JP2010090822A - Vertical shaft valve type hydraulic turbine generator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the generation of an air suction swirl in a vertical shaft valve type hydraulic turbine generator. <P>SOLUTION: The vertical shaft valve type hydrulic turbine generator has a hydraulic turbine disposed such that a rotary shaft faces a vertical direction, and a generator 2 connected to the hydraulic turbine and driven with the hydraulic turbine. The generator has a horizontal passage 80 formed with a free water surface 20 and formed such that water flows substantially horizontal toward the upper part of the hydraulic turbine, and a vertical passage 70 extending downward from the opening 71 formed on the bottom of the horizontal passage 80 toward the generator 2 and formed such that water passed through the horizontal passage 80 flows downward toward the hydro turbine. A swash plate 10 is provided, disposed in a vicinity of the free water surface 20 above an opening 71, and fixed such that an end 82 side drops and such that the end 82 side is below the free water surface 20. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、水平流路を流れる水を縦方向流路に取り込んで水車に供給する立軸バルブ型水車発電設備に関する。   The present invention relates to a vertical shaft type water turbine power generation facility that takes water flowing in a horizontal flow channel into a vertical flow channel and supplies the water to a water turbine.

水車にプロペラ状の翼を用いて回転させるとともに、あわせて設置されるガイドベーンも可動とし、水車を通過する流体の流量変化に対して、高い効率で運転できるようにしたものをカプラン水車という。そのカプラン水車を用いた発電設備の一種である立軸バルブ型水力発電設備は、比較的低落差用に適用されることが多い。   A Kaplan turbine is a type of turbine that uses propeller-shaped blades to rotate the turbine, and the guide vanes that are installed together are movable so that it can be operated with high efficiency against changes in the flow rate of fluid passing through the turbine. Vertical shaft type hydroelectric power generation equipment, which is a kind of power generation equipment using the Kaplan turbine, is often applied for a relatively low head.

このため、水車上方の水平流路上部水面から縦方向流路の入口に至るまでの鉛直方向距離がフランシス水車などに比べて短い。また、同様に水車内を流れる水量が相対的に多い。
特開2005−163563号公報 特開2007−120461号公報
For this reason, the vertical distance from the upper surface of the horizontal flow path above the water turbine to the inlet of the vertical flow path is shorter than that of a Francis turbine or the like. Similarly, the amount of water flowing in the water wheel is relatively large.
JP 2005-163563 A JP 2007-120461 A

例えば特許文献1に開示されているように、立軸バルブ型水力発電設備を運転したときに、水平流路の水面から水車に向かって、空気吸込み渦といわれる強い旋回速度成分を有するロープ状の渦流が局所的に発生する場合がある。   For example, as disclosed in Patent Document 1, when operating an upright valve type hydroelectric power generation facility, a rope-shaped vortex flow having a strong swirl velocity component called an air suction vortex from the water surface of the horizontal channel toward the water turbine May occur locally.

この渦(空気吸い込み渦)は水車運転によって水が急激に水車流路へと吸引されることによって発生するものであるが、水面から水車へと連続的に発生する。このために、水車にはこの渦による大きな水力エネルギ損失が発生したり、渦が水車に衝突することで振動や騒音を発生し水車をはじめとする主要機器の運転にも支障をきたしたりすることになる。   This vortex (air suction vortex) is generated when water is suddenly sucked into the water turbine channel by the operation of the water turbine, but continuously generated from the water surface to the water turbine. For this reason, a large hydraulic energy loss due to this vortex occurs in the water turbine, and the vortex collides with the water turbine to generate vibration and noise, which may hinder the operation of main equipment such as the water turbine. become.

一般にこの空気吸込み渦は、水が流れる流路の形状に密接に関係するものであり、水平流路の水流方向速度の不均一性が旋回方向の流れを発達させ渦流となって成長するものである。また、この空気吸込み渦は、流路内のフローパターンの均一性と深く関係するものであり、流路内のフローパターンが一様で乱れがない場合は渦が発生しないことが知られている。   In general, this air suction vortex is closely related to the shape of the flow path through which water flows, and the non-uniformity of the horizontal flow speed in the horizontal flow path develops a swirl flow and grows as a vortex flow. is there. In addition, this air suction vortex is deeply related to the uniformity of the flow pattern in the flow path, and it is known that the vortex does not occur when the flow pattern in the flow path is uniform and not disturbed. .

しかし、水平流路内のフローパターンを一様にすることは、土木工事上の制限や施工上の問題等があり困難な場合が多く、このために空気吸込み渦が発生し易い状況となっている。   However, it is often difficult to make the flow pattern in the horizontal flow path uniform due to limitations in civil engineering work and problems in construction, etc., which makes it easy to generate air suction vortices. Yes.

立軸バルブ型水力発電所の水路のように、水平流路の末端底部に開口部(給水口)を有し、水平流路の下方の垂直方向に縦方向流路を形成する場合、水流の方向は水平方向から鉛直下向きに変えられるため、水平流路の末端部には下降流れが生じることになる。そのため水面に発生する渦は下方に向かって伸長しやすくなる場合がある。このとき、水平流路の水位が低くなり、水車の水量が多いほど渦強度が増し空気吸込み渦となり、縦方向流路の給水口に向かって空気が連続的あるいは断続的に吸い込まれるようになる。   When the vertical flow path is formed in the vertical direction below the horizontal flow path with an opening (water supply port) at the bottom end of the horizontal flow path, as in the case of a vertical valve type hydroelectric power station, the direction of water flow Is changed from the horizontal direction to the vertically downward direction, a downward flow is generated at the end of the horizontal flow path. Therefore, the vortex generated on the water surface may be easily extended downward. At this time, as the water level in the horizontal flow path becomes lower and the amount of water in the water turbine increases, the vortex strength increases and an air suction vortex is generated, and air is sucked continuously or intermittently toward the water supply port of the vertical flow path. .

この空気吸込み渦の発生により、水車内に空気が流入することで水車運転状態に変動が生じ水車主機をはじめとする機器の運転にも支障をきたす場合がある。また、水車には大きなエネルギ損失が発生する。   Occurrence of this air suction vortex may cause fluctuations in the operation state of the water turbine due to air flowing into the water turbine, which may hinder the operation of equipment such as the main turbine. In addition, a large energy loss occurs in the water turbine.

このような空気吸込み渦を回避する方法は、例えば、特許文献1に開示されているように、発電機のバルブの上面部に一端を固定支持して他端を流水路に突出した整流棒を配置することによって、水流は整流棒を中心とした穏やかな旋回を有する流れとなり局部的渦流が発生しにくくなることが知られている。   As a method for avoiding such air suction vortex, for example, as disclosed in Patent Document 1, a rectifying rod having one end fixedly supported on the upper surface of a valve of a generator and the other end protruding into a water channel is used. It is known that the water flow becomes a flow having a gentle swirl around the rectifying rod, and the local vortex flow hardly occurs.

しかし、この方法では、渦が発生して棒のまわりに定常的にまとわりついた場合、渦により丸棒が加振力を受けて振動するようになり、構造物の健全性上好ましくない場合も考えられる。   However, with this method, when a vortex is generated and the rod is steadily gathered around the rod, the vortex will cause the round bar to vibrate due to the excitation force, which may be undesirable for the soundness of the structure. It is done.

また特許文献2に開示されているように、水平流路から水を取り入れるための導水口の水面付近に、ほぼ水平となるように水平整流板を配置することによって、渦の発生を抑制させることなどが知られている。   Moreover, as disclosed in Patent Document 2, the generation of vortices is suppressed by arranging a horizontal rectifying plate so as to be substantially horizontal near the water surface of the water inlet for taking water from the horizontal flow path. Etc. are known.

また汎用のポンプでは、上記のような空気吸込み渦を回避する手段として、吸込み配管形状の適正化や旋回流抑制の吸込み装置等が考察されているが、立軸バルブ水車においては、そのようなものが実用化されていない。   In general-purpose pumps, as a means for avoiding the above-mentioned air suction vortex, optimization of the shape of the suction pipe and a suction device for suppressing swirl flow have been considered. Has not been put to practical use.

以上述べたように、立軸バルブ型水車発電設備においては、水車の流水路を形成する水面に空気の吸込みによる渦流が、水車に向かって発生する。この空気吸込み渦が水車に到達すると、水力エネルギ損失が増大し水車性能が低下する。仮に運転可能であっても、水車性能の低下は避けられない。   As described above, in the vertical shaft type water turbine power generation facility, a vortex flow due to air suction is generated toward the water turbine on the water surface forming the water channel of the water turbine. When this air suction vortex reaches the water turbine, hydraulic energy loss increases and the turbine performance decreases. Even if it is possible to drive, a decrease in turbine performance is inevitable.

この水車は、低落差領域に適用されることから、比較的小さな損失であっても有効落差に対する比率として表される水車損失の観点からは、無視できない大きなものになる。また、渦流が水車に衝突および接触する際には、騒音および振動等の水車の運転に支障を来たす現象が生ずる。   Since this water turbine is applied to the low head region, even a relatively small loss becomes a large one that cannot be ignored from the viewpoint of the water turbine loss expressed as a ratio to the effective head. Further, when the eddy current collides with and comes into contact with the water turbine, a phenomenon that disturbs the operation of the water turbine such as noise and vibration occurs.

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、立軸バルブ型水車発電設備における空気吸込み渦の発生を抑制することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to suppress the generation of air suction vortices in a vertical shaft type water turbine power generation facility.

上記目的を達成するための本発明に係る立軸バルブ型水車発電設備は、回転軸が鉛直方向を向くように配置された水車と、前記水車に接続されてその水車によって駆動される発電機と、自由水面が形成されて給水口から終端部近くの前記水車の上方に向かってほぼ水平に水が流れるように形成された水平流路と、前記水平流路の底部の前記終端部寄りに形成された開口部から前記発電機に向かって下向きに延びて、前記水平流路を流通した水が前記水車に向かって下向きに流れるように形成された縦方向流路と、前記開口部の上方の前記自由水面近傍に配置されて、前記終端部側が下がるように前記自由水面に対して所定の傾きを保ち、前記終端部側が前記自由水面下にあるように配置された斜板と、を有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, an upright valve type water turbine power generation facility according to the present invention includes a water turbine arranged such that a rotating shaft faces a vertical direction, a generator connected to the water turbine and driven by the water turbine, A free water surface is formed, and a horizontal flow path is formed so that water flows substantially horizontally from the water supply port to the upper part of the water wheel near the end portion, and is formed near the end portion at the bottom of the horizontal flow path. A vertical flow path that extends downward from the opening toward the generator and is formed such that water flowing through the horizontal flow path flows downward toward the water wheel, and the upper portion above the opening. A swash plate disposed near the free water surface, maintaining a predetermined inclination with respect to the free water surface so that the end portion side is lowered, and disposed so that the end portion side is below the free water surface. Features.

また、本発明に係る立軸バルブ型水車発電設備は、回転軸が鉛直方向を向くように配置された水車と、前記水車に接続されてその水車によって駆動される発電機と、自由水面が形成されて給水口から終端部近くの前記水車の上方に向かってほぼ一定の幅でほぼ水平に水が流れるように形成された水平流路と、前記水平流路の底部の前記終端部寄りに形成された開口部から前記発電機に向かって下向きに延びて、前記水平流路を流通した水が前記水車に向かって下向きに流れるように形成された縦方向流路と、それぞれが前記開口部の上方で前記水平流路の両側の壁面それぞれに取り付けられて前記終端部側が前記自由水面下にあるように且つ前記終端部側が下がるように前記自由水面に対して所定の傾きを保つように配置されて、前記開口部の上方が開放されるように構成された斜板と、を有することを特徴とする。   Further, the vertical shaft type water turbine power generation equipment according to the present invention includes a water turbine arranged so that a rotating shaft faces a vertical direction, a generator connected to the water turbine and driven by the water turbine, and a free water surface. A horizontal channel formed so that water flows almost horizontally with a substantially constant width from the water supply port to the upper part of the water wheel near the terminal part, and formed near the terminal part at the bottom of the horizontal channel. A vertical flow path that extends downward from the opening toward the generator and is formed such that water flowing through the horizontal flow path flows downward toward the water turbine, and each is above the opening. Attached to each of the wall surfaces on both sides of the horizontal flow path, and arranged so as to maintain a predetermined inclination with respect to the free water surface so that the terminal end side is below the free water surface and the terminal end side is lowered. The opening Upward and having a swash plate which is configured to be opened.

また、本発明に係る立軸バルブ型水車発電設備は、回転軸が鉛直方向を向くように配置された水車と、前記水車に接続されてその水車によって駆動される発電機と、自由水面が形成されて給水口から終端部近くの前記水車の上方に向かってほぼ水平に水が流れるように形成されて、前記給水口から前記開口部の前記給水口側端部までほぼ一定の幅になるように形成された水平流路と、前記水平流路の底部の前記終端部寄りに形成された円形の開口部から前記発電機に向かって下向きに延びて、前記水平流路を流通した水が前記水車に向かって下向きに流れるように形成された縦方向流路と、を有し、前記開口部の上方の前記水平流路の両側の壁面それぞれには、前記終端部側が下がるように且つ前記自由水面に対して所定の傾きを有し前記開口部の上方が開放されるように構成された傾斜面が形成されていること、を特徴とする。   Further, the vertical shaft type water turbine power generation equipment according to the present invention includes a water turbine arranged so that a rotating shaft faces a vertical direction, a generator connected to the water turbine and driven by the water turbine, and a free water surface. The water is formed so that the water flows substantially horizontally from the water supply port to the upper part of the water wheel near the terminal end, and has a substantially constant width from the water supply port to the water supply port side end of the opening. The water that has flowed through the horizontal flow path and extends downward from the circular flow path formed near the terminal end of the horizontal flow path and the end of the horizontal flow path toward the generator. A vertical flow path formed to flow downward toward the surface, and on each of the wall surfaces on both sides of the horizontal flow path above the opening, the free end surface is provided so that the end side is lowered. Having a predetermined inclination with respect to the opening The inclined surface above parts is configured to be opened is formed, characterized by.

また、本発明に係る立軸バルブ型水車発電設備は、回転軸が鉛直方向を向くように配置された水車と、前記水車に接続されてその水車によって駆動される発電機と、自由水面が形成されて給水口から終端部近くの前記水車の上方に向かってほぼ水平に水が流れるように形成された水平流路と、前記水平流路の底部の前記終端部寄りに形成された開口部から前記発電機に向かって下向きに延びて、前記水平流路を流通した水が前記水車に向かって下向きに流れるように形成された縦方向流路と、前記水平流路底部から上方に延びて、前記開口部よりも前記終端部側で、前記水平流路の両側の壁面それぞれと前記終端部とからなる隅部それぞれを水平方向から覆うように配置された多孔質部材の隔壁と、を有することを特徴とする。   Further, the vertical shaft type water turbine power generation equipment according to the present invention includes a water turbine arranged so that a rotating shaft faces a vertical direction, a generator connected to the water turbine and driven by the water turbine, and a free water surface. A horizontal flow path formed so that water flows substantially horizontally from the water supply port to the upper portion of the water wheel near the terminal end, and an opening formed near the terminal end of the bottom of the horizontal flow path. A vertical flow channel that extends downward toward the generator and is formed such that water flowing through the horizontal flow channel flows downward toward the water turbine, and extends upward from the bottom of the horizontal flow channel, A partition wall of a porous member arranged so as to cover each of the wall surfaces on both sides of the horizontal flow path and the corners made of the terminal portion from the horizontal direction on the terminal portion side of the opening. Features.

本発明によれば、立軸バルブ型水車発電設備における空気吸込み渦の発生を抑制することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to suppress generation | occurrence | production of the air suction vortex in a vertical shaft type | mold water turbine power generation equipment.

以下、本発明に係る立軸バルブ型水車発電設備の実施形態について、図面を参照して説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a vertical shaft type water turbine power generation facility according to the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1の実施形態]
先ず、図1および図2を用いて本発明の立軸バルブ型水車発電設備に係る第1の実施形態の構成および作用について説明する。図1は、本実施形態の立軸バルブ型水車発電設備を示す概略平面図である。図2は、図1の概略側断面図である。
[First Embodiment]
First, the configuration and operation of the first embodiment according to the vertical shaft type water turbine power generation facility of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic plan view showing an upright valve type water turbine power generation facility of the present embodiment. FIG. 2 is a schematic sectional side view of FIG.

本実施形態の立軸バルブ型水車発電設備は、自由水面20が形成されて給水口81から終端部82に向かってほぼ水平に水が流れる水平流路80と、水平流路80の底部の終端部82寄りに形成された円形の開口部71から下向きに延びて水平流路80を流通した水が下向きに流れるように形成された縦方向流路70と、を有する。水平流路80の給水口81付近の水流方向および縦方向流路70の開口部71より下方の水流方向は、矢印50で示している。   The vertical shaft type water turbine power generation facility according to the present embodiment includes a horizontal flow path 80 in which a free water surface 20 is formed and water flows substantially horizontally from a water supply port 81 toward a terminal end 82, and a terminal portion at the bottom of the horizontal flow path 80. A vertical flow path 70 that extends downward from a circular opening 71 formed near 82 and is formed so that water flowing through the horizontal flow path 80 flows downward. The direction of water flow near the water supply port 81 of the horizontal channel 80 and the direction of water flow below the opening 71 of the vertical channel 70 are indicated by arrows 50.

縦方向流路70の下方には、鉛直に延びる主軸3を有する水車発電機21が配置されている。   A water turbine generator 21 having a main shaft 3 extending vertically is disposed below the vertical flow path 70.

水車発電機21は、たまご型をしたバルブ1を有し、このバルブ1内には発電機固定子および回転子を主要構成部材とした発電機2が配置されている。主軸3は鉛直方向に配置され、主軸3の上方側の端部には、回転子が結合されており、下方側の端部にはランナ4が取り付けられている。   The turbine generator 21 has an egg-shaped valve 1, and a generator 2 including a generator stator and a rotor as main components is disposed in the valve 1. The main shaft 3 is arranged in the vertical direction, a rotor is coupled to the upper end portion of the main shaft 3, and a runner 4 is attached to the lower end portion.

このランナ4の上方には流量を調節するガイドベーン5が複数枚円周状に配置されており、複数のガイドベーン5は、これらの外周部に位置するリンク機構等により連動するように形成されている。   Above the runner 4, a plurality of guide vanes 5 for adjusting the flow rate are circumferentially arranged, and the plurality of guide vanes 5 are formed so as to be linked by a link mechanism or the like located on the outer peripheral portion thereof. ing.

ガイドベーン5の上方側(上流側)にはバルブ1を支えるためのステー6と呼ばれる支持部材が、バルブ1から縦方向流路70の外側に向かって放射状に配置されている。また、発電機2の内部を点検するための点検口が、バルブ1の上方と下方それぞれに配置されている。   On the upper side (upstream side) of the guide vane 5, support members called stays 6 for supporting the valve 1 are arranged radially from the valve 1 toward the outside of the longitudinal flow path 70. In addition, inspection ports for inspecting the inside of the generator 2 are arranged above and below the valve 1, respectively.

さらに、開口部71の上方の自由水面20近傍には、斜板10が配置されている。この斜板10は、水平流路80の短手方向長さ、すなわち水平流路80の幅と、ほぼ同じ幅の略長方形状の平板である。この斜板10の終端部82側の終端部側端辺10aが下がるように自由水面20に対して所定の傾きを保ち、終端部側端辺10aが自由水面20より下方にあるように、すなわち水没するように固定されている。終端部側端辺10aは、自由水面20とほぼ平行になるように配置しておくとよい。   Further, the swash plate 10 is disposed in the vicinity of the free water surface 20 above the opening 71. The swash plate 10 is a substantially rectangular flat plate having substantially the same width as the length of the horizontal flow path 80 in the short direction, that is, the width of the horizontal flow path 80. A predetermined inclination is maintained with respect to the free water surface 20 so that the terminal end side edge 10a on the terminal end 82 side of the swash plate 10 is lowered, and the terminal end side edge 10a is below the free water surface 20, that is, It is fixed to be submerged. The end portion side edge 10 a is preferably arranged so as to be substantially parallel to the free water surface 20.

斜板10の給水口側端辺10bの自由水面20からの高さは、空気吸込み渦は最低水位のときに最も発生しやすいので、自由水面20の水位が最低水位のときに、水平流路80を流れる水が給水口側端辺10bを乗り越えられない程度の高さ以上となるように設定しておくとよい。   The height of the water supply side edge 10b of the swash plate 10 from the free water surface 20 is that air suction vortices are most likely to occur when the water level is at the lowest level. It is preferable that the water flowing through 80 is set to have a height higher than the water supply side edge 10b.

本実施形態によれば、水車発電機21を運転するときには、水平流路80の給水口81側から終端部82に向かって水平に流れる水は、斜板10によって下向きに偏向されてスムーズに開口部71に流入される。このとき、水平流路80の給水口81側(上流側)で発生した小さな剥離渦が壊されるため、斜板10よりも終端部82側(下流側)の水面は安定し終端部82近傍で渦が発生することを抑制可能になる。   According to the present embodiment, when the water turbine generator 21 is operated, the water flowing horizontally from the water supply port 81 side of the horizontal flow path 80 toward the end portion 82 is deflected downward by the swash plate 10 and smoothly opened. Into the unit 71. At this time, since the small separation vortex generated on the water supply port 81 side (upstream side) of the horizontal flow path 80 is broken, the water surface on the end portion 82 side (downstream side) with respect to the swash plate 10 is stable and near the end portion 82. The generation of vortices can be suppressed.

これにより、水面から水車発電機21に向かって発生する空気吸込み渦の発生を抑制できる。したがって、エネルギ損失を抑制し効率的に水車発電機21を運転することが可能になる。   Thereby, generation | occurrence | production of the air suction vortex generated toward the water turbine generator 21 from the water surface can be suppressed. Accordingly, it is possible to efficiently operate the turbine generator 21 while suppressing energy loss.

[第2の実施形態]
本発明に係る立軸バルブ型水車発電設備の第2の実施形態について図3〜図7を用いて以下に説明する。この実施形態は第1の実施形態の変形例であって、第1の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。図3は、本実施形態の立軸バルブ型水車発電設備を示す概略平面図である。図4は、図3の概略側断面図である。図5は、斜板10と自由水面20とのなす角度αを定めるために模型実験を行って、角度αと渦発生回数との関係を検討した結果を示したグラフである。図6は、終端部側端辺10aの水没深さhを定めるために模型実験を行って、水没深さhおよび開口部直径D0の比(h/D0)と、渦発生回数との関係を検討した結果を示したグラフである。図7は、開口部71と斜板10との相対位置を定めるために模型実験を行って、水平幅方向交線10cおよび開口部71中心の水平距離ΔXと開口部71の直径D0との比に対する渦発生回数を検討した結果を示したグラフである。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the vertical shaft type water turbine power generation facility according to the present invention will be described below with reference to FIGS. This embodiment is a modification of the first embodiment, and the same or similar parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. FIG. 3 is a schematic plan view showing the vertical axis valve type turbine power generation facility of the present embodiment. FIG. 4 is a schematic sectional side view of FIG. FIG. 5 is a graph showing the result of examining the relationship between the angle α and the number of vortex generations by conducting a model experiment to determine the angle α formed by the swash plate 10 and the free water surface 20. FIG. 6 shows a relationship between the ratio of the submergence depth h and the opening diameter D0 (h / D0) and the number of vortex generations in order to determine the submergence depth h of the end portion side edge 10a. It is the graph which showed the result examined. FIG. 7 shows a ratio of the horizontal width direction intersection line 10c and the horizontal distance ΔX at the center of the opening 71 to the diameter D0 of the opening 71 by performing a model experiment to determine the relative position between the opening 71 and the swash plate 10. It is the graph which showed the result of having examined the frequency | count of vortex generation with respect to.

本実施形態では、図4に示す斜板10の水流を受ける面と自由水面20とがなす角度αは、式(1)満たすように構成されている。   In the present embodiment, the angle α formed by the surface of the swash plate 10 that receives the water flow and the free water surface 20 shown in FIG. 4 is configured to satisfy Expression (1).

30°≦α≦60° …(1)
また、開口部71の直径をD0としたときに、斜板10の終端部側端辺10aから自由水面20までの水没深さhは、式(2)を満たすように、斜板10が固定されている。
30 ° ≦ α ≦ 60 ° (1)
Further, when the diameter of the opening 71 is D0, the swash plate 10 is fixed so that the submergence depth h from the terminal side edge 10a of the swash plate 10 to the free water surface 20 satisfies the formula (2). Has been.

h/D0≧0.15 …(2)
また、斜板10と自由水面20とが交わってなる水平幅方向交線10cと、開口部71の中心との水平方向距離をΔXとしたときに、このΔXと開口部直径D0との比(ΔX/D0)は、水平幅方向交線10cが開口部71の中心よりも給水口81側(上流側)のときは、0より大きくて且つ0.3以下となる。また、水平幅方向交線10cが開口部71の中心よりも終端部82側(下流側)のときは、0より大きくて且つ0.2以下となる。
h / D0 ≧ 0.15 (2)
Further, when the horizontal distance between the horizontal width direction intersection line 10c formed by the swash plate 10 and the free water surface 20 and the center of the opening 71 is ΔX, the ratio of ΔX to the opening diameter D0 ( ΔX / D0) is greater than 0 and less than or equal to 0.3 when the horizontal width direction intersection line 10c is closer to the water supply port 81 (upstream side) than the center of the opening 71. Further, when the horizontal width direction intersection line 10c is closer to the end portion 82 side (downstream side) than the center of the opening 71, it is greater than 0 and less than or equal to 0.2.

このとき、水平幅方向交線10cが開口部71の中心よりも給水口81側(上流側)にあるときのΔXを正として、この逆の場合を負としたときには、式(3)を満たす。   At this time, when ΔX when the horizontal width direction intersecting line 10c is closer to the water supply port 81 (upstream side) than the center of the opening 71 is positive and the opposite case is negative, the expression (3) is satisfied. .

−0.2≦ΔX/D0≦0.3 …(3)
なお、図4におけるΔXは、正の値をとっている。
−0.2 ≦ ΔX / D0 ≦ 0.3 (3)
Note that ΔX in FIG. 4 takes a positive value.

上記のように角度α、水没深さh、水平方向距離ΔXを定めることによって、自由水面20に発生する渦を抑制することが可能になる。   By determining the angle α, the submergence depth h, and the horizontal distance ΔX as described above, vortices generated on the free water surface 20 can be suppressed.

以下に、これらのパラメータ(α、h、ΔX)を定めるために行った模型試験について説明する。   Hereinafter, a model test performed to determine these parameters (α, h, ΔX) will be described.

模型実験は標準的な形状の直線形の水路を用い、縦方向流路70の開口部の直径をD0、水平流路の幅をB、水平流路80の終端部82から開口部71の中心までの水平距離をXとすると、式(4)および式(5)を満たす寸法比とした。   In the model experiment, a straight water channel having a standard shape is used, the diameter of the opening of the longitudinal channel 70 is D0, the width of the horizontal channel is B, and the center of the opening 71 from the end 82 of the horizontal channel 80. When the horizontal distance up to X is X, the dimensional ratio satisfying equations (4) and (5) is obtained.

B/D0=1.59 …(4)
X/D0=0.74 …(5)
水車の吸込水槽としての標準は定められていないため、「JSME S 004−1984」の標準的なポンプ吸込水槽を参照した。
B / D0 = 1.59 (4)
X / D0 = 0.74 (5)
Since the standard as the suction tank of the water wheel is not defined, the standard pump suction tank of “JSME S 004-1984” was referred to.

水平流路80の底面から自由水面20までの垂直方向距離(水深)Zは、実際の水車発電設備の最低水位から最高水位までを想定して、式(6)を満たす寸法比とした。   The vertical distance (water depth) Z from the bottom surface of the horizontal flow path 80 to the free water surface 20 was set to a dimensional ratio satisfying the equation (6) assuming the lowest water level to the highest water level of the actual water turbine power generation facility.

Z/D0=0.83〜1.0 …(6)
実験流速は、「ポンプ吸込水槽の模型試験方法(TSJ S 002:2005)」に準拠して、実物のフルード数一致条件から中間流速をカバーする範囲とした。
Z / D0 = 0.83 to 1.0 (6)
The experimental flow rate was set in a range that covers the intermediate flow rate from the actual fluid number matching condition, in accordance with the “pump suction water tank model test method (TSJ S 002: 2005)”.

先ず、角度αを定めるために行った模型試験について説明する。   First, a model test performed to determine the angle α will be described.

図5に示すように、斜板10の角度をαとして、この角度αを0°(水平)から90°(鉛直)の範囲で変化させたときの渦発生回数を計測した。実験条件は水平流路80の通常の流速に基づいた中間流速として、水位は発電設備としてとりうる最低水位とした。   As shown in FIG. 5, the angle of the swash plate 10 is α, and the number of vortex generations when the angle α is changed in the range of 0 ° (horizontal) to 90 ° (vertical) was measured. The experimental conditions were an intermediate flow rate based on the normal flow rate of the horizontal flow path 80, and the water level was the lowest water level that could be taken as power generation equipment.

このとき、斜板10の水没深さhは、α≧30°のときh/D0≒0.19となるように設定した。また、自由水面20および斜板10が交わって形成される水平幅方向交線10cと開口部71の中心との水平方向距離ΔXは、ΔX=0、すなわち開口部71の中心の真上に水平幅方向交線10cがあるように設定した。   At this time, the submergence depth h of the swash plate 10 was set to satisfy h / D0≈0.19 when α ≧ 30 °. Further, the horizontal distance ΔX between the horizontal width direction intersection line 10 c formed by the intersection of the free water surface 20 and the swash plate 10 and the center of the opening 71 is ΔX = 0, that is, horizontally above the center of the opening 71. The width direction intersection line 10c was set.

図5に示すように、α=0°では斜板10が水平になるため斜板10が水流を偏向させる効果がなく、開口部71後部(終端部82側)に空気吸込み渦が常時発生する。角度αを大きくしていくと、渦の発生頻度が次第に減少していく。α=30°前後では渦の発生がほぼなくなる。渦が発生しない範囲は、α=60°程度までで、これよりも角度αを大きくしていくと、斜板10の給水口81側(上流側)に渦が発生し、さらに終端部82側(下流側)にも小さな渦が発生する。   As shown in FIG. 5, when α = 0 °, the swash plate 10 is horizontal, so that the swash plate 10 has no effect of deflecting the water flow, and an air suction vortex is always generated at the rear portion of the opening 71 (on the end portion 82 side). . As the angle α is increased, the frequency of vortex generation gradually decreases. Around α = 30 °, the generation of vortices is almost eliminated. The range in which no vortex is generated is up to about α = 60 °, and when the angle α is made larger than this, vortex is generated on the water supply port 81 side (upstream side) of the swash plate 10 and further the end portion 82 side. A small vortex is also generated (downstream).

この結果から、斜板10の水流を受ける面と水平流路80の自由水面20とにより形成される角度αは、上記の式(1)で示す範囲に設定することが望ましい。   From this result, it is desirable to set the angle α formed by the surface of the swash plate 10 that receives the water flow and the free water surface 20 of the horizontal flow path 80 within the range represented by the above equation (1).

次に、水没深さhを定めるために行った模型試験について説明する。   Next, a model test performed to determine the submergence depth h will be described.

図6に示すように、斜板10の終端部側端辺10aの水没深さをhとして、この水没深さhと開口部直径D0との比(h/D0)を、0.05〜0.3の範囲で変化させたときの渦発生回数を計測した。   As shown in FIG. 6, the submergence depth of the terminal portion side edge 10a of the swash plate 10 is h, and the ratio (h / D0) between the submergence depth h and the opening diameter D0 is 0.05-0. The number of vortex generations when changing in the range of 3 was measured.

実験条件は上記の角度αを検討したときと同様に、流速は中間流速、水位は最低水位とした。また、斜板10の角度αは、上記で検討した渦の抑制効果のある範囲の中央値、すなわちα=45°とした。また、開口部71の中心と水平幅方向交線10cとの水平方向距離ΔXは、ΔX=0、すなわち開口部71の中心の真上に水平幅方向交線10cがあるように設定した。   The experimental conditions were the same as when the angle α was studied, and the flow rate was an intermediate flow rate and the water level was the lowest water level. In addition, the angle α of the swash plate 10 is set to the median value of the range in which the vortex suppression effect studied above is satisfied, that is, α = 45 °. Further, the horizontal distance ΔX between the center of the opening 71 and the horizontal width direction intersection line 10c is set so that ΔX = 0, that is, the horizontal width direction intersection line 10c is directly above the center of the opening 71.

図6に示すように、h/D0=0.1から渦の発生が減少し、h/D0=0.15以上では、渦の発生が認められない。   As shown in FIG. 6, the generation of vortices decreases from h / D0 = 0.1, and no generation of vortices is observed at h / D0 = 0.15 or more.

この結果から、終端部側端辺10aと自由水面20までの垂直方向距離、すなわち水没深さhは、上記式(2)を満たすように設定することが望ましい。   From this result, it is desirable to set the vertical distance between the terminal end side edge 10a and the free water surface 20, that is, the submergence depth h so as to satisfy the above formula (2).

次に、水平方向距離ΔXを定めるために行った模型試験について説明する。   Next, a model test performed to determine the horizontal distance ΔX will be described.

図7に示すように、水平幅方向交線10cと開口部71の中心との水平方向距離をΔXと、開口部直径D0との比(ΔX/D0)を、−0.3から0.56の範囲で変化させたときの渦発生回数を計測した。   As shown in FIG. 7, the ratio (ΔX / D0) between the horizontal distance between the horizontal width direction intersection line 10c and the center of the opening 71 and the opening diameter D0 (ΔX / D0) is −0.3 to 0.56. The number of vortex generation was measured when changed in the range of.

ここで、ΔXの符号は、水平幅方向交線10cが開口部71の中心よりも給水口81側(上流側)にあるときを正として、この逆を負としている。   Here, the sign of ΔX is positive when the horizontal width direction intersection line 10c is closer to the water supply port 81 (upstream side) than the center of the opening 71, and the opposite is negative.

実験条件は上記の角度αを検討したときと同様に、流速は中間流速、水位は最低水位とした。また、斜板10の角度αは、上記で検討した渦の抑制効果のある範囲の中央値、すなわちα=45°とした。また、終端部側端辺10aの水没深さhは、h/D0=0.19を満たすように設定した。   The experimental conditions were the same as when the angle α was studied, and the flow rate was an intermediate flow rate and the water level was the lowest water level. In addition, the angle α of the swash plate 10 is set to the median value of the range in which the vortex suppression effect studied above is satisfied, that is, α = 45 °. Further, the submergence depth h of the terminal end side edge 10a was set so as to satisfy h / D0 = 0.19.

図7に示すように、ΔX/D0が、ΔX/D0≧0.3のときには、斜板10の終端部82側(下流側)に渦が発生し、Δx/D0≦−0.2のときには、斜板10の給水口81側(上流側)に渦が発生する。   As shown in FIG. 7, when ΔX / D0 is ΔX / D0 ≧ 0.3, a vortex is generated on the end portion 82 side (downstream side) of the swash plate 10, and when Δx / D0 ≦ −0.2. A vortex is generated on the water supply port 81 side (upstream side) of the swash plate 10.

この結果から、水平幅方向交線10cと開口部71の中心との水平方向距離ΔXは、上記式(3)を満たすように設定することが望ましい。   From this result, it is desirable that the horizontal distance ΔX between the horizontal width direction intersection line 10c and the center of the opening 71 is set so as to satisfy the above formula (3).

[第3の実施形態]
本発明に係る立軸バルブ型水車発電設備の第3の実施形態について図8および図9を用いて以下に説明する。この実施形態は第1の実施形態の変形例であって、第1の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。図8は、本発明に係る立軸バルブ型水車発電設備の第3の実施形態を示す概略平面図である。図9は、図8の概略側断面図である。
[Third Embodiment]
A third embodiment of the vertical shaft type water turbine power generation facility according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 8 and 9. This embodiment is a modification of the first embodiment, and the same or similar parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. FIG. 8 is a schematic plan view showing a third embodiment of the vertical shaft type water turbine power generation facility according to the present invention. FIG. 9 is a schematic sectional side view of FIG.

本実施形態では、第1および第2の実施形態で用いた斜板10に代わって、面内に格子が形成された格子斜板11が水平流路80に取り付けられている。固定方法は、第1の実施形態と同様である。   In the present embodiment, instead of the swash plate 10 used in the first and second embodiments, a lattice swash plate 11 having a lattice formed in the plane is attached to the horizontal flow path 80. The fixing method is the same as in the first embodiment.

格子斜板11は、水平流路幅方向に延びた複数の格子板11aを有する。これらの格子板11aは、格子斜板11の傾きに沿って、互いに間隔をあけて配列されている。格子板11aは細長い平板であって、短手方向が鉛直になるように配置されている。すなわち、格子板11a同士の間を鉛直方向に水が流通しやすいように構成されている。   The lattice swash plate 11 has a plurality of lattice plates 11a extending in the horizontal flow path width direction. These lattice plates 11 a are arranged at intervals from each other along the inclination of the lattice swash plate 11. The lattice plate 11a is an elongated flat plate, and is arranged so that the lateral direction is vertical. That is, it is configured so that water can easily flow in the vertical direction between the lattice plates 11a.

水平流路80から開口部71を通り縦方向流路70に水流が偏向されるとき、流路が急閉塞することに伴い縦方向流路内の圧力が上昇する。このとき、開口部71の下方から上方に向かって流れる上昇流が発生する場合がある。この上昇流によって、斜板10には大きな圧力が作用することがある。   When the water flow is deflected from the horizontal flow path 80 to the vertical flow path 70 through the opening 71, the pressure in the vertical flow path increases as the flow path is suddenly closed. At this time, an upward flow that flows upward from below the opening 71 may occur. Due to this upward flow, a large pressure may act on the swash plate 10.

これに対して、本実施形態では、斜板10の代わりに格子斜板11を用いているため、仮にこのような上昇流が格子斜板11に衝突しても、上両流の一部は格子斜板11を上方に向かって通りに抜けるため大きな抵抗を受けることがない。   On the other hand, in this embodiment, since the grid swash plate 11 is used instead of the swash plate 10, even if such an upward flow collides with the grid swash plate 11, a part of the upper both flows is Since it passes through the grid swash plate 11 upward, it does not receive a large resistance.

本実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、水面から水車発電機21に向かって発生する空気吸込み渦の発生を抑制できる。したがって、エネルギ損失を抑制し効率的に水車発電機を運転することが可能になる。   According to the present embodiment, the generation of air suction vortices generated from the water surface toward the water turbine generator 21 can be suppressed as in the first embodiment. Accordingly, it is possible to efficiently operate the water turbine generator while suppressing energy loss.

また、流路の急閉塞に伴う上昇流が生じた場合であっても、流路内の水流を健全な状態に維持することが可能である。   Moreover, even when the upward flow accompanying the sudden blockage of the flow path occurs, the water flow in the flow path can be maintained in a healthy state.

[第4の実施形態]
本発明に係る立軸バルブ型水車発電設備の第4の実施形態について図10および図11を用いて以下に説明する。この実施形態は第1の実施形態の変形例であって、第1の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。図10は、本実施形態の立軸バルブ型水車発電設備であって、斜板10が下方に配置された状態を示す概略側断面図である。図11は、図10における斜板10が上方に配置された状態を示す概略側断面図である。
[Fourth Embodiment]
A fourth embodiment of the vertical shaft type water turbine power generation facility according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 10 and 11. This embodiment is a modification of the first embodiment, and the same or similar parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. FIG. 10 is a schematic cross-sectional side view showing a state where the swash plate 10 is disposed below in the vertical shaft type water turbine power generation facility of the present embodiment. FIG. 11 is a schematic sectional side view showing a state in which the swash plate 10 in FIG. 10 is disposed above.

本実施形態では、水平流路80の壁面に、斜板上下移動装置31が配置されている。この斜板上下移動装置31は、斜板10が所定の傾きを保持したまま、この傾きに沿って上下方向に移動可能に構成されている。   In the present embodiment, the swash plate vertical movement device 31 is arranged on the wall surface of the horizontal flow path 80. The swash plate up-and-down moving device 31 is configured to be movable up and down along this inclination while the swash plate 10 maintains a predetermined inclination.

図10では、水車発電機21が運転しているときの斜板10の位置を示しており、第1の実施形態と同様に、空気吸込み渦の発生を抑制することができる。   FIG. 10 shows the position of the swash plate 10 when the water turbine generator 21 is in operation, and the generation of air suction vortices can be suppressed as in the first embodiment.

水車発電機21のメンテナンスや交換等の作業をする必要が生じた場合、作業員は、水車発電機21の上方からアクセスする。斜板10が、図10の状態で固定されている場合には、この斜板10が水車発電機21へのアクセスの障害になる場合がある。   When it becomes necessary to perform work such as maintenance or replacement of the turbine generator 21, the worker accesses from above the turbine generator 21. When the swash plate 10 is fixed in the state shown in FIG. 10, the swash plate 10 may obstruct access to the turbine generator 21.

これに対して、斜板上下移動装置31によって、図11に示すように、図10での斜板10の位置から斜板10の傾きを保ちながら上方へ移動することができる。これにより、水車発電機21の上方が開放された状態になるため、作業員が水車発電機21へ容易にアクセスすることができる。また、所定の傾きを保ったまま斜板10が上下に移動できるため、斜板10をメンテナンス前の状態に容易に戻すことができる。   On the other hand, as shown in FIG. 11, the swash plate up-and-down moving device 31 can move upward from the position of the swash plate 10 in FIG. Thereby, since the upper part of the turbine generator 21 is opened, an operator can easily access the turbine generator 21. Further, since the swash plate 10 can move up and down while maintaining a predetermined inclination, the swash plate 10 can be easily returned to the state before maintenance.

以上の説明からわかるように本実施形態によれば、水車発電機21が稼働しているときは、空気吸込み渦の発生を抑制でき、且つ水車発電機21のメンテナンス等を行うときは、メンテナンス作業をより効率よく行うことが可能になる。   As can be seen from the above description, according to the present embodiment, when the water turbine generator 21 is operating, the generation of air suction vortices can be suppressed, and when the water turbine generator 21 is maintained, maintenance work is performed. Can be performed more efficiently.

[第5の実施形態]
本発明に係る立軸バルブ型水車発電設備の第5の実施形態について図12および図13を用いて以下に説明する。この実施形態は第4の実施形態(図10、図11)の変形例であって、第4の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。図12は、本実施形態の立軸バルブ型水車発電設備であって、斜板10が終端部82側に配置された状態を示す概略側断面図である。図13は、図12における斜板10が給水口81側に配置された状態を示す概略側断面図である。
[Fifth Embodiment]
A fifth embodiment of the vertical shaft type water turbine power generation facility according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 12 and 13. This embodiment is a modification of the fourth embodiment (FIGS. 10 and 11), and the same or similar parts as those of the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. FIG. 12 is a schematic cross-sectional side view showing a state in which the swash plate 10 is disposed on the terminal end 82 side in the vertical shaft type water turbine power generation facility of the present embodiment. FIG. 13 is a schematic sectional side view showing a state in which the swash plate 10 in FIG. 12 is disposed on the water supply port 81 side.

本実施形態では、水平流路80の壁面に、斜板水平移動装置32が配置されている。この斜板水平移動装置32は、斜板10が所定の傾きを保持したまま、水平流路80が延びる方向に沿って水平に平行移動可能に構成されている。   In the present embodiment, the swash plate horizontal movement device 32 is disposed on the wall surface of the horizontal flow path 80. The swash plate horizontal movement device 32 is configured to be capable of horizontal translation along the direction in which the horizontal flow path 80 extends while the swash plate 10 maintains a predetermined inclination.

図12では、水車発電機21が運転しているときの斜板の位置を示しており、第1の実施形態と同様に、空気吸込み渦の発生を抑制することができる。   FIG. 12 shows the position of the swash plate when the water turbine generator 21 is operating, and the generation of air suction vortices can be suppressed as in the first embodiment.

水車発電機のメンテナンスや交換等の作業をする必要が生じた場合、作業員は、水車発電機21の上方からアクセスする。斜板10が図12の状態で固定されている場合には、この斜板10が水車発電機21へのアクセスの障害になる場合がある。   When it becomes necessary to perform maintenance or replacement of the turbine generator, the worker accesses from above the turbine generator 21. When the swash plate 10 is fixed in the state of FIG. 12, this swash plate 10 may become an obstacle to access to the turbine generator 21.

これに対して、斜板水平移動装置32によって、図13に示すように、斜板10の傾きを保ちながら給水口81に向かって水平に平衡移動することができる。これにより、水車発電機21の上方が開放された状態にすることができる。   On the other hand, the swash plate horizontal movement device 32 can horizontally move toward the water supply port 81 while maintaining the inclination of the swash plate 10 as shown in FIG. Thereby, it can be in the state where the upper part of water turbine generator 21 was opened.

以上の説明からわかるように本実施形態によれば、第4の実施形態と同様に効果を得ることが可能となる。   As can be seen from the above description, according to the present embodiment, it is possible to obtain the same effects as in the fourth embodiment.

[第6の実施形態]
本発明に係る立軸バルブ型水車発電設備の第6の実施形態について図14および図15を用いて以下に説明する。この実施形態は第4の実施形態の変形例であって、第4の実施形態(図10、図11)と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。図14は、本実施形態の立軸バルブ型水車発電設備であって、分割可能な分割斜板14が閉じた状態を示す概略側断面図である。図15は、図14における分割斜板14が開いた状態を示す概略側断面図である。
[Sixth Embodiment]
A sixth embodiment of the vertical shaft type water turbine power generation facility according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 14 and 15. This embodiment is a modification of the fourth embodiment, and the same or similar parts as those in the fourth embodiment (FIGS. 10 and 11) are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. FIG. 14 is a schematic sectional side view showing a state where the split swash plate 14 is closed, which is the vertical shaft type water turbine power generation equipment of the present embodiment. FIG. 15 is a schematic sectional side view showing a state where the divided swash plate 14 in FIG. 14 is opened.

本実施形態では、水平流路80の壁面に、分割斜板回動装置33が配置されている。この分割斜板回動装置33は、水平流路80の両側の壁面それぞれに所定の傾きを保ちながら固定された傾斜回動軸41を有している。   In the present embodiment, the divided swash plate rotating device 33 is disposed on the wall surface of the horizontal flow path 80. This divided swash plate rotating device 33 has inclined rotating shafts 41 fixed to the wall surfaces on both sides of the horizontal flow path 80 while maintaining a predetermined inclination.

さらに、本実施形態では、第1〜第5の実施形態で説明した斜板10に代わって、水平流路80が延びる方向に沿って中央で2つに分割可能な分割斜板14を用いている。分割されていない状態の分割斜板14は、第1の実施形態で用いている斜板10と同様の機能を有している。中央で2つに分割可能な分割斜板14それぞれは、水平流路80の両側の壁面に設けられた傾斜回動軸41の周りを回動可能に構成されている。   Furthermore, in this embodiment, instead of the swash plate 10 described in the first to fifth embodiments, a divided swash plate 14 that can be divided into two at the center along the direction in which the horizontal flow path 80 extends is used. Yes. The division | segmentation swash plate 14 of the state which is not divided | segmented has a function similar to the swash plate 10 used in 1st Embodiment. Each of the divided swash plates 14 that can be divided into two at the center is configured to be rotatable around an inclination rotation shaft 41 provided on the wall surface on both sides of the horizontal flow path 80.

図14では、水車発電機21が運転しているときの斜板の位置を示しており、第1の実施形態と同様に、空気吸込み渦の発生を抑制することができる。このときの分割斜板14は、上記の斜板10と同じ状態を保持している。   FIG. 14 shows the position of the swash plate when the water turbine generator 21 is operating, and the generation of air suction vortices can be suppressed as in the first embodiment. The divided swash plate 14 at this time maintains the same state as the swash plate 10 described above.

水車発電機21のメンテナンスや交換等の作業をする必要が生じた場合、作業員は、水車発電機21の上方からアクセスする。分割斜板14が、図14の状態で固定されている場合には、この分割斜板14が水車発電機21へのアクセスの障害になる場合がある。   When it becomes necessary to perform work such as maintenance or replacement of the turbine generator 21, the worker accesses from above the turbine generator 21. When the divided swash plate 14 is fixed in the state of FIG. 14, the divided swash plate 14 may become an obstacle to access to the turbine generator 21.

これに対して、2つに分割された分割斜板14それぞれが、傾斜回動軸41の周りを回動して、図15に示すように傾斜回動軸41の周りを回動すると、水車発電機21の上方が開放された状態になる。   On the other hand, when each of the two divided swash plates 14 rotates around the tilt rotation shaft 41 and rotates around the tilt rotation shaft 41 as shown in FIG. The upper part of the generator 21 is opened.

以上の説明からわかるように本実施形態によれば、第4の実施形態と同様に効果を得ることが可能となる。   As can be seen from the above description, according to the present embodiment, it is possible to obtain the same effects as in the fourth embodiment.

[第7の実施形態]
本発明に係る立軸バルブ型水車発電設備の第7の実施形態について図16および図17を用いて以下に説明する。この実施形態は第4の実施形態(図10、図11)の変形例であって、第4の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。図16は、本実施形態の立軸バルブ型水車発電設備であって、斜板10が所定の角度を保った状態を示す概略側断面図である。図17は、図16における斜板10の水流を受ける面が鉛直な状態を示す概略側断面図である。
[Seventh Embodiment]
A seventh embodiment of the vertical valve type water turbine power generation facility according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 16 and 17. This embodiment is a modification of the fourth embodiment (FIGS. 10 and 11), and the same or similar parts as those of the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. FIG. 16 is a schematic cross-sectional side view showing a state where the swash plate 10 is maintained at a predetermined angle in the vertical axis valve-type water turbine power generation facility of the present embodiment. FIG. 17 is a schematic sectional side view showing a state in which the surface of the swash plate 10 in FIG. 16 that receives the water flow is vertical.

本実施形態では、開口部71よりも終端部82側の水平流路80の底部に、斜板回動装置35が取り付けられている。この斜板回動装置35は、水平流路80の幅方向に水平に延びて水平流路80の底部に取り付けられた水平回動軸45と、この水平回動軸45周りを回動可能に構成された回動板35aを有する。   In the present embodiment, the swash plate rotating device 35 is attached to the bottom of the horizontal flow path 80 on the terminal end 82 side of the opening 71. The swash plate rotating device 35 extends horizontally in the width direction of the horizontal flow path 80 and is attached to the bottom of the horizontal flow path 80, and can rotate about the horizontal rotation axis 45. The rotating plate 35a is configured.

さらに、斜板10の終端部側端辺10aが、回動板35aの水平回動軸45と遠い方の端辺に平行に取り付けられている。   Further, the end portion side edge 10a of the swash plate 10 is attached in parallel to the side edge farther from the horizontal rotation shaft 45 of the rotation plate 35a.

本実施形態の斜板10は、水平回動軸45周りを回動可能に構成されている。水車発電機21のメンテナンス等を行うときは、斜板10を回動させて、斜板10の面が鉛直になるように固定する。これにより、水車発電機21の上方を開放された状態になる。   The swash plate 10 of the present embodiment is configured to be rotatable around a horizontal rotation shaft 45. When performing maintenance or the like of the water turbine generator 21, the swash plate 10 is rotated and fixed so that the surface of the swash plate 10 is vertical. Thereby, it will be in the state where the upper part of water turbine generator 21 was opened.

以上の説明からわかるように本実施形態によれば、第4の実施形態と同様に効果を得ることが可能となる。   As can be seen from the above description, according to the present embodiment, it is possible to obtain the same effects as in the fourth embodiment.

[第8の実施形態]
本発明に係る立軸バルブ型水車発電設備の第8の実施形態について図18および図19を用いて以下に説明する。この実施形態は第2の実施形態(図3、図4)の変形例であって、第2の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。図18は、本実施形態の立軸バルブ型水車発電設備を示す概略平面図である。図19は、図18の概略側断面図である。
[Eighth Embodiment]
An eighth embodiment of an upright valve type turbine power generation facility according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 18 and 19. This embodiment is a modification of the second embodiment (FIGS. 3 and 4), and the same or similar parts as those of the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. FIG. 18 is a schematic plan view showing the vertical shaft valve-type turbine power generation facility of the present embodiment. FIG. 19 is a schematic sectional side view of FIG.

本実施形態では、2つの小斜板、すなわち第1小斜板12a、第2小斜板12bを有する。これらの小斜板12a、12bは、水平流路80の両側の壁面それぞれに1つずつ取り付けられている。   In the present embodiment, there are two small swash plates, that is, a first small swash plate 12a and a second small swash plate 12b. Each of these small swash plates 12 a and 12 b is attached to each of the wall surfaces on both sides of the horizontal flow path 80.

これら第1および第2小斜板12a、12bそれぞれの水平流路幅方向をb1して、水平流路80の給水口81側の幅をB、開口部直径をD0とすると、第1および第2小斜板12a、12bは、上記b1が式(7)を満たすように構成されている。   When the horizontal flow path width direction of each of the first and second small swash plates 12a and 12b is b1, the width of the horizontal flow path 80 on the water supply port 81 side is B, and the opening diameter is D0, the first and first The two small swash plates 12a and 12b are configured such that b1 satisfies the equation (7).

b1≦(B―D0)/2 …(7)
すなわち、開口部71の上方の自由水面20は、大気開放された状態になっている。
b1 ≦ (B−D0) / 2 (7)
That is, the free water surface 20 above the opening 71 is open to the atmosphere.

また、これらの第1および第2小斜板12a、12bそれぞれは、第2の実施形態と同様に、角度α、水没深さh、水平方向距離ΔXが定められている。   In addition, each of the first and second small swash plates 12a and 12b has an angle α, a submerged depth h, and a horizontal distance ΔX, as in the second embodiment.

本実施形態によれば、第2の実施形態と同様の効果を得ることが可能であるとともに、開口部71の上方には障害物がなく開放されているため、水車発電機21のメンテナンス等を行うときは、水車発電機21の上方からのアクセスが容易になる。   According to the present embodiment, it is possible to obtain the same effect as that of the second embodiment, and since there is no obstacle above the opening 71, maintenance of the turbine generator 21 is performed. When performing, access from above the turbine generator 21 is facilitated.

[第9の実施形態]
本発明に係る立軸バルブ型水車発電設備の第9の実施形態について図20および図21を用いて以下に説明する。この実施形態は第8の実施形態の変形例であって、第8の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。図20は、本実施形態の立軸バルブ型水車発電設備を示す概略平面図である。図21は、図20の概略側断面図である。
[Ninth Embodiment]
A ninth embodiment of the vertical shaft type water turbine power generation facility according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 20 and 21. FIG. This embodiment is a modification of the eighth embodiment, and the same or similar parts as those of the eighth embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. FIG. 20 is a schematic plan view showing an upright valve type water turbine power generation facility of the present embodiment. 21 is a schematic sectional side view of FIG.

本実施形態では、開口部71の上方の水平流路80の両側の壁面それぞれには、終端部82側が下がるように、且つ自由水面20に対して所定の傾きを有しながら水流を受ける傾斜面13が形成されている。   In the present embodiment, each of the wall surfaces on both sides of the horizontal flow path 80 above the opening 71 is an inclined surface that receives a water flow while having a predetermined inclination with respect to the free water surface 20 so that the end portion 82 side is lowered. 13 is formed.

開口部71よりも給水口81側の水平流路80の幅をB、開口部71よりも終端部82側の水平流路80の幅をCとして、各傾斜面13の水平流路幅方向をb2とすると、傾斜面13は、上記b2が式(8)を満たすように構成される。   The width of the horizontal flow path 80 on the water supply port 81 side from the opening 71 is defined as B, and the width of the horizontal flow path 80 on the terminal end 82 side from the opening 71 is defined as C. Assuming b2, the inclined surface 13 is configured such that b2 satisfies the formula (8).

b2=(B−C)/2 …(8)
また、各傾斜面13と自由水面20とのなす角度αは、第2の実施形態と同様に、式(1)を満たすように形成されている。
b2 = (BC) / 2 (8)
Further, the angle α formed by each inclined surface 13 and the free water surface 20 is formed so as to satisfy the expression (1), as in the second embodiment.

また、第8の実施形態と同様に、各傾斜面13と自由水面20とが交わってなる交線を水平幅方向交線10cとして、開口部71の中心と水平幅方向交線10cとの水平方向距離をΔXとすると、ΔX/D0は、式(3)を満たすように構成されている。   Similarly to the eighth embodiment, an intersection line between each inclined surface 13 and the free water surface 20 is defined as a horizontal width direction intersection line 10c, and the horizontal of the center of the opening 71 and the horizontal width direction intersection line 10c. When the directional distance is ΔX, ΔX / D0 is configured to satisfy Expression (3).

本実施形態によれば、第8の実施形態と同様の効果を得ることが可能であるとともに、流路が固定されているため耐久性を向上させることができる。   According to the present embodiment, it is possible to obtain the same effect as that of the eighth embodiment, and it is possible to improve durability because the flow path is fixed.

[第10の実施形態]
本発明に係る立軸バルブ型水車発電設備の第10の実施形態について図22および図23を用いて以下に説明する。この実施形態は第1の実施形態の変形例であって、第1の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。図22は、本実施形態の立軸バルブ型水車発電設備を示す概略平面図である。図23は、図22の概略側断面図である。
[Tenth embodiment]
A tenth embodiment of a vertical shaft type water turbine power generation facility according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 22 and 23. This embodiment is a modification of the first embodiment, and the same or similar parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. FIG. 22 is a schematic plan view showing the vertical shaft type water turbine power generation facility of the present embodiment. FIG. 23 is a schematic sectional side view of FIG.

本実施形態では、水平流路80底部から上方に延びた平板状の3つの第1隔壁27a、第2隔壁27b、および第3隔壁27cが、開口部71の中心よりも終端部82側に配列されている。   In the present embodiment, three flat first partition walls 27 a, second partition walls 27 b, and third partition walls 27 c extending upward from the bottom of the horizontal flow path 80 are arranged closer to the end portion 82 side than the center of the opening 71. Has been.

水平流路80の一方の壁面に第1隔壁27aが取り付けられて、もう一方の壁面に第3隔壁27cが取り付けられている。第2隔壁27bは、第1隔壁27aと第3隔壁27cとを連結するように配置されている。すなわち、3枚の隔壁27a、27b、27cによって、開口部71の終端部82側の外側半周を囲うように配置されて、且つ水平流路80を開口部71が形成された側と終端部82側とを隔てるように構成されている。   The first partition wall 27a is attached to one wall surface of the horizontal flow path 80, and the third partition wall 27c is attached to the other wall surface. The second partition wall 27b is disposed so as to connect the first partition wall 27a and the third partition wall 27c. That is, the three partition walls 27a, 27b, and 27c are disposed so as to surround the outer half circumference of the opening portion 71 on the end portion 82 side, and the horizontal flow path 80 is formed on the side where the opening portion 71 is formed and the end portion 82. It is comprised so that the side may be separated.

さらに、第1隔壁27aと第2隔壁27bとの連結部と、終端部82とを連結するように、第4隔壁27dが設けられている。同様に、第3隔壁27cと第2隔壁27bとの連結部と、終端部82とを連結するように、第5隔壁27eが設けられている。   Further, a fourth partition wall 27d is provided so as to connect the connecting portion between the first partition wall 27a and the second partition wall 27b and the terminal portion 82. Similarly, the fifth partition wall 27e is provided so as to connect the connecting portion between the third partition wall 27c and the second partition wall 27b and the terminal portion 82.

これらの隔壁27a、27b、27c、27d、27eは、水流に対して所定の抵抗力を作用させながら水が流通可能に構成されて、例えば、例えばパンチングメタルや穴あきコンクリート等の多孔質部材により形成されている。   These partition walls 27a, 27b, 27c, 27d, and 27e are configured to allow water to flow while applying a predetermined resistance force to the water flow. For example, the partition walls 27a, 27b, 27c, 27d, and 27e are made of a porous member such as punching metal or perforated concrete. Is formed.

水車発電機21を運転するときに、水平流路80を給水口81から終端部82に向かって流れる水の一部は、終端部82に向かって開口部71の上方を通り過ぎる。   When the water turbine generator 21 is operated, a part of the water flowing in the horizontal flow path 80 from the water supply port 81 toward the end portion 82 passes above the opening portion 71 toward the end portion 82.

終端部82付近の水は、第1隔壁27a、第2隔壁27b、および第3隔壁27cを流通することによって、流速が小さくなり整流される。   The water in the vicinity of the end portion 82 flows through the first partition wall 27a, the second partition wall 27b, and the third partition wall 27c, thereby reducing the flow velocity and rectifying.

流速が小さくなり整流された状態で、終端部82に達するため、循環流の発生を抑制することができる。このとき、終端部82近傍の水は、第4および第5隔壁27d、27eを流通するため、より整流効果をより高めることができる。   Since it reaches the end portion 82 in a state where the flow velocity is reduced and rectified, the generation of a circulating flow can be suppressed. At this time, since the water in the vicinity of the terminal end portion 82 flows through the fourth and fifth partition walls 27d and 27e, the rectification effect can be further enhanced.

第1〜第3隔壁27a、27b、27cよりも終端部82側の水面は、安定しているため、終端部82付近での渦の発生が抑制される。このため、空気吸込み渦の発生が抑制可能になるため、水車発電機21を安定して運転することができる。したがって、エネルギ損失を抑制し効率的に水車発電機を運転することが可能になる。   Since the water surface closer to the end portion 82 than the first to third partition walls 27a, 27b, and 27c is stable, the generation of vortices near the end portion 82 is suppressed. For this reason, since generation | occurrence | production of an air suction vortex can be suppressed, the water turbine generator 21 can be drive | operated stably. Accordingly, it is possible to efficiently operate the water turbine generator while suppressing energy loss.

[第11の実施形態]
本発明に係る立軸バルブ型水車発電設備の第11の実施形態について図24および図25を用いて以下に説明する。この実施形態は第10の実施形態の変形例であって、第10の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。図24は、本実施形態の立軸バルブ型水車発電設備を示す概略平面図である。図25は、図24の概略側断面図である。
[Eleventh embodiment]
An eleventh embodiment of the vertical valve type water turbine power generation facility according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 24 and 25. This embodiment is a modification of the tenth embodiment, and the same reference numerals are given to the same or similar parts as those of the tenth embodiment, and the duplicate description is omitted. FIG. 24 is a schematic plan view showing an upright valve type water turbine power generation facility of the present embodiment. 25 is a schematic sectional side view of FIG.

本実施形態では、2つの隅隔壁、すなわち第1隅隔壁28a、第2隅隔壁28bを有する。これらの第1および第2隅隔壁28a、28bそれぞれは、開口部71よりも終端部82側で、水平流路80の両側の壁面それぞれと終端部82とで形成された2つの隅部83それぞれを、水平方向から覆うように配置されている。これらの第1および第2隅隔壁28a、28bの材質等は、第10の実施形態で説明した第1〜第5隔壁27a〜27eと同様である。   In the present embodiment, there are two corner partition walls, that is, a first corner partition wall 28a and a second corner partition wall 28b. Each of the first and second corner partition walls 28a, 28b is closer to the end portion 82 than the opening 71, and each of the two corner portions 83 formed by the wall surfaces on both sides of the horizontal flow path 80 and the end portion 82, respectively. Is arranged so as to cover from the horizontal direction. The materials and the like of the first and second corner partition walls 28a and 28b are the same as those of the first to fifth partition walls 27a to 27e described in the tenth embodiment.

水車発電機21を運転するときに、水平流路80を給水口81から終端部82に向かって流れる水の一部は、開口部71の上方を通り過ぎて終端部82に向かう。終端部82に到達した水は、左右に分かれて第1隅隔壁28aおよび第2隅隔壁28bを流通することによって、流速が小さくなり整流される。このため、循環流の発生を抑制することができる。   When the water turbine generator 21 is operated, a part of the water flowing in the horizontal flow path 80 from the water supply port 81 toward the end portion 82 passes over the opening portion 71 toward the end portion 82. The water that has reached the end portion 82 is divided into left and right parts and flows through the first corner partition walls 28a and the second corner partition walls 28b, thereby reducing the flow velocity and rectifying. For this reason, generation | occurrence | production of a circulation flow can be suppressed.

終端部82側の水面が安定しているため、第10の実施形態と同様に、終端部82付近での渦の発生が抑制される。このため、空気吸込み渦の発生が抑制可能となり、水車発電機21を安定して運転することができる。したがって、エネルギ損失を抑制し効率的に水車発電機を運転すること可能になる。   Since the water surface on the end portion 82 side is stable, the generation of vortices in the vicinity of the end portion 82 is suppressed as in the tenth embodiment. For this reason, generation | occurrence | production of an air suction vortex can be suppressed and the water turbine generator 21 can be operated stably. Accordingly, it is possible to efficiently operate the turbine generator while suppressing energy loss.

[その他の実施形態]
上記実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
[Other Embodiments]
The description of the above embodiment is an example for explaining the present invention, and does not limit the invention described in the claims. Moreover, each part structure of this invention is not restricted to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible within the technical scope as described in a claim.

例えば、第3の実施形態の格子斜板11を第2の実施形態に用いてもよい。また、第4〜第7の実施形態の特徴と、第2の実施形態の特徴を組み合わせてもよい。   For example, the lattice swash plate 11 of the third embodiment may be used in the second embodiment. Further, the features of the fourth to seventh embodiments may be combined with the features of the second embodiment.

さらに、第10および第11の実施形態の特徴に第1の実施形態の特徴を組み合わせることも可能である。   Further, the features of the first embodiment can be combined with the features of the tenth and eleventh embodiments.

本発明に係る立軸バルブ型水車発電設備の第1の実施形態を示す概略平面図である。1 is a schematic plan view showing a first embodiment of a vertical shaft type water turbine power generation facility according to the present invention. 図1の概略側断面図である。It is a schematic sectional side view of FIG. 本発明に係る立軸バルブ型水車発電設備の第2の実施形態を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows 2nd Embodiment of the vertical axis | shaft valve-type water turbine power generation equipment which concerns on this invention. 図3の概略側断面図である。FIG. 4 is a schematic sectional side view of FIG. 3. 図4の斜板と自由水面とのなす角度αを定めるに模型実験を行って、角度αに対する渦発生回数の関係を検討した結果を示したグラフである。FIG. 5 is a graph showing the result of a model experiment conducted to determine the angle α formed between the swash plate and the free water surface in FIG. 図4の斜板の終端部側端辺の水没深さhを定めるために模型実験を行って、水没深さhと開口部直径D0との比に対する渦発生回数の関係を検討した結果を示したグラフである。FIG. 4 shows the result of examining the relationship between the number of vortex generations with respect to the ratio of the submergence depth h and the opening diameter D0 by conducting a model experiment in order to determine the submergence depth h at the end of the swash plate in FIG. It is a graph. 図4の開口部と斜板との相対位置を定めるために模型実験を行って、水平方向距離ΔXと開口部直径D0との比に対する渦発生回数を検討した結果を示したグラフである。FIG. 5 is a graph showing the results of examining the number of vortex generations with respect to the ratio between the horizontal distance ΔX and the opening diameter D0 by conducting a model experiment to determine the relative position between the opening and the swash plate of FIG. 4. 本発明に係る立軸バルブ型水車発電設備の第3の実施形態を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows 3rd Embodiment of the vertical axis | shaft valve type water turbine power generation equipment which concerns on this invention. 図8の概略側断面図である。It is a schematic sectional side view of FIG. 本発明に係る立軸バルブ型水車発電設備の第4の実施形態であって、斜板が下方に移動した状態を示す概略側断面図である。FIG. 6 is a schematic side sectional view showing a state in which the swash plate is moved downward, according to a fourth embodiment of the vertical shaft type water turbine power generation facility according to the present invention. 図10の実施形態で、斜板が上方に移動した状態を示す概略側断面図である。FIG. 11 is a schematic sectional side view showing a state in which the swash plate has moved upward in the embodiment of FIG. 10. 本発明に係る立軸バルブ型水車発電設備の第5の実施形態であって、斜板が終端部側に移動した状態を示す概略側断面図である。FIG. 10 is a schematic side sectional view showing a state in which the swash plate has moved to the terminal end side according to the fifth embodiment of the vertical shaft type water turbine power generation facility according to the present invention. 図12の実施形態で、斜板が給水口側に移動した状態を示す概略側断面図である。It is a schematic sectional side view which shows the state which the swash plate moved to the water supply port side in embodiment of FIG. 本発明に係る立軸バルブ型水車発電設備の第6の実施形態であって、分割可能な分割斜板が閉じた状態を示す概略側断面図である。FIG. 9 is a schematic sectional side view showing a state in which a split swash plate is closed, which is a sixth embodiment of the vertical shaft type water turbine power generation facility according to the present invention. 図14の実施形態で、分割斜板が開いた状態を示す概略側断面図である。FIG. 15 is a schematic sectional side view showing a state in which the divided swash plate is opened in the embodiment of FIG. 14. 本発明に係る立軸バルブ型水車発電設備の第7の実施形態であって、斜板が所定の角度を保った状態を示す概略側断面図である。FIG. 10 is a schematic sectional side view illustrating a state in which the swash plate is maintained at a predetermined angle, according to a seventh embodiment of the vertical shaft type water turbine power generation facility according to the present invention. 図16の実施形態で、斜板の水流を受ける面が垂直な状態を示す概略側断面図である。It is a schematic sectional side view which shows the state where the surface which receives the water flow of a swash plate is perpendicular | vertical in embodiment of FIG. 本発明に係る立軸バルブ型水車発電設備の第8の実施形態を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows 8th Embodiment of the vertical axis | shaft valve-type water turbine power generation equipment which concerns on this invention. 図18の概略側断面図である。It is a schematic sectional side view of FIG. 本発明に係る立軸バルブ型水車発電設備の第9の実施形態を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows 9th Embodiment of the vertical axis | shaft valve-type water turbine power generation equipment which concerns on this invention. 図20の概略側断面図である。It is a schematic sectional side view of FIG. 本発明に係る立軸バルブ型水車発電設備の第10の実施形態を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows 10th Embodiment of the vertical axis | shaft valve type water turbine power generation equipment which concerns on this invention. 図22の概略側断面図である。It is a schematic sectional side view of FIG. 本発明に係る立軸バルブ型水車発電設備の第11の実施形態を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows 11th Embodiment of the vertical axis | shaft valve-type water turbine power generation equipment which concerns on this invention. 図24の概略側断面図である。It is a schematic sectional side view of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…バルブ、2…発電機、3…主軸、4…ランナ、5…ガイドベーン、6…ステー、
10…斜板、10a…終端部側端辺、10b…給水口側端辺、10c…水平幅方向交線、
11…格子斜板、11a…格子板、12a…第1小斜板、12b…第2小斜板、13…傾斜面、14…分割斜板、20…自由水面、21…水車発電機、27a…第1隔壁、27b…第2隔壁、27c…第3隔壁、27d…第4隔壁、27e…第5隔壁、28a…第1隅隔壁、28b…第2隅隔壁、31…斜板上下移動装置、32…斜板水平移動装置、33…分割斜板回動装置、35…斜板回動装置、35a…回動板、41…傾斜回動軸、45…水平回動軸、70…縦方向流路、71…開口部、80…水平流路、81…給水口、82…終端部、83…隅部
1 ... Valve, 2 ... Generator, 3 ... Main shaft, 4 ... Runner, 5 ... Guide vane, 6 ... Stay,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Swash plate, 10a ... Terminal part side edge, 10b ... Water supply port side edge, 10c ... Horizontal width direction crossing line,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Lattice swash plate, 11a ... Lattice plate, 12a ... First small swash plate, 12b ... Second small swash plate, 13 ... Inclined surface, 14 ... Divided swash plate, 20 ... Free water surface, 21 ... Water turbine generator, 27a ... 1st partition, 27b ... 2nd partition, 27c ... 3rd partition, 27d ... 4th partition, 27e ... 5th partition, 28a ... 1st corner partition, 28b ... 2nd corner partition, 31 ... Swash plate vertical movement device 32 ... Swash plate horizontal movement device, 33 ... Split swash plate rotation device, 35 ... Swash plate rotation device, 35a ... Rotation plate, 41 ... Inclination rotation shaft, 45 ... Horizontal rotation shaft, 70 ... Vertical direction Flow path, 71 ... Opening part, 80 ... Horizontal flow path, 81 ... Water supply port, 82 ... Terminal part, 83 ... Corner

Claims (13)

回転軸が鉛直方向を向くように配置された水車と、
前記水車に接続されてその水車によって駆動される発電機と、
自由水面が形成されて給水口から終端部近くの前記水車の上方に向かってほぼ水平に水が流れるように形成された水平流路と、
前記水平流路の底部の前記終端部寄りに形成された開口部から前記発電機に向かって下向きに延びて、前記水平流路を流通した水が前記水車に向かって下向きに流れるように形成された縦方向流路と、
前記開口部の上方の前記自由水面近傍に配置されて、前記終端部側が下がるように前記自由水面に対して所定の傾きを保ち、前記終端部側が前記自由水面下にあるように配置された斜板と、
を有することを特徴とする立軸バルブ型水車発電設備。
A water turbine arranged such that the rotation axis faces the vertical direction;
A generator connected to and driven by the water wheel;
A horizontal flow path formed such that a free water surface is formed and water flows substantially horizontally from the water supply port toward the upper part of the water wheel near the terminal end,
From the opening formed near the terminal end of the bottom of the horizontal flow path, it extends downward toward the generator, and is formed such that water flowing through the horizontal flow path flows downward toward the water turbine. A longitudinal flow path,
The slant is disposed near the free water surface above the opening, maintains a predetermined inclination with respect to the free water surface so that the terminal end side is lowered, and is disposed so that the terminal end side is below the free water surface. The board,
A vertical shaft type water turbine power generation facility characterized by comprising:
前記斜板が前記所定の傾きを保持したまま、前記所定の傾きに沿って上下方向に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項1に記載の立軸バルブ型水車発電設備。   The vertical shaft type water turbine power generation facility according to claim 1, wherein the swash plate is configured to be movable in the vertical direction along the predetermined inclination while maintaining the predetermined inclination. 前記斜板が前記所定の傾きを保持したまま、前記水平流路が延びる方向に水平移動可動に構成されていることを特徴とする請求項1に記載の立軸バルブ型水車発電設備。   2. The vertical shaft valve-type water turbine power generation equipment according to claim 1, wherein the swash plate is configured to be horizontally movable in a direction in which the horizontal flow path extends while maintaining the predetermined inclination. 3. 前記水平流路の壁面それぞれに前記所定の傾きを保つように配置された傾斜回動軸を有し、
前記斜板は、前記水平流路が延びる方向に沿って2つに分割可能に形成されて、2つに分割された前記斜板それぞれは、前記各傾斜回動軸の周りを回動可能に構成されていることを特徴とする請求項1に記載の立軸バルブ型水車発電設備。
An inclined rotation axis arranged to maintain the predetermined inclination on each wall surface of the horizontal flow path;
The swash plate is formed so as to be divided into two along the direction in which the horizontal flow path extends, and each of the swash plates divided into two can turn around the respective tilt rotation shafts. It is comprised, The vertical axis | shaft valve-type water turbine power generation equipment of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
前記開口部よりも前記終端部側の前記水平流路の底部に配置されて、前記水平流路の幅方向に水平に延びた水平回動軸を有し、
前記斜板は、前記水平回動軸周りに回動可能に構成されていることを特徴とする請求項1に記載の立軸バルブ型水車発電設備。
A horizontal rotation shaft disposed at the bottom of the horizontal flow path on the terminal end side of the opening and extending horizontally in the width direction of the horizontal flow path;
The vertical shaft valve-type water turbine power generation facility according to claim 1, wherein the swash plate is configured to be rotatable around the horizontal rotation axis.
回転軸が鉛直方向を向くように配置された水車と、
前記水車に接続されてその水車によって駆動される発電機と、
自由水面が形成されて給水口から終端部近くの前記水車の上方に向かってほぼ一定の幅でほぼ水平に水が流れるように形成された水平流路と、
前記水平流路の底部の前記終端部寄りに形成された開口部から前記発電機に向かって下向きに延びて、前記水平流路を流通した水が前記水車に向かって下向きに流れるように形成された縦方向流路と、
それぞれが前記開口部の上方で前記水平流路の両側の壁面それぞれに取り付けられて前記終端部側が前記自由水面下にあるように且つ前記終端部側が下がるように前記自由水面に対して所定の傾きを保つように配置されて、前記開口部の上方が開放されるように構成された斜板と、
を有することを特徴とする立軸バルブ型水車発電設備。
A water turbine arranged such that the rotation axis faces the vertical direction;
A generator connected to and driven by the water wheel;
A horizontal flow path formed such that a free water surface is formed and water flows substantially horizontally with a substantially constant width from the water supply port toward the upper part of the water wheel near the terminal end;
From the opening formed near the terminal end of the bottom of the horizontal flow path, it extends downward toward the generator, and is formed such that water flowing through the horizontal flow path flows downward toward the water turbine. A longitudinal flow path,
A predetermined inclination with respect to the free water surface so that the end portion side is below the free water surface and the end portion side is lowered so that each is attached to the respective wall surfaces on both sides of the horizontal flow path above the opening. A swash plate that is arranged so as to maintain an upper portion of the opening,
A vertical shaft type water turbine power generation facility characterized by comprising:
前記所定の傾きは、30度以上で60度以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の立軸バルブ型水車発電設備。   The vertical axis water turbine power generation facility according to any one of claims 1 to 6, wherein the predetermined inclination is not less than 30 degrees and not more than 60 degrees. 前記開口部は円形であって、その開口部の直径をD0として、前記斜板の前記終端部側の端部から前記自由水面までの水位をhとして、前記水平流路の水位が最低水位であるときに、
h/D0≧0.15を満たすように構成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の立軸バルブ型水車発電設備。
The opening is circular, the diameter of the opening is D0, the water level from the end of the swash plate to the free water surface is h, and the water level in the horizontal channel is the lowest water level. When
8. The vertical shaft valve-type water turbine power generation facility according to any one of claims 1 to 7, wherein h / D0 ≧ 0.15 is satisfied.
前記開口部は円形であって、その開口部の直径をD0として、
前記斜板と前記自由水面とが交わってなる水平方向交線と、前記開口部の中心との水平方向距離をΔXとしたときに、
ΔX/D0は、
前記水平方向交線が前記開口部の中心よりも前記給水口側のときは、0より大きくて且つ0.3以下となり、
前記水平方向交線が前記開口部の中心よりも前記終端部側のときは、0より大きくて且つ0.2以下となるように構成されていること、
を特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載の立軸バルブ型水車発電設備。
The opening is circular, and the diameter of the opening is D0,
When the horizontal distance between the swash plate and the horizontal intersecting line formed by the free water surface and the center of the opening is ΔX,
ΔX / D0 is
When the horizontal crossing line is closer to the water supply port than the center of the opening, it is greater than 0 and less than or equal to 0.3.
When the horizontal crossing line is closer to the terminal end side than the center of the opening, it is configured to be larger than 0 and equal to or less than 0.2.
The vertical shaft valve-type water turbine power generation facility according to any one of claims 1 to 8, characterized in that:
前記斜板は、面内に格子が形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載の立軸バルブ型水車発電設備。   The vertical shaft valve-type water turbine power generation facility according to any one of claims 1 to 9, wherein the swash plate has a lattice formed in a plane. 回転軸が鉛直方向を向くように配置された水車と、
前記水車に接続されてその水車によって駆動される発電機と、
自由水面が形成されて給水口から終端部近くの前記水車の上方に向かってほぼ水平に水が流れるように形成されて、前記給水口から前記開口部の前記給水口側端部までほぼ一定の幅になるように形成された水平流路と、
前記水平流路の底部の前記終端部寄りに形成された円形の開口部から前記発電機に向かって下向きに延びて、前記水平流路を流通した水が前記水車に向かって下向きに流れるように形成された縦方向流路と、
を有し、
前記開口部の上方の前記水平流路の両側の壁面それぞれには、前記終端部側が下がるように且つ前記自由水面に対して所定の傾きを有し前記開口部の上方が開放されるように構成された傾斜面が形成されていること、
を特徴とする立軸バルブ型水車発電設備。
A water turbine arranged such that the rotation axis faces the vertical direction;
A generator connected to and driven by the water wheel;
A free water surface is formed so that water flows substantially horizontally from the water supply port toward the upper part of the water wheel near the terminal end, and is substantially constant from the water supply port to the water supply port side end of the opening. A horizontal channel formed to have a width;
Extending downward from the circular opening formed near the end portion of the bottom of the horizontal flow path toward the generator, so that water flowing through the horizontal flow path flows downward toward the water turbine. A formed longitudinal flow path;
Have
Each wall surface on both sides of the horizontal flow path above the opening is configured such that the end portion side is lowered and has a predetermined inclination with respect to the free water surface, and the upper portion of the opening is opened. An inclined surface is formed,
Vertical shaft type water turbine power generation equipment characterized by
回転軸が鉛直方向を向くように配置された水車と、
前記水車に接続されてその水車によって駆動される発電機と、
自由水面が形成されて給水口から終端部近くの前記水車の上方に向かってほぼ水平に水が流れるように形成された水平流路と、
前記水平流路の底部の前記終端部寄りに形成された開口部から前記発電機に向かって下向きに延びて、前記水平流路を流通した水が前記水車に向かって下向きに流れるように形成された縦方向流路と、
前記水平流路底部から上方に延びて、前記開口部よりも前記終端部側で、前記水平流路の両側の壁面それぞれと前記終端部とからなる隅部それぞれを水平方向から覆うように配置された多孔質部材の隔壁と、
を有することを特徴とする立軸バルブ型水車発電設備。
A water turbine arranged such that the rotation axis faces the vertical direction;
A generator connected to and driven by the water wheel;
A horizontal flow path formed such that a free water surface is formed and water flows substantially horizontally from the water supply port toward the upper part of the water wheel near the terminal end,
From the opening formed near the terminal end of the bottom of the horizontal flow path, it extends downward toward the generator, and is formed such that water flowing through the horizontal flow path flows downward toward the water turbine. A longitudinal flow path,
It extends upward from the bottom of the horizontal flow path and is disposed so as to cover each of the corners formed by the wall surfaces on both sides of the horizontal flow path and the terminal end from the horizontal direction on the terminal end side of the opening. Porous partition walls,
A vertical shaft type water turbine power generation facility characterized by comprising:
前記隔壁は、前記開口部よりも前記終端部側に配置されて、前記水平流路を前記開口部が配置された側と前記終端部側とを隔てるように構成されていることを特徴とする請求項12に記載の立軸バルブ型水車発電設備。   The partition is arranged on the terminal end side with respect to the opening, and is configured to separate the horizontal flow path from the side on which the opening is arranged and the terminal end side. The vertical shaft type water turbine power generation facility according to claim 12.
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