JP2002317745A - 水力機械のガイドベーン操作装置およびガイドベーン操作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】機構部を削減し、低コストで保守や調整に要す
る期間を短縮できるガイドベーン操作装置を提供する。 【解決手段】緩閉鎖弁２７を、電気−油圧サーボ弁であ
る緩閉鎖サーボ弁１８によって駆動される可変絞り弁と
する。緩閉鎖サーボ弁１８は、ガイドベーン６の実開度
情報および緩閉鎖弁の実開度情報を検出するための差動
トランス５１，５２よりの信号を受けて緩閉鎖サーボ弁
１８への制御信号を発する緩閉鎖制御部が設けられたレ
ギュレータ１２によって制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水力機械のガイド
ベーンの開閉操作を行う水力機械のガイドベーン操作装
置およびガイドベーン操作方法に係る。

【０００２】

【従来の技術】一般的な水力機械においては、上池から
の水がランナへ流入する入口部付近に複数のガイドベー
ンが設けられており、これらの開度を任意に調節するこ
とで水力機械の回転数を制御している。これらの複数の
ガイドベーンはそれぞれリンク機構によって接続されて
おり、このリンク機構とつながるサーボモータを作動さ
せることで、全てのガイドベーンが一斉に同じ開度に調
節されるよう構成されている。サーボモータには大きく
分けると油圧式および電動式の２種類があり、最近で
は、メンテナンス性等の利点が大きい電動式のサーボモ
ータを小型の水力機械に対して適用する例も見られる
が、大型の水力機械などにおいては通常油圧式サーボモ
ータが用いられることが多い。図８に従来の油圧式のサ
ーボモータによるガイドベーンの操作装置の概略模式図
を示す。サーボモータ１は油圧式ピストン２とこれに接
続されたピストンロッド３、および、これらを収納する
シリンダ４からなり、シリンダ４内は油圧式ピストン２
によって開側シリンダ室４ａ，閉側シリンダ室４ｂに仕
切られている。そして、開側シリンダ室４ａおよび閉側
シリンダ室４ｂ内の油圧を調整し、圧油の出し入れを行
うことによって油圧式ピストン２およびピストンロッド
３が直線運動を行う。そして油圧式ピストン２およびピ
ストンロッド３は、水車５に設けられたガイドベーン６
とリンク機構により接続されている。すなわち、サーボ
モータ１の油圧式ピストン２を動作させる（以下単に、
「サーボモータ１を動作させる」とも言う）ことによ
り、ガイドベーン６の開度が調整され、水車５のランナ
７およびこれと直結した発電機８の回転速度が調整され
る。ここで、図８においては、油圧式ピストン２とガイ
ドベーン６の動作は、開側シリンダ室４ａに圧油が流入
しシリンダ室閉側４ｂから圧油が排出される場合に油圧
式ピストン２が図の右方向に動いてガイドベーン６が開
動作し、閉側シリンダ室４ｂに圧油が流入し開側シリン
ダ室４ａから圧油が排出される場合は油圧式ピストン２
が図の左方向に動いてガイドベーン６が閉動作するよう
になっている。

【０００３】また、水車５には、ランナ７およびこれに
直結した発電機８の回転数を速度信号として検出する速
度検出手段として、回転軸に歯車１０が取り付けられ、
電磁ピックアップ１１が歯車の回転数を電気信号として
検出し、これを速度信号として出力している。次に、サ
ーボモータ１を動作させるために設けられた種々の油圧
制御弁の動作について述べる。圧油タンク２０には、高
圧の油（以下、「圧油」と記す。）が貯められるととも
に、この圧油の流路となる油管が接続されている。そし
て圧油は油管を通じて各油圧制御弁に導かれており、こ
れらの油圧制御弁の切換によって最終的にサーボモータ
１に圧油が供給されるよう構成されている。サーボモー
タ１の開側シリンダ室４ａ、閉側シリンダ室４ｂには、
圧油の出し入れを行うための油管である開側操作管３０
ａ、閉側操作管３０ｂの一端がそれぞれ接続されてい
る。そして、開側操作管３０ａおよび閉側操作管３０ｂ
の他端は主配圧弁２１に接続されている。主配圧弁２１
には、圧油タンク２０より圧油が供給されるとともに、
排油ポートが設けられており、圧油タンク２０からの圧
油を開側操作管３０ａもしくは閉側操作管３０ｂへ供給
するか、またはこれら全ての油管を閉塞させて開側シリ
ンダ室４ａ、閉側シリンダ室４ｂ、および圧油タンク２
０内の油圧を保持することができる。ここで、主配圧弁
２１はスプール弁などの開度調整の可能な切換弁である
のが普通である。

【０００４】主配圧弁２１の弁体にはコントロールピス
トン２２の一端が連結されており、主配圧弁２１の開度
調整はコントロールピストン２２へ圧油を送ることによ
って行われる。そして、コントロールピストン２２へ送
られる圧油の制御は、パイロットバルブ２３によって行
う。すなわち、コントロールピストン２２のシリンダの
両端にはコントロールピストン開側操作管２２ａおよび
コントロールピストン閉側操作管２２ｂが取り付けられ
ており、この２本の油管はパイロットバルブ２３へ接続
される構成となっている。ここで、パイロットバルブ２
３も主配圧弁２１同様、スプール弁などの開度調整の可
能な切換弁であり、パイロットバルブ２３の弁体と、各
油管が接続されるポートとの隙間には、シートバルブ２
３ａが挟まれている。このシートバルブ２３ａは変位す
ることによって、各ポートの位置を上下させることに相
当する作用を持つものであり、下部よりバネによって支
持されている。さらに、コントロールピストン２２の他
端にはコントロールピストン２２の変位に応じて動作す
るレターンアーム２４が取り付けられており、レターン
アーム２４の一端は、パイロットパルブの上方に延伸さ
れ、前述したパイロットバルブ２３のシートバルブ２３
ａを上方から押さえつけるように構成されている。

【０００５】これらの、主配圧弁２１、コントロールピ
ストン２２、パイロットバルブ２３、シートバルブ２３
ａおよびレターンアーム２４の作用について以下に述べ
る。ガイドベーン６を開動作させる場合、開側シリンダ
室４ａに圧油を送ればよいので、パイロットバルブ２３
の弁体を上方に変位させて、コントロールピストン開側
操作管２２ａからコントロールピストン２２へ圧油を送
り、コントロールピストン２２とこれに連結された主配
圧弁２１の弁体を上方に変位させればよい。このとき、
コントロールピストン２２の変位に伴ってレターンアー
ム２４も上方に変位し、これによってシートバルブ２３
ａも上方に変位する。シートバルブ２３ａの変位は、パ
イロットバルブ２３のポート位置を変位させることと同
じ作用を有するため、シートバルブ２３ａが上方に変位
するとパイロットバルブ２３は中正位置に戻される。こ
れによってパイロットバルブ２３からコントロールピス
トン開側操作管２２ａへの圧油の流れが遮断され、コン
トロールピストン２２および主配圧弁２１は、そのとき
の開度で停止する。そして、このような作用によってガ
イドベーン６は必要量だけ変位し、その開度を保つこと
ができるようになっている。つまり、レターンアーム２
４の動作は、パイロットバルブ２３の弁体とシートバル
ブ２３ａの関係を中正位置に戻す復原運動を行わせるも
のであり、この復原量によってコントロールピストン２
２の動作量が決定される。

【０００６】上述したように、ランナ７および発電機８
の回転数を調整するためのガイドベーン６の開度は、油
圧によって制御されるが、最終的な制御対象である回転
数は電気信号として検出されるので、この電気信号を油
圧の信号に変換する必要が生じる。そして、前述の電磁
ピックアップ１１によって検出された速度信号を機械的
な変位に変換する装置がコンバータ１３である。次にコ
ンバータ１３の作用について述べる。電磁ピックアップ
１１によって検出された速度信号は、レギュレータ１２
に入力される。レギュレータ１２は、入力された速度信
号とランナ７および発電機８の定格回転数との偏差を比
較演算し、この偏差量に相応するアナログ信号をコンバ
ータ１３に出力する。コンバータ１３内には、図示しな
いが永久磁石とこの永久磁石による磁場の中に制御コイ
ルが設けられており、制御コイルはコネクティングロッ
ド１３ａに接続されている。そしてレギュレータ１２か
らのアナログ信号は電流として制御コイルに流されるこ
とでコンバータスプリング１３ｂからの反力とのバラン
スが崩れて、コネクティングロッド１３ａが変位する。
そして、コネクティングロッド１３ａはパイロットバル
ブ２３の弁体と接続されており、パイロットバルブ２３
は、コンバータ１３が発生する機械的な変位によって操
作される。

【０００７】また、これらのガイドベーン操作装置には
これら以外に種々の安全装置などが設けられており、水
力機械に異常が生じた際にも安全に停止ができるように
構成されている。急停止弁２５は水車５のランナ７を緊
急に停止させる際にガイドベーン６を強制的に閉鎖する
ための弁である。急停止弁２５には弁体の変位に応じて
変位するアーム２５ａが設けられており、このアーム２
５ａはコネクティングロッド１３ａを上側から押さえつ
けられるように取り付けられている。すなわち、アーム
２５ａは急停止弁２５が上方に位置している場合はコネ
クティングロッド１３ａの変位を拘束しないが、急停止
弁２５が下側に最大変位した場合にコネクティングロッ
ド１３ａおよびパイロットバルブ２３を強制的に下方に
押さえつけるようになっている。そして、急停止弁２５
への油管には電磁弁２６が設けられ、電磁弁２６が励磁
されると急停止弁２５の下側に油圧が作用するように構
成されている。この電磁弁２６は通常運転時には励磁さ
れており、急停止弁２５は上側へ持ち上げられている
が、水車５の異常によって図示しない保護継電器などが
動作すると、電磁弁２６の励磁が解かれ、バネの作用に
よって流路が切り換えられ、急停止弁２５が下方に最大
変位する。そして、アーム２５ａがコネクティングロッ
ド３ａおよびパイロットバルブ２３を下方に強制的に最
大変位させるので、ガイドベーン６は閉鎖方向へ最大変
位する。

【０００８】また、例えば送電線への落雷等により瞬時
に発電機８の負荷が遮断された場合、水車５のランナ７
および発電機８の回転数は急速に上昇する。そして、こ
の場合にも上述のようにガイドベーン６は閉鎖方向に最
大変位することとなる。このようにガイドベーン６が最
大変位で完全に閉鎖する場合、水車５に流れていた水流
を急激に遮断することによって、水車５へ水を導く水圧
鉄管などに水撃現象を生じることになる。このため、ガ
イドベーン操作装置にはガイドベーン６が最大変位で完
全に閉鎖する直前に閉鎖速度を緩やかにする、つまりガ
イドベーン６を緩閉鎖させる機構が設けられている。次
にこのガイドベーン６の緩閉鎖について述べる。主配圧
弁２１とサーボモータ１の開側シリンダ室４ａとを接続
する圧油流路の途中には緩閉鎖弁２７と逆止弁２８が並
列に設けられており、この逆止弁２８は主配圧弁２１か
ら開側シリンダ室４ａへの流れが自由になる向きで配置
されている。すなわち、ガイドベーン６の開操作の際に
は、緩閉鎖弁２７をバイパスして主配圧弁２１から開側
シリンダ室４ａへ圧油が自由に流入できるようになって
いる。緩閉鎖弁２７は圧油タンク２０からの油圧によっ
て動作する絞り弁である。そして、緩閉鎖弁２７を動作
させる圧油を圧油タンク２０から供給する油管の途中に
は、緩閉鎖弁用配圧弁２９が設けられている。この緩閉
鎖弁用配圧弁２９は、下部に設けられたカム４０が回転
することによって弁体がバネ力に抗して押し上げられ、
これにより圧油流路を開くように切り替わって緩閉鎖弁
２７を動作させるものである。

【０００９】そして、カム４０の回転中心はレターンシ
ャフト４１となっており、レターンシャフト４１の他端
には、２枚の扇形アーム４２ａ，４２ｂが略対向して設
けられている。そして一方の扇形アーム４２ａにはワイ
ヤ４３ａを介して重錘４４が取り付けられており、他方
の扇形アーム４２ｂにも、ワイヤ４３ｂが取り付けられ
ている。そして、このワイヤ４３ｂは複数のプーリ４５
を介してサーボモータ１のピストンロッド３に取り付け
られている。すなわち、重錘４４の作用により扇形アー
ム４２ｂのワイヤ４３ｂには常に張力が発生しており、
サーボモータ１が動作してピストンロッド３が変位する
と、その変位が扇形アーム４２ｂ，４２ａへとワイヤ４
３ｂを介して伝えられレターンシャフト４１が回転して
カム４０も回転する。ここで、サーボモータ１のピスト
ンロッド３はガイドベーン６とリンクしているので、ピ
ストンロッド３の変位はガイドベーン６の実開度を示し
ている。すなわち、ワイヤ４３ａ，４３ｂおよび扇形ア
ーム４２ａ，４２ｂによってガイドベーン６の実開度は
レターンシャフト４１およびカム４０の回転角度の情報
となり、これによって緩閉鎖弁２７の動作が制御されて
いる。つまり、図８に示したガイドベーン操作装置にお
いて、ガイドベーン６が閉鎖すると、油圧シリンダのピ
ストンロッド３が図の左方向へ変位するが、ガイドベー
ン６の開度が予め定められたある開度になると、上述の
ワイヤ４３ｂ、扇形アーム４２ｂ、およびレターンシャ
フト４１等の作用によってカム４０が回転して緩閉鎖弁
用配圧弁２９を切り換え、緩閉鎖弁２７が動作するよう
になっている。このとき、ガイドベーン６は閉動作中で
あるので、サーボモータ１の開側シリンダ室４ａ内の圧
油が開側操作管３０ａを通って排出されているが、逆止
弁２８の作用によりこの圧油は全てが緩閉鎖弁２７へ導
かれてその流量を絞られる。従って油圧式ピストン２の
動作は緩やかになり、ガイドベーン６が緩閉鎖する。よ
ってこれらの作用により、サーボモータ１が最大変位で
ガイドベーン６を急閉鎖させた場合でも、ガイドベーン
が全閉する手前で緩閉鎖させ、水車５へ水を導く水圧鉄
管などに水撃現象が生じることを防いでいる。

【００１０】以上述べたように、水車５の回転速度の制
御は、電磁ピックアップ１１に検出された速度信号を機
械的な変位に変換し、これを基に主配圧弁２１、コント
ロールピストン２２、パイロットバルブ２３等の各油圧
切換弁を制御してサーボモータ１を動作させ、これによ
ってガイドベーン６の開度を調整することで行われてお
り、さらに緊急停止時にガイドベーン６を強制的に閉鎖
させる急停止弁２５や、ガイドベーン６が最大変位で完
全に閉鎖することを防ぐ緩閉鎖弁２７などを適切に制御
することによって安全に水車５を運転できるように構成
されている。しかし、主配圧弁２１の制御を行う構成は
非常に複雑な機構を用いているため価格が高価になる
上、据付時の調整やオーバーホール時の再調整が煩雑で
あり長い時間を要することなどから、最近では、主配圧
弁２１の制御機構を簡素化するために、電気的な制御を
行うものが提案されつつある。このようなガイドベーン
操作装置について図９を用いて説明する。なお、図９に
おいて図８と同じ構成については同じ符号を付し、その
詳細な説明を省略する。図９に示したガイドベーン操作
装置は、図８におけるパイロットバルブ２３とコンバー
タ１３を省略し、電気−油圧サーボ弁である主配圧サー
ボ弁１５によってコントロールピストン２２を動作さ
せ、図８で示したレターンアーム２４による復原動作に
代わって、コントロールピストン２２の変位を差動トラ
ンス５０により検出し、この検出信号をレギュレータ１
２に入力して電磁ピックアップ１１からの速度信号との
比較演算を行い、主配圧サーボ弁１５を制御する信号を
出力するように構成したものである。

【００１１】主配圧サーボ弁１５は、圧油タンク２０か
らの圧油管と排油管が接続されており、レギュレータ１
２からの信号に対応する圧油をコントロールピストン２
２のコントロールピストン開側操作管２２ａへ送る。そ
して一方のコントロールピストン閉側操作管２２ｂも圧
油タンク２０と接続されており、コントロールピストン
２２はコントロールピストン開側操作管２２ａ内の圧油
の発生する力とコントロールピストン閉側操作管２２ｂ
内の圧油が発生する力とのバランスによってその変位が
制御されている。そして、コントロールピストン開側操
作管２２ａの途中には、電磁弁である急停止弁１６が設
けられている。この急停止弁１６は、緊急停止の際に励
磁されることによってコントロールピストン開側操作管
２２ａを排油管に接続して圧力を開放することで、コン
トロールピストン２２を下方へ最大変位させ、これによ
ってガイドベーン６を急閉鎖するものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、緩閉鎖
弁２７の制御機構は依然としてワイヤ４３ａ，４３ｂや
レターンシャフト４１、カム４０を使用した上述の構成
が用いられており、このため緩閉鎖弁２７の制御機構に
ついては調整に長い時間を要するといった問題があっ
た。さらに、ワイヤ４３ａ，４３ｂには常に張力が発生
しているが、水車５の運転中にはワイヤ４３ａ，４３ｂ
が振動を受けるため、最悪の場合ワイヤ４３ａ，４３ｂ
が切断されるなどの事態も起こる事が知られている。例
えば特開平１−３０５１６６号公報には、ワイヤ４３ｂ
が切断された場合でも緩閉鎖弁２７を確実に作動させる
技術が開示されているが、この技術によっても緩閉鎖弁
２７の動作のためには依然カム機構やアーム機構は必要
であり、日常の点検保守を十分に行う必要がある。ま
た、従来の緩閉鎖弁２７は緩閉鎖弁用配圧弁２９の切換
えによって絞り作用が生じるだけで、その絞り量の制御
などは不可能であったため、ガイドベーン６がさまざま
な閉鎖モードで閉鎖する場合でもガイドベーン６が設定
されたガイドベーン開度以下になると常に同じように緩
閉鎖弁２７が動作するものであった。

【００１３】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
ので、制御のための機構が簡素化でき、安価で調整に要
する手間や時間が少なく、種々の運転モードに対しても
柔軟な制御が可能なガイドベーン操作装置を提供するこ
とを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明はその請求項１および請求項８に記載したよ
うに、水力機械のガイドベーンを駆動する油圧式ピスト
ンを有するサーボモータと、油圧式ピストンのシリンダ
へ圧油を送る配圧弁および、配圧弁と前記シリンダ間の
前記圧油の流路途中に設けられ前記流路を通流する前記
圧油の流量を絞る緩閉鎖弁を備える水力機械のガイドベ
ーン操作装置において、緩閉鎖弁は電気−油圧サーボ弁
によって油圧制御される可変絞り弁とし、これによりガ
イドベーンの実開度を電気的なガイドベーン実開度情報
として検出し、緩閉鎖弁をガイドベーン実開度情報に基
いて油圧制御して任意開度とすることを特徴とするもの
である。さらに、請求項２および請求項９に記載したよ
うに、本発明は、電気−油圧サーボ弁と緩閉鎖弁の間に
緩閉鎖弁の開度を強制的に予め定められた開度に設定す
ることができる緩閉鎖弁閉鎖弁を設け、異常信号を受け
た場合にガイドベーン実開度情報に関わらず緩閉鎖弁の
開度を予め定められた開度に設定することを特徴とする
ものである。また、請求項３および請求項１０に記載し
たように、本発明は、ガイドベーン開度検出手段と、緩
閉鎖弁開度検出手段と、電気−油圧サーボ弁を駆動する
サーボ弁制御信号を送出するサーボ弁制御手段を備え、
ガイドベーンの実開度を電気的なガイドベーン実開度情
報として検出するとともに、緩閉鎖弁の実開度を電気的
な緩閉鎖弁実開度情報として検出し、ガイドベーン実開
度情報と緩閉鎖弁実開度情報に基いて電気−油圧サーボ
弁を駆動するサーボ弁制御信号を前記電気−油圧サーボ
弁に送出することを特徴とするものである。

【００１５】さらに、請求項４および請求項１１に記載
したように、本発明は、サーボ弁制御手段の中に、ガイ
ドベーン開度と緩閉鎖弁閉鎖目標値の関数である緩閉鎖
弁閉鎖目標値特性を格納した緩閉鎖弁閉鎖目標値特性記
憶部と入力されたガイドベーン実開度情報および前記緩
閉鎖弁閉鎖目標値特性により緩閉鎖弁閉鎖目標値を出力
する緩閉鎖弁閉鎖目標値設定部と、緩閉鎖弁閉鎖目標値
と緩閉鎖弁実開度情報との偏差に基いてサーボ弁制御信
号を発生させるサーボ弁制御信号出力部を備えることを
特徴とするものである。また、請求項５および請求項１
２に記載したように、本発明は、サーボ弁制御手段の緩
閉鎖弁閉鎖目標値記憶部に複数の緩閉鎖弁閉鎖目標値特
性が格納され、水力機械の運転状態により複数の緩閉鎖
弁閉鎖目標値特性のうちの一つを選択することを特徴と
するものである。さらに、請求項６および請求項１３に
記載したように、本発明は、サーボ弁制御手段の中に、
緩閉鎖弁開度偏差閾値設定部と、緩閉鎖弁閉鎖目標値特
性記憶部に格納された緩閉鎖弁閉鎖目標値と緩閉鎖弁実
開度情報との偏差を緩閉鎖弁開度偏差閾値と比較する緩
閉鎖弁開度偏差比較部を備え、この偏差が予め緩閉鎖弁
開度偏差閾値設定部にて定められた緩閉鎖弁開度偏差閾
値よりも大きい場合に緩閉鎖弁制御異常と判定すること
を特徴とするものである。

【００１６】そして、請求項７および請求項１４に記載
したように、本発明は、そのサーボ弁制御手段の中に、
ガイドベーン閉鎖開始からの経過時間とガイドベーン開
度予想値との関数であるガイドベーン閉鎖特性が格納さ
れ、経過時間が入力されてこれに対応するガイドベーン
開度予想値をガイドベーン閉鎖特性開度として出力する
ガイドベーン閉鎖特性記憶部と、ガイドベーン開度偏差
閾値を格納するガイドベーン開度偏差閾値設定部と、ガ
イドベーン閉鎖特性開度と前記サーボ弁制御手段に入力
されたガイドベーン実開度情報との偏差と予め定められ
たガイドベーン開度偏差閾値の比較を行う開度偏差比較
部を有し、この偏差がガイドベーン開度偏差閾値よりも
大きい場合に停止時緩閉鎖制御異常と判定することを特
徴とするものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の
形態に係る水力機械のガイドベーン操作装置の概略模式
図を示す。なお、図１において、図８および図９に示し
た従来のガイドベーン操作装置と同一の構成については
同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。本実施
の形態においては、従来アーム機構やカム機構を用いて
ガイドベーンの開度を検出して制御していた緩閉鎖弁
を、電気−油圧サーボ弁によって制御するような構成と
した。すなわち、図１において、緩閉鎖弁２７は、緩閉
鎖制御弁１７の変位によってその開度が調整される可変
絞り弁となっており、この緩閉鎖制御弁１７は、緩閉鎖
弁２７と連結するピストンおよびこのピストンを収納す
るシリンダによって構成されている。緩閉鎖制御弁１７
のシリンダ内はピストンによって上側シリンダ室と下側
シリンダ室に隔てられており、下側シリンダ室には緩閉
鎖制御弁開側操作管１７ａが接続され、上側シリンダ室
には緩閉鎖制御弁閉側操作管１７ｂが接続されている。
そして、この緩閉鎖制御弁開側操作管１７ａは緩閉鎖弁
閉鎖弁１９を介して電気−油圧サーボ弁である緩閉鎖サ
ーボ弁１８に接続されており、緩閉鎖制御弁閉側操作管
１７ｂは圧油タンク２０と連通するように接続されてい
る。さらに、緩閉鎖サーボ弁１８には、圧油タンク２０
からの油管が接続されるポートと排油管が接続される排
油ポートが設けられている。さらに、信号線によってレ
ギュレータ１２と接続されており、レギュレータ１２か
ら制御信号を受けるようになっている。

【００１８】また、ピストンロッド３には油圧式ピスト
ン２の変位を検出する差動トランス５１が設けられ、同
様に緩閉鎖制御弁１７にはピストンの変位を検出する差
動トランス５２設けられている。そしてこれらの差動ト
ランス５１，５２からの変位信号はレギュレータ１２に
入力される。すなわち、差動トランス５１によって検出
された変位信号に基きガイドベーン６の実開度情報が求
められ、差動トランス５２によって検出された変位信号
に基いて緩閉鎖弁７の実開度情報が求められる。つま
り、本実施の形態においては、レギュレータ１２が緩閉
鎖サーボ弁１８の制御手段としても作用するように構成
されている。そしてレギュレータ１２は、ガイドベーン
６の実開度情報および緩閉鎖弁２７の実開度情報を演算
し、この結果に基いて緩閉鎖サーボ弁１８に制御信号を
出力する緩閉鎖弁制御部を有する。次に、この緩閉鎖弁
制御部について、図２を参照して述べる。なお、図２に
おいても、図１、図８および図９と同一の構成について
同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。図２は
図１として示した本実施の形態のレギュレータ１２内に
設けられた緩閉鎖弁制御部のブロック図である。緩閉鎖
弁制御部６０には緩閉鎖弁閉鎖目標値特性記憶部７１、
緩閉鎖弁閉鎖目標値設定部７２、加減算器７３、および
緩閉鎖サーボ弁制御信号出力部７４が設けられており、
ガイドベーン開度検出手段６１にて検出されたガイドベ
ーン実開度情報６３および緩閉鎖弁開度検出手段６２に
より検出された緩閉鎖弁実開度情報６４が入力され、緩
閉鎖サーボ弁制御信号６５が出力される。ここで、本実
施の形態におけるガイドベーン開度検出手段６１は図１
の差動トランス５１およびこの差動トランス５１によっ
て検出される変位信号を時間積分するなどの処理を行っ
てガイドベーン実開度情報６３を求めるレギュレータ１
２内の部分であり、緩閉鎖弁開度検出手段６２は図１の
差動トランス５２およびこの差動トランス５２によって
検出される変位信号を時間積分するなどの処理を行って
緩閉鎖弁実開度情報６４を求めるレギュレータ１２内の
部分である。

【００１９】緩閉鎖弁閉鎖目標値特性記憶部７１にはガ
イドベーン開度と緩閉鎖弁開度を対応付ける関数である
緩閉鎖弁閉鎖目標値特性７７が格納されており、緩閉鎖
弁閉鎖目標値設定部７２と接続されている。ガイドベー
ン実開度情報６３は、緩閉鎖弁閉鎖目標設定部７２へ入
力され、緩閉鎖弁閉鎖目標値設定部７２は、入力された
ガイドベーン実開度情報６３に基いて、緩閉鎖弁閉鎖目
標値特性記憶部７１内の緩閉鎖弁閉鎖目標値特性７７を
参照して緩閉鎖弁２７の開度目標値を緩閉鎖弁閉鎖目標
値７５として出力する。出力された緩閉鎖弁閉鎖目標値
７５は加減算器７３に入力される。加減算器７３では緩
閉鎖弁閉鎖目標値７５と緩閉鎖弁実開度情報６４との偏
差を求め、これに緩閉鎖弁２７や緩閉鎖制御弁１７に機
構的に働く閉方向への力を相殺させるための補正値バイ
アスを加算して緩閉鎖弁制御量７６を求める。そしてこ
の緩閉鎖弁制御量７６は緩閉鎖サーボ弁制御信号出力部
７４へ入力される。緩閉鎖サーボ弁制御信号出力部７４
は、入力された緩閉鎖弁制御量７６に基いて緩閉鎖サー
ボ弁制御信号６５を出力する。そしてこの緩閉鎖サーボ
弁制御信号６５が図１におけるレギュレータ１２の緩閉
鎖制御部からの制御信号として緩閉鎖サーボ弁１８へ出
力され、緩閉鎖サーボ弁１８が動作し、緩閉鎖弁２７の
開度が緩閉鎖弁閉鎖目標値７５に近づくように変位す
る。ここで、緩閉鎖弁２７の開度は、緩閉鎖弁開度検出
手段６２によって緩閉鎖弁実開度情報６４として緩閉鎖
弁制御部６０内にフィードバックされるので、これらの
構成によって緩閉鎖弁２７は緩閉鎖弁実開度情報６４と
緩閉鎖弁閉鎖目標値７５の偏差がなくなるように制御さ
れる。

【００２０】次に再び図１を参照して、これらの制御に
よる緩閉鎖サーボ弁１８および緩閉鎖弁２７の動作につ
いて述べる。図１においてレギュレータ１２の緩閉鎖制
御部からの制御信号が緩閉鎖サーボ弁１８に出力される
と、緩閉鎖サーボ弁１８が変位する。これによって緩閉
鎖サーボ弁１８に接続された圧油タンク２０からの油管
と緩閉鎖制御弁開側操作管１７ａとの間の圧油流路が切
り換わり、緩閉鎖制御弁１７の下側シリンダ室内の油圧
による力と緩閉鎖制御弁１７の上側シリンダ室内の油圧
による力とのバランスによって緩閉鎖制御弁１７のピス
トンが変位し、このピストンに連結された緩閉鎖弁２７
の開度が調節される。また、緩閉鎖制御弁開側操作管１
７ａの途中に設けられた緩閉鎖弁閉鎖弁１９は、緩閉鎖
弁２７の制御異常が生じた時などに緩閉鎖弁２７を強制
的に作動させるための電磁弁であり、通常運転時は図１
のように緩閉鎖制御弁開側操作管１７ａを連通させてい
る。そして、緩閉鎖弁２７の制御異常や、ガイドベーン
６が所定の開度に達しても緩閉鎖弁２７が動作しないこ
となどが検出されると緩閉鎖弁閉鎖弁１９が励磁され、
緩閉鎖制御弁開側操作管１７ａを排油管に接続するよう
に切り換える。緩閉鎖制御弁１７の上側シリンダ室には
圧油タンク２０から圧油が供給されているので、この切
り換えによって緩閉鎖制御弁１７の下側シリンダ室内の
圧油は排油され、緩閉鎖制御弁１７は下側に最大変位す
る。従って緩閉鎖弁２７が作動し、ガイドベーン６が緩
閉鎖する。

【００２１】従って、本実施の形態を用いることで、従
来カム機構やアーム機構を用いていた緩閉鎖弁２７の制
御機構を大幅に簡略化することができ、小型化、低コス
ト化が図れるとともに、保守性が大幅に向上し、現地据
付調整やオーバーホール時の再調整などに要する期間の
短縮が図れる。また、緩閉鎖弁２７は可変絞り弁であ
り、その開度はレギュレータ１２からの制御信号によっ
て制御されることとなり、ガイドベーン６が最大変位で
閉鎖する場合だけでなく、様々な運転モードに対応して
任意の絞り量で動作させることができ、複雑な緩閉鎖特
性が必要な場合でも緩閉鎖弁２７を常にガイドベーン開
度に応じた所定の開度となるように制御して適切な緩閉
鎖特性を実現することができる。さらに、本実施の形態
は、図９に示した、主配圧弁２１の切り換え制御を主配
圧サーボ弁１５によって行うものについても適用するこ
とができる。この場合を第１の実施の形態の変形例とし
てその概略模式図を図３に示す。なお、図３において、
図１、図８、および図９と同一の構成については同一の
符号を付し、その詳細な説明を省略する。図３に示した
ように、この変形例においては、主配圧サーボ弁１５に
よってコントロールピストン２２が制御され、これによ
って主配圧弁２１の切り換えおよび開度調整が行われる
とともに、緩閉鎖サーボ弁１８によって緩閉鎖制御弁１
７が制御され、これによって緩閉鎖弁２７の開度調整が
行われるようになっている。

【００２２】また、コントロールピストン２２、ピスト
ンロッド３および緩閉鎖制御弁１７にはそれぞれこれら
のピストンの変位を検出する差動トランス５０，５１，
５２が取り付けられており、これらの差動トランス５
０，５１，５２にて検出された信号がレギュレータ１２
へと入力される構成となっている。すなわち本変形例で
は、レギュレータ１２は、電磁ピックアップ１１が検出
する速度信号やコントロールピストン２２に設けられた
差動トランス５０の検出する変位信号等に基づいて主配
圧サーボ弁１５へ制御信号を出力する主配圧弁制御部
と、差動トランス５１の検出するピストンロッド３の変
位によるガイドベーン６の実開度情報と差動トランス５
２が検出する緩閉鎖制御弁１７の変位による緩閉鎖弁２
７の実開度情報に基づいて緩閉鎖弁２７の開度を調整す
るための制御信号を緩閉鎖サーボ弁１８へと出力する緩
閉鎖弁制御部とから構成されるものである。この場合、
主配圧弁制御部からの主配圧サーボ弁への制御信号を、
差動トランス５１の検出するピストンロッド３の変位に
よるガイドベーン実開度情報も参照して出力することも
可能であり、この場合、差動トランス５１の検出するピ
ストンロッド３の変位は主配圧弁制御部および緩閉鎖弁
制御部の両方へ入力されることとなる。

【００２３】このような構成とすることで、ガイドベー
ン操作装置から複雑な機構部をなくすことが可能である
ので、調整や保守性の更なる向上を図ることができる。
また例えば、主配圧弁２１と緩閉鎖弁２７を同一の胴殻
内に設けることもできる。この場合、主配圧弁２１およ
び緩閉鎖弁２７を近接して配置でき、これらの間を配管
で接続する必要がないなど装置を更に小型化でき、低コ
ストのガイドベーン操作装置を提供することが可能とな
る。またこの変形例においては、主配圧弁２１および緩
閉鎖弁２７はレギュレータ１２からの制御信号によって
制御されることとなるので、主配圧弁制御部と緩閉鎖弁
制御部とを協調動作させて主配圧サーボ弁１５および緩
閉鎖サーボ弁１８へ制御信号を出力させることができ
る。図４は、水車５の急停止時などにガイドベーン６を
急閉鎖する場合の時間経過とガイドベーン開度の関係を
示すグラフの一例である。この例におけるガイドベーン
６の閉鎖パターンは、ガイドベーン６をまずある開度ま
で急閉鎖させ、一旦その開度を保った後に更に閉鎖して
全閉させるものである。このような複雑な閉鎖パターン
を採用する場合でも、本変形例では主配圧弁２１や緩閉
鎖弁２７を機構部によって制御しないため、レギュレー
タ１２内の主配圧弁制御部と緩閉鎖弁制御部との簡単な
電気的調整によってガイドベーン６の閉鎖パターンを設
定することが可能となる。

【００２４】また、緩閉鎖弁２７を全閉も可能な可変絞
り弁とし、ガイドベーン６の閉鎖途中で緩閉鎖弁２７を
全閉にすれば開側シリンダ室４ａから圧油が配圧弁２１
に流れなくなり、ガイドベーン６の開度をその位置で保
つことができる。従って、このようにすると緩閉鎖弁２
７の制御のみによって図４の複雑な閉鎖パターンでガイ
ドベーン６を閉鎖させることも可能である。すなわち、
本実施の形態およびその変形例を用いることで、緩閉鎖
弁２７を常にガイドベーン開度に応じた所定の開度とな
るように制御して適切な緩閉鎖特性を実現することがで
きる。次に本発明の第２の実施の形態を図５を用いて説
明する。なお、図５において、図２と同一の構成につい
ては同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。図
５は、本実施の形態における緩閉鎖弁制御部のブロック
図である。ここで、緩閉鎖弁制御部６０以外の構成は、
図１および図３に示した第１の実施の形態と同様である
ので、図面およびその詳細な説明を省略する。図５に示
すように本実施の形態は、緩閉鎖弁制御部６０内の緩閉
鎖弁閉鎖目標特性値記憶部７１に、複数の緩閉鎖弁閉鎖
目標値特性７７ａ，７７ｂ，…が格納されており、運転
状態や運用モードに応じた緩閉鎖弁閉鎖目標値特性７７
ａ，７７ｂ，…のうちの一つを任意に選択できるように
構成したものである。

【００２５】すなわち、緩閉鎖弁閉鎖目標値特性記憶部
７１には切換器７８が設けられており、この切換器７８
は運転状態や運用モードなどの条件の入力を受けて緩閉
鎖弁閉鎖目標値特性７７ａ，７７ｂ，…のうちの一つを
選択し、これを緩閉鎖弁閉鎖目標値特性７７として用い
てガイドベーン実開度情報６３に対応する緩閉鎖弁閉鎖
目標値７５を出力する。ここで、切換器７８は、例えば
可逆式の水力機械における「揚水運転」もしくは「発電
運転」といった運転モードによって緩閉鎖弁閉鎖目標値
特性７７ａ，７７ｂ，…を切り換えるようにすることが
でき、また、負荷遮断による急停止か、図１および図３
に示した急停止弁２６，１６の動作による急停止かによ
って緩閉鎖弁閉鎖目標値特性７７ａ，７７ｂ，…を切り
換える構成としてもよい。また、緊急停止信号などによ
って作動する図示しないタイマーを設け、このタイマー
によって切換器７８を動作させる構成としてもよい。こ
のような構成とすると、ガイドベーン６をある開度まで
急閉鎖し、その後一旦開いてから再び閉じるようなより
複雑なガイドベーン閉鎖パターンを採用する場合でも、
緩閉鎖弁２７を必要な時だけ動作させることができる。

【００２６】さらに、ガイドベーンが開操作中であるか
閉操作中であるかを切換器７８に入力して緩閉鎖弁閉鎖
目標値特性７７ａ，７７ｂ，…の切り換えを行うように
すると、ガイドベーン開操作中には緩閉鎖弁２７を作動
させずに、閉操作中だけ作動するようにすることができ
る。そしてこの構成を採用すると、ガイドベーン開操作
中に圧油が緩閉鎖弁２７を通過するようにしてもその流
量を絞られることはないので、図１および図３に示し
た、サーボモータ１の開側操作管３０ａの途中に緩閉鎖
弁２７と並列に設けられた逆止弁２８を省略することが
できる。したがって本実施の形態を用いると、第１の実
施の形態で述べた効果の他に、水力機械の様々な運転モ
ードや運用形態に応じて適切に緩閉鎖弁２７を作動させ
ることが可能になる。次に、本発明の第３の実施の形態
を図６を用いて説明する。なお、図６において、図２お
よび図５と同一の構成については同一の符号を付し、そ
の詳細な説明を省略する。図６は、本実施の形態におけ
る緩閉鎖弁制御部のブロック図である。ここで、緩閉鎖
弁制御部６０以外の構成は、図１および図３に示した第
１の実施の形態と同様であるので、図面およびその詳細
な説明を省略する。

【００２７】図６に示すように本実施の形態は、緩閉鎖
弁制御部６０内に、緩閉鎖弁閉鎖目標値７５と緩閉鎖弁
実開度情報６３との偏差である緩閉鎖弁開度偏差８０を
緩閉鎖弁開度偏差閾値設定部８１に予め設定された緩閉
鎖弁開度偏差閾値８２と比較する緩閉鎖弁開度偏差比較
部７９を設ける構成としたものである。すなわち、本実
施の形態においては、緩閉鎖弁閉鎖目標値設定部７２に
おいて設定された緩閉鎖弁閉鎖目標値７５は、加減算器
７３ａに入力され、ここで緩閉鎖弁実開度情報６４との
偏差である緩閉鎖弁開度偏差８０が求められる。ここ
で、この緩閉鎖弁開度偏差８０は加減算器７３ｂへ入力
され、補正値バイアスが加算され緩閉鎖サーボ弁制御信
号出力部７４へ送られるとともに、緩閉鎖弁開度偏差比
較部７９へも入力されるようになっている。緩閉鎖弁開
度偏差比較部７９は、緩閉鎖弁開度偏差閾値設定部８１
に予め設定された緩閉鎖弁開度偏差閾値８２を参照し、
緩閉鎖弁開度偏差８０が緩閉鎖弁開度偏差閾値８２より
も大きい場合、タイマー８３ａを作動させる。そして、
この状態が一定時間経過すると緩閉鎖弁制御異常と判定
して緩閉鎖弁制御異常信号を発するとともに、図１およ
び図３に示した緩閉鎖弁閉鎖弁１９を励磁して緩閉鎖弁
２７を強制的に作動させる。

【００２８】このように、本実施の形態を用いると、緩
閉鎖弁２７の制御異常を確実に検出し外部に警報出力す
るとともに、緩閉鎖弁２７を強制的に作動させることが
できる。また、この警報を運転員への対応要請信号とし
て表示することで、早期の不適合対応が可能となる。次
に、本発明の第４の実施の形態を図７を用いて説明す
る。なお、図７において、図２、図５および図６と同一
の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を
省略する。図７は、本実施の形態における緩閉鎖弁制御
部のブロック図である。ここで、緩閉鎖弁制御部６０以
外の構成は、図１および図３に示した第１の実施の形態
と同様であるので、図面およびその詳細な説明を省略す
る。図７に示すように本実施の形態は、緩閉鎖弁制御部
６０内に、ガイドベーン閉鎖時のガイドベーン閉鎖開始
からの経過時間が入力されると対応するガイドベーン開
度予想値をガイドベーン閉鎖特性開度８４として出力す
るガイドベーン閉鎖特性記憶部８５と、このガイドベー
ン閉鎖特性開度８４とガイドベーン実開度情報６３との
偏差であるガイドベーン開度偏差８６と予め定められた
ガイドベーン開度偏差閾値８７とを比較するガイドベー
ン開度偏差比較部８９を設けたものである。

【００２９】すなわち、本実施の形態において、ガイド
ベーン閉鎖特性記憶部８５には、ガイドベーン閉鎖時の
ガイドベーン閉鎖開始からの経過時間とガイドベーン開
度予想値との関数であるガイドベーン閉鎖特性が格納さ
れている。そして、水車５が停止操作に入ると、その信
号がガイドベーン閉鎖特性記憶部８５へ入力され、これ
によって図示しない内蔵タイマーを作動させ、水車５の
停止操作開始からの経過時間を求める。そしてガイドベ
ーン閉鎖特性記憶部８５は、この経過時間に対応するガ
イドベーン開度予想値をガイドベーン閉鎖特性を参照し
て求め、ガイドベーン閉鎖特性開度８４として出力し、
加減算器９０へ入力する。加減算器９０には、ガイドベ
ーン実開度情報６３も入力されるようになっており、加
減算器９０へガイドベーン閉鎖特性開度８４が入力され
ると、ガイドベーン実開度情報６３との偏差であるガイ
ドベーン開度偏差８６が出力され、ガイドベーン開度偏
差比較部８９へ入力される。ガイドベーン開度偏差比較
部８９は、ガイドベーン開度偏差閾値設定部８７に予め
設定されたガイドベーン開度偏差閾値８８を参照し、ガ
イドベーン開度偏差８６がガイドベーン開度偏差閾値８
８より大きい場合にタイマー８３ｂを作動させる。そし
て、この状態が一定時間経過すると停止時緩閉鎖弁制御
異常と判定する。

【００３０】ここで、本実施の形態において、ガイドベ
ーン閉鎖特性記憶部８５は、複数の運転モードに対応す
るガイドベーン閉鎖特性を格納するように構成すること
も可能である。また、ガイドベーン閉鎖特性として、全
回の水車停止時のガイドベーン閉鎖特性を格納してお
き、これとの比較によって停止時緩閉鎖弁制御異常を判
定するようにもできる。停止時緩閉鎖弁制御異常は予定
されているガイドベーン６の緩閉鎖特性に対して実際の
ガイドベーン６の閉鎖特性が追従しないことを示してお
り、ガイドベーン６の緩閉鎖特性への追従性を確認でき
る。従って本実施の形態を用いると、例えば水車５の経
年変化などによりガイドベーン６が初期の緩閉鎖特性を
持たなくなった場合であっても異常を検出することがで
きる。よって、水車５を通常停止操作時によって停止す
る場合でも、ガイドベーン６の緩閉鎖特性が緊急時に安
全に水車５を停止できるものとなっているかを確認でき
るため、機器の信頼性を大幅に向上させることができ
る。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
安価で調整に要する手間や時間が少なく、種々の運転モ
ードに対しても柔軟な制御が可能であり、安全性の高い
ガイドベーン操作装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るガイドベーン
操作装置の概略模式図

【図２】本発明の第１の実施の形態に係るガイドベーン
操作装置の緩閉鎖弁制御部のブロック図

【図３】本発明の第１の実施の形態の変形例に係るガイ
ドベーン操作装置の概略模式図

【図４】ガイドベーン急閉鎖時の経過時間とガイドベー
ン開度との関係を表すグラフ

【図５】本発明の第２の実施の形態に係るガイドベーン
操作装置の緩閉鎖弁制御部のブロック図

【図６】本発明の第３の実施の形態に係るガイドベーン
操作装置の緩閉鎖弁制御部のブロック図

【図７】本発明の第４の実施の形態に係るガイドベーン
操作装置の緩閉鎖弁制御部のブロック図

【図８】従来のガイドベーン操作装置の概略模式図

【図９】従来のガイドベーン操作装置の概略模式図

【符号の説明】

１ サーボモータ ２ 油圧式ピストン ３ ピストンロッド ４ シリンダ ４ａ 開側シリンダ室 ４ｂ 閉側シリンダ室 ５ 水車 ６ ガイドベーン ７ ランナ ８ 発電機 １１ 電磁ピックアップ １２ レギュレータ １３ コンバータ １５ 主配圧サーボ弁 １６，２５ 急停止弁 １７ 緩閉鎖制御弁 １８ 緩閉鎖サーボ弁 １９ 緩閉鎖弁閉鎖弁 ２０ 圧油タンク ２１ 主配圧弁 ２２ コントロールピストン ２３ パイロットバルブ ２４ レターンアーム ２７ 緩閉鎖弁 ２８ 逆止弁 ２９ 緩閉鎖弁用配圧弁 ４０ カム ４１ レターンシャフト ４２ａ，４２ｂ 扇型アーム ４３ａ，４３ｂ ワイヤ ４４ 重錘 ４５ プーリ ５０，５１、５２ 差動トランス ６０ 緩閉鎖弁制御部 ６１ ガイドベーン開度検出手段 ６２ 緩閉鎖弁開度検出手段 ６３ ガイドベーン実開度情報 ６４ 緩閉鎖弁実開度情報 ６５ 緩閉鎖サーボ弁制御信号 ７１ 緩閉鎖弁閉鎖目標値特性記憶部 ７２ 緩閉鎖弁閉鎖目標値設定部 ７３，９０ 加減算器 ７４ 緩閉鎖サーボ弁制御信号出力部 ７５ 緩閉鎖弁閉鎖目標値 ７６ 緩閉鎖弁制御量 ７７ 緩閉鎖弁閉鎖目標値特性 ７８ 切換器 ７９ 緩閉鎖弁開度偏差比較部 ８０ 緩閉鎖弁開度偏差 ８１ 緩閉鎖弁開度偏差閾値設定部 ８２ 緩閉鎖弁開度偏差閾値 ８４ ガイドベーン閉鎖特性開度 ８５ ガイドベーン閉鎖特性記憶部 ８６ ガイドベーン開度偏差 ８７ ガイドベーン開度偏差閾値設定部 ８８ ガイドベーン開度偏差閾値 ８９ ガイドベーン開度偏差比較部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨安 久幸 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 篠原 朗 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 Ｆターム(参考） 3H072 AA07 AA27 BB06 BB07 BB15 CC26 CC42 CC87 3H073 AA08 AA26 BB34 CC20 CC26 CD02 CD13 CE09 CE28

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水力機械のガイドベーンを駆動する油圧
   式ピストンを有するサーボモータと、前記油圧式ピスト
   ンのシリンダへ圧油を送る配圧弁および、前記配圧弁と
   前記シリンダ間の前記圧油の流路途中に設けられ前記流
   路を通流する前記圧油の流量を絞る緩閉鎖弁を備える水
   力機械のガイドベーン操作装置において、前記緩閉鎖弁
   は電気−油圧サーボ弁によって油圧制御される可変絞り
   弁であることを特徴とする水力機械のガイドベーン操作
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のガイドベーン操作装置
   において、電気−油圧サーボ弁と緩閉鎖弁の間に前記緩
   閉鎖弁の開度を強制的に予め定められた開度に設定する
   ことができる緩閉鎖弁閉鎖弁を設けたことを特徴とする
   水力機械のガイドベーン操作装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２のいずれかに記
   載のガイドベーン操作装置において、前記ガイドベーン
   の実開度を電気的なガイドベーン実開度情報として検出
   するガイドベーン開度検出手段と、緩閉鎖弁の実開度を
   電気的な緩閉鎖弁実開度情報として検出する緩閉鎖弁開
   度検出手段と、前記ガイドベーン実開度情報および前記
   緩閉鎖弁実開度情報に基いて電気−油圧サーボ弁を駆動
   するサーボ弁制御信号を送出するサーボ弁制御手段を備
   えることを特徴とする水力機械のガイドベーン操作装
   置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のガイドベーン操作装置
   において、サーボ弁制御手段は、ガイドベーン開度と緩
   閉鎖弁閉鎖目標値の関数である緩閉鎖弁閉鎖目標値特性
   を格納した緩閉鎖弁閉鎖目標値特性記憶部と、入力され
   たガイドベーン実開度情報および前記緩閉鎖弁閉鎖目標
   値特性に基いて緩閉鎖弁閉鎖目標値を出力する緩閉鎖弁
   閉鎖目標値設定部と、前記緩閉鎖弁閉鎖目標値と緩閉鎖
   弁実開度情報との偏差に基いてサーボ弁制御信号を発生
   させるサーボ弁制御信号出力部を備えることを特徴とす
   る水力機械のガイドベーン操作装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載のガイドベーン操作装置
   において、緩閉鎖弁閉鎖目標値記憶部には複数の緩閉鎖
   弁閉鎖目標値特性が格納されており、水力機械の運転状
   態により前記複数の緩閉鎖弁閉鎖目標値特性のうちの一
   つを選択する切換手段を有することを特徴とする水力機
   械のガイドベーン操作装置。
6. 【請求項６】 請求項４または請求項５のいずれかに記
   載のガイドベーン操作装置において、サーボ弁制御手段
   は、緩閉鎖弁開度偏差閾値を格納する緩閉鎖弁開度偏差
   閾値設定部と、緩閉鎖弁閉鎖目標値特性記憶部に格納さ
   れた緩閉鎖弁閉鎖目標値と緩閉鎖弁実開度情報との偏差
   が緩閉鎖弁開度偏差閾値よりも大きいことを検出して緩
   閉鎖弁制御異常を判定する緩閉鎖弁開度偏差比較部を備
   えることを特徴とする水力機械のガイドベーン操作装
   置。
7. 【請求項７】 請求項３から請求項６のいずれかに記載
   のガイドベーン操作装置において、サーボ弁制御手段
   は、ガイドベーン閉鎖開始からの経過時間とガイドベー
   ン開度予想値との関数であるガイドベーン閉鎖特性を基
   に、前記経過時間が入力されてこれに対応するガイドベ
   ーン開度予想値をガイドベーン閉鎖特性開度として出力
   するガイドベーン閉鎖特性記憶部と、ガイドベーン開度
   偏差閾値を格納するガイドベーン開度偏差閾値設定部
   と、前記ガイドベーン閉鎖特性開度と前記サーボ弁制御
   手段に入力されたガイドベーン実開度情報との偏差が前
   記ガイドベーン開度偏差閾値よりも大きいことを検出し
   て停止時緩閉鎖制御異常を判定するガイドベーン開度偏
   差比較部を有することを特徴とする水力機械のガイドベ
   ーン操作装置。
8. 【請求項８】 油圧式ピストンを有するサーボモータ
   と、前記油圧式ピストンのシリンダへ圧油を送る配圧弁
   と、前記配圧弁と前記シリンダ間の前記圧油の流路途中
   に設けられ前記流路を通流する前記圧油の流量を絞る緩
   閉鎖弁を備える水力機械のガイドベーン操作装置を用い
   たガイドベーン操作方法において、前記ガイドベーンの
   実開度を電気的なガイドベーン実開度情報として検出
   し、前記緩閉鎖弁を前記ガイドベーン実開度情報に基い
   て油圧制御して任意開度とすることを特徴とする水力機
   械のガイドベーン操作方法。
9. 【請求項９】 請求項８に記載のガイドベーン操作方法
   において、異常信号を受けた場合にガイドベーン実開度
   情報に関わらず緩閉鎖弁の開度を予め定められた開度に
   設定することを特徴とするガイドベーン操作方法。
10. 【請求項１０】 請求項８または請求項９のいずれかに
    記載のガイドベーン操作方法において、前記ガイドベー
    ンの実開度を電気的なガイドベーン実開度情報として検
    出するとともに、緩閉鎖弁の開度を電気的な緩閉鎖弁実
    開度情報として検出し、前記ガイドベーン実開度情報と
    前記緩閉鎖弁実開度情報に基いて電気−油圧サーボ弁を
    駆動するサーボ弁制御信号を前記電気−油圧サーボ弁に
    送出することを特徴とする水力機械のガイドベーン操作
    方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載のガイドベーン操作
    方法において、サーボ弁制御信号は、予め定められた緩
    閉鎖弁閉鎖目標値特性およびガイドベーン実開度情報よ
    り求められた緩閉鎖弁閉鎖目標値と緩閉鎖弁実開度情報
    との偏差に基いて発せられることを特徴とする水力機械
    のガイドベーン操作方法。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載のガイドベーン操作
    装置の操作方法において、複数の緩閉鎖弁閉鎖目標値特
    性予め定め、水力機械の運転状態により複数の前記緩閉
    鎖弁閉鎖目標値特性のうちの一つを選択することを特徴
    とする水力機械のガイドベーン操作方法。
13. 【請求項１３】 請求項１１または請求項１２のいずれ
    かに記載のガイドベーン操作方法において、緩閉鎖弁閉
    鎖目標値と緩閉鎖弁実開度情報との偏差が予め定められ
    た緩閉鎖弁開度偏差閾値よりも大きい場合に緩閉鎖弁制
    御異常と判定することを特徴とする水力機械のガイドベ
    ーン操作装置の操作方法。
14. 【請求項１４】 請求項１０から請求項１３のいずれか
    に記載のガイドベーン操作方法において、ガイドベーン
    閉鎖開始からの経過時間に基いて予め定められたガイド
    ベーン閉鎖特性開度とガイドベーン実開度情報との偏差
    が予め定められたガイドベーン開度偏差閾値よりも大き
    い場合に停止時緩閉鎖制御異常と判定することを特徴と
    する水力機械のガイドベーン操作方法。