(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング状に配設された複数枚のガイドベーンの回動量を調整してランナに導入する流体の流量を調整するように構成したガイドベーンの操作機構であって、
駆動源により上下方向に昇降されるガイドリングと、
前記ガイドリングの内周面に基端部を固着して水平方向に突出させたスライドピンと、
軸方向に沿う螺旋状の溝を有するシャフト部及びこのシャフト部に一体的に固着されて前記流体の流量を調整する羽根部を有するガイドベーンとを具備し、
前記スライドピンの先端部を前記溝に嵌入させることにより前記ガイドリングの昇降に伴い前記シャフト部を回動させ、前記羽根部を回動させることにより前記ガイドベーンの開度を調整するように構成したことを特徴とするガイドベーンの操作機構。
【請求項２】
請求項１に記載するガイドベーンの操作機構において、
前記溝は、その最下部に前記スライドピンが嵌入された状態で前記ガイドベーンが全閉状態となるように構成したことを特徴とするガイドベーンの操作機構。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載するガイドベーンの操作機構において、
前記スライドピンは、その途中に機械的な脆弱部を形成して弱点ピンとしても機能させるように構成したことを特徴とするガイドベーンの操作機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガイドベーンの操作機構に関し、特にフランシス水車、カプラン水車等の水車の流量を調整乃至遮断するガイドベーンに適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
フランシス水車乃至プラン水車等の水車においては水路から水車内へ流入する水量を調整するため流入口に複数枚のガイドベーンを設置し、このガイドベーンの流水方向に対する角度をガイドベーンの操作機構を介して調整するようになっている。かかる調整により隣接するガイドベーン間の隙間を変えて流入水量を適切に制御するためである。
【０００３】
図４は従来技術に係るガイドベーンの操作機構をガイドベーンとともに示す分解斜視図である。同図に示すように、当該操作機構は、油圧シリンダ１の直線駆動力によりガイドリング２を回動し、このガイドリング２の回動力をリンク機構を介してガイドベーン３に伝達することにより、ガイドベーン３の羽根部３ａを開閉して水車内での流量を調整乃至遮断する構造となっている。さらに詳言すると、油圧シリンダ１のピストンロッド１ａの先端部は操作リンクピン４を介してガイドリング２に連結してあり、ガイドリング２に固着された偏芯ピン５、メガネリング６及び弱点ピン７を介してガイドベーンアーム８に連結してある。ガイドベーンアーム８は、羽根部３ａと一体となったシャフト部本体３ｂの上端面にガイド弁押さえ板９を介してボルト１０で固着してある。かくして、油圧シリンダ１が発生した駆動力が操作リンクピン４を介してガイドリング２に伝達されてこのガイドリング２を回動する。この回動力は、偏芯ピン５、メガネリング６、弱点ピン７からなるリンク機構及びガイドベーンアーム８を介してシャフト部本体３ｂを回動させる。この結果、羽根部３ａが回動して当該水車のケーシング側Ａからランナ側Ｂに至る水流Ｃを制御する。
【０００４】
なお、この種のガイドベーンの操作機構を開示する公知文献として特許文献１がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−２８４７９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の如き従来技術においては、次のような問題を生起していた。
１）  複雑なリンク機構を介して油圧シリンダ１の直線駆動力を回動力に変換してガイドベーン３に伝達しているので、部品点数が多く組み立て調整に時間を要していた。
２）  また、連結部に摺動部分が多いので、連結部に隙間を生起し易く、この結果制御の遅れを生起し、調速機の不動時間が長くなっていた。
３）  さらに、前記隙間が多くの連結部分で積算され、ガイドベーンの開時と閉時とで位置が異なるヒステリシス特性を持つことになっていた。
４）  電源喪失時に備えて別途非常用の電源を用意する等、多くの付帯設備を必要としていた。また、ガイドリング２の水平面内での回動によりガイドベーンを閉じる必要があるので、事故時であっても完全にガイドベーンを閉じるのが困難であるという問題も生起していた。
【０００７】
本発明は、上記従来技術に鑑み、複雑な構成で且つ磨耗部分が多いリンク機構を用いることなく構造が簡潔で保守も容易であり、さらに調速機の不動時間の低減に資することができるとともに、電源喪失時には特別な装置等を要することなくガイドベーンを自動的に閉じることで安全を確保し得るガイドベーンの操作機構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】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、
リング状に配設された複数枚のガイドベーンの回動量を調整してランナに導入する流体の流量を調整するように構成したガイドベーンの操作機構であって、
駆動源により上下方向に昇降されるガイドリングと、
前記ガイドリングの内周面に基端部を固着して水平方向に突出させたスライドピンと、
軸方向に沿う螺旋状の溝を有するシャフト部及びこのシャフト部に一体的に固着されて前記流体の流量を調整する羽根部を有するガイドベーンとを具備し、
前記スライドピンの先端部を前記溝に嵌入させることにより前記ガイドリングの昇降に伴い前記シャフト部を回動させ、前記羽根部を回動させることにより前記ガイドベーンの開度を調整するように構成したことを特徴とするガイドベーンの操作機構にある。
【０００９】
本発明の第２の態様は、
第１の態様に記載するガイドベーンの操作機構において、
前記溝は、その最下部に前記スライドピンが嵌入された状態で前記ガイドベーンが全閉状態となるように構成したことを特徴とするガイドベーンの操作機構にある。
【００１０】
本発明の第３の態様は、
第１又は第２の態様に記載するガイドベーンの操作機構において、
前記スライドピンは、その途中に機械的な脆弱部を形成して弱点ピンとしても機能させるように構成したことを特徴とするガイドベーンの操作機構にある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ガイドリングの上下方向の直線運動をスライドピンを介してガイドベーンに伝達するとともに、スライドピンの直線運動を螺旋状の溝でガイドベーンの回動力に変換しているので、複雑なリンク機構を介することなくガイドベーンを回動することができる。この結果、部品点数の大幅な削減を図り、組み立て調整を容易に行うことができる、また、従来技術の如く連結部に隙間を生起し易いという問題も解消し得るので、制御の遅れを可及的に低減でき、その分調速機の不動時間を短縮し得るばかりでなく、ガイドベーンの開時と閉時とで位置が異なるというヒステリシス特性を持つこともない。
【００１２】
電源喪失時等、駆動源の制御不能時には自重でガイドリングが下降することにより、ガイドベーンを閉じることができるので、何の付帯設備も要することなく自動的且つ確実に安全側にガイドベーンを動作させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態に係るガイドベーンの操作機構の原理を示す説明図、図２はそのガイドベーン部分を抽出して示す説明図である。両図に示すように、当該操作機構は、リング状に配設された複数枚のガイドベーン１３（図には１枚のみを示す）の回動量を調整してケーシング側Ａからランナ側Ｂに導入する水流Ｃを調整するように構成してある。このため、上下方向に昇降するガイドリング１２、ガイドリング１２に基端部を固着されたスライドピン１６及びスライドピン１６の先端部が嵌入されるようガイドベーン１３のシャフト部Ｉにその軸方向沿って形成された螺旋状の溝２１を有している。ここで、特に図２に明示するように、溝２１はシャフト部Ｉの上部に図中右上から左下に向けて下降するような螺旋形状となっている。この結果、スライドピン１６が上昇した場合にはシャフトＩが時計方向に回動する一方、下降した場合には反時計方向に回動してガイドベーン１３の流線形状の羽根部１３ａを介して水車の水口を開閉する。したがって、本形態におかるガイドベーン１３は反時計方向に回動した場合に閉じるように構成してある。非常時の自重によるガイドリング１２の下降をガイドベーン１３の駆動力として利用することで、これを閉じるという安全側の操作を行うことができるからである。なお、ガイドリング１２は駆動源である油圧ジャッキ１１により垂直方向に昇降される。
【００１４】
図３は本形態に係る操作機構の分解斜視図である。同図に基づき、さらに詳細に説明すると、スライドピン１６はガイドリング１２の内周面に基端部を固着して水平方向に突出させてあり、その先端部がスライド軸１８に設けたシャフト部Ｉの螺旋状の溝２１に嵌入してある。スライド軸１８はガイドベーン連結軸１９を介してボルト２０でシャフト部本体１３ｂの上端面に固着してある。本形態では、スライド軸１８、ガイドベーン連結軸１９及びシャフト部本体１３ｂでシャフト部Ｉが構成されており、シャフト部本体１３ｂに一体的に固着されている羽根部１３ａを介してケーシング側Ａからランナ側Ｂに流入する水流Ｃを制御するようになっている。
【００１５】
ここで、螺旋状の溝２１は、その最下部にスライドピン１６が嵌入された状態で当該ガイドベーンが全閉状態となるように構成してある。油圧ジャッキ１１の制御不能時におけるフェールセーフを実現するためである。また、本形態におけるスライドピン１６は、その途中に機械的な脆弱部１６ａを形成してある。ガイドベーンが異物を噛み込み当該操作機構に過大な負荷力が作用した場合に脆弱部１６ａが損壊することにより他の部分を保護するためである。すなわち、弱点ピンとしても機能させるように構成してある。
【００１６】
かかる本形態によれば、油圧ジャッキ１１の駆動によるガイドリング１２の昇降に伴いスライドピン１６を介してシャフト部Ｉが回動して羽根部１３ａを回動させることによりガイドベーンの開度を調整する。すなわち、ガイドリング１２の直線的な昇降運動を、連結部が多い複雑な構成のリンク機構等を用いることなく、螺旋状の溝２１でガイドベーン１３の回動操作力に変換して所定の開閉操作を行わせることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明は水車を製造・販売する産業分野で有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係るガイドベーンの操作機構の原理を示す説明図である。
【図２】図１のガイドベーン部分を抽出して示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るガイドベーンの操作機構を示す分解斜視図である。
【図４】従来技術に係るガイドベーンの操作機構を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００１９】
Ｉ              シャフト部
１１              油圧ジャッキ
１２              ガイドリング
１３              ガイドベーン
１３ａ            羽根部
１３ｂ            シャフト部本体
１６              スライドピン
１６ａ            脆弱部
１８              スライド軸
１９              ガイドベーン連結軸
２１              溝
【図１】
0004954100.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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