JP2002295355A - 水力機械 - Google Patents
水力機械Info
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- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
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Abstract
く、メカニカルシール15が無水状態で運転されること
がないようにする。 【解決手段】 内側ケーシング12に貯留路30を設け
る。この貯留路30の一方の開口はメカニカルシール1
5に近接して形成されて潤滑水注水口31をなし、他方
の開口は該潤滑水注水口31より高い位置に形成されて
潤滑水貯留口32をなす。そして、定常運転時に当該潤
滑水貯留口32から駆動水が流入して貯留路30に貯留
され、メカニカルシール15の回りに駆動水が無くなっ
た際に当該貯留している駆動水をメカニカルシール15
に潤滑水として供給する。これにより、大がかりな潤滑
水供給設備を設けることなく、メカニカルシール15が
無水状態で運転されることがないようにする。
Description
する給水装置を有する例えば軸流水車等の水力機械にか
かり、簡単な構成で水潤滑の主軸封水器が損傷を受ける
のを防止できるようにした水力機械に関する。
ナを回転させて、例えば発電機等を駆動するために用い
られている。
の概略構成を図12に示して説明する。当該水力機械
は、外側ケーシング11内に内側ケーシング12が配設
されている。そして、この内側ケーシング12を貫通し
て主軸13が配設され、当該主軸13にランナ14が取
付けられている。なお、図12は後述する主軸封水器で
あるメカニカルシール15の取付状態がわかるように一
部破断して示している。
との間の空間は水の流水路Sをなして、ここに水が流れ
ることで、ランナ14が回転するようになっている。
を貫通して設けられているので、水が貫通部分から内側
ケーシング12内に侵入しないように水により潤滑され
るメカニカルシール15が設けられている。
きてランナ14を駆動する水を駆動水と記載し、メカニ
カルシール15を潤滑する水を潤滑水と記載する。従っ
て、通常は駆動水が潤滑水としてメカニカルシール15
を潤滑している。
動力によって、この軸流水車に接続された図示しない発
電機が駆動される。そして、この発電機は、系統に接続
され、系統からの負荷に応じた電力を発生している。
統からの負荷が遮断される、いわゆる負荷遮断等が発生
した場合には、この軸流水車の上流側に設けられた図示
しない入口弁等を閉じることで駆動水の供給を遮断して
ランナ14の回転を停止させている。
主軸13は慣性力により直ぐには回転が停止せず暫くの
間回転しているが、当該駆動水の供給遮断と略同時にメ
カニカルシール15の回りには駆動水が無くなるので、
当該メカニカルシール15は無水状態となる。
路Sの水圧が、運転状態により大気圧より低くなる場合
があり、このような場合、内側ケーシング2内の空気が
流路へ漏れてメカニカルシール15の摺動面が無水状態
に近くなることがある。
と、その摺動面16における潤滑水が不足して冷却不足
となり著しい磨耗が生じ、寿命低下や焼付による損傷が
発生する。
6に水が供給されるように、潤滑水供給設備17が設け
られている。
する図示しない水槽や給水ポンプ、該給水ポンプ等から
の潤滑水をメカニカルシール15の摺動面16に導く配
管18、該配管18途中に設けられた制御バルブ19、
無水状態が発生すると制御バルブ19を駆動して潤滑水
を供給させるバルブ制御装置20等により構成されてい
る。
て、当該水圧が所定圧以下になると自動的に給水するよ
うにした構成が特開平6−81761号公報に開示され
ている。
たように潤滑水供給設備17は、給水ポンプ、制御バル
ブ19、配管18、バルブ制御装置20等により構成さ
れた大掛かりな設備であるため、100kW以下の小型
発電機を駆動するためのマイクロ水車では、かかる潤滑
水供給設備17の設備費やメンテナンス費用が全体コス
トに対して大きな割合を占めるようになる問題がある。
設備を設けることなく、主軸封水器が無水状態で運転さ
れることがないようにした水力機械を提供することを目
的とする。
め、請求項1にかかる発明は、駆動水によって回転する
ランナと、該ランナにその一端を取付けられて当該ラン
ナに作用する回転が伝達される主軸と、該主軸の他端を
収納するケーシングと、駆動水が主軸とケーシングとの
隙間より当該ケーシング内に侵入することを防止する摺
動面を有する主軸封水器を備える水力機械において、主
軸封水器の摺動面に該摺動面よりも高い位置から潤滑水
を供給する貯留路を設けたことを特徴とする。
摺動面に潤滑水を供給する潤滑水注水口であり、他端は
駆動水の流路中に開口された潤滑水貯留口であることを
特徴とする。
れる駆動水の水量を多くする貯留部を設けたことを特徴
とする。
おける駆動水上流側の端部を所定寸法で面取りして駆動
水誘因部を形成し、流動する駆動水を貯留路に誘引させ
ることにより当該貯留路内の圧力を高くするようにした
ことを特徴とする。
おける駆動水下流側の端部に突起状の張出部を設けて、
当該張出部に当った駆動水を貯留路に導き、当該貯留路
内の圧力を高くするようにしたことを特徴とする。
回転するランナと、該ランナにその一端を取付けられて
当該ランナに作用する回転が伝達される主軸と、該主軸
の他端を収納するケーシングと、駆動水が主軸とケーシ
ングとの隙間より当該ケーシング内に侵入することを防
止する摺動面を有する主軸封水器を備える水力機械にお
いて、主軸封水器の摺動面の直上に、上部が開口し、底
面に潤滑水注水口が形成された潤滑水貯留箱を、該潤滑
水貯留箱に貯留された潤滑水を潤滑水注水口から主軸封
水器の摺動面に供給可能に設けたことを特徴とする。
回転するランナと、該ランナにその一端を取付けられて
当該ランナに作用する回転が伝達される主軸と、該主軸
の他端を収納するケーシングと、駆動水が主軸とケーシ
ングとの隙間より当該ケーシング内に侵入することを防
止する摺動面を有する主軸封水器を備える水力機械にお
いて、水力機械の外部の主軸封水器よりも高い位置に潤
滑水を貯留する潤滑水貯留箱を設けると共に、潤滑水貯
留箱に貯留されている潤滑水を当該主軸封水器の摺動面
に供給する潤滑水供給手段を設けたことを特徴とする。
は、その一端を潤滑水貯留箱に接続され、他端を主軸封
水器の摺動面の直情に潤滑水注水口として開口された管
路と、管路の途中に設けられた潤滑水供給バルブである
ことを特徴とする。
貯留されている潤滑水の水量を検出する水量検出器と、
制御信号を受けて、潤滑水供給バルブを開閉弁するバル
ブ駆動器と、該水量検出器からの信号に基づき、潤滑水
貯留箱に貯留されている潤滑水量が予め設定された最低
水量より少ないと判断した場合には水力機械の運転を規
制する信号を出力し、当該潤滑水量が最低水量より多
く、かつ、主軸封水器の回りに駆動水が無くなった際に
は、バルブ駆動器を駆動して潤滑水供給バルブを開弁さ
せて当該主軸封水器に潤滑水を供給する制御部とを設け
たことを特徴とする。
て回転するランナと、該ランナにその一端を取付けられ
て当該ランナに作用する回転が伝達される主軸と、該主
軸の他端を収納するケーシングと、駆動水が主軸とケー
シングとの隙間より当該ケーシング内に侵入することを
防止する摺動面を有する主軸封水器を備える水力機械に
おいて、ケーシングの該ケーシングと主軸とが隙間を形
成する部位に、該主軸を取巻くように形成されると共
に、その最下部と外部とが連通する排水管により連結さ
れた排水溝を設けることを特徴とする。
される部分の排水溝を適宜大きくして、排水する水が一
時的に貯留できるようにする排水貯留部を形成したこと
を特徴とする。
出された水を貯留する排水貯留タンクを設けたことを特
徴とする。
の場合を例にとって図面を参照して説明する。なお、従
来と同一構成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省
略する。
の部分構成図で、メカニカルシール15と流水路Sとを
連通して駆動水を貯留する貯留路30が設けられてい
る。
の開口は当該メカニカルシール15の摺動面16に近接
して形成されて潤滑水注水口31をなし、流水路S側の
開口は該潤滑水注水口31より高い位置に形成されて潤
滑水貯留口32をなしている。
れている際に、貯留路30は駆動水により満たされた状
態となる。
遮断が行われてメカニカルシール15側の水が無くなる
と、当該貯留路30に溜っていた駆動水が潤滑水として
潤滑水注水口31から摺動面16に徐々に供給されて当
該メカニカルシール15が無水状態となるのを防止する
ようになっている。
量は若干量であるが、メカニカルシール15の摺動面の
摩耗や焼付損傷を防止するには水滴が供給される程度の
水量で十分なため、負荷遮断後の水車の回転上昇から停
止までの時間内で有ればこの構成で実用上十分に機能す
る。
きくすることは、より信頼性を高める観点から好まし
く、かかる場合には、例えば図2に示すように、潤滑水
貯留口32側を大きくして貯留水溜部33を形成しても
よい。
構成で負荷遮断時等の駆動水遮断時にメカニカルシール
15が無水状態になって磨耗や焼付損傷が発生するのを
防止することが可能になり信頼性が向上する。
水が無くなるのは、上述した負荷遮断時等の駆動水遮断
時の他に、メカニカルシール15の回りの水圧が大気圧
以下になった場合にも生じる。
5が無水状態にならないようにするために、潤滑水貯留
口32を少なくともメカニカルシール15より水圧が高
い位置の流水路Sに面して形成することが好ましい。
の水圧が大気圧以下となった場合にも、貯留路30に貯
留されている駆動水が潤滑水として供給されるのでメカ
ニカルシール15が無水状態になるのを防止することが
可能になる。
2を内側ケーシング12の側面に形成した場合には、当
該側面に沿って流動する駆動水により、貯留路30内の
圧力低下が生じる場合がある。
ためには、例えば図3に示すように、潤滑水貯留口32
の端部を変形させることが好ましい。
に沿って流れる駆動水の流れFに対して、上流側の端部
を所定寸法で面取りして駆動水誘因部34を形成した場
合を示し、図3(b)はさらに駆動水の流Fを堰止める
ように下流側端部に突起状の張出部35を形成した場合
を示している。
成することにより、駆動水が当該駆動水誘因部34を通
過する際に貯留路30側に巻込まれるように流動するよ
うになり、当該貯留路30内の圧力を上昇させることが
可能となる。
成することにより、当該張出部35で堰止められた駆動
水が貯留路30内に流入しようとするので、当該貯留路
30内の圧力を上昇させることが可能となる。
と、メカニカルシール15の回りの水圧が大気圧以下と
なっても潤滑水を供給できるので、メカニカルシール1
5が無水状態になるのを防止することが可能となる。
2を動圧が作用する部分に形成するならば、貯留路30
内の圧力を高くすることが可能になり、メカニカルシー
ル15の回りの水圧が大気圧以下となった場合でも、潤
滑水をメカニカルシール15に供給できるので、当該メ
カニカルシール15が無水状態となるのを防止すること
が可能となる。
照して説明する。なお、上記実施の形態と構成に関して
は同一符号を用い説明を適宜省略する。
6の上方に潤滑水が滴下する潤滑水注水口35を備えた
潤滑水貯留箱36を設けた場合を示している。
が潤滑水貯留箱36に入込み、貯留された状態となって
いる。そして、負荷遮断時のように駆動水遮断が生じて
メカニカルシール15の回りに駆動水が無くなった時に
は、潤滑水貯留箱36に貯留されている駆動水が潤滑水
として潤滑水注水口35から滴下し、メカニカルシール
15の摺動面16を潤滑する。
断時等の駆動水遮断時にメカニカルシール15が無水状
態になって磨耗や焼付損傷が発生するのを防止すること
が可能になり信頼性が向上する。
すように外側ケーシング11の外側に設けてもよいこと
は明らかである。
37に貯留される水は、図5に示した構成におけるよう
にランナ14を駆動する駆動水ではなく別途潤滑水を用
意する必要があるが、このように特別に潤滑水を準備す
る場合には、その浄化度が高い水を用いることができる
ので、駆動水に含まれるような微少なゴミ、土砂等によ
り給水路が目詰まりしたりすることが無くなり信頼性が
向上する利点がある。
水が必要時にメカニカルシール15に供給されるように
給水管38に潤滑水供給バルブ39を設ける。
潤滑水の水量管理や給水管理を自動化することが可能
で、例えば図7に示すように、当該潤滑水貯留箱37に
水量検出器40を設け、また潤滑水供給バルブ39の開
閉を行うバルブ駆動器41を設ける。
出器40で計測して、その水量が予め設定した水量以下
になると制御部42が水位低下の警告を出力して水力機
械の運転を規制し、当該水量が予め設定した水量より多
い場合にメカニカルシール15の回りに駆動水が無くな
ると、バルブ駆動器41を駆動して潤滑水供給バルブ3
9を開弁させる。
理しながら、安価、かつ、簡単な構成で負荷遮断時等の
駆動水遮断時にメカニカルシール15が無水状態になっ
て磨耗や焼付損傷が発生するのを防止することが可能に
なり信頼性が向上する。
照して説明する。なお、上記実施の形態と構成に関して
は同一符号を用い説明を適宜省略する。
に内側ケーシング12に円周状の排水溝42を設け、当
該排水溝42が通路43に連通すると共に、当該排水溝
42の下方から外部に通じる排水管44と連通するよう
になっている。
水は主軸13が回転しているため、主に内側ケーシング
12の壁面に沿って流れるので、この漏水は排水溝42
に溜り、排水管44を介して外部と連通しているので、
溜った漏水は外部に排水されるようになる。
主軸13の軸受等が設けられ、これらは潤滑油で潤滑さ
れている。メカニカルシール15の流水路S側が内側ケ
ーシング12内より低圧になると、この潤滑油が流水路
S側にも出てしまい、環境を汚す恐れがある。
シング12から漏れ出る潤滑油等は、排水溝42に溜り
排水管44を介して外部に排出されるので、上述した危
惧が発生しなくなる。
との間のシール性を、簡単な構成で向上させることが可
能になる。
示すように、排水溝42に排水貯留部46を設けること
も可能である。
場合でも、それが流水路S側に流出したり、内側ケーシ
ング12内に流入したりすることが防止できて、信頼性
を向上させることが可能になる。
きない場合には、例えば図10に示すように、当該排水
された水を貯留する排水貯留タンク47を設けることが
好ましい。
ク47の内部に水量検出器48が設けられて、その信号
が制御部等に出力されるようになっている。
ように監視するためであり、また単位時間あたりの排水
量が多くなったような場合を検出できるようにするため
である。単位時間あたりの排水量は、メカニカルシール
15のシール特性が正常に機能している場合には略一定
しているが、摩耗等が進むと多くなるので、当該単位時
間あたりの排水量を監視することで、当該メカニカルシ
ールの寿命等を判断することが可能になる。
貯留箱37等を設けて図11に示す構成とすることによ
り、清浄な潤滑水を入れた潤滑水貯留箱37から給水管
38を介してメカニカルシール15を潤滑させると共
に、排水溝42に溜った水を排水できるようにすると、
メカニカルシール15が無水状態で運転されることが無
くなると共に、上述した漏水を外部に排出できるように
なる。
うな軸流水車に適用するだけでなく、ランナに接続され
る主軸とケーシングとを潤滑水の主軸封水器を用いて封
水する種々のマイクロ水車に適用することが可能であ
る。
ケーシングに貯留路を設けて、定常運転時に駆動水を貯
留し、主軸封水器の回りに駆動水が無くなった際には当
該貯留している駆動水を主軸封水器に潤滑水として供給
するようにしたので、大がかりな潤滑水供給設備を設け
ることなく、主軸封水器が無水状態で運転されることが
なくなり、主軸封水器の寿命が向上すると共に信頼性が
高まる。
水力機械の部分構成図である。
の部分構成図である。
1に代る水力機械の部分構成図である。
場合の図1に代る水力機械の部分構成図である。
水力機械の部分構成図である。
械の部分構成図である。
場合の図5に代る水力機械の部分構成図である。
水力機械の部分構成図である。
の部分構成図である。
力機械の部分構成図である。
機械の部分構成図である。
分構成図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 駆動水によって回転するランナと、該ラ
ンナにその一端を取付けられて当該ランナに作用する回
転が伝達される主軸と、該主軸の他端を収納するケーシ
ングと、前記駆動水が前記主軸と前記ケーシングとの隙
間より当該ケーシング内に侵入することを防止する摺動
面を有する主軸封水器を備える水力機械において、 前記主軸封水器の前記摺動面に該摺動面よりも高い位置
から潤滑水を供給する貯留路を設けたことを特徴とする
水力機械。 - 【請求項2】 前記貯留路の一端は前記摺動面に潤滑水
を供給する潤滑水注水口であり、他端は前記駆動水の流
路中に開口された潤滑水貯留口であることを特徴とする
請求項1記載の水力機械。 - 【請求項3】 前記貯留路に貯留される前記駆動水の水
量を多くする貯留部を設けたことを特徴とする請求項1
又は2記載の水力機械。 - 【請求項4】 前記潤滑水貯留口における前記駆動水上
流側の端部を所定寸法で面取りして駆動水誘因部を形成
し、流動する前記駆動水を前記貯留路に誘引させること
により当該貯留路内の圧力を高くするようにしたことを
特徴とする請求項2又は3記載の水力機械。 - 【請求項5】 前記潤滑水貯留口における前記駆動水下
流側の端部に突起状の張出部を設けて、当該張出部に当
った駆動水を前記貯留路に導き、当該貯留路内の圧力を
高くするようにしたことを特徴とする請求項2乃至4い
ずれか1項記載の水力機械。 - 【請求項6】 駆動水によって回転するランナと、該ラ
ンナにその一端を取付けられて当該ランナに作用する回
転が伝達される主軸と、該主軸の他端を収納するケーシ
ングと、前記駆動水が前記主軸と前記ケーシングとの隙
間より当該ケーシング内に侵入することを防止する摺動
面を有する主軸封水器を備える水力機械において、 前記主軸封水器の前記摺動面の直上に、上部が開口し、
底面に潤滑水注水口が形成された潤滑水貯留箱を、該潤
滑水貯留箱に貯留された潤滑水を前記潤滑水注水口から
前記主軸封水器の前記摺動面に供給可能に設けたことを
特徴とする水力機械。 - 【請求項7】 駆動水によって回転するランナと、該ラ
ンナにその一端を取付けられて当該ランナに作用する回
転が伝達される主軸と、該主軸の他端を収納するケーシ
ングと、前記駆動水が前記主軸と前記ケーシングとの隙
間より当該ケーシング内に侵入することを防止する摺動
面を有する主軸封水器を備える水力機械において、 前記水力機械の外部の前記主軸封水器よりも高い位置に
潤滑水を貯留する潤滑水貯留箱を設けると共に、前記潤
滑水貯留箱に貯留されている潤滑水を当該主軸封水器の
前記摺動面に供給する潤滑水供給手段を設けたことを特
徴とする水力機械。 - 【請求項8】 前記潤滑水供給手段は、その一端を前記
潤滑水貯留箱に接続され、他端を前記主軸封水器の前記
摺動面の直情に潤滑水注水口として開口された管路と、
前記管路の途中に設けられた潤滑水供給バルブであるこ
とを特徴とする請求項7記載の水力機械。 - 【請求項9】 前記潤滑水貯留箱に貯留されている潤滑
水の水量を検出する水量検出器と、 制御信号を受けて、前記潤滑水供給バルブを開閉弁する
バルブ駆動器と、 該水量検出器からの信号に基づき、前記潤滑水貯留箱に
貯留されている潤滑水量が予め設定された最低水量より
少ないと判断した場合には前記水力機械の運転を規制す
る信号を出力し、当該潤滑水量が前記最低水量より多
く、かつ、前記主軸封水器の回りに駆動水が無くなった
際には、前記バルブ駆動器を駆動して前記潤滑水供給バ
ルブを開弁させて当該主軸封水器に潤滑水を供給する制
御部とを設けたことを特徴とする請求項8記載の水力機
械。 - 【請求項10】 駆動水によって回転するランナと、該
ランナにその一端を取付けられて当該ランナに作用する
回転が伝達される主軸と、該主軸の他端を収納するケー
シングと、前記駆動水が前記主軸と前記ケーシングとの
隙間より当該ケーシング内に侵入することを防止する摺
動面を有する主軸封水器を備える水力機械において、 前記ケーシングの該ケーシングと前記主軸とが隙間を形
成する部位に、該主軸を取巻くように形成されると共
に、その最下部と外部とが連通する排水管により連結さ
れた排水溝を設けることを特徴とする水力機械。 - 【請求項11】 前記排水管が連結される部分の前記排
水溝を適宜大きくして、排水する水が一時的に貯留でき
るようにする排水貯留部を形成したことを特徴とする請
求項10記載の水力機械。 - 【請求項12】 前記排水管から排出された水を貯留す
る排水貯留タンクを設けたことを特徴とする請求項11
記載の水力機械。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001099634A JP2002295355A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | 水力機械 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001099634A JP2002295355A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | 水力機械 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002295355A true JP2002295355A (ja) | 2002-10-09 |
Family
ID=18953155
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001099634A Pending JP2002295355A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | 水力機械 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002295355A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009129148A (ja) * | 2007-11-22 | 2009-06-11 | Hitachi Ltd | サーバ切り替え方法、およびサーバシステム |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04301186A (ja) * | 1991-03-28 | 1992-10-23 | Fuji Electric Co Ltd | 水車主軸封水装置 |
JPH0642443A (ja) * | 1992-07-23 | 1994-02-15 | Toshiba Corp | バルブ水車 |
-
2001
- 2001-03-30 JP JP2001099634A patent/JP2002295355A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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