(57)【要約】【課題】河川や用排水路などに設置して水位や水量を制御するゲートを自立制御可能とするマイクロ小落差水力発電装置を付属して発電を行う方法とその構成に関するものである。【解決手段】少なくとも上下方向に開閉する扉体２と、該扉体２を開閉する開閉手段３と、前記扉体２の開閉を制御する制御手段９２と、ゲート１近傍の水位を計測する水位計測手段５，６，７と、を備えるとともに、前記扉体２には開口部２１を備え、該開口部２１を流入口とする水力発電装置４を具備した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路内の水流を堰止めて水位と流量を制御するゲートにおいて、該ゲートは少なくとも上下方向に開閉する扉体と、該扉体を開閉させる開閉手段と、前記扉体の開閉を制御する制御手段と、ゲート近傍の水位を計測する水位計測手段とを備えるとともに、前記扉体には開口部を備え、該開口部を流入口とする水力発電手段を具備し、水路内の水位の変動に応じて扉体を開閉可能としたことを特徴とするマイクロ水力発電装置搭載型ゲート。
【請求項２】
前記マイクロ水力発電装置搭載型ゲートは、ＯＮ・ＯＦＦするタイマー手段を備え、該タイマー手段によって前記扉体を所定時刻で開閉可能としたことを特徴とする請求項１記載のマイクロ水力発電装置搭載型ゲート。
【請求項３】
前記水位計測手段を前記ゲートの上流側に配置したことを特徴とする請求項１乃至２記載のマイクロ水力発電装置搭載型ゲート。
【請求項４】
前記水位計測手段を前記ゲートの上流側に加え前記ゲートの下流側にも配置したことを特徴とする請求項１乃至３記載のマイクロ水力発電搭載型ゲート。
【請求項５】
前記水位計測手段を前記扉体から上流側に向けて追加配置したことを特徴とする請求項１乃至４記載のマイクロ水力発電装置搭載型ゲート。
【請求項６】
前記それぞれの水位計測手段は、水面の上方から垂下するように配置された少なくとも長さの異なる３本の計測部を備えたことを特徴とする請求項１乃至５記載のマイクロ水力発電装置搭載型ゲート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、河川や用排水路などに設置して水位や水量を制御するゲートに小落差水力発電装置を付属して発電を行う方法とその構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
統計によれば２００８年度における国内の発電電力量の約７０％は火力発電であり、続いて原子力発電が約２３％、水力発電に至っては約７％とされている。埋蔵量が有限の化石燃料を燃やして電力を得る前記火力発電は多くの二酸化炭素を排出するので地球温暖化の引き金になっているだとか、原子力発電においては災害時に放射能漏れが発生する危険があるなどと指摘されており、いずれの方法も安全、安心に対して疑問符が打たれたともいえる。
【０００３】
一方、河川の治水を兼ねた大規模ダムに付属する大規模水力発電所は、一般に電力需要の多い都市部からは遥かな山間の遠隔地にあり、こうした場所にダムと発電所を築くには莫大なコストがかかるとともに、長距離間を高圧送電線で送電するコストと送電線自体の電気抵抗による電力ロスも叫ばれて久しい。
【０００４】
こうした背景から、それぞれ電力が必要な場所の近くで、例えば、太陽光発電のように、必要な電力をその場で発電する。或いは、そのいくらかでも補えるような発電方法はないものかとの模索も始まっており、その一環として全国のいたるところに張り巡らされている河川や用水路などに流れる自然エネルギーである流水を活用して発電することが注目されてきた。
【０００５】
特許文献１に開示された水力発電装置においては、ゲートの上端を水路の水が越流する越流堰により水位を上昇させて上水位となし、固定下枠と称する流路形成板により傾斜をもたせて水流を放水位まで流下させ、前記固定下枠の直上に横軸の水車を配置し、該水車の回転力を無端チェーンで発電機の被動軸に伝えて発電するとされており、適度な水量が流れる平常時においては水車に対しての過負荷の恐れもなくシンプルな構造の用水路用水力発電装置と言える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許公開２００３−２６９３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
こうした河川や用排水路では季節や天候によって水量の変化が大きいとか、台風や集中豪雨などにより時には用水路が異常出水に襲われる事も起こり得る訳で、このような前記用水路用水力発電装置においてその上流部に異常出水を回避する分流水路などが設けられていなければ、前記異常出水時には水車の羽根に過負荷がかかるとともに発電機が過度な高速回転などにより破損してしまうことが危惧される。
【０００８】
このように自然界における河川や用排水路では水位や流量が変動しやすいとともに時には異常出水をきたす事もあるため、前記河川や用排水路で水力発電を行うには、水位や水量の増減、急な異常出水などに備えるための管理人が必要となってしまうといった問題がある。
【０００９】
また、電力活用の形態として例えば、前記水力発電装置が設置された近傍の街路照明などに活用するのであれば、昼間に発電する必要はないので夜間に限って発電するとかも考えられるが、昼間は水を堰止めて蓄え、夜間に放水しながら発電を行うには、こうした操作にも朝夕に人手を必要としている。
【００１０】
このように水力発電装置を稼働させるために必要となる人手を出来るだけ軽減させ、急な異常出水に際しても無人運転で緊急対応にも可能なマイクロ水力発電装置搭載型ゲート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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本願発明の請求項１に係るマイクロ水力発電装置搭載型ゲートは、水路内の水流を堰止めて水位と流量を制御するゲートにおいて、該ゲートは少なくとも上下方向に開閉する扉体と、該扉体を開閉させる開閉手段と、前記扉体の開閉を制御する制御手段と、ゲート近傍の水位を計測する水位計測手段とを備えるとともに、前記扉体には開口部を備え、該開口部を流入口とする水力発電手段を具備し、水路内の水位の変動に応じて扉体を開閉可能としたことを特徴とするマイクロ水力発電装置搭載型ゲート。
【００１２】
請求項１の構成によれば、水路内の水流を堰止めて水位と流量を制御するゲートにおいて、該ゲートは少なくとも上下方向に開閉する扉体と、該扉体を開閉させる開閉手段と、前記扉体の開閉を制御する制御手段と、ゲート近傍の水位を計測する水位計測手段とを備えるとともに、前記扉体には開口部を備え、該開口部を流入口とする水力発電手段を具備しており、前記ゲートで蓄えた水路内の水は扉体の開口部を流入口として水力発電装置に導くことが出来るので、水路に流れる水によって発電することが出来る。
【００１３】
また、前記水位計測手段がゲート近傍の水位を計測し、例えば、水位が所定水位より上昇したことを検知すると前記制御手段に対して水位上昇信号を発することが出来る。該水位上昇信号を受けた前記制御手段は、扉体を上昇させるために前記開閉手段が備えたモータに電力を供給することが出来る。これにより、前記電力の供給を受けたモータが回転して前記開閉手段は扉体を所定の高さまで上昇させて扉体を開くことが出来る。
【００１４】
前述とは逆に、所定水位より水位が低下したことを水位計測手段が検知すれば、ここから発せられた水位低下信号により制御手段が扉体を下降させるための電力を開閉手段のモータに給電する。これにより扉体を所定の高さまで下降させる、或いは扉体を下げ切って閉じることが出来る。
【００１５】
本願発明の請求項２に係るマイクロ水力発電装置搭載型ゲートは、ＯＮ・ＯＦＦするタイマー手段を備え、該タイマー手段によって前記扉体を所定時刻で開閉可能としたことを特徴とする。
【００１６】
請求項２の構成によれば、請求項１記載のマイクロ水力発電装置搭載型ゲートは、ＯＮ・ＯＦＦするタイマー手段を備えたことにより、該タイマー手段に設定された所定時刻に至ったらＯＮ信号が、次の所定時刻に至ったらＯＦＦ信号が発せられると、前記制御手段はＯＮとＯＦＦの信号のそれぞれに対応して前記開閉手段が備えたモータに電力を供給する。これにより扉体を上昇或いは下降させて開閉することが出来る。
【００１７】
本願発明の請求項３に係るマイクロ水力発電装置搭載型ゲートは、請求項１乃至２記載のマイクロ水力発電装置搭載型ゲートにおいて、前記水位計測手段を前記ゲートの上流側に配置したことを特徴とする。
【００１８】
請求項３の構成によれば、請求項１乃至２記載のマイクロ水力発電装置搭載型ゲートは、前記水位計測手段を前記ゲートの上流側に配置したことにより、前記ゲートの上流側の水位に応じて前記扉体を上昇或いは下降させて開閉することが出来る。
【００１９】
本願発明の請求項４に係るマイクロ水力発電装置搭載型ゲートは、請求項１乃至３記載のマイクロ水力発電装置搭載型ゲートにおいて、前記水位計測手段を前記ゲートの上流側に加え前記ゲートの下流側にも配置したことを特徴とする。
【００２０】
請求項４の構成によれば、請求項１乃至３記載のマイクロ水力発電装置搭載型ゲートは、前記水位計測手段を前記ゲートの上流側に加え前記ゲートの下流側にも配置したことにより、ゲートの上流側と併せて下流側の水位に応じても前記扉体を上昇或いは下降させて開閉することが出来る。
【００２１】
本願発明の請求項５に係るマイクロ水力発電装置搭載型ゲートは、請求項１乃至４記載のマイクロ水力発電装置搭載型ゲートにおいて、前記水位計測手段を前記扉体から上流側に向けて追加配置したことを特徴とする。
【００２２】
請求項５の構成によれば、請求項１乃至４記載のマイクロ水力発電装置搭載型ゲートは、前記水位計測手段を、前記扉体から上流側に向けて追加配置したことにより、前記扉体の上流側水位に追従して前記扉体を上昇或いは下降させて開閉することが出来る。
【００２３】
本願発明の請求項６に係るマイクロ水力発電装置搭載型ゲートは、請求項１乃至５記載のマイクロ水力発電装置搭載型ゲートにおいて、前記それぞれの水位計測手段は、水面の上方から垂下するように配置された少なくとも長さの異なる３本の計測部を備えたことを特徴とする。
【００２４】
請求項６の構成によれば、請求項１乃至５記載のマイクロ水力発電装置搭載型ゲートは、前記それぞれの水位計測手段は、水面の上方から垂下するように配置された少なくとも長さの異なる３本の計測部を備えたことにより、一番長い計測部は下限水位を、中間長さの計測部は上限水位を、一番短い計測部は前記上限水位の予備計測部としてそれぞれの水位を計測することが出来る。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１に係る発明によれば、このマイクロ水力発電装置搭載型ゲートは、水路内の水流を堰止めて水位と流量を制御するゲートにおいて、例えば、上流側水位が所定水位より上昇したことを前記水位計測手段が検知すると前記制御手段に対して水位上昇信号を発し、これを受けた該制御手段は開閉手段のモータに対して扉体を上昇させるための電力を供給する。これにより所定の高さまで扉体を上昇させて放水することが出来るので、ゲートの上流側の水位は自動的に所定の水位を保つことが出来る。
【００２６】
これにより、上流側水位があふれて扉体の上端を越流することが回避出来るので、前記扉体が具備したマイクロ水力発電装置の水車の上方に内蔵する発電機が水没することを未然に防止出来るとともに、多くの水量を得たマイクロ水力発電装置はフル稼働することが出来ると共に、発電した電力を外部に供給することが出来る。
【００２７】
前述とは逆に、所定水位より上流側水位が低下したことを水位計測手段が検知すれば、ここから発せられた水位低下信号により制御手段が扉体を下降させるための電力を開閉手段のモータに給電する。これにより扉体を下降させて閉じることが出来るので、放水量は減り水位を回復させる事が出来る。
【００２８】
これにより、無人運転でもゲート上流部の所定水位は確保され、扉体が具備した前記マイクロ水力発電装置は発電を維持することが出来る。
【００２９】
請求項２に係る発明によれば、このマイクロ水力発電装置搭載型ゲートは、ＯＮ・ＯＦＦするタイマー手段を備えたことにより、該タイマー手段に設定された所定時刻に至ったらＯＮ信号が、次の所定時刻に至ったらＯＦＦ信号が発せられると、前記制御手段はＯＮとＯＦＦの信号のそれぞれに対応して前記開閉手段が備えたモータに電力を供給することにより、扉体を上昇或いは下降させて開閉することが出来るので、例えば、夜間は扉体を下降させて貯水量を増やし、落差を大きくして発電量を増やして街路灯などを灯し、昼間は水位優先で適度に放水しながら農業用ビニールハウスの温熱ヒーターなどの電力用として発電することも出来る。
【００３０】
請求項３に係る発明によれば、このマイクロ水力発電装置搭載型ゲートは、前記水位計測手段をゲートの上流側に配置したことにより、上流側の水位に応じて前記制御手段が前記開閉手段に扉体を上昇或いは下降させることが出来るので、ゲートの上流側の水位を制御可能としながら、マイクロ水力発電装置は発電を維持することが出来る。
【００３１】
請求項４に係る発明によれば、このマイクロ水力発電装置搭載型ゲートは、前記水位計測手段を前記ゲートの上流側に加え前記ゲートの下流側にも配置したことにより、前記下流側に配置した水位計測手段が下流側の水位が上昇して前記マイクロ水力発電装置に内蔵する発電機が水没する恐れがあるときは、これを事前に計測して前記制御手段に対して水位上昇信号を発し、これを受けた該制御手段は開閉手段のモータに対して扉体を上昇させるための電力を供給する。これにより所定の高さまで扉体を上昇させるので、前記内蔵する発電機は水没を未然に防止することが出来る。
【００３２】
更に下流水位が上昇すると、それにつれて上流側と下流側の水位差が少なくなる、これにより、扉体を更に上昇させるので扉体の下方は大きく開放し、ゲートを通過する水流は、発電機の磁力抵抗の影響で回転負荷が掛る水車が介在する流入口より、無負荷である扉体の下方を主として流れることとなるので実質的な発電効率は低下する。
【００３３】
請求項５に係る発明によれば、このマイクロ水力発電装置搭載型ゲートは、前記扉体から上流側に向けて水位計測手段を配置したことにより、前記扉体の上流側水位に追従して前記扉体を上昇或いは下降させて開閉することが出来るので、上流側の水位変動に応じて扉体を上昇或いは下降させることが容易となる。
【００３４】
請求項６に係る発明によれば、このマイクロ水力発電装置搭載型ゲートは、それぞれの水位計測手段は水面の上方から垂下するように配置された少なくとも長さの異なる３本の計測部を備えた事により、一番長い計測部は下限水位を、中間長さの計測部は上限水位を、一番短い計測部は前記上限水位の予備計測物としてそれぞれの水位を計測出来るので、万が一にも中間長さの計測部で上限水位の計測エラーが発生しても、該予備計測部が代わって水位を計測することが出来るので、不要な越流を回避することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は本発明の第１実施例に係るマイクロ水力発電装置搭載型ゲートで、上流側に水位計を配置した構成を表す斜視図である。
【図２】図２は同上の構成で上流が増水中である状態を示す断面図である。
【図３】図３は同上の構成で上流が減水中である状態を示す断面図である。
【図４】図４は本発明の第２実施例に係るマイクロ水力発電装置搭載型ゲートで、上流側に水位計を配置するとともにタイマーを内蔵した制御盤との構成を示す斜視図である。
【図５】図５は同上の構成で扉体が上至点まで上昇した状態を示す断面図である。
【図６】図６は本発明の第３実施例に係るマイクロ水力発電装置搭載型ゲートで、下流側に水位計を追加配置した構成を表す斜視図である。
【図７】図７は同上の構成で下流も増水中である状態を示す断面図である。
【図８】図８は本発明の第４実施例に係るマイクロ水力発電装置搭載型ゲートで、扉体に水位計を追加配置した構成を表す斜視図である。
【図９】図９は同上の構成で、上流が増水中である状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明を実施するための最良の形態としての実施例を図１〜図９により以下に説明する。本発明を実施するためのマイクロ水力発電装置搭載型ゲートにおいて、第１の実施例はゲートの扉体に備えた開口部を流入口とする水力発電装置と、その上流側に水位計測手段である水位計を配置した構成であり、第２の実施例はゲートと扉体の開閉を行うタイマーを内蔵した制御盤との構成で、第３の実施例は下流側にも水位センサーを追加配置した構成、第４の実施例は扉体にも水位センサーを追加配置した構成である。図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【実施例１】
【００３７】
図1において、マイクロ発電装置搭載型ゲート１は、水路８両岸の側壁８１から起立する２本の堰柱部と、これを繋ぐ桁部からなりその上部に開閉器３を載置するピア１１と、前記堰柱部の内壁の上下方向に形成された溝１２と、該溝１２と遊嵌して上下方向に開閉する扉体２と、前記扉体２の上端に接続されて該扉体２を垂設する２本のラック棒３１と、内蔵したモータと連結されたピニオンが前記ラック棒３１と噛み合いながら回転する事で前記扉体２を上下させる前記開閉器３と、該開閉器３の開閉動作を制御する制御盤９２と、において、前記扉体２には図示しない開口部を形成し、該開口部を流入口として小落差に対応した水力発電装置４を下流側に向けて搭載してある。
【００３８】
また、前記制御盤９２の脇には前記水力発電装置４が発電した電力を一定電圧に変換、及び所定周波数に変換するパワコン盤９１や、余剰に発電してしまった電力を熱に変換する抵抗器盤９３が設置されている。更に前記ゲート１の上流側側壁８１の上端には上流水位計５を配置してあり、該水位計５は上方から垂下するように長さの異なる３本の計測部５１，５２，５３を備えたことにより、一番長い計測部５１は下限水位を、中間長さの計測部５２は上限水位を、一番短い計測部５３は前記上限水位の予備計測部５３として上流水面８２の水位を計測することが出来る。
【００３９】
ここで、マイクロ発電装置搭載型ゲート１の駆動電力について説明する。前記扉体２は水圧に負けない頑丈な鋼鉄製であり非常に重い。そのため該扉体２を上下して開閉する開閉器３には高出力のモータが必要であり、当該水力発電装置４が発生する電力では到底賄えない。このため、水位計５の信号などにより開閉器３のモータの動作を制御する制御盤９２は扉体２のモータ駆動時には大電力を要するため、前記扉体２に突設した水力発電装置４が自ら発電した電力は制御盤９２の扉体２を駆動するモータの駆動電源としては不足するものの、制御電源として併用できる。
【００４０】
続いて、図２の断面図により説明する。図２は図１のＡ−Ａ‘断面図であり、上流水面８２が増水中の状態を示している。本来、図２では図１の位置にある上流水位計５は見えない筈だが、便利上対岸の側壁８１に配置している。図２において、この水位計５には３本の計測部が垂下しており、扉体２の下端が川床に接している状態で、一番長い下限計測部５１は前記水力発電装置４の水車４１が安定して回転するためにその上端が水没する水位に、中間長さの上限計測部５２は水力発電装置４が内蔵する発電機が水没する事を防ぐため、間違いなく扉体２の上端を越流させないように扉体２の上端より少し低い位置に、上限予備計測部５３は扉体２の上端近くとなる位置に設定されている。
【００４１】
今、上流水面８２は扉体２の上端に近くなり、更にゆっくりと増水中である。このとき、前記水位計５の下限計測部５１は既に水没し、今、上限計測部５２の先端が上流水面８２に触れたところだ。ちなみに上限予備計測部５３の先端は、あと少し上方にあり水に触れていない。
【００４２】
一方、水力発電装置４は扉体２で堰きとめられて水位が上昇した事により水勢が増したので勢いよく水車４１が回りフルパワーで発電中である。ここで発電した電力は、パワコン盤９１によって一定電圧に変換、及び所定周波数に変換され、その一部が当該マイクロ発電装置搭載型ゲート１の制御盤、或いは水力発電装置が停止しているときに電力を供給するための図示しない蓄電池に消費されるが、その他の多くは周辺の街路灯や農業用ビニールハウスの温熱ヒーター、その他大電力を使用しない電気器具に供給されて消費される。もしも一時的に供給過剰となれば、前記抵抗器盤９３が熱に変換する。
【００４３】
説明を上流水面８２が増水中の前記ゲート１の制御方法に戻そう。前記上限計測部５２は水に触れたことを検知して水位上昇信号を前記制御盤９２に対して発し、該制御盤９２は前記開閉器３のモータに扉体２を上昇させるべく電力を所定時間だけ供給する。これにより、前記電力の供給を受けたモータが回転して前記開閉器３はラック棒３１を引き上げて扉体２を上昇させるが、１回で引き上げる高さは前記下限計測部５１先端と上限計測部５２先端との長さの差のおおよそ１／３程度である。
【００４４】
扉体２の上昇により、扉体２の下端から放流するため上流水面８２は少し低下する。しかし、増水は止まらず更に増してきたので、またも上限計測部５２が水面に触れた。この時も前回と同様にして、前記下限計測部５１先端と上限計測部５２先端との長さの差のおおよそ１／３程度が更に引き上げられた。こうして前記水力発電装置４が内蔵する発電機は水没を免れながら発電を継続している。
【００４５】
続いて、図３の断面図により説明する。図３は減水に転じ、下限計測部５１が水面８２から露出してしまった。扉体２は前述により２回引き上げられていたので扉体２の下端は隙間が大きくあいている。下限計測部５１が水面から離れた事を報じる水位低下信号が制御盤９２に対して発せられ、制御盤９２は開閉器３のモータへ扉体２を下降させるべく電力を所定時間だけ供給する。これにより前回とは逆に、前記下限計測部５１先端と上限計測部５２先端との長さの差のおおよそ１／３程度が更に引き下げられた。こうして扉体２の下端隙間は狭まり、上流側では貯水が回復し、前記水力発電装置４が内蔵する発電機は発電を継続している。
【実施例２】
【００４６】
続いて、図４の斜視図はＯＮ・ＯＦＦタイマーで制御可能なマイクロ水力発電装置搭載型ゲート１を示している。図４において、このゲート１の構成は基本的には前述の実施例１と同様だが、前記制御盤８２には図示しないＯＮ・ＯＦＦタイマーが内蔵されている。このゲート1は図４において、上流水位８２が扉体２の上端近くまで上昇しており、これまではフルパワーで発電してきた状態である。ここで発電を停止する所定時刻となりＯＦＦ信号が制御盤に対して発せられる。これにより制御盤９２は水量の増減とは関係なしに、扉体２の上至点位置を検出する図示しない前記レベルセンサーが作動するまで、該扉体２引き上げて強制的に発電を停止させるように制御する。
【００４７】
これにより、ＯＦＦ信号が発せられると、制御盤９２は開閉器３のモータに扉体２を上昇させるべく電力供給を開始する。続いて、扉体２はゆっくりと上昇し続け、図示しない前記レベルセンサーが上至点位置を検出すると前記制御盤９２は給電を停止する。給電の停止により前記扉体２は上至点位置で静止する。これにより、扉体２とこれに付属する水力発電装置４は完全に水面８２上に引き上げられる。この状態を示したのが図５の断面図である。
【００４８】
時間が過ぎて所定の時刻になると、発電の開始をするべく前記ＯＮ信号が発せられる。ＯＮ信号を受けた制御盤９２は開閉器３のモータに扉体２を下降させるべく電力供給を開始する。今迄水面上に引き上げられていた扉体２と水力発電装置４はゆっくりと下降し続け、図示しない前記レベルセンサーが下至点位置を検出すると前記制御盤９２は給電を停止する。給電の停止により前記扉体２は下至点位置で静止する。
【００４９】
これにより、扉体２の下端は川床に接して流れを堰き止めるので貯水が開始される。暫くして上流水位計５の下限計測部５１が水没する頃には水力発電装置４の水車４１が軽快に回転して発電している。このようにして、このマイクロ発電装置搭載型ゲート１は特定の時間帯だけ発電することが可能となるので、夜間の街路灯などに供給することも容易となる。
【実施例３】
【００５０】
続いて、下流水面８３にも下流水位計７を追加したマイクロ発電装置搭載型ゲート１について図６及び図７により説明する。図６及び図７において、側壁８１の上端には下流水位計７が配置してあり、該水位計７は上方から垂下するように長さの異なる３本の計測部７１，７２，７３を備えたことにより、一番長い計測部７１は下限水位を、中間長さの計測部７２は上限水位を、一番短い計測部７３は前記上限水位の予備計測部７３として下流水面８３の水位を計測することが出来る。
【００５１】
このゲート１には、上流側にも上流水位計５が配置されており、上流側と下流側の両方が協働して制御盤９２に水位信号を発する。ちなみに図７の断面図において、この下流水位計７は前記上流水位計５と同様に３本の計測部が垂下しており、扉体２の下端が川床に接している状態で、一番長い下限計測部７１は前記水力発電装置４の水車４１が安定して回転するためにその上端が水没する水位に、中間長さの上限計測部７２は扉体２の上端より少し低い位置に、上限予備計測部７３は扉体２の上端近くとなる位置に設定されている。
【００５２】
今、上流水面８２は扉体２の上端に近くなり、更にゆっくりと増水中である。このとき、前記上流水位計５の下限計測部５１は既に水没し、今、上限計測部５１の先端が上流水面８２に触れたところだ。ちなみに上限予備計測部５３の先端は、あと少し上方にあり水に触れていない。また、下流水面８３は水車４１の上端に近い水位だったが、下流水面８３も上昇を始めたので、下流水位計７の下限計測部７１が下流水面８３に接したところだ。
【００５３】
前記上流側の上限計測部５２と下流側の下限計測部７１は、水に触れたことを報ずる水位上昇信号を前記制御盤９２に対して発し、該制御盤９２は前記開閉器３のモータに扉体２を上昇させるべく電力を所定時間だけ供給する。これにより、前記電力の供給を受けたモータが回転して前記開閉器３はラック棒３１を引き上げて扉体２を上昇させるが、１回で引き上げる高さは前記下限計測部７１先端と上限計測部７２先端との長さの差のおおよそ１／３程度である。
【００５４】
扉体２の上昇により、水は扉体２の下端から放流するため上流水面８２は少し低下した。しかし、下流側の増水は止まらず、下限計測部７１が下流水面８３に触れた。この時も前回と同様にして、前記下限計測部７１先端と上限計測部７２先端との長さの差のおおよそ１／３程度が更に引き上げられた。こうして前記水力発電装置４が内蔵する発電機は水没を免れながら発電を継続している。
【実施例４】
【００５５】
続いて、扉体２にも扉体水位計６を追加したマイクロ発電装置搭載型ゲート１について図８及び図９により説明する。図８及び図９において、扉体２の上端には扉体水位計６が配置してあり、該水位計６は上方から垂下するように長さの異なる３本の計測部６１，６２，６３を備えたことにより、一番長い計測部６１は下限水位を、中間長さの計測部６２は上限水位を、一番短い計測部６３は前記上限水位の予備計測部６３として上流水面８２の水位を計測することが出来る。
【００５６】
ちなみに図９の断面図において、この扉体水位計６は前述までの水位計５，７と同様に３本の計測部が垂下しており、扉体２の下端が川床に接している状態で、一番長い下限計測部６１は上流水位計５の上限計測部５２より少し低い位置に、上限計測部６２は扉体２の上端より少し低い位置に、上限予備計測部６３は扉体２の上端近くとなる位置に設定されている。
【００５７】
このゲート１には、上流側と下流側にそれぞれ上流水位計５と下流水位計７が配置されているが、通常は実施例３と同様に上流側と下流側の組み合わせで制御しており、１回で扉体２を上下出来る幅は前記下限計測部５１先端と上限計測部５２先端との長さの差のおおよそ１／３程度である。これに対して扉体水位計６による制御に切り替えると、下限計測部６１と上限計測部６２との長さの差は短く、基本的には下限計測部６１が水没しながら、上限計測部６２が水面７１に接しないように制御がなされる。
【００５８】
具体的には、水位が下限計測部６１より低い時は、扉体２の下端は川床に接する状態で静止している。続いて、水位が上昇して下限計測部６１が水面８２に接してもやはり静止状態を保っている。更に上昇して上限計測部６２が水面８２に接すると、制御盤９２に対して水位上昇信号を発する。これを受けた制御盤９２は開閉器３のモータに扉体２を上昇させるべく電力供給を開始する。続いて前記電力の供給を受けたモータが回転して前記開閉器３はラック棒３１をゆっくりと引き上げながら扉体２の上昇を開始する。これにより、上限計測部６２は水面から離れるので、水位上昇信号は止まり、扉体２は停止位置で静止状態となる。
【００５９】
また、減水に転じて下限計測部６１が露出すると、制御盤９２に対して水位低下信号を発する。これを受けて制御盤９２は開閉器３のモータに扉体２を下降させるべく電力供給を開始する。こうして扉体２は下降を開始するが、下限計測部６１が水面８２と接すれば停止、或いは、図示しない前記レベルセンサーが下至点位置を検出すると前記制御盤９２は給電を停止する。このように少ない水面８２変動にも追従しながら水力発電装置４を搭載した扉体２は昇降を繰り返すことが出来るので、前記水力発電装置４が内蔵する発電機は水没を免れながら発電を継続している。
【００６０】
このように、本願発明のマイクロ水力発電装置搭載型ゲート１は、川や水路の水面８２，８３高さの変動に対してこれを計測しながら自動制御することにより、扉体２とこれに搭載した水力発電装置４を上下動させる。或いは、ＯＮ・ＯＦＦタイマー制御により夜間だけ水力発電装置４を稼働するなどが実現可能であり、水力発電装置４を稼働させるための人手を出来るだけ軽減させることが出来るとともに、例えば、無人稼働時における急な異常出水に際しても水位に応じて扉体２上昇させるなどの緊急対応を可能とする事も出来る。
【００６１】
以上、本実施例を詳述したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能であり、例えば扉体水位計は扉体の下流側に向けて配置するとか、それぞれの計測部の設定長さや、扉体を１回で上下させる距離などは使い易さを配慮して適時選定すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は河川や水路の各所に設けられるゲートに小落差に対応したマイクロ水力発電装置を付属して行う分散発電に関する。
【符号の説明】
【００６３】
１      マイクロ水力発電装置搭載型ゲート
１１    ピア
１２    溝
２      扉体
２１    開口部
３      開閉器
３１    ラック棒
４      水力発電装置
４１    水車
５，６，７  水位計
５      上流水位計
５１    下限計測部
５２    上限計測部
５３    上限予備計測部
６      扉体水位計
６１    下限計測部
６２    上限計測部
６３    上限予備計測部
７      下流水位計
７１    下限計測部
７２    上限計測部
７３    上限予備計測部
８      水路
８１    側壁
８２    上流水面
８３    下流水面
９１    パワコン盤
９２    制御盤
９３    抵抗器盤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図７】
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【図９】
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