(57)【要約】【課題】  水車発電機の発電効率低下を防止する。【解決手段】  ケース１内に水車３を配置した水車発電機Ａを水没させる。水車３は上流側開口部２ａからケース１内に流入して下流側開口部２ｂからケース１外へ流出する水流によって回転する。ケース１内には空気層１４が存在し、水車３の上部は空気層１４内に露出しているので、水車３の回転を阻害する水圧は存在せず、発電効率の低下を防止することができる。【選択図】        図１
2015090125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水流を利用して回転する水車の回転軸に発電機を連結し、前記水車を収容するケース内に、水車の上部が水没することを常時阻止する空気層を保持するように構成したことを特徴とする水車発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水流を利用して水車を回転させ、水車に連結した発電機から電気エネルギーを取り出す水力式の発電機において、特に発電機本体を河川や海中に水没させた状態で発電するのに好適な構造を有する水車発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
我が国では全電力のうち約１０〜１５％を水力発電で賄っており、その大部分がダムや溜池或いはタンクなどに水を貯めておき、高所から低所へ落ちる水の流れを利用して水車を回し、これと連結する発電機によって発電する構成の大規模なものである。
【０００３】
一方、平成２３年３月に発生した東北地方太平洋沖地震による電力供給不安から、国内の再生可能エネルギーへの転換の機運は更に高まりつつあり、水力発電への期待も高まっている。しかし、我が国では上述した大規模な水力発電所が設置できる地点は殆どなくなってきており、また、電力の地産地消の考えの下、今後は比較的小規模な水力発電設備の設置が重要となってくる。
【０００４】
小規模な水力発電設備としては、下記特許文献１に示す構成のものが知られている。これは図４に示すように、河川上に水車を配置して、河川の流水を利用して水車を回して発電するものである。このような水力発電設備は、河川への設置が容易であるとともに、比較的少ない水量で発電できる利点を有しており、広く普及している。
【０００５】
或いは、下記特許文献２に示す構成のものも公知である。図５に示すように、配管内を流れる流体によって、配管内に配置した水車を回転させて発電する方法である。この方法によれば、大規模な発電設備が不要となり、景観に与える影響を小さくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２０２３９７
【特許文献２】特開平１０−３１８１１８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記特許文献１記載の水力発電設備は、上記利点を有する反面、水車が風の影響を直接受けるので、河川の上流側から下流側に風が吹く場合、水車の上側には水車の回転を妨げる方向の風力が加わるため、水車の回転速度が減少し、発電効率が低下する問題がある。
【０００８】
また、上記特許文献２記載の発電機は、水車が配管内に配置されているので、風の影響を受けることはないが、水車が完全に水没しているので、水車の上側は水の抵抗に抗して回転する必要があり、同様に発電効率が低下することとなる。
【０００９】
そこで、本発明は、河川や海に設置される羽根車式の水車発電機において、風や水の抵抗を受けることなく水車を良好に回転させ、発電効率の低下を確実に阻止することのできる水車発電機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】
【００１０】
請求項１記載の水車発電機は、水流を利用して回転する水車の回転軸に発電機を連結し、前記水車を収容するケース内に、水車の上部が水没することを常に防止する空気層を形成するように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の水車発電機によれば、水車はケース内に収容されているので、水車の回転が風によって阻害されることはなく、かつ、水車の上部が水没することを防止することにより、水車の回転が水の抵抗を受けることを防止でき、水車の回転速度の低下を防止できる。その結果、水車による発電効率の低下を確実に阻止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の水車発電機の構成を示す側方縦断面図である。
【図２】本発明の水車発電機の構成を示す正面図である。
【図３】本発明の水車発電機の設置方法を示す説明図である。
【図４】従来の水車発電機の一例を示す斜視図である。
【図５】従来の水車発電機の他の一例を示す側方図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図１乃至図３を用いて説明する。図１は本発明の水車発電機Ａの構造を示す側方縦断面図である。図１において、１は例えば、略無底中空直方体形状をなすケースであり、２a，２ｂはケース１の下部において、水流に対向する面を開放した上流開口部と下流開口部を示している。
【００１４】
３はケース１の中空部に設置される水車であり、上流開口部２aからケース１内に流入し下流開口部２ｂから流出する水流を下部に受けて軸４を中心にして回転する構造を有している。
【００１５】
図２は図１に示す水車発電機Ａを水流の上流側からみた正面図である。水車３の回転軸４はケース１の左右側壁内で図示しない軸受によって支承されてケース１内を回転可能に軸支されており、その中途位置には、第１の歯車５が固定されている。
【００１６】
回転軸４の右端上方には、発電機６が載置台７上に搖動不能に固定されており、発電機６の入力軸８の先端には、第１の歯車５と噛合う第２の歯車９が取り付けられている。１０は発電機６で発電した電気を外部へ取り出さすための電力線である。上記の如く本発明の水車発電機Ａは構成されている。
【００１７】
なお、図１，図２において、１１は水車発電機Ａを水中に設置するための設置台であり、設置台１１は、例えば薄板四角形状をなしており、その四隅を上下に貫通する支柱１２によって水中に支持されている。
【００１８】
次に、水車発電機Ａを水中にセッティングする方法について図３を用いて説明する。まず、載置台１１を上下に貫通する支柱１２を、水底或いは水面上の図示しない構造物に対して固定する。
【００１９】
その状態で、図３（ａ）に示すように載置台１１上に水車発電機Ａを図１，図２に示す上流開口部２ａおよび下流開口部２ｂの各々の開口面が水流に対して垂直となる向きで配置する。
【００２０】
その後、図示しないハンドルまたは電動機を操作して、載置台１１を支柱１２の螺子部１３（図１，図２参照）を利用して、図３（ｂ）に示すように下降させる。さらに下降させると、水車発電機Ａは図３（ｃ）に示すように水中に完全に没するので、載置台１１の下降を停止し、発電可能な状態とする。
【００２１】
このとき、水車発電機Ａ内には、図１に示すように上流開口部２ａからケース１内に水が流入するが、ケース１内上部には当初存在した空気層１４がそのまま維持した状態で残り、下流開口部２ｂからケース１外部へ流出することはない。つまり、図３（ｃ）に示す発電可能となった状態において、ケース１内には空気層１４が存在し、水車３の上側がケース１内水面１５上に露出した状態となる。
【００２２】
水車発電機Ａによる発電は、図３（ｃ）に示す状態で、図１に示すように水車発電機Ａの上流開口部２ａから流水がケース１内に流入し水車３の下部に衝突して水車３を図１に示す矢印方向に回転させる。その後、流水は下流開口部２ｂからケース１外へ流出する。
【００２３】
水車３が回転することにより、これを固定する回転軸４は、図２に示すケース１内側壁内に備えられた図示しない軸受を利用してケース１内を回転する。
【００２４】
回転軸４の中途位置には、第１の歯車５が備えられているので、回転軸４の回転とともに第１の歯車５も回転し、これと噛合う第２の歯車９を回転させる。
【００２５】
第２の歯車９の回転は、入力軸８に伝達され、回転速度に応じた電力が発電機６によって発電される。発電された電力は電力線１０を伝って水車発電機Ａの外部へ取り出され、種々の目的に利用される。
【００２６】
このとき、水車発電機Ａの水車３は、その上部がケース１内の空気層１４内に存在するので、水流によって回転する水車３の回転動作が、水の存在によって妨げられることはなく、水流のエネルギーを水車３の回転エネルギーに効率よく転換することができる。
【００２７】
また、水車３はケース１内の密閉空間に配置されているので、水車３の回転が外気の影響を受けることがなく、風等の影響によって水車３の回転効率が低下することもない。
【００２８】
以上説明したように、本発明の水車発電機は、水車の回転が風や水によって阻害されることを回避する構造を採用することによって、発電効率の低下を確実に防止することができる利点を有する。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、河川や海など水流がある場所に設置される水車発電機として利用可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１  ケース
２ａ  上流開口部
２ｂ  下流開口部
３  水車
４  回転軸
５  第１の歯車
６  発電機
７  載置台
８  入力軸
９  第２の歯車
１０  電力線
１１  設置台
１２  支柱
１３  螺子部
１４  空気層
１５  ケース内水面
Ａ  水車発電機
【図１】
2015090125.tif 000003
【図２】
2015090125.tif 000004
【図３】
2015090125.tif 000005
【図４】
2015090125.tif 000006
【図５】
2015090125.tif 000007