(57)【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、前記複数のノズルの１個のみにニードル装置を設けて横軸ペルトン水車を構成して、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ニードル装置の操作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、前記複数のノズルのうちの１個のノズルにニードル装置を設け、ニードル装置の設けられていない他のノズルの入口にそれぞれ開閉弁を設けて横軸ペルトン水車を構成して、前記入口弁を全開した後に前記ニードル装置の操作により水車の起動を行い、起動後は前記開閉弁の開閉及び前記ニードル装置の操作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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
図３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３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。
図３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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
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、前記複数のノズルの１個のみにニードル装置を設けて横軸ペルトン水車を構成して、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ニードル装置の操作により流量を制御するようにする。
これにより、前記した入口弁が全開した起動後の流量の制御は、全流量に対して前記したニードル装置を設けてあるノズル１個分の流量を制御することが可能となり、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。
【０００６】
また、上記の構成において、前記複数のノズルのうちの１個のノズルにニードル装置を設け、ニードル装置の設けられていない他のノズルの入口にそれぞれ開閉弁を設けて横軸ペルトン水車を構成して、前記入口弁を全開した後に前記ニードル装置の操作により水車の起動を行い、起動後は前記開閉弁の開閉及び前記ニードル装置の操作により流量を制御することにより、ニードル装置を設けてあるノズルと前記開閉弁を設けてあるノズルとにより流量の制御ができるので、全流量の制御が可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
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、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６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は、ノズルを３個設けた３射式の横軸ペルトン水車であり、水圧管１の入口弁２に連結さている分岐管３を２個用いて、ノズル４を３個（４ａ，４ｂ，４ｃ）として１個のノズル４ａのみにニードル装置１０を設けた構成としている。水車の起動時には、前記入口弁２を徐々に開いてニードル装置１０を備えていないノズル４ｂ，４ｃの整流装置１１ａ，１１ｂからジエット噴射する圧力水によりランナ７を回転開始させる。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全開し、規定回転速度に至った時点で併設されている図示しない発電機を並入するようにする。
【０００８】
水車の運転時に流量の制御をする場合には、ニードル装置１０の操作によりノズル４ａに設置したニードル１１の開度を変えて行う。この構成では、全流量の１／３の流量の制御を行うことができる。即ち、複数個のノズルのうちの１個のノズル４ａのみにニードル装置１０を設けたこの実施の形態の横軸ペルトン水車においては、１／（全ノズル数）の流量制御が可能となる。
したがって、この実施の形態の横軸ペルトン水車は、流量変化の少ない２個以上のノズルを有する横軸ペルトン水車に適している。
【０００９】
実施の形態２
図２は、この発明の第２の実施の形態の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、１個のノズル４ｃのみにニードル装置１０を設けて、他の２個のノズル４ａ，４ｂの入口の何れにも開閉弁１２，１３を連結した３射式の横軸ペルトン水車の構成の場合を示している。
この実施の形態において、水車の起動時には、まずニードル装置１０のニードル１１、及び他のノズル４ａ，４ｂの開閉弁１２，１３を何れも全閉にした状態にしておいて水圧管１に連結されている入口弁２を全開させる。そして、ノズル４ｃを有する分岐管３が満水となった後に、ニードル装置１０の操作によりニードル１１の開度を可変して、水車の起動と発電機の並入までの流量の制御を行う。
なお、前記した開閉弁１２，１３には、入口弁２と同様な開閉弁、または仕切弁等の通常用いられている流れ止め弁を用いることができる。
【００１０】
この第２の実施の形態による３射式の横軸ペルトン水車の場合には、全流量の１／３までの流量調整は前記した開閉弁１２，１３を全閉にした状態で、ニードル装置１０によるニードル１１の開度調整により行う１射運転とする。
そして、全流量の１／３以上の流量では、ノズル４ｂの開閉弁１２を全開して前記したニードル装置１０のニードル１１の開度変化により全流量の１／３〜２／３の流量調整をする。全流量の２／３以上の場合には、更にノズル４ａの開閉弁１３を全開することにより全流量から全流量の２／３までの流量調整を前記したニードル装置１０によるニードル１１の操作により行うことができる。
したがって、この実施の形態では全流量分の流量制御を行うことが可能となり、開閉弁を有したノズル数を多く設けた横軸ペルトン水車でも対応することができる。
【００１１】
【発明の効果】
以上のように、この発明は、複数のノズルを有する横軸ペルトン水車において、一個のノズルのみにニードル装置を設けて、他のノズルにはニードル装置を省略するか、又はバタフライ弁を設ける構成とすることにより、入口弁が全開した起動後の水車のランナへの流量制御は、前記したニードル装置を設けてある１個分のノズルの流量か、又はノズルの入口に開閉弁を設けた場合には、この開閉弁を設けてあるノズル分の流量をそれぞれ制御することが可能となる。
これにより、設置が困難なニードル装置を少なくした２個以上のノズル数を有する流量制御が可能な簡素な構造からなる横軸ペルトン水車の製作が可能となり、適用流量範囲の拡大が図れる高信頼性で、かつ経済的な横軸ペルトン水車を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【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】  従来の横軸ペルトン水車の縦断面図である。
【符号の説明】
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
１０    ニードル装置
１１    ニードル
１２    開閉弁
１３    開閉弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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