JP2002213339A - 発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理水の流入あるいは流出するエネルギーを
利用して処理槽内あるいは外の各種設備を駆動するよう
にした発電装置を提供すること。 【解決手段】 処理水が流入あるいは流出する個所に対
応して回転羽根を装備して流入あるいは流出してくる処
理水により回転駆動自在にしてその回転により発生する
動力から発電エネルギーを得るようにしてある。また、
この装置において、回転羽根は、斜め軸状を含む縦向き
の回転羽根軸周りの上下に配備されてその外周の導水パ
イプ内で回転自在とされるとともに、導水パイプ内に
は、回転羽根の上下間に対応して外周寄りに落水口を開
口した底面が設けられ、かつ、導水パイプの上部には、
汚水導入パイプが偏心して接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、発電装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、沈澱池には、循環駆動されるチ
ェーンにフライトを配備して池内で循環運動させるよう
になっているが、このフライトを駆動するため、モータ
ー及び減速機が駆動源として構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、こうした駆
動源の消費電力は長期的にみればかなり嵩むものとなっ
ていたが、その有効な対策がなかったのが現状である。
この発明はこうした問題を解決するためになされたもの
であり、処理水の流入あるいは流出するエネルギーを利
用して処理槽内あるいは外の各種設備を駆動するように
した発電装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、処理水が流入あるいは流出
する個所に対応して回転羽根を装備して流入あるいは流
出してくる処理水により回転駆動自在にしてその回転に
より発生する動力から発電エネルギーを得るようにした
発電装置である。

【０００５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
電装置において、回転羽根は、斜め軸状を含む縦向きの
回転羽根軸周りの上下に配備されてその外周の導水パイ
プ内で回転自在とされるとともに、導水パイプ内には、
回転羽根の上下間に対応して外周寄りに落水口を開口し
た底面が設けられ、かつ、導水パイプの上部には、汚水
導入パイプが偏心して接続されている。

【０００６】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
電装置において、処理水が流入する個所には池内流入口
を開閉するゲートが設けられ、同ゲートには、処理水を
上部から呑み込み可能なゲートパイプが連通状にかつ同
行して昇降するように設けられてゲートが池内流入口を
開く時にゲートパイプは汚水を流入可能な状態になるよ
うに設定されている。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図示した実施形態を参照し
てこの発明を詳細に説明する。図１（図２のＩ−Ｉ線に
沿った拡大図）及び図２はこの発明の一実施形態を示
し、１は沈澱池で、同沈澱池１は矩形のもので、その池
底２上にはガイドレール３が敷設されるとともに、池内
には、スプロケット軸４にそれぞれスプロケット５を回
転自在に備えている。スプロケット５の外周には、チェ
ーン６が掛け渡されるとともに、同チェーン６には、複
数のフライト７…が配備されている。

【０００８】複数のスプロケット５…のうち汚水の流入
する側（図２の左側）のものは、他の従動スプロケット
８により回転が連動されるようにされ、同スプロケット
８は、池上に設置した減速機付きモーターである駆動源
１０と駆動スプロケット１１および駆動チェーン１２に
より回転駆動されるようになっている。

【０００９】１４は汚水流入部で、沈澱池１の上流側前
段階に一体に形成され、同流入部１４には、これまで沈
砂池からポンプアップして導かれる汚水が導入口１５か
ら流入し、開閉操作可能なゲート１６により池内流入口
１７が開けられることにより導入されるようになってい
る。１８はゲートガイド、１９はゲート開閉手段であ
る。

【００１０】２１は導水枠で、上からみてコの字形（半
円形その他でもよい）をなして汚水流入部１４内に固定
して設けられている。この導水枠２１内には、回転羽根
軸２２が上下の軸受２３，２３で支持されて設けられ、
この回転羽根軸２２の外周には、複数枚の回転羽根２４
…が上からの落水により一方向に回転するように設けら
れている。

【００１１】回転羽根軸２２は、大部分が羽根取付けの
ために円筒状（中実軸でもよい）でその上側に伝達軸と
しての中実軸を備えたものになっている。２５は発電部
で、この発電部２５からの電気は変換制御部２６を介し
て前記駆動源１０用として供給されるようになってい
る。

【００１２】２７は導入路で、樋状（あるいは筒状）の
ものとして一端に前記導入口１５を有し他端が導水枠２
１上端に連通状に接続されている。この導入路２７は開
閉自在な前ゲート２８を備える。

【００１３】回転羽根２４…は、斜め羽根片として回転
羽根軸２２周りに周間隔をおいて放射状に配備されてい
るとともに、水面上に主にあって回転駆動されるように
なっている。この回転羽根２４…は、上下に複数段配備
してもよい。また、回転羽根２４…の外周には、縦筒ガ
イド２９が固定して設けられ、同ガイド２９は、導入路
２７からの汚水を内部に導くためのガイド板３０を備え
る。尚、流路のいずれかの個所からはエアーを導入する
ようにしてもよい。また、磁石による水浄化を図るよう
に構成することもある。このことは以下の実施形態でも
同様に適用できる。また、前記導水枠２１と縦筒ガイド
２９とは別体になっているが、縦筒ガイド２９を下向き
に長いものにして導水枠２１を省略することもできる。
さらに、導入路２７はパイプ状のものでもよい。前記前
ゲート２８はゲート１６とは独自に開閉できるので、前
ゲート２８を閉止して汚水の流入を停止した状態でゲー
ト１６の関連設備のメンテナンスなどをすることができ
る。

【００１４】図３に示す実施形態は、汚水流入部３２に
池内流入口３３とゲート３４を備えたものにおいて、全
体をエルボ形にし上部一端に導入口３５を備え下部他端
に導出口３６を形成した導水パイプ３７を固定してあ
る。

【００１５】この導水パイプ３７内には、上パイプ部内
に前ゲート３８を開閉自在に装備する一方、下部の縦パ
イプ部にステー３９と下部軸受４０を備え、曲がりパイ
プ部にも上部軸受４１を備えてある。上下の軸受４０，
４１を介して回転羽根軸４２を備えてその外周に回転羽
根４３…を装備してある。４４はエアー供給手段で、強
制的にエアーを供給する場合と吸引により供給する場合
とがある。図示の場合、吸引によりエアーを供給するも
のを示す。尚、４５は発電部を示している。また、回転
羽根４２…は、１段でもよいが図示の場合には上下に複
数段に分けて配置してある。

【００１６】図４は汚水流入部の要部を上からみて示す
実施形態であり、４７は池内流入口で、ゲートガイド４
８に案内されて上下に開閉調節されるゲート４９を備え
る。５０は導水パイプで、その中心は垂直に向き、上端
には偏心した個所に連通するように汚水導入パイプ５１
が接続されている。

【００１７】導水パイプ５０内には、縦向きに回転羽根
軸５２が図示しない軸受による支持により回転自在に通
されている。この回転羽根軸５２は、パイプ状であるが
中実状でもよい。同軸５２の周りには、この実施形態に
おいては、上下に２段（３段以上でもよい）に回転羽根
５３…が設けられ、互いに上下に少し離れて設けられて
いる。

【００１８】図に実線で示した回転羽根５３は上段のも
の、破線で示した回転羽根５３は下段のものである。導
水パイプ５０内には、導入パイプ５１からの汚水を受け
て旋回流Ｒ_１にするための上底面５４が形成されるとと
もに、旋回流Ｒ_１の汚水を下へ落とし込むための第１落
水口５５が円弧状の穴として明けられている。

【００１９】導入パイプ５０からの汚水は上段の回転羽
根５３を旋回流Ｒ_１でもって回転させたあと第１落水口
５５から下方へ落とし込まれる。第１落水口５５からの
汚水は上底面５４の下側でかつ下底面５６上で回転する
下段の回転羽根５３を旋回流Ｒ_２で回転駆動する。その
のち、汚水は、下底面５６に明けられた第２落水口５７
を通じて汚水流入部内に落ち、池内流入口４７を通じて
沈澱池内に流入する。こうして回転羽根軸５２が回転駆
動されることで発電がなされる。この実施形態は他の発
電装置にも適用されることがある。

【００２０】尚、前記回転羽根軸５２は斜め軸状でもよ
い。また、同軸５２は水平軸状になっていてもよい。ま
た、汚水導入パイプ５１は、上底面５４上に汚水を送り
込むようになっているが、同パイプ５１を分岐状とし、
下底面５６上にも汚水を導入できるようにしてもよい。

【００２１】図５に示す実施形態は、矩形沈澱池６０の
下流側に設けられたＶノッチ６１付き越流堰６２からの
上澄水により発電を行うようにしたものである。越流堰
６２は複数本平行に配備され、これらの越流堰６２…か
らの上澄水は、上澄水導入渠６３内に流入し、これらは
単一本である第１パイプ６４と第２パイプ６５により導
出される。

【００２２】第１パイプ６４内には、回転羽根軸６６周
りに設けられた回転羽根６７…が回転自在に設けられて
いる。６７…は軸受で、これらの回転羽根６７は上澄水
で回転駆動されることで回転羽根軸６６が回転駆動され
て発電部６８により発電がなされる。尚、図４に示すよ
うに旋回流により回転羽根６７…を駆動するようにして
もよい。

【００２３】図５は、沈澱池６０の池底に溜まる汚泥を
図の左方向に掻き寄せてピット内に落とし込むための汚
泥掻寄装置７０を同時に示している。この装置７０は、
ガイドレール７１上を走行ローラー７２…により図示の
左右方向に進退自在な機体７３が装備されている。この
機体７３は、ワイヤロープ７４で進退駆動されるもの
で、図示は後退した状態から進出する掻寄状態に移る際
の様子を示している。７５はスクレーパで、図示しない
左側にも複数枚設けられており、図示では非掻寄状態か
ら下がって垂直な掻寄状態になる。

【００２４】こうした汚泥掻寄装置７０により沈澱池に
も発電装置を実施することがある。その他に、池底を進
退するフレームに前後に間隔を置いて多数のスクレーパ
を配備して前記間隔以上のストロークをもってれらスク
レーパを池底に添って進退させることで池底の汚泥を順
次ピット迄送り込む方式のレシプロ式汚泥掻寄装置にお
ける汚水流入あるいは流出部において、発電装置は実施
されることがあるし、また、これらの各方式の汚泥掻寄
装置を駆動するために発明装置からの電力を利用するこ
とができる。

【００２５】図６に示す実施形態は、沈澱池やその他の
処理池あるいは一般の貯水池などにおいて、同池７７に
底部から排水管７８を通じて排水可能なもの（あるいは
排水管をあとで施工したものも含む）を対象にしたもの
である。

【００２６】そして、池７７内には、排水管７８に連通
するように導水パイプ７９が立設されて上から池内の水
が導入されるようにされるとともに、同パイプ７９内の
回転羽根８０…が駆動されて発電部８１が運転されるよ
うになっている。尚、８２は通穴で、池上のレバー８３
を押し下げると排水ゲート８４が同通穴８２を開き、こ
れにより、池７７内の水が全て排水されるようになって
いる。同レバー方式は、回転ハンドルにより回転を上下
の運動に変換する方式により連動させてもよい。

【００２７】図７に示す実施形態は、池８５内の排水を
池側面の排水管８６を通じて行うようにしたものにおい
て、その底面より導水パイプ８７を立設して上から池内
の水を導入可能とし、同パイプ８７内の回転羽根８８…
を駆動して発電部８９を稼働するようにしたものであ
り、９０は通穴、９１は排水ゲートを示している。

【００２８】図８及び図９（図８のＩＸ−ＩＸ断面図）
に示す実施形態は、複数列配された矩形の沈澱池９３…
の長手方向上流側に前記のような汚水流入部（流入渠と
も呼ぶ）９４を備え同流入部９４内に汚水導入口９５を
開設したものを前提とする。

【００２９】９６は池内流入口で、その手前に４面の連
通架台９７をボックス状に固定して流入口９６と連通状
とし、同架台９７上面に、架台９７内と連通するように
導水パイプ９８を立設固定してその内部に備えた回転羽
根９９により発電部１００が稼働するようにしてある。
そして、導水パイプ９８には、制御部１０１により上下
調節可能なゲートパイプ１０２が連設されていて、同パ
イプ１０２の誘引口１０３が水面に対応する際に汚水流
入部９４内の汚水を呑み込み、その汚水により回転羽根
９９がを回転駆動する。汚水は、連通架台９７内を経て
池内流入口９６から沈澱池９３内に入るようになってい
る。図９の１０４はシールである。尚、図９において、
導水パイプ９８は、下部の曲がったエルボ状にして連通
架台９７の立面に接続したり、あるいは連通架台９７を
省略してパイプ９８を池内流入口９６に接続してもよ
い。また、ゲートパイプ１０２は、上端を誘引口として
もよい。

【００３０】図１０に示す実施形態は、沈澱池への汚水
流入部１０５において、池内流入口１０６の手前上側を
仕切るように横仕切板１０７を備え、同仕切板１０７に
導水パイプ１０８を立設するとともに同パイプ１０８内
に回転羽根１０９を備えて発電可能にし、さらに、導水
パイプ１０８にゲートパイプ１１０を備えて汚水を誘引
口１１１から導入可能にしたものである。尚、図１０に
示す装置は、図８に示すように流入渠内に複数配しても
よい。また、ゲートパイプ１１０は、上端を誘引口とし
てもよい。

【００３１】図１１に示す実施形態は、同じく流入渠た
る汚水流入部１１３に池内流入口１１４とゲート１１５
を備えたものを対象にし、ゲート１１５に同行して上下
する連通ボックス１１６を備え付け、同ボックス１１６
に下端が連通するようにしてエルボ状をなすゲートパイ
プ１１７を備え付けてゲート１１５が開いた時にゲート
パイプ１１７の誘引口１１８が水面に対応しゲート１１
５が閉じる時にゲートパイプ１１７の誘引口１１８が水
面上にいて誘引を停止するような関係にしたものであ
る。

【００３２】ゲートパイプ１１７内には回転羽根１１９
…が設けられて前記上下とは無関係に一定高さで回転す
るようにして発電部を稼働するようにしてある。そし
て、ゲートパイプ１１７は、ローラー１２０やサポート
１２１などにより上下に案内されるようになっている。
尚、パイプ１１７をゲート１１５に直接連通状に取り付
けてもよい。ゲート１１５、パイプ１１７あるいは連通
ボックス１１６にはフロート機能をもたせて昇降運動が
軽快になされるようにしてもよい。また、ローラー１２
０はサポート１２１に備え付けてもよい。

【００３３】図１２に示す実施形態は、汚水流入部１２
３にバルブ１２４と池内流入パイプ１２５を備えて開閉
により流入部１２３内の汚水を沈澱池内に流入したり停
止したりする方式のものを対象にして、前記バルブ１２
４前にエルボ状の導水パイプ１２６を立直状に接続し、
同導水パイプ１２６の上端水面近くに逆円錐状の誘引口
部１２７を備えてその中に回転羽根１２８を回転自在に
装備したものである。そしてバルブ１２４が開時に誘引
口部１２７を通じて汚水が流入することで回転羽根１２
８が駆動されて発電部１２９が稼働するものである。

【００３４】尚、図１３に示すように、誘引口部１２７
は上からみて楕円形にして旋回流がつくられて回転羽根
１２８を駆動するようにしてもよい。また、旋回流は、
誘引口部１２７に内外連通状に備えたパイプ１３０…に
より旋回流を助長するようにしてもよい。

【００３５】図１４に示す実施形態は、河川、各種用水
路などの水流部１３２の流域内に、先端口が大きく開口
し次第に窄まり状をなして後端部内に回転羽根１３３…
を横軸状に回転装備した集束筒１３４を固定設置したも
のである。同集束筒１３４の後方には、回転羽根１３３
の第１回転軸１３５からの水平入力を垂直出力に変換し
て第２回転軸１３６に伝達する変換ボックス１３７が設
置されており、第２回転軸１３６から発電部１３８を稼
働自在にしてある。集束筒１３４は、丸筒でも角筒でも
よく、また楕円等でもよい。さらに、同筒１３４は複数
のパイプを寄せ合わせて末端を１本に絞ったものにして
もよい。

【００３６】図１５に示す実施形態も水流部１４０内に
集束筒１４１を固定設置し、同筒１４１に回転軸１４２
を横軸状に備えて同軸１４２の後端に回転羽根１４３…
を、前端に発電部１４４を備えたものになっている。特
に、同発電部１４４は、完全水密の水中型とされてい
る。尚、同発電部１４４は後方に配置したり、位置は限
定されない。また、発電部１４４の軸方向は縦あるいは
斜めでもよい。さらに、図１４及び図１５において、集
束筒１３４あるいは１４１は、上下に位置調整可能にし
てもよい。この場合、平行リンクで支持することができ
る。

【００３７】付加的な例であるが、沈澱池等の処理池そ
の他に水が一時的にでも溜まる個所には低周波数を発振
して「きれいな水になあれ」等の音声を送り込んで浄化
を図るようにしてもよい。

【００３８】図１６に示す実施形態は、例えば、水処理
場の塩素混和池等の池１４６からの排水が排水管１４７
を通じて水位差のある海（あるいは河川）１４８に噴き
上げるように流し込むようにしたものにおいて、池１４
６内の底にパイプ１４９内に回転羽根１５０を備えて回
転軸１５１により発電部１５２を駆動するようにし、一
方、排水管１４７の海側の出口対応して別の輻流式回転
羽根１５３を備えて駆動させ他の発電部１５４を稼働で
きるようにしたものである。前記発電部１５２，１５４
はそのいずれか一方のみで構成してもよい。排水管１４
７の出口は絞って水が噴出するようにしてあるが、絞り
はなくてもよい。尚、１５５は堤防である。

【００３９】図１７に示す実施形態は、上水あるいは下
水処理場における各処理池１５６，１５７…の水面は段
階的に低くなっており、こうした段階の丸印Ａを付した
個所のいずれか１か所あるいは複数個所または全ての個
所に発電部を備えることができることを示している。１
６０は河川である。

【００４０】図１８に示す実施形態は、同じく水位差の
ある棚田１６２，１６３，１６４の最終段階からの落水
を利用して、落水パイプ１６５内のＢ個所に回転羽根を
装備して発電部１６６を駆動自在にしたものである。

【００４１】図１９及びそのＸ−Ｘ線断面図である図２
０に示す実施形態は、平面Ｕ字形で図２０の断面図のよ
うに次第に底面を低くした人工的な（あるいは自然の河
川でもよい）水路１６７内を河川や処理場等から導かれ
た水が流れるようにし、その中央に仕切ガイド壁１６８
を形成するとともに、同ガイド壁１６８の一端と他端側
にそれぞれスプロケット１６９，１７０を備えてこれら
にチェーン、リンクなどの連鎖体１７１…を掛け渡し、
この連鎖体１７１…の外周に添って回転羽根１７２…を
多数配備したものである。

【００４２】連鎖体１７１及び回転羽根１７２…は内ロ
ーラー１７３と外ローラー１７４により水路１６７内で
軽快かつ安定に循環駆動されるが、例えば、回転羽根１
７２…をフロート式にしてもよく、また、ガイドレール
１７５に上ローラー１７６を添わせるようにしてもよ
い。これにより、矢印Ｙのように、水路１６７内に導か
れた水は、回転羽根１７２…を押して連鎖体１７１…を
介してスプロケット１６９，１７０を回転駆動させる。
このスプロケット１６９，１７０のうちのいずれかある
いは双方の軸から発電部２００を駆動させるようにす
る。尚、１７７は流入・流出ガイドで、水路１６７の上
流端と下流端との間に設けられており、その上流側の側
面が回転羽根１７２…の先側に水が当たるように斜め面
になっていてすぐに下流側に流れ込まないようになって
いる。

【００４３】図２０に示す実施形態では、連鎖体１７１
に回転羽根１７２…が固定的になっていたが、図２１に
示すように、回転羽根１７８を連鎖体１７９に起倒自在
にしその進行側のストッパ１８０…により反進行方向側
にのみ倒れるようにするとともに、上流側の水ガイド１
８１を倒れる回転羽根１７８寄りに接近させて流入水が
流出側に漏れないようにしてもよい。また、水処理場に
は、長円形状をなすＯ・Ｄ（オキシデーション・ディッ
チ）が設けられることがあるが、その流入量に余裕のあ
る場合には、図１９に示すような循環式回転羽根による
発電装置を構成することがある。

【００４４】図２２は他の実施形態で、汚水流入部２０
１の出口であり沈澱池２０２内への入り口でもある池内
流入口２０３の出口側に、ハウジング２０４を水平に突
設するとともに、その内部に、左右１対の回転羽根２０
５，２０５を第１回転軸２０６回りに回転自在に軸受２
０７で支持させてある。回転羽根２０５は、ハウジング
２０４に膨隆状に形成した遊動凹み２０８内に羽根半分
が納まって回転し残る半分はハウジング２０４内に臨む
ようにして設けられている。

【００４５】各回転軸２０６は単一本であってもよく、
同軸２０５は、軸ケーシング２０９内を通した伝動軸２
１０により沈澱池２０２の上方まで導かれているととも
に、池上に設置した増速ギアボックス２１１内のピニオ
ンに連結されている。

【００４６】２１２はダイナモ（同期発電機でもよい）
で、インバータ制御装置で交流に変換されて制御盤から
所要の装置の電源として利用されている。この所要の装
置とは、図２に示すフライト式汚泥掻寄装置であった
り、図２８に示すモノレール式汚泥掻寄装置であったり
する。この発電装置と共に太陽光発電装置を組み合わせ
てもよい。このことは他の実施形態でも同様にいえる。

【００４７】尚、図２３における２１４は汚水掻揚ポン
プを示し、汚水流入部２０１内に沈砂処理後の汚水を流
入させるものであり、前記回転羽根２０５を回転駆動す
るためのエネルギー源になる。一方、図２３の仮想線２
１５は図示しない掻揚ポンプにより一定高さに揚げられ
た汚水を段階的に低く設定された各種水処理設備に自然
流下させて処理してゆくルートの一部を示すものであ
る。図示のルートは、沈砂池からそれより低いレベルの
最初沈澱池２０２に流入させるルートを示しており、こ
うした水処理設備にも本実施形態を適用することができ
る。また、最初沈澱池２０２からは、例えば、エアーレ
ーションタンクや最終沈澱池、それに塩素混和池などが
連設されているが、これらの前後間にもそれぞれずれ流
入部があり、その個所のいずれかあるいはすべてに前記
実施形態を適用することがある。このことは他の実施形
態でも同様にいえる。

【００４８】さらに、汚水管から沈砂池間にはポンプ場
があり、同ポンプ場からの流れエネルギーを発電に利用
することもできる。このことは他の実施形態でも同様に
いえる。

【００４９】図２４に示す実施形態は、ハウジング２１
５内に回転羽根２１６を縦軸である回転軸２１７により
軸受２１８で支持したもの（図２２で示すと同様のも
の）において、回転軸２１７に伝動軸２１９を結合し、
同軸２１９を池上に突き出してその上端に回転マグネッ
ト２２０を備えたもので、これに対し反発する関係の固
定マグネット２２１をその下方に対向設置して回転マグ
ネット２２０が浮遊して回転することで全重量を浮かし
ながら微小の抵抗で回転羽根２１６が回るようにしたも
のである。

【００５０】図２５及び図２６に示す実施形態は、ハウ
ジング２２３内で回転する回転羽根２２４を支持する一
般形式の軸受２２５，２２５の上下位置にマグネット式
の軸受２２６．２２６を装備したものである。

【００５１】軸受２２６の内部は、図２５に示すよう
に、回転軸２２７回りの内側回転マグネット２２８と壁
からのブラケット２２９内に装備した外側固定マグネッ
ト２３０とでなり、両マグネット２２８，２３０とが反
発し合うことで回転羽根２２４が軽快に回転するもので
ある。この実施形態は他の実施形態の軸受にも適用があ
る。特に、図２４の上部に示すマグネット２２０，２２
１と組み合わせて構成することができる。

【００５２】ここで、（最初）沈澱池２３２内に流入す
る汚水による発電出力Ｐについて検討をしてみることに
する。ここに示す沈澱池２３２は、池全長Ｌ＝３０ｍ、
池巾Ｗ＝３ｍ、池平均深さＨ＝（Ｈ_１＋Ｈ_２）／２＝
３．２ｍで内容量が３８４ｍ^３とされ、同池内への満水
時間を３０分とした場合、流量Ｈは３８４／３０＝１
２．６ｔ／ｍｉｎ．で、汚水管２３３のサイズを３５０
Ａとした場合、Ｖ_１＝２．５ｍ／ｓ、Ｖ_２＝０．０１６
４ｍ／ｓで、圧力水頭差ΔＰ＝Ｐ_２−Ｐ_１＝３．１２５
ｍとなり、３．０ｍに設定する。ここで、回転羽根（プ
ロペラ）効率η_Ｔを０．５、発電効率η_Ｇを０．６とす
ると、発電出力Ｐ＝９．８ＨＱ×０．５×０．６＝１．
８５ＫＷとなる。図２８の池底に示された装置は汚泥掻
寄装置であり、長い台車２３４に車輪２３５…を装備し
た機体に複数枚のスクレーパ２３６…を装備して同スク
レーパ２３６が図示の後退状態から垂直な掻寄態勢にあ
ってピット２３７側迄前進することで汚泥を掻き寄せる
一方、スクレーパ２３６が水平な復帰態勢になって右方
向である戻り方向に復帰するものである。これらの進退
は図示しないワイヤーロープでなされる。

【００５３】この汚泥掻寄装置にあっては池上に駆動用
のモーター及び減速機が設置されてワイヤーロープを介
して進退駆動されるが、駆動源の出力としては前記１．
８５ＫＷで充分である。

【００５４】図２９及び図３０に示す実施形態は、汚水
流入部２３９内に拡開状をした旋回流起生部２４０を備
えた落下連通パイプ２４１をＬ形のものとして設置して
あるとともに、前記旋回流起生部２４０には、図３０に
示すように、偏心した面上に汚水が落下して旋回流にな
るように導かれる。尚、旋回流起生部２４０の面上に
は、汚水がはみ出さないようにするための抑制ガイド２
４２を突設してもよい。

【００５５】これにより、図３０に示すように、旋回流
が発生して前記落下連通パイプ２４１内を流れ落ち、図
２９に示すように、水平軸式回転軸２４３周りの回転羽
根２４４を回転駆動させる。尚、２４５はハウジング，
２４６は出口である。また、２４７はチェーンなどの伝
動ケースを示す。２４８は円錐ガイドである。

【００５６】図３１は旋回流起生部２４０自体を落下連
通パイプ２４１を基準に偏心させて汚水が流れ落ちる部
分を広い受け面にしてこぼれ出ないようにしたものであ
る。この面にも抑制ガイド２４２を備えてもよい。

【００５７】図３２及び図３３に示す実施形態は、回転
羽根２５１の心部２５２をフロートにして流出域で浮き
上がるようにすることで、回転羽根２５２が軽快に回転
するようにしたものである。

【００５８】図３４は、回転羽根２５４の回転軸２５５
の周りにフロート２５６を備え付けて回転羽根２５４及
び回転軸２５５などを浮上させながら回転運動が軽快に
行えるようにしたものである。前記実施形態のように、
心部をもフロートにしてもよい。

【００５９】図３５は、回転羽根２５８自体をフロート
にしたものである。前記実施形態のように、心部をフロ
ートにしたり，回転軸周りにフロートを備え付けたりし
てもよい。

【００６０】図３６は、水車２５９を発電に利用したも
のにおいて、同水車２５９の外周に対応するようにして
例えば、自転車の発電装置２６０…のようなコンパクト
なもの（ダイナモ）を複数個周方向に配列したものであ
る。その先端接触部は水車２５９に対し弾性支持により
接触するものとする。

【００６１】尚、同図に仮想線で示すように、水車２５
９の外周に掛けられたベルトやヤチェーンなどの伝動材
２６１を介して増速してダイナモ２６２を駆動するよう
にしてもよい。

【００６２】図３７は、駆動源（減速機付）２６４によ
り回転軸２６５を回転させ池内のレーキ２６６を駆動さ
せるようにした円形沈澱池２６７で、ポンプ２６８によ
る揚水エネルギーにより汚水管２６９を通じてセンター
ウエル２７０内に汚水を導くように構成したものにおい
て、同汚水管２６９の直管部分２７０および／または曲
管部分２７１に図３８及び図３９に示すような発電装置
ユニット２７２を既設管に対する後付け方式として又は
新規組込み方式として装備したものである。

【００６３】図３８及び図３９における実線指示は直管
部分での組み付け例を示し，仮想線は曲管部分での組み
付け例を示している。すなわち、直管部分２７０とユニ
ット２７２とはフランジ２７３で結合してある。ユニッ
ト２７２は、樋状をした本体部分２７４に対向状をなす
取付部２７５を突設するとともに、同取付部２７５に縦
溝２７６を形成したものである。

【００６４】２７６は回転羽根で、同羽根２７６の回転
軸２７７は、セット板２７８に軸受２７９を介して支持
されるとともに、セット板２７８は、止着具２８０によ
り本体部分２７４および取付部２７５側に取り付けられ
ている。この際、回転軸２７７は縦溝２７６を通じてセ
ットされる。尚、回転羽根２７６は汚水の流れにその半
分が臨むようにされている。また、図３９に仮想線で示
すように、蓋２８１を着脱自在に付してもよい。この蓋
２８１は、汚水が乱出するのを防止する。

【００６５】図３９に仮想線で示す２８３は曲管部分の
本体部分である。この本体部分にもそれに応じた形の取
付部２８４を備える。尚、取付部２８４の基部内には、
汚水が回転羽根２７６の外側へ作用しないように遮蔽板
２８５を装備する。この場合も蓋を装備する。また、図
３８に示すように、矢印×のようにエアーおよび／また
は微生物導入手段２８６を構成して浄化機能を高めるよ
うにしてもよい。このエアーおよび／または微生物導入
手段２８６は管系上の他のいずれの個所に設定してもよ
い。

【００６６】図４０，図４１（図４０のＹ部拡大断面
図），図４２及び図４３に示す実施形態は、沈澱池前段
階である汚水流入部３００の池内流入口３０１下流側に
他のタイプの発電装置を構成したものである。

【００６７】３０２はブラケットで、前記下流側の池内
流入口３０１下方に対応して固定され，同ブラケット３
０２上を介して発電装置を固定設置してある。同装置
は、上からみると図４２に示すように長円形状をしたイ
ンペラハウジング３０３を備え，同ハウジング３０３の
上下には底板３０４と上蓋３０５がそれぞれ一体に形成
されている。

【００６８】ハウジング３０３の池内流入口３０１に対
向する個所には、同口３０１に連通して対応する形状の
導入口３０６が形成されている。また、ハウジング３０
３の沈澱池向きに対応して導出口３０７が開口してい
る。ハウジング３０３内には、左右１対のインペラ体３
０８，３０８が縦軸回りに回転自在に配備されている。

【００６９】各インペラ体３０８は、芯体３０９と、芯
軸３１０，及びインペラ３１１…からなる。芯体３０９
は、中心に芯軸３１０を備えた円筒体でその上下も蓋設
された中空体でなる。この芯体３０９は、インペラ体３
０８それ自体を水流上に軽く浮かせるように作用する。
芯軸３１０は、上下端部が芯体３０９からそれぞれ突出
し、特に、下端部は、先鋭状とされて、ブラケット３０
２の上枠部底部に固定したピボット軸受３１２に点状支
持されている。芯軸３１０の上端部も軸受支持されてい
ることにより、インペラ体３０８は非常に軽快に回転す
るようになっている。尚、芯軸３１０の下端には、図４
１に仮想線で示すようにスクリュー３１３を形成して水
をピボット軸受３１２と芯軸３１０間に圧力をもって入
り込むようにしてもよい。

【００７０】インペラ３１１は、図４２に示すように、
ａ，ｂ，ｃの３部からなり、ａ部は、芯体３０９の外周
面を基部にして外径方向でかつ回転方向に先行するよう
に傾斜して突出する。ｂ部は、ａ部の先端部から逆に後
行する向きに突出して、図４２のように、水流の流れが
ハウジング３０３内に入り込まないようになっている。
ｃ部は、ｂ部からさらに後行する方向に傾斜して突出す
る。３１４は補強リブである。αは、図４２における水
平線に対しインペラ３１１の基部と芯軸３１０を通る線
とのなす角度で、ここでは３０度とされており、この３
０度の線上には、ｂ部の先端が一致している。

【００７１】尚、ハウジング３０３内の１対のインペラ
体３０８，３０８間には、前ガイド３１５と後ガイド３
１６が楔状に折り曲げた板状のものとして前後に多少離
間して配備されている。前ガイド３１５は、インペラ３
１１の前後間により確実に水流が導入されるようにする
等の作用がある。後ガイド３１６は、導出口３０７から
の水流が直線流として比較的強い流れで沈澱池内に流れ
込むのでなく分流としてしかも上下斜め流として沈澱を
阻害しないように流出するようになっている。

【００７２】尚、図４２に○印を付したように、エアー
吸引口３１７を配置してもよい。このエアー吸引口３１
７は図示の位置の中の１つ、あるいは適宜の複数位置に
設けられるものであり、これにより、沈澱池内ではエア
ーが混合して浄化が促進される。

【００７３】図４０及び図４３の３１９はギアボックス
で、減速あるいは増速が可能である。３２０は水中発電
機で、同発電機３２０から上方に延びて池上にまで達す
るパイプはケーブル用ガイドパイプ３２１で、図示のよ
うにコード３２２を池上にまで導くもので、このコード
３２２はここでは、図５のような汚泥掻寄装置の駆動用
に利用されている。その他、図２のフライト式汚泥掻寄
装置その他の水処理設備を駆動する電源として利用され
得る。

【００７４】図４４に示す実施形態は、汚水流入部３２
５の出口下流側面に発電装置の駆動手段３２６を設置し
て図４０から図４３に示す構成とし、同駆動手段３２６
から上方に向けて池上まで伝達シャフト３２７を伸ば
し、同シャフト３２７を軸受３２８で安定に支持すると
ともに、伝達シャフト３２７の上端に駆動側スプロケッ
ト３２９を装着し、池上に設置した減速機３３０から突
出した入力軸３３１に装着した従動側スプロケット３３
２との間にチェーン３３３を架装して、減速機３３０か
ら発電機３３４を駆動して対象機器や装置を運転するよ
うにしたものである。すなわち、池内に駆動手段を、池
上に発電のための手段を構成したものである。

【００７５】図４５に示す実施形態は、池内からの伝達
シャフト３３６の上端にベベルギアによる方向変換装置
３３７を設置し，同装置３３７と減速機３３９とを駆動
シャフト３４０で連結して発電機３４１を駆動するよう
にしたものである。

【００７６】図４６に示す実施形態は、油圧系により発
電機３４３を駆動するようにしたもので、３４４は伝達
シャフト、３４５は油圧ポンプ、３４６はアキュームレ
ータ、３４７は油圧モーターをそれぞれ示している。

【００７７】図４７に示す実施形態は、河川３４９内に
前記したような駆動手段３５０をコンクリートによる固
定手段３５１により設置したものである。図面は下流側
から駆動手段３５０を見た様子を示している。固定手段
３５１は適宜に移動手段により別位置に移動可能に構成
してもよい。３５２は水中発電機であるが、同発電機３
５２は丘上に設置してそこまで伝動系を構成してもよ
い。

【００７８】図４８に示す実施形態は、円形沈澱池につ
いての動力源を汚水流入エネルギーにより負担させるよ
うにしたものである。すなわち、円形沈澱池は、歩廊３
５４に駆動源３５５を備えて回転軸３５６によりレーキ
３５７を回転駆動するようにしてあるが、この駆動源３
５５の電力として、センターウエル３５８内に汚水を投
入可能に臨む汚水導入管３５９内を流れくる汚水エネル
ギーにより賄うようにしたものであって、汚水導入管３
５９の出口外部あるいは内部にインペラ３６０を配置し
てその駆動軸３６１から発電機３６２を駆動するように
してある。この発電機３６２による電力で駆動源３５５
を運転するようにしてある。

【００７９】図４９に示す実施形態は、塩素混和池３６
４からの処理水が排水パイプ３６５を通じて河川などに
放流されるようになっているものにおいて、排水パイプ
３６５の少なくとも出口を角形にしておき、そこからの
排水により下方のインペラ３６６を回転駆動させるよう
にしたものである。そして、その回転力は伝達手段３６
７により発電機３６８を駆動するようにしてある。パイ
プ３６５の出口を角形にしてあると、インペラ３６６に
効率よく当り回転力に変換される。

【００８０】図５０に示す実施形態は、汚水流入部から
多孔状の整流部３７０を介して沈澱池内に汚水が流入す
る流域で効果的に沈澱を促すようにしたものである。す
なわち、沈澱池内には、整流部３７０に対向するよう
に、くの字上下連続屈曲状の沈澱促進制御板３７１を立
面状に設置したものである。この制御板３７１は、整流
部３７０の側からみてくの字に凹む域が上下に多数ある
ので、突出する部分から分かれて流れ込む汚水は１つの
凹みＳに対し上下から流れ込むようになってそれらがぶ
つかるようにして互いのエネルギーを相殺し合うもの
で、その結果、沈澱が効果的に促進されて下方のピット
内に沈澱してゆく。尚、制御板３７１には、多数の通孔
３７２…が開けられて同孔３７２…を通過した汚水は絞
りから広がった流域に入ることで大きく減速されて沈澱
が促進されることになる。制御板３７１の下流側には、
後制御板３７３を離間して設けてもよいし、同板３７３
に通孔３７４…を備えるか否かはいずれでもよい。同後
制御板３７３はピットの上方に対応して位置するものと
する。

【００８１】また、制御板３７１は、図５０に仮想線で
示すように前傾あるいは後傾姿勢で設置してもよい。さ
らに、制御板３７１は、コの字蛇行状のものでもよい。

【００８２】制御板３７１の通孔３７２…は、同じ孔径
で同じ間隔をもって配列してもよいし、図５０に示すよ
うに、池幅の端側において流れ速度が小さいことから同
側を大きな孔径にし池幅中央側を小さい孔径のものにし
てもよい。こうした孔径を異なるものにする方法のほか
に、孔数を異なるものにする方法もある。すなわち、池
幅端側において孔数を多くし逆に池幅中央側において孔
数を少なくするのである。

【００８３】図５２に示す実施形態は、制御板３７１な
どを設置する方法を示すもので、３７５はセット枠で、
制御板３７１を納めることができるもので、その中に納
まる制御板３７１を押さえ板３７６により固定セットす
るように構成してある。

【００８４】図５３から図５５に示す実施形態は、他の
制御板についてのもので、図５３は、波板状の制御板３
７８を示し、その前突部に通孔を開けるか否かはここで
限定されない。図５４は、折版屋根形の制御板３７９
で、図５５は、折版屋根形ではあるが上下のものが個々
のもので上下に配列固定されその上下間に通隙３８０…
を残した制御手段３８１である。通隙３８０…の下流側
には、上流側に向けて凹む面を向けた後制御手段３８２
を配してもよい。

【００８５】図５６及び図５７は、沈澱促進制御板につ
いての他の実施形態を示す。この制御板３８４は、アン
グルを四辺に配して矩形の枠組にした外枠３８５の枠内
に組み付けられている。制御板３８４は、くの字連続屈
曲状に形成されたもので、その各斜面には、前記よりも
比較的大きな直径をした通孔３８６…がここでは正面視
千鳥配置で開けられている。この外枠３８５付の制御板
３８４は、下方のピット上に縦向きに設置されてアンカ
ーボルトなどの止着具により固定される。尚、図５７の
上下の向きに合わせて沈澱池内に設置されるものである
が、例えば、それに９０度回転させた状態で設置される
こともある。

【００８６】図５８に示す実施形態は、高所から低所に
水を落とすために敷設された落水パイプ４００の中途に
つなぎパイプ４０１を接続し、同パイプ４０１を抱き込
みアンカー４０２で固定するとともに、このつなぎパイ
プ４０１の上側に半丸形のケーシング４０３を別体ある
いは一体に装備してその内部で回転軸４０４回りで回転
するように回転胴４０５を装備するとともに回転胴４０
５の外周にインペラ４０６を装備したものである。

【００８７】尚、前記ケーシング４０３およびインペラ
４０６は、下側に配置してもよく、また、上下に配置し
てもよい。さらに、図５９に示す実施形態のように、パ
イプ４０１の左右両側に１対をなすようにケーシング４
０３およびインペラ４０６を配備してもよい。この場
合、回転軸４０４に付したスプロケット４０７とチェー
ン４０８とで左右のインペラ４０６，４０６が互いに入
り込むタイミングに連動するようにしてある。また、前
記実施形態では左右に配したが、その一方だけでもよ
い。図５８、図５９のいずれの実施形態も発電力を得る
ためのものである。前記パイプ４００は落水用である必
要はない。また、前記インペラの１対はパイプ４０１の
長手方向の同一の個所に配置されているが、互いに前後
にずらせて配置してもよい。

【００８８】図５８および図５９の実施形態はパイプ中
途に発電装置を設けたが、Ｕ字溝などの溝を対象にして
これらのような発電装置を構成してもよい。この場合、
図５８のように溝の上側あるいは下側、さらに上下双方
にインペラを装備したり、図５９のように溝の左右に１
対のインペラを配備したり、あるいはその一方にインペ
ラを配してもよい。

【００８９】

【発明の効果】この発明は以上のようであるので、処理
水の流入あるいは流出するエネルギーを利用して処理槽
内あるいは外の各種設備を駆動するようにした発電装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態を示す図２のＩ−Ｉ線断
面図。

【図２】図１の実施形態を示す沈澱池縦断面図。

【図３】他の実施形態を示す汚水流入部の縦断面図。

【図４】他の実施形態を示す汚水流入部の横断面図。

【図５】他の実施形態を示す越流堰付近の発電装置断面
図。

【図６】他の実施形態を示す断面図。

【図７】他の実施形態を示す断面図。

【図８】他の実施形態を示す沈澱池の横断面図。

【図９】図８のＩＶ−ＩＶ線断面図。

【図１０】他の実施形態を示す汚水流入部の縦断面図。

【図１１】他の実施形態を示す汚水流入部の縦断面図。

【図１２】他の実施形態を示す汚水流入部の縦断面図。

【図１３】図１２の誘引口部の変形実施形態を示す平面
図。

【図１４】他の実施形態を示す縦断面模式図。

【図１５】他の実施形態を示す縦断面模式図。

【図１６】他の実施形態を示す縦断面模式図。

【図１７】水処理場における他の実施形態を示す縦断面
模式図。

【図１８】棚田における発電装置の実施形態を示す縦断
面模式図。

【図１９】他の実施形態を示す平面図。

【図２０】図１９のＸ−Ｘ線断面図。

【図２１】回転羽根の他の実施形態を示す平面図。

【図２２】汚水流入部出口付近に発電装置を設置した他
の実施形態を示す横断面図。

【図２３】図２２の縦断面図。

【図２４】他の実施形態を示す縦断面図。

【図２５】図２６の横断面図。

【図２６】図２５の縦断面図。

【図２７】一般的規模の沈澱池の概要とその各寸法を示
す平面図。

【図２８】図２７の縦断面図。

【図２９】汚水流入部出口付近に備えた発電装置と同装
置への旋回流起生方法を示す縦断面図。

【図３０】図２９の旋回流起生方法を示す斜視図。

【図３１】旋回流起生方法の他の実施形態を示す平面
図。

【図３２】フロート式発電装置の一実施形態を示す平面
図。

【図３３】図３２の正面図。

【図３４】フロート式発電装置の他の実施形態を示す正
面図。

【図３５】回転羽根の羽根をフロート式にした実施形態
を示す平面図。

【図３６】水車による発電装置の他の実施形態を示す正
面図。

【図３７】円形沈澱池への汚水流入管に発電装置を装備
した実施形態を示す縦断面模式図。

【図３８】図３７の発電装置の具体的実施形態を示す平
面図。

【図３９】図３８の正面図。

【図４０】発電装置についての他の実施形態を示す側断
面図。

【図４１】図４０のＹ部拡大断面図。

【図４２】図４０の横断面図。

【図４３】図４０の正面図。

【図４４】発電装置の他の実施形態を示す縦断面図。

【図４５】発電装置の他の実施形態を示す縦断面図。

【図４６】発電装置の他の実施形態を示す縦断面図。

【図４７】河川に適用した発電装置の他の実施形態を示
す縦断面図。

【図４８】円形沈澱池における発電装置の他の実施形態
を示す縦断面図。

【図４９】塩素混和池からの排水を発電に利用した実施
形態を示す断面図。

【図５０】沈澱池における沈澱促進装置を示す模式図。

【図５１】制御孔付制御板の他の実施形態を示す背面
図。

【図５２】制御板の設置の仕方を示す分解斜視図。

【図５３】制御板の他の実施形態を示す側断面模式図。

【図５４】制御板の他の実施形態を示す側断面模式図。

【図５５】制御板の他の実施形態を示す側断面模式図。

【図５６】外枠付き制御板の他の実施形態を示す縦断面
模式図。

【図５７】図５６の制御板の背面図。

【図５８】他の実施形態を示す一部切り欠き側面図。

【図５９】他の実施形態を示す横断面図。

【符号の説明】

１４，３２…汚水流入部 ２４，４３，５３…回転羽根
２５，４５…発電部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理水が流入あるいは流出する個所に対
   応して回転羽根を装備して流入あるいは流出してくる処
   理水により回転駆動自在にしてその回転により発生する
   動力から発電エネルギーを得るようにした発電装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の発電装置において、回転
   羽根は、斜め軸状を含む縦向きの回転羽根軸周りの上下
   に配備されてその外周の導水パイプ内で回転自在とされ
   るとともに、導水パイプ内には、回転羽根の上下間に対
   応して外周寄りに落水口を開口した底面が設けられ、か
   つ、導水パイプの上部には、汚水導入パイプが偏心して
   接続されている発電装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の発電装置において、処理
   水が流入する個所には池内流入口を開閉するゲートが設
   けられ、同ゲートには、処理水を上部から呑み込み可能
   なゲートパイプが連通状にかつ同行して昇降するように
   設けられてゲートが池内流入口を開く時にゲートパイプ
   は汚水を流入可能な状態になるように設定されている発
   電装置。