JP2007113232A - Dust removing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロ水力発電システムにおける水力発電機への取水に際し、水力発電機へ供給される水に混入した小石、砂、落ち葉、ごみ等を除去する、塵芥除去装置に関する。 The present invention relates to a dust removing device that removes pebbles, sand, fallen leaves, dust and the like mixed in water supplied to a hydroelectric generator when water is taken into the hydroelectric generator in a micro hydroelectric power generation system.
近年では、地球温暖化防止京都会議等に見られるように、環境負荷の少ない石油代替エネルギーの導入が重要な課題となっており、かかる観点からマイクロ水力発電システムの普及が期待されている。このマイクロ水力発電システムは、山間部の沢水、各種水路の維持放流水、工業用水、農業用水等の小さな水資源を利用して発電するものであり、太陽光発電や風力発電に比べて発電効率が高いという利点を有している。しかし、水力発電機の水車部を構成するガイドベーン、ランナ、噴射ノズル等の口径寸法が狭小であることから、水に混入した小石、砂、落ち葉、ごみ等によって流路が閉塞され易く、運転障害を生じ易いという欠点がある。 In recent years, as seen in the Kyoto Conference on the Prevention of Global Warming, the introduction of petroleum alternative energy with a low environmental impact has become an important issue, and the spread of micro hydroelectric power generation systems is expected from this viewpoint. This micro hydroelectric power generation system generates electricity using small water resources such as mountainous water, maintenance and discharge water of various waterways, industrial water, agricultural water, etc., compared to solar power generation and wind power generation. It has the advantage of high efficiency. However, since the diameter of the guide vanes, runners, injection nozzles, etc. that make up the water turbine section of the hydroelectric generator is narrow, the flow path is likely to be clogged by pebbles, sand, fallen leaves, dust, etc. mixed in the water. There is a drawback that it easily causes trouble.
そこで、従来では、水路にスクリーンを設置するとともに、スクリーンに引っ掛かった落ち葉やごみ等を定期的に除去し、さらに、水車ケーシングに推積した小石や砂等を定期的に除去するようにしていた(特許文献1参照)。
従来では、水力発電機へ供給される水に混入した落ち葉やごみ等の塵芥を定期的に除去していたので、発電設備の維持・管理に多大な労力および費用を要するという問題があった。 Conventionally, since dust such as fallen leaves and garbage mixed in the water supplied to the hydroelectric generator is periodically removed, there has been a problem that a great deal of labor and cost are required to maintain and manage the power generation equipment.
それゆえに、本発明の課題は、水に混入した塵芥を自動的に除去することによって、発電設備の維持・管理に要する労力および費用を大幅に軽減できる、塵芥除去装置を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a dust removal device that can significantly reduce labor and cost required for maintenance and management of power generation facilities by automatically removing dust mixed in water.
請求項1に記載した発明は、「水力発電用の水に混入した塵芥を除去する塵芥除去装置10であって、上部に水を取り込む取水口30を有する貯水槽16、前記取水口30に傾斜して取り付けられ、前記取水口30に与えられた水の一部を塵芥と共に前記貯水槽16の外部へ流下させる塵芥除去スクリーン18、および前記貯水槽16内の水を水力発電機14へ導く導水管26を備える、塵芥除去装置10」である。
The invention described in claim 1 is “a
この発明において、貯水槽16の取水口30に水が与えられると、その水の多くが取水口30から貯水槽16へ供給されるとともに、その水の一部が塵芥(落ち葉、ゴミ等)と共に塵芥除去スクリーン18の上面を滑って貯水槽16の外部へ排出される。
In this invention, when water is given to the
請求項2に記載した発明は、請求項1に記載した「塵芥除去装置10」において、「前記塵芥除去スクリーン18,70は、その傾斜方向へ延びるスリット42または長孔74を有している」ことを特徴とする。
The invention described in
この発明では、塵芥除去スクリーン18,70のスリット42または長孔74が塵芥除去スクリーン18,70の傾斜方向へ延びて形成されているので、水に混入した塵芥を円滑に流下させることができるとともに、スリット42または長孔74を通して大量の水を貯水槽16へ取り込むことができる。
In the present invention, the
請求項3に記載した発明は、請求項1または2に記載した「塵芥除去装置10」において、「前記導水管26の上流側の開口端が、前記取水口30の直下から側方へずれた位置であって、かつ、前記貯水槽16の内部底面から持ち上げた位置に配設されている」ことを特徴とする。
The invention described in claim 3 is the “
この発明では、導水管26の上流側の開口端が取水口30の直下から側方へずれた位置に配設されているので、取水口30から貯水槽16へ供給された水に混入した気泡が導水管26へ直ちに取り込まれることはなく、この気泡の多くを水面へ浮上させて大気中へ逃がすことができる。また、導水管26の上流側の開口端が貯水槽16の内部底面から持ち上げた位置に配設されているので、貯水槽16の底部に溜まった砂等が導水管26へ取り込まれるのを防止できる。
In the present invention, since the opening end on the upstream side of the
請求項4に記載した発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載した「塵芥除去装置10」において、「前記取水口30より上流側において水に混入した可沈殿物を沈殿させる沈殿槽20と、前記沈殿槽20の上部に配設され、前記沈殿槽20内の水に浮いた浮遊物を誘導除去する誘導板22とを備える」ことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the “
この発明では、水に混入した石や砂等の可沈殿物を沈殿槽20で沈殿させて除去することができ、また、水に浮いた落ち葉やゴミ等の浮遊物を誘導板22で誘導して除去することができる。
In the present invention, sediments such as stones and sand mixed in water can be settled and removed in the
請求項5に記載した発明は、請求項4に記載した「塵芥除去装置10」において、「前記沈殿槽20と前記取水口30との間には、前記沈殿槽20の水を前記取水口30側へ溢れ出させる溢出口50が設けられており、前記溢出口50には、水に混入した可沈殿物の沈殿を促進する突出部52が沈殿槽20側へ突出して設けられている」ことを特徴とする。
The invention described in claim 5 is the “
この発明は、突出部52によって可沈殿物の沈殿を促進するようにしたものである。
In the present invention, the precipitation of the precipitate is promoted by the
請求項1〜4に記載した発明によれば、水力発電機へ与えられる水に混入した小石、砂、落ち葉、ごみ等を簡単な構成で確実に除去することができるので、発電設備の維持・管理に要する労力および費用を大幅に軽減できる。 According to the invention described in claims 1 to 4, pebbles, sand, fallen leaves, dust, etc. mixed in the water given to the hydroelectric generator can be reliably removed with a simple configuration. The labor and cost required for management can be greatly reduced.
図1は、本発明が適用された塵芥除去装置10を示す平面図であり、図2は、図1におけるII-II線断面図である。塵芥除去装置10は、図3に示すようなマイクロ水力発電システム12において、水力発電機14へ与えられる水に混入した小石、砂、落ち葉、ごみ等を自動的に除去するものであり、貯水槽16、塵芥除去スクリーン18、沈殿槽20、誘導板22、余水槽24および導水管26等によって構成されている。
FIG. 1 is a plan view showing a
貯水槽16は、水力発電機14(図3)へ与えられる水を貯める水槽であり、コンクリート等によって構成された箱状の水槽本体28を有しており、水槽本体28の上部には、水を取り込む取水口30が水平面に対して所定角度で傾斜して形成されている。また、水槽本体28の内部底面には、溝状の砂溜ピット32が形成されており、水槽本体28の側壁には、砂溜ピット32に溜まった砂を排出する排砂口34が形成されている。そして、取水口30には、塵芥除去スクリーン18が取り付けられており、排砂口34には、排砂弁36を介して排砂管38が取り付けられている。
The
取水口30の傾斜角度は、塵芥除去スクリーン18の上面を流れる水に混入した塵芥を貯水槽16の外部へ効率よく流下させることのできるように設定されており、この実施例では、13〜20度の範囲内で設定されている。
The inclination angle of the
塵芥除去スクリーン18は、小石、砂、落ち葉、ごみ等の塵芥を貯水槽16の外部へ流下させるものであり、取水口30の周縁部に固定される略四角形の固定枠40と、固定枠40の対向する2辺間に架け渡され、スリット42を構成する複数のスリット棒44と、固定枠40の他の対向する2辺間に架け渡され、各スリット棒44を支持する支持棒46とによって構成されており、固定枠40には、ビス(図示省略)が挿通される複数の孔48が形成されている。そして、孔48に挿通されたビス(図示省略)によって、塵芥除去スクリーン18が取水口30に着脱可能に固定されている。したがって、塵芥除去スクリーン18を取り外すことによって、取水口30を開放することができ、開放された取水口30を貯水槽16の点検口または掃除口として利用することができる。
The
塵芥除去スクリーン18の傾斜角度は、取水口30の傾斜角度に依存しており、この実施例では、上述のように13〜20度の範囲内で設定されている。また、スリット42の延びる方向は、水に混入した塵芥を円滑に流下させるとともに、貯水槽16へ大量の水を取り込むために、塵芥除去スクリーン18の傾斜方向と同じ方向に設定されている。
The inclination angle of the
なお、取水口30に対する塵芥除去スクリーン18の取り付け態様は、ウォーターハンマ等によるサージを開放できる点において、浮き上がりを許容する「填め込み式」であることが望ましい。
It should be noted that the manner in which the
沈殿槽20は、貯水槽16の取水口30より上流側において水に混入した可沈殿物(石、砂等)を沈殿させる水槽であり、コンクリート等によって貯水槽16の上方にこれと一体に形成されている。そして、沈殿槽20と取水口30の境界部には、沈殿槽20内の水を取水口30側へ溢れ出させる溢出口50が形成されており、溢出口50には、水に混入した可沈殿物を沈殿させる「ひさし状」の突出部52が沈殿槽20側へ突出して形成されている。また、突出部52の直下に位置する沈殿槽20の内部底面には、溝状の砂溜ピット54が形成されており、沈殿槽20の側壁には、砂溜ピット54に溜まった砂を排出する排砂口56が形成されており、排砂口56には、排砂弁58を介して排砂管60が取り付けられている。さらに、溢出口50と対向する沈殿槽20の側壁20aには、取水口62が形成されており、側壁20aと直角をなす側壁20bの一方または双方(この実施例では、「一方」である。)には、落ち葉等の浮遊物を排出する排出口64が形成されており、取水口62には、河川等からの水を引き込む取水管66が接続されている。
The
誘導板22は、取水管66から沈殿槽20に取り込まれた水に混入した浮遊物を排出口64へ導く板状部材であり、沈殿槽20の水面領域を取水口62側と溢出口50側とに二分するように、対向する2つの側壁20b間に架け渡されている。そして、誘導板22の下部は、沈殿槽20に貯められた水の中に配置されており、誘導板22の上部は、水面から突出して配置されている。したがって、取水口62から沈殿槽20に取り込まれた水は、誘導板22の下を通って溢出口50へ向かうことになり、水に混入した浮遊物は、誘導板22に沿って排出口64へ向かうことになり、これにより「水の整流」と「浮遊物の除去」とが同時に行われることになる。
The
余水槽24は、沈殿槽20から溢出口50を通して取水口30に与えられた水のうち、塵芥除去スクリーン18の上面を流下して貯水槽16の外部へ排出された余剰水を受ける水槽であり、コンクリート等によって貯水槽16の側方にこれと一体に形成されている。余水槽24の側壁のうち、余剰水の流下方向に対して直交する方向にある側壁24a(図2)には、排水口68が形成されており、これにより余水槽24へ与えられた余剰水は方向を90度変えて排水口68から排出されることになる。したがって、余水槽24において余剰水の勢いを弱めることができ、余剰水による設置地盤またはその周辺地盤の流出を防止することができる。
The
導水管26は、図3に示すように、貯水槽16に貯められた水を水力発電機14へ導く管であり、導水管26の上流側の端部が余水槽24および貯水槽16の側壁を貫通して、貯水槽16に挿入されている。そして、導水管26の上流側の開口端が、貯水槽16内の水中において、取水口30の直下から側方へずれた位置であって、かつ、貯水槽16の内部底面から持ち上げた位置に配設されている。貯水槽16の内部底面から導水管26の開口端における最低点までの距離は、貯水槽16の底部に溜まった砂等を取り込むことのないように、約50mm以上に設定されている。また、貯水槽16内における水面から導水管26の開口端における最高点までの距離は、貯水槽16へ供給された水に含まれる気泡を取り込むことのないように、導水管26の管径の2倍以上に設定されている。
As shown in FIG. 3, the
塵芥除去装置10を用いてマイクロ水力発電システム12を構成する際には、図3に示すように、塵芥除去装置10が地盤上に設置され、沈殿槽20の取水口62に取水管66が接続されるとともに、導水管26の下流側の端部に水力発電機14が接続される。そして、運転時には、取水管66から沈殿槽20に発電用水が供給され、この水が、沈殿槽20、貯水槽16および導水管26を通して水力発電機14へ与えられる。
When the micro
このとき、水に混入した浮遊物は、沈殿槽20において誘導板22によって除去されるとともに、貯水槽16の取水口30において塵芥除去スクリーン18によって除去される。一方、水に混入した可沈殿物は、貯水槽16および沈殿槽20において沈殿され、砂溜ピット32および54に溜められる。そして、排砂弁36および58を開くことによって、排砂口34および56から排砂管38および60を通して排出される。
At this time, the floating substance mixed in the water is removed by the
沈殿槽20では、取水口62から取り込まれた水が、誘導板22の下を通って潜流となるため、突出部52において下向きの水流が生じることと相俟って、小石や砂等の可沈殿物を効率よく沈殿させることができる。塵芥除去スクリーン18では、スリット42の延びる方向と傾斜方向とが一致しているため、水に混入した塵芥を円滑に流下させることができるとともに、貯水層16へ大量の水を取り込むことができる。
In the
そして、取水口30に対する給水量を導水管26の導水量よりも多くすることによって、貯水槽16へ一旦取り込まれた水を取水口30から溢れ出させることができ、この水によって塵芥除去スクリーン18に引っ掛かった塵芥を貯水槽16の外部へ洗い流すことができる。
Then, by making the amount of water supplied to the
なお、上述の実施例では、複数のスリット棒44を有する塵芥除去スクリーン18を用いているが、これに代えて、図5に示すようなパンチングメタル構造の塵芥除去スクリーン70や、辺の長さが5mm程度の網目を有するステンレス製網(図示省略)を用いるようにしてもよい。塵芥除去スクリーン70(図5)は、ステンレス等からなる板材72に複数の長孔74を傾斜方向へ延びて形成したものであり、板材72には、ビス(図示省略)が挿通される複数の孔76が形成されている。
In the above-described embodiment, the
10… 塵芥除去装置
12… マイクロ水力発電システム
14… 水力発電機
16… 貯水槽
18,70… 塵芥除去スクリーン
20… 沈殿槽
22… 誘導板
24… 余水槽
26… 導水管
28… 水槽本体
30,62… 取水口
32,54… 砂溜ピット
34,56… 排砂口
36,58… 排砂弁
38,60… 排砂管
42… スリット
46… 支持棒
50… 溢出口
52… 突出部
64… 排出口
66… 取水管
74… 長孔
DESCRIPTION OF
Claims (5)
上部に水を取り込む取水口を有する貯水槽、
前記取水口に傾斜して取り付けられ、前記取水口に与えられた水の一部を塵芥と共に前記貯水槽の外部へ流下させる塵芥除去スクリーン、および
前記貯水槽内の水を水力発電機へ導く導水管を備える、塵芥除去装置。 A dust removing device for removing dust mixed in water for hydroelectric power generation,
A water storage tank having a water intake port for taking in water at the top;
A dust removal screen that is attached to the water intake at an angle and causes a part of the water supplied to the water intake to flow down together with the dust to the outside of the water storage tank, and a guide that guides the water in the water storage tank to the hydroelectric generator. A dust removal device including a water pipe.
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