(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダム下に配設された各用途先の導水管間に発電機を設置し、発電機の前部に、ダム側の全導水管の水量が通る水圧管を接続し、後部には水圧管よりやや大径の吸い出し管を接続し、また、水圧管の前部には、大径で前後にテーパを形成した集水管を接続し、該集水管の前部テーパ部には、発電機設置で分断したダム側の全導水管を接続し、吸い出し管の後部には、集水管より大径で前後にテーパを形成した整流管を接続し、該後部のテーパ部には、発電機設置で分断した下流側の全導水管をテーパ管を介して接続し、また、集水管後部と整流管前部のテーパ部間に吸い出し管と同径の予備導水管を接続し、また、導水管と同じ高さの取水口より導水管と同径の補水管を配設し、該先端は補水管と同口径の大口径管、中口径管、小口径管に分岐して整流管前部のテーパ部に各接続し、各導水管、水圧管、吸い出し管、予備導水管、補水管、大口径管、中口径管、小口径管に弁を取り付けた利水ダム用発電装置。
【請求項２】
ダム下に配設された各用途先の導水管間に発電機を設置し、発電機の前部に、ダム側の全導水管の水量が通る長めで大径の水圧管を接続し、後部には水圧管より大径で長めの吸い出し管を接続し、また、水圧管の前部には、発電機設置で分断したダム側の全導水管を接続し、吸い出し管の後部には、発電機設置で分断した下流側の全導水管を吸い出し管の後部側面とテーパ管を介して接続し、また、水圧管後部と吸い出し管の前部間に、吸い出し管と同径の予備導水管を接続し、また、導水管と同じ高さの取水口より導水管と同口径の補水管を配設し、該先端は、補水管と同口径の大口径管、中口径管、小口径管に分岐して吸い出し管の前部に各接続し、各導水管、水圧管、吸い出し管、予備導水管、補水管、大口径管、中口径管、小口径管に弁を取り付けた利水ダム用発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、利水ダム用発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、利水ダムは、かんがい、水道、工業用等の利用のみで、ダムが有する高圧エネルギーは送水のみにしか利用されてなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  本発明は、先に、特願２０１３−２５５４４０の利水ダム用発電装置を出願したが、今回出願の本発明は、更に、大形発電機で高効率の発電ができるようにしたものである。
すなわち、ダム下に配設した各用途先の導水管をまとめて大形発電機で発電し、発電後は、再び、元通りの導水管に戻し、各用途先に、従来のダム圧で送水できるようにしたものである。
また、本装置内と発電時において、ガス（今まで、水に溶解していた空気その他の気体）が発生するが、本装置内で完全に溶け込ませて送水し、ガスによる管路や付属機器の腐食と水撃作用を防止して、安価な電力を安定して発電することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  そして、本発明は、上記目的を達成するため、第１の課題解決手段の図１から図３はダム下に配設された各用途先の導水管間に発電機を設置し、発電機の前部に、ダム側の全導水管の水量が通る水圧管を接続し、後部には、水圧管よりやや大径の吸い出し管を接続し、また、水圧管の前部には、大径で前後にテーパを形成した集水管を接続し、該集水管の前部テーパ部には、発電機設置で分断したダム側の全導水管を接続し、吸い出し管の後部には、集水管より大径で前後にテーパを形成した整流管を接続し、該後部のテーパ部には、発電機設置で分断した下流側の全導水管をテーパ管を介して接続し、また、集水管後部と整流管前部のテーパ部間に吸い出し管と同径の予備導水管を接続し、また、導水管と同じ高さの取水口より導水管と同径の補水管を配設し、該先端は補水管と同口径の大口径管、中口径管、小口径管に分岐して整流管前部のテーパ部に各接続し、各導水管、水圧管、吸い出し管、予備導水管、補水管、大口径管、中口径管、小口径管に弁を取り付けたものである。【０００５】第２の課題解決手段の図４は、ダム下に配設された各用途先の導水管間に発電機を設置し、発電機の前部に、ダム側の全導水管の水量が通る長めで大径の水圧管を接続し、後部には水圧管より大径で長めの吸い出し管を接続し、また、水圧管の前部には、発電機設置で分断したダム側の全導水管を接続し、吸い出し管の後部には、発電機設置で分断した下流側の全導水管を吸い出し管の後部側面とテーパ部にテーパ管を介して接続し、また、水圧管後部と吸い出し管の前部間に、吸い出し管と同径の予備導水管を接続し、また、導水管と同じ高さの取水口より導水管と同口径の補水管を配設し、該先端は補水管と同口径の大口径管、中口径管、小口径管に分岐して吸い出し管の前部に各接続し、各導水管、水圧管、吸い出し管、予備導水管、補水管、大口径管、中口径管、小口径管に弁を取り付けたものである。【０００６】  第１の課題解決手段の図１から図３による作用は次の通りである。すなわち、発電する時は、全導水管、補水管（３ケの内１ケ）、水圧管、吸い出し管の弁を全開し、予備導水管の弁を全閉すれば、集水管に集約したダム水が水圧管を通って発電機に流れ込んで発電する。発電したダム水は、整流管に入り、発電時や流水経路で発生したガスをダム水に完全に溶け込ませて、従来のダム圧で、下流側の各導水管に送水する。
発電機のメンテ時は、先ず、予備導水管の弁を全開し、発電機前後の水圧管と吸い出し管の弁を全閉し、ダム水を予備導水管側に切替えて行う。
なお、整流管から各導水管への送水密度を高めるため、補水弁の弁（３ケの内１ケ）は全開したままにする。
また、水撃作用を防止するため、弁の開閉は少しづつ行い、流れに急激な変化が起きないようにする。【０００７】第２の課題解決手段の図４による作用は次の通りである。すなわち、発電する時は、全導水管、補水後（３ケの内１ケ）、水圧管、吸い出し管の弁を全開し、予備導水管の弁を全閉すれば、水圧管に集約したダム水が発電機に流れ込んで発電する。発電したダム水は吸い出し管に入り、発電時や流水経路で発生したガスを、補水管で高密度にした吸い出し管内のダム水に溶け込ませ、従来のダム圧で下流側の各導水管に送水する。
発電機のメンテ時は、先ず、予備導水管の弁を全開し、発電機前後の水圧管と吸い出し管の弁を全閉し、ダム水を予備導水管側に切り替えて行う。
なお、メンテ時も、発電時と同じように補水管の弁は全開したまままにし、発生したガスをダム水に完全に溶け込ませて、従来のダム圧で送水する。
【発明の効果】
【０００８】  上述したように、本発明は、今まで、送水のみに利用していた導水管をまとめて、高効率の大形発電機で発電できるようにしたので、きわめて安価な電力を安定して供給することができる。
また、本装置と発電で発生したガスを整流管とテーパ管または、吸い出し管内で完全に溶け込ませて送水し、ガスによる管路や付属器機の腐食と水撃作用を防止した安全なダム水を、従来のダム圧で、利水ダム本来の目的である、かんがい、水道、工業用等に送水できるので、今までの利水ダムを発電所付き多目的ダムとして安全、有効に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の課題解決手段の平面図
【図２】図１のＡ部拡大断面図
【図３】図１の側面図  予備導水管と補水管は導水管と同じように、地面に沿って配設するが、分りやすくするため、上方と下方に表した。
【図４】第２の課題解決手段の平面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】第１の課題解決手段の図１から図３の１は、ダムより配設された各導水管２の途中に設置した発電機、３は発電機１の前部に接続した水圧管でダム側の全導水管２の水量が通る径とし、４は発電機１後部に接続した吸い出し管で、水圧管よりやや大径とし、５は水圧管３の前部に接続した大径で前後にテーパを形成した集水管で、該集水管５の前部テーパ部に発電機１設置で分断したダム側の全導水管２を接続している。
また、６は吸い出し管４の後部に接続した整流管で、集水管２より大径で、前後にテーパを形成し、該後部のテーパ部に発電機１設置で分断した下流側の全導水管２をテーパ管７を介して接続している。８は集水管５後部と整流管６前部のテーパ部間に接続した吸い出し管４と同径の予備導水管、９は導水管２と同径の補水管で、導水管２と同じ高さの取水口より配設し、該先端は、補水管９と同径の大口径管１０、中口径管１１、小口径管１２に分岐して整流管６前部のテーパ部に各接続している。１３は弁で、各導水管２、水圧管３、吸い出し管４、予備導水管８、補水管９、大口径管１０、中口径管１１、小口径管１２に取り付けている。
【００１１】第２の課題解決手段の図４の１ｂはダムより配設された各導水管２ｂの途中に設置した発電機１４ｂは発電機１ｂの前部に接続した長めで、大径の水圧管で、ダム側の全導水管２ｂの水量が通る径とし、１５ｂは発電機１ｂの後部に接続した水圧管１４ｂより大径で長めの吸い出し管で、水圧管１４ｂの前部には発電機１ｂ設置で分断したダム側の全導水管２ｂを接続している。
また、吸い出い出し管１５ｂの後部側面と後部のテーパ管７ｂを介して、発電機１ｂ設置で分断した下流側の全導水管２ｂを接続している。
８ｂは水圧管１４ｂ後部と吸い出し管１５ｂの前部に接続した吸い出し管１５ｂと同径の予備導水管、９ｂは導水管２ｂと同径の補水管で、導水管２ｂと同じ高さの取水口より配設し、該先端は、補水管９ｂと同口径の大口径管１０ｂ、中口径管１１ｂ、小口径管１２ｂに分岐して吸い出し管１５ｂの前部に各接続している。１３ｂは弁で、各導水管２ｂ、水圧管１４ｂ、吸い出し管１５ｂ、予備導水管８ｂ、補水管９ｂ、大口径管１０ｂ、中口径管１１ｂ、小口径管１２ｂに取り付けている。
【００１２】以上の両課題解決手段において、弁は電動弁を使用し、電気的に操作してもよく、また、集水管５と整流管６を製作しやすくするため、大径の両フランジ管に両フランジ付テーパ管を接続して形成してもよい。
【００１３】  以下、本発明の動作を第１の課題解決手段（図１から図３）について説明すると、発電は〔０００６〕通りり行うが、発電機を通ったダム水は、整流管から下流側の各導水管に入り、従来のダム圧で各用途先に送水されるが、もし、整流管がないと、送水量は発電機と整流管までの管・弁の抵抗で微少ながら減じるため、導水管全長にわたって空隙状態で流れてガスが発生し、これに、発電機の羽根の回転で遊離したガスが合流するので、管路や付属機器は腐食すると共に水撃作用を生じるおそれがあり危険である。
【００１４】  補水管と整流管は、これ等の障害をなくすために設置したもので、発電したダム水は整流管内で、補水管から入ったダム水と合流する。
このとき、補水管からのダム水は送水量が減じる分だけでよいが、絶対安全を考えて、補水管の弁３ヶの内１ヶの弁を全開して余分に注水し、整流管内を常に温水にする。
したがって、整流管にダム水と共に流れ込んだガスは整流管内で圧縮され、高密度になったダム水に完全に溶け込んで流れるので、管路や付属機器は腐食することがなく、水撃作用も起こらず安全である。
【００１５】  上記の理由で、補水管は必要で、発電機のメンテ時に予備導水管から通水する時も、前記のように補水管の弁を全開し、整流管内を常に高密度の満水にして通水する。
なお、補水管を取り付けずに、予備導水管の弁で、発電機と管路の抵抗で流量が減じる分を補水することが考えられるが、調整が難しく、調整した弁から、ダム水がほとばしって流れ、却って、ガスが発生するので好ましくない。また、上記のように、発電機と管路の低抗があって、絶対水量は不足して流れるため、如何にしてもガスが発生する。したがって、この観点からも、補水管は必要である。
また、集水管と整流管はテーパ形とし、ダム側と下流側の導水管は流水の方向に接続したので、渦流を最小限に抑制することができると共に下流側の導水管はテーパ管を介して接続したので、整流管内のダム水は、各導水管に絞り込まれて高密度になって流れるので、残留ガスがあっても、ダム水に完全に溶け込み安全に通水することができる。
以上において、発電機は、ダムの様式、導水管の数量、発電機の設置場所の地形に応じて適切な発電機を設置すれば、高効率の発電をすることができる。また、本発明は既設の利水ダムに設置するので、実施容易であり、発電において何ら問題がないので、きわめて安価な電力を安定して発電でき、従来の利水ダムを発電所付多目的ダムとして有効に活用することができる。
【００１６】第２課題解決手段の図４は、発電したダム水はガスと共に吸い出し管に入る。
この時、吸い出し管は補水管で充満され、高密度のダム水になっているので、吸い出し管にダム水と共に流れ込んだガスは吸い出し管内で圧縮され、高密度のダム水に安全に溶け込んで流れるので、管路や付属機器の腐食や水撃作用を防止した安全なダム水を、各用途先の導水管に通水することができる。
【符号の説明】
【００１７】１    発電機            １ｂ    発電機
２    導水管            ２ｂ    導水管
３    水圧管
４    吸い出し管
５    集水管
６    整流管
７    テーパ管          ７ｂ    テーパ管
８    予備導水管        ８ｂ    予備導水管
９    補水管            ９ｂ    補水管
１０  大口径管          １０ｂ  大口径管
１１  中口径管          １１ｂ  中口径管
１２  小口径管          １２ｂ  小口径管
１３  弁                １３ｂ  弁
１４ｂ  長めで大径の水圧管
１５ｂ  水圧管より大径で長めの吸い出し管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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