水車
【課題】 本発明は、水深と流水の向きに関わりなく、水中において効率の良い回転をする水車を提供することを目的としている。
【解決手段】 複数の支柱３と複数の軸支持体４とで枠組みし、水中部５Ａと水上部５Ｂとを有する水車櫓５を水底に設置し、水上部５Ｂに設けた台床７に配置した発電機８の回転軸に、上下の軸支持体４における軸受６に垂直に支持した水車主軸９を連結し、水中部５Ａにおける水車主軸９の周りに、水平の支持腕10を介して垂直の揚力型ブレード11を装着する。
【解決手段】 複数の支柱３と複数の軸支持体４とで枠組みし、水中部５Ａと水上部５Ｂとを有する水車櫓５を水底に設置し、水上部５Ｂに設けた台床７に配置した発電機８の回転軸に、上下の軸支持体４における軸受６に垂直に支持した水車主軸９を連結し、水中部５Ａにおける水車主軸９の周りに、水平の支持腕10を介して垂直の揚力型ブレード11を装着する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水車に係り、特に水深と水流の向きの変化にも関わりなく、水中で使用しうる水車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の水車には、羽根車の下部を流水に浸ける形式、羽根車の上に流水を投下して回転させる形式、縦軸の羽根車の横に落下水を投下する形式があり、また横軸水車を水中に没設するものもあり、これらは特許文献１及び２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２７４１４６号公報
【特許文献２】特開２００５−３５１１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来の水車は、陸上の流水を利用するものであるが、水深により水圧や水流の向きが変化する海流を利用するには構造的に難点がある。
また特許文献１及び２に記載のものは、抗力羽根の水車を水没させるもので、横軸に上下の抗力羽根を設け、上下の羽根に一定方向に流れる水流をあてるので、回転効率があがりにくいという難点がある。
本発明は、水深差や流水の方向にかかわらず、効率良く回転し得る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】
本発明の具体的な内容は次の通りである。
【０００６】
（１） 複数の支柱と複数の軸支持体とで枠組みして形成した、水中部と水上部とを有する水車櫓を水底に設置し、かつ水上部の上方に設けた台床に配置した発電機の回転軸に、上下の軸支持体における軸受に垂直に支持した水車主軸の上端を連結し、水中部における水車主軸の周りに、水平の支持腕を介して、垂直の揚力型ブレードを装着した水車。
【０００７】
（２） 前記水車櫓の支柱と軸支持体を、コンクリート製とした前記（1）に記載の水車。
【０００８】
（３） 前記揚力型ブレードの、水車主軸と対面する内側面は、前縁部における最大翼厚部から後縁へかけて、凸状に湾曲傾斜している前記（1）又は（2）に記載の水車。
【０００９】
（４） 前記揚力型ブレードの、最大翼厚部から後縁へかけての内外面に、細かな多数の凹部を連続形成した前記（1）〜（3）のいずれかに記載の水車。
【００１０】
（５） 前記揚力型ブレードの、上下端部にそれぞれ水車主軸の方向を向き、かつ支持腕の長手方向に対して、回転方向の後方向へ傾斜する傾斜部を形成した前記（1）〜（4）のいずれかに記載の水車。
【００１１】
（６） 前記軸支持体における軸受主部に、水車軸を支持する、セラミック環が嵌装されている前記（1）〜（5）のいずれかに記載の水車。
【００１２】
（７） 前記軸受のセラミック環と対応する水車軸は、セラミックの心軸である前記（1）〜（6）の何れかに記載の水車。
【００１３】
（８） 前記水車櫓、揚力型ブレード、支持腕など水没する部材の表面に、フッ化物樹脂被覆層を形成してある前記（1）〜（7）のいずれかに記載の水車。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、次のような効果が奏せられる。
【００１５】
前記（1）に記載の発明においては、水車櫓の水中部を水中に沈めて設置することにより、水中の揚力型ブレードが水流の変化に関わりなく回転し、水上部の台床上における発電機を駆動するので、水流が激しく変化する水中においても、効率良く発電する事ができる。台床が水面から離れているので、波浪にも発電機が濡れることはなく、台床上で発電機周りのメンテナンス作業が容易である。
ブレードを多段にすることにより、潮の干満のある海中において、水位と水流が変化しても、停止することがなく効率良く発電することができる。
【００１６】
前記（2）に記載の発明においては、水車櫓の支柱と軸支持体をコンクリート製としたので、水深があって強い水流の変化のある処においても、剛性の高い水車を設置することができる。
【００１７】
前記（3）に記載の発明においては、揚力型ブレードが、水車主軸と対面する内側面の前縁部に形成した最大翼厚部から、後縁へかけて凸状に湾曲傾斜しているので、内側面に沿って流動する水流は、高速となって内側から後縁遠心方へ流動し、揚力型ブレードの回転効率は、水流変化に関わりなく高められる。
【００１８】
前記（4）に記載の発明においては、揚力型ブレードの最大翼厚部から後縁へかけての側面に、細かな凹部を多数連続形成してあるため、凹部に細かな乱流が生じて水との摩擦抵抗が小さく、また後縁方向から水流を受ける時は、凹部が水流を受止めて、回転力は高められる。
【００１９】
前記（5）に記載の発明において、揚力型ブレードの上下端部に、それぞれ水車主軸の方で、かつ支持腕に対して回転方向の後方向へ傾斜する傾斜部を形成してあるので、回転時にブレードの内側面に沿って、上下方向へ拡散する水流は、傾斜部で抑止され、かつ回転後方向へ高速で流れるため、反動として回転効率は高められる。
【００２０】
前記（6）に記載の発明によると、水車主軸を支持する、軸支持体における軸受にセラミック環を内嵌してあるので摩耗が小さく、また塩水にも腐蝕しない。
【００２１】
前記（7）に記載の発明においては 軸受におけるセラミック環と対応する水車軸の心軸をセラミックとしたので、耐久性に優れている。
【００２２】
前記（８）に記載の発明においては、水車の水没する部材に表面にフッ化物樹脂被覆層が形成されているので、水中における貝等の付着繁殖が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る水車の実施例１を示す正面図である。
【図２】図１に示す水車の平面図である。
【図３】図１における軸支持体の斜視図である。
【図４】図３における軸受部の拡大平面図である。
【図５】図１における水車主軸と軸受部分の要部拡大縦断正面図である。
【図６】図１における軸支持体と支柱部分の要部拡大縦断正面図である。
【図７】図１における発電機部分の縦断正面図である。
【図８】図１における揚力型ブレードの正面図である。
【図９】図８における平面図である。
【図１０】本発明における揚力型ブレードの別の例を示す側面図である。
【図１１】図10におけるXI−XI線断面図である。
【図１２】本発明における揚力型ブレードの別の例を示す背面図である。
【図１３】図12の一部横断平面図である。
【図１４】本発明に係る水車の実施例２の正面図である。
【図１５】図14に示す水車の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下本発明を、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１において、水車１は、海や河川等の底に設置した基台２上に、ほぼ垂直の複数（図では４本）の支柱３を、上下の軸支持体４の間に配して櫓状に枠組みし、下部を水中部５Ａ、上部を水上部５Ｂとした水車櫓５を形成した。
【００２６】
上下の軸支持体４間における支柱３は短尺で、その上下端部に固着されているフランジ３Ａを介して、軸支持体４に固定されているが、長尺の支柱を使用するときは、軸支持体４の外側部を支柱で支持する。
【００２７】
水車１は、水中部５Ａが水中に没するようにして、水底に設置されている基台２に固定されており、基台２は、あらかじめ水底に埋設した長寸のアンカ２Ａ上に、安定よく支持されている。
【００２８】
上下の軸支持体４の中央部における軸受６に、垂直に支持された水車軸９に、水平に支持された複数の支持腕10に、それぞれ垂直の揚力型ブレード11が装着されている。
【００２９】
水流により水車１の揚力型ブレード11が回転する場合、一定の時間内において、流速により移動する水の質量が揚力型ブレード11に影響する。水車１の回転が高まることは、同時に揚力型ブレード11全体に、水の質量の運動力がかかることになる。
【００３０】
従って、揚力型ブレード11の受流面積が広ければ、水車１全体にかかる水力も大となり、水流の向きが変化することにより、水車１全体にかかる水力によって、水車１が揺動し、材質疲労を招き、ひいては破壊に至ることもある。特に、水深がある処では、上層よりも下層の水圧が高いので、水車１の上下で歪みが生じる。
【００３１】
そのため、水流による水車１全体の揺動を、出来る限り小とすることが必要である。図１、図２においては、水車櫓５の外側の４隅には、それぞれ下端が外向き傾斜する補強柱３Ｅを設けてある。４本の補強柱３Ｅの下端の間隔は、前記水中部５Ａの高さとほぼ同じ寸法とされ、水車櫓５の下部における横揺れに対する強度を高めてある。
【００３２】
これにより、支柱３をフランジ３Ａを介して軸支持体４に固定して、水車櫓５を高寸に形成しても、強い水流によって水車１が妄りに揺動する事はなく、また水車軸９の歪みも生じにくい。なお、水車櫓５や補強柱３Ｅには、図示を省略した筋交いが任意に設けられる。
【００３３】
また、図１における正面又は側面から水流を受けた場合に、補強柱３Ｅが水流の妨げになることはなく、また斜め方向から来る水流は、補強柱３Ｅが傾斜しているので、すり抜けて揚力型ブレード11に当ることになる。
【００３４】
水車櫓５の水中部５Ａの高さは、これを設置する場所における水深に合わせるもので、潮の干満のある海においては、満潮時における水深に合わせる。水上部５Ｂの上端の、高波にも濡れることのない位置に台床７を設けてある。
【００３５】
水車櫓５及び台床７は、金属の表面に、ＦＲＰなどの防錆皮膜を施したものからなっている。防錆皮膜には、牡蠣等の貝類の付着を防止する忌避剤を含ませてあるのがよい。水中部５Ａの周囲には、図示しない防塵網が張設されている。
防塵網は、例えば額縁状の枠に網を張り、スライド式に上方へ引上可能として、付着した塵埃の除去が容易となるようにされる。
【００３６】
台床７の上部には発電機８が配設されている。発電機８は図７に略示するように、発電部８Ａの上側に、回転軸８Ｂにより回転する回転部８Ｃを配置しいおり、回転軸８Ｂの下部は、水車櫓５における、横枠体４の軸受６に支持されている水車主軸９の上部に、図示しないクラッチを介して連結されている。図７中の符号８Ｄは発電コイル、８Ｅは発電コイル８Ｄに対応する磁石である。
【００３７】
図１に示す水中部５Ａにおいて、上下複数の軸支持体４における軸受６に支持されている１本の水車主軸９に、支持腕保持体９Ｂを介して水平に固定された複数の支持腕10の先端に、それぞれ垂直の揚力型ブレード11を装着し、これを上下に複数段状に配置してある。
【００３８】
上下の各揚力型ブレード11は、位相を異にし、全体として360度の均分位置に配置されている。すなわち、揚力型ブレード11が例えば３段であれば、上下におけるブレード11の位相を60度毎に変えてある。
【００３９】
揚力型ブレード11は、ポリプロピレン樹脂など、弾力性及び耐薬品性に優れた樹脂の成形体からなっている。揚力型ブレード11の最大翼厚部11Ｅ（図９）の翼厚は、弦長の15％〜25％程度としてある。揚力型ブレード11の表面には、貝や海藻の付着を防止する忌避剤を含む被膜（例えばフッ化物樹脂）を設けてある。
【００４０】
前記台床７の上面には、発電機８を囲むように蓋体12を設けてある。図１における符号13は蓄電池、14は船舶に対する警報灯、15は避雷針である。
前記蓋体12は、水車１が小型の場合には筐体とし、大型の場合には、人の入れる小屋状にする。蓋体12の上面には、図示しない太陽光発電パネルを張設してある。
【００４１】
図３は、軸支持体４の斜視図である。軸支持体４は、平面視で方形の外枠４Ａの内側に、平面＋字状に中桟４Ｂを固定し、中桟４Ｂの交差部に軸受６を設け、かつ４隅に、上下方向の嵌合孔４Ｃを設け、その周囲に複数のボルト孔４Ｄを設けたものである。
【００４２】
図４は、図３における軸受６部分を示す拡大平面図である。主部６Ｃの中央に嵌着した軸受環６Ａとして、セラミックを使用している。セラミックの軸受環６Ａの内周面には、複数の縦溝６Ｂを形成してあり、水車主軸９の回転時における摺接面積が小さく、摩擦抵抗が軽減されるようにしてある。縦溝６Ｂ内にはグリースなどの潤滑油が充填される。
【００４３】
図５は、軸受６と水車主軸９の心軸９Ｅとの関係を示す縦断正面図である。軸受６におけるセラミックの軸受環６Ａの内周面に設けた、多数の縦溝６Ｂから、軸受主部６Ｃの油壺６Ｅにかけて、油道６Ｄを形成してあり、縦溝６Ｂ部分に潤滑油が供給されている。
【００４４】
図５において、セラミックの軸受環６Ａには、セラミックの心軸９Ｅを、その上下端を突出させて嵌装し、心軸９Ｅの上下端部に、それぞれ上下の水車主軸９の端部を外嵌固定してある。図５において、軸受６の上下に突出する水車主軸９、９は、水圧の高い下部においては、上部よりも太径としてあり、高い水圧に耐えられるようにする。また屈曲しにくい中空の管体を使用する。
【００４５】
セラミックの心軸９Ｅの外周面には、図示しない螺旋状の溝を形成して、回転時の摺接面積を減少させるようにしてある。
水車主軸９の外面には、防錆用の合成樹脂被覆層９Ａを被着してある。被覆層９Ａには、貝の付着を防止する忌避剤（フッ化物、硫化物等）を含ませてある。
【００４６】
これによって、水車櫓５の水中部５Ａが水面下に没していても、水車主軸９は、軸受６部分においては、セラミックの心軸９Ｅがセラミックの軸受環６Ａに支持されているので、摩耗しにくく、塩水等による腐蝕も生じにくい。またセラミックの軸受環６Ａの内周面には、縦溝６Ｂを設けてあるため、摺接面積は小さく、回転抵抗も小さい。
【００４７】
図６は、水車櫓５における支柱３と、軸支持体４の外枠４Ａとの連結状態を示す、要部の一部縦断正面図である。外枠４Ａに設けた嵌合孔４Ｃに、連結ピン３Ｂが上下端部を突出させて嵌合し、この連結ピン３Ｂの上下端部に、上下から支柱３の端面に設けた整合孔３Ｆを嵌合し、上下の支柱３のフランジ３Ａ部分のボルト孔３Ｃと、外枠４Ａのボルト孔４Ｄとに、ボルト３Ｄを貫挿して締結してある。
【００４８】
図７は、発電機８部分の縦断正面図である。台床７は、ＦＲＰ製とするのがよい。発電機８の、発電部８Ａの中央部を貫通させた回転軸８Ｂの下端部を、水車主軸９に連結してあり、発電部８Ａの上部において、回転軸８Ｂに回転部８Ｃを固定してある。符号８Ｄは発電コイルであり、８Ｅは磁石である。発電機８には、図示を省略した水中ケーブル等を連結して、発電した電気を回収するようにしてある。
【００４９】
図８に示すように、水車主軸９には、揚力型ブレード11用の支持腕保持体９Ｂを固定してある。支持腕保持体９Ｂは円盤状として、上下に貫通するボルト孔９Ｃが複数設けられている。支持腕保持体９Ｂの上面に、水平の支持腕10の基端部をボルト９Ｄで固定してある。従って、水中においてボルト９Ｄを緩めて、支持腕10を支持腕保持体９Ｂから外すことにより、容易にブレード11の交換をすることができる。
【００５０】
揚力型ブレード11の翼長が短かい時には、支持腕10は１本でもよいが、長い時には、破損を防ぐために支持腕10を上下複数とする。製造時に揚力型ブレード11に支持腕10を固定するには、例えばブレード11に内外に貫通する取付孔（図示せず）を形成し、この取付孔に支持腕10の先端部を嵌合させて接着する。
【００５１】
支持腕10は、縦断面が上下対称のほぼ翼型をなし、板厚の厚い側を回転時の前方向に向け、その先端部に垂直の揚力型ブレード11を装着してある。揚力型ブレード11は、図９に示すように、水車主軸９と対向するその内側面11Ｃの前縁の近くに、最大翼厚部11Ｅを有し、それから後縁11Ｂへかけて、翼弦長方向に湾曲している。
【００５２】
そのため、揚力型ブレード11は、回転方向の前縁11Ａから後縁11Ｂへ至る外側面11Ｄよりも、内側面11Ｃの距離が長くなっている。
そのため、図９におけるＡ矢示の水流は、前縁11Ａから、外側面11Ｄと内側面11Ｃ側に分岐して、後縁11Ｂ方向へ流れた後、合流する。
【００５３】
この場合、図９で示す距離の長い内側面11Ｃに沿って流動するｂ矢示水流は、外側面に沿って流動するａ矢示流よりも高速となり、流体の圧力が低下するため、常圧のＢ矢示流が内側面11Ｃに集合して当り、揚力型ブレード11は回転方向へ押される。
【００５４】
揚力型ブレード11は、支持腕10を介して水車主軸９に固定されているため、後縁11Ｂ側から流体を受けると、揚力型ブレード11は回転方向の前方へ押されて回転する。揚力型ブレード11の回転に伴い、その前縁11Ａに当る水流は、コアンダ効果により内側面11Ｃ側に負圧を生じさせる。
【００５５】
水車主軸９を中心として回転する支持腕10の回転速度は、図９における点ｐ部分よりも、外側方の点ｑ部分の方が大である。そのため、点Ｐ付近を後方向へ流れるｐ矢示水流よりも、点Ｑ付近を後方向へ流れるｑ矢示水流の速度の方が速くなり、流体圧の差によってＣ矢示流が生じ、このＣ矢示流は、ｂ矢示流と合流して 揚力型ブレード11を回転させる。
【００５６】
図９において、Ｄ矢示流やＥ矢示流が揚力型ブレード11に当る場合には、この水流に押されて回転方向の前方へ回転する。
揚力型ブレード11は、軽量である場合には、回転速度が上りにくいので、合成樹脂材を使用するときには、前縁11Ａ内部に重錘を入れておくことが好ましい。
【００５７】
図１に示す水車１の水中部５Ａを、水流のある海中または河川、或いは用水路の水面Ｗ下に沈めて設置すると、揚力型ブレード11は、水流によって回転する。
水の質量は、空気のそれよりも遙かに大であるので、水流を揚力型ブレード11に受けて回転する水車主軸９のトルクは大きく、これによって駆動される発電機８の発電力は大きい。
【００５８】
水深が浅い場所では、水中部５Ａにおける揚力型ブレード11は、段状に装着しなくてもよく、また水深が深い場所では、水深に合わせて、揚力型ブレード11の段数を増加させるのがよい。
【００５９】
この揚力型ブレード11は、何れの方向から水流を受けても、同じ方向へ回転するので、海中においては、上潮時にも引潮時にも、同じ方向へ回転して、ロスを生じることはない。
【００６０】
図１０は、揚力型ブレード11の別の例の一部を示す内側面図、図１１は、図１０におけるXI−XI線断面図である。前例と同じ部材には、同じ符号を付して説明を省略する。
【００６１】
この揚力型ブレード11においては、最大翼厚部11Ｅの部位から後縁11Ｂへかけて、表面に、多数の細かな凹部11Ｆを形成してある。図においては、前部が深く、後部は次第に浅い鱗状としてあるが、形状は任意である。
【００６２】
図１１において、前縁11Ａから後縁11Ｂへ水流が移動する過程において、凹部11Ｆでは、流体の粘性により凹の深い部分に入る水の乱流が生じ、前縁11Ａ方向からの流動水は、その「乱流」の表面を滑るので、水の抵抗は小さくなる。
また後縁11Ｂの方向から流水が来る場合、この凹部11Ｆの深い部分は鈎の作用をし、揚力型ブレード11を押して回転効率を高める。
【００６３】
図１２は、揚力型ブレード11の別の例を示す背面図、図１３は、その平面図である。前例と同じ部位には、同じ符号を付して説明を省略する。
図１３において、揚力型ブレード11の前縁11Ａは、後縁11Ｂの回転軌跡Ｔの半径よりも、回転半径を短かく設定してある。
【００６４】
そのため、揚力型ブレード11の上下翼端部に、翼長のほぼ15％〜20％相当の位置を基点とし、水車主軸９方向に傾斜する傾斜部11Ｇは、その先端部が支持腕10の長手方向に対して、５度〜10度後縁11ＢのＸ矢示方向へ向き、この傾斜部11Ｇの内面に沿う水流は、Ｇ矢示方向へ通過し、その反動として、揚力型ブレード11の回転効率は高められる。
【００６５】
図１３において、Ａ矢示流が前縁11Ａに当ると、揚力型ブレード11の内外面に沿って分岐し、前縁11Ａの部分で、流体は圧縮を受けて水圧が高まる。
従って、最大翼厚部11Ｅを通過すると、常圧の後縁11Ｂ方向へ速度を高め、かつ水圧が低下して通過し、後縁11Ｂで合流して水圧を高め、その反動として揚力型ブレード11を前縁11Ａ方向へ押出す。
【００６６】
また、最大翼厚部11Ｅから後縁11Ｂへかけて負圧になると、周囲から常圧流が押し寄せて、揚力型ブレード11は前縁11Ａ方向へ押出される。傾斜部11Ｇにおいても同様の作用が生じる。傾斜部11Ｇの先端部11ｇは、最大翼厚部11Ｅよりも回転半径が短かいため、半径の差によって、最大翼厚部11Ｅよりも、傾斜部11Ｇの先端部11ｇの回転速度は低い。
【００６７】
そのため、最大翼厚部11Ｅから後縁11Ｂへかけて通過する水流の速度よりも、傾斜部11Ｇに沿って、後縁11Ｂ方向へ通過する水流の速度は低く、水圧は高くなる。従って、傾斜部11Ｇに沿う水流は、水圧の低い内側面11Ｃの方へ移動し、この傾斜部11Ｇに他域から水流が入り込む。
【００６８】
回転に伴い支持腕10においては、水車主軸９寄りの位置よりも、遠心にある揚力型ブレード11寄りの位置の方が回転速度が早く、これに沿う相対流の水圧は、揚力型ブレード11寄りの位置の方が低下するため、支持腕10に沿う相対流は遠心方向へ移動する。同様に、揚力型ブレード11の回転により、最大翼厚部11Ｅから後縁11Ｂへかけて生じる負圧により、内部の水流は遠心方向へ吸引される。
【００６９】
その結果、揚力型ブレード11の回転軌跡Ｔよりも内側の水流は、時計回り方向に渦を巻いて遠心方向へ移動して、揚力型ブレード11の内側面に当り、上下方向へ移動し、傾斜部11Ｇで抑止され、傾斜部11Ｇの内側面に沿って、上下の斜め内側Ｇ矢示方向へ抜け、その反動で、揚力型ブレード11の回転効率は高まる。
【実施例２】
【００７０】
図１４は、水車の実施例２を示す正面図である。前例と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。実施例２においては、支柱３を鉄筋コンクリート柱としてある。これによって、水深があり、水流の変化が強い場所においても、剛性の高い水車１を設置することができる。
【００７１】
図１５において支柱３は、根本において２叉としてあるが、太い電柱状の支柱３を２本並立してもよい。この場合、軸支持体４の外枠４Ａを、鉄筋コンクリート等として、支柱３に固定することにより、剛性を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
水車櫓の水中部を高寸とすることにより、水深の深い場所に設置し、かつ揚力型ブレードを複数段状に装着することができるので、潮の干満のある水域においても、水流を効率良く利用する水力発電機として広く利用できる。
【符号の説明】
【００７３】
１．水車
２．基台
３．支柱
３Ａ．フランジ
３Ｂ．連結ピン
３Ｃ．ボルト孔
３Ｄ．ボルト
３Ｅ．補強柱
３Ｆ．整合孔
４．軸支持体
４Ａ．外枠
４Ｂ．内桟
４Ｃ．嵌合孔
４Ｄ．ボルト孔
５．水車櫓
５Ａ．水中部
５Ｂ．水上部
６．軸受
６Ａ．セラミックの軸受環
６Ｂ．縦溝
６Ｃ．主部
６Ｄ．油道
６Ｅ．油壺
７．台床
７Ａ．手摺
８．発電機
８Ａ．発電部
８Ｂ．回転部
８Ｃ．回転軸
８Ｄ．発電コイル
８Ｅ．磁石
９．水車主軸
９Ａ．被覆層
９Ｂ．支持腕保持体
９Ｃ．ボルト孔
９Ｄ．ボルト
９Ｅ．心軸
１０．支持腕
１１．揚力型ブレード
１１Ａ．前縁
１１Ｂ．後縁
１１Ｃ．内側面
１１Ｄ．外側面
１１Ｅ．最大翼厚部
１１Ｆ．凹部
１１Ｇ．傾斜部
１１ｇ．先端
１２．蓋体
１３．蓄電池
１４．警報灯
１５．避雷針
１６．デッキ
１７．階段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水車に係り、特に水深と水流の向きの変化にも関わりなく、水中で使用しうる水車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の水車には、羽根車の下部を流水に浸ける形式、羽根車の上に流水を投下して回転させる形式、縦軸の羽根車の横に落下水を投下する形式があり、また横軸水車を水中に没設するものもあり、これらは特許文献１及び２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２７４１４６号公報
【特許文献２】特開２００５−３５１１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来の水車は、陸上の流水を利用するものであるが、水深により水圧や水流の向きが変化する海流を利用するには構造的に難点がある。
また特許文献１及び２に記載のものは、抗力羽根の水車を水没させるもので、横軸に上下の抗力羽根を設け、上下の羽根に一定方向に流れる水流をあてるので、回転効率があがりにくいという難点がある。
本発明は、水深差や流水の方向にかかわらず、効率良く回転し得る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】
本発明の具体的な内容は次の通りである。
【０００６】
（１） 複数の支柱と複数の軸支持体とで枠組みして形成した、水中部と水上部とを有する水車櫓を水底に設置し、かつ水上部の上方に設けた台床に配置した発電機の回転軸に、上下の軸支持体における軸受に垂直に支持した水車主軸の上端を連結し、水中部における水車主軸の周りに、水平の支持腕を介して、垂直の揚力型ブレードを装着した水車。
【０００７】
（２） 前記水車櫓の支柱と軸支持体を、コンクリート製とした前記（1）に記載の水車。
【０００８】
（３） 前記揚力型ブレードの、水車主軸と対面する内側面は、前縁部における最大翼厚部から後縁へかけて、凸状に湾曲傾斜している前記（1）又は（2）に記載の水車。
【０００９】
（４） 前記揚力型ブレードの、最大翼厚部から後縁へかけての内外面に、細かな多数の凹部を連続形成した前記（1）〜（3）のいずれかに記載の水車。
【００１０】
（５） 前記揚力型ブレードの、上下端部にそれぞれ水車主軸の方向を向き、かつ支持腕の長手方向に対して、回転方向の後方向へ傾斜する傾斜部を形成した前記（1）〜（4）のいずれかに記載の水車。
【００１１】
（６） 前記軸支持体における軸受主部に、水車軸を支持する、セラミック環が嵌装されている前記（1）〜（5）のいずれかに記載の水車。
【００１２】
（７） 前記軸受のセラミック環と対応する水車軸は、セラミックの心軸である前記（1）〜（6）の何れかに記載の水車。
【００１３】
（８） 前記水車櫓、揚力型ブレード、支持腕など水没する部材の表面に、フッ化物樹脂被覆層を形成してある前記（1）〜（7）のいずれかに記載の水車。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、次のような効果が奏せられる。
【００１５】
前記（1）に記載の発明においては、水車櫓の水中部を水中に沈めて設置することにより、水中の揚力型ブレードが水流の変化に関わりなく回転し、水上部の台床上における発電機を駆動するので、水流が激しく変化する水中においても、効率良く発電する事ができる。台床が水面から離れているので、波浪にも発電機が濡れることはなく、台床上で発電機周りのメンテナンス作業が容易である。
ブレードを多段にすることにより、潮の干満のある海中において、水位と水流が変化しても、停止することがなく効率良く発電することができる。
【００１６】
前記（2）に記載の発明においては、水車櫓の支柱と軸支持体をコンクリート製としたので、水深があって強い水流の変化のある処においても、剛性の高い水車を設置することができる。
【００１７】
前記（3）に記載の発明においては、揚力型ブレードが、水車主軸と対面する内側面の前縁部に形成した最大翼厚部から、後縁へかけて凸状に湾曲傾斜しているので、内側面に沿って流動する水流は、高速となって内側から後縁遠心方へ流動し、揚力型ブレードの回転効率は、水流変化に関わりなく高められる。
【００１８】
前記（4）に記載の発明においては、揚力型ブレードの最大翼厚部から後縁へかけての側面に、細かな凹部を多数連続形成してあるため、凹部に細かな乱流が生じて水との摩擦抵抗が小さく、また後縁方向から水流を受ける時は、凹部が水流を受止めて、回転力は高められる。
【００１９】
前記（5）に記載の発明において、揚力型ブレードの上下端部に、それぞれ水車主軸の方で、かつ支持腕に対して回転方向の後方向へ傾斜する傾斜部を形成してあるので、回転時にブレードの内側面に沿って、上下方向へ拡散する水流は、傾斜部で抑止され、かつ回転後方向へ高速で流れるため、反動として回転効率は高められる。
【００２０】
前記（6）に記載の発明によると、水車主軸を支持する、軸支持体における軸受にセラミック環を内嵌してあるので摩耗が小さく、また塩水にも腐蝕しない。
【００２１】
前記（7）に記載の発明においては 軸受におけるセラミック環と対応する水車軸の心軸をセラミックとしたので、耐久性に優れている。
【００２２】
前記（８）に記載の発明においては、水車の水没する部材に表面にフッ化物樹脂被覆層が形成されているので、水中における貝等の付着繁殖が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る水車の実施例１を示す正面図である。
【図２】図１に示す水車の平面図である。
【図３】図１における軸支持体の斜視図である。
【図４】図３における軸受部の拡大平面図である。
【図５】図１における水車主軸と軸受部分の要部拡大縦断正面図である。
【図６】図１における軸支持体と支柱部分の要部拡大縦断正面図である。
【図７】図１における発電機部分の縦断正面図である。
【図８】図１における揚力型ブレードの正面図である。
【図９】図８における平面図である。
【図１０】本発明における揚力型ブレードの別の例を示す側面図である。
【図１１】図10におけるXI−XI線断面図である。
【図１２】本発明における揚力型ブレードの別の例を示す背面図である。
【図１３】図12の一部横断平面図である。
【図１４】本発明に係る水車の実施例２の正面図である。
【図１５】図14に示す水車の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下本発明を、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１において、水車１は、海や河川等の底に設置した基台２上に、ほぼ垂直の複数（図では４本）の支柱３を、上下の軸支持体４の間に配して櫓状に枠組みし、下部を水中部５Ａ、上部を水上部５Ｂとした水車櫓５を形成した。
【００２６】
上下の軸支持体４間における支柱３は短尺で、その上下端部に固着されているフランジ３Ａを介して、軸支持体４に固定されているが、長尺の支柱を使用するときは、軸支持体４の外側部を支柱で支持する。
【００２７】
水車１は、水中部５Ａが水中に没するようにして、水底に設置されている基台２に固定されており、基台２は、あらかじめ水底に埋設した長寸のアンカ２Ａ上に、安定よく支持されている。
【００２８】
上下の軸支持体４の中央部における軸受６に、垂直に支持された水車軸９に、水平に支持された複数の支持腕10に、それぞれ垂直の揚力型ブレード11が装着されている。
【００２９】
水流により水車１の揚力型ブレード11が回転する場合、一定の時間内において、流速により移動する水の質量が揚力型ブレード11に影響する。水車１の回転が高まることは、同時に揚力型ブレード11全体に、水の質量の運動力がかかることになる。
【００３０】
従って、揚力型ブレード11の受流面積が広ければ、水車１全体にかかる水力も大となり、水流の向きが変化することにより、水車１全体にかかる水力によって、水車１が揺動し、材質疲労を招き、ひいては破壊に至ることもある。特に、水深がある処では、上層よりも下層の水圧が高いので、水車１の上下で歪みが生じる。
【００３１】
そのため、水流による水車１全体の揺動を、出来る限り小とすることが必要である。図１、図２においては、水車櫓５の外側の４隅には、それぞれ下端が外向き傾斜する補強柱３Ｅを設けてある。４本の補強柱３Ｅの下端の間隔は、前記水中部５Ａの高さとほぼ同じ寸法とされ、水車櫓５の下部における横揺れに対する強度を高めてある。
【００３２】
これにより、支柱３をフランジ３Ａを介して軸支持体４に固定して、水車櫓５を高寸に形成しても、強い水流によって水車１が妄りに揺動する事はなく、また水車軸９の歪みも生じにくい。なお、水車櫓５や補強柱３Ｅには、図示を省略した筋交いが任意に設けられる。
【００３３】
また、図１における正面又は側面から水流を受けた場合に、補強柱３Ｅが水流の妨げになることはなく、また斜め方向から来る水流は、補強柱３Ｅが傾斜しているので、すり抜けて揚力型ブレード11に当ることになる。
【００３４】
水車櫓５の水中部５Ａの高さは、これを設置する場所における水深に合わせるもので、潮の干満のある海においては、満潮時における水深に合わせる。水上部５Ｂの上端の、高波にも濡れることのない位置に台床７を設けてある。
【００３５】
水車櫓５及び台床７は、金属の表面に、ＦＲＰなどの防錆皮膜を施したものからなっている。防錆皮膜には、牡蠣等の貝類の付着を防止する忌避剤を含ませてあるのがよい。水中部５Ａの周囲には、図示しない防塵網が張設されている。
防塵網は、例えば額縁状の枠に網を張り、スライド式に上方へ引上可能として、付着した塵埃の除去が容易となるようにされる。
【００３６】
台床７の上部には発電機８が配設されている。発電機８は図７に略示するように、発電部８Ａの上側に、回転軸８Ｂにより回転する回転部８Ｃを配置しいおり、回転軸８Ｂの下部は、水車櫓５における、横枠体４の軸受６に支持されている水車主軸９の上部に、図示しないクラッチを介して連結されている。図７中の符号８Ｄは発電コイル、８Ｅは発電コイル８Ｄに対応する磁石である。
【００３７】
図１に示す水中部５Ａにおいて、上下複数の軸支持体４における軸受６に支持されている１本の水車主軸９に、支持腕保持体９Ｂを介して水平に固定された複数の支持腕10の先端に、それぞれ垂直の揚力型ブレード11を装着し、これを上下に複数段状に配置してある。
【００３８】
上下の各揚力型ブレード11は、位相を異にし、全体として360度の均分位置に配置されている。すなわち、揚力型ブレード11が例えば３段であれば、上下におけるブレード11の位相を60度毎に変えてある。
【００３９】
揚力型ブレード11は、ポリプロピレン樹脂など、弾力性及び耐薬品性に優れた樹脂の成形体からなっている。揚力型ブレード11の最大翼厚部11Ｅ（図９）の翼厚は、弦長の15％〜25％程度としてある。揚力型ブレード11の表面には、貝や海藻の付着を防止する忌避剤を含む被膜（例えばフッ化物樹脂）を設けてある。
【００４０】
前記台床７の上面には、発電機８を囲むように蓋体12を設けてある。図１における符号13は蓄電池、14は船舶に対する警報灯、15は避雷針である。
前記蓋体12は、水車１が小型の場合には筐体とし、大型の場合には、人の入れる小屋状にする。蓋体12の上面には、図示しない太陽光発電パネルを張設してある。
【００４１】
図３は、軸支持体４の斜視図である。軸支持体４は、平面視で方形の外枠４Ａの内側に、平面＋字状に中桟４Ｂを固定し、中桟４Ｂの交差部に軸受６を設け、かつ４隅に、上下方向の嵌合孔４Ｃを設け、その周囲に複数のボルト孔４Ｄを設けたものである。
【００４２】
図４は、図３における軸受６部分を示す拡大平面図である。主部６Ｃの中央に嵌着した軸受環６Ａとして、セラミックを使用している。セラミックの軸受環６Ａの内周面には、複数の縦溝６Ｂを形成してあり、水車主軸９の回転時における摺接面積が小さく、摩擦抵抗が軽減されるようにしてある。縦溝６Ｂ内にはグリースなどの潤滑油が充填される。
【００４３】
図５は、軸受６と水車主軸９の心軸９Ｅとの関係を示す縦断正面図である。軸受６におけるセラミックの軸受環６Ａの内周面に設けた、多数の縦溝６Ｂから、軸受主部６Ｃの油壺６Ｅにかけて、油道６Ｄを形成してあり、縦溝６Ｂ部分に潤滑油が供給されている。
【００４４】
図５において、セラミックの軸受環６Ａには、セラミックの心軸９Ｅを、その上下端を突出させて嵌装し、心軸９Ｅの上下端部に、それぞれ上下の水車主軸９の端部を外嵌固定してある。図５において、軸受６の上下に突出する水車主軸９、９は、水圧の高い下部においては、上部よりも太径としてあり、高い水圧に耐えられるようにする。また屈曲しにくい中空の管体を使用する。
【００４５】
セラミックの心軸９Ｅの外周面には、図示しない螺旋状の溝を形成して、回転時の摺接面積を減少させるようにしてある。
水車主軸９の外面には、防錆用の合成樹脂被覆層９Ａを被着してある。被覆層９Ａには、貝の付着を防止する忌避剤（フッ化物、硫化物等）を含ませてある。
【００４６】
これによって、水車櫓５の水中部５Ａが水面下に没していても、水車主軸９は、軸受６部分においては、セラミックの心軸９Ｅがセラミックの軸受環６Ａに支持されているので、摩耗しにくく、塩水等による腐蝕も生じにくい。またセラミックの軸受環６Ａの内周面には、縦溝６Ｂを設けてあるため、摺接面積は小さく、回転抵抗も小さい。
【００４７】
図６は、水車櫓５における支柱３と、軸支持体４の外枠４Ａとの連結状態を示す、要部の一部縦断正面図である。外枠４Ａに設けた嵌合孔４Ｃに、連結ピン３Ｂが上下端部を突出させて嵌合し、この連結ピン３Ｂの上下端部に、上下から支柱３の端面に設けた整合孔３Ｆを嵌合し、上下の支柱３のフランジ３Ａ部分のボルト孔３Ｃと、外枠４Ａのボルト孔４Ｄとに、ボルト３Ｄを貫挿して締結してある。
【００４８】
図７は、発電機８部分の縦断正面図である。台床７は、ＦＲＰ製とするのがよい。発電機８の、発電部８Ａの中央部を貫通させた回転軸８Ｂの下端部を、水車主軸９に連結してあり、発電部８Ａの上部において、回転軸８Ｂに回転部８Ｃを固定してある。符号８Ｄは発電コイルであり、８Ｅは磁石である。発電機８には、図示を省略した水中ケーブル等を連結して、発電した電気を回収するようにしてある。
【００４９】
図８に示すように、水車主軸９には、揚力型ブレード11用の支持腕保持体９Ｂを固定してある。支持腕保持体９Ｂは円盤状として、上下に貫通するボルト孔９Ｃが複数設けられている。支持腕保持体９Ｂの上面に、水平の支持腕10の基端部をボルト９Ｄで固定してある。従って、水中においてボルト９Ｄを緩めて、支持腕10を支持腕保持体９Ｂから外すことにより、容易にブレード11の交換をすることができる。
【００５０】
揚力型ブレード11の翼長が短かい時には、支持腕10は１本でもよいが、長い時には、破損を防ぐために支持腕10を上下複数とする。製造時に揚力型ブレード11に支持腕10を固定するには、例えばブレード11に内外に貫通する取付孔（図示せず）を形成し、この取付孔に支持腕10の先端部を嵌合させて接着する。
【００５１】
支持腕10は、縦断面が上下対称のほぼ翼型をなし、板厚の厚い側を回転時の前方向に向け、その先端部に垂直の揚力型ブレード11を装着してある。揚力型ブレード11は、図９に示すように、水車主軸９と対向するその内側面11Ｃの前縁の近くに、最大翼厚部11Ｅを有し、それから後縁11Ｂへかけて、翼弦長方向に湾曲している。
【００５２】
そのため、揚力型ブレード11は、回転方向の前縁11Ａから後縁11Ｂへ至る外側面11Ｄよりも、内側面11Ｃの距離が長くなっている。
そのため、図９におけるＡ矢示の水流は、前縁11Ａから、外側面11Ｄと内側面11Ｃ側に分岐して、後縁11Ｂ方向へ流れた後、合流する。
【００５３】
この場合、図９で示す距離の長い内側面11Ｃに沿って流動するｂ矢示水流は、外側面に沿って流動するａ矢示流よりも高速となり、流体の圧力が低下するため、常圧のＢ矢示流が内側面11Ｃに集合して当り、揚力型ブレード11は回転方向へ押される。
【００５４】
揚力型ブレード11は、支持腕10を介して水車主軸９に固定されているため、後縁11Ｂ側から流体を受けると、揚力型ブレード11は回転方向の前方へ押されて回転する。揚力型ブレード11の回転に伴い、その前縁11Ａに当る水流は、コアンダ効果により内側面11Ｃ側に負圧を生じさせる。
【００５５】
水車主軸９を中心として回転する支持腕10の回転速度は、図９における点ｐ部分よりも、外側方の点ｑ部分の方が大である。そのため、点Ｐ付近を後方向へ流れるｐ矢示水流よりも、点Ｑ付近を後方向へ流れるｑ矢示水流の速度の方が速くなり、流体圧の差によってＣ矢示流が生じ、このＣ矢示流は、ｂ矢示流と合流して 揚力型ブレード11を回転させる。
【００５６】
図９において、Ｄ矢示流やＥ矢示流が揚力型ブレード11に当る場合には、この水流に押されて回転方向の前方へ回転する。
揚力型ブレード11は、軽量である場合には、回転速度が上りにくいので、合成樹脂材を使用するときには、前縁11Ａ内部に重錘を入れておくことが好ましい。
【００５７】
図１に示す水車１の水中部５Ａを、水流のある海中または河川、或いは用水路の水面Ｗ下に沈めて設置すると、揚力型ブレード11は、水流によって回転する。
水の質量は、空気のそれよりも遙かに大であるので、水流を揚力型ブレード11に受けて回転する水車主軸９のトルクは大きく、これによって駆動される発電機８の発電力は大きい。
【００５８】
水深が浅い場所では、水中部５Ａにおける揚力型ブレード11は、段状に装着しなくてもよく、また水深が深い場所では、水深に合わせて、揚力型ブレード11の段数を増加させるのがよい。
【００５９】
この揚力型ブレード11は、何れの方向から水流を受けても、同じ方向へ回転するので、海中においては、上潮時にも引潮時にも、同じ方向へ回転して、ロスを生じることはない。
【００６０】
図１０は、揚力型ブレード11の別の例の一部を示す内側面図、図１１は、図１０におけるXI−XI線断面図である。前例と同じ部材には、同じ符号を付して説明を省略する。
【００６１】
この揚力型ブレード11においては、最大翼厚部11Ｅの部位から後縁11Ｂへかけて、表面に、多数の細かな凹部11Ｆを形成してある。図においては、前部が深く、後部は次第に浅い鱗状としてあるが、形状は任意である。
【００６２】
図１１において、前縁11Ａから後縁11Ｂへ水流が移動する過程において、凹部11Ｆでは、流体の粘性により凹の深い部分に入る水の乱流が生じ、前縁11Ａ方向からの流動水は、その「乱流」の表面を滑るので、水の抵抗は小さくなる。
また後縁11Ｂの方向から流水が来る場合、この凹部11Ｆの深い部分は鈎の作用をし、揚力型ブレード11を押して回転効率を高める。
【００６３】
図１２は、揚力型ブレード11の別の例を示す背面図、図１３は、その平面図である。前例と同じ部位には、同じ符号を付して説明を省略する。
図１３において、揚力型ブレード11の前縁11Ａは、後縁11Ｂの回転軌跡Ｔの半径よりも、回転半径を短かく設定してある。
【００６４】
そのため、揚力型ブレード11の上下翼端部に、翼長のほぼ15％〜20％相当の位置を基点とし、水車主軸９方向に傾斜する傾斜部11Ｇは、その先端部が支持腕10の長手方向に対して、５度〜10度後縁11ＢのＸ矢示方向へ向き、この傾斜部11Ｇの内面に沿う水流は、Ｇ矢示方向へ通過し、その反動として、揚力型ブレード11の回転効率は高められる。
【００６５】
図１３において、Ａ矢示流が前縁11Ａに当ると、揚力型ブレード11の内外面に沿って分岐し、前縁11Ａの部分で、流体は圧縮を受けて水圧が高まる。
従って、最大翼厚部11Ｅを通過すると、常圧の後縁11Ｂ方向へ速度を高め、かつ水圧が低下して通過し、後縁11Ｂで合流して水圧を高め、その反動として揚力型ブレード11を前縁11Ａ方向へ押出す。
【００６６】
また、最大翼厚部11Ｅから後縁11Ｂへかけて負圧になると、周囲から常圧流が押し寄せて、揚力型ブレード11は前縁11Ａ方向へ押出される。傾斜部11Ｇにおいても同様の作用が生じる。傾斜部11Ｇの先端部11ｇは、最大翼厚部11Ｅよりも回転半径が短かいため、半径の差によって、最大翼厚部11Ｅよりも、傾斜部11Ｇの先端部11ｇの回転速度は低い。
【００６７】
そのため、最大翼厚部11Ｅから後縁11Ｂへかけて通過する水流の速度よりも、傾斜部11Ｇに沿って、後縁11Ｂ方向へ通過する水流の速度は低く、水圧は高くなる。従って、傾斜部11Ｇに沿う水流は、水圧の低い内側面11Ｃの方へ移動し、この傾斜部11Ｇに他域から水流が入り込む。
【００６８】
回転に伴い支持腕10においては、水車主軸９寄りの位置よりも、遠心にある揚力型ブレード11寄りの位置の方が回転速度が早く、これに沿う相対流の水圧は、揚力型ブレード11寄りの位置の方が低下するため、支持腕10に沿う相対流は遠心方向へ移動する。同様に、揚力型ブレード11の回転により、最大翼厚部11Ｅから後縁11Ｂへかけて生じる負圧により、内部の水流は遠心方向へ吸引される。
【００６９】
その結果、揚力型ブレード11の回転軌跡Ｔよりも内側の水流は、時計回り方向に渦を巻いて遠心方向へ移動して、揚力型ブレード11の内側面に当り、上下方向へ移動し、傾斜部11Ｇで抑止され、傾斜部11Ｇの内側面に沿って、上下の斜め内側Ｇ矢示方向へ抜け、その反動で、揚力型ブレード11の回転効率は高まる。
【実施例２】
【００７０】
図１４は、水車の実施例２を示す正面図である。前例と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。実施例２においては、支柱３を鉄筋コンクリート柱としてある。これによって、水深があり、水流の変化が強い場所においても、剛性の高い水車１を設置することができる。
【００７１】
図１５において支柱３は、根本において２叉としてあるが、太い電柱状の支柱３を２本並立してもよい。この場合、軸支持体４の外枠４Ａを、鉄筋コンクリート等として、支柱３に固定することにより、剛性を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
水車櫓の水中部を高寸とすることにより、水深の深い場所に設置し、かつ揚力型ブレードを複数段状に装着することができるので、潮の干満のある水域においても、水流を効率良く利用する水力発電機として広く利用できる。
【符号の説明】
【００７３】
１．水車
２．基台
３．支柱
３Ａ．フランジ
３Ｂ．連結ピン
３Ｃ．ボルト孔
３Ｄ．ボルト
３Ｅ．補強柱
３Ｆ．整合孔
４．軸支持体
４Ａ．外枠
４Ｂ．内桟
４Ｃ．嵌合孔
４Ｄ．ボルト孔
５．水車櫓
５Ａ．水中部
５Ｂ．水上部
６．軸受
６Ａ．セラミックの軸受環
６Ｂ．縦溝
６Ｃ．主部
６Ｄ．油道
６Ｅ．油壺
７．台床
７Ａ．手摺
８．発電機
８Ａ．発電部
８Ｂ．回転部
８Ｃ．回転軸
８Ｄ．発電コイル
８Ｅ．磁石
９．水車主軸
９Ａ．被覆層
９Ｂ．支持腕保持体
９Ｃ．ボルト孔
９Ｄ．ボルト
９Ｅ．心軸
１０．支持腕
１１．揚力型ブレード
１１Ａ．前縁
１１Ｂ．後縁
１１Ｃ．内側面
１１Ｄ．外側面
１１Ｅ．最大翼厚部
１１Ｆ．凹部
１１Ｇ．傾斜部
１１ｇ．先端
１２．蓋体
１３．蓄電池
１４．警報灯
１５．避雷針
１６．デッキ
１７．階段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の支柱と複数の軸支持体とで枠組みして形成した、水中部と水上部とを有する水車櫓を水底に設置し、かつ水上部の上方に設けた台床に配置した発電機の回転軸に、軸支持体における軸受に垂直に支持した水車主軸の上端を連結し、水中部における水車主軸の周りに、水平の支持腕を介して、垂直の揚力型ブレードを装着したことを特徴とする水車。
【請求項２】
前記水車櫓の支柱と軸支持体を、コンクリート製としたことを特徴とする請求項１に記載の水車。
【請求項３】
前記揚力型ブレードの、水車主軸と対面する内側面は、前縁部における最大翼厚部から後縁へかけて、突状に湾曲傾斜していることを特徴とする請求項１又は２に記載の水車。
【請求項４】
前記揚力型ブレードの、最大翼厚部から後縁へかけての内外面に、細かい凹部を多数連続形成してあることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の水車。
【請求項５】
前記揚力型ブレードの、上下端部に、それぞれ水車主軸の方向を向き、かつ支持腕の長手方向に対して、回転方向の後方向へ傾斜する傾斜部を形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の水車。
【請求項６】
前記軸支持体における軸受主部に、水車軸を支持する、セラミックの軸受環が嵌装されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の水車。
【請求項７】
前記軸受のセラミックの軸受環と対応する水車軸は、セラミックの心軸であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の水車。
【請求項８】
前記水車櫓、揚力型ブレード、支持腕など水没する部材の表面に、フッ化物樹脂被覆層を形成してあることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の水車。
【請求項１】
複数の支柱と複数の軸支持体とで枠組みして形成した、水中部と水上部とを有する水車櫓を水底に設置し、かつ水上部の上方に設けた台床に配置した発電機の回転軸に、軸支持体における軸受に垂直に支持した水車主軸の上端を連結し、水中部における水車主軸の周りに、水平の支持腕を介して、垂直の揚力型ブレードを装着したことを特徴とする水車。
【請求項２】
前記水車櫓の支柱と軸支持体を、コンクリート製としたことを特徴とする請求項１に記載の水車。
【請求項３】
前記揚力型ブレードの、水車主軸と対面する内側面は、前縁部における最大翼厚部から後縁へかけて、突状に湾曲傾斜していることを特徴とする請求項１又は２に記載の水車。
【請求項４】
前記揚力型ブレードの、最大翼厚部から後縁へかけての内外面に、細かい凹部を多数連続形成してあることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の水車。
【請求項５】
前記揚力型ブレードの、上下端部に、それぞれ水車主軸の方向を向き、かつ支持腕の長手方向に対して、回転方向の後方向へ傾斜する傾斜部を形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の水車。
【請求項６】
前記軸支持体における軸受主部に、水車軸を支持する、セラミックの軸受環が嵌装されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の水車。
【請求項７】
前記軸受のセラミックの軸受環と対応する水車軸は、セラミックの心軸であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の水車。
【請求項８】
前記水車櫓、揚力型ブレード、支持腕など水没する部材の表面に、フッ化物樹脂被覆層を形成してあることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の水車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１８４７４６（Ｐ２０１２−１８４７４６Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４９７９３（Ｐ２０１１−４９７９３）
【出願日】平成２３年３月８日（２０１１．３．８）
【出願人】（３１００２３４６１）株式会社ベルシオン (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月８日（２０１１．３．８）
【出願人】（３１００２３４６１）株式会社ベルシオン (6)
【Ｆターム（参考）】
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