(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
河川又は用水路の流路中に設置され、該流路の水流により回転する水車と、該水車により駆動される発電機とを有する水力発電装置であって、
前記水車は、前記流路の片側の岸近くに設置し、該水車より上流側の岸から斜め下流方向に延び、さらに上記水車の側方を水流方向に延びるようにゴミ除け用の格子状スクリーンを設けたことを特徴とする水力発電装置。
【請求項２】
前記片側の岸とは反対側の岸近くの下流位置にも水車を設置し、該水車より上流側の岸から斜め下流方向に延び、さらに水車の側方を水流方向に延びるようにゴミ除け用の格子状スクリーンを設けたことを特徴とする請求項１に記載の水力発電装置。
【請求項３】
河川又は用水路の流路中に設置され、該流路の水流により回転する水車と、該水車により駆動される発電機とを有する水力発電装置であって、
前記流路の片側の岸の一部を後退させて前記水車の一部を収納できる幅の拡幅部を設け、該拡幅部の中に一部が収納されるように前記水車を設け、該水車より上流側の岸から斜め下流方向に延び、さらに上記水車の側方を水流方向に延びるようにゴミ除け用の格子状スクリーンを設けたことを特徴とする水力発電装置。
【請求項４】
河川又は用水路の流路中に設置され、該流路の水流により回転する水車と、該水車により駆動される発電機とを有する水力発電装置であって、
前記流路の片側の岸の一部を後退させて前記水車全体を収納できる幅の拡幅部を設け、該拡幅部の中に前記水車を設け、該拡幅部の上，下流両端の間に差し渡してゴミ除け用の格子状スクリーンを設けたことを特徴とする水力発電装置。
【請求項５】
回転力に寄与する水車片側に水の流れを導くための導水板を、前記水車の上流側に設けたことを特徴とする請求項１，２，３又は４に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、河川等の流水を利用して小規模な発電を行うための水力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、福島第１原子力発電所の事故があって、全国の原子力発電所が停止状態にあり、天然ガスや石油・石炭を燃料とする火力発電に頼らざるを得ない状態にあるが、火力発電は燃料に高いコストがかかる上、地球温暖化の原因となる二酸化炭素を大量に排出する。そこで、二酸化炭素を排出せず、環境にやさしい太陽光発電，風力発電，地熱発電及び水力発電が注目されている。
【０００３】
それらの内、水力発電では、大きなダムを建設する必要がある大規模発電は立地が難しくなっているのに対して、中小河川や用水路等の流水を利用する小規模水力発電が注目を集めている。
【０００４】
ところで、そのような小規模水力発電では、河川等に流れてくるゴミや流木等の漂流物が、水車等に絡んで障害を発生させる等の問題がある。そこで、従来のこの種の水力発電装置では、発電機を駆動する水車の上流側に、ゴミや流木等の漂流物が水車側に流れ込まないように、ゴミ除け用のスクリーン部材を配設するようにしている。
【０００５】
図７は、従来の水力発電装置の一例を示す図である。図７において、水は白抜き矢印の方向に流れており、２０は水車、２１は水車２０の回転軸、２２は水車２０を囲繞する囲繞部材、２３はゴミ除け用のスクリーン部材、２４は水車２０の回転力に寄与する側に水が流れるように導く板状導水部材、２５は支持部材２２の下流側開口部へ外部側流水が回り込まないようにするための下流側流水誘導部材である。なお、図示はしていないが、水車２０の回転軸２１には、歯車等を介して発電機が連結されている。
【０００６】
このような水力発電装置によれば、ゴミや流木等の漂流物が流れてきても、スクリーン部材２３により、水車２０側への流入を防ぐことができ、水車等に絡んで障害を発生させ
るようなことがなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−３１７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の水力発電装置のスクリーン部材２３は、幅方向中央部を頂点として山形になるように左右の面部材が下流側に傾斜しているので、左右の一方側に流れてきた漂流物は、スクリーン部材２３に沿って下流側に流れていくが、山形になっているスクリーン部材２３の頂部に当たった漂流物は、頂部に引っ掛かってそこに留まってしまうおそれがある。そして、一つでも漂流物が引っ掛かると、さらに別の漂流物も引っ掛かりやすくなり、それらが堆積していって最後にはスクリーン部材２３が詰まって、水車２０へ十分な水流が流れなくなってしまい、詰まる毎にそれらを除去することが必要になって、非常に手間がかかるという問題点があった。
【０００９】
本発明は、そのような問題点に鑑み、漂流物が流れてきても、スクリーン部材により水車側への流入を防ぐとともに、スクリーン部材に漂流物が堆積しないようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本願の請求項１にかかる発明は、河川又は用水路の流路中に設置され、該流路の水流により回転する水車と、該水車により駆動される発電機とを有する水力発電装置であって、前記水車は、前記流路の片側の岸近くに設置し、該水車より上流側の岸から斜め下流方向に延び、さらに上記水車の側方を水流方向に延びるようにゴミ除け用の格子状スクリーンを設けたことを特徴とする。
【００１１】
また、本願の請求項２にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、前記片側の岸とは反対側の岸近くの下流位置にも水車を設置し、該水車より上流側の岸から斜め下流方向に延び、さらに水車の側方を水流方向に延びるようにゴミ除け用の格子状スクリーンを設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、本願の請求項３にかかる発明は、河川又は用水路の流路中に設置され、該流路の水流により回転する水車と、該水車により駆動される発電機とを有する水力発電装置であって、前記流路の片側の岸の一部を後退させて前記水車の一部を収納できる幅の拡幅部を設け、該拡幅部の中に一部が収納されるように前記水車を設け、該水車より上流側の岸から斜め下流方向に延び、さらに上記水車の側方を水流方向に延びるようにゴミ除け用の格子状スクリーンを設けたことを特徴とする。
【００１３】
また、本願の請求項４にかかる発明は、河川又は用水路の流路中に設置され、該流路の水流により回転する水車と、該水車により駆動される発電機とを有する水力発電装置であって、前記流路の片側の岸の一部を後退させて前記水車全体を収納できる幅の拡幅部を設け、該拡幅部の中に前記水車を設け、該拡幅部の上，下流両端の間に差し渡してゴミ除け用の格子状スクリーンを設けたことを特徴とする。
【００１４】
また、本願の請求項５にかかる発明は、請求項１，２，３又は４にかかる発明において、回転力に寄与する水車片側に水の流れを導くための導水板を、前記水車の上流側に設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、次のような効果を奏する。
すなわち、請求項１にかかる発明においては、発電用水車を、流路の片側の岸近くに設置し、該水車より上流側の岸から斜め下流方向に延び、さらに上記水車の側方を水流方向に延びるようにゴミ除け用の格子状スクリーンを設けたので、ゴミ等の漂流物が流れてきても、格子状スクリーンにより水車側への流入を防ぐとともに、格子状スクリーンには漂流物が引っ掛かる箇所がないため、そこに漂流物は堆積しない。
【００１６】
また、請求項２にかかる発明においては、請求項１にかかる水力発電装置において、前記片側の岸とは反対側の岸近くの下流位置にも水車を設置し、該水車より上流側の岸から斜め下流方向に延び、さらに水車の側方を水流方向に延びるようにゴミ除け用の格子状スクリーンを設けたので、上流側の発電設備で未利用の水流を下流側の発電設備で利用でき、河川等の水流をより効率よく利用できる。
【００１７】
また、請求項３にかかる発明においては、流路の片側の岸の一部を後退させて水車の一部を収納できる幅の拡幅部を設け、該拡幅部の中に一部が収納されるように水車を設け、該水車より上流側の岸から斜め下流方向に延び、さらに上記水車の側方を水流方向に延びるようにゴミ除け用の格子状スクリーンを設けた。その結果、ゴミ等の漂流物が流れてきても、格子状スクリーンにより水車側への流入を防ぐとともに、格子状スクリーンには漂流物が引っ掛かる箇所がないため、そこに漂流物は堆積しない。しかも、水車の一部が拡幅部の中に収納されるようにしたことにより、水車の流路側への突出量が抑えられ、流路の水の流れを妨げる割合が少なくなる。
【００１８】
また、請求項４にかかる発明においては、流路の片側の岸の一部を後退させて水車全体を収納できる幅の拡幅部を設け、該拡幅部の中に水車を設け、該拡幅部の上，下流両端の間に差し渡してゴミ除け用の格子状スクリーンを設けた。その結果、ゴミ等の漂流物が流れてきても、格子状スクリーンにより水車側への流入を防ぐとともに、格子状スクリーンには漂流物が引っ掛かる箇所がないため、そこに漂流物は堆積しない。しかも、水車全体を拡幅部の中に設けたことにより、流路中に水の流れを妨げるものがなくなる。
【００１９】
また、請求項５にかかる発明においては、請求項１，２，３又は４にかかる水力発電装置において、回転力に寄与する水車片側に水の流れを導くための導水板を、前記水車の上流側に設けたので、流路中央部の流速が速い水流を水車側に誘導することができ、水車を効率的に回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施例に係る水力発電装置を示す図である。
【図２】図１の水力発電装置における水車を示す図である。
【図３】水車に発電機を連結した状態を示す図である。
【図４】格子状スクリーンを示す図である。
【図５】本発明の第２実施例に係る水力発電装置を示す図である。
【図６】本発明の第３実施例に係る水力発電装置を示す図である。
【図７】従来の水力発電装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本発明の第１実施例に係る水力発電装置を示す図である。図１において、１は河川、２は河川１の川岸、３は河川１の流路中に設置された水車、４はゴミ除け用の格子
状スクリーン、５〜７は水車３の回転力に寄与する側に水が流れるように導くための導水板であり、河川１の水は白抜き矢印の方向に流れている。なお、図１では、水車３を２台ずつ連設しているが、１台ずつ設けても、あるいは、それぞれ３台以上を連設してもよい。
【００２３】
水車３は、図２に、正面図とそのＡ−Ａ断面図で示すように、複数枚の羽根８と、それらを保持する回転軸９と、各羽根８の両端部を支持する円板状部材１０とからなっている。そして、羽根８は、流水の水力を効率的に受けられるように水を受ける面が凹面になるように湾曲させている。
【００２４】
この水車３は、図３に示すように、支持枠１１に回動自在に支持され、支持枠１１の上には、発電機１２が支持台１３を介して設置されている。そして、回転軸９は、発電機１２の回転軸に、回転軸連結具１４により連結されている。
【００２５】
水車３は、河川１の片側の川岸２の近くに設置され、河川１の流水を羽根８で受けて回転軸９が回転し、それにより発電機１２を駆動して発電を行う。水車３の周囲は、河川１にゴミや流木等の漂流物が流れてきても、それらが水車３に絡み付かないように格子状スクリーン４でガードしている。その格子状スクリーン４は、水車３の上流側の川岸２から斜め下流方向に延びるように設けられ、さらに、側面部と下流側を囲って、漂流物が水車３側に入り込まないようにしている。なお、水車３は、必ずしも本実施例で示した方式に限定されず、河川や用水路の水流を受けて回転するものであれば、他の方式のものを採用してもよい。
【００２６】
図４は、格子状スクリーンを正面図と平面図として示す図である。この格子状スクリーン４は、ステンレス製の線材を縦横に配置して網板状に形成し、その左右両端部を同方向に折り曲げた形状にしたもので、河川１の川底から水面上に突出するように立設している。そして、両側の折り曲げ部分の内、河川１の上流側に配置する部分は、折曲角度θを大きくして、漂流物が当たってきても格子状スクリーン４に引っ掛かったりすることなく、格子状スクリーン４に沿って流されていくようにしている。なお、本実施例では、格子状スクリーン４は、ステンレス製の線材を縦横に配置して網板状にしたが、太い線材を用いて強度を高めれば、線材を縦又は横に所定の間隔を開けて配列した構造にしてもよい。また、本実施例では、水車３の下流側も格子状スクリーン４で囲うようにしたが、漂流物が下流側から水車３の方に回り込むおそれがない場合には、必ずしも水車３の下流側を格子状スクリーン４で囲う必要はない。
【００２７】
図１に示したように、格子状スクリーン４の内側には、導水板５〜７を設けて、図１中で細線矢印で示すように、河川１の水が、水車３の回転力に寄与する側に流れるように導くようにしているが、その内、河川１の中央寄りの導水板５は、格子状スクリーン４の内側の面に取り付けられていて、河川１中央部の流速が速い水流を水車３側に導くようにしている。また、岸側の導水板６，７は川岸２と川底に固定されていて、上流部の導水板６は、川岸２近くの水流を水車３の回転力に寄与する側に導くようにしている。また、下流側の導水板７は、上記導水板６と同様な機能を持つが、上流側の水車３を通った水流がスムースに流れるように、長さを短くしている。
【００２８】
本実施例では、このような水車３，格子状スクリーン４，導水板５〜７を備えた設備を前記の川岸２とは反対側の川岸２の下流位置にも設けている。このような水力発電装置では、上流側からゴミや流木等の漂流物が流れてきても、格子状スクリーン４により水車３側への流入を防ぐとともに、格子状スクリーン４に漂流物が堆積しないようになる。また、導水板５〜７を設けたので、水車３の回転力に寄与する側に水が流れるようになり、水車３を効率的に回転させることができる。さらに、発電設備を水の流れ方向に位置をずら
せて、河川１の両岸に設けているので、河川１の水流を有効に利用できる。
【実施例２】
【００２９】
図５は、本発明の第２実施例に係る水力発電装置を示す図である。符号１〜７は、図１のものに対応しており、１５は拡幅部である。この実施例は、河川１の川幅が５０ｃｍ程度の比較的小さい場合に適しており、河川１の片側の川岸２に、川岸２の一部を後退させて、水車３の一部を収納できる幅の拡幅部１５を設け、その中に水車３や導水板５〜７の一部が収納されるように設け、拡幅部１５の両端部から河川１側に突出させてゴミ除け用の格子状スクリーン４を設けている。
【００３０】
格子状スクリーン４は、図４に示したものと同様に、ステンレス製の線材を縦横に配置して網板状に形成し、その左右両端部を同方向に折り曲げた形状にしたもので、両側の折り曲げ部分の内、河川１の上流側に配置する部分は、折曲角度を大きくして、漂流物が当たってきても格子状スクリーン４に引っ掛かったりすることなく、格子状スクリーン４に沿って流されていくようにしている。
【００３１】
この実施例では、河川１の片側の川岸２に設けた拡幅部１５の中に水車３や導水板５〜７の一部が収納されるようにしたため、水車３や導水板５〜７の河川１側への突出量が抑えられ、河川１の水の流れを妨げる割合が少なくなる。また、両端部から河川１側に吐出させてゴミ除け用の格子状スクリーン４を設けて、拡幅部１５の中にゴミや流木等の漂流物が入り込まないようにしたため、漂流物が水車３に絡み付くことはなく、格子状スクリーン４に漂流物が当たってきても、格子状スクリーン４には漂流物が引っ掛かる部分がないため、漂流物は、格子状スクリーン４に沿ってそのまま流されていき、格子状スクリーン４に漂流物が堆積することもない。
【実施例３】
【００３２】
図６は、本発明の第３実施例に係る水力発電装置を示す図である。符号は、図５のものに対応している。この実施例も、河川１の川幅が５０ｃｍ程度の比較的小さい場合に適しており、河川１の片側の川岸２の一部を後退させて拡幅部１５を設け、その中に水車３や導水板５〜７を設け、拡幅部１５の上，下流両端の間に差し渡してゴミ除け用の格子状スクリーン４を設けて、拡幅部１５の中にゴミや流木等の漂流物が入り込まないようにしている。
【００３３】
河川１の流水の一部が拡幅部１５にも流れ、それにより水車３を回転させ、それに連結された発電機を駆動する。その際、図１，図５に示した実施例と同様に、導水板５〜７により、水車３の回転力に寄与する側に水が流れるようにしている。
【００３４】
この実施例では、河川１の片側の川岸２に拡幅部１５を設け、その中に水車３や導水板５〜７を設けているため、河川１の流路中に水の流れを妨げるものがなくなる。また、拡幅部１５と河川１本体との間には、ゴミ除け用の格子状スクリーン４を設けて、拡幅部１５の中にゴミや流木等の漂流物が入り込まないようにしており、漂流物が水車３に絡み付くことはない。また、格子状スクリーン４に漂流物が当たってきても、格子状スクリーン４には漂流物が引っ掛かる部分がないため、漂流物は、格子状スクリーン４に沿ってそのまま流されていき、格子状スクリーン４に漂流物が堆積することもない。
【００３５】
なお、図５では、格子状スクリーン４を分岐水路１５の流水取入口と出口に設けたが、漂流物が下流側から水車３の方に回り込むおそれがない場合には、出口側に格子状スクリーン４を設けなくてもよい。
【００３６】
また、上記各実施例では、水車３を河川１に設ける場合で説明したが、本発明は、水車
３を灌漑用水路等の用水路に設けた場合にも適用できる。
【符号の説明】
【００３７】
１  河川
２  川岸
３  水車
４  格子状スクリーン
５〜７  導水板
８  羽根
９  回転軸
１０  円板状部材
１１  支持枠
１２  発電機
１３  支持台
１４  回転軸連結具
１５  拡幅部
【要約】
【課題】  ゴミ，流木等の漂流物が流れてきても、格子状スクリーンにより水車側への流入を防ぐとともに、格子状スクリーンに漂流物が堆積しないようにする。
【解決手段】  河川１の片側の川岸２近くに発電用の水車３を設置し、川岸２から水車３を囲むように、ゴミ除け用の格子状スクリーン４を設ける。格子状スクリーン４は、川岸２の、水車３の上流に位置する部分から斜め下流方向に延び、さらに、側面と後面を囲うように設ける。また、格子状スクリーン４の水車３側の内面には、斜め下流方向に延び、河川１中央部の水流を水車３の方向に導く導水板５を設ける。さらに、川岸２側にも導水板６，７を設ける。このような水車３，格子状スクリーン４，導水板５〜７を備えた設備を前記の川岸２とは反対側の川岸２の下流位置にも設ける。
【選択図】        図１【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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