特許 7204540 流体機械の損傷検出装置および流体機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-05

(45)【発行日】2023-01-16

(54)【発明の名称】流体機械の損傷検出装置および流体機械

(51)【国際特許分類】

   F03B 15/18 20060101AFI20230106BHJP

【ＦＩ】

F03B15/18 Z

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2019042921

(22)【出願日】2019-03-08

(65)【公開番号】P2020143655

(43)【公開日】2020-09-10

【審査請求日】2021-03-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100111121

【弁理士】

【氏名又は名称】原 拓実

(74)【代理人】

【識別番号】100118474

【弁理士】

【氏名又は名称】寺脇 秀▲徳▼

(74)【代理人】

【識別番号】100141911

【弁理士】

【氏名又は名称】栗原 譲

(72)【発明者】

【氏名】橋立 忠之

(72)【発明者】

【氏名】中薗 昌彦

(72)【発明者】

【氏名】久保 幸一

(72)【発明者】

【氏名】武田 英樹

【審査官】嘉村 泰光

(56)【参考文献】

【文献】実開昭６３－１８７００２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５８－０３９５０８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特表２０１８－５０５３３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５２０９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０７０７９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０３Ｂ １／００－１１／０８

Ｆ０３Ｂ １５／００－１５／２２

Ｇ０１Ｍ １３／００－１３／０４５

Ｇ０１Ｍ ９９／００

Ｇ０１Ｎ ２７／００－２７／１０

Ｇ０１Ｎ ２７／１４－２７／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

作動流体が流れる流路を画定する流路画定部材の損傷を検出する流体機械の損傷検出装置であって、
前記流路画定部材に設けられたセンサ導体を含む電気回路と、
前記電気回路に電流を流す電源部と、
前記電気回路を流れる電流の変化を検出する検出部と、を備え、
前記電気回路は、閉回路として構成され、
前記検出部は、前記電気回路を流れる電流値を計測し、計測した前記電流値に基づいて、前記流路画定部材の損傷箇所を判定する判定部を有している、流体機械の損傷検出装置。

【請求項2】

前記検出部は、前記電気回路を流れる電流の有無に応じて点灯および消灯が切り替わるランプを有している、請求項１に記載の流体機械の損傷検出装置。

【請求項3】

前記検出部は、前記電気回路を流れる電流の有無を報知する報知部を有している、請求項１に記載の流体機械の損傷検出装置。

【請求項4】

前記検出部は、前記電気回路を流れる電流値を計測し、計測した前記電流値を表示する、請求項１に記載の流体機械の損傷検出装置。

【請求項5】

複数の前記電気回路と、
対応する前記電気回路を流れる電流の変化を検出する複数の前記検出部と、を備え、
前記電気回路の前記センサ導体は、前記流路の側から見たときに互いに異なる位置に配置されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の流体機械の損傷検出装置。

【請求項6】

前記電気回路は、第１回路と、前記第１回路と並列に設けられた第２回路と、を有し、
前記センサ導体は、前記第１回路に設けられた第１センサ導体と、前記第２回路に設けられた第２センサ導体と、を有し、
前記第１回路の電気抵抗値と、前記第２回路の電気抵抗値とは、互いに異なっている、請求項１または４に記載の流体機械の損傷検出装置。

【請求項7】

前記第１センサ導体および前記第２センサ導体は、前記流路の側から見たときに互いに異なる位置に配置されている、請求項６に記載の流体機械の損傷検出装置。

【請求項8】

前記第１センサ導体および前記第２センサ導体は、前記流路から遠ざかる方向において互いに異なる位置に配置されている、請求項６に記載の流体機械の損傷検出装置。

【請求項9】

前記第１回路は、前記第１センサ導体に直列に接続された第１抵抗器を含み、
前記第２回路は、前記第２センサ導体に直列に接続された第２抵抗器を含む、請求項６～８のいずれか一項に記載の流体機械の損傷検出装置。

【請求項10】

前記第１抵抗器および前記第２抵抗器は、前記流路画定部材の外側に配置されている、請求項９に記載の流体機械の損傷検出装置。

【請求項11】

前記第１抵抗器および前記第２抵抗器は、前記流路画定部材内に埋設されている、請求項９に記載の流体機械の損傷検出装置。

【請求項12】

前記センサ導体は、前記流路画定部材内に埋設されている、請求項１～１１のいずれか一項に記載の流体機械の損傷検出装置。

【請求項13】

前記流路画定部材に設けられた設置孔と、
前記設置孔に設置された、前記センサ導体が埋設されたモジュール部材と、を更に備えた、請求項１～１０のいずれか一項に記載の流体機械の損傷検出装置。

【請求項14】

作動流体が流れる流路を画定する流路画定部材の損傷を検出する流体機械の損傷検出装置であって、
前記流路画定部材に設けられたセンサ導体を含む電気回路と、
前記電気回路に電流を流す電源部と、
前記電気回路を流れる電流の変化を検出する検出部と、を備え、
前記電気回路は、閉回路として構成され、
前記電気回路の前記センサ導体は、前記流路画定部材の前記流路を画定する画定面に設けられている、流体機械の損傷検出装置。

【請求項15】

作動流体が流れる流路を画定する流路画定部材の損傷を検出する流体機械の損傷検出装置であって、
前記流路画定部材に設けられたセンサ導体を含む電気回路と、
前記電気回路に電流を流す電源部と、
前記電気回路を流れる電流の変化を検出する検出部と、を備え、
前記電気回路は、閉回路として構成され、
前記検出部により電流の変化が検出されたという検出情報を回収する検出情報回収部を更に備えた、流体機械の損傷検出装置。

【請求項16】

前記流体機械の回転体に設けられている、請求項１５に記載の流体機械の損傷検出装置。

【請求項17】

作動流体が流れる流路を画定する流路画定部材と、
請求項１～１６のいずれか一項に記載の流体機械の損傷検出装置と、を備えた、流体機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施の形態は、流体機械の損傷検出装置および流体機械に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、流体機械は、内部を流れる作動流体の影響を受けて、摩耗、壊食、腐食、破壊または破裂等の損傷を発生する可能性がある。このような損傷は、流体機械の使用環境や、運転状態などに影響を受ける。

【0003】

流体機械の一例として挙げられる水力機械やポンプにおいて、作動流体の流路を画定する流路画定部材の表面に、作動流体中に含まれる土砂などの異物が接触または衝突することにより、流路画定部材が土砂摩耗などで損傷を受ける場合がある。

【0004】

このような損傷の発生箇所や進行の程度は、過去の経験や製品開発時の試験等によりある程度の予測はできる。しかしながら、運転条件の変化や作動流体中の異物の量および性質等にも影響され得るため、実際に運転している実機における詳細な予測は困難である。

【0005】

このようなことに対処するために、振動センサにより損傷発生時の振動を検知して、損傷を知らせるシステムが知られている。しかしながら、このようなシステムでは、振動センサが感知するノイズが障害となって、損傷の検出精度が低下し得る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特許第５１８５０６４号公報

【文献】特許第４８１２１００号公報

【文献】特許第４５８０６０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、作動流体が流れる流路を画定する流路画定部材の損傷の検出精度を向上させることができる流体機械の損傷検出装置および流体機械を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

実施の形態による流体機械の損傷検出装置は、作動流体が流れる流路を画定する流路画定部材の損傷を検出する流体機械の損傷検出装置である。この流体機械の損傷検出装置は、 流路画定部材に設けられたセンサ導体を含む電気回路と、電気回路に電流を流す電源部と、電気回路を流れる電流の変化を検出する検出部と、を備えている。

【0009】

実施の形態による流体機械は、作動流体が流れる流路を画定する流路画定部材と、上述した流体機械の損傷検出装置と、を備えている。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、作動流体が流れる流路を画定する流路画定部材の損傷の検出精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、第１の実施の形態による流体機械の損傷検出装置を、流体機械の一例であるフランシス水車１の子午面断面とともに示す図である。

【図2】図２は、図１の損傷検出装置を示す部分拡大図である。

【図3】図３は、図１に示す損傷検出装置の変形例を示す部分拡大図である。

【図4】図４は、図１に示す損傷検出装置の他の変形例を示す部分拡大図である。

【図5A】図５Ａは、第２の実施の形態による流体機械の損傷検出装置を示す部分拡大図である。

【図5B】図５Ｂは、図５Ａの変形例を閉め巣図である。

【図6】図６は、図５Ａに示す損傷検出装置の変形例を示す部分拡大図である。

【図7】図７は、図５Ａに示す損傷検出装置の他の変形例を示す部分拡大図である。

【図8】図８は、図５Ａに示す損傷検出装置の他の変形例を示す部分拡大図である。

【図9】図９は、第３の実施の形態による流体機械の損傷検出装置を示す部分拡大図である。

【図10】図１０は、第４の実施の形態による流体機械の損傷検出装置を示す部分拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態における流体機械の損傷検出装置および流体機械について説明する。

【0013】

（第１の実施の形態）
まず、図１～図４を用いて、第１の実施の形態における流体機械の損傷検出装置について説明する。ここでは、まず、図１を用いて流体機械の一例であるフランシス水車（水力機械）について説明する。フランシス水車内には、作動流体として水が流れる。

【0014】

図１に示すように、フランシス水車１は、水車運転時に上池から水圧鉄管（いずれも図示せず）を通って水が流入する渦巻き状のケーシング２と、複数のステーベーン３と、複数のガイドベーン４と、ランナ５と、を備えている。

【0015】

ステーベーン３は、ケーシング２に流入した水をガイドベーン４およびランナ５に導くためのものであり、周方向に所定の間隔をあけて配置されている。ステーベーン３の間に水が流れる流路が形成されている。

【0016】

ガイドベーン４は、流入した水をランナ５に導くためのものであり、周方向に所定の間隔をあけて配置されている。ガイドベーン４の間には、水が流れる流路が形成されている。各ガイドベーン４は、回動可能に構成されており、各ガイドベーン４が回動して隣り合うガイドベーン４とで形成される開度を変えることにより、ランナ５に流入する水の流量が調整可能になっている。このようにして、後述する水車発電機の発電量が調整可能になっている。

【0017】

ランナ５は、ケーシング２に対して回転軸線を中心に回転可能に構成され、水車運転時にケーシング２から流入する水によって回転駆動される。すなわち、ランナ５は、ランナ５に流入する水の流体エネルギを回転エネルギへと変換するためのものである。

【0018】

ランナ５は、後述するランナ軸６の下端に連結されたクラウン５ａと、クラウン５ａよりも外周側に設けられたバンド５ｂと、クラウン５ａとバンド５ｂとの間に設けられた複数のランナ羽根５ｃと、を有している。このうちランナ羽根５ｃは、周方向に所定の間隔を開けて配置されており、クラウン５ａおよびバンド５ｂに対して固定されている。ランナ羽根５ｃの間には、水が流れる流路が形成されている。

【0019】

ランナ５には、ランナ軸６を介して水車発電機（図示せず）が連結されている。この水車発電機は、水車運転時には、ランナ５の回転エネルギが伝達されて発電を行うように構成されている。

【0020】

ランナ５よりも水車運転時の下流側には、吸出し管７（ドラフト管とも言う）が設けられている。この吸出し管７は、図示しない下池（または放水路）に連結されており、ランナ５を回転駆動した水の圧力を回復させて、下池に放出させるようになっている。

【0021】

また、ガイドベーン４の上方には上カバー８が設けられており、下方には下カバー９が設けられている。上カバー８と下カバー９との間に、ガイドベーン４が配置されて、水が流れる流路が形成されている。上カバー８の一部は、後述するランナ５のクラウン５ａの上方に延びており、クラウン５ａとの間に背圧室１０が形成されている。背圧室１０には、ガイドベーン４を通過した水の一部が流入するようになっている。下カバー９の一部は、後述するランナ５のバンド５ｂの外側（側方）に延びており、側圧室１１が形成されている。側圧室１１には、ガイドベーン４を通過した水の一部が流入するようになっている。

【0022】

なお、本実施の形態によるフランシス水車１は、ポンプ水車として揚水運転を行うことができるフランシス形ポンプ水車として構成されていてもよい。この場合、水車発電機は、電動機としての機能をも有し、電力が供給されることによりランナ５を回転駆動するように構成される。このため、吸出し管７を介して下池の水を吸い上げて上池に放出させることが可能になる。ガイドベーン４の開度は、ポンプ揚程に応じて適切な揚水量になるように変えられる。

【0023】

上述したケーシング２、ステーベーン３、ガイドベーン４、ランナ５、吸出し管７、上カバー８および下カバー９は、水が流れる流路（図１および図２に示す符号Ｆ参照）を画定する流路画定部材を構成している。このような流路を水が流れることにより、流路画定部材に、水に含まれる土砂などの異物が接触し、摩耗、壊食、腐食、破壊または破裂等の損傷が発生し得る。本実施の形態による流体機械の損傷検出装置２０（以下、単に損傷検出装置２０と記す）は、このような損傷が発生することを検出するための装置である。以下、流体機械の一例としてのフランシス水車１において、流路画定部材の一例として上カバー８に損傷検出装置２０が設けられている場合について説明する。なお、流路画定部材のうち主流の流路を画定する画定面が、損傷を受ける面であるため、このような画定面における損傷を検出できるように損傷検出装置２０が設置されることが好ましい。ここで、主流とは、ケーシング２、ステーベーン３、ガイドベーン４、ランナ５および吸出し管７を通る流れをいう。上述した背圧室１０および側圧室１１における水の流れは主流とは区別されるが、フランシス水車１の使用環境によっては、背圧室１０や側圧室１１を画定する画定面も、損傷を受ける面となり得るため、これらの画定面における損傷を検出できるようにしてもよい。

【0024】

本実施の形態による損傷検出装置２０は、図１および図２に示すように、上カバー８（流路画定部材）に設けられたセンサ導体３１を含む電気回路３０と、電気回路３０に電流を流す電源部４０と、電気回路３０を流れる電流の変化を検出する検出部４１と、を備えている。

【0025】

電気回路３０は、上述したセンサ導体３１に電気的に接続された一対の電気伝導性のケーブル３２を含んでいる。ケーブル３２には、上述した電源部４０が接続されている。すなわち、センサ導体３１に、一対のケーブル３２を介して電源部４０が電気的に接続されている。このような構成により、センサ導体３１およびケーブル３２によって構成された電気回路３０に電流（図２に示す符号Ｉ参照）が流れるようになっている。

【0026】

本実施の形態においては、センサ導体３１は、上カバー８内に埋設されている。例えば、図２に示すように、センサ導体３１は、上カバー８に埋設されていてもよい。この場合、上カバー８に、予め孔を形成しておき、この孔に、センサ導体３１を挿入してもよい。センサ導体３１を挿入した後、孔内に、樹脂等の充填材を充填して、センサ導体３１を上カバー８に対して固定するようにしてもよい。図１および図２においては、上カバー８内に１つのセンサ導体３１が埋設されて、１つの電気回路３０で損傷検出装置２０が構成されている例を示している。

【0027】

センサ導体３１は、上カバー８の画定面８ａに対向するセンサ部３３と、センサ部３３から延びてケーブル３２に接続されたセンサ接続部３４と、を含んでいる。すなわち、センサ部３３は、上カバー８内に埋設されたセンサ導体３１のうち上カバー８の画定面８ａに対向する部分であり、センサ接続部３４は、上カバー８の厚み方向に延びる部分である。

【0028】

センサ部３３は、上カバー８の画定面８ａに対して所望の位置に埋設されている。センサ部３３と画定面８ａとの距離は、フランシス水車１の使用環境や、運転状態などを考慮した上で、上カバー８の損傷が許容できる範囲を超える場合に上カバー８の損傷を検出することができるような距離として設定されるようにしてもよい。

【0029】

センサ導体３１は、電気伝導性を有する材料により形成されている。しかしながら、電気伝導性が良好であることに限られない。すなわち、電気伝導性を有していれば、電気抵抗が比較的高い材料であってもよい。例えば、銅よりも電気抵抗が高い鉄鋼を材料として形成されていてもよい。

【0030】

また、センサ導体３１は、銅などの比較的軟質な材料よりも、鉄鋼などの比較的硬質な材料で形成されていることが好ましい。このことにより、上カバー８の損傷によってセンサ導体３１が流路に露出された際に、センサ導体３１のセンサ部３３が破断し損なうことを防止できる。すなわち、軟質な材料でセンサ導体３１が形成されている場合には、水に含まれる土砂などの異物がセンサ導体３１に衝突した場合であっても、センサ導体３１が変形して破断を免れる可能性がある。このため、硬質な材料でセンサ導体３１を形成することにより、このような変形を防止し、上カバー８の損傷によって流路に露出された際には破断させることができる。

【0031】

図１および図２に示すように、本実施の形態による検出部４１は、電気回路３０を流れる電流の変化（ここでは電流の有無）に応じて点灯および消灯が切り替わるランプ４２（表示部）を有している。このことにより、ランプ４２が、電気回路３０を流れる電流の有無を検出して、検出された電流の有無に応じて点灯および消灯を切り替える。このため、ランプ４２が点灯しているかまたは消灯しているかを確認することにより、監視員は、電気回路３０を流れる電流の変化を認識することができる。例えば、電気回路３０を電流が流れている場合には、ランプ４２を点灯させ、電気回路３０を電流が流れていない場合には、ランプ４２を消灯させるようにしてもよい。また、電気回路３０を電流が流れていない場合にランプ４２を点灯させ、電流が流れている場合にランプ４２を消灯させてもよい。この場合には、後述するリレーを電気回路３０に設けて、このリレーの出力接点に表示器を接続するようにしてもよい。

【0032】

図１および図２に示すように、本実施の形態では、上述した電源部４０とランプ４２とが一体に構成された表示器４３が用いられている。すなわち、図１および図２に示す表示器４３は、電気回路３０に電流を流す電源部４０と、電気回路３０を流れる電流の有無を表示するランプ４２と、を有している。表示器４３は、任意の位置に設置することができるが、例えば、フランシス水車１が設置されている発電プラントの制御室などに設置してもよい。この場合には、表示器４３のランプ４２の表示を容易に確認することができ、上カバー８の損傷の有無を迅速に確認することができる。

【0033】

このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。

【0034】

図１に示すフランシス水車１の運転中、上池から水圧鉄管を通ってケーシング２に流入した水は、ステーベーン３およびガイドベーン４を通ってランナ５に流入する。そしてランナ５を回転駆動してランナ５から排出されると、吸出し管７を通って、下池に流れる。

【0035】

正常時には、損傷検出装置２０の電気回路３０は電流が流れる通電状態になっている。このため、電源部４０が電気回路３０に所定の電圧を印加することによって電気回路３０に電流が流れ、ランプ４２は、電気回路３０に電流が流れていることを検出して点灯する。このランプ４２の点灯を確認した監視員は、センサ導体３１のセンサ部３３が破断されていないことを認識することができる。

【0036】

しかしながら、フランシス水車１内を流れる水には、土砂などの異物が含まれることがある。すると、フランシス水車１のケーシング２、ステーベーン３、ガイドベーン４、上カバー８、下カバー９、ランナ５、吸出し管７およびその他各種の水車構成部品を含む流路画定部材のうちの少なくとも１つは、土砂摩耗等で損傷を受ける場合がある。すなわち、これらの流路画定部材の表面には、土砂摩耗が発生する可能性が考えられる。土砂摩耗は、流路画定部材の表面に、作動流体中に含まれる土砂などの異物が接触または衝突することにより生じる損傷のことを言う。

【0037】

例えば、図２に示すように、上カバー８が損傷を受けると、上カバー８の画定面８ａが削り取られる。損傷が進行していくと、画定面８ａが後退し、上カバー８内に埋設されていたセンサ導体３１のセンサ部３３が、流路に露出される。そして、露出したセンサ部３３に、土砂などの異物が衝突すると、センサ部３３が破断し、破断部Ｂが形成される。この破断部Ｂによって、センサ導体３１が切断され、電気回路３０は、電流が流れない不通状態になる。このため、ランプ４２は、電気回路３０に電流が流れていないことを検出して消灯する。このランプ４２の消灯を確認した監視員は、センサ導体３１のセンサ部３３が破断されたことを認識することができる。

【0038】

このようにして、本実施の形態による損傷検出装置２０により、土砂摩耗による上カバー８の損傷の有無を監視することができる。また、センサ導体３１が上カバー８に設けられる場合だけでなく、後述するようにセンサ導体３１がフランシス水車１内において上カバー８以外の任意の部材に設けられる場合も含めて、本実施の形態による損傷検出装置２０により、フランシス水車１内の損傷の発生部位や、損傷の進行速度の詳細な把握を可能にし、運転計画、定期検査計画、補修計画および老朽後進計画等に役立てることもできる。

【0039】

ここで、ランナ５の翼間や、ランナ５と上カバー８との間の背圧室１０の入口近傍、およびランナ５と下カバー９との間の側圧室１１の入口近傍等、流路が急激に狭まる部分（狭小部）では、運転状態によってはキャビテーションが発生し得る。キャビテーションは、流速の増加により圧力が低下して飽和蒸気圧を下回ると水が蒸発して気泡となる現象を言う。このキャビテーションが崩壊する際には、衝撃波が発生する。このことにより、キャビテーションが発生した場合には、振動や騒音の発生に加えて翼の壊食を伴い、ランナ５や上カバー８、下カバー９等、キャビテーション発生部の近傍の部材を損傷させる可能性が考えられる。

【0040】

これに対して本実施の形態では、上カバー８に、電気回路３０のセンサ導体３１が設けられている。このことにより、背圧室１０の入口近傍で、キャビテーションによる壊食を含めた損傷の有無を検出することができる。このように、背圧室１０の入口近傍で発生し得るキャビテーションの影響を調べるためには、入口の狭小部を構成する流路画定部材にセンサ導体３１が設けられていてもよいが、回転体であるランナ５よりも静止体として構成される流路画定部材にセンサ導体３１を設けることが好適である。これにより、背圧室１０の入口近傍でのキャビテーションによる壊食の有無を容易に検出することができる。なお、側圧室１１の入口近傍でのキャビテーションの影響を調べる場合も同様に、側圧室１１の入口を構成するとともに静止体として構成される流路画定部材にセンサ導体３１を設けることが好適である。

【0041】

このように本実施の形態によれば、センサ導体３１を含む電気回路３０を流れる電流の有無が、検出部４１によって検出される。このことにより、検出部４１が電気回路３０を電流が流れることを検出した場合には、センサ導体３１のセンサ部３３が破断していないことを認識することができる。一方、検出部４１が電気回路３０を電流が流れていないことが検出した場合には、センサ導体３１のセンサ部３３が破断したことを認識することができる。このため、センサ導体３１のセンサ部３３が破断したことを容易に検出することができる。

【0042】

また、本実施の形態によれば、上述したように、センサ導体３１は、フランシス水車１の上カバー８に設けられている。このことにより、上カバー８が、水に含まれる土砂などの異物によって損傷を受けた場合に、センサ導体３１を損傷させて破断させることができる。このため、水が流れる流路を画定する上カバー８の損傷の有無を精度良く検出することができる。この結果、上カバー８の損傷の検出精度を向上させることができる。

【0043】

また、本実施の形態によれば、検出部４１は、電気回路３０を流れる電流の有無に応じて点灯および消灯が切り替わるランプ４２を有している。このことにより、電気回路３０を流れる電流の変化を容易に確認することができる。また、検出部４１の構成を簡素化させることができる。

【0044】

また、本実施の形態によれば、電気回路３０のセンサ導体３１が、上カバー８内に埋設されている。このことにより、上カバー８の損傷がある程度進行した段階で、上カバー８の損傷を検出することができる。このため、上カバー８の損傷が許容できる程度の場合に上カバー８の損傷が検出されてしまうというような誤検出を防止することができ、上カバー８の損傷の検出精度を向上させることができる。

【0045】

なお、上述した本実施の形態においては、検出部４１が、電気回路３０を流れる電流の有無に応じて点灯および消灯が切り替わるランプ４２を有している例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、電気回路３０を流れる電流の有無を表示することができれば、点灯および消灯が切り替わるランプ４２でなくてもよく、例えば、表示色を変えるなど、表示態様は任意である。また、電気回路３０を流れる電流の有無は、表示でなくても、警告音やブザーなどの報知部４４（図１および図２参照）で報知するようにしてもよい。すなわち、検出部４１が、電気回路３０を流れる電流の有無を報知する報知部４４を有していてもよい。例えば、電気回路３０を電流が流れている間は無音とし、電気回路３０を電流が流れていない場合に、警告音などを発するようにしてもよい。この場合においても、電気回路３０を流れる電流の有無を検出することができる。また、ランプ４２の点灯および消灯の切り替えは、電気回路３０を流れる電流の変化に応じていれば、電流の有無に応じていることには限られない。例えば、電気回路３０を流れる電流を計測し、ランプ４２の点灯および消灯の切り替えを、計測された電流値の変化に応じて行うようにしてもよい。更には、検出部４１は、後述する計測器６２として構成されていてもよく、あるいは、モータや電磁石などを用いて電流の有無を機械式に表示するように構成されていてもよい。

【0046】

また、上述した本実施の形態においては、正常時に、損傷検出装置２０の電気回路３０に電流を流し続ける例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、任意のタイミングで、電気回路３０に電流を流して、損傷の有無を確認するようにしてもよい。例えば、一定の時間間隔で、電気回路３０に電流を流して、定期的に損傷の有無を確認するようにしてもよい。

【0047】

また、上述した本実施の形態においては、電気回路３０のセンサ導体３１が、上カバー８に形成された孔に挿入されることにより、上カバー８内に埋設されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、センサ導体３１は、図３に示すようなモジュール部材５１を用いて、上カバー８に埋設されていてもよい。図３に示す例では、上カバー８に設置孔５０が設けられ、この設置孔５０に、センサ導体３１が埋設されたモジュール部材５１が設置されている。

【0048】

図３に示す例では、まず、モジュール部材５１内に、センサ導体３１が埋設される。例えば、モジュール部材５１に予め孔を形成しておく。この孔に、センサ導体３１を挿入するようにしてもよい。モジュール部材５１にセンサ導体３１を挿入した後、孔内に、樹脂等の充填材を充填して、センサ導体３１をモジュール部材５１に対して固定するようにしてもよい。あるいは、モジュール部材５１を縦半割りにし、その付き合わせ面に溝を形成し、その溝にセンサ導体３１を挿入して、縦半割りにされた部材同士を突き合わせて接合させてもよい。そして、上カバー８に、モジュール部材５１が挿入可能となる設置孔５０を形成し、この設置孔５０に、モジュール部材５１を挿入して、上カバー８に固定させてもよい。例えば、モジュール部材５１は上カバー８に対して溶接や接着等で固定するようにしてもよく、あるいは、モジュール部材５１の外周面におねじ部を形成し、設置孔５０に、雌ねじ部を形成して、おねじ部と雌ねじ部を螺合させて締め付け、モジュール部材５１を設置孔５０に固定するようにしてもよい。

【0049】

図３に示す例では、モジュール部材５１は、上カバー８の画定面８ａに面一になるように上カバー８に固定されている。この場合、上カバー８の画定面８ａに凹凸が形成されることを防止でき、水の流れに損失が生じることを抑制できる。また、図３に示す例では、モジュール部材５１は、設置孔５０のうち流路の側の部分に存在している。このため、設置孔５０のうち流路とは反対側の部分には、モジュール部材５１は存在しておらず、電気回路３０のケーブル３２を通すようにしてもよい。

【0050】

なお、モジュール部材５１は、上カバー８の材料と同等の機械的性質を持つ材料で形成されていてもよい。例えば、モジュール部材５１は、上カバー８と同一の材料で形成されていてもよい。

【0051】

図３に示す例によれば、上カバー８内にセンサ導体３１を容易に埋設することができ、損傷検出装置２０の設置作業を簡易化することができる。

【0052】

また、上述した本実施の形態においては、上カバー８内に、１つの電気回路３０で損傷検出装置２０が構成されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、例えば、図４に示すように、各々がセンサ導体３１を含む複数の電気回路３０で損傷検出装置２０が構成されていてもよい。

【0053】

図４に示す例では、損傷検出装置２０が、３つの電気回路３０と、３つの表示器４３（電源部４０、ランプ４２）と、を備えている例が示されている。各電気回路３０は、センサ導体３１を含んでおり、各センサ導体３１は、上カバー８内に埋設されている。上カバー８内におけるセンサ導体３１は、流路の側から見たときに互いに異なる位置に配置されている。センサ導体３１は、主流方向において異なる位置に配置されていてもよく、上カバー８の画定面８ａに沿う方向において、かつ主流方向に垂直な方向において、異なる位置に配置されていてもよく、センサ導体３１の配置は任意である。

【0054】

図４に示す例によれば、上カバー８のうち互いに異なる複数の箇所にセンサ導体３１を配置することができる。このため、上カバー８のうち複数の箇所で、損傷の有無を検出することができる。

【0055】

さらに、上述した本実施の形態においては、電気回路３０のセンサ導体３１が、上カバー８に設けられている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、フランシス水車１のうち、水が流れる流路を画定する流路画定部材、すなわち、ケーシング２、ステーベーン３、ガイドベーン４、下カバー９、ランナ５、吸出し管７およびその他各種の水車構成部品を含む流路画定部材のうちの少なくとも１つに設けられていてもよい。

【0056】

（第２の実施の形態）
次に、図５Ａ～図８を用いて、第２の実施の形態による流体機械の損傷検出装置および流体機械について説明する。

【0057】

図５Ａ～図８に示す第２の実施の形態においては、検出部が、電気回路を流れる電流値を計測し、計測した電流値を表示する点が主に異なり、他の構成は、図１～図４に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図５Ａ～図８において、図１～図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【0058】

本実施の形態においては、図５Ａに示すように、検出部４１は、電気回路３０を流れる電流値を計測し、計測した電流値を表示するように構成されている。すなわち、検出部４１は、電気回路３０を流れる電流値を計測する計測部６０と、計測部６０により計測された電流値を表示する表示部６１と、を有する計測器６２として構成されている。この計測器６２により計測された電流値のデータに、電流の変化に関する情報が含まれることになる。このため、計測部６０により、電気回路３０を流れる電流の変化が検出可能になっている。なお、表示部６１における電流値の表示態様は、アナログ式でもデジタル式でもよく、任意である。計測器６２には、電源部４０も一体に構成されていてもよい。

【0059】

また、本実施の形態による電気回路３０は、第１回路３０ａと、第２回路３０ｂと、第３回路３０ｃと、を有している。第１回路３０ａ、第２回路３０ｂおよび第３回路３０ｃは、互いに並列に設けられている。センサ導体３１は、第１回路３０ａに設けられた第１センサ導体３１ａと、第２回路３０ｂに設けられた第２センサ導体３１ｂと、第３回路３０ｃに設けられた第３センサ導体３１ｃと、を有している。本実施の形態による損傷検出装置２０は、１つの計測器６２を備えており、１つの計測器６２で、電気回路３０を流れる電流の変化を検出する。すなわち、１つの計測器６２で、複数のセンサ導体３１ａ～３１ｃのセンサ部３３の破断の有無を検出可能になっている。この計測器６２は、一対のケーブル３２を介して、第１回路３０ａ、第２回路３０ｂおよび第３回路３０ｃに接続されている。各回路３０ａ～３０ｃは、ケーブル３２に接続されたケーブル部分３２ａ～３２ｃと、ケーブル部分３２ａ～３２ｃをセンサ導体３１ａ～３１ｃに接続するセンサ接続部３４ａ～３４ｃと、をそれぞれ含んでいる。後述する抵抗器３５ａ～３５ｃは、各回路３０ａ～３０ｃにおいて一方のケーブル部分３２ａ～３２ｃに設けられている。

【0060】

第１センサ導体３１ａ、第２センサ導体３１ｂおよび第３センサ導体３１ｃは、流路の側から見たときに互いに異なる位置に配置されている。各センサ導体３１ａ～３１ｃは、主流方向において異なる位置に配置されていてもよく、上カバー８の画定面８ａに沿う方向において、かつ主流方向に垂直な方向において、異なる位置に配置されていてもよく、各センサ導体３１ａ～３１ｃの配置は任意である。

【0061】

第１回路３０ａの電気抵抗値と、第２回路３０ｂの電気抵抗値と、第３回路３０ｃの電気抵抗値は、互いに異なっている。本実施の形態では、図５Ａに示すように、第１回路３０ａは、第１センサ導体３１ａに直列に接続された第１抵抗器３５ａを含み、第２回路３０ｂは、第２センサ導体３１ｂに直列に接続された第２抵抗器３５ｂを含み、第３回路３０ｃは、第３センサ導体３１ｃに直列に接続された第３抵抗器３５ｃを含んでいる。第１抵抗器３５ａの電気抵抗値Ｒ１と、第２抵抗器３５ｂの電気抵抗値Ｒ２と、第３抵抗器３５ｃの電気抵抗値Ｒ３が、互いに異なっていることが好ましい。電気回路３０の合成抵抗値Ｒ０は、以下のようになる。

【数1】

【0062】

なお、各回路３０ａ～３０ｃの電気抵抗値が、対応する抵抗器３５ａ～３５ｃの電気抵抗値Ｒ１～Ｒ３に比べて無視できる程度に小さいとする。この場合には、各抵抗器３５ａ～３５ｃの電気抵抗値Ｒ１～Ｒ３が、対応する回路３０ａ～３０ｃの電気抵抗値になり、式（１）で示すような合成抵抗値Ｒ０となる。

【0063】

第１センサ導体３１ａ、第２センサ導体３１ｂおよび第３センサ導体３１ｃのうちのいずれかのセンサ導体が破断した場合には、この合成抵抗値Ｒ０が変化する。このため、電気回路３０を流れる電流値が変化する。電流値の変化は、検出部４１の計測部６０で検出される。

【0064】

すなわち、破断前に、検出部４１の計測部６０で電気回路３０の電流値が計測され、計測された電流値が表示部６１に表示される。このとき、表示部６１に表示された電流値を確認した監視員は、センサ導体３１ａ～３１ｃが破断されていないことを認識することができる。なお、各センサ導体３１ａ～３１ｃの破断の有無と電流値との関係は、予め計算や実験などにより求めておき、データベース化しておけば、電流値を確認した際に、センサ導体の破断の有無やどのセンサ導体が破断したか（破断箇所）を容易に知ることができる。また、このようなデータベースは、コンピュータ等に予め記憶させておいてもよい。すなわち、図５Ｂに示すように、検出部４１が、電気回路３０を流れる電流値を計測する計測部６０と、計測した電流値に基づいて流路画定部材の損傷箇所を判定する判定部６３と、を有していてもよい。この場合、計測された電流値を判定部６３を有するコンピュータ６４に読み込ませて、判定部６３が、データベースを参照して、計測された電流値からセンサ導体の破断の有無や破断箇所を自動的に判定するようにしてもよい。判定結果は、表示部６５に表示されるようにしてもよい。この場合、流路画定部材の損傷の有無や損傷箇所を容易に知ることが可能となる。

【0065】

そして、図５Ａに示すように、３つのセンサ導体３１ａ～３１ｃのうちのいずれかのセンサ導体が破断した後においても、同様にして電気回路３０の電流値が計測され、計測された電流値が表示部６１に表示される。この場合、表示部６１に表示される電流値が、破断前の電流値とは異なる値として表示される。このことにより、計測器６２により、電気回路３０の電流値の変化が検出される。このため、計測器６２の表示部６１に表示される電流値を確認した監視員は、電流値が変化したことを認識することができ、いずれかのセンサ導体が破断していることを認識することができる。図５Ａにおいては、第３センサ導体３１ｃのセンサ部３３が破断している例が示されている。なお、全てのセンサ導体３１ａ～３１ｃのセンサ部３３が破断している場合には、合成抵抗値Ｒ０が無限大になり、電流値が０（ゼロ）になるため、全てのセンサ導体３１ａ～３１ｃが破断していることを認識することができる。

【0066】

合成抵抗値Ｒ０が変化した場合に、３つのセンサ導体３１ａ～３１ｃのうちのいずれかのセンサ導体が破断しているかを確認するために、第１抵抗器３５ａの電気抵抗値Ｒ１と、第２抵抗器３５ｂの電気抵抗値Ｒ２と、第３抵抗器３５ｃの電気抵抗値Ｒ３は、以下の関係を満たしていることが好ましい。

【数2】

【0067】

この場合、３つのセンサ導体３１ａ～３１ｃのうちの１つのセンサ導体または２つのセンサ導体が破断した場合であっても、電気回路３０の合成抵抗値Ｒ０を異ならせることができる。このため、どのセンサ導体が破断したかを特定することができ、破断箇所、すなわち上カバー８の損傷箇所を特定することができる。

【0068】

例えば、第１センサ導体３１ａのみが破断した場合には、合成抵抗値Ｒ０は、以下のようになる。

【数3】

【0069】

例えば、第２センサ導体３１ｂと第３センサ導体３１ｃが破断した場合には、合成抵抗値Ｒ０は、以下のようになる。

【数4】

【0070】

上述した式（２）の関係を満たしている場合には、式（３）に示す合成抵抗値Ｒ０と、式（４）に示す合成抵抗値Ｒ０を異ならせることができる。このため、３つのセンサ導体３１ａ～３１ｃのうちのいずれかのセンサ導体が破断しているかを容易に検出することができる。

【0071】

また、本実施の形態においては、第１抵抗器３５ａ、第２抵抗器３５ｂおよび第３抵抗器３５ｃは、上カバー８内に埋設されておらず、上カバー８の外側（上側）に配置されている。この場合、各抵抗器３５ａ～３５ｃは、共通のボックス（図示せず）などに収容されるようにしてもよい。

【0072】

このように本実施の形態によれば、検出部４１が、電気回路３０を流れる電流値を計測し、計測した電流値を表示する。このことにより、電気回路３０を流れる電流の変化を容易に検出することができる。また、電気回路３０が複数のセンサ導体３１ａ～３１ｃを有している場合であっても、電流の変化を検出することで、複数のセンサ導体３１ａ～３１ｃのうちのいずれかのセンサ導体が破断しているかを容易に特定することができる。

【0073】

また、本実施の形態によれば、第１回路３０ａと第２回路３０ｂと第３回路３０ｃとが、互いに並列に設けられている。このことにより、３つのセンサ導体３１ａ～３１ｃのうちのいずれかのセンサ導体が破断した場合であっても、破断していないセンサ導体３１ａ～３１ｃを含む回路で電気回路３０に電流を流すことができる。このため、３つのセンサ導体３１ａ～３１ｃのうちのいずれかのセンサ導体が破断しているかを容易に特定することができる。さらに、３つのセンサ導体３１ａ～３１ｃの破断の有無を１つの検出部４１で検出することができ、ケーブル３２の本数が増えることを抑制できるとともに、検出部４１の個数が増えることを抑制できる。このため、損傷検出装置２０の構成が複雑化することを抑制できる。

【0074】

また、本実施の形態によれば、第１回路３０ａの電気抵抗値と、第２回路３０ｂの電気抵抗値と、第３回路３０ｃの電気抵抗値とが、互いに異なっている。このことにより、３つのセンサ導体３１ａ～３１ｃのうちのいずれかのセンサ導体が破断しているかをより確実に特定することができる。とりわけ、本実施の形態によれば、第１回路３０ａは、第１抵抗器３５ａを含み、第２回路３０ｂは、第２抵抗器３５ｂを含み、第３抵抗器３５ｃは、第３抵抗器３５ｃを含んでいる。このことにより、第１回路３０ａの電気抵抗値と、第２回路３０ｂの電気抵抗値と、第３回路３０ｃの電気抵抗値とを、容易に調整することができ、各回路３０ａ～３０ｃの電気抵抗値を容易に異ならせることができる。

【0075】

また、本実施の形態によれば、第１センサ導体３１ａ、第２センサ導体３１ｂおよび第３センサ導体３１ｃは、流路の側から見たときに互いに異なる位置に配置されている。このことにより、上カバー８のうち互いに異なる複数の箇所にセンサ導体３１ａ～３１ｃを配置することができる。このため、上カバー８のうち複数の箇所で、損傷の有無を検出することができる。

【0076】

また、本実施の形態によれば、第１抵抗器３５ａ、第２抵抗器３５ｂおよび第３抵抗器３５ｃが、上カバー８の外側に配置されている。このことにより、各抵抗器３５ａ～３５ｃを上カバー８内に埋設することを回避できる。このため、上カバー８内へのセンサ導体３１ａ～３１ｃの埋設作業が複雑化することを防止できる。

【0077】

なお、上述した本実施の形態においては、第１回路３０ａが第１抵抗器３５ａを含み、第２回路３０ｂが第２抵抗器３５ｂを含み、第３回路３０ｃが第３抵抗器３５ｃを含んでいる例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、各回路３０ａ～３０ｃの電気抵抗値自体で、各回路３０ａ～３０ｃの電気抵抗値を区別可能であれば、各回路３０ａ～３０ｃは、抵抗器３５ａ～３５ｃを含んでいなくてもよい。

【0078】

また、上述した本実施の形態においては、第１回路３０ａ、第２回路３０ｂおよび第３回路３０ｃが、互いに並列に設けられている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、複数のセンサ導体３１ａ～３１ｃのうちのいずれかのセンサ導体が破断した場合に電気回路３０を流れる電流が変化し、破断したセンサ導体を特定することができれば、回路構成は任意である。

【0079】

また、上述した本実施の形態においては、第１センサ導体３１ａ、第２センサ導体３１ｂおよび第３センサ導体３１ｃが、流路の側から見たときに互いに異なる位置に配置されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、例えば、図６に示すように、各センサ導体３１ａ～３１ｃは、流路から遠ざかる方向（上カバー８の厚み方向、上下方向）において互いに異なる位置に配置されていてもよい。この場合、損傷の有無を検出するだけでなく、損傷の進行の程度（すなわち、損傷深さ）を検出することができる。図６においては、第１センサ導体３１ａのセンサ部３３が破断している例が示されている。

【0080】

また、上述した本実施の形態においては、第１抵抗器３５ａ、第２抵抗器３５ｂおよび第３抵抗器３５ｃが、上カバー８の外側に配置されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、例えば、図７に示すように、各抵抗器３５ａ～３５ｃは、上カバー８内に埋設されていてもよい。図７に示す例では、各センサ導体３１ａ～３１ｃは、流路から遠ざかる方向（上カバー８の厚み方向、上下方向）において互いに異なる位置に配置されている。図７においては、計測器６２は、ケーブル３２およびセンサ接続部３４を介して、各回路３０ａ～３０ｃのセンサ導体３１ａ～３１ｃに接続されている。なお、図５Ａに示す形態で、各抵抗器３５ａ～３５ｃを上カバー８内に埋設してもよい。

【0081】

また、上述した本実施の形態においては、電気回路３０が、３つの回路（第１回路３０ａ、第２回路３０ｂおよび第３回路３０ｃ）を有している例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、電気回路３０を構成する回路数は、任意である。

【0082】

また、上述した本実施の形態においては、各センサ導体３１ａ～３１ｃが、上カバー８に形成された孔内に挿入されることにより、上カバー８内に埋設されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、各センサ導体３１ａ～３１ｃは、図８に示すようなモジュール部材５１を用いて、上カバー８に埋設されていてもよい。図８に示すモジュール部材５１は、複数のセンサ導体３１ａ～３１ｃおよび複数の抵抗器３５ａ～３５ｃがモジュール部材５１に埋設されているが、それ以外の点では、図３に示すモジュール部材５１と同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。なお、図８に示す例では、複数のモジュール部材５１が上カバー８内に埋設されている。すなわち、図８に示す例における損傷検出装置２０は、図７に示す電気回路３０が複数、独立して設けられている例に相当する。このことにより、流路の側から見たときに互いに異なる複数の箇所で、損傷の進行の程度を検出することができる。この場合、各電気回路３０におけるセンサ導体３１の個数や間隔は、損傷の程度や、検出したい損傷深さに応じて、適宜設定すればよい。

【0083】

図８に示す例において、モジュール部材５１の材料は、上カバー８の材料と同等の機械的性質を持つ材料で形成されていてもよい。あるいは、モジュール部材５１の材料は、樹脂材料で形成されていてもよい。樹脂材料は、集積回路などで用いられるエポキシ樹脂やシリコン樹脂等を用いてもよい。また、集積回路などで用いられる抵抗素子を抵抗器３５ａ～３５ｃとして用いて、モジュール部材５１を細長い棒状に形成してもよい。この場合、モジュール部材５１を小型化することができ、上カバー８に形成する設置孔５０を小さくすることができる。なお、このような樹脂材料を用いたモジュール部材５１は、上述した図３に示すモジュール部材５１にも同様に適用することができる。

【0084】

なお、図８に示す例においては、電気回路３０を構成するセンサ導体３１ａ～３１ｃおよび抵抗器３５ａ～３５ｃが１つのモジュール部材５１に埋設されている例を示しているが、これに限られることはない。例えば、センサ導体３１ａ～３１ｃの各々が、互いに異なるモジュール部材に埋設されていてもよい。すなわち、第１センサ導体３１ａおよび第１抵抗器３５ａが、第１のモジュール部材に埋設され、第２センサ導体３１ｂおよび第２抵抗器３５ｂが、第２のモジュール部材に埋設され、第３センサ導体３１ｃおよび第３抵抗器３５ｃが、第３のモジュール部材に埋設されていてもよい。

【0085】

（第３の実施の形態）
次に、図９を用いて、第３の実施の形態による流体機械の損傷検出装置および流体機械について説明する。

【0086】

図９に示す第３の実施の形態においては、電気回路のセンサ導体が、流路画定部材の流路を画定する画定面に設けられている点が主に異なり、他の構成は、図１～図４に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図９において、図１～図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【0087】

本実施の形態においては、図９に示すように、電気回路３０のセンサ導体３１が、上カバー８の流路を画定する画定面８ａに設けられている。例えば、センサ導体３１は、プリント基板７０で構成されていてもよい。この場合、プリント基板７０は、設置対象となる流路画定部材の画定面の形状に沿って容易に変形させるために、柔軟性を有するように形成されていてもよい。このプリント基板７０に、センサ部３３を含むセンサ導体３１が、樹脂層で覆われるように形成されている。樹脂層の厚さや材料は、柔軟性を有することができれば、任意の厚さで任意の材料を用いて形成されていてもよい。しかしながら、このようなプリント基板７０の厚さを薄くすることにより、上カバー８の画定面８ａに形成される凹凸を小さくすることができ、水の流れに損失が生じることを抑制できる。なお、画定面８ａに凹部を形成して、この凹部に、プリント基板７０を収容させて取り付けるようにしてもよい。この場合には、画定面８ａに形成される凹凸をより一層小さくすることができ、水の流れに損失が生じることをより一層抑制できる。

【0088】

本実施の形態における電気回路３０は、図２に示すように、１つのセンサ導体３１を含むように構成されていてもよい。あるいは、図４～図７に示すように、複数のセンサ導体３１ａ～３１ｃを含むように構成されていてもよい。

【0089】

プリント基板７０は、フランシス水車１の運転中に、上カバー８の画定面８ａから剥がれることを防止できれば、上カバー８の画定面８ａに任意の手段で取り付けられていてもよい。例えば、プリント基板７０は、所望の接着強度を有する接着剤を用いて、上カバー８の画定面８ａに貼り付けられていてもよい。電気回路３０のケーブル３２は、上カバー８に形成された孔を通って、画定面８ａに取り付けられたプリント基板７０のセンサ導体３１に電気的に接続されるようにしてもよい。

【0090】

図９に示す本実施の形態においては、上カバー８が損傷を受けると、上カバー８の画定面８ａが削り取られるとともに、プリント基板７０も損傷を受ける。このことにより、当該部分で、プリント基板７０に形成されたセンサ部３３が破断し、破断部Ｂが形成される。この破断部Ｂによって、センサ導体３１が切断され、電気回路３０は、電流が流れない不通状態になる。

【0091】

このように本実施の形態によれば、電気回路３０が、上カバー８の流路を画定する画定面８ａに取り付けられている。このことにより、電気回路３０を上カバー８に容易に取り付けることができる。このため、損傷検出装置２０の設置作業を簡易化することができる。

【0092】

（第４の実施の形態）
次に、図１０を用いて、第４の実施の形態による流体機械の損傷検出装置および流体機械について説明する。

【0093】

図１０に示す第４の実施の形態においては、検出部により電流の変化が検出されたという検出情報を回収する検出情報回収部を更に備えている点が主に異なり、他の構成は、図１～図４に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図１０において、図１～図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【0094】

本実施の形態においては、図１０に示すように、検出部４１により電気回路３０における電流の変化が検出されたという検出情報が、検出情報回収部８０により回収されるようになっている。すなわち、本実施の形態による損傷検出装置２０は、検出部４１により電流の変化が検出されたという検出情報を回収する検出情報回収部８０を更に備えている。本実施の形態による検出情報回収部８０は、検出部４１により電流の変化が検出されたという検出情報を記録する記録部８１を有している。

【0095】

本実施の形態では、電気回路３０のセンサ導体３１は、フランシス水車１のランナ５に設けられている。より具体的には、図３または図８に示すようなセンサ導体３１が埋設されたモジュール部材５１が、フランシス水車１の回転体としてのランナ５に複数設けられている。ランナ５のクラウン５ａおよびバンド５ｂに１つのモジュール部材５１がそれぞれ設けられ、ランナ羽根５ｃに、複数のモジュール部材５１が設けられている。これらのモジュール部材５１は、図４に示すように、それぞれ独立の電気回路３０を構成してもよい。この場合、各電気回路３０に、上述した検出部４１および検出情報回収部８０が設けられてもよい。しかしながら、検出情報回収部８０は、電気回路３０毎に設けられていなくてもよく、例えば、１つの検出情報回収部８０で、各電気回路３０の検出部４１から検出情報を回収するようにしてもよい。なお、モジュール部材５１の設置箇所と個数は、任意である。

【0096】

このような電気回路３０を流れる電流の有無が、検出部４１（図１参照）によって検出される。例えば、検出部４１としてのリレー（電磁継電器）が、電気回路３０に設けられていてもよい。リレーは、電気回路３０において、センサ導体３１に直列に接続され、電気回路３０の電流の有無によって、出力接点が切り替わるような構成としてもよい。例えば、電気回路３０を電流が流れている場合には、出力接点をＯＦＦ（切）にする。このことにより、電気回路３０を電流が流れていることが検出され、センサ導体３１のセンサ部３３が破断していないことを認識することができる。一方、電気回路３０を電流が流れていない場合には、出力接点をＯＮ（入）にする。このことにより、電気回路３０を電流が流れていないことが検出され、センサ導体３１のセンサ部３３が破断したことを認識することができる。このため、センサ導体３１のセンサ部３３が破断したことを容易に検出することができる。

【0097】

このリレーの出力接点のＯＮおよびＯＦＦの変化は、電気回路３０を流れる電流の変化を表わす検出情報として、記録部８１で記録される。このようにして、電流の変化が検出されたという検出情報が回収される。この検出情報は、記録部８１に差し込まれた記憶媒体に記録される。例えば、リレーの出力接点が、ＯＦＦからＯＮに切り替わった場合に、その旨を時刻と共に記録されるようにしてもよい。記憶媒体は、コンピュータ等によって読み取り可能に構成されていればよく、例えば、メモリカード、コンパクトディスク（ＣＤ）など、任意の媒体を用いることができる。

【0098】

記憶媒体は、例えば、フランシス水車１の定期検査時などで停止している際に、記録部８１から取り出される。そして、コンピュータ等で、記憶媒体に記録された検出情報が読み取られ、検出情報を確認することができる。そして、検出情報を確認することにより、監視員は、複数のセンサ導体３１のうちのいずれかのセンサ導体３１のセンサ部３３が破断されているかどうかを認識することができる。

【0099】

損傷検出装置２０を構成する電気回路３０、電源部４０（図１参照）、検出部４１（図１参照）および検出情報回収部８０は、ランナ５に取り付けられて、ランナ５と一体に回転可能になっている。このことにより、電気回路３０、電源部４０、検出部４１および検出情報回収部８０を、回転体であるランナ５と一体に回転させることができる。この場合、損傷検出装置２０を、フランシス水車１の回転体と静止体（上カバー８など）とに分けて取り付けることを不要にでき、損傷検出装置２０の構成を簡素化することができる。電源部４０、検出部４１および検出情報回収部８０は、一体に構成されていてもよい。

【0100】

このように本実施の形態によれば、電気回路３０を流れる電流の変化が検出部４１により検出されたという検出情報が、検出情報回収部８０の記録部８１で記録される。このことにより、検出情報を回収することができ、常時の監視を不要にできる。このため、監視負担を軽減することができる。また、電流の変化が検出された時刻を記録させておくことができ、フランシス水車１の運転状態の記録と照合させることもできる。

【0101】

また、本実施の形態によれば、損傷検出装置２０の電気回路３０、電源部４０、検出部４１および検出情報回収部８０が、ランナ５に設けられている。このことにより、回転体であるランナ５の損傷の直接的な検出を行うことができる。このため、上述したキャビテーションなどで損傷を受けやすいランナ５の損傷を精度良く検出することができる。また、損傷検出装置２０を、フランシス水車１の回転体と静止体とに分けて取り付けることを不要にでき、構成を簡素化させることができる。

【0102】

なお、上述した本実施の形態においては、電気回路３０のセンサ導体３１が埋設されたモジュール部材５１が、フランシス水車１のランナ５に設けられている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、モジュール部材５１は、上カバー８などのランナ５以外の流路画定部材に設けられていてもよい。流路画定部材に設けられるモジュール部材５１の個数は任意であり、電気回路３０の個数も任意である。この場合、電源部４０、検出部４１および検出情報回収部８０は、モジュール部材５１が設けられた流路画定部材に設けられていてもよいが、設置位置は任意である。

【0103】

また、上述した本実施の形態においては、検出情報回収部８０が、検出部４１により電流の変化が検出されたという検出情報を記録する記録部８１を有している例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、検出情報回収部８０は、検出情報を、無線または有線で発信する検出情報発信部８２を有していてもよい。この場合、フランシス水車１から離れた位置（例えば、フランシス水車１が設置されている発電プラントの制御室）に、検出情報発信部８２から発信された検出情報を受信する受信部を設けて、検出情報を確認することができる。また、電流の変化が検出されたという検出情報を、検出情報発信部８２が回収して、検出情報発信部８２から発電プラントの制御装置（図示せず）に送信することにより、フランシス水車１の運転点が、キャビテーションが発生し難い運転点となるように、ランナ５に流入させる水量などを調整するようにしてもよい。検出情報発信部８２は、無線で検出情報を発信する場合には、例えばテレメータなどの無線発信器により構成されていてもよく、この場合には、制御装置の側の無線受信器で検出情報を受信するようにしてもよい。また、検出情報発信部８２は、有線で検出情報を発信する場合には、例えばスリップリングおよびブラシにより構成されて、検出部４１として構成されるリレーの出力接点を制御装置に電気的に接続するようにしてもよい。

【0104】

また、上述した本実施の形態においては、検出部４１が、リレーを有している例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、検出部４１は、電気回路３０を流れる電流値を計測する計測部６０（図５Ａ等参照）を有していてもよい。計測部６０により計測された電流値のデータに、電流の変化に関する情報が含まれることになる。このため、計測部６０により、電気回路３０を流れる電流の変化が検出可能になっている。そして、計測部６０により計測された電流値が、記録部８１で記憶媒体に記録される。このことにより、計測された電流値が変化している場合、計測部６０により電流の変化が検出されたという検出情報が、記録部８１に回収される。また、検出部４１が計測部６０を有する場合、電気回路３０は、図１～図４に示すような回路であってもよく、あるいは、図５Ａ～図８に示すような並列回路であってもよい。

【0105】

また、上述した本実施の形態における電気回路３０のセンサ導体３１は、モジュール部材５１に埋設されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、センサ導体３１は、図９に示すようなプリント基板７０で構成されていてもよい。

【0106】

以上述べた実施の形態によれば、作動流体が流れる流路を画定する流路画定部材の損傷の検出精度を向上させることができる。

【0107】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を、部分的に適宜組み合わせることも可能である。

【0108】

上述した各実施の形態においては、流体機械の一例として、フランシス水車１を例にとって説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、流体機械の例としては、フランシス水車１以外の水車（例えば、カプラン水車などのプロペラ水車など）も挙げられる。更に言えば、水車以外の流体機器、例えば、ポンプ等にも上述した各実施の形態を同様に適用することができる。

【符号の説明】

【0109】

１：フランシス水車、５：ランナ、８：上カバー、８ａ：画定面、２０：損傷検出装置、３０：電気回路、３０ａ：第１回路、３０ｂ：第２回路、３１：センサ導体、３１ａ：第１センサ導体、３１ｂ：第２センサ導体、３５ａ：第１抵抗器、３５ｂ：第２抵抗器、４０：電源部、４１：検出部、４２：ランプ、４４：報知部、５０：設置孔、５１：モジュール部材、７０：プリント基板、８０：検出情報回収部、Ｉ：電流、Ｆ：流路、

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】