JP2002364512A

JP2002364512A - 動力発生装置

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Publication number: JP2002364512A
Application number: JP2001167822A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Naito; 博司内藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-06-04
Filing date: 2001-06-04
Publication date: 2002-12-18
Anticipated expiration: 2021-06-04
Also published as: JP3874075B2

Abstract

(57)【要約】【課題】水流の水位が変化しても、効率よく動力を
発生しつつ安定した運転を行うことができ、さらに構成
が簡単であると共に人手を要することなく運転すること
ができる動力発生装置を提供する。【解決手段】水流によって第一軸の周りに回転される水
車と、該水車を該第一軸の周りに回転自在に支持し、該
第一軸と略平行な第二軸の周りに回動自在に支持される
水車支持手段と、該水車支持手段によって回転自在に支
持された該水車の少なくとも一部が水上に存するように
浮力を与える浮力手段と、を備えてなる、動力発生装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動力発生装置に関
し、より詳細には、水流によって回転される水車を用い
た動力発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、動力発生装置として様々なものが
知られている。例えば、ガソリンや軽油等の燃料を燃焼
させることによって動力を発生する内燃機関や、燃料を
燃焼させた熱によって発生する蒸気によって動力を発生
させる蒸気機関や、地熱によって発電等を行うための地
熱機関や、水流を用いて動力を発生させる水力機関や、
原子力を用いて動力を発生させる原子力機関等がある。
これらのもののうち水流を用いて動力を発生させる水力
機関は、通常、水流を受けて回転する水車を用い該水車
の回転力を動力として用いるものであり、動力を発生さ
せる際、燃料等の資源を消費することなく、大気汚染を
生じることなく、さらに河川等が多い我が国においては
設置可能場所が多いこと等から、田畑等への灌水用の水
車等として昔から多用されてきた。ここに河川等の水流
を利用する場合、河川の水量は、季節、時刻、降水量、
上流における使用水量等の要因に伴って大きく変化する
ので、水位も大幅に変化する。従って、水流を用いた動
力発生装置を構成する水車を設置する場合、かかる水位
変化が生じてもできる限り効率的に動力を発生すること
ができる位置（高さ）に水車を設置することが行われて
きた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水位の
大幅な変化が生じる際に水車の位置を固定した場合、水
位が低すぎる場合には水車が水面よりも上方に存するこ
とで水車に回転力が生じなかったり、逆に、水位が高す
ぎる場合には水車が水中にあまりにも深く潜入すること
によって水車の回転力が減少したり水車の破壊が生じる
ことさえあった。即ち、水流を用いた動力発生装置を構
成する水車は、効率よく動力を発生しつつ安定した運転
を行おうとすれば、該水車を駆動する水流の水位に応じ
て適した高さに調節されることが好ましい。しかしなが
らかかる高さ調節を通常の機械的な構成（例えば、水面
高さの検知器と、水車の高さを変化させるアクチュエー
タと、該検知器によって検知された水面高さに応じて該
アクチュエータを制御する制御装置と、を有するもの）
によって自動的に達成しようとすると、動力発生装置の
構成が複雑になることから、動力発生装置の建設及び保
守の費用を増加させると共に、動力発生装置の信頼性も
低下しがちになる。一方、かかる高さ調節を人手（例え
ば、水車を上下させるためのハンドルを設けておき、水
車を上下させる必要がある際には、人手によって該ハン
ドルを回転させるもの）によって達成しようとすると、
動力発生装置の運転に人手を要することから、動力発生
装置の運転費用を増加させると共に、迅速、的確かつ細
かな高さ調節が難しい。

【０００４】そこで、本発明では、水流の水位が変化し
ても、効率よく動力を発生しつつ安定した運転を行うこ
とができ、さらに構成が簡単であると共に人手を要する
ことなく運転することができる動力発生装置を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の動力発生装置
（以下、「本装置」という。）は、水流によって第一軸
の周りに回転される水車と、該水車を該第一軸の周りに
回転自在に支持し、該第一軸と略平行な第二軸の周りに
回動自在に支持される水車支持手段と、該水車支持手段
によって回転自在に支持された該水車の少なくとも一部
が水上に存するように浮力を与える浮力手段と、を備え
てなる、動力発生装置である。ここに本明細書にいう
「水車」とは、水流に接触することにより所定軸（該第
一軸）の周りに回転することができるものであればいか
なるものであってもよく、特に限定されるものではな
い。

【０００６】こうすることで、水車は水流によって該第
一軸の周りに回転されることで、動力を発生する。そし
て水車支持手段は、該水車を該第一軸の周りに回転自在
に支持すると共に、該第一軸と略平行な該第二軸の周り
に回動自在に支持される。さらに、浮力手段は、水車支
持手段によって回転自在に支持された該水車の少なくと
も一部が水上に存するように浮力を与える。従って、水
流によって該第一軸の周りに該水車が回転されている場
合、水流が増加し水位が上昇すると、浮力手段が、水車
支持手段によって回転自在に支持された該水車の少なく
とも一部が水上に存するように浮力を与える。この与え
られた浮力によって、水車支持手段が該第二軸の周りに
回動され、該水車の位置（高さ）が高くなることで、水
位に対する水車の位置（高さ）が略一定に保たれる。逆
に、水流によって該第一軸の周りに該水車が回転されて
いる場合、水流が減少し水位が低下すると、浮力手段
が、水車支持手段によって回転自在に支持された該水車
の少なくとも一部が水上に存するように与えていた浮力
が減少又は消滅する。この与えられた浮力の減少又は消
滅によって、水車支持手段が該第二軸の周りに回動さ
れ、該水車の位置（高さ）が低くなることで、水位に対
する水車の位置（高さ）が略一定に保たれる。

【０００７】以上のように、本装置においては、浮力手
段が与える浮力が、水位変化に伴って変化することで、
水車支持手段が該第二軸の周りに回動され、水位に対す
る水車の位置（高さ）が略一定に保たれる。このため本
装置は、水流の水位が変化しても、効率よく動力を発生
しつつ安定した運転を行うことができ、さらに構成が簡
単であると共に人手を要することなく運転することがで
きる。また、本装置は構成が簡単であるため、本装置の
建設及び保守の費用を低く抑えることができると共に、
信頼性を高く維持することができる。加えて、本装置
は、人手を要することなく水車の高さ調節を行いつつ運
転することができるため、動力発生装置の運転費用を低
く抑えることができると共に、迅速、的確かつ細かな高
さ調節を可能ならしめる。また、本装置は、水流をエネ
ルギー源として用いるため、燃料等の資源を消費するこ
となく、大気汚染を生じることなく、さらに河川等が多
い我が国においては設置可能場所が多いといった利点も
有する。

【０００８】前記浮力手段は、水車支持手段によって回
転自在に支持された該水車の少なくとも一部が水上に存
するように浮力を与えるものであればいかなるものであ
ってもよく、特に限定されるものではないが、例えば、
水車支持手段又は水車に設けられ又は取り付けられた水
よりも密度が低いもので形成された浮き部分、水車支持
手段の内部に存する中空部分、水車の内部に存する中空
部分等を例示することができる。とりわけ前記浮力手段
を水車の内部に存する中空部分とすれば、浮力手段が脱
落等することによって生じうる問題を回避することがで
き、そして水車が水中に潜入している状態に応じて適し
た浮力を生じることができ、さらに水車の内部に中空部
分を形成するのみで容易かつ確実に浮力手段を形成する
ことができる。

【０００９】前述のように、前記浮力手段を水車の内部
に存する中空部分とする場合、前記水車が、両底面が開
放され該両底面を前記第一軸が貫通する中空筒形状の胴
部と、該胴部の該両底面を塞ぐように該胴部に取り付け
られる第一及び第二の側板と、該胴部の外面に沿って前
記第一軸から離れる方向に突出するように配設された複
数の羽根と、を有してなり、前記中空部分が、該胴部と
該第一及び第二の側板とによって取り囲まれる空間に形
成されるものであってもよい。こうすることで、中空部
分を容易に形成することができると共に、中空部分が前
記第一軸の周りにうまく分布するように形成することが
でき水車の前記第一軸の周りの回転位置に係わらず浮力
手段が適切な浮力を生じることができる。

【００１０】また、前記浮力手段を水車の内部に存する
中空部分とする場合、前記水車が、両底面が開放され該
両底面を前記第一軸が貫通する中空筒形状の胴部と、該
胴部の該両底面を塞ぐように該胴部に取り付けられる第
一及び第二の側板と、該胴部の外面に沿って前記第一軸
から離れる方向に突出するように配設された複数の羽根
と、を有してなり、前記中空部分が、該胴部と該第一及
び第二の側板とによって取り囲まれる空間に形成される
とき、前記羽根が、前記胴部の外面から遠ざかるにつれ
て幅が広がるものであってもよい。こうすることで前記
羽根が、前記胴部の外面から遠ざかるにつれて幅が広が
るものでない場合に比して、水車の回転トルクが上昇す
る。

【００１１】さらに、前記浮力手段を水車の内部に存す
る中空部分とする場合、前記水車が、両底面が開放され
該両底面を前記第一軸が貫通する中空筒形状の胴部と、
該胴部の該両底面を塞ぐように該胴部に取り付けられる
第一及び第二の側板と、該胴部の外面に沿って前記第一
軸から離れる方向に突出するように配設された複数の羽
根と、を有してなり、前記中空部分が、該胴部と該第一
及び第二の側板とによって取り囲まれる空間に形成され
るとき、それぞれの前記複数の羽根の両側縁のうち少な
くとも一方側の少なくとも一部を塞ぐように取り付けら
れた閉塞板を、前記水車がさらに有するものであっても
よい。ここに「羽根の両側縁」とは、羽根のうち前記胴
部に取り付けられる基端縁と、羽根のうち前記胴部から
最も離れた先端縁と、を結ぶ（連絡する）縁の部分をい
う。こうすることで水流から水車がうまく動力を得るこ
とができ、本装置が効率よく動力を発生させることがで
きる。

【００１２】前記水車によって前記第一軸の周りに回転
される第一シャフトと、前記水車支持手段に対して前記
第二軸の周りに回転自在に支持される第二シャフトと、
該第一シャフトの回転を第二シャフトに伝達するシャフ
ト間伝達手段と、を有する動力伝達手段を、さらに備え
てなり、該第二シャフトによって前記水車支持手段が前
記第二軸の周りに回動自在に支持されるものであっても
よい。こうすることで水車支持手段を前記第二軸の周り
に回動自在に支持するための構成と、本装置からの動力
を取り出すための駆動軸と、を該第二シャフトが兼ねる
ことができるので、これら両者を別個の構成にする場合
に比して本装置の構成を簡単にすることができ、本装置
の建設及び保守の費用を低く抑えることができると共
に、信頼性を高く維持することができる。なお、ここに
いう「シャフト間伝達手段」とは、該第一シャフトの回
転を該第二シャフトに伝達することができるものであれ
ばいかなるものであってもよく、特に限定されるもので
はないが、例えば、第一シャフトに回転不可能に取り付
けられた第一歯車と第二シャフトに回転不可能に取り付
けられ該第一歯車と噛合した第二歯車とによって構成さ
れるもの、第一シャフトに回転不可能に取り付けられた
第一スプロケットと、第二シャフトに回転不可能に取り
付けられた第二スプロケットと、該第一スプロケットと
該第二スプロケットとに係合するチェーンと、を有して
構成されるもの、第一シャフトに回転不可能に取り付け
られた第一ベルト車と、第二シャフトに回転不可能に取
り付けられた第二ベルト車と、該第一ベルト車と該第二
ベルト車とに係合するベルトと、を有して構成されるも
の等を例示することができる。

【００１３】前記第二軸が、前記水流の想定される最高
水位よりも高い位置になるように設置されるものであっ
てもよい。前述したように、本装置においては、浮力手
段が与える浮力が水位変化に伴って変化することで、水
車支持手段が前記第二軸の周りに回動され、水位に対す
る水車の位置（高さ）が略一定に保たれるが、水位が前
記第二軸以上の高さになると前記第二軸が水没する等の
問題が生じる場合がある。かかる問題を回避するために
は、前記第二軸が前記水流の想定される最高水位よりも
高い位置になるようにすればよく、通常、好ましくは前
記第二軸が該最高水位よりも５０ｃｍ以上高くなるよう
にされ、より好ましくは前記第二軸が該最高水位よりも
１００ｃｍ以上高くなるようにされる。

【００１４】本装置によって発生される動力は、いかな
る目的に用いられてもよく特に限定されるものではない
が、例えば、発電目的、揚水目的、作業目的等を例示す
ることができる。とりわけ発電目的として用いれば、得
られた電力は多種多様な目的に用いることができ、本装
置を一層利用価値あるものとすることができる。即ち、
本装置によって発生される動力を発電目的に用いる場合
であれば、本装置と、本装置に連結された発電機と、を
備えてなる、発電装置とすればよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。しかしながら、これらによって本
発明は何ら制限されるものではない。

【００１６】図１は、一実施形態の本発明の動力発生装
置（本装置）１１を示す正面図であり、図２は図１に示
した本発明の動力発生装置（本装置）１１を示す右側面
図（図１中、矢印Ｃ方向から見たところを示している）
であり、図３は図１のＡ−Ａ断面図であり、図４は図２
のＢ−Ｂ断面図である。図１乃至図４を参照して、一実
施形態の本発明の動力発生装置（本装置）１１について
説明する。なお、本装置１１は、河川（図示せず）に設
置され、河川の水流から動力を発生するためのものであ
る。

【００１７】本装置１１は、大まかにいうと、水車２１
と回動フレーム５１と固定棒８１、８３と動力伝達部７
７とを備えてなる。まず、水車２１は、両底面が開放
（無蓋無底）された中空の直円筒（該直円筒の半径をｒ
１とする。）形状の胴部２７と、胴部２７の両底面を塞
ぐように胴部２７に取り付けられた第一の横板２３及び
第二の横板２５と、胴部２７の外面（水流に接触する側
の主表面）に沿って略等間隔に８枚（複数枚）取り付け
られた羽根２９と、それぞれの８枚（複数）の羽根２９
の両側縁のうち少なくとも一方側（ここでは両側）の少
なくとも一部を塞ぐように取り付けられた閉塞板３１
ａ、３１ｂと、を有している。

【００１８】第一の横板２３及び第二の横板２５とはい
ずれも同じ形状を有しており、具体的には、次のように
して得られる形状である。即ち、７０度、９０度、２０
度の３の角を有する直角三角形であって９０度の角と２
０度の角とに挟まれる辺の長さｘ１が該直円筒の半径ｒ
１よりも大きな直角三角形（ここでは具体的には、ｘ１
／ｒ１＝１．５とした。）を９０度の角と７０度の角と
に挟まれる辺（以下、「軸辺」という。）を中心に１回
転させて得られる直円錐から、軸辺に対して垂直な平面
によって底面の直径がｒ１である直円錐を切り取り、そ
の残部たる直円錐台を得る。該直円錐台の両底面のうち
半径ｒ１を有する底面を上面といい、半径ｒ２（ｒ２＝
ｘ１＞ｒ１）を有する底面を下面といい、上面と下面と
の間に存する面を側面という。このとき該直円錐台の上
面から該直円錐台の内部方向に距離ｙ（ｙは第一の横板
２３及び第二の横板２５の肉厚になる。ここでは具体的
にはｙ＝２ｍｍとした。）だけ離れた平面たる第一面
と、該直円錐台の側面から該直円錐台の内部方向に距離
ｙ（前述と同様）だけ離れた曲面たる第二面と、該直円
錐台の下面と、の３面によって囲まれる形状を、前記直
円錐台からくりぬいて得られる形状を、第一の横板２３
及び第二の横板２５とのいずれも有している。

【００１９】かかる形状を有する第一の横板２３及び第
二の横板２５を、両底面が開放（無蓋無底）された中空
の直円筒（該直円筒半径はｒ１であり、前記上面の半径
と同じである。）形状の胴部２７に、該直円筒の軸を含
む直線上に第一の横板２３を形成する前記直円錐台の軸
と第二の横板２５を形成する前記直円錐台の軸とが存し
かつ第一の横板２３を形成する前記直円錐台の前記上面
と第二の横板２５を形成する前記直円錐台の前記上面と
が胴部２７に接するように取り付けている（ここでは第
一の横板２３、第二の横板２５及び胴部２７のいずれも
鋼材によって形成されているので、溶接されて取り付け
られている。）。このように第一の横板２３、第二の横
板２５及び胴部２７が組み合わされて取り付けられてい
るため、胴部２７と第一及び第二の横板２３、２５とに
よって取り囲まれる空間４１は空気が密閉された状態に
なっており、空間４１は本発明にいう中空部分を形成し
ている。

【００２０】そして、胴部２７の外面（水流に接触する
側の主表面）には、胴部２７の外周に沿って略等間隔に
８枚（複数枚）の羽根２９が取り付けられている。羽根
２９は、胴部２７のみならず、図４に示すように羽根２
９の両側縁のうち一方側は第一の横板２３に隙間を塞ぐ
ように溶接によって取り付けられていると共に、羽根２
９の両側縁のうち他方側は第二の横板２５に隙間を塞ぐ
ように溶接によって取り付けられている（図４から理解
されるように、羽根２９と胴部２７との間、羽根２９と
第一の横板２３（閉塞板３１ｂ）との間、羽根２９と第
二の横板２５（閉塞板３１ａ）との間、のいずれも隙間
がないように（隙間を塞ぐように）羽根２９は取り付け
られている。）。これによって、第一の横板２３、第二
の横板２５及び胴部２７が組み合わされて形成された糸
巻き形状物を、第一の横板２３の下面と第二の横板２５
の下面とを両底面とする円柱状の窪みに嵌入した際、第
一の横板２３と第二の横板２５と胴部２７と該窪みとに
よって取り囲まれて生じるドーナツ状の空間が、８枚の
羽根２９によって８の独立した空間（羽根２９によって
略完全に隣接する空間が仕切られている。）に分断され
ている。さらに、ここでは羽根２９が、胴部２７の外面
から遠ざかるにつれて幅が広がるようになっている。具
体的には、図４中の広がり角ｍ１、ｍ２は、ｍ１＝ｍ２
＝２０度である。

【００２１】即ち、ここでは第一の横板２３と第二の横
板２５とはいずれも、本発明にいう第一及び第二の側板
と、閉塞板と、の両方の機能を有しており、具体的に
は、第一の横板２３及び第二の横板２５のうち胴部２７
の前記両底面を塞いでいる部分は第一の側板及び第二の
側板として機能し、さらに第一の横板２３及び第二の横
板２５のうち胴部２７の外面よりも突出したフランジ状
の部分は閉塞板として機能する。なお、ここでは羽根２
９は、胴部２７が形成する前記直円筒の軸の周りの所定
回転方向に向けて窪み（特に、図３を参照されたい。窪
み２９ａとして示している。）を形成するような形状に
されており、該窪みに水流を受けることで該窪みが形成
されていない場合に比して一層効果的に動力を発生する
ことができる。

【００２２】以上説明した水車２１は、第一の横板２３
と第二の横板２５とを貫通するように第一の横板２３と
第二の横板２５とに回転不可能に取り付けられた第一シ
ャフト６１（直線に沿った真っ直ぐな丸棒材によって形
成されている。）によって支持されている。一方、回動
フレーム５１は、全体として「コ」の字の形状をなして
おり、具体的には、第一シャフト６１の中心軸（丸棒が
形成する円柱の軸をいう。）を一辺とする長方形になる
ように３本の角棒材が配置されており、第一シャフト６
１の中心軸に対してその長手方向が略垂直に配置された
第一回動棒５７及び第二回動棒５９と、第一シャフト６
１の中心軸に対してその長手方向が略平行になるように
第一回動棒５７の一端と第二回動棒５９の一端とを連結
する連結棒５５と、第一回動棒５７と連結棒５５とに取
り付けられ方づえとして補強する第一補強棒５３ａと、
第二回動棒５９と連結棒５５とに取り付けられ方づえと
して補強する第二補強棒５３ｂと、を有してなる。そし
て、第一シャフト６１の一端は、回動フレーム５１を構
成する第一回動棒５７に埋設されるように取り付けられ
たベアリング６５ａによって回転自在に支持されると共
に、第一シャフト６１の他端は、回動フレーム５１を構
成する第二回動棒５９に埋設されるように取り付けられ
たベアリング６５ｂによって回転自在に支持されてお
り、このため第一シャフト６１は回動フレーム５１に対
してその中心軸の周りに自由に回転することができるよ
うになっている。

【００２３】さらに、回動フレーム５１は、第一シャフ
ト６１の中心軸と略平行に沿ってのびかつ第一回動棒５
７と第二回動棒５９とを貫通する第二シャフト６３（直
線に沿った真っ直ぐな丸棒材によって形成されてい
る。）によって支持されている。第二シャフト６３は、
第一回動棒５７を貫通する部分が第一回動棒５７に埋設
されるように取り付けられたベアリング６７ａによって
回転自在に支持されると共に、第二回動棒５９を貫通す
る部分が第二回動棒５９に埋設されるように取り付けら
れたベアリング６７ｂによって回転自在に支持されてい
るので、回動フレーム５１に対して回転自在に支持され
ている。そして、第二シャフト６３は、その一端が固定
棒８１に埋設されるように取り付けられたベアリング６
９ａによって回転自在に支持されていると共に、その他
端側が固定棒８３を貫通し固定棒８３に埋設されるよう
に取り付けられたベアリング６９ｂによって回転自在に
支持されているので、固定棒８１、８３に対して回転自
在に支持されている（なお、固定棒８１、８３は、その
下端近傍が河川中の河床に形成されたコンクリート製の
基礎に埋設されることよって強固に固定される。）。

【００２４】一方、第一シャフト６１には回転不可能に
スプロケット７１が取り付けられ、第二シャフト６３に
は回転不可能にスプロケット７３が取り付けられ、そし
てスプロケット７１とスプロケット７３との間にはチェ
ーン７５が張設されているので、水車２１が回転するこ
とで、第一シャフト６１、スプロケット７１、チェーン
７５、スプロケット７３、第二シャフト６３の順に動力
が伝達される。なお、第二シャフト６３が第一回動棒５
７と第二回動棒５９とを貫通する位置は、水車２１（第
一シャフト６１）が連結棒５５よりも安定して下方に存
し水車２１の回転による動力を前述した機構によって第
二シャフト６３から安定して取り出すことができ、かつ
水車２１が所定位置よりも深く水中に潜入した際に前述
した胴部２７と第一及び第二の横板２３、２５とによっ
て取り囲まれて形成される中空部分によって生じ与えら
れる浮力によって回動フレーム５１が第二シャフト６３
を中心に回動し水車２１が適切な位置へと上昇する（参
考までに、図２中、矢印Ｆによって回動フレーム５１が
第二シャフト６３を中心に回動し水車２１が上昇する動
きを示した。）ことができる程度の回動フレーム５１の
バランスを実現することができるように決定されてい
る。

【００２５】最後に、本装置１１の使用方法について簡
単に説明しておく。図５は、本装置１１を河川（図示せ
ず）中に設置し、使用しているところを示す右側面図
（図２と同様の方向から見たところを示している。）で
ある。なお、前述したように、固定棒８１、８３は、そ
の下端近傍が河川中の河床に形成されたコンクリート製
の基礎（図示せず）に埋設されることよって強固に固定
されている。そして、現在の水流は、図５中、矢印Ｗの
方向に流れており、該水流の水位（水面）は位置ｗ１で
ある。本装置１１は、矢印Ｗ方向の水流を受け（水車２
１の羽根２９が水流を受ける。）、水車２１が矢印Ｒ方
向に回転している。そして、現在の水位は位置ｗ１であ
るので、水車２１が有する空間４１（胴部２７と第一及
び第二の横板２３、２５とによって取り囲まれる空間）
の一部が水位位置ｗ１よりも下方に存するので、空間４
１が浮力を生じ、該生じた浮力によって回動フレーム５
１が第二シャフト６３を中心に回動（図５中、反時計方
向）し水車２１が上方に上昇している（図２と比較され
たい。）。この状態から、水位が上昇すると、空間４１
によって生じる浮力が増加し、回動フレーム５１が第二
シャフト６３を中心にさらに回動（図５中、反時計方
向）し水車２１が上方（図５中、矢印ｚ１方向）に上昇
することによって、水車２１の位置が水位に対して適切
な位置に保たれる。逆に、この状態から、水位が下降す
ると、空間４１によって生じる浮力が減少し、回動フレ
ーム５１が第二シャフト６３を中心に逆方向に回動（図
５中、時計方向）し水車２１が下方（図５中、矢印ｚ２
方向）に下降することによって、水車２１の位置が水位
に対して適切な位置に保たれる。

【００２６】そして、ここで水流の想定される最高水位
を位置ｗ２として示している。図５から明らかなよう
に、第二シャフト６３は、位置ｗ２よりも高い位置にな
るように設置されている（ここでは具体的には、第二シ
ャフト６３の方が位置ｗ２よりも約１．５ｍ高くなるよ
うにされている。）。また、ここでは図示していない
が、第二シャフト６３には、図示しない発電器が連結さ
れており、本装置１１は、水流によって動力を発生さ
せ、該発生させた動力によって該図示しない発電器を駆
動することで発電を行っている。

【００２７】以上説明したように、本装置１１において
は、水車２１が、本発明にいう水流によって第一軸（こ
こでは第一シャフト６１の中心軸と略一致する。）の周
りに回転される水車を構成している。そして、第一シャ
フト６１と回動フレーム５１（ベアリング６５ａ、６５
ｂ、６７ａ、６７ｂを含む。）とによって、本発明にい
う水車２１を該第一軸の周りに回転自在に支持し、該第
一軸と略平行な第二軸（ここでは第二シャフト６３の中
心軸と略一致する。）の周りに回動自在に支持される水
車支持手段が構成されている。また、水車２１の内部に
存する中空部分たる空間４１が、水車支持手段によって
回転自在に支持された水車２１の少なくとも一部が水上
に存するように浮力を与える浮力手段を構成している。

【００２８】そして、ここでは水車２１は、両底面が開
放され該両底面を前記第一軸が貫通する中空筒形状の胴
部２７（本発明にいう胴部）と、胴部２７の該両底面を
塞ぐように胴部２７に取り付けられる第一及び第二の側
板たる第一の横板２３と第二の横板２５と、胴部２７の
外面に沿って前記第一軸から離れる方向に突出するよう
に配設された複数の羽根２９と、を有してなる。さら
に、水車２１の内部に存する中空部分たる空間４１は、
胴部２７と第一及び第二の側板たる第一の横板２３と第
二の横板２５とによって取り囲まれる空間に形成されて
いる。さらに羽根２９は、胴部２７の外面から遠ざかる
につれて幅が広がるものである（図４中、ｍ１、ｍ２を
参照されたい。）。加えて、ここでは水車２１は、それ
ぞれの複数の羽根２９の両側縁のうち少なくとも一方側
の少なくとも一部を塞ぐように取り付けられた閉塞板３
１ａ、３１ｂ（ここでは閉塞板と第一又は第二の側板と
を一体として、第一の横板２３及び第二の横板２５とし
て形成している。）をさらに有する。

【００２９】また、ここでは第一シャフト６１が、本発
明にいう水車２１によって前記第一軸の周りに回転され
る第一シャフトを構成し、第二シャフト６３が、本発明
にいう前記水車支持手段（第一シャフト６１と回動フレ
ーム５１によって構成される。）に対して前記第二軸の
周りに回転自在に支持される第二シャフトを構成し、そ
してスプロケット７１、チェーン７５及びスプロケット
７３によって、本発明にいう第一シャフトの回転を第二
シャフトに伝達するシャフト間伝達手段が構成されてい
る。従って、第一シャフト６１と、第二シャフト６３
と、スプロケット７１、チェーン７５及びスプロケット
７３と、を有して、本発明にいう動力伝達手段が構成さ
れている。なお、ここでは第二シャフト６３によって、
水車支持手段（第一シャフト６１と回動フレーム５１に
よって構成される。）が前記第二軸の周りに回動自在に
支持されている。

【００３０】そして、前述したように、ここでは第二シ
ャフト６３の中心軸と略一致する前記第二軸は、水流の
想定される最高水位（図５中、位置ｗ２）よりも高い位
置になるように設置されている。また、ここでは本装置
１１は、本装置１１（第二シャフト６３）に連結された
発電器と共に発電装置として用いられる。

【００３１】以上説明した本装置１１を用いることで、
前記した利点に加えて以下のような利点も発揮させるこ
とができる。（１）河川等への本装置１１の設置場所を選択すること
によって、河川に生活する魚類の活動（遡上等を含
む。）を妨げないように動力を得ることができる。（２）河川等へ本装置１１を設置しても河川の水流自体
を大きく変化させるものではないので、水利（農耕用の
水利を含む。）を妨げないように動力を得ることができ
る。（３）本装置１１をうまく設置することで、洪水時等の
高水位時や渇水時等の低水位時等を問わず、動力を得る
ことができる。（４）河川にダム等を建設することに比して、本装置１
１は、小さなスペースに設置することができると共に、
建設費用も少額で設置することができる。（５）河川の状況（例えば、幅や長さ等）によっては、
本装置１１を複数設置することができ、かかる場合には
一層効果的に動力を得ることができる。（６）本装置１１は、水流をエネルギー源として用いる
ため、燃料等の資源を消費することなく、大気汚染を生
じることもなく、動力を得ることができる。（７）とりわけ河川等が多い我が国においては、本装置
１１を設置することができる場所が多数（無限に近く）
存在し、大きな動力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態の本発明の動力発生装置を示す正面
図である。

【図２】図１に示した本発明の動力発生装置を示す右側
面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。

【図５】本装置を河川中に設置し、使用しているところ
を示す右側面図である。

【符号の説明】

１１本装置２１水車２３第一の横板２５第二の横板２７胴部２９羽根２９ａ窪み３１ａ、３１ｂ閉塞板４１空間５１回動フレーム５３ａ第一補強棒５３ｂ第二補強棒５５連結棒５７第一回動棒５９第二回動棒６１第一シャフト６３第二シャフト６５ａ、６５ｂ、６７ａ、６７ｂ、６９ａ、６９ｂベ
アリング７１、７３スプロケット７５チェーン７７動力伝達部８１、８３固定棒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水流によって第一軸の周りに回転される水
車と、該水車を該第一軸の周りに回転自在に支持し、該第一軸
と略平行な第二軸の周りに回動自在に支持される水車支
持手段と、該水車支持手段によって回転自在に支持された該水車の
少なくとも一部が水上に存するように浮力を与える浮力
手段と、を備えてなる、動力発生装置。
【請求項２】前記浮力手段が、前記水車の内部に存する
中空部分である、請求項１に記載の動力発生装置。
【請求項３】前記水車が、両底面が開放され該両底面を
前記第一軸が貫通する中空筒形状の胴部と、該胴部の該
両底面を塞ぐように該胴部に取り付けられる第一及び第
二の側板と、該胴部の外面に沿って前記第一軸から離れ
る方向に突出するように配設された複数の羽根と、を有
してなり、前記中空部分が、該胴部と該第一及び第二の
側板とによって取り囲まれる空間に形成されるものであ
る、請求項２に記載の動力発生装置。
【請求項４】前記羽根が、前記胴部の外面から遠ざかる
につれて幅が広がるものである、請求項３に記載の動力
発生装置。
【請求項５】それぞれの前記複数の羽根の両側縁のうち
少なくとも一方側の少なくとも一部を塞ぐように取り付
けられた閉塞板を、前記水車がさらに有するものであ
る、請求項３又は４に記載の動力発生装置。
【請求項６】前記水車によって前記第一軸の周りに回転
される第一シャフトと、前記水車支持手段に対して前記
第二軸の周りに回転自在に支持される第二シャフトと、
該第一シャフトの回転を第二シャフトに伝達するシャフ
ト間伝達手段と、を有する動力伝達手段を、さらに備え
てなり、該第二シャフトによって前記水車支持手段が前
記第二軸の周りに回動自在に支持されるものである、請
求項１乃至５のいずれかに記載の動力発生装置。
【請求項７】前記第二軸が、前記水流の想定される最高
水位よりも高い位置になるように設置されるものであ
る、請求項１乃至６のいずれかに記載の動力発生装置。
【請求項８】請求項１乃至７のいずれかに記載の前記動
力発生装置と、前記動力発生装置に連結された発電機
と、を備えてなる、発電装置。