(57)【要約】【課題】構造が簡単で、かつ安価な構成からなる流量制御が可能な横軸ペルトン水車の構造を提供する。 【解決手段】３個のノズルを有する横軸ペルトン水車において、各ノズルにはニードル装置を設けず、１個のノズル４ａを除き他のノズル４ｂ及び４ｃが設けられている分岐管3には開閉弁12、13を設け、入口弁2を徐々に開いて水車を起動させ、起動後は入口弁2を全開して開閉弁12、13の開閉により流量を制御する。これにより、入口弁2が全開した起動後の流量の制御は、全流量に対して開閉弁12、13を設けたノズル分の流量の制御ができ、構造が簡素化された横軸ペルトン水車を得ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口弁を備えた水圧管に分岐管を介して複数のノズルを接続して構成された横軸ペルトン水車において、前記各ノズルにはニードル装置を設けず、１個のノズルを除き他のノズルの入口にそれぞれ開閉弁を設け、前記入口弁を徐々に開いて水車を起動させ、起動後は前記入口弁を全開して前記開閉弁の開閉により流量を制御することを特徴とする横軸ペルトン水車。
【請求項２】
入口弁を備えた水圧管に分岐管を介して複数のノズルを接続して構成された横軸ペルトン水車において、前記各ノズルにはニードル装置を設けず、前記分岐管と併設されるように前記水圧管の入口弁に連結され、放水路に放流を行うバイパス管と、このバイパス管の途中に連結された開閉弁とを設け、前記入口弁を徐々に開いて水車を起動させ、起動後は前記入口弁を全開して前記バイパス管の開閉弁の開閉により流量を制御することを特徴とする横軸ペルトン水車。
【請求項３】
入口弁を備えた水圧管に分岐管を介して複数のノズルを接続して構成された横軸ペルトン水車において、前記各ノズルにはニードル装置を設けず、前記水圧管に連結されて水車停止時に放水路へ放流を行う放流管と、この放流管の途中に連結された開閉制御弁とを設け、前記入口弁を徐々に開いて水車を起動させ、起動後は前記入口弁を全開して前記放流管の開閉制御弁の開度を調節することによって流量を制御することを特徴とする横軸ペルトン水車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、横軸ペルトン水車の流量制御を簡素化した構成で行える横軸ペルトン水車の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、従来の横軸ペルトン水車の縦断面図である。ペルトン水車は高落差の地点に適した衝撃水車であり、流量が大きく変化しても落差変動が小さい場合には効率の低下も比較的小さく運転性能も良いという特徴を有している。そして、このペルトン水車は水車及び発電機の据付状態により横軸形と縦軸形に分けられる。
図４に示すように、横軸ペルトン水車は、水圧管１に連結されているちょう形弁，バイプレーン弁又はロータリ弁等の開閉弁からなる入口弁２を全開して、この入口弁２に連結されている分岐管３により導入された圧力水を、ノズル４により加速し高速のジエット水流としてハウジング５内に設置され水車軸６に支持されたランナ７の外周に取り付けられたバケット８に当てて水動力を伝えた後、放水路９に排出する構造となっている。前記したノズル４にはニードル装置１０が取り付けられており、このニードル装置１０の操作によるニードル１１の出し入れにより水車の起動停止制御、水車調速制御及び起動後の流量制御が行われる。
【０００３】
図４に示すように、横軸ペルトン水車においてノズル４を２つ以上備える場合には、水圧管１の端に分岐管３を連結し、入口曲管を経て各ノズル４を設けるようにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、立軸ペルトン水車においては構造上ノズル数が４個ないし６個の構造の例があるが、横軸ペルトン水車の場合には、前記ノズルに設けられているニードル装置がノズルの端部の配管外部に取り付けられており、ノズルを２個以上設ける構成とすることは、分岐管の設置の困難さや建設コストが増加することから採用はされておらず、そのため横軸ペルトン水車の流量適用範囲も制限されていた。また、ニードル装置及び前記した制御装置は精密な機器であることから故障の発生率が高いという問題もあった。
【０００５】
この発明の課題は、構造が簡単で、かつ安価な構成からなる流量制御が可能な横軸ペルトン水車の構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するために、この発明は、入口弁を備えた水圧管に分岐管を介して複数のノズルを接続して構成された横軸ペルトン水車において、各ノズルにはニードル装置を設けず、１個のノズルを除き他のノズルの入口にそれぞれ開閉弁を設け、入口弁を徐々に開いて水車を起動させ、起動後は入口弁を全開して開閉弁の開閉により流量を制御する。
【０００７】
これにより、入口弁が全開した起動後の流量の制御は、全流量に対して開閉弁を設けたノズル分の流量の制御ができ、開閉弁の開閉により流量を制御することが可能な構造が簡素化された横軸ペルトン水車を得ることができる。
更に、複数のノズルに何れもニードル装置を設けないで、分岐管と併設されるように水圧管の入口弁に連結され、放水路に放流を行うバイパス管と、このバイパス管の途中に連結された開閉弁とを設け、入口弁を徐々に開いて水車を起動させ、起動後は入口弁を全開してバイパス管の開閉弁の開閉により流量を制御する。
【０００８】
これにより、入口弁を全開して水車を起動した後の流量調節時には、バイパス管の開閉弁の開閉により増減した流量分を放流することにより流量制御できる。
また、複数のノズルに何れもニードル装置を設けないで、水圧管に連結されて水車停止時に放水路へ放流を行う放流管と、この放流管の途中に連結された開閉制御弁とを設け、入口弁を徐々に開いて水車を起動させ、起動後は入口弁を全開して放流管の開閉制御弁の開度を調節する。
【０００９】
これにより、入口弁を全開して水車を起動した後は、放流管の開閉弁を開閉して増減した流量分を放水管に放流することによって流量を制御することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
ニードル装置を設けないで、一個のノズルを除き他のノズルの入口に開閉弁を設ける構成とすることにより、全流量に対して開閉弁を設けたノズル分の流量制御ができる構造が簡単な２射以上の横軸ペルトン水車を得ることができる。 
また、複数のノズルに何れもニードル装置を設けないで、分岐管と併設されるように水圧管の入口弁に連結されて放水路に放流を行うバイパス管に開閉弁を備えた構成、又は水圧管に連結されて水車停止時に放水路へ放流を行う放流管に開度調整可能な開閉制御弁を設けた構成としても、バイパス管の開閉弁の開閉、又は放流管の開閉制御弁の開閉を制御して増減した流量分を放水管に放流することにより簡素な構造で流量制御の可能な横軸ペルトン水車を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１は、第１の実施の形態からなる横軸ペルトン水車の部分縦断面図である。なお、後記する実施の形態をも含め図４と同じ部位には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。図１には、後記する実施の形態を説明する図をも含めて、ノズルの部分の整流装置の記載を省略してある。この実施の形態は、1個のノズルを除き、他の各ノズルに開閉弁を設けることにより流量調節を行う構成からなるものである。
【００１２】
図１に示す３個のノズルからなる３射式の場合には、２個のノズル４ａ，４ｂのみに開閉弁１２，１３をそれぞれ設置する構成とする。この実施の形態の横軸ペルトン水車においては、水車の起動には、入口弁２を徐々に開いて、開閉弁１２，１３を備えていないノズル４ｃからの圧力水によりランナ７を回転開始させて行う。起動後は入口弁２の開動作をそのまま継続して全開して規定回転速度に至った時点で併設されている発電機を並入するようにして、その後は流量に応じて各ノズル４ａ，４ｂに設けた開閉弁１２，１３の開閉により流量制御を行う。
【００１３】
前記した３ノズルの構成の場合には、全流量の１／３までは、開閉弁１２，１３を全閉して１射運転とする。流量が全流量の１／３以上で２／３までになったときは、開閉弁１２を全開して２射運転とする。また、全流量となった場合には、更に開閉弁１３を全開することにより３射運転とすることにより、全流量の１／３毎の流量調節が可能となる。 
（実施の形態２）
図２は、第２の実施の形態からなる横軸ペルトン水車の部分縦断面図である。この実施の形態は、分岐管３，３にて分割して設けられた各ノズル４ａ，４ｂ，４ｃともニードル装置を設けない構造として、水圧管１に並列に放水路８に流水を放流するバイパス管１４を設けて、このバイパス管１４の途中に開閉弁１５を連結する構成としたものである。なお、前記した開閉弁１５は、第１の実施の形態の開閉弁１２又は１３と同様の構造のものを用いることができる。
【００１４】
水車の起動時は、前記した第１の実施の形態の場合と同様に、図２に示す３射式の横軸ペルトン水車において、入口弁２を徐々に開いて各ノズル４ａ，４ｂ及び４ｃからの圧力水によりランナ７を回転開始させて行う。そして、起動後は前記した入口弁２の開動作をそのまま継続して規定回転速度に至った時点で併設されている発電機を並入するようにする。
【００１５】
その後は水車の運転時の流量が増減した時にバイパス管１４に設けた開閉弁１５を全閉・全開することにより増流分を放水路８に放流するようにする。前記した開閉弁１５を設けたバイパス管１４は、水圧管１の周囲に複数本設置することにより、各開閉弁１５の開閉を制御することにより、放水路８に放水する流量の制御をすることが可能となる。
この実施の形態は、一定の維持流量を放流しなければならない横軸ペルトン水車発電設備に適した構成である。即ち、通常は水車は最高有効落差時に定流量を流すことが可能な仕様としている。したがって、有効落差が低くなるにしたがって流量が減少してくるために所定の維持流量を放流できなくなる場合に、前記したバイパス管１４の開閉弁１５の開閉制御により不足流量分を補充できるので維持放流量を確保することが可能となる。
（実施の形態３）
図３は、第３の実施の形態からなる横軸ペルトン水車の部分縦断面図である。この実施の形態と、第２の実施の形態との違いは、バイパス管１４を設ける代わりに、水車停止時に放水路８に水圧管１からの流水を放水路９に放流する放流管１６を用いて、この放流管１６に連結されている開閉弁を開度調整可能な開閉制御弁１７として、この開閉制御弁１７の開度制御により放流する流量を制御する構成としたことにある。この実施の形態からなる横軸ペルトン水車においても、入口弁２を開いて水車を起動した後は、前記した入口弁２を全開して運転をして、流量が増減した時に前記した放流管１６に設けた開閉制御弁１７の開度の調整して増流分を放水路９に放流するようにする。
【００１６】
なお、前記の開閉制御弁１７は前記した開閉弁、または流れ止め弁、ニードル弁及び調節弁等の開度調整制御が付加された流量制御弁を用いる。この実施の形態からなる横軸ペルトン水車は、実施の形態２と同様に一定の維持放流量を確保しなければならない発電設備に有効である。 
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の第１の実施の形態からなる横軸ペルトン水車の縦断面図である。
【図２】この発明の第２の実施の形態からなる横軸ペルトン水車の縦断面図である。
【図３】この発明の第２の実施の形態からなる横軸ペルトン水車の縦断面図である。
【図４】従来の横軸ペルトン水車の縦断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  水圧管
２  入口弁
３  分岐管
４ａ  ノズル
４ｂ  ノズル
４ｃ  ノズル
９  放水路
１２  開閉弁
１３  開閉弁
１４  バイパス管
１５  開閉弁
１６  放流管
１７  開閉制御弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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