CN108700017A - 水力发电装置 - Google Patents

Abstract

一种水力发电装置，包括水力发电模块、作为支承部的梁(4a)以及固定部。水力发电模块具有旋转叶片(1)以及发电机(3)，该发电机(3)通过旋转叶片的旋转(1)而发电。支承部对水力发电模块进行支承。固定部将支承部固定至水通道。固定部具有螺栓(5a)，该螺栓(5a)按压水通道的壁部(8)表面以将支承部固定至水通道。水力发电装置能够无需围绕水通道进行的作业以进行安装，并且也能够简单且廉价地进行重新定位。

Description

水力发电装置

技术领域

本发明涉及一种水力发电装置，特别涉及一种安装在水通道中的水力发电装置。

背景技术

以往，已知一种安装在水通道中的水力发电装置(例如，参见日本实用新型申请第60-68478号(日本实用新型公告第61-184878号)(微缩版))。上述文献所公开的常规的水力发电装置被固定于打入水通道的相对两端的上表面的锚固螺栓，使得该装置不会被流过水通道的水流冲走。这是由于为了防止安装在用于农业用水、城市用水等的水通道中的小型水力发电装置被水流冲走，需要将上述装置可靠地固定至水通道。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实用新型申请第60-68478号(日本实用新型公告第61-184878号(微缩版))

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，对于如上所述安装在水通道中的这种小型水力发电装置来说，执行打入锚固螺栓的作业以及加工水通道的壁面的作业等是引起成本的增加的因素。更具体而言，如上所述利用上述水通道的这种小型水力发电装置的发电量较小。因而，执行诸如如上所述打入锚固螺栓的作业会使得水力发电装置的安装成本相对于该装置的发电量而言过大。

此外，在如上所述那样利用锚固螺栓固定水力发电装置时，该水力发电装置只能安装在打入有锚固螺栓的位置处。因而，很难根据诸如水通道的流量等条件的变化简单地对水力发电装置进行重新定位。

本发明为了解决上述问题而作，本发明的目的是提供一种水力发电装置，能够无需围绕水通道进行的作业以安装上述装置，并且能够简单且廉价地对该装置进行重新定位。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的水力发电装置包括水力发电模块、支承部以及固定部。上述水力发电模块包括旋转叶片以及发电机，该发电机构通过上述旋转叶片的旋转而发电。支承部对水力发电模块进行支承。固定部将支承部固定至水通道。上述固定部包括螺栓，该螺栓按压水通道的壁面以将上述支承部固定至上述水通道。

发明效果

本发明能够提供一种水力发电装置，能够无需围绕水通道进行的作业以安装上述装置，并且也能够简单且廉价地重新定位。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施例的水力发电装置的示意主视图。

图2是图1所示的水力发电装置的示意俯视图。

图3是图1所示的水力发电装置的示意侧视图。

图4是图1所示的区域Ⅳ的放大示意图。

图5是表示安装于水通道的图1的水力发电装置的示意图。

图6是图5所示的区域Ⅵ的放大示意图。

图7是表示根据本发明的第一实施例的水力发电装置的变形例的示意图。

图8是表示根据本发明的第二实施例的水力发电装置的示意图。

图9是表示图8所示的水力发电装置的第一变形例的示意图。

图10是表示图8所示的水力发电装置的第二变形例的示意图。

图11是表示根据本发明的第三实施例的水力发电装置的示意图。

图12是表示根据本发明的第四实施例的水力发电装置的示意图。

具体实施方式

将参照附图对本发明的实施例进行描述。在图中，对相同或对应的元件进行同样地标注，而不进行重复描述。

(第一实施例)

(水力发电装置的构造)

图1至图4是表示根据本实施例的水力发电装置的示意图。将参照附图1至图4，对根据本实施例的水力发电装置的构造进行描述。

图1至图4中所示的水力发电装置是紧凑且轻量的系统，该系统安装在用于农业用水、城市用水、工业用水等的现有的水通道中，并且利用流动的水的动能进行发电。如图1至图4所示，水力发电装置包括具有旋转叶片1的水力发电模块、具有梁4的支承部、具有螺栓5a的固定部以及控制装置。水力发电模块具有旋转叶片1、齿轮箱2以及发电机3。旋转叶片1是水平轴型的螺旋桨式旋转叶片。齿轮箱2连接到旋转叶片1。发电机3通过支承件连接到齿轮箱2。当旋转叶片1通过水流而旋转时，旋转叶片1的旋转通过齿轮箱2和支承件传递至发电机3。发电机3通过旋转叶片1的旋转而发电。

控制装置控制发电机3的输出和旋转叶片1。从发电机3获取的最大电力根据水流的流速而改变。因而，控制装置对水流的流速、旋转叶片1的转速或发电机3的发电电压进行测量，并且确定最佳的电流值，该最佳的电流值使得从发电机3获取的电力最大。然后，控制装置对水力发电模块进行控制，使得发电机3的电流量与最佳值匹配。

支承部对水力发电模块进行支承。支承部具有两根梁4a和4b、架台4c、支承件4d以及底板4e。两根梁4a和4b平行对准。在两根梁4a和4b的中央部，架台4c配置成将两根梁4a和4b连接。架台4c固定至梁4a、4b。在架台4c的上表面上，两根支承件4d隔着间隔配置。两根支承件4d各自配置在架台4c的端部。此外，支承件4d被定位成在俯视观察时与梁4a、4b重叠。底板4e配置成连接在两根支承件4d之间。发电机3固定至底板4e。发电机3配置在架台4c和底板4e之间。水力发电模块的支承件具有连接到架台4c下表面的一端部。

固定部包括螺栓5a、两根L形角钢7以及螺母6a。如图2所示，L形角钢7配置在两根梁4a、4b的端部以连接梁4a、4b。L形角钢7具有螺栓孔，该螺栓孔用于接收螺栓5a、5b并且供该螺栓5a、5b穿过。L形角钢7通过使用穿过螺栓孔的螺栓5b以及螺母6b连接到梁4a、4b。如下文所述那样，穿过L形角钢7的螺栓孔的螺栓5a按压水通道的壁面。螺栓5a配置成在梁4a、4b延伸的方向上延伸。对于单个L形角钢7，可以设置多个螺栓5a。例如，如图3所示，对于单个L形角钢7，设置有四个螺栓5a。螺母6a连接到每个螺栓5a。螺栓5a通过螺母6a固定至L形角钢7。具体而言，两个螺母6a中的一个螺母固定至L形角钢7。螺母可以通过诸如焊接等任意方法进行固定。

然后，如后所述，螺栓5a的顶端按压水通道的壁面以相对于水通道对梁4a和4b进行定位并进而固定。

(在水通道中安装水力发电装置)

图5和图6是表示安装在水通道中的图1至图4所示的水力发电装置的示意图。参照图5和图6，对在水通道中安装水力发电装置的方法进行描述。

首先，水力发电装置被配置在水通道中的预定位置处。这样，水力发电装置具有梁4a、4b，通过梁4a、4b的端部与水通道的壁部8的上表面接触。L形角钢7和螺栓5a配置在面对壁部8内周表面的位置处。这样，螺栓5a预先缩回，以使该螺栓5a不会与壁部8的内周表面接触。

接着，旋转螺栓5a以将该螺栓5a的顶端按压至壁部8的表面。此外，两个螺母6a中的、未焊接至L形角钢7的螺母6a也能够被紧固以固定螺栓5a并进而防止螺栓5a松脱。通过这样，水力发电装置能够被固定至水通道。

(水力发电装置的动作)

固定至水通道的水力发电装置具有旋转叶片，通过流过水通道的水流使上述旋转叶片旋转。旋转叶片产生旋转能量，该旋转能量又经由齿轮箱2、以及配置在支承件内的转轴等传递至发电机3。发电机3接收被传递的旋转能量并且将该旋转能量转换成电能。由发电机3产生的电力通过输出线等向外输出。

(特征性的构造、功能以及效果)

如上所述的水力发电装置包括水力发电模块、支承部(梁4a、4b、架台4c、支承件4d和底板4e)以及固定部(L形角钢7、螺栓5a以及螺母6b)。水力发电模块具有旋转叶片1和通过旋转叶片1旋转而发电的发电机3。支承部对水力发电模块进行支承。固定部将支承部固定至水通道。固定部具有螺栓5a，该螺栓5a按压水通道的壁面(壁部8的表面)以将支承部固定至水通道。

按压壁部8表面的螺栓5a产生与壁部8表面的摩擦力，并且该摩擦力能够将水力发电装置的支承部所具有的梁4a、4b固定至水通道。此外，摩擦力使得水力发电装置承受该装置从流过水通道的水处受到的力。换言之，不需要进行诸如附连锚固螺栓这样的作业，就能够将水力发电装置安装在水通道中，因此是廉价的。

此外，能够通过如上述那样简单的工序将水力发电装置安装在水通道中。因而，也容易在水通道中对水力发电装置进行重新定位。此外，由于水力发电装置能够通过简单的工序进行安装，因此，在诸如灾难来袭时等紧急情况下，能够将水力发电装置安装在水通道中的任意位置以作为临时的措施。

安装在用于农业用水等的灌溉渠中的水力发电装置的尺寸和重量相对较小，并且通常不采用锚固螺栓等，因此，水力发电装置甚至通过按压水通道的壁面的螺栓5a所引发的摩擦力就能被充分地固定至水通道。这样，在对水力发电装置安装在水通道中的位置进行选择时能够提供较大的自由度。此外，由于水力发电装置不需要施工作业且易于安装，因此，水力发电装置能够安装在水通道中允许最有效的发电的选定位置。

(水力发电装置的变形例)

图7是表示图1至图4所示的水力发电装置的变形例的示意图。将参照图7对图1至图4所示的水力发电装置的变形例进行描述。值得注意的是，图7对应于图6。

图7所示的水力发电装置基本上具有与图1至图4所示的水力发电装置的结构相同的结构，除了前者与后者相比，由L形角钢7构成的固定部的结构不同。也就是说，在图7所示的水力发电装置中，起到固定部所具有的基底构件作用的L形角钢7具有螺纹孔7a，而不是接收螺栓5a并供其穿过的简单的开口。螺栓5a被拧入至螺纹孔7a内并进而连接到L形角钢7。此外，螺母6a连接到螺栓5a以防止螺栓5a松脱。上述构造也能够实现与图1至图4所示的水力发电装置的效果相似的效果。

(第二实施例)

(水力发电装置的构造)

图8是表示根据本实施例的水力发电装置的示意图。将参照附图8对根据本实施例的水力发电装置进行描述。值得注意的是，图8对应于图6。

图8所示的水力发电装置基本上具有与图1至图4所示的水力发电装置的结构相同的结构，除了与后者相比，前者具有配置在构成固定部的螺栓5a顶端与水通道的壁部8表面之间的板状构件9。板状构件9可以是形成为板状的任意材料。例如，板状构件9可以是铁板。

(在水通道中安装水力发电装置)

尽管在使螺栓5a旋转并按压至壁部8时板状构件9被配置在螺栓5a与水通道的壁部8之间，但图8所示的水力发电装置安装在水通道中的方法与参照图5和图6描述的方法基本相同。板状构件9能够以任意方式进行配置。例如，可使用诸如粘接胶带等临时固定构件，以将板状构件9临时固定至壁部8或螺栓5a顶端。通过这样，螺栓5a能够被按压至水通道的壁部8以将水力发电装置固定至水通道。

(特征性的构造、功能以及效果)

在如上所述的水力发电装置中，固定部包括板状构件9，该板状构件9配置在螺栓5a顶端一侧并且位于螺栓5a与水通道的壁面(壁部8表面)之间。在将上述情况和螺栓5a顶端直接与水通道的壁面接触的情况进行比较时，与后者相比，前者使得区域内被按压的壁面具有更大的面积。也就是说，前者能够减少上述区域内的接触表面压力。这能够抑制诸如下述问题的发生：因在较小的面积施加过度的应力而引起的壁面损伤。

此外，水力发电装置能够以较大的面积连接到水通道的壁部8表面上，因此，能够更牢固地固定至水通道。

(水力发电装置的变形例)

图9和图10是表示图8所示的水力发电装置的变形例的示意图。将参照图9和图10对图8所示的水力发电装置的变形例进行描述。值得注意的是，图9和图10对应于图8。

图9所示的水力发电装置基本上具有与图8所示的水力发电装置的结构相同的结构，除了前者具有与后者相比在形状上有所不同的板状构件9。更具体而言，图9所示的板状构件9具有与螺栓5a顶端接触的台阶部9a。台阶部9a形成在板状构件9的厚部9b与板状构件9的薄部9c之间的边界部。

在上述情况下，能够获得与图8所示的水力发电装置的效果相似的效果，并且通过使螺栓5a具有在台阶部9a处与板状构件9接触的顶端，能够防止螺栓5a和板状构件9的相对位置位移。此外，在进行安装水力发电装置的施工作业或按压至水通道的壁面的螺栓5a松脱等情况下，板状构件9的台阶部9a能够被螺栓5a的顶端卡住以抑制诸如板状构件9从螺栓5a脱出并进而掉落等问题的发生。

图10所示的水力发电装置基本上具有与图8所示的水力发电装置的结构相同的结构，除了前者具有与后者相比在形状上有所不同的板状构件9。即，

图10所示的板状构件9具有接收螺栓5a顶端的凹部9d。作为凹部9d的替代，也可形成贯穿板状构件9的通孔。此外，凹部9d或通孔可以具有螺合以与螺栓5a连接的内表面。

在上述情况下，通过使螺栓5a具有在凹部9d处与板状构件9接触的顶端，能够防止螺栓5a和板状构件9轻易发生位置相对移位。此外，在进行安装水力发电装置的施工作业等情况下，螺栓5a能够具有插入板状构件9凹部9d内的顶端，以抑制诸如板状构件9从螺栓5a脱出并由此掉落等问题的发生。

(第三实施例)

(水力发电装置的构造)

图11是表示根据本实施例的水力发电装置的示意图。将参照附图11对根据本实施例的水力发电装置进行描述。值得注意的是，图11对应于图2。

图11所示的水力发电装置基本上具有与图1至图4所示的水力发电装置的结构相同的结构，除了前者与后者相比，通过构造不同的部分将构成支承部的梁4a、4b和构成固定部的L形角钢7连接在一起。具体而言，梁4a和4b具有长孔10。L形角钢7和梁4a、4b通过插入穿过长孔10的螺栓5b连接，并且进而L形角钢7被固定至梁4a、4b。通过改变螺栓5b在长孔10中的位置，能够改变L形角钢7相对于梁4a、4b的位置。即，L形角钢7以能移位的方式连接到梁4a和4b。

(特征性的构造、功能以及效果)

在如上所述的水力发电装置中，具有L形角钢7的固定部以能移位的方式连接到具有梁4a、4b的支承部。在上述情况下，能够容易地改变固定部相对于支承部的位置。这能使将水力发电装置安装在不同宽度的水通道中。

值得注意的是，通过与采用长孔10的上述构造不同的构造，可以改变L形角钢7相对于梁4a和4b的位置。例如，可在梁4a、4b上沿其延伸方向形成接收螺栓5b的多个孔，并且通过改变接收螺栓5b的孔，能够改变L形角钢7相对于梁4a、4b的位置。作为替代，L形角钢7可具有接收螺栓5b的长孔。作为替代，L形角钢7可在梁4a和4b延伸的方向上具有接收螺栓5b的多个孔。

(第四实施例)

(水力发电装置的构造)

图12是表示根据本实施例的水力发电装置的示意图。将参照附图12对根据本实施例的水力发电装置进行描述。值得注意的是，图12对应于图1。

图12所示的水力发电装置基本上具有与图1至图4所示的水力发电装置的结构相同的结构，除了前者具有与后者相比形状有所不同的旋转叶片。图12所示的水力发电装置不具有水平轴型的螺旋桨式旋转叶片，而具有垂直轴型的旋转叶片20。上述构造也能够实现与图1至图4所示的水力发电装置的效果相似的效果。

如上所述的水力发电装置能够具有任意形式的旋转叶片。

虽然以上描述了本发明的各实施例，但这些实施例能够进行各种变形。此外，本发明的范围不限定于上述实施例。本发明的范围由权利要求书的范围限定，并且旨在包括在与权利要求书的范围等同的意思和范围内的任何改型。

工业上的可利用性

本发明尤其适合应用于安装在灌溉渠等的小型的水力发电装置。

符号说明

1、20：旋转叶片；

2：齿轮箱；

3：发电机；

4、4a、4b：梁；

4c：架台；

4d：支承件；

4e：底板；

5a、5b：螺栓；

6a、6b：螺母；

7：L形角钢；

7a：螺纹孔；

8：水通道的壁部；

9：板状构件；

9a：台阶部；

9b：厚部；

9c：薄部；

9d：凹部；

10：长孔。

Claims (8)

1.一种水力发电装置，其特征在于，包括：

水力发电模块，所述水力发电模块具有旋转叶片以及发电机，所述发电机构造成通过所述旋转叶片的旋转而发电；

支承部，所述支承部对所述水力发电模块进行支承；以及

固定部，所述固定部将所述支承部固定至水通道，

所述固定部具有螺栓，所述螺栓按压所述水通道的壁面以将所述支承部固定至所述水通道。

2.如权利要求1所述的水力发电装置，其特征在于，所述固定部包括：

基底构件，所述基底构件具有接收所述螺栓的螺纹孔；以及

螺母，所述螺母与所述螺栓连接。

3.如权利要求1或2所述的水力发电装置，其特征在于，所述固定部包括板状构件，所述板状构件配置在所述螺栓的顶端一侧，并且位于所述螺栓与所述水通道的壁面之间。

4.如权利要求3所述的水力发电装置，其特征在于，所述板状构件具有台阶部，所述台阶部使得所述螺栓具有与所述台阶部接触的顶端。

5.如权利要求3所述的水力发电装置，其特征在于，所述板状构件具有接收所述螺栓的顶端的凹部。

6.如权利要求1至5中任一项所述的水力发电装置，其特征在于，所述固定部以能移位的方式连接到所述支承部。

7.如权利要求1至6中任一项所述的水力发电装置，其特征在于，所述旋转叶片是水平轴型的螺旋桨式旋转叶片。

8.如权利要求1至6中任一项所述的水力发电装置，其特征在于，所述旋转叶片是垂直轴型的旋转叶片。