JPH10304621A - バルブ水車発電機 - Google Patents

バルブ水車発電機

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JPH10304621A
JPH10304621A JP10858397A JP10858397A JPH10304621A JP H10304621 A JPH10304621 A JP H10304621A JP 10858397 A JP10858397 A JP 10858397A JP 10858397 A JP10858397 A JP 10858397A JP H10304621 A JPH10304621 A JP H10304621A
Authority
JP
Japan
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water
plate
valve
turbine generator
cooling
Prior art date
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Granted
Application number
JP10858397A
Other languages
English (en)
Inventor
Brodie Julian
Kensuke Komori
Osamu Nagura
Akira Onishi
Hiroyuki Suzuki
ブロディ ジュリアン
理 名倉
明 大西
健介 小森
啓之 鈴木
Original Assignee
Hitachi Ltd
株式会社日立製作所
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, 株式会社日立製作所 filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPH10304621A publication Critical patent/JPH10304621A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】少ない熱伝達面積でも構造を複雑にすることな
く有効に熱交換できるバルブ水車発電機を提供する。 【解決手段】バルブ水車発電機1の内面に沿って形成さ
れる循環水路4の外面板6を極力薄くし、内面板7を強
度部材として厚く形成する。また、冷却水の循環水路4
の出口側に水ポンプ5や予備の水ポンプの吸引側を設置
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水車発電機のうち
水路中に水没された状態で設置される、いわゆるバルブ
水車発電機に係わり、特に、発電機の生成熱を冷却する
ために冷却水を循環させる冷却装置を備えたバルブ水車
発電機に関する。
【0002】
【従来の技術】冷却装置を備えたバルブ水車発電機にお
いては、発電機の生成熱で暖められた空気を空気冷却器
によって冷却水と熱交換させて冷却する方法が一般的に
行われている。この際、冷却水はバルブ水車発電機外部
の河川水をバルブ水車発電機内部に取り込んで用いる方
法は、冷却水配管が複雑にならずに済むという長所があ
る反面、河川水を直接空気冷却器に取り込むため、取水
口にフィルターを設けるなどのメインテナンスが必要で
あり、河川水が汚れている場合は、空気冷却器配管内部
に付着した汚れが熱交換性能を落としてしまう恐れがあ
るため、適用が難しい。この問題を解決するために、空
気冷却器を通過して温められた冷却水をバルブ水車発電
機の外壁内部で引き回す構成とし、バルブ水車発電機外
部の河川水とバルブ外壁を介して熱交換させる方法が採
用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の空気冷却器を通
過して温められた冷却水をバルブ水車発電機の外壁内部
で引き回す構成とし、バルブ水車発電機外部の河川水と
バルブ外壁を介して熱交換させる方法では、河川水と熱
交換させるために用いるバルブ外壁が構造的にバルブ水
車発電機の強度を保つメンバーとなっているため、この
外壁を厚く形成しなければならず、熱交換性能を上げる
ことができないことである。
【0004】この問題を解決する手段としては、熱交換
する外壁の面積を増大させて大きなバルブ水車発電機と
する方法、内部冷却水の温度を高く設定して少ない面積
でも有効に熱交換させる方法が考えられるが、前者の方
法は、熱交換性能の不足分を面積で補うため熱交換する
外壁の面積を増大させる必要があり、大きなバルブ水車
発電機となる問題があり、後者の方法は、内部冷却水の
温度を高く設定するため、コイルやコアといった発電機
主要部分の冷却の余裕(温度マージン)をなくし、信頼
性上問題がある。
【0005】本発明の目的は、少ない伝熱面積でも構造
を複雑にすることなく有効に熱交換できるバルブ水車発
電機を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のバルブ水車発電機は、水路中に設置される
バルブ水車発電機が、河川水の水流によって回転する水
車と、該水車の回転によって回転する回転子及び固定子
で構成される発電機と、該発電機に空気を送風するため
のファンと、該ファンによって送風された空気を冷却す
るための空気冷却器と、該空気冷却器で空気を冷やすた
めに冷却水を循環させる前記バルブ水車発電機の内面に
沿って形成した環状水路と水ポンプで構成される冷却水
冷却装置とを備えるものであって、前記環状水路を厚さ
の薄い外面板と厚さの厚い内面板で構成したことを特徴
とする。
【0007】又、水路中に設置されるバルブ水車発電機
が、河川水の水流によって回転する水車と、該水車の回
転によって回転する回転子及び固定子で構成される発電
機と、該発電機に空気を送風するためのファンと、該フ
ァンによって送風された空気を冷却するための空気冷却
器と、該空気冷却器で空気を冷やすために冷却水を循環
させる前記バルブ水車発電機の内面に沿って形成した環
状水路と水ポンプで構成される冷却水冷却装置とを備え
るものであって、前記環状水路を外面板と内面板で構成
するとともに仕切り板を設けて入口部と出口部を形成
し、前記バルブ水車発電機の中央部に配置した前記水ポ
ンプの吸引側と前記出口部を接続したことを特徴とす
る。
【0008】又、前記環状水路が前記バルブ水車発電機
内面の円周方向に沿って入口部から出口部に向かって複
数の流水路を備えるものである。又、複数の流水路から
なる環状水路内に障害物が設置されているものであっ
て、該障害物と対応する環状水路の一部を障害物を迂回
するように少なくとも1本以上の繋ぎ配管を備えたもの
である。又、前記冷却水の循環路に設置された1つまた
は2つ以上の障害物を迂回して冷却水路を連絡するため
の2つ以上の繋ぎ配管を交差させて配置したものであ
る。又、前記環状水路の外面板を外周で溶接したもので
ある。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図1から図4
により説明する。図1は、本実施例のバルブ水車発電機
の縦断面図、図2は、冷却水路の循環回路を表した図、
図3は、冷却水の冷却装置の構造を示す縦断面図、図4
は、冷却水の冷却装置の構造を示す側面図である。
【0010】本実施例のバルブ水車発電機は、図1に示
すように、水路中にバルブ水車発電機1が支持部材9,
10により固定されて水没された状態で設置されてい
る。バルブ水車発電機1には、水路中を流れる水流によ
って回転する水車11が設けられており、この水車11
によって回転主軸12が回転する。又、バルブ水車発電
機1には図示しない回転主軸12に直結された回転子が
設けられており、この回転子の外周側にはバルブ水車発
電機1の内径側に接して配置された図示しない固定子が
設けられている。この回転子と固定子とで発電機が構成
されている。
【0011】バルブ水車発電機1の内部には内面に沿っ
て環状水路4が設けられており、この環状水路4は、図
2から図4に示すように、内面板7と外面板6との間に
形成されている。この環状水路4は入口部から出口部に
向かって単数または複数の流水路を備えてある。内面板
7は、補強部材として厚く形成され、外面板6は薄く形
成されている。又、循環水路4には繋ぎ配管8が備えら
れている。この環状水路4の内側には冷却器2が設置さ
れている。図2に示すように、環状水路4には仕切り板
が設けられて出口部と入口部が形成されており、出口部
はバルブ水車発電機1内部の中央側に設置された水ポン
プ5の吸引側と接続されている。ここで、水ポンプ5と
して予備用の水ポンプを備えてもよい。冷却器2は、本
実施例では円周状に4個配置されており、水ポンプ5の
吐出側と配管によってそれぞれ分岐されて接続されてい
る。冷却器2の出口側のそれぞれは配管によって集合さ
れて環状水路4の入口部と接続されている。一方、冷却
器2にはファンによって送風されてバルブ水車発電機1
の内部の発電機を循環する空気の流通路が形成されてお
り、冷却器2を通過した空気は、ガイド3によって発電
機側に戻るように構成されている。
【0012】このように構成されたバルブ水車発電機1
の動作について説明する。バルブ水車発電機1の発電機
での発熱により暖められた空気は、ファンにより送風さ
れて冷却器2を通過し冷却される。冷却器2を通って冷
やされた空気はガイド3を通り再び発電機に送風され
る。一方、水ポンプ5によって昇圧された水は、配管に
よって分岐されて4個の冷却器2を通り、空気を冷却し
て暖められて入口部から環状水路4内に流入し、環状水
路4を循環するうちにバルブ水車発電機1の外部を流れ
る河川水と熱交換して冷やされて出口部から水ポンプ5
の吸引側に戻る。ここで、環状水路4についてさらに詳
細に説明する。水路中に水没された状態で設置されるバ
ルブ水車発電機1では、バルブ水車発電機1の外部を流
れる河川水の流れを熱交換に利用しており、この河川水
の温度は季節によって変化するため、設計上は、最高温
度となる夏期において電動機の冷却が十分なように熱交
換に寄与する表面積を夏期の河川水の温度を考慮して決
定している。一方、バルブ水車発電機1の外壁の厚さ
は、バルブ水車発電機1に作用する種々の水圧やトル
ク,振動に対する強度部材が必要であり、従来は、バル
ブ水車発電機1の外表面を強度部材として用いられてき
た。この強度部材の厚さは、代表的な値として25mm程
度必要であった。この補強部材である外表面を介して熱
交換しているので、熱交換が悪く外面積を大きく形成す
る必要がある。
【0013】本実施例では、内面板7を補強部材として
厚く形成し、この内面板7と外面板6との間に循環水路
4を形成して外面板6と内面板7にそれぞれ別々の役割
を持たせることにより、外面板6を薄く形成できる。こ
のとき、薄く形成した外面板6は、内側からの水圧に対
して弱い構造となるので、水ポンプの吸引側と循環水路
4の出口部を接続している。内部からの水圧は、一般的
に上部に設置される給水タンクまでの水頭によるもの
と、冷却水循環用のポンプによるものとに分けられる。
給水タンクまでの水頭による水圧については対策が難し
いが、冷却水循環用の水ポンプによるものについては、
水ポンプをバルブ水車発電機1内面に沿った循環水路の
出口側に設置することにより解決した。これによって、
通常運転時においては、内部からの水圧はほとんど問題
にならないレベルとなる。このように構成しているの
で、バルブ水車発電機1の運転中、薄い外面板6には常
に外側から水圧がかかり、内側からの圧力とバランスす
るため、特殊な補強を施す必要がなくなる。この結果、
バルブ水車発電機1の外面板6の溶接も外周のみとする
ことができる。又、バルブ水車発電機1の外面板6は円
周方向に沿って一体または2つ以上に分割した構造とす
ることもできる。
【0014】一例として、外面板6を代表的な値として
6mmにすることができ、熱通過率が改善されて、熱交換
器の表面積を約40%減少させることができる。
【0015】また、外面板6には、発電機の運転状況に
従って、種々の水圧が働く。外部からの水圧について
は、外面板6と内面板7との間に圧力伝達用の棒を設置
する。バルブ水車発電機1の薄い外面板6が何らかの衝
撃等で壊れ、水路がつぶれた場合に熱交換性能が著しく
悪化することが考えられるが、これについては、水路を
分割構造とし、並列回路とすることにより、何本かの水
路、例えば1〜2水路がつぶれて機能しなくなった場合
でも、残りの水路で必要な熱交換性能を維持することが
できる。前述の棒は、水路の分配のための仕切りも兼ね
る。棒の断面形状は、矩形でも円でもよい。
【0016】又、水路を分割構造にしたことにより、各
水路間の接続方法を適当に選ぶことによって水路間の圧
力損失の差を調整することが可能となり、各々の水路に
均一に水を流すことができるようになる。すなわち、水
の圧力損失が少ない流路の方に流れが偏り、流量に勾配
ができて、充分な熱交換ができなくなることを考慮し
て、流路間の圧力損失差をなくすように接続管を圧力損
失が大きくなる部分から圧力損失が小さい部分に接続
し、流路全体では相殺されるように配置する。また、こ
れらの環状水路上に1つまたは2つ以上の障害物が設置
された場合は、障害物を迂回するようにバルブ内に少な
くとも1本以上の繋ぎ配管8を備える。この繋ぎ配管8
は、流水路間の圧力損失差をなくすように交差させて接
続配管を配置することにより、バルブ内面に沿った循環
水路の流量の勾配を相殺することができる。以上のよう
に、本実施例の冷却水冷却装置の構造は、配管構造を複
雑にすることなく少ない表面積で有効に熱交換できる効
果がある。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
内面板を補強部材として厚く形成し、この内面板と外面
板との間に循環水路を形成しているので、外面板を薄く
形成できて熱通過率を改善でき熱交換器の表面積を減少
させることができる。
【0018】又、水ポンプの吸引側と循環水路の出口部
を接続しているので、バルブ水車発電機の運転中、薄い
外面板に作用する水圧と内側からの圧力とバランスする
ため、特殊な補強を施す必要がなくなる。この結果、バ
ルブ水車発電機の外面板の溶接も外周のみとすることが
できる。
【0019】又、バルブ水車発電機の外面板は円周方向
に沿って一体または2つ以上に分割した構造とすること
により、バルブ水車発電機の薄い外面板が何らかの衝撃
等で壊れ、水路がつぶれた場合でも、残りの水路で必要
な熱交換性能を維持することができる。
【0020】又、水路を分割構造にしたことにより、各
水路間の接続方法を適当に選ぶことによって水路間の圧
力損失の差を調整することが可能となり、各々の水路に
均一に水を流すことができるようになる。
【0021】以上のように、配管構造を複雑にすること
なく少ない表面積で有効に熱交換できる効果がある。配
管構造を複雑にすることなく少ない表面積で有効に熱交
換できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すバルブ水車発電機の縦
断面図である。
【図2】図1の冷却水路の循環回路を示す図である。
【図3】本実施例の冷却装置の構造を示す縦断面図であ
る。
【図4】本実施例の冷却装置の構造を示す側面図であ
る。
【符号の説明】
1…バルブ水車発電機、2…冷却器、3…ガイド、4…
環状水路、5…水ポンプ、6…外面板、7…内面板、8
…繋ぎ配管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 名倉 理 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 大西 明 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水路中に設置されるバルブ水車発電機が、
    河川水の水流によって回転する水車と、該水車の回転に
    よって回転する回転子及び固定子で構成される発電機
    と、該発電機に空気を送風するためのファンと、該ファ
    ンによって送風された空気を冷却するための空気冷却器
    と、該空気冷却器で空気を冷やすために冷却水を循環さ
    せる前記バルブ水車発電機の内面に沿って形成した環状
    水路と水ポンプで構成される冷却水冷却装置とを備える
    ものであって、前記環状水路を厚さの薄い外面板と厚さ
    の厚い内面板で構成したことを特徴とするバルブ水車発
    電機。
  2. 【請求項2】水路中に設置されるバルブ水車発電機が、
    河川水の水流によって回転する水車と、該水車の回転に
    よって回転する回転子及び固定子で構成される発電機
    と、該発電機に空気を送風するためのファンと、該ファ
    ンによって送風された空気を冷却するための空気冷却器
    と、該空気冷却器で空気を冷やすために冷却水を循環さ
    せる前記バルブ水車発電機の内面に沿って形成した環状
    水路と水ポンプで構成される冷却水冷却装置とを備える
    ものであって、前記環状水路を外面板と内面板で構成す
    るとともに仕切り板を設けて入口部と出口部を形成し、
    前記バルブ水車発電機の中央部に配置した前記水ポンプ
    の吸引側と前記出口部を接続したことを特徴とするバル
    ブ水車発電機。
  3. 【請求項3】前記環状水路が前記バルブ水車発電機内面
    の円周方向に沿って入口部から出口部に向かって複数の
    流水路を備える請求項1又は2に記載のバルブ水車発電
    機。
  4. 【請求項4】複数の流水路からなる環状水路内に障害物
    が設置されているものであって、該障害物と対応する環
    状水路の一部を障害物を迂回するように少なくとも1本
    以上の繋ぎ配管を備えた請求項3に記載のバルブ水車発
    電機。
  5. 【請求項5】前記冷却水の循環路に設置された1つまた
    は2つ以上の障害物を迂回して冷却水路を連絡するため
    の2つ以上の繋ぎ配管を交差させて配置した請求項1又
    は2に記載のバルブ水車発電機。
  6. 【請求項6】前記環状水路の外面板を外周で溶接した請
    求項1又は2に記載のバルブ水車発電機。
JP10858397A 1997-04-25 1997-04-25 バルブ水車発電機 Granted JPH10304621A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10858397A JPH10304621A (ja) 1997-04-25 1997-04-25 バルブ水車発電機

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JP10858397A JPH10304621A (ja) 1997-04-25 1997-04-25 バルブ水車発電機

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JPH10304621A true JPH10304621A (ja) 1998-11-13

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ID=14488498

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10858397A Granted JPH10304621A (ja) 1997-04-25 1997-04-25 バルブ水車発電機

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JP (1) JPH10304621A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012094868A (ja) * 2010-10-22 2012-05-17 Tai-Her Yang 電機
CN103397975A (zh) * 2013-08-16 2013-11-20 重庆同利实业有限公司 标准型浮管式水力发电机
CN107294283A (zh) * 2017-06-30 2017-10-24 湖南云箭集团有限公司 一种无刷励磁的灯泡贯流式水轮发电机

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JP2012094868A (ja) * 2010-10-22 2012-05-17 Tai-Her Yang 電機
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