JPS6345567Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は略水平方向より水がランナーに流入
し、ランナーを介して下方向に吐出するクロスフ
ロー水車に関し、低流量域での効率改善を図つた
ものである。

従来のクロスフロー水車の効率は、最大効率に
対する効率比を示す第１図中破線ａの如く、流量
が約80％のガイドベーン開度において最も高く、
ガイドベーンを閉じて流量を減らすに従つて効率
が低下する。特に流量が約50％位のところから急
激に効率が低下してしまう。水車の特性として
は、各流量に対して比較的高い効率を出すことが
望まれる。

ガイドベーンを絞つた低流量域でクロスフロー
水車の効率が低下する理由は次のように考えられ
る。第２図〜第４図により説明する。第２図は一
般的なクロスフロー水車を示す。水は入口管５を
通つてケーシング３に入り、ガイドベーン１を経
てランナー２に略水平方向に流入する。ランナー
２を入つた水は下方向に流れて吐出管６に至る。
ガイドベーン１はバタフライ式であり、同図の如
く約80％の流量となるガイドベーン開度で最大効
率となる。この状態では、ランナー２に対する流
入角即ち第３図に示す如く、ガイドベーンを経た
水流がランナー２へ入る角度αが効率上好ましい
角度になつており、しかもガイドベーン１の裏側
を流れる水流Ａも絞られてからランナー２に入
る。これに対し、ガイドベーン１が第４図の如く
閉じると、ランナー２に対する流入角αが変化す
るため、水車効率が低下する。また、ガイドベー
ン１の裏側ではランナー２に対して拡大流が生
じ、水車特性に悪影響を与える。

以上の考察から、低流量域でのガイドベーン位
置でも、流入角αが最適値から変化せず、また拡
大流が生じないようにすれば、低流量域において
も比較的効率の高い水車特性が得られると考えら
れる。

特公昭23−1904号公報には上述した問題点を考
慮した技術が開示されているが、その場合は、ガ
イドベーンが入口ノズルの上側をランナ内の水吐
出方向に移動する構造となつているため、効率比
で見ると低流量域で改善されるが、水車全体の効
率（最大効率）は返つて低下してしまう欠点があ
る。

なお、第１図中の実線ｂは本考案を適用した場
合の効率比を示す。また、第２図〜第４図中で、
１ａはガイドベーンの回動中心軸、２ａはランナ
ーの回転軸、２ｂはランナーの羽根、３は水車ケ
ーシング、４は水案内板、５は入口管、６は吐出
管、７は負圧調整用の空気弁であり、更に、第４
図中のＢ，Ｃは流路寸法でＢ＜Ｃとなつて拡大流
が生じることを示す。

本考案は上記従来技術に鑑み、ガイドベーンが
閉じた低流量域でも効率が良く、しかも水車全体
の効率も良いクロスフロー水車を提供することを
目的とする。この目的は、ガイドベーンをランナ
ーと同心円上に移動させ、ガイドベーンの基部と
ケーシング間の水流を閉じ、またガイドベーンの
内側には凹みを設けてランナーからの排水をここ
からも可能とすることにより、達成できる。

本考案によるクロスフロー水車は、略水平方向
より水がランナーに流入し、ランナーを介して下
方向に吐出するクロスフロー水車において、ケー
シングのランナーへの水の入口部のランナー回転
方向手前にランナーと同心円上を移動可能にノズ
ル口を設け、このノズル口を前記ランナーと同心
円上に旋回させて流入量を調整する移動装置を備
えると共に、前記ノズル口の反ランナー側の面は
ランナーへの水の入口部の一定半径の部分と、こ
の一定半径の部分からランナーに接近し、ランナ
ーに対し水の流れを整える形状の先端部分とを有
し、且つ該ノズル口のランナー側の面にはランナ
ーからの水を排出する凹みを備えたことを特徴と
する。

第５図及び第６図により本考案の一実施例を説
明する。これらの図中で、８で示すノズル口がガ
イドベーンの作用をなす。このノズル口８はラン
ナー２への水の入口部にランラー回転方向Ｄ手前
側に設けられ、該ランナー２と同心円上を移動す
るようになつている。このノズル口８を旋回させ
ることにより、流入水量を調整する。即ち、ケー
シング３内でランナー２の側方両側に該ランナー
２と同心にこれより大外径の円環９ａ，９ａを配
置してこれを回動可能に支持し、この円環９ａ間
の一部の外周に、ランナー２の回転方向Ｄに向つ
て途中までは一定半径で先端にゆくほどランナー
２に近づいて最適な流入角αを与えるように湾曲
した案内板９ｂを取り付けることにより、ノズル
口８を構成している。案内板９ｂの高さＨは、そ
の先端部の湾曲によつてランナー２へ流れ込む水
の流れ方向を整えるに必要な案内長さl₁を確保で
きる高さとしてある。なお、案内板９ｂの内側
（ランナー側）は結果的に凹み、ランナー２との
間に凹み９ｃが生じるが、これがあるため、ラン
ナー２から排水される水がノズル口部の裏側から
でも排出できるので、排水が障害となつて効率低
下を来たすことがない。また、案内板９ｂの外面
（反ランナー側）とケーシング３との間にはここ
からの水漏れがないように水密パツキン１０を設
けてある。更に、案内板９ｂの長さは、その先端
が水案内板４に接したときにも基部がケーシング
３から離れないような長さにしてある。

このようなノズル口８をランナー２と同心円上
でＤ方向に移動して８′の位置にすれば低流量側
に絞つたことになる。つまり、ノズル口８の案内
板９ｂの先端とケーシング３の水案内板４の先端
間の長さl₂を加減することにより流量を調整す
る。このように低流量に絞つた場合でも、ノズル
口８はランナー２と同心円上にあるため、流入角
が変らないので効率は低下しない。また、ノズル
口８の裏側からは漏水以外は水がランナー２へ流
れ込むことがなく、もちろん従来の如き拡大流が
生じず、効率低下は起きない。その結果、第１図
中の実線ｂの如く低流量域でも優れた効率が得ら
れた。なお、漏水は水車外部へではなく、吐出管
６内に流れ込む。一方、水案内板４は固定されて
いるため、特公昭23−1904号公報記載の技術の如
く水案内が移動して可動範囲分の長さのランナー
外周を覆つてしまい水の排出を悪くして効率を下
げる、ということがない。

但し、ノズル口８を移動させる手段としては、
円環９ａにアーム１１を突出させ、このアーム１
１を送り装置１２で移動させるようにしている
が、移動手段は他のいかなるものであつても良
い。なお、第５図中の１３は水車カバーである。

以上説明したように、本考案によれば、ランナ
ーに対する流入角が一定に保たれ、しかも従来の
ような拡大流がなく、更にランナーからの排水を
妨げるものがないので、水車全体の効率を損うこ
となく低流量域での効率が向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術に対する本考案による効率の
改善を示すグラフ、第２図は従来のクロスフロー
水車の一例を示す断面図、第３図は流入角αを説
明する説明図、第４図は従来技術における低流量
域での効率低下を説明するための断面図、第５図
は本考案の一実施例を示す断面図、第６図はその
−線断面図である。 図面中、２はランナー、２ａはその回転軸、２
ｂは羽根、３はケーシング、４は水案内板、５は
入口管、６は吐出管、８はノズル口、９ａはその
円環、９ｂは案内板、９ｃは凹み、１０は水密パ
ツキン、１１はアーム、１２は送り装置である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 略水平方向より水がランナーに流入し、ランナ
   ーを介して下方向に吐出するクロスフロー水車に
   おいて、ケーシングのランナーへの水の入口部の
   ランナー回転方向手前にランナーと同心円上を移
   動可能にノズル口を設け、このノズル口を前記ラ
   ンナーと同心円上に旋回させて流入水量を調整す
   る移動装置を備えると共に、前記ノズル口の反ラ
   ンナー側の面はランナーへの水の入口部の一定半
   径の部分と、この一定半径の部分からランナーに
   接近し、ランナーに対し水の流れを整える形状の
   先端部分とを有し、且つ該ノズル口のランナー側
   の面にはランナーからの水を排出する凹みを備え
   たことを特徴とするクロスフロー水車。