JP2010174774A - 流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の流体機械の案内羽根は長い棒状のゴミが詰まりやすく、それを詰まりにくくするために案内羽根の羽根数を減らすと効率が低下する。
【解決手段】隣り合う案内羽根１６，１７の入口側端縁１６ａ，１７ａの両方に傾斜方向が逆の傾斜を付けて、隣り合う案内羽根１６，１７の入口側端縁１６ａ，１７ａ間に段差部分１８を備え、隣り合う案内羽根１６，１７の入口側端縁１６ａ，１７ａ間の直線距離を大きくし、案内羽根１５部を通過できるゴミの長さを大きくすることで、案内羽根１５部でのゴミの通過性が改善される。
【選択図】図３

Description

本発明は、ケーシング内で羽根車を回転させて、主として水のもっているエネルギと回転の機械的エネルギを交換する反動形水車やターボ形ポンプなどの流体機械であって、案内羽根入口部でのゴミの通過性を改善する案内羽根付き流体機械に関する。

案内羽根は、水車では羽根車（ランナー）に水を導くため羽根車の上流側（入口側）に設けられ、軸流や斜流ポンプでは羽根車（インペラ）から出た水を軸方向に案内するため羽根車の下流側（出口側）に設けられること等多いが、羽根車の上流側に入口側案内羽根を採用するものもある。このような案内羽根は水の通路をいくつかに仕切って流れ方向を変えており、それゆえ、ゴミを含む水を扱う流体機械では案内羽根入口部でゴミの詰まりを生じやすい。

従来の流体機械の一例としての水力発電用立軸斜流ポンプ逆転水車の案内羽根で説明すると、先ず、水力発電用立軸斜流ポンプ逆転水車は、円筒状の送水管数本を鉛直方向で一直線につなぎ合わせた落水管およびこの落水管の上端につなぎ合わせる吸い込み曲管（エルボ）を備え、ダム湖等からの水を吸い込み曲管に導き、落水管の下端に取り付けられた水車部に低落差で水を連続供給し、水車部の斜流ランナーの回転を吸い込み曲管の上側に設置された発電機に鉛直な主軸で伝えて発電を行う。

また、図１５は前述した水力発電用立軸斜流ポンプ逆転水車の水車部の縦断面図であり、図１５において、１は落水管、２は主軸、３は水車部である。この水車部３は、落水管１の下端に上端をつなぎ合わせる案内羽根ケーシング４およびこの案内羽根ケーシング４の下端に上端をつなぎ合わせる吐出カバー５で形成する上下中間を膨らませた形状の水平二つ割りの水車ケーシング６を備え、案内羽根ケーシング４は内部に円錐状の案内羽根ボス７を設けるとともに、この案内羽根ボス７の内部に下部水中軸受８を設け、この水中軸受８にて主軸２の下端近傍を回転自在に支持する。主軸２の下端にはランナーボス９が固定され、斜流ランナー１０が水車ケーシング６の内部に主軸２と一体に回転可能に設けられる。主軸２は水車ケーシング６の内部から落水管１の中心を通り、吸い込み曲管の管壁を貫通して外部に突出し、下部水中軸受８、吸い込み曲管の外部に設けられた上部外軸受、落水管１の内部に設けられた数個の中間水中軸受にて主軸２を回転自在に支持する。主軸２の上端は発電機軸の下端と撓み軸継手にて鉛直方向で一直線に直結される。吸い込み曲管の主軸２が貫通する部分には軸封装置が設けられる。このような構造にてダム水や河川水などを吸い込み曲管の吸い込み口から吸い込み曲管および落水管１を経て水車部３に落差数メートルないし十数メートルで連続供給すると、水車ケーシング６に流入した水は斜流ランナー１０を回転させて、主軸２に結合された発電機を駆動して発電する。斜流ランナー１０から出た水は吐出カバー５から放水路へ放出される。

さらに、前述したとおり、斜流ランナー１０に水を導くためこの斜流ランナー１０の上流側（入口側）には案内羽根１２が設けられる。図１６は図１５の案内羽根ケーシングを入口側から見た平面図であり、この案内羽根１２は水車効率の点から斜流ランナー１０の羽根１１の数より多い案内羽根数を案内羽根ケーシング４と案内羽根ボス７の間に周方向に略同じ間隔を設けて固定し、案内羽根ケーシング４と案内羽根ボス７の間の通路１３を周方向に仕切っており（図例では１６）、入口側は水車ケーシング６に流入した水の流れ方向（図１５の矢印ａ方向）に合わせてあり、出口側は入口側に対して曲げられて、適切な角度で水を斜流ランナー１０に導く。

そして、ダム水や河川水は枝など長い棒状のゴミｄを含んでいるが、この棒状のゴミｄは案内羽根１２の入口部に達すると、場合によって図１６に示すように隣り合う案内羽根１２の入口側端縁１２ａ間に跨って引っ掛かり、この引っ掛かりが重なると、短いゴミまで引っ掛かるようになり、遂には案内羽根１２部の入口部にゴミを堆積させ、堆積したゴミで通路閉塞を招くおそれがあった。

すなわち、従来の案内羽根１２の入口側端縁１２ａは、図１５の実線に示すように主軸２に垂直な同一平面（水平面）内にあるか、図１５の二点破線に示すように主軸２の中心を軸とする下窄まりの同一円錐面内にあるため、隣り合う案内羽根１２の入口側端縁１２ａ間に跨って引っ掛かった棒状のゴミｄは、前者では水の流れによって案内羽根１２の入口側端縁１２ａに押し付けられるだけでその場にとどまり、案内羽根１２部を通過できず詰まってしまい、後者では水の流れと案内羽根１２の入口側端縁１２ａの傾斜により中心側に押されて移動するものの、隣り合う案内羽根１２の入口側端縁１２ａの相互間隔は中心側に向かって漸次狭くなっているため、案内羽根１２部を通過できず詰まってしまう。そして、図１７は図１６の一通路を入口側から見た平面図であり、図１７に示すように両者とも長さＸ１（Ｘ１は隣り合う案内羽根１２の入口側端縁の中心側端間の直線距離、Ｘ２は隣り合う案内羽根１２の入口側端縁の外側端間の直線距離、Ｙは隣り合う案内羽根１２の一方の入口側端縁の中心側端と他方の入口側端縁の外側端間の直線距離：対角距離であり、従来の案内羽根１２ではＸ１＜Ｘ２＜Ｙの関係にある）以上の棒状のゴミｄは詰まる可能性がある。

前述した水力発電用立軸斜流ポンプ逆転水車の案内羽根１２入口部での棒状のゴミｄの詰まりは、他の形式の反動形水車の案内羽根入口部やターボ形ポンプの案内羽根入口部でも生じる、すなわち流体機械の案内羽根部全般で生じる。

ところで、特許文献１には水をランナー方向に案内するステーベーン（固定案内羽根）の水の流入側の先端に保護装置を設け、ゴミの引っ掛かりを少なくする水車の保護装置が記載されているが、前述した案内羽根入口部での棒状のゴミｄの詰まりに対しては効果がない。また、特許文献２には配管の中心部に開放空間を形成するように、配管の内周面からその中心に向かって片持ちで延出する案内羽根を設け、その案内羽根の前端縁を中心部にいくほど下流側に位置するように傾斜させ、水中ポンプからの吐出水に異物が含まれている場合であっても、異物を開放空間を通じて下流側に排出する着脱式水中ポンプ装置が記載されているが、開放空間を形成することができる特定の流体機械の特定の案内羽根にしか採用できない。

特開平７−４２６６０号公報 特開２００６−２９２１７号公報

従来の流体機械の案内羽根は長い棒状のゴミが詰まりやすく、それを詰まりにくくするために案内羽根の羽根数を減らすと、羽根数減少による流体機械の効率低下という課題があった。本発明は、流体機械の案内羽根入口部でのゴミの通過性、その中でも特に長い棒状のゴミの通過性を改善した案内羽根付き流体機械を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため本発明は、ケーシング内で主軸回りに回転する羽根車と、羽根車の上流側又は下流側の少なくとも一方に流体を案内する複数の案内羽根を備えた流体機械であって、隣り合う案内羽根の入口側端縁間に段差部分を備えたことを特徴とする。

また、隣り合う案内羽根の入口側端縁の片方にのみ流体の流れ方向に対して傾斜を付ける、または、隣り合う案内羽根の入口側端縁の両方に流体の流れ方向に対して傾斜を付けるとともにその傾斜方向が一方の案内羽根と他方の案内羽根で流体の流れ方向に対して逆の傾斜を付けて、隣り合う案内羽根の入口側端縁間に段差部分を備えることを特徴とする。

また、前記案内羽根を羽根車の上流側に備え、主軸は立方向に配置され、ケーシングを流れる流体により羽根車を回転させることを特徴とする。

本発明よれば、隣り合う案内羽根の入口側端縁間に段差部分を備えたから、隣り合う案内羽根の入口側端縁間の直線距離が大きくなり、案内羽根部を通過できるゴミの長さが大きくなり、必ずしも案内羽根の羽根数を減らすことなく流体機械の案内羽根入口部でのゴミの通過性、その中でも特に長い棒状のゴミの通過性を改善した案内羽根付き流体機械を提供することができる。

また、隣り合う案内羽根の入口側端縁の片方にのみ流体の流れ方向に対して傾斜を付ける、または、隣り合う案内羽根の入口側端縁の両方に流体の流れ方向に対して傾斜を付けるとともにその傾斜方向が一方の案内羽根と他方の案内羽根で流体の流れ方向に対して逆の傾斜を付けて、隣り合う案内羽根の入口側端縁間に段差部分を備えると、隣り合う案内羽根の入口側端縁間に跨って引っ掛かったゴミの向きを変えることができ、案内羽根部を通過できるゴミの長さがより大きくなり、流体機械の案内羽根部でのゴミの通過性改善に効果的である。

また、前記案内羽根を羽根車の上流側に備え、主軸は立方向に配置され、ケーシングを流れる流体により羽根車を回転させると、必ずしも案内羽根の羽根数を減らすことなく流体機械の案内羽根入口部でのゴミの通過性、その中でも特に長い棒状のゴミの通過性を改善した案内羽根付き流体機械である立軸水車を提供することができる。

本発明の一実施の形態（実施例１）を示す水力発電用立軸斜流ポンプ逆転水車の水車部の縦断面図である。 図１の案内羽根ケーシングを入口側から見た平面図である。 図１の案内羽根入口部の拡大図である。 図１の案内羽根の作用を示す案内羽根入口部の拡大図である。 図１の案内羽根の作用を示す案内羽根入口部をその上流側から見た平面図である。 本発明の他の実施の形態（実施例２）を示す案内羽根の説明図である。 本発明の他の実施の形態（実施例３）を示す案内羽根の説明図である。 本発明の他の実施の形態（実施例４）を示す案内羽根の説明図である。 本発明の他の実施の形態（実施例５）を示す案内羽根の説明図である。 本発明の他の実施の形態（実施例６）を示す案内羽根の説明図である。 本発明の他の実施の形態（実施例７）を示す案内羽根の説明図である。 本発明の他の実施の形態（実施例８）を示す案内羽根の説明図である。 本発明の他の実施の形態（実施例９）を示す案内羽根の説明図である。 本発明の他の実施の形態（実施例１０）を示す案内羽根の説明図である。 従来の流体機械の案内羽根および立軸水車の一例を示す水力発電用立軸斜流ポンプ逆転水車の水車部の縦断面図である。 図１５の案内羽根ケーシングを入口側から見た平面図である。 図１６の一通路を入口側から見た平面図である。

本発明の一実施の形態（実施例１）を図１ないし図５を参照して説明する。図１は本発明の案内羽根付き流体機械である立軸水車の一実施の形態を示す水力発電用立軸斜流ポンプ逆転水車の水車部の縦断面図であり、この水車部１４は、図１５の水力発電用立軸斜流ポンプ逆転水車における水車部３と案内羽根以外は同じ構造であるから、同じ構造部分には同じ符号を付して詳しい説明は省略する。この立軸水車は、案内羽根を羽根車の上流側に備え、主軸は立て方向に配置され、ケーシングを流れる流体により羽根車を回転させる。

図２は図１の案内羽根ケーシングを入口側から見た平面図であり、図１，図２を参照すると、案内羽根１５は、二種類の第一の案内羽根１６および第二の案内羽根１７を含み、これら第一の案内羽根１６および第二の案内羽根１７を案内羽根ケーシング４と案内羽根ボス７の間に周方向に略同じ間隔を設けて交互に配列固定して、案内羽根ケーシング４と案内羽根ボス７の間の通路１３を周方向に仕切っており（図例では１６）、第一の案内羽根１６および第二の案内羽根１７の両者とも、入口側は水車ケーシング６に流入した水の流れ方向（図１の矢印ａ方向）に合わせてあり、出口側は入口側に対して曲げられ、適切な角度で水を斜流ランナー１０に導く。

図３は図１の案内羽根入口部の拡大図であり、案内羽根１５は、隣り合う案内羽根１５の入口側端縁間、すなわち隣り合う第一の案内羽根１６の入口側端縁１６ａと第二の案内羽根１７の入口側端縁１７ａ間に段差部分１８を備える。本実施例では、第一の案内羽根１６の入口側端縁１６ａをその全長にわたって第二の案内羽根１７の入口側端縁１７ａよりも上流側に設け、しかも第一の案内羽根１６の入口側端縁１６ａをその中心側にいくほど上流側に位置するように傾斜させるとともに、第二の案内羽根１７の入口側端縁１７ａをその中心側にいくほど下流側に位置するように傾斜させ、隣り合う第一の案内羽根１６の入口側端縁１６ａと第二の案内羽根１７の入口側端縁１７ａの両方に傾斜を付けるとともにその傾斜方向が流体の流れに対して逆の傾斜を付けて、隣り合う第一の案内羽根１６の入口側端縁１６ａと第二の案内羽根１７の入口側端縁１７ａ間に段差部分１８を備える。第一の案内羽根１６の入口側端縁１６ａは主軸２の中心を軸とする上窄まりの同一円錐面内に位置し、第二の案内羽根１７の入口側端縁１７ａは主軸２の中心を軸とする下窄まりの同一円錐面内に位置する。段差部分１８は外側に向かって漸次段差が小さくなる。

図４は図１の案内羽根の作用を示す案内羽根入口部の拡大図、図５は図１の案内羽根の作用を示す案内羽根入口部をその上流側から見た平面図であり、本実施例では、前述のとおり、第一の案内羽根１６の入口側端縁１６ａをその全長にわたって第二の案内羽根１７の入口側端縁１７ａよりも上流側に設けて、隣り合う第一の案内羽根１６の入口側端縁１６ａと第二の案内羽根１７の入口側端縁１７ａ間に段差部分１８を備えるから、図５に示すように隣り合う第一の案内羽根１６の入口側端縁１６ａと第二の案内羽根１７の入口側端縁１７ａ間の直線距離Ｘ１，Ｘ２，Ｙが、図１５ないし図１７に示したような従来の隣り合う案内羽根１２の入口側端縁間の直線距離Ｘ１，Ｘ２，Ｙに比べ大きくなり、案内羽根１５部を通過できる棒状のゴミｄの長さが大きくなる。また、棒状のゴミｄは隣り合う第一の案内羽根１６の入口側端縁１６ａと第二の案内羽根１７の入口側端縁１７ａ間に跨り引っ掛かった場合であっても、第一の案内羽根１６の入口側端縁１６ａに乗る一端側が上流側に向き、第二の案内羽根１７の入口側端縁１７ａに乗る他端側が下流側に向くような傾きを持って引っ掛かるため、その傾きと水の流れにより第二の案内羽根１７側の一つ隣りの通路１３に落とし込むことができるようになり、詰まりにくくなる。

また、前述のとおり、隣り合う第一の案内羽根１６の入口側端縁１６ａと第二の案内羽根１７の入口側端縁１７ａの両方に傾斜を付けるとともにその傾斜方向が流体の流れ方向に対して逆の傾斜を付けて、隣り合う第一の案内羽根１６の入口側端縁１６ａと第二の案内羽根１７の入口側端縁１７ａ間に段差部分１８を備えるから、図４に示すように棒状のゴミｄが隣り合う第一の案内羽根１６の入口側端縁１６ａと第二の案内羽根１７の入口側端縁１７ａ間に跨って一時的に引っ掛かったとしても、引っ掛かった棒状のゴミｄは、一端側が水の流れと第一の案内羽根１６の入口側端縁１６ａの傾斜により外側（図４の矢印ｂ方向）に押されて移動するとともに、他端側が水の流れと第二の案内羽根１７の入口側端縁１７ａの傾斜により中心側（図４の矢印ｃ方向）に押されて移動し、図５に示すように向きが変えられて対角方向に向けられ、長さＹ以下の棒状のゴミｄが案内羽根１５部を通過できるようになる。

こうして、本実施例では、水力発電用立軸斜流ポンプ逆転水車の案内羽根１５入口部でのゴミの通過性が効果的に改善される。また、ゴミの通過性を改善するために必ずしも水車効率に影響する案内羽根１５の羽根数を減らさなくてもよくなる。

次に、本発明の他の実施の形態（実施例２ないし１０）を図６ないし図１４を参照して説明するが、実施例２ないし１０は、前述した実施例１とは隣接する案内羽根の入口側端縁間の段差部分の備え方が相違するだけである。また、図６ないし図１４は本発明の案内羽根付き流体機械の他の実施の形態を示す案内羽根の説明図であるが、紙面左側を中心側、紙面右側を外側とする。

図６に示す実施例２の案内羽根１９は、前述した実施例１の第一の案内羽根１６の入口側端縁１６ａおよび第二の案内羽根１７の入口側端縁１７ａのそれぞれの傾斜を逆にしたものである。すなわち本実施例の案内羽根１９は、交互に配列する二種類の第一の案内羽根２０および第二の案内羽根２１を含み、第一の案内羽根２０の入口側端縁２０ａをその全長にわたって第二の案内羽根２１の入口側端縁２１ａよりも上流側に設け、しかも第一の案内羽根２０の入口側端縁２０ａをその外側にいくほど上流側に位置するように傾斜させるとともに、第二の案内羽根２１の入口側端縁２１ａをその外側にいくほど下流側に位置するように傾斜させ、隣り合う第一の案内羽根２０の入口側端縁２０ａと第二の案内羽根２１の入口側端縁２１ａの両方に傾斜を付けるとともにその傾斜方向が流体の流れ方向に対して逆の傾斜を付けて、隣り合う第一の案内羽根２０の入口側端縁２０ａと第二の案内羽根２１の入口側端縁２１ａ間に段差部分２２を備える。第一の案内羽根２０の入口側端縁２０ａは主軸２の中心を軸とする下窄まりの同一円錐面内に位置し、第二の案内羽根２１の入口側端縁２１ａは主軸２の中心を軸とする上窄まりの同一円錐面内に位置する。段差部分２２は中心側に向かって漸次段差が小さくなる。

図７に示す実施例３の案内羽根２３は、交互に配列する二種類の第一の案内羽根２４および第二の案内羽根２５を含み、第一の案内羽根２４の入口側端縁２４ａをその中心側にいくほど上流側に位置するように傾斜させるとともに、第二の案内羽根２５の入口側端縁２５ａをその外側にいくほど上流側に位置するように傾斜させ、隣り合う第一の案内羽根２４の入口側端縁２４ａと第二の案内羽根２５の入口側端縁２５ａの両方に傾斜を付けるとともにその傾斜方向が一方の案内羽根（第一の案内羽根２４）と他方の案内羽根（第二の案内羽根２５）で流体の流れ方向に対して逆の傾斜を付ける点で、前述した実施例１の第一の案内羽根１６の入口側端縁１６ａおよび第二の案内羽根１７の入口側端縁１７ａと同じであるが、本実施例では第一の案内羽根２４の上流側端（入口側端縁２４ａの中心側端）と第二の案内羽根２５の上流側端（入口側端縁の外側端）を主軸２に垂直な同一平面内に位置させている。また、第一の案内羽根２４の下流側端（入口側端縁２４ａの外側端）と第二の案内羽根２５の下流側端（入口側端縁の中心側端）を主軸２に垂直な他の同一平面内に位置させており、これに伴って、第一の案内羽根２４の入口側端縁２４ａおよび第二の案内羽根２５の入口側端縁２５ａには傾斜角度が同じ傾斜が付くようになるとともに、仮に、第一の案内羽根２４および第二の案内羽根２５をその相互間隔をなくすように重ね合わせて見た場合、図７に示すように、第一の案内羽根２４の入口側端縁２４ａおよび第二の案内羽根２５の入口側端縁２５ａがＸ字状に交差し、第一の案内羽根２４の入口側端縁２４ａは交点Ｐより中心側において第二の案内羽根２５の入口側端縁２５ａより上流側に位置し、交点Ｐより外側において第二の案内羽根２５の入口側端縁２５ａより下流側に位置する。したがって、本実施例では、交点Ｐより中心側において隣り合う第一の案内羽根２４の入口側端縁２４ａと第二の案内羽根２５の入口側端縁２５ａ間および交点Ｐより外側において隣り合う第一の案内羽根２４の入口側端縁２４ａと第二の案内羽根２５の入口側端縁２５ａ間それぞれに交点Ｐに向かって漸次段差が小さくなる段差部分２６を備える。

図８に示す実施例４の案内羽根２７は、交互に配列する二種類の第一の案内羽根２８および第二の案内羽根２９を含み、隣り合う第一の案内羽根２８の入口側端縁２８ａと第二の案内羽根２９の入口側端縁２９ａの片方（例えば第一の案内羽根２８の入口側端縁２８ａ）にのみ傾斜を付けて、隣り合う第一の案内羽根２８の入口側端縁２８ａと第二の案内羽根２９の入口側端縁２９ａ間に段差部分３０を備えたものである。すなわち第一の案内羽根２８の入口側端縁２８ａをその全長にわたって第二の案内羽根２９の入口側端縁２９ａよりも上流側に設け、しかも第一の案内羽根２８の入口側端縁２８ａをその中心側にいくほど上流側に位置するように傾斜させるとともに、第二の案内羽根２９の入口側端縁２９ａは水の流れ方向（図８の矢印ａ方向）に対して傾斜させることなく垂直（本実施例では水平）に設け、隣り合う第一の案内羽根２８の入口側端縁２８ａと第二の案内羽根２９の入口側端縁２９ａの片方にのみ傾斜を付けて、隣り合う第一の案内羽根２８の入口側端縁２８ａと第二の案内羽根２９の入口側端縁２９ａ間に段差部分３０を備える。第一の案内羽根２０の入口側端縁２０ａは主軸２の中心を軸とする上窄まりの同一円錐面内に位置し、第二の案内羽根２１の入口側端縁２１ａは主軸２に垂直な同一平面(水平面)内に位置する。段差部分３０は外側に向かって漸次段差が小さくなる。

図９に示す実施例５の案内羽根３１は、前述した実施例４の第一の案内羽根２８の入口側端縁２８ａの傾斜を逆にしたものである。すなわち本実施例の案内羽根３１は、交互に配列する二種類の第一の案内羽根３２および第二の案内羽根３３を含み、第一の案内羽根３２の入口側端縁３２ａをその全長にわたって第二の案内羽根３３の入口側端縁３３ａよりも上流側に設け、しかも第一の案内羽根３２の入口側端縁３２ａをその外側にいくほど上流側に位置するように傾斜させるとともに、第二の案内羽根３３の入口側端縁３３ａは水の流れ方向（図９の矢印ａ方向）に対して傾斜させることなく垂直（本実施例では水平）に設け、隣り合う第一の案内羽根３２の入口側端縁３２ａと第二の案内羽根３３の入口側端縁３３ａの片方にのみ傾斜を付けて、隣り合う第一の案内羽根３２の入口側端縁３２ａと第二の案内羽根３３の入口側端縁３３ａ間に段差部分３４を備える。第一の案内羽根３２の入口側端縁３２ａは主軸２の中心を軸とする下窄まりの同一円錐面内に位置し、第二の案内羽根３３の入口側端縁３３ａは主軸２に垂直な同一平面(水平面)内に位置する。段差部分３４は中心側に向かって漸次段差が小さくなる。

図１０に示す実施例６の案内羽根３５は、交互に配列する二種類の第一の案内羽根３６および第二の案内羽根３７を含み、隣り合う第一の案内羽根３６の入口側端縁３６ａと第二の案内羽根３７の入口側端縁３７ａの片方（例えば第一の案内羽根３６の入口側端縁３６ａ）にのみ傾斜を付けて、隣り合う第一の案内羽根３６の入口側端縁３６ａと第二の案内羽根３７の入口側端縁３７ａ間に第一の案内羽根３６の入口側端縁３６ａの傾斜分だけの段差部分３８を備えたものである。すなわち第二の案内羽根３７の入口側端縁３７ａは水の流れ方向（図１０の矢印ａ方向）に対して傾斜させることなく垂直（本実施例では水平）に設け、第一の案内羽根３６の入口側端縁３６ａはその中心側にいくほど上流側に位置するように傾斜させるとともに、その外側端を第二の案内羽根３７の入口側端縁３７ａと同一平面内に位置させ、第一の案内羽根３６の入口側端縁３６ａをその外側端を除き第二の案内羽根３７の入口側端縁３７ａより上流側に設け、隣り合う第一の案内羽根３６の入口側端縁３６ａと第二の案内羽根３７の入口側端縁３７ａ間に第一の案内羽根３６の入口側端縁３６ａの傾斜分だけの段差部分３８を備える。第一の案内羽根３２の入口側端縁３２ａは主軸２の中心を軸とする上窄まりの同一円錐面内に位置し、この円錐面の底面となる主軸２に垂直な同一平面(水平面)内に第二の案内羽根３３の入口側端縁３３ａが位置する。段差部分３８は外側に向かって漸次段差が小さくなる。

図１１に示す実施例７の案内羽根３５は、前述した実施例６の第一の案内羽根３６の入口側端縁３６ａの傾斜を逆にしたものである。すなわち本実施例の案内羽根３９は、交互に配列する二種類の第一の案内羽根４０および第二の案内羽根４１を含み、第二の案内羽根４１ａの入口側端縁４１ａは水の流れ方向（図１１の矢印ａ方向）に対して傾斜させることなく垂直（本実施例では水平）に設け、第一の案内羽根４０の入口側端縁４０ａはその外側にいくほど上流側に位置するように傾斜させるとともに、その中心側端を第二の案内羽根４１の入口側端縁４１ａと同一平面内に位置させ、第一の案内羽根４０の入口側端縁４０ａをその中心側端を除き第二の案内羽根４１の入口側端縁４１ａより上流側に設け、隣り合う第一の案内羽根４０の入口側端縁４０ａと第二の案内羽根４１の入口側端縁４１ａ間に第一の案内羽根４０の入口側端縁４０ａの傾斜分だけの中心側に向かって漸次段差が小さくなる段差部分４２を備える。第一の案内羽根４０の入口側端縁４０ａは主軸２の中心を軸とする下窄まりの同一円錐面内に位置し、この円錐面の底面となる主軸２に垂直な同一平面(水平面)内に第二の案内羽根４１の入口側端縁４１ａが位置する。段差部分４２は中心側に向かって漸次段差が小さくなる。

図１２に示す実施例８の案内羽根４３は、交互に配列する二種類の第一の案内羽根４４および第二の案内羽根４５を含み、隣り合う第一の案内羽根４４の入口側端縁４４ａと第二の案内羽根４５の入口側端縁４５ａの両方を水の流れ方向（図１２の矢印ａ方向）に対して傾斜させることなく垂直（本実施例では水平）に設け、隣り合う第一の案内羽根４４の入口側端縁４４ａと第二の案内羽根４５の入口側端縁４５ａ間に段差部分４６を備えたものである。すなわち第一の案内羽根４４の入口側端縁４４ａと第二の案内羽根４５の入口側端縁４５ａの片方（例えば第一の案内羽根４４の入口側端縁４４ａ）をその全長にわたって第二の案内羽根４５の入口側端縁４５ａよりも上流側に設け、第一の案内羽根４４の入口側端縁４４ａを主軸２に垂直な同一平面内に位置させるとともに、第二の案内羽根４５の入口側端縁４５ａを主軸２に垂直な他の同一平面内に位置させ、第一の案内羽根４４の入口側端縁４４ａと第二の案内羽根４５の入口側端縁４５ａの両方を水平に設け、隣り合う第一の案内羽根４４の入口側端縁４４ａと第二の案内羽根４５の入口側端縁４５ａ間に段差部分４６を備える。段差部分４６は中心側から外側まで段差が一定となる。

図１３に示す実施例９の案内羽根４７は、交互に配列する二種類の第一の案内羽根４８および第二の案内羽根４９を含み、隣り合う第一の案内羽根４８の入口側端縁４８ａと第二の案内羽根４９の入口側端縁４９ａの両方に傾斜を付けるとともにその傾斜方向が流体の流れ方向に対して同じ傾斜を付けて、隣り合う第一の案内羽根４８の入口側端縁４８ａと第二の案内羽根４９の入口側端縁４９ａ間に段差部分５０を備えたものである。すなわち第一の案内羽根４８の入口側端縁４８ａと第二の案内羽根４９の入口側端縁４９ａの片方（例えば第一の案内羽根４８の入口側端縁４８ａ）をその全長にわたって第二の案内羽根４９の入口側端縁４９ａよりも上流側に設け、第一の案内羽根４８の入口側端縁４８ａをその中心側にいくほど上流側に位置するように傾斜させるとともに、第二の案内羽根４９の入口側端縁４９ａもその中心側にいくほど上流側に位置するように傾斜させ、またこの際、第一の案内羽根４８の入口側端縁４８ａと第二の案内羽根４９の入口側端縁４９ａを同じ傾斜角度で傾斜させ、隣り合う第一の案内羽根４８の入口側端縁４８ａと第二の案内羽根４９の入口側端縁４９ａの両方に傾斜を付けるとともにその傾斜方向が流体の流れ方向に同じ傾斜を付けて、隣り合う第一の案内羽根４８の入口側端縁４８ａと第二の案内羽根４９の入口側端縁４９ａ間に段差部分５０を備える。本実施例では段差部分５０は中心側から外側まで段差を一定としているが、段差は一定でなくてもよい。

図１４に示す実施例１０の案内羽根５１は、前述した実施例９の第一の案内羽根４８ａの入口側端縁４８ａと第二の案内羽根４９ａの入口側端縁４９ａの傾斜を逆にしたものである。すなわち本実施例の案内羽根５１は、交互に配列する二種類の第一の案内羽根５２および第二の案内羽根５３を含み、第一の案内羽根５２の入口側端縁５２ａをその全長にわたって第二の案内羽根５３の入口側端縁５３ａよりも上流側に設け、第一の案内羽根５２の入口側端縁５２ａをその外側にいくほど上流側に位置するように傾斜させるとともに、第二の案内羽根５３の入口側端縁５３ａもその外側にいくほど上流側に位置するように傾斜させ、またこの際、第一の案内羽根５２の入口側端縁５２ａと第二の案内羽根５３の入口側端縁５３ａを同じ傾斜角度で傾斜させ、隣り合う第一の案内羽根５２の入口側端縁５２ａと第二の案内羽根５３の入口側端縁５３ａの両方に傾斜を付けるとともにその傾斜方向が流体の流れ方向に対して同じ傾斜を付けて、隣り合う第一の案内羽根５２の入口側端縁５２ａと第二の案内羽根５３の入口側端縁５３ａ間に段差部分５４を備える。本実施例では段差部分５４は中心側から外側まで段差を一定にしているが、段差は一定でなくてもよい。

そして、前述した実施例２ないし１０の案内羽根１９，２３，２７，３１，３５，３９，４３，４７，５１であっても、前述した実施例１の案内羽根１５と同様に水力発電用立軸斜流ポンプ逆転水車の案内羽根入口部でのゴミの通過性が案内羽根の羽根数を減らすことなく改善される。

なお、実施例１ないし１０では案内羽根１９，２３，２７，３１，３５，３９，４３，４７，５１の羽根数を、羽根車１０の羽根１１の数より多い偶数（例えば１６）としたが、羽根車１０の羽根１１の数より多い奇数（例えば１５）とする場合、案内羽根１９，２３，２７，３１，３５，３９，４３，４７，５１に前述した二種類の第一の案内羽根および第二の案内羽根にさらに一種類の第三の案内羽根を含める。この第三の案内羽根は羽根数を「１」とし、一組の隣り合う第一の案内羽根および第二の案内羽根間に配置し（この際も隣り合う第三の案内羽根と第一の案内羽根間および隣り合う第三の案内羽根と第二の案内羽根間には第一の案内羽根と第二の案内羽根間と略同じ間隔が設けられる。）、隣り合う第三の案内羽根の入口側端縁と第一の案内羽根の入口側端縁間および隣り合う第三の案内羽根の入口側端縁と第二の案内羽根の入口側端縁間にもそれぞれ段差部分を備える。この際の段差部分の備え方は実施例１ないし１０に示した段差部分の備え方の中から適宜選択できる。また、入口側端縁は直線である必要はなく曲線であってもよい。また、図８，図１０，図１２のようにケーシングの外側ほど下流側となる傾斜を設ける方が、図９，図１１，図１３のようにケーシングの中心側ほど下流側となる傾斜を設けるよりも、棒状のゴミｄを間隔の狭い中心側に導くおそれが少なくなるため好ましい。

以上、実施例１ないし１０は水力発電用立軸斜流ポンプ逆転水車で本発明の流体機械を説明したが、この立軸水車は、ダム等の木の枝が流れ込む場所で使用されることが多いため、棒状のゴミ通過性が向上されることによるゴミの詰まりによるトラブル削減の効果が大きい。また本発明はその要旨を逸脱しない範囲内で、他の形式の反動形水車の案内羽根や横軸ターボ形ポンプの案内羽根、すなわち流体機械の案内羽根全般に実施でき、必ずしも案内羽根入口部でのゴミの通過性を案内羽根の羽根数を減らすことなく改善できるものである。また反動形水車の中には羽根車（ランナー）の上流側に可動の案内羽根を設けるものもあるが、本発明は可動、固定いずれの案内羽根にも適用できるものである。またポンプへの適用にあたっては、案内羽根を羽根車の上流側に設ける構成の場合に特に有効である。

２ 主軸
６ 水車ケーシング
１０ 羽根車
１４ 水車部
１５，１９，２３，２７，３１ 案内羽根
３５，３９，４３，４７，５１ 案内羽根
１６，２０，２４，２８，３２ 第一の案内羽根
３６，４０，４４，４８，５２ 第一の案内羽根
１６ａ，２０ａ，２４ａ，２８ａ，３２ａ 入口側端縁
３６ａ，４０ａ，４４ａ，４８ａ，５２ａ 入口側端縁
１７，２１，２５，２９，３３ 第二の案内羽根
３７，４１，４５，４９，５３ 第二の案内羽根
１７ａ，２１ａ，２５ａ，２９ａ，３３ａ 入口側端縁
３７ａ，４１ａ，４５ａ，４９ａ，５３ａ 入口側端縁
１８，２２，２６，３０，３４ 段差部分
３８，４２，４６，５０，５４ 段差部分
ｄ 棒状のゴミ

Claims (4)

1. ケーシング内で主軸回りに回転する羽根車と、羽根車の上流側又は下流側の少なくとも一方に流体を案内する複数の案内羽根を備えた流体機械であって、隣り合う案内羽根の入口側端縁間に段差部分を備えたことを特徴とする流体機械。
2. 隣り合う案内羽根の入口側端縁の片方にのみ流体の流れ方向に対して傾斜を付けたことを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
3. 隣り合う案内羽根の入口側端縁の両方に流体の流れ方向に対して傾斜を付けるとともにその傾斜方向が一方の案内羽根と他方の案内羽根で流体の流れ方向に対して逆の傾斜を付けたことを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
4. 前記案内羽根を羽根車の上流側に備え、前記主軸は立方向に配置され、ケーシングを流れる流体により羽根車を回転させることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の流体機械。

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