(57)【要約】【課題】圧油タンクの油圧が瞬時に喪失した場合であっても、確実に止水弁を閉弁操作できるようにする。【解決手段】圧油タンク１と電磁弁２とを連結する給油ライン２１から分岐して設けられて、該圧油タンク１からの圧油を貯留するアキュムレータ６と、該アキュムレータ６に貯留された圧油が圧油タンク１に逆流しないようにする逆止弁７とを設けて、圧油タンク１の油圧が瞬時に喪失した場合であっても、アキュムレータ６に貯留された圧油により確実に止水弁５を閉弁操作できるようにする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体の液圧によってピストンを作動して止水弁を開閉させるサーボモータと、油圧により駆動されて前記サーボモータへの前記作動流体の供給経路を切り替える配圧弁と、該配圧弁を駆動する油圧を生じさせる圧油を生じさせる圧油の流路を切り替える電磁弁と、該電磁弁を介して配圧弁に圧油を供給する圧油タンクとを有する水力機械の止水弁開閉装置において、
前記圧油タンクと前記電磁弁とを連結する圧油配管の途中に、圧油が前記圧油タンクに逆流することを防ぐ逆流防止器を設けるとともに、該圧油タンクからの圧油を貯留するアキュムレータをこの逆流防止器と前記電磁弁との間の圧油配管から分岐して設けることを特徴とする水力機械の止水弁開閉装置。
【請求項２】
請求項１に記載の水力機械の止水弁開閉装置において、さらに圧油タンク内の圧力を検出する圧力検出スイッチを設け、前記逆流防止器を該圧力検出スイッチにて圧油タンク内の圧力が予め定められた値以下となったときに流路を閉止する電磁弁としたことを特徴とする水力機械の止水弁開閉装置。
【請求項３】
作動流体の液圧によってピストンを作動して止水弁を開閉させるサーボモータと、油圧により駆動されて前記サーボモータへの前記作動流体の供給経路を切り替える配圧弁と、該配圧弁を駆動する油圧を生じさせる圧油の流路を切り替える電磁弁と、該電磁弁を介して前記配圧弁に圧油を供給する圧油タンクとを有する水力機械の止水弁開閉装置において、
前記配圧弁を前記止水弁が閉鎖する方向の前記作動流体の供給経路に切り替える方向で、かつ前記配圧弁を駆動する油圧による力より小さい力で、当該配圧弁を常時付勢する補助装置を設けたことを特徴とする水力機械の止水弁開閉装置。
【請求項４】
請求項３に記載の水力機械の止水弁開閉装置において、補助装置は、水力機械に供給される圧力水の圧力によって駆動される補助ピストンであることを特徴とする水力機械の止水弁開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水車又はポンプ水車等の水力機械に供給される水の止水制御を行う止水弁開閉装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１に示されるように、水力発電所におけるポンプ水車等においては、図７に示すような水圧操作方式の止水弁開閉装置が用いられている（特許文献１の図１を参照）。
【０００３】
この止水弁開閉装置は、圧油を貯留する圧油タンク１、該圧油タンク１から供給される圧油の流路を切替える電磁弁２、圧油により駆動されて鉄管水（圧力水）の流路を切替える配圧弁３、鉄管水を作動流体として駆動されるサーボモータ４を有して、給油ライン２１及び給水ライン２２により圧油や鉄管水が流動するようになっている。
【０００４】
配圧弁３は、ピストン部１３と弁部１４とにより構成されて、配圧弁３のピストン部１３及びサーボモータ４はそれぞれピストン３ａ，４ａを有している。
【０００５】
そして、ピストン３ａ，４ａによりシリンダ３ｂ，４ｂは、２の部屋３ｃ，３ｄ，４ｃ，４ｄにそれぞれ区画されて、一方の部屋に圧油又は鉄管水が供給されることによりピストン３ａ，４ａが他方の部屋に向って移動するようになっている。
【０００６】
以下説明の都合から、部屋３ｃ，４ｃを停止部屋３ｃ，４ｃと記載し、部屋３ｄ，４ｄを運転部屋３ｄ，４ｄと記載する。
【０００７】
なお、図７においては、止水弁５を閉鎖する際の圧油及び鉄管水の流動方向を実線矢印で示し、止水弁５を開放する際の圧油及び鉄管水の流動方向を点線矢印で示している。従って、図７は止水弁５を閉じるときの状態を示している。
【０００８】
このような構成で、図示しない調速機等の制御装置からの運転指令により電磁弁２が動作して開方向に切換わる。
【０００９】
これにより、圧油タンク１からの圧油は、配圧弁３の運転部屋３ｄに供給されるようになり、ピストン３ａが停止部屋３ｃ側に移動して、弁部１４が鉄管水の流路を実線矢印方向から点線矢印方向に切変える。なお、停止部屋３ｃに貯留していた圧油は排油ライン２３から排油される。
【００１０】
鉄管水の流路が切変ることにより、当該鉄管水はサーボモータ４の運転部屋４ｄに供給されるようになって、ピストン４ａは停止部屋４ｃ側に移動する。
【００１１】
これにより、当該ピストン４ａに連結されたロッド４ｅが止水弁５のクランク５ｂを駆動して、弁５ａを止水弁座５ｃから離して水車又はポンプ水車に水が供給されるようになる。
【００１２】
一方、このような給水が行われている状態から給水を停止する場合には、調速機等の制御装置からの停止指令が電磁弁２に出力されて、上述した圧油及び鉄管水の流動方向が逆になって給水が停止される。
【００１３】
【特許文献１】
特開昭５５−３６６２９号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成は少なくとも圧油タンク１内が所定の圧力を保っていることを前提としているため、当該圧油タンク１内の圧力が不足すると正常に動作しなくなる問題があった。
【００１５】
例えば、圧油タンク１に亀裂が生じて略瞬時に圧力が喪失し、これにより制御装置からの停止指令が電磁弁２に出力された場合を考える。
【００１６】
この場合、電磁弁２は停止指令に従い圧油の流路を切替えるが、圧力の低下した圧油ではピストン３ａを移動させることができないので鉄管水の流路が切りかわらない。従って、サーボモータ４も駆動されないので、止水弁５は動作せず水車又はポンプ水車への給水を停止することができなくなってしまう。
【００１７】
そこで、本発明は、圧油タンクの油圧が瞬時に喪失した場合であっても、確実に止水弁を閉弁操作できるようにして水車又はポンプ水車を安全、かつ、確実に停止できるようにした水力機械の止水弁開閉装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、作動流体の液圧によってピストンを作動して止水弁を開閉させるサーボモータと、油圧により駆動されてサーボモータへの作動流体の供給経路を切り替える配圧弁と、該配圧弁を駆動する油圧を生じさせる圧油を生じさせる圧油の流路を切り替える電磁弁と、該電磁弁を介して配圧弁に圧油を供給する圧油タンクとを有する水力機械の止水弁開閉装置において、圧油タンクと電磁弁とを連結する圧油配管の途中に、圧油が圧油タンクに逆流することを防ぐ逆流防止器を設けるとともに、該圧油タンクからの圧油を貯留するアキュムレータをこの逆流防止器と電磁弁との間の圧油配管から分岐して設けることを特徴とする。
【００１９】
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の水力機械の止水弁開閉装置において、さらに圧油タンク内の圧力を検出する圧力検出スイッチを設け、逆流防止器を該圧力検出スイッチにて圧油タンク内の圧力が予め定められた値以下となったときに流路を閉止する電磁弁としたことを特徴とする。
【００２０】
請求項３にかかる発明は、作動流体の液圧によってピストンを作動して止水弁を開閉させるサーボモータと、油圧により駆動されてサーボモータへの作動流体の供給経路を切り替える配圧弁と、該配圧弁を駆動する油圧を生じさせる圧油の流路を切り替える電磁弁と、該電磁弁を介して配圧弁に圧油を供給する圧油タンクとを有する水力機械の止水弁開閉装置において、
配圧弁を止水弁が閉鎖する方向の作動流体の供給経路に切り替える方向で、かつ配圧弁を駆動する油圧による力より小さい力で、当該配圧弁を常時付勢する補助装置を設けたことを特徴とする。
【００２１】
請求項４にかかる発明は、請求項３に記載の水力機械の止水弁開閉装置において、補助装置は、水力機械に供給される圧力水の圧力によって駆動される補助ピストンであることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を図を参照して説明する。なお、従来と同一構成に関しては、同一符号を付して説明を適宜省略する。
【００２３】
図１は、本実施の形態に係る水力機械の止水弁開閉装置の構成を示す図で、圧油を貯留する圧油タンク１、該圧油タンク１から供給される圧油の流路を切替える電磁弁２、圧油により駆動されて鉄管水の流路を切替える配圧弁３、鉄管水により駆動されるサーボモータ４、圧油タンク１と電磁弁２とを連結する圧油配管１０に分岐して設けられて、該圧油タンク１からの圧油を貯留する蓄圧器であるアキュームレータ６、該アキュームレータ６に貯留された圧油が圧油タンク１に逆流しないようにする逆流防止器である逆止弁７を有している。
【００２４】
配圧弁３は、ピストン部１３と弁部１４とにより構成されて、配圧弁３のピストン部１３及びサーボモータ４はそれぞれピストン３ａ，４ａを有している。
【００２５】
そして、ピストン３ａ，４ａによりシリンダ３ｂ，４ｂは、停止部屋３ｃ，４ｃ、運転部屋３ｄ，４ｄにそれぞれ区画されて、一方の部屋に圧油又は鉄管水が供給されることによりピストン３ａ，４ａが他方の部屋に向って移動するようになっている。
【００２６】
このような構成で、水車又はポンプ水車への給水開始及び停止は従来と同様に行われる。即ち、調速機等の制御装置からの運転指令により電磁弁２が動作して開方向に切換わる。
【００２７】
これにより、圧油タンク１からの圧油は、逆止弁７を介して配圧弁３の運転部屋３ｄに供給されるようになり、ピストン３ａが停止部屋３ｃ側に移動して、鉄管水の流路を実線矢印の方向から点線矢印の方向に切変える。
【００２８】
このとき、圧油配管１０に分岐して設置されたアキュームレータ６にも圧油タンク１からの圧油が供給されて、当該アキュームレータ６に圧油が貯留されるようになる。
【００２９】
このアキュームレータ６の容量としては、ピストン部１３の部屋の容量を勘案して、例えばシリンダー３ｂの容量の１〜１０倍程度が好ましい。
【００３０】
鉄管水が実線矢印の方向から点線矢印の方向に切変ることにより、当該鉄管水はサーボモータ４の運転部屋４ｄに供給されるようになって、ピストン４ａを停止部屋４ｃ側に移動させる。
【００３１】
これにより、当該ピストン４ａに連結されたロッド４ｅが止水弁５のクランク５ｂを駆動して、弁５ａが止水弁座５ｃから離れて水車又はポンプ水車に給水が開始される。
【００３２】
このような運転状態において圧油タンク１の圧力が何らかの原因で喪失し、調速機等の制御装置から運転停止指令が電磁弁２に出力された場合を考える。
【００３３】
制御装置からの運転停止指令により電磁弁２は、圧油の流路を点線矢印から実線矢印に切替える。
【００３４】
この場合、従来の構成では圧油タンク１の圧力が喪失しているためピストン３ａが動作しないので、サーボモータ４も動作せず、止水弁５は開いた状態のままとなっている。
【００３５】
しかし、本発明に係る構成では、圧油タンク１の圧力が喪失してもアキュームレータ６に圧油が貯留され、かつ、当該アキュームレータ６の圧力が圧油タンク１側に抜けないように逆止弁７が設けられているので、電磁弁２が圧油の流路を切替えると、アキュームレータ６からの圧油が停止部屋３ｃに流入してピストン３ａを運転部屋３ｄ側に移動させる。
【００３６】
これにより、鉄管水の流動方向が点線矢印から実線矢印に切替えるようになり、サーボモータ４のピストン４ａも運転部屋４ｄ側に移動して、弁５ａが止水弁座５ｃに当接し水車又はポンプ水車への給水が停止するようになる。
【００３７】
従って、圧油タンク１の油圧が瞬時に喪失した場合であっても、確実に止水弁５が閉弁操作できるようになり、水車又はポンプ水車を安全、かつ、確実に停止させることが可能になる。
【００３８】
なお上記説明では、アキュームレータ６の圧力が圧油タンク１側に抜けないように逆止弁７を用いて、これを規制する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図２に示すように圧力スイッチ９及び閉止用電磁弁８を設けて当該機能を得るようにしても良い。
【００３９】
この圧力スイッチ９は、圧油タンク１の圧力が所定圧以下になったときに、その旨の信号を出力するように設けられており、当該圧力スイッチ９からの信号により閉止用電磁弁８がアキュームレータ６と圧油タンク１との間の給油ライン２１を遮断（閉じる）ようになっている。
【００４０】
従って、圧油タンク１の油圧が瞬時に喪失した場合であっても、圧力スイッチ９がこれを検出して閉止用電磁弁８が給油ライン２１を遮断するので、アキュームレータ６の圧力が保持でき、確実に止水弁５の閉弁操作できるようになって水車又はポンプ水車を安全、かつ、確実に停止させることが可能となる。
【００４１】
また、上記説明では逆止弁７や閉止用電磁弁８等の逆流防止器を１個設けた場合を例に説明したが、例えば逆止弁７が開状態でスティックしてしまったり、閉止用電磁弁８が開状態で焼付いてしまったりすることが考えられ、かかる場合には上述した機能を得ることができなくなる。
【００４２】
このような事態に対応できるようにするために、複数の逆流防止器を設けることが好ましい。その例として、図３に逆止弁７を２個の設けた場合を示す。
【００４３】
同図からも理解できるように、逆流防止器は直列に接続されるようにすることが必要であることは言うまでもない。
【００４４】
次に、本発明の第２の実施の形態を図を参照して説明する。なお、上述した実施の形態と同一構成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。
【００４５】
先の実施の形態においては、圧油タンク１の油圧が瞬時に喪失した場合に備えアキュームレータ６に圧油を貯留するようにした。
【００４６】
これに対し、本実施の形態では、圧油タンク１の油圧が瞬時に喪失した場合に、配圧弁３のピストンを止水弁が閉鎖する方向に強制的に移動させる補助装置を設けたものであり、図４に示すように本実施の形態では当該補助装置を水車又はポンプ水車に供給される圧力水である鉄管水の圧力により駆動する補助ピストン部１０としたものである。
【００４７】
このため配圧弁３には、鉄管水により動作する補助ピストン部１０が新たに設けられている。当該補助ピストン部１０は、配圧弁３のピストン部１３と同様の構成で、ピストン１０ａによりシリンダ１０ｂが、停止部屋１０ｃと運転部屋１０ｄとに区画されている。
【００４８】
なお、図４において番号２４は補助ピストン部１０から鉄管水が漏水した場合に、これを排水する配管である。
【００４９】
そして、ピストン部１３と補助ピストン部１０とは連結されて、互いに弁部１４を駆動するようになっている。
【００５０】
但し、補助ピストン部１０の停止部屋１０ｃには、鉄管水が常時供給され、運転部屋１０ｄには当該鉄管水は供給されることがない。
【００５１】
鉄管水が停止部屋１０ｃに供給されることにより、ピストン１０ａは運転部屋１０ｄに力を受けて弁部１４を駆動しようとするが、この駆動力はピストン部１３が弁部１４を駆動する力より適宜小さな値となるように設定されている。
【００５２】
従って、弁部１４は通常時にはピストン部１３により駆動され、圧油タンク１の圧力が喪失したような異常時には、当該ピストン部１３による駆動力が無くなるため、弁部１４は補助ピストン部１０により駆動されるようになって、止水弁５は水車又はポンプ水車への給水を停止させることが可能となる。
【００５３】
なお、上記説明では、補助ピストン部１０の駆動源として鉄管水を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図５に示すように、空気タンク１２に蓄圧さた圧縮空気を停止部屋１０ｃに供給するようにしても良い。
【００５４】
この場合、空気タンク１２に圧縮空気を蓄圧するために空気圧縮機が用いられて、常に当該空気タンク１２に所定圧の圧縮空気が蓄えられるようになっている。
【００５５】
これにより、圧油タンク１の圧力が喪失したような異常時には、圧縮空気を駆動源とする補助ピストン部１０が弁部１４を駆動して止水弁５は水車又はポンプ水車への給水を停止することが可能となる。
【００５６】
また、図６に示すように、補助装置として停止部屋１０ｃに弾性部材としてスプリング１５を縮めた状態で収納して、常時ピストン１０ａを運転部屋１０ｄ側に付勢するようにしても良い。
【００５７】
これにより圧油タンク１の圧力が喪失したような異常時には、スプリング１５を駆動源とする補助ピストン部１０が弁部１４を駆動して止水弁５は水車又はポンプ水車への給水を停止することが可能となる。
【００５８】
なお、弾性部材はスプリングに限らず、圧縮バネ、皿バネ、引っ張りバネのいずれでも適用可能であることを敢て付言する。
【００５９】
また、本発明は、鉄管水を作動流体として駆動されるサーボモータ４を有する止水弁開閉装置に限定されるものではなく、圧油を作動流体として駆動されるサーボモータ４を用いた止水弁制御装置でもかまわない。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、何らかの理由で油圧が瞬時に喪失した場合であっても、確実に止水弁を閉弁操作できるようにしたので、水車又はポンプ水車などの水力機械を安全、かつ、確実に停止できる。
【００６１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の説明に適用されるアキュムレータ及び逆止弁を備えた水力機械の止水弁開閉装置の構成図である。
【図２】図１に代る構成図で、アキュムレータ及び閉止用電磁弁を備えた水力機械の止水弁開閉装置の構成図である。
【図３】図１に代る構成図で、アキュムレータ及び複数の逆止弁を備えた水力機械の止水弁開閉装置の構成図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の説明に適用される鉄管水を駆動源とする補助ピストン部を備えた水力機械の止水弁開閉装置の構成図である。
【図５】図４に代る構成図で、圧縮空気を駆動源とする補助ピストン部を備えた水力機械の止水弁開閉装置の構成図である。
【図６】図４に代る構成図で、弾性部材を駆動源とする補助ピストン部を備えた水力機械の止水弁開閉装置の構成図である。
【図７】従来の技術の説明に適用される水力機械の止水弁開閉装置の構成図である。
【符号の説明】
１  圧油タンク
２  電磁弁
３  配圧弁
４  サーボモータ
５  止水弁
６  アキュームレータ
７  逆止弁
８  閉止用電磁弁
９  圧力スイッチ
１０  補助ピストン部
１２  空気タンク
１３  ピストン部
１４  弁部
１５  スプリング
【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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