(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路の壁面に固定したフレームに鉛直に支持した水車軸に水車羽根を放射状に取り付け、該水車羽根の壁面側の半周をフレーム及びフレームの上流側に壁面から水流に対して平面視して傾斜して設置した水上から水底に達する第１の整流板で被覆されるようにし、水路の水流を水車羽根で受けることにより水車軸を回転させる水車式駆動装置において、水車の上流側で壁面から水流に対して平面視して傾斜して配設した水車羽根の上部を遮り、かつ水底との間に所定高さの流路を形成する潜り堰状の第２の整流板を設置したことを特徴とする水車式駆動装置。
【請求項２】
第２の整流板を水平方向に揺動可能とし、その設置角度を可変としたことを特徴とする請求項１記載の水車式駆動装置。
【請求項３】
第２の整流板を上下方向に移動可能とし、流路の高さを可変としたことを特徴とする請求項１又は２記載の水車式駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川、用水路、下水路等の水路やその取水口に設置される縦軸型の水車式駆動装置に関し、特に、水車の回転に影響の大きな水の流速を改善し、水車の回転を向上させるようにした水車式駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水車式駆動装置は、水車軸に水車羽根を放射状に取り付け、水路の水流を羽根に受けることにより水車軸を回転させるようにしている。
従来の水車式駆動装置は、水車軸を水平に設置した横軸式が一般的であり、水車の上流側に堰を設けるか、あるいは上流側水路を高くして、水の落差を利用して水車を駆動するようにしている。
【０００３】
ところが、水路の前後に落差を設けられない場合や水位が常に変動する場合は、上記従来の横軸式水車では対応が難しく、水位に合わせて水車を上下移動させる複雑な機構を用いる必要があり、また、堰の直後に水車を設けるためゴミ等が挟まり易く、停止すると水路の流れを阻害するなどの問題もあった。
【０００４】
そこで、本件出願人は、図２に示すように、水車軸１に水車羽根２を放射状に取り付け、水路Ｓの水流を水車羽根２で受けることにより水車軸１を回転させる水車式駆動装置において、前記水車軸１を略鉛直にした縦軸の水車３を水路の壁面Ｓ１付近に設置するようにした縦軸型の水車式駆動装置を提案している（特許文献１参照）。
しかしながら、この縦軸型の水車式駆動装置は、水の流量に応じて、十分な水の流速を確保するのが困難な場合が考えられる。
【０００５】
【特許文献１】特願２００５−１７８７４９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、水車の回転に影響の大きな水の流速を改善することにより、水車の回転を向上させ、水車の回転が困難な流速が遅い河川等でも使用することができる水車式駆動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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の水車式駆動装置は、水路の壁面に固定したフレームに鉛直に支持した水車軸に水車羽根を放射状に取り付け、該水車羽根の壁面側の半周をフレーム及びフレームの上流側に壁面から水流に対して平面視して傾斜して設置した水上から水底に達する第１の整流板で被覆されるようにし、水路の水流を水車羽根で受けることにより水車軸を回転させる水車式駆動装置において、水車の上流側で壁面から水流に対して平面視して傾斜して配設した水車羽根の上部を遮り、かつ水底との間に所定高さの流路を形成する潜り堰状の第２の整流板を設置したことを特徴とする。
【０００８】
この場合において、第２の整流板を水平方向に揺動可能とし、その設置角度を可変とすることができる。
【０００９】
また、第２の整流板を上下方向に移動可能とし、流路の高さを可変とすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の水車式駆動装置によれば、潜り堰状の第２の整流板によりその下の流路の流速を上げ、この速度が増した水流を水車羽根に当てて水車の回転を向上させることができ、これにより、水車の回転が困難な流速が遅い河川等でも縦軸型の水車式駆動装置として使用することができる。
【００１１】
この場合、第２の整流板を水平方向に揺動可能とし、その設置角度を可変とすることにより、水路の流速や流量に応じて第２の整流板の角度を調節し、流路の流速を最大限にすることができる。
【００１２】
また、第２の整流板を上下方向に移動可能とし、流路の高さを可変とすることにより、水路の流速や流量に応じて流路の高さを調節し、流路の流速を最大限にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の水車式駆動装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１に、本発明の水車式駆動装置の一実施例を示す。
この水車式駆動装置は、水路Ｓの壁面Ｓ１に固定したフレーム６１に鉛直に支持した水車軸１に水車羽根２を放射状に取り付け、水車羽根２の壁面Ｓ１側の半周をフレーム６１及びフレーム６１の上流側に壁面Ｓ１から水流に対して平面視して傾斜して設置した水上から水底に達する第１の整流板６で被覆されるようにし、水路Ｓの水流を水車羽根２で受けることにより水車軸１を回転させるようにしている。
そして、この水車式駆動装置は、水車３の上流側で壁面Ｓ１から水流に対して平面視して傾斜して配設した水車３の上部を遮り、かつ水底との間に所定高さの流路４を形成する潜り堰状の第２の整流板５を設置している。
【００１５】
水車３は、水車軸１に対し水車羽根２を放射状にかつ等間隔に取り付けた構造とし、水路Ｓの流れを水車羽根２に受けて回転する。
水車羽根２は水没しても問題はないが、一般的には、上部を水面より上に出るように配置した方が、水流の上方向の逃げが無くなるためより水車効率を上げることができる。
【００１６】
水車３は、水路Ｓの壁面Ｓ１に固定されたフレーム６１に、上下の軸受６２を介して支持されるとともに、壁面Ｓ１側の半周が水流の影響を受けないようにフレーム６１の一部によって被覆されている。
軸受６２は、水上と水中に１個所ずつ設けるか、あるいは水上に２個所設けてカンチレバー（図示省略）で水車軸１を支持することも可能である。
【００１７】
水車３の上流側には、水路Ｓの壁面Ｓ１に沿う水流を、下に形成した流路４に案内する潜り堰状の第２の整流板５が、水路Ｓの壁面Ｓ１から水車３の上部を水流から遮るように斜めに架設されている。
そして、この潜り堰状の第２の整流板５と水底との間には、所定高さの流路４が形成されており、第２の整流板５によって案内された水流により、この流路４の流速を上げ、この速度が増した水流を下側の水車羽根に当てて水車の回転を向上させるようにしている。
第２の整流板５は、水平方向に揺動可能とされ、その設置角度θを例えば直角まで可変としている。この設置角度θは、流路４の流速を増大させるために、３０°〜９０°の範囲にすることが好ましい。
また、第２の整流板５は、上下方向に移動可能とされ、流路４の高さＨ２を可変としている。この流路４の高さＨ２は、流路４の流速を増大させるために、水路Ｓの水位Ｈ１に対し、Ｈ２／Ｈ１が０．３〜１．０となる範囲が好ましい。
このように、水車３の上流側に第２の整流板５を設けることにより、流路４から水車羽根２に当たる水流の流速を増大させることができ、水車効率を上げることができる。
【００１８】
水車軸１の上部には、チェーン等の動力伝達装置７が架設されている。この動力伝達装置７は、チェーン、ベルト、ギヤ等の他に、発電機を直接取り付けて動力を電力に変換することも可能である。
また、本実施例では、水車式駆動装置をディスクスクリーンと組み合わせている。
ディスクスクリーン８は、円板８１を定ピッチで回転軸８２に串装してなる複数の多重回転円板式スクリーンを、各スクリーンの円板間隙間に隣接するスクリーンの円板８１が互いに挿入するように並設されており、各スクリーンが同一方向に回転することにより、ゴミを下流側に移動させて流すようになっている。
ディスクスクリーン８は、河川又は用水路Ｓの取水口Ｓ２に設置されており、取水口Ｓ２の上流側には、水車式駆動装置が設置されている。
水車式駆動装置の水車軸１と、ディスクスクリーン８の減速機８３の間には、動力伝達装置７としてタイミングベルトが架設されており、水車軸１が回転することにより、このタイミングベルトと減速機８３を介してディスクスクリーン８を回転駆動することができる。
【００１９】
かくして、本実施例の水車式駆動装置は、水車軸１に水車羽根２を放射状に取り付け、水路Ｓの水流を水車羽根２で受けることにより水車軸１を回転させる水車式駆動装置において、前記水車軸１を略鉛直にした縦軸の水車３を水路Ｓの壁面Ｓ１付近に設置することから、水路Ｓ内に水車３を固定しても水位に影響を受けることなく水車３を回すことができ、また、水路Ｓの壁面Ｓ１付近に水車３を設置するため、水車廻りの水の流れがスムーズでゴミ等が絡みにくく、さらに、水車３が停止しても水路Ｓの流れへの影響を少なくすることができる。
そして、水車３の上流側で壁面Ｓ１から水車３の上部を遮るように配設され、かつ水底との間に所定高さの流路４を形成する潜り堰状の第２の整流板５を設置することから、潜り堰状の第２の整流板５によりその下の流路４の流速を上げ、この速度が増した水流を水車羽根２に当てて水車３の回転を向上させることができ、これにより、水車３の回転が困難な流速が遅い河川等でも縦軸型の水車式駆動装置として使用することができる。
【００２０】
この場合、第２の整流板５を水平方向に揺動可能とし、その設置角度を可変とすることにより、水路Ｓの流速や流量に応じて第２の整流板５の角度を調節し、流路４の流速を最大限にすることができる。
また、第２の整流板５を上下方向に移動可能とし、流路４の高さを可変とすることにより、水路Ｓの流速や流量に応じて流路４の高さを調節し、流路４の流速を最大限にすることができる。
【００２１】
以上、本発明の水車式駆動装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、各実施例に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明の水車式駆動装置は、水車の回転に影響の大きな水の流速を増大させ、水車の回転を向上させるという特性を有していることから、例えば、水車の回転が困難な流速が遅い河川や用水路、下水路等で使用する縦軸型の水車式駆動装置として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の水車式駆動装置の一実施例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】縦軸型の水車式駆動装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１    水車軸
２    水車羽根
３    水車
４    流路
５    第２の整流板
６ 第１の整流板
６１  フレーム
６２  軸受
７    動力伝達装置
８    ディスクスクリーン
８１  円板
８２  回転軸
８３  減速機
Ｓ    水路
Ｓ１  壁面
Ｓ２  取水口
【図１】
0004628969.tif 000002
【図２】
0004628969.tif 000003