JP2008261327A - シャフトレス水車起動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 大型化に伴い静止摩擦力が過剰になって水流では起動しにくくなったシャフトレス水車発電装置を起動させる簡単な方法および装置を提供する。
【解決手段】 水管の水流を囲む固定円環部を持つ固定子１２と固定子の内側で回転する回転円環部を持つ回転子１１を備え、回転子１１は回転円環部に永久磁石１５を備え、回転円環部の内周に複数のプロペラブレード１３を備え、かつ回転円環部の外周を水潤滑軸受１７，１８を介して固定円環部の内周と咬合させて回転可能に支持したシャフトレス水車１において、シャフトレス水車１の起動時に電力を供給して回転子１１を運動させることにより軸受１７，１８が流体潤滑領域に置かれた状態にして、水流を供給し回転子１１を回転させて発電する。プロペラブレード１３に異物が絡んだときは、水車を一時停止後に再起動させたり逆回転させたりすることにより、異物を簡単に除去することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シャフトレス水車の起動を可能にする起動装置に関する。

近年、新エネルギーのひとつとして、上下水道、小河川、農業用水、工場排水などを利用し、ダムを造らずに発電を行う小水力発電が注目されるようになってきた。シャフトレス水車発電装置は、特に小水力発電に適する装置として注目されている。
シャフトレス水車発電装置は、水流により回転子を回転させて固定子から電力を回収する横軸プロペラ水車の１種であるが、水車と発電機を一体構造とするため、電機子鉄心と電機子コイルを備えた円環状の固定子を水管途中に設け、外周に永久磁石を備え内周に翼車を備えた円環状の回転子を固定子の内側で回転するようにしたものである。

本願出願人は、既に特許文献１により、シャフトレス水車発電装置において、水管中の水流を管壁側に導くボスを管路の中心軸に固設することにより、水流の通過断面積を小さくして流速を増加させると共に、翼車の回転線速度が大きい周縁部に水流を集めて、水流エネルギーから回転子の回転運動エネルギーへの変換効率をさらに高めることができることを開示している。

従来の水車は、たとえば図６に示すように、水車翼の中心軸シャフトがＶベルトなどにより発電機軸に連結されていて、水流により水車翼が回されると発電機軸が回転して発電する。水車翼のラジアル軸受やスラスト軸受は回転軸のシャフトに取り付けられる。シャフトは細いので軸受部の周速が遅いため、作動流体として粘性の高い潤滑油を使用しなければならない。このため、油漏れによる環境汚染のおそれが生じ、軸受部に封入機構を設けるなど構造が複雑にならざるを得なかった。

これに対して、シャフトレス水車は、永久磁石を埋め込んだリング状のロータの内側に水車翼を形成した構造であり、水流により水車翼が回ると磁石が回転して発電する。
シャフトレス水車では、ロータの軸受がロータの外周部に取り付けられ、周速が大きいので、作動流体として粘性の低い水を用いることができる。
このように、水潤滑軸受方式が採用されるため潤滑油が不要で、オイルシールなどの複雑な封入機構を要せず環境汚染のおそれが少ない。また、封入機構などで発生する騒音に悩まされることもない。

シャフトレス水車は、水管の水流を囲む固定円環部を持つ固定子と固定子の内側で回転する回転円環部を持つ回転子を備える。回転子は回転円環部に永久磁石を備え、回転円環部の内周に複数のプロペラブレードを備え、かつ回転円環部の外周を水潤滑軸受を介して固定円環部の内周と咬合させて回転可能に支持したシャフトレス水車である。回転子は外周に設けられた軸受に支持されて回転するので、回転子の中心には回転軸部を設けない。本願明細書において「シャフトレス」と呼称する由縁である。
このシャフトレス水車では、水管の水流をプロペラブレードに通して回転子を回転させることにより発電する。

特許文献１に開示されたシャフトレス水車は、水車と発電機を一体構造としてコンパクトにした水力発電装置で、電機子鉄心と電機子コイルを備えた円環状の固定子を水管途中に設け、外周に永久磁石を備え内周に翼車を備えた円環状の回転子を固定子の内側で回転するように設け、水管中の水流を管壁側に導くためのボスを管路の中心軸に固設し、翼車に入る水流を翼車のプロペラブレードの傾きに適合する方向に案内するガイドベーンをボスの外周と管壁の間に設けて、翼車の内側先端が固定ボスの外周に対峙して回転するようにしたものである。回転子の中心部分に回転軸を備えず外周部に設けた軸受で支持しながら回転する。

水車の起動は、従来、水流を徐々に増加させていくと翼車が発生するトルクがやがて起動トルクを超えて水車が回転しはじめることを利用するのが普通である。
しかし、本願発明者らにより鋭意研究の結果、シャフトレス水車では、水車を大型化するといくら水流を増加させても水車の起動ができない場合が生じるという重大な問題があることが判明した。
水車が起動するためには、水流により発生する水車翼の回転トルクが、水流により発生するスラスト力や軸受荷重と軸受の静止摩擦係数で決まる摩擦力に起因する摩擦トルクを超える必要がある。

シャフトレス水車発電装置では、発電容量を増大するため水車の径を増大させると、水車の重量が径のほぼ３乗に比例して大きくなるので、静止摩擦が大きくなり必要な起動トルクが増大する。また、ロータの軸受部が外周部に配置されているので、水車の径が大きくなるほど軸受面積が大きくなり、受圧面積も大きくなるので同じ水流で発生するスラスト力も増大して摩擦力が増大する。さらに、径の増大に伴いモーメントレバーが大きくなり摩擦トルクも大きくなる。
このため、普通の水車とは異なり、水流を増加させて回転力を大きくしても水車の起動が行えない場合が生じる。

水車を起動できない限り発電もできないので、この問題を解決する必要がある。軸受部の静止摩擦係数を小さくすれば、起動できる範囲が広がるが、摩擦係数が満足できるほど小さな材料は容易に見当たらず、特殊な材料ではコストが増大して採用が難しい。また、摩擦部分の表面加工の精度を上げて摩擦係数を下げる方法もコストアップをもたらし、採用しがたい。
さらに、たとえば静圧軸受を用いて水車の起動時に水車を浮かせてから水流を当てる方法が考えられるが、機構が複雑になってコストアップが避けられず、メンテナンスコストも増加する。

なお、特許文献２には、揚水発電装置において揚水運転の起動時に、ポンプ水車に上池の水を流して回転させ、スラスト軸受に油膜を形成して流体潤滑領域においてから回転を一旦停止し、次いで発電電動機を電動機として揚水方向にポンプ水車を駆動する揚水開始方法が開示されている。
この方法も水車の静止摩擦が過剰で起動が困難な状況に対応するものであるが、揚水運転であって発電運転ではなく、しかも水車は水流で回転させることができるので、本願発明の動機となった水量を増大させても水車が回転しない状況に陥る水車の起動装置に適用することはできない。
特開２００６−１８９０１４号公報 特開２０００−０９７１４３号公報

本発明が解決しようとする課題は、水管の水流を囲むように設けた固定円環部を有する固定子と固定円環部に適応する回転円環部を有する回転子を備え、回転子は回転円環部に永久磁石を備え回転円環部の内周に複数のプロペラブレードを備えかつ回転円環部の外周を水潤滑軸受を介して固定円環部の内周と咬合させて回転可能に支持したシャフトレス水車を用い、水管の水流をプロペラブレードに通して回転子を回転させることにより発電するシャフトレス水車発電装置において、静止摩擦力が過剰になって水力では起動しにくくなった水車を起動させる簡単な方法および装置を提供することである。

本発明のシャフトレス水車起動方法は、上記課題を解決するため、起動時に電力を供給して回転子を運動させることにより軸受が流体潤滑領域に置かれた状態にして、水流により回転子を回転させて発電することを特徴とする。
なお、水流は、回転子が動く前からプロペラブレード部分に供給していてもよく、また回転子が動くのを待ってから供給してもよい。
特に、定格回転数になるまで水車を電動機として駆動してから水流の供給を始めて、徐々に流量を増やしていって発電機運転に切り換えていくと、円滑な立ち上がりができる。

なお、水流に含まれた枝木やポリ袋などの浮遊物がプロペラブレード部に咬み込むと、水流を妨げて出力低下や運転不能状態を引き起こし、悪くすると水車翼が傷んだりする障害が発生する。このため、従来は、水車上流側に格子やフィルタを設置して異物の侵入を阻止しており、格子などに絡んだ異物を定期的に除去する作業を行う必要があり経費もかかるという問題があった。
本発明が対象とするシャフトレス水車発電装置では、大多数の枝木類はプロペラブレード部で破砕されて下流に流れるので問題がない。ただし、ポリ袋などの異物は水車翼に絡んで、水流を阻害して出力低下や運転不能状態に陥れることがあった。

そこで、シャフトレス水車起動装置は、水流を停止させる水量調節弁と水車に異物が咬み込んだときに信号を発生する異物咬み込み検出装置を備えたものであって、本発明のシャフトレス水車起動方法が、異物咬み込み検出装置の検出信号に基づいて水量調節弁を閉止して水車を停止または逆回転させる異物除去手順を備えることが好ましい。
なお、異物が水車に咬み込むと、流量が減って出力低下が生じたり、水流が止まったりするので、流量や出力を監視することにより検出することができる。

この異物除去手順によれば、異物咬み込みが生じたときに水流を止めて水車の回転を止め、再度起動させると、プロペラブレードに絡まった異物は遠心力によりブレードから引き剥がされるので、水流を復活すると下流に流下して除去される。なお、水車を強制的に逆回転させると、異物はより確実に剥離する。
異物処理手順を含むシャフトレス水車起動方法を用いることにより、シャフトレス水車発電装置は、格子やフィルタの設置費用およびメンテナンス費用を軽減して、より効率的な運転が可能になる。

また、本発明のシャフトレス水車起動装置は、起動時に水車の電機子コイルに電流を供給し回転子を駆動し、水管の水量調節弁を開いて水を供給することによって発電機として作動させるシーケンス制御を組み込んだ制御装置を備えることを特徴とする。

水力発電機は、発生した電力を系統電源側に送り込むため、インバータを用いて周波数や電圧を調整している。このインバータを逆方向電流に切り換えれば、系統電源からの給電によって発電機を電動機として駆動させることが可能である。
回転子の回転を支持する軸受は、固定子の内側に設けられたラジアル軸受とスラスト軸受で、回転子の外周と側面に作用するように配置されている。

シャフトレス水車では水車が大型化すると起動時に水量を増大させても水車を起動することができない場合があるが、本発明のシャフトレス水車起動方法及び装置を用いることにより、水車を強制的に起動させることができる。
大型のシャフトレス水車が動かない原因は、水車の重量が大きくて過大な静止摩擦力が生じるため水流による水車の回転トルクでは水車を起動するには不足することであるので、水車に電力を与えて電動機として駆動して一旦水車を動かすことにより軸受に静摩擦力より数段小さい動摩擦力が作用するようにして、課題を解決したものである。

水車が一旦動きさえすれば、軸受が動摩擦状態になりまた摩擦部に水が侵入して流体潤滑状態になるので、摩擦係数が著しく減少して水車の回転を阻止する抵抗力が激減し、水流がプロペラブレードを通過することによって発生する回転力により回転子が簡単に回転して、発電を始めることができる。
水車に電力を供給するための装置は、従来使用していたインバータ装置を活用して起動シーケンスを変更することによって構成することができるので、コストの高騰を招くことはない。

また、本発明のシャフトレス水車起動装置は、さらに水車に異物が咬み込んだときに信号を発生する異物咬み込み検出装置を備え、制御装置は異物咬み込み検出装置が検出信号を発生したときに水量調節弁を閉止して水車を停止あるいは逆回転させることが好ましい。異物処理機構を備えたシャフトレス水車起動装置を適用することにより、シャフトレス水車発電装置は、設備費用とメンテナンス費用を軽減し、より効率的な運転が可能になる。

以下、図面を用いて、本発明のシャフトレス水車起動方法及び装置の最良の形態を詳細に説明する。
図１は本実施例のシャフトレス水車起動装置のブロック図、図２はシャフトレス水車の構成図、図３はシャフトレス水車の起動時における限界摩擦係数をしめすグラフ、図４はシャフトレス水車起動時におけるタイムチャート、図５はシャフトレス水車起動工程のフロー図である。また、図６は従来の横軸プロペラ水車の構成図である。

図１に示した本実施例の水車起動装置は、水管３に設置したシャフトレス水車１による小水力発電装置に適用するものである。
シャフトレス水車１の上流に水量制御弁４を備える。
シャフトレス水車１に水流を通すと発電するので、水車で発電した電力を電力制御盤５に供給する。電力制御盤５はコンバータ部５１とインバータ部５２で構成され、シャフトレス水車１で発生した交流電力を系統電源に適合する周波数と電圧を有する電力に変換して系統電源６に供給する。系統電源６には負荷６１が接続されている。
水車起動装置には制御器７が設けられていて、起動スイッチ７１が押されることにより発生する起動指令信号を契機として、電力制御盤５と水量調節弁４に対して一連の制御動作を行って水力発電装置を円滑に立ち上げる。

本実施例の水車起動装置の対象となるシャフトレス水車１は、図２に示したような回転子１１と固定子１２とを設けた１種の発電機一体型水車である。
回転子１１は、水管３の内径とほぼ同じ開口を持ち内側にプロペラブレードとも呼ばれる複数の水車翼１３が環状翼列を形成している円環部１４に永久磁石１５を埋設して構成される。また、固定子１２は、内周に回転子の磁石１５によって電磁誘導される電機子コイル１６と回転子１１の外周部に嵌合して回転可能に支持する軸受とを備えて構成される。
回転子１１の永久磁石１５と固定子１２の電機子コイル１６は発電機を構成すると共に、電機子コイル１６に電流を供給することにより回転子１１を回転駆動する電動機としても機能する。

効率よく回転子１１を回転させるため、水流を管壁側に集めて加速するボス１９を水車の中心軸に備えるようにしてもよい。上流配管の内壁とボス１９の間には適当数のガイドベーン２０が等間隔に固定されている。
ガイドベーン２０は、プロペラブレード１３と逆方向に湾曲した軸流型で、水流をさらに加速し、プロペラブレード１３に回転方向の分力を効率よく発生させるように水流を案内する。

軸受は回転子１１の動きを軸方向に規制するスラスト軸受１７と軸方向に規制するラジアル軸受１８からなる。
軸受１７，１８に水管を流れる水を積極的に供給して、水潤滑軸受として機能させてもよい。水循環軸受とする場合は、上流配管から軸受１７，１８に潤滑水を供給する給水配管が設けられる。上流の水は発電機部分を流下した下流の水より水圧が十分高いので、特段のポンプが無くても軸受に流れ込んで水潤滑に使用することができる。なお、取水された水はさらに分岐して、電機子コイル１６の冷却水として使用するようにしても良い。

本実施例の適用対象とするシャフトレス水車水力発電装置は、水管中にガイドベーン、ボス、プロペラブレードのみを設けた構造で、回転軸を介して発電機の軸と接続するものでなくまた軸受などの構造物を設置しないので、効率の高い水力エネルギー回収を可能とする。また、水潤滑軸受を用いて潤滑油などを使用しないのでシール機構が要らず、保守性の高いコンパクトな水力発電装置を提供することができる。

一般に、従来形式の水車式水力発電装置では、水車起動時には単に水車を通過する水量を徐々に上げていけば、やがて水車が回転を始めて発電装置が立ち上がる。
しかし、先に説明した通り、シャフトレス水車を大型化する場合は、大水量ならば水車は回転するという当業者における従来の常識に反して、静摩擦力が大きくなって水車の起動ができない現象が生じることが分かった。

図３は、水車の径Ｄをパラメータ（原理実証用試験機の水車径を１とする。）として、相似設計した場合の大型シャフトレス水車について、水流ヘッドに対応する限界摩擦係数をプロットしたグラフである。ここで限界摩擦係数とは、現状設計の水車において起動ができなくなるときの軸受部の静止摩擦係数を意味する。すなわち、所定の水流ヘッドで水車が回転を始める条件は、軸受部はグラフが示す値より小さい摩擦係数を持つことである。なお、水流のヘッドが大きくなると水量も増大するので、ヘッドと水量は対応関係にある。
図から、試験機（１．０Ｄ）の軸受摩擦係数は０．４〜０．５であるので、水車はヘッドが２ｍ程度になれば起動できるが、径を１．５倍以上にしたものでは水流を増大しても起動できないことが分かる。

そこで、本実施例では、水車の起動時にまず発電機部を電動機として駆動して水車を動かし、軸受部の摩擦機構を静摩擦から動摩擦の状態に変化させることにより摩擦係数を劇的に低下させてから水車に水を通して起動するようにした。
図４と図５は、本実施例のシャフトレス水車起動方法を説明するタイムチャートとフローチャートである。

水車起動前には、制御器７は、起動スイッチ７１から発信される起動指令信号を受けると、インバータ部５２をコンバータとしコンバータ部５１をインバータとして逆方向の電流が流れ、系統電源６からシャフトレス水車１の発電機部分に電源を供給して電動機として駆動させる（Ｓ１）。すると、回転子１１は、回転モーメントが生じて静摩擦力に抗して回転を始める。回転子１１が一旦回転すると、回転子１１と固定子１２の接触部に水が侵入するので軸受１７，１８が水を介して摺動する流体潤滑領域における運動になって、回転抵抗が激減する。

駆動電力は回転子１１が起動するまで急激に増加するが、回転が始まると抗力が流体潤滑領域の動摩擦力になって必要動力が減少するので一旦減少する。その後の定格回転に達するまで回転数を増やしていく過程では回転負荷の増大に従って必要動力が増大する。

回転数が定格に達すると、制御器７は水管上流に設けた水量調節弁４のアクチュエータ４１を駆動してゲートを開き始め水車に当たる水量を徐々に増加させる（Ｓ２）。水量が増えるにつれて、水車による発電量が増加し、電力制御盤５には系統電源６の方向に流れる成分が増大するので、駆動電力は相殺され、ある時点で逆転して発電電力が大きくなる。さらに定格出力に達した後は水量を調整して、定格出力を維持するようにする（Ｓ３）。

なお、シャフトレス水車は一旦駆動しさえすれば低摩擦状態になって、水流を流す方法によっても回転子１１を回転させ続けることができるので、系統電源６からの給電を回転子１１が動き始めるまでで止めて、その後は水流で駆動するようにしてもよい。
また、適当な回転数に達するまで系統電源６からの給電を共用して、定格運転に達するまでの立ち上がり時間を短縮するようにしてもよい。

なお、水流に含まれた枝木やポリ袋などの浮遊物がプロペラブレード部に咬み込んだりからみついたりすると、水流を妨げて出力低下や運転不能状態を引き起こし、また、水車翼が傷んだりする障害が発生する可能性がある。
本実施例の対象であるシャフトレス水車発電装置では表層を避けて取水し、水面に浮かぶ流木などが取り込まれることを防いでいるが、水底に沈んでいた古木が水中に浮遊して流れたりポリ袋などが水中に浮遊して流れて、プロペラブレード部に達することがある。

シャフトレス水車発電装置では、大多数の枝木類はプロペラブレードで破砕されて下流に流れ下るので問題がない。ただし、ポリ袋などの異物は水車翼に絡んで水流を阻害し、出力低下や運転不能状態に陥れることがあった。
このため、従来は、水車上流側に格子やフィルタを設置して異物の侵入を阻止する方法が採用される。しかし、この方法は、格子などに絡んだ異物を定期的に除去する作業を行う必要があり、経費がかかる問題があった。

そこで、本実施例のシャフトレス水車起動装置では、水流を開閉する水量調節弁と水車に異物が咬み込んだときに信号を発生する異物咬み込み検出装置を備え、制御装置に異物除去手順を実施するシーケンスを備えて、効果的に異物を除去して効率的な運転を可能にしている。

図6は、制御装置が実行する異物除去手順を説明する流れ図である。
異物の咬み込みを検出したときは（Ｓ０１）、異物除去指令信号により水量調節弁を閉止して水流を止め、水車の回転を停止する（Ｓ０２）。そして再度回転起動させると（Ｓ０３）、プロペラブレードに絡まった異物は遠心力によりプロペラブレードから引き剥がされる。

次いで、水車を再起動すると（Ｓ０３）、プロペラブレードから遊離したポリ袋などは水流にしたがって下流に流下する。
異物が排除されたか否かを判定して（Ｓ０４）、十分除去できなかった場合には、再度第２のステップに戻って同じ工程を繰り返す。異物の除去に成功すれば、水車の運転を再開して（Ｓ０５）、通常の発電状態に復帰する。

異物咬み込みは、直接に検出するセンサに代わって、発電機出力の異常低下や水車を通過する水量の低下などを介して判定することができる。このような咬み込み検出装置を設けて、検出信号に基づいて異物除去指令信号を自動的に発生させることができる。また、監視員が、操作パネルの表示や映像モニタ装置、あるいは水車自体を監視して、異物咬み込みを発見したときに異物除去指令を与えることもできる。

また、図７は、異物除去手順の別例を説明する流れ図である。
図７で説明する異物除去手順は、異物咬み込みを検出したときに、水量調節弁を閉止して水車を停止し次いで逆回転させて異物の遊離を確実にした上で水車を正転させて異物を流下させるようにしたものである。
すなわち、異物の咬み込みを検出したときに（Ｓ１１）、水量調節弁を閉止して水流を止め、水車の回転を停止し、次いで水車を逆転させる（Ｓ１２）。すると、水流の向きが反転し、プロペラブレードに絡んでいたポリ袋などの異物は、絡んでいた方向と逆の方向から水流を受けることになり、確実にプロペラブレードから剥離して、上流側に流される。

さらに、水量調節弁を開いて水車を正転駆動すると（Ｓ１３）、水流は正方向に流れるようになって、上流側滞水中に浮遊していた異物はプロペラブレードの羽の間から下流に流下する。
異物が排除されたか否かを判定して（Ｓ１４）、除去できなかった場合には第２のステップから工程を繰り返し、異物が除去できれば、水車の運転を再開して（Ｓ１５）、通常の発電状態に復帰する。

図６あるいは図７に示した異物除去手順は、水車発電制御装置の制御論理に付加すれば済むので、既設のシャフトレス水車発電装置にシャフトレス水車起動方法を適用する場合にも特段の費用追加の必要がない。
異物処理手順を含むシャフトレス水車起動方法を用いることにより、シャフトレス水車発電装置は、格子やフィルタの設置費用およびメンテナンス費用を軽減して、より効率的な運転が可能になる。

本実施例のシャフトレス水車起動方法を用いることによって、従来方法では起動できなかったシャフトレス水車を起動して、発電させることができた。
これに使用する装置は、上に説明したシーケンス制御を行うプログラムを制御器７に組み込めばよいので、特段のコスト増大を招かず、経済的である。

本発明の１実施例に係るシャフトレス水車起動装置のブロック図である。 本実施を適用するシャフトレス水車の構成図である。 本実施例を適用するシャフトレス水車の起動時における限界摩擦係数をしめすグラフである。 本実施例におけるシャフトレス水車起動時におけるタイムチャートである。 本実施例におけるシャフトレス水車起動工程のフロー図である。 本実施例における異物除去手順の１例を説明する流れ図である。 本実施例における異物除去手順の別例を説明する流れ図である。 従来の横軸プロペラ水車の構成図である。

符号の説明

１ シャフトレス水車
１１ 回転子
１２ 固定子
１３ プロペラブレード（水車翼）
１４ 円環部
１５ 永久磁石
１６ 電機子コイル
１７ スラスト軸受
１８ ラジアル軸受
１９ ボス
２０ ガイドベーン
２１ 回転計
３ 水管
４ 水量制御弁
４１ アクチュエータ
５ 電力制御盤
５１ コンバータ部
５２ インバータ部
６ 系統電源
６１ 負荷
７ 制御器
７１ 起動スイッチ

Claims (13)

1. 水管の水流を囲むように設けた固定円環部を有する固定子と該固定円環部に適応する回転円環部を有する回転子を備え、該回転子が前記回転円環部に永久磁石を備え該回転円環部の内周に複数のプロペラブレードを備えかつ該回転円環部の外周を水潤滑軸受を介して前記固定円環部の内周と咬合させて回転可能に支持したシャフトレス水車を用い、前記水管の水流を前記プロペラブレードに通して前記回転子を回転させることにより発電するシャフトレス水車発電装置において、水車の起動時に前記固定子に電流を供給する手順と、水流による発電を開始する手順を備えて、該電流により前記シャフトレス水車が回転して前記水潤滑軸受が流体潤滑領域に置かれた後に水流による発電を行うことを特徴とするシャフトレス水車起動方法。
2. 前記水流による発電を開始する手順において、前記水潤滑軸受が流体潤滑領域に置かれた後に該水流を前記シャフトレス水車に供給することを特徴とする請求項１記載のシャフトレス水車起動方法。
3. 前記水流による発電を開始する手順において、該水流が前記電流を供給する前から前記シャフトレス水車に供給されていることを特徴とする請求項１記載のシャフトレス水車起動方法。
4. 前記水車の起動時に流される電流が水流による発電を開始する前に止められることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のシャフトレス水車起動方法。
5. 前記シャフトレス水車発電装置は、前記水流を停止させる水量調節弁と前記水車に異物が咬み込んだときに信号を発生する異物咬み込み検出装置を備え、前記異物咬み込み検出装置が検出信号を発生したときに該水量調節弁を閉止して前記水車を停止または逆回転させる手順を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のシャフトレス水車起動方法。
6. 水管の水流を囲むように設けた固定円環部を有する固定子と該固定円環部に適応する回転円環部を有する回転子を備え、該回転子が前記回転円環部に永久磁石を備え該回転円環部の内周に複数のプロペラブレードを備えかつ該回転円環部の外周を水潤滑軸受を介して前記固定円環部の内周と咬合させて回転可能に支持したシャフトレス水車を用いて、前記水管の水流を前記プロペラブレードに通して前記回転子を回転させることにより発電するシャフトレス水車発電装置と、前記水管の水流を調整する水量調節弁と、制御装置を備え、該制御装置が前記固定子に電流を供給する手段と、前記水量調節弁の開度を調整する手段と、前記水管の水流により前記シャフトレス水車で生成される発電量を系統に供給する手段を備えて、前記水量調節弁の開度を調整して前記シャフトレス水車に通す水量を調整すると共に、前記シャフトレス水車の起動時に前記固定子に電流を供給して、該電流により前記シャフトレス水車が回転して前記水潤滑軸受が流体潤滑領域に置かれた後に該シャフトレス水車による発電量を系統に供給することを特徴とするシャフトレス水車起動装置。
7. 前記制御装置は前記シャフトレス水車発電装置の出力を系統に給電するインバータを備えて、起動時には該インバータを調整して該インバータを介して前記系統から前記固定子に給電して前記リング水車を回転させることを特徴とする請求項６記載のシャフトレス水車起動装置。
8. 前記リング水車を回転させる電流は、前記水管の水流により前記シャフトレス水車で発電を始める前に停止することを特徴とする請求項６または７記載のシャフトレス水車起動装置。
9. 前記水量調節弁は、前記水潤滑軸受が流体潤滑領域に置かれた後に開かれることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載のシャフトレス水車起動装置。
10. 前記水量調節弁は、前記固定子に電流を供給する前から開かれていることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載のシャフトレス水車起動装置。
11. 前記水潤滑軸受は、スラスト軸受とラジアル軸受からなることを特徴とする請求項６から１０のいずれかに記載のシャフトレス水車起動装置。
12. 前記シャフトレス水車は、中心軸位置に固定ボスを備えて水流を管壁に導き、前記プロペラブレードが該ボスの周に沿って回転することを特徴とする請求項６から１１のいずれかに記載のシャフトレス水車起動装置。
13. 前記シャフトレス水車起動装置は、さらに前記水車に異物が咬み込んだときに信号を発生する異物咬み込み検出装置を備え、前記制御装置は該異物咬み込み検出装置が検出信号を発生したときに前記水量調節弁を閉止して前記水車を停止あるいは逆回転させることを特徴とする請求項６から１２のいずれかに記載のシャフトレス水車起動装置。

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