JPS6357876A - 横軸水車発電機の軸受冷却装置 - Google Patents
横軸水車発電機の軸受冷却装置Info
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- JPS6357876A JPS6357876A JP61203281A JP20328186A JPS6357876A JP S6357876 A JPS6357876 A JP S6357876A JP 61203281 A JP61203281 A JP 61203281A JP 20328186 A JP20328186 A JP 20328186A JP S6357876 A JPS6357876 A JP S6357876A
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- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 claims 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
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- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 5
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- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2380/00—Electrical apparatus
- F16C2380/26—Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators
-
- 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
Landscapes
- Mounting Of Bearings Or Others (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
この発明は、横軸水車発電機の回転軸ヒートパイプをオ
リ用した軸受冷却装置に関するものである。
リ用した軸受冷却装置に関するものである。
第４図は従来例による横軸水車発電機の回転軸ヒートパ
イプを用いた軸受冷却装置の断面図で、第４図において
、ランナー５と直結する回転軸６がケーシング８の外部
のジャーナル軸受１およびスラスト軸受３８発熱部（蒸
発部）とし吸出・ｕ１２内の水路に露出するランナ一部
５を冷却部（凝縮部）とする回転軸ヒートバイブロを形
成している。
イプを用いた軸受冷却装置の断面図で、第４図において
、ランナー５と直結する回転軸６がケーシング８の外部
のジャーナル軸受１およびスラスト軸受３８発熱部（蒸
発部）とし吸出・ｕ１２内の水路に露出するランナ一部
５を冷却部（凝縮部）とする回転軸ヒートバイブロを形
成している。
ランナーにかかる水平方向の推力はスラストカラー３で
軸方向Ｉこ支持されジャーナル軸受ｌおよびスラスト軸
受３は軸受スタンド２に収容され潤滑油４を封入してい
る。第４図１こおいて、７は回転軸ヒートパイプの蒸気
空間、９はスピードリング、１０はガイドベーン、１１
は上ぶた、１２は吸出管、１３は回転軸ヒートパイプの
作動液、１４はラビリンスシール、１５は排水ケース、
１６は地面である。
軸方向Ｉこ支持されジャーナル軸受ｌおよびスラスト軸
受３は軸受スタンド２に収容され潤滑油４を封入してい
る。第４図１こおいて、７は回転軸ヒートパイプの蒸気
空間、９はスピードリング、１０はガイドベーン、１１
は上ぶた、１２は吸出管、１３は回転軸ヒートパイプの
作動液、１４はラビリンスシール、１５は排水ケース、
１６は地面である。
従来の横軸水車発電機の軸受冷却装置では、スラスト軸
受３とジャーナル軸受１がら発生した熱の大部分は、回
転軸ヒートバイブロへ作動蒸気として流入し、温度の低
いランナー５側へ移動して回転軸ヒートバイブロの壁面
で熱を放出し凝縮する。この時壁面ｌこ伝達された熱は
回転軸の内側から一通水部分の外側へ熱伝導ζこより熱
を放出する。
受３とジャーナル軸受１がら発生した熱の大部分は、回
転軸ヒートバイブロへ作動蒸気として流入し、温度の低
いランナー５側へ移動して回転軸ヒートバイブロの壁面
で熱を放出し凝縮する。この時壁面ｌこ伝達された熱は
回転軸の内側から一通水部分の外側へ熱伝導ζこより熱
を放出する。
その際、回転軸が吸出管（こ突き出した部分は、大きな
力が作用しないため回転軸の肉厚をある程度薄くできる
が、回転軸の軸受側は大きな力が作用するため回転軸の
肉厚を厚くする必要がある。しかも横軸水車発電機のラ
ンナーは通常片持支持のため、冷却部の長さを十分に設
けることが困難であるからヒートパイプ凝縮部の伝熱面
積を広くすることができない。
力が作用しないため回転軸の肉厚をある程度薄くできる
が、回転軸の軸受側は大きな力が作用するため回転軸の
肉厚を厚くする必要がある。しかも横軸水車発電機のラ
ンナーは通常片持支持のため、冷却部の長さを十分に設
けることが困難であるからヒートパイプ凝縮部の伝熱面
積を広くすることができない。
以上の通り、０回転軸ヒートバイブロ自身の凝縮面積と
凝縮部から通水部までの熱伝導面積を大きくできない。
凝縮部から通水部までの熱伝導面積を大きくできない。
０回転軸ヒートパイプの凝縮部の肉厚が厚いことにより
熱伝導の距離が長くなる。
熱伝導の距離が長くなる。
０回転軸へのランナーの固定は圧入または焼嵌するが、
接触部が部分接触となる。０回転軸ヒートパイプ冷却の
ため回転軸を吸出管に突出した場合部分負荷のさいは、
回転軸周囲に通水がない状態を生じ、水車を通過する水
中への放熱できなくな、る。
接触部が部分接触となる。０回転軸ヒートパイプ冷却の
ため回転軸を吸出管に突出した場合部分負荷のさいは、
回転軸周囲に通水がない状態を生じ、水車を通過する水
中への放熱できなくな、る。
これらの理由により、回転軸ヒートパイプの蒸気空間か
ら水車を通過する水中までの伝熱面積が小さいこと（熱
流兼の増大）、回転軸ヒートパイプの熱伝導部分の距離
が長いことによる熱抵抗の増大により発熱部と冷却部と
の温度差が大きくなるので、軸受部の温度が許容値以上
となるため出力約５００ｋＷ以上の横軸水車発電機の軸
受冷却装置への適用は困難である。
ら水車を通過する水中までの伝熱面積が小さいこと（熱
流兼の増大）、回転軸ヒートパイプの熱伝導部分の距離
が長いことによる熱抵抗の増大により発熱部と冷却部と
の温度差が大きくなるので、軸受部の温度が許容値以上
となるため出力約５００ｋＷ以上の横軸水車発電機の軸
受冷却装置への適用は困難である。
ジャーナル軸受およびスラスト軸受の温度を許容値以下
とする方法には、０回転軸ヒートパイプの発熱部から冷
却部までの温度差を低減すること、０回転軸ヒートパイ
プ冷却部における伝熱面積を大きくして液膜を薄くし熱
伝導率（α）を高め発熱部と冷却部との温度差−（ΔＴ
）を低減すること。
とする方法には、０回転軸ヒートパイプの発熱部から冷
却部までの温度差を低減すること、０回転軸ヒートパイ
プ冷却部における伝熱面積を大きくして液膜を薄くし熱
伝導率（α）を高め発熱部と冷却部との温度差−（ΔＴ
）を低減すること。
■凝縮部から水車を通過する水までの熱伝導部の面積を
大きくしかつ発熱部から冷却部への熱伝導距離を短かく
し発熱部と冷却部との温度差を低減すること。０回転軸
ヒートパイプの冷却部の最終端であるランナー通水部分
の有効伝熱面積（Ａ）の拡大と熱伝導率を高めて発熱部
と冷却部の温度差を低減する方法がある。（ΔＴ、Ｑ−
の関係があＡ−α る。） 〔発明の目的〕 この発明は、横軸水車発電機のジャーナル軸受およびス
ラスト軸受の伝熱面積を増大させ、回転軸ヒートパイプ
の冷却部（凝縮→熱伝導→対流熱伝導をする部分）での
熱抵抗を低減することによりジャーナル軸受およびスラ
スト軸受における軸受温度を低くすることを目的とする
。
大きくしかつ発熱部から冷却部への熱伝導距離を短かく
し発熱部と冷却部との温度差を低減すること。０回転軸
ヒートパイプの冷却部の最終端であるランナー通水部分
の有効伝熱面積（Ａ）の拡大と熱伝導率を高めて発熱部
と冷却部の温度差を低減する方法がある。（ΔＴ、Ｑ−
の関係があＡ−α る。） 〔発明の目的〕 この発明は、横軸水車発電機のジャーナル軸受およびス
ラスト軸受の伝熱面積を増大させ、回転軸ヒートパイプ
の冷却部（凝縮→熱伝導→対流熱伝導をする部分）での
熱抵抗を低減することによりジャーナル軸受およびスラ
スト軸受における軸受温度を低くすることを目的とする
。
この発明によれは、上記の目的はランナーと直結する回
転軸がジャーナル軸受およびスラスト軸受により水平に
支承され、回転軸の内部に前記軸受を発熱部（蒸発部）
とし、水路に露出するランナーを冷却部（凝縮部）とす
る回転軸ヒートパイプを形成する横軸水車発電機におい
て該回転軸ヒートパイプの冷却部付近の蒸気空間内に通
水パイプを設け、前記通水パイプを介して冷却部付近の
蒸気空間を冷却することｌこよって達成される。
転軸がジャーナル軸受およびスラスト軸受により水平に
支承され、回転軸の内部に前記軸受を発熱部（蒸発部）
とし、水路に露出するランナーを冷却部（凝縮部）とす
る回転軸ヒートパイプを形成する横軸水車発電機におい
て該回転軸ヒートパイプの冷却部付近の蒸気空間内に通
水パイプを設け、前記通水パイプを介して冷却部付近の
蒸気空間を冷却することｌこよって達成される。
以下図面において本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の実施例による横軸水車発電機の軸受冷
却装置の断面図、第２図は第１図の軸受冷却装置の詳細
ｉｉ面図、第３図は本発明の他の実施例１こよる軸受冷
却装置の通水パイプの詳細図である。従来例を示す第４
図と同じ部位は同じ番号を付しである。
却装置の断面図、第２図は第１図の軸受冷却装置の詳細
ｉｉ面図、第３図は本発明の他の実施例１こよる軸受冷
却装置の通水パイプの詳細図である。従来例を示す第４
図と同じ部位は同じ番号を付しである。
第１図および第２図において、ランナー５と直結する回
転軸ヒートバイブロを軸受スタンド２Ｉこ収容されたジ
ャーナル軸受１およびスラスト軸受３により水平ｌこ支
持し、回転軸ヒートバイブロの他端には図示されない発
電機を結合している。軸受スタンド２＃こは潤滑油４を
封入しである。第１図において、８はケーシング、９は
スピードリング、１０はガイドベーン、１１は上蓋、１
２は吸出管である。回転軸ヒートバイブロは回転軸を中
空とし中に作動液１３を封入し、ジャーナル軸受１およ
びスラスト軸受３を発熱部（蒸発部）とし、ランナー５
側の蒸気空間を冷却部（凝縮部）としていて、回転軸ヒ
ートバイブロのランナー５側に近い蒸気空間７内にＬ字
形の通水パイプ１７そ回転軸ヒートバイブロの内周にリ
ング状に複数本設けた。
転軸ヒートバイブロを軸受スタンド２Ｉこ収容されたジ
ャーナル軸受１およびスラスト軸受３により水平ｌこ支
持し、回転軸ヒートバイブロの他端には図示されない発
電機を結合している。軸受スタンド２＃こは潤滑油４を
封入しである。第１図において、８はケーシング、９は
スピードリング、１０はガイドベーン、１１は上蓋、１
２は吸出管である。回転軸ヒートバイブロは回転軸を中
空とし中に作動液１３を封入し、ジャーナル軸受１およ
びスラスト軸受３を発熱部（蒸発部）とし、ランナー５
側の蒸気空間を冷却部（凝縮部）としていて、回転軸ヒ
ートバイブロのランナー５側に近い蒸気空間７内にＬ字
形の通水パイプ１７そ回転軸ヒートバイブロの内周にリ
ング状に複数本設けた。
この通水パイプ１７は回転軸ヒートパイプの外周部のラ
ンナー５と軸封部（ラビリンスシール）１４との間に形
成される通水路１９に半径方向に開口する取水口２０か
ら取水し、ランナーを貫いて吸出管側に水平方向ｌこ開
口する出口２１から排水している。
ンナー５と軸封部（ラビリンスシール）１４との間に形
成される通水路１９に半径方向に開口する取水口２０か
ら取水し、ランナーを貫いて吸出管側に水平方向ｌこ開
口する出口２１から排水している。
通水パイプへの冷却水はランナー５と上蓋１１で構成す
るギャップからの漏水を回転軸ヒートバイブロ、ランナ
ー５．上蓋１１．ラビリンス１４から形成される環状の
通水路１９に集め、この圧力を有する漏水を通水パイプ
１７内に通流させて回転軸ヒートバイブロ内の作動液１
３の蒸気を冷却し凝縮させる。作動液の蒸気を冷却した
冷却水は吸出管１２側へ流れる。通水パイプの水量は通
水路１９の圧力を制ｖ７ＩＪ−ｒること、あるいは通水
パイプの断面積Ｘ本数などにより定まる。作動液の蒸気
が凝縮した液は遠心力によって発熱部である軸受側へ戻
される。作動液は常時軸受スタンドを光満させるｌこ十
分な童を真空封入する。２２は排水管２３は下ぶたであ
る。
るギャップからの漏水を回転軸ヒートバイブロ、ランナ
ー５．上蓋１１．ラビリンス１４から形成される環状の
通水路１９に集め、この圧力を有する漏水を通水パイプ
１７内に通流させて回転軸ヒートバイブロ内の作動液１
３の蒸気を冷却し凝縮させる。作動液の蒸気を冷却した
冷却水は吸出管１２側へ流れる。通水パイプの水量は通
水路１９の圧力を制ｖ７ＩＪ−ｒること、あるいは通水
パイプの断面積Ｘ本数などにより定まる。作動液の蒸気
が凝縮した液は遠心力によって発熱部である軸受側へ戻
される。作動液は常時軸受スタンドを光満させるｌこ十
分な童を真空封入する。２２は排水管２３は下ぶたであ
る。
第３図は本発明の他の実施例を示す軸受冷却装置の詳細
断面図であり、回転軸ヒートバイブロのランナー５ｆｎ
Ｊｉこ近い蒸気空間７内ランナー５と回転軸の軸封部（
ラビリンス）１４との間のランナー側に形成された通水
路１９に半径方向に開口する取水口２０を有し、前記軸
封部の反ランナー側Ｉこ位置する排水ケース１５内に半
径方向に開口する出口２１を有するＵ字形の通水パイプ
１７を、回転軸ヒートバイブロの内周にリング状に複数
本設ける。
断面図であり、回転軸ヒートバイブロのランナー５ｆｎ
Ｊｉこ近い蒸気空間７内ランナー５と回転軸の軸封部（
ラビリンス）１４との間のランナー側に形成された通水
路１９に半径方向に開口する取水口２０を有し、前記軸
封部の反ランナー側Ｉこ位置する排水ケース１５内に半
径方向に開口する出口２１を有するＵ字形の通水パイプ
１７を、回転軸ヒートバイブロの内周にリング状に複数
本設ける。
通水パイプの冷却水の出口が排水ケース１５となること
が第２図のものと異なるが、通水パイプの冷却原理およ
び動作は第２図のものと第３図のものは同じである。同
、通水パイプの冷却水はランナーと上蓋間の漏水の他に
、送水管からランナー人口までの発電用水の一部使用あ
るいは他の給水設備の水を使用してもよい。
が第２図のものと異なるが、通水パイプの冷却原理およ
び動作は第２図のものと第３図のものは同じである。同
、通水パイプの冷却水はランナーと上蓋間の漏水の他に
、送水管からランナー人口までの発電用水の一部使用あ
るいは他の給水設備の水を使用してもよい。
この発明によれば、横軸回転電機の回転軸ヒートパイプ
の蒸気窒間内に通水パイプを設けることにより、軸受に
発生した熱を回転軸ヒートパイプの作動液ｌこ伝達し蒸
気として蒸気空間を移動するｆｃ轟 リ、 ■フラットな凝縮中空部表面積と比較し、通水パイプを
設けた場合には数倍程度まで増大できて熱流 を小さく
し凝縮部の熱抵抗を大巾に低減できる。
の蒸気窒間内に通水パイプを設けることにより、軸受に
発生した熱を回転軸ヒートパイプの作動液ｌこ伝達し蒸
気として蒸気空間を移動するｆｃ轟 リ、 ■フラットな凝縮中空部表面積と比較し、通水パイプを
設けた場合には数倍程度まで増大できて熱流 を小さく
し凝縮部の熱抵抗を大巾に低減できる。
０通水パイプの肉厚を回転軸ヒートパイプの１／１０程
度まで薄くできる。
度まで薄くできる。
■遠心力をｆｕ用できるため通水パイプの凝縮部での液
膜そ薄くできることにより熱伝達溝を高めることができ
る。
膜そ薄くできることにより熱伝達溝を高めることができ
る。
これら１こよって軸受部の温度を低くできて大巾ｌこ冷
却性能を高めることができて、出力５００ｋＷ以上の横
軸水車発電機または横軸ポンプなどへの回転軸ヒートパ
イプの適用をツ能１こした。
却性能を高めることができて、出力５００ｋＷ以上の横
軸水車発電機または横軸ポンプなどへの回転軸ヒートパ
イプの適用をツ能１こした。
第１図は本発明の実施例による横軸水車発電機の軸受冷
却装置の断面図、第２図は第１図の軸受冷却装置の詳細
断面、第３図は本発明の他の実施例による軸受冷却装置
の詳細断面図、第４図は従来例による横軸水車発電機の
軸受冷却装置の断面図である。 １：ジャーナル軸受、３ニスラスト軸受、５：ランナー
、６：回転軸ヒートパイプ、７：蒸気壁間、１１：上蓋
、１２；吸出管、１３：作動准、１４：＠封部（ラビリ
ンスシール）、１５：排水ケース、１７：通水パイプ、
１９：通水路、２０：取水口、２１：出口。 ２８．。えｔ＝ｔｉ、： Ｑ Ｏ’Ａセ、。 、− 第 １ 口 冨、３２
却装置の断面図、第２図は第１図の軸受冷却装置の詳細
断面、第３図は本発明の他の実施例による軸受冷却装置
の詳細断面図、第４図は従来例による横軸水車発電機の
軸受冷却装置の断面図である。 １：ジャーナル軸受、３ニスラスト軸受、５：ランナー
、６：回転軸ヒートパイプ、７：蒸気壁間、１１：上蓋
、１２；吸出管、１３：作動准、１４：＠封部（ラビリ
ンスシール）、１５：排水ケース、１７：通水パイプ、
１９：通水路、２０：取水口、２１：出口。 ２８．。えｔ＝ｔｉ、： Ｑ Ｏ’Ａセ、。 、− 第 １ 口 冨、３２
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）ランナと直結する回転軸がケーシング外部のジャー
ナル軸受およびスラスト軸受により水平に支承され、前
記回転軸の内部に前記ジャーナル軸受およびスラスト軸
受を発熱部（蒸発部）とし、水路に露出するランナーを
冷却部（凝縮部）とする回転軸ヒートパイプを形成する
横軸水車発電機において、前記回転軸ヒートパイプの前
記冷却部付近の蒸気空間内に複数の通水パイプを設け、
前記通水パイプを介して冷却部付近の蒸気空間を冷却す
ることを特徴とする横軸水車発電機の軸受冷却装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載の横軸水車発電機の軸受
冷却装置において、通水パイプはランナーと回転軸の軸
封部との間に形成された通水路に半径方向に開口する取
水口から取水し、ランナーを貫通して吸出管側に水平方
向に開口する出口から排水することを特徴とする横軸水
車発電機の軸受冷却装置。 ３）特許請求の範囲第１項記載の横軸水車発電機の軸受
冷却装置において、通水パイプはランナーと回転軸の軸
封部との間のランナー側に形成された通水路に半径方向
に開口する取水口から取水し、前記軸封部の反ランナー
側に位置する排水ケース部に半径方向に開口する出口か
ら排水することを特徴とする横軸水車発電機の軸受冷却
装置。 ４）特許請求の範囲第１項記載の横軸水草発電機の軸受
冷却装置において、通水パイプは伝熱促進管としてなる
ことを特徴とする横軸水車発電機の軸受冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61203281A JPS6357876A (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 横軸水車発電機の軸受冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61203281A JPS6357876A (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 横軸水車発電機の軸受冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6357876A true JPS6357876A (ja) | 1988-03-12 |
| JPH0581755B2 JPH0581755B2 (ja) | 1993-11-16 |
Family
ID=16471450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61203281A Granted JPS6357876A (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 横軸水車発電機の軸受冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6357876A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5551965A (en) * | 1978-10-06 | 1980-04-16 | Hitachi Ltd | Water wheel |
| JPS5896063U (ja) * | 1981-12-23 | 1983-06-29 | 富士電機株式会社 | 水力機械の主軸受冷却水供給装置 |
| JPS60131674U (ja) * | 1984-02-14 | 1985-09-03 | 富士電機株式会社 | 立て軸ペルトン水車 |
| JPS6138165A (ja) * | 1984-07-30 | 1986-02-24 | Hitachi Ltd | 回転機械 |
-
1986
- 1986-08-29 JP JP61203281A patent/JPS6357876A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5551965A (en) * | 1978-10-06 | 1980-04-16 | Hitachi Ltd | Water wheel |
| JPS5896063U (ja) * | 1981-12-23 | 1983-06-29 | 富士電機株式会社 | 水力機械の主軸受冷却水供給装置 |
| JPS60131674U (ja) * | 1984-02-14 | 1985-09-03 | 富士電機株式会社 | 立て軸ペルトン水車 |
| JPS6138165A (ja) * | 1984-07-30 | 1986-02-24 | Hitachi Ltd | 回転機械 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0581755B2 (ja) | 1993-11-16 |
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