专利名称：水力发电装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及利用自来水等进行发电的水力发电装置及其制造方法。
背景技术：
有一种自动水龙头装置正在普及当将手伸到龙头下方位置时，一旦传感器感知 这种情况，水就从龙头自动流出。另外，近年还提出有如下装置的方案在自来水的流路途 中位置设置小型的水力发电装置，积蓄由该水力发电装置所获得的电力，将该电力供给于 自动水龙头装置的传感器回路等。这种水力发电装置具有在从流体入口至流体出口之间构成流路的壳体；配置在 该流路途中位置的支轴；可旋转地支承在该支轴上的圆筒状的发电用水轮，以往，作为发电 水轮，采用了如下结构在从外周面伸出叶片的圆筒部上一体地树脂成形有具有贯通支轴 的轴孔的径向轴承(例如参照专利文献1)。专利文献1 日本特开2004-340111号公报在这种水力发电装置中，在发电用水轮的轴孔与支轴之间存在间隙。另外，由于发 电用水轮因射出口射出的水喷射到叶片而产生旋转，故随着发电用水轮的旋转，叶片与射 出口的位置关系产生变动，发电用水轮所受到的力的方向产生变动，其结果，存在当发电用 水轮旋转时会发生旋转振动和旋转噪声的问题。另外，当将发电用水轮还包含径向轴承地一体树脂成形时，因缩孔等影响而不能 获得轴孔内径尺寸的高精度，存在发电用水轮旋转时会发生旋转噪声的问题。另外，当欲采 用在从外周面伸出叶片的圆筒部的两端分别一体树脂成形有径向轴承的结构时，因缩孔等 影响，有时各径向轴承的轴孔尺寸会发生误差。在这种状态下，由于不能将轴孔之间的同芯 进行定心，因此，虽然在径向轴承的轴孔与支轴之间设置有较大的间隙，但一旦有这种较大 的间隙，发电用水轮进行旋转时就会发生旋转噪声。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的第1目的在于提供一种可防止发电用水轮进行旋转时发 生旋转振动或旋转噪声的水力发电装置。本发明的第2目的在于提供一种在设于发电用水 轮的一对径向轴承中能可靠地将轴孔之间的同芯进行定心的水力发电装置及其制造方法。为实现上述第1目的，本发明的水力发电装置具有从流体入口到流体出口的流 路；在所述流路的途中位置可旋转地配置在轴线周围的发电用水轮；从该发电用水轮的周 围喷射水的射出口，该水力发电装置的特征是，所述发电用水轮具有向外周侧伸出的多片 第1叶片；在轴线方向与该第1叶片邻接的位置相对于所述发电用水轮的旋转中心轴线构 成同轴状的圆筒板部，在所述第1叶片及所述圆筒板部上均开设有所述射出口。
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对于本发明的水力发电装置所使用的发电用水轮，在轴线方向与第1叶片邻接 的位置具有圆筒板部，射出口向跨在第1叶片及圆筒板部双方的方向开口，故射出口射出 的一部分水直接喷到第1叶片，而射出口射出的剩余水从各方向始终喷在圆筒板部的外端 面。因此，喷在圆筒板部的水的压力对发电用水轮发挥调芯作用，可防止发电用水轮旋转时 的旋转振动和旋转噪声。在本发明中，所述发电用水轮具有在轴线方向与所述第1叶片邻接的区域向外周 侧伸出的多片的第2叶片，所述圆筒板部最好构成为将所述第2叶片的外周端之间连接。采 用这种结构，直接喷射到第1叶片的水流其后流过圆筒板部的内侧，此时就可效率良好地 喷射到第2叶片。因此，可效率良好地使发电用水轮旋转，提高水力发电装置的发电效率。在本发明中，所述圆筒板部的外端面最好处于与所述第1叶片外周端相同的半径 距离的位置。采用这种结构，可效率良好地将直接喷射到第1叶片后的水流引导到圆筒板 部的内侧。在本发明中，最好所述射出口形成多个，所述多片第1叶片各自最接近所述射出 口的时间错开。例如，可以将所述多片的第1叶片等角度间隔地配置，所述射出口也等角度 间隔地形成多个，在该场合所述第1叶片的片数和所述射出口的个数互为素数的关系。艮口， 射出口的个数与第1叶片的片数可以避免一方是另一方的整数倍的条件。采用这种结构， 由于可防止射出口射出的水同时强烈喷射到2片以上的叶片，从而可防止较大的力同时作 用于发电用水轮的情况。因此，能可靠地防止发电用水轮旋转时发生旋转振动和旋转噪声。为实现上述第2目的，本发明的水力发电装置具有从流体入口到流体出口的流 路；配置在该流路途中位置的支轴；可旋转地支承在该支轴上的圆筒状的发电用水轮，其 特点是，所述发电用水轮具有从外周面伸出叶片的圆筒体；与该圆筒体分体构成、具有所 述支轴贯通的轴孔并固定在所述圆筒体的贯通孔的一方侧端部上的圆筒状的第1径向轴 承；与所述圆筒体分体构成、具有所述支轴贯通的轴孔并固定在所述贯通孔的另一方侧端 部上的圆筒状的第2径向轴承。在本发明中，当构成发电用水轮时，由于分体形成有从外周面伸出叶片的圆筒体 和第1径向轴承及第2径向轴承，故即使是将圆筒体、第1径向轴承及第2径向轴承构成为 树脂成形件的场合，也不易发生缩孔等。因此，无论是第1径向轴承还是第2径向轴承都可 具有高尺寸精度地对轴孔进行树脂成形。另外，在将第1径向轴承固定在圆筒体上后，由于 能以第1径向轴承的轴孔为基准对第2径向轴承进行定位，故可将第1径向轴承的轴孔和 第2径向轴承的轴孔配置在同芯位置。因此，能可靠地防止发电用水轮旋转时发生旋转振 动和旋转噪声的情况。由于第1径向轴承及第2径向轴承使用耐磨材料形成，还可用价廉 的材料和适于轻量化的材料形成圆筒体，故即使是用耐磨材料构成径向轴承的场合，也可 将制造成本抑制得较低。在本发明中，在所述第1径向轴承及所述第2径向轴承中的至少一方是树脂制径 向轴承的场合，在该树脂制径向轴承中，最好形成有围住所述轴孔地沿轴线方向凹陷的圆 周槽，在所述轴孔与所述圆周槽之间构成薄壁的圆筒壁。采用这种结构，在树脂成形时可防 止树脂制径向轴承内周面的缩孔。因此，当制造树脂制径向轴承时，可使轴孔的直径尺寸获 得更高的精度。另外，具有如下优点即使是将树脂制径向轴承压入圆筒体的贯通孔中的场 合或与其焊接的场合，其变形不会影响到轴孔。
在该场合，在所述树脂制径向轴承中，与所述支轴的滑动部分的整体最好由所述 圆筒壁构成。在本发明中，所述贯通孔的另一方侧端部的内周面与所述第2径向轴承的外周面 的间隙，最好大于所述贯通孔的一方侧端部的内周面与所述第1径向轴承的外周面的间 隙。若贯通孔的内周面与第1径向轴承的外周面的间隙小，则第1径向轴承可压入贯通孔 中，若贯通孔的内周面与第2径向轴承的外周面的间隙大，则在以第1径向轴承的轴孔为基 准对第2径向轴承进行定位时，可避免第2径向轴承碰到贯通孔而不能定心的情况。在本发明中，在水力发电装置的制造方法中，该水力发电装置具有从流体入口到 流体出口的流路；配置在该流路途中位置的支轴；可旋转地支承在该支轴上的圆筒状的发 电用水轮，该制造方法的特点是，在由从外周面伸出叶片的圆筒体、与该圆筒体分体构成且 具有所述支轴贯通的轴孔的圆筒状的第1径向轴承、与所述圆筒体分体构成且具有所述支 轴贯通的轴孔的圆筒状的第2径向轴承来装配所述发电用水轮时，进行如下工序在所述 圆筒体的贯通孔的一方侧端部固定所述第1径向轴承的第1径向轴承固定工序；以该第 1径向轴承的轴孔为基准在所述贯通孔的另一方侧端部将所述第2径向轴承定位的定心工 序；将所述第2径向轴承固定在所述贯通孔的另一方侧端部上的第2径向轴承固定工序。在本发明中，在所述定心工序中，最好在将定位轴嵌在固定于所述贯通孔的一方 侧端部的所述第1径向轴承的轴孔中后，将该定位轴嵌在所述第2径向轴承的轴孔中并将 该第2径向轴承进行定位在所述贯通孔的另一方侧端部。采用这种结构，能容易而可靠地 以第1径向轴承的轴孔为基准对第2径向轴承进行定位。对于本发明的用于第1发明的水力发电装置的发电用水轮，由于在轴线方向与第 1叶片邻接的位置上具有圆筒板部，射出口向跨在第1叶片及圆筒板部双方的方向开口，故 从射出口射出的一部分水直接喷射到第1叶片，而从射出口射出的剩余水从各方向始终喷 射到圆筒板部的外端面。因此，喷射到圆筒板部的水的压力对发电用水轮发挥调芯作用，可 防止发电用水轮旋转时发生旋转振动和旋转噪声。另外，在本发明的第2发明的水力发电装置中，当构成发电用水轮时，由于分体形 成了从外周面伸出叶片的圆筒体、第1径向轴承及第2径向轴承，故即使是将圆筒体、第1 径向轴承及第2径向轴承构成为树脂成形件的场合，也不易发生缩孔等。因此，无论第1径 向轴承还是第2径向轴承都能以高尺寸精度对轴孔进行树脂成形。另外，在将第1径向轴 承固定在圆筒体上后，能以第1径向轴承的轴孔为基准对第2径向轴承进行定位，可将第1 径向轴承的轴孔和第2径向轴承的轴孔配置在同芯位置。因此，能可靠地防止发电用水轮 旋转时发生旋转振动和旋转噪声。另外，由于还可用耐磨材料形成第1径向轴承及第2径 向轴承，用价廉的材料形成圆筒体，故在由耐磨材料构成径向轴承的场合，还可将制造成本 抑制得较低。
图1(a)、(b)是应用了本发明的水力发电装置的俯视图及A-A’剖视图。图2(a)、(b)、(c)是从第1径向轴承侧看到图1所示的水力发电装置所使用的发 电用水轮时的立体图、从第2径向轴承侧看到该发电用水轮时的俯视图及B-B’剖视图。图3(a) (d)是表示图2所示的发电用水轮装配方法的工序剖视图。
具体实施例方式下面参照附图，说明应用了本发明的水力发电装置及其制造方法。(整体结构)图1(a)、(b)是应用了本发明的水力发电装置的俯视图及A-A’剖视图。A_A’线 不通过射出口的形成位置，图1(b)的左部也图示了射出口。图1 (a)、(b)所示的水力发电装置1是配设在自来水流路途中位置等上的小型水 力发电装置，积蓄由该水力发电装置1所获得的电力，用于将该电力供给于自动水龙头装 置的传感器回路等的用途等。本形态的水力发电装置1具有构成后述流路的树脂制的本 体壳体21、将该本体壳体21的上表面覆盖的盖板23、覆盖该盖板23的不锈钢制的杯状的 分隔板25 ；在与该分隔板25的凸缘部之间夹持定子部6的环状壳体27 ；罩在环状壳体27 上方的树脂制的上壳体四，上壳体四及分隔板25利用螺钉被固定在本体壳体21上。在本 体壳体21的底面重合有EPDM制的密封件观1，在分隔板25与本体壳体21之间配置有橡胶 制的0形圈282。在本体壳体21上具有在相对的侧面开口的流体入口 31及流体出口 32，在从流体 入口 31向流体出口 32的流路(箭头L所示)的途中位置，由本体壳体21和盖板23构成 后述的注水部，在本体壳体21和分隔板25之间构成水轮室35。在水轮室35中，直立有下 端部及上端部分别被压入固定在本体壳体21及分隔板25的轴固定孔中的支轴4，在支轴4 上可旋转地支承有圆筒状的发电用水轮5。在支轴4上嵌有树脂制的套筒45，发电用水轮5 由支轴4中从套筒45露出的上半部支承。发电用水轮5通过安装在支轴4上的垫圈等可 防止其上下方向的变位。在发电用水轮5中位于分隔板25的圆筒部251内的上半部外周面固定有圆筒状 的永久磁铁55。并在分隔板25的圆筒部251的周围配置有环状的定子组61、62，由永久磁 铁阳及定子部6构成发电部。(发电部的结构)定子部6由沿轴线方向重叠配置的2个相的定子组61、62构成。2个定子组61、 62都具有将外定子铁心、卷绕在线架上的线圈及内定子铁心重叠的结构，并沿线架的内周 交替并排有外定子铁心的极齿和内定子铁心的极齿。另外，线圈的卷绕开始部分和卷绕结 束部分通过端子座66的端子67及导线68而与连接器69连接。在上壳体四上形成有覆 盖端子座66的罩部四1，成为防止水进入定子部6的结构。(注水部及旁通流路的结构)在本形态的水力发电装置1中，在本体壳体21上立起有与流体入口 31相对的隔 壁219，在其上方的水轮室35周围形成有环状流路33。这里，环状流路33的底面、内周面、 外周面及上表面分别由本体壳体21的环状分隔壁211、本体壳体21的环状内侧垂直壁 212、本体壳体21的环状外侧垂直壁213及盖板23限定。这里，在内侧垂直壁212上，在周向的多个部位例如4个部位形成有缺口，当将盖 板23盖在本体壳体21的上表面上时，由4个缺口构成从环状流路33向发电用水轮5的叶 片57高速喷射水的4个射出口 34。在隔壁219上形成有使从流体入口 31流入的水不通过环状流路33而使其向流体 出口 32的旁通用的开口 38，该开口 38由配置在隔壁219的背面侧的滑块90封住。隔壁219上具有向流体入口 31延伸的圆筒部217，而滑块90具有通过树脂制密封件96而与隔 壁219的背面抵接的板状的阀部901 ；从阀部901延伸到圆筒部217内的轴部902 ；利用推 压螺母91而被固定在轴部902前端部上的垫圈92，在圆筒部217的端部与垫圈92之间配 置有螺旋弹簧95。因此，在从流体入口 31流入的水的压力较低的场合，滑块90受到螺旋弹 簧95的施力而使阀部901与隔壁219抵接，故旁通用的开口 38被关闭。但在从流体入口 31流入的水的压力较高而使垫圈92受到比螺旋弹簧95的施力还大的水压时，滑块90向阀 部901离开隔壁219的方向变位，旁通用的开口 38被打开。因此，在从流体入口 31流入的 水的压力较低的场合，流入的所有水被引导到环状流路33，而在从流体流入口 31流入的水 的压力较高的场合，流入的一部分水未被引导到环状流路33而通过旁通用的开口 38持续 流向流体出口 32。因此，即使是流入的水的压力过分高的场合，由于可限制通过环状流路 33被导入水轮室35的水量，故可防止发生旋转噪声等。(发电用水轮5的结构)图2(a)、(b)、(c)是从第1径向轴承侧看到图1所示的水力发电装置所使用的发 电用水轮时的立体图、从第2径向轴承侧看到该发电用水轮时的俯视图及B-B’剖视图。如图2 (a)、(b)、(c)所示，在本形态的水力发电装置1中，发电用水轮5具有以等 角度间隔从外周面伸出多片叶片57的圆筒体50 ；位于该圆筒体50的贯通孔501的一方侧 端部(本体壳体21所处的下方侧)的圆筒状的第1径向轴承51 ；位于贯通孔501另一方侧 端部(隔板25的圆筒部251所处的上方侧)的圆筒状的第2径向轴承52，通过将图1(b) 所示的支轴4嵌在第1径向轴承51的轴孔510及第2径向轴承52的轴孔520中，发电用 水轮5可旋转地被支承在支轴4的周围。圆筒体50的形成有叶片57的下端部是大径，上 半部是小径，在该小径部分固定有圆筒状的永久磁铁阳。在本形态中，发电用水轮5中，多片叶片57分别在轴线方向被二分割为位于第2 径向轴承52侧的第1叶片57和位于第1径向轴承51侧的第2叶片572，第2叶片572的 外周端利用与圆筒体50的轴线方向平行的圆筒板部58连接。这里，圆筒板部58的外端 面处于与第1叶片571的外周端相同的半径距离的位置。如图2(b)、(c)所示，对于这种结构的发电用水轮5，在发电用水轮5的周围等角 度间隔地形成有4个射出口 34。并且，4个射出口 34向横跨第1叶片571及圆筒板部58 双方的方向开口，如图2(c)箭头L1、L2所示，4个射出口 34构成了跨过第1叶片571和圆 筒板部58射出水的形态。即，从射出口 34射出的一部分水如箭头Ll所示，直接喷射到第 1叶片571，而从射出口 34射出的剩余水喷射到圆筒板部58的外周面。在本形态中，形成在注水部上的射出口 34的个数和叶片57的片数处于素数的关 系，避免一方是另一方的整数倍的条件。例如，在本形态中，射出口 34是4个，而叶片57的 片数是7片。在本形态中，第1径向轴承51及第2径向轴承52都是与圆筒体50分体的树脂成 形件，第1径向轴承51在压入贯通孔501的一方侧端部后，焊接在圆筒体50上而固定在贯 通孔501内。因此，贯通孔501的一方侧端部的内周面与第1径向轴承51的外周面的间隙 例如小到0 0. 03mm。而第2径向轴承52如后述，在以第1径向轴承51的轴孔510为基 准在径向定位的状态下被插入贯通孔501内，并焊接在圆筒体50上。因此，当以第1径向 轴承51的轴孔510为基准在径向对第2径向轴承52定位时，为了在贯通孔501内沿径向6/8页
可进行位置调整，将贯通孔501的另一方侧端部的内周面与第2径向轴承52的外周面的间 隙例如较大地设定为0. 04 0. 07mm。(水力发电装置11的制造方法)下面，参照图1、图2及图3，说明本形态的水力发电装置1的制造方法中的发电用 水轮5的装配方法，并详细描述发电用水轮5的结构。图3(a) (d)是表示图2所示的发电用水轮装配方法的工序剖视图。首先，如图 3 (a)所示，在圆筒体50中，在下端面形成有4个板状的焊接用突起506，这些焊接用突起 506沿贯通孔501的内周缘等角度间隔地形成。而第1径向轴承51的偏下端的位置形成有 扩径的圆盘状的凸缘部514，在该凸缘部514的根基部分形成有将圆筒体的焊接用突起506 嵌合的4个孔515。另外，在第1径向轴承51的下端面，在形成有孔515的位置的内周侧开 口有围住轴孔510沿轴线方向凹陷的圆周槽518，在轴孔510与圆周槽518之间形成有薄壁 的圆筒壁519。这里，轴孔510的内径在轴线方向被切换，内径小的部分是与支轴4的滑动 部分511，因此，圆周槽518形成为由薄壁的圆筒壁519构成滑动部分511整体的深度。另外，在圆筒体50中，在上端面形成有3个板状的焊接用突起507，这些焊接用突 起507沿贯通孔501的内周缘等角度间隔地形成。而第2径向轴承52的偏上端的位置形 成有扩径的圆盘状的凸缘部524，在该凸缘部524的根基部分形成有将圆筒体的焊接用突 起507嵌合的3个孔525。在第2径向轴承52的上端面，在形成孔525的位置的内周侧开 口有围住轴孔520沿轴线方向凹陷的圆周槽528，在轴孔520与圆周槽5 之间形成有薄壁 的圆筒壁529。这里，轴孔520的内径在轴线方向被切换，内径小的部分是与支轴4的滑动 部分521，因此，圆周槽5 形成为由薄壁的圆筒壁5 构成滑动部分521整体的深度。在用这种结构的圆筒体50、第1径向轴承51及第2径向轴承52来装配发电用水 轮5时，首先在如图3 (b)所示的第1径向轴承固定工序中，为了使形成于圆筒体50下端面 的焊接用突起506嵌在第1径向轴承51的孔515中，将第1径向轴承51压入贯通孔501 的一方侧端部后，对从孔515突出的焊接用突起506的前端部进行加热熔融，通过焊接方式 将第1径向轴承51固定在贯通孔501的一方侧端部上。接着，在定心工序中如图3(c)所示，在将定位轴9嵌在固定于贯通孔501 —方侧 端部的第1径向轴承51的轴孔510内后，将定位轴9嵌在第2径向轴承52的轴孔520中， 且如图3(d)所示，将第2径向轴承52插入贯通孔501的另一方侧端部。此时，将形成于圆 筒体50上端面的焊接用突起507嵌在形成于第2径向轴承52的凸缘部524的孔525中。 这里，贯通孔501的内周面与第2径向轴承52的外周面的间隙例如较大地设定为0. 04 0. 07mm,因此，当以第1径向轴承51的轴孔510为基准在径向对第2径向轴承52定位时， 在贯通孔501内沿径向可对第2径向轴承52进行位置调整。在孔525与焊接用突起507 之间也设定有足够的间隙。接着，在第2径向轴承固定工序中，对从孔525突出的焊接用突起507的前端进行 加热熔融，利用焊接方式将第2径向轴承52固定在贯通孔501的另一方侧端部上。如此固 定的第2径向轴承52也起到防止永久磁铁55从圆筒体50上脱落的功能。然后，将定位轴9拔出。对于如此构成的发电用水轮5，在装配水力发电装置1时， 在将支轴4嵌在第1径向轴承51的轴孔510及第2径向轴承52的轴孔520中的状态下配 置在水轮室35中。
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(动作)在如此构成的水力发电装置1中，从流体流入口 31流入的水喷射到隔壁并流入上 方的环状流路33，然后从4个射出口 34射向发电用水轮5的叶片57。其结果，发电用水轮 5产生旋转，随之，永久磁铁55也旋转，定子部6的线圈发生感应电压。发电用水轮5旋转 结束后的水向下方落下，从此处经流体出口 32被排出。另外，由定子部6发生的感应电压 通过连接器69被导向外部的回路，在由该回路变换为直流后被整流，向电池充电。(本形态的主要效果)如上说明，本形态的水力发电装置1所使用的发电用水轮5，在轴线方向与第1叶 片571邻接的位置具有圆筒板部58，该圆筒板部58起到振动防止壁的作用。即，4个射出 口 34向跨在第1叶片571及圆筒板部58双方的方向开口，从射出口 34射出的一部分水直 接喷射到第1叶片571，而从射出口 34射出的剩余水始终从各方向喷射到圆筒板部58的外 端面。因此，喷射到圆筒板部58的水的压力对发电用水轮5发挥调心作用，可防止发电用 水轮5旋转时发生旋转振动和旋转噪声。另外，直接喷射到第1叶片571后的水流在通过圆筒板部58的内侧时，效率良好 地喷射到第2叶片572，故可效率良好地使发电用水轮5旋转。而且，圆筒板部58的外端面 处于与第1叶片571外周端相同的半径距离的位置，可效率良好地将直接喷射到第1叶片 571后的水流导入到圆筒板部58的内侧，直接喷射到第1叶片571后的水流可效率良好地 供给于第2叶片572，效率良好地使发电用水轮5旋转。因此，采用本形态，具有水力发电装 置1的发电效率高的优点。另外，在本形态中，由于射出口 34及叶片57以等角度间隔形成多个，故可进行稳 定的发电。而且，在本形态中，射出口 34以等角度间隔形成4个，叶片57以等角度间隔形 成7片，射出口 34的个数与叶片57的片数互为素数的关系。即，射出口 34的个数与叶片 57的片数中可避免一方是另一方的整数倍的条件。因此，可防止从射出口 34射出的水强 烈喷射到2片以上叶片57的情况，可防止较大的力同时施加在发电用水轮5上。因此，能 可靠地防止发电用水轮5旋转时发生旋转振动或旋转噪声。即，当射出口 34的个数与叶片 57的片数中是一方为另一方的整数倍的条件时，由于射出口 34射出的水同时强烈喷射到 多片叶片57，故容易使较大的力同时作用在发电用水轮5上而发生旋转振动和旋转噪声， 采用本形态，由于4片的第1叶片571各自最接近射出口 34的时间错开，故可避免这种现 象的发生。在本形态的水力发电装置1中，在构成发电用水力5时，由于分体形成有从外周面 伸出叶片57的圆筒体50、第1径向轴承51及第2径向轴承52，故即使是将圆筒体50、第1 径向轴承51及第2径向轴承52构成为树脂成形件的场合，也不易发生缩孔等。因此，为使 双方的轴孔510、520以高尺寸精度形成同一尺寸，可利用树脂成形来制造第1径向轴承51 及第2径向轴承52。在将第1径向轴承51固定在圆筒体50上后，以第1径向轴承51的轴 孔510为基准对第2径向轴承52进行定位，可将第1径向轴承51和第2径向轴承52配置 成同心位置。因此，能可靠地防止发电用水轮5旋转时发生旋转振动和旋转噪声。由于圆筒体50与第1径向轴承51及第2径向轴承52是分体结构，故对于圆筒体 50、第1径向轴承51及第2径向轴承52，用含有碳纤维的聚缩醛树脂等耐磨材料形成，也 可用聚苯醚等价廉的树脂材料或适合轻量化的树脂材料形成圆筒体50。因此，即使用耐磨材料构成径向轴承51、52的场合也可将制造成本抑制得较低。在第1径向轴承51及第2径向轴承52中，形成有围住轴孔510、520沿轴线方向 凹陷的圆周槽518、528，在轴孔510、520与圆周槽518、5观之间形成有薄壁的圆筒壁519、 529。而且，轴孔510、520中由薄壁的圆筒壁519、5四构成与支轴4的滑动部分511、521的 整体。因此，当利用树脂成形来制造第1径向轴承51及第2径向轴承52时，可防止滑动部 分511、521的缩孔。因此，在第1径向轴承51及第2径向轴承52中，可获得轴孔510、520 的滑动部分511、521直径尺寸的高精度。另外，在将第1径向轴承51压入圆筒体50的贯 通孔501时，其变形由圆周槽518吸收，不会影响到轴孔510的内径尺寸。此外，在将第1 径向轴承51及第2径向轴承52焊接在圆筒体50的贯通孔501上时，其变形由圆周槽518、 528吸收，故具有不影响到轴孔510、520内径尺寸的优点。由于贯通孔501的内周面与第2径向轴承52的外周面的间隙比贯通孔501的内 周面与第1径向轴承51的外周面的间隙大，故对于第1径向轴承51可压入贯通孔501的 一方侧端部，在以第1径向轴承51的轴孔510为基准对第2径向轴承52进行定位时，可避 免第2径向轴承52在贯通孔501的另一方侧端部碰到内周面而不能进行定心的现象。此外，在装配发电用水轮5时的定心工序中，在将定位轴9嵌在固定于贯通孔501 一方侧端部的第1径向轴承51的轴孔510中后，将该定位轴9嵌在第2径向轴承52的轴 孔520中并对第2径向轴承52进行定位。因此，可容易而可靠地以第1径向轴承51的轴 孔510为基准对第2径向轴承52进行定位。(其它实施形态)在上述形态中，在装配发电用水轮5时，通过焊接将第1径向轴承51及第2径向轴 承52固定在圆筒体50上，但也可采用机械式的压扁或焊接等方式。在上述形态中，使用了 将第1径向轴承51及第2径向轴承52分体构成的发电用水轮5，但在使用与圆筒体50 — 体构成第1径向轴承51及第2径向轴承52的发电用水轮5的场合，也可应用本发明。此 外，在上述形态中，等角度间隔形成了 4个射出口 34，但为使4个射出口 34不等角度间隔地 形成，也可采用第1叶片571各自最接近射出口 34的时间错开的结构。另外，在上述形态 中，射出口 34的个数与叶片57的片数互为素数的关系，但在设定为一方是另一方的整数倍 的条件的场合也可应用本发明。
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权利要求
1.一种水力发电装置，具有从流体入口到流体出口的流路；配置在该流路途中位置 的支轴；可旋转地支承在该支轴上的圆筒状的发电用水轮，其特征在于，所述发电用水轮具有从外周面伸出叶片的圆筒体；与该圆筒体分体构成、具有所述 支轴贯通的轴孔并固定在所述圆筒体的贯通孔的一方侧端部上的圆筒状的第1径向轴承； 与所述圆筒体分体构成、具有所述支轴贯通的轴孔并固定在所述贯通孔的另一方侧端部上 的圆筒状的第2径向轴承；所述圆筒体是树脂成形件，并在所述支轴的轴线方向上具有在外周形成有多片叶片的 下端部以及圆筒状的上半部，所述下端部具有相对于所述上半部直径较大且较厚的部分，且在所述轴线方向上配置 在所述一方侧端部侧，所述上半部在所述轴线方向上配置在所述另一方侧端部侧，所述第1径向轴承固定于所述贯通孔内部的下述部分该部分相对于所述下端部位于 径向内侧。
2.如权利要求1所述的水力发电装置，其特征在于，所述第1径向轴承及所述第2径向 轴承中的至少一方是树脂制径向轴承，在该树脂制径向轴承中形成有围住所述轴孔地沿轴线方向凹陷的圆周槽，在所述轴孔 与所述圆周槽之间构成薄壁的圆筒壁。
3.如权利要求2所述的水力发电装置，其特征在于，在所述树脂制径向轴承中，与所述 支轴的滑动部分整体由所述圆筒壁构成。
4.如权利要求1至3中任一项所述的水力发电装置，其特征在于，所述贯通孔的另一方 侧端部的内周面与所述第2径向轴承的外周面的间隙大于所述贯通孔的一方侧端部的内 周面与所述第1径向轴承的外周面的间隙。
全文摘要
一种水力发电装置，在其发电用水轮(5)中，将第1叶片(571)与第2叶片(572)形成在轴线方向邻接的区域，第2叶片(572)的外周端由圆筒板部(58)连接。4个射出口(34)向跨在第1叶片(571)及圆筒板部(58)双方的方向开口，从射出口(34)射出的一部分水直接喷射到第1叶片(571)，剩余的水始终从各方向喷射到圆筒板部(58)的外端面，对发电用水轮(5)发挥调心作用。射出口(34)的个数与叶片(57)的片数互为素数的关系，因4片第1叶片(571)各自最接近射出口(34)的时间错开，故从射出口(34)射出的水不会同时强烈地喷射到2片以上的叶片(57)。
文档编号F03B11/06GK102094745SQ20111003722
公开日2011年6月15日 申请日期2007年3月21日 优先权日2006年3月27日
发明者伊藤秀明, 吉川伸一, 弓田行宣, 田中彰吾 申请人:日本电产三协株式会社