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公開番号
2024030232
公報種別
公開特許公報(A)
公開日
2024-03-07
出願番号
2022132942
出願日
2022-08-24
発明の名称
流体機械
出願人
株式会社東芝
,
東芝エネルギーシステムズ株式会社
代理人
個人
,
個人
,
個人
主分類
F03B
3/02 20060101AFI20240229BHJP(液体用機械または機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの)
要約
【課題】円板摩擦損失を抑制することができる流体機械を提供することである。
【解決手段】実施形態の流体機械は、互いに対向する上カバーおよび下カバーの間にラン
ナが回転可能に収容される流体機械であって、前記上カバーと前記ランナとの間に形成さ
れる背圧室と、前記下カバーと前記ランナとの間に形成される側圧室と、前記背圧室およ
び前記側圧室の少なくとも一方に設けられる翼であり、この翼に流入する水流の上流側端
部から下流側端部に向かって、翼面が前記ランナの回転方向に傾斜する整流装置と、を備
える。
【選択図】図1
特許請求の範囲
【請求項1】
互いに対向する上カバーおよび下カバーの間にランナが回転可能に収容される流体機械
であって、
前記上カバーと前記ランナとの間に形成される背圧室と、
前記下カバーと前記ランナとの間に形成される側圧室と、
前記背圧室および前記側圧室の少なくとも一方に設けられる翼であり、この翼に流入す
る水流の上流側端部から下流側端部に向かって、翼面が前記ランナの回転方向に傾斜する
整流装置と、
を備える流体機械。
続きを表示(約 390 文字)
【請求項2】
前記整流装置は、前記ランナのハブと対向する前記上カバーの壁面に設けられる請求項
1に記載の流体機械。
【請求項3】
前記整流装置は、前記ランナの主軸と対向する前記上カバーの壁面に設けられる請求項
1に記載の流体機械。
【請求項4】
前記整流装置は、前記翼面を回転可能とするスピンドルをさらに備える請求項1から3
いずれかに記載の流体機械。
【請求項5】
前記整流装置は、回転軸線を中心とした前記ランナの外径Rcに対して、その設置位置
が0.9Rc以上の領域に設けられる請求項1または2に記載の流体機械。
【請求項6】
前記整流装置は、前記上流側端部から前記下流側端部に向かってその翼面が前記ランナ
のハブへの方向に傾斜する請求項1または2に記載の流体機械。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、流体機械に関する。
続きを表示(約 1,700 文字)
【背景技術】
【0002】
遠心型の流体機械の一例であるフランシス水車のランナは、複数枚の羽根がシュラウド
とハブとに挟まれるように構成され、ランナに流入する作動流体の流れを受けて回転する
。
【0003】
ランナの上方は、上カバーによって覆われ、ランナのハブと上カバーとで囲まれた環状
の空間である背圧室には、ランナへ流れる高圧の作動流体の一部が流入し、上カバー側に
沿ってランナの回転軸線に対する内径方向に流れるとともに、ハブ側に沿って外径方向に
流れる。その作動流体は、吸出し管に導かれた後、ランナを通過した作動流体とともに下
池へと導かれる。ランナは高速で回転しているため、この作動流体とハブとの接触面にお
ける摩擦により、円板摩擦損失と呼ばれるエネルギー損失が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2019-85960号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
このような流体機械において、背圧室における作動流体のランナの回転軸線を中心とし
た周速度に対してランナ周速度が大きいほど、円板摩擦損失が増大する傾向がある。この
円板摩擦損失は、流体機械の効率を低下させる一因である。
【0006】
本発明が解決しようとする課題は、円板摩擦損失を抑制することができる流体機械を提
供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、実施形態の流体機械は、互いに対向する上カバーおよび下
カバーの間にランナが回転可能に収容される流体機械であって、前記上カバーと前記ラン
ナとの間に形成される背圧室と、前記下カバーと前記ランナとの間に形成される側圧室と
、前記背圧室および前記側圧室の少なくとも一方に設けられる翼であり、この翼に流入す
る水流の上流側端部から下流側端部に向かって、翼面が前記ランナの回転方向に傾斜する
整流装置と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【0008】
第1実施形態に係るフランシス水車の子午面断面図。
第1実施形態に係るフランシス水車の領域Aの拡大図。
(a)は第1実施形態に係る整流装置を上カバーの上部壁面側から見た断面図、(b)は第1実施形態の変形例に係る整流装置を上カバーの上部壁面側から見た断面図。
(a)は一般的なフランシス水車の背圧室内における水の回転方向の速度を示す図、(b)は第1実施形態に係るフランシス水車の背圧室内における水の回転方向の速度を示す図。
第1実施形態の変形例に係るフランシス水車の部分拡大図。
第1実施形態の変形例に係る水車運転時の整流装置を上カバーの上部壁面側から見た断面図、(b)は第1実施形態の変形例に係るポンプ運転時の整流装置を上カバーの上部壁面側から見た断面図。
第1実施形態の変形例に係るフランシス水車の部分拡大図。
第1実施形態の変形例に係るフランシス水車の部分拡大図。
第2実施形態に係るフランシス水車の部分拡大図。
第2実施形態に係る整流装置をランナの主軸側からランナの径方向外側の向きに見た概略図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、発明を実施するための実施形態について説明する。
【0010】
(第1実施形態)
第1実施形態について、図1から図8を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る
フランシス水車の子午面断面図である。ここでは、遠心型の流体機械の一例としてフラン
シス水車について説明する。フランシス水車1は、ケーシング10と、ステーベーン20
と、ガイドベーン30と、ランナ40と、上カバー50と、下カバー60とを備える。
(【0011】以降は省略されています)
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