JP2015212504A

JP2015212504A - 利水ダム用発電装置の脱気装置

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Publication number: JP2015212504A
Application number: JP2014121836A
Authority: JP
Inventors: 一夫有▲吉▼; Kazuo Ariyoshi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-05-02
Filing date: 2014-05-02
Publication date: 2015-11-26
Anticipated expiration: 2034-05-02
Also published as: JP5806365B1

Abstract

【課題】ダムより配設されたかんがい、水導、工業用等の各用途先の導水管をまとめるか、発生するガスを効果的に溶解・排除し、発電後は従来のダム圧で安全に送水し、安価な電力を安定して供給する。【解決手段】発電機１の後部に、大径の脱気筒７を設置し、該脱気筒７に吸い出し管４を接続し、脱気筒７の後部に下流側の全導水管２をテーパ管８を介して一定間隔で接続し、脱気筒７の上部に脱気管９を接続して常運転の電磁弁付電動ポンプ１０に取り付け、取水口より補水管１１を配設し、該補水管１１の先端は大口径管１２、中口径管１３、小口径管１４に分岐して脱気筒７に接続することにより、吸い出し管４から脱気筒７に入ったダム水は回転しながら、ガスを溶解しつつ下降し、未溶解ガスは上昇して常運転の電磁弁付電動ポンプ１０から脱気筒外へ強制的に排出される。一方、下降したダム水は、補水管１１から入った高密度のダム水と合流して完全に溶解する。【選択図】図１

Description

本発明は、利水ダム用発電装置の脱気装置に関する。

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号と特願２０１４−０５８９６４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、各導水管をまとめて効率がよい大型発電機で発電し、該発電時や管路、弁等の流路で発生するガス（今まで水に溶解していた空気その他の気体）を脱気筒内で効果的に溶解・脱気すると共に下流側の導水管に従来のダム圧で送水し、ガスによる管路や付属機器の腐食と水勢作用を防止して安価な電力を安定して供給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、ダムより配設された各用途先の導水管の間に、大型発電機を設置し、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で長めの吸い出し管を接続し、また、水圧管の前部には水圧管より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ー部にダム側の全導水管を接続し、後部テーパー部と吸吸い出し管の間に吸い出し管と同径の予備導水管を接続し、吸い出し管の後部には上部に円すい体を形成した大径の脱気筒を、発電機の下面を基準とする水平線下に設置し、該脱気筒上部の接線方向に吸い出し管を接続し、脱気筒の後部の下部には下流側の全導水管をテーパー管を介して一定間隔で接続し、脱気筒の中心上部には脱気管を接続して下方に延設し、該脱気管に小容量の電磁弁付電動ポンプを接続し、また、導水管と同じ高さか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径の大口径管、それより小径の中口径管、小口径管に分岐して脱気筒の前部下部に各接続し、各導水管、水圧管、吸い出し管、予備導水管、補水管の大口径管、中口径管、小口径管に弁を取り付けたものである。なお、吸い出し管と予備導水管は水圧管と同径でもよい。

上記の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ヶの内の１ヶ、水圧管、吸い出し管の弁を全開すると共にポンプを運転し、予備導水管の弁を全閉すれば、導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、脱気筒に入り、発電時や流水経路で発生したガスをダム水に効果的に溶解させると共に遊離したままのガスはポンプで強制的に排除し、ガスによる管路や付属機器の腐食と水勢作用を防止して安全に送水することができる。
発電機のメンテは、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、メンテ時でも発電時と同じように、ガスの溶解と未溶解ガスを強制的に排除するため、補水管の弁を全開すると共にポンプも、発電時と同じように常運転する。

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、高効率の大型発電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、管路と発電機の羽根の回転で発生するガスを脱気筒で溶解と強制排除するので、ガスによる管路や付属機器の腐食を防止できると共に従来のダム圧で、利水ダム本来の目的であるかんがい、水道、工業用等に安全に送水することができる。
したがって、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。
なお、本発明は、先に出願した特願２０１３−２５５４４０号の導水管１本だけで発電する場合でも実施可能である。

本発明の正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。図１の平面図

以下、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用途先の導水管２の間に設置した大型発電機、３は発電機の前部に接続したダム側の全導水管２の水量が通る水圧管、４は水圧管３よりやや大径で長めの吸い出し管で発電機１の後部に接続している。５水圧管３の前部に接続した水圧管より大径の集水管で、前後にテーパーを形成し、前部のテーパー部にダム側の全導水管２を接続している。６は吸い出し管４と同径の予備導水管で集水管５の後部テーパー部と吸い出し管４の間に接続している。７は上部を円すい状に形成した大径の脱気筒で、発電機１の下面を基準とする水平線下に設置し、該脱気筒７上部の接線方向に吸い出し管４を接続している。８は脱気筒７の後部の下部に一定間隔で接続したテーパー管で、該テーパー管８に下流側の導水管２を接続している。９は脱気管で脱気筒７の円すい部上部に接続して脱気筒７の下方に配設し、小容量の電磁弁付電動ポンプ１０を接続している。１１は導水管２と同じ高さかそれより高い取水口より配設した導水管２と同径の補水管で、該先端は補水管１１と同径の大口径管１２、それより小径の中口径管１３、小口径管１４に分岐して脱気筒７前部の下部に各接続している。１５は弁で、各導水管２、水圧管３、吸い出し管４、予備導水管６、補水管１１の大口径管１２、中口径管１３、小口径管１４に取り付けている。
なお、弁は電動式とし、中央制御方式にしてもよい。また、集水管５は、製作しやすくするため、大径の両フランジ管に、両フランジ付テーパー管を接続して形成してもよい。また、補水管１１を更に細分化し、各に弁を取り付けてもよい。

以下、上記構成の動作を説明すると、発電は前記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、脱気筒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ので、もし、補水管と脱気管がないと、送水量は発電機と吸い出し管までの管、弁等の抵抗で微小ながら減じるため、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勢作用が生じるおそれがあり危険である。

補水管と脱気筒は、これ等の障害をなくすために設置したもので、発電したダム水は脱気筒に入り、補水管から入った高密度のダム水と合流する。
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３ヶの内１ヶの弁を全開して余分に補水し、脱気筒内を常に高密度の満水にして下流側の各導水管に通水する。
なお、補水管と脱気管を設けずに、予備導水管の弁で、発電機と管路の抵抗で水量が減じる分を補水することが考えられるが、弁の調整が難しく、弁からダム水が、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、上述のように、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と脱気筒は必要である。
脱気管と脱気筒の効果と必要性を述べると、吸い出し管は脱気筒上部の接線方向に接続したので、ダム水は回転しながら、ガスを溶解しつつ下降し、未溶解のガスは上昇して脱気管に接続したポンプから脱気筒外へ強制的に排出される。なお、このとき、脱気管の上部は円すい状に形成したのでガスが溜りやすく、したがって、排出しやすい。
一方、下降したダム水は、補水管から入る高密度のダム水と合流し、密度が高まると共に更に、テーパ管で圧縮され高密度になるので、例え、未溶解のガスがあっても、ダム水に完全に溶解する。
したがって、下流側の導水管は、ガスによる腐食や水勢作用がなく、安全な状態で送水することができる。
なお、電磁弁付電動ポンプは発電時もメンテ時も常に運転して微量のダム水を連続して、吐出するようにしたので、未溶解ガスはダム水に誘引されて確実に排出することができる。
以上において、発電機は、ダムの様式、導水管の本数、発電機と脱水筒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、既設のダムに設置するので、実施容易で、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活用することができる。

１大型発電機
２導水管
３水圧管
４吸い出し管
５集水管
６予備導水管
７脱気筒
８テーパー管
９脱気管
１０電磁弁付電動ポンプ
１１補水管
１２大口径管
１３中口径管
１４小口径管
１５弁

本発明は、利水ダム用発電装置の脱気装置に関する。

先に出願した特願２０１４−０５８９６４は、ダムより配設された各用途先の導水管をまとめて発電し、発電後は吸い込み管に接続した脱気管で、発電機や管、弁等の流水経路で発生したガス（今まで、水に溶解していた空気その他の気体）をダム水に溶解させ、安全なダム水を、下流側の各用途先に送水するようにしている。

本発明は、前項のダム水を大径の脱気筒に流し込み、ガスを効果的に溶解、排除し、ガスによる腐食と水撃作用を防止した安全なダム水を各用途先に送水できるようにしたものである。

先ず、背景技術の項で述べた、先の出願の要項を説明すると、１はダムより配設された各用途先の導水管２の間に設置した大型発電機、３は発電機の前部に接続したダム側の全導水管２の水量が通る水圧管、４は水圧管３よりやや大径の吸い出し管で、発電機１の後部に接続している。５は水圧管３の前部に接続した水圧管３より大径の集水管で、前後にテーパーを形成し、前部のテーパ部にダム側の全導水管２を接続している。６は吸い出し管４と同径の予備導水管で、集水管５の後部テーパ部と吸い出し管４間に接続しているが、今回、出願の本発明は、吸い出し管４の後部に、上部を円すいにした大径の脱気筒７を、発電機１の下面を基準とする水平線下に設置し、該脱気筒７上部の接線方向に吸い出し管４を接続し、脱気筒７の後部下部には、下流側の全導水管２をテーパー管８を介して接続し、脱気筒７の中心上部には脱気管９を接続し、他端は下方に延設して小容量の電磁弁付電動ポンプ１０を接続し、また、導水管２と同じ高さかそれより高い取水口より、導水管２と同径の補水管１１を配設し、該先端は、補水管１１と同径の大口径管１２、それより小径の中口径管１３、小口径管１４に分岐して脱気筒７の前下部に各接続し、各導水管２、水圧管３、吸い出し管４、予備導水管６、補水管１１の大口径管１２、中口径管１３、小口径管１４に弁１５を取り付けたものである。
なお、吸い出し管４と予備導水管６は水圧管３と同径でもよい。

上記の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ヶの内の１ヶ、水圧管、吸い出し管の弁を全開すると共に電磁弁付電動ポンプを運転し、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、脱気筒に入り、旋回し乍ら下降し、発電機や管、弁等の流水経路で発生したガスをダム水に効果的に溶解すると共に遊離したままのガスは、ポンプで強制的に排除するので、ガスによる管路や付属機器の腐食はなく、水撃作用も起こらないので、安全に送水することができる。

発電機のメンテ時は、先づ、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、メンテ時でも、発電時と同じように、補水管の弁を全開すると共にポンプも、発電時と同じように常運転にする。

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発電するので、高効率の大型発電機を設置でき、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、発電機や管、弁等の流水経路で発生するガスを、脱気筒で溶解と強制排除し、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多目的ダムとして安全、有効に活用することができる。
なお、本発明は、先に出願した特願２０１３−２５５４４０の導水管１本のみで発電する場合でも実施可能である。

本発明の正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。図１の平面図

本項は、前述の０００４通りであるが、弁は電動弁を使用し、中央制御方式にしてもよい。また、集水管は製作しやすくするため、大径の両フランジ管に両フランジ付テーパー管を接続して形成してもよい。また、補水管を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、０００５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、脱気筒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、補水管とテーパー管付き脱気筒がないと、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を生じ危険である。

脱気筒と補水管は、これ等の障害をなくすために設置したもので、発電したダム水は脱気筒に入り、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、脱気筒内を常に高密度の満水にする。

したがって、脱気筒にダム水と共に流れ込んだガスは、高密度の満水の中で、旋回し乍ら下降する段階で溶解し、遊離したガスはポンプで強制的に排除され、更に、未溶解ガスは、脱気筒内で圧縮されて溶解し、続いて、テーパ管で圧縮されて流れるので、例え、未溶解ガスがあっても、完全に溶解して流れ、管路や付属品の腐食がなく、水撃作用も起こらないので安全に送水することができる。

なお、脱気筒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、ガスは発生する。したがって、この観点からも、脱気筒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、発電機と脱気筒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、新設ののダムに設置するので、実施容易で、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安全、有効に活用することができる。

Claims

ダムより配設された各用途先の導水管の間に、大型発電機を設置し、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で長めの吸い出し管を接続し、また、水圧管の前部には水圧管より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ー部にダム側の全導水管を接続し、後部テーパー部と吸い出し管の間に吸い出し管と同径の予備導水管を接続し、吸い出し管の後部には上部に円すい体を形成した大径の脱気筒を、発電機の下面を基準とする水平線下に設置し、該脱気筒上部の接線方向に吸い出し管を接続し、脱気筒の後部の下部には下流側の全導水管をテーパー管を介して一定間隔で接続し、脱気筒の中心上部には脱気管を接続して下方に延設し、該脱気管に小容量の電磁弁付電動ポンプを接続し、また、導水管と同じ高さか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径の大口径管、それより小径の中口径管、小口径管に分岐して脱気筒の前部下部に各接続し、各導水管、水圧管、吸い出し管、予備導水管、補水管の大口径管、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の脱気装置。