TWI567297B - 水車葉片型發電裝置 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種利用例如河川或海等水流或海流等來獲得水力發電之水車葉片型發電裝置。
就水車葉片型發電裝置而言,可列舉專利文獻1。該構造係具備:將動力傳達至發電機之旋轉軸;固定在該旋轉軸之旋轉體;及設置在該旋轉體之外周,且承受流體之流動而使前述旋轉體旋轉之葉片;其中,旋轉軸係透過軸承以可旋轉自如之方式支撐在裝置框體之側板。前述葉片係以L字形形成有以可轉動自如之方式配設在前述旋轉體之流體承受部、及比該流體承受部為短之擋止部,且在前述流體承受部承受前述流體通路之流體壓之側,前述擋止部係配設成維持前述流體承受部之豎立。
專利文獻1:日本特開2010-151117號公報
旋轉軸係透過軸承以可旋轉自如之方式支撐在裝置框體之側板,因此對軸承施加有旋轉體及設置在該旋轉體之多數個葉片等的重量。再者,本裝置係設置在水中或海中,且由不鏽鋼材所構成。當旋轉體為小型時雖不會造成問題,但在旋轉體之旋轉滾筒例如為直徑1m左右、寬度1.8m左右、葉片之流體承受部的長度為0.4m左右之情形下,旋轉體、葉片之重量係成為約450Kg,該重量會透過旋轉軸
而施加在軸承。如此由於對軸承施加重荷重,因此會有軸承之壽命變短之問題。
本發明之課題係在於提供一種水車葉片型發電裝置,其係可減輕支撐旋轉體及葉片等之軸承的負擔且謀求軸承之長壽命化。
為了要解決上述課題,本發明之申請專利範圍第1項的水車葉片型發電裝置係具備:將動力傳達至發電機之旋轉軸;固定在該旋轉軸之旋轉體;及設置在該旋轉體之外周,且承受流體之流動而使前述旋轉體旋轉之葉片;其中,以將流體導引至位在前述旋轉體之下方部的前述葉片之方式,設置有從上方朝向前述旋轉體之下方傾斜之流體導引板,前述葉片係以可轉動自如之方式配設在前述旋轉體,流體承受部及比該流體承受部為短之擋止部係形成為L字形,且前述流體承受部係配設在前述流體通路之流體的上游方向,在前述旋轉體之外周以不會妨礙前述葉片之旋轉且包圍該旋轉體之方式設置有葉片通路框體;在前述旋轉體內,於內部密封氣體而形成密閉氣體室之密閉中空框體係固定在前述旋轉軸。
當在旋轉體之內部形成密封有氣體的密閉氣體室時,藉由該密閉氣體室而產生浮力,即可減輕旋轉體及設置在該旋轉體之葉片等的重量施加於軸承2之荷重。密閉氣體室之體積較佳為,設為獲得與旋轉體之重量及設置在該旋
轉體之葉片等之重量一致之浮力的大小,但並不限定於此。
本實施之形態係對於本案申請人之日本特願2010-170678號加以改良而得者。因此,首先針對前述申請案之構成加以說明,然後針對本案發明之特徴的構成加以說明。
如第3圖及第4圖所示,旋轉體1係由外周形成為12面體之滾筒體2、及分別固定在該滾筒體2之兩側面的側板3所構成,側板3之外徑係形成為比滾筒體2之外徑大。側板3係以固定具5固定在旋轉軸4。在側板3之比滾筒體2更朝上方突出的部分,分別對應12面體而固定有軸承6。
在旋轉體1安裝有第5圖所示之葉片10。葉片10係由長度較短之擋止部11、及從該擋止部11立起之流體承受部12所構成,流體承受部12係配設在流體上游側。葉片10之支軸13係藉由固定具14所固定,支軸13之兩端部係以可旋轉自如之方式支撐在相對向配設之前述軸承6。流體承受部12係在擋止部11與旋轉體1之滾筒體2抵接而立起時,為了承受更多之流體,流體承受面側係形成為凹陷成R形狀的形狀。再者,如第1圖所示,流體承受部12係當葉片10倒下時,成為覆蓋倒下側之葉片10的擋止部11與流體承受部12之下方部的長度。
如第1圖及第2圖所示,安裝有葉片10之旋轉體1的旋轉軸4,係透過軸承22以可旋轉自如之方式支撐在固定於底板20之兩側的側板21。再者,在兩方之側板21上固
定有頂板23。亦即,以底板20、側板21及頂板23構成裝置之框體。在頂板23之前端部,往內側傾斜而固定有流體導引板24。在此,流體導引板24係成為以使流體流動方向A之流體導引至比旋轉軸4更下方之葉片10的方式傾斜之長度。
在頂板23上,以使發電機30之輸入軸31與旋轉軸4平行之方式固定有發電機30。在旋轉軸4之一端部及輸入軸31,分別固定有齒輪32、33,在齒輪32、33掛設有鏈條34。
接著,針對作用加以說明。以使流體導引板24朝向流體流動方向A之方式,將本裝置固定在水中或海中之預定位置時,導引至流體導引板24之流體及流動於流體導引板24之下方的流體,係抵接於比旋轉軸4更下方之葉片10(101至105)的流體承受部12,而使旋轉體1及旋轉軸4朝箭頭B方向旋轉。旋轉軸4之旋轉係透過齒輪32、33及鏈條34而傳達至輸入軸31,並藉由發電機30進行發電。
再者,流體承受部12係比擋止部11更長且更重,因此比旋轉軸4更上方之葉片10(107至112)會因本身重量而自然地倒下。亦即,當葉片10倒下時,葉片10之承受流體的流體承受面積會明顯地變小,因此在復動側阻力會減小。此外,當葉片10倒下時,流體承受部12會覆蓋下一個葉片10之擋止部11與流體承受部12之下方部,因此流體承受部12會抵接於擋止部11。由此點來看,在復動側葉片10相對於流體之阻力亦減小。
本裝置係除了上述效果之外,亦可獲得下述之效果。由於流體係藉由流體導引板24而朝旋轉體1之下方側流動,因此河川中之泥、砂、垃圾等不會積留在水車(旋轉體1、葉片10等)之中。再者,旋轉體係由單純之形狀所構成,且擋止部11及流體承受部12係可由同一構件所製作,因此可謀求裝置之大幅降低成本。
接著,針對本發明之特徴的構成加以說明。在本實施形態中,在由滾筒體2及兩側板3、3所構成之旋轉體1的內部,為了形成密閉氣體室40,呈圓筒形狀且由不鏽鋼材所構成的密閉中空框體41係固定在旋轉軸4。在密閉氣體室40內係密封空氣,或密封浮力大之氮氣、二氧化碳等氣體。
如此,當在旋轉體1之內部形成密封有氣體之密閉氣體室40時,藉由該密閉氣體室40而產生浮力,且可減輕旋轉體1及設置在該旋轉體1之葉片10等的重量施加於軸承22之荷重。密閉氣體室40之體積較佳為,設為獲得與旋轉體1之重量及設置在該旋轉體1之葉片10等之重量一致之浮力的大小。例如旋轉體1及設置於該旋轉體1之葉片10等的重量為450Kg之情形時,將體積設為0.45m3(0.45公尺的3次方)左右。然而,本實施形態並不需要使施加於軸承22之荷重與由密閉氣體室40產生之密閉氣體室浮力一致。這是由於主要只要減輕施加在軸承22之荷重即可。
此外,在上述各實施形態中,雖將滾筒體2作成12面而設置12個葉片10,但葉片10之數量並未特別被限定。
此外,滾筒體2亦可非為方形,而可形成為圓形狀。
1‧‧‧旋轉體
2‧‧‧滾筒體
3‧‧‧側板
4‧‧‧旋轉軸
6‧‧‧軸承
10‧‧‧葉片
11‧‧‧擋止部
12‧‧‧流體承受部
13‧‧‧支軸
20‧‧‧底板
21‧‧‧側板
22‧‧‧軸承
23‧‧‧頂板
24‧‧‧流體導引板
30‧‧‧發電機
31‧‧‧輸入軸
32、33‧‧‧齒輪
34‧‧‧鏈條
40‧‧‧密閉氣體室
41‧‧‧密閉中空框體
101至105、107至112‧‧‧葉片
第1圖係顯示本發明之水車葉片型發電裝置之一實施形態的概略構成之剖視圖。
第2圖係第1圖之前視圖。
第3圖係旋轉體之側視圖。
第4圖係第3圖之剖視圖。
第5圖係顯示葉片,(a)為側視圖,(b)為前視圖。
3‧‧‧側板
4‧‧‧旋轉軸
10‧‧‧葉片
11‧‧‧擋止部
12‧‧‧流體承受部
13‧‧‧支軸
20‧‧‧底板
21‧‧‧側板
22‧‧‧軸承
23‧‧‧頂板
24‧‧‧流體導引板
30‧‧‧發電機
31‧‧‧輸入軸
32、33‧‧‧齒輪
34‧‧‧鏈條
40‧‧‧密閉氣體室
41‧‧‧密閉中空框體
101‧‧‧葉片
105‧‧‧葉片
107‧‧‧葉片
112‧‧‧葉片
Claims (1)
- 一種水車葉片型發電裝置,係具備:將動力傳達至發電機之旋轉軸;固定在該旋轉軸之旋轉體;及設置在該旋轉體之外周,且承受流體之流動而使前述旋轉體旋轉之葉片;前述葉片係以可轉動自如之方式配設在前述旋轉體,流體承受部及比該流體承受部為短之擋止部係形成為L字形,且前述流體承受部係配設在流體通路之流體的上游方向;前述旋轉軸係透過軸承以旋轉自如之方式被支撐在固定於底板之兩側的側板,在兩方之前述側板上固定有頂板,並且,以前述底板、前述側板及前述頂板構成裝置之框體;在前述頂板之前端部設有流體導引板,該流體導引板係以將流體導引至位於前述旋轉軸之下方之前述葉片之方式,從上方朝向前述旋轉體之下方傾斜,且形成為以使流體流動方向之流體被導引至比前述旋轉軸更下方之葉片的方式傾斜之長度,並且係構成為使被導引至該流體導引板之流體及流動於該流體導引板之下方的流體抵接於比前述旋轉軸更下方之葉片的流體承受部,且係構成為以泥、砂、垃圾等不會積留在前述旋轉體、葉片中之方式使前述旋轉體及旋轉軸旋轉;前述流體承受部係構成為比前述擋止部形成為更長且更重,使得比前述旋轉軸更上方之葉片會因本身重 量而自然地倒下,藉此使該葉片之承受流體的流體承受面積明顯地變小,而使復動側的葉片相對於流體之阻力減小,並且,前述流體承受部係構成為當比前述旋轉軸更上方之葉片倒下時,前述流體承受部覆蓋下一個葉片之擋止部與流體承受部之下方部,流體承受部抵接於擋止部,使在復動側的葉片相對於流體之阻力更加減小;在前述旋轉體內,構成為於內部密封氣體而形成密閉氣體室之密閉中空框體係固定在前述旋轉軸,並將該密閉氣體室之體積構成為獲得與旋轉體之重量及設置在該旋轉體之葉片之重量一致之浮力的大小,且構成為藉由在旋轉體內形成之前述密閉氣體室本身而產生浮力,減輕旋轉體及設置在該旋轉體之葉片的重量施加於前述軸承之荷重,以裝置本身減輕對於支撐長期設置於水中之前述旋轉體、葉片之前述軸承所施加的荷重負擔,而謀求軸承之長壽命化。
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JPS5169732A (zh) * | 1974-12-13 | 1976-06-16 | Norio Niihata | |
TW201007009A (en) * | 2008-06-11 | 2010-02-16 | Japan System Planning Co Ltd | Water wheel impeller type power generator |
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