(57)【要約】【課題】    流れ落ちる水流から、新たに土木工事を行うことなく洪水に対しても安全に発電する。【解決手段】    水車を吊るして発電する水力発電設備１において、水車２１と発電機２２を搭載して岸から架けられた架台７に取り付けられた円筒軸４を挿入した軸受５を取り付けて吊るされているホルダー組立２と、ホルダー組立２に取り付けて流れ落ちる水流を受ける受水板３と、円筒軸４を回転中心にホルダー組立２を引き上げることで水流から水車２１を離して回転を止める停止装置６を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水車と発電機を搭載して岸から架けられた架台に取り付けた円筒軸を挿入した軸受を取り付けて吊るされているホルダー組立と、
前記ホルダー組立に取り付けて流れ落ちる水流を受ける受水板と、
前記円筒軸を回転中心に前記ホルダー組立を引き上げて水流から前記水車を離し前記水車の回転を止める停止装置とを備えることを特徴とする水車を吊るして発電する水力発電設備。
【請求項２】
請求項１記載の水車を吊るして発電する水力発電設備において、
前記受水板は前記流れ落ちる水流を正面で受ける正面板と、
該正面板の両側に前記流れ落ちる水流の上流側が広いテーパー形状をした該正面版に対して垂直に立てた側面板とを備えることを特徴とする水車を吊るして発電する水力発電設備。
【請求項３】
請求項１記載の水車を吊るして発電する水力発電設備において、
前記停止装置は、前記流れ落ちる水流側とは反対側に前記ホルダー組立に取り付けて前記ホルダー組立を引き上げるロープと、
前記架台に取り付けて該ロープを巻き上げる巻上装置とを備えることを特徴とする水車を吊るして発電する水力発電設備。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、水力発電設備に関し、特に、吊るした水車に流れ落ちる水流を衝突させて得られた回転力により発電機を駆動して電力を得る水車を吊るして発電する水力発電設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  周知のように、下掛及び上掛水車による水力発電は、水車が建造物に固定された状態で効率良く水車が回転できるように水車と水流の位置関係を設定して発電機を駆動して電力を得ていた、この場合、水量を一定に保つため上流に堰と放水路を設けて流量を一定にしなければならない等の問題があった。
【発明が解決しようする課題】
【０００３】  しかしながら、上述したような従来の下掛水車により発電する方法は、以下の問題が存在する。
水車が固定されているので、水車に衝突する水量を一定に保つため上流側に堰と放水路を設けなければならない。
これら土木工事の許可を得るまで長期にわたり、煩雑な手間と高額な土木工事費が発生するため、小水力発電では短期に資金を回収するのが難しく、設置に躊躇せざるを得ないという問題があった。
【０００４】  本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、水量が変化しても水車を増水により破損することがなく回転力が得られる水力発電。また新たに堰および放水路を設けることなく、既存の用水路および砂防えん堤等における流れ落ちる水流に水車を吊るすことで、水車が水流の増減に追随して動揺させることで洪水時においても安全に電力を得る水力発電設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
請求項１記載の水車を吊るして発電する水力発電設備は、水車と発電機を搭載し架台に取り付けられた円筒軸に挿入された軸受けにより吊るされたホルダー組立と、ホルダー組立に取り付けて流れ落ちる水流を受ける受水板と、円筒軸を回転中心にホルダー組立を引き上げることで水流から水車を離し水車の回転を停止する停止装置とを備えることを特徴とするものである。
【０００６】  従って、本発明の水車を吊るして発電する水力発電設備では、流れ落ちる水流を水車が受けて発生した回転力により発電機を駆動して電力が発生する。さらに受水板に流れ落ちる水流が衝突する力でホルダー組立が円筒軸を中心に動揺できる。またホルダー組立を引き上げることにより水流から水車が離れるので水流を止めることなく水車を停止できる。
【０００７】  請求項２記載の水車を吊るして発電する水力発電設備は、請求項１記載の水車を吊るして発電する水力発電設備において、受水板は、前記流れ落ちる水流を正面で受ける正面板と、該正面板の両側に流れ落ちる水流の上流側が広いテーパー形状をした該正面板に対して垂直な面を立てた側面板とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】  従って、本発明の水車を吊るして発電する水力発電設備では、流れ落ちる水流が正面板に衝突した力とホルダー組立自身の重力とが釣り合う位置でホルダー組立が安定する。このように、流れ落ちる水量により発生する力とホルダー組立の自重とが釣り合う位置でホルダー組立が安定するので、洪水時でもホルダー組立が水量と釣り合う位置まで移動して安定するので安全に発電することができる。
さらに流れ落ちる水流の流域が移動した場合、流れ落ちる水流が両側の側面板に発生する力が釣り合わなくなり、力が釣り合う位置まで移動して安定するので効率良く発電することが可能になる。
【０００９】  請求項３記載の水車を吊るして発電する水力発電設備は、請求項１に記載の水車を吊るして発電する水力発電設備において、前記水車に流れ落ちる水流側と反対側に前記ホルダー組立に取り付けて前記ホルダー組立を引き上げるロープと、前記架台に取り付けて該ロープを巻き上げる巻上装置とを備えていることを特徴とするものである。
【００１０】  従って、本発明の水車を吊るして発電する水力発電設備では、架台に取り付けられている巻上装置を作動してロープを巻き上げると、ホルダー組立が円筒軸を回転中心として引き上げられるので、発電設備を設置した状態で水流から水車が離れ、水流を止めることなく水車を停止させることが可能になる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】  以下、本発明の水車を吊るして発電する水力発電設備の実施の形態を、図１ないし図２を参照して説明する。図１は、本発明の水車を吊るして発電する水力発電設備の構成図である。水車を吊るして発電する水力発電設備１は、水車２１と発電機２２を搭載して岸から架けられた架台７に取り付けられた円筒軸４を挿入した軸受５を取り付けて吊るされているホルダー組立２と、前記ホルダー組立２に取り付けられて流れ落ちる水流を受ける受水板３と、前記円筒軸４を回転中心に前記ホルダー組立２を引き上げることで水流から水車２１を離して回転を止める停止装置６とから構成されるものである。
【００１２】  また、軸受５は、円筒軸４を嵌めて円筒軸４の軸方向および周方向に自在に動作する状態でホルダー組立２を吊るしている。
【００１３】  受水板３は、流れ落ちてくる水流を正面から受ける正面板３１と、正面板３１の両側に垂直な面を立て下流側を狭くしたテーパー形状をした側面板３２が設けられている。
【００１４】  停止装置６は、ロープ６１が水流が流れ落ちる側と反対側のホルダー組立２に取付られ、巻上装置６２が岸に架けられた架台７に取り付けられている。
【００１５】  上記の構成の水車を吊るして発電する水力発電設備１の動作について以下に説明する。
ここでは、水車を吊るして発電する水力発電設備１を、例えば用水路および砂防ダム等における水流が流れ落ちる場所に設置するものとする。
そして、流れ落ちる水流をホルダー組立２に搭載されて吊るされた状態の水車２１に衝突させることで、水車２１に回転力が発生し、この回転力で発電機２２を駆動することで電力を発生することができる。
ここで、流れ落ちる水流が正面板３１に衝突すると、水流の力で正面板３１が押され、吊るされているホルダー組立２の自重と釣り合う位置まで円筒軸４を回転中心に移動する。さらに流れ落ちる水流の流域が移動した場合、側面板３２がテーパー形状であるので流域が移動する方に強い力が発生し、テーパー形状の両方の面に発生する力が釣り合う位置まで移動して安定するまで、流域の移動に倣ってホルダー組立２を移動することができる。
【００１６】  停止装置６は、架台７に取り付けられた巻上装置６１によりロープ６２を巻き上げることにより、円筒軸４と軸受５が円筒軸４の周方向に自在であるので、ホルダー組立２が引き上げられ水流から水車２１を離すことができる。このことにより用水路および砂防ダム等から水車を吊るして発電する水力発電設備１全体を岸から取り外すことなく水車２１の回転を停止できる。
【００１７】  本実施の形態の水車を吊るして発電する水力発電設備１では、受水板３に流れ落ちる水流が衝突する水量に比例してホルダー組立２が円筒軸４を中心に移動するので、水量が多い洪水時にホルダー組立２が大きく振れて水車２１に衝突する水の量をほぼ一定にできるので、洪水時に本実施の水車を吊るして発電する水力発電設備１を設置場所から取り外すことなく安全に継続して電力を得ることが可能となる。
【００１８】  さらに、本実施の形態の水車を吊るして発電する水力発電設備では、流れ落ちる水流のエネルギーの一部を水車２１が回転力に変えるので、流れ落ちる水による「叩き」で用水路および砂防えん堤の損傷を軽減することができる。
【発明の効果】
【００１９】  以上説明したように、請求項１に係る水車を吊るして発電する水力発電設備は、水車と発電機を搭載して岸に架けられた架台に取り付けられた円筒軸を嵌めた軸受を取り付けて吊るされているホルダー組立と、ホルダー組立に取り付けた流れ落ちる水流を受ける受水板と、前記円筒軸を回転中心にホルダー組立を吊るしてホルダー組立を水流から離して水車の回転を止める停止装置とを備える構成になっている。
これにより、この水車を吊るして発電する水力発電設備では、流れ落ちる水量の変化に応じて受水板が受ける衝突力が変化し円筒軸を回転中心にホルダー組立が動揺するので、水量が多い洪水時において自動的にホルダー組立が大きく押し上げられることにより、水流による過大な荷重がホルダー組立に発生しないので、安全に発電ができる。
さらに、既存の用水路および砂防えん堤等において水流が流れ落ちる場所に吊るした水車を設置するだけで電力が得られるので、莫大な投資と環境負荷が大きいダムを新たに設けることなく、また既存の用水路および砂防えん堤の改修も不要であるので、煩雑な申請のための事務処理がいらなく、安価で短期に投資資金を回収できる。
そして何よりも、クリーンエネルギーで環境負荷の少ない水力による電力の供給が可能となり、人々がより豊に暮せるようなるという効果が得られる。
【００２０】  請求項２に係る水車を吊るして発電する水力発電設備において、受水板は流れ落ちる水流を正面から受ける正面板と、正面板の両側に垂直な流れ落ちる水流の上流側を広くしたテーパー形状をした垂直な側面板とを備える構成となっている。
これにより、この水車を吊るして発電する水力発電設備では、洪水時は正面板に多量で流速が早い水流が衝突して発生する力と、ホルダー組立の自重とが釣り合う位置まで水車が円筒軸を中心に上昇し、洪水による水流から受ける力を緩和できるので、安全に発電ができるという効果が得られ。また渇水時に流れ落ちる水量が少なくなっても、側面板のテーパー形状により水流を集めて水車に供給できるので回転力の低下を防ぐことができる。さらにテーパー形状により流れ落ちる流域が移動した場合、左右のテーパー面に流れ落ちる水が衝突して発生する力が釣り合う位置までホルダー組立が移動するので、流域の移動に伴い流れ落ちる水を捉えることができ、受水板により流れ落ちる水流を水車の羽根に誘導するので効率良く発電できるという効果が得られる。
【００２１】  請求項３に係る水車を吊るして発電する水力発電設備において、停止装置は、流れ落ちる水流側と反対側にホルダー組立にロープを取り付け、架台にロープを巻き上げる巻上装置とを備える構成となっている。
これにより、この水車を吊るして発電する水力発電設備では、巻上装置によりロープを巻き上げるとホルダー組立が引き上げられて水車が水流から離れることにより、水車を吊るして発電する水力発電設備を設置場所から取り外すことなく水車を停止できるので、整備作業が短時間で効率良くできるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態を示す図であって、ホルダー組立および受水板および停止装置とを備えた水車を吊るして発電する水力発電設備の外観斜視図である。
【図２】  （ａ）は、流れ落ちる水流が通常の状態におけるホルダー組立の位置を示し、（ｂ）は、流れ落ちる水流が増水（洪水）状態におけるホルダー組立の位置を示し、（ｃ）は、巻上装置によりロープを巻き取りホルダー組立が引き上がった状態を示す側面図である。
【符号の説明】  １  水車を吊るして発電する水力発電設備
２  ホルダー組立
２１  水車
２２  発電機
３  受水板
３１  正面板
３２  側面板
４  円筒軸
５  軸受
６  停止装置
６１  ロープ
６２  巻上装置
７  架台
【図１】
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【図２】
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