(57)【要約】【課題】水の流れを効率的に回転に変換することが可能な中空水車及び発電装置を提供する。【解決手段】中空水車１０は、中心軸ＡＸを中心とした筒状に形成され、水が流入する流入口１１ａを中心軸ＡＸの軸線方向の一方の端部に有し、水が排出する流出口１１ｂを軸線方向の他方の端部に有する外郭部１１と、外郭部１１の内部に配置され、外郭部１１に連結され、流入口１１ａから流入する水の流れを受けて中心軸ＡＸの軸回り方向に周回するブレード１２と、中心軸ＡＸ上に配置され、ブレード１２に連結される連結部１４、及び連結部１４から流入口１１ａ側に突出した突出部１５を有するハブ部１３とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の中心軸を中心とした筒状に形成され、水が流入する流入口を前記中心軸の軸線方向の一方の端部に有し、前記水が排出する排出口を前記軸線方向の他方の端部に有する外郭部と、
前記外郭部の内部に配置され、前記外郭部に連結され、前記流入口から流入する前記水の流れを受けて前記中心軸の軸回り方向に周回する少なくとも１つのブレードと、
前記中心軸上に配置され、前記ブレードに連結される連結部、及び前記連結部から前記流入口側に突出した突出部を有するハブ部と
を備える中空水車。
【請求項２】
前記ハブ部は、前記突出部の突出方向の先端側にかけて先細りの形状を有する
請求項１に記載の中空水車。
【請求項３】
前記ブレードは、前記中心軸の軸回り方向に複数配置される
請求項１又は請求項２に記載の中空水車。
【請求項４】
前記ハブ部は、内部が中空状に形成される
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の中空水車。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の中空水車と、
前記中空水車の前記外郭部の外周面との間に隙間を空けるように前記外周面を囲んで配置され、軸受を介して前記中空水車を前記軸回り方向に回転可能に支持する支持部材と、
前記外郭部の外周面及び前記支持部材の内周面の一方に配置される界磁と、
前記外郭部の外周面及び前記支持部材の内周面の他方に前記界磁に対応して配置される電機子と、
前記外郭部と前記支持部材との間の前記隙間のうち前記界磁及び前記電機子が配置される部分に対する前記水の浸入を抑制する封止部と
を備える発電装置。
【請求項６】
前記封止部は、前記外郭部の一部との間に形成される微小隙間によるラビリンス構造を有する
請求項５に記載の発電装置。
【請求項７】
前記外郭部は、前記流入口側の端部に環状凸部を有し、
前記封止部は、前記環状凸部を挿入し、前記環状凸部との間に前記微小隙間を形成する環状凹部を有する
請求項６に記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空水車及び発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
河川や農業用水路等の水流、配管内を流れる水流等、比較的小規模な水流を用いて発電を行う小水力発電が知られている。このような小水力発電に用いられる発電装置として、例えば、以下の特許文献１及び特許文献２に記載のように、水車を配置した構成が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の水車は、回転軸部材の周りに複数のブレードを配置し、ブレードを中空軸体で囲い、中空軸体に対してブレードを回転させる構成である。このような水車を用いた構成では、水中のゴミが水車に引っ掛かるため、定期的にゴミを取り払う等のメンテナンスが行われる。一方、特許文献１の構成では、中空軸体とブレードとの間に砂や泥が堆積し、ブレードの回転が妨げられる場合がある。
【０００４】
また、特許文献２に記載の水車は、配管の一部に設けられ、円筒状の外郭部と、この外郭部の内周面に固定された複数のブレードとを有し、複数のブレードが中心部分を開口するように配置された構成である。この水車は、配管を流れる水により、ブレードと外郭部とが一体で回転する。このため、水中に砂や泥が含まれる場合であっても、開口部分を通過して流れるため、水車の外郭部やブレードには堆積されず、ブレードの回転が妨げられない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−０５０５５４号公報
【特許文献２】米国特許第９４６４６１９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に記載の水車は、中心部分が開口されているため、配管内を流れる水の一部がブレードを通過することなく開口部分を流れてしまう場合がある。このため、水の流れを効率的に回転に変換することができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、水の流れを効率的に回転に変換することが可能な中空水車及び発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本態様の中空水車は、所定の中心軸を中心とした筒状に形成され、水が流入する流入口を前記中心軸の軸線方向の一方の端部に有し、前記水が排出する排出口を前記軸線方向の他方の端部に有する外郭部と、前記外郭部の内部に配置され、前記外郭部に連結され、前記流入口から流入する前記水の流れを受けて前記中心軸の軸回り方向に周回する少なくとも１つのブレードと、前記中心軸上に配置され、前記ブレードに連結される連結部、及び前記連結部から前記流入口側に突出した突出部を有するハブ部とを備える。
【０００９】
この構成によれば、外郭部の内部に流れ込む水のうち中心軸及びその周囲に流れる水を、突出部により外周側、つまりブレード側に流すことができる。これにより、外郭部の内部に流れ込む水を、確実にブレード側に供給することができる。したがって、水の流れを効率的に回転に変換することができる。
【００１０】
望ましい形態として、前記ハブ部は、前記突出部の突出方向の先端側にかけて先細りの形状を有する。
【００１１】
この構成によれば、突出部に向けた水が突出部の形状に沿って徐々に広がるように流れることになる。これにより、水の流れを減衰させることを抑制できる。
【００１２】
望ましい形態として、前記ブレードは、前記中心軸の軸回り方向に複数配置される。
【００１３】
この構成によれば、水の流れをより確実に回転に変換することができる。
【００１４】
望ましい形態として、前記ハブ部は、内部が中空状に形成される。
【００１５】
この構成によれば、ハブ部が軽量化されるため、水の流れをより効率的に回転に変換することができる。
【００１６】
本態様の発電装置は、上記の中空水車と、前記中空水車の前記外郭部の外周面との間に隙間を空けるように前記外周面を囲んで配置され、軸受を介して前記中空水車を前記軸回り方向に回転可能に支持する支持部材と、前記外郭部の外周面及び前記支持部材の内周面の一方に配置される界磁と、前記外郭部の外周面及び前記支持部材の内周面の他方に前記界磁に対応して配置される電機子と、前記外郭部と前記支持部材との間の前記隙間のうち前記界磁及び前記電機子が配置される部分に対する前記水の浸入を抑制する封止部とを備える。
【００１７】
この構成によれば、水の流れをより効率的に回転に変換する中空水車により発電を行うため、発電効率の高い発電装置を得ることができる。
【００１８】
望ましい形態として、前記封止部は、前記外郭部の一部との間に形成される微小隙間によるラビリンス構造を有する。
【００１９】
この構成によれば、界磁と電機子とが配置される部分への水の浸入を確実に抑制することができる。
【００２０】
望ましい形態として、前記外郭部は、前記流入口側の端部に環状凸部を有し、前記封止部は、前記環状凸部を挿入し、前記環状凸部との間に前記微小隙間を形成する環状凹部を有する。
【００２１】
この構成によれば、中空水車の外郭部に封止構造の一部を設けることにより、界磁と電機子とが配置される部分への水の浸入をより確実に抑制することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本態様によれば、水の流れを効率的に回転に変換することが可能な中空水車及び発電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本実施形態に係る発電装置の一例を示す断面図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る中空水車の一例を示す斜視図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る中空水車の一例を示す斜視図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る中空水車の一例を示す正面図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る中空水車の他の例を示す正面図である。
【図６】図６は、本実施形態に係る発電装置の使用態様の一例を示す図である。
【図７】図７は、発電装置の使用態様の他の例を示す図である。
【図８】図８は、発電装置の使用態様の他の例を示す図である。
【図９】図９は、中空水車の他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る中空水車及び発電装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００２５】
図１は、本実施形態に係る発電装置１００の一例を示す断面図である。図１は、後述する中空水車１０の中心軸ＡＸを通る平面による断面構成を示している。図１に示す発電装置１００は、小水力発電を行う発電設備として、例えば河川や農業用水路等の水が流れる場所に投入して用いられる。図１に示すように、発電装置１００は、中空水車１０と、支持部材２０と、界磁３０と、電機子４０と、封止部５０とを備えている。
【００２６】
図２及び図３は、本実施形態に係る中空水車１０の一例を示す斜視図である。図２は正面側、図３は背面側をそれぞれ示す。図４は、中空水車１０の一例を示す正面図である。図１から図４に示す中空水車１０は、水流により中心軸ＡＸの軸回り方向に回転可能に設けられる。
【００２７】
中空水車１０は、外郭部１１と、ブレード１２と、ハブ部１３とを備えている。中空水車１０は、外郭部１１、ブレード１２及びハブ部１３が成型等により一部材として形成されてもよいし、各部が別々に形成され、組み立てや固定等を行って形成されてもよい。中空水車１０は、各部が同一の材料により構成されてもよいし、異なる材料により構成されてもよい。
【００２８】
外郭部１１は、中心軸ＡＸを中心とする円筒状に形成される。外郭部１１は、流入口１１ａ及び流出口１１ｂを有する。流入口１１ａは、中心軸ＡＸの軸線方向の一方の端部に設けられる。流入口１１ａは、外郭部１１の内部に水が流入する。流出口１１ｂは、外郭部１１の軸線方向の他方の端部に設けられる。流出口１１ｂは、外郭部１１の内部の水が外部に流出する。外郭部１１は、流入口１１ａから流出口１１ｂまで、例えば内径が同一となっているが、これに限定されない。
【００２９】
外郭部１１は、フランジ部１１ｆを有する。フランジ部１１ｆは、外郭部１１の流入口１１ａ側の端部に配置される。フランジ部１１ｆの端面１１ｅには、環状凸部１６が設けられる（図１参照）。なお、図２から図４では、環状凸部１６の図示を省略している。環状凸部１６は、フランジ部１１ｆの端面１１ｅから中心軸ＡＸの軸線方向に突出している。環状凸部１６は、中心軸ＡＸを中心とした同心円状に複数設けられる。環状凸部１６は、外郭部１１と一部材で形成された構成であってもよいし、外郭部１１とは異なる部材として形成され、固定部材等により端面１１ｅに固定された構成であってもよい。
【００３０】
ブレード１２は、外郭部１１に連結される。本実施形態では、ブレード１２は、内周面１１ｃに連結されるが、これに限定されない。ブレード１２は、流入口１１ａから流入する水の流れを受けて中心軸ＡＸの軸回り方向に周回する。ブレード１２の周回により、外郭部１１が中心軸ＡＸの軸回り方向に回転する。ブレード１２は、中心軸ＡＸの軸回り方向に複数配置される。本実施形態では、ブレード１２が例えば４つ配置された構成であるが、これに限定されず、５つ以上又は３つ以下であってもよい。ブレード１２は、少なくとも１つあればよい。
【００３１】
ハブ部１３は、中心軸ＡＸの軸線上に配置される。ハブ部１３は、連結部１４及び突出部１５を有する。連結部１４は、４つのブレード１２に連結され、当該４つのブレード１２を介して外郭部１１に連結される。したがって、中空水車１０は、外郭部１１、ブレード１２及びハブ部１３が一体となっている。連結部１４は、例えば外周面１４ａにおいて４つのブレード１２のすべてに連結される。なお、連結部１４は、外周面１４ａ以外の箇所、例えば外郭部１１の流出口１１ｂ側の端部１４ｂ等においてブレード１２に連結されてもよい。また、連結部１４は、４つのブレード１２のすべてに連結されなくてもよく、少なくとも１つのブレード１２に連結された構成であればよい。
【００３２】
連結部１４は、例えば円筒状に形成される。連結部１４の外径は、例えば外郭部１１の流入口１１ａ側から流出口１１ｂ側にかけてほぼ同一となっている。このため、連結部１４の外周面と外郭部１１の内周面との間の径方向の距離は、中心軸ＡＸの軸線方向についてほぼ等しくなっている。
【００３３】
突出部１５は、連結部１４から外郭部１１の流入口１１ａ側に向けて突出する。突出部１５は、流入口１１ａから流入する水を中心軸ＡＸに対して径方向の外側、つまりブレード１２側に流す。突出部１５が設けられることで、流入口１１ａから流入する水を確実にブレード１２に流すことができるため、流水のエネルギーを効率よく回転力に変換することができる。
【００３４】
突出部１５は、例えば流入口１１ａ側の先端部１５ａ側にかけて先細りの形状を有する。突出部１５は、このような形状を有することにより、流入口１１ａから流入する水の勢いが減衰するのを抑制し、突出部１５に沿ってスムーズに流すことができる。このような突出部１５の形状としては、例えば半球状、放物面状等、円錐形状等が挙げられる。本実施形態において、突出部１５の突出方向の先端１５ａが丸みを帯びた形状を有しているが、この形状に限定されない。
【００３５】
ハブ部１３は、連結部１４及び突出部１５の内部に空間１３Ｋが形成された中空状である。ハブ部１３は、連結部１４及び突出部１５の内部が中空状に形成されることにより、中実状である場合に比べて軽量化されるため、中空水車１０の軽量化を図ることができる。なお、ハブ部１３の内部は、中実状であってもよい。
【００３６】
支持部材２０は、例えば円筒状であり、中空水車１０の外郭部１１の外周面１１ｄを囲んで配置される。支持部材２０は、流水取込部２１と、拡径部２２と、段部２３とを有する。流水取込部２１は、中空水車１０の流入口１１ａ側に水を取り込む。流水取込部２１は、中心軸ＡＸの軸線方向において流入口１１ａ側の端部に配置される。流水取込部２１は、例えばテーパ状に形成される。流水取込部２１がテーパ状に形成されることにより、中空水車１０の流入口１１ａ側に水を流すことができる。本実施形態において、流水取込部２１は、断面視において湾曲した形状であるが、これに限定されず、断面視において直線状であってもよい。
【００３７】
拡径部２２は、支持部材２０のうち流水取込部２１から内径が拡大された部分である。拡径部２２が設けられることにより、外郭部１１の外周面１１ｄとの間に隙間２０Ｋが形成される。この隙間２０Ｋは、後述の界磁３０及び電機子４０が配置可能な寸法に設定される。段部２３は、流水取込部２１と拡径部２２との間に配置される。段部２３は、円環状の平面である。段部２３には、後述の封止部５０が配置される。
【００３８】
支持部材２０は、軸受２５を介して中空水車１０を回転可能に支持する。軸受２５としては、例えば転がり軸受等が用いられる。軸受２５は、中心軸ＡＸの軸線方向に複数、例えば２つ並んで配置されるが、３つ以上配置されてもよい。
【００３９】
なお、本実施形態では、例えば図４に示すように、中心軸ＡＸの軸回り方向について４つの軸受２５ａを配置する構成としてもよい。中心軸ＡＸの軸回り方向の軸受２５ａの個数は、中空水車１０の径に応じて変えてもよい。図５は、本実施形態に係る中空水車１０の他の例を示す正面図である。例えば、中空水車１０の径が小さい場合、図５に示すように、中心軸ＡＸの軸回り方向の軸受２５ａの個数を１個減らして３個としてもよい。このように、本実施形態では、中空水車１０の径に応じて軸受２５ａの中心軸ＡＸの軸回り方向における個数及び配置を調整することにより、同じ内径の軸受で対応できる。
【００４０】
図１に示すように、界磁３０は、外郭部１１の外周面１１ｄ上に周方向に複数並んで配置される。各界磁３０は、ネジ又はボルト等の固定部材により外周面１１ｄに固定される。複数の界磁３０は、中空水車１０が軸回り方向に回転することにより、中空水車１０と共に中心軸ＡＸの軸回り方向に周回する。界磁３０としては、例えば永久磁石、電磁石等が用いられる。界磁３０は、発電装置１００のロータとして機能する。
【００４１】
電機子４０は、支持部材２０の拡径部２２の内周面２２ａ上に周方向に複数並んで配置される。電機子４０は、界磁３０に対応する位置に当該界磁３０に対向して配置される。各電機子４０は、ネジ又はボルト等の固定部材により内周面２２ａに固定される。電機子４０は、電機子コア４１及びコイル４２を有する。電機子４０は、界磁３０が周回移動することで変化する磁界の影響により、コイル４２を流れる電流を発生させる。電機子４０は、発電装置１００のステータとして機能する。
【００４２】
封止部５０は、中空水車１０の外郭部１１と支持部材２０との間に形成される隙間２０Ｋのうち、界磁３０及び電機子４０が配置される部分に対する水の浸入を抑制する。封止部５０は、環状部材５１を有する。環状部材５１は、例えば支持部材２０の段部２３に固定される。なお、環状部材５１は、段部２３の一部として設けられてもよい。
【００４３】
環状部材５１には、環状凹部５２が設けられる。環状凹部５２には、フランジ部１１ｆから突出する環状凸部１６が挿入される。環状凹部５２は、環状凸部１６が挿入された状態において、環状凸部１６との間に微小隙間５３を形成する。この微小隙間５３は、中心軸ＡＸの内側から外側にかけて入り組んだ状態で設けられ、ラビリンス構造を構成する。微小隙間５３の寸法、すなわち、環状凸部１６と環状凹部５２との距離は、例えば５０〜５００μｍ程度（但し、径のサイズによる）に形成される。このラビリンス構造により、中心軸ＡＸの軸回り方向における中空水車１０の回転を許容しつつ、微小隙間５３の中心軸ＡＸの内側から外側への水の浸入が抑制される。これにより、隙間２０Ｋへの水の浸入が抑制される。なお、封止部５０としては、上記のラビリンス構造に限定されず、油溝シール、フリンガ、他のラビリンス構造等の非接触型密封装置や、オイルシール等の接触型密封装置等、他の密封装置が用いられてもよい。
【００４４】
次に、上記のように構成された発電装置１００の使用態様を説明する。図６は、発電装置１００の使用態様の一例を示す図である。図６に示すように、発電装置１００は、河川や農業用水路等の水が流れる場所において、中空水車１０の流入口１１ａが水の流れる方向の上流側に向き、流出口１１ｂが下流側に向くように配置する。これにより、支持部材２０の内側に水Ｗが流れ込む。
【００４５】
このとき、支持部材２０の上流側端部に向けて流れる水Ｗ１は、流水取込部２１により案内されて支持部材２０の内部に流れ込む。このため、より多くの水を支持部材２０の内側に流し込むことができる。支持部材２０の内側に流れ込んだ水は、流入口１１ａから中空水車１０の外郭部１１の内部に流入する。外郭部１１の内部に流入した水は、ブレード１２を通過して下流側に流れ、流出口１１ｂから中空水車１０の外部に流出する。なお、ハブ部１３の突出部１５に向けて流れる水Ｗ２は、突出部１５に沿って外周側に案内される。このため、ブレード１２に確実に水の流れを供給することができる。ブレード１２を通過するこの水の流れにより、ブレード１２が中心軸ＡＸの軸回り方向に周回移動する。ブレード１２の周回移動により、ブレード１２と一体で外郭部１１及びハブ部１３が中心軸ＡＸの軸回り方向に回転する。
【００４６】
外郭部１１の回転により、外郭部１１に固定された複数の界磁３０が中心軸ＡＸの軸回り方向に周回移動する。界磁３０の周回移動により、界磁３０の軌道及びその周辺の磁界が周期的に変化する。この磁界の変化により、電機子４０においてコイル４２に電流が生じる。コイル４２を流れる電流は、配線４３を介して取り出され、例えば蓄電装置等に蓄電される。
【００４７】
以上のように、本実施形態に係る中空水車１０は、中心軸ＡＸを中心とした筒状に形成され、水が流入する流入口１１ａを中心軸ＡＸの軸線方向の一方の端部に有し、水が排出する流出口１１ｂを軸線方向の他方の端部に有する外郭部１１と、外郭部１１の内部に配置され、外郭部１１に連結され、流入口１１ａから流入する水の流れを受けて中心軸ＡＸの軸回り方向に周回するブレード１２と、中心軸ＡＸ上に配置され、ブレード１２に連結される連結部１４、及び連結部１４から流入口１１ａ側に突出した突出部１５を有するハブ部１３とを備える。
【００４８】
この中空水車１０は、外郭部１１の内部に流れ込む水のうち中心軸ＡＸ及びその周囲に流れる水を、突出部１５により外周側、つまりブレード１２側に流すことができる。これにより、外郭部１１の内部に流れ込む水を、確実にブレード１２側に供給することができる。したがって、中空水車１０は、水の流れを効率的に回転に変換することができる。
【００４９】
本実施形態に係る中空水車１０において、ハブ部１３は、突出部１５の突出方向の先端側にかけて先細りの形状を有する。この構成によれば、突出部１５に向けた水が突出部１５の形状に沿って徐々に広がるように流れることになる。これにより、水の流れを減衰させることを抑制できる。
【００５０】
本実施形態に係る中空水車１０において、ブレード１２は、中心軸ＡＸの軸回り方向に複数配置される。この構成によれば、水の流れをより確実に回転に変換することができる。
【００５１】
本実施形態に係る中空水車１０において、ハブ部１３は、内部が中空状に形成される。この構成によれば、ハブ部１３が軽量化されるため、水の流れをより効率的に回転に変換することができる。
【００５２】
本実施形態に係る発電装置１００は、上記の中空水車１０と、中空水車１０の外郭部１１の外周面１１ｄとの間に隙間２０Ｋを空けるように外周面１１ｄを囲んで配置され、軸受２５を介して中空水車１０を軸回り方向に回転可能に支持する支持部材２０と、外郭部１１の外周面１１ｄに配置される界磁３０と、支持部材２０の拡径部２２の内周面２２ａに界磁３０に対応して配置される電機子４０と、外郭部１１と支持部材２０との間の隙間２０Ｋのうち界磁３０及び電機子４０が配置される部分に対する水の浸入を抑制する封止部５０とを備える。この構成によれば、水の流れをより効率的に回転に変換する中空水車１０により発電を行うため、発電効率の高い発電装置を得ることができる。
【００５３】
本実施形態に係る発電装置１００において、封止部５０は、外郭部１１の一部との間に形成される微小隙間５３によるラビリンス構造を有する。この構成によれば、界磁３０と電機子４０とが配置される部分への水の浸入を確実に抑制することができる。
【００５４】
本実施形態に係る発電装置１００において、外郭部１１は、流入口１１ａ側の端部に環状凸部１６を有し、封止部５０は、環状凸部１６を挿入し環状凸部１６との間に微小隙間５３を形成する環状凹部５２を有する。この構成によれば、中空水車１０の外郭部１１に封止構造の一部を設けることにより、界磁３０と電機子４０とが配置される部分への水の浸入をより確実に抑制することができる。
【００５５】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に記載されたものに限定されない。例えば、上記の実施形態では、河川や用水等の略水平方向の水の流れに発電装置１００を投入する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。図７は、発電装置の使用態様の他の例を示す図である。図７に示すように、発電装置１００は、例えば滝の流れ等、鉛直方向の上方から下方に流れる水の中に投入して用いることも可能である。
【００５６】
この場合、発電装置１００に流れる水Ｗ３の最外径をＲ１とし、中空水車１０の外郭部１１の内径をＲ２とすると、Ｒ１＜Ｒ２の場合であっても、水Ｗ３の流れを回転に変換することができる。また、ハブ部１３の外形の最大値（例えば、連結部１４の外径）をＲ３とすると、Ｒ１＜Ｒ３の場合であっても、水Ｗ３の流れを回転に変換することができる。
【００５７】
また、図８は、発電装置の使用態様の他の例を示す図である。図８に示す発電装置１００Ａは、例えば配管に装着されて用いられる。発電装置１００Ａは、中空水車１０Ａと、支持部材２０Ａと、界磁３０と、電機子４０とを備える。中空水車１０Ａは、上記実施形態と同様に、外郭部１１Ａと、ブレード１２と、ハブ部１３とを有する。外郭部１１Ａは、流出口１１ｂ側にフランジ部１１ｈを有する点で、上記実施形態とは異なっている。また、フランジ部１１ｈの端面１１ｇには、環状凸部１６Ａが設けられる。中空水車１０Ａの他の構成については、上記実施形態と同様である。
【００５８】
支持部材２０Ａは、上流側固定部２１Ａと、下流側固定部２６Ａと、拡径部２２と、上流側段部２３Ａと、下流側段部２４Ａとを有する。上流側固定部２１Ａは、ボルト等の不図示の固定部材により、上流側配管Ｐ１に固定される。下流側固定部２６Ａは、ボルト等の不図示の固定部材により、下流側配管Ｐ２に固定される。拡径部２２は、上記実施形態とほぼ同様の構成である。上流側段部２３Ａは、封止部５０を支持する。下流側段部２４Ａは、封止部５０Ａを支持する。封止部５０Ａは、上記実施形態における封止部５０と同様の構成を有する。つまり、封止部５０Ａは、封止部材５１Ａを有する。封止部材５１Ａには、環状凹部５２Ａが設けられる。環状凹部５２Ａには、フランジ部１１ｈから突出する環状凸部１６Ａが挿入される。環状凹部５２Ａは、環状凸部１６Ａが挿入された状態において、環状凸部１６Ａとの間に微小隙間５３Ａを形成する。この微小隙間５３Ａは、中心軸ＡＸの内側から外側にかけて入り組んだ状態で設けられ、ラビリンス構造を構成する。封止部５０、５０Ａのラビリンス構造により、中心軸ＡＸの軸回り方向における中空水車１０Ａの回転を許容しつつ、微小隙間５３、５３Ａの中心軸ＡＸの内側から外側への水の浸入が抑制される。これにより、隙間２０Ｋへの水の浸入が抑制される。封止部５０Ａとしては、封止部５０と同様、上記のラビリンス構造に限定されず、油溝シール、フリンガ、他のラビリンス構造等の非接触型密封装置や、オイルシール等の接触型密封装置等、他の密封装置が用いられてもよい。封止部５０と封止部５０Ａとが異なる封止構造であってもよい。
【００５９】
また、上述の実施形態では、ハブ部１３の連結部１４が中心軸ＡＸの軸線方向において等しい外径である構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。図９は、中空水車の他の例を示す断面図である。図９に示す中空水車１０Ｂは、ハブ部１３Ｂの連結部１４Ｂが、流入口１１ａ側から流出口１１ｂ側に向けて徐々に広がるテーパ形状を有する構成であってもよい。
【符号の説明】
【００６０】
Ｐ１  上流側配管
Ｐ２  下流側配管
Ｗ，Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３  水
ＡＸ  中心軸
１０，１０Ａ，１０Ｂ  中空水車
１１，１１Ａ  外郭部
１１ａ  流入口
１１ｂ  流出口
１１ｃ，２２ａ  内周面
１１ｄ，１４ａ  外周面
１１ｅ，１１ｇ  端面
１１ｆ，１１ｈ  フランジ部
１２  ブレード
１３，１３Ｂ  ハブ部
１３Ｋ  空間
１４，１４Ｂ  連結部
１４ｂ  端部
１５  突出部
１５ａ  先端部，先端
１６，１６Ａ  環状凸部
２０，２０Ａ  支持部材
２０Ｋ  隙間
２１  流水取込部
２１Ａ  上流側固定部
２２  拡径部
２３  段部
２３Ａ  上流側段部
２４Ａ  下流側段部
２５  軸受
２６Ａ  下流側固定部
３０  界磁
４０  電機子
４１  電機子コア
４２  コイル
４３  配線
５０，５０Ａ  封止部
５１  環状部材
５１Ａ  封止部材
５２，５２Ａ  環状凹部
５３，５３Ａ  微小隙間
１００，１００Ａ  発電装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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