(57)【要約】【課題】  羽根車の加工を容易に行え加工精度の向上を図り、全体としてコストの低減を図ることができる液体機械を提供することである。【解決手段】  カバー１５内に遠心形の羽根車１１を収納した液体機械であり、羽根車１１の羽根１３が取り付けられたクラウン１２側と反対側に位置する羽根１３の翼端２４と、その翼端２４が対面するカバー１５の面２７との間に所定の隙間を保って、羽根車１１をカバー１５内に収納する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カバー内に遠心形の羽根車を収納した液体機械において、前記羽根車の羽根が取り付けられたクラウン側と反対側に位置する羽根の翼端と、その翼端が対面する前記カバーとの間に所定の隙間を保って、前記羽根車を前記カバー内に収納したことを特徴とする液体機械。
【請求項２】
前記クラウン側の反対側に位置する羽根の翼端形状を示す子午面の少なくとも中央部が垂直方向に対して傾きを有した斜角の直線形状であることを特徴とする請求項１記載の液体機械。
【請求項３】
前記クラウン側の反対側に位置する羽根の前縁及び後縁の少なくともいずれかの翼端の周方向に前記羽根の翼端が前記カバーと接触することを防止するための保護部材を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の液体機械。
【請求項４】
前記羽根車の羽根の翼端に前記羽根の前縁から後縁に沿って１本または数本の溝を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カバー内に遠心形の羽根車を収納した液体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
カバー内に遠心形の羽根車を収納した液体機械としては、例えば、反動形のフランシス水車がある。フランシス水車は、内側に向かって流れる水を作用させる反動水車であり、主として水力発電所において電力の発生（発電）に利用される。羽根車（ランナ）の入口から流入した水を半径方向に流して羽根車を回転させ、その回転力で回転軸を駆動し、仕事を終えた水をドラフトチューブに導く。
【０００３】
このようなフランシス水車の羽根車は、クラウンに複数の羽根が取り付けられ、クラウンと反対側にシュラウドが設けられた羽根車である（例えば、特許文献１参照）。図１１は、従来のフランシス水車の羽根車の一例を示す斜視図である。羽根車１１はクラウン１２に複数の羽根１３が取り付けられ、クラウン１２と反対側にシュラウド１４が設けられた羽根車である。シュラウド１４は、羽根１３を保護するとともに、羽根１３に作用する水の流路を確保し、羽根間における水の漏れを抑制して効率を高めるためのものである。このような羽根車は、通常、構成要素（パーツ）全体を一体形状とした鋳物で製作したり、適用数は少ないが板金や鋳物で製作した構成要素（パーツ）を溶接を用いて組み立てている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１５０３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の羽根車は、構成要素（パーツ）全体を一体形状とした鋳物で製作することからコスト高となる。そこで、切削加工により羽根車を製作することが考えられる。切削加工による場合は、鋳物の場合に比較し加工精度は向上するが、羽根車とシュラウドとの間に位置する羽根の切削加工が難しく、切削が不可能な場合がほとんどであるか、可能であったとしても放電加工などとの組み合わせになるため、鋳物の場合よりもさらにコスト高となる。
【０００６】
本発明の目的は、羽根車の加工を容易に行うことができ、かつ加工精度の向上を図り、全体としてコストの低減を図ることができる液体機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明に係る液体機械は、カバー内に遠心形の羽根車を収納した液体機械において、前記羽根車の羽根が取り付けられたクラウン側と反対側に位置する羽根の翼端と、その翼端が対面する前記カバーとの間に所定の隙間を保って、前記羽根車を前記カバー内に収納したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明に係る液体機械は、請求項１の発明において、前記クラウン側の反対側に位置する羽根の翼端形状を示す子午面の少なくとも中央部が直線形状であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明に係る液体機械は、請求項１または２の発明において、前記クラウン側の反対側に位置する羽根の前縁及び後縁の少なくともいずれかの翼端の周方向に前記羽根の翼端が前記カバーと接触することを防止するための保護部材を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明に係る液体機械は、請求項１乃至３のいずれか１項の発明において、前記羽根車の羽根の翼端に前記羽根の前縁から後縁に沿って１本または数本の溝を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、羽根車の羽根が取り付けられたクラウン側と反対側に位置する羽根の翼端と、その翼端が対面するカバーとの間に所定の隙間を保って、羽根車を前記カバー内に収納するので、シュラウドを設ける必要がなくなる。従って、切削加工において切削工具であるバイトとシュラウドとの干渉がなく、切削での羽根車の製作が可能になる。これにより、加工精度が向上し、しかも工期の短縮及び費用の低減に寄与できる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明に効果に加え、クラウン側の反対側に位置する羽根の翼端形状を示す子午面の少なくとも中央部を直線形状とするので、羽根車の回転軸の長手方向（軸方向）の移動可能距離や半径方向の移動可能距離は、羽根車とカバーとの隙間より大きな距離を確保できる。従って、相対的に、液体機械の効率に影響を与える子午面の中央部の羽根車とカバーとの隙間を小さくできるので、液体機械の効率を向上できる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、請求項１又は２の発明の効果に加え、クラウン側の反対側に位置する羽根の前縁及び後縁の少なくともいずれかの翼端の周方向に羽根の翼端がカバーと接触することを防止するための保護部材を設けるので、羽根車が回転軸の長手方向（軸方向）や半径方向に移動したとしても、羽根の翼端よりも先に保護部材がカバーに接触するので、羽根車の羽根の破損を防止できる。
【００１４】
請求項４の発明によれば、請求項１乃至３のいずれかの発明の効果に加え、羽根車の羽根の翼端に羽根の前縁から後縁に沿って１本または数本の溝を設けるので、翼端隙間での漏れ流れを抑制でき液体機械の性能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る液体機械の断面図。
【図２】本発明の実施形態に係る液体機械の羽根車の実施例１を示す構成図。
【図３】図２に示した羽根車の実施例１における羽根の翼端とカバーとの隙間の一例を示す説明図。
【図４】図２に示した羽根車の実施例１における羽根の翼端とカバーとの隙間の他の一例を示す説明図。
【図５】図２に示した羽根車の実施例１における羽根の翼端とカバーとの隙間の別の他の一例を示す説明図。
【図６】図２に示した羽根車の実施例１における羽根の翼端とカバーとの隙間での漏れ流れを抑制する機構の説明図。
【図７】本発明の実施形態に係る液体機械の羽根車１１の実施例２を示す構成図。
【図８】図７に示した羽根車の実施例２における羽根の翼端とカバーとの隙間の一例を示す説明図。
【図９】図７に示した羽根車の実施例２における羽根の翼端とカバーとの隙間の他の一例を示す説明図。
【図１０】図７に示した羽根車の実施例２における羽根の翼端とカバーとの隙間の別の他の一例を示す説明図。
【図１１】従来のフランシス水車の羽根車の一例を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態に係る液体機械の断面図である。図１では液体機械としてフランシス水車の場合を示している。フランシス水車の羽根車１１はカバー１５に収納されている。ケーシングの渦巻部１６には、図示省略の給水管から水が供給され、ステーベーン１７を通った後にガイドベーン１８で流量調整されて、旋回流として羽根車１１に入る。羽根車１１は旋回流を受けて自身が回転しながら流体のエネルギーを回収し、エネルギーが減少した流れをドラフトチューブ１９に放出する。
【００１７】
ガイドベーン１８で流量調整された旋回流は、羽根車１１の羽根１３の前縁２１から入り込み、羽根車１１の羽根１３の後縁２２からドラフトチューブ１９に出ていく。羽根車１１の羽根１３が取り付けられたクラウン１２の反対側に位置する羽根１３の翼端２４には、シュラウドを設けることなく、その翼端２４が対面するカバー１５の面との間に所定の隙間を保って設置される。この羽根１３の翼端２４とカバー１５との隙間については後述する。羽根車１１には回転軸２５に取り付けられており、ガイドベーン１８で流量調整された旋回流により羽根車１１は回転する。
【００１８】
図２は、本発明の実施形態に係る液体機械の羽根車の実施例１を示す構成図であり、図２（ａ）は図１の矢印Ａ方向から見た平面図、図２（ｂ）は斜視図である。図２（ａ）、図２（ｂ）において、羽根車の中央部には挿入孔が設けられ、この挿入孔に回転軸２５が取り取り付けられている。クラウン１２には複数の羽根１３が取り付けられ、羽根１３間に旋回流が回転軸２５の方向に流れ込む。すなわち、羽根１３の形状は回転軸２５の半径方向に流れ込む遠心形となっており、羽根１３の前縁２１側から後縁２２側に水は流れ、羽根車１１を回転させた水はドラフトチューブに放出される。
【００１９】
各々の羽根１３の翼端２４には、羽根の前縁から後縁に沿って１本または数本の溝２６が設けられている。図２では１本の溝２６を設けたものを示している。この溝２６は、後述するように、翼端２４とカバー１５との隙間での漏れ流れを抑制するものである。
【００２０】
図３は、図２に示した羽根車の実施例１における羽根の翼端とカバーとの隙間の一例を示す説明図であり、図３（ａ）は羽根の翼端とカバーとの隙間部分を示す概略図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ１部分の拡大図である。図３では、羽根１３の翼端２４の形状を示す子午面が直線形状である場合を示している。
【００２１】
図３（ａ）に示すように、羽根１３の翼端２４とカバー１５の面２７とが直線形状で対面するように、羽根の翼端２４及びカバー１５は形成されている。この直線は垂直方向に対して傾きを有している。羽根１３の翼端２４とカバー１５の面２７とを傾きを有した斜角の直線形状に形成するのは、以下の理由による。
【００２２】
本発明の実施形態では、シュラウドのない羽根車１１であることから、回転する羽根車１１とその羽根車１１を囲むカバー１５とによって隙間２８が形成される。羽根１３の翼端２４とカバー１５の面２７との隙間２８は、液体機械の効率に影響を与える。この隙間２８が大きいと隙間２８からの水の漏れが多くなり、羽根車１１を有する流体機械の効率を大きく損なう。従って、隙間２８が小さい程、隙間２８からの水の漏れを抑制できるので液体機械の効率が良くなる。
【００２３】
一方、隙間２８が小さいと、シュラウドのない羽根車１１では、軸方向や半径方向への励振力により羽根１３の翼端２４とカバー１５の面２７との接触が生じ、羽根１３の翼端２４の破損が生ずる場合がある。これは、羽根車１１の回転軸２５は、回転軸２５の長手方向（軸方向）や半径方向に様々な力を受け、羽根車１１は回転軸２５の軸方向や半径方向に移動する可能性があるからである。このことから、羽根１３の翼端２４とカバー１５の面２７との隙間は、羽根車１１が軸方向や半径方向に移動しても、互いに接触しない距離を保つことが必要となる。
【００２４】
この２つの相反する事項を満たすために、羽根１３の翼端２４とカバー１５の面２７とを斜角の直線形状に形成した。すなわち、羽根車１１が軸方向や半径方向に移動しても互いに接触しない距離を保ち、しかも、羽根１３の翼端２４とカバー１５の面２７との隙間を小さくして隙間２８からの水の漏れを抑制できるようにするために、羽根１３の翼端２４とカバー１５の面２７とを斜角の直線形状に形成した。
【００２５】
図３（ｂ）に示すように、羽根１３の翼端２４とカバー１５の面２７とを直線形状に形成することにより、羽根１３の翼端２４とカバー１５の面２７との隙間２８の距離をｄとすると、羽根車１１の軸方向への移動可能距離ｙはｙ＞ｄとなり、羽根車１１の半径方向への移動可能距離ｘはｘ＞ｄとなる。これにより、軸方向及び半径方向のいずれの方向であっても隙間２８の距離ｄより大きくなる。
【００２６】
直線の傾き（斜角）を４５°とした場合には、軸方向への移動可能距離ｙはｙ＝２１／２・ｄ、半径方向への移動可能距離ｘはｘ＝２１／２・ｄとなり、約１．４１４倍となる。このように、羽根車１１の回転軸２５の軸方向の移動可能距離ｙや半径方向の移動可能距離ｘは、羽根車１１とカバー１５との隙間ｄより大きな距離を確保できる。従って、相対的に、液体機械の効率に影響を与える羽根車１１の翼端２４とカバー１５の面２７との隙間ｄを小さくできるので、液体機械の効率を向上できる。
【００２７】
以上の説明では、羽根１３の翼端２４とカバー１５の面２７との全領域において、羽根１３の翼端２４の形状を示す子午面が斜角の直線形状である場合を示したが、羽根１３の翼端２４の形状を示す子午面の少なくとも中央部が斜角の直線形状であるように形成してもよい。
【００２８】
図４は、図２に示した羽根車の実施例１における羽根の翼端とカバーとの隙間の他の一例を示す説明図であり、図４（ａ）は羽根１３の前縁２１の部分以外において羽根１３の翼端の形状を示す子午面を斜角の直線形状とした概略構成図、図４（ｂ）は羽根１３の前縁２１及び後縁２２の部分以外において羽根の翼端の形状を示す子午面を斜角の直線形状とした概略構成図である。
【００２９】
図４（ａ）において、羽根１３の前縁２１の部分以外において羽根１３の翼端２４の形状を示す子午面を垂直方向に対して傾きを有した斜角の直線形状に形成している。そして、羽根１３の前縁２１の部分では、水平方向及び垂直方向の直線形状としている。
【００３０】
羽根１３の前縁２１の部分における水平方向及び垂直方向の直線形状部分での羽根１３の翼端２４とカバー１５の面２７との隙間２９、３０は、羽根車１１が軸方向や半径方向に移動しても互いに接触しない距離を保つべく、斜角の直線形状部分の隙間２８より大きな距離を確保する。これは、水平方向及び垂直方向の隙間２９、３０は、羽根車１１が軸方向や半径方向に移動しても互いに接触しない距離を保つには、斜角の直線形状の隙間２８の距離より大きな距離を必要とするからである。例えば、斜角の直線形状部分の傾き（斜角）が４５°である場合には、隙間２９、３０の距離は、隙間２８の約１．４１４倍の値とする。これは、前述したように、羽根車１１が軸方向や半径方向に移動しても互いに接触しない距離を保つには、斜角の直線形状の隙間２８の約１．４１４倍の距離を必要とするからである。
【００３１】
次に、図４（ｂ）では、羽根１３の前縁２１及び後縁２２の部分以外において、羽根１３の翼端２４の形状を示す子午面を垂直方向に対して傾きを有した斜角の直線形状としている。すなわち、羽根１３の中央部を斜角の直線形状としている。そして、羽根１３の前縁２１及び後縁部２２の部分では、水平方向及び垂直方向の直線形状としている。
【００３２】
この場合も、水平方向及び垂直方向の直線形状部分での羽根１３の翼端２４とカバー１５の面２７との隙間２９、３０は、図４（ａ）の場合と同様に、羽根車１１が軸方向や半径方向に移動しても互いに接触しない距離を保つべく、斜角の直線形状部分の隙間２８より大きな距離を確保する。例えば、斜角の直線形状部分の傾き（斜角）が４５°である場合には、隙間２９、３０の距離は、隙間２８の約１．４１４倍の値とする。
【００３３】
次に、図５は、図２に示した羽根車の実施例１における羽根の翼端とカバーとの隙間の別の他の一例を示す説明図であり、図５（ａ）は羽根の翼端とカバーとの隙間部分を示す概略図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ２部分の拡大図である。図５では、羽根１３の翼端２４の形状を示す子午面が曲線形状である場合を示している。
【００３４】
図５（ａ）に示すように、羽根１３の翼端２４とカバー１５の面２７とが曲線形状で対面するように、羽根の翼端２４及びカバー１５は形成されている。この曲線形状は従来の場合と同様である。
【００３５】
図５（ｂ）に示すように、羽根１３の翼端２４とカバー１５の面２７とを従来と同様に、曲線形状に形成とした場合には、羽根車１１の軸方向への移動可能距離ｙ、羽根車１１の半径方向への移動可能距離ｘは、羽根１３の翼端２４とカバー１５との対面箇所によって異なったものとなる。いま、羽根１３の翼端２４とカバー１５の面２７との隙間２８の距離をｄとする。
【００３６】
羽根１３の翼端２４とカバー１５との対面箇所がＣ１では、羽根車１１の軸方向への移動可能距離ｙは隙間２８の距離ｄより若干大きな値となり、羽根車１１の半径方向への移動可能距離ｘは隙間２８の距離ｄより大幅に大きな値となる。一方、羽根１３の翼端２４とカバー１５との対面箇所がＣ２では、逆に羽根車１１の軸方向への移動可能距離ｙは隙間２８の距離ｄより大幅に大きな値となり、羽根車１１の半径方向への移動可能距離ｘは隙間２８の距離ｄより若干大きな値となる。
【００３７】
従って、羽根車１１の移動可能距離ｙ、ｘは隙間ｄにほぼ等しくなる。このことから、いずれの対面箇所においても、羽根１３の翼端２４がカバー１５と接触しないようにするには、隙間２８の距離ｄとして、羽根車１１が軸方向や半径方向に移動したとしても、羽根１３の翼端２４に接触しない程度の距離とすることになる。
【００３８】
このように、羽根１３の翼端２４の形状を示す子午面が曲線形状である場合には、図３に示した斜角の直線形状である場合と比較して、隙間２８の距離ｄを相対的に小さくできないが、液体機械の効率が多少落ちても許容できる場合には採用できる。
【００３９】
図６は、図２に示した羽根車の実施例１における羽根の翼端とカバーとの隙間での漏れ流れを抑制する機構の説明図である。前述したように、各々の羽根１３の翼端２４には、羽根の前縁から後縁に沿って１本または数本の溝２６が設けられている。これは、羽根１３の翼端２４とカバー１５との隙間２８での漏れ流れを抑制するためである。
【００４０】
図６では１本の溝２６を設けた場合を示している。羽根車１１の羽根１３に旋回流が流れる側、すなわち図６の羽根１３の左側は圧力面であり、図６の右側は負圧面であることから、圧力面側から負圧面側に漏流３１が発生する。この羽根車１１の羽根１３からの漏流３１は、羽根１３の翼端２４とカバー１５との隙間２８から流出しようとするが、羽根１３の翼端２４に設けられた溝２６により渦流３２を発生し、この渦流３２により漏流３１の流出を抑制する。
【００４１】
このように、羽根車１１の翼端２４の隙間２８では、羽根１３の圧力面と負圧面との間で漏流３１が生じているが、翼端２４に溝２６を設けることにより、その溝２６の内部に渦流３２を生じさせる。この渦流３２により溝２６が無い場合よりも大きな圧力損失が発生するので、翼端２４の隙間２８での漏流３１を抑制することが可能となる。漏流３１が多い場合には、主流である旋回流との干渉が大きくなり損失が増大するが、溝２６により漏流３１の抑制を図ることが可能となる。これにより、翼端２４の隙間２８での漏流３１を抑制でき液体機械の性能を向上できる。
【００４２】
次に、発明の実施形態に係る液体機械の羽根車の実施例２について説明する。図７は、本発明の実施形態に係る液体機械の羽根車１１の実施例２を示す構成図であり、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は斜視図である。この実施例２は、図２に示した実施例１に対し、クラウン１２の反対側に位置する羽根１３の前縁２１及び後縁２２の少なくともいずれかの翼端２４に周方向に羽根１３の翼端２４がカバー１５と接触することを防止するための保護部材３３を設けたものである。図７では、羽根１３の前縁２１の翼端２４に保護部材３３を設けたものを示している。図７と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００４３】
クラウン１２の反対側に位置する羽根１３の前縁２１には、翼端２４の周方向に保護部材３３が設けられている。保護部材３３は、羽根１３の翼端２４がカバー１５と接触することを防止するための部材である。
【００４４】
図８は、図７に示した羽根車の実施例２における羽根の翼端とカバーとの隙間の一例を示す説明図であり、図８では羽根１３の前縁２１の部分以外において羽根１３の翼端の形状を示す子午面を斜角の直線形状としたものを示している。
【００４５】
図８において、羽根１３の前縁２１の部分以外において羽根１３の翼端２４の形状を示す子午面を垂直方向に対して傾きを有した斜角の直線形状に形成している。そして、羽根１３の前縁２１の部分では、水平方向及び垂直方向の直線形状としている。これは、斜角の直線形状では、羽根車１１が軸方向及び半径方向のいずれの方向に移動したとしても、羽根１３の翼端２４とカバー１５の面２７とが接触するまでの距離ｘ、ｙは、隙間２８の距離ｄより大きくなるからである。
【００４６】
また、羽根１３の前縁２１の部分における水平方向及び垂直方向の直線形状部分での羽根１３の翼端２４とカバー１５の面２７との隙間２９、３０は、羽根車１１が回転軸２５の軸方向や半径方向に移動した場合、羽根１３の翼端２４とカバー１５の面２７とが接触するまでの距離は、隙間２９、３０の距離と等しくなり、斜角の直線形状部分の隙間２８より大きな距離となる。
【００４７】
そこで、隙間２９、３０の距離は、斜角の直線形状部分での羽根１３の翼端２４とカバー１５の面２７とが接触する前に、保護部材３３がカバー１５の面２７に接触する距離とする。例えば、斜角の直線形状部分の傾き（斜角）が４５°である場合には、隙間２９、３０の距離は、隙間２８の約１．４１４倍の値より若干小さい値とする。
【００４８】
これにより、羽根車１１が回転軸２５の軸方向や半径方向に移動したとしても、保護部材３３が先にカバー１５の面２７に接触するので、斜角の直線形状部分で羽根１３の翼端２４がカバー１５の面２７に接触することを防止できる。
【００４９】
図９は、図７に示した羽根車の実施例２における羽根の翼端とカバーとの隙間の他の一例を示す説明図であり、図９では、羽根１３の前縁２１及び後縁２２の部分以外において羽根の翼端の形状を示す子午面を斜角の直線形状としたものを示している。
【００５０】
図９に示すように、羽根１３の前縁２１及び後縁２２の部分以外において、羽根１３の翼端２４の形状を示す子午面を垂直方向に対して傾きを有した斜角の直線形状としている。すなわち、羽根１３の中央部を斜角の直線形状としている。そして、羽根１３の前縁２１及び後縁部２２の部分では、水平方向及び垂直方向の直線形状としている。
【００５１】
この場合も、水平方向及び垂直方向の直線形状部分での羽根１３の翼端２４とカバー１５の面２７との隙間２９、３０は、図８の場合と同様に、斜角の直線形状部分での羽根１３の翼端２４とカバー１５の面２７とが接触する前に、保護部材３３がカバー１５の面２７に接触する距離とする。例えば、斜角の直線形状部分の傾き（斜角）が４５°である場合には、隙間２９、３０の距離は、隙間２８の約１．４１４倍の値より若干小さい値とする。
【００５２】
これにより、羽根車１１が回転軸２５の軸方向や半径方向に移動したとしても、保護部材３３が先にカバー１５の面２７に接触するので、斜角の直線形状部分で羽根１３の翼端２４がカバー１５の面２７に接触することを防止できる。図９の場合は、羽根１３の前縁２１及び後縁２２の部分の双方で、保護部材３３が先にカバー１５の面２７に接触するので、羽根１３の翼端２４の破損防止の信頼性を高めることができる。
【００５３】
このように、シュラウドを有しない羽根車１１の場合には、軸方向や半径方向への励振力により羽根車１１の翼端２４がカバー１５の面２７に接触する可能性があるが、保護部材３３のカバー１５の面２７との隙間２９、３０を、斜角の直線形状部分での羽根１３の翼端２４とカバー１５の面２７とが接触する前に接触する距離とすることで、羽根車１１の振れが生じた場合でも、翼端２４よりも先に保護部材３３の接触が生じる。これにより、羽根１３の翼端２４がカバー１５の面２７に接触することがなくなる。羽根１３の翼端２４がカバー１５の面２７に接触すると、羽根１３の破損につながるが、保護部材３３のカバー１５の面２７への接触は若干の周方向の傷が生じるのみで、大きな信頼性の低下にはつながらなく信頼性の確保が可能となる。
【００５４】
以上述べた図８及び図９では、羽根１３の翼端２４の形状を示す子午面が斜角の直線形状である場合を示したが、図１０に示すように、羽根１３の翼端２４の形状を示す子午面が曲線形状であるように形成してもよい。
【００５５】
図１０は、図７に示した羽根車の実施例２における羽根の翼端とカバーとの隙間の別の他の一例を示す説明図であり、図１０（ａ）は羽根１３の前縁２１の部分以外において羽根１３の翼端の形状を示す子午面を曲線形状とした概略構成図、図１０（ｂ）は羽根１３の前縁２１及び後縁２２の部分以外において羽根の翼端の形状を示す子午面を曲線形状とした概略構成図である。
【００５６】
図１０（ａ）に示すように、羽根１３の前縁２１の部分以外において羽根１３の翼端２４とカバー１５の面２７とが曲線形状で対面するように、羽根の翼端２４及びカバー１５は形成されている。この曲線形状は従来の場合と同様である。羽根１３の翼端２４とカバー１５の面２７とを従来と同様に、曲線形状に形成とした場合には、羽根車１１の軸方向への移動可能距離ｙ、羽根車１１の半径方向への移動可能距離ｘは、前述の図５（ｂ）に示すように、羽根１３の翼端２４とカバー１５との対面箇所によって異なったものとなり、いずれの対面箇所においても、羽根１３の翼端２４がカバー１５と接触しないようにするには、隙間２８の距離ｄは、羽根車１１が軸方向や半径方向に移動したとしても、羽根１３の翼端２４に接触しない程度の距離とすることになる。
【００５７】
一方、保護部材３３とカバー１５の面２７との隙間２９、３０の距離は、羽根車１１が軸方向や半径方向に移動したとしても、保護部材３３がカバー１５の面２７に先に接触する距離とする。具体的には隙間２８の距離ｄより若干小さい値とする。これにより、羽根１３の翼端２４とカバー１５の面２７とが接触する前に、保護部材３３がカバー１５の面２７に接触することになる。
【００５８】
次に、図１０（ｂ）では、羽根１３の前縁２１及び後縁２２の部分以外において、羽根１３の翼端２４の形状を示す子午面を曲線形状としている。すなわち、羽根１３の中央部を曲線形状としている。そして、羽根１３の前縁２１及び後縁部２２の部分では、水平方向及び垂直方向の直線形状としている。
【００５９】
この場合も、水平方向及び垂直方向の直線形状部分での羽根１３の翼端２４とカバー１５の面２７との隙間２９、３０は、図１０（ａ）の場合と同様に、羽根車１１が軸方向や半径方向に移動したとしても、保護部材３３がカバー１５の面２７に先に接触する距離とする。
【００６０】
このように、羽根１３の翼端２４の形状を示す子午面が曲線形状である場合には、図７に示した斜角の直線形状である場合と比較して、隙間２８の距離ｄを相対的に小さくできないが、液体機械の効率が多少落ちても許容できる場合には採用できる。
【００６１】
以上の説明では、反動形のフランシス水車について説明したが、反動形のポンプやポンプ水車にも適用できる。
【００６２】
以上、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】
【００６３】
１１…羽根車、１２…クラウン、１３…羽根、１４…シュラウド、１５…カバー、１６…渦巻部、１７…ステーベーン、１８…ガイドベーン、１９…ドラフトチューブ、２１…前縁、２２…後縁、２４…翼端、２５…回転軸、２６…溝、２７…カバーの面、２８、２９、３０…隙間、３１…漏流、３２…渦流、３３…保護部材
【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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