JP3171321U

JP3171321U - 水力発電装置

Info

Publication number: JP3171321U
Application number: JP2011004816U
Authority: JP
Inventors: 納長尾
Original assignee: 納長尾
Priority date: 2011-08-01
Filing date: 2011-08-01
Publication date: 2011-10-27
Anticipated expiration: 2021-08-01

Abstract

【課題】段差のある川床に適用できる水力発電装置を提供する。【解決手段】上下に段差のある自然河川を水流に沿って二分し、この二分した河川一方の下段部１１に、底部中央に落水路が設けられこの落水路に向けてＶ字型の落水斜面２２が形成された落水部２０と、落水斜面２２下に設置されこの落水斜面２２からの落水を受けてそのエネルギーを回転運動に変換する水力回転変換機と、落水部２０の上流側に連設され落水回転変換機の回転運動を伝達して発電する発電装置が設置された発電室３０と、落水部２０の下流側に連設され落水を水力回転変換機に誘導し下部に落水路と連通する放水路が形成された落水誘導壁３５が形成されてなる水力発電装置１０を、その天井部が河川の上段部１２の川床と同一平面になるようにして設置し、河川の他方の上段部１２には上段水流を水力発電装置１０の落水部２０に取り込む取水堰３８を設けた。【選択図】図１

Description

本考案は、水力発電装置の改良に関するものである。

河川の水流エネルギーを利用した水力発電技術として、特開２００６−１６８９４（特許文献１）には、河川の川幅に沿って複数基の水力発電装置を配列し、これらにより水流エネルギーを変換して発電する技術が開示されている。

特開２００６−１６８９４

ところが、特許文献１の技術では、河川の水流の一部を利用するものであるため、十分な発電は期待できず、また、平坦な川床には適用できても、段差のある川床には適用できないといった課題が生じていた。

上記課題を解決する本考案は、以下に記した特徴を有する。
すなわち、本考案の第一のものは、上下に段差のある自然河川又は上下に段差を付けた人工の河川若しくは用水路を水流に沿って二分し、この二分した河川一方の下段部に、底部中央に落水路が設けられこの落水路に向けてＶ字型の落水斜面が形成された落水部と、前記落水斜面下に設置されこの落水斜面からの落水を受けてそのエネルギーを回転運動に変換する水力回転変換機と、前記落水部の上流側に連設され前記落水回転変換機の回転運動を伝達して発電する発電装置が設置された発電室と、前記落水部の下流側に連設され落水を前記水力回転変換機に誘導し下部に前記落水路と連通する放水路が形成された落水誘導壁が形成されてなる水力発電装置を、その天井部が上記河川の上段部の川床と同一平面になるようにして設置し、前記河川の他方の上段部には上段水流を前記水力発電装置の落水部に取り入れる取水堰を設けたことを特徴とする水力発電装置である。

また、本考案の第二のものは、上下に段差のある自然河川又は上下に段差を付けた人工の河川若しくは用水路の外でその傍らに、底面を前記河川の下段部の川床とほぼ同一の平面とした設置スペースを掘設し、この設置スペースに、底部中央に落水路が設けられこの落水路に向けてＶ字型の落水斜面が形成された落水部と、前記落水斜面下に設置されこの落水斜面からの落水を受けてそのエネルギーを回転運動に変換する水力回転変換機と、前記落水部の上流側に連設され前記水力回転変換機の回転運動を伝達して発電する発電装置が設置された発電室と、前記落水部の下流側に連設され落水を前記水力回転変換機に誘導し下部に前記落水路と連通する放水路が形成された落水誘導壁が形成されてなる水力発電装置を、その天井部が上記河川の上段部の川床と同一平面になるようにして設置し、前記河川の段差境界上段部には取水堰を設け、前記河川の護岸には、その取水堰により前記河川の上段部の流水を前記水力発電装置の落水部に取り入れる取水口と、前記落水誘導ブロック壁の放水路からの放水を前記河川の下段部に流す放水口を設けたことを特徴とする水力発電装置である。

そして、水力発電装置の水力回転変換機としては、水車又はラセン式水車を用いることが好ましい。

本考案によれば、河川の水流を余すことなくすべて取り入れ、水流エネルギーを効率よく回転エネルギーに変換することができる。そして、第一の考案にあっては、河川を二分して一方に水力発電装置を他方に取水堰を設置することで、水力発電装置自体のコンパクト化が実現でき、川幅の広い河川には設置工事の簡素化の点で特に有効となる。また、第二の考案にあっては、河川には取水堰だけを設け、河川外に水力発電装置を設置したことで、設置工事が極めて容易となり、工期の短縮化を実現することができる。

本考案による水力発電装置の第一の実施例を示す全体斜視図である。図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。本考案の第二の実施例を示す平面図である。本考案の水力発電装置に用いる水力回転変換機の別の例を示す断面図である。

本考案に適用される水力発電装置１０は、その天井部から河川（自然、人工及び用水路を含む。）の水流を取り込み、これを落水させて回転運動に変換した後、下流下方に放水するものであるため、上下に段差のある河川の下段部１１に設置され、その天井部は河川の上段部１２と同一平面となるように設置される。

水力発電装置１０は、落水部２０、水力回転変換機２５、発電室３０及び落水誘導壁３５よりなっている。落水部２０は、底部中央に落水路２１が形成され、この落水路２１に向けて両側からＶ字型の落水斜面２２が形成されている。この落水斜面２２は、その傾斜により水流に勢いを付け落水路２１に流す働きをする。

落水斜面２２下には、水力回転変換機２５が配設されている。水力回転変換機２５として、この実施例では水車２６が用いられる。水車２６は一基でもよいが、流水をロスなく受けるには一対にするのが好ましい。この水車２６により、流水エネルギーが回転運動に変換されることになる。

発電室３０は、落水部２０の上流側に連設されている。この発電室３０はユニット式のボックスとして成形することができ、内部には、水車２６の回転軸２７に軸着された動輪３１、この動輪３１に回転ベルト（図示せず。）で繋がれた発電機（図示せず。）等が配設されている。したがって、水車２６の回転エネルギーは回転軸２７と同軸の動輪３１の回転を通して発電機（図示せず。）を作動させることになる。

落水誘導壁３５は、落水斜面２２に入った水流を発電室３０の下流側外壁面とで落水路２１に導くもので、下部に放水路３６が形成されている。この放水路３６は、落水路２１と連通しているので、水車２６を通った落水はこの放水路３６から河川の下流の下段部１１へと流されることになる。

そして、本考案の第一の実施例では、前記の水力発電装置１０が、水流に沿って二分した河川の一方の下段部１１に設置され、河川の他方の上段部１２には、この水力発電装置１０に水流を導く取水堰３８が設けられている。取水堰３８は、水力発電装置１０に隣接する上段部１２であれば設置場所を問わないが、落水部２０の落水斜面２２付近が最も好ましい。このように河川を二分して一方に水力発電装置１０を他方に取水堰３８を設置することで、水力発電装置１０自体のコンパクト化が実現でき、川幅の広い河川には設置工事の簡素化の点で特に有効となる。なお、水力発電装置１０は、複数並列に設置することも可能である。

上記第一の実施例によると、水力発電装置１０寄りの水流はそのまま、水力発電装置１０から離れた水流は取水堰３８により導かれて落水部２０に入り、落水斜面２２により水流が早められて水車２６に運ばれ、水車２６を勢いよく回転させる。これにより、水流エネルギーは回転運動に変換され、この水車２６の回転運動が発電室３０内の動輪３１を経て発電機（図示せず。）を作動させることになる。これで、河川の水流を余すことなく発電に利用することができる。

図３には本考案の第二の実施例が示されている。この実施例では、水力発電装置１０が河川の外でその傍に設置されている。すなわち、河川の外でその傍に、底面を河川の下段部１１の川床と同一又はほぼ同一平面とした設置スペース４０が掘設され、この設置スペース４０に、天井部が河川の上段部１２の川床と同一平面になるようにして水力発電装置１０が設置されている。そして、河川自体には、その段差境界の上段部１２の全幅に河川の全ての水流を水力発電装置１０側に導く取水堰３９が設けられており、河川の護岸には、取水堰３９により河川の上段部１２の水流を水力発電装置１０の落水部２０に取り入れる取水口４１と、落水誘導壁３５の放水路３６からの放水を河川の下段部１１に流す放水口４２が設けられている。このように、河川には取水堰３９だけを設け、河川外に水力発電装置１０を設置したことで、水力発電装置１０及び取水堰３９の設置工事が極めて容易となり、工期の短縮化を実現することができる。

したがって、第二の実施例によると、河川の水流は取水堰３９によりその全てが取水口４１から河川外の水力発電装置１０へと取り込まれ、その落水部２０の落水斜面２２を経て水車２６を回転させる。回転後の作用及び効果は第一の実施例に準じる。そして、水車２６を経た落水は、放水口４２から河川の下段部１１へと流される。

図４には、水力回転変換機２５の他の例としてラセン式水車４５が示されている。このラセン式水車４５は、回転軸４６回りにラセン羽根４７が取り付けられて構成されており、上下に固定された補強鉄骨４８間に、集水筒４９で囲んだ状態で上下の回転軸受５０を介して回転自在に取り付けられている。そして、集水筒４９の筒外空間に落水が侵入するのを防ぐとともに全ての落水をラセン式水車４５に集めるため、集水筒４９の上部周りには集水板５１が固定されている。

回転軸４６の下部軸端には、プロペラシャフト５２を介して回転変換ギア部５３が接続されている。この回転変換ギア部５３は、デファレンシャルギアとするのが好ましい。回転変換ギア部５３は、一方の空回転軸５４が落水誘導壁３５側で回転自在に支持され、他方の動力回転軸５５は発電室３０内に臨んでいる。そして、発電室３０内には、動力回転軸５５に接続されたトランスミッション５６及びこのトランスミッション５６の高速回転軸５７に接続された発電装置５８が配設されている。その他の構成は、第一及び第二の実施例に準じる。

このラセン式水車４５によると、第一及び第二の実施例の水力発電装置１０による落水部２０に入った水流は、落水斜面２２から集水筒４９内のラセン式水車４５に運ばれ、このラセン式水車４５を勢いよく回転させる。ラセン式水車４５の縦回転運動はプロペラシャフト５２を介して回転変換ギア部５３に伝達され横回転運動に変換される。これで動力回転軸５５が回転し、この回転運動がトランスミッション５６で高速回転に変換され、発電装置５８を高出力で作動させることになる。

本考案による水力発電装置では、上下に段差のあるすべての河川や用水路に適用できるので、全国規模で適用されれば、電気エネルギーの自給はもちろんのこと、この種の産業の発展に貢献することになる。

１０水力発電装置
１１下段部
１２上段部
２０落水部
２１落水路
２２落水斜面
２５水力回転変換機
２６水車
３０発電室
３５落水誘導壁
３６放水路
３８，３９取水堰
４０設置スペース
４１取水口
４２放水口
４５ラセン式水車

Claims

上下に段差のある自然河川又は上下に段差を付けた人工の河川若しくは用水路を水流に沿って二分し、この二分した河川一方の下段部に、底部中央に落水路が設けられこの落水路に向けてＶ字型の落水斜面が形成された落水部と、前記落水斜面下に設置されこの落水斜面からの落水を受けてそのエネルギーを回転運動に変換する水力回転変換機と、前記落水部の上流側に連設され前記落水回転変換機の回転運動を伝達して発電する発電装置が設置された発電室と、前記落水部の下流側に連設され落水を前記水力回転変換機に誘導し下部に前記落水路と連通する放水路が形成された落水誘導壁が形成されてなる水力発電装置を、その天井部が上記河川の上段部の川床と同一平面になるようにして設置し、前記河川の他方の上段部には上段水流を前記水力発電装置の落水部に取り入れる取水堰を設けたことを特徴とする水力発電装置。
上下に段差のある自然河川又は上下に段差を付けた人工の河川若しくは用水路の外でその傍らに、底面を前記河川の下段部の川床とほぼ同一の平面とした設置スペースを掘設し、この設置スペースに、底部中央に落水路が設けられこの落水路に向けてＶ字型の落水斜面が形成された落水部と、前記落水斜面下に設置されこの落水斜面からの落水を受けてそのエネルギーを回転運動に変換する水力回転変換機と、前記落水部の上流側に連設され前記水力回転変換機の回転運動を伝達して発電する発電装置が設置された発電室と、前記落水部の下流側に連設され落水を前記水力回転変換機に誘導し下部に前記落水路と連通する放水路が形成された落水誘導壁が形成されてなる水力発電装置を、その天井部が上記河川の上段部の川床と同一平面になるようにして設置し、前記河川の段差境界上段部には取水堰を設け、前記河川の護岸には、その取水堰により前記河川の上段部の流水を前記水力発電装置の落水部に取り入れる取水口と、前記落水誘導ブロック壁の放水路からの放水を前記河川の下段部に流す放水口を設けたことを特徴とする水力発電装置。
前記水力発電装置の水力回転変換機を一基又は一対の水車で構成した請求項１又は請求項２に記載の水力発電装置。
前記水力発電装置の水力回転変換機をラセン式水車で構成した請求項１又は請求項２に記載の水力発電装置。