JP2003139035A - ポンプ水車の羽根車 - Google Patents
ポンプ水車の羽根車Info
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- JP2003139035A JP2003139035A JP2001333378A JP2001333378A JP2003139035A JP 2003139035 A JP2003139035 A JP 2003139035A JP 2001333378 A JP2001333378 A JP 2001333378A JP 2001333378 A JP2001333378 A JP 2001333378A JP 2003139035 A JP2003139035 A JP 2003139035A
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- blade
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- main
- peripheral end
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- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Hydraulic Turbines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 水車流れ入口初生キャビテーション性能の改
善を実現するポンプ水車の羽根車を提供すること。 【解決手段】 複数の主羽根１と、これら主羽根１の間
に設けられ、前記主羽根１よりも短く形成された中間羽
根１２とを備えたポンプ水車の羽根車において、前記中
間羽根１２作用面７の羽根車外周端部角度を、前記主羽
根１作用面５の外周端部角度よりも、羽根車接線方向寄
りとした。
善を実現するポンプ水車の羽根車を提供すること。 【解決手段】 複数の主羽根１と、これら主羽根１の間
に設けられ、前記主羽根１よりも短く形成された中間羽
根１２とを備えたポンプ水車の羽根車において、前記中
間羽根１２作用面７の羽根車外周端部角度を、前記主羽
根１作用面５の外周端部角度よりも、羽根車接線方向寄
りとした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、揚水発電により発
電を行う水力発電設備等に用いられる中間羽根付ポンプ
水車羽根車に関する。
電を行う水力発電設備等に用いられる中間羽根付ポンプ
水車羽根車に関する。
【０００２】
【従来の技術】ポンプ水車において性能特性を左右する
重要な要素は数枚の羽根が付いた羽根車である。羽根車
はポンプ水車の最も重要な構成要素で、水車流れでは水
の持つエネルギーを軸動力に、また、ポンプ流れでは軸
動力を水のエネルギーに変換するものである。ポンプ水
車は有限な水資源を有効に利用するために高い効率が求
められると共に、上池、下池の大きな水位変動の元でも
運転が可能であるように広い変落差特性、変流量特性が
求められる。また、水車流れ、ポンプ流れともプラント
の仕様に基づく範囲で運転されるが、その範囲では効率
が高く、また、キャビテーション特性が良好であること
が要求される。図５に従来の中間羽根付ポンプ水車羽根
車の子午面断面図を示す。また、図６には図５をＸ−Ｘ
の一点鎖線で展開した断面図を示す。従来の中間羽根付
ポンプ水車は、主羽根１と、主羽根１の間に挟まれて設
けられた中間羽根２とを備えている。中間羽根２は、主
羽根１よりも短く形成されている。符号５は主羽根の作
用面（圧力面）、６は主羽根の反作用面、また、符号７
は中間羽根の作用面、８は中間羽根の反作用面である。
図６に示すように羽根車入口（外周端）近傍において主
羽根１及び中間羽根２形状が同一となっている。
重要な要素は数枚の羽根が付いた羽根車である。羽根車
はポンプ水車の最も重要な構成要素で、水車流れでは水
の持つエネルギーを軸動力に、また、ポンプ流れでは軸
動力を水のエネルギーに変換するものである。ポンプ水
車は有限な水資源を有効に利用するために高い効率が求
められると共に、上池、下池の大きな水位変動の元でも
運転が可能であるように広い変落差特性、変流量特性が
求められる。また、水車流れ、ポンプ流れともプラント
の仕様に基づく範囲で運転されるが、その範囲では効率
が高く、また、キャビテーション特性が良好であること
が要求される。図５に従来の中間羽根付ポンプ水車羽根
車の子午面断面図を示す。また、図６には図５をＸ−Ｘ
の一点鎖線で展開した断面図を示す。従来の中間羽根付
ポンプ水車は、主羽根１と、主羽根１の間に挟まれて設
けられた中間羽根２とを備えている。中間羽根２は、主
羽根１よりも短く形成されている。符号５は主羽根の作
用面（圧力面）、６は主羽根の反作用面、また、符号７
は中間羽根の作用面、８は中間羽根の反作用面である。
図６に示すように羽根車入口（外周端）近傍において主
羽根１及び中間羽根２形状が同一となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
羽根車の相対系においては、水車流れ時に負荷が小さく
なると水は入口側３から接線方向に近い角度から流入す
る。一方、主羽根１および中間羽根２の外周端側の形状
は、羽根車外形の接線に対してある程度の傾斜をなして
形成されている。このため、入口近傍の羽根作用面側に
剥離流れによるキャビテーションを生じてしまう。この
初生キャビテーションは必ず主羽根１より先に中間羽根
作用面側７に生じてしまうことから、中間羽根２が設け
られていない羽根車と比較して十分な最低出力を得るこ
とができないという問題があった。
羽根車の相対系においては、水車流れ時に負荷が小さく
なると水は入口側３から接線方向に近い角度から流入す
る。一方、主羽根１および中間羽根２の外周端側の形状
は、羽根車外形の接線に対してある程度の傾斜をなして
形成されている。このため、入口近傍の羽根作用面側に
剥離流れによるキャビテーションを生じてしまう。この
初生キャビテーションは必ず主羽根１より先に中間羽根
作用面側７に生じてしまうことから、中間羽根２が設け
られていない羽根車と比較して十分な最低出力を得るこ
とができないという問題があった。
【０００４】上記事情に鑑み、本発明においては、水車
流れ入口初生キャビテーション性能の改善を実現するポ
ンプ水車の羽根車を提供することを目的としている。
流れ入口初生キャビテーション性能の改善を実現するポ
ンプ水車の羽根車を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、複数の主羽根と、これら主羽根の間に設けられ、前
記主羽根よりも短く形成された中間羽根とを備えたポン
プ水車の羽根車において、前記中間羽根作用面の外周端
部角度は、前記主羽根作用面の外周端部角度よりも、羽
根車接線方向寄りであることを特徴とする。
は、複数の主羽根と、これら主羽根の間に設けられ、前
記主羽根よりも短く形成された中間羽根とを備えたポン
プ水車の羽根車において、前記中間羽根作用面の外周端
部角度は、前記主羽根作用面の外周端部角度よりも、羽
根車接線方向寄りであることを特徴とする。
【０００６】この発明では、中間羽根の羽根車外周端部
の角度を接線方向からの流入角に合わせることにより剥
離流れが抑制され、キャビテーション性能が向上する。
また、流量揚程特性に影響を与える反作用面側の形状を
変更する必要がない。
の角度を接線方向からの流入角に合わせることにより剥
離流れが抑制され、キャビテーション性能が向上する。
また、流量揚程特性に影響を与える反作用面側の形状を
変更する必要がない。
【０００７】請求項２に記載の発明は、複数の主羽根
と、これら主羽根の間に設けられ、前記主羽根よりも短
く形成された中間羽根とを備えたポンプ水車の羽根車に
おいて、前記中間羽根の作用面および反作用面の外周端
部角度は、それぞれ前記主羽根の作用面および反作用面
の外周端部角度よりも、羽根車接線方向寄りであること
を特徴とする。
と、これら主羽根の間に設けられ、前記主羽根よりも短
く形成された中間羽根とを備えたポンプ水車の羽根車に
おいて、前記中間羽根の作用面および反作用面の外周端
部角度は、それぞれ前記主羽根の作用面および反作用面
の外周端部角度よりも、羽根車接線方向寄りであること
を特徴とする。
【０００８】この発明では、中間羽根の羽根車外周端部
の角度を接線方向からの流入角に合わせることにより剥
離流れが抑制され、キャビテーション性能が向上する。
また、反作用面側の角度が接線方向に近づくことで、水
車効率が上がる。
の角度を接線方向からの流入角に合わせることにより剥
離流れが抑制され、キャビテーション性能が向上する。
また、反作用面側の角度が接線方向に近づくことで、水
車効率が上がる。
【０００９】請求項３に記載の発明は、複数の主羽根
と、これら主羽根の間に設けられ、前記主羽根よりも短
く形成された中間羽根とを備えたポンプ水車の羽根車に
おいて、前記中間羽根の外周端部は、前記主羽根の外周
端部より羽根車の径方向内側に位置していることを特徴
とする。
と、これら主羽根の間に設けられ、前記主羽根よりも短
く形成された中間羽根とを備えたポンプ水車の羽根車に
おいて、前記中間羽根の外周端部は、前記主羽根の外周
端部より羽根車の径方向内側に位置していることを特徴
とする。
【００１０】この羽根車においては、中間羽根の入口側
（外周端）において水が接線方向から流入することが可
能となって、剥離流れを抑制し、水車初生キャビテーシ
ョンの改善が図られる。
（外周端）において水が接線方向から流入することが可
能となって、剥離流れを抑制し、水車初生キャビテーシ
ョンの改善が図られる。
【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
のポンプ水車の羽根車において、前記中間羽根のシュラ
ウド側外周端部は前記主羽根の外周端部よりも径方向内
側に位置し、前記中間羽根のクラウン側外周端部は、前
記中間羽根のシュラウド側端部よりも径方向外側に位置
するように構成されていることを特徴とする。
のポンプ水車の羽根車において、前記中間羽根のシュラ
ウド側外周端部は前記主羽根の外周端部よりも径方向内
側に位置し、前記中間羽根のクラウン側外周端部は、前
記中間羽根のシュラウド側端部よりも径方向外側に位置
するように構成されていることを特徴とする。
【００１２】この羽根車においては、中間羽根のクラウ
ン側外周端部はシュラウド側外周端部よりも径方向外側
に位置しており、大きな経の縮小がないため、揚程をほ
とんど下げずに初生キャビテーションの改善を行うこと
ができる。
ン側外周端部はシュラウド側外周端部よりも径方向外側
に位置しており、大きな経の縮小がないため、揚程をほ
とんど下げずに初生キャビテーションの改善を行うこと
ができる。
【００１３】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
のポンプ水車の羽根車において、前記中間羽根のクラウ
ン側端部は前記主羽根の外周端部と径方向において等し
い位置となるように構成されていることを特徴とする。
のポンプ水車の羽根車において、前記中間羽根のクラウ
ン側端部は前記主羽根の外周端部と径方向において等し
い位置となるように構成されていることを特徴とする。
【００１４】この羽根車においては、中間羽根のクラウ
ン側外周端部は主羽根の外周端部と等しい位置であるた
め、揚程を下げずに初生キャビテーションの改善を行う
ことができる。
ン側外周端部は主羽根の外周端部と等しい位置であるた
め、揚程を下げずに初生キャビテーションの改善を行う
ことができる。
【００１５】請求項６に記載の発明は、請求項３から５
いずれかに記載のポンプ水車の羽根車において、前記中
間羽根の外周端部は、主羽根入口径に対して１０％以下
の範囲で径方向内側に位置していることを特徴とする。
いずれかに記載のポンプ水車の羽根車において、前記中
間羽根の外周端部は、主羽根入口径に対して１０％以下
の範囲で径方向内側に位置していることを特徴とする。
【００１６】中間羽根の羽根車外周端部を上記範囲を超
えて径方向内側に位置させると揚程が短くなってしまう
とともに、それに見合った効果を得ることができない。
この羽根車においては、上記範囲内において効果的に初
生キャビテーションの改善を行うことができる。
えて径方向内側に位置させると揚程が短くなってしまう
とともに、それに見合った効果を得ることができない。
この羽根車においては、上記範囲内において効果的に初
生キャビテーションの改善を行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】次に、本発明の各実施形態につい
て、図１乃至図４を参照して説明する。なお、従来と同
一の構成については同一の符号を用い、その説明を省略
する。 第１実施形態 図１において、符号１２は中間羽根である。中間羽根１
２の外周端側においては作用面７側の板厚が厚く形成さ
れており、これにより、作用面７側の入口角θ 1は、主
羽根１の作用面５側の入口角θ0と比較して小さくなっ
ており、羽根車の接線方向寄りとなっている。
て、図１乃至図４を参照して説明する。なお、従来と同
一の構成については同一の符号を用い、その説明を省略
する。 第１実施形態 図１において、符号１２は中間羽根である。中間羽根１
２の外周端側においては作用面７側の板厚が厚く形成さ
れており、これにより、作用面７側の入口角θ 1は、主
羽根１の作用面５側の入口角θ0と比較して小さくなっ
ており、羽根車の接線方向寄りとなっている。
【００１８】このように、中間羽根１２の外周端側の形
状が負荷の関係による接線方向からの流入角に合わせら
れているから、剥離流れが抑制され、水車初生キャビテ
ーションが改善されて、最低出力点を低減させることが
できる。また、ポンプの流量揚程特性に影響を与える反
作用面側の形状を変更する必要がないため、ポンプの流
量特性を変えることなく上記の効果を得ることができ
る。
状が負荷の関係による接線方向からの流入角に合わせら
れているから、剥離流れが抑制され、水車初生キャビテ
ーションが改善されて、最低出力点を低減させることが
できる。また、ポンプの流量揚程特性に影響を与える反
作用面側の形状を変更する必要がないため、ポンプの流
量特性を変えることなく上記の効果を得ることができ
る。
【００１９】第２実施形態
図２において、符号２２は中間羽根である。中間羽根２
２の外周端部は主羽根１の外周端部よりも接線方向寄り
となるように形成されている。すなわち中間羽根作用面
７，反作用面８の外周端部は、それぞれ主羽根１の作用
面５，反作用面６と比較し、羽根車の接線方向寄りとな
っており、中間羽根２２の入口角θ2は、主羽根１の入
口角θ0と比較して小さくなっている。
２の外周端部は主羽根１の外周端部よりも接線方向寄り
となるように形成されている。すなわち中間羽根作用面
７，反作用面８の外周端部は、それぞれ主羽根１の作用
面５，反作用面６と比較し、羽根車の接線方向寄りとな
っており、中間羽根２２の入口角θ2は、主羽根１の入
口角θ0と比較して小さくなっている。
【００２０】このように、中間羽根２２の外周端側の形
状が負荷の関係による接線方向からの流入角に合わせら
れているから、剥離流れが抑制され、水車初生キャビテ
ーションが改善されて、最低出力点を低減させることが
できる。また、反作用面８側の角度が接線に近づくこと
で、水車効率を上げることができる。
状が負荷の関係による接線方向からの流入角に合わせら
れているから、剥離流れが抑制され、水車初生キャビテ
ーションが改善されて、最低出力点を低減させることが
できる。また、反作用面８側の角度が接線に近づくこと
で、水車効率を上げることができる。
【００２１】第３実施形態
図３において、符号３２は中間羽根である。図３に示す
ように、中間羽根３２入口でなるべく大きな流入角で流
入するように、中間羽根３２入口径１０と主羽根１入口
径９とを異ならせ、中間羽根３２の外周端部、すなわ
ち、入口径１０を、主羽根１入口径９に対して１０％以
下の範囲で小さく設定し、径方向内側に位置させる。
ように、中間羽根３２入口でなるべく大きな流入角で流
入するように、中間羽根３２入口径１０と主羽根１入口
径９とを異ならせ、中間羽根３２の外周端部、すなわ
ち、入口径１０を、主羽根１入口径９に対して１０％以
下の範囲で小さく設定し、径方向内側に位置させる。
【００２２】このように構成されていることにより、中
間羽根３２の入口側で大きな流入角を取ることができ、
剥離流れが抑制される。よって、水車初生キャビテーシ
ョンが改善されるとともに、最低出力点を低減させるこ
とができる。なお、図４に示すように、中間羽根４２の
シュラウド１４側（図において下方）のみの入口径を小
さく形成し、クラウン１３側（図において上方）は主羽
根１と同一に構成させてもよい。または、クラウン１３
側の入口径を少なくともシュラウド１４側の入口径より
も大きく形成するように構成してもよい。この羽根車に
おいては、中間羽根４２のクラウン側外周端部は主羽根
１の外周端部と等しい位置、または、大きな径の縮小が
ない位置であるため、揚程を下げずにまたは、ほとんど
下げずに初生キャビテーションの改善を行うことができ
る。
間羽根３２の入口側で大きな流入角を取ることができ、
剥離流れが抑制される。よって、水車初生キャビテーシ
ョンが改善されるとともに、最低出力点を低減させるこ
とができる。なお、図４に示すように、中間羽根４２の
シュラウド１４側（図において下方）のみの入口径を小
さく形成し、クラウン１３側（図において上方）は主羽
根１と同一に構成させてもよい。または、クラウン１３
側の入口径を少なくともシュラウド１４側の入口径より
も大きく形成するように構成してもよい。この羽根車に
おいては、中間羽根４２のクラウン側外周端部は主羽根
１の外周端部と等しい位置、または、大きな径の縮小が
ない位置であるため、揚程を下げずにまたは、ほとんど
下げずに初生キャビテーションの改善を行うことができ
る。
【００２３】
【発明の効果】以上のように、本発明のポンプ水車の羽
根車によれば、中間羽根における剥離流れを抑制するこ
とで、水車初生キャビテーションの改善を図ることがで
きて、最低出力点を低減させることができる。
根車によれば、中間羽根における剥離流れを抑制するこ
とで、水車初生キャビテーションの改善を図ることがで
きて、最低出力点を低減させることができる。
【図１】 本発明の第１実施形態として示した羽根車で
あり、図５のＸ−Ｘ線矢視断面に相当する図である。
あり、図５のＸ−Ｘ線矢視断面に相当する図である。
【図２】 本発明の第２実施形態として示した羽根車で
あり、図５のＸ−Ｘ線矢視断面に相当する図である。
あり、図５のＸ−Ｘ線矢視断面に相当する図である。
【図３】 本発明の第３実施形態として示した羽根車で
あり、図５のＸ−Ｘ線矢視断面に相当する図である。
あり、図５のＸ−Ｘ線矢視断面に相当する図である。
【図４】 本発明の変形例として示した羽根車である。
【図５】 従来の中間羽根付ポンプ水車羽根車の子午面
断面図である。
断面図である。
【図６】 図５におけるＸ−Ｘ線に沿った羽根車断面図
である。
である。
１ 主羽根
５ 主羽根作用面
６ 主羽根反作用面
７ 中間羽根作用面
８ 中間羽根反作用面
９ 主羽根入口径
１０ 中間羽根入口径
１２，２２，３２，４２ 中間羽根
１３ クラウン
１４ シュラウド
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 難波 輝晃
兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号
三菱重工業株式会社高砂製作所内
(72)発明者 梅田 成実
東京都千代田区内幸町１丁目１番３号 東
京電力株式会社内
Ｆターム(参考） 3H072 AA17 AA27 BB20 BB31 CC44
Claims (6)
- 【請求項１】 複数の主羽根と、これら主羽根の間に設
けられ、前記主羽根よりも短く形成された中間羽根とを
備えたポンプ水車の羽根車において、 前記中間羽根作用面の外周端部角度は、前記主羽根作用
面の外周端部角度よりも、羽根車接線方向寄りであるこ
とを特徴とするポンプ水車の羽根車。 - 【請求項２】 複数の主羽根と、これら主羽根の間に設
けられ、前記主羽根よりも短く形成された中間羽根とを
備えたポンプ水車の羽根車において、 前記中間羽根の作用面および反作用面の外周端部角度
は、それぞれ前記主羽根の作用面および反作用面の外周
端部角度よりも、羽根車接線方向寄りであることを特徴
とするポンプ水車の羽根車。 - 【請求項３】 複数の主羽根と、これら主羽根の間に設
けられ、前記主羽根よりも短く形成された中間羽根とを
備えたポンプ水車の羽根車において、 前記中間羽根の外周端部は、前記主羽根の外周端部より
羽根車の径方向内側に位置していることを特徴とするポ
ンプ水車の羽根車。 - 【請求項４】 請求項３に記載のポンプ水車の羽根車に
おいて、 前記中間羽根のシュラウド側外周端部は前記主羽根の外
周端部よりも径方向内側に位置し、前記中間羽根のクラ
ウン側外周端部は、前記中間羽根のシュラウド側端部よ
りも径方向外側に位置するように構成されていることを
特徴とするポンプ水車の羽根車。 - 【請求項５】 請求項４に記載のポンプ水車の羽根車に
おいて、 前記中間羽根のクラウン側外周端部は前記主羽根の外周
端部と径方向において等しい位置となるように構成され
ていることを特徴とするポンプ水車の羽根車。 - 【請求項６】 請求項３から５いずれかに記載のポンプ
水車の羽根車において、 前記中間羽根の外周端部は、主羽根入口径に対して１０
％以下の範囲で径方向内側に位置していることを特徴と
するポンプ水車の羽根車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001333378A JP2003139035A (ja) | 2001-10-30 | 2001-10-30 | ポンプ水車の羽根車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001333378A JP2003139035A (ja) | 2001-10-30 | 2001-10-30 | ポンプ水車の羽根車 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003139035A true JP2003139035A (ja) | 2003-05-14 |
Family
ID=19148642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001333378A Pending JP2003139035A (ja) | 2001-10-30 | 2001-10-30 | ポンプ水車の羽根車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003139035A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008121691A (ja) * | 2008-02-12 | 2008-05-29 | Toshiba Corp | スプリッタランナおよび水力機械 |
| JP2011512478A (ja) * | 2008-02-15 | 2011-04-21 | アルストム イドロ フランス | 水力装置用のホイール、該ホイールを含む水力装置、及び該水力装置を装備したエネルギー変換設備 |
| JP2017008902A (ja) * | 2015-06-26 | 2017-01-12 | 三菱電機プラントエンジニアリング株式会社 | 縦軸クロスフロー水車発電機 |
-
2001
- 2001-10-30 JP JP2001333378A patent/JP2003139035A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008121691A (ja) * | 2008-02-12 | 2008-05-29 | Toshiba Corp | スプリッタランナおよび水力機械 |
| JP2011512478A (ja) * | 2008-02-15 | 2011-04-21 | アルストム イドロ フランス | 水力装置用のホイール、該ホイールを含む水力装置、及び該水力装置を装備したエネルギー変換設備 |
| KR101560179B1 (ko) | 2008-02-15 | 2015-10-14 | 알스톰 르네와블 테크놀로지즈 | 수력 기계용 휠, 그 휠을 포함하는 수력 기계 및 그 수력 기계가 장착된 에너지 변환 설비 |
| JP2017008902A (ja) * | 2015-06-26 | 2017-01-12 | 三菱電機プラントエンジニアリング株式会社 | 縦軸クロスフロー水車発電機 |
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Legal Events
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