(57)【要約】【課題】小枝、流木、落葉等の異物が水車の回転羽根に衝突したとき、回転羽根は支軸を中心として回転することができ、回転羽根と水路の路床部との間に異物が挟み込まれようとしても回転羽根が支軸を中心として回転して異物を下流側に流下させることができる。【解決手段】対向一対の側板２・３間に水路Ｗを流れてくる異物Ｄが衝突したとき支軸６を中心Ｏとして回転する回転羽根５を回転自在に架設してなる。【選択図】図８
2020133614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路の路床部の上方に回転自在に設置され、対向一対の側板、及び、側板間に固定架設された複数個の固定羽根からなり、水路内の流水により回転する水車であって、上記対向一対の側板間に上記水路を流れてくる異物が衝突したとき支軸を中心として回転する回転羽根を回転自在に架設してなることを特徴とする水車。
【請求項２】
上記固定羽根の外方端部の外方位置に上記回転羽根を上記支軸により回転自在に配設してなることを特徴とする請求項１記載の水車。
【請求項３】
上記回転羽根は可撓性材からなることを特徴とする請求項１又は２記載の水車。
【請求項４】
上記請求項１〜３のいずれか１項に記載の水車と、水車を水路の上方に回転自在に設置可能な設置架台と、水車の回転により発電する発電機とを備えてなることを特徴とする水力発電装置。
【請求項５】
上記発電機は自転車用灯火装置としてのハブダイナモであることを特徴とする請求項４記載の水力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、例えば、農業用水路や中小河川などの水路の上方に横設され、水路内の流水により回転する水車及び水力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、この種の水車として、対向一対の側板、及び、側板間に固定架設された複数個の固定羽根からなる構造のものが知られている。【０００３】  そして、例えば、この水車を水路の上方に設置し、水車の下部を水路を流れる流水の水面下に配置し、いわゆる、開放型下掛水車とし、水路内の流水により水車を回転させ、水車の回転により発電機で発電させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１２５９０６
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】中村昌広著  「自分で作るハブダイナモ水力発電」株式会社総合科学出版  ２０１２年７月２４日初版
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  しかしながら上記従来構造の場合、水路を流れてくる、例えば、小枝、流木、落葉等の異物が固定羽根に衝突し、異物が固定羽根の外方端部と水路の路床部との間に挟み込まれたとき、この異物の挟み込み現象により水車の回転が阻害されたり、停止したりすることもあり、このため、発電機の発電能力が低下することがあるという不都合を有している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明はこのような不都合を解決することを目的とするもので、本発明のうち、請求項１記載の発明は、水路の路床部の上方に回転自在に設置され、対向一対の側板、及び、側板間に固定架設された複数個の固定羽根からなり、水路内の流水により回転する水車であって、上記対向一対の側板間に上記水路を流れてくる異物が衝突したとき支軸を中心として回転する回転羽根を回転自在に架設してなることを特徴とする水車にある。【０００８】  又、請求項２記載の発明は、上記固定羽根の外方端部の外方位置に上記回転羽根を上記支軸により回転自在に配設してなることを特徴とするものであり、又、請求項３記載の発明は、上記回転羽根は可撓性材からなることを特徴とするものである。【０００９】  又、請求項４記載の発明は、上記請求項１〜３のいずれか１項に記載の水車と、水車を水路の上方に回転自在に設置可能な設置架台と、水車の回転により発電する発電機とを備えてなることを特徴とする水力発電装置にある。【００１０】  又、請求項５記載の発明は、上記発電機は自転車用灯火装置としてのハブダイナモであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】  本発明は上述の如く、請求項１及び請求項４記載の発明にあっては、水車を設置架台により水路の上方に設置し、水車の下部を水路を流れる流水の水面下に配置し、水路を流れる流水を複数個の固定羽根及び回転羽根により受けて水車は回転することになり、この際、例えば、小枝、流木、落葉等の異物が水車の回転羽根に衝突したとき、回転羽根は支軸を中心として回転することができ、このため、回転羽根と水路の路床部との間に異物が挟み込まれようとしても回転羽根が支軸を中心として回転して異物を下流側に流下させることができ、異物の挟み込み現象を回避することができ、挟み込み現象の回避により水車の回転阻害や回転停止を防ぐことができ、水車を円滑に回転させることができ、発電機の発電能力を安定的に維持することができる。【００１２】  又、請求項２記載の発明にあっては、上記固定羽根の外方端部の外方位置に上記回転羽根を上記支軸により回転自在に配設しているから、回転羽根は水路の路床部に近接配置され、回転羽根が路床部に近接することによる異物の挟み込み現象を良好に回避することができ、又、請求項３記載の発明にあっては、上記回転羽根を可撓性材により製作することにより、異物が衝突して回転羽根が支軸を中心として回転するとき回転羽根が撓むことにより異物を円滑に下流側に流下させることができ、異物の挟み込み現象を回避することができると共に水車の回転阻害や回転停止を防ぐことができ、水車を円滑に回転させることができる。【００１３】  又、請求項５記載の発明にあっては、上記発電機は自転車用灯火装置としてのハブダイナモであるから、耐水性、耐塵性及び耐久性に優れた発電機を得ることができると共に製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態例の水車の側断面図である。
【図２】本発明の実施の形態例の水車の正面図である。
【図３】本発明の実施の形態例の設置状態の正面図である。
【図４】本発明の実施の形態例の部分分離斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態例の部分正断面図である。
【図６】本発明の実施の形態例の部分側断面図である。
【図７】本発明の実施の形態例の使用状態の側断面図である。
【図８】本発明の実施の形態例の使用状態の部分拡大側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】  図１乃至図８は本発明の実施の形態例を示し、図１、図２の如く、１は水車であって、対向一対の側板２・３、及び、側板２・３間に固定架設された複数個の固定羽根４・・から構成され、この場合、板状の固定羽根４・・は側板２・３の中心Ｏからの円周上の八等分位置に８個固定されており、この水車１を水路Ｗの上方に設置架台Ｋにより側板２・３の中心Ｏを水平な回転軸線として回転自在に設置し、図７の如く、水車１の下部を水路Ｗ内を矢印方向に流れる流水Ｍの水面Ｍ１下に配置し、いわゆる、開放型下掛水車とし、水路Ｗ内の流水Ｍを固定羽根４・・により受けて回転軸線Ｏを中心として水車１を回転させるように構成している。
【００１６】  ５は回転羽根であって、この場合、図１、図２、図４の如く、板状に形成され、上記対向一対の側板２・３間に支軸６により回転自在に架設され、回転羽根５として、例えば、金属製や合成樹脂製等の剛性材又は弾性変形可能な金属製や合成樹脂製等の可撓性材が用いられ、上記水路Ｗを流れてくる流水Ｍを受けると共に水路Ｗを流れてくる異物Ｄが衝突したとき支軸６を中心として回転して異物Ｄを下流側に流下させるように構成している。
【００１７】  この場合、図１の如く、上記各々の固定羽根４・・の外方端部の外方位置にそれぞれ回転羽根５・・を上記支軸６・・により回転自在に取り付けて構成している。
【００１８】  Ｇは発電機であって、この場合、自転車用灯火装置としてのハブダイナモが用いられ、すなわち、日本工業規格ＪＩＳ  ９５０２：２０１４「自転車用灯火装置」に記載のハブダイナモＨが用いられ、ハブダイナモＨに図示省略のバッテリが電気的接続され、このハブダイナモＨは、図３、図４の如く、概略、筒状のハウジング部Ｈ１及び中心軸部Ｈ２から構成され、ハウジング部Ｈ１の内周面に複数個の磁石が固定され、中心軸部Ｈ２にコイル部が設けられ、磁石を有するハウジング部Ｈ１の回転により中心軸部Ｈ２のコイル部との電磁誘導により発電するように構成されている。
【００１９】  この場合、図３、図４、図５、図６の如く、ハブダイナモＨが２個用いられており、上記設置架台Ｋは上記水路Ｗの対向する左右の側壁部Ｗ１・Ｗ１に複数個の支持棒Ｋ１・・により設置され、設置架台Ｋに左右一対の取付部材Ｋ２・Ｋ２が垂設され、取付部材Ｋ２・Ｋ２に２個のハブダイナモＨ・Ｈの中心軸部Ｈ２・Ｈ２の各外方突出端部を取付溝部Ｋ３・Ｋ３及びナットＫ４・Ｋ４により水路Ｗの路床部Ｗ２に対して上下調節自在に固定すると共に各内方突出端部を継手Ｔにより連結し、２個のハブダイナモＨ・Ｈのハウジング部Ｈ１・Ｈ１の各外方部分を水車１の側板２・３の内側面に固着し、水車１の回転により２個のハブダイナモＨ・Ｈのハウジング部Ｈ１・Ｈ１が回転し、磁石を有するハウジング部Ｈ１・Ｈ１の回転により中心軸部Ｈ２・Ｈ２に設けられたコイル部との電磁誘導により発電するように構成している。
【００２０】  この実施の形態例は上記構成であるから、図３、図７の如く、上記水車１を設置架台Ｋにより水路Ｗの路床部Ｗ２の上方に設置し、水車１の下部を水路Ｗを流れる流水Ｍの水面Ｍ１下に配置し、水路Ｗを流れる流水Ｍを複数個の固定羽根４・・及び回転羽根５・・により受けて回転軸線Ｏを中心として水車１は回転することになり、この際、例えば、図８の如く、小枝、流木、落葉等の異物Ｄが水車１の回転羽根５・・に衝突したとき、回転羽根５・・は支軸６を中心として回転することができ、このため、回転羽根５と水路Ｗの路床部Ｗ２との間に異物Ｄが挟み込まれようとしても回転羽根５・・が支軸６を中心として回転して異物Ｄを下流側に流下させることができ、異物Ｄの挟み込み現象を回避することができ、挟み込み現象の回避により水車１の回転阻害や回転停止を防ぐことができ、水車１を円滑に回転させることができ、発電機Ｇの発電能力を安定的に維持することができる。
【００２１】  この場合、図８の如く、上記固定羽根４・・の外方端部の外方位置に上記回転羽根５・・を上記支軸６により回転自在に配設しているから、回転羽根５・・は水路Ｗの路床部Ｗ２に近接配置され、回転羽根５・・が路床部Ｗ２に近接することによる異物Ｄの挟み込み現象を良好に回避することができ、又、この場合、上記回転羽根５・・を可撓性材により製作することにより、異物Ｄが衝突して回転羽根５・・が支軸６を中心として回転するとき回転羽根５・・が撓むことにより異物Ｄを円滑に下流側に流下させることができ、異物Ｄの挟み込み現象を回避することができると共に水車１の回転阻害や回転停止を防ぐことができ、水車１を円滑に回転させることができ、又、この場合、図３、図４の如く、上記発電機Ｇは自転車用灯火装置としてのハブダイナモＨであるから、耐水性、耐塵性及び耐久性に優れた発電機Ｇを得ることができると共に製造コストの低減を図ることができる。
【００２２】  尚、本発明は上記実施の形態例に限られるものではなく、例えば、水路Ｗ、路床部Ｗ２、設置架台Ｋ、流水Ｍ、異物Ｄ、発電機Ｇ、ハブダイナモＨ、水車１、側板２・３、固定羽根４、回転羽根５、支軸６の数や形態、構造等は適宜変更して設計されるものである。
【符号の説明】
【００２３】Ｏ    中心（回転軸線）
Ｗ    水路
Ｗ２  路床部
Ｋ    設置架台
Ｍ    流水
Ｄ    異物
Ｇ    発電機
Ｈ    ハブダイナモ
１    水車
２    側板
３    側板
４    固定羽根
５    回転羽根
６    支軸
【図１】
2020133614.tif 000003
【図２】
2020133614.tif 000004
【図３】
2020133614.tif 000005
【図４】
2020133614.tif 000006
【図５】
2020133614.tif 000007
【図６】
2020133614.tif 000008
【図７】
2020133614.tif 000009
【図８】
2020133614.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月6日(2019.11.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路の路床部の上方に水平な回転軸線を中心として回転自在に横設設置され、対向一対の側板、及び、側板間に固定架設された複数個の固定羽根からなり、水路内の流水を固定羽根で受けて回転する水車であって、上記固定羽根の外方端部の外方位置にして上記対向一対の側板間に上記水路内の流水を受けると共に上記水路を流れてくる異物が衝突したとき支軸を中心として回転する回転羽根を回転自在に架設してなることを特徴とする水車。
【請求項２】
上記回転羽根は可撓性材からなることを特徴とする請求項１記載の水車。
【請求項３】
上記請求項１又は２記載の水車と、水車を水路の上方に回転自在に設置可能な設置架台と、水車の回転により発電する発電機とを備えてなることを特徴とする水力発電装置。
【請求項４】
上記発電機は自転車用灯火装置としてのハブダイナモであることを特徴とする請求項３記載の水力発電装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、例えば、農業用水路や中小河川などの水路の上方に横設され、水路内の流水により回転する水車及び水力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、この種の水車として、対向一対の側板、及び、側板間に固定架設された複数個の固定羽根からなる構造のものが知られている。【０００３】  そして、例えば、この水車を水路の上方に設置し、水車の下部を水路を流れる流水の水面下に配置し、いわゆる、開放型下掛水車とし、水路内の流水により水車を回転させ、水車の回転により発電機で発電させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１２５９０６
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】中村昌広著  「自分で作るハブダイナモ水力発電」株式会社総合科学出版  ２０１２年７月２４日初版
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  しかしながら上記従来構造の場合、水路を流れてくる、例えば、小枝、流木、落葉等の異物が固定羽根に衝突し、異物が固定羽根の外方端部と水路の路床部との間に挟み込まれたとき、この異物の挟み込み現象により水車の回転が阻害されたり、停止したりすることもあり、このため、発電機の発電能力が低下することがあるという不都合を有している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明はこのような不都合を解決することを目的とするもので、本発明のうち、請求項１記載の発明は、水路の路床部の上方に水平な回転軸線を中心として回転自在に横設設置され、対向一対の側板、及び、側板間に固定架設された複数個の固定羽根からなり、水路内の流水を固定羽根で受けて回転する水車であって、上記固定羽根の外方端部の外方位置にして上記対向一対の側板間に上記水路内の流水を受けると共に上記水路を流れてくる異物が衝突したとき支軸を中心として回転する回転羽根を回転自在に架設してなることを特徴とする水車にある。【０００８】  又、請求項２記載の発明は、上記回転羽根は可撓性材からなることを特徴とするものである。【０００９】  又、請求項３記載の発明は、上記請求項１又は２記載の水車と、水車を水路の上方に回転自在に設置可能な設置架台と、水車の回転により発電する発電機とを備えてなることを特徴とする水力発電装置にある。【００１０】  又、請求項４記載の発明は、上記発電機は自転車用灯火装置としてのハブダイナモであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】  本発明は上述の如く、請求項１及び請求項３記載の発明にあっては、水車を設置架台により水路の上方に横設設置し、水車の下部を水路を流れる流水の水面下に配置し、水路を流れる流水を複数個の固定羽根及び回転羽根により受けて水車は水平な回転軸線を中心として回転することになり、この際、例えば、小枝、流木、落葉等の異物が水車の回転羽根に衝突したとき、回転羽根は支軸を中心として回転することができ、このため、回転羽根と水路の路床部との間に異物が挟み込まれようとしても回転羽根が支軸を中心として回転して異物を下流側に流下させることができ、異物の挟み込み現象を回避することができ、挟み込み現象の回避により水車の回転阻害や回転停止を防ぐことができ、水車を円滑に回転させることができ、発電機の発電能力を安定的に維持することができ、かつ、上記固定羽根の外方端部の外方位置に上記回転羽根を上記支軸により回転自在に配設しているから、回転羽根は水路の路床部に近接配置され、回転羽根が路床部に近接することによる異物の挟み込み現象を良好に回避することができる。【００１２】  又、請求項２記載の発明にあっては、上記回転羽根を可撓性材により製作することにより、異物が衝突して回転羽根が支軸を中心として回転するとき回転羽根が撓むことにより異物を円滑に下流側に流下させることができ、異物の挟み込み現象を回避することができると共に水車の回転阻害や回転停止を防ぐことができ、水車を円滑に回転させることができる。【００１３】  又、請求項４記載の発明にあっては、上記発電機は自転車用灯火装置としてのハブダイナモであるから、耐水性、耐塵性及び耐久性に優れた発電機を得ることができると共に製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態例の水車の側断面図である。
【図２】本発明の実施の形態例の水車の正面図である。
【図３】本発明の実施の形態例の設置状態の正面図である。
【図４】本発明の実施の形態例の部分分離斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態例の部分正断面図である。
【図６】本発明の実施の形態例の部分側断面図である。
【図７】本発明の実施の形態例の使用状態の側断面図である。
【図８】本発明の実施の形態例の使用状態の部分拡大側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】  図１乃至図８は本発明の実施の形態例を示し、図１、図２の如く、１は水車であって、対向一対の側板２・３、及び、側板２・３間に固定架設された複数個の固定羽根４・・から構成され、この場合、板状の固定羽根４・・は側板２・３の中心Ｏからの円周上の八等分位置に８個固定されており、この水車１を水路Ｗの上方に設置架台Ｋにより側板２・３の中心Ｏを水平な回転軸線として回転自在に横設設置し、図７の如く、水車１の下部を水路Ｗ内を矢印方向に流れる流水Ｍの水面Ｍ１下に配置し、いわゆる、開放型下掛水車とし、水路Ｗ内の流水Ｍを固定羽根４・・により受けて回転軸線Ｏを中心として水車１を回転させるように構成している。
【００１６】  ５は回転羽根であって、この場合、図１、図２、図４の如く、板状に形成され、上記対向一対の側板２・３間に支軸６により回転自在に架設され、回転羽根５として、例えば、金属製や合成樹脂製等の剛性材又は弾性変形可能な金属製や合成樹脂製等の可撓性材が用いられ、上記水路Ｗを流れてくる流水Ｍを受けると共に水路Ｗを流れてくる異物Ｄが衝突したとき支軸６を中心として回転して異物Ｄを下流側に流下させるように構成している。
【００１７】  この場合、図１の如く、上記各々の固定羽根４・・の外方端部の外方位置にそれぞれ回転羽根５・・を上記支軸６・・により回転自在に取り付けて構成している。
【００１８】  Ｇは発電機であって、この場合、自転車用灯火装置としてのハブダイナモが用いられ、すなわち、日本工業規格ＪＩＳ  ９５０２：２０１４「自転車用灯火装置」に記載のハブダイナモＨが用いられ、ハブダイナモＨに図示省略のバッテリが電気的接続され、このハブダイナモＨは、図３、図４の如く、概略、筒状のハウジング部Ｈ１及び中心軸部Ｈ２から構成され、ハウジング部Ｈ１の内周面に複数個の磁石が固定され、中心軸部Ｈ２コイル部が設けられ、磁石を有するハウジング部Ｈ１の回転により中心軸部Ｈ２のコイル部との電磁誘導により発電するように構成されている。
【００１９】  この場合、図３、図４、図５、図６の如く、ハブダイナモＨが２個用いられており、上記設置架台Ｋは上記水路Ｗの対向する左右の側壁部Ｗ１・Ｗ１に複数個の支持棒Ｋ１・・により設置され、設置架台Ｋに左右一対の取付部材Ｋ２・Ｋ２が垂設され、取付部材Ｋ２・Ｋ２に２個のハブダイナモＨ・Ｈの中心軸部Ｈ２・Ｈ２の各外方突出端部を取付溝部Ｋ３・Ｋ３及びナットＫ４・Ｋ４により水路Ｗの路床部Ｗ２に対して上下調節自在に固定すると共に各内方突出端部を継手Ｔにより連結し、２個のハブダイナモＨ・Ｈのハウジング部Ｈ１・Ｈ１の各外方部分を水車１の側板２・３の内側面に固着し、水車１の回転により２個のハブダイナモＨ・Ｈのハウジング部Ｈ１・Ｈ１が回転し、磁石を有するハウジング部Ｈ１・Ｈ１の回転により中心軸部Ｈ２・Ｈ２に設けられたコイル部との電磁誘導により発電するように構成している。
【００２０】  この実施の形態例は上記構成であるから、図３、図７の如く、上記水車１を設置架台Ｋにより水路Ｗの路床部Ｗ２の上方に横設設置し、水車１の下部を水路Ｗを流れる流水Ｍの水面Ｍ１下に配置し、水路Ｗを流れる流水Ｍを複数個の固定羽根４・・及び回転羽根５・・により受けて水平な回転軸線Ｏを中心として水車１は回転することになり、この際、例えば、図８の如く、小枝、流木、落葉等の異物Ｄが水車１の回転羽根５・・に衝突したとき、回転羽根５・・は支軸６を中心として回転することができ、このため、回転羽根５と水路Ｗの路床部Ｗ２との間に異物Ｄが挟み込まれようとしても回転羽根５・・が支軸６を中心として回転して異物Ｄを下流側に流下させることができ、異物Ｄの挟み込み現象を回避することができ、挟み込み現象の回避により水車１の回転阻害や回転停止を防ぐことができ、水車１を円滑に回転させることができ、発電機Ｇの発電能力を安定的に維持することができる。
【００２１】  この場合、図８の如く、上記固定羽根４・・の外方端部の外方位置に上記回転羽根５・・を上記支軸６により回転自在に配設しているから、回転羽根５・・は水路Ｗの路床部Ｗ２に近接配置され、回転羽根５・・が路床部Ｗ２に近接することによる異物Ｄの挟み込み現象を良好に回避することができ、又、この場合、上記回転羽根５・・を可撓性材により製作することにより、異物Ｄが衝突して回転羽根５・・が支軸６を中心として回転するとき回転羽根５・・が撓むことにより異物Ｄを円滑に下流側に流下させることができ、異物Ｄの挟み込み現象を回避することができると共に水車１の回転阻害や回転停止を防ぐことができ、水車１を円滑に回転させることができ、又、この場合、図３、図４の如く、上記発電機Ｇは自転車用灯火装置としてのハブダイナモＨであるから、耐水性、耐塵性及び耐久性に優れた発電機Ｇを得ることができると共に製造コストの低減を図ることができる。
【００２２】  尚、本発明は上記実施の形態例に限られるものではなく、例えば、水路Ｗ、路床部Ｗ２、設置架台Ｋ、流水Ｍ、異物Ｄ、発電機Ｇ、ハブダイナモＨ、水車１、側板２・３、固定羽根４、回転羽根５、支軸６の数や形態、構造等は適宜変更して設計されるものである。
【符号の説明】
【００２３】Ｏ    中心（回転軸線）
Ｗ    水路
Ｗ２    路床部
Ｋ    設置架台
Ｍ    流水
Ｄ    異物
Ｇ    発電機
Ｈ    ハブダイナモ
１    水車
２    側板
３    側板
４    固定羽根
５    回転羽根
６    支軸