JP2016001021A - 回転逆洗機能付き流量調整器 - Google Patents

Abstract

【課題】流量調整のために形成された孔付近に付着した異物を、容易に除去することが可能な流量調整器を提供すること。
【解決手段】配管を流通する冷却水の流量を調整する調整孔１４を有する略球状の流量調整部１０と、流量調整部１０の表面から延びる回転軸２２、及び回転軸２２の先端部に設けられたハンドル部２４を有する回転操作部２０と、配管に接続される接続部３３、３５、流量調整部１０が回転自在に収納される収納部３２及び回転軸が挿通される孔部３８を有するケース体３０と、を備え、ハンドル部２４を操作して、配管と調整孔１４とが連通した状態から、流量調整部１０を回転軸周りに１８０度回転させた場合に、配管と調整孔１４が連通する。これにより、調整孔１４の入口側に付着した異物が、流量調整部１０の回転によって、調整孔１４の出口側に移動するため、調整孔１４を通る冷却水によって、異物が押し流される。
【選択図】図４

Description

本発明は、水車発電機の冷却に用いられる水の流量調整を行う回転逆洗機能付き流量調整器に関する。

水車発電機の運転中においては、発電機固定子や軸受部分が発熱するため、発電機固定子が収納されている空間内の温度や、軸受油槽内の潤滑油の温度が上昇する。従来、これらを冷却するために、水圧鉄管を流れる水が利用されている。

図５は、水車発電機の要部を冷却するための冷却水配管系統１００を示す説明図である。冷却水配管系統１００は、水圧鉄管２００から取水した水を流通させる配管経路であり、冷却水配管１０１、冷却水配管１０２ａ、１０２ｂ、冷却水配管１０３、冷却水配管１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、冷却水配管１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ及び冷却水配管１０６によって構成されている。

冷却水配管１０１は、水圧鉄管２００から分岐している。冷却水配管１０１には、開閉弁１１０が設けられている。開閉弁１１０に対して下流側の冷却水配管１０１の端部は冷却水配管１０２ａ、１０２ｂの２つに分岐している。

冷却水配管１０２ａ及び冷却水配管１０２ｂには、それぞれ開閉弁１１２、ストレーナ１１４及び開閉弁１１６が設けられている。開閉弁１１６に対して下流側の冷却水配管１０２ａ及び冷却水配管１０２ｂの端部は冷却水配管１０３に接続されている。

冷却水配管１０３には、ポンプ１５０が設けられている。ポンプ１５０に対して下流側の冷却水配管１０３の端部は、冷却水配管１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃの３つに分岐している。冷却水配管１０４ａは発電機固定子１３０付近を通り、冷却水配管１０４ｂは発電機の軸受１３２付近を通り、冷却水配管１０４ｃは水車の軸受１３４付近を通る。

冷却水配管１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃにおける発電機固定子１３０、軸受１３２、軸受１３４の上流側にそれぞれ開閉弁１１８が設けられており、下流側にそれぞれ開閉弁１２０及び流量計１２２が設けられている。

流量計１２２に対して下流側の冷却水配管１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃの端部には、それぞれ流量調整器１２４が接続される。更に、３つの流量調整器１２４にはそれぞれ冷却水配管１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃの一端部が接続され、冷却水配管１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃの他端部は冷却水配管１０６に接続される。

冷却水配管１０６は、水車を通った水を外部に案内するための吸出し管（図示せず）に接続されている。

水圧鉄管２００には、水車発電機に連結している水車を回転させるための水が流れている。冷却水配管系統１００は、水圧鉄管２００に接続されており、開閉弁１１０、１１２、１１６、１１８、１２０を開放してポンプ１５０を駆動することにより、水圧鉄管２００を流れる水の一部が冷却水配管１０１に流入する。以下、水圧鉄管２００から取水され、冷却水配管１０１に流入した水を冷却水と称する。冷却水配管１０１に流入した冷却水は、ストレーナ１１４を通ることによって冷却水に含まれる異物が除去される。冷却水は、異物が除去された後に、冷却水配管１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃに送られる。冷却水配管１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃを流れる冷却水は、発電機固定子１３０、発電機の軸受１３２、水車の軸受１３４付近において熱交換を行うことによって昇温する。昇温した冷却水は、冷却水配管１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ及び冷却水配管１０６を介して吸出し管（図示せず）に送られる。そして、吸出し管（図示せず）から外部に放流される。

図６は、流量調整器１２４の概略構成を示す説明図である。流量調整器１２４は、中央に調整孔１２５ａが形成された流量調整板１２５によって構成されている。流量調整器１２４は、冷却水配管１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃのフランジ部と、冷却水配管１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃのフランジ部との間に固定される。調整孔１２５ａは、冷却水配管１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃの口径を絞るものであり、流量調整板１２５の調整孔１２５ａの大きさは、発電機固定子１３０、発電機の軸受１３２、水車の軸受１３４付近に流す冷却水の流量に応じて設定されている。

また、従来の流量調整器としては、例えば、特許文献１に記載されている水量調整弁がある。特許文献１によれば、弁本体内部へ、上下にスライド可能な弁体と長円形穴を有する弁座を設け、弁体を上下することで流量を調整する流量調整弁について開示されている。

実開昭６３−５３０７７号公報

ところで、図５に示す冷却水配管系統１００において、水圧鉄管２００から冷却水として取水した水は、ストレーナ１１４によって異物がある程度除去される。しかし、ストレーナ１１４によって異物を完全に除去することは困難であり、細かい異物が含まれている場合がある。このため、細かい異物が含まれた冷却水が、流量調整板１２５の調整孔１２５ａを通過する際に、調整孔１２５ａは比較的小径であることから調整孔１２５ａの入り口付近に細かい異物が溜まり、冷却水の流量が低下するおそれがある。特に、水圧鉄管２００の断水作業後や大雨後の出水時においては、冷却水内の異物が多く、冷却水の流量が著しく低下する傾向がある。

冷却水の流量が低下すると水車発電機の冷却効率が低下し、発電機の故障停止等が発生するおそれがある。このため、流量計１２２を監視して冷却水の流量の低下が認められた場合には、流量調整板１２５を清掃する必要がある。しかし、この場合、発電機を停止し、冷却水配管から流量調整器を取り外し、流量調整器を分解するといった大がかりな作業となり、作業負担が大きくなる。

この点について、特許文献１の水量調整弁によれば、弁体を上下する機能があるため、弁体の上下を繰り返すことによって、弁孔付近の異物を除去することが可能である。しかし、弁体を上下させると長円形穴が大きくなる場合が生じる。この場合、配管における冷却水の流量が多くなるため、水圧鉄管から必要以上に取水するおそれがある。

ここで、水圧鉄管内の水の流量は、水車の回転に関わってくるため、規定より低くならないように管理する必要があることから、水圧鉄管から取水する水量の管理は厳格に行われている。このため、弁体を上下させることは、水圧鉄管からの取水量を管理する上で好ましくない。

本発明は、このような問題点を解決し、流量調整のために形成された孔付近に付着した異物を容易に除去することが可能な回転逆洗機能付き流量調整器を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、次に記載する構成を備えている。

（１） 配管によって形成された冷却水の流路を絞って、前記配管を流通する冷却水の流量を調整する調整孔を有する略球状の流量調整部と、前記流量調整部の表面の一部から径方向に延びる回転軸、及び当該回転軸の先端部に設けられたハンドル部を有する回転操作部と、前記配管に接続される接続部、前記流量調整部が回転自在に収納される略球状の収納部及び前記回転軸が挿通される挿通孔を有するケース体と、を備え、前記配管と前記調整孔とが連通した状態から、前記ハンドル部を操作して前記流量調整部を前記回転軸周りに１８０度回転させた場合に、前記配管と前記調整孔とが連通することを特徴とする回転逆洗機能付き流量調整器。

（１）によれば、配管を流れる冷却水が、流量調整部の調整孔を通って下流に流れる状態が継続すると、冷却水に含まれる異物によって調整孔の上流側の開口が塞がれ、配管における冷却水の流量が低下する、といった事象が発生する可能性が高くなる。このような場合に、作業員が、ハンドル部を操作して、流量調整部を回転軸周りに１８０度回転させることにより、調整孔の上流側の開口が下流側に位置するため、上流側の開口付近に付着していた異物が調整孔を通る冷却水によって押し流されるようになる。このように、流量調整のために形成された孔付近に付着した異物を、作業員がハンドル部を操作するという簡単な作業によって容易に除去することが可能になる。

（２） （１）において、前記流量調整部は、前記流量調整部の表面において前記調整孔の中心軸が通る２箇所の部位から、前記流量調整部の中心に向かって延びる円柱状の一対の凹部を更に有し、前記調整孔は、前記一対の凹部の間に形成された円板部分の中心に形成されていることを特徴とする回転逆洗機能付き流量調整器。

（２）によれば、流量調整部が一対の凹部を有しており、一対の凹部の間に形成された円板部分の中心に調整孔が形成されている。このため、調整孔の長さを短くすることが可能になり、流量調整部を回転軸周りに１８０度回転させた場合に、調整孔付近に付着した異物に対して高い水圧を掛けることが可能になる。これにより、調整孔付近に付着した異物をより確実に除去することが可能になる。

（３） （２）において、前記流量調整部は、前記凹部以外の部位が前記配管に対向している場合に、前記配管を閉鎖することを特徴とする回転逆洗機能付き流量調整器。

（３）によれば、作業員がハンドル部を操作して流量調整部を回転させている間、配管は閉鎖された状態となり、配管に冷却水が流れなくなる。このため、流量調整部を回転させている間に、冷却水が調整孔の内部を無駄に流れることが防止できる。

本発明によれば、流量調整のために形成された孔付近に付着した異物を、作業員がハンドル部を操作するという簡単な作業によって容易に除去することが可能になる。

本発明の一実施形態における流量調整器１の外観を示す斜視図である。 流量調整部１０の構成を示す説明図である。 本発明の一実施形態における流量調整器１の内部構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態における流量調整器１の動作を示す断面図である。 水車発電機の要部を冷却するための冷却水配管系統１００を示す説明図である。 従来の流量調整器１２４の概略構成を示す説明図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態における流量調整器１の外観を示す斜視図である。流量調整器１は、流量調整部１０と、回転操作部２０と、ケース体３０と、を備えている。

流量調整器１は、図５に示す冷却水配管系統１００における流量調整器１２４の代わりに、冷却水配管１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃと冷却水配管１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃとの間に設けられ、冷却水配管１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃを流れる冷却水の流量を調整するものである。

図２は、流量調整部１０の構成を示す説明図であり、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は側面図である。また、図３は、流量調整器１の内部構成を示す断面図である。
流量調整部１０は、略球状の本体１２に、調整孔１４と、一対の凹部１６、１８とを形成したものである。

凹部１６、１８は、円柱形であり、球状の本体１２の表面において球体の中心を通る直線状の仮想線が通る２箇所の部位から、本体１２の中心に向かって延びている。また、凹部１６と凹部１８とは同型であり、凹部１６及び凹部１８の中心軸は同軸である。また、凹部１６、１８の高さは、本体１２の径よりも短く設定されている。このため、本体１２の中心部には、凹部１６と凹部１８との間に挟まれてなる円形の平板部１９が形成されている。また、凹部１６及び凹部１８の口径は、冷却水配管１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃの内径と同一である。

調整孔１４は、平板部１９の中心に形成され凹部１６と凹部１８に連通する、凹部１６及び凹部１８の口径より小さい孔である。調整孔１４の中心軸は、凹部１６及び凹部１８の中心軸と同軸である。
このように構成された流量調整部１０が、ケース体３０の内部に収納される。

回転操作部２０は、図１及び図３に示すように、回転軸２２と、ハンドル部２４と、を備えている。
回転軸２２は、流量調整部１０の本体１２の表面の一部から延在する円柱形の軸体である。回転軸２２は、本体１２の中心を通りかつ調整孔１４の中心軸方向に対して直角方向の仮想線に沿って延びている。言い換えれば、回転軸２２は流量調整部１０の表面の一部から径方向に延びており、回転軸２２の中心軸は調整孔１４の中心軸と流量調整部１０の中心で直交する。

ケース体３０は、図１及び図３に示すように、流量調整部１０を収納する収納部３２と、冷却水配管１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃに接続する第１接続部３３と、冷却水配管１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃに接続する第２接続部３５と、回転軸２２が挿通される孔部３８と、を備えている。

収納部３２は、内部に球状の空間を有しており、この空間内に流量調整部１０が収納される。収納部３２の内部壁面には、図示しない封止部材が設けられており、流量調整部１０が収納部３２の収納された場合、この封止部材によって収納部３２内の内部壁面と流量調整部１０の球面との間が封止され、冷却水が入り込まないようになる。
また、収納部３２の頂部には円形の孔部３８が形成されており、収納部３２の両側部から第１接続部３３及び第２接続部３５が延びている。

第１接続部３３は、冷却水配管１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃに接続されるフランジ形の部材であり、中央部に冷却水が流通する円柱形の流通孔３３ａが形成されている。
第２接続部３５は、冷却水配管１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃに接続されるフランジ形の部材であり、中央部に冷却水が流通する円柱形の流通孔３５ａが形成されている。

流通孔３３ａの中心軸と流通孔３５ａの中心軸とは同一の軸であり、流通孔３３ａ、３５ａは、収納部３２の内部に連通している。流通孔３３ａの口径は凹部１６の口径と同一であり、流通孔３５ａの口径は凹部１８の口径と同一である。すなわち、流通孔３３ａ，３５ａの口径と、凹部１６、１８の口径と、冷却水配管１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃの内径とは同一である。また、収納部３２の中心と孔部３８の中心とを結ぶ仮想線と、流通孔３３ａ、３５ａの中心軸とは、収納部３２の中心において直交する。

そして、流量調整部１０は、ケース体３０の収納部３２内に収納され、更に回転軸２２を孔部３８に挿通されることにより、流量調整器１が構成される。流量調整器１においては、ハンドル部２４がケース体３０の外側に配置されており、回転軸２２の中心軸と、収納部３２の中心と孔部３８とを結ぶ仮想線とが一致している。これにより、作業員がハンドル部２４を回転させることによって、ケース体３０の収納部３２内で流量調整部１０を回転軸２２の軸周りに回転させることが可能になる。

作業員が、ハンドル部２４を回転させて流量調整部１０を回転軸２２の軸周りに回転すると、図３に示すように、流通孔３３ａと凹部１６の開口とが一致しかつ流通孔３５ａと凹部１８の開口とが一致する回転位置が存在する。また、調整孔１４及び凹部１６、１８は、回転軸２２の軸周りに回転対象形であるため、図３に示す状態から、流量調整部１０を１８０度回転させた場合にも、流通孔３３ａと凹部１８の開口とが一致しかつ流通孔３５ａと凹部１６の開口とが一致する。

このように構成された流量調整器１は、図１に示すように、冷却水配管１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃと冷却水配管１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃとの間に設けられる。この時、図３に示すように、流通孔３３ａと凹部１６の開口とが一致しかつ流通孔３５ａと凹部１８の開口とが一致する回転位置に流量調整部１０を位置付ける。これにより、冷却水配管１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃを流れる冷却水が、流通孔３３ａ、凹部１６、調整孔１４、凹部１８、流通孔３５ａを通って冷却水配管１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃに流れる。

次に、冷却水配管系統１００（図５参照）に接続した流量調整器１の操作例について説明する。
前述したように、水圧鉄管２００（図５参照）から冷却水として取水した水には、ストレーナ１１４（図５参照）では除去しきれなかった細かい異物が含まれている。このため、図４（ａ）に示すように、調整孔１４の上流側（冷却水配管１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ側）の入り口付近に細かい異物が溜まり、冷却水の流量が低下するおそれがある。

そこで、冷却水の流量の低下が認められた場合には、図４（ａ）に示す状態において、作業員がハンドル部２４を１８０度回転させることによって、図４（ｃ）に示すように、異物が溜まっている調整孔１４の入口を、調整孔１４の下流側（冷却水配管１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ側）に移動させる。これにより、調整孔１４付近に溜まっている異物が調整孔１４の下流側に移動するため、異物の下流側への移動を遮るものが無くなる。その結果、異物は調整孔１４の内部を通る冷却水によって押し流される。

なお、図４（ａ）に示す状態から作業員がハンドル部２４を１８０度回転させる間、図４（ｂ）に示すように流通孔３３ａ、３５ａが流量調整部１０によって塞がれる。このため、図４（ａ）に示す状態から作業員がハンドル部２４を１８０度回転させる間、少なくとも冷却水配管１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃに冷却水が流れなくなる。

以上、説明したように構成された本実施形態によれば、冷却水配管１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃを流れる冷却水が、流量調整部１０の調整孔１４を通って下流に流れる状態が継続すると、冷却水に含まれる異物によって調整孔１４の上流側の開口が塞がれ、冷却水配管１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃにおける冷却水の流量が低下する。このような場合に、作業員が、ハンドル部２４を操作して、流量調整部１０を回転軸２２周りに１８０度回転させることにより、調整孔１４の上流側の開口が下流側に位置するため、上流側の開口付近に付着していた異物が、調整孔１４を通る冷却水によって押し流されるようになる。このように、本実施形態の流量調整器１によれば、逆洗機能を有しており、作業員がハンドル部を操作するという簡単な作業によって、流量調整のために形成された孔付近に付着した異物を容易に除去することが可能になる。

また、本実施形態によれば、流量調整部１０が一対の凹部１６、１８を有し、調整孔１４は、一対の凹部１６、１８の間に形成された円板部分の中心に形成されている。このため、調整孔１４の長さを短くすることが可能になり、流量調整部１０を回転軸２２周りに１８０度回転させた場合に、調整孔１４付近に付着した異物に対して高い水圧を掛けることが可能になり、調整孔１４付近に付着した異物をより確実に除去することが可能になる。

また、本実施形態によれば、作業員がハンドル部２４を１８０度回転させる間、冷却水配管１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは閉鎖された状態となり、冷却水配管１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃに冷却水が流れなくなる。このため、流量調整部を回転させている間に、冷却水が調整孔の内部を無駄に流れることが防止できる。また、作業員がハンドル部２４を１８０度回転させる間は、少なくとも冷却水配管１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃにおける冷却水の流量が増加することがなくなり、水圧鉄管２００からの取水量が増加することがなくなる。

１ 流量調整器
１０ 流量調整部
１２ 本体
１４ 調整孔
１６、１８ 凹部
１９ 平板部
２０ 回転操作部
２２ 回転軸
２４ ハンドル部
３０ ケース体
３２ 収納部
３３ 第１接続部
３３ａ 流通孔
３５ 第２接続部
３５ａ 流通孔
３８ 孔部
１００ 冷却水配管系統
１０４ａ 冷却水配管
１０４ｂ 冷却水配管
１０４ｃ 冷却水配管
１０５ａ 冷却水配管
１０５ｂ 冷却水配管
１０５ｃ 冷却水配管
１２４ 流量調整器
１３０ 発電機固定子
１３２、１３４ 軸受
２００ 水圧鉄管

Claims (3)

1. 配管によって形成された冷却水の流路を絞って、前記配管を流通する冷却水の流量を調整する調整孔を有する略球状の流量調整部と、
   前記流量調整部の表面の一部から径方向に延びる回転軸、及び当該回転軸の先端部に設けられたハンドル部を有する回転操作部と、
   前記配管に接続される接続部、前記流量調整部が回転自在に収納される略球状の収納部及び前記回転軸が挿通される挿通孔を有するケース体と、を備え、
   前記配管と前記調整孔とが連通した状態から、前記ハンドル部を操作して前記流量調整部を前記回転軸周りに１８０度回転させた場合に、前記配管と前記調整孔とが連通することを特徴とする回転逆洗機能付き流量調整器。
2. 前記流量調整部は、
   前記流量調整部の表面において前記調整孔の中心軸が通る２箇所の部位から、前記流量調整部の中心に向かって延びる円柱状の一対の凹部を更に有し、
   前記調整孔は、前記一対の凹部の間に形成された円板部分の中心に形成されていることを特徴とする請求項１記載の回転逆洗機能付き流量調整器。
3. 前記流量調整部は、前記凹部以外の部位が前記配管に対向している場合に、前記配管を閉鎖することを特徴とする請求項２記載の回転逆洗機能付き流量調整器。
   

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