本发明专利技术的目的在于通过使用阻力型水轮机解决升力型中存在的难点，提供一种廉价且无公害、可用于大容量发电的水力转换装置，作为水下水轮机，其特征在于，水轮机为绕旋转轴旋转的旋转水轮机或在一对擒纵轮之间敷设有连续皮带的循环链带水轮机，在所述旋转水轮机的外轮上或所述循环链带水轮机的连续皮带上通过枢轴可自由立起/自由倒伏地枢转安装有无底杯，在所述外轮或所述连续皮带与水流方向同向行进的状态下，所述无底杯成为立起状态，杯底部由设置在所述外轮上或所述连续皮带上的底板封堵，从而作为水流阻力大的受水杯发挥作用，在与水流方向逆向行进的状态下，所述无底杯成为倒伏状态，由于杯底部成为开口状态而减小水流阻力，从而利用两种状态的阻力差进行自转或公转，通过在所述无底杯成为倒伏状态的上游侧设置挡水板，使逆向行进路径形成停滞水域，使离心力作用于无底杯，从而从倒伏状态回归到立起状态。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及将水流的能量转换为旋转力的水力转换装置，特别涉及阻力型水下水轮机以及水下循环链带水轮机。
技术介绍
已经发表了各种各样的利用海洋能进行发电的方法，但在其中，如果着眼于利用海洋能的基本，也就是水流进行水力转换的方法，则目前还处于开始实验性使用升力型叶轮的阶段。对于阻力型而言，非专利文献I所示的、可以在水下使用的方法都未被实用化，在专利文献I中，有在挤压口中产生大损耗的危险，因此，目前没有可以在阻力型水轮机上实用的方法。也就是说，对于利用流体动能的方法，大致分为升力型和阻力型两种，但是如果将其按照旋转轴相对流向的方向划分，则平行的为升力型，正交的为阻力型，没有可以在水下使用的阻力型，升力型也尚未在水下有取得实际成果。因此，如果列举通用的风力发电机为代表例对问题点进行说明，则为，升力型的风力发电是将动能最大化后进行利用的方式，但另一方面，对于过大能量的控制方法只有切断，另外也存在失速现象、适应流速范围窄的缺点，平均一架发电机的最大发电量存在限度。进一步阐述，当旋转面为一个圆形并使其高速旋转时，产生扰动，未发挥叶片效果，因此如非专利文献2那样减小叶片宽度和叶片个数，但是产生直接通过叶片间空隙而不产生任何力的无用流量增多的矛盾，功率为每台30%，另外，通过大功率产生小转矩的动力不适用于需要大转矩的发电机。而且，由于相邻的彼此间不能连结，因此不能进行大容量发电，即使建立多个也不能降低成本。专利文献1:日本国专利第4917690号非专利文献1:波力发电(从原理到应用)海流、潮流发电系统P7能量株式会社(波力発電(原理扣6応用法T )海流.潮流発電> 只亍A P7 /《7—社)非专利文献2:图解风力发电的全部风车的基础知识P48株式会社工业调查会(図解風力発電?丈< τ風車ω基礎知識Ρ48株式会社工業調查会)
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术的目的在于通过使用阻力型水轮机解决上述的升力型的难点，从而提供一种廉价且无公害、可用于大容量发电的水力转换装置。解决问题的手段本专利技术的水力转换装置，为水下水轮机，其特征在于，水轮机为绕旋转轴旋转的旋转水轮机或在一对擒纵轮之间敷设有连续皮带的循环链带水轮机，在旋转水轮机的外轮上或循环链带水轮机的连续皮带上通过枢轴可自由立起/自由倒伏地枢转安装有无底杯，在外轮或连续皮带与水流方向同向行进的状态下，无底杯成为立起状态，杯底部由设置在外轮上或连续皮带上的底板封堵，作为水流阻力大的受水杯发挥作用，在与水流方向逆向行进的状态下，无底杯成为倒伏状态，由于杯底部成为开口状态而减小水流阻力，从而利用两种状态的阻力差进行自转或公转，通过在无底杯成为倒伏状态的上游侧设置挡水板，使逆向行进路形成停滞水区域，使离心力作用于无底杯，从而从倒伏状态回归到立起状态。由此，在杯承受水流的流动同向行进的同向行进路上，作为有底杯吸收流动的能量，在与水流的流动相反的逆向行进路上，水流从无底杯开口的底部穿过，水轮机即使在水下也可以连续旋转。另外，通过在无底杯的逆向行进路的前方设置挡水板形成停滞水区域，对于无底杯的受压板背面的水流力减小。在单轴水轮机或连续皮带等的阻力型水轮机中，通过受水杯在同向行进路径和逆向行进路径中的阻力差旋转，但是完全浸没在水下难以增大该阻力差。在公知的链带水轮机中，从立起到倒伏状态的旋转为大约一个直角的旋转，但是从倒伏到立起状态的旋转需要大约3个直角的旋转，而且受压板的背面被水流按压，因此难以解决杯的旋转方式，但是在本申请中，无底杯的重心远离枢轴，因此通过离心力进行旋转，因此，在水流中通过挡水板形成停滞水域，其中，该杯通过离心力成为半立起状态，接下来的流入水撞击该杯的内侧，使其成为立起状态。另外，在杯承受水流的流动而同向行进的同向行进路径上，作为有底杯吸收流动的能量，在与水流方向相反的逆向行进路径中，水流从无底杯开口的底部穿过，通过两者的阻力差产生旋转力，因此，不管是纵置型还是横置型都可动，可以构成即使水轮机在水下也可以连续自转或公转的阻力型水轮机。另外，在阻力型水轮机中，因为水流撞击受压板6a而产生力，因此对于置于水流中的无底杯的阻力，当设定D =产生的阻力、Cd =阻力系数、S =投影面积、K =动压(Pa)、K = 1/2* P *U2、U =外界流速、P =流体密度时，立起状态的阻力表达为D1= C ^SfK1，同样，倒伏状态的阻力表达为D2= CD2*S2*K2。如果比较两式，则S1 > S 2，且由于Cdi > C D2，因此D1 >> D 2，由于阻力差大而旋转。下面，当分析各自的系数比时，投影面积的比RS = S/S2是受压板的最大面积与板厚之比，其为几十倍，对于阻力系数的比RCd= CD1/CD2，在半球状杯的情况下，Cdi= 1.33,Cd2=0.33，因此比RCd= CD1/CD2= 4，但是由于无底杯为弯曲的板，因此在4之上。因此，RS和RCd同时增大，阻力KD1ZD2= (RC d*Rs) *K变得非常大，远超性能良好的叶片的升阻比。因此，适于宽广的流速范围，不受贝茨最大效率限制，而且可以利用外界流速提高能量，具有实用性。相比升力型的叶片，阻力型杯易于制作。另外，在逆向行进路径的管路中，由于无底杯的受压板与水流大致平行地移动，因此截面积和阻力系数两方面都缩小，阻力变小。本专利技术也可以为循环链带水轮机，其中，在具有水中浮力的中央主体的全周形成连续皮带的带面从而配置一圈上述连续皮带，在贯通中央主体的两侧面安装的擒纵轮轴的两端部分别固定擒纵轮，通过将形成于连续皮带两侧的突轴和设置在该擒纵轮上的链轮齿啮合，从而将水流能量转换为擒纵轮轴的旋转力。这样，可以用连续皮带分割为同向行进路径和逆向行进路径，并且可以通过皮带的长度容易地调节水流路的长度。另外，通过形成为设于连续皮带的突轴与擒纵轮的链轮齿啮合的结构，使得不易于缠绕漂流的垃圾或海藻等。当连续皮带沿上下方向绕中央主体的全周旋转时，该主体为悬空状态，因此在该主体的内部贯通多个擒纵轮轴，并通过设于纵隔板的轴承进行固定支承。这里，使中央主体延伸至比上游侧的擒纵轮更靠近前方上侧，底面形成为反向倾斜面，在该前方延伸部设置小型导轮，但是也可以进一步通过将挡水板内侧设置为小内径的圆筒形、或在低流速区域中使用该反向倾斜面、或靠近该小型导轮设置张紧装置的任一项使无底杯旋转。使第三擒纵轮轴贯通中央主体，设置小直径导轮，则连续皮带的角速度变大，作用于无底杯的离心力增强。另外，使挡水板与装置一体化，将其内侧设置为小内径的圆筒形，当将其设置为比无底杯的前端部自由旋转的外径更小时，也可以设置为受压板的外表面被圆筒面按压的同时旋转，并在设于圆筒面出口的导辊处一下子释放，受绕导轮轴的角速度和绕枢轴的角加速度的双重作用，产生瞬间爆发力，增强无底杯的旋转力。另外，也可以通过在小型导轮和上游侧的擒纵轮之间设置将旋转的连续皮带向内侧方向牵引的张紧装置，以对无底杯施加旋转力，不设置挡水板而使无底杯回归到立起状态，或在小型导轮附近形成无底杯通过重力立起的方向的反向倾斜面。本专利技术不限制旋转输出的获取方法，例如，可以单独使用从与擒纵轮同轴安装的主动齿轮到传输的输出轴之间的传输系统，也可以将其与变速齿轮和单向离本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种阻力型水力转换装置，其特征在于，其为水下水轮机，水轮机为绕旋转轴旋转的旋转水轮机或在一对擒纵轮之间敷设有连续皮带的循环链带水轮机，在旋转水轮机的外轮上或循环链带水轮机的连续皮带上通过枢轴可自由立起/自由倒伏地枢转安装有无底杯，在外轮或连续皮带与水流方向同向行进的状态下，无底杯成为立起状态，杯底部由设置在外轮上或连续皮带上的底板封堵，从而作为水流阻力大的受水杯发挥作用，在与水流方向逆向行进的状态下，无底杯成为倒伏状态，由于杯底部成为开口状态而减小水流阻力，从而利用两种状态的阻力差进行自转或公转，通过在无底杯成为倒伏状态的上游侧设置挡水板，使得在逆向行进路径上形成停滞水域，使离心力作用于无底杯，从而使其从倒伏状态回归到立起状态。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：清水忠雄，
申请(专利权)人：清水忠雄，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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