(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一台の発電機と、
給水側と排水側との間に設けられた流路に並列に配設され、かつ出力軸が上記発電機の主軸に連結されている、内部に流量調整機能を有しない水車である第１及び第２の水車と、
それぞれ前記第１及び第２の水車の吸込口側に対応して上記流路に配設された複数の弁と、
上記給水側から上記流路に供給される流水の総流量を検出する流量計と、
この流量計が検出した総流量に基づいて上記弁を制御する制御手段と
を備え、
前記第２の水車は、前記第１の水車よりも流量容量が大であり、
上記発電機の上記主軸は両側から突出し、一方側が上記第１の水車の上記出力軸に連結され、他方側が上記第２の水車の上記出力軸に連結され、
上記弁は、上記流路を連通及び遮断可能であり、かつ流量を調整可能な流量調整弁であり、
上記制御手段は、上記流量計が検出する総流量が上記第１の水車の流量容量に達するまでは第１の水車にのみ流水が供給され、上記流量計が検出する総流量が上記第１の水車の流量容量に達した後、総流量が第２の水車における第１の水車の最大出力に対応する流量に達するまでは、第１の水車には流量容量の流水が供給され、第２の水車には残りの流量の流水が供給され、上記流量計が検出する総流量が第２の水車における第１の水車の最大出力に対応する流量に達した後、上記第２の水車の流量容量に達するまでは第２の水車にのみ流水が供給され、上記流量計が検出する総流量が上記第２の水車の流量容量に達すると第２の水車には流量容量の流水が供給され第１の水車には残りの流量の流水が供給されるように上記流量調整弁を制御する、発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中小規模の水力発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
発電量が数１００kwから１０００kw程度である中小規模の水力発電装置では、内部に流量調整機構を有する水車が使用されている。しかし、この流量調整機構を備える水車は比較高価であるため、初期設備投資の償却までに長期間を要する。これに対して、流量調整機構を備えてないポンプを逆転させて水車として使用すること（ポンプ逆転水車）が提案されている。このポンプ逆転水車の価格は流量調整機構を有する水車の１０分の１から数分の１程度であるため、初期設備投資を大幅に低減することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図１５において、点線Ｌ１は流量調整機構を備える水車における流量と出力の関係を示し、二点鎖線Ｌ２は略同一流量容量のポンプ逆転水車における流量と出力の関係を示している。点線Ｌ１と二点鎖線Ｌ２を比較すれば明らかなように、ポンプ逆転水車は、流量容量まで達しない流量範囲（部分流量領域）では、通常の水車と比較して出力が小さい。従って、ポンプ逆転水車を使用した場合、部分流量領域での発電効率が低い。なお、ポンプ逆転水車と発電機及びそれに付随する電気設備からなるユニットを複数台設置し、流量に応じて稼動するユニットの台数を制御することも考えられるが、この場合、初期設備投資が高くなるため、ポンプ逆転水車を使用する利点が減殺されてしまう。
【０００４】
そこで、本発明は、初期設備投資を抑制しつつ、部分流量領域でも大きな発電量が得られる中小規模の水力発電装置を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、一台の発電機と、給水側と排水側との間に設けられた流路に並列に配設され、かつ出力軸が上記発電機の主軸に連結されている、内部に流量調整機能を有しない水車である第１及び第２の水車と、それぞれ前記第１及び第２の水車の吸込口側に対応して上記流路に配設された複数の弁と、上記給水側から上記流路に供給される流水の総流量を検出する流量計と、この流量計が検出した総流量に基づいて上記弁を制御する制御手段とを備え、前記第２の水車は、前記第１の水車よりも流量容量が大であり、上記発電機の上記主軸は両側から突出し、一方側が上記第１の水車の上記出力軸に連結され、他方側が上記第２の水車の上記出力軸に連結され、上記弁は、上記流路を連通及び遮断可能であり、かつ流量を調整可能な流量調整弁であり、上記制御手段は、上記流量計が検出する総流量が上記第１の水車の流量容量に達するまでは第１の水車にのみ流水が供給され、上記流量計が検出する総流量が上記第１の水車の流量容量に達した後、総流量が第２の水車における第１の水車の最大出力に対応する流量に達するまでは、第１の水車には流量容量の流水が供給され、第２の水車には残りの流量の流水が供給され、上記流量計が検出する総流量が第２の水車における第１の水車の最大出力に対応する流量に達した後、上記第２の水車の流量容量に達するまでは第２の水車にのみ流水が供給され、上記流量計が検出する総流量が上記第２の水車の流量容量に達すると第２の水車には流量容量の流水が供給され第１の水車には残りの流量の流水が供給されるように上記流量調整弁を制御する、発電装置を提供する。
【０００６】
本発明の発電装置では、流量計が検出した総流量に基づいて弁を制御することにより、流量に対して可能な限り大きな発電力が得られるように、稼動させるポンプ逆転水車及びその台数を選択することができる。また、流量調整機構を備える通常の水車の１０分の１から数分の１程度の価格であるポンプ逆転水車を使用するため、発電装置の初期設備投資を大幅に低減することができる。すなわち、本発明の発電装置では初期設備投資を低減しつつ、単独のポンプ逆転水車を使用した場合と比較して大幅に大きい発電力を得ることができる。また、水車を使用する発電装置の場合には常に最大流量で発電効率が最大となるが、本発明の発電装置では、稼動させるポンプ逆転水車の容量や台数を適宜選定することにより、流況に応じて最も頻度の高い流量で発電効率を最大にすることができる。さらに、ポンプ逆転水車を一台のみ備える発電装置の場合、要求される仕様に合わせた性能調整はできないが、本発明の発電装置では最高効率点が複数存在するため、仕様に合わせた性能調整を行うことなく、最高効率と同等の発電量が得ることが可能である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、図面に示す本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面において同一の要素には同一の符号を付している。
【０００８】
（第１参考例）
図１は、本発明の第１参考例に係る発電装置を示している。
この発電装置は、１台の発電機１と２台のポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２を備えている。本参考例では、ポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２は、両吸込渦巻きポンプを水車として使用するものである。
【０００９】
矢印Ａ１で示す給水側から矢印Ａ２で示す排水側の間に流路２が設けられている。この流路２は給水側で２本の第１分岐流路３と第２分岐流路４に分岐し、これらの第１及び第２分岐流路３，４は排水側で合流している。第１分岐流路３にポンプ逆転水車Ｐ１が配設され、第２分岐流路４にポンプ逆転水車Ｐ２が配設されている。すなわち、ポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２が流路２中に並列に配設されている。また、ポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２の流量容量は同一である。
【００１０】
発電機１の主軸５は片側のみから突出している。ポンプ逆転水車Ｐ１の出力軸６Ａは両側から突出し、一方側がワンウェイクラッチ７を介して主軸５に連結され、他方側がポンプ逆転水車Ｐ２の出力軸６Ｂにワンウェイクラッチ７を介して介して連結されている。ワンウェイクラッチ７はポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２の出力軸６Ａ，６Ｂの回転数が予め定められた規定回転数に達した場合にのみ動力を主軸５側に伝達する。
【００１１】
第１及び第２分岐流路３，４には各ポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２の吸込口側に、開閉弁８Ａ，８Ｂが配設されている。これらの開閉弁８Ａ，８Ｂは、対応する分岐流路３，４を連通させる状態、すなわち吸込口を介して対応するポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２に対して流水が供給される状態と、対応する分岐流路３，４を遮断する状態、すなわち対応するポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２に対する流水の供給が停止される状態とに切り換え可能である。また、流路２には給水側から供給される流水の総流量を検出する流量計９が配設されている。制御盤１０は、流量計９が検出する総流量に基づいて、開閉弁８Ａ，８Ｂを制御する。
【００１２】
次に、この発電装置の動作について図２を参照して説明する。なお、この図２において点線Ｌ１は従来の流量調整機構を備える水車、二点鎖線Ｌ２は１台のポンプ逆転水車の場合を示している。この点は後述する図５、図８、図１０、図１２、及び図１４においても同様である。
【００１３】
まず、制御盤１０は流量計９により検出される総流量がポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２の流量容量に達するまでは、開閉弁８Ａを開弁してポンプ逆転水車Ｐ１に流水を供給する一方、開閉弁８Ｂを閉弁してポンプ逆転水車Ｐ２に対する流水の供給を停止する（流量範囲ＦＬ１）。従って、この流量範囲ＦＬ１ではポンプ逆転水車Ｐ１のみが稼動し、その動力が発電機１に伝達される。
【００１４】
次に、制御盤１０は流量計９により検出される総流量がポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２の流量容量に達すると、開閉弁８Ｂを開弁してポンプ逆転水車Ｐ２に対しても流水の供給を開始する（流量範囲ＦＬ２）。従って、この流量範囲ＦＬ２では２台のポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２の両方が稼動し、これらの発生する動力が発電機１に伝達される。
【００１５】
この発電装置においてポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２の出力は図２において線ＡＢＥＤとなる。この線ＡＢＥＤと二点鎖線Ｌ２を比較すれば明らかなように、本参考例の発電装置では、ポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２の発生する動力は１台のポンプ逆転水車のみを使用して場合と比較して、四角形ＡＢＥＣの面積分だけ大きく、発電機１の発生する電力量もその分だけ多い。この発電装置では、流量計９が検出した総流量に基づいて開閉弁８Ａ，８Ｂを制御することにより、流量に対して可能な限り大きな発電力が得られるように稼動させるポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２を選択することができる。一方、ポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２は流量調整機構を備える通常の水車の１０分の１から数分の１程度の価格であるので初期設備投資を大幅に低減することができる。すなわち、本発明の発電装置では初期設備投資を低減しつつ、単独のポンプ逆転水車を使用した場合と比較して大幅に大きい発電力を得ることができる。
【００１６】
また、発電機１の主軸５とポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２の出力軸６Ａ，６Ｂはワンウェイクラッチ７で連結されているため、回転数が規定回転数以上である正規運転時にのみポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２の動力が発電機１に対して伝達され、停止時ないしは非正規運転時にはポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２の動力は発電機１に対して伝達されない。
【００１７】
（第２参考例）
図３に示す本発明の第２参考例の発電装置では、発電機１の主軸５が両側に突出している。主軸５の一方側にワンウェイクラッチ７を介してポンプ逆転水車Ｐ１の出力軸６Ａが連結され、他方側にワンウェイクラッチ７を介してポンプ逆転水車Ｐ２の出力軸６Ｂが連結されている。また、第１参考例と同様に、ポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２の流量容量は同一である。第２参考例のその他の構造も、上記第１参考例と同一である。さらに、第２参考例の発電装置の動作は図２に示す第１参考例の動作と同一である。
【００１８】
（第３参考例）
図４は、本発明の第３参考例の発電装置を示している。第１及び第２の分岐流路３，４には各ポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２の吸込口側に、流量調整弁１１Ａ，１１Ｂが配設されている。この流量調整弁１１Ａ，１１Ｂは、対応する分岐流路３，４を連通させる状態、すなわち吸込口を介して対応するポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２に対して流水が供給される状態と、対応する分岐流路３，４を遮断する状態、すなわち対応するポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２に対する流水の供給が停止される状態とに切り換え可能である。また、流量調整弁１１Ａ，１１Ｂは対応するポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２に流れる流水の流量を調整することができる。なお、ポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２の流量容量は同一である。
【００１９】
次に、この発電装置の動作について図５を参照して説明する。
まず、制御盤１０は流量計９により検出される総流量がポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２の流量容量に達するまでは、流量調整弁１１Ａを開弁してポンプ逆転水車Ｐ１に流水を供給する一方、流量調整弁１１Ｂを閉弁してポンプ逆転水車Ｐ２に対する流水の供給を停止する（流量範囲ＦＬ１）。従って、この流量範囲ＦＬ１ではポンプ逆転水車Ｐ１のみが稼動し、その動力が発電機１に伝達される。
【００２０】
次に、制御盤１０は流量計９により検出される総流量がポンプ逆転水車Ｐ１の流量容量に達すると、流量調整弁１１Ｂを開弁してポンプ逆転水車Ｐ２に対しても流水の供給を開始する（流量範囲ＦＬ２）。従って、この流量範囲ＦＬ２では２台のポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２の両方が稼動し、これらの発生する動力が発電機１に伝達される。
【００２１】
また、流量範囲ＦＬ２では、制御盤１０はポンプ逆転水車Ｐ１に対しては、その許容流量の１００％の流量、すなわち流量容量の流水が供給され、ポンプ逆転水車Ｐ２に対しては総流量からポンプ逆転水車Ｐ１の流量容量を引いた残りの流量の流水が供給されるように流量調整弁１１Ａ，１１Ｂを制御する。従って、２台のポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２の稼動を開始後、総流量がある程度増加するまではポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２を合わせた出力は一定であり（流量範囲ＦＬ３）、その後再度上昇する（流量範囲ＦＬ４）。
【００２２】
この発電装置においてポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２の出力は図２において線ＡＢＦＤとなる。この線ＡＢＥＤと二点鎖線Ｌ２を比較すれば明らかなように、本参考例の発電装置では、ポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２の発生する動力は１台のポンプ逆転水車のみを使用して場合と比較して、線ＡＢＦＤＣで囲まれる面積分だけ大きく、発電機１の発生する電力量もその分だけ多い。第３参考例のその他の構成及び作用は、上記第１参考例と同様である。
【００２３】
（第４参考例）
図６は、本発明の第４参考例の発電装置を示している。この発電装置は、第１及び第２分岐流路３，４のポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２の吸込口側に開閉弁８Ａ，Ｂではなく、流量調整弁１１Ａ，１１Ｂが配設されている点を除いて、第２参考例と同様である。なお、ポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２の流量容量は同一である。また、第４参考例の発電装置の動作は、上記図５に示す第３参考例の動作と同一である。
【００２４】
（第５参考例）
図７に示す本発明第５参考例の発電装置では、発電機１の主軸５は片側にのみ突出しており、この主軸５にワンウェイクラッチ７を介してポンプ逆転水車Ｐ１’の出力軸６Ａの一方側が連結され、さらのこの出力軸６Ａの他方側にワンウェイクラッチ７を介してポンプ逆転水車Ｐ２’の出力軸６Ｂが連結されている。また、発電機１に近い方のポンプ逆転水車Ｐ１’の流量容量よりも、発電機１から遠い方向のポンプ逆転水車Ｐ２’の流量容量の方が大きい。また、第１及び第２の分岐流路３，４には開閉弁８Ａ，８Ｂが配設されている。すなちわ、第５参考例の発電装置の構成は、ポンプ逆転水車Ｐ１’，Ｐ２’の流量容量が異なる点を除いて上記第１参考例と同様である。
【００２５】
次に、この発電装置の動作について図８を参照して説明する。
まず、制御盤１０は流量計９により検出される総流量がポンプ逆転水車Ｐ１’の流量容量に達するまでは、開閉弁８Ａを開弁してポンプ逆転水車Ｐ１’にのみ流水を供給する（流量範囲ＦＬ１）。従って、この流量範囲ＦＬ１ではポンプ逆転水車Ｐ１のみが稼動し、その動力が発電機１に伝達される。次に、制御盤１０は流量計９により検出される総流量がポンプ逆転水車Ｐ１’，Ｐ２の流量容量に達すると、開閉弁８Ｂを開弁してポンプ逆転水車Ｐ２に対しても流水の供給を開始する（流量範囲ＦＬ２）。従って、この流量範囲ＦＬ２では２台のポンプ逆転水車Ｐ１’，Ｐ２’の両方が稼動し、これらの発生する動力が発電機１に伝達される。なお、この流量範囲ＦＬ２では、各ポンプ逆転水車Ｐ１’，Ｐ２’に対してその流量容量に比例した流量の流水が供給されるように、ポンプ逆転水車Ｐ１’，Ｐ２’の特性を設定する必要がある。
【００２６】
この発電装置においてポンプ逆転水車Ｐ１’，Ｐ２’の出力は図２において線Ｃ’Ｄ’Ｉ’Ｆ’となる。この線Ｃ’Ｄ’Ｉ’Ｆ’と二点鎖線Ｌ２を比較すれば明らかなように、本参考例の発電装置では、ポンプ逆転水車Ｐ１’，Ｐ２’の発生する動力は１台のポンプ逆転水車のみを使用して場合と比較して、四角形Ｃ’Ｄ’Ｉ’Ｅ’の面積分だけ大きく、発電機１の発生する電力量もその分だけ多い。
【００２７】
（第６参考例）
図９に示す本発明の第６参考例の発電装置は、一方のポンプ逆転水車Ｐ１’の流量容量よりも他方のポンプ逆転水車Ｐ２’の流量容量の方が大きい点を除いて図３に示す第２参考例の発電装置と同一の構成であり、第１及び第２分岐流路３，４には開閉弁８Ａ，８Ｂが配設されている。
【００２８】
次に、この発電装置の動作について図１０を参照して説明する。
まず、制御盤１０は流量計９により検出される総流量がポンプ逆転水車Ｐ１’の流量容量に達するまでは、開閉弁８Ａを開弁してポンプ逆転水車Ｐ１’にのみ流水を供給する（流量範囲ＦＬ１）。従って、この流量範囲ＦＬ１ではポンプ逆転水車Ｐ１’のみが稼動し、その動力が発電機１に伝達される。
【００２９】
次に、制御盤１０は流量計９により検出される総流量がポンプ逆転水車Ｐ１’の流量容量に達すると、開閉弁８Ａを閉弁する一方、開閉弁８Ｂを開弁してポンプ逆転水車Ｐ２’にのみ流水を供給する（流量範囲ＦＬ２）。従って、この流量範囲ＦＬ２ではポンプ逆転水車Ｐ２’のみが稼動し、その動力が発電機１に伝達される。
【００３０】
さらに、制御盤１０は流量計９により検出される総流量がポンプ逆転水車Ｐ２’の流量容量に達すると、開閉弁８Ａを開弁してポンプ逆転水車Ｐ１に対しても流水の供給を開始する（流量範囲ＦＬ３）。従って、この流量範囲ＦＬ３では２台のポンプ逆転水車Ｐ１’，Ｐ２’の両方が稼動し、これらの発生する動力が発電機１に伝達される。
【００３１】
この発電装置においてポンプ逆転水車Ｐ１’，Ｐ２’の出力は図１０において線Ａ’Ｂ’Ｇ’Ｄ’Ｉ’Ｆ’となり、ポンプ逆転水車Ｐ１’，Ｐ２’の発生する動力は１台のポンプ逆転水車のみを使用して場合と比較して、図形Ａ’Ｂ’Ｇ’Ｄ’，Ｉ’Ｅ’の面積分だけ大きく、発電機１の発生する電力量もその分だけ多い。
【００３２】
（第７参考例）
図１１に示す本発明の第７参考例の発電装置は、一方のポンプ逆転水車Ｐ１’の流量容量よりも他方のポンプ逆転水車Ｐ２’の流量容量の方が大きい点を除いて図４に示す第３参考例の発電装置と同一の構成であり、第１及び第２分岐流路３，４には流量調整弁１１Ａ，１１Ｂが配設されている。
【００３３】
次に、この発電装置の動作について図１２を参照して説明する。
まず、制御盤１０は流量計９により検出される総流量がポンプ逆転水車Ｐ１’の流量容量に達するまでは、流量調整弁１１Ａを開弁してポンプ逆転水車Ｐ１’に流水を供給する一方、流量調整弁１１Ｂを閉弁してポンプ逆転水車Ｐ２’に対する流水の供給を停止する（流量範囲ＦＬ１）。従って、この流量範囲ＦＬ１ではポンプ逆転水車Ｐ１’のみが稼動し、その動力が発電機１に伝達される。
【００３４】
次に、制御盤１０は流量計９により検出される総流量がポンプ逆転水車Ｐ１’の流量容量に達すると、流量調整弁１１Ｂを開弁してポンプ逆転水車Ｐ２に対しても流水の供給を開始する（流量範囲ＦＬ２）。従って、この流量範囲ＦＬ２では２台のポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２の両方が稼動し、これらの発生する動力が発電機１に伝達される。また、流量範囲ＦＬ２では、制御盤１０はポンプ逆転水車Ｐ１’に対しては、その許容流量の１００％の流量の流水が供給され、ポンプ逆転水車Ｐ２’に対しては残りの流量の流水が供給されるように流量調整弁１１Ａ，Ｂを制御する。従って、２台のポンプ逆転水車Ｐ１’，Ｐ２’の稼動を開始後、総流量がある程度増加するまではポンプ逆転水車Ｐ１’，Ｐ２’を合わせた出力は一定であり、その後再度上昇する。
【００３５】
この発電装置においてポンプ逆転水車Ｐ１’，Ｐ２’の出力は図１２において線Ｃ’Ｄ’Ｊ’Ｆ’となり、ポンプ逆転水車Ｐ１’，Ｐ２’の発生する動力は１台のポンプ逆転水車のみを使用して場合と比較して、図形Ｃ’Ｄ’Ｊ’Ｆ’Ｅ’で囲まれる面積分だけ大きく、発電機１の発生する電力量もその分だけ多い。
【００３６】
（実施形態）
図１３に示す本発明の実施形態の発電装置は、一方のポンプ逆転水車Ｐ１’の流量容量よりも他方のポンプ逆転水車Ｐ２’の流量容量の方が大きい点を除いて図６に示す第４参考例の発電装置と同一の構成であり、第１及び第２分岐流路３，４には流量調整弁１１Ａ，Ｂが配設されている。
【００３７】
次に、この発電装置の動作について図１４を参照して説明する。まず、制御盤１０は流量計９により検出される総流量がポンプ逆転水車Ｐ１’の流量容量に達するまでは、流量調整弁１１Ａを開弁してポンプ逆転水車Ｐ１’に流水を供給する一方、流量調整弁１１Ｂを閉弁してポンプ逆転水車Ｐ２’に対する流水の供給を停止する（流量範囲ＦＬ１）。従って、この流量範囲ＦＬ１ではポンプ逆転水車Ｐ１’のみが稼動し、その動力が発電機１に伝達される。
【００３８】
次に、制御盤１０は流量計９により検出される総流量がポンプ逆転水車Ｐ１’の流量容量に達した後、ポンプ逆転水車Ｐ２’におけるポンプ逆転水車Ｐ１’の最大出力に対応する流量に達するまでは、流量調整弁１１Ｂを開弁してポンプ逆転水車Ｐ２に対しても流水の供給を開始する（流量範囲ＦＬ２）。また、流量範囲ＦＬ２では、制御盤１０はポンプ逆転水車Ｐ１’に対しては、その許容流量の１００％の流量の流水が供給され、ポンプ逆転水車Ｐ２’に対しては残りの流量の流水が供給されるように流量調整弁１１Ａ，Ｂを制御する。従って、この流量範囲ＦＬ２では２台のポンプ逆転水車Ｐ１，Ｐ２の両方が稼動し、これらの発生する一定の動力が発電機１に伝達される。
【００３９】
さらに、制御盤１０は流量計９により検出される総流量がポンプ逆転水車Ｐ２’におけるポンプ逆転水車Ｐ１’の最大出力に対応する流量に達した後、ポンプ逆転水車Ｐ２’の流量容量に達するまでは、流量調整弁１１Ｂのみを開弁してポンプ逆転水車Ｐ２にのみ流水を供給する（流量範囲ＦＬ３）。従って、この流量範囲ＦＬ３ではポンプ逆転水車Ｐ２’のみが稼動し、ポンプ逆転水車Ｐ２’の発生する動力が発電機１に伝達される。
【００４０】
さらにまた、制御盤１０は流量計９により検出される総流量がポンプ逆転水車Ｐ２’の流量容量に達すると、流量調整弁１１Ａを開弁してポンプ逆転水車Ｐ１に対しても流水の供給を開始し、２台のポンプ逆転水車Ｐ１’，Ｐ２’の両方を稼動させる（流量範囲ＦＬ４）。この、流量範囲ＦＬ４では、制御盤１０はポンプ逆転水車Ｐ２’に対しては、その許容流量の１００％の流量の流水が供給され、ポンプ逆転水車Ｐ１’に対しては残りの流量の流水が供給されるように流量調整弁１１Ａ，１１Ｂを制御する。従って、２台のポンプ逆転水車Ｐ１’，Ｐ２’の稼動を開始後、総流量がある程度増加するまではポンプ逆転水車Ｐ１’，Ｐ２’を合わせた出力は一定であり、その後再度上昇する。
【００４１】
この発電装置においてポンプ逆転水車Ｐ１’，Ｐ２’の出力は図１４において線Ａ’Ｂ’Ｈ’Ｄ’Ｊ’Ｆ’となり、ポンプ逆転水車Ｐ１’，Ｐ２’の発生する動力は１台のポンプ逆転水車のみを使用する場合と比較して、図形Ａ’Ｂ’Ｈ’Ｄ’Ｊ’Ｆ’Ｅ’で囲まれる面積分だけ大きく、発電機１の発生する電力量もその分だけ多い。
【００４２】
本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態ではポンプ逆転水車として両吸込渦巻きポンプを使用しているが、ポンプとワンウェイイクラッチとの間に直交歯車機構を介在させて、片吸込遠心ポンプや斜流ポンプをポンプ逆転水車として使用することができる。また、実施形態では発電装置が備えるポンプ逆転水車の台数は２台であるが、３台以上のポンプ逆転水車を備えていてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の発電装置では、流量計が検出した総流量に基づいて弁を制御することにより、流量に対して可能な限り大きな発電力が得られるように稼動させるポンプ逆転水車（流量調整機構を備えない水車）及びその台数を選択することができる。また、流量調整機構を備える通常の水車の１０分の１から数分の１程度の価格であるポンプ逆転水車を使用するため、発電装置の初期設備投資を大幅に低減することができる。すなわち、本発明の発電装置では初期設備投資を低減しつつ、単独のポンプ逆転水車を使用した場合と比較して大幅に大きい発電力を得ることができる。また、水車を使用する発電装置の場合には常に最大流量で発電効率が最大となるが、本発明の発電装置では、稼動させるポンプ逆転水車の容量や台数を適宜選定することにより、流況に応じて最も頻度の高い流量で発電効率を最大にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１参考例に係る水力発電装置を示す概略構成図である。
【図２】  本発明の第１参考例に係る水力発電装置における流量と出力の関係を示す線図である。
【図３】  本発明の第２参考例に係る水力発電装置を示す概略構成図である。
【図４】  本発明の第３参考例に係る水力発電装置を示す概略構成図である。
【図５】  本発明の第３参考例に係る水力発電装置における流量と出力の関係を示す線図である。
【図６】  本発明の第４参考例に係る水力発電装置を示す概略構成図である。
【図７】  本発明の第５参考例に係る水力発電装置を示す概略構成図である。
【図８】  本発明の第５参考例に係る水力発電装置における流量と出力の関係を示す線図である。
【図９】  本発明の第６参考例に係る水力発電装置を示す概略構成図である。
【図１０】  本発明の第６参考例に係る水力発電装置における流量と出力の関係を示す線図である。
【図１１】  本発明の第７参考例に係る水力発電装置を示す概略構成図である。
【図１２】  本発明の第７参考例に係る水力発電装置における流量と出力の関係を示す線図である。
【図１３】  本発明の実施形態に係る水力発電装置を示す概略構成図である。
【図１４】  本発明の実施形態に係る水力発電装置における流量と出力の関係を示す線図である。
【図１５】  従来の流量調節機能を備える水車及びポンプ逆転水車における流量と出力の関係を示す線図である。
【符号の説明】
１      発電機
２      流路
３      第１分岐流路
４      第２分岐流路
５      主軸
６Ａ，６Ｂ      出力軸
７      ワンウェイクラッチ
８Ａ，８Ｂ      開閉弁
９      流量計
１０    制御盤
１１Ａ，１１Ｂ  流量調整弁
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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