CN113614358B - 水力发电装置用集水装置以及水力发电装置 - Google Patents

Abstract

该水力发电装置用集水装置用于水力发电装置，该水力发电装置具有浸入水路，将水力转换为旋转力的水轮机叶片(2)和通过该水轮机叶片(2)的旋转而进行发电的发电机(6)，该集水装置设置在水轮机叶片(2)的上游侧，将水路的水收集到水轮机叶片(2)。该集水装置包括有集水板(12)，该集水板(12)具有通水孔(12a)，将水路的水收集到通水孔(12a)中，该集水板(12)中的通水孔(12a)的面积小于通过水轮机叶片(2)的外周缘部(2ba)的圆(Cr)的面积。另外，通水孔(12a)的形状从上述集水板(12)的主视观看为圆形。

Description

水力发电装置用集水装置以及水力发电装置

相关申请

本申请要求申请日为2019年3月13日、申请号为JP特愿2019－045353号申请、以及申请日为2019年3月20日、申请号为JP特愿2019－053409号申请的优先权，通过参照其整体，将其作为构成本申请的一部分的内容而进行引用。

技术领域

本发明涉及一种设置于水路中的水力发电装置用集水装置以及水力发电装置，本发明涉及使通过水轮机叶片的流速增加，提高发电效率的技术。

背景技术

人们提出有如下的水力发电装置，即，在接受流过水路的水流而旋转的螺旋桨的上游侧具有支架部件，在该支架部件的上游侧开口部的上方具有壁部，从而使水流集中，即使是弱水流也能够进行充分的发电(专利文献1)。该水力发电装置通过缩小从位于水轮上游侧的支架部件的上游侧开口部到下游侧开口部的开口面积，可以进一步集中水流。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2014－152645号公报

发明内容

发明要解决的课题

专利文献1的目的在于通过使螺旋桨的叶片的旋转面积小于等于支架部件的下游侧开口部的面积，有效地承受水流，提高发电效率。但是，由于螺旋桨的叶片成为阻力，故从位于螺旋桨上游侧的支架部件的下游侧开口部而流出的水流的一部分通过阻力小的螺旋桨的叶片的旋转半径的外侧，且通过下游侧开口部的内侧。该范围是对螺旋桨的效率没有贡献的范围，浪费了水流的能量的一部分。

本发明的目的在于，提供一种能够不浪费地利用水流能量而提高发电效率的水力发电装置用集水装置以及水力发电装置。

用于解决课题的技术方案

本发明的水力发电装置用集水装置用于下述的水力发电装置，该水力发电装置具有浸入水路并将水力转换为旋转力的水轮机叶片和通过该水轮机叶片的旋转而进行发电的发电机，该集水装置设置在上述水轮机叶片的上游侧，将上述水路的水收集到上述水轮机叶片。

集水装置包括有集水板，该集水板具有通水孔，将上述水路的流水收集到上述通水孔中，该集水板中的上述通水孔的面积小于通过上述水轮机叶片的外周缘部的圆的面积。

按照该方案，通过集水板的通水孔的水汇集到水轮翼，水轮机叶片旋转，通过该水轮机叶片的旋转，发电机发电。从通水孔中流出的水流的流速比在集水板上游流动的水流的流速快，可以使水轮机叶片有效地旋转。特别是，由于集水板的通水孔的面积比通过水轮机叶片的外周缘部的圆的面积即转动面积小，所以从通水孔中流出的水流全部都能碰到水力发电装置的叶片。由此，可以不浪费地利用水流的能量，与现有技术相比，可以提高发电效率。

在本发明中，上述通水孔的形状也可从上述集水板的主视观看为圆形。通过将通水孔的形状做成大致圆形，构成水轮机叶片的多片叶片的各个叶片在旋转中受到的水流的不均匀变小，可以减小作用在叶片上的反复应力。由此，能够抑制水轮机叶片的寿命降低。另外，由于水流的不均匀变小，故发电电力稳定。

在本发明中，上述通水孔的中心也可与上述水轮机叶片的旋转中心一致。在该场合，可以可靠地减小各叶片在旋转中受到的水流的不均匀，可以可靠地减小作用在叶片上的反复应力。

在本发明中，上述通水孔的半径还可为上述水轮机叶片的旋转半径的0.75倍～0.98倍。在这里，“0.75倍～0.98倍”与0.75倍以上且小于0.98倍的内容同义。此时，能够充分确保通过通水孔的水流量，从通水孔中流出的全部水流都能够触碰水轮机叶片。由此，能够更有效地利用水流的能量。在通水孔的半径小于水轮机叶片的转动半径的0.75倍时，水轮机叶片的疲劳强度变大，输出功率不稳定，对机械体的负担大。

本发明的水力发电装置包括上述水轮机叶片、上述发电机以及本发明的水力发电装置用集水装置。由此，本发明的水力发电装置用集水装置能够获得上述的各项效果。

在本发明的水力发电装置中，上述水轮机叶片及上述发电机经由支承部件而固定于上述水路中，上述集水装置具有将上述集水板设置于上述水路中的集水板导向件，上述集水板导向件设置于上述水路的侧面，上述集水板导向件固定于上述支承部件的一部分上，且相对于上述水轮机叶片而配置于上述水路的上游侧。

按照该结构，集水装置的固定利用水轮机叶片及发电机的支承部件，由此能够容易地进行集水装置的设置。另外，由于能够使集水板导向件与水路的宽度相匹配地进行固定，因此能够最大限度地利用集水板的集水效果。特别是，在流量少的场合，通过不浪费地集水，能够高效地增加发电机的发电量。

在该场合，上述支承部件也可具有横跨水路的部件，在横跨上述水路的部件上固定有上述集水板导向件。按照该结构，通过将集水板导向件固定在横跨水路的部件上，能够容易地将设置在两侧的水路侧壁上的集水板导向件设置在从水路的水的流动方向观察的相同位置上。因此，设置作业变得简单。

还有，上述支承部件也可具有沿着水路的侧壁的部件，在沿着上述水路的侧壁的部件上固定有上述集水板导向件。按照该结构，能够在水路的侧壁上单侧地固定集水板导向件，能够减轻在向具有水流的水路设置时施加在水流方向上的集水板导向件的负载。

在本发明的水力发电装置中，还可包括活动机构，该活动机构使上述集水板导向件能够沿水的流动方向而移动，在上述支承部件、上述集水板导向件、以及将上述集水板导向件支承于上述支承部件上的支承部件中的至少一个上设置有上述活动机构。按照该结构，通过在支承部件与集水板导向件之间使水的流动方向具有自由度，能够改变发电机与集水板导向件之间的水的流动方向的距离。由此，能够对应于水量和流速而将集水板导向件和集水板设置在相对于发电机的最佳位置，能够有效地增加发电量。

在权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少两种方案的任何组合都包括在本发明中。特别是，权利要求书的各项权利要求的两个以上的任意组合也包含在本发明中。

附图说明

本发明通过参考附图的以下优选实施方式的说明，能够更清楚地理解。然而，实施方式和附图仅是为了图示和说明，而不是为了限制本发明的范围。本发明的范围由权利要求书来确定。在附图中，多个附图中的相同的标号表示相同的部分。

图1为表示本发明的第1实施方式的水力发电装置的立体图；

图2为从水路的上游侧而观看该水力发电装置的主视图；

图3为该水力发电装置的侧视图；

图4为从水路的下游侧而观看该水力发电装置的后视图；

图5A为本发明的第2实施方式的水力发电装置用集水装置的主视图；

图5B为该水力发电装置用集水装置的侧视图；

图5C为该水力发电装置用集水装置的立体图；

图6A为表示该集水装置与水轮机叶片的位置关系的侧视图；

图6B为表示该集水装置与水轮机叶片的位置关系的立体图；

图7为表示通水孔的直径为水轮机叶片的直径的0.95倍的例子的主视图；

图8为表示通水孔的直径为水轮机叶片的直径的0.75倍的例子的主视图；

图9为表示发电电力相对于通水孔与叶片前端的距离的比较的图；

图10为表示发电电力相对于通水孔与叶片前端的距离的分散的图；

图11为表示本发明的第3实施方式的水力发电装置的主视图；

图12为表示该水力发电装置的侧视图；

图13为表示该水力发电装置的俯视图；

图14为放大而表示图13的集水板导向件的安装部的俯视图；

图15为表示该水力发电装置的与图13相比改变了位置的状态的俯视图；

图16为放大而表示图15的集水板导向件的安装部的俯视图；

图17A为表示将该水力发电装置设置在水路中的状况的主视图；

图17B为表示将该水力发电装置设置在水路中的状况的主视图；

图17C为表示将该水力发电装置设置在水路中的状况的主视图；

图17D为表示将该水力发电装置设置在水路中的状况的主视图；

图18为表示本发明的第4实施方式的水力发电装置的侧视图；

图19为放大而表示图18的集水板导向件的安装部的侧视图；

图20为表示该水力发电装置的与图18相比改变了位置的状态的侧视图。

具体实施方式

[第1实施方式]

结合图1～图4而对本发明的第1实施方式的水力发电装置用集水装置以及水力发电装置进行说明。

<水力发电装置整体的概况结构>

如图1～图4所示的那样，该水力发电装置设置于例如，河川、水路等的具有流水的水路1中，接受水轮机叶片2的旋转而进行发电。水路1例如，通过分别由混凝土等构成的底面部1a以及两侧的侧壁面部1b构成。在各图的例子中，侧壁面部1b相对于底面部1a垂直，但侧壁面部1b也可以倾斜。另外，底面部1a和侧壁面部1b的角部也可以不是图示的直角状，而是底面部1a和侧壁面部1b由曲面连接。水力发电装置具有水力发电模块3、支承该水力发电模块3的支承部件4、以及后述的集水装置5。

<水力发电模块3>

如图3及图4所示的那样，水力发电模块3具有水轮机叶片2、及通过该水轮机叶片2的旋转而发电的发电机6。即，水轮机叶片2及发电机6通过支承部件4而固定于水路1中。

＜水轮机叶片2＞

水轮机叶片2以浸入水路1(图1)的流水中的状态设置，将水力转换为旋转力。水轮机叶片2为旋转轴心(旋转中心)O1与水流的流动方向平行的螺旋桨型。水轮机叶片2具有：设置在旋转轴心的轮毂2a、从该轮毂2a的外周面向半径方向外方而呈放射状地延伸的多个(例如，5片)叶片2b。各叶片2b的前端部朝向上游侧而倾斜。

旋转轴(在图中未示出)同轴且自由旋转地支承于轮毂2a。该旋转轴的旋转例如，通过由啮合的一对锥齿轮等构成的齿轮部而增速，并且旋转轴心从轮毂2a的轴心方向(流动方向)变换为上下方向。这些旋转轴和齿轮部被收容在齿轮箱Gb内。

<发电机6>

发电机6例如，是永久磁铁同步型、感应型等的三相交流发电机、或者单相交流的发电机。发电机6的输入轴6a在支承筒7内沿上下方向延伸。在支承筒7内，输入轴6a的下端与动力传递轴8的上端经由旋转连接件(在图中未示出)同轴地连接。动力传递轴8的轴心与上述旋转轴的轴心正交地配置。动力传递轴8通过支承筒7内的轴承(在图中未示出)而自由旋转地支承于支承筒7上。因此，通过将上述旋转轴的旋转传递至动力传递轴8及输入轴6a，从而发电机6发电。

＜支承部件4＞

如图1所示的那样，支承部件4具有一对固定件9、9、水平支承件10、发电机座11。固定件9从水路1的侧壁面部1b的上端附近延伸到上端部而固定。固定件9在两个侧壁面部1b上各设置一个，一对固定件9、9在水路宽度方向上相互对置。各固定件9例如，由截面L形的角铁等形成。水平支承件10是支承在一对固定件9、9上的棒状部件。即，水平支承件10通过一对固定件9、9而架设在水路1的两侧壁面1b的上端之间。在水平支承件10的长边方向(水路1的宽度方向)的中间附近处固定有发电机座11，在该发电机座11上支承有发电机6。

<集水装置5>

如图1～图4所示的那样，集水装置5设置在水轮机叶片2的上游侧，将水路1的水收集到上述水轮机叶片2。集水装置5具有集水板12和集水板导向件13、13。集水板导向件13、13设置在水路1的两侧部，以集水板12能够上下移动到方式对其进行导向。集水板12例如是钢制、树脂制、木制或混凝土制等的矩形的板部件。集水板12具有通水孔12a，切断水路1，将水路1的流水汇集到通水孔12a中。即，通过集水板12，流水的流路截面因通水孔12a的面积而变窄。因此，通过水轮机叶片2的水的流速增加，可谋求发电效率的提高。

以集水板12的通水孔12a的中心L1与水轮机叶片2的旋转中心L2一致的方式，将集水板12设置在水路1中。换言之，在集水板12设置于水路1中的状态下，相对于以没入水路1的流水中的状态设置的水轮机叶片2，集水板12的通水孔12a位于水路1内的同一深度位置且同一宽度方向位置。此外，集水板12的最大高度H设定为比水路1的深度H1低。

从该集水板12的正面观看，集水板12的通水孔12a为圆形。即，其是由通水孔12a的圆孔构成的贯通孔。另外，通水孔12a的面积设定为比通过水轮机叶片2的多个叶片2b的外周缘部2ba的圆Cr的面积(旋转面积)小。具体来说，通水孔12a的半径设定为水轮机叶片2的旋转半径的0.75倍以上、不足0.98倍。在通水孔12a的半径小于水轮机叶片2的旋转半径的0.75倍时，水轮机叶片2的疲劳强度变大，输出电力不稳定，对机械体的负担变大。

如图3所示的那样，通水孔12a与叶片前端的轴向(与流水的流动方向平行的方向)的距离x是考虑后述的发电电力(图9)及其分散度(图10)并通过试验或模拟等而设定的。在这里，“叶片前端”是指叶片2b的外周缘部2ba。

如图1和图2所示的那样，各集水板导向件13是具有导向槽13a的轨道部件，该导向槽13a的与长度方向垂直的截面即水平截面为凹形状。作为该集水板导向件13，例如，使用槽钢、凹截面形状的树脂材料或混凝土材料等。此外，也可以是将弯曲加工成槽形的钢板、钢材或树脂材料机械加工成凹截面形状的部件。集水板导向件13、13沿上下方向而设置在水路1的两侧的侧壁面部1b上。两个集水板导向件13、13的导向槽13a、13a在水路宽度方向上相对。集水板12的两侧缘部通过两集水板导向件13、13的导向槽13a、13a而导向。像这样，集水板12通过集水板导向件13、13以能够上下移动的方式进行导向。

＜作用效果＞

按照以上说明的集水装置5以及水力发电装置，将通过集水板12的通水孔12a的水汇集到水轮机叶片2。由此，水轮机叶片2旋转，通过该水轮机叶片2的旋转，发电机6发电。从通水孔12a中流出的水流流速比流过集水板12上游的水流流速快，可以使水轮机叶片2有效地旋转。

特别是，集水板12的通水孔12a的面积比通过水轮机叶片2的外周缘部2ba的圆Cr的面积、即所谓的旋转面积小。因此，从通水孔12a中流出的水流全部能够触碰水力发电装置的叶片。其结果是，能够不浪费地利用水流的能量，与现有技术相比，能够提高发电效率。另外，通水孔12a的半径设定为水轮机叶片2的旋转半径的0.75倍～0.98倍。由此，能够充分确保通过通水孔12a的水流量，能够使从通水孔12a中流出的全部水流碰触水轮机叶片2。其结果是，能够更有效地利用水流的能量。

通水孔12a的形状大致为圆形，因此，构成水轮机叶片2的多个叶片2b在旋转中分别受到的水流的不均匀性变小，能够减小作用在叶片2b上的反复应力。由此，能够抑制水轮机叶片2的寿命降低。另外，由于水流的不均匀变小，发电电力稳定。另外，由于通水孔12a的中心L1与水轮机叶片2的旋转中心L2一致，所以，可以可靠地减小各叶片2b在旋转中受到的水流的不均匀。因此，能够可靠地减小施加于叶片2b的反复应力。

在将集水板导向件13设置在水路1的两侧部的基础上，仅通过将集水板12沿着集水板导向件13、13而插入，就能够容易地设置集水装置5。由于集水板12的最大高度H设定为低于水路1的深度H1，因此即使水轮机叶片2的上游侧的水路1的水位上升，水也会超过集水板12而流动。因此，能够将水从水路1中溢出的情况防患于未然。

[第2实施方式]

在以下的说明中，对与各实施方式中先说明的事项对应的部分标注相同的标号，省略重复的说明。在仅说明结构的一部分的情况下，只要没有特别记载，结构的其他部分与先前说明的方式相同。由相同的结构起到相同的作用效果。不仅是在各实施方式中具体说明的部分的组合，只要对组合没有特别的障碍，也可以将实施方式彼此部分地组合。

图5A～5C为第2实施方式的水力发电装置用集水装置5A的图。图5A为该集水装置5A的主视图，图5B为该集水装置5A的侧视图，图5C为该集水装置5A的立体图。图6A、图6B为表示上述集水装置5A与水轮机叶片2的位置关系的图。

在该集水装置5A中，安装有从集水板12的外周缘部而向上游侧延伸的矩形支架状的支架部件18。支架架部件18的两侧壁部18a、18a向随着朝向上游侧而宽度变宽的方向倾斜。另外，支架部件18的下侧壁部18b朝向上游侧向下方而倾斜。

此外，在集水板12的下游侧的面中，安装有从通水孔12a的周缘部向下游侧呈圆筒状地延伸的筒状部件(排出管部)14。该筒状部件14配置在不对水轮机叶片2造成妨碍的位置。通过这样的支架部件18，能够有效地将流水集中到通水孔12a的上游侧。另外，通过筒状部件14可使从通水孔12a中流出的水流全部有效地碰到水力发电装置的叶片。此外，能够起到与上述实施方式相同的作用效果。

图7为表示集水装置5A中的通水孔12a的直径为水轮机叶片2的直径的0.95倍的例子的主视图。图8为表示集水装置5A中的通水孔12a的直径为水轮机叶片2的直径的0.75倍的例子的主视图。

图9为表示发电电力相对于通水孔与叶片前端的距离的比较的图。比较通水孔的直径小于叶片直径(曲线图中小于“1”的线)的场合和通水孔的直径为叶片直径以上(曲线图中的“1”以上的线)的场合的发电电力。通水孔径比(＝通水孔直径/叶片直径)为“0.75”时和“0.74”时发电功率没有差别。

图10为表示发电电力相对于通水孔与叶片前端的距离的分散度的图。当通水孔径比(＝通水孔直径/叶片直径)接近“1”时，发电电力的分散度小。即，可获得稳定的发电电力，施加于叶片的疲劳载荷也小，对机械体的负荷也小。在通水孔径比为“0.75”和“0.74”时，发电电力的分散度大，通水孔径比“0.74”时，发电电力最大的通水孔与叶片前端的距离处的分散度大。即发电电力不稳定，施加在叶片上的疲劳载荷变大，对机械体的负担大。

集水板12的通水孔12a不仅限于圆孔，例如，也可以是椭圆形。另外，通水孔12a的中心L1与水轮机叶片2的旋转中心L2也可以不一致。此外，也可以省略集水板导向件13，而将集水板12固定地设置在水路1中。在具有支架部件18的集水装置5A中，例如，也可以不隔断水路整体而在流路中途设置集水装置5A。在具有支架部件18的集水装置5A中，也可以省略筒状部件14。

[第3实施方式]

结合图11～图18而说明本发明的第3实施方式。由于水力发电装置整体的概况结构、水力发电模块3以及集水装置5的集水板12的结构与上述第1实施方式相同，因此省略详细的说明。另外，在图11中，集水板12由双点划线表示。

<支承部件>

该实施方式的支承部件4也与第1实施方式同样，具有图11所示的一对固定件9、9、水平支承件10、发电机座11。固定件9、9从水路1的两侧壁1b、1b的上端附近，设置到上端部。固定件9例如，是截面L形的角铁，其长度方向沿着水路1而延伸。即，固定件9构成沿着支承部件4中的水路1的侧壁1b的部件。但是，固定件9不限于此。一对固定件9、9以在水路宽度方向对置的方式固定于两侧壁1b、1b上。固定件9向水路1的侧壁1b的固定例如为螺栓固定。

水平支承件10是沿水路1的宽度方向延伸的棒状部件，其两端通过一对固定件9、9而支承。即，水平支承件10通过一对固定件9、9而架设在水路1的两侧壁面1b的上端之间。像这样，水平支承件10构成横跨支承部件4中的水路1的部件。该实施方式的水平支承件10是横截面形状为四边形的方管。但是，水平支承件10不限于方管。在该实施方式中，水平支承件18经由图3的安装配件19通过螺栓而连接在固定件16上。但是，水平支承件18的支承方法不限于此。

在水平支承件10的长边方向(水路1的宽度方向)的中间附近处固定有发电机座11，在该发电机座11上支承有发电机6。在该实施方式中，发电机座11通过焊接而与水平支承件10接合，发电机6通过螺栓(在图中未示出)而自由装卸地安装在发电机座11上。但是，发电机6和发电机座11的安装方法不限于此。

<集水板导向件>

该实施方式的集水板导向件13固定在支承部件4的一部分上。在该实施方式中，集水板导向件13固定在作为支承部件4的水平支承件10上。具体来说，集水板导向件13经由导向件支承部件28而固定在水平支承件10上。在本实施方式中，导向件支承部件28以通过螺栓而自由装卸的方式与水平支承件10连接，集水板导向件13以通过螺栓而自由装卸的方式与导向件支承部件28连接。

<活动机构>

集水板导向件13以能够沿水的流动方向移动的方式固定于支承部件4上。即，水力发电装置具有活动机构30，该活动机构30能够使集水板导向件13在水的流动方向上移动。以下，详细描述该实施方式的活动机构30。

导向件支承部件28安装在水平支承件10的上表面上。具体来说，导向件支承部件28由平板构成，形成有朝向上下方向的长圆形的长孔32。长孔32的长度方向与水的流动方向一致。另一方面，在水平支承件10的上表面，形成有朝向上方的螺纹孔34。

下面，说明集水板导向件13在水平支承件10上的支承结构。在将导向件支承部件28载置于水平支承件10的上表面的状态下，将螺栓36从上方插通长孔32，紧固于螺纹孔34中。进而，利用螺栓(在图中未示出)而将集水板导向件13连接于导向件支承部件28上。通过以上操作，集水板导向件13经由导向件支承部件28而支承在水平支承件10上。另外，也可以在将导向件支承部件28连接到水平支承件10上之前进行集水板导向件13和导向件支承部件28的连接。

长孔32呈在水的流动方向A1上具有长度方向的长圆形，因此，集水板导向件13以能相对于支承部件4在水的流动方向上移动，即能改变位置的方式固定。图13、14表示集水板导向件13相对于支承部件4固定在水的流动方向A1的下游侧的状态。另一方面，图15、16表示集水板导向件13相对于支承部件4固定在水的流动方向A1的上游侧的状态。像这样，由水平支承件10的螺纹孔34、导向件支承部件28的长孔32以及螺栓36构成活动机构30。

<水力发电装置向水路的设置顺序>

使用图17A～17D，说明该实施方式的水力发电装置向水路1的设置步骤。如图17A及图17B所示的那样，使用起重机等，将水力发电装置从上方而设置到水路1中。在水力发电装置设置于水路1中的状态下(图17C)，通过螺栓、螺母(在图中未示出)那样的紧固机构，将固定件9、9固定于水路1的侧壁1b上。

接着，将图17D所示的集水板12设置于水力发电装置上。具体来说，从上方将集水板12的两侧缘部插入到集水板导向件13、13的导向槽13a、13a(图13)中。由此，集水板12通过集水板导向件13、13而导向至下方。通过以上方式，将水力发电装置设置在水路1中。

＜作用效果＞

按照第3实施方式的水力发电装置，起到与上述第1和第2实施方式同样的作用效果。

而且，按照第3实施方式，集水装置5的固定利用水轮机叶片2以及发电机6的支承部件4，由此能够容易地进行集水装置5的设置。而且，由于能够使集水板导向件13与水路1的宽度相匹配地进行固定，因此能够最大限度地利用集水板12的集水效果。特别是，在流量少的场合，通过不浪费地集水，能够高效地增加发电机6的发电量。

集水板导向件13固定在作为跨越水路1的部件的水平支承件10上。由此，从水路1中的水的流动方向观看，能够容易地将设置在水路1的侧壁1b上的集水板导向件13设置在同一位置。因此，设置作业变得容易。

并且，通过活动机构30，集水板导向件13以相对于作为支承部件4之一的水平支承件10能够在水的流动方向A1上移动的方式支承。由此，在支承部件4与集水板导向件13之间，能够在水的流动方向A1上具有自由度，能够改变发电机6与集水板导向件13之间的水的流动方向A1的距离。由此，能够对应于水量和流速而将集水板导向件13和集水板12设置在相对于发电机6的最佳位置，能够高效地增加发电量。

[第4实施方式]

参照图18～图20而说明本发明的第4实施方式。在第4实施方式中，对与第3实施方式相同的结构标注相同的附图标号并省略说明。在第3实施方式中，在支承部件4中的作为横跨水路1的部件的水平支承件10上固定有集水板导向件13，与此相对，在第4实施方式中，在支承部件4中的作为沿着水路1的侧壁1b的部件的固定件9上固定有集水板导向件13。

如图18所示的那样，集水板导向件13经由导向件支承部件40而固定在固定件9上。在该实施方式中，导向件支承部件40自由装卸地通过螺栓而连接于固定件9上，集水板导向件13自由装卸地通过螺栓而连接于导向件支承部件40上。

<活动机构>

如图19所示的那样，导向支承部件40安装在固定件9的内侧面(朝向水路1的面)。具体来说，导向支承部件40由平板构成，形成有朝向水平方向(水路1的宽度方向)的长圆形的长孔42。长孔42的长度方向与水的流动方向A1一致。另一方面，在固定件9上形成有朝向水平方向(水路1的宽度方向)的螺纹孔44。

下面说明集水板导向件13在固定件9上的支承结构。在使导向支承部件40与固定件9的内侧面抵接的状态下，将螺栓46从水平方向(水路1的宽度方向的内侧)而插通长孔42，紧固于螺纹孔44中。进而，将集水板导向件13与导向件支承部件40连接。集水板导向件13与导向件支承部件40的连接既可以是螺栓连接，也可以是焊接接合。通过以上操作，集水板导向件13经由导向件支承部件40而支承在固定件9上。另外，也可以在将导向件支承部件40连接到固定件9之前进行集水板导向件13和导向件支承部件40的连接。

长孔42呈在水的流动方向A1上具有长度方向的长圆形，因此，集水板导向件13以相对于支承部件4能够在水的流动方向上移动的方式固定。图18表示集水板导向件13相对于支承部件4固定在水的流动方向A1的下游侧的状态。另一方面，图20表示集水板导向件13相对于支承部件4固定在水的流动方向A1的上游侧的状态。像这样，由固定件9的螺纹孔44、导向支承部件40的长孔42和螺栓46构成活动机构50(图19)。

按照第4实施方式，也与第3实施方式同样，能够容易地将使水流集中的集水装置5设置于水路1。此外，按照第4实施方式，由于在沿着水路1的侧壁1b的部件即固定件9上固定有集水板导向件13，因此能够在水路1的侧壁1b上单侧地固定集水板导向件13。由此，在向有水流的水路1而设置时，能够减轻水流方向的大负载施加在集水板导向件13上。

如上所述的那样，参照附图说明了优选的实施方式，但本发明不限于以上的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行各种追加、变更或删除。例如，在上述的第3和第4实施方式中，在支承部件4和导向件支承部件28(40)上设有活动机构30(50)，但活动机构30(50)只要设于支承部件4、集水板导向件13和导向件支承部件28(40)中的至少一个即可。因此，这样的结构也包含在本发明的范围内。

图11～图20的实施方式的发明中包括不以通水孔为必要条件的以下方式1～5。

方式1：

方式1的水力发电装置为下述的水力发电装置，该水力发电装置包括将水力变换为旋转力的叶轮、利用该叶轮的旋转而进行发电的发电机、集水装置，该集水装置设置于上述叶轮的上游侧，将水路的水汇集于上述叶轮，上述叶轮以及上述发电机经由固定部件而固定于上述水路中，上述集水装置具有：对上述水路的水进行增速并导向上述叶轮的集水板；将上述集水板设置于上述水路中的集水板导向件，该集水板导向件设置于上述水路的侧面，上述集水板导向件固定于上述固定部件的一部分上，并相对于上述叶轮配置于上述水路的上游侧。

按照方式1的结构，通过利用叶轮以及发电机的固定部件而固定集水装置，能够容易地进行集水装置的设置。另外，由于能够使集水板导向件与水路的宽度相匹配地进行固定，因此能够最大限度地利用集水板的集水效果。特别是，在流量少的场合，通过不浪费地集水，能够高效地增加发电机的发电量。

方式2：

也可以在方式1中，上述固定部件具有横跨水路的部件，在横跨上述水路的部件上固定有上述集水板导向件。按照该结构，通过将集水板导向件固定在横跨水路的部件上，能够容易地将设置在两侧的水路侧壁上的集水板导向件设置在从水路的水的流动方向观察的相同位置上。因此，设置作业变得简单。

方式3：还可以在方式1中，上述固定部件具有沿着水路的侧壁的部件，在沿上述水路的侧壁的部件上固定有所述集水板导向件。按照该结构，能够在水路的侧壁上单侧地固定集水板导向件，能够减轻在向具有水流的水路设置时施加在水流方向上的集水板导向件的负载。

方式4：

也可以在技术方案1～3中的任意一项的方案中，具有使上述集水板导向件能沿水的流动方向移动的活动机构，在上述固定部件、上述集水板导向件、将上述集水板导向件支承在上述固定部件上的支承部件中的至少一个上设置有上述活动机构。按照该结构，通过在固定部件与集水板导向件之间使水的流动方向具有自由度，从而能够改变发电机与集水板导向件之间的水的流动方向的距离。由此，能够对应于根据水量和流速而将集水板导向件和集水板设置在相对于发电机的最佳位置，能够有效地增加发电量。

方式5：

在技术方案1～4中的任意一项中，上述集水板可以具有与上述叶轮在水的流动方向上相对的通水孔。按照该结构，由于流水的流路截面缩小为通水孔的面积，所以，通过叶轮的水的流速增加。由此，能够谋求发电效率的提高。

标号的说明：

标号1表示水路；

标号2表示水轮机叶片；

标号2ba表示外周缘部；

标号4表示支承部件；

标号5表示集水装置；

标号6表示发电机；

标号9表示固定件(沿水路的侧壁的部件)；

标号10表示水平支承件(横跨水路的部件)；

标号12表示集水板；

标号12a表示通水孔；

标号13表示集水板导向件；

标号28、40表示导向件支承部件(支承部件)

标号30、50表示活动机构。

Claims (9)

1.一种水力发电装置用集水装置，该水力发电装置用集水装置用于水力发电装置，该水力发电装置具有：浸入水路且将水力转换为旋转力的水轮机叶片；通过该水轮机叶片的旋转而进行发电的发电机，该水力发电装置用集水装置设置在上述水轮机叶片的上游侧，将上述水路的水收集到上述水轮机叶片，

该集水装置包括有集水板，该集水板具有通水孔，将上述水路的水收集到上述通水孔中，该集水板中的上述通水孔的面积小于通过上述水轮机叶片的外周缘部的圆的面积，

在该集水装置中，安装有从上述集水板的外周缘部而向上游侧延伸的矩形支架状的支架部件，在上述集水板的下游侧的面中，安装有从上述通水孔的周缘部向下游侧呈圆筒状地延伸的筒状部件。

2.根据权利要求1所述的水力发电装置用集水装置，其中，上述通水孔的形状从上述集水板的主视观看为圆形。

3.根据权利要求2所述的水力发电装置用集水装置，其中，上述通水孔的中心与上述水轮机叶片的旋转中心一致。

4.根据权利要求2或3所述的水力发电装置用集水装置，其中，上述通水孔的半径为上述水轮机叶片的旋转半径的0.75倍～0.98倍。

5.一种水力发电装置，该水力发电装置包括上述水轮机叶片、上述发电机以及权利要求1或2所述的水力发电装置用集水装置。

6.根据权利要求5所述的水力发电装置，其中，上述水轮机叶片及上述发电机经由支承部件而固定于上述水路中；

上述集水装置具有将上述集水板设置于上述水路中的集水板导向件，

上述集水板导向件设置于上述水路的侧面；

上述集水板导向件固定于上述支承部件的一部分上，相对于上述水轮机叶片而配置于上述水路的上游侧。

7.根据权利要求6所述的水力发电装置，其中，上述支承部件具有横跨水路的部件，在横跨上述水路的部件上固定有上述集水板导向件。

8.根据权利要求6所述的水力发电装置，其中，上述支承部件具有沿着水路的侧壁的部件，在沿着上述水路的侧壁的部件上固定有上述集水板导向件。

9.根据权利要求6所述的水力发电装置，其中，还包括活动机构，该活动机构使上述集水板导向件能够沿水的流动方向而移动；

在上述支承部件、上述集水板导向件、以及将上述集水板导向件支承于上述支承部部件的支承部件中的至少一个上设置有上述活动机构。