(57)【要約】【課題】自己エネルギーを利用する発電装置を提供する。【解決手段】この発電装置は、池１、水車２、水ガイド槽３、モーター４、防水モーターボックス５、水圧縮管６、水推進器７、発電機８、及び電気制御ボックス９を備え、発電の時に、燃料やエネルギーの供給が一切不要で、自己エネルギーの小さな部分を利用し、それをエネルギーとして発電するように構成される。この装置は、言わば無料の発電方式を採り、手入れ、メンテナンス、管理などの費用のみ必要となるだけで、費用が低く、最も安価な発電方法を実現し、しかも、使用寿命が長く、多くのスペースを取ることがなく、気候に影響されず、汚染もなく、環境に優しいグリーン発電装置になっている。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
内部に水（Ｗ）が入っている池（１）と、
前記池（１）に設置され、少なくとも下端部が水（Ｗ）の水面（Ｗ１）下にある水車（２）と、
前記水車（２）の底部に設けられ、前端部に外側へ延びる入水口（３１）付きの入水管（３３）、後端部に開放される出水口（３２）をそれぞれ有し、水（Ｗ）の中に沈められて、水（Ｗ）が前記入水管（３３）から中へ流れ込み、この水のエネルギーで、前記水車（２）を回転して、前記出水口（３２）から前記池（１）の中へ流れ出るように構成される水ガイド槽（３）と、
前記池（１）に少なくとも一つ、防水モーターボックス（５）に水（Ｗ）と隔てて収容され、前記入水管（３３）の前に間隔を開けて設けられるモーター（４）と、
前記モーター（４）と前記入水管（３３）との間に設けられ、片側一方端が前記モーター（４）に対応する入水口（６１）で、片側他方端に前記入水管（３３）の入水口（３１）に接続される排水口（６２）を有し、管径が前記入水口（６１）から前記排水口（６２）に向けて次第に縮小するように形成される水圧縮管（６）と、
前記モーター（４）と前記圧縮管（６）との間に設けられ、片側一方端が前記入水口（６１）から離れて、前記モーター（４）のシャフトと接続され、片側他方端に回転ファン（７１）が設けられて前記入水口（６１）の中に配置され、当該回転ファン（７１）の回転により、水（Ｗ）が入水口（６１）から早く流れ込むように導き、排水口（６２）から排出する水推進器（７）と、
前記池（１）の外に設置され、前記水車（２）にシャフトを介して接続される発電機（８）と、
前記池（１）の外に設置され、前記モーター（４）と前記発電機（８）とを電気的に接続し、両者の動作を制御するための電気制御ボックス（９）と、
を備える、
ことを特徴とする発電装置。
【請求項２】
モーター（４）と水推進器（７）との間に設けられ、前記モーター（４）の回転速度を低減させるための減速ギアボックス（４１）と、前記モーター（４）の後端部に設けられ、前記モーター（４）の放熱に供するための放熱ファン（４２）と、水車（２）と発電機（８）との間に設けられ、前記水車（２）の回転速度を高めるための加速ギアボックス（８１）と、前記発電機（８）及び電気制御ボックス（９）に電気的に接続されて設けられる、少なくとも一つの大型蓄電池セット（Ａ）、少なくとも一つの充電器（Ｂ）、及び少なくとも一つの変圧器セット（Ｃ）とを併せて備えることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
池（１）の中で、水ガイド槽（３）を水平方向に配置するための水車台（１０）と、前記水車台（１０）の左右両側で水車（２）の回転軸を支えるための二つのスタンド（１２）と、防水モーターボックス（５）を水平方向に配置するためのモーター台（２０）とを併せて備えることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項４】
水車（２）は、発電機（８）と接続されるシャフトを有し、周縁に複数のくもて（２１１）を備えてなる水輪（２１）、複数のくもて（２２２）を有し、前記複数のくもて（２２２）と前記水輪（２１）のくもて（２１１）が相互に接続されて前記水輪（２１）の外周縁に設けられ、複数の水受板（２２１）で分割された複数の水受槽（２２）を有する外輪（２４）、及び前記各くもて（２１１）、（２２２）と前記水受槽（２２）の間にネジ固定され、これと連結される挟み板（２３）からなることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項５】
水推進器（７）は、二個以上あり、前記各水推進器（７）と水圧縮管（６）のシャフトがそれぞれ偏角に設けられ、前記各水推進器（７）の偏角値はそれぞれ同じ又は異なることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項６】
水ガイド槽（３）の前端部に水車（２）の法線方向に合わせて、水（Ｗ）溢れ防止の止水板（３１１）が設けられ、入水管（３３）は前記止水板（３１１）の前下方に設けられることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項７】
水ガイド槽（３）の入水管（３３）は、前方の水面（Ｗ１）下に向けて斜めに延ばされてから水平方向に設けられ、水圧縮管（６）は、水ガイド槽（３）に対応するために、水平方向に配置され、排水口（６２）と前記水ガイド槽（３）の入水口（３１）が接続されることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、自己エネルギーを利用する発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現行の発電方法には、石油火力発電、石炭火力発電、原子力発電、水力発電、太陽光発電、風力発電などがある。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、現行の発電方法ではそれぞれに欠点があり、安定した発電を行うことができないという問題がある。
【０００４】
本考案は、上記従来の問題に鑑みなされたもので、自己エネルギーを利用して、安定した発電を行うことのできる発電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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本考案の発電装置は、内部に水（Ｗ）が入っている池（１）、池（１）の中にあり、少なくとも下端部が該水（Ｗ）の水面（Ｗ１）下にある一つの水車（２）、水（Ｗ）の中に沈み、該水車（２）の底部にある水ガイド槽（３）が備わり、該水ガイド槽（３）には、前端部に外側へ伸ばされた入水口（３１）付き入水管（３３）、後端部に開放されている出水口（３２）が設けられ、それにより、水（Ｗ）が入水管（３３）から水ガイド槽（３）の中へ流れ、それから水のエネルギーで、水車（２）を回転させるようになり、更に出水口（３２）から池（１）の中へ流れ込むように設けられているが、少なくとも池（１）の中に一つあり、間隔を開けて該入水管（３３）の前に設けられるモーター（４）、該池（１）の中にあり、モーター（４）の四周に設けられ、水（Ｗ）を隔ててモーター（４）と接触している防水モーターボックス（５）、
該入水管（３３）とモーター（４）の間にある水圧縮管（６）が備わり、該水圧縮管（６）の片側はモーター（４）に対応する入水口（６１）、他方側は入水管（３３）の入水口（３１）と接続している排水口（６２）が設けられ、管径は入水口（６１）から排水口（６２）へと次第に縮小するように設けられているが、該モーター（４）と水圧縮管（６）の間にある水推進器（７）が備わり、該水推進器（７）の片側は、入水口（６１）から離れ、モーター（４）のシャフトと接続、他方側は回転ファン（７１）で、入水口（６１）の中に設けられているが、水推進器（７）の回転により、水（Ｗ）が入水口（６１）から早く流れ込むように導かれ、それから排水口（６２）から排出されるようになっているが、該池（１）の外にあり、水車（２）のシャフトの片側に設けられ、シャフトと接続している発電機（８）が備わり、それに、該池（１）の外にあり、モーター（４）と発電機（８）と電気的に接続し、該両者の動作を制御するための電気制御ボックス（９）が備わっているものであることを特徴とする。
また、この発電装置は、さらに次のＡ−Ｆの構成を備えることが好ましい。
Ａ．該モーター（４）と水推進器（７）との間には、モーター（４）の回転速度を低減させるための減速ギアボックス（４１）、モーター（４）の後端部には、モーター（４）の放熱に供するための放熱ファン（４２）、該水車（２）と発電機（８）との間には、水車（２）の回転速度を高めるための加速ギアボックス（８１）が設けられ、該発電機（８）と制御ボックス（９）には、少なくとも一つの大型蓄電池セット（Ａ）、少なくとも一つの充電器（Ｂ）、少なくとも一つの変圧器セット（Ｃ）と電気的に接続するように設けられている。
Ｂ．該池（１）の中には、水ガイド槽（３）が水平方向に配置されるための水車台（１０）、該水車台（１０）の左右には水車（２）の回転軸を支えるための二つのスタンド（１２）、該防水モーターボックス（５）の底部には防水モーターボックス（５）が水平方向に配置されるためのモーター台（２０）が設けられている。
Ｃ．該水車（２）は、シャフトにあり、該発電機（８）と接続し、周縁に複数のくもて（２１１）を備えてなる水輪（２１）、該水輪（２１）の外縁に設けられ、複数のくもて（２２２）で、該水輪（２１）のくもて（２１１）と相互に接続しており、また、複数の水受板（２２１）で分割された複数の水受槽（２２）を有する外輪（２４）、及び、該二くもて（２１１）、（２２２）と水受槽（２２）の間にネジ固定され、それと連結している挟み板（２３）からなるものである。
Ｄ．該水推進器（７）は、二個以上ある場合、水推進器（７）と水圧縮管（６）のシャフトがそれぞれ偏角に設けられるが、そして水推進器（７）の偏角値はそれぞれ異なってもよい。
Ｅ．該水ガイド槽（３）の前端部には、水車（２）の法線方向に合わせ、水（Ｗ）溢れ防止の止水板（３１１）が設けられ、入水管（３３）は、止水板（３１１）の前下方に設けられている。
Ｆ．該水ガイド槽（３）の入水管（３３）は、前方の水面（Ｗ１）下に向けて、後へ斜めに伸ばされてから、水平方向に設けられており、水圧縮管（６）は、水ガイド槽（３）に対応するために、水平方向に配置され、該排水口（６２）と水ガイド槽（３）の入水口（３１）が接続している。
【考案の効果】
【０００６】
本考案は、上記の構成により、次のような効果を奏する。
（１）発電する時、燃料やエネルギーの供給は不要で、自己エネルギーの小さな部分を利用し、それをエネルギーとして発電して、一日２４時間で連続動作が可能で、安定した発電量を供給できる。
（２）手入れ、メンテナンス、管理などの費用のみが必要で、費用が低く、最も安価な発電方法である。
（３）あまりスペースがかからず、１基の設置は約６０平方メートルで可能となり、地形や場所に制限がなく、空き地に一基の発電装置が設置可能で、取付時間は約３０〜４０日間である。
（４）覆い物を取付後、気候や外部要素からの影響がない。
（５）実施の際、騒音、排気ガスや汚染は一切なく、汚染問題が発生しないという環境にやさしい発電装置となる。
（６）地形や場所に影響されず、給電需要な場所で、どんな所にも取付可能で、配線の設置費用は不要、自己発電になり、市電の停電にも影響されない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本考案の一実施の形態における発電装置を示す斜視図
【図２】図１のＩ−Ｉ断面図
【図３】図１のII−II断面図
【図４】同発電装置の平面図
【図５】同発電装置に採用される水車の分解斜視図
【図６】同発電装置に採用される水ガイド槽、水圧縮管及び水推進器の分解斜視図
【図７】同発電装置に採用される水圧縮管に一個の水推進器を組み合わせた状態を示す平面断面図
【図８】同発電装置に採用される水圧縮管に一個の水推進器を組み合わせた状態を示す断面斜視図
【図９】同発電装置に採用される水圧縮管に二個の水推進器を組み合わせた状態を示す平面断面図
【図１０】同発電装置に採用される水圧縮管に二個の水推進器を組み合わせた状態を示す断面斜視図
【図１１】同発電装置に採用される水圧縮管に三個の水推進器を組み合わせた状態を示す平面断面図
【図１２】同発電装置に採用される水圧縮管に三個の水推進器を組み合わせた状態を示す断面斜視図
【図１３】同発電装置に採用される水車に使用する水受板の一例を示す部分拡大側面図
【図１４】同発電装置に採用される水車に使用する水受板の別の例を示す部分拡大側面図
【図１５】同発電装置に採用される水車に使用する水受板のさらに別の例を示す部分拡大側面図
【図１６】同発電装置全体の動作を示す側面断面図
【図１７】同発電装置全体の動作を示す側面断面図
【図１８】同発電装置の特にフロートスイッチの動作を示す側面断面図
【図１９】同発電装置を二つの装置で実施した場合を示す平面図
【図２０】同発電装置に覆い物を増設した場合を示す正面断面図
【図２１】同発電装置を複数の装置で実施した場合を示す平面図
【図２２】同発電装置に採用される水ガイド槽の変更例を示す側面断面図
【考案を実施するための形態】
【０００８】
次に、この考案を実施するための形態について図を用いて説明する。
図１〜図６に示すように、発電装置は自己エネルギーを利用する方式であり、内部に水Ｗが入っている池１と、池１の中に設置され、少なくとも下端部が水面Ｗ１下にある一つの水車２と、水車２の底部にあり、水Ｗの中に沈められる水ガイド槽３とを備える。水ガイド槽３には、前端部に外側へ延ばされる入水口３１付きの入水管３３が設けられ、後端部に開放されている出水口３２が設けられ、これにより、水Ｗが入水管３３から水ガイド槽３の中へ流れ込み、この水のエネルギーで、水車２を回転して、出水口３２から池１の中へ流れ出るようになっている。
また、池１の中に少なくとも一つ入水管３３の前に間隔を開けてモーター４が設けられる。この場合、池１の中に、モーター４の周囲を包囲し、モーター４を水Ｗと隔てる防水モーターボックス５が設けられ、モーター４はこの防水モーターボックス５内に設置される。
このモーター４と入水管３３との間に水圧縮管６を備える。水圧縮管６は片側一方端がモーター４に対応する入水口６１で、片側他方端に排水口６２が設けられ、この排水口６２が入水管３３の入水口３１に接続される。この場合、水圧縮管６は管径が入水口６１から排水口６２へと次第に縮小するように形成される。
この水圧縮管６とモーター４との間に水推進器７を備える。水推進器７は片側一方端が入水口６１から離されてモーター４のシャフトに接続され、片側他方端に回転ファン７１が設けられて、この回転ファン７１が入水口６１の中に配置され、この水推進器７の回転により、水Ｗが入水口６１に早く流れ込むように導かれ、排水口６２から排出されるようになっている。
池１の外に、水車２のシャフトの片側に設けられて、シャフトに接続される発電機８を備える。さらに、池１の外に、モーター４と発電機８とを電気的に接続し、両者の動作を制御するための電気制御ボックス９を備える。
【０００９】
この発電装置では、モーター４の高速回転速度で、水推進器７が回転され、水Ｗが水圧縮管６へ押されて、水ガイド槽３の中へ流れ込む。水推進器７の回転速度が高い（例えば、２０００／ｒｐｍ以上）から、水Ｗの流れは速くなる。
【００１０】
そして、水ガイド槽３内は、水路と同様に、水路の断面積が小さければ水の流れが速くなるのと同じ原理で、水推進器７の高速回転後、水Ｗが高速で水ガイド槽３の中へ押され、水ガイド槽３を通じて、水の流速が早まり、高衝撃力を生じさせて、水車２を回転させ、高トルクを出して、発電機８の発電を行うようになっている。
【００１１】
また、この発電装置では、発電や発電停止の操作が簡単で、工場に発電装置５０ｋｗ、１０００ｋｗ各一基設置する場合を例とすると、昼間の出勤時間に１０００ｋｗの発電装置を使用し、夜の退勤時間は１０００ｋｗの発電装置を使用せず、出力５０ｋｗの発電装置で十分となり、このように交代で使用することにより、使用寿命が延び、エネルギーをより有効に分配、利用することができる。
【００１２】
さらに、この発電装置では、池１内の水Ｗが循環用水で、３〜４か月に一回の交換が必要となり、蒸発状況に応じて、水位を維持するため、水の自動補給が行われるようになっている。
【００１３】
水車２のトルク出力は、発電量に関わり、トルクの大きさは、水車２の直径、水ガイド槽３の幅と深さ、止水量と回転速度により決まるものであるため、発電機の発電量をすこしアレンジすることで、市場のニーズに対応する設計が可能となり、５０ｋｗ〜２０００ｋｗなど多種多様な利用ができ、利用範囲は広い。
【００１４】
またさらに、この発電装置には、モーター４と水推進器７の間にモーター４の回転速度を低減させるための減速ギアボックス４１、水車２と発電機８の間に水車２の回転速度を高めるための加速ギアボックス８１が設けられている。
【００１５】
水推進器７を駆動するモーター４は消費電力が少ないもので、仮に、回転速度６０００／ｒｐｍのモーター４と減速ギアボックス４１を連結して使用した場合、２０００／ｒｐｍに減速したとき、トルクが３倍出力可能になる。すなわち、１０ｋｗのモーターで、３０ｋｗのトルクが出力され、そのようなトルクで、水推進器７を回転させ、水Ｗを動かすと、水車２の直径の大きさにより、トルク出力の強度が異なるが、最大で５０００ｋｗの発電機８を駆動し、発電することができる。このことから明らかなように、この方式は極僅かな消費電力で、発電効果が非常に高い発電方法となる。
【００１６】
またさらに、この発電装置には、水ガイド槽３の底部に水ガイド槽３を水平方向に配置するための水車台１０が設けられ、防水モーターボックス５の底部に防水モーターボックス５を水平方向に配置、固定するためのモーター台２０が設けられて、これら水車台１０とモーター台２０により、水車２とモーター４が安定して運転され、振動などによる故障の発生がない。
【００１７】
またさらに、この発電装置では、発電機８が低速発電機で、発電機８と電気制御ボックス９の両者にさらに、少なくとも一つの大型蓄電池セットＡ、少なくとも一つの充電器Ｂ、及び少なくとも一つの変圧器セットＣが電気的に接続されており、低速発電機により、有効に発電し、発電効率が向上するとともに、大型蓄電池セットＡ、充電器Ｂ及び変圧器セットＣの組合せにより、電力が有効に蓄えられて、後続の再発電の利用に役立っている。
【００１８】
またさらに、この発電装置では、水車２の構造は、発電機８と接続されるシャフトを有し、周縁に複数のくもて２１１を備えてなる水輪２１、複数のくもて２２２を有し、これらのくもて２２２が水輪２１のくもて２１１と相互に接続されて水輪２１の外周縁に設けられ、複数の水受板２２１で分割された複数の水受槽２２を有する外輪２４、及びこれらのくもて２１１、２２２と水受槽２２の間にネジ固定され、それと連結している挟み板２３からなり、上述の組合せにより、全体の安全性が高まり、水車２作りの難易度が低下され、全体のコストが削減可能であると同時に、全体の強度も高められる。水のエネルギーにより、水車２が正常に回転できず、解体してしまうことが避けられる。
【００１９】
またさらに、この発電装置では、池１の中にさらに水面Ｗ１の高さを監視、制御するためのフロートスイッチ１１が設置され、池の中の水Ｗが自然に蒸発して水位が下がり、そして、下限値まで下がる（例えば、３センチ下降）と、フロートスイッチ１１が作動して自動給水を行い、水位が上限値に達すると、自動給水が停止するようになっており、池の中に常に水Ｗが入っており、池の水の不足や過剰という心配は不要である。
【００２０】
またさらに、この発電装置には、水ガイド槽３の前端部に、水車２の法線方向に合わせ、水Ｗ溢れ防止の止水板３１１が設けられ、入水管３３が止水板３１１の前下方に設けられている。このようにすることにより、水ガイド槽３内の水Ｗの逆流による全体の動作への影響を避け、逆方向の水流による水車２の運転への影響を低減することができる。
【００２１】
またさらに、この発電装置には、モーター４の後端部に、加速モーター４の放熱に供するための放熱ファン４２が設けられており、これにより、モーター４が密閉された環境で使用されている場合に、過熱による故障を避け、長時間稼動する場合によい。
【００２２】
図７，図８、図９，図１０、図１１，図１２にそれぞれ、水圧縮管６に、水推進器７を一個、二個、三個組み合わせた場合を例示している。
図９から図１２に示すように、水推進器７が二個以上ある場合は、水推進器７と水圧縮管６のシャフトがそれぞれ偏角に設けられるが、水推進器７の偏角はそれぞれ異なってもよい。図９を例にすると、二個の水推進器７の偏角θ１、θ２は同じ角度としているが、必要に応じて、異なった角度にして設けてもよい。このような配置にすることにより、水推進器７の配置数の増加により、水Ｗの流速や衝撃力が高まり、発電効率が向上すると同時に、異なる発電量の解決策もまた提供される。
【００２３】
図１３、図１４及び図１５に水車に用いる三タイプの水受板を例示している。図示したように、水受板２２１の形状は、板状（図１３）、Ｌ字形（図１４）、？字形（図１５）の何れかの一つになるが、異なる形状の水受板２２１の設置により、水車２の回転率が異なる。さらに、水車２のサイズに合わせて、異なる面積の水受板２２１を使用した場合（図示省略）、運転効率の最適化を実現できる。
【００２４】
図１６、図１７にこの発電装置全体の動作状態を示し、図１８に特にフロートスイッチの動作状態を示している。この発電装置の最大の長所と言えば、発電の時に、燃料やエネルギーの供給が一切不要で、自己エネルギーの小さな部分を利用して、それをエネルギーとして発電することができることである。
【００２５】
二つ目の長所は、地形に制限されず、小さな場所にも、この発電装置の設置が可能なことである。また、この装置では、池１内の水Ｗを循環式にして再利用し、水位が自然蒸発で低下したときに、フロートスイッチ１１により自動補水が行われることである。
【００２６】
三つ目の長所は、発電装置の効率が高く、気候に影響されず、昼夜２４時間で安定した発電が行われ、必要に応じて発電量の設計も可能なことにある。また、池の大きさや長さにより、一基から複数の発電装置の設置が可能で、水の流れの音以外に騒音がなく、静かに発電が行われ、また、排気ガスがゼロで、汚染問題もなく、グリーン発電の要求に一致している。
【００２７】
図１９に二基の発電装置で発電を実施した場合を示し、図２０に発電装置の上に覆い物を増設した状態を示している。覆い物１００は、庇や雨戸、工業用工場やコンクリートの建物などが可能で、この覆い物１００の設置により、発電装置は、外部からの影響がなく、陽射しや雨などを避けることができる。
【００２８】
図２１に複数の発電装置で発電を実施した場合を示している。図２１に示すように、並列配置の水ガイド槽３と複数の水車２の組合せにより、複数の水車２で共同発電が行われるようになっている。この場合、水Ｗが複数の水推進器７に押され、水ガイド槽３の中へ流れ込み、この水のエネルギーで、一基目の水車２の高速回転による発電が行われ、それからさらに、後の浪が先の浪を押すような原理で、水のエネルギーで、二基目の水車２で発電が行われ、さらに三基目の水車２で発電が行われるようになっており、水が水ガイド槽３の突当りまで流れてから、池１の中へ流れ出ることになる。このように並列配置の水ガイド槽３に複数の水車２が配置されて、発電するので、コスト削減に有利である。
【００２９】
図２２に、特殊な水ガイド槽を示している。この水ガイド槽の特徴は、水ガイド槽３の入水管３３が前方の水面Ｗ１下に向けて斜めθ３に延ばされてから、水平方向に設けられており、水圧縮管６が、水ガイド槽３に対応するために、水平方向に配置され、排水口６２が水ガイド槽３の入水口３１に接続されている。このようにしたことで、水Ｗの深さが下がることにより、流速への阻害が低下し、水資源の節約や水のコスト削減にもつながる。
【００３０】
以上、この実施の形態では、図面に示すような最適な実施例を取り上げて巻明したが、当該技術の分かる者が、本考案のコンセプトに基づき、その変更や改造を行っても、それらの変更や改造はすべて、本考案の実施形態に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００３１】
１  池
１１  フロートスイッチ
１２  支架
２  水車
２１  水輪
２１１  くもて
２２  水受槽
２２１  水受板
２２２  くもて
２３  挟み板
２４  外輪
３  水ガイド槽
３１  入水端
３１１  止水板
３２  出水口
３３  入水管
４  モーター
４１  減速ギアボックス
４２  放熱ファン
５  防水モーターボックス
６  水圧縮管
６１  入水口
６２  排水口
７  水推進器
７１  回転ファン
８  発電機
８１  加速ギアボックス
９  電気制御ボックス
１０  水車台
２０  モーター台
１００  覆い物
Ａ  大型蓄電池セット
Ｂ  充電器
Ｃ  変圧器セット
Ｗ  水
Ｗ１  水面
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
0003177987.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
0003177987.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年6月21日(2012.6.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現行の発電方法には、石油火力発電、石炭火力発電、原子力発電、水力発電、太陽光発電、風力発電などがある。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、現行の発電方法ではそれぞれに欠点があり、安定した発電を行うことができないという問題がある。
【０００４】
本考案は、上記従来の問題に鑑みなされたもので、安定した発電を行うことのできる発電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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本考案の発電装置は、内部に水（Ｗ）が入っている池（１）、池（１）の中にあり、少なくとも下端部が該水（Ｗ）の水面（Ｗ１）下にある一つの水車（２）、水（Ｗ）の中に沈み、該水車（２）の底部にある水ガイド槽（３）が備わり、該水ガイド槽（３）には、前端部に外側へ伸ばされた入水口（３１）付き入水管（３３）、後端部に開放されている出水口（３２）が設けられ、それにより、水（Ｗ）が入水管（３３）から水ガイド槽（３）の中へ流れ、それから水のエネルギーで、水車（２）を回転させるようになり、更に出水口（３２）から池（１）の中へ流れ込むように設けられているが、少なくとも池（１）の中に一つあり、間隔を開けて該入水管（３３）の前に設けられるモーター（４）、該池（１）の中にあり、モーター（４）の四周に設けられ、水（Ｗ）を隔ててモーター（４）と接触している防水モーターボックス（５）、該入水管（３３）とモーター（４）の間にある水圧縮管（６）が備わり、該水圧縮管（６）の片側はモーター（４）に対応する入水口（６１）、他方側は入水管（３３）の入水口（３１）と接続している排水口（６２）が設けられ、管径は入水口（６１）から排水口（６２）へと次第に縮小するように設けられているが、該モーター（４）と水圧縮管（６）の間にある水推進器（７）が備わり、該水推進器（７）の片側は、入水口（６１）から離れ、モーター（４）のシャフトと接続、他方側は回転ファン（７１）で、入水口（６１）の中に設けられているが、水推進器（７）の回転により、水（Ｗ）が入水口（６１）から早く流れ込むように導かれ、それから排水口（６２）から排出されるようになっているが、該池（１）の外にあり、水車（２）のシャフトの片側に設けられ、シャフトと接続している発電機（８）が備わり、それに、該池（１）の外にあり、発電機（８）の動作を制御するための電気制御ボックス（９）が備わっているものであることを特徴とする。
また、この発電装置は、さらに次のＡ−Ｆの構成を備えることが好ましい。
Ａ．該モーター（４）と水推進器（７）との間には、モーター（４）の回転速度を低減させるための減速ギアボックス（４１）、モーター（４）の後端部には、モーター（４）の放熱に供するための放熱ファン（４２）、該水車（２）と発電機（８）との間には、水車（２）の回転速度を高めるための加速ギアボックス（８１）が設けられ、該発電機（８）と制御ボックス（９）には、少なくとも一つの大型蓄電池セット（Ａ）、少なくとも一つの充電器（Ｂ）、少なくとも一つの変圧器セット（Ｃ）と電気的に接続するように設けられている。
Ｂ．該池（１）の中には、水ガイド槽（３）が水平方向に配置されるための水車台（１０）、該水車台（１０）の左右には水車（２）の回転軸を支えるための二つのスタンド（１２）、該防水モーターボックス（５）の底部には防水モーターボックス（５）が水平方向に配置されるためのモーター台（２０）が設けられている。
Ｃ．該水車（２）は、シャフトにあり、該発電機（８）と接続し、周縁に複数のくもて（２１１）を備えてなる水輪（２１）、該水輪（２１）の外縁に設けられ、複数のくもて（２２２）で、該水輪（２１）のくもて（２１１）と相互に接続しており、また、複数の水受板（２２１）で分割された複数の水受槽（２２）を有する外輪（２４）、及び、該二くもて（２１１）、（２２２）と水受槽（２２）の間にネジ固定され、それと連結している挟み板（２３）からなるものである。
Ｄ．該水推進器（７）は、二個以上ある場合、水推進器（７）と水圧縮管（６）のシャフトがそれぞれ偏角に設けられるが、そして水推進器（７）の偏角値はそれぞれ異なってもよい。
Ｅ．該水ガイド槽（３）の前端部には、水車（２）の法線方向に合わせ、水（Ｗ）溢れ防止の止水板（３１１）が設けられ、入水管（３３）は、止水板（３１１）の前下方に設けられている。
Ｆ．該水ガイド槽（３）の入水管（３３）は、前方の水面（Ｗ１）下に向けて、後へ斜めに伸ばされてから、水平方向に設けられており、水圧縮管（６）は、水ガイド槽（３）に対応するために、水平方向に配置され、該排水口（６２）と水ガイド槽（３）の入水口（３１）が接続している。
【考案の効果】
【０００６】
本考案は、上記の構成により、次のような効果を奏する。
（１）手入れ、メンテナンス、管理などの費用のみが必要で、費用が低く、最も安価な発電方法である。
（２）あまりスペースがかからず、１基の設置は約６０平方メートルで可能となり、地形や場所に制限がなく、空き地に一基の発電装置が設置可能で、取付時間は約３０〜４０日間である。
（３）覆い物を取付後、気候や外部要素からの影響がない。
（４）実施の際、騒音、排気ガスや汚染は一切なく、汚染問題が発生しないという環境にやさしい発電装置となる。
（５）地形や場所に影響されず、給電需要な場所で、どんな所にも取付可能で、配線の設置費用は不要になる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本考案の一実施の形態における発電装置を示す斜視図
【図２】図１のＩ−Ｉ断面図
【図３】図１のII−II断面図
【図４】同発電装置の平面図
【図５】同発電装置に採用される水車の分解斜視図
【図６】同発電装置に採用される水ガイド槽、水圧縮管及び水推進器の分解斜視図
【図７】同発電装置に採用される水圧縮管に一個の水推進器を組み合わせた状態を示す平面断面図
【図８】同発電装置に採用される水圧縮管に一個の水推進器を組み合わせた状態を示す断面斜視図
【図９】同発電装置に採用される水圧縮管に二個の水推進器を組み合わせた状態を示す平面断面図
【図１０】同発電装置に採用される水圧縮管に二個の水推進器を組み合わせた状態を示す断面斜視図
【図１１】同発電装置に採用される水圧縮管に三個の水推進器を組み合わせた状態を示す平面断面図
【図１２】同発電装置に採用される水圧縮管に三個の水推進器を組み合わせた状態を示す断面斜視図
【図１３】同発電装置に採用される水車に使用する水受板の一例を示す部分拡大側面図
【図１４】同発電装置に採用される水車に使用する水受板の別の例を示す部分拡大側面図
【図１５】同発電装置に採用される水車に使用する水受板のさらに別の例を示す部分拡大側面図
【図１６】同発電装置全体の動作を示す側面断面図
【図１７】同発電装置全体の動作を示す側面断面図
【図１８】同発電装置の特にフロートスイッチの動作を示す側面断面図
【図１９】同発電装置を二つの装置で実施した場合を示す平面図
【図２０】同発電装置に覆い物を増設した場合を示す正面断面図
【図２１】同発電装置を複数の装置で実施した場合を示す平面図
【図２２】同発電装置に採用される水ガイド槽の変更例を示す側面断面図
【考案を実施するための形態】
【０００８】
次に、この考案を実施するための形態について図を用いて説明する。
図１〜図６に示すように、発電装置は、内部に水Ｗが入っている池１と、池１の中に設置され、少なくとも下端部が水面Ｗ１下にある一つの水車２と、水車２の底部にあり、水Ｗの中に沈められる水ガイド槽３とを備える。水ガイド槽３には、前端部に外側へ延ばされる入水口３１付きの入水管３３が設けられ、後端部に開放されている出水口３２が設けられ、これにより、水Ｗが入水管３３から水ガイド槽３の中へ流れ込み、この水のエネルギーで、水車２を回転して、出水口３２から池１の中へ流れ出るようになっている。
また、池１の中に少なくとも一つ入水管３３の前に間隔を開けてモーター４が設けられる。この場合、池１の中に、モーター４の周囲を包囲し、モーター４を水Ｗと隔てる防水モーターボックス５が設けられ、モーター４はこの防水モーターボックス５内に設置される。
このモーター４と入水管３３との間に水圧縮管６を備える。水圧縮管６は片側一方端がモーター４に対応する入水口６１で、片側他方端に排水口６２が設けられ、この排水口６２が入水管３３の入水口３１に接続される。この場合、水圧縮管６は管径が入水口６１から排水口６２へと次第に縮小するように形成される。
この水圧縮管６とモーター４との間に水推進器７を備える。水推進器７は片側一方端が入水口６１から離されてモーター４のシャフトに接続され、片側他方端に回転ファン７１が設けられて、この回転ファン７１が入水口６１の中に配置され、この水推進器７の回転により、水Ｗが入水口６１に早く流れ込むように導かれ、排水口６２から排出されるようになっている。
池１の外に、水車２のシャフトの片側に設けられて、シャフトに接続される発電機８を備える。さらに、池１の外に、モーター４と発電機８と電気的に接続し、両者の動作を制御するための電気制御ボックス９を備える。
【０００９】
この発電装置では、モーター４の高速回転速度で、水推進器７が回転され、水Ｗが水圧縮管６へ押されて、水ガイド槽３の中へ流れ込む。水推進器７の回転速度が高い（例えば、２０００／ｒｐｍ以上）から、水Ｗの流れは速くなる。
【００１０】
そして、水ガイド槽３内は、水路と同様に、水路の断面積が小さければ水の流れが速くなるのと同じ原理で、水推進器７の高速回転後、水Ｗが高速で水ガイド槽３の中へ押され、水ガイド槽３を通じて、水の流速が早まり、高衝撃力を生じさせて、水車２を回転させ、高トルクを出して、発電機８の発電を行うようになっている。
【００１１】
また、この発電装置では、発電や発電停止の操作が簡単で、工場に発電装置５０ｋｗ、１０００ｋｗ各一基設置する場合を例とすると、昼間の出勤時間に１０００ｋｗの発電装置を使用し、夜の退勤時間は１０００ｋｗの発電装置を使用せず、出力５０ｋｗの発電装置で十分となり、このように交代で使用することにより、使用寿命が延び、エネルギーをより有効に分配、利用することができる。
【００１２】
さらに、この発電装置では、池１内の水Ｗが循環用水で、３〜４か月に一回の交換が必要となり、蒸発状況に応じて、水位を維持するため、水の自動補給が行われるようになっている。
【００１３】
水車２のトルク出力は、発電量に関わり、トルクの大きさは、水車２の直径、水ガイド槽３の幅と深さ、止水量と回転速度により決まるものであるため、発電機の発電量をすこしアレンジすることで、市場のニーズに対応する設計が可能となり、５０ｋｗ〜２０００ｋｗなど多種多様な利用ができ、利用範囲は広い。
【００１４】
またさらに、この発電装置には、モーター４と水推進器７の間にモーター４の回転速度を低減させるための減速ギアボックス４１、水車２と発電機８の間に水車２の回転速度を高めるための加速ギアボックス８１が設けられている。
【００１５】
水推進器７を駆動するモーター４は消費電力が少ないもので、仮に、回転速度６０００／ｒｐｍのモーター４と減速ギアボックス４１を連結して使用した場合、２０００／ｒｐｍに減速したとき、トルクが３倍出力可能になる。すなわち、１０ｋｗのモーターで、３０ｋｗのトルクが出力され、そのようなトルクで、水推進器７を回転させ、水Ｗを動かすと、水車２の直径の大きさにより、トルク出力の強度が異なるが、最大で５０００ｋｗの発電機８を駆動し、発電することができる。このことから明らかなように、この方式は極僅かな消費電力で、発電効果が非常に高い発電方法となる。
【００１６】
またさらに、この発電装置には、水ガイド槽３の底部に水ガイド槽３を水平方向に配置するための水車台１０が設けられ、防水モーターボックス５の底部に防水モーターボックス５を水平方向に配置、固定するためのモーター台２０が設けられて、これら水車台１０とモーター台２０により、水車２とモーター４が安定して運転され、振動などによる故障の発生がない。
【００１７】
またさらに、この発電装置では、発電機８が低速発電機で、発電機８と電気制御ボックス９の両者にさらに、少なくとも一つの大型蓄電池セットＡ、少なくとも一つの充電器Ｂ、及び少なくとも一つの変圧器セットＣが電気的に接続されており、低速発電機により、有効に発電し、発電効率が向上するとともに、大型蓄電池セットＡ、充電器Ｂ及び変圧器セットＣの組合せにより、電力が有効に蓄えられて、後続の再発電の利用に役立っている。
【００１８】
またさらに、この発電装置では、水車２の構造は、発電機８と接続されるシャフトを有し、周縁に複数のくもて２１１を備えてなる水輪２１、複数のくもて２２２を有し、これらのくもて２２２が水輪２１のくもて２１１と相互に接続されて水輪２１の外周縁に設けられ、複数の水受板２２１で分割された複数の水受槽２２を有する外輪２４、及びこれらのくもて２１１、２２２と水受槽２２の間にネジ固定され、それと連結している挟み板２３からなり、上述の組合せにより、全体の安全性が高まり、水車２作りの難易度が低下され、全体のコストが削減可能であると同時に、全体の強度も高められる。水のエネルギーにより、水車２が正常に回転できず、解体してしまうことが避けられる。
【００１９】
またさらに、この発電装置では、池１の中にさらに水面Ｗ１の高さを監視、制御するためのフロートスイッチ１１が設置され、池の中の水Ｗが自然に蒸発して水位が下がり、そして、下限値まで下がる（例えば、３センチ下降）と、フロートスイッチ１１が作動して自動給水を行い、水位が上限値に達すると、自動給水が停止するようになっており、池の中に常に水Ｗが入っており、池の水の不足や過剰という心配は不要である。
【００２０】
またさらに、この発電装置には、水ガイド槽３の前端部に、水車２の法線方向に合わせ、水Ｗ溢れ防止の止水板３１１が設けられ、入水管３３が止水板３１１の前下方に設けられている。このようにすることにより、水ガイド槽３内の水Ｗの逆流による全体の動作への影響を避け、逆方向の水流による水車２の運転への影響を低減することができる。
【００２１】
またさらに、この発電装置には、モーター４の後端部に、加速モーター４の放熱に供するための放熱ファン４２が設けられており、これにより、モーター４が密閉された環境で使用されている場合に、過熱による故障を避け、長時間稼動する場合によい。
【００２２】
図７，図８、図９，図１０、図１１，図１２にそれぞれ、水圧縮管６に、水推進器７を一個、二個、三個組み合わせた場合を例示している。
図９から図１２に示すように、水推進器７が二個以上ある場合は、水推進器７と水圧縮管６のシャフトがそれぞれ偏角に設けられるが、水推進器７の偏角はそれぞれ異なってもよい。図９を例にすると、二個の水推進器７の偏角θ１、θ２は同じ角度としているが、必要に応じて、異なった角度にして設けてもよい。このような配置にすることにより、水推進器７の配置数の増加により、水Ｗの流速や衝撃力が高まり、発電効率が向上すると同時に、異なる発電量の解決策もまた提供される。
【００２３】
図１３、図１４及び図１５に水車に用いる三タイプの水受板を例示している。図示したように、水受板２２１の形状は、板状（図１３）、Ｌ字形（図１４）、く字形（図１５）の何れかの一つになるが、異なる形状の水受板２２１の設置により、水車２の回転率が異なる。さらに、水車２のサイズに合わせて、異なる面積の水受板２２１を使用した場合（図示省略）、運転効率の最適化を実現できる。
【００２４】
図１６、図１７にこの発電装置全体の動作状態を示し、図１８に特にフロートスイッチの動作状態を示している。
【００２５】
本考案の一つ目の長所は、地形に制限されず、小さな場所にも、この発電装置の設置が可能なことである。また、この装置では、池１内の水Ｗを循環式にして再利用し、水位が自然蒸発で低下したときに、フロートスイッチ１１により自動補水が行われることである。
【００２６】
二つ目の長所は、発電装置の効率が高く、気候に影響されず、昼夜２４時間で安定した発電が行われ、必要に応じて発電量の設計も可能なことにある。また、池の大きさや長さにより、一基から複数の発電装置の設置が可能で、水の流れの音以外に騒音がなく、静かに発電が行われ、また、排気ガスがゼロで、汚染問題もなく、グリーン発電の要求に一致している。
【００２７】
図１９に二基の発電装置で発電を実施した場合を示し、図２０に発電装置の上に覆い物を増設した状態を示している。覆い物１００は、庇や雨戸、工業用工場やコンクリートの建物などが可能で、この覆い物１００の設置により、発電装置は、外部からの影響がなく、陽射しや雨などを避けることができる。
【００２８】
図２１に複数の発電装置で発電を実施した場合を示している。図２１に示すように、並列配置の水ガイド槽３と複数の水車２の組合せにより、複数の水車２で共同発電が行われるようになっている。この場合、水Ｗが複数の水推進器７に押され、水ガイド槽３の中へ流れ込み、この水のエネルギーで、一基目の水車２の高速回転による発電が行われ、それからさらに、後の浪が先の浪を押すような原理で、水のエネルギーで、二基目の水車２で発電が行われ、さらに三基目の水車２で発電が行われるようになっており、水が水ガイド槽３の突当りまで流れてから、池１の中へ流れ出ることになる。このように並列配置の水ガイド槽３に複数の水車２が配置されて、発電するので、コスト削減に有利である。
【００２９】
図２２に、特殊な水ガイド槽を示している。この水ガイド槽の特徴は、水ガイド槽３の入水管３３が前方の水面Ｗ１下に向けて斜めθ３に延ばされてから、水平方向に設けられており、水圧縮管６が、水ガイド槽３に対応するために、水平方向に配置され、排水口６２が水ガイド槽３の入水口３１に接続されている。このようにしたことで、水Ｗの深さが下がることにより、流速への阻害が低下し、水資源の節約や水のコスト削減にもつながる。
【００３０】
以上、この実施の形態では、図面に示すような最適な実施例を取り上げて巻明したが、当該技術の分かる者が、本考案のコンセプトに基づき、その変更や改造を行っても、それらの変更や改造はすべて、本考案の実施形態に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００３１】
１  池
１１  フロートスイッチ
１２  支架
２  水車
２１  水輪
２１１  くもて
２２  水受槽
２２１  水受板
２２２  くもて
２３  挟み板
２４  外輪
３  水ガイド槽
３１  入水端
３１１  止水板
３２  出水口
３３  入水管
４  モーター
４１  減速ギアボックス
４２  放熱ファン
５  防水モーターボックス
６  水圧縮管
６１  入水口
６２  排水口
７  水推進器
７１  回転ファン
８  発電機
８１  加速ギアボックス
９  電気制御ボックス
１０  水車台
２０  モーター台
１００  覆い物
Ａ  大型蓄電池セット
Ｂ  充電器
Ｃ  変圧器セット
Ｗ  水
Ｗ１  水面
【手続補正２】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
内部に水（Ｗ）が入っている池（１）と、
前記池（１）に設置され、少なくとも下端部が水（Ｗ）の水面（Ｗ１）下にある水車（２）と、
前記水車（２）の底部に設けられ、前端部に外側へ延びる入水口（３１）付きの入水管（３３）、後端部に開放される出水口（３２）をそれぞれ有し、水（Ｗ）の中に沈められて、水（Ｗ）が前記入水管（３３）から中へ流れ込み、この水のエネルギーで、前記水車（２）を回転して、前記出水口（３２）から前記池（１）の中へ流れ出るように構成される水ガイド槽（３）と、
前記池（１）に少なくとも一つ、防水モーターボックス（５）に水（Ｗ）と隔てて収容され、前記入水管（３３）の前に間隔を開けて設けられる電気作動モーター（４）と、
前記モーター（４）と前記入水管（３３）との間に設けられ、片側一方端が前記モーター（４）に対応する入水口（６１）で、片側他方端に前記入水管（３３）の入水口（３１）に接続される排水口（６２）を有し、管径が前記入水口（６１）から前記排水口（６２）に向けて次第に縮小するように形成される水圧縮管（６）と、
前記モーター（４）と前記圧縮管（６）との間に設けられ、片側一方端が前記入水口（６１）から離れて、前記モーター（４）のシャフトと接続され、片側他方端に回転ファン（７１）が設けられて前記入水口（６１）の中に配置され、当該回転ファン（７１）の回転により、水（Ｗ）が入水口（６１）から早く流れ込むように導き、排水口（６２）から排出する水推進器（７）と、
前記池（１）の外に設置され、前記水車（２）にシャフトを介して接続される発電機（８）と、
前記池（１）の外に設置され、前記発電機（８）の動作を制御するための電気制御ボックス（９）と、
を備え、
モーター（４）の高速回転速度で、水推進器（７）が回転され、水（Ｗ）が水圧縮管（６）へ押されて、水ガイド槽（３）の中へ流れ込んで水車（２）を回転させ、発電機（８）を作動させることを特徴とする発電装置。
【請求項２】
モーター（４）と水推進器（７）との間に設けられ、前記モーター（４）の回転速度を低減させるための減速ギアボックス（４１）と、前記モーター（４）の後端部に設けられ、前記モーター（４）の放熱に供するための放熱ファン（４２）と、水車（２）と発電機（８）との間に設けられ、前記水車（２）の回転速度を高めるための加速ギアボックス（８１）と、前記発電機（８）及び電気制御ボックス（９）に電気的に接続されて設けられる、少なくとも一つの大型蓄電池セット（Ａ）、少なくとも一つの充電器（Ｂ）、及び少なくとも一つの変圧器セット（Ｃ）とを併せて備えることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
池（１）の中で、水ガイド槽（３）を水平方向に配置するための水車台（１０）と、前記水車台（１０）の左右両側で水車（２）の回転軸を支えるための二つのスタンド（１２）と、防水モーターボックス（５）を水平方向に配置するためのモーター台（２０）とを併せて備えることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項４】
水車（２）は、発電機（８）と接続されるシャフトを有し、周縁に複数のくもて（２１１）を備えてなる水輪（２１）、複数のくもて（２２２）を有し、前記複数のくもて（２２２）と前記水輪（２１）のくもて（２１１）が相互に接続されて前記水輪（２１）の外周縁に設けられ、複数の水受板（２２１）で分割された複数の水受槽（２２）を有する外輪（２４）、及び前記各くもて（２１１）、（２２２）と前記水受槽（２２）の間にネジ固定され、これと連結される挟み板（２３）からなることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項５】
水推進器（７）は、二個以上あり、前記各水推進器（７）と水圧縮管（６）のシャフトがそれぞれ偏角に設けられ、前記各水推進器（７）の偏角値はそれぞれ同じ又は異なることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項６】
水ガイド槽（３）の前端部に水車（２）の法線方向に合わせて、水（Ｗ）溢れ防止の止水板（３１１）が設けられ、入水管（３３）は前記止水板（３１１）の前下方に設けられることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項７】
水ガイド槽（３）の入水管（３３）は、前方の水面（Ｗ１）下に向けて斜めに延ばされてから水平方向に設けられ、水圧縮管（６）は、水ガイド槽（３）に対応するために、水平方向に配置され、排水口（６２）と前記水ガイド槽（３）の入水口（３１）が接続されることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。