JP2003227450A - ランナベーン駆動装置及びガイドベーン駆動装置及び可動羽根水車 - Google Patents

ランナベーン駆動装置及びガイドベーン駆動装置及び可動羽根水車

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JP2003227450A
JP2003227450A JP2002027306A JP2002027306A JP2003227450A JP 2003227450 A JP2003227450 A JP 2003227450A JP 2002027306 A JP2002027306 A JP 2002027306A JP 2002027306 A JP2002027306 A JP 2002027306A JP 2003227450 A JP2003227450 A JP 2003227450A
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fluid pressure
screw
drive device
main shaft
load
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JP2002027306A
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English (en)
Inventor
Kensuke Futahashi
謙介 二橋
Akio Tanaka
昭夫 田中
Yoshito Yamamoto
義人 山本
Hirosato Yokoyama
弘識 横山
Sadanobu Fujimori
貞暢 藤森
Yoshihiko Kitanohara
良彦 北ノ原
Yasutsune Soga
泰経 曽我
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

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  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中・大型の可動羽根水車への適用に際し、大
きな荷重に耐えられる高い耐久性を有するとともに、同
期機構などの複雑な機構を不要とする、ランナベーン駆
動装置及びガイドベーン駆動装置の提供を課題とする。
また、これらを備えた可動羽根水車の提供も目的とす
る。 【解決手段】 ランナベーン駆動装置においては、電動
モータ31と、ねじ軸33と、複数の螺着体34,34
と、これら螺着体34,34が固定される主軸35と、
該主軸35及びランナベーン間に接続された操作ロッド
36とを備える構成を採用した。また、ガイドベーン駆
動装置においては、電動モータ41と、ねじ軸43と、
複数の螺着体44,44と、これら螺着体44,44が
固定される主軸45と、該主軸35及びランナベーン間
に接続された操作ロッド46とを備える構成を採用し
た。また、これらを備えた可動羽根水車を採用した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、可動羽根水車のガ
イドベーン及びランナベーンをそれぞれ駆動するガイド
ベーン駆動装置及びランナベーン駆動装置と、これらを
備えた可動羽根水車とに関し、特に、比較的大きな駆動
力を必要とする中・大型の可動羽根水車に用いて好適な
ガイドベーン駆動装置及びランナベーン駆動装置と、こ
れらを備えた可動羽根水車とに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、水力発電所に設置される可動羽根
水車のガイドベーン及びランナベーンを駆動する駆動装
置としては、一般に油圧駆動装置が採用されている。し
かしながら、近年の環境問題により、油の取り扱い及び
処理の管理が厳しくなり、また発電所を運用するユーザ
からは、運転保守の自動化及び省力化を図ることが強く
望まれるようになった。このような背景から、今日で
は、油圧機構の代わりとして電動駆動装置が一般化しつ
つある。
【0003】この種の、電動駆動装置を採用した従来の
ランナベーン駆動装置及びガイドベーン駆動装置を、そ
れぞれ以下に説明する。まず、従来のランナベーン駆動
装置の一例について、図10に示す特開平3■2063
64のランナベーン駆動装置(ランナベーン駆動用の電
動駆動装置)を参照して説明する。同図に示すランナベ
ーン駆動装置は、可動羽根水車のランナに結合された主
軸1と、該主軸1が接続された発電機2と、該発電機2
に固定された電動機3と、該電動機3の回転子3aの軸
3bに、ボールねじ4を介して同軸接続された操作ロッ
ド5とを備えて概略構成されている。
【0004】電動機3には、前記回転子3aと、外部か
らの電力供給を受けて回転子3aを回転させる固定子3
cとが備えられている。そして、軸3bは、オイルレス
軸受5aによって主軸1内に支持されている。ボールね
じ4は、外径側のスリーブ4aと、該スリーブ4a内に
多数個のボールを介して係合するねじ軸4bとを有し、
ねじ軸4bの回転運動を往復運動に変換するものとなっ
ている。そして、このボールねじ4は、スリーブ4a
が、回転子3aの軸3bに対して連結され、ねじ軸4b
が、操作ロッド5に対して連結されている。
【0005】そして、このランナベーン駆動装置によれ
ば、電動機3が外部からの電力供給を受けて主軸1を回
転させた際に、この主軸1と軸5との間に生じる相対回
転速度差により、ボールねじ4を介して操作ロッド5を
上下させ、その下端に取り付けられたランナベーン6を
開閉するものとなっている。
【0006】次に、従来のガイドベーン駆動装置の一例
について、図11に示す特開平4■166676のガイ
ドベーン駆動装置(ガイドベーン操作機構)を参照して
説明する。同図において、符号11,12は、複式の電
動サーボモータとして、左右に配置された2連式電動サ
ーボモータを示している。これらサーボモータ11,1
2は、操作ロッド13,14を介して同心円状に配置さ
れた一対のスリーブ状ガイドリング15,16にロッド
連結部15a,16aによりそれぞれ回転自在に連結さ
れている。
【0007】そして、同図の紙面右側に位置するサーボ
モータ11は、操作ロッド13を介して左側部分に位置
する半分のガイドベーン(図示せず)にガイドベーンリ
ンク機構17により操作力を伝達している。このガイド
ベーンリンク機構17は、ガイドベーンアーム18及び
ガイドベーンリンク19から構成されている。同様に、
左側に位置する電動サーボモータ12は、操作ロッド1
4を介して右側部分に位置する半分のガイドベーンに、
ガイドベーンアーム20及びガイドベーンリンク21か
らなるガイドベーンリンク機構22により操作力を伝
え、これにより、1個のサーボモータ11または12が
それぞれ半分のガイドベーンの開閉操作を行うようにな
っている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
ランナベーン駆動装置ならびにガイドベーン駆動装置
は、小型の可動羽根水車に適用する場合には問題ないも
のの、中・大型の可動羽根水車に適用する場合には、比
較的大きな駆動力を取り扱うため、以下に説明する問題
を有していた。すなわち、前記従来のランナベーン駆動
装置においては、前記ボールねじ4単体に大きなスラス
ト荷重が集中するため、中・大型の可動羽根水車のよう
な高い耐久性を要するものには適用できないという問題
である。
【0009】また、前記従来のガイドベーン駆動装置に
おいては、中・大型の可動羽根水車への適用に際し、大
きな荷重を支持するために、サーボモータ11,12及
び操作ロッド13,14からなる2組のボールねじ構造
を有する方式が採用されているが、これらのねじ軸の回
転を同期させるのが困難であるという問題を有してい
る。
【0010】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、中・大型の可動羽根水車への適用に際し、大き
な荷重に耐えられる高い耐久性を有するとともに、同期
機構などの複雑な機構を不要とする、ランナベーン駆動
装置及びガイドベーン駆動装置の提供を目的とする。ま
た、これらを備えた可動羽根水車の提供も目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために以下の手段を採用した。すなわち、請求項
1に記載のランナベーン駆動装置は、可動羽根水車のラ
ンナベーンを電動モータにより駆動する装置であって、
前記電動モータと、該電動モータにより回転駆動される
ねじ軸と、該ねじ軸に螺着された複数の螺着体と、これ
ら螺着体が固定される主軸と、該主軸及び前記ランナベ
ーン間に接続された操作ロッドとを備えたことを特徴と
する。
【0012】上記請求項1に記載のランナベーン駆動装
置によれば、ねじ軸の回転力を直線運動に変換する螺着
体が複数であるため、主軸を介して受ける全負荷が、各
螺着体に複数分散されるようになり、螺着体単体あたり
に加わる負荷を低く抑えることができるようになる。ま
た、このように、単体のねじ軸で比較的大きな負荷を受
け持つことができる構造であるため、例えば大きな負荷
に対応できるように複数のねじ軸を備えて同期運転させ
る必要がない。
【0013】また、請求項2に記載のガイドベーン駆動
装置は、可動羽根水車のガイドベーンを電動モータによ
り駆動する装置であって、前記電動モータと、該電動モ
ータにより回転駆動されるねじ軸と、該ねじ軸に螺着さ
れた複数の螺着体と、これら螺着体が固定される主軸
と、該主軸及び前記ガイドベーン間に接続された操作ロ
ッドとを備えたことを特徴とする。
【0014】上記請求項2に記載のガイドベーン駆動装
置によれば、ねじ軸の回転力を直線運動に変換する螺着
体が複数であるため、主軸を介して受ける全負荷が、各
螺着体に複数分散されるようになり、螺着体単体あたり
に加わる負荷を低く抑えることができるようになる。ま
た、このように、単体のねじ軸で比較的大きな負荷を受
け持つことができる構造であるため、従来のように、例
えば大きな負荷に対応できるように複数のねじ軸を備え
て同期運転させる必要がない。
【0015】また、請求項3に記載のランナベーン駆動
装置は、可動羽根水車のランナベーンを電動モータによ
り駆動する装置であって、前記電動モータと、該電動モ
ータにより回転駆動されるねじ軸と、該ねじ軸に螺着さ
れた複数の螺着体と、これら螺着体それぞれに固定され
た流体圧シリンダと、これら流体圧シリンダのそれぞれ
に取り付けられて流体圧アクチュエータをなすピストン
と、これらピストン及び前記ランナベーン間に接続され
た操作ロッドとを備えたことを特徴とする。
【0016】上記請求項3に記載のランナベーン駆動装
置によれば、ねじ軸の回転力を直線運動に変換する螺着
体が複数であるため、主軸を介して受ける全負荷が、各
螺着体に複数分散されるようになるので、螺着体単体あ
たりに加わる負荷を低く抑えることができるようにな
る。また、このように、単体のねじ軸で比較的大きな負
荷を受け持つことができる構造であるため、例えば大き
な負荷に対応できるように複数のねじ軸を備えて同期運
転させる必要がない。さらに、本発明では、操作ロッド
と各螺着体との間を、それぞれ、流体圧アクチュエータ
を介して接続する構成を採用しているので、リジッドに
固定する場合に比較して、各螺着体への負荷分担をより
均等にすることができるようになる。
【0017】また、請求項4に記載のランナベーン駆動
装置は、請求項3に記載のランナベーン駆動装置におい
て、前記各流体圧シリンダ間が、これら流体圧シリンダ
内の流体圧を連通させる連通管で接続されていることを
特徴とする。
【0018】上記請求項4に記載のランナベーン駆動装
置によれば、各流体圧シリンダ内の流体圧を互いに等し
くすることができるようになる。
【0019】また、請求項5に記載のガイドベーン駆動
装置は、可動羽根水車のガイドベーンを電動モータによ
り駆動する装置であって、前記電動モータと、該電動モ
ータにより回転駆動されるねじ軸と、該ねじ軸に螺着さ
れた複数の螺着体と、これら螺着体それぞれに固定され
た流体圧シリンダと、これら流体圧シリンダのそれぞれ
に取り付けられて流体圧アクチュエータを構成する流体
圧ピストンと、これら流体圧ピストン及び前記ガイドベ
ーン間に接続された操作ロッドとを備えたことを特徴と
する。
【0020】上記請求項5に記載のガイドベーン駆動装
置によれば、ねじ軸の回転力を直線運動に変換する螺着
体が複数であるため、操作ロッドを介して受ける全負荷
が、各螺着体に複数分散されるようになるので、螺着体
単体あたりに加わる負荷を低く抑えることができるよう
になる。また、このように、単体のねじ軸で比較的大き
な負荷を受け持つことができる構造であるため、例えば
大きな負荷に対応できるように複数のねじ軸を備えて同
期運転させる必要がない。さらに、本発明では、操作ロ
ッドと各螺着体との間を、それぞれ、流体圧アクチュエ
ータを介して接続する構成を採用しているので、リジッ
ドに固定する場合に比較して、各螺着体への負荷分担を
より均等にすることができるようになる。
【0021】また、請求項6に記載のガイドベーン駆動
装置は、請求項5に記載のガイドベーン駆動装置におい
て、前記各流体圧シリンダが、その内部空間が、前記各
流体圧ピストンにより第1流体圧室及び第2流体圧室に
仕切られ、前記各第1流体圧室間が、これら第1流体圧
室内の流体圧を連通させる第1連通管で接続され、前記
各第2流体圧室間が、これら第2流体圧室内の流体圧を
連通させる第2連通管で接続され、前記第1連通管また
は前記第2連通管のいずれか一方を連通状態、他方を非
連通状態に選択する切換手段が、さらに備えられている
ことを特徴とする。
【0022】上記請求項6に記載のガイドベーン駆動装
置によれば、電動モータの駆動によりねじ軸を一回転方
向に回転させると、このねじ軸に沿って各螺着体が一方
向に移動し、これに追従して操作ロッドも伸展もしくは
収縮する。また、電動モータの駆動によりねじ軸を他回
転方向に回転させると、このねじ軸に沿って各螺着体が
他方向に移動し、これに追従して操作ロッドも伸展もし
くは収縮する。このような操作ロッドの伸縮動作時に、
各第1流体圧室または各第2流体圧室のうち、圧がかか
る方に接続されている第1連通管または第2連通管を選
択して連通状態にすることで、各第1流体圧室または各
第2流体圧室のいずれか一方の内部流体圧を互いに等し
くすることができるようになる。
【0023】また、請求項7に記載のランナベーン駆動
装置は、可動羽根水車のランナベーンを電動モータによ
り駆動する装置であって、前記電動モータと、該電動モ
ータにより回転駆動されるねじ軸と、該ねじ軸に螺着さ
れた第1螺着体及び第2螺着体と、これら第1螺着体及
び第2螺着体を収容する主軸と、該主軸及び前記ランナ
ベーン間に接続された操作ロッドとを備え、前記第1螺
着体が、前記主軸に対して相対移動不可に固定され、前
記第2螺着体が、前記主軸に設けられた流体圧シリンダ
内に収容されて流体圧アクチュエータを構成するピスト
ンをなし、前記流体圧シリンダに、流体圧を供給する流
体圧供給源が接続されていることを特徴とする。
【0024】上記請求項7に記載のランナベーン駆動装
置によれば、ねじ軸の回転力を直線運動に変換する螺着
体が複数であるため、主軸を介して受ける全負荷が、第
1螺着体及び第2螺着体に2分されるようになるので、
螺着体単体あたりに加わる負荷を低く抑えることができ
るようになる。また、このように、単体のねじ軸で比較
的大きな負荷を受け持つことができる構造であるため、
例えば大きな負荷に対応できるように複数のねじ軸を備
えて同期運転させる必要がない。さらに、本発明では、
主軸と第2螺着体との間を、流体圧アクチュエータ構造
を介して接続するとともに、流体圧供給源により任意の
流体圧を加えられる構造であるため、第1螺着体及び第
2螺着体それぞれの負荷分担を任意に調整することがで
きるようになっている。そして、流体圧シリンダに供給
する流体圧を調整することにより、第1螺着体及び第2
螺着体の負荷分担を均等にすることもできるようにな
る。
【0025】また、請求項8に記載のガイドベーン駆動
装置は、可動羽根水車のガイドベーンを電動モータによ
り駆動する装置であって、前記電動モータと、該電動モ
ータにより回転駆動されるねじ軸と、該ねじ軸に螺着さ
れた第1螺着体及び第2螺着体と、これら第1螺着体及
び第2螺着体を収容する主軸と、該主軸及び前記ガイド
ベーン間に接続された操作ロッドとを備え、前記第1螺
着体が、前記主軸に対して相対移動不可に固定され、前
記第2螺着体が、前記主軸に設けられた流体圧シリンダ
内を第1流体圧室及び第2流体圧室に仕切って流体圧ア
クチュエータを構成する流体圧ピストンをなし、前記流
体圧シリンダに、前記第1流体圧室または前記第2流体
圧室の何れか一方を選択して流体圧を供給する流体圧供
給源が接続されていることを特徴とする。
【0026】上記請求項8に記載のガイドベーン駆動装
置によれば、電動モータの駆動によりねじ軸を一回転方
向に回転させると、このねじ軸に沿って各螺着体が一方
向に移動し、これに追従して主軸/操作ロッドも伸展も
しくは収縮する。また、電動モータの駆動によりねじ軸
を他回転方向に回転させると、このねじ軸に沿って各螺
着体が他方向に移動し、これに追従して主軸/操作ロッ
ドも伸展もしくは収縮する。このような操作ロッドの伸
縮動作時に、第1流体圧室または第2流体圧室のうち、
圧がかかる方を選択して流体圧を供給することで、第1
螺着体及び第2螺着体それぞれの負荷分担を任意に調整
することができるようになる。そして、流体圧シリンダ
に供給する流体圧を調整することにより、第1螺着体及
び第2螺着体の負荷分担を均等にすることもできるよう
になる。したがって、螺着体単体あたりに加わる負荷を
低く抑えることができるようになる。また、このよう
に、単体のねじ軸で比較的大きな負荷を受け持つことが
できる構造であるため、例えば大きな負荷に対応できる
ように複数のねじ軸を備えて同期運転させる必要がな
い。
【0027】また、請求項9に記載のランナベーン駆動
装置は、可動羽根水車のランナベーンを電動モータによ
り駆動する装置であって、前記電動モータと、該電動モ
ータにより回転駆動されるねじ軸と、該ねじ軸に螺着さ
れた複数の螺着体と、これら螺着体の、前記ねじ軸に沿
った直線移動を受ける主軸と、該主軸及び前記ランナベ
ーン間に接続された操作ロッドとを備え、前記各螺着体
のうちのひとつが、前記主軸に対して相対移動不可に固
定され、その他の螺着体は、それぞれが流体圧アクチュ
エータを介して前記主軸に固定され、前記各流体圧アク
チュエータに、流体圧を供給する流体圧供給源が接続さ
れていることを特徴とする。
【0028】上記請求項9に記載のランナベーン駆動装
置によれば、ねじ軸の回転力を直線運動に変換する螺着
体が複数であるため、主軸を介して受ける全負荷が、複
数の螺着体に分散されるようになるので、螺着体単体あ
たりに加わる負荷を低く抑えることができるようにな
る。また、このように、単体のねじ軸で比較的大きな負
荷を受け持つことができる構造であるため、例えば大き
な負荷に対応できるように複数のねじ軸を備えて同期運
転させる必要がない。さらに、本発明では、各螺着体の
うちのひとつを除く全てと主軸との間を、流体圧アクチ
ュエータ構造を介して接続するとともに、流体圧供給源
により任意の流体圧を加えられる構造であるため、主軸
に固定された螺着体には比較的小さな荷重を分担させ、
その他の螺着体には比較的大きな荷重を分担させるよう
に負荷分担の割合を任意に調整することができるように
なる。そして、各流体圧アクチュエータに供給する流体
圧を調整することにより、これらを備える全螺着体の負
荷分担を均等にすることもできるようになる。さらに、
主軸に固定された螺着体は、主軸/操作ロッドに対する
相対位置が常に変わらないので、この螺着体を、高精度
な位置制御に用いることができる。
【0029】また、請求項10に記載のランナベーン駆
動装置は、請求項9に記載のランナベーン駆動装置にお
いて、前記各流体圧アクチュエータ間が、これらの内部
の流体圧を連通させる連通管で接続されていることを特
徴とする。
【0030】上記請求項10に記載のランナベーン駆動
装置によれば、共通の流体圧供給源により、各流体圧ア
クチュエータ内の流体圧を互いに等しくすることができ
るようになる。
【0031】また、請求項11に記載のガイドベーン駆
動装置は、可動羽根水車のガイドベーンを電動モータに
より駆動する装置であって、前記電動モータと、該電動
モータにより回転駆動されるねじ軸と、該ねじ軸に螺着
された複数の螺着体と、これら螺着体の、前記ねじ軸に
沿った直線移動を受ける主軸と、該主軸及び前記ガイド
ベーン間に接続された操作ロッドとを備え、前記各螺着
体のうちのひとつが、前記主軸に対して相対移動不可に
固定され、その他の螺着体は、それぞれが流体圧アクチ
ュエータを介して前記主軸に固定され、前記各流体圧ア
クチュエータが、前記各螺着体側に固定された流体圧シ
リンダと、該流体圧シリンダ内を第1流体圧室及び第2
流体圧室に仕切るとともに前記主軸側に固定された流体
圧ピストンとを備え、前記各流体圧シリンダに、前記第
1流体圧室または前記第2流体圧室の何れか一方を選択
して流体圧を供給する流体圧供給源が接続されているこ
とを特徴とする。
【0032】上記請求項11に記載のガイドベーン駆動
装置によれば、ねじ軸の回転力を直線運動に変換する螺
着体が複数であるため、主軸を介して受ける全負荷が、
複数の螺着体に分散されるようになるので、螺着体単体
あたりに加わる負荷を低く抑えることができるようにな
る。また、このように、単体のねじ軸で比較的大きな負
荷を受け持つことができる構造であるため、例えば大き
な負荷に対応できるように複数のねじ軸を備えて同期運
転させる必要がない。さらに、本発明では、各螺着体の
うちのひとつを除く全てと主軸との間を、流体圧アクチ
ュエータ構造を介して接続するとともに、流体圧供給源
により任意の流体圧を加えられる構造であるため、主軸
に固定された螺着体には比較的小さな荷重を分担させ、
その他の螺着体には比較的大きな荷重を分担させるよう
に負荷分担の割合を任意に調整することができるように
なる。そして、各流体圧アクチュエータに供給する流体
圧を調整することにより、これらを備える全螺着体の負
荷分担を均等にすることもできるようになる。さらに、
主軸に固定された螺着体は、主軸/操作ロッドに対する
相対位置が常に変わらないので、この螺着体を、高精度
な位置制御に用いることができる。
【0033】また、請求項12に記載のガイドベーン駆
動装置は、請求項11に記載のガイドベーン駆動装置に
おいて、前記各流体圧シリンダ間が、前記各第1流体圧
室間の流体圧を連通させる第1連通管と、前記各第2流
体圧室間の流体圧を連通させる第2連通管とで接続され
ていることを特徴とする。
【0034】上記請求項12に記載のガイドベーン駆動
装置によれば、電動モータの駆動によりねじ軸を一回転
方向に回転させると、このねじ軸に沿って各螺着体が一
方向に移動し、これに追従して主軸/操作ロッドも伸展
もしくは収縮する。また、電動モータの駆動によりねじ
軸を他回転方向に回転させると、このねじ軸に沿って各
螺着体が他方向に移動し、これに追従して主軸/操作ロ
ッドも伸展もしくは収縮する。このような主軸/操作ロ
ッドの伸縮動作時に、各第1流体圧室または各第2流体
圧室のうち、圧がかかる方に接続されている方を選択し
て流体圧を加えることで、各第1流体圧室または各第2
流体圧室のいずれか一方の内部流体圧を互いに等しくす
ることができるようになる。
【0035】また、請求項13に記載のランナベーン駆
動装置は、可動羽根水車のランナベーンを、主軸を介し
て電動モータにより駆動する装置であって、前記電動モ
ータと、該電動モータにより回転駆動されるねじ軸と、
該ねじ軸に螺着された複数の螺着体と、これら螺着体の
うちの1個を前記主軸に取付ける固定フランジと、前記
1個以外の螺着体に取付けられた流体圧ピストンと、前
記主軸に取付けられて前記流体圧ピストンとともに流体
圧アクチュエータをなす流体圧シリンダと、該流体圧シ
リンダに流体圧を供給する流体圧供給源と、前記主軸に
加わる荷重を検出する荷重検出センサ、または、前記主
軸の変位を検出する変位検出センサのいずれか一方もし
くは両方と、前記検出の結果を取り込んで、前記流体圧
供給源から送り出される流体圧の制御及び、該流体圧の
供給タイミングの制御を行う流体圧制御装置とを備え、
前記流体圧制御装置が、前記検出の結果に基づいて、前
記主軸に加わっている荷重がゼロであると判断した場合
には、前記流体圧供給源からの流体圧供給を停止させ、
前記検出の結果に基づいて、前記主軸に荷重が加わった
と判断した場合には、前記固定フランジで前記主軸に固
定された螺着体に加わる負荷が、前記荷重の値を全螺着
体の数で割った分担荷重に達する前に、前記各流体圧シ
リンダが前記分担荷重を生じるための流体圧を供給開始
させることを特徴とする。
【0036】上記請求項13に記載のランナベーン駆動
装置によれば、ねじ軸の回転力を直線運動に変換する螺
着体が複数であるため、主軸を介して受ける全負荷が、
各螺着体に複数分散されるようになるので、螺着体単体
あたりに加わる負荷を低く抑えることができるようにな
る。また、このように、単体のねじ軸で比較的大きな負
荷を受け持つことができる構造であるため、例えば大き
な負荷に対応できるように複数のねじ軸を備えて同期運
転させる必要がない。さらに、上記タイミングで流体圧
供給を行うことにより、固定フランジで主軸に固定され
た螺着体に対して、分担荷重を越える過大な荷重が瞬間
的に加わるのを防ぐ効果を奏することが可能となる。
【0037】また、請求項14に記載のランナベーン駆
動装置は、請求項13に記載のランナベーン駆動装置に
おいて、前記流体圧供給源に、前記流体圧を発生させる
ポンプと、該ポンプから前記各流体圧シリンダに向かう
前記流体圧を、前記流体圧制御装置の指示に基づいて許
可または遮断する電磁弁と、前記流体圧制御装置の指示
に基づいて前記流体圧を減圧する減圧弁とが備えられて
いることを特徴とする。
【0038】上記請求項14に記載のランナベーン駆動
装置によれば、流体圧制御装置からの指示により、電磁
弁が適切なタイミングで流体圧供給を開始すると同時
に、減圧弁が適切な値で流体圧を供給する。
【0039】また、請求項15に記載のランナベーン駆
動装置は、請求項13に記載のランナベーン駆動装置に
おいて、前記流体圧供給源に、前記流体圧を発生させる
ポンプと、該ポンプから前記各流体圧シリンダに向かう
前記流体圧を、前記流体圧制御装置からの指示に基づい
て調整するサーボ弁とが備えられていることを特徴とす
る。
【0040】上記請求項15に記載のランナベーン駆動
装置によれば、流体圧制御装置からの指示により、サー
ボ弁が適切なタイミングかつ適切な値で流体圧を供給開
始する。
【0041】また、請求項16に記載のランナベーン駆
動装置は、請求項13に記載のランナベーン駆動装置に
おいて、前記流体圧供給源に、前記流体圧を発生させる
ポンプと、該ポンプを、前記流体圧制御装置からの指示
に基づいて駆動するモータと、前記各流体圧シリンダが
前記分担荷重を発生させるのに要する流体圧以上になら
ないように前記ポンプからの流体圧を制限するリリーフ
弁とが備えられていることを特徴とする。
【0042】上記請求項16に記載のランナベーン駆動
装置によれば、流体圧制御装置からの指示により、適切
なタイミングでモータを起動させることで、ポンプが適
切な供給タイミングで流体圧供給を開始する。また、こ
の時、流体圧制御装置からの指示により、モータの回転
数を適切な回転数に制御するとともに、余剰圧をリリー
フ弁より排除することにより、適切な値の流体圧を開始
することができる。
【0043】また、請求項17に記載のガイドベーン駆
動装置は、可動羽根水車のガイドベーンを、主軸を介し
て電動モータにより駆動する装置であって、前記電動モ
ータと、該電動モータにより回転駆動されるねじ軸と、
該ねじ軸に螺着された複数の螺着体と、これら螺着体の
うちの1個を前記主軸に取付ける固定フランジと、前記
1個以外の螺着体に取付けられた流体圧ピストンと、前
記主軸に取付けられて前記流体圧ピストンとともに流体
圧アクチュエータをなす流体圧シリンダと、該流体圧シ
リンダに流体圧を供給する流体圧供給源と、前記主軸に
加わる荷重を検出する荷重検出センサ、または、前記主
軸の変位を検出する変位検出センサのいずれか一方もし
くは両方と、前記検出の結果を取り込んで、前記流体圧
供給源から送り出される流体圧の制御及び、該流体圧の
供給タイミングの制御を行う流体圧制御装置とを備え、
前記流体圧制御装置が、前記検出の結果に基づいて、前
記主軸に加わっている荷重がゼロであると判断した場合
には、前記流体圧供給源からの流体圧供給を停止させ、
前記検出の結果に基づいて、前記主軸に荷重が加わった
と判断した場合には、前記固定フランジで前記主軸に固
定された螺着体に加わる負荷が、前記荷重の値を全螺着
体の数で割った分担荷重に達する前に、前記各流体圧シ
リンダが前記分担荷重を生じるための流体圧を供給開始
させることを特徴とする。
【0044】上記請求項17に記載のガイドベーン駆動
装置によれば、ねじ軸の回転力を直線運動に変換する螺
着体が複数であるため、主軸を介して受ける全負荷が、
各螺着体に複数分散されるようになるので、螺着体単体
あたりに加わる負荷を低く抑えることができるようにな
る。また、このように、単体のねじ軸で比較的大きな負
荷を受け持つことができる構造であるため、例えば大き
な負荷に対応できるように複数のねじ軸を備えて同期運
転させる必要がない。さらに、上記タイミングで流体圧
供給を行うことにより、固定フランジで主軸に固定され
た螺着体に対して、分担荷重を越える過大な荷重が瞬間
的に加わるのを防ぐ効果を奏することが可能となる。
【0045】また、請求項18に記載のガイドベーン駆
動装置は、請求項17に記載のガイドベーン駆動装置に
おいて、前記各流体圧シリンダ内が、その内部に挿入さ
れた前記各流体圧ピストンにより第1流体圧室及び第2
流体圧室に仕切られ、前記流体圧供給源からの流体圧
は、前記主軸に加わる負荷方向に応じて、前記第1流体
圧室及び第2流体圧室の何れか一方に供給されるように
切り替えられることを特徴とする。
【0046】上記請求項18に記載のガイドベーン駆動
装置によれば、電動モータの駆動によりねじ軸を一回転
方向に回転させると、このねじ軸に沿って各螺着体が一
方向に移動し、これに追従して主軸も伸展もしくは収縮
する。また、電動モータの駆動によりねじ軸を他回転方
向に回転させると、このねじ軸に沿って各螺着体が他方
向に移動し、これに追従して主軸も伸展もしくは収縮す
る。このような主軸の伸縮動作時に、各第1流体圧室ま
たは各第2流体圧室のうち、圧がかかる方に流体圧を供
給することで、各螺着体毎の荷重分担割合を任意に設定
することができるようになる。
【0047】また、請求項19に記載のガイドベーン駆
動装置は、請求項17または請求項18に記載のガイド
ベーン駆動装置において、前記流体圧供給源に、前記流
体圧を発生させるポンプと、該ポンプから前記各流体圧
シリンダに向かう前記流体圧を、前記流体圧制御装置の
指示に基づいて許可または遮断する電磁弁と、前記流体
圧制御装置の指示に基づいて前記流体圧を減圧する減圧
弁とが備えられていることを特徴とする。
【0048】上記請求項19に記載のガイドベーン駆動
装置によれば、流体圧制御装置からの指示により、電磁
弁が適切なタイミングで流体圧供給を開始すると同時
に、減圧弁が適切な値で流体圧を供給する。
【0049】また、請求項20に記載のガイドベーン駆
動装置は、請求項17または請求項18に記載のガイド
ベーン駆動装置において、前記流体圧供給源に、前記流
体圧を発生させるポンプと、該ポンプから前記各流体圧
シリンダに向かう前記流体圧を、前記流体圧制御装置か
らの指示に基づいて調整するサーボ弁とが備えられてい
ることを特徴とする。
【0050】上記請求項20に記載のガイドベーン駆動
装置によれば、流体圧制御装置からの指示により、サー
ボ弁が適切なタイミングかつ適切な値で流体圧を供給開
始する。
【0051】また、請求項21に記載のガイドベーン駆
動装置は、請求項17または請求項18に記載のガイド
ベーン駆動装置において、前記流体圧供給源に、前記流
体圧を発生させるポンプと、該ポンプを、前記流体圧制
御装置からの指示に基づいて駆動するモータと、前記各
流体圧シリンダが前記分担荷重を発生させるのに要する
流体圧以上にならないように前記ポンプからの流体圧を
制限するリリーフ弁とが備えられていることを特徴とす
る。
【0052】上記請求項21に記載のガイドベーン駆動
装置によれば、流体圧制御装置からの指示により、適切
なタイミングでモータを起動させることで、ポンプが適
切な供給タイミングで流体圧供給を開始する。また、こ
の時、流体圧制御装置からの指示により、モータの回転
数を適切な回転数に制御するとともに、余剰圧をリリー
フ弁より排除することにより、適切な値の流体圧を開始
することができる。
【0053】また、請求項22に記載の可動羽根水車
は、ランナベーンと、ガイドベーンと、発電機とを備え
た可動羽根水車において、請求項1,3,4,7,9,
10,13,14,15,16の何れかに記載のランナ
ベーン駆動装置、または、請求項2,5,6,8,1
1,12,17,18,19,20,21の何れかに記
載のガイドベーン駆動装置、の何れか一方もしくは両方
が備えられていることを特徴とする。上記請求項22に
記載の可動羽根水車によれば、信頼性の高い可動羽根水
車とすることができる。
【0054】
【発明の実施の形態】本発明のランナベーン駆動装置及
びガイドベーン駆動装置は、それぞれ、可動羽根水車の
ランナベーン及びガイドベーンを電動モータにより駆動
する装置であり、その各実施形態を、図面を参照しなが
ら以下に説明するが、本発明がこれらのみに限定解釈さ
れるものでないことは勿論である。各実施形態のランナ
ベーン駆動装置及びガイドベーン駆動装置が適用される
可動羽根水車の一例を、図9の斜視断面図に示す。同図
において、符号501がランナベーンであり、符号50
2がガイドベーンであり、符号503が発電機であり、
符号504がランナベーン駆動装置であり、符号505
がガイドベーン駆動装置である。なお、以下に説明の各
実施形態においては、説明のために、ランナベーン駆動
装置504及びガイドベーン駆動装置505のそれぞれ
に新たな符号を与えて説明を行うものとする。
【0055】[第1実施形態]本発明のランナベーン駆
動装置及びガイドベーン駆動装置の第1実施形態につい
て、図1(a),(b)を参照しながら以下に説明を行
う。まず、図1(a)を参照して本実施形態のランナベ
ーン駆動装置について説明する。なお、同図は、本実施
形態のランナベーン駆動装置の要部断面図を示すもので
あり、駆動されるランナベーンそのものは図示を省略し
ている。同図に示すように、本実施形態のランナベーン
駆動装置は、電動モータ31と、該電動モータ31によ
り減速機32を介して回転駆動されるねじ軸33と、該
ねじ軸33に螺着された例えば2個の螺着体34,34
と、これら螺着体34,34を内部が固定される主軸3
5と、該主軸35及び前記ランナベーン間に接続された
操作ロッド36とを備えた概略構成を有している。
【0056】電動モータ31は、定位置に固定配置され
ており、図示されない電源装置からの電力供給を受ける
とともに、図示されない制御装置からの制御指示によ
り、正逆回転することができるようになっている。減速
機32は、電動モータ31のシャフト(図示せず)の回
転を減速させてトルクを増し、その回転駆動力をねじ軸
33に伝達する歯車機構である。もちろん、歯車機構以
外の減速機を用いても良い。ねじ軸33は、主軸35及
び操作ロッド36と同軸をなすボールねじであり、周囲
に螺旋溝が形成されている。各螺着体34,34は、そ
れぞれの中央にねじ軸33が挿通されるボールナットで
あり、その内周面には、ねじ軸33の前記螺旋溝に螺合
する螺旋溝が形成されている。
【0057】主軸35は、中空軸であり、その内部に各
螺着体34,34が相対移動不可に固定されている。ま
た、この主軸35は、その軸線回りの回転が規制される
とともに、軸線方向に沿ったスライド移動が許容される
ように支持されている。操作ロッド36は、ベアリング
軸受37を介して主軸35の端部に接続されており、主
軸35に対して同軸状態を保ったまま、回動可能となっ
ている。そして、この操作ロッド36の、ベアリング軸
受37が接続された側と反対側の端部に、前記ランナベ
ーンが固定されている。
【0058】以上説明の構成を有するランナベーン駆動
装置によれば、その電動モータ31が、前記制御装置か
らの指示と、前記電源装置からの電力供給とを受けるこ
とで、そのシャフトが回転し、その回転力が減速機32
によって増幅されてねじ軸33を回転駆動させる。する
と、このねじ軸33に螺着している各螺着体34,34
とともに主軸35がその軸線方向に沿ってスライド動作
を行う。この時のスライド方向は、前記制御装置からの
指示により、電動モータ31が正逆回転方向のどちらに
回転するかで決定される。そして、このような主軸35
のスライド動作に伴って操作ロッド36が伸縮動作を行
い、前記ランナベーンを駆動する。
【0059】この時、ねじ軸33の回転力を直線運動に
変換する螺着体34,34が複数(2体)であるため、
主軸35を介して受ける前記ランナベーンからの全負荷
が、2つの螺着体34,34に2等分されるようにな
り、1個の螺着体34あたりに加わる負荷を低く抑える
ことができるようになる。また、このように、単体のね
じ軸33で比較的大きな負荷を受け持つことができる構
造であるため、例えば大きな負荷に対応できるように、
複数のねじ軸を備えて同期運転させる必要がないものと
なっている。
【0060】以上説明の本実施形態のランナベーン駆動
装置によれば、各螺着体34,34単体あたりに加わる
負荷を、1個の螺着体で支える場合に比較して半分に抑
えることができるので、中・大型の可動羽根水車への適
用に際し、大きな荷重に耐えられる高い耐久性を有する
ことが可能となる。さらには、単体のねじ軸33で比較
的大きな負荷を受け持つことができる構造であるため、
例えば同期機構のような複雑な機構が不要である。
【0061】次に、図1(b)を参照して本実施形態の
ガイドベーン駆動装置について説明する。なお、同図
は、本実施形態のガイドベーン駆動装置の要部断面図を
示すものであり、駆動されるガイドベーンそのものは図
示を省略している。
【0062】同図に示すように、本実施形態のガイドベ
ーン駆動装置は、電動モータ41と、該電動モータ41
により減速機42を介して回転駆動されるねじ軸43
と、該ねじ軸43に螺着された例えば2個の螺着体4
4,44と、これら螺着体44,44が内部に固定され
る主軸45と、該主軸45及び前記ガイドベーン間に接
続された操作ロッド46とを備えた概略構成を有してい
る。
【0063】電動モータ41、減速機42、ねじ軸4
3、螺着体44,44は、それぞれ、前記ランナベーン
駆動装置の電動モータ31、減速機32、ねじ軸33、
螺着体34,34と同様であるので、ここではその説明
を省略する。主軸45は、中空軸であり、その内部に各
螺着体44,44が相対移動不可に固定されている。ま
た、この主軸45は、その軸線回りの回転が規制される
とともに、軸線方向に沿ったスライド移動が許容される
ように支持されている。操作ロッド46は、その一端側
が、主軸45の端部に対して直接接続されており、主軸
45と一体になって回動可能となっている。そして、こ
の操作ロッド46の他端側には、前記ガイドベーンが固
定されている。
【0064】以上説明の構成を有するガイドベーン駆動
装置によれば、その電動モータ41が、前記制御装置か
らの指示と、前記電源装置からの電力供給とを受けるこ
とで、そのシャフトが回転し、その回転力が減速機42
によって増幅されてねじ軸43を回転駆動させる。する
と、このねじ軸43に螺着している各螺着体44,44
とともに主軸45がその軸線方向に沿ってスライド動作
を行う。この時のスライド方向は、前記制御装置からの
指示により、電動モータ41が正逆回転方向のどちらに
回転するかで決定される。そして、このような主軸45
のスライド動作に伴って操作ロッド46が伸縮動作を行
い、前記ガイドベーンを駆動する。
【0065】この時、ねじ軸43の回転力を直線運動に
変換する螺着体44,44が複数(2体)であるため、
主軸45を介して受ける前記ガイドベーンからの全負荷
が、2つの螺着体44,44に2等分されるようにな
り、1個の螺着体44あたりに加わる負荷を低く抑える
ことができるようになる。また、このように、単体のね
じ軸43で比較的大きな負荷を受け持つことができる構
造であるため、例えば大きな負荷に対応できるように、
複数のねじ軸を備えて同期運転させる必要がないものと
なっている。
【0066】以上説明の本実施形態のガイドベーン駆動
装置によれば、各螺着体44,44単体あたりに加わる
負荷を、1個の螺着体で支える場合に比較して半分に抑
えることができるので、中・大型の可動羽根水車への適
用に際し、大きな荷重に耐えられる高い耐久性を有する
ことが可能となる。さらには、単体のねじ軸43で比較
的大きな負荷を受け持つことができる構造であるため、
例えば従来の同期機構のような複雑な機構が不要であ
る。
【0067】[第2実施形態]続いて、本発明のランナ
ベーン駆動装置及びガイドベーン駆動装置の第2実施形
態について、図2(a),(b)を参照しながら以下に
説明を行う。まず、図2(a)を参照して本実施形態の
ランナベーン駆動装置について説明する。なお、同図
は、本実施形態のランナベーン駆動装置の要部断面図を
示すものであり、駆動されるランナベーンそのものは図
示を省略している。
【0068】同図に示すように、本実施形態のランナベ
ーン駆動装置は、電動モータ51と、該電動モータ51
により減速機52を介して回転駆動されるねじ軸53
と、該ねじ軸53に螺着された例えば2個の螺着体5
4,55と、これら螺着体54,55それぞれに固定さ
れた流体圧シリンダ56,57と、これら流体圧シリン
ダ56,57のそれぞれに内蔵されて流体圧アクチュエ
ータ58,59をなすピストン60,61と、これらピ
ストン60,61及び前記ランナベーン間に接続された
操作ロッドと62を備えて概略構成されている。
【0069】電動モータ51は、定位置に固定配置され
ており、図示されない電源装置からの電力供給を受ける
とともに、図示されない制御装置からの制御指示によ
り、正逆回転することができるようになっている。減速
機52は、電動モータ51のシャフト(図示せず)の回
転を減速させてトルクを増し、その回転駆動力をねじ軸
53に伝達する歯車機構である。もちろん、歯車機構以
外の減速機を用いても良い。ねじ軸53は、操作ロッド
62と同軸をなすボールねじであり、周囲に螺旋溝が形
成されている。
【0070】各螺着体54,55は、それぞれの中央に
ねじ軸53が挿通されるボールナットであり、その内周
面には、ねじ軸53の前記螺旋溝に螺合する螺旋溝が形
成されている。そして、これら螺着体53,54は、そ
れぞれが前記各流体圧シリンダ56,57に対して相対
移動不可に接続固定されている。すなわち、流体圧シリ
ンダ56は、螺着体54と一体になってねじ軸53に沿
った直線的な往復動作を行い、また、流体圧シリンダ5
7は、螺着体55と一体になってねじ軸53に沿った直
線的な往復動作を行うものとなっている。
【0071】各流体圧シリンダ56,57内には、油圧
形成用の油が充填されており、なおかつ、これら流体圧
シリンダ56,57間は、これら流体圧シリンダ56,
57内の油圧を連通させる連通管63で接続されてい
る。また、各ピストン60,61は、ベアリング軸受6
4を介して操作ロッド62に接続されている。したがっ
て、操作ロッド62に負荷が生じた場合には、その負荷
が、各ピストン60,61を介して各流体圧シリンダ5
6,57内の油に加わるが、これらの間が前記連通管6
3で連通されて等圧になるため、各流体圧シリンダ5
6,57それぞれに加わる負荷分担(操作ロッド62が
それぞれの流体圧シリンダ56,57を押し退ける力配
分)が均等になり、つまりは両螺着体54,55への負
荷分担が均等になる。操作ロッド62は、ねじ軸53に
対して同軸状態を保ったまま、回動可能となっている。
そして、この操作ロッド62の、ベアリング軸受64が
接続された側と反対側の端部に、前記ランナベーンが固
定されている。
【0072】以上説明の構成を有するランナベーン駆動
装置によれば、その電動モータ51が、前記制御装置か
らの指示と、前記電源装置からの電力供給とを受けるこ
とで、そのシャフトが回転し、その回転力が減速機52
によって増幅されてねじ軸53を回転駆動させる。する
と、このねじ軸53に螺着している各螺着体54,55
とともに各流体圧シリンダ56,57が、ねじ軸53の
軸線方向に沿ってスライド動作する。この時のスライド
方向は、前記制御装置からの指示により、電動モータ5
1が正逆回転方向のどちらに回転するかで決定される。
そして、このような各流体圧シリンダ56,57のスラ
イド動作に伴って操作ロッド62が伸縮動作を行い、前
記ランナベーンを駆動する。
【0073】この時、ねじ軸53の回転力を直線運動に
変換する螺着体54,55が複数(2体)であるため、
操作ロッド62を介して受ける前記ランナベーンからの
全負荷が、2つの螺着体54,55に2等分されるよう
になり、1個の螺着体あたりに加わる負荷を低く抑える
ことができるようになる。また、このように、単体のね
じ軸53で比較的大きな負荷を受け持つことができる構
造であるため、例えば大きな負荷に対応できるように、
複数のねじ軸を備えて同期運転させる必要がないものと
なっている。さらに、本実施形態では、操作ロッド62
と各螺着体54,55との間を、それぞれ、流体圧アク
チュエータ58,59を介して接続する構成を採用して
いるので、リジッドに固定する場合に比較して、各螺着
体54,55への負荷分担をより均等にすることができ
るようになっている。
【0074】以上説明の本実施形態のランナベーン駆動
装置によれば、螺着体単体あたりに加わる負荷を低く抑
えることができるので、中・大型の可動羽根水車への適
用に際し、大きな荷重に耐えられる高い耐久性を有する
ことが可能となる。さらには、単体のねじ軸で比較的大
きな負荷を受け持つことができる構造であるため、例え
ば同期機構のような複雑な機構が不要である。さらに、
本実施形態では、操作ロッド62と各螺着体54,55
との間を、それぞれ、流体圧アクチュエータ58,59
を介して接続する構成を採用しているので、リジッドに
固定する場合に比較して、各螺着体54,55への負荷
分担をより均等にすることができ、何れか一方の螺着体
に負荷が偏って加わることによる破損を防止することも
可能となる。
【0075】さらには、両流体圧シリンダ56,57間
を連通管63で接続したことにより、共通の流体圧供給
源で、各流体圧シリンダ56,57内の油圧を互いに等
しくすることができるので、各流体圧シリンダ56,5
7毎に流体圧供給源を備える必要がなく、構造をよりシ
ンプルにすることが可能となる。
【0076】次に、図2(b)を参照して本実施形態の
ガイドベーン駆動装置について説明する。なお、同図
は、本実施形態のガイドベーン駆動装置の要部断面図を
示すものであり、駆動されるガイドベーンそのものは図
示を省略している。
【0077】同図に示すように、本実施形態のガイドベ
ーン駆動装置は、電動モータ71と、該電動モータ71
により減速機72を介して回転駆動されるねじ軸73
と、該ねじ軸73に螺着された例えば2個の螺着体7
4,75と、これら螺着体74,75それぞれに固定さ
れた流体圧シリンダ76,77と、これら流体圧シリン
ダ76,77のそれぞれに取り付けられて流体圧アクチ
ュエータ78,79を構成する流体圧ピストン80,8
1と、これら流体圧ピストン80,81及び前記ガイド
ベーン間に接続された操作ロッド82とを備えた概略構
成を有している。
【0078】電動モータ71、減速機72、ねじ軸7
3、螺着体74,75は、それぞれ、前記ランナベーン
駆動装置の電動モータ51、減速機52、ねじ軸53、
螺着体54,55と同様であるので、ここではその説明
を省略する。各螺着体74,75は、それぞれが前記各
流体圧シリンダ76,77に対して相対移動不可に接続
固定されている。すなわち、流体圧シリンダ76は、螺
着体74と一体になってねじ軸73に沿った直線的な往
復動作を行い、また、流体圧シリンダ77は、螺着体7
5と一体になってねじ軸73に沿った直線的な往復動作
を行うものとなっている。
【0079】各流体圧シリンダ76,77には、油が充
填されており、その内部空間が、各流体圧ピストン8
0,81により第1流体圧室及76a,77a及び第2
流体圧室76b,77bに仕切られている。そして、各
第1流体圧室76a,77a間が、これら第1流体圧室
76a,77a内の油圧を連通させる第1連通管83a
で接続され、各第2流体圧室76b,77b間が、これ
ら第2流体圧室76b,77b内の油圧を連通させる第
2連通管83bで接続されている。そして、これら第1
連通管83a及び第2連通管83bは、図示されない切
換手段により、いずれか一方を連通状態、他方を非連通
状態に選択できるようになっている。
【0080】また、各ピストン80,81は、操作ロッ
ド82に接続されている。したがって、ねじ軸73の正
回転により各螺着体74,75及び操作ロッド82を同
図の紙面右側に移動させる際には、前記切換手段によ
り、第1連通管83aを連通状態にするとともに第2連
通管83bを非連通状態にする。すると、各螺着体7
4,75に対する反作用として操作ロッド82が加える
負荷が、各第1流体圧室76a,77a内の油に加わる
が、これらの間が第1連通管83aで連通されて等圧に
なるため、各流体圧シリンダ76,77それぞれに加わ
る負荷分担(操作ロッド82がそれぞれの流体圧シリン
ダ76,77を押し退ける力配分)が均等になり、つま
りは両螺着体74,75への負荷分担が均等になる。
【0081】逆に、ねじ軸73の逆回転により各螺着体
74,75及び操作ロッド82を同図の紙面左側に移動
させる際には、前記切換手段により、第1連通管83b
を連通状態にするとともに第2連通管83aを非連通状
態にする。すると、各螺着体74,75に対する反作用
として操作ロッド82が加える負荷が、各第2流体圧室
76b,77b内の油に加わるが、これらの間が第1連
通管83bで連通されて等圧になるため、各流体圧シリ
ンダ76,77それぞれに加わる負荷分担(操作ロッド
82がそれぞれの流体圧シリンダ76,77を引っ張る
力配分)が均等になり、つまりは両螺着体74,75へ
の負荷分担が均等になる。
【0082】操作ロッド82は、ねじ軸73に対して同
軸状態を保ったまま、回動可能となっている。そして、
この操作ロッド82の、ベアリング軸受64が接続され
た側と反対側の端部に、前記ガイドベーンが固定されて
いる。
【0083】以上説明の構成を有するガイドベーン駆動
装置によれば、その電動モータ71が、前記制御装置か
らの指示と、前記電源装置からの電力供給とを受けるこ
とで、そのシャフトが回転し、その回転力が減速機72
によって増幅されてねじ軸73を回転駆動させる。する
と、このねじ軸73に螺着している各螺着体74,75
とともに操作ロッド82がその軸線方向に沿ってスライ
ド動作を行う。この時のスライド方向は、前記制御装置
からの指示により、電動モータ71が正逆回転方向のど
ちらに回転するかで決定される。そして、このような操
作ロッド82の伸縮動作に伴い、前記ガイドベーンが駆
動される。
【0084】この時、ねじ軸73の回転力を直線運動に
変換する螺着体74,75が複数(2体)であるため、
操作ロッド82を介して受ける前記ガイドベーンからの
全負荷が、2つの螺着体74,75に2等分されるよう
になり、1個の螺着体あたりに加わる負荷を低く抑える
ことができるようになる。また、このように、単体のね
じ軸73で比較的大きな負荷を受け持つことができる構
造であるため、例えば大きな負荷に対応できるように、
複数のねじ軸を備えて同期運転させる必要がないものと
なっている。
【0085】さらに、本実施形態では、操作ロッド82
と各螺着体74,75との間を、それぞれ、流体圧アク
チュエータ78,79を介して接続する構成を採用して
いるので、リジッドに固定する場合に比較して、各螺着
体74,75への負荷分担をより均等にすることができ
るようになっている。
【0086】以上説明の本実施形態のガイドベーン駆動
装置によれば、螺着体単体あたりに加わる負荷を低く抑
えることができるので、中・大型の可動羽根水車への適
用に際し、大きな荷重に耐えられる高い耐久性を有する
ことが可能となる。さらには、単体のねじ軸73で比較
的大きな負荷を受け持つことができる構造であるため、
例えば同期機構のような複雑な機構が不要である。さら
に、本発明では、操作ロッド82と各螺着体74,75
との間を、それぞれ、流体圧アクチュエータ78,79
を介して接続する構成を採用しているので、リジッドに
固定する場合に比較して、各螺着体74,75への負荷
分担をより均等にすることができ、一方の螺着体に負荷
が偏って加わることによる破損を防止することも可能と
なる。
【0087】また、操作ロッド82の往復動作のいずれ
においても、各流体圧シリンダ76,77内の油圧を互
いに等しくすることができるので、各流体圧シリンダ7
6,77毎に流体圧供給源を備える必要がなく、構造を
よりシンプルにすることが可能となる。
【0088】[第3実施形態]続いて、本発明のランナ
ベーン駆動装置及びガイドベーン駆動装置の第3実施形
態について、図3(a),(b)を参照しながら以下に
説明を行う。まず、図3(a)を参照して本実施形態の
ランナベーン駆動装置について説明する。なお、同図
は、本実施形態のランナベーン駆動装置の要部断面図を
示すものであり、駆動されるランナベーンそのものは図
示を省略している。
【0089】同図に示すように、本実施形態のランナベ
ーン駆動装置は、電動モータ91と、該電動モータ91
により減速機92を介して回転駆動されるねじ軸93
と、該ねじ軸93に螺着された第1螺着体94及び第2
螺着体95と、これら第1螺着体94及び第2螺着体9
5を収容する主軸96と、該主軸96及び前記ランナベ
ーン間に接続された操作ロッド97とを備えて概略構成
されている。
【0090】電動モータ91は、定位置に固定配置され
ており、図示されない電源装置からの電力供給を受ける
とともに、図示されない制御装置からの制御指示によ
り、正逆回転することができるようになっている。減速
機92は、電動モータ91のシャフト(図示せず)の回
転を減速させてトルクを増し、その回転駆動力をねじ軸
93に伝達する歯車機構である。もちろん、歯車機構以
外の減速機を用いても良い。ねじ軸93は、主軸96及
び操作ロッド97と同軸をなすボールねじであり、周囲
に螺旋溝が形成されている。第1螺着体94及び第2螺
着体95は、それぞれの中央にねじ軸93が挿通される
ボールナットであり、その内周面には、ねじ軸93の前
記螺旋溝に螺合する螺旋溝が形成されている。
【0091】主軸96は、中空軸であり、その内部に流
体圧シリンダ96aが形成されており、この流体圧シリ
ンダ96aには、油圧を供給する流体圧供給源98が接
続されている。また、この主軸96は、その軸線回りの
回転が規制されるとともに、軸線方向に沿ったスライド
移動が許容されるように支持されている。第1螺着体9
4は、主軸96内に相対移動不可に固定され、また、第
2螺着体95は、前記流体圧シリンダ96a内に収容さ
れて流体圧アクチュエータ99を構成するピストンをな
している。操作ロッド97は、ベアリング軸受100を
介して主軸95の端部に接続されており、主軸95に対
して同軸状態を保ったまま、回動可能となっている。そ
して、この操作ロッド97の、ベアリング軸受100が
接続された側と反対側の端部に、前記ランナベーンが固
定されている。
【0092】以上説明の構成を有するランナベーン駆動
装置によれば、その電動モータ91が、前記制御装置か
らの指示と、前記電源装置からの電力供給とを受けるこ
とで、そのシャフトが回転し、その回転力が減速機92
によって増幅されてねじ軸93を回転駆動させる。する
と、このねじ軸93に螺着している第1螺着体94及び
第2螺着体95とともに主軸96がその軸線方向に沿っ
てスライド動作を行う。この時、流体圧供給源98から
流体圧シリンダ96aに供給する油圧の圧力値を調圧す
ることにより、第1螺着体94及び第2螺着体95の負
荷配分を任意に設定することができるので、その調圧に
より、等配分に設定することができる。なお、第1螺着
体94及び第2螺着体95のスライド方向は、前記制御
装置からの指示により、電動モータ91が正逆回転方向
のどちらに回転するかで決定される。そして、このよう
な主軸96のスライド動作に伴って操作ロッド97が伸
縮動作を行い、前記ランナベーンを駆動する。
【0093】このように、ねじ軸93の回転力を直線運
動に変換する螺着体94,95が複数(2体)であるた
め、主軸96を介して受ける前記ランナベーンからの全
負荷が、2つの螺着体94,95に配分されるようにな
り、1個の螺着体あたりに加わる負荷を低く抑えること
ができるようになる。また、このように、単体のねじ軸
93で比較的大きな負荷を受け持つことができる構造で
あるため、例えば大きな負荷に対応できるように、複数
のねじ軸を備えて同期運転させる必要がないものとなっ
ている。
【0094】以上説明の本実施形態のランナベーン駆動
装置によれば、螺着体単体あたりに加わる負荷を低く抑
えることができるので、中・大型の可動羽根水車への適
用に際し、大きな荷重に耐えられる高い耐久性を有する
ことが可能となる。さらには、単体のねじ軸93で比較
的大きな負荷を受け持つことができる構造であるため、
例えば同期機構のような複雑な機構が不要である。さら
に、本実施形態では、主軸96と第2螺着体95との間
を、流体圧アクチュエータ99を介して接続すること
で、第1螺着体94及び第2螺着体95それぞれの負荷
分担割合を任意に設定することができるので、この設定
により、第1螺着体94及び第2螺着体95の負荷分担
を高精度に均等にすることができ、一方の螺着体に負荷
が偏って加わることによる破損を防止することが可能と
なっている。
【0095】次に、図3(b)を参照して本実施形態の
ガイドベーン駆動装置について説明する。なお、同図
は、本実施形態のガイドベーン駆動装置の要部断面図を
示すものであり、駆動されるガイドベーンそのものは図
示を省略している。
【0096】同図に示すように、本実施形態のガイドベ
ーン駆動装置は、電動モータ101と、該電動モータ1
01により減速機102を介して回転駆動されるねじ軸
103と、該ねじ軸103に螺着された第1螺着体10
4及び第2螺着体105と、これら第1螺着体104及
び第2螺着体105を収容する主軸106と、該主軸1
06及び前記ガイドベーン間に接続された操作ロッド1
07とを備えて概略構成されている。
【0097】電動モータ101、減速機102、ねじ軸
103は、それぞれ、前記ランナベーン駆動装置の電動
モータ91、減速機92、ねじ軸93と同様であるの
で、ここではその説明を省略する。第1螺着体104
は、主軸106内に相対移動不可に固定され、また、第
2螺着体105は、主軸106内に形成された流体圧シ
リンダ106a内に収容されて流体圧アクチュエータ1
09を構成するピストンをなしている。操作ロッド10
7は、その一端側が、主軸106の端部に接続されてお
り、主軸106に対して同軸をなしている。そして、こ
の操作ロッド107の他端側の端部に、前記ランナベー
ンが固定されている。
【0098】第1螺着体104及び第2螺着体105
は、それぞれの中央にねじ軸103が挿通されるボール
ナットであり、その内周面には、ねじ軸103の前記螺
旋溝に螺合する螺旋溝が形成されている。そして、第1
螺着体104は、前記主軸に対して相対移動不可に固定
され、前記第2螺着体105が、前記流体圧シリンダ1
06a内を第1流体圧室106a1及び第2流体圧室1
06a2に仕切って流体圧アクチュエータ109を構成
する流体圧ピストンをなしている。
【0099】流体圧シリンダ106aの第1流体圧室1
06a1及び第2流体圧室106a2それぞれには、電
磁弁108aを介して流体圧供給源108がそれぞれ接
続されており、電磁弁108aの切換により、第1流体
圧室106a1または第2流体圧室106a2の何れか
一方を選択して油圧を供給することができるようになっ
ている。なお、主軸106は、その軸線回りの回転が規
制されるとともに、軸線方向に沿ったスライド移動が許
容されるように支持されている。
【0100】以上説明の構成を有するガイドベーン駆動
装置によれば、その電動モータ101が、前記制御装置
からの指示と、前記電源装置からの電力供給とを受ける
ことで、そのシャフトが一回転方向に回転し、その回転
力が減速機102によって増幅されてねじ軸103を回
転駆動させる。
【0101】すると、このねじ軸103に沿って第1螺
着体104及び第2螺着体105が一方向(例えば紙面
右方向)に移動し、これに追従して主軸106/操作ロ
ッド107が伸展する。また、電動モータ101の駆動
によりねじ軸103を他回転方向に回転させると、この
ねじ軸103に沿って第1螺着体104及び第2螺着体
105が他方向(例えば紙面左方向)に移動し、これに
追従して主軸106/操作ロッド107も収縮する。こ
のような操作ロッド107の伸縮動作時に、第1流体圧
室106a1または第2流体圧室106a2のうち、負
荷がかかる方を選択して油圧を供給することで、第1螺
着体104及び第2螺着体105それぞれの負荷分担を
任意に調整することができるようになる。そして、流体
圧シリンダ106aに供給する油圧を調整することによ
り、第1螺着体104及び第2螺着体105の負荷分担
を均等にすることもできるようになる。
【0102】以上説明の本実施形態のガイドベーン駆動
装置によれば、螺着体単体あたりに加わる負荷を低く抑
えることができるので、中・大型の可動羽根水車への適
用に際し、大きな荷重に耐えられる高い耐久性を有する
ことが可能となる。さらには、単体のねじ軸103で比
較的大きな負荷を受け持つことができる構造であるた
め、例えば同期機構のような複雑な機構が不要である。
さらに、本実施形態では、主軸106と第2螺着体10
5との間を、流体圧アクチュエータ109を介して接続
することで、第1螺着体104及び第2螺着体105そ
れぞれの負荷分担割合を任意に設定することができるの
で、この設定により、第1螺着体104及び第2螺着体
105の負荷分担を高精度に均等にすることができ、一
方の螺着体に負荷が偏って加わることによる破損を防止
することが可能となっている。
【0103】[第4実施形態]続いて、本発明のランナ
ベーン駆動装置及びガイドベーン駆動装置の第4実施形
態について、図4を参照しながら以下に説明を行う。ま
ず、本実施形態のランナベーン駆動装置について説明す
る。なお、同図は、本実施形態のランナベーン駆動装置
の要部断面図を示すものであり、駆動されるランナベー
ンそのものは図示を省略している。
【0104】同図に示すように、本実施形態のランナベ
ーン駆動装置は、電動モータ111と、該電動モータ1
11により減速機112を介して回転駆動されるねじ軸
113と、該ねじ軸113に螺着された例えば3個の螺
着体(第1螺着体114,第2螺着体115,第3螺着
体116)と、これら螺着体114■116の、ねじ軸
113に沿った直線移動を受ける主軸117と、該主軸
117及び前記ランナベーン間に接続された操作ロッド
118とを備えて概略構成されている。
【0105】電動モータ111は、定位置に固定配置さ
れており、図示されない電源装置からの電力供給を受け
るとともに、図示されない制御装置からの制御指示によ
り、正逆回転することができるようになっている。減速
機112は、電動モータ111のシャフト(図示せず)
の回転を減速させてトルクを増し、その回転駆動力をね
じ軸113に伝達する歯車機構である。もちろん、歯車
機構以外の減速機を用いても良い。ねじ軸113は、主
軸117及び操作ロッド118と同軸をなすボールねじ
であり、周囲に螺旋溝が形成されている。
【0106】第1螺着体114■第3螺着体116は、
それぞれの中央にねじ軸113が挿通されるボールナッ
トであり、その内周面には、ねじ軸113の前記螺旋溝
に螺合する螺旋溝が形成されている。そして、これら第
1螺着体114■第3螺着体116のうちの第1螺着体
114が、主軸117に対して相対移動不可に固定さ
れ、その他の第2螺着体115及び第3螺着体116
が、それぞれ流体圧アクチュエータ119,120を介
して主軸117に固定されている。さらに、各流体圧ア
クチュエータ119,120には、配管121a,12
1bを介して、油圧を供給する流体圧供給源121が接
続されている。
【0107】各流体圧アクチュエータ119,120
は、それぞれ、第2螺着体115,第3螺着体116側
に固定された流体圧シリンダ119a,120aと、こ
れら流体圧シリンダ119a,120a内に内蔵される
とともに、主軸117側に固定されたピストン119
b,120bとで構成されている。そして、流体圧シリ
ンダ119aには配管121aが接続され、流体圧シリ
ンダ120aには配管121bが接続されている。配管
121a,121bは、互いに連通しているので、流体
圧シリンダ119a,120a間も連通しており、常に
等しい油圧が加わるようになっている。
【0108】主軸117は、その軸線回りの回転が規制
されるとともに、軸線方向に沿ったスライド移動が許容
されるように支持されている。操作ロッド118は、ベ
アリング軸受122を介して主軸117の端部に接続さ
れており、主軸117に対して回動可能となっている。
そして、この操作ロッド118の、ベアリング軸受12
2が接続された側と反対側の端部に、前記ランナベーン
が固定されている。
【0109】以上説明の構成を有する本実施形態のラン
ナベーン駆動装置によれば、その電動モータ111が、
前記制御装置からの指示と、前記電源装置からの電力供
給とを受けることで、そのシャフトが回転し、その回転
力が減速機112によって増幅されてねじ軸113を回
転駆動させる。すると、このねじ軸113に螺着してい
る第1螺着体114■第3螺着体116とともに主軸1
17がその軸線方向に沿ってスライド動作を行う。
【0110】以上説明の本実施形態のランナベーン駆動
装置によれば、ねじ軸113の回転力を直線運動に変換
する螺着体が複数(3個)であるため、主軸117を介
して受ける全負荷が、第1螺着体114■第3螺着体1
16に分散されるようになるので、螺着体単体あたりに
加わる負荷を低く抑えることができるようになる。した
がって、中・大型の可動羽根水車への適用に際し、大き
な荷重に耐えられる高い耐久性を有することが可能とな
る。また、このように、単体のねじ軸113で比較的大
きな負荷を受け持つことができる構造であるため、例え
ば大きな負荷に対応できるように複数のねじ軸を備えて
同期運転させる必要がない。したがって、例えば同期機
構のような複雑な機構が不要である。
【0111】さらに、本実施形態では、各流体圧アクチ
ュエータ119,120に対して油圧をかけることによ
り、第2螺着体115及び第3螺着体116で比較的大
きな荷重を分担し、主軸117に固定された第1螺着体
114には比較的小さな荷重を分担させるように、負荷
分担の割合を任意に調整することができるようになって
いる。さらに、主軸117に固定された第1螺着体11
4は、主軸117/操作ロッド118に対する相対位置
が常に変わらないので、この第1螺着体114を、高精
度な位置制御に用いることができる。また、共通の流体
圧供給源121により、各流体圧シリンダ119a,1
20a内の油圧を互いに等しくすることができるので、
各流体圧シリンダ119a,120a毎に個別の流体圧
供給源を備える必要がなく、構造をよりシンプルにする
ことが可能となっている。
【0112】次に、同じく図4を参照して本実施形態の
ガイドベーン駆動装置について説明する。なお、本実施
形態のガイドベーン駆動装置は、基本的に同図のランナ
ベーン駆動装置と略同一構造であるため、その相違点を
中心として説明するものとする。本実施形態のガイドベ
ーン駆動装置は、前記流体圧シリンダ119a,120
a内が、前記流体圧ピストン119b,120bによっ
てそれぞれ第1流体圧室119a1,120a1及び第
2流体圧室119a2,120a2に仕切られており、
第1流体圧室119a1,120a1側には前記ランナ
ベーン駆動装置と同様に配管121a,121bが接続
され、第2流体圧室119a2,120a2側には新た
な配管121c,121dが接続された構成となってい
る。
【0113】さらに、符号125に示す個所に切換弁を
接続することにより、配管121a,121bを介して
第1流体圧室119a1,120a1に油圧を供給する
か、または、配管121c,121dを介して第2流体
圧室119a2,120a2に油圧を供給するかを選択
することが可能となっている。これにより、操作ロッド
118を伸展させる場合と収縮させる場合との両方にお
いて、同図に示す前記ランナベーン駆動装置と同様の作
用効果を得ることが可能となっている。
【0114】また、本実施形態のガイドベーン駆動装置
は、各流体圧シリンダ119a,120a間において、
各第1流体圧室119a1,120a1間を連通させる
配管121a,121b(第1連通管)と、各第2流体
圧室119a2,120a2間を連通させる配管121
c,121d(第2連通管)とで接続する構成を採用し
た。この構成によれば、共通の流体圧供給源121によ
り、各流体圧シリンダ119a,120a内の油圧を互
いに等しくすることができるので、各流体圧シリンダ1
19a,120a毎に流体圧供給源を備える必要がな
く、構造をよりシンプルにすることが可能となる。
【0115】[第5実施形態]続いて、本発明のランナ
ベーン駆動装置及びガイドベーン駆動装置の第5実施形
態について、図5を参照しながら以下に説明を行う。ま
ず、本実施形態のガイドベーン駆動装置について説明す
る。なお、同図は、本実施形態のガイドベーン駆動装置
の要部断面図を示すものであり、駆動されるガイドベー
ンそのものは図示を省略している。
【0116】同図に示すように、本実施形態のガイドベ
ーン駆動装置は、電動モータ131と、該電動モータ1
31により回転駆動されるねじ軸132と、該ねじ軸1
32に螺着された例えば2個の第1螺着体133及び第
2螺着体134と、これらのうちの1個である第2螺着
体134を主軸135に対して相対移動不可に固定する
固定フランジ136と、第1螺着体133側に取付けら
れた流体圧ピストン137aと、主軸135側に取付け
られて流体圧ピストン137aとともに流体圧アクチュ
エータ137をなす流体圧シリンダ137bと、該流体
圧シリンダ137bに油圧を供給する流体圧供給源13
8と、主軸135及びねじ軸132に加わる荷重を検出
する荷重検出センサ139、及び、主軸135及びねじ
軸132の変位を検出する変位検出センサ140と、前
記検出の結果を取り込んで、流体圧供給源138から送
り出される油圧の制御及び、該油圧の供給タイミングの
制御を行う流体圧制御装置141とを備えて構成されて
いる。
【0117】主軸135は、その軸線回りの回転が規制
されるとともに、軸線方向に沿ったスライド移動が許容
されるように支持されている。そして、この主軸135
には、図示されない操作ロッドが接続され、さらにこの
操作ロッドの先端に、前記ガイドベーンが固定されてい
る。
【0118】流体圧シリンダ137b内は、その内部に
挿入された流体圧ピストン137aにより第1流体圧室
137b1及び第2流体圧室137b2に仕切られてお
り、流体圧供給源138からの油圧は、主軸135に加
わる負荷方向に応じて、第1流体圧室137b1及び第
2流体圧室137b2の何れか一方に供給されるように
切り換えられるものとなっている。この切り換えは、流
体圧制御装置141によって行われる(後述)。
【0119】前記流体圧供給源138は、流体圧を発生
させるポンプ138aと、該ポンプ138aから流体圧
シリンダ137bに向かう油圧を、流体圧制御装置14
1の指示に基づいて許可または遮断する電磁弁138b
と、流体圧制御装置141の指示に基づいて流体圧を減
圧する減圧弁138cとを備えて構成されている。そし
て、ポンプ138aと電磁弁138bとの間が配管14
5aで接続されており、また、減圧弁138cと、流体
圧シリンダ137bの第1流体圧室137b1及び第2
流体圧室137b2との間が、配管145b1,145
b2で接続されている。
【0120】なお、本実施形態では、流体圧アクチュエ
ータ137を備えた螺着体が、第1螺着体133の単体
のみである場合を例に説明しているが、第1螺着体13
3を複数設ける構成を採用しても良い。この場合には、
各第1流体圧室137b1間を図示されない連通管で互
いに連通させるとともに、各第2流体圧室137b2間
を図示されない他の連通管で互いに連通させることで、
各第1流体圧室137b1間や各第2流体圧室137b
2間の油圧を均等にしても良い。
【0121】流体圧制御装置141は、荷重検出センサ
139の検出結果に基づいて、主軸135に加わってい
る荷重がゼロであると判断した場合には、流体圧供給源
138からの油圧供給を停止させるようになっている。
また、流体圧制御装置141は、荷重検出センサ139
の検出結果に基づいて、主軸135に荷重が加わったと
判断した場合には、第2螺着体134に加わる負荷が、
前記荷重の値を全螺着体の数(すなわち2個)で割った
分担荷重(すなわち1/2)に達する前に、前記各流体
圧シリンダが前記分担荷重を生じるための油圧を供給開
始させるようになっている。
【0122】このようにして、主軸135に加わる全荷
重を第1螺着体133及び第2螺着体134で支持する
に際し、流体圧シリンダ137bへの油圧供給タイミン
グを適切に行わないと、負荷荷重を支持開始する際に、
瞬間的に負荷荷重の均等分配が適切になされない恐れが
ある。このような負荷荷重のばらつきが繰り返し生じる
と、第1螺着体133及び第2螺着体134の寿命を縮
める問題を生じることになる。
【0123】流体圧シリンダ137bへの適切な油圧供
給タイミングについて、図6を参照しながら以下に説明
する。なお、同図において、(a)は、主軸135に負
荷が生じ始めた際に、第1螺着体133及び第2螺着体
134それぞれに加わる負荷の総和(すなわち、ねじ軸
132に加わる負荷F1)の時間変化を示すものであ
り、横軸が時間、縦軸が負荷の総和を示している。ま
た、(b)及び(c)は、同時刻における第1螺着体1
33及び第2螺着体134それぞれの負荷荷重の時間変
化を示すものであり、横軸が時間、縦軸が負荷荷重を示
している。
【0124】主軸135に作用する負荷荷重をFとした
場合、ねじ軸132に作用する負荷荷重もFとなる(す
なわち、前記負荷F1=F)。このF1=Fとなるまで
の時間をt2とし、またその1/2であるF1=1/2
・Fになるまでの時間をt1とした場合に、本実施形態
では、流体圧制御装置141が、時間t1に達する前の
タイミングで、流体圧シリンダ137bへの油圧供給を
開始する制御方法を採用している(図6(b)の実線参
照)。このタイミングで油圧供給を行うと、図6(c)
に示すように、時間t2に達した時点の第2螺着体13
4の負荷が、分担荷重であるF2=1/2・Fを越える
ことがないようになる。
【0125】因みに、第1螺着体133への油圧供給タ
イミングが、時間t1になってから供給開始した場合が
2点鎖線に示すものであり、第2螺着体134における
負荷が分担荷重であるF2=1/2・Fを瞬間的に越え
てしまい、時間t2における負荷分担が均等にならなく
なっている。また、時間t1を越えてから供給開始した
場合が1点鎖線に示すものであり、同様に、時間t2に
おける負荷分担が均等にならなくなっている。このよう
な理由より、最適な油圧供給タイミングとして、時間t
1よりも前に供給するタイミングが採用されている。
【0126】この油圧供給タイミング及び供給圧の制御
は、図5で示した前記流体圧制御装置141により行わ
れる。すなわち、主軸135に負荷が働いていない場合
には、変位検出センサ140及び荷重検出センサ139
のいずれにも検出値の変動が生じないため、流体圧制御
装置141は、主軸135に負荷が働いていないと判断
することができ、電磁弁138bを閉じさせる。これに
より、流体圧シリンダ137bへの油圧供給が遮断され
るため、第1螺着体133に対して無駄な負荷が加わる
のを避け、これらの寿命を向上させることが可能となっ
ている。
【0127】主軸135を伸縮動作せることによってこ
の主軸135に負荷が働いた場合には、変位検出センサ
140及び荷重検出センサ139の両方に検出値の変動
が生じるため、流体圧制御装置141は、主軸135に
負荷が働き始めた(図6(a)■(c)における時間0
の時点)と判断することができ、時間t1に達する前の
タイミングで、電磁弁138bを開かせる。これによ
り、流体圧シリンダ137bへの油圧供給を開始する。
【0128】すなわち、流体圧制御装置141は、荷重
検出センサ139の検出値をモニタリングし、その圧が
F1=1/2・F近傍に近づいたことで、時間t1に至
る直前であると感知し、電磁弁138bを開く。また、
この時の油圧値調整は、配管145b1または145b
2内の圧力をモニタリングした結果を流体圧制御装置1
41が取り込み、これに基づいて減圧弁138cの開度
を調整することによってなされる。
【0129】以上説明の構成を有するガイドベーン駆動
装置によれば、その電動モータ131が、ねじ軸132
を一回転方向に回転駆動すると、このねじ軸132に沿
って第1螺着体133及び第2螺着体134が一方向
(例えば図5の紙面左方向)に移動し、これに追従して
主軸135/前記操作ロッドが伸展する。また、電動モ
ータ131の駆動によりねじ軸132を他回転方向に回
転させると、このねじ軸132に沿って第1螺着体13
3及び第2螺着体134が他方向(例えば図5の紙面右
方向)に移動し、これに追従して主軸135/前記操作
ロッドも収縮する。このような主軸135/前記操作ロ
ッドの伸縮動作時に、第1流体圧室137b1または第
2流体圧室137b2のうち、負荷がかかる方を選択し
て油圧を供給することで、第1螺着体133及び第2螺
着体134それぞれの負荷分担を任意に調整することが
できるようになる。そして、供給する油圧値を調整する
ことにより、第1螺着体133及び第2螺着体134の
負荷分担を均等にすることもできるようになる。
【0130】以上説明の本実施形態のガイドベーン駆動
装置によれば、螺着体単体あたりに加わる負荷を低く抑
えることができるので、中・大型の可動羽根水車への適
用に際し、大きな荷重に耐えられる高い耐久性を有する
ことが可能となる。さらには、単体のねじ132軸で比
較的大きな負荷を受け持つことができる構造であるた
め、例えば同期機構のような複雑な機構が不要である。
さらに、上記タイミングで油圧供給を行うことにより、
固定フランジ136で主軸135に対して相対移動不可
に固定された第2螺着体134に対して、分担荷重を越
える過大な荷重が瞬間的に加わるのを防ぐ効果を奏する
ことも可能となっている。
【0131】また、本実施形態のガイドベーン駆動装置
は、前記流体圧供給源138が、ポンプ138aと、流
体圧シリンダ137bに向かう油圧を、流体圧制御装置
141の指示に基づいて許可または遮断する電磁弁13
8bと、流体圧制御装置141の指示に基づいて油圧を
減圧する減圧弁138cとを備える構成を採用した。こ
の構成によれば、第1螺着体133に対して、分担荷重
を越える過大な荷重が瞬間的に加わるのを確実に防ぐこ
とが可能になる。
【0132】続いて、本実施形態のランナベーン駆動装
置について以下に説明を行う。なお、本実施形態のラン
ナベーン駆動装置は、図5,図6で説明したガイドベー
ン駆動装置と略同一構造を有するものであるので、相違
点のみを以下に説明し、その他については同一であると
して説明を省略する。
【0133】すなわち、本実施形態のランナベーン駆動
装置は、前記流体圧シリンダ137bと減圧弁138c
との間を、1本の配管145b1(図示せず。ガイドベ
ーン駆動装置では、2本の配管145b1,145b2
を使用していた。)のみで配管接続する点と、主軸13
5に接続された前記操作ロッドの先端にランナベーンが
接続されている点とが異なっている。
【0134】本実施形態のランナベーン駆動装置におい
ても、図5,図6で説明したガイドベーン駆動装置と同
一の作用効果を得ることが可能である。すなわち、螺着
体単体あたりに加わる負荷を低く抑えることができるの
で、中・大型の可動羽根水車への適用に際し、大きな荷
重に耐えられる高い耐久性を有することが可能となる。
さらには、単体のねじ軸132で比較的大きな負荷を受
け持つことができる構造であるため、例えば同期機構の
ような複雑な機構が不要である。さらに、上記タイミン
グで油圧供給を行うことにより、第2螺着体134に対
して、分担荷重を越える過大な荷重が瞬間的に加わるの
を防ぐ効果を奏することも可能となっている。
【0135】[第6実施形態]続いて、本発明のランナ
ベーン駆動装置及びガイドベーン駆動装置の第6実施形
態について、図7を参照しながら以下に説明を行う。ま
ず、本実施形態のガイドベーン駆動装置について説明す
る。なお、同図は、本実施形態のガイドベーン駆動装置
の要部断面図を示すものであり、駆動されるガイドベー
ンそのものは図示を省略している。また、本実施形態の
ガイドベーン駆動装置は、上記第5実施形態のガイドベ
ーン駆動装置の変形例に相当するので、上記第5実施形
態との相違点を中心に説明するものとし、その他につい
ては、同様であるとして説明を省略する。
【0136】本実施形態のガイドベーン駆動装置は、前
記流体圧供給源138の構成が特に異なっている。すな
わち、本実施形態の流体圧供給源(以下、前記流体圧供
給源138と区別するために符号200を与えるものと
する。)は、油圧を発生させるポンプ200aと、該ポ
ンプ200aから流体圧シリンダ137bに向かう前記
流体圧を、流体圧制御装置141からの指示に基づいて
調整するサーボ弁200b及びリリーフ弁200cを設
けた点が特徴的となっている。
【0137】以上説明の構成を有するガイドベーン駆動
装置によれば、その電動モータ131が、ねじ軸132
を一回転方向に回転駆動すると、このねじ軸132に沿
って第1螺着体133及び第2螺着体134が一方向
(例えば図7の紙面左方向)に移動し、これに追従して
主軸135/前記操作ロッドが伸展する。また、電動モ
ータ131の駆動によりねじ軸132を他回転方向に回
転させると、このねじ軸132に沿って第1螺着体13
3及び第2螺着体134が他方向(例えば図7の紙面右
方向)に移動し、これに追従して主軸135/前記操作
ロッドも収縮する。このような主軸135/前記操作ロ
ッドの伸縮動作時に、第1流体圧室137b1または第
2流体圧室137b2のうち、負荷がかかる方を選択し
て油圧を供給することで、第1螺着体133及び第2螺
着体134それぞれの負荷分担を任意に調整することが
できるようになる。そして、供給する油圧値を調整する
ことにより、第1螺着体133及び第2螺着体134の
負荷分担を均等にすることもできるようになる。
【0138】本実施形態のガイドベーン駆動装置におい
ても、上記第5実施形態のガイドベーン駆動装置と同一
の効果を得ることが可能である。すなわち、螺着体単体
あたりに加わる負荷を低く抑えることができるので、中
・大型の可動羽根水車への適用に際し、大きな荷重に耐
えられる高い耐久性を有することが可能となる。さらに
は、単体のねじ軸132で比較的大きな負荷を受け持つ
ことができる構造であるため、例えば同期機構のような
複雑な機構が不要である。さらに、上記タイミングで油
圧供給を行うことにより、第2螺着体134に対して、
分担荷重を越える過大な荷重が瞬間的に加わるのを防ぐ
効果を奏することも可能となっている。
【0139】続いて、本実施形態のランナベーン駆動装
置について以下に説明を行う。なお、本実施形態のラン
ナベーン駆動装置は、図7で説明したガイドベーン駆動
装置と略同一構造を有するものであるので、相違点のみ
を以下に説明し、その他については同一であるとして説
明を省略する。
【0140】すなわち、本実施形態のランナベーン駆動
装置は、前記流体圧シリンダ137bとサーボ弁200
bとの間を、1本の配管145b1(図示せず。ガイド
ベーン駆動装置では、2本の配管145b1,145b
2を使用していた。)のみで配管接続する点と、主軸1
35に接続された前記操作ロッドの先端にランナベーン
が接続されている点とが異なっている。
【0141】本実施形態のランナベーン駆動装置におい
ても、図7で説明したガイドベーン駆動装置と同一の作
用効果を得ることが可能である。すなわち、螺着体単体
あたりに加わる負荷を低く抑えることができるので、中
・大型の可動羽根水車への適用に際し、大きな荷重に耐
えられる高い耐久性を有することが可能となる。さらに
は、単体のねじ軸132で比較的大きな負荷を受け持つ
ことができる構造であるため、例えば同期機構のような
複雑な機構が不要である。さらに、上記タイミングで油
圧供給を行うことにより、第2螺着体134に対して、
分担荷重を越える過大な荷重が瞬間的に加わるのを防ぐ
効果を奏することも可能となっている。
【0142】[第7実施形態]続いて、本発明のランナ
ベーン駆動装置及びガイドベーン駆動装置の第7実施形
態について、図8を参照しながら以下に説明を行う。ま
ず、本実施形態のガイドベーン駆動装置について説明す
る。なお、同図は、本実施形態のガイドベーン駆動装置
の要部断面図を示すものであり、駆動されるガイドベー
ンそのものは図示を省略している。また、本実施形態の
ガイドベーン駆動装置は、上記第5実施形態のガイドベ
ーン駆動装置の変形例に相当するので、上記第5実施形
態との相違点を中心に説明するものとし、その他につい
ては、同様であるとして説明を省略する。
【0143】本実施形態のガイドベーン駆動装置は、前
記流体圧供給源138の構成が特に異なっている。すな
わち、本実施形態の流体圧供給源(以下、前記流体圧供
給源138と区別するために符号300を与えるものと
する。)は、油圧を発生させるポンプ300aと、該ポ
ンプ300aを、流体圧制御装置141からの指示に基
づいて駆動するモータ300bと、流体圧シリンダ13
7bが前記分担荷重を発生させるのに要する流体圧以上
にならないようにポンプ300aからの流体圧を制限す
るリリーフ弁300cとを設けた点が特徴的となってい
る。
【0144】以上説明の構成を有するガイドベーン駆動
装置によれば、その電動モータ131が、ねじ軸132
を一回転方向に回転駆動すると、このねじ軸132に沿
って第1螺着体133及び第2螺着体134が一方向
(例えば図8の紙面左方向)に移動し、これに追従して
主軸135/前記操作ロッドが伸展する。また、電動モ
ータ131の駆動によりねじ軸132を他回転方向に回
転させると、このねじ軸132に沿って第1螺着体13
3及び第2螺着体134が他方向(例えば図8の紙面右
方向)に移動し、これに追従して主軸135/前記操作
ロッドも収縮する。このような主軸135/前記操作ロ
ッドの伸縮動作時に、第1流体圧室137b1または第
2流体圧室137b2のうち、負荷がかかる方を選択し
て油圧を供給することで、第1螺着体133及び第2螺
着体134それぞれの負荷分担を任意に調整することが
できるようになる。そして、供給する油圧値を調整する
ことにより、第1螺着体133及び第2螺着体134の
負荷分担を均等にすることもできるようになる。
【0145】本実施形態のガイドベーン駆動装置におい
ても、上記第5実施形態のガイドベーン駆動装置と同一
の効果を得ることが可能である。すなわち、螺着体単体
あたりに加わる負荷を低く抑えることができるので、中
・大型の可動羽根水車への適用に際し、大きな荷重に耐
えられる高い耐久性を有することが可能となる。さらに
は、単体のねじ軸132で比較的大きな負荷を受け持つ
ことができる構造であるため、例えば同期機構のような
複雑な機構が不要である。さらに、上記タイミングで油
圧供給を行うことにより、第2螺着体134に対して、
分担荷重を越える過大な荷重が瞬間的に加わるのを防ぐ
効果を奏することも可能となっている。
【0146】続いて、本実施形態のランナベーン駆動装
置について以下に説明を行う。なお、本実施形態のラン
ナベーン駆動装置は、図8で説明したガイドベーン駆動
装置と略同一構造を有するものであるので、相違点のみ
を以下に説明し、その他については同一であるとして説
明を省略する。
【0147】すなわち、本実施形態のランナベーン駆動
装置は、前記流体圧シリンダ137bとモータ300a
との間を、1本の配管145b1(図示せず。ガイドベ
ーン駆動装置では、2本の配管145b1,145b2
を使用していた。)のみで配管接続する点と、主軸13
5に接続された前記操作ロッドの先端にランナベーンが
接続されている点とが異なっている。
【0148】本実施形態のランナベーン駆動装置におい
ても、図8で説明したガイドベーン駆動装置と同一の作
用効果を得ることが可能である。すなわち、螺着体単体
あたりに加わる負荷を低く抑えることができるので、中
・大型の可動羽根水車への適用に際し、大きな荷重に耐
えられる高い耐久性を有することが可能となる。さらに
は、単体のねじ軸132で比較的大きな負荷を受け持つ
ことができる構造であるため、例えば同期機構のような
複雑な機構が不要である。さらに、上記タイミングで油
圧供給を行うことにより、第2螺着体134に対して、
分担荷重を越える過大な荷重が瞬間的に加わるのを防ぐ
効果を奏することも可能となっている。
【0149】なお、上記第1実施形態■第7実施形態に
おいては、ランナベーン及びガイドベーンへのモータ駆
動力の伝達を、ボールねじ機構により行う場合を例とし
て説明したが、これに限らず、ローラねじ機構を代わり
に用いても良い。また、上記第1実施形態■第7実施形
態における各螺着体の数も、これら実施形態の個数に限
らず、その他の個数を採用しても良いことは勿論であ
る。また、上記第5実施形態■第7実施形態において
は、ねじ軸132への負荷をモニタリングする手段とし
て、変位検出センサ140及び荷重検出センサ139の
両方を装備する装備するものとしたが、これに限らず、
荷重検出センサ139のみを装備するものとしても良
い。しかしながら、上記第5実施形態■第7実施形態の
ように両方を装備した方が、ダブルチェック機能を働か
すことができるので、より好ましいと言える。
【0150】
【発明の効果】本発明の請求項1に記載のランナベーン
駆動装置は、電動モータと、ねじ軸と、複数の螺着体
と、これら螺着体が固定される主軸と、該主軸及びラン
ナベーン間に接続された操作ロッドとを備える構成を採
用した。この構成によれば、螺着体単体あたりに加わる
負荷を低く抑えることができるので、中・大型の可動羽
根水車への適用に際し、大きな荷重に耐えられる高い耐
久性を有することが可能となる。さらには、単体のねじ
軸で比較的大きな負荷を受け持つことができる構造であ
るため、例えば同期機構のような複雑な機構が不要であ
る。
【0151】また、請求項2に記載のガイドベーン駆動
装置は、電動モータと、ねじ軸と、複数の螺着体と、こ
れら螺着体が固定される主軸と、該主軸及びガイドベー
ン間に接続された操作ロッドとを備える構成を採用し
た。この構成によれば、螺着体単体あたりに加わる負荷
を低く抑えることができるので、中・大型の可動羽根水
車への適用に際し、大きな荷重に耐えられる高い耐久性
を有することが可能となる。さらには、単体のねじ軸で
比較的大きな負荷を受け持つことができる構造であるた
め、例えば従来の同期機構のような複雑な機構が不要で
ある。
【0152】また、請求項3に記載のランナベーン駆動
装置は、電動モータと、ねじ軸と、該ねじ軸に螺着され
た複数の螺着体と、これら螺着体それぞれに固定された
流体圧シリンダと、これら流体圧シリンダのそれぞれに
取り付けられて流体圧アクチュエータをなすピストン
と、これらピストン及びランナベーン間に接続された操
作ロッドとを備える構成を採用した。この構成によれ
ば、螺着体単体あたりに加わる負荷を低く抑えることが
できるので、中・大型の可動羽根水車への適用に際し、
大きな荷重に耐えられる高い耐久性を有することが可能
となる。さらには、単体のねじ軸で比較的大きな負荷を
受け持つことができる構造であるため、例えば同期機構
のような複雑な機構が不要である。さらに、本発明で
は、操作ロッドと各螺着体との間を、それぞれ、流体圧
アクチュエータを介して接続する構成を採用しているの
で、リジッドに固定する場合に比較して、各螺着体への
負荷分担をより均等にすることができ、特定の螺着体に
負荷が偏って加わることによる破損を防止することも可
能となる。
【0153】また、請求項4に記載のランナベーン駆動
装置は、請求項3に記載のランナベーン駆動装置におい
て、前記各流体圧シリンダ間が、連通管で接続されてい
る構成を採用した。この構成によれば、シンプルな構造
でありながらも、確実に、各流体圧シリンダ内の流体圧
を互いに等しくすることが可能となる。
【0154】また、請求項5に記載のガイドベーン駆動
装置は、電動モータと、ねじ軸と、該ねじ軸に螺着され
た複数の螺着体と、これら螺着体それぞれに固定された
流体圧シリンダと、これら流体圧シリンダのそれぞれに
取り付けられて流体圧アクチュエータをなすピストン
と、これらピストン及びガイドベーン間に接続された操
作ロッドとを備える構成を採用した。この構成によれ
ば、螺着体単体あたりに加わる負荷を低く抑えることが
できるので、中・大型の可動羽根水車への適用に際し、
大きな荷重に耐えられる高い耐久性を有することが可能
となる。さらには、単体のねじ軸で比較的大きな負荷を
受け持つことができる構造であるため、例えば同期機構
のような複雑な機構が不要である。さらに、本発明で
は、操作ロッドと各螺着体との間を、それぞれ、流体圧
アクチュエータを介して接続する構成を採用しているの
で、リジッドに固定する場合に比較して、各螺着体への
負荷分担をより均等にすることができ、特定の螺着体に
負荷が偏って加わることによる破損を防止することも可
能となる。
【0155】また、請求項6に記載のガイドベーン駆動
装置は、請求項5に記載のガイドベーン駆動装置におい
て、各流体圧シリンダの内部空間を第1流体圧室及び第
2流体圧室に仕切り、各第1流体圧室間を第1連通管で
接続し、各第2流体圧室間を第2連通管で接続し、これ
ら第1連通管または前記第2連通管のいずれか一方を連
通状態、他方を非連通状態に選択する切換手段をさらに
備える構成を採用した。この構成によれば、シンプルな
構造でありながらも、確実に、各流体圧シリンダ内の流
体圧を互いに等しくすることが可能となる。
【0156】また、請求項7に記載のランナベーン駆動
装置は、電動モータと、ねじ軸と、該ねじ軸に螺着され
た第1螺着体及び第2螺着体と、主軸と、該主軸及びラ
ンナベーン間に接続された操作ロッドとを備え、第1螺
着体を主軸に対して固定し、第2螺着体が流体圧アクチ
ュエータを構成するピストンをなし、流体圧シリンダに
流体圧供給源を接続する構成を採用した。この構成によ
れば、螺着体単体あたりに加わる負荷を低く抑えること
ができるので、中・大型の可動羽根水車への適用に際
し、大きな荷重に耐えられる高い耐久性を有することが
可能となる。さらには、単体のねじ軸で比較的大きな負
荷を受け持つことができる構造であるため、例えば同期
機構のような複雑な機構が不要である。さらに、本発明
では、主軸と第2螺着体との間を、流体圧アクチュエー
タ構造を介して接続することで、第1螺着体及び第2螺
着体それぞれの負荷分担割合を任意に設定することがで
きるので、この設定により、第1螺着体及び第2螺着体
の負荷分担を高精度に均等にすることができ、一方の螺
着体に負荷が偏って加わることによる破損を防止するこ
とが可能となる。
【0157】また、請求項8に記載のガイドベーン駆動
装置は、電動モータと、ねじ軸と、該ねじ軸に螺着され
た第1螺着体及び第2螺着体と、主軸と、該主軸及びガ
イドベーン間に接続された操作ロッドとを備え、第1螺
着体を主軸に固定し、第2螺着体が流体圧アクチュエー
タを構成する流体圧ピストンをなし、流体圧シリンダに
流体圧供給源を接続する構成を採用した。この構成によ
れば、螺着体単体あたりに加わる負荷を低く抑えること
ができるので、中・大型の可動羽根水車への適用に際
し、大きな荷重に耐えられる高い耐久性を有することが
可能となる。さらには、単体のねじ軸で比較的大きな負
荷を受け持つことができる構造であるため、例えば同期
機構のような複雑な機構が不要である。さらに、本発明
では、主軸と第2螺着体との間を、流体圧アクチュエー
タ構造を介して接続することで、第1螺着体及び第2螺
着体それぞれの負荷分担割合を任意に設定することがで
きるので、この設定により、第1螺着体及び第2螺着体
の負荷分担を高精度に均等にすることができ、一方の螺
着体に負荷が偏って加わることによる破損を防止するこ
とが可能となる。
【0158】また、請求項9に記載のランナベーン駆動
装置は、電動モータと、ねじ軸と、該ねじ軸に螺着され
た複数の螺着体と、主軸と、該主軸及びランナベーン間
に接続された操作ロッドとを備え、各螺着体のうちのひ
とつを主軸に対して固定し、その他の螺着体を、流体圧
アクチュエータを介して主軸に固定し、各流体圧アクチ
ュエータに流体圧供給源を接続する構成を採用した。こ
の構成によれば、螺着体単体あたりに加わる負荷を低く
抑えることができるので、中・大型の可動羽根水車への
適用に際し、大きな荷重に耐えられる高い耐久性を有す
ることが可能となる。さらには、単体のねじ軸で比較的
大きな負荷を受け持つことができる構造であるため、例
えば同期機構のような複雑な機構が不要である。さら
に、本発明では、主軸に固定された螺着体には比較的小
さな荷重を分担させ、その他の螺着体には比較的大きな
荷重を分担させるように負荷分担の割合を任意に調整す
ることができるようになる。そして、各流体圧アクチュ
エータに供給する流体圧を調整することにより、これら
を備える全螺着体の負荷分担を均等にすることもできる
ので、特定の螺着体に負荷が偏って加わることによる破
損を防止することが可能となる。
【0159】また、請求項10に記載のランナベーン駆
動装置は、請求項9に記載のランナベーン駆動装置にお
いて、各流体圧アクチュエータ間を連通管で接続する構
成を採用した。この構成によれば、共通の流体圧供給源
により、各流体圧シリンダ内の流体圧を互いに等しくす
ることができるので、各流体圧シリンダ毎に流体圧供給
源を備える必要がなく、構造をよりシンプルにすること
が可能となる。
【0160】また、請求項11に記載のガイドベーン駆
動装置は、電動モータと、ねじ軸と、該ねじ軸に螺着さ
れた複数の螺着体と、主軸と、該主軸及びランナベーン
間に接続された操作ロッドとを備え、各螺着体のうちの
ひとつを主軸に対して固定し、その他の螺着体を、流体
圧アクチュエータを介して主軸に固定し、各流体圧アク
チュエータが、流体圧シリンダと、該流体圧シリンダ内
を第1流体圧室及び第2流体圧室に仕切る流体圧ピスト
ンとを備え、各流体圧シリンダに流体圧供給源を接続す
る構成を採用した。この構成によれば、螺着体単体あた
りに加わる負荷を低く抑えることができるので、中・大
型の可動羽根水車への適用に際し、大きな荷重に耐えら
れる高い耐久性を有することが可能となる。さらには、
単体のねじ軸で比較的大きな負荷を受け持つことができ
る構造であるため、例えば同期機構のような複雑な機構
が不要である。さらに、本発明では、主軸に固定された
螺着体には比較的小さな荷重を分担させ、その他の螺着
体には比較的大きな荷重を分担させるように負荷分担の
割合を任意に調整することができるようになる。そし
て、各流体圧アクチュエータに供給する流体圧を調整す
ることにより、これらを備える全螺着体の負荷分担を均
等にすることもできるので、特定の螺着体に負荷が偏っ
て加わることによる破損を防止することが可能となる。
【0161】また、請求項12に記載のガイドベーン駆
動装置は、請求項11に記載のガイドベーン駆動装置に
おいて、各流体圧シリンダ間を、各第1流体圧室間を連
通させる第1連通管と、各第2流体圧室間を連通させる
第2連通管とで接続する構成を採用した。この構成によ
れば、共通の流体圧供給源により、各流体圧シリンダ内
の流体圧を互いに等しくすることができるので、各流体
圧シリンダ毎に流体圧供給源を備える必要がなく、構造
をよりシンプルにすることが可能となる。
【0162】また、請求項13に記載のランナベーン駆
動装置は、各螺着体のうちの1個を固定フランジを介し
て主軸に取り付け、その他の螺着体は流体圧アクチュエ
ータを介する支持機構とし、主軸に加わる荷重または変
位のいずれか一方もしくは両方を検出し、この検出の結
果に基づいて、作用体に加わっている荷重がゼロである
と判断した場合には、流体圧供給を停止させ、また、主
軸に荷重が加わったと判断した場合には、固定フランジ
で主軸に固定された螺着体に加わる負荷が分担荷重に達
する前のタイミングで流体圧供給を開始する構成を採用
した。この構成によれば、螺着体単体あたりに加わる負
荷を低く抑えることができるので、中・大型の可動羽根
水車への適用に際し、大きな荷重に耐えられる高い耐久
性を有することが可能となる。さらには、単体のねじ軸
で比較的大きな負荷を受け持つことができる構造である
ため、例えば同期機構のような複雑な機構が不要であ
る。さらに、上記タイミングで流体圧供給を行うことに
より、固定フランジで主軸に固定された螺着体に対し
て、分担荷重を越える過大な荷重が瞬間的に加わるのを
防ぐ効果を奏することも可能となる。
【0163】また、請求項14に記載のランナベーン駆
動装置は、請求項13に記載のランナベーン駆動装置に
おいて、前記流体圧供給源が、ポンプと、各流体圧シリ
ンダに向かう流体圧を、流体圧制御装置の指示に基づい
て許可または遮断する電磁弁と、流体圧制御装置の指示
に基づいて流体圧を減圧する減圧弁とを備える構成を採
用した。この構成によれば、固定フランジを介して主軸
に固定された螺着体に対して、分担荷重を越える過大な
荷重が瞬間的に加わるのを確実に防ぐことが可能にな
る。
【0164】また、請求項15に記載のランナベーン駆
動装置は、請求項13に記載のランナベーン駆動装置に
おいて、前記流体圧供給源が、ポンプと、流体圧制御装
置からの指示に基づいて調整するサーボ弁とを備える構
成を採用した。この構成によれば、固定フランジを介し
て主軸に固定された螺着体に対して、分担荷重を越える
過大な荷重が瞬間的に加わるのを確実に防ぐことが可能
になる。
【0165】また、請求項16に記載のランナベーン駆
動装置は、請求項13に記載のランナベーン駆動装置に
おいて、前記流体圧供給源が、ポンプと、モータと、リ
リーフ弁とを備える構成を採用した。この構成によれ
ば、固定フランジを介して主軸に固定された螺着体に対
して、分担荷重を越える過大な荷重が瞬間的に加わるの
を確実に防ぐことが可能になる。
【0166】また、請求項17に記載のガイドベーン駆
動装置は、各螺着体のうちの1個を固定フランジを介し
て主軸に取り付け、その他の螺着体は流体圧アクチュエ
ータを介する支持機構とし、主軸に加わる荷重または変
位のいずれか一方もしくは両方を検出し、この検出の結
果に基づいて、作用体に加わっている荷重がゼロである
と判断した場合には、流体圧供給を停止させ、また、主
軸に荷重が加わったと判断した場合には、固定フランジ
で主軸に固定された螺着体に加わる負荷が分担荷重に達
する前のタイミングで流体圧供給を開始する構成を採用
した。この構成によれば、螺着体単体あたりに加わる負
荷を低く抑えることができるので、中・大型の可動羽根
水車への適用に際し、大きな荷重に耐えられる高い耐久
性を有することが可能となる。さらには、単体のねじ軸
で比較的大きな負荷を受け持つことができる構造である
ため、例えば同期機構のような複雑な機構が不要であ
る。さらに、上記タイミングで流体圧供給を行うことに
より、固定フランジで主軸に固定された螺着体に対し
て、分担荷重を越える過大な荷重が瞬間的に加わるのを
防ぐ効果を奏することも可能となる。
【0167】また、請求項18に記載のガイドベーン駆
動装置は、請求項17に記載のガイドベーン駆動装置に
おいて、前記各流体圧シリンダ内が、第1流体圧室及び
第2流体圧室に仕切られ、流体圧供給源からの流体圧
が、主軸に加わる負荷方向に応じて、第1流体圧室及び
第2流体圧室の何れか一方に供給されるように切り替え
る構成を採用した。この構成によれば、各螺着体毎の荷
重分担割合調整に際し、主軸の伸展動作時及び収縮動作
時の両方に対応することが可能となる。
【0168】また、請求項19に記載のガイドベーン駆
動装置は、請求項17または請求項18に記載のガイド
ベーン駆動装置において、前記流体圧供給源が、ポンプ
と、各流体圧シリンダに向かう流体圧を、流体圧制御装
置の指示に基づいて許可または遮断する電磁弁と、流体
圧制御装置の指示に基づいて流体圧を減圧する減圧弁と
を備える構成を採用した。この構成によれば、固定フラ
ンジを介して主軸に固定された螺着体に対して、分担荷
重を越える過大な荷重が瞬間的に加わるのを確実に防ぐ
ことが可能になる。
【0169】また、請求項20に記載のガイドベーン駆
動装置は、請求項17または請求項18に記載のガイド
ベーン駆動装置において、前記流体圧供給源が、ポンプ
と、流体圧制御装置からの指示に基づいて調整するサー
ボ弁とを備える構成を採用した。この構成によれば、固
定フランジを介して主軸に固定された螺着体に対して、
分担荷重を越える過大な荷重が瞬間的に加わるのを確実
に防ぐことが可能になる。
【0170】また、請求項21に記載のガイドベーン駆
動装置は、請求項17または請求項18に記載のガイド
ベーン駆動装置において、前記流体圧供給源が、ポンプ
と、モータと、リリーフ弁とを備える構成を採用した。
この構成によれば、固定フランジを介して主軸に固定さ
れた螺着体に対して、分担荷重を越える過大な荷重が瞬
間的に加わるのを確実に防ぐことが可能になる。
【0171】また、請求項22に記載の可動羽根水車
は、請求項1,3,4,7,9,10,13,14,1
5,16の何れかに記載のランナベーン駆動装置、また
は、請求項2,5,6,8,11,12,17,18,
19,20,21の何れかに記載のガイドベーン駆動装
置、の何れか一方もしくは両方を備える構成を採用し
た。この構成によれば、信頼性の高い可動羽根水車とす
ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態を示す図であって、
(a)はランナベーン駆動装置の要部を示す断面図であ
り、(b)はガイドベーン駆動装置の要部を示す断面図
である。
【図2】 本発明の第2実施形態を示す図であって、
(a)はランナベーン駆動装置の要部を示す断面図であ
り、(b)はガイドベーン駆動装置の要部を示す断面図
である。
【図3】 本発明の第3実施形態を示す図であって、
(a)はランナベーン駆動装置の要部を示す断面図であ
り、(b)はガイドベーン駆動装置の要部を示す断面図
である。
【図4】 本発明の第4実施形態を示す図であって、ラ
ンナベーン駆動装置の要部断面図である。
【図5】 本発明の第5実施形態を示す図であって、ガ
イドベーン駆動装置の要部断面図である。
【図6】 同ガイドベーン駆動装置における油圧供給タ
イミングを説明するグラフであり、(a)は、全螺着ね
じに加わる負荷総和の時間変化を示し、(b)は油圧機
構を備えた第1螺着ねじにおける負荷の時間変化を示
し、(c)は固定式の第2螺着ねじにおける負荷の時間
変化を示している。
【図7】 本発明の第6実施形態を示す図であって、ガ
イドベーン駆動装置の要部断面図である。
【図8】 本発明の第7実施形態を示す図であって、ガ
イドベーン駆動装置の要部断面図である。
【図9】 本発明の可動羽根水車を示す斜視断面図であ
る。
【図10】 従来のランナベーン駆動装置を示す概略構
成図である。
【図11】 従来のガイドベーン駆動装置を示す概略構
成図である。
【符号の説明】 31,41,51,71,91,101,111,13
1・・・電動モータ 33,43,53,73,93,103,113,13
2・・・ねじ軸 34,44,54,55,74,75,94,95,1
04,105,115,116,133,134・・・螺
着体 35,45,96,106,117,135・・・主軸 36,46,62,82,97,107,118・・・操
作ロッド 56,57,76,77,96a,106a,119
a,120a,137b・・・流体圧シリンダ 58,59,78,79,99,109,119,12
0,137・・・流体圧アクチュエータ 60,61,80,81,95,105,119b,1
20b,137a・・・ピストン 138,200,300・・・流体圧供給源 136・・・固定フランジ 141・・・流体圧制御装置 138b・・・電磁弁 138c・・・減圧弁 200b・・・サーボ弁 300a・・・ポンプ 300b・・・モータ 300c・・・リリーフ弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 義人 愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道1番地 三菱重工業株式会社産業機器事業部内 (72)発明者 横山 弘識 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 藤森 貞暢 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 北ノ原 良彦 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 曽我 泰経 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 Fターム(参考) 3H072 AA06 BB07 BB09 BB15 CC26 CC54 CC87

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可動羽根水車のランナベーンを電動モー
    タにより駆動する装置であって、 前記電動モータと、該電動モータにより回転駆動される
    ねじ軸と、該ねじ軸に螺着された複数の螺着体と、これ
    ら螺着体が固定される主軸と、該主軸及び前記ランナベ
    ーン間に接続された操作ロッドとを備えたことを特徴と
    するランナベーン駆動装置。
  2. 【請求項2】 可動羽根水車のガイドベーンを電動モー
    タにより駆動する装置であって、 前記電動モータと、該電動モータにより回転駆動される
    ねじ軸と、該ねじ軸に螺着された複数の螺着体と、これ
    ら螺着体が固定される主軸と、該主軸及び前記ガイドベ
    ーン間に接続された操作ロッドとを備えたことを特徴と
    するガイドベーン駆動装置。
  3. 【請求項3】 可動羽根水車のランナベーンを電動モー
    タにより駆動する装置であって、 前記電動モータと、該電動モータにより回転駆動される
    ねじ軸と、該ねじ軸に螺着された複数の螺着体と、これ
    ら螺着体それぞれに固定された流体圧シリンダと、これ
    ら流体圧シリンダのそれぞれに取り付けられて流体圧ア
    クチュエータをなすピストンと、これらピストン及び前
    記ランナベーン間に接続された操作ロッドとを備えたこ
    とを特徴とするランナベーン駆動装置。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載のランナベーン駆動装置
    において、 前記各流体圧シリンダ間は、これら流体圧シリンダ内の
    流体圧を連通させる連通管で接続されていることを特徴
    とするランナベーン駆動装置。
  5. 【請求項5】 可動羽根水車のガイドベーンを電動モー
    タにより駆動する装置であって、 前記電動モータと、該電動モータにより回転駆動される
    ねじ軸と、該ねじ軸に螺着された複数の螺着体と、これ
    ら螺着体それぞれに固定された流体圧シリンダと、これ
    ら流体圧シリンダのそれぞれに取り付けられて流体圧ア
    クチュエータを構成する流体圧ピストンと、これら流体
    圧ピストン及び前記ガイドベーン間に接続された操作ロ
    ッドとを備えたことを特徴とするガイドベーン駆動装
    置。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載のガイドベーン駆動装置
    において、 前記各流体圧シリンダは、その内部空間が、前記各流体
    圧ピストンにより第1流体圧室及び第2流体圧室に仕切
    られ、 前記各第1流体圧室間は、これら第1流体圧室内の流体
    圧を連通させる第1連通管で接続され、 前記各第2流体圧室間は、これら第2流体圧室内の流体
    圧を連通させる第2連通管で接続され、 前記第1連通管または前記第2連通管のいずれか一方を
    連通状態、他方を非連通状態に選択する切換手段が、さ
    らに備えられていることを特徴とするガイドベーン駆動
    装置。
  7. 【請求項7】 可動羽根水車のランナベーンを電動モー
    タにより駆動する装置であって、 前記電動モータと、該電動モータにより回転駆動される
    ねじ軸と、該ねじ軸に螺着された第1螺着体及び第2螺
    着体と、これら第1螺着体及び第2螺着体を収容する主
    軸と、該主軸及び前記ランナベーン間に接続された操作
    ロッドとを備え、 前記第1螺着体は、前記主軸に対して相対移動不可に固
    定され、 前記第2螺着体は、前記主軸に設けられた流体圧シリン
    ダ内に収容されて流体圧アクチュエータを構成するピス
    トンをなし、 前記流体圧シリンダには、流体圧を供給する流体圧供給
    源が接続されていることを特徴とするランナベーン駆動
    装置。
  8. 【請求項8】 可動羽根水車のガイドベーンを電動モー
    タにより駆動する装置であって、 前記電動モータと、該電動モータにより回転駆動される
    ねじ軸と、該ねじ軸に螺着された第1螺着体及び第2螺
    着体と、これら第1螺着体及び第2螺着体を収容する主
    軸と、該主軸及び前記ガイドベーン間に接続された操作
    ロッドとを備え、 前記第1螺着体は、前記主軸に対して相対移動不可に固
    定され、前記第2螺着体は、前記主軸に設けられた流体
    圧シリンダ内を第1流体圧室及び第2流体圧室に仕切っ
    て流体圧アクチュエータを構成する流体圧ピストンをな
    し、 前記流体圧シリンダには、前記第1流体圧室または前記
    第2流体圧室の何れか一方を選択して流体圧を供給する
    流体圧供給源が接続されていることを特徴とするガイド
    ベーン駆動装置。
  9. 【請求項9】 可動羽根水車のランナベーンを電動モー
    タにより駆動する装置であって、 前記電動モータと、該電動モータにより回転駆動される
    ねじ軸と、該ねじ軸に螺着された複数の螺着体と、これ
    ら螺着体の、前記ねじ軸に沿った直線移動を受ける主軸
    と、該主軸及び前記ランナベーン間に接続された操作ロ
    ッドとを備え、 前記各螺着体のうちのひとつは、前記主軸に対して相対
    移動不可に固定され、その他の螺着体は、それぞれが流
    体圧アクチュエータを介して前記主軸に固定され、 前記各流体圧アクチュエータには、流体圧を供給する流
    体圧供給源が接続されていることを特徴とするランナベ
    ーン駆動装置。
  10. 【請求項10】 請求項9に記載のランナベーン駆動装
    置において、 前記各流体圧アクチュエータ間は、これらの内部の流体
    圧を連通させる連通管で接続されていることを特徴とす
    るランナベーン駆動装置。
  11. 【請求項11】 可動羽根水車のガイドベーンを電動モ
    ータにより駆動する装置であって、 前記電動モータと、該電動モータにより回転駆動される
    ねじ軸と、該ねじ軸に螺着された複数の螺着体と、これ
    ら螺着体の、前記ねじ軸に沿った直線移動を受ける主軸
    と、該主軸及び前記ガイドベーン間に接続された操作ロ
    ッドとを備え、 前記各螺着体のうちのひとつは、前記主軸に対して相対
    移動不可に固定され、その他の螺着体は、それぞれが流
    体圧アクチュエータを介して前記主軸に固定され、 前記各流体圧アクチュエータは、前記各螺着体側に固定
    された流体圧シリンダと、該流体圧シリンダ内を第1流
    体圧室及び第2流体圧室に仕切るとともに前記主軸側に
    固定された流体圧ピストンとを備え、 前記各流体圧シリンダには、前記第1流体圧室または前
    記第2流体圧室の何れか一方を選択して流体圧を供給す
    る流体圧供給源が接続されていることを特徴とするガイ
    ドベーン駆動装置。
  12. 【請求項12】 請求項11に記載のガイドベーン駆動
    装置において、 前記各流体圧シリンダ間は、前記各第1流体圧室間の流
    体圧を連通させる第1連通管と、前記各第2流体圧室間
    の流体圧を連通させる第2連通管とで接続されているこ
    とを特徴とするガイドベーン駆動装置。
  13. 【請求項13】 可動羽根水車のランナベーンを、主軸
    を介して電動モータにより駆動する装置であって、 前記電動モータと、該電動モータにより回転駆動される
    ねじ軸と、該ねじ軸に螺着された複数の螺着体と、これ
    ら螺着体のうちの1個を前記主軸に取付ける固定フラン
    ジと、前記1個以外の螺着体に取付けられた流体圧ピス
    トンと、前記主軸に取付けられて前記流体圧ピストンと
    ともに流体圧アクチュエータをなす流体圧シリンダと、
    該流体圧シリンダに流体圧を供給する流体圧供給源と、
    前記主軸に加わる荷重を検出する荷重検出センサ、また
    は、前記主軸の変位を検出する変位検出センサのいずれ
    か一方もしくは両方と、前記検出の結果を取り込んで、
    前記流体圧供給源から送り出される流体圧の制御及び、
    該流体圧の供給タイミングの制御を行う流体圧制御装置
    とを備え、 前記流体圧制御装置は、前記検出の結果に基づいて、前
    記主軸に加わっている荷重がゼロであると判断した場合
    には、前記流体圧供給源からの流体圧供給を停止させ、 前記検出の結果に基づいて、前記主軸に荷重が加わった
    と判断した場合には、前記固定フランジで前記主軸に固
    定された螺着体に加わる負荷が、前記荷重の値を全螺着
    体の数で割った分担荷重に達する前に、前記各流体圧シ
    リンダが前記分担荷重を生じるための流体圧を供給開始
    させることを特徴とするランナベーン駆動装置。
  14. 【請求項14】 請求項13に記載のランナベーン駆動
    装置において、 前記流体圧供給源には、前記流体圧を発生させるポンプ
    と、該ポンプから前記各流体圧シリンダに向かう前記流
    体圧を、前記流体圧制御装置の指示に基づいて許可また
    は遮断する電磁弁と、前記流体圧制御装置の指示に基づ
    いて前記流体圧を減圧する減圧弁とが備えられているこ
    とを特徴とするランナベーン駆動装置。
  15. 【請求項15】 請求項13に記載のランナベーン駆動
    装置において、 前記流体圧供給源には、前記流体圧を発生させるポンプ
    と、該ポンプから前記各流体圧シリンダに向かう前記流
    体圧を、前記流体圧制御装置からの指示に基づいて調整
    するサーボ弁とが備えられていることを特徴とするラン
    ナベーン駆動装置。
  16. 【請求項16】 請求項13に記載のランナベーン駆動
    装置において、 前記流体圧供給源には、前記流体圧を発生させるポンプ
    と、該ポンプを、前記流体圧制御装置からの指示に基づ
    いて駆動するモータと、前記各流体圧シリンダが前記分
    担荷重を発生させるのに要する流体圧以上にならないよ
    うに前記ポンプからの流体圧を制限するリリーフ弁とが
    備えられていることを特徴とするランナベーン駆動装
    置。
  17. 【請求項17】 可動羽根水車のガイドベーンを、主軸
    を介して電動モータにより駆動する装置であって、 前記電動モータと、該電動モータにより回転駆動される
    ねじ軸と、該ねじ軸に螺着された複数の螺着体と、これ
    ら螺着体のうちの1個を前記主軸に取付ける固定フラン
    ジと、前記1個以外の螺着体に取付けられた流体圧ピス
    トンと、前記主軸に取付けられて前記流体圧ピストンと
    ともに流体圧アクチュエータをなす流体圧シリンダと、
    該流体圧シリンダに流体圧を供給する流体圧供給源と、
    前記主軸に加わる荷重を検出する荷重検出センサ、また
    は、前記主軸の変位を検出する変位検出センサのいずれ
    か一方もしくは両方と、前記検出の結果を取り込んで、
    前記流体圧供給源から送り出される流体圧の制御及び、
    該流体圧の供給タイミングの制御を行う流体圧制御装置
    とを備え、 前記流体圧制御装置は、前記検出の結果に基づいて、前
    記主軸に加わっている荷重がゼロであると判断した場合
    には、前記流体圧供給源からの流体圧供給を停止させ、 前記検出の結果に基づいて、前記主軸に荷重が加わった
    と判断した場合には、前記固定フランジで前記主軸に固
    定された螺着体に加わる負荷が、前記荷重の値を全螺着
    体の数で割った分担荷重に達する前に、前記各流体圧シ
    リンダが前記分担荷重を生じるための流体圧を供給開始
    させることを特徴とするガイドベーン駆動装置。
  18. 【請求項18】 請求項17に記載のガイドベーン駆動
    装置において、 前記各流体圧シリンダ内は、その内部に挿入された前記
    各流体圧ピストンにより第1流体圧室及び第2流体圧室
    に仕切られ、前記流体圧供給源からの流体圧は、前記主
    軸に加わる負荷方向に応じて、前記第1流体圧室及び第
    2流体圧室の何れか一方に供給されるように切り替えら
    れることを特徴とするガイドベーン駆動装置。
  19. 【請求項19】 請求項17または請求項18に記載の
    ガイドベーン駆動装置において、 前記流体圧供給源には、前記流体圧を発生させるポンプ
    と、該ポンプから前記各流体圧シリンダに向かう前記流
    体圧を、前記流体圧制御装置の指示に基づいて許可また
    は遮断する電磁弁と、前記流体圧制御装置の指示に基づ
    いて前記流体圧を減圧する減圧弁とが備えられているこ
    とを特徴とするガイドベーン駆動装置。
  20. 【請求項20】 請求項17または請求項18に記載の
    ガイドベーン駆動装置において、 前記流体圧供給源には、前記流体圧を発生させるポンプ
    と、該ポンプから前記各流体圧シリンダに向かう前記流
    体圧を、前記流体圧制御装置からの指示に基づいて調整
    するサーボ弁とが備えられていることを特徴とするガイ
    ドベーン駆動装置。
  21. 【請求項21】 請求項17または請求項18に記載の
    ガイドベーン駆動装置において、 前記流体圧供給源には、前記流体圧を発生させるポンプ
    と、該ポンプを、前記流体圧制御装置からの指示に基づ
    いて駆動するモータと、前記各流体圧シリンダが前記分
    担荷重を発生させるのに要する流体圧以上にならないよ
    うに前記ポンプからの流体圧を制限するリリーフ弁とが
    備えられていることを特徴とするガイドベーン駆動装
    置。
  22. 【請求項22】 ランナベーンと、ガイドベーンと、発
    電機とを備えた可動羽根水車において、 請求項1,3,4,7,9,10,13,14,15,
    16の何れかに記載のランナベーン駆動装置、または、
    請求項2,5,6,8,11,12,17,18,1
    9,20,21の何れかに記載のガイドベーン駆動装
    置、の何れか一方もしくは両方が備えられていることを
    特徴とする可動羽根水車。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101865069A (zh) * 2010-06-09 2010-10-20 常州液压成套设备厂有限公司 接力器用锁紧装置

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