潮汐发电用涡轮的制作方法

本发明涉及一种潮汐发电用涡轮，更具体地讲，涉及改进成与水流方向无关地旋转而能够持续地进行发电且在漂浮于水面的状态下能够进行发电，从而与海水面的高低或降水量无关地能够持续地进行发电的潮汐发电用涡轮及利用了该潮汐发电用涡轮的潮汐发电装置。

背景技术：

一般来讲，已公开有用于潮力或水力发电的各种系统，由于这些潮力或水力发电系统利用自然能源而能够得到电能，因此，这些潮力或水力发电系统是在地球环保方面极为推崇的系统，这是已为人所知的事实。

因此，公开有如在先技术文献中所记载那样的诸多潮力、水力发电装置或涡轮(turbine)。

然而，就这些在先技术而言，不仅必须要有固定式构造物或必须利用落差水压，而且必须具备潮流通道，这样才能进行发电。

因此，由于这些在先技术须利用用于具备潮流通道的固定构造物或水坝进行水力发电，因此，不仅存在给自然生态系统带来变化的问题，而且存在需要投资巨大的设施费的问题。

尤其，就所述在先技术而言，由于在潮力发电的情况下，仅仅依靠仅向一个方向流动的水进行潮汐发电，因此，伴随着涨潮时就不能运转的问题。

技术实现要素：

技术问题

本发明其目的在于提供一种潮汐发电用涡轮及利用了该潮汐发电用涡轮的潮汐发电装置，所述潮汐发电用涡轮改进成即使水流方向改变也仅沿着一个方向旋转而能够持续地进行发电且即使水流的水位变化也能够持续地进行发电。

本发明的另一目的在于，能够进行发电而不会给自然生态系统带来变化。

解决问题方案

本发明的潮汐发电用涡轮其特征在于，构成为包括：中心部件，其固定涡轮轴；一对水平支撑部件，其以相对的方式分别固定于上述中心部件上下部；翼支撑轴，在上述一对水平支撑部件之间以涡轮轴为中心并以等间距沿着圆周方向固定多个翼支撑轴，从而上述翼支撑轴以在一处具备一个以上的方式构成；以及多个推进翼单元，其支撑于上述翼支撑轴而以能够沿着上下方向移动的方式构成，且以中间铰链部为中心沿着上下方向配置的上部翼片和下部翼片沿着上下方向张开并折叠。

本发明的潮汐发电用涡轮其另一特征在于，上述中间铰链部以铰链轴嵌入各铰链件的轴孔的方式构成，多个铰链件各自具备于上部、下部翼片并以彼此成一列的方式嵌入上部、下部翼片；或者，上部、下部翼片中间部以通过合页或具有能够弯曲的属性的弹性钢板材而连接上部、下部翼片的方式构成。

本发明的潮汐发电用涡轮其另一特征在于，构成为在上部、下部翼片的上述中间铰链部所在的部分具备多个翼张开抑制件，该多个翼张开抑制件各自从各个铰链件之间向外部突出。

本发明的潮汐发电用涡轮其另一特征在于，在上述推进翼单元的上部、下部翼片分别具备具有翼支撑轴所贯通的轴孔的移动部件从而能够沿着竖直方向进行往复移动，上部、下部翼片连接成各自在上述移动部件沿着竖直方向移动时以移动部件为中心进行转动运动，并构成为上述移动部件在具备于翼支撑轴中间的停止器被卡定而停止其移动。

本发明的潮汐发电用涡轮其另一特征在于，使上述上部、下部翼片以铰链轴孔和铰链轴为中心转动，其中，上述铰链轴孔位于向分别具备于上述上部、下部翼片的空间部插入的移动部件的末尾，上述铰链轴嵌入空间部两侧固定部件的铰链轴孔；或者，使移动部件的轴孔具有比翼支撑轴直径大的直径而在轴孔与翼支撑轴之间具有游隙，或者，使各上部、下部翼片与以在移动部件转动的方式具备的球体连接，从而使上部、下部翼片在移动部件沿着竖直方向移动的过程中能够转动。

本发明的潮汐发电用涡轮其另一特征在于，构成为上述移动部件由以嵌入翼支撑轴的方式设置的弹性部件所挤向停止器而能够移动。

而且，本发明的利用了潮汐发电用涡轮的潮汐发电装置其特征在于，构成为在一个涡轮轴以垂直于该涡轮轴的方式设置一个以上如第1项那样构成的涡轮，并使上述涡轮轴贯通利用浮具的浮力向水面上浮的漂浮部件而将旋转力传递至固定于支撑部件的发电机以生产电能，并构成为上述漂浮部件通过钢丝绳(wire)与固定于海底面的海底固定单元连接。

本发明的利用了潮汐发电用涡轮的潮汐发电装置其另一特征在于，上述海底固定单元构成为包括：螺栓杆，其连接有钢丝绳且具有扩张倾斜头部；管体，其具备多个扩张片部且螺栓杆以贯通的方式与其配合，其中，多个扩张片部为了由上述扩张倾斜头部所朝向外侧张开而具备于下端开裂孔之间；支承部件，其位于上述管体上部且嵌入螺栓杆；以及螺母部件，其在上述支承部件上部与螺栓杆连结。

发明效果

本发明由于即使水流方向改变涡轮也仅沿着一个方向旋转，因而具有除非水流停止否则就能够持续地进行发电的效果，不仅如此，还具有即使水位高低有变化也能够持续地进行发电的效果。

而且本发明提供如下效果：由于潜入水中的涡轮即使全然不采用需要润滑油的球轴承或金属轴承也能够旋转，且采用需要润滑油的球轴承或金属轴承的其它发电装置或各配件能够在上浮至水面上的状态下进行发电，因而能够进行发电而不会使水质因如润滑油那样的机油而污染，因此，能够进行环保型发电而不会给自然生态系统带来变化。

附图说明

图1是根据本发明的潮汐发电用涡轮的整体立体图。

图2是根据本发明的潮汐发电用涡轮的俯视图。

图3是示出了根据本发明的推进翼单元的分解立体图。

图4是示出了根据本发明的推进翼单元的配合状态的立体图。

图5的(a)、(b)是示出了本发明的上部、下部翼片与沿着翼支撑轴移动的移动部件的连接构造的分解立体图及作用图。

图6是以图4的X-X′线剖面状态示出的推进翼单元的剖视图。

图7的(a)、(b)是根据本发明的中间铰链部的另一实施例的剖视图。

图8是以图6的Y-Y′线剖面状态示出的推进翼单元的作用说明图。

图9的(a)是本发明的翼支撑轴和移动部件所配合的平剖俯视图，(b)是其作用状态说明图。

图10的(a)是示出了本发明的移动部件与上部、下部翼片的连接状态的平剖俯视图，(b)是其作用状态说明图。

图11是本发明的其它实施例的示意图。

图12是采用了本发明的涡轮的状态的潮汐发电装置的整体构成图。

图13的(a)是根据本发明的潮汐发电装置的海底固定单元的剖视图，(b)是示出了海底固定单元的本体的立体图。

符号说明

10—涡轮，11—涡轮轴，12—中心部件，13、13′—水平支撑部件，14—翼轴，15—停止器，16—弹性部件，20—推进翼单元，21、21′—上部、下部翼片，22—中间铰链部，23、23′—铰链件，23a—轴孔，24—翼张开抑制件，25—铰链轴，26—合页，26′—弹性钢板材，27—移动部件，28—轴孔，29—球体，100—潮汐发电装置，110—漂浮部件，111—浮具，112—支撑部件，120—发电机，130—海底固定单元，131—钢丝绳，132—螺栓杆，133—扩张倾斜头部，134—管体，135—下端开裂孔，136—扩张片部，137—支承部件，138—螺母部件，211—空间部，212、212′—固定部件，213—铰链轴，214、271—铰链轴孔。

具体实施方式

基于优选实施例的附图更为详细地说明本发明如下。

参照图1至图6，根据本发明的涡轮10具备固定涡轮轴11的中心部件12，一对水平支撑部件13、13′各自以相对的方式固定于上述中心部件12上下部。

图6中符号11a表示将中心部件12的旋转力向涡轮轴11传递的键(key)。而且，在上述一对水平支撑部件13、13′之间以涡轮轴11为中心沿着圆周方向以等间距固定多个翼支撑轴14，从而上述翼支撑轴14以在一处具备一个以上的方式固定，在已装配了下面所要说明的推进翼单元20的状态下，翼支撑轴14固定于一对水平支撑部件13、13′之间。

因此，如图3和图4中所示出，理想的是，上述翼支撑轴14优选以从水平支撑部件13、13′的外侧朝向涡轮轴11固定一对的方式具备。图3中符号14a表示固定翼支撑轴14的螺栓。

本发明具备支撑于翼支撑轴14并以能够沿着上下方向移动的方式构成的推进翼单元20。如图1和图2中所示出，由于以各自支撑于以等间距设置的多个翼支撑轴14的方式设置上述推进翼单元20，因此，本发明的涡轮10具备沿着圆周方向以等间距设置的多个推进翼单元20。

参照图3至图6，本发明的推进翼单元20具备以中间铰链部22为中心沿着上下方向配置的上部翼片21和下部翼片21′，上述上部、下部翼片21、21′以能够沿着上下方向张开并折叠的方式构成。

前面所述的各上部、下部翼片21、21′由于以板材形成，因此，若利用冲模而在板上具备加压形成为带状的多个加强突起，则能够构成更为牢靠的状态的上部、下部翼片21、21′，由于这种加强构造技术是已为人所知的技术，因此省略其附图及说明。

因此，如图3和图6中所示出，使上部、下部翼片21、21′能够沿着上下方向张开并折叠的中间铰链部22，最好以铰链轴25嵌入各铰链件23、23′的轴孔23a的方式构成，多个铰链件23、23′各自具备于上部、下部翼片21、21′并以彼此成一列的方式嵌入上部、下部翼片21、21′。

然而，如图7的(a)中所示出，中间铰链部22可以通过合页26而连接上部、下部翼片21、21′，或者如图7的(b)中所示出，中间铰链部22还可以通过具有能够弯曲的属性的弹性钢板材26′而连接上部、下部翼片21、21′。

而且参照图3，本发明最好在上部、下部翼片21、21′的中间铰链部22所在的部分具备多个翼张开抑制件24，多个翼张开抑制件24各自从各个铰链件23、23′之间向外部突出。

参照图3至图5，在本发明的推进翼单元20的上部、下部翼片21、21′分别设置有具有翼支撑轴14所贯通的轴孔28的一个以上的移动部件27，该一个以上的移动部件27各自以通过连接轴271而与上部、下部翼片21、21′连接的方式设置。

参照图5的(a)、(b)，在分别形成于上部、下部翼片21、21′的空间部211的两侧以各自相对的方式固定有一对固定部件212、212′，移动部件27插入上述一对固定部件212、212′之间，从而构成为铰链轴213将一侧固定部件212和移动部件27以及另一侧固定部件212′的铰链轴孔214、271贯通而连接。

而且，翼支撑轴14贯通移动部件27的轴孔28而使移动部件27顺着该翼支撑轴14而沿着上下方向移动。

因此，如在图5的(b)中以实线图示，若移动部件27顺着翼支撑轴14而朝向下部方向移动，则在移动部件27沿着直线方向移动的过程中，固定部件212、212′以铰链轴213为中心沿着顺时针方向转动，与此相反，若移动部件27如虚线所示那样顺着翼支撑轴14而朝向上部方向移动，则在移动部件27沿着直线方向移动的过程中，固定部件212、212′以铰链轴213为中心沿着逆时针方向转动，从而不仅能够使移动部件27顺着翼支撑轴14而沿着上下方向移动，而且上部、下部翼片21、21′在与移动部件27连接处转动，从而使上部、下部翼片21、21′能够张开或折叠。

而且，上述移动部件27在具备于翼支撑轴14中间的停止器15被卡定，从而构成为上述移动部件27的移动在翼支撑轴14中间停止。

参照图8，本发明在水流力全然不在推进翼单元20的上部、下部翼片21、21′作用的情况下，上部、下部翼片21、21′均如图8中以虚线所示那样因自重而处于下沉的状态。

此时，上部翼片21的移动部件27卡定于停止器15而成为不能进一步下沉的状态，从而上部、下部翼片21、21′维持并不是完全折叠而是稍微张开的状态。

另一方面，为了有助于理解本发明而以简称的方式进行说明。即、将推进翼单元20中以铰链轴25为中心时翼张开抑制件24所在的方向一侧简称为推进翼单元20的背面部或简称为上部、下部翼片21、21′的背面部，并将推进翼单元20中以铰链轴25为中心时位于与翼张开抑制件24相反的方向的一侧简称为推进翼单元20的前表面部或简称为上部、下部翼片21、21′的前表面部。

因此，若水流沿着图8中以“A”表示的箭头方向流动，则其水流力作用于上部、下部翼片21、21′的前表面部，从而上部、下部翼片21、21′成为要以铰链轴25为中心沿着上下方向转动的状态，而由于是下部翼片21′的移动部件27卡定在水平支撑部件13′的状态，因此，上部翼片21朝向上部方向转动，从而成为如图8中以实线图示那样张开的状态。

此时，位于上部翼片21的翼张开抑制件24成为与下部翼片21′接触而被卡定的状态，并且位于下部翼片21′的翼张开抑制件24成为与上部翼片21接触而被卡定的状态，从而不仅上部、下部翼片21、21′被抑制而不会进一步张开，而且翼张开抑制件24具有起支撑作用的支撑力，从而即使强劲的水流力作用于已张开的状态的上部、下部翼片21、21′，也不会使上部、下部翼片21、21′折弯。

因此，如图8中以实线图示，若上部、下部翼片21、21′因水流力而成为张开的状态，则该水流(潮汐)力通过翼支撑轴14而传递至水平支撑部件13、13′，从而使涡轮10旋转。

而且，如图8中以实线图示，在上部、下部翼片21、21′因水流力而已张开的状态下，若水流朝向在图8中以“B”表示的箭头方向即上部、下部翼片21、21′的背面部侧流动，则该水流力作用于上部、下部翼片21、21′的背面部，由此上部翼片21成为以朝向下部降下的方式移动的状态，因此，与上部、下部翼片21、21′处于已张开的状态时相比，成为相对非常微弱的水流力作用的状态。

另一方面，为了有助于理解本发明而以简称的方式进行说明。将如图8中以实线图示那样的上部、下部翼片21、21′的张开动作简称为推进翼单元20的展开动作或简称为上部、下部翼片21、21′的展开动作，与此相反，将如在图6中以虚线所示那样的上部、下部翼片21、21′的折合动作简称为推进翼单元20的折叠动作或简称为上部、下部翼片21、21′的折叠动作。

因此，将水流如图2中以符号Hw表示的箭头那样从涡轮10的右侧朝向左侧流动称为涨潮状态Hw，与此相反，将水流如以符号Lw表示的箭头那样从涡轮10的左侧朝向右侧流动假定为落潮状态Lw。将涨潮和落潮时的根据本发明的涡轮10的作用说明如下。

即、在图2中，在处于涨潮状态Hw时，水流力作用于多个推进翼单元20中位于以符号20a～20d表示的水平中心线S下方的、各个推进翼单元20的前表面部，从而其上部、下部翼片21、21′进行展开动作，就位于水平中心线S上方的、以符号20e～20h表示的各个推进翼单元20而言，水流力作用于其上部、下部翼片21、21′的背面部，从而进行折叠动作。

因此，水平中心线S下方的以符号20a～20d表示的各个推进翼单元20在进行展开动作时所承受的水流力远大于水平中心线S上方的以符号20e～20h表示的各个推进翼单元20在进行折叠动作时所承受的水流力，因此，涡轮10具有在图2中沿着顺时针方向旋转的推进力。

另一方面，在图2中，在处于落潮状态Lw时，水流力作用于多个推进翼单元20中位于水平中心线S下方的以符号20a～20d表示的各个推进翼单元20背面部，从而其上部、下部翼片21、21′进行折叠动作，与此相反，就位于水平中心线S上方的、以符号20e～20h表示的各个推进翼单元20而言，水流力作用于其上部、下部翼片21、21′的前表面部，从而进行展开动作。

因此，水平中心线S上方的以符号20e～20h表示的各个推进翼单元20在进行展开动作时所承受的水流力远大于水平中心线S下方的以符号20e～20h表示的各个推进翼单元20进行折叠动作时所承受的水流力，因此，涡轮10具有在图2中沿着顺时针方向旋转的推进力。

即、本发明无论是处于涨潮状态Hw还是处于落潮状态Lw，均得到使涡轮10仅沿着一个方向旋转的推进力，这样一来，只要是水流的场所则涡轮10与水流方向无关地在任何场所旋转，从而都能够得到推进力。

因此，就如上所述那样动作的本发明的涡轮10而言，在上部、下部翼片21、21′采用移动部件27的情况下，如图9的(a)中所示出，使移动部件27的轴孔28具有比翼支撑轴14直径大的直径而使轴孔28与支撑轴14之间具有游隙28a，从而如图9的(b)中所示出，在各上部、下部翼片21、21′进行展开动作或折叠动作时，移动部件27沿着左右方向移动，从而还可以使各上部、下部翼片21、21′能够良好地进行展开和折叠动作。

另外，如图10的(a)中所示出，使各上部、下部翼片21、21′与以在移动部件27转动的方式具备的球体29连接，从而如图10的(b)中所示出，在各上部、下部翼片21、21′进行展开动作或折叠动作时各上部、下部翼片21、21′沿着上下方向移动，从而还可以使各上部、下部翼片21、21′能够良好地进行展开和折叠动作，但本发明还可以采用其它构造或单元，而未必局限于如上所述那样的构成。

而且，如图11中所示出，本发明的涡轮10还可以构成为，下部翼片21′的移动部件27由以插入翼支撑轴14的方式设置的弹性部件16所挤向停止器15而能够移动。在该情况下，在上部、下部翼片21、21′已进行折叠动作时，成为下部翼片21′的移动部件27由弹性部件16的弹力所朝向停止器15移动的状态。

另一方面，图12示出了利用了本发明的涡轮10的潮汐发电装置100。

本发明的潮汐发电装置100构成如下：在一个涡轮轴11以垂直于该涡轮轴11的方式设置一个以上涡轮10，并使上述涡轮轴11贯通利用浮具111的浮力向水面Wa上浮的漂浮部件110而将旋转力传递至固定于支撑部件112的发电机120以生产电能。

而且构成为，上述漂浮部件110通过钢丝绳131与固定于海底面Wb的海底固定单元130连接。

如图12中所示出，上述海底固定单元130还可以是沉重的混凝土块。

然而，如图13的(a)、(b)中所示出，优选的海底固定单元130，最好构成为包括：螺栓杆132，其连接有钢丝绳131且具有扩张倾斜头部133；管体134，其具备多个扩张片部136且螺栓杆132以贯通的方式与其配合，其中，多个扩张片部136为了由上述扩张倾斜头部133所朝向外侧张开而具备于下端开裂孔135之间；支承部件137，其位于上述管体134上部且嵌入螺栓杆132；以及螺母部件138，其在上述支承部件137上部与螺栓杆132连结。

如在图13的(a)中以实线图示，图13中所示出的海底固定单元130使螺栓杆132以插入管体134的孔的方式与管体134配合，以使螺栓杆132的扩张倾斜头部133卡定在位于管体134的下端部的扩张片部136，并使支承部件137以插入管体134上部侧的螺栓杆132的方式与螺栓杆132配合，且在螺栓杆132连结螺母部件138，从而配合成配件彼此之间不会产生游动。

接着，击打螺栓杆132而使管体134和螺栓杆132一起钉入海底面Wb。此时，进行捶击直至支承部件137被卡定在海底面Wb上方而不能进一步捶进为止，以此将支承部件137固定在海底面Wb。

接着，若以朝向海底面Wb移动的方式持续地拧紧螺母部件138，则由于在支承部件137支撑于海底面Wb上的状态下拧紧螺母部件138，因此，螺栓杆132成为如图12(a)中以虚线所示那样被强行朝向上部提升的状态。

因此，螺栓杆132的扩张倾斜头部133将管体134的各扩张片部136如图13的(a)中以虚线图示那样朝向外侧强行撑开，从而如上所述那样已张开的状态的扩张片部136起着防止海底固定单元130从海底面Wa脱出而脱离的作用而固定海底固定单元130。

而且，使钢丝绳131长度具有在本发明的潮汐发电装置100所设置的海域中漂浮部件110所能够上浮至涨潮时成为最高水位的位置的长度，以此连接漂浮部件110和海底固定单元130。

因此，漂浮部件110在涨潮时以随上升的水面Wa而上升的方式上浮，且在落潮时随下降的水面Wa而下降，但无论是在涨潮时还是在落潮时位于漂浮部件110下部的涡轮10总是潜在水中，因此，涡轮10无论是在涨潮时还是在落潮时也都旋转而能够进行发电。

而且，在降水量、流速随时变化的河流或江流中也以漂浮方式来设置本发明，从而本发明能够进行发电。

即、就本发明的涡轮10而言，由于上部、下部翼片21、21′的前表面部侧以正面承受水压而展开，以此接受水流力，因此，不仅将流水(潮汐)压力即水流力由展开的状态的上部、下部翼片21、21′整体来承受，而且若将多个涡轮10在一个涡轮轴11设置成一列，则即使流速稍慢也能够足够地得到发电所需的推进力。

尤其，若涡轮轴11的旋转力通过增速器(未图示)而传递至发电机120，则即使流速稍慢也能够进一步得到发电所需的推进力，因此，在流速稍慢的河流或江流或潮流随潮起潮落而周期性地流动的海上也能够进行发电，从而能够生产电能。

因此，本发明由于涡轮10即使潮流所流动的方向改变也仅沿着一个方向旋转，因而除非水流停止，否则不仅能够持续地进行发电，而且即使潮流或江河水位高低有变化也能够持续地进行发电，由此，与过去相比，不仅能够相对成倍地生产电能，而且能够大为提高发电效率。

另外，本发明由于在形成流速的场所并不是设置永久性构造物，而是能够在使各发电设施上浮至水面上的状态下进行发电，因而无需建造固定的发电用永久性构造物，因此，能够进行环保型发电而不会给自然生态系统带来变化。

而且，只要是形成潮流的地方则无论在任何场所也能够使本发明的潮汐发电装置漂浮而生产电能，不仅如此，进而还可以在潮汐发电装置上部进一步附加设置风力发电装置或太阳能发电装置而得到更为巨大的电能。

本发明未必局限于以附图来图示并说明的实施例，本领域普通技术人员能够以各种方式来对本发明实施变形，因此显而易见，只要不是大为逸出权利要求书的范围则本发明须宽泛地得到保护。