(57)【要約】【課題】  本発明は、水路に配設して、底層の低速水流でも軸受筐体の形で、流速を低下させずに通過させることのできる、水力発電装置を提供することを目的としている。【解決手段】  水路Ｒに吊杆４で吊設されるロータ５の軸受筐体７の正面視が、上面を水平とし、下面を、左右側端部から中央部へ向かって下方へ膨出７Ａする円弧面とし、側面視が、上面は平坦で、下面は前縁から中央へかけて下向きに膨出７Ａし、中間部から後縁へかけて次第に上向き傾斜面とし、平面視が、後端面を横向き直線状とし、左右側面の後端から前端へかけて放物線状としてある。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路に吊杆で吊設されるロータの軸受筐体の正面視が、上面を水平とし、下面を、左右側端部から中央部へ向かって下方へ膨出する円弧面とした広板体で、側面視が、上面は平坦で、下面は前縁から中央へかけて下向きに膨出し、中間部から後縁へかけて次第に上向き傾斜面とし、平面視が、後端面を横向き直線状とし、左右側面の後端から前端へかけて放物線状としてなることを特徴とする水力発電装置。
【請求項２】
前記軸受筐体は、側面視における下面の膨出部が、前後の中央部分にかけて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。
【請求項３】
前記軸受筐体の内部に配設されたロータ軸の先端は前方へ突出され、その先端に配設されたロータブレードの先端は、前方へ傾斜する傾斜部とされ、その傾斜部の上端位置よりも上方の、吊杆に水流制御板が水平に配設されてい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。  
【請求項４】
前記水流制御板は、上面は平坦で、前部下面は、下方向きに大きく膨出し、後端へかけて次第に薄く形成されていることを特徴とする請求項３に記載の水力発電装置。   
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水路における流速の遅い底流を、ロータの軸受筐体の形によって高速化しうる水力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体に当った水流は、その物体の形に沿って通過する。その物体に当った水流は、抵抗を受けた分だけ元の速度に戻すように、速度を早めて通過する。
用水路に配設される小型水車におけるロータにおいても、いずれかのロータブレードが水面に近い場合には、ブレードの回転に伴って、水面に水流が盛り上がり、空気を含む白波が生じる。これを抑制するために、ブレードの先端に傾斜部を形成して、水流が遠心方向へ抜けないようにしたロータブレードが、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１３２３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のロータブレードは、性能がよくても、水路における底層流は表層流より遅いので、ロータが底面に近く配設されると、回転効率は上がりにくい。
本発明は、水路における底層流中においても、ロータを支持する軸受筐体の形状を、従来の形から変化させることによって、ロータブレードに当る水流の速度を、落とさないで通過させることができるようにした、水力発電装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は前記課題を解決するために、次のような技術的手段を講じた。具体的な内容は次の通りである。      
【０００６】
（１） 水路に吊杆で吊設されるロータの軸受筐体の正面視が、上面を水平とし、下面を、左右側端部から中央部へ向かって下方へ膨出する円弧面とした扁平体で、側面視が、上面は平坦で、下面は前縁から中央へかけて下向きに膨出し、中間部から後縁へかけて次第に上向き傾斜面とし、平面視が、後端面を横向き直線状とし、左右側面の後端から前端へかけて放物線状としてある水力発電装置。
【０００７】
（２）  前記軸受筐体は、側面視における下面の膨出部が、前後の中央部分の前後にかけ形成されている前記（1）に記載の水力発電装置。
【０００８】
（３）  前記軸受筐体の内部に配設されたロータ軸の先端は前方へ突出され、その先端に配設されたロータブレードの先端は、前方へ傾斜する傾斜部とされ、その傾斜部の上端位置よりも上方の、吊杆に水流制御板が水平に配設されている前記（1）または（2）に記載の水力発電装置。
【０００９】
（４）  前記水流制御板の上面は平坦で、前部下面は、下方向きに大きく膨出し、後端へかけて次第に薄く形成されている前記（3）に記載の水力発電装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、次のような効果が奏せられる。
【００１１】
前記（1）に記載の発明は、ロータの軸受筐体の正面視が、上面を水平とし、下面を、左右側端部から中央部へ向かって下方へ膨出する円弧面とした扁平体で、側面視が、上面は平坦で、下面は前縁から中央へかけて下向きに膨出し、中間部から後縁へかけて、次第に上向き傾斜面としてあるので、これが水路の底層流内に配設されたとき、軸受筐体の下面に沿って通過する底層流は、コアンダ効果によって高速となって、かつ軸受筐体の後端から後上向きに通過するので、水路の底層流の速度が上層流よりも低速であっても、ロータブレードを通過する底層流の速度を落とさないで、そのロータの回転速度を効率良く高めることができる。
【００１２】
前記（2）に記載の発明においては、軸受筐体は、側面視における下面の膨出部が、前後の中央の前後にかけて形成されているので、膨出部を通過する底層流を軸受筐体の長い後部に沿わせて、後上方向に誘導することができる。
【００１３】
前記（3）に記載の発明においては、軸受筐体の吊杆に水流制御板が水平に配設されているので、ロータブレードの回転に伴って、上方向へ盛上がる水流が抑制されるため、水流制御板の下面に沿って通過する水流の速度を落とさないで、ロータブレードの回転効率を高めることができる。   
【００１４】
前記（4）に記載の発明において、水流制御板の上面は平坦で、前部下面は、下方向きに大きく膨出し、次第に後端へかけて薄く形成されているので、板面に沿って通過する水流の速度を落とさないことから、一般ではロータブレードの直後の水流が降下して乱流になる現象が解消される。      
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の水力発電装置の一実施形態の側面図である。
【図２】図１におけるロータを外した状態の、水力発電装置の正面図である。
【図３】図１における水力発電装置の平面図である。
【図４】軸受筐体の上方に水流制御板を配設した水力発電装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１は本発明の水力発電装置の側面図、図２は正面図、図３は平面図である。
水力発電装置１は、水路Ｒの左右側壁の間に架設された支持枠体２の上面に、固定されている発電機３から垂設された吊杆４の下部に、ロータ５のロータ軸６を配設された軸受筐体７が、吊設されている。
【００１７】
軸受筐体７の前方へ突出されたロータ軸６の先端に、ロータ５が装着されている。ロータ５のハブ５Ａの周面に、複数のロータブレード８が固定され、各ロータブレード８の先端部は、前方へ傾斜する傾斜部８Ａとされている。
【００１８】
吊杆４は、図３に示すように、前部は太く、後方へ次第に細くなっており、内部には、ロータ軸６の回転力を、発電機に伝動する伝動軸９が配設されている。
ロータ軸６と伝動軸９との間には、それぞれ図示しない伝動手段としての傘歯車が介在されている。
【００１９】
これによって、図１に示すように、水路Ｒの底に近く配設すると、表層流よりも底層流は流速が遅い。底層流によってロータブレード８が回転すると、軸受筐体７の上面に沿って通過する水流よりも、下面に沿って通過する水流の方が、コアンダ効果によって速度が上がる。
【００２０】
速度のあがった水流は、軸受筐体７の下部の膨出部７Ａを通過し、その後部をＵ矢示方向に通過し、ロータブレード８の付近の水流を引寄せるので、ロータブレード８の回転効率は高まる。
この水流の動きに伴って、図２に示すように、側部の水も、軸受筐体７の下部から両側上端方向へと、コアンダ効果により移動する。
【００２１】
この結果、流速の遅い底層流が、ロータブレード８の後部で、速度が高まって後上方向へ移動することから、ロータブレード８の前部から、後方向へ移動する水流の速度が高まり、ロータブレード８の回転効率が向上する。
【００２２】
図４は、ロータブレード８の上方に、所定の間隔を開けて、吊杆４に水流制御板１０を水平に、かつ前端が、ロータブレード８よりも前位置になるように配設したものであるが、同位置でも、後位置でもかまわない。
【００２３】
水流制御板１０は、前部が尖った、平面視において前後に長い板状体で、側面視で、上面は平坦、下面は前部が厚く、後端へかけて次第に薄くなっている。
材質は、例えば金属あるいは樹脂の芯体の表面に、防錆効果のある表層を形成する。大きなものについては、中空とし、あるいは内部に補強骨材を配設する。
【００２４】
ロータブレード８が回転すると、一般的に、水流が上方へ盛上がり、その分、後方へ通過する水流の速度が低下するために、ロータブレード８の回転効率が低下する。更に水面に近い場合には、ロータブレード８の回転に伴って、水面上から空気を引き込むため、気泡の混在する水流によるロータブレード８の回転効率は低下する。
【００２５】
本発明においては、図４に示すように、ロータブレード８の上方に所定の間隔をあけ、かつ、水面Ｗよりも下に位置して水流制御板１０を配設すると、水流制御板１０の下面を通過する水流は、コアンダ効果によって速度が早められて通過する。かつ水面から空気を引込むことも防止される。
また一般的にロータブレード８の直後は水面が低下するが、水流制御板１０により、それが抑止され、前方からの水流がそのまま通過する。  
【産業上の利用可能性】
【００２６】
流速の遅い水路においても、軸受筐体自体の形状により、底層流の速度を落とさないで通過させることができるので、水路における水力発電に広く利用することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１．水力発電装置
２．支持枠体
３．発電機
４．吊杆
５．ロータ
６．ロータ軸
７．軸受筐体
７Ａ．膨出部
８．ロータブレード
８Ａ．傾斜部
９．伝動軸
１０．水流制御板
Ｒ．水路
Ｕ．水流
Ｗ．水面      
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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