(57)【要約】【課題】既設ステーベーンの翼形を変更するに当たり、良好な作業性と既設ステーベーンおよび主板に影響する残留応力の抑制とを両立可能な水力機械のステーベーンおよび水力機械のステーベーン翼形変更方法を提案する。【解決手段】ステーベーン２３は、渦巻状のケーシング２の出口に接続して向かい合う一対の主板２１、２２の間に架かる。ステーベーン２３は、主板２１、２２の間に架かる翼主部２５と、主板２１、２２の間に架かり翼主部２５に固定されてステーベーン２３の前縁２３ａまたは後縁２３ｂとなる前縁部２６または後縁部２７と、主板２１、２２の一方および翼主部２５に固定されて前縁部２６または後縁部２７に嵌り込む振れ止め部材２８と、を備える。【選択図】  図２
2012172669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
渦巻状のケーシングの出口に接続して向かい合う一対の主板の間に架かる水力機械のステーベーンにおいて、
前記主板の間に架かる翼主部と、
前記主板の間に架かり前記翼主部に固定されて前記ステーベーンの前縁または後縁となる前縁部または後縁部と、
前記主板の一方および前記翼主部に固定されて前記前縁部または前記後縁部に嵌り込む振れ止め部材と、を備えることを特徴とする水力機械のステーベーン。
【請求項２】
前記前縁部または前記後縁部は、前記主板の離間する方向に並んで嵌合しあう複数の縁部材を備え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ベーン。
【請求項３】
前記前縁部または前記後縁部は、前記主板の離間する方向に並び前記固定部材にも固定される複数の縁部材を有し、
前記翼主部に接合する固定端を有して前記前縁または前記後縁となる前記縁部材の先端部分を固定する固定部材を備えることを特徴とする特徴とする請求項１または２に記載の水力機械のステーベーン。
【請求項４】
中空な前記前縁部または前記後縁部の内部を補強材で満たして補強する補強部を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の水力機械のステーベーン。
【請求項５】
前記翼主部に接合する固定端を有して前記補強部に埋没するアンカー部材を備えることを特徴とする請求項４に記載の水力機械のステーベーン。
【請求項６】
前記補強材は、前記前縁部または前記後縁部の内部に充填可能な流動性を有し、後に固化することを特徴とする請求項４に記載の水力機械のステーベーン。
【請求項７】
渦巻状のケーシングの出口に接続して向かい合う一対の主板の一方および前記主板の間に架かる既設ステーベーンに振れ止め部材を固定し、
前記既設ステーベーンの前縁または後縁に前縁部または後縁部を配置するとともに前記前縁部または前記後縁部を前記振れ止め部材へ嵌め込み、
前記前縁部または前記後縁部を前記既設ステーベーンに接合して翼形を変更することを特徴とする水力機械のステーベーン翼形変更方法。
【請求項８】
複数の縁部材を順次に嵌合して前記既設ステーベーンの前縁または後縁に並べて前記前縁部または前記後縁部を組み立てることを特徴とする請求項７に記載の水力機械のステーベーン翼形変更方法。
【請求項９】
前記縁部材を前記既設ステーベーンの前縁または後縁に配置する都度、前記縁部材を前記既設ステーベーンに接合して記前縁部または前記後縁部を組み立てることを特徴とする請求項８に記載の水力機械のステーベーン翼形変更方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、水力機械のステーベーンおよび水力機械のステーベーン翼形変更方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水の運動エネルギーで回転する水車または回転運動を水の運動エネルギーに変換するポンプ、あるいはこれらの機能を併せ持つポンプ水車、特にフランシス水車（以下、「水力機械」と言う。）において、ステーベーンは、水力機械の動作時にケーシングからライナ側へ流入する水流を整流してガイドベーンへ導く。
【０００３】
ところで、前縁部分の厚みが大きいステーベーンは衝突損失が増大し、他方、後縁部分の厚みが大きいステーベーンは後流が大きくなって排棄損失が増大する。したがって、ケーシングからガイドベーンへ水流を整流して導く観点から、ステーベーンの厚みは小さいことが望ましい。一方、ステーベーンは、水流による圧力によってケーシングが広がるのを防止する強度部材としての役割を果たす。したがって、ステーベーンの前縁部分および後縁部分は、ケーシングから加わる荷重に耐える強度を有するよう、適宜の厚みを有することが望ましい。そこで、後縁部分の肉厚が翼の高さ方向における上下端よりも中央部分のほうが薄い翼形（プロフィル）のステーベーンが知られている。
【０００４】
また、既に運用中の水力機械の性能の向上を目的として既設ステーベーンの翼形を変更することがある。そこで、前縁部分または後縁部分もしくは両方の部分（以下、単に「縁部分」と呼ぶ。）に縁部分の形状を変更する部材を追加的に固定したステーベーンが知られている。
【０００５】
縁部分の形状を変更する部材を既設ステーベーンに固定する方法として、縁部分の形状を変更する部材をステーベーンの高さ方向に並ぶ複数の部品に分割して、この部品を既設ステーベーンおよび隣接する部品に溶接で接合する方法が知られている。
【０００６】
他に、既設ステーベーンが接合する上下の主板に溝部を形成して、この溝部に縁部分の形状を変更する一体成形の部材を嵌め込み上下の主板で支持する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１４００７８号公報
【特許文献２】特開２００８−２６１２９２号公報
【特許文献３】特開２０１０−２２３０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
縁部分の形状を変更する部材は、既設ステーベーンの高さ、すなわち向かい合う一対の主板の距離に比例して大きく重くなる。このため、例えば、既設ステーベーンの高さが人の背丈ほどもある場合、縁部分の形状を変更する部材を接合または溝に嵌め込む作業は、極めて作業性の悪い困難な作業になる。
【０００９】
他方、縁部分の形状を変更する部材を複数の部品に分割することによって個々の部品重量を軽減して作業性を改善することができる。しかしながら、縁部分の形状を変更する部材を複数の部品に分割する場合は、隣接する部品間を溶接することによって残留応力を生じ、既設ステーベーンおよび主板に悪影響となる虞がある。
【００１０】
すなわち、既設ステーベーンの翼形を変更した従来のステーベーンや、既設ステーベーンの翼形を変更する従来の方法は、良好な作業性と、既設ステーベーンおよび主板へ負担を抑制可能な結合を両立することが難しい。
【００１１】
そこで、本発明は、既設ステーベーンの翼形を変更するに当たり、良好な作業性と既設ステーベーンおよび主板に影響する残留応力の抑制とを両立可能な水力機械のステーベーンおよび水力機械のステーベーン翼形変更方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の課題を解決するため本発明に係る水力機械のステーベーンは、渦巻状のケーシングの出口に接続して向かい合う一対の主板の間に架かる水力機械のステーベーンにおいて、前記主板の間に架かる翼主部と、前記主板の間に架かり前記翼主部に固定されて前記ステーベーンの前縁または後縁となる前縁部または後縁部と、前記主板の一方および前記翼主部に固定されて前記前縁部または前記後縁部に嵌り込む振れ止め部材と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る水力機械のステーベーン翼形変更方法は、渦巻状のケーシングの出口に接続して向かい合う一対の主板の一方および前記主板の間に架かる既設ステーベーンに振れ止め部材を固定し、前記既設ステーベーンの前縁または後縁に前縁部または後縁部を配置するとともに前記前縁部または前記後縁部を前記振れ止め部材へ嵌め込み、前記前縁部または前記後縁部を前記既設ステーベーンに接合して翼形を変更することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るステーベーンを適用する水力機械を示す縦断面図。
【図２】本発明の第１実施形態に係るステーベーンを適用する水力機械のステーリングを示す縦断面図。
【図３】本発明の第１実施形態に係るステーベーンの前縁部を示す横断面図。
【図４】本発明の第１実施形態に係るステーベーンの前縁部を示す横断面図。
【図５】本発明の第１実施形態に係る水力機械のステーベーン翼形変更方法を示すステーリングの縦断面図。
【図６】本発明の第１実施形態に係る水力機械のステーベーン翼形変更方法を示すステーベーンの横断面図。
【図７】本発明の第１実施形態に係る水力機械のステーベーン翼形変更方法を示すステーリングの縦断面図。
【図８】本発明の第１実施形態に係る水力機械のステーベーン翼形変更方法を示すステーリングの縦断面図。
【図９】本発明の第１実施形態に係る水力機械のステーベーン翼形変更方法を示すステーリングの縦断面図。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る水力機械のステーベーン翼形変更方法を示すステーリングの縦断面図。
【図１１】本発明の第１実施形態に係る水力機械のステーベーン翼形変更方法を示すステーリングの縦断面図。
【図１２】本発明の第１実施形態に係る水力機械のステーベーン翼形変更方法を示すステーリングの縦断面図。
【図１３】本発明の第１実施形態に係るステーベーンを適用する水力機械のステーリングを示す縦断面図。
【図１４】本発明の第１実施形態に係るステーベーンの前縁部を示す横断面図。
【図１５】本発明の第２実施形態に係るステーベーンを適用する水力機械のステーリングを示す縦断面図。
【図１６】本発明の第２実施形態に係るステーベーンの前縁部を示す横断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る水力機械のステーベーンおよび水力機械のステーベーン翼形変更方法の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
［第１の実施形態］
本発明に係る水力機械のステーベーンおよび水力機械のステーベーン翼形変更方法の第１実施形態について、図１から図１４を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の第１実施形態に係るステーベーンを適用する水力機械を示す縦断面図である。
【００１８】
図１に示すように本実施形態に係る水力機械１は、フランシス水車である。水力機械１は、水が流入する渦巻状のケーシング２と、ケーシング２の内周側に位置するステーリング３と、ステーリング３の内周側に位置するガイドベーン５と、ガイドベーン５の内周側に位置するランナ６と、を備える。
【００１９】
ステーリング３は、ケーシング２から流出する水をガイドベーン５に導く。
【００２０】
ガイドベーン５は、ケーシング２から流出する水量を調整する。
【００２１】
ランナ６は、水力機械１の中心部にあり、ケーシング２からステーリング３およびガイドベーン５を経て流入する水の運動エネルギーを回転駆動力に変換して発電機７に伝える。ランナ６は、ガイドベーン５から流出する水を受ける複数のランナベーン６ａを備える。主軸８は、ランナ６を発電機７に連結する。ランナ６に流入した水は、ランナ６を回転駆動させた後、吸出管１１を経て放水路（図示省略）へ流出する。
【００２２】
次に、ステーリング３について詳述する。
【００２３】
図２は、本発明の第１実施形態に係るステーベーンを適用する水力機械のステーリングを示す縦断面図である。
【００２４】
図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線において、本発明の第１実施形態に係るステーベーンの前縁部を示す横断面図である。
【００２５】
図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線において、本発明の第１実施形態に係るステーベーンの前縁部を示す横断面図である。
【００２６】
図２から図４に示すように、本実施形態に係るステーリング３は、ケーシング２の出口１２に接続して向かい合う一対の主板２１、２２と、主板２１、２２の間に架かるステーベーン２３と、を備える。
【００２７】
主板２１、２２は、向かい合う環状の板であり、上方に位置する上主板２１および下方に位置する下主板２２である。
【００２８】
ステーベーン２３は、主板２１、２２の間に複数あり、略等間隔かつ放射状に並ぶ。なお、図２は、複数のステーベーン２３のうち所定の１つを図示する。ケーシング２側にあるステーベーン２３の縁は、ステーリング３内を流れる水流の上流側に位置する前縁２３ａである。他方、ランナ６側にあるステーベーン２３の縁は、ステーリング３内を流れる水流の下流側に位置する後縁（図示省略）である。
【００２９】
また、ステーベーン２３は、主板２１、２２の間に架かる翼主部２５と、主板２１、２２の間に架かり翼主部２５に固定されてステーベーン２３の前縁２３ａとなる前縁部２６と、主板２１、２２の間に架かり翼主部２５に固定されてステーベーン２３の後縁となる後縁部（図示省略）と、主板２１、２２の一方および翼主部２５に固定されて前縁部２６または後縁部に嵌り込む振れ止め部材２８と、を備える。
【００３０】
なお、ステーベーン２３の後縁および後縁部は、前縁２３ａおよび前縁部２６と同様の構成を有するので説明を省略する。
【００３１】
翼主部２５は、主板２１、２２の間に架かる既設ステーベーン３１であり、上主板２１および下主板２２に強固に固定され、水流による圧力によってケーシング２が広がるのを防止する強度部材としての役割を果たす。翼主部２５は、本実施形態に係る水力機械のステーベーン翼形変更方法によって翼形を変更する以前の既設ステーベーン３１であり、前縁３１ａを覆う前縁部２６および後縁を覆う後縁部によって本実施形態に係る水力機械のステーベーン２３になる。
【００３２】
振れ止め部材２８は、（１）既設ステーベーン３１の前縁３１ａの下主板２２側の根本と下主板２２との間にある振れ止め部材２８ａ、（２）既設ステーベーン３１の前縁３１ａの上主板２１側の根本と上主板２１との間にある振れ止め部材２８ｂ、（３）既設ステーベーン３１の後縁の下主板２２側の根本と下主板２２との間にある振れ止め部材２８ａ、（４）既設ステーベーン３１の後縁の上主板２１側の根本と上主板２１との間にある振れ止め部材２８ｂである。各振れ止め部材２８は、溶接によって既設ステーベーン３１および主板２１、２２に接合する。
【００３３】
前縁部２６は、既設ステーベーン３１の前縁３１ａを覆い、ステーベーン２３の前縁２３ａになる。また、前縁部２６は、主板２１、２２の離間する方向、すなわちステーベーン２３の高さ方向に並んで嵌合しあう複数の縁部材３５を備える。
【００３４】
縁部材３５は、下主板２２側にある第一縁部材３６と、上主板２１側にある第二縁部材３７と、第一縁部材３６側から第二縁部材３７側へ並ぶ第三縁部材３８と、第二縁部材３７と第三縁部材３８との間にある調整用縁部材３９と、を備える。
【００３５】
第一縁部材３６は、第三縁部材３８側へ延びる凸部３６ａを備え、振れ止め部材２８ａを嵌め込み可能な中空部３６ｂと、凸部３６ａを貫き中空部３６ｂに接続する貫通孔３６ｃと、を有する。第一縁部材３６は、溶接によって既設ステーベーン３１に接合する。
【００３６】
第二縁部材３７は、第三縁部材３８側へ延びる凸部３７ａを備え、振れ止め部材２８ｂを嵌め込み可能な中空部３７ｂと、凸部３７ａを貫き中空部３７ｂに接続する貫通孔３７ｃと、を有する。第二縁部材３７は、溶接によって既設ステーベーン３１に接合する。
【００３７】
第三縁部材３８は、第二縁部材３７側へ延びる凸部３８ａを備え、第一縁部材３６の凸部３６ａを嵌め込み可能な中空部３８ｂと、凸部３８ａを貫き中空部３８ｂに接続する貫通孔３８ｃと、を有する。なお、第三縁部材３８は、第一縁部材３６と第二縁部材３７との間を適宜の個数で継ぐことができる。第三縁部材３８を複数継ぐ場合、第三縁部材３８の凸部３８ａおよび中空部３８ｂは、嵌め込み可能に構成される。第三縁部材３８は、溶接によって既設ステーベーン３１に接合する。
【００３８】
調整用縁部材３９は、第二縁部材３７の凸部３７ａと第三縁部材３８の凸部３８ａとを嵌め込み可能な中空部３９ａを有する。調整用縁部材３９は、第一縁部材３６、第二縁部材３７および第三縁部材３８と、既設ステーベーン３１との寸法関係を調整するものであり、第一縁部材３６、第二縁部材３７および第三縁部材３８を既設ステーベーン３１に固定した後に第二縁部材３７と第三縁部材３８との間隔とほぼ同じになるよう事後的な調整（所謂、現場合わせ）を受ける。調整用縁部材３９は、溶接によって既設ステーベーン３１に接合する。調整用縁部材３９は、既設ステーベーン３１の高さがステーリング３の周方向へ異なる場合、それぞれの既設ステーベーン３１毎に第一縁部材３６、第二縁部材３７および第三縁部材３８のそれぞれの高さを調整することなく前縁部２６の高さを既設ステーベーン３１の高さに調整する。
【００３９】
第一縁部材３６の凸部３６ａと第三縁部材３８の中空部３８ｂ、第二縁部材３７の凸部３７ａと調整用縁部材３９の中空部３９ａ、および第三縁部材３８の凸部３８ａと調整用縁部材３９の中空部３９ａとは、それぞれほぞとほぞ穴との関係にあり、嵌め合いに隙間があっても良い。
【００４０】
第一縁部材３６の中空部３６ｂ、第二縁部材３７の中空部３７ｂ、第三縁部材３８の中空部３８ｂおよび調整用縁部材３９の中空部３９ａは、前縁部２６内に連通する内部空間４１を形成する。
【００４１】
補強部４２は、前縁部２６の内部空間４１を補強材で満たして前縁部２６を補強するとともに複数の縁部材３５を強固に結合し一体化する。補強材は、前縁部２６の内部空間４１に充填可能な流動性を有し、後に固化するグラウトであり、例えばセメントミルクである。なお、補強部４２は、前縁部２６を固定する溶接部の強度が水流による負荷に耐えうる程度に十分であればなくても良い。
【００４２】
前縁部２６はステーベーン２３の前縁２３ａに向かうにつれて次第に薄くなることが好ましい。
【００４３】
次に、水力機械のステーベーン翼形変更方法について説明する。
【００４４】
図５から図１２は、本発明の第１実施形態に係る水力機械のステーベーン翼形変更方法を順次に示す図である。
【００４５】
図５から図１２に示すように、本実施形態に係る水力機械のステーベーン翼形変更方法は、ケーシング２の出口に接続して向かい合う一対の主板２１、２２の一方および主板２１、２２の間に架かる既設ステーベーン３１に振れ止め部材２８を固定し、既設ステーベーン３１の前縁３１ａ（または後縁）に前縁部２６（または後縁部）を配置するとともに前縁３１ａ（または後縁）を振れ止め部材２８へ嵌め込み、前縁３１ａ（または後縁）を既設ステーベーン３１に接合して翼形を変更する。
【００４６】
以下、ステーベーン２３の前縁部２６について詳細に説明する。ステーベーン２３の後縁部は、前縁部２６と同様の方法で翼形を変更するので説明を省略する。
【００４７】
先ず、図５および図６に示すように、本実施形態に係る水力機械のステーベーン翼形変更方法は、既設ステーベーン３１（すなわち、翼主部２５）と下主板２２との間に振れ止め部材２８ａを配置し、この後に振れ止め部材２８ａと既設ステーベーン３１とが接する部分に溶接Ｗを行い、また振れ止め部材２８ａと下主板２２とが接する部分に溶接Ｗを行って振れ止め部材２８ａを接合する。なお、振れ止め部材２８ａの配置箇所は、既設ステーベーン３１の前縁３１ａかつ下主板２２側の根本近傍である。
【００４８】
次に、図７に示すように、ステーベーン翼形変更方法は、第一縁部材３６の中空部３６ｂに振れ止め部材２８ａを嵌め込みながら、第一縁部材３６を既設ステーベーン３１の前縁３１ａかつ下主板２２側の根本に配置し、この後に第一縁部材３６と既設ステーベーン３１とが接する部分に溶接Ｗを行い接合する。
【００４９】
次に、図８に示すように、ステーベーン翼形変更方法は、第三縁部材３８の中空部３８ｂに第一縁部材３６の凸部３６ａを嵌め込みながら、第三縁部材３８を既設ステーベーン３１の前縁３１ａに配置し、この後に第三縁部材３８と既設ステーベーン３１とが接する部分に溶接Ｗを行い接合する。
【００５０】
次に、図９に示すように、ステーベーン翼形変更方法は、ステーリング３の既設ステーベーン３１と上主板２１との間に振れ止め部材２８ｂを配置し、この後に振れ止め部材２８ｂと既設ステーベーン３１とが接する部分に溶接を行い、また振れ止め部材２８ｂと上主板２１とが接する部分に溶接Ｗを行って接合する。なお、振れ止め部材２８ｂの配置箇所は、既設ステーベーン３１の前縁３１ａかつ下主板２２側の根本近傍である。
【００５１】
次に、図１０に示すように、ステーベーン翼形変更方法は、第二縁部材３７の中空部３７ｂに振れ止め部材２８ｂを嵌め込みながら、第二縁部材３７を既設ステーベーン３１の前縁３１ａかつ上主板２１側の根本に配置し、この後に第二縁部材３７と既設ステーベーン３１とが接する部分に溶接Ｗを行い接合する。
【００５２】
次に、図１１に示すように、ステーベーン翼形変更方法は、第二縁部材３７と第三縁部材３８との間隔とほぼ同じになるよう調整用縁部材３９の高さｈを調整し、この後に調整用縁部材３９の中空部３９ａに第二縁部材３７の凸部３７ａと第三縁部材３８の凸部３８ａとを嵌め込みながら、調整用縁部材３９を既設ステーベーン３１の前縁３１ａに配置し、調整用縁部材３９と既設ステーベーン３１とが接する部分に溶接Ｗを行い接合する。
【００５３】
このように、本実施形態に係るステーベーン翼形変更方法は、複数の縁部材３５を順次に嵌合して既設ステーベーン３１の前縁３１ａ（または後縁）に並べて前縁部２６（または後縁部）を組み立てる。
【００５４】
また、本実施形態に係るステーベーン翼形変更方法は、縁部材３５を既設ステーベーン３１の前縁３１ａ（または後縁）に配置する都度、縁部材３５を既設ステーベーン３１に接合して前縁３１ａ（または後縁）を組み立てる。
【００５５】
そして、図１２に示すように、ステーベーン翼形変更方法は、前縁部２６の内部空間４１にグラウトＧを充填、固化して補強部４２を形成する。注入管Ｐは、前縁部２６の内部空間４１に接続してグラウトＧを導入する。また、注入管Ｐは、グラウトＧが固化して補強部４２を形成した後に除去される。
【００５６】
図１３は、本発明の第１実施形態に係るステーベーンを適用する水力機械のステーリングを示す縦断面図である。
【００５７】
図１４は、図１３におけるＸＩＶ−ＸＩＶ線において、本発明の第１実施形態に係るステーベーンの前縁部を示す横断面図である。
【００５８】
図１３および図１４に示すように、ステーベーン２３は、翼主部２５に接合する固定端を有して補強部４２に埋没するアンカー部材４３を備えていても良い。ステーベーン２３は、既設ステーベーン３１の前縁３１ａから延びる。アンカー部材４３は、各縁部材３５を配置する以前に、翼主部２５、すなわち既設ステーベーン３１に溶接を行い接合する。アンカー部材４３は、補強部４２を既設ステーベーン３１に強固に固定し、縁部材３５を既設ステーベーン３１に接合する溶接部の負担を軽減する。
【００５９】
本実施形態に係るステーベーン２３およびステーベーン翼形変更方法は、振れ止め部材２８を嵌め込むことによって前縁部２６および後縁部の振れ止めを行い、前縁部２６と主板２１、２２との間および後縁部と主板２１、２２との間を溶接することなく既設ステーベーン３１の翼形を変更できる。これによって、ステーベーン２３およびステーベーン翼形変更方法は、前縁部２６と主板２１、２２との間および後縁部と主板２１、２２との間に残留応力を生じることなく、既設ステーベーン３１および主板２１、２２に悪影響をおよぼすことがない。
【００６０】
また、本実施形態に係るステーベーン２３およびステーベーン翼形変更方法は、前縁部２６または後縁部を複数の縁部材３５に分割することによって、個々の部品（第一縁部材３６、第二縁部材３７、第三縁部材３８および調整用縁部材３９）を軽量なものとすることを可能にし、作業性を向上できる。
【００６１】
さらに、本実施形態に係るステーベーン２３およびステーベーン翼形変更方法は、縁部材３５（第一縁部材３６、第二縁部材３７、第三縁部材３８および調整用縁部材３９）を嵌合構造にすることによって、縁部材３５間を溶接する場合に生じる残留応力の発生を防ぎ、既設ステーベーン３１に悪影響をおよぼさない。
【００６２】
さらにまた、本実施形態に係るステーベーン２３およびステーベーン翼形変更方法は、前縁部２６および後縁部の内部空間４１に補強部４２を形成することによって、前縁部２６および後縁部全体を一体化して強度を向上できる。
【００６３】
また、本実施形態に係るステーベーン２３およびステーベーン翼形変更方法は、補強部４２にアンカー部材４３を埋没することによって補強部４２と既設ステーベーン３１とを強固に一体化しステーベーン２３全体の強度を向上する。
【００６４】
［第２の実施形態］
本発明に係る水力機械のステーベーンおよび水力機械のステーベーン翼形変更方法の第２実施形態について、図１５から図１６を参照して説明する。
【００６５】
本実施形態に係るステーベーン２３Ａにおいて第１実施形態のステーベーン２３と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６６】
図１５は、本発明の第２実施形態に係るステーベーンを適用する水力機械のステーリングを示す縦断面図である。
【００６７】
図１６は、図１５におけるＸＶＩ−ＸＶＩ線において、本発明の第２実施形態に係るステーベーンの前縁部を示す横断面図である。
【００６８】
図１５および図１６に示すように、ステーベーン２３Ａは、主板２１、２２の間に複数あり、略等間隔で放射状に並ぶ。なお、図１５は、複数のステーベーン２３Ａのうち所定の１つを図示する。ケーシング２側にあるステーベーン２３Ａの縁は、ステーリング３内を流れる水流の上流側に位置する前縁２３ａである。他方、ランナ６側にあるステーベーン２３Ａの縁は、ステーリング３内を流れる水流の下流側に位置する後縁（図示省略）である。
【００６９】
また、ステーベーン２３Ａは、主板２１、２２の間に架かる翼主部２５と、主板２１、２２の間に架かり翼主部２５に固定されてステーベーン２３Ａの前縁２３ａとなる前縁部２６Ａと、主板２１、２２の間に架かり翼主部２５に固定されてステーベーン２３Ａの後縁となる後縁部（図示省略）と、主板２１、２２の一方および翼主部２５に固定されて前縁部２６または後縁部に嵌り込む振れ止め部材２８と、翼主部２５に接合する固定端を有して前縁部２６Ａまたは後縁部を固定する複数の固定部材４５と、を備える。
【００７０】
なお、ステーベーン２３Ａの後縁および後縁部は、前縁２３ａおよび前縁部２６Ａと同様の構成を有するので説明を省略する。
【００７１】
前縁部２６Ａは、既設ステーベーン３１の前縁３１ａを覆い、ステーベーン２３Ａの前縁２３ａになる。
【００７２】
前縁部２６Ａは、主板２１、２２の離間する方向、すなわちステーベーン２３Ａの高さ方向に並ぶ複数の縁部材４６を備える。縁部材４６は、下主板２２側にある第一縁部材４７と、上主板２１側にある第二縁部材４８と、第一縁部材４７と第二縁部材４８との間にある第三縁部材４９と、を備える。
【００７３】
第一縁部材４７は、振れ止め部材２８ａを嵌め込み可能な中空部４７ａを有する。第一縁部材４７は、溶接によって既設ステーベーン３１に接合する。
【００７４】
第二縁部材４８は、振れ止め部材２８ｂを嵌め込み可能な中空部４８ａを有する。第二縁部材４８は、溶接によって既設ステーベーン３１に接合する。
【００７５】
第三縁部材４９は、第一縁部材４７と第二縁部材４８との間を適宜の個数で継ぐ。また、第三縁部材４９は、第一縁部材４７および第二縁部材４８と、既設ステーベーン３１との寸法関係を調整するものであり、第一縁部材４７および第二縁部材４８を既設ステーベーン３１に固定した後に第一縁部材４７と第二縁部材４８との間隔とほぼ同じになるよう事後的な調整（所謂、現場合わせ）を受ける。第三縁部材４９は、溶接によって既設ステーベーン３１に接合する。
【００７６】
第一縁部材４７の中空部４７ａ、第二縁部材４８の中空部４８ａおよび第三縁部材４９の中空部４９ａは、前縁部２６Ａ内に連通する内部空間４１を形成する。
【００７７】
固定部材４５は、ステーベーン２３Ａの前縁２３ａまたは後縁となる縁部材３５（すなわち、第一縁部材４７、第二縁部材４８および第三縁部材４９）の先端部分を溶接によって固定して前縁部２６Ａまたは後縁部の振れ止めを行う。固定部材４５は、既設ステーベーン３１の前縁３１ａから延びる。固定部材４５は、各縁部材４６を既設ステーベーン３１に接合する以前に、溶接によって翼主部２５、すなわち既設ステーベーン３１に接合する。
【００７８】
補強部４２は、前縁部２６Ａの内部空間４１を補強材で満たして前縁部２６Ａを補強するとともに複数の縁部材３５を強固に結合し一体化する。補強材は、前縁部２６Ａの内部空間４１に充填可能な流動性を有し、後に固化するグラウトであり、例えばセメントミルクである。なお、補強部４２は、前縁部２６Ａを固定する溶接部の強度が水流による負荷に耐えうる程度に十分であればなくても良い。
【００７９】
前縁部２６Ａはステーベーン２３Ａの前縁２３ａに向かうにつれて次第に薄くなることが好ましい。
【００８０】
本実施形態に係るステーベーン２３Ａは、振れ止め部材２８を嵌め込むことによって前縁部２６Ａおよび後縁部の振れ止めを行い、前縁部２６Ａと主板２１、２２との間および後縁部と主板２１、２２との間を溶接することなく既設ステーベーン３１の翼形を変更できる。これによって、ステーベーン２３Ａは、前縁部２６Ａと主板２１、２２との間および後縁部と主板２１、２２との間に残留応力を生じることなく、既設ステーベーン３１および主板２１、２２に悪影響をおよぼすことがない。
【００８１】
また、本実施形態に係るステーベーン２３Ａは、前縁部２６Ａまたは後縁部を複数の縁部材４６に分割することによって、個々の部品（第一縁部材４７、第二縁部材４８、第三縁部材４９）を軽量なものとすることを可能にし、作業性を向上できる。
【００８２】
さらに、本実施形態に係るステーベーン２３Ａは、固定部材４５によって縁部材４６（第一縁部材４７、第二縁部材４８、第三縁部材４９）の先端部分を固定し、縁部材４６間の溶接を不要にすることによって、縁部材４６間を溶接する場合に生じる残留応力の発生を防ぎ、既設ステーベーン３１に悪影響をおよぼさない。
【００８３】
さらにまた、本実施形態に係るステーベーン２３Ａは、前縁部２６Ａおよび後縁部の内部空間４１に補強部４２を形成することによって、前縁部２６Ａおよび後縁部全体を一体化して強度を向上できる。
【００８４】
また、本実施形態に係るステーベーン２３Ａは、補強部４２に固定部材４５を埋没することによって補強部４２と既設ステーベーン３１とを強固に一体化しステーベーン２３Ａ全体の強度を向上する。
【００８５】
したがって、本実施形態に係る水力機械のステーベーン２３、２３Ａおよび水力機械のステーベーン翼形変更方法によれば、既設ステーベーン３１の翼形を変更するに当たり、良好な作業性を提供するとともに既設ステーベーン３１および主板２１、２２に影響する残留応力を抑制できる。
【００８６】
以上の実施形態では既設ステーベーン３１に適用する例を示したが、本発明に係る実施形態は新規のステーベーンにも適用することができる。
【００８７】
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。
【符号の説明】
【００８８】
１  水力機械
２  ケーシング
３  ステーリング
５  ガイドベーン
６  ランナ
６ａ  ランナベーン
７  発電機
８  主軸
１１  吸出管
１２  出口
２１  上主板
２２  下主板
２３、２３Ａ  ステーベーン
２３ａ  前縁
２５  翼主部
２６、２６Ａ  前縁部
２８、２８ａ、２８ｂ  振れ止め部材
３１  既設ステーベーン
３１ａ  前縁
３５  縁部材
３６  第一縁部材
３６ａ  凸部
３６ｂ  中空部
３６ｃ  貫通孔
３７  第二縁部材
３７ａ  凸部
３７ｂ  中空部
３７ｃ  貫通孔
３８  第三縁部材
３８ａ  凸部
３８ｂ  中空部
３８ｃ  貫通孔
３９  調整用縁部材
３９ａ  中空部
４１  内部空間
４２  補強部
４３  アンカー部材
４５  固定部材
４６  縁部材
４７  第一縁部材
４７ａ  中空部
４８  第二縁部材
４８ａ  中空部
４９  第三縁部材
４９ａ  中空部
【図１】
2012172669.tif 000003
【図２】
2012172669.tif 000004
【図３】
2012172669.tif 000005
【図４】
2012172669.tif 000006
【図５】
2012172669.tif 000007
【図６】
2012172669.tif 000008
【図７】
2012172669.tif 000009
【図８】
2012172669.tif 000010
【図９】
2012172669.tif 000011
【図１０】
2012172669.tif 000012
【図１１】
2012172669.tif 000013
【図１２】
2012172669.tif 000014
【図１３】
2012172669.tif 000015
【図１４】
2012172669.tif 000016
【図１５】
2012172669.tif 000017
【図１６】
2012172669.tif 000018