(57)【要約】【課題】水槽と、この水槽へダムの水を供給するための導水路と、該水槽内の水を発電機へ送水するための水圧管路を有し、水槽が導水路に連通する取水口と、水圧管路に連通する放水口と、水槽内に入り込む塵芥が前記放水口へ流入するのを阻止するように水槽内に配置された塵芥捕捉スクリーンを備えている水力発電所用給水設備において、水槽内からの除塵頻度を大幅に低減することができ且つ塵芥捕捉スクリーンへの塵芥の滞留が発電効率の低下に繋がり難いようにする。【解決手段】塵芥捕捉スクリーン４を、取水口１１ａから放水口１２ａへ向う水流が水槽１内へ入り込む塵芥を塵芥捕捉スクリーン上部領域へ流し寄せることができるような緩傾斜で水槽の放水口上方と水槽底面間に配置し、塵芥捕捉スクリーンの上部領域に近接して水槽の満水位より上方の位置に溢水部を設け、この溢水部に接続して一般の河川へ通じている余水路５を設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水槽と、該水槽へダムの水を供給するための導水路と、該水槽内の水を発電機へ送水するための水圧管路を有し、
前記水槽が、前記導水路に連通する取水口と、前記水圧管路に連通する放水口と、該水槽内に入り込む塵芥が前記放水口へ流入するのを阻止するように該水槽内に配置された櫛歯状に縦目を有する塵芥捕捉スクリーンを備えている水力発電所用給水設備において、
前記塵芥捕捉スクリーンが、前記取水口から前記放水口へ向う水流が前記水槽内へ入り込む塵芥を前記スクリーン上部領域へ流し寄せることができるような緩傾斜で前記水槽の前記放水口上方と水槽底面間に配置されており、
前記水槽が前記塵芥捕捉スクリーンの上部領域に近接して水槽の満水位より上方の位置に溢水部を有しており、
前記溢水部に接続して水槽に付設され一般の河川へ通じている余水路が設けてあることを特徴とする水力発電所用給水設備。
【請求項２】
前記溢水部の溢水縁部と前記塵芥捕捉スクリーンの上縁部が隣接していることを特徴とする請求項１に記載の給水設備。
【請求項３】
前記余水路の中途部に同余水路を横切って配置された塵芥捕集部材が設けてあることを特徴とする請求項１または２に記載の給水設備。
【請求項４】
請求項１〜３に記載の水力発電所用給水設備の水槽内に配置された塵芥捕捉スクリーンからの除塵方法において、
前記水槽内へ入り込む塵芥を、前記取水口から前記放水口へ向う水流により前記塵芥捕捉スクリーン上部領域へ流し寄せ、
前記上部領域に寄せ集められた塵芥を、水槽内の水量を一時的に満水位以上に増水させることによって前記溢水部から溢れ出る溢水に乗せて水槽外へ流出させ、
前記溢水と共に水槽外へ押し流される塵芥を前記余水路へ流し込むことを特徴とする塵芥捕捉スクリーンからの除塵方法。
【請求項５】
前記水槽内の一時的な増水を、前記水圧管路の発電機側出口を一時的に閉鎖し、該水圧管路における水流を停止することによって行うことを特徴とする請求項４に記載の除塵方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水力発電所の発電機の水車を回すための給水設備、並びに該設備における水槽内に配置された塵芥捕捉スクリーンからの除塵方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３は従来の水力発電所用給水設備を示しており、該設備はその主要素として水槽１００と、ダムの水を該水槽へ導くための導水路１０１と、水槽１００内の水を発電機の水車へ送るための水圧管路１０２を有している。
【０００３】
具体的には、上記水槽１００は１つの端壁において導水路１０１を介してダムの貯水に連通し、他方の端壁において発電機の水車へ送水するための水圧管路１０２に連通している。ダムの水は導水路１０１を経て水槽１００へ供給され、水槽に貯留された水は水圧管路１０２により発電機の水車へ落差を以って送水される。図中、符号１０３は例えば発電機の停止や故障などで水圧管路１０２の通水が停止され、水槽１００内の水位が満水位を超えたときに、オーバーフロー部１００ａから溢れ出た水を一般の河川へ放流するための余水路である。
【０００４】
上記水槽１００は一般にダム脇の山頂付近に上部開放の状態で設けてあり、周囲の樹木から落ち葉、木の実、小枝などが水槽内に落ち込むことが多い。またダムの貯水に浮遊する落ち葉、木の実などが流入防止網などを潜り抜け、上記導水路１０１を経て水槽内へ流れ込むこともある。これら落ち葉などの塵芥が上記水圧管路１０２を流下する水に混入して発電機の水車に達すると水車の故障など悪影響をもたらすことがあるため、上記水槽１００内には塵芥が水圧管路１０２内へ流れ込むのを防止するための櫛歯状に縦目を有する塵芥捕捉スクリーン１０４が配置してある（下記特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１５９００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記塵芥捕捉スクリーンに多量の塵芥が付着すると水槽内での水流が抑止され、上記水圧管路内へ流入する水量が減少し、発電効率が低下し発電損失が発生する。そこで、発電機の出力低下が認められると作業員は上記水槽まで山を登り、熊手状の道具を使用して上記塵芥捕捉スクリーンから塵芥を掻き揚げて排除している。このような掻揚作業の頻度は季節によって異なるが、１０月〜１２月の落葉期になるとほぼ毎日１回は必要となり、作業員は水槽までの往来と除塵作業に多大な労力を費やす。
【０００７】
上述のような人手による除塵に代え、除塵機を用いて除塵する場合もあるが、除塵機は設備費が高く、また水槽までの運搬路が整備されていない場合が多いため、資材運搬のためのコストが極めて高く、また手間の掛かる維持管理も必要であり、そのための管理費用も見過ごすことができない。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、除塵機を用いることなく、季節を問わず除塵頻度を大幅に低減することができ、しかも上記塵芥捕捉スクリーンへの塵芥の滞留が発電効率の低下に繋がり難いようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する請求項１に記載の発明は、水槽と、該水槽へダムの水を供給するための導水路と、該水槽内の水を発電機へ送水するための水圧管路を有し、
上記水槽が、上記導水路に連通する取水口と、上記水圧管路に連通する放水口と、該水槽内に入り込む塵芥が前記放水口へ流入するのを阻止するように該水槽内に配置された櫛歯状に縦目を有する塵芥捕捉スクリーンを備えている水力発電所用給水設備において、
上記塵芥捕捉スクリーンが、上記取水口から上記放水口へ向う水流が上記水槽内へ入り込む塵芥を上記スクリーン上部領域へ流し寄せることができるような緩傾斜で上記水槽の上記放水口上方と水槽底面間に配置されており、
上記水槽が上記塵芥捕捉スクリーンの上部領域に近接して水槽の満水位より上方の位置に溢水部を有しており、
上記溢水部に接続して水槽に付設され一般の河川へ通じている余水路が設けてあることを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、水槽内へ入り込む塵芥は水槽内の水流により上記塵芥捕捉スクリーン方向へ流され、更にこの水槽内水流と該スクリーンの緩傾斜との相互作用により、該スクリーンに捕捉された塵芥は該スクリーンに沿って上方へ移送され、該スクリーンの上部領域に収集される。そのため、塵芥捕捉スクリーンの大半の縦目は収集された塵芥による水流阻害の影響を受けることが少なく、上記水圧管路へ向けての十分な量の水の通過を許容し、長時間に亘る良好な発電効率を維持する。
【００１１】
上記の緩傾斜としては、上記水槽の長さの大幅な増大を防ぎ、しかも塵芥捕捉スクリーン上での良好な塵芥移送効果をもたらすものとして、水槽底面に対する塵芥捕捉スクリーンの仰角が３０度、若しくはその前後の値であるようにすることが好ましい。
【００１２】
発電機の出力低下が認められ、上記塵芥捕捉スクリーンに滞留した塵芥が該スクリーンを通過する水量を減少させるほどに増加したと判断されるときは、水槽内の水位が上記溢水部以上に上昇せしめられ、該溢水部からの水の溢流が意図的に行われる。塵芥捕捉スクリーン上に滞留した塵芥は上記溢流に乗せられて上記余水路へ流し出され、その結果、塵芥捕捉スクリーン上から塵芥がほぼ一掃される。
【００１３】
上記水槽内の一時的な水位の上昇を発電所の屋内から遠隔的に行うことができるように設備を整えることは容易であり、従って作業員が発電機の出力低下のたびに水槽の設置箇所まで登り、手作業で除塵するという煩雑さは解消される。
【００１４】
また、一旦、上記のように水力発電所用給水設備を構成すれば、その後の維持管理にはさほど手間を掛けなくともよい。
【００１５】
請求項２に記載のように、請求項１に記載の給水設備において、上記溢水部の溢水縁部と上記塵芥捕捉スクリーン上縁部が隣接しているようにすれば、該スクリーン上の塵芥は、上記縦目の順目方向に発生する水流により上記溢水縁部を越えて余水路内へ円滑に流し出され、従って上記塵芥捕捉スクリーンからの塵芥の除去が効果的に行われる。
【００１６】
請求項３に記載のように、請求項１または２に記載の給水設備において、上記余水路の中途部に同余水路を横切って配置された塵芥捕集部材が設けてあるようにすれば、該塵芥捕集部材により塵芥が水から分離されて余水路中に捕集され、河川への塵芥流入が防止される。余水路中に捕集された塵芥は、規定で定められた、例えば半月から一月に一回の、施設の巡視日に除去すれば十分である。
【００１７】
上記塵芥捕集部材は、上記塵芥捕捉スクリーンと同様に、櫛歯状に縦目を有するスクリーンとして構成することが好ましいが、金網等で構成しても良い。
【００１８】
請求項４に記載された発明は、請求項１〜３に記載の水力発電所用給水設備の水槽内に配置された塵芥捕捉スクリーンからの除塵方法であって、
上記水槽内へ入り込む塵芥を、上記取水口から上記放水口へ向う水流により上記塵芥捕捉スクリーン上部領域へ流し寄せ、
上記上部領域に寄せ集められた塵芥を、水槽内の水量を一時的に満水位以上に増水させることによって前記溢水部から溢れ出る溢水に乗せて水槽外へ流出させ、
上記溢水と共に水槽外へ押し流される塵芥を上記余水路へ流し込むことを特徴とする。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１に関して上記したように、発電機の出力低下が認められたときに、塵芥捕捉スクリーン上からの塵芥の排除を、水槽まで作業員が出向くことなく、容易に行うことができる。
【００２０】
請求項５に記載のように、請求項４に記載の発明において、上記水槽内の一時的な増水を、上記水圧管路の発電機側出口を一時的に閉鎖し、該水圧管路における水流を停止することによって行うようにすれば、水圧管路内での水流が急激に停止せしめられことによって、反動で上記放水口から逆噴射のような状態で水槽内へ水が逆流し、その水流が水槽内の水位の上昇と共に塵芥捕捉スクリーン上の塵芥を吹き上げるように作用するので、該スクリーンからの塵芥の除去が効果的に行われる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、水力発電所用水槽への塵芥の多量の落ち込みや流入があっても、発電機の水車への有効な送水を長時間に亘って持続することができ、発電機の出力低下が生じた際には、簡単な作業により元の良好な状態へ短時間の内に復旧可能であり、発電機の稼動休止の時間を短縮して発電損失を少なく押えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面に示す実施形態により本発明を更に詳細に説明する。図１は本発明による水力発電所用用給水設備の１実施形態を示す斜視図である。
【００２３】
図中、１は水槽、２はダムの水を水槽１内へ導入するための導水路、３は水槽１から発電機の水車へ水を送水するための水圧管路である。水槽１はその一方の端壁１１に導水路２に開放する取水口１１ａを有し、他方の端壁１２に水圧管路３に開放する放水口１２ａを有している。従って、水槽１内にはダムから導水路２を経て取水口１１ａから所定量の水が供給され、水槽内からは所定量の水が上記放水口１２ａから水圧管路３内へ送り込まれる。
【００２４】
上記水槽１内には、該水槽内に入り込む塵芥が放水口１２ａへ流入するのを阻止するための塵芥捕捉スクリーン４が配置されている。この塵芥捕捉スクリーン４は長方形の鋼製枠体の上方枠部４ａから下方枠部４ｂまで延伸する多数の鋼棒を有しており、これら鋼棒は所定の間隔を置いて平行に配列されている。鋼棒間に形成される縦目の間隔は、発電機の規模に応じて選択され、小規模の発電機の場合には木の葉、木の実、小枝など殆ど全ての塵芥が通過できないような寸法になされるが、大規模な発電機の場合には、影響を受けない小さな木の実などの小塵芥は通過可能な寸法になされている。
【００２５】
上記塵芥捕捉スクリーン４は、横方向では、水槽１の側壁１４，１５間に亘って延びており、また縦方向では、上方枠部４ａが上記放水口１２ａの上方に置かれ、下方枠部４ｂが水槽底面１３に置かれた状態で傾斜して配置されている。従って、塵芥捕捉スクリーン４は水槽１の内部で水槽１の上部開放部及び取水口１１ａと放水口１２ａとの間を仕切っており、上記開放部や取水口１１ａから水槽内へ入り込む塵芥が上記放水口１２ａへ流入するのを阻止している。
【００２６】
上記塵芥捕捉スクリーン４の傾斜は、水槽１内を取水口１１ａから放水口１２ａへ向かって流れる水流が、水槽１内へ入り込む塵芥を該塵芥捕捉スクリーンに沿って上方枠部４ａに近い上部領域へ向けて押し流すことができるような緩傾斜になされており、このような緩傾斜は、例えば、スクリーン４と水槽底面１３との成す角度θ、即ち水槽底面に対するスクリーン４の仰角を約３０度とすることによって得られる。
【００２７】
水槽１の端壁１２の上部には溢水部１６が形成されており、この溢水部１６の水平な溢水縁部１６ａは水槽１の満水位よりも僅かに、例えば１０ｃｍ程度、上方にあり、側壁１４，１５及び端壁１１の上縁よりも、例えば１０ｃｍ程度、下方にある。上記塵芥捕捉スクリーン４の上方枠部４ａはこの溢水縁部１６ａと縁部を接して配置されている。
【００２８】
水槽１の外側には上記溢水部１６に接続してＵ字状の余水路５が設けてあり、この余水路は一般の河川へ通じている。余水路５は路床５ａと路壁５ｂ，５ｃとを有しており、路床５ａで最も高い位置にある、水槽１との接続部は、図示のように上記溢水縁部１６ａと縁部を接している。この接続部は溢水縁部１６ａよりも低い位置に設けることもできる。余水路５は河川へ向かうに従い低くなっており、その中途には、上記塵芥捕捉スクリーン４と同様に櫛歯状の縦目を有する塵芥捕集部材６が同余水路を横切って配置されている。この塵芥捕集部材６は金網やその他網目を有する材料を用いて形成しても良い。
【００２９】
図１は既設の水槽に本発明を適用した場合を示しており、従って水槽１には旧来の余水路１０３も付設されている。この場合、上記の新設の余水路５へ通じている上記溢水縁部１６ａは、旧来の余水路１０３へのオーバーフロー部１００ａの水平位置よりも幾分下方に配置され、該オーバーフロー部での溢水が始まる前に新設余水路５への溢水が行なわれるようにする。新規に水槽１を設置する場合には、上記の余水路５を設けるだけで十分である。
【００３０】
図２は、水槽１内を取水口１１ａから放水口１２ａへ向かって矢印の方向へ流れる水流により塵芥捕捉スクリーン４に沿ってその上方領域へ押し流され、寄せ集められた落ち葉等の塵芥７を示している。塵芥捕捉スクリーン４の縦目を形成する鋼棒は、スクリーン上方領域への塵芥の円滑移動の助成作用を果たす。このように塵芥がスクリーンの上方領域へ寄せ集められるため、塵芥捕捉スクリーン４を通過する水流は滞留した塵芥７による影響をさほど受けることなく放水口１２ａへ向かって流れ、従って水圧管路３への十分な量の送水が長く持続する。
【００３１】
スクリーン４上に滞留した塵芥量が増大して縦目を大幅に塞ぐ状態になり、放水口１２ａへ流入する水量が減少した場合、発電機設置屋内で作業している作業員は発電機の出力低下によりその状況を察知する。作業員は塵芥捕捉スクリーン４の目詰まりの解消を図るために、水圧管路３の出口端における弁を閉鎖する。この弁閉鎖により水圧管路３内を流れていた水は行き場を失い、反動的逆流の状況を呈し、上記放水口１２ａから水槽１内へ逆噴射の状態で噴出し、水槽１内の水位を一気に上昇させる。水位が上記溢水縁部１６ａを越えると水槽１内の水は上記余水路５へ流出し、この水流に乗せられて塵芥７は余水路５へ流し出される。
【００３２】
余水路５を流下する塵芥は途中で塵芥捕集部材６によって捕集され、水のみが河川へ放流される。塵芥捕集部材６によって捕集された塵芥は、規定によって行われる巡視日に作業員によって取り除かれる。
【００３３】
上記水圧管路３の弁の閉鎖後、塵芥捕捉スクリーン４からの除塵のために予め決められた時間の経過後に、作業員は上記弁を開き、発電を再開する。
【００３４】
上記から明らかなように、本発明によれば、塵芥捕捉スクリーン４からの除塵のために作業員が山を上り下りして発電機設置施設と水槽との間を往来する必要はなくなり、発電機を停止しておく時間は大幅に短縮され、また除塵を行う頻度も減少するので、発電効率は大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による水力発電所用給水設備の１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す水力発電所用給水設備における水槽内の塵芥捕捉スクリーンによる塵芥の捕捉、及び水槽から塵芥の排出を行う状況を示す斜視図である。
【図３】従来の水力発電所用給水設備を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  水槽
２  導水路
３  水圧管路
４  塵芥捕捉スクリーン
４ａ  上方枠部
４ｂ  下方枠部
５  余水路
６  塵芥捕集部材
７  塵芥
１１，１２  端壁
１１ａ  取水口
１２ａ  放水口
１３  水槽底面
１６  溢水部
１６ａ  溢水縁部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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