JPS589493Y2 - 多段水車発電機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、多段水車発電機に関する。

従来の水車発電機では高水頭の場所で使用する場合や負
荷変動や有効水頭の昇降が大きい場合にはカブラン水車
又はペルトン水車を用いていた。

しかし、いずれも高価であるとともにペルトン水車の場
合には効率がやや劣る。

そこで従来においては比較的安価で水頭や負荷の変動に
対して効率の良い反動形水車発電機が考えられた。

この反動形水車発電機は、例えば第１図に示すように構
成されている。

第１図において、１は水路、２は水路１内に支持兼導水
案内３を介して支持された軸受、４は軸受２および水路
１外に設けられた軸受５を介して回転自在に支持された
筒状の外軸で、外軸４の水路１内端部には水車羽根６を
増付ける。

７は外軸４内に挿通されるとともに水路１外において軸
受８により支持された内軸で、内軸７の水路１内端部に
は水車羽根９が取付けられる。

１０．１１は夫々外軸４および内軸７に取付けらられた
ボス、１２．１３は夫々ボス１０．１１に取付けられた
スパイダ、１４．１５は夫々スパイダ１２．１３に取付
けられた回転子鉄心、１６゜１７は夫々回転子鉄心１４
．１５に装着された回転子コイル、１８．１９は夫々回
転子鉄心１６゜１７の外周にキャップを介して対向配置
された固定子鉄心、２０．２１は夫々固定子鉄心１８゜
１９に装着された固定子コイルである。

上記装置では水路１内を通流する水により水車羽根６が
回転すると、この回転の反動により水車羽根６の回転方
向とは逆方向に吐出された水により水車羽根９は水車羽
根６とは逆方向に回転する。

しかるに、かかる装置においては、各水車ごとに軸を設
け、内軸７および外軸４を同心状に配設しているので、
径方向の大きさが大きくなり、また、軸受等の構造が複
雑となって、水車を２段設けるのが限度であった。

さらに、軸受５，８、回転子および固定子等が水路１外
に突設されているので軸方向の大きさも大きくなるとい
う欠点があった。

本考案は、かかる従来の欠点を解消し、水頭や負荷の変
動に対して効率の低下を防ぐことができる反動形の水車
発電機であるとともに、水路を形成するフレーム内に発
電機を収納し、なおかつ固定子および回転子の保護を図
った、小形軽量にして機械的強度もさほど要求されない
多段水車発電機を提供することを目的とする。

以下、第２図および第３図を用いて本考案の一実施例に
ついて詳細に説明する。

第２図に示すように、はぼ円筒状のフレーム２２の一端
におけるブラケット２２ａには給水管２３が連結され、
他端のブラケット２２ｂには吐出管２４が連結されてい
る。

フレーム２２のブラケット２２ａ内壁には、例えば第３
図に示すように湾曲して、給水管２３からフレーム２２
内に流入する水をフレーム２２の周方向に旋回させる支
持骨兼用導水羽根２６を介して軸支持部２５が固設され
ている。

また、フレーム２２のブラケット２２ｂ内壁には、第３
図に示すように湾曲しない形状をなして、吐出水が渦流
となるのを防止した支持骨２８を介して前記軸支持部２
５と対をなす軸支持部２７が固設されている。

そして、両輪支持部２５．２７間には、軸４６が支持さ
れている。

この軸４６の外周には、複数の水車２９〜３２がそれぞ
れ軸受を介して回転自在に支持されて多段に設けられて
いる。

ここで、水車２９の水車羽根２９ａは、第３図に示すよ
うに支持骨兼用導水羽根２６とは逆方向に湾曲してあり
、順次相隣ろ水車３０〜３２の水車羽根３０ａ〜３２ａ
も交互に逆方向に湾曲している。

また、各水車羽根２９ａ〜３２ａの先端において、各水
車２９〜３２を環装する円管３３〜３６がそれぞれ設け
られている。

これら各円管３３〜３６の相隣る端周縁には段部が形成
されており、各円管３３〜３６は、この段部により各上
端周縁を外側に位置させて、それぞれ回転自在に嵌合し
ている。

さらにまた、最上段の円管３３の上端周縁とブラケット
２２ａの内壁とに形成した段部は、円管３３の上端周縁
が外側に位置し、最下段の円管３６の下端周縁とブラケ
ッ）２２ｂの内壁とに形成した段部は、円管３６の下端
周縁が内側に位置して、それぞれ各円管３３〜３６と同
様にして回転自在に嵌合している。

これら各円管３３〜３６の外周には、発電機回転子３７
〜４０がそれぞれ取付けられており、これら各発電機回
転子３７〜４０と対向するフレーム２２の内周壁には、
発電機固定子４１〜４４がそれぞれ設けられている。

また、全発電機回転子３７〜４０と全発電機固定子４１
〜４４との間には、その両端部がフレーム２２の各ブラ
ケット２２ａ 、２２ｂにそれぞれ水密に取付けられた
円筒状のキヤノピ４５が介在せしめである。

以上のように構成された本考案の多段水車発電機におい
ては、給水管２３からフレーム２２内に送られた水は支
持骨兼用導水羽根２６により渦流を生ぜしめられ、この
渦流により第１段の水車２９が回転し、この回転の反動
により水、車２９の吐出側の水は水車２９の回転方向と
は逆方向に吐出され、水車３０は水車２９と逆方向に回
転する。

以下同様にして、各水車３１．３２も交互に逆方向に回
転する。

なお、各水車羽根２９ａ〜３２ａの羽根径、形状、迎え
角などを変化させることにより効率を改善することが可
能であり、また水車の設置数は適宜増減できる。

以上のように本考案の多段水車発電機は、一端に給水管
２３を連結しかつ他端に吐出管２４を連結したほぼ円筒
状のフレーム２２の給水管２３側端部内壁に湾曲した支
持骨兼用導水羽根２６を介して軸支持部２５を固設する
とともに前記フレーム２２σ）吐出管２４側端部内壁に
支持骨２８を介して前記軸支持部２５と対をなす軸支持
部２７を固設し、両軸支持部２５．２７間に支持された
軸４６の外周に、相隣ろ水車の水車羽根２９ａ〜３２ａ
が逆方向に湾曲した複数の水車２９〜３２をそれぞれ回
転自在にして多段に設け、前記各水車羽根２．９ａ〜３
２ａの先端において各水車２９〜３２に円管３３〜３６
をそれぞれ環装し、各円管３３〜３６の相隣る端周縁お
よび最上下段の円管３３，３６の端周縁とフレーム２２
内壁とに形成した段部により各上端周縁を外側に位置さ
せてそれぞれ回転自在に嵌合し、これら各円管３３〜３
６の外周に発電機回転子３７〜４０をそれぞれ取付け、
これら各発電機回転子３７〜４０と対向する前記フレー
ム２２の内周壁に発電機固定子４１〜４４をそれぞれ設
け、両端部がフレーム２２に水密に取付けられて全発電
機回転子３７〜４０と全発電機固定子４１〜４４との間
を仕切る円筒状のキヤノピ４５を設けているので、構造
簡単にして水車の多段配設が可能であり、小形軽量であ
ると共に据付場所での配列が容易であるうえに、発電機
固定子および発電機回転子を水から保護することができ
る。

また、所望の電気エネルギーを得るために必要な回転力
は各水車に分散されるので、個々の水車の回転力は小さ
くてすみ、このため、水車羽根等の機械的強度が小さく
ても高速回転に耐えることができる。

したがって、各水車の翼弦長を短かくすることができ、
キャビテーションの発生を抑制できる。

さらに、反動形の水車発電機であるので、水頭や負荷の
変動に対して効率の低下を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の概略構成図、第２〜３図は夫々本考
案装置の半縦断正面図および各羽根の湾曲状態を示す縦
断正面図。 ２２・・・・・・フレーム、２３・・・・・・給水！、
２４・・・・・・吐出管、２５．２７・・・・・・軸支
持部、２６・・・・・・支持骨兼用導水羽根、２８・・
・・・・支持骨、２９〜３２・・・・・・水車、２９ａ
〜３２ａ・・・・・・水車羽根、３３〜３６・・・・・
・円管、３７〜４０・・・・・・発電機回転子、４１〜
４４・・・・・・発電機固定子、４５・・・・・・キヤ
ノピ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 一端に給水管２３を連結しかつ他端に吐出管２４を連結
   したほぼ円筒状のフレーム２２の給水管２３側端部内壁
   に湾曲した支持骨兼用導水羽根２６を介して軸支持部２
   ５を固設するとともに前記フレーム２２の吐出管２４側
   端部内壁に支持骨２８を介して前記軸支持部２５と対を
   なす軸支持部２７を固設し、両軸支持部２５．２７間に
   支持された軸４６の外周に、相隣る水車の水車羽根２９
   ２〜３２ａが逆方向に湾曲した複数の水車２９〜３２を
   それぞれ回転自在にして多段に設け、前記各水車羽根２
   ９２〜３２ａの先端において各水車２９〜３２に円管３
   ３〜３６をそれぞれ環装し、各円管３３〜３６の相隣る
   端周縁および最上下段の円管３３，３６の端周縁とフレ
   ーム２２内壁とに形成した段部により各上端周縁を外側
   に位置させてそれぞれ回転自在に嵌合し、これら各円管
   ３３〜３６の外周に発電機回転子３７〜４０をそれぞれ
   取付け、これら各発電機回転子３７〜４０と対向する前
   記フレーム２２の内周壁に発電機固定子４１〜４４をそ
   れぞれ設け、両端部がフレーム２２に水密に取付けられ
   て全発電機回転子３７〜４０と全発電機固定子４１〜４
   ４との間を仕切る円筒状のキャンド４５を設けたことを
   特徴とする多段水車発電機。