(57)【要約】【課題】トンネル状放水路内の空気の通路を確保しつつ、水車の騒音がトンネル状放水路内を伝播することを低減することができるようにする。【解決手段】水車ハウジング１３の中に配設された水車１０を回転させるために使用された水２１を放水するトンネル状放水路２０が水車ハウジング１３に接続され、トンネル状放水路２０内の水面２２上に空気の通路２３が形成されるトンネル状放水路２０における騒音低減装置２５は、２枚の第１ゴム幕３０および２枚の第２ゴム幕４０を備える。第１ゴム幕３０の下端３１と水面２２との間およびトンネル状放水路２０内の第２ゴム幕４０の上端４１より上側の部分に空気の通路２３が形成されている。第１ゴム幕３０の下端３１の位置を第２ゴム幕４０の上端４１の位置より低くし、トンネル状放水路２０内の空気の通路２３内の騒音の伝播を低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水車ハウジングの中に水車が配設され、この水車を回転させるために使用された水を放水するトンネル状放水路が設けられ、前記トンネル状放水路が前記水車ハウジングに接続され、前記トンネル状放水路に前記水が充満しないで、前記トンネル状放水路内の水面上に空気の通路が形成されるトンネル状放水路における騒音低減装置であって、
前記トンネル状放水路内の水面上にて、前記トンネル状放水路の上部から垂れさがるように複数の第１ゴム幕を配設し、前記第１ゴム幕の下端と前記水面との間に空気の通路が形成され、
前記トンネル状放水路内にて垂れさがるように複数の第２ゴム幕を配設し、前記トンネル状放水路内の前記第２ゴム幕の上端より上側の部分に空気の通路が形成され、前記第２ゴム幕の下端が前記トンネル状放水路内の水内に入るようにし、
前記第１ゴム幕の下端の位置を前記第２ゴム幕の上端の位置より低くし、
前記第１ゴム幕と第２ゴム幕とにより、前記トンネル状放水路内の水面上の空気の通路内の騒音の伝播を低減することを特徴とするトンネル状放水路内の騒音低減装置。
【請求項２】
請求項１に記載したトンネル状放水路内の騒音低減装置であって、
前記第１ゴム幕は前記トンネル状放水路の両側の側壁間に差し渡されるように配設された第１部分と、前記第１部分に第１ヒンジ構造により連結されて垂れ下がっている第２部分とを備えていることを特徴とするトンネル状放水路内の騒音低減装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載したトンネル状放水路内の騒音低減装置であって、
前記第２ゴム幕は上端部およびこの上端部に第２ヒンジ構造により連結されて垂れ下がっている可動部とを備えていることを特徴とするトンネル状放水路内の騒音低減装置。
【請求項４】
請求項３に記載したトンネル状放水路内の騒音低減装置であって、
前記第２ゴム幕の可動部は、上部と下部に分かれ、
前記下部は前記上部に第３ヒンジ構造により連結されて垂れさがっていることを特徴とするトンネル状放水路内の騒音低減装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれかに記載のトンネル状放水路内の騒音低減装置を用いてトンネル状放水路内の騒音の伝播を低減することを特徴とするトンネル状放水路内の騒音低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、水力発電所のトンネル状放水路内の騒音低減装置および騒音低減方法に関し、特に、トンネル状放水路内の空気の通路を確保しつつ、水車の騒音（水車の回転時の機械音を含む。）がトンネル状放水路内を伝播することを低減することができる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、図５に示すように、水力発電所において発電用のペルトン水車、クロスフロー水車等の水車１０を使用している場合がある。この場合、水車１０は水車ハウジング１３内に配設され、水車１０の水車ランナ１１はノズル１２から放水される高圧水により押されて回転する。また、水車ハウジング１３には給気管１４から空気が供給されている。そして、水車ハウジング１３の下部にトンネル状放水路２０が接続されている。
なお、水車ハウジング１３内の水車１０の下側部位１３ａは、落下する水２１により負圧になるとともに、空気が落下する水２１に巻き込まれて気泡が発生し、トンネル状放水路２０の方に気泡の流れ（矢印２１ｂで示す）が生じる。そして、トンネル状放水路２０内の水面２２上の空気の通路２３のトンネル状放水路２０の上流部位２３ａでは加圧状態となる。
水車ランナ１１をノズル１２から放水される高圧水で回転させる際に騒音が発生し、この騒音は、トンネル状放水路２０内の水面２２上の空気の通路２３中を水車１０から遠ざかる方向（矢印２４方向）に伝播するので、トンネル状放水路２０の下流側部位の放水口２３ｂにおいて水車１０による騒音が伝播して問題となる。なお、放水口２３ｂから放出された水２１は河川２６に流れこむ。
【０００３】
このため、図６に示すように、トンネル状放水路２０内の水面２２上の空気の通路２３中に複数のゴム幕６０を互いに平行に配置して、このゴム幕６０により空気の通路２３を遮断して、水車１０の騒音が伝播することを低減している（特許文献１参照）。なお、この場合図７に示すように、各ゴム幕６０は上部６１と下部６２を備え、下部６２はヒンジ構造６３により上部６１にぶら下がっているので、水２１の流れ（矢印２１ａで示す方向の流れ）に押されて下流側に振れるようになっている。
しかし、この場合、図６に示すように、空気の通路２３が複数のゴム幕６０により遮られるので、水車１０の運転のために給気管１４から補給された空気の排出ができなくなるため、排気ダクト７０がトンネル状放水路２０内の複数のゴム幕６０よりも上流側部分に配設されている。これにより、水車ハウジング１３に給気管１４から送りこまれた空気を排気ダクト７０により外部に（矢印７１方向に）排気している。
【特許文献１】特開平１０−１７６６４８号公報（段落００１１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述のゴム幕を使用する例では、水車１０の運転のために給気管１４から補給された空気の排出のために排気ダクト７０が必要になるという問題があった。
そこで、本願発明の課題は、トンネル状放水路内の空気の通路を確保しつつ、水車の騒音がトンネル状放水路内を伝播することを低減することができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、水車ハウジングの中に水車が配設され、この水車を回転させるために使用された水を放水するトンネル状放水路が設けられ、前記トンネル状放水路が前記水車ハウジングに接続され、前記トンネル状放水路に前記水が充満しないで、前記トンネル状放水路内の水面上に空気の通路が形成されるトンネル状放水路における騒音低減装置であって、前記トンネル状放水路内の水面上にて、前記トンネル状放水路の上部から垂れさがるように複数の第１ゴム幕を配設し、前記第１ゴム幕の下端と前記水面との間に空気の通路が形成され、前記トンネル状放水路内にて垂れさがるように複数の第２ゴム幕を配設し、前記トンネル状放水路内の前記第２ゴム幕の上端より上側の部分に空気の通路が形成され、前記第２ゴム幕の下端が前記トンネル状放水路内の水内に入るようにし、前記第１ゴム幕の下端の位置を前記第２ゴム幕の上端の位置より低くし、前記第１ゴム幕と第２ゴム幕とにより、前記トンネル状放水路内の水面上の空気の通路内の騒音の伝播を低減することを特徴とするトンネル状放水路内の騒音低減装置である。
請求項１記載の発明により、水車の回転時に発生する騒音が水車ハウジングに接続されたトンネル状放水路内を伝播する場合に、複数の第１ゴム幕および第２ゴム幕からなる騒音低減装置により前記トンネル状放水路内の水面上の空気の通路内の騒音の伝播を低減することができる。その際、複数の第１ゴム幕が前記トンネル状放水路内の水面上にて、前記トンネル状放水路の上部から垂れさがるように配設され、前記第１ゴム幕の下端と前記水面との間に空気の通路が形成されている。さらに、複数の第２ゴム幕が前記トンネル状放水路内にて垂れさがるように配設され、前記トンネル状放水路内の前記第２ゴム幕の上端より上側の部分に空気の通路が形成され、前記第２ゴム幕の下端が前記トンネル状放水路内の水内に入るようにしている。そして、前記第１ゴム幕の下端の位置を前記第２ゴム幕の上端の位置より低くしているので、水車で発生した騒音がトンネル状放路内の水面上の空気の通路内を伝播するときに、前記複数の第１ゴム幕および第２ゴム幕により回折するので、騒音の伝播が低減される。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載したトンネル状放水路内の騒音低減装置であって、前記第１ゴム幕は前記トンネル状放水路の両側の側壁間に差し渡されるように配設された第１部分と、前記第１部分に第１ヒンジ構造により連結されて垂れ下がっている第２部分とを備えていることを特徴とするトンネル状放水路内の騒音低減装置である。
請求項２記載の発明により、増水時等にトンネル状放水路内の水面が第１ゴム幕の下端の位置よりも上昇した場合でも、第２部分が第１ヒンジ構造により水流に押されて下流側に振られるので、第１ゴム幕が破損することを防ぐことができると共に、トンネル状放水路内の水の排出を妨げることがない。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載したトンネル状放水路内の騒音低減装置であって、前記第２ゴム幕は上端部およびこの上端部に第２ヒンジ構造により連結されて垂れ下がっている可動部とを備えていることを特徴とするトンネル状放水路内の騒音低減装置である。
請求項３記載の発明により、トンネル状放水路内の水流により、可動部が第２ヒンジ構造により水流に押されて下流側に振られるので、第２ゴム幕が破損することを防ぐことができると共に、トンネル状放水路内の水の排出を妨げることがない。
【０００８】
請求項４記載の発明は、請求項３に記載したトンネル状放水路内の騒音低減装置であって、前記第２ゴム幕の可動部は、上部と下部に分かれ、前記下部は前記上部に第３ヒンジ構造により連結されて垂れさがっていることを特徴とするトンネル状放水路内の騒音低減装置である。
請求項４記載の発明により、トンネル状放水路内の水流により、可動部の下部が第３ヒンジ構造により水流に押されて下流側に振られるので、第２ゴム幕が破損することを防ぐことができると共に、トンネル状放水路内の水の排出を妨げることがない。
【０００９】
請求項５記載の発明は、請求項１から４までのいずれかに記載のトンネル状放水路内の騒音低減装置を用いてトンネル状放水路内の騒音の伝播を低減することを特徴とするトンネル状放水路内の騒音低減方法である。
請求項５記載の発明により、水車ハウジングに接続されたトンネル状放水路内の騒音の伝播を低減することができる。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、トンネル状放水路内の空気の通路を確保しつつ、水車の騒音がトンネル状放水路内を伝播することを低減することができる。このため、従来例の排気ダクトが不要になる。
さらに、請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果とともに、トンネル状放水路内の水面が上昇した場合に、騒音低減装置の破損を防ぐことができると共に、トンネル状放水路内の水の排出を妨げることがない。
さらに、請求項３記載の発明によれば、請求項１または２に記載した発明の効果とともに、トンネル状放水路内の水流により騒音低減装置が破損することを防ぐことができると共に、トンネル状放水路内の水の排出を妨げることがない。
さらに、請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の発明の効果とともに、トンネル状放水路内の水流により騒音低減装置が破損することを防ぐことが容易になると共に、トンネル状放水路内の水の排出を妨げることがない。
さらに、請求項５記載の発明により、水車ハウジングに接続されたトンネル状放水路内の空気の通路を確保しつつ、トンネル状放水路から放出される水車の騒音を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明における実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態に係るトンネル状放水路内の騒音低減装置を示し、図２は図１の騒音低減装置の第１ゴム幕を拡大して示し、図３は図１の騒音低減装置の第２ゴム幕を拡大して示し、図４は図３の第２ゴム幕の動作を説明している。
【００１２】
図１に示すように、水車ハウジング１３の中に水車１０が配設され、この水車１０を回転させるために使用された水２１を放水するトンネル状放水路２０が設けられている。トンネル状放水路２０は水車ハウジング１３の下部に接続され、トンネル状放水路２０に水２１が充満しないで、トンネル状放水路２０内の水面２２上に空気の通路２３が形成されている。なお、ここまでは上述の従来例と同様である。
【００１３】
トンネル状放水路２０の騒音低減装置２５は２枚の第１ゴム幕３０および２枚の第２ゴム幕４０を備えている。
トンネル状放水路２０内の水面２２上にて、トンネル状放水路２０の上部から垂れさがるように第１ゴム幕３０が配設されている。第１ゴム幕３０はトンネル状放水路２０内の水２１の流れる方向の水平方向成分（矢印２１ａで示す方向）に垂直になるように配設され、第１ゴム幕３０は空気の通路２３を遮断するので、トンネル状放水路２０内にて第１ゴム幕３０の下端３１と水面２２との間が空気の通路２３となっている。
さらに、トンネル状放水路２０内にて垂れさがるように第２ゴム幕４０が配設されている。第２ゴム幕４０はトンネル状放水路２０内の水２１の流れる方向の水平方向成分（矢印２１ａで示す方向）に垂直になるように配設され、第２ゴム幕４０の下端４２がトンネル状放水路２０内の水面２２から水２１内に入るように配設され、第２ゴム幕４０は空気の通路２３を遮断するので、トンネル状放水路２０内の第２ゴム幕４０の上端４１より上側の部分は空気の通路２３となっている。
なお、第１ゴム幕３０と第２ゴム幕４０とは水２１の流れる方向（矢印２１ａで示す方向）に対し図１に示すように配置され、第１ゴム幕３０と第２ゴム幕４０とで４段の遮音幕を構成している。そして、第１ゴム幕３０の下端３１の位置は第２ゴム幕４０の上端４１の位置より低くされ、２枚の第１ゴム幕３０と２枚の第２ゴム幕４０とにより、トンネル状放水路２０内の水面２２上の空気の通路２３内の騒音の伝播を低減している。
【００１４】
さらに、図２に示すように、第１ゴム幕３０は第１部分３２と第２部分３３とを備えている。トンネル状放水路２０の全体の壁２０ａのうち水面２２の一方の側の部分を一方の側壁２０ａａとし、他方の側の部分を他方の側壁２０ａｂとすると、第１部分３２はトンネル状放水路２０の両方の側壁２０ａａ、２０ａｂ間に差し渡されるように配設され、第１部分３２には横長の長方形の切欠３２ａが形成されている。切欠３２ａは第１部分３２の下端３２ｂの両端部分以外の部分に形成されている。なお、下端３２ｂは第１ゴム幕３０の下端３１となっている。
第２部分３３の上端３３ａは長方形の切欠３２ａの上辺（長辺）に第１ヒンジ構造３４により連結されて垂れ下がっている。そして、第２部分３３は切欠３２ａを塞ぐように形成されている。なお、第２部分３３と第１部分３２の切欠３２ａの両側端の辺（短辺）との間には若干の隙間が形成されている。また、第２部分３３の下端３３ｂが第１ゴム幕３０の下端３１となっている。
【００１５】
さらに、図３に示すように、第２ゴム幕４０は上端部４３およびこの上端部４３に第２ヒンジ構造４４により連結されて垂れ下がっている可動部４５とを備えている。上端部４３の上端は第２ゴム幕４０の上端４１である。
第２ゴム幕４０の可動部４５は、上部４５ａと下部４５ｂに分かれ、下部４５ｂは上部４５ａに第３ヒンジ構造４６により連結されて垂れさがっている。下部４５ｂの下端は第２ゴム幕４０の下端４２である。なお、可動部４５と両方の側壁２０ａａ、２０ａｂとの間には若干の隙間が形成されている。
【００１６】
上記構成のトンネル状放水路２０内の騒音低減装置２５は、以下の動作をする。
水車１０の回転時に発生する騒音が水車ハウジング１３に接続されたトンネル状放水路２０内を伝播する場合に、２枚の第１ゴム幕３０および２枚の第２ゴム幕４０からなる騒音低減装置２５によりトンネル状放水路２０内の水面２２上の空気の通路２３内の騒音の伝播を低減することができる。その際、第１ゴム幕３０がトンネル状放水路２０内の水面２２上にて、トンネル状放水路２０の上部から垂れさがるように配設され、第１ゴム幕３０の下端３１と水面２２との間に空気の通路２３が形成されている。さらに、第２ゴム幕４０がトンネル状放水路２０内にて垂れさがるように配設され、トンネル状放水路２０内の第２ゴム幕４０の上端４１より上側の部分に空気の通路２３が形成され、第２ゴム幕４０の下端４２がトンネル状放水路２０内の水２１内に入るようにしている。そして、第１ゴム幕３０の下端３１の位置を第２ゴム幕４０の上端４１の位置より低くしているので、水車１０で発生した騒音がトンネル状放路２０内の水面２２上の空気の通路２３内を伝播するときに、２枚の第１ゴム幕３０および２枚の第２ゴム幕４０により回折するので、騒音の伝播が低減される。なお、ある発電所において、従来のゴム幕６０に代えて本発明（本実施形態）の騒音低減装置２５を設置したところ、フラット特性騒音計により最大１０ｄＢの騒音低減が確認できた。
【００１７】
増水時等にトンネル状放水路２０内の水面２２が第１ゴム幕３０の下端３１の位置よりも上昇した場合でも、第１ゴム幕３０の第２部分３３が第１ヒンジ構造３４により水流（矢印２１ａで示す方向に流れる。）に押されて下流側に振られるので、第１ゴム幕３０が破損することを防ぐことができると共に、トンネル状放水路２０内の水２１の排出を妨げることがない。
また、図４に示すように、トンネル状放水路２０内の水流により、第２ゴム幕４０の可動部４５が第２ヒンジ構造４４により水流に押されて下流側に振られるので、第２ゴム幕４０が破損することを防ぐことができると共に、トンネル状放水路２０内の水２１の排出を妨げることがない。さらに、トンネル状放水路２０内の水流により、第２ゴム幕４０の可動部４５の下部４５ｂが第３ヒンジ構造４６により水流に押されて下流側に振られるので、第２ゴム幕４０が破損することを防ぐことができると共に、トンネル状放水路２０内の水２１の排出を妨げることがない。
【００１８】
なお、水車１０がペルトン水車である場合には、水車１０から発生する機械音の固有周波数は次のようになる。すなわち、ペルトン水車の回転数を毎分５１４回とし、ペルトン水車のランナ枚数を２０枚とすると、固有周波数ｆ（Ｈｚ）は
ｆ＝５１４×２０÷６０
なので、ｆは約１７１（Ｈｚ）となる。したがって、約１７１（Ｈｚ）において、ペルトン水車の機械音による騒音が突出して大きくなる。
この場合、約１７１（Ｈｚ）の騒音を騒音低減装置２５で最もよく低減することができるように、第１ゴム幕３０および第２ゴム幕４０の形状、第１ゴム幕３０と第２ゴム幕４０の相互の間隔を実験的に求めることができる。
【００１９】
なお、上記実施の形態の図１において、上流側から順に第１ゴム幕３０、第２ゴム幕４０、第２ゴム幕４０、第１ゴム幕３０の順に配置しているが、これに限定されず、例えば、第１ゴム幕３０と第２ゴム幕４０を上流側から交互に配置してもよい。
また、第１ゴム幕３０および第２ゴム幕４０は各２枚配設されているが、これに限定されるものではなく、必要に応じて３枚以上の第１ゴム幕３０および３枚以上の第２ゴム幕４０を配設するようにしてもよい。
また、図２に示すように、第１ゴム幕３０の下端３１は水平になっており、図３に示すように、第２ゴム幕４０の上端４１および下端４２は水平になっているが、これに限定されず、第１ゴム幕３０の下端３１並びに第２ゴム幕４０の上端４１および下端４２を水平以外の形状にしてもよい。ただし、第１ゴム幕３０の下端３１および第２ゴム幕４０の下端４２の形状は、トンネル状放水路２０内の水２１の排出を妨げないように、左右対称とすることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係るトンネル状放水路内の騒音低減装置を示す説明図である。
【図２】図１の騒音低減装置の第１ゴム幕を拡大して示す部分図である。
【図３】図１の騒音低減装置の第２ゴム幕を拡大して示す部分図である。
【図４】図３の第２ゴム幕の動作を説明する説明図である。
【図５】発電用の水車を使用している場合の説明図である。
【図６】従来例の説明図である。
【図７】図６の従来例の動作説明図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０  水車
１３  水車ハウジング
２０  トンネル状放水路
２０ａ  壁
２０ａａ  一方の側壁
２０ａｂ  他方の側壁
２１  水
２２  水面
２３  空気の通路
２５  騒音低減装置
３０  第１ゴム幕
３１  下端
３２  第１部分
３３  第２部分
３４  第１ヒンジ構造
４０  第２ゴム幕
４１  上端
４２  下端
４３  上端部
４４  第２ヒンジ構造
４５  可動部
４５ａ  上部
４５ｂ  下部
４６  第３ヒンジ構造
【図１】
2008038404.tif 000003
【図２】
2008038404.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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