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公開番号2024030232
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-07
出願番号2022132942
出願日2022-08-24
発明の名称流体機械
出願人株式会社東芝,東芝エネルギーシステムズ株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F03B 3/02 20060101AFI20240229BHJP(液体用機械または機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの)
要約【課題】円板摩擦損失を抑制することができる流体機械を提供することである。
【解決手段】実施形態の流体機械は、互いに対向する上カバーおよび下カバーの間にラン
ナが回転可能に収容される流体機械であって、前記上カバーと前記ランナとの間に形成さ
れる背圧室と、前記下カバーと前記ランナとの間に形成される側圧室と、前記背圧室およ
び前記側圧室の少なくとも一方に設けられる翼であり、この翼に流入する水流の上流側端
部から下流側端部に向かって、翼面が前記ランナの回転方向に傾斜する整流装置と、を備
える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
互いに対向する上カバーおよび下カバーの間にランナが回転可能に収容される流体機械
であって、
前記上カバーと前記ランナとの間に形成される背圧室と、
前記下カバーと前記ランナとの間に形成される側圧室と、
前記背圧室および前記側圧室の少なくとも一方に設けられる翼であり、この翼に流入す
る水流の上流側端部から下流側端部に向かって、翼面が前記ランナの回転方向に傾斜する
整流装置と、
を備える流体機械。
続きを表示（約 390 文字）【請求項２】
前記整流装置は、前記ランナのハブと対向する前記上カバーの壁面に設けられる請求項
１に記載の流体機械。
【請求項３】
前記整流装置は、前記ランナの主軸と対向する前記上カバーの壁面に設けられる請求項
１に記載の流体機械。
【請求項４】
前記整流装置は、前記翼面を回転可能とするスピンドルをさらに備える請求項１から３
いずれかに記載の流体機械。
【請求項５】
前記整流装置は、回転軸線を中心とした前記ランナの外径Ｒｃに対して、その設置位置
が０．９Ｒｃ以上の領域に設けられる請求項１または２に記載の流体機械。
【請求項６】
前記整流装置は、前記上流側端部から前記下流側端部に向かってその翼面が前記ランナ
のハブへの方向に傾斜する請求項１または２に記載の流体機械。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、流体機械に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
遠心型の流体機械の一例であるフランシス水車のランナは、複数枚の羽根がシュラウド
とハブとに挟まれるように構成され、ランナに流入する作動流体の流れを受けて回転する
。
【０００３】
ランナの上方は、上カバーによって覆われ、ランナのハブと上カバーとで囲まれた環状
の空間である背圧室には、ランナへ流れる高圧の作動流体の一部が流入し、上カバー側に
沿ってランナの回転軸線に対する内径方向に流れるとともに、ハブ側に沿って外径方向に
流れる。その作動流体は、吸出し管に導かれた後、ランナを通過した作動流体とともに下
池へと導かれる。ランナは高速で回転しているため、この作動流体とハブとの接触面にお
ける摩擦により、円板摩擦損失と呼ばれるエネルギー損失が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１９－８５９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような流体機械において、背圧室における作動流体のランナの回転軸線を中心とし
た周速度に対してランナ周速度が大きいほど、円板摩擦損失が増大する傾向がある。この
円板摩擦損失は、流体機械の効率を低下させる一因である。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、円板摩擦損失を抑制することができる流体機械を提
供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、実施形態の流体機械は、互いに対向する上カバーおよび下
カバーの間にランナが回転可能に収容される流体機械であって、前記上カバーと前記ラン
ナとの間に形成される背圧室と、前記下カバーと前記ランナとの間に形成される側圧室と
、前記背圧室および前記側圧室の少なくとも一方に設けられる翼であり、この翼に流入す
る水流の上流側端部から下流側端部に向かって、翼面が前記ランナの回転方向に傾斜する
整流装置と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１実施形態に係るフランシス水車の子午面断面図。
第１実施形態に係るフランシス水車の領域Ａの拡大図。
（ａ）は第１実施形態に係る整流装置を上カバーの上部壁面側から見た断面図、（ｂ）は第１実施形態の変形例に係る整流装置を上カバーの上部壁面側から見た断面図。
（ａ）は一般的なフランシス水車の背圧室内における水の回転方向の速度を示す図、（ｂ）は第１実施形態に係るフランシス水車の背圧室内における水の回転方向の速度を示す図。
第１実施形態の変形例に係るフランシス水車の部分拡大図。
第１実施形態の変形例に係る水車運転時の整流装置を上カバーの上部壁面側から見た断面図、（ｂ）は第１実施形態の変形例に係るポンプ運転時の整流装置を上カバーの上部壁面側から見た断面図。
第１実施形態の変形例に係るフランシス水車の部分拡大図。
第１実施形態の変形例に係るフランシス水車の部分拡大図。
第２実施形態に係るフランシス水車の部分拡大図。
第２実施形態に係る整流装置をランナの主軸側からランナの径方向外側の向きに見た概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明を実施するための実施形態について説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
第１実施形態について、図１から図８を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る
フランシス水車の子午面断面図である。ここでは、遠心型の流体機械の一例としてフラン
シス水車について説明する。フランシス水車１は、ケーシング１０と、ステーベーン２０
と、ガイドベーン３０と、ランナ４０と、上カバー５０と、下カバー６０とを備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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