JPH051659Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本考案は、貫流水車に関し、詳しくは、流量に
応じてランナ上流側の流路面積を変えられるよう
にし、流量の変化にかかわらず効率の低下をきた
すことなく運転できるようにしたものである。

Ｂ 考案の概要 本考案は、流量が変化しても効率の低下を抑え
ることができる貫流水車に係り、その構成は、水
の流れ方向に対しランナを直交させて設けてなる
貫流水車において、先端が前記ランナに近接する
一対のガイドベーンを前記ランナの上流側におい
て水平方向に開閉動可能に設け、これらガイドベ
ーンの開閉動により前記ランナ上流側の流路面積
が変えられるようにしてなり、流量の変化に応じ
てガイドベーンを開閉して流路面積を変えること
により、流量の変化にかかわらず、水のもつエネ
ルギが有効にランナに作用するようにしたのであ
る。

Ｃ 従来の技術 貫流水車、例えば、クロスフロー水車において
は、水量に合わせて効率良く運転できるようにす
るため、ランナ上流側のガイドベーンを分割し、
流量が減少した場合には、ガイドベーンを操作す
ることによりランナの一部にのみ送水できるよう
にしたものが考えられている。

上記のようなガイドベーン分割型のクロスフロ
ー水車の一例を第８図に示す。図に示すように、
このクロスフロー水車は、上流側に入口管１が接
続され且つ下流側に出口管２が接続されたケーシ
ング３内にランナ４がその軸（ランナ軸）５でも
つて水平且つ回転自在に支持され、ランナ４の上
流側には二分割されたガイドベーン６ａ，６ｂが
設けられた構成となつている。図中、７はケーシ
ング３と出口管２との間を蔽うハウジング、８は
二つのガイドベーン６ａ，６ｂ間に設けられた仕
切板、９ａ，９ｂは各ガイドベーン６ａ，６ｂを
操作する操作レバーであり、それぞれアクチユエ
ータに接続される。

上記構造のクロスフロー水車では、流量に合わ
せて二つのガイドベーン６ａ，６ｂを操作するこ
とにより、効率の良い水車の運転が可能となるの
である。例えば、流量が低下したときには一方の
ガイドベーン６ａもしくは６ｂを閉じて水流がラ
ンナ４の一部に作用するようにすることにより、
水のエネルギがランナ４に有効に作用して、効率
の低下防止が図られるのである。

Ｄ 考案が解決しようとする問題点 ところで、クロスフロー水車の構成要件の一つ
であるランナの設計要件として、ランナ直径とラ
ンナ長の二要素があるが、高負荷の水車では、ラ
ンナ長をあまり大きくすることはできない。

上記のようにランナ長の短い水車において、流
量低下時の効率向上のため上述のように分割ガイ
ドベーンを採用すると、分割したガイドベーンが
極めて短かくなり、このため、ランナ側面外周か
らの水漏れや水路両側での流れの乱れなどにより
効率が低下するという事態が生じる。

ランナ外径とランナ長との比をアスペクト比と
いうが、このアスペクト比が0.1以下では３％程
度の効率低下があり、実用的には0.25以上のアス
ペクト比をとることが望ましい。一般に、分割ガ
イドベーンでは、幅を１：２に分割するので、全
体のアスペクト比を0.75とすると、小さい方のア
スペクト比は0.25となり効率的には好ましくな
い。

本考案は、上記のような技術的状況にかんがみ
てなされたもので、その目的とするところは、貫
流水車において、分割ガイドベーンを使わずに、
流量が変化した場合でも効率の低下を来すことな
く運転できるようにすることにある。

Ｅ 問題点を解決するための手段 上記目的を達成するための本考案の構成は、水
の流れ方向に対しランナを直交させて設けてなる
貫流水車において、先端が前記ランナに近接する
一対のガイドベーンの各後端部を前記ランナの上
流側において支持軸を軸として回動可能に支持し
て当該ガイドベーンを水平方向に開閉動可能と
し、これらガイドベーンの開閉動により前記ラン
ナ上流側の流路面積が変えられるようにしたので
ある。

Ｆ 作用 上記貫流水車においては、ガイドベーンを開閉
動することによりランナ上流側の流路面積を変え
ることができ、流量が変化した場合でも、ガイド
ベーンを開閉動してランナ上流側流路面積を変え
ることにより、流量の変化にかかわらず、水のも
つエネルギ（速度エネルギ、圧力エネルギ、位置
エネルギ等）を有効にランナに作用させることが
でき、水車の効率低下が防止されるのである。

また、上流側の後端部を中心としてガイドベー
ンを回動させてガイドベーンを開閉するので流路
面積は漸減し、水の流れに乱れや渦が生ずること
はない。

Ｇ 実施例 第１図には本考案に係る貫流水車の一実施例で
あるクロスフロー水車の断面を示してあり、第２
図にはその主要部の斜視状態、第３図には一方の
ガイドベーンの斜視外観、第４図及び第５図には
実施例に係るクロスフロー水車の平面に沿う異な
る状態の断面をそれぞれ示してある。

このクロスフロー水車における、ガイドベーン
部以外の構造は第８図に示した従来のものと同様
の構成となつている。つまり、上流側に入口管
１、下流側に出口管２がそれぞれ接続されたケー
シング３内にランナ４が水の流れ方向に対し直交
されてそのランナ軸５でもつて水平且つ回転自在
に支持されている。又、ケーシング３と出口管２
との間はハウジング７で蔽われている。

ケーシング３における入口管１側寄りには、ラ
ンナ４の軸方向と平行な方向において対向し且つ
鉛直方向を向く一対のガイドベーン支持軸１０
ａ，１０ｂが枢軸として回転可能に設けられてい
る。各ガイドベーン支持軸１０ａ，１０ｂには、
先端がランナ４周面近くまで延び且つランナ４の
形状に沿つて湾曲形状となつているガイドベーン
１１ａ，１１ｂが取付けられている。ガイドベー
ン１１ａ，１１ｂの上端縁には、ケーシング３の
上板３ａの内面に沿い且つケーシング上板３ａと
同様の湾曲形状をなすガイドベーン上板１２ａ，
１２ｂが取付けられており、又ガイドベーン１１
ａ，１１ｂの下端縁にはケーシング３の下板３ｂ
の内面に沿い且つケーシング下板３ｂと同様の形
状をなすガイドベーン下板１３ａ，１３ｂが取付
けられている。ガイドベーン上板１２ａ，１２
ｂ、ガイドベーン下板１３ａ，１３ｂは平面から
見ると長方形をなしており、各ガイドベーン上板
１２ａ，１２ｂ、ガイドベーン下板１３ａ，１３
ｂの先端（下流側）内側にガイドベーン１１ａ，
１１ｂ先端が位置し、各ガイドベーン上板１２
ａ，１２ｂ、ガイドベーン下板１３ａ，１３ｂの
後端（上流側）外側にガイドベーン１１ａ，１１
ｂの後端が来るように、ガイドベーン１１ａ，１
１ｂに取付けられている。つまり、ガイドベーン
上板１２ａ，１２ｂ、ガイドベーン下板１３ａ，
１３ｂはその一つの対角線がガイドベーン１１
ａ，１１ｂの上端縁あるいは下端縁に沿うように
ガイドベーン１１ａ，１１ｂに取付けられている
のである。尚、ガイドベーン上板１２ａ，１２
ｂ、ガイドベーン下板１３ａ，１３ｂの先端部
は、ケーシング支持軸１０ａ，１０ｂを中心とす
る円弧（半径Ｒ）となつている。又、ケーシング
３の上板３ａ及び下板３ｂの形状は、ガイドベー
ン支持軸１０ａ，１０ｂを中心に開閉動するガイ
ドベーン上板１２ａ，１２ｂとガイドベーン下板
１３ａ，１３ｂが描く曲面に合わせた形状とされ
ている。図中、３ｃはケーシング３の側板を示
す。

各ガイドベーン支持軸１０ａ，１０ｂの上端部
はケーシング上板３ａの上側に突出されており、
その端部には操作レバー１４の一端部がそれぞれ
一体的に結合されており、これらの操作レバー１
４の他端部には、アクチユエータ等により作動さ
れる一本の操作ロツド１５に結合されている。よ
つて、操作ロツド１５を作動することにより、操
作レバー１４を介して、ガイドベーン支持軸１０
ａ，１０ｂと共にガイドベーン１１ａ，１１ｂは
ガイドベーン上板１２ａ，１２ｂ、ガイドベーン
下板１３ａ，１３ｂと一体となつて開閉動する。
第４図にはガイドベーン１１ａ，１１ｂを閉じた
状態を示してあり、この状態では、ガイドベーン
上板１２ａ，１２ｂ及び下板１３ａ，１３ｂは略
平行となる。第５図にはガイドベーン１１ａ，１
１ｂを開いて略平行にした状態を示してある。
尚、図中、矢印ｗは水の流れ、矢印ａ，ｂはガイ
ドベーン１１ａ，１１ｂの開閉方向を示す。

上記のようなクロスフロー水車においては、当
該水車に供給される水の流量が変わつた場合に
は、それに応じてガイドベーン１１ａ，１１ｂを
開閉動してランナ４上流側の通路面積を変えるこ
とにより、水のもつエネルギ（速度エネルギ、圧
力エネルギ、位置エネルギ等）がランナ４に有効
に作用するようになる。例えば流量が低下した場
合には、ガイドベーン１１ａ，１１ｂを閉じて、
ガイドベーン１１ａ，１１ｂが形成するランナ４
への開口部を狭めることにより、水の流速を損わ
ずにランナ４に作用させることができ、効率の低
下が防止されるのである。尚、ガイドベーン１１
ａ，１１ｂの上下にはガイドベーン上板１２ａ，
１２ｂ及びガイドベーン下板１３ａ，１３ｂが設
けてあるので、ガイドベーン１１ａ，１１ｂによ
つて案内される水がガイドベーン１１ａ，１１ｂ
の外側に漏れるのは防止され、この面でも効率低
下防止が図られる。

第６図には一枚ガイドベーン水車、ガイドベー
ン分割型水車、本考案に係るガイドベーン１１
ａ，１１ｂが水平方向に開閉するクロスフロー水
車の各効率特性を示し、横軸に水流〔％〕、縦軸
に効率η〔％〕をとつてあり、図中、が一枚ガ
イドベーン水車によるもの、がガイドベーン分
割型水車によるもの、が本考案に係るクロスフ
ロー水車によるものである。この図からわかるよ
うに本考案のクロスフロー水車によれば、水量が
低下した場合の効率が大幅に向上する。

第７図には本考案の貫流水車の他の実施例に係
るクロスフロー水車の断面を示す。このクロスフ
ロー水車は、ガイドベーン支持軸１０ａ，１０ｂ
を、ガイドベーン上板１２ａ，１２ｂの先端側
（図中Ａで示す）とガイドベーン下板１３ａ，１
３ｂの先端側（図中Ｂで示す）とを結ぶ線
（角度α）となるべく平行となるように角度θ傾
けたものである。言い換えれば、ガイドベーン上
板１２ａ，１２ｂ先端側の回転半径R₁とガイド
ベーン下板１３ａ，１３ｂ先端側の回転半径R₂
とをできるだけ近付けるようにしたのである。こ
うすることによつて、ガイドベーン１１ａ，１１
ｂの開閉位置にかかわらず、ガイドベーン１１
ａ，１１ｂ先端が作る流路開口は台形から矩形に
近くなり、ランナ４の全長を有効に使用できるよ
うになると共に、流れの均一化、効率の向上が図
れるのである。

Ｈ 考案の効果 本考案に係る貫流水車によれば、水量の変化に
応じてランナ上流側の流路面積を変えることがで
きるので、水量の幅広い範囲に亘つて効率の良い
運転が可能となる。又、水路の途中に抵抗となる
ようなガイドベーンがないので、水の乱れがなく
なり、全体の効率を向上させることができる。更
にガイドベーンが二つあつてもその作動は一組の
アクチユエータ制御装置で行なえるので、設備、
コストの面でも有利となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例であるクロスフロー
水車の断面図、第２図はその主要部の斜視図、第
３図は一方のガイドベーンの斜視外観図、第４図
はガイドベーン閉状態の平面図、第５図はガイド
ベーン開状態の平面図、第６図は本考案のものと
従来のものとの効率の比較を示す特性図、第７図
は他の実施例の断面図、第８図は従来のガイドベ
ーン分割型クロスフロー水車の一部を破砕して内
部を示す斜視図である。 図面中、１は入口管、２は出口管、３はケーシ
ング、４はランナ、７はハウジング、１０ａ，１
０ｂはガイドベーン支持軸、１１ａ，１１ｂはガ
イドベーン、１２ａ，１２ｂはガイドベーン上
板、１３ａ，１３ｂはガイドベーン下板、１４は
操作レバー、１５は操作ロツドである。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 水の流れ方向に対しランナ４を直交させて設け
   てなる貫流水車において、 先端が前記ランナ４に近接する一対のガイドベ
   ーン１１ａ，１１ｂの各後端部を前記ランナ４の
   上流側において支持軸１０ａ，１０ｂを軸として
   回動可能に支持して当該ガイドベーン１１ａ，１
   １ｂを水平方向に開閉動可能とし、 これらガイドベーン１１ａ，１１ｂの開閉動に
   より前記ランナ４上流側の流路面積を変えられる
   ようにしたことを特徴とする貫流水車。