JP3096751B2 - 小水力発電設備 - Google Patents

小水力発電設備

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JP3096751B2
JP3096751B2 JP06000731A JP73194A JP3096751B2 JP 3096751 B2 JP3096751 B2 JP 3096751B2 JP 06000731 A JP06000731 A JP 06000731A JP 73194 A JP73194 A JP 73194A JP 3096751 B2 JP3096751 B2 JP 3096751B2
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pressure
water turbine
valve
pilot
pipe
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良文 宮本
昌己 粕渕
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Landscapes

  • Control Of Water Turbines (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、比較的電力消費の少な
い機器に対して電力供給する場合に用いられる小水力発
電設備に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の発電設備として、上水槽
に接続された水圧管の出口側に、発電機を回転駆動する
水タービンを設置し、上記水タービンの上流側に位置さ
せて上記水圧管に手動式の入口弁を設け、発電機の運転
時には、上記入口弁を手動開放して水圧管を重力下降す
る水の勢いにより水タービンを回転させ、運転停止時に
は、上記入口弁を手動にて閉成することで水タービンを
停止させるようにしたものが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記したような構成の
従来の小水力発電設備は、水タービンの上流側の手動式
の入口弁を開閉操作するだけで、水タービンを回転・停
止させて発電機の運転を制御することが可能であり、水
タービン停止機構を備えた高価なカバナーを使用する場
合に比べて、経済性に優れ、小規模な発電設備として好
適である。しかしながら、このような手動式入口弁のみ
を備えた従来の発電設備においては、例えば発電設備に
重故障などが発生して電源が遮断されると、水タービン
が無負荷運転となって、定格スピードの150%を越え
る無拘束な高速回転となり、特に、管理者等が不在であ
ると、その異常な運転状態が長時間続行される可能性が
ある。
【0004】また、上記のような無拘束運転状態にも耐
えられるように設計しようとすれば、発電機および増速
機やカップリングなどの付属品も定格速度でなく、無拘
束速度のもとで長時間運転に耐え得るように設計する
必要があり、殊に発電機として標準品を使用することが
できず、その都度特殊設計する特注品の使用が必要とな
ることから、設備全体としてコストの著しい高騰を招く
ことになるという問題がある。
【0005】本発明は上記の実情に鑑みてなされたもの
で、重故障の発生時などに伴い電源が遮断された場合、
特殊な動力源や複雑な油圧機構などを一切使用しない簡
単かつ低コストな構成をもって水タービンの無拘束速度
での運転状態を防止することができる小水力発電設備を
提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る小水力発電設備は、上水槽に接続され
た水圧管の出口に設けられて、発電機を回転駆動する水
タービンと、この水タービンの上流側に入口弁として介
在されて、上記水タービンの上流側の一次圧と 水タービ
ンの下流側の二次圧との差圧及び流路閉成方向に付勢す
るばね力の総和からなるパイロット圧が上記一次圧より
も小さいときは上記水圧管を開状態とし、かつ、パイロ
ット圧が上記一次圧よりも大きいときは上記水圧管を閉
状態とするように構成された弁機構と、この弁機構と上
記水タービンの下流側とを接続するパイロット管路に介
挿されて、上記パイロット圧が一次圧よりも小さい通常
は開放態にあり、電源遮断により上記発電機の発電出
力がなくなると閉成される電磁弁と、この電磁弁に対し
て並列の状態で上記パイロット管路に常閉の状態で介挿
され、手動により開放させることでパイロット圧を一次
圧よりも小さくして上記弁機構を開放させ水タービンを
起動させることが可能な発電運転復帰用手動弁とを備え
たものである。
【0007】
【作用】本発明によれば、通常は一次圧と二次圧との差
圧及び流路閉成方向に付勢するばね力の総和からなる
イロット圧が弁機構の一次圧よりも小さいために該弁機
構が開放されて、水タービンが重力下降する水の勢いで
回転され、これにより発電機が通常通りに運転される。
この通常運転時において、発電設備の重故障の発生など
で電源が遮断されると、パイロット管路中の電磁弁が閉
成されパイロット圧が増大して弁機構が自動的に閉成
れて水圧管における水の重力下降が停止されるので、水
タービンが無負荷運転で無拘束高速回転になったまま
になることが防止される。したがって、上記発電機やそ
の付属品として、無拘束速度に耐えるような特殊な設計
にする必要がなく、標準品の使用が可能となり、設備費
の低減を図れる。また、電源が復旧後は、上記パイロッ
ト管路に上記電磁弁と並列に接続した手動弁を開放する
だけで、通常の発電運転状態に復帰させることが可能で
ある。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。図1は本発明の一実施例による小水力発電設備
の概要を示す構成図である。
【0009】図1において、1は上槽水2に接続された
水圧管3の出口に配置されて、該水圧管3を重力下降す
る水Wの勢いによって回転駆動される水タービン、4は
この水タービン1に直結されて回転駆動される発電機
で、その発電出力を図示しない機器へ供給する。5は上
記水タービン1を経た放流水を下水槽6に送出する吸出
管である。
【0010】上記水タービン1の上流側の上記水圧管3
には、入口弁として、パイロット圧の大小により開閉さ
れる弁機構、例えばダイヤフラム式の弁機構7が介在さ
れている。8は上記ダイヤフラム弁機構7におけるダイ
ヤフラム室9内に配設されたダイヤフラム弁であり、こ
のダイヤフラム弁8には、ばね10により流路を閉成す
る方向のばね力が付勢されている。
【0011】11は上記ダイヤフラム室9と水圧管3と
の間に接続されて、該水圧管3の圧力をダイヤフラム弁
8に対する一次圧とする第1の配管、12は上記ダイヤ
フラム室9と水タービン1の下流側の吸出管5との間に
接続されて上記水タービン1の下流側の負圧を上記ダイ
ヤフラム弁8の二次圧とする第2の配管であり、この第
2の配管12と上記第1の配管11とによりパイロット
管路13が構成されている。すなわち、上記弁機構7
は、一次圧P1と二次圧P2との差圧およびばね力との
総和からなるパイロット圧が一次圧P1よりも小になる
と開放され、上記差圧およびばね力の総和からなるパイ
ロット圧が一次圧P1よりも大になると閉成されるよう
に構成されている。
【0012】14は上記第2の配管12に介挿された手
動式のゲート弁であり、発電機4の通常の運転停止を司
るものである。15は上記ゲート弁14に直列で上記配
管12に介挿された常開の電磁弁であり、電源遮断時に
発電機4からの発電出力を受けて閉成されるようになっ
ており、この電磁弁15に対して並列の状態で、上記第
2の配管12に発電機4を起動させる際に上記弁機構7
を開放させ水タービン1を起動させることが可能な発電
運転復帰用手動式のゲート弁16が接続されている。
【0013】つぎに、上記構成の小水力発電設備の動作
について説明する。通常の発電運転時には、電磁弁15
が開放されているので、水タービン1の下流側とダイヤ
フラム室9との間は第2の配管12を介して連通状態に
あり、上記水タービン1の下流側の負圧がダイヤフラム
弁8の二次圧として取り込まれている。そして、この
時、上記ダイヤフラム弁8の背面側に作用する一次圧P
1と二次圧P2の差圧および上記ばね10のばね力の総
(パイロット圧)が一次圧P1よりも小であるため
に、上記弁機構7は開状態にあり、したがって、水圧管
3を重力下降する水Wの勢いにより上記水タービン1が
回転され、発電機4が駆動される。
【0014】上記発電機4の運転を停止させる場合は、
上記第2の配管12におけるゲート弁14を手動で閉成
させれば、上記ダイヤフラム弁8の背面側に作用する上
記差圧およびばね力の総和が一次圧P1よりも大となる
ため、上記弁機構7が閉状態となり、水タービン1の回
転が停止し、発電機4の運転が停止される。
【0015】また、通常の発電運転中に、発電設備の重
故障なとが発生して電源が遮断されると、水タービン1
が無負荷運転となる。このとき、発電機4からの発電出
力がなくなり、電磁弁15が閉成されるので、上記第2
の配管12が遮断され、ダイヤフラム式弁機構7が閉成
される。このため、水タービン1が無拘束な高速状態の
ままで運転され続けることが未然に防止されることにな
る。したがって、上記発電機4などを無拘束速度に耐え
る設計とする必要がなく、標準品をそのまま使用する設
計とすることが可能で、設備全体の低コスト化を図るこ
とができる。
【0016】また、上記電源遮断時に停止された発電機
4の運転を再開させる際は、常閉のゲート弁16を手動
で開放させれば、水タービン1側の負圧がダイヤフラム
弁8に対する二次圧P2となり、上記差圧および上記ば
ね10のばね力の総和(パイロット圧)が一次圧P1よ
りも小となるために、上記弁機構7が開放されて上記水
タービン1が起動されることになる。
【0017】なお、上記弁機構7は、ダイヤフラム式の
ものに限らず、パイロット圧で開閉されるものであれ
ば、他の弁機構を任意に採用することができる。
【0018】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、水圧管
の出口に配置されて発電機を駆動する水タービンの上流
側に、入口弁としてパイロット圧の大小に応じて開閉す
る弁機構を設けるとともに、パイロット管路に、電源遮
断により発電機の発電出力がなくなると閉成される常開
の電磁弁を介挿するといった簡単な構成を施すだけで、
特別な動力源や複雑な油圧機構などを一切使用すること
なく、重故障などの発生にともない電源遮断された際
に、水タービンが無負荷運転となって無拘束速度で長時
間回転される不都合を確実に防止できる。また、それ故
に、発電機やその付属品などを定格速度に耐用する設計
とすればよく、標準品の使用が可能となるために、設備
全体を非常に安価に構成することができるという効果を
奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による小水力発電設備の概要
を示す構成図である。
【符号の説明】
1 水タービン 2 上水槽 3 水圧管 4 発電機 7 弁機構 13 パイロット管路 15 電磁弁16 発電運転復帰用手動式ゲート弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−10615(JP,A) 特開 昭57−210169(JP,A) 特開 平4−278608(JP,A) 実開 昭59−173725(JP,U) 特公 昭53−26327(JP,B2) 特公 昭53−35224(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E02B 9/00 F03B 7/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上水槽に接続された水圧管の出口に設け
    られて、発電機を回転駆動する水タービンと、この水タ
    ービンの上流側に入口弁として介在されて、上記水ター
    ビンの上流側の一次圧と水タービンの下流側の二次圧と
    の差圧及び流路閉成方向に付勢するばね力の総和からな
    パイロット圧が上記一次圧よりも小さいときは上記水
    圧管を開状態とし、かつ、パイロット圧が上記一次圧よ
    りも大きいときは上記水圧管を閉状態とするように構成
    された弁機構と、この弁機構と上記水タービンの下流側
    とを接続するパイロット管路に介挿されて、上記パイロ
    ット圧が一次圧よりも小さい通常は開放態にあり、電
    源遮断により上記発電機の発電出力がなくなると閉成さ
    れる電磁弁と、この電磁弁に対して並列の状態で上記パ
    イロット管路に常閉の状態で介挿され、手動により開放
    させることでパイロット圧を一次圧よりも小さくして上
    記弁機構を開放させ水タービンを起動させることが可能
    な発電運転復帰用手動弁とを備えたことを特徴とする小
    水力発電設備。
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