(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導水管に連結された流入口と、ギヤーを介して逆の回転方向で連動可能となっている動力軸および補助ローター軸と、上記動力軸に固定されていて上記動力軸を中心に上記動力軸と共に回転可能な片持ち板状の動力ローターと、上記補助ローター軸に固定されていて上記補助ローター軸を中心に補助ローター軸と共に回転可能で、上記動力ローターを収容するための凹部を有している円柱状の補助ローターと、排水口と、を備えた第１のタービンを有し、
上記第１のタービンと同一の構造を有し、上記第１のタービンと上記動力軸を共有し、動力ローターは上記第１のタービンの上記動力ローターと１８０度遅れを有するように上記動力軸に固定されていて、上記第１のタービンに連結される上記導水管とは別の導水管に流入口が連結されている第２のタービンを有することを特徴とする水の運動エネルギーを取り出すための原動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明に属する技術分野】
【０００２】
【従来の技術】
従来のタービンには水力タ−ビンガスタ−ビン蒸気タ−ビンがある。
【特許文献１】
特開昭６１−５３４６３第１図。
表示図面はペルトン水車の一例。
【特許文献２】
特開昭６０−２４０８７８第３図。
表示図面はカプラン水車の一例。
【特許文献３】
特開昭５９−１１０８６７第１図第２図。
表示図面はカプラン水車の一例。
【特許文献４】
特表２００２−５０３３０９第１図。
表示図面はバケット式水車の一例。
【特許文献５】
特開昭６２−１１３８６５第１図。
表示図面はバケット式水車の一例。
【特許文献６】
特開平２−７５８１３。
表示図面はガスタ−ビンの一例。
従来の技術の説明
１．ペルトン水車は、高所から水を水圧管で下方に導き管端に設けたノズルから大気中に噴出する高速度の水を羽根車の周囲に取り付けた水受けで順次に受け、車軸を回転させ、機械的エネルギ−に変ずる原動機。
２．カプラン水車は高所から水を水圧管で下方に導き導水管の途中にプロペラを設け高圧高速度の水流によりプロペラを水流の進行方向と９０度変えて車軸を回転させ、機械的エネルギ−に変ずる原動機。
３．バケット式水車は水車の上部に水を導きバケット内に水を放流しバケット内に溜まっている水の重さの合計により、車軸を回転させ、機械的エネルギ−に変ずる方法と、流れている水に水車下部（バケット）を挿入し、水の流れる力により車軸を回転させ、機械的エネルギーに変ずる方法がある。
４．ガスタ−ビンと蒸気タ−ビンは、風洞内に設けたプロペラに流体を高速で当て、プロペラを流体の進行方向と９０度変えて車軸を回転させ、機械的エネルギ−に変ずる原動機。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のタ−ビン。
１．水力タ−ビンと言われるものは、高圧高速度流が無いとタ−ビンを回すことが出来ない。
２．バケット式は発電用には適さない（精米用に利用されていた）。
３．ガスタ−ビンにおいても、高速度の気流がないとタ−ビンを回すことはできない、故に平野を流れる川では大きな発電ができない。このため毎日膨大な水エネルギ−が利用されずに海へ流れ込んでしまう。しかも無公害のエネルギ−である。
【０００４】
【課題を解決する手段】
高圧低速度流で回転し、高出力が得られるタービンが有れば解決する。密閉タービンはこの課題を解決することができるタービンである。平野を流れている川（低速度流）で高圧を生み出す手段、長い管路（例えば２０ｋｍ）内を流れている水（低速度流）を管路の出口で瞬時止めようとすると管内の圧力が非常に高くなる（この時の破壊力は管路内を流れている水の容量（体積）×速度の２乗に比例する）。密閉タービンは、この圧力を利用するものである。効果、密閉タービンを管路の管端（出口）に取り付けて流体の密閉開放行うことにより安定した大容量のエネルギ−を取り出すことができる。密閉タービンは、高圧低速度流で回転し高出力発電を可能にする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
異形の２つのロ−タ−と連結ギヤ−の組み合わせによりケ−シング内を流れる流体を密閉、解放を速やかに繰り返すことによりこの問題を解決する。タ−ビン１つでは１８０度しか回転力が生じないため、１８０度遅れのタ−ビン２が必要となる。ここでは４連タ−ビンを使用しているがタ−ビン３はタ−ビン２の補助である。タ−ビン４はタ−ビン１の補助である。
【０００６】
以下実施の形態を１図から２８図に基づいて説明する（水力タ−ビンとして使用した場合の説明）。
【０００７】
１図は設置した模式図（立面図）、平野を流れる川に堰を作り堰より水を管路にて下流へ導き管端に密閉タービンを取り付けた図。
【０００８】
２図は、タ−ビン１の断面図Ａ−Ａとタ−ビン４の断面図Ｂ−Ｂを組み合わせて水の流れ（実線はタ−ビン１に流れ込む水流、破線はタービン４に流れ込む水流）を表す。
【０００９】
３図から８図までは形態を表す。
【００１０】
９図は、タ−ビンが回転力を生み出す説明のため７図中のタ−ビン１を抜粋した図。
【００１１】
１０図は９図の拡大図である。１０図により動力軸１０が圧力で回転するメカニズムを説明する。初期時このロ−タ−の位置で取水口のバルブを開いても水が流れ込み難い。そこでエア−抜きバルブ２９を開くことにより管内のエア−が抜け水が勢いよく流れ込んでくる。流れ込んできた水は動力ロ−タ−２と補助ロ−タ−３に激突する。この時内圧が非常に高くなる。動力ロ−タ−２が受ける圧力はＡ部分をＡｍ２Ｂ部分をＢｍ２とするとＡ部分には内圧×Ａｍ２＝Ａｋｇの力が加わる。Ｂ部分には内圧×Ｂｍ２＝Ｂｋｇの力が加わるがＡ部分とＢ部分は動力軸１０により反対方向の力となるため動力軸１０にはＢｋｇ−Ａｋｇの回転力が生じる。これにより動力軸１０は時計方向に回転する。補助ロ−タ−３の場合は補助ロ−タ−軸１１を中心に左右（Ｃ．Ｃ）同形のため回転力は生じないが、動力軸１０が時計方向に回転すると（４図参照）補助ロ−タ−軸１１は、連結ギヤ−１３と１５で結合されているため補助ロ−タ−３は反時計方向に回転する。
【００１２】
補助ロ−タ−の働き。補助ロ−タ−は流体を補助ロ−タ−側より排出口へ逃がさない。補助ロ−タ−には解放状態は無い。
【００１３】
１１図、動力ロ−タ−の配列及び連結ギヤ−の配列図。
【００１４】
タ−ビンが回転していく状態をタ−ビン１の抜粋断面図を使い１２図から２０図に示す。１２図は１０図で内圧が高くなり動力ロ−タ−２が時計方向に回転を始める。２０図までで１サイクルとなるが、１６図から１８図までは管端が解放状態となり内圧が下がり動力ロ−タ−２には回転力は生じない。
【００１５】
動力軸１０が連続回転をする説明。２１図参照動力ロ−タ−２と動力ロ−タ−４の位置関係確認。
【００１６】
２２図参照。２２図の説明。１５図にタ−ビン２の動力ロ−タ−４と補助ロ−タ−５を想像して破線で書いた図。タ−ビン１の動力ロ−タ−２が解放状態に成る前にタ−ビン２の動力ロ−タ４が、（動力ロ−タ−２と動力ロ−タ−４は１８０度違いである）、タ−ビン２の流入口１９より流れ込んでいる水の出口を密閉するため流入口１９の内圧が高くなり回転力が生じる。タ−ビン１とタ−ビン２の組み合わせにより３６０度の連続回転が可能となる。
【００１７】
タ−ビン４の役割２４図参照。タ−ビン１の流入口１８に対してタ−ビン４の流入口２１は１８０度異なっている。２３図で動力ロ−タ−２と動力ロ−タ８の位置関係を確認。２４図は９図の上にタ−ビン４の断面図（６図のＧ−Ｇ断面）を重ね見えない部分を破線で書いた。この時のタ−ビン１の動力ロ−タ−２は流入口１８から流れ込んでいる水の出口を密閉したところ、タ−ビン４の動力ロ−タ−８も流入口２１より流れ込んでいる水の出口を密閉したところ、両タ−ビン（タ−ビン１タ−ビン４）共、同時に内圧が高くなり動力軸１０を時計方向に回転させる力が働くため円滑に回転する。２５図中実線矢印はタ−ビン１の動力ロ−タ−２にかかる力方向を示す。破線矢印はタ−ビン４の動力ロ−タ−８にかかる力方向を示す。タ−ビン４はタ−ビン１と一対で効率をよくする。
【００１８】
タ−ビン３の役割２７図参照。タ−ビン２の流入口１９に対してタ−ビン３の流入口２０は１８０度異なっている。第２６図で動力ロ−タ−４と動力ロ−タ６の位置関係を確認。２７図は６図のＥ−Ｅ断面図の上に６図のＦ−Ｆ断面図を重ね見えない部分を破線で書いた。この時のタ−ビン２の動力ロ−タ−４は流入口１９から流れ込んでいる水の出口を密閉たところ、タ−ビン３の動力ロ−タ−６も流入口２０より流れ込んでいる水の出口を密閉したところ、両タ−ビン（タ−ビン２タ−ビン３）共、同時に内圧が高くなり動力軸１０を時計方向に回転させる力が働くため円滑に回転する。２８図中実線矢印はタ−ビン２の動力ロ−タ−４にかかる力方向を示す。破線矢印はタ−ビン３の動力ロ−タ−６にかかる力方向を示す。タ−ビン３はタ−ビン２と一対で効率をよくする。
【００１９】
ガスタ−ビンとして使用した場合の説明。２９図から３３図で説明する。
２９図参照、ガスタ−ビンの場合は、水力タ−ビンと違い流入口はない、代わりに燃焼室３０が必要となる。始動時は補助燃焼室３２内に燃料ノズル３３とエア−ノズル３５より同時に燃料及びエア−を圧入し点火プラグ３４にて点火する、（タ−ビン１から４まで同時点火）。補助燃焼室３２内は燃焼状態となり燃焼室３０内へ少量の炎を吹き出す２９図の状態（動力ロ−タ−２がケ−シグ１と接触し燃焼室を密閉した時）に、燃料メインノズル３１と、エア−メインノズル３６より燃料及びエア−を同時に圧入すると燃焼室内の圧力は、燃料圧入時の圧力まで上昇する燃焼室の圧力が高くなると動力ロ−タ−２は時計方向に回転を始める回転するメカニズムは水力タ−ビンの時と同じである（００１１）を参照、回転は３０図３１図と進み３１図の位置でメイン燃料及びメインエア−を停止する。３２図参照（３１図と同時期のタ−ビン２の断面図）この時タ−ビン２の動力ロ−タ−４の位置は、ケ−シング１と接触し燃焼室３８を密閉したところここでタ−ビン２の燃焼室３８に、メイン燃料及びメインエア−を圧入すると、タ−ビン２の燃焼室３８内の圧力が高くなり動力ロ−タ−４は、時計方向に回転する同一軸（動力軸１０）上にある動力ロ−タ−２も時計方向に回転する３３図以後回転が進と第２９図に戻るがこの間燃焼室は大気に解放となる（排気である）。ダ−ビン１とタ−ビン２を組合わせることにより３６０度の連続回転が可能になる。またタ−ビン４タ−ビン３の役割については（００１７）（００１８）の説明と同じである。燃料に水素エア−に酸素を使用すると排気ガス中に窒素酸化物ＣＯ２一酸化炭素などの有害物質は一切出ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】設置した模式図（立面図）。
【図２】１図のＡ−Ａ断面とＢ−Ｂ断面を重ね水の流れを矢印で示した図。
【図３】圧力を機械的エネルギ−に変ずる４連タ−ビンを抜粋した斜視図。
【図４】タ−ビン内の形態がわかるような第３図のＣ−Ｃ断面斜視図。
【図５】３図を上から見た平面図。
【図６】３図を向かって右から見た立面図。
【図７】６図のＤ−Ｄ断面図。
【図８】６図のＥ−Ｅ断面図。
【図９】７図のタ−ビン１の抜粋図。
【図１０】９図の拡大図（低速度水流高圧力で回転する説明図）。
【図１１】動力ロ−タ−の配列確認図。
【図１２】から【２０図】までは動力ロ−タ−の回転順次を示す図。
【図２１】動力ロ−タ−２と動力ロ−タ−４の配置確認図。
【図２２】連続回転を可能にする説明図。
【図２３】動力ロ−タ−２と動力ロ−タ−８の配置確認図。
【図２４】タ−ビン４の動力ロ−タ−８の役割図。
【図２５】タ−ビン１とタ−ビン４に働く力の関係図。
【図２６】動力ロ−タ−４と動力ロ−タ−６の配置確認図。
【図２７】タ−ビン３の動力ロ−タ−６の役割図。
【図２８】タ−ビン２とタ−ビン３に働く力の関係図。
【図２９】ガスタ−ビンとして使用時のタ−ビン１の断面図。
【図３０】２９図以後の動力ロ−タ−２．補助ロ−タ−３の回転順次図。
【図３１】３０図以後の動力ロ−タ−２．補助ロ−タ−３の回転順次図。
【図３２】タ−ビン２の断面図。
【図３３】３１図以後の動力ロ−タ−２．補助ロ−タ−３の回転順次図。
【符号の説明】
１．ケ−シング。
２．タ−ビン１の動力ロ−タ−。
３．タ−ビン１の補助ロ−タ−。
４．タ−ビン２の動力ロ−タ−。
５．タ−ビン２の補助ロ−タ−。
６．タ−ビン３の動力ロ−タ−。
７．タ−ビン３の補助ロ−タ−。
８．タ−ビン４の動力ロ−タ−。
９．タ−ビン４の補助ロ−タ−。
１０．動力軸（動力ロ−タ−１．２．３．４．とギヤ−１３．１６．１７を結合している軸）。
１１．補助ロ−タ−軸（補助ロ−タ−３．５．とギヤ−１５を結合している軸）。
１２．補助ロ−タ−軸（補助ロ−タ−７．９．とギヤ−１６を結合している軸）。
１３．動力軸１０の回転を補助ロ−タ−３．５．へ伝えるギヤ−。
１４．動力軸１０の回転を補助ロ−タ−７．９．へ伝えるギヤ−。
１５．動力軸１０の回転を反対にして補助ロ−タ−３．５．へ伝えるギヤ−。
１６．動力軸１０の回転を反対にして補助ロ−タ−７．９．へ伝えるギヤ−。
１７．動力を外部へ取り出すギヤ−。
１８．タ−ビン１の流入口。
１９．タ−ビン２の流入口。
２０．タ−ビン３の流入口。
２１．タ−ビン４の流入口。
２２．タ−ビン１の排水口。
２３．タ−ビン２の排水口。
２４．タ−ビン３の排水口。
２５．タ−ビン４の排水口。
２６．堰。
２７．取水口。
２８．タ−ビンを固定する基礎。
２９．エア−抜き弁。
３０．タ−ビン１の燃焼室。
３１．タ−ビン１のメイン燃料ノズル。
３２．タ−ビン１の補助燃焼室。
３３．タ−ビン１の補助燃焼室用燃料ノズル。
３４．タ−ビン１の点火プラグ。
３５．タ−ビン１の補助燃焼室用エア−ノズル。
３６．タ−ビン１のメインエア−ノズル。
３７．タ−ビン１の排気口。
３８．タ−ビン２の燃焼室。
３９．タ−ビン２のメイン燃料ノズル。
４０．タ−ビン２の補助燃焼室。
４１．タ−ビン２の補助燃焼室用燃料ノズル。
４２．タ−ビン２の点火プラグ。
４３．タ−ビン２の補助燃焼室用エア−ノズル。
４４．タ−ビン２のメインエア−ノズル。
４５．タ−ビン２の排気口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
0004045546.tif 000004
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0004045546.tif 000017
【図１７】
0004045546.tif 000018
【図１８】
0004045546.tif 000019
【図１９】
0004045546.tif 000020
【図２０】
0004045546.tif 000021
【図２１】
0004045546.tif 000022
【図２２】
0004045546.tif 000023
【図２３】
0004045546.tif 000024
【図２４】
0004045546.tif 000025
【図２５】
0004045546.tif 000026
【図２６】
0004045546.tif 000027
【図２７】
0004045546.tif 000028
【図２８】
0004045546.tif 000029
【図２９】
0004045546.tif 000030
【図３０】
0004045546.tif 000031
【図３１】
0004045546.tif 000032
【図３２】
0004045546.tif 000033
【図３３】
0004045546.tif 000034