JP2018145721A

JP2018145721A - 水力発電装置用スクリーン

Info

Publication number: JP2018145721A
Application number: JP2017043048A
Authority: JP
Inventors: 久徳阿比留; Hisatoku Abiru; 泰信木原; Yasunobu Kihara
Original assignee: GIJUTSU KAIHATSU CONSULTANT KK; Fukuoka Institute of Technology
Current assignee: GIJUTSU KAIHATSU CONSULTANT KK; Fukuoka Institute of Technology
Priority date: 2017-03-07
Filing date: 2017-03-07
Publication date: 2018-09-20

Abstract

【課題】ごみの除去作業が不要な水力発電装置用スクリーンの提供。
【解決手段】流水中に設置される水力発電装置用スクリーン１であって、水力発電装置２の上流側に、水力発電装置２の下方水中に向かって斜めに延びる複数の棒状体１０であり、流水の方向に直交する方向かつ水平方向に所定間隔で配設される複数の棒状体１０を有する。この水力発電装置用スクリーン１では、流水中のごみが、水力発電装置２の下方水中に向かって斜めに伸びる複数の棒状体１０によって、水力発電装置２の下方水中へ導かれ、水力発電装置２に絡むことなく、流水とともに下流へ流される。
【選択図】図１

Description

本発明は、水力発電装置に流水中のごみが絡むのを防止するための水力発電装置用スクリーンに関する。

流水を利用する水力発電においては、流水中のごみがプロペラ等の機器に絡むことによる発電量低下や発電停止を防ぐため、図５に示すようにスクリーン１００等（例えば、非特許文献１参照。）を水力発電装置２の上流側に設置し、このスクリーン１００等によりごみを堰き止めて除去している。そして、このスクリーン１００に溜まるごみは定期的に人力によって除去するか、動力を使って自動的に除去し、廃棄されている。

例えば、特許文献１には、ごみスクリーンおよび水力発電タービンを可動式とし、ごみスクリーンに捕獲されたごみを除去する際には、水力発電タービンを水上に揚げるとともに、ごみスクリーンの下端を下流側に回転させることにより、水力発電タービンにごみが悪影響を及ぼさない状態で、ごみを下流側に流すようにしたごみ処理システムが開示されている。

また、特許文献２には、水路の中を塞ぐように設置され水流を受けて回転するランナと、このランナにより駆動されて発電を行う発電機と、ランナを保持したランナ保持枠であり、ランナとともに上方に退避可能に設けられ、ランナ保持枠を上方へ退避させる駆動装置を備えたランナ保持枠と、ランナ保持枠の上流側に設けられ、ランナに流入するごみを除去するスクリーンであり、ランナ保持枠とともに水路の上方に退避可能に設けられたスクリーンとを備えた水力発電装置が開示されている。この水力発電装置では、ランナ保持枠が上昇すると、ランナの上方への退避とともにスクリーンが上昇し、スクリーンに付着したごみが水路内に落下し、水の流れとともに下流に流される。

また、特許文献３には、水車に水を誘導する誘導ダクトの上流部に河川幅を斜め横断して横型スクリーンを設けることにより、横型スクリーンに捕捉された河川ごみが、横型スクリーンに沿って下流方向へ自然誘導され、誘導ダクトの取水口を通過した時点でごみ吐出口から段差下流へと押し流されるようにした小水力発電装置が開示されている。

特開２０１６−１０２３８７号公報特開２０１４−４０８２５号公報特許第５９４３３２７号公報

"ＡＴ・Ｖスクリーン"，［online］，株式会社戸苅工業，［平成２９年１月１６日検索］，インターネット＜ＵＲＬ：http://www.togarikogyo.co.jp/business/water/v_screen1.pdf＞

小水力発電においては、上記非特許文献１および特許文献１，２のようにスクリーンによりごみを堰き止める方式では、スクリーンにごみが溜まっていくと、それ以前に溜まっていたごみを徐々にスクリーンの隙間から押し出してしまい、ごみの除去が不十分となる場合が多い。

また、特許文献１，２に記載の方法では、ごみを除去する際にタービン等も上昇させることになるため、その間は発電できなくなるうえ、可動部分が増えて構造が複雑となり、動作させるための動力も必要となる。

また、特許文献３に記載の方法では、河川ごみは横型スクリーンに一旦捕捉され、流れが弱められてから横型スクリーンに沿って下流方向へ誘導されるようになるため、特に水面付近に浮いているごみの流れが弱まって横型スクリーンに引っ掛かりやすくなり、うまく誘導されないことがある。また、水路が狭く、水路の横幅に余裕がない場合には下流側へ誘導するスペースが確保できないという問題がある。

そこで、本発明においては、ごみの除去作業が不要な水力発電装置用スクリーンを提供することを目的とする。

本発明の水力発電装置用スクリーンは、流水中に設置される水力発電装置用スクリーンであって、水力発電装置の上流側に、水力発電装置の下方水中に向かって斜めに延びる複数の棒状体であり、流水の方向に直交する方向かつ水平方向に所定間隔で配設される複数の棒状体を有するものである。本発明の水力発電装置用スクリーンでは、流水中のごみが、水力発電装置の上流側に、水力発電装置の下方水中に向かって斜めに伸びる複数の棒状体によって、水力発電装置の下方水中へ導かれ、水力発電装置に絡むことなく、流水とともに下流へ流される。

ここで、複数の棒状体の延びる方向は水平方向から２０〜３５°下向きであることが望ましい。これにより、流水中のごみの流れる勢いを殺すことなく、水力発電装置の下方水中へごみが導かれ、流水とともに下流へ流される。なお、２０°未満の場合には、水力発電装置の下方水中へ導く距離が長くなりすぎて、本発明の水力発電装置用スクリーンを設置するのに大きなスペースが必要となる。また、３５°超の場合には、流水中のごみが複数の棒状体に衝突する衝撃が大きくなり、流水中のごみの流れる勢いが殺されてしまう。

また、複数の棒状体は、その下端が水平方向に向かって滑らかに曲がったものであることが望ましい。これにより、複数の棒状体により水力発電装置の下方水中へ導かれるごみが、複数の棒状体の下端から流水中へ滑らかに放流される。

また、複数の棒状体の下端位置は、水力発電装置の下端位置より５０ｍｍ以上低い位置にあることが望ましい。これにより、複数の棒状体により水力発電装置の下方位置へ導かれ、複数の棒状体の下端から流水中へ放流されるごみがその浮力により多少浮上しようとしても、水力発電装置の下端に接触することなく、流水とともに下流へ流されるようになる。なお、５０ｍｍ未満の場合には、流速や流水量によってはごみが水力発電装置の下端に接触することもある。

（１）水力発電装置の上流側に、水力発電装置の下方水中に向かって斜めに延びる複数の棒状体であり、流水の方向に直交する方向かつ水平方向に所定間隔で配設される複数の棒状体を有する水力発電装置用スクリーンによれば、流水中のごみが水力発電装置に絡むことなく、流水とともに下流へ流され、本水力発電装置用スクリーンに溜まることもないため、ごみの除去作業が不要となる。

（２）複数の棒状体の延びる方向が水平方向から２０〜３５°下向きであることにより、流水中のごみの流れる勢いを殺すことなく、水力発電装置の下方水中へごみが導かれ、流水とともに下流へ流されるので、流水中のごみが本水力発電用スクリーンに溜まるのをより防止することができる。

（３）複数の棒状体の下端が水平方向に向かって滑らかに曲がったものであることにより、複数の棒状体により水力発電装置の下方水中へ導かれるごみが、複数の棒状体の下端から流水中へ滑らかに放流されるので、流水中のごみが本水力発電用スクリーンに溜まるのをさらに防止することができる。

（４）複数の棒状体の下端位置が、水力発電装置の下端位置より５０ｍｍ以上低い位置にあることにより、複数の棒状体の下端から流水中へ放流されるごみがその浮力により多少浮上しようとしても、水力発電装置の下端に接触することなく、流水とともに下流へ流されるようになるため、流水中のごみが水力発電装置に絡むことをさらに防止することが可能となる。

本発明の実施の形態における水力発電装置用スクリーンの概略構成を示す側面図である。図１の水力発電装置用スクリーンの具体例を示す側面図である。図２の水力発電装置用スクリーンの平面図である。図１の水力発電装置の具体例を示す斜視図である。従来のスクリーンの概略構成を示す側面図である。

図１は本発明の実施の形態における水力発電装置用スクリーンの概略構成を示す側面図、図２は図１の水力発電装置用スクリーンの具体例を示す側面図、図３は図２の水力発電装置用スクリーンの平面図、図４は図１の水力発電装置の具体例を示す斜視図である。

図１に示すように、本発明の実施の形態における水力発電装置用スクリーン１は、水路の流水中に設置される水力発電装置２の上流側に、水力発電装置２の下方水中に向かって斜めに延びる複数の棒状体１０を有する。図２および図３に示すように、複数の棒状体１０は、流水の方向に直交する方向かつ水平方向に所定間隔Ｓ（１００〜２５０ｍｍ程度）で配設され、この間隔Ｓを保持するため、上部において連結部材１１により連結されている。

棒状体１０は、例えば外径２０〜３５ｍｍ程度の鋼管を使用することができる。棒状体１０は、水力発電装置２の下方水中に向かって水平方向から２０〜３５°下向き（図示例では３０°）に設けられている。また、棒状体１０の下端は、水平方向に向かって滑らかに曲げられている。また、棒状体１０の下端位置は、水力発電装置２の下端位置より５０ｍｍ以上低い位置にある。なお、図示例では、棒状体１０の下端位置は平面視で水力発電装置２に重ならない位置にあるが、重なる位置まで延長しても良い。

本実施形態における水力発電装置２は、図４に示すように、流水中に浸漬された翼２０にフラッター現象を生起させ、そのフラッター現象を構成する翼２０の振動のうち、流れを横切るように動く往復並進運動を抽出し、電力に変換するフラッター式水力発電装置（具体的構成については、特許第５８７５０８１号公報参照。）である。

上記構成の水力発電装置用スクリーン１では、図１において黒塗り矢印で示すように、流水中のごみが、水力発電装置２の下方水中に向かって斜めに伸びる複数の棒状体１０によって、水力発電装置２の下方水中へ導かれ、水力発電装置２の翼２０に絡むことなくその下部を通過して、流水とともに下流へ流され、水力発電装置用スクリーン１に溜まることもないため、ごみの除去作業は不要である。

また、本実施形態における水力発電装置用スクリーン１では、複数の棒状体１０の延びる方向が水平方向から２０〜３５°下向きであるため、流水中のごみの流れる勢いを殺すことなく、水力発電装置２の下方水中へごみが導かれ、流水とともに下流へ流されるので、流水中のごみが水力発電装置用スクリーン１により溜まりにくくなっている。

また、本実施形態における水力発電装置用スクリーン１では、複数の棒状体１０の下端が水平方向に向かって滑らかに曲がっていることから、複数の棒状体１０により水力発電装置２の下方水中へ導かれるごみが、複数の棒状体１０の下端から流水中へ滑らかに放流されるようになっており、流水中のごみが水力発電装置用スクリーン１にさらに溜まりにくくなっている。

また、本実施形態における水力発電装置用スクリーン１では、複数の棒状体１０の下端位置が、水力発電装置２の下端位置より５０ｍｍ以上低い位置にあるため、複数の棒状体１０の下端から流水中へ放流されるごみがその浮力により多少浮上しようとしても、水力発電装置２の翼２０の下端に接触することなく、流水とともに下流へ流される。そのため、この水力発電装置用スクリーン１では、さらに流水中のごみが水力発電装置２に絡むことが防止されている。

なお、棒状体１０の外径については、必要な強度を確保でき、かつ、振動しない条件を満たす太さであれば良いが、水流を妨げないようにできるだけ細くすることが望ましい。また、複数の棒状体１０の間隔Ｓについては、水力発電装置２を設置する場所に流れてくるごみの種類および大きさと水力発電装置２の大きさとによるが、水力発電装置２の翼２０の動作に支障を及ぼす大きさのごみを遮り、影響しない小さいごみは通過する間隔であれば良い。

また、本実施形態においては、水力発電装置２としてフラッター式水力発電装置を例に説明したが、水力発電装置用スクリーン１の使用はこれに限られるものではない。

本発明の水力発電装置用スクリーンは、流水を利用する水力発電装置に流水中のゴミが絡むのを防止するためのスクリーンとして有用である。

１水力発電装置用スクリーン
２水力発電装置
１０棒状体
１１連結部材
２０翼

Claims

流水中に設置される水力発電装置用スクリーンであって、
前記水力発電装置の上流側に、前記水力発電装置の下方水中に向かって斜めに延びる複数の棒状体であり、前記流水の方向に直交する方向かつ水平方向に所定間隔で配設される複数の棒状体を有する水力発電装置用スクリーン。
前記複数の棒状体の延びる方向は水平方向から２０〜３５°下向きである請求項１記載の水力発電装置用スクリーン。
前記複数の棒状体は、その下端が水平方向に向かって滑らかに曲がったものである請求項１または２に記載の水力発電装置用スクリーン。
前記複数の棒状体の下端位置は、前記水力発電装置の下端位置より５０ｍｍ以上低い位置にある請求項１または２に記載の水力発電装置用スクリーン。