(57)【要約】【課題】低コストで複数の導管における流体の出入を制御する。【解決手段】水源から加圧水が供給されると共に、水車２０、３０に加圧水を供給するための個別導管１２、１３がそれぞれ接続される分岐口２、３が形成された導水管１１内において、分岐口２、３に跨る領域に筒状の遮蔽部材５１を配置する。遮蔽部材５１には、導水管１１の伸延方向に沿って配列された２つの分岐口２、３を開放するための、導水管１１の伸延方向に平行な２個の階段面５２ｃ、５２ｄを有する階段型形状の開放開口５２が形成されている。そして、導水管１１内で遮蔽部材５１を回転移動することで、開放開口５２によって分岐口２、３の両方を開放する状態と、分岐口２のみを開放する状態とを切り換える。【選択図】図１
2007170240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が供給されると共にｎ本（ｎ：自然数）の個別導管がそれぞれ接続されるｎ個の分岐口を有した導管の内部において、前記ｎ個の分岐口に跨る領域に配置されていると共に、前記分岐口を開放するための開放開口が形成されており、前記導管内で移動することで、前記開放開口によって前記ｎ個の分岐口のうちのｉ個（ｉ：ｎ以下の自然数）を開放するようなｎ通りの状態を取り得る遮蔽部材を備えていることを特徴とするバルブ。
【請求項２】
前記開放開口がｎ個の階段面を有する階段型形状であり、前記遮蔽部材が前記階段面に垂直な方向に移動することを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
【請求項３】
前記遮蔽部材が筒状の部材であることを特徴とする請求項１または２に記載のバルブ。
【請求項４】
筒状の前記遮蔽部材の一端を塞ぐ底部と、
前記底部に連設されており、前記遮蔽部材の伸延方向に沿って延びた回転軸と、
前記回転軸を中心として前記遮蔽部材を回転移動させる駆動源とをさらに備えていることを特徴とする請求項３に記載のバルブ。
【請求項５】
前記遮蔽部材において、その周方向に沿って前記開放開口に隣接する領域に筒状の前記遮蔽部材の内部に流体を流入させるための流入開口が形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載のバルブ。
【請求項６】
水源から加圧水が供給される導管と、
前記導管に形成されたｎ個（ｎ：自然数）の分岐口にそれぞれ接続されるｎ本の個別導管と、
前記ｎ個の個別導管によってそれぞれ加圧水が供給されるｎ台の水車と、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のバルブとを備えていることを特徴とする水力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導管における流体の出入の制御を行うバルブ及びこれを備えた水力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、水源に繋がっている導水管から分岐した複数の個別導水管を介して、複数の水車にそれぞれ加圧水を供給し、回転する水車の駆動力により発電を行う水力発電装置が開示されている。係る水力発電装置では、複数の個別導水管にそれぞれバルブが設けられており、導水管の流量に合わせて各バルブの開閉を制御することによって、個別導水管における加圧水の出入の制御が行われる。これにより、流量に対して可能な限り大きな発電力が得られるように、稼動させる水車の台数を選択することができる。
【特許文献１】特開２００３−１６１２４６号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、係る水力発電装置では、複数の個別導水管にそれぞれバルブを設ける必要があるので、コストが高くなる。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、低コストで複数の導管における流体の出入を制御することができるバルブ及びこれを備えた水力発電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００５】
本発明のバルブは、流体が供給されると共にｎ本（ｎ：自然数）の個別導管がそれぞれ接続されるｎ個の分岐口を有した導管の内部において、前記ｎ個の分岐口に跨る領域に配置されていると共に、前記分岐口を開放するための開放開口が形成されており、前記導管内で移動することで、前記開放開口によって前記ｎ個の分岐口のうちのｉ個（ｉ：ｎ以下の自然数）を開放するようなｎ通りの状態を取り得る遮蔽部材を備えている。
【０００６】
この構成によると、遮蔽部材を移動させることによって開放する分岐口の個数を制御することができる。つまり、１つのバルブによって、複数の個別導管における流体の出入を制御することができる。したがって、各個別導管にそれぞれバルブを設ける必要がないので、コストを低くすることができる。
【０００７】
本発明のバルブでは、前記開放開口がｎ個の階段面を有する階段型形状であり、前記遮蔽部材が前記階段面に垂直な方向に移動してもよい。この構成によると、ｎ個の分岐口が遮蔽部材の移動方向と直交する方向に配列されている場合に、容易な構成でｎ個の分岐口のうちのｉ個を開放するｎ通りの状態を取り得る。
【０００８】
本発明のバルブは、前記遮蔽部材が筒状の部材であることが好ましい。この構成によると、遮蔽部材の強度が強いので耐久性が向上する。
【０００９】
本発明のバルブでは、筒状の前記遮蔽部材の一端を塞ぐ底部と、前記底部に連設されており、前記遮蔽部材の伸延方向に沿って延びた回転軸と、前記回転軸を中心として前記遮蔽部材を回転移動させる駆動源とをさらに備えていてもよい。この構成によると、ｎ個の分岐口が筒状の遮蔽部材の伸延方向に沿って配列されている場合に、駆動源によって遮蔽部材を回転移動させる簡易な機構で、ｎ個の分岐口のうちのｉ個を開放するｎ通りの状態を取り得る。
【００１０】
本発明のバルブは、前記遮蔽部材において、その周方向に沿って前記開放開口に隣接する領域に筒状の前記遮蔽部材の内部に流体を流入させるための流入開口が形成されていてもよい。この構成によると、流体の流動方向が遮蔽部材の伸延方向に沿っている場合には、遮蔽部材の塞がれていない一端及び流入開口から筒状の遮蔽部材の内部に液体が流入する。また、液体の流動方向が遮蔽部材の伸延方向に垂直である場合には、流入開口から筒状の遮蔽部材の内部に液体が流入する。つまり、流入開口によって、筒状の遮蔽部材の内部に流体が流入しやすくなる。
【００１１】
本発明の水力発電装置は、水源から加圧水が供給される導管と、前記導管に形成されたｎ個（ｎ：自然数）の分岐口にそれぞれ接続されるｎ本の個別導管と、前記ｎ個の個別導管によってそれぞれ加圧水が供給されるｎ台の水車と、請求項１〜５のいずれか１項に記載のバルブとを備えている。
【００１２】
この構成によると、遮蔽部材を移動させることによって開放する分岐口の個数を制御することができる。つまり、１つのバルブによって、複数の個別導管によって加圧水が供給される水車の台数を制御することができる。したがって、各個別導管にそれぞれバルブを設ける必要がないので、コストを低くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な一実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施の形態に係るバルブを備えた水力発電装置の概略構成を示す模式図である。図２は、図１に示す水力発電装置の側面図である。なお、図１及び図２においては、説明のために、本来は遮蔽されている導水管１１及びケーシング２０ａ、３０ａの内部構造を図示している。
【００１４】
図１及び図２に示すように、本実施の形態の水力発電装置１００では、取水ダムや貯水池等の図示しない水源から加圧水が供給される導水管１１と、導水管１１に形成された２つの分岐口２、３にそれぞれ接続された個別導水管１２、１３とによって管路１０が構成されている。水源から供給された加圧水は、図１に示す導水管１１の右側から左側に向かって流れ、導水管１１の伸延方向に沿って配列されている分岐口２、３を介して個別導水管１２、１３へと流れ込む。そして、各個別導水管１２、１３に流れ込んだ加圧水は、ケーシング２０ａ、３０ａ内に配設された水車２０、３０にそれぞれ供給される。これによって、２台の水車２０、３０は、それぞれ出力軸２１、３１を中心に回転可能となっている。
【００１５】
また、水車２０の出力軸２１と水車３０の出力軸３１とは、ワンウェイクラッチ４２を介して連結されている。さらに、出力軸２１の出力軸３１と連結されている方とは反対側は、ワンウェイクラッチ４２を介して発電機４０の主軸４１と連結されている。なお、ワンウェイクラッチ４２は、水車２０、３０の出力軸２１、３１の回転数が所定の回数に達した場合にのみ動力を主軸４１に伝達する。
【００１６】
加えて、導水管１１内には、分岐口２を開放しつつ分岐口３を閉鎖する状態と、分岐口２、３の両方を開放する状態との２通りの状態をとることによって、個別導水管１２、１３の加圧水の出入を制御するバルブ５０が配置されている。
【００１７】
ここで、図３及び図４を参照しつつ、バルブ５０の機構について詳細に説明する。図３に示すように、バルブ５０は、導水管１１の内部における２つの分岐口２、３に跨る領域に配置されている筒状の遮蔽部材５１と、遮蔽部材５１の一端を塞ぐ底部５５と、底部５５の中心に取り付けられており遮蔽部材５１の伸延方向に沿って伸びている回転軸５７と、回転軸５７を回転駆動させることによって回転軸５７を中心として遮蔽部材５１を回転移動させるモータ５９とを有している。なお、図１及び図２に示すように、遮蔽部材５１は、導水管１１の径よりのやや小さな径を有しており、底部５５によって塞がれている一端が導水管１１内を流れる加圧水の流動方向下流側に位置するように、導水管１１の伸延方向に沿って配置されている。
【００１８】
図４は、遮蔽部材５１の展開図である。図４に示すように、遮蔽部材５１には、分岐口２、３を開放するための開放開口５２が形成されている。開放開口５２は、遮蔽部材５１の伸延方向に平行な２個の階段面５２ｃ、５２ｄを有する階段型形状である。より詳細には、開放開口５２は、いずれも遮蔽部材５１の伸延方向に細長の矩形状である長尺部５２ａと短尺部５２ｂとからなる。長尺部５２ａは導水管１１に形成されている２つの分岐口２、３に跨る長さを有している。短尺部５２ｂの長さは実質的に長尺部５２ａの長さの半分である。そして、長尺部５２ａの一端と短尺部５２ｂの一端との遮蔽部材５１の伸延方向に沿う位置が一致するように形成されている。すなわち、図３においては、長尺部５２ａ及び短尺部５２ｂの紙面右側（導水管１１内を流れる加圧水の流動方向上流側に対応）の一端の位置が一致している。
【００１９】
また、図４に示すように、遮蔽部材５１には、導水管１１内を流れる加圧水を遮蔽部材５１内に流入させるための２つの流入開口５３とが形成されている。２つの流入開口５３は、いずれも遮蔽部材５１の伸延方向に長細の矩形状であり、遮蔽部材５１の周方向に沿って開放開口５２に隣接する領域にそれぞれ形成されている。
【００２０】
図１に戻って、導水管１１におけるバルブ５０よりも加圧水の流動方向上流側には、導水管１１内の流量を検出するためのセンサ６０が配置されている。センサ６０は、コントローラ７０に接続されている。なお、コントローラ７０には、バルブ５０のモータ５９も接続されている。そして、コントローラ７０は、センサ６０によって検出された導水管１１内の流量に基づいて、モータ５９の駆動を制御する。
【００２１】
次に、図５を参照しつつ、バルブ５０の動作について説明する。図５は、導水管１１の中心を通り且つ２つの分岐口２、３と対向する平面での断面図である。
【００２２】
センサ６０によって検出される導水管１１内の流量が所定値以上である場合には、コントローラ７０によってモータ５９の駆動が制御され、図５（ａ）に示すように、遮蔽部材５１における開放開口５２の長尺部５２ａが形成されている領域と、導水管１１の分岐口２、３が形成されている領域とが一致するように、遮蔽部材５１が回転移動される。このとき、分岐口２、３が開放され、個別導水管１２、１３に加圧水が供給される。したがって、２つの水車２０、３０が稼動する。
【００２３】
そして、センサ６０によって検出される導水管１１内の流量が所定値よりも小さくなると、コントローラ７０によってモータ５９が制御され、図５（ｂ）に示すように、遮蔽部材５１における開放開口５２の短尺部５２ｂが形成されている領域と、導水管１１の分岐口２が形成されている領域とが一致するように、遮蔽部材５１が回転移動される。このとき、分岐口２が開放されると共に分岐口３が閉鎖され、個別導水管１２のみに加圧水が供給される。したがって、水車２０のみが稼動する。
【００２４】
以上のように、本実施の形態の水力発電装置１００に備えられたバルブ５０は、水源から加圧水が供給される導水管１１に形成された分岐口２、３に跨る領域に配置されていると共に、分岐口２、３を開放するための開放開口５２が形成されており、導水管１１内で移動することで、開放開口５２によって分岐口２、３の両方を開放する状態と、分岐口２のみを開放する状態とを切り換えることができる遮蔽部材５１を有している。これにより、遮蔽部材５１を移動させることによって開放する分岐口の個数を制御することができる。つまり、１つのバルブ５０によって、分岐口２、３にそれぞれ接続される個別導水管１２、１３における加圧水の出入を制御することができる。したがって、各個別導水管１２、１３にそれぞれバルブを設ける必要がないので、コストを低くすることができる。
【００２５】
また、本実施の形態の水力発電装置１００では、導水管１１の伸延方向に沿って配列されている２つの分岐口２、３を開放するための遮蔽部材５１に形成された開放開口５２は、導水管１１の伸延方向に平行な２個の階段面５２ｃ、５２ｄを有する階段型形状である。したがって、容易な機構で分岐口２、３の両方を開放する状態と、分岐口２のみを開放する状態との２通りの状態を取り得る。
【００２６】
さらに、本実施の形態の水力発電装置１００では、遮蔽部材５１が筒状の部材である。したがって、遮蔽部材５１の強度が強いので耐久性が向上する。
【００２７】
加えて、本実施の形態の水力発電装置１００では、筒状の遮蔽部材５１の一端を塞ぐ底部５５と、底部５５の中心に取り付けられており遮蔽部材５１の伸延方向に沿って伸びている回転軸５７と、回転軸５７を回転駆動させることによって回転軸５７を中心として遮蔽部材５１を回転させるモータ５９とを有している。したがって、モータ５９によって遮蔽部材５１を回転移動させる簡易な機構で、導水管１１の伸延方向に沿って配列されている２つの分岐口２、３を両方開放する状態と、分岐口２のみを開放する状態とを取り得る。
【００２８】
また、本実施の形態の水力発電装置１００では、筒状の遮蔽部材５１において、その周方向に沿って開放開口５２に隣接する領域に遮蔽部材５１の内部に加圧水を流入させるための２つの流入開口５３が形成されている。したがって、遮蔽部材５１における加圧水の流動方向上流側の一端及び流入開口５３から筒状の遮蔽部材５１の内部に加圧水がスムーズに流入する。
【００２９】
以上、本発明の好適な一実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて、様々な設計変更を行うことが可能なものである。例えば、上述の実施の形態では、個別導水管１２、１３が接続される２つの分岐口２、３が導水管１１の伸延方向に沿って配列されている場合について説明したが、これには限られない。分岐口２、３は、導水管１１の伸延方向と直交する方向に沿って配列されていてもよい。なお、分岐口２、３が、導水管１１の伸延方向と直交する方向に沿って配列されており、且つ分岐口２、３の配列方向に沿って配置された筒状の遮蔽部材によって個別導水管１２、１３への加圧水の出入を制御する場合には、遮蔽部材において、その周方向に沿って開放開口に隣接する領域に形成された流入開口から遮蔽部材の内部に加圧水が流入する。
【００３０】
また、上述の実施の形態では、導水管１１の伸延方向に沿って配列されている２つの分岐口２、３を開放するための遮蔽部材５１に形成された開放開口５２が、導水管１１の伸延方向に平行な２個の階段面５２ｃ、５２ｄを有する階段型形状である場合について説明したが、これには限られない。例えば、導水管１１の伸延方向に沿って２つの分岐口２、３に対応する領域にそれぞれ位置する第１及び第２の開放開口と、分岐口２に対応する領域に位置する第１の開放開口に対して導水管１１の伸延方向と直交する方向に隣接する領域に位置する第３の開放開口との３つの開放開口が遮蔽部材５１に形成されていてもよい。
【００３１】
また、上述の実施の形態では、遮蔽部材５１が筒状の部材である場合について説明したが、遮蔽部材５１の形状は筒状には限られない。例えば、遮蔽部材５１は、板状の部材であってもよい。
【００３２】
さらに、上述の実施の形態では、筒状の遮蔽部材５１の一端を塞ぐ底部５５と、底部５５の中心に取り付けられており遮蔽部材５１の伸延方向に沿って伸びている回転軸５７と、回転軸５７を回転駆動させることによって回転軸５７を中心として遮蔽部材５１を回転させるモータ５９とを有している場合について説明したが、遮蔽部材５１を回転移動させるための機構は、これには限られない。例えば、手動で遮蔽部材５１を回転させるようにしてもよい。
【００３３】
加えて、上述の実施の形態では、筒状の遮蔽部材５１において、その周方向に沿って開放開口５２に隣接する領域に遮蔽部材５１の内部に加圧水を流入させるための２つの流入開口５３が形成されている場合について説明したが、流入開口５３はなくてもよい。
【００３４】
また、上述の実施の形態では、分岐口２、３に接続される２つの個別導水管１２、１３への加圧水の出入を制御することができるバルブ５０について説明したが、これには限られない。バルブ５０は、３本以上の個別導水管への加圧水の出入を制御することが可能であってもよい。
【００３５】
さらに、上述の実施の形態では、流体が供給される導管に形成された複数の分岐口にそれぞれ接続された複数の個別導管への流体の出入を制御することができるバルブを水力発電装置に適用した場合について説明したが、これには限られない。例えば、本発明のバルブを複数の個別導管が接続されたダクトに適用し、複数の個別導管への気体の出入を制御するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態に係るバルブを備えた水力発電装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す水力発電装置の側面図である。
【図３】図１に示す遮蔽部材、底部、及び回転軸の斜視図である。
【図４】図１に示す遮蔽部材の展開図である。
【図５】図１に示すバルブの動作を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
２、３  分岐口
１１  導水管（導管）
１２、１３  個別導水管（個別導管）
２０、３０  水車
５０  バルブ
５１  遮蔽部材
５２  開放開口
５２ｃ、５２ｄ  階段面
５３  流入開口
５５  底部
５７  回転軸
５９  モータ（駆動源）
１００  水力発電装置
【図１】
2007170240.tif 000003
【図２】
2007170240.tif 000004
【図３】
2007170240.tif 000005
【図４】
2007170240.tif 000006
【図５】
2007170240.tif 000007