(57)【要約】【課題】融雪装置で融雪した水の持つ位置エネルギーを水力発電に有効に利用し、しかも水力発電装置で発電した電気を融雪装置に使用する融雪装置付き水力発電装置を提供する。【解決手段】下部に設置された下部貯水槽１と、下部貯水槽１より上部貯水槽２へ水を供給する給水管３と、給水管３の途中に設けられた給水ポンプ４と、上部貯水槽２から下部貯水槽１へ落下させる水圧管５と、水圧管５の途中に設けられた水車部１０と、水車部１０により変速手段６を介して駆動する発電機７とを備えた水力発電装置Ａと、発熱体３１と、発熱体３１からの熱線を所定方向へ偏向する反射体３２と、発熱部３０を支持する支持アーム３５とを備えた融雪装置Ｂと、からなる構成とした。【選択図】              図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部に設置された下部貯水槽と、前記下部貯水槽より上部貯水槽へ水を供給する給水管と、前記給水管の途中に設けられた給水ポンプと、前記上部貯水槽から下部貯水槽へ落下させる水圧管と、前記水圧管の途中に設けられた水車部と、前記水車部により変速手段を介して駆動する発電機とを備えた水力発電装置と、
発熱体と、該発熱体からの熱線を所定方向へ偏向する反射体とを有する発熱部と、前記発熱部を支持する支持アームとを備えた融雪装置と、
からなることを特徴とする融雪装置付き水力発電装置。
【請求項２】
前記水力発電装置は、前記融雪装置にて融雪した水を水力に利用することを特徴とする請求項１に記載の融雪装置付き水力発電装置。
【請求項３】
下部に設置された下部貯水槽と、前記下部貯水槽より上部貯水槽へ水を供給する給水管と、前記給水管の途中に設けられた給水ポンプと、前記上部貯水槽から下部貯水槽へ落下させる水圧管と、前記水圧管の途中に設けられた水車部と、前記水車部により変速手段を介して駆動する発電機とを備えた水力発電装置と、
発熱体と、該発熱体からの熱線を所定方向へ偏向する反射体と、前記発熱体および反射体からの熱線を所定方向へ収束するレンズ体とを有する発熱部と、前記発熱部を支持する支持アームとを備えた融雪装置とからなり、
前記水力発電装置は、前記融雪装置にて融雪した水を水力に利用することを特徴とする融雪装置付き水力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、融雪装置で融雪した水を水力発電に利用する融雪装置付き水力発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般家庭向けの自家用水力発電装置としては、実開平３−７３６７７号公報に示すような揚水式自家用発電装置があった。この揚水式自家用発電装置は、貯水槽と、この貯水槽へ水を供給する給水管と、この給水管の途中に設けた電磁弁またはポンプと、前記貯水槽より下方に設けられた受水槽と、前記貯水槽の水を前記受水槽に導く水圧管と、この水圧管の途中に設けられた水車と回転数変換装置と発電モータとからなる水力発電装置と、この発電装置から生じた電力を充電させる蓄電池と、前記受水槽の水を前記貯水槽へ戻す揚水管と、この揚水管に設けられた主として一般市販用の電力により駆動される用水ポンプとから構成されたものである。
【０００３】
また、融雪装置としては、特開平１１−２４１３０４号公報に示すようなものがあった。この融雪装置は、路面又は屋根面等の降雪面に堆積した積雪層を融解する融雪装置において、降雪面の上方域に配置された遠赤外線発生器及び反射板を備え、前記遠赤外線発生器は、ピーク波長を所定の波長域に有する遠赤外線加熱時に放射可能な輻射体と、該輻射体を加熱する電熱手段とを備え、前記反射手段は、前記輻射体からの放射された遠赤外線を前記降雪面に偏向し、前記降雪面の所定領域に照射する遠赤外線反射面を備えたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の揚水式自家用発電装置や融雪装置にあっては、それぞれ独立した装置と存在するものであり、両者においては何ら関係のないものであった。従って、例えば、融雪装置で屋根面など高所に積雪した雪なども融雪した場合は水となって単に捨てられるのみであり、高所において融雪した水の持つ位置エネルギーは無駄にされていた。また、揚水式自家用発電装置にあっては、揚水するために揚水ポンプを稼働させる必要があり、発電装置で発電した電力も大半が揚水ポンプに使用されるため、エネルギー効率の点からは極めて効率の悪いものであった。
【０００５】
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、融雪装置で融雪した水の持つ位置エネルギーを水力発電に有効に利用し、しかも水力発電装置で発電した電気を融雪装置に使用する融雪装置付き水力発電装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る融雪装置付き水力発電装置は、下部に設置された下部貯水槽と、前記下部貯水槽より上部貯水槽へ水を供給する給水管と、前記給水管の途中に設けられた給水ポンプと、前記上部貯水槽から下部貯水槽へ落下させる水圧管と、前記水圧管の途中に設けられた水車部と、前記水車部により変速手段を介して駆動する発電機とを備えた水力発電装置と、発熱体と、該発熱体からの熱線を所定方向へ偏向する反射体とを有する発熱部と、前記発熱部を支持する支持アームとを備えた融雪装置と、からなることを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の融雪装置付き水力発電装置における前記水力発電装置は、前記融雪装置にて融雪した水を水力に利用することを特徴とするものである。
【０００８】
さらに、本発明に係る融雪装置付き水力発電装置は、下部に設置された下部貯水槽と、前記下部貯水槽より上部貯水槽へ水を供給する給水管と、前記給水管の途中に設けられた給水ポンプと、前記上部貯水槽から下部貯水槽へ落下させる水圧管と、前記水圧管の途中に設けられた水車部と、前記水車部により変速手段を介して駆動する発電機とを備えた水力発電装置と、発熱体と、該発熱体からの熱線を所定方向へ偏向する反射体と、前記発熱体および反射体からの熱線を所定方向へ収束するレンズ体とを有する発熱部と、前記発熱部を支持する支持アームとを備えた融雪装置とからなり、前記水力発電装置は、前記融雪装置にて融雪した水を水力に利用することを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図２に基づき、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明に係る融雪装置付き水力発電装置を示す全体構成図、図２は図１の融雪装置付き水力発電装置に用いられる水力発電装置の主要部である水車部を示す一部破断の正面図、図３は図２のＡ−Ａ断面図、図４は図１の融雪装置付き水力発電装置に用いられる水車の斜視図、図５は融雪装置の発熱部を示す断面図である。
【００１０】
図１は、本発明に係る融雪装置付き水力発電装置の全体構成を示すもので、水力発電装置Ａと融雪装置Ｂとから構成されている。水力発電装置Ａは、下部に設置された下部貯水槽１と、前記下部貯水槽１より上部貯水槽２へ水を供給する給水管３と、前記給水管３の途中に設けられた給水ポンプ４と、この上部貯水槽２から下部貯水槽へ落下させる水圧管５と、この水圧管の途中に設けられた水車部１０と、この水車部１０により変速手段６を介して駆動する発電機７と、を備えたものである。また、水圧管５には給水を調整するバルブ８が取り付けられている。さらに、上部貯水槽２には融雪装置Ｂが取り付けられており、屋根などに積雪した雪を融雪し、溶かした水を集めて供給する雨水供給手段である雨樋９が取り付けられている。
【００１１】
図２乃至図４は、水力発電装置Ａの主要部である水車部１０を示すものである。この水車部１０は、水車１１がシャフト１２により軸支されており、シャフト１２は軸受け１３により回転自在に支承されている。また、軸受け１３は取り付けアングル１４に固定されている。このシャフト１２の一端側には大プーリ１５が装着されており、この大プーリ１５はＶベルト１６により前記発電機７の小プーリ７ａに連結されている。
【００１２】
この大プーリ１５、小プーリ７ａおよびＶベルト１６により変速手段６を構成するもので、大プーリ１５と小プーリ７ａの径の比率は３：１となっている。即ち、発電機７の回転速度は水車１１の所定の回転速度（４００ＲＰＭ）の３倍の速度（１２００ＲＰＭ）で運転されることになる。
【００１３】
また、水車部１０は、全体を透明な樹脂材料であるアクリル樹脂製のカバー１７で覆われており、水車１１の回転時に水を外部に飛散しないようになっている。そして、使用された水はアクリル製のカバー１７の底部より下部水槽１に流れ込むように、吐出口１８が設けられている。
【００１４】
水車１１は、塩化ビニール樹脂などの比較的安価な樹脂材料から形成されたものであり、両サイドの円形の側板１１ａには補強のため補強板１１ｂが固着され、中心部をシャフト１２が貫通している。この両サイドの円形の側板１１ａに挟まれた内部には、複数の水室２０が形成されており、この水室２０は、それぞれ隔壁板１１ｃと底板１１ｄにより隔離されている。
【００１５】
また、隔壁板１１ｃは放射状に取り付けられているが、水平位置では少し上向きになるように側板１１ａに取り付けられており、水圧管５からの水が水室２０に溜まり易いようになっている。これは、水圧管５から落下する水が水圧で隔壁板１１ｃに当たり、その反動で水車１１を回すとともに、水が水室２０に溜まることにより、水の重力で水車１１を回すようにするものである。
【００１６】
このように構成された水車１１の能力は、例えば、水車の直径を１２００ｍｍとし、所定の回転数（４００ｒｐＭ）で運転され、後述する発電機７が変速手段６により３倍の回転数（１２００ｒｐＭ）で運転された場合は、５ＫＶの発電能力を持つものである。
【００１７】
また、発電機７は、三相交流のブラシレスモータを使用するもので、１０ＫＶの能力を持つものである。通常は家庭用の電圧１００Ｖで出力するが、２００Ｖの出力端子も備えている。この発電機７により発電された電力は、家庭用の電源に供給されて使用されるとともに、一部はポンプ４の駆動電力に供給され、下部貯水槽１の水を汲み上げて上部貯水槽２に循環するものである。
【００１８】
このように構成された水力発電装置は、建物Ｃの屋根などから水を雨樋９などで集水した上部貯水槽２から水圧管５を経由して水を落下させ、水車１１を回転させて発電機７を駆動し発電を行うものである。水車１１の回転速度は４００ｒｐＭになるように上部貯水槽２の高さとバルブ８を調整する。水車１１は、落下する水の圧力と水室２０に溜まる水の重量により回転するものである。
【００１９】
また、水車１１に使用された水は、水車１１の下面よりカバー１７の底部に落下し、吐出口１８より下部貯水槽１に流入する。下部貯水槽１に溜まった水は発電機７により発電された電力が使用され、給水ポンプ４により上部貯水槽２へ循環され再度発電に使用される。このように、本発明の水力発電装置は、一度使用した水を再度使用することができ、効率的な揚水式の水力発電装置とすることができるものである。
【００２０】
さらに、融雪装置Ｂは、図１に示すように、水力発電装置Ａの上部貯水槽２の上に設置されており、建物Ｃの屋根４０などの積雪４１を照射する発熱部３０と、この発熱部３０を支持する支持アーム３５から構成されている。発熱部３０は、発熱体３１と、この発熱体３１からの熱線を所定方向へ偏向する反射体３２と、この発熱体３１および反射体３２からの熱線を所定方向へ収束するレンズ体３３とを備えている。この発熱体３１と反射体３２はソケット３４に取り付けられて支持アーム３５に取り付けられており、この支持アーム３５は取付ベース３６により上部貯水槽２に固定されている。そして、この融雪装置Ｂには給電線３７により電力が供給される。
【００２１】
この発熱部３０は、図５に示すように、通常は遠赤外線を発生する遠赤外線発生器で、セラミックス製の円筒形状をしており、内部に加熱用の電熱線が配線されている。そして、通電時に１０μｍ近傍のピーク波長を有する遠赤外線を放射するものである。また、反射体３２は、発熱体３１から放射された遠赤外線を前方に集中的に照射するために、内部に反射面３２ａを備えている。
【００２２】
さらに、発熱部３０の発熱体３１は、遠赤外線発生器に限定されるものではなく、安価な白熱灯を使用してもよく、ハロゲンランプなどを使用してもよい。この場合には、発熱体３１および反射体３２からの熱線を所定方向へ収束させるために、凸レンズや魚眼シンズなどのレンズ体を使用するとより効率的にすることができる。
【００２３】
このように構成された融雪装置付き水力発電装置は、建物Ｃの屋根などに積もった雪を融雪装置Ｂで融雪し、水となってものを雨樋９などで集めて水力発電装置Ａの上部貯水槽２に貯水し、この水で水車１１を回して発電し、発電した電気を家庭用の電力として使用するとともに、融雪装置Ｂにも供給して融雪のためにも使用できるので、非常に効率よくエネルギーを使用できるので、極めて優れた水力発電装置とすることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る融雪装置付き水力発電装置は、下部に設置された下部貯水槽と、前記下部貯水槽より上部貯水槽へ水を供給する給水管と、前記給水管の途中に設けられた給水ポンプと、前記上部貯水槽から下部貯水槽へ落下させる水圧管と、前記水圧管の途中に設けられた水車と、前記水車により変速装置を介して駆動する発電機と、発熱体と、該発熱体からの熱線を所定方向へ偏向する反射体と、前記発熱体および反射体からの熱線を所定方向へ収束するレンズ体とを備えた融雪装置とを備えたことにより、積雪を融雪するとともに発電もできるという極めて優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る融雪装置付き水力発電装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の融雪装置付き水力発電装置の主要部である水車部を示す一部破断の正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図てある。
【図４】図１の融雪装置付き水力発電装置に用いる水車の斜視図である。
【図５】図１の融雪装置付き水力発電装置に用いる発熱部の断面図である。
【符号の説明】
１          下部貯水槽
２          上部貯水槽
３          給水管
４          ポンプ
５          水圧管
６          変速手段
７          発電機
７ａ        小プーリ
８          バルブ
９          雨樋
１０          水車部
１１          水車
１１ａ        側板
１１ｂ        補強板
１１ｃ        隔壁板
１１ｄ        底板
１２          シャフト
１３          軸受け
１４          アングル
１５          大プーリ
１６          Ｖベルト
１７          カバー
１８          吐出口
１９          水道管
２０          水室
３０          発熱部
３１          発熱体
３２          反射体
３３          レンズ体
３４          ソケット
３５          支持アーム
３６          取付ベース
３７          給電線
４０          屋根
４１          積雪
【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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