(57)【要約】【課題】水路内を流下する水位の変動に対しても安定して発電するようにした水位変動に対応する発電装置を提供すること。【解決手段】水路Ｗ内を流下する水流圧を受けて回転して発電機５により発電するようにした発電用水車４、この発電用水車４の上流側に配設した流下夾雑物除去用の遮蔽板３及び水位変動に対して浮沈作用をもたらすようにしたフロート２を備えた発電装置本体Ｇと、水位変動に対して浮沈移動する発電装置本体Ｇを導くガイドフレームＦとより構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路内を流下する水流圧を受けて回転して発電機により発電するようにした発電用水車、該発電用水車の上流側に配設した流下夾雑物除去用の遮蔽板及び水位変動に対して浮沈作用をもたらすようにしたフロートを備えた発電装置本体と、水位変動に対して浮沈移動する発電装置本体を導くガイドフレームとより構成したことを特徴とする水位変動に対応する発電装置。
【請求項２】
ガイドフレームを、上方が下流方向に位置するよう傾斜して水路内に設置したことを特徴とする請求項１記載の水位変動に対応する発電装置。
【請求項３】
流下夾雑物除去用の遮蔽板を、上端縁を水面より上方に突出し、かつ後傾するように配設したことを特徴とする請求項１又は２記載の水位変動に対応する発電装置。
【請求項４】
流下夾雑物遮蔽板を、前面中央部が上流側に突出するよう山形に形成したことを特徴とする請求項１、２又は３記載の水位変動に対応する発電装置。
【請求項５】
流下夾雑物遮蔽板を、桟又は格子形状としたことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の水位変動に対応する発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水位変動に対応する発電装置に関し、特に、ポンプ場や小規模下水処理場に設置する無動力スクリーンの運転状況等を監視する装置に供給する電力を地下水路内を流れる水流の水位変動に関係なく常に必要電力を安定して発電するようにした水位変動に対応する発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポンプ場や小規模下水処理場においては、流入する河川水或いは汚水に含まれるごみ（以下、「夾雑物」という。）を予め除去するために、外部から商用電力を供給しなくても駆動できるよう、流入水路或いは吐出水路を流れる水流圧を利用して駆動する無動力スクリーンが設置されることがある。
しかし、スクリーンの駆動は無動力であっても、該スクリーンの運転状況等を監視するため、吐出水位検出やスクリーン回転検出などを行ったり、制御するために電力を賄う必要がある。
このため、無動力スクリーンの運転状況等を監視する装置等に電力を供給するため、電力会社から低圧電力を受電して給電するようにしている。
【０００３】
ところで、吐出水位検出やスクリーン回転検出などを行う検出器は、通常無動力スクリーンが設置される流入水路或いは吐出水路内に設置されるため、この検出器等に給電するには、流入水路或いは吐出水路上部の地上側に受電設備が必要となり、また地上から流入水路或いは吐出水路内への地下埋設工事が必要となり、その設備工事費が嵩むという問題があった。
【０００４】
このため、一切の外部電力を不要とするために、無動力スクリーンと同様に流入水路或いは吐出水路内に水流を利用した発電装置を設置し、この発電装置から必要電力を無動力スクリーンに給電する方法が提案されている。
しかしながら、従来の水流を利用した発電装置は、流入水路或いは吐出水路内に固定式に設置しているため、雨天時や晴天時により流入水路或いは吐出水路内を流下する水量が大きく変化するものとなり、水量の増す場合は水位も高くなって必要電力を賄えるほど発電できるが、晴天が続くなどして降水量が少なくなると水量も減り、水位も下がって十分な発電ができないので必要電力を給電できず、従って低水量時には正確なスクリーン回転検出などを行うことができないという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、流入水路或いは吐出水路内へ設置する発電装置の有する問題点に鑑み、水路内を流下する水位の変動に対しても安定して発電するようにした水位変動に対応す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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の水位変動に対応する発電装置は、水路内を流下する水流圧を受けて回転して発電機により発電するようにした発電用水車、該発電用水車の上流側に配設した流下夾雑物除去用の遮蔽板及び水位変動に対して浮沈作用をもたらすようにしたフロートを備えた発電装置本体と、水位変動に対して浮沈移動する発電装置本体を導くガイドフレームとより構成したことを特徴とする。
【０００７】
この場合において、ガイドフレームを、上方が下流方向に位置するよう傾斜して水路内に設置することができる。
【０００８】
また、この場合において、流下夾雑物除去用の遮蔽板を、上端縁を水面より上方に突出し、かつ後傾するように配設することができる
【０００９】
また、流下夾雑物遮蔽板を、前面中央部が上流側に突出するよう山形に形成することができる。
【００１０】
また、流下夾雑物遮蔽板を、桟又は格子形状とすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の水位変動に対応する発電装置によれば、水路内を流下する水流圧を受けて回転して発電機により発電するようにした発電用水車、該発電用水車の上流側に配設した流下夾雑物除去用の遮蔽板及び水位変動に対して浮沈作用をもたらすようにしたフロートを備えた発電装置本体と、水位変動に対して浮沈移動する発電装置本体を導くガイドフレームとより構成することにより、水路内を流下する水流量に関係なく、かつ流下夾雑物も絡みつくことなく常に安定して発電用水車を回転させて発電機にて発電し、電力を供給することができる。
【００１２】
また、ガイドフレームを、上方が下流方向に位置するよう傾斜して水路内に設置することにより、水位変動に対して発電装置本体が浮沈する際、特に水量増時の発電装置本体の上昇が円滑に行うことができる。
【００１３】
また、流下夾雑物遮蔽板を、上端縁を水面より上方に突出し、かつ後傾するように配設することにより、水路内水面に浮遊して流下する夾雑物も水面上方を乗り越えて発電用水車側に流下するのを防止することができるので、常に安定して発電用水車を回転させることができる。
【００１４】
また、流下夾雑物遮蔽板を、前面中央部が上流側に突出するよう山形に形成することにより、流下するごみは山形の遮蔽板に衝突した後、水路の左右方向へ分けられて下流方向へ流下するので、発電用水車に絡みつくのを確実に防止することができる。
【００１５】
また、流下夾雑物遮蔽板を、桟又は格子形状とすることにより、水路内を流下する夾雑物が大きい場合、この流下夾雑物が直接発電用水車に衝突して破損するのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の水位変動に対応する発電装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１〜図２に、本発明の水位変動に対応する発電装置の一実施例を示す。
本発明の水位変動に対応する発電装置は、ポンプ場や小規模下水処理場において、その流入水路或いは吐出水路Ｗ内で、その所定位置の天井部Ｗｃに垂れ下がるようにして固定的に設置する左右一対のガイドフレームＦと、該左右一対のガイドフレームＦに導かれて、かつ水位の変動に追従するようにして上下方向に浮沈移動するようにした発電装置本体Ｇとより構成する。
この左右一対のガイドフレームＦは、図１に示すように、ガイドフレーム上方（上端）が下流方向に位置するよう傾斜、すなわち、後傾して流入水路或いは吐出水路Ｗ内に固定的に設置する。
この場合、ガイドフレームＦの後傾する傾斜角度は、特に限定されるものではないが、例えば、流入水路或いは吐出水路Ｗ内の水位が、許容最高水位ＨＷＬと最低水位ＬＷＬとの間を変動してもそれに追従して発電装置本体Ｇが抵抗なく容易に上昇移動し、かつ水位の低下に伴ってその自重にて自然に降下するようにして設定する。
また、このガイドフレームＦは、発電装置本体Ｇが水位変動に追従して浮沈移動する際、確実に、かつ円滑にガイドされるようコ字形の断面形を有し、この内部溝内にその長手方向にスライドガイドシューＦｓを配設して構成する。
【００１８】
発電装置本体Ｇは、図２に示すように、対向するフレーム１、１間の一端側にフロート２を取り付け、該フロート２の浮力にて発電装置本体Ｇが水位の変動に追従して水面に対して所定の水深位置で浮遊するようにし、またフレーム１、１間の他端側には流水中の流下夾雑物を発電用水車４側に流下しないよう遮蔽するための遮蔽板３を取り付けるとともに、該遮蔽板３の下流側後方に発電用水車４（パドル）を回転可能に取り付け、流入水路或いは吐出水路Ｗ内を流下する水流圧にて回転する発電用水車４の駆動力を利用してフレーム１に取り付けた発電機５を回転させて発電するように構成する。
【００１９】
この発電用水車４は、対向するフレーム１、１間に貫通するようにして配設する主軸６に対して回転可能、特に限定されるものではないが、例えば、ベアリングなどの軸受７を介して取り付け、円滑に軽快に回転するようにするとともに、発電用水車４の左右いずれかの一端側に大歯車４１を固定し、この大歯車４１に発電機５の軸端に突設固定する歯車５１を噛合するようにし、これにより発電用水車４の回転にて発電機５が回転して発電するようにする。
なお、発電用水車４は、水流量に関係なく流入水路或いは吐出水路Ｗ内を流下する水流圧を受けて回転するならば、その形状は特に限定されるものではない。
【００２０】
フレーム１の外側に突出する主軸６の端部６１、６１には、ガイドフレームＦ内のスライドガイドシューＦｓに支持されて摺動移動するようにスライドガイド６２、６２を取り付ける。このスライドガイドシューＦｓ及びスライドガイド６２の形状は、ガイドフレームＦに導かれて円滑に移動するならば特に限定されるものではない。
また、流入水路或いは吐出水路Ｗ内の水位変動に追従し、かつガイドフレームＦにて支持されて発電装置本体Ｇが浮沈移動する際、この発電装置本体Ｇの姿勢が、水面に対してほぼ水平を保持し、安定するよう補助ガイドフレームＦ１を配設する。
【００２１】
この補助ガイドフレームＦ１は、特に限定されるものではないが、例えば、図２に示すように、ガイドフレームＦと同様に断面コ字形を有し、左右に対向するいずれか一方のガイドフレームＦに平行するようにして配設し、この補助ガイドフレームＦ１内にフレーム１に突設する補助ガイド片Ｆ２の先端を挿入する。この場合、補助ガイド片Ｆ２の先端にベアリング等のガイドシューＦ３を取り付けて円滑に摺動移動するようにする。
これにより、発電装置本体Ｇの浮沈移動時、発電装置本体Ｇのフレーム１は、ガイドフレームＦと補助ガイドフレームＦ１にて支持されるので、発電装置本体Ｇは水面に対して常に水平を保持しその姿勢が安定する。
【００２２】
また、水路内を流下する水流に夾雑物などが混じっていても発電用水車４に衝突及び／又は絡みつくのを未然に防止するため、発電装置本体Ｇの最先端上流部に流下夾雑物除去用の遮蔽板３を突出するようにして取り付ける。
これは、フレーム１、１に直接固定することも可能であるが、取り付けが適正位置とするため、図１、２に示すように、フレーム１、１に遮蔽板取付ブラケット３１、３１を突設し、この遮蔽板取付ブラケット３１、３１に取り付けるようにする。
この遮蔽板３は、図１に示すように、その上端縁を水位変動しても常に水面より上方に突出し、かつ後傾するように配設する。これにより、水面に浮遊して流下する夾雑物も水面上方を乗り越えて発電用水車４側に流下するのを防止し、発電用水車４の破損を防止することができる。
また、この遮蔽板３の形状を、図示の実施例では、平板形で水流に対してほぼ直角に交わるようにして配設したが、この形状、取り付けは限定されない。例えば、図２に２点鎖線で示すように、遮蔽板３の中央部を上流側に突出するよう山形に屈曲することができる。この山形に屈曲する場合は、流下するごみは山形の遮蔽板３に衝突した後、水路の左右方向へ分けられて下流方向へ流下し、発電用水車４に衝突及び絡みつくのを防止することができる。
【００２３】
また、遮蔽板３は、流入水路或いは吐出水路内を流下する夾雑物が大きく、この夾雑物が直接発電用水車４に直接衝突するのを防止する目的の場合は、縦方向或いは横方向の桟もしくは格子形とすることができる。勿論、この場合も遮蔽板３の形態を、平板形或いは山形に屈曲形成することができる。
【００２４】
次に、本発明の水位変動に対応する発電装置の作用について説明する。
流入水路或いは吐出水路内に配設したガイドフレームＦ及び補助ガイドフレームＦ１にて支持された発電装置本体Ｇは、該水路内を流下する水位（水量）に追従してフロート２の浮力にて浮沈するとともに、先端に取り付けた遮蔽板３にて流下する夾雑物を取り分けて水流圧にて発電用水車４が回転する。この発電用水車４には大歯車４１、歯車５１を介して発電機５を回転するよう取り付けているので発電用水車４の回転にて発電する。勿論この発電した電力は、図示省略したがスクリーンの運転状況等を監視するための吐出水位検出やスクリーン回転検出或いは制御するための電力として利用される。
【００２５】
水位の変動に対して、特に水位が上昇する場合は、この水位上昇に伴ってフロート２が浮上することにより、しかも遮蔽板３に受ける水流圧の作用にて発電装置本体Ｇに押し上げ力が作用するようになって発電装置本体Ｇの全体が浮上する。この場合、ガイドフレーム上方（上端）が下流方向に位置するよう傾斜、すなわち、後傾するようにして取り付けられているので、発電装置本体Ｇは抵抗なく軽快、円滑にガイドフレームＦに導かれて浮上移動することができる。
また、反対に水位が低下する場合は、水位の低下に伴ってフロート２に作用する浮力及び遮蔽板３に受ける水流圧も低下し、これにより発電装置本体Ｇはその自重にてガイドフレームＦに導かれて  自然と降下するようになる。
このようにして水位の変動にて発電装置本体Ｇが浮沈するとき、発電装置本体Ｇは常にガイドフレームＦ及び補助ガイドフレームにて支持されているので、正しい水平状態の姿勢を保持することができ、かつ水位の変動に対しても常に発電用水車４は水流圧を受けて回転し、安定して発電することができる。
【００２６】
以上、本発明の水位変動に対応する発電装置について、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、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ものである。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の水位変動に対応する発電装置は、水路内を流れる水流の水位変動に関係なく常に安定して必要電力を発電するようにするという特性を有していることから、ポンプ場や小規模下水処理場に設置する無動力スクリーンの運転状況等を監視する装置への給電用発電装置の用途に好適に用いることができるほか、例えば、地下水路内に設置して安定して電力を供給するようにした発電装置としての用途にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の水位変動に対応する発電装置の一実施例を示す正面縦断面図である。
【図２】同平面図である。
【符号の説明】
【００２９】
Ｆ    ガイドフレーム
Ｇ    発電装置本体
Ｗ    流入水路或いは吐出水路
Ｆｓ  スライドガイドシュー
Ｆ１  補助ガイドフレーム
Ｆ２  補助ガイド片
Ｆ３  ガイドシュー
１    フレーム
２    フロート
３    遮蔽板
４    発電用水車
４１  大歯車
５    発電機
５１  歯車
６    主軸
６１  主軸の端部
６２  スライドガイド
７    軸受
【図１】
2007321664.tif 000003
【図２】
2007321664.tif 000004