(57)【要約】【課題】メンテナンスを容易に行うことができると共に、効率良い発電が得られる。【解決手段】水取り入れ口２面が河川又は海の水の流れ方向Ａで、水の流れ方向Ａと直角方向にライン状に複数個配設された水力発電機１、１・・・と、これらの水力発電機１、１・・・を水中にライン状に保持する保持手段とからなり、保持手段は、ライン状に配設されたワイヤ５０〜５３と、水力発電機１に設けられワイヤ５０〜５３に上方より掛けられて水力発電機１、１・・・を支持するワイヤ掛け具１０〜１３と、ライン状に配設されたワイヤ５０〜５３の両端部をそれぞれ支持するように河川又は海に固定されたワイヤ支持手段３０、３０、３１、３１とからなる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水取り入れ口面が河川又は海の水の流れ方向で、水の流れ方向と直角方向にライン状に複数個配設された水力発電機と、これらの水力発電機を水中にライン状に保持する保持手段とからなり、前記保持手段は、ライン状に配設されたワイヤと、前記水力発電機に設けられ前記ワイヤに上方より掛けられて水力発電機を支持するワイヤ掛け具と、ライン状に配設されたワイヤの両端部をそれぞれ支持するように河川又は海に固定されたワイヤ支持手段とからなることを特徴とする水力発電装置。
【請求項２】
水取り入れ口面が河川又は海の水の流れ方向で、水の流れ方向と直角方向にライン状に複数個配設された上流側ラインの水力発電機と、この上流側ラインの水力発電機の下流で同様に配設された下流側ラインの水力発電機と、前記上流側ラインの水力発電機を水中にライン状に保持する上流側保持手段と、前記下流側ラインの水力発電機を水中にライン状に保持する下流側保持手段とからなり、前記上流側保持手段及び前記下流側保持手段は、上流側ライン及び下流側ラインにライン状に配設されたワイヤと、前記水力発電機に設けられ前記ワイヤに上方より掛けられて水力発電機を支持するワイヤ掛け具と、上流側ライン及び下流側ラインの両端部にそれぞれ設けられ、ワイヤの両端部をそれぞれ支持するように河川又は海に固定された上流側ワイヤ支持手段及び下流側ワイヤ支持手段とからなり、前記上流側ワイヤ支持手段及び前記下流側ワイヤ支持手段には、前記ワイヤを支持するように該ワイヤが掛けられるプーリを有し、前記ワイヤは、前記上流側ライン及び下流側ラインの両端部のプーリにエンドレス状に掛けられており、前記ワイヤは、ワイヤ駆動手段によって駆動されることを特徴とする水力発電装置。
【請求項３】
前記ワイヤ掛け具は、水力発電機の水取り入れ口面の上方の両側及び下方の両側に設けられた水取り入れ口面側の上方ワイヤ掛け具及び下方ワイヤ掛け具と、水力発電機の水排出口面の上方の両側及び下方の両側に設けられた水排出口面側の上方ワイヤ掛け具及び下方ワイヤ掛け具とからなり、前記ワイヤは、前記水取り入れ口面側の上方ワイヤ掛け具が掛けられる上方ワイヤと、前記水取り入れ口面側の下方ワイヤ掛け具が掛けられる下方ワイヤと、前記水排出口面側の上方ワイヤ掛け具が掛けられる上方ワイヤと、前記水排出口面側の下方ワイヤ掛け具が掛けられる下方ワイヤとからなることを特徴とする請求項１又は２記載の水力発電装置。
【請求項４】
前記下方ワイヤ掛け具は、前記上方ワイヤ掛け具の内側下端線より内側に設けられていることを特徴とする請求項３記載の水力発電装置。
【請求項５】
前記ワイヤの内、少なくとも上方ワイヤ又は下方ワイヤのいずれか一方には、水力発電機の幅より大きい幅で該水力発電機の両側に横方向滑り止め部材が設けられていることを特徴とする請求項１、２又は３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、例えば河川や海等の水流や海流等を利用して水力発電を得る水力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水力発電機には、河川面又は海面に一部を浮かせて設置する浮上型と、河川底又は海底に固定して設置する固定型とがある。浮上型は、船などの乗物の通行の邪魔になり、また浮遊物が引っ掛かったりするので、設置場所が限定される。これに対して固定型は、浮上型のような問題は少ない。なお、固定型には種々の水力発電機が提案されているが一例と特許文献１、２及び３等が挙げられる。
【特許文献１】特開２００７−９８３３号公報
【特許文献２】特開２００７−１８７０４２号公報
【特許文献３】特開２００８−３１８７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
固定型は、河川底又は海底に設置されているので、メンテナンスが非常に困難であるという問題があった。
【０００４】
本発明の課題は、メンテナンスを容易に行うことができると共に、効率良い発電が得られる水力発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための本発明の請求項１は、水取り入れ口面が河川又は海の水の流れ方向で、水の流れ方向と直角方向にライン状に複数個配設された水力発電機と、これらの水力発電機を水中にライン状に保持する保持手段とからなり、前記保持手段は、ライン状に配設されたワイヤと、前記水力発電機に設けられ前記ワイヤに上方より掛けられて水力発電機を支持するワイヤ掛け具と、ライン状に配設されたワイヤの両端部をそれぞれ支持するように河川又は海に固定されたワイヤ支持手段とからなることを特徴とする。
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の請求項２は、水取り入れ口面が河川又は海の水の流れ方向で、水の流れ方向と直角方向にライン状に複数個配設された上流側ラインの水力発電機と、この上流側ラインの水力発電機の下流で同様に配設された下流側ラインの水力発電機と、前記上流側ラインの水力発電機を水中にライン状に保持する上流側保持手段と、前記下流側ラインの水力発電機を水中にライン状に保持する下流側保持手段とからなり、前記上流側保持手段及び前記下流側保持手段は、上流側ライン及び下流側ラインにライン状に配設されたワイヤと、前記水力発電機に設けられ前記ワイヤに上方より掛けられて水力発電機を支持するワイヤ掛け具と、上流側ライン及び下流側ラインの両端部にそれぞれ設けられ、ワイヤの両端部をそれぞれ支持するように河川又は海に固定された上流側ワイヤ支持手段及び下流側ワイヤ支持手段とからなり、前記上流側ワイヤ支持手段及び前記下流側ワイヤ支持手段には、前記ワイヤを支持するように該ワイヤが掛けられるプーリを有し、前記ワイヤは、前記上流側ライン及び下流側ラインの両端部のプーリにエンドレス状に掛けられており、前記ワイヤは、ワイヤ駆動手段によって駆動されることを特徴とする。
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の請求項３は、請求項１又は２において、前記ワイヤ掛け具は、水力発電機の水取り入れ口面の上方の両側及び下方の両側に設けられた水取り入れ口面側の上方ワイヤ掛け具及び下方ワイヤ掛け具と、水力発電機の水排出口面の上方の両側及び下方の両側に設けられた水排出口面側の上方ワイヤ掛け具及び下方ワイヤ掛け具とからなり、前記ワイヤは、前記水取り入れ口面側の上方ワイヤ掛け具が掛けられる上方ワイヤと、前記水取り入れ口面側の下方ワイヤ掛け具が掛けられる下方ワイヤと、前記水排出口面側の上方ワイヤ掛け具が掛けられる上方ワイヤと、前記水排出口面側の下方ワイヤ掛け具が掛けられる下方ワイヤとからなることを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決するための本発明の請求項４は、請求項３において、前記下方ワイヤ掛け具は、前記上方ワイヤ掛け具の内側下端線より内側に設けられていることを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の請求項５は、請求項１、２又は３において、前記ワイヤの内、少なくとも上方ワイヤ又は下方ワイヤのいずれか一方には、水力発電機の幅より大きい幅で該水力発電機の両側に横方向滑り止め部材が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１及び２においては、水力発電機は河川底又は海底に固定されていなく、ライン状に配設されたワイヤに取付けられている。また水力発電機にはワイヤに上方より掛けられるワイヤ掛け具が設けられた構成よりなるので、容易に水力発電機をワイヤより取り外すことができる。従って、河川又は海より地上に搬送してメンテナンスを容易に行うことができる。また複数個の水力発電機はライン状に配設されているので、効率良く発電が得られる。
【００１１】
請求項３においては、水力発電機に取付けられたワイヤ掛け具は下方が開放しているので、水力発電機をワイヤより取り外すには、水力発電機を上方に引き上げることにより取り外され、水力発電機１をワイヤに取付けるには、水力発電機を下方に下降させてワイヤに引っ掛けるという単純な操作で行うことができる。
【００１２】
請求項４においては、下方ワイヤ掛け具は、上方ワイヤ掛け具の内側下端線より内側に設けられているので、水力発電機をワイヤより取り外すために水力発電機を引き上げた場合、また水力発電機をワイヤに供給するために水力発電機の下方ワイヤ掛け具が上方ワイヤに引っ掛かることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の水力発電装置の一実施の形態を図１乃至図４により説明する。図３に示すように、水力発電機１の水取り入れ口面２及び水排出口面３は、下方内側に向かって傾斜した傾斜面となっている。水取り入れ口面２には、上方の両側に上方ワイヤ掛け具１０、１０が固定され、下方の両側に下方ワイヤ掛け具１１、１１が固定されている。水排出口面３にも同様に、上方の両側に上方ワイヤ掛け具１２、１２が固定され、下方の両側に下方ワイヤ掛け具１３、１３が固定されている。上方ワイヤ掛け具１０、１２及び下方ワイヤ掛け具１１、１３は、下方が開放したほぼ逆Ｕ字形状よりなり、水取り入れ口面２及び水排出口面３の傾斜面に固定される固定部１４と、後記するワイヤ５０〜５３に掛けられるように下方に伸びた保持部１５とを有し、保持部１５の下端は外方に傾斜したガイド部１６が形成されている。ここで、上方ワイヤ掛け具１０、１２に掛けられる上方ワイヤ５０、５２が上方ワイヤ掛け具１０、１２に掛けられる時及び外される時に、下方ワイヤ掛け具１１、１３に引っ掛からないように、下方ワイヤ掛け具１１、１３は上方ワイヤ掛け具１０、１２の内側下端線１７より内側に設けられている。水力発電機１の上面には、該水力発電機１を吊り上げ又は吊り下げる後記するロボットアーム８５が引っ掛けられる吊り具１８、１８が設けられている。
【００１４】
図１及び図２に示すように、水力発電装置は、河川又は海の水の流れ方向Ａにほぼ直角に複数個の水力発電機１、１・・・が配設された上流側ライン２０と、この上流側ライン２０より下流に複数個の水力発電機１、１・・・が配設された下流側ライン２１とからなっている。ここで、水力発電機１は、水取り入れ口面２が水の流れ方向Ａに向くように配設される。上流側ライン２０には、複数個の水力発電機１、１・・・が配設されるように一定距離離れて設けられた２個の上流前面側ワイヤ支持手段３０、３０と、２個の上流後面側ワイヤ支持手段４０、４０とが設けられている。下流側ライン２１には、２個の上流前面側ワイヤ支持手段３０、３０に対応して設けられた２個の下流後面側ワイヤ支持手段３１、３１と、２個の上流後面側ワイヤ支持手段４０、４０に対応して設けられた２個の下流前面側ワイヤ支持手段４１、４１とが設けられている。
【００１５】
上流前面側ワイヤ支持手段３０、３０及び下流後面側ワイヤ支持手段３１、３１は、次のような構造となっている。河川底又は海底に固定されたプーリ軸３２には、上方部に上流側ライン２０の水力発電機１の上方ワイヤ掛け具１０、１０及び下流側ライン２１の水力発電機１の上方ワイヤ掛け具１２、１２が掛けられる上方ワイヤ５０を掛けるプーリ３３と、このプーリ３３の下方で上流側ライン２０の水力発電機１の下方ワイヤ掛け具１１、１１及び下流側ライン２１の水力発電機１の下方ワイヤ掛け具１３、１３が掛けられる下方ワイヤ５１を掛けるプーリ３４が固定されている。プーリ３３、３４の下方部にはワイヤ５０、５１を支持する支持部３３ａ、３４ａが形成されている。
【００１６】
上流後面側ワイヤ支持手段４０、４０及び下流前面側ワイヤ支持手段４１、４１は、次のような構造となっている。河川底又は海底に固定されたプーリ軸４２には、上方部で前記プーリ３３と同じ高さの位置にプーリ４３が固定され、前記プーリ３４と同じ高さの位置にプーリ４４が固定されている。プーリ４３には、上流側ライン２０の水力発電機１の上方ワイヤ掛け具１２、１２及び下流側ライン２１の水力発電機１の上方ワイヤ掛け具１０、１０を掛ける上方ワイヤ５２が掛けられ、プーリ４４には上流側ライン２０の水力発電機１の下方ワイヤ掛け具１３、１３及び下流側ライン２１の水力発電機１の下方ワイヤ掛け具１１、１１を掛ける下方ワイヤ５３が掛けられている。プーリ４３、４４の下方部にはワイヤ５２、５３を支持する支持部４３ａ、４４ａが形成されている。
【００１７】
ワイヤ５０、５１はワイヤ駆動手段６０によって駆動され、ワイヤ５２、５３はワイヤ駆動手段７０によって駆動される。ワイヤ駆動手段６０、７０は、河川底又は海底に固定された駆動モータ６１、７１を有している。駆動モータ６１の出力軸６２には、ワイヤ５０が巻回される駆動プーリ６３と、ワイヤ５１が巻回される駆動プーリ６４が固定されている。駆動モータ７１の出力軸７２には、ワイヤ５２が巻回される駆動プーリ７３と、ワイヤ５３が巻回される駆動プーリ７４が固定されている。上方ワイヤ５０、５２には、水力発電機１の幅より大きい幅で一定間隔に横方向滑り止め具５４が固定されている。
【００１８】
駆動モータ６１、７１は、必要に応じて間欠的に矢印Ｂ，Ｃ方向に回転させられ、上流側ライン２０部分のワイヤ５０〜５３は矢印Ｄ方向に移動し、下流側ライン２１部分のワイヤ５０〜５３は矢印Ｅ方向に移動するものとして説明する。そこで、前記横方向滑り止め具５４がプーリ３３、４３にスムーズに掛けられるように、横方向滑り止め具５４の移動方向の端部には傾斜面が形成されている。上流側ライン２０の両端部において、駆動モータ６１、７１側には水力発電機１を上流側ライン２０に供給する発電機供給ステーション８０となっており、駆動モータ６１、７１より離れた側には上流側ライン２０より水力発電機１を取り出す発電機取り出しステーション８１となっている。下流側ライン２１の両端部において、駆動モータ６１、７１より離れた側には水力発電機１を下流側ライン２１に供給する発電機供給ステーション８２となっており、駆動モータ６１、７１側には下流側ライン２１より水力発電機１を取り出す発電機取り出しステーション８３となっている。
【００１９】
水力発電機１のメンテナンスが必要な場合には、水面又は海面より図示しないロボットで操作される図４に示すロボットアーム８５を用いる。ロボットアーム８５は、水力発電機１の吊り具１８、１８の穴に横方向より挿入される引っ掛け部８６、８６を有している。
【００２０】
次に作用について説明する。長年の使用により水力発電機１のメンテナンスをする場合には、発電機取り出しステーション８１、８３による水力発電機１の取り出しを行う。まず、発電機取り出しステーション８１における水力発電機１の取り出しについて説明する。発電機取り出しステーション８１の上方の河川上又は海上より、図４に示すロボットアーム８５を河川中又は海中に下降させ、引っ掛け部８６、８６を吊り具１８、１８の穴の前方に位置させる。次にロボットアーム８５を吊り具１８、１８側に前進させ、引っ掛け部８６、８６を吊り具１８、１８の穴に挿入する。そして、ロボットアーム８５を引き上げる。ワイヤ掛け具１０〜１３は、下方が開放し、水力発電機１の重量でワイヤ５０〜５３に支持されているので、前記したようにロボットアーム８５を引き上げると、水力発電機１はワイヤ５０〜５３より離れる。ここで、ロボットアーム８５を引き上げた場合、ワイヤ掛け具１０〜１３よりワイヤ５０〜５３が離れないことが生ずるおそれがある。これを避けるには、ワイヤ５０〜５３を上方より押さえた状態で引き上げるのが好ましい。河川面又は海面に引き上げた後は陸に移動させる。そして、修理工場で引き上げた水力発電機１のメンテナンスを行う。発電機取り出しステーション８３における水力発電機１の取り出しも同様であるので、その説明は省略する。
【００２１】
前記したように発電機取り出しステーション８１、８３より水力発電機１が取り除かれると、駆動モータ６１、７１がそれぞれ矢印Ｂ，Ｃ方向に回転し、上流側ライン２０のワイヤ５０〜５３が矢印Ｄ方向に、下流側ライン２１のワイヤ５０〜５３が矢印Ｅ方向にそれぞれ発電機取り出しステーション８１、８３に次の水力発電機１を移動させる。前記したようにワイヤ５０〜５３が矢印Ｄ，Ｅ方向に移動させられると、横方向滑り止め具５４が水力発電機１の側面に当接し水力発電機１はワイヤ５０〜５３と共に移動し、前記したように発電機取り出しステーション８１、８３に次の水力発電機１が移動させられる。これにより、発電機供給ステーション８０、８２には水力発電機１が存在しなくなる。そこで、発電機供給ステーション８０、８２に、次のようにして水力発電機１の供給を行う。
【００２２】
発電機供給ステーション８０部における水力発電機１の供給について説明する。メンテナンスが終了した又は新規の水力発電機１の吊り具１８、１８の穴にロボットアーム８５の引っ掛け部８６、８６を引っ掛けて吊るした状態で、発電機供給ステーション８０の上方よりロボットアーム８５を下降させる。そして、水力発電機１のワイヤ掛け具１０〜１３をワイヤ５０〜５３に引っ掛ける。この場合、ワイヤ５０〜５３の位置ずれにより、ワイヤ５０〜５３がワイヤ掛け具１０〜１３に引っ掛けられないことが生じることがある。これを避けるには、水力発電機１を供給するワイヤの両側をクランパー等で保持した状態でロボットアーム８５を下降させるのが好ましい。これにより水力発電機１はワイヤ５０〜５３によって支持される。その後は、ロボットによりロボットアーム８５を前記と逆方向に操作させる。これにより、水力発電機１はワイヤ５０〜５３に支持されたままロボットアーム８５のみが河川又は海上に引き上げられる。発電機供給ステーション８２においても前記した発電機供給ステーション８０の操作と全く同じ操作で水力発電機１を供給するので、その説明は省略する。
【００２３】
このように、水力発電機１、１・・・は河川底又は海底に固定されていなく、ライン状に配設されたワイヤ５０〜５３に取付けられている。水力発電機１に取付けられたワイヤ掛け具１０〜１３は下方が開放しているので、水力発電機１をワイヤ５０〜５３より取り外すには、水力発電機１を上方に引き上げることにより取り外され、水力発電機１をワイヤ５０〜５３に取付けるには、水力発電機１を下方に下降させて吊り具１８、１８をワイヤ５０〜５３に引っ掛けるという単純な操作で行うことができる。ワイヤ５０〜５３より取り外した水力発電機１は、河川又は海より地上に搬送してメンテナンスを行うことができるので、メンテナンスを容易に行うことができる。また複数個の水力発電機１、１・・・はライン状に配設されているので、効率良く発電が得られる。
【００２４】
また下方ワイヤ掛け具１１、１３は、上方ワイヤ掛け具１０、１２の内側下端線１７より内側に設けられているので、前記したように水力発電機１をワイヤ５０〜５３より取り外すために水力発電機１を引き上げた場合、また前記したように水力発電機１をワイヤ５０〜５３に供給するために水力発電機１の下方ワイヤ掛け具１１、１３が上方ワイヤ５０、５２に引っ掛かることがない。
【００２５】
図５は本発明の水力発電機１の第２及び第３の実施の形態を示す。前記実施の形態における水力発電機１は、水取り入れ口面２及び水排出口面３が下方内側に向かって傾斜した傾斜面となっている。図５（ａ）は、水取り入れ口面２及び水排出口面３は、ワイヤ掛け具１０〜１３の固定部１４を取付ける部分のみが内側に向かって傾斜した傾斜面となっている。このように形成しての前記実施の形態と同様の効果が得られる。図５（ｂ）は、前記各実施の形態のように水力発電機１の水取り入れ口面２及び水排出口面３は傾斜面とはなってはいない。そこで、水力発電機１の上面に外側に突出した掛け具取付け板９０、９１を固定し、この掛け具取付け板９０、９１に下方が開放した逆Ｕ字形状の上方ワイヤ掛け具１０、１２が固定されている。水力発電機１の下面には下方が開放した逆Ｕ字形状の下方ワイヤ掛け具１１、１３が水取り入れ口面２及び水排出口面３より突出しないように固定されている。このように形成しての前記実施の形態と同様の効果が得られる。
【００２６】
なお、水力発電機としては特に限定されなく、例えば特許文献１〜３のような水力発電機を用いる。本実施の形態は、前記したようにワイヤ５０〜５３に取付けるので、特許文献１〜３のように河川底又は海底に固定しないことは言うまでもない。また上記実施の形態においては、横方向滑り止めリング５４を上方ワイヤ５０、５２に設けた場合について説明したが、横方向滑り止めリング５４は、上方ワイヤ５０、５２と下方ワイヤ５１、５３の両方に設けてもよく又は下方ワイヤ５１、５３のみに設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の水力発電装置の一実施の形態を示す平面説明図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】水力発電機の概略を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。
【図４】ロボットアームの引っ掛け部を水力発電機の吊り具に掛けた状態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図５】本発明の水力発電機の第２及び第３の実施の形態を示す側面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    水力発電機
２    水取り入れ口面
３    水排出口面
１０、１２    上方ワイヤ掛け具
１１、１３    下方ワイヤ掛け具
１８    吊り具
２０    上流側ライン
２１    下流側ライン
３０    上流前面側ワイヤ支持手段
３１    下流後面側ワイヤ支持手段
３３、３４    プーリ
４０    上流後面側ワイヤ支持手段
４１    下流前面側ワイヤ支持手段
４３、４４    プーリ
５０〜５３    ワイヤ
５４    横方向滑り止め具
６０、７０    ワイヤ駆動手段
６１、７１    駆動モータ
６３、６４、７３、７４    駆動プーリ
８０    発電機供給ステーション
８１    発電機取り出しステーション
８２    発電機供給ステーション
８３    発電機取り出しステーション
８５    ロボットアーム
８６    引っ掛け部
９０、９１    掛け具取付け板
【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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