(57)【要約】【課題】杭などを打ち込むことなく堰上に固定する固定部を備えた堰堤型の発電装置を提供する。【解決手段】本発明の堰堤型の発電装置１は、堰を覆うように設けられ、堰の上流側と下流側に分配され、河川水を堰き止める鉄筋コンクリート製の本体部２と、本体部と一体に形成され、本体部を堰に固定する固定部３を備える。固定部３は本体部２から横方向に伸びて堤防内に埋設される突出部４と、満水時の水位よりも高い位置まで堤防を覆う側壁５を備える。本体部２は本体部を越えた水を下流側に落下させる傾斜壁６と、本体部の頂部を含む所定高さ位置にあって、河川水を絞り込むように案内するガイド部７と、ガイド部に連通して下流側に水を垂直に落下させる水通路８と、水通路の下方位置に設けられる水車９と、水車に連結した発電用モータ１０とを備えている。固定部３を備えたことによって、堰又は川底に杭を打つことなく、発電装置１を設置位置に固定することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両岸に堤防を有する河川の堰上に設置させて河川の水の流れを利用して発電する堰堤型の発電装置であって、
前記堤防よりも低く、河川と同じ幅を有し、かつ堰の河川水の落下位置を挟んで上流側と下流側に所定の長さ分配され、河川水を堰き止める鉄筋コンクリートから成る堰堤型の本体部と、
前記本体部と一体に形成され、前記堰き止めた河川水から受ける力によって前記本体部が押し流されないように堰に固定される固定部とを備え、
前記固定部は、前記本体部から横方向に伸びて堤防内に埋設される突出部と、川底の位置から、前記本体部の天地高さにより定まる満水時の水位よりも高い位置まで前記堤防を覆うように、前記本体部の両端から川岸の側面に沿って上流側に向けて設けられた側壁と、を備え、
前記本体部は、
堰き止めて貯めた河川水の内、該本体部を越えた水を下流側に落下させるための傾斜壁と、
前記本体部の所定高さ位置にあって、前記堰き止められた河川水を絞り込むように案内するガイド部と、
前記ガイド部に連通して下流側に水を落下させるための水通路と、
前記傾斜壁及び水通路の下方位置に、それぞれ設けられ、これらにより落下される水により回転されるように設けられた水車と、
前記水車にそれぞれ連結した発電用モータと、を備えていることを特徴とする堰堤型の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、川の堰に設置して用いる小規模な堰堤型の発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の発電装置として、幅が例えば１０ｍ〜３０ｍ程の河川に設けられている、例えば５ｍ〜１０ｍの落差のあるコンクリート製の堰を利用して、堰堤型の発電装置を設置することが考えられる。この場合、大きな石や岩盤が邪魔をして、設置するのに必要な杭等を川底に打ち込むことが難しいという問題がある。この問題を解決するには、堰堤よりも比較的大規模なダム建設工事で用いるのと同様の削岩機等の大型の重機を使用する必要が生じる。
【０００３】
上記の堰堤型の発電装置として、人の身長と同等の高さのアンカー用の鉄筋コンクリートを有し、さらに、人の身長程の高さの堤を有する堰を設け、この堰を越えて流れる川の水により河川設置用水車を回転させる構造のものが知られている（例えば、特許文献１の図５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記特許文献１に示されるような構造にあって、河川水の勢いに押し流されないようにするアンカー用の鉄筋コンクリートは、堰堤型の発電装置の天地高さを高くするため河川水の流れを大きく妨げる。また、鉄筋コンクリートを地下に埋設しようとすれば、前述のような削岩機などの大型の重機が必要になる。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、川底に杭などを打ち込むことなく、河川の勢いに押し流されないように固定した堰堤型の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】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、両岸に堤防を有する河川の堰上に設置させて河川の水の流れを利用して発電する堰堤型の発電装置であって、前記堤防よりも低く、河川と同じ幅を有し、かつ堰の河川水の落下位置を挟んで上流側と下流側に所定の長さ分配され、河川水を堰き止める鉄筋コンクリートから成る堰堤型の本体部と、前記本体部と一体に形成され、前記堰き止めた河川水から受ける力によって前記本体部が押し流されないように堰に固定される固定部とを備え、前記固定部は、前記本体部から横方向に伸びて堤防内に埋設される突出部と、川底の位置から、前記本体部の天地高さにより定まる満水時の水位よりも高い位置まで、前記堤防を覆うように、前記本体部の両端から川岸の側面に沿って上流側に向けて設けられた側壁と、を備え、前記本体部は、堰き止めて貯めた河川水の内、該本体部を越えた水を下流側に落下させるための傾斜壁と、前記本体部の所定高さ位置にあって、前記堰き止められた河川水を絞り込むように案内するガイド部と、前記ガイド部に連通して下流側に水を落下させるための水通路と、前記傾斜壁及び水通路の下方位置に、それぞれ設けられ、これらにより落下される水により回転されるように設けられた水車と、前記水車にそれぞれ連結した発電用モータと、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の堰堤型の発電装置によれば、本体部が押し流されないように堰に固定される固定部に設けられた突出部は、河川の両端の堤防に埋設されており、堤防には、川底にあるような大きな石等が無く、川底に杭を打つ作業に比べ、設置作業が容易である。また、発電装置の本体に鉄筋により連結されている側壁は、堤防との間の摩擦により、川を流れる水から受ける力により発電装置が押し流されないように設置位置に固定され、この突出部と側壁とを備えたことにより、堰又は川底に杭を打つことなく、堰堤型の発電装置を設置位置に固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る堰堤型の発電装置の断面図。
【図２】同発電装置の上面図。
【図３】同発電装置を斜め上から見た斜視図。
【図４】同発電装置の本体に鉄筋により連結されている側壁を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の発電装置は、幅が例えば１０〜３０ｍ程の河川に設けられている、例えば５ｍ〜１０ｍの落差のある堰を覆うように設置する堰堤型の発電装置であり、設置位置に固定するための固定部として、本体部から横方向に伸びて両岸の堤防内に埋設される突出部と、発電装置本体部の両端に鉄筋により連結されており、堰堤型の発電装置により堰き止められる水の上限位置よりも高い位置にまで堤防を覆うように、上流側へ例えば１０ｍ〜１ｋｍ程の範囲で設けられる側壁と、を備えている。側壁は、堤防との間の摩擦等により、川を流れる水から受ける力により発電装置が押し流されないように該発電装置を設置位置に固定する。発電装置は、突出部と側壁とを備えたことにより、予め河川に設けられている堰に杭を打つことなく、また、大きな岩や岩盤等のある川底に杭を打つことなく、水流の力により押し流されないように、堰上にしっかりと固定される。直下型の水路とその下方に設けた発電機を用いることによって、水勢が弱くても位置エネルギーを利用した効率の良い発電を行うことができる。
【００１１】
実施形態に係る堰堤型の発電装置１は、河川５０の川底５０ａに設けられている堰５１上に設置される。図１は、図２に示すＡ−Ａ線断面図を示している。河川５０は、両岸に堤防５２を備えている。堤防５２には、川底５０ａから、高さ、例えば１〜２ｍ程のコンクリート製の側壁（表面をクロスハッチングで示す）５３が設けられている。堰５１の両側には石を積み上げた塀５１ａが設けられている。堰堤型の発電装置１を堰５１上に設置することにより、川の流れが堰き止められ、上流側の水位が上昇する。そこで、発電装置１は、川底の位置から、本体部２の天地高さＨ１により定まる満水時の水位よりも高い位置まで、本体部２の両端から川岸の堤防に沿って上流側に向けて堤防５２の表面及び側壁５３を覆う側壁５を備えている。
【００１２】
堰堤型の発電装置１は、堤防５２よりも低く、河川５０と同じ幅を有し、かつ堰５１の河川水の落下位置を挟んで上流側と下流側に所定の長さ分配され、河川水を堰き止める鉄筋コンクリートから成る本体部２と、この本体部２と鉄筋（該鉄筋と同時に又は該鉄筋の代わりに鉄骨等を用いる場合を含む）の強固な連結手段を用いて一体に形成され、堰き止めた河川水から受ける力によって本体部２が押し流されないように、本体部２を堰５１に固定する固定部３（図２、図３に示す）とを備える。
【００１３】
本体部２は、図１、図３に示されるように、横倒しにした略三角柱形状を有している。詳しくは、本体部２は、図１に示されるように、川底５０ａに面して錘の役目を果たす中実の板状の底２ａと、この底２ａ上に、中空の略三角柱状の空間を区画する傾斜壁２ｂ及び垂直壁２ｃと、垂直壁２ｃの上部から上流側へと堰堤５１を覆うようにのびている壁２ｄとで構成されている。傾斜壁２ｂは、堰き止めて貯めた河川水の内、本体部２の頂部を越えた水を下流側に落下させる。
【００１４】
固定部３は、図２、図３に示されるように、本体部２の傾斜壁２ｂ及び垂直壁２ｃの上部に設けられているガイド部７と同じ前後幅で、横方向、即ち、両岸の堤防５２に向かう方向に伸びて堤防５２内に埋設されるコンクリートから成る突出部４と、本体部２の壁２ｄと鉄筋により連結されているコンクリートから成る側壁５とを備えている。突出部４は、両岸の堤防５２に突き刺さるように埋設されることにより、本体部２を設置位置に固定する。なお、この突出部４は、本体部の壁２ｄ部分に設けてもよい。
【００１５】
側壁５は、本体部２の天地高さＨ１により定まる満水時の水位よりも高い位置まで、堤防５２を覆うように、本体部２の両端から川岸の側面に沿って上流側に向けて設けられる。図４に示されるように、側壁５は、例えば１０ｍ〜１ｋｍの長さを有しており、堤防５２との間の摩擦等により、本体部２が水流により押し流されないように、設置位置に固定する。これにより、本体部２を固定するために川底５０ａに杭打ちをする作業は、不要になる。側壁５の長さは、本体部２の天地高さＨ１だけでなく、堤防５２の硬さ、堤防５２への側壁５の取り付け強度等を考慮して、想定される水位の水から受ける力に十分抗することができる長さにするのが好ましい。
【００１６】
上記構成の固定部３を備えたことにより、堰５１又は川底５０ａに杭を打つことなく、発電装置１を設置位置に固定することができる。
【００１７】
発電装置１は、堰堤型の発電装置として用いるのに好適な発電部Ｇ１を８個並列に備えている。発電部の数は、川幅、河川水の勢い等に応じて増減する。
【００１８】
発電部Ｇ１は、図１に示されているように、ガイド部７と、水通路８と、水車９と、発電用モータ１０と、排水路１１と、排水口１２とで構成される。ガイド部７は、本体部２の所定高さ位置、例えば頂部にあって、通過する河川水を水通路８の入口に絞り込むように案内する漏斗形状を有している。水通路８は、ガイド部７に連通しており、ガイド部７によって集められた河川水を、水車９へと供給するステンレス製の通路である。水車９は、水通路８の下方位置において、水通路８を流れる水により回転するように設けられており、回転数を増加する連結器を介して又は直接、発電用モータ１０に連結されている。水車９を通過した水は、下流側の排水路１１を介して排水口１２へと導かれる。
【００１９】
水車９は、樋状に湾曲した、薄く、弾力性を有する均一な厚みの板バネで形成された複数の羽９ａを有している。羽９ａは、樋状の断面を有し、その先端部分に錘９ｂを備えている。羽９ａの凹状の表面に水流を受けた場合、羽の付け根部分の板バネが撓み、この復元力によって羽９ａを回転させ始める回転トルクを得るようになっている。結果、羽９ａを用いた水車９は、水量が少ないときでも効率よく回転し、発電することができる。
【００２０】
上記構成の堰堤型の発電装置１の施工は、ダム建設等で周知の工法を用いて行う。例えば、河川の半分の所定領域を堰き止め、残り半分は河川水が流れるようにし、堰き止めた領域内において本体部２の半分及び固定部３を形成する。この後、反対側の半分の領域を堰き止め、残り半分は河川水が流れるようにし、堰き止めた領域内に本体部２の残り半分及び固定部３を形成する。なお、堰堤型の発電装置１を設置する川幅は、特に制限が無い。例えば、川幅が３０ｍより広く、例えば１００ｍ程ある場合等は、川幅を複数に分割し、分割した区画ごとに本体部２を施工する。
【００２１】
なお、本発明は、上記各種実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、側壁５は、本体部２に鉄筋により連結されているが、より強固な鉄骨により連結してもよい。また、堰堤型の発電装置１は、１本の河川に１つに限定されず、川沿いに複数設けてもよい。また、側壁５を堤防に強固に取り付けるため、側壁５は、堤防側にスパイク状のピンを有するものを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明の堰堤型の発電装置は、堰の設けられている河川一般に用いることができる。固定用の杭を川底に打ち込むことが不要なため、本発明の堰堤型の発電装置は、川底から堤防の上部分部まで全てがコンクリートで覆われている人工河川の堰に設置することができる。
【符号の説明】
【００２３】
１          堰堤型の発電装置
２                本体部
２ｂ                傾斜壁
３                固定部
４                突出部
５                側壁
７                ガイド部
８                水通路
９                水車
９ａ              羽
１０              発電用モータ
５０              河川
５０ａ            川底
５１              堰
５２              堤防
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2016003457.tif 000006