JP7178658B2 - Open cross-flow turbine generator - Google Patents

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Description

この発明は、動作信頼性が高く、設置工事や保守点検作業等が容易なオープンクロスフロー水車発電装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an open cross-flow turbine power generator that has high operational reliability and facilitates installation work, maintenance and inspection work, and the like.

小河川や農業用水などの開水路には、落差工を利用して水車発電装置を設備することがあり、この場合の水車としては、上流側からのごみや異物などによるトラブルが少ない点で、オープンクロスフロー水車と呼ばれている水車が殊に好適である。周知のとおり、オープンクロスフロー水車は、水流の一部をランナ上に越流させながら運転し、ごみや異物などを下流側に円滑に放流させることができるからである。ただし、ここでいう「オープン」は、水車ケーシングがない「開放形」を意味している。 In open waterways such as small rivers and agricultural water, water turbine generators are sometimes installed using drop structures. Turbines known as open cross-flow turbines are particularly suitable. This is because, as is well known, an open cross-flow turbine can be operated while allowing a portion of the water flow to overflow onto the runners, thereby smoothly discharging garbage, foreign matter, and the like to the downstream side. However, "open" here means "open type" without a water turbine casing.

従来のオープンクロスフロー水車発電装置は、水路を横断して落差工の下流側に設置する基礎フレームと、基礎フレームの左右のチャンネル状の縦部材を介して設置する門形の架台フレームとを設け、架台フレームの下部にオープンクロスフロー水車のランナを組み付けるとともに、架台フレームの上部の横部材上に発電機を設置して構成されている(特許文献1)。ランナと発電機との間は、方向変換用のギヤボックスを含む動力伝達機構を介して連結されており、動力伝達機構は、架台フレームの一方の支柱部材に組み付けられている。 The conventional open cross-flow turbine power generation equipment has a base frame installed downstream of the drop structure across the waterway, and a gate-shaped mounting frame installed via channel-shaped vertical members on the left and right of the base frame. , the runner of the open cross-flow turbine is assembled to the lower part of the gantry frame, and the generator is installed on the horizontal member of the upper part of the gantry frame (Patent Document 1). The runner and the generator are connected via a power transmission mechanism including a gearbox for direction change, and the power transmission mechanism is assembled to one of the strut members of the stand frame.

なお、水路幅が大きく、ランナの軸方向の長さが長い場合には、架台フレームの左右の支柱部材にそれぞれ動力伝達機構を組み込み、ランナの軸の両端を各動力伝達機構に連結するとともに、双方の動力伝達機構の出力軸を横部材上の共通の発電機に連結する構成も提案されている(非特許文献1)。動力伝達機構を左右の2系統に分割することにより、ギヤボックスなどの動力伝達機構の構成部材を小形化することができる。 If the width of the water channel is large and the length of the runner in the axial direction is long, a power transmission mechanism is incorporated in each of the left and right strut members of the stand frame, and both ends of the runner shaft are connected to each power transmission mechanism. A configuration has also been proposed in which the output shafts of both power transmission mechanisms are connected to a common generator on a transverse member (Non-Patent Document 1). By dividing the power transmission mechanism into two systems, left and right, it is possible to reduce the size of components of the power transmission mechanism such as the gearbox.

特開2014-125906号公報JP 2014-125906 A

大分県大分市所在の(株)ターボブレード社ホームページ、https://www.turboblade.jp/koredeki_s_water_03.htmlWebsite of Turboblade Co., Ltd. located in Oita City, Oita Prefecture, https://www.turboblade.jp/koredeki_s_water_03.html

かかる従来技術によるときは、ランナ、発電機の他、ギヤボックスを含む動力伝達機構の全部が架台フレームに一体に組み付けられているため、架台フレームの全体重量が大きくなって大形のクレーン設備が必要になり、設置工事や保守点検作業等が煩雑になりがちであるという問題があった。また、従来技術の後者によるときは、ランナの両端に連結する2系統の動力伝達機構の出力軸を共通の発電機に連結するため、ランナの軸方向の捻れ等に起因するギヤボックスの故障や破損等を招き易く、全体の動作信頼性を損うことが少なくないという問題があった。 According to such prior art, the entire power transmission mechanism including the gear box as well as the runner and generator are integrally mounted on the frame. Therefore, there is a problem that installation work, maintenance and inspection work, etc. tend to be complicated. In the latter prior art, since the output shafts of the two power transmission mechanisms connected to both ends of the runner are connected to a common generator, failure of the gearbox due to twisting of the runner in the axial direction, etc. There is a problem that it is likely to cause breakage, etc., and that the reliability of the entire operation is often impaired.

そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、支持スタンドを介して左右一対のランナを架台フレームの下部材に組み付けるとともに、各ランナから各発電機に至る独立の2系統の動力伝達機構を設けることによって、動作信頼性が高く、設置工事や保守点検作業等が容易なオープンクロスフロー水車発電装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the problems of the prior art, an object of the present invention is to assemble a pair of left and right runners to a lower member of a gantry frame via a support stand, and to provide two independent power transmission systems from each runner to each generator. To provide an open cross-flow water turbine power generator that has high operational reliability and facilitates installation work, maintenance and inspection work, etc., by providing a mechanism.

かかる目的を達成するための請求項1の発明の構成は、相対向する左右のチャンネル状の縦部材を横部材の両端に立設する基礎フレームと、縦部材を介して左右の支柱部材を横部材上の下部材の両端に立設する架台フレームと、個別の支持スタンドを介して下部材上に直線状に配列して積載する一対のランナと、各支柱部材の上端に搭載する一対の発電機とを備えてなり、各ランナ、発電機は、各支柱部材に組み込む動力伝達機構を介して個別に連結し、各ランナの間には、各ランナの軸受を共通に覆うカバーを設け、カバーの上部は、各ランナと実質的に同径の円弧状に形成することをその要旨とする。 In order to achieve this object, the configuration of the invention of claim 1 comprises a base frame in which left and right channel-shaped vertical members facing each other are erected on both ends of horizontal members, and left and right support members are horizontally arranged through the vertical members. Standing frames erected on both ends of the lower member on the member, a pair of runners arranged in a straight line and loaded on the lower member via individual support stands, and a pair of power generators mounted on the upper end of each support member Each runner and generator are individually connected via a power transmission mechanism incorporated in each strut member, and a cover is provided between each runner to commonly cover the bearings of each runner, and the cover is formed in an arc shape having substantially the same diameter as each runner.

なお、ランナの上流側には、水位を上昇させる傾斜板を設置してもよく、傾斜板の先端部には、ランナの外周に沿って湾曲し、越流する水をランナ上に導いて流下させる導水材を付設してもよく、導水材には、ランナの外周に沿って湾曲する補助材を各ランナごとに高さ調節可能に付設してもよい。 In addition, an inclined plate that raises the water level may be installed on the upstream side of the runner. A water-conducting material may be attached to the water-conducting material, and an auxiliary material that curves along the outer circumference of the runner may be attached to the water-conducting material so that the height of each runner can be adjusted.

請求項5の発明の構成は、相対向する左右のチャンネル状の縦部材を横部材の両端に立設する基礎フレームと、縦部材を介して左右の支柱部材を横部材上の下部材の両端に立設する架台フレームと、個別の支持スタンドを介して下部材上に直線状に配列して積載する一対のランナと、各支柱部材の上端に搭載する一対の発電機とを備えてなり、各ランナ、発電機は、各支柱部材に組み込む動力伝達機構を介して個別に連結し、ランナの上流側には、水位を上昇させる傾斜板を設置し、傾斜板の先端部には、ランナの外周に沿って湾曲し、越流する水をランナ上に導いて流下させる導水材を付設し、導水材には、ランナの外周に沿って湾曲する補助材を各ランナごとに高さ調節可能に付設することをその要旨とする。 According to the fifth aspect of the invention, there are provided a base frame in which left and right channel-shaped vertical members opposed to each other are erected on both ends of a horizontal member, and left and right strut members are mounted on both ends of a lower member on the horizontal member via the vertical members. It comprises a standing frame, a pair of runners linearly arranged and loaded on the lower member via individual support stands, and a pair of generators mounted on the upper end of each support member, Each runner and generator are individually connected via a power transmission mechanism incorporated in each strut member, and an inclined plate that raises the water level is installed on the upstream side of the runner. A water guide material that curves along the outer circumference and guides the overflowing water onto the runner and flows down is attached, and the auxiliary material that curves along the outer circumference of the runner is attached to the water guide material so that the height of each runner can be adjusted. The gist of this is to attach

さらに、ランナ、支持スタンド、発電機、動力伝達機構は、各一対2組を設けるに代えて、各1個1組を設けることできる。 Further, instead of providing two pairs of runners, support stands, generators, and power transmission mechanisms, one pair each can be provided.

かかる発明の構成によるときは、架台フレームの下部材上に積載する一対のランナは、それぞれ各支柱部材に組み込む動力伝達機構を介して各支柱部材の上端の発電機に個別に連結されている。そこで、ランナから発電機に至る動力伝達機構の各構成部材には、ランナの捻れ等に起因する過大な力が負荷されるおそれがなく、全体として高度の動作信頼性を容易に実現することができる。また、各ランナは、架台フレームに対し、支持スタンドと一体のまま個別に搬出入可能である上、各支柱部材は、発電機や動力伝達機構のギヤボックス、回転軸などとともに、下部材上に個別に搬出入可能であるから、過大なクレーン設備を使用する必要がなく、設置工事や保守点検作業等を含む維持管理業務を容易にし、簡便にすることができる。 According to the construction of this invention, the pair of runners mounted on the lower member of the gantry frame are individually connected to the generators at the upper end of each strut member via power transmission mechanisms incorporated in each strut member. Therefore, there is no possibility that excessive force due to torsion of the runner or the like will be applied to each component of the power transmission mechanism from the runner to the generator, and it is possible to easily realize high operational reliability as a whole. can. In addition, each runner can be individually carried in and out of the mounting frame together with the support stand. Since it can be carried in and out individually, there is no need to use an excessively large crane facility, and maintenance work including installation work and maintenance and inspection work can be facilitated and simplified.

ただし、各支持スタンド、各支柱部材は、たとえばねじ止めなどにより下部材に対して着脱自在に固定するものとし、各ランナと各支柱部材内のギヤボックスとの間は、たとえばフランジ継手のような分離可能な継手を介して連結するものとする。また、基礎フレームは、開水路の落差工の下流側において、架台フレーム上のランナを適位置に位置決めするように設置するものとする。なお、一対のランナの一方だけを取り外すことにより、他方のランナ、発電機だけによる片側運転も可能である。ただし、このとき、取り外したランナ側の水は、ランナが存在する場合と同様にして下流側に放流させればよい。 However, each support stand and each strut member shall be detachably fixed to the lower member, for example, by screwing. shall be connected via separable joints. In addition, the foundation frame shall be installed so as to position the runner on the mounting frame at an appropriate position on the downstream side of the drop structure of the open channel. By removing only one of the pair of runners, one-side operation using only the other runner and generator is also possible. However, at this time, the water on the side of the removed runner may be discharged downstream in the same manner as when the runner exists.

各ランナの間に設けるカバーは、水路の中央に位置して隣接する各ランナの片側の軸受を水流から保護するとともに、各ランナと実質的に同軸同径の円弧状に形成することにより、各ランナに対すると同等の水量を越流させ、上流からのごみや異物等を下流側に円滑に放流させることができる。 The cover provided between the runners is located in the center of the water channel and protects the bearing on one side of each adjacent runner from the water flow. The amount of water equivalent to that for the runner can be overflowed, and garbage, foreign matter, etc. from the upstream can be smoothly discharged to the downstream side.

ランナの上流側の傾斜板は、落差工の上流側の水位を上昇させ、傾斜板を越流する水をランナ上に効率よく流下させ、越流させる。また、傾斜板の先端部の導水材は、上流側の水位をさらに高め、越流する水をランナ上の適位置に導いて流下させることができ、導水材に付設する補助材は、導水材を越流する水位を調節し、水路の水量の多少などにより、適宜高さ調節してランナ上への水の流下位置を一層容易に微調整することがきる。 The sloping plate on the upstream side of the runner raises the water level on the upstream side of the drop structure, causing the water overflowing the sloping plate to efficiently flow down onto the runner and overflow. In addition, the water conducting material at the tip of the inclined plate can further raise the water level on the upstream side and guide the overflowing water to an appropriate position on the runner to flow down. By adjusting the water level overflowing the runner, the height of the runner can be adjusted as appropriate depending on the amount of water in the water channel, and the position of the water flowing down onto the runner can be finely adjusted more easily.

ランナ、支持スタンド、発電機、動力伝達機構を各1個1組だけ設ければ、水路の幅が小さい場合の水車発電装置として一層使い勝手を向上させることができる。ただし、この場合の発電機、動力伝達機構は、架台フレームの一方の支柱部材だけに組み込めばよい。 If only one set each of the runner, the support stand, the generator, and the power transmission mechanism is provided, the usability of the water turbine generator can be further improved when the width of the water channel is small. However, the generator and the power transmission mechanism in this case need only be incorporated into one of the support members of the stand frame.

全体構成中央縦断面図Central longitudinal section of overall configuration 図1のX矢視相当図View corresponding to X arrow in FIG. 基礎フレームの構成説明図Basic frame configuration explanatory diagram 支持スタンドの構成説明図Configuration explanatory diagram of the support stand カバーの構成説明図Explanatory drawing of cover structure 図1のY矢視相当図View equivalent to Y arrow in FIG. 図1のZ-Z線矢視相当断面図Cross-sectional view equivalent to the ZZ line arrow in FIG. 導水材、補助材の構成説明図Configuration explanatory drawing of water conducting material and auxiliary material 搬出入動作説明図(1)Loading/unloading operation diagram (1) 搬出入動作説明図(2)Loading/unloading operation diagram (2)

以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the invention will be described below with reference to the drawings.

オープンクロスフロー水車発電装置は、基礎フレーム10、架台フレーム20、一対のランナ31、31、一対の発電機32、32を主要部材としてなり(図1、図2)、水路Wの落差工W1 の下流側に設置されている。ただし、各ランナ31は、開水路の水路Wに設置する横軸形のオープンクロスフロー水車である。 The open cross-flow water turbine power generator is composed mainly of a base frame 10, a mounting frame 20, a pair of runners 31, 31, and a pair of generators 32, 32 (Figs. 1 and 2). installed downstream. However, each runner 31 is a horizontal shaft type open cross-flow turbine installed in an open channel W.

基礎フレーム10は、角筒状の横部材11の両端に左右のチャンネル状の縦部材12、12を立設して構成されている(図1、図3)。ただし、図3(A)~(C)は、それぞれ基礎フレーム10の正面図、平面図、側面図であり、図3(D)、(E)は、それぞれ同図(A)のX-X線矢視相当端面図、Y-Y線矢視相当断面図である。 The base frame 10 is constructed by erecting left and right channel-shaped vertical members 12, 12 at both ends of a rectangular tube-shaped horizontal member 11 (FIGS. 1 and 3). 3(A) to (C) are respectively a front view, a plan view and a side view of the base frame 10, and FIGS. 3(D) and (E) are respectively XX of FIG. They are an end view corresponding to the line arrow view and a cross-sectional view corresponding to the line YY.

基礎フレーム10の横部材11は、落差工W1 の下流側の水叩きW2 上において、水路Wを横断するようにして設置されている。また、左右の縦部材12、12は、それぞれ水路Wの両岸の壁面W3 に埋め込まれており、水路Wを介して相対向している。なお、図3において、斜線部分は、水路Wの壁面W3 のコンクリートに接触する部分を示している。 A horizontal member 11 of the base frame 10 is installed across the water channel W on the water tap W2 on the downstream side of the drop structure W1. The left and right vertical members 12, 12 are embedded in wall surfaces W3 on both banks of the water channel W, respectively, and are opposed to each other with the water channel W interposed therebetween. In FIG. 3, the hatched portion indicates the portion of the wall surface W3 of the water channel W that contacts the concrete.

架台フレーム20は、角筒状の下部材21の両端に左右の支柱部材22、22を立設して構成されている(図1、図2)。ただし、図2において、左右の縦部材12、12、支柱部材22、22は、それぞれ中央縦断面図、外形図として図示されている。横部材11、下部材21の破断線Kの左側部分、右側部分についても同様である。下部材21は、基礎フレーム10の横部材11上に設置されており、左右の支柱部材22、22は、それぞれ左右の縦部材12、12を介して立設されている。なお、各支柱部材22の上端部には、内向き、外向きの各一対の吊上げ用の舌片22a、22a、22b、22bが付設されている。 The gantry frame 20 is constructed by erecting left and right strut members 22, 22 on both ends of a rectangular tube-shaped lower member 21 (FIGS. 1 and 2). However, in FIG. 2, the left and right vertical members 12, 12 and the strut members 22, 22 are shown as a central longitudinal sectional view and an outline view, respectively. The same applies to the left and right portions of the transverse member 11 and the lower member 21 with respect to the breaking line K. As shown in FIG. The lower member 21 is installed on the horizontal member 11 of the base frame 10, and the left and right strut members 22, 22 are erected via the left and right vertical members 12, 12, respectively. A pair of inward and outward lifting tongues 22a, 22a, 22b, and 22b are attached to the upper end of each strut member 22, respectively.

左右一対のランナ31、31は、それぞれ個別の支持スタンド33を介し、架台フレーム20の下部材21上に一直線状に配列して積載されている。すなわち、各ランナ31の軸31aは、支持スタンド33の左右の脚33a、33aの上端の軸受31b、31bを介して回転自在に支持されている。各支持スタンド33は、ベース板33bの両端に脚33a、33aを立設するとともに(図4)、各脚33aの左右両側、脚33a、33aとベース板33bとの間には、それぞれ補強用のリブ板33c、33c、33dが付設されている。また、各脚33aの上端には、軸受31b用の支承板33eが固定され、一方の脚33aの上端部には、支承板33eの左右に突出する棚板33f、33fが支承板33eよりやや低い位置に付設されている。ただし、図4(A)~(C)は、それぞれ支持スタンド33の正面図、平面図、棚板33f、33fがない側の側面図である。 A pair of left and right runners 31 , 31 are mounted in a straight line on the lower member 21 of the gantry frame 20 via individual support stands 33 . That is, the shaft 31a of each runner 31 is rotatably supported via bearings 31b, 31b at the upper ends of the left and right legs 33a, 33a of the support stand 33. As shown in FIG. Each support stand 33 has legs 33a, 33a on both ends of a base plate 33b (FIG. 4). rib plates 33c, 33c, and 33d are provided. A support plate 33e for the bearing 31b is fixed to the upper end of each leg 33a, and shelf plates 33f, 33f protruding to the left and right of the support plate 33e are attached to the upper end of one of the legs 33a. installed in a low position. However, FIGS. 4A to 4C are a front view, a plan view, and a side view of the support stand 33 without the shelf plates 33f and 33f, respectively.

各ランナ31の軸31aの支柱部材22側の一端は、フランジ継手31cを介し、支柱部材22内のギヤボックス41に連結されている(図2)。ギヤボックス41は、マイタギヤまたはベベルギヤなどを内蔵する方向変換用のギヤボックスであり、ギヤボックス41の上向きの出力軸は、回転軸42、増速用のギヤボックス43を介して立軸形の発電機32の下向きの軸端に連結されている。なお、ギヤボックス41、回転軸42、ギヤボックス43は、支柱部材22に組み込む動力伝達機構40を形成しており、発電機32は、支柱部材22の上端において、ギヤボックス43を収納する支持架台32aの上面に下向きに搭載されている(図1、図2)。ただし、増速用のギヤボックス43は、必要に応じて設ければよく、省略することも可能である。 One end of the shaft 31a of each runner 31 on the support member 22 side is connected to a gear box 41 inside the support member 22 via a flange joint 31c (FIG. 2). The gearbox 41 is a direction-changing gearbox that incorporates a miter gear or a bevel gear. 32 is connected to the downward shaft end. In addition, the gear box 41, the rotating shaft 42, and the gear box 43 form a power transmission mechanism 40 incorporated in the strut member 22, and the power generator 32 is mounted at the upper end of the strut member 22 to support the gear box 43. It is mounted downward on the upper surface of 32a (FIGS. 1 and 2). However, the speed-increasing gearbox 43 may be provided as required, and may be omitted.

ランナ31、31の間には、互いに隣接する各ランナ31の片側の軸受31b、31bを共通に覆うカバー34が設けられている。カバー34は、下部開放の半月形の本体部34aの下端に底板34bを付設して構成されている(図5)。本体部34aの一端は、底板34bとともに閉じられており、他端部は、斜めに切り欠いて開口部34cが形成されている。ただし、図5(A)~(C)は、それぞれカバー34の正面図、底面図、開口部34c側の側面図である。 Between the runners 31, 31, a cover 34 is provided to commonly cover the bearings 31b, 31b on one side of the runners 31 adjacent to each other. The cover 34 is constructed by attaching a bottom plate 34b to the lower end of a half-moon-shaped body portion 34a with an open bottom (FIG. 5). One end of the body portion 34a is closed together with the bottom plate 34b, and the other end is obliquely cut to form an opening 34c. 5A to 5C are a front view, a bottom view, and a side view of the opening 34c side of the cover 34, respectively.

カバー34は、左右の支持スタンド33、33の隣接する脚33a、33aの各棚板33f、33f上のスペーサ34d、34dを介して固定されている(図1、図2)。ただし、図1には、一方の支持スタンド33の脚33a上の軸受31b、スペーサ34dのみが図示されており、図2には、スペーサ34d、34dの図示が省略されている。また、カバー34は、開口部34cを水路Wの下流側に向けるものとし、本体部34aの上部は、各ランナ31と実質的に同軸同径の円弧状に湾曲しているものとする。 The cover 34 is fixed via spacers 34d, 34d on respective shelf plates 33f, 33f of the adjacent legs 33a, 33a of the left and right support stands 33, 33 (FIGS. 1 and 2). However, FIG. 1 shows only the bearing 31b on the leg 33a of one support stand 33 and the spacer 34d, and the illustration of the spacers 34d and 34d is omitted in FIG. The cover 34 has an opening 34c directed toward the downstream side of the water channel W, and the upper portion of the main body 34a is curved in an arc substantially coaxial with the runners 31 and having the same diameter.

水路Wの落差工W1 の上方には、水路Wの上流側からの水をランナ31、31に適切に導くために、導水部材50が配設されている(図1、図6)。 A water guide member 50 is disposed above the drop W1 of the waterway W to appropriately guide water from the upstream side of the waterway W to the runners 31, 31 (FIGS. 1 and 6).

導水部材50は、落差工W1 の上端からランナ31、31に向けて斜め上向きに突出する傾斜板51と、傾斜板51の左右両端において、水路Wの下流側に向けて斜めに対称的に突出する垂直のガイド板52、52と、ガイド板52、52の下流側の先端から水路Wと平行にランナ31、31の上方に伸びる平行板53、53とを一体に組み立てて構成されている(図1、図7)。なお、傾斜板51、ガイド板52、52は、それぞれ水平の取付部51a、垂直の取付部52a、52aを介し、落差工W1 の上流側の水路Wの底面W4 、壁面W3 、W3 に固定されている。また、各平行板53の下端は、ランナ31の外周に沿って円弧状に切り欠かれており、傾斜板51の下面側、各ガイド板52、平行板53の裏面側には、それぞれ適切な枚数の補強リブ51b、52b、53aが付設されている。 The water guide member 50 includes an inclined plate 51 projecting obliquely upward from the upper end of the drop structure W1 toward the runners 31, 31, and obliquely symmetrical projections toward the downstream side of the water channel W at the left and right ends of the inclined plate 51. vertical guide plates 52, 52 and parallel plates 53, 53 extending above the runners 31, 31 in parallel with the channel W from the tips of the guide plates 52, 52 on the downstream side ( 1 and 7). The inclined plate 51 and the guide plates 52, 52 are fixed to the bottom surface W4 and wall surfaces W3, W3 of the water channel W on the upstream side of the drop structure W1 via horizontal mounting portions 51a and vertical mounting portions 52a, 52a, respectively. ing. In addition, the lower end of each parallel plate 53 is notched in an arc shape along the outer circumference of the runner 31, and appropriate A number of reinforcing ribs 51b, 52b, 53a are provided.

傾斜板51の先端部上面には、横長の導水材54が付設されており、導水材54には、横長の補助材55、55が付設されている。なお、導水材54は、ランナ31、31に共通であり、補助材55、55は、それぞれランナ31に個別に対応している。また、導水材54、各補助材55は、ランナ31の外周に沿って短辺方向に湾曲されている(図1、図8(A)、(B))。ただし、図8(A)、(B)は、それぞれ導水材54と補助材55、55の分解正面図、分解側面図、同図(C)は、導水材54の平面図、同図(D)、(E)は、それぞれ導水材54に対する補助材55、55の組立形態を示す平面図である。 A horizontally elongated water conducting member 54 is attached to the upper surface of the tip portion of the inclined plate 51 , and horizontally elongated auxiliary members 55 , 55 are attached to the water guiding member 54 . The water guide material 54 is common to the runners 31, 31, and the auxiliary materials 55, 55 individually correspond to the runners 31, respectively. Further, the water guide material 54 and each auxiliary material 55 are curved in the short side direction along the outer circumference of the runner 31 (FIGS. 1, 8A and 8B). 8A and 8B are an exploded front view and an exploded side view of the water conducting material 54 and auxiliary materials 55, 55, respectively, and FIG. ) and (E) are plan views showing the assembly forms of auxiliary materials 55, 55 for the water conducting material 54, respectively.

導水材54は、上面側に凸に湾曲するとともに、複数のリブ54b、54b…を上面に有する本体板54aと、本体板54a、リブ54b、54b…の基部に共通の取付板54cとを一体に組み立てて構成されている(図8(A)~(C))。本体板54aには、下面側にナット54dを固定する複数のボルト孔が短辺方向に複列に形成されており、各補助材55には、本体板54a側のボルト孔に対応するボルト孔55a、55a…が短辺方向に複列に形成されている。そこで、各補助材55は、適切なボルト孔55aを選択して本体板54a側のナット54dにボルトを螺合することにより、導水材54に対して高さ調節可能にねじ止めすることができる(図8(D)、(E))。 The water guide member 54 is formed by integrally forming a body plate 54a having a plurality of ribs 54b, 54b, . (Fig. 8(A) to (C)). A plurality of bolt holes for fixing nuts 54d are formed on the lower surface side of the body plate 54a in double rows in the direction of the short side. 55a, 55a . . . are formed in double rows in the direction of the short side. Therefore, each auxiliary member 55 can be screwed to the water guide member 54 so that the height can be adjusted by selecting an appropriate bolt hole 55a and screwing a bolt into the nut 54d on the main body plate 54a side. (FIGS. 8(D) and (E)).

ただし、図8(D)は、導水材54に対して補助材55、55を最も低くセットした形態を示し、同図(E)は、最も高くセットした形態を示している。また、図1、図6、図7において、導水材54、補助材55、55は、図8(D)の形態に合わせて図示されている。 However, FIG. 8(D) shows a form in which the auxiliary materials 55, 55 are set at the lowest level with respect to the water conducting material 54, and FIG. 8(E) shows a form in which they are set at the highest level. 1, 6, and 7, the water conducting material 54 and the auxiliary materials 55, 55 are illustrated according to the form of FIG. 8(D).

なお、各補助材55には、導水材54のリブ54bを収納するために、短辺方向のスリット55bが形成され(図8(A))、補助材55、55を突き合せた部分にリブ54bを収納できるように、対向する短辺上に切欠き55c、55cが形成されている。また、導水材54は、取付板54cのボルト孔54e、54e…を利用して傾斜板51の先端部にねじ止めすることができる(図1、図8(C))。 Each auxiliary member 55 is formed with a slit 55b extending in the direction of the short side in order to accommodate the rib 54b of the water conducting member 54 (FIG. 8A). Cutouts 55c, 55c are formed on the opposite short sides to accommodate 54b. Also, the water guide member 54 can be screwed to the tip of the inclined plate 51 using the bolt holes 54e, 54e of the mounting plate 54c (FIGS. 1 and 8(C)).

ランナ31、31は、水路Wの上流側からの水が傾斜板51、導水材54、補助材55、55を越えて流下することにより回転する。そこで、各ランナ31は、対応する側の動力伝達機構40のギヤボックス41、回転軸42、ギヤボックス43を介して発電機32を回転駆動し、個別に発電することができる。 The runners 31, 31 rotate when water from the upstream side of the water channel W flows down over the inclined plate 51, the water guide member 54, and the auxiliary members 55, 55. As shown in FIG. Therefore, each runner 31 can rotate the generator 32 through the gearbox 41, the rotary shaft 42, and the gearbox 43 of the power transmission mechanism 40 on the corresponding side to generate power individually.

一方、各ランナ31は、対応するギヤボックス41との間のフランジ継手31cを切り離すとともに(図9)、クレーン車などのクレーン設備のフックFからの吊りワイヤS1 、吊り部材S2 、吊りワイヤS3 、S3 を介して軸31aの両端部を吊下することにより、支持スタンド33と一体のまま架台フレーム20の下部材21上から外部に搬出し、外部から下部材21上に搬入することがきる。また、架台フレーム20の各支柱部材22は、内蔵のギヤボックス41と対応のランナ31との間のフランジ継手31cを切り離すとともに(図10)、クレーン設備のフックFからの吊りワイヤS1 を吊上げ用の舌片22a、22a、22b、22bに掛けて吊下することにより、内蔵の動力伝達機構40、発電機32と一体のまま、基礎フレーム10の縦部材12を介して架台フレーム20の下部材21上に搬出入することができる。 On the other hand, each runner 31 disconnects the flange joint 31c between the corresponding gear box 41 (Fig. 9), and the suspension wire S1, the suspension member S2, the suspension wire S3, and the suspension wire S1 from the hook F of the crane equipment such as a crane vehicle. By suspending both ends of the shaft 31a through S3, the shaft 31a can be carried out from the lower member 21 of the gantry frame 20 while being integrated with the support stand 33, and can be carried into the lower member 21 from the outside. Each strut member 22 of the gantry frame 20 separates the flange joint 31c between the built-in gear box 41 and the corresponding runner 31 (Fig. 10), and the suspension wire S1 from the hook F of the crane equipment is used for lifting. By hanging on the tongues 22a, 22a, 22b, and 22b of the base frame 10, the lower member of the gantry frame 20 via the vertical member 12 of the base frame 10 remains integrated with the built-in power transmission mechanism 40 and the generator 32. 21 can be loaded and unloaded.

なお、各支持スタンド33、各支柱部材22は、それぞれ下部材21に対して着脱自在にねじ止めされている。また、図10において、1組の舌片22a、22bのみが図示されている。 Each support stand 33 and each strut member 22 are detachably screwed to the lower member 21, respectively. Also, in FIG. 10, only one set of tongues 22a, 22b is illustrated.

以上の説明において、ランナ31、31は、軸31a方向に同一長さとし、発電機32、32は、同容量とするだけでなく、ランナ31、31の長さをたとえば1:2に異ならせ、対応する発電機32、32の容量を異ならせてもよい。また、架台フレーム20上には、各1個1組のランナ31、支持スタンド33、発電機32、動力伝達機構40を設けてもよく、このとき、発電機32、動力伝達機構40は、一方の支柱部材22に搭載し、収納すればよい。 In the above description, the runners 31, 31 have the same length in the direction of the axis 31a, and the generators 32, 32 have the same capacity. The corresponding generators 32, 32 may have different capacities. In addition, one set of runners 31, support stands 33, generators 32, and power transmission mechanisms 40 may be provided on the mounting frame 20. At this time, the generators 32 and the power transmission mechanisms 40 It may be mounted on the strut member 22 and housed.

この発明は、上流側からのごみや異物などによるトラブルが少ないというオープンクロスフロー水車の特性を保持しながら、維持管理業務に必要なクレーン設備を小形化することができるため、アクセス事情がよくないサイト等であっても容易に対処可能であり、任意の開水路に設置する水車発電設備として広く好適に適用することができる。 This invention can reduce the size of the crane equipment required for maintenance work while maintaining the characteristics of an open cross-flow turbine that there are few troubles caused by garbage and foreign matter from the upstream side, so access is not good. It can be easily handled even at a site, etc., and can be widely and suitably applied as a water turbine power generation facility installed in any open channel.

10…基礎フレーム
11…横部材
12…縦部材
20…架台フレーム
21…下部材
22…支柱部材
31…ランナ
31b…軸受
32…発電機
33…支持スタンド
34…カバー
40…動力伝達機構
51…傾斜板
54…導水材
55…補助材

特許出願人 北菱電興株式会社
アークス株式会社
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Foundation frame 11... Horizontal member 12... Vertical member 20... Mount frame 21... Lower member 22... Support member 31... Runner 31b... Bearing 32... Generator 33... Support stand 34... Cover 40... Power transmission mechanism 51... Tilting plate 54... Water conducting material 55... Auxiliary material

Patent applicant Hokuryo Denko Co., Ltd.
ARCS Co., Ltd.

Claims (6)

相対向する左右のチャンネル状の縦部材を横部材の両端に立設する基礎フレームと、前記縦部材を介して左右の支柱部材を前記横部材上の下部材の両端に立設する架台フレームと、個別の支持スタンドを介して前記下部材上に直線状に配列して積載する一対のランナと、前記各支柱部材の上端に搭載する一対の発電機とを備えてなり、前記各ランナ、発電機は、前記各支柱部材に組み込む動力伝達機構を介して個別に連結し、前記各ランナの間には、前記各ランナの軸受を共通に覆うカバーを設け、該カバーの上部は、前記各ランナと実質的に同径の円弧状に形成することを特徴とするオープンクロスフロー水車発電装置。 A foundation frame in which left and right channel-shaped vertical members opposed to each other are erected on both ends of a horizontal member, and a mount frame in which left and right strut members are erected on both ends of a lower member on the horizontal member via the vertical members. , a pair of runners linearly arranged and mounted on the lower member via individual support stands, and a pair of generators mounted on the upper end of each of the support members, The machine is individually connected via a power transmission mechanism incorporated in each of the strut members, a cover is provided between the runners to cover the bearings of the runners in common, and the upper part of the cover covers the runners. An open cross-flow water turbine power generator characterized in that it is formed in an arc shape having substantially the same diameter as . 前記ランナの上流側には、水位を上昇させる傾斜板を設置することを特徴とする請求項1記載のオープンクロスフロー水車発電装置。 2. The open crossflow water turbine power generator according to claim 1 , wherein an inclined plate for raising the water level is installed on the upstream side of said runner. 前記傾斜板の先端部には、前記ランナの外周に沿って湾曲し、越流する水を前記ランナ上に導いて流下させる導水材を付設することを特徴とする請求項記載のオープンクロスフロー水車発電装置。 3. The open cross flow according to claim 2 , wherein a leading end portion of said inclined plate is provided with a water guiding material that curves along the outer circumference of said runner and guides overflowing water onto said runner to flow down. Water turbine generator. 前記導水材には、前記ランナの外周に沿って湾曲する補助材を前記各ランナごとに高さ調節可能に付設することを特徴とする請求項記載のオープンクロスフロー水車発電装置。 4. The open crossflow water turbine power generator according to claim 3 , wherein auxiliary members curved along the outer periphery of said runners are attached to said water conducting members so that the height of each runner can be adjusted. 相対向する左右のチャンネル状の縦部材を横部材の両端に立設する基礎フレームと、前記縦部材を介して左右の支柱部材を前記横部材上の下部材の両端に立設する架台フレームと、個別の支持スタンドを介して前記下部材上に直線状に配列して積載する一対のランナと、前記各支柱部材の上端に搭載する一対の発電機とを備えてなり、前記各ランナ、発電機は、前記各支柱部材に組み込む動力伝達機構を介して個別に連結し、前記ランナの上流側には、水位を上昇させる傾斜板を設置し、前記傾斜板の先端部には、前記ランナの外周に沿って湾曲し、越流する水を前記ランナ上に導いて流下させる導水材を付設し、前記導水材には、前記ランナの外周に沿って湾曲する補助材を前記各ランナごとに高さ調節可能に付設することを特徴とするオープンクロスフロー水車発電装置。 A foundation frame in which left and right channel-shaped vertical members opposed to each other are erected on both ends of a horizontal member, and a mount frame in which left and right strut members are erected on both ends of a lower member on the horizontal member via the vertical members. , a pair of runners linearly arranged and mounted on the lower member via individual support stands, and a pair of generators mounted on the upper end of each of the support members, The machines are individually connected via a power transmission mechanism incorporated in each of the strut members, and an inclined plate that raises the water level is installed on the upstream side of the runner. A water guiding material that curves along the outer circumference and guides overflowing water onto the runners and flows down is attached to the water guiding material, and an auxiliary material that curves along the outer circumference of the runner is attached to the water guiding material for each runner. An open crossflow water turbine power generator, characterized in that it is attached so that the height can be adjusted. 前記ランナ、支持スタンド、発電機、動力伝達機構は、各一対2組を設けるに代えて、各1個1組を設けることを特徴とする請求項記載のオープンクロスフロー水車発電装置。 6. The open crossflow water turbine power generator according to claim 5 , wherein each of said runner, support stand, generator, and power transmission mechanism is provided in one set instead of two sets.
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