(57)【要約】【課題】水力発電所の水路の壁面に付着した付着物を、発電所を停止させることなく、安全に除去することができる清掃装置を提供する。【解決手段】水力発電所の水路２３の壁面２５に付着した水生生物や汚泥等の付着物を除去するための清掃装置１であって、前記水路２３の底部２４を前記水路２３の勾配に沿って自走可能な自走車両２と、前記水路２３内を流れる水の水面上を浮遊可能なフロート７と、該フロート７と前記自走車両２とを連結して、該フロート７を前記自走車両２に連動させて前記水面上を移動させる連結手段１６と、前記フロート７に設けられるとともに、前記水路２３の壁面２５に当接可能なブラシ１を有するブラシ体１０と、前記フロート７に設けられるとともに、前記ブラシ１２を振動させる駆動源１３とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水力発電所の水路の壁面に付着した水生生物や汚泥等の付着物を除去するための清掃装置であって、
前記水路の底部を前記水路の勾配に沿って自走可能な自走車両と、前記水路内を流れる水の水面上を浮遊可能なフロートと、該フロートと前記自走車両とを連結して、該フロートを前記自走車両に連動させて前記水面上を移動させる連結手段と、前記フロートに設けられるとともに、前記水路の壁面に当接可能なブラシを有するブラシ体と、前記フロートに設けられるとともに、前記ブラシを振動させる駆動源とを備えてなることを特徴とする清掃装置。
【請求項２】
前記フロートには、前記ブラシを前記水路の壁面方向に付勢して、前記ブラシを前記水路の壁面に圧接するばね部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の清掃装置。
【請求項３】
前記フロートの両側には、前記水路の壁面に当接して、前記フロートを前記水路内の所定の位置に案内する案内部材が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の清掃装置。
【請求項４】
前記連結手段の両端部は、前記自走車両及び前記フロートにそれぞれ揺動可能に連結されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の清掃装置。
【請求項５】
前記ブラシ体のブラシは、水路内における水深方向の位置の調整が可能に構成されていることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の清掃装置。
【請求項６】
前記連結手段は、形状自己維持可能な所定の剛性を備えた材料からなることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の清掃装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、清掃装置に関し、特に、水力発電所の水路の壁面に付着した水生生物や汚泥等の付着物を除去するための清掃装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、水力発電所では、河川等の上流に設けた取水堰に水を取り入れ、この水を取水堰の取水口から緩い勾配の水路内に導き、水路内を流下させて下流のヘッドタンクに導き、ヘッドタンクと発電所との落差を利用することにより発電している。
【０００３】
このような水力発電所においては、常に最大出力が得られるようにするために、水路の壁面を平滑な状態に保ち、最大流量の水を流下させることが可能な状態にしておくことが必要であるが、時間の経過に伴って水路の壁面に水生生物や汚泥等の付着物が付着することにより、水路の壁面の粗度が悪化し、最大流量を流下させることができなくなり、最大出力が得られなくなる問題が生じる。
【０００４】
このような問題に対処するため、水路の壁面に付着した水生生物や汚泥等の付着物を除去する各種の装置及び方法が提案され、例えば、人力により水路の壁面から付着物を除去する方法が採られている。
【０００５】
人力による方法は、水力発電所の運転を停止し、水路を介しての発電所への水の供給を停止し、この状態で水路の壁面に付着した付着物をブラシ等を用いて除去することになるので、長時間に渡って発電所を停止しなければならず、水力発電所による売り上げが大幅に低下してしまう問題がある。また、多量の付着物が産業廃棄物として排出されるため、その処理に多大な労力と費用がかかることになる。
【０００６】
一方、特許文献１には、ロボットを用いた清掃装置及び清掃方法が提案されている。この清掃装置は、ロボットと一体に清掃装置を水路の壁面に沿って走行させ、清掃装置のカッターの回転により水路の壁面に付着した付着物を掻き落とし、掻き落とした付着物をロボットの回収容器に回収ポンプで回収するように構成したものであって、ロボット及び清掃装置への電力の供給は地上からケーブルを用いて行っている。
【特許文献１】特開２００４−７６４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に記載されている清掃装置にあっては、上述したように発電所を停止させる必要はないが、清掃作業中にケーブルが何らかの原因で切断された場合に、ケーブルが水路からヘッドタンクを越えて発電所まで流下し、発電所の水車を傷付けたり、破損させたりする虞がある。
【０００８】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、発電所を停止させることなく、水路の壁面に付着した付着物を容易に除去することができるとともに、付着物の除去作業中に誤って発電所の水車等を傷つけたり破損させたりする虞がない、清掃装置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】
【０００９】
上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、請求項１に係る発明は、水力発電所の水路の壁面に付着した水生生物や汚泥等の付着物を除去するための清掃装置であって、前記水路の底部を前記水路の勾配に沿って自走可能な自走車両と、前記水路内を流れる水の水面上を浮遊可能なフロートと、該フロートと前記自走車両とを連結して、該フロートを前記自走車両に連動させて前記水面上を移動させる連結手段と、前記フロートに設けられるとともに、前記水路の壁面に当接可能なブラシを有するブラシ体と、前記フロートに設けられるとともに、前記ブラシを振動させる駆動源とを備えてなることを特徴とする。
【００１０】
本発明による清掃装置によれば、自走車両を水路の底部に沿って走行させると、連結手段を介してフロートが自走車両に連動して水路の水面上を移動し、フロートに設けられているブラシ体が水路の壁面に沿って移動する。この場合、ブラシ体のブラシが駆動源によって振動させられることにより、水路の壁面に付着している付着物が除去されることになる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の清掃装置であって、前記フロートには、前記ブラシを前記水路の壁面方向に付勢して、前記ブラシを前記水路の壁面に圧接するばね部材が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明による清掃装置によれば、ばね部材によってブラシが水路の壁面に圧接されることになるので、ブラシによって水路の壁面に付着している付着物を効率良く除去することができる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の清掃装置であって、前記フロートの両側には、前記水路の壁面に当接して、前記フロートを前記水路内の所定の位置に案内する案内部材が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
本発明による清掃装置によれば、案内部材によってフロートを水路内の所定の位置に案内することができるので、フロートに設けられるブラシ体のブラシを一定の圧接力で水路の平面に当接させることができる。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項１から３の何れかに記載の清掃装置であって、前記連結手段の両端部は、前記自走車両及び前記フロートにそれぞれ揺動可能に連結されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明による清掃装置によれば、自走車両が水路の底部の段差や曲がり等によって動きが不安定になっても、その動きを連結手段の両端部が揺動することによって吸収できるので、フロートを水路の水面上を安定して移動させることができ、ブラシ体のブラシを水路の壁面に安定して当接させることができる。
【００１７】
請求項５に係る発明は、請求項１から４の何れかに記載の清掃装置であって、前記ブラシ体のブラシは、水路内における水深方向の位置の調整が可能に構成されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明による清掃装置によれば、ブラシ体のブラシの位置を例えば水路における最大流速の位置に合わせるように設定することにより、水路の壁面の全体の付着物を除去することなく、所定レベルで最大流量を確保することができ、発電所により最大出力が得られ易くなることになる。
【００１９】
請求項６に係る発明は、請求項１から５の何れかに記載の清掃装置であって、前記連結手段は、形状自己維持可能な所定の剛性を備えた材料からなることを特徴とする。
【００２０】
本発明による清掃装置によれば、連結手段は、形状自己維持可能な所定の剛性を備えた材料から形成されているので、破損等する虞がなく、自走車両とフロートとを確実に連結することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上、説明したように、本発明の清掃装置によれば、水路の底部を走行する自走車両に連動させてフロートを水面上を移動させることにより、フロート側のブラシを水路の壁面に沿って移動させて、壁面に付着している付着物を除去することができることになる。この場合、自走車両に水路の外部から電力を供給する必要がないので、電力を供給するためのケーブルを水路内に引き込み、ケーブルが何らかの原因によって切断されて、発電所の水車を傷つけたり、破損させたりするようなことはなく、安全に付着物の除去作業を行うことができる。また、自走車両とフロートとの連結にもケーブルを用いていないので、上記のような発電所の水車を傷つけたり、破損させたりすることもなく、また、自走車両とフロートとが分離する心配もない。
さらに、発電所を停止させることなく、水路の壁面の付着物を除去することができるので、発電所が停止することにより売り上げに影響を与えるようなことはない。
さらに、水路の壁面のうち、最大流速の部分のみに付着している付着物を除去することも可能なので、多量の付着物を除去する必要はなく、除去した付着物を水路内の水と一緒に流下させても環境や発電所等に影響を与えるようなこともなく、除去費用を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図３には、本発明による清掃装置の一実施の形態が示されていて、図１は本発明による清掃装置が適用される水力発電所の全体を示す概略図、図２は本発明の清掃装置の全体を示す概略図、図３は図２の側面図である。
【００２３】
すなわち、本実施の形態の清掃装置１は、図１に示すように、水力発電所２０の河川等の上流側に設けられる取水ダム２１の取水口２２と、下流側に設けられるヘッドタンク２６との間を接続する水路２３内を清掃するのに有効なものであって、図２及び図３に示すように、水路２３内の底部２４を水路２３の勾配に沿って自走可能な自走車両２と、水路２３内を流下する水の水面上を浮遊可能なフロート７と、フロート７を自走車両２に連動させて水面上を移動させる連結手段１６と、フロート７に設けられるブラシ体１０とを備えている。
【００２４】
自走車両２は、箱状の車両本体３と、車両本体３の前後部にそれぞれ回転可能に取り付けられる車軸４と、各車軸４の両端部に軸受等を介して回転可能に取り付けられる車輪５と、車両本体３の内部に設けられるバッテリ６と、車両本体３の内部に設けられるとともに、バッテリ６によって駆動される駆動モータ（図示せず）と、車両本体３の内部に設けられるとともに、駆動モータの駆動力を各車軸４に伝達させるギア、チェーン等からなる動力伝達手段（図示せず）とを備えている。
自走車両２の車両本体３の上部の四隅にはガイドローラ３ａがそれぞれ回転可能に設けられ、何らかの原因によって自走車両２が水路２３の底部２４の中心部から壁面２５方向にずれて前後部の車輪５が壁面に接触した場合に、このガイドローラ３ａが壁面２５に当接することにより自走車両２の自走が確保される。
【００２５】
自走車両２は、水路２３の底部２４に水没された状態で配置されて、水路２３内を流下する水の流速に影響を受けることなく、水路２３の底部２４を水路２３の勾配に沿って所定の速度で自走できるように、大きさ、重量、車輪５の位置等が設定されている。
【００２６】
フロート７は、水路２３内を流下する水上を浮遊可能なものであれば特に制限はなく、例えば、発泡スチレン樹脂等の樹脂材から形成される。本実施の形態においては、２つの四角形板状のフロート部８、８を横並びに組み合わせるとともに、両フロート部８、８間をフロート部８、８よりも薄い板状の連結部９で連結し、フロート７を構成している。この場合、連結部９もフロート部８、８と同様の材質で形成してもよい。
【００２７】
フロート７の各フロート部８の両側部には案内部材１９が取り付けられ、この案内部材１９の先端を水路２３の壁面２５に当接させることにより、フロート７を水路２３内の幅方向の略中央部に位置決めすることができる。案内部材１９は、例えば、水路２３の壁面２５を転動可能な軸受と、この軸受をフロート部８に支持する長さ調整可能な脚部との組み合わせによって構成される。なお、案内部材１９は、これらの組み合せに限らず、フロート７を水路２３内の幅方向の略中央部に位置決めできるものであればよい。
【００２８】
ブラシ体１０は、フロート７の各フロート部８の両側部の長手方向の中央部に、下方が外方に広がるようにハの字状に設けられる一対の腕部１１、１１と、各腕部１１の先端部にヒンジ１１ａを介して揺動可能に連結される支持部１２ａと、支持部１２ａに植設される金属、樹脂等から形成されるブラシ１２とから構成され、ブラシ１２の先端部が水路２３の壁面２５に安定して当接するように、一対の腕部１１、１１の角度が調整されている。
【００２９】
ブラシ体１０の各腕部１１は、後端部が各フロート部８の上部に設けられている駆動源１３に連結され、駆動源１３の作動により水路２３の流下方向に振動するように構成されている。駆動源１３は、駆動モータ１４と、駆動モータ１４の回転を振動に変換する変換部材（図示せず）とからなり、駆動モータ１４の回転を変換部材で変換して各腕部１１に伝達させることにより、各腕部１１が水路２３の流下方向に振動する。
【００３０】
ブラシ体１０の両腕部１１、１１の後端部間には、両腕部１１、１１を水路２３の壁面２５方向に付勢するばね部材１５が介装され、このばね部材１５のばね力によって両腕部１１、１１を水路２３の壁面２５方向に付勢することにより、両腕部１１、１１のブラシ１２、１２が水路２３の壁面２５に圧接される。ばね部材１５としては、両腕部１１、１１を水路２３の壁面２５方向に付勢することができるものであれば特に制限はなく、各種のばねを用いることができる。
なお、ばね部材１５を両フロート部８、８間に介装させて、両フロート部８、８を介してブラシ体１０の両腕部１１、１１を水路２３の壁面２５方向に付勢するようにしてもよい。
【００３１】
ブラシ体１０の各腕１１は、各フロート部８に対する上下方向の相対位置の調整が可能に構成されており、各腕部１１の各フロート部８に対する上下方向の相対位置を調整することにより、各ブラシ１２の水面からの距離を調整することができ、各ブラシ１２を水路２３の壁面２５の水面から所定の距離離れた位置に当接させることができる。
ブラシ体１０の各腕１１の各フロート部８に対する上下方向の相対位置を調整する手段としては、各腕１１の長さを可変可能に構成する方法、各腕１１の各フロート部８に対する取付け位置を調整可能にする方法、各腕１１をラックとピニオンとによって構成し、ピニオンのラックに対する相対位置を調整することにより、各腕１１の上下方向の相対位置を調整する方法等が挙げられる。
【００３２】
連結手段１６は、形状自己維持可能な所定の剛性を有するパイプ等から形成される管状の本体部１７と、本体部１７の両端部を自走車両２及びフロート７の連結部９にそれぞれ揺動可能に連結するヒンジ１８とから構成される。連結手段１６の本体部１７とヒンジ１８との協働により、自走車両２の走行に連動してフロート７が水面上を移動し、フロート７に取り付けられているブラシ体１０の両ブラシ１２、１２が水路２３の壁面２５に接触した状態で壁面２５上を流下方向に移動することになる。
【００３３】
連結手段１６の本体部１７の両端部をヒンジ１８を介して自走車両２及びフロート７の連結部９に揺動可能に連結していることにより、水路２３の底部２４の段差、水路２３曲り等に影響されることなく、フロート７側のブラシ体１０のブラシ１２、１２を水路２３の壁面２５に接触した状態で壁面２５に沿って流下方向に円滑に移動させることができる。
【００３４】
本実施の形態においては、ブラシ体１０の各腕部１２は、水路２３内を流下する水の水面から約１／３の深さにブラシ１２が位置するように、各フロート部８に対する上下方向の相対位置を調整している。
すなわち、水路２３内を流下する水の流速は、参考文献（基礎土木工学全書６  水理学I  椿  東一郎著  森北出版株式会社、第３章  粘性と乱れの作用  （６）広長方形開水路の等流）に記載されているように、水面から約１／３の深さの位置が最大流速となることが知られているので、水路２３の壁面２５の全体にブラシ１２を当接させて付着物を除去しなくても、水面から約１／３の深さの位置のみにブラシ１２を当接させて、その位置の付着物を除去すれば所定のレベルで最大流速を確保することができ、最大流量を確保し易くなる。
【００３５】
そして、上記のように構成した本実施の形態による清掃装置１を水路２３内に取水口２２から投入し、自走車両２を水路２３の底部２４に水没した状態で配置し、自走車両２を水路２３の底部２４を流下方向に走行させると、フロート７が水路２３の水面上を浮遊した状態で自走車両２に連動して水路２３の流下方向に移動し、フロート７に設けられているブラシ体１０がフロート７と一体に流下方向に移動する。
【００３６】
この場合、ブラシ体１０の各ブラシ１２は、ばね部材１５の付勢力によって水路２３の壁面に圧接されるとともに、駆動源１３の作動によって水路２３の流下方向に振動させられているので、このブラシ体１０の各ブラシ１２により水路２３の壁面２５に付着している水生生物や汚泥等の付着物が綺麗に除去されることになる。
なお、除去された付着物は水路２３内の水に混入されて、水と一緒に流下することになるが、多量の付着物が水内に混入されるわけではないので、自然環境を破壊したり、発電所２７の水車に悪影響を及ぼすようなことはない。
【００３７】
そして、自走車両２を水路２３に沿って流下方向に走行させ、水路２３の全長に渡って壁面２５の付着物を除去した後に、下流に設けられているヘッドタンク２６の位置で回収することにより、取水口２２とヘッドタンク２６との間を接続する水路２３の壁面２５の付着物を全長に渡って除去することができ、水路２３の最大流量を確保することができ、発電所２７により最大出力を得ることができる。
【００３８】
上記のように構成した本実施の形態による清掃装置１にあっては、水力発電所２０の運転を停止することなく、また水路２３内を流下する水を停止させることなく、水路２３内の壁面２５に付着した付着物を除去することができるので、水力発電所２０全体の運転停止によって売り上げが低下するようなことはない。また、自走車両２はバッテリ６、駆動源等を内臓させているので、自走車両２に水路２３の外部から電力を供給する必要はなく、電力の供給のためにケーブルを水路内に引き込む必要はないので、ケーブルの切断によって水車を傷つけたり、破損させたりするような事故が生じることもなく、安全に水路２３の壁面２５に付着した付着物の除去作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による清掃装置が適用される水力発電所の全体を示した概略図である。
【図２】清掃装置の全体を示した概略図である。
【図３】図２の清掃装置の側面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  清掃装置
２  自走車両
３  車両本体
３ａ  ガイドローラ
４  車軸
５  車輪
６  バッテリ
７  フロート
８  フロート部
９  連結部
１０  ブラシ体
１１  腕部
１１ａ  ヒンジ
１２  ブラシ
１２ａ  支持部
１３  駆動源
１４  駆動モータ
１５  ばね部材
１６  連結手段
１７  本体部
１８  ヒンジ
１９  案内部材
２０  水力発電所
２１  取水ダム
２２  取水口
２３  水路
２４  底部
２５  壁面
２６  ヘッドタンク
２７  発電所
【図１】
2008169615.tif 000003
【図２】
2008169615.tif 000004
【図３】
2008169615.tif 000005