#2020/09/17 縦割りが生じるくらい、『行政機関』はたくさん分かれていたりします。

クロスフロー水車

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    └水車
     └衝動水車
      └クロスフロー水車
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この用語のポイント

・水流の圧力&速度の勢いで回転する水車だよ。

簡単にいうと…

クロスフロー水車とは

 水流の圧力&速度の勢いで羽根車へ回転運動エネルギーを与える水車

という技術個体です。

中小規模環境や、流量変化の多い環境に適します。

圧力(反動水車)と速度(衝動水車)、両方を利用するクロスフロー水車ですが、いちおう衝動水車にカテゴライズされます。

詳しくいうと…

クロスフロー水車も、他の衝動水車や反動水車とおなじように、ダムや河川など落差のある水流の麓付近に設置されます。

くわしくみてゆきましょう。

 

 

 

 

構造と仕組み

クロスフロー水車の構造は比較的シンプルです。

ガイドベーン(案内羽根)は、水流を二手に分けます。それぞれの水流は、別のコースをたどって同じランナ(羽根車)を通過します。

この流れをもうすこしくわしく追ってみましょう。

 

 

 

まず、落下して勢いづいた水流を、ガイドベーン(案内羽根)が二手の方向に分けます。

これにより、ガイドベーンの上下は、それぞれ衝動水車にとってのノズルの役割を果たします。つまり、水流の速度を増加させて、ランナ(羽根車)へと向かわせます。

 

 

このガイドベーン(案内羽根)は可動式です。水量が多いとき、少ないとき、それぞれの状況時に最適なランナ回転が得られるよう角度調整されます。

 

ランナは、2つの流れそれぞれによって回転するよう羽根の角度が調節してあります。また、ランナに入り、そこから出る際にも、水流はランナの羽根を圧します。これにより、ランナに対する水流にとっての2つの入り口と1つの出口、どちらの通過時にも、ランナに回転運動エネルギーが働きます。一粒で二度美味しいというやつです。

ランナ(羽根車)の中へ水流が入り、そのまま通り抜けるため、クロスフロー(通り抜け)水車と呼ばれます。

ランナの回転は、発電機へと伝えられて、こうしてわたしたちがいま使っているパソコンやスマートフォンの動力源となっているわけです。

 

このクロスフロー水車は、流量0.1~8m、落差5~200mという、中小規模環境・高落差の地形で高効率を発揮します。

自家製クロスフロー水車を作られた方の動画はこちら(リンク切れてたらごめんなさい):
 
 

 

・クロスフロー水車は、水流の圧力と速度、どちらも活用する水車だよ
・ガイドベーンを介して水流は二手に分かれ、速度を増してそれぞれ水車を回すよ。水車を出る際にも水車を回すよ。
 

さらに知りたいなら…

水力ドットコム(2012年)
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水力発電所の写真などが多用されており、一部水車含め水力発電全般についてイメージを持ちやすい1冊です。

水車に興味あるけど、水理学理論まではまだちょっと……という方向けです。

 水車の歴史―西欧の工業化と水力利用(2012年)
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水車は人類史のなかで大きな役目を果たしつづけてきました。

そうした歴史の観点から、人間と水車との歴史に興味のある方向けの1冊です。目次はこちらのサイトをご覧ください。

 

つまり…

クロスフロー水車とは

 水流の圧力&速度の勢いで、通過する前でも後でも、羽根車へ回転運動エネルギーを与える水車

という技術個体というわけです。

 

水車の軸を、水流と直交するように配置することで、水流が水車内に入るときにも出るときにも、水流のその勢いを回転へと換えることができているわけじゃな。

歴史のツボっぽくいうと…

1903年 オーストリアの工学者アンソニー・ミシェルが

     クロスフロー水車の特許を取得する。

 

 

<参考文献>(2018/12/04 visited)

Cross-flow turbine - Wikipedia
水車 | 商品紹介 | 日本小水力発電株式会社
小水力発電の設計から施工、販売、メンテナ...
これ解析できますよ! クロスフロー水車の流れ解析 - 流体機械設計による近未来に役立つエンジニアリング
これ解析できます。この解析事例は、落差30mで流量毎秒0.25m^3のクロスフロー水車です。これ解析できますよ!クロスフロー水車の流れ解析

http://www.city.itoigawa.lg.jp/secure/16567/suiryoku_h2.pdf

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