JPH0426696Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0426696Y2 JPH0426696Y2 JP1985021854U JP2185485U JPH0426696Y2 JP H0426696 Y2 JPH0426696 Y2 JP H0426696Y2 JP 1985021854 U JP1985021854 U JP 1985021854U JP 2185485 U JP2185485 U JP 2185485U JP H0426696 Y2 JPH0426696 Y2 JP H0426696Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- runner
- cavitation
- water
- erosion
- less
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- 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
- Hydraulic Turbines (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
Ａ 産業上の利用分野
本考案は水車のランナの腐食防止及びキヤビテ
ーシヨン・エロージヨン防止を企図したもので、
特にクロスフロー水車のランナに適用して好適で
ある。
ーシヨン・エロージヨン防止を企図したもので、
特にクロスフロー水車のランナに適用して好適で
ある。
Ｂ 考案の概要
本考案は出力1KW以下の小水力発電に用いら
れる水車において、支持板間に複数のランナブレ
ードを配置してなるランナを、耐腐食性に優れた
フエライト・オーステナイト二相ステンレス鋼で
もつて形成し、キヤビテーシヨンによるランナの
壊食、エロージヨン等を防止してランナの耐久性
を向上させ、水車の信頼性を高めるようにしたも
のである。
れる水車において、支持板間に複数のランナブレ
ードを配置してなるランナを、耐腐食性に優れた
フエライト・オーステナイト二相ステンレス鋼で
もつて形成し、キヤビテーシヨンによるランナの
壊食、エロージヨン等を防止してランナの耐久性
を向上させ、水車の信頼性を高めるようにしたも
のである。
Ｃ 従来の技術
水車は、流水の落差を利用し、水圧によつてラ
ンナを回転させて電気エネルギーを取り出すもの
である。この水車の一例としてクロスフロー水車
が知られており、クロスフロー水車の代表的なも
のの構造を第３図に示す。複数のランナブレード
１が支持板２間に円筒状に配置され、この支持板
２に回転軸３が設けられたランナ４は、回転軸３
でもつて軸受５を介してケーシング６内に回転可
能に支持されている。ケーシング６とランナー４
の間には、水漏れや水流の飛散を防止するために
ノズル６ａがケーシング６から延設されている。
ランナー４の上流側において、ケーシング６には
入口管７が接続され、この入口管７の出口側に対
応するケーシング６の入口側には、ランナー４に
入る水量を調整するガイドベーン８が開閉可能に
設けられている。ランナー４の下流側において、
ケーシング６には別のケーシング９が接続され、
これらのケーシング６，９に垂下する放水管１０
が接続されている。尚、この放水管１０は水中に
導かれる。
ンナを回転させて電気エネルギーを取り出すもの
である。この水車の一例としてクロスフロー水車
が知られており、クロスフロー水車の代表的なも
のの構造を第３図に示す。複数のランナブレード
１が支持板２間に円筒状に配置され、この支持板
２に回転軸３が設けられたランナ４は、回転軸３
でもつて軸受５を介してケーシング６内に回転可
能に支持されている。ケーシング６とランナー４
の間には、水漏れや水流の飛散を防止するために
ノズル６ａがケーシング６から延設されている。
ランナー４の上流側において、ケーシング６には
入口管７が接続され、この入口管７の出口側に対
応するケーシング６の入口側には、ランナー４に
入る水量を調整するガイドベーン８が開閉可能に
設けられている。ランナー４の下流側において、
ケーシング６には別のケーシング９が接続され、
これらのケーシング６，９に垂下する放水管１０
が接続されている。尚、この放水管１０は水中に
導かれる。
入口管７より流入した水は第４図に水流概念を
示したようにガイドベーン８で調整されてランナ
ー４に入り、ランナー４を回転させた後その外周
から放出され、放水管１０を通して水中に排出さ
れる。
示したようにガイドベーン８で調整されてランナ
ー４に入り、ランナー４を回転させた後その外周
から放出され、放水管１０を通して水中に排出さ
れる。
Ｄ 考案が解決しようとする問題点
ところで、前述したクロスフロー水車における
ランナ４のランナブレード１及び支持板２は、低
価格で強度があり、加工性に優れている炭素約
0.1％を含む炭素鋼（例えばJIS規格SS41）が使用
されている。ところが、このクロスフロー水車を
河川水や海水の流速が速い流水中で使用した場
合、河川水や海水中に砂粒等が混在している流水
中で使用した場合、更に河川水や海水が腐食作用
の強い物質で汚染されている流水中で使用した場
合、このクロスフロー水車のランナ４に第５，６
図で示す如くキヤビテーシヨン・エロージヨンが
特に生じやすくなる。第５図は上述した状況下で
クロスフロー水車を使用した場合にキヤビテーシ
ヨン・エロージヨンが生じたランナブレード１表
面の外観の金属組織を示したもので、同図におい
て黒点状の部分は特に顕著に発生したキヤビテー
シヨン・エロージヨンを表わしている。第６図は
キヤビテーシヨン・エロージヨンが生じたランナ
ブレード１の断面の金属組織を表わす顕微鏡写真
であり、同図において白色部分はランナブレード
１の金属組織を表わしているが、この顕微鏡写真
からも明らかなように、ランナブレード１の表面
はキヤビテーシヨン・エロージヨンにより凹凸が
生じている。このように、ランナブレード１にキ
ヤビテーシヨン・エロージヨンが生じるとクロス
フロー水車の心臓部であるランナ４の機能が低下
し、この結果、クロスフロー水車の使用が困難と
なつてしまう。
ランナ４のランナブレード１及び支持板２は、低
価格で強度があり、加工性に優れている炭素約
0.1％を含む炭素鋼（例えばJIS規格SS41）が使用
されている。ところが、このクロスフロー水車を
河川水や海水の流速が速い流水中で使用した場
合、河川水や海水中に砂粒等が混在している流水
中で使用した場合、更に河川水や海水が腐食作用
の強い物質で汚染されている流水中で使用した場
合、このクロスフロー水車のランナ４に第５，６
図で示す如くキヤビテーシヨン・エロージヨンが
特に生じやすくなる。第５図は上述した状況下で
クロスフロー水車を使用した場合にキヤビテーシ
ヨン・エロージヨンが生じたランナブレード１表
面の外観の金属組織を示したもので、同図におい
て黒点状の部分は特に顕著に発生したキヤビテー
シヨン・エロージヨンを表わしている。第６図は
キヤビテーシヨン・エロージヨンが生じたランナ
ブレード１の断面の金属組織を表わす顕微鏡写真
であり、同図において白色部分はランナブレード
１の金属組織を表わしているが、この顕微鏡写真
からも明らかなように、ランナブレード１の表面
はキヤビテーシヨン・エロージヨンにより凹凸が
生じている。このように、ランナブレード１にキ
ヤビテーシヨン・エロージヨンが生じるとクロス
フロー水車の心臓部であるランナ４の機能が低下
し、この結果、クロスフロー水車の使用が困難と
なつてしまう。
本考案は上記状況に鑑みてなされたもので、ク
ロスフロー水車等の水車を、キヤビテーシヨン・
エロージヨン及び腐食が発生し易すい状況にある
流水中で使用してもキヤビテーシヨン・エロージ
ヨン、腐食、孔食、粒界腐食が発生しにくい水車
のランナを提供し、もつて水車の信頼性向上を図
ることを目的とする。
ロスフロー水車等の水車を、キヤビテーシヨン・
エロージヨン及び腐食が発生し易すい状況にある
流水中で使用してもキヤビテーシヨン・エロージ
ヨン、腐食、孔食、粒界腐食が発生しにくい水車
のランナを提供し、もつて水車の信頼性向上を図
ることを目的とする。
Ｅ 問題点を解決するための手段
上記目的を達成するため本考案は、支持板間に
複数のランナブレードを円筒状に配置すると共に
該支持板に回転軸を設け、該回転軸でもつて水車
ケーシングに支持される水車のランナのランナブ
レード及び支持板を、Ｃが0.08wt％以下、Siが
1.00wt％以下、Mnが1.50wt％以下、Ｐが0.040wt
％以下、Ｓが0.030wt％以下、Niが3.00〜6.00wt
％、Crが23.00〜28.00wt％、Moが1.00〜3.00wt
％それぞれ含有されるフエライト・オーステナイ
ト二相ステンレス鋼により形成し、ランナの耐腐
食性及び耐キヤビテーシヨン・エロージヨン性を
向上させたものである。
複数のランナブレードを円筒状に配置すると共に
該支持板に回転軸を設け、該回転軸でもつて水車
ケーシングに支持される水車のランナのランナブ
レード及び支持板を、Ｃが0.08wt％以下、Siが
1.00wt％以下、Mnが1.50wt％以下、Ｐが0.040wt
％以下、Ｓが0.030wt％以下、Niが3.00〜6.00wt
％、Crが23.00〜28.00wt％、Moが1.00〜3.00wt
％それぞれ含有されるフエライト・オーステナイ
ト二相ステンレス鋼により形成し、ランナの耐腐
食性及び耐キヤビテーシヨン・エロージヨン性を
向上させたものである。
Ｆ 作用
ランナのランナブレード及び支持板を耐腐食性
及び耐キヤビテーシヨン・エロージヨン性に優れ
たフエライト・オーステナイト二相ステンレス鋼
により形成したことで、水車をキヤビテーシヨ
ン・エロージヨンが発生し易い状況にある水流中
で使用しても、ランナにキヤビテーシヨン・エロ
ージヨンが発生しにくくなる。
及び耐キヤビテーシヨン・エロージヨン性に優れ
たフエライト・オーステナイト二相ステンレス鋼
により形成したことで、水車をキヤビテーシヨ
ン・エロージヨンが発生し易い状況にある水流中
で使用しても、ランナにキヤビテーシヨン・エロ
ージヨンが発生しにくくなる。
Ｇ 実施例
第１図ａには本考案の一実施例に係るクロスフ
ロー水車のランナの構造を表わす部分側面、第１
図ｂには第１図ａ中Ａ−Ａ矢視断面を示してあ
る。尚、クロスフロー水車の構造は第３図に示し
たものと同一であるので同一符号を付して重複す
る説明は省略する。
ロー水車のランナの構造を表わす部分側面、第１
図ｂには第１図ａ中Ａ−Ａ矢視断面を示してあ
る。尚、クロスフロー水車の構造は第３図に示し
たものと同一であるので同一符号を付して重複す
る説明は省略する。
水車であるクロスフロー水車のランナ２１は、
支持板２２に複数のランナブレード２３の両端部
が溶接により固着され、支持板２２には回転軸３
が溶接により固着され、ランナ２１は回転軸３で
もつてクロスフロー水車のケーシング６内に回転
可能に支持されている。
支持板２２に複数のランナブレード２３の両端部
が溶接により固着され、支持板２２には回転軸３
が溶接により固着され、ランナ２１は回転軸３で
もつてクロスフロー水車のケーシング６内に回転
可能に支持されている。
一方、ランナ２１の支持板２２及びランナブレ
ード２３は、Ｃが0.08wt％以下、Siが1.00wt％以
下、Mnが1.50wt％以下、Ｐが0.040wt％以下、Ｓ
が0.030wt％以下、Niが3.00〜6.00wt％、Crが
23.00〜28.00wt％、Moが1.00〜3.00wt％それぞれ
含有される耐腐食性に優れたフエライト・オース
テナイト二相ステンレス鋼により形成されてい
る。このフエライト・オーステナイト二相ステン
レス鋼はJIS規格SUS329J1と称されるものであ
る。
ード２３は、Ｃが0.08wt％以下、Siが1.00wt％以
下、Mnが1.50wt％以下、Ｐが0.040wt％以下、Ｓ
が0.030wt％以下、Niが3.00〜6.00wt％、Crが
23.00〜28.00wt％、Moが1.00〜3.00wt％それぞれ
含有される耐腐食性に優れたフエライト・オース
テナイト二相ステンレス鋼により形成されてい
る。このフエライト・オーステナイト二相ステン
レス鋼はJIS規格SUS329J1と称されるものであ
る。
クロスフロー水車にとつて致命傷になりかねな
いキヤビテーシヨン・エロージヨンの発生を防止
するため、支持板２２ランナブレード２３の材料
として耐キヤビテーシヨン・エロージヨン性に優
れたフエライト・オーステナイト二相ステンレス
鋼を使用した。ランナブレード２３だけでなく支
持板２２までフエライト・オーステナイト二相ス
テンレス鋼を使用した理由は、ランナ２１の構造
が支持板２２にランナブレード２３を溶接により
固着した構造となつているので、支持板２２が従
来の炭素鋼であると溶接時に炭素鋼より炭素がラ
ンナブレード２３に拡散移動し、溶接部２４近傍
のランナブレード２３の材質が変化して耐キヤビ
テーシヨン・エロージヨン性が損われる可能性が
あるからである。したがつて支持板２２にもフエ
ライト・オーステナイト二相ステンレス鋼を使用
することで、より耐キヤビテーシヨン・エロージ
ヨン性が向上する。
いキヤビテーシヨン・エロージヨンの発生を防止
するため、支持板２２ランナブレード２３の材料
として耐キヤビテーシヨン・エロージヨン性に優
れたフエライト・オーステナイト二相ステンレス
鋼を使用した。ランナブレード２３だけでなく支
持板２２までフエライト・オーステナイト二相ス
テンレス鋼を使用した理由は、ランナ２１の構造
が支持板２２にランナブレード２３を溶接により
固着した構造となつているので、支持板２２が従
来の炭素鋼であると溶接時に炭素鋼より炭素がラ
ンナブレード２３に拡散移動し、溶接部２４近傍
のランナブレード２３の材質が変化して耐キヤビ
テーシヨン・エロージヨン性が損われる可能性が
あるからである。したがつて支持板２２にもフエ
ライト・オーステナイト二相ステンレス鋼を使用
することで、より耐キヤビテーシヨン・エロージ
ヨン性が向上する。
また、SUS329J1はクロムCrの含有量が23〜
28wt％と高く、モリブデンMoが１〜3wt％含有
されているため、海水等の塩化物を含んだ腐食性
の強い流体中においても耐孔食性や耐隙間腐食性
に優れている。更にフエライトとオーステナイト
の二相が共存しているため、塩化物の流体中にお
ける耐応力腐食割れ性にも優れている。このた
め、海水のように腐食性の強い流体中でクロスフ
ロー水車を使用してもランナの腐食を防止するこ
とができ、耐キヤビテーシヨン・エロージヨン性
をより向上させることができる。
28wt％と高く、モリブデンMoが１〜3wt％含有
されているため、海水等の塩化物を含んだ腐食性
の強い流体中においても耐孔食性や耐隙間腐食性
に優れている。更にフエライトとオーステナイト
の二相が共存しているため、塩化物の流体中にお
ける耐応力腐食割れ性にも優れている。このた
め、海水のように腐食性の強い流体中でクロスフ
ロー水車を使用してもランナの腐食を防止するこ
とができ、耐キヤビテーシヨン・エロージヨン性
をより向上させることができる。
比較例
従来の低炭素鋼であるSS41（Ｐを0.050wt％以
下、Ｓを0.050wt％以下それぞれ含有）と本考案
に使用したフエライト・オーステナイト二相ステ
ンレス鋼であるSUS329J1を用いてφ16×８×
φ8×10（mm）の断付棒状の試験片を作成し、キ
ヤビテーシヨン・エロージヨンによる重量減少量
の比較試験を行なつた。
下、Ｓを0.050wt％以下それぞれ含有）と本考案
に使用したフエライト・オーステナイト二相ステ
ンレス鋼であるSUS329J1を用いてφ16×８×
φ8×10（mm）の断付棒状の試験片を作成し、キ
ヤビテーシヨン・エロージヨンによる重量減少量
の比較試験を行なつた。
試験装置としては、磁歪振動式キヤビテーシヨ
ン・エロージヨン試験装置（島田理化(株)製、型式
ET−50SM−1A，容量500W，振動数16.7kHz）
を用いて測定した。流体は淡水及び人工海水
（ASTM Ｄ−1141）を使用し、温定温度は298K
（25℃）、振幅は40μmとした。
ン・エロージヨン試験装置（島田理化(株)製、型式
ET−50SM−1A，容量500W，振動数16.7kHz）
を用いて測定した。流体は淡水及び人工海水
（ASTM Ｄ−1141）を使用し、温定温度は298K
（25℃）、振幅は40μmとした。
試験結果を第２図に示した。第２図のグラフか
ら明らかなように、SUS329J1は、従来のSS41に
比べキヤビテーシヨン・エロージヨンの発生が少
ない。またSS41では、腐食性の強い海水中での
キヤビテーシヨン・エロージヨン量は淡水中より
もかなり多くなるのに対し、SUS329J1では、腐
食性の強い海水中でのキヤビテーシヨン・エロー
ジヨン量は淡水中よりもわずかに多くなるにすぎ
ない。したがつて、SS41は腐食性の強い海水等
の流体中ではキヤビテーシヨン・エロージヨンと
腐食による損害が多く、腐食性の強い流体中では
使用に耐えることができない。これに対し
SUS329J1は腐食性の強い海水等の流体中でもキ
ヤビテーシヨン・エロージヨンと腐食による損害
が少なく、腐食性の強い流体中でも十分使用する
ことができる。
ら明らかなように、SUS329J1は、従来のSS41に
比べキヤビテーシヨン・エロージヨンの発生が少
ない。またSS41では、腐食性の強い海水中での
キヤビテーシヨン・エロージヨン量は淡水中より
もかなり多くなるのに対し、SUS329J1では、腐
食性の強い海水中でのキヤビテーシヨン・エロー
ジヨン量は淡水中よりもわずかに多くなるにすぎ
ない。したがつて、SS41は腐食性の強い海水等
の流体中ではキヤビテーシヨン・エロージヨンと
腐食による損害が多く、腐食性の強い流体中では
使用に耐えることができない。これに対し
SUS329J1は腐食性の強い海水等の流体中でもキ
ヤビテーシヨン・エロージヨンと腐食による損害
が少なく、腐食性の強い流体中でも十分使用する
ことができる。
尚、上記実施例では、水車としてクロスフロー
水車を例に挙げて説明したが、必ずしもこれに限
定されるものではない。
水車を例に挙げて説明したが、必ずしもこれに限
定されるものではない。
Ｈ 考案の効果
本考案の水車のランナは、耐腐食性及び耐キヤ
ビテーシヨン・エロージヨン性に優れたフエライ
ト・オーステナイト二相ステンレス鋼により形成
されているので水車をキヤビテーシヨン・エロー
ジヨン及び腐食が発生し易すい流水中で使用して
もキヤビテーシヨン・エロージヨンの早期発生を
防止することができると共に、粒界腐食、孔食及
び一般腐食を防止することができる。その結果、
水車の長期安定使用が可能となり、水車の信頼性
向上を図ることができる。
ビテーシヨン・エロージヨン性に優れたフエライ
ト・オーステナイト二相ステンレス鋼により形成
されているので水車をキヤビテーシヨン・エロー
ジヨン及び腐食が発生し易すい流水中で使用して
もキヤビテーシヨン・エロージヨンの早期発生を
防止することができると共に、粒界腐食、孔食及
び一般腐食を防止することができる。その結果、
水車の長期安定使用が可能となり、水車の信頼性
向上を図ることができる。
第１図ａは本考案の一実施例に係るクロスフロ
ー水車のランナの構造を表わす部分側面図、第１
図ｂは第１図ａ中Ａ−Ａ矢視断面図、第２図は
SS41とSUS329J1のキヤビテーシヨン・エロージ
ヨンによる重量減少量を時間の関係で表わすグラ
フ、第３図はクロスフロー水車の代表的な構造を
表わす一部破断斜視図、第４図は第３図に示した
クロスフロー水車における水流を説明する概念
図、第５図はキヤビテーシヨン・エロージヨンが
生じた従来のランナブレードの表面の金属組織を
表わす外観写真、第６図は第５図に示したランナ
ブレードの断面の金属組織を表わす顕微鏡写真で
ある。 図面中、３は回転軸、６はケーシング、２１は
ランナ、２２は支持板、２３はランナブレードで
ある。
ー水車のランナの構造を表わす部分側面図、第１
図ｂは第１図ａ中Ａ−Ａ矢視断面図、第２図は
SS41とSUS329J1のキヤビテーシヨン・エロージ
ヨンによる重量減少量を時間の関係で表わすグラ
フ、第３図はクロスフロー水車の代表的な構造を
表わす一部破断斜視図、第４図は第３図に示した
クロスフロー水車における水流を説明する概念
図、第５図はキヤビテーシヨン・エロージヨンが
生じた従来のランナブレードの表面の金属組織を
表わす外観写真、第６図は第５図に示したランナ
ブレードの断面の金属組織を表わす顕微鏡写真で
ある。 図面中、３は回転軸、６はケーシング、２１は
ランナ、２２は支持板、２３はランナブレードで
ある。
Claims (1)
- 支持板間に複数のランナブレードを円筒状に配
置すると共に該支持板に回転軸を設け、該回転軸
でもつて水車ケーシングに支持される水車のラン
ナであつて、Ｃが0.08wt％以下、Siが1.00wt％以
下、Mnが1.50wt％以下、Ｐが0.040wt％以下、Ｓ
が0.030wt％以下、Niが3.00〜6.00wt％、Crが
23.00〜28.00wt％、Moが1.00〜3.00wt％それぞれ
含有されるフエライト・オーステナイト二相ステ
ンレス鋼により前記ランナブレード及び前記支持
板を形成したことを特徴とする水車のランナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985021854U JPH0426696Y2 (ja) | 1985-02-20 | 1985-02-20 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985021854U JPH0426696Y2 (ja) | 1985-02-20 | 1985-02-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61138873U JPS61138873U (ja) | 1986-08-28 |
| JPH0426696Y2 true JPH0426696Y2 (ja) | 1992-06-26 |
Family
ID=30513619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1985021854U Expired JPH0426696Y2 (ja) | 1985-02-20 | 1985-02-20 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0426696Y2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5798660A (en) * | 1980-12-08 | 1982-06-18 | Toshiba Corp | Apparatus using water and its manufacture |
-
1985
- 1985-02-20 JP JP1985021854U patent/JPH0426696Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61138873U (ja) | 1986-08-28 |
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