(57)【要約】【課題】運搬、設置および撤去が容易な水力発電装置の提供。【解決手段】水車を有し水車の回転で発電する水車発電機２０と、水車発電機２０で発電した電力を蓄電可能なバッテリ２１と、これら水車発電機２０およびバッテリ２１の電力供給を制御する制御装置２２とを有しており、これら水車発電機２０、バッテリ２１および制御装置２２が、共通のベース１８上に載置された装置ユニット１７として構成されている。【選択図】図２
2007187043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水車を有し該水車の回転で発電する水車発電機と、
該水車発電機で発電した電力を蓄電可能なバッテリと、
これら水車発電機およびバッテリの電力供給を制御する制御装置とを有する水力発電装置であって、
前記水車発電機、前記バッテリおよび前記制御装置が、共通のベース上に載置された装置ユニットとして構成されていることを特徴とする水力発電装置。
【請求項２】
前記水車発電機、前記バッテリおよび前記制御装置の組み合わせの重心が前記装置ユニットの中央に位置し、かつ前記水車が前記装置ユニットの中央に位置していることを特徴とする請求項１記載の水力発電装置。
【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、水車とこの水車の回転で発電する発電機とをユニット化したものがある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−３３０９１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、水力発電を行う場合は、上記のような水車発電機に加えて、この水車発電機で発電した電力を蓄電可能なバッテリと、これら水車発電機およびバッテリの電力供給を制御する制御装置とが必要であり、従来、設置時には、これらを別々に運搬して設置する必要があり、撤去時にもこれらを別々に撤去する必要があって面倒であった。
【０００４】
したがって、本発明は、運搬、設置および撤去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、水車を有し該水車の回転で発電する水車発電機と、該水車発電機で発電した電力を蓄電可能なバッテリと、これら水車発電機およびバッテリの電力供給を制御する制御装置とを有する水力発電装置であって、前記水車発電機、前記バッテリおよび前記制御装置が、共通のベース上に載置された装置ユニットとして構成されていることを特徴とする。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記水車発電機、前記バッテリおよび前記制御装置の組み合わせの重心が前記装置ユニットの中央に位置し、かつ前記水車が前記装置ユニットの中央に位置していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に係る発明によれば、水車を有しこの水車の回転で発電する水車発電機と、水車発電機で発電した電力を蓄電可能なバッテリと、これら水車発電機およびバッテリの電力供給を制御する制御装置とが共通のベース上に載置された装置ユニットとして構成されているため、運搬、設置および撤去について、ユニットごと行うことができる。したがって、運搬、設置および撤去が容易となる。
【０００８】
請求項２に係る発明によれば、水車発電機、バッテリおよび制御装置の組み合わせの重心が装置ユニットの中央に位置し、かつ水車が装置ユニットの中央に位置しているため、水車発電機、バッテリおよび制御装置の組み合わせの重心近くに加振源となる水車を配置できる。したがって、ユニット全体に生じる振動を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明に係る水力発電装置の第１実施形態を図１〜図３を参照して以下に説明する。
【００１０】
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水力発電装置ユニット１７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よりも水力発電装置ユニット（装置ユニット）１７が低位に設置されている。また、水力発電装置ユニット１７は水路１２を跨ぐように設置されている。
【００１１】
水力発電装置ユニット１７は、図２に示すように、長方形状をなす共通のベース１８上に、図３に示すクロスフロー水車１９を有しその回転で発電する水車発電機２０と、水車発電機２０で発電した電力を蓄電可能なバッテリ２１と、これら水車発電機２０およびバッテリ２１の電力供給を制御する制御装置２２とが最小スペースとなるように載置されて固定され、しかもこれらが結線されてユニット化されている。なお、図示は略すが、バッテリ２１は、複数個のバッテリ単体が組み合わせられて構成されている。
【００１２】
図３に示すように、水車発電機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１９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。
【００１３】
発電機室２８に設置された発電機２７は、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１９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。
【００１４】
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。
【００１５】
ケース２３には、ランナ３４とでクロスフロー水車１９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内の水を水路１２に排水させる排水口４７が設けられている。ここで、この場合は、水路１２を跨いで水力発電装置ユニット１７を配置することで排水口４７から直接水を水路１２に放出させるようにしているが、このような設置が困難な場合には排水口４７から別途の排水管を介して水路１２に水を放出させるようにしても良い。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
以上のような第１実施形態によれば、クロスフロー水車１９を有しそのランナ３４の回転で発電する水車発電機２０と、水車発電機２０で発電した電力を蓄電可能なバッテリ２１と、これら水車発電機２０およびバッテリ２１の電力供給を制御する制御装置２２とが共通のベース１８上に載置された水力発電装置ユニット１７として構成されているため、運搬、設置および撤去について、水力発電装置ユニット１７ごと行うことができる。したがって、運搬、設置および撤去が容易となる。
【００１９】
本発明に係る水力発電装置の第２実施形態を図４を主に参照して以下に説明する。
第２実施形態においては、水力発電装置ユニット１７が第１実施形態に対し相違している。
【００２０】
第２実施形態においては、水力発電装置ユニット１７の水車発電機２０、バッテリ２１および制御装置２２の全体を覆うようにベース１８にフレーム５１が固定されている。このフレーム５１は、長方形状のベース１８の四隅からそれぞれ立ち上がる同長さの四本の支柱部５２と、ベース１８の各縁部と平行をなすように隣り合う支柱部５２同士を結ぶ四本の梁部５３とを有している。
【００２１】
このような第２実施形態によれば、フレーム５１によって、水車発電機２０、バッテリ２１および制御装置２２を倒木等の災害から守ることができ、また、フレーム５１が人間がむやみに近づかないように促す警告となる。
【００２２】
本発明に係る水力発電装置の第３実施形態を図５を主に参照して以下に説明する。
第３実施形態においては、水力発電装置ユニット１７が第１実施形態に対し相違している。
【００２３】
第３実施形態においては、水力発電装置ユニット１７の水車発電機２０、バッテリ２１および制御装置２２の全体を覆うようにベース１８にカバー５５が固定されている。このカバー５５は、長方形状のベース１８の各縁部からそれぞれ立ち上がる同高さの四枚の側板部５６〜５９と、ベース１８と平行をなすように側板部５６〜５９を結ぶ天井板部６０とを有しており、排水口４７と対向する側板部５６には、排水口４７からの排水を妨げることがないように開口部６１が形成されている。
【００２４】
また、この側板部５６の制御装置２２を覆う部分には、開閉可能なメンテナンス用扉６２が設けられており、このメンテナンス用扉６２を開くことで制御装置２２のメンテナンスが可能となっている。
【００２５】
さらに、バッテリ２１の外側を覆う側板部５７には、バッテリ２１よりも上側に放熱穴６３が形成されており、この放熱穴６３には金網６４が張設されている。
【００２６】
加えて、この側板部５７のバッテリ２１を覆う部分には、開閉可能なメンテナンス用扉６５が設けられており、このメンテナンス用扉６５を開くことでバッテリ２１のメンテナンスが可能となっている。
【００２７】
さらに、水車発電機２０のノズル４６は、発電装置導水管１６が接続可能となるようにケース２３から裏側の側板部５８まで延在している。
【００２８】
このような第３実施形態によれば、カバー５５によって、水車発電機２０、バッテリ２１および制御装置２２を覆うことで、防音効果があり、また、水力発電装置ユニット１７に視覚的なデザイン性を持たせることができる。
【００２９】
本発明に係る水力発電装置の第４実施形態を図６を主に参照して以下に説明する。
第４実施形態においては、水力発電装置ユニット１７が第３実施形態に対し相違している。
【００３０】
第４実施形態においては、水力発電装置ユニット１７のカバー５５の天井板部６０上に太陽電池モジュール６７が搭載されている。この太陽電池モジュール６７もバッテリ２１および制御装置２２に結線されており、バッテリ２１は、水車発電機２０の電力と太陽電池モジュール６７の電力とを蓄電可能とされ、制御装置２２は、水車発電機２０、バッテリ２１および太陽電池モジュール６７の電力供給を制御する。
【００３１】
このような第４実施形態によれば、水車発電機２０および太陽電池モジュール６７のハイブリッド発電が可能な水力発電装置ユニット１７となる。
【００３２】
本発明に係る水力発電装置の第５実施形態を図７を主に参照して以下に説明する。
第５実施形態においては、水力発電装置ユニット１７が第１実施形態に対し相違している。
【００３３】
第５実施形態では、ベース１８上の中間位置に、上記した水車発電機２０を固定し、重量物であるバッテリ２１を水車発電機２０の一側に配設してベース１８に固定し、重量物である制御装置２２を水車発電機２０の逆側（つまりバッテリ２１とは反対側）に配設してベース１８に固定している。そして、水車発電機２０、バッテリ２１および制御装置２２の組み合わせの重心が水力発電装置ユニット１７の中央に位置するように配置されており、かつランナ３４（図３参照）が水力発電装置ユニット１７の中央に位置するように配置されている。
【００３４】
このような第５実施形態によれば、水車発電機２０、バッテリ２１および制御装置２２の組み合わせの重心が水力発電装置ユニット１７の中央に位置し、かつランナ３４（図３参照）が水力発電装置ユニット１７の中央に位置しているため、水車発電機２０、バッテリ２１および制御装置２２の組み合わせの重心近くに加振源となるランナ３４を配置できる。したがって、水力発電装置ユニット１７の全体に生じる振動を抑制することができる。
なお、水車発電機２０、バッテリ２１および制御装置２２の組み合わせの重心が水力発電装置ユニット１７の中央に位置し、かつランナ３４（図３参照）が水力発電装置ユニット１７の中央に位置していれば、種々のレイアウト変更が可能である。例えば、ベース１８上において、上記した水車発電機２０を後方にランナ３４を向けて配設するとともに、水車発電機２０の後側にバッテリ２１および制御装置２２を並設して平面視三角形をなすように配設しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の水力発電装置に係る第１実施形態の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の水力発電装置に係る第１実施形態の水力発電装置ユニットを示す斜視図である。
【図３】本発明の水力発電装置に係る第１実施形態の水車発電機を示す断面図である。
【図４】本発明の水力発電装置に係る第２実施形態の水力発電装置ユニットを示す斜視図である。
【図５】本発明の水力発電装置に係る第３実施形態の水力発電装置ユニットを示す斜視図である。
【図６】本発明の水力発電装置に係る第４実施形態の水力発電装置ユニットを示す斜視図である。
【図７】本発明の水力発電装置に係る第５実施形態の水力発電装置ユニットを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１１  小規模水力発電装置（水力発電装置）
１７  水力発電装置ユニット（装置ユニット）
１８  ベース
２０  水車発電機
２１  バッテリ
２２  制御装置
３４  ランナ（水車）
【図１】
2007187043.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2007187043.tif 000006
【図５】
2007187043.tif 000007
【図６】
2007187043.tif 000008
【図７】
2007187043.tif 000009