(57)【要約】【課題】河川等を利用した簡易設置型の簡易な構造で安価な水力式発電装置を提供する。【解決手段】水力式発電装置１は、河川敷３等に設置され、川５の流れを利用して水車７を回転させることによって発電を行う簡易設置型の水力式の発電装置であって、内部に中空フロート部９を有し、外周面に複数枚の水掻き板１１が放射状に植設されたドラム型の水車７と、該水車７の車軸１３に対して直結される動力増幅装置１５及び発電機１７と、上記水車７を川幅方向Ｂに車軸１３が向くように水面に浮かべて回転自在に支持する支持部材１９とを備えている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
河川敷等に設置され、川の流れを利用して水車を回転させることによって発電を行う簡易設置型の水力式発電装置において、内部に中空フロート部を有し、外周面に複数枚の水掻き板が放射状に植設されたドラム型の水車と、該水車の車軸に対して直結される動力増幅装置及び発電機と、前記水車を川幅方向に車軸が向くように水面に浮かべて回転自在に支持する支持部材とを備えていることを特徴とする水力式発電装置。
【請求項２】
請求項１に記載した水力式発電装置において、前記支持部材は前記水車の水平姿勢を維持した状態で水車を上下動させることのできる揺動アームと、河川を跨ぐようにして河川敷等に設置され、前記揺動アームを揺動自在に支持する支持フレームとを備えていることを特徴とする水力式発電装置。
【請求項３】
請求項２に記載した水力式発電装置において、前記揺動アームの揺動基端部には揺動アームの揺動角度を規制する揺動角度規制ストッパが設けられていることを特徴とする水力式発電装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載した水力式発電装置において、前記水車の左右の端面の外方には発電室がそれぞれ設けられており、該発電室内には発電室の傾きに関係なく前記動力増幅装置と発電機の水平姿勢を常時維持した状態で動力増幅装置と発電機を支持する振り子様の動きをするバランス台が設けられていることを特徴とする水力式発電装置。
【請求項５】
請求項１に記載した水力式発電装置において、前記支持部材は河川に浮かべて使用されるボート様の形状の浮遊体と、該浮遊体に一端が接続され、他端が河川敷等に固定される支持部材とを備えていることを特徴とする水力式発電装置。
【請求項６】
請求項５に記載した水力式発電装置において、川の流れの上流に位置する前記浮遊体の船首部分には浮遊体内へのゴミ等の流入を防止するフェンスガードが設けられていることを特徴とする水力式発電装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載した水力式発電装置において、前記水車は河川の流れ方向あるいは川幅方向に複数基連接して設けられていることを特徴とする水力式発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川敷等に設置され、川の流れを利用して水車を回転させることによって発電を行う簡易設置型の水力式発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現代の生活において電気は欠かせないものとなっており、身の回りの製品を例にとっても部屋の照明、冷蔵庫、洗濯機、テレビ、電子レンジ、炊飯器、エアコン等、実に多くの製品が電気の供給を受けて作動する構造になっている。
一方、電力の消費は年々増大しており、また二酸化炭素の増加による地球温暖化が叫ばれ、電子力発電の安全性が見直されている今日においてはいわゆる地球に優しい水力、風力、太陽熱等といった自然エネルギーを利用した発電方式の必要性が再確認されている。
【０００３】
また災害時等の非常時の停電に備えて、あるいは電気代の節約を図るために必要とする電力の一部を自家発電によって賄う取り組みも一部の企業や家庭においては既に行われている。
しかし発電装置の多くは一般に大掛かりであり、個人や小規模な団体が購入するには高額であり、設置スペースの確保も難しい。従って自家発電設備の普及はほとんど進んでいないのが現状であり、発電装置の小型、軽量化そして製品コストの削減と設置の簡易化、自治体レベルでの利用等を推し進めることが発電装置の普及を図る上において今後重要になってくるものと考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような背景技術が抱えていた問題点の存在を踏まえてなされたものであって、例えば自治体レベルでの利用や災害時等の非常時の利用を想定して河川等を利用した簡易設置型の簡易な構造で安価な水力式発電装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために請求項１に記載した発明は、河川敷等に設置され、川の流れを利用して水車を回転させることによって発電を行う簡易設置型の水力式発電装置において、内部に中空フロート部を有し、外周面に複数枚の水掻き板が放射状に植設されたドラム型の水車と、該水車の車軸に対して直結される動力増幅装置及び発電機と、前記水車を川幅方向に車軸が向くように水面に浮かべて回転自在に支持する支持部材とを備えていることを特徴とする水力式発電装置である。
【０００６】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した水力式発電装置において、前記支持部材は前記水車の水平姿勢を維持した状態で水車を上下動させることのできる揺動アームと、河川を跨ぐようにして河川敷等に設置され、前記揺動アームを揺動自在に支持する支持フレームとを備えていることを特徴とする水力式発電装置である。
【０００７】
請求項３に記載した発明は、請求項２に記載した水力式発電装置において、前記揺動アームの揺動基端部には揺動アームの揺動角度を規制する揺動角度規制ストッパが設けられていることを特徴とする水力式発電装置である。
【０００８】
請求項４に記載した発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載した水力式発電装置において、前記水車の左右の端面の外方には発電室がそれぞれ設けられており、該発電室内には発電室の傾きに関係なく前記動力増幅装置と発電機の水平姿勢を常時維持した状態で動力増幅装置と発電機を支持する振り子様の動きをするバランス台が設けられていることを特徴とする水力式発電装置である。
【０００９】
請求項５に記載した発明は、請求項１に記載した水力式発電装置において、前記支持部材は河川に浮かべて使用されるボート様の形状の浮遊体と、該浮遊体に一端が接続され、他端が河川敷等に固定される支持部材とを備えていることを特徴とする水力式発電装置である。
【００１０】
請求項６に記載した発明は、請求項５に記載した水力式発電装置において、川の流れの上流に位置する前記浮遊体の船首部分には浮遊体内へのゴミ等の流入を防止するフェンスガードが設けられていることを特徴とする水力式発電装置である。
【００１１】
請求項７に記載した発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載した水力式発電装置において、前記水車は河川の流れ方向あるいは川幅方向に複数基連接して設けられていることを特徴とする水力式発電装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の水力式発電装置によれば、水車は中空フロート部の存在によって常時水面に浮かんだ状態で回転するため、河川の水位の増減に影響されることなく安定した発電量を確保できる。また水車を揺動アームによって揺動自在に支持する構造を採用した場合には中空フロート部の浮力によって河川の水嵩に応じて水車は上下動することが可能となる。また動力増幅装置と発電機を水車に直結する構造を採用しているためチェーンやベルト等の駆動伝達手段を使用した場合に比べて駆動力のロスを減少させることができる。
【００１３】
また支持部材を揺動アームと支持フレームとによって構成した場合には設置が簡単であり、支持フレームを適宜連結することによって支持部材の機械的強度を向上させ、大型の水力式発電装置とすることが可能となる。
また揺動アームの揺動基端部に揺動角度規制ストッパを設けた場合には揺動アームの過剰な揺動が防止されるため隣接する水車同士の干渉や揺動アームや水車に掛かる衝撃を和らげることができる。
【００１４】
発電室内にバランス台を設けた場合には揺動アームの揺動角度が変化しても動力増幅装置と発電機は常に水平姿勢を維持するため、水車の安定した回転と安定した発電量を確保できる。
また支持部材をボート様の形状の浮遊体と支持部材とによって構成した場合には支持部材の固定位置を替えるだけで容易に水力式発電装置を移動することができる。
【００１５】
浮遊体の船首にフェンスガードを設けた場合には、水といっしょに河川を流れてくるゴミや流木等の異物の浮遊体内への流入を防止し、水車の円滑な回転を常時確保できるようになる。
また水車を河川の流れ方向あるいは川幅方向に複数基連接した場合には、水力式発電装置の発電量を更に増大させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本願発明の水力式発電装置１は河川敷３等に設置され、川５の流れを利用して水車７を回転させることによって発電を行う簡易設置型の小型でシンプルな構造の発電装置である。
そして本発明の水力式発電装置１は内部に中空フロート部９を有し、外周面に複数枚の水掻き板１１が放射状に植設されたドラム型の水車７と、該水車７の車軸１３に対して直結される動力増幅装置１５及び発電機１７と、水車７を川幅方向Ｂに車軸１３が向くように水面に浮かべて回転自在に支持する支持部材１９とを備えている。
以下、下記に示す実施の形態１と実施の形態２を例に採って本願発明に係る水力式発電装置１について図面に基づいて具体的に説明する。
【００１７】
実施の形態１に係る水力式発電装置１は支持部材１９として水車７の水平姿勢を維持した状態で水車７を上下動させることのできる揺動アーム２１と、河川５を跨ぐように河川敷３等に設置され、上記揺動アーム２１を揺動自在に支持する支持フレーム２３とを備えている。
揺動アーム２１は水車７の左右の端面を挟むように設けられる長杆状の部材で、本実施の形態では水車７を支持する先端支持部２５と、これと反対側の揺動基端部２７とが円弧状に加工された長寸の平板状部材によって構成されている。
【００１８】
揺動アーム２１の先端支持部２５の中心には水車７の車軸１３を貫通させる貫通孔２９が刻設されており、先端支持部２５の一例として外側面には上記貫通孔２９と軸心を一致させて軸受部３１が設けられている。
揺動アーム２１の揺動基端部２７の中心には後述する支持フレーム２３のうち河川５を跨ぐように水平に架け渡されている揺動軸部３３を受け入れる受入れ穴３５が刻設されている。また揺動基端部２７の内側面と外側面には上記受入れ穴３５と軸心を一致させてスリーブ状の軸部ホルダ３７が設けられている。
【００１９】
また軸部ホルダ３７の一部には図２に示すように揺動アーム２１の揺動角度θを規制する揺動角度規制ストッパ３９が設けられている。そして揺動角度規制ストッパ３９は上記軸部ホルダ３７の一部を開口して設けられる矩形穴状の係合窓部４１と、上記揺動軸部３３の周面に突出状態で設けられる係合凸部４３とを備え、これらを互いに係合させることによって構成されている。
尚、係合窓部４１の軸方向の幅寸法は係合凸部４３の長さ寸法より僅かに大きめに形成されており、係合窓部４１の円周方向の開口長は係合凸部４３の厚み寸法よりかなり大きめに形成されている。従って揺動アーム２１は軸方向への移動は規制されているが、揺動軸部３３を中心として軸回りに所定の揺動角度θ分だけ揺動できるようになっている。
【００２０】
支持フレーム２３は一例としてパイプ材によって形成されており、該パイプ材を折り曲げたり、溶接や継手を利用して適宜つなぎ合わせることによって構成されちる。因みに本実施の形態では川幅方向Ｂに架け渡される門型のフレーム４５と、河川の流れ方向Ａに沿うように配置され、対向する位置にある上記門型のフレーム４５を連結する直管状のフレーム４７とを組み合わせることによって支持フレーム２３は構成されている。
また図１に示すように支持フレーム２３を補強するための張り綱４９等を設けることも可能である。
【００２１】
水車７は、円筒状の回転ドラム５１を備えており、回転ドラム５１の内部は空洞で上述したように中空フロート部９が形成されている。尚、中空フロート部９には水車７の水面に対する沈降量を調整するために浮力材等が適宜充填される。
回転ドラム５１の外周面には上述したように複数枚の水掻き板１１が放射状に植設されている。本実施の形態ではこの水掻き板１１は一例として長寸の短冊状の矩形平板部材によって構成されている。回転ドラム５１の左右の端部には円板状のフランジ部５３が設けられており、水掻き板１１によって捕えた水の側方からの流出を防止している。
【００２２】
水車７の左右の端面の外方には発電室５５がそれぞれ設けられている。発電室５５は一例として円筒ドラム形状を有しており、その内部に設けられるバランス台５７とによって二重構造になっている。
バランス台５７は発電室５５の内径より一回り小さな半円筒形状をしており、上面は平坦な載置面５９になっている。そして載置面５９には上述した動力増幅装置１５と発電機１７とが載置され固定されている。またバランス台５７の内周面の底部には一例としてバランスウェイト６１が設けられており、外方の発電室５５の傾きに関係なく、内部のバランス台５７、そして該バランス台５７によって支持される動力増幅装置１５と発電機１７は常時水平姿勢を維持し得るようになっている。
【００２３】
動力増幅装置１５は水車７の回転によって得られた動力を増幅して、発電機１７に伝える装置である。一例として歯車列を使用した増速装置が利用でき、動力増幅装置１５の入力軸に伝達された水車７の回転は増速され、更に高速の回転となって動力増幅装置１５の出力軸に伝達される。
発電機１７が水車７の回転によって得られた動力を電力に変換するための機械である。そして本発明では水車７と発電機１７との間に上述した動力増幅装置１５を直結状態で介在させているため、動力がロスなく増幅され、発電効率が高く、比較的大きな発電量を得ることができる。
【００２４】
実施の形態２に係る水力式発電装置１は図６に示すように支持部材１９として河川５に浮かべて使用されるボート様の形状の浮遊体６３と、該浮遊体６３に一端が接続され、他端が河川敷３等に固定される支持ロープ６５とを備えている。
浮遊体６３の内部は一例として空洞でフロート状に構成されている。浮遊体６３の船首部分６７は川５の流れの上流を向くように配置されており、該船首部分６７には浮遊体６３内への水の流入を許容する流入開口６９が設けられている。
【００２５】
浮遊体６３の船尾部分７１には浮遊体６３内に流入した水を川５の下流に排出するための流出開口７３が設けられている。
また浮遊体６３の船首部分６７には浮遊体６３内へのゴミや流木等の異物（これらをまとめてゴミ等Ｇという）の流入を防止するフェンスガード７５が設けられている。フェンスガード７５には透水構造が設けられており、浮遊体６３内への水の流入は水の勢いを妨げることなく行われるようになっている。本実施の形態では一例として矢形に折り曲げた複数本の長杆状部材をすのこ状に配列した構造のフェンスガード７５を使用している。
【００２６】
浮遊体６３の中央部分は水車７の収容開口７７になっている。収容開口７７の左右のフロート部７９内には実施の形態１において述べた動力増幅装置１５と発電機１７が固定状態で設けられており、これら動力増幅装置１５と発電機１７と軸心を一致させて収容開口７７内に川幅方向Ｂに沿って水車７が回転自在に設けられている。
支持ロープ６５は一例として２本設けられており、浮遊体６３の船首部分６７に近い左右の側端部にそれぞれの支持ロープ６５の一端が接続されている。支持ロープ６５の他端は適宜杭８１等を使用して河川敷３等に固定される。
図中符号８３で示す部材は中継ボックス８３であり、各発電機１７によって発電された電力はこの中継ボックス８３を介して外部に取り出され、図示しない変圧器等によって所定電圧に変換されて電力が供給される。
尚、水車７、動力増幅装置１５及び発電機１７の構成は前記実施の形態１と同様であるので本実施の形態中の説明は省略する。
【００２７】
以上、本発明を実施するための最良の形態とその具体的な実施の形態について詳述してきたが、具体的な構成はこのような形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内における設計の変更などがあっても本発明に含まれる。
例えば、水車７は１つの水力式発電装置１に対して１基のみ設ける他、河川の流れ方向Ａあるいは川幅方向Ｂに複数基連接して設けることが可能である。因みに図５、６では水車７を河川の流れ方向Ａに４基または３基の水車７を並設状態で配設した実施の形態が一例として図示されている。
また動力増幅装置１５と発電機１７は水車７の左右いずれかの端面の一方のみに１基ずつ設けることも可能であり、川幅の広い河川５にあっては河川５中の川底に杭８１を打ったり、支持フレーム２３を固定して川幅方向Ｂに複数組の支持部材１９を連接ないし並接するようにすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は個人や小規模な団体あるいは自治体レベルで使用できる簡易設置型の水力式発電装置の製造、使用分野等で利用でき、特に小型、軽量で安価、そして構造が簡単で安定した発電量を常時得たい場合に利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る水力式発電装置の設置状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る水力式発電装置を示す側断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る水力式発電装置を一部破断して示す正面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る水力式発電装置を一部破断して示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る水力式発電装置を河川の流れ方向に複数組連接して設置した状態を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る水力式発電装置の設置状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  水力式発電装置      ３  河川敷        ５  川（河川）
７  水車      ９  中空フロート部      １  水掻き板
１３  車軸      １５  動力増幅装置      １７  発電機
１９  支持部材      ２１  揺動アーム      ２３  支持フレーム
２５  先端支持部      ２７  揺動基端部        ２９  貫通孔
３１  軸受部      ３３  揺動軸部      ３５  受入れ穴
３７  軸部ホルダ      ３９  揺動角度規制ストッパ        ４１  係合窓部
４３  係合凸部      ４５  門型のフレーム      ４７  直管状のフレーム
４９  張り綱      ５１  回転ドラム      ５３  フランジ部
５５  発電室        ５７  バランス台      ５９  載置面
６１  バランスウェイト      ６３  浮遊体      ６５  支持ロープ
６７  船首部分      ６９  流入開口      ７１  船尾部分
７３  流出開口      ７５  フェンスガード      ７７  収容開口
７９  フロート部      ８１  杭      ８３  中継ボックス
Ａ  河川の流れ方向      Ｂ  川幅方向
θ  揺動角度      Ｇ  ゴミ等
【図１】
2007040217.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007040217.tif 000007
【図６】
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