专利名称：水力发电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及设置于农业用水通路等流量比较小的水路上的小型的水力发电装置。
背景技术：
以往存在安装在农业用水通路等的水路上的小型的水力发电装置。例如，专利文 献1中公开的水力发电装置是在农业用水通路等的落差处设置装卸自如地支承水力发电 装置的框体。在框体内设置有发电机，所述发电机是通过直接或利用传递机构将立轴构造 的旋转轴连接到反击式水轮机叶轮叶片上而构成的。进而，将具备停电、设备的故障等时自 动全开的驱动装置的叶轮叶片及导向叶片收容于壳体内，将它们形成为一体单元。专利文献1 日本特开2005-320883号公报上述背景技术的情况下，利用水路的落差而自然流入的水流中，叶轮叶片旋转而 进行发电，水流不是有效地朝向叶轮叶片，并且利用叶轮叶片将水流转换为旋转力的效率 也差，不能获得充分的发电效率。另外，构造复杂且价格高，维护也费事。
发明内容
本发明是鉴于上述背景技术的问题点而做出的，其目的在于，提供一种水力发电 装置，其为紧凑的形状，可高效地将水的能量变化为旋转能量而以高发电効率进行发电。本发明是一种水力发电装置，具备取水筒，所述取水筒的中心轴垂直设置并使水 朝向下方通过所述取水筒的内侧；导向部件，设于所述取水筒的内侧并使水沿一定方向流 动；旋转螺杆，设置于所述导向部件的下方并接受从所述导向部件流来的水而进行旋转； 及与所述旋转螺杆的轴部连接的发电机，所述导向部件中设有节流鼓，位于所述取水筒的 中心轴上并且直径朝向下方变大；及固定螺杆，沿所述取水筒的圆周对所述节流鼓和所述 取水筒之间的空间进行划分，所述固定螺杆的安装角度设置为相对于所述取水筒的所述中 心轴方向倾斜并相对于所述旋转螺杆的接受水的平面交叉的角度。另外，所述导向部件的所述节流鼓具备圆锥部，具有相对于所述取水筒的所述中 心轴平行的中心轴且直径朝向下方变大；及相对于所述取水筒平行的圆柱部，位于所述圆 锥部的下端部且直径比所述取水筒小。进而，节流鼓设有与所述圆锥部的下端的大径部连 接且直径与所述大径部的直径相等的圆柱部。另外，所述旋转螺杆设有垂直的轴部和在所述轴部的侧面以螺旋状环绕设置的叶 片部，所述固定螺杆一体设置于所述圆柱部的侧周面，所述固定螺杆的角度为相对于所述 旋转螺杆的所述叶片部的上表面沿直角方向设置。另外，在所述取水筒的外侧设置有支承所述取水筒的台架，在所述台架的上部安 装有所述发电机，所述发电机与所述旋转螺杆之间通过轴连接。进而，所述水力发电装置设 置于水路的具有台阶差的部位，所述取水筒的开口的上端缘部设置在所述水路的台阶差上 游的水面高度，所述上端缘部的与所述水路的台阶差上游相对的部分被朝向台阶差上游的 底部倾斜地切除。
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本发明的水力发电装置为紧凑的形状，能够高效地将水流的能量变化为旋转能量 而进行发电，并且构造也简单，成本也低廉。
图1是本发明的一实施方式的水力发电装置的纵剖面图。图2是表示该实施方式的水力发电装置的取水筒和导向部件的平面图。图3是表示该实施方式的水力发电装置的使用状态的纵剖面图。
具体实施例方式以下根据附图对本发明的实施方式进行说明。图1 图3表示本发明的一实施方 式，因此本实施方式的水力发电装置10设置有组成为垂直方向长的矩形的台架12。台架 12设置有设置于后述的水路44的第二底部52的相互平行的一对基座部12a ；与各基座部 12a基本垂直地立起设置的两对柱部12b ；及连接两对柱部12b的上端的上端部12c。在柱 部12b的基座部12a附近的部分相对于基座部12a隔开规定间隔平行地设置有保持部12d。 也可以在柱部12b的靠近上端部12c的部分设置调整柱部12b的长度的未图示的构造。并 且，在基座部12a、上端部12c、保持部12d附近，未图示的横向部件分别在柱部12b间大致 直角地交叉设置，组装成四角形的箱形。在台架12的四个柱部12b的内侧设置有圆筒形的取水筒14。取水筒14以中心轴 方向垂直设置的方式上下开口，向上方开口的上端缘部14a的大约一半的长度被向下方倾 斜切除而具有切除部14b。取水筒14的下端缘部14c在大致水平方向上设置并开口。在取水筒14的内侧固定有导向部件15。在导向部件15上设置有位于取水筒14 的中心轴上的节流鼓16。节流鼓16设置有具有相对于取水筒14平行的中心轴且朝向下 方直径变大的圆锥部16a ；和与圆锥部16a的下端的大径部连接且相对于取水筒14平行且 与所述大径部的直径相等直径的圆柱部16b。圆柱部16b的直径比取水筒14的直径小，空 出可获得规定的水流的间隔。在节流鼓16的中心轴，沿垂直方向设置有供后述轴28插通 的插通部18。在节流鼓16的圆柱部16b的侧周面设置有固定螺杆20。固定螺杆20是将节流鼓 16和取水筒14之间的空间沿取水筒14的圆周在放射方向上进行划分的四个矩形的板体， 将节流鼓16和取水筒14之间的空间等间隔划分为四区域。各固定螺杆20的一方的侧缘 部固定于节流鼓16的圆柱部16b，与该侧缘部相对的侧缘部固定于取水筒14的内周面，其 他的一对侧缘部向取水筒14的内侧露出。各固定螺杆20的安装角度相对于取水筒14的 轴方向向下方顺时针弯曲地倾斜，倾斜的角度相对于后述的旋转螺杆22的叶片部26的上 表面基本成直角。在此所谓直角包括90度前后的角度。另外，各固定螺杆20的厚度方向 朝向下方稍微弯曲。在导向部件15的下方设置有旋转螺杆22。旋转螺杆22具有基本垂直的轴部24， 在轴部24的侧周面设置有四个叶片部26。各叶片部26设置为相对于轴部24的轴方向朝 向下方逆时针移动的螺旋状，四个叶片部彼此平行地设置。在旋转螺杆22的轴部24上连接有轴28。轴28贯通旋转螺杆22的轴部24并被 固定，在轴部24的上方大致垂直地延伸出，可旋转地插通形成于导向部件15的节流鼓16上的透孔18，进而向上方延伸出而到达台架12的上端部12c。轴28的上端部28a被固定 于台架12的上端部12c的轴承30支承，与联轴器32连接。联轴器32与增速机34连接。 进而，另外的轴36从增速机34向上方延伸出设置，轴36经由联轴器38与发电机40连结。轴28的下端部28b向旋转螺杆22的轴部24的下方延伸出，到达台架12的保持 部12d。并且，被固定于保持部12d的轴承42可旋转地支承。接着，参照图3对本实施方式的水力发电装置10的使用方法进行说明。安装有水 力发电装置10的水路44由一对侧壁部46保护两岸，在侧壁部46之间形成浅的第一底部 48。在第一底部48的下流侧连接基本垂直向下的台阶部50，进而在台阶部50连接有比第 一底部48深的第二底部52。水力发电装置10设置于水路44的台阶部50附近，台架12的 柱部12b与台阶部50基本接触地设置，将基座部12a设置于第二底部52。此时，取水筒14 的切除部14b以与第一底部48相对的方式设置，切除部14b的下端部设置为高度与第一底 部48基本相同。在台架12的柱部12b设置有高度调节功能的情况下，按照水路44的台阶 部50调节高度。接着对水力发电装置10的动作进行说明。流经水路44的第一底部48的水在台 阶部50落下，通过切除部14b而向水力发电装置10的取水筒14中流入。流入取水筒14 的水垂直落下，撞击导向部件15，向导向部件15的节流鼓16和固定螺杆20之间的空间流 动，沿节流鼓16的侧周面和固定螺杆20的延长线流下。流下的位置为旋转螺杆22的叶片 部26的从轴部24离开的缘部付近，流下的角度为相对于叶片部26的上表面基本成直角。 并且，水向旋转螺杆22的叶片部26落下时，推压叶片部26而使旋转螺杆22以轴部24为 中心从上方观察顺时针地旋转。此时，由于导向部件15的固定螺杆20，水变为分为四处的 流路，由于导向部件15的节流鼓16为朝向下方直径变大的圆锥形，水的流路在取水筒14 的内周面附近的部分狭窄，因此水的流速以变快的状态落下。位于下方的旋转螺杆22的叶 片部26也设置有四个，从导向部件15的四处落下的水被可靠地接收，转换为旋转螺杆22 的旋转能量。伴随着旋转螺杆22的旋转，轴28、36旋转，由发电机40发电。例如，在本实 施方式这样的发电机40中，在具有落差3m以下的台阶部50的水路44，能够进行3kw的发 电。通过旋转螺杆22的水向第二底部52落下，流过第二底部52。根据本实施方式的水力发电装置10，构造简单且为紧凑的形状，能够高效地将水 的能量转换为旋转能量而进行发电。由于构造简单，因此价格低廉且容易移动，另外维修也 简单，能够简便地使用。利用导向部件15将从水路的台阶差大致垂直落下的水流改变向效 率高的方向，使水以最佳角度撞击旋转螺杆22的叶片部26的最佳位置。由此，发电效率良 好，另外能够在流过水路44的水量较少时也使流速变快而可靠地进行发电。水力发电装置 10为小型装置，因此台阶部50的落差即使为2米左右也可使用，由于节省空间而安装在各 种地方。具有节省空间和发电効率良好这样的相反的效果。本发明的水力发电装置不限于上述实施方式，各部件的形状可适当变更。导向部 件的形状除上述以外还可以是使水流朝向适当的方向的形状。另外，旋转螺杆的叶片部的 形状、个数、角度等也可适当变更。标号说明10水力发电装置12 台架
14取水筒
15导向部件
16节流鼓
16a圆锥部
16b圆柱部
20固定螺杆
22旋转螺杆
24轴部
26叶片部
28轴
40发电机
说明书
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权利要求
一种水力发电装置，具备取水筒，所述取水筒的中心轴垂直设置并使水朝向下方通过所述取水筒的内侧；导向部件，设于所述取水筒的内侧并使水沿一定方向流动；旋转螺杆，设置于所述导向部件的下方并接受从所述导向部件流来的水而进行旋转；及与所述旋转螺杆的轴部连接的发电机，所述导向部件中设有节流鼓，位于所述取水筒的中心轴上并且直径朝向下方变大；及固定螺杆，沿所述取水筒的圆周对所述节流鼓和所述取水筒之间的空间进行划分，所述固定螺杆的安装角度设置为相对于所述取水筒的所述中心轴方向倾斜并相对于所述旋转螺杆的接受水的平面交叉的角度。
2.如权利要求1所述的水力发电装置，所述导向部件的所述节流鼓具备圆锥部，具有 相对于所述取水筒的所述中心轴平行的中心轴且直径朝向下方变大；及相对于所述取水筒 平行的圆柱部，位于所述圆锥部的下端部且直径比所述取水筒小。
3.如权利要求2所述的水力发电装置，节流鼓设有与所述圆锥部的下端的大径部连接 且直径与所述大径部的直径相等的圆柱部。
4.如权利要求2所述的水力发电装置，所述旋转螺杆设有垂直的轴部和在所述轴部的 侧面以螺旋状环绕设置的叶片部，所述固定螺杆一体设置于所述圆柱部的侧周面，所述固 定螺杆的角度为相对于所述旋转螺杆的所述叶片部的上表面沿直角方向设置。
5.如权利要求1所述的水力发电装置，其特征在于，在所述取水筒的外侧设置有支承 所述取水筒的台架，在所述台架的上部安装有所述发电机，所述发电机与所述旋转螺杆之 间通过轴连接。
6.如权利要求5所述的水力发电装置，其特征在于，所述水力发电装置设置于水路的 具有台阶差的部位，所述取水筒的开口的上端缘部设置在所述水路的台阶差上游的水面高 度，所述上端缘部的与所述水路的台阶差上游相对的部分被朝向台阶差上游的底部倾斜地 切除。
全文摘要
一种水力发电装置，具备圆筒形的取水筒(14)，所述取水筒的轴方向垂直设置且使水朝向下方通过所述取水筒的内侧；导向部件(15)，设于所述取水筒(14)的内侧并使水沿一定方向流动；及旋转螺杆(22)，设置于导向部件(15)的下方并接受从所述导向部件(15)流来的水而进行旋转。导向部件(15)具备位于取水筒(14)的中心轴上且直径朝向下方变大的节流鼓(16)；及沿取水筒(14)的圆周将节流鼓(16)和取水筒(14)之间的空间隔开的固定螺杆(20)。固定螺杆(20)的安装角度为相对于取水筒(14)的轴方向倾斜并且相对于旋转螺杆(22)的接受水的平面交叉的角度。
文档编号F03B17/06GK101965450SQ20098010820
公开日2011年2月2日 申请日期2009年3月13日 优先权日2008年3月13日
发明者南弘雄, 滝本裕土, 谷口贞夫 申请人:富山县;株式会社北陆精机