(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダムの堤体の上流側貯水部の水を吸い込んで吐出する可変速ポンプと、この可変速ポンプの吐出口に入口が接続されるとともに、前記ダムの堤体を乗り越えて該ダムの堤体の下流側下端部に放流出口部を臨ませた放流管と、この放流管内の水圧を検出する圧力検出器と、この圧力検出器によって検出した前記放流管内の水圧が入力されるとともに、入力された前記水圧と予め入力されている設定圧とを比較し、この比較に基づいて前記可変速ポンプに運転信号を出力して、放流管内の水圧を前記設定圧に保持して可変速ポンプを運転させる制御器と、前記放流管の放流出口部に設置した水車発電機とを備えていることを特徴とするダムの放流設備を兼ねた水車発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダムの放流設備を兼ねた水車発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図２に示す既設ダム１に下流側河川２の維持用放流設備を新設する手段として、ダム１の堤体３を貫通して放流管４を設ける第１の手段と、ダム１の堤体３の上流側貯水部５の水Ｗを吸い込んで吐出するポンプ６と、このポンプ６の吐出口に入口７Ａが接続されるとともに、ダム１の堤体３を乗り越えて下流側河川２に放流出口部７Ｂを臨ませた放流管７とを備えた第２の手段などが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記第１の手段では、既設ダム１の堤体３を貫通して放流管４を設置するために莫大な土木工事費および長い工期が必要で、イニシャルコスト高になる欠点を有している。
【０００４】
一方、前記第２の手段では、莫大な土木工事費と長い工期が不要になるので、第１の手段が保有しているイニシャルコスト高を解消して、下流側河川２の維持用放流設備を新設することができる。しかし、ポンプ６を運転するための消費電力が比較的大きく、下流側河川２の維持用放流設備新設後のランニングコストが高くなる難点を有している。
【０００５】
そこで、本発明は、莫大な土木工事費と長い工期を不要にして、イニシャルコストを低減し、かつポンプを運転するための電力を自給して、ランニングコストを低減するとともに、ポンプおよび水車発電機の最高効率点での運転を可能にして運転効率の低下を防止することができるダムの放流設備を兼ねた水車発電装置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】
前記目的を達成するために、本発明に係るダムの放流設備を兼ねた水車発電装置は、ダムの堤体の上流側貯水部の水を吸い込んで吐出する可変速ポンプと、この可変速ポンプの吐出口に入口が接続されるとともに、前記ダムの堤体を乗り越えて該ダムの堤体の下流側下端部に放流出口部を臨ませた放流管と、この放流管内の水圧を検出する圧力検出器と、この圧力検出器によって検出した前記放流管内の水圧が入力されるとともに、入力された前記水圧と予め入力されている設定圧とを比較し、この比較に基づいて前記可変速ポンプに運転信号を出力して、放流管内の水圧を前記設定圧に保持して可変速ポンプを運転させる制御器と、前記放流管の放流出口部に設置した水車発電機とを備えていることを特徴としている。
【０００７】
本発明によれば、可変速ポンプの運転によってダムの堤体の上流側貯水部の水は放流管の入口に吐出され、堤体を乗り越えて堤体の下流側下端部に臨んでいる放流出口部から放流されるとともに、放流出口部に設置した水車発電機を運転して発電することができる。このため、莫大な土木工事費と長い工期が不要になり、イニシャルコストを低減し、かつポンプ運転のための電力を水車発電機の発電によって自給して、ランニングコストを低減することができる。
【０００８】
一方、圧力検出器によって検出した放流管内の水圧と設定圧との比較に基づいて制御器から出力される運転信号により可変速ポンプを変速運転することによって、放流管内の水圧を設定圧に保持することができる。これにより、上流側貯水部の水位変動に伴うポンプ運転効率の低下を防止して、可変速ポンプの運転効率を改善することができる。
【０００９】
他方、放流管内の水圧を設定圧に保持して放流することにより、水車発電機を常時定水量・定落差で運転することができる。その結果、水車発電機を常に最高効率点で運転することが可能になるとともに、コストの増大を招く流量調整用のガイドベーンまたは流量調整弁を省略することができる。
【００１０】
さらに、殆どのダムでは、ポンプの必要全揚程は水車発電機の有効落差の数分の１以下であるため、水車発電機の発電量はポンプ運転のための電力を大きく上まわる。したがって、ポンプ運転のための電力を水車発電機の発電によって自給するとともに、余剰電力を別設備などに供給することが可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、ダムの放流設備を兼ねた水車発電装置は、既設ダム１０の堤体１１の上流側貯水部１２の水Ｗを吸い込んで吐出する可変速式水中ポンプ１３と、この可変速式水中ポンプ１３の吐出口に入口１４Ａが接続されるとともに、ダム１０の堤体１１を乗り越えてダム１０の堤体１１の下流側下端部、つまり下流側河川１５に放流出口部１４Ｂを臨ませた放流管１４を備えている。放流管１４内の水圧は堤体１１の頂部において圧力検出器１６により検出され、検出した放流管１４内の水圧が制御器１７に入力される。
【００１２】
制御器１７では入力された水圧と予め入力されている設定圧が比較される。この比較に基づいて可変速式水中ポンプ１３に運転信号を出力して、放流管１４内の水圧を設定圧に保持して可変速式水中ポンプ１３を運転させるように構成されている。また、放流管１４の放流出口部１４Ｂに水車発電機１８が設置されている。
【００１３】
このような構成であれば、可変速式水中ポンプ１３の運転によってダム１０の堤体１１の上流側貯水部１２の水Ｗは放流管１４の入口に吐出され、堤体１１を乗り越えて堤体１１の下流側下端部、つまり下流側河川１５にに臨んでいる放流出口部１４Ｂから放流されるとともに、放流出口部１４Ｂに設置した水車発電機１８を運転して発電することができる。このため、莫大な土木工事費と長い工期が不要になり、イニシャルコストを低減し、かつ可変速式水中ポンプ１３運転のための電力を水車発電機１８の発電によって自給して、ランニングコストを低減することができる。
【００１４】
一方、圧力検出器１６によって検出した放流管１４内の水圧と設定圧との比較に基づいて制御器１７から出力される運転信号により可変速式水中ポンプ１３を変速運転することによって、放流管１４内の水圧を設定圧に保持することができる。これにより、上流側貯水部１２の水位がたとえばＨＷＬとＬＷＬの範囲で変動しても、ポンプ運転効率の変動低下を防止して、可変速式水中ポンプ１３の運転効率を改善することができる。
【００１５】
他方、放流管１４内の水圧を設定圧に保持して放流することにより、水車発電機１８を常時定水量・定落差で運転することができる。その結果、水車発電機１８を常に最高効率点で運転することが可能になるとともに、コストの増大を招く流量調整用のガイドベーンまたは流量調整弁を省略することができる。
【００１６】
さらに、殆どのダム１０では、可変速式水中ポンプ１３の必要全揚程は水車発電機１８の有効落差の数分の１以下であるため、水車発電機１８の発電量は可変速式水中ポンプ１３運転のための電力を大きく上まわる。したがって、可変速式水中ポンプ１３運転のための電力を水車発電機１８の発電によって自給（Ｐｐ）するとともに、余剰電力を別設備などに供給（Ｐｔ−Ｐｐ）することが可能になる。
【００１７】
なお、前記実施の形態では、上流側貯水部１２に投入した可変速式水中ポンプ１３で説明しているが、可変速式水中ポンプ１３をコラム内に設置した構成であってもよい。また、水中ポンプ以外の可変速ポンプで上流側貯水部１２の水Ｗを吸い込んで放流管１４の入口１４Ａに吐出するように構成してもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、可変速ポンプの運転によってダムの堤体の上流側貯水部の水を放流管の入口に吐出し、堤体を乗り越えて堤体の下流側下端部に臨んでいる放流出口部から放流するとともに、放流出口部に設置した水車発電機を運転して発電することができるので、莫大な土木工事費と長い工期が不要になり、イニシャルコストを低減し、かつポンプ運転のための電力を水車発電機の発電によって自給して、ランニングコストを低減することができる。
【００１９】
また、可変速ポンプの変速運転によって放流管内の水圧を設定圧に保持することができるから、上流側貯水部の水位変動に伴うポンプ運転効率の低下を防止して、可変速ポンプの運転効率を改善することができる。
【００２０】
さらに、放流管内の水圧を設定圧に保持して放流することによって、水車発電機を常時定水量・定落差で運転することができるので、水車発電機を常に最高効率点で運転することが可能になるとともに、コストの増大を招く流量調整用のガイドベーンまたは流量調整弁を省略することができる。
【００２１】
しかも、殆どのダムでは、ポンプの必要全揚程は水車発電機の有効落差の数分の１以下であるため、水車発電機の発電量はポンプ運転のための電力を大きく上まわることになり、ポンプ運転のための電力を水車発電機の発電によって自給するとともに、余剰電力を別設備などに供給することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す概略断面図である。
【図２】従来例の概略断面図である。
【符号の説明】
１０  ダム
１１  堤体
１２  堤体の上流側貯水部
１３  可変速式水中ポンプ（可変速ポンプ）
１４  放流管
１４Ａ  放流管の入口
１４Ｂ  放流管の放流出口部
１５  堤体の下流側河川（堤体の下流側下端部）
１６  圧力検出器
１７  制御器
１８  水車発電機
Ｗ  上流側貯水部の水
【図１】
0003650701.tif 000002
【図２】
0003650701.tif 000003