(57)【要約】【課題】吸出し管における水の流れを最適化し、運転効率の向上を図ることができる水力機械を提供する。【解決手段】実施形態の水車１０は、流水の位置エネルギを回転エネルギに変換するランナ２２を有し、ランナ２２を通過した流水またはランナ２２へ向かう流水が流れる曲がり吸出し管２９を備える。また、水車１０は、吸出し管２９の内壁面の少なくとも一部に設けられ、流水が流れる流路に突出して流路断面形状を変更可能な弾性部材３０を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流水の位置エネルギを回転エネルギに変換するランナを有し、前記ランナを通過した流水または前記ランナへ向かう流水が流れる曲がり吸出し管を備えた水力機械であって、
前記吸出し管の内壁面の少なくとも一部に設けられ、流水が流れる流路に突出して流路断面形状を変更可能な弾性部材を具備することを特徴とする水力機械。
【請求項２】
前記弾性部材がシート状に形成され、前記弾性部材の周縁端部が前記吸出し管の内壁面に固着され、前記吸出し管の内壁面が前記弾性部材で覆われていることを特徴とする請求項１記載の水力機械。
【請求項３】
前記弾性部材と前記弾性部材で覆われた前記吸出し管の内壁面との間に、流体を圧入して、前記弾性部材を前記流路に突出させることを特徴とする請求項２記載の水力機械。
【請求項４】
前記流体が、水または空気であることを特徴とする請求項３記載の水力機械。
【請求項５】
前記曲がり吸出し管が、前記ランナの出口に接続された上部管、当該上部管に連結された曲がり管、および前記曲がり管に連結され、水平方向を向き下流側に向けて断面積が増加する拡大管を備え、
前記弾性部材が、前記拡大管の内壁面の上面、前記拡大管の内壁面の側面および前記上部管の内壁面のうち、少なくとも一つの面に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の水力機械。
【請求項６】
前記弾性部材と前記弾性部材で覆われた前記吸出し管の内壁面との間に水を圧入する場合、当該水は、前記ランナ側に水を導入するケーシングまたは前記ケーシングに水を導入する入口管から供給されることを特徴とする請求項４記載の水力機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、水力機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
水力機械として、例えば、フランシス水車やフランシス型ポンプ水車などがある。水車運転時において、これらの水車が備える、固定羽根を有するランナから流出される流れの流れ角度は、運転状態によって異なる。
【０００３】
例えば、水車の設計点よりも圧力水の流量が少ない運転状態では、ランナの出口においてランナ回転方向の旋回成分を有する流れが発生する。一方、設計点よりも圧力水の流量が多い運転状態では、ランナの出口においてランナ回転方向と逆方向の旋回速度成分を有する流れが発生する。これらの旋回速度成分により、ランナの出口にはホワールと呼ばれる渦が発生し、この渦が振れ回ることにより水圧の変動が生じる。水圧の変動が大きい場合、機器全体が振動し、機器の運用が困難になることもある。
【０００４】
水車における吸出し管は、上部ドラフト部、曲がり管、拡大管から構成され、ランナから流出した圧力水は、この吸出し管を通って下池へ流出する。圧力水が、上部ドラフト部から曲がり管を流される際、特に曲がり管の上壁面で剥離し、損失を増大させることがある。そのため、曲がり管の上壁面における剥離を抑制するための検討がなされている。
【０００５】
また、部分負荷や過負荷などの運転状態においては、偏った流れが吸出し管に流入する。この上部ドラフトからの偏った流れは、曲がり管および拡大管においても維持され、解消されない。そのため、圧力水は、損失を生じながら下流の下池へと流出する。
【０００６】
一方、ポンプ水車としてポンプ運転する場合、下池から汲み上げられた水は、拡大管、曲がり管、上部ドラフトを通ってランナへと流入する。この際、曲がり管において偏った流れが発生すると、曲がり管の内壁面付近において圧力が低下する。そして、汲み上げられた水は、このような圧力が不均一な状態でランナに流入する。
【０００７】
曲がり管の内壁面付近において圧力が低下する場合、ランナの入口における圧力も低下する。そのため、ランナ羽根の表面において発生するキャビテーションは、ランナの周方向の位置によって発生状況が異なる。具体的には、ランナ羽根の位置が低圧領域に位置するとキャビテーションが発生し易くなる。この場合、キャビテーションが発生する下池水位は、圧力が均一なときに比べて高くなるため、機器の運用範囲が狭くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平４−２２７６５号公報
【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、従来の水車においては、ホワールが発生し、水圧の変動が生じ、機器の運用が困難になるという問題があった。また、部分負荷や過負荷などの運転状態においては、圧力水における損失が増加するといった問題があった。ポンプ水車として機能させる場合においては、汲み上げられた水の、ランナの入口における圧力が不均一となり、機器の運用範囲が狭くなるといった問題があった。このようなことから、従来の水車やポンプ水車においては、運転効率の向上を図ることが困難であった。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、吸出し管における水の流れを最適化し、運転効率の向上を図ることができる水力機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施形態の水力機械は、流水の位置エネルギを回転エネルギに変換するランナを有し、前記ランナを通過した流水または前記ランナへ向かう流水が流れる曲がり吸出し管を備える。また、この水力機械は、前記吸出し管の内壁面の少なくとも一部に設けられ、流水が流れる流路に突出して流路断面形状を変更可能な弾性部材を具備する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施の形態の水車の縦断面を模式的に示した図である。
【図２】第１の実施の形態の水車において、弾性部材が突出した状態における吸出し管の縦断面を模式的に示した図である。
【図３】第１の実施の形態の水車において、弾性部材が突出した状態における吸出し管の縦断面を示した図２のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図４】第１の実施の形態の水車において、弾性部材が突出していない状態における吸出し管の縦断面を模式的に示した図である。
【図５】第１の実施の形態の水車において、弾性部材が突出していない状態における吸出し管の縦断面を示した図４のＢ−Ｂ断面を示す図である。
【図６】第１の実施の形態の水車において、弾性部材が突出していない状態における吸出し管の縦断面を模式的に示した図である。
【図７】第１の実施の形態の水車において、弾性部材が突出していない状態における吸出し管の内部の圧力分布を示した図である。
【図８】第１の実施の形態の水車において、弾性部材が突出した状態における吸出し管の縦断面を模式的に示した図である。
【図９】第１の実施の形態の水車において、弾性部材が突出した状態における吸出し管の内部の圧力分布を示した図である。
【図１０】第２の実施の形態の水車において、弾性部材が突出していない状態における曲がり管および拡大管の水平断面を模式的に示した図である。
【図１１】第２の実施の形態の水車において、弾性部材が突出した状態における曲がり管および拡大管の水平断面を模式的に示した図である。
【図１２】第２の実施の形態の水車において、弾性部材が突出していない状態における曲がり管および拡大管の水平断面を模式的に示した図である。
【図１３】第２の実施の形態の水車において、弾性部材が突出した状態における曲がり管および拡大管の水平断面を模式的に示した図である。
【図１４】第３の実施の形態の水車において、弾性部材が突出していない状態における水車の縦断面の一部を模式的に示した図である。
【図１５】第３の実施の形態の水車において、弾性部材が突出した状態における水車の縦断面の一部を模式的に示した図である。
【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、第１の実施の形態の水車１０の縦断面を模式的に示した図である。ここでは、水力機械として機能する水車１０を例示し、この水車１０としてフランシス型の水車を例示して説明する。
【００１５】
図１に示すように、水車１０の主軸２０の下端に、ランナ羽根２１を備えたランナ２２が連結されている。主軸２０の頂部には、発電機２３が連結されている。
【００１６】
ランナ２２の外周には、ケーシング２４が配設されており、このケーシング２４の内周部には、複数のステーベーン２５が周方向に設けられている。また、これらのステーベーン２５とランナ２２との間には、周方向に亘って複数のガイドベーン２６が配列されている。このガイドベーン２６の開度を調整することで、ランナ側へ導かれる水の流量が調整される。なお、ケーシング２４には、入口管として機能し、上池に連通する図示しない鉄管が接続されている。
【００１７】
また、ランナ２２の上方には上カバー２７が設けられ、ランナ２２の下方には下カバー２８が設けられている。さらに、ランナ２２の出口下方には、下カバー２８に接続された吸出し管２９が配設されている。この吸出し管２９は、曲がり吸出し管で構成され、吸出し管２９の内壁面には、弾性部材３０が設けられている。
【００１８】
ここで、吸出し管２９の構成について詳しく説明する。
【００１９】
図２は、第１の実施の形態の水車１０において、弾性部材３０が突出した状態における吸出し管２９の縦断面を模式的に示した図である。図３は、第１の実施の形態の水車１０において、弾性部材３０が突出した状態における吸出し管２９の縦断面を示した図２のＡ−Ａ断面を示す図である。図４は、第１の実施の形態の水車１０において、弾性部材３０が突出していない状態における吸出し管２９の縦断面を模式的に示した図である。図５は、第１の実施の形態の水車１０において、弾性部材３０が突出していない状態における吸出し管２９の縦断面を示した図４のＢ−Ｂ断面を示す図である。なお、図２および図４において、水の流線を矢印で示している。
【００２０】
吸出し管２９は、図１、図２および図４に示すように、ランナ２２側から、上部管として機能する上部ドラフト４０、この上部ドラフト４０に連結された曲がり管４１、この曲がり管４１に連結され、水平方向を向き下流側に向けて断面積が増加する拡大管４２を備えている。
【００２１】
なお、ここでは、図３および図５に示すように、拡大管４２の断面形状が、４つ角にＲ部を有する矩形に構成された一例を示しているが、この形状に限られるものではない。拡大管４２の断面形状として、例えば、円形や楕円形など、一般に拡大管４２として使用されている形状を含む。
【００２２】
拡大管４２の内壁面の上面には、曲がり管４１と拡大管４２との境界付近から、拡大管４２に沿って、弾性部材３０が設けられている。弾性部材３０は、例えば、流れの剥離を生じる領域、流れの偏りが生じる領域、流れの変動が生じる領域などに設けられることが好ましい。ここでは、曲がり管４１と拡大管４２との境界付近から、拡大管４２の上面に沿う領域において、流れの剥離が発生するため、この領域に対応する部分に弾性部材３０を設けている。
【００２３】
この弾性部材３０は、例えば、天然ゴムや合成ゴムを主成分とする弾性ゴムなどの弾性材料で構成される。また、弾性部材３０は、例えば、シート状に形成されている。
【００２４】
弾性部材３０は、その周縁端部を拡大管４２の内壁面の上面に固着されることで、拡大管４２の内壁面の上面の一部を覆うように設けられている。弾性部材３０と弾性部材３０で覆われた内壁面との間に流体を圧入し、弾性部材３０を膨らませて水が流れる流路に突出させるため、弾性部材３０の周縁端部は、流体が外部に流出しないように気密に内壁面に固着されている。固着方法としては、例えば、ボルト締結などが挙げられる。
【００２５】
拡大管４２には、弾性部材３０と弾性部材３０で覆われた内壁面との間に流体を圧入するための流体供給配管５０が設けられている。流体供給配管５０には、圧入される流体の流量を調整する調整バルブ５１が備えられている。また、拡大管４２には、弾性部材３０と弾性部材３０で覆われた内壁面との間から、流体を外部に排出する流体排出配管５５が設けられている。流体排出配管５５には、弾性部材３０と弾性部材３０で覆われた内壁面との間を外部に開放または外部との開放を遮断する遮断弁５６が設けられている。
【００２６】
圧入する流体としては、例えば、水、空気などが使用される。流体として水を使用する場合には、例えば、図１に示すように、流体供給配管５０の一端をケーシング２４の内部に連通するように構成することができる。また、流体供給配管５０の一端を鉄管（図示しない）の内部に連通するように構成してもよい。
【００２７】
ここで、ケーシング２４および鉄管における水の圧力は、吸出し管を流れる水の圧力よりも高いため、ケーシング２４または鉄管の内部の水の一部が、加圧装置などを介さなくても、弾性部材３０と弾性部材３０で覆われた内壁面との間に流れ込む。
【００２８】
流体として空気を使用する場合には、例えば、コンプレッサなどから供給された圧縮空気を、流体供給配管５０を介して弾性部材３０と弾性部材３０で覆われた内壁面との間に導入する。
【００２９】
調整バルブ５１や遮断弁５６は、例えば、制御装置によって制御されるように構成されてもよい。そして、制御装置は、例えば、水車１０に流れる水の流量、水車の出力、吸出し管２９内の水が流れる流路の圧力などに基づいて、調整バルブ５１を調整してもよい。これらの流量、出力、圧力などに係る情報は、例えば、それぞれに係る情報を検知する計測装置の出力から得られる。そのため、制御装置は、調整バルブ５１、遮断弁５６、各計測装置などと情報の交信が可能なように電気的に接続されている。
【００３０】
例えば、流れの剥離、流れの偏り、流れの変動などが生じるときの、上記した、流量、出力、圧力などを予め記憶装置などにデータベースとして記憶し、そのデータベースと、各計測装置などから入力した実際の流量、出力、圧力などに係る情報とに基づいて、調整バルブ５１を調整するようにしてもよい。また、制御装置は、弾性部材３０と弾性部材３０で覆われた内壁面との間に流れ込んだ流体を外部に排出する際には、遮断弁５６を開けるように制御する。
【００３１】
次に、第１の実施の形態の水車１０の動作について説明する。
【００３２】
（１）発電運転を行う場合
まず、発電運転を行う際の水車１０の動作について説明する。上池の水は、鉄管（図示しない）を通り、ケーシング２４に流入し、ステーベーン２５、ガイドベーン２６を通ってランナ２２に流れ込む。ランナ２２に流れ込んだ水流によってランナ２２が回転駆動され、主軸２０を介して発電機２３が駆動される。ランナ２２を通過した水は、上部ドラフト４０、曲がり管４１、拡大管４２を通り、下池へ流出する。
【００３３】
ここで、設計点における運転では、ランナ２２から流出した流れは、吸出し管２９の形状に沿って流れるが、設計点を外れた運転では、ランナ２２の出口において、偏った流れや旋回流れなどを生じる。これらの流れにより、吸出し管の内部において、偏った流れや壁面付近で流れの剥離が発生し、吸出し管２９内における損失が増加する。
【００３４】
設計点を外れた運転において、弾性部材３０を突出させない状態では、例えば、図４に示すように、曲がり管４１と拡大管４２との境界付近から、拡大管４２の上部の内壁面に沿う領域において、流れの剥離が発生する。この拡大管４２の上部における流れの剥離は、吸出し管２９の内部における損失を増加させる要因の一つである。
【００３５】
そこで、図２および図３に示すように、弾性部材３０と弾性部材３０で覆われた内壁面との間に流体６０を圧入し、弾性部材３０を膨らまして突出させる。これによって、流路断面形状が変化して、曲がり管４１の端部から拡大管４２に沿う拡大管４２の上部の流路形状が緩やかに変化するようになる。そのため、流れの剥離が抑制される。
【００３６】
この際、制御装置は、水車１０に流れる水の流量、水車の出力、吸出し管２９内の水が流れる流路の圧力などに基づいて、調整バルブ５１を調整し、所定の流量の流体６０を、弾性部材３０と弾性部材３０で覆われた内壁面との間に流入させる。これによって、弾性部材３０は、膨らみ流路側に突出する。この際、遮断弁５６は、閉じられている。また、調整バルブ５１は、所定の流量の流体を流入させた後閉じられる。
【００３７】
制御装置によって調整バルブ５１を調整して、弾性部材３０と弾性部材３０で覆われた内壁面との間に流入させる流体の流量、換言すれば、弾性部材３０の突出度合いを調整することができる。そのため、設計点などを外れた運転などに対しても、流れの剥離などを防止することができる。これによって、運転範囲の拡大および損失の少ない高効率の運転が可能となる。
【００３８】
また、剥離などを生じない、例えば設計点での運転条件となったときには、制御装置は、遮断弁５６を開けるように制御し、内部の流体を外部に放出する。これによって、図４および図５に示すように、弾性部材３０は、内壁面に密着した状態となる。このように、弾性部材３０が内壁面に密着するため、流路の水の流れが、弾性部材３０によって阻害されることはない。なお、内部の流体は、例えば、下池などに放出される。
【００３９】
ここで、弾性部材３０を内壁面により密着させるため、例えば、内部の流体を外部に放出し、真空引きした後、遮断弁５６は閉じるようにしてもよい。
【００４０】
（２）揚水運転を行う場合
次に、揚水運転を行う際の水車１０の動作について説明する。この場合には、ポンプ水車として機能する。
【００４１】
図６は、第１の実施の形態の水車１０において、弾性部材３０が突出していない状態における吸出し管２９の縦断面を模式的に示した図である。図７は、第１の実施の形態の水車１０において、弾性部材３０が突出していない状態における吸出し管２９の内部の圧力分布を示した図である。図８は、第１の実施の形態の水車１０において、弾性部材３０が突出した状態における吸出し管２９の縦断面を模式的に示した図である。図９は、第１の実施の形態の水車１０において、弾性部材３０が突出した状態における吸出し管２９の内部の圧力分布を示した図である。なお、図６および図８において、水の流線を矢印で示している。また、図７および図９には、等圧線を示している。
【００４２】
揚水運転においては、ランナ２２を発電運転時とは逆方向に回転駆動し、下池の水を汲み上げる。ランナ２２の駆動により汲み上げられた水は、拡大管４２、曲がり管４１、上部ドラフト４０を通り、さらにガイドベーン２６、ステーベーン２５、ケーシング２４、鉄管（図示しない）を通って、上池へ導かれる。
【００４３】
ここで、弾性部材３０を突出させない状態では、図６に示すように、上部ドラフト４０からランナ２２に流入する流れは、曲がり管４１を流れることによって、曲がり管４１の外周側（大径の壁面側）に偏る。このときの圧力は、図７に示すように、曲がり管４１の影響により、曲がり管４１の内周側（小径の壁面側）で圧力が低下する。この圧力分布は、ランナ２２の下端においても維持されている。その結果、ランナ２２の入口で発生するキャビテーションは、圧力が低くなる部分で発生し易くなる。
【００４４】
そこで、弾性部材３０と弾性部材３０で覆われた内壁面との間に流体６０を圧入し、弾性部材３０を膨らませて突出させる。これによって、流路断面形状が変化して、拡大管４２から曲がり管４１への流路形状が緩やかに変化するようになる。そのため、図８に示すように、上部ドラフト４０からランナ２２に流入する流れの偏りは抑制される。また、図９に示すように、圧力分布も均一化される。その結果、キャビテーションの不均一な発生を抑制できる。
【００４５】
上記したように、第１の実施の形態の水車１０によれば、発電運転および揚水運転の双方の運転時において、吸出し管における水の流れを最適化し、運転効率の向上を図ることができる。また、設計点などを外れた運転などに対しても、流れの剥離などを防止することができ、運転範囲の拡大および高効率の運転が可能となる。
【００４６】
なお、本実施の形態は、吸出し管の深さを深くできない場合などに特に有効であり、既設水車に本実施の形態の構成を取り付けることも可能である。
【００４７】
（第２の実施の形態）
図１０および図１２は、第２の実施の形態の水車１１において、弾性部材３０が突出していない状態における曲がり管４１および拡大管４２の水平断面を模式的に示した図である。図１１および図１３は、第２の実施の形態の水車１１において、弾性部材３０が突出した状態における曲がり管４１および拡大管４２の水平断面を模式的に示した図である。
【００４８】
ここで、図１０および図１１は、発電運転時において、水の流量が少ない場合であり、図１２および図１３は、発電運転時において、水の流量が多い場合である。なお、図１０〜図１３において、水の流線を矢印で示している。また、第１の実施の形態の水車１０の構成と同じ構成部分には、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。
【００４９】
第２の実施の形態の水車１１の構成は、弾性部材３０の設置位置が第１の実施の形態の場合と異なる以外は、第１の実施の形態の水車１０の構成と同じである。
【００５０】
第２の実施の形態の水車１１では、弾性部材３０は、拡大管４２の内壁面の側面に、曲がり管４１と拡大管４２との境界付近から、拡大管４２に沿って設けられている。
【００５１】
ここで、発電運転時において、設計点における運転では、ランナ２２から流出した流れは、吸出し管２９の形状に沿って流れるが、設計点を外れた運転では、ランナ２２の出口において、旋回流れが生じる。この場合、旋回流れは、設計点よりも小流量運転時には、ランナ２２の回転方向に旋回を有し、設計点よりも大流量運転時には、ランナ２２の回転と逆方向に旋回を有する。そのため、設計点よりも小流量運転時と設計点よりも大流量運転時とでは、吸出し管２９での偏り流れの方向が異なる。
【００５２】
まず、設計点よりも小流量運転時の場合について説明する。
【００５３】
弾性部材３０を突出させない状態では、図１０に示すように、拡大管４２の一方の側面側（図１０では上方の側面側）に流れが偏り、他方の側面側（図１０では下方の側面側）に逆流が発生している。このような状態においては、吸出し管２９における損失が増大し、さらに吸出し管２９における水圧脈動が増大する。
【００５４】
そこで、図１１に示すように、弾性部材３０と弾性部材３０で覆われた内壁面との間に流体６０を圧入し、弾性部材３０を突出させる。これによって、逆流が消滅する。
【００５５】
次に、設計点よりも大流量運転時の場合について説明する。
【００５６】
弾性部材３０を突出させない状態では、図１２に示すように、拡大管４２の一方の側面側（図１０では上方の側面側）に逆流が発生し、他方の側面側（図１０では下方の側面側）に流れが偏っている。このような状態においては、吸出し管２９における損失が増大し、さらに吸出し管２９における水圧脈動が増大する。
【００５７】
そこで、図１３に示すように、弾性部材３０と弾性部材３０で覆われた内壁面との間に流体６０を圧入し、弾性部材３０を突出させる。これによって、逆流が消滅する。
【００５８】
上記したように、第２の実施の形態の水車１１によれば、吸出し管における水の流れを最適化し、運転効率の向上を図ることができる。また、設計点などを外れた運転などに対しても、流れ場に生じる逆流などを防止することができ、運転範囲の拡大および高効率の運転が可能となる。
【００５９】
（第３の実施の形態）
図１４は、第３の実施の形態の水車１２において、弾性部材３０が突出していない状態における水車１２の縦断面の一部を模式的に示した図である。図１５は、第３の実施の形態の水車１２において、弾性部材３０が突出した状態における水車１２の縦断面の一部を模式的に示した図である。また、第１の実施の形態の水車１０の構成と同じ構成部分には、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。
【００６０】
第３の実施の形態の水車１２の構成は、弾性部材３０の設置位置が第１の実施の形態の場合と異なる以外は、第１の実施の形態の水車１０の構成と同じである。
【００６１】
第３の実施の形態の水車１２では、弾性部材３０は、上部ドラフト４０の内壁面に周方向に亘って設けられている。この場合には、上部ドラフト４０に、調整バルブ５１を備えた流体供給配管５０、および遮断弁５６を備えた流体排出配管５５が設けられる。
【００６２】
ここで、発電運転時において、ランナ２２の下流側の流れは、運転状況によって変化する。設計点よりも小流量運転時には、ランナ２２の出口では、ランナ２２の回転方向に旋回成分を有する速度分布となる。この旋回流れによって、ランナ２２の出口にホワールと呼ばれる渦が発生する。運転状況によってはこのホワールが振れ回り、大きな振動を発生し、機器の運転に支障をきたす。なお、このホワールの強さは、軸流方向の速度成分と旋回方向の速度成分に関係している。
【００６３】
上記したように、設計点よりも小流量運転時において、弾性部材３０を突出させない状態では、図１４に示すように、ランナ２２の出口にホワール７０が発生する。
【００６４】
そこで、図１５に示すように、弾性部材３０と弾性部材３０で覆われた内壁面との間に流体６０を圧入し、弾性部材３０を膨らませて突出させる。これによって、軸流速度が増大し、旋回速度に対する軸流速度の比が大きくなるため、相対的にホワール７０の強さが減少する。その結果、ホワール７０による振動が抑制される。
【００６５】
上記したように、第３の実施の形態の水車１２によれば、吸出し管における水の流れを最適化し、運転効率の向上を図ることができる。また、設計点などを外れた運転などに対しても、流れ場に生じるホワール７０の強さを減少させることができ、運転範囲の拡大および高効率の運転が可能となる。
【００６６】
ここで、上記した第１の実施の形態〜第３の実施の形態の構成は、それぞれ単独で構成されてもよいし、少なくとも２つの実施の形態を組み合わせて構成されてもよい。具体的には、弾性部材３０は、拡大管４２の内壁面の上面、拡大管４２の内壁面の側面および上部ドラフト４０の内壁面のうち、少なくとも一つの面に設けられていればよい。そのため、例えば、拡大管４２の内壁面の上面、拡大管４２の内壁面の側面（両側面）および上部ドラフト４０の内壁面のすべてに弾性部材３０を設けてもよい。
【００６７】
また、本実施の形態の構成は、曲がり吸出し管を備えた水車に適用することができる。そのため、上記した、水車およびポンプ水車として機能するフランシス型の水車に、本実施の形態の構成を適用することに限られず、例えば、カプラン形の水車などにも適用することができる。
【００６８】
以上説明した実施形態によれば、吸出し管における水の流れを最適化し、運転効率の向上を図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。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】
【００７０】
１０，１１，１２…水車、２０…主軸、２１…ランナ羽根、２２…ランナ、２３…発電機、２４…ケーシング、２５…ステーベーン、２６…ガイドベーン、２７…上カバー、２８…下カバー、２９…吸出し管、３０…弾性部材、４０…上部ドラフト、４１…曲がり管、４２…拡大管、５０…流体供給配管、５１…調整バルブ、５５…流体排出配管、５６…遮断弁、６０…流体、７０…ホワール。
【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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