JP2002310052A - 水車のランナ及び水車 - Google Patents

水車のランナ及び水車

Info

Publication number
JP2002310052A
JP2002310052A JP2001112513A JP2001112513A JP2002310052A JP 2002310052 A JP2002310052 A JP 2002310052A JP 2001112513 A JP2001112513 A JP 2001112513A JP 2001112513 A JP2001112513 A JP 2001112513A JP 2002310052 A JP2002310052 A JP 2002310052A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
runner
vane
water
rib
water turbine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2001112513A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideaki Tani
英明 谷
Yoshihiro Iwasaki
純弘 岩崎
Takanobu Komuro
隆信 小室
Nobuhide Fukuda
暢英 福田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2001112513A priority Critical patent/JP2002310052A/ja
Publication of JP2002310052A publication Critical patent/JP2002310052A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Landscapes

  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来より軽量で、且つ製作コストを抑えた水
車のランナ及び水車を提供する。 【解決手段】 ランナに用いるベーン4の内部をリブ構
造とした。リブは、流体の流れ方向を支持する流れ方向
リブ4cと、ベーンの剛性を確保するため流水の流れ方
向と直角に配した垂直方向リブ4dとからなるように構
成した。また、前記各リブの側面には孔4eを設け、ベ
ーン内部の空間に充填材の注入を可能とさせ、ベーン4
の剛性を確保できるようにした。さらにベーン4の端部
である前縁部4aと後縁部4bにおいては、鋳造による
一体構造を用いることで強度を確保し、且つ3次元形状
を容易に形成できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水の流体エネルギ
ーを利用し発電する水車のランナ及び水車に係り、特
に、ランナを構成するベーンの構造に関する。
【0002】
【従来の技術】水車の一般的な構成を図1を用いて説明
する。水圧管から水車1に導かれた流水は渦巻ケーシン
グ2に入り、流動しながら案内用のガイドベーン6を通
りランナ3に導かれる。前記ランナ3に入った流水は、
ランナ3の一部を構成するベーン4を流動しながら水動
力を発生させ、主軸7を中心にランナ3を回転させる。
ランナ3を回転させランナ3の主軸方向に送出された流
水は、吸出し管8を通り放水口に放出される。ランナ3
によって回転する主軸7は、図に示さない上部に設けら
れた発電機を回転させエネルギーを発生させる。
【0003】ランナ3はベーン4及びそれを支持するク
ラウン面3a及びバンド面3bとを備え、鋳造にて製作
されたベーン4は、クラウン面3a及びバンド面3bへ
溶接によって接合される。このように溶接接合によって
製作されたランナ3を溶接ランナという。また、クラウ
ン面3a又はバンド面3bにベーン4を一体構造にて鋳
造する一体鋳造ランナがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のランナ3の製作工程において、ランナ3を構成するベ
ーン4の鋳造、NC加工、及び溶接接合は、以下のよう
な問題点が上げられる。鋳造によるベーン4の成型にお
いては、ベーン4が中実であるため質量が嵩み、このこ
とによって材料のコストが増大する。また、鋳造後のベ
ーン4は設計寸法を満足させるため、NC加工を行うた
めの余肉を予め確保して成型されている。このためラン
ナ3を構成する複数のベーン4をNC加工することとな
り、加工コストが増加している。これらのことから製作
上におけるコストが高いものとなっている。
【0005】また、ランナ3は流水から圧力を受けるた
め、ベーン4の剛性を確保する必要がある。剛性を確保
するにおいては、ベーン4の幅方向の寸法を厚くするこ
とで解決できる。しかし、反面質量の増加が懸念される
ため、ベーン4の剛性を確保し、且つ軽量にする必要が
ある。
【0006】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、従来より軽量で製作コストを抑えた水車のランナ及
び水車を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
水圧管から導入された水を導く渦巻状の渦巻ケーシング
から流入された水の流体エネルギーを回転エネルギーに
変換する複数のベーンを備えた水車のランナにおいて、
前記各ベーンは少なくとも一部分がリブ構造とされてい
ることを特徴としている。
【0008】リブを構成することで、ベーン内部を中空
状態にすることとなる。また、リブ構造によりベーン形
状を形成することが可能となり、また、ベーン表面から
受ける流水の圧力を支持することとなる。
【0009】請求項2記載の発明は、請求項1記載の水
車のランナであって、前記リブ構造は、流れ方向に略平
行に設けられた流れ方向リブと、流水の流れ方向と略直
角方向に設けられた垂直方向リブとを備えることを特徴
としている。
【0010】このような構成とすることで、流水がベー
ン表面に圧力をもたらす状況下において、流れ方向リブ
と垂直方向リブによって圧力を受け止めてベーン表面の
陥没を防止し、ベーン形状を保つこととなる。また、リ
ブ構造における中空な形状を形成することとなる。流れ
方向リブは流水の流れる方向に略平行に設けることとな
り、流水の流れを制御することとなる。
【0011】請求項3記載の発明は、請求項1又は2記
載の水車のランナであって、前記リブの少なくともいず
れかには孔が形成されていることを特徴としている。
【0012】このように形成することで、リブ構造によ
って空洞化されたランナのベーン内部に充填材を1カ所
から注入することが可能となり、ベーンの強度を保つこ
とにおいて有効となる。水車の使用する環境に合わせて
ベーンの必要強度を検討することにおいて、ベーンの内
部構造を充填材の注入により選択し、ベーンの剛性を確
保するのが好ましい。
【0013】請求項4記載の発明は、請求項1〜3のい
ずれか1項記載の水車のランナであって、前記各ベーン
は、それぞれ一体構造の前縁部と後縁部とを備え、前縁
部と後縁部の間を前記リブ構造によって継合されること
を特徴としている。
【0014】このような構造とすることで、流水をラン
ナに導くことにおいて、ベーンの先端部である前縁部
は、流水の流入状態を制御するための複雑な形状とする
必要があり、鋳造等による一体構造の成型によって容易
に形状を導くこととなる。また、ベーンの後端部である
後縁部は、流水の流出状態を制御するための複雑な形状
とする必要があり、鋳造等による一体構造の成型によっ
て容易に形状を導くこととなる。さらに、流水中には土
砂が含まれることが考えられ、土砂による砂摩耗におい
て、従来のベーンと同等な強度を確保することとなる。
また、流水中に発生するキャビテーションにおいて、従
来のベーンと同等な強度及び形状を確保することとな
る。
【0015】請求項5記載の発明は、水車であって、前
記ケーシングと、ランナに流入する水を整流するガイド
ベーンと、請求項1〜4のいずれか1項記載の水車のラ
ンナとを備えたことを特徴としている。
【0016】すなわち、このような水車のランナを用い
た水車によれば、ケーシングから導入された流水は、水
車の仕様性能を満足させてランナを回転させることとな
る。前記性能を確保し、ベーンの構造を変更できるもの
としている。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて、図1、図2を用いて説明する。図1において、水
車1は、水圧管から導かれた流水を渦巻ケーシング2に
導き、流動しながら案内用のガイドベーン6を用いるこ
とによって整流しランナ3に導く。前記ランナ3に入っ
た流水は、主軸7を中心にランナ3を回転させ、下流方
向に送出され、吸出し管8を通り放水口に放出される。
【0018】ここでランナ3を構成するベーン4につい
て、図2を用いて詳しく説明する。ランナ3は水車の仕
様に合わせてベーン枚数が決められ、必要なベーン枚数
を用いて形成されている。符号4a、4bは、ベーン4
の両端部を構成する前縁部4aと後縁部4bであり、リ
ブ構造としない部位とされる。符号4cは、流水の流れ
方向とほぼ平行に設けた流れ方向リブ4cであり、前記
前縁部4aと前記後縁部4bとを連結している。符号4
dは、前記流れ方向リブ4cとほぼ直角となるように設
けた垂直方向リブ4dである。前記流れ方向リブ4cと
前記垂直方向リブ4dには、仕切られた空間を連通させ
る孔4eが備えられている。リブ構造とされたベーン4
の表面にはベーン表面板9が貼付される。
【0019】ベーン4の端部である前縁部4a及び後縁
部4bは、ガイドベーン6によって整流された流水の流
れを、ベーン4に導入するために3次元形状とする必要
がある。同様に後縁部4bは流水を吸出し管8に導くた
め、3次元形状とする必要がある。よって前縁部4a及
び後縁部4bは、リブ構造によって前記形状を形成する
ことは困難であり、また、後述する砂摩耗とキャビテー
ションを考慮するため、鋳造による一体構造部分とされ
ている。流水中には土砂が含まれることが予想される。
土砂はベーン4を摩耗させることとなり、特に、ランナ
3に導入される先端部においては、その影響を受けやす
い。よって、摩耗によるベーン4の浸食を回避するため
に、前縁部4a及び後縁部4bを鋳造による一体構造部
分とされている。また、ベーン4を流水が流動する際に
おいて、流水中にキャビテーションが発生することが予
想される。これに対する強度の確保及び回避を考慮し
て、前縁部4a及び後縁部4bは一体構造部分とされて
いる。
【0020】流れ方向リブ4cは、流水の流れ方向に対
してほぼ平行となるように設置し、前縁部4aと後縁部
4bとに溶接にて接合し、ベーン4の形状が形成され
る。流れ方向リブ4cは流水がベーン表面に及ぼす圧力
を受け、ベーン表面板9の陥没を防止するものとして機
能する。また、流れ方向リブ4cの側面に貫通させた孔
4eを設けることで、流れ方向リブ4cによって区切ら
れた部屋の剛性を確保しつつ、空間をつなぐことができ
る。このことは充填材を注入する際において機能する。
【0021】垂直方向リブ4dは、前縁部4aと後縁部
4bの間に流れ方向リブ4cに対しほぼ直角となるよう
に溶接にて接合される。垂直方向リブ4dは、ベーン4
の全長に対して強度上必要枚数設けるように配置され
る。ここに係る強度とは、ランナ3が回転することによ
って、ベーン4が流水による流体力と遠心力を受けるこ
とである。垂直方向リブ4dは、流水がベーン表面に及
ぼす圧力を受け、ベーン表面板9の陥没を防止するもの
となる。また、流れ方向リブ4cと同様にリブ側面に貫
通された孔4eを設けることで、垂直方向リブ4dによ
って区切られた部屋の空間をつなぐことができる。この
ことは充填材を注入する際において機能する。
【0022】前記各リブの幅は、ベーン4の厚さTv
(図2参照)と後述するベーン表面板9に合わせて決定
される。
【0023】流れ方向リブ4cと垂直方向リブ4dとの
溶接接合によって形成されたリブ構造部分は、ベーン表
面板9を用いてさらに溶接接合され、ベーン形状が形成
されることとなる。ベーン形状が形成されたベーン4
は、ランナ3の一部を構成するクラウン面3a及びバン
ド面3bに溶接によって接合され、リブ構造のベーン4
を用いた水車のランナ3を形成することができる。
【0024】ベーン表面は圧力側と負圧側にて圧力差を
受けるため、ベーン4の強度を確保する必要が考えられ
る。使用状況に合わせて剛性が必要な場合は、ベーン4
をクラウン面3a及びバンド面3bに溶接にて接合前又
は接合後に、図に示さない充填材注入口から充填材を注
入する。注入する充填材はコンクリートなどを用いるこ
とが好適であると考えられるが、使用環境によるベーン
強度を考慮して選択することが望ましい。
【0025】なお、本実施形態では、水車への適用につ
いて説明したが、揚水を行うポンプ機能を有するポンプ
水車への適用も可能であることはいうまでもない。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る水車
のランナ及び水車によれば、下記のような効果を奏す
る。
【0027】請求項1記載の発明によれば、ベーン内部
を中空構造にすることができ、軽量化が図られ、資材コ
ストを抑えることができる。また、NC加工を低減させ
ることによる加工コストを抑えることができる。
【0028】請求項2記載の発明によれば、リブ構造に
おいて鋳造による中実なベーンと同等な剛性を的確なリ
ブの配置によって確保することができ、且つ中空な空間
を備えるため軽量なベーンとして形成することができ
る。よって水車のランナを軽量化することができる。
【0029】請求項3記載の発明によれば、1カ所の充
填材注入口を設けることで、リブ構造とされたベーン内
部全域にわたり充填材を注入することができ、ベーンの
強度を確保することができる。
【0030】請求項4記載の発明によれば、流水から受
ける力に対し強度を確保し、流水に含まれる土砂がベー
ンを摩耗させる問題点を解決することができる。また、
流水のキャビテーションによるベーンへの損傷を従来レ
ベルで維持できる。また、前縁部及び後縁部はリブ構造
と異なり3次元形状の一体構造となるため、流水の流れ
に必要な形状を容易に成型できる。
【0031】請求項5記載の発明によれば、軽量化さ
れ、且つ製作コストを抑えた水車のランナを用いている
ので、水車全体として軽量化が図られ、製作コストを抑
えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る水車の一実施形態を示す断面図
である。
【図2】 本発明に係るランナを構成するベーンの一例
を示す部分断面斜視図である。
【符号の説明】
1 水車 2 渦巻ケーシング 3 ランナ 4 ベーン 4a 前縁部 4b 後縁部 4c 流れ方向リブ 4d 垂直方向リブ 4e 孔 6 ガイドベーン 7 主軸 8 吸出し管 9 ベーン表面板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小室 隆信 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 福田 暢英 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 Fターム(参考) 3H072 AA06 AA27 BB05 BB07 CC02 CC23 CC42

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水圧管から導入された水を導く渦巻状の
    渦巻ケーシングから流入された水の流体エネルギーを回
    転エネルギーに変換する複数のベーンを備えた水車のラ
    ンナにおいて、 前記各ベーンは少なくとも一部分がリブ構造とされてい
    ることを特徴とする水車のランナ。
  2. 【請求項2】 前記リブ構造は、流れ方向に略平行に設
    けられた流れ方向リブと、流水の流れ方向と略直角方向
    に設けられた垂直方向リブとを備えることを特徴とする
    請求項1記載の水車のランナ。
  3. 【請求項3】 前記リブの少なくともいずれかには、孔
    が形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載
    の水車のランナ。
  4. 【請求項4】 前記各ベーンは、それぞれ一体構造の前
    縁部と後縁部とを備え、前縁部と後縁部の間を前記リブ
    構造によって継合されることを特徴とする請求項1〜3
    のいずれか1項記載の水車のランナ。
  5. 【請求項5】 前記ケーシングと、前記ランナに流入す
    る水を整流するガイドベーンと、請求項1〜4のいずれ
    か1項記載の水車のランナとを備えたことを特徴とする
    水車。
JP2001112513A 2001-04-11 2001-04-11 水車のランナ及び水車 Withdrawn JP2002310052A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001112513A JP2002310052A (ja) 2001-04-11 2001-04-11 水車のランナ及び水車

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001112513A JP2002310052A (ja) 2001-04-11 2001-04-11 水車のランナ及び水車

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002310052A true JP2002310052A (ja) 2002-10-23

Family

ID=18963915

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001112513A Withdrawn JP2002310052A (ja) 2001-04-11 2001-04-11 水車のランナ及び水車

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002310052A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106121900A (zh) * 2016-08-19 2016-11-16 浙江景宁周氏机械有限公司 高效水轮发电机

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106121900A (zh) * 2016-08-19 2016-11-16 浙江景宁周氏机械有限公司 高效水轮发电机
CN106121900B (zh) * 2016-08-19 2018-10-02 浙江景宁周氏机械有限公司 高效水轮发电机

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1308959C (en) Centrifugal pump
US6454533B2 (en) Hollow blade for hydraulic turbine or pump
JP6682483B2 (ja) 遠心回転機械
US20050214115A1 (en) Hydraulic machine rotor
US7195460B2 (en) Francis turbine
JP5135033B2 (ja) 軸流水力機械のランナベーン
JP4593962B2 (ja) 遠心ポンプ、及び遠心ポンプの製造方法
JP2007154667A (ja) フランシス形水力機械
CA3047061A1 (en) Impeller with rotor blades for centrifugal pump
JP2002310052A (ja) 水車のランナ及び水車
JP4163091B2 (ja) 水力機械
JP5634826B2 (ja) 流れ平衡スロット
JP5230568B2 (ja) ランナ及び流体機械
JP4751165B2 (ja) フランシス形ポンプ水車
JP4710613B2 (ja) 軸流ポンプ
JP2010101265A (ja) フランシス型水力機械のランナおよびフランシス型水力機械
JP4322986B2 (ja) ポンプ水車
JP2006022694A (ja) 水力機械のランナとそのランナを有する水力機械
JP2002021050A (ja) ゲートポンプ
JP4839974B2 (ja) 樹脂製水中ポンプ
JP4861132B2 (ja) 水力機械のランナ及び水力機械用ランナの製造方法
JP4345466B2 (ja) フランシス型水車ランナ
JP3688342B2 (ja) ポンプ水車のランナ
JP4565008B2 (ja) 水力機械の吸出し管
JP4876797B2 (ja) 水力機械及び水力機械用ステーリング

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20080701