プロペラ水車
【課題】小型のプロペラ水車におけるランナベーンを別構成のランナボスに簡易に結合できるようにする。
【解決手段】水車軸２の先端に、ランナボス４とランナベーン５とからなるランナ３が取り付けられるプロペラ水車において、ランナベーン５の翼１６と一体の取付軸１７をランナボス４の外周部の取付穴１９に差し込み、取付軸１７とランナボス４とにあけたテーパ穴２０，２２にテーパピン２３を打ち込んでランナベーン５をランナボス４に固定する。テーパピン２３はランナボス４の外側から打ち込めるので、ランナボス４の寸法に制約されることなくランナベーン５を固定することが可能で、ランナボス４に種々の仕様のランナベーン５を組み合わせることにより、水車発電の多様な立地地点に柔軟に対応し、水車の製作コストを低減することができる。
【解決手段】水車軸２の先端に、ランナボス４とランナベーン５とからなるランナ３が取り付けられるプロペラ水車において、ランナベーン５の翼１６と一体の取付軸１７をランナボス４の外周部の取付穴１９に差し込み、取付軸１７とランナボス４とにあけたテーパ穴２０，２２にテーパピン２３を打ち込んでランナベーン５をランナボス４に固定する。テーパピン２３はランナボス４の外側から打ち込めるので、ランナボス４の寸法に制約されることなくランナベーン５を固定することが可能で、ランナボス４に種々の仕様のランナベーン５を組み合わせることにより、水車発電の多様な立地地点に柔軟に対応し、水車の製作コストを低減することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はプロペラ水車に関し、特にプロペラマイクロ水車のランナベーン取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水力開発地点の小規模化が進んでおり、発電容量が１００ＫＷ以下のマイクロ水車の活用も図られている。マイクロ水車については、例えば特許文献１に記載されている。また、可動翼形の一般のプロペラ水車については、例えば特許文献２に記載されている。
【特許文献１】特開２００２−２９５３５９号公報
【特許文献２】特開平９−２０３３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
水車軸の先端にランナボスを介してランナベーンが取り付けられるプロペラ水車の場合、マイクロ水車は寸法上の制約から、特許文献２の水車におけるようにランナベーンとランナボスとを別体として構成した上で、相互を改めて結合する構造が困難である。例えば、ランナボスの中心穴側から挿入したボルトでランナベーンをランナボスに締め付ける構造を採用しようとしても、ランナボス中心穴が小さく工具が入らない。そのため、従来はランナベーンとランナボスとを鋳造や削り出しにより一体に形成している。しかしながら、このような一体構造は水車発電の立地地点ごとの専用設計となるため製作費が高くなり、また製作後の仕様変更に柔軟に対応できないという問題がある。
【０００４】
そこで、この発明の課題は、小型のプロペラ水車においてもランナベーンを別構成のランナボスに簡易に結合できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１のこの発明は、水車軸の先端にランナが取り付けられ、このランナはランナボスとランナベーンとからなるプロペラ水車において、前記ランナベーンの翼と一体の取付軸を前記ランナボスの外周部の取付穴に差し込み、前記取付軸とランナボスとにあけたテーパ穴にテーパピンを打ち込んで、前記ランナベーンを前記ランナボスに固定するものである。
【０００６】
また、請求項２のこの発明は、請求項１の発明において、前記ランナボスを円柱状のボス本体とその先端の円錐状のランナコーンとに分けて構成し、前記ボス本体に軸方向にあけた前記テーパ穴に前記ランナコーンの取付側から前記テーパピンを打ち込むとともに、先端に雄ねじ加工を施した前記水車軸をキーとともに前記ボス本体の中心穴に挿通し、袋ナット状に雌ねじ加工を施した前記ランナコーンを前記ボス本体から突出させた前記水車軸の先端に螺合させて締結するものとする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の発明によれば、テーパピンはランナボスの外側から打ち込めるので、ランナボスの寸法に制約されることなくランナベーンを固定することが可能であり、ランナボスに種々の仕様のランナベーンを組み合わせることにより、水車発電の多様な立地地点に対応し、水車の製作コストを低減することができる。また、テーパピンを抜き取ることによりランナベーンを容易に取り外せるため、立地条件の変化や翼の磨耗などに伴うランナベーンの交換や補修が可能である。
【０００８】
更に、請求項２の発明によれば、テーパ穴やテーパピンがランナコーンで覆われるので、ランナボス表面に流体抵抗を増やす凹凸が生じることがなく、またランナコーンを緩めれば容易にランナボス本体を水車軸から取り外してテーパピンを抜き取ることができるので、ランナボス及びランナベーンの分解・組立が簡単である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図１〜図３に基づいて、この発明の実施の形態を説明する。ここで、図１はプロペラ水車発電機の全体構成を示す縦断面図、図２は図１における水車ランナ部分の拡大図、図３は図２におけるランナボスの III−III 線に沿う断面図である。まず、図１において、直立する発電機１に直結された垂直な水車軸２の先端にランナ３が取り付けられ、ランナ３はランナボス４とランナベーン５とからなっている。発電機１はスカート状のカバー６に支持され、水車発電機全体はカバー６を介して据え付けられる。カバー６の内側には水車軸２を囲むケーシング７が取り付けられ、水車軸２はブラケット８を介して上下２箇所の軸受９及び１０で支持され、更に水車軸２の先端は軸受１１を介してケーシング７に保持されている。ケーシング７の外側にはランナ３に流水を導く流路配管１２が構成され、その下端部には吸出し管１３が接続されている。流水は矢印方向に流れ、ランナ３を回転させる。
【００１０】
次に、図２において、ランナボス４は円柱状のボス本体１４のその下端部に連結される円錐状のランナコーン１５とから構成されている。ステンレスから鋳造されたランナベーン５は、翼１６と取付軸（ステム）１７とから構成されている。ボス本体１４の中心には水車軸２の先端が挿入される段付穴１８があけられるとともに、外周部には図３に示すように、ランナベーン５の取付軸１７を嵌合させる取付穴１９がランナベーン５の枚数（図示は８枚）分、ボス本体１４の半径方向に等ピッチで設けられている。
【００１１】
また、ボス本体１４には、各取付穴１９の中心部を貫通するように、テーパ穴２０が軸方向にそれぞれあけられている。テーパ穴２０はランナコーン１５の取付側（図２の下側）から上に向かうように直径が縮小し、またランナコーン取付側の入口は拡張されて直径の大きい円筒穴として形成されている。一方、ランナコーン１５には、ランナボス側の中心に雌ねじ１５ａが袋ナット状に切られ、その反対側の端部には六角頭１５ｂが一体形成されている。
【００１２】
ここで、水車軸２の先端は段付き軸として構成され、ボス本体１４の段付穴１８における上段大径部と密に嵌合する大径部２ａと、段付穴１８における下段小径部を隙間を介して挿通し、ボス本体１４の端面から突出する小径部２ｂとを有し、小径部２ｂにはランナコーン１５の雌ねじ１５ａと螺合する雄ねじ２ｃが切られている。水車軸２の大径部２ａには、キー溝２１が設けられている。
【００１３】
図２に示すようにランナ３を組み立てるには、まずボス本体１４の取付穴１８にランナベーン５の取付軸１７を挿入し、翼１６の角度を所定の向きに定める。次いで、ボス本体１４のテーパ穴２０に倣って取付軸１７にテーパ穴２２の穴あけ加工を行い、テーパピン２３をテーパ穴２０の円筒穴側から打ち込んで、ランナベーン５を固定する。ランナベーン５の固定が終わったら、キー２４をキー溝２１に嵌め込んだ水車軸２にボス本体１４を嵌合させる。その際、キー２４をボス本体１４に切られたキー溝２５に嵌合させて回り止めをする。その後、ボス本体１４から突出する水車軸２の雄ねじ２ｃにランナコーン１５の雌ねじ１５ａを螺合させ、六角頭１５ｂに工具を掛けて締め付ける。ランナ３の分解は、上記と逆の手順で行う。
【００１４】
図示プロペラ水車は、例えばランナ３の翼外周径２００ｍｍ、ランナボス外形１２０ｍｍの小型のものであるが、テーパピン２３はランナボス４の外側（ボス本体１４の端面側）から打ち込めるので、ランナベーン５をランナボス４の寸法に制約されることなく固定することができる。従って、ランナベーン５をランナボス４と別構成にして、ランナベーン５のみを交換したり補修したりすることが可能である。また、テーパ穴２０やテーパピン２３がランナコーン１５で覆われて外部に露出しないので、ランナボス表面に流体抵抗を生じさせる凹凸ができない。更に、ランナコーン１５を緩めれば容易にボス本体１４を取り外してテーパピン２３を抜き取ることができ、ランナ３の分解・組立が簡単である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態を示すプロペラ水車発電機の縦断面図である。
【図２】図１における水車ランナ部の拡大図である。
【図３】図２におけるランナボスの III−III 線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００１６】
１ 発電機
２ 水車軸
３ ランナ
４ ランナボス
５ ランナベーン
１４ ボス本体
１５ ランナコーン
１７ ランナベーン取付軸
２０ テーパ穴
２２ テーパ穴
２３ テーパピン
【技術分野】
【０００１】
この発明はプロペラ水車に関し、特にプロペラマイクロ水車のランナベーン取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水力開発地点の小規模化が進んでおり、発電容量が１００ＫＷ以下のマイクロ水車の活用も図られている。マイクロ水車については、例えば特許文献１に記載されている。また、可動翼形の一般のプロペラ水車については、例えば特許文献２に記載されている。
【特許文献１】特開２００２−２９５３５９号公報
【特許文献２】特開平９−２０３３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
水車軸の先端にランナボスを介してランナベーンが取り付けられるプロペラ水車の場合、マイクロ水車は寸法上の制約から、特許文献２の水車におけるようにランナベーンとランナボスとを別体として構成した上で、相互を改めて結合する構造が困難である。例えば、ランナボスの中心穴側から挿入したボルトでランナベーンをランナボスに締め付ける構造を採用しようとしても、ランナボス中心穴が小さく工具が入らない。そのため、従来はランナベーンとランナボスとを鋳造や削り出しにより一体に形成している。しかしながら、このような一体構造は水車発電の立地地点ごとの専用設計となるため製作費が高くなり、また製作後の仕様変更に柔軟に対応できないという問題がある。
【０００４】
そこで、この発明の課題は、小型のプロペラ水車においてもランナベーンを別構成のランナボスに簡易に結合できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１のこの発明は、水車軸の先端にランナが取り付けられ、このランナはランナボスとランナベーンとからなるプロペラ水車において、前記ランナベーンの翼と一体の取付軸を前記ランナボスの外周部の取付穴に差し込み、前記取付軸とランナボスとにあけたテーパ穴にテーパピンを打ち込んで、前記ランナベーンを前記ランナボスに固定するものである。
【０００６】
また、請求項２のこの発明は、請求項１の発明において、前記ランナボスを円柱状のボス本体とその先端の円錐状のランナコーンとに分けて構成し、前記ボス本体に軸方向にあけた前記テーパ穴に前記ランナコーンの取付側から前記テーパピンを打ち込むとともに、先端に雄ねじ加工を施した前記水車軸をキーとともに前記ボス本体の中心穴に挿通し、袋ナット状に雌ねじ加工を施した前記ランナコーンを前記ボス本体から突出させた前記水車軸の先端に螺合させて締結するものとする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の発明によれば、テーパピンはランナボスの外側から打ち込めるので、ランナボスの寸法に制約されることなくランナベーンを固定することが可能であり、ランナボスに種々の仕様のランナベーンを組み合わせることにより、水車発電の多様な立地地点に対応し、水車の製作コストを低減することができる。また、テーパピンを抜き取ることによりランナベーンを容易に取り外せるため、立地条件の変化や翼の磨耗などに伴うランナベーンの交換や補修が可能である。
【０００８】
更に、請求項２の発明によれば、テーパ穴やテーパピンがランナコーンで覆われるので、ランナボス表面に流体抵抗を増やす凹凸が生じることがなく、またランナコーンを緩めれば容易にランナボス本体を水車軸から取り外してテーパピンを抜き取ることができるので、ランナボス及びランナベーンの分解・組立が簡単である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図１〜図３に基づいて、この発明の実施の形態を説明する。ここで、図１はプロペラ水車発電機の全体構成を示す縦断面図、図２は図１における水車ランナ部分の拡大図、図３は図２におけるランナボスの III−III 線に沿う断面図である。まず、図１において、直立する発電機１に直結された垂直な水車軸２の先端にランナ３が取り付けられ、ランナ３はランナボス４とランナベーン５とからなっている。発電機１はスカート状のカバー６に支持され、水車発電機全体はカバー６を介して据え付けられる。カバー６の内側には水車軸２を囲むケーシング７が取り付けられ、水車軸２はブラケット８を介して上下２箇所の軸受９及び１０で支持され、更に水車軸２の先端は軸受１１を介してケーシング７に保持されている。ケーシング７の外側にはランナ３に流水を導く流路配管１２が構成され、その下端部には吸出し管１３が接続されている。流水は矢印方向に流れ、ランナ３を回転させる。
【００１０】
次に、図２において、ランナボス４は円柱状のボス本体１４のその下端部に連結される円錐状のランナコーン１５とから構成されている。ステンレスから鋳造されたランナベーン５は、翼１６と取付軸（ステム）１７とから構成されている。ボス本体１４の中心には水車軸２の先端が挿入される段付穴１８があけられるとともに、外周部には図３に示すように、ランナベーン５の取付軸１７を嵌合させる取付穴１９がランナベーン５の枚数（図示は８枚）分、ボス本体１４の半径方向に等ピッチで設けられている。
【００１１】
また、ボス本体１４には、各取付穴１９の中心部を貫通するように、テーパ穴２０が軸方向にそれぞれあけられている。テーパ穴２０はランナコーン１５の取付側（図２の下側）から上に向かうように直径が縮小し、またランナコーン取付側の入口は拡張されて直径の大きい円筒穴として形成されている。一方、ランナコーン１５には、ランナボス側の中心に雌ねじ１５ａが袋ナット状に切られ、その反対側の端部には六角頭１５ｂが一体形成されている。
【００１２】
ここで、水車軸２の先端は段付き軸として構成され、ボス本体１４の段付穴１８における上段大径部と密に嵌合する大径部２ａと、段付穴１８における下段小径部を隙間を介して挿通し、ボス本体１４の端面から突出する小径部２ｂとを有し、小径部２ｂにはランナコーン１５の雌ねじ１５ａと螺合する雄ねじ２ｃが切られている。水車軸２の大径部２ａには、キー溝２１が設けられている。
【００１３】
図２に示すようにランナ３を組み立てるには、まずボス本体１４の取付穴１８にランナベーン５の取付軸１７を挿入し、翼１６の角度を所定の向きに定める。次いで、ボス本体１４のテーパ穴２０に倣って取付軸１７にテーパ穴２２の穴あけ加工を行い、テーパピン２３をテーパ穴２０の円筒穴側から打ち込んで、ランナベーン５を固定する。ランナベーン５の固定が終わったら、キー２４をキー溝２１に嵌め込んだ水車軸２にボス本体１４を嵌合させる。その際、キー２４をボス本体１４に切られたキー溝２５に嵌合させて回り止めをする。その後、ボス本体１４から突出する水車軸２の雄ねじ２ｃにランナコーン１５の雌ねじ１５ａを螺合させ、六角頭１５ｂに工具を掛けて締め付ける。ランナ３の分解は、上記と逆の手順で行う。
【００１４】
図示プロペラ水車は、例えばランナ３の翼外周径２００ｍｍ、ランナボス外形１２０ｍｍの小型のものであるが、テーパピン２３はランナボス４の外側（ボス本体１４の端面側）から打ち込めるので、ランナベーン５をランナボス４の寸法に制約されることなく固定することができる。従って、ランナベーン５をランナボス４と別構成にして、ランナベーン５のみを交換したり補修したりすることが可能である。また、テーパ穴２０やテーパピン２３がランナコーン１５で覆われて外部に露出しないので、ランナボス表面に流体抵抗を生じさせる凹凸ができない。更に、ランナコーン１５を緩めれば容易にボス本体１４を取り外してテーパピン２３を抜き取ることができ、ランナ３の分解・組立が簡単である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態を示すプロペラ水車発電機の縦断面図である。
【図２】図１における水車ランナ部の拡大図である。
【図３】図２におけるランナボスの III−III 線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００１６】
１ 発電機
２ 水車軸
３ ランナ
４ ランナボス
５ ランナベーン
１４ ボス本体
１５ ランナコーン
１７ ランナベーン取付軸
２０ テーパ穴
２２ テーパ穴
２３ テーパピン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水車軸の先端にランナが取り付けられ、このランナはランナボスとランナベーンとからなるプロペラ水車において、
前記ランナベーンの翼と一体の取付軸を前記ランナボスの外周部の取付穴に差し込み、前記取付軸とランナボスとにあけたテーパ穴にテーパピンを打ち込んで、前記ランナベーンを前記ランナボスに固定したことを特徴とするプロペラ水車。
【請求項２】
前記ランナボスを円柱状のボス本体とその先端の円錐状のランナコーンとに分けて構成し、前記ボス本体に軸方向にあけた前記テーパ穴に前記ランナコーンの取付側から前記テーパピンを打ち込むとともに、先端に雄ねじ加工を施した前記水車軸をキーとともに前記ボス本体の中心穴に挿通し、袋ナット状に雌ねじ加工を施した前記ランナコーンを前記ボス本体から突出させた前記水車軸の先端に螺合させて締結したことを特徴とする請求項１記載のプロペラ水車。
【請求項１】
水車軸の先端にランナが取り付けられ、このランナはランナボスとランナベーンとからなるプロペラ水車において、
前記ランナベーンの翼と一体の取付軸を前記ランナボスの外周部の取付穴に差し込み、前記取付軸とランナボスとにあけたテーパ穴にテーパピンを打ち込んで、前記ランナベーンを前記ランナボスに固定したことを特徴とするプロペラ水車。
【請求項２】
前記ランナボスを円柱状のボス本体とその先端の円錐状のランナコーンとに分けて構成し、前記ボス本体に軸方向にあけた前記テーパ穴に前記ランナコーンの取付側から前記テーパピンを打ち込むとともに、先端に雄ねじ加工を施した前記水車軸をキーとともに前記ボス本体の中心穴に挿通し、袋ナット状に雌ねじ加工を施した前記ランナコーンを前記ボス本体から突出させた前記水車軸の先端に螺合させて締結したことを特徴とする請求項１記載のプロペラ水車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−３２３３８（Ｐ２００７−３２３３８Ａ）
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２１４００６（Ｐ２００５−２１４００６）
【出願日】平成１７年７月２５日（２００５．７．２５）
【出願人】（０００２２１５４６）東電設計株式会社 (44)
【出願人】（５９１０８３２４４）富士電機システムズ株式会社 (1,717)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２５日（２００５．７．２５）
【出願人】（０００２２１５４６）東電設計株式会社 (44)
【出願人】（５９１０８３２４４）富士電機システムズ株式会社 (1,717)
【Ｆターム（参考）】
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