JPH0114425B2 - - Google Patents

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JPH0114425B2
JPH0114425B2 JP59014853A JP1485384A JPH0114425B2 JP H0114425 B2 JPH0114425 B2 JP H0114425B2 JP 59014853 A JP59014853 A JP 59014853A JP 1485384 A JP1485384 A JP 1485384A JP H0114425 B2 JPH0114425 B2 JP H0114425B2
Authority
JP
Japan
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runner
cross
flow
valve
water
Prior art date
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Expired
Application number
JP59014853A
Other languages
English (en)
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JPS60159374A (ja
Inventor
Nobuo Takai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shinko Electric Co Ltd
Original Assignee
Shinko Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Shinko Electric Co Ltd filed Critical Shinko Electric Co Ltd
Priority to JP59014853A priority Critical patent/JPS60159374A/ja
Publication of JPS60159374A publication Critical patent/JPS60159374A/ja
Publication of JPH0114425B2 publication Critical patent/JPH0114425B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/20Rotors
    • F05B2240/24Rotors for turbines
    • F05B2240/244Rotors for turbines of the cross-flow, e.g. Banki, Ossberger type
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は小水力発電に用いて好適なクロスフ
ロー水車の改良に関する。
クロスフロー水車は、変流量特性に優れ、ま
た、安価であることから、小水力発電に適してい
る。第1図は従来のクロスフロー水車の構成を示
す図であり、この図において1はケーシングであ
り、このケーシング1には回転軸(ランナ軸)2
aに固定された円筒状のランナ2が回転自在に支
持されている。このランナ2は第2図に示す様に
その外周部に多数のブレード2b,2b,…を有
し、これらのブレード2b,2b,…が端板2
c,2cおよび補強板2dに溶接された構造とな
つている。また、ランナ2と流入口1aとの間に
は断面流線形状のガイドベーン3が設けられ、流
入路1bの断面積を増減してランナ2に供給きれ
る流量を調節する様になつている。すなわち、ガ
イドベーン3がその回動軸3aを軸に時計方向に
回動し、その上端部がランナ2の外周部に接近す
るにつれて、流入路1bの断面積が増加してラン
ナ2に供給される流量が増加する一方、ガイドベ
ーン3が反時計方向に回動すると、前記断面積が
減少して行き、第1図に一点鎖線で示す位置に達
すると流入路1bが全閉となる様になつている。
こうして、ガイドベーン3によつて調節された水
流は、ランナ2のブレード2b,2b,…に衝突
してこれを回転駆動した後、流出口1cから外部
へ排出される。
この様な構成において、ガイドベーン3の開度
が流量に応じて増減され、広範囲の流量変化に対
して効率の良い運転が可能となつている。
ところで、上述した従来のクロスフロー水車に
おいては、低流量時にガイドベーン3の開度が狭
められたときに運転効率が急激に低下するという
欠点があつた。これは、 (1) 水流がガイドベーン3の所で急激に狭めら
れ、これを通過した時点で再び急激に広がるた
め、この箇所におけるエネルギ損失が大きい。
(2) 前記水流はガイドベーン3通過時に乱れ、各
ブレード2b,2b,…に対する最適流入角か
ら大幅にずれてしまう、 (3) ランナ2に流入する水量が減少するにもかか
わらずランナ2が流水を受ける範囲(第1図に
示すランナ2の中心角αに対応)が一定なた
め、各ブレード2b,2b,…に衝突する水流
速度が小となり、エネルギ効率が低下する、 (4) ガイドベーン3に流水が衝突し、エネルギ損
失を生じる、 などの理由による。
この発明は上述した事情に鑑み、低出力時にお
ける運転効率の向上を図ると共に、流入路におけ
るエネルギ損失の低減を図つたクロスフロー水車
を提供するもので、ランナの軸心を回転中心と
し、前記ランナの外周に沿つて移動する弁体を設
け、この弁体によつて水の流入路の断面積を増減
することを特徴としている。
以下、図面を参照し、この発明の実施例につい
て説明する。第3図はこの発明の一実施例による
クロスフロー水車の構成を示す横断面図であり、
第1図と対応する部分には同一の符号が付されて
いる。この図において、10は側方に流入口10
aを有し、下方に流出口10cを有するケーシン
グであり、このケーシング10の内部にはランナ
2がランナ軸2aによつて回転自在に取り付けら
れている。この場合、ランナ2は流入口10aの
側方であつてかつ流出口10cの上方に配置さ
れ、その軸心が水平となる様に取り付けられてい
る。またケーシング10の上壁10dはランナ2
の外周から所定距離隔てて、このランナ2の外周
と同心の円弧状に形成されている。この上壁10
dとランナ2との間にはランナ2と略同じ幅を有
する上側弁11が配置されている。この上側弁1
1はケーシング10の上壁10dの内周面に沿う
円弧状の外周部11aと、この外周部11aの前
端部に設けられた流線形状の先端部11cと、前
記外周部11aの後端(図面右上端)からランナ
2の外周近傍に延びる平面状の後端面11bと、
この後端面11bの下端から前記先端部11cの
下端に滑らかに延びる湾曲面11dとを有し、上
側弁11の厚さは後端部から先端部11cに向う
に従つて徐々に薄くなる様に形成されている。ま
た、上側弁11はケーシング10の外部に設けら
れた図示せぬ駆動装置によつてランナ軸2aの軸
心を回転中心として反時計方向に回転移動される
様になつている。また、10fは流入路1bから
の流水をランナ2の外周上部へ導くための案内板
であり、この案内板10fとランナ2の外周との
間隙には、ランナ2の軸心を回動軸として、図示
せぬ駆動装置によつて案内板10fの右側面にほ
ぼ接しながら時計方向に移動する下側弁13が設
けられている。この下側弁13は、ランナ2と同
心の円弧状に形成され、ランナ2の外周と一定の
間隙を保ちつつ移動する内周面13aと、前記案
内板10fに接しながら移動する外周面13b
と、これらの下端部に形成された平面状の下面1
3cと、上端部を結ぶ湾曲面13dとを有し、湾
曲面13dが流入路1bの断面積を規定する。そ
して、上側弁11と下側弁13は、第3図イに示
す実線位置で流入路1bを全開とし、同図一点鎖
線の位置で半開とし、さらに、第3図ロに示す位
置で全閉とする。この場合、流入路1bの開閉に
応じて、ランナ2の流水を受ける範囲が増減す
る。すなわち、流入路1bが全開の場合、第3図
イに示すランナ2の中心角α1に対応するランナ2
の外周面が流水を受け、また、流入路1bが半開
の場合、図に示す中心角α2に対応する外周面が流
水を受ける。また、9は上側弁11の移動方向前
方に設けられているストツパであり、上側弁11
はその先端部11cがストツパ12に当接するこ
とにより、移動が規制される。このストツパ9は
ケーシング10の内部に取り付けられている。次
に、14はガイドベーンであり、ランナ2に流れ
込む水流の方向を規制し、その水流が所定の流入
角でランナ2の各ブレード2b,2b,…に衝突
するように案内するものであり、ケーシング10
の側壁に固定されている。このガイドベーン14
の上面は、第3図ロに示すように全閉時における
上側弁11の湾曲面11dに密接する形状になつ
ており、またガイドベーン14の下面は全閉時に
おける下側弁13の湾曲面13dに密接する形状
になつている。
この様な構成によれば、低流量時において、上
側弁11および下側弁13が各々反時計および時
計方向に回動され、流入路1bの断面積が狭めら
れた場合、この箇所で狭められた水流は、その後
広がることがなく、ランナ2の各ブレード2b,
2b,…に衝突する。従つて、水流が一度狭めら
れた後再び広がつてエネルギを失うという様な従
来の欠点は解消することができる。また、水流は
上側下側弁11,13およびガイドベーン14に
よつて滑らかにランナ2へ導かれ、各ブレード2
b,2b,…への流入角も良好な値に保たれる。
さらに、上側弁11および下側弁12が閉じるに
従つてランナ2が水を受ける範囲(第3図イに示
すランナ2の中心角α1,α2に対応)が狭まるた
め、各ブレード2b,2b,…に衝突する水流速
度が低下せず、そのエネルギ効率を高く保つこと
ができる。また、上側弁11および下側弁13に
流水が衝突することによつて生じるエネルギ損失
は従来のガイドベーン3によつて生じるエネルギ
損失より少なくなる。ここで、第4図を参照し、
上述した実施例によるクロスフロー水車と従来の
クロスフロー水車の運転効率特性を比較すると、
本実施例によるクロスフロー水車の運転効率曲線
15は、従来のクロスフロー水車の運転効率曲線
16に比較して低出力領域における運転効率の向
上が顕著であることがわかる。また、上述した実
施例においては、ガイドベーン14が具備されて
いるので、乱流が発生せず、しかも、水流が最適
流入角でブレード2b,2b,…へ案内される利
点が得られる。
また、この実施例のクロスフロー水車において
は、上側弁11および下側弁13の組合せによつ
て水車効率に関する多くの特性曲線が得られる。
たとえば縦軸を流量、横軸を上側弁11の回動量
とすれば、下側弁13の最大開状態における特
性曲線、下側弁13を最大開状態から段階的に
閉じていく過程における特性曲線、下側弁13
の最大開状態における特性曲線、等が得られる。
したがつて、水流の様々な特性(流量、水流速度
等)に応じてこれらの特性曲線から適宜選択しま
たは最適曲線を求めることで、その特性曲線に応
じた上側・下側弁11,13の最適位置を確保す
ることができる。これにより、水車効率をより精
度よく高めるとともに、その運転効率を向上させ
ることができる。
以上説明した様に、この発明によればランナの
軸心を回転中心とし、前記ランナの外周に沿つて
移動し、このランナの回転方向と逆の方向へ移動
したときに前記流入路の断面積を減少きせる第1
の弁と、前記ランナの軸心を回動中心として前記
ランナの外周に沿つて移動し、このランナの回転
方向と同じ方向へ移動したときに前記流入路の断
面積を減少させる第2の弁とを具備したので、低
出力時における運転効率を向上すると共にケーシ
ングの流入路におけるエネルギ損失を低減するこ
とができる利点が得られる。また、上記2つの弁
の組合せにより水車効率に関する様々な特性曲線
が得られることから、これら多くの特性曲線の中
から上記2つの弁を最適曲線の位置、すなわち最
適回動位置に設定することで水車効率および運転
効率の向上に寄与することができる等の優れた効
果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のクロスフロー水車の構成を示す
横断面図、第2図は第1図に示すランナ2の構成
を示す斜視図、第3図はこの発明の一実施例によ
るクロスフロー水車の構成を示す横断面図、第4
図は同実施例によるクロスフロー水車と従来のク
ロスフロー水車の効率特性を示すグラフである。 1b……流入路、2……ランナ、11……上側
弁(第1の弁)、13……下側弁(第2の弁)、1
4……ガイドベーン。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 流入路を通つてケーシング内に流れ込む水流
    の流量を、前記流入路の断面積を調整することに
    よつて増減し、この水流によつて前記ケーシング
    内のランナを回転駆動するクロスフロー水車にお
    いて、前記ランナの軸心を回動中心として前記ラ
    ンナの外周に沿つて移動し、このランナの回転方
    向と逆の方向へ移動したときに前記流入路の断面
    積を減少させる第1の弁と、前記ランナの軸心を
    回動中心として前記ランナの外周に沿つて移動
    し、このランナの回転方向と同じ方向へ移動した
    ときに前記流入路の断面積を減少させる第2の弁
    とを具備することを特徴とするクロスフロー水
    車。
JP59014853A 1984-01-30 1984-01-30 クロスフロ−水車 Granted JPS60159374A (ja)

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JP59014853A JPS60159374A (ja) 1984-01-30 1984-01-30 クロスフロ−水車

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JPS60159374A JPS60159374A (ja) 1985-08-20
JPH0114425B2 true JPH0114425B2 (ja) 1989-03-10

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58163686A (ja) * 1982-03-25 1983-09-28 Fujitsu Ltd プリンタのスペ−ス制御方式

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58163686A (ja) * 1982-03-25 1983-09-28 Fujitsu Ltd プリンタのスペ−ス制御方式

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JPS60159374A (ja) 1985-08-20

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