(57)【要約】【課題】  設置場所を選ばず、エネルギ変換効率の高い水車に基づいた水力発電装置を提供する。【解決手段】  水力発電装置５０は、回転軸２を有する回転体１と、回転体１の回転面の幅方向中心から端部まで上流側から下流側に向かって傾斜を有するブレード３Ｌ，３Ｒを水流の強さに応じて回転体１が回動しながら水面に沈み込むように位相差を設けて交互に複数対配置した羽根車１０と、羽根車１０を取り囲むように立設する支持フレーム２１を連結部材２４で水流に対して垂直方向に連結してなる支持フレーム本体と、支持フレーム２１を所定の高さで連結し、前記羽根車を支持する支持・連結部２２と、羽根車１０が水流の強さに応じて回動しながら水面に沈み込むように一方が回転軸２を回動自在に軸支し、他方が支持連結部材２２に回動自在に設けられた懸架部２３と、から構成した羽根車の懸架・支持装置２０と、を備えた水車と、水車の回転軸からの出力を電力に変換する発電機３０と、を備えている。【選択図】図１
2014043856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水流を受けて回転する左右両側面に回転軸を有する回転体と、
前記回転体の回転面の幅方向中心から端部まで上流側から下流側に向かって傾斜を有するブレードを水流の強さに応じて前記回転体が回動しながら水面に沈み込むように左右両側に位相差を設けて交互に複数対配置した羽根車と、
水流の方向に平行して前記羽根車を取り囲むように立設する一対の支持フレームを連結部材で水流に対して垂直方向に連結してなる支持フレーム本体と、
前記一対の支持フレームを所定の高さで連結し、前記羽根車を支持する支持・連結部と、前記羽根車が水流の強さに応じて回動しながら水面に沈み込むように一方が前記回転体の両回転軸を回動自在に軸支し、他方が前記支持連結部材に回動自在に設けられた懸架部と、から構成した羽根車の懸架・支持装置と、
を備えた水車と、
前記水車の回転軸からの出力を電力に変換する発電機と、を備えた水力発電装置。
【請求項２】
前記羽根車全体の比重が０．０５から０．３である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】
前記各ブレードが前記回転体の幅方向に対して５から３５度の傾斜で配置されている特徴とする請求項１または請求項２に記載の水力発電装置。
【請求項４】
前記ブレードの端面にアール部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の水力発電装置。
【請求項５】
前記回転体の回転軸を有する両側面には、前記ブレードを覆うように受水案内用の案内板が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の水力発電装置。
【請求項６】
前記受水案内板の少なくとも下流側には受水した水を逃がすような逃水部を有することを特徴とする請求項５に記載の水力発電装置。
【請求項７】
記羽根車は、前記回転体と、前記水流の流れ方向に複数に分割されたブレード部と、前記回転体の両外側面に設けられ、前記回転体の軸側から前記複数に分割されたブレード部側に延び前記回転体と前記複数のブレード部を挟持する挟持部材と、
前記複数に分割された各ブレード部を貫通させて前記両側の挟持部材を固定する固定手段と、
から構成されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の水力発電装置。
【請求項８】
前記水流の流れ方向に複数に分割されたブレード部は、さらに前記水流の流れに対する鉛直方向の中心で２分割されていることを特徴とする請求項７に記載の水力発電装置。
【請求項９】
前記懸架・支持部は、前記左右のフレームに対して直角方向に設けた前記水車を設置箇所に固定するための一対の固定部に上に固定されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の水力発電装置。
【請求項１０】
前記固定部の端部には前記水車を設置箇所に接続・固定するための固定手段を有していることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の水力発電装置。
【請求項１１】
前記懸架部は、前記羽根車の沈み込みを規制する沈み込み調整部を備えていることを特徴とする請求項から請求項１０のいずれか１項に記載の水力発電装置。
【請求項１２】
前記左右の支持フレームの頂部は第２の連結部材により連結され、前記第２の連結部材上に各種情報を表示する情報表示部を備えることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の水力発電装置。
【請求項１３】
前記懸架部の質量は、前記羽根車を水流のない状態で水面に浮かべた際に、沈み込みを起こさないような質量であることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の水力発電装置。
【請求項１４】
前記懸架部は、前記連結部に接続された前記羽根車を水中から引き上げるリフタを備えたことを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の水力発電装置。
【請求項１５】
前記発電機が前記回転体の内部に内蔵されていることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の水力発電装置。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の水力発電装置を設置箇所に設置してなる水力発電システム。
【請求項１７】
前記設置箇所が河川または用水路であ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】
前記設置箇所が水路であり、前記水路の水底に高低差を調整する高低差調整装置を備えることを特徴とする請求項１７に記載の水力発電システム。
【請求項１９】
前記水路に、２以上の発電装置を設けたことを特徴とする請求項１８に記載の水力発電システム。
【請求項２０】
前記発電システムは、水量、流量、水位、羽根車の沈み込み量、および発電量からなる群から選択された少なくとも１つを測定するセンサを備えていることを特徴とする請求項１６から請求項１９のいずれか１項に記載の水力発電システム。
【請求項２１】
前記発電システムは、水上に浮遊する浮遊式設置部により水路を形成し、前記水路に対して水力方向に前記水力発電装置を設置してなり、前記水路内の水流により前記水力発電装置の羽根車が回転して出力することを特徴とする請求項１６から請求項２０のいずれか１項に記載の水力発電システム。
【請求項２２】
前記水上に浮遊する浮遊式設置部の水路内の水流に応じて前記水力発電装置の羽根車に水流を与える向きを変更可能な移動手段を有してい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】
前記変更可能な移動手段を有する浮遊式設置部が船舶または筏であ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】
前記発電装置は、ネットワークを介してサーバと接続されており、
前記センサで測定した測定値をネットワークを介して接続されたサーバに送信され、そして
前記サーバは、送信された測定値情報を管理することを特徴とする請求項１６から請求項２３のいずれか１項に記載の水力発電システム。
【請求項２５】
前記サーバは、前記水力発電システムをメンテナンスする端末とネットワークを介して接続されており、前記端末は前記サーバに入力された測定情報に基づいて前記水力発電システムを監視することを特徴とする請求項２４に記載の水力発電システム。
【請求項２６】
前記サーバは、端末とネットワークを介して接続されており、前記端末は前記水力発電システムの水量、流量、水位、羽根車の沈み込み量に基づいて水路の水の状態を把握可能であることを特徴とする請求項２４または請求項２５に記載の水力発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】    本発明は、水力発電装置および水力発電システムに関する。より詳しく述べると、羽根車を水面に浮かべ水流により回転するタイプの水車およびこれを用いた発電装置および発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、自然エネルギが注目されており、特に、昼夜、年間を通じて安定した発電が可能であり、設備利用率が５０〜９０％と高く、太陽光発電と比較して５〜８倍の電力量を発電可能であり、出力変動が少なく、系統安定、電力品質に影響を与えない、太陽光発電と比較して設置面積が小さい等の観点から、環境配慮型の発電として小水力発電が注目されている。【０００３】  小水力発電の規模は。世界的には各国統一されていないが、概ね「１０，０００ｋＷ以下」であるといわれている。さらに別の区分では１０００ｋｗ以下の発電をミニ水力発電とよび１００ｋｗ以下の発電をマイクロ水力発電と呼ぶこともある。【０００４】  発電方式の分類では、小水力発電は、「流れ込み式」、または「水路式」となり、大規模ダム（貯水池式）、中規模ダム（調整池式）ではなく、河川の水を貯めること無く、そのまま利用する発電方式であり、一般河川、農業用水、砂防ダム、上下水道など、現在無駄に捨てられているエネルギを有効利用する発電である。【０００５】  このような水力発電として、特許文献１および特許文献２には、下掛け水車を用いた発電形式が採用されている。【０００６】  すなわち、特許文献１では、流量の少ない水路における発電効率を高めることを目的とした従来の下掛け水車装置として、図１９に示すように、用水路を流れる水１０１に下方の一部が浸るように立てて配置され、同一の方向に回転可能に配置された１対の水車１１０、１２０と、水車１１０、１２０に連接されて無端軌道をなし、水車１１０、１２０を一体として同一の方向に回転可能にする動力伝達部材１３０と、動力伝達部材１３０に固定され、用水路を流れる水１０１の動力を受けて無端軌道の周りに回転する複数の水流受部１４０と、上方に位置する動力伝達部材１３０及び水流受部１４０を支持する支持部材と、を備えた構成を有する下掛け水車装置が開示されている。【０００７】  また、特許文献２では、流量の少ない水流の水力エネルギを有効活用することができるとともに、水流の淀みの発生を低減することができるようにすることを目的として、図２０および図２１に示す通り水路の横断方向かつ水平方向に延びる軸周りに回転自在に支持される回転体１１と、互いに間隔をおいて回転体２１１の軸方向の両側にそれぞれ設けられた一対のブレード２１２とを備えている下掛け水車用の羽根車２０２が開示されている。特許文献２において、各ブレード２１２は、互いに間隔をおいて回転体１１の周方向へ列設されるとともに、該回転体２１１の略半径方向に突設された複数の羽根１３を備えており、各羽根２１３は、回転体２１１の略最下位に位置した状態で、水路２１０の上流側の面が、回転体２１１の軸方向中央側になるほど、下流側に位置するように配設されている。【０００８】  特許文献３には小川等の流量・流速が比較的少ない場所に設置する水車として、図２２に示すような円筒型の回転体３０１の周面に山形紋様のブレード３０２を設け、両回転軸３０４をハーネス３１３で回動自在に保持するとともにハーネス３１３の他端をフレーム３１５に固定されたピボット３１４により回動自在に支持し、フレームを設置支柱３１６により設置する水車が開示されている。【０００���】  しかしながら、特許文献１および特許文献２の発電方式では、１０ｋｗの発電を目的としたものであり（小水力発電）、これらの装置を数１０ｋｗから数１００ｋｗの出力を行う装置とすることは非常に困難である。【００１０】  さらに、特許文献２に記載の水車は、受水能力が低く、同一の水量・流速で十分な受水量を確保することができない。また、特許文献２に記載の水車をスケールアップしても従来の下掛け水車の製造コストよりも高くなり、また、現場で搬送するのも困難である。そのため数１０ｋｗから数１００ｋｗ規模の発電効率の高い、安価な発電可能な小水力発電システムに対する要望がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】  特許第３９９３２２０号公報
【特許文献２】  特開２００９−１７４４８０号公報
【特許文献３】  英国特許出願ＧＢ−２４６３１１３Ａ号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】  しかしながら、特許文献１から特許文献３の発電方式では、１０ｋｗ程度まで発電を目的としたものであり（小水力発電）、これらの装置を数１０ｋｗから数１００ｋｗまたはそれ以上の電力を出力する装置を構成することは非常に困難である。【００１３】  さらに、特許文献２および特許文献３に記載の水車は、受水能力が低く、同一の水量・流速で十分な受水量を確保することができない。また、特許文献２に記載の水車をスケールアップしても従来の下掛け水車の製造コストよりも高くなり、また、現場で搬送するのも困難である。また、特許文献２に記載の水車は、流路上に構成するため、設置場所に制限がある。【００１４】  また、特許文献３に記載の水車は、河川や水路等に設置するタイプの水力発電装置であり、効率的に水流を受けることができず、流速が増加した場合には空回りする恐れがある。したがって、比較的流れが穏やかな河川や水路に設置場所が限定される。【００１５】  そのため設置場所を選ばず、数１０ｋｗから数１００ｋｗ規模またはそれ以上の電力を安価で効率よく発電可能な発電装置に対する要望がある。【００１６】  したがって、本発明の課題は、設置場所を選ばず、エネルギ変換効率の高い水車に基づいた水力発電装置を提供することである。【００１７】  本発明の他の課題は、このような小水力発電装置に基づく水力発電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】１  水流を受けて回転する左右両側面に回転軸を有する回転体と、
前記回転体の回転面の幅方向中心から端部まで上流側から下流側に向かって傾斜を有するブレードを水流の強さに応じて前記回転体が回動しながら水面に沈み込むように左右両側に位相差を設けて交互に複数対配置した羽根車と、
水流の方向に平行して前記羽根車を取り囲むように立設する一対の支持フレームを連結部材で水流に対して垂直方向に連結してなる支持フレーム本体と、
前記一対の支持フレームを所定の高さで連結し、前記羽根車を支持する支持・連結部と、前記羽根車が水流の強さに応じて回動しながら水面に沈み込むように一方が前記回転体の両回転軸を回動自在に軸支し、他方が前記支持連結部材に回動自在に設けられた懸架部と、から構成した羽根車の懸架・支持装置と、
を備えた水車と、
前記水車の回転軸からの出力を電力に変換する発電機と、を備えた水力発電装置。【００１９】２  前記羽根車全体の比重が０．０５から０．３であることを特徴とする項目１に記載の水力発電装置。【００２０】３  前記各ブレードが前記回転体の幅方向に対して５から３５度の傾斜で配置されている特徴とする項目１または項目２に記載の水力発電装置。【００２１】４  前記ブレードの端面にアール部が設けられていることを特徴とする項目１から項目３のいずれか１項に記載の水力発電装置。【００２２】５  前記回転体の回転軸を有する両側面には、前記ブレードを覆うように受水案内用の案内板が設けられていることを特徴とする項目１から項目４のいずれか１項に記載の水力発電装置。【００２３】６  前記受水案内板の少なくとも下流側には受水した水を逃がすような逃水部を有することを特徴とする項目５に記載の水力発電装置。【００２４】７  記羽根車は、前記回転体と、前記水流の流れ方向に複数に分割されたブレード部と、前記回転体の両外側面に設けられ、前記回転体の軸側から前記複数に分割されたブレード部側に延び前記回転体と前記複数のブレード部を挟持する挟持部材と、
前記複数に分割された各ブレード部を貫通させて前記両側の挟持部材を固定する固定手段と、
から構成されることを特徴とする項目１から項目６のいずれか１項に記載の水力発電装置。【００２５】８  前記水流の流れ方向に複数に分割されたブレード部は、さらに前記水流の流れに対する鉛直方向の中心で２分割されていることを特徴とする項目７に記載の水力発電装置。【００２６】９  前記懸架・支持部は、前記左右のフレームに対して直角方向に設けた前記水車を設置箇所に固定するための一対の固定部に上に固定されていることを特徴とする項目１から項目８のいずれか１項に記載の水力発電装置。【００２７】１０  前記固定部の端部には前記水車を設置箇所に接続・固定するための固定手段を有していることを特徴とする項目１から項目９のいずれか１項に記載の水力発電装置。【００２８】１１  前記懸架部は、前記羽根車の沈み込みを規制する沈み込み調整部を備えていることを特徴とする項目から項目１０のいずれか１項に記載の水力発電装置。【００２９】１２  前記左右の支持フレームの頂部は第２の連結部材により連結され、前記第２の連結部材上に各種情報を表示する情報表示部を備えることを特徴とする項目１から項目１１のいずれか１項に記載の水力発電装置。【００３０】１３  前記懸架部の質量は、前記羽根車を水流のない状態で水面に浮かべた際に、沈み込みを起こさないような質量であることを特徴とする項目１から項目１２のいずれか１項に記載の水力発電装置。【００３１】１４  前記懸架部は、前記連結部に接続された前記羽根車を水中から引き上げるリフタを備えたことを特徴とする項目１から項目１３のいずれか１項に記載の水力発電装置。【００３２】１５  前記発電機が前記回転体の内部に内蔵されていることを特徴とする項目１から項目１４のいずれか１項に記載の水力発電装置。【００３３】１６  項目１から項目１５のいずれか１項に記載の水力発電装置を設置箇所に設置してなる水力発電システム。【００３４】１７  前記設置箇所が河川または用水路であることを特徴とする項目１６に記載の水力発電システム。【００３５】１８  前記設置箇所が水路であり、前記水路の水底に高低差を調整する高低差調整装置を備えることを特徴とする項目１７に記載の水力発電システム。【００３６】１９  前記水路に、２以上の発電装置を設けたことを特徴とする項目１８に記載の水力発電システム。【００３７】２０  前記発電システムは、水量、流量、水位、羽根車の沈み込み量、および発電量からなる群から選択された少なくとも１つを測定するセンサを備えていることを特徴とする項目１６から項目１９のいずれか１項に記載の水力発電システム。【００３８】２１  前記発電システムは、水上に浮遊する浮遊式設置部により水路を形成し、前記水路に対して水力方向に前記水力発電装置を設置してなり、前記水路内の水流により前記水力発電装置の羽根車が回転して出力することを特徴とする項目１６から項目２０のいずれか１項に記載の水力発電システム。【００３９】２２  前記水上に浮遊する浮遊式設置部の水路内の水流に応じて前記水力発電装置の羽根車に水流を与える向きを変更可能な移動手段を有していることを特徴とする項目２１に記載の水力発電システム。【００４０】２３  前記変更可能な移動手段を有する浮遊式設置部が船舶または筏であるこ���を特徴とする項目２２に記載の水力発電システム。【００４１】２４  前記発電装置は、ネットワークを介してサーバと接続されており、
前記センサで測定した測定値をネットワークを介して接続されたサーバに送信され、そして
前記サーバは、送信された測定値情報を管理することを特徴とする項目１６から項目２３のいずれか１項に記載の水力発電システム。【００４２】２５  前記サーバは、前記水力発電システムをメンテナンスする端末とネットワークを介して接続されており、前記端末は前記サーバに入力された測定情報に基づいて前記水力発電システムを監視することを特徴とする項目２４に記載の水力発電システム。【００４３】２６  前記サーバは、端末とネットワークを介して接続されており、前記端末は前記水力発電システムの水量、流量、水位、羽根車の沈み込み量に基づいて水路の水の状態を把握可能であることを特徴とする項目２４または項目２５に記載の水力発電システム。
【発明の効果】
【００４４】  本発明の水車は、水流の強さに応じて沈み込みする羽根車と、前記羽根車を沈み込み自在に懸架する懸架部を有する羽根車の懸架・支持装置とから構成されている。【００４５】  そのため、水流の強さに応じて羽根車が沈み込んで回転することとなる。羽根車が沈み込むと羽根車に備えられたブレードがより大量の水を受水することとなる。これにより、同じ水流の強さ（流量・流速）で同一サイズの羽根車と比較して高いエネルギを受けこれを出力することが可能となる。また、本発明の水車は、水面に浮遊させて回転させるタイプの水車であるので河川、用水路等の水路に設置しあるいは洋上に船舶、筏、ブイ等により固定して潮流・海流、船舶の走行による水流等の水流により高出力で回転させることが可能である。したがって、本発明の水車の設置の自由度はきわめて高い。そのため、このような水車に基づく本発明の水力発電装置は、高出力、設置自由度の高が高く、水力発電装置および水力発電システムは、同一の条件でより高出力で発電可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】  本発明の第１実施形態に係る水車を示す図面である。
【図２】  本発明の第１実施形態で使用する羽根車の一例を示す斜視図である。
【図３】  本発明の羽根車の沈み込みの現象を説明する説明図である。
【図４】  （ａ）およびｂ）は、各々本発明の羽根車の一実施形態を示す斜視図である。
【図５】  （ａ）〜（ｄ）は、本発明の羽根車の別の実施形態を示す斜視図である。
【図６】  本発明の水車の懸架・支持装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図７】  本発明の水車を設置箇所に固定する様子を示す図面である。
【図８】  本発明の水車を水路に設置した状態を示す図面である。
【図９】  （ａ）および（ｂ）は、各々本発明の水力発電装置の一例を示す図面である。
【図１０】  本発明の発電機を組み込んだ水力発電装置の一例を示す図面である。
【図１１】  本発明の発電機を組み込んだ水力発電装置の別の一例を示す図面である。
【図１２】  本発明の発電システムの一例を示す図面である。
【図１３】  （ａ）および（ｂ）は、本発明の発電システムに用いる高低差調整機構の一例を示す図面である。
【図１４】  本発明の発電システムの別の一例を示す図面である。
【図１５】  本発明の羽根車を懸架・支持装置に収納した一例を示す図面である。
【図１６】  本発明の発電装置を水中浮遊する設置箇所に固定した一例を示す図面である。
【図１７】  本発明の発電装置を水中浮遊する設置箇所に固定した別の一例を示す図面である。
【図１８】  発明の発電システムの運転を管理サーバにより管理する実施形態を示す図面である。
【図１９】  従来技術の下掛け水車の一例を示す図面である。
【図２０】  従来技術の下掛け水車の羽根車の一例を示す図面である。
【図２１】  図２０に示す羽根車を搭載した水車の一例を示す図面である。
【図２２】  従来技術の浮遊型の水車の羽根車の一例を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】  以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
（定義）
なお、本明細書で使用する用語は下記の意義を有する。
「水流」とは、水車の羽根車を回転させる水の流れであり、河川や用水路に代表される水路等の高低差を有する水の流れによって発生する水の流れや潮流・海流等の水の流れや船舶の走行によって生じる水の流れを含むことを意味し、「水流の強さ」とは、流速の速さおよび流量の大きさを意味する。また、「水流」とは、潮流や海流に代表される潮の流れや海水の流れを含むことを意味する。
【００４８】  「水路」とは、用水路等に加えて、例えば双胴船やアウトリーガ等に代表される船体間に本発明の水車を設置する場合に両方の船体で構成される水の流れる流路を含むことを意味する。
【００４９】  「沈み込み」とは、水流のない水面に羽根車を浮かべた際の羽根車の水に沈む部分（羽根車の埋没量）と比較して、羽根車が水流を受けて回転した際の羽根車の水に沈む割合（すなわち、羽根車の水中埋没量）が増加することを意味し、沈み込みの割合が増加した割合を「沈み込み量」という。
【００５０】  「位相差」とは、水流を受ける左右のブレードが左右同時に水流を受けるのではなく左右交互に受水することを意味する。
【００５１】  また、本発明の羽根車（水車）は、水流方向を「縦方向」と呼び、水流に対して垂直方向を幅方向と呼ぶ。また、羽根車の入水側（上流側）を「前方」と呼び、出水側（下流側）を「後方」と呼ぶ。
【００５２】（水車：概要）
図１および図２に示す通り、本発明の水車は、水流に浮かべて回転させるための羽根車１０と羽根車１０を懸架・支持するための懸架・支持装置２０とから主として構成され、懸架・支持部装置２０は、羽根車１０を沈み込み量に応じて鉛直方向（すなわち羽根車の沈み込み方向およびその逆方向）に移動可能に懸架・支持している。
【００５３】  羽根車１０は、水流を受けて回転する左右両側面に回転軸２を有する回転体１と、回転体１の回転面の幅方向中心から上流側から下流側に向かって傾斜を有するブレード３Ｌ，３Ｒを水流の強さに応じて回転体１が回動しながら水面に沈み込むように左右両側に位相が生じるように交互に備えている。
【００５４】  一方、懸架・支持装置２０は、水流の方向に平行して前記羽根車を取り囲むように立設する一対の支持フレーム２１と、一対の支持フレーム２１の所定の高さで連結し、羽根車１０を支持するための支持・連結部材２２に設けられ、羽根車１０を懸架するための懸架部２３とから主として構成されている。
【００５５】  このように本発明の水車は、鉛直方向にのみに羽根車１０を移動可能にした懸架部２３を備えた懸架・支持装置２０に懸架・支持された羽根車１０から構成され、水流を有する水面に設置した際に水流の強さに応じて羽根車１０が沈み込みを行いながら回転する新規タイプの水車である。水流が強い場合（例えば、流量が多くなる場合・流速が速くなる場合）、懸架部２３により鉛直下向に羽根車１０は移動し、水中に沈みこむ体積（すなわち、羽根車１０の水中埋没量）が増えた状態で回転する（高速回転）。一方、水流が弱くなると、羽根車１０の水中埋没量が減少し、懸架部２３により鉛直上方に移動する。このように、本発明の水車は、水流の強さに応じて懸架部２３により自動的に羽根車１０の沈み込み量を変化させて羽根車１０が回転する新規タイプの水車である。
【００５６】  このような羽根車１０を鉛直（重力方向）に移動可能に水流がある面に設置すると、水流の強さ（流速）に応じて羽根車１０が鉛直方向に沈み込むことを見出した。同一の水流の強さの水流で沈み込みを起こした場合と、沈み込まない場合とを比較すると沈み込み量が増加するにしたがって羽根車１０の回転数が増加することを見出した。なお、沈み込み量の上限は、羽根車１０が完全に陥没して、水車として機能しない量（すなわち、羽根車１０が回転しない量）であり、羽根車全体の容積の４０％程度である。
【００５７】  そのため、同一の水流で沈み込みを行う羽根車１０を採用した場合、回転軸を固定した従来の水車と比較して、回転軸２からの出力が増加する。このような回転軸２に発電機を設けると沈み込みをしない固定回転軸の従来の羽根車と比較した場合、高い発電量で発電可能となる。発電量については、羽根車の受ける水流（流速・流量）、ブレードの設置の仕方により相違があるが、沈み込みにより受水量の増加と鉛直方向への揚力を励起した水車の場合、沈み込みがない固定軸水車と比較して凡そ５〜１１倍の電力を出力することが可能である。
【００５８】  本明細書において「沈み込み量」とは、羽根車を水面に浮かべた際の羽根車の水に沈む部分に対する羽根車が水流を受けて回転した際の羽根車の水に沈む部分の増加量を意味する。この沈み込み量が増加するのにしたがって、羽根車１０の水の捕捉量、すなわち受水量が大きくなる。すなわち、沈み込み量が増加するのにしたがって流水のエネルギ捕捉量が増加する。
【００５９】  図３に示す通り、沈み込みは、羽根車全体の浮力と羽根車１０を回転させるための水流（例えば、流速および流量）と位相を有するブレード３Ｌ，３Ｒの関係により生じるものと推測できる。
【００６０】  すなわち、水流を受けない状態で水面に所定の浮力を有する本発明の羽根車を浮かべた際の喫水線（沈み込み前）とし、このような状態で、所定の入水角を有する左右交互に設けられた位相差を有するブレード３Ｌ，３Ｒが水流１を受けると羽根車１０が回転する。水流１による回転により、水流を受けたブレードにより下方側へ向かう水流２と変換される。なお、下向きに変換された水流は、再び水平方向の流れとなって羽根車を通過することとなる（水流３）。
【００６１】  そのため、羽根車１０は流速に応じて水流内部の圧力低下現象が励起され、水車後部の減圧現象から水車後部の水面低下として水流内に於ける落差に相当する現象が生じ、下向きの揚力により沈み込みが生じるものと考えられる（沈み込み後喫水線）。羽根車１０の回転軸２が鉛直方向に移動可能に支持した懸架部２３により、羽根車１０は水流に応じて下方に沈み込みを行うこととなる。この沈み込み前後の水流の落差により、羽根車１０は沈み込んだ量だけ位置エネルギをうけるものと推察される
【００６２】  なお、特許文献２に記載のような羽根車は、羽根車の中心部分に空間が設けられているので左右の両ブレードに十分に水が受水できずに拡散してしまうのでブレードに十分な力が加わらず、一方特許文献３に記載のような羽根車は、左右両側に受水した水が拡散してしまうので十分な力が加わらない。これに対して、本発明においては左右交互にブレード３Ｌ，３Ｒを設けたので、水流を受けると例えば左側ブレード３Ｌと次の左側ブレード３Ｌ間に受水しこれを保持した後に外側に流れ、右側ブレード３Ｒと次の右側ブレード３Ｒ間に受水しこれを保持した後に外側に流れ、左右交互のブレード３Ｌ，３Ｒに水流の力を受けることとなる。そのため、例えば自転車のペダルを交互に踏むのと同様に羽根車に非常に強い回転力が生じるものと推察できる。
【００６３】  さらに、本発明のようにこのような羽根車を鉛直方向に移動可能に（すなわち水流の強さに応じて自由に羽根車を移動可能に）軸支することによって初めて沈み込みによる位置エネルギを出力可能となる。また、羽根車が沈み込むほど各ブレードの受水量が増加する。そのため、運動エネルギ（質量ｍ）の増加に伴い、下向きの揚力の励起、並びに水流内部の減圧による位置エネルギの創出が可能となり、高い出力能力を有する水車が提供される。また、後述の実施例によると、沈み込みにより羽根車１０の単位時間当たりの回転数（ｒｐｍ）が増加することがわかった。
【００６４】（羽根車）
このように水流の強さに応じた沈み込みを発生させる本発明の羽根車１０は、前述の通り、水流を受けて回転する左右両側面に回転軸２を有する回転体１と、回転体１の回転面の幅方向中心から上流側から下流側に向かって傾斜を有するブレード３Ｌ，３Ｒを水流の強さに応じて回転体１が回動しながら水面に沈み込むように左右両側に位相が生じるように交互に備えている。すなわち、左右両側に沈み込むように交互にブレード３Ｌ，３Ｒを配置して水流を受けた際に左右両側のブレード３Ｌ，３Ｒに位相が生じるように幅方向中心から左右交互にブレードを回転体１の周方向に所定間隔で設けている。
【００６５】  すなわち、左右両側に沈み込むように交互にブレード３Ｌ，３Ｒを配置して水流を受けた際に左右両側のブレード３Ｌ，３Ｒに位相が生じるように幅方向中心から左右交互にブレードを回転体１の周方向に所定間隔で設けている。
【００６６】  本発明の好ましい実施形態において、本発明の羽根車１０におけるブレード３Ｌ，３Ｒの数は、回転体１のサイズにもよるが４から１５対（８から３０枚）、好ましくは６から１０対（１２から２０枚）である。また、羽根車１０全体の高さに対するブレード３Ｌ，３Ｒの高さの比率は０．１から０．３、好ましくは０．３から０．２である。
【００６７】  このようにブレード３Ｌ，３Ｒを交互に配置した羽根車１０が水流を受けると水流の抵抗を抑え効率的に羽根車１０を回転させ、懸架部２３により水面に対して鉛直方向に羽根車１０の移動方向を規制することにより、羽根車１０は水流の強さに応じた回転速度で回転し、水流の強さに応じて沈み込み量で沈み込む。
【００６８】  このように本発明の羽根車１０を効率的に沈み込みを行わせるために、羽根車１０の浮力が重要な要素である。浮力（水に対する）は、一般的に羽根車全体の比重と関連し、比重が小さいほどより大きな浮力が発生する。本発明においては、羽根車の水に対する比重は、０．０５から０．３、好ましくは０．１から０．２である。このような比重を実現するために、本発明では、回転体１およびブレード３Ｌ，３Ｒを各々発泡樹脂で構成し、必要に応じて当該樹脂をコーティングすることが好ましい。特に、好ましい発泡樹脂として日本合成化学工業株式会社からからエフレタンの商品名で販売されているエフレタンが好ましい。
【００６９】  なお、本発明の羽根車１０の回転効率を増加させるために、図４（ａ）に示すよう、ブレード３Ｌ，３Ｒの回転軸２側（出水側）にアール部３’を設けることが好ましい。このようにアール部３’を設けることによりレード３Ｌ，３Ｒへ流入した水の抵抗値が少なくなり（水抜けがよくなり）、効率的に羽根車１０が回転する。このアール部３’は、ブレード３Ｌ，３Ｒと同一の素材で一体成形することも可能であるが、金属製、例えば鋼板やステンレス鋼板やなどの素材を用いることもでき、このような素材でアール部３’を形成することによりブレードを保護する作用も有している。
【００７０】  さらに、本発明の好ましい実施形態では、図４（ｂ）に示す通り、羽根車の両側面、すなわち出力側の両側面にブレードを覆うように受水案内板４を設けることが好ましい。このように受水案内板４を設けることにより、水流を効率的に羽根車内で捕捉することが可能である。なお、受水板案内板４のブレード３Ｌ，３Ｒの後方部分に受水した水を逃がすような逃水部（図示せず）を設けることが好ましい。このような逃水部を設けることによりブレード３Ｌ，３Ｒで受水した水流をブレード３Ｌ，３Ｒの後方に効率的に逃がすことが可能となる。
【００７１】  また、本発明の羽根車１０において、ブレード３Ｌ，３Ｒは、特に限定されないが、回転体１の幅方向（水流に対して直角方向）に対して、５から３５度の角度範囲内であることが羽根車１０の効率的回転のために好ましい。
【００７２】  なお、以上本発明の羽根車１０について説明したが本発明の羽根車は、上記の説明に限定されるもではない。例えば、図５に示す通り、本発明の羽根車を分割して構成して現場で組み立て可能な構成にすることも可能である。
【００７３】  図５（ａ）に示す実施形態では、下掛け用水車の羽根車１０は、回転体１と、水路の縦断方向に複数に分割されたブレード部３”（図５（ｂ）参照）と、回転体１の両外側面に設けられ、回転体１の回転軸２側から複数に分割されたブレード部３”側に延び回転体１と複数のブレード部３”を挟持する挟持部材４（図５（ｃ）参照）と、複数に分割された各ブレード部３”を貫通させて前記両側の挟持部材４を固定する図示しない固定部材、例えば貫通ボルトとから構成されている。
【００７４】  このように構成することによって、現地の据付のための輸送時は分割し、現地で組み立てることが可能となる。また、メンテナンス時である一対のブレードが破損した場合、当該破損したブレードを含むブレード部を交換することにより対応可能である。なお、図５（ａ）、（ｂ）に示す実施形態では、縦断方向に羽根車を分割したが、さらに、図５（ｄ）、（ｅ）に示す通りブレード部を横断方向に２分割することも可能である。
【００７５】  また、本発明の別の好ましい実施形態において、本発明の羽根車１０は、回転体１の幅方向周面に複数対のブレード３Ｌ，３Ｒを装着するための切り込み凹部を設け、切り込み部に合わせた凸部を下端に有するブレード３Ｌ，３Ｒを切り込み凹部嵌合し、螺子等により固定することにより形成することも可能である。このような場合も、図５に示した羽根車１０と同様に分割収納が可能となる。
【００７６】（懸架・支持装置）
次に、本発明の懸架・支持装置２０について説明する。図１に示す通り、本発明の懸架・支持装置２０は、羽根車１０を沈み込み量に応じて鉛直方向（すなわち羽根車の沈み込み方向およびその逆方向）に移動可能に懸架・支持する装置である。
【００７７】  このような懸架・支持装置２０は、図１に示す通り、各々側面視、一対の三角形状の支持フレーム２１を、羽根車１０を取り囲むような幅で立設し、連結部材２４で連結して構成される支持フレーム本体と、一対の支持フレーム２１の所定位置で連結し、羽根車１０を支持する支持・連結部２２と、羽根車１０が水流の強さに応じて回動しながら水面に沈み込むように一方が前記回転体の両回転軸を回動自在に軸支し、他方が前記支持連結部材に回動自在に設けられた懸架部２３とから主として構成されている。
【００７８】  支持フレーム２１、連結部材２４、支持・連結部２２は、本発明の水車を使用する環境で変形・破壊しないような強度を有する、金属、木材、強化プラスチックおよびこれらを組み合わせた材料製の棒状体または板状体である。また、支持フレーム２１は、羽根車１０を支持・懸架した際に羽根車１０の機能を十分発揮させるために三角形状が好ましいが、本発明の作用・効果が発揮できれば形状は特に限定されるものではない。なお、連結部材２４は、一般に図１に示す通り頂部で支持ブレーム２１を連結するが、羽根車１０を懸架した状態で設置箇所に暗転して懸架・支持装置を設置するために羽根車１０の回動を阻害しない範囲で支持フレーム２０の底部、特に前側底部を連結することが好ましい。
【００７９】  このように構成された支持フレーム２１本体の幅方向所定位置、すなわち、水中に浮かべた際に羽根車１０が沈み込みを行いながら回転できるような位置に懸架部２３を回動自在に支持する支持・連結部材２０を固定する。一般的には、上流側の支持フレーム２１の幅方向の所定の位置、好ましくは下方側（低い位置）に支持・連結部材２１を取り付け、上流側から下流側に羽根車１０を浮かべた上体で羽根車１０を支持することが好ましい。
【００８０】  このようにして取り付けられた支持・連結部材２１に懸架部２３を回動自在に設けるが、懸架部２３は、図１に示す通り、支持・連結部財２１側に回動自在に取り付けられた１本の懸架部が羽根車１０の回転を阻害しないように途中で分岐して両側の回転軸２を回動可能に軸支するいわゆるアーム形状であってもよく、あるいは、図６に示す通り、二本の平行な支柱を各々一端を支持・連結部材２１に他端を回転軸２に回動自在に軸支するような長方形状であってもよい。
【００８１】  なお、支持・連結部材２１側の回動範囲は、定常状態（水流を受けないで羽根車１０が浮かぶ状態）から想定する最大沈み込み状態（羽根車１０が水没しないで機能を有するような沈み込み状態あるいは後述する発電機の定格動作可能条件まで沈み込む状態）の範囲とすることが好ましく、より好ましくは図６に示す通り、沈み込み量を規制する沈み込み量調整部２５を設ける。
【００８２】  沈み込み量調整部２５は、図６に示す通り例えば懸架部２３と支持フレーム２１の頂部に設けた連結部材とを想定する最大沈み込み量に見合った長さの紐状体（チェーン、ゴムベルト、ワイヤ等）により接続することによって達成でき、あるいは、支持・連結部材側に回動を規制するストッパを設けることにより達成できる。
【００８３】  また、本発明の別の好ましい実施形態において、例えば予期せぬ増水時に羽根車１０を水面から引き上げる引き上げ機構を設けることができる。このような引き上げ機構として、例えば懸架部２３と支持フレーム２１の頂部に設けた連結部材とを想定する最大沈み込み量に見合った長さの紐状体（チェーン、ゴムベルト、ワイヤ等）により接続し、このような紐状態を巻き上げる巻上げ機構により達成できる。
【００８４】  なお、例えば図６に示す通り上部の接続部２４は、広告、案内情報等の各種情報を表示する情報表示部を備えていてもよい。
【００８５】  なお、本発明の好ましい実施形態において、懸架部２３の質量は、羽根車１０を水面に浮かべた際に沈み込みが起こらないような質量であることが好ましい。このような質量は、水車の体積、比重、特に浮力に応じて適宜設定され、水車の体積の半分に相当する浮力以下であることが好ましい。このように、構成することによって、羽根車１０に過負荷がかからず、安定した動作が見込める。また、このように構成すると、水流を受けない際の沈み込みがなくなり、水流の強さに応じて自動的に羽根車の沈み込みが生じるので、特別な制御なしで、水流の強さに応じた羽根車の出力が可能となる。
【００８６】  また、本発明の別の好ましい実施形態において、本発明の水車は、懸架・支持装置２０を、本発明の水車の設置箇所に設置するための設置手段を設けている。すなわち、図６に示す通り、本発明の水車は、支持フレーム２１の前側と後ろ側に支持フレーム２１に対して垂直方向に固定する固定部材２６を支持フレーム２１底部に直接あるいは桁材２７を介して取り付けた構成を有する。
【００８７】  また、図７に示す通り、固定部２６の先端部分には設置箇所と固定するための固定手段２６ａを備えていることが好ましい。
【００８８】  このように、本発明の水車に固定部を設けることにより、特別な設置工事を施さずに本発明の水車を配置固定することが可能となる。図８に示すように水路の幅後方に延びる固定部２６と用いて水路に橋渡しして極めて容易に設置することが可能である。
【００８９】  また、固定部２６を設けることにより、例えば、従来水路などに水車１０を設置する場合には工事が必要であったのに対して、本発明の水車１０では、水路に固定装置２０を幅方向に亘って配置し、設置箇所２８に固定部２６ａで固定するだけで水車１０を設置することが可能となる。
【００９０】  以上、説明した本発明の水車は、水流の強さに応じて羽根車１０が自動的に沈み込む構成としたので、羽根車１０の沈み込みにより生じる力（浮力相当）が生じ、トルクが増加するのと同時に、沈み込みにより高い効率で受水するために生じる回転数の増加により、同一サイズの固定軸型の水車に比較して、格段に高いエネルギを出力可能となる。しかも、本発明の水車は、水面に浮遊させて回転させるタイプの水車であるので河川、用水路等の水路に設置しあるいは洋上に船舶、筏、ブイ等により固定して潮流・海流により高出力で回転させることが可能である。したがって、本発明の水車の設置の自由度はきわめて高い。
【００９１】（水力発電装置）
次に、本発明の水力発電装置５０について、説明する。
本発明の水力発電装置５０は、上述した羽根車１０が沈み込み可能に支持された水車における羽根車１０の回転軸２からの出力を電力に変換する周知の発電機３０を備えた構成を有している。
【００９２】  例えば、図９（ａ）に示す通り、発電機３０は、懸架部２３に設けてもよく、あるいは図９（ｂ）に示す通り一方の側の支持フレーム２１上に設けてもよい。また、図９（ａ）、図９（ｂ）に示す通り、発電機３０は、回転軸２１の回転を増速するために増速用のギア３１、３２およびプーリ３３を介して回転軸２と接続することが好ましい。
【００９３】  あるいは、本発明の好ましい実施形態においては、図１０に示す通り羽根車１０の回転体１の内部に内蔵することも可能である。
【００９４】  このような発電機３０は、水力発電分野に周知の発電機から、本発明の水車の適用形態（河川、水路へ浮かべて発電装置として使用、洋上に浮遊させて潮力等により発電する発電機として使用等）、発電規模、価格等を考慮して適宜選択できるが、本発明の好ましい実施形態において、多極コアレス発電機が好ましい。あるいは、図１１に示す通り、回転軸２をシャフトドライブ３４を介して高圧エアポンプまたは油圧ポンプ等のポンプ３５に圧送・循環し（エアの場合は端末解放）、エアタービン型発電機、フライホイール型相反回転発電機、油圧発電装置等の発電機（図示せず）により発電することも可能である。
【００９５】  そして、発電機３０により変換された電力は、従来周知の方法によりキャパシタを介してあるいは集電装置を介して取り出される。
【００９６】  このようにして、本発明の水車の回転軸からの出力を電力に変換する本発明の水力発電装置５０は、前述の通り、水流の強さに応じて羽根車が自動的に沈み込む構成としたので、羽根車の沈み込みにより生じる力（浮力相当）が生じ、トルクが増加するのと同時に、沈み込みにより高い効率で受水するために生じる回転数の増加により、同一サイズの固定軸型の水車に比較して、格段に高い電力を出力可能となる。そして、本発明の水力発電装置は、水面に浮遊させて回転させるタイプの水車に基づく水力発電装置であるので河川、用水路等の水路に設置しあるいは洋上に船舶、筏、ブイ等により固定して潮流・海流により高出力で回転させることが可能である。したがって、本発明の水力発電装置は、種々の形態で適用可能となる。
【００９７】（水力発電システム）
次に、このような水力発電装置５０を備えた水力発電システムについて説明する。
本発明の水力発電システムの第１の実施形態において、本発明の水力発電装置５０を河川、水路等の設置箇所に設置して上流側から下流側に高低差によって生じる水流に基づく発電システムを構築することができる（例えば、図８参照）。
【００９８】  本発明の好ましい実施形態においては、例えば図１２に示す通り、例えば用水路等の水路に直列に本発明の水力発電装置５０を１台または複数台設置して水力発電システムを構築可能である。
【００９９】  また、本発明の発電システムは、例えば図１３に示す通り、水路の上流側からの水の流速を調整する調整機構を設けることが可能である。図１３に示す調整機構４０は、図１３（ａ）に示す通りエアジャッキ４１により羽根車搭載部４２ａを有する補助流路４２を押し上げ、水路ＷＰに高低差を設ける機構であり、図１３（ｂ）に示す通り水路ＷＰに設置することにより水路内に高低差を設ける調整機構である。
【０１００】  このような調整機構４０を設けることにより、本発明の発電システムは、一定の水量で水路内を流れる水に対して流速を調整することが可能であり、より高出力で発現可能となる。
【０１０１】  本発明の水力発電装置５０を河川に設けて水力発電システムを構築するに当たって、例えば河川の両岸に支柱を設け、当該支柱に本発明の水力発電装置、好ましくは例えば図８に示すような固定部を有する水力発電装置を設置したり、図１４に示す通り、橋に設置したりすることが可能である。また、図１５に示す通り、メンテナンス時や増水時等の退避の目的で羽根車１０を懸架・支持装置側に水面から引き上げる引き上げ機構を設けることができる。このような引き上げ機構として、前述の通り例えば懸架部２３と支持フレーム２１の頂部に設けた連結部材とを想定する最大沈み込み量に見合った長さの紐状体（チェーン、ゴムベルト、ワイヤ等）により接続し、このような紐状態を巻き上げる巻上げ機構により達成できる。
【０１０２】  また、本発明の特定の実施形態において、河川等にバイパスの用水路を設け、このような用水路に本発明の発電装置５０を１台または並列および／または直列方式で複数台設置して発電システムを構築する。この際に、例えば図６および図７に示す固定部２６および固定手段２６ａを有する本発明の発電装置５０を用いて、用水路の壁面に固定手段２６ａに対応する固定手段を設けると発電システムを容易に構築可能である。したがって、このように用水路を用いた発電システムの構築方法も本発明の範囲内である。
【０１０３】  更に、図１６および図１７に示す通り、高低差による水流を有する河川等に船舶（図１６）や筏（図１７）やブイ（図示せず）等の水中浮遊し本発明の発電装置５０を設置可能な設置箇所２８に設置することも可能である。
【０１０４】  このように、水面に浮遊可能な設置物に設置可能であることから、本発明の発電システムは、洋上に設置して潮流により発電する発電システムとして適用可能である。
【０１０５】  このように洋上の発電システムを本発明の発電装置５０の羽根車１０が水流（海流や潮流）を垂直方向から受けるように発電装置５０の向きを変えられることあるいは強い潮流が発生可能な場所に移動可能であることが好ましい。そのため、この種の洋上発電システムに本発明を適用する場合、船舶や筏等の移動手段を有する設置箇所に固定することが好ましい。
【０１０６】  また、この際に、双胴船（三胴船、および多胴船）やアウトリーガ等に代表される船体間に流路ＷＰを設け流路ＷＰに本発明の水力発電装置５０を設けることが好ましい。すなわち、水路ＷＰを構成する２つの船体の水流の流入側は幅が徐々に狭まっているので水流を流路ＷＰ内に効率的に補足できる。
【０１０７】  また、図１８に示す通り、本発明の発電システムは、発電装置５０に入力される水に関する情報（水路情報）、例えば水位情報、水量情報、流速情報、前処理装置（除塵装置）の映像情報や発電装置の運転情報、例えば発電量、羽根車の沈み込み量、調整装置の現在の高低差などの情報を取得し、取得した情報を端末Ｔｐによりネットワーク回線を通じて管理サーバＳにリアルタイム送信する構成を有することもできる。
【０１０８】  管理サーバＳは、このようにして発電システム側端末からの情報に基づいて発電システムが正常に運転されているか？および発電装置に入力される水に対して異常がないか？を常に把握することができる。
【０１０９】  また、前記管理サーバＳは、メンテナンス側の端末（例えば、ポータブルコンピュータ、スマートフォン）は、発電システムのメンテナンス情報を送る。メンテナンス情報としては、水路の異常（前処理装置の正常でない動作）や、水路情報や沈み込み量情報に基づいて理論発電量よりも少ない発電量（ブレードの損傷、水量に対して少ない流速など）に基づいてメンテナンスを的確に実施することができる。
【０１１０】  また、例えば降雨などによって水路に異常がきたした場合、管理サーバＳは、地方端末Ｔｌ（例えば、市町村役場、町内会、農業組合、商店街等の端末）に災害情報等を流すことも可能である。
【０１１１】  このように、本発明の発電システムの水路情報や運転情報を管理サーバでネットワーク回線を介して管理することにより、メンテナンスが容易となるだけでなく、水路での以上を地域情報として知らせることが可能となる。
【０１１２】  このように本発明の水力発電装置は、水面に浮遊させて回転させるタイプの水車に基づく水力発電装置であるので河川、用水路等の水路に設置しあるいは洋上に船舶、筏、ブイ等により固定して潮流・海流により高出力で回転させることが可能である。したがって、本発明の水力発電装置を用いて種々の水力発電システムを構築可能である。
【０１１３】  以上、本発明の実施の形態を説明したが本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、船体間に流路ＷＰを構成したが、中洲のに船体形状の浮遊体を設置し中洲と浮遊体の間に流路を作り当該流路に本発明の水力発電装置を設けることも可能である。
【０１１４】  また、本発明の水力発電システムで、発電情報をネットワークを介して端末に送信したが、本発明の水力発電装置の設置予定箇所に想定発電量を設け、当該水力発電装置を販売するネットワークを介したマッチングシステムも本発明の範囲内である。このようなマッチングシステムで販売した水力発電装置の運転状況は、端末を介してユーザの端末で確認可能となる。
【実施例】
【０１１５】  以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【実施例１】  図４（ｂ）に示すようなサイズの１２対のブレードを有する本発明の水車をＰＲ樹脂を用いて製作し（質量１．６ｋｇ、７００ｍｍ水車幅：５００ｍｍ胴直径：５００ｍｍ羽高さ：１００ｍｍ）、実際に河川により流速と沈み込み量を測定した。【０１１６】  軸の両端をロープで結び成人男性２名により羽根車をささえ流速０．３４ｍ／ｓ、０．７６ｍ／ｓおよび１．９ｍ／ｓで着水させたところ、流速１．９ｍ／ｓでは、成人男性２名でも羽根車を保持できなかった。【０１１７】  流速０．３４ｍ／ｓでは、羽根車は２５％程度の沈み込みが起こり、１．９ｍ／ｓでは４０％程度の沈み込みが生じた。【０１１８】  流速０．７６ｍ／ｓ、の軸トルクを微調整デジタル式  トルクレンチアダプターＳＪ７５８３Ａを用いて測定したところ初期駆動トルク５９−６８、駆動トルク（着水後）９．２Ｎ／ｍ−９．４であった。【０１１９】  このことから、数式
Ｐｉ＝Ｍαｌ＝Ｑｖｌ［Ｊ］
Ｐｗ＝Ｐｉ／ｔ＝Ｑｖｌ／ｔ＝Ｑｖ２［ｋｗ］
Ｐａ＝Ｑｖ２＝Ｆｖ＝Ｆｒω＝τω＝２πｎτ／６０
τ＝６０Ｐａ／２πｎ［Ｎ／ｍ］
に基づいて計算したところ２６Ｗに相当する電力を発生可能と計算できる。
【実施例２】
【０１２０】  実施例１に記載の羽根車を図１に示す懸架・支持装置に設置し、沈み込み量と回転数の計測を行った。なお、本実施例では、沈み込み量と回転数の関係を計測するため羽根車１０が水没するように懸架部２３の質量を３０ｋｇとして、手動により沈み込み量を調整した。【０１２１】  川幅：２ｍ水深：０．６ｍ流速：１．５ｍ／ｓ流量：１．８ｍ３／ｓの用水路に本発明の水車を設置し、羽根車を浮かべて、沈み込み量と回転数の関係を目視した。その結果、沈み込みなしの状態での回転数は１０ｒｐｍであり、沈み込み量が増加するのとともに回転数が増加沈み込み量約２５％の時に回転数が２５ｒｐｍとなり、その後回転数が徐々に減少し沈み込み量が約４０％の時には回転数は２０ｒｐｍとなった。【０１２２】  実施例１とあわせて考えると、沈み込み量が４０％の際に羽根車に対する受水量が最大となり、なおかつ良好な回転数で羽根車が回転していることが判る。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】  本発明の水車は、水流の強さに応じて羽根車が自動的に沈み込む構成としたので、羽根車の沈み込みにより生じる力（浮力相当）が生じ、トルクが増加するのと同時に、沈み込みにより高い効率で受水するために生じる回転数の増加により、同一サイズの固定軸型の水車に比較して、格段に高いエネルギを出力可能となる。しかも、本発明の水車は、水面に浮遊させて回転させるタイプの水車であるので河川、用水路等の水路に設置しあるいは洋上に船舶、筏、ブイ等により固定して潮流・海流により高出力で回転させることが可能である。したがって、本発明の水車の設置の自由度はきわめて高い。【０１２４】そして、本発明の水力発電装置は、水面に浮遊させて回転させるタイプの水車に基づく水力発電装置であるので河川、用水路等の水路に設置しあるいは洋上に船舶、筏、ブイ等により固定して潮流・海流により高出力で回転させることが可能である。したがって、本発明の水力発電装置は、種々の形態で適用可能となる。そのため本発明の水力発電装置を用いて種々の水力発電システムを構築可能である。
【符号の説明】
【０１２５】ＷＦ  水流
ＷＰ  水路
１  回転体
２  回転軸
３Ｌ，３Ｒ  ブレード
１０  羽根車
２０  懸架・支持装置
２１  支持フレーム
２２  支持・連結部材
２３  懸架部
２４  連結部材
２５  沈み込み調整部
２６  固定部
２６ａ  固定手段
３０  発電機
５０  水力発電装置
【図１】
2014043856.tif 000003
【図２】
2014043856.tif 000004
【図３】
2014043856.tif 000005
【図４】
2014043856.tif 000006
【図５】
2014043856.tif 000007
【図６】
2014043856.tif 000008
【図７】
2014043856.tif 000009
【図８】
2014043856.tif 000010
【図９】
2014043856.tif 000011
【図１０】
2014043856.tif 000012
【図１１】
2014043856.tif 000013
【図１２】
2014043856.tif 000014
【図１３】
2014043856.tif 000015
【図１４】
2014043856.tif 000016
【図１５】
2014043856.tif 000017
【図１６】
2014043856.tif 000018
【図１７】
2014043856.tif 000019
【図１８】
2014043856.tif 000020
【図１９】
2014043856.tif 000021
【図２０】
2014043856.tif 000022
【図２１】
2014043856.tif 000023
【図２２】
2014043856.tif 000024