JP2020020315A - 水力発電装置 - Google Patents
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Abstract
Description
従来は、水力発電装置を水路から引き上げる際、クレーン車に替えて、操作手段、または、滑りねじ等を用いて、水力発電モジュールを支持する架台を回転させて引き上げていた。
しかし、昼夜の温度差等からシールド板を付けても、軸受内部からのグリースの漏洩を防ぐことは困難である。一方、前記回転梁を支持する軸受は、水路の直上または水路壁の直近に配置されるため、万一、グリースが漏洩すると、用水が汚染される。
前記ベアリングユニットの潤滑を行う潤滑剤が、熱固化型の食品機械用グリースであることを特徴とする。
前記潤滑剤は、熱固化型の食品機械用グリースが用いられていて、ベアリングユニットへの充填後は固形化状態とされるため、昼夜の温度差等があっても漏洩が生じ難く、かつ万一漏洩が生じても、食品機械用であるため、用水の汚損による人体や生物への害が生じない。
回転梁を回転駆動装置で回転させるようにすると、水没姿勢と待機姿勢間の姿勢変更が容易であるが、回転駆動装置における潤滑剤の漏れによる問題が、ベアリングユニットと同様に生じる。しかし、回転駆動装置の潤滑剤にも熱固化型の食品機械用グリースを用いていると、グリースの漏れが生じ難く、かつ万一、漏れが生じても、用水の汚損による人体や生物への害が生じない。
回転駆動装置の接続にチェーンカップリングを用いると、回転梁が撓み、ベアリングユニットの軸受が調心して傾いても、チェーンカップリングが傾きを吸収し、隣接する回転駆動装置に偏荷重を与えることがない。すなわち、この構成を採ることにより、回転駆動装置(例えば、その減速機)がスムーズに稼働する。チェーンカップリングは潤滑が必要であるが、その潤滑剤にも熱固化型の食品機械用グリースを用いるため、チェーンカップリングの潤滑剤についても、漏れが生じ難く、かつ万一、漏れが生じても、用水の汚損による人体や生物への害が生じない。
<水力発電装置全体の概略構成>
図3に示すように、この水力発電装置は、水路1に設置され、水流による水車2の回転によって発電を行う。水路1は、農業用水路、工業用水路、小河川等であり、同図の例では水路壁がコンクリート等からなる底壁部1aおよび両側の側壁部1b,1bで構成されている。
この水力発電装置は、水力発電モジュール3と、この水力発電モジュール3を水路1に支持する支持装置4とで構成される。支持装置4は、水路1の両肩にそれぞれ設置された一対の水路固定体11,11と、これら水路固定体11,11に設置されたベアリングユニット13,13に両端で回転自在に支持された回転梁14と、この回転梁14に接合されて前記水力発電モジュール3を支持し水車2の下端が水路1の水面Sより下に位置する水没姿勢と水車2の全体が水路1の水面Sより上に位置する待機姿勢とに渡って上下に回転可能な回転架台6とを備える。前記一対の水路固定体11,11は、繋ぎ材12で相互に接続され、固定台5を構成する。回転梁14の一端は、回転駆動装置15にカップリング16によって連結されている。
図1に示すように、水力発電モジュール3は、水車2およびこの水車2の回転により発電する発電機8を有する。発電機8は、例えば永久磁石同期型である。
水車2は、通常は水路1の流水中に没する状態に設けられ、水力を回転力に変換する。水車2は、回転軸心O1が水路1の水流の流れる方向と平行なプロペラ型であり、前記回転軸心O1の周囲に放射状に延びる複数枚(図示の例では5枚)の翼2aを有している。水車2の向きは、正面が水流の上手側に向けられ、ギヤボックス9が背面に位置する。
回転梁14は、角パイプで構成され、両端に取付けられた被支持部品における断面形状円形の部分が前記ベアリングユニット13に回転自在に支持されている。
回転架台6は、回転梁14の側面に片持ち状に延びて取付けられた枠組体状の架台である。回転架台6は、回転梁14の側面にそれぞれ基端が溶接等で接合された2本の平行な片持ちフレーム材18,18と、これら片持ちフレーム材18,18間に掛け渡した設置板19とを有する。2本の片持ちフレーム材18,18はアングル材等からなり、互いに内向きでかつ上向きに設けられている。
発電機8は、設置板19上に取付けられた発電機台20により、出力軸が設置板19に垂直な方向に設置されている。前記支持筒10は、前記設置板19の下面に取付けられている。
回転架台6には、水力発電モジュール3を上下回動させて水車2を前記待機姿勢に引き上げたり、待機位置から水没姿勢に沈めたりするときに、水路1の水流による影響を緩和させるための手段として、回転架台6の水流に対向するモーメントを増大させる手段が設けられている。このモーメント増大手段として、回転架台6の回転軸心Oに対して遠近方向に変更水力発電モジュール3の取付位置を変更可能としたモジュール位置変更手段31が設けられている。モジュール位置変更手段31は、具体的には、回転架台6の片持ちフレーム材18,18にフレーム長さ方向に並んで設けられて選択的に水力発電モジュール3の取付けに用いられる複数の取付孔33からなる。図1は変更水力発電モジュール3を回転軸心Oに最も近づけて設置した状態を示し、図7は変更水力発電モジュール3を回転軸心Oに対して最も遠ざけて設置した状態を示す。
回転駆動装置15は、水力発電モジュール3を前記水没姿勢と待機姿勢との間で回動させる装置であり、回転梁14を、例えば90°の範囲で正逆に回転させる。回転装置15は、電動のモータと、このモータの回転を減速する減速機(いずれも図示せず)で構成され、前記水路固定枠11上に設置された回転装置受け台17上に設置されている。回転駆動装置15側の前記ベアリングユニット13は、前記回転装置受け台17上に設置されている。
回転駆動装置15は、電動のモータとこのモータの回転出力を減速するギヤ列等からなる減速機(いずれも図示せず)で構成され、前記モータおよび前記減速機の出力軸は、前記回転梁14の回転軸心Oと同心とされている。回転駆動装置15の前記減速機内には、潤滑剤として、熱固化型の食品機械用グリースが封入されている。
なお、水力発電モジュール3を前記水没姿勢と待機姿勢とで位置決めし、あるいはさらに位置決め状態で固定するストッパやロック機構等の位置決め手段( 図示せず) を、固定基台5と回転梁14等の間に設けてもよい。
ベアリングユニット13は、ピロー形等の軸箱内に玉軸受等の転がり軸受を備えた構成であって、調心機能を有している。
図5は、ベアリングユニット13の一例を示す。このベアリングユニット13は、ピロー形等の軸箱34の内周に形成された凹球面の軸受嵌合面34aに、転がり軸受35の外輪36の球面状の外周面が摺動自在嵌合することで、調心機能を有している。転がり軸受35は、内輪37と前記外輪36の間にボール等の転動体38が介在する。転動体38は保持器39のポケット内に保持され、内輪37と外輪36との間の軸受空間の両端はシール32でシールされている。前記軸受空間に、潤滑剤として、熱固化型の食品機械用グリースが封入されている。
カップリング16にはチェーンカップリングが用いられている。チェーンカップリングは、例えば図6に示すように、2列のローラーチェーン41,41を、互いに同心で回転自在な2個のスプロケット42,42に巻き付けた構成であり、スプロケット42とローラーチェーン41間のクリアランスによりフレキシブルな回転伝動を行う。前記各スプロケット42,42に、互いに接続する一対の軸、この例では、回転梁14(図1参照)の端部の被支持部品43、および回転駆動装置15の出力軸となる減速機の出力軸44が接続される。前記スプロケット42,42とローラーチェーン41とは、ケース45内に収容され、ケース45内に潤滑剤として、熱固化型の食品機械用グリースが封入されている。
熱固化型のグリースは、超高分子量ポリエチレン等の樹脂とグリース成分とを主成分とするグリースであり、初期状態で流動性を有していて、熱を与えることによって硬化する性質を有する。熱固化型の食品機械用グリースは、前記熱固化型のグリースのうち、前記グリース成分として、食品機械用グリースが用いられたものである。
熱固化型のグリースの商品としては、ポリループ(登録商標)があり、このポリループの一種として、食品機械用のものがある。この熱固化型で食品機械用のポリループは、樹脂として超高分子量ポリエチエンが用いられグリース成分としてウレア−合成油性系グリースが用いられている。
この構成によると、常時は、水力発電モジュール3を図1、図3に示すように、水車2が水路1の流水に漬かる水没姿勢とされ、水車2が水流で回転することにより発電機8が発電を行う。
メンテナンスや増水時の安全等のために水路1から引き上げるときは、回転駆動装置15により回転架台6を90°回転させ、水力発電モジュール3を、図2に示すように水平な待機姿勢とする。図4は、回転架台6の回転途中の姿勢を示す。
ベアリングユニット13の潤滑剤には熱固化型の食品機械用グリースが用いられていて、ベアリングユニット13への充填後は固形状態とされるため、昼夜の温度差等があっても漏洩が生じ難く、かつ万一漏洩が生じても、食品機械用であるため、用水の汚損による人体や生物への害が生じない。
2…水車
2a…翼
3…水力発電モジュール
4…支持装置
5…固定基台
6…回転架台
7…カウンタウェート
8…発電機
9…ギヤボックス
10…支持筒
11…水路固定体
12…繋ぎ材
13…ベアリングユニット
14…回転梁
15…回転駆動装置
16…カップリング
18…片持ちフレーム材
19…設置板
20…発電機台
31…モジュール位置変更手段
O…回転軸心
Claims (3)
- 水車、およびこの水車の回転により発電する発電機を有する水力発電モジュールと、水路の両肩にそれぞれ設置される一対の水路固定体と、これら水路固定体に設置されたベアリングユニットに両端で回転自在に支持された回転梁と、この回転梁に接合されて前記水力発電モジュールを支持し前記水車の下端が前記水路の水面より下に位置する水没姿勢と前記水車の全体が前記水路の水面より上に位置する待機姿勢とに渡って上下に回転可能な回転架台とを備え、
前記ベアリングユニットの潤滑を行う潤滑剤が、熱固化型の食品機械用グリースである水力発電装置。 - 請求項1に記載の水力発電装置において、前記回転梁の片端が、カップリングを介して回転駆動装置と接続され、前記回転駆動装置の潤滑剤が、熱固化型の食品機械用グリースである水力発電装置。
- 請求項2に記載の水力発電装置において、前記カップリングがチェーンカップリングであって、前記カップリングの潤滑剤が、熱固化型の食品機械用グリースである水力発電装置。
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