(57)【要約】【課題】簡易な構成で、水路内を流通する水に混入した空気を脱気するために設けられた空気排出管の排出口から水が噴出するのを抑制することが可能な水噴出抑制装置を提供する。【解決手段】水噴出抑制装置１０は、空気排出管５に設けられる、複数の貫通孔１２を有する多孔板である。なお、水噴出抑制装置１０は、設置される空気排出管５の内形と同一の外形及び大きさに設計され、例えば、空気排出管５が円管であれば、その内径と同程度の直径を有する円板に形成される。また、貫通孔１２は、円板の直径に対し１／１０程度の直径の円孔であり、円板に放射状に形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状の水路を流れる水に混入した空気を脱気するために前記水路に設けられた空気排出管の排出口からの水の噴出を抑制する水噴出抑制装置であって、
前記空気排出管内に設置され、前記空気排出管の、当該水噴出抑制装置の両側の部分を連通するように設けられた貫通孔を有する部材からなることを特徴とする水噴出抑制装置。
【請求項２】
前記部材は、前記空気排出管の内壁に嵌合するような外形を有することを特徴とする請求項１に記載の水噴出抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、水力発電所において発電用の水を導くための導水管に設けられた、水に混入した空気を脱気するための空気排出管から水が噴出するのを抑制する水噴出抑制装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダム水路式等の水力発電所では、発電用の水をより多く取水するために、渓流などの多くの水系から取水路を通じて集水しているが、例えば、その取水路のうち落差が大きいところでは水に空気が混入し、これにより水とともに空気が発電用水車へ導かれて、発電効率を低下させたり、エアーハンマー現象によって発電用水車のランナを破損させたりすることがある。  
これに対処すべく、従来より本出願人はこのような導水過程で水に混入した空気を脱気するための技術を提案している。
【０００３】
例えば、特許文献１では、落差のある取水路の立坑が接続された導水路に対し、立坑が接続された部位より下流側に位置する導水路の上部に空気排出管を接続することにより、立坑からの水の落差によって水に混入した空気を浮上させて空気排出管により脱気する脱気装置を開示している。
【特許文献１】特開２００６−３１６４８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載される脱気装置では、立坑を通過する水に多量の空気が混入した場合に空気の塊が一気に空気排出管内に入り込み、この多量の空気とともに水が空気排出管内に導入されて、管内に空気層と水層とが断続的に形成されることがある。この場合、管内で水層が空気層により押し上げられることにより、排出口から水が勢い良く噴出することがある。その結果、排出口周辺の土地や設備、或いは通行人が濡れることになり好ましくない。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、水路内を流通する水に混入した空気を脱気するために設けられた空気排出管の排出口から水が噴出するのを抑制することが可能な水噴出抑制装置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】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明は、管状の水路を流れる水に混入した空気を脱気するために前記水路に設けられた空気排出管の排出口からの水の噴出を抑制する水噴出抑制装置であって、
前記空気排出管内に設置され、前記空気排出管の、当該水噴出抑制装置の両側の部分を連通するように設けられた貫通孔を有する部材からなることを特徴とする（第１の発明)。
【０００７】
本発明の水噴出抑制装置によれば、空気排出管内の空気が貫通孔を通過する際に細分化されるので、空気排出管内に導入された水が空気によって押し上げられることがなくなり、その結果、排出口からの水の噴出を抑制することができる。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、前記部材は、前記空気排出管の内壁に嵌合するような外形を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡易な構成で、水路内を流通する水に混入した空気を脱気するために設けられた空気排出管の排出口から水が噴出するのを抑制することが可能な水噴出抑制装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面に基づき詳細に説明する。  
図１は、本実施形態に係る水噴出抑制装置１０が設置された導水路構造１の断面図である。
【００１１】
図１に示すように、例えば、水力発電所で水力タービンを回転させるための水を集水する導水路２に、上方から水を落下させる立坑３が接続されている。また、立坑３からの水の落下により水に混入した空気を脱気すべく、導水路２の立坑３の接続部位より下流側に、上方に延びる空気排出管５が接続され、この空気排出管５の上端は地上に開口している。そして、本実施形態の水噴出抑制装置１０は、空気排出管５の内部に設置されている。
【００１２】
図２は、水噴出抑制装置１０の外観を示す斜視図である。  
図２に示すように、水噴出抑制装置１０は、表裏面を貫通する貫通孔１２を複数有する多孔板である。
【００１３】
水噴出抑制装置１０の材質としては、空気排出管５内に設置された際に、下方から上昇する空気及び水から受ける荷重に十分耐え、長期に渡って腐食することなく形状を保持することが可能なものを用いることが望ましく、例えば、金属、樹脂やゴム等を用いることができる。ただし、金属については、空気排出管５内に導入された水と接触することになるので、ステンレス等の耐腐食性に優れたものを用いることが好ましい。
【００１４】
また、水噴出抑制装置１０は、空気排出管５の内壁と嵌合するような外形及び大きさに設計され、例えば、空気排出管５が円管であれば、その内径と同程度の直径を有する円板に形成される。
【００１５】
水噴出抑制装置１０の厚さに関しては、上記した材質に応じて、空気排出管５内を上昇する空気及び水から受ける荷重に十分耐える程度の寸法を確保する。
【００１６】
貫通孔１２は、例えば、円板の直径に対し１／１０程度の直径の円孔であり、円板に放射状に形成される。図２では１３個の貫通孔１２を形成した場合を示している。ただし、貫通孔１２の径やその個数はこれに限るものではない。
【００１７】
なお、水噴出抑制装置１０の外周面１４には、空気排出管５内の所定位置に固定するために、Ｏリング又はパッキン等の空気排出管５の内壁との密着性を高める部材を設けてもよい。
【００１８】
図３は、空気排出管５からの水噴出を抑制する水噴出抑制装置１０の作用を説明するための図であり、同図（ａ）は装置を設置しない場合、同図（ｂ）は装置を設置した場合を示す。
【００１９】
図３（ａ）に示すように、空気排出管５に水噴出抑制装置１０を設置しない場合には、立坑３からの水の落下に伴って水に混入した多量の空気は、塊となって一気に空気排出管５内に入り込み、その際に導水路２内の水も空気とともに空気排出管５内に導入される。このため、空気排出管５内に空気層７と水層９とが断続的に形成されて、この水層９が空気層７により排出口１６まで押し上げられ、その結果、排出口１６から水が噴出する。
【００２０】
これに対し、図３（ｂ）に示すように、空気排出管５に水噴出抑制装置１０を設置した場合には、空気排出管５内に形成される空気層７が、水噴出抑制装置１０の貫通孔１２を通過する際に分割されて小さな気泡に細分化される。これにより、空気排出管５内の水が空気によって押し上げられることがなくなり、排出口１６からの水の噴出を抑制することができる。
【００２１】
次に、本実施形態に係る水噴出抑制装置１０の効果を検証すべく実験を実施したので、その結果について説明する。  
図４は、実験の概要を説明するための図である。
【００２２】
図４に示すように、水力発電所における立坑３を有する導水路２で水への空気混入が認められ、その立坑３の下流側に空気を脱気するための空気排出管５が設置された実際のサイトにおいて、空気排出管５の排出口１６付近にプロペラ式の流速計１８を設置し、空気排出管５に水噴出抑制装置１０を設置しない場合と、設置した場合とについて流速計１８による測定結果を比較した。なお、流速計１８は、測定した風速に応じた電圧を出力するものであり、この出力電圧を各場合について３００秒間連続して測定し、その測定期間における標準偏差を求めた。
【００２３】
なお、水噴出抑制装置１０は、空気排出管５の高さ方向中央付近に設置した。本実験に用いたサイトにおける立坑３の直径は１．５ｍ、排出管５の直径は０．２ｍであった。
【００２４】
図５は、流速計１８の出力電圧の時間変化を示すグラフであり、同図（ａ）は水噴出抑制装置１０を空気排出管５に設置しない場合、同図（ｂ）は設置した場合の結果を示す。
【００２５】
水噴出抑制装置１０を設置しない場合（図５（ａ）参照）では、排出口１６に設置された流速計１８の出力電圧の変動は大きく、その標準偏差が１５４．３ｍＶであるのに対し、水噴出抑制装置１０を設置した場合（図５（ｂ）参照）では、流速計１８の出力電圧の変動は小さく、その標準偏差は８２．４ｍＶであった。
【００２６】
これは、水噴出抑制装置１０を空気排出管５内に設置したことにより、上述したように空気排出管５内を上方に移動する空気層７が、水噴出抑制装置１０の貫通孔１２を通過する際に細分化され、空気の塊が断続的に噴出することがなくなったためと考えられる。このように、空気の塊（空気層７）が細分化されることで、空気排出管５内の水が押し上げられることがなくなり、空気排出管５の排出口１６から水が噴出するのを抑制できるのである。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態によれば、複数の貫通孔１２を有する水噴出抑制装置１０が空気排出管５内に設けられることにより、空気排出管５内に形成される空気層７が貫通孔１２を通過する際に細分化されるので、空気排出管５内の水が空気によって排出口１６まで押し上げられることがなくなり、その結果、排出口１６からの水の噴出を抑制することができる。
【００２８】
なお、本実施形態では、水噴出抑制装置１０の空気排出管５内への設置位置を、空気排出管５の中央部としている。水噴出抑制装置１０の設置位置は、特に限定されるものではないが、水噴出抑制装置１０の貫通孔１２を通過して細分化された空気が、空気排出管５内を移動する間に再び結合することにより、大きな塊になって空気排出管５内の水を再び押し上げることのないように、空気排出管５の上部に設置することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施形態に係る水噴出抑制装置１０が設置された導水路構造１の断面図である。
【図２】水噴出抑制装置１０の外観を示す斜視図である。
【図３】空気排出管５からの水噴出を抑制する水噴出抑制装置１０の作用を説明するための図であり、同図（ａ）は装置を設置しない場合、同図（ｂ）は装置を設置した場合である。
【図４】実験の概要を説明するための図である。
【図５】図５は、流速計１８の出力電圧の時間変化を示すグラフであり、同図（ａ）は水噴出抑制装置１０を空気排出管５に設置しない場合、同図（ｂ）は設置した場合の結果を示す。
【符号の説明】
【００３０】
１  導水路構造
２  導水路
３  立坑
５  空気排出管
７  空気層
９  水層
１０  水噴出抑制装置
１２  貫通孔
１４  外周面
１６  排出口
１８  流速計
【図２】
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【図５】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
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