JPH0732942Y2 - 貫流水車 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本考案は、放水庭内の空気をランナの空転部に供給する
吸気装置を備えた貫流水車に関する。

B.従来の技術 水力エネルギー回収の一環として貫流水車を利用した発
電システムが知られている。

第４図に従来の貫流水車の構造を示してある。

水の位置エネルギーにより回転される複数のランナブレ
ード1aを有するランナ１は、ケーシング２内にシールが
内蔵された軸受3aにより回転軸３を介して回転自在に支
持されている。ケーシング２とランナ１の上部外周面と
の間には、水漏れや水流の飛散を防止するために上部ノ
ズル2aがケーシング２から延設されている。ランナ１の
上流側において、ケーシング２には入口管４が接続さ
れ、この入口管４の出口側に対応するケーシング２の入
口側には、ランナ１に入る水量を調整するガイドベーン
５が開閉可能に設けられている。ランナ１の下流側にお
いて、ケーシング２には別のケーシング６に接続され、
これらのケーシング2,6の出口側からは放水管７が垂下
されている。尚、この放水管７は図外の放水庭の水中に
導かれる。

従って、入口管４より流入した水はガイドベーン５で調
整されてランナ１に入り、ランナ１を回転させた後その
外周から放出され、放水管７を通して放水庭の水中に排
出される。

この水車の運転中、放出される水中に空気が混入するこ
とによりケーシング2,6等からなる水車室内は負圧とな
る。この負圧状態は入口管４からの水を強制的に吸い込
む力として作用し、結果として水車の効率を向上させて
いる。一方、水車室内が負圧になると、放水管７内の放
水面が上昇するが、ランナ１が浸るほど放水面が上昇し
ては具合が悪いので、水車室内の負圧を調整して放水面
を適正にすべくケーシング６には弁装置８が設けてあ
る。つまり、水車室内の負圧がある値になると弁装置８
が自動的に開いて水車室内に空気を導き水車室内の負圧
がある値以上にならないようにしているのである。

C.考案が解決しようとする課題 第４図に示した貫流水車では、以下に示す問題があっ
た。

水車室内の負圧を調整するため、弁装置８による水車
室内への空気の補給が必要となり、吸気音が発生し騒音
の原因となるため消音器が必要となっていた。

洪水時等で放水庭の水位が水車より高くなるような場
合は、弁装置８から水が流入し水車室内に浸水する場合
があった。

ランナ１の最も回転軸３側を貫流して放出される水の
一部が、ランナ１の回転に巻き込まれて排出が妨げられ
る場合があった。

水車の始動時や負荷急変時等、水車内部の流れが急激
に変化する場合に、弁装置８から水を吐出することがあ
った。

そこで、本出願人は先に実願昭63-132279号で、水が流
入しないランナの空転部と放水庭の上部空間とを連通路
で連通し、連通路に形成した開口部に外部から開閉操作
が行なえる吸気量調整弁を取付け、放水庭内の空気を吸
気量調整弁により調量して連通路を介してランナの空転
部に供給し、ランナの空転部を通して水車室内の吸気を
行ない、吸気量調整弁の据付を容易にして、ランナへの
水の巻き込みを阻止して水と空気の流れを整え、水車効
率向上を図った貫流水車の吸気装置を提案した。

ところが、上述した吸気装置にあっては、第４図に示し
た貫流水車の問題点をすべて解決することができるが、
吸気量調整弁の開閉操作を行うハンドル等の操作手段
が、構造上必然的に、ケーシングに連結される入口管の
下方に位置するため、作業者が入口管の下にもぐり込ん
で調整作業をしなければならず、面倒であった。また、
通常ケーシングの上部には水車室内の負圧を測定する負
圧計を備えており、これを見ながら調整するのも困難で
あるという不具合があった。

本考案は、水と空気の流れを整えて水車効率の向上が図
れるとともに空気弁の調整作業が容易な吸気装置を備え
た貫流水車を提供することを目的とする。

D.課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本考案に係る貫流水車は、
ランナブレードが円筒状に配されたランナを水車室ケー
シングに回転自在に支持し、該ランナを回転させた水を
放水庭に放水する貫流水車において、上記水車室ケーシ
ングの入口管連結部直下の水車室内と放水庭の上部空間
とを連通する空気通路を設けるとともに、該空気通路の
水車室内に位置した部位に空気量を調整する空気弁を介
設し、かつ該空気弁の開閉操作を上記入口管前方の外部
から行う操作装置を上記空気弁に連繋したことを特徴と
する。

E.作用 放水庭の上部空間の空気は空気通路を介して空気弁で流
量が調整されてランナの空転部に吸入され、ランナへの
水の巻き込みを阻止しつつ水車室内の負圧を調整する。
放水庭の水位が高くなった場合、空気弁を閉じ水車室内
への水の流入を防止する。この空気弁の調整作業は入口
管前方から容易に行われる。

F.実施例 以下添付図面に基づいて、本考案の一実施例を説明す
る。

第１図に示すように、放水管７の下端開口部は放水庭11
の水中に没しており、ケーシング2,6は架台12を介して
放水庭11のコンクリート床13に支持されている。

上記放水管７の後部外周には補強骨14を介して外側板15
が取り付けられ、この外側板15と放水管７との間に空気
通路16が形成されている。

この空気通路16の下端は放水庭11の上部空間に開口して
おり、また空気通路16の上端は放水管７の上部内に開口
して後述する空気弁20を介して上記ケーシング２の入口
管４連結部直下の水車室17内と連通し得るようになって
いる。なお、第１図中の符号18は波よけである。

上記放水管７における空気通路16の上端開口部には、第
２図にも示すように、放水管７内に位置して空気弁20の
バルブボデー21がボルト22で固定されている。

上記バルブボデー21は前後方向に長い円筒状に形成さ
れ、その前半部が若干上向きに傾斜している。

バルブボデー21の後端部には空気通路16と通じる吸込口
23が形成されるとともに、バルブボデー21の中間部には
吐出口24が形成される。上記吐出口24は、ケーシング２
に枢支されたランナ１の空転部即ち、水が進入する部位
の回転方向後側と水が排出される部位の回転方向前側と
の間の部分でしかも回転方向に沿った方向を指向して開
口されている。

さらに、バルブボデー21の内部には弁体25が前後方向へ
移動自在に収装され、この弁体25の移動により吸込口23
が開閉されるようになっている。

上記弁体25の前端面には、上記バルブボデー21前端部の
ネジ孔26にネジ棒部27を螺合させた弁軸28の基端部が固
着されている。従って、弁軸28を螺回転させることによ
り弁体25が移動し、吸込口23が開閉されるのである。

上記弁軸28は上斜め前方へ延出されてケーシング６を貫
通し、その先端部に操作装置としてのハンドル29が固定
されている。なお、第２図中30はケーシング６の弁軸貫
通孔6aをシールするためのグランドパッキンで、31はそ
のパッキン押えである。

そして、本実施例は、第３図に示すように、吸込水量を
調整するガイドベーン５が左右に二分割された方式の貫
流水車に適用したものであり、それら分割ガイドベーン
5,6の仕切壁2a,4aに沿って上述した弁軸28を通してい
る。さらに、本実施例では、第１図に示すように、上述
したハンドル29後方のケーシング６の上部に水車室17内
の負圧を測定する負圧計32を設けている。その他の構成
は第４図と同様なので、第４図と同一部材には同一符号
を付して詳しい説明は省略する。

このように構成されるため、貫流水車では、入口管４よ
り流入した水はガイドベーン５で調整されてランナ１に
入り、ランナ１を回転させた後その外周から放出され、
放水管７を通して放水庭11の水中に排出される。

貫流水車は、ランナ１部で水と空気が混合することから
放水管７から吐出する水には20〜30％の空気が混入し、
空気は泡として放水面に浮上する。従って、水車室17内
の空気が放水管７を通して放出されるために空気の補給
が必要である。

本実施例では、放水管７から放出した水の中に含まれた
空気は、放水庭11で浮上して空気通路16内に吸い込まれ
て吸込口23からバルブボデー21内に流入し、吐出口24か
ら再びランナ１部に導入され、空気は水車室17内とと放
水庭11内を循環することとなる。

上記水車室17内への空気の流入量を空気弁20によって制
限することにより、水車室17内は負圧となって放水管７
内は水柱となると共に負圧分は入口管４からの水を吸引
する効果があり、吐出側の落差の一部を有効に活用し、
水車出力を増大する効果がある。

上記空気弁20の調整は、ハンドル29を回して弁体25を移
動させることにより吐出口24の開口面積を調節して空気
流入量を制限して行なう。この際、入口管４前方から楽
な姿勢でかつ負圧計32を目視しながら容易にハンドル29
の操作が行い得る。また、空気弁20の弁軸28はケーシン
グ２の仕切壁2aに沿って配設されているので、水の流れ
を阻害することはない。

吐出口24から水車室17内に入った空気は、ランナ１内に
入り第１図で矢印で示すように水の境界表面を押して水
の流れを整える。また、吐出口24をランナ１の回転方向
に向けて空気を導入することにより、ランナブレード1a
に付着した水を吹き飛ばして次のステージの水ジェット
の吹き込みを円滑とし、水車内部の空気の流れを整え
る。これらの結果、ランナ１内の空気と水の流れの乱れ
を最小限に抑えて水車効率を向上させることができる。
実験によると、低落差（落差Hs＝2m）のもので、1.5％
〜1.8％の効率向上が確認された。

上述した吸気装置は、水車室17内への外気補給が不要な
ため、吸気音が発生せず静粛な運転が可能で消音器が不
要である。また、放水庭11の水位が上昇しても、空気弁
20を閉じることによって水が水車室17内に逆流すること
がない。また、負荷急変や始動時の水漏れがない。ま
た、空気を循環使用するので、放水庭11の空気抜きが省
略できると共に、空気に含まれる臭気の発散がなく、汚
染水や上水（塩素ガス処理水）では水中に含まれる臭気
の拡散防止ができる。また、万一空気弁20の密閉度が不
十分で水漏れ又は空気漏れが生じたとしても、バルブボ
デー21がそっくり水車室17内に位置しているため外部へ
漏れ出ることはない。また、弁軸貫通孔6a部分にシール
不良が生じても、この部分は内部が負圧でしかも空気溜
りであるため外部へ水漏れすることがない。

G.考案の効果 本考案の貫流水車は、放水庭の上部空間とケーシングの
入口管連結部直下の水車室内とを空気通路で連通したの
で、放水庭内の空気をランナの空転部に供給することが
できる。この結果、ランナへの水の巻き込みを阻止して
空気を水車室内に供給し、水と空気の流れを整え水車効
率向上が図れる。また、放水庭と水車室内とで空気を循
環させるため、空気の補給や放水庭の空気抜きが不要
で、吸気音が生じない静粛な運転が可能になる。また、
空気弁を設けたことにより水位が上昇しても水の逆流が
なく、負荷急変時等の水漏れが防げる。また、空気弁を
水車室内に配して入口管前方の外部から操作できるよう
にしたので、空気弁の調整作業が楽な姿勢で容易に行い
得るとともに、空気弁自体から外部へ水漏れ又は空気漏
れすることが防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す縦断側面図、第２図は
その要部拡大図、第３図は第１図の要部縦断正面図、第
４図は従来例の一部切欠き斜視図である。 図面中、 １はランナ、４は入口管、７は放水管、11は放水庭、16
は空気通路、20は空気弁、21はバルブボデー、28は弁
軸、29はハンドルである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ランナブレードが円筒状に配されたランナ
   を水車室ケーシングに回転自在に支持し、該ランナを回
   転させた水を放水庭に放水する貫流水車において、上記
   水車室ケーシングの入口管連結部直下の水車室内と放水
   庭の上部空間とを連通する空気通路を設けるとともに、
   該空気通路の前記水車室内に位置した部位に空気量を調
   整する空気弁を介設し、かつ該空気弁の開閉操作を上記
   入口管前方の外部から行う操作装置を上記空気弁に連繋
   したことを特徴とする貫流水車。