[發明專利]使用水流能量的無底杯式水力轉換裝置

有效

• 申請號: 201380055208.7
• 申請日: 2013-10-22
• 公開（公告）號: CN104769275B
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 清水忠雄
• 申請（專利權）人: 清水忠雄
• 主分類號: F03B9/00
• 分類號: F03B9/00;F03B7/00;F03B13/26
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 王達佐;王艷春

本發明的目的在于通過使用阻力型水輪機解決升力型中存在的難點，提供一種廉價且無公害、可用于大容量發電的水力轉換裝置，作為水下水輪機，其特征在于，水輪機為繞旋轉軸旋轉的旋轉水輪機或在一對擒縱輪之間敷設有連續皮帶的循環鏈帶水輪機，在所述旋轉水輪機的外輪上或所述循環鏈帶水輪機的連續皮帶上通過樞軸可自由立起/自由倒伏地樞轉安裝有無底杯，在所述外輪或所述連續皮帶與水流方向同向行進的狀態下，所述無底杯成為立起狀態，杯底部由設置在所述外輪上或所述連續皮帶上的底板封堵，從而作為水流阻力大的受水杯發揮作用，在與水流方向逆向行進的狀態下，所述無底杯成為倒伏狀態，由于杯底部成為開口狀態而減小水流阻力，從而利用兩種狀態的阻力差進行自轉或公轉，通過在所述無底杯成為倒伏狀態的上游側設置擋水板，使逆向行進路徑形成停滯水域，使離心力作用于無底杯，從而從倒伏狀態回歸到立起狀態。

技術領域

本發明涉及將水流的能量轉換為旋轉力的水力轉換裝置，特別涉及阻力型水下水輪機以及水下循環鏈帶水輪機。

背景技術

已經發表了各種各樣的利用海洋能進行發電的方法，但在其中，如果著眼于利用海洋能的基本，也就是水流進行水力轉換的方法，則目前還處于開始實驗性使用升力型葉輪的階段。

對于阻力型而言，非專利文獻1所示的、可以在水下使用的方法都未被實用化，在專利文獻1中，有在擠壓口中產生大損耗的危險，因此，目前沒有可以在阻力型水輪機上實用的方法。

也就是說，對于利用流體動能的方法，大致分為升力型和阻力型兩種，但是如果將其按照旋轉軸相對流向的方向劃分，則平行的為升力型，正交的為阻力型，沒有可以在水下使用的阻力型，升力型也尚未在水下有取得實際成果。

因此，如果列舉通用的風力發電機為代表例對問題點進行說明，則為，升力型的風力發電是將動能最大化后進行利用的方式，但另一方面，對于過大能量的控制方法只有切斷，另外也存在失速現象、適應流速范圍窄的缺點，平均一架發電機的最大發電量存在限度。

進一步闡述，當旋轉面為一個圓形并使其高速旋轉時，產生擾動，未發揮葉片效果，因此如非專利文獻2那樣減小葉片寬度和葉片個數，但是產生直接通過葉片間空隙而不產生任何力的無用流量增多的矛盾，功率為每臺30％，另外，通過大功率產生小轉矩的動力不適用于需要大轉矩的發電機。

而且，由于相鄰的彼此間不能連結，因此不能進行大容量發電，即使建立多個也不能降低成本。

專利文獻1：日本國專利第4917690號

非專利文獻1：波力發電(從原理到應用)海流、潮流發電系統P7能量株式會社(波力発電(原理から応用まで)海流·潮流発電システムP7パワー社)

非專利文獻2：圖解風力發電的全部風車的基礎知識P48株式會社工業調查會(図解風力発電のすべて風車の基礎知識P48株式會社工業調査會)

發明內容

發明要解決的問題

本發明的目的在于通過使用阻力型水輪機解決上述的升力型的難點，從而提供一種廉價且無公害、可用于大容量發電的水力轉換裝置。

解決問題的手段

本發明的水力轉換裝置，為水下水輪機，其特征在于，水輪機為繞旋轉軸旋轉的旋轉水輪機或在一對擒縱輪之間敷設有連續皮帶的循環鏈帶水輪機，在旋轉水輪機的外輪上或循環鏈帶水輪機的連續皮帶上通過樞軸可自由立起/自由倒伏地樞轉安裝有無底杯，在外輪或連續皮帶與水流方向同向行進的狀態下，無底杯成為立起狀態，杯底部由設置在外輪上或連續皮帶上的底板封堵，作為水流阻力大的受水杯發揮作用，在與水流方向逆向行進的狀態下，無底杯成為倒伏狀態，由于杯底部成為開口狀態而減小水流阻力，從而利用兩種狀態的阻力差進行自轉或公轉，通過在無底杯成為倒伏狀態的上游側設置擋水板，使逆向行進路形成停滯水區域，使離心力作用于無底杯，從而從倒伏狀態回歸到立起狀態。