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JP6785401B2 - Impulsive turbine equipment - Google Patents
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Description

本発明は衝動タービン装置に関し、より詳細には流路の中間に設けた閉鎖空間内で運転する衝動タービン装置に関する。 The present invention relates to an impulse turbine device, and more particularly to an impulse turbine device that operates in a closed space provided in the middle of a flow path.

環境問題、エネルギー問題の観点から、再生可能エネルギーの普及が進められている。再生可能エネルギーのなかでも水力はエネルギー密度が高いこと、比較的安定していることから、今後の普及拡大においてベースロードとしての期待が高い。しかしながら、先進国においては大規模水力開発の余地はなく、小規模分散型の水力開発に移行している状況にある。この場合、開発規模が小容量となるほどイニシャルコストや維持管理コストの削減が経済性の観点から重要となり、土木工事の削減、機器構造の簡素化などの工夫がなされている。 Renewable energy is being promoted from the viewpoint of environmental problems and energy problems. Among renewable energies, hydropower has a high energy density and is relatively stable, so it is highly expected as a base load in the future expansion of its spread. However, there is no room for large-scale hydropower development in developed countries, and the situation is shifting to small-scale decentralized hydropower development. In this case, as the development scale becomes smaller, reduction of initial cost and maintenance cost becomes more important from the viewpoint of economy, and measures such as reduction of civil engineering work and simplification of equipment structure are made.

小規模水力発電では農業用水路や砂防堰堤、上下水道等の遊休落差を利用するものがあるが、上水道を利用した発電は、既存のパイプラインが利用でき、除塵の必要がないことからコスト面で有利である。上水道網は国土全体に普及しており、流量と落差が得やすい丘陵地帯にある都市部では上水道発電が普及している。一方、山間部を有する自治体には高落差、小流量地点が多く存在する。このような地点では、浄水場から配水池の間の余剰圧力を減圧弁によって熱や振動、騒音として大気中に放散することで減圧している。したがって、減圧弁をタービンに置き換えるあるいは減圧弁の上流にタービンを設置することにより、余剰圧力エネルギーを電力あるいは動力として回収することが可能である。 Some small-scale hydroelectric power generation uses idle heads such as agricultural canals, sabo dams, and water and sewage systems, but power generation using the water supply can use existing pipelines and does not require dust removal, so it is cost effective. It is advantageous. The water supply network is widespread throughout the country, and water supply power generation is widespread in urban areas in hilly areas where flow rates and heads are easily obtained. On the other hand, there are many high head and small flow points in local governments with mountainous areas. At such points, the excess pressure between the water purification plant and the distribution reservoir is reduced by dissipating it into the atmosphere as heat, vibration, and noise through a pressure reducing valve. Therefore, by replacing the pressure reducing valve with a turbine or installing a turbine upstream of the pressure reducing valve, it is possible to recover excess pressure energy as electric power or power.

一般に、極低比速度地点ではペルトン水車やターゴインパルス水車に代表される衝動タービンが用いられるが、これらのタービンは空気中で回転する羽根車のバケット部にノズルからの高速噴流を衝突させることで水のエネルギーを動力として回収する、あるいは動力で発電機を駆動することで発電する(特許文献1〜3、非特許文献1等)。 Generally, impulse turbines such as Pelton turbines and Turgo impulse turbines are used at extremely low specific speed points, but these turbines collide a high-speed jet from a nozzle with the bucket of an impeller that rotates in the air. The energy of water is recovered as power, or power is generated by driving a generator (Patent Documents 1 to 3, Non-Patent Document 1, etc.).

特開2003−74453号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-74453 特開2000−54943号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-54943 特開平3−225080号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 3-22580

D.Phommachanh,J.Kurokawa, Y.Choi,N.Nakalima, JSME international journal. Ser. B, Fluids and thermal engineering 49(2), pp.482-489(2006).D.Phommachanh, J.Kurokawa, Y.Choi, N.Nakalima, JSME international journal. Ser. B, Fluids and thermal engineering 49 (2), pp.482-489 (2006).

上述したように、高落差、小流量地点における発電には衝動水車が多く用いられるが、一部を大気開放としたケーシング内の空間でランナを回転させる従来の方法は、外部からの雑菌の混入や塩素濃度の低下など衛生上の問題があり、上水道などでは適用できない場合がある。そこで、それらの問題を防止する方法として、水中で水車を運転する方法、あるいは空気中でも外部と接触を絶った閉鎖された流路内で水車を運転する方法が考えられる。水中で水車を運転する方法としては、複数台の反動タービンを直列に並べて落差を分担する方式がある。一方で、衝動タービンを水中で運転させた場合には効率が空気中での運転時の1/4程度まで低下するという問題がある。
本発明は上述した課題を解消すべくなされたものであり、上水道のような、高落差、小流量の極低比速度地点における発電等に効率的に利用することができる衝動タービン装置を提供することを目的とする。
As mentioned above, impulse turbines are often used for power generation at high heads and small flow points, but the conventional method of rotating the runner in the space inside the casing, which is partially open to the atmosphere, is contaminated with germs from the outside. There are hygienic problems such as a decrease in chlorine concentration and water supply, which may not be applicable. Therefore, as a method of preventing these problems, a method of operating the water turbine in water or a method of operating the water turbine in a closed flow path that is not in contact with the outside even in air can be considered. As a method of operating the turbine underwater, there is a method in which a plurality of reaction turbines are arranged in series to share the head. On the other hand, when the impulse turbine is operated in water, there is a problem that the efficiency is reduced to about 1/4 of that in operation in air.
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides an impulse turbine device that can be efficiently used for power generation at an extremely low specific speed point having a high head and a small flow rate such as a water supply. The purpose is.

本発明に係る衝動タービン装置は、 液体を輸送するパイプラインの中途に、密閉空間を構成するケーシングを設け、前記ケーシング内に前記液体の吐出流により回転する羽根車を設けた衝動タービン装置であって、
前記ケーシングの上流側に流入管、下流側に流出管を連結し、前記流入管と前記流出管との間に、前記ケーシングをバイパスする配置に、前記ケーシング内で滞留する液体を前記流出管へ強制的に排出させる負圧発生手段を設け、前記負圧発生手段と、前記流入管、前記流出管、前記ケーシングをそれぞれ連絡する流路として、前記流入管と前記負圧発生手段とを連絡し、前記流入管から分流される液体を前記負圧発生手段に流入させる第1の補助流路と、前記負圧発生手段と前記流出管とを連絡し、前記負圧発生手段から排出される液体を前記流出管へ流下させる第2の補助流路と、前記ケーシングと前記負圧発生手段とを連絡し、前記ケーシング内に滞留する液体を前記負圧発生手段に排出させる第3の補助流路と、を設けたことを特徴とする。
なお、本発明に係る衝動タービン装置は、上水道等の水を利用して駆動する場合に限らず、外界に曝露されることを抑制する必要がある液体を輸送するパイプラインに設置して使用することも可能である。
The impulse turbine device according to the present invention is an impulse turbine device in which a casing forming a closed space is provided in the middle of a pipeline for transporting a liquid, and an impeller that is rotated by a discharge flow of the liquid is provided in the casing. hand,
An inflow pipe is connected to the upstream side of the casing and an outflow pipe is connected to the downstream side, and the liquid staying in the casing is transferred to the outflow pipe in an arrangement that bypasses the casing between the inflow pipe and the outflow pipe. A negative pressure generating means for forcibly discharging is provided, and the inflow pipe and the negative pressure generating means are communicated with each other as a flow path for connecting the negative pressure generating means with the inflow pipe, the outflow pipe, and the casing. , The liquid discharged from the negative pressure generating means by connecting the first auxiliary flow path for flowing the liquid separated from the inflow pipe into the negative pressure generating means, the negative pressure generating means and the outflow pipe. A third auxiliary flow path that connects the casing and the negative pressure generating means and discharges the liquid staying in the casing to the negative pressure generating means. And, it is characterized by providing .
The impulse turbine device according to the present invention is used by installing it in a pipeline for transporting a liquid that needs to be suppressed from being exposed to the outside world, not only when it is driven by using water such as a water supply. It is also possible.

また、前記流入管と前記第1の補助流路との分岐位置よりもそれぞれ下流側において、前記流入管に、前記ケーシングに流入する流量を調整する第1の流量調整バルブを設け、前記第1の補助流路に、前記負圧発生手段に流入する流量を調整する第2の流量調整バルブを設けることにより、ケーシング内に滞留する液体の量を調整して羽根車の運転効率を調整することができる。
また、前記流入管に連通して前記ケーシング内に延出し、前記羽根車に向け前記液体を吐出する吐出管を設けることにより、羽根車に吐出させる吐出流体を調整して効率的に羽根車を運転させることができる。
前記負圧発生手段としては、エジェクタあるいはエジェクタ・ポンプを使用することができる。
前記羽根車に連繋して発電装置を設けることにより、衝動タービン装置を発電に利用することができる。
また、衝動タービン装置を上水を輸送するパイプラインに設置することにより、雑菌の混入や塩素の散逸を防止しながら運転することができる。

Further, a first flow rate adjusting valve for adjusting the flow rate flowing into the casing is provided in the inflow pipe on the downstream side of each branch position between the inflow pipe and the first auxiliary flow path, and the first flow rate adjusting valve is provided. By providing a second flow rate adjusting valve for adjusting the flow rate flowing into the negative pressure generating means in the auxiliary flow path of the above , the amount of liquid staying in the casing is adjusted to adjust the operating efficiency of the impeller. Can be done.
Further, by providing a discharge pipe that communicates with the inflow pipe and extends into the casing to discharge the liquid toward the impeller, the discharge fluid discharged to the impeller can be adjusted to efficiently provide the impeller. Can be driven.
As the negative pressure generating means, an ejector or an ejector pump can be used.
By providing a power generation device connected to the impeller, the impulse turbine device can be used for power generation.
In addition, by installing the impulse turbine device in the pipeline that transports clean water, it is possible to operate while preventing the contamination of germs and the dissipation of chlorine.

本発明に係る衝動タービン装置は、上水道のような外界への曝露を抑制する必要がある液体のパイプラインに設置することができ、かつ高落差、小流量の極低比速度地点における発電等に効率的に利用することができる。 The impulse turbine device according to the present invention can be installed in a liquid pipeline such as a water supply that needs to suppress exposure to the outside world, and can be used for power generation at extremely low specific speed points with a high head and a small flow rate. It can be used efficiently.

衝動タービン装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the impulse turbine apparatus.

図1は本発明に係る衝動タービン装置の構成例を示す。本発明に係る衝動タービン装置は、上水道を利用して発電する場合に限るものではないが、以下では、上水道を利用する例として説明する。
図1に示すように、衝動タービン装置は、水道本管等のパイプラインの中途に設置するケーシング10と、ケーシング10内に設置する羽根車12とを備える。ケーシング10はパイプラインの中途に羽根車12を回転させる密閉空間を構成するために設けている。
ケーシング10の上流側(水が流入する側)に、ケーシング10内に連通して流入管14を連結し、ケーシング10の下流側(水が流出する側)にケーシング10内に連通して流出管16を連結する。
FIG. 1 shows a configuration example of an impulse turbine device according to the present invention. The impulse turbine device according to the present invention is not limited to the case where power is generated by using the water supply, but will be described below as an example of using the water supply.
As shown in FIG. 1, the impulse turbine device includes a casing 10 installed in the middle of a pipeline such as a water main, and an impeller 12 installed in the casing 10. The casing 10 is provided in the middle of the pipeline to form a closed space for rotating the impeller 12.
The inflow pipe 14 communicates with the inside of the casing 10 on the upstream side (the side where water flows in) of the casing 10, and communicates with the inside of the casing 10 on the downstream side (the side where water flows out) of the casing 10. 16 are connected.

流入管14の先端はケーシング10の内部に延出し、羽根車12に水を噴射する吐出管14aとして形成される。
衝動タービンについては、衝動タービン装置の設置位置における条件により、羽根車に噴射される流量や流速等が異なるから、設置位置における流量や流速等にしたがって、衝動タービンが最も効率的に運転されるように、羽根車12の設計(大きさ、ブレードの数、ブレードの形状等)や、吐出管14a(ノズル)等の設計を行う。衝動タービンについては、流量、流速等に基づいて最も効率的な運転ができる衝動タービンの設計について、さまざまに分析されており、これらの分析結果に基づいて羽根車を設計することができる。
The tip of the inflow pipe 14 extends into the casing 10 and is formed as a discharge pipe 14a for injecting water into the impeller 12.
As for the impulse turbine, the flow rate and flow velocity injected into the impeller differ depending on the conditions at the installation position of the impulse turbine device. Therefore, the impulse turbine should be operated most efficiently according to the flow rate and flow velocity at the installation position. In addition, the impeller 12 (size, number of blades, blade shape, etc.) and the discharge pipe 14a (nozzle) are designed. With regard to impulse turbines, various analyzes have been conducted on the design of impulse turbines that can operate most efficiently based on the flow rate, flow velocity, etc., and impellers can be designed based on these analysis results.

パイプラインの中途に閉鎖空間を構成するケーシング10を設置している理由は、液体によって充填されている流路内に気体で満たされた空間を形成し、この空間内で衝動タービンを回転させるようにするためである。衝動タービンを液体中(水中)で回転させることも考えられるが、衝動タービンのエネルギー変換効率は、水中での運転では30%程度、空気中での運転では90%程度と大きく異なるから、空気中で運転させることによって効率的な運転を可能にすることができる。 The reason why the casing 10 that constitutes the closed space is installed in the middle of the pipeline is to form a space filled with gas in the flow path filled with the liquid and rotate the impulse turbine in this space. To make it. It is conceivable to rotate the impulse turbine in liquid (underwater), but the energy conversion efficiency of the impulse turbine is significantly different, about 30% when operating in water and about 90% when operating in air, so it is in the air. Efficient operation can be made possible by driving with.

上水道の落差を利用して衝動タービンを運転する場合の問題として、上水を外界に曝露させると雑菌の混入や、塩素が散逸するといった問題があり、上水を輸送する際には、流体を外界に曝露させないようにして輸送しなければならない。ケーシング10により閉鎖空間を構成する方法であれば、上水が外界に曝露されることはなく、雑菌の混入や塩素の散逸といった問題を回避することができる。 When operating an impulse turbine using the head of the water supply, there are problems such as contamination of germs and dissipation of chlorine when the clean water is exposed to the outside world, and when transporting the clean water, fluid is used. It must be transported without being exposed to the outside world. If the closed space is formed by the casing 10, the clean water is not exposed to the outside world, and problems such as contamination of various germs and dissipation of chlorine can be avoided.

ケーシング10内の空気中で羽根車12が回転するようにするためには、ケーシング10の内部が水によって満たされないようにしなければならない。羽根車12が完全に空気中で回転するようにするには、図1に示すように、ケーシング10の底に滞留する水(水面)と羽根車12(羽根部分)とを離間させる必要がある。
したがって、まず、流出管16をケーシング10の底部に連結し、ケーシング10内の水位ができるだけ低位となるようにする。また、流入管14からは定常的に水が流入するから、流出管16を太径に設計して、ケーシング10からの水の流出が阻害されないようにすることも考えられる。
In order for the impeller 12 to rotate in the air inside the casing 10, the inside of the casing 10 must be prevented from being filled with water. In order for the impeller 12 to rotate completely in the air, as shown in FIG. 1, it is necessary to separate the water (water surface) remaining at the bottom of the casing 10 from the impeller 12 (blade portion). ..
Therefore, first, the outflow pipe 16 is connected to the bottom of the casing 10 so that the water level in the casing 10 is as low as possible. Further, since water constantly flows in from the inflow pipe 14, it is conceivable to design the outflow pipe 16 to have a large diameter so that the outflow of water from the casing 10 is not obstructed.

本実施形態の衝動タービン装置では、配管構造に加えて、ケーシング10内の水位を積極的に低位に保持する方法として、流入管14と流出管16との間にケーシング10をバイパスする配置にケーシング10内で滞留する水を流出管16へ強制的(積極的)に排出させる負圧発生手段を設ける構成を採用している。すなわち、流入管14、流出管16、ケーシング10との間に、第1の補助流路22a、第2の補助流路22b、第3の補助流路22cを介して負圧発生手段としてのエジェクタ20を設置した。なお、負圧発生手段はエジェクタにかえてエジェクタ・ポンプを使用することができる。
第1の補助流路22aは流入管14とエジェクタ20とを連絡する流路、第2の補助流路22bはエジェクタ20と流出管16とを連絡する流路、第3の補助流路22cは、ケーシング10とエジェクタ20とを連絡する流路である。
また、流入管14と第1の補助流路22aとに、それぞれ、第1の流量調整用バルブ24aと第2の流量調整バルブ24bを設置する。
In the impulse turbine device of the present embodiment, in addition to the piping structure, as a method of positively keeping the water level in the casing 10 low, the casing is arranged so as to bypass the casing 10 between the inflow pipe 14 and the outflow pipe 16. A configuration is adopted in which a negative pressure generating means for forcibly (actively) discharging the water staying in the 10 to the outflow pipe 16 is provided. That is, an ejector as a negative pressure generating means is provided between the inflow pipe 14, the outflow pipe 16, and the casing 10 via the first auxiliary flow path 22a, the second auxiliary flow path 22b, and the third auxiliary flow path 22c. 20 was installed. As the negative pressure generating means, an ejector pump can be used instead of the ejector.
The first auxiliary flow path 22a is a flow path connecting the inflow pipe 14 and the ejector 20, the second auxiliary flow path 22b is a flow path connecting the ejector 20 and the outflow pipe 16, and the third auxiliary flow path 22c is. , A flow path connecting the casing 10 and the ejector 20.
Further, a first flow rate adjusting valve 24a and a second flow rate adjusting valve 24b are installed in the inflow pipe 14 and the first auxiliary flow path 22a, respectively.

エジェクタ20を利用してケーシング10内の滞留水を流出管16へ向けて排出させる作用は、第1の補助流路22aからエジェクタ20に高速で上水を流入させ、負圧作用を利用して滞留水を排出させる作用による。この負圧作用は、エジェクタ20に流入させる水の流速と流量による。
したがって、第2の流量調整バルブ24bを調整してエジェクタ20の排水作用の強弱を調整すること、併せて、第1の流量調整バルブ24aによりケーシング10に流入させる水量を調整することにより、ケーシング10内に滞留する水の量を調整することができる。
The action of using the ejector 20 to discharge the accumulated water in the casing 10 toward the outflow pipe 16 is to allow clean water to flow into the ejector 20 at high speed from the first auxiliary flow path 22a and utilize the negative pressure action. Due to the action of discharging accumulated water. This negative pressure action depends on the flow velocity and flow rate of the water flowing into the ejector 20.
Therefore, the casing 10 is adjusted by adjusting the second flow rate adjusting valve 24b to adjust the strength of the drainage action of the ejector 20, and also adjusting the amount of water flowing into the casing 10 by the first flow rate adjusting valve 24a. The amount of water that stays inside can be adjusted.

なお、第1の補助流路22a、第2の補助流路22b、第3の補助流路22cとエジェクタ20とから構成される流路から流出管16に排出される水は、流入管14から部分的に分流させた水であり、この分流水は羽根車12を回転させる作用には直接的には寄与しない。しかしながら、この分流水はケーシング10内の滞留水の量を調整する、という作用を介して、間接的に羽根車12の運転効率を向上させる作用をなしている。
分流水は補助流路を介してすべて流出管16に流下し、補助流路とケーシング10を含めた全体装置は、外界から遮蔽された閉鎖空間に維持されている。したがって、負圧作用を生じさせる補助流路を設けることによっても、前述した水が外界に曝露されない条件は満足されている。
The water discharged from the flow path composed of the first auxiliary flow path 22a, the second auxiliary flow path 22b, the third auxiliary flow path 22c, and the ejector 20 to the outflow pipe 16 is from the inflow pipe 14. The water is partially shunted, and the shunted water does not directly contribute to the action of rotating the impeller 12. However, this diversion water indirectly improves the operating efficiency of the impeller 12 through the action of adjusting the amount of accumulated water in the casing 10.
All the diversion water flows down to the outflow pipe 16 through the auxiliary flow path, and the entire device including the auxiliary flow path and the casing 10 is maintained in a closed space shielded from the outside world. Therefore, the above-mentioned condition that water is not exposed to the outside world is satisfied even by providing an auxiliary flow path that causes a negative pressure action.

上水道の落差を利用して衝動タービンを運転する場合、上水道が敷設されている地理的条件等によって、衝動タービン装置を設置した場所での上水道の流量や流速はまちまちである。本実施形態の衝動タービン装置では、第1の流量調整バルブ24aや第2の流量調整バルブ24bを調整することで、ケーシング10内に滞留する水の量を調整することができ、ケーシング10内で羽根車12と滞留水とが接触しないように、ケーシング10内に滞留する水の量を調整することにより、効率的に衝動タービンを運転することができる。エジェクタ20を用いて積極的に排水作用を調節できるようにした構成は、衝動タービンによる運転効率を向上させる上で効果的である。 When operating an impulse turbine using the head of the water supply, the flow rate and flow velocity of the water supply at the place where the impulse turbine device is installed vary depending on the geographical conditions where the water supply is laid. In the impulse turbine device of the present embodiment, the amount of water staying in the casing 10 can be adjusted by adjusting the first flow rate adjusting valve 24a and the second flow rate adjusting valve 24b, and the amount of water staying in the casing 10 can be adjusted. The impulse turbine can be operated efficiently by adjusting the amount of water retained in the casing 10 so that the impeller 12 and the accumulated water do not come into contact with each other. The configuration in which the drainage action can be positively adjusted by using the ejector 20 is effective in improving the operating efficiency of the impulse turbine.

また、エジェクタ20を利用してケーシング20内の滞留水の量を調整する方法は、水の圧力エネルギーのみを駆動源とするものであり、コンプレッサや真空装置といった別の設備を要しないという利点もある。
すなわち、本実施形態の衝動タービン装置は、ケーシング10内で羽根車12を回転する作用についても、ケーシング10内の滞留水の水位を調整して、ケーシング10内で効率的に羽根車12が回転されるように調節する作用についても、上水道の流水のエネルギーを利用して駆動されており、完全に無電源で駆動される構成となる。
Further, the method of adjusting the amount of accumulated water in the casing 20 using the ejector 20 uses only the pressure energy of water as a drive source, and has an advantage that no other equipment such as a compressor or a vacuum device is required. is there.
That is, in the impulse turbine device of the present embodiment, the impeller 12 rotates efficiently in the casing 10 by adjusting the water level of the accumulated water in the casing 10 also for the action of rotating the impeller 12 in the casing 10. The action of adjusting the casing is also driven by using the energy of running water from the water supply, and the configuration is such that it is driven completely without a power source.

また、ケーシング10、羽根車12、エジェクタ20等はきわめて簡素な構成からなるから、安価で堅牢な衝動タービン装置として提供することができる。
また、衝動タービン装置は小型装置として構成することが可能であり、一つのパイプラインに設置する場合も、必要な間隔をあけて複数台設置して使用するといったことが可能である。
Further, since the casing 10, the impeller 12, the ejector 20, and the like have an extremely simple configuration, they can be provided as an inexpensive and robust impulse turbine device.
Further, the impulse turbine device can be configured as a small device, and even when it is installed in one pipeline, it is possible to install and use a plurality of impulse turbine devices at necessary intervals.

なお、上記実施形態では衝動タービン装置を上水道の落差を利用して衝動タービンを運転する例として説明したが、本発明に係る衝動タービン装置は外界から遮断した形態で液体を輸送するパイプラインに設置することができるものであり、上水道に限らず外界への漏洩が問題となる流体を輸送するパイプライン等についても設置することができる。 In the above embodiment, the impulse turbine device has been described as an example of operating the impulse turbine by utilizing the head of the water supply, but the impulse turbine device according to the present invention is installed in a pipeline that transports a liquid in a form cut off from the outside world. It can be installed not only for waterworks but also for pipelines that transport fluids that have a problem of leakage to the outside world.

10 ケーシング
12 羽根車
14 流入管
14a 吐出管
16 流出管
20 エジェクタ
22a 第1の補助流路
22b 第2の補助流路
22c 第3の補助流路
24a 第1の流量調整バルブ
24b 第2の流量調整バルブ



10 Casing 12 Impeller 14 Inflow pipe 14a Discharge pipe 16 Outflow pipe 20 Ejector 22a First auxiliary flow path 22b Second auxiliary flow path 22c Third auxiliary flow path 24a First flow rate adjustment valve 24b Second flow rate adjustment valve



Claims (6)

液体を輸送するパイプラインの中途に、密閉空間を構成するケーシングを設け、前記ケーシング内に前記液体の吐出流により回転する羽根車を設けた衝動タービン装置であって、
前記ケーシングの上流側に流入管、下流側に流出管を連結し、
前記流入管と前記流出管との間に、前記ケーシングをバイパスする配置に、前記ケーシング内で滞留する液体を前記流出管へ強制的に排出させる負圧発生手段を設け、
前記負圧発生手段と、前記流入管、前記流出管、前記ケーシングをそれぞれ連絡する流路として、
前記流入管と前記負圧発生手段とを連絡し、前記流入管から分流される液体を前記負圧発生手段に流入させる第1の補助流路と、
前記負圧発生手段と前記流出管とを連絡し、前記負圧発生手段から排出される液体を前記流出管へ流下させる第2の補助流路と、
前記ケーシングと前記負圧発生手段とを連絡し、前記ケーシング内に滞留する液体を前記負圧発生手段に排出させる第3の補助流路と、
を設けたことを特徴とする衝動タービン装置。
An impulse turbine device in which a casing constituting a closed space is provided in the middle of a pipeline for transporting a liquid, and an impeller that is rotated by a discharge flow of the liquid is provided in the casing.
An inflow pipe is connected to the upstream side of the casing and an outflow pipe is connected to the downstream side.
A negative pressure generating means for forcibly discharging the liquid staying in the casing to the outflow pipe is provided between the inflow pipe and the outflow pipe in an arrangement that bypasses the casing.
As a flow path connecting the negative pressure generating means, the inflow pipe, the outflow pipe, and the casing, respectively.
A first auxiliary flow path that connects the inflow pipe and the negative pressure generating means and allows the liquid shunted from the inflow pipe to flow into the negative pressure generating means.
A second auxiliary flow path that connects the negative pressure generating means and the outflow pipe and allows the liquid discharged from the negative pressure generating means to flow down to the outflow pipe.
A third auxiliary flow path that connects the casing and the negative pressure generating means and discharges the liquid staying in the casing to the negative pressure generating means.
An impulse turbine device characterized by being provided with .
前記流入管と前記第1の補助流路との分岐位置よりもそれぞれ下流側において、前記流入管に、前記ケーシングに流入する流量を調整する第1の流量調整バルブを設け、前記第1の補助流路に、前記負圧発生手段に流入する流量を調整する第2の流量調整バルブを設けたことを特徴とする請求項1記載の衝動タービン装置。 A first flow rate adjusting valve for adjusting the flow rate flowing into the casing is provided in the inflow pipe on the downstream side of each branch position of the inflow pipe and the first auxiliary flow path, and the first auxiliary flow rate is provided. The impulse turbine device according to claim 1 , wherein a second flow rate adjusting valve for adjusting the flow rate flowing into the negative pressure generating means is provided in the flow path . 前記流入管に連通して前記ケーシング内に延出し、前記羽根車に向け前記液体を吐出する吐出管が設けられていることを特徴とする請求項1または2記載の衝動タービン装置。 The impulse turbine device according to claim 1 or 2, wherein a discharge pipe that communicates with the inflow pipe, extends into the casing, and discharges the liquid toward the impeller is provided. 前記負圧発生手段が、エジェクタあるいはエジェクタ・ポンプであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の衝動タービン装置。 The impulse turbine apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the negative pressure generating means is an ejector or an ejector pump. 前記羽根車に連繋して発電装置が設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載の衝動タービン装置。 The impulse turbine device according to any one of claims 1 to 4, wherein a power generation device is provided connected to the impeller. 前記パイプラインが、上水を輸送するパイプラインであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項記載の衝動タービン装置。 The impulse turbine apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the pipeline is a pipeline for transporting clean water.
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