(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流水路中に設置されるバルブ型水車発電機において、コンクリート基礎構造物で形成した流水路を、ダムの上流に貯水池の底部から水面上に立ち上げて設け、この流水路内に、前記バルブ型水車発電機をその水車および発電機軸を鉛直にして上方から吊り下げて分解・組立ができるように設置し、さらに、この流水路の取水口および放水路を開閉するゲートを設け、これらのゲートを閉じることにより流水路を締切り、流水路内部から水を排出可能にしたことを特徴とするバルブ型水車発電機。
【請求項２】
請求項１記載のバルブ型水車発電機において、前記流水路をダムの貯水池の底部に配置したことを特徴とするバルブ型水車発電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、流水路中に設置される立軸のバルブ水車発電機、特にダム上流側に設置されるバルブ水車発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来の横軸バルブ水車発電機を設置した低落差発電所の縦断面図、図４は図３のバルブ水車発電機の縦断面図である。バルブ型水車は落差２５ｍから数ｍの低落差でかつ大流量の地点での水力発電に採用されるチューブラ型水車の一つの形式であり、ランナ径が数ｍの大型機に適用される。流水路内に設置されるバルブ３内に固定子１，回転子２からなる発電機を内蔵している。
バルブ型水車は、流水路内に設置され、大流量の水がバルブの周囲を軸方向に流れるため水の速度が大きい。従って、他の立軸型の水車において一般的に採用されるエルボ型の曲がり吸出し管では、この曲がりに起因する水力損失が大きくなるので、この水力損失が最小となる直線状の吸出し管とするため、バルブ型水車発電機は、回転軸が水平である横軸構成となっていた。
流水路に水平な水車軸５の先端にランナ６が取り付けられ、周方向に配置されたガイドベーン７をリンク機構により開度変化させ流量を調整する。バルブ型水車は、バルブ，ガイドベーン７，ランナ６に作用する水流によるスラストと、水車，発電機の重量とをステーベーン８により支持されている。ステーベーン８の端部は流水路１１を形成するコンクリート基礎構造物９に強固に埋設されている。１２は取水口、１３は吸出し管、２１はダム、２２は発電所建屋、２３はクレーン、２４は取水口ゲート、２５は流水路ゲートである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、水車発電機を収納する水力発電所建屋の平面積が必然的に大きくなり、特にバルブ型水車の場合は、水力発電所の建設場所は、発電所建屋の建設スペースまたは敷地が確保し易いダムの直下かまたはダム下流部に限定されていた。また未開発地点においても、地勢上不利な場合には、発電所建設敷地確保や土木コストの関係から開発が見送られてしまうという欠点があった。
【０００４】
横軸の通常のバルブ型水車発電機の場合には、発電所建屋の平面積が大きく、低落差、大流量の未開発水力地点があっても発電所建設敷地確保や土木コストの観点から開発が見送られてしまうことが多く、これらの問題解決したバルブ型水車発電機が望まれていた。
【０００５】
この発明は、従来は地勢上ほとんど検討に値しなかったダムの上流側に建設可能なバルブ型水車発電機を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、流水路中に設置されるバルブ型水車発電機において、コンクリート基礎構造物で形成した流水路を、ダムの上流に貯水池の底部から水面上に立ち上げて設け、この流水路内に、前記バルブ型水車発電機をその水車および発電機軸を鉛直にして上方から吊り下げて分解・組立ができるように設置し、さらに、この流水路の取水口および放水路を開閉するゲートを設け、これらのゲートを閉じることにより流水路を締切り、流水路内部から水を排出可能にしたことを特徴とするものである。
この発明においては、流水路を立方向に配置したので、流水路の水平断面積を少なくし狭い場所に設置できる。かつ水車軸及び発電機軸を鉛直にし、流水路を形成するコンクリート基礎構造物に上から吊り下げて組立てまたは分解するため、発電所建屋を小型化できる。
【０００７】
また、流水路をダムの貯水池の底部に配置すれば、バルブ水車発電機を設置する上に好適であり、流水路の水平断面積を少なく、狭い場所に設置できる。かつ、発電所建屋を流水路の上方に設置するため発電所建屋を小型化できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の実施の形態を示すバルブ型水車発電機を設置した発電所の縦断面図である。図１において、既設のダム２１にバルブ型水車発電機を設置するときは、水車発電機の設置予定区域に仕切を設け、その区域に溜まっている水を排出する。次いで、立方向の流水路１１ならびに流水路１１の上部に発電所建屋２２，クレーン２３，取水口ゲート２４を設置する。ダム２１の底にトンネルを堀り、吸出し管１３及び放水路トンネル２６を設ける。
【０００９】
図２は図１のバルブ型水車発電機の縦断面図である。  バルブ型水車発電機を組立てるとき、水車軸５及びランナ６からなる水車回転部、スラスト軸受１４、ガイドベーン７などの主要部をステーベーン８に一体に取り付けたまま、クレーン２３で吊り下げる。
４本のステーベーン８は、外側の端部がコンクリート基礎構造物の台部に載せられ、台部９ａに埋め込まれた基礎ボルト１０と締結される。１５はオーバホールのとき作業員が出入りするための点検シャフトである。バルブ３に固定子１と回転子２からなる発電機が内蔵され、回転子２の中心にある発電機軸４は水車軸５と連結されている。バルブ水車発電機２０を据付けたのち、取水口ゲート２４，放水路ゲート２５を開けて、取水口１２から取水し、流水路１１に水を流す。
点検時には、取水口ゲート２４及び放水路ゲート２５を閉じ、水車及び吸出し管に満ちている水を、図示しないポンプで排水した後、組立と逆の順序で分解する。
図１の例はバルブ型水車発電機をダムの貯水池の底に設置した例を示したが、この例とは別に、ダムの上流側から水路により導水し、立方向の流水路と、立軸のバルブ水車発電機をダムの横に設置すれば、ダム上流側の狭い地点にも地勢の影響を受けないで、バルブ型水車発電機を設置できる。
【００１０】
この発明によるバルブ水車発電機は、流水路が立方向なので、流水路の水平断面積は小さくなる。また、バルブ型水車発電機は、立方向に配置され、上からクレーンで吊り下げて組立てるので、組立が容易となる。
さらに、発電所建屋は、流水路及びバルブ型水車発電機の上部に配置されるので、建屋の水平断面積を縮小させる。この発明のバルブ水車発電機は、ダムの上流側に設置されるので、バルブ上部の開口部はそのまま取水口１２となり、特別な取水用土木構造物は不要となり、建屋規模の縮小と合わせて土木建設コストの低減に有利となる。
【００１１】
【発明の効果】
この発明によれば、流水路を立方向としてダムの上流側に配置し、立軸の水車発電機を上から吊り下げて組立または分解する構造としたため、発電所建屋の水平断面積は縮小され、従来地勢的に開発困難であった未開発地点にも、バルブ型水車発電機を設置できる。
また、流水路を既設のダムの貯水池の底部に設ければ、ダムの水を利用して発電所を建設できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示すバルブ型水車発電機を設置した発電所の縦断面図である。
【図２】図１のバルブ型水車発電機の縦断面図である。
【図３】従来の横軸バルブ型水車発電機を設置した発電所の縦断面図である。
【図４】図３のバルブ水車発電機の縦断面図である。
【符号の説明】
３    バルブ
４    発電機軸
５    水車軸
６    ランナ
７    ガイドベーン
８    ステーベーン
９    コンクリート基礎構造物
１０    基礎ボルト
１１    流水路
１２    取水口
１３    吸出し管
１４    スラスト軸受
２０    バルブ型水車発電機
２１    ダム
２２    発電所建屋
２３    クレーン
２４    取水口ゲート
２５    放水路ゲート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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