(57)【要約】【課題】水力機械の吸出し管内のランナ下流側流路に発生する水圧脈動の極大領域の発生を抑制し、水力機械の吸出し管の性能を向上させる。【解決手段】吸出し管９の外部とランナ下流側流路とを連通し、制御弁１７を備えた給水管１５を設け、吸出し管９内の不安定振動を不安定振動検出手段１６により検出し、その検出信号により制御弁１７を開いてランナ下流側流路に高圧水１８を吐出し、ランナ下流側流路に形成された螺旋状渦１１を強制的に下流側に押し流し、水圧脈動の極大領域の発生を抑制する。【選択図】図１
2006029260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流から圧力水を水車ランナに流し込むケーシングと、圧力水のもつエネルギーを回転エネルギーに変換するランナと、前記ランナの回転エネルギーを発電機に伝達する主軸と、前記ランナを収納する上下カバーと、前記カバーに接合され、前記ランナの下流に位置する吸出し管とで構成される水力機械において、前記吸出し管の外部と前記ランナ下流側流路とを連通し、開口することにより高圧水をランナ下流側流路に吐出する給水管と、前記吸出し管内の不安定振動を検出する不安定振動検出手段と、前記不安定振動検出手段の検出信号により弁を開き、前記給水管を開口する制御弁とを備えたことを特徴とする水力機械。
【請求項２】
前記給水管が前記主軸内に形成されたことを特徴とする請求項１記載の水力機械。
【請求項３】
前記給水管が前記吸出し管内でＴ字状に形成されたことを特徴とする請求項１記載の水力機械。
【請求項４】
前記給水管を前記吸出し管の管壁に複数配置したことを特徴とする請求項１記載の水力機械。
【請求項５】
前記給水管が前記吸出し管内でＹ字状に形成されたことを特徴とする請求項１記載の水力機械。
【請求項６】
前記不安定振動検出手段が水力機械の落差と流量とから不安定振動を検出するものであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の水力機械。
【請求項７】
上流から圧力水を水車ランナに流し込むケーシングと、圧力水のもつエネルギーを回転エネルギーに変換するランナと、前記ランナの回転エネルギーを発電機に伝達する主軸と、前記ランナを収納する上下カバーと、前記カバーに接合され、前記ランナの下流に位置する吸出し管とで構成される水力機械において、前記下カバーと前記吸出し管との接合位置での前記吸出し管の断面積をＡ１とし、前記吸出し管の曲がり開始位置での断面積をＡ２とし、前記下カバーと前記吸出し管との接合位置から前記吸出し管の曲がり開始位置までの距離をＬとしたとき、
ａｒｃｓｉｎ（（（ｓｑｒｔ（Ａ２／π）−ｓｑｒｔ（Ａ１／π））／Ｌ）＜２ｄｅｇ
であることを特徴とする水力機械。
【請求項８】
上流から圧力水を水車ランナに流し込むケーシングと、圧力水のもつエネルギーを回転エネルギーに変換するランナと、前記ランナの回転エネルギーを発電機に伝達する主軸と、前記ランナを収納する上下カバーと、前記カバーに接合され、前記ランナの下流に位置する吸出し管とで構成される水力機械において、前記下カバーと前記吸出し管との接合位置で、前記吸出し管の内壁に取り付けられた袋状部を有する弾性体と、前記吸出し管内の不安定振動を検出する不安定振動検出手段と、前記不安定振動検出手段の検出信号により弁を開き、前記弾性体の袋状部内に流体を注入制御する制御弁とを備えたことを特徴とする水力機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸出し管内の不安定振動低減のための改良を施した水車、ポンプ水車などの水力機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、水力機械の一種である従来の立軸フランシス水車は、図１６に示すように、上流からの圧力水を導くケーシング１と、ケーシング１の内周に配置されてケーシング１からの水を整流するステーベーン２と、ステーベーン２を上下から挟み込むように構成されたステーリング３とで流路の一部を形成し、ステーリング３内周に配置され流量調整を行うための可動翼であるガイドベーン４、更に発電機駆動力となる回転部のランナ５へと水流を導く構成となっている。
【０００３】
また、ランナ５は上カバー７、下カバー８内に納められ、ランナ５に接続された水車側主軸１０は、発電機ローター軸に接続されており、ランナ５の回転はそのまま発電機ローターを回転させ、発電を行う。
【０００４】
通常、フランシス水車におけるランナ５の羽根は固定されており、出力を変化させる場合には、可動のガイドベーン４の開度を変化させて流量調整を行う。
【０００５】
このようなフランシス水車において、ランナ５への水流の流入角度が変化した場合、ランナ５の羽根は固定されているためにランナ５で水流のエネルギーを全て変換することができず、ランナ５出口側へ旋回流れが流出する。
【０００６】
特に、小流量の部分負荷運転時にはその現象が顕著であり、ランナ５出口の吸出し管９内には旋回流れに起因した大きな螺旋状渦１１が発生する。
【０００７】
この螺旋状渦１１の中心部では圧力が著しく低下しており、水蒸気と遊離空気とで満たされた空洞が発生する。
この気泡化した螺旋状渦１１が吸出し管９内部を振れ回ることにより、水圧脈動が発生する。
【０００８】
このような水圧脈動と流量の関係を図１７に示す。図１７に示すように、定格流量以下の領域では、水圧脈動の大きな２種類の極大領域１２、１３があることが分かる。
【０００９】
水圧脈動極大領域１２の水圧脈動現象は、ランナ５下流に発生する螺旋状渦１１の強さに依存するもので、この螺旋状渦１１の要因となるランナ５出口の旋回流れの素性から、定格流量の約半分の流量付近で水圧脈動値が極大になることが知られている。
【００１０】
これに対し、水圧脈動極大領域１３の水圧脈動現象は、ランナ５下流に発生する螺旋状渦１１の形成と崩壊とが周期的に繰り返されることに起因したもので、最近の可視化研究により、図１８の（ａ）〜（ｃ）に示すようなプロセスにより不安定振動が発生することが判明している。
【００１１】
すなわち、水圧脈動極大領域１３では、螺旋状渦１１が十分に成長しないため（ステップａ）、吸出し管９内で、吸出し管９内の静圧回復により渦を持ち上げようとする力１４ａと、作動流体の動圧により螺旋状渦１１を押し流そうとする力１４ｂなどの圧力分布の影響を受け、下流側の渦の伸びが相対的に大きくなる（ステップｂ）。
【００１２】
そして、伸張した渦の下側から高圧水１４が充満し、低圧領域であるランナ５直下部の螺旋状渦１１が持ち上げられ、螺旋状渦１１の崩壊が起こる（ｃ）。
【００１３】
この螺旋状渦１１の崩壊後は、ランナ５出口の旋回流れにより、再び螺旋状渦１１の成長が始まり、このようなプロセスが繰り返されることで、水圧脈動極大領域１３の水圧脈動現象が起きている。
【００１４】
これまでに、水圧脈動極大領域１２の水圧脈動を抑制する手段として、旋回流れを抑えるために吸出し管９内壁に突起したフィンを取り付けたり、螺旋状渦１１を安定化するために吸出し管９内に給気したりする手段がとられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【００１５】
給気の方法としては、上カバーから強制的に給気する方法や、吸出し管内壁に貫通した給気管からの方法及び主軸を中空としてランナの下部から給気する方法等がある。
【特許文献１】特開平２−１４０４６６号公報
【特許文献２】特開昭５３−１４６０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、水圧脈動極大領域１３の水圧脈動現象については、最近の可視化研究により発見されたこともあり、水圧脈動を抑制する有効な手段は見出されていない。
このため、この水圧脈動極大領域１３の水圧脈動現象により吸出し管９の性能が低下していた。
【００１７】
本発明は以上の課題を解決するためになさされたものであって、ランナ下流側に発生する螺旋状渦の形成と崩壊が定期的に繰り返されることに起因した水圧脈動を抑制し、吸出し管の性能を高めた水力機械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】
【００１８】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、上流から圧力水を水車ランナに流し込むケーシングと、圧力水のもつエネルギーを回転エネルギーに変換するランナと、前記ランナの回転エネルギーを発電機に伝達する主軸と、前記ランナを収納する上下カバーと、前記カバーに接合され、前記ランナの下流に位置する吸出し管とで構成される水力機械において、前記吸出し管の外部と前記ランナ下流側流路とを連通し、開口することにより高圧水をランナ下流側流路に吐出する給水管と、前記吸出し管内の不安定振動を検出する不安定振動検出手段と、前記不安定振動検出手段の検出信号により弁を開き、前記給水管を開口する制御弁とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、上流から圧力水を水車ランナに流し込むケーシングと、圧力水のもつエネルギーを回転エネルギーに変換するランナと、前記ランナの回転エネルギーを発電機に伝達する主軸と、前記ランナを収納する上下カバーと、前記カバーに接合され、前記ランナの下流に位置する吸出し管とで構成される水力機械において、前記下カバーと前記吸出し管との接合位置での前記吸出し管の断面積をＡ１とし、前記吸出し管の曲がり開始位置での断面積をＡ２とし、前記下カバーと前記吸出し管との接合位置から前記吸出し管の曲がり開始位置までの距離をＬとしたとき、
ａｒｃｓｉｎ（（（ｓｑｒｔ（Ａ２／π）−ｓｑｒｔ（Ａ１／π））／Ｌ）＜２ｄｅｇ
であることを特徴とする。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、上流から圧力水を水車ランナに流し込むケーシングと、圧力水のもつエネルギーを回転エネルギーに変換するランナと、前記ランナの回転エネルギーを発電機に伝達する主軸と、前記ランナを収納する上下カバーと、前記カバーに接合され、前記ランナの下流に位置する吸出し管とで構成される水力機械において、前記下カバーと前記吸出し管との接合位置で、前記吸出し管の内壁に取り付けられた袋状部を有する弾性体と、前記吸出し管内の不安定振動を検出する不安定振動検出手段と、前記不安定振動検出手段の検出信号により弁を開き、前記弾性体の袋状部内に流体を注入制御する制御弁とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の水力機械によれば、ランナ下流側に発生する螺旋状渦の形成と崩壊が定期的に繰り返されることに起因した水圧脈動を抑制し、吸出し管の性能を向上させた水力機械を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。尚、以下の実施の形態の説明において、図１６に示す従来のものと同一部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００２３】
図１は本発明の第１の実施の形態を示す図で、図１（ａ）において、１はケーシング、２はステーベーン、３はステーリング、４はガイドベーン、５はランナ、６はランナコーン、７は上カバー、８は下カバー、９は吸出し管、１０は水車側主軸である。
【００２４】
本実施の形態においては、水車側主軸１０内に、吸出し管９の外部と吸出し管９内のランナ下流側流路とを連通し、図示しない高圧水供給源と接続し、制御弁１７を備えた給水管１５を、その管口をランナ下流側流路に向けて設けている。１５ａは軸シールである。
【００２５】
前記吸出し管９の外面には、吸出し管９内の不安定振動を検出する不安定振動検出手段１６を取り付けている。
【００２６】
前記不安定振動検出手段１６は、吸出し管９外壁に振動計もくは圧力計などの測定器を取付け、吸出し管９内の不安定振動を直接的に検出するもので、これにより吸出し管９内の不安定振動が検出されると、その検出信号により制御弁１７が開動作する。
【００２７】
制御弁１７が開くことにより、給水管１５を通して高圧水１８がランナコーン６下流部のランナ下流側流路に吐出され、その圧力によりランナコーン６下流部に形成された螺旋状渦１１を強制的に下流側に押し流す。
【００２８】
図１（ｂ）に模型試験による水圧脈動測定結果を示す。この試験結果より、螺旋状渦１１が上流側に持ち上げられ、渦が崩壊することが抑えられ、図中点線で示す従来のランナ出口水圧脈動特性に比べ、実線で示すように渦崩壊現象に起因した水圧脈動極大領域１３が抑制されるていることが分かる。
【００２９】
尚、高圧水１８は、ランナ５より上流側の流路に配管接続孔を設け、これに給水管１５を接続することにより、容易に得ることができる。
【００３０】
次に本発明の第２の実施の形態について図２を参照して説明する。
本実施の形態においては、前記第１の実施の形態で示した水力機械の構造において、吸出し管９内の不安定振動の検出を、振動計もくは圧力計などの直接的な測定器で検出するのではなく、模型試験により不安定振動の発生する水力機械の落差と流量に関する条件データをあらかじめ調べておき、これを基に、水力発電所に標準的に装備されている落差と流量の検出手段により実際の落差と流量を検出し、その値を不安定振動検出手段１９により前記条件データの値と比較することにより不安定振動を検出する。
【００３１】
本実施の形態によれば、不安定振動を直接的に検出する測定器が不要となる。従って、本発明では前記第１の実施の形態の発明よりも容易に、渦崩壊現象に起因した水圧脈動領域を抑制することができる。
【００３２】
次に本発明の第３の実施の形態について図３（ａ）を参照して説明する。
本実施の形態においては、吸出管９内に吸出し管９の外部とランナ下流側流路とを連通し、図示しない高圧水供給源と接続し、制御弁１７を備えたＴ字型給水管２０を、その管口をランナ下流側流路に向けて設けている。
【００３３】
前記吸出し管９の外面には、吸出し管９内の不安定振動を検出する不安定振動検出手段１６を取り付けている。
【００３４】
不安定振動検出手段１６は、前記第１の実施の形態で説明したものと同様のもので、これにより吸出し管９内の不安定振動が検出されると、その検出信号により制御弁１７が開動作する。
【００３５】
制御弁１７が開くことにより、Ｔ字型給水管２０を通して高圧水１８がランナコーン６下流部のランナ下流側流路に吐出され、その圧力によりランナコーン６下流部に形成された螺旋状渦１１を強制的に下流側に押し流す。
【００３６】
図３（ｂ）に模型試験による水圧脈動測定結果を示す。この試験結果より、螺旋状渦１１が上流側に持ち上げられ、渦が崩壊することが抑えられ、図中点線で示す従来のランナ出口水圧脈動特性に比べ、実線で示すように渦崩壊現象に起因した水圧脈動極大領域１２、１３が抑制されるていることが分かる。
【００３７】
尚、高圧水１８は、前記第１の実施の形態と同様に、ランナ５より上流側の流路に配管接続孔を設け、これにＴ字型給水管２０を接続することにより、容易に得ることができる。
【００３８】
次に本発明の第４の実施の形態について図４を参照して説明する。
本実施の形態においては、吸出し管９の管壁に、吸出し管９外部と吸出し管９内のランナ下流側流路とを連通し、図示しない高圧水供給源と接続し、制御弁１７を備えた複数のＴ字型給水管２０群を、その管口をランナ下流側流路に向けて設けている。
前記吸出し管９の外面には、吸出し管９内の不安定振動を検出する不安定振動検出手段１６を取り付けている。
【００３９】
前記不安定振動検出手段１６は、第１の実施の形態で説明したものと同様のもので、これにより吸出し管９内の不安定振動が検出されると、その検出信号により制御弁１７が開動作する。
【００４０】
制御弁１７が開くことにより、複数のＴ字型給水管２０群を通して高圧水１８がランナコーン６下流部のランナ下流側流路に吐出され、その圧力によりランナコーン６下流部に形成された螺旋状渦１１を強制的に下流側に押し流す。
【００４１】
この結果、前記図３（ｂ）に示す模型試験による水圧脈動測定結果のように、螺旋状渦１１が上流側に持ち上げられ、渦が崩壊することが抑えられ、図中点線で示す従来のランナ出口水圧脈動特性に比べ、実線で示すように渦崩壊現象に起因した水圧脈動極大領域１２、１３が抑制されるていることが分かる。
【００４２】
尚、高圧水２５は、前記第１の実施の形態と同様に、ランナ５より上流側の流路に配管接続孔を設け、これにＴ字型給水管２０群を接続することにより、容易に得ることができる。
【００４３】
次に本発明の第５の実施の形態について図５を参照して説明する。
本実施の形態においては、吸出し管９内に吸出し管９の外部とランナ下流側流路とを連通し、図示しない高圧水供給源と接続し、制御弁１７を備えたＹ字型給水管２１を設けている。
【００４４】
前記吸出し管９の外面には、吸出し管９内の不安定振動を検出する不安定振動検出手段１６を取り付けている。
【００４５】
前記不安定振動検出手段１６は、第１の実施の形態で説明したものと同様のもので、これにより吸出し管９内の不安定振動が検出され、その検出信号により制御弁１７が開動作する。
【００４６】
制御弁１７が開くことにより、Ｙ字型給水管２１を通して高圧水１８がランナコーン６下流部のランナ下流側流路に吐出され、その圧力によりランナコーン６下流部に形成された螺旋状渦１１を強制的に下流側に押し流す。
【００４７】
この結果、前記図３（ｂ）に示す模型試験による水圧脈動測定結果のように、螺旋状渦１１が上流側に持ち上げられ、渦が崩壊することが抑えられ、図中点線で示す従来のランナ出口水圧脈動特性に比べ、実線で示すように渦崩壊現象に起因した水圧脈動極大領域１２、１３が抑制されるていることが分かる。
【００４８】
尚、高圧水２５は、前記第１の実施の形態と同様に、ランナ５より上流側の流路に配管接続孔を設け、これにＹ字型給水管２１を接続することにより、容易に得ることができる。
【００４９】
次に本発明の第６の実施の形態について図６を参照して説明する。
本実施の形態においては、図６（ａ）に示すように、ランナ５を納めた下カバー８と吸出し管９との接合位置ＳｅｃＡでの吸出し管９の断面積をＡ１とし、吸出し管９の曲がり開始位置ＳｅｃＢでの断面積をＡ２とし、下カバー８と吸出し管９との接合位置（ＳｅｃＡ）から吸出し管９の曲がり開始位置（ＳｅｃＢ）までの距離をＬとしたとき、
ａｒｃｓｉｎ（（（ｓｑｒｔ（Ａ２／π）−ｓｑｒｔ（Ａ１／π））／Ｌ）＜２ｄｅｇとなるように各部の寸法を形成している。
【００５０】
本実施の形態によれば、吸出し管９の断面積の変化を下カバー８との接合位置から吸出し管の曲がり開始位置に向けて小さくすることによって、水流の流速減少量が小さくなるので、吸出し管９における圧力回復を抑えることができる。
【００５１】
図６（ｂ）に模型試験による水圧脈動測定結果を示す。この試験結果より、螺旋状渦１１は伸張することなく安定した形状に保たれ、螺旋状渦１１の下側から高圧水１８も充満することがなくなることで、、図中点線で示す従来のランナ出口水圧脈動特性に比べ、実線で示すようにｄｅｇの値が小さくなるほど渦崩壊現象に起因した水圧脈動極大領域１３が抑制されていることが分かる。
【００５２】
次に本発明の第７の実施の形態について図７を参照して説明する。
本実施の形態においては図７（ａ）に示すように、吸出し管９内の不安定振動を検出する不安定振動検出手段１６と、吸出し管９の流路断面積を変化させるため、下カバー８と吸出し管９との接合位置（ＳｅｃＡ）で吸出し管９の内壁に取り付けられた袋状部を有する弾性体２２と、弾性体２２内に流体を注入・注出制御するための制御弁１７Ａを備えた配管２３とが備えられている。
【００５３】
不安定振動検出手段１６は、吸出し管９の外壁に振動計もくは圧力計などの測定器を取付け、吸出し管９内の不安定振動を直接的に検出するもので、これにより吸出し管９内の不安定振動が検出されると、その検出信号により制御弁１７が開動作する。
【００５４】
制御弁１７が開くことにより、配管２３を介して流体が弾性体２２内に注入される。流体が弾性体２２内に注入されると図７（ｂ）に示す通常運転状態に比べ、図７（ｃ）に示すように弾性体２２が膨らんで吸出し管９の断面積を縮小する。
【００５５】
下カバー８と吸出し管９との接合位置（ＳｅｃＡ）での吸出し管９の断面積をＡ１、吸出し管９の曲がり開始位置（ＳｅｃＢ）での断面積をＡ２、下カバー８と吸出し管９の接合位置から吸出し管９の曲がり開始位置までの距離をＬとしたとき、
ａｒｃｓｉｎ（（（ｓｑｒｔ（Ａ２／π）−ｓｑｒｔ（Ａ１／π））／Ｌ）＜２ｄｅｇとなるように、吸出し管９の断面積が小さくなり、流速減少量が小さくなることで吸出し管９における圧力回復を抑えることができる。
【００５６】
これにより、螺旋状渦１１は伸張することなく安定した形状に保たれ、螺旋状渦１１の下側から高圧水１８も充満することがなくなるので、渦崩壊現象に起因した水圧脈動領域を抑制することができる。
【００５７】
尚、本実施の形態においては、渦崩壊現象に起因した吸出し管９内の不安定振動が検出されなれば、弾性体２２内に流体は注入されないので、吸出し管９部では正常に圧力回復が行われ、吸出し管９で発生する損失量は従来と同等にすることができる。
【００５８】
次に本発明の第８の実施の形態について図８を参照して説明する。
本実施の形態においては、前記本発明の第1の実施の形態と前記本発明の第６の実施の形態とを組み合わせたものである。
【００５９】
すなわち、水車側主軸１０内に給水管１５を設けるとともに、吸出し管９の断面積を下カバー８との接合位置（ＳｅｃＡ）から吸出し管の曲がり開始位置（ＳｅｃＢ）まで小さくするようにしている。
【００６０】
従って、前記本発明の第1の実施の形態と前記本発明の第６の実施の形態の相乗効果により、吸出し管９内の渦崩壊現象に起因した水圧脈動極大領域を抑制することができる。
【００６１】
次に本発明の第９の実施の形態について図９を参照して説明する。
本実施の形態においては、前記本発明の第３の実施の形態と前記本発明の第６の実施の形態とを組み合わせたものである。
【００６２】
すなわち、吸出し管９内にＴ字型給水管２０を設けるとともに、吸出し管９の断面積を下カバー８との接合位置（ＳｅｃＡ）から吸出し管の曲がり開始位置（ＳｅｃＢ）まで小さくするようにしている。
【００６３】
従って、前記本発明の第３の実施の形態と前記本発明の第６の実施の形態の相乗効果により、吸出し管９内の渦崩壊現象に起因した水圧脈動極大領域を抑制することができる。
【００６４】
次に本発明の第１０の実施の形態について図１０を参照して説明する。
本実施の形態においては、前記本発明の第４の実施の形態と前記本発明の第６の実施の形態とを組み合わせたものである。
【００６５】
すなわち、吸出し管９内に複数のＴ字型給水管２０群を設けるとともに、吸出し管９の断面積を下カバー８との接合位置（ＳｅｃＡ）から吸出し管の曲がり開始位置（ＳｅｃＢ）まで小さくするようにしている。
【００６６】
従って、前記本発明の第４の実施の形態と前記本発明の第６の実施の形態の相乗効果により、吸出し管９内の渦崩壊現象に起因した水圧脈動極大領域を抑制することができる。
【００６７】
次に本発明の第１１の実施の形態について図１１を参照して説明する。
本実施の形態においては、前記本発明の第５の実施の形態と前記本発明の第６の実施の形態とを組み合わせたものである。
【００６８】
すなわち、吸出し管９内にＹ字型給水管２１を設けるとともに、吸出し管９の断面積を下カバー８との接合位置（ＳｅｃＡ）から吸出し管の曲がり開始位置（ＳｅｃＢ）まで小さくするようにしている。
【００６９】
従って、前記本発明の第５の実施の形態と前記本発明の第６の実施の形態の相乗効果により、吸出し管９内の渦崩壊現象に起因した水圧脈動極大領域を抑制することができる。
【００７０】
次に本発明の第１２の実施の形態について図１２を参照して説明する。
本実施の形態においては、前記本発明の第１の実施の形態と前記本発明の第７の実施の形態とを組み合わせたものである。
【００７１】
すなわち、すなわち、水車側主軸１０内に給水管１５を設けるとともに、吸出し管９のの内壁に袋状部を有する弾性体２２とを設けている。
【００７２】
従って、前記本発明の第１の実施の形態と前記本発明の第７の実施の形態の相乗効果により、吸出し管９内の渦崩壊現象に起因した水圧脈動極大領域を抑制することができる。
【００７３】
次に本発明の第１３の実施の形態について図１３を参照して説明する。
本実施の形態においては、本発明の第３の実施の形態と前記本発明の第７の実施の形態とを組み合わせたものである。
【００７４】
すなわち、吸出し管９内にＴ字型給水管２０を設けるとともに、吸出し管９のの内壁に袋状部を有する弾性体２２とを設けている。
【００７５】
従って、前記本発明の第３の実施の形態と前記本発明の第７の実施の形態の相乗効果により、吸出し管９内の渦崩壊現象に起因した水圧脈動極大領域を抑制することができる。
【００７６】
次に本発明の第１４の実施の形態について図１４を参照して説明する。
本実施の形態においては、前記本発明の第４の実施の形態と前記本発明の第７の実施の形態とを組み合わせたものである。
【００７７】
すなわち、吸出し管９内に複数のＴ字型給水管２０群を設けるとともに、吸出し管９のの内壁に袋状部を有する弾性体２２とを設けている。
【００７８】
従って、前記本発明の第４の実施の形態と前記本発明の第７の実施の形態の相乗効果により、吸出し管９内の渦崩壊現象に起因した水圧脈動極大領域を抑制することができる。
【００７９】
次に本発明の第１５の実施の形態について図１５を参照して説明する。
本実施の形態においては、前記本発明の第５の実施の形態と前記本発明の第７の実施の形態とを組み合わせたものである。
【００８０】
すなわち、吸出し管９内にＹ字型給水管２１を設けるとともに、吸出し管９のの内壁に袋状部を有する弾性体２２とを設けている。
【００８１】
従って、前記本発明の第４の実施の形態と前記本発明の第７の実施の形態の相乗効果により、吸出し管９内の渦崩壊現象に起因した水圧脈動極大領域を抑制することができる。
【００８２】
尚、前記第３乃至第５および第７乃至第１５の実施の形態においても前記第２の実施の形態で説明したのと同様に、吸出し管９内の不安定振動の検出を振動計もくは圧力計などの直接的な測定器で検出するのではなく、模型試験により不安定振動の発生する水力機械の落差と流量に関する条件データをあらかじめ調べておき、これを基に、水力発電所に標準的に装備されている落差と流量の検出手段により実際の落差と流量を検出し、その値を不安定振動検手段１９により前記条件データの値と比較することにより不安定振動を検出するようにしてもよい。
【００８３】
このようにすれば、前記第２の実施の形態と同様に、不安定振動を直接的に検出する測定器が不要となり、容易に、渦崩壊現象に起因した水圧脈動を抑制することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、（ａ）水力機械の概略側面図、（ｂ）は水圧脈動特性図。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す水力機械の概略側面図。
【図３】本発明の第３の実施の形態を示す図で、（ａ）水力機械の概略側面図、（ｂ）は水圧脈動特性図。
【図４】本発明の第４実施の形態を示す水力機械の概略側面図。
【図５】本発明の第５の実施の形態を示す水力機械の概略側面図。
【図６】本発明の第６の実施の形態を示す図で、（ａ）水力機械の概略側面図、（ｂ）は水圧脈動特性図。
【図７】本発明の第７の実施の形態を示す図で、（ａ）水力機械の概略側面図、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ異なった状態を示す要部拡大図。
【図８】本発明の第８の実施の形態を示す水力機械の概略側面図。
【図９】本発明の第９の実施の形態を示す水力機械の概略側面図。
【図１０】本発明の第１０の実施の形態を示す水力機械の概略側面図。
【図１１】本発明の第１１の実施の形態を示す水力機械の概略側面図。
【図１２】本発明の第１２の実施の形態を示す水力機械の概略側面図。
【図１３】本発明の第１３の実施の形態を示す水力機械の概略側面図。
【図１４】本発明の第１４の実施の形態を示す水力機械の概略側面図。
【図１５】本発明の第１５の実施の形態を示す水力機械の概略側面図。
【図１６】従来の水力機械の概略側面図。
【図１７】従来の水力機械の水圧脈動特性図。
【図１８】（ａ）〜（ｃ）従来の水力機械における水圧脈動の発生のメカニズムを説明するための水力機械の概略側面図。
【符号の説明】
【００８５】
１…ケーシング、２…ステーベーン、３…ステーリング、４…ガイドベーン、５…ランナ、６…ランナコーン、７…上カバー、８…下カバー、９…吸出し管、１０…水車側主軸、１１…螺旋状渦、１２、１３…水圧脈動の極大領域、１４ａ、１４ｂ…圧力、１５…給水管１６、１９…不安定振動検出手段、１７…制御弁、１８…高圧水、２０…Ｔ字型給水管、２１…Ｙ字型給水管、２２…弾性体、２３…配管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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