(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周にバケットを備えるランナと、このランナに対向して設けられ、バケットに衝突するジェット流を噴出し、ニードルによりその水量を調節する複数のノズルと、ヘッド及びこのヘッドに接続するアームからなり、回動によりランナ側の面からヘッドによりノズルから噴出するジェット流を偏向させる内掛け式のデフレクタとを備え、負荷遮断後、再負荷運転に移行する際、デフレクタの開度調整により偏向させた偏向ジェット流がバケットに衝突してランナの回転速度を調整するペルトン水車において、デフレクタのヘッドの後縁端部に、この端部から突出し、隣接するノズルからのデフレクタによる偏向ジェット流が当る飛出し体を設けたことを特徴とするペルトン水車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複数のノズルを備え、デフレクタが内掛け式であるペルトン水車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ペルトン水車は、外周にバケットを備えたランナと、このランナに対向してバケットに衝突する水量を調節するニードルが出入するノズルと、ノズルから噴出するジェット流を偏向させるヘッド及びこのヘッドに接続するアームからなるデフレクタとを備え、ニードルの出入によりノズルからのジェット流の水量を調節して負荷運転を行なっている。なお、負荷遮断時には、デフレクタの操作により、ノズルから噴出するジェット流を直ちにランナから偏向させ、次にニードルを徐々に閉じて水圧鉄管の水圧上昇が過大にならぬようにしている。
【０００３】
なお、デフレクタにはノズルからのジェット流をランナ側の面から作動させる内掛け式と、その反対面から作動させる外掛け式とがあり、内掛け式のデフレクタを備えた複数のノズルを有する多ノズル型ペルトン水車として図２，図２のＡ部詳細図である図３に示すものが知られている。
図２において、ペルトン水車は、立軸に取付けられ外周にバケットを備えたランナ１と、ランナ１に対向して分岐管２に設けられ、ノズルチップ，ニードル，デフレクタ等を備える６箇のノズル３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆとから構成されている。
【０００４】
ここで、図３によりさらに説明する。図３において、ランナ１は外周に多数のバケット５を備えている。ノズル３ａはノズル口を備えるノズルチップ６と、これに接続するノズルパイプ７と、ノズルチップ６のノズル口に出入するニードル８と、ノズルチップ６に取付けられ、ノズル３ａから噴出するジェット流を受水するヘッド１０及びこのヘッド１０に接続されるアーム１１とからなるデフレクタ１２とを備えている。ここで、デフレクタ１２はアーム１１に取付けられた回動軸１３の回動により回動自在に設けられ、ランナ１側の面から回動する内掛け式になっている。なお、ノズル３ｂないし３ｆについてもノズル３ａと同じ構成からなっている。
【０００５】
このような構成により、ペルトン水車の負荷運転時、デフレクタ１２はノズル３ａないし３ｆの各ノズルからのジェット流を妨げない位置におかれ、ニードル８の出入により負荷に対応する水量のジェット流がノズルチップ６のノズル口から噴出される。そしてこのジェット流はバケット５に衝突してランナ１を回転し、水車は負荷に対応する仕事をし、ランナ１に直結する発電機から負荷に対応する電力を発生する。
【０００６】
ところで、負荷遮断時には、負荷遮断の指令によりデフレクタ１２は急速に作動し、デフレクタ１２のヘッド１０はノズルチップ６のノズル口から噴出するジェット流を偏向させ、ニードル８を徐々に閉じて水圧鉄管の過度の圧力上昇を防いでいる。
ところで、負荷遮断後、再負荷運転に移行する場合、通常の制御ではニードル８の開度を小開度に調整してノズル３ａないし３ｆからのジェット流の水量を調節してランナ１のバケット５に衝突させてランナ１を回転させ、ランナ１の回転速度を同期速度に調整する方式が採用されている。なお、デフレクタ１２自体は速度調整に対する機能は持たせていない。
【０００７】
ところで、ペルトン水車発電所の運用条件によっては、負荷遮断時においても負荷遮断前のペルトン水車を通過する水量を維持しておきたい場合がある。この場合は、デフレクタ１２の操作によりジェット流を偏向させた後もニードル８は負荷遮断前の開度を維持することにより、ペルトン水車を通過する水量を一定に保つ。このため、再負荷運転に移行する場合には、デフレクタ１２の開度を微調整してランナの回転速度を同期速度に揃速する方式を採用することになる。以下この方式を「デフレクタ揃速方式」という。
【０００８】
次に、このデフレクタ揃速方式によるランナの回転速度の制御時におけるジェット流の流れについて図２を用いて説明する。
図２において負荷遮断後、再負荷運転に移行するときには、デフレクタ１２の位置は中間開度にし、この開度によりノズル３ａから噴出したジェット流１５が偏向された偏向ジェット流１６の一部はランナ１のバケット５に衝突してランナ１を回転させ、ランナ１の回転速度を同期速度に揃速する。一方、残りの大部分の偏向ジェット流１６はノズル３ｂの先端部に向い、デフレクタ１２の後端の空間からノズル３ｂからのジェット流１５を直撃する。なお、このような現象は隣接するすべてのノズル間で見られる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のデフレクタ揃速制御方式においては、デフレクタ１２により偏向させた偏向ジェット流１６の一部がランナ１のバケット５に衝突してランナ１の回転速度を同期速度に揃速しているが、残りの大部分の偏向ジェット流は隣接するノズルからのジェット流を直撃することになる。この直撃により隣接するノズルからのジェット流は擾乱を受けるので、ランナ１のバケット５に衝突するジェット流のエネルギーが変動し、揃速時の制御が不安定となり、同期投入に時間がかかるという問題がある。
【００１０】
また、前記ジェット流のエネルギーの変動により、水圧鉄管の水圧にも異常な脈動が発生する場合が生じるという問題がある。
本発明の目的は、内掛け式のデフレクタによるデフレクタ揃速方式において、負荷遮断後の再負荷運転に移行するときに行なわれるランナの回転速度を同期速度に揃速する際、揃速時の制御の不安定現象と水圧鉄管の水圧の異常な脈動を回避できるペルトン水車を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明によれば外周にバケットを備えるランナと、このランナに対向して設けられ、バケットに衝突するジェット流を噴出し、ニードルによりその水量を調節する複数のノズルと、ヘッド及びこのヘッドに接続するアームからなり、回動によりランナ側の面からヘッドによりノズルから噴出するジェット流を偏向させる内掛け式のデフレクタとを備え、負荷遮断後、再負荷運転に移行する際、デフレクタの開度調整により偏向した偏向ジェット流がバケットに衝突してランナの回転速度を調整するペルトン水車において、デフレクタのヘッドの後縁端部に、この端部から突出し、隣接するノズルからのデフレクタによる偏向ジェット流が当る飛出し体を設けるものとする。
【００１２】
【作用】
外周にバケットを備えるランナと、ジェット流を噴出する複数のノズルと、各ノズルにヘッドとアームとからなり、ランナ側の面から操作される内掛け式のデフレクタとを備えるペルトン水車において、負荷遮断後、再負荷運転に移行する際、ランナの回転速度を同期速度にデフレクタ揃速方式により揃速する場合、ニードルは負荷遮断前の水量を維持する開度に保ち、一方、デフレクタは、その開度を調整してジェット流を偏向させ、この偏向ジェット流の一部をランナのバケットに衝突させて揃速を行なう。この際残りの大部分の偏向ジェット流は隣接するノズルから噴出するジェット流を直撃する方向に流れるが、デフレクタのヘッドの後縁端部に、この端部から突出する飛出し体を設けたので、残りの大部分の偏向ジェット流はこの飛出し体に当り、このため隣接するノズルから噴出するジェット流に衝突せず、ジェット流の流れを擾乱させない。したがって、ノズルから噴出するジェット流のエネルギーは変動しないので、ランナの揃速時の制御は安定するとともに水圧鉄管に水圧の異常な脈動の発生を防止する。
【００１３】
【実施例】
以下図面に基づいて本発明の実施例について説明する。図１は本発明の実施例によるペルトン水車のノズル部の部分断面図である。なお、図１において図２，図３の従来例と同一部品には同じ符号を付し、その説明を省略する。図１において従来例と異なるのは、ノズル３ａのデフレクタ１２のヘッド１０の後縁端部に、この端部から突出し、隣接する図示しないノズルからのデフレクタにより偏向された偏向ジェット流１６が当る飛出し体２０を設けたことである。なお、飛出し体２０はヘッド１０と一体にして製造される。なお、ノズル３ｂないし３ｆの各デフレクタ１２のヘッド１０にもノズル３ａのデフレクタ１２のヘッド１０に設けた飛出し体２０と同じ飛出し体２０を設けている。
【００１４】
このような構成により、負荷遮断後、再負荷運転に移行する際、ランナ１の回転速度を、デフレクタ揃速方式により同期速度に揃速する場合、ノズル３ａに隣接する図示しないノズルからデフレクタにより偏向され、バケット５に衝突しない残りの偏向ジェット流１６は、ノズル３ａに設けたデフレクタ１２のヘッド１０の飛出し体２０に当るので、ノズル３ａからのジェット流１５には隣接するノズルからの偏向ジェット流１６が衝突せず、ジェット流１５は擾乱されない。
【００１５】
なお、上記においてはノズル３ａについて説明したが、他のノズル３ｂないし３ｆにおいても各デフレクタ１２のヘッド１０に飛出し体２０が設けられているので、前述と同じ作用が得られる。
したがって、ノズルからの噴出するジェット流のエネルギーの変動がなくなり、前述のようにランナ１の揃速時の安定した制御が得られ、また水圧鉄管の水圧の異常な脈動の発生を防止する。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば前述の構成により、内掛け式のデフレクタのヘッドの後縁端部に飛出し体を設けたので、負荷遮断後、再負荷運転に移行する際のランナの回転速度をデフレクタ揃速方式で揃速する場合、ノズルからの噴出するジェット流をデフレクタにより偏向させた揃速に寄与しない偏向ジェット流は、隣接するノズルのデフレクタのヘッドの飛出し体に当り、このノズルから噴出するジェット流に衝突しないので、ジェット流は擾乱されない。したがって、ジェット流のエネルギーの変動がなくなり、ランナの揃速時の制御は安定するとともに水圧鉄管の水圧の異常な脈動の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるペルトン水車のノズル部の部分断面図
【図２】複数のノズルを備えた立軸型のペルトン水車の平面図
【図３】図２のＡ部の拡大図
【符号の説明】
１    ランナ
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ    ノズル
５    バケット
８    ニードル
１０    ヘッド
１１    アーム
１２    デフレクタ
２０    飛出し体
【図１】
0003601084.tif 000002
【図２】
0003601084.tif 000003
【図３】
0003601084.tif 000004