水力機械用ステーリングおよび水力機械
【課題】ステーベーンの入口側端部における衝突損失および出口側端部における排棄損失を低減して性能向上を図るとともに、ステーベーンの強度部材としての役割も考慮した水力機械用ステーリングを提供する。
【解決手段】ステーリング１０は、環状の上部板１１と、上部板１１の下方に、上部板１１と対向するよう配置された環状の下部板１２と、上部板１１と下部板１２の間において周方向に配列された複数のステーベーン１３とを備えている。各ステーベーン１３は、上部板１１および下部板１２に対して固定されている。また各ステーベーン１３の入口側端部１３ａには、水流に対して入口側端部１３ａを覆う入口ピース２１が配置されている。さらに各ステーベーン１３の出口側端部１３ｂには、水流に対して出口側端部１３ｂを覆う出口ピース３１が配置されている。これら入口ピース２１および出口ピース３１は、上部板１１および下部板１２により支持されている。
【解決手段】ステーリング１０は、環状の上部板１１と、上部板１１の下方に、上部板１１と対向するよう配置された環状の下部板１２と、上部板１１と下部板１２の間において周方向に配列された複数のステーベーン１３とを備えている。各ステーベーン１３は、上部板１１および下部板１２に対して固定されている。また各ステーベーン１３の入口側端部１３ａには、水流に対して入口側端部１３ａを覆う入口ピース２１が配置されている。さらに各ステーベーン１３の出口側端部１３ｂには、水流に対して出口側端部１３ｂを覆う出口ピース３１が配置されている。これら入口ピース２１および出口ピース３１は、上部板１１および下部板１２により支持されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーシングから流入する水流をランナに導く水力機械用ステーリングに関する。また本発明は、当該水力機械用ステーリングを備えた水力機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なフランシス水車において、水力機械用ステーリングのステーベーンは、ケーシングからの水流を整流してガイドベーンへ導く役割を果たしている。この場合、ステーベーンの入口側端部におけるステーベーンの厚みが大きいと、水流との間に生じる衝突損失が増大する。また、ステーベーンの出口側端部におけるステーベーンの厚みが大きいと、ステーベーンの出口側端部における後流が大きくなり、これによって排棄損失が増大する。従って、ケーシングからの水流を整流してガイドベーンへ導く上では、ステーベーンの厚みが小さいことが望ましい。
【０００３】
一方、ステーベーンは、ケーシングが水流からの圧力によって広がるのを防止する強度部材としての役割も果たしている。このためステーベーンは、ケーシングから引張または圧縮応力を受けている。この場合、ステーベーンの入口側端部または出口側端部における厚みが小さいと、そのような引張または圧縮応力に耐えられなくなり、これによってステーベーンが破断することが考えられる。従って、ステーベーンの入口側端部または出口側端部における厚みを、ケーシングからの応力に耐えることができるよう設計しなければならない。
【０００４】
特許文献１において、ステーベーンの出口側端部における排棄損失を低減して性能向上を図るとともに、ステーベーンの強度部材としての役割も考慮された水力機械が開示されている。この場合、ステーベーンの出口側端部において、ステーベーンの肉厚がその上端部および下端部よりもその中央部で薄くなるようステーベーンが設計されており、これによって、排棄損失を低減するとともに強度を保つことを可能としている。
【０００５】
また特許文献２において、既設のステーベーンの入口側端部または出口側端部に部品を追加し、これによって性能が改善されたステーベーンが開示されている。特許文献２において、ステーベーンの入口側端部には、水流に対して入口側端部を覆う入口ピースが溶接により取り付けられている。またステーベーンの出口側端部には、水流に対して出口側端部を覆う出口ピースが溶接により取り付けられている。このようにして、ステーベーンの性能向上が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１４００７８号公報
【特許文献２】特開２００８−２６１２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、入口ピースおよび出口ピースを溶接によりステーベーンに取り付ける場合、入口ピースおよび出口ピースが薄すぎると、入口ピースおよび出口ピースがステーベーンから受ける応力に耐えることができず、入口ピースおよび出口ピースが破断することが考えられる。また入口ピースおよび出口ピースをステーベーンに溶接する際、既設のステーベーンが熱により変形することも考えられる。
【０００８】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、ステーベーンの入口側端部における衝突損失および出口側端部における排棄損失を低減して性能向上を図るとともに、ステーベーンの強度部材としての役割も考慮した水力機械用ステーリングを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ケーシングから流入する水流をランナに導く水力機械用ステーリングにおいて、環状の上部板と、前記上部板の下方に、上部板と対向するよう配置された環状の下部板と、前記上部板と下部板の間において周方向に配列され、上部板および下部板に対して固定された複数のステーベーンと、を備え、各ステーベーンは、ケーシング側にある入口側端部と、ランナ側にある出口側端部とを有し、各ステーベーンの入口側端部には、水流に対して入口側端部を覆う入口ピースが配置され、各ステーベーンの出口側端部には、水流に対して出口側端部を覆う出口ピースが配置され、各入口ピースおよび各出口ピースは、前記上部板および下部板により支持されることを特徴とする水力機械用ステーリングである。
【００１０】
本発明は、内周側に開口部が設けられたケーシングから流入する水流をランナに導く水力機械用ステーリングにおいて、環状の上部板と、前記上部板の下方に、上部板と対向するよう配置された環状の下部板と、前記上部板と下部板の間において周方向に配列され、上部板および下部板に対して固定された複数のステーベーンと、を備え、各ステーベーンは、ケーシング側に位置する入口側端部と、ランナ側に位置する出口側端部とを有し、各ステーベーンの入口側端部には、水流に対して入口側端部を覆う入口ピースが配置され、各ステーベーンの出口側端部には、水流に対して出口側端部を覆う出口ピースが配置され、各入口ピースおよび各出口ピースは、対応するステーベーンの入口側端部および出口側端部に、各々連結具により固定されていることを特徴とする水力機械用ステーリングである。
【００１１】
本発明は、上記記載の水力機械用ステーリングを備えたことを特徴とする水力機械である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、各ステーベーンの入口側端部には、水流に対して入口側端部を覆う入口ピースが配置され、各ステーベーンの出口側端部には、水流に対して出口側端部を覆う出口ピースが配置されている。また、各入口ピースおよび各出口ピースは、前記上部板および下部板により支持されている。このことにより、ステーベーンの入口側端部における衝突損失および出口側端部における排棄損失を低減することができる。また、各入口ピースおよび各出口ピースをステーベーンに例えば溶接により取り付ける必要がないので、ステーベーンが熱により変形することもなく、このため、ステーベーンの強度を保つことができる。
【００１３】
また本発明によれば、各ステーベーンの入口側端部には、水流に対して入口側端部を覆う入口ピースが配置され、各ステーベーンの出口側端部には、水流に対して出口側端部を覆う出口ピースが配置されている。また、各入口ピースおよび各出口ピースは、対応するステーベーンの入口側端部および出口側端部に、各々連結具により固定されている。このことにより、ステーベーンの入口側端部における衝突損失および出口側端部における排棄損失を低減することができる。また、各入口ピースおよび各出口ピースをステーベーンに例えば溶接により取り付ける必要がないので、ステーベーンが熱により変形することもなく、このため、ステーベーンの強度を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態におけるステーリングを示す縦断面図。
【図２】図２は、本発明の第２の実施の形態におけるステーリングを示す縦断面図。
【図３】図３は、本発明の第３の実施の形態におけるステーリングを示す縦断面図。
【図４】図４は、本発明の第３の実施の形態における変形例を示す縦断面図。
【図５】図５は、本発明の第３の実施の形態におけるその他の変形例を示す縦断面図。
【図６】図６は、本発明の第４の実施の形態におけるステーリングを示す縦断面図。
【図７】図７は、本発明の第５の実施の形態におけるステーリングを示す横断面図。
【図８】図８は、比較例としてのステーリングを示す横断面図。
【図９】図９は、フランシス水車を示す縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
第１の実施の形態
以下、図１および図９を参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるステーリングを示す図であり、図９は、フランシス水車を示す縦断面図である。
【００１６】
まず図９により、本実施の形態におけるフランシス水車（水力機械）１について説明する。図９に示すように、フランシス水車１は、水が流入するケーシング２と、回動自在に設けられたランナ３とを備えている。このランナ３により、ケーシング２から流入する水のエネルギが回転駆動力に変換される。またケーシング２とランナ３の間において、ケーシング２の内周側には、ケーシング２から流入する水流をランナ３に導くステーリング１０が設けられている。このステーリング１０の出口側には、ランナ３へ流入する水量を変化させるガイドベーン４が設けられている。ランナ３は複数のランナベーン３ａを有しており、またランナ３には、主軸６を介して発電機７が連結されている。この場合、ランナベーン３ａがランナ３に流入された水の流れを受け、これによってランナ３が回転駆動され、この結果、主軸６を介して発電機７が駆動される。一方、ランナ３を回転駆動させた水は、吸出管５を経て図示しない放水路へと流出する。
【００１７】
次に図１を参照して、ステーリング１０について詳述する。図１は、本実施の形態におけるステーリング１０の子午断面を示す図である。図１に示すように、ステーリング１０は、環状の上部板１１と、上部板１１の下方に、上部板１１と対向するよう配置された環状の下部板１２と、上部板１１と下部板１２の間において周方向に配列された複数のステーベーン１３とを備えている。ステーベーン１３は、上部板１１および下部板１２に対して固定されている。なお図１には、ステーリング１０の複数のステーベーン１３のうち所定の１個のステーベーン１３の子午断面を示している。
【００１８】
また図１に示すように、ステーベーン１３は、ケーシング２側にある入口側端部１３ａと、ランナ３側にある出口側端部１３ｂとを有している。このうちステーベーン１３の入口側端部１３ａには、水流に対して入口側端部１３ａを覆う入口ピース２１が配置されている。またステーベーン１３の出口側端部１３ｂには、水流に対して出口側端部１３ｂを覆う出口ピース３１が配置されている。これら入口ピース２１および出口ピース３１は、上部板１１および下部板１２により支持されている。この場合、入口ピース２１は、上部板１１に形成された入口側溝部１１ａと下部板１２に形成された入口側溝部１２ａに嵌め込まれており、同様に、出口ピース３１は、上部板１１に形成された出口側溝部１１ｂと下部板１２に形成された出口側溝部１２ｂに嵌め込まれている。このようにして、入口ピース２１および出口ピース３１がステーベーン１３に溶接されることなく、入口ピース２１および出口ピース３１が上部板１１および下部板１２により支持されている。
【００１９】
なお入口ピース２１は、外周側（ケーシング２側）に向かうにつれてその肉厚が薄くなるのが好ましい。同様に、出口ピース３１は、内周側（ガイドベーン４側）に向うにつれてその肉厚が薄くなるのが好ましい。
【００２０】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。ここでは、ステーベーン１３に入口ピース２１および出口ピース３１を取り付ける方法について説明する。
【００２１】
まず、入口ピース２１および出口ピース３１を、ステーベーン１３の数に対応する所要数量分だけ準備する。なお、ステーベーン１３は、上部板１１および下部板１２に対して予め固定されている。
【００２２】
次に図１に示すように、入口ピース２１を、ステーベーン１３の入口側端部１３ａを覆うよう配置する。この場合、はじめに入口ピース２１を上部板１１に形成された入口側溝部１１ａおよび下部板１２に形成された入口側溝部１２ａに嵌め込み、次に、図１に示すように、入口側溝部１１ａ、１２ａの端部にステーベーン押さえ１５を取り付ける。これによって、入口ピース２１を上部板１１および下部板１２により支持することができる。
【００２３】
次に、図１に示すように、出口ピース３１を、ステーベーン１３の出口側端部１３ｂを覆うよう配置する。この場合も、入口ピース２１の場合と同様に、はじめに出口ピース３１を上部板１１に形成された出口側溝部１１ｂおよび下部板１２に形成された出口側溝部１２ｂに嵌め込み、次に、出口側溝部１１ｂ、１２ｂの端部にステーベーン押さえ１５を取り付ける。これによって、出口ピース３１を上部板１１および下部板１２により支持することができる。
【００２４】
このように本実施の形態によれば、入口ピース２１は、上部板１１に形成された入口側溝部１１ａと下部板１２に形成された入口側溝部１２ａに嵌め込まれており、同様に、出口ピース３１は、上部板１１に形成された出口側溝部１１ｂと下部板１２に形成された出口側溝部１２ｂに嵌め込まれている。これによって、入口ピース２１および出口ピース３１をステーベーン１３に溶接することなく、入口ピース２１および出口ピース３１を上部板１１および下部板１２により支持することができる。従って、ステーベーン１３、上部板１１または下部板１２において、熱による劣化および変形が生じることはない。また、入口ピース２１および出口ピース３１がステーベーン１３から溶接部分を介して応力を受けることもない。このため、入口ピース２１および出口ピース３１をステーベーン１３に溶接する場合に比べて、入口ピース２１および出口ピース３１の肉厚を薄くすることができる。このことにより、ステーベーン１３の強度を保った上で、ステーベーン１３における衝突損失および排棄損失をより大きく改善することができる。
【００２５】
次に、本実施の形態を比較例と比較して説明する。比較例として、図８に、入口ピース２１と出口ピース３１が溶接により取り付けられたステーベーン１３の横断面図を示す。入口ピース２１および出口ピース３１が溶接によりステーベーン１３に取り付けられている場合、入口ピース２１および出口ピース３１が薄すぎると、入口ピース２１および出口ピース３１がステーベーン１３から受ける応力に耐えることができない。このため、入口ピース２１および出口ピース３１の肉厚を薄くすることが困難である。また入口ピース２１および出口ピース３１をステーベーン１３に溶接する際、既設のステーベーン１３または環状の上部板および下部板が熱により変形することも考えられる。
【００２６】
これに対して、上述のように本実施の形態によれば、入口ピース２１および出口ピース３１をステーベーン１３に溶接することなく、入口ピース２１および出口ピース３１を上部板１１および下部板１２により支持することができる。このため、入口ピース２１および出口ピース３１をステーベーン１３に溶接する場合に比べて、入口ピース２１および出口ピース３１の肉厚を薄くすることができる。このことにより、ステーベーン１３の強度を保った上で、ステーベーン１３における衝突損失および排棄損失をより大きく改善することができる。
【００２７】
なお図１に示すように、入口ピース２１および出口ピース３１と、上部板１１および下部板１２との間に、若干の隙間が形成されている。この隙間に、図１に示すように、柔軟性を有する物質、例えば樹脂１７を充填してもよい。これによって、入口ピース２１および出口ピース３１を、上部板１１および下部板１２によりさらに安定に支持することができる。
【００２８】
第２の実施の形態
次に図２を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。ここで図２は、本発明の第２の実施の形態におけるステーリングを示す縦断面図である。
【００２９】
図２に示す第２の実施の形態は、入口ピースが上下方向において３つの入口ピース片に分割され、出口ピースが上下方向において３つの出口ピース片に分割されている点が異なるのみであり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。図２に示す第２の実施の形態において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３０】
図２に示すように、入口ピース２１は上下方向において、上部板１１側にある上部入口ピース片２２ａと、下部板１２側にある下部入口ピース片２２ｃと、上部入口ピース片２２ａと下部入口ピース片２２ｃの間にある中央入口ピース片２２ｂとに分割されている。この場合、はじめに上部入口ピース片２２ａを上部板１１の入口側溝部１１ａに嵌め込み、同様に下部入口ピース片２２ｃを下部板１２の入口側溝部１２ａに嵌め込む。次に、上部入口ピース片２２ａと下部入口ピース片２２ｃの間に中央入口ピース片２２ｂを嵌め込む。その後、中央入口ピース片２２ｂを、上部入口ピース片２２ａおよび下部入口ピース片２２ｃに対して、例えば溶接により固定する。
【００３１】
入口ピース２１の場合と同様に、図２に示すように、出口ピース３１は上下方向において、上部板１１側にある上部出口ピース片３２ａと、下部板１２側にある下部出口ピース片３２ｃと、上部出口ピース片３２ａと下部出口ピース片３２ｃの間にある中央出口ピース片３２ｂとに分割されている。この場合、はじめに上部出口ピース片３２ａを上部板１１の出口側溝部１１ｂに嵌め込み、同様に下部出口ピース片３２ｃを下部板１２の出口側溝部１２ｂに嵌め込む。次に、上部出口ピース片３２ａと下部出口ピース片３２ｃの間に中央出口ピース片３２ｂを嵌め込む。その後、中央出口ピース片３２ｂを、上部出口ピース片３２ａおよび下部出口ピース片３２ｃに対して、例えば溶接により固定する。
【００３２】
このように本実施の形態において、入口ピース２１は、上下方向において３つの入口ピース片２２ａ、２２ｂ、２２ｃに分割され、これらの入口ピース片２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、溶接により互いに接合されている。また出口ピース３１は、上下方向において３つの出口ピース片３２ａ、３２ｂ、３２ｃに分割され、これらの出口ピース片３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、溶接により互いに接合されている。このため、入口ピース２１および出口ピース３１が上下方向において分割されていない場合に比べて、より容易に入口ピース２１および出口ピース３１をステーベーン１３に取り付けることができる。
【００３３】
なお本実施の形態において、入口ピース２１は、上下方向において３つの入口ピース片２２ａ、２２ｂ、２２ｃに分割され、出口ピース３１は、上下方向において３つの出口ピース片３２ａ、３２ｂ、３２ｃに分割されている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、入口ピース２１を上下方向において４つ以上の入口ピース片に分割してもよく、また、出口ピース３１を上下方向において４つ以上の出口ピース片に分割してもよい。
【００３４】
第３の実施の形態
次に図３を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明する。ここで図３は、本発明の第３の実施の形態におけるステーリングを示す縦断面図である。
【００３５】
図３に示す第３の実施の形態において、入口ピースおよび出口ピースは、上下方向に延びる貫通孔を有している。また入口ピースおよび出口ピースは、貫通孔内に挿入される支持部材を介して上部板および下部板により支持されている。図３に示す第３の実施の形態において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３６】
図３に示すように、入口ピース２１は、上下方向に延びる貫通孔２３を有し、この貫通孔２３内には入口ピース用支持部材２４が挿入されている。また上部板１１において、入口ピース２１の貫通孔２３に対応する位置に入口側貫通孔１１ｃが形成されている。同様に下部板１２において、入口ピース２１の貫通孔２３に対応する位置に入口側貫通孔１２ｃが形成されている。この場合、はじめに入口ピース２１を、ステーベーン１３の入口側端部１３ａを覆うよう配置する。次に入口ピース用支持部材２４を、上部板１１の入口側貫通孔１１ｃ、入口ピース２１の貫通孔２３、および下部板１２の入口側貫通孔１２ｃに挿入する。この際、図３に示すように、下部板１２の入口側貫通孔１２ｃに、入口ピース用支持部材２４が落下するのを防ぐ下部板用押さえ１２ｅを固定する。これによって、入口ピース２１を、入口ピース用支持部材２４を介して上部板１１および下部板１２により支持することができる。
【００３７】
入口ピース２１の場合と同様に、図３に示すように、出口ピース３１は、上下方向に延びる貫通孔３３を有し、この貫通孔３３内には出口ピース用支持部材３４が挿入されている。また上部板１１において、出口ピース３１の貫通孔３３に対応する位置に出口側貫通孔１１ｄが形成されている。同様に下部板１２において、出口ピース３１の貫通孔３３に対応する位置に３口側貫通孔１２ｄが形成されている。この場合、はじめに出口ピース３１を、ステーベーン１３の出口側端部１３ｂを覆うよう配置する。次に出口ピース用支持部材３４を、上部板１１の出口側貫通孔１１ｄ、出口ピース３１の貫通孔３３、および下部板１２の出口側貫通孔１２ｄに挿入する。この際、図３に示すように、下部板１２の出口側貫通孔１２ｄに、出口ピース用支持部材３４が落下するのを防ぐ下部板用押さえ１２ｅを固定する。これによって、出口ピース３１を、出口ピース用支持部材３４を介して上部板１１および下部板１２により支持することができる。
【００３８】
このように本実施の形態によれば、入口ピース２１は、上下方向に延びる貫通孔２３を有し、この入口ピース２１は、貫通孔２３内に挿入される入口ピース用支持部材２４を介して上部板１１および下部板１２により支持されている。また出口ピース３１は、上下方向に延びる貫通孔３３を有し、この出口ピース３１は、貫通孔３３内に挿入される出口ピース用支持部材３４を介して上部板１１および下部板１２により支持されている。このため、入口ピース２１および出口ピース３１をステーベーン１３に溶接することなく、入口ピース２１および出口ピース３１を、入口ピース用支持部材２４および出口ピース用支持部材３４を介して上部板１１および下部板１２により支持することができる。従って、ステーベーン１３または上部板１１および下部板１２において、熱による劣化および変形が生じることはない。また、入口ピース２１および出口ピース３１がステーベーン１３から溶接部分を介して応力を受けることもない。このため、入口ピース２１および出口ピース３１をステーベーン１３に溶接する場合に比べて、入口ピース２１および出口ピース３１の肉厚を薄くすることができる。このことにより、ステーベーン１３の強度を保った上で、ステーベーン１３における衝突損失および排棄損失をより大きく改善することができる。
【００３９】
なお本実施の形態において、下部板１２の入口側貫通孔１２ｃおよび出口側貫通孔１２ｄに、入口ピース用支持部材２４および出口ピース用支持部材３４が落下するのを防ぐ下部板用押さえ１２ｅが各々固定される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、入口側貫通孔１２ｃおよび出口側貫通孔１２ｄを非貫通の穴とし、これによって、入口ピース用支持部材２４および出口ピース用支持部材３４を支持するとともに入口ピース用支持部材２４および出口ピース用支持部材３４が落下するのを防いでもよい。
【００４０】
次に図４により本発明の第３の実施の形態の変形例について説明する。ここで図４は、本発明の第３の実施の形態におけるステーリングの変形例を示す縦断面図である。
【００４１】
図４に示す第３の実施の形態の変形例は、入口ピースが上下方向において５つの支持部材片に分割され、出口ピースが上下方向において５つの支持部材片に分割されている点が異なるのみであり、他の構成は、図３に示す第３の実施の形態と略同一である。図４に示す第３の実施の形態の変形例において、図３に示す第３の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４２】
図４に示すように、入口ピース用支持部材２４は上下方向において５つの入口ピース用支持部材片２４ａに分割されている。この場合、はじめに入口ピース２１を、ステーベーン１３の入口側端部１３ａを覆うよう配置する。次に５つの入口ピース用支持部材片２４ａを、上部板１１の入口側貫通孔１１ｃ、入口ピース２１の貫通孔２３、および下部板１２の入口側貫通孔１２ｃに順次挿入する。この際、図４に示すように、下部板１２の入口側貫通孔１２ｃに、入口ピース用支持部材片２４ａが落下するのを防ぐ下部板用押さえ１２ｅを固定する。これによって、入口ピース２１を、５つの入口ピース用支持部材片２４ａからなる入口ピース用支持部材２４を介して上部板１１および下部板１２により支持することができる。
【００４３】
入口ピース用支持部材２４の場合と同様に、図４に示すように、出口ピース用支持部材３４は上下方向において５つの出口ピース用支持部材片３４ａに分割されている。この場合、はじめに出口ピース３１を、ステーベーン１３の出口側端部１３ｂを覆うよう配置する。次に５つの出口ピース用支持部材片３４ａを、上部板１１の出口側貫通孔１１ｄ、出口ピース３１の貫通孔３３、および下部板１２の出口側貫通孔１２ｄに順次挿入する。この際、図４に示すように、下部板１２の出口側貫通孔１２ｄに、出口ピース用支持部材片３４ａが落下するのを防ぐ下部板用押さえ１２ｅを固定する。これによって、出口ピース３１を、５つの出口ピース用支持部材片３４ａからなる出口ピース用支持部材３４を介して上部板１１および下部板１２により支持することができる。
【００４４】
このように本変形例によれば、入口ピース用支持部材２４および出口ピース用支持部材３４は、上下方向において５つの入口ピース用支持部材片２４ａおよび５つの出口ピース用支持部材片３４ａに分割されている。このため、入口ピース用支持部材２４および出口ピース用支持部材３４が上下方向において分割されていない場合に比べて、より容易に入口ピース２１および出口ピース３１をステーベーン１３に取り付けることができる。
【００４５】
なお本変形例において、入口ピース用支持部材２４は、上下方向において５つの入口ピース用支持部材片２４ａに分割され、出口ピース用支持部材３４は、上下方向において５つの出口ピース用支持部材片３４ａに分割されている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、入口ピース用支持部材２４を上下方向において２つ、３つ、４つまたは６つ以上の入口ピース用支持部材片２４ａに分割してもよく、また、出口ピース３１を上下方向において２つ、３つ、４つまたは６つ以上の出口ピース用支持部材片３４ａに分割してもよい。
【００４６】
また本変形例において、下部板１２の入口側貫通孔１２ｃおよび出口側貫通孔１２ｄに、入口ピース用支持部材片２４ａおよび出口ピース用支持部材片３４ａが落下するのを防ぐ下部板用押さえ１２ｅが各々固定される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、入口側貫通孔１２ｃおよび出口側貫通孔１２ｄを、入口ピース２１および出口ピース３１を貫通しないよう形成し、これによって、入口ピース用支持部材片２４ａおよび出口ピース用支持部材片３４ａを支持するとともに入口ピース用支持部材片２４ａおよび出口ピース用支持部材片３４ａが落下するのを防いでもよい。
【００４７】
次に図５により本発明の第３の実施の形態の他の変形例について説明する。ここで図５は、本発明の第３の実施の形態におけるステーリングの他の変形例を示す縦断面図である。
【００４８】
図５に示す第３の実施の形態の他の変形例において、入口ピースおよび出口ピースの上端部に上部穴が形成され、また入口ピースおよび各出口ピースの下端部に下部穴が形成されている。図５に示す第３の実施の形態の他の変形例において、図３に示す第３の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４９】
図５に示すように、入口ピース２１の上端部には、入口ピース２１を貫通しないよう形成された上部穴２７ａが形成され、この上部穴２７ａ内には入口ピース用上部支持部材２６ａが挿入されている。また入口ピース２１の下端部には、入口ピース２１を貫通しないよう形成された下部穴２７ｂが形成され、この下部穴２７ｂ内には入口ピース用下部支持部材２６ｂが挿入されている。この場合、はじめに入口ピース２１を、ステーベーン１３の入口側端部１３ａを覆うよう配置する。次に入口ピース用上部支持部材２６ａを、上部板１１の入口側貫通孔１１ｃおよび入口ピース２１上端部の上部穴２７ａに挿入する。また入口ピース用下部支持部材２６ｂを、下部板１２の入口側貫通孔１２ｃおよび入口ピース２１下端部の下部穴２７ｂに挿入する。この際、図５に示すように、下部板１２の入口側貫通孔１２ｃに、入口ピース用下部支持部材２６ｂが落下するのを防ぐ下部板用押さえ１２ｅを固定する。これによって、入口ピース２１を、入口ピース用上部支持部材２６ａおよび入口ピース用下部支持部材２６ｂを介して上部板１１および下部板１２により支持することができる。
【００５０】
入口ピース２１の場合と同様に、図５に示すように、出口ピース３１の上端部には、出口ピース３１を貫通しないよう形成された上部穴３７ａが形成され、この上部穴３７ａには出口ピース用上部支持部材３６ａが挿入されている。また出口ピース３１の下端部には、出口ピース３１を貫通しないよう形成された下部穴３７ｂが形成され、この下部穴３７ｂには出口ピース用下部支持部材３６ｂが挿入されている。この場合、はじめに出口ピース３１を、ステーベーン１３の出口側端部１３ｂを覆うよう配置する。次に出口ピース用上部支持部材３６ａを、上部板１１の出口側貫通孔１１ｄおよび出口ピース３１上端部の上部穴３７ａに挿入する。また出口ピース用下部支持部材３６ｂを、下部板１２の出口側貫通孔１２ｄおよび出口ピース３１下端部の下部穴３７ｂに挿入する。この際、図５に示すように、下部板１２の出口側貫通孔１２ｄに、出口ピース用下部支持部材３６ｂが落下するのを防ぐ下部板用押さえ１２ｅを固定する。これによって、出口ピース３１を、出口ピース用上部支持部材３６ａおよび出口ピース用下部支持部材３６ｂを介して上部板１１および下部板１２により支持することができる。
【００５１】
このように本変形例によれば、入口ピース２１の上端部には、入口ピース２１を貫通しないよう形成された上部穴２７ａが形成され、この上部穴２７ａには入口ピース用上部支持部材２６ａが挿入されている。また入口ピース２１の下端部には、入口ピース２１を貫通しないよう形成された下部穴２７ｂが形成され、この下部穴２７ｂには入口ピース用下部支持部材２６ｂが挿入されている。このため、入口ピース２１の貫通孔２３に入口ピース用支持部材２４を挿入する場合に比べて、より容易に入口ピース２１をステーベーン１３に取り付けることができる。
【００５２】
また本変形例によれば、出口ピース３１の上端部には、出口ピース３１を貫通しないよう形成された上部穴３７ａが形成され、この上部穴３７ａには出口ピース用上部支持部材３６ａが挿入されている。また出口ピース３１の下端部には、出口ピース３１を貫通しないよう形成された下部穴３７ｂが形成され、この下部穴３７ｂには出口ピース用下部支持部材３６ｂが挿入されている。このため、出口ピース３１の貫通孔３３に出口ピース用支持部材３４を挿入する場合に比べて、より容易に出口ピース３１をステーベーン１３に取り付けることができる。
【００５３】
なお本変形例において、入口ピース２１および出口ピース３１の上端部には、入口ピース２１および出口ピース３１を貫通しないよう形成された上部穴２７ａ、３７ａが形成され、入口ピース２１および出口ピース３１の下端部には、入口ピース２１および出口ピース３１を貫通しないよう形成された下部穴２７ｂ、３７ｂが形成される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、入口ピース２１に貫通孔２３を形成し、この貫通孔２３内に入口ピース用上部支持部材２６ａおよび入口ピース用下部支持部材２６ｂを挿入してもよく、また出口ピース３１に貫通孔３３を形成し、この貫通孔３３内に出口ピース用上部支持部材３６ａおよび出口ピース用下部支持部材３６ｂを挿入してもよい。この場合、各上部支持部材２６ａ、３６ａは、各上部支持部材２６ａ、３６ａを上部板１１に対して係止する係止機構（図示せず）を有し、同様に各下部支持部材２６ｂ、３６ｂは、各下部支持部材２６ｂ、３６ｂを下部板１２に対して係止する係止機構（図示せず）を有している。
【００５４】
なお図３乃至５に示す上記各実施の形態において、入口ピース用支持部材２４、２６ａ、２６ｂと、入口ピース２１、上部板１１および下部板１２との間に、若干の隙間が形成されている。この隙間に、図１に示す第１の実施の形態の場合と同様に、柔軟性を有する物質、例えば樹脂１７を充填してもよい。これによって、入口ピース２１を、入口ピース用支持部材２４、２６ａ、２６ｂを介して上部板１１および下部板１２によりさらに安定に支持することができる。
同様に、出口ピース用支持部材３４、３６ａ、３６ｂと、出口ピース３１、上部板１１および下部板１２との間に、若干の隙間が形成されている。この隙間に、柔軟性を有する物質、例えば樹脂１７を充填してもよい。これによって、出口ピース３１を、出口ピース用支持部材３４、３６ａ、３６ｂを介して上部板１１および下部板１２によりさらに安定に支持することができる。
【００５５】
第４の実施の形態
次に図６を参照して、本発明の第４の実施の形態について説明する。ここで図６は、本発明の第４の実施の形態におけるステーリングを示す縦断面図である。
【００５６】
図６に示す第４の実施の形態において、入口ピースは、上下方向において３つの入口ピース片に分割され、このうち最上部の入口ピース片には、上部板に係合する入口側上部突起部が突出して設けられ、最下部の入口ピース片には、下部板に係合する入口側下部突起部が突出して設けられている。また出口ピースは、上下方向において３つの出口ピース片に分割され、このうち最上部の出口ピース片には、上部板に係合する出口側上部突起部が突出して設けられ、最下部の出口ピース片には、下部板に係合する出口側下部突起部が突出して設けられている。図６に示す第４の実施の形態において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５７】
図６に示すように、入口ピース２１は上下方向において、最上部にある上部入口ピース片２２ａと、最下部にある下部入口ピース片２２ｃと、上部入口ピース片２２ａと下部入口ピース片２２ｃの間にある中央入口ピース片２２ｂとに分割されている。このうち上部入口ピース片２２ａの上面には、上方に突出する入口側上部突起部２９ａが設けられている。また下部入口ピース片２２ｃの下面には、下方に突出する入口側下部突起部２９ｃが設けられている。
【００５８】
この場合、はじめに、上部入口ピース片２２ａの入口側上部突起部２９ａを、上部板１１の入口側貫通孔１１ｃに挿入する。また、下部入口ピース片２２ｃの入口側下部突起部２９ｃを、下部板１２の入口側貫通孔１２ｃに挿入する。次に、上部入口ピース片２２ａと下部入口ピース片２２ｃの間に中央入口ピース片２２ｂを嵌め込む。その後、中央入口ピース片２２ｂを、上部入口ピース片２２ａおよび下部入口ピース片２２ｃに対して、例えば溶接により固定する。これによって、入口ピース２１を、入口側上部突起部２９ａおよび入口側下部突起部２９ｃを介して上部板１１および下部板１２により支持することができる。
【００５９】
入口ピース２１の場合と同様に、図６に示すように、出口ピース３１は上下方向において、最上部にある上部出口ピース片３２ａと、最下部にある下部出口ピース片３２ｃと、上部出口ピース片３２ａと下部出口ピース片３２ｃの間にある中央出口ピース片３２ｂとに分割されている。このうち上部出口ピース片３２ａの上面には、上方に突出する出口側上部突起部３９ａが設けられている。また下部出口ピース片３２ｃの下面には、下方に突出する出口側下部突起部３９ｃが設けられている。
【００６０】
この場合、はじめに、上部出口ピース片３２ａの出口側上部突起部３９ａを、上部板１１の出口側貫通孔１１ｄに挿入する。また、下部出口ピース片３２ｃの出口側下部突起部３９ｃを、下部板１２の出口側貫通孔１２ｄに挿入する。次に、上部出口ピース片３２ａと下部出口ピース片３２ｃの間に中央出口ピース片３２ｂを嵌め込む。その後、中央出口ピース片３２ｂを、上部出口ピース片３２ａおよび下部出口ピース片３２ｃに対して、例えば溶接により固定する。これによって、出口ピース３１を、出口側上部突起部３９ａおよび出口側下部突起部３９ｃを介して上部板１１および下部板１２により支持することができる。
【００６１】
このように本実施の形態によれば、入口ピース２１は上下方向において３つの入口ピース片２２ａ、２２ｂ、２２ｃに分割されている。このうち上部入口ピース片２２ａの上面には、上方に突出する入口側上部突起部２９ａが設けられ、下部入口ピース片２２ｃの下面には、下方に突出する入口側下部突起部２９ｃが設けられている。これによって、入口ピース２１をステーベーン１３に溶接することなく、入口ピース２１を、入口側上部突起部２９ａおよび入口側下部突起部２９ｃを介して上部板１１および下部板１２により支持することができる。従って、ステーベーン１３または上部板１１および下部板１２において、熱による劣化および変形が生じることはない。また、入口ピース２１がステーベーン１３から溶接部分を介して応力を受けることもない。このため、入口ピース２１をステーベーン１３に溶接する場合に比べて、入口ピース２１の肉厚を薄くすることができる。このことにより、ステーベーン１３の強度を保った上で、ステーベーン１３における衝突損失をより大きく改善することができる。
【００６２】
また上述のように、入口ピース２１は上下方向において３つの入口ピース片２２ａ、２２ｂ、２２ｃに分割されている。このため、入口ピース２１が上下方向において分割されていない場合に比べて、より容易に入口ピース２１をステーベーン１３に取り付けることができる。
【００６３】
また本実施の形態によれば、出口ピース２１は上下方向において３つの出口ピース片３２ａ、３２ｂ、３２ｃに分割されている。このうち上部出口ピース片３２ａの上面には、上方に突出する出口側上部突起部３９ａが設けられ、下部出口ピース片３２ｃの下面には、下方に突出する出口側下部突起部３９ｃが設けられている。これによって、出口ピース３１をステーベーン１３に溶接することなく、出口ピース３１を、出口側上部突起部３９ａおよび出口側下部突起部３９ｃを介して上部板１１および下部板１２により支持することができる。従って、ステーベーン１３または上部板１１および下部板１２において、熱による劣化および変形が生じることはない。また、出口ピース３１がステーベーン１３から溶接部分を介して応力を受けることもない。このため、出口ピース３１をステーベーン１３に溶接する場合に比べて、出口ピース３１の肉厚を薄くすることができる。このことにより、ステーベーン１３の強度を保った上で、ステーベーン１３における排棄損失をより大きく改善することができる。
【００６４】
また上述のように、出口ピース３１は上下方向において３つの出口ピース片３２ａ、３２ｂ、３２ｃに分割されている。このため、出口ピース３１が上下方向において分割されていない場合に比べて、より容易に出口ピース３１をステーベーン１３に取り付けることができる。
【００６５】
なお本実施の形態において、入口ピース２１は、上下方向において３つの入口ピース片２２ａ、２２ｂ、２２ｃに分割され、出口ピース３１は、上下方向において３つの出口ピース片３２ａ、３２ｂ、３２ｃに分割されている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、入口ピース２１を上下方向において４つ以上の入口ピース片に分割してもよく、また、出口ピース３１を上下方向において４つ以上の出口ピース片に分割してもよい。
【００６６】
また本実施の形態において、図６に示すように、上部突起部２９ａ、３９ａと上部板１１との間、および下部突起部２９ｃ、３９ｃと下部板１２との間に、若干の隙間が形成されている。この隙間に、柔軟性を有する物質、例えば樹脂１７を充填してもよい。これによって、入口ピース２１および出口ピース３１を、上部板１１および下部板１２によりさらに安定に支持することができる。
【００６７】
第５の実施の形態
次に図７を参照して、本発明の第５の実施の形態について説明する。ここで図７は、本発明の第５の実施の形態におけるステーリングを示す横断面図である。
【００６８】
図７に示す第５の実施の形態において、ステーベーンの入口側端部には、水流に対して入口側端部を覆う入口ピースが配置され、ステーベーンの出口側端部には、水流に対して出口側端部を覆う出口ピースが配置され、入口ピースおよび出口ピースは、ステーベーンの入口側端部および出口側端部に、各々連結具により固定されている。図７に示す第５の実施の形態において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６９】
後述するように、ステーベーン１３の入口側端部１３ａおよび出口側端部１３ｂには、各々入口側凹部１３ｃおよび出口側凹部１３ｄが形成されている（図７参照）。
【００７０】
また図７に示すように、入口ピース２１のうちステーベーン側の端部には、ステーベーン１３の入口側凹部１３ｃと係合する凸部２１ｃが形成されている。また、ボルト（連結具）４１が入口ピース２１の凸部２１ｃに、ステーベーン１３まで達するよう挿入されている。このようにして、入口ピース２１がステーベーン１３の入口側端部１３ａにボルト４１により固定される。
【００７１】
同様に、図７に示すように、出口ピース３１のうちステーベーン側の端部には、ステーベーン１３の出口側凹部１３ｄと係合する凸部３１ｃが形成されている。また、ボルト（連結具）４１が出口ピース３１の凸部３１ｃに、ステーベーン１３まで達するよう挿入されている。このようにして、出口ピース３１がステーベーン１３の出口側端部１３ｂにボルト４１により固定される。
【００７２】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。ここでは、ステーベーン１３に入口ピース２１および出口ピース３１を取り付ける方法について説明する。
【００７３】
まず、凸部２１ｃが形成された入口ピース２１と、凸部３１ｃが形成された出口ピース３１と、ボルト４１とを、ステーベーン１３の数に対応する所要数量分だけ準備する。なおステーベーン１３は、上部板１１および下部板１２に対して予め固定されている。
【００７４】
次に、図７に示すように、ステーベーン１３の入口側端部１３ａのうち内周側（ガイドベーン４側）に入口側凹部１３ｃを形成する。同様に、ステーベーン１３の出口側端部１３ｂのうち内周側に出口側凹部１３ｄを形成する。
【００７５】
次に図７に示すように、ステーベーン１３の入口側凹部１３ｃが入口ピース２１の凸部２１ｃと係合するよう、入口ピース２１をステーベーン１３に取り付ける。その後、ボルト４１を入口ピース２１の凸部２１ｃに、ステーベーン１３まで達するよう挿入する。これによって、入口ピース２１をステーベーン１３の入口側端部１３ａにボルト４１により固定することができる。
【００７６】
出口ピース３１についても同様に、図７に示すように、ステーベーン１３の出口側凹部１３ｄが出口ピース３１の凸部３１ｃと係合するよう、出口ピース３１をステーベーン１３に取り付ける。その後、ボルト４１を出口ピース３１の凸部３１ｃに、ステーベーン１３まで達するよう挿入する。これによって、出口ピース３１をステーベーン１３の出口側端部１３ｂにボルト４１により固定することができる。
【００７７】
このように本実施の形態によれば、入口ピース２１はステーベーン１３の入口側端部１３ａにボルト４１により固定され、出口ピース３１はステーベーン１３の出口側端部１３ｂにボルト４１により固定されている。これによって、入口ピース２１および出口ピース３１をステーベーン１３に溶接することなく、入口ピース２１および出口ピース３１をステーベーン１３に取り付けることができる。従って、ステーベーン１３または上部板１１および下部板１２において、熱による劣化および変形が生じることはない。また、入口ピース２１および出口ピース３１がステーベーン１３から溶接部分を介して応力を受けることもない。このため、入口ピース２１および出口ピース３１をステーベーン１３に溶接する場合に比べて、入口ピース２１および出口ピース３１の肉厚を薄くすることができる。このことにより、ステーベーン１３の強度を保った上で、ステーベーン１３における衝突損失および排棄損失をより大きく改善することができる。
【００７８】
なお本実施の形態において、ステーベーン１３の入口側端部１３ａのうち内周側に入口側凹部１３ｃが形成され、ステーベーン１３の出口側端部１３ｂのうち内周側に出口側凹部１３ｄが形成される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、ステーベーン１３の入口側端部１３ａのうち外周側（ケーシング２側）に入口側凹部１３ｃを形成してもよく、同様に、ステーベーン１３の出口側端部１３ｂのうち外周側に出口側凹部１３ｄを形成してもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１ フランシス水車
２ ケーシング
３ ランナ
３ａ ランナベーン
４ ガイドベーン
５ 吸出し管
６ 主軸
７ 発電機
１０ 水力機械用ステーリング
１１ 上部板
１１ａ 上部板の入口側溝部
１１ｂ 上部板の出口側溝部
１１ｃ 上部板の入口側貫通孔
１１ｄ 上部板の出口側貫通孔
１２ 下部板
１２ａ 下部板の入口側溝部
１２ｂ 下部板の出口側溝部
１２ｃ 下部板の入口側貫通孔
１２ｄ 下部板の出口側貫通孔
１２ｅ 下部板用押さえ
１３ ステーベーン
１３ａ ステーベーンの入口側端部
１３ｂ ステーベーンの出口側端部
１３ｃ ステーベーンの入口側凹部
１３ｄ ステーベーンの出口側凹部
１５ ステーベーン押さえ
１７ 樹脂
２１ 入口ピース
２１ａ 入口ピースの上端部
２１ｂ 入口ピースの下端部
２１ｃ 入口ピースの凸部
２２ａ 上部入口ピース片
２２ｂ 中央入口ピース片
２２ｃ 下部入口ピース片
２３ 入口ピースの貫通孔
２４ 入口ピース用支持部材
２４ａ 入口ピース用支持部材片
２６ａ 入口ピース用上部支持部材
２６ｂ 入口ピース用下部支持部材
２７ａ 入口ピースの上部穴
２７ｂ 入口ピースの下部穴
２８ａ 上部入口ピース片の貫通孔
２８ｂ 中央入口ピース片の貫通孔
２８ｃ 下部入口ピース片の貫通孔
２９ａ 上部入口ピース片の入口側上部突起部
２９ｃ 下部入口ピース片の入口側下部突起部
３１ 出口ピース
３１ａ 出口ピースの上端部
３１ｂ 出口ピースの下端部
３１ｃ 出口ピースの凸部
３２ａ 上部出口ピース片
３２ｂ 中央出口ピース片
３２ｃ 下部出口ピース片
３３ 出口ピースの貫通孔
３４ 出口ピース用支持部材
３４ａ 出口ピース用支持部材片
３６ａ 出口ピース用上部支持部材
３６ｂ 出口ピース用下部支持部材
３７ａ 出口ピースの上部穴
３７ｂ 出口ピースの下部穴
３８ａ 上部出口ピース片の貫通孔
３８ｂ 中央出口ピース片の貫通孔
３８ｃ 下部出口ピース片の貫通孔
３９ａ 上部出口ピース片の出口側上部突起部
３９ｃ 下部出口ピース片の出口側下部突起部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーシングから流入する水流をランナに導く水力機械用ステーリングに関する。また本発明は、当該水力機械用ステーリングを備えた水力機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なフランシス水車において、水力機械用ステーリングのステーベーンは、ケーシングからの水流を整流してガイドベーンへ導く役割を果たしている。この場合、ステーベーンの入口側端部におけるステーベーンの厚みが大きいと、水流との間に生じる衝突損失が増大する。また、ステーベーンの出口側端部におけるステーベーンの厚みが大きいと、ステーベーンの出口側端部における後流が大きくなり、これによって排棄損失が増大する。従って、ケーシングからの水流を整流してガイドベーンへ導く上では、ステーベーンの厚みが小さいことが望ましい。
【０００３】
一方、ステーベーンは、ケーシングが水流からの圧力によって広がるのを防止する強度部材としての役割も果たしている。このためステーベーンは、ケーシングから引張または圧縮応力を受けている。この場合、ステーベーンの入口側端部または出口側端部における厚みが小さいと、そのような引張または圧縮応力に耐えられなくなり、これによってステーベーンが破断することが考えられる。従って、ステーベーンの入口側端部または出口側端部における厚みを、ケーシングからの応力に耐えることができるよう設計しなければならない。
【０００４】
特許文献１において、ステーベーンの出口側端部における排棄損失を低減して性能向上を図るとともに、ステーベーンの強度部材としての役割も考慮された水力機械が開示されている。この場合、ステーベーンの出口側端部において、ステーベーンの肉厚がその上端部および下端部よりもその中央部で薄くなるようステーベーンが設計されており、これによって、排棄損失を低減するとともに強度を保つことを可能としている。
【０００５】
また特許文献２において、既設のステーベーンの入口側端部または出口側端部に部品を追加し、これによって性能が改善されたステーベーンが開示されている。特許文献２において、ステーベーンの入口側端部には、水流に対して入口側端部を覆う入口ピースが溶接により取り付けられている。またステーベーンの出口側端部には、水流に対して出口側端部を覆う出口ピースが溶接により取り付けられている。このようにして、ステーベーンの性能向上が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１４００７８号公報
【特許文献２】特開２００８−２６１２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、入口ピースおよび出口ピースを溶接によりステーベーンに取り付ける場合、入口ピースおよび出口ピースが薄すぎると、入口ピースおよび出口ピースがステーベーンから受ける応力に耐えることができず、入口ピースおよび出口ピースが破断することが考えられる。また入口ピースおよび出口ピースをステーベーンに溶接する際、既設のステーベーンが熱により変形することも考えられる。
【０００８】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、ステーベーンの入口側端部における衝突損失および出口側端部における排棄損失を低減して性能向上を図るとともに、ステーベーンの強度部材としての役割も考慮した水力機械用ステーリングを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ケーシングから流入する水流をランナに導く水力機械用ステーリングにおいて、環状の上部板と、前記上部板の下方に、上部板と対向するよう配置された環状の下部板と、前記上部板と下部板の間において周方向に配列され、上部板および下部板に対して固定された複数のステーベーンと、を備え、各ステーベーンは、ケーシング側にある入口側端部と、ランナ側にある出口側端部とを有し、各ステーベーンの入口側端部には、水流に対して入口側端部を覆う入口ピースが配置され、各ステーベーンの出口側端部には、水流に対して出口側端部を覆う出口ピースが配置され、各入口ピースおよび各出口ピースは、前記上部板および下部板により支持されることを特徴とする水力機械用ステーリングである。
【００１０】
本発明は、内周側に開口部が設けられたケーシングから流入する水流をランナに導く水力機械用ステーリングにおいて、環状の上部板と、前記上部板の下方に、上部板と対向するよう配置された環状の下部板と、前記上部板と下部板の間において周方向に配列され、上部板および下部板に対して固定された複数のステーベーンと、を備え、各ステーベーンは、ケーシング側に位置する入口側端部と、ランナ側に位置する出口側端部とを有し、各ステーベーンの入口側端部には、水流に対して入口側端部を覆う入口ピースが配置され、各ステーベーンの出口側端部には、水流に対して出口側端部を覆う出口ピースが配置され、各入口ピースおよび各出口ピースは、対応するステーベーンの入口側端部および出口側端部に、各々連結具により固定されていることを特徴とする水力機械用ステーリングである。
【００１１】
本発明は、上記記載の水力機械用ステーリングを備えたことを特徴とする水力機械である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、各ステーベーンの入口側端部には、水流に対して入口側端部を覆う入口ピースが配置され、各ステーベーンの出口側端部には、水流に対して出口側端部を覆う出口ピースが配置されている。また、各入口ピースおよび各出口ピースは、前記上部板および下部板により支持されている。このことにより、ステーベーンの入口側端部における衝突損失および出口側端部における排棄損失を低減することができる。また、各入口ピースおよび各出口ピースをステーベーンに例えば溶接により取り付ける必要がないので、ステーベーンが熱により変形することもなく、このため、ステーベーンの強度を保つことができる。
【００１３】
また本発明によれば、各ステーベーンの入口側端部には、水流に対して入口側端部を覆う入口ピースが配置され、各ステーベーンの出口側端部には、水流に対して出口側端部を覆う出口ピースが配置されている。また、各入口ピースおよび各出口ピースは、対応するステーベーンの入口側端部および出口側端部に、各々連結具により固定されている。このことにより、ステーベーンの入口側端部における衝突損失および出口側端部における排棄損失を低減することができる。また、各入口ピースおよび各出口ピースをステーベーンに例えば溶接により取り付ける必要がないので、ステーベーンが熱により変形することもなく、このため、ステーベーンの強度を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態におけるステーリングを示す縦断面図。
【図２】図２は、本発明の第２の実施の形態におけるステーリングを示す縦断面図。
【図３】図３は、本発明の第３の実施の形態におけるステーリングを示す縦断面図。
【図４】図４は、本発明の第３の実施の形態における変形例を示す縦断面図。
【図５】図５は、本発明の第３の実施の形態におけるその他の変形例を示す縦断面図。
【図６】図６は、本発明の第４の実施の形態におけるステーリングを示す縦断面図。
【図７】図７は、本発明の第５の実施の形態におけるステーリングを示す横断面図。
【図８】図８は、比較例としてのステーリングを示す横断面図。
【図９】図９は、フランシス水車を示す縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
第１の実施の形態
以下、図１および図９を参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるステーリングを示す図であり、図９は、フランシス水車を示す縦断面図である。
【００１６】
まず図９により、本実施の形態におけるフランシス水車（水力機械）１について説明する。図９に示すように、フランシス水車１は、水が流入するケーシング２と、回動自在に設けられたランナ３とを備えている。このランナ３により、ケーシング２から流入する水のエネルギが回転駆動力に変換される。またケーシング２とランナ３の間において、ケーシング２の内周側には、ケーシング２から流入する水流をランナ３に導くステーリング１０が設けられている。このステーリング１０の出口側には、ランナ３へ流入する水量を変化させるガイドベーン４が設けられている。ランナ３は複数のランナベーン３ａを有しており、またランナ３には、主軸６を介して発電機７が連結されている。この場合、ランナベーン３ａがランナ３に流入された水の流れを受け、これによってランナ３が回転駆動され、この結果、主軸６を介して発電機７が駆動される。一方、ランナ３を回転駆動させた水は、吸出管５を経て図示しない放水路へと流出する。
【００１７】
次に図１を参照して、ステーリング１０について詳述する。図１は、本実施の形態におけるステーリング１０の子午断面を示す図である。図１に示すように、ステーリング１０は、環状の上部板１１と、上部板１１の下方に、上部板１１と対向するよう配置された環状の下部板１２と、上部板１１と下部板１２の間において周方向に配列された複数のステーベーン１３とを備えている。ステーベーン１３は、上部板１１および下部板１２に対して固定されている。なお図１には、ステーリング１０の複数のステーベーン１３のうち所定の１個のステーベーン１３の子午断面を示している。
【００１８】
また図１に示すように、ステーベーン１３は、ケーシング２側にある入口側端部１３ａと、ランナ３側にある出口側端部１３ｂとを有している。このうちステーベーン１３の入口側端部１３ａには、水流に対して入口側端部１３ａを覆う入口ピース２１が配置されている。またステーベーン１３の出口側端部１３ｂには、水流に対して出口側端部１３ｂを覆う出口ピース３１が配置されている。これら入口ピース２１および出口ピース３１は、上部板１１および下部板１２により支持されている。この場合、入口ピース２１は、上部板１１に形成された入口側溝部１１ａと下部板１２に形成された入口側溝部１２ａに嵌め込まれており、同様に、出口ピース３１は、上部板１１に形成された出口側溝部１１ｂと下部板１２に形成された出口側溝部１２ｂに嵌め込まれている。このようにして、入口ピース２１および出口ピース３１がステーベーン１３に溶接されることなく、入口ピース２１および出口ピース３１が上部板１１および下部板１２により支持されている。
【００１９】
なお入口ピース２１は、外周側（ケーシング２側）に向かうにつれてその肉厚が薄くなるのが好ましい。同様に、出口ピース３１は、内周側（ガイドベーン４側）に向うにつれてその肉厚が薄くなるのが好ましい。
【００２０】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。ここでは、ステーベーン１３に入口ピース２１および出口ピース３１を取り付ける方法について説明する。
【００２１】
まず、入口ピース２１および出口ピース３１を、ステーベーン１３の数に対応する所要数量分だけ準備する。なお、ステーベーン１３は、上部板１１および下部板１２に対して予め固定されている。
【００２２】
次に図１に示すように、入口ピース２１を、ステーベーン１３の入口側端部１３ａを覆うよう配置する。この場合、はじめに入口ピース２１を上部板１１に形成された入口側溝部１１ａおよび下部板１２に形成された入口側溝部１２ａに嵌め込み、次に、図１に示すように、入口側溝部１１ａ、１２ａの端部にステーベーン押さえ１５を取り付ける。これによって、入口ピース２１を上部板１１および下部板１２により支持することができる。
【００２３】
次に、図１に示すように、出口ピース３１を、ステーベーン１３の出口側端部１３ｂを覆うよう配置する。この場合も、入口ピース２１の場合と同様に、はじめに出口ピース３１を上部板１１に形成された出口側溝部１１ｂおよび下部板１２に形成された出口側溝部１２ｂに嵌め込み、次に、出口側溝部１１ｂ、１２ｂの端部にステーベーン押さえ１５を取り付ける。これによって、出口ピース３１を上部板１１および下部板１２により支持することができる。
【００２４】
このように本実施の形態によれば、入口ピース２１は、上部板１１に形成された入口側溝部１１ａと下部板１２に形成された入口側溝部１２ａに嵌め込まれており、同様に、出口ピース３１は、上部板１１に形成された出口側溝部１１ｂと下部板１２に形成された出口側溝部１２ｂに嵌め込まれている。これによって、入口ピース２１および出口ピース３１をステーベーン１３に溶接することなく、入口ピース２１および出口ピース３１を上部板１１および下部板１２により支持することができる。従って、ステーベーン１３、上部板１１または下部板１２において、熱による劣化および変形が生じることはない。また、入口ピース２１および出口ピース３１がステーベーン１３から溶接部分を介して応力を受けることもない。このため、入口ピース２１および出口ピース３１をステーベーン１３に溶接する場合に比べて、入口ピース２１および出口ピース３１の肉厚を薄くすることができる。このことにより、ステーベーン１３の強度を保った上で、ステーベーン１３における衝突損失および排棄損失をより大きく改善することができる。
【００２５】
次に、本実施の形態を比較例と比較して説明する。比較例として、図８に、入口ピース２１と出口ピース３１が溶接により取り付けられたステーベーン１３の横断面図を示す。入口ピース２１および出口ピース３１が溶接によりステーベーン１３に取り付けられている場合、入口ピース２１および出口ピース３１が薄すぎると、入口ピース２１および出口ピース３１がステーベーン１３から受ける応力に耐えることができない。このため、入口ピース２１および出口ピース３１の肉厚を薄くすることが困難である。また入口ピース２１および出口ピース３１をステーベーン１３に溶接する際、既設のステーベーン１３または環状の上部板および下部板が熱により変形することも考えられる。
【００２６】
これに対して、上述のように本実施の形態によれば、入口ピース２１および出口ピース３１をステーベーン１３に溶接することなく、入口ピース２１および出口ピース３１を上部板１１および下部板１２により支持することができる。このため、入口ピース２１および出口ピース３１をステーベーン１３に溶接する場合に比べて、入口ピース２１および出口ピース３１の肉厚を薄くすることができる。このことにより、ステーベーン１３の強度を保った上で、ステーベーン１３における衝突損失および排棄損失をより大きく改善することができる。
【００２７】
なお図１に示すように、入口ピース２１および出口ピース３１と、上部板１１および下部板１２との間に、若干の隙間が形成されている。この隙間に、図１に示すように、柔軟性を有する物質、例えば樹脂１７を充填してもよい。これによって、入口ピース２１および出口ピース３１を、上部板１１および下部板１２によりさらに安定に支持することができる。
【００２８】
第２の実施の形態
次に図２を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。ここで図２は、本発明の第２の実施の形態におけるステーリングを示す縦断面図である。
【００２９】
図２に示す第２の実施の形態は、入口ピースが上下方向において３つの入口ピース片に分割され、出口ピースが上下方向において３つの出口ピース片に分割されている点が異なるのみであり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。図２に示す第２の実施の形態において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３０】
図２に示すように、入口ピース２１は上下方向において、上部板１１側にある上部入口ピース片２２ａと、下部板１２側にある下部入口ピース片２２ｃと、上部入口ピース片２２ａと下部入口ピース片２２ｃの間にある中央入口ピース片２２ｂとに分割されている。この場合、はじめに上部入口ピース片２２ａを上部板１１の入口側溝部１１ａに嵌め込み、同様に下部入口ピース片２２ｃを下部板１２の入口側溝部１２ａに嵌め込む。次に、上部入口ピース片２２ａと下部入口ピース片２２ｃの間に中央入口ピース片２２ｂを嵌め込む。その後、中央入口ピース片２２ｂを、上部入口ピース片２２ａおよび下部入口ピース片２２ｃに対して、例えば溶接により固定する。
【００３１】
入口ピース２１の場合と同様に、図２に示すように、出口ピース３１は上下方向において、上部板１１側にある上部出口ピース片３２ａと、下部板１２側にある下部出口ピース片３２ｃと、上部出口ピース片３２ａと下部出口ピース片３２ｃの間にある中央出口ピース片３２ｂとに分割されている。この場合、はじめに上部出口ピース片３２ａを上部板１１の出口側溝部１１ｂに嵌め込み、同様に下部出口ピース片３２ｃを下部板１２の出口側溝部１２ｂに嵌め込む。次に、上部出口ピース片３２ａと下部出口ピース片３２ｃの間に中央出口ピース片３２ｂを嵌め込む。その後、中央出口ピース片３２ｂを、上部出口ピース片３２ａおよび下部出口ピース片３２ｃに対して、例えば溶接により固定する。
【００３２】
このように本実施の形態において、入口ピース２１は、上下方向において３つの入口ピース片２２ａ、２２ｂ、２２ｃに分割され、これらの入口ピース片２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、溶接により互いに接合されている。また出口ピース３１は、上下方向において３つの出口ピース片３２ａ、３２ｂ、３２ｃに分割され、これらの出口ピース片３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、溶接により互いに接合されている。このため、入口ピース２１および出口ピース３１が上下方向において分割されていない場合に比べて、より容易に入口ピース２１および出口ピース３１をステーベーン１３に取り付けることができる。
【００３３】
なお本実施の形態において、入口ピース２１は、上下方向において３つの入口ピース片２２ａ、２２ｂ、２２ｃに分割され、出口ピース３１は、上下方向において３つの出口ピース片３２ａ、３２ｂ、３２ｃに分割されている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、入口ピース２１を上下方向において４つ以上の入口ピース片に分割してもよく、また、出口ピース３１を上下方向において４つ以上の出口ピース片に分割してもよい。
【００３４】
第３の実施の形態
次に図３を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明する。ここで図３は、本発明の第３の実施の形態におけるステーリングを示す縦断面図である。
【００３５】
図３に示す第３の実施の形態において、入口ピースおよび出口ピースは、上下方向に延びる貫通孔を有している。また入口ピースおよび出口ピースは、貫通孔内に挿入される支持部材を介して上部板および下部板により支持されている。図３に示す第３の実施の形態において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３６】
図３に示すように、入口ピース２１は、上下方向に延びる貫通孔２３を有し、この貫通孔２３内には入口ピース用支持部材２４が挿入されている。また上部板１１において、入口ピース２１の貫通孔２３に対応する位置に入口側貫通孔１１ｃが形成されている。同様に下部板１２において、入口ピース２１の貫通孔２３に対応する位置に入口側貫通孔１２ｃが形成されている。この場合、はじめに入口ピース２１を、ステーベーン１３の入口側端部１３ａを覆うよう配置する。次に入口ピース用支持部材２４を、上部板１１の入口側貫通孔１１ｃ、入口ピース２１の貫通孔２３、および下部板１２の入口側貫通孔１２ｃに挿入する。この際、図３に示すように、下部板１２の入口側貫通孔１２ｃに、入口ピース用支持部材２４が落下するのを防ぐ下部板用押さえ１２ｅを固定する。これによって、入口ピース２１を、入口ピース用支持部材２４を介して上部板１１および下部板１２により支持することができる。
【００３７】
入口ピース２１の場合と同様に、図３に示すように、出口ピース３１は、上下方向に延びる貫通孔３３を有し、この貫通孔３３内には出口ピース用支持部材３４が挿入されている。また上部板１１において、出口ピース３１の貫通孔３３に対応する位置に出口側貫通孔１１ｄが形成されている。同様に下部板１２において、出口ピース３１の貫通孔３３に対応する位置に３口側貫通孔１２ｄが形成されている。この場合、はじめに出口ピース３１を、ステーベーン１３の出口側端部１３ｂを覆うよう配置する。次に出口ピース用支持部材３４を、上部板１１の出口側貫通孔１１ｄ、出口ピース３１の貫通孔３３、および下部板１２の出口側貫通孔１２ｄに挿入する。この際、図３に示すように、下部板１２の出口側貫通孔１２ｄに、出口ピース用支持部材３４が落下するのを防ぐ下部板用押さえ１２ｅを固定する。これによって、出口ピース３１を、出口ピース用支持部材３４を介して上部板１１および下部板１２により支持することができる。
【００３８】
このように本実施の形態によれば、入口ピース２１は、上下方向に延びる貫通孔２３を有し、この入口ピース２１は、貫通孔２３内に挿入される入口ピース用支持部材２４を介して上部板１１および下部板１２により支持されている。また出口ピース３１は、上下方向に延びる貫通孔３３を有し、この出口ピース３１は、貫通孔３３内に挿入される出口ピース用支持部材３４を介して上部板１１および下部板１２により支持されている。このため、入口ピース２１および出口ピース３１をステーベーン１３に溶接することなく、入口ピース２１および出口ピース３１を、入口ピース用支持部材２４および出口ピース用支持部材３４を介して上部板１１および下部板１２により支持することができる。従って、ステーベーン１３または上部板１１および下部板１２において、熱による劣化および変形が生じることはない。また、入口ピース２１および出口ピース３１がステーベーン１３から溶接部分を介して応力を受けることもない。このため、入口ピース２１および出口ピース３１をステーベーン１３に溶接する場合に比べて、入口ピース２１および出口ピース３１の肉厚を薄くすることができる。このことにより、ステーベーン１３の強度を保った上で、ステーベーン１３における衝突損失および排棄損失をより大きく改善することができる。
【００３９】
なお本実施の形態において、下部板１２の入口側貫通孔１２ｃおよび出口側貫通孔１２ｄに、入口ピース用支持部材２４および出口ピース用支持部材３４が落下するのを防ぐ下部板用押さえ１２ｅが各々固定される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、入口側貫通孔１２ｃおよび出口側貫通孔１２ｄを非貫通の穴とし、これによって、入口ピース用支持部材２４および出口ピース用支持部材３４を支持するとともに入口ピース用支持部材２４および出口ピース用支持部材３４が落下するのを防いでもよい。
【００４０】
次に図４により本発明の第３の実施の形態の変形例について説明する。ここで図４は、本発明の第３の実施の形態におけるステーリングの変形例を示す縦断面図である。
【００４１】
図４に示す第３の実施の形態の変形例は、入口ピースが上下方向において５つの支持部材片に分割され、出口ピースが上下方向において５つの支持部材片に分割されている点が異なるのみであり、他の構成は、図３に示す第３の実施の形態と略同一である。図４に示す第３の実施の形態の変形例において、図３に示す第３の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４２】
図４に示すように、入口ピース用支持部材２４は上下方向において５つの入口ピース用支持部材片２４ａに分割されている。この場合、はじめに入口ピース２１を、ステーベーン１３の入口側端部１３ａを覆うよう配置する。次に５つの入口ピース用支持部材片２４ａを、上部板１１の入口側貫通孔１１ｃ、入口ピース２１の貫通孔２３、および下部板１２の入口側貫通孔１２ｃに順次挿入する。この際、図４に示すように、下部板１２の入口側貫通孔１２ｃに、入口ピース用支持部材片２４ａが落下するのを防ぐ下部板用押さえ１２ｅを固定する。これによって、入口ピース２１を、５つの入口ピース用支持部材片２４ａからなる入口ピース用支持部材２４を介して上部板１１および下部板１２により支持することができる。
【００４３】
入口ピース用支持部材２４の場合と同様に、図４に示すように、出口ピース用支持部材３４は上下方向において５つの出口ピース用支持部材片３４ａに分割されている。この場合、はじめに出口ピース３１を、ステーベーン１３の出口側端部１３ｂを覆うよう配置する。次に５つの出口ピース用支持部材片３４ａを、上部板１１の出口側貫通孔１１ｄ、出口ピース３１の貫通孔３３、および下部板１２の出口側貫通孔１２ｄに順次挿入する。この際、図４に示すように、下部板１２の出口側貫通孔１２ｄに、出口ピース用支持部材片３４ａが落下するのを防ぐ下部板用押さえ１２ｅを固定する。これによって、出口ピース３１を、５つの出口ピース用支持部材片３４ａからなる出口ピース用支持部材３４を介して上部板１１および下部板１２により支持することができる。
【００４４】
このように本変形例によれば、入口ピース用支持部材２４および出口ピース用支持部材３４は、上下方向において５つの入口ピース用支持部材片２４ａおよび５つの出口ピース用支持部材片３４ａに分割されている。このため、入口ピース用支持部材２４および出口ピース用支持部材３４が上下方向において分割されていない場合に比べて、より容易に入口ピース２１および出口ピース３１をステーベーン１３に取り付けることができる。
【００４５】
なお本変形例において、入口ピース用支持部材２４は、上下方向において５つの入口ピース用支持部材片２４ａに分割され、出口ピース用支持部材３４は、上下方向において５つの出口ピース用支持部材片３４ａに分割されている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、入口ピース用支持部材２４を上下方向において２つ、３つ、４つまたは６つ以上の入口ピース用支持部材片２４ａに分割してもよく、また、出口ピース３１を上下方向において２つ、３つ、４つまたは６つ以上の出口ピース用支持部材片３４ａに分割してもよい。
【００４６】
また本変形例において、下部板１２の入口側貫通孔１２ｃおよび出口側貫通孔１２ｄに、入口ピース用支持部材片２４ａおよび出口ピース用支持部材片３４ａが落下するのを防ぐ下部板用押さえ１２ｅが各々固定される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、入口側貫通孔１２ｃおよび出口側貫通孔１２ｄを、入口ピース２１および出口ピース３１を貫通しないよう形成し、これによって、入口ピース用支持部材片２４ａおよび出口ピース用支持部材片３４ａを支持するとともに入口ピース用支持部材片２４ａおよび出口ピース用支持部材片３４ａが落下するのを防いでもよい。
【００４７】
次に図５により本発明の第３の実施の形態の他の変形例について説明する。ここで図５は、本発明の第３の実施の形態におけるステーリングの他の変形例を示す縦断面図である。
【００４８】
図５に示す第３の実施の形態の他の変形例において、入口ピースおよび出口ピースの上端部に上部穴が形成され、また入口ピースおよび各出口ピースの下端部に下部穴が形成されている。図５に示す第３の実施の形態の他の変形例において、図３に示す第３の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４９】
図５に示すように、入口ピース２１の上端部には、入口ピース２１を貫通しないよう形成された上部穴２７ａが形成され、この上部穴２７ａ内には入口ピース用上部支持部材２６ａが挿入されている。また入口ピース２１の下端部には、入口ピース２１を貫通しないよう形成された下部穴２７ｂが形成され、この下部穴２７ｂ内には入口ピース用下部支持部材２６ｂが挿入されている。この場合、はじめに入口ピース２１を、ステーベーン１３の入口側端部１３ａを覆うよう配置する。次に入口ピース用上部支持部材２６ａを、上部板１１の入口側貫通孔１１ｃおよび入口ピース２１上端部の上部穴２７ａに挿入する。また入口ピース用下部支持部材２６ｂを、下部板１２の入口側貫通孔１２ｃおよび入口ピース２１下端部の下部穴２７ｂに挿入する。この際、図５に示すように、下部板１２の入口側貫通孔１２ｃに、入口ピース用下部支持部材２６ｂが落下するのを防ぐ下部板用押さえ１２ｅを固定する。これによって、入口ピース２１を、入口ピース用上部支持部材２６ａおよび入口ピース用下部支持部材２６ｂを介して上部板１１および下部板１２により支持することができる。
【００５０】
入口ピース２１の場合と同様に、図５に示すように、出口ピース３１の上端部には、出口ピース３１を貫通しないよう形成された上部穴３７ａが形成され、この上部穴３７ａには出口ピース用上部支持部材３６ａが挿入されている。また出口ピース３１の下端部には、出口ピース３１を貫通しないよう形成された下部穴３７ｂが形成され、この下部穴３７ｂには出口ピース用下部支持部材３６ｂが挿入されている。この場合、はじめに出口ピース３１を、ステーベーン１３の出口側端部１３ｂを覆うよう配置する。次に出口ピース用上部支持部材３６ａを、上部板１１の出口側貫通孔１１ｄおよび出口ピース３１上端部の上部穴３７ａに挿入する。また出口ピース用下部支持部材３６ｂを、下部板１２の出口側貫通孔１２ｄおよび出口ピース３１下端部の下部穴３７ｂに挿入する。この際、図５に示すように、下部板１２の出口側貫通孔１２ｄに、出口ピース用下部支持部材３６ｂが落下するのを防ぐ下部板用押さえ１２ｅを固定する。これによって、出口ピース３１を、出口ピース用上部支持部材３６ａおよび出口ピース用下部支持部材３６ｂを介して上部板１１および下部板１２により支持することができる。
【００５１】
このように本変形例によれば、入口ピース２１の上端部には、入口ピース２１を貫通しないよう形成された上部穴２７ａが形成され、この上部穴２７ａには入口ピース用上部支持部材２６ａが挿入されている。また入口ピース２１の下端部には、入口ピース２１を貫通しないよう形成された下部穴２７ｂが形成され、この下部穴２７ｂには入口ピース用下部支持部材２６ｂが挿入されている。このため、入口ピース２１の貫通孔２３に入口ピース用支持部材２４を挿入する場合に比べて、より容易に入口ピース２１をステーベーン１３に取り付けることができる。
【００５２】
また本変形例によれば、出口ピース３１の上端部には、出口ピース３１を貫通しないよう形成された上部穴３７ａが形成され、この上部穴３７ａには出口ピース用上部支持部材３６ａが挿入されている。また出口ピース３１の下端部には、出口ピース３１を貫通しないよう形成された下部穴３７ｂが形成され、この下部穴３７ｂには出口ピース用下部支持部材３６ｂが挿入されている。このため、出口ピース３１の貫通孔３３に出口ピース用支持部材３４を挿入する場合に比べて、より容易に出口ピース３１をステーベーン１３に取り付けることができる。
【００５３】
なお本変形例において、入口ピース２１および出口ピース３１の上端部には、入口ピース２１および出口ピース３１を貫通しないよう形成された上部穴２７ａ、３７ａが形成され、入口ピース２１および出口ピース３１の下端部には、入口ピース２１および出口ピース３１を貫通しないよう形成された下部穴２７ｂ、３７ｂが形成される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、入口ピース２１に貫通孔２３を形成し、この貫通孔２３内に入口ピース用上部支持部材２６ａおよび入口ピース用下部支持部材２６ｂを挿入してもよく、また出口ピース３１に貫通孔３３を形成し、この貫通孔３３内に出口ピース用上部支持部材３６ａおよび出口ピース用下部支持部材３６ｂを挿入してもよい。この場合、各上部支持部材２６ａ、３６ａは、各上部支持部材２６ａ、３６ａを上部板１１に対して係止する係止機構（図示せず）を有し、同様に各下部支持部材２６ｂ、３６ｂは、各下部支持部材２６ｂ、３６ｂを下部板１２に対して係止する係止機構（図示せず）を有している。
【００５４】
なお図３乃至５に示す上記各実施の形態において、入口ピース用支持部材２４、２６ａ、２６ｂと、入口ピース２１、上部板１１および下部板１２との間に、若干の隙間が形成されている。この隙間に、図１に示す第１の実施の形態の場合と同様に、柔軟性を有する物質、例えば樹脂１７を充填してもよい。これによって、入口ピース２１を、入口ピース用支持部材２４、２６ａ、２６ｂを介して上部板１１および下部板１２によりさらに安定に支持することができる。
同様に、出口ピース用支持部材３４、３６ａ、３６ｂと、出口ピース３１、上部板１１および下部板１２との間に、若干の隙間が形成されている。この隙間に、柔軟性を有する物質、例えば樹脂１７を充填してもよい。これによって、出口ピース３１を、出口ピース用支持部材３４、３６ａ、３６ｂを介して上部板１１および下部板１２によりさらに安定に支持することができる。
【００５５】
第４の実施の形態
次に図６を参照して、本発明の第４の実施の形態について説明する。ここで図６は、本発明の第４の実施の形態におけるステーリングを示す縦断面図である。
【００５６】
図６に示す第４の実施の形態において、入口ピースは、上下方向において３つの入口ピース片に分割され、このうち最上部の入口ピース片には、上部板に係合する入口側上部突起部が突出して設けられ、最下部の入口ピース片には、下部板に係合する入口側下部突起部が突出して設けられている。また出口ピースは、上下方向において３つの出口ピース片に分割され、このうち最上部の出口ピース片には、上部板に係合する出口側上部突起部が突出して設けられ、最下部の出口ピース片には、下部板に係合する出口側下部突起部が突出して設けられている。図６に示す第４の実施の形態において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５７】
図６に示すように、入口ピース２１は上下方向において、最上部にある上部入口ピース片２２ａと、最下部にある下部入口ピース片２２ｃと、上部入口ピース片２２ａと下部入口ピース片２２ｃの間にある中央入口ピース片２２ｂとに分割されている。このうち上部入口ピース片２２ａの上面には、上方に突出する入口側上部突起部２９ａが設けられている。また下部入口ピース片２２ｃの下面には、下方に突出する入口側下部突起部２９ｃが設けられている。
【００５８】
この場合、はじめに、上部入口ピース片２２ａの入口側上部突起部２９ａを、上部板１１の入口側貫通孔１１ｃに挿入する。また、下部入口ピース片２２ｃの入口側下部突起部２９ｃを、下部板１２の入口側貫通孔１２ｃに挿入する。次に、上部入口ピース片２２ａと下部入口ピース片２２ｃの間に中央入口ピース片２２ｂを嵌め込む。その後、中央入口ピース片２２ｂを、上部入口ピース片２２ａおよび下部入口ピース片２２ｃに対して、例えば溶接により固定する。これによって、入口ピース２１を、入口側上部突起部２９ａおよび入口側下部突起部２９ｃを介して上部板１１および下部板１２により支持することができる。
【００５９】
入口ピース２１の場合と同様に、図６に示すように、出口ピース３１は上下方向において、最上部にある上部出口ピース片３２ａと、最下部にある下部出口ピース片３２ｃと、上部出口ピース片３２ａと下部出口ピース片３２ｃの間にある中央出口ピース片３２ｂとに分割されている。このうち上部出口ピース片３２ａの上面には、上方に突出する出口側上部突起部３９ａが設けられている。また下部出口ピース片３２ｃの下面には、下方に突出する出口側下部突起部３９ｃが設けられている。
【００６０】
この場合、はじめに、上部出口ピース片３２ａの出口側上部突起部３９ａを、上部板１１の出口側貫通孔１１ｄに挿入する。また、下部出口ピース片３２ｃの出口側下部突起部３９ｃを、下部板１２の出口側貫通孔１２ｄに挿入する。次に、上部出口ピース片３２ａと下部出口ピース片３２ｃの間に中央出口ピース片３２ｂを嵌め込む。その後、中央出口ピース片３２ｂを、上部出口ピース片３２ａおよび下部出口ピース片３２ｃに対して、例えば溶接により固定する。これによって、出口ピース３１を、出口側上部突起部３９ａおよび出口側下部突起部３９ｃを介して上部板１１および下部板１２により支持することができる。
【００６１】
このように本実施の形態によれば、入口ピース２１は上下方向において３つの入口ピース片２２ａ、２２ｂ、２２ｃに分割されている。このうち上部入口ピース片２２ａの上面には、上方に突出する入口側上部突起部２９ａが設けられ、下部入口ピース片２２ｃの下面には、下方に突出する入口側下部突起部２９ｃが設けられている。これによって、入口ピース２１をステーベーン１３に溶接することなく、入口ピース２１を、入口側上部突起部２９ａおよび入口側下部突起部２９ｃを介して上部板１１および下部板１２により支持することができる。従って、ステーベーン１３または上部板１１および下部板１２において、熱による劣化および変形が生じることはない。また、入口ピース２１がステーベーン１３から溶接部分を介して応力を受けることもない。このため、入口ピース２１をステーベーン１３に溶接する場合に比べて、入口ピース２１の肉厚を薄くすることができる。このことにより、ステーベーン１３の強度を保った上で、ステーベーン１３における衝突損失をより大きく改善することができる。
【００６２】
また上述のように、入口ピース２１は上下方向において３つの入口ピース片２２ａ、２２ｂ、２２ｃに分割されている。このため、入口ピース２１が上下方向において分割されていない場合に比べて、より容易に入口ピース２１をステーベーン１３に取り付けることができる。
【００６３】
また本実施の形態によれば、出口ピース２１は上下方向において３つの出口ピース片３２ａ、３２ｂ、３２ｃに分割されている。このうち上部出口ピース片３２ａの上面には、上方に突出する出口側上部突起部３９ａが設けられ、下部出口ピース片３２ｃの下面には、下方に突出する出口側下部突起部３９ｃが設けられている。これによって、出口ピース３１をステーベーン１３に溶接することなく、出口ピース３１を、出口側上部突起部３９ａおよび出口側下部突起部３９ｃを介して上部板１１および下部板１２により支持することができる。従って、ステーベーン１３または上部板１１および下部板１２において、熱による劣化および変形が生じることはない。また、出口ピース３１がステーベーン１３から溶接部分を介して応力を受けることもない。このため、出口ピース３１をステーベーン１３に溶接する場合に比べて、出口ピース３１の肉厚を薄くすることができる。このことにより、ステーベーン１３の強度を保った上で、ステーベーン１３における排棄損失をより大きく改善することができる。
【００６４】
また上述のように、出口ピース３１は上下方向において３つの出口ピース片３２ａ、３２ｂ、３２ｃに分割されている。このため、出口ピース３１が上下方向において分割されていない場合に比べて、より容易に出口ピース３１をステーベーン１３に取り付けることができる。
【００６５】
なお本実施の形態において、入口ピース２１は、上下方向において３つの入口ピース片２２ａ、２２ｂ、２２ｃに分割され、出口ピース３１は、上下方向において３つの出口ピース片３２ａ、３２ｂ、３２ｃに分割されている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、入口ピース２１を上下方向において４つ以上の入口ピース片に分割してもよく、また、出口ピース３１を上下方向において４つ以上の出口ピース片に分割してもよい。
【００６６】
また本実施の形態において、図６に示すように、上部突起部２９ａ、３９ａと上部板１１との間、および下部突起部２９ｃ、３９ｃと下部板１２との間に、若干の隙間が形成されている。この隙間に、柔軟性を有する物質、例えば樹脂１７を充填してもよい。これによって、入口ピース２１および出口ピース３１を、上部板１１および下部板１２によりさらに安定に支持することができる。
【００６７】
第５の実施の形態
次に図７を参照して、本発明の第５の実施の形態について説明する。ここで図７は、本発明の第５の実施の形態におけるステーリングを示す横断面図である。
【００６８】
図７に示す第５の実施の形態において、ステーベーンの入口側端部には、水流に対して入口側端部を覆う入口ピースが配置され、ステーベーンの出口側端部には、水流に対して出口側端部を覆う出口ピースが配置され、入口ピースおよび出口ピースは、ステーベーンの入口側端部および出口側端部に、各々連結具により固定されている。図７に示す第５の実施の形態において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６９】
後述するように、ステーベーン１３の入口側端部１３ａおよび出口側端部１３ｂには、各々入口側凹部１３ｃおよび出口側凹部１３ｄが形成されている（図７参照）。
【００７０】
また図７に示すように、入口ピース２１のうちステーベーン側の端部には、ステーベーン１３の入口側凹部１３ｃと係合する凸部２１ｃが形成されている。また、ボルト（連結具）４１が入口ピース２１の凸部２１ｃに、ステーベーン１３まで達するよう挿入されている。このようにして、入口ピース２１がステーベーン１３の入口側端部１３ａにボルト４１により固定される。
【００７１】
同様に、図７に示すように、出口ピース３１のうちステーベーン側の端部には、ステーベーン１３の出口側凹部１３ｄと係合する凸部３１ｃが形成されている。また、ボルト（連結具）４１が出口ピース３１の凸部３１ｃに、ステーベーン１３まで達するよう挿入されている。このようにして、出口ピース３１がステーベーン１３の出口側端部１３ｂにボルト４１により固定される。
【００７２】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。ここでは、ステーベーン１３に入口ピース２１および出口ピース３１を取り付ける方法について説明する。
【００７３】
まず、凸部２１ｃが形成された入口ピース２１と、凸部３１ｃが形成された出口ピース３１と、ボルト４１とを、ステーベーン１３の数に対応する所要数量分だけ準備する。なおステーベーン１３は、上部板１１および下部板１２に対して予め固定されている。
【００７４】
次に、図７に示すように、ステーベーン１３の入口側端部１３ａのうち内周側（ガイドベーン４側）に入口側凹部１３ｃを形成する。同様に、ステーベーン１３の出口側端部１３ｂのうち内周側に出口側凹部１３ｄを形成する。
【００７５】
次に図７に示すように、ステーベーン１３の入口側凹部１３ｃが入口ピース２１の凸部２１ｃと係合するよう、入口ピース２１をステーベーン１３に取り付ける。その後、ボルト４１を入口ピース２１の凸部２１ｃに、ステーベーン１３まで達するよう挿入する。これによって、入口ピース２１をステーベーン１３の入口側端部１３ａにボルト４１により固定することができる。
【００７６】
出口ピース３１についても同様に、図７に示すように、ステーベーン１３の出口側凹部１３ｄが出口ピース３１の凸部３１ｃと係合するよう、出口ピース３１をステーベーン１３に取り付ける。その後、ボルト４１を出口ピース３１の凸部３１ｃに、ステーベーン１３まで達するよう挿入する。これによって、出口ピース３１をステーベーン１３の出口側端部１３ｂにボルト４１により固定することができる。
【００７７】
このように本実施の形態によれば、入口ピース２１はステーベーン１３の入口側端部１３ａにボルト４１により固定され、出口ピース３１はステーベーン１３の出口側端部１３ｂにボルト４１により固定されている。これによって、入口ピース２１および出口ピース３１をステーベーン１３に溶接することなく、入口ピース２１および出口ピース３１をステーベーン１３に取り付けることができる。従って、ステーベーン１３または上部板１１および下部板１２において、熱による劣化および変形が生じることはない。また、入口ピース２１および出口ピース３１がステーベーン１３から溶接部分を介して応力を受けることもない。このため、入口ピース２１および出口ピース３１をステーベーン１３に溶接する場合に比べて、入口ピース２１および出口ピース３１の肉厚を薄くすることができる。このことにより、ステーベーン１３の強度を保った上で、ステーベーン１３における衝突損失および排棄損失をより大きく改善することができる。
【００７８】
なお本実施の形態において、ステーベーン１３の入口側端部１３ａのうち内周側に入口側凹部１３ｃが形成され、ステーベーン１３の出口側端部１３ｂのうち内周側に出口側凹部１３ｄが形成される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、ステーベーン１３の入口側端部１３ａのうち外周側（ケーシング２側）に入口側凹部１３ｃを形成してもよく、同様に、ステーベーン１３の出口側端部１３ｂのうち外周側に出口側凹部１３ｄを形成してもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１ フランシス水車
２ ケーシング
３ ランナ
３ａ ランナベーン
４ ガイドベーン
５ 吸出し管
６ 主軸
７ 発電機
１０ 水力機械用ステーリング
１１ 上部板
１１ａ 上部板の入口側溝部
１１ｂ 上部板の出口側溝部
１１ｃ 上部板の入口側貫通孔
１１ｄ 上部板の出口側貫通孔
１２ 下部板
１２ａ 下部板の入口側溝部
１２ｂ 下部板の出口側溝部
１２ｃ 下部板の入口側貫通孔
１２ｄ 下部板の出口側貫通孔
１２ｅ 下部板用押さえ
１３ ステーベーン
１３ａ ステーベーンの入口側端部
１３ｂ ステーベーンの出口側端部
１３ｃ ステーベーンの入口側凹部
１３ｄ ステーベーンの出口側凹部
１５ ステーベーン押さえ
１７ 樹脂
２１ 入口ピース
２１ａ 入口ピースの上端部
２１ｂ 入口ピースの下端部
２１ｃ 入口ピースの凸部
２２ａ 上部入口ピース片
２２ｂ 中央入口ピース片
２２ｃ 下部入口ピース片
２３ 入口ピースの貫通孔
２４ 入口ピース用支持部材
２４ａ 入口ピース用支持部材片
２６ａ 入口ピース用上部支持部材
２６ｂ 入口ピース用下部支持部材
２７ａ 入口ピースの上部穴
２７ｂ 入口ピースの下部穴
２８ａ 上部入口ピース片の貫通孔
２８ｂ 中央入口ピース片の貫通孔
２８ｃ 下部入口ピース片の貫通孔
２９ａ 上部入口ピース片の入口側上部突起部
２９ｃ 下部入口ピース片の入口側下部突起部
３１ 出口ピース
３１ａ 出口ピースの上端部
３１ｂ 出口ピースの下端部
３１ｃ 出口ピースの凸部
３２ａ 上部出口ピース片
３２ｂ 中央出口ピース片
３２ｃ 下部出口ピース片
３３ 出口ピースの貫通孔
３４ 出口ピース用支持部材
３４ａ 出口ピース用支持部材片
３６ａ 出口ピース用上部支持部材
３６ｂ 出口ピース用下部支持部材
３７ａ 出口ピースの上部穴
３７ｂ 出口ピースの下部穴
３８ａ 上部出口ピース片の貫通孔
３８ｂ 中央出口ピース片の貫通孔
３８ｃ 下部出口ピース片の貫通孔
３９ａ 上部出口ピース片の出口側上部突起部
３９ｃ 下部出口ピース片の出口側下部突起部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングから流入する水流をランナに導く水力機械用ステーリングにおいて、
環状の上部板と、
前記上部板の下方に、上部板と対向するよう配置された環状の下部板と、
前記上部板と下部板の間において周方向に配列され、上部板および下部板に対して固定された複数のステーベーンと、を備え、
各ステーベーンは、ケーシング側にある入口側端部と、ランナ側にある出口側端部とを有し、
各ステーベーンの入口側端部には、水流に対して入口側端部を覆う入口ピースが配置され、
各ステーベーンの出口側端部には、水流に対して出口側端部を覆う出口ピースが配置され、
各入口ピースおよび各出口ピースは、前記上部板および下部板により支持されることを特徴とする水力機械用ステーリング。
【請求項２】
各入口ピースおよび各出口ピースは、前記上部板および下部板に形成された溝に嵌め込まれることを特徴とする請求項１に記載の水力機械用ステーリング。
【請求項３】
各入口ピースは、上下方向において少なくとも３つの入口ピース片に分割され、これらの入口ピース片は互いに連結され、
前記各出口ピースは、上下方向において少なくとも３つの出口ピース片に分割され、これらの出口ピース片は互いに連結されていることを特徴とする請求項２に記載の水力機械用ステーリング。
【請求項４】
各入口ピースおよび各出口ピースは、上下方向に延びる貫通孔を有し、
各入口ピースおよび各出口ピースは、貫通孔内に挿入される支持部材を介して前記上部板および前記下部板により支持されることを特徴とする請求項１に記載の水力機械用ステーリング。
【請求項５】
各入口ピースおよび各出口ピースに挿入される前記支持部材は、上下方向において複数の支持部材片に分割されていることを特徴とする請求項４に記載の水力機械用ステーリング。
【請求項６】
各入口ピースおよび各出口ピースの上端部には上部穴が形成され、
各入口ピースおよび各出口ピースの下端部には下部穴が形成され、
各入口ピースは、上部穴内に挿入される上部支持部材および下部穴内に挿入される下部支持部材を介して、前記上部板および前記下部板により支持され、
各出口ピースは、上部穴内に挿入される上部支持部材および下部穴内に挿入される下部支持部材を介して、前記上部板および前記下部板により支持されることを特徴とする請求項１に記載の水力機械用ステーリング。
【請求項７】
前記各入口ピースは、上下方向において少なくとも３つの入口ピース片に分割され、これらの入口ピース片は互いに連結されるとともに、入口ピース片のうち最上部の入口ピース片には、前記上部板に係合する入口側上部突起部が突出して設けられ、入口ピース片のうち最下部の入口ピース片には、前記下部板に係合する入口側下部突起部が突出して設けられ、
前記各出口ピースは、上下方向において少なくとも３つの出口ピース片に分割され、これらの出口ピース片は互いに連結されるとともに、出口ピース片のうち最上部の出口ピース片には、前記上部板に係合する出口側上部突起部が突出して設けられ、出口ピース片のうち最下部の出口ピース片には、前記下部板に係合する出口側下部突起部が突出して設けられることを特徴とする請求項１に記載の水力機械用ステーリング。
【請求項８】
各入口ピースおよび各出口ピースと、前記上部板および前記下部板との間に、柔軟性物質が充填されていることを特徴とする請求項１乃至７に記載の水力機械用ステーリング。
【請求項９】
内周側に開口部が設けられたケーシングから流入する水流をランナに導く水力機械用ステーリングにおいて、
環状の上部板と、
前記上部板の下方に、上部板と対向するよう配置された環状の下部板と、
前記上部板と下部板の間において周方向に配列され、上部板および下部板に対して固定された複数のステーベーンと、を備え、
各ステーベーンは、ケーシング側に位置する入口側端部と、ランナ側に位置する出口側端部とを有し、
各ステーベーンの入口側端部には、水流に対して入口側端部を覆う入口ピースが配置され、
各ステーベーンの出口側端部には、水流に対して出口側端部を覆う出口ピースが配置され、
各入口ピースおよび各出口ピースは、対応するステーベーンの入口側端部および出口側端部に、各々連結具により固定されていることを特徴とする水力機械用ステーリング。
【請求項１０】
前記連結具はボルトからなり、
各ステーベーンの入口側端部には凹部が形成され、
各入口ピースのステーベーン側端部には、対応するステーベーンの凹部に係合する凸部が形成され、各入口ピースの当該凸部に前記ボルトをステーベーンまで達するよう挿入し、
各ステーベーンの出口側端部には凹部が形成され、
各出口ピースのステーベーン側端部には、対応するステーベーンの凹部に係合する凸部が形成され、各出口ピースの当該凸部に前記ボルトをステーベーンまで達するよう挿入することを特徴とする請求項９に記載の水力機械用ステーリング。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の水力機械用ステーリングを備えたことを特徴とする水力機械。
【請求項１】
ケーシングから流入する水流をランナに導く水力機械用ステーリングにおいて、
環状の上部板と、
前記上部板の下方に、上部板と対向するよう配置された環状の下部板と、
前記上部板と下部板の間において周方向に配列され、上部板および下部板に対して固定された複数のステーベーンと、を備え、
各ステーベーンは、ケーシング側にある入口側端部と、ランナ側にある出口側端部とを有し、
各ステーベーンの入口側端部には、水流に対して入口側端部を覆う入口ピースが配置され、
各ステーベーンの出口側端部には、水流に対して出口側端部を覆う出口ピースが配置され、
各入口ピースおよび各出口ピースは、前記上部板および下部板により支持されることを特徴とする水力機械用ステーリング。
【請求項２】
各入口ピースおよび各出口ピースは、前記上部板および下部板に形成された溝に嵌め込まれることを特徴とする請求項１に記載の水力機械用ステーリング。
【請求項３】
各入口ピースは、上下方向において少なくとも３つの入口ピース片に分割され、これらの入口ピース片は互いに連結され、
前記各出口ピースは、上下方向において少なくとも３つの出口ピース片に分割され、これらの出口ピース片は互いに連結されていることを特徴とする請求項２に記載の水力機械用ステーリング。
【請求項４】
各入口ピースおよび各出口ピースは、上下方向に延びる貫通孔を有し、
各入口ピースおよび各出口ピースは、貫通孔内に挿入される支持部材を介して前記上部板および前記下部板により支持されることを特徴とする請求項１に記載の水力機械用ステーリング。
【請求項５】
各入口ピースおよび各出口ピースに挿入される前記支持部材は、上下方向において複数の支持部材片に分割されていることを特徴とする請求項４に記載の水力機械用ステーリング。
【請求項６】
各入口ピースおよび各出口ピースの上端部には上部穴が形成され、
各入口ピースおよび各出口ピースの下端部には下部穴が形成され、
各入口ピースは、上部穴内に挿入される上部支持部材および下部穴内に挿入される下部支持部材を介して、前記上部板および前記下部板により支持され、
各出口ピースは、上部穴内に挿入される上部支持部材および下部穴内に挿入される下部支持部材を介して、前記上部板および前記下部板により支持されることを特徴とする請求項１に記載の水力機械用ステーリング。
【請求項７】
前記各入口ピースは、上下方向において少なくとも３つの入口ピース片に分割され、これらの入口ピース片は互いに連結されるとともに、入口ピース片のうち最上部の入口ピース片には、前記上部板に係合する入口側上部突起部が突出して設けられ、入口ピース片のうち最下部の入口ピース片には、前記下部板に係合する入口側下部突起部が突出して設けられ、
前記各出口ピースは、上下方向において少なくとも３つの出口ピース片に分割され、これらの出口ピース片は互いに連結されるとともに、出口ピース片のうち最上部の出口ピース片には、前記上部板に係合する出口側上部突起部が突出して設けられ、出口ピース片のうち最下部の出口ピース片には、前記下部板に係合する出口側下部突起部が突出して設けられることを特徴とする請求項１に記載の水力機械用ステーリング。
【請求項８】
各入口ピースおよび各出口ピースと、前記上部板および前記下部板との間に、柔軟性物質が充填されていることを特徴とする請求項１乃至７に記載の水力機械用ステーリング。
【請求項９】
内周側に開口部が設けられたケーシングから流入する水流をランナに導く水力機械用ステーリングにおいて、
環状の上部板と、
前記上部板の下方に、上部板と対向するよう配置された環状の下部板と、
前記上部板と下部板の間において周方向に配列され、上部板および下部板に対して固定された複数のステーベーンと、を備え、
各ステーベーンは、ケーシング側に位置する入口側端部と、ランナ側に位置する出口側端部とを有し、
各ステーベーンの入口側端部には、水流に対して入口側端部を覆う入口ピースが配置され、
各ステーベーンの出口側端部には、水流に対して出口側端部を覆う出口ピースが配置され、
各入口ピースおよび各出口ピースは、対応するステーベーンの入口側端部および出口側端部に、各々連結具により固定されていることを特徴とする水力機械用ステーリング。
【請求項１０】
前記連結具はボルトからなり、
各ステーベーンの入口側端部には凹部が形成され、
各入口ピースのステーベーン側端部には、対応するステーベーンの凹部に係合する凸部が形成され、各入口ピースの当該凸部に前記ボルトをステーベーンまで達するよう挿入し、
各ステーベーンの出口側端部には凹部が形成され、
各出口ピースのステーベーン側端部には、対応するステーベーンの凹部に係合する凸部が形成され、各出口ピースの当該凸部に前記ボルトをステーベーンまで達するよう挿入することを特徴とする請求項９に記載の水力機械用ステーリング。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の水力機械用ステーリングを備えたことを特徴とする水力機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２２３０７４（Ｐ２０１０−２２３０７４Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７０６１７（Ｐ２００９−７０６１７）
【出願日】平成２１年３月２３日（２００９．３．２３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２３日（２００９．３．２３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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