(57)【要約】      （修正有）【課題】小水力発電は、流水の水位が低い時には有効落差がなく、発電効率に問題がある。また、小水力発電機の多くは開放型用水路に設置し、前記開放型用水路の流水には細土砂や浮遊する塵埃が水車の羽根車に混入して損傷するという課題がある。【解決手段】流水問題は、漏斗流入口枠２の短辺左側縁の支承柱１６に蝶着した堰止め板１７を、漏斗の蓋方向から対岸方向まで扇状に位置替え拘持し、前記堰止め板は、導流水量を増減調節する機能を有し、前記流水量調整で水車の回転数のマッチングをとり効率を高める。また、塵埃問題は、マルチ漏斗内に斜設した防塵柵と可動側板を、傾動軸にＶ字形状に固着し、前記傾動軸を軸芯として外方向に傾動する。前記傾動した防塵柵に集塵した塵埃を漏斗内の流水力と篩振動で排出する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入口枠と流出口枠間の底板に、立直側板と、矧ぎ板に凹設したストッパーと、排水制御ゲート板を立設し、前記立設した部材と、傾動可能状態に挟装した可動側板を、台形状の上蓋を載設し角筒状のマルチ漏斗を構設する。前記可動側板と、マルチ漏斗内に斜設した防塵柵の短辺左側が、共にＶ字形状に傾動軸に固着し、前記可動側板と防塵柵は、傾動軸を軸芯として外方向に傾動する。前記傾動した防塵柵に集塵した塵埃を、マルチ漏斗内の流水力と篩振動でマルチ漏斗外へ排出する。前記防塵柵の篩振動は、前記防塵柵の短辺右側の先端に錘を固着してストッパーに衝突し、前記ストッパーの変位と、防塵柵の変位を繰り返し揺動作用で篩振動を発生させるマルチ漏斗を特徴とする。
【請求項２】
前記請求項１に記載のマルチ漏斗の狭窄位置と傾動軸間の底板に立設した排水制御ゲート板を穿孔し、前記穿孔した孔にソレノイドバルブを挿着して排水制御ゲートとする。前記ソレノイドバルブが流出口枠内の流出量と羽根車の回転数を、マッチングをとり効率を高めるマルチ漏斗を特徴とする。
【請求項３】
前記請求項１に記載のマルチ漏斗の流入口枠縁と、矧ぎ板の交わる位置に支承柱を挟設し、前記支承柱に堰止め板を嵌脱自在に蝶着し、前記堰止め板が支承柱を軸芯に扇形状に位置替え拘持し、マルチ漏斗に導流水を増減調節する機能を有し、川幅と水位の導流水を調整し、流出口枠内の流出量と、水車の回転数のマッチングをとり効率を高めるマルチ漏斗を特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、小水力発電機を設置する要件の落差による流速と、川幅と水位の流水量と、前記流水量と羽根車の回転数のマッチングによる発電効率と、防塵や除塵処理に関する。
【背景技術】
【０００２】  特許文献１記載の回転式除塵装置は、水路面に浮遊する塵芥をバースクリン３で捕捉して櫛歯状のレーキ６で掻き揚げ除塵すると記載されている。しかし除塵のみにレーキ駆動装置７を備える事は小水力発電機の得られる電力と、施工費やメンテナンス経費から考え、費用対効果に課題がある。【０００３】  特許文献２記載の漂流物流入防止兼集水装置は、段落（０００３に、前述の従来の小型発電装置の問題点を鑑み、河川等の流水を利用する場合に障害となる漂流物への対応策は余り勘案されていないという問題点と、小型発電装置を用いる場合に肝要なポイントとなって来ると考えられる効率的な取り水問題を解決することにある。また段落（０００９）に、矩形形状面積と管状部面積との倍率は２〜１０倍程度を目処に設定されるのが好ましい。との記載があり、川幅や水位等の具体的な事例がなく、管水路を前提にしたものであれば取り水口の水位が減少した場合は、管水路内は開放型管水路となり潤辺が開曲線になって効率が低下し、取り水問題を解決することに課題がある。【０００４】  特許文献３記載の水力発電装置の流量調整装置及び調整方法は、段落（０００３）に、流入量に応じて流量調整装置を動かすには取水口の水位を検出し、検出した水位に応じて流量調整装置を動かす制御回路と制御機構が必要であった。このシステムはかなり大掛がかりなシステムとなり、特に小型の水力発電設備においては適用が困難であった。また、取水口の水位が減少した場合には有効落差を保持できなくなることもあり、改善が求められている。【０００５】  さらに、前記特許文献３の請求項１には、羽根車の周囲に配置された複数の独立した流出口を有する水力発電装置において、前記各流出口に連結された導水管と、この各導水管に対応して設けられた複数の取水口を具備することを特徴とすると、また請求項３には、前記複数の取水口は、互いに堰によって区切られていることを特徴とすると記載されている。従って、このシステムはかなり大掛がかりであり、特に小型の水力発電設備においては、適用が困難であり課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１６７７３４号公報
【特許文献２】特開２００８−０３１８７８号公報
【特許文献３】特開２００３−２２２０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  水力発電装置の取水口の水位が減少した場合には有効落差を保持できなくなるという課題がある。また従来の小水力発電機は、流水量と羽根車の回転数のマッチングをとり効率を高める機構がなく課題がある。【０００８】  また、除塵機として、小水力発電機とは別に流水を利用した、羽根車を用いたものや、一体型の小水力発電機に組込んだ複雑な機構で構設した除塵機はある。しかし、小水力発電機の場合得られる電力と施工費やメンテナンス経費から考え費用対効果が低いという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  図を示し、以降流入視で説明をする。マルチ漏斗の流入口２として矩形状の枠と、流出口３として正方形状の枠を構設し、立直側板９と、矧ぎ板１０に支持用弾性体を介在したストッパー２１と、排水制御ゲート板２５を、底板に立設し、台形状の上蓋８を載設して角筒状に構設する。また傾動可能状態に挟装した可動側板１２と、マルチ漏斗１内に斜設した防塵柵１８の短辺左側２０を共に傾動軸１３にＶ字形状５に固着し、前記傾動軸１３に無給油軸受（図示せず）を軸通し、底板７と上蓋８で軸支する。前記防塵柵１８と可動側板１２は、傾動軸１３を軸芯とし外方向に傾動し、防塵柵１８に集塵した塵埃を、流水力と篩振動でマルチ漏斗１外へ排出する。前記篩振動は、防塵柵１８の短辺右側２３の先端に固着した錘２４が、ストッパー２１に繰り返し衝突する事によって発生する。
【発明の効果】
【００１０】  開放形水路特有の浮遊する塵埃は、シンプルで安価な機溝のマルチ漏斗を採用することで解消し、さらに流水問題は、流水量と羽根車の回転数のマッチング自動的に行い効率の上昇が得られ、ローコストで費用対効果が大きく得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】底板の平面図で、立直側板と、矧ぎ板に凹設したストッパーと、排水制御ゲート板を底板に立設し、可動側板と防塵柵は未傾動の状態で、各要材の位置を示す説明図。
【図２】ストッパーに、防塵柵の錘が衝着し、防塵柵とストッパー等が変位する平面図。
【図３】蓋の平面図で排水制御ゲート板にソレノイドバルブの挿入位置と、細目網の挿入口と、各センサーの位置関係の説明図
【図４】支承柱に蝶着した堰止め板を扇形状に位置替えと、立直側板側と可動側板側を振り替える場合の斜視図
【図５】水路と実施場所の実験用見取り図。
【図６】Ｕ字側溝の断面図と通常の水位と、庇と堰を取り付けた水位の説明図。
【発明の実施するための形態】
【００１２】〈第一の実施形態〉
１図を示し説明をする、無給油軸受を軸通した傾動軸１３に可動側板１２と、防塵柵１８がＶ字形５に構設し、防塵柵１８は、矩形形状の枠内に棒状の線を櫛歯状に上蓋８方向から底板７方向に等間隔で並列し、前記矩形状の上枠と下枠間に固着する。前記等間隔の間隔は、水路に浮遊する塵埃が貫通出来ない間隔とするが、なかには独自のアイデア―を用いた小型水車もあり、そのため各種構成部品相互間のクリアランスも小さく防塵柵１８を潜り抜けた小さい塵埃を阻止するために防塵柵１８と細目網の二段方式を採用し、前記細目網は、図３に示す通り狭窄部４に設けた細目網挿入口２６に挿着する、また流水と共に流れる細土砂は、別設した水車が容易に回転処理する。
【００１３】  前記防塵柵１８は、塵埃の排出手段として傾動軸１３を軸芯とし、外方向に傾動する、防塵柵１８の短辺右側２３の先端に固着した錘２４が、ストッパー２１に衝突し衝止する。前記ストッパー２１の立設は、傾動軸１３を軸芯とした半径と、矧ぎ板１０が接する位置に、弾性変形可能な支持用弾性体１９を介在して立設し、前記傾動した防塵柵１８に集塵した塵埃を、マルチ漏斗１内の流水力と、篩振動でマルチ漏斗１外へ排出し、前記排出後、防塵柵１８は、傾動軸１３を軸芯とし内方向に傾動し、防塵柵１８の短辺右側２３の先端に固着した錘２４が、立直側板９と交わる交止位置１１で立直側板９が受け止める。また可動側板１２も共にストッパー２１で衝止し、別設の機構でロックする。
【００１４】前記篩振動は図２を示し説明をする、ストッパー２１が、底板７と矧ぎ板１０に対して弾性変形可能な支持用弾性体１９を介在して立設し、前記防塵柵１８の短辺右側の先端に固着した錘２４が、ストッパー２１に衝止し、前記衝止により支持用弾性体１９がストッパー２１と防塵柵１８を変位２２させ、前記変位２２した負荷の力相当分により振動が発生する。また集塵センサーの情報により防塵柵１８に集塵した塵埃の如何に従って、前記短辺右側の先端に固着した錘２４が繰り返し、ストッパー２１に衝突する。前記手段は、別設のウォーム歯車とウォームホイールを組み合わせ等、各種センサーの情報を基にステッピングモーターが目的に合わせ駆動する。前述も以後も主体は、流体系の活用にあるので、電気及び機械関係の説明は省略する。
【００１５】〈第二実施形態〉
従来幾多の小水力発電機の設置は、流水量と羽根車の許容回転数のマッチングを無視し、随分と溢れる流水を無駄にしていた。したがって、図４に示す通り、マルチ漏斗１の流入口枠２縁と矧ぎ板１０の交わる位置に立設した支承柱１６に堰止め板１７を嵌脱自在に蝶着し、支承柱１６を軸芯に扇形状に位置替え拘持し、川幅が広く水位が低い時は、堰止め板１７を対岸方向に傾動して流入口枠２内に最大導流水を得るよう調整して拘持し、また流入口枠２を溢水する高水位の時は、支承柱１６を軸芯に、流入口２を、蓋をする方向に調整して拘持し、前記調整した流量と、側板１９に、挿着したソレノイドバルブ２７が調整し、流出口枠３内の流量が、羽根車の回転数のマッチングをとり、効率を高める。
【００１６】  〈第三実施形態〉
前述の立直側板９の固着する位置と、可動側板１２の位置を振り替える事は、マルチ漏斗１と連結する羽根車の構造によって定まり、本述の場合は、図４に示す通り、垂直軸式羽根車を採用し、回転方向は反時計回り１５に記述したが、その選択は、羽根車の構造や設置条件を考え各種羽根車に合わせて適宜にすればよい。
【実施例】
【００１７】  実験場所は図５に示す通り、山間部の上流に溜め池が有り、前記溜め池の一部取り水口ａから約２００メートル地点Ｃで実験を行った。前記水路は生活道路に沿って日本工業規格に基づく落し蓋式Ｕ字側溝（以下Ｕ字溝と称する）が敷設されている。前記Ｕ字溝には、太い土管とＵ字溝の分岐点ｂがあり、前記分岐の太い土管は大量の流水がある。片方Ｕ字溝側は溜め池の流水と共に生活排水が併流し、前記生活排水を押し流すのを目的で分岐点ｂに堰（下穴形式）を設け、合流水位は殆ど５ｃｍ程度の流水がＵ字側溝最終点ｃまで安定して流れている。従って低水位と小水量が安定しているため、実験に適当な場所と判断し選定した。【００１８】  実験用漏斗の構成は、羽根車を接続しないため無負荷となり、前記負荷として防塵柵に、ビニール板を各種準備して添付し、漏斗は，流入口の内寸で略１０×２５ｃｍの矩形状とし、流出口は、略１０ｃｍの正方形で構設する。また立直側板と、矧ぎ板と、排水制御ゲート板は、底板を起曲し、亜鉛鍍金の鋼板で角筒状に構設する。さらに、堰として高さ１０×幅２０ｃｍの矩形状の堰を鋼板形成し、前記堰を対岸  側の流入口短辺に直着し、前記堰の他辺をＵ字側溝側壁ｇ（図４を参照）に繋着する。前記防塵柵は矩形状の枠に市販の金網を溶着し、前記防塵柵と可動側板が傾動軸にＶ字形状に溶着し、また塵埃として周辺の落ち葉と、疑似塵芥として発泡スチロールに釘を挿入して用いた。【００１９】漏斗の開口から流入した塵埃を、防塵柵と可動側板が防塵する。前記防塵柵と可動側板は、傾動軸を軸芯とし外方向に傾動し、前記傾動した防塵柵に集塵した塵埃を、漏斗内の流水力でマルチ漏斗外へ排出する。前記排出後防塵柵は、傾動軸を軸芯とし内方向に傾動し、防塵柵の短辺右側が、立直側板と交わる交止位置で立直側板が受け止め、扇形状に防塵範囲の画成をする。前記傾動軸の傾動手段は、手動で行ったが結果は、防塵と塵埃処理は実用化が可能である。しかし流水問題は、漏斗開口上縁を流水が越流し、予想を上回ったので実験を中断した。【００２０】  実験途中で水位の上昇が予想を上回り、前記対策として、漏斗の開口上縁と堰の上縁に、上向きの庇板を、Ｕ字溝に合わせて高さ４０ｃｍになるように継ぎ足し溶着し、再度実験を行った結果、従来水位は、５ｃｍ程度のところ、前記漏斗と堰に庇を用いた場合３２ｃｍと約６、５倍程度上昇し、そこで、前記負荷とした防塵柵のビニール板の順次取り除きつつ計測したが２〜３ｃｍ減と２９〜３０ｃｍ大きく変わらず良好であった。また分岐生活排水ｂ点の水位を頻繁に計測したが５ｃｍ程度と殆ど変わらず今回の実験には影響は無いと判断し、検討の結果、前述の漏斗１の実用化が可能である。
【符号の説明】
【００２１】１、マルチ漏斗
２、流入口枠
３、流出口枠
４、狭窄部
５、Ｖ字形状
６、防塵範囲
７、底板
８、上蓋
９、立直側板
１０、矧ぎ板
１１、交止位置
１２、可動側板
１３、傾動軸
１４、細目網
１５、反時計回り
１６、支承柱
１７、堰止め板
１８、防塵柵
１９、支持用弾性体
２０、短辺左側
２１、ストッパー
２２、変位
２３、短辺右側
２４、錘
２５、排水制御ゲート板
２６、細目網挿入口
２７、ソレノイドバルブ
２８、集塵センサー
２９、水位センサー
３０、流速センサー
ａ  取り水口
ｂ  分岐点
ｃ  Ｕ字側溝最終位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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