(57)【要約】      （修正有）【課題】水車の回転推力として、空気の浮力を利用し、エネルギーロスの少ない発電装置を提供する。【解決手段】水車形の羽根車を、側板６に設けたランナープレート１２と、ランナープレートの空気溜室１５とで構成し、羽根車には、ポンプより空気溜室に空気を供給する通路（空胴部の支持軸２の開口と、空気室８、並びに側板に設けたランナー７の開口１３でなる）を備える。羽根車を支持軸に支承し、ベルトで、発電機の回転軸に連繋する。空気溜室に導かれた空気は、浮力として作用し、浮力推力の領域Ｒ１において、水車の回転力となる。空気溜室に導かれた空気は、水車が、重力方向Ｙに至ると、隙間１６から自動的に排出されるとともに、水が空気溜室に入り込む。この水は、重力推力の領域Ｒ２において、水車の回転力として働く。【選択図】図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
水中に設けた水車形の羽根車は、円盤状の両側板と、この両側板間に設けたランナーと、このランナーの周辺に設けた多数のランナープレートと、この各ランナープレートの基端側と前記両側板間とで形成された各空気溜室とで構成し、
この羽根車には、前記各空気溜室に空気を送るポンプと、このポンプと当該空気溜室を繋ぐ空気供給用の通路と、前記ランナーの開口を開閉する弁機構とを備え、
当該羽根車を、前記水中に設けた支持軸に支承する構成とし、
この羽根車の側板に固着した第１プーリは、ベルトを介して、水面上に設置した発電機の回転軸に設けた第２プーリに連繋する構成とした発電装置。
【請求項２】
水中に設けた支持軸に回転自在に設けた水車形の羽根車は、円盤状の両側板と、この両側板間の軸方向内面に設けたランナー、並びにランナーの周辺に設けた多数のランナープレートと、この各ランナープレートの基端側と前記両側板間とで形成された各空気溜室とで構成し、
この羽根車を支持する前記支持軸には、ポンプに繋がる吸込孔と排気孔（空胴部）を開設するとともに、この支持軸と前記ランナーとの間に空気室を形成し、
このランナーには、前記各空気溜室と連通する開口を、それぞれ開設し、当該ランナーを構成する前記多数のランナープレートの自由端は、円周方向に折曲形成した各プレートルーフ部を備え、この各プレートルーフ部の先端と、他の各プレートルーフ部の後端との間に隙間を形成するとともに、この隙間は、前記両側板の円周方向に開放し、
前記開口には、この開口を開閉できる弁機構を設け、この弁機構は、前記支持軸に設けた開閉機構で開閉可能とする構成とした請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記弁機構は、ランナーの内面に斜設した弁棒と、前記水車の側面に支持軸の方向に設け、かつ前記弁棒を枢着する軸と、前記弁棒の基端側に設け、かつ前記水車の側面に設けた作動棒と、当該弁棒の復帰を司る、この作動棒に捲装したスプリングと、前記弁棒の自由端側に設けた、前記ランナーの内面に接離する弁とで構成し、当該弁棒の基端側が、前記支持軸の放射方向に設けた作動腕、並びにその当板を介して、押圧された際に、当該作動棒の自由端側が可動し、前記弁を当該ランナーの開口より離間する構成とした請求項２に記載の発電装置の水車。
【請求項４】
前記弁機構は、ランナーの内面に枢支した弁と、この弁に立設したガイド棒と、このランナーとこのガイド棒との復帰を司るスプリングとで構成し、この弁が、当該ランナーの内面方向に可動し、このランナーの開口より離間する構成とした請求項２に記載の発電装置の水車。
【請求項５】
前記作動腕、並びにその当板を介して、押圧された際に、当該作動棒の自由端側が可動し、前記弁を前記ランナーの開口より離間する位置が、このランナーの浮力方向の所定位置とする構成とした請求項３に記載の発電装置の水車。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、発電装置と、その水車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水車を利用した発電装置に関する提案としては、多数挙げられる。その中でも、効率的に、水の流れを利用する文献として、例えば、特開２０１０−１６３９７８号公報に記載の「水車羽根型発電装置」がある（文献（１）とする）。この発明は、流体の通路を形成し、通路に羽根の回転軌跡を設けることで、所期の目的を達成する。この発明は、有効であるが、水の流れを利用するに留まる。
【０００３】
上記に鑑み、本考案は、水の流れと、空気の浮力を利用し、前述した、文献（１）の発明をさらに、発展させることを意図する文献として、例えば、特開２０１２−２４１７０６号公報の発明がある（文献（２）とする）。この発明は、水中に陥没する水車のブレードに臨ませた噴射ノズルを利用し、ブレードに高圧空気を噴射し、流動体の推力として利用する構造である。この発明は、高圧空気を噴射し、流動体の推力として利用するものであって、この高圧空気を浮力として利用するものでない。
【０００４】
従って、本考案が意図する、「空気、又は圧縮空気等の浮力素材（空気とする）を水車回転推力とした構造」であって、かつ「効率的な回転、並びに起電力を図る構造」は、見当たらなかった。
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１６３９７８号公報
【特許文献２】特開２０１２−２４１７０６号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献（１）・（２）、並びに従来技術では、水車（羽根車）の回転推力として、空気を利用すること、及び空気の浮力を利用すること、等に関して、開示がなく、エネルギーロスがある。また、空気を効率的に受入れ、空気浮力を確保できるランナープレートの構造に関しても、開示がなく、改良の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
空気浮力を確保できるランナープレートの構造の提供と、水車の効率的な回転確保、並びにエネルギーロスの解消とを意図し、下記の請求項１−５を提案する。
【０００８】
請求項１の考案は、水中陥没設置の水車形の羽根車は、側板間に設けたランナーと、ランナーの周辺に設けた多数のランナープレートと、各ランナープレート基端側に形成された各空気溜室とで構成し、
羽根車には、各空気溜室に空気を送るポンプと、ポンプと当該空気溜室を繋ぐ空気供給用の通路（請求項２に記載の空胴部の支持軸の開口と、空気室、並びにランナーの開口でなる）と、ランナーの開口を開閉する弁機構を備え、
羽根車を、水中に設けた支持軸に支承し、
羽根車側板に固着した第１プーリは、ベルトで、水面上に設置した発電機の回転軸に設けた第２プーリに連繋する構成とした発電装置である。
【０００９】
請求項２の考案は、水中の支持軸に回転自在に設けた水車形の羽根車は、円盤状両側板と、両側板間の軸方向内面に設けたランナー、並びに両側板間に設けた多数のランナープレートと、各ランナープレート基端側と両側板間とで形成された各空気溜室とで構成し、
支持軸には、ポンプに繋がる吸込孔と排気孔を開設するとともに、支持軸とランナーとの間に空気室を形成し、
ランナーには、各空気溜室と連通する開口を開設し、ランナーを構成する多数のランナープレート自由端は、円周方向に折曲形成した各プレートルーフ部を備え、各プレートルーフ部間には、隙間を形成し、
開口を開閉できる弁機構を設け、弁機構は、支持軸に設けた開閉機構で開閉可能とする構成とした請求項１に記載の発電装置である。
【００１０】
請求項３の考案では、前記弁機構は、ランナーの内面に斜設した弁棒と、前記水車の側面に支持軸の方向に設け、かつ前記弁棒を枢着する軸と、前記弁棒の基端側に設け、かつ前記水車の側面に設けた作動棒と、当該弁棒の復帰を司る、この作動棒に捲装したスプリングと、前記弁棒の自由端側に設けた、前記ランナーの内面に接離する弁とで構成し、当該弁棒の基端側が、前記支持軸の放射方向に設けた作動腕、並びにその当板を介して、押圧された際に、当該作動棒の自由端側が可動し、前記弁を当該ランナーの開口より離間する構成とした請求項２に記載の発電装置の水車である。
【００１１】
請求項４の考案では、弁機構は、ランナーの内面に枢支した弁と、この弁に立設したガイド棒と、このランナーとこのガイド棒との復帰を司るスプリングとで構成し、この弁が、当該ランナーの内面方向に可動し、このランナーの開口より離間する構成とした請求項３に記載の発電装置の水車である。
【００１２】
請求項５の考案では、作動腕、並びに当板を介して、押圧された際に、作動棒自由端側が可動し、弁をランナー開口より離間する位置が、ランナー浮力方向の所定位置とする構成とした請求項３に記載の発電装置の水車である。
【考案の効果】
【００１３】
請求項１は、水中陥没設置の水車形の羽根車を、水車の側板間に設けた多数のランナープレートと、各ランナープレート基端側に形成された各空気溜室とで構成し、
羽根車には、各空気溜室に空気を送るポンプと、ポンプより空気溜室に空気を供給する通路（請求項２に記載の空胴部を備えた支持軸の開口と、空気室、並びに側板に設けたランナーの開口でなる空気通路）とを備え、
羽根車を、水中に設けた支持軸に支承し、
羽根車側板に固着した第１プーリは、ベルトで、水面上に設置した発電機支持軸に設けた第２プーリに連繋する発電装置であり、この空気浮力を、回転推力として有効利用し、水車の効率的な回転を確保しつつ、エネルギーロスの解消と、発電効率の向上が図れる。
【００１４】
請求項２は、水中の支持軸に回転自在に設けた水車形の羽根車は、円盤状両側板と、両側板間の軸方向内面に設けたランナー、並びに両側板間に設けた多数のランナープレートと、各ランナープレート基端側と両側板間とで形成された各空気溜室とで構成し、
羽根車を支持する支持軸には、ポンプに繋がる吸込孔と排気孔（空胴部）と開口とを開設するとともに、支持軸とランナーとの間に空気室を形成し、
ランナーには、各空気溜室と連通する開口を開設し、ランナーを構成する多数のランナープレート自由端は、円周方向に折曲形成した各プレートルーフ部を備え、各プレートルーフ部間には、隙間を形成し、
開口を開閉できる弁機構を設け、弁機構は、支持軸に設けた開閉機構で開閉可能とする構成とした発電装置の水車であり、空気浮力を確保できるランナープレートの構造の提供と、及び空気浮力を、回転時の水車の回転推力として利用できる発電装置を提供できる実用性を有する。
【００１５】
請求項３は、弁機構は、ランナーの内面に斜設した弁棒と、水車の側面に支持軸の方向に設け、かつ弁棒を枢着する軸と、弁棒の基端側に設け、かつ水車の側面に設けた作動棒と、弁棒の復帰を司る、作動棒に捲装したスプリングと、弁棒の自由端側に設けた、ランナーの内面に接離する弁とで構成し、弁棒の基端側が、支持軸の放射方向に設けた作動腕、並びに当板を介して、押圧された際に、作動棒の自由端側が可動し、弁を当該ランナーの開口より離間する構成とした請求項２に記載の発電装置の水車であり、空気溜室に空気を的確に供給し、この空気を、水車の浮力推力として有効利用できることと、この浮力推力として有効利用できる箇所の空気溜室に供給できる。また、所定位置で速やかに排気、及び空気溜室への流体との迅速な取込みを図り、この流体を重力推力（重力方向における水の重さによる推力＝回転力）とする水車の構造を提供できる実用性を有する。
【００１６】
請求項４は、弁機構は、弁機構は、ランナーの内面に枢支した弁と、弁に立設したガイド棒と、ランナーとガイド棒との復帰を司るスプリングとで構成し、弁が、ランナーの内面方向に可動し、ランナーの開口より離間する構成とした発電装置の水車であり、前記請求項３と同じ効果が期待できる。
【００１７】
請求項５は、作動腕、並びに当板を介して、押圧された際に、作動棒自由端側が可動し、弁をランナー開口より離間する位置が、ランナー浮力方向の所定位置とする構成とした発電装置の水車であり、空気溜室に空気を的確に供給し、この空気を、水車の浮力推力として有効利用できることと、この浮力推力（浮力方向における空気の浮力による推力＝回転力）として有効利用できる箇所の空気溜室に供給できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本考案の発電装置の概念図
【図２】本考案の発電装置の水車の一方側板を外し、全体を俯瞰した状態の断面模式図
【図３】本考案の発電装置の水車の一方側板を外した断面側面図
【図４】本考案の発電装置の要部で、支持軸、空気室、並びにランナーの繋がりを示した拡大断面模式図
【図５−１】本考案の発電装置の水車の一方側板を外し、全体を俯瞰した状態の断面側面図であって、要部である弁機構の他の一例を示している
【図５−２】図５−１の弁機構を模式的に示した一部省略の概念図
【考案を実施するための形態】
【００１９】
発電装置Ａは、図１に示した一例があり、水槽等の壁１（各種構造の壁）、又は図示しないが、水中に設けた支持手段等に支持軸２を架承する。この水槽に支持された支持軸２には、水車３を回転自在に設ける。この水中に陥没した水車３は、下記の構造である。
【００２０】
水車３の構造は、支持軸２の左右両側にベアリング５、５（対の場合は、原則として、一方で説明する）を介して左右の側板６が設けられている。この側板６間の円周方向内面には環状のランナー７が設けられており、この支持軸２と側板６、並びにランナー７とで空気室８が形成される。
【００２１】
支持軸２には、空気室８の上方に到る作動腕１０ａと当板１０ｂとでなる規制杆１１が設けられている。この規制杆１１は、水車３の浮力推力（）となることを意図することから、例えば、鉛直方向の下端（下死点）を基点として、作動腕１０ａが、略３０°の方向に設けられ、作動腕１０ａの直交する方向に設けた当板１０ｂが、略１０°〜４５°の円周方向の拡がり（水車３の浮力方向Ｘであり、図中において、向かって、左半分に亘る拡がり）を確保できる構造とする（図３参照）。
【００２２】
ランナー７の外面７ｂには、多数のランナープレート１２……が設けられるとともに、このランナープレート１２の数に対応する開口１３……が設けられている。また、この開口１３は、多数のランナープレート１２の空気溜室１５……（ランナープレート１２の基端溜部となる）に連通開口する。この空気溜室１５は、正確な構成を説明すると、ランナープレート１２の基端側と、両側板６で形成されたスポット１５００……である。尚、ランナープレート１２は、ランナー７に傾斜して設けた傾斜板部７００と、この傾斜板部７００の自由端は、円周方向（図２において、反時計方向Ｚ１）に折曲形成し、円周方向に沿った曲面形状のプレートルーフ部７０１を備えており、空気溜室１５に向かって、空気が確実に供給され、かつ所定時間滞留し、スポット１５００に滞留することで、例えば、図３の如く、浮力推力（空気による推力）の領域Ｒ１となり、浮力推力（回転力）として役立つ構造である。また、このプレートルーフ部（例えば、図３において、７０１−１）の先端と、他の各プレートルーフ部（例えば、図３において、７０１−２）の後端との間に隙間１６を形成することで、隙間１６より、空気溜室１５の空気を迅速に排気するとともに、排気した空気に替り、隙間１６より流体を誘導し、例えば、図３の如く、重力（荷重）推力の領域Ｒ２とし、重力推力（回転力）として利用する。尚、前記ランナープレート１２、及び／又は、傾斜板部７００の構造は、一例であり、限定されない。例えば、図示しないが、傾斜板部７００の自由端は、ランナー７の放射方向Ｑに立設する構造か、又は時計方向Ｚ２の円周方向に傾斜した構造とかが考えられる。この他の例で、時計方向Ｚ２の円周方向に傾斜した構造では、開口１３と空気溜室１５とをパイプ等の手段で繋ぐ構造を採用する。
【００２３】
図中２０は弁機構であり、図３及び図５に示した各実施例がある。
【００２４】
：  図２と図３においては、弁機構２０は、側板６の内面６ａに、略中央２５ｃ（弁棒２５の長さの略中央を云う）を支持し、かつ反時計方向に向かって斜設した弁棒２５と、この弁棒２５の基端側２５ｂの内側に自由端側２２ａを枢着した作動棒２２と、この作動棒２２に捲装したスプリング２３とで構成し、前記作動棒２２の基端側２２ｂは、ランナー７の内面７ａに枢着されている。従って、弁棒２５の自由端側２５ａが、支持軸２に設けた作動腕１０ａ、並びに当板１０ｂを介して、押圧された（弁棒２５の自由端側２５ａが、当板１０に乗り上がった）際に、弁棒２５の自由端側２５ａが、スプリング２３を圧縮し、かつ弁棒２５の自由端側２５ａが、内面７ａ側に押圧されて、作動棒２２の自由端側２２ａが放射方向Ｑに可動し（作動棒２２は、その基端側２２ｂを支点として、その自由端側２２ａが放射方向Ｑに振られる）、弁２６がランナー７の開口１３より離間する（例えば、矢印（イ）において、弁２６が反放射方向Ｑ１の方向に動く）。この離間で、空気室８の空気が、開口１３を経由して、空気溜室１５に導かれる。この空気溜室１５に導かれた空気は、浮力として作用し、浮力推力の領域Ｒ１において、水車３の浮力として働き、原則として、動力がなくして、水車３の回転力となる。又は空気溜室１５に導かれた空気は、水車３の回転力（浮力方向Ｘ＝浮力推力）となる。そして、この例では、浮力方向Ｘ（浮力推力）を左上半分側の二つの開口１３が開放されている。
【００２５】
一方、弁棒２５の自由端側２５ａが、当板１０に乗り上がらない状態では、この作動棒２２の自由端側２１ａは、スプリング２３の反発で、かつ弁棒２５の基端側２５ｂが、内面７ａに近接するとともに、放射方向Ｑに復帰した（弁棒２５の中央２５ｃで、かつ水車３の側面に設けた（支持軸２の軸方向に設けた）軸２７を支点として復帰した）状態である。この近接の場合には、弁棒２５に設けた弁２６は、開口１３に接触し、この開口１３を封鎖する（例えば、矢印（ロ））。空気溜室１５へは空気が行かない。尚、この空気溜室１５に導かれた空気は、水車３が、重力方向Ｙに至ると、自動的に排出されるとともに、この空気の排出に併せて、水が空気溜室１５に入り込むことになる。この水は、重力推力の領域Ｒ２において、水車３の回転力（重力方向Ｙ＝重力推力）として働く構造である。
【００２６】
：  図５−１と図５−２においては、弁機構２０は、ランナー７の開口１３を開閉する弁２６と、この弁２６の一点を支持（枢支）し、かつ弁２６の支点となるランナー７に立設した軸２８と、この軸２８と、弁２６との間に設け、かつ弁２６（後述するガイド棒）の復帰を司るスプリング３０と、弁２６の他の一点に設けたガイド棒３１とで構成する。そして、ガイド棒３１は、規制杆１１（作動腕１０ａ）に、かつ内面７ａに添って設けた当板１０ｂ（カム板）により、ランナー７の内面７ａの面方向において、時計方向Ｚ２に回転するとともに、弁２６も同期して回転することで、開口１３を開放する。この開放で、空気室８の空気が、開口１３を経由して、空気溜室１５に導かれる。この空気は、前述の実施例と同様に、浮力推力となる。尚、当板１０ｂから解放されると、弁２６とガイド棒３１は、軸２８を支点として、かつスプリング３０の反力で復帰し、開口１３を閉塞する。その後、空気溜室１５に導かれた空気は、水車３が、重力方向Ｙに至ると、自動的に排出されるとともに、この空気の排出に併せて、水が空気溜室１５に入り込むことで、前述の実施例と同様に、重力推力の領域Ｒ２において、水車３の回転力として働く構造である。その他は、前述の例に準ずる。
【００２７】
従って、本考案では、空気溜室１５に空気を的確に供給し、この空気を、水車の浮力推力（浮力推力の領域Ｒ１）とし有効利用できることと、この浮力推力とし有効利用できる箇所の空気溜室１５に供給できる。また、所定位置で速やかに排気、及び空気溜室１５への流体との迅速な取込みを図り、この流体を重力推力（重力推力の領域Ｒ２）とする水車２の構造を提供できる実用性を有する。
【００２８】
前記支持軸２の空胴部２００には、ポンプ３５を繋いだ配管３６を介して、例えば、圧縮空気を、支持軸２の空胴部２００（ポンプ３５に繋がる吸込孔と排気孔）に供給する。この空胴部２００の空気は、支持軸２の周壁２ａに開設する開口２０１を介して空気室８に送る。図中３７は側板６の耐圧、又は保護を図るフランジ、３８はシールを示している。
【００２９】
次に、図１に示した水車３は、ポンプ３５より供給する空気が、空気溜室１５の水を押出し、この押出しが反力となり、かつ空気が入り込むことで、浮力となり、回転が始まる。この回転が始まることで、前述の如く、浮力推力の領域Ｒ１／重力推力の領域Ｒ２を介して、連続的に、水車３が回転する。この連続回転により、側板６に固着した第１プーリ４０が回転すると、この第１プーリ４０に懸掛したベルト４１を介して、第２プーリ４２が回転する。この第２プーリ４２の回転は、発電機４３の回転軸４３００が回転するとともに、発電機４３が駆動し、発電する。この電気は、コード４５を介して、所定の箇所に送電、又は蓄電する構造である。また、水車３は、ポンプ３５より空気の供給停止で、回転停止となる。
【００３０】
尚、図示しないが、停止機構、スピード制御機構（例えば、空気溜室１５へ送る空気量の調整であり、ポンプ３５制御機構）等の付帯設備を設けることもある。また、水車３内の水は、適宜手段で排水する。
【００３１】
前述した各構造は、本考案の好ましい一例の説明である。従って、本考案は前述した各実施例に限定されるものではなく、考案の趣旨の範囲において構成の一部を変更する構造とか、同じ特徴と効果を達成できる構造、等は、本考案の範疇である。
【符号の説明】
【００３２】
Ａ        発電装置
１        水槽等の壁
２        支持軸
２ａ      周壁
２００    空胴部
２０１    開口
３        水車
５        ベアリング
６        側板
６ａ      内面
７        ランナー
７ａ      内面
７ｂ      外面
７００    傾斜板部
７０１    プレートルーフ部
７０１−１  プレートルーフ部
７０１−２  プレートルーフ部
８        空気室
１０ａ    作動腕
１０ｂ    当板
１１      規制杆
１２      ランナープレート
１３      開口
１５      空気溜室
１５００  スポット
１６      隙間
２０      弁機構
２２      作動棒
２２ａ    自由端側
２２ｂ    基端側
２３      スプリング
２５      弁棒
２５ａ    自由端側
２５ｂ    基端側
２５ｃ    中央
２６      弁
２７      軸
２８      軸
３０      スプリング
３１      ガイド棒
３５      ポンプ
３６      配管
３７      フランジ
３８      シール
４０      第１プーリ
４１      ベルト
４２      第２プーリ
４３      発電機
４３００  回転軸
４５      コード
Ａ        発電装置
Ｒ１      浮力推力の領域
Ｒ２      重力推力の領域
Ｑ        放射方向
Ｑ１      反放射方向
Ｘ        浮力方向
Ｙ        重力方向
Ｚ１      反時計方向
Ｚ２      時計方向
【図１】
0003186513.tif 000003
【図２】
0003186513.tif 000004
【図３】
0003186513.tif 000005
【図４】
0003186513.tif 000006
【図５−１】
0003186513.tif 000007
【図５−２】
0003186513.tif 000008