(57)【要約】【課題】  電極棒の耐久性を大幅に高めることができるとともに、魚等が侵入するのを防止できる電気スクリーンを提供する。【解決手段】  電気スクリーン１００は、水路２に垂下されて水路２の水内に少なくとも下端部が浸されるとともに、電圧を印加可能な複数の電極棒４０と、各電極棒４０の下端部に取り付けられる錘５０とを備えてなる。各電極棒４０は、少なくとも水路２の水内に浸される部分が水平断面流線形状に形成されている。錘５０は、鉛直断面逆翼形状に形成されている。この鉛直断面逆翼形状は、錘５０が水路２の水流を受けることによって水路２の底面方向への力を発生させる断面形状である。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路に垂下されて該水路の水内に少なくとも一部が浸されるとともに、電圧を印加可能な複数の電極棒と、前記各電極棒の前記水路の水内に浸される部分に取り付けられる錘とを備えた電気スクリーンであって、
前記各電極棒は、少なくとも前記水路の水内に浸される部分が水平断面流線形状に形成され、かつ、前記錘は、前記水路の水流を受けることによって前記水路の底面方向への力を発生させる、鉛直断面逆翼形状に形成されていることを特徴とする電気スクリーン。
【請求項２】
前記各電極棒は、前記水路を跨いだ状態に架設される架台に取り付けられる碍子に軸受を介して取り付けられ、各電極棒の軸周りに回動可能、かつ少なくとも前記水路の水流の方向に揺動可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気スクリーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気スクリーンに関し、特に、水路の水内に少なくとも一部が浸される電圧を印加可能な複数の電極棒を備えた電気スクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、河川や湖沼等の水源から水路を介して水力発電所等の発電機の水車に水を取り込むことが行われている。この場合、河川や湖沼等に生息している魚等が水路を介して発電機の水車側に侵入するのを防止するため、水路の途中に電気スクリーンを設置し、電気スクリーンの各電極に電圧を印加することにより水路の水内に電流を生じさせ、水路の水内を行き来する魚等を威嚇している。
【０００３】
この種の電気スクリーンの一例が特許文献１に記載されている。この電気スクリーンは、水路を跨ぐように架設されて、両端が水路の両岸に固定される電極棒固定パイプと、電極棒固定パイプに吊設されて、一部が水路の水内に浸される複数の電極棒と、各電極棒の水路の水内に浸される部分（下端部）に取り付けられる錘部とを備えたものであって、各電極に電圧を印加して水路の水内に電流を生じさせることにより、水路の水内を行き来する魚等を威嚇し、水路を介して発電機の水車側に魚等が侵入するのを防止している。
【特許文献１】特開２００６−２５７８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のような構成の電気スクリーンにあっては、各電極棒が円形断面に形成されているため、各電極棒が水路の水流を受けることによって各電極棒の下流側にカルマン渦等の乱流が生じ易く、この乱流によって各電極棒が激しく振動することがある。このような乱流による振動が各電極棒に繰り返し生じると、各電極棒の電極棒固定パイプへの取付部等に応力が集中し、その部分が金属疲労を起こして損傷等することにより、各電極棒が電極棒固定パイプから脱落してしまうことがある。
【０００５】
また、各電極棒の下端部に取り付けられている錘部が円形断面に形成されているため、水路の水流を受けることによって錘部に水面方向への力が作用し、この力によって錘部が浮き上がることがあり、そのような場合には各電極棒の下端と水路の底面との間に隙間が形成され、この隙間を介して魚等が発電機の水車側に侵入してしまうことがある。
【０００６】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みてなされたものであって、カルマン渦等の乱流の発生を軽減させることができ、これにより電極棒の耐久性を大幅に高めることができるとともに、錘の浮き上がりを防止することができ、これにより電極棒と水路の底面との間に隙間が形成されるのを阻止し、隙間を介して魚等が侵入するのを防止できる、電気スクリーンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、本発明の電気スクリーンは、水路に垂下されて該水路の水内に少なくとも一部が浸されるとともに、電圧を印加可能な複数の電極棒と、前記各電極棒の前記水路の水内に浸される部分に取り付けられる錘とを備えた電気スクリーンであって、前記各電極棒は、少なくとも前記水路の水内に浸される部分が水平断面流線形状に形成され、かつ、前記錘は、前記水路の水流を受けることによって前記水路の底面方向への力を発生させる、鉛直断面逆翼形状に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の電気スクリーンによれば、各電極棒は、少なくとも水路の水内に浸される部分が水平断面流線形状に形成されているので、水路の水流を電極棒が受けることによって電極棒の下流側に発生するカルマン渦等の乱流を軽減することができ、乱流による電極棒に生じる振動を軽減することができる。この結果、電極棒の取付部等に振動による応力が集中するのを阻止でき、電極棒の取付部等が応力集中によって金属疲労を起こして損傷等するのを阻止でき、電極棒の耐久性を大幅に高めることができる。
【０００９】
また、錘は、鉛直断面逆翼形状に形成されているので、水路の水流を受けることによって錘に水路の底面方向への力（水流の鉛直方向下方への分力）を作用させることができ、この力によって錘の浮き上がりを防止することができ、電極棒と水路の底面との間に魚等の侵入を許容する隙間が形成されるのを防止できる。
【００１０】
また、本発明の電気スクリーンは、前記各電極棒は、前記水路を跨いだ状態に架設される架台に取り付けられる碍子に軸受を介して取り付けられ、各電極棒の軸周りに回動可能、かつ少なくとも前記水路の水流の方向に揺動可能に構成されていることを特徴とすることとしてもよい。
【００１１】
本発明の電気スクリーンによれば、各電極棒は、水路を跨いだ状態に架設される架台に取り付けられる碍子に軸受を介して取り付けられ、各電極棒の軸周りに回動可能、かつ少なくとも水路の水流の方向に揺動可能に構成されているので、水路の水流の方向が変化しても、その水流の方向の変化に追従して電極棒が回動、又は揺動することにより、電極棒の軸受への取付部等に応力が集中するようなことはない。
【発明の効果】
【００１２】
以上、説明したように、本発明の電気スクリーンによれば、各電極棒の少なくとも水路の水内に浸される部分を水平断面流線形状に形成したので、各電極棒が水流を受けることによって各電極棒の下流側に生じるカルマン渦等の乱流を軽減することができる。従って、乱流によって各電極棒に生じる振動を軽減することができるので、各電極棒の取付部等に応力が集中するのを阻止でき、その部分が金属疲労を起こして損傷等するのを阻止でき、各電極棒の耐久性を大幅に高めることができる。
【００１３】
また、錘を鉛直断面逆翼形状に形成したので、水流を受けることによって錘に水路の底面方向への力（水流の鉛直方向下方への分力）を作用させることができ、この力によって錘の浮き上がりを防止することができ、各電極棒と水路の底面との間に魚等の侵入を許容する隙間が形成されるのを防止できる。
【００１４】
さらに、錘に水路の底面方向への力を作用させることができるので、錘の軽量化を図ることもできる。錘を軽量化することで、錘の運搬や、錘を取り付けた電極棒の設置作業にかかる労力と時間と手間を軽減することができる。
【００１５】
さらに、各電極棒を碍子に軸受を介して取り付け、各電極棒を各電極棒の軸周りに回動可能、かつ少なくとも水路の水流の方向に揺動可能に構成したので、水路の水流の方向が変化しても、その水流の方向の変化に追従して各電極棒が回動、又は揺動することになるので、水流の方向が変化しても各電極棒の取付部等に応力が集中するようなことはなく、各電極棒の耐久性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図６には、本発明による電気スクリーンの一実施の形態が示されている。図１は電気スクリーンの全体を示す概略図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿って見た断面図、図３は図１及び図２の碍子及び軸受の拡大図、図４は図１及び図２の電極棒の拡大図、図５は水流と電極棒との関係を示した説明図、図６は錘の拡大図である。
【００１７】
すなわち、本実施の形態の電気スクリーン１００は、河川や湖沼等の水源１から水路２を介して水力発電所等の発電機の水車に水を取り込む際に、河川や湖沼等の水源１に生息している魚等が水路２を介して発電機の水車側に侵入するのを防止するのに有効なものであって、本実施の形態では水路２の取水口３に設置されている。
【００１８】
電気スクリーン１００は、水路２に跨って架設されて、両端が水路２の両岸に固定される架台１０と、架台１０の下面側に取り付けられる複数の碍子２０と、各碍子２０に軸受３０を介して取り付けられて、少なくとも一部が水路２の水内に浸される電極棒４０と、各電極棒４０の水路２の水内に浸される部分（本実施の形態では下端部）に取り付けられる錘５０と、各電極棒４０に電圧を印加する電源６０とを備えている。
【００１９】
架台１０は、複数の鋼材を組み合わせて構成したものであって、両端が水路２の両岸に適宜の手段によって固定されている。架台１０の上部の両縁には落下防止用の手すり１１が設けられ、この手すり１１によって架台１０の上部から作業者が落下するのが防止される。
【００２０】
碍子２０は、架台１０と電極棒４０との間を絶縁するものであって、架台１０の下面側の複数箇所に取り付けられ、本実施の形態においては、水路２の幅方向に所定の間隔ごとに８箇所に、かつ水路２の流れ方向に２列に取り付けられ、各碍子２０に軸受３０を介して電極棒４０がそれぞれ垂直に取り付けられている。
【００２１】
各碍子２０は、絶縁材からなる半球状の碍子本体２１と、碍子本体２１の上部中央部に一体に設けられる板状の第１取付金具２２と、碍子本体２１の下部中央部に一体に設けられる板状の第２取付金具２３とから構成され、第１取付金具２１をねじによって架台１０の下面側に固定することにより、架台１０に一体に取り付けられている。
【００２２】
軸受３０は、内部に下方が開口する凹部３１ａを有する球形状のケーシング３１と、ケーシング３１の凹部３１ａ内に頭部３２ａが摺動可能に嵌合されるとともに、頭部３２ａの下部中央部に一体に設けられるねじ軸３２ｂがケーシング３１から下方に突出する連結ロッド３２とを備え、ケーシング３１の上部中央部に一体に設けられている板状の取付部３１ｂを碍子２０の第２取付金具２３にねじ２４によって固定することにより、碍子２０に一体に取り付けられている。ケーシング３１の開口部にはＯリング等のシール部材３３が装着され、このシール部材３３によって連結ロッド３２とケーシング３１との間がシールされ、ケーシング３１の内部の凹部３１ａ内に水等が浸入するのが防止されている。
【００２３】
電極棒４０は、図４に示すように、導電性を有する材料（鉄、銅、アルミ等）からなる棒状をなすものであって、図５に示すように、少なくとも水路２の水内に浸される部分（本実施の形態では全体）が水平断面流線形状に形成されている。
【００２４】
ここで、水平断面流線形状とは、所謂流線形状の他、楕円形状、長円形状、卵形状等の形状も含まれる。要は、電極棒４０が水流を受けることによって電極棒４０の下流側に発生するカルマン渦等の乱流を軽減できる形状であればよい。
【００２５】
電極棒４０の上端中央部には、所定の深さのねじ穴（図示せず）が設けられ、このねじ穴内に軸受３０の連結ロッド３２のねじ軸３２ｂを螺合させて締め付けることにより、電極棒４０が軸受３０を介して碍子２０に一体に取り付けられる。
【００２６】
電極棒４０は、軸受３０を介して碍子２０に取り付けられて、電極棒３０の軸周りに回動可能、かつ少なくとも水路２の水流の方向に揺動可能に構成されているので、水路２の水流の方向が変化しても、その水流の変化に追従して電極棒４０を回動又は揺動させることができるので、電極棒４０の取付部等に応力が集中するのを防止できる。
【００２７】
各電極棒４０の上端部は、ケーブルを介して水路２の縁部に設けられている中継箱６１を中継して電源（例えば、発電機）６０に電気的に接続され、電源６０から中継箱６１を介して各電極棒４０に電圧を印加することにより水路２の水内に電流を生じさせることができ、この電流によって水路２の取水口３付近の水内を行き来する魚等を威嚇し、魚等が取水口３から水路２を介して発電機の水車側に侵入するのを防止できる。
【００２８】
錘５０は、鉛直断面逆翼形状に形成されるものであって、略中央部に設けられる上下面を貫通する貫通孔内に電極棒４０の下端部を挿入し、この状態で錘５０の両側面の略中央部間を貫通するねじ挿通用孔、及び電極棒４０の下端部を直径方向に貫通するねじ挿通用孔内にねじ５１を挿通させて締め付けることにより、電極棒４０の下端部に一体に取り付けられる。
【００２９】
この場合、錘５０の両側面が水路２の水流の方向を向くように、電極棒４０の碍子２０への取付角度が調整されている。錘５０は、先端部（水路２の上流側の端部）の中央部が尖った形状（円錐形状等）に形成され、この尖った形状の先端部により、水路２の水内を流れる草木等の塵芥等が錘５０の先端部に付着するのが防止される。錘５０の後端部（水路２の下流側の端部）は、中央部が凹んだ略Ｖ形状に形成され、この略Ｖ形状の後端部によって錘５０の重量を軽くすることができる。
【００３０】
錘５０を鉛直断面逆翼形状に形成したことにより、錘５０が水路２の水流を受けることによって錘５０に水流の分力である水路２の底面方向（図６の矢印Ａ方向）への力を作用させることができ、この力によって錘５０が水路２の底面方向へ押し付けられて錘５０の浮き上がりが防止され、電極棒４０の下端が水路２の底面から離れるのが防止される。
【００３１】
なお、錘５０は、鉛直断面逆翼形状に限らず、水路２の水流を受けることによって水路の底面方向への力を生じさせる断面形状であればよい。
【００３２】
次に、上記のように構成した本実施の形態による電気スクリーン１００の作動について説明する。
【００３３】
まず、電源６０から中継箱６１を介して各電極棒４０に電圧を印加すると、水路２の水内に弱電流が生じ、この電流によって水路２の取水口３付近の水内を行き来する魚等が威嚇され、魚等が取水口３から水路２を介して発電機の水車側に侵入するのが阻止される。
【００３４】
この場合、各電極棒４０は、水平断面流線形状に形成されているので、各電極棒４０が水路２の水流を受けることによって各電極棒４０の下流側に生じるカルマン渦等の乱流を軽減することができ、乱流によって各電極棒４０に生じる振動を軽減できる。従って、各電極棒４０の軸受３０への取付部等に応力が集中するようなことはなく、各電極棒４０の軸受３０への取付部等が金属疲労を起こして損傷等するようなことはなく、各電極棒４０の耐久性を大幅に高めることができる。
【００３５】
また、各電極棒４０は、軸受３０を介して碍子２０に取り付けられて、各電極棒４０の軸周りに回動可能、少なくとも水路２の水流の方向に揺動可能に構成されているので、水路２の水流の方向が変化しても、その水流の方向の変化に追従して各電極棒４０を回動、又は揺動させることができるので、各電極棒４０の軸受３０への取付部等に応力が集中するようなことはなく、各電極棒４０の耐久性を大幅に高めることができる。
【００３６】
さらに、各電極棒４０の下端部に取り付けられている錘５０は、鉛直断面逆翼形状に形成されているので、錘５０が水流を受けることによって、図６に矢印Ａで示すように、錘５０に水路２の底面方向への力を作用させることができるので、錘５０の浮き上がりを防止することができ、各電極棒４０の下端と水路２の底面との間に魚等が侵入する隙間が形成されるのを防止できる。さらに、錘５０に水路２の底面方向への力を作用させることができるので、錘５０の重量を軽くすることができる。錘５０を軽量化することで、錘の運搬や、錘を取り付けた電極棒の設置作業にかかる労力と時間と手間を軽減することができる。
【００３７】
さらに、錘５０の先端部を尖った形状に形成しているので、水路２の水内を流れる塵芥等が錘５０に付着するのを防止できるとともに、たとえ錘５０に塵芥等が付着したとしても、その塵芥等を水流によって容易に押し流すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明による電気スクリーンの一実施の形態の全体を示した概略図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿って見た断面図である。
【図３】図１及び図２の碍子及び軸受の拡大図である。
【図４】図１及び図２の電極棒の拡大図である。
【図５】水流と電極棒との関係を示した説明図である。
【図６】錘の拡大図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  水源
２  水路
３  取水口
１０  架台
２０  碍子
３０  軸受
３１  ケーシング
３２  連結ロッド
４０  電圧棒
５０  錘
６０  電源
１００  電気スクリーン
【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１】
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【図２】
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