水力發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種可通過抑制轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)阻力來提高發(fā)電效率并能夠防止發(fā)生水污染的水力發(fā)電裝置。本發(fā)明的水力發(fā)電裝置包括：在底面具有高壓水的噴出口（21）的第一儲(chǔ)水槽（20）；以漂浮狀態(tài)容納在第一儲(chǔ)水槽中的轉(zhuǎn)輪（40）；與轉(zhuǎn)輪的外周面接觸并將轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)力向發(fā)電機(jī)主體（60）的旋轉(zhuǎn)主軸（61）傳遞的傳遞部件（50）。轉(zhuǎn)輪包括：底面中央具有開口（41b）的帶底圓筒形狀外殼（41）；直立設(shè)置并從開口向上方延伸以將從噴出口噴出的高壓水導(dǎo)入外殼內(nèi)部的導(dǎo)入管（42）；從導(dǎo)入管的周圍呈放射狀向外殼的內(nèi)側(cè)面延伸的多個(gè)第一導(dǎo)出管（43）；以及設(shè)置于第一導(dǎo)出管的頂端部的第一噴嘴（44）。利用從第一噴嘴噴射的高壓水的反作用力使轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)。由于不具有軸承，不會(huì)出現(xiàn)由于軸承的摩擦阻力使轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)效率降低以及潤(rùn)滑油漏出到裝置外部的問題。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及能夠通過抑制轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)阻力來提高發(fā)電效率并能夠防止發(fā)生水污 染的水力發(fā)電裝置。 水力發(fā)電裝置

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，由于環(huán)境保護(hù)的形勢(shì)高漲，正在進(jìn)行使用作為石油替代能源的水力、風(fēng)力 以及太陽(yáng)能等自然能源的發(fā)電技術(shù)的開發(fā)。其中，水力發(fā)電由于高效并能得到穩(wěn)定的電力 而優(yōu)勢(shì)突出。
[0003] 已知水力發(fā)電的方式有沖擊式和反擊式。
[0004] 人們熟知的沖擊式有水斗式(培爾頓（Pelton)式)和斜擊式等，都是通過用水沖擊 轉(zhuǎn)輪（runner)的葉片以使轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)來發(fā)電的方式。
[0005] 人們熟知的反擊式有軸同輻流式（弗朗西斯（Francis)式）和螺旋槳式，都是通過 利用轉(zhuǎn)輪前后的水的壓力差使轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)來發(fā)電的方式。
[0006] 例如專利文獻(xiàn)1中，公開了通過水的壓力使轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，將此旋轉(zhuǎn)力通過旋轉(zhuǎn)軸向 發(fā)電機(jī)傳遞來發(fā)電的軸同輻流式發(fā)電裝置。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)1 :日本"特開平11-159433號(hào)"公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 但是，上述現(xiàn)有技術(shù)有以下的問題。
[0011] 即，無論是沖擊式還是反擊式，都是將轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)力通過穿過轉(zhuǎn)輪中心的旋轉(zhuǎn)軸 向發(fā)電機(jī)傳遞的構(gòu)造。
[0012] 一般通過使用軸承支承旋轉(zhuǎn)軸兩端中未與轉(zhuǎn)輪連接一側(cè)的端部以抑制旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)。
[0013] 因此，會(huì)出現(xiàn)由于軸承產(chǎn)生的摩擦阻力使轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)效率降低，或?yàn)榱朔乐馆S承 發(fā)生磨損或燒焦現(xiàn)象而使用的潤(rùn)滑油可能會(huì)漏出到裝置外部而污染水源的問題。
[0014] 本發(fā)明的目的是鑒于上述問題，提供能夠通過抑制轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)阻力來提高發(fā)電效 率并能夠防止發(fā)生水污染的水力發(fā)電裝置。
[0015] 本發(fā)明的水力發(fā)電裝置的特征在于，包括：第一儲(chǔ)水槽，其底面具有高壓水的噴出 口；轉(zhuǎn)輪，以漂浮狀態(tài)容納在所述第一儲(chǔ)水槽中；以及多個(gè)傳遞部件，與轉(zhuǎn)輪的外周面接觸 并將轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)力向發(fā)電機(jī)主體的旋轉(zhuǎn)主軸傳遞，其中，所述轉(zhuǎn)輪包括：外殼，形成為帶底 的圓筒形狀，且其底面中央具有開口；導(dǎo)入管，直立設(shè)置并由所述開口向上方延伸，所述導(dǎo) 入管將所述噴出口噴出的高壓水導(dǎo)入外殼內(nèi)部；多個(gè)第一導(dǎo)出管，從所述導(dǎo)入管的周圍呈 放射狀向所述外殼的內(nèi)側(cè)面延伸；以及第一噴嘴，設(shè)置于所述第一導(dǎo)出管的頂端部，利用從 所述第一噴嘴向外殼的圓周方向噴射的高壓水的反作用力使所述轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)。
[0016] 另外，所述水力發(fā)電裝置的特征還在于，所述第一儲(chǔ)水槽的內(nèi)部具有反向噴嘴，該 反向噴嘴向與由所述第一噴嘴噴出的所述高壓水的噴射方向相反的方向噴射水。
[0017] 另外，所述水力發(fā)電裝置的特征還在于，所述轉(zhuǎn)輪包括：外側(cè)導(dǎo)入管，其直徑比所 述導(dǎo)入管的直徑大，所述外側(cè)導(dǎo)入管在其內(nèi)插有所述導(dǎo)入管的狀態(tài)下直立設(shè)置并從所述開 口向上方延伸；多個(gè)第二導(dǎo)出管，從所述外側(cè)導(dǎo)入管的周圍呈放射狀向所述外殼的內(nèi)側(cè)面 延伸；以及第二噴嘴，設(shè)置于所述第二導(dǎo)出管的頂端部，各第一噴嘴和各第二噴嘴在外殼的 內(nèi)側(cè)面附近一體化。
[0018] 另外，所述水力發(fā)電裝置的特征還在于，所述外側(cè)導(dǎo)入管的下部具有螺旋槳 (screw)，通過該螺旋槳與所述轉(zhuǎn)輪共同旋轉(zhuǎn)使第一儲(chǔ)水槽的水被引入外側(cè)導(dǎo)入管內(nèi)。
[0019] 另外，所述水力發(fā)電裝置的特征還在于，具有第一連通管和第二連通管中的至少 一個(gè)，所述第一連通管連通所述多個(gè)第一導(dǎo)出管，所述第二連通管連通所述多個(gè)第二導(dǎo)出 管。
[0020] 另外，所述水力發(fā)電裝置的特征還在于，第一導(dǎo)出管、第一噴嘴、第二導(dǎo)出管和第 二噴嘴的配置方式為當(dāng)俯視時(shí)上下不重合。
[0021] 另外，所述水力發(fā)電裝置的特征還在于，所述第一導(dǎo)出管和所述第二導(dǎo)出管中的 至少一個(gè)的截面積由徑向內(nèi)側(cè)向外側(cè)變小。
[0022] 另外，所述水力發(fā)電裝置的特征還在于，所述第一儲(chǔ)水槽的內(nèi)側(cè)面和底面的至少 一個(gè)具有凹凸。
[0023] 另外，所述水力發(fā)電裝置的特征還在于，在比所述第一儲(chǔ)水槽的水位還高的位置 上具有第二儲(chǔ)水槽，利用第一儲(chǔ)水槽和第二儲(chǔ)水槽的水位差來產(chǎn)生高壓水。
[0024] 本發(fā)明的水力發(fā)電裝置，不使用現(xiàn)有裝置中用于支承轉(zhuǎn)輪的中心軸的軸承。轉(zhuǎn)輪 在第一儲(chǔ)水槽中處于漂浮狀態(tài)，受到從第一噴嘴噴射的高壓水的反作用力而旋轉(zhuǎn)。因此，不 會(huì)出現(xiàn)由于軸承的摩擦阻力使轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)效率降低或用在軸承上的潤(rùn)滑油漏出到裝置外 部的問題。也就是說，與現(xiàn)有的水力發(fā)電裝置相比，能夠通過抑制轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)阻力來提高發(fā) 電效率，同時(shí)能夠防止發(fā)生水污染。
[0025] 另外，轉(zhuǎn)輪只由與外周面接觸的多個(gè)傳遞部件支承，因此，能夠抑制漂浮在第一儲(chǔ) 水槽中的轉(zhuǎn)輪的傾斜，防止轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生抖動(dòng)。
[0026] 另外，配置在轉(zhuǎn)輪周圍的多個(gè)傳遞部件分別將轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)力向旋轉(zhuǎn)主軸傳遞，由 于對(duì)于一個(gè)轉(zhuǎn)輪可以設(shè)置多個(gè)發(fā)電機(jī)主體，因此可以增加發(fā)電量。
[0027] 另外，如果反向噴嘴向與由第一噴嘴噴出的高壓水的噴射方向相反的方向噴射 水，能夠抑制第一儲(chǔ)水槽中的水的旋轉(zhuǎn)。
[0028] 另外，通過在外殼內(nèi)側(cè)面附近設(shè)置第一噴嘴和與其一體化的第二噴嘴，與只從第 一噴嘴噴射高壓水的情況相比，由于可以增加向轉(zhuǎn)輪外部噴射的水量(重量)，轉(zhuǎn)輪受到的 反作用力增大，結(jié)果能夠提高轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)力（力矩)。
[0029] 并且，通過在外側(cè)導(dǎo)入管的下部設(shè)置螺旋槳能夠向第二噴嘴供應(yīng)更大量的水，從 而能夠增加向轉(zhuǎn)輪外部噴水的水量。
[0030] 另外，通過使用第一連通管，可將流過第一連通管的高壓水水壓在第一連通管中 均等化后將其從各第一噴嘴噴出。因此，可將各第一噴嘴產(chǎn)生的對(duì)轉(zhuǎn)輪的反作用力均等化， 由此能夠抑制轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)。另外，由于將作為重物的第一連通管配置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn) 中心的徑向位置上，能夠抑制轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)。當(dāng)使用第二連通管時(shí)也可以得到這樣的效 果。
[0031] 另外，如果將第一導(dǎo)出管、第一噴嘴、第二導(dǎo)出管以及第二噴嘴配置為當(dāng)俯視時(shí)上 下不重合，轉(zhuǎn)輪能夠?qū)崿F(xiàn)均勻的重量平衡，從而能夠抑制轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)。
[0032] 另外，通過使第一導(dǎo)出管的截面積由徑向內(nèi)側(cè)向外側(cè)變小，由于文丘里效應(yīng)使得 第二噴嘴附近的水被吸引到第一噴嘴附近。因此，使得向轉(zhuǎn)輪外部噴射的水量(重量)增加， 從而能夠提高轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)力。
[0033] 另外，通過在第一儲(chǔ)水槽中設(shè)置凹凸，也能夠抑制第一儲(chǔ)水槽中的水出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)現(xiàn) 象。
[0034] 另外，如果使用第二儲(chǔ)水槽，利用其與第一儲(chǔ)水槽的水位差產(chǎn)生高壓水，與例如使 用壓縮機(jī)等電力驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生高壓水的情況相比，在不需花電費(fèi)的同時(shí)，能夠簡(jiǎn)化裝置構(gòu) 成并降低制造成本和運(yùn)轉(zhuǎn)成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035] 圖1是示出第一儲(chǔ)水槽、轉(zhuǎn)輪、傳遞部件以及發(fā)電機(jī)主體的主要部分立體圖。
[0036] 圖2是水力發(fā)電裝置的縱截面圖（a)和將轉(zhuǎn)輪去除后的水力發(fā)電裝置的俯視圖 (b)。
[0037] 圖3是將轉(zhuǎn)輪去除后的水力發(fā)電裝置的主要部分立體圖。
[0038] 圖4是將轉(zhuǎn)輪去除后管道等配置的主要部分立體透視圖。
[0039] 圖5是將轉(zhuǎn)輪去除后的水力發(fā)電裝置的整體立體圖。
[0040] 圖6是轉(zhuǎn)輪的縱截面圖。
[0041] 圖7是轉(zhuǎn)輪的主要部分縱截面圖，示出第一噴嘴與第二噴嘴在外殼內(nèi)側(cè)面附近一 體化的部分。
[0042] 圖8是安裝轉(zhuǎn)輪后的水力發(fā)電機(jī)的主要部分立體透視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0043] 下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的水力發(fā)電裝置的實(shí)施方式做出說明。
[0044] 如圖1和圖2所示，水力發(fā)電裝置10的概略結(jié)構(gòu)為包括：第一儲(chǔ)水槽20,第二儲(chǔ) 水槽30,轉(zhuǎn)輪40,傳遞部件50以及發(fā)電機(jī)主體60等。
[0045] 如圖3和圖4所示，第一儲(chǔ)水槽20為有底的圓筒形狀，其內(nèi)部用于存儲(chǔ)水W。
[0046] 第一儲(chǔ)水槽20在其底面的中央具有噴出口 21，從第二儲(chǔ)水槽30送出的高壓水從 噴出口 21向上噴出。另外，通過將第一儲(chǔ)水槽20中的水適當(dāng)從排出口 22排出以保持一定 水位。
[0047] 另外，第一儲(chǔ)水槽20的內(nèi)側(cè)面和底面具有反向噴嘴23,其向與由后述第一噴嘴44 噴出的高壓水的噴射方向相反的方向噴射。另外，第一儲(chǔ)水槽20的內(nèi)側(cè)面和底面具有凹凸 24。反向噴嘴23和凹凸24的作用效果將在后面描述。
[0048] 如圖2和圖5所示，第二儲(chǔ)水槽30配置在水位比第一儲(chǔ)水槽20的水位還高的位 置上。第一儲(chǔ)水槽20的噴出口 21和第二儲(chǔ)水槽30由管道31連接，利用第一儲(chǔ)水槽20和 第二儲(chǔ)水槽30的水位差產(chǎn)生高壓水并通過管道31向噴出口 21發(fā)送。
[0049] 如圖6至圖8所示，轉(zhuǎn)輪40以漂浮狀態(tài)容納在第一儲(chǔ)水槽20中。
[0050] 轉(zhuǎn)輪40具有外殼41、導(dǎo)入管42、第一導(dǎo)出管43以及第一噴嘴44,在本實(shí)施方式中 還具有外側(cè)導(dǎo)入管45、第二導(dǎo)出管46以及第二噴嘴47。
[0051] 外殼41為直徑比第一儲(chǔ)水槽20的直徑小的有底的圓筒形狀。
[0052] 外殼41的底面41a呈錐形，其在水平面內(nèi)的截面直徑向下逐漸減小，在其最下端 部的中央具有開口 41b。外殼41具有這樣的形狀，可使轉(zhuǎn)輪40在第一儲(chǔ)水槽中處于漂浮狀 態(tài)下像陀螺一樣穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)。
[0053] 外殼41的上部具有朝徑向外側(cè)突出的邊緣41c，通過該邊緣41c與多個(gè)(本實(shí)施方 案中是四個(gè)）傳遞部件50接觸所形成的構(gòu)造，抑制在第一儲(chǔ)水槽20中漂浮的轉(zhuǎn)輪40的傾 斜并防止轉(zhuǎn)輪40旋轉(zhuǎn)時(shí)的抖動(dòng)。
[0054] 導(dǎo)入管42為直立設(shè)置并從外殼41的開口 41b向上方延伸的筒狀部件，用蓋子42a 將其上端部密封以保證防水性。導(dǎo)入管42將從噴出口 21噴出的高壓水導(dǎo)入外殼41內(nèi)部 并向隨后描述的第一導(dǎo)出管43發(fā)送。而且，為了將從噴出口 21噴出的高壓水盡可能多地 向?qū)牍?2內(nèi)導(dǎo)入，在噴出口 21設(shè)置有筒狀部件42c，該筒狀部件42c的上部的直徑稍微 變小。
[0055] 筒狀部件42c可以固定在噴出口 21處，或者，也可以設(shè)置為下述，S卩，在從噴出口 21噴出高壓水的期間，其受到高壓水的壓力向上移動(dòng)，而在噴出口 21沒有噴出高壓水的期 間其向下移動(dòng)。
[0056] 第一導(dǎo)出管43為從導(dǎo)入管42上部周圍延伸到外殼41的內(nèi)側(cè)面附近的部件，其頂 端部具有第一噴嘴44 (參見圖7和圖8)。而且，多個(gè)(本實(shí)施方案中是四個(gè))第一導(dǎo)出管43 為俯視時(shí)在徑向以相等角度間隔(本實(shí)施方案中是90度間隔)放射狀地配置。另外，第一導(dǎo) 出管43朝徑向外側(cè)向下傾斜。
[0057] 后面將詳細(xì)說明下述結(jié)構(gòu)，S卩，從導(dǎo)入管42內(nèi)經(jīng)過的高壓水通過第一導(dǎo)出管43從 第一噴嘴44向第一儲(chǔ)水槽20噴射，使得反作用力作用于轉(zhuǎn)輪40,利用該反作用力使轉(zhuǎn)輪 40旋轉(zhuǎn)。
[0058] 各第一導(dǎo)出管43由環(huán)狀的第一連通管43a相連接，第一連通管43a的內(nèi)部被流過 各第一導(dǎo)出管43的1?壓水充滿。
[0059] 通過設(shè)置第一連通管43a，能夠在第一連通管43a中將從各第一導(dǎo)出管43內(nèi)流過 的高壓水的水壓均等化之后從各第一噴嘴44噴出。因此，通過將各第一噴嘴44產(chǎn)生的作 用于轉(zhuǎn)輪40的反作用力均等化從而能夠抑制轉(zhuǎn)輪40的旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)。另外，由于將作為重物 的第一連通管43a配置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)輪40的旋轉(zhuǎn)中心的徑向位置，能夠抑制轉(zhuǎn)輪40的旋轉(zhuǎn)抖 動(dòng)。
[0060] 外側(cè)導(dǎo)入管45為直徑比導(dǎo)入管42直徑大的筒狀部件。外側(cè)導(dǎo)入管45在其內(nèi)插 有導(dǎo)入管42的狀態(tài)下直立設(shè)置并從外殼41的開口 41b向上方延伸。用蓋子45a將外側(cè)導(dǎo) 入管45的上端部密封以保證防水性。
[0061] 第二導(dǎo)出管46為從導(dǎo)入管45的周圍延伸到外殼41的內(nèi)側(cè)面附近的部件，其頂端 部具有第二噴嘴47。多個(gè)(本實(shí)施方案中是四個(gè))第二噴嘴47為當(dāng)俯視時(shí)在徑向以相等角 度間隔(本實(shí)施方案中是90度間隔）放射狀地配置。另外，第二導(dǎo)出管46朝徑向外側(cè)向下 傾斜。
[0062] 各第二導(dǎo)出管46由環(huán)狀的第二連通管46a相連接，第二連通管46a的內(nèi)部被流過 各第二導(dǎo)出管46的1?壓水充滿。
[0063] 通過設(shè)置第二連通管46a，與上述第一連通管43a同樣地，能夠在第二連通管46a 中將流過各第二導(dǎo)出管46的高壓水的水壓均等化之后從各第二噴嘴47噴出。因此，通過 將各第二噴嘴47產(chǎn)生的作用于轉(zhuǎn)輪40的反作用力均等化，能夠抑制轉(zhuǎn)輪40的旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)。 另外，由于將作為重物的第二連通管46a配置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)輪40的旋轉(zhuǎn)中心的徑向位置，能夠 抑制轉(zhuǎn)輪40的旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)。
[0064] 如圖7所示，各第一噴嘴44和各第二噴嘴47在外殼41的內(nèi)側(cè)面附近一體化。
[0065] 第一儲(chǔ)水槽20中的水如箭頭所示從外殼41的開口 41b經(jīng)過外側(cè)導(dǎo)入管45的內(nèi) 部到達(dá)第二導(dǎo)出管46,受到由第二導(dǎo)出管46的旋轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)輪40的旋轉(zhuǎn))產(chǎn)生的離心力到達(dá)第 二噴嘴47。
[0066] 由于第二噴嘴47和第一噴嘴44在外殼41的內(nèi)側(cè)面附近一體化，從第二噴嘴47 噴射的水與從第一噴嘴44噴射的高壓水成為一體地共同向轉(zhuǎn)輪40的外部噴射。
[0067] 這里，第一導(dǎo)出管43的形狀優(yōu)選地設(shè)置為圓錐臺(tái)形狀，其截面積朝徑向外側(cè)變 小。通過將截面設(shè)置為圓形能夠抑制當(dāng)高壓水通過第一導(dǎo)出管43中時(shí)的壓力損失。另外， 通過隨著遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)中心而直徑減小，一方面由于文丘里效應(yīng)，第一噴嘴44附近高壓水的速 度增加，另一方面其水壓降低，因此第二噴嘴47附近的水被吸引。因此使向轉(zhuǎn)輪40外部噴 射的水量(重量）增加，作用于轉(zhuǎn)輪40的反作用力增大，結(jié)果能夠提高轉(zhuǎn)輪40的旋轉(zhuǎn)力。
[0068] 而且，優(yōu)選地，在外側(cè)導(dǎo)入管45的下部設(shè)置螺旋槳45b (參見圖6和圖7)。由于 該螺旋槳45b與轉(zhuǎn)輪40共同旋轉(zhuǎn)，因此利用螺旋槳45b可以使第一儲(chǔ)水槽20的水積極地 引入外側(cè)導(dǎo)入管45中，并能夠增加從第二噴嘴47噴射的水量。
[0069] 另外，優(yōu)選地，將第一導(dǎo)出管43、第一噴嘴44、第二導(dǎo)出管46以及第二噴嘴47配 置為當(dāng)俯視時(shí)上下不重合。因此，轉(zhuǎn)輪40能夠?qū)崿F(xiàn)均勻的重量平衡，從而能夠抑制轉(zhuǎn)輪的 旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)。
[0070] 如圖6和圖7所示，轉(zhuǎn)輪40的內(nèi)部接近一半以上的高度由水W填充，因此，轉(zhuǎn)輪40 的重心位置下降，使得轉(zhuǎn)輪40穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)。
[0071] 在比較轉(zhuǎn)輪40的內(nèi)部水位與第一儲(chǔ)水槽20的水位時(shí)，優(yōu)選地將轉(zhuǎn)輪40內(nèi)部的水 位調(diào)節(jié)得相對(duì)低。通過將轉(zhuǎn)輪40內(nèi)部的水位調(diào)低，利用從第一儲(chǔ)水槽20的水W向轉(zhuǎn)輪40 內(nèi)部作用的水壓能夠抑制轉(zhuǎn)輪40旋轉(zhuǎn)時(shí)的抖動(dòng)。
[0072] 另外，優(yōu)選地，將轉(zhuǎn)輪40內(nèi)部的水位設(shè)置為與外側(cè)導(dǎo)入管45的上端部的蓋子45a 的位置相同或者比蓋子45a的位置高。因?yàn)檫@樣能使外側(cè)導(dǎo)入管45中總是充滿水，能夠防 止空氣進(jìn)入。如果進(jìn)入空氣會(huì)導(dǎo)致從第二噴嘴47噴射的水中混入空氣，作用于轉(zhuǎn)輪40的 反作用力可能會(huì)出現(xiàn)偏差。
[0073] 下面，說明關(guān)于本發(fā)明的水力發(fā)電裝置10的工作原理。
[0074] 當(dāng)使用者打開閥門（圖示略)，從第二儲(chǔ)水槽30流出高壓水時(shí)，高壓水就如箭頭所 不從噴出口 21在導(dǎo)入管42中向上移動(dòng)，并向各第一導(dǎo)出管43分流。
[0075] 然后，一旦第一連通管43a中充滿高壓水，就從設(shè)置在各第一導(dǎo)出管43的頂端部 的各第一噴嘴44向外殼41的圓周方向（例如圖1所示的逆時(shí)針方向）噴出高壓水。
[0076] 轉(zhuǎn)輪40受到從第一噴嘴44噴出的高壓水的反作用力，開始向與高壓水的噴出方 向相反的方向(例如圖1所示的順時(shí)針方向）旋轉(zhuǎn)。
[0077] 設(shè)置于外側(cè)導(dǎo)入管45下部的螺旋槳45b也隨轉(zhuǎn)輪40的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，第一儲(chǔ)水槽 20中的水被吸引到外側(cè)導(dǎo)入管45中。這些水在導(dǎo)入管42中向上移動(dòng)，并向各第二導(dǎo)出管 46分流。
[0078] 接著，當(dāng)?shù)诙B通管46a中充滿水后，水流到設(shè)置于各第二導(dǎo)出管46的頂端部的 各第二噴嘴47附近。然后，由于上述文丘里效應(yīng)第二噴嘴47附近的水被吸到第一噴嘴44 附近，與第一噴嘴44的高壓水成為一體地共同向轉(zhuǎn)輪40的外部噴射，由此逐漸增加轉(zhuǎn)輪40 的旋轉(zhuǎn)力。
[0079] 設(shè)置于第一儲(chǔ)水槽20的內(nèi)側(cè)面和底面的反向噴嘴23向與由第一噴嘴44噴出的 高壓水的噴射方向相反的方向(例如圖1所示的順時(shí)針方向)噴水。這是為了防止出現(xiàn)下述 現(xiàn)象：第一儲(chǔ)水槽20中的水受到從第一噴嘴44噴射的高壓水壓力，向與高壓水噴射方向相 同的方向（例如圖1所示的逆時(shí)針方向）旋轉(zhuǎn)，從而致使轉(zhuǎn)輪40不旋轉(zhuǎn)的情況。即，通過反 向噴嘴23向與由第一噴嘴44噴出的高壓水的噴射方向相反的方向噴水，阻止向與第一噴 嘴44噴射高壓水的方向相同的方向旋轉(zhuǎn)的水的活動(dòng)，從而使轉(zhuǎn)輪40本身能夠可靠地旋轉(zhuǎn)。 另外，可以通過用管道32將第二儲(chǔ)水槽30與反向噴嘴23連接以向反向噴嘴23供應(yīng)水。
[0080] 同樣地，通過在第一儲(chǔ)水槽20的內(nèi)側(cè)面和底面設(shè)置凹凸24,利用該凹凸24作為障 礙以防止第一儲(chǔ)水槽中的水的旋轉(zhuǎn)。
[0081] 轉(zhuǎn)輪上部的邊緣41c與多個(gè)傳遞部件50接觸，傳遞部件50在水平面內(nèi)可旋轉(zhuǎn)地 被樞軸支承。當(dāng)轉(zhuǎn)輪40旋轉(zhuǎn)時(shí)各傳遞部件50也隨之旋轉(zhuǎn)，各傳遞部件50的旋轉(zhuǎn)被傳遞到 發(fā)電機(jī)主體60的旋轉(zhuǎn)主軸61以發(fā)電。
[0082] 如此，本發(fā)明的水力發(fā)電裝置10中不使用支承轉(zhuǎn)輪40的中心軸的軸承，轉(zhuǎn)輪40 在第一儲(chǔ)水槽20中以漂浮的狀態(tài)旋轉(zhuǎn)，不會(huì)發(fā)生由于軸承的摩擦阻力使轉(zhuǎn)輪40的旋轉(zhuǎn)效 率降低以及為了防止軸承的磨損或燒焦而使用的潤(rùn)滑油可能會(huì)漏出到裝置外部的問題。因 此，與現(xiàn)有的水力發(fā)電裝置相比，能夠在提高發(fā)電效率的同時(shí)防止水污染。
[0083] 另外，上述實(shí)施方式中設(shè)置了反向噴嘴23,不過也可以不設(shè)置反向噴嘴23,而只 在第一儲(chǔ)水槽20的內(nèi)側(cè)面和底面中的至少一個(gè)設(shè)置凹凸24以抑制第一儲(chǔ)水槽20中的水 的旋轉(zhuǎn)。另外，根據(jù)轉(zhuǎn)輪40的尺寸、形狀以及重量、從第一噴嘴噴射的高壓水的水壓(水勢(shì))、 第一儲(chǔ)水槽20的形狀等因素，也有不必設(shè)置這些反向噴嘴23和凹凸24的情況。例如，將 第一儲(chǔ)水槽20設(shè)為立方體形狀，如果從第一噴嘴44噴射的水近似垂直地到達(dá)第一儲(chǔ)水槽 20的內(nèi)面，就有可能防止第一儲(chǔ)水槽20中的水的旋轉(zhuǎn)。
[0084] 另外，外側(cè)導(dǎo)入管45、第二導(dǎo)出管46以及第二噴嘴47也不是必須的組成部件，當(dāng) 只用第一噴嘴44就可以保證水勢(shì)時(shí)也可以不設(shè)置這些部件。
[0085] 另外，能使轉(zhuǎn)輪40不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)即可，也可以只設(shè)置第一連通管 43a和第二通管46a中的任一者，或兩者都不設(shè)置。
[0086] 另外，將第一導(dǎo)出管43、第一噴嘴44、第二導(dǎo)出管46以及第二噴嘴47配置為當(dāng)俯 視時(shí)上下不重合，除此之外，也可以通過例如將第一導(dǎo)出管43和第二導(dǎo)出管46配置為當(dāng)俯 視時(shí)重合以保持轉(zhuǎn)輪40的重心平衡。
[0087] 另外，第一導(dǎo)出管43和第二導(dǎo)出管46的截面形狀也不限定于上述形狀。
[0088] 另外，就第二儲(chǔ)水槽30的種類來說，當(dāng)水力發(fā)電裝置10為小型水力發(fā)電裝置時(shí)， 儲(chǔ)水槽的大小能夠存積工廠的排水或落到工廠、醫(yī)院等建筑物屋頂上的雨水就可以。而當(dāng) 水力發(fā)電裝置10為大型水力發(fā)電裝置時(shí)，儲(chǔ)水槽的大小則需要能夠存積污水處理廠的排 水或一定程度能夠存積將水力發(fā)電所用的水再利用時(shí)的再利用水。另外，當(dāng)例如使用具有 直徑超過幾十米的轉(zhuǎn)輪40的超大型水力發(fā)電裝置10時(shí)，第二儲(chǔ)水槽30的大小必須能夠直 接引入水庫(kù)水。
[0089] 另外，也可以不設(shè)置第二儲(chǔ)水槽30,而采用在比第一儲(chǔ)水槽20高的位置上的水流 路中直接架設(shè)管道31并利用水位差將高壓水引入第一儲(chǔ)水槽20的結(jié)構(gòu)。
[0090] 工業(yè)可利用性
[0091] 本發(fā)明涉及可通過抑制轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)阻力來提高發(fā)電效率并能夠防止發(fā)生水污染 的水力發(fā)電裝置，具有工業(yè)可利用性。
[0092] 符號(hào)說明
[0093] W 水
[0094] 10水力發(fā)電裝置
[0095] 20第一儲(chǔ)水槽
[0096] 21 噴出口
[0097] 22 排出口
[0098] 23反向噴嘴
[0099] 24 凹凸
[0100] 30第二儲(chǔ)水槽
[0101] 40 轉(zhuǎn)輪
[0102] 41 外殼
[0103] 41b 開口
[0104] 42導(dǎo)入管
[0105] 43第一導(dǎo)出管
[0106] 43a第一連通管
[0107] 44第一噴嘴
[0108] 45外側(cè)導(dǎo)入管
[0109] 45b螺旋槳
[0110] 46第二導(dǎo)出管
[0111] 46a第二連通管
[0112] 47第二噴嘴
[0113] 50傳遞部件
[0114] 60發(fā)電機(jī)主體
[0115] 61旋轉(zhuǎn)主軸
【權(quán)利要求】
1. 一種水力發(fā)電裝置，其特征在于，包括： 第一儲(chǔ)水槽，所述第一儲(chǔ)水槽的底面具有高壓水的噴出口； 轉(zhuǎn)輪，以漂浮狀態(tài)容納在所述第一儲(chǔ)水槽中；以及 多個(gè)傳遞部件，與所述轉(zhuǎn)輪的外周面接觸并將所述轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)力向發(fā)電機(jī)主體的旋轉(zhuǎn) 主軸傳遞， 其中，所述轉(zhuǎn)輪包括：外殼，形成為帶底的圓筒形狀，且所述外殼的底面中央具有開口； 導(dǎo)入管，直立設(shè)置并由所述開口向上方延伸，將所述噴出口噴出的高壓水導(dǎo)入所述外殼內(nèi) 部；多個(gè)第一導(dǎo)出管，從所述導(dǎo)入管的周圍呈放射狀向所述外殼的內(nèi)側(cè)面延伸；以及第一 噴嘴，設(shè)置于所述第一導(dǎo)出管的頂端部， 利用從所述第一噴嘴向所述外殼的圓周方向噴射的高壓水的反作用力使所述轉(zhuǎn)輪旋 轉(zhuǎn)。
2. 如權(quán)利要求1所述的水力發(fā)電裝置，其特征在于， 在所述第一儲(chǔ)水槽的內(nèi)面具有反向噴嘴，所述反向噴嘴向與所述第一噴嘴噴出的高壓 水的噴射方向相反的方向噴水。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的水力發(fā)電裝置，其特征在于， 所述轉(zhuǎn)輪包括： 外側(cè)導(dǎo)入管，所述外側(cè)導(dǎo)入管的直徑比所述導(dǎo)入管的直徑大，所述外側(cè)導(dǎo)入管在內(nèi)部 插有所述導(dǎo)入管的狀態(tài)下直立設(shè)置并從所述開口向上方延伸； 多個(gè)第二導(dǎo)出管，從所述外側(cè)導(dǎo)入管的周圍呈放射狀向所述外殼的內(nèi)側(cè)面延伸；以及 第二噴嘴，設(shè)置于所述第二導(dǎo)出管的頂端部， 各第一噴嘴和各第二噴嘴在所述外殼的內(nèi)側(cè)面附近一體化。
4. 如權(quán)利要求3所述的水力發(fā)電裝置，其特征在于， 所述外側(cè)導(dǎo)入管的下部具有螺旋槳，通過所述螺旋槳與所述轉(zhuǎn)輪共同旋轉(zhuǎn)使所述第一 儲(chǔ)水槽的水引入所述外側(cè)導(dǎo)入管內(nèi)。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的水力發(fā)電裝置，其特征在于， 具有第一連通管和第二連通管中的至少一個(gè)，所述第一連通管連通所述多個(gè)第一導(dǎo)出 管，所述第二連通管連通所述多個(gè)第二導(dǎo)出管。
6. 如權(quán)利要求3至5的任一項(xiàng)所述的水力發(fā)電裝置，其特征在于， 所述第一導(dǎo)出管、所述第一噴嘴、所述第二導(dǎo)出管和所述第二噴嘴的配置方式為當(dāng)俯 視時(shí)上下不重合。
7. 如權(quán)利要求3至6的任一項(xiàng)所述的水力發(fā)電裝置，其特征在于， 所述第一導(dǎo)出管和所述第二導(dǎo)出管中的至少一個(gè)的截面積由徑向內(nèi)側(cè)向外側(cè)變小。
8. 如權(quán)利要求1至7的任一項(xiàng)所述的水力發(fā)電裝置，其特征在于， 所述第一儲(chǔ)水槽的內(nèi)側(cè)面和底面的至少一個(gè)具有凹凸。
9. 如權(quán)利要求1至8的任一項(xiàng)所述的水力發(fā)電裝置，其特征在于， 在水位比所述第一儲(chǔ)水槽的水位還高的位置上具有第二儲(chǔ)水槽，利用所述第一儲(chǔ)水槽 和所述第二儲(chǔ)水槽的水位差來產(chǎn)生高壓水。
【文檔編號(hào)】F03B3/00GK104114853SQ201380000126
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月31日
【發(fā)明者】村井清俊 申請(qǐng)人:村井清俊