(57)【要約】【課題】ランナベーンにおける圧力水の流れを適正化し、効率の低下を抑制することができる軸流水車を提供する。【解決手段】実施形態の軸流水車１０は、開度を変更可能に設けられたガイドベーン２４と、水車軸２０に連結された筒状のランナボス４０、およびランナボス４０の外周に周方向に亘って所定の間隔をあけて設けられた複数のランナベーン５０を有し、ガイドベーン２４を通過した流水によって回動駆動されるランナ３０と、ランナ３０の下流に設けられた吸出し管２６とを具備している。そして、各ランナベーン５０は、上下に２分割され、上方側ランナベーン５１がランナボス４０の外周に可動でないように固定され、下方側ランナベーン５２が回動可能に設けられている。【選択図】図２
2012172556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開度を変更可能に設けられたガイドベーンと、
回転主軸の一端に連結された筒状のランナボス、および前記ランナボスの外周に周方向に亘って所定の間隔をあけて設けられた複数のランナベーンを有し、前記ガイドベーンを通過した流水によって回動駆動されるランナと、
前記ランナの下流に設けられた吸出し管と
を具備し、
各前記ランナベーンが、上下に２分割され、上方側ランナベーンが前記ランナボスの外周に可動でないように固定され、下方側ランナベーンが回動可能に設けられていることを特徴とする軸流水車。
【請求項２】
前記ランナボスの内部に設けられた回動装置と、
前記ランナボスの外壁に設けられた開口に貫通して配置され、一端側が、前記下方側ランナベーンに接続され、他端側が、前記回動装置に接続された回動伝達部材と
を備え、
前記回動装置により前記回動伝達部材を回動して、前記下方側ランナベーンを回動することを特徴とする請求項１記載の軸流水車。
【請求項３】
前記下方側ランナベーンを回動可能に、前記下方側ランナベーンの上方側の端部を前記上方側ランナベーンの下方側の端部に支持する支持部材と、
前記ランナボスの内部に設けられた回動装置と、
前記ランナボスの外壁に設けられた円弧状の開口に貫通して配置され、一端側が、前記下方側ランナベーンに接続され、他端側が、前記回動装置に接続された回動伝達部材と
を備え、
前記回動装置により前記回動伝達部材を前記開口に沿って移動させて、前記下方側ランナベーンを回動することを特徴とする請求項１記載の軸流水車。
【請求項４】
前記支持部材が、弾性部材で構成されていることを特徴とする請求項３記載の軸流水車。
【請求項５】
前記ガイドベーンの開度に係る情報を入力可能であり、前記回動装置を制御する制御手段を備え、
前記制御手段が、前記ガイドベーンの開度に係る情報に基づいて前記回動装置を駆動して、前記下方側ランナベーンの角度を変更することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項記載の軸流水車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ランナボスに固定されたランナベーンを備えるプロペラ水車などの軸流水車に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸流水車には、プロペラ水車、カプラン水車、バルブ水車などがある。プロペラ水車においては、上池より鉄管を通ってケーシングへ流入した圧力水は、ステーベーン、流量を調整するための開閉機能を有するガイドベーンを通過して、発電機と主軸で連結された回転可能なランナへ流入する。ランナへ流入した圧力水は、ランナを回転させることで発電機を回転させ、吸出し管を通過して、下流もしくは下池へと放出される。
【０００３】
ここで、ランナは、ランナベーンとこのランナベーンを支持するランナボスとを備える。カプラン水車では、このランナベーン全体を可動することができる。一方、プロペラ水車におけるランナベーンは、ランナボスに溶接接合やボルト締結により固定されている。
【０００４】
軸流水車としては、必要とされる負荷、運転落差に応じて、ランナベーンの角度とガイドベーンの開度をそれぞれ最適な状態に制御することが可能なカプラン水車などの適用が多い。しかしながら、年間を通して上池、下池の水位があまり変化せず、落差変化が無いような場合や、負荷変動の要求が無いような場合には、構造が簡単なプロペラ水車が用いられる。
【０００５】
プロペラ水車は、上記したように、ランナベーンの角度を運転状態に応じて変更する必要が無いことから、ランナボスの外形を球面形状とする必要がなく、円筒形状で構成することができる。また、ランナボスの内部にランナベーン全体を動作させるための操作機構を備えないため、構造を単純化することができ、ランナボスの小型化を図ることもできる。
【０００６】
一方、プロペラ水車は、水力学的にはランナベーンが固定されていることから、フランシス水車と同様の特性を示す。例えば、設計条件（設計点）を境界として、部分負荷条件や過負荷条件において、効率の低下が顕著となるとともに、ランナベーンの出口の流れが不均一になる。このランナベーンの出口の流れの不均一により、ランナの下流側の中心部にホワールと呼ばれる旋回流が発生することが知られている。
【０００７】
設計点を外れた、部分負荷条件や過負荷条件では、ランナの回転速度とランナ内における圧力水の速度のバランスが崩れ、ランナの出口における旋回速度成分が支配的となる。そのために、ランナの下流側の中心部に大気圧より低い圧力を有する渦状の空洞が発生する。これがホワールである。このホワールは、吸出し管内の中心軸を渦芯として竜巻のように激しく揺れ動き、吸出し管の水圧脈動を増大させる。また、このホワールが管内壁に衝突し崩壊するときに発生する異常音、振動などは、水力機械の安定な運転を阻害する要因となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】ハイドロタービン、ターボ機械協会編、日本工業出版、平成１９年６月９日（改訂版）、ｐ.８１〜ｐ.８３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記したように、ランナベーンが固定されたプロペラ水車などの軸流水車では、部分負荷条件や過負荷条件において、ホワールが発生して効率を低下させるとともに、水圧脈動を増大させるなどの問題を有している。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、ランナベーンにおける圧力水の流れを適正化し、効率の低下を抑制することができる軸流水車を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施形態の軸流水車は、開度を変更可能に設けられたガイドベーンと、回転主軸の一端に連結された筒状のランナボス、および前記ランナボスの外周に周方向に亘って所定の間隔をあけて設けられた複数のランナベーンを有し、前記ガイドベーンを通過した流水によって回動駆動されるランナと、前記ランナの下流に設けられた吸出し管とを具備している。そして、各前記ランナベーンは、上下に２分割され、上方側ランナベーンが前記ランナボスの外周に可動でないように固定され、下方側ランナベーンが回動可能に設けられている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態の軸流水車の一部を子午断面で示した図である。
【図２】本発明に係る第１の実施の形態の軸流水車のランナをランナベーンの腹側から見たときの平面図である。
【図３】本発明に係る第１の実施の形態の軸流水車のランナを示した図２のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図４】本発明に係る第１の実施の形態の軸流水車のランナにおける下方側ランナベーンの動作を説明するための、図２のＡ−Ａ断面に相当する断面を示す図である。
【図５】本発明に係る第１の実施の形態の軸流水車における、ガイドベーンの開度と、下方側ランナベーンの後縁におけるキャンバーラインの延長線と鉛直方向の直線とのなす角との関係を示した図である。
【図６】本発明に係る第１の実施の形態の軸流水車における下方側ランナベーンを動作するための制御工程を説明するための流れ図である。
【図７】ランナベーンの出口における角度を一定としたときの、ランナベーンの出口における各方向の速度成分（速度三角形）を示した図である。
【図８】本発明に係る第２の実施の形態の軸流水車のランナをランナベーンの腹側から見たときの平面図である。
【図９】本発明に係る第２の実施の形態の軸流水車のランナを示した図８のＢ−Ｂ断面を示す図である。
【図１０】本発明に係る第２の実施の形態の軸流水車のランナボスの側面を示す図である。
【図１１】本発明に係る第２の実施の形態の軸流水車のランナにおける下方側ランナベーンの動作を説明するための、図８のＢ−Ｂ断面に相当する断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る第１の実施の形態の軸流水車１０の一部を子午断面で示した図である。なお、ここでは、軸流水車１０としてプロペラ水車を例示して説明する。また、以下に示す実施の形態において、同一の構成部分には、同一の符号を付して重複する説明を省略または簡略する。
【００１５】
図１に示すように、軸流水車１０は、直立する発電機（図示しない）に直結された鉛直下方に延びる回転主軸として機能する水車軸２０を備えている。水車軸２０の先端には、ランナ３０が取り付けられ、ランナ３０は、ランナボス４０とランナベーン５０を備えている。
【００１６】
ランナ３０の外周には、ケーシング２２が配設されており、このケーシング２２の内周部には、複数のステーベーン２３が周方向に設けられている。また、これらのステーベーン２３とランナ３０との間には、周方向に亘って複数のガイドベーン２４が配列されている。このガイドベーン２４は、開度を変更可能に設けられ、ランナ３０に導く圧力水の流量を調整する。
【００１７】
ランナ３０の外周には、ガイドベーン２４を通過した圧力水をランナ３０に導く流路配管２５が構成されている。流路配管２５の下端部であり、ランナ３０の下流側でもある部分には、吸出し管２６が設けられている。
【００１８】
このような構成を備える軸流水車１０において、上池より鉄管を通って導入される圧力水は、ケーシング２２とステーベーン２３を通過し、流量調整が行われるガイドベーン２４を通過してランナ３０へ導かれる。ランナ３０では、導入された圧力水の圧力エネルギが回転エネルギへと変換され、ランナ３０は、水車軸２０を回転軸として回転し、水車軸２０に連結された、図示しない発電機を回転させて発電する。そして、ランナ３０を通過した圧力水は、吸出し管２６を通って下流の下池へと排出される。
【００１９】
次に、ランナ３０の構造について詳しく説明する。
【００２０】
図２は、本発明に係る第１の実施の形態の軸流水車１０のランナ３０をランナベーン５０の腹側から見たときの平面図である。なお、図２では、ランナボス４０内の構造を説明するために、一部を断面で示している。また、ランナベーン５０は複数備えられているが、便宜上、図２ではランナベーン５０を一枚示した図としている。図３は、本発明に係る第１の実施の形態の軸流水車１０のランナ３０を示した図２のＡ−Ａ断面を示す図である。
【００２１】
図２に示すように、ランナボス４０は、水車軸２０に連結される円柱状のランナボス本体４１と、このランナボス本体４１の下端部に連結される円錐状のランナコーン４２を備えている。
【００２２】
ランナベーン５０は、ランナボス４０の外周に周方向に亘って所定の間隔をあけて複数設けられている。また、ランナベーン５０は、上下に２分割され、上方側の上方側ランナベーン５１と、下方側の下方側ランナベーン５２とから構成されている。なお、ここでは、複数設けられているランナベーン５０のうちの１つについて説明するが、他のランナベーン５０も同じ構成を備えている。
【００２３】
上方側ランナベーン５１は、溶接やボルト締結によって、ランナボス本体４１の外周に可動でないように固定されている。一方、下方側ランナベーン５２は、角度を変更できるように回動可能に設けられている。
【００２４】
ここで、下方側ランナベーン５２を回動する構成について説明する。
【００２５】
図２に示すように、ランナボス本体４１の外壁に設けられた開口４３に貫通して回動伝達部材４４が配置されている。この回動伝達部材４４の一端側は、下方側ランナベーン５２のランナボス本体４１側の側面の上部に接続されている。回動伝達部材４４の他端側は、ランナボス４０の内部に設けられた回動装置４５に接続されている。下方側ランナベーン５２は、回動伝達部材４４の中心軸を回転軸Ｍとして回動する。
【００２６】
上方側ランナベーン５１と下方側ランナベーン５２との間には、図２および図３に示すように、下方側ランナベーン５２が回動できるように、若干の間隙が設けられている。下方側ランナベーン５２を回動した際における、この隙間の増加や、下方側ランナベーン５２の上部の翼面側への突出を抑制するために、回転軸Ｍは、上方側ランナベーン５１と下方側ランナベーン５２との間の中心におけるランナベーン幅方向（図２においてランナベーン５０の、内周側から外周側への方向）の中心線Ｌに近い位置に構成されることが好ましい。
【００２７】
例えば、図２に示すように、回動伝達部材４４の一端側を、下方側ランナベーン５２の側面の上部に接続して、回転軸Ｍを中心線Ｌに近い位置に構成することができる。また、例えば、下方側ランナベーン５２の上端面（分割面）上のランナベーン幅方向に回転軸Ｍを備えるように構成してもよい。回動伝達部材４４は、例えば、ステンレス鋳鋼などの金属材料からなる円柱状部材などで構成される。
【００２８】
下方側ランナベーン５２とランナボス本体４１との間は、下方側ランナベーン５２が回動できるように、若干の間隙が設けられている。なお、ランナ３０は、流路配管２５内において回転するため、ランナベーン５０と流路配管２５との間にも、若干の間隙が設けられている。
【００２９】
ランナベーン５０を上下に２分割する位置は、ランナ３０から流出する圧力水の流れ角度を制御しやすいなどの理由から、図３に示すように、ランナベーン５０における前縁５３から後縁５４へのキャンバーラインＮの長さ方向の中心よりも後縁５４側に位置することが好ましい。また、下方側ランナベーン５２の前縁５３は、流れ込む圧力水の流れ角度に対してランナベーン５０の入口の幾何学的な角度に多少のずれが生じても大きな影響が出ないようにするなどの理由から、図３に示す断面において前縁における内接円の半径を大きく構成した鈍頭とすることが好ましい。
【００３０】
ここで、下方側ランナベーン５２の動作について説明する。
【００３１】
図４は、本発明に係る第１の実施の形態の軸流水車１０のランナ３０における下方側ランナベーン５２の動作を説明するための、図２のＡ−Ａ断面に相当する断面を示す図である。図４において、下方側ランナベーン５２を回転駆動していない状態を下方側ランナベーン５２ａ、下方側ランナベーン５２を回転駆動した状態を下方側ランナベーン５２ｂ、５２ｃで示している。また、下方側ランナベーン５２を回転駆動していない状態のキャンバーラインをＮａ、下方側ランナベーン５２を回転駆動した状態のキャンバーラインをＮｂ、Ｎｃで示している。さらに、下方側ランナベーン５２の後縁における各キャンバーラインＮａ、Ｎｂ、Ｎｃの延長線と鉛直方向の直線とのなす角をθａ、θｂ、θｃで示している。
【００３２】
図４に示すように、回動装置４５を駆動することで、下方側ランナベーン５２ａの状態から、例えば、下方側ランナベーン５２ｂの状態にすることができる。この場合、角度θｂは、角度θａよりも大きくなり、圧力水の周方向の速度成分が増加する。
【００３３】
また、回動装置４５を駆動することで、下方側ランナベーン５２ａの状態から、例えば、下方側ランナベーン５２ｃの状態にすることができる。この場合、角度θｃは、角度θａよりも小さくなり、圧力水の軸方向（鉛直下方方向）の速度成分が増加する。
【００３４】
例えば、ランナ３０に導かれる圧力水の流量、換言すれば、ガイドベーン２４の開度に基づいて、上記したように、下方側ランナベーンを最適な角度に変更することができる。
【００３５】
次に、回動装置４５を制御する制御装置（図示しない）を備え、この制御装置が、ガイドベーン２４の開度に基づいて回動装置４５を制御する一例を示す。なお、制御装置は、ガイドベーン２４を制御するガイドベーン制御装置やガイドベーン２４と電気的に通信可能（交信可能）に接続され、少なくともガイドベーン２４の開度に係る情報を入力可能に設定されている。また、制御装置は、回動装置４５と電気的に通信可能（交信可能）に接続され、ガイドベーン２４の開度に係る情報に基づいて、少なくとも回動装置４５の駆動を制御可能に設定されている。なお、この制御装置は、ガイドベーン制御装置と一体的に構成されてもよい。
【００３６】
図５は、本発明に係る第１の実施の形態の軸流水車１０における、ガイドベーン２４の開度と、下方側ランナベーン５２の後縁におけるキャンバーラインＮの延長線と鉛直方向の直線とのなす角θとの関係を示した図である。図６は、本発明に係る第１の実施の形態の軸流水車１０における下方側ランナベーン５２を動作するための制御工程を説明するための流れ図である。
【００３７】
制御装置には、データベースとして図５に示すような、ガイドベーン２４の開度と、下方側ランナベーン５２の後縁におけるキャンバーラインＮの延長線と鉛直方向の直線とのなす角θとの関係に係る情報を、例えば記憶手段に記憶している。さらに、所定の角θとするための回動装置４５への出力信号などに係る情報も例えば記憶手段に記憶している。
【００３８】
制御装置は、ガイドベーン２４の開度に係る情報を入力する（ステップＳ６０）。
【００３９】
続いて、制御装置は、ガイドベーン２４の開度に係る情報に基づいて、下方側ランナベーン５２の対応する角度を決定する（ステップＳ６１）。
【００４０】
ここで、例えば、ガイドベーン２４の開度に係る情報に基づいて、ガイドベーン２４の開度が設計点であると判定した場合には、対応する角度をθａに決定する（図４および図５参照）。例えば、ガイドベーン２４の開度に係る情報に基づいて、ガイドベーン２４の開度が設計点よりも大きいと判定した場合には、対応する角度を例えばθｃに決定する（図４および図５参照）。例えば、ガイドベーン２４の開度に係る情報に基づいて、ガイドベーン２４の開度が設計点よりも小さいと判定した場合には、対応する角度を例えばθｂに決定する（図４および図５参照）。
【００４１】
続いて、制御装置は、回動装置４５を駆動して、決定した角度に下方側ランナベーン５２を設定する（ステップＳ６２）。
【００４２】
ここで、図７は、ランナベーンの出口における角度を一定としたときの、ランナベーンの出口における各方向の速度成分（速度三角形）を示した図である。
【００４３】
ランナベーンの出口における、周方向からの角度である相対流れ角度αは、流れがランナベーン沿って流れ出ることから一定となる。なお、この方向の相対速度成分をＷと示す。すなわち、周方向速度成分Ｕと相対速度成分Ｗとのなす角がαとなる。
【００４４】
上記したことから、ガイドベーン２４の開度の変化、すなわち圧力水の流量の変化によって、相対速度成分Ｗの大きさ（図７では相対速度成分Ｗの矢印の長さ）は変化するが、相対流れ角度αは一定となる。
【００４５】
ここで、ガイドベーン２４の開度が設計点であるときの、相対速度成分をＷａ、周方向速度成分Ｕと相対速度成分Ｗａのベクトルを閉じるべく絶対速度成分をＶａと示す。この設定点では、絶対速度成分Ｖａと周方向速度成分Ｕとのなす角は９０度となっている。
【００４６】
水車における出力の増減は、圧力水の流量に伴う。例えば、過負荷時には、圧力水の流量が増加し、そのため相対速度成分がＷｃとなり、絶対速度成分Ｖｃとなる。例えば、低負荷時には、圧力水の流量が減少し、そのため相対速度成分がＷｂとなり、絶対速度成分Ｖｂとなる。このように、ガイドベーン２４の開度が設計点である定格条件から外れると、絶対速度成分と周方向速度成分とのなす角が９０度から外れ、絶対速度成分の向きが傾く。これにより、旋回方向の速度成分が増大し、旋回損失が増加して効率が低下する。
【００４７】
このように、ランナベーンの出口における角度を一定とした場合、設計点から外れることにより、ランナベーンの出口における流れが不均一となり損失が増加し、効率が低下する。さらに、旋回方向の速度成分が増加することにより水圧脈動が増加する。
【００４８】
しかしながら、第１の実施の形態の軸流水車１０におけるランナベーン５０では、前述したように、下方側ランナベーン５２を最適な角度に変更することができるため、絶対速度成分と周方向速度成分とのなす角を、例えば９０度などの最適な角度に設定することができる。これにより、効率の低下や、水圧脈動の増加を抑制することができる。
【００４９】
上記したように、第１の実施の形態の軸流水車１０によれば、ランナベーン５０を上下に２分割し、下方側ランナベーン５２を最適な角度に変更することができるため、効率の低下や、水圧脈動の増加を抑制することができる。
【００５０】
（第２の実施の形態）
本発明に係る第２の実施の形態の軸流水車１０は、第１の実施の形態の軸流水車１０の構成と、下方側ランナベーン５２を回転駆動させる構成のみが異なるため、ここでは、この異なる構成について主に説明する。
【００５１】
図８は、本発明に係る第２の実施の形態の軸流水車１０のランナ３１をランナベーン５０の腹側から見たときの平面図である。なお、図８では、ランナボス４０内の構造を説明するために、一部を断面で示している。また、ランナベーン５０は複数備えられているが、便宜上、図８ではランナベーン５０を一枚示した図としている。図９は、本発明に係る第２の実施の形態の軸流水車１０のランナ３１を示した図８のＢ−Ｂ断面を示す図である。図１０は、本発明に係る第２の実施の形態の軸流水車１０のランナボス４０の側面を示す図である。
【００５２】
ランナベーン５０は、ランナボス４０の外周に周方向に亘って所定の間隔をあけて複数設けられている。また、図８に示すように、ランナベーン５０は、上下に２分割され、上方側の上方側ランナベーン５１と、下方側の下方側ランナベーン５２とから構成されている。なお、ここでは、複数設けられているランナベーン５０のうちの１つについて説明するが、他のランナベーン５０も同じ構成を備えている。
【００５３】
上方側ランナベーン５１は、溶接やボルト締結によって、ランナボス本体４１の外周に可動でないように固定されている。一方、下方側ランナベーン５２は、角度を変更できるように回動可能に設けられている。
【００５４】
図９に示すように、上方側ランナベーン５１の下方側の端部、および下方側ランナベーン５２の上方側の端部には、腹側および背側にそれぞれのランナベーンの幅方向に凹状の段部７０ａ、７０ｂが形成されている。そのため、上方側ランナベーン５１の下方側の端部、および下方側ランナベーン５２の上方側の端部は、それぞれのランナベーンの厚さ方向の中央に、それぞれのランナベーンの幅方向に沿って凸条部７１ａ、７１ｂを備える構成となる。
【００５５】
上方側ランナベーン５１と下方側ランナベーン５２の、腹側の段部７０ａ、７０ｂおよび背側の段部７０ａ、７０ｂには、図９に示すように、下方側ランナベーン５２を回動可能に上方側ランナベーン５１に支持する支持部材として機能する、板状の弾性部材８０が備えられている。この弾性部材８０は、ランナベーン５０の幅方向に段部７０ａ、７０ｂを埋めるように設けられている。そして、腹側の弾性部材８０は、腹側から、例えば、ボルト締結などによって凸条部７１ａ、７１ｂの腹側の側面に固定される。背側の弾性部材８０は、背側から、例えば、ボルト締結などによって凸条部７１ａ、７１ｂの背側の側面に固定される。
【００５６】
下方側ランナベーン５２は、図９に示すように、回動できるように、若干の間隙を設けて、上方側ランナベーン５１に支持されている。また、下方側ランナベーン５２とランナボス本体４１との間にも、下方側ランナベーン５２が回動できるように、若干の間隙が設けられている。
【００５７】
弾性部材８０の厚さは、弾性部材８０の外側の外側面が、ランナベーン５０の腹側および背側の翼面から突出したり、窪んだりしないように設定されている。ここで、弾性部材８０は、下方側ランナベーン５２を回動する際、下方側ランナベーン５２を上方側ランナベーン５１に支持した状態で、下方側ランナベーン５２の回動に追従して変形可能な材料で構成される。弾性部材８０として、例えば、硬質ゴムなどを使用することができる。
【００５８】
ここで、下方側ランナベーン５２を回動する構成について説明する。
【００５９】
図８および図１０に示すように、ランナボス本体４１の外壁に設けられた円弧状の開口４６に貫通して回動伝達部材４７が配置されている。この回動伝達部材４７の一端側は、下方側ランナベーン５２のランナボス本体４１側の側面に接続されている。回動伝達部材４７の他端側は、ランナボス４０の内部に設けられ、回動伝達部材４７を回転駆動する回動装置４８に接続されている。
【００６０】
回動伝達部材４７は、例えば、ステンレス鋳鋼などの金属材料からなる円柱状部材などで構成される。回動装置４８は、回動伝達部材４７をランナボス本体４１の外壁に設けられた開口４６に沿って移動させる装置である。
【００６１】
例えば、回動装置４８によって回動伝達部材４７を開口４６に沿って移動する際、下方側ランナベーン５２は、弾性部材８０によって支持された、ランナベーン幅方向の支持部を回転軸として回動する。
【００６２】
図１１は、本発明に係る第２の実施の形態の軸流水車１０のランナ３１における下方側ランナベーン５２の動作を説明するための、図８のＢ−Ｂ断面に相当する断面を示す図である。図１１において、下方側ランナベーン５２を回転駆動していない状態を下方側ランナベーン５２ａ、下方側ランナベーン５２を回転駆動した状態を下方側ランナベーン５２ｂ、５２ｃで示している。
【００６３】
例えば、回動伝達部材４７を開口４６に沿って上方側（図１０の開口４６の上方側）に移動した場合には、図１１に示す下方側ランナベーン５２ｂの状態となる。一方、回動伝達部材４７を開口４６に沿って下方側（図１０の開口４６の下方側）に移動した場合には、図１１に示す下方側ランナベーン５２ｃの状態となる。なお、下方側ランナベーン５２が、図１１に示した各状態となる際の作用効果は、第１の実施の形態において図４を参照して説明した作用効果と同じである。
【００６４】
下方側ランナベーンは、例えば、ランナ３０に導かれる圧力水の流量、換言すれば、ガイドベーン２４の開度に基づいて、上記したように、最適な角度に変更することができる。
【００６５】
また、回動装置４８を制御する制御装置を備え、この制御装置が、ガイドベーン２４の開度に基づいて回動装置４８を制御することもできる。なお、制御装置は、ガイドベーン２４を制御するガイドベーン制御装置やガイドベーン２４と電気的に通信可能（交信可能）に接続され、少なくともガイドベーン２４の開度に係る情報を入力可能に設定されている。また、制御装置は、回動装置４８と電気的に通信可能（交信可能）に接続され、ガイドベーン２４の開度に係る情報に基づいて、少なくとも回動装置４８の駆動を制御可能に設定されている。なお、この制御装置は、ガイドベーン制御装置と一体的に構成されてもよい。
【００６６】
なお、制御装置の動作は、第１の実施の形態において説明した制御装置の動作と同様であり、また、第１の実施の形態における作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
【００６７】
上記したように、第２の実施の形態の軸流水車１０によれば、ランナベーン５０を上下に２分割し、下方側ランナベーン５２を最適な角度に変更することができるため、効率の低下や、水圧脈動の増加を抑制することができる。
【００６８】
以上説明した実施形態によれば、ランナベーンにおける圧力水の流れを適正化し、効率の低下を抑制することが可能となる。
【００６９】
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。
【符号の説明】
【００７０】
１０…軸流水車、２０…水車軸、２２…ケーシング、２３…ステーベーン、２４…ガイドベーン、２５…流路配管、２６…吸出し管、３０、３１…ランナ、４０…ランナボス、４１…ランナボス本体、４２…ランナコーン、４３、４６…開口、４４、４７…回動伝達部材、４５、４８…回動装置、５０…ランナベーン、５１…上方側ランナベーン、５２、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ…下方側ランナベーン、５３…前縁、５４…後縁、７０ａ…段部、７１ａ…凸条部、７１ｂ…凸条部、８０…弾性部材、Ｌ…中心線、Ｍ…回転軸、Ｎ、Ｎａ、Ｎｂ、Ｎｃ…キャンバーライン。
【図１】
2012172556.tif 000003
【図２】
2012172556.tif 000004
【図３】
2012172556.tif 000005
【図４】
2012172556.tif 000006
【図５】
2012172556.tif 000007
【図６】
2012172556.tif 000008
【図７】
2012172556.tif 000009
【図８】
2012172556.tif 000010
【図９】
2012172556.tif 000011
【図１０】
2012172556.tif 000012
【図１１】
2012172556.tif 000013