專利名稱：水力發(fā)電裝置以及具備該裝置的水力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用從水管流入的水流使螺旋漿葉片旋轉(zhuǎn)以進行發(fā)電的水力發(fā)電裝置以及具備該水力發(fā)電裝置的水力發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，在地球上大量存在有高低差的上下水道、河川、農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)廢水等未使用的小水利資源，利用這些小水利資源不建造堤壩就能夠進行發(fā)電的小水電受到人們的注意。這種小水電要求具有即使是低落差小流量也能夠高效率發(fā)電的結(jié)構(gòu)，例如使用橫軸螺旋漿水輪機等。這種橫軸螺旋漿水輪機在設(shè)置于水路的中心的旋轉(zhuǎn)軸的周圍設(shè)置多片螺旋漿葉片，形成能夠?qū)⑺饕鸬男D(zhuǎn)軸的運動傳遞給外部的發(fā)電機進行發(fā)電的結(jié)構(gòu)。
又，利用這樣的小水力進行發(fā)電的發(fā)電裝置往往設(shè)置于山間偏僻的地方，因此要求能夠不要維修保養(yǎng)，而且由于設(shè)置空間也有限，所以要求裝置簡單。這就是其技術(shù)背景。

發(fā)明內(nèi)容
但是，在已有的水力發(fā)電裝置中，采用使用潤滑油的潤滑手段，需要潤滑設(shè)備，有裝置復(fù)雜化的缺點。而且需要能夠避免潤滑油向外泄漏污染環(huán)境的復(fù)雜的密封結(jié)構(gòu)，而且該密封結(jié)構(gòu)也需要維修保養(yǎng)。而且在已有的水力發(fā)電裝置中，存在由于線圈的溫度的上升造成發(fā)電機的壽命縮短的耐用性問題，為了使線圈的溫度降低而設(shè)置電扇等冷卻手段則會造成結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化。
因此，本發(fā)明的目的在于，謀求裝置的簡化，提供維修保養(yǎng)管理容易的水力發(fā)電裝置。
本發(fā)明是鑒于上述情況而作出的，本發(fā)明的水力發(fā)電裝置，是在水流通的水管的中途設(shè)置，而且是與該水管使內(nèi)部連通地設(shè)置的水力發(fā)電裝置，具備連結(jié)于所述水管形成主流路，具有電樞線圈的圓環(huán)狀定子、配置于所述定子的內(nèi)周側(cè)，具有向徑向內(nèi)側(cè)突出的螺旋漿葉片，而且在外周設(shè)置永久磁體的圓環(huán)狀轉(zhuǎn)子、設(shè)置于所述轉(zhuǎn)子和所述定子之間的水潤滑軸承、設(shè)置于所述螺旋漿葉片上游的位置上的取水口、以及從所述取水口將水向所述水潤滑軸承引導(dǎo)的引水流路；所述引水流路在其中間位置上具有對所述電樞線圈進行冷卻的冷卻流路，形成能夠?qū)乃鋈∷诹魅氲乃峁┙o所 述冷卻流路和所述水潤滑軸承的結(jié)構(gòu)。
如果采用上述結(jié)構(gòu)，則從取水口將水引向水潤滑軸承的引水流路的一部分兼作冷 卻流路，因此能夠以簡單地結(jié)構(gòu)抑制電樞線圈的溫度上升，能夠提高發(fā)電機的效率和 耐用性。而且從取水口流入的水被提供給冷卻流路和水潤滑軸承，因此從取水口流入 的水被使用于冷卻同時也使用于潤滑。從而，能夠利用引水流路的水進行潤滑而不需 要特別的潤滑設(shè)備，因此能夠提供裝置簡化，容易維修保養(yǎng)管理的水力發(fā)電裝置。
也可以形成能夠?qū)乃鋈∷诹魅氲乃诹鬟^所述冷卻流路之后提供給所述 水潤滑軸承的結(jié)構(gòu)。
如果采用上述結(jié)構(gòu)，則從取水口流入的水在流過冷卻流路之后被提供給水潤滑軸 承，水從冷卻流路向水潤滑軸承串聯(lián)式流動，因此從取水口流入的水全部使用于冷卻， 冷卻之后的水全部使用于潤滑。從而，能夠得到良好的冷卻效率和潤滑效率，能夠進 一步提高耐用性和維修保養(yǎng)性能。
也可以是所述引水流路利用引水管形成，所述引水管具有在與所述電樞線圈對應(yīng) 的位置上巻繞于所述定子外周的巻繞部，該巻繞部形成所述冷卻流路。
如果采用上述結(jié)構(gòu)，則只要把引水管巻繞于定子外周就能夠形成冷卻流路，因此 不限于特別的密封結(jié)構(gòu)，能夠簡化裝置。又可以在引水管的周圍具有熱傳導(dǎo)性能良好 的充填材料。還有，只要設(shè)置引水管就能夠形成包含冷卻流路的引水流路，因此也能 夠容易地進行安裝工作。
也可以還具備配置于所述取水口的過濾器。
如果采用上述結(jié)構(gòu)，則能夠防止水中存在的異物從主流路流入取水口，因此能夠 防止水潤滑軸承進入異物。
也可以所述過濾器由在所述取水口相互保持間隙并排設(shè)置的多片百葉窗板構(gòu)成， 所述各百葉窗板向所述主流路的下游側(cè)傾斜，而且緩緩地向所述主流路中心側(cè)靠近。
如果采用上述結(jié)構(gòu)，則使用百葉窗板作為過濾器，與使用于有篩孔的過濾器的情 況相比，水通過的時阻力比較小，因此即使是小壓力也能夠穩(wěn)定地將水引導(dǎo)到水潤滑 軸承。而且百葉窗板向主流路的下游側(cè)傾斜，而且緩緩地向主流路中心側(cè)靠近，因此 即使是通過主流路的異物到達百葉窗板，也不會流入取水口，而是返回主流域。因此 能夠更好地防止異物從主流路流入取水口。
也可以所述取水口具有與所述引水流路相比流路截面積更大的緩沖空間。
如果采用上述結(jié)構(gòu)，則能夠抑制從主流路流入取水口的水的流速急劇增大，能夠 更好地防止通過主流路的異物流入取水口。
也可以所述水潤滑軸承分別配置于所述轉(zhuǎn)子的上游側(cè)和下游側(cè)，在所述下游側(cè)的所述水潤滑軸承的與所述轉(zhuǎn)子對置的面上，形成與所述引水流路連通地，在圓周方向 上等間隔配置的多個水排出孔、以及與所述各水排出孔分別連結(jié)地，在圓周方向的正 交方向上延伸著，在圓周方向上等間隔配置的多條槽。
如果采用上述結(jié)構(gòu)，則從處于下游位置上的水潤滑軸承的水排出孔排出的水的水 壓在徑向和圓周方向上有較好的對稱分布，能夠減輕反作用力(thrust)，而且能夠
穩(wěn)定地支持轉(zhuǎn)子。
也可以所述槽其長度方向的一端部與所述上游側(cè)的所述水潤滑軸承連通，其長度 方向上的另一端與所述主流路上的所述螺旋槳葉片的下游側(cè)的區(qū)域連通，所述槽的所 述一端部向著其長度方向的一端開放地一直形成到所述水潤滑軸承的端緣，所述槽的 所述另一端部在其長度方向的另一端封閉地一直形成到所述水潤滑軸承的端緣的跟
一、z *
目IJ 。
如果釆用上述結(jié)構(gòu)，則槽的另一端部連通的主流路的螺旋漿葉片的下游側(cè)的區(qū)域 與槽的一端部連通的上游位置的水潤滑軸承相比壓力較低。而且槽的一端部開放地形 成到水潤滑軸承的端緣為止，因此從水排出孔排出的水容易向一端部流動。因此上游 位置上的水潤滑軸承也能夠得到充分供水。
也可以還具備在所述水潤滑軸承的相對所述定子面向徑向的位置上設(shè)置的徑向 沖擊吸收構(gòu)件、以及在所述水潤滑軸承的相對所述定子面向軸向的位置上設(shè)置的軸向 沖擊吸收構(gòu)件。
如果采用上述結(jié)構(gòu)，則能夠緩和水潤滑軸承傾斜與定子接觸時的沖擊。 也可以所述水潤滑軸承為圓環(huán)狀，所述徑向沖擊吸收構(gòu)件由設(shè)置于所述水潤滑軸
承的外周面上的0形環(huán)構(gòu)成；所述軸向沖擊吸收構(gòu)件由設(shè)置于所述水潤滑軸承的側(cè)面 上的0形環(huán)構(gòu)成。
如果采用上述結(jié)構(gòu)，則通常作為密封構(gòu)件使用的O形環(huán)被使用為沖擊吸收構(gòu)件能 夠以簡單而且廉價的結(jié)構(gòu)謀求吸收沖擊。
也可以設(shè)置多個轉(zhuǎn)子，而且多個轉(zhuǎn)子形成在水流方向上串列配置，相互獨立旋轉(zhuǎn) 的結(jié)構(gòu)。
如果采用上述結(jié)構(gòu)，則多個轉(zhuǎn)子在水流方向上串列配置，因此水流連續(xù)地通過多 片螺旋漿葉片許多水流能量被連續(xù)變換為電能。而且由于各轉(zhuǎn)子相互獨立地旋轉(zhuǎn)，因 此各轉(zhuǎn)子能夠互不相干地以最佳效率旋轉(zhuǎn)，提高能量回收效率。
又，本發(fā)明的水力發(fā)電系統(tǒng)，是使用上述水力發(fā)電裝置的水力發(fā)電系統(tǒng)，具備連 接于所述水力發(fā)電裝置的所述電樞線圈上的控制裝置，所述控制裝置具有在所述水力 發(fā)電裝置啟動時對所述電樞線圈供電，驅(qū)動所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，在其后停止對所述電樞線 圈供電以進行發(fā)電的結(jié)構(gòu)。如果采用上述結(jié)構(gòu)，則即使是在水輪機為大型水輪機，水輪機不容易啟動的情況 下，也能夠強制啟動水輪機。也就是說，由于螺旋漿葉片的重量大，產(chǎn)生過大的靜摩 擦?xí)r，由于水流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，不容易使螺旋漿葉片的旋轉(zhuǎn)啟動，但是在將開閉閥關(guān)閉， 使水流停止流動的狀態(tài)下對電樞線圈供電，強制使螺旋漿葉片作為電動機啟動，則能 夠使比靜摩擦小得多的動摩擦力作用于軸承。而且如果螺旋漿葉片啟動，則軸承為水 潤滑狀態(tài)，摩擦系數(shù)大大減小，因此通過停止對電樞線圈供電，水流通過螺旋漿葉片 產(chǎn)生的發(fā)電動作能夠順利進行。
也可以還具備設(shè)置于所述水力發(fā)電裝置的上游側(cè)的水管上的，能夠截住/放過 水流的開閉閥、以及連接于所述控制裝置，使所述開閉閥動作的驅(qū)動器(actuator)， 所述控制裝置形成在對所述電樞線圈供電時控制所述驅(qū)動器使所述開閉閥為截斷狀 態(tài)，而且在停止對所述電樞線圈供電時控制所述驅(qū)動器使所述開閉闊為開放狀態(tài)的結(jié) 構(gòu)。
也可以形成對所述電樞線圈供電的停止在所述水潤滑軸承通過水實現(xiàn)與所述轉(zhuǎn) 子隔離的潤滑狀態(tài)之后進行的結(jié)構(gòu)。
也可以所述控制裝置形成在所述轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)時，停止對所述電樞線圈供電的結(jié)構(gòu)。


圖1是本發(fā)明第1實施形態(tài)的水力發(fā)電裝置的立體圖。
圖2是表示圖1所示的水力發(fā)電裝置的流路內(nèi)側(cè)部分的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
圖3是表示圖1所示的水力發(fā)電裝置的縱剖面圖。
圖4是圖l所示的水力發(fā)電裝置的橫剖面圖。
圖5表示圖1所示的水力發(fā)電裝置的水潤滑軸承，左半部分是從上游側(cè)觀察的平 面圖，右半部分是從下游側(cè)觀察的平面圖。
圖6是圖3所示的水力發(fā)電裝置的水潤滑軸承及其近旁的放大剖面圖。 圖7是說明圖1所示的水力發(fā)電裝置的引水管的組裝狀態(tài)的立體圖。 圖8是圖7所示的引水管的立體圖。
圖9是表示本發(fā)明第2實施形態(tài)的水力發(fā)電裝置的縱剖面圖。
圖IO是本發(fā)明第3實施形態(tài)的水力發(fā)電裝置的縱剖面圖。
圖11是使用第1實施形態(tài)水力發(fā)電裝置的水力發(fā)電系統(tǒng)的方框圖。
圖12是第1實施形態(tài)的水力發(fā)電裝置啟動時的極限摩擦系數(shù)曲線圖。
圖13是圖ll所示的水力發(fā)電系統(tǒng)的啟動時的時序圖。
圖14是圖ll所示的水力發(fā)電系統(tǒng)的啟動時的流程圖。
具體實施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明的實施形態(tài)進行說明。 第1實施形態(tài)
圖1是本發(fā)明第1實施形態(tài)的水力發(fā)電裝置10的立體圖。圖2是表示圖1所示 的水力發(fā)電裝置10的流路內(nèi)側(cè)部分的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。圖3是表示圖1所示的水 力發(fā)電裝置10的縱剖面圖。圖4是圖1所示的水力發(fā)電裝置10的橫剖面圖。
如圖1所示，本實施形態(tài)的水力發(fā)電裝置10由作為其上游側(cè)部分的上游側(cè)配管 部分20、作為下游側(cè)部分的下游側(cè)配管部分30、配置于它們的中間的發(fā)電機主體部 分40三個部分構(gòu)成。該水力發(fā)電裝置IO具備連接于水管(圖3)上，形成主流路R 的圓環(huán)狀的定子11、以及配置于定子11的內(nèi)周側(cè)的圓環(huán)狀的轉(zhuǎn)子12。
如圖3所示，水力發(fā)電裝置10設(shè)置于水管90的中途，設(shè)置為內(nèi)徑與水管90相 同。水力發(fā)電裝置10與水管90通過未圖示的0形環(huán)等法蘭耦合。具體地說，用在上 游側(cè)配管部分20的上游側(cè)端部設(shè)置的上游側(cè)法蘭251與上游側(cè)的水管90接合，用下 游側(cè)配管部分30的下游側(cè)端部設(shè)置的下游側(cè)法蘭352與下游側(cè)水管91接合。
如圖2 圖4所示，在上游側(cè)配管部分20的內(nèi)周面上固定筒狀的葉片(vane) 基座21，在葉片基座21的內(nèi)側(cè)固定多個在圓周方向上等距離配置的導(dǎo)向葉片(vane) 22。在徑向向內(nèi)延伸的這些導(dǎo)向葉片22的中心位置上，將筒狀的輪轂23固定于導(dǎo)向 葉片22的內(nèi)端部。輪轂23在導(dǎo)向葉片22的上游側(cè)為了減小對水的阻力，形成為彈 頭形狀的圓形。而且輪轂23向?qū)蛉~片22的下游側(cè)也延伸，彎曲為軸流型的多片螺 旋漿葉片41隔著規(guī)定的間隙在圓周方向上等距離配置。也就是說，螺旋漿葉片41的 徑向的內(nèi)端部不接觸輪轂23的外周面。輪轂23也向螺旋漿葉片41的更下游側(cè)延伸， 為減小空穴現(xiàn)象(cavitation)形成為彈頭形狀的圓形。
如圖1和圖2所示，導(dǎo)向葉片22相對于螺旋漿葉片(blade) 41的傾斜逆向傾 斜形成為彎曲的軸流型，形成水流以合適的角度接觸螺旋漿葉片41的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。螺 旋漿葉片41位于發(fā)電機主體部40的內(nèi)部，其外圍固定于形成圓筒狀的葉片底座41a 的內(nèi)周面。葉片底座41a內(nèi)嵌固定于形成圓筒狀的流道(runner) 42。流道42具有 其內(nèi)部安裝永磁體44的圓環(huán)部42a和從圓環(huán)部42a的徑向內(nèi)端向形狀軸線方向兩側(cè) 突出的鍔部42b。還有，永磁體44也可以安裝于所述圓環(huán)部42a的外周面上。而且 由這些流道42、永磁體44、以及螺旋漿葉片等構(gòu)成轉(zhuǎn)子12。
流道42的外周面利用發(fā)電機主體部分40的分割為兩個部分的發(fā)電機外殼40C和 發(fā)電機蓋46覆蓋。發(fā)電機主體40在其前后端面上分別接合在上游側(cè)配管部分20的 下游側(cè)端部設(shè)置的下游側(cè)法蘭252和在下游側(cè)配管部分30的上游側(cè)端部設(shè)置的上游側(cè)法蘭351。流道42的圓環(huán)部42a與上游側(cè)配管部分20的下游側(cè)法蘭252之間的環(huán) 狀空間配置大致為矩形斷面的上游側(cè)水潤滑軸承61，流道肩部(， >于〉3》夕') 42B與下游側(cè)配管部分30的上游側(cè)法蘭351之間的環(huán)狀空間配置大致為矩形斷面的 上游側(cè)水潤滑軸承62。
水潤滑軸承61、 6形成為一方面徑向支持流道42的外周面，另一方面，特別是 下游側(cè)水潤滑軸承62通過流道42的圓環(huán)部42a的下游側(cè)面以軸向力支持流道42。 在永磁體44的徑向外方，通過包套(can) 44a配設(shè)定子鐵芯(疊層鐵芯)45和巻繞 于其上的電樞線圈451，這些構(gòu)件構(gòu)成定子ll。定子鐵芯45和電樞線圈451的外周 側(cè)用發(fā)電機蓋46覆蓋，定子鐵芯(疊層鐵芯)45通過發(fā)電機蓋46固定于發(fā)電機外 殼40C。
借助于以上所述結(jié)構(gòu)，從上游側(cè)水管90來的水流過上游側(cè)配管部分20內(nèi)部，由 輪轂(boss) 23引向管內(nèi)外周部，由導(dǎo)向葉片22調(diào)整方向，撞擊螺旋漿葉片41。以 此使螺旋漿葉片41高效率旋轉(zhuǎn)。而且借助于螺旋漿葉片41的旋轉(zhuǎn)，使流道42成一 整體旋轉(zhuǎn)，使固定于流道42的永磁體44相對于定子鐵芯45旋轉(zhuǎn)。在定子鐵芯45產(chǎn) 生的感應(yīng)磁場變化在電樞線圈451內(nèi)感應(yīng)產(chǎn)生電壓，實現(xiàn)發(fā)達目的。
下面對本實施形態(tài)的水力發(fā)電裝置10的軸承結(jié)構(gòu)進行詳細說明。如圖3所示， 在下游側(cè)配管部分30的外周面上形成水供給口 301。提供給該水供給口 301的水貫 通上游側(cè)法蘭351，被引向其內(nèi)部配設(shè)的下游側(cè)水潤滑軸承62的下游側(cè)端面。
圖5表示圖1所示的水力發(fā)電裝置10的水潤滑軸承62，左半部分是從上游側(cè)觀 察的平面圖，右半部分是從下游側(cè)觀察的平面圖。如圖3和圖5所示，在下游側(cè)水潤 滑軸承62的下游側(cè)端面62a上，形成有環(huán)狀的凹部62c,將被引向下游側(cè)端面62a 的水向圓周方向分配。在凹部62c上，在圓周方向上等間隔地形成多個貫通到上游側(cè) 端面62b的水排出孔62d，通過該水排出孔62d將水送往推力軸承面、即上游側(cè)端面 62b輸送。借助于此對上游側(cè)端面62b進行水潤滑。
而且在上游側(cè)端面62b上，分別包含水排出孔62d，在圓周方向上等間隔地形成 在徑向上延伸的槽62e。水排出孔62d配置于槽62e的徑向靠外側(cè)。槽62e的徑向外 側(cè)的外端部62f向徑向外側(cè)開放地一直形成到水潤滑軸承62的上端緣。槽62e的徑 向內(nèi)側(cè)的內(nèi)端部62g在徑向內(nèi)側(cè)封閉地一直形成到水潤滑軸承62的下端緣的跟前。 又在水潤滑軸承62的外周面62h上設(shè)置0形環(huán)構(gòu)成的徑向沖擊吸收構(gòu)件65，在下游 側(cè)端面62a上設(shè)置0形環(huán)構(gòu)成的軸向沖擊吸收構(gòu)件66。
圖6是圖3所示的水力發(fā)電裝置10的水潤滑軸承62及其近旁的放大剖面圖。如 圖6所示，水潤滑軸承62的槽62e，其外端部62f通過流道42的圓環(huán)部42a的外周 區(qū)域，與主流路R的螺旋漿葉片41上游區(qū)域A相連的水潤滑軸承61連通。而且水潤滑軸承62的槽62e，其內(nèi)端部62g與主流路R的螺旋漿葉片41的下游區(qū)域B連通。 槽62e的內(nèi)端部62g連通的主流路R的螺旋漿葉片41下游側(cè)的區(qū)域B比槽62e的外 端部62f連通的上游位置的水潤滑軸承61壓力低。因此從槽62e的水排出孔62d排 出的水容易從內(nèi)端部62g向徑向軸承面、即下游側(cè)的鍔部62b的外周面輸送。但是槽 62e的內(nèi)端部62g形成為徑向內(nèi)方封閉，而且槽62e的外端部62f開放地一直形成到 水潤滑軸承62的上端緣，所述從水排出孔62d排出的水也容易向外端部62f流動。 因此對上游位置的水潤滑軸承也能夠充分供水。
水潤滑軸承61、 62用不銹鋼制造，如圖3所示，其軸承面691、 692為陶瓷制造 的。這樣，即使是提供給水潤滑軸承61、 62的水中有異物混入，也能夠在軸承面691、 692粉碎，與水一起流動，因此可以不必維修保養(yǎng)。而且也可以整個軸承用陶瓷構(gòu)成， 也可以把陶瓷砌塊等固定于水潤滑軸承61、 62。
還有，在軸承面691、 692中嵌入異物時，有時候有使流道42和螺旋漿葉片41 傾斜的力在起作用，為了避免這種情況，在作為水潤滑軸承61、 62的非軸承面的下 游側(cè)端面62a和外周面62h上分別設(shè)置沖擊吸收構(gòu)件65、 66。在本實施形態(tài)中，沖 擊吸收構(gòu)件65、 66表示為0形環(huán)，但只要是能夠?qū)⑶度氘愇飼r的水潤滑軸承61、 62 的歪斜加以吸收的構(gòu)件，即使是彈簧之類的其他構(gòu)件也可以使用。
下面對水力發(fā)電裝置10的冷卻系統(tǒng)進行詳細說明。如圖3所示，水力發(fā)電裝置 10的冷卻系統(tǒng)形成為也能夠作為上述水潤滑軸承61、 62的供水系統(tǒng)起作用的結(jié)構(gòu)。 冷卻系統(tǒng)從導(dǎo)向葉片21的上游側(cè)的上游側(cè)配管部分20的位置上形成的取水口 302取 出水。在該取水口 302，設(shè)置過濾器303，有在某種程度上去除在取出的水中可能包 含的異物的作用。
過濾器303由形成取水口 302的平面上保持間隙并排設(shè)置的多片百葉窗板303a 構(gòu)成。各百葉窗板303a向主流路R的下游側(cè)傾斜，慢慢向主流路R的中心側(cè)靠近。 借助于此，形成流過主流路R到達百葉窗板303a的異物不進入取水口 302，而被引 導(dǎo)返回主流路R的結(jié)構(gòu)。還有，過濾器303也可以采用篩孔過濾器等。又在取水口 302設(shè)置與引水管305的引水流路306相比其流路斷面積較大的緩沖空間304。通過 過濾器303取入取水口 302的水通過形成引水流路306的引水管305，被提供給上述 水供給口 301。
這樣，取水口 302與水供給口 302在軸向上保持間隔，能夠借助于它們之間的靜 壓力的作用，而不需要泵等壓送手段，就能夠提供對于下游側(cè)水潤滑軸承62的軸向 對抗力的發(fā)生足夠的水壓。這樣的作用也可以通過對上游側(cè)水循環(huán)軸承61直接供水 實施，但是由于下游側(cè)水潤滑軸承62將與取水口 302的距離取得比較大，所以也可
以使得能夠發(fā)生的水壓也較大。
10圖7是說明圖1所示的水力發(fā)電裝置306的引水管305的組裝狀態(tài)的立體圖。圖 8是圖7所示的引水管305的立體圖。引水管305形成為也能夠作為水力發(fā)電裝置10 的冷卻系統(tǒng)起作用的結(jié)構(gòu)。如圖7和圖8所示，引水管305在中途分叉為兩個分支， 在發(fā)電機蓋46的周圍交互巻繞。即引水管305具有在發(fā)電機蓋46的外周巻繞的巻繞 部305a，該巻繞部305a形成冷卻流路306a。如圖1和圖3所示，在發(fā)電機蓋46的 徑向內(nèi)側(cè)配置電樞線圈451，這樣，就能夠高效率地通過發(fā)電機蓋46將電樞線圈451 發(fā)電時發(fā)生的熱量去除。
分叉為兩條的引水管305還在到達水供給口 301之前分叉為兩條。該引水管305 連接于在下游側(cè)配管部分30的圓周方向上等距離配置的4個水供給口 301，對下游 側(cè)水潤滑軸承62提供在圓周方向上均勻的水壓。如上所述，由引水管305形成的引 水流路306在其中間位置具有對電樞線圈451進行冷卻的冷卻流路306a，從取水口 302流入的水冷卻流路306a后以串聯(lián)方式提供給水潤滑軸承62。因此從取水口 303 流入引水管305的水其全部水量暫時使用于電樞線圈451的冷卻，該冷卻后的水的全 部水量全部被使用于水潤滑軸承61、 62的潤滑。還有，在上述實施形態(tài)中，利用引 水管305的巻繞部305a形成冷卻流路306a，但是也可以利用覆蓋電動機蓋46的冷 卻套管(jacket)形成冷卻流路。
第2實施形態(tài)
圖9是表示本發(fā)明第2實施形態(tài)的水力發(fā)電裝置10B的縱剖面圖。如圖7所示， 本實施形態(tài)的水力發(fā)電裝置10B在螺旋漿葉片41B上固定輪轂的下游側(cè)半部48，螺 旋漿葉片41B和輪轂下游側(cè)半部48形成能夠成一整體旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。也就是說，輪轂 形成為上游側(cè)半部23B和下游側(cè)半部48兩部分構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，上游側(cè)半部23B與第一 實施形態(tài)的輪轂23 —樣固定于導(dǎo)向葉片22。上游側(cè)半部23B和下游側(cè)半部48的分 離位置在本實施形態(tài)中取導(dǎo)向葉片22的下游側(cè)端部。即使是本實施形態(tài)的水力發(fā)電 裝置10B的結(jié)構(gòu)，也能夠與上述第1實施形態(tài)的水力發(fā)電裝置IO起大致相同的作用， 在同樣的部分標(biāo)以同樣的參考符號并省略其說明。
第3實施形態(tài)
圖IO是本發(fā)明第1實施形態(tài)的水力發(fā)電裝置101的縱剖面圖。如圖IO所示，水 力發(fā)電裝置101具備在水流方向上串聯(lián)連接的兩個發(fā)電單元102、 103，設(shè)置于相同 直徑的上游水管90和下游水管91之間。
首先對第1放電單元102進行說明。如圖IO所示，第1發(fā)電單元具備連接于上 游水管90的圓環(huán)狀定子104、配置于該定子104內(nèi)周側(cè)，具有從內(nèi)周向徑向內(nèi)側(cè)突 出的螺旋漿葉片128的圓環(huán)狀轉(zhuǎn)子119、固定設(shè)置于轉(zhuǎn)子119的中心軸線上的固定輪 轂130、以及固定設(shè)置于定子104和固定輪轂130之間，將水流引向螺旋漿葉片128
11的導(dǎo)向葉片131。
定子104具備連接于上游水管90的第1套筒(casing) 105。第1套筒105具有 與上游水管90相同直徑的圓管部105a、從圓管部105a的上游端向徑向外側(cè)突出的 法蘭部105b、從圓管部105a的下游端向徑向外側(cè)突出的法蘭部105c以及在圓管部 105a的一部分開口的取水口 105d。
取水口 105d具有過濾器133，而且取水口 105d與引水管134連接。在第1套筒 105的下游側(cè)的法蘭部105c的外周部，固定第2套筒106。第2套筒106具有通過0 形環(huán)108用螺桿107連接于第1套筒105的法蘭部105c的法蘭部6a、以及向該法蘭 部106a的內(nèi)周端更下游方向突出的圓筒部106a。
第2套筒106的法蘭部106a的外周部上固定有第3套筒109。第3套筒109具 有在第2套筒106的法蘭部106a上用螺桿110固定的法蘭部109a、向該法蘭部109a 的內(nèi)周端更下游方向突出的圓筒部109b、以及向比該圓筒部109b的下游端更向徑向 外側(cè)突出的法蘭部109c。
在第3套筒109的法蘭部109c上固定第4套筒111。第4套筒111具有在第3 套筒109的法蘭部109c上用螺桿112固定的法蘭部llla、以及向比該法蘭部111a 的內(nèi)周端更向上游方向突出的圓筒部lllb。
在利用第2 第4套筒106、 109、 lll形成的環(huán)狀空間中，以巻繞于圓環(huán)狀鐵芯 113的狀態(tài)配置電樞線圈114。在鐵芯113的內(nèi)周側(cè)安裝帶鍔部的圓環(huán)狀的薄壁包套 (can) 115。該包套115用具有絕緣性和耐水性的渦流損耗小的材料構(gòu)成，利用第2 套筒106的圓筒部106b和第4圓筒111的圓筒部lllb的對置的端部，通過0形環(huán) 116、 117夾著。
轉(zhuǎn)子119具備在外周面上具有凹部11%的圓環(huán)部119a、從圓環(huán)部119a的內(nèi)周 端向旋轉(zhuǎn)軸線方向(水流方向)的兩側(cè)突出的鍔部119c、 119d、以及形成于圓環(huán)部 119a的內(nèi)周面上的螺絲孔119e。圓環(huán)部119a以及鍔部119c、 119d的內(nèi)徑大致與上 游水管90的內(nèi)徑相同。圓環(huán)部119a的凹部11%中埋設(shè)作為磁通的通路的軛鐵120。 在該軛鐵120，埋設(shè)多個永久磁體121，并且使其與鐵芯113對置地以在圓周方向上 等間隔配置。
在轉(zhuǎn)子119與定子104之間設(shè)置一對水潤滑軸承122、 123，轉(zhuǎn)動自如地支持著 轉(zhuǎn)子119，水潤滑軸承122、 123與轉(zhuǎn)子119的圓環(huán)部119a的兩側(cè)面以及鍔部119c、 119d的圓周面對置配置，支持作用于轉(zhuǎn)子119的軸向和徑向的負荷。在下游側(cè)的水 潤滑軸承123上，設(shè)置從其下游側(cè)端面向轉(zhuǎn)子119的圓環(huán)部119a的下游側(cè)的側(cè)面連 通的水排出口 123a，從下述引水管134引出的水通過水排出孔123a提供給水潤滑軸 承122、 123的滑動面。又，水排出孔123a的流路軸線方向與配置螺旋漿128的主流路R的水流方向相同，貫通孔123a向轉(zhuǎn)子119的圓環(huán)部119a的側(cè)面階段性地縮小直 徑。又，下游側(cè)的水潤滑軸承123配置于比法蘭部llla的與第2發(fā)電單元103的連 結(jié)面111c更向上游側(cè)凹陷的位置，在連結(jié)面111c的內(nèi)周側(cè)形成圓環(huán)狀的嵌合凹部 148。
在水潤滑軸承122的外周面上，在第2套筒106之間形成0形環(huán)124，在水潤滑 軸承122的上游側(cè)面，在與第1套筒15之間形成O形環(huán)125。而且在水潤滑軸承123 的外周面上，在與第4套筒111之間形成O形環(huán)126，在水潤滑軸承123的下游側(cè)端 面上，在與第1套筒105之間形成0形環(huán)127。通過這樣配置O形環(huán)124 127，能夠 彈性吸收徑向和軸向的負荷，緩和水流的沖擊力。
在轉(zhuǎn)子119的內(nèi)周面上安裝螺旋漿葉片128。螺旋漿葉片128具有內(nèi)嵌固定于轉(zhuǎn) 子119的圓筒部128a，以及在圓周方向上等間隔配置的，從圓筒部128a的內(nèi)周面向 徑向內(nèi)側(cè)突出的多個葉片128b。也就是說，葉片128b的內(nèi)側(cè)前端是自由端。
在圓筒部128a，形成與轉(zhuǎn)子119的螺絲孔119e對應(yīng)的螺絲孔128c,螺絲孔119e、 128c上用螺絲29固定的方式將螺旋漿葉片128固定于轉(zhuǎn)子119。又，連結(jié)葉片128b 的內(nèi)側(cè)前端的直徑與下述固定輪轂130的外徑稍大。因此螺旋漿葉片128形成在相對 于固定輪轂130的外周面保持一些空隙的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。
固定輪轂130是流線型圓筒體，固定設(shè)置于轉(zhuǎn)子119的中心軸線上。固定輪轂 130具有外徑比連接螺旋漿葉片128內(nèi)側(cè)前端的外徑小的圓筒部130a、封閉圓筒部 130a的上游端的半球面狀的前端壁部130b、以及封閉圓筒部130a的下游端的平面狀 的后端壁部130c。
在圓筒部130a的上游側(cè)的外周面上形成凹部130d，在該凹部130d上設(shè)置螺絲 孔130e。固定輪轂130的圓筒部130a的外徑大小為第1套筒105的內(nèi)徑(主流路R 的內(nèi)徑)的35% 75%。
固定輪轂130通過導(dǎo)向葉片131固定于第1套筒105。導(dǎo)向葉片131具有內(nèi)嵌固 定于第1套筒105的圓管部105a的外圓筒部131a、外嵌于固定輪轂130的凹部130d 的內(nèi)圓筒部131c、以及將外圓筒部131a與內(nèi)圓筒部131c加以連接地在圓周方向上 等間隔配置的多片葉片131b。葉片131b在與螺旋漿葉片128的葉片128b的傾斜方 向相反的方向上傾斜。在外圓筒部131a上形成螺絲孔131d，利用螺絲132將導(dǎo)向葉 片131固定于第1套筒105。又，在內(nèi)圓筒部131c形成與固定輪轂130的螺絲孔130e 對應(yīng)的螺絲孔131e，利用螺絲(未圖示)將導(dǎo)向葉片131固定于固定輪轂130。
下面對第2發(fā)電單元103進行說明。如圖10所示，第2發(fā)電單元103具備固定 于第1發(fā)電單元102的定子104上的定子139、配置于該定子139的內(nèi)周側(cè)，具有從 內(nèi)周向徑向內(nèi)側(cè)突出的螺旋漿葉片128的圓環(huán)狀轉(zhuǎn)子119，固定設(shè)置于轉(zhuǎn)子119的中
13心軸線上的固定輪轂147、以及固定設(shè)置于定子139與固定輪轂147之間，將水流引 向螺旋漿葉片128的導(dǎo)向葉片131。
還有，在第2發(fā)電單元103中，第2 第4套筒106、 109、 111、鐵芯113、電 樞線圈114、轉(zhuǎn)子119、軛鐵120、永磁體121、螺旋漿葉片128、水潤滑軸承122、 123、導(dǎo)向葉片131等與上述第1發(fā)電單元相同，因此在下述說明中標(biāo)以相同符號并 簡化其說明。
定子139具備在第1發(fā)電單元102的第4套筒111上固定的第1套筒140。第1 套筒140具有用螺桿141緊固于第4套筒111的法蘭部140a、從法蘭部140a內(nèi)周端 向下游方向突出的圓筒部140b、從圓筒部140b下游端向徑向外側(cè)突出的法蘭部140c、 以及直徑比圓筒部140b大，將對置的各法蘭部140a、 140c加以連接的圓筒形狀的軸 環(huán)部140d。在法蘭部140a的連結(jié)面140g上形成內(nèi)嵌于第1發(fā)電單元102的嵌合凹 部148的圓環(huán)狀的嵌合凸部140h。
第1發(fā)電單元102和第2發(fā)電單元103以比水管90、 91的外徑大的直徑分別向 徑向外側(cè)突出，因此能夠利用軸環(huán)部140d保持軸方向的強度。在軸環(huán)部140d的所需 要的地方，形成連接引水管134的分叉的另一端的接頭142的引水口 140e。以此形 成從引水管134向由圓筒部140b和軸環(huán)部140d圍繞的圓環(huán)狀的供水空間143提供水 的結(jié)構(gòu)。又在法蘭部140a形成使給水空間143與水潤滑軸承123的水排出孔123a連 通的連通孔M0f 。
在第1套筒140的下游側(cè)的法蘭部140c的外周部，用螺桿107隔著0形環(huán)108 固定第2套筒106。第2套筒106的法蘭部106a的外周部上用螺桿110固定第3套 筒109。第3套筒109的法蘭部109c上，用螺桿112固定第4套筒111。
在第4套筒111的法蘭部llla，固定第5套筒144。第5套筒144具有用螺桿 145緊固于第4套筒111的法蘭部llla的法蘭部144a、以及從該法蘭部144a內(nèi)周端 向下游方向突出的圓筒部144b、以及從該圓筒部144b的下游端向徑向外側(cè)突出，連 接于下游水管91的法蘭部144c。在法蘭部144a，連接引水管134的另一端的接頭 146，形成與水潤滑軸承123的水排出孔123a連通的引水口 144d。
在由第2 第4套筒106、 109、 lll形成的環(huán)狀空間，配置巻繞在圓環(huán)狀的鐵芯 113上的電樞線圈114，在鐵芯114的內(nèi)周側(cè)安裝包套115。在轉(zhuǎn)子119的凹部11% 埋設(shè)軛鐵120，在該軛鐵120埋設(shè)多個永磁體21。在轉(zhuǎn)子119與定子139之間設(shè)置一 對水潤滑軸承122、 123。在轉(zhuǎn)子119內(nèi)周面設(shè)置螺旋漿葉片128，連結(jié)其葉片128b 的內(nèi)側(cè)前端的直徑比下述固定輪轂147的外徑稍大。借助于上述結(jié)構(gòu)，第2發(fā)電單元 103的轉(zhuǎn)子119獨立于第1發(fā)電單元102旋轉(zhuǎn)。
固定輪轂147是中空圓筒體，固定設(shè)置于轉(zhuǎn)子19的中心軸線上。固定輪轂147具備與第1發(fā)電單元102的固定輪轂130相同直徑的圓筒部147a、封閉圓筒部147a 的上游端的平面狀的前端壁部147b、以及封閉圓筒部147a的下游端的大致為半球面 狀的后端壁部147c。圓筒部147a的上游側(cè)外周面上形成凹部147d。
后端壁部147c比第1發(fā)電單元102的固定輪轂130的前端壁部130a傾斜角度小， 向下游側(cè)直徑逐步減小。前端壁部147b直接與第1發(fā)電單元102的固定輪轂130的 后端壁部130c面接觸，兩個固定輪轂130、 147連續(xù)配置于水流方向上。還可以在固 定輪轂130的后端壁部130c與固定輪轂147的前端壁部147b之間設(shè)置彈簧構(gòu)件(例 如橡皮板)。
固定輪轂147通過導(dǎo)向葉片131固定于第1套筒140。導(dǎo)向葉片131的外圓筒部 131a用螺絲132內(nèi)嵌固定于第1套筒140的圓筒部140b。導(dǎo)向葉片131的內(nèi)圓筒部 131c用螺絲(未圖示)外嵌固定于固定輪轂147的凹部147d。
又，引水管134形成將從取水口 105d來的水引向水潤滑軸承22、 23的引水流路 135。該引水管134形成也可以作為水力發(fā)電裝置101的冷卻系統(tǒng)起作用的結(jié)構(gòu)。具 體地說，從取水口 105d引出的引水管134中途分叉為第1發(fā)電單元用管134a和第2 發(fā)電單元用管134b。第1和第2發(fā)電單元用管134a、 134b分別巻繞于電樞線圈114 的徑向外側(cè)的第3套筒109的周圍。也就是說，管134a、 134b具有巻繞于定子104、 139外周的巻繞部134c、 134d，該巻繞部134c、 134d形成冷卻流路135a、 135b。而 且這些巻繞部134c、 134d的下游側(cè)分別與水潤滑軸承123連通。如上所述，從取水 口 303流入引水管134的水其全部水量暫時用于電樞線圈114的冷卻，該冷卻后的水 全部使用于水潤滑軸承122、 123的潤滑。
水力發(fā)電系統(tǒng)
圖11是使用第1實施形態(tài)水力發(fā)電裝置10的水力發(fā)電系統(tǒng)70的方框圖。圖12 是第1實施形態(tài)的水力發(fā)電裝置10啟動時的極限摩擦系數(shù)的曲線圖。圖13是圖11 所示的水力發(fā)電系統(tǒng)70的啟動時的時序圖。圖14是圖11所示的水力發(fā)電系統(tǒng)70的 啟動時的流程圖。還有，使用于本系統(tǒng)的水力發(fā)電裝置，除了第l實施形態(tài)的水力發(fā) 電裝置外，當(dāng)然也可以使用第2 第4實施形態(tài)的水力發(fā)電裝置。
如圖11所示，水力發(fā)電系統(tǒng)70具有連接于水管90的水力發(fā)電裝置10，在其上 游設(shè)置能夠截斷/開放水管90的水流的開閉閥76。在水力發(fā)電裝置10的電樞線圈451 上連結(jié)電力控制器71。電力控制器71具備變換部72和逆變部73。借助于此，可以 有選擇地執(zhí)行將水力發(fā)電裝置10發(fā)生的電力變換為具有所要的頻率的和電壓的電力 提供給蓄電器74的發(fā)電動作和將電源75來的電力變換為具有所要的頻率和電壓的電 力提供給電樞線圈451的驅(qū)動動作。又，在開閉閥76上連接進行對其進行開閉驅(qū)動 用的驅(qū)動器77。驅(qū)動器77和電力控制器71上連接控制裝置78。然后，將通過按壓啟動開關(guān)79發(fā)生的啟動指令信號作為觸發(fā)，對驅(qū)動器77和電力控制器71進行一連 串的控制動作，使水力發(fā)電裝置IO順利地動作。
通常在水輪機式的水力發(fā)電裝置的情況下，水輪機啟動時通過水輪機的水量慢慢 上升，不久水車開始旋轉(zhuǎn)，開始進行發(fā)電。但是在使水力發(fā)電裝置大型化的情況下， 軸承的靜摩擦力大，有時候發(fā)生不能夠啟動的現(xiàn)象。圖12是將水車的直徑D作為參 數(shù)(以原理實證用試驗水輪機的直徑作為1)，對于相似設(shè)計情況下的大型水輪機， 將與水頭對應(yīng)的極限摩擦系數(shù)作圖得到的曲線。所謂極限摩擦系數(shù)意味著當(dāng)前設(shè)計的 水輪機中不能啟動時的軸承的靜摩擦系數(shù)。也就是說，在以規(guī)定的水頭使水輪機開始 旋轉(zhuǎn)的條件是軸承部的摩擦系數(shù)比曲線所示的數(shù)值小。還有，水頭變大時水量也增大， 因此水頭與水量存在對應(yīng)關(guān)系。
從圖12可知，試驗機(1.0D)的軸承摩擦系數(shù)為0. 4 0.5，因此水輪機的水頭 如果是2M左右，則能夠啟動，但是在使直徑增大到1.5倍以上的情況下，及時水流 增大也不能夠啟動。因此，在本例中，水力發(fā)電裝置10啟動時首先將發(fā)電機部分作 為電動機使用對螺旋漿葉片41進行驅(qū)動，通過使水潤滑軸承61、 62從靜摩擦狀態(tài)變 為動摩擦狀態(tài)，使摩擦系數(shù)大幅度下降后開始對螺旋漿葉片41通水進行啟動。
圖13是圖11所示的水力發(fā)電系統(tǒng)70的啟動時的時序圖。圖14是圖ll所示的 水力發(fā)電系統(tǒng)70的啟動時的流程圖。如圖13和14所示，啟動前控制裝置78—旦接 收到從啟動開關(guān)79發(fā)送來的啟動指令信號，就控制驅(qū)動器77關(guān)閉開閉閥76,同時 將逆變部73作為變換器而且將變換器72作為逆變器，控制電力控制器71，使電流 逆向流動。借助于此，從電源75對水力發(fā)電裝置10的電樞線圈451供電，作為電動 機對具有螺旋槳葉片41的轉(zhuǎn)子12進行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(步驟S1)。于是，轉(zhuǎn)子12克服靜 摩擦力開始旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子12—旦旋轉(zhuǎn)，作為轉(zhuǎn)子12和定子11的接觸部分的水潤滑軸 承61、 62中進水，因此軸承61、 62形成借助于水滑動的狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)阻力大大減小。
利用轉(zhuǎn)速傳感器等測出轉(zhuǎn)子12的轉(zhuǎn)速達到額定值時(或利用電流計等檢測出發(fā) 電量達到額定值時)，控制裝置78驅(qū)動開閉閥76的驅(qū)動器77，開始打開水管90的 流路，使流入螺旋漿葉片41的水量慢慢增加(步驟S2)。隨著水量的增加，水力發(fā) 電裝置10的發(fā)電量增加，在電力控制器71，由于流入蓄電器74的成分增加，因此 驅(qū)動電力被抵消，在某一時刻發(fā)生逆轉(zhuǎn)，發(fā)電電力變大。進一步達到額定輸出后，對 水量進行調(diào)整使其維持額定輸出(步驟S3)。
還有，轉(zhuǎn)子12—旦開始旋轉(zhuǎn)，就處于低摩擦狀態(tài)，又由于能夠利用水流持續(xù)使轉(zhuǎn) 子12旋轉(zhuǎn)，因此也可以電源75的供電在轉(zhuǎn)子12開始啟動時停止，其后用水流驅(qū)動。 又可以在達到適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速之前共用從電源75來的供電，縮短達到額定運行之前的上 升時間。
權(quán)利要求
1.一種水力發(fā)電裝置，是在水流通的水管的中途設(shè)置，而且是與該水管使內(nèi)部連通地設(shè)置的水力發(fā)電裝置，其特征在于，具備連結(jié)于所述水管形成主流路，具有電樞線圈的圓環(huán)狀定子、配置于所述定子的內(nèi)周側(cè)，具有向徑向內(nèi)側(cè)突出的螺旋漿葉片，而且在外周設(shè)置永久磁體的圓環(huán)狀轉(zhuǎn)子、設(shè)置于所述轉(zhuǎn)子和所述定子之間的水潤滑軸承、設(shè)置于所述螺旋漿葉片上游的位置上的取水口、以及從所述取水口將水向所述水潤滑軸承引導(dǎo)的引水流路，所述引水流路在其中間位置上具有對所述電樞線圈進行冷卻的冷卻流路，形成能夠?qū)乃鋈∷诹魅氲乃峁┙o所述冷卻流路和所述水潤滑軸承的結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力發(fā)電裝置，其特征在于，形成能夠?qū)乃鋈∷?口流入的水在流過所述冷卻流路之后提供給所述水潤滑軸承的結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的水力發(fā)電裝置，其特征在于， 所述引水流路利用引水管形成，所述引水管具有在與所述電樞線圈對應(yīng)的位置上巻繞于所述定子外周的巻繞部， 該巻繞部形成所述冷卻流路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力發(fā)電裝置，其特征在于，還具備配置于所述取水 口的過濾器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的水力發(fā)電裝置，其特征在于， 所述過濾器由在所述取水口相互保持間隙并排設(shè)置的多片百葉窗板構(gòu)成， 所述各百葉窗板向所述主流路的下游側(cè)傾斜，而且緩緩地向所述主流路中心側(cè)靠近。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力發(fā)電裝置，其特征在于，所述取水口具有與所述 引水流路相比流路截面積更大的緩沖空間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的水力發(fā)電裝置，其特征在于， 所述水潤滑軸承分別配置于所述轉(zhuǎn)子的上游側(cè)和下游側(cè)，在所述下游側(cè)的所述水潤滑軸承的與所述轉(zhuǎn)子對置的面上，形成與所述引水流路 連通地，在圓周方向上等間隔配置的多個水排出孔、以及與所述各水排出孔分別連接 地，在圓周方向的正交方向上延伸著，在圓周方向上等間隔配置的多條槽。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的水力發(fā)電裝置，其特征在于，所述槽其長度方向的一端部與所述上游側(cè)的所述水潤滑軸承連通，其長度方向上的另一端與所述主流路上的 所述螺旋漿葉片的下游側(cè)的區(qū)域連通，所述槽的所述一端部向著其長度方向的一端開放地一直形成到所述水潤滑軸承 的端緣，所述槽的所述另一端部在其長度方向的另一端封閉地一直形成到所述水潤滑 軸承的端緣的跟前。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力發(fā)電裝置，其特征在于，還具備在所述水潤滑軸 承的相對所述定子面向徑向的位置上設(shè)置的徑向沖擊吸收構(gòu)件、以及在所述水潤滑軸 承的相對所述定子面向軸向的位置上設(shè)置的軸向沖擊吸收構(gòu)件。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的水力發(fā)電裝置，其特征在于，所述水潤滑軸承為圓環(huán)狀，所述徑向沖擊吸收構(gòu)件由設(shè)置于所述水潤滑軸承的外周面上的o形環(huán)構(gòu)成， 所述軸向沖擊吸收構(gòu)件由設(shè)置于所述水潤滑軸承的側(cè)面上的o形環(huán)構(gòu)成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的水力發(fā)電裝置，其特征在于，設(shè)置多個轉(zhuǎn)子，而且多 個轉(zhuǎn)子形成在水流方向上串列配置，相互獨立旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。
12. —種水力發(fā)電系統(tǒng)，是使用權(quán)利要求1所述的水力發(fā)電裝置的水力發(fā)電系統(tǒng)， 其特征在于， 具備連接于所述水力發(fā)電裝置的所述電樞線圈上的控制裝置， 所述控制裝置具有在所述水力發(fā)電裝置啟動時對所述電樞線圈供電，驅(qū)動所述轉(zhuǎn) 子旋轉(zhuǎn)，在其后停止對所述電樞線圈供電以進行發(fā)電的結(jié)構(gòu)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的水力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 還具備設(shè)置于所述水力發(fā)電裝置的上游側(cè)的水管上的，能夠截住/放過水流的開閉閥、以及連結(jié)于所述控制裝置，使所述開閉閥動作的驅(qū)動器，所述控制裝置形成在對所述電樞線圈供電時控制所述驅(qū)動器使所述開閉閥為截 斷狀態(tài)，而且在停止對所述電樞線圈供電時控制所述驅(qū)動器使所述開閉閥為開放狀態(tài) 的結(jié)構(gòu)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的水力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，形成對所述電樞線圈 供電的停止在所述水潤滑軸承通過水實現(xiàn)與所述轉(zhuǎn)子隔離的潤滑狀態(tài)之后進行的結(jié) 構(gòu)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的水力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置形成在 所述轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)時停止對所述電樞線圈供電的結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明的水力發(fā)電裝置，是在水流通的水管的中途設(shè)置，而且是與該水管使內(nèi)部連通地設(shè)置的水力發(fā)電裝置，具備連結(jié)于所述水管形成主流路，具有電樞線圈的圓環(huán)狀定子、配置于所述定子的內(nèi)周側(cè)，具有向徑向內(nèi)側(cè)突出的螺旋槳葉片，而且在外周設(shè)置永久磁體的圓環(huán)狀轉(zhuǎn)子、設(shè)置于所述轉(zhuǎn)子和所述定子之間的水潤滑軸承、設(shè)置于所述螺旋槳葉片上游的位置上取水口、以及從所述取水口將水向所述水潤滑軸承引導(dǎo)的引水流路。所述引水流路在其中間位置上具有對所述電樞線圈進行冷卻的冷卻流路，將從所述取水口流入的水提供給所述冷卻流路和所述水潤滑軸承。
文檔編號F03B11/00GK101652560SQ20078005223
公開日2010年2月17日 申請日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月19日
發(fā)明者池淵哲郎, 清瀨弘晃 申請人:川崎重工業(yè)株式會社