JP2016211585A - Hydraulic generating equipment - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To resolve some disadvantages that conventional hydraulic generating equipment using a river water flow is a device used in the water flow of deep depth requiring troublesome installation work for a screw and when water volume is increased at the time of typhoon or the like, it has been required to remove power generating equipment installed at a water surface or in submerged area that may become hindrance against the water flow.SOLUTION: Hydraulic power generating equipment of this invention so as to resolve the problems described above is constituted in such a manner that a rotary shaft of a main body of power generating equipment installed outside the water flow and a screw submerged in the water flow are connected to each other through a universal joint. The extremity end of the screw shaft can be oscillated around the universal joint, thereby the screw shaft faces toward a water flow direction and the power generating equipment can be easily installed. When the power generating equipment is installed at a river bottom area, the power generating device of this invention is installed at a power generating trench and a recess part of the power generator so as not to hinder the water flow at a river.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本願発明は、河川や水路の流水を利用した水力発電装置に関するものである。   The present invention relates to a hydroelectric power generation apparatus that uses flowing water in rivers and waterways.

本願発明は河川の中流域や水路の流水の水圧と流速を利用した小規模な発電装置である。水力発電装置として、ダム式発電や高低差を利用した水路式発電などの大規模投資の必要なものがあるが、ここでは、小規模の発電機を多数配置した、中規模発電を念頭に記述する。
河川にフロートを係留し、そのフロートの底にスクリューを配置して、スクリューの回転を伝達して発電機の回転軸を回し、発電する発電装置(特許文献1参照)がある。
また自然の河川の底にスクリューと発電機を沈めて、水位の変動に無関係に発電する小型水力発電機(特許文献2参照)がある。
The present invention is a small-scale power generation device that utilizes the water pressure and flow velocity of water flowing in the middle basin of rivers and waterways. Some hydroelectric generators require large-scale investment, such as dam-type power generation and water channel-type power generation using elevation differences, but here we describe medium-scale power generation with many small-scale generators in mind. To do.
There is a power generation device (see Patent Document 1) that generates electricity by mooring a float in a river, disposing a screw at the bottom of the float, transmitting the rotation of the screw, and rotating a rotating shaft of a generator.
There is also a small hydroelectric generator (see Patent Document 2) that generates power regardless of fluctuations in water level by sinking a screw and a generator at the bottom of a natural river.

特開2012−132386号公報JP 2012-132386 A 実用新案登録第3143189号公報Utility Model Registration No. 3143189

前述した発電装置には次のような問題点がある。フロートを浮かべることができる水深の深い所で適用する発電装置であり、浅い所では使用出来ない。目的の水流(一般的に水流の速い流れの中央部)の中にスクリューを配置するために、水面を占有するフロートを必要としている。また、河川では雨期や台風時には増水して、極めて速い流速で水が流れるため、基本的には流水面に物体(フロート)を浮かべることは不可能となる。
また前述の小型水力発電機には次のような問題点がある。河川や水路の底に配設するスクリューと発電機であるが、河床は勾配や凹凸がある。水流に対してスクリューを最適な方向に設置する必要があるため、設置に手間と時間がかかる作業であり、水深の深い所では特殊装備が必要な潜水作業が必要である。発電効率のよい速い流れ中に機器を設置することは、困難であるばかりか、危険を伴う作業である。河川の増水時には発電機が流水の障害となるため、あるいは機器が流されないために、事前に発電機を撤去する必要がある。また、一度河川が増水して機器を水流から取出した場合には、水位が下がる一、二週間は、機器の再配設は望めないため、発電休止期間が長い問題がある。
The power generator described above has the following problems. It is a power generation device that can be used in deep waters where floats can float, and cannot be used in shallow waters. In order to place the screw in the target water stream (generally the central part of the fast water stream), a float occupying the water surface is required. Also, in rivers, water increases during the rainy season and typhoon, and water flows at an extremely high flow rate, so it is basically impossible to float an object (float) on the surface of the water flow.
The above-mentioned small hydroelectric generator has the following problems. Screws and generators are installed at the bottom of rivers and waterways, but the riverbed has slopes and irregularities. Since it is necessary to install the screw in the optimal direction with respect to the water flow, installation is time-consuming and time-consuming, and diving work requiring special equipment is required at deep water. Installing equipment in a fast stream with good power generation efficiency is not only difficult, but also dangerous. It is necessary to remove the generator in advance because the generator becomes an obstacle to running water at the time of river increase or the equipment is not flushed. In addition, once the river has increased and the device is taken out of the water stream, the power level is suspended for a week or two, since the device cannot be relocated for one or two weeks.

社会的な意味で、前記発電装置は水面上を占有するための許可や権利が必要となる。また水辺がもたらす景観上の問題も生じる。また前記小型水力発電機の方式は、河川の河床に配置するが、河川の流水を阻害する異物として予め考慮する必要がある。 In a social sense, the power generation device requires permission and right to occupy the surface of the water. There are also landscape problems caused by water. Moreover, although the said small hydroelectric generator system is arrange | positioned in the riverbed of a river, it is necessary to consider beforehand as a foreign material which inhibits the flowing water of a river.

上記のような課題を解決するために本願発明の水力発電装置は、
発電用の回転軸を有した発電機本体を水流の外に設置し、回転軸の先端と水流に浸るスクリューとを自在継手で接続する構成とした装置である。そしてスクリュー軸を、自在継手を中心に先端を揺動可能にして、スクリューの回転が自在継手を介して回転軸に伝達することを特徴とする装置である。
また、前記回転軸が水流と概直角方向に向くように発電機本体を設置固定し、回転軸にギアを介して直角方向に接続する補助回転軸を装着した水力発電装置である。
また、スクリュー羽根が側壁や河床と接触することを防ぐ目的の回転自由なホイールを、スクリュー軸と直交する平面上に位置するように装着して、浅い水路や狭いトレンチでもスクリューの回転を妨げない水力発電装置とした。
また、スクリュー軸が逆回転継手を挟んで直列に複数に分割されたスクリュー軸として、水流の中にあって、スクリュー軸がより水流の方向に近づくような装置とした。
本願水力発電装置を河床に設置する場合には、スクリューが河床に設けた発電トレンチ内の水流に浸るように配置され、発電機本体は前記発電トレンチに隣接する河床に設けた発電機凹部に設置固定されて、発電機本体が河川の水流を阻害しないような構成とした。
In order to solve the above problems, the hydroelectric generator of the present invention is
This is a device in which a generator body having a rotating shaft for power generation is installed outside a water flow, and a tip of the rotating shaft and a screw immersed in the water flow are connected by a universal joint. The screw shaft is configured to be capable of swinging the tip about the universal joint, and the rotation of the screw is transmitted to the rotary shaft via the universal joint.
Further, the hydroelectric generator is provided with a generator main body installed and fixed so that the rotating shaft is oriented in a direction substantially perpendicular to the water flow, and an auxiliary rotating shaft connected to the rotating shaft in a right angle direction through a gear.
In addition, a rotation-free wheel intended to prevent the screw blades from coming into contact with the side wall or river bed is mounted on a plane perpendicular to the screw axis so that the screw rotation is not obstructed even in shallow waterways or narrow trenches. A hydroelectric power generator was used.
Moreover, it was set as the apparatus which is in a water flow and the screw shaft approaches the direction of a water flow more as a screw shaft divided | segmented into plurality in series across the reverse rotation joint.
When installing the hydroelectric generator of the present application on the river bed, the screw is placed so as to be immersed in the water flow in the power generation trench provided on the river bed, and the generator body is installed on the generator recess provided on the river bed adjacent to the power generation trench. It is fixed so that the generator body does not hinder the river flow.

本願水力発電装置は前記説明した構成であるから、以下のような効果を得ることが出来る。
本願発明の水力発電装置は、発電機本体を水流の外に配置し、スクリューのみが水流に浸るように配置する。スクリューは自在継手によって先端部が上下左右に揺動可能であるため、水流の押し流す力によってスクリュー軸は自然と水流と同じ方向を向き、結果としてスクリューは水流から効率よい回転力を得ることができる装置である。また、自在継手部分でスクリュー軸が折れ曲がることで、スクリューのより多くの部分を水流に浸すことができる。
Since the present hydroelectric generator has the above-described configuration, the following effects can be obtained.
In the hydroelectric generator of the present invention, the generator body is disposed outside the water flow, and only the screw is disposed in the water flow. Since the tip of the screw can swing up and down and right and left by a universal joint, the screw shaft naturally faces the same direction as the water flow by the force of the water flow, and as a result, the screw can obtain an efficient rotational force from the water flow. Device. Further, since the screw shaft is bent at the universal joint portion, a larger portion of the screw can be immersed in the water flow.

上記のような理由で本願水力発電装置は以下のような具体的利点がある。
・フロートを使わずに、発電機本体の有する長い回転軸と自在継手とで、スクリューを目的の水流の中に配置することができる。そのため、水面上を占有することもなく、水辺の景観への影響が少ない。
・フロートを使わないため、スクリューのみが水没する程度の浅い流れや狭い水路やトレンチであっても発電が可能である。
・自在継手の角度変化の許容範囲内で、スクリュー軸は角度可変である。発電機本体を大まかな(上記許容範囲の範囲内で)位置と高さと方向で設置しても、スクリュー軸は水流と同方向を向くため、発電機本体の設置作業が容易である。同じ理由で、スクリュー軸を意図的に流水の方向に向けて設置する必要がない。
・発電機本体は水流の影響を受けない外部に設置するため、河川の増水時にも発電機本体を撤去や移動する必要はない。また、スクリューは自在継手で連結されているため、容易にスクリューの先端を引き上げて水流から出すことができる。
・スクリューを水流の中から引き上げることや水流に入れることが容易なため、河川や水路の維持管理が容易に出来る。また、増水の直前にスクリューを引き上げ、増水終了の直後にスクリューを水流に戻すことができ、より長い時間、発電を継続することができる。・本願発電装置を河床に設置する場合には、トレンチや凹部に装置を納める。よって、本願装置は河川の流水の障害とならないばかりか、装置を増水時に撤去する必要がない。
For the reasons described above, the present hydroelectric generator has the following specific advantages.
-Without using a float, the screw can be placed in the target water stream with the long rotating shaft and universal joint of the generator body. Therefore, it does not occupy the surface of the water and has little influence on the waterside landscape.
・ Since no float is used, it is possible to generate electricity even in a shallow flow where only the screw is submerged, or in narrow waterways and trenches.
• The screw shaft is variable within the allowable range of universal joint angle change. Even if the generator main body is installed in a rough position (within the allowable range), the height and the direction, the screw shaft is oriented in the same direction as the water flow, so that the generator main body can be installed easily. For the same reason, it is not necessary to intentionally install the screw shaft in the direction of running water.
-Since the generator body is installed outside without being affected by water flow, it is not necessary to remove or move the generator body even when the river is flooded. Moreover, since the screw is connected by a universal joint, the tip of the screw can be easily lifted out of the water flow.
・ Because it is easy to pull up the screw from the water stream or put it into the water stream, it is easy to maintain and manage rivers and waterways. Further, the screw can be pulled up immediately before the water increase, and the screw can be returned to the water flow immediately after the water increase is completed, and power generation can be continued for a longer time.・ When installing the power generation device on the riverbed, place the device in the trench or recess. Therefore, the device of the present application does not become an obstacle to running water of the river, and it is not necessary to remove the device when the water increases.

また、本願発明の水力発電装置で次のような二次的な効果を得ることができる。
本願発明の発電装置は、安価で既に一般的工業製品として普及している水中ポンプのスクリューを逆回転させて水中発電機として使用することでも可能な安価な発電装置である。そして簡便で価格の安い連結具である自在継手を付加した程度の装置であるため経済的である。また、発電機本体の設置作業が容易で位置決めも大まかでよいことから、設置適用場所も多く、多数の発電機を並べて設置することができる。発電装置の数に対して陸上に設置する電気設備や送電線も少なくて済み効率が良い。
Moreover, the following secondary effects can be obtained with the hydroelectric generator of the present invention.
The power generator of the present invention is an inexpensive power generator that can be used as an underwater generator by rotating a screw of a submersible pump that is inexpensive and already widely used as a general industrial product. And since it is a device of the grade which added the universal joint which is a simple and cheap connector, it is economical. Moreover, since the installation work of the generator body is easy and the positioning may be rough, there are many installation application places, and a large number of generators can be installed side by side. Fewer electric facilities and transmission lines are installed on land for the number of power generation devices, and efficiency is high.

自然エネルギーを利用しての風力発電は、風向きや風力が不安定である。太陽光発電は夜間や曇天日には発電ができないなどの欠点がある。本願発明の水力発電装置は、水流の中にスクリューを設置する装置であるが、発電機本体が水流の外にあるため、比較的安定的に昼夜、増水時であっても発電を継続できる特徴がある。そして何より本願装置は、空気の1000倍の質量がある水の流れを利用して、小さなスクリューから大きな風車に匹敵するエネルギーを取り出すことができる装置である。 Wind power generation using natural energy is unstable in wind direction and wind power. Solar power generation has drawbacks such as being unable to generate power at night or on cloudy days. The hydroelectric power generation device of the present invention is a device in which a screw is installed in the water flow, but since the generator main body is outside the water flow, the power generation can be continued relatively stably even during daytime and nighttime, when the water is rising. There is. Above all, the present device is a device that can extract energy comparable to a large windmill from a small screw by using a flow of water having a mass 1000 times that of air.

以下図面を参照にしながら本願発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。実施例の説明に先立って本願発明を構成する部材と装置に関して説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Prior to the description of the embodiments, members and devices constituting the present invention will be described.

<スクリュー>
スクリュー1はプロペラのようなスクリュー羽根1bが複数枚スクリュー軸1aに取付けられた公知のものでよい。あるいはネジのように長い羽根を螺旋状にスクリュー軸1aに取付けられたものでもあってもよい。
スクリュー軸1aはスクリュー羽根1bの旋回円の直径より長く構成するとよい。スクリュー軸1aを長く構成することで、発電機本体2が水流11の外に固定されるにかかわらず、自在継手3と相まって、スクリュー1のより多くの部分が水流に浸ることが可能となる。スクリュー軸1aの後端(回転軸側端部)は、別途説明する自在継手に接続する構造とする。
<Screw>
The screw 1 may be a known one having a plurality of screw blades 1b such as a propeller attached to the screw shaft 1a. Alternatively, a long blade such as a screw may be spirally attached to the screw shaft 1a.
The screw shaft 1a is preferably configured to be longer than the diameter of the turning circle of the screw blade 1b. By configuring the screw shaft 1a to be long, a larger part of the screw 1 can be immersed in the water flow in combination with the universal joint 3, regardless of whether the generator body 2 is fixed outside the water flow 11. The rear end (rotary shaft side end) of the screw shaft 1a is connected to a universal joint described separately.

<ホイール>
ホイール4は自転車の前輪のようにリム4aとスポーク4bとハブ4cで構成される。リムの回転の中心であるハブはスクリュー軸もしくはスクリュー軸周りに設けられた回転を許す軸である。ホイールのリムはスクリュー軸1aに対して、直交平面上で、少なくとも一方方向に自由に回転する構造とするとよい。ホイール4の直径はスクリュー羽根1bが回転する外周円の直径よりも大きく構成する。
ホイール4の外周の形状は円形であっても多角形であってもよい。スクリュー軸1aへのホイール4の取付け位置はスクリュー軸1aの先端部分が最適である。しかし、スクリュー軸1aの後端や中央部分に複数取付けてもよい。
<Wheel>
The wheel 4 includes a rim 4a, a spoke 4b, and a hub 4c like a front wheel of a bicycle. The hub, which is the center of rotation of the rim, is a screw shaft or a shaft that allows rotation around the screw shaft. The rim of the wheel may be configured to freely rotate in at least one direction on an orthogonal plane with respect to the screw shaft 1a. The diameter of the wheel 4 is configured to be larger than the diameter of the outer peripheral circle around which the screw blade 1b rotates.
The shape of the outer periphery of the wheel 4 may be circular or polygonal. The tip of the screw shaft 1a is optimal for the mounting position of the wheel 4 to the screw shaft 1a. However, a plurality of screw shafts 1a may be attached to the rear end or central portion.

ここで、ホイールは図6で表すように回転軸(ハブ)と周囲のリム部を連結する部材であるスポークの形状を棒状とせずに板状とすることがよい。スクリューは自在継手の位置(スクリュー後端)を不動点として、スクリュー軸は軸回転しながら、水流の中でスクリューの先端は揺動する。その揺動は時に上下や左右に振れる場合や、犬の尾のように先端を回転させる場合がある。
板状のスポークは飛行機の水平翼と垂直翼のようにスクリュー軸が水流の中で真っ直ぐに進む(この場合スクリューは止まって水が流れる)作用をする。つまり翼の働きをする板状のスポークは、スクリュー軸が自在継手の位置を不動点として水流の方向と平行になるように作用するとともに、前記のような無駄な上下左右や回転の揺動を減少させる役割をする。スポークはハブを中心に放射状に三つ以上あるとよい。またこの場合、ホイールはスクリュー軸の軸回転方向及びその逆方向の双方向に自由に回転する構造がよい。
Here, as shown in FIG. 6, it is preferable that the wheel has a plate shape instead of a rod shape, which is a member that connects the rotating shaft (hub) and the surrounding rim portion. The screw is fixed at the position of the universal joint (the rear end of the screw), and the tip of the screw swings in the water flow while the screw shaft rotates. The swinging sometimes swings up and down, left and right, or rotates the tip like a dog's tail.
Plate-like spokes act like a plane's horizontal and vertical wings, where the screw shaft moves straight in the water stream (in this case, the screw stops and water flows). In other words, the plate-like spokes that act as wings act so that the screw shaft is parallel to the direction of the water flow with the position of the universal joint as the fixed point, and the above-mentioned wasteful up / down / left / right and rotation swings as described above. It plays a role of decreasing. There may be three or more spokes radially around the hub. In this case, the wheel preferably has a structure that freely rotates in both the axial direction of the screw shaft and the opposite direction.

<発電機本体>
発電機本体はモーターの中心に回転軸を有した一般的な水中ポンプのような構造でよい。ただし、ポンプを発電機として利用する場合は逆の利用形態になる。つまりスクリューの回転がモーターの中心の回転軸を回転させ、磁石とコイルの電磁誘導によって発電がおこなわれる構成となる。この場合、スクリューの形状や羽根の数を変えて、発電機として水流(流水の水圧と流速)をより効率よくとらえる形状にした方がよい。また、付帯装置としてスクリューの回転数を変えて発電機の回転軸を回す装置があってもよい。
つまり、本願発明の発電機本体は、防水機能も効率も耐久性も実績のある一般的な水中ポンプの製造技術で製作可能であり、安く大量に製作可能な発電機本体であると言える。
現在一般的に使われている水中ポンプには様々なタイプやサイズがある。本願発明の発電装置を人力やクレーンで容易に設置や撤去するのに適当なサイズは、スクリューの直径10〜100センチメートル程度が適当であろう。このサイズであれば本願水力発電装置のスクリューが水没する水深の水路や河川が日本国内でもいたるところに存在する。
また、実施例5で記述する土木工作物である発電トレンチと一体となった河床の発電機凹部に発電機本体を設置して用いる場合には、発電機本体は完璧な防水性が必要である。しかし、従来の水中ポンプの防水技術を利用することで難しいことはない。
<Generator body>
The generator body may have a structure like a general submersible pump having a rotating shaft at the center of the motor. However, when the pump is used as a generator, the usage pattern is reversed. That is, the rotation of the screw rotates the rotation shaft at the center of the motor, and power generation is performed by electromagnetic induction of the magnet and the coil. In this case, it is preferable to change the shape of the screw and the number of blades so that the water flow (water pressure and flow velocity) can be captured more efficiently as a generator. Moreover, there may be a device that rotates the rotating shaft of the generator by changing the number of rotations of the screw as an auxiliary device.
That is, it can be said that the generator body of the present invention is a generator body that can be manufactured by a general submersible pump manufacturing technique with a proven waterproof function, efficiency, and durability, and can be manufactured in large quantities at a low cost.
There are various types and sizes of currently used submersible pumps. A suitable size for installing or removing the power generation device of the present invention with human power or a crane easily is about 10 to 100 centimeters in diameter of the screw. With this size, there are water channels and rivers in Japan where the screw of the hydroelectric generator of the present application is submerged.
In addition, when the generator main body is installed and used in the generator recess of the river bed integrated with the power generation trench which is a civil engineering work described in Example 5, the generator main body needs to be completely waterproof. . However, it is not difficult to use the waterproof technology of the conventional submersible pump.

<自在継手>
自在継手は発電機の回転軸(又は補助回転軸)とスクリュー軸とを直列に連結して、二つの軸の角度の変化を自由に(自在継手の許容角度変化の範囲内で)許しながら、回転力を伝達する継手である。
自在継手は公知の自在継手であってよいが、水辺もしくは水中で使用するため、防錆性の優れた素材で構成されるものがよい。図7のA図とB図に自在継手の一例を表している。またC図(別の形態の自在継手)で表すように、単体の自在継手の一方の軸が回転軸の先端
と接続し、他方の軸がスクリュー軸の後端と接続する構成であってもよい。
<Universal joint>
The universal joint connects the generator's rotating shaft (or auxiliary rotating shaft) and the screw shaft in series, allowing the change of the angle of the two shafts freely (within the allowable angle change range of the universal joint), It is a joint that transmits rotational force.
Although a universal joint may be a well-known universal joint, since it is used in waterside or underwater, what is comprised with the raw material excellent in rust prevention property is good. An example of a universal joint is shown in FIGS. 7A and 7B. Also, as shown in FIG. C (universal joint of another form), one shaft of a single universal joint is connected to the tip of the rotating shaft, and the other shaft is connected to the rear end of the screw shaft. Good.

<ギア>
回転軸と補助回転軸を直角方向に接続するギアは公知のものであってよい。
例えば、ギアは発電機の回転軸と補助回転軸との間に二つのかさ歯車を配置して、二つの軸を直角方向に連結して、回転力を伝達する継手であってよい。
二つの回転軸とかさ歯車の角度や間隔を固定するためや、ギアの潤滑性や耐水性を確保するためにギアはギアボックス内に収納されているのがよい。ギアにおいて、かさ歯車の直径や歯数を違えて、回転軸と補助回転軸の回転速度を違えることも可能である。
<Gear>
A gear that connects the rotary shaft and the auxiliary rotary shaft in a perpendicular direction may be a known gear.
For example, the gear may be a joint that transmits rotational force by disposing two bevel gears between a rotating shaft and an auxiliary rotating shaft of a generator and connecting the two shafts in a right angle direction.
In order to fix the angle and interval between the two rotating shafts and the bevel gear, and to ensure the lubricity and water resistance of the gear, the gear is preferably housed in a gear box. In the gear, it is possible to change the rotation speed of the rotary shaft and the auxiliary rotary shaft by changing the diameter and the number of teeth of the bevel gear.

<逆回転継手>
逆回転継手は、逆回転継手の一方のスクリュー軸部分の回転力を他方のスクリュー軸部分に逆回転を伝達する継手であり、図9にその逆回転継手の一例を表す。
図9の説明図1は、逆回転継手の断面図を表している。入力側の正回転スクリュー1cが回転すると、逆回転継手6によって出力側の逆回転スクリュー1dに逆回転が伝わる構造である。
図9の説明図2は逆回転継手の歯車部分を分解して、入力側と出力側の回転軸が逆回転することを説明する図である。矢印はそれぞれのかさ歯車の正面側の回転方向を表している。入力側回転軸に固定されたかさ歯車が一方に回転すると、補助かさ歯車を介して出力側回転軸に固定されたかさ歯車が逆回転することが図で表されている。逆回転継手は別な構造の逆回転を伝える継手であってもよい。
水流の力で、正回転スクリューにはスクリュー軸が正回転するようなスクリュー羽根が取付けられ、逆回転スクリューにはスクリュー軸が逆回転するようにスクリュー羽根が取付けられる。逆回転継手の存在で、双方のスクリュー軸は相互に逆回転しながら、その回転力を消し合うことにならず、その回転力を助け合う働きをする。つまり逆回転継手は、スクリュー軸の回転に抵抗する発電機本体の回転軸に、自在継手で接続している正回転スクリュー軸部分の回転を、その先端部に逆回転継手で接続する逆回転のスクリュー軸部分の逆回転が、正回転スクリューの回転力を補助する役割をする継手である。
<Reverse rotation joint>
The reverse rotation joint is a joint that transmits the rotational force of one screw shaft portion of the reverse rotation joint to the other screw shaft portion, and FIG. 9 shows an example of the reverse rotation joint.
Description of FIG. 9 FIG. 1 shows a cross-sectional view of a reverse rotation joint. When the forward rotation screw 1c on the input side rotates, the reverse rotation is transmitted to the reverse rotation screw 1d on the output side by the reverse rotation joint 6.
Description of FIG. 9 FIG. 2 is a diagram for explaining that the gear portion of the reverse rotation joint is disassembled and the rotation shafts on the input side and the output side rotate reversely. Arrows indicate the direction of rotation on the front side of each bevel gear. When the bevel gear fixed to the input side rotating shaft rotates in one direction, the bevel gear fixed to the output side rotating shaft reversely rotates via the auxiliary bevel gear. The reverse rotation joint may be a joint that transmits reverse rotation of another structure.
A screw blade is attached to the forward rotation screw so that the screw shaft rotates in the forward direction by the force of the water flow, and a screw blade is attached to the reverse rotation screw so that the screw shaft rotates in the reverse direction. Due to the presence of the reverse rotation joint, both screw shafts rotate in the reverse direction to each other and do not cancel out the rotational force, but serve to assist the rotational force. In other words, the reverse rotation joint is a reverse rotation connection in which the rotation of the forward rotation screw shaft connected by the universal joint is connected to the rotation shaft of the generator body that resists the rotation of the screw shaft, and the distal end is connected by the reverse rotation joint. The reverse rotation of the screw shaft portion is a joint that serves to assist the rotational force of the forward rotating screw.

<発電トレンチ>
発電トレンチ7は河川の河床に設ける河川水を流すトレンチであり、本願水力発電装置の一部をなす土木工作物である。河川の中にあって、乾期であっても水流が確保される低部に構築すると都合がよい。河川の増水時には流水に水没する土木工作物である。
発電トレンチは河川の増水時に破壊されない強度を確保するため、底部や側壁をコンクリート製とすることがよい。発電トレンチの内空は予定のスクリューが入る高さと深さ以上であり、トレンチの断面形状は清掃や異物除去の作業が容易に出来るように矩形もしくは逆台形とすることがよい。発電トレンチ延長は長いほどよい。発電トレンチが長いほど本願発電装置を数多く設置することが出来て効率的に利用することができる。発電トレンチの流入口に、コンクリートや金属製の柵や網状の異物除去設備を設けると、スクリューの回転を阻害する異物の侵入を防ぐことができる。また同様に、発電トレンチの上に柵や網状の蓋を設けるとよい。
<Power generation trench>
The power generation trench 7 is a trench for flowing river water provided on the riverbed of the river, and is a civil engineering workpiece that forms part of the hydroelectric power generation device of the present application. It is convenient to construct it in the lower part of the river where water flow is ensured even during the dry season. It is a civil engineering work that is submerged in running water when the river waters increase.
The power generation trench is preferably made of concrete at the bottom and side walls in order to ensure the strength that will not be destroyed when the river increases. The inner space of the power generation trench is more than the height and depth at which a predetermined screw can be inserted, and the cross-sectional shape of the trench is preferably rectangular or inverted trapezoidal so that cleaning and foreign matter removal can be easily performed. The longer the power generation trench extension, the better. The longer the power generation trench, the more power generation devices of the present application can be installed and the more efficiently used. If a concrete or metal fence or a net-like foreign material removal facility is provided at the inlet of the power generation trench, it is possible to prevent the intrusion of foreign materials that inhibit the rotation of the screw. Similarly, a fence or a net-like lid may be provided on the power generation trench.

<発電機凹部>
発電機凹部8は本願発明の発電機本体を収納する凹部であり、発電トレンチに隣接して河床に構築するコンクリート製の土木工作物である。発電機本体の回転軸が発電トレンチに突き出すように、発電機本体を発電機凹部内に設置固定する。
河川の増水時にはこの発電機凹部は水没するが、凹部であるため、凹部内部は水流の外部であり、発電機本体が流水を阻害することはない。発電機凹部には、コンクリートもしくは金属製の蓋を設けると、河川や河川敷の管理や利用に際して、人が穴に落ちるような危険がなくなる。
尚、発電機本体2はこの発電機凹部の蓋8aに設置固定することがよい。蓋を開けることで発電機本体を水の溜まった発電機凹部から取出すことができ、また蓋に固定して蓋を閉めることで発電機本体の設置固定ができる。水の溜まった凹部に発電機本体を設置するというやりにくい作業を避けることができる。
<Generator recess>
The generator recess 8 is a recess that houses the generator body of the present invention, and is a civil engineering work made of concrete that is constructed on the river bed adjacent to the power generation trench. The generator body is installed and fixed in the generator recess so that the rotating shaft of the generator body protrudes into the power generation trench.
This generator recess is submerged at the time of river increase, but since it is a recess, the inside of the recess is outside the water flow, and the generator main body does not obstruct the water flow. If a lid made of concrete or metal is provided in the recess of the generator, there is no danger of people falling into holes when managing and using rivers and riverbeds.
The generator body 2 is preferably installed and fixed on the lid 8a of the generator recess. By opening the lid, the generator body can be taken out from the recessed portion of the generator where water has accumulated, and the generator body can be installed and fixed by fixing the lid to the lid and closing the lid. It is possible to avoid the difficult task of installing the generator body in the recessed portion where water has accumulated.

発電機本体によって発電された電気は電気ケーブルによって陸上にある電気設備に送電され、公知の電機装置により蓄電、変圧等の処置をし、電力消費設備や商用電力系統に送電する。電気ケーブルはケーブルダクトの中を配線するとよい。河川の流下物による損傷を防ぐことができる。
ケーブルボックスは、発電機本体からの電気ケーブルとケーブルダクト内の電気ケ-ブル
をケーブルボックス内で接続することで、電気ケーブル接続の機能性と防水性を保つためのものでるが、別な形式のケーブル接続方法であってもよい。
Electricity generated by the generator main body is transmitted to an electric facility on land by an electric cable, and measures such as storage and transformation are performed by a known electric device, and the electric power is transmitted to a power consuming facility or a commercial power system. Electrical cables should be routed in cable ducts. It can prevent damage from river runoff.
The cable box is used to maintain the functionality and waterproofness of the electrical cable connection by connecting the electrical cable from the generator body and the electrical cable in the cable duct within the cable box. The cable connection method may be used.

図1は本願発明の実施例1を説明する図であり、平面、側面、断面からの説明図である。以下図1を参照にして説明する。
本願第一の発明の水力発電装置は、水流11の外に設置固定される、発電用の回転軸2aを有した発電機本体2と、スクリュー軸1aにスクリュー羽根1bが固定された前記水流11に浸るスクリュー1と、前記回転軸2aの先端と前記スクリュー軸1aの後端とを直列に接続する自在継手3とで構成される水力発電装置である。
そして、前記スクリュー1の前記スクリュー軸1aを、前記自在継手3を中心に先端を揺動可能にして、前記スクリュー1の回転が前記自在継手3を介して前記回転軸2aに伝達されることを特徴とする水力発電装置である。
図1で表すように本願の水力発電装置は、発電機本体2を水流11の外に設置固定している。そのため、発電機本体2が水流を阻害して流速を下げることなく発電効率を下げることがない。また、発電機本体2が増水時の水流の障害とならない利点がある。
スクリュー1は水流11に浸るように配置される。スクリュー1は自在継手3によって後端は位置的に固定されるが、先端は自在継手の角度変化の許容範囲3a内で上下左右に揺動可能であり、スクリュー軸1aは軸回転が可能である。吹き流しが風の中で風上から風下の方向を示すように、スクリュー1を水流11に浸したとき、水流11がスクリュー羽根1bを押し流す力によって、スクリュー軸1aには自然と水流の方向11aと平行方向になろうとする力が作用する。結果としてスクリュー1は水流の方向11aと平行方向に近づき、水流11から効率よい回転力を得ることができる装置である。
また、自在継手3部分でスクリュー軸1aと回転軸2aが折れ曲がることで、スクリュー1のより多くの部分を水流11に浸すことができる利点がある。また、長い回転軸2aを用いることで、スクリュー1をより離れた水流11の速い場所に配置することもできて、発電効率を上げることができる。
さらに、自在継手3があることで、発電機本体2を大まかな高さや方向に設置しても、前述の理由でスクリュー軸1aは水流の方向11aとほぼ同じ方向を向く。つまり、自在継手3の角度変化の許容範囲3a内で、発電機本体2の設置精度を許容できるため、発電機本体2の設置が容易であるという利点がある。また、スクリュー1の設置作業も水流の方向に合わせて設置する必要はない。スクリューを、自在継手を中心として旋回させながら水流の中に投入するだけの簡単な作業で、スクリュー軸を水流の方向と平行方向に近づけて配置することができるメリットがある。
FIG. 1 is a diagram for explaining a first embodiment of the present invention, which is an explanatory diagram from a plane, a side surface, and a cross section. This will be described with reference to FIG.
The hydroelectric generator of the first invention of the present application is a generator body 2 having a power generation rotating shaft 2a installed and fixed outside the water flow 11, and the water flow 11 having screw blades 1b fixed to the screw shaft 1a. It is a hydroelectric generator comprised by the universal joint 3 which connects the screw 1 immersed in 1 and the front-end | tip of the said rotating shaft 2a, and the rear end of the said screw shaft 1a in series.
Then, the screw shaft 1a of the screw 1 is made swingable at the tip of the universal joint 3, and the rotation of the screw 1 is transmitted to the rotary shaft 2a via the universal joint 3. This is a hydroelectric power generation device.
As shown in FIG. 1, the hydroelectric generator of the present application has the generator body 2 installed and fixed outside the water flow 11. Therefore, the generator main body 2 does not hinder the water flow, and the power generation efficiency is not lowered without lowering the flow velocity. Moreover, there exists an advantage by which the generator main body 2 does not become an obstacle of the water flow at the time of water increase.
The screw 1 is arranged to be immersed in the water stream 11. The rear end of the screw 1 is fixed in position by the universal joint 3, but the front end can be swung up and down and left and right within an allowable angle change range 3a of the universal joint, and the screw shaft 1a can rotate. . When the screw 1 is immersed in the water flow 11 so that the windsock indicates the direction from the windward to the windward in the wind, the water flow 11 naturally pushes the screw blade 1b and the screw shaft 1a naturally has the direction 11a of the water flow. A force that tries to be parallel is applied. As a result, the screw 1 approaches the direction parallel to the water flow direction 11 a and is an apparatus that can obtain an efficient rotational force from the water flow 11.
Further, since the screw shaft 1a and the rotating shaft 2a are bent at the universal joint 3 portion, there is an advantage that more portions of the screw 1 can be immersed in the water flow 11. Moreover, by using the long rotating shaft 2a, the screw 1 can be arranged at a place where the water flow 11 is further away and the power generation efficiency can be increased.
Furthermore, the universal joint 3 allows the screw shaft 1a to be oriented in substantially the same direction as the water flow direction 11a for the reasons described above even when the generator body 2 is installed in a rough height or direction. That is, since the installation accuracy of the generator main body 2 can be allowed within the allowable range 3a of the angle change of the universal joint 3, there is an advantage that the generator main body 2 can be easily installed. Further, it is not necessary to install the screw 1 according to the direction of the water flow. There is a merit that the screw shaft can be arranged close to the direction parallel to the direction of the water flow by a simple operation of simply turning the screw around the universal joint into the water flow.

図2は、スクリューの後端に自在継手3があることで、スクリュー1の先端を引き上げて、スクリュー1を水流11の外に出すことも出来ることを説明する平面説明図と側面説明図と断面説明図である。スクリュー1先端にホイール4を装着した場合は、ホイール4を吊上げる方法で、簡単にスクリューを水流から引き上げ、地上部14にあずけるだけで、水路11bからスクリューを撤去することが可能である。つまり、増水時の水路11bの管理や流路の清掃時に障害とならない発電装置である。 FIG. 2 is a plane explanatory view, a side explanatory view, and a cross section for explaining that the universal joint 3 is provided at the rear end of the screw so that the tip of the screw 1 can be pulled up and the screw 1 can be taken out of the water flow 11. It is explanatory drawing. When the wheel 4 is attached to the tip of the screw 1, it is possible to remove the screw from the water channel 11 b simply by lifting the wheel 4 from the water flow and placing it on the ground portion 14 by lifting the wheel 4. That is, it is a power generation device that does not become an obstacle when managing the water channel 11b at the time of water increase or cleaning the flow channel.

図3は、本願発明の発電装置の実施例1の別の形態の説明図である。自在継手3をスクリュー軸1aとスクリュー軸1aとの連結に採用した実施例を表している平面説明図と側面説明図である。スクリューの配置が水路の上下左右の形状に追随して、大きな力の軸回転力を得ることができる。 FIG. 3 is an explanatory diagram of another form of the power generator according to the first embodiment of the present invention. It is the plane explanatory view and side explanatory drawing showing the Example which employ | adopted the universal joint 3 for the connection of the screw shaft 1a and the screw shaft 1a. The arrangement of the screws follows the shape of the water channel in the vertical and horizontal directions, and a large axial rotational force can be obtained.

図4は本願第二の発明の水力発電装置の説明図である。
本願第二の発明の水力発電装置は前記第一の発明の水力発電装置に加えて、回転軸2aが水流11と概直角方向に向くように前記発電機本体2を設置固定し、前記回転軸2aと前記自在継手3との間に、前記回転軸2aとギア5を介して直角方向に接続する補助回転軸2bを装着して、前記補助回転軸2bの先端と前記スクリュー軸1aの後端とを直列に自在継手3で接続したことを特徴とする水力発電装置である。
回転軸2aが水流11と概直角方向に向くことは、発電機本体2から目的とする水流(流れの速い部分)まで概最短距離を選ぶことであり、回転軸2aの長さを最短にすることができる利点がある。回転軸2aとギア5を介して直角方向に接続する補助回転軸2bを装着して、補助回転軸2bの先端と前記スクリュー軸1aの後端とを直列に自在継手で接続することで、前述と同様にスクリュー軸1aは自然と水流の方向11aとほぼ同じ方向を向く装置を構成することができる。
河川や水路の幅が広い場合や、岸に発電機本体2を設置できる場合に効果のある発電装置であるとともに、発電機本体2が陸上部にあるため維持管理が容易にできるメリットがある。
尚、ここでは発電機本体と回転軸及びギアの位置を固定するために、水路を跨ぐ補強部材9aを用いている。補強部材を用いることで、より設置条件の悪い水路や河川の岸辺に発電機本体を設置することが可能となる。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the hydroelectric generator of the second invention of the present application.
In addition to the hydroelectric generator of the first invention, the hydroelectric generator of the second invention of the present application is installed and fixed to the generator main body 2 so that the rotating shaft 2a faces a direction substantially perpendicular to the water flow 11, and the rotating shaft An auxiliary rotary shaft 2b that is connected to the rotary shaft 2a and a gear 5 at a right angle is mounted between the universal joint 3a and the universal joint 3, and the tip of the auxiliary rotary shaft 2b and the rear end of the screw shaft 1a Is a hydraulic power generator characterized by being connected in series by a universal joint 3.
The fact that the rotating shaft 2a is oriented in a direction substantially perpendicular to the water flow 11 means that the approximate shortest distance is selected from the generator body 2 to the target water flow (the fast flowing portion), and the length of the rotating shaft 2a is minimized. There are advantages that can be made. By attaching the auxiliary rotating shaft 2b that is connected to the rotating shaft 2a and the gear 5 at a right angle and connecting the tip of the auxiliary rotating shaft 2b and the rear end of the screw shaft 1a in series with a universal joint, Similarly, the screw shaft 1a can constitute a device that naturally faces substantially the same direction as the water flow direction 11a.
This is a power generation device that is effective when the width of rivers and waterways is wide, or when the generator main body 2 can be installed on the shore, and because the generator main body 2 is on the land, there is an advantage that it can be easily maintained.
Here, in order to fix the position of the generator main body, the rotating shaft, and the gear, the reinforcing member 9a straddling the water channel is used. By using the reinforcing member, it is possible to install the generator main body on a waterway or a river shore where the installation conditions are worse.

図1、2、3及び4で表しているように、本願第三の発明の水力発電装置は前記第一又は第二の発明の水力発電装置に加えて、スクリュー軸1aに、スクリュー羽根1bが側壁や河床と接触することを防ぐ目的の回転自由なホイール4を、前記スクリュー軸1aと直交する平面上に位置するように装着し、該ホイール4は前記スクリュー軸1aを中心軸として、前記スクリュー羽根1bの旋回半径より大きい半径を有していることを特徴とする水力発電装置である。
前述のホイール4はいわばスクリュー1周りのスペーサーの役割をする。このホイールの存在によって本願水力発電装置はスクリュー羽根1bが概ね水に浸かる程度の浅い水流や、ホイール4が入る程度の狭い水路であっても、スクリュー1が回転して発電することが可能となる。ホイールはスクリュー軸に対して回転自由であり、ホイールが河床等に接触して動かなくなっても、スクリューは回転を続けることができる効果がある。また水深が深い場合や水路の幅が広い場合には、ホイール4のスポーク4bは前述のように翼の役割をする板状のスポークを採用することが効率的である。前述のように板状のスポークは飛行機の水平、垂直翼と同様の働きをして、スクリュー軸の無駄な揺動を抑えると同時に、スクリュー軸を水流の方向と平行方向により一層近づける作用をする。
As shown in FIGS. 1, 2, 3 and 4, the hydroelectric generator of the third invention of the present application includes a screw blade 1b on the screw shaft 1a in addition to the hydroelectric generator of the first or second invention. A rotation-free wheel 4 for preventing contact with a side wall or a river bed is mounted so as to be positioned on a plane orthogonal to the screw shaft 1a, and the wheel 4 has the screw shaft 1a as a central axis and the screw The hydroelectric generator has a radius larger than the turning radius of the blade 1b.
The wheel 4 functions as a spacer around the screw 1. Due to the presence of this wheel, the hydroelectric generator of the present application can generate power by rotating the screw 1 even in a shallow water flow in which the screw blade 1b is almost immersed in water or a narrow water channel in which the wheel 4 enters. . The wheel is free to rotate with respect to the screw shaft, and even if the wheel comes into contact with the river bed or the like and does not move, the screw can continue to rotate. Further, when the water depth is deep or the width of the water channel is wide, it is efficient to employ the plate-like spokes that serve as wings as the spokes 4b of the wheel 4 as described above. As described above, the plate-like spokes work in the same way as the horizontal and vertical wings of an airplane to suppress unnecessary screw shaft oscillation, and at the same time, make the screw shaft closer to the direction parallel to the direction of water flow. .

本願第四の発明の水力発電装置は前記第一、二又は第三の発明の水力発電装置に加えて、前述の逆回転継手を装着した水力発電装置である。図8は逆回転継手を装着したスクリューの説明図である。
本願第四の水力発電装置は、スクリュー軸1aが逆回転継手6を挟んで直列に複数に分割されたスクリュー軸1aである。そして、前記逆回転継手6は該逆回転継手6の一方のスクリュー軸部分の回転力を該逆回転継手の他方のスクリュー軸部分に逆回転を伝達する継手である。前記一方のスクリュー軸部分に固定されるスクリュー羽根と前記他方のスクリュー軸部分に固定されるスクリュー羽根は、水流によってそれぞれのスクリュー軸部分を逆回転させる形状でスクリュー軸部分に固定されていることを特徴とする水力発電装置である。
スクリュー1は、後端は自在継手3によって位置的に固定されているが、先端は自由に揺動する構造である。水流11の中で一方向に回転する一本のスクリュー軸1aは、若干ではあるが水流11と斜めの方向になる傾向がある。逆回転継手6は一本のスクリュー1を直列に分割して正回転スクリュー1cと逆回転スクリュー1dを適度の割合で連結することで、その傾向を緩和する装置である。例えば、正回転スクリューがスクリューを左に傾けようとする場合、逆回転スクリューはスクリューを反対の右に傾けようとする。その相反する傾向を双方のスクリューが一本のスクリューとなることで、互いの傾向を消し合う作用をすることができる。しかし前述したように、軸回転力を互いに消し合うことはない。
水深や水路幅が大きい場合に、スクリュー軸が斜めに傾くことは、水流の力を十分に利用しないことで効率が下がる。また前述したように、スクリューの揺動は状況によって、上下や左右に振れる場合や、犬の尾のように先端を回転させる場合がある。この逆回転継手6はそのような現象を抑える役割をする。また公共の河川や水路において、スクリューが水流と同一方向により近づくことで、社会的に許容された水流部分をはみ出さないように措置する装置である。
A hydroelectric generator according to a fourth invention of the present application is a hydroelectric generator equipped with the above-described reverse rotation joint in addition to the hydroelectric generator of the first, second or third invention. FIG. 8 is an explanatory view of a screw equipped with a reverse rotation joint.
The fourth hydraulic power generation device of the present application is a screw shaft 1a in which the screw shaft 1a is divided into a plurality of pieces in series with the reverse rotation joint 6 interposed therebetween. The reverse rotation joint 6 is a joint that transmits the rotational force of one screw shaft portion of the reverse rotation joint 6 to the other screw shaft portion of the reverse rotation joint. The screw blade fixed to the one screw shaft portion and the screw blade fixed to the other screw shaft portion are fixed to the screw shaft portion in a shape that reversely rotates each screw shaft portion by a water flow. This is a hydroelectric power generation device.
The screw 1 has a structure in which a rear end is fixed in position by a universal joint 3 but a tip freely swings. One screw shaft 1a rotating in one direction in the water flow 11 tends to be in a direction oblique to the water flow 11 although it is slightly. The reverse rotation joint 6 is a device that alleviates the tendency by dividing one screw 1 in series and connecting the forward rotation screw 1c and the reverse rotation screw 1d at an appropriate ratio. For example, if the forward rotating screw tries to tilt the screw to the left, the reverse rotating screw will try to tilt the screw to the opposite right. By making both the screws become one screw with the opposite tendency, it is possible to act to cancel each other's tendency. However, as described above, the shaft rotational forces do not cancel each other.
When the water depth or channel width is large, the slanting of the screw shaft is less efficient because the water flow force is not fully utilized. As described above, depending on the situation, the screw may swing up and down, left and right, or the tip may be rotated like a dog's tail. The reverse rotary joint 6 serves to suppress such a phenomenon. In addition, in public rivers and waterways, it is a device that measures to prevent the socially permissible water flow portion from sticking out by approaching the screw in the same direction as the water flow.

本願第五の発明の水力発電装置は前記第一、二、三又は四の発明の水力発電装置を使って、水位変化のある河川において増水時であっても発電が可能ならしめる水力発電装置である。図5は本願第五の発明の実施例5を説明する図である。
本願第五の発明の水力発電装置は、スクリュー1が河床に設けた発電トレンチ7内の水流11に浸るように配置され、発電機本体2は前記発電トレンチ7に隣接する河床に設けた発電機凹部8に設置固定されていて、発電機本体2が河川の水流11を阻害しないように構成されていることを特徴とする水力発電装置である。
本願第五の発明の水力発電装置は、スクリューは河床に設けた発電トレンチ内部に収納されるため、河川の流れの障害とならない。また発電機本体も発電トレンチの脇であり、河床に設けた発電機凹部に収納されるため、河川の流れの障害とならない。
本願装置は発電トレンチと発電機凹部という土木工作物の構築を必要する。しかしこれらの工作物は、ダム式発電装置や落差を利用した水路式発電装置の土木工作物と比較して格段に安価である。本願発明のこれら土木工作物は乾期や渇水期に一般的に実施する河川改修工事である堤防や堰堤、護岸工事と同様に容易に構築可能な工作物である。
前記したように、発電機本体の耐久性や防水性は水中ポンプで実績のある工業製品であり、長期間水中に在っても問題はない。発電トレンチは河床を掘り下げることにより、水量の少ない乾期であっても水流の確保が可能である。発電機本体の点検は、乾期に行うことで容易である。また発電トレンチに発生する堆砂や異物の堆積には、スクリューの先端を持上げることで、容易にトレンチ内の清掃や異物を除去することが可能である。
スクリュー、発電トレンチ、発電機本体、発電機凹部、自在継手で構成された本願第五の発明の発電装置は、河川の増水期や水量の少ない乾期であっても昼夜を通じて発電を継続することが可能であり、運転時間の長い効率の良い装置であるということが出来る。
また、増水時には本願発電装置は水面下でいっさい見えることはない。また乾期にあっても、発電機本体は発電機凹部の中に隠れ、またスクリューは発電機トレンチの中に隠れるため、河川の景観にほとんど影響しない土木工作物であり発電装置である。また河川の水面上にフロート等を浮かべる必要もないので、水面の占拠や景観等の問題もない。
The hydroelectric generator of the fifth invention of the present application is a hydroelectric generator that uses the hydroelectric generator of the first, second, third, or fourth invention to make it possible to generate power even in the case of water increase in a river with a water level change. is there. FIG. 5 is a view for explaining a fifth embodiment of the fifth invention of the present application.
The hydroelectric generator of the fifth invention of the present application is arranged such that the screw 1 is immersed in the water flow 11 in the power generation trench 7 provided on the river bed, and the generator body 2 is provided on the river bed adjacent to the power generation trench 7. The hydroelectric power generator is characterized in that the generator main body 2 is installed and fixed in the concave portion 8 so as not to obstruct the water flow 11 of the river.
In the hydraulic power generation apparatus according to the fifth aspect of the present invention, the screw is housed inside the power generation trench provided in the river bed, so that it does not hinder the flow of the river. In addition, the generator body is located beside the power generation trench and is housed in the generator recess provided in the river bed, so that it does not hinder the flow of the river.
The device of the present application requires the construction of a civil engineering work such as a power generation trench and a power generator recess. However, these workpieces are much cheaper than civil engineering works of dam type power generators and water channel type power generators using a head. These civil engineering works of the present invention are works that can be easily constructed in the same manner as the dike, dam, and bank protection works that are river renovation works generally carried out during the dry and drought periods.
As described above, the durability and waterproofness of the generator body are industrial products that have been proven in submersible pumps, and there is no problem even if they remain in the water for a long time. The power generation trench can dig down the river bed to secure a water flow even in the dry season when the amount of water is low. Inspection of the generator body is easy by performing it during the dry season. In addition, when depositing sediment or foreign matter generated in the power generation trench, it is possible to easily clean the trench and remove foreign matter by lifting the tip of the screw.
The power generation device of the fifth invention of the present application composed of a screw, a power generation trench, a power generator main body, a power generator recess, and a universal joint can continue power generation throughout the day and night even in the river water increase period and the dry season with a small amount of water. It is possible and can be said to be an efficient device with a long operation time.
In addition, the power generation device of the present application is never seen under the surface of the water at the time of water increase. Even during the dry season, the generator body is hidden in the generator recess, and the screw is hidden in the generator trench. In addition, there is no need to float on the water surface of the river, so there are no problems such as occupation of the water surface or landscape.

以上説明したように本願発明の水力発電装置は、個々の発電機本体は小さく、発電量も少ないが、多数を一つの水路やトレンチに並べて設置することが出来る。多数の発電機を連続して設置可能であるため、電気ケーブル、蓄電池装置、電力計測装置や送電設備が集約でき、コスト低減となる。また維持管理の効率がよい。   As described above, the hydroelectric generator of the present invention has a small individual generator main body and a small amount of power generation, but a large number can be installed side by side in one water channel or trench. Since a large number of generators can be installed in succession, electric cables, storage battery devices, power measuring devices and power transmission facilities can be consolidated, resulting in cost reduction. Also, maintenance efficiency is good.

本願発明の発電装置は、国土のいたるところにある河川の中流域や用水の流れという、未利用のエネルギーを利用するものである。水の質量は空気の質量の約1000倍であり、もし流速と風速が同じという条件で発電した場合、現在海岸や丘陵に設置されている風力発電装置の1000分の一の規模の装置で、同程度の発電が可能な水力発電装置である。 The power generation device of the present invention uses unused energy such as the middle basin of rivers and the flow of irrigation water throughout the country. The mass of water is about 1000 times the mass of air, and if power is generated under the condition that the flow velocity and the wind speed are the same, it is a device that is one thousandth the size of a wind power generator currently installed on the coast or hills. It is a hydroelectric generator that can generate the same level of power.

本願発明の発電装置の実施例1の説明図。Explanatory drawing of Example 1 of the electric power generating apparatus of this invention. 本願発明の発電装置の実施例1の利用形態の説明図。Explanatory drawing of the utilization form of Example 1 of the electric power generating apparatus of this invention. 本願発明の発電装置の実施例1の別の形態の説明図。Explanatory drawing of another form of Example 1 of the electric power generating apparatus of this invention. 本願発明の発電装置の実施例2の説明図。Explanatory drawing of Example 2 of the electric power generating apparatus of this invention. 本願発明の発電装置の実施例3の説明図。Explanatory drawing of Example 3 of the electric power generating apparatus of this invention. 板状のスポークの説明図。Explanatory drawing of a plate-shaped spoke. 自在継手の説明図。Explanatory drawing of a universal joint. 逆回転継手を装着したスクリューの説明図。Explanatory drawing of the screw equipped with the reverse rotation joint. 逆回転継手の説明図。Explanatory drawing of a reverse rotation coupling.

1:スクリュー
1a:スクリュー軸
1b:スクリュー羽根
1c:正回転スクリュー
1d:逆回転スクリュー
2:発電機本体
2a:回転軸
2b:補助回転軸
3:自在継手
3a:自在継手の角度変化の許容範囲
4:ホイール
4a:リム
4b:スポーク
4c:ハブ
5:ギア
5a:ギアボックス
6:逆回転継手7:発電トレンチ
8:発電機凹部
8a:発電機凹部の蓋
9:架台
9a:補強部材
10:電気ケーブル
10a:ケーブルボックス
10b:ケーブルダクト
11:水流
11a:水流の方向
11b:水路
12:河床
13:水面
14:地上部
1: Screw 1a: Screw shaft 1b: Screw blade
1c: Forward rotating screw 1d: Reverse rotating screw 2: Generator main body 2a: Rotating shaft 2b: Auxiliary rotating shaft 3: Universal joint 3a: Permissible range of angle change of universal joint 4: Wheel 4a: Rim 4b: Spoke 4c: Hub 5: Gear 5a: Gear box 6: Reverse rotation joint 7: Power generation trench 8: Generator concave portion 8a: Lid of concave portion 9: Mounting base 9a: Reinforcement member 10: Electric cable 10a: Cable box 10b: Cable duct 11: Water flow 11a: Direction of water flow 11b: Water channel 12: River bed 13: Water surface 14: Above-ground part

Claims (1)

河床に設けた発電機凹部に設置固定される、発電用の回転軸を有した発電機本体と、
河床に設けた発電用トレンチ内の水流に浸り、スクリュー軸にスクリュー羽根が固定されたスクリューと、
前記回転軸の先端と前記スクリュー軸の後端とを直列に接続する自在継手とで構成されて、前記スクリューの回転が前記自在継手を介して前記回転軸に伝達され、
前記スクリューの前記スクリュー軸の先端を、前記自在継手を中心に揺動可能にして、
前記スクリュー軸に、スクリュー羽根が側壁や河床と接触することを防ぐ目的の回転自由なホイールを、前記スクリュー軸と直交する平面上に位置するように装着し、
該ホイールは前記スクリュー軸を中心軸として、前記スクリュー羽根の旋回半径より大きい半径を有していることを特徴とする水力発電装置。
A generator body having a rotating shaft for power generation, fixed and installed in a generator recess provided in the river bed;
A screw having a screw blade fixed to a screw shaft, immersed in a water flow in a power generation trench provided on the river bed,
It is composed of a universal joint that connects the tip of the rotary shaft and the rear end of the screw shaft in series, and the rotation of the screw is transmitted to the rotary shaft via the universal joint,
The tip of the screw shaft of the screw can be swung around the universal joint,
Mounted on the screw shaft, a rotation-free wheel for the purpose of preventing the screw blades from coming into contact with the side walls and the riverbed so as to be positioned on a plane perpendicular to the screw shaft,
The wheel has a radius larger than the turning radius of the screw blade, with the screw shaft as a central axis.
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