(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路上流に面して配置されたスクリーンと前記スクリーンの裏面で回動するレーキつきレーキチェーンよりなる塵かきあげ排出手段，前記スクリーンの下流に配置され水路の水流により回動させられる水車を含む動力発生手段，前記水車の回転を伝達する動力伝達手段，前記動力伝達手段の出力を前記塵かきあげ排出手段に入、切接続するクラッチ手段，前記スクリーンの上流の水位に従動上下するフロート，一端が前記フロートに他端にバランスウエイトが結合され複数のシーブで案内されるワイヤロープを含み、上流の水位に基づいて前記クラッチ手段の動作を制御するクラッチ制御手段とを備える無電力間欠除塵装置であって、
前記クラッチ手段は、
前記水車の回転が伝達されている駆動歯車に結合させられて、前記水車の回転力を前記塵かきあげ排出手段に伝達する伝達歯車と、
クラッチ支点軸に枢止され先端が前記ワイヤロープに結合され、前記伝達歯車を回転可能に支持して前記伝達歯車が前記駆動歯車に結合する位置と離脱位置間で揺動可能に設けられているクラッチレバーとを含み、
前記フロートの検出水位が一定レベルを越えたときに前記クラッチ手段を動作させて前記動力伝達手段を前記塵かきあげ排出手段に接続し、前記水位が下降して前記一定レベル以下になったときに前記クラッチ手段を切断するように構成したことを特徴とする水路における無電力間欠除塵装置。
【請求項２】
前記水車はフロートで吐出水位に従動して昇降し、前記水車には整流手段と跳ね上げ板で調整された水流が供給される請求項１記載の水路における無電力間欠除塵装置。
【請求項３】
前記水路における無電力間欠除塵装置は、前記塵かきあげ排出手段と連動するコンベヤを含む請求項１記載の水路における無電力間欠除塵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人里から遠隔または離隔の地にある水力発電所用や、農業用水等の水路の除塵装置に関する。さらに詳しく言えば、電力等の動力源が無くても、水路の状況に対応して、装置を間欠的に動作させることのできる無電力間欠除塵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前述のように人里から遠隔または離隔の地にある水力発電所用や、農業用水等の水路で落葉その他の塵芥を除去する必要がある。電力等の動力源がないので、水流自体を動力源とする除塵装置が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
水路中にスクリーンとレーキ（熊手）を配置し、前記レーキを水車で回動させ、スクリーン前面の塵をかきあげて排出する構成の装置にあっては、通常、流水があれば塵芥がなくても水車は回転し動作する。常時動作させるから、塵芥は蓄積されないうちに搬出され、負荷は掛からない。しかしながら、常時運転状態となるため、回転接触部の磨耗を無視することができない。有人箇所であれば手動にてクラッチを入、切操作すれば良いことであるが、無人さらには無電源という状態下での間欠制御の問題は未解決であった。
本件発明者等は、取水ゲート等において、スクリーンに落ち葉等がかかり水位が上昇しているときに除塵すれば良く、除塵が堆積していないときには除塵の必要がないことに、着目した。
【０００４】
本発明の目的は、スクリーン上流の水位の変化に依存させて、必要な範囲で装置を自動的に間欠動作させることにより、前述した磨耗による問題を解決することができる無電力間欠除塵装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、水路の水量に極端に依存しない動力源を確保できるように水車への供給水路に改良を加えた無電力間欠除塵装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明による水路における無電力間欠除塵装置（実施例に対応する数字を付してある。）は、
水路上流に面して配置されたスクリーン１６と前記スクリーン１６の裏面で回動するレーキ１９つきレーキチェーン１８よりなる塵かきあげ排出手段，前記スクリーン１６の下流に配置され水路の水流により回動させられる水車６を含む動力発生手段，前記水車６の回転を伝達する動力伝達手段，前記動力伝達手段の出力を前記塵かきあげ排出手段に入、切接続するクラッチ手段，前記スクリーンの上流の水位に従動上下するフロート１，一端が前記フロート１に他端にバランスウエイト３１が結合され複数のシーブで案内されるワイヤロープ３を含み、上流の水位に基づいて前記クラッチ手段の動作を制御するクラッチ制御手段と、を備える無電力間欠除塵装置であって、
前記クラッチ手段は、
前記水車６の回転が伝達されている駆動歯車３７に結合させられて、前記水車６の回転力を前記塵かきあげ排出手段に伝達する伝達歯車３９と，クラッチ支点軸４１に枢止され，先端が前記ワイヤロープ３に結合され、前記伝達歯車３９を回転可能に支持して前記伝達歯車３９が前記駆動歯車３７に結合する位置と離脱位置間で揺動可能に設けられているクラッチレバー３４とを含み、
前記フロートの検出水位が一定レベルを越えたときに前記クラッチ手段を動作させて前記動力伝達手段を前記塵かきあげ排出手段に接続し、前記水位が下降して前記一定レベル以下になったときに前記クラッチ手段を切断するように構成したことを特徴とするものである。
前記水車はフロートに関連して設けられ水位に従動して昇降し、さらに前記水車には整流手段と跳ね上げ板で調整された水流が供給されるように構成することができる。
前記水路における無電力間欠除塵装置は、前記塵かきあげ排出手段と連動するコンベヤを設けることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下図面等を参照して本発明による装置の実施の形態を説明する。図１は、本発明による水路における無電力間欠除塵装置の実施例の正面配置図、図２は、前記実施例の動力伝達系の主要部を拡大して示した正面配置図、図３は、前記実施例の平面配置図である。図４は前記実施例の左側面（上流から見た）図である。
【０００７】
塵かきあげ排出手段は水路上流に面して配置されたスクリーン１６、前記スクリーンの裏面で回動するレーキつきレーキチェーン１８より構成されている。図２に一部拡大して示されているようにスクリーン１６の上端は後述するコンベヤ２１にかきあげられた、塵芥を落下させるために曲げられている。スクリーン１６の裏面にはレーキチェーン１８が設けられている。レーキチェーン１８には複数組のレーキ１９、この実施例では６組が設けられており、レーキ１９は表面では上昇運動、裏面が下降するように駆動される。なお上昇中レーキ１９の先端はスクリーン１６の表面から僅かに突出し、塵芥をかきあげる。
【０００８】
前記スクリーン１６の下流に動力発生手段である水車６が配置されている。水車６は図１，図３に示されるように、揺動可能な水車アーム７の下端に設けられ、水車アーム７の下端には、一対の水車フロート８が設けられている。後述するように水車６は水車フロート８とともに昇降する。
【０００９】
動力伝達手段は、前記水車６の回転を伝達する。図６に示されているように、水車６と一体に回転する水車側スプロケット５０と駆動軸３６のスプロケット３５間に第１駆動チェーン（水車チェーン）１１が掛け渡されている。
【００１０】
クラッチ手段は、前記動力伝達手段の出力を前記塵かきあげ排出手段に入、切接続する。図５および図６に示すように、駆動軸３６には駆動歯車３７が設けられており、伝達歯車軸３８には伝達歯車３９が設けられている。クラッチレバー３４は、クラッチ支点軸４１に枢止されており、クラッチ支点軸４１を中心に揺動する。なおクラッチレバー３４には被案内軸４０が設けられており、この軸が図示しない案内溝に係合して案内されている。
【００１１】
クラッチ制御手段は、前記スクリーン１６の上流の水位に従動上下するフロート１を含んでいる。フロート１は図１，図３，図５に示されているように、フロート架台２内で案内され、スクリーン１６の上流の水位に従動上下する。フロート１の上端にはワイヤロープ３が接続されており、ワイヤロープ３はフロートシーブ４で転換シーブ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ（図３参照）、ウエイトシーブ３２（図５参照）を介してバランスウエイト３１に接続されている。ワイヤロープ３は転換シーブ５Ｂ，５Ｃの間で図５に示すように、クラッチレバー３４に接続されている。これらのワイヤロープ３、複数のシーブ、バランスウエイト３１が前記フロート１の位置を、前記クラッチ手段に伝達する伝達手段を形成している。
【００１２】
図５から容易に理解できるように上流側水位が上がり、フロート１が上昇するとクラッチレバー３４は、時計方向（クラッチ接続方向）に移動し、上流側水位が下がり、フロート１が下降するとクラッチレバー３４は、反時計方向（クラッチ切方向）に移動する。なお、フロート１はスクリーン上流の水位に従動するが、常時水位以下には下がらないように図示を省略したがストッパで位置出ししてあり、水位が上昇するとフロートが浮上することでバランスウエイト３１側のワイヤロープ３が動き、クラッチレバー３４も動く。これでクラッチが入になる。除塵により水位が下がればフロートも追従し、ワイヤロープ３を引き、バランスウエイト３１を引き上げクラッチが外れる。
【００１３】
クラッチが接続されると、図６に示すように第１駆動チェーン１１を介して伝達された水車６の回転は駆動軸スプロケット３５、駆動軸３６、駆動歯車３７、伝達歯車３９、伝達歯車軸３８、従動側スプロケット５４を介して第２駆動チェーン１２に伝達される。第２駆動チェーン１２は図２に示すようにスプロケット２８に掛け渡されている。スプロケット２８には同軸一体にスプロケット２９（図２参照）が設けられており、このスプロケット２９とレーキチェーンを駆動する軸に同軸一体に設けられているスプロケット３０に第３駆動チェーン１３が掛け渡されている。なおスプロケット２８とスプロケット２９を連結する軸には傘歯車連結手段２７が設けられており、この連結機構を介してコンベヤ２１の駆動軸に動力が伝達される。
【００１４】
この実施例では水車６に供給する水の流速を改善するために、図３に示すように上流の前面整流板２２，２３、下流の整流板９，９並びに跳ね上げ板１０を設けてある。平均水位以上であれば、それなりの流速が得られ適当な水車回転速度を確保できるが、それ以下になると水車回転スピードが落ち、除塵機，コンベヤとも掻き上げスピード、塵芥搬出スピードともに遅くなる。そこで、少しでも流速を改善させるため、図７に示すように、水車の直前で通水面積を狭め流速を改善させる方策として跳ね上げ板１０を設置した。跳ね上げ板１０は一端は蝶番で支点支持され、先端は長さが調整可能な棒で吊られている。
【００１５】
上流の整流板、下流の整流板並びに跳ね上げ板を設けた場合の流速の変化を表にして示す。第１回目と第２回目の測定は、取水ゲートの水路水位（ｈ）８２ｃｍ時に行われたものである。水路水位８２ｃｍ時の使用水量はＱ＝０．５４０ｍ3 ／ｓであり、発電出力は５００ｋＷ（フル発電）に相当する。第３回目の測定は、水路水位６２ｃｍ時の使用水量はＱ＝０．４６２ｍ3 ／ｓであり、発電出力は４３０ｋＷとなる。上下整流板を設けた第２回目の測定では、通水面積の減少により第１回目に比較して各所の流速は大きくなっている。さらに跳ね上げ板１０を設けた第３回目の測定では、水路水位が低いにも係わらずさらに各所の流速は大きくなっている。跳ね上げ板１０を設けた場合の流速改善値（Ｂ）−（Ａ）を右欄に示す。流速が増加すれば水車が勢い良く回転するため、かきあげ速度も改善される。
【表１】
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【００１６】
以上詳しく説明した実施例について、本発明の範囲内で種々の変形を施すことができる。前述の実施例ではコンベヤを設けてあるが、単にシュートだけで塵芥を除去できる場合には、コンベヤを省略することもできる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明による、水路における無電力間欠除塵装置は、基本的には、レーキつきレーキチェーンよりなる塵かきあげ排出手段と、水車を含む動力発生手段と、前記水車の回転を伝達する動力伝達手段と、前記動力伝達手段の出力を前記塵かきあげ排出手段に入、切接続するクラッチ手段と、および前記スクリーン上流の水位に従動して前記クラッチ手段を切断するクラッチ制御手段とから構成されているから、必要時のみ塵かきあげ排出手段を動作させることができる。
さらにコンベヤを設けることにより、水路に沈入する塵芥をスクリーンで受け止め、レーキ（熊手）によりその塵芥をかきあげ、コンベヤに落とし、搬出するこの一連の動作を間欠運転とし、各動作部の磨耗を最少限にすることができる。
【００１８】
本願の構成では、無人での昼夜を問わず行う除塵作業を間欠的に実施することができる。設置以来約８ケ月の運転を経過した時点での磨耗量は極々わずかであった。実施例に示したように各手段を別々に設け、人力運搬で、現地で設置できるように構成できる。水車への供給水路に水車直前で通水面積を狭め流速を改善させる跳ね上げ板を設置したから効果的に動力を供給できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による水路における無電力間欠除塵装置の実施例の正面配置図である。
【図２】前記実施例の動力伝達系の主要部を拡大して示した正面配置図である。
【図３】前記実施例の平面配置図である。
【図４】前記実施例の左側面（上流から見た）図である。
【図５】前記実施例の切り換え装置の原理を説明するための正面略図である。
【図６】前記実施例の切り換え装置の原理を説明するための平面略図である。
【図７】前記実施例の跳ね上げ板を用いた流速調節手段の原理を説明するための正面略図である。
【符号の説明】
１  フロート（切り換え信号用）
２  フロート架台
３  ワイヤロープ
４  フロートシーブ
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ  転換シーブ
６  水車
７  水車アーム
８  水車フロート
９  下流（水車用）整流板
１０  跳ね上げ板
１１  第１駆動チェーン（水車チェーン）
１２  第２駆動チェーン
１３  第３駆動チェーン
１４  コンベヤチェーン
１５  除塵機本体フレーム
１６  スクリーン
１７  スクリーン受け
１８  レーキチェーン
１９  レーキ
２１  コンベヤ
２２，２３  前面整流板
２６  転換シーブ架台
２７  傘歯車連結手段
２８，２９，３０  スプロケット
３１  バランスウエイト
３２  ウエイトシーブ
３４  クラッチレバー
３５  駆動軸スプロケット
３６  駆動軸
３７  駆動歯車
３８  伝達歯車軸
３９  伝達歯車
４０  被案内軸
４１  クラッチ支点軸
４５  架台
５０  水車側スプロケット
５１，５２  駆動軸受け
５３  伝動軸受け
５４  従動側スプロケット
【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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