JPH06307322A - 立軸ペルトン水車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】水車の体格を小さくし、発電所建物及び土木設
備を小型化させ、しかも流量を増加させてペルトン水車
の出力を増加させる。 【構成】主軸１の上下に並べて取り付けられ、ランナの
直径が同じ上側ランナ２及び下側ランナ３と、ケーシン
グ８から分岐され上側ランナ２の上側ランナバケット２
ａにジェットを噴射する上側ノズル６と、下側ランナ３
の下側ランナバケット３ａにジェットを噴射する下側ノ
ズル７とを設け、水車の水平投影面積はランナ１台と同
じなので、発電所建物及び土木設備を小型化しこれらの
建設費を低減させ、しかも流量を倍にして出力を増加さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、同一のハウジング内
に上下に２台のランナを備えた立軸ペルトン水車に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ペルトン水車は、約２００〜１８００ｍ
の高落差に適用される衝動水車で、以前は横軸であった
が、近年は立軸機が採用されるようになった。１個のラ
ンナに取り付けられるノズル数が、横軸では２個が限度
であるが、立軸には６個まで可能であり、大容量化，高
速化がはかられるようになり、また使用ノズル数の制御
によって、きわめて広い出力範囲にわたって効率低下の
少ない運転ができるようになった。ペルトン水車の流量
調整は、ノズル部に設けたニードル弁の出し入れにより
行う。ペルトン水車では入口弁を経てさらに分岐管によ
って分岐された圧力水は、ノズルで加速されジェットと
なってランナのランナバケットに当たり、ランナに回転
力を与えた後、放水路に自然落下する。ノズルから噴射
されるジェットは、ランナのピッチ円とジェット中心と
の接点でランナバケットに当たるように設定されてい
る。従来の立軸ペルトン水車では、一つのハウジング内
に一つのランナを設置していたが、与えられた落差に対
して出力を増加させる場合、一本のノズルから噴射され
る水の量を増やすか、またはノズルの本数を増やすかの
何れかであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】発電所の建設費を安く
するには、発電所の出力に対し土木設備及び発電所建物
を小型化する必要がある。発電所の大きさを決定するの
は、その主機である水車発電機の体格であり、同じ体格
でより多くの流量を流し、大きな出力を発揮する水車を
開発しなければならない。一本のノズルから噴射される
水量を増やす場合、ノズルの径及びランナの直径が大き
くなり、水車全体の体格が大きくなるため発電所の水平
投影面積も必然的に大きくなり、土木設備及び建屋など
の建設費用が高くなりコストが上がる。また、ノズルの
径及びランナの直径を大きくせずノズル本数を増やせ
ば、同じ大きさのハウジング内に大きな水量を流せるの
で、出力を増加できるが、周方向に設置できるノズル本
数は６本が限度であり、これ以上ノズル本数を増やすと
ジェットが干渉し合って、効率低下をまねく恐れがあ
る。

【０００４】この発明は、水車の体格を小さくし、発電
所建物及び土木設備を小型化させ、しかも流量を増加さ
せて水車の出力を増加させた立軸ペルトン水車を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】主軸の上下に並べて取り
付けられた複数台のランナと、給水管から分岐されて上
下に配置れれ、前記それぞれのランナを構成するランナ
バケットにジェットを噴射する複数組のノズルとを設け
たことによって、上記目的を達成する。

【０００６】主軸の上下に並べて取り付けられた上側ラ
ンナ及び下側ランナと、給水管から分岐され前記上側ラ
ンナを構成する上側ランナバケットにジェットを噴射す
る上側ノズルと、この上側ノズルの下方に配置され前記
下側ランナを構成する下側ランナバケットにジェットを
噴射する下側ノズルとを設けたことによって、上記目的
を達成する。

【０００７】そのさい、外側ハウジング内に配置され下
側ランナを被い、上側ランナと前記下側ランナとの空間
を仕切る内側ハウジングを設ければ、上側ノズルのジェ
ットが下側ノズルのジェットと干渉させないようにする
ことができる。

【０００８】主軸の上下に並べて取り付けられ、かつラ
ンナバケットの取り付け位置が重なるように配置された
上側ランナ及び下側ランナと、給水管から分岐され前記
上側ランナを構成する上側ランナバケットにジェットを
噴射する上側ノズルと、この上側ノズルの下方に配置さ
れ前記上側ノズルの取付位置の中間に位置し、前記下側
ランナを構成する下側ランナバケットにジェットを噴射
する下側ノズルとを設けたことによって、上記目的を達
成する。

【０００９】主軸の上下に並べて取り付けられ、ランナ
バケットが取付間隔の半分だけ互いに周方向にずらせて
配置された上側ランナ及び下側ランナと、給水管から分
岐され前記上側ランナの上側ランナバケットにジェット
を噴射する上側ノズルと、この上側ノズルの下方に重な
るように配置され、前記下側ランナの下側ランナバケッ
トにジェッとを噴射する下側ノズルとを設けたことによ
って、上記目的を達成する。

【００１０】

【作用】この発明においては、主軸の上下に並べて取り
付けられ、ランナの直径が同じ複数台のランナと、上下
に配置されそれぞれのランナのランナバケットに噴射す
る複数組のノズルとを設け、ノズルの本数を増やし水量
を増加させて水車の出力を増加させる。しかし、水車の
水平投影面積はランナ１台分ですむので、発電所建物及
び土木設備を小型化させ、これらの建設費を低減させ
る。

【００１１】この発明においては、主軸の上下に並べて
取り付けられランナの直径が同じ上側ランナ及び下側ラ
ンナと、上側ランナバケットにジェットを噴射する上側
ノズルと、上側ノズルの下方に配置され下側ランナバケ
ットにジェットを噴射する下側ノズルとを設けたので、
ノズルの本数を２倍にし、水量を増加させてペルトン水
車の出力を増加させることができる。この発明において
は、水車の水平投影面積はランナ１個分ですむので、発
電所建物及び土木設備を小型化させ、これらの建設費を
低減させる。

【００１２】また、外側ハウジング内に配置され下側ラ
ンナを被い、上側ランナと下側ランナとの空間を仕切る
内側ハウジングを設ければ、上側ランナから流れた水
が、下側ランナに当たることがないので、上下ノズルか
ら噴射されるジェットの相互干渉をなくすことができ
る。

【００１３】この発明においては、主軸の上下に並べて
取り付けられ、ランナの直径が同じで、かつランナバケ
ットの取り付け位置が重なるように配置された上側ラン
ナ及び下側ランナと、給水管から分岐され上側ランナバ
ケットにジェットを噴射する上側ノズルと、この上側ノ
ズルの下方に配置され上側ノズルの取付位置の中間に位
置し下側ランナバケットにジェットを噴射する下側ノズ
ルとを設けたことにより、発電所建物及び土木設備を小
型化させこれらの建設費を低減させる。しかも流量を増
加させて水車の出力を増加させる。さらに、上側ノズル
から噴射されたジェットが上側ランナバケットに当たっ
て流れ落ちるとき下側ノズルから噴射されるジェットと
干渉しないので、水車効率を高めることができる。

【００１４】この発明においては、主軸の上下に並べて
取り付けられ、ランナの直径が同じで、ランナバケット
が取付間隔の半分だけ互いに周方向にずらせて配置され
た上側ランナ及び下側ランナと、給水管から分岐され、
上側ランナバケットにジェットを噴射する上側ノズル
と、この上側ノズルの下方に重なるように配置され、下
側ランナバケットにジェッとを噴射する下側ノズルとを
設けたことにより、発電所建物及び土木設備を小型化さ
せこれらの建設費を低減させる。しかも流量を増加させ
て水車の出力を増加させる。さらに、上側ノズルから噴
射されたジェットが上側ランナバケットに当たって流れ
落ちるとき、下側ノズルから噴射されたジェットが下側
ランナバケットに当たらないので、上側ランナバケット
の水と下側ランナバケットの水とが干渉することはな
い。

【００１５】

【実施例】実施例１ 図１はこの発明の主軸の上下に並べて取り付けられた２
個のランナを備えた立軸ペルトン水車の構成図である。
図１において主軸１の上下に並べて取り付けられ、ラン
ナの直径が同じ上側ランナ２と下側ランナ３とが同一の
外側ハウジング４の中に収容されている。給水管８から
分岐され、上側ランナ２を構成する上側ランナバケット
２ａにジェットを噴射する上側ノズル６と、上側ノズル
の下方に配置され下側ランナ３を構成する下側ランナバ
ケット３ａにジェットを噴射する下側ノズル７とを設け
た。そのさい外側ハウジング４内に配置され、下側ラン
ナ５を被い上側ランナ２と下側ランナ３との間の空間を
仕切る内側ハウジング５を設けている。２台のランナを
上下に設置したので、流量を倍にでき、しかも水車の水
平な投影面積は同一で水車の出力を倍にすることができ
る。上側ランナ２から流れ落ちる水は、内側ハウジング
５に当たって流れ落ちるので、下側ランナ５に当たるこ
とはない。

【００１６】実施例２ 図２はこの発明の周方向にずらせた上側ノズルと下側ノ
ズルとを備えた立軸ペルトン水車の一部を示す平面図で
ある。図２において、図１と同じ部位は同じ符号を付し
てある。図２の例は、図示しない主軸の上下に並べて取
り付けられ、ランナの直径が同じでかつランナバケット
の取り付け位置が重なるように配置された上側ランナ２
及び下側ランナ３と、給水管８から分岐され上側ランナ
２を構成する上側ランナバケット２ａにジェットを噴射
する上側ノズル６と、この上側ノズル６の下方に配置さ
れ上側ノズル６の取付位置の中間に位置し下側ランナ３
を構成する下側ランナバケット３ａにジェットを噴射す
る下側ノズル７とを設けた。

【００１７】図３は図２の立軸ペルトン水車の平面図
で、（Ａ）は上側ランナ及び上側ノズルを示す平面図、
（Ｂ）は下側ランナ及び下側ノズルを示す平面図であ
る。図３において、上側ランナ２を構成する上側ランナ
バケット２ａにジェットを噴射する上側ノズル６と、下
側ランナ３を構成する下側ランナバケット３ａにジェッ
トを噴射する下側ノズル７とは、互いに水平の投影位置
が重なるように、例えば取付間隔の半分だけ周方向にず
らして設置されている。上側ノズル６からのジェットは
上側ランナバケット２ａに当たって、相隣り合う下側ノ
ズル７の間に流れ出るので、図１のごとく内側ハウジン
グ５を設けなくとも、上側ノズル６の水が下側ノズル７
の水と干渉し合うことはない。上側ランナ２，下側ラン
ナ３の水平投影面積は、一個のランナと同じなので、建
屋を小型化し、かつ土木建設費を低減させる。しかも流
量を倍にするので水車の出力を倍増できる。

【００１８】実施例３ 図４はこの発明の周方向にずらせたランナバケットから
なる上側ランナと下側ランナとを備えた立軸ペルトン水
車の一部を示す平面図である。図４の例は主軸の上下に
並べて取り付けられ、ランナの直径が同じで、上側ラン
ナ２を構成する上側ランナバケット２ａと下側ランナ３
を構成する下側ランナバケット３ａとが、互いにランナ
バケット取付間隔の半分だけ互いに周方向にずらせてあ
る。上側ランナバケット２ａにジェットを噴射する上側
ノズル６と、上側ノズル６の下方に配置された下側ノズ
ル７とは互いに重なるように配置されている。

【００１９】図５は図４の立軸ペルトン水車の平面図
で、（Ａ）は上側ランナ及び上側ノズルを示す平面図、
（Ｂ）は下側ランナ及び下側ノズルを示す平面図であ
る。図５において、上側ノズル６から噴射されるジェッ
トが当たる上側ランナバケット２ａと下側ノズルから噴
射されるジェットが当たる下側ランナバケット３ａとは
ずれるので、上側ノズルからジェットが当たって流れ落
ちる水は、下側ノズルのジェッと干渉することはない。

【００２０】

【発明の効果】この発明によれば、主軸の上下に並べて
取り付けられ、ランナの直径が同じ複数台のランナと、
上下に配置されそれぞれのランナノランナバケットを噴
射する複数組のノズルとを設け、流量を複数倍にしてラ
ンナを駆動し、しかも水車の水平投影面積はランナ１台
の場合と同じので、発電所建物及び土木設備を小型化し
これらの建設費を低減させ、かつ水車の出力を増加させ
ることができる。

【００２１】この発明によれば、主軸の上下に並べて取
り付けられ、ランナの直径が同じ２台のランナと、上下
に配置されそれぞれのランナにジェットを噴射するノズ
ルを設け、流量を倍にしてランナを駆動し、しかも水車
の水平投影面積はランナ１台の場合と同じなので、発電
所建物及び土木設備を小型化しこれらの建設費を低減さ
せ、流量を倍にして出力を増加させることができる。
また、外側ハウジング内に設置され、下側ランナを被い
上側ランナと下側ランナとの空間を仕切る内側ハウジン
グを設けたので、上側ランナから流出する水は下側ラン
ナに干渉することなく、水車の効率を高めることができ
る。

【００２２】また、この発明によれば、主軸の上下に並
べて取り付けられ、ランナの直径が同じで、かつランナ
バケットの取り付け位置が重なるように配置された２台
のランナと、上側ランナバケットにジェットを噴射する
上側ノズルと、互いに中間に位置するようにずらせて配
置され、下側ランナバケットにジェットを噴射する下側
ノズルとを設け、上側ノズルのジェットが上側ランナバ
ケットに当たって流れ落ちる水は下側ノズルのジェット
と干渉しないので水車の効率を高めることができる。水
車の水平投影面積はランナ１台の場合と同じなので、発
電所建物及び土木設備を小型化しこれらの建設費をを低
減させ、かつ流量を倍にして出力を増加させることがで
きる。

【００２３】さらに、この発明によれば、主軸の上下に
並べて取り付けられ、ランナの直径が同じでかつランナ
バケット取付間隔の半分だけ互いに周方向にずらせた２
台のランナと、上側ランナバケットにジェットを噴射す
る上側ノズルと、上側ノズルと重なるように配置され下
側ランナバケットにジェットを噴射する下側ノズルとを
設け、上側ランナバケットに当たって流れ落ちる水は、
下側ノズルのジェットと干渉しないので水車の効率を高
める。水車の水平投影面積はランナ１台の場合と同じな
ので、発電所建物及び土木設備を小型化しこれらの建設
費を低減させ、かつ流量を倍にして出力を増加させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１の立軸ペルトン水車の構成
図である。

【図２】この発明の実施例２の立軸ペルトン水車の一部
を示す平面図である。

【図３】図２の立軸ペルトン水車の平面図で、（Ａ）は
上側ランナ及び上側ノズルを示す平面図、（Ｂ）は下側
ランナ及び下側ノズルを示す平面図である。

【図４】この発明の実施例３の立軸ペルトン水車の一部
を示す平面図である。

【図５】図４の立軸ペルトン水車の平面図で、（Ａ）は
上側ランナ及び上側ノズルを示す平面図、（Ｂ）は下側
ランナ及び下側ノズルを示す平面図である。

【符号の説明】

１ 主軸 ２ 上側ランナ ２ａ 上側ランナバケット ３ 下側ランナ ３ａ 下側ランナバケット ４ 外側ハウジング ５ 内側ハウジング ６ 上側ノズル ７ 下側ノズル ８ 給水管

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主軸の上下に並べて取り付けられた複数台
   のランナと、給水管から分岐されて上下に配置れれ、前
   記それぞれのランナを構成するランナバケットにジェッ
   トを噴射する複数組のノズルとを設けたことを特徴とす
   る立軸ペルトン水車。
2. 【請求項２】主軸の上下に並べて取り付けられた上側ラ
   ンナ及び下側ランナと、給水管から分岐され前記上側ラ
   ンナを構成する上側ランナバケットにジェットを噴射す
   る上側ノズルと、この上側ノズルの下方に配置され前記
   下側ランナを構成する下側ランナバケットにジェットを
   噴射する下側ノズルとを設けたことを特徴とする立軸ペ
   ルトン水車。
3. 【請求項３】請求項２記載の立軸ペルトン水車におい
   て、外側ハウジング内に配置され下側ランナを被い、上
   側ランナと前記下側ランナとの空間を仕切る内側ハウジ
   ングを設けたことを特徴とする立軸ペルトン水車。
4. 【請求項４】主軸の上下に並べて取り付けられ、ランナ
   バケットの取り付け位置が重なるように配置された上側
   ランナ及び下側ランナと、給水管から分岐され前記上側
   ランナを構成する上側ランナバケットにジェットを噴射
   する上側ノズルと、この上側ノズルの下方に配置され前
   記上側ノズルの取付位置の中間に位置し、前記下側ラン
   ナを構成する下側ランナバケットにジェットを噴射する
   下側ノズルとを設けたことを特徴とする立軸ペルトン水
   車。
5. 【請求項５】主軸の上下に並べて取り付けられ、ランナ
   バケットが取付間隔の半分だけ互いに周方向にずらせて
   配置された上側ランナ及び下側ランナと、給水管から分
   岐され前記上側ランナを構成する上側ランナバケットに
   ジェットを噴射する上側ノズルと、この上側ノズルの下
   方に重なるように配置され、前記下側ランナを構成する
   下側ランナバケットにジェッとを噴射する下側ノズルと
   を設けたことを特徴とする立軸ペルトン水車。