(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステーベーンからランナに至る流路を形成する２つの壁面の間に収納され、つば部を介して回転軸と連結されたガイドベーンにおいて、
前記回転軸の回転軸心から起算して上流側の翼端部までの翼中心線長さが、前記回転軸心方向に沿って、前記２つの壁面と対向する２つの端面のうち少なくとも一方の端面から前記回転軸心方向の中心位置に向かうにつれて増加し、前記回転軸心方向の中心位置に至るまでに一定値に達するように形成されていることを特徴とするガイドベーン。
【請求項２】
請求項１記載のガイドベーンにおいて、
前記２つの壁面と対向する２つの端面のうち少なくとも一方の端面において前記翼中心線長さが増加し始める位置は、前記ガイドベーンが全閉したときに隣りのガイドベーンが接する位置より上流側であることを特徴とするガイドベーン。
【請求項３】
ステーベーンからランナに至る流路を形成する２つの壁面の間に収納され、つば部を介して回転軸と連結されたガイドベーンにおいて、
前記回転軸の回転軸心から起算して上流側の翼端部までの翼中心線長さが、前記回転軸心方向に沿って、前記２つの壁面と対向する２つの端面のうち少なくとも一方の端面から前記回転軸心の中心位置に向かうにつれて増加して極大値に達し、その後、前記回転軸心方向に沿って前記回転軸心方向の中心位置に向かうにつれて減少して一定値に達するように形成されていることを特徴とするガイドベーン。
【請求項４】
請求項３記載のガイドベーンにおいて、
前記２つの壁面と対向する２つの端面のうち少なくとも一方の端面において前記翼中心線長さが増加し始める位置と、前記回転軸心方向の中心位置に至るまでに前記翼中心線長さが一定値に達する位置とは、前記ガイドベーンが全閉したときに隣りのガイドベーンが接する位置より上流側であることを特徴とするガイドベーン。
【請求項５】
請求項１又は３記載のガイドベーンにおいて、
前記回転軸心とその中心位置で直交する翼中心面に対して面対称になるように形成されていることを特徴とするガイドベーン。
【請求項６】
ステーベーンからランナに至る流路を形成する２つの壁面の間に収納され、つば部を介して回転軸と連結されたガイドベーンにおいて、
前記回転軸の回転軸心方向における翼の長さが、翼中心線方向に沿って、上流側の翼端部から下流側に向かうにつれて増加し、前記つば部に至るまでに一定値に達するように形成されていることを特徴とするガイドベーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水車やポンプ水車等の水力機械に用いられるガイドベーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
水車やポンプ水車等の水力機械に用いられるガイドベーンは、静翼であるステーベーンと動翼であるランナの間に環状に配置された複数の羽根であり、下流側に流れる水の流量を調整するものである。
【０００３】
例えば、水車におけるガイドベーンは、水を効率的に加速してランナに導くとともに、ランナに導く水の流量を調整して水車の出力を調整する役割を有している。こうした水車に用いられるガイドベーンには、ステーベーンからランナに至る流路を形成する２つの壁面（例えば、シートライナ）の間に間隙（サイドギャップ）を介して収納され、回転軸と連結されて回転可能に設けられたものがある（特許文献１等参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１４１４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のものを含め、水力機械におけるガイドベーンの近傍では、流路の壁面付近をガイドベーンに向かって流れてきた水流が、ガイドベーンの先端部に衝突し、流路壁面に向かう流れを発生させることがある。このとき、この流路壁面に向かう流れの中に土砂等の硬質な粒子が混入していると、それらがガイドベーンの先端部近傍の流路壁面に衝突して摩耗を生じさせる場合がある。
【０００６】
本発明の目的は、ガイドベーンが収納された流路の壁面の摩耗を低減するガイドベーンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、ステーベーンからランナに至る流路を形成する２つの壁面の間に収納され、つば部を介して回転軸と連結されて回転可能に設けられたガイドベーンにおいて、前記回転軸の回転軸心から起算して上流側の翼端部までの翼中心線長さが、前記回転軸心方向に沿って、前記２つの壁面と対向する２つの端面のうち少なくとも一方の端面から前記回転軸心方向の中心位置に向かうにつれて増加し、前記回転軸心方向の中心位置に至るまでに一定値に達するように形成するものとする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ガイドベーンが収納された流路の壁面に衝突する水流の衝突角度を小さくすることができるので、当該壁面の摩耗を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１０】
図１は本発明の実施の形態に係るガイドベーンを備える水車の概略図であり、図２は図１中のII−II断面図である。なお、図中の矢印は水流方向を示す。
【００１１】
この図に示す遠心水車は、水流によって回転されるランナ１と、ランナ１から軸駆動力が伝達される主軸２と、ランナ１を回転する水が流通するケーシング３と、ケーシング３からの水をランナ１の方向へ導くステーベーン４と、ステーベーン４からランナ１へ流入する水量を調整するガイドベーン２０と、ランナ１を通過した水が排出されるドラフトパイプ５を備えている。
【００１２】
ランナ１は、ランナクラウン６と、ランナシュラウド７と、ランナベーン８を備えている。ランナクラウン６は、ランナシュラウド７の上方（主軸２側）に設けられており、所定の間隔を介してランナシュラウド７と対向して配置されている。ランナベーン８は、ガイドベーン２０を介して流入する水によって回転される動翼で、ランナクラウン６とランナシュラウド７の間に複数設けられている。ランナクラウン６の上方からはランナ１とガイドベーン２０を覆うように上カバー９が設けられており、ランナシュラウド７の下方からはランナ１とガイドベーン２０を覆うように下カバー１０が設けられている。
【００１３】
図３は本発明の第１の実施の形態であるガイドベーンとその近傍の断面図である。なお、先の図と同じ部分には、同じ符号を付して説明を省略する（後の図においても同様とする）。  
この図に示す水車は、上シートライナ１１（クラウン側シートライナ）と、下シートライナ１２（シュラウド側シートライナ）と、ガイドベーン２０と、つば部２２と、回転軸２３を備えている。
【００１４】
上シートライナ１１及び下シートライナ１２は、ステーベーン４からランナ１に至る流路を形成する環状の部材であり、所定の間隔を介して互いに対向して設けられている。上シートライナ１１は、上カバー９の流路側に設けられた部材で、ランナクラウン６と隣接して配置されている。また、下シートライナ１２は、下カバー１０の流路側に設けられた部材で、ランナシュラウド７と隣接して配置されている。上シートライナ１１と下シートライナ１２には、ガイドベーン２０の回転軸２３が挿入される貫通孔１３が設けられており、この貫通孔１３の位置から内周側（即ち、ランナ１側）には段差部１４が、外周側（即ち、ステーベーン４側）には段差部１５が設けられている。この段差部１４，１５は、ガイドベーン２０が回転する際、ガイドベーン２０の上流側及び下流側の端部がシートライナ１１，１２に接触することを回避するためのものである。
【００１５】
ガイドベーン２０は、上シートライナ１１と下シートライナ１２の間に間隙（サイドギャップ）２４を介して複数収納されており、つば部２２を介して回転軸２３と連結されて回転可能に設けられている。つば部２２は、回転軸２３からの軸駆動力をガイドベーン２０に伝達するもので、ガイドベーン２０の上シートライナ１１側及び下シートライナ１２側にそれぞれ設けられている。回転軸２３は、その回転軸心２５が上シートライナ１１及び下シートライナ１２に略垂直に交わるように、つば部２２を介してガイドベーン２０に取り付けられている。回転軸２３を回転させると、つば部２２を介して伝達される軸駆動力によってガイドベーン２０が回転軸心２５を中心に回転され、ガイドベーン２０の開度に応じて下流側（本実施の形態ではランナ１）に流れる水の流量が調整される。サイドギャップ２４は、上シートライナ１１及び下シートライナ１２に対してガイドベーン２０が回転できるように設けた間隙である。
【００１６】
また、図３中のガイドベーン２０上に点線で示されたシャッター面Ｃ１，Ｃ２は、ガイドベーン２０が全閉したとき（即ち、ガイドベーン２０の開度が０％となったとき）に隣りのガイドベーン（図示せず）が接触する位置を示すもので、回転軸心２５と平行になっている。ガイドベーンから下流に向かう水の流れを止める際には、各ガイドベーンの開度を０％にして、隣接するガイドベーン同士を互いに重なり合わせて接触させることで水路を閉鎖する。
【００１７】
また、ガイドベーン２０は、整流部２６，２７と、翼端部２８，２９と、端面３１，３２を有している。
【００１８】
整流部２６，２７は、ガイドベーン２０に衝突する水流の乱れの発生を抑制する部分であり、整流部２６は上流側の翼端部２８の上シートライナ１１側に設けられており、整流部２７は上流側の翼端部２８の下シートライナ１２側に設けられている。本実施の形態における整流部２６，２７は、上シートライナ１１及び下シートライナ１２と角度θ１を成すように形成されている。翼端部２８は水の流通方向の上流側（本実施の形態ではステーベーン４側）に位置するガイドベーン２０の端部であり、翼端部２９は下流側（本実施の形態ではランナ１側）に位置するガイドベーン２０の端部である。端面３１は上シートライナ１１と対向するガイドベーン２０の端面であり、端面３２は下シートライナ１２と対向するガイドベーン２０の端面である。次に、整流部２６，２７の具体的な形状について、翼中心線長さＬｘ（後述）を利用して以下に説明する。
【００１９】
図４及び図５は整流部２６付近を模式的に示した拡大図である。  
図４において、翼中心線長さＬｘは、ガイドベーン２０の端面３１から回転軸心２５方向にＸだけ離れた位置における翼中心線のうち、回転軸心２５から起算して上流側の翼端部２８までの長さを示している。また、中点Ｍは、ガイドベーン２０における回転軸心２５方向の中心位置を示している。
【００２０】
ここで、翼中心線長さＬｘは、端面３１においてＬｏであり、端面３１から反対側の端面３２に近づくにつれて一定の割合（本実施の形態では、１／ｔａｎθ１）で増加し、中点Ｍにおける翼中心線長さＬｍ１に達するまで単調に増加している。そして、翼中心線長さがＬｍ１に達した後は、その値（Ｌｍ１）を保持しながら、中点Ｍまで到達している。即ち、本実施の形態におけるガイドベーン２０は、翼中心線長さＬｘが、回転軸心２５方向に沿って、端面３１から中点Ｍに向かうにつれて増加し、中点Ｍに至るまでに一定値（Ｌｍ１）に達するように形成されている。
【００２１】
なお、ガイドベーン２０は、端面３１における翼中心線長さＬｏが、回転軸心２５からシャッター面Ｃ１までの距離Ｌｃ１より長くなるように形成することが好ましい。即ち、端面３１において翼中心線長さＬｘが増加し始める位置（Ｐｏ）は、ガイドベーン２０が全閉したときに隣のガイドベーンが接するシャッター面Ｃ１より上流側に設けることが好ましい。このようにすれば、ガイドベーンの開度を０％にしたときに、隣接するガイドベーン同士が互いに接触するので、必要に応じて流路を閉鎖することができる。
【００２２】
また、翼中心線長さＬｘは、上限として（即ち、中点Ｍにおける長さＬｍ１）、同規模の水車において用いられている整流部２６，２７を備えない一般的なガイドベーン（後述の図７参照）の翼中心線長さの１６０％まで延伸することができる。これは、１６０％を超えると、ガイドベーン２０を回転させたときに、その上流側に位置するステーベーン４と接触する恐れが高くなるからである。なお、ここでは、説明の流れ上、ガイドベーンの回転軸心から上流側の翼端部までの翼中心線長さに着目してその上限値について述べたが、翼中心線の「全長」（即ち、上流側の翼端部から下流側の翼端部までの翼中心線距離）に着目すると、一般的なガイドベーンにおける翼中心線の「全長」に対して、ガイドベーン２０の翼中心線の「全長」が１３０％に達するまで翼端部２８を延伸させることができると換言できる。
【００２３】
一方、見方を変えて、図５に示すように、ガイドベーン２０の上流側の翼端部２８から下流側にＹだけ離れた位置における回転軸心２５方向の翼の長さをＨｙとする。この場合、翼長さＨｙは、翼端部２８においてＨｏであり、翼中心線方向にそって上流側の翼端部２８から下流側の翼端部２９に向かうにつれて一定の割合で増加し、回転軸心２５付近における翼の長さＨｍに達するまで単調に増加している。即ち、本実施の形態におけるガイドベーン２０は、翼の長さＨｙが、翼中心線方向に沿って、翼端部２８から下流側に向かうにつれて増加し、つば部２２に至るまでに一定値（Ｈｍ）に達するように形成されていると換言することができる。
【００２４】
なお、上記では、翼中心線長さＬｘ（翼の長さＨｙ）はＬｏ（Ｈｏ）からＬｍ１（Ｈｍ）に至るまで一定の割合で増加し、整流部２６と上シートライナ１１が角度θ１を成す例を説明したが、整流部２６が曲面状に形成されるように長さを増加させても勿論良い。また、整流部２７についても、図中の上下は異なるが、上記の整流部２６と同様に形成すれば良く、例えば、回転軸心２５と中点Ｍで直交する翼中心面に対して、整流部２６と整流部２７が面対称になるようにガイドベーン２０を形成しても良い。
【００２５】
ところで、炭素鋼に対して土砂等の硬質粒子が衝突する際の角度（衝突角度β）と摩耗関数ｆ（β）の関係は、下記の式（１）のように表されることが知られている。摩耗関数ｆ（β）は摩耗量に比例した関数である。なお、式（１）を利用する際の衝突角度βの単位は「ラジアン」であるが、カッコ内に示す衝突角度βの範囲は「度」で示している。
【００２６】
【数１】
0005033990.tif 000002
【００２７】
図６は上記式（１）の衝突角度βに、０度から９０度までに相当する数値を代入し、摩耗関数ｆ（β）を計算した結果をグラフにしたものである。図中の横軸は硬質粒子の金属材料への衝突角度βを、縦軸は摩耗関数ｆ（β）を表す。図に示すように、摩耗関数ｆ（β）は衝突角度４０度付近で最大となり、このときに摩耗量も最大となる。流路の壁面の材質や粒子条件等にも依存するが、一般的な水力機械の材質を考慮すると、硬質粒子の衝突による金属表面の摩耗は、図６に示すように衝突角度０から４０度付近までは増加し、それ以上になると一旦減少した後にほぼ一定となる。
【００２８】
ところで、水の流れは、一般的に、流路壁面ではほとんどなく、流路壁面の近傍では壁面に沿ってほぼ平行に流れるが、これは粒子径の比較的小さい硬質粒子（例えば、１０〜５００μｍ程度）が含まれている場合にもあてはまる。したがって、こうした硬質粒子が水に含まれている場合には、硬質粒子も壁面に沿って流れていることが多く、硬質粒子が壁面に衝突する角度は４０度より小さくなる傾向が強い。したがって、図６の結果を鑑みると、このような硬質粒子による壁面の摩耗を低減するためには、できるだけ衝突角度を小さくすることが有効な対策となる。即ち、上記の図４の場合において整流部２６，２７がシートライナ１１，１２に対して成す角θ１は、整流部２６，２７に衝突した後の水流の挙動の誤差等を勘案すると１〜４５度の範囲に収めることが好ましく、より好ましくは、図６に示した結果に従って１〜４０度の範囲に収めるのが良い。
【００２９】
次に本実施の形態の作用及び効果を説明する。  
まず、本実施の形態の効果の理解を容易にするために、比較例について説明する。
【００３０】
図７は本発明の実施の形態の比較例であるガイドベーンとその近傍の断面図である。  
この図に示すガイドベーン６０は、上記の第１の実施の形態と異なり、上流側の翼端部２８に整流部２６，２７を有していない。このようなガイドベーン６０に対してステーベーン４を通過してきた水流４０がやってくると、シートライナ１１，１２付近をシートライナ１１，１２と平行に流れてくる水流４１は、翼端部２８に衝突して方向を転換し、シートライナ１１，１２に対して比較的大きな角度で衝突しようとする水流７２となる。このとき、この水流７２に土砂等の硬質な粒子が混入していると、図中の符号７５で示すように、翼端部２８付近のシートライナ１１，１２に硬質粒子による摩耗が発生してしまう。
【００３１】
これに対して、本実施の形態のガイドベーン２０は、回転軸心２５から起算して上流側の翼端部２８までの翼中心線長さＬｘが、回転軸心方向２５に沿って、シートライナ１１，１２と対向する端面３１，３２から中点Ｍに向かうにつれて増加し、中点Ｍに至るまでに一定値（Ｌｍ１）に達するように形成されている。
【００３２】
このように構成したガイドベーン２０にステーベーン４を通過してきた水流４０がやってくると、図３に示すように、シートライナ１１，１２付近をシートライナ１１，１２と平行に流れてくる水流４１は、翼端部２８に設けられた整流部２６，２７に衝突する。このとき、水流４１が整流部２６，２７に衝突する角度は、整流部２６，２７がシートライナ１１，１２に対して角度θ１を成すように形成されているため、上記の比較例のガイドベーン６０の翼端部に衝突する場合と比較して小さくなる。これにより、水流４１が整流部２６，２７に衝突した後の水流４２は、比較例の水流７２より小さい角度でシートライナ１１、１２の方向へ導かれ、サイドギャップ２４に潜り込むような水流となる。
【００３３】
一方、水流４１より更にシートライナ１１，１２側を流れてくる水流４３は、翼端部２８付近のガイドベーン２０とシートライナ１１，１２の間隙が整流部２６，２７によって比較例の場合より大きく確保されているので、比較例の場合より多くの流量を保持しながらサイドギャップ２４へ流れ込む。そして、この水流４３は、整流部２６，２７に衝突してシートライナ１１，１２側に流れてきた上記の水流４２と混合することにより、シートライナ１１，１２に最終的に向かう水流４４の流入角度を更に小さくする。これにより、水流に含まれた硬質粒子がシートライナ１１，１２に衝突する角度が小さくなるので、硬質粒子によるシートライナ１１，１２の摩耗量を低減することができる。
【００３４】
なお、形状、流速、及び土砂等の条件によって結果は異なると考えられるが、整流部２６，２７がシートライナ１１，１２と成す角θ１を１５〜４５度に変化させたガイドベーン２０を利用して、数値流体力学（ＣＦＤ（Computational Fluid Dynamics））に基づいた固液二相流解析によって土砂摩耗の評価を行うと、シートライナ１１，１２のガイドベーン２０の翼端部２８付近における単位時間あたりの摩耗深さを上記の比較例における単位時間あたりの摩耗深さの２０〜３０％程度にまで低減できるという結果が得られた。
【００３５】
以上のように、本実施の形態のガイドベーンによれば、翼端部２８に設けた整流部２６，２７によってシートライナ１１，１２に衝突する水流４４の衝突角度を小さくすることができるので、水流に含まれた硬質粒子がシートライナ１１，１２に衝突する角度が小さくなり、シートライナ１１，１２の摩耗を低減することができる。
【００３６】
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。  
本実施の形態のガイドベーンは、上流側の翼端部の中央部分に凹部を有している点において、第１の実施の形態のものと異なっている。
【００３７】
図８は本発明の第２の実施の形態であるガイドベーンとその近傍の断面図であり、図９は整流部２６Ａ付近を模式的に示した拡大図である。  
これらの図に示すガイドベーン２０Ａは、上流側に突出した整流部２６Ａ及び整流部２７Ａと、整流部２６Ａと整流部２７Ａの間に設けられた凹部５０を有している。整流部２６Ａ，２７Ａは、端面３１，３２付近では、シートライナ１１，１２と角度θ２を成すように形成されている。この整流部２６Ａ，２７Ａ及び凹部５０の具体的な形状について、翼中心線長さＬｘを利用して以下に説明する。
【００３８】
図９において、ガイドベーン２０Ａにおける翼中心線長さＬｘは、端面３１においてＬｏであり、回転軸心２５方向に沿って端面３１から反対側の端面３２に近づくにつれて単調に増加し、極大値Ｌｍａｘに到達する。極大値Ｌｍａｘに達した翼中心線長さＬｘは、その後、端面３１から離れるにつれて、中点Ｍにおける翼中心線長さＬｍ２に達するまで単調に減少する。そして、Ｌｍ２に達した後は、その値（Ｌｍ２）を保持しながら中点Ｍまで到達している。即ち、本実施の形態におけるガイドベーン２０Ａは、翼中心線長さＬｘが、回転軸心２５方向に沿って、端面３１から中点Ｍに向かうにつれて極大値（Ｌｍａｘ）に達し、その後、回転軸心２５方向に沿って中点Ｍに向かうにつれて減少し、一定値（Ｌｍ２）に達するように形成されている。また、整流部２７Ａは、図中の上下は異なるが、上記の整流部２６Ａと同様に形成すれば良く、例えば、回転軸心２５の中点Ｍで直交する翼中心面に対して、整流部２６Ａと整流部２７Ａが面対称になるようにガイドベーン２０Ａを形成しても勿論良い。
【００３９】
なお、整流部２６Ａ及び整流部２７Ａは、それぞれ、端面３１，３２から回転軸心２５方向に向かって、ガイドベーン２０Ａの回転軸心２５方向における長さの最大３０％に相当する範囲に設けることが好ましい。このような範囲に渡って整流部２６Ａ，２７Ａを設けると、水車形式、ガイドベーンの枚数、及び水車比速度等によってガイドベーンの大きさが変化しても柔軟に対応することができる。
【００４０】
ところで、水車等の水力機械を改良する際には、その性質上、改良の対象となる部分のみを交換し、他の部分は継続して使用されることが多いが、本実施の形態に係るガイドベーンも交換部品として利用される機会がある。そのため、本実施の形態において整流部２６Ａ，２７Ａと凹部５０の形状を規定する“翼中心線長さＬｘを回転軸心２５に沿った方向に端面３１から端面３２まで積分した値”、すなわち、回転軸心２５、端面３１、整流部２６Ａ、凹部５０、整流部２７Ａ、端面３２によって囲まれた面積は、交換前の他のガイドベーン（改造対象である水力機械に取り付けられているガイドベーン）と比較して、極力変わらないことが好ましい。このように定めた翼中心線長さＬｘに基づいてガイドベーン２０Ａを形成すれば、交換の前後でガイドベーンの回転軸２３に働くトルク特性が大幅に変動することを抑制することができ、交換が容易だからである。
【００４１】
なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の観点から、ガイドベーン２０Ａを閉じて流路を閉鎖するために、端面３１において翼中心線長さＬｘが増加し始める位置（Ｐｏ）と、中点Ｍに至るまでに翼中心線長さＬｘが一定値（Ｌｍ２）に達する位置（Ｐｍ２）を、シャッター面Ｃ１より上流側に設けることが好ましい。また、翼中心線長さＬｘは、上限として（即ち、Ｌｍａｘ）、第１の実施の形態同様に、同規模の水車において用いられている整流部２６，２７を備えない一般的なガイドベーン（図７参照）の翼中心線長さの１６０％（又は、翼中心線の全長の１３０％）まで延伸することができる。
【００４２】
上記のように構成されるガイドベーン２０Ａによれば、第１の実施の形態と同様に、翼端部２８Ａに設けた整流部２６Ａ，２７Ａによってシートライナ１１，１２に衝突する水流４４Ａの衝突角度を小さくすることができるので、水流に含まれた硬質粒子がシートライナ１１，１２に衝突する角度が小さくなり、シートライナ１１，１２の摩耗を低減することができる。また、整流部２６Ａ，２７Ａがシートライナ１１，１２と成す角θ２を３０度に設定したガイドベーン２０Ａを利用して、第１の実施の形態同様にＣＦＤに基づく土砂摩耗評価を行うと、シートライナ１１，１２の単位時間あたりの摩耗深さを図７に示した比較例の３０％程度にまで低減できるという結果が得られた。
【００４３】
また、図７のような従来のガイドベーンを備える水力機械に対して、ガイドベーン２０Ａのように交換前のガイドベーンと形状の異なるものを取り付けて改造する場合には、形状の変化によってガイドベーンに作用する流体の荷重が変化するので、ガイドベーンを回転するために必要なトルク特性が変動することがある。このような課題を解決するために、本実施の形態における翼中心線長さＬｘの増減は、ガイドベーン２０Ａを回転させる際に回転軸２３に働くトルク特性が、交換前の他のガイドベーン（改造前の水力機械に取り付けられているガイドベーン）の回転軸に働くトルク特性に近づくように決定されている。このように定めた翼中心線長さＬｘに基づいてガイドベーン２０Ａを形成すれば、交換の前後でガイドベーンの回転軸２３に働くトルク特性が大幅に変動することを抑制することができる。これによりガイドベーンを回転する駆動機構に特別な変更を加える手間が低減されるので、ガイドベーンの交換作業を容易に行うことができる。
【００４４】
なお、以上の説明では、ガイドベーン２０（２０Ａ）の翼端部の上シートライナ１１側と下シートライナ１２側に整流部２６，２７（２６Ａ，２７Ａ）を設ける例について説明したが、上シートライナ１１又は下シートライナ１２の摩耗量を低減する効果は整流部を片側に設けるだけでも勿論発揮される。
【００４５】
また、以上では、縦軸の遠心型水車を例に挙げて説明したが、この他にも、遠心型ポンプ水車、横軸の遠心水車及び遠心ポンプ水車、斜流の水車及びポンプ水車、又は軸流の水車及びポンプ水車にも適用することができる。さらに、上記では、段差部１４，１５を有するシートライナ１１，１２が設けられた水車を例に挙げて説明したが、この他にも、段差部１４，１５の無いシートライナや、シートライナが無く、上カバー９及び下カバー１０のみで構成されている水力機械に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態に係るガイドベーンを備える水車の概略図。
【図２】図１中のII−II断面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態であるガイドベーンとその近傍の断面図。
【図４】本発明の第１の実施の形態であるガイドベーンにおける整流部付近を模式的に示した拡大図。
【図５】本発明の第１の実施の形態であるガイドベーンにおける整流部付近を模式的に示した拡大図。
【図６】摩耗関数ｆ（β）に０度から９０度に相当する数値を代入した結果を示すグラフ。
【図７】本発明の実施の形態の比較例であるガイドベーンとその近傍の断面図。
【図８】本発明の第２の実施の形態であるガイドベーンとその近傍の断面図。
【図９】本発明の第２の実施の形態であるガイドベーンにおける整流部付近を模式的に示した拡大図。
【符号の説明】
【００４７】
１    ランナ
４    ステーベーン
１１  上シートライナ
１２  下シートライナ
２０  ガイドベーン
２２  つば部
２３  回転軸
２４  サイドギャップ（間隙）
２５  回転軸心
２６  整流部
２７  整流部
２８  上流側翼端部
２９  下流側翼端部
３１  端面
３２  端面
５０  凹部
Ｃ１，Ｃ２  シャッター面
Ｌｘ  翼中心線長さ
Ｍ    中点
【図１】
0005033990.tif 000003
【図２】
0005033990.tif 000004
【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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