JP6143217B2

JP6143217B2 - 水車装置

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Publication number: JP6143217B2
Application number: JP2012264316A
Authority: JP
Inventors: 栄一菊池
Original assignee: 栄一菊池
Priority date: 2012-12-03
Filing date: 2012-12-03
Publication date: 2017-06-07
Anticipated expiration: 2032-12-03
Also published as: JP2014109235A

Description

本発明は、所謂バケット式の水車を備えた水車装置に係り、特に、水車が水を受けて排水するまでの間に亘って水車を覆うカバーを備えた水車装置に関する。

従来、この種の水車装置として、例えば、実開昭５６−８８９６４号公報（特許文献１）に記載された技術が知られている。図１４に示すように、この水車装置Ｓａは、機台に回転軸１０１を中心に回転自在に設けられ外周に沿って直径方向外方に開口１０２ａを有した水を受ける複数のバケット１０２を列設して構成される水車１００を備えている。この水車１００は、回転軸１０１の軸方向に沿って所定の間隔を隔てて互いに対向する一対の側板１０３と、側板１０３間に回転軸１０１を中心とする円周方向に沿って設けられる底板１０４と、側板１０３間であって底板１０４の外周に等角度且つ等間隔に設けられる複数の水受板１０５とを備え、側板１０３，底板１０４及び水受板１０５によって複数のバケット１０２を形成している。

また、この水車装置Ｓａは、上側に位置したバケット１０２に向けて水を供給し水車１００を一方向に回転せしめる給水口部１０６と、水車１００のバケット１０２が給水口部１０６から水を受けることを可能にする上側の受水空間Ｗａ及び受水空間Ｗａで受けた水を排出可能にする下側の排水空間Ｗｂを形成するように、受水空間Ｗａより水車１００の回転方向に沿う排水空間Ｗｂまでの間に亘って複数のバケット１０２の開口１０２ａを覆うカバー１０７とを備えて構成されている。カバー１０７は、所要のクリアランスＣａを隔てて水車１００の外周面１００ａに沿う内周面を有した弧状の曲板１０８と、この曲板１０８の両側に連設され水車１００の両側の略半分を覆う半円盤状の側面板１０９とを備えて構成されている。

これにより、給水口部１０６から水がバケット１０２内に供給されると水受板１０５に動圧が作用し、水車は回転せしめられる。この場合、カバー１０７によって、受水空間Ｗａより水車１００の回転方向に沿う排水空間Ｗｂまでの間に亘って複数のバケット１０２の開口１０２ａが覆われているので、排水空間Ｗａに至るまでは、水がバケット１０２から外方に飛び出ることが阻止され、バケット１０２内において略満水状態を保つことから、水の水車１００に対する圧力伝達を良好にして、回転効率を良くするようにしている。

実開昭５６−８８９６４号公報

ところで、上記従来の水車装置Ｓａにあっては、カバー１０７の曲板１０８と水車１００の外周面１００ａとの間にクリアランスＣａがあるとともに、このクリアランスＣａに連通し、カバー１０７の側面板１０９と水車１００の側板１０３との間にも間隙Ｃｂがあるので、この間隙Ｃｂを通って水が漏出し、それだけ、少なからず、エネルギーの伝達ロスを生じてしまうという問題があった。これを防止するために、カバー１００の曲板１０８と水受板１０５の先端との間のクリアランスをゼロにすることも考えられるが、摩擦抵抗が生じるのでかえって効率が悪くなる。
本発明は上記の問題点に鑑みて為されたもので、できるだけ、摩擦抵抗を生じないようにして、バケットからの水の漏出を抑止し、水の水車に対する圧力伝達効率の向上を図った水車装置を提供することを目的とする。また、水の漏出を抑止する分、水受板に作用する圧力も上昇するので、必要に応じ、強度の向上も図ることも課題とした。

このような目的を達成するための本発明の水車装置は、機台と、該機台に回転軸を中心に回転自在に設けられ外周に沿って直径方向外方に開口を有した水を受ける複数のバケットを列設して構成される水車と、上側に位置したバケットに向けて水を供給し上記水車を一方向に回転せしめる給水口部と、上記水車のバケットが上記給水口部から水を受けることを可能にする上側の受水空間及び該受水空間で受けた水を排出可能にする下側の排水空間を形成するように、上記受水空間より水車の回転方向に沿う上記排水空間までの間に亘って上記複数のバケットの開口を覆うカバーとを備えた水車装置において、
上記水車の軸方向両側の外周縁部と上記カバーの軸方向両側縁部との間をシールするシール部材を設けた構成としている。

これにより、給水口部から水がバケット内に供給されると水受板に動圧が作用し、水車は回転せしめられる。この場合、カバーによって、受水空間より水車の回転方向に沿う排水空間までの間に亘って複数のバケットの開口が覆われているので、排水空間に至るまでは、水がバケットから外方に飛び出ることが阻止され、バケット内において略満水状態を保つことから、水の水車に対する圧力伝達が確実に行われる。このとき、カバーとバケットの開口との間にクリアランスがあると、このクリアランスを通して水が漏出するが、水車の軸方向両側であってその外周縁部とカバーの両側縁部との間はシール部材によってシールされているので、この間から水が漏出することが阻止される。そのため、水の漏出が阻止される分、エネルギーの伝達ロスが防止され、それだけ、回転エネルギーを増すことができ、回転効率を向上させることができる。また、シール部材によるシールなので、直接水車の外周とカバーとを接触させる場合に比較して、摩擦抵抗を極めて低く押えることができる。

そして、必要に応じ、上記水車を、上記回転軸の軸方向に沿って所定の間隔を隔てて該回転軸に支持され互いに対向する一対の側板と、該側板間に上記回転軸を中心とする円周方向に沿って設けられる底板と、上記側板間であって上記底板の外周に等角度且つ等間隔に設けられる複数の水受板とを備えて構成し、上記側板，底板及び水受板によって複数のバケットを形成し、上記シール部材を、上記側板の外周縁部及び上記カバーの側縁部のいずれか一方に、何れか他方が摺接するように設けた構成としている。
これにより、シール部材は、側板の外周縁部とカバーの側縁部との間に介在させられ、水車の回転方向に沿う方向に設けられることになるので、シール部材による摺接が円滑に行われ、確実に、摩擦抵抗を低減することができる。

この場合、上記水車の外周面に沿う曲板と、該カバーの両側縁部を構成し上記曲板から上記回転軸方向に突設されて上記側板の外周縁部に対峙する帯状の一対の対峙板とを備えて構成し、上記シール部材を上記対峙板に取り付けて該シール部材に上記側板の外周縁部が摺接するようにしたことが有効である。これにより、帯状の対峙板にシール部材を取り付けたので、取付けが容易に行われるとともに、従来のように、水車の側面を覆う側面板が不要になり、それだけ構造を簡単にすることができる。

また、必要に応じ、上記各側板を夫々支持する支持フレームを設け、該支持フレームを、上記回転軸に固定される円盤状の基材と、上記側板の外周縁に対応しパイプを折曲形成した円環と、上記基材と円環との間に架設され放射方向に延びパイプで形成された複数のスポークとを備えて構成している。各側板をスポーク状の支持フレームで支持するので、水車の強度を増すことができる。特に水圧が高い場合の対応が確実になる。また、スポークなので軽量であり、回転効率が極めて良い。

この場合、必要に応じ、上記側板を上記支持フレームの内側に固定し、上記水受板をその基端が底板に接合され先端が側板の外周縁部より上記回転軸側に位置するように設け、上記カバーを、上記水車の外周面に沿う曲板と、該カバーの両側縁部を構成し上記曲板から上記回転軸方向に突設されて上記側板の外周縁部に対峙する帯状の一対の対峙板とを備えて構成し、上記シール部材を上記対峙板に取り付けて該シール部材に上記側板の外周縁部の内面が摺接するようにした構成としている。支持フレームは側板をその外側から押えることになるので水圧に確実に対応できるとともに、側板の外周縁部の内面においてシール部材でシールするので、シール性も向上させられる。

また、必要に応じ、上記水車の水受板の先端と上記カバーとのクリアランスを調整するクリアランス調整機構を設けた構成としている。
クリアランス調整機構によって、水車の水受板の先端とカバーとのクリアランスを調整できるので、このクリアランスから漏出する水の量を調整して、シール部材にかかる負荷を調整することができ、そのため、水受板とカバーとの接触を回避しつつ、シール部材によるシールをより一層確実に確保することができるようになる。

この場合、必要に応じ、上記クリアランス調整機構を、上記カバーの外側にあって上記回転軸方向に沿って延び該カバーが取り付けられる複数の支持バーと、該各支持バーに対応して夫々設けられ該支持バーの両端を上記機台に対して固定可能な一対の固定部材の複数の組と、上記固定部材に設けた支持ボルトと、上記支持バーに形成され上記支持ボルトに挿通される挿通孔と、上記支持バーより固定部材側にあって上記支持ボルトに螺合する支持ナットと、上記支持バーの外側にあって上記支持ボルトに螺合する固定ナットとを備え、上記支持ナットと固定ナットの螺合位置調整によりカバーの位置調整を行うようにした構成としている。支持ナットと固定ナットの螺合位置調整によりカバーの位置調整を行うので、構造が簡単で、容易に位置調整を行うことができるとともに、複数の支持バーにより、カバーを外側から支持するので機台に確実に支持することができる。

また、必要に応じ、上記固定部材を、一端が上記機台に固定され他端が上記支持バーが固定される棒状部材で構成し、該棒状部材を上記支持バーに対応させて複数設けるとともに、各棒状部材を上記機台に放射状に配置した構成としている。複数の棒状部材を放射状に設けたので、支持バーの支持を確実に行うことができる。

そしてまた、必要に応じ、上記水受板を、回転方向上流側が凹になるように湾曲形成した構成としている。水受板の面積を大きくして水を確実に受けることができる。

また、必要に応じ、上記隣接する水受板間に、アームを架設した構成としている。上記のシール部材により、漏水が抑止されることから、それだけ、水受板に作用する力が大きくなるが、水受板間にアームを架設し、アームによっても水受板に作用する荷重を受けることができるので、それだけ、強度が高くなり、漏水を抑止して確実に水車を回転させることができる。また、給水口部からの水はアームにも当接するが、アーム自身でも水を受けることになるので、それだけ、水受板への負担を低減することができる。

更に、必要に応じ、上記アームを、上記回転軸の軸方向に沿って複数列設した構成としている。より一層、強度が高くなり、漏水を抑止して確実に水車を回転させることができる。また、アームによっても水を受け易くなり、それだけ、水受板への負担を低減することができる。

更にまた、必要に応じ、上記アームを、回転方向上流側が凹になるように湾曲形成した構成としている。アームが湾曲形成されているので、給水口部からの水がアームに当接した際、水を受け易くなり、それだけ、水受板への負担を低減することができる。

また、必要に応じ、上記排水空間より回転方向に沿う上記受水空間までの間に亘って上記複数のバケットの開口を覆う別のカバーを備えて構成している。これにより、別のカバーがない場合（従来）に比較して、排水空間を狭めることができ、排水が後側に飛散する事態を防止することができる。

この場合、上記別のカバーの排水空間側の端部に該排水空間に排水される水が衝止する衝止板を突設したことが有効である。衝止板に排水が衝止するので、排水が後側に飛散する事態を確実に防止することができる。

本発明によれば、カバーによって、受水空間より水車の回転方向に沿う排水空間までの間に亘って複数のバケットの開口が覆われているので、排水空間に至るまでは、水がバケットから外方に飛び出ることが阻止され、バケット内において満水状態を保つことから、水の水車に対する圧力伝達が確実に行われる。このとき、カバーとバケットの開口との間にクリアランスがあると、このクリアランスを通して水が漏出するが、水車の軸方向両側であってその外周縁部とカバーの両側縁部との間はシール部材によってシールされているので、この間からは水が漏出することが阻止される。そのため、水の漏出が阻止される分、エネルギーの伝達ロスが防止され、それだけ、回転エネルギーを増すことができ、回転効率を向上させることができる。また、シール部材によるシールなので、直接水車の外周とカバーとを接触させる場合に比較して、摩擦抵抗を極めて低く押えることができる。

本発明の実施の形態に係る水車装置を示す斜視図である。本発明の実施の形態に係る水車装置を示す正面図である。本発明の実施の形態に係る水車装置を示す側面図である。本発明の実施の形態に係る水車装置を示す平面図である。本発明の実施の形態に係る水車装置を示す正面断面図である。本発明の実施の形態に係る水車装置を示す側面断面図である。本発明の実施の形態に係る水車装置を、側板を取り除いて透視して示す斜視図である。本発明の実施の形態に係る水車装置において、水車の構造を示す分解斜視図である。本発明の実施の形態に係る水車装置において、アームの構造を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）中Ａ−Ａ線断面図である。本発明の実施の形態に係る水車装置において、機台に対する第一カバー，第二カバー及びクリアランス調整機構との関係を示す分解斜視図である。本発明の実施の形態に係る水車装置において、クリアランス調整機構を示す断面図である。本発明の実施の形態に係る水車装置において、水車と第一カバー（第二カバー）とのシール構造を示す図６中Ｂ部拡大断面図である。本発明の実施の形態に係る水車装置が用いられる堰の例を示す斜視図である。従来の水車装置の一例を示し、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は側面断面図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態に係る水車装置について詳細に説明する。
図１乃至図１２には、本発明の実施の形態に係る水車装置Ｓを示している。この水車装置Ｓの基本的構成は、機台１と、機台１に回転軸１１を中心に回転自在に設けられ外周に沿って直径方向外方に開口１６を有した水を受ける複数のバケット１５を列設して構成される水車１０と、上側に位置したバケット１５に向けて水を供給し水車１０を一方向に回転せしめる給水口部４０と、水車１０のバケット１５が給水口部４０から水を受けることを可能にする上側の受水空間Ｗａ及び受水空間Ｗａで受けた水を排出可能にする下側の排水空間Ｗｂを形成するように、受水空間Ｗａより水車１０の回転方向に沿う排水空間Ｗｂまでの間に亘って複数のバケット１５の開口１６を覆う第一カバー５０と、排水空間Ｗｂより回転方向に沿う受水空間Ｗａまでの間に亘って複数のバケット１５の開口１６を覆う第一カバー５０とは別の第二カバー６０と、回転軸１１の回転を取り出す回転機構部９０とを備えて構成されている。

機台１は、図１乃至図７，図１０に示すように、鉄等の金属製の中空棒状部材を溶接して構築されており、ベース２と、ベース２の中間部に所定間隔離間して立設され水車１０を支持する一対の第一支持体３と、ベース２の一端部に立設され給水口部４０を支持する第二支持体４とを備えている。図１０に示すように、第一支持体３は、上端側で収束する２本の支柱３ａ，３ａと、この支柱３ａ，３ａ間に架設される架設杆３ｂと、架設杆３ｂを支持する支持杆３ｃとを備えてなる。一対の第一支持体３の上端間には架設板５が架設されている。第二支持体４は、上記第一支持体３の支柱３ａ，３ａに対応した所定間隔でベース上に立設される２本の支柱４ａ，４ａと、この支柱４ａ，４ａの上端間に架設される上端杆４ｂと、この上端杆４ｂと第一支持体３の支柱３ａ，３ａとの間に架設される補強杆４ｃとを備えて構成されている。

水車１０は、図１乃至図８に示すように、回転軸１１の軸方向に沿って所定の間隔を隔てて回転軸１１に支持され互いに対向する一対の円環状（リング状）の側板１２と、側板１２間に回転軸１１を中心とする円周方向に沿って設けられる底板１３と、側板１２間であって底板１３の外周に等角度且つ等間隔に設けられる複数の水受板１４とを備えて構成されており、側板１２，底板１３及び水受板１４によって複数（実施の形態では１２個）のバケット１５を形成している。底板１３及び水受板１４はビスなどで側板１２に固定される。図５及び図８に示すように、水受板１４は、回転方向上流側が凹になるように湾曲形成されており、基端が底板１３に接合され、先端１４ａは側板１２の外周縁部１７より回転軸１１側に位置するように設けられている。

また、各側板１２は、その外側から夫々支持フレーム２０にビス等で止着されて支持されている。即ち、側板１２は、支持フレーム２０の内側に固定されている。支持フレーム２０は、回転軸１１に固定される円盤状の基材２１と、側板１２の外周縁に対応しパイプを折曲形成した円環２２と、基材２１と円環２２との間に架設され放射方向に延びパイプで形成された複数のスポーク２３とを備えて構成されている。各側板１２をスポーク２３状の支持フレーム２０で支持するので、水車１０の強度を増すことができる。特に水圧が高い場合の対応が確実になる。また、スポーク２３なので軽量であり、回転効率が極めて良い。

図６に示すように、左右の基材２１間には、回転軸１１が通されて固定される固定管２４が架設されている。回転軸１１の両端は支持フレーム２０より突出形成され、その突出部分が、機台１の第一支持体３において、２本の支柱間に架設した架設杆３ｂに軸受部２５を介して回転自在に支持されている。水車１０の大きさは、例えば、直径が２０００ｍｍ、軸方向の幅が６００ｍｍに設定される。大きさは、これに限定されるものではない。

また、図５，図６，図７及び図９に示すように、隣接する水受板１４間には、アーム３０が架設されている。アーム３０は、回転方向上流側が凹になるように湾曲形成されて、樋状に形成されている。アーム３０は、回転軸１１の軸方向に沿って複数列設されている。詳しくは、アーム３０の一対を並設したアーム集合体３１を用いている。アーム集合体３１は、一対のアーム３０の両端を夫々取付け板３２，３２に固定して構成されており、この取付け板３２，３２を隣接する水受板１４にビス等で固定することにより、取り付けられる。実施の形態では、アーム集合体３１は、図７に示すように、間隔を隔てて、回転軸１１の軸方向に沿って３つ列設されている。

給水口部４０は、図５に示すように、管体４１であり、機台１の第二支持体４において、軸線を略水平方向にして、上端杆４ｂにブラケット４２を介して固定されている。給水口部４０の先端４３は、隣接する水受板１４の先端間の幅に対応させて斜めに切断形成され、上側に位置したバケット１５に向けて水を供給して、水車１０を一方向に回転せしめる。

第一カバー５０は、図１乃至図５，図７，図１０乃至図１２に示すように、機台１に設けられており、上述もしたように、水車１０のバケット１５が給水口部４０から水を受けることを可能にする上側の受水空間Ｗａ及び受水空間Ｗａで受けた水を排出可能にする下側の排水空間Ｗｂを形成するように、受水空間Ｗａより水車１０の回転方向に沿う排水空間Ｗｂまでの間に亘って複数のバケット１５の開口１６を覆うものである。そして、第一カバー５０は、水車１０の外周面に沿う曲板５１と、第一カバー５０の両側縁部を構成し曲板５１から回転軸１１方向に突設されて側板１２の外周縁部１７の内面に対峙する帯状の一対の対峙板５２とを備えて構成されている。図５及び図１２に示すように、対峙板５２の先端縁５３は、各水受板１４の先端１４ａを結んで形成される外周面５４に沿うように形成されている。

第二カバー６０は、機台１に設けられており、上述もしたように、排水空間Ｗｂより回転方向に沿う受水空間Ｗａまでの間に亘って複数のバケット１５の開口１６を覆うものである。そして、第二カバー６０は、第一カバー５０と同様に、水車１０の外周面に沿う曲板６１と、第二カバー６０の両側縁部を構成し曲板６１から回転軸１１方向に突設されて側板１２の外周縁部１７の内面に対峙する帯状の一対の対峙板６２とを備えて構成されている。対峙板６２の先端縁６３は、各水受板１４の先端１４ａを結んで形成される外周面５４に沿うように形成されている。

実施の形態では、第一カバー５０の上端と第二カバー６０の上端との間に、給水口部４０の先端が臨む受水空間Ｗａが形成され、第一カバー５０の下端と第二カバー６０の下端との間に、排水空間Ｗｂが形成される。受水空間Ｗａと排水空間Ｗｂの位置は、適宜に定められるが、実施の形態では、図５に示すように、受水空間Ｗａは、その終端が回転軸１１の中心を通る垂直軸上に位置し、始端が回転軸１１の中心を通り垂直軸から角度θ１（４５°）回転逆方向がわの軸上に位置するように形成され、排水空間Ｗｂは、その始端が回転軸１１の中心を通る垂直軸上に位置し、終端が回転軸１１の中心を通り垂直軸から角度θ２（４５°）回転方向がわの軸上に位置するように形成されている。そして、第二カバー６０の排水空間Ｗｂ側の端部には、排水空間Ｗｂに排水される水が衝止する衝止板６５が突設されている。

また、実施の形態では、図１乃至図５，図７，図１０及び図１１に示すように、水車１０の水受板１４の先端１４ａと第一カバー５０とのクリアランスを調整するクリアランス調整機構７０が備えられている。また、水車１０の水受板１４の先端１４ａと第二カバー６０とのクリアランスを調整する同様のクリアランス調整機構７０が備えられている。第一カバー５０及び第二カバー６０のクリアランス調整機構７０とは同様の構成なので、第一カバー５０においてその構成を説明する。

クリアランス調整機構７０は、第一カバー５０の外側にあって回転軸１１方向に沿って延び第一カバー５０が取付け突起７１を介して取り付けられる複数の支持バー７２と、各支持バー７２に対応して夫々設けられ支持バー７２の両端を機台１に対して固定可能な一対の固定部材７３の複数の組とを備えている。機台１の第一支持体３の支柱３ａには、回転軸１１を中心とする一部切り欠かれパイプを折曲形成した円環体７４が固定されており、固定部材７３は、一端が円環体７４若しくは支柱３ａに固定され他端が支持バー７２が固定されるパイプからなる棒状部材で構成され、この棒状部材は支持バー７２に対応させて複数設けられるとともに、各棒状部材は機台１の円環体７４に対して放射状に配置されている。

また、クリアランス調整機構７０は、図１１に示すように、固定部材７３の先端に設けたキャップ７３ａに螺合しナット７５でロックされた支持ボルト７６と、支持バー７２に形成され支持ボルト７６に挿通される挿通孔７７と、支持バー７２より固定部材７３側にあって支持ボルト７６に螺合する支持ナット７８と、支持バー７２の外側にあって支持ボルト７６に螺合する固定ナット７９とを備え、支持ナット７８と固定ナット７９の螺合位置調整により第一カバー５０の位置調整を行うようにしている。複数の支持バー７２により、第一カバー５０が外側から支持されるので機台１に確実に支持することができる。また、複数の固定部材７３としての棒状部材を放射状に設けたので、支持バー７２の支持を確実に行うことができる。クリアランス調整機構７０による調整は、例えば、水受板１４の先端１４ａと第一カバー５０の対峙板５２の先端縁５３との間において、１ｍｍ〜１０ｍｍ程度になる。

そして、実施の形態に係る水車装置Ｓにおいては、図６及び図１２に示すように、水車１０の軸方向両側の外周縁部１７と第一カバー５０の軸方向両側縁部との間をシールするシール部材８０が設けられている。また、水車１０の軸方向両側の外周縁部１７と第二カバー６０の軸方向両側縁部との間をシールする同様のシール部材８０が設けられている。第一カバー５０及び第二カバー６０におけるシール部材８０はその構成が同様なので、第一カバー５０におけるシール部材８０について説明する。

シール部材８０は、図１２に示すように、水車１０の側板１２の外周縁部１７及び第一カバー５０の側縁部のいずれか一方（実施の形態では第一カバー５０の側縁部）に、何れか他方（実施の形態では側板１２の側縁部）が摺接するように設けられている。
詳しくは、シール部材８０は、可撓性のゴム，樹脂等で形成され、帯状の基部８１と該基部８１の一側縁から突出する帯状のリップ８２とからなる。そして、シール部材８０は、そのリップ８２に側板１２の外周縁部１７の内面が摺接するように、その基部８１が対峙板５２に接着剤などで取り付けられている。
シール部材８０は、帯状の対峙板５２に取り付けられるので、取付けが容易に行われるとともに、従来のように、水車１０の側面を覆う側面板が不要になり、それだけ構造を簡単にすることができる。

回転機構部９０は、図１乃至図４，図６に示すように、回転軸１１の延設された一端側に連携しており、回転軸１１を軸受で台座９１に支持し、ベルト伝動機構９２を介して動力プーリ９３に回転を伝達している。動力プーリ９３には、例えば、図示外の発電機が連携される。

このように構成される水車装置Ｓは、例えば、図１３に示すように、湖沼等の堰Ｋに付設して設置される。
従って、この実施の形態に係る水車装置Ｓによれば、予め、クリアランス調整機構７０において、水車１０の水受板１４の先端と第一カバー５０及び第二カバー６０とのクリアランスを調整しておく。この場合、図１１に示すように、支持ナット７８と固定ナット７９の螺合位置調整によりカバー５０，６０の位置調整を行う。構造が簡単で、容易に位置調整を行うことができる。

そして、この状態で、例えば上記の堰Ｋから水を取り入れて、水車装置Ｓに供給する。給水口部４０から水がバケット１５内に供給されると水受板１４に動圧が作用し、水車１０は回転せしめられる。この場合、図８に示すように、水受板１４が回転方向上流側が凹になるように湾曲形成されているので、水受板１４の面積が大きくなっており、水を確実に受けることができる。

また、この場合、第一カバー５０によって、受水空間Ｗａより水車１０の回転方向に沿う排水空間Ｗｂまでの間に亘って複数のバケット１５の開口１６が覆われているので、排水空間Ｗｂに至るまでは、水がバケット１５から外方に飛び出ることが阻止され、バケット１５内において略満水状態を保つことから、水の水車１０に対する圧力伝達が確実に行われる。このとき、第一カバー５０とバケット１５の開口１６との間にクリアランスがあると、このクリアランスを通して水が漏出するが、図１２に示すように、水車１０の軸方向両側であってその外周縁部１７と第一カバー５０の両側縁部である対峙板５２との間はシール部材８０によってシールされているので、この間から水が漏出することが阻止される。そのため、水の漏出が阻止される分、エネルギーの伝達ロスが防止され、それだけ、回転エネルギーを増すことができ、回転効率を向上させることができる。また、シール部材８０によるシールなので、直接水車１０の外周とカバーとを接触させる場合に比較して、摩擦抵抗を極めて低く押えることができる。

特に、シール部材８０は、側板１２の外周縁部１７と第一カバー５０の両側縁部である対峙板５２との間に介在させられ、水車１０の回転方向に沿う方向に設けられることになるので、シール部材８０による摺接が円滑に行われ、確実に、摩擦抵抗を低減することができる。また、この場合、支持フレーム２０は側板１２をその外側から押えることになるので水圧に確実に対応できるとともに、側板１２の外周縁部１７の内面においてシール部材８０でシールするので、シール性も向上させられる。更に、この場合、クリアランス調整機構７０によって、水車１０の水受板１４の先端１４ａと第一カバー５０とのクリアランスが調整されているので、このクリアランスから漏出する水の量を調整して、シール部材８０にかかる負荷を調整することができ、そのため、水受板１４と第一カバー５０との接触を回避しつつ、シール部材８０によるシールをより一層確実に確保することができるようになる。

そしてまた、シール部材８０により、漏水が抑止されることから、それだけ、水受板１４に作用する力が大きくなるが、図６及び図９に示すように、水受板１４間にアーム３０を架設し、アーム３０によっても水受板１４に作用する荷重を受けることができるので、それだけ、強度が高くなり、漏水を抑止して確実に水車１０を回転させることができる。また、給水口部４０からの水はアーム３０にも当接するが、アーム３０自身でも水を受けることになるので、それだけ、水受板１４への負担を低減することができる。

この場合、アーム３０を回転軸１１の軸方向に沿って複数列設しているので、より一層、強度が高くなり、漏水を抑止して確実に水車１０を回転させることができる。また、アーム３０によっても水を受け易くなり、それだけ、水受板１４への負担を低減することができる。更にまた、アーム３０が湾曲形成されているので、給水口部４０からの水がアーム３０に当接した際、水を受け易くなり、それだけ、水受板１４への負担を低減することができる。

受水空間Ｗａからバケット１５内に入れられた水は、排水空間Ｗｂから排水されていく。この場合、排水空間Ｗｂより回転方向に沿う受水空間Ｗａまでの間に亘って複数のバケット１５の開口１６を覆う第二カバー６０が備えられているので、この第二カバー６０がない従来に比較して、排水空間Ｗｂを狭めることができ、排水が後側に飛散する事態を防止することができる。また、第二カバー６０に設けた衝止板６５に排水が衝止するので、排水が後側に飛散する事態を確実に防止することができる。

尚、上記実施の形態においては、第一カバー５０において、対峙板５２を側板１２の外周縁部１７の内面に対峙させて、シール部材８０を対峙板５２に取り付けたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、対峙板５２を側板１２の外周縁部１７の外面に対峙させて、シール部材８０を対峙板５２に取り付けても良く、適宜変更して差し支えない。またシール部材８０の形状や材質も上述したものに限定されるものではなく、例えば、Ｏ−リング，クッションゴムで構成する等、適宜変更して差し支えない。

Ｓ水車装置
１機台
２ベース
３第一支持体
４第二支持体
１０水車
１１回転軸
１２側板
１３底板
１４水受板
１４ａ先端
１５バケット
１６開口
１７外周縁部
２０支持フレーム
２１基材
２２円環
２３スポーク
２４固定管
２５軸受部
３０アーム
３１アーム集合体
３２取付け板
４０給水口部
５０第一カバー
５１曲板
５２対峙板
５３先端縁
５４外周面
６０第二カバー
６１曲板
６２対峙板
６３先端縁
６５衝止板
Ｗａ受水空間
Ｗｂ排水空間
７０クリアランス調整機構
７１突起
７２支持バー
７３固定部材
７４円環体
７５ナット
７６支持ボルト
７７挿通孔
７８支持ナット
７９固定ナット
８０シール部材
８１基部
８２リップ
９０回転機構部
９１台座
９２ベルト伝動機構
９３動力プーリ

Claims

機台と、該機台に回転軸を中心に回転自在に設けられ外周に沿って直径方向外方に開口を有した水を受ける複数のバケットを列設して構成される水車と、上側に位置したバケットに向けて水を供給し上記水車を一方向に回転せしめる給水口部と、上記水車のバケットが上記給水口部から水を受けることを可能にする上側の受水空間及び該受水空間で受けた水を排出可能にする下側の排水空間を形成するように、上記受水空間より水車の回転方向に沿う上記排水空間までの間に亘って上記複数のバケットの開口を覆うカバーとを備えた水車装置において、
上記水車の軸方向両側の外周縁部と上記カバーの軸方向両側縁部との間をシールするシール部材を設け、
上記水車を、上記回転軸の軸方向に沿って所定の間隔を隔てて該回転軸に支持され互いに対向する一対の側板と、該側板間に上記回転軸を中心とする円周方向に沿って設けられる底板と、上記側板間であって上記底板の外周に等角度且つ等間隔に設けられる複数の水受板とを備えて構成し、上記側板，底板及び水受板によって複数のバケットを形成し、上記シール部材を、上記側板の外周縁部及び上記カバーの側縁部のいずれか一方に、何れか他方が摺接するように設け、
上記各側板を夫々支持する支持フレームを設け、該支持フレームを、上記回転軸に固定される円盤状の基材と、上記側板の外周縁に対応しパイプを折曲形成した円環と、上記基材と円環との間に架設され放射方向に延びパイプで形成された複数のスポークとを備えて構成したことを特徴とする水車装置。
上記側板を上記支持フレームの内側に固定し、上記水受板をその基端が底板に接合され先端が側板の外周縁部より上記回転軸側に位置するように設け、上記カバーを、上記水車の外周面に沿う曲板と、該カバーの両側縁部を構成し上記曲板から上記回転軸方向に突設されて上記側板の外周縁部の内面に対峙する帯状の一対の対峙板とを備えて構成し、上記シール部材を上記対峙板に取り付けて該シール部材に上記側板の外周縁部の内面が摺接するようにしたことを特徴とする請求項１記載の水車装置。
上記水車の水受板の先端と上記カバーとのクリアランスを調整するクリアランス調整機構を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の水車装置。
上記クリアランス調整機構を、上記カバーの外側にあって上記回転軸方向に沿って延び該カバーが取り付けられる複数の支持バーと、該各支持バーに対応して夫々設けられ該支持バーの両端を上記機台に対して固定可能な一対の固定部材の複数の組と、上記固定部材に設けた支持ボルトと、上記支持バーに形成され上記支持ボルトに挿通される挿通孔と、上記支持バーより固定部材側にあって上記支持ボルトに螺合する支持ナットと、上記支持バーの外側にあって上記支持ボルトに螺合する固定ナットとを備え、上記支持ナットと固定ナットの螺合位置調整によりカバーの位置調整を行うようにしたことを特徴とする請求項３記載の水車装置。
上記固定部材を、一端が上記機台に固定され他端が上記支持バーが固定される棒状部材で構成し、該棒状部材を上記支持バーに対応させて複数設けるとともに、各棒状部材を上記機台に放射状に配置したことを特徴とする請求項４記載の水車装置。
機台と、該機台に回転軸を中心に回転自在に設けられ外周に沿って直径方向外方に開口を有した水を受ける複数のバケットを列設して構成される水車と、上側に位置したバケットに向けて水を供給し上記水車を一方向に回転せしめる給水口部と、上記水車のバケットが上記給水口部から水を受けることを可能にする上側の受水空間及び該受水空間で受けた水を排出可能にする下側の排水空間を形成するように、上記受水空間より水車の回転方向に沿う上記排水空間までの間に亘って上記複数のバケットの開口を覆うカバーとを備えた水車装置において、
上記水車の軸方向両側の外周縁部と上記カバーの軸方向両側縁部との間をシールするシール部材を設け、
上記水車を、上記回転軸の軸方向に沿って所定の間隔を隔てて該回転軸に支持され互いに対向する一対の側板と、該側板間に上記回転軸を中心とする円周方向に沿って設けられる底板と、上記側板間であって上記底板の外周に等角度且つ等間隔に設けられる複数の水受板とを備えて構成し、上記側板，底板及び水受板によって複数のバケットを形成し、上記シール部材を、上記側板の外周縁部及び上記カバーの側縁部のいずれか一方に、何れか他方が摺接するように設け、
上記水車の水受板の先端と上記カバーとのクリアランスを調整するクリアランス調整機構を設け、
上記クリアランス調整機構を、上記カバーの外側にあって上記回転軸方向に沿って延び該カバーが取り付けられる複数の支持バーと、該各支持バーに対応して夫々設けられ該支持バーの両端を上記機台に対して固定可能な一対の固定部材の複数の組と、上記固定部材に設けた支持ボルトと、上記支持バーに形成され上記支持ボルトに挿通される挿通孔と、上記支持バーより固定部材側にあって上記支持ボルトに螺合する支持ナットと、上記支持バーの外側にあって上記支持ボルトに螺合する固定ナットとを備え、上記支持ナットと固定ナットの螺合位置調整によりカバーの位置調整を行うようにしたことを特徴とする水車装置。
上記固定部材を、一端が上記機台に固定され他端が上記支持バーが固定される棒状部材で構成し、該棒状部材を上記支持バーに対応させて複数設けるとともに、各棒状部材を上記機台に放射状に配置したことを特徴とする請求項６記載の水車装置。
上記隣接する水受板間に、アームを架設したことを特徴とする請求項１乃至７何れかに記載の水車装置。
上記アームを、上記回転軸の軸方向に沿って複数列設したことを特徴とする請求項８記載の水車装置。
上記アームを、回転方向上流側が凹になるように湾曲形成したことを特徴とする請求項８または９記載の水車装置。
機台と、該機台に回転軸を中心に回転自在に設けられ外周に沿って直径方向外方に開口を有した水を受ける複数のバケットを列設して構成される水車と、上側に位置したバケットに向けて水を供給し上記水車を一方向に回転せしめる給水口部と、上記水車のバケットが上記給水口部から水を受けることを可能にする上側の受水空間及び該受水空間で受けた水を排出可能にする下側の排水空間を形成するように、上記受水空間より水車の回転方向に沿う上記排水空間までの間に亘って上記複数のバケットの開口を覆うカバーとを備えた水車装置において、
上記水車の軸方向両側の外周縁部と上記カバーの軸方向両側縁部との間をシールするシール部材を設け、
上記水車を、上記回転軸の軸方向に沿って所定の間隔を隔てて該回転軸に支持され互いに対向する一対の側板と、該側板間に上記回転軸を中心とする円周方向に沿って設けられる底板と、上記側板間であって上記底板の外周に等角度且つ等間隔に設けられる複数の水受板とを備えて構成し、上記側板，底板及び水受板によって複数のバケットを形成し、上記シール部材を、上記側板の外周縁部及び上記カバーの側縁部のいずれか一方に、何れか他方が摺接するように設け、
上記隣接する水受板間に、アームを架設したことを特徴とする水車装置。
上記アームを、上記回転軸の軸方向に沿って複数列設したことを特徴とする請求項１１記載の水車装置。
上記アームを、回転方向上流側が凹になるように湾曲形成したことを特徴とする請求項１１または１２記載の水車装置。
上記カバーを、上記水車の外周面に沿う曲板と、該カバーの両側縁部を構成し上記曲板から上記回転軸方向に突設されて上記側板の外周縁部に対峙する帯状の一対の対峙板とを備えて構成し、上記シール部材を上記対峙板に取り付けて該シール部材に上記側板の外周縁部が摺接するようにしたことを特徴とする請求項１乃至１３何れかに記載の水車装置。
上記水受板を、回転方向上流側が凹になるように湾曲形成したことを特徴とする請求項１乃至１４何れかに記載の水車装置。
上記排水空間より回転方向に沿う上記受水空間までの間に亘って上記複数のバケットの開口を覆う別のカバーを備えて構成したことを特徴とする請求項１乃至１５何れかに記載の水車装置。
上記別のカバーの排水空間側の端部に該排水空間に排水される水が衝止する衝止板を突設したことを特徴とする請求項１６記載の水車装置。