JP2000265936A - ダリウス形水車および潮流発電装置 - Google Patents
ダリウス形水車および潮流発電装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 潮止まりの後の、潮の流れ始めの弱い流れで
も、流れの方向に関係なく確実に起動できる性能を備え
たダリウス形水車を提供し、更にはかかる改良されたダ
リウス形水車を利用して、信頼性の高い潮流発電装置を
提供する。 【解決手段】 本発明のダリウス形水車は、軸に対して
回転対称的に複数のダリウス翼を設けてなる水車におい
て、該ダリウス翼が、該軸と該ダリウス翼との距離を半
径とする円筒面に沿った螺旋形状に形成されていること
を特徴とするもので、１個の水車に用いられるダリウス
翼の数は３であることが好ましく、また設けられた複数
のダリウス翼の長さの総合計が、前記螺旋の１ピッチの
長さと略等しいことが好ましい。また本発明の潮流発電
装置は、上記のような構成を有するダリウス形水車の軸
を、海底に固定した架台に支持された発電機の回転軸
に、伝達機構を介して結合したものである。
も、流れの方向に関係なく確実に起動できる性能を備え
たダリウス形水車を提供し、更にはかかる改良されたダ
リウス形水車を利用して、信頼性の高い潮流発電装置を
提供する。 【解決手段】 本発明のダリウス形水車は、軸に対して
回転対称的に複数のダリウス翼を設けてなる水車におい
て、該ダリウス翼が、該軸と該ダリウス翼との距離を半
径とする円筒面に沿った螺旋形状に形成されていること
を特徴とするもので、１個の水車に用いられるダリウス
翼の数は３であることが好ましく、また設けられた複数
のダリウス翼の長さの総合計が、前記螺旋の１ピッチの
長さと略等しいことが好ましい。また本発明の潮流発電
装置は、上記のような構成を有するダリウス形水車の軸
を、海底に固定した架台に支持された発電機の回転軸
に、伝達機構を介して結合したものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はダリウス形水車の改
良にかかり、更に詳しくはダリウス形水車を潮流発電装
置に利用したときに、潮止まりから再び潮が流れ始める
際の初期起動の効率を高めて、確実に起動できるように
した水車の構造に関するものである。
良にかかり、更に詳しくはダリウス形水車を潮流発電装
置に利用したときに、潮止まりから再び潮が流れ始める
際の初期起動の効率を高めて、確実に起動できるように
した水車の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】これまで、水中に設けたダリウス形水車
により発電機を駆動する装置が知られており、ダリウス
形水車を利用した潮流発電装置が種々提案されている。
このような装置として、例えば水面上に設けたダリウス
形風車と、水面下に設けたダリウス形水車とを垂直な軸
を介して連動させ、水面上の発電機を駆動するようにし
た風水車発電装置（実開昭５８−６４８６７号）や、水
平な回転軸を有する一対の水没型ダリウス形水車によ
り、海底に据えつけた発電機を駆動するようにした、潮
流用水没型ダリウス形水車発電装置（特公平１−１４４
２８号）、或いは図８に示すような、軸２を垂直とした
ダリウス形水車１０で海底などに設置した発電機８を駆
動する、水没型のダリウス形水車発電装置などが公知で
ある。
により発電機を駆動する装置が知られており、ダリウス
形水車を利用した潮流発電装置が種々提案されている。
このような装置として、例えば水面上に設けたダリウス
形風車と、水面下に設けたダリウス形水車とを垂直な軸
を介して連動させ、水面上の発電機を駆動するようにし
た風水車発電装置（実開昭５８−６４８６７号）や、水
平な回転軸を有する一対の水没型ダリウス形水車によ
り、海底に据えつけた発電機を駆動するようにした、潮
流用水没型ダリウス形水車発電装置（特公平１−１４４
２８号）、或いは図８に示すような、軸２を垂直とした
ダリウス形水車１０で海底などに設置した発電機８を駆
動する、水没型のダリウス形水車発電装置などが公知で
ある。
【０００３】このような潮流発電装置に用いられている
従来のダリウス形水車は、真直形状の翼３０を軸２に平
行となるよう設けてなるもので、潮流の方向がいずれに
変わっても水車の回転方向が一定である、という特性を
有している。しかしその一方で、潮流に必然的に起こる
潮止まりの際には回転が停止するが、その停止位置は不
定であるので、再び潮が流れはじめるときの、潮流の方
向に対するダリウス翼の位置や姿勢が乱れ、起動トルク
が大幅に変化する。そのため、潮流発電装置が一旦停止
すると、場合によっては再起動するに十分な起動トルク
が発生せず、短時間では発電装置が起動しないという欠
点があった。
従来のダリウス形水車は、真直形状の翼３０を軸２に平
行となるよう設けてなるもので、潮流の方向がいずれに
変わっても水車の回転方向が一定である、という特性を
有している。しかしその一方で、潮流に必然的に起こる
潮止まりの際には回転が停止するが、その停止位置は不
定であるので、再び潮が流れはじめるときの、潮流の方
向に対するダリウス翼の位置や姿勢が乱れ、起動トルク
が大幅に変化する。そのため、潮流発電装置が一旦停止
すると、場合によっては再起動するに十分な起動トルク
が発生せず、短時間では発電装置が起動しないという欠
点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、潮止
まり後の、潮の流れ始めの弱い流れでも、流れの方向に
関係なく確実に起動できる、改良された起動性能を備え
たダリウス形水車を提供しようとするものであり、更に
はかかる改良されたダリウス形水車を利用して、信頼性
の高い潮流発電装置を提供することを目的とする。
まり後の、潮の流れ始めの弱い流れでも、流れの方向に
関係なく確実に起動できる、改良された起動性能を備え
たダリウス形水車を提供しようとするものであり、更に
はかかる改良されたダリウス形水車を利用して、信頼性
の高い潮流発電装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するこ
とができる本発明のダリウス形水車は、軸に対して回転
対称的に複数のダリウス翼を設けてなる水車において、
該ダリウス翼が、該軸と該ダリウス翼との距離を半径と
する円筒面に沿った螺旋の形状に形成されていることを
特徴とするものである。
とができる本発明のダリウス形水車は、軸に対して回転
対称的に複数のダリウス翼を設けてなる水車において、
該ダリウス翼が、該軸と該ダリウス翼との距離を半径と
する円筒面に沿った螺旋の形状に形成されていることを
特徴とするものである。
【０００６】そして、かかる本発明のダリウス形水車に
おいては、１個の水車に用いられるダリウス翼の数は３
であることが好ましく、また設けられた複数のダリウス
翼の長さの総合計が、前記螺旋の１ピッチの長さの整数
倍に略等しいこと、即ち、用いたダリウス翼の個数で前
記螺旋の１ピッチの長さを除した長さ、或いはその整数
倍の長さに、各ダリウス翼の長さが略等しいことが、本
発明の目的を達成するのに、更に好ましい。
おいては、１個の水車に用いられるダリウス翼の数は３
であることが好ましく、また設けられた複数のダリウス
翼の長さの総合計が、前記螺旋の１ピッチの長さの整数
倍に略等しいこと、即ち、用いたダリウス翼の個数で前
記螺旋の１ピッチの長さを除した長さ、或いはその整数
倍の長さに、各ダリウス翼の長さが略等しいことが、本
発明の目的を達成するのに、更に好ましい。
【０００７】更に本発明の潮流発電装置は、上記のよう
な構成を有するダリウス形水車の軸を、海底に固定した
架台に支持された発電機の回転軸に、伝達機構を介して
結合したものであり、かかる潮流発電装置におけるダリ
ウス形水車は、水没する位置に軸が垂直となるか、又は
水平となるように設けてなることが好ましい。
な構成を有するダリウス形水車の軸を、海底に固定した
架台に支持された発電機の回転軸に、伝達機構を介して
結合したものであり、かかる潮流発電装置におけるダリ
ウス形水車は、水没する位置に軸が垂直となるか、又は
水平となるように設けてなることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明のダリウス形水車の
構造を、図に基づいて説明する。図１〜３に、本発明の
ダリウス形水車１の例を示すが、水車の軸２の端部と中
間部に、それぞれ翼取付枠４と翼取付枠５が固定されて
おり、その翼取付枠４、５の間に３個の翼３が、互いに
１２０°離れた位置を占めるよう、回転対称的に両端を
それぞれに固定して設けられている。これらの翼３は、
軸２を中心とし、軸２と翼３との距離を半径ｒとした、
円筒面ｃに沿った螺旋形状に形成されており、翼３の上
端３１の取付位置と下端３２の取付位置とは、軸２に対
して１２０°離れた隣の位置を占めている。従って、こ
れらの翼３の長さ、即ち翼取付枠４と翼取付枠５との間
隔は、上記の螺旋のピッチの３分の１に相当している。
構造を、図に基づいて説明する。図１〜３に、本発明の
ダリウス形水車１の例を示すが、水車の軸２の端部と中
間部に、それぞれ翼取付枠４と翼取付枠５が固定されて
おり、その翼取付枠４、５の間に３個の翼３が、互いに
１２０°離れた位置を占めるよう、回転対称的に両端を
それぞれに固定して設けられている。これらの翼３は、
軸２を中心とし、軸２と翼３との距離を半径ｒとした、
円筒面ｃに沿った螺旋形状に形成されており、翼３の上
端３１の取付位置と下端３２の取付位置とは、軸２に対
して１２０°離れた隣の位置を占めている。従って、こ
れらの翼３の長さ、即ち翼取付枠４と翼取付枠５との間
隔は、上記の螺旋のピッチの３分の１に相当している。
【０００９】このような本発明のダリウス形水車１に用
いられる翼３の断面形状は、図１のＸ−Ｘにおける断面
を併せて示す図２、並びに図３によって明らかなよう
に、飛行機の翼の断面形状と類似したものとなってお
り、更に、翼３の外側面３３と内側面３４との中心位置
を示すそり線３５が、円筒面ｃと一致するように構成さ
れている。
いられる翼３の断面形状は、図１のＸ−Ｘにおける断面
を併せて示す図２、並びに図３によって明らかなよう
に、飛行機の翼の断面形状と類似したものとなってお
り、更に、翼３の外側面３３と内側面３４との中心位置
を示すそり線３５が、円筒面ｃと一致するように構成さ
れている。
【００１０】このように構成された本発明のダリウス形
水車１について、水流の方向に対する翼の位置を変化さ
せたときの起動トルクを調べるために、翼取付枠４と翼
取付枠５の間隔が２００mm、翼３の回転半径、即ち円筒
面ｃの半径ｒが１５０mm、翼３の幅Ｌ、即ち、図３に示
した水車の軸２に垂直な翼断面における、先端から尾端
までの長さが５６mm、翼３の取付数が３で、取付間隔が
１２０°である、本発明の螺旋型ダリウス水車Ａを作成
した。また、比較のために、これと全く同じ諸元を有す
るが、形状が真直である翼３０を軸２と平行に設けてな
る、従来型のダリウス形水車Ｂを作成した。
水車１について、水流の方向に対する翼の位置を変化さ
せたときの起動トルクを調べるために、翼取付枠４と翼
取付枠５の間隔が２００mm、翼３の回転半径、即ち円筒
面ｃの半径ｒが１５０mm、翼３の幅Ｌ、即ち、図３に示
した水車の軸２に垂直な翼断面における、先端から尾端
までの長さが５６mm、翼３の取付数が３で、取付間隔が
１２０°である、本発明の螺旋型ダリウス水車Ａを作成
した。また、比較のために、これと全く同じ諸元を有す
るが、形状が真直である翼３０を軸２と平行に設けてな
る、従来型のダリウス形水車Ｂを作成した。
【００１１】そして、深さ３ｍ、幅３ｍ、長さ３０ｍの
回流水槽の上に設置した、図４のようなトルク測定装置
６の軸受け６１下端に設けたクランプに、これらの水車
Ａ、Ｂを取り付け、水中に沈めた水車の水流に対する位
置を、着目した翼が軸の真横、即ち水流の方向に対して
直角位置にある場合を初期位置として、翼の位置を水車
の順回転の方向に順次に５°ずつ移動させ、固定した水
車が、流速が毎秒１ｍの水流に対して発生する回転トル
ク、即ち起動トルク（Nm）を、カプリング６２を介して
トルク検出器６３により、それぞれ測定した。なお、図
４において、６４は、取り付けた水車の回転位置を固定
するための位置決め機能を備えた、電磁ブレーキ装置で
ある。
回流水槽の上に設置した、図４のようなトルク測定装置
６の軸受け６１下端に設けたクランプに、これらの水車
Ａ、Ｂを取り付け、水中に沈めた水車の水流に対する位
置を、着目した翼が軸の真横、即ち水流の方向に対して
直角位置にある場合を初期位置として、翼の位置を水車
の順回転の方向に順次に５°ずつ移動させ、固定した水
車が、流速が毎秒１ｍの水流に対して発生する回転トル
ク、即ち起動トルク（Nm）を、カプリング６２を介して
トルク検出器６３により、それぞれ測定した。なお、図
４において、６４は、取り付けた水車の回転位置を固定
するための位置決め機能を備えた、電磁ブレーキ装置で
ある。
【００１２】このようにして、水流の方向とダリウス形
水車の翼の位置との関係を、水車の初期位置からの回転
角度で表し、測定された起動トルク値（Nm）を、上記の
回転角度値（°）に対するグラフとして図５に示した。
このグラフをみると、真直な翼を備えた従来型のダリウ
ス形水車Ｂは、水流方向に対して翼の位置が移動するに
つれて、起動トルク（Nm）が大幅に変動し、場合により
負の値を示すのに対し、螺旋状の翼を備えた本発明のダ
リウス形水車Ａは、翼の位置がどのようであっても大き
な変化がなく、全ての翼によって発生する回転トルクの
総和、即ち起動トルク（Nm）は、水流の方向の影響を殆
ど受けないことがわかる。
水車の翼の位置との関係を、水車の初期位置からの回転
角度で表し、測定された起動トルク値（Nm）を、上記の
回転角度値（°）に対するグラフとして図５に示した。
このグラフをみると、真直な翼を備えた従来型のダリウ
ス形水車Ｂは、水流方向に対して翼の位置が移動するに
つれて、起動トルク（Nm）が大幅に変動し、場合により
負の値を示すのに対し、螺旋状の翼を備えた本発明のダ
リウス形水車Ａは、翼の位置がどのようであっても大き
な変化がなく、全ての翼によって発生する回転トルクの
総和、即ち起動トルク（Nm）は、水流の方向の影響を殆
ど受けないことがわかる。
【００１３】以上の試験は、翼の数が３個で翼の間隔が
１２０°の場合について行ったものであるが、例えば翼
の数が４個で翼の間隔が９０°、或いは翼の数が６個で
翼の間隔が６０°など、複数の翼を回転対称的に設けた
場合でも、設けられた複数の翼の長さの総合計が、前記
螺旋の１ピッチの長さの整数倍、特には１ピッチの長さ
と略等しくなるように製作された本発明のダリウス形水
車では、全く同様な効果が得られる。しかしながら、翼
の数が多くなるほど構成が複雑となり、また製作費用が
嵩むことが予想されるので、翼の数としては３個である
ことが最も好ましいと思われる。
１２０°の場合について行ったものであるが、例えば翼
の数が４個で翼の間隔が９０°、或いは翼の数が６個で
翼の間隔が６０°など、複数の翼を回転対称的に設けた
場合でも、設けられた複数の翼の長さの総合計が、前記
螺旋の１ピッチの長さの整数倍、特には１ピッチの長さ
と略等しくなるように製作された本発明のダリウス形水
車では、全く同様な効果が得られる。しかしながら、翼
の数が多くなるほど構成が複雑となり、また製作費用が
嵩むことが予想されるので、翼の数としては３個である
ことが最も好ましいと思われる。
【００１４】上記のような、螺旋形状の翼を備えた本発
明のダリウス形水車は、従来型のダリウス形水車より
も、特に起動特性が優れているので、潮流発電装置に利
用することにより、従来の潮流発電装置より更に優れた
性能を有する潮流発電装置を、得ることができる。この
ような本発明の潮流発電装置の例を、図６に示すが、こ
こで７は架台であって、その上部には、軸２を水平にし
た本発明のダリウス形水車１が、２個１組で向かい合わ
せに設けられている。そして、水車１の軸２は発電機８
の回転軸に、伝達機構を介して結合されているものであ
る。なお、軸２は翼３の強度を高めることにより省略す
ることができ、その場合には水流が乱されることが少な
いので、より安定した水車の回転運動が期待できる。
明のダリウス形水車は、従来型のダリウス形水車より
も、特に起動特性が優れているので、潮流発電装置に利
用することにより、従来の潮流発電装置より更に優れた
性能を有する潮流発電装置を、得ることができる。この
ような本発明の潮流発電装置の例を、図６に示すが、こ
こで７は架台であって、その上部には、軸２を水平にし
た本発明のダリウス形水車１が、２個１組で向かい合わ
せに設けられている。そして、水車１の軸２は発電機８
の回転軸に、伝達機構を介して結合されているものであ
る。なお、軸２は翼３の強度を高めることにより省略す
ることができ、その場合には水流が乱されることが少な
いので、より安定した水車の回転運動が期待できる。
【００１５】また本発明の潮流発電装置の別な例を、図
７に示す。この例の潮流発電装置は、上記の例の潮流発
電装置と同様な架台７の上部に、軸２を垂直にした本発
明のダリウス形水車１が設けられているもので、その軸
２は発電機８の回転軸に直結してある。この例において
も軸２は必ずしも必要ではない。このような本発明の潮
流発電装置はいずれも、潮止まりの後の再起動が極めて
容易であり、発電効率が良好で、信頼性も高いものであ
る。
７に示す。この例の潮流発電装置は、上記の例の潮流発
電装置と同様な架台７の上部に、軸２を垂直にした本発
明のダリウス形水車１が設けられているもので、その軸
２は発電機８の回転軸に直結してある。この例において
も軸２は必ずしも必要ではない。このような本発明の潮
流発電装置はいずれも、潮止まりの後の再起動が極めて
容易であり、発電効率が良好で、信頼性も高いものであ
る。
【００１６】
【発明の効果】本発明のダリウス形水車は、軸に対して
回転対称的に複数のダリウス翼を設けてなり、そのダリ
ウス翼が、軸とダリウス翼との距離を半径とする円筒面
に沿った螺旋形状に形成されているので、水流に対して
翼の位置が何処にあっても回転トルクが小さくなること
がなく、従って水車の起動トルクが大きく、如何なる方
向からの水流に対しても容易に起動する。そのため、か
かるダリウス形水車を利用した本発明の潮流発電装置
は、潮止まりの後の再起動が容易且つ確実であり、発電
効率が良好で、信頼性も高く、経済的であるという効果
がある。
回転対称的に複数のダリウス翼を設けてなり、そのダリ
ウス翼が、軸とダリウス翼との距離を半径とする円筒面
に沿った螺旋形状に形成されているので、水流に対して
翼の位置が何処にあっても回転トルクが小さくなること
がなく、従って水車の起動トルクが大きく、如何なる方
向からの水流に対しても容易に起動する。そのため、か
かるダリウス形水車を利用した本発明の潮流発電装置
は、潮止まりの後の再起動が容易且つ確実であり、発電
効率が良好で、信頼性も高く、経済的であるという効果
がある。
【図１】本発明のダリウス形水車の例の正面図である。
【図２】本発明のダリウス形水車の例の平面図である。
【図３】本発明のダリウス形水車の例における、軸に垂
直に切断したときの翼の断面図である。
直に切断したときの翼の断面図である。
【図４】水車の回転トルクを測定する装置の概念図であ
る。
る。
【図５】ダリウス形水車の翼の水流に対する位置と起動
トルクとの関係を示すグラフである。
トルクとの関係を示すグラフである。
【図６】本発明のダリウス形水車を利用した潮流発電装
置の例の、一部を切り欠いた正面図である。
置の例の、一部を切り欠いた正面図である。
【図７】本発明のダリウス形水車を利用した潮流発電装
置の別な例の正面図である。
置の別な例の正面図である。
【図８】従来のダリウス形水車を利用した公知の潮流発
電装置の正面図である。
電装置の正面図である。
１ ダリウス形水車 ２ 軸 ３ 翼 ３０ 真直形状の翼 ３１ 上端 ３２ 下端 ３３ 外側面 ３４ 内側面 ３５ そり線 ４ 翼取付枠 ５ 翼取付枠 ６ トルク測定装置 ６１ 軸受け ６２ カプリング ６３ トルク検出器 ６４ 電磁ブレーキ装置 ７ 架台 ８ 発電機 ｃ 円筒面 ｒ 円筒面の半径 Ｌ 翼の幅
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H072 AA06 BB08 BB40 CC31 3H074 AA06 AA12 BB03 BB10 CC11 3H078 AA08 BB06 CC02 CC13 CC22
Claims (6)
- 【請求項１】 軸に対して回転対称的に複数のダリウス
翼を設けてなる水車において、該ダリウス翼が、該軸と
該ダリウス翼との距離を半径とする円筒面に沿った螺旋
の形状に形成されていることを特徴とするダリウス形水
車。 - 【請求項２】 前記ダリウス翼の数が３である、請求項
１に記載のダリウス形水車。 - 【請求項３】 設けられた前記複数のダリウス翼の長さ
の総合計が、前記螺旋の１ピッチの長さの整数倍に略等
しい、請求項１又は２に記載のダリウス形水車。 - 【請求項４】 前記請求項１乃至３のいずれかに記載の
ダリウス形水車の軸を、海底に固定した架台に支持され
た発電機の回転軸に、伝達機構を介して結合したことを
特徴とする潮流発電装置。 - 【請求項５】 前記ダリウス形水車を、水没する位置に
軸が垂直となるように設けてなる請求項４に記載の潮流
発電装置。 - 【請求項６】 前記ダリウス形水車を、水没する位置に
軸が水平となるように設けてなる請求項４に記載の潮流
発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11071319A JP2000265936A (ja) | 1999-03-17 | 1999-03-17 | ダリウス形水車および潮流発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11071319A JP2000265936A (ja) | 1999-03-17 | 1999-03-17 | ダリウス形水車および潮流発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000265936A true JP2000265936A (ja) | 2000-09-26 |
Family
ID=13457152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11071319A Pending JP2000265936A (ja) | 1999-03-17 | 1999-03-17 | ダリウス形水車および潮流発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000265936A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100814859B1 (ko) | 2006-11-29 | 2008-03-20 | 한국해양연구원 | 조립식 헬리컬 터빈 |
| WO2009066966A3 (en) * | 2007-11-23 | 2009-08-20 | Korea Ocean Res Dev Inst | Maintenance system of helical turbine |
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