WO2017163919A1 - 水車装置および水力発電装置 - Google Patents

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鈴木　政彦
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Definitions

  • the present invention relates to a water turbine device capable of moving a water wheel between a use position immersed in a water channel and a non-use position above the water channel, and a hydroelectric power generator excellent in installation workability and maintenance management after installation. About.
  • the water wheel can be moved to a use position where all or a part of the water wheel is immersed in the water channel and to a non-use position above the water channel.
  • the water turbine is lifted to a non-use position when the water is increased (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
  • Patent Document 1 discloses a structure in which a water wheel is suspended by a wire and moved up and down. ing.
  • a weight pedestal is provided at the tip of a wire for lifting a water wheel, and weights are sequentially stacked on the weight receiving container instead of the weight pedestal. Since water is collected and the water wheel is lifted, the work of attaching and detaching the weight to and from the weight cradle becomes heavy labor, and water supply means are required, and the entire apparatus is enlarged. To do. Further, in the technique as described in Patent Document 1, a support column is erected on a support member installed on a water channel, and a pulley is arranged, and another support column is provided at a distant position.
  • the wire is wound between both pulleys, the front end of the wire is connected to the upper end of the suspension column of the water wheel, the weight is disposed at the rear end, and the water wheel is suspended from the pulley.
  • the operation of attaching the pulley is troublesome, and the operation of lowering the water wheel into the water is not easy. Furthermore, it is difficult to lift the water wheel on the support member.
  • Patent Document 3 the other end of the support arm pivotally supported on one end of the support base is pivotally attached to a water wheel partially immersed in the water of the water channel, and the water level of the water channel fluctuates, By rotating the support arm, the immersion depth of the water turbine is kept constant by the buoyancy of the water turbine itself, so that even if the water level in the water channel fluctuates, power generation by the water turbine can be performed stably. it can.
  • Patent Document 3 neither describes nor suggests that the water turbine is moved to a non-use position above the water channel to inspect and repair the water turbine.
  • it is estimated that considerable effort is required to move the water wheel to the unused position above the water channel.
  • the present invention provides a water turbine device that can move a water turbine from a use position to a non-use position with a light force and can simplify the structure. It is intended to provide. It is another object of the present invention to provide a hydroelectric power generation apparatus that is easy to suspend a water turbine and that can further facilitate maintenance management by lifting the water wheel onto the water surface.
  • a suspension support for supporting a water wheel immersed in running water in the waterway is pivotally attached to a frame provided on the waterway with a horizontal axis, and a balance weight is attached to the free end of the suspension support. It is provided, and the water wheel can be rotated around the horizontal axis between a use position where the water wheel is immersed in running water in the water channel and a non-use position above the running water in the water channel.
  • the water turbine can be moved from the use position to the non-use position with a simple structure with a simple structure, and the water turbine can be inspected and repaired in the non-use position. it can.
  • the balance weight is a power generation device that is linked to the water turbine by a power transmission means provided on the suspension support and generates power by the rotational force of the water turbine.
  • the power generation device that generates electric power by the rotational force of the water turbine also serves as the balance weight, it is not necessary to prepare a separate balance weight.
  • a fixing means for fixing any one of the suspension support, balance weight or water wheel to the gantry in a state where the water wheel is located at an unused position Provide.
  • the water turbine can be securely fixed to the gantry in a state where the water wheel is located at the non-use position, the water turbine can be safely inspected and repaired.
  • the balance weight can be removed from the suspension support while the water wheel is in the use position or the non-use position, so that the balance weight can be used during use of the water wheel or during repair work.
  • the weight does not interfere with work.
  • the upper part of the suspension support fixed to the upper surface of the water turbine casing is placed between a shaft support disposed in a pair on the left and right on a support base installed on the water channel.
  • the water turbine casing can be rotated around a suspension shaft and can be lifted on a support base.
  • a downward bearing groove is formed in the front and rear central portions of the upper surface of the shaft support to support the horizontal suspension shaft at the upper edge of the suspension support inserted from above. It is supposed to be.
  • a downward bearing groove is formed in the front and rear central portions of the upper surface of the shaft support disposed in a pair on the left and right on the support base erected on the water channel. Since the horizontal suspension shaft is inserted and supported from above, the suspension is easy. It is also easy to remove, and it is easy to swing the water turbine casing.
  • a hook for suspending the water turbine casing is formed on the upper surface of the suspension support.
  • the crane can be moved by hanging the crane on the hook, or the carrying rod can be hooked on the hook. It can be moved on its own.
  • an insulator lever for swinging the water turbine casing is detachably mounted on the upper part of the suspension support body around a horizontal suspension shaft. It has come to be.
  • an insulator rod for swinging the turbine wheel case is detachably mounted around the horizontal suspension shaft on the upper part of the suspension support body on the turbine wheel case. By tilting, the water turbine casing under the suspension support can be swung around the horizontal suspension shaft and lifted from the water.
  • the watermill apparatus which enabled it to simplify a structure can be provided.
  • FIG. 1 is a plan view of a water channel in which a first embodiment of a water turbine apparatus of the present invention is installed.
  • FIG. 2 is a longitudinal side view taken along line II-II in FIG. It is a vertical side view similar to FIG. 2 in the water channel provided with the second embodiment of the watermill device of the present invention. It is a vertical front view of the water channel which has installed 3rd Embodiment of the watermill apparatus of this invention. It is a top view of one embodiment of the hydroelectric generator of the present invention.
  • FIG. 6 is a vertical side view taken along line VI-VI in FIG. 5.
  • FIG. 6 is a side view of a state in which a lever cage is attached to the upper part of the suspension support in FIG. 5. It is a side view of the state which tilted the lever cage and pulled up the waterwheel housing. It is a rear view of the traction device which tilts a lever cage.
  • FIG. 10 is a longitudinal sectional view taken along line XX in FIG. 9.
  • FIG. 1 and 2 show a first embodiment of the water turbine apparatus of the present invention.
  • a gantry 3 in the water turbine device 2 is provided on the left and right side walls 1 a and 1 a of the water channel 1.
  • 1 and the left side of FIG. 2 are upstream of the water channel 1.
  • the gantry 3 is parallel to the water channel 1, and a pair of left and right side bars 4, 4 provided on the left and right side walls 1 a, 1 a and a plurality of side bars 5, 5 laid between the left and right side bars 4, 4, It is made up of.
  • a bracket 6 having a pair of left and right support pieces 6a and 6a is fixed to a substantially central portion in the left and right direction on the front surface of the front reed 5 and between the two support pieces 6a and 6a, the vertical direction is set.
  • An intermediate portion in the vertical direction of the rectangular tubular suspension rod 7 facing is pivotally attached with a horizontal shaft 8 facing in the left-right direction.
  • a water wheel 9 is provided at the lower end of the suspension support rod 7.
  • the water wheel 9 includes a water-tight case 10, a water wheel shaft 13 that is pivotally supported by the front and rear bearings 11 and 12 in the case 10, and has a front end protruding in a water-tight state forward from the front end of the case 10.
  • An impeller 14 fixed to the front end of the water wheel shaft 13 is provided in front of the case 10.
  • a power generation device 15 that also serves as a balance weight is provided at the upper end of the suspension support rod 7.
  • the power generation device 15 includes a case 16 fixed to the upper end of the hanging support rod 7 and a generator 17 accommodated in the case 16.
  • the generator 17 is linked to the water turbine 9 by power transmission means 18 provided on the suspension support 7 and is configured to generate power by the rotational force of the water turbine 9.
  • the power transmission means 18 is pivotally supported by bearings 19 and 20 provided at the upper and lower end portions of the suspension support rod 7, and the upper end portion of the transmission shaft 18 is connected to the rotor (not shown) of the generator 17 and faces the vertical direction.
  • a first bevel gear 22 that is fixedly fitted to the lower end portion of the transmission shaft 21 that enters the case 10 of the water wheel 9, a middle fit of the water wheel shaft 13 in the case 10 of the water wheel 9, and a first A second bevel gear 23 that meshes with the one bevel gear 22 is provided.
  • the rotational force is the second bevel gear 23, the first bevel gear 22, and
  • the electric power is transmitted to the generator 17 via the transmission shaft 21 in sequence, and the rotor of the generator 17 is rotated by the rotational force to generate electric power.
  • the product of the entire power generation device 15 serving as a balance weight, the product of the distance from the horizontal axis 8 to the power generation device 15, and the product of the total mass of the water wheel 9 and the distance from the horizontal shaft 8 to the water wheel 9 are substantially equal. It is preferable to set as follows.
  • the suspension support that hangs down from the horizontal shaft 8 as shown by the solid line in FIGS. 7 to a non-use position above the running water 1b in the water channel 1 as shown by a two-dot chain line in FIG. 1 and FIG. It can be rotated in the opposite direction with light force.
  • the water wheel 9 By setting the water wheel 9 to the non-use position, the water wheel 9 can be easily inspected and repaired. Further, by retracting the water wheel 9 to a non-use position when the water channel 1 increases, damage to the water wheel 9 during a flood can be prevented.
  • the suspension support rod 7 When the water wheel 9 is set to the non-use position, the suspension support rod 7 is substantially horizontal, but is not limited thereto. Further, when the water wheel 9 is set to the non-use position, a portion below the horizontal shaft 8 of the suspension support 7 is brought into contact with a stopper (not shown) provided on the bracket 6 to be stopped.
  • fixing means 24 for fixing any one of the suspension support 7, the power generation device 15, and the water wheel 9 to the gantry 3 is provided.
  • the fixing means 24 is a pair of left and right projecting shafts 25, 25 erected on the upper surface of the front horizontal shaft 5 in the gantry 3 so as to sandwich the suspension support rod 7 when not in use.
  • a flange bolt 26 screwed into a female screw hole (not shown) provided at the upper end of one of the projecting shafts 25, and a headed pin 27 pointing in the vertical direction at the upper end of the other projecting shaft 25.
  • the side edge of the other end portion is formed of a locking rod 29 provided with an engagement groove 28 that can be engaged with and disengaged from the shaft portion 26a of the flange bolt 26. You can also.
  • the locking rod 29 is positioned at the non-engagement position indicated by the solid line in FIG. 1 is brought into contact with the upper surface of the front horizontal bar 5 by positioning the suspension bar 7 at the non-use position, and then the locking bar 29 is shown by a two-dot chain line in FIG.
  • the engagement groove 28 is horizontally rotated about 180 ° around the headed pin 27 until the engagement position where the engagement groove 28 engages with the shaft portion 26a of the flange bolt 26, and then the flange bolt 26 is tightened.
  • the suspension support rod 7 can be restrained and the water wheel 9 can be stably held at the non-use position.
  • the power generation device 15 is provided as a balance weight at the free end of the suspension support rod 7, the water wheel 9 can be moved with light force from the use position to the non-use position with a simple structure.
  • the water turbine can be inspected and repaired in a state where the water turbine 9 is in the non-use position.
  • the power generation device 15 that generates electric power by the rotational force of the water wheel 9 functions as a balance weight, it is not necessary to prepare a separate balance weight.
  • the fixing means 24 for fixing any one of the suspension support 7, the power generation device 15 that is a balance weight, or the water wheel 9 to the gantry 3 is provided. In a state where the water wheel 9 is located at the non-use position, the water wheel 9 can be securely fixed to the gantry 3 and the water wheel 9 can be inspected and repaired safely.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the watermill device of the present invention. Note that the same or similar members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and are not illustrated, and detailed description thereof is omitted (the same applies to the third embodiment). ).
  • the generator 30 is built in the case 10 of the water wheel 9, the water wheel shaft 13 of the impeller 14 is directly connected to the power generator 30, and the impeller 14 and the water wheel shaft 13 are directly rotated.
  • the rotor (not shown) of the generator 30 is rotated to generate electric power, and the electric power generated by the generator 30 is drawn out from the generator 30 through the suspension support 7 and the horizontal shaft 8 and charged.
  • the battery is supplied to the charging device via a power supply line 31 connected to a device (not shown).
  • a simple balance weight 32 is provided at the free end of the suspension support rod 7. Further, the upper portion 7a and the other portion 7b of the suspension rod 7 are connected with a phased joint, and the joint portion is fixed with two bolts and nuts 33, 33, whereby the balance weight 32 and the suspension support are secured.
  • the upper part 7a of the rod 7 is attached to the other part 7b of the hanging support rod 7 so as to be detachable.
  • the balance weight 32 and the upper part 7a of the suspension support rod 7 are connected to the other part of the suspension support rod 7 by removing the bolts and nuts 33, 33. 7b can be removed, so that the balance weight 32 does not hinder the work.
  • FIG. 4 shows a third embodiment of the watermill device of the present invention.
  • a connecting rod 34 is installed between the middle portions of the front and rear horizontal rods 5 and 5 in the gantry 3, and the bracket 6 provided on the connecting rod 34 is used to pivotally support the suspension rod 7.
  • the shaft 8 is supported so as to be parallel to the water channel 1, and the suspension support 7 is centered on the horizontal shaft 8 as shown by a solid line in FIG.
  • the lens can be rotated to a non-use position that is substantially horizontal and faces in the left-right direction.
  • Other configurations are the same as those in the first embodiment.
  • the suspension support 7 must be rotated from the use position to the non-use position while moving the water wheel 9 against the running water 1b of the water channel 1.
  • the suspension wheel 7 can be rotated from the use position to the non-use position by moving the water wheel 9 laterally with respect to the running water 1b of the water channel 1, the resistance due to the running water 1b is reduced. Can be made.
  • the water turbine apparatus of the present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented in the following modified form, for example, without departing from the scope of the claims.
  • a working tread plate (not shown) is provided by cutting out the rotation range of the suspension support rod 7 and the water wheel 9.
  • a locking means (not shown) for locking the power generating device 15 in the non-use position to the rear horizontal cage 5 instead of the locking rod 29 or the like is provided.
  • a balance weight 32 is detachably provided at the upper end of the suspension support rod 7.
  • the support base 52 is a rectangular plate having a thickness capable of withstanding the weight of a water wheel or a person, and a through hole 52A having a shape and a dimension capable of passing the water wheel casing 53 is provided at the center in the left-right direction. And an installation portion 52B capable of fitting a suspension support 54 for suspending the water turbine casing 53 is continuously provided at the upstream end thereof.
  • the downstream side 52C of the through-hole 2A has a shape and dimensions that allow the rotor 55 to enter and exit.
  • the length from the installation portion 52B to the downstream side 52C is around the horizontal suspension shaft 57 at the upper end portion of the suspension support 54 shown in FIG. The length is rotatable.
  • a pair of left and right shaft supports 58 and 58 are erected on the support base 52 on the left and right of the installation portion 52B.
  • U-shaped bearing grooves 59, 59 are formed in the front and rear central portions of the upper surface of the shaft support 58, and the horizontal suspension shaft 57 of the suspension support body 54 is rotatably supported by the groove bottom. It has become.
  • a generator (not shown) is disposed inside the turbine casing 53, and the rear end portion of the rotor shaft 55A connected to the rotating shaft projects rearward from the turbine casing 53, and the rotor 55 is disposed at the end portion. Is fixed.
  • the rotor 55 is formed by fixing a plurality of lift-type blades 56 to a hub, and the blade tip of the lift-type blade 56 is an inclined portion 56A that is inclined in the upstream direction.
  • a hollow suspension support 54 is fixed vertically on the upper surface of the water turbine casing 53.
  • An output cord 61 of a generator (not shown) provided in the water turbine casing 53 passes through the inside of the suspension support 54 and protrudes from the upper edge portion of the suspension support 54, and its tip is on the support base 52. It is connected to the arranged storage battery 60.
  • the length of the suspension support 54 is set to an appropriate length that allows the turbine casing 53 to be disposed in the water from the support base 52 in the irrigation channel R to be installed.
  • a horizontal suspension shaft 57 protruding in the left-right direction is fixed to the upper edge portion of the suspension support 54.
  • a hook 62 for suspending the water turbine casing 53 is fixed to the upper end portion of the suspension support 54.
  • the suspension support 54 in the water turbine casing 53 placed near the irrigation channel R is turned upward, and a hook 62 is hung with a crane, for example, with a wire, and a through hole is formed.
  • a crane for example, with a wire
  • a through hole is formed.
  • 52A When the water turbine casing 53 is small and lightweight, it can be carried by two persons by applying a carrying rod (not shown) to the hook 62.
  • the suspension support 54 While the water turbine casing 53 is lowered into the water from the through hole 52A, the suspension support 54 is moved to the installation portion 52B, and the horizontal suspension shaft 57 provided at the upper edge of the suspension support 54 is supported by the shaft.
  • the suspension body 54 is dropped into a U-shaped bearing groove 59 provided on the upper surface of the body 58, and the suspension support body 54 is fixed by a fixing pin 58A in the shaft support body 58 so as not to swing.
  • the tip of the output cord 61 coming out of the suspension support 54 is connected to the storage battery 60 on the support base 52, and then between the rotating shaft of the generator (not shown) in the turbine casing 53 and the rotor shaft 55A.
  • an electromagnetic clutch (not shown) is operated, the generator starts power generation as the rotor 55 rotates.
  • the water turbine casing 53 can be easily disposed in the water channel R in a short time.
  • the electromagnetic clutch (not shown) is turned off to stop power generation, the fixing pin 58A on the shaft support 58 is removed, the hook 62 is wired with a crane and suspended by a crane, The body 53 is lifted onto the support base 52 through the through hole 52A of the support base 52.
  • the fixing rod 63 as shown by the phantom line in FIG. 6 is provided between the left and right of the suspension support 54 and the support base 52. There is also.
  • FIG. 7 is a side view showing a state in which the lever cage 64 is detachably attached to the upper part of the suspension support 54.
  • the lever cage 64 is longer than the height of the suspension support 54, and a forked portion 64 ⁇ / b> A having a collar portion 64 ⁇ / b> B that can be fitted on the upper edge of the suspension support 54 is formed at the lower part thereof.
  • the traction rod 64 is tilted by pulling the traction cord 66 having one end fixed to the traction cord attachment 64 ⁇ / b> C fixed to the upper edge portion of the lion cage 64.
  • a traction device 67 for lifting the housing 53 onto the support base 52 is shown.
  • a pair of shaft supports 69, 69 are attached by detachably fitting a fitting protrusion 68 ⁇ / b> A projecting on the lower surface of the base 68 of the traction device 67 into a fitting hole 52 ⁇ / b> D formed in the support base 52. Let stand. Thereby, the traction device 67 can be fixed to the support base 52 as necessary.
  • a winding wheel 71 for winding the towing rope 66 is rotatably mounted on a support shaft 70 that is horizontally mounted on the shaft support 69.
  • a ratchet pawl wheel 72 is coaxially fixed to the winding wheel 71.
  • the front end of the push claw 74 provided on the operating rod 73 which is erected on the same axis as the claw wheel 72 is engaged with the claw teeth 72A of the claw wheel 72, and the operating rod 73 is swung back and forth.
  • the claw wheel 72 is rotated one frame at a time, and the reverse rotation of the claw wheel 72 is suppressed by a detent claw 75 provided on the pedestal 68.
  • the tow rope 66 When the lever cage 64 shown in FIG. 7 cannot be tilted manually, the tow rope 66 is attached to the tow rope attachment portion 64C, and the tip end portion is fixed to the winding wheel 71 in FIG. Thereafter, the tow rope 66 can be wound around the winding wheel 71 by the ratchet mechanism by swinging the operating rod 73 shown in FIG. 10 back and forth.
  • the push claw 74 of the operating rod 73 in FIG. 10 is moved backward by about one claw tooth 72A of the claw wheel 72, and the pedal 75A of the detent claw 75 is stepped on. 72 rotates backward by one nail.
  • the insulator 64 in FIG. 7 can be returned to the upright direction, and the turbine casing 53 can be gently lowered and gradually submerged in the water.
  • the lever cage 64 and the traction device 67 only need to be carried at the work site, so that it is not necessary to install various devices at the installation site of the water turbine.
  • the hydroelectric generator 51 is rotated in the upstream and downstream direction of the water channel.
  • the hydroelectric generator 51 is rotated in the upstream and downstream direction of the water channel.
  • the suspension support formed on the upper surface of the water turbine casing is simply hung on the shaft support via the horizontal suspension shaft, it is easy to install the water turbine, and it is easy to lift it from the water. It is easy to obtain, and a high utilization effect is obtained for the hydroelectric power generation apparatus in the irrigation canal.

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Abstract

水車を、使用位置から不使用位置まで軽力で移動させることができるとともに、構造を簡素化しうるようにした水車装置を提供する。　水路１上に設けた架台３に、水路１内の流水１ｂに浸漬した水車９を吊支する吊支杆７の中間部を、水平軸８をもって枢着し、吊支杆７の遊端にバランス重錘として発電装置１５を設け、水車９を、流水１ｂ内に浸漬した使用位置と、流水１ｂの上方における不使用位置との間を、水平軸８を中心として回動可能とする。

Description

水車装置および水力発電装置
　本発明は、水車を、水路内に浸漬した使用位置と、水路の上方における不使用位置とに移動可能とした水車装置、および設置の作業性と、設置後の保守管理に優れた水力発電装置に関する。
　従来の水車装置には、水車を、その全部または一部が水路内に浸漬された使用位置と、水路の上方における不使用位置とに移動可能とし、水車の点検、修理の際や、水路の増水時等には、水車を不使用位置まで引き上げるようにしたものがある(例えば特許文献１～３参照)。
　また、用水路に吊設される水力発電機としては、水路の両岸の間に横架した吊桁に、水車を吊設してあるものが一般的である。この場合、水路上での水車の吊設作業には、地形的に困難が伴うものであるが、例えば、水車をワイヤで吊って、上下動させるようにしたものが、特許文献１に記載されている。
特開２０１５－１４２１９号公報 特開２０１４－１０１６８４号公報 特開２０１４－５８９４４号公報
　特許文献１に記載されている発明においては、水車を吊り上げるワイヤの先端に重錘受け台を設け、これに重錘を順次積み重ねたり、重錘受け台に代わる重錘収容容器に重錘としての水を溜めたりして、水車を吊り上げるようにしているので、重錘受け台への重錘の着脱作業が重労働になったり、水の供給手段が必要となったりするとともに、装置全体が大型化する。
　また、特許文献１に記載されているような手法では、水路上に架設した支持部材の上に、支持柱を立設してプーリを配し、離れた位置に別の支持柱を設けてプーリを配し、両プーリの間にワイヤを巻回し、ワイヤの前端を水車の吊柱の上端に連結し、後端に重錘を配設して、水車をプーリに吊設するものである。
　しかし、このものにおいては、プーリの取付作業は面倒であり、また、水車を水中に降下させる作業も容易ではない。更に水車を支持部材の上に引揚げる作業は困難である。
　特許文献２に記載されている発明においては、水車位置設定機構の回転操作ハンドルを回転させるか、またはモータ駆動により、水車を昇降させるようにしているため、回転操作ハンドルを回転させるものの場合は労力を要し、また、モータ駆動の場合は、構造が複雑になるとともに、電力の供給手段が必要となる。
　特許文献３に記載されている発明においては、支持台に一端を枢支した支持アームの他端に、水路の水中に一部を浸漬した水車を枢着し、水路の水位が変動した場合、支持アームが回動することにより、水車自体の浮力により、水車の浸漬深さが一定に維持されるようにしているので、水路の水位が変動しても、水車による発電を安定よく行うことができる。
　しかし、特許文献３には、水車を水路の上方における不使用位置まで移動させて、水車の点検、修理等を行うことに関しては、記載も示唆もされていない。
　また、特許文献３に記載されているものにおいては、水車を水路の上方の不使用位置まで移動させるには、相当の労力を要するものと推測される。
　本発明は、従来の技術が有する上記のような問題点に鑑み、水車を、使用位置から不使用位置まで、軽力で移動させることができるとともに、構造を簡素化しうるようにした水車装置を提供することを目的としている。
　また、本発明は、水車の吊設作業が容易で、更に水車を水面上に引揚げて、保守管理を容易にすることができるようにした水力発電装置を提供することを目的としている。
　本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
（１）水路上に設けた架台に、水路内の流水に浸漬した水車を吊支する吊支杆の中間部を、水平軸をもって枢着し、前記吊支杆の遊端にバランス重錘を設け、前記水車を、水路内の流水に浸漬した使用位置と、水路内の流水の上方における不使用位置との間を、前記水平軸を中心として回動可能とする。
　このような構成によると、簡単な構造で、水車を、使用位置から不使用位置まで軽力で移動させることができ、水車を不使用位置とした状態で、水車の点検や修理を行うことができる。
（２）上記(１)項において、前記バランス重錘を、前記吊支杆に設けた動力伝達手段により、前記水車に連係され、前記水車の回転力により発電するようにした発電装置とする。
　このような構成によると、水車の回転力により発電する発電装置がバランス重錘を兼用するので、別にバランス重錘を用意する必要がない。
（３）上記(１)または(２)項において、前記水車が不使用位置に位置している状態で、前記吊支杆、バランス重錘または水車のいずれかを前記架台に固定する固定手段を設ける。
　このような構成によると、水車が不使用位置に位置している状態で、水車を架台に確実に固定しておくことができるので、水車の点検や修理を安全に行うことができる。
（４）上記(１)項、または上記(１)項を引用する上記(３)項において、前記バランス重錘、またはバランス重錘と吊支杆の一部とを、前記吊支杆、または吊支杆の他部に、着脱可能として装着する。
　このような構成によると、水車を使用位置、または不使用位置としている状態で、バランス重錘を吊支杆から外しておくことができるので、水車の使用中や、修理作業中に、バランス重錘が作業の妨げとなることがない。
（５）水力発電装置において、水路上に架設した支持台に、左右１対で配設した軸支持体の間に、水車筐体の上面に固定した吊支体の上部を、水平な吊軸を介して垂直に掛吊って設置し、吊軸を中心に水車筐体が回転可能、かつ支持台の上に引揚げ可能とする。
　このような構成によると、水車筐体の上面に固定した吊支体の上部を、水平の吊軸を介して軸支持体に掛吊るので、設置が容易である。
　また、水平の吊軸を支点として、水車筐体を回転させて用水路の上に引揚げることができるので、保守管理が容易である。
（６）上記(５)項において、前記軸支持体の上面の前後の中央部には、下向きの軸受溝が形成され、上方から挿入する吊支体の上縁部における水平の吊軸を支持するようになっている。
　このような構成によると、水路上に架設した支持台に、左右一対で配設した軸支持体の上面の前後の中央部に、下向きの軸受溝が形成され、吊支体の上縁部における水平の吊軸を、上から挿入して支持するようになっているので、吊掛けが容易である。また取外しも容易で、水車筐体を揺動させることも容易である。
（７）上記(５)または(６)項において、前記吊支体の上面に、水車筐体を吊下げるためのフックが形成されている。
　このような構成によると、吊支体の上面に、水車筐体を吊下げるためのフックが形成されているので、フックにクレーンの吊索をかけて移動させたり、担ぎ棒をフックにかけて人が担いで移動させることができる。
（８）上記(５)～(７)項のいずれかにおいて、前記吊支体の上部には、水平の吊軸を中心に、水車筐体を揺動させるための梃子杆が着脱可能に装着されるようになっている。
　このような構成によると、水車筐体上の吊支体の上部には、水平の吊軸を中心に、水車筐体を揺動させるための梃子杆が着脱可能に装着させるので、梃子杆を傾倒させることによって、吊支体の下にある水車筐体を、水平の吊軸を支点として揺動させて、水中から引揚げることができる。
　本発明によると、水車を、使用位置から不使用位置まで軽力で移動させることができるとともに、構造を簡素化しうるようにした水車装置を提供することができる。
　また、本発明によると、水車の吊設作業が容易で、更に水車を水面上に引揚げて、保守管理を容易にすることができるようにした水力発電装置を提供することができる。
本発明の水車装置の第１の実施形態を設置してある水路の平面図である。 一部を破断して示す、図１のII－II線における縦断側面図である。 本発明の水車装置の第２の実施形態を設けた水路における、図２と同様の縦断側面図である。 本発明の水車装置の第３の実施形態を設置してある水路の縦断正面図である。 本発明の水力発電装置の一実施形態の平面図である。 図５におけるVI－VI線縦断側面図である。 図５における吊支体上部に梃子杆を取付けた状態の側面図である。 梃子杆を傾倒させて水車筐体を引揚げた状態の側面図である。 梃子杆を傾倒させる牽引装置の背面図である。 図９におけるX－X線縦断面図である。
　以下、本発明の水車装置の実施形態を、図面を参照して説明する。
　図１および図２は、本発明の水車装置の第１の実施形態を示す。
　水路１の左右の側壁１ａ、１ａ上には、水車装置２における架台３が設けられている。なお、図１の下方および図２の左方が、水路１の上流である。
　架台３は、水路１と平行として、左右の側壁１ａ、１ａ上に設けた左右１対の側杆４、４と、左右の側杆４、４間に架設した複数の横杆５、５とからなっている。
　前方の横杆５の前面における左右方向のほぼ中央部には、左右１対の支持片６ａ、６ａを有するブラケット６が固着されており、この両支持片６ａ、６ａ間には、上下方向を向く角管状の吊支杆７における上下方向の中間部が、左右方向を向く水平軸８をもって枢着されている。
　図２に示すように、吊支杆７の下端には、水車９が設けられている。
　水車９は、水密のケース１０と、ケース１０内において、前後の軸受１１、１２をもって回転自在に枢支され、かつ前端部が、ケース１０の前端より前方に水密状態で突出する水車軸１３と、ケース１０の前方において、水車軸１３の前端に固着された羽根車１４とを備えている。
　吊支杆７の上端には、バランス重錘を兼ねる発電装置１５が設けられている。
　発電装置１５は、吊支杆７の上端に固着されたケース１６と、このケース１６内に収容された発電機１７とを備えている。
　発電機１７は、吊支杆７に設けた動力伝達手段１８により、水車９に連係され、水車９の回転力により発電するようになっている。
　動力伝達手段１８は、吊支杆７の上下の端部に設けられた軸受１９、２０によって枢支され、上端部が発電機１７のロータ(図示略)に連結された上下方向を向く伝達軸２１と、水車９のケース１０内に突入する伝達軸２１の下端部に固嵌した第１傘歯車２２と、水車９のケース１０内において、水車軸１３の中間部に固嵌され、かつ第１傘歯車２２と噛合する第２傘歯車２３とを備えている。
　したがって、水車９が、水路１内の流水１ｂに浸漬され、流水１ｂによって羽根車１４および水車軸１３が回転させられると、その回転力は、第２傘歯車２３、第１傘歯車２２、および伝達軸２１を順次介して、発電機１７に伝達され、その回転力によって発電機１７のロータが回転させられて発電される。
　バランス重錘となる発電装置１５全体の質量と、水平軸８から発電装置１５までの距離の積と、水車９全体の質量と水平軸８から水車９までの距離の積とは、ほぼ等しくなるように設定するのが好ましい。
　このように、発電装置１５の質量をバランス重錘として、水車９の質量にバランスさせることにより、水車９を、図１および図２に実線で示すように、水平軸８から垂下する吊支杆７に吊支されて、水路１の流水１ｂ中に浸漬された使用位置から、図１および図２に２点鎖線で示すように、水路１の流水１ｂの上方における不使用位置まで、およびその逆方向に、軽力で回動させることができる。
　水車９を不使用位置とすることにより、水車９の点検、修理を容易に行うことができる。また、水路１の増水時に、水車９を不使用位置に退避させておくことにより、洪水時等における水車９の被害を未然に防止することができる。
　水車９を不使用位置としたとき、吊支杆７は、ほぼ水平をなすようにしてあるが、それに限定されるものではない。また、水車９を不使用位置としたとき、吊支杆７における水平軸８より下方の部分が、ブラケット６に設けたストッパ(図示略)に当接して、停止させられるようになっている。
　水車９を不使用位置において確実に保持するため、吊支杆７、発電装置１５、または水車９のいずれかを架台３に固定する固定手段２４が設けられている。
　ここでは、この固定手段２４は、架台３における前方の横杆５の上面に、不使用位置としたときの吊支杆７を左右から挟むように立設した左右１対の突軸２５、２５と、一方の突軸２５の上端に設けた雌ねじ孔(図示略)に螺合したフランジボルト２６と、他方の突軸２５の上端に、上下方向を向く有頭ピン２７をもって一端部が枢着され、かつ他端部の側縁に、フランジボルト２６の軸部２６ａに係脱しうる係合溝２８が設けられた係止杆２９とからなるものとしてあるが、その他の構造のものとすることもできる。
　水車９および吊支杆７が、不使用位置以外に位置しているときは、係止杆２９は、図１に実線で示す非係合位置に位置させておき、水車９および吊支杆７を、不使用位置に位置させることにより、吊支杆７を前方の横杆５の上面に当接させた後、係止杆２９を、非係合位置から、図１に２点鎖線で示すように、係合溝２８がフランジボルト２６の軸部２６ａに係合する係合位置まで、有頭ピン２７を中心としてほぼ１８０°水平に回動させ、その後、フランジボルト２６を締め付けることにより、吊支杆７を拘束し、水車９を不使用位置に安定して保持することができる。
　第１の実施形態においては、吊支杆７の遊端に、発電装置１５をバランス重錘として設けてあるので、簡単な構造で、水車９を、使用位置から不使用位置まで軽力で移動させることができ、水車９を不使用位置とした状態で、水車の点検や修理を行うことができる。
　また、水車９の回転力により発電する発電装置１５が、バランス重錘として機能するので、別途バランス重錘を用意する必要はない。
　さらに、水車９が不使用位置に位置している状態で、吊支杆７、バランス重錘である発電装置１５、または水車９のいずれかを架台３に固定する固定手段２４を設けてあるので、水車９が不使用位置に位置している状態で、水車９を架台３に確実に固定しておくことができ、水車９の点検や修理を安全に行うことができる。
　図３は、本発明の水車装置の第２の実施形態を示す。なお、第１の実施形態におけるのと同一または類似の部材には、同一の符号を付して図示するに止め、それらについての詳細な説明は省略する(第３の実施形態においても同様とする)。
　第２の実施形態においては、水車９のケース１０内に発電機３０を内蔵し、羽根車１４の水車軸１３を発電機３０に直結して、羽根車１４および水車軸１３の回転により、直接発電機３０のロータ(図示略)を回転させて発電するようにし、発電機３０により発電された電力は、発電機３０から吊支杆７および水平軸８を通って外部に引き出され、かつ充電装置(図示略)に接続された給電線３１を介して、充電装置に供給されるようにしてある。
　吊支杆７の遊端には、第１の実施形態における発電装置１５に代えて、単なるバランス重錘３２が設けられている。
　また、吊支杆７の上部７ａと他部７ｂとを、相欠き継手をもって接続し、その継手部を、２個のボルト・ナット３３、３３をもって固着することにより、バランス重錘３２と吊支杆７の上部７ａとを、吊支杆７の他部７ｂに着脱可能として装着してある。
　したがって、水車９を使用位置、または不使用位置としているときは、ボルト・ナット３３、３３を外すことにより、バランス重錘３２と吊支杆７の上部７ａとを、吊支杆７の他部７ｂから外しておくことができ、バランス重錘３２が作業の妨げとなることがないようにすることができる。
　図４は、本発明の水車装置の第３の実施形態を示す。
　第３の実施形態においては、架台３における前後の横杆５、５の中間部間に連結杆３４を架設し、この連結杆３４に設けたブラケット６をもって、吊支杆７を枢支する水平軸８を水路１と平行をなすように支持し、吊支杆７を、この水平軸８を中心として、図４に実線で示すように、上下方向を向く使用位置から、図４に２点鎖線で示すように、ほぼ水平をなして左右方向を向く不使用位置まで回動しうるようにしてある。
　その他の構成は、第１の実施形態と同一としてある。
　このような構成とすると、第１の実施形態においては、水車９を水路１の流水１ｂに逆らうように移動させつつ、吊支杆７を使用位置から不使用位置まで回動させなければならないのに対して、水車９を水路１の流水１ｂに対して側方に移動するようにして、吊支杆７を使用位置から不使用位置まで回動させることができるので、流水１ｂによる抵抗を軽減させることができる。
　本発明の水車装置は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱することなく、例えば、次のような変形した態様での実施が可能である。
（１）架台３における側杆４および横杆５上に、吊支杆７および水車９の回動範囲を切り欠いた、作業用の踏み板(図示略)を設ける。
（２）固定手段２４として、係止杆２９等に代えて、不使用位置としたときの発電装置１５を、後方の横杆５に係止させる係止手段(図示略)を設ける。
（３）吊支杆７の上端に、バランス重錘３２を着脱可能として設ける。
（４）水平軸８と同軸として、吊支杆７と一体的に設けた歯車(図示略)と、それに噛合する減速歯車(図示略)とを介して、架台３上に設けたモータ等(図示略)の動力により、吊支杆７を、使用位置から不使用位置、およびその逆方向に回動させるようにする。
（５）吊支杆７を、手動ウィンチ、または電動ウィンチにより、使用位置から不使用位置、およびその逆方向に回動させるようにする。
　次に、本発明の水力発電装置の一実施形態を、図５～図１０を参照して説明する。
　図５、図６に示すように、水力発電装置５１は、用水路Ｒの上縁に架設された支持台５２に吊設されている。
　支持台５２は、水車や人の重量に耐えられる厚さのある方形の板状のもので、その左右方向の中央部には、水車筐体５３の通過が可能な形状と寸法の貫通孔５２Ａが穿設され、その上流側の端部には、水車筐体５３を吊るための吊支体５４を嵌合しうる設置部５２Ｂが連設されている。
　貫通孔２Ａの下流側５２Ｃは、ロータ５５の出入りが可能な形状と寸法とされている。設置部５２Ｂから下流側５２Ｃまでの長さは、図６に示す吊支体５４の上端部における水平の吊軸５７を中心に、水車筐体５３の前端が、支持台５２の上に出るまで回転可能な長さとしてある。
　前記設置部５２Ｂの左右において支持台５２上に、左右１対の軸支持体５８、５８が立設されている。軸支持体５８の上面の前後の中央部に、Ｕ字状の軸受溝５９、５９が形成され、その溝底に、吊支体５４の水平の吊軸５７が回転可能に支持されるようになっている。
　水車筐体５３の内部には、図示しない発電機が配設され、その回転軸に連結されているロータ軸５５Ａの後端部は、水車筐体５３から後方に突出し、その端部にロータ５５が固定されている。ロータ５５は、ハブに複数の揚力型ブレード５６を固定してなり、揚力型ブレード５６の翼端は、上流方向へ傾斜する傾斜部５６Ａとされている。
　水車筐体５３の上面には、中空の吊支体５４が垂直に固定されている。水車筐体５３内に設けた図示しない発電機の出力コード６１は、吊支体５４の内部を通って、吊支体５４の上縁部から外部に突出し、その先端は、支持台５２上に配設された蓄電池６０に連結されている。
　吊支体５４の長さは、設置する用水路Ｒにおいて、支持台５２から水車筐体５３を、水中に配設できる適度の長さとされている。吊支体５４の上縁部には、左右方向へ突出する水平の吊軸５７が固定されている。また吊支体５４の上端部には、水車筐体５３を吊下げるためのフック６２が固定されている。
　前記支持台５２を用水路Ｒに設置した後、用水路Ｒの近くに置いてあった水車筐体５３における吊支体５４を上向きとし、フック６２に、例えばワイヤをかけて、クレーンで吊上げ、貫通孔５２Ａまで移動させる。水車筐体５３が小型で軽量の場合には、フック６２に図示しない担ぎ棒を当てて、２人で担ぐことができる。
　水車筐体５３を、貫通孔５２Ａから水中に降下させながら、吊支体５４を設置部５２Ｂまで移動させて、吊支体５４の上縁部に設けてある水平の吊軸５７を、軸支持体５８の上面に設けてあるＵ形の軸受溝５９に落し込み、軸支持体５８における固定ピン５８Ａにより、吊支体５４を揺動しないように固定する。
　吊支体５４から出ている出力コード６１の先端を、支持台５２上の蓄電池６０に接続させ、しかる後、水車筐体５３内の図示しない発電機の回転軸とロータ軸５５Ａとの間の、図示しない電磁式クラッチを作動させると、ロータ５５の回転に伴って、発電機は発電を開始する。
　このようにして、水車筐体５３を、短時間で容易に用水路Ｒに配設することができる。また発電機などの保守管理をする時には、図示しない電磁式クラッチをオフにして発電を停止させ、軸支持体５８における固定ピン５８Ａを外して、フック６２にワイヤをかけてクレーンで吊り、水車筐体５３を、支持台５２の貫通孔５２Ａを経て支持台５２の上に引揚げる。
　水車筐体５３が軽量な時には、フック６２に担ぎ棒を掛けて、２人で引揚げることができる。水車筐体５３には、用水路Ｒにおける流水の力が作用しているので、図６に仮想線で示すような固定杆６３を、吊支体５４の左右と支持台５２との間に設けることもある。
　図７は、吊支体５４の上部に、梃子杆６４を着脱可能に取着けた状態を示す側面図である。梃子杆６４は、吊支体５４の高さよりも長く、その下部には、吊支体５４の上縁に外嵌可能な挾部６４Ｂを持つ二又部６４Ａが形成されている。
　吊支体５４の水平の吊軸５７を、軸支持体５８の軸受溝５９に落し込んだ時、水車筐体５３は、用水路Ｒの水流で下流へ押されるため、図７における梃子杆６４の上部を、同図の右方向へ引きながら、固定ピン５８Ａの位置を確かめて固定する。その後、梃子杆６４は、取外して、他の場所で使用するか、保管される。
　また、図７において、固定ピン５８Ａを抜いて、梃子杆６４の上縁を図７における左方向へ押し倒すと、図８に示すように、水平の吊軸５７を中心として、水車筐体５３を、支持台５２の上まで押上げることができる。その後は、図８に示すように、支持台５２の貫通孔５２Ａの上に治具６５を横架して、吊支体５４を支持させ、水車筐体５３の内部やロータ５５の保守点検をすることができる。
　図９は、図７に示すように、梃子杆６４の上縁部に固定してある牽引索取付具６４Ｃに、一端を固定した牽引索６６を牽引して、梃子杆６４を傾倒させ、水車筐体５３を支持台５２上に引揚げるための牽引装置６７を示している。
　牽引装置６７の台座６８の下面に突設してある嵌合突体６８Ａを、支持台５２に形成した嵌合孔５２Ｄに着脱可能に嵌合させて、１対の軸支持体６９、６９を立設させる。これにより、牽引装置６７は、必要に応じて支持台５２に固定することができる。軸支持体６９に横架された支持軸７０に、牽引索６６を巻取るための巻輪７１が、回転可能に装着されている。
　巻輪７１には、ラチェットの爪車７２が同軸で固定されている。爪車７２と並んで、同軸で揺動可能に立設された作動杆７３に設けた押爪７４の先端は、爪車７２の爪歯７２Ａと係合し、作動杆７３の前後揺動によって、爪車７２を一駒づつ回転させるようになっており、台座６８に設けた戻止爪７５により、爪車７２の逆回転が抑止されるようになっている。
　図７に示す梃子杆６４を、手作業で傾倒出来ない場合には、牽引索取付部６４Ｃに牽引索６６を取付け、その先端部を図９における巻輪７１に固定する。しかる後、図１０に示す作動杆７３を前後に揺動することによって、ラチェット機構によって牽引索６６を巻輪７１に巻取ることができる。
　巻輪７１に牽引索６６が巻取られることによって、図７における梃子杆６４は次第に図７の左方向に傾倒し、図６における水車筐体５３が、水平の吊軸５７を支点として回転して支持台５２まで上昇するので、図８に示す治具６５によって、支持台５２上に吊支体５４を保持して、水車筐体５３内やロータ５５の保守点検を行なうことができる。
　水車筐体５３を水中に戻すには、図１０における作動杆７３の押爪７４を、爪車７２の爪歯７２Ａ１個分ほど後退させ、戻止爪７５のペダル７５Ａを踏むことにより、爪車７２が１爪分後退回転させる。
　これを連続して継続することによって、図７における梃子杆６４を直立方向へ戻すことができ、水車筐体５３を緩やかに降下させ、次第に水中に没設させることができる。前記梃子杆６４や牽引装置６７は、作業現場に携帯すればよいので、水車の設置現場に様々な装置を設置しておく必要がなくなる。
　なお、図においては、水力発電機５１を水路の上下流方向で回転させるように記載されているが、水路の幅が広い所などでは、水路幅方向に回転させることができるのは当然である。
　水車筐体の上面に形成した吊支体を、水平の吊軸を介して軸支持体に掛吊るだけであるので、水車の設置が容易で、かつ水中から引揚げることも容易なので、保守管理が容易で、用水路での水力発電装置に高い利用効果が得られる。
　１　水路
　１ａ側壁
　１ｂ流水
　２　水車装置
　３　架台
　４　側杆
　５　横杆
　６　ブラケット
　６ａ支持片
　７　吊支杆
　７ａ上部
　７ｂ他部
　８　水平軸
　９　水車
１０　ケース
１１、１２　軸受
１３　水車軸
１４　羽根車
１５　発電装置(バランス重錘)
１６　ケース
１７　発電機
１８　動力伝達手段
１９、２０　軸受
２１　伝達軸
２２　第１傘歯車
２３　第２傘歯車
２４　固定手段
２５　突軸
２６　フランジボルト
２６ａ軸部
２７　有頭ピン
２８　係合溝
２９　係止杆
３０　発電機
３１　給電線
３２　バランス重錘
３３　ボルト・ナット
３４　連結杆
５１　水力発電装置
５２　支持台
５２Ａ貫通孔
５２Ｂ設置部
５２Ｃ下流側
５２Ｄ嵌合孔
５３　水車筐体
５４　吊支体
５５　ロータ
５５Ａロータ軸
５６　揚力型ブレード
５６Ａ傾斜部
５７　吊軸
５８　軸支持体
５８Ａ固定ピン
５９　軸受溝
６０　蓄電池
６１　コード
６２　フック
６３　固定杆
６４　梃子杆
６４Ａ二又部
６４Ｂ挾部
６４Ｃ牽引索取付具
６５　治具
６６　牽引索
６７　牽引装置
６８　台座
６８Ａ嵌合突体
６９　軸支持体
７０　支持軸
７１　巻輪
７２　爪車
７２Ａ爪歯
７３　作動杆
７４　押爪
７５　戻止爪
７５Ａペダル
　Ｒ　用水路

Claims (8)

  1. 　水路上に設けた架台に、水路内の流水に浸漬した水車を吊支する吊支杆の中間部を、水平軸をもって枢着し、前記吊支杆の遊端にバランス重錘を設け、前記水車を、水路内の流水に浸漬した使用位置と、水路内の流水の上方における不使用位置との間を、前記水平軸を中心として回動可能としたことを特徴とする水車装置。
  2. 　前記バランス重錘を、前記吊支杆に設けた動力伝達手段により、前記水車に連係され、前記水車の回転力により発電するようにした発電装置とした請求項１記載の水車装置。
  3. 　前記水車が不使用位置に位置している状態で、前記吊支杆、バランス重錘または水車のいずれかを前記架台に固定する固定手段を設けた請求項１または２記載の水車装置。
  4. 　前記バランス重錘、またはバランス重錘と吊支杆の一部とを、前記吊支杆、または吊支杆の他部に、着脱可能として装着した請求項１、または請求項１を引用する請求項３記載の水車装置。
  5. 　水路上に架設した支持台の上面に、左右１対として配設した軸支持体の間に、水車筐体の上面に固定した吊支体の上部を、水平の吊軸を介して垂直に掛吊って設置し、水平の吊軸を中心に水車筐体が回転可能、かつ支持台上に引揚げ可能としてなることを特徴とする水力発電装置。
  6. 　前記軸支持体の上面の前後の中央部には、下向きの軸受溝を形成し、これに上方から挿入する吊支体の上縁部における水平の吊軸を支持するようになっていることを特徴とする請求項５に記載の水力発電装置。
  7. 　前記吊支体の上面に、水車筐体を吊下げるためのフックが形成されていることを特徴とする請求項５または６に記載の水力発電装置。
  8. 　前記吊支体の上部には、水平の吊軸を中心に、水車筐体を揺動させるための梃子杆が着脱可能に装着されていることを特徴とする請求項５～７のいずれかに記載の水力発電装置。
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