水力发电装置的制造方法_3

文档序号:9829611阅读:来源:国知局
(未图示),但如图5所示的整流单元30A,也能够在另一侧端缘设置凸缘。上述另一侧端缘的凸缘起到防止沿着整流单元30A落下的水在途中从另一侧端缘向侧面溢出并保持水直到从下端落下的作用。
[0061]S卩,另一侧端缘的凸缘突出设置在阻挡从上侧向与旋转方向相反的斜下方落下的水流的方向上。对于图6?图9所示的整流单元30B,30C,30D,30E也是同样的。另外,如图4所示,整流单元30以其侧面沿着半径方向的方式从上述内周面12大致直角地朝向旋转轴20侧突出设置。
[0062]但是,整流单元30未必预定要设置成从上述内周面12大致直角突出,例如,在与另一端的凸缘突出的方向相同的方向上,也能够以倾斜小于直角的锐角的状态突出设置。在这种情况下,水流更容易沿着整流单元30的一侧端缘以锐角与内周面12相交的边角而通过离心力汇集,能够使直线层流更加密集地汇聚。对于图6?图9所示的整流单元30B,30C,30D,30E也是同样的。
[0063]另外,图1、图2所示的整流单元30以沿铅垂方向笔直延伸的状态固定于上述内周面12,但如图6所示的例子,也能够将整流单元30B固定为相对于铅垂方向交叉为锐角地倾斜延伸的状态。在这种情况下,整流单元30B的下端相对于下侧的驱动水轮机21的水流叶片24上的表侧的倾斜面,将以相比上述整流单元30B的下端相交为锐角的预定角度以不足直角的稍大一点的角度相交的方式对置。
[0064]另外,像图7所示的整流单元30C、图8所示的整流单元30D、图9所示的整流单元30E一样,也能够形成为分别从中途(例如,下端侧)开始朝向旋转轴20的旋转方向弯曲。尤其是,整流单元30E的弯曲的下端侧,形成为宽度朝向下端逐渐变窄,水流朝向下端汇集,能够使直线层流更加密集地汇聚。另外,如图6?图9所示,在各个整流单元30B、30C、30D、30E的全部或一部分相对于铅垂方向以锐角交叉地倾斜延伸的情况下,倾斜延伸的部位沿着圆周面12稍微扭转弯曲。
[0065]这样,虽然可以对整流单元30考虑各种变更,但在任何情况下,只要在圆周方向上等间隔排列配置与上述驱动水轮机21的水流叶片24的数量相同的数量即可。当然,整流单元30和驱动水轮机21的水流叶片24的数量无需完全相同,例如,也能够使整流单元30的数量多于水流叶片24的数量,并将这些数量设定在规定比例以下的范围内。这样,在图示的例子中,整流单元30和水流叶片24的数量相同,它们的数量也是通过适当考量而决定的设计事项。
[0066]将上述旋转轴20的旋转能转换为电能的发动机42如上所述地通过增速器40、无级变速器41而与旋转轴20连结。该发电机42使发电线圈在永磁铁中机械旋转,通过此时产生的电磁感应来进行发电,其具体结构较为普遍因此省略说明。另外,也能够将发电机42的全部或者一部分结构设置为收纳在位于圆筒槽11最下方的收纳部15。此外,为了能够对所发电的电能进行蓄电,在发电机42上也能够附设例如蓄电池(未图示)。
[0067]接着,对驱动水轮机21的其他结构例进行说明。
[0068]图10是表示上述驱动水轮机21的立体图,图11是表示上述驱动水轮机21的变形例即驱动水轮机21A的立体图。驱动水轮机21A分别使水流叶片24的两侧端缘向相同方向弯曲而设置了凸缘。该凸缘朝向接受水的上方弯折,起到防止落在水流叶片24上的水从两侧端缘溢出并落下的作用。
[0069]图12所示的驱动水轮机21B沿着上述驱动水轮机21上的各个水流叶片24的外侧端缘固定幅度比内侧的内转轮23宽的环状外转轮25而成。通过这样的外转轮25,能够有效且可靠地接受从上方落下的水从而进行旋转。另外,也能够像图13所示的驱动水轮机21C—样使内转轮23和外转轮25的高度及宽度相同。
[0070]接着,对本实施方式的水力发电装置10的作用进行说明。
[0071]水力发电装置10所使用的水,能够从自然河流或瀑布等进行引水,也能够使事先准备的预定量的水循环并使用。无论如何,来自外部的水均从位于圆筒槽11最上方的导入部13流入圆筒空间内。水从位于导入部13的水流入口 133流入,但此时例如也能够使水从喷嘴喷出而产生旋流。在图1中,来自该水流入口 133的水流在被接受至接受部136内之后,在水流入口 133的下端侧外周和接受部136的上端侧内周之间溢出。
[0072]在导入部13内溢出的水流进一步在接受部136的上端侧外周和包围部137的下端侧内周之间向下流动。在这种过程中,在俯视时,水流均匀分布在360度的整个圆周方向,并且不向水平方向流动而是沿着倾斜部135的外周面向斜下方流动。据此,从外部流入导入部13的水能够从圆筒槽11的圆筒空间的上端在沿着远离旋转轴20的内周面12的区域内遍及整个圆周方向地落下。另外,在对预定量的水进行循环使用时,通过驱动可调整送水量的电动栗来向水流入口 133送水,此时的电力能够直接使用本水力发电装置10所发电的一部分电力。
[0073]流经上述导入部13的水流会沿着圆筒槽11的内周面12而落下,但通过位于导入部13下侧的整流单元30而转换成作为直线状水流的直线层流。这样,流经导入部13而与驱动水轮机21碰撞的水不必只依赖导入部13本身的作用及一般引力就可靠地转换为直线层流。如图14所示,该直线层流从上方以锐角相交的预定角度与驱动水轮机21的各个水轮机叶片24的表侧倾斜面碰撞。据此,能够带给驱动水轮机旋转力,该驱动水轮机21向与水流叶片24斜上方延伸的方向相同的方向旋转。即,在图2中,从上方观察,旋转轴20向顺时针方向旋转。
[0074]此处,预定角度是指能够使水流叶片24高效旋转的直线状方向。例如,当水流叶片24的倾斜面与水平方向呈60度角时,适合与该倾斜角交叉为45度的角度。当然,水流叶片24的倾斜角及相对于该倾斜角的直线层流相交的角度均是通过适当考量而决定的设计事项,但通过发明人等的各种实验验证,水流叶片24的倾斜面例如在45?60度的范围内为最佳,水流叶片24的倾斜角与直线层流相交的角度在30?60度的范围内为最佳。
[0075]尤其是,上述整流单元30在圆周方向上等间隔排列配置有与驱动水轮机21的水流叶片24相同的数量。因此,从导入部13落下的水流在从各个整流单元30之间落下的过程中进行整流,相对于所有水流叶片24分布为从上方朝向下方的直线水流,并且直线状的水流以旋转效率较佳的上述预定角度与各个水流叶片24碰撞。通过这种简单结构的整流单元30,即使是少量的水也能够使驱动水轮机21高效旋转。
[0076]通过驱动水轮机21的旋转来带动旋转轴20的旋转,通过圆筒槽11的收纳部15内的增速器40增加转速。另外,通过无级变速器41转换为适合发电机42的转速从而驱动发电机42。据此,旋转轴20的转动能转换为电能,但所产生的电力能够储存在蓄电池等,也能够作为上述电动栗的电源使用。另外,落至圆筒槽11的最下段的水,从排出部14的水流出口 142排出至外部。该被排出的水能够通过驱动电动栗而再次送至导入部13的水流入口 133从而使其循环。
[0077]这样,本水力发电装置10的结构比较简单,并且能够低价生产。另外,主要部分的圆筒槽11是向上下方向延伸的垂直型部件,因此只要有相当于圆筒槽11的底部面积的空间既能够设置,能够设置在大楼的屋顶及室外等各种场所。此外,关于圆筒槽11的大小,从数米高度的小规模装置到大规模装置均可适用。
[0078]以
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