(57)【要約】【課題】水路を開閉するゲートに水力発電装置を取り付け、放流されるだけであった位置エネルギーを持っている水を有効利用して発電し、環境汚染の低減や温暖化防止に貢献する発電装置付きゲートを提供することにある。【解決手段】水路２を開閉するゲート１ａに、ゲート１ａの上流側水路２ａの水を下流側水路２ｂに流出する発電用流水通路４を設け、当該発電用流水通路４内を通過する流水で発電する水力発電装置３を当該発電用流水通路４内に取り付けた。【選択図】        図１
2007205212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路を開閉するゲートに、ゲートの上流側水路の水を下流側水路に流出する発電用流水通路を設け、当該発電用流水通路内を通過する流水で発電する水力発電装置を当該発電用流水通路内に取り付けたことを特徴とする発電装置付きゲート。
【請求項２】
水路を開閉する昇降式ゲートの下部に、ゲートの上流側水路の水を下流側水路に流出する発電用流水通路を当該ゲートを貫通して設け、ゲートの上流側水路に臨む側の下部に発電用流水通路の導入口を設け、ゲートの下流側水路に臨む側の下部に発電用流水通路の流出口を設け、当該発電用流水通路内を通過する流水で発電する水力発電装置を当該発電用流水通路内に取り付け、当該発電用流水通路の上流側水路に臨む側のゲートに発電用流水通路の導入口への流入水量を制御する制水補助ゲートを取り付けたことを特徴とする発電装置付きゲート。
【請求項３】
水路を開閉する昇降式ゲートの内部に、ゲートの上流側水路の水を下流側水路に流出する発電用流水通路を上下方向に設け、ゲートの頂部に発電用流水通路の導入口を設け、ゲートの下流側水路に臨む側の下部に発電用流水通路の流出口を設け、当該発電用流水通路内を通過する流水で発電する水力発電装置を当該発電用流水通路内の下部に取り付けたことを特徴とする発電装置付きゲート。
【請求項４】
水路を開閉する起伏式ゲートの下部に、ゲートの上流側水路の水を下流側水路に流出する発電用流水通路を当該ゲートを貫通して設け、ゲートの上流側水路に臨む側の下部に発電用流水通路の導入口を設け、ゲートの下流側水路に臨む側の下部に発電用流水通路の流出口を設け、当該発電用流水通路内を通過する流水で発電する水力発電装置を当該発電用流水通路内に取り付け、当該発電用流水通路の上流側水路に臨む側のゲートに発電用流水通路の導入口への流入水量を制御する制水補助ゲートを取り付けたことを特徴とする発電装置付きゲート。
【請求項５】
水路を開閉する起伏式ゲートの内部に、ゲートの上流側水路の水を下流側水路に流出する発電用流水通路を上下方向に設け、ゲートの頂部に発電用流水通路の導入口を設け、ゲートの下流側水路に臨む側の下部に発電用流水通路の流出口を設け、当該発電用流水通路内を通過する流水で発電する水力発電装置を当該発電用流水通路内の下部に取り付けたことを特徴とする発電装置付きゲート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水路を開閉するゲートに水力発電装置を取り付け、放流されるだけであった位置エネルギーを持っている水を有効利用して発電する発電装置付きゲートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、小水力発電を行う場合、水の位置エネルギーを確保するために、管路を上流から下流へ敷設して高低差を確保したり、急流河川においては河川内に落差工を作り水位差を確保している。また、発電設備を格納する構造物が必要となる。この構造物を河川内に設置した場合、スペースの制約が生じる。又水没時の対応、保守点検への配慮がなどが求められる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、水門、堰において扉体からの越流水による落水音が発生している。
起伏ゲートにあっては、扉体下流側には土砂が堆積し易く全閉時の倒伏時の障害になっている。その対策として、防音装置や排砂装置の取り付け、定期的な土砂排除を実施している。また、水門・堰には貯水域があるため人々が周囲に集まり易い。このため操作時の安全確認、操作する旨の事前警報などが必要になる。その対策として、ＣＣＴＶ監視設備の取り付け、サイレンやアナウンスによる警報などが実施されている。
これらの対策を行う場合においては、電力を使用しており、その一方で、放流されるだけであった位置エネルギーを持っている水は有効利用されていないという現実があった。
【０００４】
この発明は、上記のような課題に鑑み、その課題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、水路を開閉するゲートに水力発電装置を取り付け、放流されるだけであった位置エネルギーを持っている水を有効利用して発電し、環境汚染の低減や温暖化防止に貢献する発電装置付きゲートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の目的を達成するために、請求項１の発明は、水路を開閉するゲートに、ゲートの上流側水路の水を下流側水路に流出する発電用流水通路を設け、当該発電用流水通路内を通過する流水で発電する水力発電装置を当該発電用流水通路内に取り付けた手段よりなるものである。
【０００６】
また、請求項２の発明は、水路を開閉する昇降式ゲートの下部に、ゲートの上流側水路の水を下流側水路に流出する発電用流水通路を当該ゲートを貫通して設け、ゲートの上流側水路に臨む側の下部に発電用流水通路の導入口を設け、ゲートの下流側水路に臨む側の下部に発電用流水通路の流出口を設け、当該発電用流水通路内を通過する流水で発電する水力発電装置を当該発電用流水通路内に取り付け、当該発電用流水通路の上流側水路に臨む側のゲートに発電用流水通路の導入口への流入水量を制御する制水補助ゲートを取り付けた手段よりなるものである。
【０００７】
また、請求項３の発明は、水路を開閉する昇降式ゲートの内部に、ゲートの上流側水路の水を下流側水路に流出する発電用流水通路を上下方向に設け、ゲートの頂部に発電用流水通路の導入口を設け、ゲートの下流側水路に臨む側の下部に発電用流水通路の流出口を設け、当該発電用流水通路内を通過する流水で発電する水力発電装置を当該発電用流水通路内の下部に取り付けた手段よりなるものである。
【０００８】
また、請求項４の発明は、水路を開閉する起伏式ゲートの下部に、ゲートの上流側水路の水を下流側水路に流出する発電用流水通路を当該ゲートを貫通して設け、ゲートの上流側水路に臨む側の下部に発電用流水通路の導入口を設け、ゲートの下流側水路に臨む側の下部に発電用流水通路の流出口を設け、当該発電用流水通路内を通過する流水で発電する水力発電装置を当該発電用流水通路内に取り付け、当該発電用流水通路の上流側水路に臨む側のゲートに発電用流水通路の導入口への流入水量を制御する制水補助ゲートを取り付けた手段よりなるものである。
【０００９】
また、請求項５の発明は、水路を開閉する起伏式ゲートの内部に、ゲートの上流側水路の水を下流側水路に流出する発電用流水通路を上下方向に設け、ゲートの頂部に発電用流水通路の導入口を設け、ゲートの下流側水路に臨む側の下部に発電用流水通路の流出口を設け、当該発電用流水通路内を通過する流水で発電する水力発電装置を当該発電用流水通路内の下部に取り付けた手段よりなるものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上の記載より明らかなように、この発明に係る発電装置付きゲートによれば、ゲートで堰き止められている上流側水路の貯水の位置エネルギーをして発電することができる。つまり、ゲートで一定の水深を確保しつつ下流の維持放流水として流下させていた水を発電に有効利用することができる。その特徴は次のようなものである。
（１）発電装置はゲートに設置するので特別な構造物を必要としない。
（２）得られる電力を蓄電器（バッテリー、コンデンサー、他）に蓄え設備周辺の保安灯、警報装置、設備の補助電力などに利用することができる。
（３）放流量が多い場所によっては売電することも可能である。
（４）ゲート下部から放流するため越流水による落水音や振動が発生しない。
（５）ゲート下部から放流するため掃流効果が生じゲート全閉の障害となりやすい土砂などの堆積を防止できる。
（６）発電設備は複数設け時期によって異なる水量に対応し発電できるようにする。
（７）水力を利用するクリーンエネルギーであり既存ゲート設備にも設置可能で微力ではあるが環境汚染、温暖化防止に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に記載の発明を実施するための最良の形態に基づいて、この発明をより具体的に説明する。
【００１２】
〔最良の形態−１〕
ここで、図１は発電装置付きゲートの側断面図である。
図１において、発電装置付きゲート１は、ゲート１ａの上流側水路２ａの水を下流側水路２ｂに流出させる際の流水を利用して発電させるもので、水力発電装置３がゲート１ａに取り付けられた構造からなり、水路２に対してその横断方向に水路２を遮断するようにして設置されている。発電装置付きゲート１はゲート１ａが昇降する昇降式ゲートからなり、ゲート１ａが昇降することにより、水路２を開閉する構造になっている。
【００１３】
発電装置付きゲート１は、自然排水時にはゲート１ａを上昇させて排水、またはゲート１ａを全閉のままでゲート１ａに取り付けられた水力発電装置３を通過させて流出させる。そしてゲート１ａに取り付けられた水力発電装置３を利用して、通過する流水で発電させる構造になっている。
【００１４】
ゲート１ａは、例えば四角形で板状のスキンプレート１ｂ、スキンプレート１ｂの下流側水路２ｂに臨む側の表面に取り付けられた縦横の補強桁１ｃなどから構成されている。ゲート１ａのスキンプレート１ｂはこれらの補強桁１ｃによって補強されて剛性が高められている。
【００１５】
発電装置付きゲート１が設置された水路２の左右両側面には、昇降する発電装置付きゲート１の左右側端を昇降摺動案内する図示しないガイド溝が上下方向にそれぞれ形成されている。ゲート１ａはこのガイド溝に沿って昇降する構造になっている。
【００１６】
ゲート１ａの左右側端にはガイド溝との摺動抵抗を少なくする図示しないローラーが上下にそれぞれ設けられていて、ゲート１ａが昇降する場合にスムーズに昇降できるようになっている。
【００１７】
発電装置付きゲート１は、図示しないゲート昇降機構によって昇降する構造になっている。ゲート昇降機構には、例えば、ワイヤロープとシリンダとの組合せ、ラック桁とピニオンとの組合せ、ワイヤロープと巻き取りドラムとの組合せなど、各種の機構がある。
【００１８】
ゲート１ａの下部には、ゲート１ａの上流側水路２ａの水を下流側水路２ｂに流出する発電用流水通路４が当該ゲート１ａを貫通して設けられている。また、発電用流水通路４の導入口４ａはゲート１ａの上流側水路２ａの臨む側の下部に設けられている。導入口４ａはゲート１ａを構成するスキンプレート１ｂの下部を開口した部分となる。
【００１９】
発電用流水通路４は、その上流口となる導入口４ａがスキンプレート１ｂの下部に開口されており、そのスキンプレート１ｂから下流側水路２ｂに向けて設けられている。発電用流水通路４は導入口４ａに通じる上流側の一部の内周面が、下流側水路２ｂに臨むスキンプレート１ｂの表面に縦横に取り付けられている補強桁１ｃの一部で構成されている。
【００２０】
つまり、発電用流水通路４の導入口４ａに通じる上流側の一部の左右の内周側面は縦方向に取り付けられた左右の補強桁１ｃの一部によって構成され、又発電用流水通路４の導入口４ａに通じる上流側の一部の上下の内周天井面と内周底面は横方向に取り付けられた上下の補強桁１ｃの一部で構成される。
【００２１】
水路２の下流側水路２ｂに臨む側のゲート１ａの下部に下流側水路２ｂに向けて突出する発電用流水通路４の内部には、水力発電装置３が取り付けられている。水力発電装置３が取り付けられる発電用流水通路４の内部断面は円筒状に形成されており、円筒状の先端側はラッパ状に形成されて発電用流水通路４の導入口４ａ側を構成する縦横に配置された補強桁１ｃに連結されている。
【００２２】
発電用流水通路４の下流口となる流出口４ｂは、ゲート１ａの下部のスキンプレート１ｂから下流側水路２ｂに向けて水平に取り付けられている円筒状の後端側に設けられている。水力発電装置３は発電用流水通路４の導入口４ａと流出口４ｂとの間の内部に取り付けられている。水力発電装置３は流出口４ｂ寄りに取り付けられている。
【００２３】
水力発電装置３は、ゲート１ａが閉じられた状態でゲート１ａの上流側水路２ａの水を発電用流水通路４の内部を通過させて下流側水路２ｂに向けて流出させる際の流水を利用して発電する構造になっている。水力発電装置３は円筒状の発電用流水通路４の内部中央に取り付けられている。水力発電装置３は発電用流水通路４の内周面に放射状に配置された複数の固定リブ４ｃによって発電用流水通路４の内部に固定されている。
【００２４】
水力発電装置３には、図示するように上流側水路２ａに向けて突出する回転軸に例えばプロペラ３ａが取り付けられたプロペラ式発電機が使用されている。水力発電装置３には得られた電気を外部に送電するための送電線３ｂが接続されている。水力発電装置３は、流水によってプロペラ３ａが回転することにより、発電し、送電線３ｂを通じて外部の例えば管理室などに送電され、管理室で使用する電源の一部として利用される。
【００２５】
制水補助ゲート５は、発電用流水通路４の導入口４ａへの流入水量を制御する機能を果たすもので、発電用流水通路４の上流側水路２ａに臨む側のゲート１ａに取り付けられている。制水補助ゲート５は、導入口４ａを全閉、全開及び任意の開口面積に調整する。流入水量を調整することで上流側水路２ａの水位の調整を図り、また水力発電装置３の発電能力を調整している。
【００２６】
制水補助ゲート５は上流側水路２ａに臨む側のゲート１ａのスキンプレート１ｂの表面側に例えば昇降自在に取り付けられている。制水補助ゲート５は上昇することで導入口４ａを開き、下降することで導入口４ａを閉じる構造になっている。なお、制水補助ゲート５は左右方向に移動して導入口４ａを開閉する構造でもよい。
【００２７】
導入口４ａが形成された上流側水路２ａに臨む側のスキンプレート１ｂの表面側には、導入口４ａを挟んでその左右両側に昇降する制水補助ゲート５をガイドする上下向きの昇降ガイド５ａが並設されている。左右の昇降ガイド５ａは、方形状の制水補助ゲート５の左右の側端部分と側端付近の表面部分をガイドするようになっていて、昇降ガイド５ａには例えばＬ型鋼が使用される。
【００２８】
制水補助ゲート５は、図示しないゲート昇降機構によって昇降する構造になっている。ゲート昇降機構には、例えば、ワイヤロープとシリンダとの組合せ、ラック桁とピニオンとの組合せ、ワイヤロープと巻き取りドラムとの組合せなど、各種の機構がある。
【００２９】
また、制水補助ゲート５による全閉時に導入口４ａを完全に塞いで水漏れが生じないように、方形状の制水補助ゲート５の周縁側には例えば水密ゴム５ｂが取り付けられていて、全閉時の制水補助ゲート５は導入口４ａの外周囲をこの水密ゴム５ｂによって囲むことで水密を図っている。
【００３０】
次に、上記発明を実施するための最良の形態の構成に基づく作用について以下説明する。
ゲート１ａを閉じた状態で、ゲート１ａのスキンプレート１ｂの上流側水路２ａ側に取り付けられた制水補助ゲート５を上昇させて、スキンプレート１ｂの下部に形成された発電用流水通路４の導入口４ａを開口する。
【００３１】
発電用流水通路４の導入口４ａが開口すると、上流側水路２ａの水は導入口４ａから発電用流水通路４内に流入する。流入した水は発電用流水通路４内を通過して流出口４ｂに向かって流下する。流出口４ｂ寄りの発電用流水通路４の内部には水力発電装置３が取り付けられており、発電用流水通路４の内部を通過する流水によって水力発電装置３のプロペラ３ａは回転して、水力発電装置３は発電する。
【００３２】
水力発電装置３でつくられた電気は送電線３ｂを通じて外部の例えば管理室に送電され、管理室で使用する電源の一部として利用されることになる。水力発電装置３のプロペラ３ａを回転させた水は発電用流水通路４の流出口４ｂから下流側水路２ｂに排出される。
【００３３】
このようにして、上流側水路２ａから下流側水路２ｂに無駄に放流されていた水は電気エネルギーに変換されて利用することが可能となり、天然資源の有効活用が図られることになる。
【００３４】
〔最良の形態−２〕
ここで、図２は発電装置付きゲートの側断面図である。
図２において、発電装置付きゲート１１は、ゲート１１ａの上流側水路１２ａの水を下流側水路１２ｂに流出させる際の流水を利用して発電させるもので、水力発電装置１３がゲート１１ａに取り付けられた構造からなり、水路１２に対してその横断方向に水路１２を遮断するようにして設置されている。発電装置付きゲート１１はゲート１１ａが昇降する昇降式ゲートからなり、ゲート１１ａが昇降することにより、水路１２を開閉する構造になっている。
【００３５】
発電装置付きゲート１１は、自然排水時にはゲート１１ａを上昇させて排水、またはゲート１１ａを全閉のままでゲート１１ａに取り付けられた水力発電装置１３を通過させて流出させる。そしてゲート１１ａに取り付けられた水力発電装置１３を利用して、通過する流水で発電させる構造になっている。
【００３６】
ゲート１１ａは、内部に空洞を有する厚みのある構造からなり、その表面は薄い鋼板によって構成され、薄い鋼板の内部裏面には縦横方向に補強リブが取り付けられている。ゲート１１ａの頂部１１ｂは越流し易いように下流側水路１２ｂに向けて緩やかに斜め下向きに傾斜している。
【００３７】
ゲート１１ａの下流側水路１２ｂに面する下部側は上流側水路１２ａに向けて急傾斜しており、又ゲート１１ａの上流側水路１２ａに面する下部側は下流側水路１２ｂに向けて少し傾斜してその下端は全閉時には水路１２の底面に当接するようになっている。このため、この下端には水密ゴムが取り付けられて、水密性が図られている。
【００３８】
発電装置付きゲート１１が設置された水路１２の左右両側面には、昇降する発電装置付きゲート１１の左右側端を昇降摺動案内する図示しないガイド溝が上下方向にそれぞれ形成されている。ゲート１１ａはこのガイド溝に沿って昇降する構造になっている。ゲート１１ａの左右側端にはガイド溝との摺動抵抗を少なくする図示しないローラーが上下にそれぞれ設けられていて、ゲート１１ａが昇降する場合にスムーズに昇降できるようになっている。
【００３９】
発電装置付きゲート１１は、図示しないゲート昇降機構によって昇降する構造になっている。ゲート昇降機構には、例えば、ワイヤロープとシリンダとの組合せ、ラック桁とピニオンとの組合せ、ワイヤロープと巻き取りドラムとの組合せなど、各種の機構がある。
【００４０】
ゲート１１ａの中空な内部には、ゲート１１ａの上流側水路１２ａの水を下流側水路２ｂに流出する発電用流水通路１４が上下方向に設けられている。発電用流水通路１４は、上流側水路１２ａからの水が流入する導入口１４ａ、一時貯水室１４ｂ、流入水が落下する流下管１４ｃ、流入水が下流側水路１２ｂに流出する流出口１４ｄから構成されている。
【００４１】
発電用流水通路１４の導入口１４ａはゲート１１ａの頂部１１ｂに設けられている。この図面では導入口１４ａは側断面において二箇所に設けられている。つまり上流側水路１２ａ寄り側の箇所と下流側水路１２ｂ寄り側の箇所に設けられている。
【００４２】
発電用流水通路１４の一時貯水室１４ｂは、導入口１４ａから流入した水が一時的に貯められる室で、発電用流水通路１４の導入口４ａが開口されたゲート１１ａの頂部１１ｂのその下方のゲート１１ａ内部の上部に設けられている。一時貯水室１４ｂの底面中央には流下管１４ｃの上端が開口接続されている。一時貯水室１４ｂ内の水は底面中央から流下管１４ｃ内に流入して落水する。流下管１４ｃはゲート１１ａの内部に上下方向に略垂直に設けられている。
【００４３】
発電用流水通路１４の流下管１４ｃの下端近くには、水力発電装置１３が取り付けられている。水力発電装置１３が取り付けられる発電用流水通路１４の流下管１４ｃの内部断面は例えば円筒状に形成されている。
【００４４】
発電用流水通路１４の下流口となる流出口１４ｄは、ゲート１１ａの内部に上下向きに略垂直に設けられた流下管１４ｃの下端に設けられている。流出口１４ｄは下流側水路１２ｂに臨んでおり連通している。水力発電装置１３は発電用流水通路１４の導入口１４ａと流出口１４ｄとの間の内部に取り付けられている。水力発電装置１３は流出口１４ｄ寄りに取り付けられている。
【００４５】
水力発電装置１３は、ゲート１１ａが閉じられた状態でゲート１１ａの上流側水路１２ａの水を発電用流水通路１４の流下管１４ｃの内部を落水通過させ、流下管１４ｃの内部を下流側水路１２ｂに向けて落水する際の流水を利用して発電する構造になっている。水力発電装置１３は流下管１４ｃの内周面に放射状に配置された複数の固定リブ１４ｅによって発電用流水通路１４の内部に固定されている。
【００４６】
水力発電装置１３には、図示するように上流側水路１２ａに向けてつまり流下管１４ｃに上向きに突出する回転軸に例えばプロペラ１３ａが取り付けられたプロペラ式発電機が使用されている。水力発電装置１３には得られた電気を外部に送電するための送電線１３ｂが接続されている。水力発電装置１３は、落水する流水によってプロペラ１３ａが回転することにより、発電し、送電線１３ｂを通じて外部の例えば管理室などに送電され、管理室で使用する電源の一部として利用される。
【００４７】
次に、上記発明を実施するための最良の形態の構成に基づく作用について以下説明する。
ゲート１１ａを閉じた状態つまりゲート１１ａを起立させた状態で、ゲート１１ａの頂部１１ｂから上流側水路１２ａの水を越流させると、上流側水路１２ａの越流水はゲート１１ａの頂部１１ｂに設けられた導入口１４ａからゲート１１ａの内部の上部に設けられた発電用流水通路１４の一時貯水室１４ｂ内に流入する。
【００４８】
流入した水は一時貯水室１４ｂの底面中央に開口されている流下管１４ｃの上端から流下管１４ｃ内に流入して流下管１４ｃ内を落水流下する。流下管１４ｃの下端側近くの内部には水力発電装置１３が取り付けられており、発電用流水通路４の流下管１４ｃの内部を落水通過する流水によって水力発電装置１３のプロペラ１３ａは回転して、水力発電装置１３は発電する。
【００４９】
水力発電装置１３でつくられた電気は送電線１３ｂを通じて外部の例えば管理室に送電され、管理室で使用する電源の一部として利用されることになる。水力発電装置１３のプロペラ１３ａを回転させた水は発電用流水通路１４の流出口１４ｄから下流側水路３２ｂに排出される。
【００５０】
このようにして、上流側水路１２ａから下流側水路１２ｂに無駄に放流されていた水は電気エネルギーに変換されて利用することが可能となり、天然資源の有効活用が図られることになる。
【００５１】
〔最良の形態−３〕
ここで、図３は発電装置付きゲートの側断面図である。
図３において、発電装置付きゲート２１は、ゲート２１ａの上流側水路２２ａの水を下流側水路２２ｂに流出させる際の流水を利用して発電させるもので、水力発電装置２３がゲート２１ａに取り付けられた構造からなり、水路２２に対してその横断方向に水路２２を遮断するようにして設置されている。発電装置付きゲート２１はゲート２１ａが水路２２の底面から起立及び倒伏する起伏式ゲートからなり、ゲート２１ａが起伏することにより、水路２２を開閉する構造になっている。
【００５２】
発電装置付きゲート２１は、自然排水時にはゲート２１ａを倒伏させて排水、またはゲート２１ａを起立して閉じたままでゲート２１ａに取り付けられた水力発電装置２３を通過させて流出させる。そしてゲート２１ａに取り付けられた水力発電装置２３を利用して、通過する流水で発電させる構造になっている。
【００５３】
ゲート２１ａは、薄板状のスキンプレート２１ｂ、水路２２の幅方向に一定の間隔で複数配置された縦フレーム２１ｃ、縦フレーム２１ｃに対して直交する横方向に配置された補助フレーム２１ｄから構成されている。薄板状のスキンプレート２１ｂは、縦横に配置された縦フレーム２１ｃ及び補助フレーム２１ｄに支持されている。
【００５４】
水路２２の幅方向に一定の間隔で複数配置された縦フレーム２１ｃは、その基端つまり起立時の下端が支軸２１ｅが固設されていて、支軸２１ｅの軸転に連動して支軸２１ｅを中心として上下方向に回動して仰角運動する。横方向に配置された補助フレーム２１ｄは複数の縦フレーム２１ｃと直交方向に交わって連結されていて、これらの複数の縦フレーム２１ｃを一体的に連結している。
【００５５】
平板状のスキンプレート２１ｂは起立時には水路２２を直接塞いで水を堰き止める部分で、縦横に配置された縦フレーム２１ｃ及び補助フレーム２１ｄの一端側、つまり、倒伏時に上端で起立時に上流側水路２２ａとなる側に、支持連結されている。スキンプレート２１ｂはその基端つまり起立時の下端が断面円形の支軸２１ｅの上流側水路２２ａ寄りの円周側の接線方向に平行に取付けられている。これにより、スキンプレート２１ｂは、起立時、縦フレーム２１ｃ及び補助フレーム２１ｄより上流側水路２２ａに臨んでいて、スキンプレート２１ｂの表面側に作用する水圧は、その裏面側の複数の縦フレーム２１ｃ及び補助フレーム２１ｄによって支持される。
【００５６】
縦フレーム２１ｃの基端が固設される支軸２１ｅは、水路２２の幅方向に設置され、又段差のある水路２２の低くなった側の底面上に設置されている。支軸２１ｅは円筒形の形状をしており、その両端側は水路２２の左右の両側壁にそれぞれ設けられた各軸受け２１ｆに回動自在に軸支されている。
【００５７】
この支軸２１ｅの一端側は水路２２の片側の側壁内に設けられた図示しない操作室に設置された駆動機構に連動連結されていて、支軸２１ｅは駆動機構の駆動によって軸回りに回動して、縦フレーム２１ｃの下端を中心として上下方向に回動させて、発電装置付きゲート２１を起伏させる。
【００５８】
ゲート２１ａの下部には、ゲート２１ａの上流側水路２２ａの水を下流側水路２２ｂに流出する発電用流水通路２４が当該ゲート２１ａを貫通して設けられている。また、発電用流水通路２４の導入口２４ａはゲート２１ａの上流側水路２２ａの臨む側の下部に設けられている。導入口２４ａはゲート２１ａを構成するスキンプレート２１ｂの下部を開口した部分となる。
【００５９】
発電用流水通路２４は、その上流口となる導入口２４ａがスキンプレート２１ｂの下部に開口されており、そのスキンプレート２１ｂから下流側水路２２ｂに向けて設けられている。下流側水路２２ｂに向けて設けられた発電用流水通路２４の内部には、水力発電装置２３が取り付けられている。
【００６０】
水力発電装置２３が取り付けられる発電用流水通路２４の内部断面は円筒状に形成されており、円筒状の先端側はラッパ状に形成されて発電用流水通路２４の導入口２４ａ側を構成するスキンプレート２１ｂに連結されている。
【００６１】
発電用流水通路２４の下流口となる流出口２４ｂは、ゲート２１ａの下部のスキンプレート２１ｂから下流側水路２２ｂに向けてこのスキンプレート２１ｂに対して垂直に取り付けられている円筒状の後端側に設けられている。水力発電装置２３は発電用流水通路２４の導入口２４ａと流出口２４ｂとの間の内部に取り付けられている。水力発電装置２３は流出口２４ｂ寄りに取り付けられている。
【００６２】
水力発電装置２３は、ゲート２１ａが閉じられた状態でゲート２１ａの上流側水路２２ａの水を発電用流水通路２４の内部を通過させて下流側水路２２ｂに向けて流出させる際の流水を利用して発電する構造になっている。水力発電装置２３は円筒状の発電用流水通路２４の内部中央に取り付けられている。水力発電装置２３は発電用流水通路２４の内周面に放射状に配置された複数の固定リブ２４ｃによって発電用流水通路２４の内部に固定されている。
【００６３】
水力発電装置２３には、図示するように上流側水路２２ａに向けて突出する回転軸に例えばプロペラ２３ａが取り付けられたプロペラ式発電機が使用されている。水力発電装置２３には得られた電気を外部に送電するための送電線２３ｂが接続されている。水力発電装置２３は、流水によってプロペラ２３ａが回転することにより、発電し、送電線２３ｂを通じて外部の例えば管理室などに送電され、管理室で使用する電源の一部として利用される。
【００６４】
制水補助ゲート２５は、発電用流水通路２４の導入口２４ａへの流入水量を制御する機能を果たすもので、発電用流水通路２４の上流側水路２２ａに臨む側のゲート２１ａに取り付けられている。制水補助ゲート２５は、導入口２４ａを全閉、全開及び任意の開口面積に調整する。流入水量を調整することで上流側水路２２ａの水位の調整を図り、また水力発電装置２３の発電能力を調整している。
【００６５】
制水補助ゲート２５は上流側水路２２ａに臨む側のゲート２１ａのスキンプレート２１ｂの表面側に例えば昇降自在に取り付けられている。制水補助ゲート２５は上昇することで導入口２４ａを開き、下降することで導入口２４ａを閉じる構造になっている。なお、制水補助ゲート２５は左右方向に移動して導入口２４ａを開閉する構造でもよい。
【００６６】
導入口２４ａが形成された上流側水路２２ａに臨む側のスキンプレート２１ｂの表面側には、導入口２４ａを挟んでその左右両側に昇降する制水補助ゲート２５をガイドする上下向きの昇降ガイド２５ａが並設されている。左右の昇降ガイド２５ａは、方形状の制水補助ゲート２５の左右の側端部分と側端付近の表面部分をガイドするようになっていて、昇降ガイド２５ａには例えばＬ型鋼が使用される。
【００６７】
制水補助ゲート２５は、図示しないゲート昇降機構によって昇降する構造になっている。ゲート昇降機構には、例えば、ワイヤロープとシリンダとの組合せ、ラック桁とピニオンとの組合せ、ワイヤロープと巻き取りドラムとの組合せなど、各種の機構がある。
【００６８】
また、制水補助ゲート２５による全閉時に導入口２４ａを完全に塞いで水漏れが生じないように、方形状の制水補助ゲート２５の周縁側には例えば水密ゴム２５ｂが取り付けられていて、全閉時の制水補助ゲート２５は導入口２４ａの外周囲をこの水密ゴム２５ｂによって囲むことで水密を図っている。
【００６９】
次に、上記発明を実施するための最良の形態の構成に基づく作用について以下説明する。
ゲート２１ａを起立させて閉じた状態で、ゲート２１ａのスキンプレート２１ｂの上流側水路２２ａ側に取り付けられた制水補助ゲート２５を上昇させて、スキンプレート２１ｂの下部に形成された発電用流水通路２４の導入口２４ａを開口する。
【００７０】
発電用流水通路２４の導入口２４ａが開口すると、上流側水路２２ａの水は導入口２４ａから発電用流水通路２４内に流入する。流入した水は発電用流水通路２４内を通過して流出口２４ｂに向かって流下する。流出口２４ｂ寄りの発電用流水通路２４の内部には水力発電装置２３が取り付けられており、発電用流水通路２４の内部を通過する流水によって水力発電装置２３のプロペラ２３ａは回転して、水力発電装置２３は発電する。
【００７１】
水力発電装置２３でつくられた電気は送電線２３ｂを通じて外部の例えば管理室に送電され、管理室で使用する電源の一部として利用されることになる。水力発電装置２３のプロペラ２３ａを回転させた水は発電用流水通路２４の流出口２４ｂから下流側水路２２ｂに排出される。
【００７２】
このようにして、上流側水路２２ａから下流側水路２２ｂに無駄に放流されていた水は電気エネルギーに変換されて利用することが可能となり、天然資源の有効活用が図られることになる。
【００７３】
〔最良の形態−４〕
ここで、図４は発電装置付きゲートの側断面図である。
図４において、発電装置付きゲート３１は、ゲート３１ａの上流側水路３２ａの水を下流側水路３２ｂに流出させる際の流水を利用して発電させるもので、水力発電装置３３がゲート３１ａに取り付けられた構造からなり、水路３２に対してその横断方向に水路３２を遮断するようにして設置されている。発電装置付きゲート３１はゲート３１ａが水路３２の底面から起立及び倒伏する起伏式ゲートからなり、ゲート３１ａが起伏することにより、水路３２を開閉する構造になっている。
【００７４】
発電装置付きゲート３１は、自然排水時にはゲート３１ａを倒伏させて排水、またはゲート３１ａを起立して閉じたままでゲート３１ａに取り付けられた水力発電装置３３を通過させて流出させる。そしてゲート３１ａに取り付けられた水力発電装置３３を利用して、通過する流水で発電させる構造になっている。
【００７５】
ゲート３１ａは、内部に空洞を有する箱形の構造からなり、その表面は薄い鋼板によって構成され、薄い鋼板の内部裏面には縦横方向に補強リブが取り付けられている。ゲート３１ａの頂部３１ｂは越流し易いように下流側水路３２ｂに向けて緩やかに斜め下向きに傾斜している。
【００７６】
内部が中空な箱形のゲート３１ａは、その基端つまり起立時の下端に支軸３１ｃが固設されていて、支軸３１ｃの軸転に連動して支軸３１ｃを中心として上下方向に回動して仰角運動する。
【００７７】
ゲート３１ａの基端つまり起立時の下端が固設される支軸３１ｃは、水路３２の幅方向に設置され、又段差のある水路３２の低くなった側の底面上に設置されている。支軸３１ｂはその両端側が水路３２の左右の両側壁にそれぞれ設けられた各軸受け３１ｄに回動自在に軸支されている。
【００７８】
この支軸３１ｃの一端側は水路３２の片側の側壁内に設けられた図示しない操作室に設置された駆動機構に連動連結されていて、支軸３１ｃは駆動機構の駆動によって軸回りに回動して、ゲート３１ａの下端を中心として上下方向に回動させて、発電装置付きゲート３１を起伏させる。
【００７９】
ゲート３１ａの中空な内部には、ゲート３１ａの上流側水路２ａの水を下流側水路２ｂに流出する発電用流水通路３４が上下方向に設けられている。発電用流水通路３４は、上流側水路３２ａからの水が流入する導入口３４ａ、流入水が下流側水路３２ｂに流出する流出口３４ｂから構成されている。
【００８０】
発電用流水通路３４の導入口３４ａはゲート３１ａの頂部３１ｂに設けられている。発電用流水通路３４の下流口となる流出口３４ｂは、ゲート３１ａの起立時に上下向きとなる発電用流水通路３４の下端に設けられている。流出口３４ｂは下流側水路３２ｂに臨んでおり連通している。水力発電装置３３は発電用流水通路３４の導入口３４ａと流出口３４ｂとの間の内部に取り付けられている。水力発電装置３３は流出口３４ｂの近くに取り付けられている。
【００８１】
水力発電装置３３は、ゲート３１ａが閉じられた状態つまりゲート３１ａが起立状態でゲート３１ａの上流側水路３２ａの水を発電用流水通路３４の内部を落水通過させ、発電用流水通路３４の内部を下流側水路３２ｂに向けて落水する際の流水を利用して発電する構造になっている。水力発電装置３３は発電用流水通路３４の内周面に放射状に配置された複数の固定リブ３４ｃによって発電用流水通路３４の内部に固定されている。
【００８２】
水力発電装置３３には、図示するように上流側水路３２ａに向けてつまりゲート３１ａの起立時において上下向きとなる発電用流水通路３４に上向きに突出する回転軸に例えばプロペラ３３ａが取り付けられたプロペラ式発電機が使用されている。
【００８３】
水力発電装置３３には得られた電気を外部に送電するための送電線３３ｂが接続されている。水力発電装置３３は、落水する流水によってプロペラ３３ａが回転することにより、発電し、送電線３３ｂを通じて外部の例えば管理室などに送電され、管理室で使用する電源の一部として利用される。
【００８４】
次に、上記発明を実施するための最良の形態の構成に基づく作用について以下説明する。
ゲート３１ａを閉じた状態つまりゲート３１ａを起立させた状態で、ゲート３１ａの頂部３１ｂから上流側水路３２ａの水を越流させると、上流側水路３２ａの越流水はゲート３１ａの頂部３１ｂに設けられた導入口３４ａからゲート３１ａの内部の上部に設けられた発電用流水通路４内に流入する。
【００８５】
流入した水は発電用流水通路３４内を落水流下する。ゲート３１ａの起立時に上下向きとなる発電用流水通路３４の下端側近くの内部には水力発電装置３３が取り付けられており、発電用流水通路４の内部を落水通過する流水によって水力発電装置３３のプロペラ３３ａは回転して、水力発電装置３３は発電する。
【００８６】
水力発電装置３３でつくられた電気は送電線３３ｂを通じて外部の例えば管理室に送電され、管理室で使用する電源の一部として利用されることになる。水力発電装置３３のプロペラ３３ａを回転させた水は発電用流水通路３４の流出口３４ｂから下流側水路３２ｂに排出される。
【００８７】
このようにして、上流側水路３２ａから下流側水路３２ｂに無駄に放流されていた水は電気エネルギーに変換されて利用することが可能となり、天然資源の有効活用が図られることになる。
【００８８】
なお、この発明は上記発明を実施するための最良の形態に限定されるものではなく、この発明の精神を逸脱しない範囲で種々の改変をなし得ることは勿論である。例えば、水力発電装置としてプロペラ式発電機の場合で説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、クロスフロー式発電機、フランシス式発電機、ペルトン式発電機、カプラン式発電機など種々の型式を使用してもよい。設置箇所の落差、水量によって適正な型式が選定される。また、水力発電装置はゲートの幅が狭い場合には中央に一基に設けられるが、ゲートの幅が広い場合にはその幅の大きさに対応して複数基が設けられる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】この発明を実施するための最良の形態−１を示す発電装置付きゲートの側断面図である。
【図２】この発明を実施するための最良の形態−２を示す発電装置付きゲートの側断面図である。
【図３】この発明を実施するための最良の形態−３を示す発電装置付きゲートの側断面図である。
【図４】この発明を実施するための最良の形態−４を示す発電装置付きゲートの側断面図である。
【符号の説明】
【００９０】
１    発電装置付きゲート
１ａ  ゲート
１ｂ  スキンプレート
１ｃ  補強桁
２    水路
２ａ  上流側水路
２ｂ  下流側水路
３    水力発電装置
３ａ  プロペラ
３ｂ  送電線
４    発電用流水通路
４ａ  導入口
４ｂ  流出口
４ｃ  固定リブ
５    制水補助ゲート
５ａ  昇降ガイド
５ｂ  水密ゴム
１１    発電装置付きゲート
１１ａ  ゲート
１１ｂ  頂部
１２    水路
１２ａ  上流側水路
１２ｂ  下流側水路
１３    水力発電装置
１３ａ  プロペラ
１３ｂ  送電線
１４    発電用流水通路
１４ａ  導入口
１４ｂ  一時貯水室
１４ｃ  流下管
１４ｄ  流出口
１４ｅ  固定リブ
２１    発電装置付きゲート
２１ａ  ゲート
２１ｂ  スキンプレート
２１ｃ  縦フレーム
２１ｄ  補助フレーム
２１ｅ  支軸
２１ｆ  軸受け
２２    水路
２２ａ  上流側水路
２２ｂ  下流側水路
２３    水力発電装置
２３ａ  プロペラ
２３ｂ  送電線
２４    発電用流水通路
２４ａ  導入口
２４ｂ  流出口
２４ｃ  固定リブ
２５    制水補助ゲート
２５ａ  昇降ガイド
２５ｂ  水密ゴム
３１    発電装置付きゲート
３１ａ  ゲート
３１ｂ  頂部
３１ｃ  支軸
３１ｄ  軸受け
３２    水路
３２ａ  上流側水路
３２ｂ  下流側水路
３３    水力発電装置
３３ａ  プロペラ
３３ｂ  送電線
３４    発電用流水通路
３４ａ  導入口
３４ｂ  流出口
３４ｃ  固定リブ
【図１】
2007205212.tif 000003
【図２】
2007205212.tif 000004
【図３】
2007205212.tif 000005
【図４】
2007205212.tif 000006