(57)【要約】【課題】運転効率を向上させつつ、組立及び分解作業を効率的に行うことができるカプラン水車を提供する。【解決手段】一実施の形態に係る立軸カプラン水車１００は、ランナ回転軸を中心に回転可能なランナボス１１の外周面から突出するようにランナボス１１に着脱可能に取り付けられるランナベーン１２を有するランナ７と、ランナ回転軸に対する径方向で、ランナベーン１２に対して外側に配置されるディスチャージリング６と、ランナ回転軸の軸方向で、ディスチャージリング６に対して一方側に配置される下カバー４と、ランナ回転軸の軸方向で、ディスチャージリング６に対して他方側に配置されるドラフトチューブ９と、を備える。そして、ディスチャージリング６は、下カバー４及びドラフトチューブ９に着脱可能に取り付けられ、下カバー４及びドラフトチューブ９から径方向の外側へ取り外し可能となっている。【選択図】図１
2020193577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランナ回転軸を中心に回転可能なランナボスと、前記ランナボスの外周面から突出するように前記ランナボスに着脱可能に取り付けられるランナベーンと、を有するランナと、
前記ランナ回転軸に対する径方向で、前記ランナベーンに対して外側に配置されるディスチャージリングと、
前記ランナ回転軸の軸方向で、前記ディスチャージリングに対して一方側に配置される下カバーと、
前記ランナ回転軸の軸方向で、前記ディスチャージリングに対して他方側に配置されるドラフトチューブと、を備え、
前記ディスチャージリングが、前記下カバー及び前記ドラフトチューブに着脱可能に取り付けられ、前記下カバー及び前記ドラフトチューブから前記径方向の外側へ取り外し可能となっている、カプラン水車。
【請求項２】
前記ランナベーンの前記径方向における外側の端点から前記軸方向に延ばした直線が、前記ディスチャージリングと交差するようになっている、請求項１に記載のカプラン水車。
【請求項３】
前記ランナベーンは、前記ランナ回転軸と交差する方向に延びるランナベーン軸を中心に全閉状態と全開状態との間で回転可能になっており、
前記ランナベーンの前記径方向における内側の端点から前記軸方向に延ばした直線が、前記ランナボスの外周面の前記径方向における外側の端点を通過する状態になるまで、全閉状態の前記ランナベーンを、前記ランナボスとの取付位置から前記ランナベーン軸上に移動させた際の距離をｈとし、
前記全閉状態の前記ランナベーンにおける、前記ランナベーン軸上の外側の端点と、当該端点から前記ランナベーン軸上で内側に距離ｈだけ離れた点との間に位置する部分の、前記軸方向における前記下カバー側での最大高さをａとし、
前記ランナベーン軸の外側に向けた延長線と、前記ディスチャージリングと前記下カバーとの突き合わせ位置から前記軸方向に延ばした直線と、の交点から、前記突き合わせ位置までの前記軸方向での距離をｂとしたとき、
ｂ＞ａの関係が成り立つ、請求項１又は２に記載のカプラン水車。
【請求項４】
前記ランナベーンは、前記ランナボスの内部に設けられたランナベーンスピンドルに着脱可能に取り付けられている、請求項３に記載のカプラン水車。
【請求項５】
前記ディスチャージリングは、その周方向に分割されている、請求項１乃至４のいずれかに記載のカプラン水車。
【請求項６】
前記径方向で、前記ディスチャージリングの外側に基礎が設けられ、
前記ディスチャージリングと前記基礎との間に作業空間が形成されている、請求項１乃至５のいずれかに記載のカプラン水車。
【請求項７】
前記ディスチャージリングは、その周方向に分割されており、
前記作業空間は、前記ディスチャージリングの一部を、前記ドラフトチューブの外側の位置に取り出すことが可能であるとともに、前記ディスチャージリングの一部を取り出すことによって形成される前記下カバーと前記ドラフトチューブとの間の開放部分を通して、前記ランナボスから取り外された前記ランナベーンを前記ドラフトチューブの外側に取り出すことが可能なサイズを有する、請求項６に記載のカプラン水車。
【請求項８】
前記ディスチャージリングは、その周方向に分割されており、
前記ドラフトチューブは、前記ディスチャージリング側に位置する上部ドラフトと、前記上部ドラフトに対して前記ディスチャージリング側とは反対の側に位置する下部ドラフトとを有し、前記上部ドラフトは、その周方向に分割されており、
前記作業空間は、前記ディスチャージリングの一部及び前記上部ドラフトの一部を、前記下部ドラフトの外側の位置に取り出すことが可能であるとともに、前記ディスチャージリングの一部及び前記上部ドラフトの一部を取り出すことによって形成される前記下カバーと前記下部ドラフトとの間の開放部分を通して、前記ランナボスから取り外した前記ランナベーンを前記下部ドラフトの外側に取り出すことが可能なサイズを有する、請求項６に記載のカプラン水車。
【請求項９】
前記ディスチャージリングの内周面は全体的に球面であり、前記径方向における前記ランナベーンの外周部は全体的に球面である、請求項１乃至８のいずれかに記載のカプラン水車。
【請求項１０】
ランナ回転軸を中心に回転可能なランナボスと、前記ランナボスの外周面から突出するように前記ランナボスに着脱可能に取り付けられるランナベーンと、を有するランナと、前記ランナ回転軸に対する径方向で、前記ランナベーンに対して外側に配置されるディスチャージリングと、前記ランナ回転軸の軸方向で、前記ディスチャージリングに対して一方側に配置される下カバーと、前記ランナ回転軸の軸方向で、前記ディスチャージリングに対して他方側に配置されるドラフトチューブと、を備えるカプラン水車の組立方法であって、
前記ディスチャージリングを設置せずに、前記下カバー及び前記ドラフトチューブを設置する工程と、
前記ランナボスを、前記ランナ回転軸の軸方向の一方側又は他方側から前記下カバー及び前記ドラフトチューブの内側に配置する工程と、
前記ランナベーンを、前記下カバー及び前記ドラフトチューブの外側から、前記下カバー及び前記ドラフトチューブとの間に形成される開放部分を通して前記ランナボス側に移動させて、前記ランナボスに取り付ける工程と、
前記ディスチャージリングを、前記径方向の外側から、前記下カバーと前記ドラフトチューブとの間に設置する工程と、を備える、カプラン水車の組立方法。
【請求項１１】
ランナ回転軸を中心に回転可能なランナボスと、前記ランナボスの外周面から突出するように前記ランナボスに着脱可能に取り付けられるランナベーンと、を有するランナと、前記ランナ回転軸に対する径方向で、前記ランナベーンに対して外側に配置されるディスチャージリングと、前記ランナ回転軸の軸方向で、前記ディスチャージリングに対して一方側に配置される下カバーと、前記ランナ回転軸の軸方向で、前記ディスチャージリングに対して他方側に配置されるドラフトチューブと、を備えるカプラン水車の分解方法であって、
前記ディスチャージリングを、前記下カバー及び前記ドラフトチューブから前記径方向の外側へ取り外す工程と、
前記ランナベーンを前記ランナボスから取り外す工程と、
前記下カバー及び前記ドラフトチューブとの間に形成される開放部分に、前記ランナベーンの少なくとも一部が位置するように前記ランナベーンを移動させるか、又は、前記ランナベーンを前記開放部分から前記下カバー及び前記ドラフトチューブの外側に移動させる工程と、
前記ランナボスを、前記ランナ回転軸の軸方向の一方側又は他方側に移動させる工程と、を備える、カプラン水車の分解方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、カプラン水車、その組立方法及び分解方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、一般的な立軸カプラン水車の概略図を示す。図７に示す立軸カプラン水車では、矢印ｆに示すように、上池等からケーシング１へ流入する水流が、複数のステーベーン２ａを保持したステーリング２を通った後、上カバー３と下カバー４との間に配置されたガイドベーン５に流入する。ガイドベーン５は流量を調整するための開閉機能を有しており、水流は、ガイドベーン５の開度に応じて流量を調整されてガイドベーン５から流出する。その後、水流は、ディスチャージリング６の内側に配置されたランナ７に到達し、ここで、水流の圧力エネルギーが、ランナ７の回転エネルギーに変換され、ランナ７の回転が主軸８を介して図示しない回転電機に伝達される。これにより、回転電機にて電気エネルギーを発生させることが可能となる。また、水流は、ランナ７に圧力エネルギーを付与した後、ディスチャージリング６からドラフトチューブ９に流れ、その後、下池等に流出する。
【０００３】
ランナ７は、主軸８と同軸の状態で結合するランナボス１１と、ランナボス１１の外周面から突出するようにランナボス１１に取り付けられるランナベーン１２と、を有し、ランナベーン１２は、全開状態と全閉状態との間でランナボス１１に対して回転可能となっている。ここで、ランナベーン１２は、全開状態から全閉状態にわたってディスチャージリング６と接触しないようにディスチャージリング６との間に隙間を空けている。
【０００４】
このような立軸カプラン水車では、ランナベーン１２とディスチャージリング６との間の隙間が大きいほど漏れ損失が多くなり、運転効率が低下する。そこで、漏れ損失を抑制するために、ディスチャージリングの内周面を凹状の球面とし、ランナベーンの外周部を凸状の球面として、ランナベーンとディスチャージリングとの間の隙間を可及的に小さくする構造が知られている。
【０００５】
ディスチャージリングを球面にする場合、ディスチャージリングの内周面を完全に球面にする場合と、ディスチャージリングの内周面の一部を球面にする場合と、がある。
【０００６】
ディスチャージリングの内周面を完全に球面にする場合には、隙間の全体を一律に小さくすることが可能なため、運転効率の向上の点で有利である。しかしながら、この場合には、ランナベーンの外周側の端点からランナ回転軸の軸方向に平行に延ばした直線が、ディスチャージリングの内周面と交差するようなレイアウトとなることがあり、分解作業や組立作業に手間がかかる場合があった。
【０００７】
具体的には、例えば上記レイアウトとなる場合の分解作業では、一般に、ディスチャージリングと、その両側の下カバー及びディスチャージリングとを取り外した後に、ランナの全体をランナ回転軸の軸方向に移動させることで、ランナが外側に取り出される。このような分解作業は非常に手間がかかり、工期の長期化させる場合があった。また、組立作業では、一般に、ランナを位置決めした後に、ランナの外側にディスチャージリングが設けられる。しかしながら、この場合には、ディスチャージリングを複雑な分割構造にする必要があり、作業負荷が大きくなる場合があった。
【０００８】
一方で、ディスチャージリングの内周面の一部を球面にする場合には、例えばディスチャージリングの下側の内周面を球面とし、上側の内周面を一定の直径の回転体状としてもよい。この場合には、ランナの全体をランナ回転軸の軸方向に沿って移動させることで、ディスチャージリングの取り外しを行うことなく、ランナを取り出したり、ランナをディスチャージリングの内側に位置決めしたりすることが可能となる。そのため、分解及び組立作業の手間が軽減され得る。しかしながら、ランナベーンとディスチャージリングとの間の隙間が、球面同士が向き合う場合よりも部分的に大きくなるため、運転効率の点では不利となる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４０７３１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、これまでのカプラン水車では、ランナベーンとディスチャージリングとの間の隙間寸法の抑制による運転効率の向上と、組立及び分解の作業効率とがトレードオフの関係になっている。
【００１１】
そこで、本発明は、運転効率を向上させつつ、組立及び分解作業を効率的に行うことが可能となるカプラン水車、その組立方法及び分解方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、一実施の形態にかかるカプラン水車は、ランナ回転軸を中心に回転可能なランナボスと、前記ランナボスの外周面から突出するように前記ランナボスに着脱可能に取り付けられるランナベーンと、を有するランナと、前記ランナ回転軸に対する径方向で、前記ランナベーンに対して外側に配置されるディスチャージリングと、前記ランナ回転軸の軸方向で、前記ディスチャージリングに対して一方側に配置される下カバーと、前記ランナ回転軸の軸方向で、前記ディスチャージリングに対して他方側に配置されるドラフトチューブと、を備えている。そして、前記ディスチャージリングが、前記下カバー及び前記ドラフトチューブに着脱可能に取り付けられ、前記下カバー及び前記ドラフトチューブから前記径方向の外側へ取り外し可能となっている。
【００１３】
また、一実施の形態にかかるカプラン水車の組立方法は、ランナ回転軸を中心に回転可能なランナボスと、前記ランナボスの外周面から突出するように前記ランナボスに着脱可能に取り付けられるランナベーンと、を有するランナと、前記ランナ回転軸に対する径方向で、前記ランナベーンに対して外側に配置されるディスチャージリングと、前記ランナ回転軸の軸方向で、前記ディスチャージリングに対して一方側に配置される下カバーと、前記ランナ回転軸の軸方向で、前記ディスチャージリングに対して他方側に配置されるドラフトチューブと、を備えるカプラン水車の組立方法である。
当該組立方法は、前記ディスチャージリングを設置せずに、前記下カバー及び前記ドラフトチューブを設置する工程と、前記ランナボスを、前記ランナ回転軸の軸方向の一方側又は他方側から前記下カバー及び前記ドラフトチューブの内側に配置する工程と、前記ランナベーンを、前記下カバー及び前記ドラフトチューブの外側から、前記下カバー及び前記ドラフトチューブとの間に形成される開放部分を通して前記ランナボス側に移動させて、前記ランナボスに取り付ける工程と、前記ディスチャージリングを、前記径方向の外側から、前記下カバーと前記ドラフトチューブとの間に設置する工程と、を備えている。
【００１４】
また、一実施の形態にかかるカプラン水車の分解方法は、ランナ回転軸を中心に回転可能なランナボスと、前記ランナボスの外周面から突出するように前記ランナボスに着脱可能に取り付けられるランナベーンと、を有するランナと、前記ランナ回転軸に対する径方向で、前記ランナベーンに対して外側に配置されるディスチャージリングと、前記ランナ回転軸の軸方向で、前記ディスチャージリングに対して一方側に配置される下カバーと、前記ランナ回転軸の軸方向で、前記ディスチャージリングに対して他方側に配置されるドラフトチューブと、を備えるカプラン水車の分解方法である。
当該分解方法は、前記ディスチャージリングを、前記下カバー及び前記ドラフトチューブから前記径方向の外側へ取り外す工程と、前記ランナベーンを前記ランナボスから取り外す工程と、前記下カバー及び前記ドラフトチューブとの間に形成される開放部分に、前記ランナベーンの少なくとも一部が位置するように前記ランナベーンを移動させるか、又は、前記ランナベーンを前記開放部分から前記下カバー及び前記ドラフトチューブの外側に移動させる工程と、前記ランナボスを、前記ランナ回転軸の軸方向の一方側又は他方側に移動させる工程と、を備えている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、カプラン水車の運転効率を向上させつつ、カプラン水車の組立及び分解作業を効率的に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一実施の形態に係る立軸カプラン水車の子午断面図である。
【図２Ａ】図１に示す立軸カプラン水車のランナ周辺の拡大図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢ線に沿う断面図である。
【図３】図１に示す立軸カプラン水車のランナとディスチャージリング及び下カバーとの位置関係を説明する図である。
【図４Ａ】図１に示す立軸カプラン水車の組立方法の一例を説明する図である。
【図４Ｂ】図１に示す立軸カプラン水車の組立方法の一例を説明する図である。
【図４Ｃ】図１に示す立軸カプラン水車の組立方法の一例を説明する図である。
【図４Ｄ】図１に示す立軸カプラン水車の組立方法の一例を説明する図である。
【図５Ａ】図１に示す立軸カプラン水車の分解方法の一例を説明する図である。
【図５Ｂ】図１に示す立軸カプラン水車の分解方法の一例を説明する図である。
【図５Ｃ】図１に示す立軸カプラン水車の分解方法の一例を説明する図である。
【図６】変形例に係る立軸カプラン水車を示す図である。
【図７】一般的な立軸カプラン水車の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施の形態について説明する。本実施の形態における構成部分のうちの図７に示した一般的な立軸カプラン水車と同一の構成部分については、同一の符号が付されている。
【００１８】
図１は、一実施の形態に係る立軸カプラン水車１００の子午断面図を示している。
【００１９】
図１に示すように、立軸カプラン水車１００は、上池等から流出する水流を受け入れる渦巻き状のケーシング１と、ケーシング１の内側に配置された複数のステーベーン２ａを有するステーリング２と、ステーリング２から流出する水流の流路を形成する上カバー３及び下カバー４と、上カバー３と下カバー４との間で回転可能に配置されたガイドベーン５と、下カバー４の下方に配置されたディスチャージリング６と、ディスチャージリング６の下方に配置されたドラフトチューブ９と、ディスチャージリング６及びドラフトチューブ９の内側に配置されたランナ７と、ランナ７と図示しない回転電機とを接続する主軸８と、を備えている。
【００２０】
立軸カプラン水車１００では、上池等からケーシング１へ流入する水流が、ステーリング２を通った後、上カバー３と下カバー４との間に配置されたガイドベーン５に流入する。ガイドベーン５は流量を調整するための開閉機能を有しており、図示省略する回転駆動部によって回転されることで、その開度を調整する。ステーリング２からの水流は、ガイドベーン５の開度に応じて流量を調整されて、ガイドベーン５から流出する。その後、水流は、上カバー３と下カバー４との間の流路を介してディスチャージリング６内に流入し、ディスチャージリング６の内側に配置されたランナ７に到達する。ここで、水流の圧力エネルギーは、ランナ７の回転エネルギーに変換され、ランナ７の回転が主軸８を介して回転電機に伝達される。これにより、回転電機にて電気エネルギーを発生させることが可能となる。また、水流は、ランナ７に圧力エネルギーを付与した後、ディスチャージリング６からドラフトチューブ９に流れ、その後、下池等に流出する。
【００２１】
ランナ７は、主軸８と同軸の状態で結合するランナボス１１と、ランナボス１１の外周面から突出するようにランナボス１１に取り付けられるランナベーン１２と、を有している。ランナボス１１は水流の下流側に向けて先細りとなる筒状体であり、ランナ回転軸Ａを中心に回転可能となるように主軸８に結合している。
【００２２】
ランナ回転軸Ａを基準に上述した各部材の位置関係を説明すると、ディスチャージリング６は、ランナ回転軸Ａに対する径方向で、ランナベーン１２に対して外側に配置される。下カバー４は、ランナ回転軸Ａの軸方向で、ディスチャージリング６に対して一方側（上側）に配置されており、ドラフトチューブ９は、ランナ回転軸Ａの軸方向で、ディスチャージリング６に対して他方側（下側）に配置されている。以下の説明において、単に軸方向と言う場合は、ランナ回転軸Ａの軸方向を意味し、単に径方向と言う場合は、ランナ回転軸Ａに直交して延びるランナ回転軸Ａに対する径方向を意味し、単に周方向と言う場合は、ランナ回転軸Ａの回転方向に沿う方向を意味する。
【００２３】
また、図１において、符号２１は第１基礎を示し、符号２２は第２基礎を示している。第１基礎２１は、ケーシング１、ステーリング２及び下カバー４を下方から支持している。第２基礎２２は、第１基礎２１に対して軸方向で下側に離れた位置に設けられ、ドラフトチューブ９のディスチャージリング６に近い側の部分を露出させつつ、その他の部分を取り囲んでいる。ここで、第１基礎２１と第２基礎２２との間には作業空間３０が形成されている。本実施の形態では、第１基礎２１がディスチャージリング６との間に隙間を空けて設けられることで、作業空間３０からドラフトチューブ９の一部及びディスチャージリング６にアクセスすることが可能となっている。
【００２４】
図２Ａは、ランナボス１１の一部が破断されたランナ７周辺の拡大図であり、ランナベーン１２とランナボス１１との取り付け部分が示されている。本実施の形態では、ランナボス１１の内部に設けられたランナベーンスピンドル１３にランナベーン１２が着脱可能に取り付けられている。ランナベーンスピンドル１３は全体的にランナボス１１の内部に位置しており、ランナベーンスピンドル１３はランナボス１１の外周面から突出しない状態となっている。
【００２５】
ランナベーン１２とランナベーンスピンドル１３とは、ランナベーン１２の径方向における内側の端部に形成された被取付け面１２Ａと、ランナベーンスピンドル１３の径方向における外側の端部に形成された取付け面１３Ａとを互いに突き合わせた状態においてボルト等の締結部材によって締結される。
【００２６】
ランナベーンスピンドル１３は、ランナ回転軸Ａと交差する方向に延びるランナベーン軸Ｂを中心に回転可能となっている。ランナベーン１２は、ランナベーンスピンドル１３の回転に応じて、ランナベーン軸Ｂを中心に全閉状態と全開状態との間でランナボス１１に対して回転可能となっている。本実施の形態では、ランナベーン軸Ｂが径方向に平行に延びているが、ランナベーン軸Ｂは径方向に対して傾斜していてもよい。
【００２７】
図１及び図２Ａには、全閉状態のランナベーン１２が示されている。ランナベーン１２は、全閉状態と全開状態との間にわたって回転する際、ディスチャージリング６と接触しないようにディスチャージリング６との間に隙間を空けている。本実施の形態では、ディスチャージリング６の内周面６Ａが全体的に球面であり、径方向におけるランナベーン１２の外周部１２Ｂも球面である。また、ディスチャージリング６と連なる下カバー４の径方向内側の面（内周面）も球面であり、ディスチャージリング６の内周面６Ａと下カバー４の内周面とは、一連の球面をなすように滑らかに連なっている。これにより、ディスチャージリング６の内周面６Ａ及び下カバー４の内周面とランナベーン１２の外周部１２Ｂとの間の隙間を小さく抑えることで、漏れ損失の抑制が図られている。
【００２８】
本実施の形態では、図２Ａに示すように、ランナベーン１２の径方向における外側の端点Ｅ１から軸方向に延ばした直線Ｌが、ドラフトチューブ９側でディスチャージリング６と交差し、下カバー４側で下カバー４と交差するようになっている。そのため、ランナベーン１２が取り付けられたままのランナ７を軸方向に移動させようとした場合に、ランナベーン１２がディスチャージリング６又は下カバー４と接触してしまう。
【００２９】
ここで、本実施の形態におけるディスチャージリング６は、下カバー４及びドラフトチューブ９に着脱可能に取り付けられており、下カバー４及びドラフトチューブ９から径方向の外側へ取り外し可能となっている。これにより、ディスチャージリング６を下カバー４及びドラフトチューブ９から取り外し、下カバー４とドラフトチューブ９との間の開放部分を通して、ランナボス１１から取り外したランナベーン１２を径方向の外側に退避させることで、ランナボス１１を下カバー４及びドラフトチューブ９の内側で移動させることを可能としている。
【００３０】
ディスチャージリング６は、軸方向で下カバー４側の端部に設けられた第１フランジ部６１と、軸方向でドラフトチューブ９側の端部に設けられた第２フランジ部６２と、を有しており、下カバー４は、ディスチャージリング６側の端部にカバー側フランジ部４１を有し、ドラフトチューブ９は、ディスチャージリング６側の端部にドラフト側フランジ部９１を有している。
【００３１】
ディスチャージリング６と下カバー４は、第１フランジ部６１とカバー側フランジ部４１とを突き合わせた状態で、ボルト等の締結部材により締結されることで着脱可能に結合されている。一方で、ディスチャージリング６とドラフトチューブ９は、第２フランジ部６２とドラフト側フランジ部９１とを突き合わせた状態で、ボルト等の締結部材により締結されることで着脱可能に結合されている。また、図２Ｂに示すように、ディスチャージリング６は、周方向に分割された複数の分割体６Ｄを有し、隣り合う分割体６Ｄをボルト等の締結部材により着脱可能により締結することで、リング状をなす。以上のような構成により、本実施の形態では、ディスチャージリング６を下カバー４及びドラフトチューブ９から径方向の外側へ取り外すことが可能となる。なお、図２Ｂにおいては、ランナ７等の図示を省略している。
【００３２】
ドラフトチューブ９は、詳細には下カバー４から下側に延びる上流側管部９Ｕと、上流側管部９Ｕの下流側端部に接続される下流側管部９Ｄとを有し、このうちの上流側管部９Ｕは、上部ドラフト９Ｕ１と、上部ドラフト９Ｕ１に対してディスチャージリング６側とは反対の側に位置する下部ドラフト９Ｕ２とを着脱可能に接続することで構成されている。そして、上部ドラフト９Ｕ１に上述したドラフト側フランジ部９１が設けられている。本実施の形態では、上部ドラフト９Ｕ１も周方向に分割されており、この場合、ディスチャージリング６と上部ドラフト９Ｕ１の一部を取り外すことで、ランナボス１１から取り外したランナベーン１２を径方向の外側に移動させ易くなる。また、下部ドラフト９Ｕ２は下流側管部９Ｄと着脱可能に結合しており、且つ周方向に分割されている。分解作業の際に、この下部ドラフト９Ｕ２を部分的に取り外されてもよい。一方で、下流側管部９Ｄは第２基礎２２に覆われた状態になっている。
【００３３】
図３は、ランナ７とディスチャージリング６及び下カバー４との位置関係を説明する図であり、ディスチャージリング６が、下カバー４及びドラフトチューブ９から取り外された様子が示されている。
【００３４】
図３において、符号ｈは、ランナベーン１２の径方向における内側の端点（被取付け面１２Ａ）から軸方向に延ばした直線が、ランナボス１１の外周面の径方向における外側の端点Ｅ２を通過する状態になるまで、全閉状態のランナベーン１２を、ランナボス１１との取付位置（取付け面１３Ａ）からランナベーン軸Ｂ上に移動させた際の距離を示している。
符号ａは、全閉状態のランナベーン１２における、ランナベーン軸Ｂ上の外側の端点と、当該端点からランナベーン軸Ｂ上で内側に距離ｈだけ離れた点との間に位置する部分１２Ｔの、軸方向における下カバー４側での最大高さを示している。この最大高さａは、ランナベーン１２のランナベーン軸Ｂが径方向に平行となる条件にて測定される軸方向における距離である。
また、符号ｂは、ランナベーン軸Ｂの外側に向けた延長線と、ディスチャージリング６と下カバー４との突き合わせ位置（第１フランジ部６１とカバー側フランジ部４１との突き合わせ面）から軸方向に延ばした直線と、の交点から、前記突き合わせ位置までの軸方向での距離を示している。
【００３５】
ここで、図３からも明らかなように、距離ｂ＞距離ａの関係が成り立つ。これにより、本実施の形態では、ディスチャージリング６を下カバー４及びドラフトチューブ９から取り外した後、ランナベーン１２を少なくとも距離ｈだけ径方向の外側に移動させれば、ランナボス１１をランナベーン１２に接触させることなく軸方向に移動させることができる。
【００３６】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
【００３７】
上述したように、本実施の形態に係る立軸カプラン水車１００では、ディスチャージリング６が下カバー４及びドラフトチューブ９から径方向の外側へ取り外し可能となっており、これにより、ディスチャージリング６を下カバー４及びドラフトチューブ９から取り外した後、下カバー４とドラフトチューブ９との間の開放部分を通して、ランナボス１１から取り外したランナベーン１２を径方向の外側に退避させることを可能となる。そして、ランナボス１１からランナベーン１２を径方向の外側に退避させることで、ランナボス１１を下カバー４やドラフトチューブ９の内側で移動させることが可能となり、組立や分解作業の容易化を図ることが可能となる。
【００３８】
以下、図４Ａ乃至図４Ｄを用いて立軸カプラン水車１００の組立方法の一例を説明し、図５Ａ乃至図５Ｃを用いて立軸カプラン水車１００の分解方法の一例を説明する。
【００３９】
ここで示す組立方法の例では、まず、図４Ａに示すように、ディスチャージリング６を設置せずに、下カバー４及びドラフトチューブ９を設置する工程が行われる。この際、この例では、ランナボス１１がドラフトチューブ９における下流側管部９Ｄの内部で台座等に仮置きされ、ランナベーン１２は、作業空間３０に仮置きされている。
【００４０】
次いで、図４Ｂに示すように、ランナボス１１が軸方向に沿って引き上げられ、ランナボス１１におけるランナベーン１２の取付位置が、下カバー４とドラフトチューブ９との間の開放部分と径方向で向き合うようにランナボス１１の位置が調整される。
【００４１】
次いで、図４Ｃに示すように、作業空間３０に仮置きしていたランナベーン１２が、作業空間３０から下カバー４とドラフトチューブ９との間の開放部分に通され、その後、ランナボス１１に取り付けられる。
【００４２】
その後、図４Ｄに示すように、ディスチャージリング６の各分割体６Ｄが作業空間３０から下カバー４とドラフトチューブ９との間の開放部分に設置され、下カバー４とドラフトチューブ９とに結合される。ランナベーンとディスチャージリングを共に球面化させて近接させる一般的な構造では、このような組立作業を行う際、ディスチャージリングを軸方向に分割する等の複雑な構造が必要で、作業も複雑になっていたが、本実施の形態では、先行して設置した下カバー４及びドラフトチューブ９の内側にランナボス１１を位置決めし、ランナベーン１２をランナボス１１に取り付けた後、径方向の外側からディスチャージリング６を下カバー４とドラフトチューブ９との間に設置可能であることで、組立作業を効率的に進めることが可能となる。
【００４３】
一方で、ここで示す分解方法の例では、図５Ａに示すように、まず、ディスチャージリング６を、下カバー４及びドラフトチューブ９から径方向の外側へ取り外す工程が行われる。
【００４４】
次いで、図５Ｂに示すように、ランナベーン１２をランナボス１１から取り外す工程が行われる。そして、下カバー４及びドラフトチューブ９との間に形成される開放部分に、ランナベーン１２の少なくとも一部が位置するようにランナベーン１２を移動させるか、又は、ランナベーン１２を上記の開放部分から下カバー４及びドラフトチューブ９の外側に移動させる工程が行われる。この例では、上記の開放部分にランナベーン１２の一部が位置するようにランナベーン１２が移動されて、この状態を保持されている。
【００４５】
なお、本実施の形態では、作業空間３０が、ディスチャージリング６の一部である分割体６Ｄを、ドラフトチューブ９の外側の位置に取り出すことが可能なサイズを有しており、図５Ｂにおいては、ディスチャージリング６が第２基礎２２上に仮置きされている。また作業空間３０は、下カバー４とドラフトチューブ９との間の開放部分を通して、ランナボス１１から取り外されたランナベーン１２をドラフトチューブ９の外側に取り出すことが可能なサイズにもなっている。したがって、ランナベーン１２をランナボス１１から取り外した後、ランナベーン１２を第２基礎２２上に仮置きしてもよい。
【００４６】
その後、図５Ｃに示すように、ランナボス１１を、軸方向の一方側又は他方側に移動させる工程が行われる。この例では、ランナボス１１が軸方向で下側に移動され、その後、ドラフトチューブ９における下流側管部９Ｄの内部で、例えば台座等に仮置きされるようになっている。このような分解作業では、下カバー４やドラフトチューブ９を取り外すことなく、ランナ７の取り出しが可能となるため、分解作業を効率的に進めることが可能となる。
【００４７】
以上に説明した立軸カプラン水車１００では、漏れ損失抑制のためにランナベーン１２とディスチャージリング６とを近接させることで、ランナベーン１２が取り付けられたままのランナ７をディスチャージリング６の内側に配置すること及び内側から抜き出すことが困難となる構成を採用した場合であっても、ディスチャージリング６を設置せずに、下カバー４及びドラフトチューブ９を設置した状態（据え付けた状態）において、ランナボス１１を下カバー４及びドラフトチューブ９の内側の所定の位置に位置決めし、ランナベーン１２をランナボス１１に取り付けた後、径方向の外側からディスチャージリング６を下カバー４とドラフトチューブ９との間に設置可能であることで、組立作業を効率的に進めることが可能となる。また、ディスチャージリング６を下カバー４及びドラフトチューブ９から径方向の外側に取り外すことで、下カバー４及びドラフトチューブ９を取り外すことなく、ランナボス１１を軸方向に移動させることが可能であるため、分解作業を効率的に進めることが可能となる。これにより、カプラン水車の運転効率を向上させつつ、その組立及び分解作業を効率的に行うことができる。
【００４８】
とりわけ本実施の形態では、ランナベーン１２の径方向における外側の端点Ｅ１から軸方向に延ばした直線Ｌがディスチャージリング６と交差する。さらに、ディスチャージリング６の内周面６Ａは全体的に球面であり、ランナベーン１２の外周部１２Ｂも全体的に球面である。そのため、ランナベーン１２とディスチャージリング６との間の隙間を小さく抑えることができ、漏れ損失が効果的に抑制される。なお、本実施の形態では、直線Ｌが、ドラフトチューブ９側のみでディスチャージリング６と交差するが、ドラフトチューブ９側及び下カバー４側でディスチャージリング６と交差するようになっていてもよい。この場合は、組立及び分解の手順のバリエーションを増加させることができる。
【００４９】
また、図３に示したように、距離ｂ＞距離ａの関係が成り立つ。この場合、ランナボス１１から取り外したランナベーン１２をランナボス１１から大きく引き離すことなく、ランナ７の組立及び分解が可能となるため、組立及び分解作業の効率を向上させることができる。
【００５０】
また、ランナベーン１２は、ランナボス１１の内部に設けられたランナベーンスピンドル１３に着脱可能に取り付けられている。この場合、ランナボス１１から取り外したランナベーン１２をランナボス１１から移動させて組立及び分解を行う際に、ランナベーン１２とランナベーンスピンドル１３とが一体となる構成のものを移動させる場合に比較して、ランナベーン１２の移動距離を抑制して組立及び分解を行うことができるため、組立及び分解作業の効率を向上させることができる。
【００５１】
また、ディスチャージリング６は周方向に分割されているため、下カバー４及びドラフトチューブ９からの取り外し構造を簡易的に構成することが可能となる。
【００５２】
また、ディスチャージリング６と基礎２１、２２との間に作業空間３０が形成されている。これにより、発電所等に据え付けた後においても、立軸カプラン水車１００の組立及び分解を効率的に行うことができる。
【００５３】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記の実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００５４】
例えば上述の実施の形態で説明した作業空間３０は、ディスチャージリング６の径方向の外側において大きくなっており、ディスチャージリング６の一部である分割体６Ｄを、ドラフトチューブ９の外側の位置に取り出すことが可能であるとともに、下カバー４とドラフトチューブ９との間の開放部分を通して、ランナベーン１２をドラフトチューブ９の外側に取り出すことが可能なサイズを有している。これに代えて、図６に示すように、作業空間３０におけるディスチャージリング６の径方向の外側の部分を小さくして、第１基礎２１の支持剛性の向上を図ってもよい。しかし、このように作業空間３０を小さくすると、分割体６Ｄを取り外すのみでは、ランナベーン１２をドラフトチューブ９の外側に取り出すことが困難な位置関係となってしまう場合が考えられる。このような場合を考慮し、作業空間３０におけるディスチャージリング６の径方向の外側の部分を小さくする際には、作業空間３０に、ディスチャージリング６の一部である分割体６Ｄ及び上部ドラフト９Ｕ１の一部（分割体）を、下部ドラフト９Ｕ２の外側の位置に取り出すことが可能なサイズを確保しつつ、下カバー４と下部ドラフト９Ｕ２との間の開放部分を通して、ランナベーン１２を下部ドラフト９Ｕ２の外側に取り出すことが可能なサイズを確保することが好ましい。
【００５５】
また、上述の実施の形態では立軸カプラン水車１００を示したが、本発明は横軸カプラン水車であってもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１…ケーシング、２…ステーリング、２ａ…ステーベーン、３…上カバー、４…下カバー、４１…カバー側フランジ部、５…ガイドベーン、６…ディスチャージリング、６Ａ…内周面、６Ｄ…分割体、７…ランナ、８…主軸、９…ドラフトチューブ、９Ｕ…上流側管部、９Ｕ１…上部ドラフト、９Ｕ２…下部ドラフト、９Ｄ…下流側管部、９１…ドラフト側フランジ部、１１…ランナボス、１２…ランナベーン、１２Ａ…被取付け面、１２Ｂ…外周部、１２Ｔ…部分、１３…ランナベーンスピンドル、１３Ａ…取付け面、２１…第１基礎、２２…第２基礎、３０…作業空間、１００…立軸カプラン水車
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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