(57)【要約】【課題】  構造が簡単で出力トルクが大きく、しかも流速が小さい水流から効率良く発電できる新規な水車を提供する。【解決手段】  水車の出力軸７に、一対の支持アーム３、３からなり全体の形状が外側に開いたコ字形の駆動枠８を放射状に設け、各駆動枠８の自由端に駆動板９の一端を上記出力軸と平行な回動軸の周りを回動可能に支承し、他方、各駆動枠８の少なくとも一方の支持アーム３に、駆動板の支持アームと平行な側端縁と係合するストッパー４を形成し、駆動板がこのストッパーと係合したとき、駆動板９をストッパー４に押圧する方向の水流により出力軸にトルクを生ぜしめる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水車の出力軸の１か所に、ｎ（ｎは３以上の正整数）本の支持アームを放射状に、かつ、各支持アームが出力軸に垂直になるように結合して第１支持アーム群を形成し、一方、上記第１支持アーム群とは出力軸の長さ方向において所定の間隔を保って、上記第１支持アーム群と同様の構成の第２支持アーム群を出力軸に結合し、出力軸周りの角度位置を同じくする一対の支持アームにより駆動枠を構成すると共に、各駆動枠の自由端に駆動板の一端を上記出力軸と平行な回動軸の周りを回動可能に支承し、他方、各駆動枠の少なくとも一方の支持アームに、駆動板の支持アームと平行な側端縁と係合するストッパーを形成し、駆動板がこのストッパーと係合したとき、駆動板をストッパーに押圧する方向の水流により出力軸にトルクを生ぜしめるようにしたことを特徴とする発電用の水車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、発電用水車（以下単に水車という）に係り、特に、構造が簡単で出力トルクが大きく、しかも流速が小さい水流から効率良く発電が可能な新規な水車に関する。
【背景技術】
【０００２】  水車には、噴流による衝動水車であるペルトン水車、水の圧力を利用する代表的な反動水車であるフランシス水車、或いはプロペラ様の羽根車であるカプラン水車等種々のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【特許文献１】  特開平０６−１３７２５３
【特許文献２】  特開２００１−１８６６６３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  上記した従来の水車は、特許文献１或いは２に記載されているように、概して大型で構造も複雑であり、しかも流量、流速が大きい水流でないと発電効率が悪い、等未だ改良の余地がある。【０００４】  そこで、この発明は、構造が簡単で出力トルクが大きく、しかも流速が小さい水流から効率良く発電できる新規な水車を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、水車の出力軸の１か所に、ｎ（ｎは３以上の正整数）本の支持アームを放射状に、かつ、各支持アームが出力軸に垂直になるように結合して第１支持アーム群を形成し、一方、上記第１支持アーム群とは出力軸の長さ方向において所定の間隔を保って、上記第１支持アーム群と同様の構成の第２支持アーム群を出力軸に結合し、出力軸周りの角度位置を同じくする一対の支持アームにより駆動枠を構成すると共に、各駆動枠の自由端に駆動板の一端を上記出力軸と平行な回動軸の周りを回動可能に支承し、他方、各駆動枠の少なくとも一方の支持アームに、駆動板の支持アームと平行な側端縁と係合するストッパーを形成し、駆動板がこのストッパーと係合したとき、駆動板をストッパーに押圧する方向の水流により出力軸にトルクを生ぜしめるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】  上記のように構成された請求項１に記載の水車は、水流により押圧される駆動板とは対照的な角度位置にある駆動板は水流により駆動枠から引き剥がされており、この引き剥がされた駆動板が出力軸に呈する抵抗トルクは駆動板の表面における水の粘性抵抗と、支持アームの長さの水流に垂直な方向の成分の積のみであるので、水車は大きなトルクで回転する。【０００７】  また、水車を回そうとするトルクは、駆動板の面積と水流の圧力の積に、支持アームの長さの約半分を掛けた量で、このトルクは、水流の流速が小さくてもかなり大きくなり、たとえば河川の河口付近の緩やかな流れや、海の波からも効率の良い発電が可能となる。【０００８】  更にまた、後に述べるように、この水車は出力軸に垂直なあらゆる方向の水流に対し同じ方向に回転するので、複雑な水流の流れから効率良くエネルギーを取り出すことができる、等種々の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】  第１支持アーム集合体の平面図。
【図２】  水車の側面図で、図面を明瞭にするため駆動板を１枚のみ示して他の図示を省略する。
【図３】  駆動板の拡大平面図。
【図４】  その側面図。
【図５】  水車の線図的平面図で、支持アームが十字形になった状態を示す。
【図６】  図５と同様な線図的平面図で、駆動板の過渡状態を示す。
【図７】  図５と同様な線図的平面図で、図５から時計方向に少し回動した状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】  水車の出力軸に、一対の支持アームからなり全体の形状が外側に開いたコ字形の駆動枠を放射状に設け、各駆動枠の自由端に駆動板の一端を上記出力軸と平行な回動軸の周りを回動可能に支承し、他方、各駆動枠の少なくとも一方の支持アームに、駆動板の支持アームと平行な側端縁と係合するストッパーを形成し、駆動板がこのストッパーと係合したとき、駆動板をストッパーに押圧する方向の水流により出力軸にトルクを生ぜしめるようにした。
【実施例１】
【００１１】  以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。
図１において符号１は第１支持アーム集合体を示し、この第１支持アーム集合体１は、例えば少し厚めのステンレス板を、例えばプレス加工によって、全体の形状が略十字形になるように打ち抜き、中心の出力軸孔２の周りに複数（図示の実施例では４本）の第１支持アーム群３、３を放射状に形成した板状体である。【００１２】  上記支持アーム３の数は、２本だと出力軸の回転に思案点が生じるから３以上が望ましいが、数が例えば６以上だと後述の駆動板が小さくなって出力トルクが小さくなるので、３〜５が好適である。【００１３】  また、上記各第１支持アーム３の一対の側端縁の内、図１で第１支持アーム集合体１が出力軸孔１の周りを時計方向に回動するとき先行する側端縁のほぼ中央の一部が下方に折り曲げられ、後述の駆動板のストッパー４を形成している（図２参照）。【００１４】  一方、図２において符号５は第１支持アーム集合体１と平面図形がほぼ同一の第２支持アーム集合体を示し、この第２支持アーム集合体５の形状は、ストッパー４を除いて第１支持アーム集合体１と同じである。【００１５】  異なるところは、この第２支持アーム集合体５のストッパー４が第１支持アーム３方向に切り起こされていることと、第１支持アーム３に相当する第２支持アームを特定する符号が６となっている（図２参照）ことである。【００１６】  他方、上記第１及び第２支持アーム集合体１、５は、出力軸７周りの角度位置を同じくするようにして相互の角度位置関係を固定されるが、そのとき出力軸周りの角度位置を同じくする第１及び第２支持アーム３、６の一対の支持アームにより駆動枠８が構成される。【００１７】  そして、各駆動枠８の先端（自由端）に駆動板９（図２参照）の一端が、上記出力軸７と平行な回動軸１１の周りを回動可能に支承されている。【００１８】  図示の実施例における駆動板９は、図３及び図４に示すように、一端（図３で左端）を厚くして回動軸１２が挿通する軸孔を形成できるようにした、例えば硬質合成樹脂製の板材である。【００１９】  図示の実施例においては、回動軸１１と付番しない上記軸孔の嵌合は所謂締り嵌めとし、上記軸孔に回動軸１２を圧入した後、第１又は第２支持アーム３、６の先端に形成された軸穴１２（図１参照）を上方又は下方に突き抜けた回動軸の端部を、止め輪溝１３に図示しない止め輪を嵌着することにより、駆動板９を駆動枠８の先端に回動可能に装着する。【００２０】  上記のように構成された複数（図示の実施例では４個）の駆動枠８、８を出力軸７に結合するには、第１及び第２支持アーム集合体１、５に４枚の駆動板９、９を接続した状態で、第１及び第２支持アーム集合体１、５の前記出力軸孔２に出力軸７を共通に挿通させた後、出力軸７と集合体１、５とを結合する。【００２１】  図示の実施例では、治具により第１及び第２支持アーム集合体１、５の間隔を所定値に固定した後、出力軸孔２と出力軸７とを溶接により固定する。【００２２】  或いは、出力軸７の長さ方向に沿って所定の間隔の一対のフランジを形成し（図示せず）このフランジに第１及び第２支持アーム集合体１、５を突き当てた後、両者をねじ止め或いは溶接により固定する。【００２３】  上記のように構成されたこの発明の一実施例による水車は、その回動の一瞬図５に示すように支持アーム集合体１、５が十字形になったとする。このとき、図５で太い矢印で示すように水流は下方から上方に流れ、水車は図５で時計方向に回動する。【００２４】  この状態では水流は駆動板９を駆動枠８のストッパー４に押し付ける方向に押圧する一方、時計盤面に換算して３時の角度位置にある支持アーム３（６）から水流によって駆動板９が駆動枠８から引き剥がされていている。【００２５】  そのため、図５で時計盤面に換算して９時の角度位置にある支持アーム３（６）に押し付けられている駆動板９は緩やかな水流でも大きな圧力を受けているので、水車は時計方向に大きなトルクを受ける一方、時計盤面に換算して３時の角度位置にある支持アーム３（６）に支承されている駆動板が出力軸７に呈する反時計方向のトルクは、駆動板９と水流との間に生じる粘性抵抗に支持アームの長さを掛けたものであるからごく小さい。【００２６】  そのため、水車は、往時の外輪船の車軸が水面上にあると同じ理由により、円滑に、かつ大きなトルクを出力軸７に与えつつ回動する。【００２７】  図５で時計盤面に換算して９時の角度位置にある支持アーム３（６）が時計盤面に換算して１２時の角度位置にくると、図６に示すように、水流が駆動板９を時計方向に回動させ始め、やがて、図５及び図６において時計盤面に換算して３時の角度位置に来ると、駆動板９は支持アーム１（３）と直角になって抵抗がゼロに近くなる。【００２８】  水車が図５、図６に示す角度位置から時計方向に３０度回動すると図７に示すようになり、図７において時計盤面に換算して４時の角度位置にある支持アーム３（６）が６時の角度位置付近に来ると、図６において時計盤面に換算して６時の角度位置にある支持アーム３（６）の下端に支承されている駆動板９が、水流によって反時計方向に駆動され、図５に示すようにストッパー４に押圧される結果、駆動板９は時計方向に大きなトルクを水車に供給するようになる。【００２９】  なお、ここで注目すべきは、図５乃至図７から明らかなように、固定された出力軸７に対する水流の相対角度位置が変化しても出力軸の回転方向は変わらない。【００３０】  ということは、この発明による水車は、水流の方向の如何に依らず、同じように回動する。但し、出力軸と平行な水流に対しては反応しない。【００３１】  また、長い出力軸にその長さ方向に沿って複数の駆動枠及び駆動板の組みを装着することができるので、例えば長い海岸線に沿ってこの水車を配設し、出力軸を単一の発電機に接続すれば、簡単な構造で大出力の波動発電装置の構築が容易である。【００３２】  更にまた、上記のようにして複数の駆動枠及び駆動板を連設した出力軸を束にして各出力軸を発電機に接続すれば、これの多数を海岸線に沿って配設することにより、津波の運動エネルギーを電力に変換しての津波減衰装置の構築が可能である。
【符号の説明】
【００３３】１  第１支持アーム集合体
２  出力軸孔
３  第１支持アーム
４  ストッパー
５  第２支持アーム集合体
６  第２支持アーム
７  出力軸
８  駆動枠
９  駆動板
１１  回動軸
１２  軸穴
１３  止め輪溝
【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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