JP2006316487A - Entrained-air control system for headrace - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水力発電所等の圧力導水路へ取水した水を注入合流させる合流構造物に設けられる混入空気防除装置に関する。 The present invention relates to a mixed air control apparatus provided in a merge structure that injects and merges water taken into a pressure conduit such as a hydroelectric power plant.
水力発電所においては、集水地域の効果的な水の利用のために渓流取水を行い、この取水した水を圧力導水路へ注入合流させるようにしている設備(ダム水路式発電所等)がある。 In hydropower plants, there are facilities (dam waterway type power plants, etc.) that take mountain streams for effective use of water collection areas and inject and merge the collected water into pressure conduits. is there.
例えば、図3及び図4に示される設備においては、圧力導水路1が本水路1aとこの本水路1aをバイパスして取水した水を注入合流する支水路1bとによって構成され、支水路1bに注入合流される取水した水は、支水路1bに接続された立抗2を介して落差をもって注入されるようになっている。
For example, in the facilities shown in FIG. 3 and FIG. 4, the
このような合流構造物においては、立抗2の流入口2aから自由落下して高速となった水3が水面に貫入すると、図5にも示されるように、多量の空気4が導水路の流水中に混入し、この混入した空気によって、導水路中にエアポケットが形成されて水頭損失を招いたり、危険なエアハンマー作用を発生させたり、水車の効率を低下させる等の不都合が懸念されている。
In such a confluence structure, when
また、圧力導水路1に渓流取水を合流させる場合において、空気の連行により水路及び水車に著しい損傷を与えるおそれがないようにすることは法令の要請するところでもある(「発電用水力設備に関する技術基準を定める省令」第29条4号ロ参照)。
In addition, when the stream intake water is merged into the
したがって、このような合流構造物を利用する場合には、以上のような現象を防ぐために、渓流取水量を制限しなければならなくなるため、有効な水利用ができなくなり、また、電力量増加に対応できなくなる不都合が懸念されている。 Therefore, when using such a confluence structure, it is necessary to limit the amount of water intake in the mountain stream in order to prevent the above phenomenon, so that effective water use cannot be achieved, and the amount of power consumption is increased. There is concern about the inconvenience that cannot be handled.
これに対する施策として、下記する非特許文献に示されるように、(a)気泡の自由浮上による除去方法、(b)水圧の作用下において空気を除去する方法、(c)水と空気が一緒に落下しないようにする方法を採用することも有効である。 As measures against this, as shown in the following non-patent literature, (a) a method of removing bubbles by free floating, (b) a method of removing air under the action of water pressure, (c) water and air together It is also effective to adopt a method that prevents the camera from falling.
ここで、(a)の気泡の自由浮上による除去方法は、立抗の断面積を大きくとり、自由落下する水脈とともに連行されて水中に進入する気泡を自由浮上させることにより除去する方法であり、(b)の水圧の作用下において空気を除去する方法は、水路断面を大きくした気泡除去室を設けて水と空気の混合流の流速を低下させ、気泡を浮上させて排気管から排気する方法であり、(c)の水と空気が一緒に落下することがないようにする方法は、立抗内の流れを常に満管流状態にして自由落下による気泡の混入をなくすか、取水した水を真空中を自由落下させるようにし、空気を混入を遮断する方法である。
しかしながら、上述した(a)の施策においては、気泡の浮上速度が気泡の混入率によって異なるため、気泡を除去するために立抗の断面積を大きくする必要があり、また、(b)の施策においては、水路断面を大きくした気泡除去室を設ける必要があるので、設備が大きくなり、また、自由落下する水脈の変動によっても左右される不都合がある。さらに、(c)の施策においては、立抗内を取水した水で満たすか真空状態にしなければならず、設備が大掛かりとなり、廉価な設備で対応できなくなる不都合がある。 However, in the measure (a) described above, since the rising speed of the bubble varies depending on the mixing rate of the bubble, it is necessary to increase the cross-sectional area of the resist in order to remove the bubble, and the measure (b) In this case, since it is necessary to provide a bubble removal chamber having a large cross section of the water channel, the equipment becomes large, and there is a disadvantage that it is also affected by fluctuations in the free-falling water vein. Furthermore, in the measure (c), it is necessary to fill the inside of the reaction chamber with water or to make it in a vacuum state, so that the facility becomes large and there is an inconvenience that it is not possible to cope with an inexpensive facility.
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、既存の設備を大きくする必要がなく、また、大掛かりな設備を必要とせずに流水に混入する空気を効果的に防除する
ことが可能な導水路における混入空気防除装置を提供することを主たる課題としている。
The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and it is not necessary to enlarge existing facilities, and to effectively control air mixed in running water without requiring large facilities. The main problem is to provide a mixed-air control device in a water conduit that can be used.
上記課題を達成するために、この発明に係る導水路における混入空気防除装置は、導水路に対して取水した水を落差をもって注入する立抗が接続された合流構造物に設けられる装置であって、前記立抗が接続された部位より下流側に位置する前記導水路の少なくとも上部に障壁を設けると共に前記立抗と前記障壁との間に位置する前記導水路の上部に排気管を接続し、さらに前記立抗の直下又はその近傍に位置する前記導水路の下部に該導水路内へ突出する突出部を設けたことを特徴としている(請求項1)。 In order to achieve the above object, a mixed air control apparatus in a water conduit according to the present invention is an apparatus provided in a junction structure to which a resist for injecting water taken into the water conduit with a drop is connected. A barrier is provided on at least the upper part of the water conduit located downstream from the site where the resist is connected, and an exhaust pipe is connected to the upper part of the conduit that is located between the resist and the barrier, Furthermore, a projecting portion that projects into the water conduit is provided at a lower portion of the water conduit that is located directly under or near the counterweight (Claim 1).
したがって、取水した水が立抗を介して落下し、水面に貫入すると、多量の空気が流水中に混入するが、この混入した空気は、導水路の下部に設けられた突出部により上方へ案内されるので、気泡を導水路の上部へ導き、導水路上部の障壁より手前に設けられた排気管から除去されることになる。 Therefore, when the water taken in falls through the counter and penetrates into the surface of the water, a large amount of air is mixed into the running water. This mixed air is guided upward by the protrusion provided at the lower part of the water conduit. Therefore, the bubbles are guided to the upper part of the water conduit and removed from the exhaust pipe provided in front of the barrier above the water conduit.
また、上記課題を達成するために、導水路における混入空気防除装置は、導水路に対して取水した水を落差をもって注入する立抗が接続されている合流構造物に設けられる装置であって、前記立抗に、注入される水の貫入深さを小さくする減勢機構を設けるようにしてもよい(請求項2)。 Further, in order to achieve the above-mentioned problem, the mixed air control device in the water conduit is a device provided in a confluence structure to which a resist for injecting water taken into the water conduit with a drop is connected, You may make it provide the depressing mechanism which makes the penetration depth of the inject | poured water small to the said resist (Claim 2).
したがって、注入された水の勢いが減勢機構によって減衰されるので、水面に貫入する水の勢いが低減され、水脈の貫入深さを小さくすることで水に混入する空気量を無くすこと又は少なくすることが可能となる。 Accordingly, the momentum of the injected water is attenuated by the reduction mechanism, so that the momentum of the water penetrating the water surface is reduced, and the amount of air mixed into the water is reduced or reduced by reducing the penetration depth of the water vein. It becomes possible to do.
より具体的には、前記減勢機構を、立抗内へ突出して水脈を受ける複数の突出体を立抗の上下にずらして複数設けることで構成し(請求項3)、落下水脈を突出体に順次衝突させることで減勢させ、これにより貫入速度を小さくして貫入深さを小さくするようにしてもよい。また、減勢機構を、立抗内を上下に仕切る仕切壁を設けると共に、この仕切壁に通孔を設けて構成し(請求項4)、落下水脈を仕切壁に衝突させることで減勢させ、しかる後に通孔を介して流下させることで貫入速度を小さくして貫入深さを小さくするようにしてもよい。 More specifically, the depressing mechanism is configured by providing a plurality of projecting bodies that protrude into the resist and receive the water veins by shifting the upper and lower sides of the resist (Claim 3), and the falling water veins are the projecting bodies. It is also possible to reduce the penetration depth by reducing the penetration speed by causing them to collide one after another. Further, the de-energizing mechanism is configured by providing a partition wall for vertically partitioning the inside of the resisting wall, and providing a through hole in this partition wall (Claim 4), and depressurizing by causing the falling water vein to collide with the partition wall. Then, the penetration speed may be reduced by flowing down through the through hole to reduce the penetration depth.
さらに、減勢機構を立抗内の水面に浮遊するフロートによって構成し(請求項5)、落下水脈をフロートに衝突させて減勢させ、水面に貫入する水の速度を小さくして貫入深さを小さくするようにしても、また、減勢機構を立抗の内壁に取水した水を螺旋状に流下させる手段を設けて構成し(請求項6)、水脈を螺旋状に流下させることで減勢させ、水面の貫入深さを小さくするようにしてもよい。 Further, the de-energizing mechanism is constituted by a float that floats on the water surface within the resist (Claim 5), the falling water vein collides with the float to de-energize, and the speed of water penetrating the water surface is reduced to reduce the penetration depth. However, the depressurization mechanism is provided with a means for spirally flowing water taken up on the inner wall of the resisting wall (Claim 6), and the water vein is reduced by flowing spirally. The penetration depth of the water surface may be reduced.
以上述べたように、請求項1に係る発明によれば、導水路に接続された立抗より下流側で導水路の上部に障壁を設けると共に立抗と障壁との間の導水路の上部に排気管を接続し、さらに立抗の直下又はその近傍に位置する導水路の下部に導水路内へ突出する突出部を設けるようにしたので、水脈の貫入に伴い空気が流水に混入しても、混入した空気を突出部で導水路の上部へ導き排気管から排気させることが可能となるので、既存の設備を大きくする必要がなく、また、大掛かりな設備を必要とせずに混入する空気を効果的に除去することが可能となる。 As described above, according to the first aspect of the present invention, a barrier is provided on the upper portion of the water conduit downstream from the resist connected to the conduit, and at the upper portion of the conduit between the resist and the barrier. Since an exhaust pipe is connected, and a projecting part that projects into the water channel is provided at the lower part of the water channel that is located directly under or near the resistance, even if air enters the running water due to the penetration of the water vein Because the mixed air can be led to the upper part of the water conduit by the protrusion and exhausted from the exhaust pipe, it is not necessary to enlarge the existing equipment, and it is possible to remove the mixed air without requiring large equipment. It can be effectively removed.
また、請求項2乃至6に係る発明によれば、導水路に接続される立抗に、減勢機構を設けて注入された水の勢いを減衰されて水脈の貫入深さを小さくしたので、既存の設備を大きくする必要がなく、また、大掛かりな設備を必要とせずに混入する空気を無くすこと又は少なくすることが可能となる。
Further, according to the inventions according to
以下、この発明の最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The best embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1において、圧力導水路1に立設された立抗2から渓流取水を注入合流させる合流構造物が示されている。
この例においては、合流構造物は、圧力導水路1の立抗2が接続された部位より下流側に位置する導水路1の上部に浮上した気泡が下流側へ流れることを阻止する障壁5を設け、この障壁5と立抗2との間に位置する導水路1の上部に障壁5の上流側に溜められた空気を排気する排気管6が接続されている。また、立抗の直下又はその近傍に位置する導水路の下部に導水路内へ突出する突出部7が設けられ、この突出部7により導水路1内の流水の向きを上方へ向けるようにしている。
In FIG. 1, a merging structure for injecting and merging mountain stream intake water from a
In this example, the merging structure has a
ここで、突出部7は、導水路の下部に装着されたブロック状の突設体であっても、導水路の下部を隆起させて一体に形成されるものであってもよい。さらに、導水路の下部に設けられる突出部7は、1つであっても複数であってもよい。この例においては、突出部7を導水路1の立抗2の直下とその下流側近傍の2箇所に設けられている。
Here, the projecting
このような構成においては、立抗2を自由落下して高速となった水3が水面に貫入すると、多量の空気が流水中に混入することになるが、この混入した空気は、導水路1の底部に設けられた突起部7により上方へ流れが変更された流水と共に導水路1の上部へ導かれ、障壁5の上流側に溜められ、この障壁上流側に接続された排気管6から排気されることになる。
In such a configuration, when the
したがって、気泡を除去するために立抗2の断面積を大きくする必要がなくなり、また、導水路断面を大きくした気泡除去室を設ける必要もなくなるので、設備を大きくする必要がなく、また、気泡が流水に混入することを前提としているので、自由落下する水脈の変動によっても左右される不都合がなくなる。さらに、上述の構成によれば、導水路内の施策で対応することが可能となるので、設備が大掛かりになることもなく、廉価な設備で対応することが可能となる。
Therefore, it is not necessary to increase the cross-sectional area of the
以上の構成は、導水路1内での施策によって混入空気を効果的に除去する構成であったが、立抗2内の構造を改良することで、対応するようにしてもよい。即ち、立抗内に、上部から注入される取水が自由落下して水面に直接貫入しないような機構、換言すれば、取水の貫入深さを小さくする減勢機構を設けるようにしてもよい。
The above configuration is a configuration in which mixed air is effectively removed by measures in the
図2にそのような減勢機構の構成例が示され、図2(a)に示される減勢機構は、立抗2の内壁に水脈を受ける複数の突出体8を立抗2の上下にずらして複数(本構成例においては2つ)設けて構成されている。即ち、立抗2の通路断面を小さくするように内壁から略垂直に突出する突出体8を上下方向にずらして複数設け、上下方向で隣り合う突設体を抗内に互い違いに突出させることで、それぞれの突出体8によって絞られた通路部分が立抗2の軸方向に投影した場合に重ならないようにしている。最上部の突出体にあっては、立抗2の流入口から流下した水3が直接衝突する位置に形成されている。
FIG. 2 shows an example of the configuration of such a depressing mechanism. The depressing mechanism shown in FIG. 2 (a) has a plurality of projecting
したがって、立抗2の上部から流入される取水した水3は、最上部の突出体8に衝突し、その後、この突出体8によって通路断面が狭められた部分を通って下方へ落下し、再び下方の突出体8に衝突し、この突出体8によって通路断面が狭められた部分を通って水面に流れ落ちる。このため、水面に貫入する水脈の速度を突出体8によって遅くすることが可能となり、これにより水脈の貫入深さを小さくすることができ、流水に混入する空気4を少なくすることが可能となる。
Therefore, the
図2(b)に示される減勢機構は、立抗内を上下に仕切る仕切壁9を設け、この仕切壁9に通孔9aを設けて構成されている。この通孔9aは、立抗2の流入口から流下した水3が直接入らないような位置に形成されており、この例においては、中央に通孔9aを形成した仕切壁9を立抗2の中程に固定することによって構成されている。
The de-energizing mechanism shown in FIG. 2 (b) is configured by providing a
したがって、立抗2の上部から流入される取水した水3は、仕切壁9に衝突し、その後、中央の通孔9aを通って流下し、水面に流れ落ちる。このため、水面に貫入する水脈の速度を仕切壁9によって遅くすることが可能となり、これにより水脈の貫入深さを小さくすることができ、流水に混入する空気4を少なくすることが可能となる。
Therefore, the
図2(c)に示される減勢機構は、立抗内の水面に浮遊するフロート10によって構成されている。即ち、立抗内の水面上に立抗2の内壁よりも径の小さい球状のフロート10を浮遊させ、上方から流下する水をこのフロート10に当てるようにしている。
The de-energizing mechanism shown in FIG. 2 (c) is constituted by a
このような構成においては、フロート10を人為的に固定しなくても、「ベルヌーイの定理」により、フロート10を水流の真下に自動的に置くことができるので、流下した水3は、このフロート10に衝突して水面に流れ落ちることになる。このため、水面に貫入する水脈の速度をフロート10によって遅くすることが可能となり、これにより水脈の貫
入深さを小さくすることができ、流水に混入する空気4を少なくすることが可能となる。
In such a configuration, even if the
図2(d)に示される減勢機構は、立抗2の内壁に取水した水を螺旋状に流下させる手段を設けて構成されている。この螺旋状に流下させる手段は、立抗2の内壁に螺旋状のガイドを設けておき、この螺旋状のガイドに渓流取水を導くようにするものであっても、立抗2の流入口を立抗の接線方向に略水平に設け、内壁に沿って渓流取水を勢いよく噴出させるようにするものであってもよい。
The de-energizing mechanism shown in FIG. 2 (d) is configured by providing means for spirally flowing water taken up on the inner wall of the resist 2. Even if the means for flowing down the spiral is to provide a spiral guide on the inner wall of the
したがって、このような構成においては、立抗2の上部から流入される取水した水3は、立抗2の内壁を沿って螺旋状に流下して水面に到達するので、水面に貫入する水脈の速度を遅くすることが可能となり、これにより水脈の貫入深さを小さくすることができ、流水に混入する空気4を少なくすることが可能となる。
Therefore, in such a configuration, the
尚、図2(a)に示される突出体8や図2(b)に示される仕切壁9は、立抗2の内壁に固定されたものであっても、渓流取水の流入量の変動に伴う水面の変動に対応するため、常に水面の上方に位置させるように水面の変動に伴って上下動させるようにしてもよい。また、上述した導水路内の施策と立抗に設けた減勢機構を組み合わせて用いるようにしてもよい。
Note that the
1 導水路
2 立抗
5 障壁
6 排気管
7 突起部
8 突出体
9 仕切壁
9a 通孔
10 フロート
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記立抗が接続された部位より下流側に位置する前記導水路の少なくとも上部に障壁を設けると共に前記立抗と前記障壁との間に位置する前記導水路の上部に排気管を接続し、さらに前記立抗の直下又はその近傍に位置する前記導水路の下部に該導水路内へ突出する突出部を設けたことを特徴とする導水路における混入空気防除装置。 A mixed air control device in a water channel provided in a confluence structure connected to a structure that injects water taken into the water channel with a head,
A barrier is provided on at least the upper part of the water conduit located downstream from the site where the resist is connected, and an exhaust pipe is connected to the upper part of the conduit that is located between the resist and the barrier; The mixed air control apparatus in a water conduit characterized by providing the protrusion part which protrudes in the said water conduit at the lower part of the said water conduit located in the direct vicinity or the vicinity of the said resist.
前記立抗に、注入される水の貫入深さを小さくする減勢機構を設けたことを特徴とする導水路における混入空気防除装置。 A mixed air control device in a water channel provided in a confluence structure connected to a structure that injects water taken into the water channel with a head,
The mixed air control apparatus in a water conduit characterized by providing a depressing mechanism for reducing the penetration depth of water to be injected against the resist.
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