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JP2017036708A - Impeller - Google Patents

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JP2017036708A
JP2017036708A JP2015158570A JP2015158570A JP2017036708A JP 2017036708 A JP2017036708 A JP 2017036708A JP 2015158570 A JP2015158570 A JP 2015158570A JP 2015158570 A JP2015158570 A JP 2015158570A JP 2017036708 A JP2017036708 A JP 2017036708A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
blades
rotating shaft
impeller
fluid
blade
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015158570A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
治 狩野
Osamu Kano
治 狩野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KAGAMI SHOTARO
Shimoe Makoto
Original Assignee
KAGAMI SHOTARO
Shimoe Makoto
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KAGAMI SHOTARO, Shimoe Makoto filed Critical KAGAMI SHOTARO
Priority to JP2015158570A priority Critical patent/JP2017036708A/en
Publication of JP2017036708A publication Critical patent/JP2017036708A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

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  • Hydraulic Turbines (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

【課題】回転軸を回転させる際における抗力への依存度を極力小さくすることができる羽根車を提供する。【解決手段】回転軸2の側面に複数の羽根3が放射状に設けられてなり、流体中に設置されて、この流体によって回転させられる羽根車1であって、前記各羽根3が、これらの羽根3に向かい、前記回転軸2に沿うように流入する前記流体を、下流側に行くにしたがい前記回転軸2から漸次離間する方向に誘導するように湾曲形成されていることを特徴とする。【選択図】図2An impeller capable of minimizing the dependence on a drag force when rotating a rotating shaft is provided. A plurality of blades 3 are radially provided on a side surface of a rotary shaft 2, and are installed in a fluid and rotated by the fluid. It is characterized by being curved so as to guide the fluid flowing toward the blades 3 along the rotary shaft 2 gradually away from the rotary shaft 2 as it goes downstream. [Selection] Figure 2

Description

本発明は、気体や液体等の流体中に設置されて、この流体の流れによって回転させられる羽根車に関するものである。   The present invention relates to an impeller that is installed in a fluid such as gas or liquid and is rotated by the flow of the fluid.

従来、このような羽根車として、たとえば、特許文献1に示されるような構造のものが提案されている。   Conventionally, as such an impeller, the thing of a structure as shown, for example in patent document 1 is proposed.

この技術は、流体の流れ方向に沿った回転軸線を有する回転軸に、複数の平板状の羽根を放射状に設け、これらの羽根により、これらの羽根に向かって流れ込む流体の流れを変え、その際に前記羽根に生じる抗力を利用して前記回転軸を回転させるようにしたものである。   In this technique, a plurality of flat blades are provided radially on a rotation shaft having a rotation axis along the fluid flow direction, and the flow of fluid flowing toward these blades is changed by these blades. The rotating shaft is rotated by utilizing a drag force generated in the blade.

特開2014−199022号公報JP 2014-199022 A

ところで、前述した従来の技術にあっては、前記各羽根に生じる抗力によって前記回転軸を回転させるようにしていることから、次のような不具合が生じることが想定される。   By the way, in the prior art mentioned above, since the said rotating shaft is rotated with the drag which arises in each said blade | wing, it is assumed that the following malfunctions arise.

すなわち、前述した抗力は、前記回転軸を回転させるだけでなく、前記各羽根に自体に負荷をかけてしまう。
このような負荷により、前記羽根に変形を生じさせてしまうおそれがある。
That is, the above-described drag not only rotates the rotating shaft but also places a load on the blades.
Such a load may cause deformation of the blades.

また、前記羽根にかかる負荷は、前記回転軸やこの回転軸を支持する軸受け等によって支持される。
このため、前記軸受け等における摩擦が大きくなり、この軸受け等の耐久性に悪影響を与えるとともに、前記回転軸の回転の阻害要因となって回転効率を低下させてしまうことも想定される。
The load applied to the blade is supported by the rotating shaft, a bearing that supports the rotating shaft, and the like.
For this reason, friction in the bearing or the like is increased, and it is assumed that the durability of the bearing or the like is adversely affected, and that the rotation efficiency is lowered as an obstacle to the rotation of the rotating shaft.

一方、前記回転軸の回転数を上げるためには、前記抗力を大きくする必要があるが、この抗力を大きくすればするほど前述した不具合が発生しやすく、したがって、前述した回転軸の回転数の上限が制限される。   On the other hand, in order to increase the rotational speed of the rotating shaft, it is necessary to increase the drag force. However, as the drag force is increased, the above-described problem is likely to occur. The upper limit is limited.

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、回転軸を回転させる際における抗力への依存度を極力小さくすることができる羽根車を提供することを解決すべき課題とする。   The present invention has been made in view of such conventional problems, and it is a problem to be solved to provide an impeller capable of minimizing the dependence on the drag force when rotating the rotating shaft. To do.

本発明の羽根車は、前述した課題を解決するために、回転軸の側面に複数の羽根が放射状に設けられてなり、流体中に設置されて、この流体によって回転させられる羽根車であって、前記各羽根が、これらの羽根に向かい、前記回転軸に沿うように流入する前記流体を、下流側に行くにしたがい前記回転軸から漸次離間する方向に誘導するように湾曲形成されていることを特徴とする羽根車。   In order to solve the above-described problem, the impeller of the present invention is an impeller that is provided with a plurality of blades radially on the side surface of a rotating shaft, is installed in a fluid, and is rotated by the fluid. Each of the blades is curved so as to guide the fluid flowing toward the blades and along the rotating shaft in a direction gradually separating from the rotating shaft as it goes downstream. Impeller characterized by.

このような構成を有する本発明の羽根車は、流体の流れに、前記回転軸が前記流体の流れ方向と略平行となるように設置される。   The impeller of the present invention having such a configuration is installed such that the rotating shaft is substantially parallel to the flow direction of the fluid.

このように設置された羽根車に作用する流体は、前記回転軸の軸線に沿うようにして前記各羽根に向かって流れ込んだ後に、各羽根の表裏面に沿って流れる。   The fluid acting on the impeller installed in this way flows along the front and back surfaces of each blade after flowing toward each blade along the axis of the rotation shaft.

このように前記流体が前記各羽根の表裏面に沿って流れると、湾曲形成された前記各羽根の表裏面において圧力差が生じる。
すなわち、湾曲面の表面である凹み側の流体速度に対して裏面側である凸側の流体速度が早く、これに起因して、表面側の圧力より裏面側の圧力が低くなる。
Thus, when the fluid flows along the front and back surfaces of the blades, a pressure difference is generated between the front and back surfaces of the blades that are curved.
That is, the fluid velocity on the convex side, which is the back surface side, is higher than the fluid velocity on the concave side, which is the surface of the curved surface, and as a result, the pressure on the back surface side is lower than the pressure on the front surface side.

これによって、前記各羽根に、低圧力側すなわち裏面方向に向かう揚力が発生し、この揚力により、前記回転軸に、その軸線と直交する方向の回転力が与えられる。   As a result, lift is generated in the blades toward the low pressure side, that is, the back surface, and this lift imparts a rotational force in a direction perpendicular to the axis to the rotational shaft.

一方、前記各羽根の表裏面を流れる流体の流れの方向が、前記各羽根の湾曲によって徐々に変更される。
このような緩やかな前記流体の流れの変更により、前記各羽根に生じる抗力が小さく抑えられる。
On the other hand, the direction of the flow of fluid flowing on the front and back surfaces of each blade is gradually changed by the curvature of each blade.
By such a gradual change in the flow of the fluid, the drag generated in the blades can be kept small.

そして、前記羽根の表裏面のそれぞれに沿って流れる流体は、前記羽根の下流側の端縁においてこの羽根から離れる。   And the fluid which flows along each of the front and back of the said blade leaves | separates from this blade | wing at the downstream edge of the said blade | wing.

ここで、前記各羽根の下流側の端縁をエッジ状に形成しておくことにより、この端縁から前記流体が離れる際におけるキャビテーションの発生を防止することができる。   Here, by forming the downstream edge of each blade in an edge shape, it is possible to prevent the occurrence of cavitation when the fluid leaves the edge.

このように、本発明の羽根車にあっては、前記回転軸に与える回転力の殆どを、前記各羽根において発生する揚力によって発生させ、かつ、前記羽根車に生じる抗力を極力軽減することができる。   Thus, in the impeller according to the present invention, most of the rotational force applied to the rotating shaft can be generated by the lift generated in each blade, and the drag generated in the impeller can be reduced as much as possible. it can.

したがって、前記各羽根自体や前記回転軸を支持する軸受け等へかかる負荷を少なくし、これらの耐久性を向上させることができるとともに、前記軸受け等に生じる摩擦を軽減して、前記回転軸の回転の阻害要因を極力排除することにより、その回転効率を高めることができる。   Accordingly, it is possible to reduce the load applied to each of the blades themselves and the bearings that support the rotating shaft, to improve the durability thereof, and to reduce the friction generated in the bearings and the like to rotate the rotating shaft. The rotational efficiency can be increased by eliminating the obstruction factor as much as possible.

前記回転軸の側面に、その半径方向に沿った長溝が形成され、その長溝の各端部には、この長溝に連続し、かつ、この長溝の長さ方向の中間点に対し点対称となる横溝が形成され、前記各羽根に、前記長溝内に挿入されるとともに、前記長溝の中間点を中心に回転させられることにより、前記各横溝に係合させられる係合片が一体に設けられた構成とすることができる。   A long groove along the radial direction is formed on the side surface of the rotating shaft, and each end of the long groove is continuous with the long groove and is point-symmetric with respect to an intermediate point in the length direction of the long groove. A lateral groove is formed, and each blade is inserted into the long groove, and an engagement piece that is engaged with each lateral groove is integrally provided by being rotated around an intermediate point of the long groove. It can be configured.

このような構成とすると、前記長溝および横溝と前記係合片との係脱によって、前記各羽根を前記回転軸に対して着脱することができる。
これによって、前記羽根を取り外した状態で収納形態とし、また、前記羽根を取り付けた状態として使用形態とすることができる。
With such a configuration, the blades can be attached to and detached from the rotating shaft by engaging and disengaging the long and lateral grooves with the engaging pieces.
Thereby, it can be set as a storage form in the state which removed the said blade | wing, and can be set as a usage form as the state which attached the said blade | wing.

また、前記回転軸と同軸状に、かつ、前記複数の羽根を取り囲んで設けられることにより前記回転軸および前記羽根周りに前記流体の流路を形成する外筒を備え、この外筒が、前記流路を、その下流側に行くにしたがい漸次狭めるように形成された構成とすることもできる。   The outer cylinder includes an outer cylinder that is coaxial with the rotating shaft and surrounds the plurality of blades so as to form a flow path for the fluid around the rotating shaft and the blades. The flow path may be configured to be gradually narrowed as it goes downstream.

このような前記外筒を設けることにより、その外筒によって形成される流路により前記羽根車に流入する流体の流れを整えることができる。
この結果、前記羽根と流体との接触を安定化し、円滑な回転を実現することができる。
By providing such an outer cylinder, the flow of the fluid flowing into the impeller can be adjusted by the flow path formed by the outer cylinder.
As a result, the contact between the blades and the fluid can be stabilized and smooth rotation can be realized.

さらに、前記外筒の上流側の内径を大きく、下流側の内径を小さくすることにより、前記羽根車へ流れ込んだ流体を加速しつつ、前記羽根に作用させることができる。   Further, by increasing the inner diameter on the upstream side of the outer cylinder and decreasing the inner diameter on the downstream side, the fluid flowing into the impeller can be accelerated and act on the blades.

このような流体の加速により、前記羽根の表裏面間に生じる圧力差を増加させてその回転力をさらに高めることができる。   Such acceleration of the fluid can increase the rotational force by increasing the pressure difference generated between the front and back surfaces of the blade.

前記外筒と前記回転軸は、前記複数の羽根によって相互に連結することができ、また、前記外筒に装着されたステーを介して、前記回転軸を回転自在に支持するようにすることができる。   The outer cylinder and the rotating shaft can be connected to each other by the plurality of blades, and the rotating shaft is rotatably supported via a stay attached to the outer cylinder. it can.

また、前記回転軸を、中心軸と、この中心軸が回転自在に嵌合させられる被覆筒とによって構成し、この被覆筒と前記外筒とを前記複数の羽根によって連結した構成とすることもできる。   Further, the rotating shaft may be constituted by a central axis and a coated cylinder in which the central axis is rotatably fitted, and the coated cylinder and the outer cylinder may be connected by the plurality of blades. it can.

このような構成とすることにより、前述した前記回転軸と前記外筒とを連結するステーを省略することができる。   By setting it as such a structure, the stay which connects the said rotating shaft and the said outer cylinder can be abbreviate | omitted.

本発明の羽根車によれば、回転軸の回転を、流体によって羽根に発生させられる揚力を主に用いるとともに、前記羽根に生じる抗力を極力小さくすることができ、これによって、前記羽根や回転軸にかかる負荷を軽減し、これらの耐久性を向上させるとともに、回転時の抵抗を極力小さくして高い回転力を得ることができる。   According to the impeller of the present invention, the rotation of the rotating shaft can be mainly performed by using the lift force generated by the fluid on the blade, and the drag generated on the blade can be reduced as much as possible. It is possible to reduce the load applied to the motor, improve the durability thereof, and reduce the resistance during rotation as much as possible to obtain a high rotational force.

本発明の第1の実施形態を示すもので、羽根車の正面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The 1st Embodiment of this invention is shown and it is a front view of an impeller. 本発明の第1の実施形態を示すもので、外筒を、図1のII−II線に沿って断面した側面図である。The 1st Embodiment of this invention is shown, and it is the side view which cut the outer cylinder along the II-II line of FIG. 本発明の第1の実施形態を示すもので、流体によって羽根へ作用する力を示す概略図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 illustrates a first embodiment of the present invention and is a schematic diagram illustrating a force acting on a blade by a fluid. 本発明の第1の実施形態を水力発電に適用した例を示すもので、水力発電装置の概略構成図である。1 shows an example in which the first embodiment of the present invention is applied to hydroelectric power generation, and is a schematic configuration diagram of a hydroelectric power generation apparatus. 本発明の第2の実施形態を示すもので、羽根車の正面図である。The 2nd Embodiment of this invention is shown and it is a front view of an impeller. 本発明の第2の実施形態を示すもので、羽根車の縦断面側面図である。The 2nd Embodiment of this invention is shown and it is a longitudinal cross-sectional side view of an impeller. 本発明の第3の実施形態を示すもので、羽根車の正面図である。The 3rd Embodiment of this invention is shown and it is a front view of an impeller. 本発明の第4の実施形態を示すもので、羽根車を分解した状態を示す側面図である。The 4th Embodiment of this invention is shown and it is a side view which shows the state which decomposed | disassembled the impeller. 本発明の第4の実施形態を示すもので、羽根車を装着する手順を示す側面図である。The 4th Embodiment of this invention is shown and it is a side view which shows the procedure which mounts | wears with an impeller. 本発明の第5の実施形態を示すもので、本発明を水力発電に適用した例を示す概略図である。The 5th Embodiment of this invention is shown, It is the schematic which shows the example which applied this invention to hydroelectric power generation.

以下、本発明の第1の実施形態について図1および図2を参照して説明する。
これらの図において符号1は、本実施形態に係わる羽根車を示し、この羽根車1は、回転軸2の側面に複数の羽根3が放射状に設けられてなり、流体中に設置されて、この流体によって回転させられる羽根車1であって、前記各羽根3が、これらの羽根3に向かい、前記回転軸2に沿うように流入する前記流体を、下流側に行くにしたがい前記回転軸2から漸次離間する方向に誘導するように湾曲形成された構成となっている。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
In these drawings, reference numeral 1 denotes an impeller according to the present embodiment, and the impeller 1 is configured such that a plurality of blades 3 are provided radially on the side surface of the rotating shaft 2 and installed in a fluid. An impeller 1 rotated by a fluid, wherein each of the blades 3 is directed to the blades 3 and flows along the rotary shaft 2 from the rotary shaft 2 as it goes downstream. It is configured to be curved so as to be guided in a gradually separating direction.

詳述すれば、前記各羽根3は、全体として、前記回転軸線2の軸線に沿うように配置されており、前記流体の上流側に位置させられる部位(以下、先端部と称す)の側縁部において前記回転軸2に固定されている。   More specifically, each blade 3 is disposed along the axis of the rotation axis 2 as a whole, and a side edge of a portion (hereinafter referred to as a tip portion) located on the upstream side of the fluid. It is being fixed to the said rotating shaft 2 in a part.

そして、前記羽根3は、その先端部から他端部の後端部へ行くにしたがい、前記羽根3の先端部と前記回転軸2の軸線を含む面に対して、前記回転軸2の回転方向一方向へ向けて漸次離間するように湾曲した形状となされている。   The blade 3 rotates in the direction of rotation of the rotary shaft 2 with respect to the plane including the tip of the blade 3 and the axis of the rotary shaft 2 as it goes from the tip to the rear end of the other end. The shape is curved so as to be gradually separated in one direction.

すなわち、前記羽根3は、その湾曲の凸側(以下、裏面側と称す)が、前記回転軸2の回転方向前方に向くように位置させられ、また、凹み側(以下、表面と称す)が、前記回転軸2の回転方向後方に向くように位置させられている。   That is, the blade 3 is positioned so that the convex side (hereinafter referred to as the back side) of the blade 3 faces forward in the rotational direction of the rotary shaft 2, and the concave side (hereinafter referred to as the front side). The rotary shaft 2 is positioned so as to be directed rearward in the rotational direction.

また、本実施形態においては、前記複数の羽根3を取り囲むようにして配置された、前記回転軸2の軸線を中心線とする外筒4を備えている。   Moreover, in this embodiment, the outer cylinder 4 centering on the axis line of the said rotating shaft 2 arrange | positioned so that the said some blade | wing 3 may be surrounded is provided.

この外筒4の内壁は、前記回転軸2との間に、前記羽根3が位置させられる流路Aを形成するようになされ、かつ、この流路Aの上流側を広く下流側を狭くするように形成されている。   The inner wall of the outer cylinder 4 is formed between the rotary shaft 2 and a flow path A in which the blade 3 is positioned, and the upstream side of the flow path A is widened and the downstream side is narrowed. It is formed as follows.

前記外筒4の大径部側の端部には、その径方向に沿ってステー5が取り付けられており、このステー5の中間部に、前記回転軸2の端部がベアリング6を介して回転自在に支持されている。   A stay 5 is attached to the end of the outer cylinder 4 on the large diameter side along the radial direction, and the end of the rotating shaft 2 is interposed via a bearing 6 in the middle of the stay 5. It is supported rotatably.

前記回転軸2は、その端部に螺着されるナット7によって、前記ベアリング6に固定されている。   The rotary shaft 2 is fixed to the bearing 6 by a nut 7 screwed to the end portion thereof.

このように構成された本実施形態に係わる羽根車1は、たとえば、水中において、前記外筒4の大径部側が前方となるように牽引されることにより、前記外筒4の流路A内に水が取り込まれ、この取り込まれた水によって前記回転軸2が前記羽根3とともに回転させられる。   The impeller 1 according to the present embodiment configured as described above is pulled inside the flow path A of the outer cylinder 4 by, for example, being pulled in water so that the large diameter portion side of the outer cylinder 4 is forward. Water is taken in, and the rotary shaft 2 is rotated together with the blades 3 by the taken-in water.

このように流路A内に流入した流体は、まず、図2に矢印(イ)で示すように、前記回転軸2に沿うように流れて前記各羽根3の先端部へ到達する。
そして、前記羽根3の先端部に到達した前記流体は、前記羽根3先端部で分岐させられた後に、それぞれ前記羽根3の表面および裏面に沿って流れ、この羽根3の後端部から離脱する。
Thus, the fluid that has flowed into the flow path A first flows along the rotating shaft 2 and reaches the tip of each blade 3 as indicated by an arrow (A) in FIG.
The fluid that has reached the tip of the blade 3 is branched at the tip of the blade 3, then flows along the front and back surfaces of the blade 3, and leaves the rear end of the blade 3. .

このように、前記流体が前記羽根3の表裏面に沿って流れる際に、その流体の流れ方向が、図2の矢印(ロ)で示すように、前記羽根3の湾曲面に沿って徐々に変更される。   Thus, when the fluid flows along the front and back surfaces of the blade 3, the flow direction of the fluid gradually increases along the curved surface of the blade 3, as shown by the arrow (b) in FIG. Be changed.

そして、前記羽根3が、前記回転軸2の回転方向前方へ向けて突出するように湾曲させられていることにより、表裏面を流れる流体間に速度差が生じ、これによって、図3に示すように、表面側を流れる流体の圧力に対して裏面側を流れる流体の圧力が低くなる。   And since the said blade | wing 3 is curved so that it may protrude toward the rotation direction front of the said rotating shaft 2, a speed difference arises between the fluid which flows through the front and back, and as shown in FIG. Furthermore, the pressure of the fluid flowing on the back surface side is lower than the pressure of the fluid flowing on the front surface side.

このような圧力差により、前記各羽根3に、図3に示すように、前記回転軸2の回転方向前方に向かう揚力が発生し、この揚力が、前記回転軸2に軸線回りの回転力として作用する。   Due to such a pressure difference, as shown in FIG. 3, lift is generated in each blade 3 toward the front in the rotational direction of the rotary shaft 2, and this lift is applied to the rotary shaft 2 as a rotational force around the axis. Works.

一方、前述した流体の流路変更は、前記羽根3の湾曲形状の表面に沿って行なわれる。
したがって、前記流路変更が緩やかに行なわれることから、流路変更が急激に行なわれる従来の平板状の羽根に比して、羽根3に生じる抗力が大幅に減少する。
On the other hand, the fluid flow path change described above is performed along the curved surface of the blade 3.
Therefore, since the flow path change is performed slowly, the drag generated in the blade 3 is greatly reduced as compared with the conventional flat blades in which the flow path change is performed rapidly.

この結果、流体の動的エネルギーの多くが揚力生成に用いられ、また、抗力の発生に伴う前記回転軸2に生じる摩擦抵抗を軽減することができ、これらの相乗作用により、前記回転軸2の回転効率を高めることができる。   As a result, most of the dynamic energy of the fluid is used for generating lift, and the frictional resistance generated in the rotating shaft 2 due to the generation of drag can be reduced. Rotational efficiency can be increased.

また、前記羽根車1に生じる抗力が軽減されることにより、前記羽根車1の構成部材に作用する負荷が軽減され、これによって、前記羽根車1の耐久性を向上させることができる。   Further, by reducing the drag generated in the impeller 1, the load acting on the constituent members of the impeller 1 is reduced, and thereby the durability of the impeller 1 can be improved.

さらに、前記羽根3の後端部の断面を鋭角にしておくことにより、この羽根3の後端部における前記流体の離脱を円滑に行なわせてキャビテーションの発生を抑制することができる。   Furthermore, by setting the cross section of the rear end portion of the blade 3 to an acute angle, the fluid can be smoothly separated from the rear end portion of the blade 3 to suppress the occurrence of cavitation.

この点からも、前記羽根3に加わる負荷を軽減することができるとともに、回転軸2の回転を阻害する要因を極力小さくして、その回転を効果的に行なわせることができる。   In this respect as well, the load applied to the blade 3 can be reduced, and the factor that inhibits the rotation of the rotating shaft 2 can be reduced as much as possible to effectively perform the rotation.

このように、良好な回転が得られる本実施形態の羽根車1は、たとえば、前記回転軸2に発電機を連結しておくことにより、水力発電機、若しくは、風力発電機として機能させることができる。   Thus, the impeller 1 of the present embodiment capable of obtaining good rotation can function as a hydroelectric generator or a wind power generator, for example, by connecting a generator to the rotating shaft 2. it can.

このように、本実施形態を水力発電機に適用した一例を図4に示す。
本例では、前記羽根車1の回転軸2を発電機20の駆動シャフト(図示略)に連結してこれらを一体化し、かつ、これらの羽根車1および発電機20を取り囲んで外筒4を設け、この外筒4の中心部に、前記発電機20を、連結部材21を介して固定し、さらに、前記発電機20に電力線21を介して蓄電・給電制御装置22を電気的に接続した構成を示した。
An example in which the present embodiment is applied to a hydroelectric generator is shown in FIG.
In this example, the rotating shaft 2 of the impeller 1 is connected to a drive shaft (not shown) of the generator 20 to integrate them, and the outer cylinder 4 is surrounded by the impeller 1 and the generator 20. The generator 20 is fixed to the central portion of the outer cylinder 4 via a connecting member 21, and the power storage / feeding control device 22 is electrically connected to the generator 20 via a power line 21. The configuration was shown.

前記蓄電・給電制御装置22は、供給される電力を整流する整流手段23と、整流された電力を用いて蓄電池24を充電し、また、前記蓄電池24に蓄えられた電力を、インバーター25を介して外部の機器等へ給電するコントローラー26を備えた構成となっている。   The power storage / power supply control device 22 charges the storage battery 24 using the rectifying means 23 for rectifying the supplied power and the rectified power, and the power stored in the storage battery 24 via the inverter 25. The controller 26 is configured to supply power to external devices.

そして、前記外筒4に牽引ワイヤー27を連結しておき、この外筒4を前記羽根車1や発電機20とともに水中に沈めて、これらを前記牽引ワイヤー27によって牽引するか、あるいは、前記外筒4、前記羽根車1、発電機20を流水中に係留するように設置する。   Then, a traction wire 27 is connected to the outer cylinder 4, and the outer cylinder 4 is submerged in the water together with the impeller 1 and the generator 20, and these are pulled by the traction wire 27, or The cylinder 4, the impeller 1, and the generator 20 are installed so as to be moored in running water.

これによって、前記外筒4内に流体を導き入れ、この流体によって前記羽根車1を回転させることにより、前記発電機20を作動させて発電を行なうことができる。   As a result, by introducing a fluid into the outer cylinder 4 and rotating the impeller 1 by this fluid, the generator 20 can be operated to generate electricity.

そして、前述したように、本実施形態の羽根車1は、流体の流れのエネルギーを回転エネルギーへ変換する効率が良好であるため、水力発電機として機能させた場合における、高い発電効率を実現することができる。   And as mentioned above, since the impeller 1 of this embodiment has good efficiency for converting the energy of the fluid flow into rotational energy, it achieves high power generation efficiency when functioning as a hydroelectric generator. be able to.

また、本実施形態の羽根車1を気流中に設置して風力発電機とすることもでき、その場合にあっても、その高いエネルギー変換効率によって効率の良い発電を実現することができる。   Moreover, the impeller 1 of this embodiment can also be installed in an airflow, and it can also be set as a wind power generator, and even in that case, efficient electric power generation can be implement | achieved by the high energy conversion efficiency.

なお、前記実施形態において示した各構成部材の諸形状や寸法等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可能である。   Note that the shapes, dimensions, and the like of the constituent members shown in the above embodiment are merely examples, and various changes can be made based on design requirements and the like.

たとえば、図5におよび図6に示すように、前記回転軸2を、中心軸2aと、この中心軸2aに回転自在に被嵌させられる被覆筒2bとによって構成し、この被覆筒2bと前記外筒4とを前記複数の羽根2によって連結した構成とすることもできる。   For example, as shown in FIG. 5 and FIG. 6, the rotating shaft 2 is constituted by a center shaft 2a and a covering tube 2b that is rotatably fitted to the center shaft 2a. A configuration in which the outer cylinder 4 is connected by the plurality of blades 2 may be employed.

このような構成とすることにより、前記第1の実施形態において示したステー5を省略しつつ、前記外筒4と回転軸2との連結を行なうことができる。   With such a configuration, the outer cylinder 4 and the rotary shaft 2 can be connected while omitting the stay 5 shown in the first embodiment.

また、図7に示すように、前記回転軸2と前記羽根3との連結部に蝶番8を設けておき、前記各羽根3を前記回転軸2に沿うように折り畳むようにすることもできる。   In addition, as shown in FIG. 7, a hinge 8 is provided at a connecting portion between the rotary shaft 2 and the blade 3, and the blades 3 can be folded along the rotary shaft 2.

このような構成とすることにより、不使用時に前記各羽根3を折りたたんで前記羽根車1をコンパクトな形状として、その収納を容易にする。   By adopting such a configuration, when the blades 3 are not used, the blades 3 are folded to make the impeller 1 into a compact shape, which facilitates storage.

さらに、前述した収納を容易にするために、図8に示すように、前記回転軸2の側面に、その軸線方向に沿った長溝9を形成し、その長溝9の各端部に、この長溝9に連続し、かつ、この長溝9の長さ方向の中間点に対し点対称となる横溝10を形成し、前記各羽根3に、前記長溝9内に挿入されるとともに、前記長溝9の中間点を中心に回転させられることにより、前記各横溝10に係合させられる係合片11を一体に設けた構成とすることもできる。   Furthermore, in order to facilitate the above-mentioned storage, as shown in FIG. 8, a long groove 9 is formed on the side surface of the rotary shaft 2 along the axial direction, and the long groove 9 is formed at each end of the long groove 9. 9 and a transverse groove 10 which is point-symmetric with respect to the intermediate point in the length direction of the long groove 9 is formed, and each blade 3 is inserted into the long groove 9 and is intermediate between the long grooves 9. It can also be set as the structure which provided integrally the engagement piece 11 engaged with each said horizontal groove 10 by rotating it centering on a point.

このような構成とした場合、前記各羽根3を前記回転軸2から取り外して収納状態とすることができる。   When it is set as such a structure, each said blade | wing 3 can be removed from the said rotating shaft 2, and it can be set as an accommodation state.

そして、使用状態とするには、図9に実線で示すように、前記係止片11が前記長溝9に一致するように、前記羽根3を前記回転軸2に対向させた後、前記係止片11を前記長溝9に嵌合させ、さらに、前記係止片11を羽根3とともに、前記長溝9の深さ方向に沿った軸線回りに回動させる。   Then, in order to make it in use, as shown by a solid line in FIG. 9, the blade 3 is made to face the rotary shaft 2 so that the locking piece 11 coincides with the long groove 9, and then the locking The piece 11 is fitted into the long groove 9, and the locking piece 11 is rotated around the axis along the depth direction of the long groove 9 together with the blade 3.

この回動によって、前記係止片11の両端部が、前記各横溝10へ入り込んで係合させられることにより、前記羽根3が前記回転軸2に止着される。   By this rotation, both end portions of the locking piece 11 enter the respective lateral grooves 10 to be engaged with each other, whereby the blade 3 is fixed to the rotating shaft 2.

ここで、前記横溝10の形状を調整して、この横溝10によって前記係止片11の回動拘束位置を調整することにより、図7の破線で示すように、前記羽根3を、前記回転軸2の軸線を通る面と交差した姿勢で係止させることができる。   Here, by adjusting the shape of the lateral groove 10 and adjusting the rotation restraining position of the locking piece 11 by the lateral groove 10, the blade 3 is moved to the rotating shaft as shown by the broken line in FIG. 7. It can be locked in a posture intersecting with a plane passing through the two axes.

さらに、図10に示すように、水上に浮かべられるボード(若しくはポンツーン)30を用い、このボード30の下部に、一対の羽根車1が装着された発電機20を、連結部材31を介して垂設しておき、前記発電機20を、別途設置されている蓄電・給電制御装置(図示略)へ電力線21を介して接続した構成とすることもできる。   Further, as shown in FIG. 10, a generator (having a pair of impellers 1 attached to a lower portion of the board 30) is suspended via a connecting member 31 using a board (or pontoon) 30 floating on the water. It is also possible to have a configuration in which the generator 20 is connected to a separately installed power storage / power supply control device (not shown) via the power line 21.

このような構成とすることにより、流れの速さに左右されることなく、前記羽根車1を水面に対して所定の深さに保持することができる。   By setting it as such a structure, the said impeller 1 can be hold | maintained to the predetermined depth with respect to the water surface, without being influenced by the speed of a flow.

そして、前記ボード30は、牽引ワイヤー27を用いて係留され、若しくは、船舶によって牽引される。   The board 30 is moored using a tow wire 27 or pulled by a ship.

1 羽根車
2 回転軸
2a 中心軸
2b被覆筒
3 羽根
3a 誘導領域
3b 抗力発生領域
4 外筒
5 ステー
6 ベアリング
7 ナット
8 蝶番
9 長溝
10 横溝
11 係止片
20 発電機
21 電力線
22 蓄電・給電制御装置
23 整流手段
24 蓄電池
25 インバーター
26 コントローラー
27 牽引ワイヤー
30 ボード
31 連結部材
A 流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Impeller 2 Rotating shaft 2a Center shaft 2b Covering cylinder 3 Blade 3a Guide area 3b Drag generating area 4 Outer cylinder 5 Stay 6 Bearing 7 Nut 8 Hinge 9 Long groove 10 Horizontal groove 11 Locking piece 20 Generator 21 Power line 22 Power storage / power supply control Device 23 Rectifier 24 Storage battery 25 Inverter 26 Controller 27 Pulling wire 30 Board 31 Connecting member A Flow path

Claims (6)

回転軸の側面に複数の羽根が放射状に設けられてなり、流体中に設置されて、この流体によって回転させられる羽根車であって、前記各羽根が、これらの羽根に向かい、前記回転軸に沿うように流入する前記流体を、下流側に行くにしたがい前記回転軸から漸次離間する方向に誘導するように湾曲形成されていることを特徴とする羽根車。   A plurality of blades are radially provided on a side surface of the rotation shaft, and are installed in a fluid and rotated by the fluid. The blades are directed to the blades and are connected to the rotation shaft. The impeller is curved so as to guide the fluid flowing in along the downstream side in a direction gradually separating from the rotating shaft as it goes downstream. 前記回転軸の側面には、その半径方向に沿った長溝が形成され、その長溝の各端部には、この長溝に連続し、かつ、この長溝の長さ方向の中間点に対し点対称となる横溝が形成され、前記各羽根には、前記長溝内に挿入されるとともに、前記長溝の中間点を中心に回転させられることにより、前記各横溝に係合させられる係合片が一体に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の羽根車。   A long groove along the radial direction is formed on the side surface of the rotating shaft, and each end of the long groove is continuous with the long groove and is point-symmetric with respect to an intermediate point in the length direction of the long groove. Each of the blades is integrally provided with an engaging piece that is inserted into the long groove and is engaged with each of the horizontal grooves by being rotated about an intermediate point of the long groove. The impeller according to claim 1, wherein the impeller is provided. 前記回転軸と同軸状に、かつ、前記複数の羽根を取り囲んで設けられることにより、前記回転軸および前記羽根周りに前記流体の流路を形成する外筒を備え、この外筒が、前記流路を、その下流側に行くにしたがい漸次狭めるように形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の羽根車。   An outer cylinder is provided coaxially with the rotating shaft and surrounding the plurality of blades so as to form a flow path for the fluid around the rotating shaft and the blades. The impeller according to claim 1 or 2, wherein the impeller is formed so as to be gradually narrowed as it goes downstream. 前記外筒と前記回転軸が、前記複数の羽根によって連結されていることを特徴とする請求項3に記載の羽根車。   The impeller according to claim 3, wherein the outer cylinder and the rotation shaft are connected by the plurality of blades. 前記回転軸と前記外筒が、前記回転軸を回転自在に支持するステーを介して連結されていることを特徴とする請求項3に記載の羽根車。   The impeller according to claim 3, wherein the rotating shaft and the outer cylinder are connected via a stay that rotatably supports the rotating shaft. 前記回転軸が、中心軸と、この中心軸に回転自在に被嵌された被覆筒とによって構成され、この被覆筒と前記外筒が前記複数の羽根によって連結されていることを特徴とする請求項3に記載の羽根車。   The rotating shaft is constituted by a central axis and a covering cylinder rotatably fitted on the central axis, and the covering cylinder and the outer cylinder are connected by the plurality of blades. Item 4. The impeller according to Item 3.
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