(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水車運転時にケーシングからの水流をランナに導く水力機械のステーリングであって、
環状の上壁と
前記上壁に対向する環状の下壁と、
前記上壁と前記下壁との間に設けられたステーベーンと、を備え、
前記ステーベーンは、
ベーン本体部分と、
前記ベーン本体部分の前記上壁の側および前記下壁の側にそれぞれ設けられた壁側部分と、を有し、
前記ベーン本体部分は、中央本体部分と、前記中央本体部分より出口側に設けられ前記ベーン本体部分の出口羽根角度を画定する出口本体部分と、前記中央本体部分より入口側に設けられ前記ベーン本体部分の入口羽根角度を画定する入口本体部分と、を含み、
前記壁側部分は、中央壁側部分と、前記中央壁側部分より出口側に設けられ前記壁側部分の出口羽根角度を画定する出口壁側部分と、前記中央壁側部分より入口側に設けられ前記壁側部分の入口羽根角度を画定する入口壁側部分と、を含み、
前記壁側部分の前記出口羽根角度は、前記ベーン本体部分の前記出口羽根角度より小さく、
前記出口壁側部分の羽根厚さは、前記出口本体部分の羽根厚さと同一であり、
前記壁側部分の前記入口羽根角度は、前記ベーン本体部分の前記入口羽根角度より大きく、
前記入口壁側部分の羽根厚さは、前記入口本体部分の羽根厚さと同一であることを特徴とする水力機械のステーリング。
【請求項２】
前記ステーベーンの高さは、半径方向において同一であることを特徴とする請求項１に記載の水力機械のステーリング。
【請求項３】
水車運転時にケーシングからの水流をランナに導く水力機械のステーリングであって、
環状の上壁と
前記上壁に対向する環状の下壁と、
前記上壁と前記下壁との間に設けられたステーベーンと、を備え、
前記ステーベーンは、
ベーン本体部分と、
前記ベーン本体部分の前記上壁の側および前記下壁の側にそれぞれ設けられた壁側部分と、を有し、
前記壁側部分の出口羽根角度は、前記ベーン本体部分の出口羽根角度より小さく、
前記壁側部分の内径は、前記ベーン本体部分の内径より小さいことを特徴とする水力機械のステーリング。
【請求項４】
前記ベーン本体部分の内径をＲ１、前記壁側部分の内径をＲ２、前記ステーベーンの高さをＢとしたときに、
Ｒ１−Ｒ２＞０．２×Ｂ
を満たしていることを特徴とする請求項３に記載の水力機械のステーリング。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の前記水力機械のステーリングを備えた水力機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、水力機械のステーリングおよび水力機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より知られているフランシス水車の水車運転時においては、上池から水圧鉄管を通って渦巻き状のケーシングに水が流入し、ケーシングに流入した水は、ケーシングからステーベーンおよびガイドベーンを通ってランナに流入する。このランナへ流入する水によってランナが回転駆動され、ランナに主軸を介して連結された発電機が駆動され、発電が行われる。ランナに流入した水は、ランナから吸出し管を通って下池または放水路へ流出される。このような水車運転時には、ガイドベーンの開度を変えることにより、ランナに流入する水量を調整し、発電量を変化させている。
【０００３】
ステーベーンは、その上側に設けられた上壁と、下側に設けられた下壁とに連結されて、支持されている。すなわち、上壁と下壁との間に形成される流路にステーベーンが設けられている。このようにして、ステーベーンは、ケーシングからの水流をガイドベーンまたはランナへ導くための整流羽根の役割を持つとともに、ケーシングからの力を受ける強度部材としての役割を持っている。一般的に、ステーベーンは、高さ方向において同じ水平断面形状となるように形成されている。
【０００４】
上述した上壁と下壁とステーベーンとによって、ステーリングが構成されている。ステーリングの一例としては、上壁と下壁とが互いに平行に配置された平行型ステーリングが挙げられる、平行型ステーリングでは、上壁と下壁との間の流路の高さが、半径方向において同一となっている。一方、ステーリングの他の一例として、上壁と下壁との間隔が、外周側に向って徐々に大きくなるベルマウス型ステーリングがある。ベルマウス型ステーリングは比較的昔の水車に適用されており、近年では平行型ステーリングの方が適用される傾向にある。平行型ステーリングは、ベルマウス型ステーリングに比べて作製コストを低減することができる。
【０００５】
図１５および図１６に平行型ステーリングのステーベーン５０およびガイドベーン５１の周りの流れの模式図を示す。このうち図１５は、高さ方向中央位置の断面（以下中央断面と記す）における流れの様子を示している。図１６に示されているように、ケーシングからステーベーン５０に流入する水の流れは、ステーベーン５０の入口羽根角度に沿うように流れており、ステーベーン５０の形状に沿って流れてステーベーン５０から流出する。ステーベーン５０から流出する流れは、ステーベーン５０の出口羽根角度およびガイドベーン５１の入口羽根角度に沿うように流れる。
【０００６】
図１６は、上壁（または下壁）近傍の高さ位置の断面（以下、壁近傍断面と記す）における流れの様子を示している。この壁近傍断面においては、図１６に示されているように、ケーシングからステーベーン５０に流入する水の流れは、ステーベーン５０の入口羽根角度より大きな角度で流れる。この流れの角度は、図１５に示す中央断面における流れの角度より大きくなっている。なお、上壁近傍の高さ位置の断面における流れと、下壁近傍の高さ位置の断面における流れは、ステーリングのタイプに関わることなく、いずれも上述したような流れとなる傾向にある。
【０００７】
図１７に、ステーベーン５０の入口での流れの角度分布を示す。図１７に示されているように、中央断面における流れの角度よりも、壁近傍断面における流れの角度が大きくなっていることがわかる。この流れの角度の違いにより、図１６に示すような、ステーベーン５０の入口の内周側に、損失が発生する損失領域５２が形成され得る。なお、図１７に示すＢ１は、ステーベーン５０の入口での流路の高さを示している。
【０００８】
図１８にベルマウス型ステーリングのステーベーン５０およびガイドベーン５１の周りの流れの模式図を示す。ここで、中央断面における流れは、図１５に示す平行型ステーリングの場合と同様になるため、図示は省略する。図１８は、図１６と同様に、壁近傍断面における流れの様子を示している。この壁近傍断面においては、図１８に示されているように、ケーシングからステーベーン５０に流入する水の流れは、ステーベーン５０の入口羽根角度より小さな角度で流れる。この流れの角度は、中央断面における流れの角度より小さくなっている。
【０００９】
図１９に、ステーベーン５０の入口での流れの角度分布を示す。図１９に示されているように、中央断面における流れの角度よりも、壁近傍断面における流れの角度が小さくなっていることがわかる。この流れの角度の違いにより、図１８に示すような、ステーベーン５０の入口の外周側に、損失が発生する損失領域５３が形成され得る。
【００１０】
このように、ステーベーン５０の入口において損失が発生し得るが、これに対する施策は既に知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平８−２１９０００号公報
【特許文献２】特開２０００−２９７７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図１６に示すように、平行型ステーリングのガイドベーン５１の入口（ステーベーン５０の出口）では、流れの角度は、図１５に示す中央断面における流れの角度より大きくなっている。
【００１３】
ここで、図２０に、ガイドベーン５１の入口での流れの角度分布を示す。図２０に示されているように、中央断面における流れの角度よりも、壁近傍断面における流れの角度が大きくなっていることがわかる。この流れの角度の違いにより、図１６に示すような、ガイドベーン５１の入口の内周側に、損失が発生する損失領域５４が形成され得る。なお、図２０に示すＢ２は、ガイドベーン５１の入口での流路の高さを示している。
【００１４】
ベルマウス型ステーリングの場合においても、ガイドベーン５１の入口流れは、平行型ステーリングの流れと同様である。すなわち、図１８に示すように、ベルマウス型ステーリングのガイドベーン５１の入口（ステーベーン５０の出口）では、流れの角度は、中央断面における流れの角度より大きくなっており、この流れの角度の違いにより、図１８に示すような、ガイドベーン５１の入口の内周側に、損失が発生する損失領域５５が形成され得る。
【００１５】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、ガイドベーンの入口流れの損失を低減することができる水力機械のステーリングおよび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】
【００１６】
実施の形態による水力機械のステーリングは、水車運転時にケーシングからの水流をランナに導くためのものである。この水力機械のステーリングは、環状の上壁と上壁に対向する環状の下壁と、上壁と下壁との間に設けられたステーベーンと、を備えている。ステーベーンは、ベーン本体部分と、ベーン本体部分の上壁の側および下壁の側にそれぞれ設けられた壁側部分と、を有している。壁側部分の出口羽根角度は、ベーン本体部分の出口羽根角度より小さくなっている。
【００１７】
また、実施の形態による水力機械は、上述した水力機械のステーリングを備えている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ガイドベーンの入口流れの損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、第１の実施の形態における水力機械の全体構成を示す縦断面図である。
【図２】図２は、図１の平行型ステーリングを示す部分縦断面図である。
【図３】図３は、図２のステーベーンおよびガイドベーンを示す水平断面図である。
【図４】図４は、図３の流れを説明するための模式図である。
【図５】図５は、第１の実施の形態における損失を説明するための図である。
【図６】図６は、第２の実施の形態におけるステーリングであって、ベルマウス型ステーリングを示す部分縦断面図である。
【図７】図７は、図６のステーベーンおよびガイドベーンを示す水平断面図である。
【図８】図８は、図７の流れを説明するための模式図である。
【図９】図９は、第３の実施の形態におけるステーベーンおよびガイドベーンを示す水平断面図である。
【図１０】図１０は、第４の実施の形態におけるステーベーン及びガイドベーンを示す水平断面図である。
【図１１】図１１は、第５の実施の形態におけるステーベーン及びガイドベーンを示す水平断面図である。
【図１２】図１２は、第５の実施の形態における損失を説明するための図である。
【図１３】図１３は、第６の実施の形態におけるステーリングを示す部分縦断面図である。
【図１４】図１４は、第７の実施の形態におけるステーリングを示す部分縦断面図である。
【図１５】図１５は、一般的な平行型ステーリングのステーベーンおよびガイドベーンの周りの流れであって、中央断面における流れを説明するための模式図である。
【図１６】図１６は、一般的な平行型ステーリングのステーベーンおよびガイドベーンの周りの流れであって、壁近傍断面における流れを説明するための模式図である。
【図１７】図１７は、図１５および図１６のステーベーンの入口における流れ角度の分布を示す図である。
【図１８】図１８は、一般的なベルマウス型ステーリングのステーベーンおよびガイドベーンの周り流れであって、壁近傍断面における流れを説明するための模式図である。
【図１９】図１９は、図１８のステーベーンの入口における流れ角度の分布を示す図である。
【図２０】図２０は、図１５および図１６のガイドベーンの入口における流れ角度の分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１乃至図５を用いて、本発明の第１の実施の形態における水力機械のステーリングおよび水力機械について説明する。
【００２２】
なお、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「垂直」、「同一」等の用語等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めるものとしている。
【００２３】
ここでは、まず、水力機械のステーリングを備えたフランシス水車（水力機械）について説明する。
【００２４】
図１に示すように、フランシス水車１は、水車運転時に上池から水圧鉄管（いずれも図示せず）を通って水が流入する渦巻き状のケーシング２と、複数のステーベーン３と、複数のガイドベーン４と、ランナ５と、を備えている。このうちステーベーン３は、ケーシング２に流入した水をガイドベーン４およびランナ５に導くためのものであり、周方向に所定の間隔をあけて配置され、ステーベーン３の間に水が流れる流路が形成されている。ガイドベーン４は、流入した水をランナ５に導くためのものであり、周方向に所定の間隔をあけて配置され、ガイドベーン４の間に水が流れる流路が形成されている。また、各ガイドベーン４は回動可能に構成されており、各ガイドベーン４の回動中心は、ピッチサークル４ａ上に配置されている。各ガイドベーン４が回動して開度を変えることにより、ランナ５に流入する水の流量が調整可能になっている。このようにして、後述する発電機７の発電量が調整可能になっている。
【００２５】
ランナ５は、ケーシング２に対して回転軸線Ｘを中心に回転可能に構成され、水車運転時にケーシング２から流入する水によって回転駆動される。すなわち、ランナ５は、ランナ５に流入する水の圧力エネルギを回転エネルギへと変換するためのものである。
【００２６】
ランナ５には、主軸６を介して発電機７が連結されている。この発電機７は、水車運転時には、ランナ５の回転エネルギが伝達されて発電を行うように構成されている。
【００２７】
ランナ５の水車運転時の下流側には、吸出し管８が設けられている。この吸出し管８は、図示しない下池または放水路に連結されており、ランナ５を回転駆動させた水が、圧力を回復して、下池または放水路に放出されるようになっている。
【００２８】
なお、発電機７は、電動機としての機能をも有し、電力が供給されることによりランナ５を回転駆動するように構成されていてもよい。この場合、吸出し管８を介して下池の水を吸い上げて上池に放出させることができ、フランシス水車１を、ポンプ水車としてポンプ運転（揚水運転）することが可能になる。この際、ガイドベーン４の開度は、ポンプ揚程に応じて適切な揚水量になるように変えられる。
【００２９】
次に、本実施の形態によるステーリング１０について説明する。ステーリング１０は、水車運転時に、ケーシング２からの水流をランナ５に導くためのものである。
【００３０】
図２に示すように、ステーリング１０は、環状の上壁１１と、上壁１１の下方に設けられ、上壁１１に対向する環状の下壁１２と、上壁１１と下壁１２との間に設けられた上述した複数のステーベーン３と、を有するように構成されている。このうちステーベーン３は、上壁１１と下壁１２とによって画定される流路内において、周方向に配列されている。このようにして、ステーベーン３は、ケーシング２からの水流をガイドベーン４に導くための整流羽根の役割を持っている。また、ステーベーン３は、上壁１１および下壁１２に（例えば溶接によって）連結されて支持されており、ケーシング２からの力を受ける強度部材としての役割を持っている。
【００３１】
本実施の形態におけるステーリング１０は、平行型ステーリングとして構成されている。すなわち、図２に示すように、上壁１１と下壁１２とが互いに平行に配置されており、上壁１１と下壁１２との間の流路の高さ、すなわちステーベーン３の高さＢが、半径方向（図２の左右方向）において同一となっている。
【００３２】
図２に示すように、ステーベーン３は、ベーン本体部分１３と、ベーン本体部分１３の上壁１１の側および下壁１２の側にそれぞれ設けられた壁側部分（上壁側部分１４、下壁側部分１５）と、を有している。すなわち、ベーン本体部分１３は、ステーベーン３の高さ方向における中央に設けられており、上壁側部分１４は、ベーン本体部分１３の上側に、すなわち上壁１１とベーン本体部分１３との間に設けられ、下壁側部分１５は、ベーン本体部分１３の下側に、すなわち下壁１２とベーン本体部分１３との間に設けられている。ベーン本体部分１３、上壁側部分１４および下壁側部分１５は、一体に形成されている。
【００３３】
ベーン本体部分１３は、中央本体部分１３ａと、中央本体部分１３ａより入口側（ケーシング２の側）に設けられた入口本体部分１３ｂと、中央本体部分１３ａより出口側（ガイドベーン４の側）に設けられた出口本体部分１３ｃと、を含んでいる。同様に、上壁側部分１４は、中央壁側部分１４ａと、中央壁側部分１４ａより入口側に設けられた入口壁側部分１４ｂと、中央壁側部分１４ａより出口側に設けられた出口壁側部分１４ｃと、を含み、下壁側部分１５は、中央壁側部分１５ａと、中央壁側部分１５ａより入口側に設けられた入口壁側部分１５ｂと、中央壁側部分１５ａより出口側に設けられた出口壁側部分１５ｃと、を含んでいる。
【００３４】
図３には、本実施の形態におけるステーベーン３およびガイドベーン４の水平断面が示されている。このうちステーベーン３の上壁側部分１４（または下壁側部分１５）が実線で示されており、ベーン本体部分１３が破線で示されている。本実施の形態においては、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの断面形状と入口本体部分１３ｂの断面形状とが相違するとともに、出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの断面形状と出口本体部分１３ｃの断面形状とが相違している。中央本体部分１３ａと中央壁側部分１４ａ、１５ａは、同一の断面形状を有しており、図３の断面では重なっている。
【００３５】
本実施の形態においては、ステーベーン３の壁側部分１４、１５の入口羽根角度θ１が、ベーン本体部分１３の入口羽根角度θ２より大きくなっている。より詳細には、壁側部分１４、１５の入口羽根角度θ１が入口壁側部分１４ｂ、１５ｂによって画定され、ベーン本体部分１３の入口羽根角度θ２が入口本体部分１３ｂによって画定されており、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの羽根角度（θ１）が入口本体部分１３ｂの羽根角度（θ２）より大きくなっている。ステーベーン３の入口羽根角度は、流れの損失を低減するために、高さ方向にわたって徐々に変化していることが好適である。ここで羽根角度とは、水平断面において、ランナ５の回転軸線Ｘを中心とする円弧の接線に対するステーベーン３の延びる方向（例えば、キャンバーライン）の角度を意味しており、羽根角度が小さいとは、接線方向に近づくように形成されることを意味し、羽根角度が大きいとは、半径方向に近づくように形成されることを意味している。後述する流れの角度も同様の意味で用いることとする。なお、入口本体部分１３ｂの羽根厚さ（キャンバーラインに略垂直な方向の寸法）と、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの羽根厚さは、同一となっている。
【００３６】
また、図３に示すように、ステーベーン３の壁側部分１４、１５の出口羽根角度θ３が、ベーン本体部分１３の出口羽根角度θ４より小さくなっている。より詳細には、壁側部分１４、１５の出口羽根角度θ３が出口壁側部分１４ｃ、１５ｃによって画定され、ベーン本体部分１３の出口羽根角度θ４が出口本体部分１３ｃによって画定されており、出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの羽根角度（θ３）が出口本体部分１３ｃの羽根角度（θ４）より小さくなっている。ステーベーン３の出口羽根角度は、流れの損失を低減するために、高さ方向にわたって徐々に変化していることが好適である。なお、本実施の形態においては、出口本体部分１３ｃの羽根厚さと、出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの羽根厚さは、同一となっている。
【００３７】
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。
【００３８】
本実施の形態によるフランシス水車において水車運転を行う場合、図示しない上池から水圧鉄管を通ってケーシング２に水が流入する。ケーシング２に流入した水は、ケーシング２からステーベーン３およびガイドベーン４を通ってランナ５に流入する。このランナ５へ流入した水によって、ランナ５が回転駆動される。このことにより、ランナ５に連結された発電機７が駆動され、発電が行われる。ランナ５に流入した水は、ランナ５から吸出し管８を通って、図示しない下池または放水路へ放出される。
【００３９】
図４に、水車運転が行われている間のステーベーン３およびガイドベーン４の周囲の水の流れを示す。図４は、上壁１１（または下壁１２）近傍の高さ位置の水平断面（以下、壁近傍断面と記す）における水の流れを示している。
【００４０】
ここで、壁近傍断面における一般的な平行型ステーリングのステーベーン５０の入口流れは、図１６に示すように、ステーベーン５０の入口羽根角度より大きな角度でステーベーン５０の間の流路に流入する。これにより、ステーベーン５０の入口の内周側に、損失が発生する損失領域５２が形成され得る。
【００４１】
これに対して本実施の形態においては、図３に示すように、ステーベーン３の上壁側部分１４および下壁側部分１５の入口羽根角度θ１を、ベーン本体部分１３の入口羽根角度θ２より大きくしている。このことにより、図４に示すように、ステーベーン３の上壁側部分１４および下壁側部分１５の入口形状を、ステーベーン３に流入する流れに沿わせることができる。このため、ステーベーン３に流入する流れの角度と、ステーベーン３の入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの羽根角度との差が低減され、ステーベーン３の内周側での損失が低減される。
【００４２】
また、壁近傍断面における一般的なガイドベーン５１の入口（ステーベーン５０の出口）の流れは、図１６に示すように、図１５に示す中央断面における流れの角度より大きくなっている。これにより、ガイドベーン５１の入口の内周側に、損失が発生する損失領域５４が形成され得る。
【００４３】
これに対して本実施の形態においては、図３に示すように、ステーベーン３の上壁側部分１４および下壁側部分１５の出口羽根角度θ３を、ベーン本体部分１３の出口羽根角度θ４より小さくしている。このことにより、図４に示すように、壁近傍断面のガイドベーン４に流入する流れの角度を小さくし、当該流れをガイドベーン４の入口形状に沿わせることができる。このため、ガイドベーン４に流入する流れの角度と、ガイドベーン４の入口羽根角度との差が低減され、ガイドベーン４の内周側での損失が低減される。
【００４４】
また、ガイドベーン４の開度は運転状態に応じて変えられるため、小流量側にガイドベーン４を回動させた場合には、ステーベーン３の出口羽根角度とガイドベーン４の入口羽根角度との差が大きくなる傾向にある。上述したように、図１６に示す一般的なステーベーン５０の出口（ガイドベーン５１の入口）では、壁近傍断面における流れの角度が、中央断面における流れの角度より大きくなり、壁近傍断面における流れの損失が、中央断面における流れの損失より大きくなる。しかしながら、本実施の形態によれば、上述したように、壁近傍断面におけるガイドベーン４の入口流れの角度を、中央断面における流れの角度に近づけることができるため、壁近傍断面における流れの損失を、中央断面における流れの損失に近づけて、低減させることができる。
【００４５】
図５に、本実施の形態によるステーベーン３およびガイドベーン４の周囲の流れの損失の比較を示す。ここで、図５の実線Ｌ１は、図１５等に示す一般的なステーベーン５０を適用した場合、すなわちステーベーン５０の高さ方向で入口羽根角度および出口羽根角度を変更していない場合の損失を示している。点線Ｌ２は、ステーベーン３の壁側部分１４、１５の入口羽根角度θ１をベーン本体部分１３の入口羽根角度θ２より大きくした場合、すなわちステーベーン３の高さ方向で入口羽根角度を変更するが出口羽根角度を変更していない場合の損失を示している。一点鎖線Ｌ３は、ステーベーン３の壁側部分１４、１５の出口羽根角度θ３をベーン本体部分１３の出口羽根角度θ４よりも小さくした場合、すなわちステーベーン３の高さ方向で出口羽根角度を変更するが入口羽根角度を変更していない場合の損失を示している。破線Ｌ４は、壁側部分１４、１５の入口羽根角度θ１を、ベーン本体部分１３の入口羽根角度θ２より大きくすると共に、壁側部分１４、１５の出口羽根角度θ１を、ベーン本体部分１３の出口羽根角度θ４よりも小さくした場合、すなわちステーベーン３の高さ方向で入口羽根角度および出口羽根角度を変更する場合の損失を示している。
【００４６】
図５に示されているように、入口羽根角度を変更する場合（Ｌ２参照）、一般的なステーベーン５０を適用した場合（Ｌ１参照）よりも損失が低減される。出口羽根角度を変更する場合（Ｌ３参照）、入口羽根角度を変更する場合よりも更に損失が低減される。とりわけ、小流量側における損失の低減効果が大きくなっている。さらに、入口羽根角度および出口羽根角度を変更する場合（Ｌ４参照）、出口羽根角度を変更する場合よりも更に損失が低減される。
【００４７】
このように本実施の形態によれば、ステーベーン３の上壁側部分１４および下壁側部分１５の出口羽根角度θ３を、ベーン本体部分１３の出口羽根角度θ４より小さくしている。このことにより、壁近傍断面のガイドベーン４に流入する流れを、ガイドベーン４の入口形状に沿わせることができる。このため、ガイドベーン４の入口流れの損失を低減することができる。
【００４８】
また、本実施の形態によれば、ステーベーン３の上壁側部分１４および下壁側部分１５の入口羽根角度θ１を、ベーン本体部分１３の入口羽根角度θ２より大きくしている。このことにより、ステーベーン３の上壁側部分１４および下壁側部分１５の入口形状を、ステーベーン３に流入する流れに沿わせることができる。このため、平行型ステーリングのステーベーン３の入口流れの損失を低減することができる。
【００４９】
なお、上述した本実施の形態においては、ステーベーン３の壁側部分１４、１５の入口羽根角度θ１が、ベーン本体部分１３の入口羽根角度θ２より大きくなっている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、壁側部分１４、１５の入口羽根角度θ１は、ベーン本体部分１３の入口羽根角度θ２と同一であってもよい。この場合であっても、壁近傍断面のガイドベーン４に流入する流れを、ガイドベーン４の入口形状に沿わせることができ、ガイドベーン４の入口流れの損失を低減することができる。
【００５０】
（第２の実施の形態）
次に、図６乃至図８を用いて、本発明の第２の実施の形態における水力機械のステーリングおよび水力機械について説明する。
【００５１】
図６乃至図８に示す第２の実施の形態においては、ベルマウス型ステーリングのステーベーンの壁側部分の入口羽根角度が、ベーン本体部分の入口羽根角度より小さい点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図６乃至図８において、図１乃至図５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。
【００５２】
本実施の形態におけるステーリング１０は、ベルマウス型ステーリングとして構成されている。すなわち、図６に示すように、上壁１１と下壁１２との間の流路の高さ、すなわちステーベーン３の高さが、外周側に向って徐々に大きくなっており、上壁１１および下壁１２とケーシング２とは、滑らかな流路面を形成している。
【００５３】
図７には、本実施の形態におけるステーベーン３およびガイドベーン４の水平断面が示されている。このうちステーベーン３の上壁側部分１４（または下壁側部分１５）が実線で示されており、ベーン本体部分１３が破線で示されている。
【００５４】
本実施の形態では、図７に示すように、ステーベーン３の壁側部分１４、１５の入口羽根角度θ１は、ベーン本体部分１３の入口羽根角度θ２より小さくなっている。より詳細には、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの羽根角度（θ１）が入口本体部分１３ｂの羽根角度（θ２）より小さくなっている。ステーベーン３の入口羽根角度は、流れの損失を低減するために、高さ方向にわたって徐々に変化していることが好適である。なお、入口本体部分１３ｂの羽根厚さと、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの羽根厚さは、同一となっている。
【００５５】
ここで、壁近傍断面における一般的なベルマウス型ステーリングのステーベーン５０の入口流れは、図１８に示すように、ステーベーン５０の入口羽根角度より小さな角度でステーベーン５０の間の流路に流入する。これにより、ステーベーン５０の入口の外周側に、損失が発生する損失領域５３が形成され得る。
【００５６】
これに対して本実施の形態においては、図７に示すように、ステーベーン３の上壁側部分１４および下壁側部分１５の入口羽根角度θ１を、ベーン本体部分１３の入口羽根角度θ２より小さくしている。このことにより、図８に示すように、ステーベーン３の上壁側部分１４および下壁側部分１５の入口形状を、ステーベーン３に流入する流れに沿わせることができる。このため、ステーベーン３に流入する流れの角度と、ステーベーン３の入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの羽根角度との差が低減され、ステーベーン３の外周側での損失が低減される。
【００５７】
このように本実施の形態によれば、ステーベーン３の上壁側部分１４および下壁側部分１５の入口羽根角度θ１を、ベーン本体部分１３の入口羽根角度θ２より小さくしている。このことにより、ステーベーン３の上壁側部分１４および下壁側部分１５の入口形状を、ステーベーン３に流入する流れに沿わせることができる。このため、ベルマウス型ステーリングのステーベーン３の入口流れの損失を低減することができる。
【００５８】
（第３の実施の形態）
次に、図９を用いて、本発明の第３の実施の形態における水力機械のステーリングおよび水力機械について説明する。
【００５９】
図９に示す第３の実施の形態においては、平行型ステーリングのステーベーンの出口壁側部分の羽根厚さが、出口本体部分の羽根厚さより厚くなっている点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図９において、図１乃至図５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。
【００６０】
本実施の形態におけるステーリング１０は、平行型ステーリング（図２参照）として構成されている。
【００６１】
図９には、本実施の形態におけるステーベーン３およびガイドベーン４の水平断面が示されている。このうちステーベーン３の上壁側部分１４（または下壁側部分１５）が実線で示されており、ベーン本体部分１３が破線で示されている。
【００６２】
本実施の形態においては、図９に示すように、ステーベーン３の出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの羽根厚さは、出口本体部分１３ｃの羽根厚さより厚くなっている。なお、ステーベーン３の羽根厚さは、流れの損失を低減するために、高さ方向にわたって徐々に変化していることが好適である。
【００６３】
より具体的には、図９の断面で見た場合に、出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの内周面１４ｃｉ、１５ｃｉは、出口本体部分１３ｃの内周面１３ｃｉと重なり、出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの外周面１４ｃｏ、１５ｃｏは、出口本体部分１３ｃの外周面１３ｃｏよりも外周側に位置している。このようにして、出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの内周面１４ｃｉ、１５ｃｉと外周面１４ｃｏ、１５ｃｏとの間の距離として画定される羽根厚さが増大している。その結果として、出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの羽根角度（θ３）が、出口本体部分１３ｃの羽根角度（θ４）より小さくなっている。なお、出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの内周面１４ｃｉ、１５ｃｉおよび外周面１４ｃｏ、１５ｃｏと、出口本体部分１３ｃの内周面１３ｃｉおよび外周面１３ｃｏとの位置関係は、出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの羽根角度（θ３）が出口本体部分１３ｃの羽根角度（θ４）より小さければ、これに限られることはない。
【００６４】
また、本実施の形態においては、図９に示すように、ステーベーン３の入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの羽根厚さは、入口本体部分１３ｂの羽根厚さより厚くなっている。なお、ステーベーン３の羽根厚さは、流れの損失を低減するために、高さ方向にわたって徐々に変化していることが好適である。
【００６５】
より具体的には、図９の断面で見た場合に、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの内周面１４ｂｉ、１５ｂｉは、入口本体部分１３ｂの内周面１３ｂｉと重なり、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの外周面１４ｂｏ、１５ｂｏは、入口本体部分１３ｂの外周面１３ｂｏよりも外周側に位置している。このようにして、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの内周面１４ｂｉ、１５ｂｉと外周面１４ｂｏ、１５ｂｏとの間の距離として画定される羽根厚さが増大している。その結果として、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの羽根角度（θ１）が、入口本体部分１３ｂの羽根角度（θ２）より大きくなっている。なお、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの内周面１４ｂｉ、１５ｂｉおよび外周面１４ｂｏ、１５ｂｏと、入口本体部分１３ｂの内周面１３ｂｉおよび外周面１３ｂｏとの位置関係は、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの羽根角度（θ１）が入口本体部分１３ｂの羽根角度（θ２）より大きければ、これに限られることはない。
【００６６】
このように本実施の形態によれば、ステーベーン３の出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの羽根厚さが、出口本体部分１３ｃの羽根厚さより厚くなっている。このことにより、ステーベーン３の出口羽根角度が高さ方向で変更される場合であっても、ステーベーン３の強度を増大させることができる。このため、ステーベーン３の強度を確保しつつ、ガイドベーン４の入口流れの損失を低減することができる。
【００６７】
また、本実施の形態によれば、ステーベーン３の入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの羽根厚さが、入口本体部分１３ｂの羽根厚さより厚くなっている。このことにより、ステーベーン３の入口羽根角度が高さ方向で変更される場合であっても、ステーベーン３の強度を増大させることができる。このため、ステーベーン３の強度を確保しつつ、平行型ステーリングのステーベーン３の入口流れの損失を低減することができる。
【００６８】
なお、上述した本実施の形態においては、ステーベーン３の出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの羽根厚さが、出口本体部分１３ｃの羽根厚さより厚くなっているとともに、ステーベーン３の入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの羽根厚さが、入口本体部分１３ｂの羽根厚さより厚くなっている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、出ステーベーン３の出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの羽根厚さは、出口本体部分１３ｃの羽根厚さより厚くなっていなくてもよい。あるいは、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの羽根厚さは、入口本体部分１３ｂの羽根厚さより厚くなっていなくてもよい。
【００６９】
（第４の実施の形態）
次に、図１０を用いて、本発明の第４の実施の形態における水力機械のステーリングおよび水力機械について説明する。
【００７０】
図１０に示す第４の実施の形態においては、ベルマウス型ステーリングのステーベーンの出口壁側部分の羽根厚さが、出口本体部分の羽根厚さより厚くなっている点が主に異なり、他の構成は、図６乃至図８に示す第２の実施の形態と略同一である。なお、図１０において、図６乃至図８に示す第２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。
【００７１】
本実施の形態におけるステーリング１０は、ベルマウス型ステーリング（図６参照）として構成されている。
【００７２】
図１０には、本実施の形態におけるステーベーン３およびガイドベーン４の水平断面が示されている。このうちステーベーン３の上壁側部分１４（または下壁側部分１５）が実線で示されており、ベーン本体部分１３が破線で示されている。
【００７３】
本実施の形態においては、図１０に示すように、ステーベーン３の出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの羽根厚さは、出口本体部分１３ｃの羽根厚さより厚くなっている。なお、ステーベーン３の羽根厚さは、流れの損失を低減するために、高さ方向にわたって徐々に変化していることが好適である。
【００７４】
より具体的には、図１０の断面で見た場合に、出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの内周面１４ｃｉ、１５ｃｉは、出口本体部分１３ｃの内周面１３ｃｉと重なり、出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの外周面１４ｃｏ、１５ｃｏは、出口本体部分１３ｃの外周面１３ｃｏよりも外周側に位置している。このようにして、出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの内周面１４ｃｉ、１５ｃｉと外周面１４ｃｏ、１５ｃｏとの間の距離として画定される羽根厚さが増大している。その結果として、出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの羽根角度（θ３）が、出口本体部分１３ｃの羽根角度（θ４）より小さくなっている。なお、出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの内周面１４ｃｉ、１５ｃｉおよび外周面１４ｃｏ、１５ｃｏと、出口本体部分１３ｃの内周面１３ｃｉおよび外周面１３ｃｏとの位置関係は、出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの羽根角度（θ３）が出口本体部分１３ｃの羽根角度（θ４）より小さければ、これに限られることはない。
【００７５】
また、本実施の形態においては、図１０に示すように、ステーベーン３の入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの羽根厚さは、入口本体部分１３ｂの羽根厚さより厚くなっている。なお、ステーベーン３の羽根厚さは、流れの損失を低減するために、高さ方向にわたって徐々に変化していることが好適である。
【００７６】
より具体的には、図１０の断面で見た場合に、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの内周面１４ｂｉ、１５ｂｉは、入口本体部分１３ｂの内周面１３ｂｉよりも内周側に位置し、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの外周面１４ｂｏ、１５ｂｏは、入口本体部分１３ｂの外周面１３ｂｏと重なっている。このようにして、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの内周面１４ｂｉ、１５ｂｉと外周面１４ｂｏ、１５ｂｏとの間の距離として画定される羽根厚さが増大している。その結果として、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの羽根角度（θ１）が、入口本体部分１３ｂの羽根角度（θ２）より小さくなっている。なお、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの内周面１４ｂｉ、１５ｂｉおよび外周面１４ｂｏ、１５ｂｏと、入口本体部分１３ｂの内周面１３ｂｉおよび外周面１３ｂｏとの位置関係は、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの羽根角度（θ１）が入口本体部分１３ｂの羽根角度（θ２）より小さければ、これに限られることはない。
【００７７】
このように本実施の形態によれば、ステーベーン３の入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの羽根厚さが、入口本体部分１３ｂの羽根厚さより厚くなっている。このことにより、ステーベーン３の入口羽根角度が高さ方向で変更される場合であっても、ステーベーン３の強度を増大させることができる。このため、ステーベーン３の強度を確保しつつ、ベルマウス型ステーリングのステーベーン３の入口流れの損失を低減することができる。
【００７８】
（第５の実施の形態）
次に、図１１および図１２を用いて、本発明の第５の実施の形態における水力機械のステーリングおよび水力機械について説明する。
【００７９】
図１１および図１２に示す第５の実施の形態においては、ステーベーンの壁側部分の内径は、ベーン本体部分の内径より小さくなっている点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図１１および図１２において、図１乃至図５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。
【００８０】
図１１には、本実施の形態における平行型ステーリングのステーベーン３およびガイドベーン４の水平断面が示されている。このうちステーベーン３の上壁側部分１４（または下壁側部分１５）が実線で示されており、ベーン本体部分１３が破線で示されている。
【００８１】
本実施の形態においては、図１１に示すように、ステーベーン３の上壁側部分１４および下壁側部分１５の内径は、ベーン本体部分１３の内径よりそれぞれ小さくなっている。このようにして、上壁側部分１４および下壁側部分１５が、ベーン本体部分１３より内周側に延びるように形成されている。ステーベーン３の内径は、流れの損失を低減するために、高さ方向にわたって徐々に変化していることが好適である。ここで、壁側部分１４、１５の内径とは、水平断面における壁側部分１４、１５の（出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの）出口端の回転軸線Ｘを中心とする半径をいい、ベーン本体部分１３の内径とは、水平断面におけるベーン本体部分１３の（出口本体部分１３ｃの）出口端の回転軸線Ｘを中心とする半径をいう。
【００８２】
上壁側部分１４および下壁側部分をベーン本体部分１３より内周側に延ばすことにより、出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの羽根厚さ、とりわけ、出口壁側部分１４ｃ、１５ｃのうちの中央壁側部分１４ａ、１５ａの側の部分の羽根厚さを厚くすることができる。このため、ステーベーン３の強度を増大させることができる。
【００８３】
本実施の形態では、図１１の断面で見た場合に、上壁側部分１４および下壁側部分１５の出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの内周面１４ｃｉ、１５ｃｉの一部は、ベーン本体部分１３の出口本体部分１３ｃの内周面１３ｃｉと重なり、出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの外周面１４ｃｏ、１５ｃｏは、出口本体部分１３ｃの外周面１３ｃｏよりも外周側に位置している。このようにして、出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの羽根厚さを、出口本体部分１３ｃの羽根厚さと同等以上としつつ、出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの羽根角度（θ３）を、出口本体部分１３ｃの羽根角度（θ４）より小さくしている。なお、出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの内周面１４ｃｉ、１５ｃｉおよび外周面１４ｃｏ、１５ｃｏと、出口本体部分１３ｃの内周面１３ｃｉおよび外周面１３ｃｏとの位置関係は、出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの羽根角度（θ３）を出口本体部分１３ｃの羽根角度（θ４）より小さくするとともに壁側部分１４、１５の内径をベーン本体部分１３の内径より小さくすることができれば、これに限られることはない。
【００８４】
例えば、ベーン本体部分１３の内径をＲ１、上壁側部分１４および下壁側部分１５の内径をＲ２、ステーベーン３の高さをＢとしたときに  、
Ｒ１−Ｒ２＞０．２×Ｂ
を満たしていることが好適である。このため、ステーベーン３が上壁１１および下壁１２に溶接されている場合には、その溶接の隅肉の大きさよりも長い距離で壁側部分１４、１５を内周側に効果的に延ばすことが可能となる。
【００８５】
図１２に、本実施の形態によるステーベーン３およびガイドベーン４の周囲の流れの損失を示す。図１２に示されているように、Ｒ１−Ｒ２を大きくする（例えばＲ２を小さくする）ことにより損失が低減され、とりわけ、Ｒ１−Ｒ２が０．２×Ｂよりも大きくなると、損失の低減効果が高まることがわかる。
【００８６】
また、本実施の形態においては、図１１に示すように、ステーベーン３の上壁側部分１４および下壁側部分１５の外径は、ベーン本体部分１３の外径よりそれぞれ大きくなっている。このようにして、上壁側部分１４および下壁側部分１５が、ベーン本体部分１３より外周側に延びるように形成されている。ステーベーン３の外径は、流れの損失を低減するために、高さ方向にわたって徐々に変化していることが好適である。ここで、壁側部分１４、１５の外径とは、水平断面における壁側部分１４、１５の（入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの）入口端の回転軸線Ｘを中心とする半径をいい、ベーン本体部分１３の外径とは、水平断面におけるベーン本体部分１３の（入口本体部分１３ｂの）入口端の回転軸線Ｘを中心とする半径をいう。
【００８７】
上壁側部分１４および下壁側部分をベーン本体部分１３より外周側に延ばすことにより、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの羽根厚さ、とりわけ、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂのうちの中央壁側部分１４ａ、１５ａの側の部分の羽根厚さを厚くすることができる。このため、ステーベーン３の強度を増大させることができる。
【００８８】
本実施の形態では、図１１の断面で見た場合に、上壁側部分１４および下壁側部分１５の入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの内周面１４ｂｉ、１５ｂｉの一部は、ベーン本体部分１３の入口本体部分１３ｂの内周面１３ｂｉと重なり、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの外周面１４ｂｏ、１５ｂｏは、入口本体部分１３ｂの外周面１３ｂｏよりも外周側に位置している。このようにして、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの羽根厚さを、入口本体部分１３ｂの羽根厚さと同等以上としつつ、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの羽根角度（θ１）を、入口本体部分１３ｂの羽根角度（θ２）より大きくしている。なお、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの内周面１４ｂｉ、１５ｂｉおよび外周面１４ｂｏ、１５ｂｏと、入口本体部分１３ｂの内周面１３ｂｉおよび外周面１３ｂｏとの位置関係は、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの羽根角度（θ１）を入口本体部分１３ｂの羽根角度（θ２）より大きくするとともに壁側部分１４、１５の外径をベーン本体部分１３の外径より大きくすることができれば、これに限られることはない。
【００８９】
例えば、ベーン本体部分１３の外径をＲ３、上壁側部分１４および下壁側部分１５の外径をＲ４としたときに、
Ｒ４−Ｒ３＞０．２×Ｂ
を満たしていることが好適である。このため、ステーベーン３が上壁１１および下壁１２に溶接されている場合には、その溶接の隅肉の大きさよりも長い距離で壁側部分１４、１５を外周側に延ばすことが可能となる。
【００９０】
このように本実施の形態によれば、ステーベーン３の上壁側部分１４および下壁側部分１５の内径が、ベーン本体部分１３の内径よりそれぞれ小さくなっている。このことにより、ステーベーン３の出口羽根角度が高さ方向で変更される場合であっても、出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの羽根厚さを確保することができ、ステーベーン３の強度を増大させることができる。このため、ステーベーン３の強度を確保しつつ、ガイドベーン４の入口流れの損失を低減することができる。
【００９１】
また、本実施の形態によれば、ステーベーン３の上壁側部分１４および下壁側部分１５の外径が、ベーン本体部分１３の外径よりそれぞれ大きくなっている。このことにより、ステーベーン３の入口羽根角度が高さ方向で変更される場合であっても、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの羽根厚さを確保することができ、ステーベーン３の強度を増大させることができる。このため、ステーベーン３の強度を確保しつつ、ステーベーン３の入口流れの損失を低減することができる。
【００９２】
なお、上述した本実施の形態においては、ステーベーン３の上壁側部分１４および下壁側部分１５の内径が、ベーン本体部分１３の内径よりそれぞれ小さくなっているとともに、ステーベーン３の上壁側部分１４および下壁側部分１５の外径が、ベーン本体部分１３の外径よりそれぞれ大きくなっている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、ステーベーン３の上壁側部分１４および下壁側部分１５の外径は、ベーン本体部分１３の外径より大きくなくてもよい。あるいは、テーベーン３の上壁側部分１４および下壁側部分１５の内径は、ベーン本体部分１３の内径より小さくなくてもよい。
【００９３】
また、上述した本実施の形態においては、平行型ステーリングの例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図６等に示すようなベルマウス型ステーリングにも同様にして適用することができる。この場合、例えば、ステーベーン３の上壁側部分１４および下壁側部分１５の内径は、ベーン本体部分１３の内径よりそれぞれ小さくし、出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの内周面１４ｃｉ、１５ｃｉは、出口本体部分１３ｃの内周面１３ｃｉと重なり、出口壁側部分１４ｃ、１５ｃの外周面１４ｃｏ、１５ｃｏは、出口本体部分１３ｃの外周面１３ｃｏよりも外周側に位置するようにしてもよい。また、例えば、ステーベーン３の上壁側部分１４および下壁側部分１５の外径は、ベーン本体部分１３の外径よりそれぞれ大きくし、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの内周面１４ｂｉ、１５ｂｉは、入口本体部分１３ｂの内周面１３ｂｉより内周側に位置し、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂの外周面１４ｂｏ、１５ｂｏは、入口本体部分１３ｂの外周面１３ｂｏと重なるようにしてもよい。
【００９４】
（第６の実施の形態）
次に、図１３を用いて、本発明の第６の実施の形態における水力機械のステーリングおよび水力機械について説明する。
【００９５】
図１３に示す第６の実施の形態においては、壁側部分のうちベーン本体部分より内周側に延びている部分と、対応する上壁または下壁との間に隙間が形成されている点が主に異なり、他の構成は、図１１および図１２に示す第５の実施の形態と略同一である。なお、図１３において、図１１および図１２に示す第５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。
【００９６】
図１３には、本実施の形態における平行型のステーリング１０が示されている。図１３の実線は、本実施の形態におけるステーベーン３を示し、破線は、図１５等に示す一般的なステーベーンの形状を示している。
【００９７】
図１３に示すように、ステーベーン３の上壁側部分１４のうちベーン本体部分１３より内周側に延びている部分と、対応する上壁１１との間に隙間２０ｂが形成されており、この内周側に延びている部分と上壁１１とが切り離されている。同様にして、下壁側部分１５のうちベーン本体部分１３より内周側に延びている部分と、対応する下壁１２との間に隙間２０ｃが形成されており、この内周側に延びている部分と下壁１２とが切り離されている。
【００９８】
また、上壁側部分１４のうちベーン本体部分１３より外周側に延びている部分と、対応する上壁１１との間に隙間２１ｂが形成されており、この外周側に延びている部分と上壁１１とが切り離されている。同様にして、下壁側部分１５のうちベーン本体部分１３より内周側に延びている部分と、対応する下壁１２との間に隙間２１ｃが形成されており、この外周側に延びている部分と下壁１２とが切り離されている。
【００９９】
このように本実施の形態によれば、ステーベーン３の壁側部分１４、１５のうちベーン本体部分１３より内周側に延びている部分と、対応する上壁１１または下壁１１との間に隙間２０ｂ、２０ｃが形成されている。このことにより、この内周側に延びている部分は、強度部材としての役割を逃れることができるため、当該部分の形状の自由度を向上させることができ、例えば、薄い形状とすることもできる。なお、出口壁側部分１４ｃ、１５ｃのうち、この内周側に延びている部分以外の部分を上壁１１または下壁１２に連結することにより、ステーベーン３の強度は確保することが可能となる。
【０１００】
また、本実施の形態によれば、ステーベーン３の壁側部分１４、１５のうちベーン本体部分１３より外周側に延びている部分と、対応する上壁１１または下壁１１との間に隙間２１ｂ、２１ｃが形成されている。このことにより、この外周側に延びている部分は、強度部材としての役割を逃れることができるため、当該部分の形状の自由度を向上させることができ、例えば、薄い形状とすることもできる。なお、入口壁側部分１４ｂ、１５ｂのうち、この外周側に延びている部分以外の部分を上壁１１または下壁１２に連結することにより、ステーベーン３の強度は確保することが可能となる。
【０１０１】
なお、上述した本実施の形態においては、ステーベーン３の壁側部分１４、１５のうちベーン本体部分１３より内周側に延びている部分と、対応する上壁１１または下壁１１との間に隙間２０ｂ、２０ｃが形成されるとともに、ステーベーン３の壁側部分１４、１５のうちベーン本体部分１３より外周側に延びている部分と、対応する上壁１１または下壁１１との間に隙間２１ｂ、２１ｃが形成されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、内周側の隙間２０ｂ、２０ｃおよび外周側の隙間２１ｂ、２１ｃのうちの一方は形成されていなくてもよい。
【０１０２】
また、上述した本実施の形態による隙間２０ｂ、２０ｃ、２１ｂ、２１ｃは、ベルマウス型ステーリングのステーベーン３にも同様にして適用することが可能である。
【０１０３】
（第７の実施の形態）
次に、図１４を用いて、本発明の第７の実施の形態における水力機械のステーリングおよび水力機械について説明する。
【０１０４】
図１４に示す第７の実施の形態においては、隙間に、隙間を閉塞する閉塞部材が設けられている点が主に異なり、他の構成は、図１３に示す第６の実施の形態と略同一である。なお、図１４において、図１３に示す第６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。
【０１０５】
図１４には、本実施の形態における平行型のステーリング１０が示されている。図１４の実線は、本実施の形態におけるステーベーン３を示し、破線は、図１５等に示す一般的なステーベーンの形状を示している。
【０１０６】
図１４に示すように、出口側の各隙間２０ｂ、２０ｃおよび入口側の各隙間２１ｂ、２１ｃに、隙間２０ｂ、２０ｃ、２１ｂ、２１ｃを閉塞する閉塞部材３０が設けられている。閉塞部材３０には、例えば、コーキング材やシール材を用いることが好適である。
【０１０７】
このように本実施の形態によれば、隙間２０ｂ、２０ｃ、２１ｂ、２１ｃに閉塞部材３０が設けられ、隙間２０ｂ、２０ｃ、２１ｂ、２１ｃが閉塞されている。このことにより、隙間２０ｂ、２０ｃ、２１ｂ、２１ｃを水が通り抜けることを防止でき、ステーベーン３の入口流れおよび出口流れの損失を低減することができる。
【０１０８】
なお、上述した本実施の形態による閉塞部材３０は、ベルマウス型ステーリングのステーベーン３にも同様にして適用することが可能である。
【０１０９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら新規な実施形態は、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。これら実施形態やその変形は、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。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を、部分的に適宜組み合わせることも可能である。
【０１１０】
なお、上述した各実施の形態では、水力機械の一例としてフランシス水車を例にとって説明したが、このことに限られることはなく、フランシス水車以外の水力機械にも、本発明を適用することができる。また、ポンプ運転を行わない水車にも当然に適用することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１：フランシス水車、２：ケーシング、３：ステーベーン、４：ガイドベーン、５：ランナ、１０：ステーリング、１１：上壁、１２：下壁、１３：ベーン本体部分、１３ａ：中央本体部分、１３ｂ：入口本体部分、１３ｃ：出口本体部分、１４：上壁側部分、１４ａ  中央壁側部分、１４ｂ：入口壁側部分、１４ｃ：出口壁側部分、１５：下壁側部分、１５ａ：中央壁側部分、１５ｂ：入口壁側部分、１５ｃ：出口壁側部分、２０ｂ、２０ｃ、２１ｂ、２１ｃ：隙間、３０：閉塞部材、θ１：壁側部分の入口羽根角度、θ２：ベーン本体部分の入口羽根角度、θ３：壁側部分の出口羽根角度、θ４：ベーン本体部分の出口羽根角度
【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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【図１９】
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【図２０】
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