JPH0874724A - ストレートフロー水車 - Google Patents
ストレートフロー水車Info
- Publication number
- JPH0874724A JPH0874724A JP6216833A JP21683394A JPH0874724A JP H0874724 A JPH0874724 A JP H0874724A JP 6216833 A JP6216833 A JP 6216833A JP 21683394 A JP21683394 A JP 21683394A JP H0874724 A JPH0874724 A JP H0874724A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- turbine
- runner
- flow
- vane
- wall surface
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
Abstract
(57)【要約】
【目的】ランナベーンの後流側に、かつ水車軸まわり放
射状に配された流路壁面に固定されて水車軸のランナベ
ーンより下流側を流路壁面から支えるステーベーンを備
えるストレートフロー水車の水車効率を、実質的なコス
ト上昇を伴うことなく向上させる。 【構成】ステーベーン４を翼素の長手方向がランナベー
ン２Ｂ出口の水流方向とほぼ一致するように流路５壁面
に固定する。具体的には、ステーベーン４の翼素長手方
向を、電算機解析結果と模型実験結果とに基づき、翼素
面に垂直な軸まわりに、かつランナ回転方向に水車軸１
に対し５〜１５°範囲内の傾きとして、効率的に水車効
率を向上させる。
射状に配された流路壁面に固定されて水車軸のランナベ
ーンより下流側を流路壁面から支えるステーベーンを備
えるストレートフロー水車の水車効率を、実質的なコス
ト上昇を伴うことなく向上させる。 【構成】ステーベーン４を翼素の長手方向がランナベー
ン２Ｂ出口の水流方向とほぼ一致するように流路５壁面
に固定する。具体的には、ステーベーン４の翼素長手方
向を、電算機解析結果と模型実験結果とに基づき、翼素
面に垂直な軸まわりに、かつランナ回転方向に水車軸１
に対し５〜１５°範囲内の傾きとして、効率的に水車効
率を向上させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ランナベーンの後流
側に、かつ水車軸まわり放射状に配され流路壁面に固定
されて水車軸のランナベーンより下流側を流路壁面から
支えるステーベーンを備えるストレートフロー水車に関
する。
側に、かつ水車軸まわり放射状に配され流路壁面に固定
されて水車軸のランナベーンより下流側を流路壁面から
支えるステーベーンを備えるストレートフロー水車に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ストレートフロー水車は、水車軸が水平
方向の横軸型水車であって水流がランナベーンに水車軸
方向に流入し、少なくとも水車軸の下流側端部まで水車
軸方向に流れるが、ほかの一般の水車と比べて特徴的な
点として、水車軸と一体のランナボスから放射状にのび
るランナベーンが車輪のスポークのようになって発電機
の回転子が輪のようにランナベーンチップ側に固定され
る点が挙げられる（図１（ａ）参照）。このため、ラン
ナが重量物となり、このランナを流路中に支持するため
にランナ後流側に軸受けが設置され、この軸受け位置に
ステーベーンが水車軸の軸まわり放射状に通常４枚また
は６枚程度配されて流路壁面と軸受けのケースとに固定
される。
方向の横軸型水車であって水流がランナベーンに水車軸
方向に流入し、少なくとも水車軸の下流側端部まで水車
軸方向に流れるが、ほかの一般の水車と比べて特徴的な
点として、水車軸と一体のランナボスから放射状にのび
るランナベーンが車輪のスポークのようになって発電機
の回転子が輪のようにランナベーンチップ側に固定され
る点が挙げられる（図１（ａ）参照）。このため、ラン
ナが重量物となり、このランナを流路中に支持するため
にランナ後流側に軸受けが設置され、この軸受け位置に
ステーベーンが水車軸の軸まわり放射状に通常４枚また
は６枚程度配されて流路壁面と軸受けのケースとに固定
される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ステーベーンはランナ
の荷重を受けるため、翼ののび方向に垂直な断面として
定義される翼素が強度上必要な厚さと長さとを持つよう
に形成されるが、ストレートフロー水車は小容量発電所
に適用される小形水車の１つであり、従来、水車効率よ
りもコスト低減や点検・保守の容易さに重点がおかれ、
ステーベーンも翼素の長手方向が水車軸と平行になるよ
うに流路壁面に固定されていた。一方、ランナベーン出
口の水流方向は水車軸に対してランナの回転方向に傾く
ため、ランナベーンの翼面に動圧が生じ、これがヘッド
損失となり、ランナを回転駆動するヘッドがその分小さ
くなり、水車効率を低減させる原因となっていた。
の荷重を受けるため、翼ののび方向に垂直な断面として
定義される翼素が強度上必要な厚さと長さとを持つよう
に形成されるが、ストレートフロー水車は小容量発電所
に適用される小形水車の１つであり、従来、水車効率よ
りもコスト低減や点検・保守の容易さに重点がおかれ、
ステーベーンも翼素の長手方向が水車軸と平行になるよ
うに流路壁面に固定されていた。一方、ランナベーン出
口の水流方向は水車軸に対してランナの回転方向に傾く
ため、ランナベーンの翼面に動圧が生じ、これがヘッド
損失となり、ランナを回転駆動するヘッドがその分小さ
くなり、水車効率を低減させる原因となっていた。
【０００４】本発明の目的は、実質的なコスト上昇を伴
うことなく水車効率を有意に向上させることのできる，
冒頭記載の構成によるストレートフロー水車を提供する
ことである。
うことなく水車効率を有意に向上させることのできる，
冒頭記載の構成によるストレートフロー水車を提供する
ことである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、請求項１に記載のごとく、ステ
ーベーンを、翼素の長手方向がランナベーン出口の水流
方向とほぼ一致するように流路壁面に固定する。具体的
には、請求項２に記載のごとく、ステーベーンの翼素長
手方向が，翼素面に垂直な軸まわりにかつランナ回転方
向に水車軸に対して５〜１５℃の範囲内の傾きとなるよ
うにステーベーンを固定するとよい。
に、本発明においては、請求項１に記載のごとく、ステ
ーベーンを、翼素の長手方向がランナベーン出口の水流
方向とほぼ一致するように流路壁面に固定する。具体的
には、請求項２に記載のごとく、ステーベーンの翼素長
手方向が，翼素面に垂直な軸まわりにかつランナ回転方
向に水車軸に対して５〜１５℃の範囲内の傾きとなるよ
うにステーベーンを固定するとよい。
【０００６】また、翼素長手方向を、翼素面に垂直な軸
まわりにかつランナ回転方向に水車軸に対して５〜１５
°の範囲内の傾きとするステーベーンは、請求項３に記
載のごとく、傾きが水車軸から流路壁面までの一定の，
かつ翼素形状合同のものとすれば好適である。さらに、
翼素長手方向を、翼素面に垂直な軸まわりにかつランナ
回転方向に水車軸に対して５〜１５℃の範囲内の傾きと
するステーベーンを請求項４に記載のごとく、傾きが、
水車軸側から流路壁面側へ単調に増加するものとすれば
さらに好適である。
まわりにかつランナ回転方向に水車軸に対して５〜１５
°の範囲内の傾きとするステーベーンは、請求項３に記
載のごとく、傾きが水車軸から流路壁面までの一定の，
かつ翼素形状合同のものとすれば好適である。さらに、
翼素長手方向を、翼素面に垂直な軸まわりにかつランナ
回転方向に水車軸に対して５〜１５℃の範囲内の傾きと
するステーベーンを請求項４に記載のごとく、傾きが、
水車軸側から流路壁面側へ単調に増加するものとすれば
さらに好適である。
【０００７】
【作用】この発明は、従来のステーベーンによる水車効
率の低下が、有効落差中無視できないヘッド分に相当す
ること、従って、このヘッド損失を実質的なコスト上昇
を伴うことなく除去できれば、発電所機器の耐用年数か
ら大きいメリットが得られることに着目したものであ
る。そこで、請求項１に記載のごとく、ステーベーンを
流路壁面に固定する際に、翼素の長手方向がランナベー
ン出口の水流方向とほぼ一致するようにすれば、ステー
ベーンの翼面に生じていた動圧が消滅し、ステーベーン
によるヘッド損失を大幅に低減させることができる。
率の低下が、有効落差中無視できないヘッド分に相当す
ること、従って、このヘッド損失を実質的なコスト上昇
を伴うことなく除去できれば、発電所機器の耐用年数か
ら大きいメリットが得られることに着目したものであ
る。そこで、請求項１に記載のごとく、ステーベーンを
流路壁面に固定する際に、翼素の長手方向がランナベー
ン出口の水流方向とほぼ一致するようにすれば、ステー
ベーンの翼面に生じていた動圧が消滅し、ステーベーン
によるヘッド損失を大幅に低減させることができる。
【０００８】ランナベーン出口の水流方向は、電算機に
よる流れ解析コードの解析結果および模型実験結果によ
れば、ランナベーン出口のランナボス側（水車軸側）か
らランナチップ位置まで一定ではなく、ランナ回転方向
に水車軸に対して５〜１５°の範囲内で傾く。従って、
ステーベーンの翼素長手方向がランナベーン出口の水流
方向と一致するように流路壁面に固定する際に、請求項
２に記載のごとく、翼素長手方向の対水車軸傾き角度を
５〜１５°の範囲内とすることにより、水車効率を効果
的に向上させることができる。
よる流れ解析コードの解析結果および模型実験結果によ
れば、ランナベーン出口のランナボス側（水車軸側）か
らランナチップ位置まで一定ではなく、ランナ回転方向
に水車軸に対して５〜１５°の範囲内で傾く。従って、
ステーベーンの翼素長手方向がランナベーン出口の水流
方向と一致するように流路壁面に固定する際に、請求項
２に記載のごとく、翼素長手方向の対水車軸傾き角度を
５〜１５°の範囲内とすることにより、水車効率を効果
的に向上させることができる。
【０００９】このように、翼素長手方向の対水車軸傾き
角度５〜１５°範囲内とするステーベーンを、請求項３
記載のごとく、傾きが水車軸から流路壁面までの一定
の，かつ翼素形状合同のものとすれば、ステーベーン
は、水車軸側から流路壁面まで同一幅の，ねじれのない
翼とすることができ、製作が容易で低コストのものとな
り、本発明の目的に適ったステーベーンとすることがで
きる。
角度５〜１５°範囲内とするステーベーンを、請求項３
記載のごとく、傾きが水車軸から流路壁面までの一定
の，かつ翼素形状合同のものとすれば、ステーベーン
は、水車軸側から流路壁面まで同一幅の，ねじれのない
翼とすることができ、製作が容易で低コストのものとな
り、本発明の目的に適ったステーベーンとすることがで
きる。
【００１０】なお、ストレートフロー水車を適用する発
電所容量が比較的大きいときには、翼素長手方向の対水
車軸傾き角度５〜１５°範囲内とするステーベーンを、
請求項４記載のごとく、傾きが水車軸側から流路壁面側
へ単調に増加するものとすれば、ステーベーン自体はや
や高価となるものの、ランナベーン出口の水流方向の対
水車軸傾き角度が水車軸側から流路壁面側へ大きくなる
ことから、水車効率の向上分がさらに大きくなり，水車
効率向上分による経済効果がステーベーンのコスト上昇
分を十分カバーする。
電所容量が比較的大きいときには、翼素長手方向の対水
車軸傾き角度５〜１５°範囲内とするステーベーンを、
請求項４記載のごとく、傾きが水車軸側から流路壁面側
へ単調に増加するものとすれば、ステーベーン自体はや
や高価となるものの、ランナベーン出口の水流方向の対
水車軸傾き角度が水車軸側から流路壁面側へ大きくなる
ことから、水車効率の向上分がさらに大きくなり，水車
効率向上分による経済効果がステーベーンのコスト上昇
分を十分カバーする。
【００１１】
【実施例】図１に本発明の一実施例を示す。図はストレ
ートフロー水車の要部のみを拡大して示すものであり、
この要部の構成についてはすでに〔従来の技術〕の項で
概要を説明したが、水車軸１と一体となったランナボス
２Ａから放射状にのびるランナベーン２Ｂのチップ側に
は、ランナベーン２Ｂをスポークとする車輪の輪のよう
に発電機の回転子６が固定され、ランナが、ランナボス
２Ａと，ランナベーン２Ｂと，発電機回転子６とからな
って非常に重い重量物を構成している。このランナを支
えるために水車軸１の下流側端部に軸受け３が設けら
れ、この軸受け３がステーベーン４を介して吸出し管５
から支えられる。ステーベーン４は、この実施例では幅
一定の，板面のねじれのない，同図（ｂ）に示すような
断面形状を持つ翼に形成されている。そして、断面の長
手方向が水車軸に対してランナ回転方向へ５〜１５°範
囲内の傾きをもつように吸出し管５と軸受け３のケース
とに溶接される。
ートフロー水車の要部のみを拡大して示すものであり、
この要部の構成についてはすでに〔従来の技術〕の項で
概要を説明したが、水車軸１と一体となったランナボス
２Ａから放射状にのびるランナベーン２Ｂのチップ側に
は、ランナベーン２Ｂをスポークとする車輪の輪のよう
に発電機の回転子６が固定され、ランナが、ランナボス
２Ａと，ランナベーン２Ｂと，発電機回転子６とからな
って非常に重い重量物を構成している。このランナを支
えるために水車軸１の下流側端部に軸受け３が設けら
れ、この軸受け３がステーベーン４を介して吸出し管５
から支えられる。ステーベーン４は、この実施例では幅
一定の，板面のねじれのない，同図（ｂ）に示すような
断面形状を持つ翼に形成されている。そして、断面の長
手方向が水車軸に対してランナ回転方向へ５〜１５°範
囲内の傾きをもつように吸出し管５と軸受け３のケース
とに溶接される。
【００１２】
【発明の効果】本発明においては、ストレートフロー水
車を以上のように形成したので、以下に記載する効果が
得られる。請求項１に記載の水車では、ステーベーン
を、翼素の長手方向がランナベーン出口の水流方向とほ
ぼ一致するように流路壁面に固定するようにしたので、
ランナベーンを出た水流がステーベーン翼面に生じる動
圧が小さくなり、動圧によるヘッド損失が大幅に低減さ
れるため、実質的なコスト上昇を伴うことなく水車効率
を有意に向上させることができる。
車を以上のように形成したので、以下に記載する効果が
得られる。請求項１に記載の水車では、ステーベーン
を、翼素の長手方向がランナベーン出口の水流方向とほ
ぼ一致するように流路壁面に固定するようにしたので、
ランナベーンを出た水流がステーベーン翼面に生じる動
圧が小さくなり、動圧によるヘッド損失が大幅に低減さ
れるため、実質的なコスト上昇を伴うことなく水車効率
を有意に向上させることができる。
【００１３】請求項２に記載の水車では、電算機による
流れ解析コードの解析結果と模型実験結果とに基づき，
ステーベーンの翼素長手方向の対水車軸傾き角度を与え
るようにしたので、請求項１の記載による水車形成の効
果を効率よく得ることができる。請求項３に記載の水車
では、ステーベーン自体を従来のものと同等のコストで
製作可能なため、水車の実質的なコスト上昇を伴うこと
なく水車効率の向上が可能になる。
流れ解析コードの解析結果と模型実験結果とに基づき，
ステーベーンの翼素長手方向の対水車軸傾き角度を与え
るようにしたので、請求項１の記載による水車形成の効
果を効率よく得ることができる。請求項３に記載の水車
では、ステーベーン自体を従来のものと同等のコストで
製作可能なため、水車の実質的なコスト上昇を伴うこと
なく水車効率の向上が可能になる。
【００１４】請求項４に記載の水車では、ステーベーン
の翼素長手方向の対水車軸傾き角度が水車軸側から流路
壁面方向へ単調に増加するため、ステーベーンによるヘ
ッド損失が請求項３に記載のステーベーンの場合よりも
さらに小さくなり、水車効率がさらに向上し、ストレー
トフロー水車を適用する発電所の容量が比較的大きいと
きに、ステーベーンの製作コスト上昇を十分カバーする
経済的メリットを得ることができる。
の翼素長手方向の対水車軸傾き角度が水車軸側から流路
壁面方向へ単調に増加するため、ステーベーンによるヘ
ッド損失が請求項３に記載のステーベーンの場合よりも
さらに小さくなり、水車効率がさらに向上し、ストレー
トフロー水車を適用する発電所の容量が比較的大きいと
きに、ステーベーンの製作コスト上昇を十分カバーする
経済的メリットを得ることができる。
【図１】本発明の一実施例を示す図であって、同図
（ａ）はストレートフロー水車の要部構成を示す拡大
図、（ｂ）はステーベーンを流路壁面に固定する際のス
テーベーンの翼素長手方向の対水車軸傾き角度の範囲と
傾き方向とを示す説明図
（ａ）はストレートフロー水車の要部構成を示す拡大
図、（ｂ）はステーベーンを流路壁面に固定する際のス
テーベーンの翼素長手方向の対水車軸傾き角度の範囲と
傾き方向とを示す説明図
１ 水車軸 ２Ａ ランナボス ２Ｂ ランナベーン ３ 軸受け ４ ステーベーン ５ 吸出し管（流路） ６ 発電機回転子
Claims (4)
- 【請求項１】ランナベーンの後流側に、かつ水車軸まわ
り放射状に配され流路壁面に固定されて水車軸のランナ
ベーンより下流側を流路壁面から支えるステーベーンを
備えるストレートフロー水車において、ステーベーン
が、翼素の長手方向がランナベーン出口の水流方向とほ
ぼ一致するように流路壁面に固定されることを特徴とす
るストレートフロー水車。 - 【請求項２】請求項１に記載のストレートフロー水車に
おいて、ステーベーンの翼素長手方向を、翼素面に垂直
な軸まわりにかつランナ回転方向に水車軸に対して５〜
１５℃の範囲内の傾きとすることを特徴とするストレー
トフロー水車。 - 【請求項３】請求項２に記載のストレートフロー水車に
おいて、翼素長手方向を、翼素面に垂直な軸まわりにか
つランナ回転方向に水車軸に対して５〜１５℃の範囲内
の傾きとするステーベーンは、傾きが水車軸から流路壁
面までの一定の，かつ翼素形状合同のものとすることを
特徴とするストレートフロー水車。 - 【請求項４】請求項２に記載のストレートフロー水車に
おいて、翼素面に垂直な軸まわりにかつランナ回転方向
に水車軸に対して５〜１５℃の範囲内の傾きとするステ
ーベーンは、傾きが水車軸側から流路壁面側へ単調に増
加するものとすることを特徴とするストレートフロー水
車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6216833A JPH0874724A (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | ストレートフロー水車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6216833A JPH0874724A (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | ストレートフロー水車 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0874724A true JPH0874724A (ja) | 1996-03-19 |
Family
ID=16694616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6216833A Pending JPH0874724A (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | ストレートフロー水車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0874724A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011102592A (ja) * | 2005-07-08 | 2011-05-26 | Wobben Aloys | 水力発電設備用のタービン |
-
1994
- 1994-09-12 JP JP6216833A patent/JPH0874724A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011102592A (ja) * | 2005-07-08 | 2011-05-26 | Wobben Aloys | 水力発電設備用のタービン |
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