(57)【要約】【課題】水車が設置された場所から離れた場所に、水車の状態を解析するための情報を伝達する。【解決手段】水力発電装置１０は、外周にらせん翼が設けられ、水路に設置されたらせん水車１２と、らせん水車１２に連結された発電機と、水路の水位を検出する水位センサ６１と、発電機から供給される電圧を検出する電圧センサ６２Ａと、発電機から供給される電流を検出する電流センサ６２Ｂと、らせん水車１２の回転速度を検出する回転速度センサ６３と、水位センサ６１、電圧センサ６２Ａ、電流センサ６２Ｂおよび回転速度センサ６３の検出結果を送信するデータロガー６４とを備える。【選択図】図１
2013174196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周にらせん翼が設けられ、水路に設置される水車と、
前記水車に連結される発電機と、
前記水路の水量を検出する第１の検出器と、
前記発電機から供給される電力を検出する第２の検出器と、
前記水車の回転速度を検出する第３の検出器と、
前記第１の検出器、前記第２の検出器および前記第３の検出器の検出結果を送信する送信機とを備える、水力発電装置。
【請求項２】
前記第１の検出器は、前記水路の水量を、前記水車よりも上流において検出する、請求項１に記載の水力発電装置。
【請求項３】
前記第１の検出器は、前記水量を表す値として、水位を検出する、請求項１または２に記載の水力発電装置。
【請求項４】
外周にらせん翼が設けられ、水路に設置される水車と、
前記水車に連結される発電機と、
前記水車よりも上流の水量および前記水車よりも下流の水量を検出する第１の検出器と、
前記発電機から供給される電力を検出する第２の検出器と、
前記第１の検出器および前記第２の検出器の検出結果を送信する送信機とを備える、水力発電装置。
【請求項５】
前記第１の検出器は、水量を表す値として水位を検出する、請求項４に記載の水力発電装置。
【請求項６】
前記第１の検出器は、前記水車よりも下流では、前記水車の端部の水位を検出する、請求項５に記載の水力発電装置。
【請求項７】
外周にらせん翼が設けられ、水路に設置される水車と、
前記水車に連結される発電機と、
前記水路の水量を検出する第１の検出器と、
前記発電機から供給される電力を検出する第２の検出器と、
前記水車の回転速度を検出する第３の検出器と、
前記第１の検出器、前記第２の検出器および前記第３の検出器の検出結果を送信する送信機と、
前記送信機から前記第１の検出器、前記第２の検出器および前記第３の検出器の検出結果を受信し、前記水路の水量、前記発電機から供給される電力および前記水車の回転速度に応じて警報を発する監視装置とを備える、水力発電システム。
【請求項８】
外周にらせん翼が設けられ、水路に設置される水車と、
前記水車に連結される発電機と、
前記水車よりも上流の水量および前記水車よりも下流の水量を検出する第１の検出器と、
前記発電機から供給される電力を検出する第２の検出器と、
前記第１の検出器および前記第２の検出器の検出結果を送信する送信機と、
前記送信機から前記第１の検出器および前記第２の検出器の検出結果を受信し、前記水車よりも上流の水量と前記水車よりも下流の水量との差から前記水車の回転状態を推定し、前記水車よりも上流の水量、前記発電機から供給される電力および前記水車の回転状態に応じて警報を発する監視装置とを備える、水力発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水力発電装置および水力発電システムに関し、特に、水車の状態を監視する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的には、大規模なダムを建設して数ＭＷ〜数千ＭＷの大電力を発生させる水力発電が知られている。このような大規模な水力発電以外にも、比較的小落差あるいは小水量の水流を利用して１００ｋＷ以下の発電を行なう小水力発電がある。小水力発電用の水車には、大型の水力発電と同様のペルトン水車、フランシス水車またはカプラン水車を小型化した水車が用いられる。その他、中規模以下の水力発電に適したクロスフロー水車またはバルブ水車などが用いられる。これらの水車を用いた水力発電では、閉鎖された水路を設けて水流を水車に導く必要がある。
【０００３】
一方、発電規模はさらに小さくなるが、農業用水路のような開水路に設置するタイプの水車として上掛け水車、下掛け水車、らせん水車などがある。特に下掛け水車とらせん水車を用いれば、１ｍ前後、あるいは１ｍ以下の低落差で発電が可能となる。
【０００４】
特開２００９−２２１８８２号公報（特許文献１）、特開２００７−１５４８６２号公報（特許文献２）、特開昭６３−５７８７４号公報（特許文献３）、大正１４年実用新案出願公告第９３５６号公報（特許文献４）は、らせん水車に関する技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２１８８２号公報
【特許文献２】特開２００７−１５４８６２号公報
【特許文献３】特開昭６３−５７８７４号公報
【特許文献４】大正１４年実用新案出願公告第９３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
らせん水車は比較的ごみに対する耐性が高い。比較的小さいごみであれば、らせん翼にごみが衝突しても、らせん翼は破損せずに、ごみは水とともに下流に流される。しかしながら、紐などの細長いごみは、らせん水車に絡まりやすい。らせん水車に紐が絡まると、らせん水車の回転抵抗が増し、発電効率が低下する。そのような場合には、作業者によってらせん水車を清掃する必要がある。しかしながら、らせん水車を用いた水力発電装置は、人が定期的に状態を監視するには不便な場所に設置されることもあり得る。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、水車が設置された場所から離れた場所に、水車の状態を解析するための情報を伝達することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ある実施例において、水力発電装置は、外周にらせん翼が設けられ、水路に設置される水車と、水車に連結される発電機と、水路の水量を検出する第１の検出器と、発電機から供給される電力を検出する第２の検出器と、水車の回転速度を検出する第３の検出器と、第１の検出器、第２の検出器および第３の検出器の検出結果を送信する送信機とを備える。
【０００９】
この構成によると、水車の状態を解析するための情報として、水路の水量、発電機から供給される電力、ならびに水車の回転速度を、水車が設置された場所から離れた場所に伝達することができる。
【００１０】
さらに別の実施例において、第１の検出器は、水路の水量を、水車よりも上流において検出する。
【００１１】
この構成によると、水車よりも上流において水力を検出することにより、水車に向かう水量を計測することができる。
【００１２】
さらに別の実施例において、第１の検出器は、水量を表す値として、水位を検出する。
この構成によると、水量よりも計測が容易な水位を計測することにより、水力発電装置の構成を簡素化することができる。
【００１３】
さらに別の実施例において、水力発電装置は、外周にらせん翼が設けられ、水路に設置される水車と、水車に連結される発電機と、水車よりも上流の水量および水車よりも下流の水量を検出する第１の検出器と、発電機から供給される電力を検出する第２の検出器と、第１の検出器および第２の検出器の検出結果を送信する送信機とを備える。
【００１４】
この構成によると、水車の状態を解析するための情報として、水車よりも上流の水量、水車よりも下流の水量、ならびに発電機から供給される電力を、水車が設置された場所から離れた場所に伝達することができる。
【００１５】
さらに別の実施例において、第１の検出器は、水量を表す値として水位を検出する。
この構成によると、水量よりも計測が容易な水位を計測することにより、水力発電装置の構成を簡素化することができる。
【００１６】
さらに別の実施例において、第１の検出器は、水車よりも下流では、水車の端部の水位を検出する。
【００１７】
この構成によると、水車の下流の水位と水車の上流の水位との差は、水車から離れるにつれ小さくなり、回転不足の水車が水の流れを妨げて下流の水位が低下しても、水位の低下が反映され難くなるため、水車よりも下流では、水車の端部の水位が検出される。これにより、水車の回転速度の低下に起因する水位の低下を確実に計測することができる。
【００１８】
さらに別の実施例において、水路は、水車を設置するために設けられた専用の水路である。
【００１９】
この構成によると、専用の水路に水車が設けられた場合、回転不足の水車が水の流れを妨げると、水車の下流の水位が、回転不足の水車によって妨げられた水量に応じて低下するため、水車の回転抵抗の増加を上流の水位と下流の水位との差として顕著に表すことができる。
【００２０】
さらに別の実施例において、水力発電システムは、外周にらせん翼が設けられ、水路に設置される水車と、水車に連結される発電機と、水路の水量を検出する第１の検出器と、発電機から供給される電力を検出する第２の検出器と、水車の回転速度を検出する第３の検出器と、第１の検出器、第２の検出器および第３の検出器の検出結果を送信する送信機と、送信機から第１の検出器、第２の検出器および第３の検出器の検出結果を受信し、水路の水量、発電機から供給される電力および水車の回転速度に応じて警報を発する監視装置とを備える。
【００２１】
この構成によると、水車の状態を解析するための情報として、水路の水量、発電機から供給される電力、ならびに水車の回転速度を、水車が設置された場所から離れた場所に伝達することができる。水路の水量、発電機から供給される電力および水車の回転速度から判断して、水車にごみが堆積するなどして回転抵抗が増しているといえる場合には、水車を管理する作業員などに異常を報知することができる。
【００２２】
さらに別の実施例において、第１の検出器は、水路の水量を、水車よりも上流において検出する。
【００２３】
この構成によると、水車よりも上流において水力を検出することにより、水車に向かう水量を計測することができる。
【００２４】
さらに別の実施例において、第１の検出器は、水量を表す値として、水位を検出する。
この構成によると、水量よりも計測が容易な水位を計測することにより、システムの構成を簡素化することができる。
【００２５】
さらに別の実施例において、水力発電システムは、外周にらせん翼が設けられ、水路に設置される水車と、水車に連結される発電機と、水車よりも上流の水量および水車よりも下流の水量を検出する第１の検出器と、発電機から供給される電力を検出する第２の検出器と、第１の検出器および第２の検出器の検出結果を送信する送信機と、送信機から第１の検出器および第２の検出器の検出結果を受信し、水車よりも上流の水量と水車よりも下流の水量との差から水車の回転状態を推定し、水車よりも上流の水量、発電機から供給される電力および水車の回転状態に応じて警報を発する監視装置とを備える。
【００２６】
この構成によると、水車の状態を解析するための情報として、水車よりも上流の水量、水車よりも下流の水量、ならびに発電機から供給される電力を、水車が設置された場所から離れた場所に伝達することができる。水車よりも上流の水量、水車よりも下流の水量、ならびに発電機から供給される電力から判断して、水車にごみが堆積するなどして回転抵抗が増しているといえる場合には、水車を管理する作業員などに異常を報知することができる。
【００２７】
さらに別の実施例において、第１の検出器は、水量を表す値として水位を検出する。
この構成によると、水量よりも計測が容易な水位を計測することにより、システムの構成を簡素化することができる。
【００２８】
さらに別の実施例において、第１の検出器は、水車よりも下流では、水車の端部の水位を検出する。
【００２９】
この構成によると、水車の下流の水位と水車の上流の水位との差は、水車から離れるにつれ小さくなり、回転不足の水車が水の流れを妨げて下流の水位が低下しても、水位の低下が反映され難くなるため、水車よりも下流では、水車の端部の水位が検出される。これにより、水車による水位の低下を確実に計測することができる。
【００３０】
さらに別の実施例において、水路は、水車を設置するために設けられた専用の水路である。
【００３１】
この構成によると、専用の水路に水車が設けられた場合、回転不足の水車が水の流れを妨げると、水車の下流の水位が、回転不足の水車によって妨げられた水量に応じて低下するため、水車の回転抵抗の増加を上流の水位と下流の水位との差として顕著に表すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１の実施の形態に係る水力発電システムの概略構成図である。
【図２】らせん水車の断面図を示す図である。
【図３】変速機のスケルトン図である。
【図４】第２の実施の形態に係る水力発電システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００３４】
［第１の実施の形態］
図１を参照して、水力発電装置１０は、らせん水車１２と、らせん水車を囲うフレーム１４とを備える。らせん水車１２は、フレーム１４内で回転する。らせん水車１２の回転によって得られた電力は、導線１６を介して例えばインバータ１８に伝えられる。インバータ１８は、電流を整流し、照明等の電気機器に電力を供給する。
【００３５】
らせん水車１２は、１０〜２０度程度の適度な傾斜を有する開放水路に設置される。らせん水車１２は、軸心程度まで水没するように設置される。水面が中空軸の上端より高い位置にある場合、水が軸を乗り越えるために抵抗となる一方、水面が軸心よりも著しく低いと、らせん水車１２が受ける有効な水量が減少するため十分な発電量が得られないためである。傾斜がほとんどない水路にらせん水車１２を設置する場合は、軸をフレームの底面に対して１０〜２０度程度傾斜させてもよい。
【００３６】
図２を参照して、らせん水車１２についてさらに説明する。らせん水車１２は、固定軸２０と、らせん翼３０と、中空軸３２と、発電機４０と、変速機５０とを備える。
【００３７】
固定軸２０は、回転不能にフレーム１４に固定され、中空軸３２を軸方向に貫通する。らせん翼３０は、中空軸３２の外周面に設けられる。中空軸３２は、円筒状の外径を有する。中空軸３２は、らせん翼３０に向かう水流によって回転するように、固定軸２０により回転可能に支持される。固定軸２０と中空軸３２との間には、中空軸３２の上流側端部および下流側端部のそれぞれにおいて、軸受３４，３６が設けられる。軸受３４，３６は、一例として、片側接触シール付軸受である。シールが外側になるように、軸受３４，３６が設けられる。なお、軸受の種類は片側接触シール付軸受に限定されない。シールを軸受の両側に設けてもよい。その他の種類の軸受を設けてもよい。
【００３８】
中空軸３２の上流側端部の開口は、蓋部材３７により封止される。同様に、中空軸３２の下流側端部の開口は、蓋部材３８により封止される。
【００３９】
発電機４０は、中空軸３２の内部に設けられる。発電機４０は、固定軸２０に回転可能に支持され、かつ変速機５０の出力側に連結されたロータ４２と、固定軸２０に固定されたステータ４４とを含む。発電機４０は、アウターロータ型の発電機である。発電機４０は、ロータ４２が回転することにより発電する。発電機４０により発生された電力は、導線１６を介してインバータ１８に供給される。
【００４０】
変速機５０は、中空軸３２の内部において、中空軸３２の上流側端部と発電機４０との間に設けられ、中空軸３２からの駆動力を発電機４０のロータ４２に伝達する。変速機５０の入力側は、中空軸３２に連結される。本実施の形態において、変速機５０の変速比は１よりも小さい。すなわち、変速機５０は、中空軸３２の回転速度を増速して発電機４０に伝達する。変速比は１以上であってもよい。また、変速比は変更可能であってもよい。変速比を変更可能にすれば、たとえば水量の変化に起因してらせん水車１２の回転速度が変化しても、最も効率のよい速度で発電機４０を駆動することができる。
【００４１】
本実施の形態に係る水力発電装置１０においては、発電機４０と変速機５０とが中空軸３２の内部に収められているため、水力発電装置１０の大きさを、中空軸の大きさと同等にできる。特に、水力発電装置１０の長さを、中空軸の長さと同等にできる。その結果、水力発電装置１０を小型化できる。
【００４２】
また、中空軸３２を支持する軸と、発電機４０を支持する軸とに共通の固定軸２０が用いられるため、水力発電装置１０の構成を簡素化できる。
【００４３】
図３を参照して、変速機５０についてさらに説明する。変速機５０は、第１遊星歯車５１と、第２遊星歯車５２とを含む。第１遊星歯車５１のサンギヤ５１Ｓならびに第２遊星歯車５２のサンギヤ５２Ｓは、固定軸２０に回転不能に固定される。第１遊星歯車５１のキャリア５１Ｃは、中空軸３２に連結される。第１遊星歯車５１のリングギヤ５１Ｒは、第２遊星歯車５２のキャリア５２Ｃに連結される。第２遊星歯車５２のリングギヤ５２Ｒは、発電機４０のロータ４２に連結される。
【００４４】
複数の遊星歯車を設けることにより、中空軸３２の回転速度を大きく増速または減速させることができる。なお、第２遊星歯車５２を設けずに、第１遊星歯車５１のみを設け、第１遊星歯車５１のリングギヤ５１Ｒを発電機４０のロータ４２に連結するようにしてもよい。また、３つ以上の遊星歯車を図３に示す構成と同様の態様で連結するようにしてもよい。
【００４５】
遊星歯車を用いて変速機５０を構成することにより、変速機５０の軸心と中空軸３２の軸心とを同じにできる。そのため、らせん水車１２の外径を大きくしなくても、中空軸３２の内部に変速機５０を収めることができる。したがって、水力発電装置１０を小型化できる。
【００４６】
なお、遊星歯車の代わりに、トラクションドライブを用いて変速機５０を構成してもよい。この場合、複数のトラクションドライブを繋いで変速機５０を構成してもよい。滑らかな回転を特徴とするトラクションドライブを用いることにより、回転振動を低減できる。
【００４７】
また、本実施の形態においては、らせん水車１２の中空軸３２の内部に発電機４０を設けたが、本発明が適用される水力発電システムは、このような構成に限定されない。らせん水車１２の外部に発電機４０を設けるようにしてもよい。
【００４８】
図１に戻って、らせん水車１２が設置された水路に水を導入すると、らせん翼３０に衝突した水は重力（位置エネルギー）と初速度（運動エネルギー）の作用によってらせん翼３０に回転モーメントを与える。これにより、中空軸３２が回転するとともに、発電機４０のロータ４２が駆動される。その結果、発電機４０のロータ４２と固定軸２０に固定されたステータ４４との間の相対回転運動により電力が発生する。
【００４９】
らせん水車１２は比較的ごみに対する耐性が高い。比較的小さいごみであれば、ごみがらせん翼に衝突しても、らせん翼は破損せずに、ごみは水とともに下流に流される。しかしながら、紐などの細長いごみは、らせん水車１２に絡まりやすい。一例として、らせん水車１２に紐が絡まると、らせん水車１２の回転抵抗が増し、発電効率が低下する。そのような場合には、作業者によってらせん水車を清掃する必要がある。
【００５０】
本実施の形態においては、らせん水車１２の回転抵抗が増大したことが、らせん水車１２に向かう水量に応じて定まる正常時の回転速度と、らせん水車１２の実際の回転速度とを比較して判断される。ただし、発電機４０が発電していない状態であれば、水量とらせん水車１２の回転速度の間には特定の関係があるが、発電機４０が発電した状態では、発電機４０が抵抗となって異常でなくてもらせん水車１２の回転速度が変動する。そのため、らせん水車１２の回転状態を判断するに際し、発電機４０による負荷（抵抗）、すなわち発電機４０から出力される電力が考慮される。
【００５１】
上記の機能を実現すべく、水力発電装置１０は、水位センサ６１と、電圧センサ６２Ａと、電流センサ６２Ｂと、回転速度センサ６３と、データロガー６４とをさらに備える。水力発電システムは、水力発電装置１０に加えて、水力発電装置１０の監視装置６６をさらに備える。
【００５２】
水位センサ６１は、水路の水量を検出する。より具体的には、水位センサ６１は、水量を表す値として、水位を検出する。本来は水量を直接測定することが望ましいが、水路の水量を測定することは困難であるから、水量の代わりに、水量と相関性がある水位が検出される。なお、可能であれば、水量を直接検出するようにしてもよい。
【００５３】
特に、水車を設置した水路が、既存の農業用水路等に、らせん水車１２専用のバイパスを設けて形成された水路である場合、らせん水車１２よりも下流で水位を測定すると、水位の低下が水車の回転速度の低下によるものか水路全体の水量の減少によるものが区別できないため、水位はらせん水車１２よりも上流で検出される。
【００５４】
電圧センサ６２Ａは、インバータ１８で調整された電力の電圧を検出する。同様に、電流センサ６２Ｂは、インバータ１８で調整された電力の電流を検出する。検出された電圧および電流から、インバータ１８から電気が供給される電気機器等の負荷、要するに、発電機４０から供給される電力が求められる。
【００５５】
回転速度センサ６３は、らせん水車１２の回転速度を検出する。らせん水車１２の回転速度を検出する位置は、特定の位置に限定されない。本実施の形態においては、フレーム１４に固定した回転速度センサ６３により、らせん水車１２の軸の外径面において回転速度が検出されるが、らせん水車１２の中空軸３２の内部において回転速度センサ６３を設けてもよい。
【００５６】
データロガー６４は、水位センサ６１、電圧センサ６２Ａ、電流センサ６２Ｂ、回転速度センサ６３の検出結果を送信する。データロガー６４は、水位、電圧、電流および回転速度を示すデータを収集し、有線もしくは無線の送信回路を経由して、らせん水車１２から離れた場所に設置された監視装置６６に送信する。送信回路には、専用のケーブルのほか、有線の電話回線や携帯電話回線を用いることもできる。
【００５７】
監視装置６６は、データロガー６４から水位センサ６１、電圧センサ６２Ａ、電流センサ６２Ｂ、回転速度センサ６３の検出結果を受信し、水路の水量、発電機４０から供給される電力、および、らせん水車１２の回転速度に応じて警報を発する。
【００５８】
一例として、各水位（水量）に対する正常時の回転速度と、発電機４０から供給される電力による回転速度の変動量とが、実験およびシミュレーションなどの結果に応じて開発者により予め求められる。らせん水車１２の回転速度の検出値が、各水位に対する正常時の回転速度よりも、発電機４０から供給される電力による回転速度の変動量を超えて低下した場合、ごみの堆積により回転抵抗が増加したと考えられる。この場合、警告音、音声、光、警告文の表示等の種々の手法により警報が発せられる。たとえば、サイレン、回転灯、モニタ（ディスプレイ）などが用いられる。なお、警報の報知方法はこれらに限定されない。警報を受けた作業者は、らせん水車１２からごみを除去するなどの対策を取ることができる。
【００５９】
以上のように、本実施の形態においては、らせん水車１２の状態を解析するための情報として、水路の水量、発電機４０から供給される電力、ならびにらせん水車１２の回転速度を、らせん水車１２が設置された場所から離れた場所に伝達することができる。
【００６０】
［第２の実施の形態］
以下、図４を参照して、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、回転速度センサは設けられず、らせん水車１２よりも上流に設けられた水位センサ６１Ａに加えて、らせん水車１２よりも下流に水位センサ６１Ｂが設けられている点で、前述の第１の実施の形態と相違する。
【００６１】
さらに、本実施の形態においては、らせん水車１２の回転速度が低下し、らせん水車１２が水の流れを妨げると、らせん水車１２よりも上流で水位が上昇し、下流で水位が降下することに着目し、上流および下流の各々の点での通常状態からの水位の変化と、上流の水位と下流の水位との差とから、らせん水車１２の回転状態（たとえば回転速度）が推定される点で、前述の第１の実施の形態と相違する。
【００６２】
水位センサ６１Ａは、らせん水車１２よりも上流の水量を検出する。前述の第１の実施の形態と同様に、水量を表す値として水位が検出される。水位センサ６１Ｂは、らせん水車１２よりも下流の水量を検出する。水位センサ６１Ａと同様に、水量を表す値として水位が検出される。水量そのものを検出するようにしてもよい。
【００６３】
水位センサ６１Ｂは、らせん水車１２の下流において、らせん水車１２の端部の水位を検出する。たとえば、既存の農業用水路にらせん水車１２を設置する場合、らせん水車１２の幅よりも水路の幅が大きいため、らせん水車１２を通過しないで流れる水もある。この場合、上流の水量と、下流の水量とは略同じであるため、らせん水車１２の下流においては、らせん水車１２の近傍のみにおいて、水位が上流よりも低下し得る。したがって、特に、既存の農業用水路にらせん水車１２を設置する場合、らせん水車１２の下流において、らせん水車１２の端部の水位を検出することが望ましい。
【００６４】
ただし、らせん水車１２の端部の水位を検出する場合は、らせん水車１２の回転に伴って発生する波により水位が大きく変動し得る。よって、所定時間における水位の平均値を求めることが望ましい。
【００６５】
なお、らせん水車１２を設置するために設けられた専用の水路に、らせん水車１２を設けてもよい。この場合、特に、らせん水車１２の幅と水路の幅とが略同じであれば、らせん水車１２の回転速度が低下してらせん水車１２が水の流れを妨げると、らせん水車１２よりも上流の水位が上昇し、下流の水位は降下する。そのため、水位の測定が容易となる。よって、らせん水車１２よりも下流において、らせん水車１２の端部以外の位置における水位を検出してもよい。
【００６６】
本実施の形態において、データロガー６５は、水位センサ６１Ａ，６１Ｂ、電圧センサ６２Ａ、電流センサ６２Ｂの検出結果を送信する。データロガー６５は、水位、電圧および電流を示すデータを収集し、有線もしくは無線の送信回路を経由して、らせん水車１２から離れた場所に設置された監視装置６７に送信する。
【００６７】
監視装置６７は、データロガー６５から水位センサ６１Ａ，６１Ｂ、電圧センサ６２Ａ、電流センサ６２Ｂの検出結果を受信し、らせん水車１２よりも上流の水量、らせん水車１２よりも下流の水量、および、発電機４０から供給される電力に応じて警報を発する。
【００６８】
一例として、らせん水車１２よりも上流の各水位（水量）に対する正常時の回転速度と、発電機４０から供給される電力による回転速度の変動量とが、実験およびシミュレーションなどの結果に応じて開発者により予め求められる。
【００６９】
さらに、実験およびシミュレーションなどの結果に応じて開発者により予め求められたマップに従って、上流および下流の各々の点での通常状態（たとえばごみを除去した直後などの任意の状態）からの水位の変化と、上流の水位と下流の水位との差とから、らせん水車１２の回転（たとえば回転速度）が推定される。水位の変化、および、上流の水位と下流の水位との差のうちの、いずれか一方のみを用いるようにしてもよい。
【００７０】
らせん水車１２の回転速度の推定値が、各水位に対する正常時の回転速度よりも、発電機４０から供給される電力による回転速度の変動量を超えて低下した場合、前述した第１の実施の形態と同様の手法を用いて警報が発せられる。
【００７１】
回転速度の代わりにもしくは加えて発電効率を推定し、らせん水車１２よりも上流の水量等から予め求められた正常時の発電効率と比較するようにしてもよい。この場合、正常時の発電効率と発電効率の推定値との差がしきい値以上になると、監視装置６７が警報を発するようにしてもよい。
【００７２】
以上のように、本実施の形態においては、らせん水車１２の状態を解析するための情報として、らせん水車１２よりも上流の水量、らせん水車１２よりも下流の水量、ならびに発電機４０から供給される電力を、らせん水車１２が設置された場所から離れた場所に伝達することができる。
【００７３】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７４】
１０  水力発電装置、１２  らせん水車、１４  フレーム、１６  導線、１８  インバータ、２０  固定軸、３０  らせん翼、３２  中空軸、３４，３６  軸受、３６  接触シール付軸受、３７，３８  蓋部材、４０  発電機、４２  ロータ、４４  ステータ、５０  変速機、５１，５２  遊星歯車、５１Ｃ，５２Ｃ  キャリア、５１Ｓ，５２Ｓ  サンギヤ、５１Ｒ，５２Ｒ  リングギヤ、６１，６１Ａ，６１Ｂ  水位センサ、６２Ａ  電圧センサ、６２Ｂ  電流センサ、６３  回転速度センサ、６４，６５  データロガー、６６，６７  監視装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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