JP2007187083A

JP2007187083A - 小規模水力発電装置

Info

Publication number: JP2007187083A
Application number: JP2006005791A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Saito; 伸浩齊藤; Akira Shiozaki; 明塩崎; 佳敬 ▲高▼橋; Yoshitoshi Takahashi; Hideki Sakurai; 秀樹櫻井; Takashi Nozaki; 隆野▲崎▼
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 2006-01-13
Filing date: 2006-01-13
Publication date: 2007-07-26

Abstract

【課題】簡素な構造でコスト増を抑制できる小規模水力発電装置の提供。
【解決手段】水路中に設置される取水口で取水した水から異物を除去する異物除去タンク１５が、取水口で取水した水を流入させる流入口３１と、流入口３１から流入した水を発電装置に送る導水口３２と、流入口３１から流入した水を排出させる排出口３３と、導水口３２を開き且つ排出口３３を閉じる導水状態と導水口３２を閉じ且つ排出口３３を開く洗浄状態とに切り替わる弁機構４７と、弁機構４７が導水状態にあるとき流入口３１と導水口３２との間にあって流入口３１側から導水口３２側に向かう方向に水を通水させるスクリーン４４とを有し、このスクリーン４４が、弁機構４７の導水状態から洗浄状態への切り替えに連動して回動することにより、流入口３１と排出口３３との間に位置して前記方向とは逆方向に水を通水させる状態に切り替わる。
【選択図】図３

Description

本発明は、水力を利用して発電を行う小規模水力発電装置に関する。

水力発電装置として、例えば水力で水車を回転させて発電を行うものがある。水車を用いる場合には、異物の水車への進入を防ぐ必要があり、このために水車の上流側に異物除去用のスクリーンを配置することになる。このようなスクリーンは、異物で徐々に閉塞されることになるため、所定のタイミングで異物を排除する必要がある。このような異物の排除のために、水車への導水管に入口弁を設け、この入口弁よりも下流側にスクリーンを設けて、入口弁の上流側とスクリーンの下流側とを開閉弁を備えた第１のバイパス管で接続し、さらに入口弁の下流側でスクリーンの上流側部分と水車よりも下流の部分とを開閉弁を備えた第２のバイパス管で接続したものがある（例えば特許文献１）。この装置は、通常は入口弁を開き、バイパス管の両開閉弁を閉状態として水車に水を流し、異物を除去する逆洗時には、ガイドベーンおよび入口弁を閉じてバイパス管の両開閉弁を開状態として第１のバイパス管からスクリーンに逆向きに水を流してスクリーンから異物を剥離させ第２のバイパス管から水車よりも下流側に異物を排出させるようになっている。また、その他に、水車を逆転させてスクリーンの異物を除去するものもある（特許文献２）。
特開昭６３−９７８７６号公報特開２００５−１８８３４９号公報

上記のいずれの装置においても、スクリーンの異物除去のために複雑な構造が必要でコストが増大してしまうという問題があった。

したがって、本発明は、簡素な構造でコスト増を抑制できる小規模水力発電装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、水路中に設置される取水口と、該取水口で取水した水から異物を除去する異物除去タンクと、該異物除去タンクを通過後の水が流路を介して導入されて該水の水力で発電する発電装置とを有する小規模水力発電装置であって、前記異物除去タンクは、前記取水口で取水した水を流入させる流入口と、該流入口から流入した水を前記発電装置に送る導水口と、前記流入口から流入した水を排出させる排出口と、前記導水口を開き且つ前記排出口を閉じる導水状態と前記導水口を閉じ且つ前記排出口を開く洗浄状態とに切り替わる弁機構と、前記弁機構が前記導水状態にあるとき前記流入口と前記導水口との間にあって前記流入口側から前記導水口側に向かう方向に水を通水させるスクリーンとを有し、該スクリーンが、前記弁機構の前記導水状態から前記洗浄状態への切り替えに連動して回動することにより、前記流入口と前記排出口との間に位置して前記方向とは逆方向に水を通水させる状態に切り替わることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記スクリーンは前記回動で上下反転することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記スクリーンは前記回動で左右反転することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、水路中に設置される取水口と、該取水口で取水した水から異物を除去する異物除去タンクと、該異物除去タンクを通過後の水が流路を介して導入されて該水の水力で発電する発電装置とを有する小規模水力発電装置であって、前記異物除去タンクは、前記取水口で取水した水を流入させる流入口と、該流入口から流入した水を前記発電装置に送る導水口と、前記流入口から流入した水を排出させる排出口と、前記導水口を開き且つ前記排出口を閉じる導水状態と前記導水口を閉じ且つ前記排出口を開く洗浄状態とに切り替わる弁機構と、前記弁機構が前記導水状態にあるとき前記流入口と前記導水口との間にあって前記流入口側から前記導水口側に向かう方向に水を通水させるスクリーンと、該スクリーンに連続するように設けられた仕切板とを有し、該仕切板が、前記弁機構の前記導水状態から前記洗浄状態への切り替えに連動して回動することにより、前記スクリーンを前記流入口と前記排出口との間に位置させて前記方向とは逆方向に水を通水させる状態に切り替えることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明において、前記仕切板は前記回動で上下反転することを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項４に係る発明において、前記仕切板は前記回動で左右反転することを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、弁機構が導水口を開き且つ排出口を閉じる導水状態にあるときスクリーンが流入口と導水口との間にあって流入口側から導水口側に向かう方向に水を通水させることで異物の導水口への移動を規制する一方、弁機構が上記した導水状態から、導水口を閉じ且つ排出口を開く洗浄状態へ切り替えられると、この切り替えに連動してスクリーンが回動することにより、流入口と排出口との間に位置して前記方向とは逆方向に水を通水させる状態に切り替わるため、スクリーンに付着していた異物が逆洗されて排出口から排出されることになる。このように、弁機構の切り替えに連動してスクリーンが回動して通水方向が切り替わるため、簡素な構造となり、コスト増を抑制できる。

請求項２に係る発明によれば、スクリーンが弁機構の導水状態から洗浄状態への切り替えに連動する回動で上下反転することになるため、弁機構が導水状態から洗浄状態へ切り替えられ、この切り替えに連動してスクリーンが回動した際に異物の付着側を下側にすれば、さらに効果的に異物を逆洗できる。

請求項４に係る発明によれば、弁機構が導水口を開き且つ排出口を閉じる導水状態にあるとき仕切板がスクリーンを流入口と導水口との間に位置させて流入口側から導水口側に向かう方向に水を通水させることで異物の導水口への移動を規制する一方、弁機構が上記した導水状態から、導水口を閉じ且つ排出口を開く洗浄状態へ切り替えられると、この切り替えに連動して仕切板が回動することで、スクリーンを流入口と排出口との間に位置させて前記方向とは逆方向に水を通水させる状態に切り替えるため、スクリーンに付着していた異物が逆洗されて排出口から排出されることになる。このように、弁機構の切り替えに連動して仕切板が回動してスクリーンの通水方向を切り替えるため、簡素な構造となり、コスト増を抑制できる。

本発明に係る小規模水力発電装置の第１実施形態を図１〜図５を参照して以下に説明する。

図１は小規模水力発電装置１１を示す全体構成図であり、この小規模水力発電装置１１は、小川等の高低差を有する水路１２に設置される。小規模水力発電装置１１は、水路１２中に設置される取水口１３と、取水口１３に一端側が接続された取水口導水管１４と、この取水口導水管１４の他端側に接続されて取水口１３で取水した水から主として土砂を沈降させて除去する沈砂タンク（異物除去タンク）１５と、沈砂タンク１５に一端側が接続された発電装置導水管（流路）１６と、この発電装置導水管１６の他端側に接続されこの発電装置導水管１６を介して導入された水の水力で発電する発電装置１７と、発電装置１７を通過後の水を水路１２に戻す排水管１８とを備えている。取水口１３よりも沈砂タンク１５が低位に設置され、沈砂タンク１５よりも発電装置１７が低位に設置されている。

発電装置１７は、図２に示すように、上記発電装置導水管１６につなげられるケース２１と、発電装置導水管１６を介してケース２１内に導入された水の水力で回転するランナ２２とを有するクロスフロー水車（水車）２３およびランナ２２の回転で駆動される発電機２５を有する水力発電装置ユニット２６と、発電機２５で発電した電力を蓄えるバッテリ２７およびインバータを含むコントローラ２８を有するコントロールユニット２９とを備えている。

この小規模水力発電装置１１は、最大出力が１ｋｗ以下の小規模のものであり、商用電源のない場所での常用電源として用いることができるもので、例えば、農場用の電源、山小屋および周辺設備の照明および浄化槽用電源、無線中継基地用電源、工事現場用移動電源、獣害防止柵用電源として用いられるものである。

図３および図４に示す沈砂タンク１５は、図１に示す取水口導水管１４に接続されることで取水口１３で取水した水を沈砂タンク１５の内部に流入させる流入口３１と、発電装置導水管１６に接続されることで沈砂タンク１５の内部の水を発電装置１７に送る導水口３２と、沈砂タンク１５の内部の水を水路１２に戻す排出口３３と、沈砂タンク１５の内部の水位が高くなると水を外に排出させるオーバーフロー口３４とを有している。

沈砂タンク１５は、直方体形状をなしており、一の側板３６の上部の中央に上記した流入口３１が設けられている。この側板３６の上部のこの側板３６と直交する側板３７側に上記したオーバーフロー口３４が設けられている。さらに、側板３６の下部の中央に対し側板３７側に上記した排出口３３が設けられており、側板３６の下部の中央に対しこの側板３６と直交する他の側板３８側に上記した導水口３２が設けられている。

沈砂タンク１５の下部の中央には、底板３９から立ち上がり且つ側板３６とこれに対向する側板４０とを結ぶように無孔長方形状の仕切板４２が、側板３７，３８と平行をなして取り付けられている。この仕切板４２は、側板３６の排出口３３側と導水口３２側とを仕切る位置に設けられている。この仕切板４２の上縁部には、側板３７，３８および底板３９と平行をなして回動軸４３が設けられており、この回動軸４３には、この回動軸４３を中心に回動可能に金網等のメッシュからなる長方形状のスクリーン４４が支持されている。このスクリーン４４は、側板３６と側板４０とを結ぶように設けられている。このスクリーン４４の側板３６側には、スクリーン４４に沿って上方に延出するレバー４５が固定されている。さらに、回動軸４３には、スクリーン４４とは反対側に無孔扇形状をなすシャッタ４６がこの回動軸４３を中心に回動可能に支持されている。このシャッタ４６は常にスクリーン４４およびレバー４５と一体に回動するもので、側板３６に面接触しており、排出口３３および導水口３２を閉塞可能となっている。

そして、図５（ａ）に示すように、上記レバー４５を側板３８側に傾動させた状態では、シャッタ４６が導水口３２を開き且つ排出口３３を閉じる導水状態になるとともに、スクリーン４４が流路上の流入口３１と導水口３２との間にあって流入口３１側の面部４４ａから導水口３２側の面部４４ｂに向かう方向に水を通水させる状態となる。このとき、スクリーン４４は通水方向入口側の面部４４ａが上側に向いている。

この状態から、上記レバー４５を側板３７側に傾動させると、図５（ｂ）に示すように、シャッタ４６およびスクリーン４４が回動軸４３を中心に一体に回動し、シャッタ４６が導水口３２を閉じ且つ排出口３３を開く洗浄状態に切り替わるとともに、スクリーン４４が流入口３１と排出口３３との間に位置して上記方向とは逆方向つまり面部４４ｂ側から面部４４ａ側に水を通水させる状態に切り替わる。つまり、スクリーン４４が、レバー４５、回動軸４３およびシャッタ４６からなる弁機構４７の導水状態から洗浄状態への切り替えに連動して回動することにより、流入口３１と排出口３３との間に位置して面部４４ｂ側から面部４４ａ側に水を通水させる状態に切り替わる。なお、このとき、スクリーン４４は通水方向出口側の面部４４ａが下側に向く（つまり回動前に対し上下反転する）。

他方、この状態から、再び上記レバー４５を側板３８側に傾動させると、図５（ａ）に示すように、シャッタ４６およびスクリーン４４が回動軸４３を中心に一体に回動し、シャッタ４６が導水口３２を開き且つ排出口３３を閉じる導水状態に切り替わるとともに、スクリーン４４が流入口３１と導水口３２との間に位置して面部４４ａ側から面部４４ｂ側に水を通水させる状態に切り替わる。

このような沈砂タンク１５において、発電中は、図５（ａ）に示すように、レバー４５を側板３８側に傾動させて、シャッタ４６が導水口３２を開き且つ排出口３３を閉じる導水状態とされ、スクリーン４４が流路上の流入口３１と導水口３２との間にあって流入口３１側の面部４４ａから導水口３２側の面部４４ｂに向かう方向に水を通水させる状態となる。その結果、沈砂タンク１５内に流入口３１側から導水口３２側つまりスクリーン４４を面部４４ａ側から面部４４ｂ側に通過するように水の流れが生じて（図５（ａ）に二点鎖線の矢印で示す）、導水口３２から発電装置１７に流れることになる。その際に、沈砂タンク１５内に水とともに入り込んだ、木の葉等からなる異物Ａがスクリーン４４の主として面部４４ａで導水口３２側への移動が規制されることになる。このように仕切板４２およびスクリーン４４で異物Ａの導水口３２側への進入が阻止されるため、異物Ａが除去された状態の水が沈砂タンク１５から発電装置１７に流れることになる。

一方、適宜のタイミングでレバー４５を反対の側板３７側に傾動させると、図５（ｂ）に示すように、シャッタ４６およびスクリーン４４が回動軸４３を中心に一体に回動し、シャッタ４６が導水口３２を閉じ且つ排出口３３を開く洗浄状態に切り替わるとともに、スクリーン４４が流入口３１と排出口３３との間に位置して面部４４ｂ側から面部４４ａ側に水を通水させる状態に切り替わる。このとき、スクリーン４４は通水方向出口側の面部４４ｂが下側に向く。すると、流入口３１側から水が給水されるとともに排出口３３から沈砂タンク１５内の水が排出されることになり、流入口３１側から排出口３３側つまり面部４４ｂ側から面部４４ａ側に水の流れが生じて（図５（ｂ）に二点鎖線の矢印で示す）、スクリーン４４の主として面部４４ａ側に付着していた異物が剥離され、排出口３３から外に排出される（つまり逆洗される）。このとき、面部４４ａが下を向いているため、主としてこの面部４４ａに付着していた異物が、重力で剥離しやすくなり、スクリーン４４が一層良好に逆洗されることになる。

以上のように、第１実施形態では、弁機構４７が導水口３２を開き且つ排出口３３を閉じる導水状態にあるときスクリーン４４が流入口３１と導水口３２との間にあって流入口３１側から導水口３２側に向かう方向つまり面部４４ａから面部４４ｂに通過するように水を通水させることで異物の導水口３２への移動を規制する一方、弁機構４７が上記した導水状態から、導水口３２を閉じ且つ排出口３３を開く洗浄状態へ切り替えられると、この切り替えに連動してスクリーン４４が回動することにより、流入口３１と排出口３３との間に位置して前記とは逆方向つまり面部４４ｂから面部４４ａに通過するように水を通水させる状態に切り替わるため、スクリーン４４に付着していた異物が逆洗されて排出口３３から排出されることになる。このように、弁機構４７の切り替えに連動してスクリーン４４が回動して通水方向が切り替わるため、簡素な構造となり、コスト増を抑制できる。

また、スクリーン４４が弁機構４７の導水状態から洗浄状態への切り替えに連動する回動で上下反転することになり、しかも、弁機構４７が導水状態から洗浄状態へ切り替えられるとスクリーン４４が異物の付着側である面部４４ａを下側にするため、さらに効果的に異物を逆洗できる。

上記した第１実施形態を以下の変形例１−１〜１−４のように変更することも可能である。

「変形例１−１」
図６に示すように、沈砂タンク１５の非対称の位置に仕切板４２および弁機構４７を設ける。具体的には、流入口３１を側板３７側にずらすとともに、仕切板４２、弁機構４７、導水口３２および排出口３３を反対の側板３８側にずらす。そして、弁機構４７はレバー４５およびスクリーン４４が鉛直に沿う状態で導水状態とされ、レバー４５を側板３７側に倒すと洗浄状態となる。

このような沈砂タンク１５において、発電中は、図７（ａ）に示すように、レバー４５が鉛直に沿う状態とされて、シャッタ４６が導水口３２を開き且つ排出口３３を閉じる導水状態とされ、スクリーン４４が流路上の流入口３１と導水口３２との間にあって流入口３１側の面部４４ａから導水口３２側の面部４４ｂに向かう方向に水を通水させる状態となる（図７（ａ）に二点鎖線の矢印で示す）。その結果、沈砂タンク１５内に流入口３１から給水された水を導水口３２から発電装置１７に流すことになる。その際に、沈砂タンク１５内に水とともに入り込んだ異物のうち土砂等の重量の重い異物Ａは沈降して仕切板４２で導水口３２側への移動が規制され、浮遊する主として木の葉等からなる重量の比較的軽い異物Ａがスクリーン４４で導水口３２側への移動が規制されることになる。このように仕切板４２およびスクリーン４４で異物の導水口３２側への進入が阻止されるため、異物が除去された状態の水が沈砂タンク１５から発電装置１７に流れることになる。

一方、適宜のタイミングでレバー４５を反対の側板３７側に傾動させると、図７（ｂ）に示すように、シャッタ４６およびスクリーン４４が回動軸４３を中心に一体に回動し、シャッタ４６が導水口３２を閉じ且つ排出口３３を開く洗浄状態に切り替わるとともに、スクリーン４４が流入口３１と排出口３３との間に位置して面部４４ｂ側から面部４４ａ側に水を通水させる状態に切り替わる。このとき、スクリーン４４は通水方向出口側の面部４４ａが下側に向く。すると、流入口３１側から水が給水されるとともに排出口３３から沈砂タンク１５内の水が排出されることになり、流入口３１側から排出口３３側つまり面部４４ｂ側から面部４４ａ側に水の流れが生じて（図７（ｂ）に二点鎖線の矢印で示す）、スクリーン４４の主として面部４４ａ側に付着していた異物が剥離され、排出口３３から外に排出される（つまり逆洗される）。このとき、面部４４ａが下を向いているため、主としてこの面部４４ａに付着していた異物が、重力で剥離しやすくなり、スクリーン４４が一層良好に逆洗されることになる。しかも、流入口３１から流入した水は、側板３７と底板３９と仕切板４２とで案内されて渦流となり、沈降した異物Ａが排出口３３から排出され易くなる。

「変形例１−２」
図８に示すように、管路のレイアウトを変更し、導水口３２を上記とは別の側板４０に設ける。つまり、導水口３２を側板４０における仕切板４２の側板３８側に設ける。これに対応して、側板４０に面接触するように、回動軸４３に、スクリーン４４とは反対側に無孔扇形状をなすシャッタ４９をこの回動軸４３を中心に回動可能に支持させる。このシャッタ４９も常にスクリーン４４およびレバー４５と一体に回動するもので導水口３２を閉塞可能となる。また、シャッタ４６は排出口３３のみを開閉する。

このような沈砂タンク１５において、発電中は、レバー４５を側板３８側に傾動させて、シャッタ４９が導水口３２を開き且つシャッタ４６が排出口３３を閉じる導水状態とされるとともに、スクリーン４４が流路上の流入口３１と導水口３２との間にあって流入口３１側の面部から導水口３２側の面部に向かう方向に水を通水させる状態となる。一方、レバー４５を反対の側板３７側に傾動させると、シャッタ４６およびスクリーン４４が回動軸４３を中心に一体に回動し、シャッタ４９が導水口３２を閉じ且つシャッタ４６が排出口３３を開く洗浄状態に切り替わるとともに、スクリーン４４が流入口３１と排出口３３との間に位置して上記とは逆向きに水を通水させる状態に切り替わる。このとき、スクリーン４４は通水方向出口側の面部が下側に向く。

「変形例１−３」
図９に示すように、変形例１−２と同様に、導水口３２を開閉するシャッタ４９と排出口３３を開閉するシャッタ４６とを別々に設けるとともに、底板３９の仕切板４２よりも排出口３３側の位置を下げ、さらに排出口３３も下げて、沈砂タンク部５１を設ける。

「変形例１−４」
図１０に示すように、底板３９に、導水口３２と排出口３３とを間に仕切板４２を挟むように設けるとともに、導水口３２を開閉するシャッタ５３と排出口３３を開閉するシャッタ５４とをリンク機構５５を介してスクリーン４４に連結させる。具体的に、リンク機構５５は、回動軸４３と直交するように配置され、回動軸４３を中心にスクリーン４４と一体に回動する回動アーム５６と、回動アーム５６の一端側とシャッタ５３とを連結させる連結アーム５７と、回動アーム５６の他端側とシャッタ５４とを連結させる連結アーム５８とを有している。

このような沈砂タンク１５において、発電中は、レバー４５を側板３８側に傾動させた状態にすることになり、回動アーム５６が側板３８側を低く側板３７側を高くするように回動してシャッタ５３を下げて導水口３２を開き且つシャッタ５４を上げて排出口３３を閉じる導水状態とされるとともに、スクリーン４４が流路上の流入口３１と導水口３２との間にあって流入口３１側の面部４４ａから導水口３２側の面部４４ｂに向かう方向に水を通水させる状態となる。一方、レバー４５を反対の側板３７側に傾動させると、スクリーン４４および回動アーム５６が回動軸４３を中心に回動し、シャッタ５３を上げて導水口３２を閉じ且つシャッタ５４を下げて排出口３３を開く洗浄状態に切り替わるとともに、スクリーン４４が流入口３１と排出口３３との間に位置して面部４４ｂ側から面部４４ａ側に水を通水させる状態に切り替わる。このとき、スクリーン４４は通水方向出口側の面部４４ａが下側に向く。

なお、以上と同様に、運転時と逆洗時とでスクリーン４４を通過する水の向きを弁機構４７の１アクションで変えるものであれば、流入口３１、導水口３２、排出口３３およびオーバーフロー口３４の少なくともいずれか一つの位置を変更等しても構わない。また、レバー４５による手動ではなくモータで駆動して弁機構４７を切り替えても良い。

次に、本発明に係る小規模水力発電装置の第２実施形態を図１１〜図１２を参照して以下に第１実施形態との相違部分を中心に説明する。

第２実施形態では第１実施形態に対し沈砂タンクが相違している。図１１に示す沈砂タンク６１は、半円筒状をなす湾曲側板６２と、湾曲側板６２の各端部から互いに平行に延出する一対の平板状の側板６３，６４と、これら側板６３，６４の湾曲側板６２とは反対の各端部同士をつなぐ平板状の側板６５とを有しており、湾曲側板６２の上部の中央に第１実施形態と同様の流入口３１が設けられている。この湾曲側板６２と対向する側板６５の上部の側板６３側に第１実施形態と同様のオーバーフロー口３４が設けられている。さらに底板６６の中央に対し側板６３側に第１実施形態と同様の排出口３３が設けられており、底板６６の中央に対し側板６４側に第１実施形態と同様の導水口３２が設けられている。

沈砂タンク６１の湾曲側板６２の中心位置には回動軸６８が鉛直に沿って設けられており、この回動軸６８と側板６５の中央とを結ぶように無孔長方形状の仕切板６９が、側板６３，６４と平行をなして取り付けられている。この仕切板６９は、底板６６の排出口３３側と導水口３２側とを仕切る位置に設けられている。回動軸６８には、この回動軸６８を中心に回動可能に金網等のメッシュからなる長方形状のスクリーン７０が支持されており、このスクリーン７０は、回動軸６８と湾曲側板６２とを結ぶように設けられている。このスクリーン７０の湾曲側板６２側には、スクリーン７０に沿って湾曲側板６２よりも外側に延出するレバー７１が固定されている。さらに、回動軸６８には、スクリーン７０とは反対側に無孔扇形状をなすシャッタ７３がこの回動軸６８を中心に回動可能に支持されている。このシャッタ７３は常にスクリーン７０およびレバー７１と一体に回動するもので、底板６６に面接触しており、排出口３３および導水口３２を閉塞可能となっている。

そして、図１２（ａ）に示すように、上記レバー７１を側板６４側に位置させた状態では、シャッタ７３が導水口３２を開き且つ排出口３３を閉じる導水状態になるとともに、スクリーン７０が流路上の流入口３１と導水口３２との間にあって流入口３１側の面部７０ａから導水口３２側の面部７０ｂに向かう方向に水を通水させる状態となる。その結果、沈砂タンク６１内に流入口３１側から導水口３２側つまりスクリーン７０を面部７０ａ側から面部７０ｂ側に通過するように水の流れが生じて、導水口３２から発電装置１７に流れることになる。その際に、沈砂タンク６１内に入り込んだ異物がスクリーン７０の主として面部７０ａで導水口３２側への移動が規制されることになる。

この状態から、上記レバー４５を側板６３側に回動させる（つまり左右反転させる）と、図１２（ｂ）に示すように、シャッタ７３およびスクリーン７０が回動軸６８を中心に一体に回動し、シャッタ７３が導水口３２を閉じ且つ排出口３３を開く洗浄状態に切り替わるとともに、スクリーン７０が流入口３１と排出口３３との間に位置して上記方向とは逆方向つまり面部７０ｂ側から面部７０ａ側に水を通水させる状態に切り替わる。つまり、スクリーン７０が、レバー７１、回動軸６８およびシャッタ７３からなる弁機構７４の導水状態から洗浄状態への切り替えに連動して回動することにより、流入口３１と排出口３３との間に位置して面部７０ｂ側から面部７０ａ側に水を通水させる状態に切り替わる。その結果、スクリーン７０の主として面部７０ａ側に付着していた異物が剥離され、排出口３３から外に排出される（つまり逆洗される）。

他方、この状態から、再び上記レバー７１を側板６４側に回動させると、図１２（ａ）に示すように、シャッタ７３およびスクリーン７０が回動軸６８を中心に一体に回動し、シャッタ７３が導水口３２を開き且つ排出口３３を閉じる導水状態に切り替わるとともに、スクリーン７０が流入口３１と導水口３２との間に位置して面部７０ａ側から面部７０ｂ側に水を通水させる状態に切り替わる。

以上のように、第２実施形態でも、弁機構７４が導水口３２を開き且つ排出口３３を閉じる導水状態にあるときスクリーン７０が流入口３１と導水口３２との間にあって流入口３１側から導水口３２側に向かう方向つまり面部７０ａから面部７０ｂに通過するように水を通水させることで異物の導水口３２への移動を規制する一方、弁機構７４が上記した導水状態から、導水口３２を閉じ且つ排出口３３を開く洗浄状態へ切り替えられると、この切り替えに連動してスクリーン７０が回動することにより、流入口３１と排出口３３との間に位置して前記とは逆方向つまり面部７０ｂから面部７０ａに通過するように水を通水させる状態に切り替わるため、スクリーン７０に付着していた異物が逆洗されて排出口３３から排出されることになる。このように、弁機構７４の切り替えに連動してスクリーン７０が回動して通水方向が切り替わるため、簡素な構造となり、コスト増を抑制できる。

上記した第２実施形態を以下の変形例２−１〜２−４のように変更することも可能である。

「変形例２−１」
図示は略すが、第１実施形態の変形例１−１のように、仕切板６９および弁機構７４を沈砂タンク６１に対し非対称の位置に設ける。この場合、スクリーン７０の回動範囲に合わせて湾曲側板６２も非対称に設けることになる。

「変形例２−２」
図１３に示すように、底板６６の仕切板６９と側板６３との間の部分を、排出口３３とともに位置を下げて低位板部６６ａとすることで沈砂タンク部７６を設けるとともに、回動軸６８を下方に延長して、底板６６の高位板部６６ｂに面接触して導水口３２を開閉するシャッタ７３と低位板部６６ａに面接触して排出口３３を開閉するシャッタ７８とを別々に設ける。

このような沈砂タンク６１において、発電中は、図１４（ａ）に示すように、レバー７１を側板６４側に回動させた状態とされ、その結果、シャッタ７３が導水口３２を開き且つシャッタ７８が排出口３３を閉じる導水状態とされ、スクリーン７０が流路上の流入口３１と導水口３２との間にあって流入口３１側の面部７０ａから導水口３２側の面部７０ｂに向かう方向に水を通水させる状態となる。。その際に、沈砂タンク６１内に水とともに入り込んだ異物のうち土砂等の重量の重い異物Ａは沈砂タンク部７６で沈降することになり、浮遊する主として木の葉等からなる重量の比較的軽い異物Ａがスクリーン７０で導水口３２側への移動が規制されることになる。このように異物の導水口３２側への進入が阻止されるため、異物が除去された状態の水が沈砂タンク６１から発電装置１７に流れることになる。

一方、適宜のタイミングでレバー７１を反対の側板６３側に傾動させると、シャッタ７３，７８およびスクリーン７０が回動軸６８を中心に一体に回動し、シャッタ７３が導水口３２を閉じ且つシャッタ７８が排出口３３を開く洗浄状態に切り替わるとともに、スクリーン７０が流入口３１と排出口３３との間に位置して面部７０ｂ側から面部７０ａ側に水を通水させる状態に切り替わる。すると、流入口３１側から水が給水されるとともに排出口３３から沈砂タンク６１内の水が排出されることになり、流入口３１側から排出口３３側つまり面部７０ｂ側から面部７０ａ側に水の流れが生じて、スクリーン７０の主として面部７０ａ側に付着していた異物が剥離され、排出口３３から外に排出される（つまり逆洗される）。

「変形例２−３」
図示は略すが、第１実施形態の変形例１−４のように、スクリーン７０およびレバー７１に連動するリンク機構を介してシャッタ７３，７８を開閉させる。この場合、シャッタ７３，７８は横向きに移動して開閉される。

なお、流入口３１、導水口３２、排出口３３およびオーバーフロー口３４の少なくともいずれか一つの位置を変更等しても構わず、例えば、流入口３１を沈砂タンク６１の上面に設けても良い。また、レバー７１による手動ではなくモータで駆動して弁機構７４を切り替えても良い。

次に、本発明に係る小規模水力発電装置の第３実施形態を図１５〜図１６を参照して以下に第１実施形態との相違部分を中心に説明する。

第３実施形態では、第１実施形態の仕切板とスクリーンとを入れ替えている。つまり、沈砂タンク８１の下部の中央には、底板３９から立ち上がり且つ側板３６とこれに対向する側板４０とを結ぶように長方形状の金網等からなるスクリーン８２が、側板３７，３８と平行をなして側板３６の排出口３３側と導水口３２側とを仕切る位置に取り付けられている。このスクリーン８２の上縁部には、側板３７，３８および底板３９と平行をなして回動軸４３が設けられており、この回動軸４３には、この回動軸４３を中心に回動可能に無孔長方形状の仕切板８４が支持されており、この仕切板８４は、側板３６と側板４０とを結ぶように設けられている。この仕切板８４の側板３６側には、仕切板８４に沿って上方に延出するレバー４５が固定されている。さらに、回動軸４３には、仕切板８４とは反対側に無孔扇形状をなすシャッタ４６がこの回動軸４３を中心に回動可能に支持されている。このシャッタ４６は常に仕切板８４およびレバー４５と一体に回動するもので、側板３６に面接触しており、排出口３３および導水口３２を閉塞可能となっている。

このような沈砂タンク８１において、発電中は、図１６（ａ）に示すように、レバー４５が側板３８側に傾動され、シャッタ４６が導水口３２を開き且つ排出口３３を閉じる導水状態とされ、スクリーン８２が流路上の流入口３１と導水口３２との間にあって流入口３１側の面部８２ａから導水口３２側の面部８２ｂに向かう方向に水を通水させる状態となる。その結果、沈砂タンク８１内に流入口３１から給水された水を導水口３２から発電装置１７に流すことになる。その際に、沈砂タンク８１内に水とともに入り込んだ異物はスクリーン８２で導水口３２側への移動が規制されることになる。このようにスクリーン８２で異物の導水口３２側への進入が阻止されるため、異物が除去された状態の水が沈砂タンク８１から発電装置１７に流れることになる。

一方、適宜のタイミングでレバー４５を反対の側板３７側に傾動させると、図１６（ｂ）に示すように、シャッタ４６および仕切板８４が回動軸４３を中心に一体に回動し、シャッタ４６が導水口３２を閉じ且つ排出口３３を開く洗浄状態に切り替わるとともに、スクリーン８２が流入口３１と排出口３３との間に位置して面部８２ｂ側から面部８２ａ側に水を通水させる状態に切り替わる。すると、流入口３１側から水が給水されるとともに排出口３３から沈砂タンク８１内の水が排出されることになり、流入口３１側から排出口３３側つまり面部８２ｂ側から面部８２ａ側に水の流れが生じて、スクリーン８２の主として面部８２ａ側に付着していた異物が剥離され、排出口３３から外に排出される（つまり逆洗される）。

以上のように、第３実施形態でも、レバー４５、回動軸４３および仕切板８４からなる弁機構４７が導水口３２を開き且つ排出口３３を閉じる導水状態にあるとき仕切板８４がスクリーン８２を流入口３１と導水口３２との間に位置させて流入口３１側から導水口３２側に向かう方向つまり面部８２ａから面部８２ｂに通過するように水を通水させることで異物の導水口３２への移動を規制する一方、弁機構７４が上記した導水状態から、導水口３２を閉じ且つ排出口３３を開く洗浄状態へ切り替えられると、この切り替えに連動して仕切板８４が回動することで、スクリーン８２を流入口３１と排出口３３との間に位置させて前記とは逆方向つまり面部８２ｂから面部８２ａに通過するように水を通水させる状態に切り替わるため、スクリーン８０に付着していた異物が逆洗されて排出口３３から排出されることになる。このように、弁機構７４の切り替えに連動して仕切板８４が回動してスクリーン８２の通水方向を切り替えるため、簡素な構造となり、コスト増を抑制できる。

上記した第３実施形態を以下の変形例３−１〜３−５のように変更することも可能である。

「変形例３−１」
図示は略すが、第２実施形態のシャッタのように仕切板を鉛直軸を中心に回動可能とする。

「変形例３−２」
図示は略すが、第１実施形態の変形例１−２のように、導水口３２を別の側板４０に設けて、回動軸４３の一側に排出口３３を開閉するシャッタを設け、回動軸４３の逆側に導水口３２を開閉するシャッタを設ける。

「変形例３−３」
図示は略すが、第１実施形態の変形例１−３のように、導水口３２を開閉するシャッタと排出口を開閉するシャッタとを別々に設けるとともに、底板３９の仕切板４２よりも排出口３３側の位置を下げ、さらに排出口３３も下げて、沈砂タンク部を設ける。

「変形例３−４」
図示は略すが、第１実施形態の変形例１−１のように、スクリーン７０および弁機構４７を沈砂タンク１５に対し非対称の位置に設ける。

なお、流入口３１、導水口３２、排出口３３およびオーバーフロー口３４の少なくともいずれか一つの位置を変更等しても構わない。また、レバー４５による手動ではなくモータで駆動して弁機構４７を切り替えても良い。

本発明に係る小規模水力発電装置の第１実施形態の全体構成を示す斜視図である。本発明に係る小規模水力発電装置の第１実施形態の発電装置を示す斜視図である。本発明に係る小規模水力発電装置の第１実施形態の沈砂タンクを示す透過斜視図である。本発明に係る小規模水力発電装置の第１実施形態の沈砂タンクを示す断面図である。本発明に係る小規模水力発電装置の第１実施形態の沈砂タンクの各状態を示す断面図である。本発明に係る小規模水力発電装置の第１実施形態の変形例１−１の沈砂タンクを示す断面図である。本発明に係る小規模水力発電装置の第１実施形態の変形例１−１の沈砂タンクの各状態を示す断面図である。本発明に係る小規模水力発電装置の第１実施形態の変形例１−２の沈砂タンクを示す透過斜視図である。本発明に係る小規模水力発電装置の第１実施形態の変形例１−３の沈砂タンクを示す断面図である。本発明に係る小規模水力発電装置の第１実施形態の変形例１−４の沈砂タンクを示す断面図である。本発明に係る小規模水力発電装置の第２実施形態の沈砂タンクを示す透過斜視図である。本発明に係る小規模水力発電装置の第２実施形態の沈砂タンクの各状態を示す平面図である。本発明に係る小規模水力発電装置の第２実施形態の沈砂タンクの変形例２−１を示す透過斜視図である。本発明に係る小規模水力発電装置の第２実施形態の沈砂タンクの変形例２−１を示す平面図（ａ）および側断面図（ｂ）である。本発明に係る小規模水力発電装置の第３実施形態の沈砂タンクを示す透過斜視図である。本発明に係る小規模水力発電装置の第３実施形態の沈砂タンクの各状態を示す断面図である。

符号の説明

１１小規模水力発電装置
１２水路
１３取水口
１５，６１沈砂タンク（異物除去タンク）
１６発電装置導水管（流路）
１７発電装置
２３クロスフロー水車（水車）
３１流入口
３２導水口
３３排出口
４７，７４弁機構
４４，７０スクリーン
６９仕切板

Claims

水路中に設置される取水口と、
該取水口で取水した水から異物を除去する異物除去タンクと、
該異物除去タンクを通過後の水が流路を介して導入されて該水の水力で発電する発電装置とを有する小規模水力発電装置であって、
前記異物除去タンクは、
前記取水口で取水した水を流入させる流入口と、
該流入口から流入した水を前記発電装置に送る導水口と、
前記流入口から流入した水を排出させる排出口と、
前記導水口を開き且つ前記排出口を閉じる導水状態と前記導水口を閉じ且つ前記排出口を開く洗浄状態とに切り替わる弁機構と、
前記弁機構が前記導水状態にあるとき前記流入口と前記導水口との間にあって前記流入口側から前記導水口側に向かう方向に水を通水させるスクリーンとを有し、
該スクリーンが、前記弁機構の前記導水状態から前記洗浄状態への切り替えに連動して回動することにより、前記流入口と前記排出口との間に位置して前記方向とは逆方向に水を通水させる状態に切り替わることを特徴とする小規模水力発電装置。
前記スクリーンは前記回動で上下反転することを特徴とする請求項１記載の小規模水力発電装置。
前記スクリーンは前記回動で左右反転することを特徴とする請求項１記載の小規模水力発電装置。
水路中に設置される取水口と、
該取水口で取水した水から異物を除去する異物除去タンクと、
該異物除去タンクを通過後の水が流路を介して導入されて該水の水力で発電する発電装置とを有する小規模水力発電装置であって、
前記異物除去タンクは、
前記取水口で取水した水を流入させる流入口と、
該流入口から流入した水を前記発電装置に送る導水口と、
前記流入口から流入した水を排出させる排出口と、
前記導水口を開き且つ前記排出口を閉じる導水状態と前記導水口を閉じ且つ前記排出口を開く洗浄状態とに切り替わる弁機構と、
前記弁機構が前記導水状態にあるとき前記流入口と前記導水口との間にあって前記流入口側から前記導水口側に向かう方向に水を通水させるスクリーンと、
該スクリーンに連続するように設けられた仕切板とを有し、
該仕切板が、前記弁機構の前記導水状態から前記洗浄状態への切り替えに連動して回動することにより、前記スクリーンを前記流入口と前記排出口との間に位置させて前記方向とは逆方向に水を通水させる状態に切り替えることを特徴とする小規模水力発電装置。
前記仕切板は前記回動で上下反転することを特徴とする請求項４記載の小規模水力発電装置。
前記仕切板は前記回動で左右反転することを特徴とする請求項４記載の小規模水力発電装置。