JP2002242811A - 軸流水車発電装置 - Google Patents
軸流水車発電装置Info
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- JP2002242811A JP2002242811A JP2001040153A JP2001040153A JP2002242811A JP 2002242811 A JP2002242811 A JP 2002242811A JP 2001040153 A JP2001040153 A JP 2001040153A JP 2001040153 A JP2001040153 A JP 2001040153A JP 2002242811 A JP2002242811 A JP 2002242811A
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- 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
- Hydraulic Turbines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 メンテナンスを考慮した発電機の流路外設
置、かつ伝達性能低下や寿命を損なうことのない構造を
採用し、機器据付スペースやコストを低減する。 【解決手段】 軸流水車の内筒１２と外筒１３との間に
流入した水は、固定案内羽根２で整流された後、回転羽
根車３を通過し、回転羽根車軸４を回転させる。回転羽
根車軸４の軸動力は、スプロケット１５ａに伝達された
後、内筒１２と外筒１３とを結ぶ２本のチェーン通し管
１４に通されたチェーン１１により、流路外にあるスプ
ロケット１５ｂへ伝達され、変速機９を介して発電機７
の回転軸に伝達される。この場合、スプロケット１５ｂ
の高さ位置は、回転軸９ｃを中心として変速機９を円運
動させることにより調整でき、これによりチェーン（も
しくはベルト）の張力を調整できるようになっている。
置、かつ伝達性能低下や寿命を損なうことのない構造を
採用し、機器据付スペースやコストを低減する。 【解決手段】 軸流水車の内筒１２と外筒１３との間に
流入した水は、固定案内羽根２で整流された後、回転羽
根車３を通過し、回転羽根車軸４を回転させる。回転羽
根車軸４の軸動力は、スプロケット１５ａに伝達された
後、内筒１２と外筒１３とを結ぶ２本のチェーン通し管
１４に通されたチェーン１１により、流路外にあるスプ
ロケット１５ｂへ伝達され、変速機９を介して発電機７
の回転軸に伝達される。この場合、スプロケット１５ｂ
の高さ位置は、回転軸９ｃを中心として変速機９を円運
動させることにより調整でき、これによりチェーン（も
しくはベルト）の張力を調整できるようになっている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、軸流水車からの動
力を発電機へ伝達する軸流水車発電装置に関する。
力を発電機へ伝達する軸流水車発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、軸流水車発電装置の動力は、流
路内に設置された回転羽根車の軸動力から取り出され
る。この軸動力は、流路内に設置された発電機に伝達さ
れるか、もしくは回転羽根車軸を流水中を通して流路外
へ貫通させ、流路外に設置された発電機に軸動力が伝達
されるようになっている。
路内に設置された回転羽根車の軸動力から取り出され
る。この軸動力は、流路内に設置された発電機に伝達さ
れるか、もしくは回転羽根車軸を流水中を通して流路外
へ貫通させ、流路外に設置された発電機に軸動力が伝達
されるようになっている。
【０００３】図８は、代表的なＳ型チューブラ水車発電
装置を概念的に示す図である。この例では、回転羽根車
軸３を流水中を通して流路外へ貫通させ、その動力を発
電機へ伝達している。
装置を概念的に示す図である。この例では、回転羽根車
軸３を流水中を通して流路外へ貫通させ、その動力を発
電機へ伝達している。
【０００４】図示しない上池よりケーシング１に流入し
た水は、固定案内羽根２で整流された後、回転羽根車３
を通過し、回転羽根車軸４を回転させる。この後、水は
Ｓ型に屈曲した吸出管５に流入し、図示しない下池に流
出する。
た水は、固定案内羽根２で整流された後、回転羽根車３
を通過し、回転羽根車軸４を回転させる。この後、水は
Ｓ型に屈曲した吸出管５に流入し、図示しない下池に流
出する。
【０００５】回転羽根車軸４は流水中を通りＳ型に屈曲
した吸出管５を流路外へ貫通しており、その動力は増速
装置６を介して発電機７へ伝達される。尚、増速装置６
は、回転速度を上げるもので、発電機７のコンパクト化
・コスト低減をねらう目的で設置しているものである。
した吸出管５を流路外へ貫通しており、その動力は増速
装置６を介して発電機７へ伝達される。尚、増速装置６
は、回転速度を上げるもので、発電機７のコンパクト化
・コスト低減をねらう目的で設置しているものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の軸流水車発電装置では、保守性を考慮して発電
機を流路外設置しているため、吸出管をＳ型に屈曲させ
た構造となっており、かなりの機器据付スペースが必要
となり、動力軸が長くなることより軸受個数を増やす、
軸を太くする等の必要が生じ、機器費及び土木費の点か
らコスト高となる。
た従来の軸流水車発電装置では、保守性を考慮して発電
機を流路外設置しているため、吸出管をＳ型に屈曲させ
た構造となっており、かなりの機器据付スペースが必要
となり、動力軸が長くなることより軸受個数を増やす、
軸を太くする等の必要が生じ、機器費及び土木費の点か
らコスト高となる。
【０００７】また、流路内に発電機を設置したチューブ
ラ水車発電装置の例もあるが、この場合、高度な封水技
術が要求され、流路内に設置された発電機のメンテナン
スを考えると、複雑な機器構造となりコスト高となる。
ラ水車発電装置の例もあるが、この場合、高度な封水技
術が要求され、流路内に設置された発電機のメンテナン
スを考えると、複雑な機器構造となりコスト高となる。
【０００８】本発明は、上記実状に鑑みてなされたもの
で、メンテナンスを考慮した発電機の流路外設置、かつ
伝達性能低下や寿命を損なうことのない構造を採用し、
機器据付スペースやコストを低減する軸流水車発電装置
を提供することを目的とする。
で、メンテナンスを考慮した発電機の流路外設置、かつ
伝達性能低下や寿命を損なうことのない構造を採用し、
機器据付スペースやコストを低減する軸流水車発電装置
を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る軸流水車発電装置は、内部に流路が形
成される外筒と、流路中に設けられる回転羽根車と、こ
の回転羽根車を支持する第１の回転軸を含む内筒とを有
する軸流水車からの動力を発電機の回転軸へ伝達する軸
流水車発電装置において、前記回転羽根車よりも流路上
流側に設けられ、前記内筒と前記外筒との間を貫く２本
の管と、前記軸流水車の外部に設けられ、当該軸流水車
からの動力を前記発電機の回転軸へ伝達する第２の回転
軸と、前記第１の回転軸に取り付けられた第１のスプロ
ケットと、前記第２の回転軸に取り付けられた第２のス
プロケットと、前記２本の管を通じて前記第１のスプロ
ケットから前記第２のスプロケットへ動力を伝達するチ
ェーンとを具備したことを特徴とする。
に、本発明に係る軸流水車発電装置は、内部に流路が形
成される外筒と、流路中に設けられる回転羽根車と、こ
の回転羽根車を支持する第１の回転軸を含む内筒とを有
する軸流水車からの動力を発電機の回転軸へ伝達する軸
流水車発電装置において、前記回転羽根車よりも流路上
流側に設けられ、前記内筒と前記外筒との間を貫く２本
の管と、前記軸流水車の外部に設けられ、当該軸流水車
からの動力を前記発電機の回転軸へ伝達する第２の回転
軸と、前記第１の回転軸に取り付けられた第１のスプロ
ケットと、前記第２の回転軸に取り付けられた第２のス
プロケットと、前記２本の管を通じて前記第１のスプロ
ケットから前記第２のスプロケットへ動力を伝達するチ
ェーンとを具備したことを特徴とする。
【００１０】また、本発明に係る軸流水車発電装置は、
内部に流路が形成される外筒と、流路中に設けられる回
転羽根車と、この回転羽根車を支持する第１の回転軸を
含む内筒とを有する軸流水車からの動力を発電機の回転
軸へ伝達する軸流水車発電装置において、前記回転羽根
車よりも流路上流側に設けられ、前記内筒と前記外筒と
の間を貫く１本の管と、前記軸流水車の外部に設けら
れ、当該軸流水車からの動力を前記発電機の回転軸へ伝
達する第２の回転軸と、前記第１の回転軸に取り付けら
れた第１のプーリと、前記第２の回転軸に取り付けられ
た第２のプーリと、前記１本の管を通じて前記第１のプ
ーリから前記第２のプーリへ動力を伝達するベルトとを
具備したことを特徴とする。
内部に流路が形成される外筒と、流路中に設けられる回
転羽根車と、この回転羽根車を支持する第１の回転軸を
含む内筒とを有する軸流水車からの動力を発電機の回転
軸へ伝達する軸流水車発電装置において、前記回転羽根
車よりも流路上流側に設けられ、前記内筒と前記外筒と
の間を貫く１本の管と、前記軸流水車の外部に設けら
れ、当該軸流水車からの動力を前記発電機の回転軸へ伝
達する第２の回転軸と、前記第１の回転軸に取り付けら
れた第１のプーリと、前記第２の回転軸に取り付けられ
た第２のプーリと、前記１本の管を通じて前記第１のプ
ーリから前記第２のプーリへ動力を伝達するベルトとを
具備したことを特徴とする。
【００１１】これにより、チェーンもしくはベルトが作
動流体に触れることは無くなり、作動流体に触れること
による潤滑不良に伴う性能・寿命低下及び損傷を起こす
ことなく流路外への動力伝達が可能になり、発電機のメ
ンテナンスを考慮した流路外設置が可能となり、また、
装置全体のコンパクト化がはかれ機器コストも安価とな
り、設置スペースも大幅に狭くでき、建屋及び土木コス
トも大幅に改善できる。
動流体に触れることは無くなり、作動流体に触れること
による潤滑不良に伴う性能・寿命低下及び損傷を起こす
ことなく流路外への動力伝達が可能になり、発電機のメ
ンテナンスを考慮した流路外設置が可能となり、また、
装置全体のコンパクト化がはかれ機器コストも安価とな
り、設置スペースも大幅に狭くでき、建屋及び土木コス
トも大幅に改善できる。
【００１２】前記軸流水車発電装置は、前記第２の回転
軸から前記発電機の回転軸へ動力を伝達するギアを有す
る変速機と、前記第２の回転軸と前記発電機の回転軸と
の軸間距離を一定に保った状態で前記第２の回転軸が前
記発電機の回転軸を中心として円運動するように前記変
速機を動かすことにより前記チェーンもしくはベルトの
張力を調整するための調整装置とを更に具備していても
よい。
軸から前記発電機の回転軸へ動力を伝達するギアを有す
る変速機と、前記第２の回転軸と前記発電機の回転軸と
の軸間距離を一定に保った状態で前記第２の回転軸が前
記発電機の回転軸を中心として円運動するように前記変
速機を動かすことにより前記チェーンもしくはベルトの
張力を調整するための調整装置とを更に具備していても
よい。
【００１３】これにより、動力伝達機構の組立調整が容
易になりとともに、チェーンもしくはベルトの伸びに対
しての調整も容易となる。
易になりとともに、チェーンもしくはベルトの伸びに対
しての調整も容易となる。
【００１４】前記軸流水車発電装置において、前記変速
機は、互いに組み合わされた歯数の異なる複数の歯車を
有するものであってもよい。
機は、互いに組み合わされた歯数の異なる複数の歯車を
有するものであってもよい。
【００１５】これにより、歯車軸間距離に見合う歯数の
異なる歯車を組み合わせ設置することが可能となるた
め、多くのギア比の組み合わせの中から必要な組み合わ
せを選定して、軸流水車の回転速度と発電機の回転速度
を最適な回転速度に設定することができる。よって、高
効率で安定した運転が提供できるとともに、歯車の取り
替えのみで落差、流量の異なる仕様に対し変速機の標準
設計が可能となり機器コストを大幅に低減することが可
能となる。
異なる歯車を組み合わせ設置することが可能となるた
め、多くのギア比の組み合わせの中から必要な組み合わ
せを選定して、軸流水車の回転速度と発電機の回転速度
を最適な回転速度に設定することができる。よって、高
効率で安定した運転が提供できるとともに、歯車の取り
替えのみで落差、流量の異なる仕様に対し変速機の標準
設計が可能となり機器コストを大幅に低減することが可
能となる。
【００１６】前記軸流水車発電装置において、前記第１
のスプロケットもしくは第１のプーリは、前記第１の回
転軸に対して片持ちの状態で取り付けら、前記内筒にお
ける前記第１の回転軸の軸受として、前記第１のスプロ
ケット側にはコロ軸受、前記回転羽根車側には背面また
は正面合わせに配置されたテーパコロ軸受を備えていて
もよい。
のスプロケットもしくは第１のプーリは、前記第１の回
転軸に対して片持ちの状態で取り付けら、前記内筒にお
ける前記第１の回転軸の軸受として、前記第１のスプロ
ケット側にはコロ軸受、前記回転羽根車側には背面また
は正面合わせに配置されたテーパコロ軸受を備えていて
もよい。
【００１７】これにより、チェーンもしくはベルトの張
力をコロ軸受、回転羽根車で発生する流水方向及び流水
と逆方向の大きなスラスト力を背面または正面合せのテ
ーパコロ軸受で効率よく荷重分担させることができ、コ
ンパクトな軸受構成が可能となり、機器全体のコンパク
ト化による大きなコスト低減が図れる。また、同時加工
された内筒内に各軸受を配置することにより、各軸受中
心が同一となる組立が容易となり、軸振動を最大限抑え
ることができ、安定した運転を実現できる。
力をコロ軸受、回転羽根車で発生する流水方向及び流水
と逆方向の大きなスラスト力を背面または正面合せのテ
ーパコロ軸受で効率よく荷重分担させることができ、コ
ンパクトな軸受構成が可能となり、機器全体のコンパク
ト化による大きなコスト低減が図れる。また、同時加工
された内筒内に各軸受を配置することにより、各軸受中
心が同一となる組立が容易となり、軸振動を最大限抑え
ることができ、安定した運転を実現できる。
【００１８】前記軸流水車発電装置において、前記第２
のスプロケットもしくは第２のプーリは、前記第２の回
転軸に対して片持ちの状態で取り付けられ、前記変速機
における前記第２の回転軸の軸受を前記ギアの両側の位
置に備えていてもよい。
のスプロケットもしくは第２のプーリは、前記第２の回
転軸に対して片持ちの状態で取り付けられ、前記変速機
における前記第２の回転軸の軸受を前記ギアの両側の位
置に備えていてもよい。
【００１９】これにより、チェーンもしくはベルトの張
力をギア両側の軸受で荷重分担させることができ、チェ
ーンもしくはベルトに接続されているスプロケットもし
くはプーリを安定して片持ちにすることができ、変速機
のコンパクト化が図れ、機器コストを大幅に低減でき
る。
力をギア両側の軸受で荷重分担させることができ、チェ
ーンもしくはベルトに接続されているスプロケットもし
くはプーリを安定して片持ちにすることができ、変速機
のコンパクト化が図れ、機器コストを大幅に低減でき
る。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実
施形態による軸流水車発電装置の構成を示す断面図であ
る。なお、図８と共通する要素には同一の符号を付して
いる。
の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実
施形態による軸流水車発電装置の構成を示す断面図であ
る。なお、図８と共通する要素には同一の符号を付して
いる。
【００２１】本軸流水車発電装置における軸流水車は、
ケーシング１、固定案内羽根２、回転羽根車３、回転羽
根車軸４、吸出管５などを備えている。本軸流水車発電
装置には、上記のほか、発電機７、伝達装置８、変速機
９、張力調整装置１０などが設けられる。
ケーシング１、固定案内羽根２、回転羽根車３、回転羽
根車軸４、吸出管５などを備えている。本軸流水車発電
装置には、上記のほか、発電機７、伝達装置８、変速機
９、張力調整装置１０などが設けられる。
【００２２】ケーシング１は、流水する水を受け入れ
る。このケーシング１は、内筒１２及び外筒１３により
流路を形成しており、流入した水は内筒１２と外筒１３
との間の空間を流れることになる。
る。このケーシング１は、内筒１２及び外筒１３により
流路を形成しており、流入した水は内筒１２と外筒１３
との間の空間を流れることになる。
【００２３】固定案内羽根２は、ケーシング１に流入し
た水を整流する。回転羽根車３は、固定案内羽根２で整
流された水により回転され、その動力を回転羽根車軸４
に伝達する。回転羽根車軸４は、回転羽根車３を支持し
ており、回転羽根車３が回転されることにより回転す
る。
た水を整流する。回転羽根車３は、固定案内羽根２で整
流された水により回転され、その動力を回転羽根車軸４
に伝達する。回転羽根車軸４は、回転羽根車３を支持し
ており、回転羽根車３が回転されることにより回転す
る。
【００２４】吸出管５は、回転羽根車３を通過した後の
水を流出する部分である。発電機７は、軸流水車から回
転軸を介して伝達される動力に基づいて発電する。な
お、発電機７は、軸流水車の真上に配置されている必要
はなく、設置場所によって真横や真下にも配置すること
が可能であるが、軸流水車本体からの漏水などの影響を
考慮して、軸流水車よりも上方に設けることが望まし
い。
水を流出する部分である。発電機７は、軸流水車から回
転軸を介して伝達される動力に基づいて発電する。な
お、発電機７は、軸流水車の真上に配置されている必要
はなく、設置場所によって真横や真下にも配置すること
が可能であるが、軸流水車本体からの漏水などの影響を
考慮して、軸流水車よりも上方に設けることが望まし
い。
【００２５】伝達装置８は、チェーンもしくはベルトを
有し、回転羽根車軸４の軸動力を変速機９のギアに連結
された回転軸９ｂへ伝達する。なお、本実施形態では、
伝達装置８は、固定案内羽根２及び回転羽根車３よりも
流路上流側に設けられる。もし伝達装置８を固定案内羽
根２及び回転羽根車３よりも下流側に設けると、伝達装
置８が水流の妨げとなり、効率を低下させることになる
からである。
有し、回転羽根車軸４の軸動力を変速機９のギアに連結
された回転軸９ｂへ伝達する。なお、本実施形態では、
伝達装置８は、固定案内羽根２及び回転羽根車３よりも
流路上流側に設けられる。もし伝達装置８を固定案内羽
根２及び回転羽根車３よりも下流側に設けると、伝達装
置８が水流の妨げとなり、効率を低下させることになる
からである。
【００２６】変速機９は、回転軸９ｂに伝達される動力
を発電機７の回転軸（発電機軸）の回転速度に合う動力
に変換して回転軸９ｃに伝える。回転軸９ｃの動力は、
発電機軸に伝達される。
を発電機７の回転軸（発電機軸）の回転速度に合う動力
に変換して回転軸９ｃに伝える。回転軸９ｃの動力は、
発電機軸に伝達される。
【００２７】張力調整装置１０は、変速機９を支持し、
その変速機９を動かすことにより回転軸９ｂの高さ位置
を調整し、これによりチェーンもしくはベルトの張力を
調整するために使用される。
その変速機９を動かすことにより回転軸９ｂの高さ位置
を調整し、これによりチェーンもしくはベルトの張力を
調整するために使用される。
【００２８】次に、図１に示した本軸流水車発電装置の
動作を説明する。図示しない上池よりケーシング１に流
入した水は、固定案内羽根２で整流された後、回転羽根
車３を通過し、回転羽根車軸４を回転させる。この後、
水は吸出管５に流入し、図示しない下池に流出する。一
方、回転羽根車軸４の軸動力は、伝達装置８によって、
変速機９のギアに連結された回転軸９ｂへ伝達される。
なお、この回転軸９ｂの高さ位置は、張力調整装置１０
によって変速機９を動かすことにより予め調整され、こ
れによりチェーンもしくはベルトの張力が調整されてい
る。回転軸９ｂに伝達された動力は、変速機９によって
発電機７の回転軸の回転速度に合う動力に変換され、回
転軸９ｃに伝えられる。回転軸９ｃの動力は、発電機７
の回転軸に伝達され、これにより発電機７が駆動される
ことになる。
動作を説明する。図示しない上池よりケーシング１に流
入した水は、固定案内羽根２で整流された後、回転羽根
車３を通過し、回転羽根車軸４を回転させる。この後、
水は吸出管５に流入し、図示しない下池に流出する。一
方、回転羽根車軸４の軸動力は、伝達装置８によって、
変速機９のギアに連結された回転軸９ｂへ伝達される。
なお、この回転軸９ｂの高さ位置は、張力調整装置１０
によって変速機９を動かすことにより予め調整され、こ
れによりチェーンもしくはベルトの張力が調整されてい
る。回転軸９ｂに伝達された動力は、変速機９によって
発電機７の回転軸の回転速度に合う動力に変換され、回
転軸９ｃに伝えられる。回転軸９ｃの動力は、発電機７
の回転軸に伝達され、これにより発電機７が駆動される
ことになる。
【００２９】図２は、図１に示される伝達装置８の近傍
の断面（チェーンを採用した場合）を流水上流側より見
た図である。
の断面（チェーンを採用した場合）を流水上流側より見
た図である。
【００３０】本実施形態では、チェーン１１はケーシン
グ１を構成している内筒１２と外筒１３とを結ぶ２本の
チェーン通し管１４を通って、流路内にある回転羽根車
３の上流端に接続された内筒１２内にあるスプロケット
１５ａの出力を流路外にあるスプロケット１５ｂへ伝
え、変速機９を介して発電機７を駆動するようになって
いる。
グ１を構成している内筒１２と外筒１３とを結ぶ２本の
チェーン通し管１４を通って、流路内にある回転羽根車
３の上流端に接続された内筒１２内にあるスプロケット
１５ａの出力を流路外にあるスプロケット１５ｂへ伝
え、変速機９を介して発電機７を駆動するようになって
いる。
【００３１】なお、チェーン１１はその一部に切離し可
能な連結部があり、装着の際には連結部を切り離した状
態で、２本のチェーン通し管１４の一方からチェーン１
１を挿入し、スプロケット１５ａに掛けた後、他方のチ
ェーン通し管から取り出すようにすればよい。
能な連結部があり、装着の際には連結部を切り離した状
態で、２本のチェーン通し管１４の一方からチェーン１
１を挿入し、スプロケット１５ａに掛けた後、他方のチ
ェーン通し管から取り出すようにすればよい。
【００３２】図３は、図２の変形例であり、チェーン１
１に代えてベルト２１が採用されている。この場合、ス
プロケット１５ａ，１５ｂに代えてプーリ２５ａ，２５
ｂが使用される。なお、ベルト２１には切離し可能な連
結部が無いため、装着の際には１本のベルト通し管２４
からベルト２１を挿入し、これをプーリ２５ａに掛ける
ようにする。
１に代えてベルト２１が採用されている。この場合、ス
プロケット１５ａ，１５ｂに代えてプーリ２５ａ，２５
ｂが使用される。なお、ベルト２１には切離し可能な連
結部が無いため、装着の際には１本のベルト通し管２４
からベルト２１を挿入し、これをプーリ２５ａに掛ける
ようにする。
【００３３】このような構成によれば、チェーンもしく
はベルトが作動流体に触れることは無くなり、作動流体
に触れることによる潤滑不良に伴う性能・寿命低下及び
損傷を起こすことなく流路外への動力伝達が可能にな
り、発電機のメンテナンスを考慮した流路外設置が可能
となり、また、装置全体のコンパクト化がはかれ機器コ
ストも安価となり、設置スペースも大幅に狭くでき、建
屋及び土木コストも大幅に改善できる。
はベルトが作動流体に触れることは無くなり、作動流体
に触れることによる潤滑不良に伴う性能・寿命低下及び
損傷を起こすことなく流路外への動力伝達が可能にな
り、発電機のメンテナンスを考慮した流路外設置が可能
となり、また、装置全体のコンパクト化がはかれ機器コ
ストも安価となり、設置スペースも大幅に狭くでき、建
屋及び土木コストも大幅に改善できる。
【００３４】図４（ａ）は、図１及び図２に示される張
力調整装置９の近傍を上流側より見た図である。また、
図４（ｂ）は同じ張力調整装置９の近傍を上方より見た
図である。
力調整装置９の近傍を上流側より見た図である。また、
図４（ｂ）は同じ張力調整装置９の近傍を上方より見た
図である。
【００３５】本実施形態では、変速機９は、変速機支持
ブラケット１６及び張力調整装置１０により支持されて
おり、ナット９ａ及び２個のナット１０ａにより固定さ
れている。
ブラケット１６及び張力調整装置１０により支持されて
おり、ナット９ａ及び２個のナット１０ａにより固定さ
れている。
【００３６】軸流水車からの動力は、チェーン１１用ス
プロケット１５ｂに接続されている回転軸９ｂから変速
機９及び回転軸９ｃを介して発電機に伝達される。な
お、変速機９には、回転軸９ｂから回転軸９ｃに動力を
伝達する歯車９ｃ，９ｅ（後述）が設けられている。
プロケット１５ｂに接続されている回転軸９ｂから変速
機９及び回転軸９ｃを介して発電機に伝達される。な
お、変速機９には、回転軸９ｂから回転軸９ｃに動力を
伝達する歯車９ｃ，９ｅ（後述）が設けられている。
【００３７】ナット９ａ及びナット１０ａを緩めること
により、ナット１０ａに固定されていた軸が上下に摺動
可能となるとともに、変速機９は発電機側の回転軸９ｃ
を中心とした円運動が可能となり、それに伴い変速機９
の回転軸９ｂと接続されているスプロケット１５ｂ及び
チェーン１１も円運動による上下移動が可能となる。
により、ナット１０ａに固定されていた軸が上下に摺動
可能となるとともに、変速機９は発電機側の回転軸９ｃ
を中心とした円運動が可能となり、それに伴い変速機９
の回転軸９ｂと接続されているスプロケット１５ｂ及び
チェーン１１も円運動による上下移動が可能となる。
【００３８】このような構成によれば、内筒内のスプロ
ケット１５ａと前記流路外のスプロケット１５ｂの軸間
距離が容易に調整でき、初期組立時の発電機レベル調整
の必要が無くなり、組立作業時間が大幅に短縮でき、長
時間運転に伴うチェーンの伸び調整も短時間に実施する
ことができる。
ケット１５ａと前記流路外のスプロケット１５ｂの軸間
距離が容易に調整でき、初期組立時の発電機レベル調整
の必要が無くなり、組立作業時間が大幅に短縮でき、長
時間運転に伴うチェーンの伸び調整も短時間に実施する
ことができる。
【００３９】図５は、上記変速機９の断面を流路上流側
より見た図である。
より見た図である。
【００４０】本実施形態では、変速機９の変速は、水車
側回転軸９ｂに接続されている歯車９ｄと、発電機側回
転軸９ｃに接続さている歯車９ｅとによって行われる。
側回転軸９ｂに接続されている歯車９ｄと、発電機側回
転軸９ｃに接続さている歯車９ｅとによって行われる。
【００４１】回転軸９ｂの動力は、歯車９ｄから歯車９
ｅへ所定のギア比で伝達され、変速された動力が回転軸
９ｃに伝達される。
ｅへ所定のギア比で伝達され、変速された動力が回転軸
９ｃに伝達される。
【００４２】このような構成によれば、回転軸９ｂと回
転軸９ｃとの間の距離を一定として、歯数の異なる歯車
列を組み合わせ配置することが可能となるため、多くの
ギア比の組み合わせの中から必要な組み合わせを選定し
て、水車の回転速度と発電機の回転速度を最適な回転速
度に設定することができる。よって、高効率で安定した
運転が提供できるとともに、歯車の取り替えのみで落
差、流量の異なる仕様に対し変速機の標準設計が可能と
なり機器コストを大幅に低減することが可能となる。ま
た、季節毎に落差、流量が周期的に変化する条件に対
し、歯車交換を簡単に行え、高効率で安定した運転が実
現できる。
転軸９ｃとの間の距離を一定として、歯数の異なる歯車
列を組み合わせ配置することが可能となるため、多くの
ギア比の組み合わせの中から必要な組み合わせを選定し
て、水車の回転速度と発電機の回転速度を最適な回転速
度に設定することができる。よって、高効率で安定した
運転が提供できるとともに、歯車の取り替えのみで落
差、流量の異なる仕様に対し変速機の標準設計が可能と
なり機器コストを大幅に低減することが可能となる。ま
た、季節毎に落差、流量が周期的に変化する条件に対
し、歯車交換を簡単に行え、高効率で安定した運転が実
現できる。
【００４３】図６は、図１に示される軸流水車の断面図
であり、羽根回転軸４廻りの軸受配置を示している。
であり、羽根回転軸４廻りの軸受配置を示している。
【００４４】本実施形態では、羽根回転軸４を支持する
軸受が内筒１２内に設置される。具体的には、図示のよ
うにスプロケット１５ａ側にコロ軸受１７、回転羽根車
３側に正面合わせ（もしくは背面合わせでもよい）に配
置されたテーパコロ軸受１８を備えている。
軸受が内筒１２内に設置される。具体的には、図示のよ
うにスプロケット１５ａ側にコロ軸受１７、回転羽根車
３側に正面合わせ（もしくは背面合わせでもよい）に配
置されたテーパコロ軸受１８を備えている。
【００４５】なお、伝達装置８にチェーン１１を採用す
る場合には、シール部材３１を設けず、潤滑油を内筒１
２内においてチェーン１１が少し浸れる程度の潤滑油を
入れておくようにする。一方、伝達装置８にベルト２１
を採用する場合には、ベルト２１側に潤滑油が侵入しな
いようにシール部材３１を設け、内筒１２内の軸受側に
潤滑油を入れておくようにする。
る場合には、シール部材３１を設けず、潤滑油を内筒１
２内においてチェーン１１が少し浸れる程度の潤滑油を
入れておくようにする。一方、伝達装置８にベルト２１
を採用する場合には、ベルト２１側に潤滑油が侵入しな
いようにシール部材３１を設け、内筒１２内の軸受側に
潤滑油を入れておくようにする。
【００４６】このような構成によれば、チェーン１１も
しくはベルト２１の張力をコロ軸受１７、回転羽根車３
で発生する流水方向及び流水と逆方向の大きなスラスト
力を正面合せ（もしくは背面合わせ）のテーパコロ軸受
１８で効率よく荷重分担させることができ、コンパクト
な軸受構成が可能となり、機器全体のコンパクト化によ
る大きなコスト低減が図れる。また、同時加工された内
筒１２内に各軸受を配置することにより、各軸受中心が
同一となる組立が容易となり、軸振動を最大限抑えるこ
とができ、安定した運転を実現できる。
しくはベルト２１の張力をコロ軸受１７、回転羽根車３
で発生する流水方向及び流水と逆方向の大きなスラスト
力を正面合せ（もしくは背面合わせ）のテーパコロ軸受
１８で効率よく荷重分担させることができ、コンパクト
な軸受構成が可能となり、機器全体のコンパクト化によ
る大きなコスト低減が図れる。また、同時加工された内
筒１２内に各軸受を配置することにより、各軸受中心が
同一となる組立が容易となり、軸振動を最大限抑えるこ
とができ、安定した運転を実現できる。
【００４７】図７は、図１に示される変速機９の断面図
であり、回転軸９ｂ廻りの軸受配置を示している。
であり、回転軸９ｂ廻りの軸受配置を示している。
【００４８】本実施形態では、回転軸９ｂを支持する軸
受は変速機９内に配置し、歯車９ｄの両側にテーパコロ
軸受１９を正面合わせの配置で構成されており、スプロ
ケット１５ｂは片持で支持されている。なお、テーパコ
ロ軸受に代えて通常のコロ軸受を採用しても構わない。
受は変速機９内に配置し、歯車９ｄの両側にテーパコロ
軸受１９を正面合わせの配置で構成されており、スプロ
ケット１５ｂは片持で支持されている。なお、テーパコ
ロ軸受に代えて通常のコロ軸受を採用しても構わない。
【００４９】このような構成によれば、チェーン１１の
張力をテーパコロ軸受１９で荷重分担させることがで
き、チェーン１１に接続されているスプロケット１５を
安定して片持ちにすることができ、変速機のコンパクト
化が図れ、機器コストを大幅に低減できる。
張力をテーパコロ軸受１９で荷重分担させることがで
き、チェーン１１に接続されているスプロケット１５を
安定して片持ちにすることができ、変速機のコンパクト
化が図れ、機器コストを大幅に低減できる。
【００５０】なお、本発明は上述した各実施の形態に限
定されるものではなく、その要旨の範囲で種々変形して
実施することが可能である。
定されるものではなく、その要旨の範囲で種々変形して
実施することが可能である。
【００５１】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、メ
ンテナンスを考慮した発電機の流路外設置、かつ伝達性
能低下や寿命を損なうことのない構造を採用し、機器据
付スペースやコストを低減する軸流水車発電装置を提供
することができる。
ンテナンスを考慮した発電機の流路外設置、かつ伝達性
能低下や寿命を損なうことのない構造を採用し、機器据
付スペースやコストを低減する軸流水車発電装置を提供
することができる。
【００５２】また、標準仕様でコンパクトに設計した安
価な軸流水車発電装置が提供でき、多様な落差、流量の
仕様に対処することができ、大量生産により製造能率を
向上させることができ、従来採算上の理由で水車を設置
できなかったような個所へも装置の設置が可能となる。
価な軸流水車発電装置が提供でき、多様な落差、流量の
仕様に対処することができ、大量生産により製造能率を
向上させることができ、従来採算上の理由で水車を設置
できなかったような個所へも装置の設置が可能となる。
【図１】本発明の一実施形態による軸流水車発電装置の
構成を示す断面図。
構成を示す断面図。
【図２】図１に示される伝達装置の近傍の断面（チェー
ンを採用した場合）を流水上流側より見た図。
ンを採用した場合）を流水上流側より見た図。
【図３】図１に示される伝達装置の近傍の断面（ベルト
を採用した場合）を流水上流側より見た図。
を採用した場合）を流水上流側より見た図。
【図４】図１及び図２に示される張力調整装置の近傍を
上流側より見た図、及び同張力調整装置の近傍を上方よ
り見た図。
上流側より見た図、及び同張力調整装置の近傍を上方よ
り見た図。
【図５】図１に示される変速機の断面を流路上流側より
見た図。
見た図。
【図６】図１に示される軸流水車の断面図。
【図７】図１に示される変速機の断面図。
【図８】従来の代表的なＳ型チューブラ水車発電装置を
概念的に示す図。
概念的に示す図。
１…ケーシング ２…固定案内羽根 ３…回転羽根車 ４…回転羽根車軸 ５…吸出管 ６…増速機 ７…発電機 ８…伝達装置 ９…変速機 ９ａ…ナット ９ｂ…回転軸 ９ｃ…回転軸 ９ｄ…歯車 ９ｅ…歯車 １０…張力調整装置 １０ａ…ナット １１…チェーン １２…内筒 １３…外筒 １４…チェーン通し管 １５ａ，１５ｂ…スプロケット １６…変速機支持ブラケット １７…コロ軸受 １８…テーパコロ軸受 １９…テーパコロ軸受 ２１…ベルト ２４…ベルト通し管 ２５ａ，２５ｂ…プーリ ３１…シール部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中薗 昌彦 神奈川県川崎市幸区堀川町66番２ 東芝エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 杉下 懷夫 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 大竹 典男 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 Ｆターム(参考） 3H072 AA09 BB01 BB06 BB07 CC01 CC42 CC71
Claims (6)
- 【請求項１】内部に流路が形成される外筒と、流路中に
設けられる回転羽根車と、この回転羽根車を支持する第
１の回転軸を含む内筒とを有する軸流水車からの動力を
発電機の回転軸へ伝達する軸流水車発電装置において、 前記回転羽根車よりも流路上流側に設けられ、前記内筒
と前記外筒との間を貫く２本の管と、 前記軸流水車の外部に設けられ、当該軸流水車からの動
力を前記発電機の回転軸へ伝達する第２の回転軸と、 前記第１の回転軸に取り付けられた第１のスプロケット
と、 前記第２の回転軸に取り付けられた第２のスプロケット
と、 前記２本の管を通じて前記第１のスプロケットから前記
第２のスプロケットへ動力を伝達するチェーンとを具備
したことを特徴とする軸流水車発電装置。 - 【請求項２】内部に流路が形成される外筒と、流路中に
設けられる回転羽根車と、この回転羽根車を支持する第
１の回転軸を含む内筒とを有する軸流水車からの動力を
発電機の回転軸へ伝達する軸流水車発電装置において、 前記回転羽根車よりも流路上流側に設けられ、前記内筒
と前記外筒との間を貫く１本の管と、 前記軸流水車の外部に設けられ、当該軸流水車からの動
力を前記発電機の回転軸へ伝達する第２の回転軸と、 前記第１の回転軸に取り付けられた第１のプーリと、 前記第２の回転軸に取り付けられた第２のプーリと、 前記１本の管を通じて前記第１のプーリから前記第２の
プーリへ動力を伝達するベルトとを具備したことを特徴
とする軸流水車発電装置。 - 【請求項３】前記第２の回転軸から前記発電機の回転軸
へ動力を伝達するギアを有する変速機と、 前記第２の回転軸と前記発電機の回転軸との軸間距離を
一定に保った状態で前記第２の回転軸が前記発電機の回
転軸を中心として円運動するように前記変速機を動かす
ことにより前記チェーンもしくはベルトの張力を調整す
るための調整装置とを更に具備したことを特徴とする請
求項１又は２記載の軸流水車発電装置。 - 【請求項４】前記変速機は、互いに組み合わされた歯数
の異なる複数の歯車を有することを特徴とする請求項３
記載の軸流水車発電装置。 - 【請求項５】前記第１のスプロケットもしくは第１のプ
ーリは、前記第１の回転軸に対して片持ちの状態で取り
付けられ、 前記内筒における前記第１の回転軸の軸受として、前記
第１のスプロケット側にはコロ軸受、前記回転羽根車側
には背面または正面合わせに配置されたテーパコロ軸受
を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の軸流水
車発電装置。 - 【請求項６】前記第２のスプロケットもしくは第２のプ
ーリは、前記第２の回転軸に対して片持ちの状態で取り
付けられ、 前記変速機における前記第２の回転軸の軸受を前記ギア
の両側の位置に備えたことを特徴とする請求項３記載の
軸流水車発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001040153A JP2002242811A (ja) | 2001-02-16 | 2001-02-16 | 軸流水車発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001040153A JP2002242811A (ja) | 2001-02-16 | 2001-02-16 | 軸流水車発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002242811A true JP2002242811A (ja) | 2002-08-28 |
Family
ID=18902814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001040153A Pending JP2002242811A (ja) | 2001-02-16 | 2001-02-16 | 軸流水車発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002242811A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002303239A (ja) * | 2001-04-04 | 2002-10-18 | Toshiba Eng Co Ltd | 水車及び発電装置 |
| US7768146B2 (en) * | 2008-03-21 | 2010-08-03 | Alfiero Balzano | Flow generator for use in connection with a utility conduit |
| JP2013224592A (ja) * | 2012-04-19 | 2013-10-31 | Institute Of National Colleges Of Technology Japan | 水力発電装置 |
| CN109578189A (zh) * | 2018-09-11 | 2019-04-05 | 华北水利水电大学 | 三级链轮链条传动式生态过鱼水轮机 |
| WO2020050675A1 (ko) * | 2018-09-07 | 2020-03-12 | 김성식 | 수차회전체 관로지지형 관로터빈과 관로터빈을 다단으로 직렬 설치한 수력 발전장치 |
| KR20200028699A (ko) * | 2018-09-07 | 2020-03-17 | 김성식 | 수차회전체 관로지지형 관로터빈과 관로터빈을 다단으로 직렬 설치한 수력 발전장치 |
| KR20200031769A (ko) * | 2018-09-17 | 2020-03-25 | 김성식 | 관로 터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워 |
| CN111911330A (zh) * | 2020-07-09 | 2020-11-10 | 哈尔滨首捷智能科技有限公司 | 一种分层式阻力卧式垂直轴水轮机 |
| JP2022096762A (ja) * | 2020-12-18 | 2022-06-30 | 三菱電機エンジニアリング株式会社 | 水力発電装置 |
| IT202300019722A1 (it) * | 2023-09-25 | 2025-03-25 | T I S Service S P A | Stazione per punto di riduzione della pressione di una rete idraulica |
-
2001
- 2001-02-16 JP JP2001040153A patent/JP2002242811A/ja active Pending
Cited By (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN113167208A (zh) * | 2018-09-07 | 2021-07-23 | 金成植 | 通过多级安装管道涡轮机抽水发电塔 |
| JP2021535978A (ja) * | 2018-09-07 | 2021-12-23 | キム, ソンシクKIM, Seongsik | 管路タービン多段設置を通じた揚水発電タワー |
| WO2020050676A1 (ko) * | 2018-09-07 | 2020-03-12 | 김성식 | 관로 터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워 |
| KR20200028699A (ko) * | 2018-09-07 | 2020-03-17 | 김성식 | 수차회전체 관로지지형 관로터빈과 관로터빈을 다단으로 직렬 설치한 수력 발전장치 |
| CN112997000B (zh) * | 2018-09-07 | 2024-05-24 | 金成植 | 水轮旋转体管涡轮机及管转子涡轮机被多级串联安装的水力发电装置 |
| US11959451B2 (en) | 2018-09-07 | 2024-04-16 | Seongsik KIM | Pumped-storage hydropower generation tower employing conduit turbines installed in multiple stages |
| KR102208524B1 (ko) * | 2018-09-07 | 2021-01-27 | 김성식 | 수차회전체 관로지지형 관로터빈과 관로터빈을 다단으로 직렬 설치한 수력 발전장치 |
| US11719215B2 (en) | 2018-09-07 | 2023-08-08 | Seongsik KIM | Conduit turbine for supporting conduit of water wheel rotational body, and hydroelectric generator having conduit turbines serially provided in multiple levels |
| CN112997000A (zh) * | 2018-09-07 | 2021-06-18 | 金成植 | 水轮旋转体管涡轮机及管转子涡轮机被多级串联安装的水力发电装置 |
| JP7239217B2 (ja) | 2018-09-07 | 2023-03-14 | キム，ソンシク | 水車回転体管路支持型管路タービンと管路タービンを多段に直列設置した水力発電装置 |
| JP2021535977A (ja) * | 2018-09-07 | 2021-12-23 | キム, ソンシクKIM, Seongsik | 水車回転体管路支持型管路タービンと管路タービンを多段に直列設置した水力発電装置 |
| WO2020050675A1 (ko) * | 2018-09-07 | 2020-03-12 | 김성식 | 수차회전체 관로지지형 관로터빈과 관로터빈을 다단으로 직렬 설치한 수력 발전장치 |
| JP7239218B2 (ja) | 2018-09-07 | 2023-03-14 | キム，ソンシク | 管路タービン多段設置を通じた揚水発電タワー |
| EP3865702A4 (en) * | 2018-09-07 | 2022-11-23 | Kim, Seongsik | PUMPED STORAGE HYDRO GENERATION TOWER WITH MULTI-STAGE INCORPORATED LINE TURBINES |
| CN109578189A (zh) * | 2018-09-11 | 2019-04-05 | 华北水利水电大学 | 三级链轮链条传动式生态过鱼水轮机 |
| CN109578189B (zh) * | 2018-09-11 | 2023-12-15 | 华北水利水电大学 | 三级链轮链条传动式生态过鱼水轮机 |
| KR102208525B1 (ko) * | 2018-09-17 | 2021-02-03 | 김성식 | 관로 터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20040319 |