(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路と、該水路から放出された水流により一方向に回転する水車とを備えた水力駆動装置であって、
前記水車の回転軸に対して放射状に延びる複数の羽根板と、
隣接する羽根板により仕切られた内部空間を底板と側板とで囲み、周方向外方に開放した開口部から流入した水を蓄積する蓄水部と
を備え、
前記蓄水部は、前記開口部の回転方向側を閉蓋する蓋部と、該蓋部の非回転方向側の端部から周方向内方に延びた可動式の鍔部とを有し、該鍔部は、前記水車が回転して該鍔部が最下位置に近づいた際に前記蓋部から離反して該蓄水部に蓄積された水を開放することを特徴とする水力駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載の水力駆動装置において、
前記鍔部は、周方向内方側の一端が軸支され、周方向外方の他端が可動して前記蓋部の非回転方向側の端部に対して離接自在であることを特徴とする水力駆動装置。
【請求項３】
請求項２記載の水力駆動装置において、
前記鍔部は、該鍔部の他端を前記蓋部側に付勢する付勢手段と、前記水車が回転して該鍔部が最下位置に近づいた際に、該付勢手段の付勢力に反して該鍔部の他端を該蓋部から離反させる離反手段とを有することを特徴とする水力駆動装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の水力駆動装置において、
前記水路の放出部に設けられ、前記水車に対する該水路の高さに応じて、該水路から放出される水流の向きが前記蓄水部に流入する向きとなるように、水流の向きを調整する水流偏向部を備えることを特徴とする水力駆動装置。
【請求項５】
請求項４記載の水力駆動装置において、
前記羽根板は、前記水路から放出された水流および前記水車の直下を流れる水流を受けると共に、その先端部に非回転方向に所定の圧力以上で屈曲する屈曲部を備えることを特徴とする水力駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水路と、該水路から放出された水流により一方向に回転する水車とを備えた水力駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の水力駆動装置としては、下記特許文献１に示すように、隣接する羽根板の間の内部空間に形成された蓄水室を備え、蓄水室の周方向外方に開放された開口部を、回転自在に軸支され、内側に浮子を取り付けた蓋部で閉蓋可能な水車が知られている。
【０００３】
かかる水車では、水車の上部に位置する蓄水室では、蓋部が開いてその内部に水が流入し、蓄水室内に水が蓄えられると蓋部に取り付けられた浮子の浮力で蓋部が閉じる。そして、蓄水室内に蓄えられた水の重力で水車が回転して、蓄水室が下向きになると、浮子の浮力で蓋部が開いて蓄水室内の水を流出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭５９−１８８９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、かかる水車では、水流や水量が変化して、閉じた蓋部に水流が当ると蓋部が開いてしまい、蓄水室内に蓄えられた水が漏れ出してしまう。そのため、蓄水室内に蓄えられた水の重力による推進力を得ることができないという不都合が生じる。
【０００６】
そこで本発明は、水路から放出された水流で効率よく駆動力を得ることができる水力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】
第１発明の水力駆動装置は、
水路と、該水路から放出された水流により一方向に回転する水車とを備えた水力駆動装置であって、
前記水車の回転軸に対して放射状に延びる複数の羽根板と、
隣接する羽根板により仕切られた内部空間を底板と側板とで囲み、周方向外方に開放した開口部から流入した水を蓄積する蓄水部と
を備え、
前記蓄水部は、前記開口部の回転方向側を閉蓋する蓋部と、該蓋部の非回転方向側の端部から周方向内方に延びた可動式の鍔部とを有し、該鍔部は、前記水車が回転して該鍔部が最下位置に近づいた際に前記蓋部から離反して該蓄水部に蓄積された水を開放することを特徴とする。
【０００８】
第１発明の水力駆動装置によれば、蓄水部は、回転方向側が蓋部により閉蓋されているため、一度、蓄水室内に蓄えられた水が、蓋部が開放して漏れ出すことがない。さらに、蓋部の非回転方向側の端部から周方向内方に延びた可動式の鍔部により、水車が回転して蓄水部が下側に移動して来ても、蓄水部に蓄えられた水が流れ出ることを抑制することができる。
【０００９】
このように第１発明の水力駆動装置によれば、水流が蓋部に当ってもこれが開いて、蓄水部に蓄えられた水が漏れ出してしまうこともないばかりでなく、鍔部により、一度、蓄水部に蓄えられた水を最下位置近くまで保持することができ、水路から放出された水流で効率よく駆動力を得ることができる。
【００１０】
第２発明の水力駆動装置は、第１発明において、
前記鍔部は、周方向内方側の一端が軸支され、周方向外方の他端が可動して前記蓋部の非回転方向側の端部に対して離接自在であることを特徴とする。
【００１１】
第２発明の水力駆動装置によれば、鍔部を周方向内方側の一端を支点に、蓋部に当接する他端側を可動させることで、一度、蓄水部に蓄えられた水を最下位置近くまで保持することができ、水路から放出された水流で効率よく駆動力を得ることができる。
【００１２】
第３発明の水力駆動装置は、第２発明において、
前記鍔部は、該鍔部の他端を前記蓋部側に付勢する付勢手段と、前記水車が回転して該鍔部が最下位置に近づいた際に、該付勢手段の付勢力に反して該鍔部の他端を該蓋部から離反させる離反手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
第３発明の水力駆動装置によれば、鍔部を付勢手段により蓋部側に付勢することで、一度、蓄水部に蓄えられた水を離反手段による開放まで、すなわち、鍔部が最下位置となるまで保持することができ、水路から放出された水流で効率よく駆動力を得ることができる。
【００１４】
第４発明の水力駆動装置は、第１〜第３発明のいずれかにおいて、
前記水路の放出部に設けられ、前記水車に対する該水路の高さに応じて、該水路から放出される水流の向きが前記蓄水部に流入する向きとなるように、水流の向きを調整する水流偏向部を備えることを特徴とする。
【００１５】
第４発明の水力駆動装置によれば、水路の高さが低くこれを水車の直上に配置することができない場合にも、水路の放出部に水流偏向部を設けることで、水路から放出された水の向きを偏向して積極的に蓄水部に流入させることができ、水路から放出された水流で効率よく駆動力を得ることができる。
【００１６】
第５発明の水力駆動装置は、第４発明において、
前記羽根板は、前記水路から放出された水流および前記水車の直下を流れる水流を受けると共に、その先端部に非回転方向に所定の圧力以上で屈曲する屈曲部を備えることを特徴とする。
【００１７】
第５発明の水力駆動装置によれば、蓄水部に蓄えられた水の重力に加えて、羽根板が水路から放出された水流を受けると共に、水車の直下を流れる水流を受けて水車が駆動されるため、水路から放出された水流で効率よく駆動力を得ることができる。
【００１８】
さらに、水車の直下を流れる水流を受けて水車を駆動する際には、流木や石などの障害物が羽根板の先端と流れの川底との間に挟まることがある。そこで、羽根板の先端部を非回転方向に屈曲するようにすることで、障害物により回転が妨げられることを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】水力駆動装置の全体的な構成を示す斜視図。
【図２】図１の水力駆動装置を側方からみたスケルトン図。
【図３】水路の高さと水車との関係を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１および図２に示すように、本実施形態の水力駆動装置は、水路１と、水路１から放出された水流により一方向に回転する水車２とを備え、水車２の回転により、図示しない発電機を駆動するものである。
【００２１】
水路１は、樋状に形成された流路の先端に、水車２に向けて放出する水流の向きを調整する水流偏向部材１０が着脱自在に取り付けられている。例えば、水流偏向部材１０は、水車２に向けて放出する水流の向きを、（１）水路の水流の向きに対して垂直方向に偏向する第１水流偏向部材１１、（２）水路の水流の向きに対して下方斜め約４５度に偏向する第２水流偏向部材１２、（３）水路の水流の向きに対してそのまま水平に放出させるための第３水流偏向部材１３のうちから、いずれか１つが選択される。
【００２２】
具体的に、第１水流偏向部材１１は、水路の先端部が塞がれ、下方に向かって開放された放出口から垂直方向に水流が放出される。第２水流偏向部材１２は、水路１と同様に樋状の形状であって、その底面が下方斜め４５度となっている。第３水流偏向部材１３は、水路１と同様に樋状の形状であって、重力による水の落下を考慮して、その底面が若干上方に傾斜している。
【００２３】
水車２は、その回転軸２０に対して放射状に延びる複数の羽根板２１，２１，・・と、隣接する羽根板２１，２１により仕切られた内部空間２２を底板２３と側板２４ａ，２４ｂとで囲み、周方向外方に開放した開口部２５から流入した水を蓄積する蓄水部２６とを備える。
【００２４】
回転軸２０は、支持部材２０ａ，２０ｂに、図示しないベアリング等を介して軸着され、抵抗を低減した状態で回転する。さらに、回転軸２０に、図示しない発電装置が連結され、回転軸２０の回転数に応じた発電電力が得られる。
【００２５】
複数の羽根板２１，２１，・・は、回転軸２０から直接放射状に延設されてもよいが、本実施形態では、一端が回転軸２０に連結されて回転軸２０から放射状に延びた支持フレーム２１ａ，２１ａ，・・・・および２１ｂ，２１ｂ，・・・・に挟持される。
【００２６】
なお、正確には、支持フレーム２１ａ，２１ａ，・・・・および２１ｂ，２１ｂ，・・・・は、回転軸と共に回転する回転板２１ｃおよび２１ｄを介してそれぞれ回転軸２０に連結されている。
【００２７】
羽根板２１は、その先端部が、水車２の非回転方向に所定の圧力が印加される屈曲する屈曲部２１ｅを備える。屈曲部２１ｅは、ヒンジ部２１ｆとヒンジ部に設けられたねじりバネ等の付勢手段（図示省略）により構成され、付勢手段により起立状態に付勢されると共に、付勢手段の付勢力に反して、非回転方向に所定の圧力が印加されると非回転方向側へ屈曲する。
【００２８】
底板２３は、回転板２１ｃおよび２１ｄの外周上に載置された状態で、端縁を隣接する羽根板２１，２１により挟持され、さらに、側板２４ａ，２４ｂは、底板に起立した状態で両端縁を羽根板２１，２１により挟持されている。
【００２９】
開口部２５は、回転方向側が蓋部２７により閉蓋され、非回転方向側が開放された状態となっている。そして、蓋部２７の非回転方向側の端部には、ここから周方向内方に延びた可動式の鍔部２８が設けられている。
【００３０】
鍔部２８は、周方向内方側の一端が軸支され、周方向外方の他端が可動して蓋部２７の非回転方向側の端部に対して離接自在となっている。
【００３１】
鍔部２８は、図示しないねじりバネ等の付勢手段より、他端が蓋部２７に当接するように付勢される。さらに、鍔部２８は、その他端に、側板２４ａおよび２４ｂに突出した突出部２８ａ，２８ｂを有し、突出部２８ａ，２８ｂは、支持部材２０ａ，２０ｂに設けられた係合部２０ｃ，２０ｃと係合することにより、鍔部２８が最下位置に近づいた際に付勢手段の付勢力に逆らって鍔部２８を蓋部２７から離反させ、蓄水部２６に蓄積された水が開放される。
【００３２】
なお、鍔部２８をねじりバネ等の付勢手段により付勢することに加えてまたは代えて、蓋部２７と鍔部２８との当接位置にマグネット等を設けて、鍔部２８の他端が蓋部２７に当接した状態で維持されるようにしてもよい。
【００３３】
次に、図３を参照して、本実施形態の水力駆動装置の使用方法について説明する。
【００３４】
まず、図３（ａ）に示すように、水路１が水車２に対して高い場合には、第１水流偏向部材１１を水路１の先端部に取り付けると共に、その水流の放出方向が水車２の直上（正確には直上のやや水路側）に近い位置とする。
【００３５】
なお、通常の水車と本実施形態の水車２では、回転の方向が逆になっている。すなわち、図３において、通常、水路１を左方から右方に向かって流れる水流は、水車２の右側の羽根板に当るように水路１および水車２が配置されるが、本実施形態では、水車２の左側の羽根板に当るように水路１および水車２が配置される。
【００３６】
そのため、水流や水量が変化して、水車２や水車２の蓄水部２６から水が溢れてもその水は、水車の左方に落下して右方に向かって流れる。すなわち、水車の直下を流れる水の流れは、基本的に水路１を流れる水流と同じ向きとなっている。
【００３７】
図３（ａ）においては、第１水流偏向部材１１からほぼ真下に放出された水流は、そのまま開口部２５から蓄水部２６に導入されると共に、その水流により水車２が反時計回りに回転する。
【００３８】
そして、水車２が反時計回りに回転して、鍔部２８が最下位置へ近づくと、鍔部２８の突出部２８ａ，２８ｂが、係合部２０ｃ，２０ｃと一時的に係合して、蓄水部２６に蓄積された水が開放される。
【００３９】
さらに、前述のように水路１と水車２との配置を通常の配置と変えることで、水車２の直下に水流がある場合には、羽根板２１の先端部が直下の水の流れを受けるように水車を設置して、この流れを水車の回転方向（反時計回り）の推進力とすることができる。
【００４０】
このように、図３（ａ）の水路１および水車２の配置によれば、水路１からの水流の流れを、水車２の上方および下方で羽根板２１で受けて回転の推進力とすることができると共に、水を蓄水部２６に蓄えてその重力により回転の推進力を得ることができる。
【００４１】
さらに、蓄水部２６に蓄えられた水は、蓋部２７により水路１からの水流により漏れ出すことがないだけでなく、鍔部２８により水車２の最下位置近くまで保持することができ、水路から放出された水流で効率よく駆動力を得ることができる。
【００４２】
これは、図３（ｂ）および図３（ｃ）についても同様である。
【００４３】
すなわち、図３（ｂ）では、水路１が水車２の直上に近い位置に配置することができない場合には、第２水流偏向部材１２を水路１の先端部に取り付けると共に、その水流の放出方向が水車２の上方（正確には上方斜め約４５度）に配置する。
【００４４】
これにより、第２水流偏向部材１２から下方斜め約４５度に放出された水流は、そのまま開口部２５から蓄水部２６に導入されると共に、その水流により水車２が反時計回りに回転する。
【００４５】
この場合にも、図３（ａ）の場合と同様、水路１からの水流の流れを、水車２の上方および下方で羽根板２１で受けて回転の推進力とすることができると共に、水を蓄水部２６に蓄えてその重力により回転の推進力を得ることができる。
【００４６】
さらに、蓄水部２６に蓄えられた水は、蓋部２７により水路１からの水流により漏れ出すことがないだけでなく、鍔部２８により水車２の最下位置近くまで保持することができ、水路から放出された水流で効率よく駆動力を得ることができる。
【００４７】
さらに、図３（ｃ）では、水路１を水車２の上側に配置することができない場合には、第３水流偏向部材１３を水路１の先端部に取り付けると共に、その水流の放出方向が水車２の真横または下側となるように配置する。
【００４８】
これにより、第３水流偏向部材１３からほぼ水平乃至下降気味に放出された水流は、そのまま開口部２５から蓄水部２６に導入されると共に、その水流により水車２が反時計回りに回転する。
【００４９】
この場合にも、図３（ａ）および（ｂ）の場合と同様、水路１からの水流の流れを、水車２の側方および下方（直下）で羽根板２１で受けて回転の推進力とすることができると共に、水を蓄水部２６に蓄えてその重力により回転の推進力を得ることができる。
【００５０】
さらに、蓄水部２６に蓄えられた水は、蓋部２７により水路１からの水流により漏れ出すことがないだけでなく、鍔部２８により水車２の最下位置近くまで保持することができるため、水車２に対して落差が小さい図３（ｃ）の場合にも、水路から放出された水流で効率よく駆動力を得ることができる。
【００５１】
なお、補足すると、水車２の直下を流れる水流を受けて水車２を駆動する際には、流木や石などの障害物が羽根板２１の先端と流れの川底との間に挟まることがあるが、羽根板２１の屈曲部２１ｅが非回転方向に屈曲するようにすることで、障害物により回転が妨げられることもない。
【００５２】
以上詳しく説明したように、本実施形態の水力駆動装置によれば、水路１から放出された水流で効率よく駆動力を得ることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１…水路、２…水車、１０…水流偏向部材（水流偏向部）、１１…第１水流偏向部材、１２…第２水流偏向部材、１３…第３水流偏向部材、２０…回転軸、２１…羽根板、２１ｅ…屈曲部、２２…内部空間、２３…底板、２４ａ，２４ｂ…側板、２５…開口部、２６…蓄水部、２７…蓋部、２８…鍔部。
【要約】
【課題】水路から放出された水流で効率よく駆動力を得ることができる水力駆動装置を提供する。
【解決手段】
蓄水部２６の開口部２５は、回転方向側が蓋部２７により閉蓋され、非回転方向側が開放された状態となっている。鍔部２８は、周方向内方側の一端が軸支され、周方向外方の他端が可動して蓋部２７の非回転方向側の端部に対して離接自在であり、最下位置に近づいた際に鍔部２８が蓋部２７から離反して、蓄水部２６に蓄積された水が開放される。
【選択図】図１【図１】
0004566287.tif 000002
【図２】
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【図３】
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