(57)【要約】【課題】  本発明は、河川水から清浄水を製造すると共に、潤滑，冷却を少量の清浄水で行えるような、低コストで高信頼性の水中軸受の潤滑システムを得ることにある。【解決手段】  本発明は、水車やポンプ水車等の水力機械における、水を潤滑剤として使用する水中軸受の潤滑システムにおいて、上記水力機械のランナ室に河川水を供給する水圧鉄管から開閉弁を有する給水管を分岐導出し、給水管の出口側に異物分級器を装着し、異物分級器の内筒出口から落下した異物減少水を貯める選別槽を設け、選別槽の出口からオーバーフローした清浄水を潤滑剤として、水中軸受に供給するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水車やポンプ水車等の水力機械における、水を潤滑剤として使用する水中軸受の潤滑システムにおいて、上記水力機械のランナ室に河川水を供給する水圧鉄管から開閉弁を有する給水管を分岐導出し、給水管の出口側に異物分級器を装着し、異物分級器の内筒出口側に選別槽を配置し、選別槽の出口側からオーバーフローした清浄水を潤滑剤として、水中軸受に供給するように構成したことを特徴とする水中軸受の潤滑システム。
【請求項２】
水車やポンプ水車等の水力機械における水を潤滑剤として使用する水中軸受の潤滑システムにおいて、
上記水力機械のランナ室に河川水を供給する水圧鉄管から分岐導出した配管に主給水ストレーナを装着し、この主給水ストレーナの吐出側に接続された開閉弁を有する給水管を取付け、この給水管に異物分級器を設置し、この異物分級器の内筒出口側に選別槽を配置し、この選別槽の出口側からオーバーフローした清浄水を潤滑剤として水中軸受に供給するようにしたことを特徴とする水中軸受の潤滑システム。
【請求項３】
水車やポンプ水車等の水力機械における水を潤滑剤として使用する水中軸受の潤滑システムにおいて、
上記水力機械のランナ室に河川水を供給する水圧鉄管から分岐した配管に接続された主給水ストレーナと、この主給水ストレーナの吐出側に接続された開閉弁を有する配管に減圧装置を接続し、この減圧装置の出口側に異物分級器を固定し、この異物分級器の内筒出口側に選別槽を設置し、この選別槽の出口側からオーバーフローした清浄水を潤滑剤として水中軸受に供給するようにしたことを特徴とする水中軸受の潤滑システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の水中軸受の潤滑システムにおいて、
前記の異物分級器は異物排出口と内筒出口を同方向に構成し、かつ内筒入口部分に小径管を設置したことを特徴とする水中軸受の潤滑システム。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載の水中軸受の潤滑システムにおいて、
前記選別槽はその底部に堆積した沈殿物を攪拌，排出するための排除手段と、少なくとも一枚以上の整流板を設けたことを特徴とする水中軸受の潤滑システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水車やポンプ水車等の水力機械において、水を潤滑剤に使用している水中軸受の潤滑システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水車の主軸受には油潤滑軸受が主に用いられている。しかし、油流出等による河川汚染の心配から、水中軸受が最近注目されてきた。水中軸受にはセラミックスや樹脂材料を用いたものがあるが、セラミックスは割れ易いことや、高価なことからあまり使用されていない。一方、スーパーエンジニアリングプラスチックスの中で、セラミックスよりも低コストで、水潤滑特性に優れたポリエーテルエーテルケトン樹脂やポリフェニレンサルファイド樹脂を水中軸受の摺動面に適用する試みが見られる。このように、軸受摺動面に樹脂材料を用いた水中軸受の潤滑剤には耐摩耗性の観点から異物を含有しない清浄水（水道水や井戸水相当）が要求されている。ところが、水力発電所においては、水道水や井戸水を確保することが困難な状況にあり、水中軸受の採用が進まない状況になっている。そこで、河川水から異物を含有しない少量（数リットル／分）の清浄水（水道水や井戸水相当）を製造し、水中軸受に供給できる潤滑システムが確立できれば、水中軸受の実用化が加速的に進行する可能性がある。
【０００３】
水車の軸受給水装置として、特開平９−３１０６７２号公報（特許文献１）に開示されている。この軸受給水装置は、給水鉄管から分岐した配管に主給水ストレーナを接続し、この主給水ストレーナの濾過水の出る吐出口に主給水管を介して主軸填座給水ストレーナを接続する。この主軸填座給水ストレーナの濾過水の出る吐出口は、主軸填座給水管を介して主軸填座に接続するとともに、排砂口は軸受冷却管を介して軸受に接続する。なお、主給水ストレーナの排砂口は排砂管を介して排砂槽に接続する。
【０００４】
主給水ストレーナから出る主給水管を従来のように主軸填座給水ストレーナ行きと軸受行きとに分岐する必要がないので、冷却水配管が単純化される。
【０００５】
また、水中軸受装置としては、特開平１１−２１０６１１号公報（特許文献２）に開示されているように、軸受装置の潤滑，冷却を給水ポンプや急速濾過装置等の設備を用いることなく、河川水から取水し軸受の潤滑，冷却を行う方法である。この方法は、水を潤滑剤として使用する水中軸受装置において、上記水力機械のランナ室に水を供給する水圧鉄管の入口弁より上流側から、開閉弁を有する給水管を分岐導入する。そして、その給水管を介して水圧鉄管内の水を軸受部に給水する方法である。
【０００６】
水中軸受材料にセラミックスやセラミックコーティング等の異物（河川水に含まれる異物）よりも高硬度の材料を用いた場合は、異物に対する耐摩耗性に優れているので上記の給水方法が十分に使用可能である。
【０００７】
また、ＰＥＥＫ樹脂を用いた水潤滑のガイド軸受装置が特開２００３−２８１４６号公報（特許文献３）に開示されている。この軸受は回転体の半径方向荷重を支持するガイドセクタを備えた回転電機のガイド軸受装置において、ガイドセクタの摺動面材料として、高分子材料のポリエーテルエーテルケトン樹脂に繊維材料として例えば炭素繊維を充填した材料を用い、回転体とガイドセクタ間にタービン油より低粘度の潤滑流体として水またはアルコールを満たし、ガイドセクタを回転体に押し付けた状態で据え付けるものであり、安定した運転が可能であり、損失を低減することができるガイド軸受装置が得られる。
【０００８】
また、立軸ポンプの水中軸受の軸受間隙を揚液の一部によって潤滑し、かつ、立軸ポンプの運転中のみならず停止中であっても揚液に含まれる異物が水中軸受の軸受間隙内に侵入するのを防止する構造が特開平８−３２６６９１号公報（特許文献４）に開示されている。主軸を囲む円環状上部金具を水中軸受のボスの上端に取付け、この上部金具の上面を内周から外周に向かって下降するように傾斜させ、かつ、その外周面と内周面とを連通する潤滑水取入穴を設ける。また、水中軸受のボスの下端に主軸を囲む円環状下部金具を取付け、この下部金具の下面を内周から外周に向かって上昇するように傾斜させ、かつ、その内周面に螺旋状溝を設ける。このようにして、水中軸受の摺動面への異物の浸入を防止している。
【０００９】
また、水中軸受を潤滑液で濡らし、潤滑液の圧力を軸受ケースの外側の圧力より僅かに高く調整する水中軸受潤滑システムが特開２００２−１５６０９２８号公報(特許文献５)に開示されている。このシステムは軸受ケースの内部に水中軸受を設けるとともに、前記軸受ケースの軸方向両端側に軸封部材を設けて潤滑液室とし、この潤滑液室内の潤滑液で水中軸受が濡らし、潤滑液室に流入管で潤滑液ポンプで吐出した潤滑液を流入させ、さらに流出させ、この流出管に潤滑液圧力センサーと流量調整弁を設け、主ポンプの吐出側エルボに圧力センサーを設ける。
【００１０】
揚水運転で、圧力センサーの検出値と、その位置と水中軸受の高低差から軸受ケースの外側の圧力を演算し、この演算した圧力よりも潤滑液室内の圧力を僅かに高くなるよう流量調整弁を調整し、また圧力センサーで吐出圧力が検出されない気中運転では、潤滑液室内の圧力が大気圧より僅かに高くなるように流量調整弁を調整するように構成されている。このようにすることで、先行待機運転ポンプの水中軸受摺接部の損傷を防止できる。
【００１１】
【特許文献１】特開平９−３１０６７２号公報
【特許文献２】特公平１１−２１０６１１号公報
【特許文献３】特開２００３−２８１４６号公報
【特許文献４】特開平８−３２６６９１号公報
【特許文献５】特開２００２−１５６０９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１における軸受の給水装置は、軸受を冷却するための冷却水配管系統の簡素化に関するもので、軸受を潤滑する潤滑剤の供給方式に関するものではない。水中軸受において、軸受の潤滑剤を河川水から製造し供給できれば、軸受の潤滑，冷却が同時に行えるのでさらに配管系統が簡略化できる可能性がある。しかし、軸受に使用する潤滑剤を河川水から製造し、軸受の潤滑，冷却を同時に行うことに対しては配慮されていない。
【００１３】
また、特許文献２に開示されている水中軸受装置では軸受材料に河川水に含有する異物よりも高硬度のセラミックスやセラミックコーティングを用いているので十分使用できる。しかし、軸受材料に自己潤滑性を有し、水潤滑特性に優れた樹脂材料を用いようとすると、異物による損傷を受けるので水中軸受装置として使用できない可能性がある。したがって、この水中軸受装置では軸受材料に異物よりも低硬度の樹脂材料を用いることに対して十分に配慮されていない。
【００１４】
このため、軸受材料に低コストの樹脂材料を適用する場合、河川水から取水した水を水道水や井戸水相当に浄化して供給することが要求されている。
【００１５】
また、特許文献３において、ガイドセクタを備えた回転電機のガイド軸受装置において、ガイドセクタの摺動面材料として、高分子材料のポリエーテルエーテルケトン樹脂に繊維材料として例えば炭素繊維を充填した材料を用い、回転体とガイドセクタ間にタービン油より低粘度の潤滑流体として水またはアルコールを用いることが開示されている。水を用いているので低損失の軸受を達成できるが、長期使用を考えた場合、水の蒸発減量により軸受の潤滑剤が不足するので、保守なしに安定した摺動特性が得られない可能性がある。このため、蒸発減量による不足分の水を自動給水する必要があるが、補給方法については配慮されていない。
【００１６】
また、特許文献４において、立軸ポンプの水中軸受の軸受間隙を揚液の一部によって潤滑し、かつ、立軸ポンプの運転中のみならず停止中であっても揚液に含まれる異物が水中軸受の軸受間隙内に浸入するのを防止した構造が開示されている。この水中軸受は揚液を潤滑剤に利用しているため、耐摩耗性向上の観点から軸受に異物浸入防止装置を設けている。
【００１７】
この異物浸入防止装置を付けたことにより、揚液路の内周寄りの比較的清浄な揚液の一部が上部金具の潤滑水取入穴を経て軸受間隙内に取り入れられて軸受間隙を潤滑した後、下部金具の螺旋状溝によって付勢されて強制的に排出される。潤滑水には僅かな異物しか残存していないので、軸受の耐摩耗性は向上する。しかし、僅かな異物でも軸受摺動面を通過しないで軸受摺動面に埋め込まれる可能性がある。軸受摺動面に埋め込まれた異物は回転軸を摩耗損傷させる可能性がある。よって、長期間安定した軸受性能を維持することや、回転軸の損傷防止について十分に配慮されていない。
【００１８】
また、特許文献５では、水中軸受の潤滑方法として水中軸受を潤滑液で濡らし、潤滑液の圧力を軸受ケースの外側の圧力より僅かに高く調整する水中軸受潤滑システムが開示されているが、このシステムでは潤滑液を潤滑液ポンプで軸受に供給する強制潤滑方式である。したがって、万一、潤滑液ポンプが故障した場合は主機排水ポンプの運転ができなくなる可能性があり、システムの高信頼化に対し十分配慮されていない。
【００１９】
以上のように、公知例では軸受の冷却水配管系統，セラミックス又はポリエーテルエーテルケトン樹脂を用いた水中軸受装置、さらに、ポンプ用水中軸受の異物浸入防止装置，水中軸受潤滑システム等について開示されているが、水力発電所に設置されている水車の水中軸受の潤滑システムとして考えた場合、水力発電所では水道水，井戸水の確保が困難な状況なので、発電に利用している河川水を浄化して水道水や井戸水相当の清浄度を有する清浄水を製造し、この清浄水を水中軸受の潤滑剤に利用することが必須となるが、このような潤滑システム等については考慮がされていない。
【００２０】
本発明の目的は、河川水から水道水や井戸水相当の清浄度を有する少量の清浄水を連続して製造し、かつ製造した清浄水を水中軸受の潤滑剤として自動供給できるような低コストで高信頼性の水中軸受の潤滑システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的は、水車やポンプ水車等の水力機械における、水を潤滑剤として使用する水中軸受の潤滑システムにおいて、上記水力機械のランナ室に河川水を供給する水圧鉄管から開閉弁を有する給水管を分岐導出し、給水管の出口側に異物分級器を装着し、異物分級器の内筒出口側に選別槽を配置し、選別槽の出口側からオーバーフローした清浄水を潤滑剤として、水中軸受に供給するように構成したことを特徴とするものである。
【００２２】
また上記目的を達成するために、本発明は、水車やポンプ水車等の水力機械における、水を潤滑剤として使用する水中軸受の潤滑システムにおいて、上記水力機械のランナ室に河川水を供給する水圧鉄管から分岐導出した配管に主給水ストレーナを装着し、この主給水ストレーナの吐出側に接続された開閉弁を有する給水管を取付け、該給水管に異物分級器を設置し、異物分級器の内筒出口側に選別槽を配置し、選別槽の出口側からオーバーフローした清浄水を潤滑剤として、水中軸受に供給するように構成したことを特徴とするものである。
【００２３】
また上記目的を達成するために、本発明は、水車やポンプ水車等の水力機械における、水を潤滑剤として使用する水中軸受の潤滑システムにおいて、上記水力機械のランナ室に河川水を供給する水圧鉄管から分岐した配管に接続された主給水ストレーナとこの主給水ストレーナの吐出側に接続された開閉弁を有する配管に減圧装置を接続し、減圧装置の出口側に異物分級器を固定し、異物分級器の内筒出口側に選別槽を設置し、選別槽の出口側からオーバーフローした清浄水を潤滑剤として、水中軸受に供給するように構成したことを特徴とするものである。
【００２４】
上記発明において、より好ましくは、次の構成とすることにある。
（１）前記異物分級器は異物排出口と内筒出口を同方向に構成し、かつ内筒入口部分に小径管を設置した構成としたこと。
（２）前記選別槽は底部に堆積した沈殿物を攪拌，排出するための排除手段と、少なくとも一枚以上の整流板とで構成したこと。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、河川水から水道水や井戸水相当の清浄度を有する少量の清浄水を連続して製造し、かつ製造した清浄水を水中軸受の潤滑剤として自動供給できるような低コストで高信頼性の水中軸受の潤滑システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の各実施例について図を用いて説明する。第２実施例以降の実施例においては第１実施例と共通する構成の重複する説明を省略する。なお、各実施例の図における同一符号は同一物又は相当物を示す。
【００２７】
図１は本発明の一実施の形態を示す図である。  
図１において、水車１の主軸２の上部にはカップリング３を介して発電機４が直結されると共に、ケーシング５には水圧鉄管６が接続されている。水圧鉄管６からケーシング５に流入した河川水は主軸２の下端部に固定した羽根車（図示せず）に回転力を与え、その後ドラフトチューブ７から流出する。上記水圧鉄管６にはケーシング５寄りに入口弁８が設置されており、この入口弁８より上流側において水圧鉄管６から給水管９が分岐導出されている。ここでは、給水管９の分岐位置を入口弁の上流側にしているが、入口弁の下流側に設けても同等の効果を奏するので、特に分岐位置を限定するものでは無い。給水管９には開閉弁１０が固定され、開閉弁１０の出口側の給水管９ａには異物分級器１１を装着し、異物分級器１１の内筒出口側１１ａから落下する異物制限水（小径異物のみが含まれる）を貯める選別槽１２を設け、この選別槽１２の出口側からオーバーフローした清浄水を貯める受け皿１３を設け、この受け皿１３に水中軸受と連通する給水管９ｂが接続されている。この選別槽１２には異物分級器１１の内筒出口側１１ａから落下した異物制限水が直接に受け皿１３側に流れていくのを防止するため仕切り板１４を設け、落下した異物制限水を下側に流れ込ませるようにしている。よって、落下した異物制限水は仕切り板
１４の下部を通過した後に、複数枚配置された整流板１５の間を流過し出口１２ａに到達するが、この間で小径異物は沈殿するので異物を全く含まない清浄水へと変化していく。
【００２８】
一方、異物制限水に含まれる小径異物は流過していく過程で沈殿していき、底部１６に堆積するが、この堆積した沈殿物を定期的に選別槽外へ排出するための排除手段１７を設けている。ここでは、排除手段１７は底部の堆積物を攪拌，排出するスクリュー１７ａと、スクリュー１７ａを駆動する電動機１７ｂと、排出口１７ｄと、電磁弁１７ｃとで構成されている。沈殿物の排出は定期的に行われるが、その時の動作を次に示す。
【００２９】
沈殿物が多くなると、電動機１７ｂを動作させ、スクリュー１７ａを回転させる。回転するスクリューにより沈殿物は排出口に送られる。電磁弁１７ｃを開くことにより沈殿物が異物制限水とともに外部に排出される。沈殿物の排除手段として、単に選別槽の底部を傾斜させ、排出する時の異物制限水の流れを利用する方法が考えられたが、選別槽内に固化した沈殿物は排出時の異物制限水の移動流速で、排出口まで移動させることが困難であり、沈殿物を攪拌し移動させる作業が必要であることが分かった。これに対して、本発明のように、沈殿物を攪拌し、排出口まで強制的に移動させる方法が有効であることが実験で確認された。
【００３０】
電磁弁は異物分級器側に設置することが望ましい。異物分級器側が、沈降する異物粒径の大きい側となるので沈殿物を排出口側に容易に移動できるためである。電磁弁１７ｃを開くことにより、選別槽の水位は低下し、受け皿の方に清浄水は行かなくなるが、水中軸受の潤滑水の減量は蒸発分程度なので、問題無く運転が継続できる。選別槽の異物制限水がなくなると、電磁弁１７ｃを閉じて、異物制限水の貯水を開始する。水位は徐々に上昇して来るが、この間異物制限水に含まれる小径異物は沈降していくので、貯水が完了すると選別槽出口１２ａから受け皿に清浄水がオーバーフローしてくる。このように、定期的な選別槽に堆積した沈殿物を排出できるので、選別槽の貯水容量を一定値に維持でき、長期間安定して清浄水を水中軸受に供給できる。
【００３１】
図２は図１に示した選別槽のＡ−Ａ断面図である。  
図２において、整流板１５と上蓋１８との間に複数の連通口１９を形成している。この連通口１９を形成することにより、空気層も受け皿側へ移動させることができるので、貯水量の変化が防止できる。また、選別槽は沈降する異物が底部に集まるように、傾斜部分１９ａを有している。沈降する異物は傾斜部分を滑落して、スクリュー上面に堆積していく。前述のように、沈殿物は排除手段により、定期的に外に排出される。
【００３２】
図３は水中軸受の断面図である。  
図３において、水中軸受３０は主軸２の外周に固定したスリーブ３２とこのスリーブ
３２と摺接する軸受部材３３と潤滑水を貯水する水槽２０とで構成されている。給水管
９ｂはこの水槽２０を貫通し、水槽内部に開口しており、水中軸受に清浄水を供給されるように構成している。余分な清浄水は排水管２１から漏水し、一定の水位に維持されるようになっている。しかして、上記開閉弁１０を開することによって水圧鉄管６内の河川水が異物分級器１１に自動的に吹き込まれ、選別槽を経由して浄化された清浄水が得られる。
【００３３】
図４に示すように、異物分級器１１に吹き込まれた河川水は外筒２２の内周面に沿って旋回流となり、この河川水に含まれる異物には遠心力が働き、大きな異物（粒径：０.２
mm以上）は外周側に移行する。移行した大きな異物は外筒内周面に沿って旋回しながら重力方向に下降していき異物排出口２３から河川水と共に放出していく。このため、異物分級器中心付近は小さな異物（粒径：０.２mm 未満）のみを含んだ異物制限水が存在する。小さな異物のみを含んだ異物制限水は内筒出口１１ａから流出していく。内筒１１ｂは入口部分に小径管１１ｃを配置している。一般的に、内筒１１ｂの外径Ｄｃと外筒２２の内径Ｄｅとの間には適正な範囲があり、以下に示す寸法関係となっている。
【００３４】
Ｄｃ＝（１／４〜１／６）Ｄｅ
例えば、外筒２２の内径Ｄｅを１００mm程度に設計すると、Ｄｃは２０mm程度になる。したがって、小径管が入口部分にない場合は、内筒出口からの吐出流量が必要流量（数リットル／min ）を大幅に超過してしまい、河川水を無駄に捨ててしまうことになり節水型が不可欠である。そこで、適正な寸法関係を維持して、供給する清浄水を節水できるように、内筒入口部分に小径管１１ｃを設置した。小径管１１ｃの大きさを適正なものにすることで、必要流量を確保できる。小径管１１ｃから流入する異物制限水は内筒１１ｂのみの場合よりも、より中心側になるので異物制限水に含まれる異物粒径はさらに小径化が図れ、かつ、異物濃度も減少できるので選別槽の異物排除手段を動作させるインターバルを長くすることが可能となる。その結果、異物排除手段を作動させる費用が節約できる。
【００３５】
また、本発明の異物分級器１１では、異物排出口２３と内筒出口１１ａとを同方向に配置し、異物排出口２３が内筒１１ｂと外筒２２とで囲まれている。
【００３６】
一方、一般に用いられている公知のサイクロン形状を図１０に示すが、異物排出口31ｄと内筒出口３１ｅとは反対方向に構成している。この構成で、吹き込み速度が速くなると旋回流の影響を受けて異物排出口３１ｄ上部の水も旋回し、外気よりも低圧部分が発生する。その結果、低圧部分は気柱を形成し、気中がサイクロン内部に成長して行き、異物排出口３１ｄが気柱で塞がれる状況に進展する。したがって、吹込み速度が速くなると十分な異物排出機能が維持できなくなる。
【００３７】
これに対して、本発明の異物分級器１１では、異物排出口２３が内筒１１ｂと外筒２２とで囲まれているので、気柱の影響を全く受けないので吹き込み速度に無関係に安定した異物排出機能が維持できる。更に、本発明の異物分級器では、異物制限水（小径異物のみが含まれる水）は重力方向に落下していくので、従来例のように上向きにした場合よりもスムーズとなり、一定量の異物制限水が長期間安定して供給できる。異物分級器１１から落下した異物制限水は選別槽１２内に供給される。選別槽１２内の水位は徐々に上昇していき、出口側に設置した受け皿１３にオーバーフローしていく。オーバーフローしていく流量が数リットル／分であれば、選別槽１２内の異物制限水の流速は０.００２ｍ／ｓ 程度である。
【００３８】
図５は選別槽入口から受け皿側に向かって０.００２ｍ／ｓで異物制限水が移動した場合、各異物粒径の沈降距離と進行方向距離との関係を示す図である。  
図５において、実線で示す異物粒径１００μｍの場合、進行方向距離０.０４ｍ で、約６ｍ沈降することになる。一方、二点鎖線で示す異物粒径１μｍの場合、進行方向距離
０.２ｍ で、約０.６ｍ 沈降することになる。この結果から、選別槽の入口から受け皿側までの距離を０.５ｍ 程度確保できれば、受け皿１３には清浄水が供給できる。清浄水は受け皿１３と連結された給水管９ｂにより、水中軸受に供給される。
【００３９】
前述したように、定期的にスクリューを回転させ、電磁弁１７ｃを開することにより、選別槽１２内の底部に堆積している沈殿物を排出できるので、異物制限水から清浄水を製造する機能が長期間維持できる。水中軸受に供給される清浄水は、軸受摺動面を潤滑，冷却するので、安定した軸受性能が得られる。
【００４０】
したがって、水中軸受は長期間に渡って、摩耗損傷が防止でき安定した軸受性能を維持できる。さらに、河川水から清浄水を製造できるので、水道水や井戸水の確保が不要となり、低コストの水中軸受の潤滑システムが提供できる。ここでは、選別槽内に堆積した沈殿物を攪拌，排出する排除手段を構成する要素として、スクリューを使用しているが、回転しながら排出口に沈殿物を輸送できる機能を有する部材であれば特に限定するものでは無い。
【００４１】
異物分級器と選別槽を組合せた水中軸受の潤滑システムでは、異物分級器及び選別槽共に、異物の堆積が確実に防止できる構造となっているため、高い信頼性を有する低コストの潤滑システムが確立できる。
【００４２】
図６は本発明による水中軸受の潤滑システムの第二の実施例を示す図である。  
図６において、この実施例で、第一の実施例と異なるのは選別槽１２に設置している整流板１５を一枚にした点にある。この実施例によれば、基本的には前述した第一の実施例と同様の作用効果を得ることができる他、整流板の枚数が減らせるので、材料費，製作費が節約でき潤滑システムの低コスト化が図れる。さらに、整流板が減ったことにより、異物制限水の貯水容量が多くなるので貯水容量一定の観点から、選別槽の小型化に繋がり、低コスト化と設置面積の縮小とが達成できる。
【００４３】
図７は本発明による水中軸受の潤滑システムの第三の実施例を示す図である。  
図７において、この実施例で第一の実施例と異なるのは水圧鉄管６と開閉弁１０との間に主給水ストレーナ４０を装着した点にある。この実施例によれば、基本的には前述した第一の実施例と同様の作用効果を得ることができる他、主給水ストレーナ４０は直径３mm程度の穴を多数穿孔した鋼板を円筒状に丸めて、円筒の内側に河川水を入れ、濾過した河川水が外側に流出するように構成されている。したがって、異物分級器に流入してくる異物粒径を３mm以下に押えることができるので、異物分級器での異物排除機能が向上し、選別槽へ落下する異物制限水の異物混入濃度も低下でき、選別槽に設けた異物排除手段の動作回数を減らすことができる。この結果、潤滑システムとして更に信頼性が向上する。
【００４４】
図８に本発明による水中軸受の潤滑システムの第四の実施例を示す図である。  
図８において、この実施例で、第一の実施例と異なるのは水圧鉄管６と開閉弁１０との間に主給水ストレーナ４０を設置し、さらに開閉弁１０の突出側に減圧装置５０を設けた点にある。この実施例によれば、基本的には前述した第一の実施例と同様の作用効果を得ることができる他、主給水ストレーナ４０と減圧装置５０を付加しているので、異物分級器への吹き込み水質，速度を同時に調整することができ、水中軸受に供給される河川水の量を適正化できる。このため、水圧鉄管からの取水量が適正な量に制御できる水中軸受の潤滑システムが構築できる。
【００４５】
図９に本発明による水中軸受の潤滑システムの第五の実施例を示す図である。  
図９において、この実施例で第一の実施例と異なるのは選別槽の底部を傾斜面１９ｂとした点にある。この実施例によれば、基本的には前述した第一の実施例と同様の作用効果を得ることができる他、底部を傾斜させているので、沈殿物の排除手段が動作すると沈殿物は排出口側に移動し易くなり、動作時間を短縮することが可能となる。この結果、スクリューの長寿命化が図れ、潤滑システムの長期信頼性が維持できる。
【００４６】
以上のごとく、本発明によれば、水車やポンプ水車等の水力機械における、水を潤滑剤として使用する水中軸受の潤滑システムにおいて、上記水力機械のランナ室に河川水を供給する水圧鉄管から開閉弁を有する給水管を分岐導出し、給水管の出口側に異物分級器を装着し、異物分級器の内筒出口から流出した異物制限水を貯める選別槽を設け、選別槽の出口側からオーバーフローした清浄水を潤滑剤として、水中軸受に供給するように構成しているので、水中軸受には河川水より浄化した水道水や井戸水相当の清浄度を有する清浄水が供給され、長期間にわたって安定した軸受性能が得られる水中軸受を提供できる。
【００４７】
すなわち、水圧鉄管から導出した河川水は異物分級器に吹き込まれる。異物分級器に吹き込まれた河川水には旋回流が与えられ、大きな異物（粒径：０.２mm 以上）は遠心力により最外周を旋回しながら重力方向に移動し、異物排出口より外部に放出される。異物分級器の中央部に設けられた内筒出口から、異物制限水（大きな異物を取り除いた後の河川水）が選別槽内に落下していく。選別槽内に落下した異物制限水に含有する異物（粒径：０.２mm 未満）は底の方へ浸入し流れとともに底の方へ沈降していき、選別槽の出口側からは水道水や井戸水相当の清浄度を有する清浄水が流出する。この清浄水を水中軸受に供給するので、安定した軸受性能が得られる。また、長期間の使用に対しても一定量の清浄水が常に供給されるので、潤滑剤の減少に伴う潤滑不良が防止でき安定した軸受性能を得ることができる。
【００４８】
前述した本発明の好ましい構成によれば、前記異物分級器は異物排出口と異物制限水の出口側である内筒出口を同方向に構成し、かつ内筒入口部分に小径管が付いているので、異物分級器の吹き込み速度に関係なく異物排出口からの排砂機能が維持できると共に、少量の異物制限水を選別槽に供給できる。したがって、この異物分級器であると、長期間に渡り安定して、少量の異物制限水を選別槽に供給できる。この結果、高信頼性の潤滑システムが提供できる。
【００４９】
また、前述した本発明の好ましい構成によれが、前記選別槽は選別槽下部に堆積した沈殿物を攪拌，排出するための排除手段を設けているので、選別槽の下部に沈殿物が堆積するのが防止でき、長期間の使用に対しても無保守で使用できる。
【００５０】
本発明の水中軸受の潤滑システムであると、水圧鉄管から導出した河川水は異物分級器に流入する。異物分級器に流入した河川水には旋回流が与えられ、異物は遠心力により最外周を旋回しながら重力方向に移動し、排砂口より外部に放出される。異物分級器の中央部に設けられた小径管の内側から、大きな異物排除後の異物減少水が選別槽内に落下していく。選別槽内の異物減少水に含有する異物（粒径：０.２mm 未満）は流れと共に底の方へ沈降していき、異物を全く含まない清浄水へと変化していく。この清浄水をオーバーフローさせて、水中軸受に供給されるので、安定した軸受性能が得られる。また、選別槽には沈殿物排除手段が設置されているので、定期的に動作させることにより貯水量を一定に保持できるので、安定して清浄水が供給できる。その結果、潤滑剤の減少が防止でき安定した軸受性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の水中軸受の潤滑システムの第１の実施例を示す構成図である。
【図２】図１の潤滑システムを構成する選別槽の断面図である。
【図３】図１の潤滑システムを構成する水中軸受の断面図である。
【図４】図１の潤滑システムを構成する異物分級器の断面図である。
【図５】選別槽における異物沈降距離と進行方向距離との関係を説明した図である。
【図６】本発明の水中軸受の潤滑システムの第２の実施例を示す構成図である。
【図７】本発明の水中軸受の潤滑システムの第３の実施例を示す構成図である。
【図８】本発明の水中軸受の潤滑システムの第４の実施例を示す構成図である。
【図９】本発明の水中軸受の潤滑システムの第５の実施例を示す構成図である。
【図１０】公知のサイクロンを示す断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  水車
２  主軸
３  カップリング
４  発電機
５  ケーシング
６  水圧鉄管
７  ドラフトチューブ
８  入口弁
９，９ａ，９ｂ  給水管
１０  開閉弁
１１  異物分級器
１１ｂ  内筒
１１ｃ  小径管
１２  選別槽
１２ａ  選別槽出口
１３  受け皿
１４  仕切り板
１５  整流板
１６  底部
１７  排除手段
１７ａ  スクリュー
１７ｂ  電動機
１７ｃ  電磁弁
１７ｄ  排出口
１８  上蓋
１９  連通口
１９ａ  傾斜部分
２０  水槽
２１  排水管
２２  外筒
２３  異物排出口
３０  水中軸受
４０  主給水ストレーナ
５０  減圧装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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