JP2016035243A - Hydraulic generating equipment - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydraulic generating equipment capable of performing installation and removal easily and a power generation properly even in the place where a sufficient head drop cannot be obtained for the power generation.SOLUTION: Hydraulic generation equipment comprises: a water lifting device having one or two or more water-turbine drive pumps; and a power generator. The water lifting device lifts a portion of water to a second height by making use of the hydraulic power of the water which has fallen with a first head drop from a first height. The power generator generates the electric power by making use of the hydraulic power of the water at the time when the lifted water falls down with a second head drop from the second height. The second height is higher than the first height, and the second head drop is larger than the first head drop.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、小水力を利用して発電する水力発電装置に関する。   The present invention relates to a hydroelectric power generation apparatus that generates power using small hydropower.

現在、発電方法として、原子力発電、火力発電、地熱発電、風力発電、太陽熱発電、水力発電などが知られている。そして、水力発電は、水が落下する際のエネルギーを利用している。   At present, nuclear power generation, thermal power generation, geothermal power generation, wind power generation, solar thermal power generation, hydroelectric power generation, and the like are known as power generation methods. And hydroelectric power generation uses the energy when water falls.

このような水力発電では、まず、水流を堰き止めてダムを築き、人工湖を造って水位を上昇させる。そして、重力によって水が高い所から低い所に落ちる際に生じるエネルギーを利用して、発電装置を駆動させることで発電する。   In such hydroelectric power generation, the water level is first dammed to build a dam, and an artificial lake is built to raise the water level. Then, power is generated by driving the power generation device using the energy generated when water falls from a high place to a low place due to gravity.

しかし、水位を上昇させるためのダムは、河川が流れる山間部にコンクリートを打設して、河川を堰き止めることで築かれているため、容易に設置および撤去することができなかった。そこで、容易に設置および撤去することができる小規模な水力発電装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   However, the dam for raising the water level was constructed by placing concrete in the mountainous area where the river flows and damming the river, so it could not be easily installed and removed. Thus, a small-scale hydroelectric generator that can be easily installed and removed has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1に記載の水力発電装置は、水路に設置される堰板と、堰板に形成された取水口と、その一端が取水口に連結され、上流側の水を下流側に導くための流路と、流路に設置された水車と、水車に連結された発電機とを有する。特許文献1に記載の水力発電装置では、水路に堰板を設置することにより落差を生じさせる。次いで、堰板に形成された取水口から流路を介して水が下流側に流れる。このとき、流路を流れる水が水車を回転させることで、発電機が駆動して発電する。   The hydroelectric power generation device described in Patent Document 1 includes a dam plate installed in a water channel, a water intake formed in the dam plate, one end of which is connected to the water intake, and guides upstream water to the downstream side. A flow path, a water wheel installed in the flow path, and a generator connected to the water wheel. In the hydroelectric generator described in Patent Document 1, a head is generated by installing a weir plate in a water channel. Next, water flows downstream from the intake port formed in the barrier plate through the flow path. At this time, the water flowing through the flow path rotates the water turbine, so that the generator is driven to generate power.

特開2001−153021号公報JP 2001-153021 A

前述のとおり、特許文献1に記載の水力発電装置では、発電するために堰板で十分な落差を生じさせる必要がある。このため、堰板により水位を上昇させたとしても、発電するために十分な落差が得られない場所においては、特許文献1に記載の水力発電装置は、適切に発電をすることができない。   As described above, in the hydroelectric power generation device described in Patent Document 1, it is necessary to generate a sufficient drop in the barrier plate in order to generate power. For this reason, even if the water level is raised by the dam plate, the hydroelectric generator described in Patent Document 1 cannot appropriately generate power in a place where a sufficient drop for power generation cannot be obtained.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、小水力を利用して発電する水力発電装置であって、設置および撤去を容易に行うことができると共に、発電のために十分な落差を得られない場所であっても適切に発電することができる水力発電装置を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of this point, Comprising: It is a hydroelectric power generator which generates electric power using small hydraulic power, Comprising: While installing and removing can be performed easily, sufficient head for power generation is made. An object of the present invention is to provide a hydroelectric power generation apparatus that can appropriately generate power even in a place where it cannot be obtained.

本発明者らは、発電のために不十分な低落差しか得られない場所であっても、当該低落差から落下した水の水力を利用して、水の一部を発電するために十分な高落差まで揚水することで、適切に発電できることを見出し、さらに検討を加えて本発明を完成させた。   The inventors of the present invention are sufficient to generate a part of water by using the hydraulic power of water dropped from the low head even in a place where an insufficient low head for power generation cannot be obtained. The present inventors have found that it is possible to generate power appropriately by pumping up to a high head, and have further studied to complete the present invention.

すなわち、本発明は、以下の水力発電装置に関する。   That is, the present invention relates to the following hydroelectric generators.

[1]1つまたは2つ以上の水車駆動ポンプを有し、第1の高さから第1の落差で落下した水の水力を利用して、前記水の一部を前記第1の高さより高い第2の高さに揚水する揚水装置と、揚水された前記水が前記第2の高さから前記第1の落差より大きい第2の落差で落下したときの前記水の水力を利用して発電する発電装置と、を有する、水力発電装置。
[2]前記揚水装置は、複数の前記水車駆動ポンプを有する、[1]に記載の水力発電装置。
[3]前記揚水装置は、前記第1の高さから前記第1の落差で落下した水の水力を利用して、前記水の一部を前記第1の高さより高い第3の高さに揚水する第1水車駆動ポンプと、前記第3の高さに揚水された前記水が前記第3の高さから前記第1の落差より大きい第3の落差で落下した水の水力を利用して、前記第3の落差で落下した前記水の一部を前記第3の高さより高い前記第2の高さに揚水する第2水車駆動ポンプと、を有する、[2]に記載の水力発電装置。
[4]前記揚水装置は、1つの前記水車駆動ポンプを有する、[1]に記載の水力発電装置。
[5]前記第1の落差は、前記発電装置が発電するために最低限必要な落差より小さい、[1]〜[4]のいずれか一つに記載の水力発電装置。
[6]前記第1の落差は、2m以上かつ6m未満であり、前記第3の落差は、6m以上かつ80m未満であり、前記第2の落差は、80m以上かつ200m以下である、[3]に記載の水力発電装置。
[7]前記第1の落差は、2m以上かつ6m未満であり、前記第2の落差は、6m以上かつ80m以下である、[4]に記載の水力発電装置。
[1] Having one or two or more water turbine drive pumps, and utilizing the hydraulic power of water dropped from the first height at the first head, a part of the water is more than the first height. Using a pumping device that pumps water to a high second height, and the hydropower of the water when the pumped water falls from the second height with a second head that is greater than the first head A hydroelectric generator having a power generator for generating power.
[2] The hydroelectric generator according to [1], wherein the pumping device includes a plurality of the water turbine drive pumps.
[3] The pumping device uses a hydraulic force of water that has fallen from the first height at the first head to make a part of the water a third height higher than the first height. Utilizing the hydraulic power of the first water turbine driving pump that pumps water and the water that has been pumped to the third height dropped from the third height with a third head that is larger than the first head And a second hydraulic turbine drive pump for pumping a part of the water dropped by the third head to the second height higher than the third height. .
[4] The hydroelectric generator according to [1], wherein the pumping device has one of the water turbine drive pumps.
[5] The hydroelectric generator according to any one of [1] to [4], wherein the first drop is smaller than a minimum required for the power generator to generate electric power.
[6] The first head is 2 m or more and less than 6 m, the third head is 6 m or more and less than 80 m, and the second head is 80 m or more and 200 m or less. ] The hydroelectric generator as described in any one of.
[7] The hydroelectric generator according to [4], wherein the first head is 2 m or more and less than 6 m, and the second head is 6 m or more and 80 m or less.

本発明に係る水力発電装置は、設置および撤去を容易に行うことができると共に、発電のために十分な落差を得られない場所であっても適切に発電することができる。したがって、本発明に係る水力発電装置は、必要とされる場所において必要な時期のみ配設されて、発電を行うことができる。   The hydroelectric power generator according to the present invention can be easily installed and removed, and can appropriately generate power even in a place where a sufficient head cannot be obtained for power generation. Therefore, the hydroelectric power generation device according to the present invention can perform power generation by being arranged only at a required time in a required place.

図1は、実施の形態1に係る水力発電装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of a hydroelectric generator according to Embodiment 1. FIG. 図2は、実施の形態1に係る発電装置の水力−電力変換特性を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the hydraulic-power conversion characteristics of the power generator according to Embodiment 1. 図3は、実施の形態2に係る水力発電装置の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the hydroelectric generator according to the second embodiment. 図4は、実施の形態2に係る発電装置の水力−電力変換特性を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the hydraulic-power conversion characteristics of the power generator according to Embodiment 2.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る水力発電装置について説明する。   Hereinafter, a hydraulic power generation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明に係る水力発電装置は、1000kW以下の小水力発電を行う。たとえば、本発明に係る水力発電装置は、大規模停電が起きて、電気が復旧しない地域などで、簡易的な発電所として機能し、周囲の住居に電気を供給することができる。以下の実施の形態では、河川に設置する場合について説明するが、本発明に係る水力発電装置は、水が流れている流路に対しても応用することができる。流路の例には、一般河川や、砂防ダム、農業用水、上水道、下水道、工場循環水、工業用水などが含まれる。   The hydroelectric generator according to the present invention performs small hydroelectric generation of 1000 kW or less. For example, the hydroelectric power generation device according to the present invention can function as a simple power plant in a region where electricity is not restored due to a large-scale blackout, and can supply electricity to surrounding dwellings. In the following embodiments, a case where the apparatus is installed in a river will be described. However, the hydroelectric power generation apparatus according to the present invention can be applied to a flow path through which water flows. Examples of the flow path include general rivers, sabo dams, agricultural water, water supply, sewerage, factory circulation water, and industrial water.

[実施の形態1]
実施の形態1では、揚水装置が1つの水車駆動ポンプを有する水力発電装置について説明する。
[Embodiment 1]
In the first embodiment, a hydraulic power generation apparatus in which the pumping apparatus has one turbine drive pump will be described.

(水力発電装置の構成)
図1は、実施の形態1に係る水力発電装置100の断面図である。図1に示されるように、本実施の形態に係る水力発電装置100は、河川に流れる水を堰き止める袋状の堰体110と、堰体110より河川の上流側の水を堰体110より河川の下流側に送る送水路120と、堰体110より河川の下流側に設けられた揚水装置130と、送水路120からの水を揚水装置130に導く第1導水路140と、揚水装置130より河川の下流側に設けられた発電装置150と、揚水装置130から揚水される水を発電装置150に導く第2導水路160とを有している。本実施の形態では、揚水装置130は、1つの水車駆動ポンプ131を有する。
(Configuration of hydroelectric generator)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a hydroelectric generator 100 according to Embodiment 1. As shown in FIG. 1, the hydroelectric power generation device 100 according to the present embodiment includes a bag-like dam body 110 that dams water flowing in a river, and water upstream of the river from the dam body 110 from the dam body 110. A water supply channel 120 for sending to the downstream side of the river, a pumping device 130 provided on the downstream side of the river from the weir body 110, a first water conduit 140 for guiding water from the water supply channel 120 to the pumping device 130, and a pumping device 130 The power generation device 150 is further provided on the downstream side of the river, and the second water conduit 160 that guides water pumped from the pumping device 130 to the power generation device 150. In the present embodiment, the pumping device 130 has one water turbine drive pump 131.

この水力発電装置100は、堰体110により河川を堰き止めて、水位を第1の高さh1まで上昇させる。次いで、第1の高さh1から第1の落差で落下した水の水力のみを利用して、揚水装置130により当該水の一部を第2の高さh2に揚水させる。次いで、第2の高さh2にある水を第2の落差で落下させることにより、発電装置150で発電を行う。第2の高さh2は、第1の高さh1より高く、第2の落差は、第1の落差より大きい。ここで、「第1の高さh1から第1の落差で落下させる」とは、図1に示されるように、落下前の水の水位(A)と、落下後の水車駆動ポンプ131に流入するときの水の水位(B)との水位差により水を移動させることを意味する。また、「第2の高さh2から第2の落差で落下させる」とは、落下前の揚水された水の水位(C)と、落下後の発電装置150に流入するときの水の水位(D)との水位差により水を移動させることを意味する。さらに、第1の落差とは、第1の高さh1から落下した水の水力を利用して揚水する際に、水車駆動ポンプ131による揚水に実質的に寄与しうる、A−B間の総落差から損失落差を差し引いた有効落差を意味する。また、第2の落差とは、第2の高さh2から落下した水の水力を利用して発電する際に、発電装置150による発電に実質的に寄与しうる、C−D間の総落差から損失落差を差し引いた有効落差を意味する。損失落差の例には、河川の勾配や導水管の摩擦などによる損失が含まれる。   This hydroelectric power generation device 100 dams a river with the weir body 110 and raises the water level to the first height h1. Next, using only the hydraulic power of the water dropped at the first drop from the first height h1, a part of the water is pumped to the second height h2 by the pumping device 130. Next, power is generated by the power generation device 150 by dropping the water at the second height h2 with the second drop. The second height h2 is higher than the first height h1, and the second head is larger than the first head. Here, “drop from the first height h1 with the first drop” means that the water level (A) before dropping and the water turbine drive pump 131 after dropping flows into the water turbine drive pump 131 as shown in FIG. This means that the water is moved by the water level difference from the water level (B). Further, “drop from the second height h2 with a second drop” means that the level of the pumped water before the fall (C) and the level of the water when flowing into the power generator 150 after the fall ( It means that water is moved by the difference in water level from D). Further, the first head is a total between A and B that can substantially contribute to pumping by the water turbine drive pump 131 when pumping water using the hydraulic power of water dropped from the first height h1. This means the effective head minus the head of loss. In addition, the second head is a total head between C and D that can substantially contribute to power generation by the power generation device 150 when power is generated using the hydraulic power of water dropped from the second height h2. This means the effective head minus the loss head. Examples of loss heads include losses due to river gradients and conduit friction.

堰体110は、河川を堰き止めて、水位を第1の高さh1に上昇させる。堰体110は、袋状に形成されており、内部に空気を入れる空気穴が形成されている。堰体110の上流側の面には、送水路120の上流端口121(取水口)が形成されている。また、堰体110の下流側の面には、送水路120の下流端口122が形成されている。第1の高さh1は、後述する水車駆動ポンプ131が第1の高さh1から第1の落差で落下した水を第2の高さh2に揚水するために最低限必要な高さより高ければ特に限定されない。第1の落差は、発電装置150が発電するために最低限必要な落差より小さくてもよいし、大きくてもよい。たとえば、第1の落差は、2m以上かつ6m未満である。   The dam body 110 dams the river and raises the water level to the first height h1. The weir body 110 is formed in a bag shape, and an air hole for introducing air into the inside is formed. An upstream end 121 (water intake) of the water supply channel 120 is formed on the upstream surface of the weir body 110. Further, a downstream end 122 of the water supply passage 120 is formed on the downstream surface of the weir body 110. The first height h1 is higher than a minimum height required for a water turbine drive pump 131, which will be described later, to pump water dropped from the first height h1 by the first drop to the second height h2. There is no particular limitation. The first head may be smaller or larger than the head necessary for the power generation apparatus 150 to generate power. For example, the first drop is 2 m or more and less than 6 m.

堰体110は、空気穴を介して内部に空気を入れることによって膨張して堰として機能する。逆に、堰体110は、空気穴を介して内部から空気を抜き出すことによって収縮する。空気穴が形成される位置は、特に限定されないが、堰体110の幅方向の端部に形成されていることが好ましい。これにより、堰体110は、その内部に川岸から簡単に空気を送り込まれることができる。   The weir body 110 expands and functions as a weir by introducing air into the inside through an air hole. Conversely, the weir body 110 contracts by extracting air from the inside through the air holes. The position at which the air hole is formed is not particularly limited, but is preferably formed at the end of the weir body 110 in the width direction. Thereby, the weir body 110 can easily send air into the inside from the riverbank.

空気穴の数は、特に限定されず、幅方向の一方の端部に1つ形成されていてもよいし、幅方向の両端部に1つずつ形成されていてもよい。また、幅方向の両端部に複数個ずつ形成されていてもよい。空気穴が数多く形成されていれば、堰体110を設置および撤去する時間が短縮されうる。   The number of air holes is not particularly limited, and one air hole may be formed at one end in the width direction or one at each end in the width direction. Moreover, you may form in multiple numbers at the both ends of the width direction. If many air holes are formed, the time for installing and removing the weir body 110 can be shortened.

堰体110へ空気を入れる方法は、特に限定されない。堰体110へ空気を入れる方法の例には、ブロアーにより空気を入れる方法や、ポンプにより空気を入れる方法などが含まれる。これにより、堰体110は、単純な装置で膨張され、簡単に河川に設置されうる。   A method for introducing air into the weir body 110 is not particularly limited. Examples of the method of putting air into the weir body 110 include a method of putting air with a blower and a method of putting air with a pump. Thereby, the weir body 110 is expanded by a simple device, and can be easily installed in the river.

堰体110に入れる空気の量は、特に限定されない。大量に堰体110内に空気を入れれば、第1の高さh1(水位)を上昇させることができ、結果的に、発電量を増大させることができる。逆に、空気の量を少なくすれば、第1の高さh1(水位)が低くなるため、発電量が低減する。すなわち、堰体110の内部の空気量を調整することによって、発電量が調整されうる。   The amount of air that enters the weir body 110 is not particularly limited. If a large amount of air is introduced into the weir body 110, the first height h1 (water level) can be increased, and as a result, the amount of power generation can be increased. On the contrary, if the amount of air is reduced, the first height h1 (water level) is lowered, so that the amount of power generation is reduced. That is, the amount of power generation can be adjusted by adjusting the amount of air inside the weir body 110.

堰体110から空気を抜く方法は、特に限定されず、空気穴を開放する方法や、吸引ポンプにより吸引する方法が含まれる。また、空気穴の開放および吸引ポンプによる吸引を併用してもよい。空気穴を開放すると、河川の水が堰体110を押し潰すように流れるため、堰体110から空気を効率よく抜くことができる。また、吸引ポンプによる吸引を併用することで、堰体110の内部から完全に空気を抜くことができる。撤去する際も、チェーンブロックなどで吊り上げるようにすれば、簡単に河川から撤去することができる。   The method of extracting air from the weir body 110 is not particularly limited, and includes a method of opening an air hole and a method of suctioning with a suction pump. Moreover, you may use together opening of an air hole, and suction with a suction pump. When the air hole is opened, the river water flows so as to crush the weir body 110, so that the air can be efficiently extracted from the weir body 110. Moreover, air can be completely extracted from the inside of the weir body 110 by using the suction by the suction pump together. When removing it, it can be easily removed from the river by lifting it with a chain block.

膨張した堰体110の形状は、特に限定されず、設置される河川の形状に合わせて適宜設計されうる。たとえば、河川の幅方向の断面形状が台形状であった場合、膨張した堰体110の形状を台形柱状となるように形成すればよい。または、河川の幅方向の断面形状が半円状であった場合、膨張した堰体110の形状を半円柱状となるように形成すればよい。   The shape of the expanded weir body 110 is not particularly limited, and can be appropriately designed according to the shape of the river to be installed. For example, when the cross-sectional shape in the width direction of the river is trapezoidal, the expanded weir body 110 may be formed to have a trapezoidal columnar shape. Alternatively, when the cross-sectional shape in the width direction of the river is a semicircular shape, the expanded weir body 110 may be formed in a semi-cylindrical shape.

堰体110の水の流れ方向の長さは、河川を堰き止めることができれば特に限定されない。当該長さは、河川の水の流量や流速に応じて、適宜設定されうる。   The length of the weir body 110 in the water flow direction is not particularly limited as long as it can dam the river. The length can be appropriately set according to the flow rate and flow velocity of the river water.

堰体110の断面積は、河川の断面積より大きく形成されていることが好ましい。堰体110の断面積が河川の断面積より大きく形成されていれば、堰体110が河川の形状より大きくなる。したがって、堰体110の内部に空気を入れると、堰体110は河川の底面および側面を押し付けるように膨張する。これにより、堰体110を杭などで固定することなく、河川を堰き止めることができる。   It is preferable that the cross-sectional area of the weir body 110 is formed larger than the cross-sectional area of the river. If the cross-sectional area of the weir body 110 is formed larger than the cross-sectional area of the river, the weir body 110 becomes larger than the shape of the river. Therefore, when air is introduced into the weir body 110, the weir body 110 expands so as to press the bottom and side surfaces of the river. Thereby, it is possible to dam the river without fixing the weir body 110 with a pile or the like.

また、堰体110の内部の底面には、水の流れ方向に並んで重り(図示省略)が入っていてもよい。重りがあることで、堰体110の設置時に、堰体110が水面に水没するため、適切に堰体110を膨張させ、河川を堰き止めることができる。また、撤去の際に堰体110が河川の水によって流されることがない。一方、重りがない場合、設置する際に堰体110が河川に浮いてしまい、適切に設置できないおそれがある。   Further, a weight (not shown) may be placed on the bottom surface inside the weir body 110 along the water flow direction. Due to the weight, when the weir body 110 is installed, the weir body 110 is submerged in the water surface, so that the weir body 110 can be appropriately expanded and the river can be blocked. In addition, the weir body 110 is not washed away by river water during removal. On the other hand, when there is no weight, the weir body 110 floats in the river when installing, and there is a possibility that it cannot be installed properly.

堰体110の素材は、特に限定されないが、耐久性および耐衝撃性の観点から、ゴム引布で構成されていることが好ましい。ゴム引布は、ゴムおよび基布を有している。ゴムの種類は、特に限定されず、クロロプレン系ゴム、EPDMエラストマー、ポリウレタンなどが含まれる。また、基布の種類は、特に限定されず、綿織布、ナイロン平織布、ポリエステル平織布などが含まれる。さらにゴム引布の厚みおよびプライ数は、特に限定されず、厚みは2〜15mm程度であればよく、プライ数は1〜3程度であればよい。   The material of the weir body 110 is not particularly limited, but is preferably made of a rubberized cloth from the viewpoint of durability and impact resistance. The rubberized cloth has rubber and a base cloth. The type of rubber is not particularly limited and includes chloroprene rubber, EPDM elastomer, polyurethane and the like. Moreover, the kind of base fabric is not specifically limited, A cotton woven fabric, a nylon plain woven fabric, a polyester plain woven fabric etc. are contained. Further, the thickness of the rubberized cloth and the number of plies are not particularly limited, and the thickness may be about 2 to 15 mm, and the number of plies may be about 1 to 3.

送水路120は、堰体110より河川の上流側の水を河川の下流側に送る。送水路120は、上流端口121が堰体110の上流側の面に形成されており、下流端口122が堰体110の下流側の面に形成されている。すなわち、送水路120は、水の流れ方向に堰体110を貫通して形成されている。送水路120の下流端口122は、第1導水路140の第1上流口141と、第1接続ジョイント123を介して接続されている。   The water supply channel 120 sends water upstream of the river from the weir body 110 to the downstream of the river. In the water supply channel 120, the upstream end port 121 is formed on the upstream surface of the weir body 110, and the downstream end port 122 is formed on the downstream surface of the weir body 110. That is, the water supply path 120 is formed so as to penetrate the weir body 110 in the water flow direction. The downstream end port 122 of the water supply channel 120 is connected to the first upstream port 141 of the first water conduit 140 via the first connection joint 123.

堰体110における送水路120の上流端口121および下流端口122の位置は、特に限定されない。たとえば、上流端口121および下流端口122の中心位置は、堰体110の高さを「1」とした場合に、下端部から3/4程度の位置でればよい。これにより、例えば、洪水などで河川に材木などが流れてきた場合であっても、下流側にある揚水装置130(水車駆動ポンプ131)および発電装置150には、水しか流れ込まないため、揚水装置130および発電装置150が故障することがない。   The positions of the upstream end port 121 and the downstream end port 122 of the water supply channel 120 in the weir body 110 are not particularly limited. For example, the center positions of the upstream end port 121 and the downstream end port 122 may be about 3/4 from the lower end when the height of the weir body 110 is “1”. Thereby, for example, even when timber or the like flows into a river due to flooding or the like, only water flows into the pumping device 130 (water turbine drive pump 131) and the power generation device 150 on the downstream side. 130 and the power generation apparatus 150 do not fail.

送水路120の径は、揚水装置130(水車駆動ポンプ131)を駆動することができれば特に限定されない。送水路120の径は、上流端口121から下流端口122まで同一の太さでもよいし、上流端口121の径が下流端口122の径より小さくてもよいし、下流端口122の径が上流端口121の径より小さくてもよい。揚水装置130(水車駆動ポンプ131)による揚水高さおよび揚水量を増大させる観点からは、送水路120の径は、揚水装置130への水量が最大量となる径であることが好ましい。送水路120の径は、河川の水量や流速によって、適宜設計されうる。なお、送水路120の上流端口121には、ゴミが送水路120内に入り込むのを防ぐためにゴミよけ網などが取付けられていてもよい。   The diameter of the water supply path 120 is not particularly limited as long as the pumping device 130 (water turbine drive pump 131) can be driven. The diameter of the water supply channel 120 may be the same thickness from the upstream end port 121 to the downstream end port 122, the diameter of the upstream end port 121 may be smaller than the diameter of the downstream end port 122, or the diameter of the downstream end port 122 may be the upstream end port 121. It may be smaller than the diameter. From the viewpoint of increasing the pumping height and pumping amount by the pumping device 130 (water turbine drive pump 131), it is preferable that the diameter of the water supply channel 120 is a diameter that maximizes the amount of water to the pumping device 130. The diameter of the water supply channel 120 can be appropriately designed according to the amount of water and the flow velocity of the river. It should be noted that a dust net or the like may be attached to the upstream end 121 of the water channel 120 in order to prevent dust from entering the water channel 120.

揚水装置130は、第1の高さh1から第1の落差で落下した水の水力を利用して、当該水の一部を第2の高さh2に揚水する。本実施の形態では、揚水装置130は、1つの水車駆動ポンプ131を有する。揚水装置130は、堰体110より河川の下流側に設けられ、かつ送水路120よりも低い位置に配設されている。第1の高さh1から落下した水が水車駆動ポンプ131の水車を回し、水車駆動ポンプ131が駆動される。また、第2の高さh2は、第1の高さh1よりも高く、かつ発電装置150の水の水力を利用した発電に最低限必要な高さよりも高い。第2の落差は、例えば、6m以上かつ80m以下である。   The pumping device 130 pumps a part of the water to the second height h2 by using the hydraulic power of the water that has dropped from the first height h1 at the first drop. In the present embodiment, the pumping device 130 has one water turbine drive pump 131. The pumping device 130 is provided on the downstream side of the river from the weir body 110 and is disposed at a position lower than the water supply channel 120. The water dropped from the first height h1 turns the water wheel of the water wheel drive pump 131, and the water wheel drive pump 131 is driven. In addition, the second height h2 is higher than the first height h1 and higher than a minimum height required for power generation using the water power of the power generation device 150. The second head is, for example, 6 m or more and 80 m or less.

水車駆動ポンプ131の種類は、上記の機能を発揮することができれば特に限定されない。水車駆動ポンプ131は、水車と、水車に接続されたポンプとを有している。水車に接続されるポンプの例には、遠心ポンプ、多段ポンプ、軸流ポンプ、斜流ポンプなどが含まれる。水車駆動ポンプ131の第1排水口132は、外部と連通している。揚水されなかった水は、第1排水口132から河川に排水される。   The type of the water turbine drive pump 131 is not particularly limited as long as the above function can be exhibited. The water turbine drive pump 131 has a water wheel and a pump connected to the water wheel. Examples of pumps connected to the water wheel include centrifugal pumps, multistage pumps, axial flow pumps, mixed flow pumps, and the like. The first drain port 132 of the water turbine drive pump 131 communicates with the outside. The water that has not been pumped is drained from the first drain 132 into the river.

第1導水路140は、送水路120からの水を揚水装置130(水車駆動ポンプ131)に導く。より具体的には、第1導水路140は、送水路120からの水を水車駆動ポンプ131の水車に導く。第1導水路140は、送水路120の下流端口122と、水車駆動ポンプ131の第1流入口133とを繋いでいる。第1導水路140の第1上流口141は、送水路120の下流端口122と、第1接続ジョイント123を介して接続されている。また、前述のとおり、第1導水路140の第1下流口142は、水車駆動ポンプ131の第1流入口133と、第2接続ジョイント135を介して接続されている。これにより、水力発電装置100を簡単に組み立てることができると共に、水車駆動ポンプ131に送られる水のロスをなくすことができる。   The first water conduit 140 guides water from the water supply passage 120 to the pumping device 130 (water turbine drive pump 131). More specifically, the first water conduit 140 guides water from the water supply passage 120 to the water turbine of the water turbine drive pump 131. The first water conduit 140 connects the downstream end port 122 of the water supply channel 120 and the first inlet 133 of the water turbine drive pump 131. The first upstream port 141 of the first water conduit 140 is connected to the downstream end port 122 of the water supply channel 120 via the first connection joint 123. Further, as described above, the first downstream port 142 of the first water conduit 140 is connected to the first inlet 133 of the water turbine drive pump 131 via the second connection joint 135. Thereby, while being able to assemble the hydroelectric generator 100 easily, the loss of the water sent to the water turbine drive pump 131 can be eliminated.

第1導水路140の第1上流口141および第1下流口142は、同一形状に形成されている。すなわち、送水路120の下流端口122および水車駆動ポンプ131の第1流入口133は、同一形状に形成されている。これにより、水力発電装置100を組み立てる際に、第1導水路140の接続方向を間違えることがない。   The first upstream port 141 and the first downstream port 142 of the first water conduit 140 are formed in the same shape. That is, the downstream end 122 of the water supply passage 120 and the first inlet 133 of the water turbine drive pump 131 are formed in the same shape. Thereby, when assembling the hydroelectric generator 100, the connection direction of the 1st water conduit 140 is not mistaken.

第1導水路140の素材は特に限定されないが、耐久性および耐衝撃性の観点から、ゴム引布で構成されていることが好ましい。前述のとおり、ゴム引布は、ゴムと基布を有している。ゴムの素材は、特に限定されず、クロロプレン系ゴム、EPDMエラストマー、ポリウレタンなどが含まれる。また、基布の素材は、特に限定されず、綿織布、ナイロン平織布、ポリエステル平織布などが含まれる。さらにゴム引布の厚みおよびプライ数は、特に限定されず、厚みは2〜15mm程度であればよく、プライ数は1〜3程度であればよい。   Although the material of the 1st water conduit 140 is not specifically limited, From a durable and impact-resistant viewpoint, it is preferable that it is comprised with the rubberized cloth. As described above, the rubberized cloth has rubber and a base cloth. The material of the rubber is not particularly limited and includes chloroprene rubber, EPDM elastomer, polyurethane and the like. Moreover, the raw material of a base fabric is not specifically limited, A cotton woven fabric, a nylon plain woven fabric, a polyester plain woven fabric etc. are contained. Further, the thickness of the rubberized cloth and the number of plies are not particularly limited, and the thickness may be about 2 to 15 mm, and the number of plies may be about 1 to 3.

なお、送水路120の下流端口122および第1導水路140の第1上流口141が接着されていてもよい。すなわち、堰体110および導水路140が一体に形成されていてもよい。これにより、さらに水力発電装置100を簡単に組み立てることができると共に、水力発電装置100の構成要素を減らすことができる。   The downstream end port 122 of the water supply channel 120 and the first upstream port 141 of the first water conduit 140 may be bonded together. That is, the weir body 110 and the water conduit 140 may be integrally formed. Thereby, the hydroelectric generator 100 can be further easily assembled, and the components of the hydroelectric generator 100 can be reduced.

発電装置150は、揚水装置130(水車駆動ポンプ131)により揚水された水が第2の高さh2から第2の落差で落下したときの当該水の水力を利用して発電する。これにより、発電装置150は、水力を電力に変換する。発電装置150は、揚水装置130より河川の下流側に設けられている。発電装置150の種類は、水力により発電することができれば、特に限定されない。発電装置150は、タービンと、タービンに接続された発電機とを有している発電装置が含まれる。このような発電装置150の種類の例には、フランシス型、プロペラ型、チューブラ型、ペルトン型、ターゴ型、クロスフロー型、開放ホイール型などが含まれる。発電装置150の種類は、流量および第2の落差に応じて適宜選択されうる。なお、発電装置150は、漏電防止の観点から、支持台151により支持されている。   The power generation device 150 generates power using the hydraulic power of the water when the water pumped by the pumping device 130 (the turbine drive pump 131) falls from the second height h2 with a second drop. Thereby, the electric power generating apparatus 150 converts hydraulic power into electric power. The power generation device 150 is provided on the downstream side of the river from the pumping device 130. The type of power generation device 150 is not particularly limited as long as it can generate power by hydropower. The power generation device 150 includes a power generation device having a turbine and a generator connected to the turbine. Examples of such types of the power generation device 150 include a Francis type, a propeller type, a tubular type, a Pelton type, a targo type, a cross flow type, and an open wheel type. The type of the power generation device 150 can be appropriately selected according to the flow rate and the second drop. The power generation device 150 is supported by a support base 151 from the viewpoint of preventing leakage.

発電装置150の第2流入口152は、第2導水路160の第2下流口162と、第3接続ジョイント154を介して接続されている。前述したような発電装置150の場合、第2導水路160の第2下流口162は、タービンに接続されている。発電装置150の第2排水口153は、外部と連通している。発電に使用された水は、第2排水口153から河川に排水される。このとき、水車駆動ポンプ131により揚水される水量と、発電装置150の第2排水口153から排出される水量とを同程度にすることにより、河川の水位が一定に保たれうる。   The second inflow port 152 of the power generation device 150 is connected to the second downstream port 162 of the second water conduit 160 via the third connection joint 154. In the case of the power generation device 150 as described above, the second downstream port 162 of the second water conduit 160 is connected to the turbine. The second drainage port 153 of the power generation device 150 communicates with the outside. The water used for power generation is drained from the second drainage port 153 to the river. At this time, the water level of the river can be kept constant by setting the amount of water pumped by the water turbine drive pump 131 and the amount of water discharged from the second drain port 153 of the power generation device 150 to the same level.

第2導水路160は、揚水装置130(水車駆動ポンプ131)により第2の高さh2に揚水される水を発電装置150に導く。第2導水路160は、水車駆動ポンプ131の揚水口134と発電装置150の第2流入口152をつないでいる。第2導水路160の第2上流口161は、水車駆動ポンプ131の揚水口134と、第4接続ジョイント136を介して接続されている。また、前述のとおり、第2導水路160の第2下流口162は、発電装置150の第2流入口152と、第3接続ジョイント154を介して接続されている。   The second water conduit 160 guides the water pumped to the second height h2 by the pumping device 130 (water turbine drive pump 131) to the power generation device 150. The second water conduit 160 connects the pumping port 134 of the water turbine drive pump 131 and the second inlet 152 of the power generator 150. The second upstream port 161 of the second water conduit 160 is connected to the pumping port 134 of the water turbine drive pump 131 via the fourth connection joint 136. In addition, as described above, the second downstream port 162 of the second water conduit 160 is connected to the second inlet 152 of the power generator 150 via the third connection joint 154.

第2導水路160の構成は、揚水装置130(水車駆動ポンプ131)により第2の高さh2に揚水される水を発電装置150に導くことができれば(発電装置150に導く水の水位を第2の高さh2にすることができれば)特に限定されない。本実施の形態では、第2導水路160は、水車駆動ポンプ131で揚水される水を第2の高さh2に導く揚水管163と、第2の高さh2まで導かれ、落下させる水を一時的に貯留するための水塔164と、水塔164内の水を発電装置150に導くための導水管165とを有する。   If the water pumped up to the second height h2 by the pumping device 130 (the water turbine drive pump 131) can be guided to the power generation device 150 (the level of the water guided to the power generation device 150 is the first level). If it can be set to 2 height h2, it will not be specifically limited. In the present embodiment, the second water conduit 160 has a pumping pipe 163 that guides water pumped by the water turbine drive pump 131 to the second height h2, and water that is guided to the second height h2 and dropped. It has a water tower 164 for temporarily storing, and a water conduit 165 for guiding the water in the water tower 164 to the power generation device 150.

揚水管163は、水車駆動ポンプ131で揚水される水を第2の高さh2に導く。揚水管163の高さを変更することにより第2の高さh2を調整し、発電量を調整することができる。揚水管163の下方側開口部163a(第2導水路160の第2上流口161)は、水車駆動ポンプ131の揚水口134と、第4接続ジョイント136を介して接続されている。また、揚水管163の上方側開口部163bは、水塔164の第3流入口164aと、第5接続ジョイント166を介して接続されている。   The pumping pipe 163 guides the water pumped by the water turbine drive pump 131 to the second height h2. By changing the height of the pumping pipe 163, the second height h2 can be adjusted, and the amount of power generation can be adjusted. The lower opening 163a of the pumping pipe 163 (the second upstream port 161 of the second water conduit 160) is connected to the pumping port 134 of the water turbine drive pump 131 via the fourth connection joint 136. Further, the upper opening 163 b of the pumping pipe 163 is connected to the third inlet 164 a of the water tower 164 through a fifth connection joint 166.

揚水管163の径は、上記の機能を発揮することができれば、特に限定されない。揚水管163の径は、河川の水量や流速に応じて、適宜設計されうる。また、揚水管163の素材は、特に限定されない。たとえば、揚水管163は、第1導水路140と同様の素材により構成される。   The diameter of the pumping pipe 163 is not particularly limited as long as the above function can be exhibited. The diameter of the pumping pipe 163 can be appropriately designed according to the amount of water and the flow velocity of the river. Moreover, the raw material of the pumping pipe 163 is not specifically limited. For example, the pump pipe 163 is made of the same material as the first water conduit 140.

水塔164は、揚水管163を介して揚水された水を一時的に貯留する。貯留された水の水位は、第2の高さh2に相当する。本実施の形態では、水塔164は、その高さ方向において異なる位置に2つの開口部を有する。2つの開口部は、第3流入口164aおよび第3排水口164bからなる。第3流入口164aは、第3排水口164bよりも上流側かつ上方側に配置されている。第3流入口164aは、揚水管163の上方側開口部163bと、第5接続ジョイント166を介して接続されている。また、第3排水口164bは、導水管165の第4流入口165aと、第6接続ジョイント167を介して接続されている。これにより、第2導水路160を簡単に組み立てることができると共に、第2導水路160を通る水のロスをなくすことができる。また、水塔164上部は、外部に開口している。   The water tower 164 temporarily stores the water pumped through the pumping pipe 163. The water level of the stored water corresponds to the second height h2. In the present embodiment, the water tower 164 has two openings at different positions in the height direction. The two openings include a third inflow port 164a and a third drain port 164b. The third inflow port 164a is disposed upstream and above the third drain port 164b. The third inflow port 164a is connected to the upper opening 163b of the water pumping pipe 163 via a fifth connection joint 166. The third drain outlet 164b is connected to the fourth inflow port 165a of the water conduit 165 via the sixth connection joint 167. Thereby, while being able to assemble the 2nd water conduit 160 easily, the loss of the water which passes along the 2nd water conduit 160 can be eliminated. The upper part of the water tower 164 is open to the outside.

また、水塔164は、高さ方向において異なる位置にさらに複数の開閉可能な開口部(図示省略)を有していてもよい。河川の流量の変化などに応じて、揚水管163を異なる高さの開口部につなぎ替えることにより、第2の高さh2を調整し、発電量が簡単に調整されうる。   Moreover, the water tower 164 may further have a plurality of openable / closable openings (not shown) at different positions in the height direction. By changing the pumping pipe 163 to an opening having a different height in accordance with a change in the flow rate of the river, etc., the second height h2 can be adjusted to easily adjust the power generation amount.

水塔164の形状および高さは、上記の機能を発揮することができれば特に限定されない。本実施の形態では、水塔164の形状は、円筒形状である。水塔164の高さは、第2の高さh2に応じて適宜設定されうる。   The shape and height of the water tower 164 are not particularly limited as long as the above functions can be exhibited. In the present embodiment, the shape of the water tower 164 is a cylindrical shape. The height of the water tower 164 can be appropriately set according to the second height h2.

水塔164の径は、上記の機能を発揮することができれば、特に限定されない。水塔164の径は、揚水される水の水量や流速に応じて、適宜設計されうる。また、水塔164の素材も、特に限定されない。水塔164の素材の例には、ステンレス鋼などが含まれる。   The diameter of the water tower 164 is not particularly limited as long as the above function can be exhibited. The diameter of the water tower 164 can be appropriately designed according to the amount of water to be pumped and the flow velocity. Further, the material of the water tower 164 is not particularly limited. Examples of the material of the water tower 164 include stainless steel.

導水管165は、水塔164内の水を発電装置150に導く。導水管165の第4流入口165aは、水塔164の第3排水口164bと、第6接続ジョイント167を介して接続されている。また、導水管165の第4排水口165b(第2導水路160の第2下流口162)は、発電装置150の第2流入口152と、第3接続ジョイント154を介して接続されている。これにより、水力発電装置100を簡単に組み立てることができると共に、発電装置150に送られる水のロスをなくすことができる。   The water conduit 165 guides the water in the water tower 164 to the power generation device 150. The fourth inflow port 165 a of the water conduit 165 is connected to the third drain port 164 b of the water tower 164 through a sixth connection joint 167. The fourth drainage port 165b of the water conduit 165 (the second downstream port 162 of the second water conduit 160) is connected to the second inlet 152 of the power generation device 150 via the third connection joint 154. Thereby, while being able to assemble the hydroelectric generator 100 easily, the loss of the water sent to the power generator 150 can be eliminated.

導水管165の径は、上記の機能を発揮することができれば、特に限定されない。導水管165の径は、揚水された水の水量や流量によって、適宜設計されうる。また、導水管165の素材も、特に限定されない。たとえば、導水管165は、第1導水路140と同様の素材により構成される。   The diameter of the water conduit 165 is not particularly limited as long as the above function can be exhibited. The diameter of the water conduit 165 can be appropriately designed according to the amount and flow rate of the pumped water. Further, the material of the water conduit 165 is not particularly limited. For example, the water conduit 165 is made of the same material as the first water conduit 140.

なお、第2導水路160は、水車駆動ポンプ131により過剰に揚水された水を放流するための放水管を別途有していてもよい。これにより、発電装置150に流入する水量が調節され、発電量が調整されうる。   In addition, the 2nd water conduit 160 may have the water discharge pipe for discharging the water pumped up excessively with the water turbine drive pump 131 separately. Thereby, the amount of water flowing into the power generation device 150 is adjusted, and the power generation amount can be adjusted.

以上のように、本実施の形態に係る水力発電装置100は、シンプルな構成を採る。したがって、水力発電装置100の設置、撤去およびメンテナンスは容易である。   As described above, the hydroelectric generator 100 according to the present embodiment has a simple configuration. Therefore, installation, removal, and maintenance of the hydroelectric generator 100 are easy.

(水力発電装置の水力発電特性)
次に、本実施の形態で使用する水力発電装置100の水力発電特性について説明する。まず、本実施の形態で使用する発電装置150について説明する。本実施の形態では、発電装置150として、水中タービンおよび発電機を有する発電装置を使用する。図2は、発電装置150の水力−電力変換特性の一例を示すグラフである。図2において、横軸は、水の流量(m/s)を示し、縦軸は、水の有効落差(m)を示している。実線は、水中タービンおよび発電機を有する発電装置150による発電に適用可能な、流量の範囲および有効落差の範囲を示している。また、破線は、水流および有効落差と、発電装置150による発電量との関係を示している。
(Hydraulic power generation characteristics of hydroelectric generators)
Next, the hydroelectric generation characteristics of the hydroelectric generator 100 used in this embodiment will be described. First, the power generation apparatus 150 used in this embodiment will be described. In the present embodiment, a power generation device having an underwater turbine and a generator is used as the power generation device 150. FIG. 2 is a graph showing an example of the hydraulic-power conversion characteristics of the power generation device 150. In FIG. 2, the horizontal axis represents the flow rate of water (m 3 / s), and the vertical axis represents the effective head (m) of water. A solid line indicates a range of flow rate and a range of effective head applicable to power generation by the power generation apparatus 150 including the underwater turbine and the generator. Moreover, the broken line has shown the relationship between a water flow and an effective head, and the electric power generation amount by the electric power generating apparatus 150. FIG.

図2から、この発電装置150は、流量が0.40〜10.00(m/s)の範囲内にあり、かつ有効落差が2.8〜20.0(m)の範囲内(実線で囲まれた範囲内)にある場合おいて、10〜500(kW)の電力を発電できることがわかる。 From FIG. 2, the power generation device 150 has a flow rate in the range of 0.40 to 10.00 (m 3 / s) and an effective head in the range of 2.8 to 20.0 (m) (solid line). It can be seen that electric power of 10 to 500 (kW) can be generated.

その一方で、発電装置150は、水の流量が発電のために十分であったとしても(0.40〜10.00(m/s))、有効落差が不十分なとき(2.8mより小さいとき)は発電することができないこともわかる(例えば、図2のA点参照)。そこで、本実施の形態に係る水力発電装置100では、揚水装置130の水車駆動ポンプ131が、河川の水の一部を第1の高さh1から第2の高さh2に揚水する。これにより、発電に使用される水の流量は減少するものの、発電のために必要な有効落差は増大する(図2のB点参照)。結果として、水力発電装置100は、適切に発電することができる。このとき、水車駆動ポンプ131は、第1の高さh1から第1の落差で落下する水の水力のみにより駆動される。このため、水力発電装置100は、外部から化石燃料や電気などによるエネルギーを供給することなく、水を揚水し、発電に必要な落差を得ることができる。 On the other hand, even when the flow rate of water is sufficient for power generation (0.40 to 10.00 (m 3 / s)), the power generation device 150 has an insufficient effective head (2.8 m). It can also be seen that when it is smaller, it cannot generate power (for example, see point A in FIG. 2). Therefore, in the hydroelectric generator 100 according to the present embodiment, the water turbine drive pump 131 of the pumping device 130 pumps a part of the river water from the first height h1 to the second height h2. Thereby, although the flow rate of water used for power generation decreases, the effective head required for power generation increases (see point B in FIG. 2). As a result, the hydroelectric power generation device 100 can appropriately generate power. At this time, the water turbine drive pump 131 is driven only by the hydraulic power of the water falling from the first height h1 at the first drop. For this reason, the hydroelectric generator 100 can pump water and obtain a head required for power generation without supplying energy from fossil fuel or electricity from the outside.

本実施の形態に係る水力発電装置100では、揚水装置130の水車駆動ポンプ131は、水の水力のみを利用して駆動されるため、外部からエネルギーを別途供給する必要がない。このため、本実施の形態に係る水力発電装置100は、発電のために不十分な低落差しか得られない場所であっても、水力のみを利用して適切に発電することができる。また、前述のとおり、本実施の形態に係る水力発電装置100では、水量および有効落差の調整が可能なため、発電装置150の選択の幅を広げることもできる。   In the hydroelectric power generation device 100 according to the present embodiment, the water turbine drive pump 131 of the pumping device 130 is driven using only the hydraulic power of water, so there is no need to separately supply energy from the outside. For this reason, the hydroelectric power generation device 100 according to the present embodiment can appropriately generate power using only hydropower even in a place where an insufficient drop for power generation cannot be obtained. Further, as described above, in the hydroelectric power generation device 100 according to the present embodiment, since the water amount and the effective head can be adjusted, the range of selection of the power generation device 150 can be widened.

(効果)
以上のように、本実施の形態に係る水力発電装置100は、1)簡単に河川を堰き止めることができると共に、2)容易に設置および撤去を行うことができる。また、本実施の形態に係る水力発電装置100は、3)揚水のために化石燃料や電気などにより、別途エネルギーを供給する必要がなく、4)発電のために十分な落差を得られない場所であったとしても、必要とされる場所において、必要な時期のみ水力発電装置を配設して、水力発電を行うことができる。
(effect)
As described above, the hydroelectric power generation apparatus 100 according to this embodiment can 1) easily dam the river and 2) can be easily installed and removed. In addition, the hydroelectric power generation apparatus 100 according to the present embodiment is 3) a place where it is not necessary to separately supply energy by fossil fuel or electricity for pumping, and 4) a place where a sufficient head for power generation cannot be obtained. Even if it is, it can arrange | position a hydroelectric generator only in the required place, and can perform hydroelectric power generation.

[実施の形態2]
実施の形態2では、揚水装置が2つの水車駆動ポンプを有する水力発電装置について説明する。
[Embodiment 2]
In the second embodiment, a hydroelectric generator having a pumping device having two turbine drive pumps will be described.

(水力発電装置の構成)
図3は、実施の形態2に係る水力発電装置200の断面図である。図3に示されるように、本実施の形態に係る水力発電装置200は、堰体110と、送水路120と、堰体110より河川の下流側に設けられた揚水装置230と、送水路120からの水を第1水車駆動ポンプ131に導く第1導水路140と、揚水装置230より河川の下流側に設けられた発電装置150と、揚水装置230から揚水される水を発電装置150に導く第2導水路160とを有している。本実施の形態では、揚水装置230は、2つの水車駆動ポンプ(第1水車駆動ポンプ131および第2水車駆動ポンプ231)と、第1水車駆動ポンプ131から揚水される水を第2水車駆動ポンプ231に導く第3導水路260とを有する。なお、実施の形態1に係る水力発電装置100と同じ構成要素については、同じ符号を付してその説明を省略する。
(Configuration of hydroelectric generator)
FIG. 3 is a cross-sectional view of the hydroelectric generator 200 according to the second embodiment. As shown in FIG. 3, the hydroelectric power generation device 200 according to the present embodiment includes a weir body 110, a water supply channel 120, a pumping device 230 provided on the downstream side of the river from the weir body 110, and the water supply channel 120. The first water conduit 140 that guides the water from the pump to the first water turbine drive pump 131, the power generation device 150 that is provided on the downstream side of the river from the pumping device 230, and the water pumped from the pumping device 230 is guided to the power generation device 150. And a second water conduit 160. In the present embodiment, the pumping device 230 includes two water turbine drive pumps (a first water turbine drive pump 131 and a second water turbine drive pump 231) and water pumped from the first water turbine drive pump 131. And a third water conduit 260 leading to H.231. In addition, about the same component as the hydraulic power unit 100 which concerns on Embodiment 1, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

実施の形態2に係る水力発電装置200は、堰体110により水位を第1の高さh1まで上昇させる。次いで、第1の高さh1から第1の落差で落下した水の水力のみを利用して、揚水装置230により当該水の一部を第2の高さh2に揚水させる。具体的には、第1の高さh1から第1の落差で落下した水の水力のみを利用して、第1水車駆動ポンプ131により当該水の一部を第3の高さh3に揚水させる。次いで、第3の高さh3にある水を第3の落差で落下した水の水力のみを利用して、第2水車駆動ポンプ231により当該水の一部を第2の高さh2に揚水させる。次いで、第2の高さh2にある水を第2の落差で落下させることにより、発電装置150で発電を行う。第2の高さh2は、第3の高さh3より高く、第3の高さh3は、第1の高さh1より高い。第2の落差は、第3の落差より大きく、第3の落差は、第1の落差より大きい。ここで、本実施の形態では、「第1の高さh1から第1の落差で落下させる」とは、図3に示されるように、落下前の水の水位(A)と、落下後の第1水車駆動ポンプ131に流入するときの水の水位(B)との水位差により水を移動させることを意味する。また、「第3の高さh3から第3の落差で落下させる」とは、落下前の揚水された水の水位(C)と、落下後の第2水車駆動ポンプ231に流入するときの水の水位(D)との水位差により水を移動させることを意味する。また、「第2の高さh2から第2の落差で落下させる」とは、落下前の第2水車駆動ポンプ231により揚水された水の水位(E)と、落下後の発電装置150に流入するときの水の水位(F)との水位差により水を移動させることを意味する。さらに、第1の落差とは、第1の高さh1から落下した水の水力を利用して揚水する際に、第1水車駆動ポンプ131による揚水に実質的に寄与しうる、A−B間の総落差から損失落差を差し引いた有効落差を意味する。また、第3の落差とは、第3の高さh3から落下した水の水力を利用して揚水する際に、第2水車駆動ポンプ231による揚水に実質的に寄与しうる、C−D間の総落差から損失落差を差し引いた有効落差を意味する。さらに、第2の落差とは、第2の高さh2から落下した水の水力を利用して発電する際に、発電装置150による発電に実質的に寄与しうる、E−F間の総落差から損失落差を差し引いた有効落差を意味する。   The hydroelectric generator 200 according to Embodiment 2 raises the water level to the first height h1 by the weir body 110. Next, using only the hydraulic power of the water dropped at the first drop from the first height h1, a part of the water is pumped to the second height h2 by the pumping device 230. Specifically, using only the hydraulic power of the water dropped at the first drop from the first height h1, a part of the water is pumped to the third height h3 by the first water turbine drive pump 131. . Next, using only the hydraulic power of the water dropped at the third drop from the water at the third height h3, a part of the water is pumped to the second height h2 by the second turbine drive pump 231. . Next, power is generated by the power generation device 150 by dropping the water at the second height h2 with the second drop. The second height h2 is higher than the third height h3, and the third height h3 is higher than the first height h1. The second head is larger than the third head, and the third head is larger than the first head. Here, in the present embodiment, “drop from the first height h1 with the first head” means that the water level (A) before the drop and the water level after the drop, as shown in FIG. It means that the water is moved by the difference in water level from the water level (B) when flowing into the first water turbine drive pump 131. Further, “drop from the third height h3 with a third drop” means the water level (C) of the pumped water before the fall and the water when flowing into the second turbine drive pump 231 after the fall. This means that the water is moved by the difference in water level from the water level (D). In addition, “drop from the second height h2 with a second drop” means that the water level (E) of the water pumped by the second water turbine drive pump 231 before the drop and the power generator 150 after the drop flows This means that the water is moved by the water level difference from the water level (F). Further, the first head is a distance between A and B that can substantially contribute to pumping by the first water turbine drive pump 131 when pumping water using the hydraulic power of water dropped from the first height h1. It means the effective head minus the head of loss from the total head. Further, the third head is a distance between C and D that can substantially contribute to pumping by the second water turbine drive pump 231 when pumping water using the hydraulic power of water dropped from the third height h3. It means the effective head minus the head of loss from the total head. Furthermore, the second head is a total head between E and F that can substantially contribute to power generation by the power generation device 150 when power is generated using the hydraulic power of water dropped from the second height h2. This means the effective head minus the loss head.

第1水車駆動ポンプ131は、第1の高さh1から第1の落差で落下した水の水力を利用して、当該水の一部を第3の高さh3に揚水すること以外は、実施の形態1における水車駆動ポンプ131と同様であるため、その説明を省略する。本実施の形態では、第1の落差は、例えば、2m以上かつ6m未満である。   The first hydraulic turbine drive pump 131 is implemented except that the water that has fallen at the first drop from the first height h1 is used to pump a part of the water to the third height h3. Since this is the same as the water turbine drive pump 131 in the first embodiment, the description thereof is omitted. In the present embodiment, the first drop is, for example, not less than 2 m and less than 6 m.

第2水車駆動ポンプ231は、第3の高さh3から第3の落差で落下した水の水力を利用して、第3の落差から落下した水の一部を第2の高さh2に揚水する。第3の落差は、例えば、6m以上かつ80m未満である。第2水車駆動ポンプ231は、第1水車駆動ポンプ131より河川の下流側に設けられている。第2水車駆動ポンプ231の種類は、上記の機能を発揮することができれば特に限定されない。第2水車駆動ポンプ231の種類は、例えば、第1水車駆動ポンプ131と同じである。第2水車駆動ポンプ231の第5排水口232は、外部と連通している。第2水車駆動ポンプ231で揚水されなかった水は、第5排水口232から河川に排水される。   The second water turbine drive pump 231 uses the hydraulic power of the water dropped at the third head from the third height h3 to pump a part of the water dropped from the third head to the second height h2. To do. The third head is, for example, 6 m or more and less than 80 m. The second turbine drive pump 231 is provided on the downstream side of the river from the first turbine drive pump 131. The kind of 2nd water turbine drive pump 231 will not be specifically limited if said function can be exhibited. The kind of the 2nd water turbine drive pump 231 is the same as the 1st water wheel drive pump 131, for example. The fifth drain port 232 of the second water turbine drive pump 231 communicates with the outside. Water that has not been pumped by the second water turbine drive pump 231 is drained from the fifth drain port 232 into the river.

第3導水路260は、第1水車駆動ポンプ131により第3の高さh3に揚水される水を第2水車駆動ポンプ231に導く。第3導水路260は、第1水車駆動ポンプ131の第1揚水口134と第2水車駆動ポンプ231の第5流入口233をつないでいる。第3導水路260の第3下流口262は、第2水車駆動ポンプ231の第5流入口233と、第7接続ジョイント235を介して接続されている。第3導水路260の第3上流口261は、第1水車駆動ポンプ131の第1揚水口134と、第4接続ジョイント136を介して接続されている。また、第3導水路260の第3下流口262は、第2水車駆動ポンプ231の第5流入口233と、第8接続ジョイント236を介して接続されている。   The third water conduit 260 guides the water pumped to the third height h <b> 3 by the first turbine drive pump 131 to the second turbine drive pump 231. The third water conduit 260 connects the first pumping port 134 of the first turbine driving pump 131 and the fifth inlet 233 of the second turbine driving pump 231. The third downstream port 262 of the third water conduit 260 is connected to the fifth inlet 233 of the second water turbine drive pump 231 via the seventh connection joint 235. The third upstream port 261 of the third water conduit 260 is connected to the first pumping port 134 of the first water turbine drive pump 131 via the fourth connection joint 136. The third downstream port 262 of the third water conduit 260 is connected to the fifth inlet 233 of the second water turbine drive pump 231 via the eighth connection joint 236.

第3導水路260の構成は、第1水車駆動ポンプ131で第3の高さh3に揚水される水を第2水車駆動ポンプ231に導くことができれば(第2水車駆動ポンプ231に導く水の水位を第3の高さh3にすることができれば)特に限定されない。本実施の形態では、第2揚水管263と、第3の高さh3まで導かれ、落下させる水を一時的に貯留するための第2水塔264と、第2水塔264内の水を第2水車駆動ポンプ231に導くための第2導水管265とを有する。   The configuration of the third water conduit 260 is such that the water pumped to the third height h3 by the first turbine drive pump 131 can be guided to the second turbine drive pump 231 (the water guided to the second turbine drive pump 231). There is no particular limitation as long as the water level can be set to the third height h3. In the present embodiment, the second pumping pipe 263, the second water tower 264 for temporarily storing the water to be dropped and led to the third height h3, and the water in the second water tower 264 are supplied to the second water tower 264. And a second water conduit 265 for guiding to the water turbine drive pump 231.

第2揚水管263は、第1水車駆動ポンプ131で揚水される水を第3の高さh3に導く。第2揚水管263の高さを変更することにより第3の高さh3を調整し、発電量を調整することができる。第2揚水管263の第2下方側開口部263a(第3導水路260の第3上流口261)は、第1水車駆動ポンプ131の第1揚水口134と、第4接続ジョイント136を介して接続されている。また、第2揚水管263の第2上方側開口部263bは、第2水塔264の第6流入口264aと、第9接続ジョイント266を介して接続されている。   The second pumping pipe 263 guides the water pumped by the first turbine drive pump 131 to the third height h3. The power generation amount can be adjusted by adjusting the third height h3 by changing the height of the second pumping pipe 263. The second lower opening 263a of the second pumping pipe 263 (the third upstream port 261 of the third water conduit 260) is connected to the first pumping port 134 of the first water turbine drive pump 131 and the fourth connection joint 136. It is connected. The second upper opening 263 b of the second pumping pipe 263 is connected to the sixth inlet 264 a of the second water tower 264 via the ninth connection joint 266.

第2揚水管263の径は、上記の機能を発揮することができれば、特に限定されない。第2揚水管263の径は、河川の水量や流速に応じて、適宜設計されうる。また、第2揚水管263の素材は、特に限定されない。たとえば、第2揚水管263は、第1導水路140と同様の素材により構成される。   The diameter of the 2nd pumping pipe 263 will not be specifically limited if said function can be exhibited. The diameter of the second pumping pipe 263 can be appropriately designed according to the amount of water and the flow velocity of the river. Moreover, the raw material of the 2nd pumping pipe 263 is not specifically limited. For example, the second pumping pipe 263 is made of the same material as the first water conduit 140.

第2水塔264は、第2揚水管263を介して揚水された水を一時的に貯留する。貯留された水の水位は、第3の高さh3に相当する。本実施の形態では、第2水塔264は、その高さ方向において異なる位置に2つの開口部を有する。2つの開口部は、第6流入口264aおよび第6排水口264bからなる。第6流入口264aは、第6排水口264bよりも上流側かつ上方側に配置されている。前述のとおり、第6流入口264aは、第2揚水管263の第2上方側開口部263bと、第9接続ジョイント266を介して接続されている。また、第6排水口264bは、第2導水管265の第7流入口265aと、第10接続ジョイント267を介して接続されている。これにより、第3導水路260を簡単に組み立てることができると共に、第3導水路260を通る水のロスをなくすことができる。また、第2水塔264の上部は、外部に開口している。   The second water tower 264 temporarily stores the water pumped through the second pumping pipe 263. The water level of the stored water corresponds to the third height h3. In the present embodiment, the second water tower 264 has two openings at different positions in the height direction. The two openings include a sixth inflow port 264a and a sixth drain port 264b. The sixth inflow port 264a is disposed upstream and above the sixth drain port 264b. As described above, the sixth inflow port 264a is connected to the second upper opening 263b of the second pumping pipe 263 via the ninth connection joint 266. Further, the sixth drainage port 264b is connected to the seventh inflow port 265a of the second water conduit 265 via the tenth connection joint 267. Thereby, while being able to assemble the 3rd water conduit 260 easily, the loss of the water which passes along the 3rd water conduit 260 can be eliminated. The upper part of the second water tower 264 opens to the outside.

また、第2水塔264は、高さ方向において異なる位置にさらに複数の開閉可能な開口部(図示省略)を有していてもよい。河川の流量の変化などに応じて、第2揚水管263を異なる高さの開口部につなぎ替えることにより、第3の高さh3を調整し、発電量が簡単に調整されうる。   The second water tower 264 may further have a plurality of openable / closable openings (not shown) at different positions in the height direction. By changing the second pumping pipe 263 to an opening having a different height according to a change in the flow rate of the river, etc., the third height h3 can be adjusted to easily adjust the power generation amount.

第2水塔264の形状および高さは、上記の機能を発揮することができれば特に限定されない。本実施の形態では、第2水塔264の形状は、円筒形状である。第2水塔264の高さは、第3の高さh3に応じて適宜設定されうる。   The shape and height of the 2nd water tower 264 will not be specifically limited if said function can be exhibited. In the present embodiment, the shape of the second water tower 264 is a cylindrical shape. The height of the second water tower 264 can be appropriately set according to the third height h3.

第2水塔264の径は、上記の機能を発揮することができれば、特に限定されない。第2水塔264の径は、揚水される水の水量や流速に応じて、適宜設計されうる。また、第2水塔264の素材も、特に限定されない。第2水塔264の素材の例には、ステンレス鋼などが含まれる。   The diameter of the 2nd water tower 264 will not be specifically limited if said function can be exhibited. The diameter of the second water tower 264 can be appropriately designed according to the amount of water to be pumped and the flow velocity. Further, the material of the second water tower 264 is not particularly limited. Examples of the material of the second water tower 264 include stainless steel.

第2導水管265は、第2水塔264内の水を第2水車駆動ポンプ231に導く。第2導水管265の第7流入口265aは、第2水塔264の第6排水口264bと、第10接続ジョイント267を介して接続されている。また、第2導水管265の第7排水口265b(第3導水路260の第3下流口262)は、第2水車駆動ポンプ231の第5流入口233と、第7接続ジョイント235を介して接続されている。これにより、水力発電装置200を簡単に組み立てることができると共に、第2水車駆動ポンプ231に送られる水のロスをなくすことができる。   The second water conduit 265 guides the water in the second water tower 264 to the second water turbine drive pump 231. The seventh inlet 265 a of the second conduit 265 is connected to the sixth drain 264 b of the second water tower 264 via the tenth connection joint 267. The seventh drainage port 265b of the second water conduit 265 (the third downstream port 262 of the third water conduit 260) is connected to the fifth inlet 233 of the second water turbine drive pump 231 and the seventh connection joint 235. It is connected. Thereby, while being able to assemble the hydroelectric generator 200 easily, the loss of the water sent to the 2nd water turbine drive pump 231 can be eliminated.

第2導水管265の径は、上記の機能を発揮することができれば、特に限定されない。第2導水管265の径は、揚水された水の水量や流量によって、適宜設計されうる。また、第2導水管265の素材も、特に限定されない。たとえば、第2導水管265は、第1導水路140と同様の素材により構成される。   The diameter of the 2nd water conduit 265 will not be specifically limited if said function can be exhibited. The diameter of the second water conduit 265 can be appropriately designed according to the amount and flow rate of the pumped water. Further, the material of the second water conduit 265 is not particularly limited. For example, the second water conduit 265 is made of the same material as the first water conduit 140.

なお、第3導水路260は、第1水車駆動ポンプ131により過剰に揚水された水を放流するための放水管を別途有していてもよい。これにより、第2水車駆動ポンプ231に流入する水量が調節され、発電量が調整されうる。   In addition, the 3rd water conduit 260 may have the water discharge pipe for discharging the water excessively pumped by the 1st water turbine drive pump 131 separately. Thereby, the amount of water flowing into the second water turbine drive pump 231 can be adjusted, and the power generation amount can be adjusted.

本実施の形態では、発電装置150は、第2水車駆動ポンプ231により揚水された水が第2の高さh2から第2の落差で落下したときの当該水の水力を利用して発電すること以外は、実施の形態1の発電装置150と同様であるため、その説明を省略する。本実施の形態では、第2の落差は、例えば、80m以上かつ200m以下である。   In the present embodiment, the power generation device 150 generates power using the water power of the water when the water pumped by the second water turbine drive pump 231 falls from the second height h2 with the second drop. Since other than that is the same as the power generation device 150 of the first embodiment, the description thereof is omitted. In the present embodiment, the second head is, for example, not less than 80 m and not more than 200 m.

本実施の形態では、第2導水路160は、第2水車駆動ポンプ231の第2揚水口234と、発電装置150の第2流入口152とをつなぐ以外は、実施の形態1の第2導水路160と同様であるため、その説明を省略する。   In the present embodiment, the second water conduit 160 is connected to the second pumping port 234 of the second water turbine drive pump 231 and the second inlet 152 of the power generation device 150, except for the second conduit. Since it is the same as the water channel 160, the description is abbreviate | omitted.

以上のように、本実施の形態に係る水力発電装置200は、河川の水を二段階で揚水し、発電のために十分な落差を得ることができる。したがって、水力発電装置200は、適切に発電することができる。   As described above, the hydroelectric power generation apparatus 200 according to the present embodiment can pump river water in two stages and obtain a sufficient head for power generation. Therefore, the hydroelectric generator 200 can generate electric power appropriately.

(水力発電装置の水力発電特性)
次に、本実施の形態で使用する水力発電装置200の水力発電特性について説明する。まず、本実施の形態で使用する発電装置150について説明する。本実施の形態では、発電装置150として、クロスフロー水車および発電機を有する発電装置を使用する。図4は、発電装置150の水力−電力変換特性の一例を示すグラフである。図4において、横軸は、水の流量(m/s)を示し、縦軸は、水の有効落差(m)を示している。実線は、クロスフロー水車および発電機を有する発電装置150による発電に適用可能な、流量の範囲および有効落差の範囲を示している。また、破線は、水流および有効落差と、発電装置150による発電量との関係を示している。
(Hydraulic power generation characteristics of hydroelectric generators)
Next, the hydroelectric power generation characteristics of the hydroelectric generator 200 used in the present embodiment will be described. First, the power generation apparatus 150 used in this embodiment will be described. In the present embodiment, a power generation device having a crossflow turbine and a generator is used as the power generation device 150. FIG. 4 is a graph illustrating an example of the hydropower-power conversion characteristics of the power generation device 150. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the flow rate of water (m 3 / s), and the vertical axis indicates the effective drop (m) of water. A solid line indicates a flow rate range and an effective head range that can be applied to power generation by the power generation device 150 including a cross-flow turbine and a generator. Moreover, the broken line has shown the relationship between a water flow and an effective head, and the electric power generation amount by the electric power generating apparatus 150. FIG.

図4から、この発電装置150は、流量が0.10〜8.00(m/s)の範囲内にあり、かつ有効落差が5.0〜200.0(m)の範囲内(実線で囲まれた範囲内)にある場合おいて、10〜1000(kW)の電力を発電できることがわかる。 From FIG. 4, this power generator 150 has a flow rate in the range of 0.10 to 8.00 (m 3 / s) and an effective head in the range of 5.0 to 200.0 (m) (solid line). It can be seen that 10 to 1000 (kW) of power can be generated.

その一方で、発電装置150は、水の流量が発電のために十分であったとしても(0.10〜8.00(m/s))、有効落差が不十分なとき(5.0mより小さいとき)は発電することができないこともわかる(例えば、図4のA点参照)。そこで、本実施の形態に係る水力発電装置200では、第1水車駆動ポンプ131が、河川の水の一部を第1の高さh1から第3の高さh3に揚水する。これにより、発電に使用される水の流量は減少するものの、有効落差は増大する(図4のB点参照)。さらに本実施の形態に係る水力発電装置200では、第2水車駆動ポンプ231が、第1水車駆動ポンプ131により揚水された水の一部を第3の高さh3から第2の高さh2に揚水する。これにより、発電に使用される水の流量は、さらに減少するものの、発電のために必要な有効落差は、さらに増大する(図4のC点参照)。水力発電装置200では、河川の水の落差が小さい場合であっても、第1水車駆動ポンプ131によって第2水車駆動ポンプ231を駆動するための十分な高さをあらかじめ得ることができる。このため、本実施の形態に係る水力発電装置200は、第2水車駆動ポンプ231によって、発電のために必要な落差を十分に得ることができ、適切に発電することができる。 On the other hand, even if the flow rate of water is sufficient for power generation (0.10 to 8.00 (m 3 / s)), the power generation device 150 has an insufficient effective head (5.0 m). It can also be seen that power generation is not possible when the value is smaller (for example, see point A in FIG. 4). Therefore, in the hydroelectric generator 200 according to the present embodiment, the first water turbine drive pump 131 pumps a part of the river water from the first height h1 to the third height h3. As a result, the flow rate of water used for power generation decreases, but the effective head increases (see point B in FIG. 4). Furthermore, in the hydroelectric generator 200 according to the present embodiment, the second turbine drive pump 231 causes a part of the water pumped by the first turbine drive pump 131 from the third height h3 to the second height h2. Pump up the water. Thereby, although the flow rate of water used for power generation further decreases, the effective head necessary for power generation further increases (see point C in FIG. 4). In the hydroelectric power generation device 200, even when the water drop in the river is small, a sufficient height for driving the second turbine drive pump 231 by the first turbine drive pump 131 can be obtained in advance. For this reason, the hydraulic power generation apparatus 200 according to the present embodiment can sufficiently obtain a head required for power generation by the second water turbine drive pump 231 and can appropriately generate power.

(効果)
以上のように、本実施の形態に係る水力発電装置200は、実施の形態1に係る水力発電装置100の効果に加えて、さらに十分な落差を得て発電することができる。
(effect)
As described above, the hydroelectric generator 200 according to the present embodiment can generate electric power with a further sufficient head in addition to the effects of the hydroelectric generator 100 according to the first embodiment.

なお、上記各実施の形態では、堰体110に空気を入れて膨張させる例を示した。しかし、堰体110には、堰体110を膨張させることができれば、空気以外の流体を入れてもよい。たとえば、空気以外の気体、または水などの液体が堰体110に入れられてもよい。   In each of the above-described embodiments, an example in which air is introduced into the weir body 110 and expanded is shown. However, fluid other than air may be put into the weir body 110 as long as the weir body 110 can be expanded. For example, a gas other than air or a liquid such as water may be placed in the weir body 110.

また、上記各実施の形態では、堰体110を有する水力発電装置100、200について説明したが、本発明に係る水力発電装置は、堰体110以外により揚水に必要な落差を形成してもよい。たとえば、コンクリートなどの堰堤により落差を形成してもよい。または、水力発電装置を設置する河川などにおいて、水車駆動ポンプによる揚水に必要な落差を有する段差などがあれば、堰体を有していなくてもよい。   In each of the above embodiments, the hydroelectric generators 100 and 200 having the weir body 110 have been described. However, the hydroelectric generator according to the present invention may form a head required for pumping by means other than the weir body 110. . For example, the head may be formed by a dam such as concrete. Alternatively, in a river or the like where a hydroelectric generator is installed, the weir body may not be provided as long as there is a step having a head necessary for pumping by the water turbine drive pump.

また、上記実施の形態1では、水塔164を有する水力発電装置100について説明したが、本発明に係る水力発電装置は、水塔164を有していなくてもよい。この場合、揚水された水は、発電装置150に第2流入口152から直接流入する。   In the first embodiment, the hydroelectric power generation apparatus 100 including the water tower 164 has been described. However, the hydroelectric power generation apparatus according to the present invention may not include the water tower 164. In this case, the pumped water flows directly into the power generation device 150 from the second inlet 152.

また、上記実施の形態2では、第2水塔264を有する水力発電装置200について説明したが、本発明に係る水力発電装置は、第2水塔264を有していなくてもよい。この場合、第2揚水管263の第2上方側開口部263bは、第2導水管265の第7流入口265aに直接接続される。   Moreover, although the said 2nd Embodiment demonstrated the hydroelectric generator 200 which has the 2nd water tower 264, the hydroelectric generator which concerns on this invention does not need to have the 2nd water tower 264. In this case, the second upper opening 263b of the second pumping pipe 263 is directly connected to the seventh inlet 265a of the second water conduit 265.

また、上記各実施の形態では、河川を流れる水を1段階または2段階で揚水する場合について説明した。しかし、本発明に係る水力発電装置は、3段階以上で揚水してもよい。この場合、揚水装置は、3つ以上の水車駆動ポンプを有する。   Moreover, in each said embodiment, the case where the water which flows through a river was pumped in one step or two steps was demonstrated. However, the hydroelectric generator according to the present invention may pump water in three or more stages. In this case, the pumping device has three or more turbine drive pumps.

また、送水路120および第1導水路140は兼用されていてもよい。具体的には、堰体110の上流側の面の上方に上流端口121を形成し、堰体110の下流側の面の下方に下流端口122を形成する。そして、下流端口122を(第1)水車駆動ポンプ131の第1流入口133に接続する。これにより、装置の構成要素を減らすことができる。   Moreover, the water supply path 120 and the 1st water conduit 140 may be combined. Specifically, the upstream end port 121 is formed above the upstream surface of the weir body 110, and the downstream end port 122 is formed below the downstream surface of the weir body 110. Then, the downstream end port 122 is connected to the first inlet 133 of the (first) water turbine drive pump 131. Thereby, the component of an apparatus can be reduced.

本発明に係る水力発電装置は、河川などの水の流路に簡単に設置することができると共に、撤去することができるため、小水力発電用の発電装置として有用である。たとえば、本発明に係る水力発電装置は、大規模停電が起きて、電気が復旧しない地域などで、簡易的な発電所として機能する。発電量が1000kW以下であれば、本発明に係る水力発電装置は、そのまま電柱の配線に電気を流すことができ、周囲の住居に電気を供給することができる。   The hydroelectric generator according to the present invention can be easily installed in a flow path of water such as a river and can be removed, so that it is useful as a power generator for small hydropower generation. For example, the hydroelectric power generation device according to the present invention functions as a simple power plant in an area where a large-scale power failure occurs and electricity is not restored. If the power generation amount is 1000 kW or less, the hydroelectric power generation device according to the present invention can flow electricity to the wiring of the power pole as it is, and can supply electricity to the surrounding dwelling.

100、200 水力発電装置
110 堰体
120 送水路
121 上流端口
122 下流端口
123 第1接続ジョイント
130、230 揚水装置
131 (第1)水車駆動ポンプ
132 第1排水口
133 第1流入口
134 (第1)揚水口
135 第2接続ジョイント
136 第4接続ジョイント
140 第1導水路
141 第1上流口
142 第1下流口
150 発電装置
151 支持台
152 第2流入口
153 第2排水口
154 第3接続ジョイント
160 第2導水路
161 第2上流口
162 第2下流口
163 揚水管
163a 下方側開口部
163b 上方側開口部
164 水塔
164a 第3流入口
164b 第3排水口
165 導水管
165a 第4流入口
165b 第4排水口
166 第5接続ジョイント
167 第6接続ジョイント
231 第2水車駆動ポンプ
232 第5排水口
233 第5流入口
234 第2揚水口
235 第7接続ジョイント
236 第8接続ジョイント
260 第3導水路
261 第3上流口
262 第3下流口
263 第2揚水管
263a 第2下方側開口部
263b 第2上方側開口部
264 第2水塔
264a 第6流入口
264b 第6排水口
265 第2導水管
265a 第7流入口
265b 第7排水口
266 第9接続ジョイント
267 第10接続ジョイント
h1 第1の高さ
h2 第2の高さ
h3 第3の高さ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100, 200 Hydroelectric power generation device 110 Weir body 120 Water supply path 121 Upstream end port 122 Downstream end port 123 1st connection joint 130, 230 Pumping device 131 (1st) Waterwheel drive pump 132 1st drainage port 133 1st inflow port 134 (1st ) Pumping port 135 Second connection joint 136 Fourth connection joint 140 First water conduit 141 First upstream port 142 First downstream port 150 Power generation device 151 Support base 152 Second inlet 153 Second drainage port 154 Third connection joint 160 Second water conduit 161 Second upstream port 162 Second downstream port 163 Pumped pipe 163a Lower side opening 163b Upper side opening 164 Water tower 164a Third inlet 164b Third drain 165 Water conduit 165a Fourth inlet 165b Fourth Drain port 166 Fifth connection joint 167 Fifth connection join 231 Second water turbine drive pump 232 Fifth drain 233 Fifth inlet 234 Second pumping port 235 Seventh connection joint 236 Eighth connection joint 260 Third waterway 261 Third upstream port 262 Third downstream port 263 Second pumping water Pipe 263a Second lower side opening 263b Second upper side opening 264 Second water tower 264a Sixth inlet 264b Sixth drain 265 Second second conduit 265a Seventh inlet 265b Seventh drain 266 Ninth connection joint 267 10th connection joint h1 1st height h2 2nd height h3 3rd height

Claims (7)

1つまたは2つ以上の水車駆動ポンプを有し、第1の高さから第1の落差で落下した水の水力を利用して、前記水の一部を前記第1の高さより高い第2の高さに揚水する揚水装置と、
揚水された前記水が前記第2の高さから前記第1の落差より大きい第2の落差で落下したときの前記水の水力を利用して発電する発電装置と、
を有する、水力発電装置。
A second pump that has one or more water turbine drive pumps and uses a hydraulic force of water dropped from a first height at a first head to make a part of the water higher than the first height; A pumping device for pumping to a height of
A power generation device that generates electric power using the hydraulic power of the water when the pumped water falls from the second height with a second head greater than the first head;
A hydroelectric generator.
前記揚水装置は、複数の前記水車駆動ポンプを有する、請求項1に記載の水力発電装置。   The hydroelectric generator according to claim 1, wherein the pumping device has a plurality of the water turbine drive pumps. 前記揚水装置は、
前記第1の高さから前記第1の落差で落下した水の水力を利用して、前記水の一部を前記第1の高さより高い第3の高さに揚水する第1水車駆動ポンプと、
前記第3の高さに揚水された前記水が前記第3の高さから前記第1の落差より大きい第3の落差で落下した水の水力を利用して、前記第3の落差で落下した前記水の一部を前記第3の高さより高い前記第2の高さに揚水する第2水車駆動ポンプと、
を有する、請求項2に記載の水力発電装置。
The pumping device is
A first water turbine drive pump for pumping a part of the water to a third height higher than the first height by utilizing the hydraulic power of the water dropped at the first head from the first height; ,
The water pumped to the third height is dropped at the third head using the hydraulic power of water dropped from the third height at a third head greater than the first head. A second turbine drive pump for pumping a portion of the water to the second height higher than the third height;
The hydroelectric power generator according to claim 2, comprising:
前記揚水装置は、1つの前記水車駆動ポンプを有する、請求項1に記載の水力発電装置。   The hydroelectric generator according to claim 1, wherein the pumping device has one of the water turbine drive pumps. 前記第1の落差は、前記発電装置が発電するために最低限必要な落差より小さい、請求項1〜4のいずれか一項に記載の水力発電装置。   The hydroelectric generator according to any one of claims 1 to 4, wherein the first head is smaller than a head required at least for generating power by the power generator. 前記第1の落差は、2m以上かつ6m未満であり、
前記第3の落差は、6m以上かつ80m未満であり、
前記第2の落差は、80m以上かつ200m以下である、
請求項3に記載の水力発電装置。
The first drop is 2 m or more and less than 6 m,
The third head is 6 m or more and less than 80 m,
The second head is 80 m or more and 200 m or less,
The hydroelectric generator according to claim 3.
前記第1の落差は、2m以上かつ6m未満であり、
前記第2の落差は、6m以上かつ80m以下である、
請求項4に記載の水力発電装置。
The first drop is 2 m or more and less than 6 m,
The second head is 6 m or more and 80 m or less,
The hydroelectric generator according to claim 4.
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