JPH07317639A - ペルトン水車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ペルトン水車の各ニードルを開閉するためニー
ドルごとに設けられるサーボモータ、及びリンク機構を
介して事故時等においてノズルを覆うデフレクタを作動
させるサーボモータを簡素化して、１箇のサーボモータ
でニードル，デフレクタを作動させるようにする。 【構成】立軸４射形ペルトン水車において、ニードル５
ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを連結したリンク機構２０の一部
を形成するダッシュポット４１を備えたロッド３６をニ
ードル５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの設定位置に対してデフ
レクタ９を適正な位置にするカム３５に従動させ、１箇
のサーボモータ３７の操作によりカム３５の回動により
リンク機構２０を作動させて全ニードルを開閉させると
ともにリンク機構１４を作動させて全デフレクタを開閉
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外周にバケットを有す
るランナと、このランナに対向して設けられたノズル
と、このノズルを開閉するニードルと、ノズルから噴出
する水流の向きを偏向させるデフレクタとを備えるペル
トン水車に関する。

【０００２】

【従来の技術】ペルトン水車は、複数の分岐管の先端部
に設けたノズル内をニードルが出入してノズルを開閉
し、ノズルから噴出した水をランナの外周に設けたバケ
ットに衝突させて、ランナを回転させて仕事をさせてい
る。この際、事故時等にはデフレクタによりノズルから
噴出する水流をすばやく偏向させて、ランナのバケット
に当らぬようにして水車負荷が瞬時になくなるときに生
じるランナの回転数の過大な上昇を防止している。

【０００３】図７，図８はこの種のペルトン水車の構造
を示す構造図である。図７において、ペルトン水車は立
軸４射形であり、立軸のランナ１はその外周にバケット
２を備えている。分岐管３は４箇設けられ、各分岐管３
の先端にはランナ１のバケット２に向ってノズル４が設
けられている。ニードル５はノズル４に出入してノズル
４を開閉し、ノズル４とニードル５との隙間を調節して
ノズル４から噴出する水量を調節，遮断する。

【０００４】ニードルサーボモータ７は各分岐管３に設
けられる個々のニードル５に接続され、各ニードル５は
それぞれ独立したニードルサーボモータ７により往復動
する。なお、ニードルサーボモータ７は外装式、あるい
は内装式（図７では外装式を示す）の油圧操作式、ある
いは電動操作式のサーボモータである。デフレクタ９は
分岐管３ごとに固定軸１０の周りを回動するように設け
られ、事故時等に水車の負荷、例えば発電負荷が瞬時に
なくなったとき、ノズル４をすばやく覆うように回動し
て閉にし、ノズル４から噴出する水流の向きを偏向させ
る。

【０００５】これらのデフレクタ９にはレバー１２が取
付けられ、このレバー１２を操作することによりデフレ
クタ９は回動する。なお、各デフレクタ９の各レバー１
２は相隣るレバー１２間でロッド１３と回動自在にピン
結合され、一体となったリンク機構１４を形成してい
る。そしてこのリンク機構１４は、これらのデフレクタ
９のうちの１箇のデフレクタ９のレバー１２がデフレク
タサーボモータ１５のロッド１６に回動自在にピン結合
され、１箇のデフレクタサーボモータ１５によりすべて
のデフレクタ９が回動するようになっている。

【０００６】ここで、デフレクタサーボモータ１５は油
圧操作式、あるいは電動操作式のサーボモータである。
なお、１７は分岐管３のノズル４，デフレクタ９を囲む
ハウジングであり、ニードルサーボモータ７及びデフレ
クタサーボモータ１５はハウジング１７外に設置されて
いる。

【０００７】このような構成により、水車の負荷、例え
ば水車に接続される発電機の発電負荷に応じてニードル
サーボモータ７の操作により、ニードル５をノズル４に
出入してノズル４から噴出する水量を調節する。そし
て、この噴出された水がバケット２に衝突することによ
りランナ１は回転し、発電負荷に対応する仕事をする。
ところで、事故等により水車の負荷、例えば発電負荷が
瞬時になくなるときには、デフレクタサーボモータ１５
を操作してデフレクタ９に設けられたリンク機構１４を
作動させ、各デフレクタ９を固定軸１０の周りにすばや
く回動させ各ノズル４を覆って閉にし、ノズル４から噴
出する水流を偏向させ、この水流がランナ１のバケット
２に衝突しないようにしてランナ１の回転数の上昇を極
力小さくしている。

【０００８】図８は従来の立軸２射形ペルトン水車の構
造図である。図８において、外周にバケット２を設けた
ランナ１８は横軸であり、ランナ１８に向って配置され
た２箇のノズル４を備えた分岐管３、ノズル４に出入し
て開閉するニードル５、このニードル５を操作するニー
ドルサーボモータ７、各分岐管３のノズル４を覆って閉
にする２箇のデフレクタ９、これらのデフレクタ９を同
時に操作するリンク機構１９、及びこのリンク機構１９
を操作するデフレクタサーボモータ１５の構造及び作用
は図７に示すものと同じであるので、その説明を省略す
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のペルトン水車、
例えば立軸４射形ペルトン水車、あるいは横軸２射形ペ
ルトン水車においては、ニードルの操作は個々のニード
ルサーボモータにより行なわれ、一方、デフレクタの操
作は全体を連結したリンク機構により１箇のデフレクタ
サーボモータで行なわれている。このため、サーボモー
タの数が多くなり、サーボモータ用の油配管、あるいは
電気配線の敷設の手間や点検，管理、及びサーボモータ
の分解，点検や管理が繁雑，複雑であるという問題があ
る。

【００１０】また、サーボモータを駆動する駆動源が喪
失したとき、例えば油圧式のサーボモータの場合は圧油
配管の破損やその他のなんらかの原因による圧油の喪
失、また、電気式のサーボモータの場合は電源の喪失し
たときにはニードルが閉鎖されず、ペルトン水車を安全
に停止することができないという問題がある。本発明の
目的は、ニードルやデフレクタを操作するサーボモータ
の数を少なくして簡素化した操作装置を備えたペルトン
水車、また、サーボモータの駆動源喪失時でもニードル
を閉鎖して安全に停止できるペルトン水車を提供するこ
とである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によれば外周にバケットを備えるランナと、
このランナに対向して設けられる複数のノズルに出入し
てノズルを開閉し、バケットに衝突する水量を調節，遮
断するニードルと、固定軸の周りを回動してノズルを覆
い、各ノズルから噴出する水流の向きをそれぞれ偏向さ
せるデフレクタと、各デフレクタを同時に操作する第１
のリンク機構とを備えるペルトン水車において、複数の
ニードルを同時に操作する第２のリンク機構と、このリ
ンク機構を作動させるロッドと、このロッドの途中に設
けられ、ニードルの閉方向の動きを緩やかにするダッシ
ュポットと、固定軸の周りを回動し、前記ロッドの先端
部が従動してニードルの位置とデフレクタの位置との関
係を定める形状を有するカムと、前記第１のリンク機構
の作動とカムの回動とを同時に行なわせる１箇のサーボ
モータとを備えるものとする。

【００１２】また、上記のペルトン水車において、前記
ニードルの位置とデフレクタの位置との関係を定めるカ
ムに連結して設けられ、カムの回動に従ってニードルの
開時上方に、一方ニードルの閉時下方に動く重錘と、こ
の重錘に取付けられ、重錘の下方への動きを緩やかにす
るダッシュポットとを備えるものとする。また、上記の
ようなニードルとデフレクタを有するペルトン水車にお
いて、複数のニードルを同時に操作する第２のリンク機
構と、このリンク機構を作動させるロッドと、このロッ
ドの先端部が従動してニードルの位置とデフレクタの位
置との関係を定める形状を有するカムと、前記第１のリ
ンク機構の作動とカムの回動とを同時に行なわせる１箇
のサーボモータとを備えるものとする。

【００１３】

【作用】外周にバケットを備えるランナに対向して複数
のノズルが設けられ、この各ノズルにはそれぞれニード
ルが出入してノズルを開閉し、さらに、ノズルごとに固
定軸の周りに回動するデフレクタが設けられ、第１のリ
ンク機構により各デフレクタを回動させてノズルから噴
出する水流を偏向させるペルトン水車において、複数の
ノズルを開閉する各ニードルを同時に操作できるように
連結する第２のリンク機構と、この第２のリンク機構を
作動させ、ニードルがノズルを閉にする方向のニードル
の動きを緩やかにするダッシュポットを介装，設置した
ロッドと、このロッドの先端部が従動し、ニードルの位
置とデフレクタの位置との関係を定める形状を有するカ
ムと、前記第１のリンク機構の作動とカムの回動とを同
時に行なわせる１箇のサーボモータを設けることによ
り、通常運転時、ニードルを開にするときには、サーボ
モータを操作してカムを固定軸の周りに回動すれば、ダ
ッシュポットを備えたロッドはカムに従動して第２のリ
ンク機構を介してサーボモータの操作力及び移動量が各
ニードルに伝達され、ニードルを設定位置まで開操作さ
れる。この際、サーボモータの操作によりデフレクタは
第１のリンク機構を介してカムの動きに応じてニードル
の開位置に対応する適正な位置にまで操作される。

【００１４】一方、ニードルを閉にするときには、サー
ボモータの操作によりカムを前記ニードルの開のときと
逆方向に緩やかに回動することにより、第２のリンク機
構を作動させるロッドの先端はカムに接する位置まで水
圧によって押され、カムの回動に従ってニードルは閉に
される。なお、デフレクタが全閉になればニードルはカ
ムの作用に従って閉になる。このとき、ニードルが水圧
によって押されてカムに接するまでの速度はロッドに設
けられたダッシュポットにより遅くなるが、この速度よ
りサーボモータによりカムを回動する速度が遅いので、
カムの回動に従ってニードルは緩やかに設定位置まで閉
にされる。

【００１５】ところで、事故時等にはノズルからの噴出
水流がランナのバケットに衝突しないようにサーボモー
タによりデフレクタを固定軸の周りを急速に回動させて
ノズルを覆って閉にし、ノズルからの噴出水流を偏向さ
せ、ランナの回転速度の上昇を抑える。この際、第２の
リンク機構を作動させるロッドに設けたダッシュポット
の作用により、ニードルは緩やかに閉方向に動くので、
ノズルの急速の閉鎖による水撃圧力は小さくなる。

【００１６】また、上記のペルトン水車において、前記
ニードルの位置とデフレクタの位置との関係を定めるカ
ムに連結してカムの回動に従ってニードルの開時上方
に、ニードルの閉時下方に動く重錘と、この重錘に、こ
の重錘の下方への動きを緩やかにするダッシュポットを
設けたので、ニードル及びデフレクタを操作するサーボ
モータの駆動源が喪失した場合、重錘は自重により緩や
かに落下する。この際、重錘が下方に動くときはニード
ルが閉方向になるように重錘はカムに取付けられている
ので、サーボモータを駆動する駆動源の喪失時には、重
錘の落下により、カムの回動に伴ってデフレクタを閉鎖
するとともに、ダッシュポットの作用を受けるニードル
によりノズルを閉鎖し、ペルトン水車を安全に停止する
とともに、ノズルの急速な閉鎖による水撃圧力は小さく
なる。

【００１７】また、複数のノズルを開閉する各ニードル
を操作できるように連結する第２のリンク機構を作動さ
せるロッドにダッシュポットを介装，設置せず、また、
ニードルの位置とデフレクタの位置との関係を定める形
状を有するカムにダッシュポットを備えた重錘を取付け
ずに、前記ロッドの先端部が前記カムに従動させること
により、サーボモータの操作により、ニードルを開にす
るときにはカムを開方向に回動すれば、ニードルはカム
に従動して動くとともに、デフレクタは第１のリンク機
構の作動により回動し、ニードルの開位置に対応する適
切な位置に位置する。

【００１８】なお、ニードルを閉にするときにはニード
ルにかかる水圧により、ニードルの先端部はカムに押し
付けられてカムに従動して動き、この際、前述のように
ニードルの位置に対応する適切な位置にデフレクタは位
置する。なお、事故時等の負荷遮断時には、デフレクタ
とニードルは急閉され、デフレクタはノズルから噴出す
る水流を偏向させ、ランナの回転速度の上昇を抑える。

【００１９】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例について
説明する。図１は本発明の実施例１による立軸４射形ペ
ルトン水車の構成図である。なお、図において繁雑さを
避けるためにランナ，ノズル，分岐管，ハウジング等を
省略している。また、図１において図７の従来例と同一
部品には同じ符号を付し、その説明を省略する。図１に
おいて従来例と異なるのは下記の通りである。

【００２０】各ニードル５（以下ニードル５ａ，５ｂ，
５ｃ，５ｄとする）を開閉させるリンク機構２０は、各
ニードル５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに回動自在にピン結合
して接続され、固定軸２１の周りを回動する２箇の枝レ
バーを有するレバー２３と、ニードル５ａ，５ｂ，５ｃ
において固定軸２５の周りを回動する３箇の枝レバーを
有し、この枝レバーとレバー２３の枝レバーとをロッド
２８により回動自在にピン結合するレバー２７と、ニー
ドル５ｄにおいて固定軸２５の周りを回動する２箇の枝
レバーを有し、この枝レバーとレバー２３の枝レバーと
をロッド２８により回動自在にピン結合するレバー３２
と、ニードル５ａとレバー２３を介して接続されるレバ
ー２７の枝レバーと、ニードル５ｂにレバー２３を介し
て接続されるレバー２７の枝レバーとに回動自在にピン
結合するロッド３４と、ニードル５ｂにレバー２３を介
して接続されるレバー２７の枝レバーとニードル５ｃの
レバー２３を介して接続されるレバー２７の枝レバーと
に回動自在にピン結合するロッド３４ａと、ニードル５
ｃにレバー２３を介して接続されるレバー２７の枝レバ
ーとニードル５ｄにレバー２３を介して接続されるレバ
ー３２の枝レバーとに回動自在にピン結合するロッド３
４ｂと、ニードル５ａにレバー２３を介して接続される
レバー２７の枝レバーに回動自在にピン結合し、後述す
る形状を有するカム３５に従動するダッシュポット４１
を備えるロッド３６とから構成される。

【００２１】サーボモータ３７は往復動するロッド３８
を備え、このロッド３８に、ニードル５ａから出入する
ノズル４を覆うデフレクタ９に設けられたレバー１２の
枝レバーが回動自在にピン結合されるとともに、固定軸
３９の周りを回動するカム３５に取付けられたレバー４
０が回動自在にピン結合されている。ダッシュポット４
１はロッド３６の途中に設けられるピストン４２を収納
してロッド３６が貫通するシリンダ４３と、シリンダ４
３のピストン４２の両側のポートに接続する配管を介し
て並列に配置される可変絞り４４と逆止め弁４５とから
なり、シリンダ４３内には油が充填されている。

【００２２】このようなダッシュポット４１により、ロ
ッド３６が図で下方に動くとき、すなわち、後述するよ
うにニードル５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが開になるときに
は逆止め弁４５の逆止め作用が働かず、シリンダ４３内
の油は主として逆止め弁４５を通って流れるので、可変
絞り４４は抵抗にならず、従ってサーボモータ３７のロ
ッド３８の動きに応じてロッド３６は動き、これに伴っ
てリンク機構２０により全ニードルは開作動する。

【００２３】一方、ロッド３６が図で上方に動くとき、
すなわちニードル５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが閉になると
きには逆止め弁４５の逆止め作用が働き、シリンダ４３
内の油は可変絞り４４を通り、このためロッド３６の動
く速度は緩やかになる。この速度の調整は可変絞り４４
の絞り調節により行なうことができる。このような構成
により、ニードル５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを開閉すると
きには下記のように行なわれる。

【００２４】ニードル５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを開にす
るときには、サーボモータ３７の操作によりカム３５を
左回りに回動して従動するロッド３６を図で下方に押し
てレバー２７を右回りに回動し、この回動によりロッド
３４，３４ａ，３４ｂを介してニードル５ｂ，５ｃにそ
れぞれ接続されるレバー２７、及びニードル５ｄに接続
されるレバー３２を右回りに回動し、この回動によりこ
れらのレバー２７，３２にロッド２８を介して接続され
る各レバー２３をロッド２８を介して左回りに回動し、
サーボモータ３７の操作力及び移動量がカム３５を介し
て各ニードルに伝達され、ニードル５ａ，５ｂ，５ｃ，
５ｄは開になる。

【００２５】なお、上記のサーボモータ３７の操作によ
りニードル５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの開に伴ってレバー
１２によりデフレクタ９も回動して開になり、ニードル
の設定開度の位置に対応する適正な位置に来る。これ
は、ロッド３６が従動するカム３５の形状をニードル５
ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのノズル４に対する設定開度に対
応する位置に対してデフレクタ９が適正な位置に来るよ
うに予め形成しているためである。

【００２６】一方、ニードル５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを
閉にするときには、サーボモータ３７のロッド３８を開
のときと逆に移動し、カム３５を右回りに緩やかに回動
する。この際、ロッド３６はニードルにかかる水圧によ
り押されてダッシュポット４１を介してカム３５に接
し、カム３５の動きに従動する。したがって、ニードル
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄはそれぞれレバー２３，２７、
及びこれらを接続するロッド３４，３４ａ，３４ｂによ
る前述と逆操作方向により閉方向に動く。ここで、デフ
レクタ９がノズル４を覆う全閉になればニードル５ａ，
５ｂ，５ｃ，５ｄは全閉になる。

【００２７】上記におけるニードル５ａ，５ｂ，５ｃ，
５ｄの閉時、ニードルが水圧により押し戻される。すな
わち、ロッド３６がダッシュポット４１を介して図で上
方に動く速度よりカム３５を回動する速度が遅いため、
ニードル５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは緩やかに閉になる。
ところで事故時、例えば水車負荷が急遮断されたとき、
サーボモータ３７によりデフレクタ９は急速に閉にな
り、ノズル４を覆うことによりノズル４から噴出する水
流を偏向させるが、ニードル５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ
は、ダッシュポット４１の可変絞り４４の油の絞り作用
によりロッド３６が緩やかに動くので、各ノズル４の閉
鎖を緩やかに行ない、このため水撃圧力は小さくなる。

【００２８】図２は本発明の実施例２による横軸２射形
ペルトン水車の構成を図１と同じ要領で示した構成図で
ある。なお、図２において図１及び図８の従来例と同一
部品には同じ符号を付し、その説明を省略する。図２に
おいて図１と異なるのは、ニードル５ａ，５ｂを同時に
操作するリンク機構５０は、ニードル５ａ，５ｂにそれ
ぞれ回動自在にピン結合され、固定軸５１の周りを回動
する２箇の枝レバーを有するレバー５３と、固定軸５４
の周りを回動する３箇の枝レバーを有するレバー５６
と、ニードル５ａに接続するレバー５３の枝レバーとレ
バー５６の枝レバーとに回動自在にピン結合されるロッ
ド５７と、レバー５６の枝レバーとニードル５ｂに接続
するレバー５３の枝レバーとにピン結合するロッド５７
ａと、レバー５６の枝レバーに回動自在にピン結合さ
れ、カム５８に従動し、ダッシュポット４１を備えるロ
ッド５９とを設けていることである。なお、カム５８は
図１のカム３５と同じ性能を持たせている。

【００２９】このような構成により、サーボモータ３７
の操作により通常運転時ニードル５ａ，５ｂは図１のも
のと同様に開閉し、また、事故時デフレクタ９は急速に
ノズル４を覆ってノズル４からの噴出水流を偏向させな
がら、ニードル５ａ，５ｂをダッシュポット４１により
緩やかに閉にする作用は図１と同じである。図３は本発
明の実施例３による立軸４射形ペルトン水車の構成を図
１と同じ要領で示した構成図である。図３において、カ
ム３５の固定軸３９が嵌合される軸受部に接続するレバ
ー６０と、このレバー６０の端部にピン結合するレバー
６１に取付けられて吊される重錘６２とを設け、この重
錘６２に、重錘の落下の動きを緩やかにするダッシュポ
ット６３を取付けた他は図１と同じである。

【００３０】ここで、ダッシュポット６３は重錘６２の
下端部に連結するロッド６４に取付けられたピストン６
５を収納してロッド６４が貫通するシリンダ６６と、シ
リンダ６６のピストン６５の両側のポートに接続する配
管を介して並列に配置される可変絞り６７と逆止め弁６
８とからなり、シリンダ６６内には油が充填されてい
る。

【００３１】ここで、サーボモータ３７の操作により、
前述のようにニードル５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを開にす
るときには、カム３５の右回りの回動によりレバー６０
を介して重錘６２は上方に動く。この際、ダッシュポッ
ト６３において逆止め弁６８の逆止め作用が働かず、シ
リンダ６６内の油は主として逆止め弁６８を通って流れ
るので、可変絞り６７は抵抗にならずにロッド６４が動
き、ロッド６４に取付けられた重錘６２は上方に動く。

【００３２】一方、前述のようにニードル５ａ，５ｂ，
５ｃ，５ｄを閉にするときには、カム３５の左回りの回
動によりレバー６０を介して重錘６２は下方に動く。こ
の際、ダッシュポット６３において逆止め弁６８の逆止
め作用が働き、シリンダ６６内の油は可変絞り６７を通
り、このためロッド６４の動く速度、すなわち重錘６２
の下方に動く速度は緩やかになって落下する。なお、重
錘６２の下方に動く速度はダッシュポット４１の作用を
受けるニードル５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの閉速度に対応
して調整される。

【００３３】このような構成により、ペルトン水車の運
転時、サーボモータ３７の操作により前述のようにデフ
レクタ９及びニードル５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを開閉す
るが、デフレクタ９及びニードル５ａ，５ｂ，５ｃ，５
ｄが開のときは重錘６２は上方に動き、閉のときは重錘
６２は下方に動く。ところで、サーボモータ３７の駆動
源が喪失したとき、例えば油圧式のサーボモータでは圧
油の供給停止事故、電気式のサーボモータでは電力の供
給停止事故のようなときには、サーボモータ３７の操作
力はなくなる。しかしながらこの場合、重錘６２は自重
により落下するので、カム３５は回動し、カム３５に従
動するロッド３６によりニードル５ａ，５ｂ，５ｃ，５
ｄは閉になるとともに、カム３５の回動に伴ってレバー
４０を介してデフレクタ９は閉になる。この際、重錘６
２に取付けたダッシュポット６３，ロッド３６に取付け
たダッシュポット４１の作用により、ニードル５ａ，５
ｂ，５ｃ，５ｄは緩やかに動いてノズルを閉鎖し、ニー
ドルの急速閉鎖により生じる水撃圧力を小さくして水車
を安全に停止する。

【００３４】図４は本発明の実施例４による横軸２射形
ペルトン水車の構成を図１と同じ要領で示した構成図で
ある。図４において、固定軸が嵌合されるカム５８の軸
受部に接続するレバー７０と、このレバー７０の端部に
ピン結合されるレバー６１に取付けられて吊される重錘
６２とを設け、この重錘６２にロッド６４により接続さ
れるダッシュポット６３を設けている他は図２と同じで
ある。

【００３５】このような構成により、サーボモータ３７
によるニードル５ａ，５ｂの開閉及びデフレクタ９の作
用は前述と同じであり、またサーボモータ３７の駆動源
の喪失時において、前述と同様に重錘は落下し、デフレ
クタ９及びニードル５ａ，５ｂを閉鎖する。この際、重
錘６２に取付けたダッシュポット６３，ロッド５９に取
付けたダッシュポット４１の作用により、ニードル５
ａ，５ｂは緩やかに動いてノズルを閉鎖し、ニードルの
急速閉鎖により生じる水撃圧力を小さくして水車を安全
に停止する。

【００３６】図５は本発明の実施例５による立軸４射形
ペルトン水車の構成を図１と同じ要領で示した構成図で
ある。図５において、図１におけるカム３５に従動する
ロッド３６に介装，設置したダッシュポット４１を取除
いた他は図１と同じである。このような構成により、ニ
ードル５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを開にするときは、前述
のようにサーボモータ３７の操作によりカム３５を回動
してこれに従動するロッド３６を図で下方に移動させれ
ばリンク機構２０の作動によりニードル５ａ，５ｂ，５
ｃ，５ｄは開方向に移動する。この際、各デフレクタ９
はリンク機構１４の作動によりニードル５ａ，５ｂ，５
ｃ，５ｄの開位置に対応する適切な位置に位置する。

【００３７】一方、ニードルを閉にするときにはサーボ
モータ３７の操作によりカム３５を開のときと逆方向に
回動する。この際、ニードル５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは
各ニードルにかかる水圧により押され、リンク機構２０
を駆動するロッド３６がカム３５に接触するので、カム
３５の回動により、ニードル５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは
カム３５に従動して閉になるとともに、各デフレクタ９
はリンク機構１４の作動により各ニードルの位置に対応
する適切な位置に位置する。

【００３８】なお、事故時等の負荷遮断時にはデフレク
タ９とニードルの急閉により、デフレクタ９はノズルを
覆い、ノズルから噴出する水流を偏向させ、ランナの回
転速度の上昇を抑える。図６は本発明の実施例６による
横軸２射形ペルトン水車の構成を図１と同じ要領で示し
た構成図である。図６において、図２におけるカム５８
に従動するロッド５９に介装，設置したダッシュポット
４１を取除いた他は図２と同じである。

【００３９】このような構成により、ニードル５ａ，５
ｂの開閉、及びカム５８の形状によりニードルの開位置
に対応して各デフレクタ９が適切な位置に位置する作用
やデフレクタ９によるノズルから噴出する水流を偏向さ
せる作用は図５のものと同じである。なお、上記実施例
ではノズル数を４又は２にしたが、この他のノズル数を
もつ水車の場合にも、リンク機構のロッドとレバーの追
加又は削除により、同様な作用が得られる。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば前述の構成により、通常運転時、１箇のサーボ
モータによりカムを回動してこれに従動するダッシュポ
ットを備えたロッド又はダッシュポットを備えないロッ
ドにより、第２のリンク機構を介して全ニードルを開閉
するとともに、デフレクタを第１のリンク機構により開
閉し、一方、事故時等にはデフレクタは急速に閉になっ
てノズルを覆ってノズルからの噴出する水流を偏向させ
てランナの回転速度上昇を抑え、ダッシュポットがある
場合、ニードルの閉は緩やかに行なわれるので、水撃圧
力を小さくでき、このためペルトン水車のニードル，デ
フレクタの制御は１箇のサーボモータで行なうことがで
き、従ってサーボモータ用の配管や電気配線が簡略化さ
れるとともに、サーボモータの保守，点検の手間を低減
することができる。

【００４１】また、１箇のサーボモータにより回動する
カムに連結してカムの回動に従って上下するダッシュポ
ットを備えた重錘を設けたので、サーボモータの駆動源
の喪失時、重錘は自重により落下し、デフレクタを閉に
するとともに前記カムに従動し、ダッシュポットを取付
けたロッドにより全ニードルを緩やかに閉にするので、
水撃圧力を小さくして水車を安全に停止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１による立軸４射形ペルトン水
車の構成を主要部品で示した構成図

【図２】本発明の実施例２による横軸２射形ペルトン水
車の構成を主要部品で示した構成図

【図３】本発明の実施例３による立軸４射形ペルトン水
車の構成を主要部品で示した構成図

【図４】本発明の実施例４による横軸２射形ペルトン水
車の構成を主要部品で示した構成図

【図５】本発明の実施例５による立軸４射形ペルトン水
車の構成を主要部品で示した構成図

【図６】本発明の実施例６による横軸２射形ペルトン水
車の構成を主要部品で示した構成図

【図７】従来の立軸４射形ペルトン水車の構成図

【図８】従来の横軸２射形ペルトン水車の構成図

【符号の説明】

１ ランナ ２ バケット ４ ノズル ５ ニードル ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ ニードル ９ デフレクタ １４ リンク機構 ２０ リンク機構 ３５ カム ３６ ロッド ３７ サーボモータ ４１ ダッシュポット ５０ リンク機構 ５８ カム ５９ ロッド ６２ 重錘 ６３ ダッシュポット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周にバケットを備えるランナと、このラ
   ンナに対向して設けられる複数のノズルに出入してノズ
   ルを開閉し、バケットに衝突する水量を調節，遮断する
   ニードルと、固定軸の周りを回動してノズルを覆い、各
   ノズルから噴出する水流の向きをそれぞれ偏向させるデ
   フレクタと、各デフレクタを同時に操作する第１のリン
   ク機構とを備えるペルトン水車において、複数のニード
   ルを同時に操作する第２のリンク機構と、このリンク機
   構を作動させるロッドと、このロッドの途中に設けら
   れ、ニードルの閉方向の動きを緩やかにするダッシュポ
   ットと、前記ロッドの先端部が従動してニードルの位置
   とデフレクタの位置との関係を定める形状を有するカム
   と、前記第１のリンク機構の作動とカムの回動とを同時
   に行なわせる１箇のサーボモータとを備えたことを特徴
   とするペルトン水車。
2. 【請求項２】請求項１記載のものにおいて、前記ニード
   ルの位置とデフレクタの位置との関係を定めるカムに連
   結して設けられ、カムの回動に従ってニードルの開時上
   方に、一方ニードルの閉時下方に動く重錘と、この重錘
   に取付けられ、重錘の下方への動きを緩やかにするダッ
   シュポットとを備えたことを特徴とするペルトン水車。
3. 【請求項３】外周にバケットを備えるランナと、このラ
   ンナに対向して設けられる複数のノズルに出入してノズ
   ルを開閉し、バケットに衝突する水量を調節，遮断する
   ニードルと、固定軸の周りを回動してノズルを覆い、各
   ノズルから噴出する水流の向きをそれぞれ偏向させるデ
   フレクタと、各デフレクタを同時に操作する第１のリン
   ク機構とを備えるペルトン水車において、複数のニード
   ルを同時に操作する第２のリンク機構と、このリンク機
   構を作動させるロッドと、このロッドの先端部が従動し
   てニードルの位置とデフレクタの位置との関係を定める
   形状を有するカムと、前記第１のリンク機構の作動とカ
   ムの回動とを同時に行なわせる１箇のサーボモータとを
   備えたことを特徴とするペルトン水車。