(57)【要約】【課題】製造コストを低減することができるクロスフロー水車用ランナおよびその製造方法の提供。【解決手段】板材から板金形成される一対のサイドプレート３１と、板材から板金形成されるとともに一対のサイドプレート３１に支持される複数のブレード３２とを有する。例えば、一対のサイドプレート３１には、仮想円上に等ピッチで配置される複数の内側取付穴３６と、この仮想円に対し同心且つ大径の仮想円上に等ピッチで配置される複数の外側取付穴３７とが形成され、ブレード３２には、一対のサイドプレート３１の内側取付穴３６および外側取付穴３７に挿入される内側挿入部４２および外側挿入部４３が形成されている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板材から板金形成される一対のサイドプレートと、
板材から板金形成されるとともに前記一対のサイドプレートに支持される複数のブレードとを有することを特徴とするクロスフロー水車用ランナ。
【請求項２】
前記一対のサイドプレートには、仮想円上に等ピッチで配置される複数の内側取付穴と、前記仮想円に対し同心且つ大径の仮想円上に等ピッチで配置される複数の外側取付穴とが形成されており、
前記ブレードには、前記一対のサイドプレートそれぞれの内側取付穴および外側取付穴に挿入される内側挿入部および外側挿入部が両側に形成されていることを特徴とする請求項１記載のクロスフロー水車用ランナ。
【請求項３】
板材から板金形成されるとともに、仮想円上に等ピッチで配置される複数の内側取付穴と前記仮想円に対し同心且つ大径の仮想円上に等ピッチで配置される複数の外側取付穴とが形成された一対のサイドプレートと、
板材から板金形成されるとともに、前記一対のサイドプレートそれぞれの内側取付穴および外側取付穴に挿入される内側挿入部および外側挿入部が両側に形成された複数のブレードとを有するクロスフロー水車用ランナの製造方法であって、
前記一対のサイドプレートを共通で用いる一方、内側挿入部および外側挿入部の間隔の異なるブレードを取り付けることで、前記ブレードの角度の異なる複数種類のランナを製造可能とすることを特徴とするクロスフロー水車用ランナの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水力を利用して発電を行う水力発電装置に用いられるクロスフロー水車用ランナおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水力発電装置として、水力でクロスフロー水車を回転させて発電を行うものがある。このようなクロスフロー水車の回転体であるランナの耐摩耗性を向上させるために、耐摩耗性金属を溶射する技術がある（例えば特許文献１参照）。ところで、クロスフロー水車のランナは、鋳物からなる一対のサイドプレートに取付溝を当ピッチで形成し、これらサイドプレートの取付溝にブレードを取り付けることで形成されている。
【特許文献１】特開平５−２６３７４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のように、鋳物からなる一対のサイドプレートに取付溝を当ピッチで形成し、これらサイドプレートの取付溝にブレードを取り付ける構造であると、製造コストが増大してしまうという問題があった。
【０００４】
したがって、本発明は、製造コストを低減することができるクロスフロー水車用ランナおよびその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、板材から板金形成される一対のサイドプレートと、板材から板金形成されるとともに前記一対のサイドプレートに支持される複数のブレードとを有することを特徴とする。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記一対のサイドプレートには、仮想円上に等ピッチで配置される複数の内側取付穴と、前記仮想円に対し同心且つ大径の仮想円上に等ピッチで配置される複数の外側取付穴とが形成されており、前記ブレードには、前記一対のサイドプレートそれぞれの内側取付穴および外側取付穴に挿入される内側挿入部および外側挿入部が両側に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に係る発明は、板材から板金形成されるとともに、仮想円上に等ピッチで配置される複数の内側取付穴と前記仮想円に対し同心且つ大径の仮想円上に等ピッチで配置される複数の外側取付穴とが形成された一対のサイドプレートと、板材から板金形成されるとともに、前記一対のサイドプレートそれぞれの内側取付穴および外側取付穴に挿入される内側挿入部および外側挿入部が両側に形成された複数のブレードとを有するクロスフロー水車用ランナの製造方法であって、前記一対のサイドプレートを共通で用いる一方、内側挿入部および外側挿入部の間隔の異なるブレードを取り付けることで、前記ブレードの角度の異なる複数種類のランナを製造可能とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係る発明によれば、一対のサイドプレートに複数のブレードを支持させることで形成されることになるが、これら一対のサイドプレートおよび複数のブレードが板金形成されるため、鋳物に加工を施す場合に比して製造コストを低減することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明によれば、一対のサイドプレートの内側取付穴に内側挿入部を挿入し、一対のサイドプレートの外側取付穴に外側挿入部を挿入することでブレードが一対のサイドプレートに支持されるため、組み付けも容易であり、この点でさらに製造コストを低減することができる。また、同じ一対のサイドプレートに対しブレードの挿入枚数を異ならせれば、ブレードの数の異なる複数種類のものを容易に製造できる。さらに、一の内側取付穴に対し近い外側取付穴と遠い外側取付穴とにそれぞれ取付可能な内側挿入部と外側挿入部との間隔が異なる複数種類のブレードを用意すれば、ブレードの角度の異なる複数種類のものを容易に製造できる。
【００１０】
請求項３に係る発明によれば、一対のサイドプレートの内側取付穴に内側挿入部を挿入し、一対のサイドプレートの外側取付穴に外側挿入部を挿入することでブレードが一対のサイドプレートに支持されることになるが、一対のサイドプレートを共通で用いる一方、内側挿入部および外側挿入部の間隔の異なるブレードを取り付けることで、ブレードの角度の異なる複数種類のランナを製造可能となるため、ブレードの角度の異なる複数種類のランナを容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の一実施形態を図面を参照して以下に説明する。
【００１２】
図１は小規模水力発電装置１１を示す全体構成図であり、この小規模水力発電装置１１は、小川等の高低差を有する水路１２に設置される。小規模水力発電装置１１は、水路１２中に設置される取水口１３と、取水口１３に一端側が接続された取水口導水管１４と、この取水口導水管１４の他端側に接続されて取水口１３で取水した水から主として土砂を沈降させて除去する沈砂タンク１５と、沈砂タンク１５に一端側が接続された発電装置導水管１６と、この発電装置導水管１６の他端側に接続されこの発電装置導水管１６を介して導入された水の水力で発電する発電装置１７と、発電装置１７を通過後の水を水路１２に戻す排水管１８とを備えている。取水口１３よりも沈砂タンク１５が低位に設置され、沈砂タンク１５よりも発電装置１７が低位に設置されている。
【００１３】
発電装置１７は、図２に示すように、上記発電装置導水管１６につなげられるケース２１と、発電装置導水管１６を介してケース２１内に導入された水の水力で回転する本実施形態のランナ（クロスフロー水車用ランナ）２２とを有するクロスフロー水車２３およびランナ２２の回転軸２４の回転で駆動される発電機２５を有する水力発電装置ユニット２６と、発電機２５で発電した電力を蓄えるバッテリ２７およびインバータを含むコントローラ２８を有するコントロールユニット２９とを備えている。
【００１４】
この小規模水力発電装置１１は、最大出力が１ｋｗ以下の小規模のものであり、商用電源のない場所での常用電源として用いることができるもので、例えば、農場用の電源、山小屋および周辺設備の照明および浄化槽用電源、無線中継基地用電源、工事現場用移動電源、獣害防止柵用電源として用いられるものである。
【００１５】
そして、図３に示す本実施形態のランナ２２は、一対の図４に示す円板状のサイドプレート３１と、これらサイドプレート３１の間に配置されてこれらサイドプレート３１に支持される複数（具体的には３０枚）の図５に示すブレード３２とを有している。
【００１６】
一対のサイドプレート３１は、同一のもので、図４に示すように、中心位置に回転軸２４を挿通させるための軸挿通穴３４が貫通形成されており、この中心位置を中心とした仮想円上に等ピッチで複数具体的には４つの図３に示す取付穴３５が貫通形成されている。また、一対のサイドプレート３１には、それぞれの中心を中心とした仮想円上に等ピッチで複数具体的には３０カ所の内側取付穴３６が形成されており、この仮想円に対し同心且つ大径の仮想円上に等ピッチで複数具体的には３０カ所の外側取付穴３７が形成されている。
【００１７】
一対のサイドプレート３１は、いずれも、上記形状に金属製の板材から板金形成されることになるが、少なくとも外径および軸挿通穴３４がプレスの打ち抜きで形成されることになり、取付穴３５、内側取付穴３６および外側取付穴３７はプレスの打ち抜き、あるいは穴あけ加工で形成される。各取付穴３５には、同軸をなして図４に示すウェルドナット３９が溶接されている。なお、一対のサイドプレート３１のそれぞれのウェルドナット３９には、発電機２５と共通の図２に示す回転軸２４に固定された図示略のフランジ部がボルト止めで固定される。
【００１８】
複数のブレード３２は、すべて同じ形状をなしている。各ブレード３２は、図５に示すように、長方形状の主板部４１と、主板部４１の幅方向両側の長さ方向の両端側からそれぞれ幅方向に沿って外方に突出する突起部（内側挿入部）４２および突起部（外側挿入部）４３とを有する形状に金属製の板材からプレスの打ち抜きで形成され、その後、主板部４１が長さ方向の複数カ所の位置で幅方向に沿って折り目がつくようにプレスで屈曲形成されることで、全体として弧状をなす。突起部４２および突起部４３の間隔は、サイドプレート３１の所定距離離間した内側取付穴３６と外側取付穴３７との間隔に等しくされている。
【００１９】
一対のサイドプレート３１および複数のブレード３２は、例えば、以下のようにして組み立てられてランナ２２となる。
【００２０】
まず、一方のサイドプレート３１をウェルドナット３９を上側にして置き、このサイドプレート３１に対して、ブレード３２を、図６に示すように、その幅方向一側の突起部４２を内側取付穴３６に挿入しこの内側取付穴３６と所定距離離間する外側取付穴３７に幅方向同側の突起部４３を挿入する。このようにして、すべてのブレード３２をサイドプレート３１に載せると、サイドプレート３１のすべての内側取付穴３６および外側取付穴３７がブレード３２で埋められた状態となる。このとき、勿論、すべてのブレード３２の湾曲方向がサイドプレート３１の円周方向において同じ側に向くようにする。そして、他方のサイドプレート３１をウェルドナット３９を下側にして、一方のサイドプレート３１に対し互いの取付穴３５の位相を合わせた状態で、各内側取付穴３６および各外側取付穴３７にブレード３２の幅方向逆側の突起部４２，４３をすべて挿入するようにして、複数のブレード３２の上に載せる。この状態で、すべてのブレード３２の上側の突起部４２，４３を加締めまたは溶接で上側のサイドプレート３１に固定する。その後、下側のサイドプレート３１がブレード３２から外れることがないように保持しつつ下側のサイドプレート３１が上側になるように上下反転し、すべてのブレード３２の上側となった突起部４２，４３を溶接または加締めで上側となったサイドプレート３１に固定する。
【００２１】
このようにして、一つのサイドプレート３１に形成された内側取付穴３６の数つまり外側取付穴３７の数と同枚数（具体的には３０枚）のブレード３２が一対のサイドプレート３１で支持されたランナ２２が形成される。
【００２２】
本実施形態によれば、一対のサイドプレート３１に複数のブレード３２を支持させることで形成されることになるが、これら一対のサイドプレート３１および複数のブレード３２が板材から板金形成されるため、鋳物に加工を施す場合に比して製造コストを低減することができる。
【００２３】
また、一対のサイドプレート３１の内側取付穴３６に突起部４２を挿入し、一対のサイドプレート３１の外側取付穴３７に突起部４３を挿入することでブレード３２が一対のサイドプレート３１に支持されるため、組み付けも容易であり、この点でさらに製造コストを低減することができる。
【００２４】
ここで、図７に示すように、上記と同じ一対のサイドプレート３１を用いる一方、内側取付穴３６の一つ置きおよび外側取付穴３７の一つ置きに上記と同じブレード３２を取り付けることで、内側取付穴３６の数つまり外側取付穴３７の数の半分（具体的には１５枚）のブレード３２が一対のサイドプレート３１で支持された、上記とは異なる種類のランナ４５を形成することも可能である。さらに、図示は略すが、内側取付穴３６の二つ置きおよび外側取付穴３７の二つ置きに上記と同じブレード３２を取り付けることで、内側取付穴３６の数つまり外側取付穴３７の数の１／３（具体的には１０枚）のブレード３２が一対のサイドプレート３１で支持されたランナを形成することも可能である。つまり、内側取付穴３６の数および外側取付穴３７の数をそれぞれ等分する位置にブレード３２を設けることでブレード３２を間引いた異なる種類のランナ４５等が製造可能となる。
【００２５】
このように、同じ一対のサイドプレート３１に対しブレード３２の挿入枚数を異ならせれば、ブレード３２の数の異なる複数種類のものを容易に製造できる。
【００２６】
また、上記した一対のサイドプレート３１を共通で用いる一方、突起部４２および突起部４３の間隔の上記とは異なるブレード４８を取り付けることで、角度の異なるブレード４８を有するランナ４９も製造可能である。
【００２７】
つまり、上記したブレード３２の突起部４２と突起部４３との間隔に対し、突起部４２と突起部４３との間隔が異なるブレード、例えば、図８に示すように、サイドプレート３１の上記より長い距離離間した内側取付穴３６と外側取付穴３７との間隔に等しいブレード４８を上記と同様に板金形成し、このようなブレード４８を複数（具体的には３０枚）一対のサイドプレート３１に取り付けることで、上記とは角度の異なるブレード４８を有するランナ４９を製造できるのである。さらには、図示は略すが、サイドプレート３１のさらに距離の長い内側取付穴３６と外側取付穴３７との間隔に等しいブレードを上記と同様に板金形成し、このようなブレードを複数（具体的には３０枚）、一対のサイドプレート３１に取り付けることで、上記とは角度の異なるブレードを有するランナを製造できる。
【００２８】
このように、一の内側取付穴３６に対し近い外側取付穴３７と遠い外側取付穴３７とにそれぞれ取付可能な突起部４２と突起部４３との間隔が異なる複数種類のブレード３２，４８を用意すれば、角度の異なるブレード３２，４８を有するランナ２２，４９を容易に製造できる。
【００２９】
なお、このように角度を異ならせる場合も、内側取付穴３６の数および外側取付穴３７の数をそれぞれ等分する位置にブレード４８を設けてブレード４８を間引くことが可能である。さらには、ブレードのさらに詳細な角度変更を可能とするために、内側取付穴３６の数および外側取付穴３７の数をさらに増やすことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態のランナが適用された小規模水力発電装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態のランナが適用された発電装置を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態のランナを示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態のランナのサイドプレートを示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態のランナのブレードを示す斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態のランナを示す部分側面図である。
【図７】本発明の一実施形態のランナの変更例を示す部分側面図である。
【図８】本発明の一実施形態のランナの別の変更例を示す部分側面図である。
【符号の説明】
【００３１】
２２，４５，４６，４９  ランナ（クロスフロー水車用ランナ）
３１  サイドプレート
３２，４８  ブレード
３６  内側取付穴
３７  外側取付穴
４２  突起部（内側挿入部）
４３  突起部（外側挿入部）
【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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