本发明专利技术提供一种阻力型涡轮机和具备该阻力型涡轮机的波浪能发电装置，所述阻力型涡轮机能够高效率地获取波浪中的流体粒子的旋转动能。单叶片阻力型涡轮机具备半筒体的单个叶片和与叶片对置的配重，被波浪中的旋转运动的流体粒子施力的叶片和配重一体地旋转。由于与叶片对置的是配重，所以在叶片和配重一体地旋转时，即使叶片与配重存在于大致相同相位的流速向量中，只要将配重设为阻力较小的形状，则叶片从流体粒子承受的力远大于配重从流体粒子承受的力，两者不能抵消。因此，单叶片阻力型涡轮机能够高效率地获取波浪中的流体粒子的旋转动能。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及自然能获取装置。
技术介绍
如图1所示，在波浪W中流体粒子以描绘椭圆轨道的方式旋转。关于描绘椭圆轨道的流体粒子的流速向量的方向，在波浪的波峰的位置上是波浪的前进方向，在从波峰到波谷的中间位置上是向下，在波谷是与波浪的前进方向相反的方向，在从波谷到波峰的中间位置是向上。非专利文献I发表了涉及阻力型涡轮机的旋转的基础性研宄成果，该阻力型涡轮机的旋转由波浪中的旋转运动的流体粒子引起，该阻力型涡轮机置于波浪中且具有多个叶片。非专利文献1:穆罕默德?范伊扎尔(Mohammed Faizal)及其余2人、《关于利用波浪中的轨道运动来旋转驱动萨伏纽斯转子(On utilizing the orbital mot1n in waterwaves to drive a Savoniusrotor)》、可再生能源(Renewable Energy)、2010 年、第 35 卷、164 至 169 页。波浪中的流体粒子的椭圆轨道在水面附近接近于圆形，其半径等于波浪的振幅(片振幅)。前述椭圆运动的流速在深度方向上衰减，所以在由波浪中的旋转运动的流体粒子旋转驱动阻力型涡轮机的情况下，希望将叶片的旋转半径与波浪的振幅相等的阻力型涡轮机设置于水面附近。如图2所示，在将具有多个叶片且叶片的旋转半径与波浪的振幅相等的阻力型涡轮机设置于水面附近的情况下，对置的两个叶片A、B间的距离一般远比波浪的波长短，所以在叶片A、B —体地绕旋转中心C旋转时，叶片A、B在大致相同相位的流速向量Va、Vb中，由流体粒子施加于叶片A、B的旋转力矩大致抵消，阻力型涡轮机能够从旋转运动的流体粒子获取的力矩只是由叶片的朝向不同产生的阻力差的部分。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题而做出的，其目的是提供一种阻力型涡轮机和具备该阻力型涡轮机的波浪能发电装置，所述阻力型涡轮机能够高效率地获取波浪中的流体粒子的旋转动能。为解决上述问题，在本专利技术中，提供一种单叶片阻力型涡轮机，其特征在于，具备半筒体的单个叶片和与叶片对置的配重，被波浪中的旋转运动的流体粒子施力的叶片和配重一体地旋转。在涉及本专利技术的单叶片阻力型涡轮机中，如图3所示，由于与叶片A对置的是配重D，所以在叶片A和配重D绕旋转中心C 一体地旋转时，即使叶片A与配重D存在于大致相同相位的流速向量Va、Vd中，只要将配重D设为阻力较小的形状，则叶片A从流体粒子承受的力远大于配重D从流体粒子承受的力，两者不能抵消。因此，涉及本专利技术的单叶片阻力型涡轮机能够高效率地获取波浪中的流体粒子的旋转动能。在本专利技术的优选的技术方案中，叶片是半圆筒体，配重是流线形。半圆筒体的叶片阻力较大，流线形的配重的阻力较小，所以前述形状适合于涉及本专利技术的单叶片阻力型涡轮机。 在本专利技术的优选的技术方案中，单叶片阻力型涡轮机具备固定于叶片的长度方向两端的端板，配重固定于端板。固定于叶片的长度方向两端的端板维持通过叶片的波浪的二维性，有利于维持叶片的稳定旋转。若将端板利用于配重的固定，则不需要另外配设固定用部件，有利于部件数的减少。在本专利技术的优选的技术方案中，当叶片和配重一体地旋转时，叶片处于比旋转中心靠下方处时的从叶片到旋转中心的距离，比叶片处于比旋转中心靠上方处时的从叶片到旋转中心的距离短。如从图1所知，波浪中的流体粒子的椭圆运动的流速在深度方向上衰减。因此，若叶片的圆周速度与叶片的旋转位置无关，保持恒定，则叶片处于下方位置时叶片的圆周速度比流体粒子的流速大，可能产生在叶片后方出现负压区域从而流体粒子成为叶片的旋转运动的阻力的情况。如图4所示，将叶片A固定于环E，将叶片A朝向上方，使环E的内周下端部抵接于具有环E的内径的一半的外径的固定轮F的外周下端部，接着，在禁止环E和固定轮F之间的滑动的同时使环E绕固定轮F旋转时，在叶片A旋转一圈的期间内，环E与固定轮F的切点在固定轮F上旋转两圈，环E与固定轮F的切点即叶片A的旋转中心C和叶片A的距离，在叶片A处于旋转中心C的铅垂上方时最大，随着叶片A下降而减少，在叶片A处于旋转中心C的铅垂下方时最小。因此，即使叶片A以恒定的角速度旋转，由于叶片A处于下方位置时叶片A的圆周速度降低，接近在深度方向上已衰减的流体粒子的流速，所以也可抑制在叶片A的后方形成负压区域的情况的发生，可抑制流体粒子成为叶片A的旋转运动的阻力的情况的发生。在本专利技术的优选的技术方案中，端板是环，所述单叶片阻力型涡轮机具备动轮，固定轮和一对引导辊抵接于环的内周面，所述固定轮能够相对旋转地贯通所述动轮的中心部，所述一对引导辊能够旋转地安装于所述动轮的径向中央部，环的内径是固定轮的外径的2倍，环绕固定轮旋转，在与固定轮的切点处不产生滑动。根据上述方案，能够使在叶片处于比旋转中心靠下方处时的从叶片到旋转中心的距离，比在叶片处于比旋转中心靠上方处时的从叶片到旋转中心的距离短。在本专利技术的优选的技术方案中，环作为内齿轮而形成，固定轮的与环内周面抵接的抵接部作为外齿轮而形成，环的内齿轮和固定轮的外齿轮啮合。根据上述方案，能够在环与固定轮的切点处不产生滑动地，使环绕固定轮旋转。在本专利技术中，提供一种波浪能发电装置，其特征在于，具备单叶片阻力型涡轮机、浮体和发电机，所述单叶片阻力型涡轮机为上述任一单叶片阻力型涡轮机，所述浮体能够旋转地支承单叶片阻力型涡轮机，所述发电机被安装于浮体并且由单叶片阻力型涡轮机旋转驱动。涉及本专利技术的波浪能发电装置能够将波浪中的流体粒子的旋转动能高效率地获取，转换为电能。【附图说明】图1是举例说明波浪中的流体粒子的轨道的图。图2是表示置于波浪中的具有多个叶片的阻力型涡轮机和波浪中的流体粒子的流速向量的关系的图。图3是表示置于波浪中的涉及本专利技术的单叶片阻力型涡轮机和波浪中的流体粒子的流速向量的关系的图。图4是使叶片的圆周速度配合波浪中流体粒子流速在深度方向上的衰减而变化的机构的示意图。图5是涉及本专利技术的第I实施例的单叶片阻力型涡轮机和具备该涡轮机的波浪能发电装置的立体图。(a)表示2涡轮机+1浮体的结构，(b)表示2涡轮机+3浮体的结构。图6是按时间序列表示一波浪通过时的图5的单叶片阻力型涡轮机和波浪能发电装置的工作的图。图7是涉及本专利技术的第2实施例的单叶片阻力型涡轮机和具备该涡轮机的波浪能发电装置的立体图。图8是涉及本专利技术的第2实施例的单叶片阻力型涡轮机和具备该涡轮机的波浪能发电装置的分解立体图。图9是按时间序列表示一波浪通过时的图7的单叶片阻力型涡轮机和波浪能发电装置的工作的图。【具体实施方式】实施例1 如图5 (a)所示，单叶片阻力型涡轮机5由旋转轴1、叶片2、端板3a、端板3b、配重4a、4b构成，所述叶片2将半圆形截面的圆弧的一端固定于旋转轴1，所述叶片2是半圆筒体，所述端板3a固定于叶片2的长度方向的一端，所述端板3a是圆形，所述端板3b固定于叶片2的长度方向的另一端，所述端板3b是圆形，所述配重4a、4b与叶片2隔着旋转轴I对置，所述配重4a、4b固定于端板3a、3b并呈流线形。旋转轴I贯通端板3a、3b的中心。端板3a、3b与旋转轴I正交。单叶片阻力型涡轮机5是图3所示的单叶片阻力型涡轮机的一个实施例。一对单叶片阻力型涡轮机5、5使旋转轴I相互对齐，且将一个单叶片阻力型涡轮机5的旋转轴I的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种单叶片阻力型涡轮机，其特征在于，具备半筒体的单个叶片和与叶片对置的配重，被波浪中的旋转运动的流体粒子施力的叶片和配重一体地旋转。
【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：秋元博路，
申请(专利权)人：合同会社信天翁科技，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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