(57)【要約】【課題】河川の状況や大きさ等に応じて、所望の水量及び水流速度に調整することができる水力発電システムを提供する。【解決手段】水力発電システムＳは、河川Ｒの一部を壁で仕切って形成される流路Ｗに設置されるものであり、流路Ｗの幅が上流側よりも下流側の方が狭くなるように形成され、河川Ｒの水を所定の水量に溜める水量調整部１と、水量調整部１の下流側から流入された水の水流速度及び水圧を調整する水流調整部２と、水流調整部２の下流側から流入された水を流路Ｗ上に設けられた水車３に供給して、回転力を得ることにより発電機４を駆動させて発電する発電部５とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
河川を壁で仕切って形成される流路に設置される水力発電システムであって、
前記流路の幅が上流側よりも下流側の方が狭くなるように形成され、前記河川の水を所定の水量に溜める水量調整部と、
前記水量調整部の下流側から流入された水の水流速度及び水圧を調整する水流調整部と、
前記水流調整部の下流側から流入された水を前記流路上に設けられた水車に供給して、回転力を得ることにより発電機を駆動させて発電する発電部と、
を有することを特徴とする水力発電システム。
【請求項２】
前記流路の最下流側に前記河川からの逆流を防止する逆流防止壁を有することを特徴とする請求項１に記載の水力発電システム。
【請求項３】
前記水量調整部には、前記河川の上流側に前記河川の一方の岸から中央部に向かって延びて設置され、第１の開口部を備えた第１の水量調整壁と、前記第１の水量調整壁の端部と連結され、水流方向に延びて設置された仕切壁と、前記仕切壁の下流側から前記河川の一方の岸側に向かって延びて設置された第１の誘導壁とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の水力発電システム。
【請求項４】
前記第１の水量調整壁は、水流方向側に所定角度傾斜して設置されていることを特徴とする請求項３に記載の水力発電システム。
【請求項５】
前記第１の水量調整壁の下部と仕切壁の上部との間は支え部を介して間隔を隔てて配置されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の水力発電システム。
【請求項６】
前記河川の一方の岸から前記第１の誘導壁の下流側に延びて設置され、第２の開口部を備えた第２の水量調整壁を有することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１つの項に記載の水力発電システム。
【請求項７】
前記第２の水量調整壁には、前記第２の開口部を遮断する遮断ゲートが設けられていることを特徴とする請求項６に記載の水力発電システム。
【請求項８】
前記第１の水量調整壁と第２の水量調整壁との間には、さらに１又は２以上の水量調整壁が配置されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の水力発電システム。
【請求項９】
前記水量調整部の底部には１又は２以上のブロックが配置されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つの項に記載の水力発電システム。
【請求項１０】
前記水量調整部よりも上流側に、河川の水を前記水量調整部に誘導する外側誘導壁が設置されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１つの項に記載の水力発電システム。
【請求項１１】
前記外側誘導壁は、前記仕切壁の上流側の端部と連結していることを特徴とする請求項１０に記載の水力発電システム。
【請求項１２】
前記外側誘導壁は、前記仕切壁の上流側の端部と離れて配置され、前記外側誘導壁の先端を前記仕切壁の上流側の端部よりも内側に配置していることを特徴とする請求項１０に記載の水力発電システム。
【請求項１３】
前記水流調整部には、前記流路の両側面に１組以上の一対の水流調整壁が互い違いに設置されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１つの項に記載の水力発電システム。
【請求項１４】
前記水流調整部には、前記流路の両側面に１組以上の一対の水流調整壁が互いに平行に設置されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１つの項に記載の水力発電システム。
【請求項１５】
前記水流調整部には、前記水流調整壁に当って溢れ出た水を前記河川の流路外に排出させる排出部及び排出用溝部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１つの項に記載の水力発電システム。
【請求項１６】
前記発電部の流路の側部には、流路内の水を前記水車側に導く第２の誘導壁が設置されている請求項１乃至１５のいずれか１つの項に記載の水力発電システム。
【請求項１７】
前記流路の両側面側に１組以上の一対の前記水車及び前記第２の誘導壁が互い違いに設置されていることを特徴とする請求項１６に記載の水力発電システム。
【請求項１８】
前記流路の両側面側に１組以上の一対の前記水車及び前記第２の誘導壁が互いに平行に設置されていることを特徴とする請求項１６に記載の水力発電システム。
【請求項１９】
前記水車は、前記河川の水流方向に対して略水平方向に回転するものであることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１つの項に記載の水力発電システム。
【請求項２０】
前記水車は、前記河川の水流方向に対して略垂直方向に回転するものであることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１つの項に記載の水力発電システム。
【請求項２１】
前記水車は、前記回転軸と、前記回転軸に取り付けられた本体と、前記本体の外周面に沿って間隔を隔てて固定して設けられた枢着部材と、前記枢着部材に回動可能に枢着され、前記河川の水流を受ける水受け板とを有することを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか１つの項に記載の水力発電システム。
【請求項２２】
前記本体の外周面に固定され、前記外周面に対して略垂直方向に延びた当接面を備えた当接部を有することを特徴とする請求項２１に記載の水力発電システム。
【請求項２３】
前記当接部の当接面には、弾性部材が取り付けられていることを特徴とする請求項２２に記載の水力発電システム。
【請求項２４】
前記当接部の当接面には、緩衝部材が取り付けられていることを特徴とする請求項２２に記載の水力発電システム。
【請求項２５】
前記水車の外周面には、前記河川の水流を受ける水受け部が固定して設けられていることを特徴とする請求項１乃至２４のいずれか１つの項に記載の水力発電システム。
【請求項２６】
前記水受け板と本体の外周面との間には前記水受け板を閉じる方向に付勢する付勢部材が取り付けられていることを特徴とする請求項２１乃至２５のいずれか１つの項に記載の水力発電システム。
【請求項２７】
前記発電部は、前記水車による回転力を、直径の大きな伝達手段と小さな伝達手段とを交互に組み合わせた水力伝達手段を用いて伝達させ、高速の回転力を発生させることにより発電させることを特徴とする請求項１乃至２６のいずれか１つの項に記載の水力発電システム。
【請求項２８】
前記水車の上部は床部に覆われており、前記発電機は前記床部上に設置されていることを特徴とする請求項１乃至２７のいずれか１つの項に記載の水力発電システム。
【請求項２９】
遠隔地から操作されることを特徴とする請求項１乃至２８のいずれか１つの項に記載の水力発電システム。
【請求項３０】
前記発電部によって生成された電力を個々の地域で使用するために送電したり、他の発電機又は駆動装置の駆動のために送電することを特徴とする請求項１乃至２９のいずれか１つの項に記載の水力発電システム。
【請求項３１】
前記発電部は三相交流の電力を生成するものであることを特徴とする請求項１乃至３０のいずれか１つの項に記載の水力発電システム。
【請求項３２】
１又は２以上の河川に設置された請求項１乃至３１のいずれか１つの項に記載の水力発電システムが変電所を介して接続されていることを特徴とする総合水力発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水力発電システム及び総合水力発電システムに関し、特に、河川をダムにより堰き止めることなく、河川の水流を利用した水力発電システム及び総合水力発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油等の埋蔵資源の枯渇問題、排出される二酸化炭素等による地球温暖化の問題等から、環境に優しく、かつ発電効率の良好な水力発電の技術が注目されている。
【０００３】
従来の水力発電は、ダムにより河川を堰き止めて得られる水位差を利用して、落下する水流を地上に設置された水車の羽根に衝突させて回転力を得ることにより発電機を駆動させて電力を得ていた。
【０００４】
しかし、ダムにより広大な土地を水没させる必要があり、ダムや各種の発電施設を水圧や自然災害に耐えるように建設する必要があるため、莫大な建設費や利用コストがかかるという問題があった。
【０００５】
また、大規模な土木工事やダムの土砂による堆積物等により自然破壊が生じるという問題があった。
【０００６】
そこで、河川をダムにより堰き止めることなく、河川の水流を利用した水力発電システムが提案されている。
【０００７】
例えば、特許文献１には、河川の水流より回転力を得ることにより発電機を駆動して発電する発電装置と、その発電装置を搭載して河川の水面に浮かべる浮体装置と、川岸より浮体装置を牽引する牽引装置とを備えた水力発電システムが提案されている（以下、この技術を従来例１という）。
【０００８】
また、特許文献２には、装置に障害となる漂流物の流入防止のための板状長尺部材をほぼ均等間隔で平行に配列した筋状スクリーンが水流に対し傾斜して配設された筋状スクリーン部位と、角筒状をなし内部に流水を水車の回転力に寄与する側の領域に導水出来る様にするための板状導水部が傾斜して配設された導水部位と、水流に対し直交方向で且つ水面に対し水平方向の回転軸を有し両端部を回転自在に支持された形態の水車が組み込まれると共に外周部が角筒状の形態をなす水車部位とを具有し、且つ、水車の回転力を発電機に伝達して発電出来る手段と河川等の水底部や堰堤等の下流近傍に固設出来る手段を具有した水力発電装置が提案されている（以下、この技術を従来例２という）。
【０００９】
この種の水力発電システムは、低コストで設置でき、かつ自然破壊の発生を極力除去できることから、現在、特に注目されている技術である。
【特許文献１】特開２００３−２８６９３５号公報
【特許文献２】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】
【００１０】
しかし、従来例１及び従来例２では、次のような課題があった。
【００１１】
（１）河川の状況や大きさ等に応じて、水量を調整したり、河川の水流速度や水圧を一定に調整することができなかった。そのため、水車の回転が一定せず、安定した電力を得ることが困難であった。
【００１２】
（２）河川の増水等の非常時において迅速に対応したり、水車等の設備の点検やメンテナンスを容易に行うことが困難であった。
【００１３】
（３）水車の回転効率を向上させるための手段が施されていなかった。
【００１４】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、河川の状況や大きさ等に応じて、所望の水量及び水流速度に調整することができる水力発電システム及び総合水力発電システム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】
【００１５】
本発明の水力発電システムは、河川を壁で仕切って形成される流路に設置される水力発電システムであって、
前記流路の幅が上流側よりも下流側の方が狭くなるように形成され、前記河川の水を所定の水量に溜める水量調整部と、
前記水量調整部の下流側から流入された水の水流速度及び水圧を調整する水流調整部と、
前記水流調整部の下流側から流入された水を前記流路上に設けられた水車に供給して、回転力を得ることにより発電機を駆動させて発電する発電部と、
を有することを特徴とするものである。
【００１６】
前記流路の最下流側に前記河川からの逆流を防止する逆流防止壁を有してもよい。
【００１７】
前記水量調整部には、前記河川の上流側に前記河川の一方の岸から中央部に向かって延びて設置され、第１の開口部を備えた第１の水量調整壁と、前記第１の水量調整壁の端部と連結され、水流方向に延びて設置された仕切壁と、前記仕切壁の下流側から前記河川の一方の岸側に向かって延びて設置された第１の誘導壁とを有してもよい。
【００１８】
前記第１の水量調整壁は、水流方向側に所定角度傾斜して設置されていてもよい。
【００１９】
前記第１の水量調整壁の下部と仕切壁の上部との間は支え部を介して間隔を隔てて配置されていてもよい。
【００２０】
前記河川の一方の岸から前記第１の誘導壁の下流側に延びて設置され、第２の開口部を備えた第２の水量調整壁を有してもよい。
【００２１】
前記第２の水量調整壁には、前記第２の開口部を遮断する遮断ゲートが設けられていてもよい。
【００２２】
前記第１の水量調整壁と第２の水量調整壁との間には、さらに１又は２以上の水量調整壁が配置されていてもよい。
【００２３】
前記水量調整部の底部には１又は２以上のブロックが配置されていてもよい。
【００２４】
前記水量調整部よりも上流側に、河川の水を前記水量調整部に誘導する外側誘導壁が設置されていてもよい。
【００２５】
前記外側誘導壁は、前記仕切壁の上流側の端部と連結していてもよい。
【００２６】
前記外側誘導壁は、前記仕切壁の上流側の端部と離れて配置され、前記外側誘導壁の先端を前記仕切壁の上流側の端部よりも内側に配置していてもよい。
【００２７】
前記水流調整部には、前記流路の両側面に１組以上の一対の水流調整壁が互い違いに設置されていてもよい。
【００２８】
前記水流調整部には、前記流路の両側面に１組以上の一対の水流調整壁が互いに平行に設置されていてもよい。
【００２９】
前記水流調整部には、前記水流調整壁に当って溢れ出た水を前記河川の流路外に排出させる排出部及び排出用溝部が設けられていてもよい。
【００３０】
前記発電部の流路の側部には、流路内の水を前記水車側に導く第２の誘導壁が設置されていてもよい。
【００３１】
前記流路の両側面側に１組以上の一対の前記水車及び前記第２の誘導壁が互い違いに設置されていてもよい。
【００３２】
前記流路の両側面側に１組以上の一対の前記水車及び前記第２の誘導壁が互いに平行に設置されていてもよい。
【００３３】
前記水車は、前記河川の水流方向に対して略水平方向に回転するものであってもよい。
【００３４】
前記水車は、前記河川の水流方向に対して略垂直方向に回転するものであってもよい。
【００３５】
前記水車は、前記回転軸と、前記回転軸に取り付けられた本体と、前記本体の外周面に沿って間隔を隔てて固定して設けられた枢着部材と、前記枢着部材に回動可能に枢着され、前記河川の水流を受ける水受け板とを有してもよい。
【００３６】
前記本体の外周面に固定され、前記外周面に対して略垂直方向に延びた当接面を備えた当接部を有してもよい。
【００３７】
前記当接部の当接面には、弾性部材が取り付けられていてもよい。
【００３８】
前記当接部の当接面には、緩衝部材が取り付けられていてもよい。
【００３９】
前記水車の外周面には、前記河川の水流を受ける水受け部が固定して設けられていてもよい。
【００４０】
前記水受け板と本体の外周面との間には前記水受け板を閉じる方向に付勢する付勢部材が取り付けられていてもよい。
【００４１】
前記発電部は、前記水車による回転力を、直径の大きな伝達手段と小さな伝達手段とを交互に組み合わせた水力伝達手段を用いて伝達させ、高速の回転力を発生させることにより発電させてもよい。
【００４２】
前記水車の上部は床部に覆われており、前記発電機は前記床部上に設置されていてもよい。
【００４３】
遠隔地から操作されるものでもよい。
【００４４】
前記発電部によって生成された電力を個々の地域で使用するために送電したり、他の発電機又は駆動装置の駆動のために送電してもよい。
【００４５】
前記発電部は三相交流の電力を生成するものでもよい。
【００４６】
本発明の総合水力発電システムは、１又は２以上の河川に設置された前記複数の水力発電システムが変電所を介して接続されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、次のような効果を奏する。
【００４８】
（１）河川の状況によって、誘導壁の角度や高さを設定したり、仕切壁の長さを設定したり、また水量の増量のための外側誘導壁の長さや角度を設定して、河川状況に合った最適な形態とすることができる。
【００４９】
（２）河川の状況や大きさ等に応じて、水量を調整したり、河川の水流速度を一定に調整することができるので、水車の回転を一定にでき、安定した電力を得ることができる。
【００５０】
（３）第２の水量調整部に遮断ゲートを設けた場合には、非常時において迅速に対応したり、水車等の設備の点検やメンテナンスを容易に行うことができる。
【００５１】
（４）水車の本体に水受け板や水受け部を設けたり、流路内の水を水車側に導く第２の誘導壁を設置した場合には、水車の回転効率を向上させることができる。
【００５２】
（５）勾配の少ない河川でも発電が可能である。
【００５３】
（６）大、中、小のすべての河川に対応して設置することが可能である。
【００５４】
（７）設置コストを低減でき、保守・点検を容易に行うことができる。
【００５５】
（８）変電所を介して各水力発電システムを接続することにより、大電力を得ることができる。
【００５６】
（９）水流という自然の力を利用しているので、エネルギーのクリーン化が可能で、無公害を実現でき、化石燃料のような熱エネルギーを使用しないので、二酸化炭素を排出することがなく、温暖化防止や環境保護に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態例に係る水力発電システムを概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態例に係る水力発電システムを概略的に示す平面図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は水量調整部の変形例を示す平面図である。
【図４】遮断ゲートを示す正面図である。
【図５】（Ａ）は流路内に設けられたブロックを示す斜視図、（Ｂ）は水流調整部の内部を示す斜視図である。
【図６】（Ａ）は水流調整壁を示す斜視図、（Ｂ）は水流調整壁の配置の一例を示す平面図、（Ｃ）は水流調整壁の配置の他の例を示す平面図である。
【図７】（Ａ）は排出部を示す側面断面図、（Ｂ）は（Ａ）のｂ７−ｂ７線断面図、（Ｃ）は防御壁の内側から見た側面図である。
【図８】（Ａ）は、排出用溝部を示す斜視図、（Ｂ）は排出用溝部、防御壁及び水流調整壁を示す断面図である。
【図９】水車の構成を示す斜視図である。
【図１０】（Ａ）は枢着部材を示す側面図、（Ｂ）はその平面図、（Ｃ）は支持軸を示す平面断面図である。
【図１１】（Ａ）及び（Ｂ）は水受け板の変形例を示す平面図である。
【図１２】（Ａ）は水車の当接部の当接面に弾性部材が取り付けられている例を示す側面図、（Ｂ）は当接部の当接面に緩衝部材が取り付けられている例を示す側面図である。
【図１３】水車の水受け板の動作を概略的に説明するための説明図である。
【図１４】（Ａ）は水車の配置の一例を示す平面図、（Ｂ）は水車の配置の他の例を示す平面図である。
【図１５】（Ａ）は発電部の変形例を示す斜視図、（Ｂ）はその平面図である。
【図１６】水車の他の例を示す斜視図である。
【図１７】（Ａ）〜（Ｄ）は水車のさらに他の変形例を示す説明図である。
【図１８】発電機の変形例を示す説明図である。
【図１９】本発明の実施形態例に係る水力発電システムの利用例を示す説明図である。
【図２０】本発明の実施形態例に係る水力発電システムの他の利用例を示す説明図である。
【図２１】本発明の実施形態例に係る総合水力発電システムを示す説明図である。
【図２２】各壁の高さ関係を説明するための説明図である。
【図２３】（Ａ）は、河川の水流方向に対して垂直方向に回転する水車を用いた発電部の構成を示す側面図、（Ｂ）は水受け板を示す側面図、（Ｃ）は水受け板を示す正面図、（Ｄ）は（Ｃ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【図２４】第１の回転体を示す斜視図である。
【図２５】第２の回転体を示す斜視図である。
【図２６】第３の回転体を示す斜視図である。
【図２７】（Ａ）及び（Ｂ）は第３の回転体の内部構造の例を示す断面図である。
【図２８】第３の回転体の内部構造の例を示す断面図である。
【図２９】第１の回転体の変形例を示す側面図である。
【図３０】第２の回転体の変形例を示す斜視図である。
【図３１】（Ａ）〜（Ｃ）は水受け板の変形例を示す正面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態例に係る水力発電システムを概略的に示す斜視図、図２はその平面図である。
【００５９】
図３（Ａ）及び（Ｂ）は水量調整部の変形例を示す平面図であり、図２２は各壁の高さ関係を説明するための説明図である。
【００６０】
図１及び図２に示すように、本発明の実施形態例に係る水力発電システムＳは、河川Ｒを壁で仕切って形成される流路Ｗに設置されるものであり、流路Ｗの幅が上流側よりも下流側の方が狭くなるように形成され、河川Ｒの水を所定の水量に溜める水量調整部１と、水量調整部１の下流側から流入された水の水流速度及び水圧を調整する水流調整部２と、水流調整部２の下流側から流入された水を流路Ｗ上に設けられた水車３に供給して、回転力を得ることにより発電機４を駆動させて発電する発電部５とを有する。
【００６１】
図１及び図２に示すように、水量調整部１には、河川Ｒの上流側に河川Ｒの一方の岸から中央部に向かって延びて設置され、第１の開口部６ａを備えた第１の水量調整壁６と、第１の水量調整壁６の先端部から上流方向に延びて設置された第１の仕切壁７ａと、第１の水量調整壁６の先端部から下流方向に延びて設置された第２の仕切壁７ｂと、第２の仕切壁７ｂの下流側から河川Ｒの一方の岸側に向かって延びて設置された第１の誘導壁８とを有する。
【００６２】
第１の仕切壁７ａにおける上流側の端部には、河川Ｒの水を水量調整部１に誘導する外側誘導壁４７が設置されている。
【００６３】
外側誘導壁４７の高さについては、年数に応じて土砂等が増加するため、普段の河川の川の流れの高さよりも若干高く形成されているのが好ましい。また、外側誘導壁４７における上流側の高さＨ１よりも下流側の高さＨ２の方が高くなるように傾斜して形成されている（図２２参照）。これは河川Ｒの増水時に水量調整を行う必要があるためである。また、外側誘導壁４７は、河川Ｒの水の流れを弱めない程度に第１の仕切壁７ａ側に向かって所定角度傾斜して設置されている。
【００６４】
外側誘導壁４７における下流側の端部の高さＨ２は、第１の仕切壁７ａにおける上流側の端部の高さＨ８と同一である。
【００６５】
外側誘導壁４７の設置位置、高さ、傾斜角度等は、河川Ｒの状況、規模、水量等によって決定される。
【００６６】
なお、外側誘導壁４７の基端側と他方の岸との間を空けて、魚道や船舶の往来等を確保してもよい（図３（Ａ）参照）。
【００６７】
また、外側誘導壁４７の下流側の端部と第１の仕切壁７ａの上流側の端部との間を離して、外側誘導壁４７の先端を第１の仕切壁７ａの先端よりも内側に配置してもよい（図３（Ｂ）参照）。この場合、外側誘導壁４７における下流側の端部の高さＨ２は、第１の仕切壁７ａの上流側の端部の高さＨ８よりも高くしてもよい。
【００６８】
第１の水量調整壁６の第１の開口部６ａの高さＨ３は、第１の水量調整壁６までに溜まった水量と外側誘導壁４７から流入した水量とで溜まった水量の水面よりも若干高くなるように形成されている。
【００６９】
また、第１の水量調整壁６は、水流方向側に所定角度θ１（例えば４５度以内）傾斜して設置されている（図２参照）。これによって、漂流物を第１の水量調整壁６よりも外側の河川Ｒに導きやすくなる。
【００７０】
第１の仕切壁７ａにおける下流側の端部の高さＨ４は、上流側の端部の高さＨ８よりも低くなるように傾斜して形成されており、河川Ｒのごみ等を排出しやすくしている。
【００７１】
また、外側誘導壁４７における上流側の端部の高さＨ１は、第１の仕切壁７ａにおける下流側の端部の高さＨ４よりも高く形成されている。
【００７２】
また、第１の水流調整壁６の下部と第１の仕切壁７ａの下流側の端部との間は支え部９により間隔（Ｈ３−Ｈ４）を隔てていて、河川Ｒのごみや流木等を排出しやすくしている。
【００７３】
第１の水量調整壁６と第２の仕切壁７ｂは同じ高さＨ５であり、１００年に１度の河川Ｒの氾濫や災害にも耐えることができるような高さ及び材質で形成されている。
【００７４】
第１の仕切壁７ａ及び第２の仕切壁７ｂは、河川Ｒの水流方向に対して略平行に設置されている。
【００７５】
第１の誘導壁８の高さは、第２の仕切壁７ｂの高さよりも低く形成され、第１の誘導壁８から溢れた水は、河川Ｒの外側に送られる。
【００７６】
また、第１の誘導壁８の外部側から河川Ｒの水が逆流しないように、第２の仕切壁７ｂの下流側は、第１の誘導壁８の先端部よりも突き出ている。
【００７７】
第１の誘導壁８における下流側の端部の高さＨ６は、上流側の端部の高さＨ７よりも高くなるように傾斜して形成され、増水調整やごみ等の排除をしやすくしている。
【００７８】
また、第１の仕切壁７ａにおける下流側の端部の高さＨ４は、第１の誘導壁８における下流側の端部の高さＨ６よりも高く形成され、下流側の端部の高さＨ７よりもやや高く形成されている。
【００７９】
第１の誘導壁８の長さ、高さ及び角度は、河川Ｒの状況によって決める。
【００８０】
水量調整部１と水流調整部２との境界の水門部には、河川Ｒの一方の岸から第１の誘導壁８の下流側に延びて設置され、第２の開口部１４ａを備えた第２の水量調整壁１４が設置されている。
【００８１】
水門部から入る水量の最低限度の状態は、第２の水流調整壁１４からあふれ出る程度なくてはならない。この状態が水量・水流の最低基準となり、この基準になるように、水門の幅や高さ、第１の誘導壁８の高さ、Ｈ４の高さ等が設定される。
【００８２】
図４は遮断ゲートを示す正面図である。
【００８３】
図４に示すように、第２の水量調整壁１４には、第２の開口部１４ａを遮断するための遮断ゲート１０が１又は２以上設けられており、トラブル発生、増水等の緊急時、水車３や発電機４の点検整備時、３年から５年に１度に流路Ｗ内の川底の清掃や整備等の定期メンテナンス時に遮断ゲート１０を下降させて、第２の開口部１４ａを遮断する。
第２の水量調整壁１４が斜めに配置されているのは、遮断ゲート１０を下降させるのに水圧抵抗を少なくするためである。
【００８４】
遮断ゲート１０の上下動は、例えば、第２の水量調整壁１４の上部に設置されたモータ等の駆動装置１１により、遮断ゲート１０の上部に連結されたワイヤ１１ａ（又はチェーン）等を巻き上げることにより行われる。
【００８５】
なお、駆動装置１１は、バッテリ又は本水力発電システムＳの発電機４の電力で駆動させてもよい。
【００８６】
遮蔽ゲート１０は、第２の水量調整壁１４の第２の開口部１４ａに設けるのが好ましいが、第１の水量調整壁６の第１の開口部６ａに設けてもよい。
【００８７】
また、遮蔽ゲート１０は、電動式ではなく手動で上下させるように構成してもよい。
【００８８】
第１の水量調整壁６と第２の水量調整壁１４との間で第１の誘導壁８の中間部上には、第３の水量調整壁１５が設けられている。
【００８９】
第３の水量調整壁１５は、所定以上の水量分を第１の誘導壁８側に導かれて、流路Ｗ外に排出させたり、ゴミ等を排除する役割を有する。
【００９０】
また、第３の水量調整壁１５の下部の高さは、第１の誘導壁８における下流側の端部（水門部）の高さＨ６と同一であり、第１の誘導壁８との間の支え部１５ａに隙間が形成されているため、ごみ等を流路Ｗ外へ排出しやすくしている。
【００９１】
なお、河川Ｒの水流が強い場合や水量が多い場合には、水流調整壁を多く設定して、水流や水量を一定にするのが好ましい。
【００９２】
図１及び図２に示すように、水流調整部２及び発電部５の流路Ｗの両側部は、水流方向に沿って延びて形成された一対の防御壁１６ａ、１６ｂによって仕切られている。
【００９３】
一方（図面では下側）の防御壁１６ａの水流調整部２に対応する部分は、１００年に１度の河川Ｒの氾濫や災害にも耐えることができるような高さ及び材質で形成されており、第１の誘導壁８の下流側に連結されている。
【００９４】
一方の防御壁１６ａ、１６ｂ内の流路Ｗの底面は、水の流れを良好にするためにセメント化してもよい。
【００９５】
図５（Ａ）は流路内に設けられたブロックを示す斜視図である。
【００９６】
図５（Ａ）に示すように、第１の誘導壁８における下流側の端部（水門部）の底部には、流路Ｗに対して略垂直方向に第１のブロック１２ａが設けられている。
【００９７】
なお、第１のブロック１２ａは、第１の誘導壁８の延長線上に配置して、第１の誘導壁８によって導かれた水がスムーズに水流調整部２側に流れるようにしてもよい。
また、遮断ゲート１０を下降した時、遮断ゲート１０の下部は、第１のブロック１２ａの上面に位置するようになっている。
【００９８】
また、河川Ｒの流れがゆっくりしている場合等河川Ｒの状況によっては、第１のブロック１２ａよりも上流側に複数（図１では２つ）の第２のブロック１２ｂ、第３のブロック１２ｃを設けて。水を貯めてもよい。この場合、上流側の第３のブロック１２ｃを下流側の第２のブロック１２ｂよりも高くなるように形成するのが好ましい。
【００９９】
さらに、外側誘導壁４７の先端と第１の仕切壁７ａの上流側の端部との間を離したような場合（図３（Ｂ）参照）には、第３のブロック１２ｃを設けなくてもよい。
【０１００】
図５（Ｂ）は水流調整部の内部を示す斜視図である。
【０１０１】
図１，図２及び図５（Ｂ）に示すように、水流調整部２は、増水時であっても水流及び水圧を調整して、流路Ｗ内の水の流れを一定に調整するものであり、一対の防御壁１６の内側面に間隔を隔てて設置された複数の水流調整壁１７と、一方（図面では下側）の防御壁１６ａの外側に設けられ、水流調整壁１７に当って溢れ出た水を河川Ｒの流路Ｗ外に排出させる排出部１８と、他方（図面では上側）の防御壁１６ｂの外側に設けられ、水流調整壁１７に当って溢れ出た水を受け入れて外部に排出させる排出用溝部１３とが設けられている。
【０１０２】
図６（Ａ）は水流調整壁１７を示す斜視図、（Ｂ）は水流調整壁１７の配置の一例を示す平面図、（Ｃ）は水流調整壁１７の配置の他の例を示す平面図である。
【０１０３】
図６（Ａ）に示すように、水流調整壁１７は三角柱状に形成されており、その底面は水底に接している。
【０１０４】
また、斜辺に沿った側面１７ａは水流を受けてはね返すのに十分な面積を有していることが必要である。
【０１０５】
さらに、水流調整壁１７の斜辺と基辺との間の角度θ２は、河川Ｒの状況、規模、水量等によって決定されるが、あまり大きすぎると、水流にブレーキをかけることになるため、１０°〜２０°の範囲内であるのが好ましい。
【０１０６】
１組以上の一対の水流調整壁１７は同形かつ同じ高さであり、流路Ｗの両側面に対して互い違いに設置されていてもよく（図６（Ｂ）参照）、互いに平行に設置されていてもよい（図６（Ｃ）参照）。どのような配置にするかは、河川Ｒの状況、規模、水量等によって決定される。
【０１０７】
水流調整壁１７の水流方向の間隔は、等間隔に配置されているのが好ましい。
【０１０８】
なお、水流調整部２として、水流調整壁１７を設置する代わりに、第２の水量調整壁１４の下部に公知の水流自動制御システムを設置してもよい。ただし、故障等のトラブルやメンテナンス等の対応が面倒であり、コストもかかるため、水流調整壁１７を用いた方が好ましい。
【０１０９】
図７（Ａ）は排出部を示す側面断面図、（Ｂ）は（Ａ）のｂ７−ｂ７線断面図、（Ｃ）は防御壁の内側から見た側面図である。
【０１１０】
図１、図２及び図７（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、排出部１８は一方の防御壁１６ａに水流方向に延びて形成された貫通孔３９に沿って設置されている。
【０１１１】
排出部１８は、断面略コ字状に水流方向に延びて形成された排出通路１８ａと、防御壁１６ａの貫通孔３９を介して排出通路１８ａ内に入った水を流路Ｗ外の河川Ｒに排出する排出管１８ｂと、排出通路１８ａを支持する支持脚１８ｃとを有する。
【０１１２】
排出通路１８ａの底面は、水流方向に向かって下り勾配に傾斜して形成されている。
【０１１３】
水流調整壁１７に当って溢れ出た水は、一方の防御壁１６ａに形成された貫通孔３９を介して排出通路１８ａ内に入り、排出通路１８ａ内の底面を下り、排出管１８ｂを介して、河川Ｒの流路Ｗ外に排出される。
【０１１４】
図８（Ａ）は、排出用溝部を示す斜視図、（Ｂ）は排出用溝部、防御壁及び水流調整壁を示す断面図である。
【０１１５】
図２及び図８に示すように、排出用溝部１３は、水流調整部２の上流側から発電部５の下流側まで延びて形成されており、他方の防御壁１６ｂの外側に設けられ、水流調整壁１７に当って溢れ出た水や発電部５の屋根を越えた水を受け入れて外部に排出させる。
【０１１６】
排出用溝部１３の上部は、ゴミ等が入らないように網状に形成されている。
【０１１７】
図９は水車の構成を示す斜視図、図１０（Ａ）は枢着部材を示す側面図、（Ｂ）はその平面図、（Ｃ）は支持軸を示す平面断面図である。
【０１１８】
図１及び図９に示すように、発電部５の流路Ｗの側部には、流路Ｗ内の水を水車３側に導く第２の誘導壁１９が設置されている。
【０１１９】
第２の誘導壁１９は、河川Ｒの水の流れを弱めない程度に、水車３側に向かって所定角度傾斜して設置されている。
【０１２０】
水車３及び第２の誘導壁１９の上部は床部２０に覆われており、発電機４は床部２０上に設置されている。
【０１２１】
床部２０の上部には、システムのオペレータ室、コントロール室、事務室等が設けられており、水が入らないように防水設計が施されている。
【０１２２】
なお、システムのオペレータ室等を離れた場所に設けて、遠隔操作により水力発電システムＳをコントロールしてもよい。
【０１２３】
また、発電部５の上流側の先端には水の侵入を防止するための防水壁４０を設けてもよい（図１,図２参照）。
【０１２４】
また、防水壁４０に当った水が排出部１８又は排出用溝部１３のいずれかに導きやすくするために、発電部５の上流側の先端面及び防止壁４０の面を下流側に向かって左右いずれかに傾斜して形成してもよい。
【０１２５】
図９に示すように、水車３は、第２の誘導壁１９によって誘導された水流によって効率よく回転できるように、第２の誘導壁１９よりも若干（例えば水車３の半径程度）外側の位置に配置されている。
【０１２６】
水車３は、河川Ｒの水流方向に対して略水平方向に回転するものであり、流路Ｗ内に回転可能に支持される回転軸２１と、回転軸２１に固定して設けられた本体２２と、本体２２の外周面に沿って充分かつ均等な間隔を隔てて固定して設けられた枢着部材２３と、枢着部材２３に固定された支持軸２４を支点として回動可能に枢着され、河川Ｒの水流に応じて開閉する水受け板２５とを有する。
【０１２７】
回転軸２１の下部にはベアリング２６が設けられ、ベアリング２６は、河川Ｒの底面から突出して設けられた支持部材２７の上部に形成された湾曲凹状の背もたれ部２７ａに接触した状態で回転可能に支持されている。また、回転軸２１の下部に重りを取り付けてもよい。これによって、水流による水車３のふらつきを防止することができる。
【０１２８】
回転軸２１は、流路Ｗ内に固定して設けられた三脚部材２８に軸受（図示せず）を介して回転可能に支持されている。三脚部材２８の第１の脚部２８ａは、水車３の回転や水流の邪魔にならないように、水車３の中心よりも内側の位置に配置され、第２の脚部２８ｂは、水車３の中心よりも外側に位置に配置され、第３の脚部２８ｃは、第１の脚部２８ａ及び第２の脚部２８ｂの位置に対応してバランスの良好な位置に配置されている。
【０１２９】
三脚部材２８の中心の下部には、水車３の回転によって生じる水しぶきが当らないように傘状の水避け部材２９が設けられている。
【０１３０】
図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、枢着部材２３は、平面視略コ字状に形成され、本体２２の外周面にネジ等によって固定された一対の支持部２３ａと、支持部２３ａの先端部同士を連結する板状の連結部２３ｂとを有する。
【０１３１】
一対の支持部２３ａの間には、支持軸２４が固定されており、その支持軸２４に水受け板２５の基端部が回転可能に支持されている。
【０１３２】
図１０（Ｃ）に示すように、支持軸２４の両端部は、支持部２３ａの外側からネジ３０によって締結固定されている。ネジ３０と支持部２３ａの表面との間には、ネジ３０を安定して着座させるためのワッシャー３１及び球状ワッシャー３２が取り付けられている。
【０１３３】
図１１（Ａ）及び（Ｂ）は水受け板の変形例を示す平面図である。
【０１３４】
水受け板２５の先端部には、水の抵抗の低減化及び軽量化等のために、基端側に向かって凸状に湾曲して切り欠いた切り欠き部２５ａが形成されていたり（図１１（Ａ）参照）、基端側に向かって三角形状に切り欠いた切り欠き部２５ｂが形成されていてもよい（図１１（Ｂ）参照）。
【０１３５】
図１２（Ａ）は水車の当接部の当接面に弾性部材が取り付けられている例を示す側面図、（Ｂ）は当接部の当接面に緩衝部材が取り付けられている例を示す側面図である。
【０１３６】
図１２に示すように、水車３には、本体２２の外周面に固定され、外周面に対して略垂直方向に延びた当接面３３ａを備えた当接部３３を有してもよい。
【０１３７】
また、当接部３３の当接面３３ａには、水流方向に対向する方向に水受け板２５を付勢するバネ等の弾性部材３４が取り付けられていてもよい（図１２（Ａ）参照）。この弾性部材３４は、水流が強い場合に、水受け板２５が略垂直状態を保持できるように調整する役割を有するとともに、水受け板２５が水流を受ける時の衝撃を緩和する役割を有する。
【０１３８】
なお、河川Ｒ等の状況に応じて、弾性部材３４の付勢力が設定される。
【０１３９】
また、当接部３３の当接面３３ａの表面には、ゴム等の緩衝部材３５が取り付けられていてもよい（図１２（Ｂ）参照）。この緩衝部材３５は、水流が強い場合に、水受け板２５が略垂直状態を保持できるように調整する役割を有するとともに、水受け板２５が水流を受ける時の衝撃を緩和する役割を有する。
【０１４０】
なお、緩衝部材３５は、複数個の板状のゴム等を重ねて構成してもよい。
【０１４１】
図１３は水車３の水受け板２５の動作を概略的に説明するための説明図である。
【０１４２】
図１３に示すように、水車３の矢印方向（時計方向）の回転に伴い、水受け板２５は、枢着部材２３の支持軸２４を支点として、外周面から所定角度に浮いた状態になり、流路Ｗの水面に近づくにしたがって、外周面に対して略垂直状態になる。これによって、水受け板２５は、水流の力を受けることになるので、水車３の回転力をより向上させることができる。
【０１４３】
図１４（Ａ）は水車の配置の一例を示す平面図、（Ｂ）は水車の配置の他の例を示す平面図である。
【０１４４】
図１４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、複数の水車３及び第２の誘導壁１９は、水流方向に沿って、水流が一定になるように等間隔に隔てて設置されている。
【０１４５】
水流方向に向かって左右の水車３は互いに逆方向に回転する。すなわち、右側の水車３は時計方向に回転し、左側の水車は逆時計方向に回転する。
【０１４６】
１組以上の一対の水車３及び第２の誘導壁１９は同形であり、流路Ｗの両側面に対して互い違いに設置されていてもよく（図１４（Ａ）参照）、互いに平行に設置されていてもよい（図１４（Ｂ）参照）、どのような配置にするかは、河川Ｒの状況、規模、水量等によって決定される。
【０１４７】
図１５（Ａ）は発電部の変形例を示す斜視図、（Ｂ）はその平面図である。
【０１４８】
河川Ｒが世界的な大河川の場合、図１５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、発電部５内の流路Ｗを水流方向に延びた区切壁５０で複数（図面では２つ）の領域に区切って、各領域にそれぞれ水車３及び第２の誘導壁１９を配置してもよい。
【０１４９】
図１６は水車の他の例を示す斜視図である。
【０１５０】
図１６に示すように、水車３の本体２２の外周面の上部及び下部には、河川Ｒの水流を受けるように、回転方向に向かって先細になる断面略く字状の水受け部３６が径方向に延びて設けられていてもよい。
【０１５１】
図１７（Ａ）〜（Ｄ）は水車のさらに他の変形例を示す説明図である。
【０１５２】
水車３の変形例としては、例えば本体２２を円盤状に形成したもの（図１７（Ａ）参照）、本体２２を円盤状に形成し、かつ上部及び下部に水受け部３６を設けたもの（図１７（Ｂ）参照）、本体２２を長尺の円筒状に形成したもの（図１７（Ｃ）参照）、本体２２を長尺の円筒状に形成し、かつ上部及び下部に水受け部３６を設けたもの（図１７（Ｄ）参照）等がある。
【０１５３】
なお、各水車３にガバナ（調速機）を取り付けて、回転速度を一定にしてもよい。
【０１５４】
また、各水車３に増速機を取り付け、発電機４の回転子３７（後述）を高速に回転させてもよい。
【０１５５】
発電機４の内部は、図９に示すように、水車３の回転軸２１に取り付けられた回転子３７と、回転子３７を周囲を取り囲むように内壁に固定された電機子３８とを有する。
【０１５６】
電機子３８には３個の端子があり、各発電機４は三相交流の電力を生成する。また、複数の各発電機４同士は、送電線を介して接続されており、各発電機４で生成された三相交流の電力は結合されて、外部に出力される。
【０１５７】
また、流路Ｗの水流が弱い場合には、回転子３７の極数を多くしてもよい。
【０１５８】
図１８は発電機４の変形例を示す説明図である。
【０１５９】
複数の円盤や回転軸を用いて水車３からの回転速度を増速させて、回転子３７に回転力を伝達させてもよい。
【０１６０】
例えば、図１８に示すように、水車３の本体２２が取り付けられ、床部２０上まで延びた第１の回転軸２１に第１の円盤４１を設け、床部２０上に設けられた第２の回転軸４２に第１の円盤４１と歯合又は面接触している第２の円盤４３と第３の円盤４４とを設け、回転子３７が取り付けられている第３の回転軸４５に第３の円盤４４と歯合又は面接触している第４の円盤４６を設ける。
【０１６１】
第２の円盤４３の直径は、第１の円盤４１の直径よりも短く形成され、第３の円盤４４の直径は、第２の円盤４３の直径よりも長く形成され、第４の円盤４６の直径は、第３の円盤４４の直径よりも短く形成されている。これによって、第１の円盤４１の回転速度は、第２の円盤４３によって増速され、第２の円盤４３の回転力がそのまま第３の円盤４４に伝達され、第４の円盤４６の回転速度は、第３の円盤４４によってさらに増速される。
【０１６２】
これによって、発電機４の回転子３７をより高速に回転させることができ、発電力を向上させることができる。
【０１６３】
なお、発電機４の電機子３８を回転可能に構成し、水車３の回転軸２１からの回転力を円盤を用いて電機子３８に伝達させ、回転子３７と電機子３８と互いに逆方向に回転させるように構成してもよい。これによって、回転子３７だけを回転させる場合に比べて回転子３７と電機子３８との相対速度を大きくすることができ、より大きな誘導起電力を発生させることが可能となる。
【０１６４】
流路Ｗの最下流側には、河川Ｒの外部からの逆流を防止するために逆流防止壁４９が設置されている（図１、図２参照）。
【０１６５】
逆流防止壁４９は、第２の仕切壁７ｂ、水流調整部２に位置する防御壁１６ａの部分と同様に、１００年に１度の河川Ｒの氾濫や災害にも耐えることができるような高さ及び材質で形成されている。
【０１６６】
次に、本発明の実施形態例に係る水力発電システムＳの動作を説明する。
【０１６７】
河川Ｗの水は、外側誘導壁４７によって誘導されて水量調整部１に流入され、所定の水量に溜められた後、水流調整部２によって、水流速度及び水圧が調整される。
【０１６８】
水流速度及び水圧が調整された流路Ｗ内の水は、発電部５に設けられた水車３に供給され、回転力を得ることにより発電機４を駆動させて発電する。
【０１６９】
また、流路Ｗ内の川底に溜まった土砂等の整備を行う場合には、第２の水量調整壁１４の遮断ゲート１０を下げて、第２の開口部１４ａを遮断し、ベルトコンベアを用いて、土砂等を外部に運び出す。ベルトコンベアは、バッテリ又は本水力発電システムＳの発電機４の電力で駆動させてもよい。
【０１７０】
本発明の実施形態例に係る水力発電システムＳによれば、河川Ｒの状況によって、第１の誘導壁８の角度や高さを設定したり、第１の仕切壁７ａ及び第２の仕切壁７ｂの長さを設定したり、また水量の増量のための外側誘導壁４７の長さや角度を設定して、河川Ｒの状況に合った最適な形態とすることができる。
【０１７１】
また、河川Ｒの状況や大きさ等に応じて、水量を調整したり、河川Ｒの水流速度を一定に調整することができるので、水車３の回転を一定にでき、安定した電力を得ることができる。
【０１７２】
また、第２の水量調整部１４に遮断ゲート１０を設けた場合には、非常時において迅速に対応したり、水車等の設備の点検やメンテナンスを容易に行うことができる。
【０１７３】
また、水車３の本体に水受け板２５や水受け部３６を設けたり、流路内の水を水車側に導く第２の誘導壁１９を設置した場合には、水車３の回転効率を向上させることができる。
【０１７４】
また、勾配の少ない緩やかな河川Ｒでも発電が可能である。
【０１７５】
また、大、中、小のすべての河川Ｒに対応して設置することが可能である。
【０１７６】
また、設置コストを低減でき、保守・点検を容易に行うことができる。
【０１７７】
また、変電所を介して各水力発電システムを接続することにより、大電力を得ることができる。
【０１７８】
さらに、水流という自然の力を利用しているので、エネルギーのクリーン化が可能で、無公害を実現でき、化石燃料のような熱エネルギーを使用しないので、二酸化炭素を排出することがなく、温暖化防止や環境保護に役立つ。
【０１７９】
図１９は、本発明の実施形態例に係る水力発電システムＳの利用例を示す説明図である。
【０１８０】
図１９に示すように、本発明に係る水力発電システムＳの発電機４によって生成された電力を他の発電機４ａに送電して、電力をさらに増幅させてもよい。
【０１８１】
なお、他の発電機４ａとしては、例えば、本出願人によって出願され、特許された発明（特許第３９８１７５０号）に係る発電機等である。
【０１８２】
図２０は、本発明の実施形態例に係る水力発電システムＳの他の利用例を示す説明図である。
【０１８３】
図２０に示すように、本発明に係る水力発電システムＳの発電機４によって生成された電力を個々の地域で使用するために送電したり、他の発電機４ｂ又は駆動装置のモータ４ｃの駆動のために送電してもよい。
【０１８４】
なお、他の発電機４ｂとしては、例えば、本出願人によって出願され、特許された発明（特許第３９８１７５０号）に係る発電機等である。
【０１８５】
図２１は、本発明の実施形態例に係る総合水力発電システムを示す説明図である。
【０１８６】
図２１に示すように、本発明の実施形態例に係る総合水力発電システムＫは、１又は２以上の河川Ｒに設置された複数の水力発電システムＳが、変電所４８を介して送電線５１によって接続されていることを特徴としている。これによって、非常に大きな膨大な電力を生成することが可能となる。
【０１８７】
本発明は、上記実施の形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内において、種々の変更が可能である。
【０１８８】
例えば、１つの河川Ｒに複数の本発明に係る水力発電システムＳを設置してもよい。
【０１８９】
また、水車３は、河川Ｒの水流方向に対して略垂直方向に回転する縦型の水車を用いてもよい。
【０１９０】
図２３（Ａ）は、河川の水流方向に対して垂直方向に回転する水車を用いた発電部の構成を示す側面図、（Ｂ）は水受け板を示す側面図、（Ｃ）は水受け板を示す正面図、（Ｄ）は（Ｃ）のＤ−Ｄ線断面図、図２４は第１の回転体を示す斜視図、図２５は第２の回転体を示す斜視図、図２６は第３の回転体を示す斜視図、図２７及び図２８は第３の回転体の内部構造の例を示す断面図、図２９は第１の回転体の変形例を示す側面図、図３０は第２の回転体の変形例を示す斜視図、図３１（Ａ）〜（Ｃ）は水受け板の変形例を示す正面図である。
【０１９１】
発電部５は、例えば図２３〜図２７に示すように、水車３の役割を有する第１の回転体５３と、水力伝達手段の役割を有する第２の回転体５４と、発電機４の役割を有する第３の回転体５５とからなる回転体群５２が河川Ｒの流路Ｗに沿って、１又は２以上直列状態に配置されているものでもよい。この場合、発電部５内の流路Ｗの幅は狭くすることができ、第２の誘導壁１９を設置する必要もなくなる。この回転体群５２の上部は、屋根等で覆っていてもよい。
【０１９２】
ここで、図２３及び図２４に示すように、第１の回転体５３は、河川Ｒの水流方向に対して垂直方向に延び、流路Ｗの側部に固定して取り付けられた第１の回転軸５３ａと、第１の回転軸５３ａに回転可能に取り付けられた略円筒形状の第１の本体５３ｂと、第１の本体５３ｂの両側面に固定して取り付けられ、第１の回転軸５３ａに軸受を介して回転可能に取り付けられた一対の第１の歯車５３ｃと、第１の本体５３ｂの外周面に沿って間隔を隔てて固定して取り付けられた枢着部材５３ｄと、枢着部材５３ｄに固定された支持軸５３ｅを支点として回動可能に枢着され、河川Ｒの水流に応じて開閉する板状の水受け板５３ｆとを有する。
【０１９３】
水受け板５３ｆの先端部は、外側に凸状に湾曲して形成され（図２３（Ｃ）参照）、中央部に向かって傾斜又は湾曲して凹んでいる（図２３（Ｄ）参照）。これによって、少ない抵抗で水流に入ることができ、かつ水流を確実に捕らえて、回転力を得ることができる。
水受け板５３ｆと第１の本体５３ｂの外周面との間には、水受け板５３ｆを閉じる方向に付勢するための一対のバネ５５ｇが左右に間隔を隔てて取り付けられている。バネ５５ｇの代わりに油圧式のピストン装置を用いてもよい。
【０１９４】
図２９に示すように、第１の本体５３ｂの直径を短くして、水受け板５３ｆの長手方向の長さを長くなるように形成してもよい。この場合、水受け板５３ｆの先端部が隣接する第２の回転体５４等に当たらないような長さに設定する必要がある。
なお、水受け板５３ｆの先端部は、外側に山形に突出して形成してもよく（図３１（Ａ）参照）、長手方向に長い水受け板５３ｆにおける先端部が外側に凸状に湾曲して形成してもよく（図３１（Ｂ）参照）、外側に山形に突出して形成してもよい（図３１（Ｃ）参照）。
【０１９５】
図２３及び図２５に示すように、第２の回転体５４は、河川Ｒの水流方向に対して垂直方向に延び、流路Ｗの側部に固定して取り付けられた第２の回転軸５４ａと、第２の回転軸５４ａに軸受を介して回転可能に取り付けられ、第１の歯車５３ｃと噛合する一対の第２の歯車５４ｂと、第２の回転軸５４ａに軸受を介して回転可能に取り付けられ、第２の歯車５４ｂの外面に一体に取り付けられた一対の第３の歯車５４ｃとを有する。
【０１９６】
第２の歯車５４ｂの幅は、第１の歯車５３ｃと確実に噛合できるように、広く形成されているのが好ましい。
【０１９７】
なお、図３０に示すように、第２の回転体５４の第２の歯車５４ｂを外側に配置し、第３の歯車５４ｃを内側に配置してもよい。
【０１９８】
図２３及び図２６に示すように、第３の回転体５５は、河川Ｒの水流方向に対して垂直方向に延び、流路Ｗの側部に固定して取り付けられた第３の回転軸５５ａと、第３の回転軸５５ａに回転可能に取り付けられた略円筒形状の第２の本体５５ｂと、第２の本体５５ｂの両側面に固定して取り付けられ、第３の回転軸５５ａに軸受を介して回転可能に取り付けられ、第３の歯車５４ｃと噛合する一対の第４の歯車５５ｃとを有する。
【０１９９】
図２７（Ａ）に示すように、第２の本体５５ｂの内部には、第３の回転軸５５ａに取り付けられた回転子５６と、第２の本体５５ｂの内壁に固定され、回転子５６を周囲を取り囲むように配置された電機子５７とを有する発電機４が設けられており、発電機４によって生成された電力は、送電線を介して外部に出力される。
【０２００】
第２の歯車５４ｂの直径は、第１の歯車５３ｃの直径よりも短く形成され、第３の歯車５４ｃの直径は、第２の歯車５４ｂの直径よりも長く形成され、第４の歯車５５ｃの直径は、第３の歯車５４ｃの直径よりも短く形成されている。そのため、水受け板５３ｆによって流路Ｗの水流の力を受けて回転力を得た第１の歯車５３ｃの回転速度は、第２の歯車５４ｂによって増速され、第２の歯車５４ｂの回転力がそのまま第３の歯車５４ｃに伝達され、第３の歯車５４ｃの回転速度は、第４の歯車５５ｃによってさらに増速される。
【０２０１】
これによって、発電機の電機子５７をより高速に回転させることができ、発電力を向上させることができる。
【０２０２】
また、図２７（Ｂ）に示すように、回転子５６を取り付けた第３の回転軸５５ａに第４の歯車５５ｃが固定して取り付けられ、回転子５６が第４の歯車５５ｃと一緒に回転し、電機子５７を備えた第２の本体５５ｂが、隣接する第２の回転軸５４ａに連結部材５８を介して固定され支持されるように構成してもよい。
【０２０３】
さらに、図２８に示すように、固定された第３の回転軸５５ａに第４の歯車５５ｃが軸受５９を介して回転可能に取り付けられ、第３の回転軸５５ａとは別の内側の回転軸６０が第４の歯車５５ｃに固定して取り付けられ、第４の歯車５５ｃと一緒に回転し、電機子５７を備えた第２の本体５５ｂが、外側の第３の回転軸５５ａに固定して取り付けられるように構成してもよい。
【０２０４】
発電部５に用いられる横型の水車４の水受け板２５において、水受け板５３ｆと同様に水受け板２５を閉じる方向に付勢するためのバネや油圧式のピストン装置を取り付けてもよい。
また、本実施形態例のものに限らず、一般に用いられる縦型の水車や横型の水車を用いてもよい。
水量・水流調整としては、第１の水量調整壁６、第２の水量調整壁１４、第３の水量調整壁１５、第１の誘導壁８、外側誘導壁４７の高低差、水流調整壁１７の対になった数又は交互になった数の多さ、水受け板５３ｆに取り付けられたバネ５３ｇでの力の吸収、さらには水車に取り付けられるガバナ等をそれぞれ設定することにより行われる。これらを組み合わせた場合に、河川Ｒの大増水に対しても、ほぼ一定の水量・水圧の調整が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０２０５】
本発明の水力発電システムＳは、河川Ｒの水流を利用して電力を生成するために用いられる。１つの河川Ｒで何十、何百という数の水力発電システムＳを設置でき、１つの水力発電システムＳは、数百メートル、河川状況によっては数百キロメートルのものまで設置できる。
【０２０６】
本発明の水力発電システムＳにより生成された電力は、都市部だけでなく、例えば砂漠地に送電して、ポンプにより水を供給して緑の大地を潤したり、寒冷地に送電して、農業や牧畜等に利用できる。
【符号の説明】
【０２０７】
Ｓ：水力発電システム
Ｗ：流路
Ｒ：河川
Ｋ：総合水力発電システム
１：水量調整部
２：水流調整部
３：水車
４：発電機
５：発電部
６：第１の水量調整壁
６ａ：第１の開口部
７ａ：第１の仕切壁
７ｂ：第２の仕切壁
８：第１の誘導壁
９：支え部
１０：遮断ゲート
１１：駆動装置
１２ａ〜１２ｃ：ブロック
１３：排出用溝部
１４：第２の水量調整壁
１４ａ：第２の開口部
１５：第３の水量調整壁
１６ａ、１６ｂ：防御壁
１７：水流調整壁
１８：排出部
１９：第２の誘導壁
２０：床部
２１：回転軸
２２：本体
２３：枢着部材
２４：支持軸
２５：水受け板
２６：ベアリング
２７：支持部材
２８：三脚部材
２９：水避け部材
３０：ネジ
３１：ワッシャー
３２：球状ワッシャー
３３：当接部
３４：弾性部材
３５：緩衝部材
３６：水受け部
３７：回転子
３８：電機子
３９：貫通孔
４０：防水壁
４１：第１の円盤
４２：第２の回転軸
４３：第２の円盤
４４：第３の円盤
４５：第３の回転軸
４６：第４の円盤
４７：外側誘導壁
４８：変電所
４９：逆流防止壁
５０：区切壁
５１：送電線
５２：回転体群
５３：第１の回転体
５４：第２の回転体
５５：第３の回転体
５６：回転子
５７：電機子
５８：連結部材
５９：軸受
６０：内側の回転軸
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年12月21日(2009.12.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
なお、第１のブロック１２ａは、第１の誘導壁８の延長線上に配置して、第１の誘導壁８によって導かれた水がスムーズに水流調整部２側に流れるようにしてもよい。
また、遮断ゲート１０を下降した時、遮断ゲート１０の下部は、第１のブロック１２ａの上面に位置するようになっている。
さらに、左右の水流調整壁１７及び防御壁１６の上部のラインは同一の高さであり、第１のブロック１２ａの高さ分だけ低くして排水できるように形成されている。