with the vertical direction as an axis. As a result, water from a water source such as a river is supplied to the tank of the water guiding device 51 from above (see the arrow in FIG. 5). Then, the water supplied to the tank flows vigorously into the cylinder 1 (see FIG. 1) from the inlet 14 of the fluid machine 50 through the spiral water channel of the water guiding device 51.
シリンダ１の内部に勢い良く流れ込んだ水流は、やがてはシリンダ１の内部を水で満たすと共に、水圧と自重によって流体機械５０の螺旋翼２２を回転させる。これによって、上述した原理に基づいて増圧した水の流れ、即ち水流が吐出路１５から吐出される。
The water flow that has flowed into the inside of the cylinder 1 eventually fills the inside of the cylinder 1 with water and rotates the spiral blade 22 of the fluid machine 50 by water pressure and its own weight. As a result, a flow of water whose pressure has been increased based on the above-described principle, that is, a water flow is discharged from the discharge passage 15.
そして、流体機械５０によって増圧され流体機械５０の吐出路１５（図１参照）から排出された水流によって、図５に示す水車５２が強制的に回転駆動させられる。この水車５２の強制的な回転駆動に基づき、水車５２に連結されたダイナモ５３によって発電が行われる。
Then, the water wheel 52 shown in FIG. 5 is forcibly rotated by the water flow increased in pressure by the fluid machine 50 and discharged from the discharge path 15 (see FIG. 1) of the fluid machine 50. Electric power is generated by the dynamo 53 connected to the water wheel 52 based on the forced rotation of the water wheel 52.
ここで、導水装置５１の螺旋状の水路は、流体機械５０の上部の螺旋翼２２に水流の力を効率的に伝えるために設けられている。なお、以上の発電装置において、図５ｂに示すように、導水装置５１は、その内部において螺旋状の管により螺旋状の水路を形成するようにしても良い。
Here, the spiral water channel of the water guide device 51 is provided in order to efficiently transmit the force of the water flow to the spiral blade 22 on the upper part of the fluid machine 50. In the above power generation device, as shown in FIG. 5b, the water guide device 51 may form a spiral water channel with a spiral tube therein.
一方、導水装置５１に関して、螺旋状の水路を形成せずに、蓄積した水を流体機械５０の流入口１４に排水する通常のタンクを用いるようにすることもできる。
On the other hand, with respect to the water guiding device 51, a normal tank that drains the accumulated water to the inlet 14 of the fluid machine 50 can be used without forming a spiral water channel.
また、水車５２を、図５ａ及び図５ｂに示すように、流体機械５０と一体に設ける代わりに、水車５２を流体機械５０の外部に設けると共に、吐出路１５から排出された水流を水車５２まで導いて水車５２を回動させるようにしても良い。
Further, as shown in FIGS. 5a and 5b, instead of providing the water turbine 52 integrally with the fluid machine 50, the water wheel 52 is provided outside the fluid machine 50, and the water flow discharged from the discharge passage 15 is supplied to the water wheel 52. You may make it guide and rotate the water wheel 52.
このような発電装置を備えた流体機械５０によると、水力が螺旋翼２２の外に逃れてしまうことを抑制して、効率的な水力発電を行うことができる。また、シリンダ１に水が充填された後は、流体機械５０に流入する水量は一定になると共に、流体機械５０から吐出される水流の水量や圧力も安定する。これによって、比較的安定した発電を行うことができるようになる。
According to the fluid machine 50 equipped with such a power generation device, it is possible to suppress the escape of hydraulic power from the spiral blade 22 and to perform efficient hydropower generation. In addition, after the cylinder 1 is filled with water, the amount of water flowing into the fluid machine 50 becomes constant, and the amount and pressure of the water flow discharged from the fluid machine 50 are stabilized. As a result, relatively stable power generation can be performed.
また、流体機械５０の長手方向となる、螺旋翼２２やシリンダ１の軸方向を垂直方向として使用するので、河川外の小さな設置スペースに支障なく設置することができる。そのため、流体機械５０を設置するための用地の買収に手間取ることもなく、流体機械５０を設置した後にこの付近の景観を著しく損ねる問題も生じない。
Moreover, since the axial direction of the spiral blade 22 and the cylinder 1 which is the longitudinal direction of the fluid machine 50 is used as a vertical direction, it can be installed without any trouble in a small installation space outside the river. Therefore, it does not take time to purchase a site for installing the fluid machine 50, and there is no problem that the scenery in the vicinity of the site after the installation of the fluid machine 50 is significantly impaired.
次に、上述した発電装置を備えた流体機械５０とは異なる流体機械の適用例について示す。図６ａ及び図６ｂに、流体機械５０を流体の増圧装置として機能するようにした適用例を示す。
Next, an application example of a fluid machine different from the fluid machine 50 provided with the above-described power generation device will be described. 6a and 6b show an application example in which the fluid machine 50 functions as a fluid pressure increasing device.
図６ａに示した増圧装置としての役目を果たす流体機械５０は、流体機械５０のシャフト２１（図１参照）に連結したモータ６０でロータ２（図１参照）を回転することにより、タンク６１から流体機械５０内に供給した流体を螺旋翼の作用によって加圧して吐出するようになっている。
The fluid machine 50 serving as a pressure booster shown in FIG. 6A is configured by rotating the rotor 2 (see FIG. 1) with a motor 60 connected to the shaft 21 (see FIG. 1) of the fluid machine 50, thereby forming a tank 61. The fluid supplied into the fluid machine 50 is pressurized and discharged by the action of the spiral blade.
次に、図６ｂに示した増圧装置としての役目を果たす流体機械５０は、ホース６２の先端に流体機械５０を連結している。そして、ホース６２から流体機械５０に供給することで、既に加圧した状態で流入口から供給される流体の圧力を利用した螺旋翼２２を回転すると共に、この流体を螺旋翼２２の作用によって更に加圧して吐出するようになっている。
Next, the fluid machine 50 serving as the pressure booster shown in FIG. Then, by supplying the fluid machine 50 from the hose 62, the spiral blade 22 utilizing the pressure of the fluid supplied from the inlet is rotated in the already pressurized state, and this fluid is further supplied by the action of the spiral blade 22. Pressurized and discharged.
なお、以上の実施形態で示した流体機械５０は、これを連結して用いることもできる。即ち、例えば、増圧装置としての役目を果たす流体機械５０について、図７ａに示したように、図１ｂに示したロータ２から上部被軸受部分２１２（図２参照）を除いたものを二つ、螺旋翼取付け部分２１１の上端同士を同軸に連結させた形状を有するロータ７００と、ロータ７００を収容したシリンダ７０１と、モータ７０２とから増圧装置を構成している。そして、ロータ７００をモータ７０２で回転させて螺旋翼２２も回転させることで、中央に設けた流入口７０３からシリンダ７０１の内部に供給した流体を加圧して、シリンダ１の両端に設けた吐出口７０４から吐出させるようにしている。なお、流入口７０３からは予め充分加圧した流体を供給することで、螺旋翼の回転力がその分増加し、吐出口７０４から吐出される流体をより加圧させることが可能となる。
It should be noted that the fluid machine 50 shown in the above embodiment can be used by connecting it. That is, for example, as shown in FIG. 7a, two fluid machines 50 that serve as a pressure booster are obtained by removing the upper supported portion 212 (see FIG. 2) from the rotor 2 shown in FIG. 1b. The rotor 700 having a shape in which the upper ends of the spiral blade attachment portions 211 are coaxially connected to each other, the cylinder 701 housing the rotor 700, and the motor 702 constitute a pressure increasing device. Then, the rotor 700 is rotated by the motor 702 and the spiral blade 22 is also rotated to pressurize the fluid supplied to the inside of the cylinder 701 from the inflow port 703 provided at the center, and discharge ports provided at both ends of the cylinder 1. It is made to discharge from 704. In addition, by supplying a sufficiently pressurized fluid from the inflow port 703, the rotational force of the spiral blade increases accordingly, and the fluid discharged from the discharge port 704 can be further pressurized.
または、図７ｂに示すように、図１ｂに示したロータ２から下部被軸受部分２１３（図２参照）を除いたものを二つ、螺旋翼取付け部分２１１の下端同士を同軸に連結させた形状を有するロータ７１０と、ロータ７１０を収容したシリンダ７１１と、モータ７１２とから増圧装置を構成している。そして、ロータ７１０をモータ７１２で回転させて螺旋翼２２も回転させることで、シリンダ１の両端に設けた流入口７１３からシリンダ７１１の内部に供給した流体を加圧して、シリンダ１の中央に設けた吐出口７１４から吐出させるようになっている。
Alternatively, as shown in FIG. 7b, two rotors shown in FIG. 1b excluding the lower supported portion 213 (see FIG. 2) and the lower ends of the spiral blade attachment portions 211 are connected coaxially. , A cylinder 711 containing the rotor 710, and a motor 712 constitute a pressure increasing device. Then, by rotating the rotor 710 with the motor 712 and rotating the spiral blade 22 as well, the fluid supplied into the cylinder 711 from the inlets 713 provided at both ends of the cylinder 1 is pressurized and provided at the center of the cylinder 1. The discharge port 714 discharges the ink.
なお、以上の実施形態において説明した内容は、本発明のあくまで具体的一例を示したものであり、本発明の作用を発揮し得る範囲内で様々な態様をとることができる。即ち、上述の実施形態に係る流体機械、及び発電装置としての役目を果たす流体機械、並びに増圧装置としての役目を果たす流体機械に関する各構成要素の形状、大きさ、個数等については適宜好ましいものに変更可能であることは言うまでもない。
Note that the contents described in the above embodiments are merely specific examples of the present invention, and can take various forms within a range where the effects of the present invention can be exhibited. That is, the shape, size, number, and the like of each component related to the fluid machine according to the above-described embodiment, the fluid machine that serves as the power generation device, and the fluid machine that serves as the pressure increase device are appropriately preferable. Needless to say, it can be changed.
１…シリンダ、２…ロータ、１１…上部フランジ、１２…下部フランジ、１４…流入口、１５…吐出路、２１…シャフト、２２…螺旋翼、３１…上部ベアリング、３２…下部ベアリング、５０…流体機械、５１…導水装置、５２…水車、５３…ダイナモ、６０…モータ、６１…タンク、６２…ホース、２１１…螺旋翼取付け部分、２１２…上部被軸受部分、２１３…下部被軸受部分、２１４…錘、７００…ロータ、７０１…シリンダ、７０２…モータ、７０３…流入口、７０４…吐出口、７１０…ロータ、７１１…シリンダ、７１２…モータ、７１３…流入口、７１４…吐出口
DESCRIPTION OFSYMBOLS 1 ... Cylinder, 2 ... Rotor, 11 ... Upper flange, 12 ... Lower flange, 14 ... Inlet, 15 ... Discharge path, 21 ... Shaft, 22 ... Spiral blade, 31 ... Upper bearing, 32 ... Lower bearing, 50 ... Fluid Machine, 51 ... Water guide device, 52 ... Water wheel, 53 ... Dynamo, 60 ... Motor, 61 ... Tank, 62 ... Hose, 211 ... Spiral blade mounting part, 212 ... Upper bearing part, 213 ... Lower bearing part, 214 ... 700, rotor, 701 ... cylinder, 702 ... motor, 703 ... inlet, 704 ... outlet, 710 ... rotor, 711 ... cylinder, 712 ... motor, 713 ... inlet, 714 ... outlet
DESCRIPTION OF
Claims (10)
- シリンダと、当該シリンダと同軸となるように配置されたロータとを有し、
前記ロータは、シャフトと、当該シャフトの外周面に固定された１枚又は複数枚の螺旋翼とを備え、
前記シリンダ及びロータの軸と平行な方向のうちの一方の方向を第１方向、当該第１の方向と反対の方向を第２方向として、前記シャフトは、前記第２方向側に向かうほど径が大きくなる部分を螺旋翼取付け部分として有し、
前記螺旋翼の軸方向の範囲は、前記螺旋翼取付け部分の軸方向の範囲と重なっており、
前記螺旋翼のピッチは、前記第２方向側に向かうほど狭くなっており、
前記ロータは、少なくとも前記螺旋翼取付け部分と前記螺旋翼との部分が前記シリンダ内に収容された形態で、当該シリンダと同軸に回転可能に軸支されており、
前記螺旋翼の外周端と前記シリンダの内周面とは近接若しくは当接しており、
前記シリンダの前記第１方向側の端部には当該シリンダ内に流体を供給するための流入口が設けられており、前記シリンダの前記第２方向側の端部には当該シリンダから流体を吐出するための吐出路が設けられており、
前記シリンダの前記第２方向側の端部は封止されており、
前記シリンダの内部の空間において前記第２方向側の端にある当該シリンダの内部端面と、前記螺旋翼の前記第２方向側の端部は近接若しくは当接しており、
前記吐出路は、前記シリンダの内部の前記螺旋翼の下端の当該螺旋翼の外周端の近傍の位置と前記シリンダの外部とを連絡するように設けられており、
前記螺旋翼の前記第２方向側の端部は、当該第２方向側に凸状をなし、かつ当該第２方向側から前記第１方向側を見たときの螺旋の巻き方向に凸状をなすように湾曲した形状を有していることを特徴とする流体機械。 A cylinder and a rotor arranged to be coaxial with the cylinder,
The rotor includes a shaft, and one or a plurality of spiral blades fixed to the outer peripheral surface of the shaft,
One of the directions parallel to the cylinder and rotor axes is defined as a first direction, and a direction opposite to the first direction is defined as a second direction, and the shaft has a diameter toward the second direction. It has a larger part as a spiral wing attachment part,
The axial range of the spiral wing overlaps the axial range of the spiral wing mounting portion,
The pitch of the spiral wings becomes narrower toward the second direction side,
The rotor is pivotally supported coaxially with the cylinder in a form in which at least a portion of the spiral blade attachment portion and the spiral blade are accommodated in the cylinder,
The outer peripheral end of the spiral blade and the inner peripheral surface of the cylinder are close to or in contact with each other,
An inlet for supplying fluid into the cylinder is provided at the end of the cylinder in the first direction, and fluid is discharged from the cylinder at the end of the cylinder in the second direction. A discharge path is provided for
The end of the cylinder on the second direction side is sealed,
In the space inside the cylinder, the inner end surface of the cylinder at the end on the second direction side and the end portion on the second direction side of the spiral blade are close to or in contact with each other,
The discharge path is provided so as to communicate a position near the outer peripheral end of the spiral blade at the lower end of the spiral blade inside the cylinder and the outside of the cylinder,
The end portion on the second direction side of the spiral wing is convex in the second direction side, and is convex in the spiral winding direction when the first direction side is viewed from the second direction side. A fluid machine characterized by having a curved shape. - 前記シャフトの螺旋翼取付け部分の外周面の形状は、円錐台又は円錐の外周面と等価的な形状であることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。 2. The fluid machine according to claim 1, wherein the shape of the outer peripheral surface of the portion where the spiral blade of the shaft is attached is equivalent to the shape of the outer peripheral surface of the truncated cone or the cone.
- 発電装置を備えた流体機械であって、
前記流体機械は、
シリンダと、
当該シリンダと同軸となるように配置されたロータとを有し、
前記ロータは、シャフトと、当該シャフトの外周面に固定された１枚又は複数枚の螺旋翼とを備え、
前記シリンダ及びロータの軸と平行な方向のうちの一方の方向を第１方向、当該第１の方向と反対の方向を第２方向として、前記シャフトは、前記第２方向側に向かうほど径が大きくなる部分を螺旋翼取付け部分として有し、
前記螺旋翼の軸方向の範囲は、前記螺旋翼取付け部分の軸方向の範囲と重なっており、
前記螺旋翼のピッチは、前記第２方向側に向かうほど狭くなっており、
前記ロータは、少なくとも前記螺旋翼取付け部分と前記螺旋翼との部分が前記シリンダ内に収容された形態で、当該シリンダと同軸に回転可能に軸支されており、
前記螺旋翼の外周端と前記シリンダの内周面とは近接若しくは当接しており、
前記シリンダの前記第１方向側の端部には当該シリンダ内に流体を供給するための流入口が設けられており、前記シリンダの前記第２方向側の端部には当該シリンダから流体を吐出するための吐出路が設けられており、かつ、
前記流体機械は前記第１方向を上方、前記第２方向を下方として設置されており、
当該発電装置は、
前記流体機械の前記流入口に水流を上方より供給する導水装置と、
前記流体機械の吐出路から吐出された水流で回動される水車と、
前記水車の回転エネルギーを電力に変換するダイナモと、を有することを特徴とする流体機械。 A fluid machine equipped with a power generator,
The fluid machine is:
A cylinder,
A rotor arranged to be coaxial with the cylinder,
The rotor includes a shaft, and one or a plurality of spiral blades fixed to the outer peripheral surface of the shaft,
One of the directions parallel to the cylinder and rotor axes is defined as a first direction, and a direction opposite to the first direction is defined as a second direction, and the shaft has a diameter toward the second direction. It has a larger part as a spiral wing attachment part,
The axial range of the spiral wing overlaps the axial range of the spiral wing mounting portion,
The pitch of the spiral wings becomes narrower toward the second direction side,
The rotor is pivotally supported coaxially with the cylinder in a form in which at least a portion of the spiral blade attachment portion and the spiral blade are accommodated in the cylinder,
The outer peripheral end of the spiral blade and the inner peripheral surface of the cylinder are close to or in contact with each other,
An inlet for supplying fluid into the cylinder is provided at the end of the cylinder in the first direction, and fluid is discharged from the cylinder at the end of the cylinder in the second direction. A discharge path is provided, and
The fluid machine is installed with the first direction as an upper side and the second direction as a lower side,
The power generator
A water guide device for supplying a water flow from above to the inlet of the fluid machine;
A water wheel rotated by a water flow discharged from a discharge path of the fluid machine;
A fluid machine comprising: a dynamo that converts rotational energy of the water wheel into electric power. - 前記シャフトの螺旋翼取付け部分の外周面の形状は、円錐台又は円錐の外周面と等価的な形状であることを特徴とする請求項３に記載の流体機械。 4. The fluid machine according to claim 3, wherein a shape of an outer peripheral surface of the helical blade mounting portion of the shaft is equivalent to a circular truncated cone or an outer peripheral surface of a cone.
- 前記シリンダの前記第２方向側の端部は封止されており、
前記シリンダの内部の空間において前記第２方向側の端にある当該シリンダの内部端面と、前記螺旋翼の前記第２方向側の端部は近接若しくは当接しており、
前記吐出路は、前記シリンダの内部の前記螺旋翼の下端の当該螺旋翼の外周端の近傍の位置と前記シリンダの外部とを連絡するように設けられていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の流体機械。
発電装置。 The end of the cylinder on the second direction side is sealed,
In the space inside the cylinder, the inner end surface of the cylinder at the end on the second direction side and the end portion on the second direction side of the spiral blade are close to or in contact with each other,
The said discharge path is provided so that the position of the lower end of the said helical wing inside the said cylinder and the vicinity of the outer peripheral end of the said helical wing may communicate with the exterior of the said cylinder. The fluid machine according to claim 4.
Power generation device. - 前記螺旋翼の前記第２方向側の端部は、当該第２方向側に凸状をなし、かつ当該第２方向側から前記第１方向側を見たときの螺旋の巻き方向に凸状をなすように湾曲した形状を有していることを特徴とする請求項５に記載の流体機械。 The end portion on the second direction side of the spiral wing is convex in the second direction side, and is convex in the spiral winding direction when the first direction side is viewed from the second direction side. 6. The fluid machine according to claim 5, wherein the fluid machine has a curved shape.
- 前記導水装置は、前記流体機械の設置状態で見て、上下方向を軸とする螺旋状の水路を形成することで、前記流体機械の前記流入口に水流を供給するようになったことを特徴とする請求項３乃至請求項６の何れかに記載の流体機械。 The water guide device is configured to supply a water flow to the inflow port of the fluid machine by forming a spiral water channel with the vertical direction as an axis when viewed in the installed state of the fluid machine. A fluid machine according to any one of claims 3 to 6.
- 前記シャフトを回動する原動機を備え、増圧装置としての役目を果たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の流体機械。 The fluid machine according to claim 1 or 2, further comprising a prime mover that rotates the shaft and serving as a pressure intensifier.
- シリンダと、当該シリンダと同軸となるように配置されたロータとを有し、
前記ロータは、シャフトと、当該シャフトの外周面に固定された１枚又は複数枚の螺旋翼とを備え、
前記シリンダ及びロータの軸と平行な方向のうちの一方の方向を第１方向、当該第１の方向と反対の方向を第２方向として、前記シャフトは、前記第２方向側に向かうほど径が大きくなる部分を螺旋翼取付け部分として有し、
前記シャフトの螺旋翼取付け部分の外周面の形状は、円錐台又は円錐の外周面と等価的な形状となっており、
前記螺旋翼の軸方向の範囲は、前記螺旋翼取付け部分の軸方向の範囲と重なっており、
前記螺旋翼のピッチは、前記第２方向側に向かうほど狭くなっており、
前記ロータは、少なくとも前記螺旋翼取付け部分と前記螺旋翼との部分が前記シリンダ内に収容された形態で、当該シリンダと同軸に回転可能に軸支されており、
前記螺旋翼の外周端と前記シリンダの内周面とは近接若しくは当接しており、
前記シリンダの前記第１方向側の端部には当該シリンダ内に流体を供給するための流入口が設けられており、前記シリンダの前記第２方向側の端部には当該シリンダから流体を吐出するための吐出路が設けられ、
前記シャフトを回転する原動機を備えることで増圧装置としての役目を果たす流体機械を２台備え、
前記２台の流体機械の一方を第１の流体機械、他方を第２の流体機械とすると、
前記第１の流体機械のシリンダと前記第２の流体機械のシリンダとは、当該第１の流体機械のシリンダの前記第１方向側の端部が当該第２の流体機械のシリンダの前記第１方向側の端部となるように、一体化されており、
前記第１の流体機械のシャフトと前記第２の流体機械のシャフトとは、当該第１の流体機械のシャフトの前記第１方向側の端部が当該第２の流体機械のシャフトの前記第１方向側の端部となるように、一体化されており、かつ
前記原動機の駆動によって、前記一体化された第１の流体機械のシャフトと第２の流体機械のシャフトを共に回動させることで増圧機能を高めるようにしたことを特徴とする流体機械。 A cylinder and a rotor arranged to be coaxial with the cylinder,
The rotor includes a shaft, and one or a plurality of spiral blades fixed to the outer peripheral surface of the shaft,
One of the directions parallel to the cylinder and rotor axes is defined as a first direction, and a direction opposite to the first direction is defined as a second direction, and the shaft has a diameter toward the second direction. It has a larger part as a spiral wing attachment part,
The shape of the outer peripheral surface of the helical wing mounting portion of the shaft is an equivalent shape to the outer peripheral surface of the truncated cone or the cone,
The axial range of the spiral wing overlaps the axial range of the spiral wing mounting portion,
The pitch of the spiral wings becomes narrower toward the second direction side,
The rotor is pivotally supported coaxially with the cylinder in a form in which at least a portion of the spiral blade attachment portion and the spiral blade are accommodated in the cylinder,
The outer peripheral end of the spiral blade and the inner peripheral surface of the cylinder are close to or in contact with each other,
An inlet for supplying fluid into the cylinder is provided at the end of the cylinder in the first direction, and fluid is discharged from the cylinder at the end of the cylinder in the second direction. A discharge path is provided for
Two fluid machines that serve as a pressure booster by providing a prime mover that rotates the shaft,
When one of the two fluid machines is a first fluid machine and the other is a second fluid machine,
The cylinder of the first fluid machine and the cylinder of the second fluid machine are such that the first direction end of the cylinder of the first fluid machine is the first of the cylinder of the second fluid machine. It is integrated so as to be the end on the direction side,
The shaft of the first fluid machine and the shaft of the second fluid machine are such that the first direction end of the shaft of the first fluid machine is the first of the shaft of the second fluid machine. And the integrated shaft of the first fluid machine and the shaft of the second fluid machine are rotated together by driving the prime mover. A fluid machine characterized by increasing the pressure-increasing function. - シリンダと、当該シリンダと同軸となるように配置されたロータとを有し、
前記ロータは、シャフトと、当該シャフトの外周面に固定された１枚又は複数枚の螺旋翼とを備え、
前記シリンダ及びロータの軸と平行な方向のうちの一方の方向を第１方向、当該第１の方向と反対の方向を第２方向として、前記シャフトは、前記第２方向側に向かうほど径が大きくなる部分を螺旋翼取付け部分として有し、
前記シャフトの螺旋翼取付け部分の外周面の形状は、円錐台又は円錐の外周面と等価的な形状となっており、
前記螺旋翼の軸方向の範囲は、前記螺旋翼取付け部分の軸方向の範囲と重なっており、
前記螺旋翼のピッチは、前記第２方向側に向かうほど狭くなっており、
前記ロータは、少なくとも前記螺旋翼取付け部分と前記螺旋翼との部分が前記シリンダ内に収容された形態で、当該シリンダと同軸に回転可能に軸支されており、
前記螺旋翼の外周端と前記シリンダの内周面とは近接若しくは当接しており、
前記シリンダの前記第１方向側の端部には当該シリンダ内に流体を供給するための流入口が設けられており、前記シリンダの前記第２方向側の端部には当該シリンダから流体を吐出するための吐出路が設けられ、
前記シャフトを回転する原動機を備えることで増圧装置としての役目を果たす流体機械を２台備え、
前記２台の流体機械の一方を第１の流体機械、他方を第２の流体機械として、
前記第１の流体機械のシリンダと前記第２の流体機械のシリンダとは、当該第１の流体機械のシリンダの前記第２方向側の端部が当該第２の流体機械のシリンダの前記第２方向側の端部となるように、一体化されており
前記第１の流体機械のシャフトと前記第２の流体機械のシャフトとは、当該第１の流体機械のシャフトの前記第２方向側の端部が当該第２の流体機械のシャフトの前記第２方向側の端部となるように、一体化されており、かつ
前記原動機の駆動によって、前記一体化された第１の流体機械のシャフトと第２の流体機械のシャフトを共に回動させることで増圧機能を高めるようにしたことを特徴とする流体機械。 A cylinder and a rotor arranged to be coaxial with the cylinder,
The rotor includes a shaft, and one or a plurality of spiral blades fixed to the outer peripheral surface of the shaft,
One of the directions parallel to the cylinder and rotor axes is defined as a first direction, and a direction opposite to the first direction is defined as a second direction, and the shaft has a diameter toward the second direction. It has a larger part as a spiral wing attachment part,
The shape of the outer peripheral surface of the helical wing mounting portion of the shaft is an equivalent shape to the outer peripheral surface of the truncated cone or the cone,
The axial range of the spiral wing overlaps the axial range of the spiral wing mounting portion,
The pitch of the spiral wings becomes narrower toward the second direction side,
The rotor is pivotally supported coaxially with the cylinder in a form in which at least a portion of the spiral blade attachment portion and the spiral blade are accommodated in the cylinder,
The outer peripheral end of the spiral blade and the inner peripheral surface of the cylinder are close to or in contact with each other,
An inlet for supplying fluid into the cylinder is provided at the end of the cylinder in the first direction, and fluid is discharged from the cylinder at the end of the cylinder in the second direction. A discharge path is provided for
Two fluid machines that serve as a pressure booster by providing a prime mover that rotates the shaft,
One of the two fluid machines is a first fluid machine and the other is a second fluid machine,
The cylinder of the first fluid machine and the cylinder of the second fluid machine are such that the second direction end of the cylinder of the first fluid machine is the second of the cylinder of the second fluid machine. The shaft of the first fluid machine and the shaft of the second fluid machine are integrated so as to be end portions on the direction side. The shaft of the first fluid machine is on the second direction side of the shaft of the first fluid machine. The shaft of the first fluid machine is integrated so that the end thereof is the end of the shaft of the second fluid machine on the second direction side, and is driven by the prime mover. A fluid machine characterized in that the pressure-increasing function is enhanced by rotating the shaft of the second fluid machine together.
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