(57)【要約】  【課題】  ヘドロ等の堆積物の沈殿を防止しつつも水車への石等の巻き込みも防止し、更に、水車の回転に伴う騒音を軽減するとともに、水路内を流れる浮遊物が水車に巻き込まれ又は挟まり込むことによる水車の回転停止を抑制して、その水車の回転停止によって水路から水が溢れ出ることも抑制する可搬型水力発電装置を提供することを目的とする。  【解決手段】  水車２を回転させる水流が通過する流水経路２２には隆起部２２Ｃが設けられている。隆起部２２Ｃは、その始端が流入口２３の下縁辺にあり、かつ、その終端が水車軸７の中心Ｐ１の直下にあり、当該始端から終端までの区間にある流水経路２２の底板２２Ａが流線型状に隆起することで形成されている。また、水車２の外周下端部（図２中のＡ部）にある羽根板２Ｂは、羽根先部２Ｂ２は羽根本体部２Ｂ３に対して水車２の回転方向である水流方向下流側（図２右下側）へ向けて直線的に斜設される平板状となっている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路内に設置可能に形成される可搬性を有したフレーム部材と、そのフレーム部材内に設けられ水路内の水流を通過させる流水経路と、その流水経路へ水流を流入させるため前記フレーム部材の前端に開口形成される流入口と、その流入口の下流側に配置されて前記フレーム部材に回転自在に支持され、かつ、複数の羽根板を有してその羽根板に前記流水経路内を通過する水流を受けることにより回転駆動される縦型下射式の水車とを備えてユニット化されている可搬型水力発電装置において、
前記流水経路の底部における前記流入口から前記水車直下までの区間が流線型状に隆起して形成される隆起部と、
その隆起部と前記水車の前記羽根板の先端との間に設けられ前記流水経路内の水流を上流側から下流側へ流通させる底部空隙と、
その底部空隙を隔てて前記隆起部と対向する前記水車の羽根板の先端部であってその羽根板の本体部に対して鈍角状に曲折されて当該水車の回転方向へ向けて斜設される羽根先部とを備えていることを特徴とする可搬型水力発電装置。
【請求項２】
前記隆起部は、その最前部に前記流入口の下縁辺から弓形凸面状に湾曲して急激に立ち上がる傾斜が大きな急斜区間を備えていることを特徴とする請求項１記載の可搬型水力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水路内に設置されて当該水路内の水流を用いて水車を回転させて発電を行う可搬型の水力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、農業用水路その他の灌漑用水路又は融雪溝、消雪溝、流雪溝その他の排雪用水路などの各種水路であって、その水路内幅及び水深（水路高）が比較的小さな小規模のものに設置され、そこを流れる水流により水車を回転させて発電を行う可搬型の水力発電装置が知られている。このような水力発電装置には、例えば、下記する特許文献１に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１１４９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した特許文献１の水力発電装置では、筋状スクリーンの板状長尺部材に水路内を流れるゴミその他の浮遊物が引っ掛かり、当該筋状スクリーンが目詰まりを起こしてしまう。このため、水路内の水流が筋状スクリーンを通過できずに堰き止められて水車がスムーズに回転できなくなったり、又は、堰き止められた水が水路から大量に溢れ出てしまうという問題点があった。
【０００５】
ここで、例えば、水力発電装置が灌漑用水路や排雪用水路に設置される場合には、水流に乗って野菜の切れ端や雪の塊が浮遊物として流れてくることが頻繁にある。このような場合に、水力発電装置の水車に浮遊物が巻き込まれ又は挟まって水車の回転が停止すると、水流が堰き止められ、水路から水が溢れ出て、隣接する道路面や田畑などの土地を冠水させてしまうという問題点もある。
【０００６】
特に、水力発電装置が設置される水路が比較的小規模なものである場合に、上記したような浮遊物が水車に巻き込まれ又は挟まり込むことにより水路内の水流が堰き止められれば、瞬く間に水路から水が溢れ出て隣接地を冠水させる危険性もあり、無人の状態のままで水車を昼夜問わずに運転させることが実際上できないという問題点があった。
【０００７】
また、水力発電装置を水路に設置して稼働させる場合、水路内を流れる水流と水車との衝突に伴う騒音が発生する。特に、特許文献１の水力発電装置のように、水車の外周下端部にある羽根部材が水流方向上流側に凹面状の湾曲を有する場合、当該羽根部材が水流内への入水する際に、その羽根部材の凸面状に湾曲した面で水面を叩くようにして入水するため、大きな騒音が発生するという問題点がある。
【０００８】
しかも、このような湾曲を有する羽根部材を持つ水車にあっては、当該羽根部材の湾曲に衝突した水流が水飛沫を上げて掻き乱され易く、より大きな水流の衝突音を発生させるものと考えられる。このため、かかる騒音が住民の生活に悪影響を及ぼす恐れもあるため、例えば、住宅地内を流れる水路に水力発電装置を設置して昼夜問わずに発電することができないという問題点もあった。
【０００９】
さらに、上記したように筋状スクリーンが目詰まりを起こして水路内の水流が堰き止められると、水力発電装置の上流側にヘドロ等の堆積物が沈殿して、水路内の水質を悪化させてしまうという問題点もある。仮に、水力発電装置を灌漑用水路に設置したことで灌漑用水の水質悪化を招くようであれば、灌漑用水路の本来の機能を損なうこととなり、このような状況で水力発電装置を稼働することは好ましいとは言えない。
【００１０】
しかしながら、特許文献１の水力発電装置にあっては筋状スクリーンがなければ、水路内を水流に押されて転がってきた石等が水車に巻き込まれて、水車の回転が阻害されたり又は水車が故障若しくは破損する危険性もあるため、ヘドロ等の堆積物の沈殿を防止しつつも水車への石等の巻き込みを防止する好適な手段がないという問題点があった。
【００１１】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、ヘドロ等の堆積物の沈殿を防止しつつも水車への石等の巻き込みも防止し、更に、水車の回転に伴う騒音を軽減するとともに、水路内を流れる浮遊物が水車に巻き込まれ又は挟まり込むことによる水車の回転停止を抑制して、その水車の回転停止によって水路から水が溢れ出ることも抑制する可搬型水力発電装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的を達成するために請求項１の可搬型水力発電装置は、水路内に設置可能に形成される可搬性を有したフレーム部材と、そのフレーム部材内に設けられ水路内の水流を通過させる流水経路と、その流水経路へ水流を流入させるため前記フレーム部材の前端に開口形成される流入口と、その流入口の下流側に配置されて前記フレーム部材に回転自在に支持され、かつ、複数の羽根板を有してその羽根板に前記流水経路内を通過する水流を受けることにより回転駆動される縦型下射式の水車とを備えてユニット化されているものであり、前記流水経路の底部における前記流入口から前記水車直下までの区間が流線型状に隆起して形成される隆起部と、その隆起部と前記水車の前記羽根板の先端との間に設けられ前記流水経路内の水流を上流側から下流側へ流通させる底部空隙と、その底部空隙を隔てて前記隆起部と対向する前記水車の羽根板の先端部であってその羽根板の本体部に対して鈍角状に曲折されて当該水車の回転方向へ向けて斜設される羽根先部とを備えている。
【００１３】
この請求項１の可搬型水力発電装置によれば、フレーム部材を水路内に設置することにより、水路内を流通する水流が、このフレーム部材の前端に開口される流入口からフレーム部材内に設けられる流水経路へ流入し、その流入口の下流側に配置される水車へと送られる。流入口から流入した水流は、流水経路の隆起部を乗り越えて、縦型下射式の水車の外周下端部へ潜り込むように流れ込み、当該水車の外周下端部に位置する羽根板に衝突して、かかる水車を回転させる。
【００１４】
請求項２の可搬型水力発電装置は、請求項１の可搬型水力発電装置において、前記隆起部は、その最前部に前記流入口の下縁辺から弓形凸面状に湾曲して急激に立ち上がる傾斜が大きな急斜区間を備えている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の可搬型水力発電装置によれば、流水経路の隆起部が流入口から水車直下までの区間に隆起形成されるので、この隆起部によって、水流で押し流されて水路の底部を転がってきた石等を堰き止めて、それらがフレーム部材内の流水経路へ侵入することを阻止でき、かかる石等が底部空隙に挟まり込んで水車の回転を阻害したり、水車の故障を招来することを防止できるという効果がある。
【００１６】
しかも、かかる隆起部は、流入口から水車直下までの区間が流水経路の底部から流線型状に隆起した形態を有しているので、石等よりも比較的軽くて水流に乗りやすいヘドロ等の堆積物であれば、それを隆起部の手前で堆積させずに水流に乗せて流水経路へ流入させることができ、流入口の上流側にヘドロ等の堆積物が沈殿して水路内の水が淀むことを防止できるという効果がある。
【００１７】
そして、水車の羽根板の羽根先部は、その羽根板の本体部に対して鈍角を成すように曲折されて水車の回転方向へ向けて斜設されるので、当該羽根板と水流との衝突により生じる水路内の水流の乱れが軽減され、羽根板と水流との衝突に伴う騒音が低減されるという効果がある。
【００１８】
また、水車の羽根先部は、上記したように曲折されて水車の回転方向へ向けて斜設されるので、この羽根先部が水車の回転により隆起部上方から底部空隙内へ移動してくる際に、その羽根先部が底部空隙内へ侵入した大きな浮遊物を切断して、流水経路の下流側へ押し流すことができるという効果がある。
【００１９】
したがって、例えば、水流に乗って野菜の切れ端や雪の塊が浮遊物として流れてくることあっても、これらを羽根先部により切断することで底部空隙に挟まり込むことを防止でき、水車の回転が停止して水路の水流の大半が堰き止められて水が溢れ出て、隣接する道路面が冠水するような事態を回避できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例である水力発電装置の側面図であって、水力発線装置が水路内に設置された状態を示したものである。
【図２】水力発電装置の縦断面図であって、図４のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【図３】流水経路の部分的な斜視図である。
【図４】水力発電装置の正面図である。
【図５】水力発電装置の背面図である。
【図６】水力発電装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。本実施形態の可搬型水力発電装置は、水路内を流れる水流により水車を回転させて発電を行うものである。この可搬型水力発電装置は、主として、農業用水路その他の灌漑用水路又は融雪溝、消雪溝、流雪溝その他の排雪用水路などの各種水路であって、その水路内幅及び水深（水路高）が比較的小さな小規模のものに設置される。
【００２２】
また、かかる小規模水路は、道路の路側部に設置されるような比較的流量が少ない種類のものであれば良く、更に、その水路内の底面は、可搬型水力発電装置の設置時の安定性に配慮し、凹凸のない平坦なものであることが好ましく、好適には、Ｕ字溝で形成されていることが望ましい。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の一実施例である水力発電装置１の側面図であって、水力発電装置１が水路５０内に設置された状態を示したものである。ここで、図１に示した矢印Ｘは、水路５０内の水流方向を示しており、この水流方向は、水力発電装置１の前後方向（全長方向ともいう。）と一致している。
【００２４】
図１に示すように、水力発電装置１は、主に、水路５０内の水流により回転される大型かつ縦型の下射式（下掛式）の水車２と、その水車２を回転可能に支持するために複数本の鉄製材料（以下「枠材」ともいう。）で一体形成されたフレーム部材３と、その水車２の回転を増速する増速装置４と、その増速装置４を介して伝達される回転力により駆動されて発電を行う発電機５と、その発電機５により発電された電力を蓄電する蓄電池６とを備えている。
【００２５】
この水力発電装置１は、後述するフレーム部材３のフレーム基礎部３Ａの全幅及び開閉扉２５の横幅に基づけば、概ね、水路高が約０．５ｍ程度であって水路内幅が約０．５〜１ｍ程度のサイズの水路５０を設置場所とするものであり、例えば、当該水路５０内に設置されて毎分４０〜５０ｍの流速で流れる水深２０〜３０ｃｍ程度の水流を用いて発電を行えるものである。
【００２６】
また、水力発電装置１は、上記したフレーム部材３に、水車２、増速装置４、発電機５及び蓄電池６を搭載して搬送移動可能なユニットとしたものである。ここで、水力発電装置１は、水路５０内に設置されて使用されるが、当該水力発電装置１の全体のうち、その外周の下端側に位置する部分（以下「外周下端部」という。）のみが水流内に沈水した状態となる。
【００２７】
水車２は、その回転に伴って大きな慣性力を発生可能な大型サイズのものであり、例えば、外径が２０００ｍｍ程度ある。このため、水力発電装置１が設置場所となる水路５０に設置された場合、その水車２の大部分（その外径の約３／４以上の部分）は水路５０外にはみ出た格好となる。
【００２８】
また、この水車２は、側面視円形状の縦型（横軸型）水車であり、その横幅方向両側面が側面視円形状の側板２Ａによりそれぞれ覆われている（図４〜図６参照。）。そして、この水車２の中心には、回転軸７（以下「水車軸７」という。）が水平方向に軸通されて固定されている。
【００２９】
水車軸７は、フレーム部材３に固定される軸受８（以下「水車軸受８」という。）を介して回転自在に支持されている。このため、水車２は、フレーム部材３が水路５０内に設置された場合、そのフレーム部材３の内部を通過する水路５０内の水流を受けて、水車軸７を中心として、図１の反時計回りに縦回転される。
【００３０】
フレーム部材３は、水車２、増速装置４、発電機５及び蓄電池６が搭載される構造体であって、水力発電装置１全体を吊上げるためのクレーン用フックが係合可能なアイフック９を有するフレーム吊上げ部３Ｃを備えている。なお、フレーム部材３の全長は約３ｍ程度とされている。
【００３１】
このフレーム部材３は、上記したフレーム吊上げ部３Ｃの他に、水路５０内に設置されかつ水中に沈設されるフレーム基礎部３Ａと、そのフレーム基礎部３Ａに支えられて水路５０外の上方で水車２、増速装置４、発電機５を支持するフレーム上枠部３Ｂとを備えている。
【００３２】
フレーム基礎部３Ａは、水車２を収容可能であって水流が内部を通過可能な空間を有した枠構造となっており、この枠構造内の空間の一部として後述する流水経路２２が設けられている。また、フレーム基礎部３Ａは、その全幅が上記した設置場所となる水路５０の水路内幅より小さく形成されている（図４及び図５参照。）。例えば、フレーム基礎部３Ａの全幅は約４５０ｍｍ程度とされており、それ以上の水路内幅を有する水路５０内に設置することができる。
【００３３】
フレーム上枠部３Ｂには、その上面に水車軸受８が設置固定されており、この水車軸受８を介して、当該フレーム部材３の前側（図１左側）に水車２が回転可能に支持されている。また、フレーム上枠部３Ｂには、フレーム基礎部３Ａの枠構造内の空間に連通する平面視長方形状の開口部（図６参照。）が貫通形成されており、水車２は、このフレーム上枠部３Ｂの開口部を通じてフレーム基礎部３Ａの枠構造内の空間に収まっている。
【００３４】
さらに、フレーム上枠部３Ｂの後部には、増速装置４を支持する第１支持台３Ｂ１と、それより後方かつ低所にある第２支持台３Ｂ２が設けられている。
【００３５】
増速装置４は、チェーン伝達及びＶベルト伝達を併用して水車２の回転を増速する多段式の増速機構を用いており、原動スプロケット１０、従動スプロケット１１、その原動スプロケット１０及び従動スプロケット１１間に掛架されるチェーンベルト１２、前段プーリ１３、中段プーリ１４、後段プーリ１５、発電機用プーリ１６、前段プーリ１３及び中段プーリ１４間に掛架される第１Ｖベルト１７、及び、後段プーリ１５と発電機用プーリ１６との間に掛架される第２Ｖベルト１８を備えている。
【００３６】
原動スプロケット１０は、水車２の一方の側板２Ａ（図１手前側）と一体形成されており、水車軸７を中心に水車２と一体となって回転される。また、原動スプロケット１０は、その外周部に無端環状のチェーンベルト１２が掛けられており、このチェーンベルト１２は、原動スプロケット１０の外周部に設けられる複数の歯部（図示せず。）と係合されている。
【００３７】
従動スプロケット１１は、原動スプロケット１０よりも小径サイズに形成されている。この従動スプロケット１１の外周部には上記チェーンベルト１２が掛けられており、このチェーンベルト１２は当該外周部にある複数の歯部（図示せず。）に係合されている。また、従動スプロケット１１の中心には回転軸Ｓ１が軸通固定されており、この従動スプロケット１１の回転軸Ｓ１はフレーム上枠部３Ｂの第１支持台３Ｂ１に設置固定される軸受１９を介して回転自在に支持されている。
【００３８】
前段プーリ１３は、従動スプロケット１１よりも大径サイズでかつ原動スプロケット１０よりも小径サイズに形成されている。この前段プーリ１３の外周部には第１Ｖベルト１７が掛けられており、この第１Ｖベルト１７は前段プーリ１３の外周部に凹設されるＶ溝に係合されている。また、前段プーリ１３は、その中心に従動スプロケット１１の回転軸Ｓ１が軸通固定されており、かかる回転軸Ｓ１を中心にして従動スプロケット１１と一体となって回転される。
【００３９】
中段プーリ１４は、従動スプロケット１１よりも小径サイズに形成されている。この中段プーリ１４の外周部には第１Ｖベルト１７が掛けられており、この第１Ｖベルト１７は中段プーリ１４の外周部に凹設されるＶ溝に係合されている。また、中段プーリ１４の中心には回転軸Ｓ２が軸通固定されており、この中段プーリ１４の回転軸Ｓ２はフレーム上枠部３Ｂの第２支持台３Ｂ２に設置固定される軸受２０を介して回転自在に支持されている。
【００４０】
後段プーリ１５は、中段プーリ１４よりも大径サイズでかつ従動スプロケット１１と同径サイズに形成されている。この後段プーリ１５の外周部には第２Ｖベルト１８が掛けられており、この第２Ｖベルト１８は後段プーリ１５の外周部にあるＶ溝に係合されている。また、後段プーリ１５は、その中心に中段プーリ１４の回転軸Ｓ２が軸通固定されており、かかる回転軸Ｓ２を中心として中段プーリ１４と一体となって回転される。
【００４１】
発電機用プーリ１６は、中段プーリ１４よりも大径サイズでかつ後段プーリ１５よりも小径サイズに形成されている。この発電機用プーリ１６の外周部には第２Ｖベルト１８が掛けられており、この第２Ｖベルト１８は発電機用プーリ１６の外周部にあるＶ溝に係合されている。また、発電機用プーリ１６は、発電機５の回転軸Ｓ３に直接に連結固定されている。
【００４２】
上記のように構成された増速装置４によれば、水路５０内の水流により水車２が回転されると、水車２と一体となって原動スプロケット１０が回転され、この回転によりチェーンベルト１２を介して従動スプロケット１１が回転され、この従動スプロケット１１と一緒に前段プーリ１３が回転され、この回転により第１Ｖベルト１７を介して中段プーリ１４が回転され、この中段プーリ１４と一緒に後段プーリ１５が回転され、この回転により第２Ｖベルト１８を介して発電機用プーリ１６が回転されて、発電機５の回転軸Ｓ３が回転される。
【００４３】
発電機５は、その回転軸Ｓ３が発電機用プーリ１６を介して回転されることで発電するように構成されており、発電された電力がケーブル２１を通じて蓄電池６に充電されるようになっている。また、蓄電池６は、例えば、２４Ｖの鉛蓄電池であり、発電機５と直列接続されている。
【００４４】
蓄電池６は、フレーム基礎部３Ａに別途設けられる載置板２８の上に載置されており、この載置板２８は、発電機５が載置される載置板２７の真下に配設されている。また、この載置板２８は、発電機５の載置板２７の直下ではあるが、水路５０の上端より上方に設けられており、水路５０から溢れ出た水で蓄電池６に濡れることが防止されている。
【００４５】
図２は、水力発電装置１の縦断面図であり、図３は、流水経路２２の部分的な斜視図であり、図４のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。図２に示すように、水車２の内部には、合計２４枚の羽根板２Ｂが水車軸７を中心として水車２の外周縁へ向けて放射状に設けられている。また、これらの羽根板２Ｂは、水車２の周方向に等間隔で設けられている。
【００４６】
各羽根板２Ｂの基端部２Ｂ１（水車２の中心部側の部位（以下「羽根元部２Ｂ１」という。））は直角状に曲折されており、各羽根板２Ｂの先端部２Ｂ２（水車２の外周縁側の部位（以下「羽根先部２Ｂ２」という。））は断面視く字状に曲折されている。また、各羽根板２Ｂの羽根元部２Ｂ１及び羽根先部２Ｂ２を除く部位２Ｂ３（以下「羽根本体部２Ｂ３」という。）は、水車２の（水車軸７の）中心から外周縁へ向けて直線的に延びる平板状に形成されている。
【００４７】
ここで、各羽根板２Ｂの羽根先部２Ｂ２は、例えば、外径が約２ｍある水車２のサイズにおいて約５０ｍｍ程の長さ分だけ、その羽根本体部２Ｂ３に対して鈍角状に曲折され、水車２の回転方向（図２中の反時計回り方向）へ向けて斜設されている。本実施例の各羽根板２Ｂについては、その羽根先部２Ｂ２が羽根本体部２Ｂ３に対して約１６５°の角度（鈍角）を成すように曲折されている。
【００４８】
特に、水車２の回転によりその外周下端部における図２中のＡ部に到来した羽根板２Ｂについて着目すれば、当該羽根板２Ｂの羽根本体部２Ｂ３が垂直姿勢となって水車２の垂直中心線Ｌに一致する一方、その羽根先部２Ｂ２は羽根本体部２Ｂ３に対して水車２の回転方向である水流方向下流側（図２右下側）へ向けて直線的に斜設される平板状となっている。
【００４９】
このような斜設された羽根先部２Ｂ２を有する羽根板２Ｂによれば、水車２が回転して羽根先部２Ｂ２が水流内に入水する際に、その羽根先部２Ｂ２が先端から水中へ滑り込むように入水されるので、羽根板２Ｂの水中への入水時の抵抗が軽減され、その分、水流との衝突音も軽減される。
【００５０】
しかも、入水後の羽根板２Ｂに衝突する水流は、羽根先部２Ｂ２の凸面状に湾曲した面（図２中のＡ部内の左側にある羽根先部２Ｂ２の湾曲面）に当たって、羽根板２Ｂを水車２の外周下端部を水路５０下流側へ向けて押動するとともに、この羽根先部２Ｂ２の傾斜に沿って羽根先部２Ｂ２の最先端へ向けて潜り込むように誘導され、この誘導を介して羽根先部２Ｂ２を擦り抜けて水路５０の下流側へスムーズに流される。この結果、当該羽根板２Ｂと水流との衝突により生じる水路５０内の水流の乱れが軽減され、羽根板２Ｂと水流との衝突に伴う騒音が更に低減される。
【００５１】
また、水車２は、その周方向に隣り合う羽根板２Ｂ同士の間に間隙がそれぞれ設けられている。これらの間隙の全ては、羽根板２Ｂの羽根元部２Ｂ１側が開放されており、水車２の中心部と連通されている。このため、羽根板２Ｂにより掬われた水が間隙内に残存したとき、その水を水車２の中心部を通じて水路５０内へ落下させて排水できる。
【００５２】
また、羽根元部２Ｂ１は、羽根本体部２Ｂ３に対して水車２の反回転方向側へ向けて直角に曲折されており、羽根先部２Ｂ２とは逆向きに曲折されている。つまり、全ての羽根板２Ｂは、水車２の回転により水車２の外周下端部を通過後上昇する過程で、その基端部２Ｂ１の曲折部分が下方へ向くようになっている（図２中のＢ部参照。）。このように曲折することで、羽根板２Ｂの上に残存する不要な水を水路５０内へスムーズに落下させて排水できる。
【００５３】
フレーム部材３は、上記したようにフレーム基礎部３Ａが枠構造となっており、その枠構造の一部として、水車２の駆動力となる水流を通過させる流水経路２２が組み込まれたものとなっている（図３参照。）。このフレーム部材３に配設される水車２は、その外周下端部が流水経路２２内に嵌り込む格好となっている。
【００５４】
図３に示すように、フレーム部材３のフレーム基礎部３Ａの前端面は、その全面が水流の流入口２３となっている。この流入口２３は、フレーム基礎部３Ａ内に設けられる流水経路２２へ水路５０内の水流を導入して取り込むための開口であり、流水経路２２の入口として機能するものである。
【００５５】
流水経路２２は、水路５０内の水流をフレーム部材３の前端から後端側へ向けて通過させる通路であり、かかる流水経路２２内を通過する水流が水車２の外周下端部に位置する羽根板２Ｂに衝突することで水車２が回転されるようになっている。
【００５６】
ここで、流水経路２２は、フレーム基礎部３Ａの底部を塞ぐ底板２２Ａと、フレーム基礎部３Ａの横幅方向両側を塞ぐ一対の側壁板２２Ｂ，２２Ｂとを備えており、これらの底板２２Ａ及び一対の側壁板２２Ｂ，２２Ｂにより底部及び横幅方向両側が囲われかつ前後及び上方が開放された溝形構造となっている。
【００５７】
つまり、水路５０内を流れる水流は、流入口２３から溝形構造を有する流水経路２２内へ流入し、この溝形構造の流水経路２２内を通過する際に、図２に示すように、そこに嵌り込んでいる水車２の外周下端部に位置する各羽根板２Ｂを押動して、当該水車２を回転させる。
【００５８】
図２に戻って説明すると、流水経路２２の底板２２Ａには隆起部２２Ｃが形成されている。なお、この隆起部２２Ｃは、フレーム基礎部３Ａの下面からその頂上までの高さが１００ｍｍ程度とされている。
【００５９】
隆起部２２Ｃは、その始端が流入口２３の下縁辺にあり、かつ、その終端が水車軸７の中心の直下にあり、当該始端から終端までの区間にある流水経路２２の底板２２Ａが流線型状に隆起することで形成されている。この流水経路２２の隆起部２２Ｃには、流入口２３側から水流下流側へと順に、急斜区間２２Ｃ１、緩斜区間２２Ｃ２及び下降区間２２Ｃ３が設けられている。
【００６０】
急斜区間２２Ｃ１は、その断面形状が弓形凸面状に湾曲形成され、隆起部２２Ｃの最前部（始端）である流入口２３から急激に立ち上がる最も傾斜（勾配）が大きな区間である。この急斜区間２２Ｃ１は、水路５０の底面から急激に立ち上がっているので、水流に押し流されて水路５０底部を転がってきた石等を堰き止めて、それらがフレーム部材３内の流水経路２２へ侵入することを阻止できる。
【００６１】
ただし、底板２２Ａの隆起部２２Ｃの急斜区間２２Ｃ１は、流入口２３から弓形凸面状に湾曲しているため、石等より比較的軽くて水流に乗りやすいヘドロ等の堆積物であれば水流に乗って当該隆起部２２Ｃを乗り越えて流水経路２２へ流入させることができる。このため、水力発電装置１の設置したことで、その上流側にヘドロ等の堆積物が沈殿して水路５０内の水が淀むことを防止できる。
【００６２】
緩斜区間２２Ｃ２は、その断面形状が弓形凸面状に湾曲形成され、急斜区間２２Ｃ１の後方に連続して設けられている。この緩斜区間２２Ｃ２は、急斜区間２２Ｃ１に比べて傾斜が緩やかに形成されており、急斜区間２２Ｃ１の終端から水流方向下流側へ緩やかな曲面を描くように上昇して当該隆起部２２Ｃの頂上に到達し、その頂上から水流方向下流側へ弓形凸面状の緩やかな曲面を描くように下降している。
【００６３】
下降区間２２Ｃ３は、その断面形状が弓形凹面状に湾曲形成され、上記緩斜区間２２Ｃ２の後方に連続して下降傾斜され、かつ、急斜区間２２Ｃ１に比べて緩やかに傾斜した区間である。
【００６４】
この下降区間２２Ｃ３においては、隆起部２２Ｃと水車２の外周縁との間に間隔が一定した狭い空隙Ｗ１（以下「底部空隙Ｗ１」という。）が設けられており、この底部空隙Ｗ１が水車軸７の中心の直下まで連続して形成されている。なお、底部空隙Ｗ１の間隔は１０ｍｍ程度とされている。
【００６５】
つまり、底部空隙Ｗ１は、流水経路２２の流入口２３側から排水口２４側まで連通した隙間として水車２と底板２２Ａとの間に設けられており、水車２を押動する水流が流水経路２２における水車２の前方にある空間から水車２の後方にある空間へ擦り抜け可能な側面視円弧線状の流路となっている。
【００６６】
このように隆起部２２Ｃの底部（底板２２Ａ）は、上記した隆起部２２Ｃが流入口２３から水車軸７の中心の直下まで連続して形成され、この隆起部２２Ｃの後方に水流方向下流側へ向けて水平に延設される平坦部２２Ｄが更に連続して形成されている。また、この平坦部２２Ｄは水車軸７の中心の直下から所定長さ分だけ水路５０下流側へ延設されており、この平坦部２２Ｄの終端は水車２全体の真下にある範囲を超えることなく途切れている。
【００６７】
流水経路２２の各側壁板２２Ｂは、底板２２Ａの平坦部２２Ｄの終端よりも更に後方へ延設されている。各側壁板２２Ｂの高さは、流水経路２２の流入口２３側の方が流水経路２２の排出口２４側よりも高くなっている（図３参照。）。特に、各側壁板２２Ｂのうち隆起部２２Ｃが存在する範囲の高さは、水路高さより大きくされている。流入口２３から流入して隆起部２２Ｃを乗り越えようとする水流が流水経路２２から水路５０外へ溢れ出ることを抑制するためである。
【００６８】
また、流水経路２２を構成する底板２２Ａ及び一対の側壁板２２Ｂを除けば、フレーム基礎部３Ａの枠構造は単に骨組となる枠材が存在するだけで、フレーム基礎部３Ａの底面、横幅方向両側面、後端面を塞ぐ部材は何も存在しない。このため、フレーム基礎部３Ａの枠構造は、流水経路２２を通過した水流を水路５０下流側へ自由に排出でき、当該フレーム部材３内で水が滞留して水車２の回転を阻害することを防止できる。
【００６９】
また、上記した底部空隙Ｗ１は、その縦幅（水車２の外周縁と底板２２Ａとの間の幅）が僅かしかなく、例えば１０ｍｍ程度とされている。このため、水流に乗った浮遊物が隆起部２２Ｃを乗り越えて底部空隙Ｗ１内へ侵入すると、水車２の羽根先部２Ｂ２と底板２２Ａとの間に挟まって、水車２の回転を妨げることが想定される。
【００７０】
例えば、水力発電装置１が設置される水路５０が農地周辺を流れる農業用水路や降雪地を流れる排雪用水路である場合には、水流に乗って野菜の切れ端や雪の塊が浮遊物として流れてくることが実際にあり、これらが底部空隙Ｗ１に挟まり込むと、水車２の回転が停止して水路５０の水流が堰き止められ、水車２の停止後まもなく水路５０から水が溢れ出て、隣接する道路面５１が冠水することが想定される。
【００７１】
特に、本実施例の水力発電装置１が設置される水路５０は、その内幅が比較的狭い小規模なものであり、当該水力発電装置１の上流側にある水を全て流入口２３から流水経路２２へ送り込む態様で使用され、なおかつ、上記したように底部空隙Ｗ１が狭いこともあって、実際に、水車２の回転が停止してしまうと、水車２により堰き止められた水流が瞬く間に水路５０から溢れ出てしまう恐れがある。
【００７２】
しかも、このような浮遊物が流れてくる環境下にあって、むやみやたらに浮遊物が底部空隙Ｗ１に挟まり込んで水路５０から水が大量に溢れ出るようでは、水力発電装置１の水車２を昼夜問わず無人で回転させ続ける訳にもいかない。
【００７３】
しかしながら、本実施例の水力発電装置１の水車２は、その羽根先部２Ｂ２が上記した形態に曲折形成されるので（図２中のＡ部参照。）、かかる羽根先部２Ｂ２が水車２の回転により隆起部２２Ｃ上方から底部空隙Ｗ１内へ移動してくる際に、その羽根先部２Ｂ２が底部空隙Ｗ１内へ侵入した大きな浮遊物を切断して、流水経路２２の下流側へ押し流すことができる。
【００７４】
しかも、水車２は、その大部分が水路５０からはみ出る大型サイズものであり、かつ、全体が鉄板等の重量物で形成されるので、発生する慣性力も大きく、その羽根板２Ｂの羽根先部２Ｂ２による浮遊物の切断に必要な力を十分に発生することもできる。
【００７５】
図４は、水力発電装置１の正面図であり、図５は、水力発電装置１の背面図である。図４及び図５では、水車２の各羽根板２Ｂの図示を省略しており、一対の開閉扉２５，２５が最も開かれた状態を２点鎖線で図示している。なお、本実施例では、各開閉扉２５の幅が４００ｍｍ程度とされており、一対の開閉扉２５，２５が最も開かれた状態で各開閉扉２５の自由端間の幅は１２５０ｍｍ程度とされている。
【００７６】
図４に示すように、フレーム基礎部３Ａの前端面は全て流入口２３として開口されている。また、図４及び図５に示すように、フレーム基礎部３Ａの各柱板３Ａ１は、水路５０内を流れる水流から受ける抵抗を軽減するために横幅の小さな薄板状とされており、この柱板３Ａ１の横幅は流水経路２２の側壁板２２Ｂと同じ厚みの鉄板が使用されている。また、このようにフレーム基礎部３Ａの柱板３Ａ１を板状とすることで、当該フレーム基礎部３Ａの横幅に占める流入口２３の横幅の割合が大きくされている。
【００７７】
また、フレーム基礎部３Ａの前端部の横幅方向両側にはそれぞれ蝶番２６を介して開閉扉２５が開閉自在に取着されている。これらの一対の開閉扉２５，２５は、フレーム基礎部３Ａとの間に介在する蝶番２６を介して垂直軸まわりに回動されて内向きに閉じられかつ外向きに開かれるようになっている。
【００７８】
この一対の開閉扉２５，２５によれば、フレーム基礎部３Ａの全幅に対して水路内幅が大きな場合に外向きに広げられ、その自由端を水路５０内壁面に当接させることで、フレーム基礎部３Ａと水路５０の側壁との間にできる間隙を塞ぎ、それにより水路５０内の水流をフレーム基礎部３Ａの両横を素通りさせずに流入口２３へ誘導することができる。
【００７９】
フレーム上枠部３Ｂの全幅は、フレーム基礎部３Ａの全幅より大きく形成されているが、フレーム上枠部３Ｂは、フレーム基礎部３Ａが水路５０内に設置された状態にあっても、その水路５０よりも上方にはみ出た格好となるため、水路５０の内壁面に接触干渉することがない。また、フレーム上枠部３Ｂの横幅方向両側には水車軸７を軸支する水車軸受８がそれぞれ固定されており、かかる両水車軸受８，８間に水車軸７が軸架されている。
【００８０】
また、フレーム吊上げ部３Ｃは、フレーム部材３の横幅方向両側からそれぞれ垂直に立設される柱部３Ｃ１と、その柱部３Ｃ１間に架設固定される梁部３Ｃ２とを備えており、これらの２本の柱部３Ｃ１及び梁部３Ｃ２により正面視門形状に形成されている。また、このフレーム吊上げ部３Ｃは、各柱部３Ｃ１の下端がフレーム上枠部３Ｂにそれぞれ固着されており、その梁部３Ｃ２の横幅方向中央部にアイフック９が取着されている。
【００８１】
図５に示すように、フレーム上枠部３Ｂの横幅方向両側には第１支持台３Ｂ１及び第２支持台３Ｂ２が各々一基ずつ立設されており、各第１支持台３Ｂ１には、従動スプロケット１１及び前段プーリ１３に共通の回転軸Ｓ１を軸支する軸受１９がそれぞれ固定されており、かかる両軸受１９，１９間に当該回転軸Ｓ１が軸架されている。また、各第２支持台３Ｂ２には、中段プーリ１４及び後段プーリ１５に共通の回転軸Ｓ２を軸支する軸受２０がそれぞれ固定されており、かかる両軸受２０，２０間に当該回転軸Ｓ２が軸架されている。
【００８２】
図６は、水力発電装置１の平面図であり、図中では水車２における複数の羽根板２Ｂの図示を省略しており、更に、一対の開閉扉２５，２５が最も開かれた状態を２点鎖線で図示している。図６に示すように、フレーム上枠部３Ｂの後部には上記した載置板２７が配設されており、この載置板２７上には発電機５が載置固定されている。
【００８３】
なお、蓄電池６の設置場所は、必ずしも発電機５とは別にフレーム基礎部３Ａに設けられる載置板２８の上でなくとも良く、発電機５と一緒に載置板２７の上に配設するようにしても良い。
【００８４】
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【符号の説明】
【００８５】
１                    水力発電装置（可搬型水力発電装置）
２                    水車
２Ｂ                  羽根板
２Ｂ１                羽根本体部（羽根板の本体部）
２Ｂ２                羽根先部（羽根板の先端部、羽根先部）
３                    フレーム部材
２２                  流水経路
２３                  流入口
２２Ｃ                隆起部
２２Ｃ１              急斜区間
５０                  水路
Ｗ１                  底部空隙
【図１】
2011157872.tif 000003
【図２】
2011157872.tif 000004
【図３】
2011157872.tif 000005
【図４】
2011157872.tif 000006
【図５】
2011157872.tif 000007
【図６】
2011157872.tif 000008