(57)【要約】【課題】  動作体の循環速度を速くしても、動作体を確実に循環させることができ、また水車の羽根に加わる水圧を大きくできるようにして、発電率をアップでき、更には装置の占有スペースを狭小化できるようにする。【解決手段】  円環形流路１内で動作体３を循環させ、この動作体３で水流を起こして発電するタイプの水循環式水力発電装置において、水車２を、主軸２ｂを水平にして流路１の周方向に等間隔をあけて複数設ける。動作体３を通過させる箇所６を、水車２の各羽根２ａに切り欠き状に形成する。また動作装置４を、円環形流路１の中心に回転軸４ａ１を垂直にして設けるモータ４ａと、このモータ４ａの回転運動を各動作体３に伝達するため回転軸４ａ１から動作体３に向かって放射状に配置する伝達部材４ｂとで形成する。伝達部材４ｂの流路１内に配置される箇所に、動作体３を設ける。【選択図】      図１
2014009659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水が循環する水平状の円環形流路と、この流路内に収納されて流路内を流れる水のエネルギーで羽根が回転する水車と、この水車の羽根に水圧を加えるため流路内を循環する動作体と、この動作体を流路の外側から操作して循環させる動作装置と、また上記の水車の主軸に接続されて回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機とを備えて形成されている水循環式水力発電装置であって、上記の水車が主軸を水平にして流路の周方向に等間隔をあけて複数設けられ、上記の動作体を通過させる箇所が水車の各羽根に切り欠き状に形成され、また上記の動作装置が、円環形流路の中心に回転軸を垂直にして設けられているモータと、このモータの回転運動を各動作体に伝達するため回転軸から動作体に向かって放射状に配置されている伝達部材とで形成され、この伝達部材の流路内に配置される箇所に上記の動作体が設けられていることを特徴とする水循環式水力発電装置。
【請求項２】
請求項１記載の水循環式水力発電装置であって、伝達部材が、回転軸を中心に周方向に等間隔をあけて配置されている複数の腕片で形成され、この腕片が、回転軸から外側に延ばされている水平部と、この水平部の先端から垂直に立ち下げられている垂直部と、この垂直部の下端から外側に水平に短く延ばされている突き出し部とでクランク形に形成され、上記の垂直部が、流路の内側壁の内面に沿って流路内に配置され、突き出し部が流路内の底面に近接して配置されていると共に、この突き出し部の上に、上記の動作体が設けられていることを特徴とする水循環式水力発電装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の水循環式水力発電装置であって、流路内の隣り合う水車と水車の間に、水を水車の主軸より下側の位置に導く整水板が上下一対状に設けられていることを特徴とする水循環式水力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水循環式水力発電装置に関し、更に詳しくは円環形流路内に水流を起こして発電するタイプの水循環式水力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の装置としては、本出願人の提案に係る、例えば特許文献１に記載されているものがある。この従来装置は、水平状に配置した円環形の流路内で動作体を循環させ、この動作体で水圧を高めて水車を回転させ、この水車に連結している発電機で発電するよう形成されている。
【０００３】
而して、この従来装置は、流路の下側に永久磁石を配置し、この永久磁石を流路に沿って周方向に回転させることにより、流路の外側から動作体を吸着させて循環させる構造であった。
【０００４】
従って、従来装置は、発電力を高めるため、永久磁石の回転速度を早くすると、その動きに動作体が従動し切れない場合があった。
その結果、従来装置を使用すると、永久磁石の回転エネルギーにロスを生じ、動作体で水圧を高めることが確実にできない、という問題点があった。
【０００５】
また従来装置は、動作体が、水車から少し離された位置を通過するよう構成されていた。
従って、従来装置によると、水車の羽根に、水圧をロスなく、効率良く伝えることができず、その結果、発電効率が悪い、という問題点があった。
【０００６】
また従来装置は、動作体を周回動させる動作装置が流路の下側に設けられていた。従って、従来装置の場合は、高さが高くなるのを避けられず、装置の占有スペースが広く、大きくなるのを避けられない、という問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４５３３２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような従来装置の問題点に鑑み、提案されたものである。
従って本発明の解決しようとする技術的課題は、円環形流路内で動作体を循環させ、この動作体で水流を起こして発電するタイプの水循環式水力発電装置において、動作体の循環速度を速くしても、動作体を確実に循環させることができ、また水車の羽根に水圧をロスなく加えることができるようにして、発電率をアップでき、更には装置の占有スペースを狭小化できるよう形成した水循環式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】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するため、次のような技術的手段を採る。
即ち本発明は、図１等に示されるように、水が循環する水平状の円環形流路１と、この流路１内に収納されて流路１内を流れる水のエネルギーで羽根２ａが回転する水車２と、この水車２の羽根２ａに水圧を加えるため流路１内を循環する動作体３と、この動作体３を流路１の外側から操作して循環させる動作装置４と、また上記の水車２の主軸２ｂに接続されて回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機５とを備えて形成されている水循環式水力発電装置であって、上記の水車２が主軸２ｂを水平にして流路１の周方向に等間隔をあけて複数設けられ、上記の動作体３を通過させる箇所６が水車２の各羽根２ａに切り欠き状に形成され、また上記の動作装置４が、円環形流路１の中心に回転軸４ａ１を垂直にして設けられているモータ４ａと、このモータ４ａの回転運動を各動作体３に伝達するため回転軸４ａ１から動作体３に向かって放射状に配置されている伝達部材４ｂとで形成され、この伝達部材４ｂの流路１内に配置される箇所に上記の動作体３が設けられていることを特徴とする（請求項１）。
【００１０】
本発明の場合、流路１の上面は、開放状でも、閉鎖状でも良い。また流路１の断面形状は、通常、長方形等の矩形が好ましいが、これに限られるものではない。水車２の主軸２ｂは、水流が羽根２ａに真っ向から当たるよう、流路１の直径線上に配置されているのが好ましい。また動作体３を通過させる箇所６は、動作体３の正面形状に合わされ、動作体３の正面形状より幾分大きい状態に形成されているのが好ましい。なぜなら、これによると、動作体３と、通過箇所６との間にできる隙間から流れ出る水の量を抑えることができ、その分、水車２の羽根２ａに、より大きな水圧を加えることができるからである。
【００１１】
而して、本発明の場合、伝達部材４ｂが、回転軸４ａ１を中心に周方向に等間隔をあけて配置されている複数の腕片７で形成され、この腕片７が、回転軸４ａ１から外側に延ばされている水平部７ａと、この水平部７ａの先端から垂直に立ち下げられている垂直部７ｂと、この垂直部７ｂの下端から外側に水平に短く延ばされている突き出し部７ｃとでクランク形に形成され、上記の垂直部７ｂが、流路１の内側壁１ａの内面に沿って流路１内に配置され、突き出し部７ｃが流路１内の底面１ｂに近接して配置されていると共に、この突き出し部７ｃの上に、上記の動作体３が設けられているのが好ましい（請求項２）。
【００１２】
なぜならこれによると、伝達部材４ｂの構造を簡素化でき、遠心力で流路１の内側壁１ａの内面に垂直部７ｂが接することを防止でき、モータ４ａの回転力を動作体３にロスなく伝えることができるからである。
【００１３】
また本発明は、流路１内の隣り合う水車２と水車２の間に、水を水車２の主軸２ｂより下側の位置に導く整水板８が上下一対状に設けられているのが好ましい（請求項３）。
【００１４】
なぜならこれによると、上下一対状の整水板８で水を集め、水圧を高めて水車２を回転させることができ、発電率を上げることができるからである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、このように円環形流路内で動作体を循環させ、この動作体で水流を起こして水車を回し発電機で発電する装置において、水車が主軸を水平にして流路の周方向に等間隔をあけて複数設けられ、動作体を通過させる箇所が上記の水車の各羽根に切り欠き状に形成され、また動作装置が、円環形流路の中心に回転軸を垂直にして設けられているモータと、このモータの回転運動を各動作体に伝達するため回転軸から動作体に向かって放射状に配置されている伝達部材とで形成され、この伝達部材の流路内に配置される箇所に上記の動作体が設けられているものである。
【００１６】
従って、本発明の場合は、動作体を確実に循環させることができるから、これによれば、動作体の循環速度を速くでき、水圧を高めて発電率を上げることができる。
【００１７】
また本発明は、水車の各羽根に、動作体を通過させる箇所が切り欠き状に形成されている。
従って、本発明の場合は、動作体を水車に接近した位置で循環させることができるから、これによれば、水車の羽根に加わる水圧が大きくなり、その結果、発電率を上げることができる。
【００１８】
また本発明の装置は、動作装置が円環形の流路内に配置されている。
従って、本発明は、装置の占有スペースを円環形流路の占める範囲内に抑えることができ、高さを低くできる。
その結果、本発明によれば、装置を小型化、省スペース化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の装置の好適な一実施形態を示す斜視図である。
【図２】同上装置の動作を説明するための平面図である。
【図３】同上装置の側面図である。
【図４】動作体を示し、Ａは一部を切欠した要部正面図、ＢはＡのＢ―Ｂ線断面図である。
【図５】同上装置の一部を切欠した要部断面図である。
【図６】同上装置の一部を切欠した要部斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本発明は、図１等に示されるように、水が循環する水平状の円環形流路１と、この流路１内に収納されて流路１内を流れる水のエネルギーで羽根２ａが回転する水車２と、この水車２の羽根２ａに水圧を加えるため流路１内を循環する動作体３と、この動作体３を流路１の外側から操作して循環させる動作装置４と、また上記の水車２の主軸２ｂに接続されて回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機５とを備えて形成されている。
【００２１】
上記の流路１は、この実施形態では断面長方形の閉鎖空間状に形成されている。また上記の水車２は、主軸２ｂを水平にして流路１の周方向に等間隔をあけて、この実施形態では平面から見て９０度置きに、計４個設けられている。水車２の主軸２ｂは、水流が羽根２ａに真っ向から当たるよう、流路１の直径線上に配置されている。
【００２２】
上記の動作体３は、図４に示されるように、ほぼ三角形（台形）の起立板状に形成されている。動作体３は、裏側（進行方向の逆側）が支持板３ａで支持され、常に垂直の起立姿勢を維持できるよう堅固に形成されている。
【００２３】
また動作体３を通過させる箇所６は、図５、図６に示されるように、水車２の各羽根２ａに切り欠き状に形成されている。この動作体３を通過させる箇所６は、動作体３の正面形状に合わされ、動作体３の正面形状より幾分大きい状態に形成されている。
【００２４】
また上記の動作装置４は、図１等に示されるように、円環形流路１の中心に回転軸４ａ１を垂直にして設けられているモータ４ａと、このモータ４ａの回転運動を各動作体３に伝達するため回転軸４ａ１から動作体３に向かって放射状に配置されている伝達部材４ｂとで形成されている。この伝達部材４ｂは、この実施形態では軽量化できるよう、また材料を節減化できるよう、平面視で十字状に形成されている。
【００２５】
上記の伝達部材４ｂは、具体的には回転軸４ａ１を中心に周方向に等間隔をあけて配置されている複数の腕片７で形成されている。この腕片７は、回転軸４ａ１から外側に延ばされている水平部７ａと、この水平部７ａの先端から垂直に立ち下げられている垂直部７ｂと、この垂直部７ｂの下端から外側に水平に短く延ばされている突き出し部７ｃとでクランク形に形成されている。
【００２６】
上記の垂直部７ｂは、図５に示されるように、流路１の内側壁１ａの内面に沿って流路１内に配置され、突き出し部７ｃが流路１の底面１ｂに近接して配置されていると共に、この突き出し部７ｃの上に、上記の動作体３が設けられている。この実施形態の場合、動作体３と水車２は、流路１の中心から９０度置きに配置されている。従って、本発明装置は、動作体３が水車２に水流を間断なくバランス良く、作用させることができる。
【００２７】
また本発明は、図２、図３に示されるように、流路１内の隣り合う水車２と水車２の間に、水を水車２の主軸２ｂより下側の位置に導く整水板８が上下一対状に設けられている。この整水板８は、この実施形態では流路１の外側壁１ｃに固定され、動作体３の循環方向に向かって徐々に下向きに傾斜するよう下り勾配がつけられ、下端８ａ（先端）側が水車２に近接して配置されている。
【００２８】
９（図１等参照）は、給水タンクである。この実施形態の本発明は、流路１内の水が蒸発して減少したときは、センサ（図示せず）からの信号を受けて、流路１内に給水タンク９から自動的に給水され、水量が一定になるよう形成されている。またこの実施形態では、流路１内にヒータ１０が設けられ、水の凍結を防止できるよう形成されている。このヒータ１０は、この実施形態では流路１の中心周りに９０度づつあけられて所定位置に、計４個設けられている。
また上記の発電機５は、この実施形態では発電した電気エネルギーを蓄電できるよう、例えば蓄電池（図示せず）と電気的に接続されている。
【００２９】
次に本発明装置の作用を説明する。
先ず動作装置４のモータ４ａが駆動すると、伝達部材４ｂと共に動作体３が水平状態で流路１内を周方向に移動し、循環する。そのため本発明の場合は、この動作体３によって流路１内の水が押し流され、水圧が高められて、この水で水車２の羽根２ａが回される。
【００３０】
この場合、動作体３は、流路１内に複数収納されているから、各動作体３が流路１内を循環しながら、各水車２に順次水圧を加えて行く。その結果、水車２に連結されている発電機５で水の圧力エネルギーが電気エネルギーに変換される。この場合、発電量は、動作体３の回転速度や発電機５の能力、個数等によって決定される。
【００３１】
以上の処において、本発明は、例えば上水の水道管の途中に組み込まれ、水道水を流路１に供給可能に形成されているのでも良い。この場合は、水の入れ替えを省略でき、また水道水の水圧を動作体３の循環動作に利用できるから、一層、効率良く発電できるものである。
【符号の説明】
【００３２】
１      流路
２      水車
２ａ    羽根
２ｂ    主軸
３      動作体
４      動作装置
４ａ    モータ
４ａ１  回転軸
４ｂ    伝達部材
５      発電機
６      動作体を通過させる箇所
【図１】
2014009659.tif 000003
【図２】
2014009659.tif 000004
【図３】
2014009659.tif 000005
【図４】
2014009659.tif 000006
【図５】
2014009659.tif 000007
【図６】
2014009659.tif 000008