CN104652382A - 堤堰型发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供具有不打入桩子等就可固定于河堰的固定部的堤堰型发电装置。堤堰型发电装置具有：钢筋混凝土制的主体部，低于堤防，宽度与河流相等，分配在河堰的上游侧和下游侧，拦截河水，固定部，与主体部形成一体，将主体部固定在河堰；固定部具有从主体部向横向延伸且埋设在堤防内的突出部、到比满水时的水位更高的位置覆盖堤防的侧壁，主体部具有使被拦截贮存的河水中的越过主体部的水向下游侧落下的倾斜部、在主体部的规定高度位置对河水进行引导以使河水汇集的引导部、与引导部连通且使水向下游侧落下的水通路、设置在倾斜部及水通路的下方位置的水轮机和与水轮机相连接的发电用马达。

Description

堤堰型发电装置

技术领域

本发明涉及设置在河堰上使用的小规模的堤堰型发电装置。

背景技术

作为这种发电装置考虑使用在宽度例如为10m～30m左右的河流上设置的落差小(例如为1m～2m)的混凝土制成的河堰来设置堤堰型发电装置。这种情况下，存在如下的问题，即，受到大的石头和岩盘的阻碍，难以将设置所需的桩子等打入河床。为了解决该问题，需要使用在建设规模比堰堤大的大坝工程中使用的削岩机等相同的重型机械。

作为上述的堤堰型发电装置已知如下的结构，即，具有高度与人的身高相等的锚用钢筋混凝土，而且设置河堰，且该河堰具有高度为人的身高左右的河堤，借助越过该河堰流动的河水使河流设置用水轮机旋转(例如，参照专利文献1的图5)。

专利文献1：JP特开2009-24543号公报。

但是，上述专利文献1所示的结构，因为堤堰型发电装置的纵向高度高，所以避免被河流的水势冲走的锚用的钢筋混凝土对河流的水流的妨碍大。另外，如果要将钢筋混凝土埋设在地下，则需要使用上述的削岩机等大型的重型机械。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而提出的，目的在于不在河床内打入桩子等的情况下，进行固定以避免被河流的水势冲走的堤堰型发电装置。

为了达到上述目的，本发明的堤堰型发电装置，设置在两岸具有堤防的河流的河堰上，利用河流的水流进行发电，其特征在于，具有：由钢筋混凝土形成的堤堰型主体部，位于低于所述堤防的位置，宽度与河流的宽度相等，并且在相对于河堰的河水落下位置的上游侧和下游侧分别具有规定长度，用于拦截河水，固定部，与所述主体部形成为一体，将所述主体部固定在河堰上，使得所述主体部不会因受到来自被拦截的所述河水的力被冲走；所述固定部具有：突出部，从所述主体部向横向延伸，并埋设在堤防内，侧壁，以从河床的位置到比由所述主体部的纵向高度决定的满水时的水位更高的位置为止覆盖所述堤防的方式，从所述主体部的两端沿着河岸的侧面朝向上游侧设置；所述主体部具有：倾斜部，用于使被拦截贮存的河水中的越过该主体部的水向下游侧落下，引导部，在所述主体部的规定高度位置以使被拦截的所述河水汇集的方式对被拦截的所述河水进行引导，水通路，与所述引导部相连通，用于使水向下游侧落下，水轮机，分别设置在所述倾斜部以及所述水通路的下方位置，通过从所述倾斜部以及所述水通路落下的水进行旋转，发电用马达，分别与所述水轮机相连接。

优选地，设置在所述水通路中的水轮机具有多个叶片，该叶片由弯曲成U字槽状的板簧形成，所述叶片在凹状的表面承受水流的情况下，挠曲减小，弯曲率减小，所述叶片在放射方向上的相对于旋转轴的宽度变大，并且，所述叶片在所述表面未承受水流的情况下，挠曲增大，弯曲率增大，所述叶片在放射方向上的宽度变短，由此凸状的背面所承受的来自水流的力变小。

根据本发明的堤堰型发电装置，以避免主体部被冲走的方式固定在河堰上的固定部的突出部埋设在河流的两端的堤防内，堤防上没有河床中的大的石头等，与向河床内打入桩子的作业相比，设置作业变得容易。另外，通过钢筋与发电装置的主体相连接的侧壁借助与堤防之间的摩擦固定在设置位置，使得发电装置不会因受到来自在河流中流动的水的力而被冲走，由于具有该突出部和侧壁，因此能够在不向河堰或河床内打入桩子的情况下，将堤堰型发电装置固定在设置位置。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的堤堰型发电装置的剖视图。

图2是第1实施方式的发电装置的俯视图。

图3是表示从下游侧观察第1实施方式的发电装置的立体图。

图4是从斜上方观察第1实施方式的发电装置的立体图。

图5是表示通过钢筋与第1实施方式的发电装置的主体相连接的侧壁的剖视图。

图6是图4中用虚线包围的部分的放大图。

图7是第1实施方式的发电装置所具有的水轮机的俯视图。

图8是第1实施方式的发电装置所具有的水轮机的剖视图。

图9是表示第1实施方式的发电装置内部的水通路上所设置的发电用水轮机的结构的侧剖视图。

图10是本发明的第2实施方式的堤堰型发电装置的剖视图。

图11是第2实施方式的发电装置的俯视图。

图12是从下游侧观察第2实施方式的发电装置的立体图。

图13是从斜上方观察第2实施方式的发电装置的立体图。

图14是表示通过钢筋与第2实施方式的发电装置的主体连接的侧壁的剖视图。

图15是表示第2实施方式的发电装置内部的水通路上所设置的发电用水轮机的结构的立体图。

图16是表示第2实施方式的发电装置的结构的剖视图。

附图标记说明

1、60堤堰型发电装置

2 主体部

3 固定部

4 突出部

5 侧壁

6 倾斜部

7 引导部

8、70 水通路

9、10、76、77 水轮机

10a 叶片

11、12、81、86 发电用马达

50 河流

51 河堰

52 堤防

具体实施方式

本发明的发电装置是设置在河堰上的堤堰型发电装置，且该河堰是设置在宽度为例如10～30m左右的河流上的河堰，作为用于固定在设置位置的固定部具有：突出部，从主体部向横向延伸，埋设在两岸的堤防内；侧壁，通过钢筋与发电装置主体部的两端相连接，以到比被堤堰型发电装置拦截的水的上限位置更高的位置为止覆盖堤防的方式，向上游侧设置在例如100m～1km左右的范围内。侧壁借助与堤防之间的摩擦等将该发电装置固定在设置位置，以防止发电装置因受到来自在河中流动的水的力而被冲走。发电装置具有突出部和侧壁，从而不用预先向河流中设置的河堰打入桩子，并且不需要向具有大的岩和岩盘等的河床打入桩子，牢牢地固定在河堰上，避免被水流的力冲走。

(第1实施方式)

在图1～图9中，第1实施方式的堤堰型发电装置1设置在河堰51上，且河堰51设置在河流50的河床上。图1是表示图2所示的A-A剖视图。河流50在两岸具有堤防52，在堤防52上设置有距离河床的高度为例如1～2m左右的混凝土制成的侧壁(表面用交叉阴影线表示)53。将堤堰型发电装置1设置在河堰51上，从而河流被拦截，上游侧的水位上升。因此，发电装置1具有侧壁5，该侧壁5从河床的位置到比水位H1高的位置为止从主体部2的两端沿着河岸的堤防朝向上游侧覆盖堤防52的表面以及侧壁53，其中，水位H1指，由主体部2的纵向高度决定的满水时的水位。

堤堰型发电装置1具有：由钢筋混凝土形成的主体部2，处于比堤防52低的位置，宽度与河流50的宽度相等，在相对于河堰51的河水落下位置的上游侧和下游侧分别具有规定长度，用于拦截河水；固定部3(在图2～图4中示出)，使用钢筋(包括使用该钢筋和钢骨架等的情况下，还包括使用钢骨架等来代替钢筋的情况)这样的牢固的连接装置与该主体部2形成一体，来将主体部2固定在河堰51上，使得主体部2不会因受到来自被拦截的河水的力而被冲走。

如图1、图3、图4所示，主体部2呈横向倒置的大致三棱柱形状。主体部2由板状的矩形实心底2a、大致三棱柱状的中空壁2b、三棱柱状的实心底部2d和大致三棱柱状的中空或实心壁2f构成，其中，底2a发挥锭子的作用，壁2b以具有规定间隙的方式设置在该底2a上，底部2d设置在与壁2b的垂直延伸的部分的规定的中间位置2c以及河堰51接触的位置，壁2f以与壁2b的垂直延伸的部分的上部2e接触的方式向上游侧突出。壁2f的形状只要是能够从河水的水位将河水向上下方向分开的形状即可，可以是上游侧的端面倾斜的板状的六面体。

如图2～图4所示，固定部3具有：由混凝土形成的突出部4，从主体部2向横向延伸，且埋设在两岸的堤防52内；由混凝土形成的侧壁5，通过钢筋与主体部2相连接。突出部4通过以插入两岸的堤防52的方式埋设在两岸的堤防52中，来将主体部2固定在设置位置。

如图5所示，侧壁5的长度例如为100m～1km，侧壁5借助与堤防52之间的摩擦等将主体部2固定在设置位置，以使主体部不被水流冲走。由此，不需要为了固定主体部2而向河床内打入桩子的作业。此外，根据主体部2的高度决定侧壁5的长度，另外，根据堤防52的硬度、安装在堤防52上的安装强度等将侧壁5的长度形成为能够足够克服来自设想水位的水的力的长度。

发电装置1由于具有上述结构的固定部3，从而能够在不向河堰或河床打入桩子的情况下，将堤堰型发电装置固定在设置位置。

发电装置1具有适于作为堤堰型发电装置使用的第1发电部G1、第2发电部G2。

第1发电部G1由倾斜部6、水轮机9、发电用马达11构成。倾斜部6是具有使被拦截贮存的河水中的越过主体部2上部的水向下游侧落下的倾斜角度例如45度的倾斜面。水轮机9设置在倾斜部6的下方位置，以借助在倾斜部6流动的水进行旋转，经由用于使转速变大的连接器9e(图7)与发电用马达11连接。在第1发电部G1中，倾斜部6为1个，水轮机9和发电用马达11设置有5组。水轮机9和发电用马达11的组数只要根据河流宽度增减即可。

第2发电部G2由引导部7、水通路8、水轮机10、发电用马达12和排水路13构成。引导部7形成为漏斗形状，用于在主体部2的规定高度位置H2对被拦截的周围的河水进行引导使其汇集到水通路8的入口。水通路8是不锈钢制成的通路，使通过引导部7汇聚到入口的河水向下游侧的排水路13落下。水轮机10设置在水通路8的下方位置，借助在水通路8中流动的水进行旋转，经由用于使转速变大的连接器10a与发电用马达12连接。第2发电部G2具有8个水通路8。各水通路8具有引导部7、水轮机10、发电用马达12和排水路13。水通路8的个数只要根据河流宽度、河水的水势等增减即可。

水轮机9配置在同轴上，如图6、图7所示，具有呈放射状地安装在轴9a上的U字槽状(日语原文：樋状)的多个叶片9b。轴9a的两端与轴承臂9c、9d相连接。在轴承臂9d侧经由用于使轴9a的转速变大的连接器9e连接有发电用马达11。图7相当于图8所示的水轮机9的C-C剖视图，图8相当于图7所示的水轮机9的B-B剖视图。如图8所示，水轮机9的叶片9b的厚度不均匀，从轴越朝向放射方向越薄。通过采用该结构，在叶片9b的凹状的表面承受水流的情况下，该叶片9b在放射方向上的相对于旋转轴的宽度变大。由此，承受来自水流的力的面扩大，从而能够更高效地承受力进行旋转，以进行发电。

如图9所示，第2发电部G2所具有的水轮机10具有由薄且具有弹性的厚度均匀的板簧形成的多个叶片10a，叶片10a弯曲成U字槽状。叶片10a的形状如下；截面为U字槽状，并且以随着靠近放射方向的端部而逐渐变大的曲率向内侧卷曲。在叶片10a的凹状的表面承受水流的情况下，挠曲减小，弯曲率变小，叶片10a在放射方向上的相对于旋转轴的宽度(W1)变大。由此，承受来自水流的力的面变大。水轮机10进行旋转且在叶片10a的凹状的表面不承受水流的情况下，挠曲变大，弯曲率增大，叶片10a在放射方向上的宽度变小(W2＜W1)。由此，来自凸状的背面所承受的水流的力变小。结果，使用叶片10a的水轮机10能够受到来自水流的力更高效地旋转，以进行发电。

上述结构的堤堰型发电装置1的施工采用建设大坝等众所周知的方法。例如，将一半河流的规定区域拦截，另一半流过有河水，在被拦截的区域内形成一半主体部2以及固定部3。然后，将相反侧的一半河流的区域拦截，另一半流过有河水，在被拦截的区域内形成另一半主体部2以及固定部3。此外，设置堤堰型发电装置1的河宽无特别限制。例如，河宽大于30m，例如为100m等的情况下，将河宽分为多份，分别针对分割的各区域对主体部2进行施工。

(第2实施方式)

说明第2实施方式的堤堰型发电装置60。在图10～图16中，对于与第1实施方式的堤堰型发电装置1以及设置该发电装置1的河流50的各部分相同或对应的构成要素标注相同的附图标记来表示，并省略重复的说明。如图10～图14所示，本实施方式的堤堰型发电装置60的特征在于，除了主体部2和固定部3之外，主体部2上具有能够调节流量的不锈钢制成的水闸65，而且，具有第3发电部G3，来代替第1实施方式的堤堰型发电装置1所具有的第2发电部G2。其他结构与第1实施方式的堤堰型发电装置1的结构相同。

水闸65具有门板66、使门板66上下运动来调节流量的调节部67。例如，在水位上升时，如果减小流量，则被门板66遮挡的水贮存，结果能够使流入第3发电部G3的水量增加。

第3发电部G3由引导部7和具有2个发电用水轮机的水通路70构成。如图15所示，水通路70具有：第1水轮机室71，与引导部7连通；第2水轮机室73，经由通路72与该第1水轮机室71相连通；排水路75，经由通路74与该第2水轮机室相连通。

第1水轮机室71的形状为六面体状，优选为立方体形状，第1水轮机室71中具有水轮机76，该水轮机76具有沿着纵向延伸的旋转轴76a。水轮机76的形状与水轮机10(图9)相同。第1水轮机室71的面向引导部7一侧具有开口71a，在与具有该开口71a的面相对的面一侧的底部具有与通路72连通的开口71b。通过采用该结构，能够在大约120度的范围内，使水的力作用于水轮机76。如图16所示，水轮机76的旋转轴76a与齿轮80相连接。齿轮80与安装在发电用马达81的旋转轴顶端的齿轮82相连接，来增加水轮机76的旋转。

另外，如图15所示，第2水轮机室73具有圆柱状的形状，在第2水轮机室73具有水轮机77，水轮机77具有沿着横向延伸的旋转轴。水轮机77的形状与水轮机10(图9)相同。从箭头78所示的方向观察，第2水轮机室73在顺时针方向上的大约10点到12点的圆柱侧面部分具有与通路72连通的开口73a，在大约3点到5点的圆柱侧面部分具有与通路74连通的开口73b。通过采用该结构，能够在大约120度的范围内，使水持续对水轮机77作用力。水轮机77的旋转轴77a与齿轮85(图10)相连接。齿轮85与安装在发电用马达86(图10)的旋转轴顶端的齿轮87相连接，来增加水轮机77的旋转。

通过使用上述结构的水通路70，与使用第1实施方式的堤堰型发电装置1的水通路8的情况相比，使用2个发电马达81、86，能够更高效地进行发电。

此外，本发明不限于上述各实施方式，能够在不改变发明宗旨的范围内进行各种变形。例如，侧壁5通过钢筋与主体部2相连接，但可以通过更牢固的钢骨架与主体部2相连接。另外，堤堰型发电装置1或60并不限定为在一条河流上设置一个，可以沿着河流设置多个。另外，为了将侧壁5牢固地安装在堤防上，侧壁5可以使用在堤防侧具有钉状的销的结构。

本发明的堤堰型发电装置能够应用于设置有河堰的通常的河流上。因为不需要将固定用的桩子打入河床内，因此本发明的堤堰型发电装置能够设置在从河床到堤防的上部分部都用混凝土覆盖的人工河流的河堰上。

Claims (2)

1.一种堤堰型发电装置，设置在两岸具有堤防的河流的河堰上，利用河流的水流进行发电，其特征在于，

具有：

由钢筋混凝土形成的堤堰型主体部，位于低于所述堤防的位置，宽度与河流的宽度相等，并且在相对于河堰的河水落下位置的上游侧和下游侧分别具有规定长度，用于拦截河水，

固定部，与所述主体部形成为一体，将所述主体部固定在河堰上，使得所述主体部不会因受到来自被拦截的所述河水的力被冲走；

所述固定部具有：

突出部，从所述主体部向横向延伸，并埋设在堤防内，

侧壁，以从河床的位置到比由所述主体部的纵向高度决定的满水时的水位更高的位置为止覆盖所述堤防的方式，从所述主体部的两端沿着河岸的侧面朝向上游侧设置；

所述主体部具有：

倾斜部，用于使被拦截贮存的河水中的越过该主体部的水向下游侧落下，

引导部，在所述主体部的规定高度位置以使被拦截的所述河水汇集的方式对被拦截的所述河水进行引导，

水通路，与所述引导部相连通，用于使水向下游侧落下，

水轮机，分别设置在所述倾斜部以及所述水通路的下方位置，通过从所述倾斜部以及所述水通路落下的水进行旋转，

发电用马达，分别与所述水轮机相连接。

2.如权利要求1所述的堤堰型发电装置，其特征在于，

设置在所述水通路中的水轮机具有多个叶片，该叶片由弯曲成U字槽状的板簧形成，

所述叶片在凹状的表面承受水流的情况下，挠曲减小，弯曲率减小，所述叶片在放射方向上的相对于旋转轴的宽度变大，

并且，所述叶片在所述表面未承受水流的情况下，挠曲增大，弯曲率增大，所述叶片在放射方向上的宽度变短，由此凸状的背面所承受的来自水流的力变小。