JPH01257770A - 貫流水車 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 絶　産業上の利用分野 本発明は貫流水車の改良に関し、水車室内の空気導入量
調整の容易化を図ったものである。

Ｂ、　発明の概要 本発明の貫流水車は、ランナを回転させた吐出水が主に
流水する側とほとんど流水しない側とに隔壁によって吸
出し管内を分割し、主に流水する側が満水した場合にの
み他方側にも水が流れ込むようにし、水量の多少の変動
に係らず吸出し管内の水位を略一定に保ち、空気導入手
段による空気量調整の容易化を図ったものである。

Ｃ４従来の技術 水力エネルギー回収の一環として貫流水車を利用した発
電システムが知られている。

第５図には従来の貫流水車の構造を表わす断面側面を示
しである。

水の位置エネルギーにより回転される複数のランナプレ
ート１ａを有するランナ１は、ケーシング２内に回転軸
３を介して回転可能に支持されている。ケーシング２と
ランナ１の上部外周面の間には、水漏れや水流の飛散を
防止するために上部ノズル２ａがケーシング２から延設
されている。ランナ１の上流側において、ケーシング２
には入口管４が接続され、この入口管４の出口側に対応
するケーシング２の入口側には、ランナ１に入る水量を
調整するガイドベーン５が開閉可能に設けられている。

ランナ１の下流側において、ケーシング２には別のケー
シング６に接続され、これらのケーシング２，６に垂下
する吸出し管７が接続されている。尚、この吸出し管７
は放水庭の水中に導かれる。入口管４より流入した水は
ガイドベーン５で調整されてランナ１に入り、ランナ１
を回転させた後その外周から放出され、吸出し管７を通
して放水庭の水中に排出される。

この水車の運転中、放水中に空気が混入して排出される
ことによりケーシング２，６等からなる水車室内は負圧
となる。この負圧状態は入口管４からの水を強制的に吸
い込む力として作用し、結果として水車の効率を向上さ
せている。一方、水車室内が負圧になると、吸出し管７
内の放水面が上昇するが、ランナ１が浸るほど放水面が
上昇しては具合が悪いので、水車室内の負圧を調整して
放水面を適正にすへくケーシング６には弁装置８が設け
である。つまり、水車室内の負圧がある値になると弁装
置８が開いて水車室内に空気を導き水車室内の負圧があ
る値以上にならないようにしているのである。

水車室内を負圧にすることによる吸い込み効果は、吸出
し管７内の上昇水位によって左右されるため（高ければ
高い程効果的）、放水面をランナ１が浸らない範囲で高
く一定に維持することが望ましい。

Ｄ　発明が解決しようとする課題 貫流水車の放水面はランナ１が浸らない範囲で高く一定
に維持することが運転効率上望ましいが、貫流水車の運
転中は水位や水量が変化するため、水車室内を一定の負
圧に維持し続けるためには高価で精度の良い定圧空気弁
を用いる必要がある。また、定圧空気弁の調整や保守も
熟練した作業者が行なう必要があった。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、水量の変化
に係らず吸出し管内の放水面の水位を高い位置に維持す
ることが容易な貫流水車を提供することを目的とする。

Ｅ、　課題を解決するための手段 上記目的を達成するための本発明の構成は、ランナプレ
ートが円筒状に配されたランナを水車室ケーシングに回
転自在に支持し、前記水車室内の空気圧力を調整する空
気導入手段を備え、前記ランナを回転させた水を排出す
る吸出し管を前記水車ケーシングに備えた貫流水車にお
いて、前記吸出し管内の水の流れに沿い前記ランナの回
転中心軸と平行な隔壁を該吸出し管内に設けたことを特
徴とする。

Ｆ　　作　　　　用 吸出し管内は隔離によって吐出水が主に流水する側とほ
とんど流水しない側とに分割され、主に流水する側が満
水した場合にのみ他方側にも水が流れ込むようになって
いる。主に流水する側でもって放水面の高さを維持して
おく乙とで、水量が増して主に流水する側が満水しても
吐出水は他方側に流れ込み放水面の高さは急上昇しない
。水量が減った場合、主に流水する側だけに吐出水は流
れ込み、水車室内を減圧することなく放水面の高さを維
持する。

Ｇ実施例 第１図には本発明の一実施例に係る貫流水車の断面側面
、第２図にはその吸出し管の構造概念を示しである。尚
、第５図に示したものと同一物には同一符号を付して重
複する説明は省略する。

吸出し管７の出口は放水庭１１の水中に開口しており、
ケーシング６は架台１２を介して放水底１１のコンクリ
ート床１３に支持されている。吸出し管７の内側には断
面コ字型の壁１４が設けられ、壁１４と吸出し管７とで
囲まれた通路１５の下部開口部１６は放水底１１の水面
上部に開口している。また、通路１５の上部開口部１７
はランナ１に向けて開口し、通路１５の上部開口部１７
の近傍には開閉弁１Ｂが設けられている。

吸出し管７の内部には隔壁２１．２２が設けられ、隔壁
２１により吸出し管７内は室Ａ。

Ｂに分割されている。隔壁２１は、吸出し管７内の水の
流れに沿いランナ１の回転軸３と平行となっている。隔
壁２１で分割された室Ａ、Ｂは、室Ｂがランナ１からの
吐出水が主に流水する側となっている。隔壁２２は隔壁
２１に直交している。

入口管４より流入した水はガイドベーン５で調整されて
ランナ１に入り、ランナ１を回転させた後その外周から
放出され、吸出し管７を通して放水底１１の水中に排出
される。

上述した貫流水車では、ランナ１の外周から放出された
水は室Ｂ側を通って放水底１１に吐出されることになる
。水車室内の空気が放水底１１に放出され水車内が負圧
になると、吸出し管７内は水位が上昇するが、室Ｂでは
水車内の空気が多量に含まれた比重の小さい水が存在し
、室Ａでは放水底１１内の空気の含有量が少ない水が上
昇してくることになる。

また、室Ａ内の水はほとんど流れないので含有空気は浮
上し空気泡の非常に少ない空気となる。

開閉弁１８によって空気の吸込み量を加減することによ
り、吸出し管７内の水位は隔壁２１の上端に近づくが、
室Ｂ内の水は比重が小さいので水位が高く、室Ａ内の水
は比重が大きいので水位が低くなる。室Ｂ内の水位が隔
壁２１の上端に達すると、水はオーバーフローして室Ａ
内に流れ込み、室Ａ、Ｈの両方が水路となり室Ａからも
ランナ１を通過した水が吐出される。これらの水の中に
含有される空気は流れに逆らって浮上しようとするので
、これまでは室Ｂから水と一緒に空気が吐出され室Ａで
は専ら空気が浮上していたものが室Ａ、Ｂ両室からの水
が排出されるため、両方の水速から定まる量の空気泡が
放水底１１に吐出する。水車に流れる水量は、負荷また
は上水槽水位によって自動的に制御されて遂次制御され
変化する。従って、吸出し管７の水位を一定に保つため
には開閉弁１８を精密に調整しなければならない。また
この水位は混入空気量や水系で定まる動揺を生じ開閉弁
１８の調整は困難である。

上述した貫流水車では、室Ｂで排出できる水量を越えた
水量が流れ込むと、隔壁２１を越えて室Ａからも排水す
る。このため、流量変化に対する水位の変化は、隔壁２
１を越流する水量に見合った高さ（越流高さ）だけであ
り、大幅な流量変化に対し室Ｂから室Ａへの越流高さだ
けの変化で略一定の水位で運転できる。

この関係を第３図を用いて説明する。

Ｆａｌは水量が少ない時を示す。水は専ら室Ｂから放出
され、室Ａ側は水が流れないので空気が含入することが
少なく、室Ｂの水位に対し比重差に相当するり。たけ低
（なり水は停滞している。開閉弁１８はこの時の室Ｂの
水位に対応して設定しておく。

（ｂｌは水量が増加した時を示す。水量が増え且つ空気
の吐出量も増加する乙とから、水車室内が更に負圧とな
るため室Ｂの水位はｈｌだけ上昇し、水は隔壁２１を越
えて室Ａ側にも流れ室Ａ、Ｂの両方から放出される。従
って、室Ａ、Ｂの両方に流れることから吸出し管７内の
流速は低下し、混入空気の一部は一旦水に混入したもの
が再び浮上することになる。

（Ｃ）は最大水量に近い状態を示す。（ａｌの時よりも
水位が一上昇し水は室Ａ、Ｂと両方に分割して流れるこ
とから、吸出し管７内の流速は室Ａ、Ｂ共同しとなり混
入空気の再浮上するものは更に増加する。

このように、水位はＮだけの変化で最少水量から最大水
量まで開閉弁１８を調整する乙となく自動的に排出水路
を選び、極めて安定した水位を保ちながら運転されるこ
とになる。

ガイドベーン５が分割されている場合、第３図（ｄｌに
示すように、水幅も規制されて隔壁２２で仕切られた更
に狭い室に流れ、水量に対する水位変化を更に小さくす
ることができる。

第４図は水位変化を小さくするために隔壁２１と平行な
第二隔壁２１ａを設け、吸出し管７内をランナ１の回転
軸３と平行方向に王室に分けた例である。

上述した貫流水車によると、隔壁２１を設けて吸出し管
７内を室Ａ、Ｂに分けたので、室Ｂの最上部付近に水位
を維持するように開閉弁１８を一点に調整することで、
水車水量や放水庭１１の水位に変動があっても吸出し管
７の水位を略一定に保つことができると共に開閉弁１８
の調整も極めて容易に行なえる。

また、吸出し管７内に隔壁２１を設けたことで吸出し管
７の剛性２強度が向上する。

■　発明の効果 本発明の貫流水車は、吸出し管内にランナの回転中心軸
と平行な隔壁を設けたので、空気導入手段による空気量
の調整を主に水が流れる側で最適に行なうことで水車水
量及び放水庭の多少の水位変動があっても吸出し管内の
水位を略一定に保ち効率の良い運転が可能である。この
結果、水量や放水庭水位の変化に係らず吸出し管内の放
水面の水位を高い位置に維持することが特別な技術を必
要とせず容易に行なえる。また、吸出し管内に隔壁を設
けたことにより、吸出し管の剛性２強度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る貫流水車の断面側面図
、第２図はその吸出し管の構造概念図、第３図はその吸
出し管内の水流説明図、第４図は本発明の他の実施例に
係る貫流水車の断面側面図、第５図は従来の貫流水車の
断面側面図である。 図面中、 １はランナ、 ２．６はケーシング、 ３は回転軸、 ５はガイドベーン、 ７は吸出し管、 １１は放水庭、 １８は開閉弁、 ２１は隔壁である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ランナプレートが円筒状に配されたランナを水車室ケー
   シングに回転自在に支持し、前記水車室内の空気圧力を
   調整する空気導入手段を備え、前記ランナを回転させた
   水を排出する吸出し管を前記水車ケーシングに備えた貫
   流水車において、前記吸出し管内の水の流れに沿い前記
   ランナの回転中心軸と平行な隔壁を該吸出し管内に設け
   たことを特徴とする貫流水車。