(57)【要約】【課題】  ランナブレードのスプリッタブレードとフルブレードの形状に工夫を凝らして広い運転範囲において高い効率を維持しかつキャビテーション性能を向上させられる水車を提供する【解決手段】  ランナブレード２をフルブレード２ａとスプリッタブレード２ｂとに区分けし、区分けしたフルブレードとスプリッタブレードとをランナ１の周方向に沿って交互に配置したフランシス形水車において、ハブ側のフルブレード子午面長さＬｆ・ｈに対するスプリッタブレード子午面長さＬｓ・ｈの比と、シュラウド側のフルブレード子午面長さＬｆ・ｓに対するスプリッタブレード子午面長さＬｓ・ｓの比との間に、下記式の関係が成り立つようにした。    〔Ｌｓ／Ｌｆ〕ｈ≧１．０５〔Ｌｓ／Ｌｆ〕ｓ【選択図】        図１
2004156587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランナブレードをフルブレードとスプリッタブレードとに区分けし、区分けしたフルブレードとスプリッタブレードとをランナの周方向に沿って交互に配置した水車において、ハブ側のフルブレード子午面長さＬｆ・ｈに対するスプリッタブレード子午面長さＬｓ・ｈの比と、シュラウド側のフルブレード子午面長さＬｆ・ｓに対するスプリッタブレード子午面長さＬｓ・ｓの比との間に、下記式の関係が成り立つことを特徴とする水車。
〔Ｌｓ／Ｌｆ〕ｈ≧１．０５〔Ｌｓ／Ｌｆ〕ｓ
【請求項２】
ランナブレードをフルブレードとスプリッタブレードとに区分けし、区分けしたフルブレードとスプリッタブレードとをランナの周方向に沿って交互に配置した水車において、ランナ出口側から見たランナブレードの出口端平面形状がフルブレードとスプリッタブレードで異なることを特徴とする水車。
【請求項３】
前記スプリッタブレードに前進スキューが付与されていることを特徴とする請求項２記載の水車。
【請求項４】
ランナブレードをフルブレードとスプリッタブレードとに区分けし、区分けしたフルブレードとスプリッタブレードとをランナの周方向に沿って交互に配置した水車において、ランナ入口側から見たランナブレードのレイキ角がフルブレードとスプリッタブレードで異なることを特徴とする水車。
【請求項５】
前記スプリッタブレードのレイキ角が小さく設定されていることを特徴とする請求項４記載の水車。
【請求項６】
ランナブレードをフルブレードとスプリッタブレードとに区分けし、区分けしたフルブレードとスプリッタブレードとをランナの周方向に沿って交互に配置した水車において、ランナブレードの翼厚が前記フルブレードとスプリッタブレードで異なることを特徴とする水車。
【請求項７】
前記スプリッタブレードの翼厚が薄く設定されていることを特徴とする請求項６記載の水車。
【請求項８】
ランナブレードをフルブレードとスプリッタブレードとに区分けし、区分けしたフルブレードとスプリッタブレードとをランナの周方向に沿って交互に配置した水車において、スプリッタブレード圧力面とこれに対向するフルブレード負圧面との間の流路幅がランナ入口側で広く、出口側で狭くなるようなブレード配置としたことを特徴とする水車。
【請求項９】
ランナブレードをフルブレードとスプリッタブレードとに区分けし、区分けしたフルブレード間に２枚以上のスプリッタブレードを周方向へ所定間隔離間して配置した水車において、スプリッタブレードの各翼長さをそれぞれ異ならせたことを特徴とする水車。
【請求項１０】
前記スプリッタブレードの各翼厚をスプリッタブレードの各翼長さに対応してそれぞれ異ならせたことを特徴とする水車。
【請求項１１】
ランナブレードをフルブレードとスプリッタブレードとに区分けし、区分けしたフルブレードとスプリッタブレードとをランナの周方向に沿って交互に配置した水車において、スプリッタブレードの出口端厚さをフルブレードの出口端厚さより小さくしたことを特徴とする水車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スプリッタブレード付きランナ（スプリッタランナ）を備えたフランシス形等の水車に関する。尚、水車は通常水力により動力を取り出すものであるが、その逆の動作も可能として動力により送水するポンプ水車も当然本発明に含まれる。
【背景技術】
【０００２】
一般に、フランシス形の水車やポンプ水車のランナは、図１３の（ａ）に示すように、内周側の出口ＥＸから半径方向に沿って延び、外周側の入口ＩＮに向かって渦巻状に形成したランナベーン（ランナブレード）100 をランナ101 と一体として形成するとともに、ランナ101 の周方向に沿ってランナベーン100 を複数枚にして配置し、ランナ101 の入口ＩＮから流入した高圧力水Ｗでランナ101 を回転させ、その回転力で回転軸（主軸、図示せず）に動力（回転トルク）を与えていた。
【０００３】
しかし、図１３の（ａ）で示したフランシス形の水車及びポンプ水車では、設計点以外の高落差、低落差での運転時や、過負荷運転、部分負荷運転時に高圧力水が流入するとき、ランナベーン100 の圧力面102 、あるいは反圧力面側から高圧力水Ｗの剥離現象やそれに伴うキャビテーションがあらわれ、水力性能（効率）を低下させる要因になっていた。
【０００４】
このため、フランシス形の水車及びポンプ水車は、図１３の（ｂ）に示すように、ランナベーン100 を入口ＩＮから出口ＥＸまでキャンバー線を長く延ばしたフルブレード100aと隣のフルブレード100aとの破線で示す中央位置線ＢＣＬ上あるいはこの付近に設置され、入口ＩＮから出口ＥＸまでのキャンバー線をフルブレード100aに比べて相対的に短くしたスプリッタブレード100bを配置すると共に、フルブレード100aとスプリッタブレード100bとをランナ101 の周方向に沿って交互に配置したフランシス形の水車やポンプ水車のランナが提案されている（例えば、特許文献１参照。）
【０００５】
このスプリッタブレード100bを備えたフランシス形の水車及びポンプ水車ランナは、フルブレード100aの１枚当たりの負荷を低く抑えると共に、高圧力水Ｗの整流効果を持たせて水車運転時の部分負荷効率や過負荷効率を向上させ、さらにポンプ水車の場合はポンプ運転時のポンプ出口での滑り減少に伴うポンプ効率の向上を図ったものである。
【特許文献１】特開２００１−３２９９３７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、従来のスプリッタブレードを備えたフランシス形の水車及びポンプ水車ランナは、低比速度領域（高落差機）に主に適用されることもあって、スプリッタブレードのランナクラウン側（ハブ側）からランナバンド側（シュラウド側）までの子午面形状はフルブレードと同様とし、ランナ出口側から見たランナブレードの出口端平面形状やランナ入口側から見たランナブレードのレイキ角もスプリッタブレードとフルブレードとは同様であった。
【０００７】
そのため、特に高比速度領域（低落差機）に適用する場合、ランナクラウン側（ハブ側）からランナバンド側（シュラウド側）までの翼高さが高くなり、翼の３次元性が強くなることから、広い運転範囲において高い効率やキャビテーション性能を維持するためには、ランナブレードのスプリッタブレードとフルブレードにおける従来の形状では十分に対応することができず、何らかの工夫が必要となった。
【０００８】
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたもので、ランナブレードのスプリッタブレードとフルブレードの形状に工夫を凝らして広い運転範囲において高い効率を維持しかつキャビテーション性能を向上させられる水車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】
斯かる目的を達成するための本発明に係る水車は、ランナブレードをフルブレードとスプリッタブレードとに区分けし、区分けしたフルブレードとスプリッタブレードとをランナの周方向に沿って交互に配置した水車において、ハブ側のフルブレード子午面長さＬｆ・ｈに対するスプリッタブレード子午面長さＬｓ・ｈの比と、シュラウド側のフルブレード子午面長さＬｆ・ｓに対するスプリッタブレード子午面長さＬｓ・ｓの比との間に、下記式の関係が成り立つことを特徴とする。
〔Ｌｓ／Ｌｆ〕ｈ≧１．０５〔Ｌｓ／Ｌｆ〕ｓ
【００１０】
また、ランナブレードをフルブレードとスプリッタブレードとに区分けし、区分けしたフルブレードとスプリッタブレードとをランナの周方向に沿って交互に配置した水車において、ランナ出口側から見たランナブレードの出口端平面形状が前記フルブレードとスプリッタブレードで異なることを特徴とする。
【００１１】
また、前記スプリッタブレードに前進スキューが付与されていることを特徴とする。
【００１２】
また、ランナブレードをフルブレードとスプリッタブレードとに区分けし、区分けしたフルブレードとスプリッタブレードとをランナの周方向に沿って交互に配置した水車において、ランナ入口側から見たランナブレードのレイキ角が前記フルブレードとスプリッタブレードで異なることを特徴とする。
【００１３】
また、前記スプリッタブレードのレイキ角が小さく設定されていることを特徴とする。
【００１４】
また、ランナブレードをフルブレードとスプリッタブレードとに区分けし、区分けしたフルブレードとスプリッタブレードとをランナの周方向に沿って交互に配置した水車において、ランナブレードの翼厚が前記フルブレードとスプリッタブレードで異なることを特徴とする。
【００１５】
また、前記スプリッタブレードの翼厚が薄く設定されていることを特徴とする。
【００１６】
また、ランナブレードをフルブレードとスプリッタブレードとに区分けし、区分けしたフルブレードとスプリッタブレードとをランナの周方向に沿って交互に配置した水車において、スプリッタブレード圧力面とこれに対向するフルブレード負圧面との間の流路幅がランナ入口側で広く、出口側で狭くなるようなブレード配置としたことを特徴とする。
【００１７】
また、ランナブレードをフルブレードとスプリッタブレードとに区分けし、区分けしたフルブレード間に２枚以上のスプリッタブレードを周方向へ所定間隔離間して配置した水車において、スプリッタブレードの各翼長さをそれぞれ異ならせたことを特徴とする。
【００１８】
また、前記スプリッタブレードの各翼厚をスプリッタブレードの各翼長さに対応してそれぞれ異ならせたことを特徴とする。
【００１９】
また、ランナブレードをフルブレードとスプリッタブレードとに区分けし、区分けしたフルブレードとスプリッタブレードとをランナの周方向に沿って交互に配置した水車において、スプリッタブレードの出口端厚さをフルブレードの出口端厚さより小さくしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の請求項１に係る発明は、ランナブレードをフルブレードとスプリッタブレードとに区分けし、区分けしたフルブレードとスプリッタブレードとをランナの周方向に沿って交互に配置した水車において、ハブ側のフルブレード子午面長さＬｆ・ｈに対するスプリッタブレード子午面長さＬｓ・ｈの比と、シュラウド側のフルブレード子午面長さＬｆ・ｓに対するスプリッタブレード子午面長さＬｓ・ｓの比との間に、下記式の関係が成り立つようにしたので、ブレードどうしの最小すきまが大きくなることから、キャビテーション発生時、動力水の流れを閉塞せず、乱さないため、性能低下がない。即ち、キャビテーション性能が良好となる。
〔Ｌｓ／Ｌｆ〕ｈ≧１．０５〔Ｌｓ／Ｌｆ〕ｓ
【００２１】
また、請求項２に係る発明は、ランナブレードをフルブレードとスプリッタブレードとに区分けし、区分けしたフルブレードとスプリッタブレードとをランナの周方向に沿って交互に配置した水車において、ランナ出口側から見たランナブレードの出口端平面形状が前記フルブレードとスプリッタブレードで異なるようにしたので、例えば前記スプリッタブレードに前進スキューを付与することで、ブレードどうしの最小すきまが大きくなることから、請求項１に係る発明と同様の作用・効果が得られる。
【００２２】
また、請求項３に係る発明は、前記スプリッタブレードに前進スキューが付与されているので、請求項２に係る発明と同様の作用・効果が得られる。
【００２３】
また、請求項４に係る発明は、ランナブレードをフルブレードとスプリッタブレードとに区分けし、区分けしたフルブレードとスプリッタブレードとをランナの周方向に沿って交互に配置した水車において、ランナ入口側から見たランナブレードのレイキ角が前記フルブレードとスプリッタブレードで異なるようにしたので、例えば前記スプリッタブレードのレイキ角をフルブレードのレイキ角より大きく設定することで、前記スプリッタブレードの前進スキュー化が図れ、請求項２に係る発明と同様の作用・効果が得られる。
【００２４】
また、請求項５に係る発明は、前記スプリッタブレードのレイキ角が小さく設定されているので、シュラウド側になるほどフルブレードの負圧面とスプリッタブレードの圧力面の間隔を小さくすることができ、ランナブレード境界層で発生する二次流れによる、フルブレードのシュラウド側負圧面への低エネルギー流体の集積が抑制され、損失を低下して効率向上が図れる。
【００２５】
また、請求項６に係る発明は、ランナブレードをフルブレードとスプリッタブレードとに区分けし、区分けしたフルブレードとスプリッタブレードとをランナの周方向に沿って交互に配置した水車において、ランナブレードの翼厚が前記フルブレードとスプリッタブレードで異なるようにしたので、翼厚が同じ場合に比べて、ランナブレード下流に発生するウェーク（低エネルギー領域）を減少させて、トータル損失を低下して効率向上が図れる。
【００２６】
また、請求項７に係る発明は、前記スプリッタブレードの翼厚が薄く設定されているので、負荷に応じて効果的に薄肉化でき、請求項６に係る発明の作用・効果をより一層助長する事が出来ると共に、ランナの軽量化が図れる。
【００２７】
また、請求項８に係る発明は、ランナブレードをフルブレードとスプリッタブレードとに区分けし、区分けしたフルブレードとスプリッタブレードとをランナの周方向に沿って交互に配置した水車において、スプリッタブレード圧力面とこれに対向するフルブレード負圧面との間の流路幅がランナ入口側で広く、出口側で狭くなるようなブレード配置としたので、スプリッタブレードの圧力面とこれに対向するフルブレードの負圧面との間の流路における流速が増加され、高エネルギー流体がフルブレードの負圧面側により多く供給されるため、ランナブレード境界層近傍で発生する二次流れによるフルブレード負圧面における境界層の発達が抑制されると共に、大流量運転時のフルブレードの負圧面出口におけるキャビテーションの発生と負圧面入口における流体剥離の発生が抑制され、損失を低下して効率向上が図れる。
【００２８】
また、請求項９に係る発明は、ランナブレードをフルブレードとスプリッタブレードとに区分けし、区分けしたフルブレード間に２枚以上のスプリッタブレードを周方向へ所定間隔離間して配置した水車において、スプリッタブレードの各翼長さをそれぞれ異ならせたので、ランナ入口での翼枚数を従来通り確保しつつランナ出口でのポートを広くとって出口部の流速低減によるキャビテーション性能の向上が図れる一方で、スプリッタブレードの整流効果が増大して、より一層損失を低下して効率向上が図れる。
【００２９】
また、請求項１０に係る発明は、前記スプリッタブレードの各翼厚をスプリッタブレードの各翼長さに対応してそれぞれ異ならせたので、請求項９に係る発明と同様の作用・効果に加えて、前記ブレードの薄肉化によりランナの軽量化が図れるという利点が得られる。
【００３０】
また、請求項１１に係る発明は、ランナブレードをフルブレードとスプリッタブレードとに区分けし、区分けしたフルブレードとスプリッタブレードとをランナの周方向に沿って交互に配置した水車において、スプリッタブレードの出口端厚さをフルブレードの出口端厚さより小さくしたので、フルブレード間のポートを通過して効率低下への悪影響を及ぼすスプリッタブレード下流のウェーク（低エネルギー領域）を小さくすることができ、効率向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明に係る水車を実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００３２】
図１は本発明の実施例１を示すフランシス形水車のランナ子午面に沿った要部縦断面図、図２は作用説明図である。
【００３３】
図１に示すように、ランナ１内周側の出口ＥＸから半径方向に沿って延び、ランナ１外周側の入口ＩＮに向かって渦巻状に形成したランナブレード２をランナ１と一体として形成するとともに、ランナ１の周方向に沿ってランナブレード２を複数枚にして配置し、上下カバー３ａ，３ｂ間のガイドベーン４を経てランナ１の入口ＩＮから流入した高圧力水Ｗでランナ１を回転させ、その回転力で回転軸（主軸５）に動力（回転トルク）を与えるのは、前述した図１３の（ａ）と同様である。
【００３４】
また、前記ランナブレード２を入口ＩＮから出口ＥＸまでキャンバー線を長く延ばしたフルブレード２ａと隣のフルブレード２ａとの中央位置線上付近に設置され、入口ＩＮから出口ＥＸまでのキャンバー線をフルブレード２ａに比べて相対的に短くしたスプリッタブレード２ｂを配置すると共に、フルブレード２ａとスプリッタブレード２ｂとをランナ１の周方向に沿って交互に配置したのも、前述した図１３の（ｂ）と同様である。
【００３５】
そして、本実施例では、ハブ側のフルブレード子午面長さＬｆ・ｈに対するスプリッタブレード子午面長さＬｓ・ｈの比と、シュラウド側のフルブレード子午面長さＬｆ・ｓに対するスプリッタブレード子午面長さＬｓ・ｓの比との間に、下記式の関係が成り立つように設定されている。
〔Ｌｓ／Ｌｆ〕ｈ≧１．０５〔Ｌｓ／Ｌｆ〕ｓ
【００３６】
従って、図２の（ａ）に示すように、シュラウド側のスプリッタブレード２ｂの子午面長さ比〔Ｌｓ／Ｌｆ〕ｓが小さければ、ブレードどうしの最小すきま〔ポートＡ〕が大きくなることから、キャビテーション発生時（図２（ａ）中キャビテーション発生部位イ参照）、高圧力水Ｗの流れを閉塞せず、乱さないため、性能低下がない。即ち、キャビテーション性能が良好となるのである。
【００３７】
逆に、図２の（ｂ）に示すように、シュラウド側のスプリッタブレード２ｂの子午面長さ比〔Ｌｓ／Ｌｆ〕ｓが大きければ、ブレードどうしの最小すきま〔ポートＡ〕が小さくなることから、キャビテーション発生時（図２（ａ）中キャビテーション発生部位イ参照）、高圧力水Ｗの流れを閉塞し、乱れを起こすため、性能が低下する。即ち、キャビテーション性能が悪化するのである。
【００３８】
一方、部分流量時はハブ側から動力水Ｗの流れが剥離し易いため、ハブ側のスプリッタブレード２ｂの子午面長さ比〔Ｌｓ／Ｌｆ〕ｈを大きくとることで、多数枚のブレードで動力水Ｗの流れをガイドできるので好適である。即ち、キャビテーション発生は相対的にシュラウド側で発達し易いため前記式で示されるようにスプリッダブレード長さはハブ側で長く、シュラウド側で短くとるのが好適である。
【実施例２】
【００３９】
図３は本発明の実施例２を示すフランシス形水車の要部底面図、図４は作用説明図である。
【００４０】
これは、実施例１と同様に、ランナブレード２をフルブレード２ａとスプリッタブレード２ｂとに区分けし、区分けしたフルブレード２ａとスプリッタブレード２ｂとをランナ１の周方向に沿って交互に配置した水車において、ランナ出口側から見たランナブレード２の出口端平面形状を前記フルブレード２ａとスプリッタブレード２ｂで異ならせることを特徴とし、本実施例では、前記スプリッタブレード２ｂに前進スキューが付与されている。
【００４１】
これによれば、図４に示すように、ランナ入口側から見たスプリッタブレード２ｂのレイキ角θｓをフルブレード２ａのレイキ角θｆより大きく設定する（即ち、スプリッタブレード２ｂ入口シュラウド側をフルブレード２ａ圧力面側に近づける）などして、スプリッタブレード２ｂの出口端における前進スキュー化を図ったことにより、フルブレード２ａ出口での十分大きなポートＡの確保が可能となり、実施例１と同様に、キャビテーション発生時、高圧力水Ｗの流れを閉塞せず、乱さないため、性能低下がない。即ち、キャビテーション性能が良好となる。
【実施例３】
【００４２】
図５は本発明の実施例３を示すフランシス形水車の要部側面図、図６は作用説明図である。
【００４３】
これは、実施例１と同様に、ランナブレード２をフルブレード２ａとスプリッタブレード２ｂとに区分けし、区分けしたフルブレード２ａとスプリッタブレード２ｂとをランナ１の周方向に沿って交互に配置した水車において、ランナ入口側から見たランナブレードのレイキ角θを前記フルブレード２ａとスプリッタブレード２ｂで異ならせることを特徴とし、本実施例では、前記スプリッタブレード２ｂのレイキ角θｓがフルブレード２ａのレイキ角θｆより小さく（即ち、傾斜が大きく）設定されている。
【００４４】
これによれば、図６に示すように、ランナ入口側におけるスプリッタブレード２ｂの傾斜を大きくし、シュラウド側になるほどフルブレード２ａの負圧面とスプリッタブレード２ｂの圧力面の間隔を小さくすることで、ランナブレード境界層近傍で発生する二次流れ（図６中矢印参照）による、フルブレード２ａのシュラウド側負圧面への低エネルギー流体の集積（図６中低エネルギー流体集積部位ロ参照）が抑制され、損失を低下して効率向上が図れる。
【実施例４】
【００４５】
図７は本発明の実施例４を示すフランシス形水車の要部横断面図、図８は作用説明図である。
【００４６】
これは、実施例１と同様に、ランナブレード２をフルブレード２ａとスプリッタブレード２ｂとに区分けし、区分けしたフルブレード２ａとスプリッタブレード２ｂとをランナ１の周方向に沿って交互に配置した水車において、ランナブレード２の翼厚を前記フルブレード２ａとスプリッタブレード２ｂで異ならせることを特徴とし、本実施例では、相対的に負荷が小さい前記スプリッタブレード２ｂの翼厚Ｔｓがフルブレード２ａの翼厚Ｔｆより薄く設定されている。尚、図７では、ランナブレード２の４枚のみ代表で示している。
【００４７】
これによれば、図８の（ａ）に示すように、ランナブレード２下流に発生するウェーク（低エネルギー領域）ハにおいて、図８の（ｃ）に示すようなスプリッタブレード２ｂの翼厚（Ｔｓ）とフルブレード２ａの翼厚（Ｔｆ）とが等しい場合に比べて、厚いウェークハの数が半減することになり、トータル損失を低下して効率向上が図れる。
【００４８】
また、図８の（ｂ）に示すように、フルブレード２ａの翼厚（Ｔｆ）をスプリッタブレード２ｂの翼厚（Ｔｓ）より薄く設定することでも、図８の（ｃ）に示すような場合に比べて、厚いウェークハの数が半減し、トータル損失を低下して効率向上が図れることは言うまでもない。
【実施例５】
【００４９】
図９は実施例５のフランシス形水車の要部横断面図である。
【００５０】
これは、実施例１と同様に、ランナブレード２をフルブレード２ａとスプリッタブレード２ｂとに区分けし、区分けしたフルブレード２ａとスプリッタブレード２ｂとをランナ１の周方向に沿って交互に配置した水車において、スプリッタブレード２ｂの圧力面６ａとこれに対向するフルブレード２ａの負圧面７ｂとの間の流路幅がランナ入口側で広く、出口側で狭くなるようなブレード配置としたことを特徴とするものである。
【００５１】
そして、本実施例では、スプリッタブレード２ｂの出口端は、その両側のポートＡの一方があまり小さくならないように、フルブレード２ａ間の中央位置付近とする一方、スプリッタブレード２ｂの入口端をフルブレード２ａの圧力面７ａ側に近くなるように配置している（図９中の破線で示す従来のスプリッタブレードの配置参照）。尚、図９中の矢印Ｂは最高効率点近傍の流入角で矢印Ｃは大流量運転時の流入角である。
【００５２】
これによれば、スプリッタブレード２ｂの圧力面６ａとこれに対向するフルブレード２ａの負圧面７ｂとの間の流路における流速が増加され（図９中の白抜き矢印参照）、高エネルギー流体がフルブレード２ａの負圧面７ｂ側により多く供給されるため、ランナブレード境界層近傍で発生する二次流れによるフルブレード負圧面７ｂにおける境界層ニの発達が抑制されると共に、大流量運転時のフルブレード２ａの負圧面７ｂ出口におけるキャビテーションの発生（図９中キャビテーション発生部位イ参照）と負圧面７ｂ入口における流体剥離の発生（図９中流体剥離発生部位ホ参照）が抑制され、損失を低下して効率向上が図れる。
【実施例６】
【００５３】
図１０は実施例６のフランシス形水車の要部横断面図である。
【００５４】
これは、ランナブレード２をフルブレード２ａとスプリッタブレード２ｂａ，２ｂｂとに区分けし、区分けしたフルブレード２ａ間に２枚以上のスプリッタブレード２ｂａ，２ｂｂを周方向へ所定間隔離間して配置した水車において、スプリッタブレード２ｂａ，２ｂｂの各翼長さをそれぞれ異ならせたことを特徴とし、本実施例では、２枚のスプリッタブレード２ｂａ，２ｂｂを配置し、そのうちのランナ１回転方向（図１０中矢印参照）上流側のスプリッタブレード２ｂａを下流側のスプリッタブレード２ｂｂより翼長さを長くしている。
【００５５】
これによれば、ランナ入口での翼枚数を従前通り確保しつつランナ出口でのポートＡを広くとって出口部の流速低減によるキャビテーション性能の向上が図れる一方で、スプリッタブレード２ｂａの整流効果が増大して、より一層損失を低下して効率向上が図れる。
【実施例７】
【００５６】
図１１は実施例７のフランシス形水車の要部横断面図である。
【００５７】
これは、実施例６における翼長さが短かくて負荷が小さいスプリッタブレード２ｂｂの翼厚Ｔs1を翼長さが長くて負荷が大きいスプリッタブレード２ｂａの翼厚Ｔs2より小さくしたものである。
【００５８】
これによれば、実施例６と同様の作用・効果に加えて、前記ブレードの薄肉化によりランナ１の軽量化が図れるという利点が得られる。
【実施例８】
【００５９】
図１２は実施例８のフランシス形水車の要部横断面図である。
【００６０】
これは、実施例１と同様に、ランナブレード２をフルブレード２ａとスプリッタブレード２ｂとに区分けし、区分けしたフルブレード２ａとスプリッタブレード２ｂとをランナ１の周方向に沿って交互に配置した水車において、スプリッタブレード２ｂの出口端厚さδsをフルブレードの出口端厚さδfより小さく（例えば１／２以下）したことを特徴とするものである。
【００６１】
これによれば、フルブレード２ａ間のポートＡを通過して効率低下への悪影響を及ぼすスプリッタブレード２ｂ下流のウェーク（低エネルギー領域）ハを小さくすることができ、効率向上が図れる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
尚、本発明は上記各実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることはいうまでもない。例えば、上記各実施例ではフランシス形水車に本発明を適用した例を示したが、フランシス形のポンプ水車に本発明を適用しても良い。また、上記各実施例を適宜組み合わせて実施しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施例１を示すフランシス形水車のランナ子午面に沿った要部縦断面図である。
【図２】実施例１の作用説明図である。
【図３】本発明の実施例２を示すフランシス形水車の要部底面図である。
【図４】実施例２の作用説明図である。
【図５】本発明の実施例３を示すフランシス形水車の要部側面図である。
【図６】実施例３の作用説明図である。
【図７】本発明の実施例４を示すフランシス形水車の要部横断面図である。
【図８】実施例４の作用説明図である。
【図９】実施例５のフランシス形水車の要部横断面図である。
【図１０】実施例６のフランシス形水車の要部横断面図である。
【図１１】実施例７のフランシス形水車の要部横断面図である。
【図１２】実施例８のフランシス形水車の要部横断面図である。
【図１３】従来例の異なったフランシス形水車及びポンプ水車の説明図である。
【符号の説明】
【００６４】
１  ランナ
２  ランナブレード
２ａ  フルブレード
２ｂ  スプリッタブレード
３ａ  上カバー
３ｂ  下カバー
４  ガイドベーン
５  主軸
６ａ  スプリッタブレード圧力面
６ｂ  スプリッタブレード負圧面
７ａ  フルブレード圧力面
７ｂ  フルブレード負圧面
Ａ  ポート（ブレードどうしの最小すきま）
Ｂ  最高効率点近傍の流入角
Ｃ  大流量運転時の流入角
イ  キャビテーション発生部位
ロ  低エネルギー流体集積部位
ハ  ウェーク（低エネルギー領域）
ニ  フルブレード負圧面における境界層
【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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