JPS5960075A

JPS5960075A - 水車のランナ

Info

Publication number: JPS5960075A
Application number: JP57171743A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Konno; 敏郎金野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-09-30
Filing date: 1982-09-30
Publication date: 1984-04-05

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】〔発明の技術分野〕本発明は水車のランナに係り、特に小水力発電に用いら
れる水車のランナに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

第１図はペルトン水車を示したもので、複数の羽根ｌ、
ハ・・が放射方向に配設されたランナλをケーシング３
の内部に配置し、上記ランナコの下部に噴出水が当たる
ようにノズル弘が配置されている。

上記ペルトン水車は、部分負荷効率が高く、ランナコの
点検および交換が容易である等の利点を有するものであ
るが、ノズル３からの水がランナコの羽根ｌに当たり、
ランナコに回転エネルギーを加えた後に、この水はラン
ナコの主軸に平行な方向に排出される構造のため、水の
噴出幅やランナコを上記主軸方向に大きくすることがで
きず、効率を高めることが困難であるという欠点を有し
ている。

また、第２図はクロスフロー水車を示したもので、ケー
シングｊの上方に接続され、ガイドペ−ン乙を有する配
水管７の上記接続部にランナｒが配置されておシ、効率
特性は水の落差や負荷変動により影響されに〈込と込う
利点を有している。

しかし、ランナｒの羽根断面が小さく、主軸方向の剛性
を大きくすることが困難であるという欠点を有して込る
。

さらに、上記両水車とも構造が非常に複雑であシ、発電
所の建設コスト、保守性等が特に問題とされる小水力発
電においては、経済性等の面で好ましくな込という欠点
をも有して層る。

〔発明の目的〕

本発明は上記欠点に鑑みてなされたもので、構造が簡単
でしかも効率のよい水車のランナを提供することを目的
とするものである０〔発明の概要〕上記目的を達成するため本発明の水車のランナは、対向
する２枚の平行な回転円板の間に２枚の羽根を固着し、
この羽根は上記回転円板の回転中心に関して対称に配置
されるとともに、羽根の内方側の一側端部分が所定間隙
をもって対向するように配置して構成されている。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第３図乃至第１Ｏ図を診照して
説明する。

第３図乃至第５図は本発明の一実施例を示したもので、
ランナタは中心部に軸１０を有する２枚の回転円板／／
、　／／を平行に配置し、この２枚の回転円板／／、／
／の間に２枚の羽根／、７．ａ、／ｊｂが固着されてい
る。

上記羽根／！ａ、／、２ｂは、その長辺側の一側端部が
外方に他側端部が内方に位置し、かつ上記回転円板／／
の回転中心に関して対称に配置されるとともに、上記回
転中心において羽根／２ａ、／、２ｂの上記内方側の一
側端部が所定間隙をもって対向するように配置されてお
し、さらに１羽根／ｊａ、／、２ｂは、断面形状が円弧
状とされ、上記対向する面が凹面側となるように湾曲し
ている。

そして、上記回転円板／／、／／の軸１０．１０は、そ
れぞれ軸受／３．　／３に支持され、一方の軸１０には
、発電機／ｌの軸ｌＳが接続されている。

本実施例による水車は、第６図に示すように、貯水槽／
Ａの下部に導水管／７が接続され、この先端部が、流量
調節装置／ｇが設けられた噴出口／９とされている。そ
して、貯水槽／乙の水が導水管／７を通り、噴出口１９
からジェットとなって矢印（４）で示すように噴出され
、その下方に位置するランナタの羽根７．２ａに衝突す
る。この衝突した水の大部分は。

羽根７．２ａが円弧形状を有するため、回転中心方向に
曲げられ、他方の羽根／ｌｂに衝突し、その′１１羽根
／、２ｂの外方に排出される。

このような水の衝突によりランナタは回転エネルギーを
与えられ、回転を行なうものである０この水の有するエ
ネルギーを有効に回転エネルギーに変え、さらに発電機
により有効に電気エネルギーとして取出すたｄ）の条件
を以下に示す。

水の噴出速度は、Ｖ　＝Ｃｌ／’丁７正ここでＶ；水の噴出速度Ｃ；実験により求められ゛る係数で、ｌより小さく、ｌ
に近い値の無次元数Ｈ；有効落差ｇ；重力加速度という式により定められるとともに、ジェットがランチ
の羽根に衝突する位置における周速反がＶの約Ｘ／１２
（正確には模型試験により求める）になるように、衝突
位置を決定し、発電機の定格回転速度を選定する。

このような条件に従うことによシ非常に効率よく電気エ
ネルギーを取出すことができる。

また、第７図に示すようにジェットがランナタの羽根／
２ｔｈに衝突しないような状態では、静止しているラン
ナタを回転させようとするときに、回転力が発生しない
ため他の手段で羽根／２ａにジェットが当たるまでラン
ナタを回転させる必要がある。さらに、第を図に示すよ
うにジェットがランナタの羽根／２ａの凸面側に衝突す
るような状態では、回転力は生じるがその力はわずかで
あシ非常に効率が悪い。

このような問題を解決した他の実施例を第り図に示す。

本実施例におけるランナタは、断面形状円弧状の羽根／
、２ａ、／、２ｂの凸面側に、該円弧と反対方向の円弧
状をもって二叉状に外方に向は延出してなる袖助羽根乃
ａ、：）、Ｏｂが設けられており、その他の部分は前記
実施例と同様であるのでその説明を省略する。

本実施例においては、ジェットが羽根／、２ａに当たら
ない場合、あるいは羽根／、２ａの凸面側に当たる場合
に、ジェットは上記補助羽根２０　ａに衝突して回転力
を与えるため、ランナタがどのような位置で静止してい
ても効率よく回転させることができる。

第１Ｏ図は本発明の変形例を示したもので、第μ図に示
したランナタと、このランナタの羽根／、！を逆方向に
円弧状に湾曲させた別のランナダとを、互いに回転方向
が逆で、かつ回転角度差がりＯｏになるように平行に配
置し、両うンナタ、り′は歯車機構等（図示せず）によ
シ連結されている。

そして両うンナタ、り′の間に矢印Ａで示すように水を
噴出することによシ、必ずどちらか一方のランナタの羽
根／、！ａに水が衝突して回転力が与えられ、この回転
力は上記歯車機構により他方のランナタ′へ伝達ちれる
。そのため、ランナタ、２′の位置にかかわらず、ラン
ナタ、り′を効率よく回転させることができる。また、
発電機をどちらかのランナタの軸に接続すれば、回転力
は常に発“電機へ伝達される。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明に係る水車のランチは、回転円
板の間に、回転中心に関して対称にかつ回転中心におい
て長辺側一端部が重なシ合うように一枚の羽根を固着し
て構成されており、従来のものと比較ｊ−て、構造が簡
単であるため製作が容易であシ、ランナの幅や水の噴出
幅を必要に応じて容易に変更することが可能であり、し
かも、羽根の面積が大きいので剛性が高いという効果を
有しており、また、経済性にも優れるという効果を有し
ている。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ従来の水車を示す一部の
側面断面図、第３図乃至鮪♂図は本発明の実施例を示し
たもので、第３図は正面図、第弘図および第５図は第３
図のランナを示すそれぞれ側面断面図および斜視図、第
を図は水車の側面断面図、第７図および第ｇ図はそれぞ
れランナとジェットの位置関係を示す側面断面図、第り
図は本発明の他の実施例を示す側面断面図、第１Ｏ図は
本発明の変形例を示す側面断面図である。／　、　／、２・・・羽根、　　コ、ｒ、り・・・ラン
ナ、　３゜！・・・ケーシング、　グ・・・ノズル、　
２・・・ガイドベーン、　７・・・配水管、　／θ、　
／ｊ・・・軸、　／／・・・回転円板、　／３・・・軸
受、　／弘・・・発電機、　／６・・・貯水槽、／７・
・・導水管、　７ｇ・・・流量調節装置、　／ｑ・・・
噴出口、ユ０・・・補助羽根。出願人代理人　　猪　股　　　清慴１目８２目躬３目　　　　　　　　第４−目躬５目躬６ｐ４８７図　　　筋８目筋３目躬１０目

Claims

【特許請求の範囲】ｌ）対向する２枚の平行な回転円板の間に２枚の羽根を
固着し、この羽根は上記回転円板の回転中心に関して対
称に配置されるとともに、羽根の内方側の一側端部分が
所定間隙をもって対向するように配置したことを特徴と
する水車のランチ０２）上記羽根の断面形状は、上記対向する面が凹面側と
なるように円弧状に湾曲して−ることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の水車のランナ。３）上記円弧状に湾曲した羽根は、凸面側に外方に延出
してなる補助羽根を有することを特徴とする特許請求の
範囲第２項記載の水車のランナ。