(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動サーボモータを動力源とした水車ガイドベーンの開閉操作装置において、台盤と、同台盤に設けられた回転軸に取り付けられるとともに一端部に上記電動サーボモータの軸端部を接続されたベルクランクと、同ベルクランクと一体に設けられ上記回転軸を中心に揺動可能なリンクと、同リンクに取り付けられたガイドベーン操作ロッドと、上記ベルクランクの他端部に先端部を接続されたワイヤと、同ワイヤの基端部に懸吊された重錘とをそなえるとともに、通常運転時に上記ワイヤに常に所定の張力を付与可能なワイヤテンション機構と上記重錘の重量を支持可能な重錘用ラッチ機構とが設けられており、上記ワイヤテンション機構が、上記台盤に固定された一対の固定シーブと、上記台盤に移動可能に設けられたテンションシーブと、一方の上記固定シーブ，上記テンションシーブ，他方の上記固定シーブの順に掛け渡された上記ワイヤに張力を付与する方向に上記テンションシーブを付勢する引張りバネとをそなえるとともに、上記水車ガイドベーンの緊急閉鎖時に上記テンションシーブの上記ワイヤを弛緩する方向への移動を阻止する制動シリンダ装置が設けられていることを特徴とする、水車ガイドベーンの開閉操作装置。
【請求項２】
上記制動シリンダ装置が、シリンダと、同シリンダ内に往復動可能に配設されるとともに上記テンションシーブの支持部材を接続されたピストンと、同ピストンの上記テンションシーブの移動に連動した往復動に伴う上記シリンダ内の油を循環可能なリザーバタンク付き油通路とをそなえ、同油通路を開閉制御する制御弁が設けられ、同制御弁が、同制御弁に設けられた電磁石の作動により上記通常運転時に上記油通路を開放するとともに上記水車ガイドベーンの緊急閉鎖時に上記油通路を閉鎖するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の水車ガイドベーンの開閉操作装置。
【請求項３】
上記重錘用ラッチ機構が、上記台盤に取り付けられた基台に軸により回転可能に支持され上記ワイヤを固定された重錘保持用ドラムと、上記基台に揺動可能に取り付けられるとともに先端部に上記ドラムの係止部に係合可能な係合爪をそなえたラッチレバーとをそなえ、上記通常運転時に上記係合爪を上記ドラムの係止部に係合させるラッチ状態に付勢して同ドラムの回転を阻止するとともに、上記水車ガイドベーンの緊急閉鎖時に上記ラッチ状態を解除するレバーが設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載の水車ガイドベーンの開閉操作装置。
【請求項４】
上記レバーが基端部を上記基台に揺動可能に支持され、上記通常運転時に励磁されその磁力で上記レバーを回動して上記ラッチレバーを上記ラッチ状態に付勢する電磁石が設けられていることを特徴とする、請求項３に記載の水車ガイドベーンの開閉操作装置。
【請求項５】
上記ベルクランクにダッシュポットが接続され、同ダッシュポットに設けられた絞り弁の開度調整で上記水車ガイドベーンの閉鎖時間の調整が行なえるように構成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の水車ガイドベーンの開閉操作装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動サーボモータを動力源とした水車ガイドベーンの開閉操作装置に関し、特に電源断等の緊急時に水車ガイドベーンを全閉するために重錘を用いた装置において、電動サーボモータの容量を低減させることができるようにした水車ガイドベーン開閉操作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
完全自己閉鎖型でない水車ガイドベーンの開閉操作装置を完全自己閉鎖型に改良する場合、一般的には重錘を付設し、電源断等の緊急閉鎖時に上記重錘の重量でガイドベーンを無負荷開度以下まで閉じることができるようにした構成が採用されている。
【０００３】
例えば、図８（平面図），図９（側面図）に示すように、電動サーボモータ51の軸51ａの端部に接続されたガイドベーン操作リンク機構52の横に取付金具53を取り付け、ワイヤ54と複数のシーブ（滑車）55を介して懸垂式に重錘56が付設されている。
【０００４】
また図１０（側面図）に示すように、電動サーボモータ51の軸51ａの端部に接続されたガイドベーン操作リンク機構52のベルクランク53に、重錘56を振子式に付設したものも提案されている。
なお図１０中の符号57は全閉時ロックピン用穴を、符号58は一対のガイドベーン操作用ロッドを、符号59はベルクランク53の回転軸をそれぞれ示している。
そして、上記いずれの装置でも、電源断等の緊急時に重錘を下降させてガイドベーンを、無負荷開度以下まで閉鎖できるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電源断等の緊急閉鎖時に、水車ガイドベーンを無負荷開度以下まで閉鎖させるために、上述のとおり、電動サーボモータの軸端に重錘を懸垂式に付設する構成が採用されている。ところで、上述の従来例のものでは、電動サーボモータが常に重錘重量を負担した状態で作動する構成であるため、電動サーボモータの容量をその負担重量分だけ増加させなければならず、電動サーボモータとして大容量のものを必要とするという問題点がある。
本発明は、このような問題点の解消をはかろうとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の水車ガイドベーンの開閉操作装置は、電動サーボモータを動力源とした水車ガイドベーンの開閉操作装置において、台盤と、同台盤に設けられた回転軸に取り付けられるとともに一端部に上記電動サーボモータの軸端部を接続されたベルクランクと、同ベルクランクと一体に設けられ上記回転軸を中心に揺動可能なリンクと、同リンクに取り付けられたガイドベーン操作ロッドと、上記ベルクランクの他端部に先端部を接続されたワイヤと、同ワイヤの基端部に懸吊された重錘とをそなえるとともに、通常運転時に上記ワイヤに常に所定の張力を付与可能なワイヤテンション機構と上記重錘の重量を支持可能な重錘用ラッチ機構とが設けられており、上記ワイヤテンション機構が、上記台盤に固定された一対の固定シーブと、上記台盤に移動可能に設けられたテンションシーブと、一方の上記固定シーブ，上記テンションシーブ，他方の上記固定シーブの順に掛け渡された上記ワイヤに張力を付与する方向に上記テンションシーブを付勢する引張りバネとをそなえるとともに、上記水車ガイドベーンの緊急閉鎖時に上記テンションシーブの上記ワイヤを弛緩する方向への移動を阻止する制動シリンダ装置が設けられていることを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の水車ガイドベーンの開閉操作装置は、上記制動シリンダ装置が、シリンダと、同シリンダ内に往復動可能に配設されるとともに上記テンションシーブの支持部材を接続されたピストンと、同ピストンの上記テンションシーブの移動に連動した往復動に伴う上記シリンダ内の油を循環可能なリザーバタンク付き油通路とをそなえ、同油通路を開閉制御する制御弁が設けられ、同制御弁が、同制御弁に設けられた電磁石の作動により上記通常運転時に上記油通路を開放するとともに上記水車ガイドベーンの緊急閉鎖時に上記油通路を閉鎖するように構成されていることを特徴としている。
【０００８】
さらに、本発明の水車ガイドベーンの開閉操作装置は、上記重錘用ラッチ機構が、上記台盤に取り付けられた基台に軸により回転可能に支持され上記ワイヤを固定された重錘保持用ドラムと、上記基台に揺動可能に取り付けられるとともに先端部に上記ドラムの係止部に係合可能な係合爪をそなえたラッチレバーとをそなえ、上記通常運転時に上記係合爪を上記ドラムの係止部に係合させるラッチ状態に付勢して同ドラムの回転を阻止するとともに、上記水車ガイドベーンの緊急閉鎖時に上記ラッチ状態を解除するレバーが設けられていることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の水車ガイドベーンの開閉操作装置は、上記レバーが基端部を上記基台に揺動可能に支持され、上記通常運転時に励磁されその磁力で上記レバーを回動して上記ラッチレバーを上記ラッチ状態に付勢する電磁石が設けられていることを特徴としている。
【００１０】
さらに、本発明の水車ガイドベーンの開閉操作装置は、上記ベルクランクにダッシュポットが接続され、同ダッシュポットに設けられた絞り弁の開度調整で上記水車ガイドベーンの閉鎖時間の調整が行なえるように構成されていることを特徴としている。
【００１１】
そして、上述の構成の水車ガイドベーンの開閉操作装置は、次のように作動する。
１．通常運転時
ワイヤテンション機構の制御弁の電磁石が励磁されている。したがって、制動シリンダ装置のシリンダ内の油は、ピストンの「開」・「閉」方向に合わせた移動に伴って制御弁を経由して自由に循環し、サーボモータは水車ガイドベーンを開閉する方向に自由に移動できる。
【００１２】
またこのときには、重錘用ラッチ機構では、電磁石の励磁によりレバーが電磁石に吸着され（図４の実線状態）、これによりラッチレバーの係合爪がドラムの係止段部に係合（図４の実線状態）し、ドラムの反時計方向回転を阻止して重錘の重量を保持する。
【００１３】
さらにワイヤテンション機構では、ベルクランク側のワイヤのベルクランク「閉」操作（水車ガイドベーンを閉鎖する方向への回転）による弛みを、引張りバネの作用でテンションシーブを緊張する方向へ移動させて無くするような作用を行なう。
【００１４】
またベルクランク「開」操作（水車ガイドベーンを開放する方向への回転）時には、ワイヤの張力により引張りバネが伸びてテンションシーブを開方向に移動させる。
【００１５】
このように、通常運転時には、重錘の重量がドラムで保持されており、この運転時にはワイヤテンション機構の制動シリンダのピストンが水車ガイドベーンの「開」・「閉」方向に移動するのみなので、サーボモータの容量は重錘の重量を考慮しなくてよい。
またテンションシーブは全閉位置（図２に実線で示す）と全開位置（図２に２点鎖線で示す）との間を自由に移動して、ワイヤの張力を保持するように作用する。
【００１６】
２．電源断等緊急閉鎖時
ワイヤテンション機構の電磁石と重錘用ラッチ機構の電磁石とが同時に消勢し、重錘用ラッチ機構のラッチレバーによるドラムのラッチ（係止）解除と、ワイヤテンション機構の制御弁の油通路の閉鎖とが同時に行なわれる。
【００１７】
制動シリンダ装置ではシリンダ内の油回路が閉鎖されたことによりピストンの「開」方向への移動、すなわちワイヤを弛緩する方向への移動をブロックし重錘の下降運動をただちにベルクランクに伝えるようにする。（ピストンはシリンダとの微少隙間からの漏油により「開」方向には移動でき、それによりリザーバタンク内の油面が上昇する）
【００１８】
一方、重錘用ラッチ機構では、ドラムの回転力によりローラがラッチレバーの先端部を蹴りラッチレバーを時計方向に回動して、ドラムに対するラッチを解除する（図４の２点鎖線状態）。このようにしてラッチが解除されると重錘の重量によりワイヤが全閉側（水車ガイドベーンを全閉する方向）に引張られ、これによりベルクランクが全閉側に回転し、水車ガイドベーンが閉じられる。このときワイヤは緊張状態に保たれるため、重錘の下降運動がただちにベルクランクに伝えられる。
閉鎖時間（電磁石の消磁から水車ガイードベーンの全閉までの時間）の調整は、ダッシュポットに設けられている絞り弁の開度調整で行なうことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の一実施形態としての水車ガイドベーンの開閉操作装置について説明すると、図１はその操作装置の全体構成を示す平面図、図２はそのワイヤテンション機構を示す平面図、図３は同正面図、図４はその重錘用ラッチ機構を示す平面図、図５は同側面図、図６はその制御弁を示す縦断面図、図７はその制動シリンダ装置を示す縦断面図である。
【００２０】
図１に示した電動サーボモータによる水車ガイドベーンの開閉操作装置において、符号13はサーボモータを示しており、このサーボモータ13の軸13ａの先端部に、ガイドベーン操作リンク機構としてのベルクランク14の左端部が枢着されている。
ベルクランク14は、操作機構の台盤30に回転可能に支持された回転軸31に取り付けられており、さらに回転軸31にリンク15が取り付けられている。
【００２１】
リンク15の両端部に一対のガイドベーン操作ロッド16の各基端部が枢着されていて、ベルクランク14, リンク15およびガイドベーン操作ロッド16によりガイドベーン操作リンク機構が形成されている。
【００２２】
ベルクランク14の右端部にロードセル・ターンバックル17を介してワイヤ11の先端部が接続されている。
ワイヤ11の基端部には重錘12が懸吊されている（図４，５参照）。
【００２３】
図１の符号Ａはワイヤ（11の）テンション機構を、また符号Ｂは重錘用ラッチ機構をそれぞれ示している。また符号32はワイヤテンション機構Ａ用漏油溜、符号33は油圧ポンプ吸込側接続口、符号34は油圧ポンプ加圧側接続口をそれぞれ示している。
【００２４】
ワイヤテンション機構Ａは、図２，３に示すように、制動シリンダ装置１，制御弁２（詳細は後述），台盤30に固定された２個の（一対の）固定シーブ３，３間に配設されてワイヤ11に所定の張力を付与すべく台盤30に移動可能に設けられた１個のテンションシーブ４およびテンションシーブ４をワイヤ11に張力を付与する方向に付勢する引張りバネ５をそなえて構成されている。符号４ａはテンションシーブ４の案内部材を示している。
そしてワイヤ11が、一方の固定シーブ３→テンションシーブ４→他方の固定シーブ３の順に掛け渡される。
【００２５】
重錘用ラッチ機構Ｂは、図４，５に示すように、基台10に軸６ａにより回転可能に支持された重錘保持用ドラム６，基台10に取り付けられた電磁石７，基端部をピン８ａで基台10に枢着され電磁石７のＯＮ−ＯＦＦ制御により揺動駆動されるレバー８，基端部をピン９ａで基台10に揺動可能に設けられレバー８上のローラ８ｂに係接可能な先端部９ｂとドラム６の係止部としての係止段部６ｂに係合可能な係合爪９ｃとをそなえたラッチレバー９とをそなえて構成されている。
【００２６】
基台10は台盤30に取り付けられている。
符号９ｄはラッチレバー９に突設され基台10の案内溝10ａに摺動可能な案内ピンを示している。
【００２７】
符号12は重錘を示していて、重錘12に基端部を取り付けられたワイヤ11がドラム６を経て、上述のワイヤテンション機構Ａの左側の固定シーブ３に掛け渡されている。ワイヤ11はドラム６に数回捲回されさらにボルト６ｃによりドラム６に固定されている。
つまりワイヤ11は、先端部をベルクランク14の右端部に接続されるとともに、ワイヤテンション機構Ａ、重錘用ラッチ機構Ｂをこの順に掛け渡されて、基端部に重錘12を懸吊されている。
【００２８】
さらに、ベルクランク14に、図１に示すように、ダッシュポット18が取り付けられている。このダッシュポット18は、そのシリンダの絞り弁を調整することで閉鎖時間の調整にも使用される。
【００２９】
図１中の符号Ｘは全閉ロック状態でのベルクランク14の左端部の位置を、また符号Ｙは全開ロック状態でのベルクランク14の左端部の位置をそれぞれ示している。
【００３０】
制御弁２は、図６に示すように、ケーシング２ａと、ケーシング２ａに取り付けられた電磁石19と、ケーシング２ａ内に設けられたスプリング21と、電磁石19の励磁によりスプリング21に抗して左方向に移動可能なロッド20とをそなえて構成されていて、電磁石19の励磁時に制動シリンダ装置１の油通路１ｃを開放し、消励時に油通路１ｃを閉鎖するようになっている。
【００３１】
また、制動シリンダ装置１は、図７に示すように、シリンダ１ａと、シリンダ１ａ内に往復動可能に設けられたピストン22とをそなえて構成されている。
ピストン22のピストン杆22ａにテンションシーブ４の軸４ｂの支持部材４ｃが接続されている。
案内部材４ａは摺動して、テンションシーブ４を図２における上下方向に案内する作用を行なう。
【００３２】
制御弁２の電磁石19の励磁によりロッド20が左方へ移動すると制御弁２が「開」状態となり、シリンダ１ａ内の油はピストン２２の開閉方向移動に伴って制御弁２を経由して自由に循環できるようになっている。符号１ｂはそのためのリザーバタンクを、符号１ｃは循環用油通路を、符号１ｄはリザーバタンク１ｂのエアベント管をそれぞれ示している。なお「開」は水車ガイドベーンを（全）開することであり、また「閉」は水車ガイドーベーンを（全）閉することである。
【００３３】
次に作動を説明する。
１．通常運転時
ワイヤテンション機構Ａの制御弁２の電磁石19が励磁されている。したがって、制動シリンダ装置１のシリンダ１ａ内の油は、ピストン22の「開」・「閉」方向に合わせた移動に伴って制御弁２を経由して自由に循環し、サーボモータ13は水車ガイドベーンを開閉する方向に自由に移動できる。
【００３４】
またこのときには、重錘用ラッチ機構Ｂ（図４，５参照）では、電磁石７の励磁によりレバー８が電磁石７に吸着され（図４の実線状態）、これによりラッチレバー９の係合爪９ｃがドラム６の係止段部６ｂに係合（図４の実線状態）し、ドラム６の反時計方向回転を阻止して重錘12の重量を保持する作用が行われている。
【００３５】
さらにワイヤテンション機構Ａでは、ベルクランク14側のワイヤ11のベルクランク「閉」操作（図１におけるベルクランク14の時計方向回転）による弛みを、引張りバネ５の作用でテンションシーブ４を図２における上方向へ移動させることにより、なくするような作用が行なわれている。
【００３６】
またベルクランク「開」操作（図１におけるベルクランク14の反時計方向回転）時には、ワイヤ11の張力により引張りバネが伸びてテンションシーブ４を図２における下方に移動させる。
【００３７】
このように、通常運転時には、重錘12の重量がドラム６で保持されており、この運転時にはワイヤテンション機構Ａの制動シリンダのピストン22が水車ガイドベーンの「開」・「閉」方向に移動するのみなので、サーボモータ13の容量は重錘12の重量を考慮しなくてよい。
またテンションシーブ４は図２に実線で示した全閉位置と２点鎖線で示した全開位置との間を自由に上下動して、ワイヤ11の張力が自動的に保持される。
【００３８】
２．電源断等緊急閉鎖時
ワイヤテンション機構Ａの電磁石19と重錘用ラッチ機構Ｂの電磁石７とが同時に消勢し、重錘用ラッチ機構Ｂのラッチレバー９によるドラム６のラッチ（係止）解除と、ワイヤテンション機構Ａの制御弁２の油通路閉鎖とが同時に行なわれる。
【００３９】
制動シリンダ装置１ではシリンダ１ａ内の油回路が閉鎖されたことによりピストン22の「開」方向への移動、すなわちワイヤ11を弛緩する方向への移動をブロックし、重錘の下降運動をただちにベルクランクに伝えるようにする。（ピストン22はシリンダ１ａとの微少隙間からの漏油により「開」方向には移動でき、それによりリザーバタンク１ｂ内の油面が上昇する）
【００４０】
一方、重錘用ラッチ機構Ｂでは、ドラムの回転力によりローラ８ｂがラッチレバー９の先端部９ｂを蹴りラッチレバー９を時計方向に回動して、ドラム６に対するラッチを解除する（図４の２点鎖線状態）。このようにしてラッチが解除されると重錘12の重量によりワイヤ11が全閉側に引張られ、これによりベルクランク14が全閉側に回転（時計方向回転）し、水車ガイドベーンが閉じられる。このときワイヤ11は緊張状態に保たれるため、重錘12の下降運動がただちにベルクランク14に伝えられる。
【００４１】
閉鎖時間（電磁石７，19の消磁から水車ガイードベーンの全閉までの時間）の調整は、ダッシュポット18に設けられている絞り弁の開度調整で行なうことができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の水車ガイドベーンの開閉操作装置によれば次のような効果ないし利点が得られる。
(1) 通常運転時、重錘の重量がドラムで保持されるため、サーボモータの容量として重錘の重量を考慮しなくてもよく、従来のものよりもサーボモータの容量を小さくすることができる。
(2) 上記(1)項により、サーボモータ駆動系の機器、例えば整流器の容量も小さくてすむので、水車ガイドベーンの開閉操作装置のコストを大幅に低減することができる。
(3) 水車ガイドベーンの緊急閉鎖時、ドラムのラッチ状態が解除され、重錘の下降を動力源として水車ガイドベーンを緊急に閉鎖することができる。
このとき、ワイヤテンション機構もワイヤを緊張する方向に作動して、ワイヤを緊張状態に保持するので、重錘の下降がただちにベルクランクに伝えられ、水車ガイドベーンを緊急に閉鎖することが可能となる。
(4) ダッシュポット内の絞り弁の開度調整により、水車ガイドベーンの閉鎖時間の調整を簡単に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態としての水車ガイドベーンの開閉操作装置の全体構成を示す平面図。
【図２】  同ワイヤテンション機構を示す平面図。
【図３】  同ワイヤテンション機構を示す正面図。
【図４】  同重錘用ラッチ機構を示す平面図。
【図５】  同重錘用ラッチ機構を示す側面図。
【図６】  同制御弁を示す縦断面図。
【図７】  同制動シリンダ装置を示す縦断面図。
【図８】  従来の水車ガイドベーンの開閉操作装置を示す平面図。
【図９】  同側面図。
【図１０】  従来の他の水車ガイドベーンの開閉操作装置を示す側面図。
【符号の説明】
１  制動シリンダ装置
１ａ  シリンダ
１ｂ  リザーバタンク
１ｃ  油通路
１ｄ  エアベント管
２  制御弁
２ａ  ケーシング
３  固定シーブ
４  テンションシーブ
４ａ  テンションシーブの案内部材
４ｂ  テンションシーブの軸
４ｃ  軸４ｂの支持部材
５  引張りバネ
６  重錘保持用ドラム
６ａ  係止部としての係止段部
７  電磁石
８  レバー
９  ラッチレバー
９ｃ  係合爪
９ｄ  案内ピン
10  基台
10ａ  案内溝
11  ワイヤ
12  重錘
13  電動サーボモータ
13ａ  電動サーボモータの軸
14  ベルクランク
15  リンク
16  ガイドベーン操作ロッド
17  ロードセル・ターンバックル
18  ダッシュポット
19  電磁石
20  ロッド
21  スプリング
22  ピストン
30  台盤
31  回転軸
Ａ  ワイヤテンション機構
Ｂ  重錘用ラッチ機構
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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