(57)【要約】【課題】水車損失を低減できるとともに、組立性を向上させることができるカプラン水車の組立方法を提供する。【解決手段】実施の形態によるカプラン水車の組立方法において、ランナ５と上カバー１１とを有するランナ組立体１８が準備される。球面状の内周面１３ａを含む静止リング１３がランナ羽根１０の外周側に配置されて、静止リング１３が上カバー１１に係止される。ランナ組立体１８および静止リング１３が水車流路２０内に挿入され、静止リング１３がリング保持部材１６に保持される。リング保持部材１６に保持された静止リング１３の上カバー１１への係止が解除される。【選択図】図２
2017075571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランナボスと、前記ランナボスに回動可能に設けられたランナ羽根と、を含むランナと、前記ランナ羽根の上側に設けられるとともに前記ランナボスに取り付けられた上カバーと、を有するランナ組立体を準備する工程と、
球面状の内周面を含む静止リングを前記ランナ羽根の外周側に配置して、前記静止リングを前記上カバーに係止させる工程と、
前記ランナ組立体および前記静止リングを水車流路内に挿入し、前記静止リングをリング保持部材に保持させる工程と、
前記リング保持部材に保持された前記静止リングの前記上カバーへの係止を解除する工程と、を備えたことを特徴とするカプラン水車の組立方法。
【請求項２】
前記静止リングを前記上カバーに係止させる工程において、前記静止リングは、前記上カバーに取り付けられた係止ロッドに保持され、
前記静止リングの前記上カバーへの係止を解除する工程において、前記係止ロッドは、前記静止リングおよび前記上カバーから取り外されることを特徴とする請求項１に記載のカプラン水車の組立方法。
【請求項３】
前記静止リングは、前記ランナ羽根の回動軸線より上側に設けられる上側ディスチャージリングを構成し、
前記静止リングを前記リング保持部材に保持させる工程の前に、前記ランナ羽根の回動軸線より下側に設けられる下側ディスチャージリングが、前記リング保持部材に保持されていることを特徴とする請求項１または２に記載のカプラン水車の組立方法。
【請求項４】
前記静止リングは、前記ランナ羽根の回動軸線より上側に設けられる上側ディスチャージリングと、前記上側ディスチャージリングに一体に形成され、前記ランナ羽根の回動軸線より下側に設けられる下側ディスチャージリングと、を構成することを特徴とする請求項１または２に記載のカプラン水車の組立方法。
【請求項５】
ランナボスと、前記ランナボスに回動可能に設けられたランナ羽根と、を有するランナと、
前記ランナ羽根の上側に設けられるとともに前記ランナボスに取り付けられた上カバーと、
前記ランナ羽根の外周側に設けられた、球面状の内周面を含む静止リングと、を備え、
前記上カバーは、前記静止リングを前記上カバーに係止させる係止部を含んでいることを特徴とするカプラン水車。
【請求項６】
前記静止リングは、前記ランナ羽根の回動軸線より上側に設けられる上側ディスチャージリングを構成し、
前記ランナ羽根の回動軸線より下側に下側ディスチャージリングが設けられ、
前記静止リングは、前記下側ディスチャージリングに対して半径方向に係止されていることを特徴とする請求項５に記載のカプラン水車。
【請求項７】
前記静止リングは、前記ランナ羽根の回動軸線より上側に設けられる上側ディスチャージリングと、前記上側ディスチャージリングに一体に形成され、前記ランナ羽根の回動軸線より下側に設けられる下側ディスチャージリングと、を構成し、
前記静止リングは、周方向に分割された複数のリング分割体を含み、
周方向で互いに隣り合う前記リング分割体が、互いに取り付けられていることを特徴とする請求項５に記載のカプラン水車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、カプラン水車の組立方法およびカプラン水車に関する。
【背景技術】
【０００２】
水車には、フランシス水車、カプラン水車などがある。このうちフランシス水車は、アメリカやアジアなどの比較的大きな大陸で用いられることが多い。一方、カプラン水車は、流速が大きく水頭が小さい河川で良好な性能を発揮することができ、重要な役割を担っている水車である。すなわち、カプラン水車は、フランシス水車とは異なり、ランナ羽根が回動可能になっている。このことにより、流れの状況の変化に適応させて、水車性能の低下を抑制することができる。このため、カプラン水車は、より広い流速範囲およびより広い水頭範囲で安定した性能を発揮させることが可能になっている。
【０００３】
しかしながら、カプラン水車のランナ羽根は、上述したように回動可能になっていることから、ランナ羽根の外周面と、ランナ羽根の外周側に設けられた静止側のディスチャージリングの内周面との間に、小さな間隙が形成されている。このことにより、ランナ羽根の圧力面から負圧面に向かって、この間隙を通る漏れ流れが形成されて、水車損失が発生し得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０７３１０８号公報
【特許文献２】米国特許第６４０２４７７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、カプラン水車のランナを水車流路内に組み立てる場合には、図９に示すように、ランナ１００を上方から水車流路１０１内に下降させることが一般的である。このことにより、ランナ１００をディスチャージリング１０２と干渉させずに下降させるために、ディスチャージリング１０２の上半部分（上側ディスチャージリング１０３）の内周面は、円筒状に形成されている。すなわち、図９に二点鎖線で示すように上側ディスチャージリング１０３の内周面が球面状に形成されると、ランナ１００を水車流路１０１内に下降させる際に、ランナ羽根１０４が上側ディスチャージリング１０３に干渉する恐れがある。このような干渉を回避するためには、上側ディスチャージリング１０３の内周面を図９に実線で示すように円筒状に形成することが好適である。一方、ディスチャージリング１０２の下半部分（下側ディスチャージリング１０５）の内周面は、球面状に形成されており、ランナ羽根１０４の外周面と下側ディスチャージリング１０５との間隙の低減を図っている。
【０００６】
このように、組立性を考慮すると、上側ディスチャージリング１０３の内周面が円筒状に形成されていることが好適である。しかしながら、この場合、図１０に示すように、ランナ１００のランナ羽根１０４の外周面と上側ディスチャージリング１０３の内周面との間に、比較的大きな間隙が形成され得る。この場合、水車損失が増大し得る。
【０００７】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、水車損失を低減できるとともに、組立性を向上させることができるカプラン水車の組立方法およびカプラン水車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施の形態によるカプラン水車の組立方法において、ランナボスと、ランナボスに回動可能に設けられたランナ羽根と、を含むランナと、ランナ羽根の上側に設けられるとともにランナボスに取り付けられた上カバーと、を有するランナ組立体を準備する。球面状の内周面を含む静止リングがランナ羽根の外周側に配置されて、静止リングが上カバーに係止される。ランナ組立体および静止リングが水車流路内に挿入され、静止リングがリング保持部材に保持される。リング保持部材に保持された静止リングの上カバーへの係止が解除される。
【０００９】
実施の形態によるカプラン水車は、ランナボスと、ランナボスに回動可能に設けられたランナ羽根と、を有するランナと、ランナ羽根の上側に設けられるとともにランナボスに取り付けられた上カバーと、を備えている。ランナ羽根の外周側に、球面状の内周面を含む静止リングが設けられている。上カバーは、静止リングを上カバーに係止させる係止部を含んでいる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、水車損失を低減できるとともに、組立性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第１の実施の形態におけるカプラン水車の概略構成を示す断面図である。
【図２】図２は、図１のカプラン水車の組立方法において、上側ディスチャージリングを上カバーに係止させる工程を説明するための断面図である。
【図３】図３は、図１のカプラン水車の組立方法において、上側ディスチャージリングをリング保持部材に保持させる工程を説明するための断面図である。
【図４】図４は、図１おカプラン水車の組立方法において、上側ディスチャージリングの上カバーへの係止を解除する工程を説明するための断面図である。
【図５】図５は、第２の実施の形態における組立後のカプラン水車を示す断面図である。
【図６】図６は、第３の実施形態におけるディスチャージリングを示す上面図である。
【図７】図７は、第３の実施の形態におけるカプラン水車の組立方法を説明するための断面図である。
【図８】図８は、第４の実施の形態における組立後のカプラン水車を示す断面図である。
【図９】図９は、一般的なカプラン水車の組立方法を説明するための断面図である。
【図１０】図１０は、組立後の図９のカプラン水車を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態におけるカプラン水車の組立方法およびカプラン水車について説明する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
図１乃至図４を用いて、第１の実施の形態におけるカプラン水車の組立方法およびカプラン水車について説明する。ここでは、まず、図１を用いてカプラン水車について説明する。
【００１４】
図１に示すように、カプラン水車１は、図示しない上池から水が流入するケーシング２と、ケーシング２に対して回転可能に設けられ、ケーシング２からステーベーン３およびガイドベーン４を通って流入する水により回転駆動されるランナ５と、を備えている。
【００１５】
ステーベーン３は、ケーシング２からランナ５への流路を形成するためのものであり、ケーシング２より内周側に配置されている。ガイドベーン４は、ランナ５に流入される水の流量を調整するためのものであり、ステーベーン３より内周側に配置されている。ガイドベーン４の開度を変えることにより、ケーシング２からランナ５に流入する水量を調整し、発電量を変化させるように構成されている。
【００１６】
ランナ５は、ガイドベーン４より内周側に、かつ下側に配置されている。ケーシング２から流入する流水の主流方向は、ステーベーン３およびガイドベーン４においては略半径方向を向いているが、ランナ５においては水車回転軸線Ｘの方向（鉛直方向）を向くようになっている。
【００１７】
ランナ５には、回転主軸６を介して発電機７が連結されている。流入した水によりランナ５が回転駆動されると、発電機７において発電が行われる。
【００１８】
ランナ５の下流側には、吸出し管８が設けられている。この吸出し管８は、図示しない下池に連結されており、ランナ５を回転駆動させた水が下池に放出されるようになっている。
【００１９】
図１に示すように、ランナ５は、水車回転軸線Ｘを中心に回転可能なランナボス９と、ランナボス９に回動可能に設けられた複数のランナ羽根１０と、を有している。このうちランナ羽根１０は、羽根回動軸線Ｙを中心に回動可能になっている。また、ランナ羽根１０は、周方向に所定の間隔で配置されており、各ランナ羽根１０が回動することにより、ランナ５に流入する水の流速（流量）や水頭に応じてランナ羽根１０の角度が調整され、発電効率の向上が可能になっている。なお、ランナボス９は、上述した回転主軸６に連結され、ランナボス９の回転が、回転主軸６を介して発電機７に伝達されるようになっている。
【００２０】
ランナ羽根１０の上側には、上カバー１１が設けられている。上カバー１１は、ランナボス９に取り付けられて、ランナボス９から横方向（水平方向）に延びており、ランナ羽根１０を覆うようになっている。また、上カバー１１は、静止側の部材であり、ランナボス９は、上カバー１１に対して回転可能に取り付けられている。図２に示すように、上カバー１１は、後述する上側ディスチャージリング１３を、係止ロッド１９を介して上カバー１１に係止させる係止部１２を含んでいる。係止部１２は、係止ロッド１９が貫通する貫通孔１２ａと、係止ロッド１９のストッパ１９ａをボルト止めするためのボルト孔（図示せず）と、を含んでいることが好適である。なお、係止部１２は、周方向に所定の間隔を開けて複数設けられていることが好適である。このことにより、各係止部１２に係止ロッド１９を係止させて、各係止ロッド１９が上側ディスチャージリング１３を保持することにより、上側ディスチャージリングを安定して保持することが可能となる。
【００２１】
図１に示すように、ランナ羽根１０の外周側に、球面状の内周面１３ａを含む上側ディスチャージリング１３（静止リング）が設けられている。上側ディスチャージリング１３は、羽根回動軸線Ｙより上側に設けられている。上側ディスチャージリング１３の下側に、下側ディスチャージリング１４が設けられている。下側ディスチャージリング１４は、羽根回動軸線Ｙより下側に設けられている。
【００２２】
上側ディスチャージリング１３および下側ディスチャージリング１４は、球面状に形成された内周面１３ａ、１４ａをそれぞれ有している。各内周面１３ａ、１４ａは、ランナ羽根１０の球面状の外周面１０ａと同心状に球面状に形成されていることが好適である。また、図２に示すように、上側ディスチャージリング１３の上端部には、後述する係止ロッド１９のねじ部１９ｂがねじ込まれるねじ孔１５が設けられている。
【００２３】
図１に示すように、上側ディスチャージリング１３および下側ディスチャージリング１４の外周側にリング保持部材１６が設けられている。このリング保持部材１６は、上側ディスチャージリング１３および下側ディスチャージリング１４を外周側から保持している。本実施の形態においては、上側ディスチャージリング１３とリング保持部材１６との間に、第１ライナー１７（図３、図４参照）が介在されている。なお、上側ディスチャージリング１３の内周面１３ａと、ランナ羽根１０の外周面１０ａとの間隙を所望の値に調整するとともに、上側ディスチャージリング１３の内周面１３ａと下側ディスチャージリング１４の内周面１４ａとが連続状に形成されるために、第１ライナー１７は、任意の厚さで任意の個数用いることが好適である。また、上側ディスチャージリング１３とリング保持部材１６との間には、第１ライナー１７を挿入可能なように、予めある程度の隙間が設けられるように形成されていることが好適である。
【００２４】
次に、このような構成からなる本実施の形態のカプラン水車の組立方法について説明する。
【００２５】
まず、図２に示すように、ランナ５と、ランナ５のランナボス９に取り付けられた上カバー１１と、を有するランナ組立体１８を準備する。
【００２６】
続いて、図２に示すように、ランナ羽根１０の外周側に上側ディスチャージリング１３（静止リング）を配置して、上側ディスチャージリング１３を上カバー１１に係止させる。この場合、まず、上側ディスチャージリング１３が、ランナ羽根１０の外周側であって、羽根回動軸線Ｙより上側に配置される。この際、ランナ羽根１０の外周面１０ａと上側ディスチャージリング１３の内周面１３ａとの間隙が所望の値となるように、上側ディスチャージリング１３が位置決めされることが好適である。続いて、上カバー１１の係止部１２の貫通孔１２ａに係止ロッド１９が挿入されて、係止ロッド１９の下端部に設けられたねじ部１９ｂが、上側ディスチャージリング１３の上端部に設けられてねじ孔１５にねじ込まれる。このことにより、上側ディスチャージリング１３が係止ロッド１９に取り付けられる。また、係止ロッド１９の上端部に設けられたストッパ１９ａが、上カバー１１の上面に当接する。その後、図示しないボルトがストッパ１９ａのボルト孔（図示せず）に挿入されて、上カバー１１のボルト孔（図示せず）にねじ込まれる。このようにして、ストッパ１９ａが上カバー１１に取り付けられ、上側ディスチャージリング１３が、上カバー１１に取り付けられた係止ロッド１９に保持される。
【００２７】
次に、図３に示すように、ランナ組立体１８および上側ディスチャージリング１３が、上方から下降するように水車流路２０内（ガイドベーン４と吸出し管８との間の流路）に挿入され、上側ディスチャージリング１３が、リング保持部材１６に保持される。ここで、下側ディスチャージリング１４は、上側ディスチャージリング１３がリング保持部材１６に保持される前に予めリング保持部材１６に外周側から保持されている（図２参照）。そして、下側ディスチャージリング１４の上端面に、挿入された上側ディスチャージリング１３の下端面が当接する。
【００２８】
続いて、上側ディスチャージリング１３とリング保持部材１６との間に、第１ライナー１７が挿入される。第１ライナー１７が挿入された後、上側ディスチャージリング１３は、リング保持部材１６に図示しないボルト等によって取り付けられる。なお、第１ライナー１７は、上側ディスチャージリング１３がリング保持部材１６に取り付けられた後に、上側ディスチャージリング１３とリング保持部材１６との間に挿入されるようにしてもよい。
【００２９】
上側ディスチャージリング１３がリング保持部材１６に取り付けられた後、図４に示すように、上側ディスチャージリング１３の上カバー１１への係止が解除される。この場合、まず、係止ロッド１９のストッパ１９ａを上カバー１１に取り付けていたボルトが取り外され、続いて、係止ロッド１９が上側ディスチャージリング１３から取り外され、その後、係止ロッド１９が、上カバー１１の貫通孔１２ａから上方に抜き出される。このようにして、係止ロッド１９が、上側ディスチャージリング１３および上カバー１１から取り外される。なお、上カバー１１の貫通孔１２ａには、ランナ５に流入する流水が入り込むことを防止するための封止部材（図示せず）が取り付けられるようにしてもよい。
【００３０】
このようにして、カプラン水車１を容易に組み立てることができ、組立作業時間の短縮化を図ることができる。なお、ランナ５を取り外す場合には、上述した手順と逆の手順を踏むことにより、容易に取り外すことが可能となる。とりわけ、本実施の形態による組立方法では、ガイドベーン４が取り付けられた後にランナ５を水車流路２０内に挿入して組み立てることができ、逆に、ガイドベーン４が取り付けられた状態で、ランナ５を水車流路２０内から取り出すこともできる。
【００３１】
このようにして組み立てられたカプラン水車１において運転を行う場合、図示しない上池からケーシング２（図１参照）に水が流入する。ケーシング２に流入した水は、ケーシング２からステーベーン３およびガイドベーン４を通ってランナ５に流入する。このランナ５へ流入した水によって、ランナ５が回転駆動される。このことにより、ランナ５に連結された発電機７が駆動され、発電が行われる。ランナ５に流入した水は、ランナ５から吸出し管８を通って、図示しない下池へ放出される。
【００３２】
運転中、上側ディスチャージリング１３の内周面１３ａが球面状に形成されているとともに、下側ディスチャージリング１４の内周面１４ａが球面状に形成されているため、ランナ羽根１０の外周面１０ａと各ディスチャージリング１３、１４の内周面１３ａ、１４ａとの間隙が低減され、漏れ流れが効果的に低減可能となっている。そして、ランナ羽根１０の外周面１０ａと、上側ディスチャージリング１３の球面状の内周面１３ａとの間隙が、精度良く調整されているため、ランナ羽根１０の圧力面から負圧面に向かって、この間隙を通る漏れ流れが形成されることを抑制できる。一方、当該間隙が精度良く調整されているため、ランナ羽根１０をスムースに回動することができる。このため、流れの状況の変化（例えば、流速の変化、水頭の変化）に適応することができ、カプラン水車１の性能を安定化させることができる。
【００３３】
このように本実施の形態によれば、カプラン水車１を組み立てる際、ランナ羽根１０の外周側に配置された上側ディスチャージリング１３を、ランナ組立体１８の上カバー１１に係止させて水車流路２０内に挿入する。このことにより、上側ディスチャージリング１３の内周面１３ａが球面状に形成されている場合であっても、カプラン水車１を容易に組み立てることができる。また、ランナ５を水車流路２０内に挿入する前に、ランナ羽根１０の外周面１０ａと上側ディスチャージリング１３の内周面１３ａとの間隙を、外部で調整することができる。このことにより、当該間隙の調整作業を、作業スペースの限られた水車流路２０内で行うことを回避でき、比較的広いスペースの外部で行うことができる。このため、当該間隙の調整作業を容易化させることができる。この結果、カプラン水車１の組立作業を簡素化させることができ、組立性を向上させることができる。
【００３４】
また、本実施の形態によれば、上述したように、ランナ羽根１０の外周面１０ａと上側ディスチャージリング１３の内周面１３ａとの間隙を外部で調整することができるため、当該間隙を精度良く調整することができる。このことにより、ランナ羽根１０の圧力面から間隙を通って負圧面に流れる漏れ流れが形成されることを抑制できる。このため、水車損失を低減することができる。更に言えば、上側ディスチャージリング１３の内周面１３ａおよび下側ディスチャージリング１４の内周面１４ａは、それぞれ球面状に形成されている。このことによっても、ランナ羽根１０の外周面１０ａと各ディスチャージリング１３、１４の内周面１３ａ、１４ａとの間隙を低減することができ、漏れ流れが形成されることを抑制できる。
【００３５】
また、本実施の形態によれば、上側ディスチャージリング１３を上カバー１１に係止させる際、上側ディスチャージリング１３は、上カバー１１に取り付けられた係止ロッド１９に保持され、上側ディスチャージリング１３の上カバー１１への係止を解除する際、係止ロッド１９が上側ディスチャージリング１３および上カバー１１から取り外される。このことにより、上側ディスチャージリング１３の上カバー１１に対する係止作業および係止解除作業を簡素化させることができる。
【００３６】
さらに、本実施の形態によれば、上側ディスチャージリング１３が、ランナ組立体１８と共に水車流路２０内に挿入され、下側ディスチャージリング１４は、予めリング保持部材１６に保持されている。このことにより、上カバー１１に上側ディスチャージリング１３を係止した際に、上カバー１１にかかる応力を低減することができる。
【００３７】
なお、上述した本実施の形態においては、上側ディスチャージリング１３が静止リングとして構成され、下側ディスチャージリング１４が静止リングとして構成されていない例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、上側ディスチャージリング１３と下側ディスチャージリング１４とが互いに一体に形成されて、上側ディスチャージリング１３および下側ディスチャージリング１４が、静止リングとして構成されていてもよい。この場合、ランナ羽根１０の羽根回動軸線Ｙの上側から下側にわたって、各ディスチャージリングの内周面１３ａ、１４ａを連続状に形成することができる。このため、ランナ羽根１０の外周面１０ａと各ディスチャージリングの内周面１３ａ、１４ａとの間隙を低減することができ、漏れ流れが形成されることを抑制できる。
【００３８】
（第２の実施の形態）
次に、図５を用いて、本発明の第２の実施の形態におけるカプラン水車の組立方法およびカプラン水車について説明する。
【００３９】
図５に示す第２の実施の形態においては、上側ディスチャージリングが、下側ディスチャージリングに対して半径方向に係止されている点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図５において、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４０】
図５に示すように、本実施の形態においては、上側ディスチャージリング１３が、下側ディスチャージリング１４に対して半径方向に係止されている。より具体的には、上側ディスチャージリング１３の下端部に凸部３０が設けられ、下側ディスチャージリング１４の上端部に凹部３１が設けられている。凸部３０が凹部３１に係止されることにより、上側ディスチャージリング１３が、下側ディスチャージリング１４に対して半径方向に係止され、半径方向に位置決めされている。ここで、ランナ羽根１０の外周面１０ａと上側ディスチャージリング１３の内周面１３ａとの間隙が所望の値となるように、かつ、上側ディスチャージリング１３の内周面１３ａと下側ディスチャージリング１４の内周面１４ａとが連続状に形成されるように、凸部３０および凹部３１が形成されていることが好適である。このことにより、上側ディスチャージリング１３を上カバー１１に係止させる際に、ランナ羽根１０の外周面１０ａと上側ディスチャージリング１３の内周面１３ａとの間隙を調整することを不要にできる。なお、第１の実施の形態と同様に、上側ディスチャージリング１３とリング保持部材１６との間の隙間には、第１ライナー１７が挿入されていてもよい。
【００４１】
このように本実施の形態によれば、上側ディスチャージリング１３が、下側ディスチャージリング１４に対して半径方向に係止されている。このことにより、上側ディスチャージリング１３を上カバー１１に係止させる際に、ランナ羽根１０の外周面１０ａと上側ディスチャージリング１３の内周面１３ａとの間隙を調整することを不要にできる。このため、カプラン水車１の組立作業をより一層簡素化させることができ、組立性をより一層向上させることができる。
【００４２】
（第３の実施の形態）
次に、図６および図７を用いて、本発明の第３の実施の形態におけるカプラン水車の組立方法およびカプラン水車について説明する。
【００４３】
図６および図７に示す第３の実施の形態においては、静止リングが上側ディスチャージリングと下側ディスチャージリングとを構成するとともに、周方向に分割された複数のリング分割体を含んでいる点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図６および図７において、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４４】
図６に示すように、本実施の形態においては、上側ディスチャージリング１３と下側ディスチャージリング１４とが互いに一体形成されてディスチャージリング４０をなしており、このディスチャージリング４０が静止リングとして構成されている。そして、ディスチャージリング４０は、周方向に分割された複数のリング分割体４１を含んでいる。図６においては、ディスチャージリング４０が周方向に２分割されている例が示されているが、リング分割体４１の個数はこれに限られることはない。
【００４５】
周方向で互いに隣り合うリング分割体４１は、互いに取り付けられている。より具体的には、リング分割体４１の周方向端部に、外周側に突出するフランジ部４２が設けられており、互いに隣り合うリング分割体４１のフランジ部４２が、図示しないボルト等によって取り付けられている。
【００４６】
また、周方向で互いに隣り合うリング分割体４１のフランジ部４２の間に、第２ライナー４３が介在されていることが好適である。なお、第２ライナー４３は、ディスチャージリング４０の内周面４０ａと、ランナ羽根１０の外周面１０ａとの間隙が所望の値となるように、任意の厚さで任意の個数用いることができる。また、周方向で互いに隣り合うフランジ部４２の間には、第２ライナー４３を挿入可能なように、予めある程度の隙間が設けられるように形成されていることが好適である。
【００４７】
リング保持部材１６には、フランジ部４２を収容する収容部４４が設けられている。収容部４４は、図７に示すように、水車回転軸線Ｘに沿った方向に、リング保持部材１６の上端まで延びている。このことにより、ランナ組立体１８が水車流路２０内に挿入される際、ディスチャージリング４０のフランジ部４２が、リング保持部材１６に干渉することを防止でき、ランナ組立体１８を水車流路２０内にスムースに挿入することができるようになっている。
【００４８】
本実施の形態において、ディスチャージリング４０を上カバー１１に係止させる際、図７に示すように、周方向で互いに隣り合うリング分割体４１のフランジ部４２が、互いに取り付けられる。この場合、まず、リング分割体４１が、ランナ羽根１０の外周側に配置される。この際、ランナ羽根１０の外周面１０ａとディスチャージリング４０（リング分割体４１）の内周面４０ａとの間隙が所望の値となるように、各リング分割体４１が位置決めされる。続いて、周方向で互いに隣り合うリング分割体４１のフランジ部４２の間に、第２ライナー４３（図６参照）が挿入されて、フランジ部４２同士が互いに取り付けられる。次に、上カバー１１の係止部１２の貫通孔１２ａ（図２参照）に係止ロッド１９が挿入されて、係止ロッド１９の下端部に設けられたねじ部１９ｂがリング分割体４１の上端部に設けられたねじ孔（図２に示す符号１５と同様のねじ孔）にねじ込まれる。このことにより、ディスチャージリング４０が係止ロッド１９に取り付けられる。そして、係止ロッド１９のストッパ１９ａが上カバー１１に取り付けられる。このようにして、ディスチャージリング４０が、上カバー１１に取り付けられた係止ロッド１９に保持される。
【００４９】
また、ディスチャージリング４０をリング保持部材１６に保持させる際、リング分割体４１のフランジ部４２は、リング保持部材１６に設けられた収容部４４に挿入されて収容される。そして、ランナ組立体１８の下降とともに、収容部４４内を下降する。このことにより、フランジ部４２がリング保持部材１６に干渉することを防止でき、ランナ組立体１８を水車流路２０内にスムースに挿入することができる。なお、第１の実施の形態と同様に、上側ディスチャージリング１３とリング保持部材１６との間の隙間には、第３ライナー５２（図８参照）が挿入されていてもよい。
【００５０】
このように本実施の形態によれば、カプラン水車１を組み立てる際、上側ディスチャージリング１３と下側ディスチャージリング１４とが一体に形成されたディスチャージリング４０が上カバー１１に係止されて、水車流路２０内に挿入される。このことにより、ランナ羽根１０の羽根回動軸線Ｙの上側から下側にわたって、内周面４０ａを連続状に形成することができる。このため、ランナ羽根１０の外周面１０ａとディスチャージリング４０の内周面４０ａとの間隙を低減することができ、漏れ流れが形成されることを抑制できる。
【００５１】
また、本実施の形態によれば、静止リングとしてのディスチャージリング４０が、周方向に分割された複数のリング分割体４１を含んでいる。このことにより、ランナ羽根１０の外周面１０ａとディスチャージリング４０の内周面４０ａとの間隙の調整作業をより一層容易化させることができる。このため、当該間隙を所望の値に維持することができ、ランナ羽根１０の圧力面から間隙を通って負圧面に流れる漏れ流れが形成されることを効果的に抑制できる。
【００５２】
さらに、本実施の形態によれば、リング分割体４１の周方向端部にフランジ部４２が設けられ、フランジ部４２は、リング保持部材１６に設けられた収容部４４に収容されている。このことにより、周方向に隣り合うリング分割体４１の取付け構造を簡素化することができる。また、フランジ部４２がリング保持部材１６に干渉することを防止でき、ランナ組立体１８を水車流路２０内にスムースに挿入することができる。
【００５３】
（第４の実施の形態）
次に、図８を用いて、本発明の第４の実施の形態におけるカプラン水車の組立方法およびカプラン水車について説明する。
【００５４】
図８に示す第４の実施の形態においては、ディスチャージリングが、リング保持部材に対して半径方向に係止されている点が主に異なり、他の構成は、図６および図７に示す第３の実施の形態と略同一である。なお、図８において、図６および図７に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５５】
図８に示すように、本実施の形態においては、ディスチャージリング４０が、リング保持部材１６に対して半径方向に係止されている。より具体的には、ディスチャージリング４０の下端部に凸部５０が設けられ、リング保持部材１６に凹部５１が設けられている。凸部５０が凹部５１に係止されることにより、ディスチャージリング４０がリング保持部材１６に対して半径方向に係止され、半径方向に位置決めされている。ここで、ランナ羽根１０の外周面１０ａとディスチャージリング４０の内周面４０ａとの間隙が所望の値となるように、凸部５０および凹部５１が形成されていることが好適である。このことにより、ディスチャージリング４０を上カバー１１に係止させる際に、ランナ羽根１０の外周面１０ａとディスチャージリング４０の内周面４０ａとの間隙を調整することを不要にできる。なお、第１の実施の形態の第１ライナー１７と同様に、ディスチャージリング４０とリング保持部材１６との間の隙間には、第３ライナー５２が挿入されていてもよい。
【００５６】
このように本実施の形態によれば、ディスチャージリング４０が、リング保持部材１６に対して半径方向に係止されている。このことにより、ディスチャージリング４０を上カバー１１に係止させる際に、ランナ羽根１０の外周面１０ａとディスチャージリング４０の内周面４０ａとの間隙を調整することを不要にできる。このため、カプラン水車１の組立作業をより一層簡素化させることができ、組立性をより一層向上させることができる。
【００５７】
以上述べた実施の形態によれば、水車損失を低減できるとともに、組立性を向上させることができる。
【００５８】
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。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を、部分的に適宜組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１：カプラン水車、５：ランナ、９：ランナボス、１０：ランナ羽根、１１：上カバー、１２：係止部、１３：上側ディスチャージリング、１４：下側ディスチャージリング、１６：リング保持部材、１８：ランナ組立体、１９：係止ロッド、２０：水車流路、４０：ディスチャージリング、４１：リング分割体、４２：フランジ部、４４：収容部、
【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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