JPS6361505B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、小水力発電に用いて好適なクロス
フロー水車の改良に関する。

クロスフロー水車は、変流量特性に優れ、また
安価であることから、小水力発電に適している。
第１図、第２図は、従来のクロスフロー水車の構
成を示すもので、これらの図において、１はケー
シングであり、このケーシング１には、回転軸
（ランナ軸）２ａに貫かれた円筒状のランナ２が
回転自在に支持されている。このランナ２は、そ
の外周部に多数のブレード２ｂ…を有し、これら
のブレード２ｂ…が端板２ｃおよび補強板２ｄに
溶接された構造となつている。また、ランナ２と
流入口１ａとの間には、断面流線形のガイドベー
ン３が設けられ、流入路１ｂの断面積を加減して
ランナ２に供給される流量を調節するようになつ
ている。すなわち、ガイドベーン３がその回動軸
３ａを軸に時計方向に回動し、その上端部がラン
ナ２の外周部に接近するにつれて、流入路１ｂの
断面積が増加してランナ２に供給される流量が増
加する一方、ガイドベーン３が反時計方向に回動
すると、前記断面積が減少して行き、第１図に１
点鎖線で示す位置にくると、流入路１ｂが全閉さ
れるようになつている。こうして、ガイドベーン
３によつて調節された水流は、ランナ２のブレー
ド２ｂに衝突してこれを回転駆動した後、流出口
１ｃから外部へ排出される。

一方、ランナ軸２ａがケーシング１から外部へ
突出する部分においては、このランナ軸２ａに被
嵌された円環状のパツキン箱４がケーシング１の
外壁に固定されている。そして、パツキン箱４の
内周面とランナ軸２ａの外周面との間の間隙に
は、グランドパツキン５が挿入され、パツキン押
え６によつて押圧、封止されている。

このような構成において、ガイドベーン３の開
度が流量に応じて増減され、広範囲の流量変化に
対して効率の良い運転が可能となつている。

ところで、上述した従来のクロスフロー水車に
おいては、低出力時にガイドベーン３の開度が狭
められて、ランナ２に供給される流量が減少した
ときに、運転効率が急激に低下するという欠点が
あつた。これは、 (1) 水流がガイドベーン３の所で急激に狭めら
れ、これを通過した時点で再び急激に広がるた
め、この箇所でのエネルギ損失が大きい、 (2) 前記水流はガイドベーン３通過時に乱れ、ラ
ンナブレード２ｂに対する最適流入角から大幅
にずれてしまう、 (3) ランナ２に流入する水量が減少するにもかか
わらず、ランナ２が水を受ける範囲（第１図に
示すランナ２の中心角αに対応）が一定なた
め、ランナブレード２ｂに衝突する速度が落
ち、そのエネルギ効率が低下する、 などの理由による。

一方、ガイドベーン３を開状態とした場合にお
いても、ガイドベーン３に流水が衝突し、エネル
ギ損失が生じるという欠点があつた。

また、このような欠点を除去するには、以下に
詳述するように、ガイドベーン３に代えて、ラン
ナ２の軸心を回転中心とし、このランナ２の外周
に沿つて移動する弁を設け、この弁によつて流入
路１ｂの断面積を増減すればよいが、前記弁の回
転軸とランナ２の回転軸とが輻湊するため、この
箇所の水漏れを防止することが課題となつてい
た。

この発明は、上記の事情に鑑み、低出力時にお
ける運転効率を高めたクロスフロー水車の、回転
軸部からの水漏れ防止を図つたクロスフロー水車
の弁支持装置を提供するもので、ランナ軸に被嵌
された中空の回動軸を両側部に有し、この回動軸
を中心に回動しながらランナの外周に沿つて移動
し、流入路の断面積を増減する弁と、この弁の回
動軸の内周面と前記ランナ軸の外周面との間およ
び前記回動軸の外周面とこれを支持する弁支えと
の間に形成された各間隙に封止されたグランドパ
ツキンとを具備することを特徴とする。

以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明す
る。第３図は本発明の一実施例の構成を示す横断
面図、第４図は同実施例の半部の構成を示す縦断
面図である。これらの図において、第１図、第２
図の各部に対応する部分には、同一の符号を付し
説明を省略する。

これらの図において、１０はケーシングであ
り、その上壁１０ａが円弧状に外方へ拡げられて
いる点で従来のケーシング１と異なつている。ま
た、１１ａは弁本体であり、前記上壁１０ａの内
周面に沿つて移動する円弧状の外周と、この外周
後端部（図の右方）からランナ２の外周近傍に延
びる平面状の背面と、前記外周前端部に設けられ
た流線形状の先端部と、この先端部下部から前記
背面下部に滑らからに延びる湾曲面とを有し、弁
本体１１ａの厚さは先端部から背面に向うに従つ
て厚くなつている。また、弁本体１１ａの両側部
にはアーム１１ｂが固定され、アーム１１ｂの先
端部には、中空の回動軸１１ｃが形成されてい
る。この回動軸１１ｃは、ランナ軸２ａに被嵌さ
れるとともに、ケーシング１０の外壁にボルト止
めされた円環状の弁支え１２の内周に嵌入され、
同時に、この弁支え１２に嵌入、固定された弁軸
受１３に支持されている。この結果、弁本体１１
ａは、ランナ軸２ａを回動中心としてランナ２の
外周に沿つてケーシング１内を回動できるように
なつている。この場合、弁本体１１ａが時計方向
に回動すると流入路１ｂの断面積が広がり、反時
計方向に回動すると狭まるようになつており（第
３図一点鎖線）、これによつて流量の調節を行う
ことができる。

次に、弁１１の回動軸１１ｃの外周面を弁支え
１２との間に形成された間隙にはグランドパツキ
ン（第１のグランドパツキン）１４が挿入され、
パツキン押え１５によつて封入されている。ま
た、同様に、前記回動軸１１ｃの内周面とランナ
軸２ａの外周面との間に形成された間隙には、グ
ランドパツキン（第２のグランドパツキン）１６
が挿入され、パツキン押え１７によつて封入され
ている。なお、第４図中、１８はランナ軸２ａを
支持する軸受である。また、上記構成要素１１
ａ，１１ｂ，１１ｃが弁１１を構成している。

このような構成によれば、弁１１の回動軸１１
ｃの内周および外周にはグランドパツキン１６お
よび１４が嵌め込まれているので、弁１１が回動
しても、水流がケーシング１０の外部に漏れるこ
とがない。

また、低流量時に弁１１が反時計方向（すなわ
ちランナ２の回転方向と逆の方向）に回動され、
流入路１ｂの断面積が狭められた場合、この箇所
で狭められた水流は、その後広がることなくラン
ナ２のブレード２ｂに衝突する。従つて、水流が
一たん狭められた後再び広がつてエネルギを失う
というような従来の欠点は解消することができ
る。また、水流は弁本体１１ａによつて滑らかに
ランナ２へ導びかれ、ランナブレード２ｂへの流
入角も良好な値に保たれる。さらに、弁１１が閉
じるに従つてランナ２が水を受ける範囲（第３図
に示すランナ２の中心角βに対応）が狭まるた
め、ランナブレード２ｂに衝突する水流速度が低
下せず、そのエネルギ効率を高く保つことができ
る。また、弁１１が開いた時には、流入路１ｂに
は水流の邪魔をするものがなくなり、不要なエネ
ルギ損失を防止することができる。

以上説明したように、この発明は、弁の回動軸
を中空にしてランナ軸に被嵌し、ランナ軸を中心
に弁を回動できるようにする一方、この回動軸の
内周および外周にグランドパツキンを嵌め込んだ
ので、ケーシング外部への水漏れを防止でき、か
つ、広範囲の流量に対して効率の良い運転を行え
る利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のクロスフロー水車の構成を示す
横断面図、第２図は上記クロスフロー水車の半部
の構成を示す部分縦断面図、第３図は本発明の一
実施例の構成を示す横断面図、第４図は同実施例
半部の構成を示す部分縦断面図である。 １，１０……ケーシング、１ｂ……流入路、２
……ランナ、２ａ……ランナ軸（ランナの回転
軸）、１１……弁、１１ａ……弁本体、１１ｂ…
…アーム、１１ｃ……弁の回動軸、１２……弁支
え、１４……グランドパツキン（第１のグランド
パツキン）、１６……グランドパツキン（第２の
グランドパツキン）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流入路を通つてケーシング内に流れ込む水流
   の流量を前記流入路の断面積を調整することによ
   つて増減し、この水流によつて前記ケーシング内
   のランナを回転駆動するクロスフロー水車におい
   て、 (イ) 前記ランナの外周に沿つて移動し、前記流入
   路の断面積を増減する弁本体と、この弁本体の
   両側部に固定された１対のアームと、前記各ア
   ームの先端部に形成され、前記ランナの回転軸
   に被嵌された中空の回動軸とからなる弁と、 (ロ) 前記ケーシングに固定され、前記弁の回動軸
   を支持する弁支えと、 (ハ) 前記回動軸外周面と前記弁支え内周面との間
   に形成された間隙に封止された第１のグランド
   パツキンと、 (ニ) 前記回動軸内周面と前記ランナの回転軸外周
   面との間に形成された間隙に封止された第２の
   グランドパツキンと を具備することを特徴とするクロスフロー水車の
   弁支持装置。