(57)【要約】【課題】水力発電機の入口弁およびガイドベーンの開閉を行う油圧サーボモータを、１つの可逆ピストンポンプで駆動するハイブリッドサーボシステムおよびそれを備えた水車操作機構を提供すること。【解決手段】先ずソレノイド３０５ｆを励磁して油圧回路を閉じ、ソレノイド３０５ｇを励磁して油圧回路を開き、可逆ピストンポンプ３０３で油圧サーボモータ１０５の開側に送油し、入口弁１０１を開操作する。入口弁１０１が全開となると、ソレノイド３０５ｇを解磁して油圧回路を閉じ、ソレノイド３０５ｅを励磁して油圧回路を開き、アキュムレータ３０７の油圧を油圧サーボモータ１０５の開側にかけて全開を維持する。入口弁１０１の開操作完了後は入口弁１０１とガイドベーン１０４の油圧回路を切り離すことにより、運転時はガイドベーン１０４の開閉操作のために油圧サーボモータ１０６への油圧を任意に反転することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水力発電機の入口弁およびガイドベーンの開閉を行う油圧サーボモータを、可逆ピストンポンプで駆動するハイブリッドサーボシステムであって、
前記入口弁の開閉を行う第１の油圧サーボモータと、
前記ガイドベーンの開閉を行う第２の油圧サーボモータと、
一定の油圧が蓄圧された第１のアキュムレータと、
前記第１の油圧サーボモータと前記可逆ピストンポンプとを接続する油圧回路を開けるときは、前記第２の油圧サーボモータと前記可逆ピストンポンプとを接続する油圧回路を閉じ、前記第２の油圧サーボモータと前記可逆ピストンポンプとを接続する油圧回路を開けるときは、前記第１の油圧サーボモータと前記可逆ピストンポンプとを接続する油圧回路を閉じ、かつ前記第１の油圧サーボモータの開側と前記第１のアキュムレータとを接続する油圧回路を開けるソレノイドを含む油圧回路と、
を備え、前記油圧回路の全ての前記ソレノイドが解磁されたとき、前記第１のアキュムレータと前記第２の油圧サーボモータの閉側とを接続する油圧回路が開くことを特徴とするハイブリッドサーボシステム。
【請求項２】
前記第１の油圧サーボモータは、開側のみが前記可逆ピストンポンプに接続された単動型シリンダを備え、
前記入口弁は、閉鎖機構を有し、前記第１の油圧サーボモータの開側の圧油を抜く油圧回路が開けられることにより、前記閉鎖機構によって閉じられることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッドサーボシステム。
【請求項３】
前記第１の油圧サーボモータは、開側と閉側とが前記可逆ピストンポンプを介して接続された複動型シリンダを備えたことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッドサーボシステム。
【請求項４】
前記油圧回路の全ての前記ソレノイドが解磁されたとき、前記第１のアキュムレータと前記第１の油圧サーボモータの閉側とを接続する油圧回路が開くことを特徴とする請求項３に記載のハイブリッドサーボシステム。
【請求項５】
一定の油圧が蓄圧された第２のアキュムレータをさらに備え、
前記油圧回路の全ての前記ソレノイドが解磁されたとき、前記第１のアキュムレータと前記第２の油圧サーボモータの閉側とを接続する油圧回路とは切り離された、前記第２のアキュムレータと前記第１の油圧サーボモータの閉側とを接続する油圧回路が開くことを特徴とする請求項３に記載のハイブリッドサーボシステム。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のハイブリッドサーボシステムを備えたことを特徴とする水車操作機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッドサーボシステムおよびそれを備えた水車操作機構に関し、より詳細には、水力発電機に流入する水量を調整する弁を制御する油圧サーボモータを駆動するハイブリッドサーボシステムおよびそれを備えた水車操作機構。
【背景技術】
【０００２】
水力発電所では、発電機と接続された水車への水流は、水車を格納したケーシングの手前に設置された元バブルである入口弁と水車に流れる流量の調整が可能なガイドベーン（流量調整弁）によって制御される。これら入口弁とガイドベーンの操作には、主に油圧サーボモータがそれぞれ利用されている。
【０００３】
図１に、水力発電機用の油圧システムの構成を示す。入口弁１０１は、停止時は全閉、運転中は全開として運用され、運転中は入口弁１０１が閉じないよう、常に一定圧力に保たれている油圧タンク１１４と入口弁用の油圧サーボモータ１０５の開側とを、ソレノイド１１５ｂを介して接続することで、全開状態を維持されている。
【０００４】
一方ガイドベーン１０４は、入口弁１０１が開いているときに水車ランナ１０３に流入する水の流量を調整することができる。ガイドベーン１０４を操作することで、発電機出力を増減させることができる。電力需要は、系統状況や負荷、連系する発電機など、様々な影響を受け時々刻々と変化しており、発電所の出力は、これに合わせるため、ガイドベーンの開閉操作を絶えず繰り返している。ガイドベーン１０４の操作も、一般的に入口弁１０１と同様に油圧サーボモータ１０６により行われる。
【０００５】
これら入口弁用の油圧サーボモータ１０５とガイドベーン用の油圧サーボモータ１０６は、圧油タンク１１４から調速機１２０の配圧弁１２１またはソレノイド１１５ｂを介して給油されることで駆動される。圧油装置１１０では、集油槽１１１から電動機１１３で駆動される油圧ポンプ１１２により加圧された油を圧油タンク１１４に貯め、常に必要な圧油を供給できるようにしている。
【０００６】
圧油装置１１０を使用する場合、圧油生成のための空気圧縮機１３０とガイドベーン操作のため調速機１２０が必要になる。また、停電等の事故が発生しても水車を安全に停止できるよう最低限必要な操作油を、圧油タンク１１４に貯めておかなければならず、圧油タンク１１４、集油槽１１１に大量の油を必要とする。
【０００７】
各油圧サーボモータ１０５、１０６で仕事を終えて圧力を失った油は、集油槽（大気圧）に戻り、圧油ポンプ１１２で加圧されて再び圧油タンク１１４に送られ、その後の各油圧サーボモータ１０５、１０６への給油に備える。
【０００８】
しかし近年では、メンテナンス性や設備信頼度の向上等を目的に装置の合理化が図られ、補機点数が少なく、装置構成がシンプルであって油圧が高く、使用油量の少ない、保守性に優れたハイブリッドサーボモータが普及・拡大してきている。ハイブリッドサーボモータは、従来の油圧サーボモータに必要だった圧油装置、空気圧縮装置、空気タンク等の補機が不要となり、ハイブリッドサーボモータの配管・シリンダに必要な極少量の油で駆動することができる。
【０００９】
図２に、従来の水力発電機用のハイブリッドサーボシステムの構成を示す。このハイブリッドサーボシステム２２０は、従来の圧油装置１１０による操作方式と大きく異なり、油圧サーボモータ１０６内の油を電動機２２４で駆動する可逆ピストンポンプ２２３により操作し、開側から閉側へ、または閉側から開側へ圧油を供給している。これにより、圧油装置１１０、調速機１２０、空気圧縮機１３０等の補機や大量の操作油を省略しつつ、油圧サーボモータ１０６の開閉操作を可能にしている。
【００１０】
また、油圧サーボモータ２０５は単動型とし、入口弁２０１の開操作のみを行う。入口弁２０１は閉操作を行うための閉鎖機構を備え、図２では閉鎖機構として重錘を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平９−３０３３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、従来のハイブリッドサーボシステム２２０では、ガイドベーン１０４の開操作と閉操作とを切り替えるためには、その都度可逆ピストンポンプ２２３の回転方向を変える必要がある。可逆ピストンポンプ２２３の回転方向を変えると油圧サーボモータ１０６のシリンダ内の開側の圧力と閉側の圧力は反転し、またその制御速度によって油圧・油量も大きく変化する。
【００１３】
従って、ガイドベーン操作にハイブリッドサーボシステム２２０を適用すると操作圧力を頻繁に入れ替えることになるため、運転中は常に全開状態を維持する必要がある入口弁２０１の油圧サーボモータ２０５の開側に、ガイドベーン用のハイブリッドサーボシステム２２０から一定以上の油圧を安定して供給し続けることができない。そのため、入口弁専用の圧油装置２１０等の操作機構をハイブリッドサーボシステム２２０とは別に設けるなどの対策が必要になるという課題があった。圧油装置２１０は、集油槽２１１、電動機２１２で駆動する圧油ポンプ２１３、油圧サーボモータ２０５から圧油を集油槽２１１に戻すための油圧回路を開閉するソレノイド２１４、仕切弁２１５、逆止弁２１６等からなる。
【００１４】
これは、補機点数を増やし、システムを複雑化させることとなり、設備を合理化し、コスト競争力ある水力発電所を目指す上で、経済性・保守性を悪くし、また設備信頼度を低下させる要因となっていた。
【００１５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、水力発電機の入口弁およびガイドベーンの開閉を行う油圧サーボモータを、１つの可逆ピストンポンプで駆動するハイブリッドサーボシステムおよびそれを備えた水車操作機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するために、本発明は、水力発電機の入口弁およびガイドベーンの開閉を行う油圧サーボモータを、可逆ピストンポンプで駆動するハイブリッドサーボシステムであって、前記入口弁の開閉を行う第１の油圧サーボモータと、前記ガイドベーンの開閉を行う第２の油圧サーボモータと、一定の油圧が蓄圧された第１のアキュムレータと、前記第１の油圧サーボモータと前記可逆ピストンポンプとを接続する油圧回路を開けるときは、前記第２の油圧サーボモータと前記可逆ピストンポンプとを接続する油圧回路を閉じ、前記第２の油圧サーボモータと前記可逆ピストンポンプとを接続する油圧回路を開けるときは、前記第１の油圧サーボモータと前記可逆ピストンポンプとを接続する油圧回路を閉じ、かつ前記第１の油圧サーボモータの開側と前記第１のアキュムレータとを接続する油圧回路を開けるソレノイドを含む油圧回路と、を備え、前記油圧回路の全ての前記ソレノイドが解磁されたとき、前記第１のアキュムレータと前記第２の油圧サーボモータの閉側とを接続する油圧回路が開くことを特徴とする。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のハイブリッドサーボシステムにおいて、前記第１の油圧サーボモータは、開側のみが前記可逆ピストンポンプに接続された単動型シリンダを備え、前記入口弁は、閉鎖機構を有し、前記第１の油圧サーボモータの開側の圧油を抜く油圧回路が開けられることにより、前記閉鎖機構によって閉じられることを特徴とする。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のハイブリッドサーボシステムにおいて、前記第１の油圧サーボモータは、開側と閉側とが前記可逆ピストンポンプを介して接続された複動型シリンダを備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のハイブリッドサーボシステムにおいて、前記油圧回路の全ての前記ソレノイドが解磁されたとき、前記第１のアキュムレータと前記第１の油圧サーボモータの閉側とを接続する油圧回路が開くことを特徴とする。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載のハイブリッドサーボシステムにおいて、一定の油圧が蓄圧された第２のアキュムレータをさらに備え、前記油圧回路の全ての前記ソレノイドが解磁されたとき、前記第１のアキュムレータと前記第２の油圧サーボモータの閉側とを接続する油圧回路とは切り離された、前記第２のアキュムレータと前記第１の油圧サーボモータの閉側とを接続する油圧回路が開くことを特徴とする。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、水車操作機構であて、請求項１から５のいずれか一項に記載のハイブリッドサーボシステムを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、水力発電機の入口弁およびガイドベーンの開閉を行う油圧サーボモータを、１つの可逆ピストンポンプで駆動することが可能であり、圧油を生成するための装置の数を減らすことができる。これにより発電所の設備信頼度が向上するとともに、補機点数が減ることで保守コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来の水力発電機用の油圧システムの構成を示す図である。
【図２】従来の水力発電機用のハイブリッドサーボシステムの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る水力発電機用のハイブリッドサーボシステムの構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態２に係る水力発電機用のハイブリッドサーボシステムの構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態３に係る水力発電機用のハイブリッドサーボシステムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
操作圧力の頻繁な入れ替えが必要なガイドベーン操作にハイブリッドサーボモータを使用するハイブリッドサーボシステムにおいて、常時一定方向に油圧を必要とする入口弁用の油圧サーボモータに対して、安定した油圧を供給する方法を実現する。
【００２５】
一般的な水力発電所の各発電機の運転制御では、以下の操作が行われる。
・始動時：入口弁開操作→全開確認→ガイドベーン操作
・運転時：入口弁全開維持（油圧の消費なし）＋ガイドベーン開閉操作
・停止時：ガイドベーン閉操作→全閉確認→入口弁閉操作
【００２６】
このように、発電機の始動・運転・停止のいずれにおいても、入口弁とガイドベーンを同時に操作することがない。本願発明のハイブリッドサーボシステムは、この操作上の特性に最適化することにより、既存の可逆ピストンポンプを使ったハイブリッドサーボモータに僅かな設備を追加するだけで、運転中に常時開トルクを必要とする入口弁操作と、頻繁に操作圧力が入れ替わるガイドベーン操作の両立を実現させるものである。
【００２７】
従来、ハイブリッドサーボシステムには、ガイドベーン非常閉鎖用のアキュムレータを設置するオプションの採用が可能であった。このアキュムレータは、所定の量の油と窒素等の気体が充填されているもので、電源喪失時やハイブリッドサーボシステム故障時であってもアキュムレータに蓄圧された油圧を用いて、ガイドベーンの閉操作を可能とするものであり、非常時のバックアップシステムの一種である。
【００２８】
本発明では、このアキュムレータに蓄圧された油圧を活用して運転中の入口弁全開維持のための一定圧力以上の油圧を確保し、始動時の入口弁開操作、停止時の入口弁閉操作および操作圧力が絶えず反転するガイドベーン操作を１つのハイブリッドサーボモータで運転・制御する。これにより、従来必要であった入口弁専用の油圧装置等の操作機構を完全に省略できる。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００３０】
（実施形態１）
図３に、本発明の実施形態１に係る水力発電機用のハイブリッドサーボシステムの構成を示す。本発明のハイブリッドサーボシステム３００は、水車が格納されたケーシング１０２の手前に入口弁２０１と、ケーシング１０２に格納された水車ランナ１０３を囲むように設置された流量調整用のガイドベーン１０４との開閉操作を行うことができる。電動機３０４で可逆ピストンポンプ３０３を駆動して単動型シリンダを備えた油圧サーボモータ２０５および複動型シリンダを備えた油圧サーボモータ１０６に圧油を供給することで、入口弁２０１の開操作、およびガイドリング１０７を介したガイドベーン１０４の開閉操作を行うことができる。入口弁２０１の閉操作は閉鎖機構によって行う。閉鎖機構としては、重錘やばね等を用いることができる。図３に示す入口弁２０１は、閉鎖機構として重錘を用いるものである。
【００３１】
入口弁２０１を開操作するには、ソレノイド３０５ｂ、３０５ｃを解磁して油圧回路を閉じ、ソレノイド３０５ｇを励磁して油圧回路を開き、集油槽３０１からシャトル弁３０２を介して可逆ピストンポンプ３０３で油圧サーボモータ２０５の開側に送油する。
【００３２】
ガイドベーン１０４を開閉操作するには、ソレノイド３０５ｂ、３０５ｃを励磁して油圧回路を開き、ソレノイド３０５ｄを励磁して油圧回路を閉じ、可逆ピストンポンプ３０３を開方向または閉方向に回転させることにより、油圧サーボモータ１０６の閉側から開側にまたは開側から閉側に送油する。油圧サーボモータ１０６と可逆ピストンポンプ３０３とを接続する油圧回路内の油量は、集油槽３０１との間でシャトル弁３０２を介して調整する。
【００３３】
尚、油圧回路については、ＮＯ（Normal Open、常時開）のソレノイド３０５ａ、３０５ｄ、３０５ｆとＮＣ（Normal Close、常時閉）のソレノイド３０５ｂ、３０５ｃ、３０５ｅ、３０５ｇ、および逆止弁３０６を図３のように配置することで、通常時の操作に加え、操作電源が断となった場合であっても、自動的に確実に入口弁２０１およびガイドベーン１０４を閉鎖することが可能としている。
【００３４】
次に、各操作時の動作について説明する。尚、ソレノイド３０５ａ、３０５ｄは、電源故障時以外は常に励磁し油圧回路を閉じておく。
【００３５】
始動時は、先ずソレノイド３０５ｆを励磁して油圧回路を閉じ、次にソレノイド３０５ｇを励磁して油圧回路を開き、可逆ピストンポンプ３０３を開方向に回転させて油圧サーボモータ２０５の開側に送油し、入口弁２０１を開操作する。この時、ソレノイド３０５ｅは解磁して油圧回路は閉じたままとする。入口弁２０１が全開となると、ソレノイド３０５ｇを解磁して油圧回路を閉じ、ソレノイド３０５ｅを励磁して油圧回路を開き、アキュムレータ３０７の油圧を油圧サーボモータ２０５の開側にかけて全開を維持する。このようにすることで入口弁２０１の開操作完了後は入口弁２０１とガイドベーン１０４の油圧回路を切り離すことができる。
【００３６】
運転時は、入口弁２０１とガイドベーン１０４の油圧回路を切り離した後なので、ガイドベーン１０４のためだけにハイブリッドサーボシステムを自由に運転することができ、ガイドベーン１０４の開閉操作のために油圧サーボモータ１０６への油圧を任意に反転することができる。
【００３７】
停止時は、ガイドベーン１０４の閉操作完了後に、ソレノイド３０５ｆを解磁して油圧回路を開き、油圧サーボモータ２０５の開側の圧油を集油槽３０１へ戻すことで入口弁２０１を閉鎖機構にて閉操作する。
【００３８】
電源故障等が発生した場合などの異常時は、全てのソレノイド３０５ａ〜３０５ｇの励磁が解け、図３の状態となる。これは、アキュムレータ３０７の圧油を油圧サーボモータ１０６閉側に送油してガイドベーン１０４を閉操作し、油圧サーボモータ２０５の開側の圧油を集油槽３０１へ戻すことで入口弁２０１を閉鎖機構によって閉操作する油圧回路が自然と構成されるようになっており、電源が無くなっても安全に水車を停止できる。
【００３９】
（実施形態２）
図４に、本発明の実施形態２に係る水力発電機用のハイブリッドサーボシステムの構成を示す。本実施形態は、図３に示す実施形態１の構成に対し、図４のようにＮＯのソレノイド４０５ｈ、ＮＣのソレノイド４０５ｉ、を追加し、閉鎖機構によって閉操作する入口弁２０１および単動型シリンダを備えた油圧サーボモータ２０５を閉鎖機構無しの入力弁１０１および複動型シリンダを備えた油圧サーボモータ１０５に置き換えたものである。また、可逆ピストンポンプ４０３およびアキュムレータ４０７aを、ソレノイド４０５ｉおよびソレノイド４０５ｈを介して、それぞれ油圧サーボモータ１０５の閉側に接続する油圧回路を備えている。集油槽４０１、シャトル弁４０２、可逆ピストンポンプ４０３、電動機４０４、ソレノイド４０５ａ〜４０５ｇ、逆止弁４０６ａ、アキュムレータ４０７ａ、それらを接続する油圧回路、および油圧サーボモータ１０５、１０６を接続する油圧回路の構成は実施形態１と同じである。
【００４０】
始動時は、ソレノイド４０５ｅを解磁し、ソレノイド４０５ｆ、４０５ｈを励磁して油圧回路を閉じ、ソレノイド４０５ｇ、４０５ｉを励磁して油圧回路を開き、可逆ピストンポンプ４０３を開方向に回転させて油圧サーボモータ１０５の開側に送油し、入口弁１０１を開操作する。入口弁１０１が全開となると、ソレノイド４０５ｇ、４０５ｉを解磁して油圧回路を閉じ、ソレノイド４０５ｅを励磁して油圧回路を開き、アキュムレータ４０７ａの油圧を油圧サーボモータ１０５の開側にかけて全開を維持する。
【００４１】
停止時は、ガイドベーン１０４の閉操作完了後に、ソレノイド４０５ｅを解磁して油圧回路を閉じ、ソレノイド４０５ｇ、４０５ｉを励磁して油圧回路を開き、可逆ピストンポンプ４０３を閉方向に回転させて油圧サーボモータ１０５の開側の圧油を閉側に送油し、入口弁１０１を閉操作する。入口弁１０１が全閉となると、ソレノイド４０５ｇ、４０５ｉを解磁して油圧回路を閉じ、ソレノイド４０５ｈを解磁して油圧回路を開き、アキュムレータ４０７ａの油圧を油圧サーボモータ１０５の閉側にかけて全閉を維持する。
【００４２】
このように本発明では、閉鎖機構無しの入口弁１０１に対しても入口弁専用の油圧装置を省略でき、本実施形態でも、電源喪失時にはアキュムレータ４０７ａにより入口弁１０１およびガイドベーン１０４を閉操作して安全に停止することができる。
【００４３】
尚、ソレノイド４０５ｈ、逆止弁４０６a、アキュムレータ４０７aは、電源喪失時の入力弁非常閉鎖用に必要な構成であるので、通常時に可逆ピストンポンプ４０３によって閉鎖機構無しの入口弁１０１の閉操作を行う場合には、ソレノイド４０５ｉ、およびソレノイド４０５ｉを介して可逆ピストンポンプ４０３と油圧サーボモータ１０５の閉側とを接続する油圧回路があれば良い。
【００４４】
（実施形態３）
図５に、本発明の実施形態３に係る水力発電機用のハイブリッドサーボシステムの構成を示す。本実施形態は、図３に示す実施形態１の構成に対し、図５のようにＮＯのソレノイド４０５ｈ、ＮＣのソレノイド４０５ｉ、逆止弁４０６ｂ、アキュムレータ４０７ｂを追加し、閉鎖機構によって閉操作する入口弁２０１および単動型シリンダを備えた油圧サーボモータ２０５を閉鎖機構無しの入力弁１０１および複動型シリンダを備えた油圧サーボモータ１０５に置き換えたものである。また、可逆ピストンポンプ４０３およびアキュムレータ４０７ｂを、ソレノイド４０５ｉおよびソレノイド４０５ｈを介して、それぞれ油圧サーボモータ１０５の閉側に接続する油圧回路を備えている。さらに、アキュムレータ４０７ｂと油圧サーボモータ１０５の開側をＮＣのソレノイド４０５ｅで接続する油圧回路を備えている。集油槽４０１、シャトル弁４０２、可逆ピストンポンプ４０３、電動機４０４、ソレノイド４０５ａ〜４０５ｇ、逆止弁４０６ａ、アキュムレータ４０７ａ、それらを接続する油圧回路、および油圧サーボモータ１０６、１０５を接続する油圧回路の構成は実施形態１と同じである。また、始動時、停止時の入口弁１０１の開閉操作は、実施形態２と同じである。
【００４５】
このように本発明では、閉鎖機構無しの入口弁１０１に対しても入口弁専用の油圧装置を省略でき、本実施形態でも、電源喪失時にはアキュムレータ４０７ａ、４０７ｂによりガイドベーン１０４、入口弁１０１をそれぞれ閉操作して安全に停止することができる。また本実施形態では、アキュムレータ４０７ａと油圧サーボモータ１０６の閉側とを接続する油圧回路と、アキュムレータ４０７ｂと油圧サーボモータ１０５の閉側とを接続する油圧回路とは切り離されているため、一方の油圧回路を構成する油圧配管が破断するなどした場合にも、他方の油圧回路はその影響を受けずにガイドベーン１０４または入口弁１０１を閉操作することができる。
【００４６】
尚、ソレノイド４０５ｈ、逆止弁４０６ｂ、アキュムレータ４０７ｂは、電源喪失時の入口弁非常閉鎖用に必要な構成であるので、可逆ピストンポンプ４０３によって閉鎖機構無しの入口弁１０１の開閉操作を行う場合には、ソレノイド４０５ｉ、およびソレノイド４０５ｉを介して可逆ピストンポンプ４０３と油圧サーボモータ１０５の閉側とを接続する油圧回路があれば良い。また、運転中に入口弁１０１を全開状態で維持する場合には、ソレノイド４０５ｅを介して、アキュムレータ４０７ｂと油圧サーボモータ１０５の開側とを接続すれば良い。
【００４７】
本発明は、発電所を構成する補機の一部が省略でき、よりシンプルな装置にてハイブリッドサーボシステムおよび水車操作機構を構成できるため、発電所の設備信頼度が向上するとともに、補機点数が減ることで保守コストを低減できる。
【００４８】
一般的に水力発電所の入口弁は、発電所の最下層部に位置しており、ここに専用の油圧装置を設けることは、漏油リスクを拡大することに繋がっていたが、これを省略できることから、本発明によって発電所全体として環境に悪影響を与える要因の１つを完全に取り除くことができる。
【００４９】
本発明のハイブリッドサーボシステムおよびそれを備えた水車操作機構は、メンテナンスフリーで物理的に故障が発生しにくいアキュムレータと、広く市場に普及している汎用品であって安価に短納期で入手可能なソレノイドと逆止弁のみで構成することができ、複雑な制御回路や操作盤等を必要としないことから、故障発生時の復旧時間を非常に短くできる。
【００５０】
また、一般的に水力発電所の所内は狭く、機器配置に苦慮している場所も多く存在するが、本発明のハイブリッドサーボシステムおよびそれを備えた水車操作機構を採用することで、所内のメンテナンススペースまたは機器据付スペースを確保できることも大きなメリットである。
【符号の説明】
【００５１】
１０１、２０１  入口弁
１０２  ケーシング
１０３  水車ランナ
１０４  ガイドベーン
１０５、１０６、２０５  油圧サーボモータ
１０７  ガイドリング
１１０  圧油装置
１１１、２１１、２２１  集油槽
１１２、２１３  油圧ポンプ
１１３、２１２、２２４  電動機
１１４  圧油タンク
１１５、２１４、２２５  ソレノイド
１２０  調速機
１２１  配圧弁
１３０  空気圧縮装置
１３１  空気タンク
１３２  空気圧縮機
１３３  ソレノイド
２１０  入口弁操作機構
２１５  仕切弁
２１６  逆止弁
２２０  ガイドベーン用ハイブリッドサーボシステム
２２３  可逆ピストンポンプ
３００、４００  ハイブリッドサーボシステム
３０１、４０１  集油槽
３０２、４０２  シャトル弁
３０３、４０３  可逆ピストンポンプ
３０４、４０４  電動機
３０５、４０５  ソレノイド
３０６、４０６  逆止弁
３０７、４０７  アキュムレータ
【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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