JPH04246278A - 可動羽根水車 - Google Patents
可動羽根水車Info
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- JPH04246278A JPH04246278A JP3011152A JP1115291A JPH04246278A JP H04246278 A JPH04246278 A JP H04246278A JP 3011152 A JP3011152 A JP 3011152A JP 1115291 A JP1115291 A JP 1115291A JP H04246278 A JPH04246278 A JP H04246278A
- Authority
- JP
- Japan
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- runner blade
- outer peripheral
- runner
- blade
- water turbine
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- Pending
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 31
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 42
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Hydraulic Turbines (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は可動羽根水車に係り、特
に可動ランナ羽根の外周端に所定の間隙をもって対向設
置されたディスチャージリングの一部が円筒形状に形成
されている可動羽根水車に関する。
に可動ランナ羽根の外周端に所定の間隙をもって対向設
置されたディスチャージリングの一部が円筒形状に形成
されている可動羽根水車に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６及び図７は一般的な可動羽根水車を
示したもので、ランナボス１には複数枚の可動ランナ羽
根２が取付けられ、このランナ羽根２の外周端３はラン
ナ羽根２の流体入口端４から流体出口端５に向って、そ
の中央部３ａが突出した凸曲線形状に形成され、その断
面形状は図８に示されたように矩形形状に定められてい
る。ランナ羽根外周端３には僅かな間隙をもってディス
チャージリング６が対向設置され、このディスチャージ
リング６は、ランナ羽根外周端３との間隙が小さくほど
水車効率を高めかつキャビテーションの発生を抑制する
ことができるので、ランナ羽根外周端３の凸曲線形状に
対応した凹曲線形状に形成されている。しかしながら、
ディスチャージリング６は、水車の保守点検時のランナ
羽根２の取出し及び再収容を容易にするために、図７に
明示するようにランナ羽根外周端３の中央部３ａに対応
する部分よりも上流側の部分６ａは凹曲面でなく直線状
、即ち円筒形状に定められている。
示したもので、ランナボス１には複数枚の可動ランナ羽
根２が取付けられ、このランナ羽根２の外周端３はラン
ナ羽根２の流体入口端４から流体出口端５に向って、そ
の中央部３ａが突出した凸曲線形状に形成され、その断
面形状は図８に示されたように矩形形状に定められてい
る。ランナ羽根外周端３には僅かな間隙をもってディス
チャージリング６が対向設置され、このディスチャージ
リング６は、ランナ羽根外周端３との間隙が小さくほど
水車効率を高めかつキャビテーションの発生を抑制する
ことができるので、ランナ羽根外周端３の凸曲線形状に
対応した凹曲線形状に形成されている。しかしながら、
ディスチャージリング６は、水車の保守点検時のランナ
羽根２の取出し及び再収容を容易にするために、図７に
明示するようにランナ羽根外周端３の中央部３ａに対応
する部分よりも上流側の部分６ａは凹曲面でなく直線状
、即ち円筒形状に定められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の可動羽根水車は、ディスチャージリング６の円筒形
状部分６ａの存在によって、この部分でのランナ羽根外
周端３とディスチャージリング６との間の間隙ｈが大き
くなり、これによって水車効率の低下及びキャビテーシ
ョンの発生を招くという問題があった。これを詳述する
と、図７に示したようにランナ羽根入口端４に流入した
主流７ａはランナ羽根入口端４に丸みが付されているた
め衝突損失が小さい。しかしながら、上記間隙ｈを通っ
て位置３ｂからランナ羽根外周端３に流入した周囲流７
ｂは、ランナ羽根外周端３の断面形状が図８のように矩
形であるため衝突損失が非常に大きくなる。
来の可動羽根水車は、ディスチャージリング６の円筒形
状部分６ａの存在によって、この部分でのランナ羽根外
周端３とディスチャージリング６との間の間隙ｈが大き
くなり、これによって水車効率の低下及びキャビテーシ
ョンの発生を招くという問題があった。これを詳述する
と、図７に示したようにランナ羽根入口端４に流入した
主流７ａはランナ羽根入口端４に丸みが付されているた
め衝突損失が小さい。しかしながら、上記間隙ｈを通っ
て位置３ｂからランナ羽根外周端３に流入した周囲流７
ｂは、ランナ羽根外周端３の断面形状が図８のように矩
形であるため衝突損失が非常に大きくなる。
【０００４】更に、図９はランナ羽根入口端４の位置４
ａでの速度三角形と、ランナ羽根外周端３の位置３ｂで
の速度三角形とを夫々示したもので、ランナ羽根入口端
位置４ａでは絶対速度ｖ１ とランナ周速度ｕ１ とか
ら決まる相対速度ｗ１ がほぼランナ羽根２に沿った方
向であるため、衝突損失は小さい。ところが、ランナ羽
根外周端位置３ｂでは、粘性の効果によって絶対速度ｖ
２ が小さくなるため、相対速度ｗ２ がランナ羽根２
に大きな角度をもって衝突し、これによって衝突損失が
一層大きくなる。このように、ランナ羽根外周端３に流
入した周囲流７ｂは、大きな衝突損失を生ずるため水車
効率が低下し，かつ急激な圧力低下が発生しキャビテー
ションが発生し易い。そこで、本発明の目的は、ランナ
羽根外周端とディスチャージリングとの間隙を通ってラ
ンナ羽根外周端に流入した水の衝突損失を充分に低減す
ることができる可動羽根水車を提供することにある。
ａでの速度三角形と、ランナ羽根外周端３の位置３ｂで
の速度三角形とを夫々示したもので、ランナ羽根入口端
位置４ａでは絶対速度ｖ１ とランナ周速度ｕ１ とか
ら決まる相対速度ｗ１ がほぼランナ羽根２に沿った方
向であるため、衝突損失は小さい。ところが、ランナ羽
根外周端位置３ｂでは、粘性の効果によって絶対速度ｖ
２ が小さくなるため、相対速度ｗ２ がランナ羽根２
に大きな角度をもって衝突し、これによって衝突損失が
一層大きくなる。このように、ランナ羽根外周端３に流
入した周囲流７ｂは、大きな衝突損失を生ずるため水車
効率が低下し，かつ急激な圧力低下が発生しキャビテー
ションが発生し易い。そこで、本発明の目的は、ランナ
羽根外周端とディスチャージリングとの間隙を通ってラ
ンナ羽根外周端に流入した水の衝突損失を充分に低減す
ることができる可動羽根水車を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、可動ランナ羽根の外周端がランナ羽根流体
入口端からランナ羽根流体出口端に向ってその中央部で
突出した凸曲線形状に形成され、このランナ羽根外周端
に所定の間隙をもって対向設置されたディスチャージリ
ングが上記ランナ羽根外周端の上記中央部から上記ラン
ナ羽根流体入口端まで円筒形状に形成された可動羽根水
車において、上記ランナ羽根外周端は、上記ランナ羽根
流体入口端から上記中央部付近までの領域に上記可動ラ
ンナ羽根の圧力面から負圧面にわたって凸状に丸みが付
けられると共に、この凸状丸みの最先端の位置が上記ラ
ンナ羽根流体入口端から上記中央部に向うに従い上記ラ
ンナ羽根圧力面側から上記ランナ羽根負圧面側に移動し
ていることを特徴とするものである。
に本発明は、可動ランナ羽根の外周端がランナ羽根流体
入口端からランナ羽根流体出口端に向ってその中央部で
突出した凸曲線形状に形成され、このランナ羽根外周端
に所定の間隙をもって対向設置されたディスチャージリ
ングが上記ランナ羽根外周端の上記中央部から上記ラン
ナ羽根流体入口端まで円筒形状に形成された可動羽根水
車において、上記ランナ羽根外周端は、上記ランナ羽根
流体入口端から上記中央部付近までの領域に上記可動ラ
ンナ羽根の圧力面から負圧面にわたって凸状に丸みが付
けられると共に、この凸状丸みの最先端の位置が上記ラ
ンナ羽根流体入口端から上記中央部に向うに従い上記ラ
ンナ羽根圧力面側から上記ランナ羽根負圧面側に移動し
ていることを特徴とするものである。
【０００６】
【作用】ランナ羽根外周端とディスチャージリングとの
間の間隙を通ってランナ羽根外周端に流入する周囲流は
、ランナ羽根外周端に付けられた凸状丸みによってラン
ナ羽根外周端での衝突損失が低減される。更に、凸状丸
みの最先端の位置がランナ羽根流体入口端から中央部に
向うに従いランナ羽根圧力面側からランナ羽根負圧面側
に移動しているため、ランナ羽根外周端への周囲流の流
入方向と凸状丸みの最先端とのなす角度が小さくなり、
これによってランナ羽根外周端での衝突損失が一層低減
される。
間の間隙を通ってランナ羽根外周端に流入する周囲流は
、ランナ羽根外周端に付けられた凸状丸みによってラン
ナ羽根外周端での衝突損失が低減される。更に、凸状丸
みの最先端の位置がランナ羽根流体入口端から中央部に
向うに従いランナ羽根圧力面側からランナ羽根負圧面側
に移動しているため、ランナ羽根外周端への周囲流の流
入方向と凸状丸みの最先端とのなす角度が小さくなり、
これによってランナ羽根外周端での衝突損失が一層低減
される。
【０００７】
【実施例】以下に本発明による可動羽根水車の一実施例
を図６乃至図９と同部分には同一符号を付して示した図
１乃至図５を参照して説明する。図１及び図２において
、可動ランナ羽根２の外周端３は、流体入口端部３ｃか
ら外周端中央部３ａ付近までの凸状丸み形成領域８につ
いて、その端面に凸状の丸み９が付けられている。この
凸状丸み９は、図２に明示したようにランナ羽根圧力面
１０からランナ羽根負圧面１１にわたって滑らかな曲面
によって形成され、図３に示されたように丸み９の最先
端９ａが流体入口端部３ｃから外周端中央部３ａに向う
に従い、ランナ羽根圧力面１０側からランナ羽根負圧面
１１側に徐々に移動している。例えば、丸み最先端９ａ
は、流体入口端部３ｃではランナ羽根圧力面１０側に比
較的近い位置に位置し、外周端中央部３ａではランナ羽
根負圧面１１側に近い位置に位置している。なお、図３
はランナ羽根外周端３を図１のＩＩＩ −ＩＩＩ 線か
ら見た場合においてそのランナ羽根外周端を三つの円筒
断面で分割した状態を示している。
を図６乃至図９と同部分には同一符号を付して示した図
１乃至図５を参照して説明する。図１及び図２において
、可動ランナ羽根２の外周端３は、流体入口端部３ｃか
ら外周端中央部３ａ付近までの凸状丸み形成領域８につ
いて、その端面に凸状の丸み９が付けられている。この
凸状丸み９は、図２に明示したようにランナ羽根圧力面
１０からランナ羽根負圧面１１にわたって滑らかな曲面
によって形成され、図３に示されたように丸み９の最先
端９ａが流体入口端部３ｃから外周端中央部３ａに向う
に従い、ランナ羽根圧力面１０側からランナ羽根負圧面
１１側に徐々に移動している。例えば、丸み最先端９ａ
は、流体入口端部３ｃではランナ羽根圧力面１０側に比
較的近い位置に位置し、外周端中央部３ａではランナ羽
根負圧面１１側に近い位置に位置している。なお、図３
はランナ羽根外周端３を図１のＩＩＩ −ＩＩＩ 線か
ら見た場合においてそのランナ羽根外周端を三つの円筒
断面で分割した状態を示している。
【０００８】その他の構成は図６及び図７の構成と同一
である。次にこの実施例の作用を説明する。ランナ羽根
流体入口端４の位置４ａに流入した主流７ａは、図７に
示した従来の場合と同一である。ランナ羽根外周端３と
ディスチャージリング６との間の間隙ｈを通った周辺流
７ｂは、ランナ羽根外周端３上の位置３ｂからランナ羽
根外周端３に流入する。
である。次にこの実施例の作用を説明する。ランナ羽根
流体入口端４の位置４ａに流入した主流７ａは、図７に
示した従来の場合と同一である。ランナ羽根外周端３と
ディスチャージリング６との間の間隙ｈを通った周辺流
７ｂは、ランナ羽根外周端３上の位置３ｂからランナ羽
根外周端３に流入する。
【０００９】図４は流体入口端４の位置４ａ及びランナ
羽根外周端３の位置３ｂにおける速度三角形を示したも
ので、位置４ａでの主流７ａについては相対速度ｗ１
がランナ羽根２の方向にほぼ一致しており、衝突損失が
非常に小さい。位置３ｂでの周辺流７ｂについては相対
速度ｗ２ がランナ羽根外周端３に対して比較的大きな
角度となり、この角度は周囲流７ｂがディスチャージリ
ング６に接近する程大きくなる。しかしながら、ランナ
羽根外周端３は凸状に丸み９を有し、かつこの丸みの最
先端９ａがランナ羽根圧力面１０側からランナ羽根負圧
面１１側に徐々に移動しているので、相対速度ｗ２ と
最先端９ａとのなす角度は相対速度ｗ２ とランナ羽根
外周端３とのなす角度よりもかなり小さくなる。従って
、周囲流７ｂの衝突損失は大幅に低減され、水車効率が
向上すると共に、ランナ羽根外周端３での圧力低下が小
さくなりキャビテーションの発生が抑制される。
羽根外周端３の位置３ｂにおける速度三角形を示したも
ので、位置４ａでの主流７ａについては相対速度ｗ１
がランナ羽根２の方向にほぼ一致しており、衝突損失が
非常に小さい。位置３ｂでの周辺流７ｂについては相対
速度ｗ２ がランナ羽根外周端３に対して比較的大きな
角度となり、この角度は周囲流７ｂがディスチャージリ
ング６に接近する程大きくなる。しかしながら、ランナ
羽根外周端３は凸状に丸み９を有し、かつこの丸みの最
先端９ａがランナ羽根圧力面１０側からランナ羽根負圧
面１１側に徐々に移動しているので、相対速度ｗ２ と
最先端９ａとのなす角度は相対速度ｗ２ とランナ羽根
外周端３とのなす角度よりもかなり小さくなる。従って
、周囲流７ｂの衝突損失は大幅に低減され、水車効率が
向上すると共に、ランナ羽根外周端３での圧力低下が小
さくなりキャビテーションの発生が抑制される。
【００１０】図５はオンカム運転での模型水車効率特性
実験の結果を示したグラフで、横軸に水車出力Ｐをとり
縦軸に最高水車効率％で無次元化した相対効率η／％を
とっている。このグラフから明らかなように、本実施例
による相対効率Ａは図６及び図７に示した従来の可動羽
根水車の相対効率Ｂに比べて大幅に向上する。特に、水
車出力Ｐが大きくなるほど、本発明の効果が顕著となっ
ている。この理由は、水車出力Ｐが大きくなると、可動
ランナ羽根２が水車の回転軸の方向に向くようになり間
隙ｈが大きくなるので、本発明が効果的に作用するため
である。
実験の結果を示したグラフで、横軸に水車出力Ｐをとり
縦軸に最高水車効率％で無次元化した相対効率η／％を
とっている。このグラフから明らかなように、本実施例
による相対効率Ａは図６及び図７に示した従来の可動羽
根水車の相対効率Ｂに比べて大幅に向上する。特に、水
車出力Ｐが大きくなるほど、本発明の効果が顕著となっ
ている。この理由は、水車出力Ｐが大きくなると、可動
ランナ羽根２が水車の回転軸の方向に向くようになり間
隙ｈが大きくなるので、本発明が効果的に作用するため
である。
【００１１】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
による可動羽根水車にあっては、ランナ羽根外周端とデ
ィスチャージリングとの間の間隙を通ってランナ羽根外
周端に流入する周囲流は、ランナ羽根外周端に付けられ
た凸状丸みによってランナ羽根外周端での衝突損失が低
減されると共に、凸状丸みの最先端の位置がランナ羽根
流体入口端部から中央部に向うに従いランナ羽根圧力面
側からランナ羽根負圧面側に移動しているため、ランナ
羽根外周端への周囲流の流入方向と丸みの最先端とのな
す角度が小さくなり、これによってランナ羽根外周端で
の衝突損失が一層低減される。従って、水車効率を著し
く向上することができ、キャビテーションの発生を抑制
することができる。
による可動羽根水車にあっては、ランナ羽根外周端とデ
ィスチャージリングとの間の間隙を通ってランナ羽根外
周端に流入する周囲流は、ランナ羽根外周端に付けられ
た凸状丸みによってランナ羽根外周端での衝突損失が低
減されると共に、凸状丸みの最先端の位置がランナ羽根
流体入口端部から中央部に向うに従いランナ羽根圧力面
側からランナ羽根負圧面側に移動しているため、ランナ
羽根外周端への周囲流の流入方向と丸みの最先端とのな
す角度が小さくなり、これによってランナ羽根外周端で
の衝突損失が一層低減される。従って、水車効率を著し
く向上することができ、キャビテーションの発生を抑制
することができる。
【図１】本発明による可動羽根水車の一実施例の要部を
示した縦断面図。
示した縦断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線矢視の断面図。
【図３】図１のＩＩＩ −ＩＩＩ 線矢視のランナ羽根
の側面図。
の側面図。
【図４】上記実施例の作用を説明するための水流の速度
三角形を示した説明図。
三角形を示した説明図。
【図５】従来の可動羽根水車による相対効率と本発明の
可動羽根水車による相対効率とを示したグラフ。
可動羽根水車による相対効率とを示したグラフ。
【図６】従来の一般的な可動羽根水車を示した断面図。
【図７】図７のランナ羽根外周端とディスチャージリン
グとを拡大して示した断面図。
グとを拡大して示した断面図。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視の断面図。
【図９】従来の可動羽根水車の水流の速度三角形を示し
た説明図。
た説明図。
２ 可動ランナ羽根
３ ランナ羽根外周端
３ａ 外周端の中央部
４ 流体入口端
５ 流体出口端
６ ディスチャージリング
６ａ ディスチャージリングの円筒形状部分８
凸状丸み形成領域 ９ 凸状丸み ９ａ 凸状丸み最先端 １０ ランナ羽根圧力面 １１ ランナ羽根負圧面 ｈ 間隙
凸状丸み形成領域 ９ 凸状丸み ９ａ 凸状丸み最先端 １０ ランナ羽根圧力面 １１ ランナ羽根負圧面 ｈ 間隙
Claims (1)
- 【請求項１】可動ランナ羽根の外周端がランナ羽根流体
入口端からランナ羽根流体出口端に向ってその中央部で
突出した凸曲線形状に形成され、このランナ羽根外周端
に所定の間隙をもって対向設置されたディスチャージリ
ングが上記ランナ羽根外周端の上記中央部から上記ラン
ナ羽根流体入口端まで円筒形状に形成された可動羽根水
車において、上記ランナ羽根外周端は、上記ランナ羽根
流体入口端から上記中央部付近までの領域に上記可動ラ
ンナ羽根の圧力面から負圧面にわたって凸状に丸みが付
けられると共に、この凸状丸みの最先端の位置が上記ラ
ンナ羽根流体入口端から上記中央部に向うに従い上記ラ
ンナ羽根圧力面側から上記ランナ羽根負圧面側に移動し
ていることを特徴とする可動羽根水車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3011152A JPH04246278A (ja) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | 可動羽根水車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3011152A JPH04246278A (ja) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | 可動羽根水車 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04246278A true JPH04246278A (ja) | 1992-09-02 |
Family
ID=11770049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3011152A Pending JPH04246278A (ja) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | 可動羽根水車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04246278A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007291874A (ja) * | 2006-04-21 | 2007-11-08 | Toshiba Corp | 軸流水車ランナ |
-
1991
- 1991-01-31 JP JP3011152A patent/JPH04246278A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007291874A (ja) * | 2006-04-21 | 2007-11-08 | Toshiba Corp | 軸流水車ランナ |
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