JPH076698Y2 - 水車発電装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本考案は、水車が取り付けられる横向きの回転軸を回転
自在に支持する軸受台を具えた水車発電装置に関する。

Ｂ 考案の概要 熱的影響による回転軸心の半径方向変位をギャップセン
サで検出し、この検出信号に基づいて軸受台の位置を油
圧サーボ機構を介して油圧ジャッキにて修正し、回転軸
心の位置を常に一定位置に保持することにより、回転軸
の先端部に取り付けられた水車と固定側の部材との干渉
を防止したものである。

Ｃ 従来の技術 従来の水車発電装置の一例を表す第３図に示すように、
横向きの発電機軸１は一対の軸受台2,3に内蔵された図
示しないジャーナル軸受によって回転自在に支承されて
おり、これら軸受台2,3間には減速機４が介設されてい
る。又、発電機軸１の基端側には機械的エネルギを電気
的エネルギに変換する発電機５が設けられ、この発電機
軸１の先端部にはオーバーハング型の水車６が固定され
ている。

水車６のケーシング７内には、発電機軸１の先端部に固
定されてこれと一体に回転する水車ランナ８が臨んでお
り、このケーシング７は高所から落下する水を水車ラン
ナ８に導く渦巻管９を有している。又、ケーシング７に
は水車ランナ８を通過した水を排出する大径の吐出管10
が連結されている。

ところで、水車ランナ８とケーシング７との間には微小
隙間A,Bが形成されるが、この微小隙間A,Bは水のリーク
による損失を防いで水車効率を高める観点から、実際に
は非常に小さい値に設定されている。又、発電機軸１が
貫通するケーシング７の部分には、このケーシング７外
への水のリークを防ぐ軸シール11が設けられるが、この
軸シール11と発電機軸１との微小隙間Ｃもリーク量を最
小限に抑えるため、非常に小さい値に設定されている。

Ｄ 考案が解決しようとする問題点 第３図に示す発電装置を駆動すると、発電機軸１と軸受
台2,3内に設けた図示しないジャーナル軸受との摩擦に
より、発電機軸１とジャーナル軸受とが発熱し、これら
の熱膨張に伴って発電機軸１は経時的に図中、上方へ変
位する。しかも、軸受台２内にはジャーナル軸受の他に
スラスト軸受も組み込まれているため、この軸受台２側
の発電機軸１とジャーナル軸受及びスラスト軸受も組み
込まれているため、この軸受台２側発電機軸１とジャー
ナル軸受及びスラスト軸受との摩擦発熱量は、軸受台３
側の発電機軸１とジャーナル軸受との摩擦発熱量よりも
大きな傾向となる。

この結果、二つの軸受台2,3での発電機軸１の上方への
変位量が相違し、水車ランナ８がケーシング７に対して
傾いた状態で回転し、微小隙間A,B,Cの値が上下で異な
ることと相俟ってリーク量が増大してしまい、水車効率
が低下するという問題が生ずる。そして、最悪の場合に
は、回転部と静止部とが接触して正常な運転が不可能と
なる虞もある。

そこで、軸受台2,3を強制潤滑により冷却し、軸受及び
発電機軸１の熱膨張を防いだり、或いは軸受台2,3の温
度差を予想して据付時に発電機軸１を予め水平状態から
傾けておき、装置静止時の各微小隙間A,B,Cを上下で異
ならせておく方法等が採用されている。

ところが、強制潤滑による方法は自己潤滑の方法に比べ
て不経済であり、発電機軸１を予めオフセットして据付
けることはその作業が面倒で多大の時間を要する上に非
能率的である。

本考案はかかる従来技術の不具合に鑑み、熱的影響に関
係なく回転軸心の位置を常に一定に保持することによ
り、発電装置の効率低下防止及び据付時間の短縮や安定
した運転等を実現することができる水車発電装置を提供
することを目的とする。

Ｅ 問題点を解決するための手段 本考案による水車発電装置は、基端側に発電機が接続す
ると共に先端部に水車が取り付けられた横向きの回転軸
と、ベッド上に設置されてこの回転軸を軸受を介して回
転自在に支承する軸受台と、前記回転軸と前記軸受との
摩擦熱に伴って変位する前記回転軸の上下方向変位量を
検出するギャップセンサと、前記ベッドと前記軸受台と
の間に介装されて前記ベッドに対する前記軸受台の高さ
を変更し得る油圧ジャッキと、この油圧ジャッキに対す
る供給油圧を前記ギャップセンサからの検出信号に基づ
いて制御し且つ前記回転軸の上下方向変位を相殺するよ
うに前記軸受台を上下方向に変位させる油圧サーボ機構
とを具えたものである。

Ｆ 作用 回転軸の先端部に取り付けられた水車が水によって駆動
させられると、この水車と一体の回転軸が軸受台に対し
て回転し、回転軸の基端側に接続する発電機が駆動され
ることとなる。

一方、軸受台によって横向きに支持された回転軸と軸受
との摩擦熱に伴って回転軸が上下方向に変位すると、こ
の変位量がギャップセンサにて検出される。そして、こ
の検出信号に基づいて油圧サーボ機構は回転軸の変位を
補償するよう、油圧ジャッキに対する供給油圧を制御し
て軸受台を上下方向に変位させ、回転軸の位置を常に一
定位置に保持する。

Ｇ 実施例 本考案による水車発電装置の一実施例の構造を表す第１
図及びその軸受台の下部を拡大した第２図に示すよう
に、一対の軸受台2,3内にそれぞれ組み込まれた図示し
ない軸受により、軸心が水平状態となるように回転自在
に支持された発電機軸１の上下方向の変位を検出するギ
ャップセンサ12は、基礎15或いはベッド16に対して図示
しないブラケットを介し軸受台2,3の側方の発電機軸１
の真上に近接状態で固定されている。又、これら軸受台
2,3の下部と後述するベッド16との間には、これら軸受
台2,3を上下に変位させ得る油圧ジャッキ13が組み込ま
れ、これら油圧ジャッキ13は油圧配管14を経て図示しな
い油圧サーボ機構を介し、油圧発生源に連結されてい
る。

前記軸受台２は基礎15に埋設されたベッド16上に載置さ
れ、複数本のボルト17によってベッド16に固定されてい
る。そして、ボルト17の頭部と軸受台フランジ2aとの間
には隙間Δｈが形成され、この隙間Δｈ内には皿ばね18
が介設されている。

つまり、軸受台２は皿ばね18の撓み変形によって最大で
（Δｈ−更ばね18の板厚）だけ上下に変位可能である。
この最大変位量（Δｈ−更ばね18の板厚）は、実際には
１ミリメートル以下と小さく、軸受台２の移動はこれの
下端部を支える油圧ジャッキ13によってなされる。

なお、他方の軸受台３の構成もこれと同様である。

従って、高所から落下する水は水車６の渦巻管９に導か
れて水車ランナ８を回した後、吐出管10から外部へ排出
される。この水車ランナ８の回転によって発電機軸１も
回転し、この回転力は減速機４を介して発電機５に伝達
され、発電機５によって機械的エネルギが電気的エネル
ギに変換される。

このようにして発電機軸１が回転すると、これを回転自
在に支持する図示しない軸受が摩擦によって発電機軸１
と共に発熱し、これらが熱膨張する結果、前記軸受によ
り支承される発電機軸１が経時的に上方へ変位し、ケー
シング７と水車ランナ８との間の微小隙間A,B及び発電
機軸１と軸シール11との間の微小隙間Ｃの上側の部分が
狭くなる。

ところが、発電機軸１の上下の変位はギャップセンサ12
によって常時検出され、このギャップセンサ12が発する
信号は油圧サーボ機構にフィードバックされ、この油圧
サーボ機構は発電機軸１の変位を補償してこれを常に一
定位置で回転させるように、油圧ジャッキ13に対する供
給油圧を制御して軸受台2,3の高さを前記隙間Δｈの範
囲内で微調整する。

この結果、発電機軸１が常時一定位置で回転することと
なり、各微小隙間A,B,Cが均一に保たれて水のリーク量
が最小限に抑えられ、水車効率の低下を防ぐことができ
る。更に、回転部と静止部との接触を未然に防止するこ
とができ、安定した運転の実現が可能である。

Ｈ 考案の効果 本考案の水車発電装置よると、回転軸と軸受との摩擦熱
に伴って変位する回転軸の上下方向変位量を検出し、こ
の回転軸の上下方向変位を相殺するように油圧ジャッキ
に対する供給油圧を制御し、軸受台を上下方向に変位さ
せるようにしたので、熱膨張による軸心位置の変位が自
動的に補償されて回転軸を常時一定位置で回転させるこ
とができる。

この結果、機械の回転部と静止部間の隙間を一定に保つ
ことができると共に機械の効率低下を防止することがで
き、安定した機械運転が確保が可能である。これに加
え、機械据付時間の短縮を図ることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による水車発電装置の一実施例の概念
図、第２図はその軸受台の下部の拡大図、第３図は従来
の水車発電装置の一例を表す概念図である。 又、図中の符号で１は発電機軸、2,3は軸受台、５は発
電機、６は水車、12はギャップセンサ、13は油圧ジャッ
キ、A,B,Cは微小隙間である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】基端側に発電機が接続すると共に先端部に
   水車が取り付けられた横向きの回転軸と、ベッド上に設
   置されてこの回転軸を軸受を介して回転自在に支承する
   軸受台と、前記回転軸と前記軸受との摩擦熱に伴って変
   位する前記回転軸の上下方向変位量を検出するギャップ
   センサと、前記ベッドと前記軸受台との間に介装されて
   前記ベッドに対する前記軸受台の高さを変更し得る油圧
   ジャッキと、この油圧ジャッキに対する供給油圧を前記
   ギャップセンサからの検出信号に基づいて制御し且つ前
   記回転軸の上下方向変位を相殺するように前記軸受台を
   上下方向に変位させる油圧サーボ機構とを具えた水車発
   電装置。