JP5475182B1 - Weir type power generator - Google Patents
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Abstract
【課題】杭などを打ち込むことなく堰上に固定する固定部を備えた堰堤型の発電装置を提供する。
【解決手段】本発明の堰堤型の発電装置(1)は、堤防(52)より低く、河川(50)の幅で、堰の上流側と下流側に分配され、河川水を堰き止める鉄筋コンクリート製の本体部(2)と、本体部と一体に形成され、本体部を堰に固定する固定部(3)を備え、固定部は本体部から横方向に伸びて堤防内に埋設される突出部(4)と、満水時の水位よりも高い位置まで堤防を覆う側壁(5)を備え、本体部は堰き止めて貯めた河川水の内、本体部を越えた水を下流側に落下させる傾斜部(6)と、本体部の所定高さ位置にあって、河川水を絞り込むように案内するガイド部(7)と、ガイド部に連通して下流側に水を落下させる水通路(8)と、傾斜部及び水通路の下方位置に設けられる水車(9、10)と、水車に連結した発電用モータ(10,11)とを備えている。
【選択図】図1A dam-type power generation device including a fixing portion that fixes a stake on a weir without driving a pile or the like is provided.
A dam-type power generation device (1) according to the present invention is made of reinforced concrete that is lower than a levee (52), is distributed in the width of a river (50), upstream and downstream of the dam, and blocks river water. Main body part (2) and a fixed part (3) which is formed integrally with the main body part and fixes the main body part to the weir, and the fixed part extends laterally from the main body part and is embedded in the dike (4) and a side wall (5) that covers the embankment to a position higher than the water level when the water is full, and the main body is inclined to drop the water beyond the main body in the river water stored by damming A portion (6), a guide portion (7) that is at a predetermined height position of the main body portion and guides the river water to be narrowed, and a water passage (8) that communicates with the guide portion and drops water downstream. A turbine (9, 10) provided at a position below the inclined portion and the water passage, and a power generation motor connected to the turbine 10, 11) and a.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、川の堰に設置して用いる小規模な堰堤型の発電装置に関する。 The present invention relates to a small-scale dam-type power generator installed and used in a river weir.
この種の発電装置として、幅が例えば10m〜30m程の河川に設けられている落差の少ない(例えば1m〜2m)コンクリート製の堰を利用して、堰堤型の発電装置を設置することが考えられる。この場合、大きな石や岩盤が邪魔をして、設置するのに必要な杭等を川底に打ち込むことが難しいという問題がある。この問題を解決するには、堰堤よりも比較的大規模なダム建設工事で用いるのと同様の削岩機等の大型の重機を使用する必要が生じる。 As this type of power generation device, it is considered to install a dam-type power generation device using a concrete weir with a small drop (for example, 1 m to 2 m) provided in a river having a width of, for example, about 10 m to 30 m. It is done. In this case, there is a problem that it is difficult to drive a pile or the like necessary for installation into the river bed because a large stone or bedrock interferes. In order to solve this problem, it is necessary to use a large heavy machine such as a rock drill similar to that used in dam construction work relatively larger than the dam.
上記の堰堤型の発電装置として、人の身長と同等の高さのアンカー用の鉄筋コンクリートを有し、さらに、人の身長程の高さの堤を有する堰を設け、この堰を越えて流れる川の水により河川設置用水車を回転させる構造のものが知られている(例えば、特許文献1の図5参照)。 As the above-mentioned dam-type power generator, a river that has reinforced concrete for anchors that is the same height as a person's height, and that has a dam that is as tall as a person's height, and that flows over this dam The thing of the structure which rotates the water turbine for river installation with this water is known (for example, refer FIG. 5 of patent document 1).
ところが、上記特許文献1に示されるような構造にあって、河川水の勢いに押し流されないようにするアンカー用の鉄筋コンクリートは、堰堤型の発電装置の天地高さを高くするため河川水の流れを大きく妨げる。また、鉄筋コンクリートを地下に埋設しようとすれば、前述のような削岩機などの大型の重機が必要になる。 However, the reinforced concrete for anchors, which has a structure as shown in Patent Document 1 and is prevented from being swept away by the momentum of river water, is used to increase the height of the dam-type power generation device. Greatly hinders. Moreover, if reinforced concrete is to be buried underground, a large heavy machine such as a rock drill as described above is required.
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、川底に杭などを打ち込むことなく、河川の勢いに押し流されないように固定した堰堤型の発電装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a dam-type power generation device that is fixed so as not to be washed away by the force of the river without driving a pile or the like into the riverbed. .
上記目的を達成するために本発明は、両岸に堤防を有する河川の堰上に設置させて河川の水の流れを利用して発電する堰堤型の発電装置であって、前記堤防よりも低く、河川と同じ幅を有し、かつ堰の河川水の落下位置を挟んで上流側と下流側に所定の長さ分配され、河川水を堰き止める鉄筋コンクリートから成る堰堤型の本体部と、前記本体部と一体に形成され、前記堰き止めた河川水から受ける力によって前記本体部が押し流されないように堰に固定される固定部とを備え、前記固定部は、前記本体部から横方向に伸びて堤防内に埋設される突出部と、川底の位置から、前記本体部の天地高さにより定まる満水時の水位よりも高い位置まで、前記堤防を覆うように、前記本体部の両端から川岸の側面に沿って上流側に向けて設けられた側壁と、を備え、前記本体部は、堰き止めて貯めた河川水の内、該本体部を越えた水を下流側に落下させるための傾斜部と、前記本体部の所定高さ位置にあって、前記堰き止められた河川水を絞り込むように案内するガイド部と、前記ガイド部に連通して下流側に水を落下させるための水通路と、前記傾斜部及び水通路の下方位置に、それぞれ設けられ、これらにより落下される水により回転されるように設けられた水車と、前記水車にそれぞれ連結した発電用モータと、を備えていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention is a dam-type power generation device that is installed on a river weir having dikes on both banks and generates power using the water flow of the river, and is lower than the dike. A main body of a dam type having the same width as a river and distributed in a predetermined length between the upstream side and the downstream side across the position where the river water falls, and made of reinforced concrete that blocks the river water, and the main body And a fixing portion that is fixed to the weir so that the main body portion is not swept away by the force received from the river water that has been dammed, and the fixing portion extends laterally from the main body portion. From the position of the riverbank from the both ends of the main body so as to cover the dike from the position of the projecting portion embedded in the bank and the bottom of the river to a position higher than the full water level determined by the top and bottom height of the main body Side provided toward the upstream side along the side And the main body part is located at a predetermined height position of the main body part, and an inclined part for dropping the water exceeding the main body part to the downstream side in the river water that has been dammed and stored. A guide part for guiding the dammed river water to narrow down, a water passage communicating with the guide part for dropping water downstream, and a position below the inclined part and the water passage, respectively It is provided with the water turbine provided so that it might be rotated with the water dropped by these, and the motor for electric power generation connected with the said water wheel, respectively, It is characterized by the above-mentioned.
前記水通路に設けられている水車は、樋状に湾曲した板バネで形成された複数の羽を備えており、前記羽は、凹状の表面に水流を受けた場合に撓みが減少して湾曲率が減り、回転軸に対して放射方向の幅が広がり、水流を前記表面に受けていない場合には撓みが増加して湾曲率が増え、放射方向の幅が短くなることで、凸状の裏面に受ける水流からの力を少なくすることが好ましい。 The water wheel provided in the water passage has a plurality of wings formed of leaf springs curved in a bowl shape, and the wings are curved with reduced deflection when subjected to a water flow on a concave surface. The rate decreases, the radial width with respect to the rotation axis widens, and when the water flow is not received on the surface, the deflection increases, the curvature increases, and the radial width decreases, thereby increasing the convex shape. It is preferable to reduce the force from the water flow received on the back surface.
本発明の堰堤型の発電装置によれば、本体部が押し流されないように堰に固定される固定部に設けられた突出部は、河川の両端の堤防に埋設されており、堤防には、川底にあるような大きな石等が無く、川底に杭を打つ作業に比べ、設置作業が容易である。また、発電装置の本体に鉄筋により連結されている側壁は、堤防との間の摩擦により、川を流れる水から受ける力により発電装置が押し流されないように設置位置に固定され、この突出部と側壁とを備えたことにより、堰又は川底に杭を打つことなく、堰堤型の発電装置を設置位置に固定することができる。 According to the dam-type power generation device of the present invention, the protruding portion provided in the fixed portion fixed to the dam so that the main body portion is not swept away is embedded in the dike at both ends of the river, There are no large stones on the bottom of the river, and installation work is easier compared to the work of driving a pile on the bottom of the river. Further, the side wall connected to the main body of the power generation device by a reinforcing bar is fixed at the installation position so that the power generation device is not swept away by the force received from the water flowing through the river due to friction with the embankment. By providing the side wall, the dam type power generation device can be fixed at the installation position without hitting a pile on the weir or the riverbed.
本発明の発電装置は、幅が例えば10〜30m程の河川に設けられている堰の上に設置する堰堤型の発電装置であり、設置位置に固定するための固定部として、本体部から横方向に伸びて両岸の堤防内に埋設される突出部と、発電装置本体部の両端に鉄筋により連結されており、堰堤型の発電装置により堰き止められる水の上限位置よりも高い位置にまで堤防を覆うように、上流側へ例えば100m〜1km程の範囲で設けられる側壁と、を備えている。側壁は、堤防との間の摩擦等により、川を流れる水から受ける力により発電装置が押し流されないように該発電装置を設置位置に固定する。発電装置は、突出部と側壁とを備えたことにより、予め河川に設けられている堰に杭を打つことなく、また、大きな岩や岩盤等のある川底に杭を打つことなく、水流の力により押し流されないように、堰上にしっかりと固定される。 The power generation device of the present invention is a dam type power generation device installed on a weir provided in a river having a width of, for example, about 10 to 30 m. Is connected to both ends of the power generator main body by a reinforcing bar, and extends to a position higher than the upper limit position of water blocked by the dam-type power generator. The side wall provided in the range of about 100m-1km to the upstream is provided so that a dike may be covered. The side wall fixes the power generation device at the installation position so that the power generation device is not swept away by the force received from the water flowing through the river due to friction between the side walls and the like. Since the power generation device is provided with the protrusion and the side wall, the power of the water flow can be obtained without hitting a pile on a weir previously provided in the river, and without hitting a pile on the riverbed with a large rock or bedrock. It is firmly fixed on the weir so that it will not be swept away by.
(第1の実施形態)
図1乃至図9において、第1の実施形態に係る堰堤型の発電装置1は、河川50の川底に設けられている堰51上に設置される。図1は、図2に示すA−A線断面図を示している。河川50は、両岸に堤防52を備えており、堤防52には、川底から、高さ、例えば1〜2m程のコンクリート製の側壁(表面をクロスハッチングで示す)53が設けられている。堰堤型の発電装置1を堰51上に設置することにより、川の流れが堰き止められ、上流側の水位が上昇する。そこで、発電装置1は、川底の位置から、本体部2の天地高さにより定まる満水時の水位H1よりも高い位置まで、本体部2の両端から川岸の堤防に沿って上流側に向けて堤防52の表面及び側壁53を覆う側壁5を備えている。
(First embodiment)
1 to 9, the dam-type power generation device 1 according to the first embodiment is installed on a
堰堤型の発電装置1は、堤防52よりも低く、河川50と同じ幅を有し、かつ堰51の河川水の落下位置を挟んで上流側と下流側に所定の長さ分配され、河川水を堰き止める鉄筋コンクリートから成る本体部2と、この本体部2と鉄筋(該鉄筋と同時に又は該鉄筋の代わりに鉄骨等を用いる場合を含む)の強固な連結手段を用いて一体に形成され、堰き止めた河川水から受ける力によって本体部2が押し流されないように、本体部2を堰51に固定する固定部3(図2乃至図4に示す)とを備える。
The dam-type power generation device 1 is lower than the
本体部2は、図1、図3、図4に示されるように、横倒しにした略三角柱形状を有している。本体部2は、錘の役目を果たす板状の中実の矩形状の底2aと、この底2a上に所定の間隙をもって設けられる中空の略三角柱状の壁2bと、壁2bの垂直に伸びている部分の所定の中間位置2c及び堰51に接する位置に設けられる中実の三角柱状の底部2dと、壁2bの垂直に伸びている部分の上部2eに接するように上流側へ突出するように取り付けられる中空又は中実の略三角柱状の壁2fとで構成されている。壁2fの形状は、河川水の水位により、河川水を上下に分けることができる形状であれば、上流側の端の面に傾斜を付けた板状の直方体でもよい。
As shown in FIGS. 1, 3, and 4, the
固定部3は、図2乃至図4に示されるように、本体部2から横方向に伸びて両岸の堤防52内に埋設されるコンクリートから成る突出部4と、本体部2と鉄筋により連結されているコンクリートから成る側壁5とを備えている。突出部4は、両岸の堤防52に突き刺さるように埋設されることにより、本体部2を設置位置に固定する。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
側壁5は、図5に示されるように、例えば100m〜1kmの長さを有しており、堤防52との間の摩擦等により、本体部2が水流により押し流されないように、設置位置に固定する。これにより、本体部2を固定するために川底に杭打ちをする作業は、不要になる。なお、側壁5の長さは、本体部2の高さにより長さが決まるが、堤防52の硬さ、堤防52への取り付け強度等により、想定される水位の水から受ける力に十分抗することができる長さにする。
As shown in FIG. 5, the
発電装置1は、上記構成の固定部3を備えたことにより、堰又は川底に杭を打つことなく、堰堤型の発電装置を設置位置に固定することができる。
Since the power generation device 1 includes the
発電装置1は、堰堤型の発電装置として用いるのに好適な第1、第2の発電部G1、G2を有している。 The power generation device 1 includes first and second power generation units G1 and G2 suitable for use as a dam type power generation device.
第1の発電部G1は、傾斜部6と、水車9と、発電用モータ11とで構成される。傾斜部6は、堰き止めて貯めた河川水の内、本体部2の上部を越えた水を下流側に落下させる傾斜角度例えば45度の傾斜面である。水車9は、傾斜部6の下方位置に、傾斜部6を流れる水により回転するように設けられており、回転数を増加する連結器9e(図7)を介して発電用モータ11に連結されている。第1の発電部G1においては、傾斜部6は1つであるが、水車9と発電用モータ11は5組設けてある。この組数は、川幅に応じて増減すればよい。
The first power generation unit G <b> 1 includes an
第2の発電部G2は、ガイド部7と、水通路8と、水車10と、発電用モータ12と、排水路13と、で構成される。ガイド部7は、本体部2の所定高さ位置H2にあって、堰き止められた周りの河川水を水通路8の入口に絞り込むように案内する漏斗形状を有している。水通路8は、ガイド部7により入口に集められた河川水を、下流側の排水路13へと落下させるステンレス製の通路である。水車10は、水通路8の下方位置に、水通路8を流れる水により回転するように設けられており、回転数を増加する連結器10aを介して発電用モータ12に連結されている。第2の発電部G2は、8本の水通路8を備えている。各水通路8は、ガイド部7と、水車10と、発電用モータ12と、排水路13とを備えている。水通路8の本数は、川幅、河川水の勢い等に応じて増減すればよい。
The second power generation unit G <b> 2 includes a
水車9は、同軸上に配置され、図6、図7に示されるように、軸9aに放射状に取り付けられた樋状の羽9bを複数有している。軸9aの両端は、軸受けアーム9c、9dに連結されている。軸受けアーム9d側には、軸9aの回転数を増加する連結器9eを介して発電用モータ11が接続されている。図7は、図8に示す水車9のC−C線断面図に相当し、図8は、図7に示す水車9のB−B線断面図に相当する。図8に示されるように、水車9の羽9bの厚みは、均一ではなく、軸から放射方向に離れるにつれて薄く作られている。当該構成を採用することにより、羽9bの凹状の表面に水流を受けた場合、回転軸に対して放射方向の幅が広がる。これにより、水流から力を受ける面を広くし、効率よく力を受けて回転し、発電を行うことができる。
The
第2の発電部G2が備えている水車10は、図9に示されるように、樋状に湾曲した、薄く、弾力性を有する均一な厚みの板バネで形成された複数の羽10aを有している。羽10aは、樋状の断面を有し、放射方向の端に近づくにつれて次第に大きな曲率で内側に巻いた形状を有している。羽10aの凹状の表面に水流を受けた場合、撓みが減少して湾曲率が減り、回転軸に対して放射方向の幅(W1)が広がる。これにより、水流から力を受ける面堰が増える。水車10が回転し、水流を羽10aの凹状の表面に水流を受けていない場合には、撓みが増加して湾曲率が増え、放射方向の幅が短くなる(W2<W1)。これにより、凸状の裏面に受ける水流からの力を少なくする。結果、羽10aを用いた水車10は、水流からの力を受けてより効率よく回転し、発電することができる。
As shown in FIG. 9, the
上記構成の堰堤型の発電装置1の施工は、ダム建設等で周知の工法を用いて行う。例えば、河川の半分の所定領域を堰き止め、残り半分は河川水が流れるようにし、堰き止めた領域内において本体部2の半分及び固定部3を形成する。この後、反対側の半分の領域を堰き止め、残り半分は河川水が流れるようにし、堰き止めた領域内に本体部2の残り半分及び固定部3を形成する。なお、堰堤型の発電装置1を設置する川幅は、特に制限が無い。例えば、川幅が30mより広く、例えば100m程ある場合等は、川幅を複数に分割し、分割した区画ごとに本体部2を施工する。
The construction of the dam type power generator 1 having the above-described configuration is performed using a well-known construction method in dam construction or the like. For example, a predetermined area of half of the river is dammed, and the other half is allowed to flow river water, and the half of the
(第2の実施形態)
第2の実施形態に係る堰堤型の発電装置60について説明する。図10乃至図16において、第1の実施形態に係る堰堤型の発電装置1及びこの発電装置1を設置する河川50の各部分と同一又は対応する構成要素については、同一の参照番号を付して表して、重複した説明は省く。図10乃至図14に示されるように、本実施形態に係る堰堤型の発電装置60は、本体部2と固定部3以外に、本体部2上に流量調節が可能なステンレス製の水門65を備え、さらに、第1の実施形態に係る堰堤型の発電装置1が備えていた第2の発電部G2の代わりに、第3の発電部G3を備えたことを特徴とする。その他の構成は、第1の実施形態の堰堤型の発電装置1の構成と同様である。
(Second Embodiment)
A dam
水門65は、ゲート板66と、ゲート板66を上下に動かして流量を調節する調節部67とで構成されている。例えば、水位が上昇しているときに、流量を搾れば、ゲート板66に遮られた水が貯まり、結果、第3の発電部G3に流れ込む水量を増加することができる。
The
第3の発電部G3は、ガイド部7と、2つの発電用の水車を備えた水通路70と、で構成される。図15に示されるように、水通路70は、ガイド部7に連通している第1の水車室71と、この第1の水車室71に通路72を介して連通している第2の水車室73と、この第2の水車室に通路74を介して連通している排水路75とを備えている。
The third power generation unit G3 includes a
第1の水車室71は、直方体、好ましくは立法体の形状を有し、中に縦方向に伸びている回転軸76aを有する水車76を備えている。水車76の形状は、水車10(図9)と同様である。第1の水車室71は、ガイド部7に面する側に開口71aを有しており、この開口71aを有する面に対抗する面のある側の底に、通路72に連通する開口71bを有している。当該構成を採用することにより、約120度の範囲にわたって水車76に水の力を作用させることができる。図16に示されるように、水車76は、その回転軸76aが歯車80に連結されている。歯車80は、発電用のモータ81の回転軸先端に取り付けてある歯車82に連結されており、水車76の回転を増加する。
The first
また、第2の水車室73は、図15に示されるように、円柱状の形状を有し、中に横向きに伸びている回転軸を有する水車77を備えている。水車77の形状は、水車10(図9)と同様である。第2の水車室73は、矢印78の示す方向から見て、時計回りに約10時から12時までの円柱側面部分に通路72に連通する開口73aを有しており、約3時から5時の円柱側面部分に通路74に連通する開口73bを有している。当該構成を採用することにより、約120度の範囲にわたって水が水車77に力を作用し続けることができる。水車77は、その回転軸77aが歯車85(図10)に連結されている。歯車85は、発電用のモータ86(図10)の回転軸先端に取り付けてある歯車87に連結されており、水車77の回転を増加する。
Further, as shown in FIG. 15, the second
上記構成の水通路70を用いることにより、第1の実施形態の堰堤型の発電装置1が備えていた水通路8を用いる場合に比べて、2つの発電モータ81、86を用いて、より効率よく発電を行うことができる。
By using the
なお、本発明は、上記各種実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、側壁5は、本体部2に鉄筋により連結されているが、より強固な鉄骨により連結してもよい。また、堰堤型の発電装置1又は60は、1本の河川に1つに限定されず、川沿いに複数設けてもよい。また、側壁5を堤防に強固に取り付けるため、側壁5は、堤防側にスパイク状のピンを有するものを用いてもよい。
In addition, this invention is not restricted to the structure of the said various embodiment, A various deformation | transformation is possible in the range which does not change the meaning of invention. For example, the
本発明の堰堤型の発電装置は、堰の設けられている河川一般に用いることができる。固定用の杭を川底に打ち込むことが不要なため、本発明の堰堤型の発電装置は、川底から堤防の上部分部まで全てがコンクリートで覆われている人工河川の堰に設置することができる。 The dam type power generation device of the present invention can be used in general rivers where dams are provided. Since it is not necessary to drive a fixing pile into the riverbed, the dam-type power generation device of the present invention can be installed on an artificial river weir that is entirely covered with concrete from the riverbed to the upper part of the levee. .
1,60 堰堤型の発電装置
2 本体部
3 固定部
4 突出部
5 側壁
6 傾斜部
7 ガイド部
8、70 水通路
9、10、76、77 水車
10a 羽
11、12、81、86 発電用モータ
50 河川
51 堰
52 堤防
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記堤防よりも低く、河川と同じ幅を有し、かつ堰の河川水の落下位置を挟んで上流側と下流側に所定の長さ分配され、河川水を堰き止める鉄筋コンクリートから成る堰堤型の本体部と、
前記本体部と一体に形成され、前記堰き止めた河川水から受ける力によって前記本体部が押し流されないように堰に固定される固定部とを備え、
前記固定部は、前記本体部から横方向に伸びて堤防内に埋設される突出部と、川底の位置から、前記本体部の天地高さにより定まる満水時の水位よりも高い位置まで前記堤防を覆うように、前記本体部の両端から川岸の側面に沿って上流側に向けて設けられた側壁と、を備え、
前記本体部は、
堰き止めて貯めた河川水の内、該本体部を越えた水を下流側に落下させるための傾斜部と、
前記本体部の所定高さ位置にあって、前記堰き止められた河川水を絞り込むように案内するガイド部と、
前記ガイド部に連通して下流側に水を落下させるための水通路と、
前記傾斜部及び水通路の下方位置に、それぞれ設けられ、これらにより落下される水により回転されるように設けられた水車と、
前記水車にそれぞれ連結した発電用モータと、を備えていることを特徴とする堰堤型の発電装置。 A dam-type power generator that is installed on a river weir with embankments on both banks and generates power using the flow of river water,
A main body of a dam type that is lower than the levee, has the same width as the river, and is distributed for a predetermined length on the upstream side and the downstream side across the position where the river water falls. And
A fixed portion fixed to the weir so that the main body is not swept away by the force received from the river water that is dammed, formed integrally with the main body;
The fixing portion extends from the main body portion in a lateral direction and is embedded in the levee, and the levee extends from a river bottom position to a position higher than a full water level determined by the top and bottom height of the main body portion. A side wall provided toward the upstream side along the side of the riverbank from both ends of the main body so as to cover,
The body part is
Among the river water that has been dammed up and stored, an inclined part for dropping the water beyond the main body part downstream,
A guide portion that is located at a predetermined height position of the main body portion and guides the dammed river water to be narrowed down;
A water passage communicating with the guide portion and allowing water to fall downstream;
A water wheel provided at a position below the inclined portion and the water passage, respectively, and rotated by the water dropped by them, and
A dam-type power generation device, comprising: a power generation motor coupled to each of the water wheels.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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