具体实施方式

[第1实施方式]

<水力发电装置>

图1、图2为应用了有关第1实施方式的水轮机翼安装构造的水力发电装置H的主视图及侧视图。该水力发电装置H设置于水路中，利用水力而进行发电，具有水轮机翼1、增速器2、发电机3及支承装置4。在水力发电装置H中，除此之外还设有控制发电机3的控制装置(未图示)等。

水轮机翼1是多个(例如，5个)叶片11从筒状的轮毂10的外周呈放射状延伸的螺旋桨水轮机。水轮机翼1以其旋转轴心O与水路的水流方向A平行的方式设置。各叶片11的前端部朝向上游侧倾斜。轮毂10和叶片11形成为一体。在成为上游侧的轮毂10的前表面上安装有旋转器12。这些轮毂10、叶片11以及旋转器12由纤维强化塑料材料制成。

增速器2是使水轮机翼1的旋转增速的装置。作为增速器2的输入轴的水轮机轴20从增速器2向上游侧突出。水轮机翼1以一体旋转的方式固定在该水轮机轴20上。

像图3所示的那样，增速器2的增速机构21由相互啮合的一对锥齿轮22、23构成。输入侧的伞齿轮22安装在水轮机轴20上。输出侧的锥齿轮23安装在沿垂直方向延伸的旋转传动轴24上。旋转传递轴24是将由增速器21增速后的旋转力传递至发电机3的轴。旋转传动轴24设置在支柱25的内部。像图2所示的那样，支柱25的上端固定于支承装置4上，在支柱25的下端支承有增速器2。

在图2中，发电机3具有向下延伸的发电机系统30。该发电机轴30通过旋转连结件31而与上述旋转传动轴24连接。由此，水轮机翼1的旋转通过增速器2增速并传递至发电机3，发电机3进行发电。发电机3例如是三相交流发电机。

像图1、图2所示的那样，支承装置4具有：架设在水路两侧的侧壁5之间的两个梁40、载置在这些梁40上的台架41、设置在该台架41上的两个发电机支架42以及以连接这两根发电机支架42的上部的方式设置的基板43。发电机3配置在架台41与基板43之间，固定在基板43上。

<水轮机翼安装结构>

对上述水轮机翼1向上述水轮机轴20的安装构造进行说明。像图3所示的那样，水轮机轴20具有从增速器2向上游侧(图3的左侧)突出的大径部20a、从该大径部20a的前端向上游侧延伸的小径部20b。在小径部20b的除了基端以外的外周面上形成有外螺纹20c。

水轮机翼1在轮毂10的上游侧及下游侧的两侧面通过螺栓53紧固固定有一对环状的凸缘部件51、52。轮毂10呈在中央部具有贯通孔50的筒状，贯通孔50以外的部分以呈实心状的方式成形。轮毂10相当于技术方案中上述的“水轮机翼中的贯通孔的外周部”。

上游侧的凸缘部件51的内径比轮毂10的贯通孔50的内径小，可嵌合于水轮机轴20的小径部20b。下游侧的凸缘部件52具有内周面可与水轮机轴20的大径部20a嵌合且外周面可与轮毂10的贯通孔50嵌合的筒状部54。

像图4所示的那样，在水轮机翼1的轮毂10及一对凸缘部件51、52上分别设有螺栓孔10a、51a、52a。上述螺栓53贯穿这些螺栓孔10a、51a、52a。在该实施方式的场合，下游侧的凸缘部件52的螺栓孔52a为螺纹孔，通过使从上游侧插入螺栓孔51a、10a的螺栓53的螺纹部53a与作为螺纹孔的螺栓孔52a螺合，将水轮机翼1和一对凸缘部件51、52紧固。下游侧的凸缘部件52的螺栓孔52a不是螺纹孔，通过在贯通螺栓孔52a的螺栓53的螺纹部53a螺合螺母(未图示)，将水轮机翼1和一对凸缘部件51、52紧固。

水轮机翼1的轮毂10的螺栓孔10a的内径比凸缘部件51、52的螺栓孔51a、52a的内径大，在轮毂10的螺栓孔10a的内周面与螺栓53的外周面之间夹设有防止磨损部件55。本实施方式的防止磨损部件55呈嵌合于螺栓孔10a的内周的圆筒状。考虑到螺栓53的拧入引起的轮毂10的纤维强化塑料材料的蠕变变形，在防止磨损部件55为金属材料的场合，轴向尺寸比轮毂10的轴向尺寸稍短。在防止磨损部件55是树脂材料的场合，轴向尺寸也可以与轮毂10的轴向尺寸相同。

防止磨损部件55的材料可以是树脂材料或金属材料。都容易加工。在将防止磨损部件55为树脂材料的场合，优选不饱和聚酯、乙烯基酯及环氧树脂中的任一种热固化性树脂。在防止磨损部件55为金属材料的场合，防止磨损部件55优选为与作为金属材料的螺栓53相同种类的金属。在异种金属的场合，通过对任一方或两方的金属材料进行表面处理，可避免电腐蚀。

像图3所示的那样，水轮机翼1作为与一对凸缘部件51、52组合的组件，在将水轮机轴20插通于轮毂10的贯通孔50的状态下安装于水轮机轴20上。具体地说，使上游侧的凸缘部件51嵌合于水轮机轴20的小径部20b的基端，且使下游侧的凸缘部件52的筒状部54嵌合于水轮机轴20的大径部20a。然后，使上游侧的凸缘部件51与大径部20a和小径部20b的台阶面20d抵接，通过拧在小径部20b的外螺纹20c上的螺母56，将上游侧的凸缘部件51相对于水轮机轴20不能沿轴向移动地安装。另外，通过使键57卡合在设置于水轮轴20的大直径部20a及下游侧的凸缘部件52的筒状部54上的键槽中，将下游侧的凸缘部件52不能转动地安装在水轮轴20上。

<水轮机翼安装结构的作用>

像这样，通过使防止磨损部件55介于水轮机翼1的轮毂10的螺栓孔10a的内周面与螺栓53的外周面之间，螺栓53不会与螺栓孔10a的内周面接触。因此，即使在水轮机翼1产生从水而承受的推力方向的变动载荷的情况下，仍可防止螺栓孔10a的内周面表层部的磨损。其结果是，可抑制水向作为水轮机翼1的材料的纤维强化塑料材料的内部的渗透，可防止由于水轮机翼1的材料劣化而导致的强度降低。

另外，由于防止磨损部件55为圆筒状，因此不仅防止磨损部件55自身的加工容易，螺栓孔10a的加工也容易。因此，可以低成本而防止水轮机翼1的强度降低。

特别是，在防止磨损部件55是金属材料的场合，由于防止磨损部件55比水轮机翼1的纤维强化塑料材料硬度高，所以，由于防止磨损部件55相对于螺栓孔10a动作，故螺栓孔10a的内周面表层部有可能磨损。为了防止该情况，也可以通过粘接剂而将防止磨损部件55固定在螺栓孔10a的内周面上，以使防止磨损部件55不动。

另外，在水中，不同的两种金属之间容易发生电腐蚀。因此，在防止磨损部件55为金属材料的场合，为了避免与螺栓53的电腐蚀，优选将防止磨损部件55设为与螺栓53相同的金属材料(例如，SUS304)。

像本实施方式那样，如果使防止磨损部件55的轴向尺寸比轮毂10的轴向尺寸稍短，则在水轮机翼1承受变动载荷，从一对凸缘部件51、52而对水轮机翼1的中心部作用压力的场合，防止磨损部件55承受该压力，可使轮毂10不承受大的压力。由此，防止轮毂10蠕变变形。通过防止轮毂10的蠕变变形，可防止螺栓53的松动，从而可避免轮毂10与凸缘部件51、52的紧固力的降低。

另外，由于确保了轮毂10与凸缘部件51、52的紧固力，因此，即使在对水轮机翼1作用交变载荷的情况下，仍不会在轮毂10与凸缘部件51、52之间产生间隙，或该间隙闭合，不会在轮毂10的与凸缘部件51、52的接触面引起微振磨损。因此，可抑制水从轮毂10的端面向纤维强化塑料材料的内部浸透，可防止因纤维强化塑料材料的材料劣化而导致的水轮机翼1的强度降低。

[第2实施方式]

图5表示水轮机翼安装结构的第2实施方式。该水轮机翼安装结构在下游侧的凸缘部件52的轴向内侧面设有在螺栓孔52a的外周扩展的截面圆形的凹部58，防止磨损部件55的上游侧端嵌入该凹部58。螺栓53的螺纹部53a与作为螺纹孔的螺栓孔52a螺合。螺纹部53a的基端位置P位于凹部58或螺栓孔52a的轴向范围内。即，螺栓53的螺纹部53a位于比水轮机翼1更靠轴向外侧的位置。由此，不会像上述实施方式(参照图4)那样，螺栓53的螺纹部53的一部分与防止磨损部件55接触，减轻防止磨损部件55的磨损。

<防止磨损部件的其他例子>

图6表示在螺栓53的外周面上通过涂敷而形成有防止磨损部件55的防止磨损部件一体螺栓59。作为用于涂层的树脂材料，适合使用不饱和聚酯、乙烯基酯和环氧树脂中的任一种热固性树脂。

在螺栓53和防止磨损部件55分体的场合(参照图4)，具有螺栓53和防止磨损部件55的接触面、以及防止磨损部件55和螺栓孔10a的内周面的接触面这两个滑动部位。与此相对，像图6的防止磨损部件一体螺栓59那样，若螺栓53和防止磨损部件55为一体的部件，则仅防止磨损部件55和螺栓孔10a的内周面的接触面成为滑动部位。因此，可更有效地防止磨损。

另外，通过涂敷而形成于螺栓53的外周面的防止磨损部件55与和螺栓53分体的防止磨损部件55相比，可使壁厚变薄。由此，可减小螺栓孔10a的内径。

进而，通过在螺栓53的外周面上通过涂敷而形成防止磨损部件55，螺栓53和防止磨损部件55成为一体的部件，可削减部件数量。由此，提高了组装作业性。

[第3实施方式]

图7所示的第3实施方式与上述实施方式相同，将固定轮毂10与凸缘部件51、52的螺栓53贯穿各螺栓孔10a、51a、52a。并且，在轮毂10的螺栓孔10a的内周面与螺栓53的外周面之间夹设有防止磨损部件55。

像图8所示的那样，在防止磨损部件55为金属材料的场合，长度比轮毂10的轴向宽度稍短。具体来说，防止磨损部件55的长度像下述那样确定。即，在将防止磨损部件55的长度设为l、将轮毂10的轴向宽度设为L的场合，

l＝L－dl·(式1)

的关系成立。在此，dl表示轮毂10的弹性变形上限的位移量。另外，在图8中夸张地表示了dl的尺寸，但实际的dl的尺寸微小到视觉辨认困难的程度。

这样，若防止磨损部件55的长度l为满足式1的长度，则在紧固了螺栓53的状态下，轮毂10变形至弹性变形的上限。因此，螺栓53的紧固变得牢固，螺栓53更加难以松动。

在通过粘接剂而固定防止磨损部件55的场合，像图8的那样，可以防止磨损部件55位于螺栓孔10a的中央部的方式进行固定。在该场合，螺栓53的紧固所引起的轮毂10的弹性变形在轴向的两侧均等地进行，因此优选。

[第4实施方式]

在图9所示的第4实施方式中，紧固于水轮机翼1的轮毂10的一对凸缘部件51、52的轴向宽度相互相同，且与轮毂10的接触面积相互相同。另外，像图10A、图10B所示的那样，在各凸缘部件51、52的与轮毂10的接触面的边缘，设有截面圆弧状的倒角部61、62。倒角部61、62也可以是其他的截面形状。例如，也可以是二次曲线等曲线形状。根据情况，也可以是切成直线状的形状。

像这样，一对凸缘部件51、52的轴向宽度相互相同，并且与轮毂10的接触面积相互相同时，轮毂10可使从两侧的凸缘部件51、52承受的压力的大小大致相同，因此在轮毂10与各凸缘部件51、52之间作用均等的磨损力，平衡良好。另外，如果在凸缘构件51、52的与轮毂10的接触面的边缘处设置倒角部61、62，则可减轻边缘载荷，防止磨损的发生。

上述各实施方式表示适用于水力发电装置H的水轮机翼安装构造，该水力发电装置H的水轮机翼1为螺旋桨式水轮机，并且其旋转轴心O与水流方向平行，但是，本发明也适用于水轮机翼1的旋转轴心O与水流方向不平行的场合。另外，也可适用于水轮机翼1不是螺旋桨式水轮机的水力发电装置。

以上，基于实施例对用于实施本发明的方式进行了说明，但在此公开的实施方式在所有方面均为列举性的，并不限定于此。本发明的范围不是由上述说明而是由权利要求书表示，包括与权利要求书等同的意思以及范围内的所有变更。

标号的说明：

标号1表示水轮机翼；

标号3表示发电机；

标号10表示轮毂(贯通孔的外周部)

标号10a、51a、52a表示螺栓孔；

标号11表示叶片；

标号20表示水轮机轴；

标号50表示贯通孔；

标号51、52表示凸缘部件；

标号53表示螺栓；

标号53a表示螺纹部；

标号55表示防止磨损部件；

符号O表示旋转轴心；

符号H表示水力发电装置。