水力タービン

軸流液体タービン断面図


軸流液体タービン断面図です。

軸流タービン

軸流でも圧力が高く流量は少なめなので羽根部分は高速回転で小型になります。 インレットガイドベーン部分も電動サーボで可動する機構となっています。

フランシス水車


最近、最も多い水車設計はフランシス水車です。 というのも設計水車出力の範囲が100KW~600KWぐらいまでが弊社では多く設計しており、 その出力の水力地点では30~90m程度の中程度の落差で水量も毎秒0.5トンから1トンぐらいが多いため、 適切な回転数と効率から水車タイプがフランシス水車になるからです。

フランシス水車

フランシス水車

フランシス水車の良い点は、効率が高く、回転数も速い方であり、 流量変動に対しても効率の低下が少なくなるように設計可能で、全体が頑丈で羽根も耐久性があり長く使えるなどです。 ただ羽根の設計は難しいので設計出来る企業は限られ、 弊社では全ての比速度範囲を高効率で設計できるため、最近大変フランシス水車の設計依頼が多いのだと思われます。

インライン型タービン発電機完成


インライン型タービン発電機の完成時姿です。

インライン型タービン発電機

インライン水車

インライン型タービン発電機は、パイプ配管の途中に挿入するように取り付け可能であり、 配管系の余剰エネルギーを回収する目的でプラント内などで利用されます。 これは液体エネルギー回収型ですが、空気、ガス、蒸気などの気体の配管でもエネルギー回収型インラインタービン発電機を利用することが出来ます。 一時はプラント内エネルギー回収もプラントを持つ企業側の事情により低迷した状況となっていたのですが、 最近の温暖化対策の省エネプロジェクトでは再度出番があるかもしれません。 小型で設置しやすい機械は良い機械だと言えるでしょう。

落差に対して流量が多いフランシス水車の渦巻きケーシング


落差に対して流量が多いフランシス水車の渦巻きケーシング基本形状です。

渦巻ケーシング

落差に対して流量が多いので渦巻きケーシング中央にあるフランシス水車ランナも高比速度型ランナとなっており、 それに対しても渦巻きケーシング入口直径は大変に大きくなっています。 渦巻きケーシング入口直径がこのように大きくなっている原因は、 水車への導水管路での摩擦圧力損失を少しでも減らして、水車ランナにかかる有効落差を増やし、水車軸出力を上げるためです。 大変に細い官で水車に水を導くと、思いのほか圧力損失は大きくなり、 はなはだしい場合はほとんど圧力がなくなることも考えられますから、導水管の管内流速は毎秒2m以下、出来れば1.5m以下になると良いですね。

100KWクラスのフランシス水車3次元設計


100KWクラスのフランシス水車3次元設計事例です。

フランシス水車

フランシス水車

落差は60m程度の中落差であり、水量が毎秒0.2m^3ぐらいの少なめで、 発電出力100KWぐらいであれば図の渦巻ケーシング入口径350mmぐらいの小型フランシス水車が適応されます。