(57)【要約】      （修正有）【課題】流動体の推力として空気の浮力利用し、エネルギーロスを解消できる水車および発電装置を提供する。【解決手段】空気室５の開口部は、水車の固定軸２を囲繞し、側板の放射方向に設けた供給管６と連通している。供給管は、ランナープレート７の基端側の空気溜室に連結開口し、ランナープレートのプレートルーフ部７０１は、円周方向に折曲形成し、プレートルーフ部の先端と、他のプレートルーフ部の後端との間に、両側板の円周方向に開口する隙間が形成されている。ポンプから空気室に空気を送ればランナープレートに空気浮力が生じ水車が回転する。【選択図】図２
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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と、この羽根車の両側板間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空気溜室に空気を送るポンプと、このポンプより空気溜部に空気を供給する通路と、前記羽根車を支承する固定軸と、この羽根車の一方の側板に固着した第１プーリと、この第１プーリとベルトで連結される第２プーリと、この第２プーリを支承する発電機の回転軸とで構成した発電装置。
【請求項２】
固定軸を囲繞するように形成される空気室には、この空気室の空気を送出する開口部を開設し、この開口部は、前記側板の放射方向に設けた多数本の供給管と連通するとともに、この各供給管は、前記多数のランナープレートの基端側と両側板とで形成される前記空気溜室に連結開口し、また、この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ており、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口する構成とした請求項１に記載の発電装置の水車。
【請求項３】
前記ランナープレートは、水車のランナーに固着した傾斜板部と、この傾斜板部の放射方向の自由端より延設した前記プレートルーフ部とで構成し、このプレートルーフ部は、前記側板の円周方向に折曲形成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】
前記空気室の開口部は、少なくとも、前記三本の供給管に繋がる構成であって、この三本の供給管とは、前記ランナーの回転方向の下死点より上った位置から回転し、その上死点より下った位置であって、略９０〜略１２０度の回転軌跡内に存在する三本の供給管であり、この三本の供給管は、少なくとも、前記三枚のランナープレートの空気溜室に開口する構成とした請求項２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は、多数提案されている。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、効率的に、水の流れを利用する。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。そこで、本考案と、同じ目的を達成する発電装置を列挙する。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を提供と、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１−４を提案する。
【０００８】
請求項１の考案は、水中に設けた水車形の羽根車と、この羽根車の両側板間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空気溜室に空気を送るポンプと、このポンプより空気溜部（基端溜部）に空気を供給する通路と、前記羽根車を支承する固定軸と、この羽根車の一方の側板に固着した第１プーリと、この第１プーリとベルトで連結される第２プーリと、この第２プーリを支承する発電機の回転軸とで構成した発電装置である。
【０００９】
請求項２の考案は、固定軸を囲繞するように形成される空気室には、この空気室の空気を送出する開口部を開設し、この開口部は、前記側板の放射方向に設けた多数本の供給管と連通するとともに、この各供給管は、前記多数のランナープレートの基端側と両側板とで形成される前記空気溜室に連結開口し、また、この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ており、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口する構成とした請求項１に記載の発電装置の水車である。
【００１０】
請求項３の考案は、前記ランナープレートは、水車のランナーに固着した傾斜板部と、この傾斜板部の放射方向の自由端より延設した前記プレートルーフ部とで構成し、このプレートルーフ部は、前記側板の円周方向に折曲形成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の考案は、前記空気室の開口部は、少なくとも、前記三本の供給管に繋がる構成であって、この三本の供給管とは、前記ランナーの回転方向の下死点より上った位置から回転し、その上死点より下った位置であって、略９０〜略１２０度の回転軌跡内に存在する三本の供給管であり、この三本の供給管は、少なくとも、前記三枚のランナープレートの空気溜室に開口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。
【考案の効果】
【００１２】
請求項１は、水中の固定軸に設けた水車形の羽根車の両側板間に多数のランナープレートを設け、各ランナープレートの基端側に設けた空気溜室に、ポンプ、及び多数の供給管（通路）の中の選択された数本の供給管を介して空気を送り、空気浮力を、始動時の駆動装置で回転する水車の回転推力とし、水車の回転を、羽根車に設けた第１プーリと、ベルト掛けした第２プーリとを介して発電機を駆動する構成の発電装置であり、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。
【００１３】
請求項２は、固定軸を囲繞する空気室の開口部は、側板の放射方向に設けた多数本の供給管と連通し、各供給管は、多数のランナープレートの基端側の空気溜室に連結開口し、多数のランナープレートの各プレートルーフ部は、円周方向に折曲形成し、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、両側板の円周方向に開口する隙間を形成する構成とした請求項１に記載の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水車の構造を提供できる実用性を有する。
【００１４】
請求項３は、ランナープレートは、水車のランナーに固着した傾斜板部と、傾斜板部の放射方向の自由端より延設したプレートルーフ部とで構成し、プレートルーフ部は、側板の円周方向に折曲形成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、空気溜室に取込んだ空気を、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とする水車の構造を提供できる実用性を有する。
【００１５】
請求項４は、空気室の開口部は、少なくとも、三本の供給管に繋がる構成であって、三本の供給管とは、ランナーの回転方向の下死点より上った位置から回転し、その上死点より下った位置であって、略９０〜略１２０度の回転軌跡内に存在する三本の供給管であり、三本の供給管は、少なくとも、三枚のランナープレートの空気溜室に開口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、前記請求項３と同じ効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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他方側板を外した一部欠截の断面模式図
【図３】本考案の発電装置の水車の他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、固定軸、空気室、ランナー、並びに供給管の繋がりを示した拡大断面模式図
【考案を実施するための形態】
【００１７】
発電装置Ａは、図１に示した一例があり、水中に設けた支持柱１に固定軸２を架承する。この固定軸２に水車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。
【００１８】
水車３の構造は、固定軸２を囲繞するように形成される左右対の空気室５（対の場合は、原則として、一方で説明する）を構成する環状のケーシング３００と、このケーシング３００の外周壁には、空気室５の空気を送出する開口部３０１を開設する。また、開口部３０１には、前記左右の側板３０２、３０２（複数の場合には、単独に記号を付す）の放射方向に設けた左右対の多数本の供給管６…の一端が連通する。この各供給管６の他端は、側板３０２、３０２間と、この側板３０２、３０２間に設けたランナー３０３に基端側を設けた多数のランナープレート７…の空気溜室１０…（ランナープレート７の基端溜部となる）に連通開口する。この空気溜室１０は、正確な構成を説明すると、ランナープレート７の基端側と、側板３０２で形成されたスポット８…である。尚、ランナープレート７は、ランナー３０３に傾斜しで設けた傾斜板部７００と、この傾斜板部７００の自由端は、円周方向Ｙ（図２において、反時計方向）に折曲形成し、円周方向Ｙ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１０に向かって、空気が確実に供給され、かつ所定時間滞留し、例えば、図３の浮力推力の領域Ｘで、浮力推力として役立つ構造となっている。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１１を形成することで、隙間１１より、空気溜室１０の空気を迅速に排気するとともに、排気した空気に替り、流体を誘導することで、例えば、図３の領域Ｘ１で、重力（荷重）推力として利用する。
【００１９】
前記固定軸２には、ポンプ１２を繋いだ配管１３を介して、例えば、圧縮空気を、固定軸２の通路２００に供給する。この空気は、前述の如く、供給管６より空気溜室１０に送られる。尚、ケーシング３００には、空気室５内の空気を、浮力推力の領域Ｘ（空気浮力領域）の空気溜室１０に、供給管６を介して送風するために、帯状の開口部３０１が開設されている。即ち、空気室５内の空気は、図３に示した、例えば、開口部３０１に繋がっている浮力推力の領域Ｘの三本の供給管６（開口部３０１は、この三本の供給管６以外の、他の供給管６とは繋がらない）を介して、この浮力推力の領域Ｘにある三箇所の空気溜室１０に、供給する（この浮力推力の領域Ｘにある、空気溜室１０の流体を排出する）構造であり、この浮力推力の領域Ｘの空気溜室１０に供給することで、浮力推力として役立つ構造である。同時に、この浮力推力の領域Ｘの空気溜室１０の水は、自動的に排出される。尚、固定軸２の通路２００には、空気孔２０１を形成する。前述したが、空気室５の開口部３０１は、少なくとも、前記三本の供給管６に繋がる構成であって、この三本の供給管６とは、ランナー３０３の回転方向の下死点３０３−１より、略１０度上った位置から、時計方向に向かって回転し、上死点３０３−２より下った位置に到る範囲内（略１５度下がった位置）に、存在する三本（全体として、略９０〜略１２０度の回転軌跡内に存在する）の供給管６であり、この三本の供給管６は、少なくとも、前記三枚のランナープレート７の空気溜室１０に開口する構成としたことにより、浮力推力の領域Ｘを確保できる特徴がある。
【００２０】
また、浮力推力として利用した空気は、図３において、上死点３０３−２から、時計方向に向かって回転し、下死点３０３−１に到る前の位置の範囲内（略１４０度下がった位置）において（全体として、略９０〜略１２０度の回転軌跡内）において、重力推力の領域Ｘ１に到るにしたがって、隙間１１より、水中に抜け、かつ空気溜室１０に向かって水が流れ込み（空気との置換が図れ）、この水が、重力推力となる。例えば、重力推力の領域Ｘ１（水重力領域）となる、三箇所の空気溜室１０に水が流れ込む（入り込む）構造である。即ち、空気の供給／排気と、水の排出／流れ込みとを上手にコントロールする構造が特徴である。
【００２１】
次に、図１に示した水車３は、ポンプ１２より供給する空気が、空気溜室１０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Ｘ／重力推力の領域Ｘ１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３０２に固着した第１プーリ２０が回転すると、この第１プーリ２０に懸掛したベルト２１を介して、第２プーリ２３が回転する。この第２プーリ２３の回転は、発電機２５の回転軸２５００が回転するとともに、発電機２５が駆動し、発電する。この電気は、コード２６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１２より空気の供給停止で、回転停止となる。
【００２２】
図中１５は、配管１３に設けた弁である。また、供給管６の開放端には、流体浸入防止用の弁（図示せず）を設ける。
【００２３】
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１０へ送る空気量の調整であり、ポンプ１２の制御機構）等の付帯設備を設けることもある。
【００２４】
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】
【００２５】
１        支持柱
２        固定軸
２００    通路
２０１    空気孔
３        水車
３００    ケーシング
３０１    開口部
３０２    側板
３０３    ランナー
３０３−１    下死点
３０３−２    上死点
５        空気室
６        供給管
７        ランナープレート
７００    傾斜板部
７０１    プレートルーフ部
８        スポット
１０      空気溜室
１１      隙間
１２      ポンプ
１３      配管
１５      弁
２０      第１プーリ
２１      ベルト
２３      第２プーリ
２５      発電機
２５００  回転軸
２６      コード
Ａ        発電装置
Ｘ        浮力推力の領域
Ｘ１      重力推力の領域
Ｙ        円周方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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