(57)【要約】      （修正有）【課題】ガイドベーンの開度が変化するように回動するガイドリング、アーム及びガイドリングの間を連結するリンク、等の機構の破損を防ぐこと。【解決手段】ランナと、ガイドベーンと、前記ガイドベーンに結合されるアームと、前記ランナに水を流入する際の前記ガイドベーンの開度が変化するように回動するガイドリングと、アーム及び前記ガイドリングの間を連結するリンクとからなる装置であって、アーム及び前記リンクの一方に設けられる窪み１１０と、他方に設けられ前記窪み１１０に嵌合する突片１０４と、前記突片１０４及び前記窪み１１０が所定の圧力で押圧されるように弾性力を発生する弾性体１０５と、を備え、前記ガイドリングが回動しているにも関わらず前記アームが応動しない場合、前記リンクが前記アームから切離されるように、前記突片１０４は前記弾性体１０５の弾性力に抗して前記窪み１１０から外れることを特徴とする。【選択図】図１
2016000964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入する水の圧力に応じて回転するランナと、前記ランナに流入する水の量を調整するガイドベーンと、前記ガイドベーンに結合されるアームと、前記ランナに水を流入する際の前記ガイドベーンの開度が変化するように回動するガイドリングと、前記アーム及び前記ガイドリングの間を連結するリンクと、を有する水力発電用水車の駆動力伝達装置であって、
前記アーム及び前記リンクの一方に設けられ、前記アーム及び前記リンクの他方に対向する窪みと、
前記アーム及び前記リンクの他方に設けられ、前記アーム及び前記リンクの一方に対向するとともに前記窪みに嵌合する突片と、
前記アーム及び前記リンクの何れかに設けられ、前記突片及び前記窪みが所定の圧力で押圧されるように弾性力を発生する弾性体と、を備え、
前記ガイドリングが回動しているにも関わらず前記アームが応動しない場合、前記リンクが前記アームから切離されるように、前記突片は前記弾性体の弾性力に抗して前記窪みから外れる
ことを特徴とする駆動力伝達装置。
【請求項２】
前記窪みは、半球面形状を呈し、
前記突片は、前記窪みに嵌合する半球面形状を呈する
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動力伝達装置。
【請求項３】
前記窪みは、円錐形状を呈し、
前記突片は、前記窪みに嵌合する円錐形状を呈する
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動力伝達装置。
【請求項４】
前記アーム及び前記リンクの他方に設けられ、前記突片と、前記突片が前記窪みを所定の圧力で押圧するように前記突片を弾性付勢する前記弾性体と、を収容する収容体と、
前記アーム及び前記リンクの他方に設けられ、前記弾性体が前記突片を弾性付勢するように前記弾性体を押圧する、前記収容体の開口に装着される蓋と、
を備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の駆動力伝達装置。
【請求項５】
前記収容体は、前記蓋を装着するための雌螺子を有し、
前記蓋は、前記雌螺子に螺合する雄螺子を有する
ことを特徴とする請求項４に記載の駆動力伝達装置。
【請求項６】
前記収容体は、前記蓋が前記収容体に螺合する度合いを目視するための目盛を有する
ことを特徴とする請求項５に記載の駆動力伝達装置。
【請求項７】
前記アーム及び前記リンクの他方は、前記突片が露出するように前記収容体を保持する第１保持孔を有し、
前記収容体は、前記第１保持孔に対して着脱可能である
ことを特徴とする請求項４乃至６の何れかに記載の駆動力伝達装置。
【請求項８】
前記収容体が前記第１保持孔に保持されるように、前記収容体と前記第１保持孔との間に介在する第１スペーサ
を備えたことを特徴とする請求項７に記載の駆動力伝達装置。
【請求項９】
前記アーム及び前記リンクの一方に設けられ、前記窪みを有する嵌合体
を備えたことを特徴とする請求項４乃至８の何れかに記載の駆動力伝達装置。
【請求項１０】
前記アーム及び前記リンクの一方は、前記窪みが露出するように前記嵌合体を保持する第２保持孔を有し、
前記嵌合体は、前記第２保持孔に対して着脱可能である
ことを特徴とする請求項７乃至９の何れかに記載の駆動力伝達装置。
【請求項１１】
前記嵌合体が前記第２保持孔に保持されるように、前記収容体と前記第２保持孔との間に介在する第２スペーサ
を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の駆動力伝達装置。
【請求項１２】
前記アームは、前記窪みを有し、
前記リンクは、前記突片と、前記突片が前記窪みを所定の圧力で押圧するように前記突片を弾性付勢する前記弾性体と、を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水力発電用水車の駆動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流入する水の圧力に応じて回転するランナ、ランナに流入する水の量を調整するガイドベーン、ガイドベーンに結合されるアーム、ランナに水を流入する際のガイドベーンの開度が変化するように回動するガイドリング、アーム及びガイドリングの間を連結するリンク、等の機構を有する水力発電用水車が知られている。例えば、隣り合うガイドベーンの間に流木等の異物が挟まってしまうと、上記の機構は一定以上の負荷を受けて破損する虞がある。そこで、アームとリンクを弱点ピンで連結し、上記の機構が一定以上の負荷を受けたときに弱点ピンが破断又は座屈することで、上記の機構を保護する技術が知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平６−１８６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、弱点ピンが破断又は座屈した場合、破断又は座屈した箇所の弱点ピンを新たな弱点ピンに交換しなければならないため、部品代及び人件費を含めて交換のための費用が発生する問題があった。また、弱点ピンの交換作業を行うに際して、比較的長時間に亘る溢水電力が発生する問題もあった。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決する水力発電用水車の駆動力伝達装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した課題を解決する主たる本発明は、流入する水の圧力に応じて回転するランナと、前記ランナに流入する水の量を調整するガイドベーンと、前記ガイドベーンに結合されるアームと、前記ランナに水を流入する際の前記ガイドベーンの開度が変化するように回動するガイドリングと、前記アーム及び前記ガイドリングの間を連結するリンクと、を有する水力発電用水車の駆動力伝達装置であって、前記アーム及び前記リンクの一方に設けられ、前記アーム及び前記リンクの他方に対向する窪みと、前記アーム及び前記リンクの他方に設けられ、前記アーム及び前記リンクの一方に対向するとともに前記窪みに嵌合する突片と、前記アーム及び前記リンクの何れかに設けられ、前記突片及び前記窪みが所定の圧力で押圧されるように弾性力を発生する弾性体と、を備え、前記ガイドリングが回動しているにも関わらず前記アームが応動しない場合、前記リンクが前記アームから切離されるように、前記突片は前記弾性体の弾性力に抗して前記窪みから外れることを特徴とする。
【０００７】
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、水力発電用水車を構成する機構が一定以上の負荷を受けた場合、リンク及びアームは一旦切離されるが、その後、リンク及びアームは再設定により再度連結される。従って、新たな部品代が不要になることから、弱点ピンの交換と比べて費用を低減することが可能になる。また、弱点ピンの交換作業に比べて溢水電力を低減することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る駆動力伝達装置を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る駆動力伝達装置が適用される水力発電用水車の一例を示す平面図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態に係る駆動力伝達装置が適用される水力発電用水車において、ガイドベーンが閉じた状態を示す要部の拡大平面図である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態に係る駆動力伝達装置が適用される水力発電用水車において、ガイドベーンが開いた状態を示す要部の拡大平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る駆動力伝達装置が水力発電用水車のアーム及びリンクに適用された状態を示す断面図である。
【図５Ａ】本発明の第１実施形態に係る駆動力伝達装置の切離動作を示す断面図である。
【図５Ｂ】本発明の第１実施形態に係る駆動力伝達装置の切離動作を示す断面図である。
【図５Ｃ】本発明の第１実施形態に係る駆動力伝達装置の切離動作を示す断面図である。
【図５Ｄ】本発明の第１実施形態に係る駆動力伝達装置の切離動作を示す断面図である。
【図６Ａ】本発明の第１実施形態に係る駆動力伝達装置の再生動作を示す断面図である。
【図６Ｂ】本発明の第１実施形態に係る駆動力伝達装置の再生動作を示す断面図である。
【図６Ｃ】本発明の第１実施形態に係る駆動力伝達装置の再生動作を示す断面図である。
【図６Ｄ】本発明の第１実施形態に係る駆動力伝達装置の再生動作を示す断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る駆動力伝達装置が他の水力発電用水車に適用された状態を示す断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る駆動力伝達装置を示す断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る駆動力伝達装置を示す断面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る駆動力伝達装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１１】
[第１実施形態]
＝＝＝水力発電所＝＝＝
水力発電所は、水力発電用水車と、水力発電用水車の設置位置よりも高い位置に設けられる貯水池と、貯水池の流出口と水力発電用水車の流入口との間に設置される水圧管と、発電機と、を含んで構成されている。水力発電用水車は、水圧管から流入する水の圧力に応じて発電機の回転軸を回転させ、発電機の回転軸を回転させるために用いた水を流出口から流出する構造となっている。
【００１２】
＝＝＝水力発電用水車＝＝＝
図２は、本発明の第１実施形態に係る駆動力伝達装置が適用される水力発電用水車（例えばフランシス水車）の一例を示す平面図である。図３は、図２に示す水力発電用水車の要部の拡大平面図である。特に、図３Ａはガイドベーン（破線）が閉じた状態を示し、図３Ｂはガイドベーン（破線）が開いた状態を示している。
【００１３】
水力発電用水車１は、例えば、ランナ２、ガイドリング３、ガイドベーン４、アーム５、リンク６、ケーシング７、サーボモータ８Ａ，８Ｂ、コネクティングロッド９Ａ，９Ｂを含んで構成されている。ランナ２及びガイドベーン４は、ケーシング７の内部に配置されている。ランナ２は流入する水の圧力で回転する複数の羽根からなる羽根車であり、ランナ２の回転軸はシャフトと結合されている。つまり、ランナ２の回転力はシャフトを通して発電機の回転軸に伝達される。ガイドリング３はランナ２に対して同心円状に配置されている。ガイドベーン４はランナ２に流入する水の量を調整する可動羽根であり、ランナ２の周囲に等間隔で複数配置されている。アーム５はガイドベーン４ごとに設けられ、ガイドリング３と複数のガイドベーン４との間に等間隔で複数配置されている。アーム５の一端はガイドベーン４の開閉軸１０に結合されている。リンク６はアーム５ごとに設けられ、ガイドリング３と複数のアーム５との間に等間隔で複数配置されている。リンク６の一端はピン１１を介してガイドリング３に連結され、リンク６の他端は弱点ピン１２を介してアーム５の他端に連結されている。ケーシング７は、水圧管からの水が流入する流入口と、発電機の回転軸を回転させるために用いた水を流出する流出口と、を有し、ランナ２が効率よく回転するように、ランナ２、ガイドリング３、ガイドベーン４、アーム５、リンク６を取り囲む渦巻形状を呈している。サーボモータ８Ａはコネクティングロッド９Ａを介してガイドリング３の一部３Ａと連結され、サーボモータ８Ｂはコネクティングロッド９Ｂを介してガイドリング３の他の一部３Ｂと連結されている。ガイドリング３は、サーボモータ８Ａ，８Ｂの駆動力がコネクティングロッド９Ａ，９Ｂに伝達されることにより、図２及び図３の時計方向Ｔ又は反時計方向Ｔ’に回動する。例えば、コネクティングロッド９Ａがサーボモータ８Ａの駆動力に従って図２の左方向に移動し、コネクティングロッド９Ｂがサーボモータ８Ｂの駆動力に従って図２の右方向に移動すると、ガイドリング３は反時計方向Ｔ’に回動し、ガイドベーン４は図３Ａに示すように閉じた状態になる。一方、コネクティングロッド９Ａがサーボモータ８Ａの駆動力に従って図２の右方向に移動し、コネクティングロッド９Ｂがサーボモータ８Ｂの駆動力に従って図２の左方向に移動すると、ガイドリング３は時計方向Ｔに回動し、ガイドベーン４は図３Ｂに示すように開いた状態になる。ランナ２に対するガイドベーン４の開閉の度合（ランナ２に流入する水の量の度合）は、サーボモータ８Ａ，８Ｂの駆動力に応じて調整可能である。
【００１４】
水力発電用水車で発電機を発電させるには、ガイドベーン４を図３Ｂに示すように開いておく。すると、水圧管からケーシング７の流入口に流入する水は、ケーシング７の内部を渦巻状に移動しながら隣り合うガードベーン４同士の間を通ってランナ２に到達する。これにより、ランナ２が流入する水の圧力に応じて回転し、発電機を発電することが可能になる。そして、発電機を発電させるために用いた水はケーシング７の流出口から流出される。
【００１５】
尚、図２及び図３に示す水力発電用水車は、第１実施形態の駆動力伝達装置が適用される一例を示しているに過ぎず、この水車に限定されるものではない。
【００１６】
＝＝＝駆動力伝達装置＝＝＝
図１は、本発明の第１実施形態に係る駆動力伝達装置を示す図である。図１の駆動力伝達装置は、図２及び図３に示す弱点ピン１２を構成する装置として適用される。尚、図１のＸ軸及びＹ軸が形成する平面は図２及び図３のガイドリング３と平行な平面であり、図１のＺ軸は弱点ピン１２の軸方向を示している。つまり、図１の駆動力伝達装置は、図１のＹ軸及びＺ軸が形成する平面に対して平行な平面で２分割に切断された状態の断面図として示されている。
【００１７】
図１において、駆動力伝達装置１００は、第１ピン１０１及び第２ピン１０２を含んで構成される。
【００１８】
第１ピン１０１は、ケース１０３（収容体）、突片１０４、コイルバネ１０５（弾性体）、コイルバネ１０６、ボルト１０７（蓋）、目盛板１０８（目盛）、螺子１０９を含んで構成される。ケース１０３は、内部が中空である円筒形状を呈している。ケース１０３は、−Ｚ方向の端である第２ピン１０２と対向する端の径が端以外の径より短くなる段部１１３を有している。また、ケース１０３は、−Ｚ方向の側である第２ピン１０２と対向する側において、突片１０４がケース１０３から第２ピン１０２の方に突出して露出するための円形状を呈する開口１０３Ａを有している。また、ケース１０３は、＋Ｚ方向の側である第２ピン１０２とは対向しない側において、ボルト１０７を装着するための円形状を呈する開口１０３Ｂを有している。突片１０４は、開口１０３Ａの内周面に対向する中間部分が円柱形状を呈し、開口１０３Ａから突出する先端部分が凸型の半球面形状を呈している。また、突片１０４は、ケース１０３の内部の開口１０３Ａの周面に対向する鍔１０４Ａを有している。そして、突片１０４がケース１０３に収容されると、鍔１０４Ａが複数のコイルバネ１０６を介して開口１０３Ａの周面に載置され、突片１０４の先端部分は開口１０３Ａから安定的に突出することが可能になる。突片１０４に続いてコイルバネ１０５がケース１０３に収容されると、コイルバネ１０５は突片１０４の鍔１０４Ａの上に載置される。開口１０３Ｂは、ボルト１０７の雄螺子１０７Ａと螺合する雌螺子１０３Ｃを内周面に有している。ボルト１０７が開口１０３Ｂに装着されると、ボルト１０７の先端面がコイルバネ１０５を押圧し、突片１０４はコイルバネ１０５の弾性力が付与された状態で開口１０３Ａから突出する。ボルト１０７が開口１０３Ｂと螺合する深さが深くなるにつれて、突片１０４に付与されるコイルバネ１０５の弾性力は大きくなる。つまり、ボルト１０７は、突片１０４に対するコイルバネ１０５の弾性力を調整する所謂トルク調整ボルトとして機能する。目盛板１０８は、ボルト１０７の螺合方向（Ｚ方向）に沿って記された目盛であって、開口１０３Ｂに対するボルト１０７の螺合の度合い（突片１０４に対するコイルバネ１０５の弾性力の付与の度合い）を目視で判断するための目盛を有し、ケース１０３上におけるボルト１０７と隣り合う位置に螺子１０９で固定されている。
【００１９】
第２ピン１０２は、円柱形状を呈している。第２ピン１０２は、＋Ｚ方向の側である第１ピン１０１と対向する側において、窪み１１０及び鍔１１１を有する。窪み１１０は、突片１０４の先端部分に嵌合する凹型の半球面形状を呈している。
【００２０】
上記の第１ピン１０１及び第２ピン１０２は、耐腐食性の高い金属材料で形成されている。
【００２１】
＝＝＝駆動力伝達装置の適用例＝＝＝
図４は、本発明の第１実施形態に係る駆動力伝達装置が水力発電用水車のアーム及びリンクに適用された状態を示し、図１と同様にＹ軸及びＺ軸が形成する平面に対して平行な平面で２分割に切断された状態の断面図として示されている。
【００２２】
リンク６は、弱点ピン１２が設けられる位置において円柱形状を呈する保持孔１１２（第１保持孔）を有している。リンク６は、＋Ｚ方向の側であるアーム５とは対向しない側において、第１ピン１０１を挿入するための開口６Ａを有している。リンク６は、−Ｚ方向の端であるアーム５と対向する端において、第１ピン１０１の突片１０４が突出するための開口６Ｂを有している。開口６Ａ，６Ｂは保持孔１１２に連通し、開口６Ｂの径は開口６Ａの径より短くなっている。つまり、保持孔１１２は、アーム５と対向する端の径が端以外の径より短くなる段部１１４を有している。第１ピン１０１が保持孔１１２に挿入されると、第１ピン１０１の段部１１３が保持孔１１２の段部１１４に当接し、第１ピン１０１は保持孔１１２に挿入された状態で−Ｚ方向への移動が規制される。この状態の第１ピン１０１を保持孔１１２に固定する場合、接着剤や螺子止め等の様々な手段を採用することが可能である。
【００２３】
アーム５は、弱点ピン１２が設けられる位置において円柱形状を呈する保持孔１１５（第２保持孔）を有している。アーム５は、＋Ｚ方向の側であるリンク６と対向する側において、第２ピン１０２を挿入するための開口５Ａを有している。開口５Ａは保持孔１１５に連通している。アーム５及びリンク６が対向していない状態において、第２ピン１０２が保持孔１１５に挿入されると、第２ピン１０２の鍔１１１が保持孔１１５の周面に当接し、第２ピン１０２は保持孔１１５に挿入された状態で−Ｚ方向への移動が規制される。この状態の第２ピン１０２を保持孔１１５に固定する場合、接着剤や螺子止め等の様々な手段を採用することが可能である。
【００２４】
＝＝＝駆動力伝達装置の切離動作＝＝＝
図５Ａ乃至図５Ｄを参照しつつ第１実施形態に係る駆動力伝達装置の切離動作について説明する。図５Ａ乃至図５Ｄは、本発明の第１実施形態に係る駆動力伝達装置が水力発電用水車のアーム及びリンクに適用された状態を示し、図４と同様にＹ軸及びＺ軸が形成する平面に対して平行な平面で２分割に切断された状態の断面図として示されている。
【００２５】
先ず、図５Ａを初期状態とする。図５Ａの場合、突片１０４はコイルバネ１０５の弾性力を受けて窪み１１０を押圧し、ガイドリング３が図３Ａの反時計方向Ｔ’又は図３Ｂの時計方向Ｔへ回動することに従って、アーム５及びリンク６が一体となって−Ｙ方向に移動している状態を示している。
【００２６】
アーム５及びリンク６が一体となって移動している際に、例えば、隣り合うガイドベーン４の間に流木等の異物が挟まってしまうと、ガイドリング３が回動しているにも関わらず、アーム５が応動しなくなり、リンク６のみが図５Ａの状態から継続して−Ｙ方向に移動しようとする負荷が生じる（図５Ｂ）。
【００２７】
停止しているアーム５と移動しようとするリンク６との間に生じる負荷がコイルバネ１０５の弾性力より大きくなると、突片１０４における凸型の半球面形状を呈する先端部分はコイルバネ１０５の弾性力に抗して凹型の半球面形状を呈する窪み１１０の表面を摺動し始める。このとき、突片１０４がコイルバネ１０５の弾性力に抗して窪み１１０から離れる方向（＋Ｚ方向）に移動し始めるとともに、リンク６のみが−Ｙ方向に移動し始める。そして、突片１０４の先端部分が窪み１１０の表面を乗り越えると、突片１０４がコイルバネ１０５の弾性力に抗した状態を維持しながら、突片１０４の先端部分は第２ピン１０２の上面を第２ピン１０２から離れる方向（−Ｙ方向）に向かって摺動する（図５Ｃ）。
【００２８】
突片１０４の先端部分が第２ピン１０２の上面から離れると、突片１０４はコイルバネ１０５の弾性力を受けて−Ｚ方向に突出し、リンク６はアーム５から切離される。これにより、水力発電用水車の機構を不要に生じる負荷から保護することが可能になる（図５Ｄ）。
【００２９】
尚、コイルバネ１０５の弾性力は、水力発電用水車の機構が上記の負荷を受けて破損する前に、突片１０４の先端部分が窪み１１０の表面を摺動し始める弾性力となるように、ボルト１０７及び目盛板１０８を用いて適正な値に事前に調整されている。
【００３０】
＝＝＝駆動力伝達装置の再生動作＝＝＝
図６Ａ乃至図６Ｄを参照しつつ第１実施形態に係る駆動力伝達装置の再生動作について説明する。図６Ａ乃至図６Ｄは、本発明の第１実施形態に係る駆動力伝達装置が水力発電用水車のアーム及びリンクに適用された状態を示し、図４と同様にＹ軸及びＺ軸が形成する平面に対して平行な平面で２分割に切断された状態の断面図として示されている。尚、駆動力伝達装置の再生動作を行うに際して、ケーシング７内の流木等の異物は事前に除去されているものとする。
【００３１】
先ず、図６Ａを初期状態とする。図６Ａは図５Ｄと同じ状態であり、リンク６はアーム５から切離されている。突片１０４はコイルバネ１０５の弾性力を受けて−Ｚ方向に突出した状態になっているため、リンク６をこのまま＋Ｙ方向に移動させても、アーム５及びリンク６を図４に示すように連結することは困難である。
【００３２】
そこで、ケース１０３に対するボルト１０７の螺合を解除し、ケース１０３からボルト１０７及びコイルバネ１０５を取り外す。すると、突片１０４は、コイルバネ１０５による弾性付勢から開放され、コイルバネ１０６の弾性力を受けて開口６Ｂからケース１０３の内部（＋Ｚ方向）に向かって待避する（図６Ｂ）。
【００３３】
突片１０４が−Ｚ方向の弾性力を受けなくなることから、リンク６はアーム５と対向する方向（＋Ｙ方向）に移動することが可能になる。そして、突片１０４が窪み１１０と対向する位置まで、リンク６をアーム５と対向する方向に移動させる（図６Ｃ）。
【００３４】
突片１０４が窪み１１０と対向したら、リンク６の移動を停止させる。そして、ケース１０３にコイルバネ１０５を収容し、突片１０４に付与されるコイルバネ１０５の弾性力が予め定められた弾性力となるように、ケース１０３にボルト１０７を螺合させる。これにより、突片１０４はコイルバネ１０５の弾性力を受けて窪み１１０を押圧する状態になり、駆動力伝達装置１００は図４に示す状態に再生される（図６Ｄ）。
【００３５】
＝＝＝駆動力伝達装置の他の適用例＝＝＝
図７は、本発明の第１実施形態に係る駆動力伝達装置が他の水力発電用水車のアーム及びリンクに適用された状態を示し、図１と同様にＹ軸及びＺ軸が形成する平面に対して平行な平面で２分割に切断された状態の断面図として示されている。尚、図７に示す水力発電用水車のアーム及びリンクの開口５Ａ’，６Ａ’，６Ｂ’の径は、水力発電用水車の仕様に従って、図４に示す水力発電用水車のアーム及びリンクの開口５Ａ，６Ａ，６Ｂの径に対してそれぞれ長くなっている。
【００３６】
リンク６’は、弱点ピン１２が設けられる位置において円柱形状を呈する保持孔１１２’（第１保持孔）を有している。リンク６’は、＋Ｚ方向の側であるアーム５’とは対向しない側において、第１ピン１０１を挿入するための開口６Ａ’を有している。リンク６’は、−Ｚ方向の端であるアーム５’と対向する端において、第１ピン１０１の突片１０４が突出するための開口６Ｂ’を有している。開口６Ａ’，６Ｂ’は保持孔１１２’に連通し、開口６Ｂ’の径は開口６Ａ’の径より短くなっている。つまり、保持孔１１２’は、アーム５’と対向する端の径が端以外の径より短くなる段部１１４’を有している。斜線で示すライナ１１６（第１スペーサ）は、第１ピン１０１及び保持孔１１２’の間の隙間に介在する円筒形状を呈するスペーサである。ライナ１１６は、＋Ｚ方向の側であるアーム５’とは対向しない側において、開口６Ａと等しい開口１１６Ａを有している。ライナ１１６は、−Ｚ方向の端であるアーム５’と対向する端において、開口６Ｂと等しい開口１１６Ｂを有している。ライナ１１６は、アーム５’と対向する端の径が端以外の径より短くなる段部１１７を有している。第１ピン１０１がライナ１１６を介して保持孔１１２’に挿入されると、第１ピン１０１の段部１１３がライナ１１６の段部１１７に当接し、第１ピン１０１は保持孔１１２’に挿入された状態で−Ｚ方向への移動が規制される。この状態の第１ピン１０１を保持孔１１２’に固定する場合、接着剤や螺子止め等の様々な手段を採用することが可能である。
【００３７】
アーム５’は、弱点ピン１２が設けられる位置において円柱形状を呈する保持孔１１５’（第２保持孔）を有している。アーム５’は、＋Ｚ方向の側であるリンク６’と対向する側において、第２ピン１０２を挿入するための開口５Ａ’を有している。開口５Ａ’は保持孔１１５’に連通している。斜線で示すライナ１１８（第２スペーサ）は、第２ピン１０２及び保持孔１１５’の間の隙間に介在する円筒形状を呈するスペーサである。ライナ１１８は、＋Ｚ方向の側であるリンク６’と対向する側において、開口５Ａと等しい開口１１８Ａを有している。アーム５’及びリンク６’が対向していない状態において、第２ピン１０２がライナ１１８を介して保持孔１１５’に挿入されると、第２ピン１０２の鍔１１１がライナ１１８の端面及び保持孔１１５’の周面に当接し、第２ピン１０２は保持孔１１５’に挿入された状態で−Ｚ方向への移動が規制される。この状態の第２ピン１０２を保持孔１１５’に固定する場合、接着剤や螺子止め等の様々な手段を採用することが可能である。
【００３８】
以上、水力発電用水車の仕様に応じたライナ１１６，１１８を用意することにより、駆動力伝達装置１００を様々な水力発電用水車に対して汎用性を持って採用することが可能になる。
【００３９】
[第２実施形態]
図８は、本発明の第２実施形態に係る駆動力伝達装置を示す断面図である。駆動力伝達装置１００の場合、コイルバネ１０５の弾性力を受ける部材として先端部分が凸型の半球面形状を呈する突片１０４を備えているが、駆動力伝達装置２００の場合、突片１０４の代わりに、コイルバネ１０５の弾性力を受ける部材として先端部分が凹型の半球面形状を呈する窪み２０１を有する部材２０２を備えている。また、駆動力伝達装置１００の場合、突片１０４と嵌合する凹型の半球面形状を呈する窪み１１０を備えているが、駆動力伝達装置２００の場合、窪み１１０の代わりに、窪み２０１と嵌合する凸型の半球面形状を呈する突部２０３を備えている。駆動力伝達装置１００，２００のそれ以外の構成は同じである。
【００４０】
[第３実施形態]
図９は、本発明の第３実施形態に係る駆動力伝達装置を示す断面図である。駆動力伝達装置１００の場合、先端部分が凸型の半球面形状を呈する突片１０４を備えているが、駆動力伝達装置２００の場合、突片１０４の代わりに、先端部分が凸型の円錐形状を呈する突片３０１を備えている。また、駆動力伝達装置１００の場合、凹型の半球面形状を呈する窪み１１０を備えているが、駆動力伝達装置２００の場合、窪み１１０の代わりに、凹型の円錐形状を呈する窪み３０２を備えている。駆動力伝達装置１００，３００のそれ以外の構成は同じである。尚、円錐形状は円錐台形状であってもよい。
【００４１】
[第４実施形態]
図１０は、本発明の第４実施形態に係る駆動力伝達装置を示す断面図である。駆動力伝達装置１００の場合、コイルバネ１０５の弾性力を受ける部材として先端部分が凸型の半球面形状を呈する突片１０４を備えているが、駆動力伝達装置２００の場合、突片１０４の代わりに、コイルバネ１０５の弾性力を受ける部材として先端部分が凹型の円錐形状を呈する窪み４０１を有する部材４０２を備えている。また、駆動力伝達装置１００の場合、突片１０４と嵌合する凹型の半球面形状を呈する窪み１１０を備えているが、駆動力伝達装置２００の場合、窪み１１０の代わりに、窪み４０１と嵌合する凸型の円錐形状を呈する突部４０３を備えている。駆動力伝達装置１００，４００のそれ以外の構成は同じである。尚、円錐形状は円錐台形状であってもよい。
【００４２】
以上説明したように、流入する水の圧力に応じて回転するランナ２と、ランナ２に流入する水の量を調整するガイドベーン４と、ガイドベーン４に結合されるアーム５と、ランナ２に水を流入する際のガイドベーン４の開度が変化するように回動するガイドリング３と、アーム５及びガイドリング３の間を連結するリンク６と、を有する水力発電用水車の駆動力伝達装置であって、アーム５及びリンク６の一方に設けられ、アーム５及びリンク６の他方に対向する窪み１１０（２０１，３０２，４０１）と、アーム５及びリンク６の他方に設けられ、アーム５及びリンク６の一方に対向するとともに窪み１１０（２０１，３０２，４０１）に嵌合する突片１０４（２０３，３０１，４０３）と、アーム５及びリンク６の何れかに設けられ、突片１０４（２０３，３０１，４０３）及び窪み１１０（２０１，３０２，４０１）が所定の圧力で押圧されるように弾性力を発生するコイルバネ１０５と、を備え、ガイドリング３が回動しているにも関わらずアーム５が応動しない場合、リンク６がアーム５から切離されるように、突片１０４（２０３，３０１，４０３）はコイルバネ１０５の弾性力に抗して窪み１１０（２０１，３０２，４０１）から外れる。水力発電用水車を構成する機構が一定以上の負荷を受けた場合、リンク６及びアーム５は一旦切離されるが、その後、リンク６及びアーム５は再設定により再度連結される。従って、新たな部品代が不要になることから、弱点ピンの交換と比べて費用を低減することが可能になる。また、弱点ピンの交換作業に比べて溢水電力を低減することも可能になる。
【００４３】
また、窪み１１０（２０１）は、半球面形状を呈し、突片１０４（２０３）は、窪み１１０（２０１）に嵌合する半球面形状を呈してもよい。一方、窪み３０２（４０１）は、円錐形状を呈し、突片３０１（４０３）は、窪み３０２（４０１）に嵌合する円錐形状を呈してもよい。これにより、水力発電用水車を構成するリンク６及びアーム５の間に一定以上の負荷が生じると、リンク６及びアーム５を確実に切離することが可能になる。
【００４４】
また、アーム５及びリンク６の他方に設けられ、突片１０４（３０１）と、突片１０４（３０１）が窪み１１０（３０２）を所定の圧力で押圧するように突片１０４（３０１）を弾性付勢するコイルバネ１０５と、を収容するケース１０３と、アーム５及びリンク６の他方に設けられ、コイルバネ１０５が突片１０４（３０１）を弾性付勢するようにコイルバネ１０５を押圧する、ケース１０３の開口に装着されるボルト１０７と、を備える。これにより、突片１０４（３０１）は窪み１１０（３０２）を一定の弾性力で押圧することが可能になる。
【００４５】
また、ケース１０３は、ボルト１０７を装着するための雌螺子１０３Ｃを有し、ボルト１０７は、雌螺子１０３Ｃに螺合する雄螺子１０７Ａを有する。これにより、突片１０４（３０１）に付与されるコイルバネ１０５の弾性力を調整することが可能になる。
【００４６】
また、ケース１０３は、ボルト１０７がケース１０３に螺合する度合いを目視するための目盛板１０８を有する。これにより、突片１０４（３０１）に付与されるコイルバネ１０５の弾性力を正確に調整することが可能になる。
【００４７】
また、アーム５及びリンク６の他方は、突片１０４（３０１）が露出するようにケース１０３を保持する保持孔１１２（１１２’）を有し、ケース１０３は、保持孔１１２（１１２’）に対して着脱可能である。これにより、第１ピン１０１の取替作業が容易になる。
【００４８】
また、ケース１０３が保持孔１１２（１１２’）に保持されるように、ケース１０３と保持孔１１２（１１２’）との間に介在するランナ１１６を備える。これにより、第１ピン１０１に汎用性を持たせることが可能になる。
【００４９】
また、アーム５及びリンク６の一方に設けられ、窪み１１０（３０２）を有する第２ピン１０２を備える。アーム５及びリンク６の一方は、窪み１１０（３０２）が露出するように第２ピン１０２を保持する保持孔１１５（１１５’）を有し、第２ピン１０２は、保持孔１１５（１１５’）に対して着脱可能である。これにより、第２ピン１０２の取替作業が容易になる。
【００５０】
また、第２ピン１０２が保持孔１１５（１１５’）に保持されるように、ケース１０３と保持孔１１５（１１５’）との間に介在するランナ１１８を備える。これにより、第２ピン１０２に汎用性を持たせることが可能になる。
【００５１】
また、アーム５は、窪み１１０（３０２）を有し、リンク６は、突片１０４（３０１）と、突片１０４（３０１）が窪み１１０（３０２）を所定の圧力で押圧するように突片１０４（３０１）を弾性付勢するコイルバネ１０５と、を有する。これにより、第１ピン１０１及び第２ピン１０２を連結する再生作業が容易になる。
【００５２】
尚、上記第１乃至第４実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【００５３】
第１〜第４実施形態に係る駆動力伝達装置１００〜４００を構成する第１ピン及び第２ピンのうち、第１ピンがリンクに設けられるとともに第２ピンがアームに設けられてもよく、或いは、第１ピンがアームに設けられるとともに第２ピンがリンクに設けられてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１  水力発電用水車
２  ランナ
３  ガイドリング
４  ガイドベーン
５  アーム
６  リンク
１００，２００，３００，４００  駆動力伝達装置
１０１  第１ピン
１０２  第２ピン
１０３  ケース
１０３Ｃ  雌螺子
１０４，３０１  突片
１０５  コイルバネ
１０７  ボルト
１０７Ａ  雄螺子
１０８  目盛板
１１０，３０２  窪み
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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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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