JPS59134382A - Ｓ形チユ−ブラ水車のランナ羽根操作装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は可調整ランナ羽根を有するチューブラ部に水車
動力の受容体を結合するとともに、水車軸の中空部に収
納さ４たランナ羽根の操作ロッドを水車軸方向に油圧操
作するサーボモータを前記導出部に西？設する水車のラ
ンナ羽根操作装置に関する。

近年落差２０　ｍ以下の超低落差水力エネルギーの開発
が注目を浴びるようＶＣなり、超低落差水車としてバル
ブ水車、Ｓ形チューブラ水車の経済性が認めらね、その
うち比較的大容量機にはバルブ水車、小容量機にはＳ形
チューブラ水車が適用されることが多い。しかしながら
、発電所の規模が小さくなればなる程その経済性が問題
となり、特にＳ形チューブラ水車においては小形廉価で
かつ分解２点検の容易なランナ羽根操作装置を備えたも
のが要望されている。第１図および第２図はこの種のＳ
形チー−−ブラ水車の従来の実施例を示し、第１図は発
を機が増速機を介して水車と接続したＳ形チューブラ水
車の要部の構成図で、第１図（、）は要部の正面図、第
１図価）は第１図（ａｌの要部の平面図、第２図は発を
様が水車に直結したＳ形チューブラ水車の水車軸要部の
構成図である。最初に第１図にもとづき発電機が増速機
を介して水車と接続したＳ形チューブラ水車の主たる構
造について説明する。この水車は、吸出管１をＳ字形に
曲けて水車軸２を只通さ七、水車下流の水路外に発電機
３を設置する方式のチーーブラ水車である。

水車のランナサーボモータ４および圧油導入装置５を外
部に設価し、比較的ランナ６ａの外径が小さい範囲まで
可動ランナ羽根にすることができる。

発電機３は増速機７を介して水車と接続し、７５０ｖｐ
ｍ（５０ｋ）　、または７２１ｐｍ（６０１１ｚ）に増
速し小形にするとともに、水車の要求する慣性モーメン
トに容易に対処し得るようにしである。また、水車回転
台には発電機回転速度もこ４に一致さセて増速ｉ７を省
略し、第２図に示１ように水車と発電機３を直結寸ろこ
ともできろようになっている。ガイド羽根８およびラン
ナ羽根６は共に可動であり、ランナ羽根６はガイド羽根
８の開度の変化に応じて自動的に角度を変ら才するよう
になっている。図外しないランナ羽根操作機構がランナ
ボス９の内部に設けられ、ランナサーボモータ４が水車
軸２σ〕下流側のカップリング１０の内部に設；ブられ
ている。このランナサーボモータ４の動作によってラン
ナ羽根６の操作を行なう。この操作油は圧油導入装置５
から水車軸を通して導入さ第１、圧油導入装置５は増速
機７の下流領の水車軸２の中心線上に設（ブらねている
。ガイド羽根８はランナ羽根６に対し１１矢視水流方向
の上流側に内、外ケーシング１２．ｌａ間に跨って放射
状に配列されており、一方の軸８ａが外ケーシング１ａ
の外方に突出し、軸８ａに図示しないがガイドアームと
リンクを介して図示しないガイドリングの側面に連結さ
れている。

このガイドリングをビット１３にＩ！１１”屑さｊたガ
イド羽根サーボモータ１４により図示しないリンク機構
を介して回動することによりガイド羽根８を開閉制御す
るようにしである。内ケーシング１２はステーベン１５
を介して外ケーゾング１ａおよび基礎部に支持されてい
る。符号１６は水車の基礎部である。

次に第２図にもとづき発電機を水車と直結したＳ形チュ
ーブラ水車のランナサーボモータの動作について説明す
る。囚において、２１けランナサーボモータ、２２は水
車軸に直結さ第１た発電機のロータ、２２ａは軸受、２
３は圧油導入装置である。２４は中空の水車軸で、この
水車軸に連接して外側の圧油導入管２４ａが設けられて
いる。２６は水車軸２４とともに回転する内側の圧油導
入管で、この圧油導入管２６はランナ羽根操作ロッド２
７に接続している。

水車運転中は図示しないランナ、水車軸２４．ランナ羽
根操作ロッド２７および圧油導入管２４ａ、２６は一体
となって回っており、オイルヘッド２３ａは静止してい
る。図示しないガイド羽根開度が変わるとこねに連動し
て図示しない調速機の酊工夫の弁が動力）１さする。給
油管あを通って圧油導入室２９に圧油が導入されると圧
油導入室３０の圧油は給油管３１を通って圧油供給源に
戻される。圧油導入室２９は内側の圧油導入管２６の孔
２６ａから内孔の通路３２およびランナ羽根操作ロッド
２７の孔２７ａ　Ｋよりサーボモータの２１ａ室に通じ
ている。同様に圧油導入室３０は圧油導入管２６．　２
４ａの内外両管の間の通路３２ａによりサーボモータの
２１ｂ室に通じている。

従って、圧油導入室２９に圧油が導かれるとランナ羽根
操作ロッド２７は３３ａ矢視方向に動いてランナ羽根は
角度を変え、圧油導入室３０に圧油が導かれるとランナ
羽根操作ロッド２７は３３ｂ矢視方向に動いてランナ羽
根は上述とは逆方向に角度を変えられるようになってい
る。３４は漏油室、３５は排出管である。内側の圧油導
入管２６は回転しながら直線往復動し、リターンロット
７−ム３６　［直線往復動だけを伝えるようになってい
る。リターンロッドアーム３６の動きは変換装置３７に
より電気信号に変えらね、この信号が図示しない制御装
置゛に入力される。図示しない制御装置はあらかじめ入
力された落差に合ったガイド羽根開度とランナ羽根開度
の組み合わせのなかから最適な開度を選択して指がし、
図オ、ンいヶ工夫。弁が中立位置えも、り給油管路、３
１０口をふさぎ圧油導入管２６．　２４ａの油の出入り
を止める。

第１図および第２図に示すように従来は固定概念として
Ｓ形チー−ブラ水車のランナサーボモータ、圧油導入装
置は水車軸の中心線上におぎ、かつランナサーボモータ
は水車と増速機の間、または水車と発電機の間に配置し
、圧油導入装置は増速機の反水車側、または発電機の反
水車側におくというのが一般的であった。この方式にお
〜１ては、ランナサーボモータを水車軸に内蔵させるた
めコスト高となり、また圧油導入装置も大損りなものと
なっていたことなどが欠点であった。

本発明は上記のような欠点を除去し、小形廉価でかつ分
解２点検の容易にできるＳ形チューグラ水車のランナ駆
動装置を提供することを目的とする。

本発明によれば上記の目的は、可調整ランナ羽根を有す
るチーープラ水車の中空状の水車軸をＳ字状に屈曲した
水路の水路壁を貫通して水路外に導出し、水車軸の該導
出部に水車動力の受容体を結合するとともに、水車軸の
中空部に収納さねたランナ羽根ロッドを水車軸方向に油
圧操作するサーボモータを前記導出部に配設する水車の
ランナ羽根操作装置において、前記操作ロッドを水車側
の第１０ンドと反水車側の第２０ノドとに分割し、前記
受容体より水車側の水車軸の内部に前記第１および第２
のロッドを相互結合する軸接手を設けて該接手を回転方
向には自在で軸方向には変位を伝達可能に構成し、前記
第２０ンドを前記受容体の反水車側に延出して該延出部
に該第２のロッドを水車軸方向に操作するサーボモータ
を結合したことにより達せられる。

以下本発明の実施例を図面にもとづいて説イする。第３
図は本発明の実施例を示し、第３図（ａ）は水車軸の要
部の構成図、第３囚（ｂ）は第３図（，１に示すｐ部の
詳細図である。最初に構造について説明する。符号４１
は中空状の水車軸で、水車軸は図示しないがＳ字状に屈
曲した水路の水路壁を貫通して導出し、水車軸４１の導
出部に水車動力の受容体４２を結合し、受容体４２は軸
受４２ａにより支持されている。この受容体４２は発電
機のロータまたは発電機に水車動力を伝達する増速機の
歯車である。

また、水車軸４１の中空部にはランナ羽根の操作ロッド
が収納され、水車側の第１０ンド４３ａと反水車側の第
２０ツド４３ｂとに分割されている。第１０ツド４３ａ
と第２ｑツド４３ｂとは第３図（ｂ）に示すように相互
結合する軸接手４４により第１０ツド４３ａを回転方向
には自在で、軸方向には変位を伝達可能にしである。す
なわち、回転方向に対しては第１０ンドが回転可能なよ
うに軸接手４４の内径と第１Ｉｊツド４３ａの外径との
間には若干の隙間ａが設けられている。また、軸方向に
対しては軸接手４４の軸方向と第２０ンド４３ｂの軸方
向の面にそれぞれスラストメタル４５ａ、、　　４５ｂ
を埋設し、第１０ノド４３ａに軸方向の変位を伝達可能
にしである。

第２ｐノド４３ｂの延出部分は受容体４２の反水車側に
配置さねたう／ナサーボモータ５０のピストンロッド５
０ａにカップリング５１を介して結合されている。符号
５２は第２０ツド４３ｂおよびピストンロッド５０ａの
回り止めブツシュで、フェザキー５２ａにより軸方向に
のみ摺動可能にしである。符号５３ａ。

５３ｂ　、　　５３ｃは第１０ツド４３ａおよび第２ｃ
ｊツド招すをそねぞれ支持する軸受である。

符号６０はランナサーボモータ５０に油圧を分配する配
圧弁、６１は圧油タンク、６２は集油タンク、６３は油
ポンプである。符号６４はランナサーボモータのピスト
ンロッド５０ａの動きを電気信号に変える変換装置、６
５は落差に見合った最適のガイド羽根開度とランナ羽根
開度の組み合せを選択して指示するランナ高能率運転装
置である。符号６６はコンバータ、６７はランナ起動弁
、６Ｂは電磁弁である。

次にランナサーボモータの動作について説明する。油ポ
ンプ６３が運転されると圧力油はひとまず圧油タンク６
１に貯えられ、水車が運転されると電磁弁６８が操作さ
ｊて圧油はランナ起動弁６７に入り配圧弁６０の起動が
ＯＮされる。配圧弁６０はコンバータ６６によって移動
し、この移動に従って圧力油はランナサーボモータ（資
）に入る。配圧弁６０の弁が上方に移動すると圧力油は
上方のポー）　６０ａからランナサーボモータ５０の左
側のポー）　Ｆ＋Ｏｂに入り、ピストンロッド５０ａを
７１ａ矢視方向へ押してランナ羽根の角度を変える。し
かし、このままでは配圧弁６０は開放さね、圧力油はど
んどんランナサーボモータ５０に進入して、ピストンロ
ッド５０ａを無限に押し進め、ランナ羽根の角度を調整
しすぎてしまうから、ピストンロッド５０ａが最適なと
ころにきたとき配圧弁６０は中立位置に帰って圧力油を
さえぎることが必要で、これを行なうのが変換装置６４
、ランナ高能率運転装置６５およびコンバータ６６など
の制御装置である。ピストンロッド５０ａが７１ａ矢視
方向に進むにつれてこれらの装置６４，６５゜６６から
の信号によってレバー６９が引き下げられ、配圧弁６０
は中立位置に返える。次に、反対に配圧弁６０の弁が下
方に移動すると圧力油は下方のポー）　６０ｂからラン
ナサーボモータ５ｏの右側のポート５０ｃに入り、ピス
トンロッド５０ａを７１ｂ矢視方向へ押して９示しない
ランナ羽根の角度を変える。

同時にレバー６９は引き下げられるがら配圧弁６ｏを中
立位Ｍ１Ｃ返し、ピストンロッド５０ａを最適なところ
で停止させるようにしている。

本発明は上記のようにランナ羽根の操作ロッドを水車側
の第１０ンドと反水車側の第２０ノドとに分割し、受容
体より水車側の水車軸の内部に前記第１および第２のロ
ッドを相互結合する軸接手を設けて該接手を回転方向に
は自在で軸方向には変位を伝達可能に構成し、第２１ツ
ドを受容体の反水車側に延出して該延出部にサーボモー
タを結合したことにより軸方向の長さが短縮され圧油の
漏れ防止が容易となり小形廉価となる上にランナサーボ
モータの分解、点検が容易にできるＳ形チ式のランナサ
ーボモータを使用するものにつき述べたが本発明はこれ
に限らず電動サーボモータを利用しランナ羽根を操作す
ることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来のＳ形チューブラ水車のラン
ナ羽根操作装置の実施例を示し、第１図の平面を示す。 第２図は発電機が水車に直結したＳ形チューブラ水車の
水車軸要部の構成図、第３る。 ４１・・・水車軸、４２・・・受容体、４３ａ・・・第
１０ツド、４３ｂ・・・第２０ンド、４４・・・軸接手
、５０・・・サーボモータ。 ５２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）可調整ランナ羽根を有するチューブラ水車の中空状
   の水車軸をＳ字状に屈曲した水路の水路壁を貫通して水
   路外に導出し、水車軸の該導出部に水車動力の受容体を
   結合するとともに、水車軸の中空部に収納さねたランナ
   羽根の操作ロッドを水車軸方向に油圧操作するサーボモ
   ータを前記導出部に配設する水車のランナ羽根操作装置
   において、前記操作ロッドを水車側の第１０ノドと反水
   車側の第２１：ｌノドとに分割し、前記受容体より水車
   側の水車軸の内部に前記第１および第２のロッドを相互
   結合する軸接手を設けて該接手を回転方向には自在で軸
   方向には変位を伝達可能に構成し、前記第２のロッドを
   前記受答体の反水車側に延出して該延出部に該第２のロ
   ッドを水車軸方向に操作するサーボモータを結合したこ
   とを％徴とするＳ形チューブラ水車のランナ羽根操作装
   置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の操作装置において、受
   容体が発電機に水車動力を伝達する増速機の歯車である
   ことを特徴とするＳ形チー−プラ水車のランナ羽根操作
   装置。 ３）特許請求の範囲第１項記載の操作装置において、受
   容体が発を機のロータであることを特徴とするＳ形チュ
   ーブラ水車のランナ羽根操作装置。