JPH066231Y2 - 貫流水車 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 Ａ．産業上の利用分野 本考案は流水中の異物のかみ込みによるブレード破損の
ない貫流水車に関する。

Ｂ．考案の概要 貫流水車のブレード端板と水車回転軸との間にトルクリ
ミット機構を備え、異物がブレードにかみ込みブレード
の回転が停止した場合でも、トルクリミット機構の滑り
によって水車回転軸の貫性回転を許容し、水車回転軸に
対するブレードの連れ回りを防止してブレードの損傷を
防ぐ。

Ｃ．従来の技術 貫流水車の一種であるクロスフロー水車は非常に簡単な
構造のために、水車発電機等に広く用いられている。第
５図はかかるクロスフロー水車の１例の断面図を示す。
第６図は第５図に示すもののランナ部分のＡ−Ａ断面図
である。

第５図及び第６図に示すように、クロスフロー水車には
流水と取り入れ水を鉛直方向に落下させる入口管１と、
入口管１の先端に接続されている水の流れの向きを整え
るケーシング２と、ケーシング２に接続されケーシング
２内の水を排出する出口管３とがあり、水路を形成して
いる。ケーシング２内にはケーシング２によって流れが
方向づけられた水の流れを受ける相互に平行にかつ環状
に配列された複数個のブレード５とブレード５の両端を
固定するとともに水車回転軸７に固定された一対の端板
８，８からなるランナ４が設けられている。ランナ４の
水車回転軸７はケーシング２の壁を貫通し回転自在に支
持されている。水車回転軸７の一端にはランナ４の回転
力を利用する発電機等（図示せず）は連結されている。
６はガイドベーンで流量を調節する制御弁である。

第５図及び第６図に示すようにクロスフロー水車におい
て、入口管１より流入された水はケーシング２を経てラ
ンナ４のブレード５に当てられランナ４に回転力を与
え、出口管３を経て放出される。このような水車に流入
する水の中に異物があるとランナ４のブレード５に衝突
してランナ４を減速あるいは停止させ、水車回転軸７の
強制回転によってブレード５を破損させることが起る。
このため上流側に一般にスクリーンを設けて異物を除去
している。

Ｄ．考案が解決しようとする問題点 クロスフロー水車が比較的小さい場合、水中異物の流入
を防止する入口管１の上流に設けられるスクリーンの目
を細かくすると、目づまりを起して水の流れが妨げられ
エネルギー利用の点からも不利になり得策でない。従っ
てスクリーンの目を大きくすると比較的大きい異物が流
入され、異物が水車のブレード５にかみ込まれ、ブレー
ドに大きい衝撃力が加わり、場合によってはブレード５
が変形されたり、破損されることが起る。

本考案はかかる従来技術の問題に鑑みてなされたもの
で、異物が流入してランナのブレードにかみ込まれた場
合でもブレードの破損が自動的に防止される貫通水車を
提供することを目的とする。

Ｅ．問題点を解決するための手段 本考案による貫流水車の構成は、相互に平行にかつ環状
に配置された複数個のブレード５と、これらブレードの
両端部がそれぞれ一体的に連結された一対の端板と、前
記ブレードと平行にこれら端板を貫通すると共に当該端
板に対して相対回転可能な水車回転軸と、前記端板と該
端板と対向させて前記水車回転軸に設けた円板との間に
摩擦板を介在させ該摩擦板を介して前記端板と円板のい
ずれか一方に組み付けた弾性部材でいずれか他方を押圧
支持するトルクリミット機構と、を備えたことを特徴と
するものである。

Ｆ．作用 常時はブレード間を流下する水流によってブレードに与
えられる回転力はブレードを支える一対の端板からトル
クリミット機構を介して水車回転軸に伝達されている
が、異物が流入してブレードにかみ込まれた場合、水車
回転軸は慣性によって回転を維持しようとし、トルクリ
ミット機構に大きいトルクが作用し滑りが発生する。こ
れによって水車回転軸は慣性回転が許容され、水車回転
軸に対するブレードの連れ回りを防ぎ、ブレードの損傷
を防止している。

Ｇ．実施例 本考案による貫流水車の一実施例として貫流水車の一種
であるクロスフロー水車の例について説明する。かかる
クロスフロー水車のランナ部分の断面図を第１図に示
す。尚、クロスフロー水車の入口管１及びケーシング２
及び出口管３および入口管１に設けられているガイドベ
ーン６の構成は第５図に示すものと同一である。

第１図に示すように、本考案によるクロスフロー水車の
ランナ１１には相互に平行にかつ環状に配列された複数
個のブレード１２と各ブレード１２の両端を固定する一
対の端板１３，１３とを備えていて、ランナ１１の端板
１３，１３の中央にブレード１２に平行な水車回転軸１
５が間隙を隔てて貫通されている。ランナ１１及び水車
回転軸１５は図示しない軸受け装置によってそれぞれ回
転自在に支持されている。また水車回転軸１５の一端に
は図示しない発電機等が連結されている。

水車回転軸１５にはランナ１１の一対の端板１３，１３
に対向して円板１６，１６が固定されていて、端板１３
と円板１６との間に円板１６に対して摺動可能な複数個
の摩擦板１７が端板１３の円板対向面上に周方向に等間
隔に配置されている。これらの摩擦板１７，１７は円板
１６，１６上に所定の面圧で弾性的に圧接されるように
なっており、この摩擦板１７，１７の円板１６，１６へ
の弾力負荷機構は以下のように構成されている。即ち一
方の端板１３には摩擦板１７に当て板１８を介して弾性
的に当接される押えねじ１９を滑動自在に遊嵌状態で支
持する二つの押えねじ支持部があって、二つの押えねじ
支持部の間にばね２０が装着され、ばね２０を押えねじ
１９に螺合されたナット２１と押えねじ支持部の一方と
で挾圧することによって押えねじ１９に所望の押圧力を
負荷している。

一方の端板１３によって弾性的に支持された押えねじ１
９が当て板１８を介して摩擦板１７を所望な面圧で円板
１６に圧接するとともに、押えねじ１９を弾性的に支持
する端板１３に作用する反力が他方の端板１３を介して
他方の摩擦板１７に作用し、他方の摩擦板１７を他方の
円板１６に同一の面圧で圧接している。このように所定
の面圧で摩擦板１７，１７を円板１６，１６に圧接する
ことによって所定の面圧で決定される最大伝達トルクの
範囲でランナ１１のトルクを水車回転軸に伝達するトル
クリミット機構を構成している。従ってトルクリミット
機構の最大伝達トルクは端板１３に装着された押えねじ
１９に対するナット２１のねじ込み位置を調節すること
によって任意に調節される。尚最大伝達トルクは異物が
ブレード１２にかみ込まれたときブレード１２に作用す
る衝撃力がブレード１２を破損しないことを条件に決定
される。

第１図に示す本考案のクロスフロー水車のランナによれ
ば常時はランナ１１のブレード１２に当る流水によって
ランナ１１は回転力を発生し、ランナ１１の両端板１
３，１３に装置されたトルクリミット機構を介して水車
回転軸１５に伝達され、更に水車回転軸１５に連結され
た発電機等へ伝達される。ところが流入する流入中に異
物が混入してケーシング２内に設けられたランナ11のブ
レード12にかみ込まれると、異物がケーシング２とラン
ナ１１との間に挾まれランナ１１は急激に減速あるいは
停止する。しかるに水車回転軸１５は慣性をもって回転
する発電機等に連結されているため回転し続ける。この
ためランナ１１が水車回転軸１５に固定されていると水
車回転軸１５の慣性をもった回転によってランナ１１は
回転しようとするためランナ１１に固定されたブレード
１２とブレード１２にかみ込まれた異物によって大きな
衝撃力が加わりブレード１２が破損されることが起っ
た。しかし本考案のものでは水車回転軸１５とランナ１
１の間にトルクリミット機構が介在されているため、異
物がランナ１１を減速あるいは停止させようとし、水車
回転軸１５は慣性回転を維持しようとするので、トルク
リミット機構に大きいトルク差を発生し、このトルク差
が最大伝達トルク以上となるとトルクリミット機構の円
板１６，１６と摩擦板１７，１７との間の圧接面におい
て滑りを生じ、水車回転軸１５は慣性回転を維持し、水
車回転軸１５に対してランナ１１の連れ回りは強制され
ずブレード１２に損傷を与えることがない。

次いで異物が除去されるとか自然に流失するとかしてラ
ンナ１１のブレード１２にかみ込まれた異物が除去され
ると、トルクリミット機構を形成する円板１６，１６と
摩擦板１７，１７との間のトルク差が最大伝達トルク以
下となり、再び流水によるランナ１１の回転力はトルク
リミット機構を介して水車回転軸15へ伝達される。

以上説明した本実施例はブレード１２を保持する一対の
端板１３，１３と、水車回転軸１５に固定され端板１
３，１３に隣接して設けられた円板１６，１６との間に
摩擦板１７，１７を設け、一方の端板１３に設けた弾力
負荷機構によって摩擦板１７，１７を同時に円板１６，
１６に圧接するようにしてトルクリミット機構を構成し
ている。しかし、第２図に示す他の実施例のようにラン
ナ１１の少くとも一方の端板１３の端板空間１４に弾力
負荷機構を設け、水車回転軸１５に固定された一方の円
板１６をこの弾力負荷機構によって弾力が負荷された一
対の摩擦板１７，１７で挾持してトルクリミット機構を
構成していもよい。

この第２図中の第１図と同一番号は同一部分を示す。

Ｈ．考案の効果 本考案による貫流水車によればブレードを固定する端板
と水車回転軸との間にトルクリミット機構を設けたこと
によって流水中に異物が混入しランナのブレードにかみ
込んで急激にランナの回転が停止しようとした場合、ト
ルクリミト機構によって水車回転軸の慣性回転を許容
し、水車回転軸に対するブレードの連れ回りを防止し、
異物によるブレード及び水車回転軸の損傷を防止するこ
とができる。従って特に小型のクロスフロー水車等でも
目の大きいスクリーンを利用することができ、流水量を
有効に利用することができる。また本考案によるものは
構造が簡単で水中に設けらていても調整保守は容易であ
りきわめて実用性が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による貫流水車の一実施例のランナ部分
の断面図、第２図は本考案の他の実施例を示す断面図、
第３図は従来のクロスフロー水車の断面図、第４図は第
３図中Ａ−Ａ矢視断面図である。 図面中、１１はランナ、12はブレード、13は端板、１４
は端板空間、１５は水車回転軸、１６は円板、１７は摩
擦板、18は当て金、19は押えねじ、２０はばね、21はナ
ットである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】相互に平行にかつ環状に配置された複数個
   のブレードと、これらブレードの両端部がそれぞれ一体
   的に連結された一対の端板と、前記ブレードと平行にこ
   れら端板を貫通すると共に当該端板に対して相対回転可
   能な水車回転軸と、前記端板と該端板と対向させて前記
   水車回転軸に設けた円板との間に摩擦板を介在させ該摩
   擦板を介して前記端板と円板のいずれか一方に組み付け
   た弾性部材でいずれか他方を押圧支持するトルクリミッ
   ト機構と、を備えたことを特徴とする貫流水車。