(57)【要約】【課題】ランナベーンの駆動部について小型化が可能であって、効率的な運転を容易に実現できる、可動羽根水車のランナベーンを提供する。【解決手段】本実施形態の可動羽根水車のランナベーンは、開方向と閉方向とのそれぞれに可動中心軸を回転軸として回動するようにランナボスに支持されている。ランナベーンは、可動羽根水車の運転時に可動中心軸から上流側に位置する上流部と下流側に位置する下流部とのそれぞれに作用する力の差が小さくなるように、上流部と下流部と少なくとも一方の内部に、空洞部が形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動中心軸を回転軸として開方向と閉方向とに回動するようにランナボスに支持されている、可動羽根水車のランナベーンであって、
前記可動羽根水車の運転時に前記ランナベーンにおいて前記可動中心軸から上流側に位置する上流部と下流側に位置する下流部とのそれぞれに作用する力の差が小さくなるように、前記上流部と前記下流部と少なくとも一方の内部に、空洞部が形成されていることを特徴とする、
可動羽根水車のランナベーン。
【請求項２】
前記可動羽根水車の運転時に前記上流部に作用する力と前記下流部に作用する力との差が小さくなるように、前記空洞部には、前記ランナベーンと比重が異なる金属材料が充填されていることを特徴とする、
請求項１に記載の可動羽根水車のランナベーン。
【請求項３】
前記ランナベーンの内部には、前記空洞部に連結するように給水穴が形成されており、
前記空洞部は、前記給水穴を介して外部から水が給水されることを特徴とする、
請求項１に記載の可動羽根水車のランナベーン。
【請求項４】
前記空洞部と前記ランナベーンの表面との間を貫通するように排水穴が設けられていることを特徴とする、
請求項３に記載の可動羽根水車のランナベーン。
【請求項５】
前記給水穴は、前記ランナボスの内部に設けられた給水路に連結されており、当該給水路から水が供給されることを特徴とする、
請求項３または４に記載の可動羽根水車のランナベーン。
【請求項６】
前記空洞部は、前記上流部と前記下流部とのそれぞれに形成されており、
前記上流部に形成された空洞部と前記下流部に形成された空洞部とのいずれかを選択し、当該選択した空洞部へ前記給水路から水を供給する分岐部を更に備えることを特徴とする、
請求項５に記載の可動羽根水車のランナベーン。
【請求項７】
可動中心軸を回転軸として開方向と閉方向とに回動するようにランナボスに支持されている、可動羽根水車のランナベーンであって、
前記ランナベーンの内部には、空洞部と、前記空洞部に連結された給水穴とが形成されており、
前記空洞部は、前記給水穴を介して外部から水が給水されることを特徴とする、
可動羽根水車のランナベーン。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の可動羽根水車のランナベーンを備えることを特徴とする、
可動羽根水車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、可動羽根水車のランナベーン、可動羽根水車に関する。
【背景技術】
【０００２】
カプラン水車、バルブ水車などの可動羽根水車は、複数のランナベーンが開方向と閉方向とに可動中心軸を回転軸として回転可能なようにランナボスに支持されたランナを備えている。可動羽根水車では、最適な運転状態になるように、ランナベーン角度（ランナベーン開度）が調整される（たとえば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平０３−９５０８０号公報
【特許文献２】特開平１０−２６６９４１号公報
【特許文献３】特開２００８−１８０１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
可動羽根水車においては、たとえば、ランナに連結された主軸やランナボスの内部にランナベーン駆動部が設置されている。ランナベーン駆動部は、たとえば、油圧式のサーボモータを用いてシリンダ内のピストンを移動し、そのピストンに連結された操作ロッドを操作する。これにより、操作ロッドに連結された開閉機構が、ランナベーンを開方向と閉方向とのそれぞれに回動させ、ランナベーン角度を調整している。
【０００５】
ランナベーン駆動部は、ランナベーン角度を調整するために、開閉機構に作用する摩擦力やランナベーンの重量による力よりも大きい操作力が必要になる。
【０００６】
また、ランナベーン駆動部は、水車運転中にランナベーンに流体力が作用した状態においても、ランナベーン角度をスムーズに調整する必要がある。具体的には、高落差の時には、ランナベーンの負圧面よりも圧力面に水の流れが作用するので、ランナベーンが閉方向に回動するように流体力がかかる。また、低落差時には、ランナベーンの圧力面よりも負圧面に水の流れが作用するので、ランナベーンが開方向に回動するように流体力がかかる。このため、ランナベーン駆動部は、これらの流体力に対応可能な大きい操作力が必要であるので、大型の駆動機器が必要になる場合がある。
【０００７】
この他に、ランナベーンにおいて可動羽根水車の運転時に可動中心軸よりも上流側に位置する部分と、下流側に位置する部分とに作用する力が互いに異なる場合には、ランナベーンを開けるときに要する操作力と閉めるときに要する操作力とが異なる。このため、この場合、その両者のうち、より大きい操作力へ対応することが必要になるので、ランナベーン駆動部において、更に大型な駆動機器を用いることが必要になる。
【０００８】
そして、ランナベーンを操作するための操作力を低減するために、ランナベーンの外形形状、翼形状等の設計を変更した場合には、可動羽根水車について効率的な運転を実現することが困難になる場合がある。
【０００９】
上記のように、可動羽根水車では、ランナベーン駆動部の小型化と、効率的な運転との両者を実現することが容易でない。
【００１０】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、ランナベーン駆動部について小型化が可能であって、効率的な運転を容易に実現できる、可動羽根水車のランナベーン、可動羽根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】
本実施形態の可動羽根水車において、ランナベーンは、開方向と閉方向とのそれぞれに可動中心軸を回転軸として回動するようにランナボスに支持されている。ここでは、ランナベーンは、可動羽根水車の運転時に可動中心軸から上流側に位置する上流部と下流側に位置する下流部とのそれぞれに作用する力の差が小さくなるように、上流部と下流部と少なくとも一方の内部に、空洞部が形成されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ランナベーンの駆動部について小型化が可能であって、効率的な運転を容易に実現できる、可動羽根水車のランナベーン、可動羽根水車を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、第１実施形態に係る可動羽根水車を示す部分断面図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る可動羽根水車において、ランナベーンを示す平面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る可動羽根水車において、ランナベーンを示す断面図である。
【図４】図４は、第２実施形態に係る可動羽根水車において、ランナベーンを示す平面図である。
【図５】図５は、第２実施形態に係る可動羽根水車において、ランナベーンを示す断面図である。
【図６】図６は、第３実施形態に係る可動羽根水車の要部を示す部分断面図である。
【図７】図７は、第３実施形態に係る可動羽根水車において、ランナベーンを示す側面図である。
【図８】図８は、第４実施形態に係る可動羽根水車の要部を示す部分断面図である。
【図９】図９は、第４実施形態に係る可動羽根水車において、ランナベーンを示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
＜第１実施形態＞
［Ａ］構成
図１は、第１実施形態に係る可動羽根水車を示す部分断面図である。
【００１６】
図１に示すように、可動羽根水車は、たとえば、カプラン水車であって、水車運転時には、流水Ｗが、ケーシング１１からステーベン２１とガイドベーン３１とを介して、カバー部１２内のランナ４１へ供給される。ランナ４１は、ランナボス４２にランナベーン４３が支持されており、供給された流水Ｗがランナベーン４３を通過することによって、ランナ４１がランナ中心軸Ｃ１を回転軸として回動する。ランナ４１の上部には、主軸６１がランナ中心軸Ｃ１に沿って連結されており、主軸６１の上部には、発電機（図示省略）が連結されている。このため、ランナ４１の回転によって主軸６１が回転し、発電機が駆動する。そして、ランナベーン４３を通過した流水Ｗは、吸出管５１から放出される。
【００１７】
上記の他に、可動羽根水車は、図１に示すように、ランナベーン駆動部７１、操作ロッド７２、および、開閉機構８１を備えており、ランナボス４２に回転可能に支持されたランナベーン４３が、各部の動作によって、開方向と閉方向とのそれぞれに回動する。
【００１８】
ランナベーン駆動部７１は、管状体の主軸６１の内部に設置されている。ランナベーン駆動部７１は、たとえば、油圧式のサーボモータを用いてシリンダ（図示省略）内でピストン（図示省略）をランナ中心軸Ｃ１に沿って移動させるように構成されている。
【００１９】
操作ロッド７２は、ランナボス４２の上部を貫通するように設置されており、ランナボス４２の内部に設けられた管状体のガイド部４４に下部が収容されている。そして、操作ロッド７２は、主軸６１の内部において、上端部がランナベーン駆動部７１に連結されており、ランナベーン駆動部７１の操作によってランナ中心軸Ｃ１に沿って移動する。
【００２０】
開閉機構８１は、ランナボス４２に内部に設置されている。開閉機構８１は、ランナボス４２に内部において操作ロッド７２の下端部に連結されている。また、開閉機構８１は、ランナベーン４３が連結されたランナベーン可動軸４５に連結されている。開閉機構８１は、操作ロッド７２の操作によってランナベーン可動軸４５を回転させることにより、ランナベーン４３を回転させる。ここでは、ランナベーン可動軸４５は、可動中心軸Ｃ２を回転軸として開方向と閉方向とのそれぞれに回動し、ランナベーン４３の開度が調整される。
【００２１】
可動羽根水車では、運転落差や必要とされる負荷に応じて最適な運転状態になるように、ガイドベーン３１の開度と共に、ランナベーン４３の開度が調整される。
【００２２】
以下より、上記の可動羽根水車の詳細な構成について説明する。
【００２３】
図２，図３は、第１実施形態に係る可動羽根水車において、ランナベーンを示す図である。図２，図３では、図１と異なり、可動羽根水車の運転時にランナベーン４３において流水Ｗ（図１参照）が流入する上流側と流水Ｗが流出する下流側とが横方向に並ぶように図示している。図２は、平面図であって、ランナベーンの内部構造については破線で示している。図３は、断面図であって、ランナベーン４３が閉方向に移動された状態を例示しており、上面がランナベーン４３の圧力面であり、下面が負圧面である。
【００２４】
ランナベーン４３は、図２，図３に示すように、可動中心軸Ｃ２から上流側に位置する上流部４３Ｕと、下流側に位置する下流部４３Ｄとが互いに異なる形状で形成されている。ランナベーン４３の上流部４３Ｕは、可動羽根水車の運転時に、ランナベーン４３において流水Ｗが流入する入口側の部分であって、可動中心軸Ｃ２を境界にしてランナ回転方向Ｒにて前方に位置する部分である。ランナベーン４３の下流部４３Ｄは、ランナベーン４３において流水Ｗが流出する出口側の部分であって、可動中心軸Ｃ２を境界にしてランナ回転方向Ｒにおいて後方に位置する部分である。ランナベーン４３は、たとえば、上流部４３Ｕの長さＬ１（ランナベーン４３の入口端と可動中心軸Ｃ２との間の長さ）と、下流部４３Ｄの長さＬ２（ランナベーン４３の出口端と可動中心軸Ｃ２との間の長さ）とが異なっている。
【００２５】
ランナベーン４３は、図３に示すように、可動中心軸Ｃ２を回転軸として開方向に回動すると、圧力面および負圧面がランナ中心軸Ｃ１に沿うように移動し、上流部４３Ｕが上方側に位置し、下流部４３Ｄが下方側に位置した垂直状態に近づく。このため、複数のランナベーン４３が開方向に回動することによって、複数のランナベーン４３の間のピッチが広くなる。一方で、ランナベーン４３が閉方向に回動すると、圧力面および負圧面がランナ中心軸Ｃ１に直交する方向に沿うように移動し、上流部４３Ｕと下流部４３Ｄとが水平方向に並んだ状態に近づく。このため、複数のランナベーン４３が閉方向に回動することによって、複数のランナベーン４３の間の間隔が狭くなる。
【００２６】
本実施形態では、図２，図３に示すように、ランナベーン４３は、内部に空洞部４３１Ｕが設けられている。空洞部４３１Ｕは、ランナベーン４３の内部に複数が設けられている。
【００２７】
ここでは、空洞部４３１Ｕは、可動羽根水車の運転時に、ランナベーン４３において上流部４３Ｕに作用する力ＦＵと、下流部４３Ｄに作用する力ＦＤとの差が小さくなるように設けられている（図３参照）。
【００２８】
具体的には、空洞部４３１Ｕは、上流部４３Ｕの重量による力と水車運転中に上流部４３Ｕにかかる流体力とを合わせた力ＦＵと、下流部４３Ｄの重量による力と水車運転中に下流部４３Ｄにかかる流体力とを合わせた力ＦＤとの差が小さくなるように、ランナベーン４３の内部に形成されている。
【００２９】
本実施形態においてランナベーン４３に空洞部４３１Ｕが形成されていない状態では、上流部４３Ｕに作用する力ＦＵが下流部４３Ｄに作用する力ＦＤよりも大きく、ランナベーン４３を閉める方向に力が作用する。このため、本実施形態では、たとえば、ステンレス鋳鋼製のランナベーン４３において上流部４３Ｕの内部に、空気を含む空洞部４３１Ｕを設けることによって、上流部４３Ｕを軽量化している。空洞部４３１Ｕは、上流部４３Ｕにおいて比較的肉厚が厚い部分に複数が点在するように設けられている。
【００３０】
上記の空洞部４３１Ｕは、ランナベーン４３について模型試験を行った結果に応じて、大きさ、位置を、適宜、設計することが可能である。また、鋳造によってランナベーン４３を形成する際に、空洞部４３１Ｕを設けることができる。
【００３１】
［Ｂ］まとめ
以上のように、本実施形態において、ランナベーン４３は、可動羽根水車の運転時に可動中心軸Ｃ２を基準にして上流側に位置する上流部４３Ｕの内部に、空洞部４３１Ｕが形成されている。空洞部４３１Ｕは、可動羽根水車の運転時に、ランナベーン４３において上流部４３Ｕに作用する力ＦＵと下流部４３Ｄに作用する力ＦＤとの差が小さくなるように形成されている。つまり、本実施形態では、ランナベーン４３の外形形状等を変えずにランナベーン４３の内部に空洞部４３１Ｄを形成することによって、可動羽根水車の運転時に流体力が作用した状態でも、上流部４３Ｕに作用する力ＦＵと下流部４３Ｄに作用する力ＦＤとの間について、バランスがとれた状態に近づけることができる。
【００３２】
このため、本実施形態は、ランナベーン４３の操作に要する操作力を低減できるので、ランナベーン駆動部７１において、大型なサーボモータなどの駆動機器を用いることが不要になる。この結果、小型化が実現できると共に、コストダウンを実現できる。そして、操作力の低減に伴って、ランナベーン４３の外形形状等の設計が制約されなくなるので、可動羽根水車について効率的な運転を実現することができる。
【００３３】
なお、上流部４３Ｕの内部に空洞部４３１Ｕを設ける場合について示したが、これに限定されない。空洞部は、上流部４３Ｕと下流部４３Ｄとの少なくとも一方に形成される。たとえば、ランナベーン４３において上流部４３Ｕに作用する力ＦＵが下流部４３Ｄに作用する力ＦＤよりも小さく、ランナベーン４３を開ける方向に力が作用する場合には、下流部４３Ｄの内部に空洞部を形成することが好適である。
【００３４】
＜第２実施形態＞
［Ａ］構成
図４，図５は、第２実施形態に係る可動羽根水車において、ランナベーンを示す図である。図４は、図２と同様に、平面図であって、内部の構造を破線で示している。図５は、図３と同様に、断面図であって、上面がランナベーン４３の圧力面であり、下面が負圧面である。
【００３５】
図４，図５に示すように、本実施形態は、空洞部４３１Ｕ，４３１Ｄの構成が第１実施形態と異なる。本実施形態は、この点、および、関連する点を除き、第１実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記の実施形態と重複する個所については、適宜、記載を省略する。
【００３６】
本実施形態では、図４，図５に示すように、ランナベーン４３の内部には、空洞部４３１Ｕ，４３１Ｄが設けられている。
【００３７】
本実施形態においては、上流部４３Ｕの内部に空洞部４３１Ｕが設けられる他に、第１実施形態と異なり、下流部４３Ｄの内部にも空洞部４３１Ｄが設けられている。
【００３８】
また、本実施形態では、第１実施形態と異なり、上流部４３Ｕに設けられた空洞部４３１Ｕと、下流部４３Ｄに設けられた空洞部４３１Ｄとのそれぞれは、内部が気体でなく、固体の材料が充填されている。空洞部４３１Ｕ，４３１Ｄは、たとえば、ステンレス鋳鋼製のランナベーン４３よりも比重が小さいアルミニウムなどの金属材料が充填されている。この他に、空洞部４３１Ｕ，４３１Ｄには、ランナベーン４３よりも比重が大きい銅などの金属材料を充填してもよい。
【００３９】
空洞部４３１Ｕ，４３１Ｄは、上記の固体材料が充填されることによって、ランナベーン４３において上流部４３Ｕに作用する力ＦＵと下流部４３Ｄに作用する力ＦＤとの差が小さくなるように形成されている。
【００４０】
［Ｂ］まとめ
以上のように、本実施形態においては、ランナベーン４３は、可動羽根水車の運転時に可動中心軸Ｃ２を基準にして上流側に位置する上流部４３Ｕと、下流側に位置する下流部４３Ｄとのそれぞれの内部に、空洞部４３１Ｕ，４３１Ｄが形成されている。ここでは、可動羽根水車の運転時に上流部４３Ｕに作用する力ＦＵと下流部４３Ｄに作用する力ＦＤとの差が小さくなるように、上流部４３Ｕおよび下流部４３Ｄに空洞部４３１Ｕ，４３１Ｄが形成されると共に、その空洞部４３１Ｕ，４３１Ｄのそれぞれにランナベーン４３と比重が異なる金属材料が充填されている。つまり、本実施形態では、第１実施形態と同様に、ランナベーン４３の外形形状等を変えずに、上流部４３Ｕに作用する力ＦＵと下流部４３Ｄに作用する力ＦＤとが互いに釣り合うようにランナベーン４３が形成されている。
【００４１】
したがって、本実施形態では、第１実施形態と同様に、ランナベーン駆動部７１において、大型なサーボモータなどの機器を用いることが不要であり、小型化を実現できる。また、ランナベーン４３の外形形状等の設計が制約されないので、可動羽根水車について効率的な運転を実現できる。
【００４２】
＜第３実施形態＞
［Ａ］構成
図６，図７は、第３実施形態に係る可動羽根水車の要部を示す図である。図６，図７では、図１と異なり、可動羽根水車の運転時にランナベーン４３において流水Ｗが流入する上流側と流水Ｗが流出する下流側とが横方向に並ぶように図示している。図６は、部分断面図であって、内部の構造の一部については、破線で示している。図７は、ランナベーン４３の側面図であって、内部の構造の一部については、破線で示している。図７においては、上面がランナベーン４３の圧力面であり、下面が負圧面である。
【００４３】
図６，図７に示すように、本実施形態は、空洞部４３１Ｕの構成が第１実施形態の場合と異なる。また、空洞部４３１Ｕの他に、給水穴４３２Ｕと排水穴４３３Ｕとが形成されている。また、図６に示すように、給水路９１が設けられている。本実施形態は、これらの点、および、関連する点を除き、第１実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記の実施形態と重複する個所については、適宜、記載を省略する。
【００４４】
空洞部４３１Ｕは、図６，図７に示すように、ランナベーン４３の内部において、上流部４３Ｕに１つ設けられている。
【００４５】
給水穴４３２Ｕは、図６，図７に示すように、ランナベーン４３の内部において、一方の端部が空洞部４３１Ｕに連結されており、他方の端部が給水路９１に連結されている。
【００４６】
排水穴４３３Ｕは、図６，図７に示すように、ランナベーン４３の内部において、空洞部４３１Ｕの下面とランナベーン４３の負圧面との間を貫通するように設けられている。
【００４７】
給水路９１は、図６に示すように、ランナボス４２の内部に設けられている。給水路９１は、ランナ中心軸Ｃ１に沿って延在した第１給水路９１１と、可動中心軸Ｃ２に沿って延在した第２給水路９１２とを有しており、第１給水路９１１と第２給水路９１２とのそれぞれは、開閉機構８１の内部において互いに連結されている。
【００４８】
具体的には、給水路９１において、第１給水路９１１は、図６に示すように、操作ロッド７２と開閉機構８１との内部に設けられており、この第１給水路９１１の中心軸がランナ中心軸Ｃ１に一致している。第１給水路９１１は、第２給水路９１２に連結された一端部とは反対側の他端部に、外部の給水装置（図示省略）が連結されている。
【００４９】
そして、給水路９１において第２給水路９１２は、図６に示すように、開閉機構８１とランナベーン可動軸４５との内部に設けられており、この第２給水路９１２の中心軸が可動中心軸Ｃ２に一致している。第２給水路９１２は、第１給水路９１１に連結された一端部とは反対側の他端部に、給水穴４３２Ｕが連結されている。
【００５０】
本実施形態においては、図６に示すように、水Ｗ１が、外部の給水装置（図示省略）から給水路９１と給水穴４３２Ｕとを通って空洞部４３１Ｕへ供給される。その後、その空洞部４３１Ｕに供給された水Ｗ１は、排水穴４３３Ｕから外部へ排出される。
【００５１】
［Ｂ］まとめ
以上のように、本実施形態において、ランナベーン４３は、空洞部４３１Ｕが形成されると共に、給水路９１と給水穴４３２Ｕとを介して空洞部４３１Ｕに水Ｗ１が供給される。これにより、本実施形態では、ランナベーン４３において上流部４３Ｕに作用する力ＦＵと下流部４３Ｄに作用する力ＦＤとの差が小さくなるように調整できる。
【００５２】
したがって、本実施形態では、他の実施形態と同様に、ランナベーン駆動部７１において、大型なサーボモータなどの機器を用いることが不要になり、小型化を実現できる。また、ランナベーン４３の外形形状等の設計が制約されないので、可動羽根水車について効率的な運転を実現できる。
【００５３】
なお、本実施形態では、排水穴４３３Ｕが単数であるが、複数設けても良い。これにより、空洞部４３１Ｕに水Ｗ１を供給する際に、空洞部４３１Ｕ内の空気が排気されやすくなるため、好適である。また、給水によって空洞部４３１Ｕに水Ｗ１が保持された状態になるため、排水穴４３３Ｕを閉じなくても良い。
【００５４】
＜第４実施形態＞
［Ａ］構成
図８，図９は、第４実施形態に係る可動羽根水車の要部を示す図である。図８，図９のそれぞれは、図６，図７のそれぞれと同様に、可動羽根水車の運転時にランナベーン４３において流水Ｗ（図１参照）が流入する上流側と流水Ｗが流出する下流側とが横方向に並ぶように図示している。図８は、図６と同様に、部分断面図であって、内部の構造の一部については、破線で示している。図９は、図７と同様に、ランナベーン４３の側面図であって、内部の構造の一部については、破線で示している。図９においては、上面がランナベーン４３の圧力面であり、下面が負圧面である。
【００５５】
図８，図９に示すように、本実施形態は、ランナベーン４３の下流部４３Ｄの構成が第３実施形態と異なる。また、図８に示すように、分岐部４５１が設けられている。本実施形態は、これらの点、および、関連する点を除き、第３実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記の実施形態と重複する個所については、適宜、記載を省略する。
【００５６】
ランナベーン４３は、図８，図９に示すように、上流部４３Ｕにおいては、第３実施形態と同様に、空洞部４３１Ｕと給水穴４３２Ｕと排水穴４３３Ｕとが設けられている。
【００５７】
図８，図９に示すように、本実施形態では、第３実施形態と異なり、ランナベーン４３は、下流部４３Ｄにおいても、空洞部４３１Ｄと給水穴４３２Ｄと排水穴４３３Ｄとが設けられている。
【００５８】
下流部４３Ｄの空洞部４３１Ｄは、ランナベーン４３の内部に設けられている。
【００５９】
下流部４３Ｄの給水穴４３２Ｄは、ランナベーン４３の内部において、一方の端部が空洞部４３１Ｕに連結されており、他方の端部が給水路９１に連結されている。
【００６０】
下流部４３Ｄの排水穴４３３Ｄは、ランナベーン４３の内部において、空洞部４３１Ｕの下面とランナベーン４３の負圧面との間を貫通するように設けられている。
【００６１】
分岐部４５１は、図８に示すように、ランナベーン可動軸４５の内部に設けられている。分岐部４５１は、たとえば、分岐管（図示省略）と切換弁（図示省略）とを有し、上流部４３Ｕに形成された空洞部４３１Ｕと下流部４３Ｄに形成された空洞部４３１Ｄとのいずれかを切替部が選択し、当該選択した空洞部（４３１Ｕまたは４３１Ｄ）へ給水路９１から水を供給するように構成されている。具体的には、分岐部４５１の分岐管は、たとえば、１つの給水口と２つの排水口とが設けられており、その給水口が給水路９１に連結され、一方の排水口が上流部４３Ｕの給水穴４３２Ｕに連結され、他方の排水口が下流部４３Ｄの給水穴４３２Ｄに連結されている。分岐部４５１の切換弁は、分岐管において、給水口から供給された水を２つの排水口のいずれか一方から排出するように切り替える。分岐部４５１の切換弁は、たとえば、オペレータからの指令に基づいて、水車運転中または運転停止中に操作され、上記の切り替え動作が行われる。
【００６２】
本実施形態においては、図８に示すように、水Ｗ１が、外部の給水装置（図示省略）から給水路９１を通って分岐部４５１に供給される。そして、分岐部４５１において流路が上流部４３Ｕの側に切り替えられた場合には、水Ｗ１は、上流部４３Ｕの空洞部４３１Ｕへ供給された後、排水穴４３３Ｕから外部へ排出される。一方で、分岐部４５１において流路が下流部４３Ｄの側に切り替えられた場合には、水Ｗ１は、下流部４３Ｄの空洞部４３１Ｄへ供給された後、排水穴４３３Ｄから外部へ排出される。上流部４３Ｕの空洞部４３１Ｕまたは下流部４３Ｄの空洞部４３１Ｄへ水Ｗ１を供給するように、たとえば、オペレータが操作することによって、ランナベーン４３について上流部４３Ｕに作用する力ＦＵと下流部４３Ｄに作用する力ＦＤとの差が小さくなるように調整できる。
【００６３】
［Ｂ］まとめ
以上のように、本実施形態において、ランナベーン４３は、上流部４３Ｕに空洞部４３１Ｕが形成されると共に、下流部４３Ｄに空洞部４３１Ｄが形成されている。そして、分岐部４５１が設けられているので、上流部４３Ｕの空洞部４３１Ｕと、下流部４３Ｄの空洞部４３１Ｄとにおいて選択された方に、水Ｗ１を供給できる。このため、本実施形態では、上述したように、ランナベーン４３について、上流部４３Ｕに作用する力ＦＵと下流部４３Ｄに作用する力ＦＤとの差が小さくなるように調整できる。
【００６４】
したがって、本実施形態では、他の実施形態と同様に、ランナベーン駆動部７１において、大型なサーボモータなどの機器を用いることが不要であり、小型化を実現できる。また、ランナベーン４３の外形形状等の設計が制約されないので、可動羽根水車について効率的な運転を実現できる。
【００６５】
＜その他＞
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】
【００６６】
１１…ケーシング、２１…ステーベン、３１…ガイドベーン、４１…ランナ、４２…ランナボス、４３…ランナベーン、４３Ｄ…下流部、４３Ｕ…上流部、４４…ガイド部、５１…吸出管、６１…主軸、７１…ランナベーン駆動部、７２…操作ロッド、８１…開閉機構、９１…給水路、４３１Ｕ，４３１Ｄ…空洞部、４３２Ｄ，４３２Ｕ…給水穴、４３３Ｄ，４３３Ｕ…排水穴、４５１…分岐部、Ｃ１…ランナ中心軸、Ｃ２…可動中心軸
【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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