(57)【要約】【課題】回転部分の構造を簡素で軽くできて高い発電効率を確保できる上、メンテナンスが容易な水力発電装置の提供。【解決手段】水力で回転する水車３４と、水車３４の回転で発電する発電機２７とを有する水力発電装置であって、水車３４および発電機２７は、水車３４が設けられる水車室２６と発電機２７が設けられる発電機室２８とに隔壁２４で区画されたケース２３内に設けられ、発電機２７の回転軸３２を隔壁２４を貫通して水車室２６まで延出させて回転軸３２で水車３４を支持するとともに、隔壁２４の回転軸３２の貫通部４３にラビリンスシール４４を設ける。【選択図】図３
2007187042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水力で回転する水車と、
該水車の回転で発電する発電機とを有する水力発電装置であって、
前記水車および前記発電機は、前記水車が設けられる水車室と前記発電機が設けられる発電機室とに隔壁で区画されたケース内に設けられ、前記発電機の回転軸を前記隔壁を貫通して前記水車室まで延出させて該回転軸で前記水車を支持するとともに、前記隔壁の前記回転軸の貫通部にラビリンスシールを設けたことを特徴とする水力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水力を利用して発電を行う水力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水力を利用して発電を行う水力発電装置には、水力で水車を回転させてこの回転力で発電機を駆動して発電を行うものがあり、このような水力発電装置として、発電機の回転軸と水車の回転軸とをカップリングを介して接続させたものがある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−２５６９４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のように、発電機の回転軸と水車の回転軸とをカップリングを介して接続させる構造であると、回転部分の構造が複雑で重くなってしまうため発電効率が悪く、また、特にカップリングのメンテナンスに手間がかかってしまうという問題があった。
【０００４】
したがって、本発明は、回転部分の構造を簡素で軽くできて高い発電効率を確保できる上、メンテナンスが容易な水力発電装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、水力で回転する水車と、該水車の回転で発電する発電機とを有する水力発電装置であって、前記水車および前記発電機は、前記水車が設けられる水車室と前記発電機が設けられる発電機室とに隔壁で区画されたケース内に設けられ、前記発電機の回転軸を前記隔壁を貫通して前記水車室まで延出させて該回転軸で前記水車を支持するとともに、前記隔壁の前記回転軸の貫通部にラビリンスシールを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１に係る発明によれば、水車が設けられる水車室と発電機が設けられる発電機室とに隔壁で区画されたケース内に水車および発電機を設け、発電機の回転軸を隔壁を貫通して水車室まで延出させて該回転軸で水車を支持するため、発電機の回転軸と水車の回転軸とを連結させるカップリングを設ける必要がなくなり、その結果、回転部分の構造が簡素となり軽くなって高い発電効率を確保できる上、メンテナンスが容易となる。また、発電機内に設けられた発電機の回転軸用の軸受が水車用の軸受となり、しかも、この発電機が設けられた発電機室への水の浸入は、隔壁に設けられたラビリンスシールで抑制されるため、水車用の軸受への水の影響を排除できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明に係る水力発電装置の一実施形態を図面を参照して以下に説明する。
【０００８】
図１は小規模水力発電装置（水力発電装置）１１を示す全体構成図であり、この小規模水力発電装置１１は、小川等の高低差を有する水路１２に設置される。小規模水力発電装置１１は、水路１２中に設置される取水口１３と、取水口１３に一端側が接続された取水口導水管１４と、この取水口導水管１４の他端側に接続されて取水口１３で取水した水から主として土砂を沈降させて除去する沈砂タンク１５と、沈砂タンク１５に一端側が接続された発電装置導水管（流路）１６と、この発電装置導水管１６の他端側に接続されこの発電装置導水管１６を介して導入された水の水力で発電する発電装置１７と、発電装置１７を通過後の水を水路１２に戻す排水管１８とを備えている。取水口１３よりも沈砂タンク１５が低位に設置され、沈砂タンク１５よりも発電装置１７が低位に設置されている。
【０００９】
発電装置１７は、水力発電装置ユニット２０とコントロールユニット２１とから構成されている。図２に示すように、水力発電装置ユニット２０のケース２３は、内部が隔壁２４によって、水力で回転するクロスフロー水車２５が設けられる水車室２６と、発電機２７が設けられる発電機室２８の二室に区画されている。
【００１０】
発電機室２８に設置された発電機２７は、図３に示すように、その本体３０が隔壁２４から離れて設けられており、本体３０から突出する回転軸３２の回転で発電する。回転軸３２は、一体物のシャフトからなり、本体３０の内部に設けられた軸受３１に回転可能に支持されている。この発電機２７の回転軸３２は、本体３０から側方に延出し隔壁２４を貫通して水車室２６まで延在されており、この回転軸３２の水車室２６内の先端部に、クロスフロー水車２５のランナ（水車）３４が固定されている。つまり、発電機２７の回転軸３２に直接ランナ３４を支持させている。
【００１１】
隔壁２４には、回転軸３２を貫通させるための貫通穴３６が形成されており、この貫通穴３６を水車室２６側から覆うようにカバー部材３７が設けられている。このカバー部材３７は隔壁２４に接合される円環状の接合板部３８と、この接合板部３８の内周部から隔壁２４と垂直をなして水車室２６側に立ち上がる円環状の周板部３９と、この周板部３９の接合板部３８とは反対側を閉塞させる円板部４０とを有しており、円板部４０には貫通穴３６と同軸同径をなして回転軸３２を貫通させるための貫通穴４１が形成されている。他方、回転軸３２には、カバー部材３７と隔壁２４との間に配置されて円板状のフランジ部４２が固定されている。隔壁２４のカバー部材３７で覆われた部分、カバー部材３７、フランジ部４２および回転軸３２が、貫通穴３６，４１間の貫通部４３をラビリンス状にしてシールするラビリンスシール４４を構成している。
【００１２】
ケース２３には、ランナ３４とでクロスフロー水車２５を構成するとともに、発電装置導水管１６に接続されることで発電装置導水管１６からの水をランナ３４に導くノズル４６が固定されており、ケース２３の下側には、水車室２６内の水を排水管１８から水路１２に排水させる排水タンク４７が設けられている。
【００１３】
なお、ラビリンスシール４４が設けられているものの、発電機室２８内に隔壁２４の貫通部４３から若干水が浸入する可能性があるが、発電機２７の本体３０が隔壁２４から離れているため、発電機２７に本体３０と回転軸３２との隙間を介して水が浸入することはない。また、ケース２３には、発電機室２８の水を排水するためのドレン管４８が発電機室２８の下部位置に設けられている。
【００１４】
図２に示すように、コントロールユニット２１には、発電機２７で発電した電力を蓄えるバッテリ５０およびインバータを含むコントローラ５１が設けられている。
【００１５】
この小規模水力発電装置１１は、最大出力が１ｋｗ以下の小規模のものであり、商用電源のない場所での常用電源として用いることができるもので、例えば、農場用の電源、山小屋および周辺設備の照明および浄化槽用電源、無線中継基地用電源、工事現場用移動電源、獣害防止柵用電源として用いられるものである。
【００１６】
本実施形態の小規模水力発電装置１１によれば、クロスフロー水車２５のランナ３４が設けられる水車室２６と発電機２７が設けられる発電機室２８とに隔壁２４で区画された共通のケース２３内にランナ３４および発電機２７を設け、発電機２７の回転軸３２を隔壁２４を貫通して水車室２６まで延出させてこの回転軸３２でランナ３４を支持するため、発電機２７の回転軸３２とランナ３４の回転軸とを連結させるカップリングを設ける必要がなくなり、その結果、回転部分の構造が簡素となり軽くなって高い発電効率を確保できる上、メンテナンスが容易となる。また、発電機２７内に設けられた発電機２７の回転軸３２用の軸受３１がランナ３４用の軸受となり、しかも、この発電機２７が設けられた発電機室２８への水の浸入は、隔壁２４に設けられたラビリンスシール４４で抑制されるため、ランナ３４用の軸受３１への水の影響を排除できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の小規模水力発電装置に係る一実施形態の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の小規模水力発電装置に係る一実施形態の発電装置を示す斜視図である。
【図３】本発明の小規模水力発電装置に係る一実施形態の水力発電ユニットを示す断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１１  小規模水力発電装置（水力発電装置）
２３  ケース
２６  水車室
２８  発電機室
２７  発電機
３２  回転軸
３４  ランナ（水車）
４３  貫通部
４４  ラビリンスシール
【図１】
2007187042.tif 000003
【図２】
2007187042.tif 000004
【図３】
2007187042.tif 000005