JPH0721901Y2 - クロスフロー水車 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本考案はクロスフロー水車に関し、水車が負荷遮断され
て無拘束状態になった時に、入口管の水圧の上昇とラン
ナの回転速度の上昇を抑止できるよう企図したものであ
る。

B.従来の技術 クロスフロー水車の代表的なものの構造を第４図に示
す。水の位置エネルギーにより回転される複数のランナ
ーブレード1aを有するランナ１は、ケーシング２内に軸
受（不図示）を介して回転軸３に回転可能に支持されて
いる。ランナ１の上流側に位置するケーシング２には入
口管４が接続され、ランナ１の下流側に位置するケーシ
ング２にはハウジング５と出口管６が接続されている。
入口管４の出口側でケーシング２の入口側には、ランナ
１に入る水量を調整する分割されたガイドベーン7a,7b
（不図示）が開閉可能に設けられている。８は空気導入
弁である。

従来のクロスフロー水車は上記のように構成されてお
り、入口管４を通ってきた水はガイドベーン7a,7b（不
図示）により流量が調整されてランナ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、出口管６を通
して排水される。

C.考案が解決しようとする問題点 クロスフロー水車では、最高効率で運転するには第５図
に示すように、無拘束速度のほぼ半分の回転速度で運転
される。第５図において、各α_１，α_２，α_３はガイド
ベーン7a,7b（不図示）の開度の違いによる水車効率を
示す。したがって、定常運転中の水車に事故等が発生し
た緊急時において、負荷遮断され無拘束状態になると、
ランナ１の回転速度がほぼ２倍程度上昇する不都合が生
じる。また、負荷遮断されると、入口管４に流入する水
の呑量は約30％低下するため、入口管４が長いと入口管
４内の水圧が上昇する不都合が生じる。このため、有効
落差が大きくなってランナ１の回転速度がさらに上昇す
る。

更に、クロスフロー水車では、ランナ１の軸受（不図
示）にころがり軸受が使用されるので機械的損失が少な
く無負荷流量が少ない（通常３〜４％）ため、わずかな
もれ水でもランナ１は回転し、殊に、ガイドベーン7a,7
b（不図示）に異物を噛み込んだ場合、もれ水が多くな
りランナ１の回転速度が上昇する不都合が生じる。

本考案は上記した問題点を解決する目的でなされ、負荷
遮断された場合等においても入口管の水圧上昇とランナ
の回転速度の上昇を抑止することができるクロスフロー
水車を提供しようとするものである。

D.問題点を解決するための手段 前記問題点の解決にあたって本考案は、ランナの上流側
にある入口管と前記ランナの下流側にある出口管とを連
通する分岐管と、該分岐管内の通水路を開閉する弁と、
前記分岐管の出口管側端部に取付けられ前記ランナの回
転に制動力が働くよう前記ランナに水を噴射するノズル
とを具備したことを特徴とする。

E.実施例 以下、本考案を図示の位置により詳細に説明する。尚、
従来技術と同一部材には同一符号を付し重複する説明は
省略する。

第１図は本考案の実施例を示す断面図である。この図に
示すように、入口管４と出口管６間には分岐管９が連通
されており、分岐管９には分岐管９内の通水路を開閉す
る弁としてロータリバルブ10（第２図及び第３図参照）
が介装され、出口管６側端部にはランナ１方向に向けて
ノズル11が取付けられている。ノズル11は、分割されて
いるガイドベーン7a,7b（不図示）に対応してランナ１
を径方向に仕切っている仕切板（不図示）に向けて配置
され、且つ、ノズル11から噴射される水によってランナ
１の回転方向（矢印方向）と逆方向の回転力が働くよう
にして配置されている。

第２図はロータリバルブ10の開閉構造を示す概略図であ
る。ロータリバルブ10は通水路10aを有する弁体10bと弁
体10bを収納した弁箱10cとで構成されており、弁軸10d
を介して弁体10bを回動させるようになっている（第３
図参照）。ロータリバルブ10の弁軸10dには操作レバー1
2の一端側が固着されており、操作レバー12の他端側に
はアクチュエータ13を介して操作レバー14が連結されて
いる。操作レバー14の一端側にはガイドベーン7a,7b
（不図示）の軸15が連結され、操作レバー14の他端側に
は、クレビス16にピン接手を介して連結されているアク
チュエータ17がピン接手を介して連結されている。尚、
水車は水平架台18により支持されている。

次に、本考案の動作について説明する。水車に事故等が
発生して負荷遮断された時には、不図示の制御装置によ
ってアクチュエータ13を作動させることにより、操作レ
バー12,弁軸10dを介して弁体10bの通水路10aが分岐管９
と連通し、ロータリバルブ10が開状態となる。よって、
入口管４から水が流入しノズル11からランナ１内に設け
ている仕切板（不図示）に向けて水が噴射され、噴射さ
れた水によってランナ１の回転（矢印方向に回転する）
に制動力が働く。

このように、負荷遮断によって入口管４からランナ１に
流入する水の呑量が低下しても分岐管９を通してランナ
１に水を噴射することにより、入口管４での水圧上昇を
抑止することができ、また、分岐管９のノズル11から噴
射される水でランナ１の回転に制動力が働くのでランナ
１の回転速度の上昇も抑止することができる。また、ノ
ズル11からランナ１の仕切板（不図示）に水を噴射する
ことにより、入口管４からランナ１に流入する水の流れ
を阻害することはなく、且つ、ランナ１の摩耗を促進す
ることもない。

また、ガイドベーン7a,7b（不図示）に連動させてロー
タリバルブ10の開閉を制御することもできる。即ち、ア
クチュエータ17を作動させて操作レバー14をＡ方向に回
動させることによりガイドベーン7a,7b（不図示）が閉
じ、この時、操作レバー12はアクチュエータ13を介して
Ａ方向に回動することによりロータリバルブ10が開く。
また、アクチュエータ17を作動させて操作レバー14をＢ
方向に回動させることにより、ガイドベーン7a,7b（不
図示）が開き、この時、操作レバー12はアクチュエータ
13を介してＢ方向に回動することによりロータリバルブ
10が閉じる。尚、アクチュエータ13,14はそれぞれ個別
に制御することができるので、ガイドベーン7a,7b（不
図示）とロータリバルブ10の開閉はそれぞれ独立して行
うことができる。

また、前記した実施例では分岐管９に介装する弁にロー
タリバルブ10を使用したが、動作の早い電磁弁を使用し
ても良い。この際、電磁弁が開の時は消磁、閉の時は励
磁状態になるようにし、弁の開閉動作が確実に行えるよ
うにする。

F.考案の効果 以上、実施例とともに具体的に説明したように、負荷遮
断された場合ランナの回転に制動力が働くように、入口
管と出口管とを連通した分岐管からランナに水を噴射す
ることにより、入口管の水圧上昇とランナの回転速度の
上昇を抑止することができる。

また、入口管と出口管の間に弁とノズルを設けた分岐管
を配設するだけなので、従来のように、水車の速度変動
率を抑える目的で回転部を設けていたフライホイールや
摩擦式のブレーキ等が不用となり、コストの低減と設備
の小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るクロスフロー水車を示す断面図、
第２図は弁の開閉構造を示す概略図、第３図は弁の要部
を示す断面図、第４図は従来のクロスフロー水車を示す
断面図、第５図は水車効率と水車回転速度との関係を示
す特性図である。 図面中、 １はランナ、４は入口管、６は出口管、7aはガイドベー
ン、９は分岐管、10はロータリバルブ、11はノズルであ
る。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ランナの上流側にある入口管と前記ランナ
   の下流側にある出口管とを連通する分岐管と、該分岐管
   内の通水路を開閉する弁と、前記分岐管の出口管側端部
   に取付けられ前記ランナの回転に制動力が働くよう前記
   ランナに水を噴射するノズルとを具備したことを特徴と
   するクロスフロー水車。