JP2014098364A

JP2014098364A - 貫流水車

Info

Publication number: JP2014098364A
Application number: JP2012251440A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Tanigawa; 延生谷川
Original assignee: Fujix Corp
Current assignee: Fujix Corp
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2012-11-15
Publication date: 2014-05-29

Abstract

【課題】貫流水車の導水路の外側壁とランナとの間に硬質や多量の異物が詰まっても、これらの異物を簡単に除去できるようにすることである。
【解決手段】導水路３１の外側壁３４がランナ２３の外周側に接近する部位に、導水路３１を開放するように外側へ回動可能な扉部３５を設けることにより、外側壁３４とランナ２３との間に硬質や多量の異物が詰まっても、これらの異物を扉部３５から導水路３１の外側へ排出して、簡単に除去できるようにした。
【選択図】図４

Description

本発明は、導水路に導入される流水をランナに貫流させて水車を回転させる貫流水車に関する。

貫流水車は、周方向に複数のランナブレードを配したランナに、導水路へ導入される流水を貫流させて水車を回転させることにより、流水エネルギを回収して回転エネルギに変換するものであり、小規模の水力発電用等に用いられている。貫流水車の導水路は、上流側からランナの回転中心側へ向かって延びる内側壁と、ランナの外周側に接近するように延びる外側壁とで流路が規制される。ランナに貫流する水の流速を速めるために、内側壁と外側壁間の間隔を、上流側の入り口からランナに向けて狭くするように形成することもある。

この貫流水車には、ランナの回転軸を水平方向に向けた水平軸型のもの（例えば、特許文献１参照）と、ランナの回転軸を垂直方向に向けた垂直軸型のもの（例えば、特許文献２参照）とがある。垂直軸型のものは、小落差の河川や既設の水路等に簡単に設置できるとともに、垂直軸の周りに回転するランナの下端を水底に接近させて、流水の水位が低い場合でも流水エネルギを回収できる利点がある。

実開平２−１１０２６５号公報特開２０１１−１１７３１４号公報

上述した貫流水車は、導水路に導入される流水に混入するゴミ等の異物が、導水路の外側壁とランナとの間に詰まることがある。このような異物が、比較的軟質なアルミニウム缶やペットボトル等である場合は、ランナの回転によって軟質の異物が変形し、導水路の下流側へ排出されるが、硬質のスチール缶や岩石等である場合は、硬質の異物が外側壁とランナとの間に噛み込まれて、ランナが回転不能となることがある。また、渇水状態で水車が回転していないときに多量の異物が外側壁とランナとの間に詰まったときも、ランナが回転不能となることがある。

このようにランナが回転不能となった場合は、外側壁とランナの間の異物を手作業で除去する必要があった。この異物の除去作業は、狭い隙間に手や除去具を挿入する必要があるため、非常に手間がかかるのみでなく、異物が除去されるとランナがすぐに回転し始めるので、危険も伴う。

なお、貫流水車の取水口等には、異物を除去するためのスクリーンが設けられることが多いが、スクリーンのメッシュを細かくすると流水への抵抗が大きくなるので、通常スクリーンのメッシュは粗いものとされ、ジュース等の空缶やペットボトル程度の大きさの異物は通過することが多いのが実情である。

そこで、本発明の課題は、貫流水車の導水路の外側壁とランナとの間に硬質や多量の異物が詰まっても、これらの異物を簡単に除去できるようにすることである。

上記の課題を解決するために、本発明は、周方向に複数のランナブレードが配され、回転軸の回りに回転自在に支持されたランナと、上流側から前記ランナの回転中心側へ向かって延びる内側壁と、前記ランナの外周側に接近するように延びる外側壁とで流路が規制される導水路とを備え、前記導水路の上流側から導入される流水を前記ランナに貫流させて水車を回転させる貫流水車において、前記外側壁が前記ランナの外周側に接近する部位に、前記導水路を外側へ開放可能な扉部を設けた構成を採用した。

すなわち、外側壁がランナの外周側に接近する部位に、導水路を外側へ開放可能な扉部を設けることにより、導水路の外側壁とランナとの間に硬質や多量の異物が詰まっても、これらの異物を扉部から導水路の外側へ排出して、簡単に除去できるようにした。

前記扉部を前記導水路の外側へ回動可能なものとすることにより、外側壁とランナとの間に詰まる異物の押圧力によって、扉部を操作することなく自然に開放することができる。

前記扉部を前記導水路の上流側を支点として下流側が外側へ回動するものとすることにより、詰まった異物をスムーズに導水路の外側へ排出することができる。

前記扉部を閉じ側へ回動付勢する付勢手段を設けることにより、詰まった異物が排出された後に、扉部を操作することなく自然に閉じることができる。

前記ランナを垂直な回転軸の回りに回転するものとすることにより、貫流水車を小落差の河川や既設の水路等に簡単に設置できるとともに、流水の水位が低い場合でもランナを回転させて流水エネルギを回収することができる。

前記ランナを片持ち支持することにより、ランナの回転中心に通される軸部材を不要としてランナブレードの内周側を空間とすることができ、ランナに貫流する水の流れを妨げることなく、流水エネルギを有効に回収することができる。また、この貫流水車は、外側壁とランナとの間に詰まる異物を扉部から逃がすことができるので、ランナを片持ち支持としても軸振れが生じる恐れはない。

本発明に係る貫流水車は、導水路の外側壁がランナの外周側に接近する部位に、導水路を外側へ開放可能な扉部を設けたので、導水路の外側壁とランナとの間に詰まる硬質や多量の異物が詰まっても、これらの異物を扉部から導水路の外側へ排出して、簡単に除去することができる。

貫流水車の実施形態を示す縦断面図図１のII−II線に沿った断面図図１のIII−III線に沿った一部省略断面図図３の仕切り板とランナの上側の端板を除いた状態のIV−IV線に沿った断面図

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この貫流水車は小規模の水力発電用に用いられるものであり、図１に示すように、河川や既設の水路等に設置されるケーシング１の中に、発電機１１と水車２１がそれぞれの回転軸１２、２２を垂直方向に向けて配設され、各回転軸１２、２２に取り付けられたプーリ１３ａ、１３ｂに巻き掛けられた伝動ベルト１４によって、水車２１の回転が発電機１１に伝達される。発電機１１と水車２１の回転軸２２の部分は、ケーシング１を上下に仕切る仕切り板２の上側に収納され、仕切り板２の下側に、水車２１のランナ２３と、ランナ２３に流水を導く導水路３１が設けられている。

前記発電機１１はケーシング１に固定された箱状のブラケット３に取り付けられている。水車２１の回転軸２２は、ブラケット３の底板３ａに立設された円筒部材４に軸受（図示省略）で回転自在に支持され、仕切り板２とブラケット３の底板３ａを貫通して、ランナ２３を上方から片持ち支持している。

図１および図２に示すように、前記ランナ２３は、周方向に配した複数のランナブレード２４を上下の円形の端板２５ａ、２５ｂで固定したものであり、上側の端板２５ａに回転軸２２が上方から接続されている。したがって、ランナブレード２４の内周側は何もない空間とされるので、ランナ２３に貫流する水の流れを妨げることなく、流水エネルギを有効に回収することができる。各ランナブレード２４は、以下に述べる導水路３１からの流水を受ける側が凹面となるように、水平面内で湾曲している。

前記導水路３１は、上流側の取水口３２からランナ２３の回転中心側へ向かって直線状に延びる内側壁３３と、ランナ２３の外周側に接近するように直線状に延びる外側壁３４とで流路が規制されており、取水口３２からランナ２３に向けて流路の幅が狭くなっている。導水路３１の上側は仕切り板２で規制されている。したがって、取水口３２から導水路３１に導入される流水は増速されてランナ２３に貫流し、水車２１を回転させる。なお、内側壁３３と外側壁３４は、直線状でなく湾曲して延びるものとしてもよい。また、導水路３１の上側を規制する仕切り板２は、取水口３２からランナ２３に向けて下降傾斜させてもよい。

図３および図４に示すように、前記導水路３１の外側壁３４がランナ２３の外周側に接近する部位には、外側壁３４とランナ２３との間に硬質や多量の異物が詰まったときに、図４中に１点鎖線で示すように、これらの押圧力で外側へ回動し、異物を導水路３１の外側へ排出する扉部３５が設けられている。扉部３５は導水路３１の上流側を支点として下流側が外側へ回動する。扉部３５の先端側には、ケーシング１の内側に取り付けられた鉤部材３６に係止され、後述するコイルばね４０の付勢力で扉部３５を閉塞状態とするストッパ部３７が設けられている。これらのコイルばね４０のばね力は、通常状態の流水の水圧では扉部３５が開かないように設定されている。

前記扉部３５が設けられた部位のケーシング１の内側には、底部から仕切り板２の上側に突出するように延びる垂直な枢軸３８が軸受部材３９で回転自在に支持されている。仕切り板２の上側に突出する枢軸３８の上端部には、枢軸３８と一緒に回動する回動レバー４０が取り付けられ、その先端部にコイルばね４１の一端が連結されている。また、仕切り板２の上側には、ケーシング１の内方から枢軸３８に近接する部位に支柱部材４２が立設され、この支柱部材４２にコイルばね４１の他端が連結されている。さらに、仕切り板２の下側の枢軸３８には、扉部３５の外面に固定され、枢軸３８と一緒に回動する回動板４３が上下方向の２か所に取り付けられている。

したがって、図４中に１点鎖線で示したように外側へ回動した扉部３５は、異物が排出されると、コイルばね４１の付勢力で、回動レバー４０、枢軸３８および回動板４３を介して内側へ回動され、ストッパ部３７が鉤部材３６に係止されて閉塞状態に復帰する。

以上のように、前記扉部３５は、硬質や多量の異物の押圧力で自然に外側へ回動するとともに、異物を輩出した後はコイルばね４１の付勢力で自然に内側へ回動するので、人等による操作を全く必要とせずに、詰まった異物を排出することができる。

上述した実施形態では、外側壁の扉部を下流側が外側へ回動するものとしたが、扉部は導水路の上側や下側等の他の方向へ回動するものとすることもできる。また、扉部は回動式ではなく、スライド式等の他の形式のものとすることもできる。

上述した実施形態では、扉部を閉じ方向に付勢する付勢手段をコイルばねとしたが、この付勢手段はコイルばねに限定されることはなく、他のばね部材やエアシリンダ等とすることもできる。また、これらの付勢手段は、ばね力等の付勢力を使用環境に応じて調節可能なものとしてもよい。

上述した実施形態では、貫流水車を垂直軸型のものとしたが、本発明に係る貫流水車は水平軸型のものとすることもできる。

１ケーシング
２仕切り板
３ブラケット
３ａ底板
４円筒部材
１１発電機
１２回転軸
１３ａ、１３ｂプーリ
１４伝動ベルト
２１水車
２２回転軸
２３ランナ
２４ランナブレード
２５ａ、２５ｂ端板
３１導水路
３２取水口
３３内側壁
３４外側壁
３５扉部
３６鉤部材
３７ストッパ部
３８枢軸
３９軸受部材
４０回動レバー
４１コイルばね
４２支柱部材
４３回動板

Claims

周方向に複数のランナブレードが配され、回転軸の回りに回転自在に支持されたランナと、上流側から前記ランナの回転中心側へ向かって延びる内側壁と、前記ランナの外周側に接近するように延びる外側壁とで流路が規制される導水路とを備え、前記導水路の上流側から導入される流水を前記ランナに貫流させて水車を回転させる貫流水車において、前記外側壁が前記ランナの外周側に接近する部位に、前記導水路を外側へ開放可能な扉部を設けたことを特徴とする貫流水車。
前記扉部を前記導水路の外側へ回動可能なものとした請求項１に記載の貫流水車。
前記扉部を前記導水路の上流側を支点として下流側が外側へ回動するものとした請求項２に記載の貫流水車。
前記扉部を閉じ側へ回動付勢する付勢手段を設けた請求項２または３に記載の貫流水車。
前記ランナを垂直な回転軸の回りに回転するものとした請求項１乃至４のいずれかに記載の貫流水車。
前記ランナを片持ち支持した請求項５に記載の貫流水車。