JP7365813B2 - hydroelectric power generation equipment - Google Patents

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JP7365813B2 JP2019145406A JP2019145406A JP7365813B2 JP 7365813 B2 JP7365813 B2 JP 7365813B2 JP 2019145406 A JP2019145406 A JP 2019145406A JP 2019145406 A JP2019145406 A JP 2019145406A JP 7365813 B2 JP7365813 B2 JP 7365813B2
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Description

この発明は、農業用水路、上下水道、工業用水路、小河川等の水路に設置される水力発電装置に係り、特にその水路からの引き上げのための運用の改良に関する。 The present invention relates to a hydroelectric power generation device installed in a waterway such as an agricultural waterway, water supply/sewerage waterway, industrial waterway, small river, etc., and particularly relates to an improvement in operation for raising water from the waterway.

水力発電装置は、流水が持つ運動エネルギーを、発電に利用するシステムである。この水力発電装置の中で小型のものは、農業用水等の水路に設置して利用されている(例えば、特許文献1)。このような水路に設置された水力発電装置は、メンテナンスのため、水車翼またはギヤ、オイルシール等の交換の際、水車を水路から引き上げるが、増水等の緊急時には、溢水または水力発電装置の損傷を防止するために、タイミング良く水路から引き上げる必要がある。 A hydroelectric power generation device is a system that uses the kinetic energy of running water to generate electricity. Among these hydroelectric power generation devices, small ones are used by being installed in waterways such as agricultural water (for example, Patent Document 1). Hydroelectric power generation equipment installed in such waterways is pulled up from the waterway for maintenance when replacing the turbine blades, gears, oil seals, etc. However, in the event of an emergency such as rising water, flooding or damage to the hydropower generation equipment may occur. In order to prevent this, it is necessary to pull the fish out of the waterway in a timely manner.

この水路からの引き上げのため、クレーン車を用いる場合もあるが、クレーン車では必要時に直ぐに準備できない場合がある。前記特許文献1では、水車の引き上げのための機構として、水車翼が下端に設置された支柱を、水路に固定された基台に対しガイド機構を介して昇降自在に支持し、ワイヤロープを用いて垂直に昇降させる機構が用いられている。 A crane truck may be used to lift the water from the waterway, but a crane truck may not be ready immediately when needed. In Patent Document 1, as a mechanism for pulling up a water turbine, a support with a water turbine blade installed at the lower end is supported so as to be movable up and down via a guide mechanism with respect to a base fixed to a waterway, and a wire rope is used. A mechanism is used to raise and lower the machine vertically.

特開2015-14219号公報JP 2015-14219 Publication

しかし、特許文献1のような水車翼を垂直に引き上げる構成は、その昇降のガイドおよびワイヤロープの掛装機構等が必要で、大掛かりな設備となり、コスト高となる。 However, the configuration of vertically lifting the water turbine blades as in Patent Document 1 requires a guide for lifting and lowering the blades, a wire rope hanging mechanism, etc., resulting in large-scale equipment and high costs.

このような課題を解消する構成として、新たに、水車、およびこの水車の回転により発電する発電機を有する水力発電モジュールと、水路の両側部に設置された一対の水路固定体と、前記各水路固定体に両端がそれぞれ回転自在に支持された回転梁と、この回転梁に基端が接合されてこの回転梁から片持ち状に延び前記水力発電モジュールを支持して前記水車の下端が前記水路の水面より下に位置する水没姿勢と前記水車の全体が前記水路の水面より上に位置する待機姿勢とに渡って上下に回転可能な回転架台と、前記回転梁の一端に連結されて前記回転架台を回転させる回転装置とを備える水力発電装置が開発された。 As a new configuration to solve these problems, we have newly added a hydroelectric power generation module that includes a water wheel and a generator that generates electricity by the rotation of the water wheel, a pair of waterway fixing bodies installed on both sides of the waterway, and A rotary beam whose both ends are rotatably supported by a fixed body, and whose base end is joined to the rotary beam and extends in a cantilever shape from the rotary beam to support the hydroelectric power generation module, and whose lower end is connected to the waterway. a rotating mount that can rotate up and down between a submerged position in which the water wheel is located below the water surface of the waterway and a standby position in which the entire water turbine is located above the water surface of the waterway; A hydroelectric power generation device has been developed that includes a rotation device that rotates a pedestal.

この構成によると、水力発電モジュールを支持する回転架台が、回転装置に一端で連結されて前記回転架台を回転させる回転梁に片持ちで支持されている。そのため、水車を含む水力発電モジュールの引き上げのための構成がコンパクト化される。また、前記回転装置は、モータ駆動される構成である。 According to this configuration, the rotating pedestal supporting the hydroelectric power generation module is cantilevered by a rotating beam that is connected at one end to a rotating device and rotates the rotating pedestal. Therefore, the configuration for lifting a hydroelectric power generation module including a water turbine is made more compact. Further, the rotating device is configured to be driven by a motor.

このように引き上げ装置は手動式から電動式に改善されてきたが、集中豪雨等による増水の緊急時には、用水路を管理する組合等のメンバーが駆け付け、水車の引き上げ操作を行っている。しかし、ゲリラ豪雨等急激に増水した場合、水路から水車を引き上げ遅れて、溢水または水力発電装置の損傷を招くことがある。 In this way, lifting devices have been improved from manual to electric, but in the event of an emergency due to flooding caused by torrential rain, etc., members of associations that manage irrigation canals rush in to raise the water turbines. However, if the water suddenly rises due to torrential rain, etc., it may be delayed to pull the water turbine out of the waterway, resulting in overflow or damage to the hydroelectric power generation equipment.

この発明の目的は、急増水等の緊急時に、水車の安全な姿勢への操作を迅速に行うことができる水力発電装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a hydroelectric power generation device that can quickly operate a water turbine to a safe position in an emergency such as a surge of water.

この発明の水力発電装置は、水車、およびこの水車の回転により発電する発電機を有する水力発電モジュールと、この水力発電モジュールを支持する支持装置とを備えた水力発電装置であって、
前記支持装置は、水路の両側部に設置された一対の水路固定体と、前記各水路固定体に両端がそれぞれ回転自在に支持された回転梁と、この回転梁に接合されてこの回転梁から延び前記水力発電モジュールを支持して前記水車の下端が前記水路の水面より下に位置する水没姿勢と前記水車の全体が前記水路の水面より上に位置する待機姿勢とに渡って上下に回転可能な回転架台と、駆動源を有し前記回転梁の一端に連結されて前記回転架台を回転させる回転装置とを備え、
前記水路に水位を検知する水位センサが設置され、この水位センサで検知された水位に応じて前記駆動源を駆動させ前記水力発電モジュールの姿勢を制御する制御装置を備えた。
A hydroelectric power generation device of the present invention is a hydropower generation device comprising a water wheel, a hydropower module having a generator that generates electricity by the rotation of the water wheel, and a support device that supports the hydropower module,
The support device includes a pair of waterway fixing bodies installed on both sides of the waterway, a rotating beam whose both ends are rotatably supported by each of the waterway fixing bodies, and a rotary beam that is joined to the rotating beam and is connected to the rotating beam. The water wheel extends and supports the hydroelectric power generation module, and is rotatable up and down between a submerged position in which the lower end of the water wheel is located below the water surface of the waterway and a standby position in which the entire water turbine is located above the water surface of the waterway. a rotating pedestal, and a rotation device having a drive source and connected to one end of the rotating beam to rotate the rotating pedestal,
A water level sensor for detecting a water level was installed in the waterway, and a control device was provided for driving the drive source and controlling the attitude of the hydroelectric power generation module in accordance with the water level detected by the water level sensor.

この構成によると、水位センサで検知された水位に応じて回転装置の駆動源を駆動させ回転架台を回転させることで、水車を安全な姿勢へ姿勢変更させる操作を手動によらず迅速に行うことができる。その結果、水力発電装置の水流に対する負担を軽減することができ、特に、集中豪雨等による増水の緊急時において、水路からの溢水を防ぐことができ、水力発電装置の損傷を未然に防ぐことができる。 According to this configuration, by driving the drive source of the rotating device and rotating the rotating frame according to the water level detected by the water level sensor, the operation to change the attitude of the water turbine to a safe attitude can be quickly performed without manual intervention. I can do it. As a result, it is possible to reduce the burden on the water flow of hydroelectric power generation equipment, and it is possible to prevent water from overflowing from waterways, especially in emergencies when water increases due to localized heavy rain, etc., and to prevent damage to hydropower generation equipment. can.

前記制御装置は、前記水位センサから定められた信号が入力されたとき、前記駆動源を駆動させ前記水力発電モジュールを前記水没姿勢から前記待機姿勢に姿勢を制御してもよい。
前記定められた信号は、例えば、ON信号等のアラーム信号、または水位センサから連続した与えられる水位信号であって閾値以上となったときの信号である。閾値以上か否かの判断は、制御装置において行われる。これら定められた信号は、設計等によって任意に定める信号であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な信号を求めて定められる。
この構成によると、集中豪雨等による増水の緊急時において、水車を水路から迅速に且つ安全に引き上げることができる。
The control device may control the attitude of the hydroelectric power generation module from the submerged attitude to the standby attitude by driving the drive source when a predetermined signal is input from the water level sensor.
The predetermined signal is, for example, an alarm signal such as an ON signal, or a water level signal continuously given from a water level sensor, which is a signal when the water level signal exceeds a threshold value. The control device determines whether or not the threshold value is exceeded. These determined signals are signals arbitrarily determined by design or the like, and are determined by, for example, determining appropriate signals through testing and/or simulation.
According to this configuration, the water turbine can be quickly and safely pulled up from the waterway in an emergency due to an increase in water due to torrential rain or the like.

前記駆動源を駆動させ前記水力発電モジュールの姿勢を遠隔操作する遠隔操作手段を備えてもよい。この構成によると、水位センサの不具合等で水車が引き上げられない場合でも、遠隔操作手段から駆動源を駆動させて水車を強制的に引き上げることができる。したがって、緊急時に水車を確実に引き上げることができる。 The power generating apparatus may further include remote control means for driving the drive source and remotely controlling the attitude of the hydroelectric power generation module. According to this configuration, even if the water turbine cannot be raised due to a problem with the water level sensor or the like, the drive source can be driven from the remote control means to forcibly raise the water turbine. Therefore, the water turbine can be reliably pulled up in an emergency.

前記駆動源は電動のモータであり、前記回転装置は、前記モータと、このモータの回転を減速する減速機とを有してもよい。
この発明において、前記減速機は、前記モータの逆回転を防止するセルフロック機能を有してもよい。この場合、減速機によりモータの逆回転を確実に防止することができ、信頼性の向上を図ることができる。セルフロック機能を有する減速機として、例えば、ヘリカルギヤタイプの減速機を適用し得る。
The drive source may be an electric motor, and the rotating device may include the motor and a speed reducer that reduces rotation of the motor.
In this invention, the speed reducer may have a self-locking function to prevent reverse rotation of the motor. In this case, the speed reducer can reliably prevent the motor from rotating in reverse, thereby improving reliability. For example, a helical gear type reducer may be used as the reducer having a self-locking function.

前記駆動源を駆動する電源が系統連系から供給されてもよい。
前記駆動源を駆動する電源としてバッテリが適用されてもよい。
A power source for driving the drive source may be supplied from a grid connection.
A battery may be used as a power source for driving the drive source.

この発明の水力発電装置は、水車、およびこの水車の回転により発電する発電機を有する水力発電モジュールと、この水力発電モジュールを支持する支持装置とを備えた水力発電装置であって、前記支持装置は、水路の両側部に設置された一対の水路固定体と、前記各水路固定体に両端がそれぞれ回転自在に支持された回転梁と、この回転梁に接合されてこの回転梁から延び前記水力発電モジュールを支持して前記水車の下端が前記水路の水面より下に位置する水没姿勢と前記水車の全体が前記水路の水面より上に位置する待機姿勢とに渡って上下に回転可能な回転架台と、駆動源を有し前記回転梁の一端に連結されて前記回転架台を回転させる回転装置とを備え、前記水路に水位を検知する水位センサが設置され、この水位センサで検知された水位に応じて前記駆動源を駆動させ前記水力発電モジュールの姿勢を制御する制御装置を備えた。このため、急増水等の緊急時に、水車の安全な姿勢への操作を迅速に行うことができる。 A hydropower generation device of the present invention is a hydropower generation device comprising a water wheel, a hydropower module having a generator that generates electricity by rotation of the water wheel, and a support device for supporting the hydropower module, the support device is a pair of waterway fixing bodies installed on both sides of the waterway, a rotary beam whose both ends are rotatably supported by each of the waterway fixing bodies, and a rotary beam connected to the rotary beam and extending from the rotary beam. a rotating mount that supports a power generation module and can rotate up and down between a submerged position in which the lower end of the water turbine is located below the water surface of the waterway and a standby position in which the entire water turbine is located above the water surface of the waterway; and a rotation device that has a drive source and is connected to one end of the rotation beam to rotate the rotation pedestal, and a water level sensor that detects the water level is installed in the waterway, and the water level detected by the water level sensor is A control device is provided that drives the drive source accordingly and controls the attitude of the hydroelectric power generation module. Therefore, in the event of an emergency such as a surge in water, the water turbine can be quickly operated to a safe position.

この発明の実施形態に係る水力発電装置の水没姿勢を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a submerged attitude of a hydroelectric power generation device according to an embodiment of the present invention. 図1のII部分の拡大斜視図である。FIG. 2 is an enlarged perspective view of portion II in FIG. 1; 同水力発電装置を水路に設置した状態で、かつ引き上げ途中の姿勢で示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the hydroelectric power generation device in a state where it is installed in a waterway and in a state where it is being pulled up. 同水力発電装置の水没姿勢の側面図である。FIG. 3 is a side view of the hydroelectric power generation device in a submerged position. 同水力発電装置の待機姿勢の側面図である。FIG. 3 is a side view of the hydroelectric power generation device in a standby position. 同水力発電装置の待機姿勢を図1とは反対側から見て示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the standby posture of the hydroelectric power generation device when viewed from the opposite side from FIG. 1. FIG.

[第1の実施形態]
この発明の実施形態に係る水力発電装置を図1ないし図6と共に説明する。
<水力発電装置全体の概略構成>
図3に示すように、この水力発電装置は、水路1に設置され、水流による水車2の回転によって発電を行う。水路1は、農業用水路、工業用水路、小河川等であり、同図の例では水路壁がコンクリート等からなる底壁部1aおよび両側の側壁部1b,1bで構成されている。
[First embodiment]
A hydroelectric power generation device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
<Schematic configuration of the entire hydroelectric power generation device>
As shown in FIG. 3, this hydroelectric power generation device is installed in a waterway 1, and generates power by rotating a water turbine 2 caused by water flow. The waterway 1 is an agricultural waterway, an industrial waterway, a small river, etc., and in the example shown in the figure, the waterway wall is composed of a bottom wall portion 1a made of concrete or the like and side wall portions 1b, 1b on both sides.

図1および図3に示すように、この水力発電装置は、水力発電モジュール3と、この水力発電モジュール3を水路1に支持する支持装置4と、後述する制御装置5とを備える。支持装置4は、一対の水路固定体11,11、回転梁14、回転架台6および回転装置15を有する。 As shown in FIGS. 1 and 3, this hydroelectric power generation device includes a hydroelectric power generation module 3, a support device 4 that supports this hydroelectric power generation module 3 in a waterway 1, and a control device 5 described later. The support device 4 includes a pair of waterway fixing bodies 11, 11, a rotating beam 14, a rotating frame 6, and a rotating device 15.

一対の水路固定体11,11は、水路1の両側部である両肩にそれぞれ設置されている。これら水路固定体11,11にベアリングユニット13,13が設置され、回転梁14は、ベアリングユニット13,13に長手方向の両端で回転自在に支持されている。回転架台6は、回転梁14に接合されて水力発電モジュール3を支持し水車2の下端が水路1の水面Sより下に位置する水没姿勢と水車2の全体が水路1の水面Sより上に位置する待機姿勢とに渡って上下に回転可能である。回転装置15は、駆動源であるモータ15aを有し回転梁14の長手方向の一端に連結されて回転架台6を回転させる。 A pair of waterway fixing bodies 11, 11 are installed on both shoulders, which are both sides of the waterway 1, respectively. Bearing units 13, 13 are installed on these waterway fixed bodies 11, 11, and the rotating beam 14 is rotatably supported by the bearing units 13, 13 at both ends in the longitudinal direction. The rotating frame 6 is connected to a rotating beam 14 to support the hydroelectric power generation module 3, and has a submerged position in which the lower end of the water turbine 2 is located below the water surface S of the water channel 1, and a submerged state in which the entire water turbine 2 is located above the water surface S of the water channel 1. It can be rotated up and down between the standby position and the standby position. The rotation device 15 has a motor 15a as a driving source, and is connected to one longitudinal end of the rotation beam 14 to rotate the rotation pedestal 6.

<水路固定体11>
水路固定体11は、水路壁の側壁部1bの上面から内側面に沿って設置された下向きでL形の断面形状の固定梁11aと、この固定梁11aの上に重ねて長手方向の一部に取付位置の変更が可能に図示外のボルト・ナットで取付けられた固定体上部材11bとを有する。この固定体上部材11bにベアリングユニット13が設置されている。水路1の両側の固定体上部材11b,11bは、繋ぎ材12で相互に接続されている。
<Waterway fixing body 11>
The waterway fixing body 11 includes a fixing beam 11a with a downward L-shaped cross section installed along the inner surface from the upper surface of the side wall 1b of the waterway wall, and a part of the fixing beam 11a in the longitudinal direction that is overlapped on the fixing beam 11a. The fixed body upper member 11b is attached with bolts and nuts (not shown) so that the attachment position can be changed. A bearing unit 13 is installed on this fixed body upper member 11b. The fixed body upper members 11b, 11b on both sides of the water channel 1 are connected to each other by a connecting member 12.

<水力発電モジュール3について>
図1に示すように、水力発電モジュール3は、水車2およびこの水車2の回転により発電する発電機8を有する。発電機8は、例えば永久磁石同期型である。
水車2は、通常は水路1の流水中に没する状態に設けられ、水力を回転力に変換する。水車2は、回転軸心O1が水路1の水流の流れる方向と平行なプロペラ型であり、前記回転軸心O1の周囲に放射状に延びる複数枚(図示の例では5枚)の翼2aを有している。
水車2の向きは、正面が水流の上手側に向けられ、ギヤボックス9が背面に位置する。
<About hydroelectric power module 3>
As shown in FIG. 1, the hydropower module 3 includes a water turbine 2 and a generator 8 that generates electricity by rotating the water turbine 2. The generator 8 is, for example, a permanent magnet synchronous type.
The water wheel 2 is normally provided so as to be submerged in the flowing water of the waterway 1, and converts water power into rotational power. The water turbine 2 is a propeller type whose rotational axis O1 is parallel to the direction of water flow in the waterway 1, and has a plurality of blades 2a (five in the illustrated example) extending radially around the rotational axis O1. are doing.
The water turbine 2 is oriented with the front facing upstream of the water flow and the gear box 9 located on the back.

水車2の回転軸(図示せず)は、ギヤボックス9に設置された軸受(図示せず)により回転自在に支持される。水車2の回転は、ギヤボックス9内の互いに噛み合う傘歯車等のギヤ列(図示せず)によって増速される。ギヤボックス9の出力軸は、上下方向に延びる支柱10内の伝達軸(図示せず)を介して発電機8の入力軸(図示せず)に接続されている。 A rotating shaft (not shown) of the water turbine 2 is rotatably supported by a bearing (not shown) installed in a gear box 9. The rotation of the water turbine 2 is accelerated by a gear train (not shown) such as bevel gears that mesh with each other in the gear box 9. The output shaft of the gear box 9 is connected to the input shaft (not shown) of the generator 8 via a transmission shaft (not shown) in a column 10 that extends in the vertical direction.

<回転梁14について>
回転梁14の長手方向の一端は、回転装置15にカップリング16によって連結されている。回転梁14は、断面四角形の角パイプで構成され、両端に形状対応部品41が取り付けられている。図2に示すように、回転梁14は、形状対応部品41を介してベアリングユニット13に回転自在に支持され、カップリング16に連結されている。ベアリングユニット13は、ピロー形等の軸箱内に玉軸受等の転がり軸受を備えた構成であって、調心機能を有している。カップリング16は、接続する両軸の多少の傾きを吸収可能な構成のもの、例えばチェーンカップリングが好ましい。
<About the rotating beam 14>
One longitudinal end of the rotating beam 14 is connected to a rotating device 15 by a coupling 16. The rotating beam 14 is composed of a square pipe with a rectangular cross section, and shape-compatible parts 41 are attached to both ends. As shown in FIG. 2, the rotating beam 14 is rotatably supported by the bearing unit 13 via a shape-compatible component 41, and connected to the coupling 16. The bearing unit 13 includes a rolling bearing such as a ball bearing in a pillow-shaped shaft box, and has an alignment function. The coupling 16 is preferably configured to absorb some inclination of both shafts connected, for example, a chain coupling.

<回転架台6について>
図1に示すように、回転架台6は、回転梁14の側面に片持ち状に延びて取り付けられた枠組体状の架台である。回転架台6は、回転梁14の側面にそれぞれ基端が溶接等で接合された2本の平行な片持ちフレーム材18,18と、これら片持ちフレーム材18,18間に掛け渡した設置板19と、設置板19上に取付けられた発電機台20とを有する。2本の片持ちフレーム材18,18は、それぞれアングル材等からなり、互いに内向きでかつ上向きに設けられている。各片持ちフレーム材18は、基端が回転梁14の平面からなる側面に溶接等で接合されている。
発電機8は、設置板19上に取付けられた発電機台20により、出力軸が設置板19に垂直な方向に設置されている。前記出力軸から延びる支柱10は、設置板19の下方に取り付けられている。
<About the rotating mount 6>
As shown in FIG. 1, the rotating pedestal 6 is a frame-like pedestal that is attached to the side surface of the rotating beam 14 so as to extend in a cantilevered manner. The rotating frame 6 includes two parallel cantilevered frame members 18, 18 whose base ends are welded or the like to the side surfaces of the rotating beam 14, and an installation plate that spans between these cantilevered frame members 18, 18. 19, and a generator stand 20 mounted on the installation plate 19. The two cantilever frame members 18, 18 are each made of an angle member or the like, and are provided facing inward and upward from each other. The base end of each cantilever frame member 18 is joined to the flat side surface of the rotating beam 14 by welding or the like.
The generator 8 is installed with an output shaft perpendicular to the installation plate 19 by a generator stand 20 attached to the installation plate 19 . A support column 10 extending from the output shaft is attached below the installation plate 19.

<回転装置15について>
図2に示すように、回転装置15は、この実施形態では、駆動源である正逆回転可能な電動のモータ15aと、このモータ15aの回転を減速して回転梁14に伝達する減速機15bとを有し、減速機15bの箇所で回転装置受け台17を介して、水路固定体11の固定体上部材11b上に、ベアリングユニット13と共に設置されている。減速機15bは、モータ15aの逆回転を防止するセルフロック機構を有する。セルフロック機能を有する減速機15bとして、例えば、ヘリカルギヤタイプの減速機を適用し得る。回転装置受け台17は、水路固定体11を構成する部品の一つである。
<About the rotating device 15>
As shown in FIG. 2, in this embodiment, the rotating device 15 includes an electric motor 15a that is a driving source that can rotate in forward and reverse directions, and a speed reducer 15b that reduces the rotation speed of the motor 15a and transmits it to the rotating beam 14. It is installed together with the bearing unit 13 on the fixed body upper member 11b of the waterway fixed body 11 via the rotating device pedestal 17 at the location of the speed reducer 15b. The reducer 15b has a self-locking mechanism that prevents reverse rotation of the motor 15a. For example, a helical gear type reducer can be used as the reducer 15b having a self-locking function. The rotating device pedestal 17 is one of the components that constitute the waterway fixed body 11.

<制御系について>
図3に示すように、水路1における水車2よりも上流側に、水位を検知する水位センサSaが設置され、制御装置5は、水位センサSaで検知された水位に応じて、駆動源であるモータ15aを駆動させ水力発電モジュール3の姿勢を制御する。
<About the control system>
As shown in FIG. 3, a water level sensor Sa for detecting the water level is installed upstream of the water turbine 2 in the waterway 1, and the control device 5 is a driving source according to the water level detected by the water level sensor Sa. The attitude of the hydroelectric power generation module 3 is controlled by driving the motor 15a.

水位センサSaは、例えば、警戒すべき予め設定された水位に達したときアラーム信号(例えばON信号)を出力するか、または水路1の水位を連続して検知して制御装置5にその信号を与える。前記予め設定された水位としては、集中豪雨、ゲリラ豪雨等による水路1の単位時間あたりの増水量を考慮して、実験またはシミュレーション等により適宜に定められる。制御装置5は、例えば、水位センサSaから定められた信号としてアラーム信号が入力されたとき、モータ15aを駆動させ水力発電モジュール3を水没姿勢から待機姿勢に姿勢を制御する。または制御装置5は、水位センサSaから連続した水位の信号が与えられてその水位が閾値以上になったと制御装置5において判定されたとき、モータ15aを駆動させ水力発電モジュール3を水没姿勢から待機姿勢に姿勢を制御する。 For example, the water level sensor Sa outputs an alarm signal (for example, an ON signal) when the water level reaches a preset level that should be taken into consideration, or continuously detects the water level of the waterway 1 and sends the signal to the control device 5. give. The preset water level is determined as appropriate through experiments, simulations, etc., taking into consideration the amount of water increase per unit time in the waterway 1 due to torrential rain, torrential rain, etc. For example, when an alarm signal is input as a predetermined signal from the water level sensor Sa, the control device 5 drives the motor 15a to control the attitude of the hydroelectric power generation module 3 from the submerged attitude to the standby attitude. Alternatively, when the control device 5 receives continuous water level signals from the water level sensor Sa and determines that the water level has exceeded the threshold, the control device 5 drives the motor 15a to keep the hydroelectric power generation module 3 in a submerged position. Control posture to posture.

水位センサSaは、例えば、水面Sの上下に伴ってフロート(図示せず)が上下することで水面の変化を検出するフロート式のものが適用されるが、フロート式に限定されるものではない。水位センサSaとして、例えば、液面に反射した超音波を受信して水位を検出する超音波式のもの、静電容量式のもの、圧力式のもの等種々の形式の水位センサを適用可能である。また水位センサSaを、水路1における水車2の下流側または水車付近に設置することも可能である。 The water level sensor Sa is, for example, a float type sensor that detects changes in the water surface by moving a float (not shown) up and down as the water surface S rises and falls, but is not limited to the float type sensor. . As the water level sensor Sa, various types of water level sensors can be applied, such as an ultrasonic type that detects the water level by receiving ultrasonic waves reflected on the liquid surface, a capacitance type, and a pressure type. be. It is also possible to install the water level sensor Sa on the downstream side of the water wheel 2 in the waterway 1 or near the water wheel.

モータ15aを駆動するための電源は系統連系21から供給され、制御装置5は、制御ボックス内で水位センサSaまたはコントロールセンター等からの指令により、通電される回路22を構成している。制御ボックス内には、水位センサSa用の受信回路23、Wi-Fi等制御信号用の受信回路24、系統連系21から電気が供給されない場合(ゲリラ豪雨等の異常気象の場合、停電することがある)、その状況を判別しバッテリ(電源)25に変更する判別回路26、およびバッテリ25が少なくとも収容されている。 Power for driving the motor 15a is supplied from a grid connection 21, and the control device 5 constitutes a circuit 22 that is energized in a control box by a command from a water level sensor Sa or a control center. Inside the control box, if electricity is not supplied from the receiving circuit 23 for the water level sensor Sa, the receiving circuit 24 for control signals such as Wi-Fi, and the grid connection 21 (in the case of abnormal weather such as torrential rain, power outage may occur). A discriminating circuit 26 for discriminating the situation and switching to a battery (power source) 25, and a battery 25 are housed at least.

ゲリラ豪雨等増水時の安全のために水没姿勢(図4)の水車2を水路1から引き上げるとき、制御装置5は、水位センサSaから定められた信号を受信回路23が受信すると、回路22によりモータ15aを駆動させて減速機15b等を介して回転梁14を回転させることで、回転架台6を90°回転させる。これにより、図5および図6に示すように、水力発電モジュール3を水面から完全に引き上げた状態で水平な待機姿勢とする。図3は、回転架台6の姿勢変更途中の姿勢を示す。 When the water turbine 2 in the submerged position (FIG. 4) is raised from the waterway 1 for safety in the event of water increase due to torrential rain, the control device 5 causes the circuit 22 to By driving the motor 15a and rotating the rotary beam 14 via the reducer 15b, etc., the rotary pedestal 6 is rotated 90 degrees. As a result, as shown in FIGS. 5 and 6, the hydroelectric power generation module 3 is completely raised from the water surface and placed in a horizontal standby position. FIG. 3 shows the attitude of the rotary pedestal 6 during the attitude change.

万一、水位センサSaの不具合が発生しても、遠隔操作手段としてコントロールセンターCsからの指令(Wi-Fi等制御信号)で、強制的に水車2を引き上げ操作できるようにしている。具体的には、制御装置5は、Wi-Fi等制御信号を受信回路24が受信すると、回路22により、前記と同様に、モータ15aを駆動させて減速機15b等を介して回転梁14を回転させることにより、回転架台6を90°回転させる。したがって、緊急時に水車2を確実に引き上げることができる。また、水車2の近傍にこの水車2の姿勢を撮影可能な図示外のカメラを設置し、コントロールセンターCsに前記カメラで撮影した画像を出力するモニター(図示せず)を設置すれば、水車2の可視化により、水車2を引き上げ操作する作業の信頼性が向上する。 Even in the unlikely event that a malfunction occurs in the water level sensor Sa, the water turbine 2 can be forcibly raised using commands (control signals such as Wi-Fi) from the control center Cs as a remote control means. Specifically, when the receiving circuit 24 receives the Wi-Fi etc. control signal, the control device 5 causes the circuit 22 to drive the motor 15a to rotate the rotating beam 14 via the reducer 15b etc. By rotating, the rotating pedestal 6 is rotated by 90 degrees. Therefore, the water turbine 2 can be reliably pulled up in an emergency. Moreover, if a camera (not shown) capable of photographing the attitude of the water turbine 2 is installed near the water turbine 2, and a monitor (not shown) that outputs the image taken by the camera is installed in the control center Cs, the water turbine 2 This visualization improves the reliability of the work of pulling up and operating the water turbine 2.

<作用効果>
以上説明した水力発電装置によれば、水位センサSaで検知された水位に応じて回転装置15のモータ15aを駆動させ回転架台6を回転させることで、水車2の引き上げを手動によらず迅速に行うことができる。その結果、集中豪雨等による増水の緊急時において、水路1からの溢水を防ぐことができ、水力発電装置の損傷を未然に防ぐことができる。
回転装置15の減速機15bには、セルフロック機構を有するヘリカルギヤタイプを適用しているため、減速機15bによりモータ15aの逆回転を確実に防止することができ、信頼性の向上を図ることができる。
<Effect>
According to the hydroelectric power generation device described above, by driving the motor 15a of the rotating device 15 and rotating the rotating frame 6 according to the water level detected by the water level sensor Sa, the water turbine 2 can be raised quickly without manual operation. It can be carried out. As a result, in the event of an emergency with increased water due to torrential rain or the like, it is possible to prevent water from overflowing from the waterway 1, and damage to the hydroelectric power generation device can be prevented.
Since the reducer 15b of the rotating device 15 is a helical gear type having a self-locking mechanism, the reducer 15b can reliably prevent the motor 15a from rotating in the opposite direction, improving reliability. can.

回転梁14は水力発電モジュール3の重量等で撓みを生じることがあるが、ベアリングユニット13を用いると、その調心機能により、水力発電モジュール3の円滑な姿勢変更が行える。カップリング16がチェーンカップリング等の傾き吸収機能を有する場合、回転梁14が撓み、ベアリングユニット13の軸受が調心して傾斜しても、カップリング16の傾き吸収機能により、これに接続される回転装置15に偏荷重を与えることがない。これにより、回転装置15が円滑に動作する。したがって、電力消費が抑えられるため、回転装置15の電源として市販のバッテリ電源でも十分利用可能である。 Although the rotating beam 14 may be deflected due to the weight of the hydroelectric power module 3, etc., when the bearing unit 13 is used, the attitude of the hydropower module 3 can be changed smoothly due to its centering function. When the coupling 16 has a tilt absorbing function such as a chain coupling, even if the rotating beam 14 is bent and the bearing of the bearing unit 13 is aligned and tilts, the tilt absorbing function of the coupling 16 will allow the rotation connected to it. No unbalanced load is applied to the device 15. Thereby, the rotating device 15 operates smoothly. Therefore, since power consumption is suppressed, even a commercially available battery power source can be sufficiently used as a power source for the rotating device 15.

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 Although the mode for carrying out the present invention has been described above based on the embodiments, the embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and are not restrictive. The scope of this invention is indicated by the claims rather than the above description, and it is intended that all changes within the meaning and range equivalent to the claims are included.

1…水路、2…水車、3…水力発電モジュール、4…支持装置、5…制御装置、6…回転架台、8…発電機、11…水路固定体、14…回転梁、15…回転装置、15a…モータ(駆動源)、15b…減速機、25…バッテリ、Sa…水位センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Channel, 2... Water turbine, 3... Hydroelectric power generation module, 4... Support device, 5... Control device, 6... Rotating frame, 8... Generator, 11... Channel fixed body, 14... Rotating beam, 15... Rotating device, 15a...Motor (drive source), 15b...Reducer, 25...Battery, Sa...Water level sensor

Claims (7)

水車、およびこの水車の回転により発電する発電機を有する水力発電モジュールと、この水力発電モジュールを支持する支持装置とを備えた水力発電装置であって、
前記支持装置は、水路の両側部に設置された一対の水路固定体と、前記各水路固定体に両端がそれぞれ回転自在に支持された回転梁と、この回転梁に接合されてこの回転梁から延び前記水力発電モジュールを支持して前記水車の下端が前記水路の水面より下に位置する水没姿勢と前記水車の全体が前記水路の水面より上に位置する待機姿勢とに渡って上下に回転可能な回転架台と、駆動源を有し前記回転梁の一端に連結されて前記回転架台を回転させる回転装置とを備え、前記回転梁は、ベアリングユニットに回転自在に支持され、このベアリングユニットは、ピロー形の軸箱内に転がり軸受を備えた構成であり、調心機能を有し、
前記水路に水位を検知する水位センサが設置され、この水位センサで検知された水位が閾値以上になったとき、前記駆動源を駆動させ前記水力発電モジュールの姿勢を前記水没姿勢から前記待機姿勢に制御する制御装置を備えた水力発電装置。
A hydropower generation device comprising a waterwheel, a hydropower module having a generator that generates electricity by rotation of the waterwheel, and a support device that supports the hydropower module,
The support device includes a pair of waterway fixing bodies installed on both sides of the waterway, a rotating beam whose both ends are rotatably supported by each of the waterway fixing bodies, and a rotary beam that is joined to the rotating beam and is connected to the rotating beam. The water wheel extends and supports the hydroelectric power generation module, and is rotatable up and down between a submerged position in which the lower end of the water wheel is located below the water surface of the waterway and a standby position in which the entire water turbine is located above the water surface of the waterway. a rotary pedestal, and a rotation device having a drive source and connected to one end of the rotary beam to rotate the rotary pedestal , the rotary beam being rotatably supported by a bearing unit, and the bearing unit comprising: It has a structure with rolling bearings inside a pillow-shaped axle box, and has an alignment function.
A water level sensor is installed in the waterway to detect a water level, and when the water level detected by the water level sensor exceeds a threshold value, the drive source is driven to change the attitude of the hydroelectric power generation module from the submerged attitude to the standby attitude. A hydroelectric power plant with a control device to control it.
請求項1に記載の水力発電装置において、前記制御装置は、前記水位センサから定められた信号が入力されたとき、前記駆動源を駆動させ前記水力発電モジュールを前記水没姿勢から前記待機姿勢に姿勢を制御する水力発電装置。 2. The hydroelectric power generation device according to claim 1, wherein when a predetermined signal is input from the water level sensor, the control device drives the drive source to change the attitude of the hydropower generation module from the submerged attitude to the standby attitude. A hydroelectric power generation device that controls. 請求項1または請求項2に記載の水力発電装置において、前記駆動源を駆動させ前記水力発電モジュールの姿勢を遠隔操作する遠隔操作手段を備えた水力発電装置。 The hydroelectric power generation device according to claim 1 or 2, further comprising a remote control means for driving the drive source and remotely controlling the attitude of the hydroelectric power generation module. 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の水力発電装置において、前記駆動源は電動のモータであり、前記回転装置は、前記モータと、このモータの回転を減速する減速機とを有する水力発電装置。 In the hydroelectric power generation device according to any one of claims 1 to 3, the drive source is an electric motor, and the rotating device includes the motor and a speed reducer that reduces the rotation of the motor. Hydroelectric power generation equipment. 請求項4に記載の水力発電装置において、前記減速機は、前記モータの逆回転を防止するセルフロック機能を有する水力発電装置。 5. The hydraulic power generation device according to claim 4, wherein the speed reducer has a self-locking function that prevents reverse rotation of the motor. 請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の水力発電装置において、前記駆動源を駆動する電源が系統連系から供給される水力発電装置。 The hydroelectric power generation device according to any one of claims 1 to 5, wherein a power source for driving the drive source is supplied from a grid connection. 請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の水力発電装置において、前記駆動源を駆動する電源としてバッテリが適用される水力発電装置。
The hydroelectric power generation device according to any one of claims 1 to 6, wherein a battery is applied as a power source for driving the drive source.
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