(57)【要約】【課題】水量が少ない又は水深も浅い、山間部や渓流地区でしかも水量落差２ｍ〜３ｍでも使用できる、実用の小型水力発電機の開発には困難と言われていたが、これを可能にしたもの。【解決手段】導水管の出口に適宜サイズの流水分散の為の円すい筒を施し、導水管の中を通る水をこの円すい筒を介して、導水管の直径サイズより拡散させ、対比する発電機のシャフトと連結した導水管直径サイズより大径のプロペラを、導水管の大型化を必要とせず、回転する力を増大できる構造を特徴とした、円すい式水流拡大型水力発電機を開発し、実用化が可能となった。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導水管の出口に適宜サイズの流水分散の為の円すい筒を施し、導水管の中を通る水をこの円すい筒を介して、導水管の直径サイズより拡散させ、対比する発電機のシャフトと連結した導水管直径サイズより大径のプロペラを、導水管の大型化を必要とせず回転する力を特徴とした、円すい式水流拡大型水力発電機。
【請求項２】
導水管は直線式ではなく、吸水口と発電機及プロペラ部と排水導水管部は、別々の２重連結の作りとし、発電機連結のプロペラの後方に水流対水板を施し、又、その後方にはシャフトに回転防水板を設け、円すい筒の中心部に防水型ベアリング装置を施した構造を特徴とした、請求項１に記載する円すい式水流拡大型水力発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低落差と少水量を有効利用する為に考案した、導水管の出口に適宜サイズの流水分散の為の円すい筒を施し、導水管の中を通る水をこの円すい筒を介して、導水管の直径サイズより拡散させ、対比する発電機のシャフトと連結した導水管直径サイズより大径のプロペラを導水管の大型化を必要とせず、回転する力を増大できる構造を特徴とした、円すい式水流拡大型水力発電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から水力発電機としては、ダムや急流を利用した大形水車発電が主流で、更に近年は原子力発電に注目され、大型の水力発電設備は建設されなくなり、水力発電の役割は十分であった。
【０００３】
しかし原子力発電機の事故で、環境破壊と使用済後のコスト高が近時急速に問題視され、再度、風力と水力の発電が見直されてきたが、これらの自然エネルギーの設置にも、大型化での設置は更なる環境破壊元になるとして、新設には困難な面が多い。
【０００４】
特に、近年は水力発電も小型化して、大型ダムを必要としない程度の装置を開発する事が急務となっている。。
【０００５】
特に水力発電機で、水量の少ない山間部や渓流地で使用できる小型の水力発電機の開発が必要であるが、まだ実用化されていない。
【０００６】
この改善策として、少水量や水深が浅くても使用できる、水深の浅い少量の水と導水パイプで集め、その導水パイプの水を出口で円すい筒でる流水を分散させ、発電機の連結大型プロペラを増幅回転させ、水量を増量することなく、大型プロペラの回転エネルギーを増大させる方法がある。。
【０００７】
図６は従来型の水力発電機の断面参考図であるが、導水管内の水流は右から吸入され、その導水管の直径サイズと同等のサイズのプロペラを回転させ、左後方の排水口へと三本の矢印の方向へ流れるシステムであり、導水管の高低落差を利用するのみで、水流の変化はなされていない。発電機の種類にペルトン水車、フランシス水車、クロスフロー水車が従来機としてあるが、いずれにしても水流を圧縮する方法で、水流を拡散する方法はない。
【０００８】
図７は本発明品の図で、導水管の右側より吸水し導水管の出口にある、円すい筒で矢印の様に水流が拡大され、導水管の直径サイズより大型のプロペラに対し、水流が当り回転力が増大する。この方法は水流落差の少ない場所に特に効果がある。
参考文献は次の通りである。
【特許文献１】特開２００３−１２９９３１
【特許文献２】特開２００３−２１０３８
【特許文献３】特開２０００−２１３４４６
【特許文献４】公開２０００−９０１２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
解決しようとする問題点は、
イ、日本は山間地や渓流地が多く、水流は早いため水量の少ない小型水力発電が出来ないか、又その方法はどうすれば良いか。
ロ、大型ダムを必要としない、２ｍ〜３ｍの小落差からでも使用できる機種は出来ないか。
ハ、大型工事を必要としない、１KW〜１０KWの発電で、１日〜２日の据付工事で済む、渓流小川に置けば発電する実用機はできないか。
ニ、従来の水力発電機は、高速水流と高水圧を基本とし、少なくとも落差が10m以上必要な為、少水量と２〜３ｍの落差しかない、地域では使用できない欠点がある。
本発明は、これらの欠点や課題を解決する為になされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、導水管の出口に適宜サイズの流水分散の為の円すい筒を施し、導水管の中を通る水を、円すい筒を介して導水管の直径サイズより拡散させ、対比する発電機のシャフトと連結した導水管直径サイズより大径のプロペラを導水管の大型化を必要とせず、回転する力を増大できる構造と特徴とした、円すい式水流拡大型水力発電機を提供するものである。
【００１１】
請求項２の発明は、導水管は直線式ではなく、吸水口と発電機及プロペラ部と排水導水管部は別々の２重連結の作りとし、更に発電機連結のプロペラの後方に水流対水板を施し、又その後方にはシャフトに回転防水板を設け、円すい筒の中心部に防水型ベアリング装置を施した構造を特徴とした、請求項１に記載する円すい式水流拡大型水力発電機を提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明には次の効果がある。
イ、限られた少水量と落差２〜３ｍでも使用できる方法として、導水管の水流を拡大し、大型プロペラを回転させる事により、プロペラのサイズと落差によるが、同水量の従来型より２倍〜３倍の高効率となる
ロ、山間部や渓流地で水深５〜１０cmでも川幅が2.5〜３ｍあり、落差２ｍの堰があれば、小型水力発電機の使用が可能である
ハ、従って、据付工事が１日〜２日で、「置けば発電する」小型水力発電機の製作普及が可能で、実用効果がえられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下本発明の一実施例を図によって説明する。
図１は正面図で円すい式水流拡大型水力発電機の全体図である。背面図は正面図とほぼ同じであり省略する。アングルケース１で固定され、吊り金具２は吊用と据付固定用に利用する。導水管（吸水口）３から水が入り、５の導水管（排水口）から水が排口される。発電機４は増速機６と連結されている。
【００１４】
図２は平面図でメンテナンスロックが両サイドにあり、プロペラケース８が３の導水管の直径より大である。１、２、３、４、５は図１の通りである。
【００１５】
図３は底面図を示し、アングル枠１で囲まれ安定性はある。１、３、４、８は図１、図２の通りである。
【００１６】
図４は左側面図である。プロペラケース８と発電４が見え、スイッチボックス９から配線され１０は排気口である。１、２、５は図１の通りである。
【００１７】
図５は右側面図で１１はメンテナンス用丸フタ取っ手で、１２は丸フタの丁ツガイで、排水口のメンテナンス用に開放する。
【００１８】
図６は、従来型の水力発電機の断面の参考図である。３の導水管の吸入口方向から水が流れ、１４のプロペラ（小）に当り、回転水流となりそのまま左の排水口５の方に流れる。全体的にプロペラケース（小）は、導水管３の直径よりプロペラのメンテナンス上、やや大きいが１４のプロペラ（小）の直径サイズは導水管の内側サイズとなっており、導水管の水流の三本矢の強弱は水流の落差に左右されるのみである。１３はチェーンでプロペラ軸と発電機４が連結されている。
【００１９】
図７全体の斜視図である。この図が本発明の特許請求項１に相当する図である。
導水管３の吸水口から水が流れ、水は水流拡大矢印２１の様に、１６の円すい筒の影響により、拡大して流水するが拡大水流は円形でプロペラ（大）１７に当り、回転力となる。
プロペラ大１７の中心にプロペラ取付固定部２３があり、円すい筒１６がなくプロペラ中心へ水流が当っていても回転力に影響はなく、円すい筒で水流を拡大して遠心力も加えて、大形プロペラ１７の半径の中心よりやや外側に水流を当てた方が、回転力は向上する。
【００２０】
図７で水流はプロペラ１７に当り、その後水流耐水板２０に一度当って、下部へ誘導され、排水流矢印２２の様な流れで排水される。ニードルベアリング２４で１７のシャフトは回転がスムーズにあり、そのシャフト１９の先には回転防水板２０が取り付けられ、水流の主流は水流耐水版１８で流し、その間をはみ出した水流は回転防止版２０で防水を高め、直接ボールベアリングへ２５への水が当るのを防止している。１、２、４、５、６、図１、図２、図３の通りである。
【００２１】
図８は円すい筒全体斜視正面図で、円すい筒１６は２６のボルト用流水板とボルト４本で固定され、２６の対流水版は３角になっており、水切りが良い刃状となっている。ボルト２７は上下とも２６の対流水版は溶接され、一部は円すい筒の中にくい込んでおり、全体がガタがない様固定できる。１９、２４、図７の通りである。
【００２２】
図９は、円すい筒右側面図で、プラスボルト２８を４ヶ使用、円すい筒１６と固定している。
【００２３】
図１０は、円すい筒１６の右正面図である。２６、２７は図８の通りである。
【００２４】
図１１は円すい筒１６の平面図である。２８のプラスボルトは円すい筒１６のメジ穴にて固定される。２６、２７は図８の通りである。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
地球の７０％は海で、又陸地内の河川を含めれば、水力による発電効率やエネルギー効果は、風力発電や太陽光発電よりかなり安定して効果が高い事は、従来より知られていた。しかし、従来の小形の水力発電機では、自然に流れる海流や河川の水流で効率よく発電する装置の開発には欠点があった。特に山間部や渓流地での小型水力発電機の開発は、身近な発電機としては不可欠で、円すい式水流拡大型水力発電機の発明により、「置けば発電する」装置として自然の水流、山間部でも十分負荷発電（電力を使用する事）を可能とした、画期的な装置で自然エネルギーの利用向上にも役立ち、産業上においても大きくプラス効果となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】正面図
【図２】平面図
【図３】底面図
【図４】左側面図
【図５】右側面図
【図６】従来型の水力発電機断面参考図
【図７】斜視図
【図８】円すい筒全体斜視正面図
【図９】円すい筒と固定部の左側面図
【図１０】円すい筒右側面図
【図１１】円すい筒平面図
【符号の説明】
【００２７】
アングルケース
吊り金具
導水管（吸水口）
４．発電機
５．導水管（排水口）
６．増速装置
７．メンテナンス口
８．プロペラ部ケース
９．スイッチボックス
10．排気口
11．メンテナンス用丸フタ取っ手
12．丸フタ・丁ツガイ
13．チェーン（又はベルト）
14．プロペラ（小）
15．プロペラ・ケース（小）
16．円すい筒
17．プロペラ（大）
18．水流耐水板
19．プロペラシャフト
20．回転防水板
21．水流拡大矢印
22．排水流矢印
23．プロペラ固定部
24．ニードルベアリング
25．ボールベアリング
26．ボルト用流水板
27．ボルト
28．プラスボルト
【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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