(57)【要約】【課題】揚水発電用水力機械のポンプ運転時であって、ガイドベーン３からステーリング２に向かって水が流れる時に、流路内で剥離流れが発生することを防止すること。【解決手段】本発明の揚水発電用水力機械は水力を用いて発電する。揚水発電用水力機械は、ケーシング１と、ケーシング１内に配置された環状のステーリング２と、ステーリング２の内周側に配置されたガイドベーン３と、ステーリング２とガイドベーン３との間に配置されたシートライナ７と、を備えている。ステーリング２、ガイドベーン３およびシートライナ７は、横断面が略円形状の流路１０を形成している。流路１０の中心１０ｃからシートライナ７のステーリング２側の端部７ａまでの半径方向の距離Ｚ１と、流路１０の中心１０ｃからステーリング２のシートライナ７側の端部２ａまでの半径方向の距離Ｚ２との関係は、Ｚ２≧Ｚ１となっている。【選択図】図２
2008286126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水力を用いて発電する揚水発電用水力機械において、
ケーシングと、
ケーシング内に配置された環状のステーリングと、
ステーリングの内周側に配置されたガイドベーンと、
ステーリングとガイドベーンとの間に配置されたシートライナと、を備え、
ステーリング、ガイドベーンおよびシートライナは、横断面が略円形状の流路を形成し、
流路の中心からシートライナのステーリング側の端部までの半径方向の距離Ｚ１と、流路の中心からステーリングのシートライナ側の端部までの半径方向の距離Ｚ２との関係が、
Ｚ２≧Ｚ１
となることを特徴とする揚水発電用水力機械。
【請求項２】
シートライナは、ステーリング側の端部が流路の延在する方向に対して角度θ１で直線状に面取りされ、
シートライナとステーリングの間には距離Ｗの間隙が設けられ、
流路の中心からシートライナのステーリング側の端部までの半径方向の距離Ｚ１と、流路の中心からステーリングのシートライナ側の端部までの半径方向の距離Ｚ２と、シートライナとステーリングとの間の距離Ｗと、前記角度θ１との関係が、
Ｚ２≧Ｚ１＋Ｗ×tanθ１
となることを特徴とする請求項１に記載の揚水発電用水力機械。
【請求項３】
ステーリングは、シートライナ側の端部が流路の延在する方向に対して角度θ２で直線状に面取りされ、
流路の中心からシートライナのステーリング側の端部までの半径方向の距離Ｚ１と、流路の中心からステーリングのシートライナ側の端部までの半径方向の距離Ｚ２と、ステーリングの面取りされた部分の流路の延在する方向における長さＬと、前記角度θ２との関係が、
Ｚ２≧Ｚ１＋Ｌ×tanθ２
となることを特徴とする請求項１に記載の揚水発電用水力機械。
【請求項４】
ステーリングは、シートライナ側の端部が流路の延在する方向に対して角度θ２で直線状に面取りされ、
流路の中心からシートライナのステーリング側の端部までの半径方向の距離Ｚ１と、流路の中心からステーリングの面取りされていない部分のシートライナ側の端部までの半径方向の距離Ｚ２’と、シートライナとステーリングとの間の距離Ｗと、ステーリングの面取りされた部分の流路の延在する方向における長さＬと、前記角度θ１と、前記角度θ２との関係が、
Ｌ×tanθ２＋Ｚ２’≧Ｚ１＋Ｗ×tanθ１
となることを特徴とする請求項２に記載の揚水発電用水力機械。
【請求項５】
シートライナは、ステーリング側の端部において、半径方向に流路を広げるように設けられた第一段部を有し、
流路の中心から前記第一段部のステーリング側の端部までの半径方向の距離Ｚ１と、流路の中心からステーリングのシートライナ側の端部までの半径方向の距離Ｚ２との関係が、
Ｚ２≧Ｚ１
となることを特徴とする請求項１に記載の揚水発電用水力機械。
【請求項６】
ステーリングは、シートライナ側の端部において、半径方向に流路を広げるように設けられた第二段部を有し、
流路の中心からシートライナのステーリング側の端部までの半径方向の距離Ｚ１と、流路の中心から前記第二段部のシートライナ側の端部までの半径方向の距離Ｚ２と、シートライナとステーリングとの間の距離Ｗと、前記角度θ１との関係が、
Ｚ２≧Ｚ１+Ｗ×tanθ１
となることを特徴とする請求項２に記載の揚水発電用水力機械。
【請求項７】
ステーリングは、シートライナ側の端部において、半径方向に流路を広げるように設けられた第二段部を有し、
流路の中心から前記第一段部のステーリング側の端部までの半径方向の距離Ｚ１と、流路の中心から前記第二段部のシートライナ側の端部までの半径方向の距離Ｚ２との関係が、
Ｚ２≧Ｚ１
となることを特徴とする請求項５に記載の揚水発電用水力機械。
【請求項８】
ステーリングは、シートライナ側の端部が流路の延在する方向において円弧状に面取りされ、
流路の中心からシートライナのステーリング側の端部までの半径方向の距離Ｚ１と、流路の中心からステーリングのシートライナ側の端部までの半径方向の距離Ｚ２と、シートライナとステーリングとの間の距離Ｗと、前記角度θ１との関係が、
Ｚ２≧Ｚ１＋Ｗ×tanθ１
となることを特徴とする請求項２に記載の揚水発電用水力機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水力を用いて発電する揚水発電用水力機械に係り、とりわけ、剥離流れが発生しにくい揚水発電用水力機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９に示すように、従来、揚水発電用水力機械は、ケーシング１と、ケーシング１内に配置された環状のステーリング２と、ステーリング２の内周側に配置されたガイドベーン３と、ガイドベーン３の内周側に配置されたランナ４と、ランナ４の内周側に配置された吸出し管６と、を備えている。
【０００３】
また、図９に示すように、ランナ４には回転自在に連結された水車主軸５が連結され、この水車主軸５には発電機（図示せず）が連結されている。また、図９および図１０（ａ）（ｂ）に示すように、ステーリング２とガイドベーン３との間には、シートライナ７が配置さている。また、図９および図１０（ａ）に示すように、ガイドベーン３とランナ４との間にも、シートライナ７’が配置されている。
【０００４】
図９において、昼間などの電力消費の多い時間帯で、上池（図示せず）から下池（図示せず）へと水を流し水車運転して発電する時（水車運転時）には、ケーシング１内に流入した水が、ケーシング１の内周側のステーリング２およびガイドベーン３を順次通過し、ランナ４へと流入し、水車主軸５を回転させ、発電機を駆動させ発電させる。また、ランナ４から流出した水は、吸出し管６を経て下池へと通じる放水路へと導かれる。
【０００５】
他方、夜間などの電力消費の少ない時間帯で、下池から上池へとポンプによって水を流す時（ポンプ運転時）には、図９において、水車運転時とは逆の方向に水が流れる。すなわち、吸出し管６から流入した水は、ランナ４へ流入し、ガイドベーン３およびステーリング２を順次通過して、ケーシング１から外方（上池）へ排出される。
【０００６】
ポンプ運転時において、ガイドベーン３からステーリング２に向かって水ｆが流れる時、流路１０の中心１０ｃから外周方向に向かって流速が遅くなるので、ステーリング２の端部２ａで水ｆの流れが剥離して（剥離流れが発生し）、当該端部２ａの損傷することがある（図１０（ｂ）参照）。
【０００７】
このような損傷を防止する方法として、流路内のガイドベーンに信頼性の高い流水面構造を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−１０３２１３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ガイドベーンの信頼性を向上させるだけでは、ステーリングの端部に発生する剥離流れを防止することにならず、当該端部の損傷する可能性は否めない。
【０００９】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、揚水発電用水力機械のポンプ運転時であって、ガイドベーンからステーリングに向かって水が流れる時に、流路内で剥離流れが発生することを防止することができる揚水発電用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】
【００１０】
本発明は、水力を用いて発電する揚水発電用水力機械において、
ケーシングと、
ケーシング内に配置された環状のステーリングと、
ステーリングの内周側に配置されたガイドベーンと、
ステーリングとガイドベーンとの間に配置されたシートライナと、を備え、
ステーリング、ガイドベーンおよびシートライナは、横断面が略円形状の流路を形成し、
流路の中心からシートライナのステーリング側の端部までの半径方向の距離Ｚ１と、流路の中心からステーリングのシートライナ側の端部までの半径方向の距離Ｚ２との関係が、
Ｚ２≧Ｚ１
となることを特徴とする揚水発電用水力機械である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、流路の中心からシートライナのステーリング側の端部までの半径方向の距離Ｚ１と、流路の中心からステーリングのシートライナ側の端部までの半径方向の距離Ｚ２との関係を、Ｚ２≧Ｚ１とすることによって、揚水発電用水力機械のポンプ運転時であって、ガイドベーンからステーリングに向かって水が流れる時に、流路内で剥離流れが発生することを防止することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
第１の実施の形態
以下、本発明に係る揚水発電用水力機械の第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図１および図２は本発明の第１の実施の形態を示す図である。なお、図１は、本実施の形態による揚水発電用水力機械を示す断面図であり、図２は、本実施の形態による揚水発電用水力機械のステーリング２およびシートライナ７を拡大した拡大断面図である。
【００１３】
本発明の揚水発電用水力機械は水力を用いて発電するものである。より具体的には、揚水発電用水力機械は、昼間などの電力消費の多い時間帯では上池（図示せず）から下池（図示せず）へと水を流し水車運転して発電し、他方、夜間などの電力消費の少ない時間帯では下池から上池へとポンプ（図示せず）によって水をくみ上げるものである。
【００１４】
図１に示すように、揚水発電用水力機械は、ケーシング１と、ケーシング１内に配置された環状のステーリング２と、ステーリング２の内周側に配置されたガイドベーン３と、ガイドベーン３の内周側に配置されたランナ４と、ランナ４の内周側に配置された吸出し管６と、を備えている。
【００１５】
また、図１に示すように、ランナ４には回転自在に連結された水車主軸５が連結され、この水車主軸５には発電機（図示せず）が連結されている。また、図１および図２に示すように、ステーリング２とガイドベーン３との間には、シートライナ７が配置されている。また、図１に示すように、ガイドベーン３とランナ４との間にも、シートライナ７’が配置されている。また、図２に示すように、シートライナ７とステーリング２の間には距離Ｗの間隙が設けられている。
【００１６】
ここで、図１および図２に示すように、ステーリング２、ガイドベーン３、ランナ４およびシートライナ７は、横断面が略円形状の流路１０を形成している。また、図２に示すように、ステーリング２側のシートライナ７は、ステーリング２側の端部７ａが流路１０の延在する方向に対して角度θ１で直線状に面取りされている。
【００１７】
また、図２に示すように、流路１０の中心１０ｃからシートライナ７のステーリング２側の端部７ａまでの半径方向の距離Ｚ１と、流路１０の中心１０ｃからステーリング２のシートライナ７側の端部２ａまでの半径方向の距離Ｚ２との関係は、Ｚ２≧Ｚ１となっている。
【００１８】
より具体的には、図２に示すように、流路１０の中心１０ｃからシートライナ７のステーリング２側の端部７ａまでの半径方向の距離Ｚ１と、流路１０の中心１０ｃからステーリング２のシートライナ７側の端部２ａまでの半径方向の距離Ｚ２と、シートライナ７とステーリング２との間の距離Ｗと、角度θ１との関係が、Ｚ２≧Ｚ１＋Ｗ×tanθ１となっている。
【００１９】
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述べる。
【００２０】
昼間などの電力消費の多い時間帯で、上池から下池へと水を流し水車運転して発電する時（水車運転時）には、ケーシング１内に流入した水が、ケーシング１の内周側のステーリング２およびガイドベーン３を順次通過し、ランナ４へと流入し、水車主軸５を回転させ、発電機を駆動させ発電させる。また、ランナ４から流出した水は、吸出し管６を経て下池へと通じる放水路へと導かれる（図１参照）。
【００２１】
他方、夜間などの電力消費の少ない時間帯で、下池から上池へとポンプによって水を流す時（ポンプ運転時）には、水車運転時とは逆の方向に水が流れる（図１参照）。
【００２２】
すなわち、下池からポンプによってくみ上げられた水は、まず、吸出し管６から揚水発電用水力機械内に流入される（図１参照）。
【００２３】
次に、吸出し管６から流入した水はランナ４へ流入し、ガイドベーン３に達する（図１参照）。
【００２４】
次に、ガイドベーン３を通過した水ｆは、シートライナ７を経て、ステーリング２に達する（図１および図２参照）。
【００２５】
その後、ステーリング２を通過した水は、ケーシング１から外方（上池）へ排出される（図１参照）。
【００２６】
ここで、図２に示すように、シートライナ７のステーリング２側の端部７ａが流路１０の延在する方向に対して角度θ１で直線状に面取りされ、流路１０の中心１０ｃからシートライナ７のステーリング２側の端部７ａまでの半径方向の距離Ｚ１と、流路１０の中心１０ｃからステーリング２のシートライナ７側の端部２ａまでの半径方向の距離Ｚ２と、シートライナ７とステーリング２との間の距離Ｗと、角度θ１との関係が、Ｚ２≧Ｚ１＋Ｗ×tanθ１となっているので、ガイドベーン３を通過した水ｆがシートライナ７を経てステーリング２に達するときに、剥離流れが発生することを防止することができる。
【００２７】
すなわち、ガイドベーン３からステーリング２に向かって水ｆが流れるとき、ステーリング２のシートライナ７側の端部２ａが、シートライナ７のステーリング２側の端部７ａに対して、Ｚ２≧Ｚ１＋Ｗ×tanθ１を満たすようにして配置されているので、流路１０内の水ｆはスムーズに流れることができる。このため、ステーリング２の端部２ａで、水ｆが剥離して剥離流れを発生することを防止することができる。この結果、ステーリング２の端部２ａが損傷することを防ぐことができ、ステーリング２のメンテナンスを削減したり、ステーリング２を延命したりすることができる。
【００２８】
ところで、上池から下池へと水を流し水車運転して発電する時（水車運転時）には、流路１０の外周側から内周側に向かって流速が速くなるように水が流れるため、面取りしたシートライナ７で発生する剥離流れは小さく、問題とならない。
【００２９】
第２の実施の形態
次に、図３により、本発明の第２の実施の形態について説明する。図３に示す第２の実施の形態は、シートライナ７の端部７ａが面取りされる代わりに、ステーリング２のシートライナ７側の端部２ａが流路１０の延在する方向に対して角度θ２で直線状に面取りされている。また、流路１０の中心１０ｃからシートライナ７のステーリング２側の端部７ａまでの半径方向の距離Ｚ１と、流路１０の中心１０ｃからステーリング２のシートライナ７側の端部２ａまでの半径方向の距離Ｚ２と、シートライナ７とステーリング２との間の距離Ｗと、角度θ１との関係が、Ｚ２≧Ｚ１＋Ｗ×tanθ１となる代わりに、流路１０の中心１０ｃからシートライナ７のステーリング２側の端部７ａまでの半径方向の距離Ｚ１と、流路１０の中心１０ｃからステーリング２のシートライナ７側の端部２ａまでの半径方向の距離Ｚ２と、ステーリング２の面取りされた部分２ｐの流路１０の延在する方向における長さＬと、角度θ２との関係が、Ｚ２≧Ｚ１＋Ｌ×tanθ２となっている。その他の構成は図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。
【００３０】
図３に示す第２の実施の形態において、図１および図２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。
【００３１】
図３に示すように、ステーリング２のシートライナ７側の端部２ａが流路１０の延在する方向に対して角度θ２で直線状に面取りされ、流路１０の中心１０ｃからシートライナ７のステーリング２側の端部７ａまでの半径方向の距離Ｚ１と、流路１０の中心１０ｃからステーリング２のシートライナ７側の端部２ａまでの半径方向の距離Ｚ２と、ステーリング２の面取りされた部分２ｐの流路１０の延在する方向における長さＬと、角度θ２との関係が、Ｚ２≧Ｚ１＋Ｌ×tanθ２となっているので、ガイドベーン３を通過した水ｆがシートライナ７を経てステーリング２に達するときに、剥離流れが発生することを防止することができる。
【００３２】
すなわち、ガイドベーン３からステーリング２に向かって水ｆが流れるとき、ステーリング２のシートライナ７側の端部２ａが、シートライナ７のステーリング２側の端部７ａに対して、Ｚ２≧Ｚ１＋Ｌ×tanθ２を満たすようにして配置されているので、流路１０内の水ｆはスムーズに流れることができる。このため、面取りされたステーリング２の端部２ａで、水ｆが剥離して剥離流れを発生することを防止することができる。この結果、面取りされたステーリング２の端部２ａが損傷することを防ぐことができ、ステーリング２のメンテナンスを削減したり、ステーリング２を延命したりすることができる。
【００３３】
ところで、本実施の形態でも、上池から下池へと水を流し水車運転して発電する時（水車運転時）には、流路１０の外周側から内周側に向かって流速が速くなるように水が流れるため、シートライナ７で発生する剥離流れは小さく、問題とならない。
【００３４】
第３の実施の形態
次に、図４により、本発明の第３の実施の形態について説明する。図４に示す第３の実施の形態は、ステーリング２のシートライナ７側の端部２ａが流路１０の延在する方向に対して角度θ２で直線状に面取りされている。また、流路１０の中心１０ｃからシートライナ７のステーリング２側の端部７ａまでの半径方向の距離Ｚ１と、流路１０の中心１０ｃからステーリング２のシートライナ７側の端部２ａまでの半径方向の距離Ｚ２と、シートライナ７とステーリング２との間の距離Ｗと、角度θ１との関係が、Ｚ２≧Ｚ１＋Ｗ×tanθ１となる代わりに、流路１０の中心１０ｃからシートライナ７のステーリング２側の端部７ａまでの半径方向の距離Ｚ１と、流路１０の中心１０ｃからステーリング２の面取りされていない部分２ｑのシートライナ７側の端部２ｂまでの半径方向の距離Ｚ２’と、シートライナ７とステーリング２との間の距離Ｗと、ステーリング２の面取りされた部分２ｐの流路１０の延在する方向における長さＬと、角度θ１と、角度θ２との関係が、Ｌ×tanθ２＋Ｚ２’≧Ｚ１＋Ｗ×tanθ１となっている。その他の構成は図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。
【００３５】
図４に示す第３の実施の形態において、図１および図２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４に示すように、シートライナ７のステーリング２側の端部７ａが流路１０の延在する方向に対して角度θ１で直線状に面取りされ、ステーリング２のシートライナ７側の端部２ａが流路１０の延在する方向に対して角度θ２で直線状に面取りされ、流路１０の中心１０ｃからシートライナ７のステーリング２側の端部７ａまでの半径方向の距離Ｚ１と、流路１０の中心１０ｃからステーリング２の面取りされていない部分２ｑのシートライナ７側の端部２ｂまでの半径方向の距離Ｚ２’と、シートライナ７とステーリング２との間の距離Ｗと、ステーリング２の面取りされた部分２ｐの流路１０の延在する方向における長さＬと、角度θ１と、角度θ２との関係が、Ｌ×tanθ２＋Ｚ２’≧Ｚ１＋Ｗ×tanθ１となっているので、ガイドベーン３を通過した水ｆがシートライナ７を経てステーリング２に達するときに、剥離流れが発生することを防止することができる。
【００３７】
すなわち、ガイドベーン３からステーリング２に向かって水ｆが流れるとき、ステーリング２のシートライナ７側の端部２ａが、シートライナ７のステーリング２側の端部７ａに対して、Ｚ２＝Ｌ×tanθ２＋Ｚ２’≧Ｚ１＋Ｗ×tanθ１を満たすようにして配置されているので、流路１０内の水ｆはスムーズに流れることができる。このため、面取りされたステーリング２の端部２ａで、水ｆが剥離して剥離流れを発生することを防止することができる。この結果、面取りされたステーリング２の端部２ａが損傷することを防ぐことができ、ステーリング２のメンテナンスを削減したり、ステーリング２を延命したりすることができる。
【００３８】
ところで、本実施の形態でも、上池から下池へと水を流し水車運転して発電する時（水車運転時）には、流路１０の外周側から内周側に向かって流速が速くなるように水が流れるため、面取りされたシートライナ７で発生する剥離流れは小さく、問題とならない。
【００３９】
第４の実施の形態
次に、図５により、本発明の第４の実施の形態について説明する。図５に示す第４の実施の形態は、ステーリング２のシートライナ７側の端部２ａが面取りされる代わりに、シートライナ７が、ステーリング２側の端部７ａにおいて、半径方向に流路１０を広げるように設けられた第一段部７ｓを有している。また、流路１０の中心１０ｃからシートライナ７のステーリング２側の端部７ａまでの半径方向の距離Ｚ１と、流路１０の中心１０ｃからステーリング２のシートライナ７側の端部２ａまでの半径方向の距離Ｚ２と、シートライナ７とステーリング２との間の距離Ｗと、角度θ１との関係が、Ｚ２≧Ｚ１＋Ｗ×tanθ１となる代わりに、流路１０の中心１０ｃから第一段部７ｓのステーリング２側の端部（シートライナ７のステーリング２側の端部）７ａまでの半径方向の距離Ｚ１と、流路１０の中心１０ｃからステーリング２のシートライナ７側の端部２ａまでの半径方向の距離Ｚ２との関係が、Ｚ２≧Ｚ１となっている。その他の構成は図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。
【００４０】
図５に示す第４の実施の形態において、図１および図２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。
【００４１】
図５に示すように、シートライナ７が、ステーリング２側の端部７ａにおいて、半径方向に流路１０を広げるように設けられた第一段部７ｓを有し、流路１０の中心１０ｃから第一段部７ｓのステーリング２側の端部７ａまでの半径方向の距離Ｚ１と、流路１０の中心１０ｃからステーリング２のシートライナ７側の端部２ａまでの半径方向の距離Ｚ２との関係が、Ｚ２≧Ｚ１となっているので、ガイドベーン３を通過した水ｆがシートライナ７を経てステーリング２に達するときに、剥離流れが発生することを防止することができる。
【００４２】
すなわち、ガイドベーン３からステーリング２に向かって水ｆが流れるとき、ステーリング２のシートライナ７側の端部２ａが、第一段部７ｓのステーリング２側の端部７ａに対して、Ｚ２≧Ｚ１を満たすようにして配置されているので、流路１０内の水ｆはスムーズに流れることができる。このため、ステーリング２の端部２ａで、水ｆが剥離して剥離流れを発生することを防止することができる。この結果、ステーリング２の端部２ａが損傷することを防ぐことができ、ステーリング２のメンテナンスを削減したり、ステーリング２を延命したりすることができる。
【００４３】
ところで、本実施の形態でも、上池から下池へと水を流し水車運転して発電する時（水車運転時）には、流路１０の外周側から内周側に向かって流速が速くなるように水が流れるため、シートライナ７の第一段部７ｓで発生する剥離流れは小さく、問題とならない。
【００４４】
第５の実施の形態
次に、図６により、本発明の第５の実施の形態について説明する。図６に示す第５の実施の形態は、ステーリング２が、シートライナ７側の端部２ａにおいて、半径方向に流路１０を広げるように設けられた第二段部２ｓを有している。その他の構成は図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図６に示す第二段部２ｓのシートライナ７側の端部２ａは、図２におけるステーリング２のシートライナ７側の端部２ａに相当している。
【００４５】
図６に示す第５の実施の形態において、図１および図２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。
【００４６】
図６に示すように、シートライナ７のステーリング２側の端部７ａが流路１０の延在する方向に対して角度θ１で直線状に面取りされ、ステーリング２がシートライナ７側の端部２ａにおいて半径方向に流路１０を広げるように設けられた第二段部２ｓを有し、流路１０の中心１０ｃからシートライナ７のステーリング２側の端部７ａまでの半径方向の距離Ｚ１と、流路１０の中心１０ｃから第二段部２ｓのシートライナ７側の端部２ａまでの半径方向の距離Ｚ２と、シートライナ７とステーリング２との間の距離Ｗと、角度θ１との関係が、Ｚ２≧Ｚ１+Ｗ×tanθ１となっているので、ガイドベーン３を通過した水ｆがシートライナ７を経てステーリング２に達するときに、剥離流れが発生することを防止することができる。
【００４７】
すなわち、ガイドベーン３からステーリング２に向かって水ｆが流れるとき、第二段部２ｓのシートライナ７側の端部２ａが、シートライナ７のステーリング２側の端部７ａに対して、Ｚ２≧Ｚ１+Ｗ×tanθ１を満たすようにして配置されているので、流路１０内の水ｆはスムーズに流れることができる。このため、ステーリング２の第二段部２ｓの端部２ａで、水ｆが剥離して剥離流れを発生することを防止することができる。この結果、ステーリング２の第二段部２ｓの端部２ａが損傷することを防ぐことができ、ステーリング２のメンテナンスを削減したり、ステーリング２を延命したりすることができる。
【００４８】
ところで、本実施の形態でも、上池から下池へと水を流し水車運転して発電する時（水車運転時）には、流路１０の外周側から内周側に向かって流速が速くなるように水が流れるため、面取りされたシートライナ７で発生する剥離流れは小さく、問題とならない。
【００４９】
第６の実施の形態
次に、図７により、本発明の第６の実施の形態について説明する。図７に示す第６の実施の形態は、ステーリング２が、シートライナ７側の端部２ａにおいて、半径方向に流路１０を広げるように設けられた第二段部２ｓを有している。その他の構成は図５に示す第４の実施の形態と略同一である。なお、図７に示す第二段部２ｓのシートライナ７側の端部２ａは、図５におけるステーリング２のシートライナ７側の端部２ａに相当している。
【００５０】
図７に示す第６の実施の形態において、図５に示す第４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。
【００５１】
図７に示すように、シートライナ７がステーリング２側の端部７ａにおいて、半径方向に流路１０を広げるように設けられた第一段部７ｓを有し、ステーリング２がシートライナ７側の端部２ａにおいて、半径方向に流路１０を広げるように設けられた第二段部２ｓを有し、流路１０の中心１０ｃから第一段部７ｓのステーリング２側の端部７ａまでの半径方向の距離Ｚ１と、流路１０の中心１０ｃから第二段部２ｓのシートライナ７側の端部２ａまでの半径方向の距離Ｚ２との関係が、Ｚ２≧Ｚ１となっているので、ガイドベーン３を通過した水ｆがシートライナ７を経てステーリング２に達するときに、剥離流れが発生することを防止することができる。
【００５２】
すなわち、ガイドベーン３からステーリング２に向かって水ｆが流れるとき、第二段部２ｓのシートライナ７側の端部２ａが、第一段部７ｓのステーリング２側の端部７ａに対して、Ｚ２≧Ｚ１を満たすようにして配置されているので、流路１０内の水ｆはスムーズに流れることができる。このため、ステーリング２の第二段部２ｓの端部２ａで、水ｆが剥離して剥離流れを発生することを防止することができる。この結果、ステーリング２の第二段部２ｓの端部２ａが損傷することを防ぐことができ、ステーリング２のメンテナンスを削減したり、ステーリング２を延命したりすることができる。
【００５３】
ところで、本実施の形態でも、上池から下池へと水を流し水車運転して発電する時（水車運転時）には、流路１０の外周側から内周側に向かって流速が速くなるように水が流れるため、第一段部７ｓを有するシートライナ７で発生する剥離流れは小さく、問題とならない。
【００５４】
第７の実施の形態
次に、図８により、本発明の第７の実施の形態について説明する。図８に示す第７の実施の形態は、ステーリング２のシートライナ７側の端部２ａが流路１０の延在する方向において円弧状に面取りされている。その他の構成は図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。
【００５５】
なお、図８において、流路１０の中心１０ｃからステーリング２の面取りされていない部分２ｑのシートライナ７側の端部２ｂまでの半径方向の距離Ｚ２’は、流路１０の中心１０ｃからシートライナ７のステーリング２側の端部７ａまでの半径方向の距離Ｚ１よりも小さくなっている（Ｚ２’＜Ｚ１となっている）。
【００５６】
図８に示す第７の実施の形態において、図１および図２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８に示すように、シートライナ７のステーリング２側の端部７ａが流路１０の延在する方向に対して角度θ１で直線状に面取りされ、ステーリング２のシートライナ７側の端部２ａが流路１０の延在する方向において円弧状に面取りされ、流路１０の中心１０ｃからシートライナ７のステーリング２側の端部７ａまでの半径方向の距離Ｚ１と、流路１０の中心１０ｃからステーリング２のシートライナ７側の端部２ａまでの半径方向の距離Ｚ２と、シートライナ７とステーリング２との間の距離Ｗと、角度θ１との関係が、Ｚ２≧Ｚ１＋Ｗ×tanθ１となっているので、ガイドベーン３を通過した水ｆがシートライナ７を経てステーリング２に達するときに、剥離流れが発生することを防止することができる。
【００５８】
すなわち、ガイドベーン３からステーリング２に向かって水ｆが流れるとき、ステーリング２のシートライナ７側の端部２ａが、シートライナ７のステーリング２側の端部７ａに対して、Ｚ２≧Ｚ１+Ｗ×tanθ１を満たすようにして配置されているので、流路１０内の水ｆはスムーズに流れることができる。このため、円弧状に面取りされたステーリング２の端部２ａで、水ｆが剥離して剥離流れを発生することを防止することができる。この結果、円弧状に面取りされたステーリング２の端部２ａが損傷することを防ぐことができ、ステーリング２のメンテナンスを削減したり、ステーリング２を延命したりすることができる。
【００５９】
ところで、本実施の形態でも、上池から下池へと水を流し水車運転して発電する時（水車運転時）には、流路１０の外周側から内周側に向かって流速が速くなるように水が流れるため、面取りされたシートライナ７で発生する剥離流れは小さく、問題とならない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施の形態による揚水発電用水力機械を示す断面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態による揚水発電用水力機械のステーリングおよびシートライナを拡大した拡大断面図。
【図３】本発明の第２の実施の形態による揚水発電用水力機械のステーリングおよびシートライナを拡大した拡大断面図。
【図４】本発明の第３の実施の形態による揚水発電用水力機械のステーリングおよびシートライナを拡大した拡大断面図。
【図５】本発明の第４の実施の形態による揚水発電用水力機械のステーリングおよびシートライナを拡大した拡大断面図。
【図６】本発明の第５の実施の形態による揚水発電用水力機械のステーリングおよびシートライナを拡大した拡大断面図。
【図７】本発明の第６の実施の形態による揚水発電用水力機械のステーリングおよびシートライナを拡大した拡大断面図。
【図８】本発明の第７の実施の形態による揚水発電用水力機械のステーリングおよびシートライナ７拡大した拡大断面図。
【図９】従来の揚水発電用水力機械を示す断面図。
【図１０】従来の揚水発電用水力機械のランナ、ガイドベーン、ステーリングおよびシートライナを拡大した拡大断面図。
【符号の説明】
【００６１】
１      ケーシング
２      ステーリング
２ａ    ステーリングのシートライナ側の端部
２ｂ    ステーリングの面取りされていない部分のシートライナ側の端部
２ｐ    ステーリングの面取りされた部分
２ｑ    ステーリングの面取りされていない部分
２ｓ    第二段部
３      ガイドベーン
７      シートライナ
７ａ    シートライナのステーリング側の端部
７ｓ    第一段部
４      ランナ
６      吸出し管
５      水車主軸
１０    流路
１０ｃ  流路の中心
【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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