(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単位ランナ相互間を接続ボルトで環状に接続して構成されたランナを回転軸に取付け、このランナのクラウン部の上面及びバンド部の下面を上カバー及び下カバーで覆い、かつ前記ランナのクラウン部の上面及びバンド部の下面に露出している前記接続ボルトをそれぞれ覆う各カバープレートを取付ボルトで前記クラウン部及びバンド部に締付け固定してなる水力機械において、
前記上カバー及び前記下カバーの少なくとも一方のカバーにおける前記取付ボルトが取付けられた半径位置に形成された点検窓と、
前記カバーの外側から前記点検窓を介して前記カバープレートまでの距離及び前記取付ボルトまでの距離を非接触で計測する非接触距離計と、
前記ランナを回転したときに、前記ランナの回転位置と前記非接触距離計の計測値とから得られる前記カバープレートの凹凸特性を出力する信号処理部と
を備えた水力機械のカバープレート取付ボルトの締付状態監視装置。
【請求項２】
複数の単位ランナ相互間を接続ボルトで環状に接続して構成されたランナを回転軸に取付け、このランナのクラウン部の上面及びバンド部の下面を上カバー及び下カバーで覆い、かつ前記ランナのクラウン部の上面及びバンド部の下面に露出している前記接続ボルトをそれぞれ覆う各カバープレートを取付ボルトで前記クラウン部及びバンド部に締付け固定してなる水力機械において、
前記上カバー及び前記下カバーの少なくとも一方のカバーにおける前記取付ボルトが取付けられた半径位置に形成された点検窓と、
前記カバーにおける前記点検窓と同一半径方向でかつ前記取付ボルトが取付けられていない半径位置に形成された参照窓と、
前記カバーの外側から前記点検窓を介して前記カバープレートまでの距離及び前記取付ボルトまでの距離を非接触で計測する第１の非接触距離計と、
前記カバーの外側から前記参照窓を介して前記カバープレートまでの距離を非接触で計測する第２の非接触距離計と、
前記ランナを回転したときに、前記ランナの回転位置と前記各非接触距離計の各計測値とから得られる前記カバープレートの各凹凸特性相互間の差の凹凸特性を出力する信号処理部と
を備えた水力機械のカバープレート取付ボルトの締付状態監視装置。
【請求項３】
複数の単位ランナ相互間を接続ボルトで環状に接続して構成されたランナを回転軸に取付け、このランナのクラウン部の上面及びバンド部の下面を上カバー及び下カバーで覆い、かつ前記ランナのクラウン部の上面及びバンド部の下面に露出している前記接続ボルトをそれぞれ覆う各カバープレートを取付ボルトで前記クラウン部及びバンド部に締付け固定してなる水力機械において、
前記上カバー及び前記下カバーの少なくとも一方のカバーにおける前記取付ボルトが取付けられた半径位置及び前記取付ボルトが取付けられていない半径位置を含む点検窓と、
前記カバーの外側から前記点検窓を介して前記カバープレートまでの距離及び前記取付ボルトまでの距離を非接触で計測する非接触距離計と、
前記非接触距離計を前記点検窓における前記取付ボルトが取付けられた半径位置に位置させた状態で、前記ランナを回転したときに、前記ランナの回転位置と前記非接触距離計の計測値とから得られる前記カバープレートの検出凹凸特性を得る手段と、
前記非接触距離計を前記点検窓における前記取付ボルトが取付けられていない半径位置に位置させた状態で、前記ランナを回転したときに、前記ランナの回転位置と前記非接触距離計の計測値とから得られる前記カバープレートの参照凹凸特性を得る手段と、
前記検出凹凸特性と前記参照凹凸特性との差の凹凸特性を出力する信号処理部と
を備えた水力機械のカバープレート取付ボルトの締付状態監視装置。
【請求項４】
複数の単位ランナ相互間を接続ボルトで環状に接続して構成されたランナを回転軸に取付け、このランナのクラウン部の上面及びバンド部の下面を上カバー及び下カバーで覆い、かつ前記ランナのクラウン部の上面及びバンド部の下面に露出している前記接続ボルトをそれぞれ覆う各カバープレートを取付ボルトで前記クラウン部及びバンド部に締付け固定してなる水力機械において、
前記上カバー及び下カバーにおける前記取付ボルトが取付けられた半径位置に形成された複数の点検窓と、
前記上カバー及び下カバーの外側からそれぞれ前記各点検窓を介して前記カバープレートまでの距離及び前記取付ボルトまでの距離を非接触で計測する複数の非接触距離計と、
前記ランナを回転することにより、前記ランナの回転位置と前記各非接触距離計の各計測値とから得られる前記各カバープレートの凹凸特性を出力する信号処理部と
を備えた水力機械のカバープレート取付ボルトの締付状態監視装置。
【請求項５】
前記下カバーに点検窓が形成されたとき、この点検窓を透明部材で閉じたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の水力機械のカバープレート取付ボルトの締付状態監視装置。
【請求項６】
前記非接触距離計はレーザ変位計であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の水力機械のカバープレート取付ボルトの締付状態監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電用水車やポンプ用水車等の水力機械におけるカバープレートをランナに固定する取付ボルトの締付状態を監視する水力機械のカバープレート取付ボルトの締付状態監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発電用水車やポンプ用水車等の大型の水力機械においては、図９の縦断面図及び図１０の水平断面図に示すように、回転軸１の下端に形成されたフランジ部１ａに対して環状のランナ（回転体）２が複数のカップリングボルト３で取付けられている。このランナ２内に形成された水路４を水が通流することによってランナ２が回転する。この環状のランナ２の上側には上カバー５が取付けられ、下側には下カバー６が設けられている。上カバー５はシールド軸受７を介して回転軸１に接している。
【０００３】
このような大型の水力機械においては、環状のランナ２は、プラント建設時の輸送制限等から、一つの部材で形成されることはなく、図１０に示すように、上方から見て扇形状を有した複数の単位ランナ２ａを環状に接続して一つの環状のランナ２を構成する。各単位ランナ２ａの上面のクラウン部８及び下面のバンド部９には半径方向にフランジ部が形成され、隣接する単位ランナ２ａのフランジ部どうしを複数の接続ボルト１０で締付け固定する。
【０００４】
このままの状態においては、高速回転するランナ２の上面及び下面に大きな凹凸が存在するので、流体抵抗が発生して水力効率が低下する。
【０００５】
この水力効率低下を回避するために、クラウン部８及びバンド部９に周方向に複数のリブ１１ａ，１１ｂを形成して、接続ボルト１０を覆うように各リブ１１ａ，１１ｂの先端どうしを環状のカバープレート１２ａ，１２ｂで蓋している。具体的にはこの環状のカバープレート１２ａ，１２ｂは各リブ１１ａ，１１ｂの先端に取付ボルト１３ａ，１３ｂで締付け固定されている。
【０００６】
このように、半径方向のフランジ部及び接続ボルト１０を周方向のリブ１１ａ，１１ｂ及び環状のカバープレート１２ａ，１２ｂで覆うことにより、ランナ２の上面及び下面の凹凸が解消されて、水力効率が向上する。
【０００７】
このようなカバープレート１２ａ，１２ｂの機能を維持するために、取付ボルト１３ａ，１３ｂがゆるんでいるか否かの締付状態を定期的に点検する必要がある。
【０００８】
この取付ボルト１３ａ．１３ｂの締付状態を点検するために、図１１に示すように、上カバー５に貫通孔１５が穿設されている。そして、この水力機械の運転を停止して、内部の水を抜く。その後、貫通孔１５からファイバスコープ１４ａを差込んで、ファイバスコープ１４ａの先端を取付ボルト１３ａ近傍に位置させて、取付ボルト１３ａの締付状態の画像を監視システム１６で読取りモニタ表示装置１７へ表示する。
【０００９】
また、バンド部９側のカバープレート１２ｂの取付ボルト１３ｂの締付状態を監視するためには、下カバー６とバンド部９との間の僅かの隙間から、やはりファイバスコープ１４ｂを差込んで、ファイバスコープ１４ｂの先端を取付ボルト１３ｂの近傍に位置させて、取付ボルト１３ｂの締付状態の画像を得る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１に示すファイバスコープ１４ａ，１４ｂを用いて点検員が視覚的に締付状態を観察する手法においてもまだ解消すべき次のような課題があった。
【００１１】
取付ボルト１３ａの締付状態を点検するために、貫通孔１５からファイバスコープ１４ａを差込んで、その先端を取付ボルト１３ａ近傍に位置させる必要がある。また、一か所の取付ボルト１３ａの点検が終了すると、ファイバスコープ１４ａを貫通孔１５から引き抜いて、ランナ２を次の取付ボルト１３ａが貫通孔１５に対向する位置まで回転させる。ファイバスコープ１４ａを貫通孔１５から引抜く理由は、カバープレート１２ａと上カバー５との隙間が小さくて、ファイバスコープ１４ａを挿入した状態でランナ２を回転させると、ファイバスコープ１４ａに損傷を与える懸念があるからである。そして、該当取付ボルト１３ａに対する点検作業を最初から繰返す。
【００１２】
このように、このファイバスコープ１４ａの操作は非常に繁雑であり、かつ熟練作業者が実施する必要がある。したがって、図１０に示すように、周上に配設された多数の取付ボルト１３ａの締付状態を点検するには多大の労力と時間が必要であり、長期間に亘って水力機械の運転を停止する必要があった。
【００１３】
また、ランナ２の下側のカバープレート１２ｂの取付ボルト１３ｂの締付状態を点検するためには、漏水発生の可能性等を考慮すると、ファイバスコープ１４ｂを挿入ための貫通孔を穿設することは不適当であり、図１１に示すように、下カバー６とバンド部９との間の僅かの隙間からファイバスコープ１４ｂを挿入する必要がある。
【００１４】
しかし、この隙間は、高々数ｍｍ程度であり、ファイバスコープ１４ｂを挿入した状態でランナ２を回転させることは不可能である。また、ファイバスコープ１４ｂの挿入位置から取付ボルト１３ｂ位置までの経路が複雑でありかつ長いので、ファイバスコープ１４ｂの操作がより繁雑になり、より熟練した作業者が必要となる。
【００１５】
さらに、最終的に各取付ボルト１３ａ，１３ｂがゆるんでいるか否かの判断は、点検作業者がモニタ表示装置１７に表示された画像情報に基づいて判断している。したがって、判断結果に点検作業者の個人差が生じる懸念がある。
【００１６】
また、各取付ボルト１３ａ，１３ｂによって、各カバープレート１２ａ，１２ｂがクラウン部８及びバンド部９の各リブ１１ａ，１１ｂに堅固に固定されるには、当然、各カバープレート１２ａ，１２ｂと各リブ１１ａ，１１ｂとの間の締結面座３７ａ，３７ｂは確実に密着している必要がある。
【００１７】
仮に、締結面座３７ａ，３７ｂに隙間が生じていると、取付ボルト１３ａ，１３ｂでこの隙間を強制的に縮めることになり、この水力機械を運転すると取付ボルト１３ａ，１３ｂに過大な変動応力が発生する。そのために、取付ボルト１３ａ，１３ｂの金属疲労が早期に進行し、比較的短期間にこの金属疲労により取付ボルト１３ａ，１３ｂが損傷する問題が発生する。
【００１８】
特に、ランナ２の下側のバンド部９は回転軸１を中心軸とする円錐形状に形成されているので、このバンド部９の接続ボルト１０を覆うカバープレート１２ｂも円錐形状を有する。したがって、このカバープレート１２ｂとバンド部９のリブ１１ｂとの締結面座３７ｂも前記回転軸１を中心軸とする円錐形状を有する。
【００１９】
カバープレート１２ｂとリブ１１ｂとの互いの当接面をそれぞれ円錐形状に形成し、互いの当接面どうしを接触させた場合に全く隙間が生じないように調整することは、工作機械の加工仕上げ精度上からも非常に難かしい。特に、カバープレート１２ｂは、半径方向に配列された外側と内側との複数のリブ１１ｂ，１１ｂに対して周方向に帯状に接触するので、全部の接触面に対して全く隙間が生じないように加工するのは至難の技であり、たとえこの要求を満たせたとしても、多大の労力と時間を必要とした。
【００２０】
また、発生する隙間が大きい場合は、取付ボルト１３ａ，１３ｂの締結力でもこの隙間を埋めることができずに、たとえ締結力で隙間を強制的に縮めたとしても、運転の外力により隙間が生じてしまい、上述した問題が生じる。
【００２１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、非接触距離計を用いることにより、カバープレートの取付ボルトの締付状態の点検作業を自動的に能率的に実施でき、かつ締付状態を定量的に把握でき、さらにランナの下側のカバープレートの取付ボルトの締付状態も確実に点検できる水力機械のカバープレート取付ボルトの締付状態監視装置を提供することを目的とする。
【００２２】
また、各カバープレートと各リブとの間の接合構造を変更することによって、簡単にカバープレートとリブとの間の締結座面で隙間が生じなくでき、取付ボルトの良好な締付状態を長期間に亘って維持でき、ランナの信頼性を大幅に向上できる水力機械を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の水力機械のカバープレート取付ボルトの締付状態監視装置は、複数の単位ランナ相互間を接続ボルトで環状に接続して構成されたランナを回転軸に取付け、このランナのクラウン部の上面及びバンド部の下面を上カバー及び下カバーで覆い、かつランナのクラウン部の上面及びバンド部の下面に露出している接続ボルトをそれぞれ覆う各カバープレートを取付ボルトでクラウン部及びバンド部に締付け固定した水力機械に適用される。
【００２４】
そして、上記課題を解消するために本発明の請求項１においては、上カバー及び下カバーの少なくとも一方のカバーにおける取付ボルトが取付けられた半径位置に形成された点検窓と、カバーの外側から点検窓を介してカバープレートまでの距離及び取付ボルトまでの距離を非接触で計測する非接触距離計と、ランナを回転したときにランナの回転位置と非接触距離計の計測値とから得られるカバープレートの凹凸特性を出力する信号処理部とを備えている。
【００２５】
また、請求項２においては、上カバー及び下カバーの少なくとも一方のカバーにおける取付ボルトが取付けられた半径位置に形成された点検窓と、カバーにおける点検窓と同一半径方向でかつ取付ボルトが取付けられていない半径位置に形成された参照窓と、カバーの外側から点検窓を介してカバープレートまでの距離及び取付ボルトまでの距離を非接触で計測する第１の非接触距離計と、カバーの外側から参照窓を介してカバープレートまでの距離を非接触で計測する第２の非接触距離計と、ランナを回転したときに、ランナの回転位置と各非接触距離計の各計測値とから得られるカバープレートの各凹凸特性相互間の差の凹凸特性を出力する信号処理部とを備えている。
【００２６】
請求項３においては、上カバー及び下カバーの少なくとも一方のカバーにおける取付ボルトが取付けられた半径位置及び取付ボルトが取付けられていない半径位置を含む点検窓と、カバーの外側から点検窓を介してカバープレートまでの距離及び取付ボルトまでの距離を非接触で計測する非接触距離計と、非接触距離計を点検窓における取付ボルトが取付けられた半径位置に位置させた状態で、ランナを回転したときに、ランナの回転位置と非接触距離計の計測値とから得られるカバープレートの検出凹凸特性を得る手段と、非接触距離計を点検窓における取付ボルトが取付けられていない半径位置に位置させた状態で、ランナを回転したときに、ランナの回転位置と非接触距離計の計測値とから得られるカバープレートの参照凹凸特性を得る手段と、検出凹凸特性と参照凹凸特性との差の凹凸特性を出力する信号処理部とを備えている。
【００２７】
また、請求項４においては、上カバー及び下カバーにおける取付ボルトが取付けられた半径位置に形成された複数の点検窓と、上カバー及び下カバーの外側からそれぞれ各点検窓を介してカバープレートまでの距離及び取付ボルトまでの距離を非接触で計測する複数の非接触距離計と、ランナを回転することにより、ランナの回転位置と各非接触距離計の各計測値とから得られる各カバープレートの凹凸特性を出力する信号処理部とを備えている。
【００２８】
請求項５においては、上述した請求項１乃至４の発明の分割ランナカバープレート取付ボルトの締付状態監視装置において、下カバーに点検窓が形成された場合おいて、この点検窓を透明部材で閉じている。
【００２９】
さらに、請求項６においては、上述した請求項１乃至５の発明の分割ランナカバープレート取付ボルトの締付状態監視装置に組込まれる非接触距離計にレーザ変位計を採用している。
【００３２】
このように構成された請求項１の水力機械のカバープレート取付ボルトの締付状態監視装置においては、ランナのクラウン部の上面及びバンド部の下面を覆う上カバー及び下カバーのうちの少なくとも一方のカバーに点検窓が形成されている。この点検窓はカバープレートの取付ボルトが取付けられた半径位置に形成されている。
【００３３】
そして、ランナを回転させながら、非接触距離計でカバープレートまでの距離及び取付ボルトまでの距離を検出すると、ランナの回転位置と非接触距離計の計測値とからカバープレートの凹凸特性が得られる。この場合、ランナを回転させた場合における非接触距離計の距離測定位置はカバープレート上面の取付ボルト位置を通過するので、この取付ボルトがゆるんでいた場合は、得られた凹凸特性に許容値を越える凸部が発生する。
【００３４】
したがって、この凹凸特性上の許容値を越える凸部の発生角度位置からゆるんだ状態の取付ボルトを特定できる。また、得られた凹凸特性から締付けがゆるんだ取付ボルトのゆるみ量を定量的に把握できる。
【００３５】
請求項２のカバープレート取付ボルトの締付状態監視装置においては、上カバー又は下カバーに形成された前述した点検窓の他に、たとえランナを回転させたとしても、取付ボルトに全く対向しない半径位置に参照窓が形成されている。
【００３６】
したがって、ランナを回転させることによって点検窓に取付けられた第１の非接触距離計で得られるカバープレートの凹凸特性には、カバープレート自体の凹凸特性と取付ボルトのゆるみに起因する凸部が存在する。一方、ランナを回転させることによって参照窓に取付けられた第２の非接触距離計で得られるカバープレートの凹凸特性には、カバープレート自体の凹凸特性のみが含まれる。
【００３７】
よって、第１の非接触距離計で得られる凹凸特性から第２の非接触距離計で得られる凹凸特性を減算して得られる差の凹凸特性には、取付ボルトのゆるみに起因する凸部のみが含まれる。すなわち、この請求項２においては、カバープレート自体の凹凸特性に影響されない真の取付ボルトの締付状態を把握できる。
【００３８】
請求項３のカバープレート取付ボルトの締付状態監視装置においては、上カバー又は下カバーに形成された前述した点検窓が、取付ボルトが取付けられた半径位置及び取付ボルトが取付けられていない半径位置を含む。
【００３９】
そして、一つの非接触距離計を用いて、この非接触距離計の位置を取付ボルトが対向する半径位置と全く対向しない半径位置とに移動して、２か所で、ランナを回転させながら凹凸特性を測定すると、得られる検出凹凸特性と参照凹凸特性との２種類の凹凸特性の相互の関係は請求項２で説明した関係を有するので、検出凹凸特性と参照凹凸特性との差の凹凸特性には取付ボルトのゆるみに起因する凸部のみが含まれる。
【００４０】
請求項４のカバープレート取付ボルトの締付状態監視装置においては、ランナのクラウン部の上面及びバンド部の下面を覆う上カバー及び下カバーに点検窓が形成されている。
【００４１】
したがって、この締付状態監視装置においては、ランナのクラウン部及びバンド部に取付けられた各カバープレートを固定する取付ボルトの締付状態が同時に定量的に把握できる。
【００４２】
請求項５のカバープレート取付ボルトの締付状態監視装置においては、ランナのバンド部の下面を覆う下カバーに形成された点検窓は透明部材で閉じられていてる。非接触距離計は透明部材を介してカバープレート及び取付ボルトまでの距離を測定することによって、たとえこの水力機械内に水が残留していたとしてもカバープレートの取付ボルトの締付状態を検出できる。
【００４３】
さらに、請求項６のカバープレート取付ボルトの締付状態監視装置においては、非接触距離計としてレーザ変位計を採用しているので、高い測定精度を確保できる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００４８】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係わるカバープレート取付ボルトの締付状態監視装置が取付けられた水力機械の概略構成を示す縦断面図である。図９に示す従来の水力機械と同一部分には同一符号が付してある。したがって、重複する部分の詳細説明は省略されている。
【００４９】
前述したように、ランナ２のクラウン部８の上面に周方向に形成されたリブ１１ａ相互間に存在する接続ボルト１０を覆うようにカバープレート１２ａが設けられている。このカバープレート１２ａは各リブ１１ａの先端に取付ボルト１３ａを介して締付け固定されている。
【００５０】
このカバープレート１２ａはランナ２の回転軸１に対して直交しており、このカバープレート１２ａと各リブ１１ａとの間の各締結座面３７ａは、回転軸１に直交する面内に存在する平面である。
【００５１】
そして、カバープレート１２ａが取付ボルト１３ａにて正しく各リブ１１ａの先端に取付けられている状態においては、取付ボルト１３ａの先端位置はカバープレート１２ａの表面位置に一致させて、ランナ２の周方向の流体抵抗を小さくして、水力効率を向上させている。
【００５２】
また、ランナ２のバンド部９の下側のカバープレート１２ｂも各取付ボルト１３ｂで各リブ１１ｂの先端に締付け固定されている。具体的には、バンド部９の回転軸１から遠い最外周に位置する一方のリブ１１ｂは回転軸１と平行して下方に延在し、バンド部９の回転軸１から近い最内周に位置する他方のリブ１１ｂは回転軸１と直交して水平方向に延在する平板状態に形成されている。
【００５３】
そして、カバープレート１２ｂは、最外周に位置する下方に向くリブ１１ｂの下端面と、最内周に位置する水平方向のリブ１１ｂの下面に各取付ボルト１３ｂで締付け固定されている。したがって、カバープレート１２ｂと各リブ１１ｂとの間の各締結座面３７ｂは回転軸１に直交する面内に存在する平面である。
【００５４】
各カバープレート１２ａ，１２ｂが取付けられたランナ２の上面及び下面が上カバー５及び下カバー６で覆れている。
【００５５】
そして、第１実施形態においては、上カバー５には、カバープレート１２ａの取付ボルト１３ａが取付けられた半径位置に円形断面を有した点検窓２１ａが形成されている。この点検窓２１ａの上側にレーザ変位計２２が取付けられている。
【００５６】
またレーザ光源２３はコヒーレントなレーザ光を出力する。レーザ光源２３から出力された、レーザ光は光ファイバケーブル２４を介してビームスプリッタ２５へ導かれる。ビームスプリッタ２５へ導かれたレーザ光は分岐されてレーザ変位計２２及び信号処理装置２６へ導かれる。
【００５７】
レーザ変位計２２は入力されたレーザ光を点検窓２１ａを介して下方へ照射して、カバープレート１２ａ上面又は取付ボルト１３ａ上面で反射された反射レーザ光を光学的に取込んで光ファイバケーブル２４を介して信号処理装置２６へ送出する。
【００５８】
信号処理装置２６はビームスブリッタ２５から入射したレーザ光とレーザ変位計２２から入射した反射レーザ光の位相差から、レーザ変位計２２からカバープレート１２ａ又は取付ボルト１３ａまでの距離Ｌを算出して、モニタ表示装置２７のＹ軸入力端子へ送出する。
【００５９】
モニタ表示装置２７のＸ軸入力端子には図示しない角度検出器で検出されたランナ２の回転角θが入力されている。したがって、ランナ２を回転させると、モニタ表示装置２７の表示画面には、横軸をランナ２の回転角θとし、縦軸をレーザ変位計２２からの距離Ｌとするカバープレート１２ａ上の同一半径位置における３６０°一周分の凹凸特性２８が表示される。
【００６０】
このように構成されたカバープレート取付ボルトの締付状態監視装置において、ランナ２を低速の一定速度で回転させると、モニタ表示装置２７の表示画面には、図２に示すように、カバープレート１２ａ上の取付ボルト１３ａ位置を含む３６０°度分の凹凸特性が得られる。なお、図２においては、測定された距離Ｌを基準位置からの変位量Ｗとして表示している。
【００６１】
したがって、カバープレート１２ａに全く反り等の変形が発生していない場合で、かつ取付ボルト１３ａが全くゆるんでいない状態においては、図２（ａ）に示すように、一周分の凹凸特性２８ａは直線となる。
【００６２】
そして、図１０に示すように、同一周上に多数配設された取付ボルト１３ａのうち一つの取付ボルト１３ａにゆるみが発生していた場合は、図２（ｃ）に示すように、該当取付ボルト１３ａの回転角度位置に許容量を越える局所的な凸部２９が発生する。
【００６３】
なお、たとえカバープレート１２ａに反り等の変形が発生していた場合であっても、図２（ｂ）に示すように、この反り等の変形はゆるやかであるので、取付ボルト１３ａのゆるみに起因する局部的な凸部２９と明確に区別できる。
【００６４】
したがって、モニタ表示装置２７に表示された凹凸特性２８を観察することによって、取付ボルト１３ａの締付状態を簡単に監視できる。
【００６５】
このように、点検作業者は点検窓２１ａにレーザ変位計２２を装着して、ランナ２を１回転させるのみで、該当半径位置に存在する全部の取付ボルト１３ａの締付状態を一度に観察できる。一つの点検窓２１ａに対する測定（観察）が終了すると、レーザ変位計２２を次の位置の点検窓２１ａへ装着した同一操作を実行すれぱよい。
【００６６】
したがって、図１１に示したファイバスコープ１４ａ，１４ｂを用いた従来手法に比較して、点検作業能率が格段に上昇する。
【００６７】
また、この点線作業に特に熟練した技術を必要としなくて、不慣れな作業員であっても簡単に実施できる。
【００６８】
さらに、凹凸特性２８がモニタ表示装置２７の表示画面上に表示されるので、従来手法のように、点検者が二次元画像を観察してゆるみの有無を判断することはないので、点検結果に作業者の個人差が入ることが大幅に抑制され、客観的な信頼性が高い点検結果が得られる。
【００６９】
また、このように構成された水力機械においては、各取付ボルト１３ａ，１３ｂによる各カバープレート１２ａ，１２ｂと各リブ１１ａ，１１ｂとの間の締結座面３７ａ，３７ｂは回転軸１に直交する面内に形成されているので、カバープレート１２ａ，１２ｂとリブ１１ａ，１１ｂとの互いの相手に対する当接面は平面となる。したがって、互いの当接面どうしを接触させて形成される締結座面３７ａ，３７ｂに隙間が生じないように加工，調整することは容易である。
【００７０】
特に、ランナ２の下側のバンド部９は回転軸１を中心軸とする円錐形状に形成されているので、このバンド部９の接続ボルトを覆うカバープレート１２ｂも円錐形状を有する。そこで、カバープレート１２ｂと各１１ｂとの間の各締結座面３７ｂを平面に形成することによって、締結座面が円錐形状を有する図９に示す従来の水力機械に比較して、容易に隙間が生じないように加工、調整できる。
【００７１】
また、各カバープレート１２ａ．１２ｂと各リブ１１ａ，１１ｂとを締付け固定する取付ボルト１３ａ，１３ｂの締付方向が回転軸１に平行する方向に一致しているので、締結座面３７ａ，３７ｂに対して直角方向に締付力が作用して、強固に両者を締付け固定できる。
【００７２】
さらに、取付ボルト１３ａ，１３ｂの抜ける方向にランナ２の回転に起因する遠心力が加わることはないので、取付ボルト１３ａ，１３ｂがより緩みにくい。
【００７３】
また、たとえ取付ボルト１３ａ，１３ｂの半径方向位置が多少ずれたとしても、取付ボルト１３ａ，１３ｂの締付方向の位置は変化しないので、レーザ距離計２２による取付ボルト１３ａ，１３ｂのゆるみ検出精度が低下することはなく、より精度良く各取付ボルト１３ａ，１３ｂのゆるみ状態を監視できる。
【００７４】
さらに、バンド部９の回転軸１から近い最内周に位置する他方のリブ１１ｂは回転軸１と直交して水平方向に延在する平板状態に形成されている。しがって、カバープレート１２ｂを最内周のリブと最外周のリブとの二つのリプ１１ｂ，１１ｂに各取付ボルト１３ｂ，１３ｂで締付け固定する場合に、カバープレート１２ｂ又はリブ１１ａ，１１ｂの当接面相互間の距離が完全に一致しないことに起因して、例えば一つの締結座面３７ｂで隙間が生じた場合においても、回転軸１に直交する平板形状を有する最内周のリブ１１ｂは軸方向（上下方向）に簡単に撓むので、前記隙間が簡単に吸収される。
【００７５】
このように、各カバープレート１２ａ，１２ｂと各リブ１１ａ，１１ｂとの間の各締結座面３７ａ，３７ｂに隙間が生じることはないので、各取付ボルト１３ａ，１３ｂの金属疲労に起因する損傷発生を極力抑制でき、水力機械全体の信頼性を向上できる。
【００７６】
（第２実施形態）
図３は本発明の第２実施形態に係わるカバープレート取付ボルトの締付状態監視装置が取付けられた水力機械の概略構成を示す縦断面図である。図１に示す第１実施形態と同一部分には同一符号が付してある。したがって、重複する部分の詳細説明は省略されている。
【００７７】
この実施形態においては、図１に示した第１実施形態と同様に、上カバー５の取付ボルト１３ａの位置を含む半径位置に形成された点検窓２１ａの他に、この点検窓２１ａと同一半径上に位置し、かつ取付ボルト１３ａの位置を含まない半径位置に参照窓３１が形成されている。
【００７８】
そして、点検窓２１ａに第１のレーザ変位計２２ａが装着され、参照窓３１に第２のレーザ変位計３２が装着されている。第１，第２のレーザ変位計２２ａ，３２は同一構成である。そして、第１，第２のレーザ変位計２２ａ，３２には、ビームスプリッタ２５から出力されて光分岐器３３で分岐された各レーザ光が入射される。
【００７９】
第１，第２のレーザ変位計２２ａ，３２は点検窓２１ａ及び参照窓３２を介して下方へレーザ光を照射して、反射光を取込んで信号処理装置２６ａへ送出する。信号処理装置２６ａは、第１，第２のレーザ変位計２２ａ，３２で得られた各距離Ｌ1 ，Ｌ2 をモニタ表示装置２７へ送出すると共に、その差の距離ΔＬ＝（Ｌ1 −Ｌ2 ）を算出してモニタ表示装置２７へ送出する。
【００８０】
モニタ表示装置２７は、図４（ｂ）に示すように、第１のレーザ変位計２２ａの距離Ｌ1 に基づいて回転角θを横軸とする検出凹凸特性３４ａを表示する。同時に、図４（ａ）に示すように、第２のレーザ変位計３２の距離Ｌ2 に基づいて回転角θを横軸とする参照凹凸特性３４ｂを表示する。さらに、モニタ表示装置２７は、図４（ｃ）に示すように、差の距離ΔＬ＝（Ｌ1 −Ｌ2 ）に基づいて差の凹凸特性３４ｃを表示する。なお、図４においては、図２と同様に、測定された距離Ｌを基準位置からの変位量Ｗとして表示している。
【００８１】
このように構成された取付ボルトの締付状態監視装置においては、ランナ２を回転させることによって点検窓２１ａに装着された第１のレーザ変位計２２ａで得られる図４（ｂ）に示す検出凹凸特性３４ａには、カバープレート１２ａ自体の凹凸特性と取付ボルト１３ａのゆるみに起因する局部的な凸部２９が存在する。
【００８２】
一方、ランナ２を回転させることによって参照窓３１に取付けられた第２のレーザ変位計３２で得られる図４（ａ）に示す参照凹凸特性３４ｂには、カバープレート１２ａ自体の凹凸特性のみが含まれる。
【００８３】
よって、第１のレーザ変位計２２ａで得られる検出凹凸特性３４ａから第２のレーザ変位計３２で得られる参照凹凸特性３４ｂを減算して得られる差の凹凸特性３４ｃには、取付ボルト１３ａのゆるみに起因する局部的な凸部２９のみが含まれる。すなわち、カバープレート１２ａ自体の凹凸特性に影響されない真の取付ボルト１３ａの締付状態を把握できる。
【００８４】
さらに、この場合、この局部的な凸部２９の大きさを簡単に定量的に検出できる、すなわち、点検作業者がモニタ表示装置２７に表示された凹凸特性を目視で観察することなく、自動的に取付ボルト１３ａのゆるみの有無を判断できる。
【００８５】
よって、点検作業員の作業負担をさらに軽減できる。
【００８６】
（第３実施形態）
図５は本発明の第３実施形態に係わるカバープレート取付ボルトの締付状態監視装置が取付けられた水力機械の概略構成を示す縦断面図である。図１に示す第１実施形態と同一部分には同一符号が付してある。したがって、重複する部分の詳細説明は省略されている。
【００８７】
この実施形態においては、上カバー５の取付ボルト１３ａの半径位置及び取付ボルト１３ａの半径位置を含まない半径位置の両方の半径位置を含む半径位置に点検窓３５が形成されている。すなわち、この点検窓３５は、図６に示すように、半径方向に延びる長孔形状を有している、
そして、この点検窓３５にレーザ距離計２１が長尺方向、すなわち半径方向に移動自在に装着されている。したがって、このレーザ距離計２１からのレーザ照射位置を取付ボルト１３ａが対向する半径位置と、取付ボルト１３ａが全く対向しないカバープレート１２ａのみが対抗する半径位置とに移動可能である。
【００８８】
そして、取付ボルト１３ａが対向する半径位置にレーザ距離計２１を位置させて、ランナ２を回転させて凹凸特性を測定すると、この凹凸特性はカバープレート１２ａ自体の凹凸特性と取付ボルト１３ａのゆるみに起因する凹凸特性を含んだ検出凹凸特性となる。
【００８９】
一方、取付ボルト１３ａが全く対向しない半径位置にレーザ距離計２１を位置させて、ランナ２を回転させて凹凸特性を測定すると、この凹凸特性はカバープレート１２ａ自体の凹凸特性のみを含む参照凹凸特性となる。したがって、検出凹凸特性から参照凹凸特性を減算した差の凹凸特性には取付ボルト１３ａのゆるみに起因する凸部のみが含まれる。
【００９０】
したがって、図３で示した第２実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態においては、ランナ２を２回転させるのみで、１個のレーザ距離計２１で精度の高い取付ボルト１３ａの締付状態の測定ができる。
【００９１】
（第４実施形態）
図７は本発明の第４実施形態に係わるカバープレート取付ボルトの締付状態監視装置が取付けられた水力機械の要部を取出して示す縦断面図である。図１に示す第１実施形態の水力機械と同一部分には同一符号が付してある。したがって、重複する部分の詳細説明は省略されている。
【００９２】
前述したように、ランナ２の下側のバンド部９のリブ１１ｂの先端にカバープレート１２ｂが取付ボルト１３ｂにて締付け固定されている。
【００９３】
そして、この実施形態においては、下カバー６における取付ボルト１３ｂの取付け位置を含む半径位置に点検窓２１ｂが形成されている。さらに、この点検窓２１ｂ内には、例えば透明ガラス等で形成された水漏れ防止用の透明部材３６が嵌込み固定されている。そして、この点検窓２１ｂにレーザ変位計２２ｃが装着される。このレーザ変位計２２ｃは、図１に示す第１実施形態と同様に、図示しないレーザ光源から供給されたレーザ光を点検窓２１ｂを介して上方へ照射して、カバープレート１２ｂ又は取付ボルト１３ｂからの反射レーザ光を図示しない信号処理装置へ送出する。
【００９４】
このように構成された取付ボルトの締付状態監視装置においては、ランナ２を１回転させると、カバープレート１２ｂ上の同一周上に取付けられた多数の取付ボルト１３ｂの締付状態を一度に点検できるので、図１に示す第１実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００９５】
さらに、この実施形態においては、点検窓２１ｂに水漏れ防止用の透明部材３６を嵌込固定しているので、水力機械の運転中にこの点検窓２１ｂから水が漏れることはない。よって、たとえランナ２の下側に取付けられたカバープレート１２ｂの取付ボルト１３ｂであっても、その締付状態を簡単にかつ確実に把握できる。
【００９６】
（第５実施形態）
図８は本発明の第５実施形態に係わる水力機械の要部を取出して示す縦断面図である。図１に示す第１実施形態の水力機械と同一部分には同一符号が付してある。したがって、重複する部分の詳細説明は省略されている。
【００９７】
この実施形態の水力機械においては、ランナ２のバンド部９には３つのリブ３８ａ，３８ｂ，３８ｃが形成されている。最外周に位置するリブ３８ａは回転軸１と平行に下方へ延存し、中間部と最内周に位置する各リブ３８ｂ，３８ｃは回転軸１と直交する水平方向に延在する平板状態に形成されている。
【００９８】
そして、各接続ボルト１０を覆うカバープレート３９は上端部，中央部及び下端部において、各取付ボルト１３ｂでそれぞれ各リブ３８ａ，３８ｂ，３８ｃに締付け固定されている。カバープレート３９の上端部，中央部及び下端部と各リブ３８ａ，３８ｂ，３８ｃとの間の各締結座面４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、それぞれ回転軸１に直交する面内に存在する平面に形成されている。
【００９９】
したがって、各締結座面４０ａ，４０ｂ，４０ｃに隙間が生じにくいので、図１に示した第１実施形態の水力機械とほぼ同様の効果を得ることができる。
【０１００】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。図１に示す第１実施形態においては、ランナ２の上側のカバープレート１２ａの取付ボルト１３ａに対する締付状態のみを監視しているが、この第１実施形態に上述した図７に示す第４の実施形態を組込むことによって、ランナ２の上側及び下側の両方のカバープレート１２ａ，１２ｂの各取付ボルト１３ａ，１３ｂの締付状態を同時に測定可能に構成することも可能である。
【０１０１】
さらに、上カバー５に形成した各点検窓及び参照窓に対しても透明部材を嵌込むことも可能である。
【０１０２】
また、第１〜第４の実施形態においては、非接触距離計としてレーザ距離計を用いたが、レーザ距離計以外にも、磁気距離計や超音波距離計を用いることも可能である。
【０１０３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の水力機械のカバープレート取付ボルトの締付状態監視装置においては、非接触距離計を用いることにより、カバープレートの取付ボルトの締付状態の点検作業を自動的に能率的に実施でき、かつ締付け状態を定量的に把握できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態のカバープレート取付ボルトの締付状態監視装置が取付られた水力機械の縦断面図
【図２】  同締付状態監視装置のモニタ表示装置に表示された各凹凸特性を示す図
【図３】  本発明の第２実施形態のカバープレート取付ボルトの締付状態監視装置が取付られた水力機械の縦断面図
【図４】  同締付状態監視装置のモニタ表示装置に表示された各凹凸特性を示す図
【図５】  本発明の第３実施形態のカバープレート取付ボルトの締付状態監視装置が取付られた水力機械の縦断面図
【図６】  同水力機械の上カバーに形成された点検窓とレーザ距離計との位置関係を示す図
【図７】  本発明の第４実施形態のカバープレート取付ボルトの締付状態監視装置が取付られた水力機械の要部を示す縦断面図
【図８】  本発明の第５実施形態に係わる水力機械の要部を示す縦断面図
【図９】  一般的な水力機械の概略構成を示す縦断面図
【図１０】  同一般的な水力機械のランナを示す水平断面図
【図１１】  カバープレート取付ボルトの締付状態を監視するファイバスコーブを用いた従来手法を示す図
【符号の説明】
１…回転軸、１ａ…フランジ部、２…ランナ、２ａ…単位ランナ、３…カップリングボルト、５…上カバー、６…下カバー、８…ウラウン部、９…バンド部、１０…連結ボルト、１１ａ，１１ｂ，３８ａ，３８ｂ，３８ｃ…リブ、１２ａ，１２ｂ，３９…カバープレート、１３ａ，１３ｂ…取付ボルト、２１ａ，２１ｂ，３５…点検窓、２２，２２ａ，３２…レーザ距離計、２３…レーザ光源、２４…光ファイバケーブル、２５…ビームスブリッタ、２６，２６ａ…信号処理装置、２７…モニタ表示装置、２８，３４…凹凸特性、２９…凸部、３１…参照窓、３３…光分岐器、３６…透明部材、３７ａ，３７ｂ，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ…締結座面
【図１】
0003751668.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】
0003751668.tif 000008
【図８】
0003751668.tif 000009
【図９】
0003751668.tif 000010
【図１０】
0003751668.tif 000011
【図１１】
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