JP2015152006A

JP2015152006A - 利水ダム用発電装置

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Publication number: JP2015152006A
Application number: JP2014058964A
Authority: JP
Inventors: 一夫有▲吉▼; Kazuo Ariyoshi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-02-10
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2015-08-24
Anticipated expiration: 2034-02-10
Also published as: JP5885275B2

Abstract

【課題】送水のみに利用していた導水管をまとめて、高効率の大形発電機で発電できるようにし、安価な電力を安定して供給する。
【解決手段】ダム下に配設された各用途先の導水管２を集水管５に集約し、発電機１に接続して、前後にテーパ７を形成した脱気管６を接続し、該後部のテーパ部に、発電機設置で分断した下流側の各導水管をテーパ管を介して接続し、また導水管と脱気管間に予備導水管８を接続し、導水管と同じ高さの取水口、または、それより高い取水口より導水管と同径の補水管９を配設し、大、中、小口径管に分岐して整流管前部のテーパ部に各接続し、各導水管、水圧管３、吸い出し管４、予備導水管、補水管、大、中、小口径管１２に弁を取り付けて構成した。これにより、ダム下に配設した各用途先の導水管をまとめて、大形発電機で高効率の発電ができ、発電後は、再び元通りの導水管に戻し、各用途先に従来のダム圧で送水することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、利水ダム用発電装置に関する。

従来、利水ダムは、かんがい、水道、工業用等の利用のみで、ダムが有する高圧エネルギーは送水のみにしか利用されてなかった。

本発明は、先に、特願２０１３−２５５４４０号の利水ダム用発電装置を出願したが、今回、出願の本発明は、更に、大形発電機で高効率の発電ができるようにしたものである。
すなわち、ダム下に配設した各用途先の導水管をまとめて大形発電機で発電し、発電後は、再び、元通りの導水管に戻し、各用途先に、従来のダム圧で送水できるようにしたものである。
また、本装置内と発電時において、ガス（今まで、水に溶解していた空気、その他の気体）が発生するが、本装置内で完全に溶け込ませて送水し、ガスによる管路や付属機器の腐食と水撃作用を防止して、安価な電力を安定して発電することを目的とする。

そして、本発明は、上記目的を達成するため、第１の課題解決手段は、ダム下に配設された各用途先の導水管間に発電機を設置し、発電機の前部に、ダム側の全導水管の水量が通る水圧管を接続し、後部には、水圧管よりやや大径の吸い出し管を接続し、また、水圧管の前部には、大径で前後にテーパを形成した集水管を接続し、該集水管の前部テーパ部には、発電機設置で分断したダム側の全導水管を接続し、吸い出し管の後部には集水管より大径で前後にテーパを形成した整流管を接続し、該後部のテーパ部には発電機設置で分断した下流側の全導水管をテーパ管を介して接続し、また、集水管後部と整流管前部のテーパ部間に吸い出し管と同径の予備導水管を接続し、また、導水管と同じ高さの取水口、または、それより高い取水口より、導水管と同径の補水管を配設し、該先端は補水管と同口径の大口径管、中口径管、小口径管に分岐して整流管前部のテーパ部に各接続し、各導水管、水圧管、吸い出し管、予備導水管、補水管、大口径管、中口径管、小口径管に弁を取り付けたものである。

また、図４の第２の課題解決手段は、集水管の代りに、水圧管を長めで大径に形成し、また、整流管の代りに、吸い出し管を長めで大径に、後部にテーパを形成したものである。

上記課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、発電する時は、全導水管、補水管（３ケの弁の内１ケ）、水圧管、吸い出し管の弁を全開し、予備導水管の弁を全閉すれば、集水管に集約したダム水が水圧管を通って発電機に流れ込んで発電する。発電したダム水は整流管に入り、発電時や流水経路で発生したガスをダム水に完全に溶け込ませて、従来のダム圧で、ダム側の各導水管に送水する。
発電機のメンテ時は、先ず、予備導水管の弁を全開し、発電機前後の水圧管と吸い出し管の弁を全閉し、ダム水を予備導水管側に切替えて行う。
なお整流管から各導水管への送水密度を高めるため、補水管の弁（３ケの内１ケ）は全開したままにする。
なお、水撃を防止するため、弁の開閉は静かに少しづつ行い、流れに、急激な変化が起きないようにする。

上述したように、本発明は、今まで送水のみに利用していた導水管をまとめて、高効率の大形発電機で発電できるようにしたので、きわめて安価な電力を安定して供給することができる。
また、本装置と発電において発生したガスを整流管内で完全に溶け込ませて送水し、ガスによる管路や付属機器の腐食と水撃作用を防止したダム水を、従来のダム圧で、利水ダム本来の目的であるかんがい、水道、工業用等に送水できるので、今までの利水ダムを発電所付き多目ダムとして安全、有効に活用することができる。

第１の課題解決手段の平面図図１のＡ部拡大断面図図１の側面図予備導水管と補水管は導水管と同じように、地面に沿って配設するが、分りやすくするため、上方と下方に表した。第２の解決手段の平面図

以下、第１の課題解決手段の図１と図２において、１はダムより配設された各導水管２の途中に設置した発電機、３は発電機１の前部に接続した水圧管でダム側の全導水管２の水量が通る径とし、４は発電機１後部に接続した吸い出し管で、水圧管３よりやや大径とし、５は水圧管の前部に接続した大径で前後にテーパを形成した集水管で、該集水管５の前部テーパ部に発電機１設置で分断したダム側の全導水管２を接続している。
また、６は吸い出し管４の後部に接続した整流管で、集水管５より大径で前後にテーパを形成し、該後部のテーパ部に発電機１設置で分断した下流側の全導水管２をテーパ管７を介して接続している。８は集水管５後部と整流管６前部のテーパ部間に接続した吸い出し管４と同径の予備導水管、９は導水管２と同径の補水管で、導水管２と同じ高さの取水口、または、それより高い取水口より配設し、該先端は、補水管９と同径の大口径管１０、中口径管１１、小口径管１２に分岐して整流管６前部のテーパ部に各接続している。１３は弁で、各導水管２、水圧管３、吸い出し管４、予備導水管８、補水管９、大口径管１０、中口径管１１、小口径管１２に取り付けている。
第２の課題の解決手段の図４は、構造を簡単化したもので、１４は集水管５の代りに、水圧管３を長めで大径に形成し、１５は整流管６の代りに、吸い出し管４を長めで大径に、後部にテーパを形成している。
なお、本装置は、接続する導水管の本数に応じて適宜実施することができる。
また、弁１３は電動弁を取り付け、電気的に操作してもよく、集水管５と整流管６を製作しやすくするため、大径の両フランジ管に、両フラジ付きテーパ管を接続して形成してもよい。

以下、上記構成の動作を説明すると、発電は、前述の課題解決手段通り行うが、発電機を通ったダム水は、整流管から各導水管に入り、従来のダム圧で各用途先に送水されるが、もし、整流管がないと、送水量は発電機と整流管までの管・弁の低抗で微少ながら減じるため、導水管全長にわたって空隙状態で流れてガスが発生し、これに、発電機の羽根の回転で遊離したガスが合流するので、管路や付属機器は腐食すると共に水撃作用が生じるおそれがあり危険である。

補水管と整流管は、これ等の障害をなくすために設置したもので、発電したダム水は整流管内で、補水管から入ったダム水と合流する。
このとき、補水管からのダム水は送水量が減じる分だけでよいが、絶対安全を考えて、補水管の弁３ケの内の１ケの弁を全開して余分に注水し、整流管内を常に高密度の満水にして通水する。
したがって、整流管にダム水と共に流れ込んだガスは、整流管内で圧縮され、高密度になったダム水に完全に溶け込んで流れるので、管路や付属機器は腐食することがなく、水撃作用も起こらず安全である。

上記の理由で、補水管は必要で、発電機のメンテ時に予備導水管から通水する時も、前記のように補水管の弁を全開し、整流管内を常に高密度の満水にして通水する。
なお、補水管を取り付けずに、予備導水管の弁で、発電機と管路の低抗で流量が減じる分を補水することが考えられるが、調整が難しく、調整した弁から、ダム水がほとばしって流れ、却って、ガスが発生するので好ましくない。また、上記のように、発電機と管路の抵抗があって、絶対水量は不足して流れるため、如何にしてもガスが発生する。したがって、この観点からも、補水管は必要である。
また、集水管と調整管はテーパ形とし、ダム側と下流側の導水管は流水の方向に接続したので、渦流を最小限に抑制することができると共に下流側の導水管はテーパ管を介して接続したので、整流管内のダム水は、各導水管に絞り込まれて高密度になって流れるので、残留ガスがあっても、ダム水に完全に溶け込み安全に通水することができる。
以上において、発電機は、ダムの様式、導水管の導水管の数量、発電機の設置場所の地形に応じて適切な発電機を設置すれば、高効率の発電をすることができる。また、本発明は既設の利水ダムに設置するので、実施容易であり、発電において何ら問題がないので、きわめて安価な電力を安定して発電でき、従来の利水ダムを発電所付き多目的ダムとして有効に活用することができる。

１発電機
２導水管
３水圧管
４吸い出し管
５集水管
６整流管
７テーパ管
８予備導水管
９補水管
１０大口径管
１１中口径管
１２小口径管
１３弁
１４長めで大径に形成した水圧管
１５長めで大径に形成した吸い出し管

本発明は、利水ダム用発電装置に関する。

本発明は、先に、特願２０１３−２５５４４０の利水ダム用発電装置を出願したが、今回出願の本発明は、更に、大形発電機で高効率の発電ができるようにしたものである。
すなわち、ダム下に配設した各用途先の導水管をまとめて大形発電機で発電し、発電後は、再び、元通りの導水管に戻し、各用途先に、従来のダム圧で送水できるようにしたものである。
また、本装置内と発電時において、ガス（今まで、水に溶解していた空気その他の気体）が発生するが、本装置内で完全に溶け込ませて送水し、ガスによる管路や付属機器の腐食と水撃作用を防止して、安価な電力を安定して発電することを目的とする。

そして、本発明は、上記目的を達成するため、第１の課題解決手段は、ダム下に配設された各用途先の導水管間に発電機を設置し、発電機の前部に、ダム側の全導水管の水量が通る水圧管を接続し、後部には、水圧管よりやや大径の吸い出し管を接続し、また、水圧管の前部には、大径で前後にテーパーを形成した集水管を接続し、該集水管の前部テーパ部には、発電機設置で分断したダム側の全導水管を接続し、吸い出し管の後部には集水管より大径で前後にテーパを形成した脱気管を接続し、該後部のテーパ部には、発電機設置で分断した下流側の全導水管をテーパ管を介して接続し、また、集水管後部と脱気管前部のテーパ部間に吸い出し管と同径の予備導水管を接続し、また、導水管と同じ高さの取水口、または、それより高い取水口より、導水管と同径の補水管を配設し、該先端は補水管と同口径の大口径管、中口径管、小口径管に分岐して脱気管の前部テーパ部に各接続し、各導水管、水圧管、吸い出し管、予備導水管、補水管、大口径管、中口径管、小口径管に弁を取り付けたものである。

また、図４の第２課題解決手段は、集水管の代りに水圧管を長めで、大径に形成し、また、脱気管の代りに、吸い出し管を長めで、水圧管より大径に、後部にテーパを形成したものである。

上記課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、発電する時は、全導水管、補水管（３ヶの内１ヶ）、水圧管、吸い出し管の弁を全開し、予備導水管の弁を全閉すれば、集水管に集約したダム水が水圧管を通って発電機に流れ込んで発電する。発電したダム水は、脱気管に入り、発電時や流水経路で発生したガスを、高密度にした脱気管内のダム水に溶け込ませ、従来のダム圧で下流側の各導水管に送水する。
発電機のメンテ時は、先ず、予備導水管の弁を全開し、発電機前後の水圧管と吸い出し管の弁を全閉し、ダム水を予備導水管側に切換えて行う。
なお、メンテ時も、発電時と同じように補水管の弁は全開し、発生したガスをダム水に完全に溶け込ませて送水する。

上述したように、本発明は、今まで、送水のみに利用していた導水管をまとめて、高効率の大形発電機機で発電するようにしたので、きわめて安価な電力を安定して供給することができる。
また、本装置と発電で発生するガスを脱気管とテーパ管で完全に溶け込ませて送水し、ガスによる管路や付属機器の腐食と水撃作用を防止したダム水を、従来のダム圧で、利水ダム本来の目的である、かんがい、水道、工業用等に送水できるので、今までの利水ダムを発電所付き多目的ダムとして安全、有効に活用することができる。

第１の課題解決手段の平面図図１のＡ部拡大断面図図１の側面図予備導水管と補水管は導水管と同じように、地面に沿って配設するが、分りやすくするため、上方と下方に表した。第２の課題解決手段の平面図

第１の課題解決手段の図１と図２の１は、ダムより配設された各導水管２の途中に設置した発電機、３は発電機１の前部に接続した水圧管でダム側の全導水管２の水量が通る径とし、４は発電機１後部に接続した吸い出し管で、水圧管３よりやや大径とし、５は水圧管３の前部に接続した大径で前後にテーパを形成した集水管で、該集水管５の前部テーパ部に発電機１設置で分断したダム側の全導水管２を接続している。
また、６は吸い出し管４の後部に接続した集水管５より大径の脱気管で、前後にテーパを形成し、該後部のテーパ部に発電機１設置で分断した下流側の全導水管２をテーパ管７を介して接続している。８は集水管５後部と脱気管６前部のテーパ部間に接続した吸い出し管４と同径の予備導水管、９は導水管２と同径の補水管で、導水管２と同じ高さの取水口、または、それより高い取水口より配設し、該先端は、補水管９と同径の大口径管１０、中口径管１１、小口径管１２に分岐して脱気管６前部のテーパ部に各接続している。１３は弁で、各導水管２、水圧管３、吸い出し管４、予備導水管８、補水管９、大口径管１０、中口径管１１、小口径管１２に取り付けている。

第２の課題解手段の図４は、構造を簡単化したもので、集水管の代りに、水圧管１４を長めで大径に形成している。また、脱気管の代りに、吸い出し管１５を長めで、水圧管１４より大径に形成し、後部にテーパを形成している

以上において、弁は電動弁を使用し、中央制御方式にしてもよい。また、集水管５と脱気管６は、製作を容易にするため、大径の両フランジ管に両フラジ付テーパ管を接続して形成してもよい。また、補水管は更に細分化してもよい。

以下、本発明の動作を説明すると、発電は、０００６の課題解決手段による作用通り行うが、発電機を通ったダム水は、脱気管から下流側の各導水管に入り、従来のダム圧で各用途先に送水されるが、もし、脱気管と補水管がないと、送水量は発電機と吸い出し管までの管、弁等の抵抗で微少ながら減じるため、導水管全長にあたって空隙状態で流れてガスが発生し、これに、発電機の羽根の回転で遊離したガスが合流するので、管路や付属機器は腐食すると共に水撃作用を生じ危険である。

脱気管と補水管は、これ等の障害をなくすために設置したもので、発電したダム水はガスと共に脱気管に入り、補水管で充満された高密度のダム水と合流する。
この時、補水管からのダム水は、吸い出し管からの送水量が減じる分だけでよいが、絶対安全を考えて、補水管３ヶの内１ヶの弁を全開して余分に注水し、発電時も、発電機のメンテ時も、脱気管内を常に満水にする。

したがって、脱気管にダム水と共に流れ込んだガスは、脱気管内で圧縮され、高密度になったダム水に完全に溶け込み、続いて、テーパ管で圧縮されて流れるので、例え、未溶解のガスがあっても、完全に溶解されて流れ、管路や付属機器の腐食や水撃作用を防止した安全なダム水を各用途先の導水管に送水することができる。

なお、脱気管と補水管を設けずに、予備導水管の弁で、水量が減じる分を補水することが考えられるが、弁の調整は難しく、弁からほとばしって流れ、却って、多量のガスが発生するので好ましくない。また、発電機と管路の抵抗で絶対水量が不足して流れるため、如何にしてもガスが発生する。
したがって、この観点からも、脱気管と補水管は必要である。

以上において、発電機は、ダムの様式、導水管の本数、発電機と脱気管の設置場所に応じて適切な発電機を設置すれば、高効率の発電をすることができる。また、本発明は、既設、新設ダムに設置するので、実施容易で、発電において何ら問題ないので、きわめて安価な電力を安定して供給することができる。
したがって、従来の利水ダムを、発電所付き多目的ダムとして有効に活用することができる。

１発電機
２導水管
３水圧管
４吸い出し管
５集水管
６脱気管
７テーパ管
８予備導水管
９補水管
１０大口径管
１１中口径管
１２小口径管
１３弁
１４長めで大径に形成した水圧管
１５長めで水圧管より大形に形成した吸い出し管

Claims

ダム下に配設された各用途先の導水管間に発電機を設置し、発電機の前部に、ダム側の全導水管の水量が通る水圧管を接続し、後部には水圧管よりやや大径の吸い出し管を接続し、また、水圧管の前部には、大径で前後にテーパを形成した集水管を接続し、該集水管の前部テーパ部には、発電機設置で分断したダム側の全導水管を接続し、吸い出し管の後部には集水管より大径で前後にテーパを形成した整流管を接続し、該後部のテーパ部に発電機設置で分断した下流側の全導水管をテーパ管を介して接続し、また、集水管後部と整流管前部のテーパ部間に吸い出し管と同径の予備導水管を接続し、また、導水管と同じ高さの取水口、または、それより高い取水口より、導水管と同径の補水管を配設し、該先端は補水管と同口径の大口径管、中口径管、小口径管に分岐して整流管前部のテーパ部に各接続し、各導水管、水圧管、吸い出し管、予備導水管、補水管、大口径管、中口径管、小口径管に弁を取り付けた利水ダム用発電装置。
集水管の代りに、水圧管を長めで大径に形成し、また、整流管の代りに、吸い出し管を長めで大径に、後部にテーパを形成した請求項１記載の利水ダム用発電装置。