(57)【要約】【課題】製作コストを低減すること。【解決手段】車輪円板（11）と、該車輪円板（11）の周方向に多数配列された椀状のバケット（13）とを備えている。車輪円板（11）に平行に且つバケット（13）の椀状面の頂部を通る面で分割されて成る分割体１（10a）と分割体２（10b）とが一体に結合されている。これにより、車輪円板（11）の側方からバケット（13）の椀状内を工具によって容易に加工できる。【選択図】図６
2008038633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板部（11,21）と、該円板部（11,21）の周方向に向かって湾曲した流体の衝突面を有し、上記円板部（11,21）の外周面に沿って配列された多数の羽根部（13,22）とを備え、該羽根部（13,22）の衝突面に流体が衝突することによって円板部（11,21）の軸心を中心に回転する衝動水車の羽根車であって、
上記円板部（11,21）に平行で且つ上記羽根部（13,22）の衝突面の湾曲頂部を通る面で分割されて成る円板部（11,21）および羽根部（13,22）の分割体が互いに一体結合されている
ことを特徴とする衝動水車の羽根車。
【請求項２】
請求項１において、
上記羽根部は、円板部（11）の外周面から放射状に延びるリム（12）と、該リム（12）の先端に形成され且つ円板部（11）の周方向に開口する椀状のバケット（13）とからなり、該バケット（13）の椀状内面が流体の衝突面を構成している
ことを特徴とする衝動水車の羽根車。
【請求項３】
請求項１において、
上記羽根部は、円板部（11）の周方向に開口する椀状に形成されると共に、該椀状内面が流体の衝突面を構成するバケット（13）である
ことを特徴とする衝動水車の羽根車。
【請求項４】
請求項１において、
上記羽根部は、円板部（21）の厚さ方向に沿って略くの字状に形成されると共に、該くの字の凹み側の面が流体の衝突面を構成するブレード（22）である
ことを特徴とする衝動水車の羽根車。
【請求項５】
円板部（11）と、該円板部（11）の外周に沿って配列され且つ該円板部（11）の周方向に開口するように椀状に形成され、該椀状の内面に流体が衝突する多数のバケット（13）と、該バケット（13）の椀状内面の頂部から延びて該椀内を円板部（11）の厚さ方向に仕切り、上記バケット（13）の椀状内面に衝突する流体を円板部（11）の厚さ方向に振り分ける仕切板（10c）とを備え、上記バケット（13）の椀状内面に流体が衝突することによって円板部（11）の軸心を中心に回転する衝動水車の羽根車であって、
上記仕切板（10c）の両側面と一致する面で分割されて成る円板部（11）およびバケット（13）の分割体と仕切板（10c）の分割体とが該仕切板（10c）の分割体を円板部（11）およびバケット（13）の分割体で挟むように互いに一体結合されている
ことを特徴とする衝動水車の羽根車。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項において、
上記流体は、冷凍サイクルを行う冷媒回路の膨張弁で減圧された冷媒である
ことを特徴とする衝動水車の羽根車。
【請求項７】
円板部（11,21）と、該円板部（11,21）の周方向に向かって湾曲した流体の衝突面を有し、上記円板部（11,21）の外周面に沿って配列された多数の羽根部（13,22）とを備え、該羽根部（13,22）の衝突面に流体が衝突することによって円板部（11,21）の軸心を中心に回転する衝動水車の羽根車の製造方法であって、
上記円板部（11,21）に平行で且つ上記羽根部（13,22）の衝突面の湾曲頂部を通る面で分割されて成る円板部（11,21）および羽根部（13,22）の分割体を成形する成形工程と、該成形工程で成形した円板部（11,21）および羽根部（13,22）の分割体を互いに一体結合する結合工程とを備えている
ことを特徴とする衝動水車の羽根車の製造方法。
【請求項８】
請求項７において、
上記羽根部は、円板部（11）の外周面から放射状に延びるリム（12）と、該リム（12）の先端に形成され且つ円板部（11）の周方向に開口する椀状のバケット（13）とからなり、該バケット（13）の椀状内面が流体の衝突面を構成している
ことを特徴とする衝動水車の羽根車の製造方法。
【請求項９】
請求項７において、
上記羽根部は、円板部（11）の周方向に開口する椀状に形成されると共に、該椀状内面が流体の衝突面を構成するバケット（13）である
ことを特徴とする衝動水車の羽根車の製造方法。
【請求項１０】
請求項７において、
上記羽根部は、円板部（21）の厚さ方向に沿って略くの字状に形成されると共に、該略くの字の凹み側の面が流体の衝突面を構成するブレード（22）である
ことを特徴とする衝動水車の羽根車の製造方法。
【請求項１１】
円板部（11）と、該円板部（11）の外周に沿って配列され且つ該円板部（11）の周方向に開口するように椀状に形成され、該椀状の内面に流体が衝突する多数のバケット（13）と、該バケット（13）の椀状内面の頂部から延びて該椀内を円板部（11）の厚さ方向に仕切り、上記バケット（13）の椀状内面に衝突する流体を円板部（11）の厚さ方向に振り分ける仕切板（10c）とを備え、上記バケット（13）の椀状内面に流体が衝突することによって円板部（11）の軸心を中心に回転する衝動水車の羽根車の製造方法であって、
上記仕切板（10c）の両側面と一致する面で分割されて成る円板部（11）およびバケット（13）の分割体と仕切板（10c）の分割体とを成型する成型工程と、該成型工程で成型された仕切板（10c）の分割体を円板部（11）およびバケット（13）の分割体で挟むように互いに一体結合する結合工程とを備えている
ことを特徴とする衝動水車の羽根車の製造方法。
【請求項１２】
請求項１乃至５の何れか１項に記載の衝動水車の羽根車（10,20）を備えたタービン発電機であって、
上記羽根車（10,20）と回転軸（8）によって連結され、上記羽根車（10,20）の回転によって発電する発電コイル（9）を備えると共に、
上記羽根車（10,20）の近傍に配置されると共に、冷凍サイクルを行う冷媒回路で循環する冷媒が流入し、その冷媒を減圧して上記羽根車（10,20）の羽根部（13,22）の衝突面に向かって噴射するノズル（4）を備えている
ことを特徴とするタービン発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝動水車の羽根車、その製造方法およびタービン発電機に関し、製作コストの低減対策に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧力流体（圧力水など）の噴射によって羽根車（即ち、ランナ）が回転し、発電機などを回転駆動する衝撃水車がある。この衝動水車としては、例えばペルトン水車やターゴインパルス水車などが知られている。
【０００３】
この衝動水車の羽根車は、一般に、車輪円板と、その外周側に多数配列されて圧力水が吹き付けられる羽根部材とを備え、切削加工によって一体形成される。または、特許文献１に開示されているペルトン水車のように、圧力水が吹き付けられる複数のバケットがリング状のリムの外周に溶接継手され、そのリムの内側と車輪円板の外周とが溶接継手されて羽根車が形成されている。
【特許文献１】特開平６−１４７０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の羽根車では、小型のものを製造する場合、製作コストや製作時間が懸かってしまうという問題があった。例えば、冷凍装置などに設けられ、冷媒回路の膨張弁で減圧された冷媒が吹き付けられて回転する羽根車には、非常に小型のものが用いられる。このように、小型の羽根車は、曲面を有する羽根部材が非常に接近しているため、３軸方向の切削加工がし辛く、加工費が掛かってしまうという問題があった。また、特許文献１のように、各バケットをリムに溶接する場合も、各バケットが接近していることから、溶接作業がし辛く、且つ多数箇所を溶接しなければならず、製作時間が懸かってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、衝動水車の羽根車において、製作容易な構成とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、円板部（11,21）と、該円板部（11,21）の周方向に向かって湾曲した流体の衝突面を有し、上記円板部（11,21）の外周面に沿って配列された多数の羽根部（13,22）とを備え、該羽根部（13,22）の衝突面に流体が衝突することによって円板部（11,21）の軸心を中心に回転する衝動水車の羽根車を前提としている。そして、本発明は、上記円板部（11,21）に平行で且つ上記羽根部（13,22）の衝突面の湾曲頂部を通る面で分割されて成る円板部（11,21）および羽根部（13,22）の分割体が互いに一体結合されているものである。
【０００７】
上記の発明では、噴射された水などの流体が羽根部（13,22）の湾曲状の衝突面に衝突し、湾曲面に沿って跳ね返る。その際に、流体の運動エネルギーが回転エネルギーとして羽根部（13,22）に吸収される。これにより、羽根車（10）が回転する。この回転動力は、例えば回転軸で連結された発電機の駆動に用いられる。
【０００８】
ここで、羽根車（10）を例えば切削加工により一体成形する場合、羽根部（13,22）の衝突面が湾曲していることから、いわゆる３軸方向加工が困難となる。つまり、円板部（11,21）の側面方向から加工しようとすると、衝突面の湾曲内面の加工ができなくなる。ところが、本発明では、例えば図６に示すように、円板部（11,21）に平行で且つ羽根部（13,22）の衝突面の湾曲頂部を通る面で分割されて成る分割体で構成するようにした。これにより、円板部（11,21）の側面方向から工具を衝突面に邪魔されずに進入させることができる。したがって、衝突面の湾曲内面の加工が可能となる。つまり、３軸方向による切削加工が容易となる。
【０００９】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記羽根部は、円板部（11）の外周面から放射状に延びるリム（12）と、該リム（12）の先端に形成され且つ円板部（11）の周方向に開口する椀状のバケット（13）とからなり、該バケット（13）の椀状内面が流体の衝突面を構成しているものである。
【００１０】
上記の発明は、例えば図３に示すように、衝動水車の一種であるペルトン水車の羽根車（10）についてのものである。つまり、流体は、円板部（11）の接線方向に噴射され、バケット（13）内の椀状面の頂部に衝突する。衝突した流体は、椀状面に沿って外部へ跳ね返ることにより、流体の運動エネルギーが回転エネルギーとしてバケット（13）に吸収される。その結果、羽根車（10）が回転する。
【００１１】
この場合、分割体は、円板部（11）に平行に且つバケット（13）の椀状面の頂部を通る面で分割されたものである。したがって、分割体は、バケット（13）の椀状内が円板部（11）の側面方向に開放している。これにより、円板部（11,21）の側面方向からバケット（13）内へ工具を容易に進入させることができるので、衝突面である椀状内面の加工が容易になる。
【００１２】
第３の発明は、上記第１の発明において、上記羽根部は、円板部（11）の周方向に開口する椀状に形成されると共に、該椀状内面が流体の衝突面を構成するバケット（13）であるものである。
【００１３】
上記の発明は、上記第２の発明と異なり、図１１に示すように、リム（12）が省略され、バケット（13）が円板部（11）の外周面に直接設けられたペルトン水車の羽根車（10）についてのものである。この場合も、円板部（11）の接線方向に噴射された流体がバケット（13）内の椀状面の頂部に衝突する。これにより、流体の運動エネルギーがバケット（13）に吸収され、羽根車（10）が回転する。そして、上記第２の発明と同様に、分割体においてバケット（13）の椀状内が円板部（11）の側面方向に開放しているので、衝突面である椀状内面の加工が容易となる。
【００１４】
第４の発明は、上記第１の発明において、上記羽根部は、円板部（21）の厚さ方向に沿って略くの字状に形成されると共に、該くの字の凹み側の面が流体の衝突面を構成するブレード（22）である。
【００１５】
上記の発明は、図１２および図１３に示すように、衝動水車の一種であるターゴインパルス水車の羽根車（10）についてのものである。つまり、噴射された流体は、ブレード（22）のくの字状に凹んだ側の面に対して斜めから衝突する。衝突した流体は、ブレード（22）の衝突面に沿って出ていく。その際に、流体の運動エネルギーが回転エネルギーとしてブレード（22）に吸収される。これにより、羽根車（10）が回転する。
【００１６】
この場合、分割体は、図１２に示すように、円板部（11）に平行に且つブレード（22）の略くの字の凹み部（即ち、衝突面の湾曲頂部）を通る面で分割されたものである。したがって、分割体は、ブレード（22）の衝突面である凹み側の面が円板部（11）の側面方向に開放している。これにより、円板部（11,21）の側面方向からブレード（22）の湾曲内へ工具を容易に進入させることができ、衝突面である凹み側の面の加工が容易になる。
【００１７】
第５の発明は、円板部（11）と、該円板部（11）の外周に沿って配列され且つ該円板部（11）の周方向に開口するように椀状に形成され、該椀状の内面に流体が衝突する多数のバケット（13）と、該バケット（13）の椀状内面の頂部から延びて該椀内を円板部（11）の厚さ方向に仕切り、上記バケット（13）の椀状内面に衝突する流体を円板部（11）の厚さ方向に振り分ける仕切板（10c）とを備え、上記バケット（13）の椀状内面に流体が衝突することによって円板部（11）の軸心を中心に回転する衝動水車の羽根車を前提としている。そして、本発明は、上記仕切板（10c）の両側面と一致する面で分割されて成る円板部（11）およびバケット（13）の分割体と仕切板（10c）の分割体とが該仕切板（10c）の分割体を円板部（11）およびバケット（13）の分割体で挟むように互いに一体結合されているものである。
【００１８】
上記の発明は、衝動水車の一種であるペルトン水車の羽根車（10）についてのものである。つまり、円板部（11）の接線方向に噴射された流体は、仕切板（10c）によって円板部（11）の厚さ方向に振り分けられる。振り分けられた流体は、それぞれバケット（13）内の椀状面の頂部に均等に衝突する。その後、流体は、椀状面に沿って外部へ跳ね返る。これにより、流体の運動エネルギーが回転エネルギーとしてバケット（13）に吸収される。その結果、羽根車（10）が回転する。
【００１９】
本発明では、図８に示すように、全体が仕切板（10c）の側面に沿って３分割される。つまり、円板部（11）およびバケット（13）の分割体の２つと、仕切板（10c）の分割体の１つである。これにより、仕切板（10c）は別途成形されるので、円板部（11）の側面方向から切削する場合、仕切板（10c）に邪魔されずに工具を進入させることができる。したがって、衝突面の湾曲内面の加工が容易となる。つまり、３軸方向による切削加工が容易となる。
【００２０】
第６の発明は、上記第１乃至第５の何れか１の発明において、上記流体は、冷凍サイクルを行う冷媒回路の膨張弁で減圧された冷媒である。
【００２１】
上記の発明では、冷媒回路の膨張弁で減圧された冷媒が衝突面に衝突することにより、羽根車（10）が回転する。つまり、冷媒の膨張エネルギーが羽根車（10）の回転エネルギーとして吸収される。
【００２２】
第７の発明は、円板部（11,21）と、該円板部（11,21）の周方向に向かって湾曲した流体の衝突面を有し、上記円板部（11,21）の外周面に沿って配列された多数の羽根部（13,22）とを備え、該羽根部（13,22）の衝突面に流体が衝突することによって円板部（11,21）の軸心を中心に回転する衝動水車の羽根車の製造方法を前提としている。そして、本発明は、上記円板部（11,21）に平行で且つ上記羽根部（13,22）の衝突面の湾曲頂部を通る面で分割されて成る円板部（11,21）および羽根部（13,22）の分割体を成形する成形工程と、該成形工程で成形した円板部（11,21）および羽根部（13,22）の分割体を互いに一体結合する結合工程とを備えているものである。
【００２３】
上記の発明では、噴射された水などの流体が羽根部（13,22）の湾曲状の衝突面に衝突し、湾曲面に沿って跳ね返る。その際に、流体の運動エネルギーが回転エネルギーとして羽根部（13,22）に吸収される。これにより、羽根車（10）が回転する。この回転動力は、例えば回転軸で連結された発電機の駆動に用いられる。
【００２４】
ここで、円板部（11,21）に平行で且つ上記羽根部（13,22）の衝突面の湾曲頂部を通る面で分割されて成る円板部（11,21）および羽根部（13,22）の分割体が成形される。つまり、本発明では、例えば図６に示すように、羽根部（13,22）の衝突面の湾曲内を加工する際に、円板部（11,21）の側面方向から工具を衝突面に邪魔されずに進入させることができる。したがって、衝突面の湾曲内面の加工が可能となる。つまり、３軸方向による切削加工が容易となり、各分割体の成形が容易となる。そして、結合工程において、成形された各分割体同士が溶接やボルト締結等により一体結合される。
【００２５】
第８の発明は、上記第７の発明において、上記羽根部は、円板部（11）の外周面から放射状に延びるリム（12）と、該リム（12）の先端に形成され且つ円板部（11）の周方向に開口する椀状のバケット（13）とからなり、該バケット（13）の椀状内面が流体の衝突面を構成している
上記の発明は、例えば図３に示すように、衝動水車の一種であるペルトン水車の羽根車（10）についてのものである。この場合、成形工程において、円板部（11）とリム（12）とバケット（13）の分割体が成形される。その成形では、バケット（13）の椀状の衝突面が３軸方向加工によって容易に切削される。したがって、ペルトン水車の羽根車（10）の製造が容易となる。
【００２６】
第９の発明は、上記第７の発明において、上記羽根部は、円板部（11）の周方向に開口する椀状に形成されると共に、該椀状内面が流体の衝突面を構成するバケット（13）であるものである。
【００２７】
上記の発明は、上記第８の発明と異なり、図１１に示すように、リム（12）が省略され、バケット（13）が円板部（11）の外周面に直接設けられたペルトン水車の羽根車（10）についてのものである。この場合、成形工程において、円板部（11）とバケット（13）の分割体が成形される。この成形においても、バケット（13）の椀状の衝突面が３軸方向加工によって容易に切削される。したがって、ペルトン水車の羽根車（10）の製造が容易となる。
【００２８】
第１０の発明は、上記第７の発明において、上記羽根部は、円板部（21）の厚さ方向に沿って略くの字状に形成されると共に、該略くの字の凹み側の面が流体の衝突面を構成するブレード（22）である
上記の発明は、図１２および図１３に示すように、衝動水車の一種であるターゴインパルス水車の羽根車（20）についてのものである。この場合、成形工程において、円板部（21）とブレード（22）の分割体が成形される。その成形では、ブレード（22）の略くの字の凹み側の面である衝突面が３軸方向加工によって容易に切削される。したがって、ターゴインパルス水車の羽根車（20）の製造が容易となる。
【００２９】
第１１の発明は、円板部（11）と、該円板部（11）の外周に沿って配列され且つ該円板部（11）の周方向に開口するように椀状に形成され、該椀状の内面に流体が衝突する多数のバケット（13）と、該バケット（13）の椀状内面の頂部から延びて該椀内を円板部（11）の厚さ方向に仕切り、上記バケット（13）の椀状内面に衝突する流体を円板部（11）の厚さ方向に振り分ける仕切板（10c）とを備え、上記バケット（13）の椀状内面に流体が衝突することによって円板部（11）の軸心を中心に回転する衝動水車の羽根車の製造方法を前提としている。そして、本発明は、上記仕切板（10c）の両側面と一致する面で分割されて成る円板部（11）およびバケット（13）の分割体と仕切板（10c）の分割体とを成型する成型工程と、該成型工程で成型された仕切板（10c）の分割体を円板部（11）およびバケット（13）の分割体で挟むように互いに一体結合する結合工程とを備えているものである。
【００３０】
上記の発明では、衝動水車の一種であるペルトン水車の羽根車（10）についてのものである。つまり、円板部（11）の接線方向に噴射された流体は、仕切板（10c）によって円板部（11）の厚さ方向に振り分けられる。振り分けられた流体は、それぞれバケット（13）内の椀状面の頂部に均等に衝突する。その後、流体は、椀状面に沿って外部へ跳ね返る。これにより、流体の運動エネルギーが回転エネルギーとしてバケット（13）に吸収される。その結果、羽根車（10）が回転する。
【００３１】
本発明では、図８に示すように、全体が円板部（11）およびバケット（13）の分割体の２つと、仕切板（10c）の分割体の１つが別々に成形される。したがって、バケット（13）の椀状内面について円板部（11）の側面方向から切削する場合、仕切板（10c）に邪魔されずに工具を進入させることができる。したがって、衝突面の湾曲内面の加工が容易となる。つまり、３軸方向による切削加工が容易となり、各分割体の成形が容易となる。そして、成形された各分割体同士を溶接やボルト締結等により一体結合する。
【００３２】
第１２の発明は、上記第１乃至第５の何れか１の発明に記載の衝動水車の羽根車（10,20）を備えたタービン発電機を前提としている。そして、本発明は、上記羽根車（10,20）と回転軸（8）によって連結され、上記羽根車（10,20）の回転によって発電する発電コイル（9）を備えると共に、上記羽根車（10,20）の近傍に配置されると共に、冷凍サイクルを行う冷媒回路で循環する冷媒が流入し、その冷媒を減圧して上記羽根車（10,20）の羽根部（13,22）の衝突面に向かって噴射するノズル（4）を備えているものである。
【００３３】
上記の発明では、冷媒回路の冷媒がノズル（4）に流入して羽根車（10,20）の羽根部（13,22）の衝突面に噴射される。その際、冷媒は、ノズル（4）によって流路が絞られることによって減圧される（膨張する）。冷媒が羽根部（13,22）の衝突面に衝突すると、羽根車（10,20）が回転し、発電コイル（9）で発電する。ノズル（4）は、羽根車（10,20）の近傍に配置されているため、冷媒の運動エネルギーが効果的に羽根部（13,22）に吸収される。そして、羽根車（10,20）の製造コストが低減されることから、安価なタービン発電機を提供できる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、円板部（11,21）に平行且つ衝突面の湾曲頂部を通る面で分割した分割体を一体結合するようにしたので、各分割体において、衝突面の湾曲内部へ工具を容易に進入させることができる。したがって、羽根車（10）の製造において、３軸方向加工で容易に切削加工等ができる。これにより、製造コストおよび製造時間を低減することができる。また、このような羽根車（10,20）を備えた安価なタービン発電機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３６】
《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１について図１〜図７を参照しながら説明する。本発明に係る衝動水車の羽根車（10）（即ち、ランナ）は、冷媒回路（1）に設けられたタービン発電機（6）に利用されている。本実施形態の羽根車（10）は、水力発電等に利用されるものより極めて小さいものである。
【００３７】
図１に示すように、冷媒回路（1）は、冷媒（例えば、二酸化炭素）が圧縮機（2）、放熱器（3）、膨張弁（4）および蒸発器（5）を順に循環して、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行うように構成されている。
【００３８】
図２に示すように、膨張弁（4）は、タービン発電機（6）内に配置されている。このタービン発電機（6）は、本発明に係るものであり、ケーシング（7）内にペルトン水車の羽根車（10）と、回転軸（8）と、発電コイル（9）とが設けられている。つまり、羽根車（10）と発電コイル（9）とが回転軸（8）によって連結され、羽根車（10）の回転動力によって発電コイル（9）が駆動されて発電するように構成されている。発電した電力は、圧縮機（2）の動力源として利用される。つまり、冷媒の運動エネルギー（膨張エネルギー）が圧縮機（2）のために動力回収される。
【００３９】
ケーシング（7）には、２つの流入部（7a）と流出部（7b）とが設けられている。なお、図２では、流入部（7a）を１つのみ示している。各流入部（7a）は、冷媒配管によって放熱器（3）に接続され、流出部（7b）は、冷媒配管によって蒸発器（5）に接続されている。また、流入部（7a）および流出部（7b）は、羽根車（10）の外周の近傍に設けられている。そして、各流入部（7a）には、ノズル（4）が設けられ、放熱器（3）で放熱した冷媒が流入してそのノズル（4）で減圧される（膨張する）。このノズル（4）は、ニードル弁によって流量調整されることによって冷媒が減圧される（膨張する）、上述した冷媒回路（1）の膨張弁に相当する。このノズル（4）で減圧された冷媒は、後述する羽根車（10）のバケット（13）に噴射されて衝突する。衝突後の冷媒は、流出部（7b）からケーシング（7）外へ流出して蒸発器（5）に流れる。
【００４０】
図３に示すように、羽根車（10）は、車輪円板（11）と、リム（12）と、バケット（13）とから成っている。リム（12）は、車輪円板（11）の外周面から放射状に延びるように複数形成されている。バケット（13）は、各リム（12）の先端に形成されている。バケット（13）は、車輪円板（11）の周方向に開口するように椀状に形成されている。このバケット（13）の椀状内面は、ノズル（4）から噴射した冷媒が衝突する衝突面を構成している。なお、車輪円板（11）の中心には、回転軸（8）用の軸孔（14）が形成されている。図４に示すように、本実施形態では、羽根車（10）における１８０度ずれた２つのバケット（13）に冷媒が噴射されるようになっている。なお、本実施形態では、車輪円板（11）が円板部を、リム（12）およびバケット（13）が羽根部を構成している。
【００４１】
図５に示すように、バケット（13）は、椀状内面（13a）の頂部に冷媒が衝突する。そして、バケット（13）は、衝突した冷媒が椀状内面（13a）に沿ってほぼ１８０度跳ね返るように構成されている。つまり、バケット（13）の椀状内面（13a）は、衝突した冷媒の運動エネルギーがバケット（13）に吸収されるように形成されている。これにより、羽根車（10）が回転する。なお、図５は、バケット（13）について車輪円板（11）の外周側から視た断面を示す。
【００４２】
次に、本発明に係る羽根車（10）の製造方法について説明する。図３および図５に示すように、羽根車（10）は、本発明の特徴として、車輪円板（11）に平行且つバケット（13）の椀状の頂部を通る面で分割されて成る、分割体１（10a）と分割体２（10b）とが一体に結合されている。つまり、図５に示すように、分割面は、バケット（13）の衝突面の湾曲頂部を通る面である。
【００４３】
本実施形態では、羽根車（10）の製造工程は、成形工程と結合工程とからなる。先ず、成形工程では、車輪円板（11）とリム（12）とバケット（13）の分割体１（10a）および分割体２（10b）がそれぞれ切削加工される。この切削加工は、図７に示すように、素材を切削工具によって削り出す。その際、各分割体は、図６に示すように、バケット（13）の椀状内が車輪円板（11）の側方へ開放されている。したがって、バケット（13）の椀状内面（13a）を切削する際、工具を車輪円板（11）の側方から容易に進入させることができる。このように、各分割体は、３軸方向の切削加工によって容易に成形できる。
【００４４】
成型工程が終了すると、結合工程が行われる。結合工程では、成型した分割体１（10a）と分割体２（10b）とが分割面で一体結合される。例えば、この結合は、溶接接合やボルト締結によって行われる。
【００４５】
以上のように、バケット（13）の椀状内面が３軸方向加工によって容易に切削加工できるため、従来の羽根車（10）全体を一体成形する場合に比べて、製造コストおよび製造時間を低減することができる。また、その羽根車（10）を備えたタービン発電機（6）についても安価に製造することができる。
【００４６】
《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２について図８〜図１０を参照しながら説明する。本実施形態は、上記実施形態１におけるバケット（13）内に水切り材（10c）が設けられたものである。具体的に、図８および図９に示すように、水切り材（10c）は、バケット（13）の椀状内面（13a）の頂部から突出してバケット（13）の椀内を車輪円板（11）の厚さ方向に仕切るものである。そして、図１０に示すように、水切り材（10c）は、ノズル（4）から噴射された冷媒を車輪円板（11）の厚さ方向に均等に振り分けて、椀状内面（13a）の頂部に衝突させるように構成されている。これにより、ノズル（4）から噴射された冷媒を均等にバケット（13）の椀状内面（13a）に衝突させることができる。したがって、冷媒の運動エネルギーを確実にバケット（13）に吸収させることができる。なお、この水切り材（10c）は、本発明に係る仕切板を構成している。
【００４７】
そして、本実施形態では、水切り材（10c）の両側面と一致する面で分割されて成る、分割体１（10a）と分割体２（10b）と水切り材（10c）である分割体３とが互いに一体結合されている。つまり、分割体３である水切り材（10c）は、薄板の円板状に形成され、分割体１（10a）および分割体２（10b）で挟まれるように結合されている。
【００４８】
本実施形態においても、羽根車（10）の製造が成形工程と結合工程とからなる。先ず、成形工程では、上記実施形態１と同様に、車輪円板（11）とリム（12）とバケット（13）の分割体１（10a）および分割体２（10b）がそれぞれ切削加工される。さらに、水切り部材である分割体３が別途成形される。このように、水切り材（10c）が別途分割成形されるので、分割体１（10a）および分割体２（10b）におけるバケット（13）の椀状内が車輪円板（11）の側方へ開放される。したがって、上記実施形態１と同様に、バケット（13）の椀状内面（13a）を切削する際、工具を車輪円板（11）の側方から容易に進入させることができる。このように、各分割体は、３軸方向の切削加工によって容易に成形することができる。
【００４９】
成型工程が終了すると、結合工程が行われる。結合工程では、成型した分割体１（10a）と分割体２（10b）とで水切り材（10c）を挟むように一体結合させる。以上のように、バケット（13）の椀状内面が３軸方向加工によって容易に切削加工できるため、従来の羽根車（10）全体を一体成形する場合に比べて、製造コストおよび製造時間を低減することができる。
【００５０】
《発明の実施形態３》
本発明の実施形態３について図１１を参照しながら説明する。本実施形態は、上記実施形態１におけるリム（12）を省略するようにしたものである。つまり、本実施形態の羽根車（10）は、バケット（13）が車輪円板（11）の外周面に直接設けられている。
【００５１】
この場合、車輪円板（11）に平行で且つバケット（13）の椀状の頂部を通る面で分割されて成る、車輪円板（11）およびバケット（13）の分割体１（10a）および分割体２（10b）が一体に結合されている。この場合も、各分割体の成形工程において、バケット（13）の椀状内へ車輪円板（11）の側方から工具を容易に進入させることができる。したがって、各分割体の成形が容易となり、羽根車（10）の製造コストおよび製造時間を低減できる。なお、本実施形態において、上記実施形態２と同様に、分割体３として水切り材（10c）を一体結合させるようにしてもよい。
【００５２】
《その他の実施形態》
本発明は、図１２および図１３に示すように、衝動水車の一種であるターゴインパルス水車の羽根車（20）に適用するようにしてもよい。
【００５３】
具体的に、ターゴインパルス水車の羽根車（20）は、車輪円板（21）の外周面に沿って配列された多数のブレード（22）を備えている。このブレード（22）は、車輪円板（21）の厚さ方向に沿って略くの字状に形成され、その凹み側の面が冷媒の衝突面を構成している。また、ブレード（22）は、車輪円板（21）の側方から視た形状が、車輪円板（21）の径方向によって略くの字状に形成されている。なお、車輪円板（21）には、回転軸（8）の軸孔（23）が形成されている。また、本実施形態では、車輪円板（21）が円板部を、ブレード（22）が羽根部を構成している。
【００５４】
そして、本実施形態の羽根車（20）は、車輪円板（21）に平行に且つブレード（22）の凹み部を通る面で分割されて成る、車輪円板（21）およびブレード（22）の分割体１（20a）と分割体２（20b）とが一体結合されている。つまり、ブレード（22）の衝突面の湾曲頂部を通る面で分割される。これにより、各分割体において、ブレード（22）の凹み側内部が車輪円板（21）の側方に開放されているので、その側方から工具を進入させやすい。したがって、ブレード（22）の衝突面である凹み側面が３軸方向加工によって容易に成形される。
【００５５】
また、上記各実施形態では、冷媒回路（1）における動力回収用に適用した例を説明したが、これに限らず、他の用途に適用してもよい。
【００５６】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上説明したように、本発明は、小型の衝動水車の羽根車として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】冷媒回路の全体構成を示す配管図である。
【図２】タービン発電機の構成を示す縦断面図である。
【図３】実施形態１に係るペルトン水車の羽根車の全体を示す平面図および側面図である。
【図４】羽根車とノズルとの配置を示す構成図である。
【図５】実施形態１に係る羽根車のバケットに対する冷媒の衝突流れを説明するための図である。
【図６】実施形態１に係る羽根車の分割形状を示したものであり、（Ａ）が分割体１の側面図および平面図を示し、（Ｂ）が分割体２の側面図および平面図である。
【図７】羽根車の分割左半部および分割右半部の素材に対する切削加工を説明するための図である。
【図８】実施形態２に係るペルトン水車の羽根車の全体を示す平面図である。
【図９】実施形態２に係る羽根車の分割形状を示す側面図および平面図である。
【図１０】実施形態２に係る羽根車のバケットに対する冷媒の衝突流れを説明するための図である。
【図１１】実施形態３に係るペルトン水車の羽根車の全体を示す平面図および側面図である。
【図１２】その他の実施形態に係るターゴインパルス水車の羽根車の全体を示す平面図である。
【図１３】その他の実施形態に係るターゴインパルス水車の羽根車の全体を示す側面図である。
【符号の説明】
【００５９】
10,20     羽根車（ランナ）
10c       水切り材（仕切板）
11,21     車輪円板（円板部）
12        リム（羽根部）
13        バケット（羽根部）
13a       椀状内面
22        ブレード（羽根部）
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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