(57)【要約】【課題】水車運転時のステーベーン出口の後流の影響による排棄損失および下流のガイドベーンにおける衝突損失を極力低減して性能向上を図るとともに、強度面を考慮する。【解決手段】回転可能なランナと、ランナの外側に周方向に互いに間隔をあけて配列された複数の可動のガイドベーンと、ガイドベーンの外側に周方向に互いに間隔をあけて配列された複数の固定のステーベーン４と、ステーベーン４の外側に配置された渦巻きケーシングと、を有し、ケーシングからステーベーン４、ガイドベーンを経てランナに水を送ることによってランナを回転駆動できるように構成された水力機械である。各ステーベーン４の上下端部はそれぞれ、環状の上ステーリング５および下ステーリング６に固定され、ステーベーン４の内周側端部の肉厚が上下端部よりも中央部で薄く形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直軸回りに回転可能なランナと、このランナの外側に周方向に互いに間隔をあけて配列された複数の可動のガイドベーンと、このガイドベーンの外側に周方向に互いに間隔をあけて配列された複数の固定のステーベーンと、このステーベーンの外側に配置された渦巻きケーシングと、を有し、前記ケーシングからステーベーン、ガイドベーンを経てランナに水を送ることによってランナを回転駆動できるように構成された水力機械において、
前記各ステーベーンの上下端部はそれぞれ、環状の上ステーリングおよび下ステーリングに固定され、そのステーベーンの内周側端部の肉厚が上下端部よりも中央部で薄く形成されていること、を特徴とする水力機械。
【請求項２】
請求項１に記載の水力機械において、前記ステーベーンの内周側端部の肉厚が下端部よりも上端部で厚く形成されていること、を特徴とする水力機械。
【請求項３】
請求項１または２に記載の水力機械において、前記ステーベーンの高さをＢ０とし、ステーベーンの内周側端部の肉厚が上下端部で中央断面での肉厚と異なり始める高さ方向位置を上下端面からの距離Ｂ１とするとき、０．２≧Ｂ１／Ｂ０≧０．１であること、を特徴とする水力機械。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の水力機械において、前記ステーベーンの内周側端部であって上下端部の肉厚のうちの薄くない方をＳ０とし、中央部付近の肉厚をＳ１とするとき、０．７≧Ｓ１／Ｓ０≧０．５であること、を特徴とする水力機械。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の水力機械において、前記ステーベーンの上下端部の肉厚のうちの薄くない方をＳ０とし、この肉厚Ｓ０よりも薄い領域の長さをステーベーンの内周側端部から距離Ｌの範囲であるとするとき、Ｌ／Ｓ０≧２．０であること、を特徴とする水力機械。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の水力機械において、前記ステーベーンの内周側端部の肉厚が薄く形成される部分の高さ方向の断面は、羽根面の外周側が略直線状に形成されていること、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、水車またはポンプ水車等の水力機械とその水力機械に適用されるステーベーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
フランシス水車等の水力機械は、例えば図１６に示すように、鉛直方向に配置された水車主軸１の下端に回転自在なランナ２が固着され、その外周側の平行流路に複数枚のガイドベーン３が互いに間隔をあけてそれぞれ回動可能に配置されている。ガイドベーン３の外側には複数のステーベーン４が円周上に互いに間隔をあけて固定配置されている。ステーベーン４の羽根の上下端部は平行あるいは湾曲した上ステーリング５および下ステーリング６に接合され、ステーベーン４の羽根外周側縁部がこれを取り囲む渦巻ケーシング７の流路に突出する構成となっている。
【０００３】
そして、水車運転時には、水圧鉄管から導かれた水流が、ケーシング７を通って複数枚のステーベーン４の全周に亘って流入し、この水がガイドベーン３を通ってランナ２へ導かれてランナ２を回転駆動し、水車主軸１を介して図示しない発電機が回転駆動される。一方、ランナ２を回転させた水は吸出し管８を経て下水池に放水される。
【０００４】
ステーベーン４は上ステーリング５および下ステーリング６の壁面に接合され、そのステーリング５、６にケーシング７が固着される構造が一般的である。この場合、ステーベーン４は水流を導く役割を有しているだけでなく、ケーシング７が水圧によって広がることを防止する構造部材としての重要な役割も担っている。それゆえ、ステーベーン４の羽根肉厚は、水力損失低減のためだけに薄肉化することはできず強度を考慮した羽根肉厚が設計される。ステーベーン４において最も応力が大きくなる部位は羽根出口側の付根部であり、この部位における応力が許容される範囲に収まるように肉厚が設計される。
【０００５】
また、ステーベーン４の応力は肉厚だけでなく羽根長さ、すなわち羽根断面形状にも関係することから、肉厚を薄くした場合には羽根長さは長くなり、逆に羽根長さを短くする場合には肉厚を厚くするという単純な反比例の関係にある。羽根の厚肉化はステーベーン４出口部での後流領域の拡大となるために排棄損失の増加が懸念される。一方、羽根が長い場合には、ステーベーンの流水面積が広がるために摩擦損失が増加する。このような制約から長さと肉厚が最適に設計されるが、この場合でも水力性能はある程度犠牲にされ、比較的厚肉に設計される。
【０００６】
従来例におけるステーベーン４内周側端部の高さ方向の肉厚変化は一般的に、図１７に示すように、強度面から決定されて、高さ方向にほぼ一定となって形成されていた。なおこの図で、実線３０は内周側端部（羽根出口端部）付近の立断面を示し、破線３２は羽根最大肉厚部での立断面を示している。
【０００７】
このように構成された従来例では、図１８に示すようにステーベーン４の内周側端部４ａの羽根肉厚が厚いために、水車運転時にステーベーン４を流出する流れが出口端の下流で減速し、広範囲な後流領域９を形成しやすくなり、この後流領域９が下流のガイドベーン３へと延びてステーベーン４での排棄損失とガイドベーン３での衝突損失を増加させるという課題があった。水力損失低減のためにはこの後流領域９を減少させることが必要であり、従来の設計においても、ある程度の出口端の薄肉化は図られていたが、その場合も強度面からの制約で肉厚は限られていた。なお、図１８に示す矢印３４は、水車運転時における水流の向きを示している。
【０００８】
渦巻きケーシング７からステーベーン４へ流入する水流は、ステーベーン４が接合されている上下環状壁面の形状の影響およびステーベーン４入口直前における速度分布の周方向不均一性のために、ステーベーン４高さ方向に顕著な偏りの分布を持った流れとなっている。壁面近傍の半径方向流速は壁面との摩擦や上カバー５２および下カバー５４（図１６参照）の流水面形状により、中央付近の流速よりも減速している。このような高さ方向の不均一流れはステーベーン４入口での衝突損失を引き起こしやすい。
【０００９】
この衝突損失を低減する方法としては、特許文献１や特許文献２がある。これらはステーベーンの入口角度を流入角度に一致するように、ベーン入口角度を高さ方向に変化させるものである。また、特許文献３は、ステーベーン入口側縁部の上下端部付近の厚さを他の部分よりも厚くして鈍頭形状にすることで、衝突損失を低減を図るものである。
【００１０】
一方、ステーベーン４の下流側には流量を調整する回動可能なガイドベーン３がステーベーン４と同様、周方向に配されており、このガイドベーン３ではステーベーン４出口からの後流の影響による無視できない水力損失が発生する。この後流による水力損失低減の方法として、特許文献４や特許文献５に開示がある。
【００１１】
特許文献４は、ガイドベーンあるいはランナへの流入状態を滑らかにするために、ステーベーンの入口側は上カバー側が下カバー側よりも径が大きくなるように、また、出口側は上カバー側が下カバー側よりも内径側に位置するように形成している。
【００１２】
特許文献５は、ステーベーンおよびガイドベーンの流体機械の軸芯側とは反対側の羽根面を、上部から下部にかけて漸次削って羽根肉厚を薄くしたものである。これによりステーベーンおよびガイドベーンを通った流れの高さ方向流速分布の一様化が図れるというものである。軸芯側とは反対側の羽根面を削る場合、ステーベーンから流出する流れの角度は周方向に対して大きくなるため、薄肉化した下流のガイドベーン入口の角度との差異は増加する可能性がある。この場合、ガイドベーンでの衝突損失の増加が懸念される。
【特許文献１】実開昭５９−６５９８４号公報
【特許文献２】特開２０００−２９７７３５号公報
【特許文献３】特開平８−１３５５５７号公報
【特許文献４】特開平３−２６７５８４号公報
【特許文献５】実開昭６０−８８０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来技術におけるステーベーン入口形状の改善方法では、ステーベーン入口部の上下方向すべての部分において流入角度と一致する入口角度に設定することは、製作上困難であり、コストも増加する。また、羽根の肉厚を単純に薄くする方法やステーベーン高さ方向で長さを変化させる方法では、水力損失の低減の観点からのみ形状が定義されており、構造部材であることを考慮した強度検討の記載は見当たらない。
【００１４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、水車運転時のステーベーン出口の後流の影響による排棄損失および下流のガイドベーンにおける衝突損失を極力低減して性能向上を図るとともに、強度面を考慮して信頼性も高めることを比較的簡単な構成によって実現可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は上記目的に沿うものであって、請求項１に記載の発明は、鉛直軸回りに回転可能なランナと、このランナの外側に周方向に互いに間隔をあけて配列された複数の可動のガイドベーンと、このガイドベーンの外側に周方向に互いに間隔をあけて配列された複数の固定のステーベーンと、このステーベーンの外側に配置された渦巻きケーシングと、を有し、前記ケーシングからステーベーン、ガイドベーンを経てランナに水を送ることによってランナを回転駆動できるように構成された水力機械において、前記各ステーベーンの上下端部はそれぞれ、環状の上ステーリングおよび下ステーリングに固定され、そのステーベーンの内周側端部の肉厚が上下端部よりも中央部で薄く形成されていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、水力機械の水車運転時のステーベーンにおける水力損失を低減でき、水車効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る水力機械のステーベーンの実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、従来技術と共通または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１８】
［第１の実施の形態］
まず、図１から図４を参照して第１の実施の形態を説明する。本実施の形態は、ケーシング７の内側に円周上に配置された複数のステーベーン４を備えた水力機械（水車またはポンプ水車）において、ステーベーン４の上下端部は環状の上ステーリング５および下ステーリング６に接合されており、ステーベーン４の内周側端部（すなわち水車流れにおける出口端部）４ａの羽根肉厚は、羽根高さ方向において、中央付近が付根部４ｂ、４ｃよりも薄く形成されている。
【００１９】
図３に示すように、ステーベーン４の出口端の羽根の付根部４ｂ、４ｃ側の任意の高さ位置から中央付近にかけての中央部ａの羽根の肉厚が付根部４ｂ、４ｃよりも薄くなっている。具体的には、図１の破線２０部分から出口端にかけて、高さ範囲ａの区間で肉厚は漸次薄くなる。なお、図１に示す矢印４０は、水車運転時の水流の向きを示している。
【００２０】
図２は図１の中央断面（Ｘ−Ｘ断面）と範囲ａ外の付根部断面（Ｙ−Ｙ断面）の羽根形状を比較して示している。中央付近の羽根形状は出口端に対して上流側へ任意の距離離れた位置から厚みが滑らかに変化している。
【００２１】
ステーベーン４で最も応力が高くなるのは一般にステーベーン４の上ステーリング５側付根部４ｂ付近であるが、羽根とステーリングの接合部ではない。通常、付根部４ｂ付近の応力集中を避けるためにステーベーン付根部４ｂにはＲ形状１１が付加されているが（図１参照）、このＲ形状１１とステーベーン出口端４ａの稜線の交点付近が最も応力が増加する。本実施の形態は、この点を考慮し、図３に示すように羽根出口端の付根部４ｂ、４ｃ付近の肉厚を厚くし、上ステーリング５および下ステーリング６の壁面から任意の距離はなれた高さ位置からステーベーン４の中央にかけて漸次肉厚を薄くしている。なお、図３の破線２２は、従来のステーベーン４の断面形状を示している。
【００２２】
図４は、本発明の実施の形態による図１のＸ−Ｘ断面におけるステーベーン４とガイドベーン３の周りの、水車運転時の流れのようすを示したものである。図１８に示した従来技術の場合に比べて、ステーベーン内周側端部４ａの薄肉化によりステーベーンからの後流領域１０の幅が狭くなっている。この作用によりステーベーンの排棄損失が減少するので水車効率が改善されるという効果がある。
【００２３】
［第２の実施の形態］
本発明に係るステーベーンの第２の実施の形態を図５に示す。本実施の形態で、羽根出口部の羽根肉厚が羽根高さ方向に異なり、中央付近が付根部よりも薄く形成されてなる構成は第１の実施の形態と同様である。ただし、このステーベーンは上端部付根４ｂの羽根肉厚が下端部４ｄ側よりも厚く形成されている。図５は本実施の形態の縦断面形状を示したもので、位置的には図１のＺ−Ｚ断面に相当する。図から明らかなように、ステーベーンの上端側付根分部４ｂの肉厚は下端部側４ｄの肉厚よりも厚くなっており、この場合における下端側の肉厚は中央付近の羽根肉厚とほぼ同等の厚みである。
【００２４】
高比速度水車の場合、落差が低いことからステーベーン４の羽根肉厚や上下ステーリングやカバーなどの構造物の厚みが高落差機と比較して相対的に薄く設計される。水車運転における負荷遮断時にはランナ２（図１６参照）の背面と上カバー５２の間の隙間の圧力が急激に上昇し上カバー５２が上方へ持ち上げられるので、上カバー５２と繋がる上ステーリング５の内周側も同様に上方へ引っ張られる。これにより上下ステーリング５、６に接合されているステーベーン４の付根部付近の応力が高くなる。下カバー５４および下ステーリング６は下端側がコンクリート壁であるために比較的撓みは少ないのでステーベーン４の下端側付根部の応力は上側と比較して小さい。
【００２５】
第２の実施の形態は、この点に着目して第１の実施の形態を改良したものであり、応力の大きいステーベーン４の上端部４ｂ側の肉厚は下端部４ｄ側よりも厚くなっているので、局所的な応力増加を抑制することができる。また、低応力の部位の肉厚は薄いので、高さ方向に全て付根部と同じ厚さとしている従来のステーベーンよりも、後流領域１０が効果的に減少させることができる。その結果、水力損失が低減する。また、ステーベーン一枚当りの重量も、中央付近が薄肉化されるので上記実施の形態よりも低重量化が可能である。
【００２６】
［第３の実施の形態］
次に、図６〜図９を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。図６〜図８に示すように、ステーベーンの羽根高さをＢ０とし、ステーベーン４の内周側端部の羽根肉厚が上下付根部４ｂ、４ｃにおいて、中央断面における羽根肉厚と異なり始める高さ方向位置であって、その上下端面からの距離をＢ１とする。また、図中Ｙ−Ｙ断面における羽根出口端４ｂ、４ｃの肉厚をＳ０、中央付近であるＸ−Ｘ断面の羽根出口端４ａの肉厚をＳ１とする。このとき、第３の実施の形態は、ステーベーン４の上下付根部４ｂ、４ｃにおける厚肉の範囲Ｂ１が、０．２≧Ｂ１／Ｂ０≧０．１を満足するように構成されている。
【００２７】
図９は、横軸が全高さＢ０に対する厚肉範囲Ｂ１の比Ｂ１／Ｂ０を表し、縦軸がステーベーンにける最大応力σおよび水力損失Ｈlossを表しており、Ｂ１／Ｂ０に対する応力および損失の関係を示している。Ｂ１／Ｂ０＞０．２では、出口端が肉厚となる領域の増加により後流領域が拡大し、損失が増加し始める。一方、応力分布に関しては、出口端肉厚が変化し始める位置がＢ１／Ｂ０＜０．１の領域で急激に応力が増加する傾向にある。このことから、応力と損失の低減を両立する付根部の厚肉領域は、０．２≧Ｂ１／Ｂ０≧０．１とするのが好ましい。
【００２８】
本実施の形態のよれば、付根部応力の分析と肉厚変化による水力損失の変化傾向から、付根部の肉厚の変化位置を適切に決定することが可能な信頼性の高い設計手法を提供できる。
【００２９】
［第４の実施の形態］
本発明の第４の実施の形態では、第３の実施の形態に示されるように定義されたステーベーンにおいて、当該ステーベーンの内周側端部であって付根部４ｂ、４ｃの羽根肉厚をＳ０、中央付近の羽根出口端４ａの肉厚をＳ１と定義した際、ステーベーンの内周側端部４ａの羽根肉厚が０．７≧Ｓ１／Ｓ０≧０．５であるように構成されている。
【００３０】
図１０は、横軸を出口端肉厚の比Ｓ１／Ｓ０とし、縦軸は図９と同様に応力および損失としている。Ｓ１／Ｓ０＞０．７では、出口端厚肉の影響で、厚くなるほど必然的に損失が増加する。出口端肉厚は上流側の羽根肉厚変化、すなわち羽根形状と密接に関係しており、ある程度まで薄くすると損失低減の効果がなくなってくる。これは羽根に沿っている流れが羽根面の急な曲率の変化に対応しきれず流れが剥離しやすくなるからである。本実施の形態では、Ｓ１／Ｓ０が０．７よりも小さい場合には薄肉化の効果が小さくなることを示している。応力の観点から適切な羽根出口端肉厚を決定すると、Ｓ１／Ｓ０が０．５より小さくなると付根部応力が急激に増加し始めることから、Ｓ１／Ｓ０≧０．５が望ましい。
【００３１】
羽根中央付近の出口端肉厚を薄肉化し、付根部肉厚を厚くして強度面と性能面を両立できるという基本的な効果は第１の実施の形態と同じであるが、本実施の形態によれば、応力低減のために羽根出口端の肉厚が全高さにおいて厚く設計されている従来よりも適材適所な肉厚の定義が可能となり、ステーベーン４の重量増加に繋がる無駄な肉厚増加を防止することができる。出口端４ａの肉厚が適切に薄肉化されることにより、ステーベーン４の後流が減少して下流のガイドベーン３での衝突損失が低減され、ガイドベーン３での流れのマッチングが向上する。
【００３２】
［第５の実施の形態］
本発明の第５の実施の形態は、第３の実施の形態に示されるように定義されたステーベーン４において、図７に示されるようにステーベーンの付根部４ｂ、４ｃの羽根肉厚Ｓ０よりも薄い領域を、ステーベーンの出口端からの距離Ｌとして定義した際、その薄肉範囲はＬ／Ｓ０≧２．０となるように構成されている。
【００３３】
図１１は、横軸を出口端からの薄肉化開始の距離と付根部肉厚の比Ｌ／Ｓ０とし、縦軸を図９と同様に応力および損失としている。第４の実施の形態でも記述したが、出口肉厚の薄肉化は上流側の羽根面との繋がりに大きく関係しており、急激な肉厚変化は流れの剥離を生じやすいので上流側から滑らかに形状変化させることが重要である。
【００３４】
本実施の形態では、薄肉化を開始する出口端からの距離Ｌは付根部肉厚Ｓ０に対して２倍よりも大なる位置から開始するのが望ましい。２倍以下では薄肉化による損失低減効果はあまり期待できないことが図１１から理解される。応力に関しては、薄くする領域が拡大されれば当然のことではあるが徐々に応力は増加する傾向にある。
【００３５】
本実施の形態によれば、中央付近肉厚の薄肉化が可能なステーベーン長さ方向の範囲を応力分布と水力損失分布の関係から効果的に決定することができる。また、ステーベーン中ほどから出口端にかけて発達する境界層を抑制することができるので、厚肉のステーベーン内周側端部よりも後流領域を容易に減少せしめ排棄損失が減少する。また、下流のガイドベーンにおける後流の相互干渉が少なくなり、ガイドベーンでの損失も低減される。
【００３６】
［第６の実施の形態］
本発明の第６の実施の形態を図１２〜図１４に示す。本実施の形態はポンプ水車を対象とし、第１の実施の形態におけるステーベーン４において、その羽根面の内周側のみ薄く構成されている。具体的な形状を、図を用いて以下に説明する。図１２に出口部縦断面形状を示す。付根部４ｂ、４ｃの肉厚および形状は内外周側ともに同じであるが、上下壁面から任意距離離れた位置から外周側は付根部と同様で内周側のみ厚みが変化している。図１３は図１２におけるＸ−Ｘ断面およびＹ−Ｙ断面の羽根形状を示している。第１の実施の形態での羽根出口の薄肉化は羽根面の外周側と内周側の両面から薄肉化されるものであったが、本実施の形態では、羽根面の外周側は付根部形状と同様であるが、内周側は付根部よりも薄くなるように構成されている。
【００３７】
次に、図１４を用いて本実施の形態によるポンプ運転時の流れの改善効果を説明する。この図は図１２のＸ−Ｘ断面を示し、矢印５０はポンプ高揚程時の水流の向きを表している。図中、ガイドベーン３の実線形状は、ポンプ設計点あるいは低揚程側の運転におけるガイドベーン３の姿勢を示しており、破線は高揚程側の運転状態における姿勢を表している。なお、ステーベーン４側の形状については、実線は羽根出口端が付根部肉厚と全高さで同じ従来形状の場合で、破線が本実施の形態によるステーベーン４の形状である。
【００３８】
比較的低揚程側の運転時には、ガイドベーン３は図中実線のような姿勢となっており、ガイドベーン３からの流れは周方向に対して比較的立って流出しステーベーン４へ流入していく。この場合はガイドベーン３とステーベーン４のつながりも良好で、ステーベーン内周側端部（ポンプ流れの入口に相当）での剥離も生じることなく滑らかである。しかしながら、高揚程側における小流量運転時には、ガイドベーン３は図中の破線のように周方向に傾いた姿勢となるために、ガイドベーン３からの流れは矢印５０に示すように傾き、ステーベーン４内周側端部で流れ角度と羽根角度の不一致により剥離流れ１２が生じる。
【００３９】
本実施の形態は上記の点に鑑み、ステーベーン４の薄肉化する領域を図中の破線のように内周側のみ付根部の肉厚より薄くなるように構成した。つまり図１２に示したように、本実施の形態では内周側のみ肉厚が薄くなるように構成するので、高さ方向の断面において羽根面の外周側は略直線状に形成され、この構成によりポンプ運転の高揚程側の小流量運転時におけるステーベーン４への流入角度とマッチングさせたものである。本実施の形態により、ポンプ流れの入口側に相当するステーベーン出口端での剥離流れが抑制され圧力回復が改善し、ポンプ性能が向上する。
【００４０】
［第７の実施の形態］
第７の実施の形態は、第６の実施の形態において、ステーベーン出口の付根部および中央付近の肉厚分布を第３、第４、第５の実施の形態の数式で定義されるように構成したものである。図１５は本実施の形態によるポンプ性能曲線を従来例と比較して示した図である。本実施の形態によるポンプ性能曲線は、高揚程側において従来例に見られるようなステーベーン内周側端部での剥離による揚程の低下を引き起こすことがない。ポンプ性能曲線における揚程右上がり不安定特性は、主機の運用上好ましくないことから、本実施の形態により信頼性の高い揚水運転が可能である。
【００４１】
また、本実施の形態によれば、第６の実施の形態よりも精度よく薄肉化する範囲および薄肉化可能な肉厚を設計することができるので、ポンプ運転、特に高揚程側の特性を大幅に改善できる最適な羽根出口形状を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る水力機械のステーベーンの第１の実施の形態の流れに垂直な方向から見た側面図。
【図２】図１のステーベーンのＸ−Ｘ線矢視断面およびＹ−Ｙ線矢視断面を重ねて示す水平断面図。
【図３】図１のステーベーンのＺ−Ｚ線矢視（内周側端部付近）立断面図。
【図４】本発明の第１の実施の形態のステーベーンおよびガイドベーンの周りの水車運転時の流れのようす示す部分水平断面図。
【図５】本発明に係る水力機械のステーベーンの第２の実施の形態の内周側端部付近立断面図。
【図６】本発明に係る水力機械のステーベーンの第３の実施の形態を流れに垂直な方向から見た側面図。
【図７】図６のステーベーンのＸ−Ｘ線矢視断面およびＹ−Ｙ線矢視断面を重ねて示す水平断面図。
【図８】図６のステーベーンのＺ−Ｚ線矢視（内周側端部付近）立断面図。
【図９】本発明に係る水力機械のステーベーンの第３の実施の形態におけるステーベーン付根部の厚肉範囲と水車運転時の応力および損失の関係を示すグラフ。
【図１０】本発明に係る水力機械のステーベーンの第４の実施の形態におけるステーベーン付根部肉厚と水車運転時の応力および損失の関係を示すグラフ。
【図１１】本発明に係る水力機械のステーベーンの第５の実施の形態におけるステーベーン付根部の薄肉範囲と水車運転時の応力および損失の関係を示すグラフ。
【図１２】本発明に係る水力機械のステーベーンの第６の実施の形態の内周側端部付近立断面図。
【図１３】図１２のステーベーンのＸ−Ｘ線矢視断面およびＹ−Ｙ線矢視断面を重ねて示す水平断面図。
【図１４】本発明の第６の実施の形態のステーベーンおよびガイドベーンの周りのポンプ高揚程運転時の流れのようすを示す部分的水平断面図。
【図１５】本発明に係る水力機械のステーベーンの第７の実施の形態によるポンプ性能曲線を示すグラフ。
【図１６】従来のフランシス形水車の部分立断面図。
【図１７】従来のフランシス形水車のステーベーンの羽根最大肉厚部および内周側端部付近の立断面図。
【図１８】従来のフランシス形水車のステーベーンおよびガイドベーン周りの流れのようすを示す部分的水平断面図。
【符号の説明】
【００４３】
１…水車主軸、２…ランナ、３…ガイドベーン、４…ステーベーン、４ａ…ステーベーン内周側（出口側）端部、４ｂ，４ｃ，４ｄ…ステーベーン付根部、５…上ステーリング、６…下ステーリング、７…ケーシング、８…吸出し管、９，１０…後流領域、１１…付根Ｒ形状、１２…剥離流れ。
【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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