(57)【要約】【課題】河川の流水によって発生する水力エネルギーを利用することにより、効率的に電力を得るようにした水力発電装置を提供する。【解決手段】河川に浮かぶ浮き部材に取付けた回転軸の外周に複数の羽根部材を形成した水車を構成し、該水車を取り付けた複数の浮き部材を前後方向に連結すると共に、該浮き部材を横方向に複数配列し、各列の最前部の浮き部材を頭部浮き部材に連結して、該頭部浮き部材を河川の底部に立設した支柱に上下動自在に取付ける一方、各水車の回転軸に取り付けたギヤをチェーン等の回転伝達部材で連結し、該回転伝達部材を頭部浮き部材に設けた先頭ギヤに接続すると共に、該先頭ギヤの回転を河川の岸側に設けた土台の上部の発電機に伝達するようにした。【選択図】図１
2013167213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
河川に浮かぶ浮き部材に取付けた回転軸の外周に複数の羽根部材を形成した水車を構成し、該水車を取り付けた複数の浮き部材を前後方向に連結すると共に、該浮き部材を横方向に複数配列し、各列の最前部の浮き部材を頭部浮き部材に連結して、該頭部浮き部材を河川の底部に立設した支柱に上下動自在に取付ける一方、各水車の回転軸に取り付けたギヤをチェーン等の回転伝達部材で連結し、該回転伝達部材を頭部浮き部材に設けた先頭ギヤに接続すると共に、該先頭ギヤの回転を河川の岸側に設けた土台の上部の発電機に伝達するようにしたことを特徴とする水力発電装置。
【請求項２】
頭部浮き部材を河川の底部に立設した支柱に上下動自在に取付けた構成は、該支柱に沿って上下動する滑車の滑車受部に接続したワイヤを支柱の上部に設けた滑車に掛けて、該ワイヤを支柱に設けたモータで牽引する構成とし、河川に浮かぶ各浮き部材の上下動に応じてモータを駆動することによってワイヤを牽引することにより頭部浮き部材の上下動を補助するようにしたことを特徴とする請求項１記載の水力発電装置。
【請求項３】
水車を取り付けた複数の浮き部材を間隔をあけて左右一対に設けると共に、前後方向にも複数列の浮き部材を連結し、各前後列の左右の水車同士を互いの回転軸に設けたギヤで結合すると共に各前後列のギヤを回転伝達部材で連結して頭部浮き部材の先頭ギヤに接続するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の水力発電装置。
【請求項４】
増水した河川の水面を越えるものと予測される高さに構築した土台の上部に発電機を設けると共に、該発電機に複数のギヤのギヤ径を調整してなる加速機を設け、該土台の壁面に沿って左右に設けた水平移動ギヤと加速機のギヤの下方に設けた上下動ギヤとを構成し、該上下動ギヤは頭部浮き部材に設けた先頭ギヤの回転軸にユニバーサルジョイントを介して接続すると共に、加速機の回転軸に設けたギヤと左右の水平移動ギヤと上下動ギヤとをチェーン等の回転伝達部材を介して連結し、河川に浮かべた頭部浮き部材の上下動に応じて、上下動ギヤが土台の壁面に設けた上下動案内部材に沿って上下方向に移動し、左右の水平ギヤが土台の壁面に設けた水平動案内部材に沿って水平方向に移動すると共に、左右の水平ギヤが壁面に設けた引っ張りバネによって互いに離間される方向へ張引するようにしたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の水力発電装置。
【請求項５】
複数の浮き部材と頭部浮き部材と支柱の上流側に、河川の流下物の衝突を阻止する衝突防止部材を設け、該衝突防止部材は複数の木材を寝かした状態で上下方向に連結すると共に、衝突防止部材の下方に、棒状の横架部材を隙間をあけて上下方向に結合してなる下部衝突防止部材を設けたことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の水力発電装置。
【請求項６】
川岸に沿う河川の流水中に周壁に囲まれた土台を設け、該土台の周壁の上流側に河川の流水を引き込む流水管を設けると共に土台の下流側を開放し、両壁間に貫通溝を有する複数の水車支持部材を土台の周壁内の前後方向及び横方向に複数配列した状態で固定し、各水車支持部材の貫通溝に収納した水車の回転軸を水車支持部材の両壁で回転自在に支持し、各横方向に配列した複数の水車の回転軸を連結した状態でギヤを一括的に統合すると共に、前後方向のギヤをチェーン等の回転伝達部材で連結して川岸の堤防の内側に設けた発電機に伝達するようにし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、河川等の流水による水力エネルギーを電力エネルギーに変換することにより、効率的に電力を得ることができるようにした水力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、河川等の流水を利用することにより電力を得る方法としては、山間部に設けたダムや急流を利用した大型の水力発電設備が知られている。しかしながら、近年、環境問題等が原因で、山間部に大規模なダムを建設することが困難となっている。また、火力発電機は、二酸化炭素の発生が環境に悪影響を及ぼす問題があるため、電力の供給を原子力発電機に依存する傾向にあった。
【０００３】
ところが、原子力発電機は、地震等が原因となって引き起こされた放射能汚染等が社会問題となっており、安全性の面からも、原子力発電機を廃止するのが望ましい。そこで、今後においては、原子力を利用することなく、小規模でありながら、効率的に電力を得るようにした技術が期待されている。
【０００４】
そのような技術として、特許文献１に記載されている水力発電システムを参照する。この水力発電システムは、河川の流水によって回転力を得る水車を備え、この水車で発電機を駆動することにより発電する発電装置と、発電装置を搭載して水面に浮べる浮体装置と、浮体装置を川岸よりロープ等で牽引する牽引装置を備えた構成を有する。
【０００５】
しかしながら、このような水力発電システムは、河川に浮かべた浮体装置に発電装置を搭載する構造であるため、河川が激流等のときに浮体装置が転覆すると、発電装置が水没するという不都合が生じる。また、浮体装置に設けた水車が単一の構成であるため、得られる電力エネルギーが小規模であるという欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２８６９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、河川の流水によって発生する水力エネルギーを利用することにより、効率的に電力を得るようにした水力発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１の水力発電装置は、河川に浮かぶ浮き部材に取付けた回転軸の外周に複数の羽根部材を形成した水車を構成し、該水車を取り付けた複数の浮き部材を前後方向に連結すると共に、該浮き部材を横方向に複数配列し、各列の最前部の浮き部材を頭部浮き部材に連結して、該頭部浮き部材を河川の底部に立設した支柱に上下動自在に取付ける一方、各水車の回転軸に取り付けたギヤをチェーン等の回転伝達部材で連結し、該回転伝達部材を頭部浮き部材に設けた先頭ギヤに接続すると共に、該先頭ギヤの回転を川岸側に設けた土台の上部の発電機に伝達するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項２の水力発電装置は、請求項１において、頭部浮き部材を河川の底部に立設した支柱に上下動自在に取付けた構成は、該支柱に沿って上下動する滑車の滑車受部に接続したワイヤを支柱の上部に設けた滑車に掛けて、該ワイヤを支柱に設けたモータで牽引する構成とし、河川に浮かぶ各浮き部材の上下動に応じてモータを駆動することによってワイヤを牽引することにより頭部浮き部材の上下動を補助するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項３の水力発電装置は、請求項１又は２において、水車を取り付けた複数の浮き部材を間隔をあけて左右一対に設けると共に、前後方向にも複数列の浮き部材を連結し、各前後列の左右の水車同士を互いの回転軸に設けたギヤで結合すると共に各前後列のギヤを回転伝達部材で連結して頭部浮き部材の先頭ギヤに接続するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項４の水力発電装置は、請求項１、２又は３において、増水した河川の水面を越えるものと予測される高さに構築した土台の上部に発電機を設けると共に、該発電機に複数のギヤのギヤ径を調整してなる加速機を設け、該土台の壁面に沿って左右に設けた水平移動ギヤと加速機のギヤの下方に設けた上下動ギヤとを構成し、該上下動ギヤは頭部浮き部材に設けた先頭ギヤの回転軸にユニバーサルジョイントを介して接続すると共に、加速機の回転軸に設けたギヤと左右の水平移動ギヤと上下動ギヤとをチェーン等の回転伝達部材を介して連結し、河川に浮かべた頭部浮き部材の上下動に応じて、上下動ギヤが土台の壁面に設けた上下動案内部材に沿って上下方向に移動し、左右の水平ギヤが土台の壁面に設けた水平動案内部材に沿って水平方向に移動すると共に、左右の水平ギヤが壁面に設けた引っ張りバネによって互いに離間される方向へ張引するようにしたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項５の水力発電装置は、請求項１、２、３又は４において、複数の浮き部材と頭部浮き部材と支柱の上流側に、河川の流下物の衝突を阻止する衝突防止部材を設け、該衝突防止部材は複数の木材を寝かした状態で上下方向に連結すると共に、衝突防止部材の下方に、棒状の横架部材を隙間をあけて上下方向に結合してなる下部衝突防止部材を設けたことを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明の請求項６の水力発電装置は、川岸に沿う河川の流水中に周壁に囲まれた土台を設け、該土台の周壁の上流側に河川の流水を引き込む流水管を設けると共に土台の下流側を開放し、両壁間に貫通溝を有する複数の水車支持部材を土台の周壁内の前後方向及び横方向に複数配列した状態で固定し、各水車支持部材の貫通溝に収納した水車の回転軸を水車支持部材の両壁で回転自在に支持し、各横方向に配列した複数の水車の回転軸を連結した状態でギヤを一括的に統合すると共に、前後方向のギヤをチェーン等の回転伝達部材で連結して川岸の堤防の内側に設けた発電機に伝達するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１乃至５に記載した水力発電装置は、河川に浮かぶ複数の浮き部材を前後方向に連結すると共に、該浮き部材を横方向に複数配列し、各浮き部材に設けた水車の回転を統合して土台の上部に設けた発電機に伝達するようにした構成としている。このように複数の水車を連結した構成により、河川の流水による水力エネルギーによって回転する複数の水車の回転を発電機に伝達することにより、効率的に電力に変換することが可能となる。
【００１５】
従って、このような水力発電装置によれば、複数の浮き部材に設けた水車の回転力を統合して電力エネルギーに変換することが可能となり、日本において豊富に存在する河川の流水を利用した電力を効率的に得ることが可能となる。
【００１６】
また、本発明の請求項１乃至５に記載した水力発電装置は、河川に浮かぶ複数の浮き部材を連結した構成とすることにより、河川に水車を支持する土台を構築する必要がないため、建造費コストを安価に抑えることが可能となる。
【００１７】
さらに、本発明の請求項６に記載した水力発電装置は、河川の状況に応じて、川岸に沿う流水中に土台を設け、この土台の上流側に河川の流水を引き込む流水管を設けた構成としたものである。そして、この土台の上面に複数の水車を設け、河川の流水によって回転する各水車の水力エネルギーを統合して発電機に伝達することにより、効率的に電力を得ることを可能としたものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例１に係る水力発電装置を河川の流水中に設けた状況を示す平面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る水力発電装置を河川の流水中に設けた状況を示す部分断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施例１に係る水力発電装置に使用する水車を設けた浮き部材の連結状態を示す側面図であり、(ｂ)は平面図である。
【図４】（ａ）は本発明の実施例１に係る水力発電装置に使用する水車の側面図であり、(ｂ)は斜視図である。
【図５】本発明の実施例１に係る水力発電装置に使用する複数の浮き部材を頭部浮き部材に連結すると共に支柱に取り付けた状態を示す側面図である。
【図６】本発明の実施例１に係る水力発電装置に用いる土台の壁面に設けた高さ調整機構を示す正面図である。
【図７】（ａ）は本発明の実施例１に係る水力発電装置の上流側に設けた衝突防止部材の上面図であり、(ｂ)は正面図である。
【図８】本発明の実施例２に係る水力発電装置の平面図である。
【図９】本発明の実施例３に係る水力発電装置を川岸側の流水中に構築した土台の上面に設けた状況を示す平面図である。
【図１０】本発明の実施例３に係る水力発電装置を川岸側の流水中に構築した土台の上面に設けた状況を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００２０】
本発明の実施例１の水力発電装置を概略的に述べると、図１に示すように、河川に浮かべた複数の浮き部材１を連結し、夫々の浮き部材１に水車２を設けると共に、各水車２の回転力をチェーン等の回転伝達部材３で統合し、河川Ｒの岸側に設けた発電機４に伝達することによって電力を得るものである。
【００２１】
このような実施例１の水力発電装置の構成について詳細に述べる。図３（ａ）及び(ｂ)に示すように、水車２を設けた浮き部材１は、例えば長方形状の枠部材を発砲スチロール等のように水に対して浮力の大きい材料によって形成する。また、この浮き部材１に破損が生じないように、浮き部材１の周囲を風雨や衝撃等に強いヨットの帆布生地等で包装した構成とするのが望ましい。
【００２２】
また、この浮き部材１の内部に長方形状の空間を形成し、この空間に水車２を収納することにより、浮き部材１の内部で水車２が自在に回転する構成としている。このような水車２は、図４（ａ）、(ｂ)に示すように、回転軸２ａの外周に、複数枚（本実施例においては例として６枚）の羽根部材２ｂを放射状に固定した構成としている。この浮き部材１の左右に軸受け部材２ｃを固定し、夫々の軸受け部材２ｃに水車２の回転軸２ａを回転自在に取り付けた構成としている。なお、このような浮き部材１を河川に浮かべた状態において、水車２の片側の羽根部材２ｂの約７割程度が河川に水没して流水の圧力を受けることにより、水車２を効率的に回転するようにするのが望ましい。
【００２３】
また、本実施例では、図１に示すように、水車２を設けた浮き部材１を間隔をあけて左右一対に設け、前後方向にも複数列の浮き部材１を連結した構成としている。このような構成において、図３(ａ)、(ｂ)に示すように、浮き部材１の前後には板状の連結用部材５ａ、５ｂが固定してあり、前後に配した浮き部材１の連結用部材５ａ、５ｂを互いに合致させることによってボルト及びナット６等で締結する。これによって、図１に示すように、前後方向に複数の浮き部材１の連結構造を構成する。
【００２４】
なお、図１には、左右横方向に２個の浮き部材１と前後方向に３個の浮き部材１を連結することによって合計６個の浮き部材１を連結した構成を図示しているが、さらにより多くの浮き部材１を連結した構成としてもよい。
【００２５】
さらに、図３(ａ)、(ｂ)に示すように、本実施例では左右に間隔をあけて配置した浮き部材１、１の間に夫々の水車２の回転軸２ａにギヤ７を結合する。また、図５に示すように、各水車２のギヤ７を連結するチェーン等の回転伝達部材３が河川に水没しないように、このチェーンを水面から高い箇所に上げた構成とする。このため、図３（ａ）、(ｂ)に示すように、浮き部材１の側部に上方へ高く形成した軸取付部材９を固定し、水車２の回転軸２ａに連結したギヤ７に歯合する補助ギヤ７ａを上方へ設ける。
【００２６】
さらに、この補助ギヤ７ａを軸取付部材９に回転自在に取り付けると共に、補助ギヤ７ａと同軸にやや小径のギヤ７ｂを設け、この小径のギヤ７ｂにチェーン等の回転伝達部材３を連結した構成としている。このような構成により、前後方向に連結した複数の浮き部材１を左右に配することによって一組の構成とし、この構成を横方向に配することにより、全体として多数の浮き部材１を連結した水力発電装置を構成する。
【００２７】
上記の構成において、図１に示すように、前後方向に連結した複数の浮き部材１の最前部の浮き部材１Ａの前方には頭部浮き部材１０がボルト及びナット６等で結合されている。この頭部浮き部材１０は、水車２を設けた浮き部材１と同様に、発砲スチロール等のように水に対する浮力の大きい部材を用いて形成され、上記のように帆布生地等によって包装されることにより補強されている。
【００２８】
また、図５に示すように、このような頭部浮き部材１０の平面上部にはギヤ受け部材１１が固定され、このギヤ受け部材１１に先頭ギヤ８が回転自在に設けられている。また、上記のように前後に配した複数の浮き部材１の水車２に設けた各補助ギヤ７ｂをチェーン等の回転伝達部材３で連結して先頭ギヤ８に接続することにより、各水車２の回転を統合して先頭ギヤ８に伝達することができる。
【００２９】
なお、図１において、先頭ギヤ８の回転軸２５の延長部にはブレーキ装置６６が設けられている。このブレーキ装置６６は、回転軸２５に取り付けられたディスクをディスクブレーキで圧迫することによって回転軸２５の回転を制動する構造を有する。このような構成により、上記の各浮き部材１の水車２等に故障が生じたり点検する必要がある場合、ブレーキ装置６６を作動することによって各水車２の回転を停止することが可能となる。また、棒部材等を用いて各水車２の回転を停止するようにしておけば、安全に故障の修繕や点検を行うことが可能となる。
【００３０】
また、図１に示すように、先頭ギヤ８の回転軸２５は川岸付近に設けられた土台１２の方向に延長され、ユニバーサルジョイント２６を介して回転軸２７に接続されると共に、土台１２の壁面１２ａに設けた後述する上下動ギヤ１３に接続されている。
【００３１】
一方、本実施例においては、図５に示すように、河川Ｒの底部Ｂに堅固に構築した基礎体１４に支柱１５を立設する。この支柱１５の高さは、河川の増水の最高値を超えるものとする。また、支柱１５は前部が三角形の二辺を形成する突出形状を有し、この突出形状の前部に沿って滑車１６を添わせる（図１参照。この図１の支柱１５は断面で示してある）。また、滑車１６を保持する滑車受部１７を連結部材１０ａで頭部浮き部材１０に連結した構成とする。このような構成により、水面の高さの変動に応じて頭部浮き部材１０が変動すると、滑車１６が従動することによって滑車受部１７も上下動する。
【００３２】
また、本実施例では、図５に示すように、支柱１５に沿って上下動する滑車１６及び滑車受部１７の上下動を円滑に行う構造を備えている。その構造として、支柱１５の上部に支持台１９を取り付け、この支持台１９にモータ１８を設けると共に、モータ１８の回転軸に巻取プーリ１８ａを取り付ける。さらに、滑車受部１７の上部の接続金具１７ａに接続したワイヤ２０を巻取プーリ１８ａに取り付け、モータ１８の回転でワイヤ２０を巻き上げることによって、滑車受部１７を上方へ移動することが可能となる。
【００３３】
一方、滑車受部１７の下部の接続金具１７ｂにワイヤ２４を接続すると共に、支柱１５の下部に滑車２１を取付け、支柱１５の上部に固定した支持板２２にモータ２３を取り付ける。そして、ワイヤ２４を滑車２１に掛けてモータ２３の巻取プーリ２３ａに取り付け、モータ２３でワイヤ２４を巻き取ることによって、滑車受部１７を下方へ移動することが可能となる。
【００３４】
このような構成により、河川の水面の高さに応じて上下動する複数の浮き部材１と頭部浮き部材１０の動きに応じてモータ１８又はモータ２３の駆動を制御することにより、滑車１６及び滑車受部１７の上下動を補助することが可能となる。
【００３５】
上記の構成において、図１に示すように、頭部浮き部材１０の上面に設けられた先頭ギヤ８の回転軸２５は土台１２の方向に延長され、ユニバーサルジョイント２６を介して略水平方向に延長された回転軸２７に接続されている。さらに、この回転軸２７の端部に設けられた上下動ギヤ１３が、図６に示すように、土台１２の壁面１２ａの下方に設けられた縦方向案内部材２８に沿って上下動するように構成されている。
【００３６】
一方、図２に示すように、河川が増水しても土台１２の上部が水没しないように、土台１２の高さを堤防Ｄの高さよりも高く構築すると共に、この土台１２の上部に設けた発電機小屋２９の内部に発電機４が設けられている。発電機４の回転軸４ａは、発電機小屋２９に設けられた複数のギヤのギヤ径を調整してなる加速機３０を介して、上記のユニバーサルジョイント２６によって連結された回転軸２７の上下動ギヤ１３に接続される。
【００３７】
ところで、この回転軸２７は河川の水面に応じて高さが変動する。この高さ変動を調整するため、図６に示す土台１２の壁面１２ａに高さ調整機構３１を構成している。この高さ調整機構３１は、土台１２の壁面１２ａに沿って左右に設けた水平動ギヤ３２ａ、３２ｂと加速機３０の端部のギヤ３０ａの下方に設けた上下動ギヤ１３とを有する。上下動ギヤ１３は、上記のように回転軸２７を中心に回転するものである。
【００３８】
一方、加速機３０の端部のギヤ３０ａと左右の水平動ギヤ３２ａ、３２ｂと上下動ギヤ１３とをチェーン３５で連結した構成としている。なお、上記の構成において加速機３０は複数のギヤ構成におけるギヤ径を調整することによってギヤ３０ａの回転を増速した状態で発電機４に伝達することにより、効率的に電力に変換することが可能となる。
【００３９】
このような構成において、図６に示すように、河川に浮かべた頭部浮き部材１０の上下動に応じて、上下動ギヤ１３が土台１２の壁面１２ａに設けた上下動案内部材２８に沿って上下方向に移動する。これによって、左右の水平動ギヤ３２ａ、３２ｂが土台１２の壁面１２ａに設けた左右の水平動案内部材３３ａ、３３ｂに沿って水平方向に移動する。また、左右の水平動ギヤ３２ａ、３２ｂが土台１２の壁面１２ａに設けた左右の引張りバネ３４ａ、３４ｂによって外方向に常時引張られた状態とされている。このため、頭部浮き部材１０の変動に応じて上下動する上下動ギヤ１３の動きに応じて、チェーン３５を常時張った状態とするように左右の水平動ギヤ３２ａ、３２ｂが左右に移動する。
【００４０】
また、本実施例においては、図６に示すように、上下動ギヤ１３の動きを円滑に行う補助機構が設けられている。この補助機構は、上下動ギヤ１３の回転軸２７を回転自在に保持する上下動板３６を設けると共に、この上下動板３６の左右にプーリ３７ａ、３７ｂを取付けた構成としている。また、増水時の水没防止のために、モータ３８を土台１２の上部に設け、このモータ３８の回転軸３８ａに取り付けた巻取用プーリ３９にワイヤ４０の一端を固定する。このワイヤ４０を土台１２の壁面１２ａに設けた複数のプーリ４１に掛けると共に、上下動板３６の左右のプーリ３７ａ、３７ｂに掛け、さらにワイヤ４０の他端を土台１２の壁面１２ａの固定部４０ａに固定する。このような構成によって、モータ３８の駆動によりワイヤ４０に引張り力を作用させることにより、上下動ギヤ１３を下方へ移動する際の補助力を付与することが可能となる。
【００４１】
一方、上下動板３６の左右にプーリ６８ａ、６８ｂを取付け、土台１２の上部に設けたモータ７１の回転軸７１ａに取り付けた巻取用プーリ７２にワイヤ７０の一端を固定する。さらに、ワイヤ７０を土台１２の壁面１２ａに設けた複数のプーリ６９に掛けると共に、上下動板３６の前面の左右のプーリ６８ａ、６８ｂに掛け、さらにワイヤ７０の他端を土台１２の壁面１２ａの固定部７０ａに固定する。このような構成によって、モータ７１の駆動によりワイヤ７０に引張り力を作用させることにより、上下動ギヤ１３を上方へ移動する際の補助力を付与することが可能となる。
【００４２】
なお、上記の構成において、上下動ギヤ１３が上下方向へ移動すると共に、左右の水平動ギヤ３２ａ、３２ｂが左右方向へ移動するのに従って、加速機３０（図１参照）の端部のギヤ３０ａと上下動ギヤ１３に連結されたチェーン３５の広がりを抑える必要がある。このため、加速機３０の端部のギヤ３０ａの左右の近傍に補助プーリ４２ａ、４２ｂを取り付け、上下動ギヤ１３の左右の近傍に補助プーリ４３ａ、４３ｂを取り付けた構成としている。
【００４３】
また、本実施例においては、図１に示すように、複数の浮き部材１と頭部浮き部材１０と支柱１５の上流側に、河川の流下物の衝突を阻止する衝突防止部材４４を設けるようにしている。この衝突防止部材４４は、図７(ａ)、(ｂ)に示すように、複数の木材４５を縦方向に長尺のボルト４６ａとナット４６ｂで結合すると共に、衝突防止部材４４の下方に、棒状の複数の横架部材４７を上下方向に隙間を空けてボルト４８ａとナット４８ｂで結合した下部衝突防止部材４９を設ける。
【００４４】
また、図１に示すように、河川の底部に所定間隔をあけて堅固に構築した基礎部５９ａ、５９ｂにワイヤ６１ａ、６１ｂの端部を結合し、このワイヤ６１ａ、６１ｂの他端を衝突防止部材４４の左右の端部付近に設けた金具４４ａ、４４ｂに固定することによって、河川が激流となった場合でも、衝突防止部材４４と下部衝突防止部材４９とを所定位置に牽引することが可能となる。
【００４５】
このような構成により、河川の上流から流れてきた様々な浮き木やその他の流下物を衝突防止部材４４と下部衝突防止部材４９によって阻止することができる。これによって、本実施例の水力発電装置を構成する複数の浮き部材１、頭部浮き部材１０及び支柱１５等の損傷を防止することが可能となる。
【００４６】
実施例１の水力発電装置は、上記のように構成されているため、河川に浮かべた連結構造の複数の浮き部材１において回転する複数の水車２を河川の流水による水力エネルギーによって回転し、この回転力を加速機３０を介して発電機４に伝達することにより、効率的に電力を得ることが可能となる。
【実施例２】
【００４７】
本発明の実施例２の水力発電装置を概略的に述べると、図８に示すように、河川に浮かべた複数の浮き部材１を頭部浮き部材１０に連結し、夫々の浮き部材１に水車２を設けると共に、各水車２の回転力を回転伝達部材３で統合して頭部浮き部材１０に設けた発電機６７に伝達することによって電力を得るものである。
【００４８】
このように、本実施例の水力発電機は、図１に示す実施例１の水力発電機とは異なり、川岸の近傍に構築した土台２に発電機を設けるのではなく、図８に示すように、頭部浮き部材１０の上面に発電機６７を設けると共に、先頭ギヤ８に接続された回転軸２５に加速機６７ａを介して発電機６７に接続した構成としている。さらに、実施例１の図５に示した支柱１５、支柱１５に沿って上下動する滑車受部１７に保持された滑車１６、さらに滑車１６及び滑車受部１７の上下動を補助するワイヤ２０、２４及びモータ１８、２３等の構成は本実施例においても同様に構成する必要がある。
【００４９】
なお、このような構成においては、頭部浮き部材１０の上面に設けた発電機６７は、防水のためにやや高い位置に設ける必要がある。そのため、発電機６７の下部に支持台（不図示）を設けると共に、発電機６７の周囲にも防水性を確保するケーシングを施すのが好ましい。
【００５０】
この実施例の水力発電機のその他の構成、即ち、多数の浮き部材１の連結構成、各浮き部材１に回転自在に設けた水車２の構造、各水車２の回転軸２ａに設けたギヤ７、補助ギヤ７ａ、小径のギヤ７ｂ、及びチェーン等の回転伝達部材３等の構成は、実施例１の構成と同様である。さらに、本実施例においても、頭部浮き部材１０の上面にブレーキ装置６６を設け、故障や点検の際に各水車２を停止する構成とするのが望ましい。また、上流側には、実施例１と同様に、衝突防止部材４４を設けることによって、河川の流下物から保護し得る構成とするのが望ましい。
【００５１】
このような実施例の水力発電機によれば、実施例１の構成において必要であった土台１２や高さ調整機構３１等の構造が不要となり、その分、設備コストを低減することとが可能となる。なお、この実施例においては、頭部浮き部材１０に設けた発電機６７によって得た電力を導く導線を水底等に設けて岸側に導くようにするとよい。
【実施例３】
【００５２】
本発明の実施例３の水力発電装置を概略的に述べると、図９及び図１０に示すように、堤防Ｄのある川岸に沿って河川Ｒの流水中に土台５０を構築し、この土台５０の上面に設けた複数の水車５１を一括的に統合して川岸側に設けた発電機６４に伝達するようにしたものである。
【００５３】
このような構成において、土台５０の周囲に構築した周壁５２は、下流側に開放通路５３を設けると共に、周壁５２の上流側に複数の流水管５４を設けた構成としている。この流水管５４は、その流水口５４ａを河川の上流側に距離をとって設け、流水口５４ａの設置高さが土台５５の上面の高さよりも高くなるようにする。また、この流水管５４は、土台５０の上流側の幅に応じて複数個設けられ、河川が増水したときでも、流水量が流水管５４によって制限されることにより、周壁５２内の土台５０に流入した水量が所定高さを越えないようにしている。
【００５４】
また、土台５０の上面に設ける複数の水車支持部材５５は、図１０に示すように、河川の流下方向に沿って設けた両壁５５ａ、５５ｂ間に断面凹形状の貫通溝５５ｃを有する形状に構成している。また、図９に示すように、このような形状の複数の水車支持部材５５を土台５０の上面に前後方向及び横方向に配列して固定する。
【００５５】
さらに、図１０に示すように、上記の各水車支持部材５５の両壁５５ａ、５５ｂの上部に軸受部材５６ａ、５６ｂを設け、水車支持部材５５の貫通溝５５ｃ内に水車５１を収納すると共に、水車５１の回転軸５１ａを軸受部材５６ａ、５６ｂに回転自在に取り付ける。
【００５６】
なお、夫々の水車５１は、実施例１の図４(ａ)、(ｂ)に示すものと同様に、回転軸５１ａの外周に６枚の板状の羽根部材５１ｂを放射状に固定した構成としている。また、本実施例においても、水車５１の片側の羽根部材５１ｂの約７割程度が河川に水没して流水の水力エネルギーを受けることにより、水車５１を回転するのが望ましい。
【００５７】
また、本実施例において、上記のように各水車５１の回転軸５１ａを水車支持部材５５の両壁５５ａ、５５ｂに設けた軸受部材５６ａ、５６ｂに回転自在に取付ける。さらに、夫々の横方向に配列した複数の水車５１の回転軸５１ａを連結した状態にして、その回転軸５１ａの端部にギヤ５７を結合する。また、各水車５１の横列に設けたギヤ５７をチェーン等の回転伝達部材５８で連結すると共に、回転軸５１ａを一括回転軸６０として延長し、この一括回転軸６０を岸側の堤防Ｄに設けた貫通孔６２に挿通する。
【００５８】
一方、堤防Ｄの内側に発電機小屋６３が構築され、この発電機小屋６３の内部に発電機６４を設ける。そして、上記の堤防Ｄの貫通孔６２を挿通した一括回転軸６０を発電機小屋６３の内部に設けられた加速機６５を介して発電機６４の回転軸６４ａに接続したギヤ６６に連結した構成とする。なお、加速機６５は複数のギヤ構成におけるギヤ径を調整することによって、一括回転軸６０の回転を加速して発電機６４に伝達し、効率的に電力に変換することを可能とするものである。
【００５９】
本実施例の水力発電装置は、上記のように構成されているため、川岸側に構築した土台５０に複数の水車支持部材５５を構築し、夫々の水車支持部材５５に設けた水車５１を連結構造とする。そして、各水車５１を河川の流水による水力エネルギーによって回転し、この回転力を加速機６５を介して発電機６４に伝達することにより、効率的に電力を得ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の水力発電装置は、河川の流水によって発生する水力エネルギーを利用することにより、効率的に電力を得るようにした水力発電装置として利用可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１  浮き部材
１Ａ  最前部の浮き部材
２  水車
２ａ  回転軸
２ｂ  羽根部材
２ｃ  軸受け部材
３  回転伝達部材
４  発電機
４ａ  回転軸
５ａ、５ｂ  連結用部材
６  ボルト及びナット
７  ギヤ
７ａ  補助ギヤ
７ｂ  小径のギヤ
８  先頭ギヤ
９  軸取付部材
１０  頭部浮き部材
１０ａ  連結部材
１１  ギヤ受け部材
１２  土台
１２ａ  壁面
１３  上下動ギヤ
１４  基礎体
１５  支柱
１６  滑車
１７  滑車受部
１７ａ  接続金具
１７ｂ  接続金具
１８  モータ
１８ａ  巻取プーリ
２９  支持台
２０  ワイヤ
２１  滑車
２２  支持板
２３  モータ
２３４ａ  取プーリ
２４  ワイヤ
２５  回転軸
２６  ユニバーサルジョイント
２７  回転軸
２８  縦方向案内部材
２９  発電機小屋
３０  加速機
３０ａ  ギヤ
３１  高さ調整機構
３２ａ、３２ｂ  左右の水平動ギヤ
３３ａ、３３ｂ  左右の水平動案内部材
３４ａ、３４ｂ  左右の引張りバネ
３５  チェーン
３６  上下動板
３７ａ、３７ｂ  プーリ
３８  モータ
３８ａ  回転軸
３９  巻取用プーリ
４０  ワイヤ
４０ａ  固定部
４１  プーリ
４２ａ、４２ｂ  補助プーリ
４３ａ、４３ｂ  補助プーリ
４４  衝突防止部材
４４ａ、４４ｂ  金具
４５  木材
４６ａ  ボルト
４６ｂ  ナット
４７  横架部材
４８ａ  ボルト
４８ｂ  ナット
４９  下部衝突防止部材
５０  土台
５１  水車
５１ａ  回転軸
５１ｂ  羽根板
５２  周壁
５３  開放通路
５４  流水管
５４ａ  流水口
５５  水車支持部材
５５ａ、５５ｂ  両壁
５５ｃ  貫通溝
５６ａ、５６ｂ  軸受部材
５７  ギヤ
５８  回転伝達部材
５９  基礎部
６０  一括回転軸
６１ａ、６１ｂ  ワイヤ
６２  貫通孔
６３  発電機小屋
６４  発電機
６４ａ  回転軸
６５  加速機
６６  ブレーキ装置
６７  発電機
６７ａ  加速機
６８ａ、６８ｂ  プーリ
６９  プーリ
７０  ワイヤ
７０ａ  固定部
７１  モータ
７１ａ  回転軸
７２  巻取用プーリ
Ｂ  川底
Ｄ  堤防
Ｆ  流水
Ｒ  河川
Ｗ  河川の水面
【図１】
2013167213.tif 000003
【図２】
2013167213.tif 000004
【図３】
2013167213.tif 000005
【図４】
2013167213.tif 000006
【図５】
2013167213.tif 000007
【図６】
2013167213.tif 000008
【図７】
2013167213.tif 000009
【図８】
2013167213.tif 000010
【図９】
2013167213.tif 000011
【図１０】
2013167213.tif 000012