(57)【要約】【課題】水源から供給される水量が低下しても発電効率が低下することを防止することのできる水力発電用水車を提供することを課題とする。【解決手段】  所定の軸線ＣＬ回りで回転可能なランナー２と、ランナー２を収容可能に構成されるケーシング３と、ランナー２の周りに配置される水量調整機構４とを備え、ランナー２は、当該ランナー２の外周部に給水される第一取水部２７を有する第一流路２５と、当該ランナー２の外周部に給水される第二取水部２８を有する第二流路２６とが形成され、水量調整機構４は、第一取水部２７の回りに配置される複数の第一ガイドベーン４０，４０…と、第二取水部２８の回りに配置される複数の第二ガイドベーン４１，４１…とを備える。【選択図】図１
2013155607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の軸線回りで回転可能に設けられたランナーと、ランナーを収容する収容空間及び該収容空間を取り囲む水封空間を形成するとともに、該収容空間と連通した開口部を形成したケーシングと、該ケーシング内の収容空間と水封空間との間に配置される水量調整機構とを備え、ランナーは、クラウン部と、前記所定の軸線が延びる方向でクラウン部と間隔をあけて配置され、前記所定の軸線を中心に開口したバンド部と、クラウン部とバンド部との間に配置される仕切部と、前記所定の軸線回りで間隔をあけて配置され、クラウン部と仕切部とに接続された複数の第一ブレードと、前記所定の軸線周りで間隔をあけて配置され、仕切部とバンド部とに接続された複数の第二ブレードとを有し、クラウン部と仕切部との間に第一流路が形成されるとともに、仕切部とバンド部との間に第二流路が形成され、第一流路は、クラウン部の外周部と仕切部の外周部との間に水封空間から給水される第一取水部を有し、第二流路は、仕切部の外周部とバンド部の外周部との間に水封空間から給水される第二取水部を有し、水量調整機構は、第一取水部周りに配置され、それぞれが前記所定の軸線が延びる方向と同方向に延びる軸線を中心にして互いに同期をとって回転可能に構成される複数の第一ガイドベーンと、第二取水部周りに配置され、それぞれが前記所定の軸線が延びる方向と同方向に延びる軸線を中心にして互いに同期をとって回転可能に構成される複数の第二ガイドベーンとを備えることを特徴とする水力発電用水車。
【請求項２】
仕切部は、バンド部の開口部に向かって延出する延出部を有することを特徴とする請求項１に記載の水力発電用水車。
【請求項３】
内部がケーシングの開口部と連通するようにケーシングに接続された排出管を備え、排出管の内面には、流体の流れを整える整流部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の水力発電用水車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水力発電施設に設置される水力発電用水車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水力発電施設には、発電機を駆動させる水力発電用水車（以下、単に水車という）が設置されている。かかる水車は、所定の軸線回りで回転可能に設けられたランナーと、ランナーを収容する収容空間及び該収容空間を取り囲む水封空間を有するケーシングであって、収容空間と連通した開口部を有するケーシングと、収容空間と水封空間との間に配置される水量調整機構とを備えている。
【０００３】
ランナーは、クラウン部と、前記所定の軸線の延びる方向でクラウン部と間隔をあけて配置され、前記所定の軸線を中心に開口したバンド部と、前記所定の軸線回りに間隔をあけた状態でクラウン部とバンド部との間に配置され、それぞれがクラウン部とバンド部とに接合された複数のブレードとを備えている。これにより、ランナーのクラウン部とバンド部との間には、クラウン部の外周部とバンド部の外周部との間に水封空間から給水される取水部を有する流路が形成されている。
【０００４】
水量調整機構は、取水部周りに配置された複数のガイドベーンを備えている。複数のガイドベーンのそれぞれは、前記所定の軸線と同方向に延びる支軸が設けられ、該支軸を中心に回転可能になっている。
【０００５】
これにより、上記構成の水車は、複数のガイドベーンのそれぞれを支軸回りで回転させることで、隣り合うガイドベーン同士の間隔を変更できるようになっている。従って、上記構成の水車は、水源から供給される水量に応じて隣り合うガイドベーン同士の間隔を調整することによって、ランナーを安定した状態で回転させることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２７０６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記構成の水車は、水源から供給される水量が低下した場合、隣り合うガイドベーン同士の間隔が狭められる。このように、隣り合うガイドベーン同士の間隔を狭めると、ブレードに対する水の衝突角度が小さくなるため、ブレードに衝突した水が該ブレードの形状に沿って逃げやすくなり、水力（水圧）がブレードに十分に伝達されない。従って、従来の水車は、水源から供給される水量が低下すると、単位流量あたりのランナーの回転力が減少し、発電効率が低下してしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、水源から供給される水量が低下しても発電効率が低下することを防止することのできる水力発電用水車を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る水力発電用水車は、所定の軸線回りで回転可能に設けられたランナーと、ランナーを収容する収容空間及び該収容空間を取り囲む水封空間を形成するとともに、該収容空間と連通した開口部を形成したケーシングと、該ケーシング内の収容空間と水封空間との間に配置される水量調整機構とを備え、ランナーは、クラウン部と、前記所定の軸線が延びる方向でクラウン部と間隔をあけて配置され、前記所定の軸線を中心に開口したバンド部と、クラウン部とバンド部との間に配置される仕切部と、前記所定の軸線回りで間隔をあけて配置され、クラウン部と仕切部とに接続された複数の第一ブレードと、前記所定の軸線周りで間隔をあけて配置され、仕切部とバンド部とに接続された複数の第二ブレードとを有し、クラウン部と仕切部との間に第一流路が形成されるとともに、仕切部とバンド部との間に第二流路が形成され、第一流路は、クラウン部の外周部と仕切部の外周部との間に水封空間から給水される第一取水部を有し、第二流路は、仕切部の外周部とバンド部の外周部との間に水封空間から給水される第二取水部を有し、水量調整機構は、第一取水部周りに配置され、それぞれが前記所定の軸線が延びる方向と同方向に延びる軸線を中心にして互いに同期をとって回転可能に構成される複数の第一ガイドベーンと、第二取水部周りに配置され、それぞれが前記所定の軸線が延びる方向と同方向に延びる軸線を中心にして互いに同期をとって回転可能に構成される複数の第二ガイドベーンとを備えることを特徴とする。
【００１０】
上記構成の水力発電用水車において、複数の第一ガイドベーンと複数の第二ガイドベーンとは、それぞれが独立して前記所定の軸線と同方向に延びる軸線回りで回転させることができる。これにより、上記構成の水力発電用水車では、隣り合う第一ガイドベーン同士の間隔と隣り合う第二ガイドベーン同士の間隔とが広がった状態と、隣り合う第一ガイドベーン同士の間隔のみが広がった状態と、隣り合う第二ガイドベーン同士の間隔のみが広がった状態とに切り替えることができる。
【００１１】
そして、水源から供給される水量が多い場合、上記構成の水力発電用水車では、隣り合う第一ガイドベーン同士の間隔と隣り合う第二ガイドベーン同士の間隔とが広がった状態にされる。これにより、水源からの水は、複数の第一ガイドベーン同士の間のそれぞれと、複数の第二ガイドベーン同士の間のそれぞれとを通過する。
【００１２】
複数の第一ガイドベーン同士の間のそれぞれを通過した水は、ランナーの第一取水部から第一流路に流れ込む。そして、複数の第二ガイドベーン同士の間のそれぞれを通過した水は、ランナーの第二取水部から第二流路に流れ込む。
【００１３】
ランナーの第一流路に流れ込んだ水は、複数の第一ブレードのそれぞれに衝突しつつ、ケーシングの開口部に導かれる。また、ランナーの第二流路に流れ込んだ水は、複数の第二ブレードのそれぞれに衝突しつつ、ケーシングの開口部に導かれる。これにより、上記構成の水力発電用水車は、複数の第一ブレードのそれぞれに衝突する水の力、及び複数の第二ブレードのそれぞれに衝突する水の力によって回転する。
【００１４】
これに対し、水源から供給される水量が少ない場合、上記構成の水力発電用水車は、隣り合う第一ガイドベーン同士の間隔のみが広がった状態、又は隣り合う第二ガイドベーン同士の間隔のみが広がった状態にされる。これにより、水源からの水は、隣り合う第一ガイドベーン同士の間のみ、又は隣り合う第二ガイドベーン同士の間のみを通過する。
【００１５】
このようにすると、水力発電用水車は、複数の第一ブレードのそれぞれ、又は複数の第二ブレードのそれぞれに対する水の衝突角度を小さくすることなく、ランナーを回転させることができる。従って、上記構成の水力発電用水車は、水源から供給される水量が低下しても、ランナーを安定した状態で回転させることができる。
【００１６】
なお、上記構成の水力発電用水車では、複数の第一ガイドベーンのそれぞれの回転力、及び複数の第二ガイドベーンのそれぞれの回転力を調整すれば、水源から供給される水量に応じてランナーをより安定した状態で回転させることができる。
【００１７】
本発明に係る水力発電用水車の一態様として、仕切部は、バンド部の開口部に向かって延出する延出部を有するようにしてもよい。このようにすれば、第一流路を流れる水が排出される位置と、第二流路を流れる水が排出される位置とを分散させることができるため、ケーシングの開口部から排出される水の影響による渦の発生を防止することができる。従って、上記構成の水力発電用水車は、水の排出に伴ってランナーの回転が阻害されることを防止でき、ランナーを効率よく回転させることができる。
【００１８】
本発明に係る水力発電用水車の他態様として、内部がケーシングの開口部と連通するようにケーシングに接続された排出管を備え、排出管の内面には、流体の流れを整える整流部材が取り付けられていてもよい。このようにすれば、ケーシングの開口部から排出管内に排出された水の影響による渦の発生をより確実に防止することができる。従って、上記構成の水力発電用水車は、水の排出に伴ってランナーの回転が阻害されることを確実に防止できるため、ランナーをさらに効率よく回転させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明に係る水力発電用水車によれば、水源から供給される水量が低下しても発電効率が低下することを防止することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る水力発電用水車の断面図を示す。
【図２】同実施形態に係る水力発電用水車の水量調整機構及びガイドベーン操作機構の部分正面図を示す。
【図３】同実施形態に係る水力発電用水車の水量調整機構及びガイドベーン操作機構の部分正面図を示す。
【図４】本発明の一実施形態に係る水力発電用水車の断面図であって、隣り合う第一ガイドベーン同士の間隔、及び隣り合う第二ガイドベーン同士の間隔を広げた状態で水源から水が供給された状態を示す。
【図５】本発明の一実施形態に係る水力発電用水車の断面図であって、隣り合う第一ガイドベーン同士の間隔のみを狭めた状態で水源から水が供給された状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本実施形態に係る水力発電用水車（以下、単に水車という）は、水力発電施設の発電機を駆動させるためのものである。
【００２２】
本実施形態に係る水車は、図１に示す如く、所定の軸線ＣＬ回りで回転可能に設けられたランナー２と、ランナー２を収容する収容空間３０及び収容空間３０を取り囲む水封空間３１を形成するとともに、収容空間３０に連通した開口部（以下、出口部という）３０１を形成したケーシング３と、該ケーシング３内の収容空間３０と水封空間３１との間に配置される水量調整機構４とを備えている。また、本実施形態に係る水車１は、内部がケーシング３の出口部３０１に連通した状態でケーシング３に接続された排出管７を備えている。
【００２３】
本実施形態に係る水車１は、発電機の入力軸（図示しない）に接続される出力軸５を備えている。出力軸５は、前記所定の軸線ＣＬと同心になるように配置されている。そして、出力軸５は、ケーシング３の出口部３０１の反対側に回転自在に挿通された上でランナー２に連結されている。これにより、水車１は、ランナー２が回転することで発電機を駆動するようになっている。
【００２４】
ランナー２は、クラウン部２０と、クラウン部２０と前記所定の軸線ＣＬ方向で間隔をあけて配置され、前記所定の軸線ＣＬを中心にした開口部が形成されるバンド部２１と、クラウン部２０とバンド部２１との間に配置される仕切部２２と、所定の軸線ＣＬ回りで間隔をあけてクラウン部２０と仕切部２２との間に配置され、それぞれがクラウン部２０と仕切部２２とに接続された複数の第一ブレード２３，２３…と、前記所定の軸線ＣＬ回りで間隔をあけて仕切部２２とバンド部２１との間に配置され、それぞれが仕切部２２とバンド部２１とに接続された複数の第二ブレード２４，２４…とを有している。
【００２５】
これにより、クラウン部２０と仕切部２２との間に第一流路２５が形成され、仕切部２２とバンド部２１との間に第二流路２６が形成されている。第一流路２５は、クラウン部２０の外周部と仕切部２２の外周部との間に水封空間３１から給水される第一取水部２７を有する。そして、第二流路２６は、仕切部２２の外周部とバンド部２１の外周部との間に水封空間３１から給水される第二取水部２８を有する。
【００２６】
ランナー２内で流通可能な許容水量（以下、最大許容水量という）は、クラウン部２０とバンド部２１との間隔で決定される。本実施形態に係るランナー２は、上述のように、クラウン部２０とバンド部２１との間に仕切部２２が配置されているため、クラウン部２０と仕切部２２との間（第一流路２５）に対する許容水量（以下、第一許容水量という）と、仕切部２２とバンド部２１との間(第二流路２６)に対する許容水量（以下、第二許容水量という）との合計の水量が最大許容水量となる。そのため、第一許容水量及び第二許容水量のそれぞれは、最大許容水量よりも小さい量になる。本実施形態に係るランナー２では、第一許容水量及び第二許容水量が最大許容水量の半分の量になるように、仕切部２２の配置（クラウン部２０と仕切部２２との間隔、仕切部２２とバンド部２１との間隔）が設定されている。
【００２７】
本実施形態に係るクラウン部２０は、円錐状に形成されている。具体的に説明すると、クラウン部２０は、前記所定の軸線ＣＬを中心とした円板状の連結部２００と、該連結部２００の周縁部全周から前記所定の軸線ＣＬ方向における一方側に延びつつ、連結部２００の中央部側に変位するランナーコーン２０１とを備えている。連結部２００の中央部には、出力軸５を固定するための固定部２００ａが設けられている。
【００２８】
バンド部２１は、前記所定の軸線ＣＬを中心とする平面視円環状に形成されている。より具体的には、バンド部２１は、所定の軸線ＣＬが延びる方向において、バンド部２１の一方側の外径がバンド部２１の他方側の外径よりも小さくなるように設定されている。すなわち、バンド部２１は、テーパ状に形成されている。本実施形態において、バンド部２１の一端（所定の軸線ＣＬの延びる方向の一方側）の外径は、クラウン部２０（連結部２００）の外径よりも小径に設定され、バンド部２１の他端（所定の軸線ＣＬの延びる方向の他方側）の外径は、クラウン部２０（連結部２００）の外径と略同径に設定されている。バンド部２１は、全周において一端と他端との間の中央部がクラウン部２０（ランナーコーン２０１）側に凸をなすように湾曲している。
【００２９】
仕切部２２は、所定の軸線ＣＬを中心とした平面視円環状に形成され、外周から内周に向かうにつれてバンド部２１の開口部側に延出するように形成されている。より具体的に説明すると、仕切部２２は、クラウン部２０とバンド部２１との間に配置され、バンド部２１の開口部に向けて先細りしたテーパ筒状の仕切部本体２２０と、仕切部本体２２０に連続し、仕切部本体２２０側から先端に向けて先細りしたテーパ筒状に形成され、バンド部２１の開口部から外方に延出する延出部２２１とを有している。本実施形態に係る仕切部２２は、仕切部本体２２０と延出部２２１とが一体的に形成されている。また、仕切部本体２２０は、全周において一端と他端との間の中央部がクラウン部２０（ランナーコーン２０１）側に向かって凸状となるように湾曲している。延出部２２１は、バンド部２１の一端から外方に向かって延出している。そして、延出部２２１においても、全周において一端と他端との間の中央部が中心（所定の軸線ＣＬ）に向かって凸状となるように湾曲している。
【００３０】
複数の第一ブレード２３，２３…のそれぞれは、前記所定の軸線ＣＬの延びる方向と同方向の軸線を中心に湾曲している。本実施形態において、複数の第一ブレード２３，２３…のそれぞれは、仕切部２２の仕切部本体２２０とクラウン部２０のランナーコーン２０１との間に配置されている。これに伴い、複数の第一ブレード２３，２３…のそれぞれは、所定の軸線ＣＬが延びる方向における一端部が仕切部２２の仕切部本体２２０に接合され、所定の軸線ＣＬが延びる方向における他端部がクラウン部２０のランナーコーン２０１に接合されている。これにより、本実施形態に係るランナー２の第一流路２５は、複数の第一ブレード２３，２３…のそれぞれによって前記所定の軸線ＣＬを中心とした周方向で複数に分割されている。
【００３１】
複数の第二ブレード２４，２４…のそれぞれは、前記所定の軸線ＣＬの延びる方向と同方向の軸線を中心に湾曲している。本実施形態において、複数の第二ブレード２４，２４…のそれぞれは、バンド部２１と仕切部２２の仕切部本体２２０との間に配置されている。これに伴い、複数の第二ブレード２４，２４…のそれぞれは、前記所定の軸線ＣＬが延びる方向における一端部がバンド部２１に接合され、前記所定の軸線ＣＬが延びる方向における他端部が仕切部２２の仕切部本体２２０に接合されている。これにより、本実施形態に係るランナー２の第二流路２６は、複数の第二ブレード２４，２４…のそれぞれによって前記所定の軸線ＣＬを中心とした周方向で複数に分割されている。
【００３２】
ケーシング３の収容空間３０は、ランナー２の回転中心となる所定の軸線ＣＬを中心に形成されており、該所定の軸線ＣＬの延びる方向と直交する方向で全周に亘って開放している。
【００３３】
水封空間３１は、収容空間３０と連続した空間であり、水源からの水が導入される。これに伴い、ケーシング３には、水源からの水を水封空間３１に導入するための図示しない開口部（以下、入口部という）が形成されている。
【００３４】
水量調整機構４は、第一取水部２７周りに配置され、それぞれが前記所定の軸線ＣＬが延びる方向と同方向に延びる軸線を中心にして互いに同期をとって回転可能に構成される複数の第一ガイドベーン４０，４０…と、第二取水部２８周りに配置され、それぞれが前記所定の軸線ＣＬが延びる方向と同方向に延びる軸線を中心にして互いに同期をとって回転可能に構成される複数の第二ガイドベーン４１，４１…とを備えている。複数の第一ガイドベーン４０と、複数の第二ガイドベーン４１とは、それぞれが独立して前記所定の軸線ＣＬと同方向に延びる軸線回りで回転可能に構成されている。
【００３５】
本実施形態に係る水車１は、第一ガイドベーン４０及び第二ガイドベーン４１の回転中心となる支軸４２を備えている。支軸４２は、第一ガイドベーン４０毎（第二ガイドベーン４１毎）に設けられている。そして、支軸４２は、所定の軸線ＣＬが延びる方向と同方向に長手をなし、長手方向に第一端部と第一端部の反対側の第二端部とを有する。本実施形態において、支軸４２の第一端部側は、第一ガイドベーン４０に挿通される。これに対し、支軸４２の第二端部は、第二ガイドベーン４１に固定される。これにより、第一ガイドベーン４０、及び第二ガイドベーン４１は、支軸４２を共通の回転中心として回転するようになっている。本実施形態にかかる水量調整機構４では、支軸４２が第二ガイドベーン４１のみに固定されているため、支軸４２を回転させることによって、第二ガイドベーン４１のみを回転させることができるように構成されている。
【００３６】
複数の第一ガイドベーン４０，４０…のそれぞれは、支軸４２回りで回転することで、隣り合う第一ガイドベーン４０との間隔を広げたり、狭めたりすることができる。すなわち、複数の第一ガイドベーン４０，４０…のそれぞれは、第一取水部２７の周囲を閉塞した状態と、第一取水部２７の周囲を開放した状態とに切り替え可能に設けられている。
【００３７】
複数の第二ガイドベーン４１，４１…のそれぞれは、支軸４２回りで回転することで、隣り合う第二ガイドベーン４１，４１との間隔を広げたり、狭めたりすることができる。すなわち、複数の第二ガイドベーン４１，４１…のそれぞれは、第二取水部２８の周囲を閉塞した状態と、第二取水部２８の周囲を開放した状態とに切り替え可能に設けられている。
【００３８】
そして、本実施形態において、水量調整機構４は、複数の第一ガイドベーン４０，４０…の周りに配置される複数の第一ステーベーン４３，４３…と、複数の第二ガイドベーン４１，４１…の周りに配置される複数の第二ステーベーン４４，４４…とをさらに備えている。複数の第一ステーベーン４３，４３…及び複数の第二ステーベーン４４，４４…は、ケーシング３に固定されており、姿勢変更不能になっている。本実施形態に係る水量調整機構４は、複数の第一ガイドベーン４０，４０…と複数の第一ステーベーン４３，４３…との間、及び複数の第二ガイドベーン４１，４１…と複数の第二ステーベーン４４，４４…との間に亘って配置されるベーン用仕切部４５をさらに備えている。
【００３９】
本実施形態に係る水車１は、上述の如く、第一ガイドベーン４０と第二ガイドベーン４１とが独立して回転可能に構成されている。これに伴い、本実施形態に係る水車１は、第一ガイドベーン４０と第二ガイドベーン４１とを独立して回転させるためのガイドベーン操作機構６をさらに備えている。
【００４０】
ガイドベーン操作機構６は、図２、及び図３に示す如く、複数の第一ガイドベーン４０，４０…のそれぞれの同期をとりつつ該複数の第一ガイドベーン４０，４０…のそれぞれを支軸４２回りで回転させる第一操作機構６０と、複数の第二ガイドベーン４１，４１…のそれぞれの同期をとりつつ該複数の第二ガイドベーン４１，４１…のそれぞれを支軸４２回りで回転させる第二操作機構６１とを備えている。
【００４１】
第一操作機構６０は、第一ガイドベーン４０に連続して設けられる第一ガイドベーンアーム６００と、所定の軸線ＣＬを中心とした平面視円環状の第一ガイドリング６０１と、第一端部と該第一端部の反対側の第二端部とを有し、第一ガイドベーンアーム６００と第一６０１とを作動的に連結する第一メガネリンク６０２とを備えている。
【００４２】
第一ガイドベーンアーム６００は、複数の第一ガイドベーン４０，４０…のそれぞれに対応して設けられる。すなわち、第一ガイドベーンアーム６００は、複数の第一ガイドベーン４０，４０…の配置に対応するように、第一ガイドリング６０１の周方向に間隔をあけて複数設けられている。第一メガネリンク６０２は、複数の第一ガイドベーン４０，４０…のそれぞれに対応して設けられる。すなわち、第一メガネリンク６０２は、複数の第一ガイドベーン４０，４０…の配置に対応するように、第一ガイドリング６０１の周方向に間隔をあけて複数設けられている。第一ガイドベーンアーム６００は、第一端部と該第一端部の反対側に第二端部とを有する。第一ガイドベーンアーム６００の第一端部側には、対応する支軸４２（対応する第一ガイドベーン４０の回転中心となる支軸４２）が挿通されている。第一メガネリンク６０２の第一端部と第一ガイドベーンアーム６００の第二端部とは、前記所定の軸線ＣＬと同方向に延びる軸線回りで相対回転可能に連結されている。そして、第一メガネリンク６０２の第二端部は、第一ガイドリング６０１の所定位置（対応する第一ガイドベーン４０と対応する位置）に枢結されている。
【００４３】
そして、本実施形態に係る水車１では、第一操作機構６０の第一ガイドリング６０１をランナー２の回転中心となる所定の軸線ＣＬを中心に回転させることで、第一メガネリンク６０２が第一ガイドリング６０１との枢結位置を中心に回転し、これに伴って、第一ガイドベーンアーム６００とともに第一ガイドベーン４０が回転するようになっている。これにより、複数の第一ガイドベーン４０，４０…が同期を取って回転し、隣り合う第一ガイドベーン４０，４０同士の間隔を変更できるようになっている。
【００４４】
第二ガイドベーンアーム６１０は、複数の第二ガイドベーン４１，４１…のそれぞれに対応して設けられる。すなわち、第二ガイドベーンアーム６１０は、複数の第二ガイドベーン４１，４１…の配置に対応するように、第二ガイドリング６１１の周方向に間隔をあけて複数設けられている。第二リンク部材６１２は、複数の第二ガイドベーン４１，４１…のそれぞれに対応して設けられる。すなわち、第二メガネリンク６１２は、複数の第二ガイドベーン４１，４１…の配置に対応するように、第二ガイドリング６１１の周方向に間隔をあけて複数設けられている。第二ガイドベーンアーム６１０は、第一端部と該第一端部の反対側の第二端部とを有する。第二ガイドベーンアーム６１０の第一端部側には、対応する支軸４２（対応する第二ガイドベーン４１の回転中心となる支軸４２）が固定されている。第二メガネリンク６１２の第一端部と第二ガイドベーンアーム６１０の第二端部とは、前記所定の軸線ＣＬと同方向に延びる軸線回りで相対回転可能に連結されている。そして、第二メガネリンク６１２の第二端部は、第二ガイドリング６１１の所定位置（対応する第二ガイドベーン４１と対応する位置）に枢結されている。
【００４５】
そして、本実施形態に係る水車１では、第二操作機構６１の第二ガイドリング６１１をランナー２の回転中心となる所定の軸線ＣＬを中心に回転させることで、第二メガネリンク６１２が第二ガイドリング６１１との枢結位置を中心に回転し、これに伴って、第二ガイドベーンアーム６１０とともに第二ガイドベーン４１が回転するようになっている。これにより、複数の第二ガイドベーン４１，４１…が同期を取って回転し、隣り合う第二ガイドベーン４１，４１同士の間隔を変更できるようになっている。なお、第一操作機構６０は、第一ガイドリング６０１を周方向一方側に回転させたときに、複数の第一ガイドベーン４０，４０…の間隔を狭める一方、第二操作機構６１は、第二ガイドリング６１１を第一操作機構６０の第一ガイドリング６０１の回転方向と逆方向に回転させることで、複数の第二ガイドベーン４１の間隔を狭めるようになっている。
【００４６】
図１に戻り、本実施形態に係る水車１において、排出管７の内面に水の流れを整える複数の整流部材７０，７０…が取り付けられている。複数の整流部材７０，７０…のそれぞれは、厚みを有し、一方向に長手をなすように形成されている。これにより、複数の整流部材７０，７０…のそれぞれは、排出管７の内面に取り付けられ、排出管７の内面から該排出管７の中心部に向かって突出している。なお、複数の整流部材７０，７０のそれぞれは、所定の軸線ＣＬを基準に傾斜した態様で設けられている。
【００４７】
本実施形態に係る水車１は、以上の通りであり、続いて、該水車１の動作について図４、及び図５を参照しつつ説明する。本実施形態に係る水車１では、入口部を介して水源から水封空間３１に水が供給される。
【００４８】
水源から水封空間３１に供給される水量が最大許容水量と略同等である場合、水車１は、隣り合う第一ガイドベーン４０，４０同士の間隔と隣り合う第二ガイドベーン４１，４１同士の間隔とが広がった状態にされる（第一取水部２７と第二取水部２８の周りが開放された状態にされる）。そのため、水源から水封空間３１に供給された水は、複数の第一ガイドベーン４０，４０…同士の間のそれぞれと、複数の第二ガイドベーン４１，４１…同士の間のそれぞれを通過する。
【００４９】
そして、隣り合う第一ガイドベーン４０，４０…同士の間を通過した水は、ランナー２の第一取水部２７から第一流路２５に流れ込む。そして、隣り合う第二ガイドベーン４１，４１…同士の間を通過した水は、ランナー２の第二取水部２８から第二流路２６に流れ込む。
【００５０】
第一流路２５に流れ込んだ水は、複数の第一ブレード２３，２３…のそれぞれに衝突しつつ、ケーシング３の出口部３０１に導かれる。また、ランナー２の第二流路２６に流れ込んだ水は、複数の第二ブレード２４，２４…のそれぞれに衝突しつつ、ケーシング３の出口部３０１に導かれる。これにより、水車１は、複数の第一ブレード２３，２３…のそれぞれに衝突する水の力、及び複数の第二ブレード２４，２４…のそれぞれに衝突する水の力によって回転する。
【００５１】
上述のように、隣り合う第一ガイドベーン４０，４０…同士の間隔のそれぞれと、隣り合う第二ガイドベーン４１，４１…同士の間隔のそれぞれとが広がった状態にされている。そのため、隣り合う第一ガイドベーン４０，４０…同士の間を通過した水の複数の第一ブレード２３，２３…のそれぞれに対する衝突角度と、隣り合う第二ガイドベーン４１，４１…同士の間を通過した水の複数の第二ブレード２４，２４…のそれぞれに対する衝突角度とが大きくなる。
【００５２】
そして、ケーシング３の出口部３０１を通過した水（第一流路２５を通過した水及び第二流路２６を通過した水）は、排出管７内に排出される。そのため、排出管７の内部では、第二流路２６を通過した水の影響で渦が発生する傾向にあるが、第一流路２５を通過した水が第二流路２６を通過した水の影響で発生する渦の中心に流れ込む。その結果、第一流路２５を通過した水の渦と第二流路２６を通過した水の渦とが互いに打ち消しあう。これにより、本実施形態に係る水車１は、排出管７内で水の渦が発生することを防止できる。
【００５３】
そして、水源から水封空間３１に供給される水量が最大許容水量に対して少ない場合、水車１は、隣り合う第一ガイドベーン４０，４０…同士の間隔Ｄ，Ｄ…（図３参照）のそれぞれのみが広がった状態にされる（第一取水部２７の周りのみが開放された状態にされる）。これにより、水車１は、隣り合う第一ガイドベーン４０，４０…同士の間隔Ｄ，Ｄ…のそれぞれのみに水封空間３１からの水が通過する。
【００５４】
これにより、第一ガイドベーン４０，４０と対向する第一取水部２７を有する第一流路２５に第一許容水量と略同等の量の水が流れ込む。従って、水車１は、隣り合う第一ガイドベーン４０，４０…同士の間隔Ｄ，Ｄ…のそれぞれを広げた状態のままでランナー２を回転させることができる。
【００５５】
このように、本実施形態に係る水車１では、水源から水封空間３１に供給される水量が低下したとしても、隣り合う第一ガイドベーン４０，４０…同士の間隔Ｄ，Ｄ…のそれぞれを狭めることなく、ランナー２を回転させることができる。従って、水車１は、複数の第一ガイドベーン４０，４０…のそれぞれに対する水の衝突角度を小さくすることなく、ランナー２を回転させることができる。
【００５６】
以上のように、本実施形態に係る水車１によれば、複数の第一ガイドベーン４０，４０…及び複数の第二ガイドベーン４１，４１…が独立して前記所定の軸線ＣＬと同方向に延びる軸線回りで回転可能に構成されているため、水源から供給される水量に応じてランナー２を安定した状態で回転させることができる。従って、本実施形態に係る水車１は、水源から供給される水量が低下しても発電効率が低下することを防止できるという優れた効果を奏し得る。
【００５７】
また、本実施形態に係る水車１は、ランナー２に第一流路２５、及び第二流路２６が形成されているため、第一流路２５を流れる水が排出される位置と、第二流路２６を流れる水が排出される位置とを分散させることができるため、ケーシング３の出口部３０１から排出された水の影響による渦の発生を防止することができる。
【００５８】
特に、本実施形態に係る水車１は、水の流れを整える複数の整流部材７０，７０…が排出管７の内面に設けられているため、ケーシング３の出口部３０１から排出管７に排出された水の影響による渦の発生をより確実に防止することができ、水の流れを円滑にすることができる。
【００５９】
尚、本発明に係る水力発電用水車は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００６０】
上記実施形態において、排出管７は、ケーシング３の出口部３０１に直接的に設けられていたが、これに限定されるものではなく、例えば、排出管７は、円筒状に形成されるジョイント部材を介してケーシング３に連結されていてもよい。このようにする場合、整流部材７０は、ジョイント部材の内面に取り付けられていてもよい。また、排出管７は、ケーシング３の一部とされてもよい。
【００６１】
また、上記実施形態において、仕切部２２の延出部２２１は、バンド部２１の開口部から延出するように構成されていたが、これに限定されるものではなく、例えば、仕切部２２の延出部２２１は、バンド部２１の開口部から延出しないようにしてもよい。
【００６２】
また、上記実施形態において、複数の第一ステーベーン４３，４３…と複数の第二ステーベーン４４，４４…とは、別体で構成されていたが、これに限定されるものではなく、例えば、第一ステーベーン４３と第二ステーベーン４４とを一体的にしたステーベーンを複数の第一ガイドベーン４０，４０…と複数の第二ガイドベーン４１，４１…との周りに配置してもよい。この場合、上記構成のステーベーンは、複数の第一ガイドベーン４０，４０…の回りに位置する部分の姿勢が、複数の第一ガイドベーン４０，４０…に対応する姿勢に設定されるとともに、複数の第二ガイドベーン４１，４１…の回りに位置する部分の姿勢が、複数の第二ガイドベーン４１，４１…に対応する姿勢に設定されて形成されることが好ましい。
【００６３】
また、上記実施形態において、クラウン部２０と仕切部２２との間隔と、仕切部２２とバンド部２１との間隔とは、第一許容水量及び第二許容水量が最大許容水量の半分の量になるように設定されていたが、これに限定されるものではなく、例えば、第一許容水量と第二許容水量とが異なる割合になるように、クラウン部２０と仕切部２２との間隔と、仕切部２２とバンド部２１との間隔とを設定しても良い。
【００６４】
また、上記実施形態において、水源からの水量が少ない場合に、隣り合う第一ガイドベーン４０，４０…同士の間隔Ｄ，Ｄ…のそれぞれのみを広げた状態にしたが、これに限定されるものではない。例えば、水源からの水量が少ない場合に、隣り合う第二ガイドベーン４１，４１…同士の間隔のそれぞれのみを広げた状態で水源から水を供給することもできる。
【００６５】
また、上記実施形態において、特に言及しなかったが、複数の第一ガイドベーン４０，４０…のそれぞれの回転力、及び複数の第二ガイドベーン４１，４１…のそれぞれの回転力を調整すれば、水源から供給される水量に応じてランナー２をより安定した状態で回転させることができる。
【００６６】
また、上記実施形態において、特に言及しなかったが、ランナー２は、ランナーコーン２０１の先端部から延出するスピンナーを備えるようにしてもよい。このようにすれば、ランナー２内に供給された水（第一流路２５に供給された水）の流れを整流することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１…水車、２…ランナー、３…ケーシング、４…水量調整機構、５…出力軸、６…ガイドベーン操作機構、７…排出管、２０…クラウン部、２１…バンド部、２２…仕切部、２３…第一ブレード、２４…第二ブレード、２５…第一流路、２６…第二流路、２７…第一取水部、２８…第二取水部、３０…収容空間、３１…水封空間、４０…第一ガイドベーン、４１…第二ガイドベーン、４２…支軸、４３…第一ステーベーン、４４…第二ステーベーン、４５…ベーン用仕切部、６０…第一操作機構、６１…第二操作機構、７０…整流部材、２００…連結部、２００ａ…固定部、２０１…ランナーコーン、２２０…仕切部本体、２２１…延出部、３０１…出口部（開口部）、６００…第一ガイドベーンアーム、６０１…第一ガイドリング、６０２…第一メガネリンク、６１０…第二ガイドベーンアーム、６１１…第二ガイドリング、６１２…第二メガネリンク、ＣＬ…軸線、Ｄ…間隔
【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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