(57)【要約】【課題】河川や水路等に直接設置することなく発電することのできる水力自家発電装置を提供する。【解決手段】垂直に立設された中空状の角筒塔１内に水車２，２，・・・を縦列にして並設し、並設した各水車の回転軸２ａ，２ａ，・・・にそれぞれ発電機３，３，・・・を接続して、角筒塔１の上端部には水の流下口４を設けると共に、下端部には水受タンク５を設けて、水受タンク５に溜めた水をポンプ６を介して水の流下口４へ導き、水の流下口４より垂直流下させて前記水車２，２，・・・を回転させて発電機３，３，・・・を回し、発電するようにした水力自家発電装置。【選択図】          図１
2005048603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直に立設された中空状の角筒塔内に水車を縦列にして並設し、並設した各水車の回転軸にそれぞれ発電機を接続して、角筒塔の上端部に水の流下口が付設されてなることを特徴とする水力自家発電装置。
【請求項２】
垂直に立設された中空状の角筒塔の下端部に水受タンクを設けて、該水受タンクよりポンプを介して角筒塔の上端部に付設された水の流下口へ管接続されてなることを特徴とする請求項１記載の水力自家発電装置。
【請求項３】
発電機が、水車の回転軸の左右両方に接続されてなることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の水力自家発電装置。
【請求項４】
水車を縦２列にして並設し、該縦２列にして並設した水車と水車の間に、水を垂直流下させるように水の流下口が付設されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の水力自家発電装置。
【請求項５】
縦２列にして並設した水車と水車の列間にガイド板が設けられてなることを特徴とする請求項４記載の水力自家発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、縦に並設した水車に上方から水を垂直流下させることにより水車を回転させて発電するようにした水力自家発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
自然のエネルギーを利用した発電として、太陽光発電や風力発電、水力発電がある。
しかしながら、太陽光発電は、雨天や曇天及び夜間等においては、そのエネルギーを得ることができなく、風力発電においては、風が吹かなければそのエネルギーを得ることができない問題点があり、水力発電は、従来電力会社等により発電所が設置され、発電所において発電した電力が送配電設備を介して需要者に供給されているが、規模が大きく、自家発電としては供し得ない問題点がある。
【０００３】
又、例えば特許文献１には、河川に水車式発電機を設置して、河川の水流により水車式発電機を回し、発電するようにした水車式発電機の取り付け装置が開示されており、特許文献２には、田んぼの中の水路に設置して、水路の水流により発電機等を回動せしめて電力等を得るようにした水流利用のチェーン駆動動力取り出し装置が開示されているが、河川や田んぼの中の水路に限定して設置され、住宅地等の必要な場所に設置して、水流による自家発電を得るには適用し難い問題点を有している。
【０００４】
【特許文献１】実開昭５８−１０９５６７号公報
【特許文献２】特開２０００−２７４３４２号公報
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされた水力自家発電装置を提供しようとするものであり、その解決するための手段は、
（１）垂直に立設された中空状の角筒塔内に水車を縦列にして並設し、並設した各水車の回転軸にそれぞれ発電機を接続して、各筒塔の上端部に水の流下口が付設されてなることを特徴とする水力自家発電装置であり、
（２）垂直に立設された中空状の角筒塔の下端部に水受タンクを設けて、該水受タンクよりポンプを介して、角筒塔の上端部に付設された水の流下口へ管接続されてなることを特徴とする前項（１）記載の水力自家発電装置であり、
（３）発電機が、水車の回転軸の左右両方に接続されてなることを特徴とする前項（１）又は（２）記載の水力自家発電装置であり、
（４）水車を縦２列にして並設し、該縦２列にして並設した水車と水車の間に、水を垂直流下させるように水の流下口が付設されてなることを特徴とする前項（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の水力自家発電装置であり、
（５）縦２列にして並設した水車と水車の列間にガイド板が設けられてなることを特徴とする前項（４）記載の水力自家発電装置である。
【０００６】
そして、垂直に立設された角筒塔上端部の水の流下口より水を垂直流下させて縦列に並設された水車を回転させ、水車の回転軸に接続された発電機を回転させる上記手段により、水力による自家発電が、河川や水路等に直接設置することなく行える。
【０００７】
前記水の流下口へは、水受タンクに溜めた水をポンプで揚水して導き、垂直流下した水を水受タンクに溜めて循環させるようにしてあるが、近くに河川や水路があればタンクに溜めることなく直接ポンプで揚水しても良く、或いはビル等で排水される水や雨天時の雨水等を回収して、利用することもできる。
【０００８】
又、水車の回転負荷を軽減させるために、発電機は小型のものを使用するのが好ましく、多くの電力を得るためには、縦列に並設した水車の回転軸の左右両方に発電機を接続したり、或いは縦２列にして水車の並設数を増やすなどして、発電機の接続数を増やすと良い。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を実施例を示す図１、図２に基づいて説明すると、本発明は、垂直に立設された角筒塔１内に水車２，２，・・・を縦列にして並設し、各水車２，２，・・・の回転軸にはそれぞれ発電機３，３，・・・を接続して、角筒塔１の上端部に水の流下口４が付設され、該水の流下口４へは、角筒塔１の下端部に設けられた水受タンク５よりポンプ６を介して管７が上方へ延出され、接続されて構成されている。
【００１０】
そして、水受タンク５内に溜めた水８をポンプ６で揚水して、水の流下口４へ導き、垂直流下させて水車２，２，・・・を回転させ、水車２，２，・・・の回転により発電機３，３，・・・を回転させて電力を得るようにしてあり、各発電機より得られる電力を配線３ａ，３ａ，・・・で集電して自家用に供すると共に、余分な電力は電力会社に売電することもできる。流下した水は、水受タンク５内に溜まり、ポンプ６により揚水されて水の流下口４へ導かれる動作が繰り返される。
【００１１】
角筒塔１は、山形鋼等の形鋼により構築されたフレーム１ａの外部側面を側板１ｂでカバーして中空状に形成されて立設してあり、フレーム１ａの内側に対向させて支持板９，９，・・・が縦に略等間隔に配設されている。水車２，２，・・・は、回転軸２ａ，２ａ・・・の両端部を軸受１０，１０，・・・により回転自在に支持されて前記支持板９，９，・・・に取付けられ、縦列に並設されており、水車の回転軸２ａ，２ａ・・・には、発電機３，３，・・・が角筒塔１の外側から自在接手１１，１１，・・・を介して接続されている。角筒塔１の下端部は、タンク内を水が流通するようにするため側板１ｂでカバーしていない。
【００１２】
本実施例では、より多くの電力を得るべく発電機３，３，・・・を水車２，２，・・・の回転軸２ａ，２ａ，・・・の左右両方に接続し、水車２，２，・・・は縦２列にして多数並設されており、発電機３，３，・・・を小型にして水車２，２，・・・にかかる負荷が軽減されるようにしてある。
但し、このように縦２列にして水車を並設したり、水車２，２，・・・の回転軸の左右両方に発電機３，３，・・・を接続する場合は、発電機の回転が逆方向になるから、回転方向に合った発電機を使用するか若くは歯車（図示せず）を介在させて回転方向を合わせる必要がある。
【００１３】
又、縦２列にして並設した水車と水車の列間には、ガイド板１２，１２，・・・が前記支持板９，９，・・・に支持されて設けてあり、縦２列にして並設した水車と水車の列間が離間している場合、上方より垂直流下する水が抜け落ちたり、片寄ったりしないようにガイドされて左右列の水車２，２・・・の羽根２ｂ，２ｂ，・・・に等しくかかるようにしてある。
【００１４】
角筒塔１の上端部には蓋１３が被せてあり、蓋１３の略中央部で、且つ縦２列にした水車と水車の列間に位置する部位に穴１３ａが設けられ、該穴より下方へ臨ませて水の流下口４が付設されている。
【００１５】
角筒塔１の下端部に設けられた水受タンク５は、前記水の流下口４より流下した水を受けて溜めるもので、水受タンク５の上端開口部分は蓋１４が被せてあり、水受タンク５内に設置されたポンプ６により、溜めた水８は管７を通って揚水され、水の流下口４へ導かれる。ポンプ６は水を溜めるタンク内に設置して使用する場合は水中ポンプが使用されるが、タンク外に設置する場合は一般の揚水ポンプが使用される。
【００１６】
又、本発明の実施例では、水受タンク５に水８を溜めて実施する態様になっているが、近くに河川や水路があれば、水受タンクに水を溜めることはなく直接河川や水路から水を揚水して実施しても良く、或いはビル等で排水される水や雨水等を回収して利用することもできる。
【００１７】
次に、以上のようにしてなる本発明により発電して電力を得るについて説明すると、水受タンク５に水をほぼ満杯にして溜め、ポンプ６を起動させる。
【００１８】
前記ポンプ６の起動により、タンク５内に溜めた水８は管７を通って揚水され、角筒塔１の上端部に付設された水の流下口４へ導かれ、垂直流下する。
垂直流下する水は、中空状の角筒塔１内を流下するので水滴が外部へ飛散することはない。
【００１９】
垂直流下した水は、角筒塔１の上方の水車２，２の羽根２ｂ，２ｂ，・・・にかかり、該上方の水車が回転すると羽根にかかった水は下方へ流下し、順次下方の水車２，２，・・・を回転させて水受タンク５内に流下して溜まる。溜まった水はポンプ６で連続して揚水し、循環させているので、溜まった水８の水面は下がった状態となる。
なお、水面が一定以下に下がったらフロートスイッチ等で検出して自動的にバルプを開き水を補充する手段（図示せず）を講ずる。
【００２０】
縦２列にして並設した水車２，２，・・・の列間が離間し羽根と羽根の間が離間すると、垂直流下する水が離間部分から抜けやすくなるため、垂直流下する水はガイド板１２，１２，・・・により水車２，２，・・・の羽根２ｂ，２ｂ，・・・へ等分にかかるようにガイドされる。
【００２１】
上記の如くして水車２，２，・・・を回転させると、水車２，２，・・・の回転軸２ａ，２ａ，・・・に接続された発電機３，３，・・・が回転し、発電されてその電力を配線３ａ，３ａ，・・・で取り出し、各発電機より取り出した電力を集電して自家発電に供する。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明は垂直に立設された中空状の角筒塔内に水車を縦列にして並設し、並設した各水車の回転軸にそれぞれ発電機を接続して、角筒塔の上端部には水の流下口を付設し、水の流下口より水を垂直流下させて水車を回転させ、水車の回転により発電機を回転させて発電するようにしたものであり、水力による自家発電が、河川や水路等に直接設置することなく行える。
【００２３】
水は水受タンクに溜め、ポンプで揚水して循環させたり、或いは近くの河川や水路等からポンプで揚水したり、更にはビル等から排水する水や雨水等も利用できるから、水の消費によるランニングコストはかからない。
【００２４】
縦列に多数並設した各水車に発電機を接続して発電するようにしたから、小型の発電機でも多くの電力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水力自家発電装置の実施例を示す縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
１  角筒塔
１ａ  フレーム
１ｂ  側板
２  水車
２ａ  回転軸
２ｂ  羽根
３  発電機
３ａ  配線
４  水の流下口
５  水受タンク
６  ポンプ
７  管
８  水
９  支持板
１０  軸受
１１  自在接手
１２  ガイド板
１３，１４  蓋
１３ａ  穴
【図１】
2005048603.tif 000003
【図２】
2005048603.tif 000004