(57)【要約】【課題】水流を受けて安定して回転し、同じ羽根径でより高トルクを発生する水流発電用の羽根車を提供する。【解決手段】この羽根車は、同心にある軸体の外周に、軸直角線に対して取付角を有する複数枚の扇形羽根を外周にある外筒体とを固着し、該外筒体の外周に軸直角線に対して取付角を有する扇形羽根数以上の仕切り羽根と該仕切り羽根外周に最外筒体とを一体化することにより同径の扇形羽根＋外筒体に比べて水流による回転トルクを大巾に向上せしめる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心にある軸体の外周に、軸直角線に対して３０°〜４５°の取付角を有する平板状で複数枚の扇形羽根を外周にあるリング状の外筒体内面に固着し、且つ、前記外筒体の外周に、軸直角線に対して３０°〜４５°の取付角を有する平板状で扇形羽根数以上の仕切り羽根を配し、該仕切り羽根を外周の最外筒体内面に固着したことを特徴とする水流発電用の羽根車。
【請求項２】
請求項１に記載の羽根車において、扇形羽根及び仕切り羽根の外周にＲ形状の整流部又は整流板を固着した水流発電用の羽根車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、潮流・黒潮や河川及び人工的な水路にて発電する水車あるいはスクリューやプロペラ（以下、「羽根車」という。）によって流体からエネルギーを効率よく取り出す技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、自然エネルギーを利用して発電する水流発電は燃料が不要で有害な排出物がなく、水の密度が充分大きいためエネルギーが大きく、風力発電とは異なり出力の正確な予想が可能であり、安定した電力供給が行える。【０００３】  このように、水流を利用して発電する羽根車として、軸直角線に対して取付角をもつ複数枚で逆テーパ形の扇形羽根をプロペラ中心部の軸体と外周部の筒体との間に配設し、一体化したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特願２０１１−１６２５４９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  例えば、同じ強さの流体速度なら、より高いトルクを発生させることができる周速の大きい外周部でトルクを稼ぐ方が有利である。【０００６】  また、羽根車の大形化に伴なう強度上の問題、並びに同じ羽根車径でより高トルクを発生する羽根車はないかと研究を重ねた結果、以下の発明に及んだ。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  以上の課題を達成するために、請求項１の発明は、同心の軸体外周に軸直角線に対して、取付角を有する複数枚の扇形羽根外周に配した外筒体の外周に、前記取付角と同じ、又は設定流速に応じた取付角を有する扇形羽根数以上の仕切り羽根を放射状に配し、該仕切り羽根外周に最外筒体を固着し一体化した羽根車とする。【０００８】  そうすることで、外筒体と最外筒体の間を仕切り羽根にて形成される空間内に水流を外部へ逃がすことなく通過せしめることにより、前記仕切り羽根に水流による抗力を発生させ、羽根車外径が同じならば、扇形羽根＋外筒体と比較して羽根車の水流による回転トルクを格段に増大せしめるものである。【０００９】  また、前記最外筒体の外周へさらに仕切り羽根及び最外筒体、つまり２層以上の仕切り羽根を構成することも可能であり、発生トルク及び製作コスト等の諸条件を勘案して決定すればよい。【００１０】  ここで扇形羽根及び仕切り羽根は、湾曲・ねじりがなく単板又は補強材を内部に配した複合板（以下「平板状」という）としており、例えば、流れ方向が左流れの時左回転とすれば、右流れの場合は右回転となり、左流れ右流れ共、同様の回転数及び回転トルクを発生するものであり、つまり潮の流れ方向が１８０°変化しても羽根車はそのままの状態でよい。【００１１】  ここで、請求項２の発明は、水流の乱れを防止するため、扇形羽根及び仕切り羽根の外周にＲ形状のシール剤接着または整流板を固着する。
【発明の効果】
【００１２】  したがって、本発明によれば羽根車径が同一ならば、扇形羽根＋外筒体と比較して水流による回転トルクを格段に増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】  本発明の実施例による羽根車の側面図（ａ）、（ｂ）は正面図である。
【図２】  図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】  図２の仕切り羽根部の拡大断面図である。
【図４】  図２の扇形羽根部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】  図１に示すように、同心にある軸体１０１の外周へ、軸直角線に対して取付角θａを有する逆テーパ形で複数枚の扇形羽根１０２を例えば溶接にて固着し、該扇形羽根１０２の外周にはリング状の外筒体１０３及び前記、扇形羽根１０２の外周側にはＲ形状の整流板１０４を固着している。
【００１５】  前記、羽根構成は特許文献１と同様であり、例えば、実験機で４枚の扇形羽根１０２外径１７０ｍｍ、軸体１０１外径３４ｍｍ、受面角θｂ＝６０°で取付角θａと流速ｖ＝０．５ｍ／ｓ〜１．４ｍ／ｓとした時、羽根車の回転数と発生トルクは概略、下記の結果を得た。
【００１６】  概略であるが、
・取付角θａ＝２０°の時、回転数は９０〜１７５ｒｐｍ、トルクは０．７〜１．８ｋｇ・ｃｍ
・取付角θａ＝３０°の時、回転数は８０〜１５５ｒｐｍ、トルクは１．０〜２．６ｋｇ・ｃｍ
・取付角θａ＝４５°の時、回転数は７６〜１１５ｒｐｍ、トルクは１．７〜３．１ｋｇ・ｃｍ
であった。
【００１７】  以上の結果、取付角θａは４０°〜４５°が好ましく、羽根車の起動流速は、いずれも０．２５ｍ／ｓ程度であり、流速０．５ｍ／ｓ以上からは例えば、発電機の極数を４８極とすると６０Ｈｚにて定格回転数は１５０ｒｐｍとなり、本機では発電機前の増速比は３以上で発電可能となり、極数を増やせば増速機（図示せず）は不要である。
【００１８】  次に、図１〜図４に示すように、外筒体１０３の外側に軸直角線に対して取付角θａを有する扇形羽根数以上の仕切り羽根１１２を配し、該仕切り羽根１１２の外周に最外筒体１１３を固着し、前記仕切り羽根１１２外周にはＲ形状の整流板１１４を固着し、軸体１０１、扇形羽根１０２と一体化する。
【００１９】  そうすることで、扇形羽根１０２の水流による抗力の他に、外筒体１０３、仕切り羽根１１２と最外筒体１１３にて形成される空間を水流は外側に逃げることなく通過することにより、仕切り羽根１１２の水流による抗力にて、より強力な回転トルクを発生する。
【００２０】  図１に示すように、扇形羽根１０２と仕切り羽根１１２を合体した羽根車１０の実験機で例えば、軸体１０１外径３４ｍｍ、扇形羽根１０２外径１１０ｍｍ、仕切り羽根外径１７０ｍｍ、受面角θｂ＝６０°とした時、流速ｖ＝約０．８ｍ／ｓの羽根車１０の発生トルクは下記の結果を得た。
【００２１】  取付角θａ＝４５°の時、発生トルクは特許文献１と同等である扇形羽根４枚＋外筒体方式での約２．６ｋｇ・ｃｍに比べて、図１の羽根車では約３．９ｋｇ・ｃｍとなり、水流による回転トルクを格段に増大することができる。
【００２２】  ここで、扇形羽根１０２及び仕切り羽根１１２は湾曲、ねじりがなく平板状であり、例えば流れ方向が水流１の時、左回転とすれば、水流２の時は右回転となり、羽根車１０の回転方向は違うが流速による回転数及び回転トルクは概略同一であり、つまり、潮の流れ方向が１８０°変化しても羽根車１０は１８０°旋回することなく、そのままの状態で水流発電することができる。
【符号の説明】
【００２３】１      水流
２      水流
１０    羽根車
１０１  軸体
１０２  扇形羽根
１０３  外筒体
１０４  整流板
１１２  仕切り羽根
１１３  最外筒体
１１４  整流板
θａ    取付角
θｂ    受面角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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