(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両が通過する道路や地面に作動液を送る弾性通水路手段を敷設して、走行する車両の車輪の転動運動を作用させて前記弾性通水路手段の作動液を圧力流体化し、この圧力流体化した作動液で発電機を駆動させるものであり、
前記弾性通水路手段は、道路や地面に敷設される敷設用マットに配管を囲むように配するための複数の凹条が形成され、この凹条に複数の配管が各々配されて、車両が敷設用マットを踏みつけることで複数の配管を収縮させることを特徴とする道路設置型の水力発電装置。
【請求項２】
前記敷設用マットはゴム製の上下のマットで構成されて、この上下のマットの間に前記凹条と凹条が配管を囲むように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の道路設置型の水力発電装置。
【請求項３】
車両が通過する道路や地面に作動液を送る弾性通水路手段を敷設して、走行する車両の車輪の転動運動を作用させて前記弾性通水路手段の作動液を圧力流体化し、この圧力流体化した作動液で発電機を駆動させるものであり、
前記弾性通水路手段は、道路や地面に敷設される敷設用マットが上下のマットで構成されて、この上下のマットの間に複数の配管が配されるとともに、前記上下のマットは、ゴム製の下のマットの上にゴム製の上のマットが蓋をする構成にして、上下のマットが相互に移動しない構成であり、車両が敷設用マットを踏みつけることで複数の配管を収縮させることを特徴とする道路設置型の水力発電装置。
【請求項４】
前記上下のマットは、ゴム製の下のマットの上にゴム製の上のマットが蓋をする構成にして、上下のマットが相互に移動しない構成であることを特徴とする請求項２に記載の道路設置型の水力発電装置。
【請求項５】
前記弾性通水路手段の敷設用マットに前記複数の配管を順次押圧する凸状部材が設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の道路設置型の水力発電装置。
【請求項６】
前記弾性通水路手段を含んで構成されて所定の循環路を形成する循環配管路を備え、この循環配管路中に介装され、加圧された作動液の圧力流体エネルギーを回転力に変換する変換機と、変換機によって駆動する発電機とを備え、
前記循環配管路は、前記変換機の下流側に作動液を貯留するリザーバタンクを含んで構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に道路設置型の水力発電装置。
【請求項７】
前記循環配管路は、前記弾性通水路と変換機との間に作動液の流れ方向の上流側から順次に逆止弁とアキュムレ−タと圧力調整弁とを含んで構成され、前記アキュムレータと圧力調整弁とは、作動液の圧力変動を平準化して前記変換機に供給することを特徴とする請求項６に記載の道路設置型の水力発電装置。
【請求項８】
前記循環配管路は、前記変換機、または前記アキュムレータと前記変換機との双方をバイパスするバイパス配管と、該バイパス配管に介装するバイパス圧力調整弁とを含んで構成され、前記バイパス配管は、前記バイパス圧力調整弁の設定値を超える圧力をバイパスすることを特徴とする請求項６又は７に記載の道路設置型の水力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路を走行する車両の余剰運動エネルギーを利用して作動液を圧力流体化し、これによって発電作用を実現するようにした道路設置型の水力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電を将来的に利用することができるのか否かの議論について、否定的見解が支配的になりつつある。これは、世界的動向でもあり、原発全廃の結論を早期に確定させた国もある。このような状況を踏まえ、再生可能な国家的エネルギー施策の一項目として、マイクロ水力発電技術の開発が推進されている。
【０００３】
マイクロ水力発電なる今日的用語の意味するところは必ずしも明確ではないが、水力発電反対論の常套的論拠とされるところの巨大な自然破壊を伴うダムの設置に依拠することなく、自然水流を利用して地域的な小規模発電を実施する趣旨を含むことには、異論がないといえる。しかし、全国的には豊富な水に恵まれたわが国といえども、発電に利用できるような条件を満たす自然水流を活用できる地域は、多くはない。
【０００４】
本発明は、全国各地に張り巡らされた道路網をあたかも水が流れるがごとくとも観察される無数の車両の余剰運動エネルギーに着目してなされたものである。なお、車両の余剰運動エネルギーとは、主に、ブレーキング時の減速エネルギーを意味する。また、道路を走行する車両の挙動を利用して発電を実施しようとする構想自体は、既に知られたものであり、具体的には下記先行技術文献欄に示すような提案例がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１５２０２４号公報
【特許文献２】特開２００４−３６０６６８号公報
【特許文献３】特開２００５−２９９４３４号公報
【０００６】
車両側に永久磁石または誘導コイルを取り付けるとともに、道路側に、車両側に配置した永久磁石または誘導コイルに対応する誘導コイルまたは永久磁石を設置し、車両の走行に伴う磁束と導線の相対運動によって誘導コイルに起電力を生じさせる方式（特許文献１参照）は、電磁気学の黎明期における先賢ファラデーらの発見にかかる電磁誘導原理をそのまま実現するもっとも直接的な発電方式であるといえる。
【０００７】
上記発電方式の最大の問題点は、道路側または車両側に設置される永久磁石と、車両側または道路側に設置される誘導コイルとの距離を実効的な発電作用を期待することができる程度の距離にまで接近させることができないという点にある。電磁誘導による発電作用については、永久磁石の磁気エネルギーが大きければ大きいほど、また、コイル品質が高ければ高いほど、さらに、永久磁石と誘導コイルとの隙間が狭ければ狭いほど有利であることが理論的にも経験則的にも是認されているところである。
【０００８】
なお、同文献において、道路側の永久磁石や誘導コイルの設置場所は、路面に限らずガードレールであってもよいとしている。車両におけるロードクリアランスは、車両の用途やサスペンションストローク等を考慮して適切に設定されているのであり、発電作用を有利にするために車両のロードクリアランスを全般的に低下させるような政策を採用することは不可能であり、また、できるだけガードレールに接近して走行するように一般的指導を行うことも不可能である。これが、同文献に開示される発電方式では、現実的な発電作用を期待することができないとする理由である。永久磁石と誘導コイルとの組合せによる一般的な発電機の設計現場においては、両者の間隙をミリ単位で接近させる努力がなされている理由を知るべきである。
【０００９】
ここで、さらに上記特許文献１に示される構成で有効な発電作用が実現されると仮定して考察を一歩進める。車両の挙動による永久磁石と誘導コイルとの相対運動により、誘導コイルに誘導電流が流れるのであるが、この際の誘導電流は、永久磁石と誘導コイルの相対運動を妨げる向きに生じることが知られている。つまり、上記特許文献１に示される構成で有効な発電作用が実現される場合には、車両に電磁ブレーキ力が作用することが避けられない。この結果、車両の運転手は、余分にアクセルを踏まねばならず、これにより、燃費の悪化と排出ＣＯ２の増大がもたらされる。
【００１０】
車両が通過する路面に上下運動可能な受動基盤を設置し、車両の通過によって生じる受動基盤の上下運動をクランク機構や歯車によって回転運動に変換して発電機を駆動するとする提案（上記、特許文献２参照）におけるクランク機構の採用については、クランク機構の動作タイミングと車両の通過タイミングを同期させることができないという致命的問題がある。
【００１１】
一般的にクランク機構は、クランク機構を構成している上下往復部材が上死点を通過するタイミングで上下往復部材に周期的に圧力が加わることにより所定方向の回転運動を維持する機構である。しかし、上下往復部材に加えられる圧力が通過タイミングが不定である車両の通過に依存する場合、上下往復部材が上死点を通過するタイミングに一致して車両が通過するような好都合を期待することはできない。この結果、例えば、上下往復部材が上死点に向かう途中のタイミングで車両が通過することにより、クランク機構が直前通過車両から受領したエネルギーを打ち消してしまう、さらには、クランク機構が逆転してしまうという不都合が高頻度で発生するであろうことが容易に推測される。
【００１２】
また、その他の問題点としては、受動基盤上を通過する車両にクランク機構の行程相当のボトミング衝撃を与える結果となることが避けられない。また、同文献において主張されているように、受動基盤を複数個設置する場合には、このボトミング衝撃の弊害は、より大きなマイナス評価点として指摘しなければならないであろう。ボトミング衝撃は、運転者に不快感を与えるばかりでなく、タイヤの変形抵抗等により車両に対してブレーキング作用を及ぼす。
【００１３】
なお、同文献において上記クランク機構と並んで受動基盤の上下動を回転運動に変換する「歯車」なる用語が挙げられているが、単なる歯車には、往復運動を回転運動に変換する機能はないのであり、添付図面もなく単に「歯車」と記載されているのみでは、具体的にどのような機構であるのかは不明である。
【００１４】
上記特許文献３に開示される水循環式水力発電装置は、発電のためのエネルギーを基本的に上水道の送水圧力から得るように構成されたものである。しかし、車両の運行を利用する発明ではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
全国各地における主要道路、特に各地域のメインストリートの特定化所を通過する車両の単位時間当たりの累積車両通過数は、膨大な数に及ぶといえる。いわば、川の流れのように流れる車両群の余剰運動エネルギーを発電用途に有効に活用することができるとすれば、車両が発生させるＣＯ２以外の新たなＣＯ２発生の恐れなく、クリーンかつ膨大な量の電気エネルギーを賄える可能性がある。直接的に表現されているかいないかに拘らず、上記した先行技術例もこのような分析に基づく発明契機ないし発明動機に基づくものであろう。
【００１６】
原子力発電所や火力発電所を設置することは、当初からその目的で既に確立された技術を実施に移せば済むことであり、ある意味では容易なことである。しかし、発電目的とは全く異なる目的で完成されている既存の施設や装置を利用して発電作用を実現しようとすることは極めて難しい。
【００１７】
上述したように、特許文献１および特許文献２に示した先行技術例は、上記難問を解決することができないために、現実的な実効性がないと評価せざるを得ない。すなわち、永久磁石とコイルの組み合わせによる起電作用や、クランク機構で発電機を駆動する構成は、既に確率され自動車産業分野等において普通に利用されている構成であって、これら構成を利用して発電作用を実現することができることについては何らの問題もない。現実的に実効性のある発電作用を行えないという問題は、専ら、既存施設である道路上の特定ポイントを不定周期で通過する既存装置である車両を利用しようとすることに起因して発生している。
【００１８】
本発明の目的は、道路上を走行する車両の車輪駆動を活用して発電作用を実現することができる道路設置型の水力発電装置を提供することである。
【００１９】
上記目的を達成するために克服すべき課題としては、先ず、道路を走る車両に衝撃やブレーキング作用等の悪影響を及ぼさないことを挙げることができる。この問題に対する解決方針は、車両と本発明の水力発電機間におけるエネルギーの授受を衝撃吸収性を示す媒体を用いて行うことである。また、既設道路設置型のことを前提とすることから、設置に関して交通への支障を最小限に抑えることを課題とする。
【００２０】
なお、車両の運動エネルギーを利用する限りは、車両にブレーキング作用を及ぼすことは避けられない。この問題に対しては、車両の運動エネルギーが過剰状態になる時期を捉えて活用することで対処することができると考えられる。このような状態を本発明においては、車両の余剰エネルギーと称し、本発明の水力発電装置を車両が通常ブレーキを使用する道路の特定箇所に設置することで対処すれば足りる。
【００２１】
現実的に有効な発電作用を実現するためには、一過性ではなく、ある程度持続的に車両からエネルギーを受け取る必用がある。この問題に対しては、構造上、道路に沿って長くすることが容易である構成を採用することで対処することができると考えられる。すなわち、このような構成の実現が課題である。
【００２２】
その他、大型や小型が入り混じり、不定期かつ断続的に通過する車両群から現実的に有効な発電作用を実現するに足りるエネルギーを受け取るためには、集中的なエネルギーを蓄え、車両の通過頻度が低下した際に蓄えたエネルギーを放出するような構成要素が必要であり、このようなエネルギーの平準化機能を有する構成が課題である。
【００２３】
さらに、車両に衝撃を与えない圧力媒体として液相物質が選択される場合には、原則として、液相物質を継続的に供給する必要のない構成が課題である。
そこで、本発明は、膨大な量の車両の余剰運動エネルギーを圧力媒体を介して授受する機構において、圧力媒体を使い捨てる構成を採用する場合には、圧力媒体の供給と排出に関わる付帯設備が必要とされ、接地箇所に関する大きな制約を伴うことになるから、この使い捨てエネルギーを効率的に発電に活用することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記本発明は、上記課題を解決するために、車両が通過する道路や地面に作動液を送る弾性通水路手段を敷設して、走行する車両の車輪の転動運動を作用させて前記弾性通水路手段の作動液を圧力流体化し、この圧力流体化した作動液で発電機を駆動させるものであり、前記弾性通水路手段は、道路や地面に敷設される敷設用マットに配管を囲むように配するための複数の凹条が形成され、この凹条に複数の配管が各々配されて、車両が敷設用マットを踏みつけることで複数の配管を収縮させることを特徴とする。また、車両が通過する道路や地面に作動液を送る弾性通水路を敷設して、走行する車両の車輪の転動運動を作用させて前記弾性通水路の作動液を圧力流体化し、この圧力流体化した作動液で発電機を駆動させるものであり、前記弾性通水路手段は、道路や地面に敷設される敷設用マットが上下のマットで構成されて、この上下のマットの間に複数の配管が配されるとともに、前記上下のマットは、ゴム製の下のマットの上にゴム製の上のマットが蓋をする構成にして、上下のマットが相互に移動しない構成であり、車両が敷設用マットを踏みつけることで複数の配管を収縮させることを特徴とする。そして、本発明は、内部に充填された作動液を循環させる循環配管路と、該循環配管路中に介装され、加圧された作動液の圧力流体エネルギーを回転力に変換する変換機と、該変換機によって駆動する発電機とを備えてなり、前記循環配管路は、車両が通過する道路の路面に敷設されて作動液を送る易変形性の通水路手段を含んで構成され、前記通水路手段に対して道路を走行する車両の車輪の転動運動を作用させて前記通水路手段の作動液を圧力流体化し、この圧力流体化した作動液によって発電することを特徴とする。
【００２５】
上記解決手段は、本発明の基本的構成部材と、道路を走行する車両の余剰運動エネルギーが最終的に発電機を駆動するに至る基本的メカニズムを示している。
上記解決手段に含まれる構成部材は、作動液と、循環配管路と、変換機と、発電機とである。作動液は、循環配管路内に充填される圧力媒体であり、少なくとも常温常圧で液相を呈するものであれば足りる。
循環配管路の意義は、一度発電作用に使用した作動液を廃棄することなく循環して繰り返し利用することができるように構成されていることである。この要件を満たす循環配管路は、大気から遮断された閉ループ構成の管路であっても、大気に開放されたオープンループ構成の管路であってもよい。ただし、この循環配管路には、易変形性の路面用配管が含まれることが必要要件であり、この易変形性の路面用配管が、車両が通過する道路の路面に車両の進行方向に沿って敷設されることも必要である。
【００２６】
前記通水路手段として、易変形性の路面用配管が使用できる。易変形性の路面用配管とは、使用素材が弾性体であるか非弾性体であるかを問うことなく、車両のタイヤの接地圧によって大きな変形抗力を発生させることなく容易に変形する配管であることが好ましい。また、前記通水路手段としては、ゴムなどの弾性力を発揮するもので、内部に作動液を送る通水路が形成されているものが好ましい。通水路には配管が配されているものでも配されていないものでも良い。また、車両重量との関係で、あえて乗用車では変形や弾力性に変化はないが、大型トラックや大型バスが通過すると、その荷重で変形する構造にしても良い（図１２）。
【００２７】
変換機は、流体の圧力によって機械的回転運動を出力する変換機であり、変換機の目的は、発電機を駆動する。変換機の形式および容量は、変換機に作用させる圧力流体の態様や変動幅に応じて他律的に決定される。したがって、変換機に作用する流体の容量や圧力が本質的に固定されない本発明においては特に限定されず、現実の実施規模等に応じて決定すれば足りる。このことは、変換機によって駆動する発電機の形式や容量についても同様である。
【００２８】
作動液を循環させる循環配管路が、流体の圧力を機械的回転運動に変換して発電機を駆動する変換機と易変形性の路面用配管又は弾力変形可能な弾性通水路手段とを含んで構成され、この際の易変形性の通水路手段が、車両が通過する道路の路面に車両の進行方向に沿って敷設されるという本発明の構成によれば、路面用配管上を車両が通過することにより、路面用配管内に充填された作動液を車両の進行方向に駆動することができる。これはチューブ容器の押出し操作、もしくは絞出し操作の場合と同じ原理に基づくものである。
【００２９】
車両に駆動された作動液は、車両の進行速度程度の流速の圧力流体と化して変換機に作用する。本構成における変換機は、流体圧力を機械的回転力に変換するための、いわば専用機であり、圧力流体化した作動液のエネルギーを回転力に変換して発電機を送り、所定の電力需要を賄うことができる。循環配管路は、変換機を通過した作動液を通水路手段に復帰させるように機能する。この結果、車両が継続的に路面用配管上又は弾性通水路手段上を通過することにより、作動液の供給や排出を伴うことなく所定量の発電作用を持続することができる。ただし、発電機の出力が変動的であることは避けられないが、今日このような問題は、電気的に容易に解決することができる問題である。
【００３０】
本発明としては、前記通水路手段は、道路に敷設される敷設用マットに配され、車両が敷設用マットを踏みつけると前記通水路手段内の作動液を車両の走行方向に送ることが好ましい。
本発明によれば、車両が敷設用マットを踏みつけると前記弾性通水路部を縮径させることにより、作動液を効率的に送り出すことができる。
【００３１】
本発明としては、前記通水路手段は、道路に敷設される敷設用マットに複数の配管として配されるとともに、車両が敷設用マットを踏みつけると、複数の配管部を順次押圧する凸状部材が設けられていることが好ましい。
本発明によれば、車両が敷設用マットを踏みつけると、複数の配管部を順次押圧する凸状部材が設けられて、この凸状部材により前記弾性通水路部を縮径させることにより、複数の配管部を同時に縮径させて作動液を送り出すことができる。
【００３２】
本発明の道路設置型の水力発電装置は、前記解決手段に記載の発明を基本発明とし、その基本発明を構成する循環配管路が、車両の進行方向に沿って道路の路幅方向に並べて並設する複数本の路面用配管を含んで構成され、複数本の路面用配管は、いずれも逆止弁を介して変換機へと配管されていることを特徴とする。
【００３３】
上記解決手段は、本発明の道路設置型の水力発電装置の発電容量を増大するための一手段を示している。水力発電における発電容量の限界は、最終的に作動液の圧力と流量とに依存する。つまり、いかに他の構成部材を工夫しようとも、作動液が包含するエネルギーを超える電気エネルギーを取り出すことはできない。本発明では、循環配管路中の路面に設置する部分である易変形性の路面用配管又は弾性変形可能な弾性通水路手段を並列的に増設することによって圧力流体の流量を簡単に増大することができる。ただし、並設した全ての路面用配管上をタイヤが通過することが保障されないことから、並設する場合には、各路面用配管を逆止弁を介して変換機へと配管する必要がある。この逆止弁は、タイヤが通過していない路面用配管を迂回して作動液が逆流するのを防止するように機能する。
【００３４】
なお、複数の通水路手段から変換機への配管は、個々に配管する場合の他、逆止弁が介装されることを条件に、複数本の路面用配管をまとめて変換機に配管する態様が含まれる。このような配管構造は、道路に敷き設する敷設用マットに上記各路面用配管を配するものとして構成することができる。
【００３５】
本発明の道路設置型の水力発電装置は、上記解手段の発明を基本発明とし、その基本発明を構成する循環配管路が、路面用配管と変換機との間に作動液の流れ方向の上流側から順次に逆止弁とアキュムレ−タと圧力調整弁とを含んで構成され、アキュムレータと圧力調整弁とは、作動液の圧力変動を平準化して変換機に供給することを特徴とする。
【００３６】
上記解決手段は、本発明の成果である発電作用の変動を平準化するとともに、循環配管路に含まれる機械要素や配管部材に対する過度的な大負担を平準化する手段を示している。
【００３７】
上記構成におけるアキュムレータとは、油圧、空圧の技術分野において蓄力要素として利用される一般的なアキュムレータの意味である。アキュムレータにおける蓄力媒体は、不問であるが、通常は、窒素ガスが使用される。窒素ガスは、本発明においても好適な蓄力媒体であり、窒素ガスを圧縮して液体タービンを回転させて発電する。
【００３８】
路面上に多数本の路面用配管が並設され、この路面用配管上を除雪車や大型トレーラ等の特殊車両が通過した場合には、大量の高圧作動液が一時的に変換機に向かって突入し、変換機そのものや、変換機に至る配管が破壊される恐れがある。この様な事態に対し、本発明のアキュムレータは、蓄力媒体の圧縮と膨張動作によって作動液の圧力変動のピークとディップを吸収することができる。
【００３９】
この際、アキュムレータの上流に配置される逆止弁は、アキュムレータから放出される圧力が逆流するのを阻止し、アキュムレータの下流に配置された圧力調整弁は、アキュムレータに蓄力されたエネルギーが一気に変換機に負荷されるのを阻止する。なお、本構成中の逆止弁については、解決手段に示す構成のように、路面用配管の下流側に既に逆止弁が取り付けられている発明に対して本構成を適用する場合には、これを省略することができる。
【００４０】
本発明の道路設置型の水力発電装置は、上記解決手段の発明を基本発明とし、その基本発明を構成する循環配管路が、変換機の下流側に作動液を貯留するリザーバタンクを含んで構成されていることを特徴とする。
【００４１】
上記解決手段は、循環配管路全体の設計自由度および循環配管路を構成する配管部材の選択自由度を拡大するとともに、作動液の交換や自動補充の便宜手段を提供する。
【００４２】
本発明の道路設置型の水力発電装置においては、路面に設置された易変形性の路面用配管上を車両が通過しているか否かによって、循環配管路内における作動液の偏在が生じ得る。具体的には、路面用配管上を車両が通過している場合には、路面用配管以外の部分に作動液が多く移動する。
【００４３】
作動液の移動は、圧力変動として変換機によって有効利用されるが、変換機を通過しても作動液の量が減少するわけではない。変換機を通過した作動液が直ちに路面用配管に復帰すれば問題はないのであるが、路面用配管上を連続して車両が通過しているような状況においては、作動液は路面用配管へと復帰することができない。路面用配管以外の部分における作動液の過大な偏在は、路面用配管から発電機側への作動液の流れを阻止するように機能し、正常な発電作用を阻害するようになる。
【００４４】
上記問題は、本構成のように、変換機の下流側にリザーバタンクを設置して過剰な作動液を受け入れることによって解消される。なお、アキュムレータも作動液を貯留するとみられる機能を営むのであるが、アキュムレータは、作動液のみではなく同時に圧力をも蓄えるので、変換機の下流側に設置することができないことに注意すべきである。変換機の下流側の圧力値の上昇は、変換機の効率的な作動を阻害する。
【００４５】
変換機の下流側に設置されたリザーバタンクは、通常、大気に開放され、リザーバタンク内の作動液には、正負のいずれの圧力も加わっていない。このことは、発電機を停止させることなくリザーバタンク内の作動液を一部を残して一時的に抜き取り新たな補充液に交換する、または、補充する等の所要メンテナンス作業を簡単に実施することができることを示している。
【００４６】
上記のように作動液の補充が容易である場合には、路面用配管の素材として、例えば、完全な非透水性ではない筒編み布地製の消火用ホースのような構成の強靭かつ容易に変形する素材を選択することも可能であり、循環配管路全体の設計自由度を拡大することができる。
【００４７】
本発明の道路設置型の水力発電装置は、上記解決手段に記載の発明を基本発明とし、その基本発明を構成するリザーバタンクが、内部に空気を取り込む一方向性の吸気弁と内部空気圧の上限値を所定の一定値に維持するリリーフ弁を備えること特徴とする。
【００４８】
上記解決手段は、本発明の水力発電装置を下り坂道に設置する場合に適合させるための構成を示している。
【００４９】
道路を走行する車両の運動エネルギーが余剰運動エネルギーの状態になるのは、ブレーキング操作が必要となるような状態、例えば、高速道路の料金所の手前付近や下り坂道である。下り坂道に循環配管路を構成する路面用配管を設置した場合、路面用配管の始端と終端との間には、落差が存在する状態となる。車両の通過によって路面用配管から押しだされた圧力水流は、変換機を通過することによって圧力を失い、リザーバタンクに貯留される。
【００５０】
リザーバタンクに何らの圧力も加わっていないとすれば、リザーバタンク内の作動液は、高所に位置する路面用配管の始端に復帰することができない。そこで、リザーバタンクに対して、作動液を路面用配管の始端に復帰させるのに必要とされる最小限度の圧力を加える必要がある。そのためにはリザーバタンクを必要な限度の制限的気密構造とすることが必要である。
【００５１】
内部に空気を取り込む一方向性の吸気弁と、内部空気圧の上限値を所定の一定値に維持するリリーフ弁は、上記制限的気密構造を実現するための手段である。一方向性の吸気弁は、リザーバタンクから作動液を送り出す動作において、リザーバタンク内を負圧にしないために必要である。リザーバタンクを気密構造とした場合、リザーバタンク内の圧力は、順次に送り込まれてくる作動液によって上昇する。発電機の下流に位置するリザーバタンク内の圧力が高まることは、相対的に発電に寄与するできる圧力が低下するということであり、好ましいことではない。この問題は、本構成のように、リザーバタンクに内部空気圧の上限値を所定の一定値に維持するリリーフ弁を設けることによって解決することができる。この際リリーフ弁に設定される空気圧の上限値は、いうまでもなく、リザーバタンク内の作動液を路面用配管の始端に復帰させるのに必要とされる最小限度の圧力値である。
【００５２】
本発明の道路設置型の水力発電装置は、上記解決手段の発明を基本発明とし、その基本発明を構成する循環配管路が、変換機またはアキュムレ−タと変換機との双方をバイパスするバイパス配管と、バイパス配管に介装するバイパス圧力調整弁とを含んで構成され、バイパス配管は、バイパス圧力調整弁の設定値を超える圧力をバイパスすることを特徴とする。
【００５３】
上記解決手段は、特珠車両等の通過によって過大な圧力が発生した場合の装置の保護手段を示している。保護手段の内容は、本発明の水力発電装置の構成部材中の圧力を発生させる原因要素、すなわち、圧力負荷を全てバイパスする。圧力は、負荷が存在することによって発生し、負荷が存在しなければ発生し得ない。
【００５４】
本発明の水力発電装置における負荷は、先ず第１に、変換機である。また、アキュムレータが設置されている場合には、アキュムレータと変換機との双方が負荷である。バイパス配管は、これらの負荷要素全てをバイパス、つまり、これらの要素を迂回ないし避けて作動液を通過させる併走配管である。しかし、これらの要素を単純にバイパスしたのでは、発電目的を達成することができない。このような不都合を解消するためにバイパス圧力調整弁が設けられるのであり、バイパス圧力調整弁は、発電に必要とされる圧力値として設定される設定値を超える圧力のみをバイパスすることにより、正常な発電作用の確保と装置の安全を両立させる。
【発明の効果】
【００５５】
本発明によれば、易変形性の通水路手段に対して道路を走行する車両のタイヤの転動運動を作用させて路面用配管内の作動液を車両の進行方向に送り、圧力流体化した作動液によって発電作用を実現するために、設置場所の選択範囲が広く、しかも、車両の使い捨てエネルギーを利用して、これを効率的に発電に利用することができる。
【００５６】
本発明において、車両との接触は、内部に作動液が充填され、容易に変形することができる易変形性の通水路手段を介して行われる。したがって、道路を走行する車両に不快な衝撃等を与えることなく、車両のタイヤを介して内部の作動液を車両の進行方向に駆動することが可能である。なお、車両から運動エネルギーを受領することにより車両に対してブレーキング作用が及ぶという問題については、車両の速度を落とす必要がある箇所を設置場所として選択することによって解決することができる。
【００５７】
また、作動液を繰り返して使用するための循環配管路の要件は、循環配管路の始端と終端とが連結されているという簡単な要件であるため、路面用配管の長さには、制限要素が存しない。したがって、車両のタイヤを作用させる部分である路面用配管についても、長さ制限はなく、例えば、商用電源系統に系統連携することができるような現実的に有効な発電作用を実現するために必用十分な長さを容易に確保することができる。ただし、発電量は、設置箇所の交通量に依存することはいうまでもない。
【００５８】
ここで、主張していることは、現実的に有効な発電作用を実現するという課題に関して、発明の構成自体に否定的要素が存在しないということである。なお、車両から断続的に受け取るエネルギーの平準化等の付加的課題は、アキュムレータの追加等の付加的構成によって個々に解決される。本発明によって、現実的に有効な発電作用を営むことができる道路設置型の有益な道路設置型の水力発電装置方法と水力発電装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の水力発電装置の実施の形態を示す全体構成概念図である。
【図２】上記実施の形態における水力発電装置の設置例を示す斜視図である。
【図３】上記実施の形態に示す水力発電装置の動作説明図である。
【図４】上記実施の形態に示す水力発電装置の動作説明図である。
【図５】上記実施の形態に示す水力発電装置の動作説明図である。
【図６】本発明の水力発電装置の他の実施の形態を示す要部の斜視図である。
【図７】上記実施の形態における水力発電装置の設置例を示す斜視図である。
【図８】上記実施形態の弾性通水路手段の例を示す平面図である。
【図９】上記実施形態の弾性通水路手段の例を示す平面図である。
【図１０】上記実施形態の弾性通水路手段の例を示す平面図である。
【図１１】上記実施形態の弾性通水路手段の例を示す平面図である。
【図１２】本発明の水力発電装置の他の実施の形態を示す全体構成概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
以下、本発明の実施の形態例を図面を引用しながら説明する。
【００６１】
本発明の道路設置型の水力発電装置は、道路ＳＴを走行する無数の車両Ｍの余剰運動エネルギーを有効利用して発電作用を営むことができるように構成される（図２，図４参照）。本実施の形態では、高速道路の場合で説明するが、車線が複数の場合、すべての車線で配置しても良く、この場合、複数の車線間に渡る様に連結させても良い。
【００６２】
水力発電装置は、作動液Ｆを循環させて繰返し利用するための循環配管路１００中に、アキュムレ−タ２０、変換機３０、発電機４０およびリザーバタンク５０を介装してなる（図１）。また、アキュムレ−タ２０の上流側とリザーバタンク５０とは、バイパス圧力調整弁Ｖ４を備えるバイパス配管Ｐ４によってバイパスされている。なお、循環配管路１００に関して「上流側」とは、特定の部材からの視点において、作動液Ｆが流れて来る方向を指し、「下流側」とは、作動液Ｆが流れ去る方向を指す。
【００６３】
作動液Ｆには、水が用いられる。オイルを用いることもできるが、公共の道路ＳＴに設置することに対する責任上想定すべき万一のオイル漏れ事故等を考慮し、車両Ｍのスリップ事故を誘発する液材の使用は、差し控えることが望ましい。水には、気候条件等に応じて適量の不凍液や防錆剤を添加することができる。
【００６４】
循環配管路１００は、通水路手段である易変形性（弾性変形可能）の路面用配管１１…を多数本含んで構成されている（図１）。易変形性の路面用配管１１を含むことは、必要的要件であるが、多数本含むことは任意要件である。多数本の路面用配管１１…は、ユニット化され、１ユニットの路面用配管１１…は、車両Ｍの進行方向Ｄ１を基準として、特定の車線を通行する車両Ｍの右側タイヤＴに対応する右配管群１０Ｒと、左側タイヤＴに対応する左側配管群１０Ｌと、これらの路面用配管１１…の始端側に配置される始端共通配管Ｐ１と、これらの路面用配管１１…の終端側に配置される終端共通配管Ｐ２とからなる。
【００６５】
路面用配管１１…の右配管群１０Ｒおよび左側配管群１０Ｌは、それぞれ、５本の路面用配管１１…からなる（図１）。各５本の路面用配管１１…は、車両Ｍの進行方向Ｄ１に沿って、道路ＳＴの幅方向に等間隔で分散させて並べるように配置されている。このような分散配置は、道路ＳＴを走行する車両Ｍに踏まれる確立を高めるとともに、１台の車両Ｍに踏まれた際に駆動される作動液Ｆの量を増大させることが意図された結果である。
【００６６】
このような意図は、右配管群１０Ｒの中央位置の路面用配管１１と左側配管群１０Ｌの中央位置の路面用配管１１との間隔Ｂを普通自家用車のトレッド幅に対応させ、最も外側に位置する路面用配管１１，１１の間隔を大型自動車のトレッド幅に対応させ、最も内側の路面用配管１１，１１の間隔を小型自動車のトレッド幅に対応させることによって実現されている。
【００６７】
始端共通配管Ｐ１および終端共通配管Ｐ２は、右配管群１０Ｒと左側配管群１０Ｌに属する路面用配管１１…の始端と終端をそれぞれ１本にまとめる役割を負担する。始端共通配管Ｐ１および終端共通配管Ｐ２の素材には、路面用配管１１…とは逆に、外力に対抗して形状を維持することができる素材、例えば、鋼管や亜鉛合金管、十分な厚みを有する塩化ビニル管が用いられる。
【００６８】
十分に柔軟である多数本の路面用配管１１…の始端と、十分な剛性を有する始端共通配管Ｐ１とは、逆止弁Ｖ１を内蔵した管継ぎ手１２…によって接続される。また、多数本の路面用配管１１…の終端と終端共通配管Ｐ２とは、逆止弁Ｖ２を内蔵した多数個の管継ぎ手１３…を介して連結される（図１）。この結果、全ての路面用配管１１…に単一の始端共通配管Ｐ１から作動液Ｆが供給され、全ての路面用配管１１…からの作動液Ｆは、単一の終端共通配管Ｐ２から排出される。すなわち、始端側の逆止弁Ｖ１…と終端側の逆止弁Ｖ２…は、同一方向性であり、いずれも車両Ｍの進行方向Ｄ１にのみ作動液Ｆの流れを許容する。
【００６９】
なお、右配管群１０Ｒおよび左側配管群１０Ｌの構成単位である各路面用配管１１は、強靭な繊維を円筒状に筒編み編成してなる消火ホースの態様である。ただし、この態様は推奨態様であり、本発明に使用可能な路面用配管１１の限定態様ではない。
【００７０】
路面用配管１１には、座屈やひび割れという類の限界症状がなく、非常な高圧に耐えるとともに、過大な変形抗力を示すことなく殆ど平面状に押し潰すことができる（図５参照）。ただし、高圧状態が継続した場合に内部の作動液Ｆが滲出することがある。滲出量は、通常、無視し得る程度である。なお、路面用配管１１にゴム系樹脂等をコーティングするものでも良い。
【００７１】
循環配管路１００を構成する終端共通配管Ｐ２と始端共通配管Ｐ１とは、車両Ｍによって駆動される作動液Ｆの最大圧力を考慮した任意の管材によるループ配管Ｐ３によって連結され、作動液Ｆの循環が確保される（図１）。
【００７２】
ループ配管Ｐ３には、その上流側から順次に、アキュムレ−タ２０と、圧力調整弁Ｖ３と、変換機３０と、リザーバタンク５０が介装される。発電機４０は、変換機３０に連結される。発電機４０を直接的に駆動するのは変換機３０であるが、他の機器は、変換機３０の作動を安定化させるように機能する。
【００７３】
本発明の道路設置型の水力発電装置は、望ましくは、下り坂道や有料道路の料金所ゲートＧの手前位置に設置することによって道路ＳＴを走行する車両Ｍに支障を及ぼすことなく発電機能を発揮することができる（図２）。下り坂や料金所ゲートＧの手前では、通常、エンジンが車両Ｍを駆動するエネルギー消費状態から、車両Ｍの自重に基づく運動慣性がエンジンを駆動する余剰エネルギー状態に転ずる。
【００７４】
図２は、片側２車線の有料道路の料金所ゲートＧの直前位置に本発明の水力発電装置を設置した設置例を示している。水力発電装置の構成部材中の路面用配管１１…は、道路ＳＴの路面Ｓ１上に設置されるものであり、始端共通配管Ｐ１と終端共通配管Ｐ２は、路面Ｓ１下に埋設することを要する埋設部材である。その他の部材は、設置位置が制限されない任意位置設置部材である。
【００７５】
同図では、片側２車線の各車線にそれぞれ１基の水力発電装置が設置されている。この際、路面用配管１１…の右配管群１０Ｒおよび左側配管群１０Ｌは、車両Ｍの進行方向Ｄ１に沿って設置され、始端共通配管Ｐ１および終端共通配管Ｐ２は、道路ＳＴを横断する向きに埋設されている。その他、一方の車線の水力発電装置に含まれるアキュムレ−タ２０、発電機４０、リザーバタンク５０は、道路ＳＴの路肩Ｓ２に設置され、他方の車線の水力発電装置に含まれるそれらの部材は、中央分離帯Ｓ３に設置されている。
【００７６】
本発明の水力発電装置の設置において、道路ＳＴにおける車両Ｍの通行を制限する必要があるのは、始端共通配管Ｐ１および終端共通配管Ｐ２の埋設工事期間のみである。今日、この工事内容は、コンクリート切断用のダイヤモンドカッタ等の機械力を活用することによって短時間で終了する。したがって、交通支障の問題を取り正すよりも、逆に、小規模とはいえ、水力発電装置をこのような簡単な工事内容で設置することができる。
【００７７】
本実施の形態の水力発電装置においては、道路ＳＴを普通に走行する無数の車両Ｍの略１００パーセントが、路面Ｓ１上に設置された路面用配管１１…上を通過する。これは、多数の路面用配管１１…が車両Ｍのトレッド幅に基づいて車両Ｍの右側タイヤＴに対応する右配管群１０Ｒと左側タイヤＴに対応する左側配管群１０Ｌとに分けて集中的に配置された成果である。
【００７８】
道路ＳＴを普通に走行する車両ＭのタイヤＴは、車両Ｍの進行方向Ｄ１に従い、いずれかの路面用配管１１上をその始端側から終端側に向かって転動する（図３）。この際、路面用配管１１は、始端側から終端側に向かって断面積を失うように押し潰される（図４，図５）。このような路面用配管１１…と車両ＭのタイヤＴとの緩衝関係において、作動液Ｆが充填された易変形性の路面用配管１１…が車両Ｍに衝撃を与えない。
【００７９】
路面用配管１１の始端部と終端部には、作動液Ｆを一方向に制御する逆止弁Ｖ１と逆止弁Ｖ２が存在する。この結果、路面用配管１１の内部に充填されている作動液Ｆは、始端側から終端側に向かって駆動され、圧力流体化して終端共通配管Ｐ２へと流れ込む（図４）。このような作動液Ｆの流れは、複数本の路面用配管１１…が、同一または複数のタイヤＴによって同時に踏まれている場合においても同様である。
【００８０】
路面用配管１１の直径Ａは、上記動作が確実に実現される直径Ａに設定される（図５）。車両ＭのタイヤＴによる作動液Ｆの駆動が確実に実行されるには、完全に押し潰された状態の路面用配管１１がタイヤＴの踏み面幅ＴＷ内に収まることが理想的である。この理想に従い、路面用配管１１の直径Ａは、最も通行量が多い普通自家用車のタイヤＴの踏み面幅ＴＷを基準として、簡単な算術計算の結果として決定される。
【００８１】
ここで、先ず、循環配管路１００中にバイパス配管Ｐ４が存在しない場合について説明し、次いで、バイパス配管Ｐ４が存在する場合について説明する（図１）。
【００８２】
終端共通配管Ｐ２に流れ込んだ作動液Ｆは、ループ配管Ｐ３を経由してアキュムレ−タ２０に流入する。アキュムレ−タ２０の概要は、前述したが、具体的な構造は、高圧に耐えるように曲面構成された金属製タンク容器の内部に、作動液Ｆを導入する可撓性のバルーンが設置され、バルーンの周囲に窒素ガスが充填されている。バルーンの内部に作動液Ｆが侵入するとバルーンが膨れる。膨張したバルーンは、窒素ガスを圧縮する。これは、作動液Ｆの圧力が窒素ガスによって蓄えられる動作を示している。
【００８３】
一方、作動液Ｆの圧力が低下すると、タンク容器内部の窒素ガスの圧力と作動液Ｆの圧力とのバランスが逆転する。この結果、窒素ガスの圧力によってバルーンが圧縮され、バルーン内部の作動液Ｆがループ配管Ｐ３に押し戻される。ループ配管Ｐ３に押し戻された作動液Ｆは、逆止弁Ｖ２によって阻止されるために逆流はしない。アキュムレ−タ２０は、このような圧力の吸収と放出動作によって作動液Ｆの圧力を平準化するように機能する。なお、アキュムレ−タ２０は、複数基を設置することによって蓄圧容量を増すことができる。
【００８４】
アキュムレ−タ２０を経由した作動液Ｆは、圧力調整弁Ｖ３を介して変換機３０に作用する。圧力調整弁Ｖ３は、変換機３０の方向に通過することができる作動液Ｆの最大圧力値を規制する。この結果、アキュムレ−タ２０から放出された作動液Ｆが一気に変換機３０に突入し、変換機３０が過負荷となるオーバロードが防止される。また、圧力調整弁Ｖ３は、アキュムレ−タ２０に対しては、蓄圧すべき作動液Ｆの最低圧力値を規制しているということができる。
【００８５】
変換機３０は、作動液Ｆの圧力流体エネルギーを機械的回転力に変換する。すなわち、変換機３０は、タービンまたは水車と称される機械要素である。本発明の水力発電装置に適合する変換機３０は、高圧少水量用のものである。水力発電に使用される水車は、一般に水量が十分であるという前提において、落差によって分類されている。高落差用のベルトン型、中落差用のフランシス型、低落差用のカプラン型等である。本発明の水力発電装置では、水量が潤沢であるとはいえないので、この点、一考を要するところである。
【００８６】
上記問題に対して、現時点で推奨できる変換機３０としては、少水量に反応するように小型化したベルトン型やフランシス型の水車を挙げることができる。また、少しく発想を変えて、ベーンポンプやギヤーポンプを逆使用することも有効である。ベーンポンプやギヤーポンプは、少量の流体を強力に駆動することを本来の用途とするが、少量の流体によって強力に駆動されることも得意である。ただし、弁の向き等を変更する必要がある場合がある。いずれにしても、この問題は、本質的問題ではなく、変換機３０の変換効率に関する議論にすぎない。
【００８７】
変換機３０には、発電機４０が連結されている。この発電機４０についても、変換機３０と同様に、発電作用が実現されることは当然のこととして、発電効率の問題が付きまとう。しかし、発電機４０の場合は、変換機３０の回転出力のトルクと回転数の関係を機械的に変換して発電機４０の特性に適合させることが容易である。
【００８８】
変換機３０を通過した作動液Ｆは、圧力流体としてのエネルギーを失い、単に後続の作動液Ｆに押されるという消極的理由によって、ループ配管Ｐ３を介して始端共通配管Ｐ１に至り、始端共通配管Ｐ１から接続された複数本の路面用配管１１…の始端側に復帰する。
【００８９】
ただし、変換機３０の下流側にリザーバタンク５０が設置されている場合においては、変換機３０を通過した作動液Ｆは、リザーバタンク５０を経由して始端共通配管Ｐ１へと復帰する。
【００９０】
ループ配管Ｐ３の終端側に設置されたリザーバタンク５０は、吸気弁Ｖ５およびリリーフ弁Ｖ６を備えることができる。吸気弁Ｖ５の目的は、リザーバタンク５０内の作動液Ｆが外部に流出する際の息継ぎである。リザーバタンク５０内に外気を供給しないと内部の作動液Ｆが流れ出せないからである。一方、リリーフ弁Ｖ６の目的は、リザーバタンク５０内の内圧を大気圧以上の一定値に維持し、内部の作動液Ｆの排出を促進することである。
【００９１】
上記リリーフ弁Ｖ６は、水力発電装置が下り坂道に設置された場合において、リザーバタンク５０内の作動液Ｆを路面用配管１１…に復帰させるのに貢献する。
【００９２】
車両Ｍの進行方向Ｄ１に従って下り坂道の路面Ｓ１設置された路面用配管１１…においては、その終端側の水平位置に較べて始端側の水平位置が高くなる。このような環境において、リザーバタンク５０が大気に開放されているとすれば、リザーバタンク５０から作動液Ｆが溢れても、作動液Ｆは路面用配管１１…の始端側に復帰することができない。この問題に対しては、リリーフ弁Ｖ６によって、リザーバタンク５０の内部空気圧を大気圧を超える一定値に維持することによって対処することができる。大気圧を超えるリザーバタンク５０内の空気圧は、内部の作動液Ｆを強制的に押し出すように作用するからである。
【００９３】
循環配管路１００におけるバイパス配管Ｐ４は、アキュムレ−タ２０や変換機３０を過負荷から保護する最終的な安全弁である。バイパス配管Ｐ４は、変換機３０を飛ばしてアキュムレ−タ２０の上流側とリザーバタンク５０とを直結するように配管される。バイパス配管Ｐ４中には、バイパス圧力調整弁Ｖ４が含まれている。
【００９４】
バイパス圧力調整弁Ｖ４が開放されている場合、バイパス配管Ｐ４を通過する作動液Ｆは、単に循環配管路１００内を無負荷状態で循環するだけである。したがって、万一の場合、バイパス圧力調整弁Ｖ４を開放すれば、車両Ｍの通過状態に関わらず、循環配管路１００内の圧力を一気に低下させることができる。
【００９５】
逆に、バイパス圧力調整弁Ｖ４は、水力発電装置が、上記のような無能力状態となるのを防ぎつつ、装置全体の安全を維持しているといえる。すなわち、バイパス圧力調整弁Ｖ４は、バイパス配管Ｐ４を通過することができる作動液Ｆの圧力状態を条件付けている。バイパス配管Ｐ４を通過することができるのは、バイパス圧力調整弁の設定値を超える圧力部分のみであり、これによって、アキュムレ−タ２０や変換機３０が、設定値以下の圧力条件で運転されることが保障される。
【００９６】
上記バイパス配管Ｐ４の接続に関しては、図１に示す配置に代えて、始端共通配管Ｐ１と終端共通配管Ｐ２とを直接接続するように配置することも有効である。この場合におけるバイパス配管Ｐ４およびバイパス圧力調整弁Ｖ４の取り扱いおよび機能は、上記配置の場合と略同一である。結果的には、バイパス対象に、リザーバタンク５０が追加されるに過ぎないからである。
【００９７】
道路ＳＴの路面Ｓ１に設置される路面用配管１１…は、敷設用の敷設用マット１５と、被覆用の敷設用マット１６とのいずれか一方、または、これらの双方によって上下方から挟み込んだユニットとすることができる（図６（ａ）（ｂ）、図７）。上下１対構成の敷設用マット１５，１６の内側面の対応位置には、路面用配管１１…を位置決めする凹条１５Ｖ，１６Ｖが形成され、路面用配管１１…は、凹条１５Ｖ，１６Ｖに挟み込まれた状態でユニット化される。敷設用マット１５，１６は、その内部に路面用配管１１…が配された弾性変形可能な弾性通水路手段であり、車両が敷設用マット１５，１６を踏みつけると弾性通水路部１１を縮径させ、通過すると元の状態に復帰する。
敷設用マット１５，１６は、路面用配管１１…の凍結防止、耐用期間の延長、素材選択の自由度拡大、路面用配管１１…の位置ずれ防止、タイヤＴに踏まれた場合の応力分散、タイヤＴとの間の摩擦力の増大等を目的とする。したがって、敷設用マット１５，１６の素材は、このような機能を円満にバランスさせつつ発揮することができる単一または複合素材から選択される。敷設用マット１５，１６の素材選択範囲は極めて広範な材料を使用できるが、ゴム製のマットが最適である。例えば、発泡化ゴム質素材を挙げることができる。なお、自動車のタイヤＴがゴム質であることから、自動車のゴム材質とは異なることが望ましい。一般に親和性が高い同質部材間においては、特別な工夫をしない限り大きな摩擦力が得られないことが知られているからである。
【００９８】
上記敷設用マット１５，１６を道路ＳＴに敷設することで、自動車Ｍが通過するとタイヤが敷設用マット１６を踏みつけることで、作動液を車両Ｍの進行方向に送り出し、これを集めて前記変換機４０を駆動する。タイヤＴが敷設用マット１６を踏みつける前の状態が図６（ａ）であり、踏みつけた状態が図６（ｂ）である。なお、路面用配管１１と同じ様に、弾性通水路手段１６に逆止弁が配されている。
【００９９】
敷設用マット１６の例としては、多数のチューブ状の路面用配管１１…からの作動油を集める収集部（集配管）１６ｔを一辺側（車両の進行方向）に有する弾性通水路手段である敷設用マット１６Ａとすることができる（図８）。なお、図示しないが、多数のチューブ状の路面用配管１１…は斜めにも配したり、先細り形状の路面用配管１１ａとしたり（図８の中央参照）、又、径の大きな箇所から小さな通水路に流す構成にすることもできる。前記弾性通水路手段１６Ａは、道路に敷設される敷設用マットに配管され、車両が敷設用マットを踏みつけると前記通水路手段を縮径させる。敷設用マット１６の大きさとしては、例えば５ｍ×５ｍ程度の大きさであり、複数連結して配置する。
ここで、ゴム製の敷設用マット１６（１６Ａ〜１６Ｃ）の場合のゴムの硬さとしては、車両の走行重量がかかったときゴムが収縮せずに路面用配管１１…の形状に変化（縮径）を与えないが、トラックやバスＭ２などの大型車両の場合は、大型車両の走行重量がかかったときゴムが収縮して路面用配管１１…の形状に変化（縮径）を与えることが可能であり、敷設用マットの配管部を同時に押圧することができる（図１２）。なお、図１２の例では、長さ約５ｍで幅が約４ｍで厚さ約１０ｃｍの敷設用マットの中に直径約５０ｍｍのゴム管を５〜１０本挿入して構成された敷設用マット１６Ｄであり、この敷設用マットを連続的に敷設するものである。しかし、上記敷設用マットを２０枚ほど連続して配置して１００ｍで一つの発電機４０を駆動させても良い。
【０１００】
敷設用マット１５，１６の他の例としては、上下のマットＺ１，Ｚ２の間に、多数のチューブ状の路面用配管１１…を複数有するとともに、この複数の路面用配管１１…に車両の重量かかると、順に車両Ｍの進行方向に押しつぶす凸状部材Ｚａが複数設けられている弾性通水路手段１６Ｂとして構成にできる（図７、図８、図９）。この複数の凸状部材Ｚａの材質は、ゴム製や金属製であり、紐などの連結部材で所定間隔で連結されており、上方のマットＺ１が自動車の進行方向に巻き回し可能に構成されている。また、複数の路面用配管１１の前後端には、逆止弁Ｖ１が取り付けられている。したがって、自動車のタイヤＴが弾性通水路手段１６Ｂを踏むと、凸状部材Ｚａを順に通過方向に押し下げて、複数の配管１１…を同時に押圧するとともに、作動油Ｆの逆流を有効に防止する。なお、上記マット１５，１６，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃは、道路上に配する弾性通水路手段１６Ｃとすることも可能である（図１４参照）。また、上下のマットＺ１，Ｚ２の構成は、下のマットＺ２の上に上のマットＺ１が蓋をする構成にして、上下のマットＺ１，Ｚ２が相互に移動しない構成にすることもできる。
【０１０１】
ここで、上記実施の形態においては、路面用配管１１…の始端部と終端部とにそれぞれ逆止弁Ｖ１、Ｖ２を設置しているが、本発明の水力発電装置における循環配管路１００は、作動液Ｆを逆流させる必要がない。このことは、循環配管路１００のいかなる箇所も逆止弁の設置箇所として適切であるということであり、この意味において、逆止弁は自由に増設することができる。ただし、作動液Ｆの通過可能方向について大きな疎通抵抗を示すものは不適当である。
【０１０２】
以上、上記実施の形態においては、高速道路に適用される例で説明したが、本発明は高速道を似限らず車両が走行する道路や地面であれば、国道、県道、市道や、工場内の地面で車両の通行するところなど広く配置させることができるものである。特に好ましい設置箇所としては、サービスエリアの入り口と出口、インターの下り坂やカーブの箇所、長いくだり坂などに設置することが望ましい。
【符号の説明】
【０１０３】
Ｍ            車両、
Ｔ            タイヤ、
Ｆ            作動液、
Ｄ１          進行方向、
ＳＴ          道路、
Ｓ１          路面、
Ｐ４          バイパス配管、
Ｖ２          逆止弁、
Ｖ３          圧力調整弁、
Ｖ４          バイパス圧力調整弁、
Ｖ５          吸気弁、
Ｖ６          リリーフ弁、
Ｚａ          凸状部材、
１００        循環配管路、
１１          路面用配管（弾性通水路手段）、
１６，１６Ａ  敷設用マット、Ｐ１，Ｐ２    集配管、
１５，１６    敷設用マット（通水路手段）、
１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ  通水路手段（敷設用マット）、
２０          アキュムレ−タ、
３０          変換機、
４０          発電機、
５０          リザーバタンク
【要約】
【課題】  道路上を走行する車両の運動エネルギー（使い捨てエネルギー）を活用して発電作用を実現する道路設置型の水力発電装置を提供する。
【解決手段】  作動液を循環させる循環配管路１００内に、作動液の圧力流体エネルギーを回転力に変換する変換機３０を設置し、変換機によって発電機４０を駆動する構成を有する。また、循環配管路１００は、車両が通過する道路ＳＴの路面Ｓ１に敷設する路面用配管１１…を含んで構成され、この路面用配管１１…を下り坂道等、車両の運動エネルギー余剰状態となる箇所を選んで設置し、路面用配管１１…に道路ＳＴを走行する車両のタイヤの転動運動を作用させて作動液を循環させることで発電する。
【選択図】  図２【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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