(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回動可能に支持された支持部材と、この支持部材に支持された重錘とを具備する重錘装置を非常閉鎖装置に用いた水車のガイドベーン操作装置において、
前記重錘は支持部材に、同支持部材がその回動により掃く面に平行な方向を成分に持つ方向に可動に支持されていること、
前記支持部材の回動中心を座標原点とし、水平方向をＸ軸、垂直方向をＹ軸、垂直方向上向きをＹ軸正方向とする座標系に、前記支持部材の回動運動を投影すると、前記重錘の可動範囲は第３象限と第４象限であり、同重錘が第３象限に存在する場合と第４象限に存在する場合とで、ガイドベーンに作用する重錘力が逆方向であることを特徴とする水車のガイドベーン操作装置。
【請求項２】
前記重錘の可動範囲を定めるストッパーが前記支持部材に備えられ、少なくとも１個のストッパーが位置調整可能なストッパーであることを特徴とする請求項１に記載の水車のガイドベーン操作装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水車のガイドベーン操作装置、特に、その非常閉鎖装置に用いる重錘装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１〜図１３を参照して、従来の重錘装置を用いたガイドベーン操作装置を説明する。
【０００３】
図１１において、１は水車本体であり、水路２から水車のランナに水３が流入する。４はランナに流入する水量を調整するためのガイドベーンを複数連結したガイドリングであり、回動可能に支持されている。５と９はガイドリング４に設けられたガイドアーム、６は調速機の電動サーボモータ、１０はリンク、１００は非常閉鎖装置に用いた従来の重錘装置である。
【０００４】
電動サーボモータ６は軸受台７により回動可能に支持された状態でガイドアーム５に連接されており、このガイドアーム５を介してガイドリング４を往復動させることにより、矢印８で示す開閉方向にガイドベーンを開閉操作する。
【０００５】
重錘装置１００は軸受台１０１により回動可能に支持した板状の支持部材１０２の後端部に重錘１０３を固定して備えており、重錘１０３の力（以下、重錘力と呼ぶ）が常にガイドベーンを閉じる方向に作用するように、支持部材１０２の先端がリンク１０を介してガイドアーム９に連接されている。矢印１０４はガイドベーンの開閉に応じた重錘１０３の動きを示し、支持部材１０２は垂直面内で回動する。
【０００６】
以下の説明では、重錘１０３を固定式重錘と呼ぶ。その理由は、支持部材１０２が回動しても、支持部材１０２と重錘１０３との位置関係が固定しているからである。
【０００７】
重錘装置１００を用いる理由を、図１２を参照して説明する。
（１）水車のガイドベーンが流水から受ける力はガイドベーン開度により変化し、一般的には図１２（ａ）に示す曲線１１のように平衡形ガイドベーンの水力特性を持つ。つまり、ガイドベーンは全開付近ではガイドベーンを閉じようとする水力を略一定で大きく受けるが、この水力は開度が小さくなるに連れて減少し、途中開度のＡ点を境にガイドベーンを開こうとする水力に転じ、全閉まで次第に増大する。
（２）一方、調速機の非常時、例えば電動サーボモータ式調速機の制御電源が喪失した時は、水車や発電機を保護するため、ガイドベーンを閉鎖してこれらを停止させねばならない。
（３）ところが、非常時にガイドベーンの操作を放置すると、ガイドベーンは水力で自然に途中開度のＢ点までは閉じるが、このＢ点で水車は回転を続けてしまう。Ｂ点は自閉点と呼ばれる。
（４）ここで、図１３を参照して自閉点Ｂについて説明する。ガイドベーンを操作するには、水力とリンク機構の摩擦分等の抵抗力との和に打ち勝つ操作力が必要である。図１３はこの操作力とガイドベーン開度との関係を示し、曲線１２はガイドベーンを開く場合の操作力特性を表し、曲線１３はガイドベーンを閉じる場合の操作力特性を表す。従って、非常時に、全開のままガイドベーンの操作を放置すると、ガイドベーンを閉じる場合の曲線１３上で操作力がゼロになる開度が自閉点Ｂとなり、ここで停止する。ｆは摩擦分等の抵抗力を示す。
（５）そこで一般的には、電動サーボモータ６の他に重錘装置１００を付加して、図１２（ｂ）の曲線１０５の如く、固定式重錘１０３の重錘力をガイドベーンを閉じる方向に常時作用させることにより、ガイドベーン開度の全範囲でガイドベーンが自然に閉じるように工夫している。
（６）即ち、重錘装置１００を非常閉鎖装置に用いることにより水力に重錘力が加わり、図１２（ｂ）の曲線１０６の如く、ガイドベーン開度に関係なく、常にガイドベーンを閉じる方向の力が作用する。
（７）従って、ガイドベーン開度全範囲の自閉性を確保でき、制御電源喪失等の非常時にガイドベーンが自然に閉鎖して水車や発電機が停止する。
【０００８】
しかし、電動サーボモータ６には閉鎖力を必要としない全開側のガイドベーン開度範囲を含め、重錘力が常時負荷されるため、常用時の電動サーボモータ６が必要とする容量（操作力）は、水力と重錘力との合成力（図１２（ｂ）の曲線１０６参照）に、更にリンク機構の摩擦分等の抵抗力を加えた操作力とされる。しかも、重錘力の大きさは、図１１の固定式重錘１０３の動き（矢印１０４参照）及び図１２（ｂ）の曲線１０５から判るように、ガイドベーン開度に対してあまり変化しない。
【０００９】
従って、固定式重錘１０３を用いた従来の技術では、電動サーボモータ６の容量の大形化及び操作電力の増大を招き、これに伴い電動サーボモータ６の構造の大形化、電源設備容量の増大及び設備費の高騰も招いていた。
【００１０】
このような問題点は、調速機のアクチュエータが電動サーボモータ６以外の場合でも同様であり、アクチュエータの容量が大形化したり、操作に要するエネルギが増大する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記従来技術の問題点に鑑み、重錘装置の工夫により、ガイドベーン開度全範囲の自閉性を確保しながら、常用時の重錘力を極力低減して、アクチュエータ容量の小形化及びアクチュエータの省エネルギ化を計ることができる水車のガイドベーン操作装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
ガイドベーン閉鎖力を必要とする位置、即ちガイドベーン開度が水力による自閉点より全閉側の範囲にある場合にガイドベーンを非常閉鎖するには、重錘力によりガイドベーンを閉じる方向に力を付加する必要がある。しかし、自閉点より全開側の範囲では、重錘力は基本的に不要であり、いくら小さくても良く、更には、非常閉鎖時のガイドベーン開度にもよるが、ある程度ならばガイドベーンを開こうとする力に重錘力が転じても構わない。
【００１３】
本発明は上記知見に基づいて案出したものであり、重錘を可動に支持する。これにより、全開側と全閉側とで支持部材と重錘の相対的な位置関係が変わるため、重錘力の大きさ及び／或いは方向が変化し、ガイドベーン閉鎖力を必要とする範囲ではガイドベーンを閉じる方向に重錘力が有効に作用し、ガイドベーン閉鎖力が不要な範囲ではガイドベーンを閉じる方向の重錘力が減少するか、更には、ガイドベーンを開く方向に重錘力が作用する。
【００１４】
従って、請求項１に係る発明の水車のガイドベーン操作装置は、回動可能に支持された支持部材と、この支持部材に支持された重錘とを具備する重錘装置を非常閉鎖装置に用いた水車のガイドベーン操作装置において、
前記重錘は支持部材に、同支持部材がその回動により掃く面に平行な方向を成分に持つ方向に可動に支持されていること、
前記支持部材の回動中心を座標原点とし、水平方向をＸ軸、垂直方向をＹ軸、垂直方向上向きをＹ軸正方向とする座標系に、前記支持部材の回動運動を投影すると、前記重錘の可動範囲は第３象限と第４象限であり、同重錘が第３象限に存在する場合と第４象限に存在する場合とで、ガイドベーンに作用する重錘力が逆方向であることを特徴とするものである。
【００１５】
また、請求項２に係る発明の水車のガイドベーン操作装置は前記重錘の可動範囲を定めるストッパーが前記支持部材に備えられ、少なくとも１個のストッパーが位置調整可能なストッパーであることを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１０に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、図１は水車のガイドベーン操作装置の構成例を示す図、図２は可動式重錘を用いた重錘装置の構成例を示す平面図、図３は図２の立面図、図４は可動式重錘の支持構造の例を示す図、図５は可動式重錘の可動支持に用いる直線運動用軌道の一例を示す図、図６は直線運動用軌道の他の例を示す図、図７はガイドベーン開度と重錘装置の連動関係の例を示す図、図８はガイドベーン開閉操作力の具体的事例を本発明と従来例を対比して示す図、図９は図８に対応する重錘装置の具体的動作例を示す図、図１０はガイドベーンに作用する力の具体的事例を示す図である。
【００１８】
図１に例示する水車のガイドベーンガイドベーン操作装置は、非常閉鎖装置の重錘装置２０を除いて、図１１に示した従来のガイドベーン操作装置と同様の構成である。即ち、１は水車本体であり、水路２から水車のランナに水３が流入する。ガイドリング４は垂直面内で回動可能に支持されており、ランナに流入する水量を調整するガイドベーン（図示省略）が複数連結されている。ガイドリング４には２個のガイドアーム５、９が設けられている。
【００１９】
調速機の電動サーボモータ６はガイドリング４の左方に配置され、従来と同様、軸受台７により垂直面内で回動可能に支持された状態でガイドアーム５に連接されている。調速機は、電動サーボモータ６でガイドアーム５を介してガイドリング４を往復動させることにより、矢印８で示す開閉方向にガイドベーンを開閉操作して水車の回転数及び出力を調整する。
【００２０】
重錘装置２０は、軸受台２１で回動可能に支持した枠状の支持部材（以下、支持枠と呼ぶ）２２に、重錘２３を左右に可動に備えており、支持枠２２に固定したリンクレバー２４の先端をリンク１０を介してガイドアーム９に連接してある。矢印２６は可動式重錘２３の可動方向を示し、支持枠２２に沿って左右に直線的に可動である。以下の説明では重錘２３を可動式重錘と呼ぶ。重錘装置２０の支持枠２２はガイドベーンの開閉に応じて回動し、図１及び図３に破線で示すように、ガイドベーン全開時には左下がりに傾斜して位置し、ガイドベーン全閉時には右下がりに傾斜して位置するものとしている。
【００２１】
詳細には、図２及び図３に示すように、支持枠２２は長方形状をなし、支持枠２２の長さ方向に沿う両側面に回動軸２７を水平に一体に固定し、各回動軸２７を２個の軸受台２１で支持することにより、支持枠２２を垂直面内で回動可能に支持している。重錘装置２０はガイドリング４の右方に配置されている。
【００２２】
ここで、支持枠２２がその回動により掃く面を回動面と呼ぶことにする。本例では、支持枠２２の回動面は垂直面内にあり、図１及び図３で言えば紙面に平行である。また、本例では、可動式重錘２３の可動方向２６は図１及び図３で言えば紙面に平行であり、従って、支持枠２２の回動面と平行になっている。
【００２３】
更に、支持枠２２はその長さ方向に沿って固定した直線運動用軌道２９を内部に有する。軌道２９の例を挙げると、図５に示すすべり軸受２８Ａを用いた直線運動用軌道２９、又は、図６に示す転がり軸受２８Ｂを用いた直線運動用軌道２９がある。そして、図４に示すように、移動テーブル３０をボルト３１で可動式重錘２３に取り付け、移動テーブル３０を軌道２９に挿着することにより、可動式重錘２３を可動に支持している。これにより、可動式重錘２３は支持枠２２内でその長さ方向に沿って、左右に極めて軽く滑動できる。
【００２４】
なお、簡単のためは、可動式重錘２３の移動に伴う重心の軌跡が支持枠２２の回動中心を通り、かつ、軌跡の方向が回動中心軸と直交するものとして説明する。もちろん、これ以外の場合でも等価であり、適宜座標変換等を行えば良い。
【００２５】
支持枠２２内には、図２及び図３に示すように、位置調整式のストッパー３２を設け、可動式重錘２３の可動範囲を調整できるようにしてある。
【００２６】
詳細には、支持枠２２の両側面にストッパー位置決め用ボルト穴３３を複数設けてあり、このボルト穴３３を選択的に使用して任意の位置にストッパー３２を取り付ける。また、支持枠２２の右端部３４を固定式のストッパーに利用し、可動式重錘２３の可動範囲を左右の位置調整式ストッパー３２及び固定式ストッパー３４間としている。各ストッパー３２、３４には可動式重錘２３との衝突に対する緩衝器３５として皿ばね等を取り付けてある。本例では可動式重錘２３は回動中心の左右に可動である。
【００２７】
なお、図示はしないが、支持枠２２内の左右に位置調整式ストッパー３２を２個設け、これらの取付け位置の調整で可動式重錘２３の可動範囲を調整することも可能であり、また、左右各位置調整式ストッパー３２に緩衝器３５を取り付けることも可能である。
【００２８】
リンクレバー２４は支持枠２２と一体の回動軸２１の軸端にキー溝等で締結し、このリンクレバー２４の先端を図１のようにリンク１０を介してガイドアーム９に連接してある。これにより、可動式重錘２３の力（以下、重錘力と呼ぶ）がガイドリング４に伝達される。
【００２９】
上記構成により、支持枠２２が回動して右下がりの状態になれば、可動式重錘２３は支持枠２２内を移動し、右側のストッパー３４で止められて右下に位置する。支持枠２２が回動して左下がりの状態になれば、可動式重錘２３は左側のストッパー３２で止められて左下に位置する。従って、可動式重錘２３によりガイドリング４に伝達される重錘力の方向は支持枠２２の回動方向により、水平状態を境に反転する。また、重錘力の大きさは支持枠２２の回動角度、及び、回動中心から左右各ストッパー３２、３４までの距離に応じて変化する。
【００３０】
そこで、本例では、図７に示す関係でガイドベーン開度に連動して重錘装置２０が回動するように、ガイドリング４と重錘装置２０の位置関係、リンクレバー２４の長さ等を設定してある。図７（ａ）（ｂ）（ｃ）では、回動中心を座標原点とし、水平方向をＸ軸、垂直方向をＹ軸、垂直方向上向きをＹ軸正方向としたＸＹ座標系で、重錘装置２０の動作を表している。
【００３１】
ガイドベーン開度が全閉の場合は、図７（ａ）に示すように、可動式重錘２３が第４象限内（右下）の位置に移動するように、支持枠２２を反時計方向に回動し、直線運動用軌道２９を水平状態から時計方向に角度θ１で傾斜させる。この場合、重錘力はガイドベーンを閉じようとする方向に作用し、その大きさは回動角度θ１と、可動式重錘２３の回動中心からの移動距離Ｌ１に応じた値となるから、ガイドベーンを開こうとする水力に抗した適切な重錘力が得られるように、ガイドベーンの特性に応じて回動角度θ１と移動距離Ｌ１を任意に設定する。ストッパー３４を位置調整式とした場合は距離Ｌ１を細かく調整できる。
【００３２】
ガイドベーン開度が自閉点（図１２、図１３のＢ点参照）より全開側の特定中間開度、例えば全開の約１／２開度の場合は、図７（ｂ）に示すように、可動式重錘２３が回動中心に位置するように、支持枠２２を回動し、軌道２９を水平状態にする。この場合、重錘力はゼロである。
【００３３】
ガイドベーン開度が全開の場合は、図７（ｃ）に示すように、可動式重錘２３が第３象限内（左下）の位置に移動するように、支持枠２２を回動し、軌道２９を水平状態から反時計方向に角度θ２で傾斜させる。この場合、重錘力はガイドベーンを閉じようとする水力に抗して、ガイドベーンを開こうとする方向に作用する。この重錘力の大きさは回動角度θ２と、可動式重錘２３の回動中心からの移動距離Ｌ２に応じた値となり、ガイドベーンの開閉操作力を軽減するのに適した重錘力が得られるように、ガイドベーンの水力特性に応じて回動角度θ２と距離Ｌ２を任意に設定する。ストッパー３２が位置調整式であるので距離Ｌ２は細かく調整できる。
【００３４】
従って、第４象限での回動角度θ１及び移動距離Ｌ１の設定あるいは調整と、第３象限での回動角度θ２及び移動距離Ｌ２の設定あるいは調整により、図７（ｂ）の特定中間開度を境に、全閉側では従来と同様自閉性の確保のためにガイドベーンを閉じようとする方向に十分大きな重錘力を作用させることができ、全開側では自閉性を確保しながらガイドベーン開閉操作力を軽減するように重錘力を逆方向に作用させることができる。
【００３５】
全開側においてガイドベーンを開こうとする重錘力が過大であると、図７（ｂ）の特定中間開度付近で、水力と重錘力と抵抗力との合成力がガイドベーンを開いてしまうので、これを防止するように、重錘力の大きさに関係する第３象限での回動角度θ２及び移動距離Ｌ２と、特定中間開度とを設定する。
【００３６】
図７（ｂ）の特定中間開度付近には不感帯やヒステリシスが生じるが、図５や図６に示した軸受を用いた軌道２９で可動式重錘２３を支持して軽く滑動するようにいるので、数度の小さな傾斜でも可動式重錘２３が確実に移動し、不感帯やヒステリシスは極めて小さい。もっとも、多少の不感帯やヒステリシスがあっても、重錘力の大きさに関係する第３象限での回動角度θ２及び移動距離Ｌ２の設定と、特定中間開度の設定により、非常時に可動式重錘２３が全閉方向へ移動する際に生じる慣性によってこれを乗り越えることができる。
【００３７】
なお、図７（ｃ）に比べればガイドベーン開閉操作力の軽減度合いは少ないが、回動中心のなるべく近くであれば、全開時に第２象限内に可動式重錘２３が位置するように支持枠２２を回動しても良く、従来に比べればガイドベーン開閉操作力は大幅に軽減される。
【００３８】
次に、図８〜図１０に基づき、具体的事例を説明する。
【００３９】
図８及び図１０では、横軸にはガイドベーン開度を全閉から全開までとり、縦軸にはガイドベーンに作用する力をとり、＋側をガイドベーンを閉じようとする力、−側をガイドベーンを開こうとする力としている。力の単位は任意単位である。また図８の横軸には、ガイドベーン開度に対応させて支持枠２２の回動角度従って直線運動用軌道２９の回動角度を記してあり、ガイドベーン全閉に対応する回動角度を−４５°（水平状態から時計方向への角度）、１／２開度に対応する回動角度を０°（水平状態）、ガイドベーン全開に対応する回動角度を４５°（水平状態から反時計方向への角度）としている。
【００４０】
但し、この具体的事例では、ガイドベーンに働く水力を図８または図１０（ａ）に曲線１１で示す代表例（モデル）とし、全閉ではガイドベーンを開こうとする−３の水力が働き、全開ではガイドベーンを閉じようとする＋６の水力が働くものとする。これは平衡形ガイドベーンの最も一般的な特性である。機構の摩擦分等の抵抗力は１．０以下とする。
【００４１】
このような条件下で、ガイドベーン開度の全範囲で自閉性を確保するには、先ず全閉時に必要な重錘力を決める。この場合、抵抗力１．０以下を考慮すると、−３の水力に対して、重錘力は＋４が適切と考えられる。全閉時の重錘力が適切であれば、曲線１１の水力特性から見て他の開度で何ら問題は無い。
【００４２】
そこで、ガイドベーン開度と重錘装置２０との連動関係を図９（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す通りとした。図９（ｄ）は従来の技術に相当させるために仮想的に重錘装置２０を動作させた場合を示す。
【００４３】
先ず、従来技術の相当例として図９（ｄ）に示すように、仮に可動式重錘２３を回動中心から距離Ｒの位置に固定し、直線運動用軌道２９がガイドベーン全閉の時に水平状態から時計方向に４５°の角度で傾斜し、１／２開度の時に水平状態になり、全開の時に水平状態から反時計方向に４５°の角度で傾斜するという場合を仮想的に考えてみる。この場合、軌道２９が水平状態でかつ可動式重錘２３が回動中心から距離Ｒの位置に存在する時のモーメントを５．７（任意単位）と仮定すると、重錘力はガイドベーン開度の全範囲でガイドベーンを閉じようとする方向に、＋４．０３（＝５．７×ｃｏｓ４５°）〜＋５．７〜＋４．０３と変化して作用する。この特性を図１０（ｂ）に曲線１０５で示す。この結果。曲線１１の水力と曲線１０５の重錘力との合成力は、図１０（ｂ）または図８に曲線１０６で示す特性で変化する。従って、従来は、電動サーボモータがこの合成力と機構の抵抗力に打ち勝つ操作力を必要とし、図示の場合、最大１０以上の容量を要する。
【００４４】
これに対して本発明の例では、
（１）ガイドベーン開度が全閉の時は、図９（ａ）に示ように、直線運動用軌道２９は水平状態から時計方向に４５°の角度で傾斜し、可動式重錘２３は第４象限内で回動中心から距離Ｒの位置に移動するものとしている。この場合、上記と同様、軌道２９が水平状態でかつ可動式重錘２３回動中心から距離Ｒの位置に存在する時のモーメントを５．７とすると、重錘力は＋４．０３（＝５．７×ｃｏｓ４５°）で、ガイドベーンを閉じようとする方向に作用する。距離Ｒはストッパー３４で設定される。
（２）ガイドベーン開度が１／２開度の時は図９（ｂ）に示すように、軌道２９は角度ゼロの水平状態であり、可動式重錘２３は回動中心に位置する。この場合の重錘力はゼロである。
（３）ガイドベーン開度が全開の時は、図９（ｃ）に示ように、軌道２９は水平状態から反時計方向に４５°の角度で傾斜し、可動式重錘２３は第３象限内で回動中心から距離Ｒ／５の位置に移動するものとしている。この場合、上記と同様、軌道２９が水平状態でかつ可動式重錘２３回動中心から距離Ｒの位置に存在する時のモーメントを５．７とすると、重錘力は−０．８０６（＝（５．７／５）×ｃｏｓ４５°）で、ガイドベーンを開こうとする方向に作用する。距離Ｒ／５はストッパー３２で設定される。
【００４５】
従って、重錘力とガイドベーン開度の関係は図１０（ｃ）または図８に曲線１４で示す特性となり、重錘力は１／２開度付近を境に、全閉側では従来と同様ガイドベーンを閉じようとする方向に＋４．０３〜＋５．７と変化して作用するが、全開側では−１．１４（＝５．７／５）〜−０．８０６と変化して作用する。これは、非常時に閉鎖力が必要な位置で重錘力が有効に働くことを意味する。この結果、曲線１４の重錘力と曲線１１の水力との合成力は図８または図１０（ｃ）に曲線１５で示す特性となり、曲線１０６で示した従来の合成力との違いが明瞭である。
【００４６】
つまり、従来では最大１０以上の操作力を要したのに対し、本発明の例では、最大７．５の操作力でガイドベーンを開閉でき、かつ、１／２開度〜全開の範囲では従来の半分以下の操作力で良いことになる。
【００４７】
従って、ガイドベーン開度全範囲の自閉性を確保しながら、電動サーボモータ６の容量を小形化でき、かつ、電動サーボモータ６の省エネルギ化を計ることができる。これに伴い、電源設備容量及び設備費も低減できる。
【００４８】
なお、図８に示すように１／２開度付近に不感帯１６やヒステリシスが生じるが、軸受を用いた軌道２９により可動式重錘２３を支持しているので極めて小さい。
【００４９】
上記説明では調速機のアクチュエータが電動サーボモータ６であるが、アクチュエータがこれ以外の場合でも同様に、重錘装置２０を非常閉鎖装置に用いることができる。
【００５０】
更に、上記説明では可動式重錘２３の可動方向２６を支持枠２２の回動面（支持枠２３がその回動により掃く面）と平行にしているが、可動式重錘２３は支持枠２２の回動面に平行な方向を成分に持つ方向に可動に支持されていさえすれば、可動式重錘２３の動きのうち支持枠２２の回動面に平行な成分の動きにより、上記説明と同様の作用で、一定の効果が得られる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、下記の効果がある。
（１）請求項１の発明では、重錘を支持部材に可動に支持することにより、ガイドベーン開度全範囲の自閉性を確保しながら、閉鎖力が不要な範囲ではガイドベーンを閉じようとする方向の重錘力が減少し、調速機のアクチュエータ容量の小形化及びアクチュエータの省エネルギ化を計ることができる。
また、支持部材の回動中心を座標原点とし、水平方向をＸ軸、垂直方向をＹ軸、垂直方向上向きをＹ軸正方向とする座標系に、支持部材の回動運動を投影したとき、重錘の可動範囲を第３象限と第４象限にし、同重錘が第３象限に存在する場合と第４象限に存在する場合とで、ガイドベーンに作用する重錘力を逆方向にすることにより、閉鎖力が不要な範囲ではガイドベーンを開こうとする方向に重錘力が転じ、調速機のアクチュエータ容量の一層の小形化及びアクチュエータの一層の省エネルギ化を計ることができる。
（２）請求項２の発明では、位置調整可能なストッパーを用いることにより、重錘の可動範囲をガイドベーンの特性に応じて適切に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る水車のガイドベーン操作装置の構成例を示す図。
【図２】可動式重錘を用いた重錘装置の構成例を示す平面図。
【図３】図２の立面図。
【図４】可動式重錘の支持構造の例を示す図。
【図５】可動式重錘の可動支持に用いる直線運動用軌道の一例を示す図。
【図６】直線運動用軌道の他の例を示す図。
【図７】ガイドベーン開度と重錘装置の連動関係の例を示す図。
【図８】ガイドベーン開閉操作力の具体的事例を本発明と従来例を対比して示す図。
【図９】図８に対応する重錘装置の具体的動作例を示す図。
【図１０】ガイドベーンに作用する力の具体的事例を示す図。
【図１１】従来のガイドベーン操作装置を示す図。
【図１２】従来の固定式重錘による非常時のガイドベーン閉鎖の動作原理を示す図。
【図１３】ガイドベーン開閉操作力とガイドベーン開度との関係を示す図。
【符号の説明】
１  水車本体
２  水路
３  水
４  ガイドリング
５、９  ガイドアーム
６  調速機の電動サーボモータ
７  軸受台
８  ガイドベーンの開閉方向を示す矢印
１０  リンク
１１  平衡形ガイドベーンの水力特性を表す曲線
１２  抵抗力を考慮したガイドベーン開き方向での操作力特性を表す曲線
１３  抵抗力を考慮したガイドベーン閉じ方向での操作力特性を表す曲線
１４  本発明の具体的事例での重錘力特性を表す曲線
１５  本発明の具体的事例での重錘力と水力との合成力特性を表す曲線
１６  不感帯
２０  重錘装置
２１  軸受台
２２  支持枠（枠状支持部材）
２３  重錘（可動式重錘）
２４  リンクレバー
２５  ガイドベーンの開閉に対応した支持枠の動きを示す矢印
２６  可動式重錘の可動方向を示す矢印
２７  回動軸
２８Ａ  すべり軸受
２８Ｂ  ころがり軸受
２９  直線運動用軌道
３０  移動テーブル
３２  位置調整式ストッパー
３４  固定式ストッパー（支持枠の右端部）
３５  緩衝器
【図１】
0003937503.tif 000002
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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