(57)【要約】【課題】簡単な構造でありながら信頼性に優れ、小型で各所において使用可能な低出力用クロスフロー水車装置を提供する。【解決手段】ローター３の羽根１１の枚数を、１５〜２５枚の範囲で設定して、従来のクロスフロー水車装置に比して少なくし、かつローター３における幅Ｈと直径φとの比（Ｈ／φ）を、１／２〜１／４の範囲に設定して従来のクロスフロー水車装置に比べて、ローター３の幅Ｈを小さくし、それに比して直径φを大きくする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の羽根が周囲に設けられ、かつ中央部に回転出力軸が設けられているローターの上部から水を供給することにより、水圧と重力によって前記ローターを回転させ、前記回転出力軸を回転駆動するクロスフロー水車装置において、
前記ローターにおける羽根の枚数を１５〜２５枚の範囲に設定し、かつ前記ローターの幅を、前記ローターの直径より小さく設定したことを特徴とする低出力用クロスフロー水車装置。
【請求項２】
前記ローターの幅Ｈと、前記ローターの直径φとの比（Ｈ／φ）を、１／２〜１／４の範囲に設定したことを特徴とする低出力用クロスフロー水車装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低出力用のクロスフロー水車装置に係り、例えば低電力発電用発電機におけるローター駆動源として適用される低出力用クロスフロー水車装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複数の羽根が周囲に設けられ、かつ中央部に回転出力軸が設けられているローターからなるクロスフロー水車に関して、特許文献１，２に記載されているように数多くの関連技術が提案されている。
【０００３】
クロスフロー水車は、ローターの羽根に水を供給して水圧にてローターを回転させ、ローターと共に回転する回転出力軸から回転力を外部に出力するものであり、使用例としては、その回転駆動力にて発電機のローターを駆動するために用いられている。
【０００４】
ローターへの水の供給方法としては、ローターの側部から供給する構造のもののと、ローターの上部から供給する構造のものがあり、後者の構造は水圧に加えて重力が加わって、ローターの回転駆動力とすることができるため、前者に比べて回転特性はよいとされている。
【特許文献１】
特開平６−２８８３３５号公報
【特許文献２】
特開平５−１１３１６８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のクロスフロー水車を研究開発する段階において、それを実使用に適した低出力用クロスフロー水車とする場合に各種の解決課題に当面した。
【０００６】
特に本発明のように、発電機の回転駆動源として使用しても３〜５ＫＷ程度の低発電能力を目指し、簡易に各所にて使用されることを想定した低出力用クロスフロー水車装置では、従来の１０〜２０ＫＷ程度の高発電能力を目指す大型の高出力用クロスフロー水車装置と比して、さらなるローター，羽根などの構成の簡素化、形状の小型化が要求される。
【０００７】
さらに、前記のように水流のある各所にて使用されることを想定すると、例えば小さな川あるいは側溝などで使用される場合には、小石，木片などが水と共にローター内に侵入し、ローターの回転能力を低下させるようなことが発生するおそれが十分にあり、これらのことに対応しなければならない。従来の大型の高出力用クロスフロー水車であれば、ローター，羽根の強度およびスペースにおいて余裕があるが、本発明のような小型の低出力用クロスフロー水車装置では、そのような余裕はない。
【０００８】
そこで本発明の目的は、前記課題を解決し、簡単な構造でありながら信頼性に優れ、小型で各所において使用可能な低出力用クロスフロー水車装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、複数の羽根が周囲に設けられ、かつ中央部に回転出力軸が設けられているローターの上部から水を供給することにより、水圧と重力によって前記ローターを回転させ、前記回転出力軸を回転駆動するクロスフロー水車装置において、前記ローターにおける羽根の枚数を１５〜２５枚の範囲に設定し、かつ前記ローターの幅を、前記ローターの直径より小さく設定したことを特徴とするものである。
【００１０】
また、前記ローターの幅Ｈと、前記ローターの直径φとの比（Ｈ／φ）を、１／２〜１／４の範囲に設定したことを特徴とする。
【００１１】
前記のような構成のため、従来のクロスフロー水車装置に比べて、ローターにおける羽根枚数を１５枚〜２５枚のいずれかに設定して少なくし、羽根間隔を広げることにより、石，木片，草類などの異物が内部に侵入しても、羽根間から外部に比較的容易に排出することになる。
【００１２】
さらにローターの幅を小さくして、それに比して直径が大きくなる形状にしたため、狭い水流箇所にでも使用可能になり、しかもローターの直径が大きい分、比較的低速の回転が安定して行われ、低回転出力用のクロスフロー水車装置として好適な構造となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施形態を説明するためのクロスフロー水車装置の正面断面図、図２は本実施形態のクロスフロー水車装置における中央縦断面図であり、１，２は、ケーシングであって、複数枚の板状体を接合して構成している。ケーシング１，２の中央部にローター３が回転可能に配設され、ケーシング１，２の上側部にはローター３の上部に水を供給する水供給口４と水供給通路５が設けられている。さらにケーシング１，２の下側部にはローター３の下部から水を外部に排出する水排出口６と水排出通路７が設けられている。
【００１５】
前記ローター３の中心には回転出力軸８が固定されている。この回転出力軸８はケーシング１，２に設置された軸受９，１０にて回転可能に支持され、例えば発電機（図示せず）などにローターに連結されて回転駆動源となる。
【００１６】
前記ローター３は周囲に円弧状の羽根１１が複数個固定されているものであって、従来のクロスフロー水車における羽根枚数が３０〜４０枚であるのに対して、本実施形態では、羽根１１の枚数を１５〜２５枚の範囲に設定（本例では１８枚にしている）して少なくしている。このことにより、水の抜けがよくなり、かつ羽根９間の間隔が広がることから、異物が容易に通り抜けしやすくなる。よって、ローター３の回転が円滑に安定し、異物侵入によるトラブルを回避することができ、信頼性が向上することになる。
【００１７】
また、従来のクロスフロー水車ではローターの回転軸方向の幅（回転軸方向の長さ）が全体として長くなっており、ローターの直径が幅に比べて小さく設計されている。しかし、本実施形態においては、ローター３における幅Ｈと直径φとの比（Ｈ／φ）を、１／２〜１／４の範囲に設定（本例では略１／３）している。このようにローター３の幅Ｈを小さくし、それに比して直径φを大きくしたため、狭い水流箇所、例えば比較的小さな川，水田の側溝などにおいても使用可能になり、しかもローター３の直径が大きい分、比較的低速の回転が安定して行われ、低回転出力用のクロスフロー水車装置として好適な構造となる。
【００１８】
前記構成の本実施形態の動作を説明する。
図１において、ケーシング１，２の上側部の水供給通路５からローター３に対して水が供給されることにより、ローター３における上部の羽根１１に水が落下し、その水圧と重力を受けて羽根１１が一定方向（図１では右方向）に移動する力を受ける。さらに水は、上部の羽根１１間から下部の羽根１１に落下して、下部の羽根１１にも移動力を加える。このようにして羽根１１からの移動力を受けてローター３が回転出力軸８と共に回転（図１では時計方向への回転）する。
【００１９】
そして、下部の羽根１１を通った水は、水排出通路７を経て水排出口６から外部へ排出される。水の排出経路の設定は、水の供給量，ローター３の回転数などを考慮して設定する必要があり、水排出通路７部分において水が溜まると、溜まった水が羽根１１に対する移動の抵抗として作用し、円滑な回転を妨げることになる。
【００２０】
したがって、使用される箇所の水量、あるいは必要回転数，トルクなどを考慮して、水の供給通路および排出通路を適宜設定する必要がある。さらに羽根１１の枚数あるいはローター３の幅と直径なども、本発明の技術範囲内において、装置仕様，使用状況、あるいは要求される出力などの条件に応じて適宜設定する。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は以上のように、従来のクロスフロー水車装置に比べて、ローターにおける羽根枚数を１５枚〜２５枚の範囲に設定して少なくし、羽根間隔を広げることによって、石，木片，草類などの異物を羽根間から外部に容易に排出することが可能になり、さらにローターの幅を小さくし、それに比して直径を大きくしたため、狭い水流箇所においても使用可能になり、かつローターの直径が大きい分、比較的低速の回転が安定して行われることになり、よって、実際的かつ実用的な低出力クロスフロー水車装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するためのクロスフロー水車装置の正面断面図である。
【図２】本実施形態のクロスフロー水車装置の中央縦断面図である。
【符号の説明】
１，２  ケーシング
３  ローター
４  水供給口
５  水供給通路
６  水排出口
７  水排出通路
８  回転出力軸
９，１０  軸受
１１  羽根
【図１】
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【図２】
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