JPH0729254Y2 - 貫流水車 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本考案は、貫流水車に関しランナの長尺化を企図したも
のである。

B.従来の技術 水力エネルギー回収の一環として貫流水車を利用した発
電システムが知られている。

流水幅が広い河川では、堰の高さを高くすると、上流側
が水没し、流水部幅を狭め流水高さ（堰の深さ）を深く
すると有効落差が減って取り出せるエネルギーが減り不
都合である。このため、流水幅が広い場所で貫流水車を
用いる場合、ランナの長さｌを長くする必要がある。と
ころで、ランナの直径D_Rを大きくすると、製造費が高く
なり実用的でなくなると共に、水車の回転速度が遅くな
り経済性が悪くなる。従って、流水幅が広い場所で使用
される貫流水車は、ランナが直径D_Rが小さく長さｌが長
いものとなっていた。

一方、高落差で運用される貫流水車では、水車に加わる
水力的な力が大きくなり、水力的に生じる曲げ荷重に耐
え得るランナが必要になる。実用的な寸法，構造を想定
して200mの落差で使用する水車を設計すると、通常使用
する鋼材（ステンレス鋼を含む）ではランナの長さｌと
ランナの直径D_Rとの間では、l/D_R＜0.4となり、直径D_R
が大きく長さｌが短かいランナになる。このため、ラン
ナの長さｌを必要長さ確保した場合、ランナの直径D_Rが
大きくなり高価な水車となっていた。

C.考案が解決しようとする課題 従来、流水幅が広い場所で使用される貫流水車のランナ
は細長いものとなっているため、剛性が不足して両端で
支えると中央部が撓んでしまう。ランナに撓みが生じる
と、ケーシングとの隙間が広がりもれ水が多くなると共
に、強度剛性不足のため実用に耐えられなくなる。実用
的にはランナは、長さl/直径D_Rは３〜４程度である。一
方、高落差で使用する貫流水車のランナは直径D_Rを大き
くしなければ、実用的な長さｌを確保することが困難で
ある。

本考案は上記状況に鑑みてなされたもので、ランナの長
尺化を可能にした貫流水車を提供し、もって流水幅の広
い場所や高落差での使用を経済的に行なうようにするこ
とを目的とする。

D.課題を解決するための手段 上記目的を達成するための本考案の構成は、円筒状のラ
ンナが水車本体側に回転自在に支持された貫流水車にお
いて、前記ランナと同心状の支承盤を該ランナに設け、
前記ランナの下部で前記支承盤に転接する支承車輪を前
記水車本体側に回転自在に支持したことを特徴とする。

E.作用 支承盤に支承車輪を転接させることによりランナを支承
車輪で支え、ランナの撓みを防止する。

F.実施例 第１図には本考案の第一実施例に係る貫流水車の断面側
面、第２図にはその部分正面を示してある。

放水庭基礎１には脚２が固定され、脚２にはランナ軸受
３が設けられている。ランナ４は多数のランナブレード
５がランナ軸4aに円筒状に配されることで構成され、ラ
ンナ軸受３にランナ軸4aが支持されることによりランナ
４が放水庭基礎１に回転自在に支持されている。ランナ
４の軸方向途中部の適宜箇所（ピッチｌ）にはランナブ
レード５を保持する仕切板６が設けられている。仕切板
６はランナ４と同心状をなし、外周面が円滑に仕上げら
れると共に、ランナ４の径よりも大径となっている。つ
まり、仕切板６は支承盤となっている。

水車本体側としての放水庭基礎１の仕切板６の下部には
軸受台７が固定され、軸受台７には軸受８を介して二個
の支承車輪９が回転自在に支持されている。支承車輪９
は仕切板６の外周に転接し、ランナ４を支えるようにな
っている。尚、図中10は動力伝動用のスプロケットであ
る。

上述した貫流水車によると、ランナ４の仕切板６が支承
車輪９によって支えられているので、ランナ４を長尺化
してもランナ４が撓むことがない。

第３図には本考案の第二実施例に係る貫流水車の部分正
面を示してある。第１図，第２図で示した部材と同一物
には同一符号を示してある。

ランナ４の長手方向位置にある支承車輪９は一本の車軸
11で連結され、車軸11の端部は放水庭基礎１に固定され
た軸受12に支持されている。車軸11の軸受12側の軸端に
はスプロケット13が設けられると共にランナ軸4aの軸受
３側の軸端にはスプロケット14が設けられ、スプロケッ
ト13,14は連結されている。

上述した貫流水車によると、ランナ４の仕切板６が支承
車輪９で支えられて撓みが防止されると共に、水車全体
で発生するトルクがスプロケット10から車軸11側からも
図示しない動力吸収部（発電機，ポンプ等）に伝達され
る。このため、ランナ４を更に長尺化して水車全体で発
生するトルクが大きくなっても、十分に発生トルクの伝
達が可能であるる。

次に高落差で使用する水車に本考案を適用した実施例を
説明する。

第４図には本考案の第三実施例に係る貫流水車の断面側
面、第５図にはその部分正面を示してある。

ランナ41は多数のランナブレード42がランナ軸41aに円
筒状に配されることで構成され、ランナ41の軸方向途中
部の適宜箇所にはランナブレード42を保持する仕切板43
が設けられている。仕切板43はランナ41と同心状をな
し、外周面が円滑に仕上げられると共に、ランナ41の径
よりも大径となっている。つまり、仕切板43は支承盤と
なっている。

ランナ41のランナ軸41aは軸受44を介して水車本体側と
してのケーシング45に支持され、ランナ41に導入される
水はガイドベーン46で規制される。ランナ41の下部にお
けるケーシング45には支持脚47が固定され、支持脚47に
は軸受48を介して支承車輪49が回転自在に支持されてい
る。支承車輪49は仕切板43の外周に転接し、ランナ41を
支えるようになっている。ランナ41には第４図中Ｆ方向
に水力的な荷重が作用し、支承車輪49はＦ方向の力を受
ける位置で仕切板43に転接している。

高落差の水車では強度上の問題からランナ径を大きくす
ると共にランナ長さを短かくする必要があるが、上述し
た貫流水車では、支承車輪49によってランナ41の仕切板
43を支えているので、ランナ41の径に対してランナ長さ
の長いものを用いても水力的な荷重による曲げが生じな
い。

以上説明した如く、ランナ4,41の仕切板6,43に支承車輪
9,49を転接させてランナ4,41を支える構造とした場合、
この支え部が水流の障害となることが考えられる。そこ
で、第一，第二実施例の場合、主たる水流が支承車輪９
の部に来ない様に入口側の位置を選定する。入口側の位
置の自由度がない場合は、支承車輪９を大きくして軸受
8,車軸11をランナ４から離し、障害とならない様にす
る。また、第三実施例の場合は支承車輪49の径を十分に
大きくすると共に、支持脚47をできるだけ薄い板状と
し、断面を水流の抵抗の少ない翼形とし、流れに沿った
方向に取付ける。

尚、支承車輪9,49と仕切板6,43は表面が平滑なもので説
明したが、転接面をテーパ状にしたり、ゴム等の摩擦係
数の大きい部材を用いることも可能である。また、特に
第二実施例の貫流水車の場合、歯付車輪を用いて動力伝
達を確実にすることも可能である。

G.考案の効果 本考案の貫流水車は、ランナに支承盤を設けると共に支
承盤に転接する支承車輪を水車本体側に支持したので、
ランナを支承車輪で支えることができる。このため、ラ
ンナ径に対しランナ長さを長くしてもランナが撓むこと
がなくなり、ランナ長の非常に長い貫流水車が得られ水
口幅が広く落差が小さい場所でも水力の有効活用が可能
となる。ランナ径に対しランナ長の長い貫流水車とする
ことにより、動力ロスが小さくなると共に水車主軸を細
くすることができ、貫流水車の設計自由度が向上し理想
的な貫流水車を設計できる。また、高落差の場所でもラ
ンナ長の長い貫流水車が得られることにより、ランナ径
の小さい高落差用貫流水車が得られ、コンパクト化が図
れると共に経済性が向上する。また、ランナ径の小さい
貫流水車が得られることにより、水車主軸の回転速度を
速くすることができ、動力伝達装置の小型化と増速機の
簡素化が図れ、経済性が更に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第一実施例に係る貫流水車の断面側面
図、第２図はその部分正面図、第３図は本考案の第二実
施例に係る貫流水車の部分正面図、第４図は本考案の第
三実施例に係る貫流水車の断面側面図、第５図はその部
分正面図である。 図面中、 １は放水庭基礎、4,41はランナ、6,43は仕切板、9,49は
支承車輪、45はケーシングである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状のランナが水車本体側に回転自在に
   支持された貫流水車において、前記ランナと同心状の支
   承盤を該ランナに設け、前記ランナの下部で前記支承盤
   に転接する支承車輪を前記水車本体側に回転自在に支持
   したことを特徴とする貫流水車。