JP2019105218A

JP2019105218A - 水力発電装置およびその固定具

Info

Publication number: JP2019105218A
Application number: JP2017238264A
Authority: JP
Inventors: 浩氣向井; Hiroki Mukai; 智哉川合; Tomoya Kawai
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2019-06-27
Anticipated expiration: 2037-12-13
Also published as: WO2019117115A1; KR20200093659A; JP6990100B2; KR102567836B1

Abstract

【課題】水路およびその周辺に対して工事をしないで、水路に簡単かつ安価に設置することができる水力発電装置を提供する。【解決手段】水力発電装置１は、翼車５および発電機６を有する水力発電装置本体２と、水力発電装置本体２を支持する支持フレーム３と、支持フレーム３を水路５０の両側の側壁５２にそれぞれ固定する複数の固定具４Ａとを備える。各固定具４Ａは、水路５０の側壁５２の上面に載置されるフレーム載せ部１１と、このフレーム載せ部１１の両端からそれぞれ下方に延びる一対の挟込み部１２，１３とを有する。水力発電装置１を水路５０に設置する際には、支持フレーム３の側端部をフレーム載せ部１１に載せて固定する。そして、一対の挟込み部１２，１３で側壁５２の内壁面および外壁面をそれぞれ挟み込むことで、固定具４Ａを側壁５２に固定する。【選択図】図１

Description

この発明は、比較的小さな河川、用水路等の水路に設置される水力発電装置、およびその水力発電装置を水路の側壁に固定する固定具に関する。

農業用水路や水道用水路等の水路に小規模の水力発電装置を設置する場合、水流等により水力発電装置の設置位置が動かないように固定する必要がある。一般的には、水路自体または水路の周辺に基礎工事を行ってから水力発電装置を設置する。

以下の特許文献に、水力発電装置の様々な設置例が開示されている。
特許文献１は、流水に浸漬されて流水により発電を行う軸流水車発電装置に関する。この軸流水車発電装置は、流水の主流方向に徐々に拡大する外側筒状体と、少なくとも一部が外側筒状体の内側に設けられた内側筒状体とを備えている。内側筒状体に回転自在に設けられているランナが、主流方向に延びる回転軸線を中心に流水により回転する。設置例として、水路の両脇の地面に設置台を設置し、この設置台に固定部材を介して内側筒状体を固定することが記載されている。

特許文献２には、水車を支持する支柱の内部に発電機を設け、水車の回転動力を、歯車等を介して発電機に伝達するようにした水中発電機が提案されている。水車の回転軸を垂直軸とすることで、プロペラ方式のように水流の向きに直角に振り向ける必要がない。よって、流れが時間によって変化する潮流等にもそのまま応用できる。設置例として、河川底や海底の岩盤に支柱を固定して、岩盤に直接設置することが記載されている。

特許文献３は、水路に容易に配設可能とすることを目的とした水力発電装置に関する。この水力発電装置は、ロータを備えた水平のロータ支持筐体を、上面に立設した保持体をもって、支持環体内に一体に固定するとともに、支持環体から上方に突出する保持体の上部に発電機を配設する。支持環体には、水路にロータ支持筐体を固定させる取付部が形成されている。用水路への設置例として、支持環体の取付部に吊設材を固定し、この吊設材によって、用水路に架設した梁桁に水力発電装置を吊設することが記載されている。

特許文献４は、小型で持ち運びにも便利な水力発電装置に関する。この水力発電装置は、フロートに設けた下向きの回転軸に水車を取り付け、フロートに係留用の索を取り付け、回転軸の上部に回転軸によって回転する発電機が設けられている。フロートに対する回転軸の角度を可変としてもよい。この水力発電装置は、例えばフロートによって川に浮かべた状態で係留される。

特開２０１４−１４５３４７号公報特開２００９−３６１１３号公報特開２０１７−１５０３７６号公報特開２００１−２８９１４５号公報

従来のように、基礎工事を行ってから水力発電装置を設置するのは、基礎工事や設置工事に高額の費用がかかる。また、基礎工事や設置工事を行って水力発電装置を設置する場合、工事後に水力発電装置の設置位置を変更するためには、再度の工事が必要となる。このため、一旦水力発電装置を設置すると、その後の設置位置の変更は実質的に不可能である。さらに、水路の側壁にアンカボルトの打ち込み等の工事を行う場合には、側壁の強度低下が懸念される。農業用水路等では、水路への追加工事が不可能な場合もある。

特許文献１には、水路両脇の地面に水力発電装置設置用の設置台を置くことが示されているが、設置台の固定方法についての具体的な記載がない。設置台を固定しない場合は、水流等により軸流水車発電装置が流される恐れがある。地面へのアンカボルト打ち込みによる固定を行う場合には、コンクリートの基礎工事が必要となり、費用がかかる。

特許文献２のように、水中発電機を河川底や海底の岩盤に直接設置するのは、大がかりな工事が必要となり、工事費が高額となりやすい。また、工事によって河川底や海底の岩盤の強度が低下する恐れがあり、水中発電機の設置状態が不安定になる可能性がある。

特許文献３には、用水路に架設した梁桁に水力発電装置を吊設することが記載されているが、用水路に架設する梁桁の固定方法について具体的な記載はない。梁桁が固定されない場合、梁桁を含む水力発電装置の設置位置が水流等により動く可能性があるため、梁桁の固定は必須である。例えば、梁桁の固定に用水路へのアンカボルトの打ち込みを行う場合、用水路自体の強度劣化が生じる可能性があり、また工事費用が高くなることが懸念される。

特許文献４には、フロートに係留用の索を取り付け、この係留用の索によって川の流れに浮かべた状態で水力発電装置を係留することが記載されている。係留用の索を河岸等に固定する方法は記載されていないが、例えばアンカを河川周辺の地面に打ち込む等の固定方法が考えられる。河川周辺の地面が土や小石で覆われている場合は、アンカの打ち込みが簡単に行えるので工事は不要であるが、土や小石からなる地面へのアンカの打ち込みでは強度に不安があるため、長期間の係留には向かない。河川周辺の地面がアスファルトやコンクリートで覆われている場合、アンカを打ち込むには工事が必要となり、工事費用が高くなることが懸念される。

この発明の目的は、水路およびその周辺に対して工事をしないで、水路に簡単かつ安価に設置することができる水力発電装置を提供することである。
この発明の他の目的は、水路の側壁を傷つけることなく、水力発電装置を水路の側壁に簡単かつ安価に固定することができる水力発電装置用の固定具を提供することである。

この発明の水力発電装置は、水力を回転力に変換する翼車およびこの翼車の回転により発電する発電機を有する水力発電装置本体と、この水力発電装置本体を支持する支持フレームと、この支持フレームを水路の両側の側壁にそれぞれ固定する複数の固定具とを備える。前記各固定具は、前記水路の側壁の上面に載置され前記支持フレームの側端部を載せて固定するフレーム載せ部と、このフレーム載せ部の両端からそれぞれ下方に延び、前記側壁の内壁面および外壁面にそれぞれ当接して前記側壁を挟み込む一対の挟込み部とを有する。

この構成によると、支持フレームの側端部を固定具のフレーム載せ部の上に載せて固定し、その固定具を、一対の挟込み部で水路の側壁を両側から挟み込むことで水路の側壁に固定する。一対の挟込み部による側壁の挟み込みは、例えばボルトの締付け等により行う。この方法で支持フレームの側端部を水路の側壁に固定すると、水路の側壁やその周辺に対して、基礎工事やアンカ打込み等の工事を行わず済む。このため、水路の側壁を傷つけることなく、水力発電装置を水路に簡単かつ安価に設置することができる。また、水力発電装置の設置位置を変更することが容易である。さらに、水路の側壁を傷つけないため、側壁の強度劣化が生じない。

この発明において、前記固定具が、前記側壁の内壁面に当接する挟込み部を有する内側固定体と、前記側壁の外壁面に当接する挟込み部を有する外側固定体と、前記一対の挟込み部の相互間隔を調節可能に前記内側固定体および前記外側固定体を互いに結合する結合手段とで構成されていてもよい。前記フレーム載せ部は、前記内側固定体および前記外側固定体のどちらか一方に設けられていてもよく、または両方に設けられていてもよい。
この構成の固定具は、内側固定体および外側固定体のうちのフレーム載せ部を有する固定体を側壁の上端面の上に載置し、フレーム載せ部の上に支持フレームの側端部を載せて固定する。そして、内側固定体および外側固定体の各挟込み部で側壁の内壁面および外側面を挟み込んで、固定具を側壁に固定する。固定具が内側固定体と外側固定体とに分割されているため、一対の挟込み部間の距離を側壁の上端の幅に合わせて調整し易い。また、一対の挟込み部間の距離を調整する機構を各挟込み部に設けなくてよいので、各挟込み部を簡易な構成とすることができる。

固定具が内側固定体と外側固定体とに分割されている場合、前記内側固定体と前記外側固定体との間に、両端面が前記内側固定体および前記外側固定体にそれぞれ直接または間接的に接触する間座が介在していてもよい。
この構成であると、適切な寸法の間座を用いることで、水路の側壁の上端の幅に合わせて、固定具の長さを容易に調節することができる。

また、固定具が内側固定体と外側固定体とに分割されている場合、前記固定具は、前記内側固定体および前記外側固定体のうちのどちらか一方の固定体に前記水路の幅方向の位置を調節可能に固定される中間部材を有し、この中間部材が前記内側固定体および前記外側固定体のうちのどちらか他方の部材に対して前記結合手段により結合されてもよい。
この構成であると、一方の固定体に対して中間部材の水路の幅方向の位置を適正に調節可能にすることで、水路の側壁の上端の幅に合わせて、固定具の長さを広い範囲で容易に調節することができる。

この発明において、前記一対の挟込み部のどちらか一方または両方における前記側壁との接触面に弾性体が設けられていてもよい。
側壁との接触面に弾性体が設けられていると、一対の挟込み部で側壁を挟み込むことによって側壁を傷つけることがなく、かつ側壁と挟込み部との接触がより緊密になり、側壁に対する固定具の固定強度が増す。

この発明において、前記一対の挟込み部のうちの少なくともどちらか一方の挟込み部を他方の挟込み部の側に付勢する付勢手段が設けられていてもよい。
付勢手段により一対の挟込み部を側壁の内壁面および外壁面に押し付けることで、一対の挟込み部で側壁を挟み込む力が安定し、固定具を側壁に安定的に固定することができる。また、挟込み部における側壁との接触面に弾性体が設けられている場合、これら弾性体が摩耗等で劣化しても、付勢手段が弾性体を側壁に押し付けることで一対の挟込み部の挟込み力を保持できる。

この発明において、前記固定具の前記フレーム載せ部は、載せられた前記支持フレームの側端部が前記水路の水流方向に移動するのを規制するストッパを有していてもよい。
水力発電装置本体の翼車が水流を受けることで、支持フレームの側端部には水流方向の力が作用する。しかし、フレーム載せ部のストッパが支持フレームの側端部に作用する水流方向の力を受けるため、支持フレームの側端部がフレーム載せ部に固定されていなくても、支持フレームの側端部が水流方向に動くことはない。このため、支持フレームの側端部が動かないように人手等によって支えておく必要がなく、支持フレームの側端部をフレーム載せ部に固定する作業が容易である。

この発明において、前記固定具が、前記フレーム載せ部に載せられた前記支持フレームの側端部の端面に対して水路幅方向に押し付けることが可能な押付け部材を有していてもよい。
水路の両側の固定具につき、それぞれのフレーム載せ部に載せられた支持フレームの両端面に押付け部品を互いに逆向きで水路幅方向に押し付けることにより、支持フレームが水路幅方向に移動しないように拘束されて、支持フレームが水路幅方向に位置決めされる。

この発明にかかる水力発電装置用の固定具は、水力を回転力に変換する翼車およびこの翼車の回転により発電する発電機を有する水力発電装置本体と、この水力発電装置本体を支持する支持フレームとを備えた水力発電装置を水路の側壁に固定するために用いられる。この固定具は、前記側壁の内壁面に当接する挟込み部を有する内側固定体と、前記側壁の外壁面に当接する挟込み部を有する外側固定体と、前記一対の挟込み部の相互間隔を調節可能に前記内側固定体および前記外側固定体を互いに結合する結合手段とで構成され、前記内側固定体および前記外側固定体のどちらか一方または両方に、前記水路の側壁の上面に載置され前記支持フレームの側端部を載せて固定するフレーム載せ部が設けられている。

この構成の固定具は、内側固定体および外側固定体のうちのフレーム載せ部を有する固定体を側壁の上端面の上に載置し、フレーム載せ部の上に支持フレームの側端部を載せて固定する。そして、内側固定体および外側固定体の各挟込み部で側壁の内壁面および外側面を挟み込んで、固定具を側壁に固定する。固定具が内側固定体と外側固定体とに分割されているため、一対の挟込み部間の距離を側壁の上端の幅に合わせて調整し易い。また、一対の挟込み部間の距離を調整する機構を各挟込み部に設けなくてよいので、各挟込み部を簡易な構成とすることができる。

この発明の水力発電装置は、水力を回転力に変換する翼車およびこの翼車の回転により発電する発電機を有する水力発電装置本体と、この水力発電装置本体を支持する支持フレームと、この支持フレームを水路の両側の側壁にそれぞれ固定する複数の固定具とを備え、前記各固定具は、前記水路の側壁の上面に載置され前記支持フレームの側端部を載せて固定するフレーム載せ部と、このフレーム載せ部の両端からそれぞれ下方に延び、前記側壁の内壁面および外壁面にそれぞれ当接して前記側壁を挟み込む一対の挟込み部とを有するため、水路およびその周辺に対して工事をしないで、水路に簡単かつ安価に設置することができる。

この発明の水力発電装置用の固定具は、水力を回転力に変換する翼車およびこの翼車の回転により発電する発電機を有する水力発電装置本体と、この水力発電装置本体を支持する支持フレームとを備えた水力発電装置を水路の側壁に固定するために用いられ、前記側壁の内壁面に当接する挟込み部を有する内側固定体と、前記側壁の外壁面に当接する挟込み部を有する外側固定体と、前記一対の挟込み部の相互間隔を調節可能に前記内側固定体および前記外側固定体を互いに結合する結合手段とで構成され、前記内側固定体および前記外側固定体のどちらか一方または両方に、前記水路の側壁の上面に載置され前記支持フレームの側端部を載せて固定するフレーム載せ部が設けられているため、水路の側壁を傷つけることなく、水力発電装置を水路の側壁に簡単かつ安価に固定することができる。

この発明の一実施形態に係る水力発電装置の設置状態を示す斜視図である。同水力発電装置が設置された水路を水流方向から見た正面図である。固定具の第１例の斜視図である。（Ａ）は固定具の第１例の組立正面図、（Ｂ）はその分解正面図である。固定具の第１例を用いて支持フレームの側端部を水路の側壁に固定する過程１を示す正面図である。固定具の第１例を用いて支持フレームの側端部を水路の側壁に固定する過程２を示す正面図である。固定具の第１例を用いて支持フレームの側端部を水路の側壁に固定する過程３を示す正面図である。固定具の第１例を用いて支持フレームの側端部を水路の側壁に固定する過程４を示す正面図である。固定具の第１例を用いて支持フレームの側端部を水路の側壁に固定する過程５を示す正面図である。水路の側壁に固定具の第２例を固定する過程１を示す正面図である。水路の側壁に固定具の第２例を固定する過程２を示す正面図である。（Ａ）は水路の側壁に固定具の第３例を固定する過程１を示す平面図、（Ｂ）はその正面図である。（Ａ）は水路の側壁に固定具の第３例を固定する過程２を示す平面図、（Ｂ）はその正面図である。固定具の第４例の正面図である。固定具の第５例の正面図である。

この発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１はこの発明の一実施形態に係る水力発電装置の設置状態を示す斜視図、図２は同水力発電装置が設置された水路を水流方向から見た正面図である。この水力発電装置１は、例えば河川、用水路等の流水のある水路５０に設置され、流水の力で発電を行う。水路５０は、底部５１と両側の側壁５２とからなる断面Ｕ字状である。側壁５２の上端には、水路５０の外側に張り出す補強縁５２ａが形成されている。底部５１および側壁５２は、例えばコンクリートにより一体に形成されている。

水力発電装置１は、水力発電装置本体２と、この水力発電装置本体２を支持する支持フレーム３と、この支持フレーム３の側端部を水路５０の両側の側壁５２にそれぞれ固定する複数の固定具４Ａとを備える。

水力発電装置本体２は、流水中に没する状態で設けられる翼車５と、流水の上方に設けられる発電機６とを有する。水流を受けて翼車５が水力を回転力に変換し、その翼車５の回転により発電機６が発電する。図の例の翼車５は、回転軸心Ｌが水流方向と平行なプロペラ型である。翼車５は、前記回転軸心Ｌに設けられるハブ５ａと、このハブ５ａの外周面から半径方向外側に放射状に延びる複数枚（例えば５枚）のブレード５ｂとを有する。

翼車５のハブ５ａは、ギヤボックス７から水流方向に沿って延びる翼軸（図示せず）に取り付けられている。翼軸は、ギヤボックス７内の軸受（図示せず）によって回転自在に支持されている。ギヤボックス７は、発電機６の底面から下向きに延びる支持筒８の下端に支持されている。支持筒８内には動力伝達軸（図示せず）が設けられている。前記翼軸と動力伝達軸とが、ギヤボックス７内のギヤ機構（図示せず）を介して動力伝達可能に連結されている。ギヤ機構は例えば傘歯車の組み合せからなり、翼軸から動力伝達軸へ回転動力を増速して伝達する。これら翼軸、ギヤ機構、および動力伝達軸を介して、翼車５の回転が発電機６に伝達される。

支持フレーム３は、それぞれが水路５０の両側の側壁５２間に架け渡される２本の梁１０からなる。各梁１０は、互いに水流方向に離れて配置されている。そして、これら２本の梁１０で発電機６の水流方向の両端をそれぞれ支持することで、水力発電装置本体２が支持される。

［固定具の第１例］
図３および図４に示すように、固定具４Ａは、使用状態において水路５０（図１、図２）の側壁５２（図１、図２）の上面に載置されるフレーム載せ部１１と、このフレーム載せ部１１の両端からそれぞれ下方に延び側壁５２の内壁面および外壁面にそれぞれ当接される一対の挟込み部１２，１３とを有する。この実施形態の場合、固定具４Ａは、内側固定体１４と外側固定体１５とに分割されており、これら内側固定体１４および外側固定体１５を結合手段１６により互いに着脱可能に結合するようになっている。内側固定体１４は、フレーム載せ部１１と側壁５２の内壁面に当接される挟込み部１２とが一体に形成されている。外側固定体１５は、側壁５２の外壁面に当接される挟込み部１３を含む。

内側固定体１４のフレーム載せ部１１は、梁１０（図１、図２）の端部が載せられる底板１１ａと、この底板１１ａの前後方向の両端縁からそれぞれ上方に立ち上がる板状の２つのストッパ１１ｂとからなる。各ストッパ１１ｂは、底板１１ａの内外方向の全域から立ち上がっている。ここで、前後方向は、水力発電装置１の設置時における水流方向を指す。また、内外方向は、水力発電装置１の設置時における水路幅方向を指し、水路５０（図１，図２）に近い側と内側、遠い側を外側としている。なお、梁１０の端部は、請求項で言う「支持フレームの側端部」に相当する。

また、フレーム載せ部１１には、底板１１ａ上の梁１０の端部の内外方向の位置を決めるための位置決め用部材１８が設けられている。この位置決め用部材１８は、内外方向に薄い板状で、内外方向に貫通する複数のねじ孔１９が設けられている。なお、位置決め用部材１８は、底板１１ａおよび両側のストッパ１１ｂに溶接等により固定されている。位置決め用部材１８の内外方向の固定位置は、フレーム載せ部１１に載せられる梁１０の側端部の長さに応じて変更される。

各ストッパ１１ｂの内端寄りの位置に、後述の固定用ボルト３５（図４）が挿通される固定用ボルト孔２０が複数（例えば３つ）設けられている。また、各ストッパ１１ｂの外端部に、平面形状Ｌ字状の結合用部材２１が複数のボルト２２およびナット２３により取り付けられている。結合用部材２１は、ストッパ１１ｂよりも前後方向に突出した部分２１ａに、結合用ボルト孔２４（図４）が設けられている。さらに、フレーム載せ部１１の底板１１ａの内側端部における上面および下面に、ゴム材等からなる弾性体２５，２６がそれぞれ設けられている。

内側固定体１４の挟込み部１２は、フレーム載せ部１１の内側端部から幅方向に沿って下方に延びる側壁当接部１２ａと、この側壁当接部１２ａの両端からそれぞれ内側に延びる前後２つの補強部１２ｂとからなる。補強部１２ｂの上端は、ストッパ１１ｂと繋がっている。側壁当接部１２ａにおける側壁５２との接触面である外側面に、前記同様のゴム材等からなる弾性体２７が設けられている。

外側固定体１５は、正面から見てＬ字状で、その前後方向に沿う部分が、側壁５２の外壁面に当接される挟込み部１３である。挟込み部１３には、結合用部材２１の前記結合用ボルト孔２４に対応する位置に結合用ボルト孔２８（図４）が設けられている。挟込み部１３における側壁５２との接触面である内側面に、前記同様のゴム材等からなる弾性体２９が設けられている。

結合手段１６は、結合用部材２１および挟込み部１３の各結合用ボルト孔２４，２８に挿通されるボルト３１、このボルト３１に螺着させるナット３２等からなる。

［水力発電装置の設置］
この水力発電装置１を水路５０に設置するに際しては、支持フレーム３の２本の梁１０の両端部を、それぞれ固定具４Ａを用いて水路５０の両側の側壁５２に固定する。以下、その固定方法について説明する。

まず、図５に示すように、側壁５２の上端面の上に、挟込み部１２が側壁５２の内側に位置するように内側固定体１４を載置する。内側固定体１４は、弾性体２６を介して側壁５２の上端面と接する。そして、側壁５２の外側に外側固定体１５を配置し、内側固定体１４および外側固定体１５の各結合用ボルト孔２４，２８に挿通したボルト３１、このボルト３１に螺着したナット３２等により、図６のように、内側固定体１４と外側固定体１５とを結合する。この状態からボルト３１をさらに締め込むことにより、内側固定体１４および外側固定体１５の各挟込み部１２，１３で側壁５２の内壁面および外側面を挟み込んで、固定具４Ａを側壁５２に固定する。

上記固定具４Ａの固定状態において、フレーム載せ部１１における側壁５２との接触面、および各挟込み部１２，１３における側壁５２との接触面に弾性体２６，２７，２９がそれぞれ設けられているため、側壁５２を傷つけることがない。また、側壁５２と挟込み部１２，１３との接触がより緊密になり、側壁５２に対する固定具４の固定強度が増す。

次に、図７に示すように、梁１０の端部をフレーム載せ部１１の底板１１ａの上に載せるとともに、梁１０の端面と位置決め用部材１８との間に押付け部品３４を挿入する。押付け部品３４は、梁１０の端面とほぼ同じ大きさの板状の部品である。そして、図８に示すように、梁１０の端部を固定具４Ａに固定する。

梁１０の端部の固定は、固定用ボルト３５を、一方のストッパ１１ｂの固定用ボルト孔２０、梁１０の端部に設けられた長孔３６（図７参照）、および他方のストッパ１１ｂの固定用ボルト孔２０の順に挿入し、その固定用ボルト３５の突出端にナット（図示せず）を螺着することで行う。なお、梁１０の長孔３６は、梁１０の幅方向に貫通し、梁１０の長さ方向に長い孔である。このような固定用ボルト３５による固定を、複数の固定用ボルト孔２０について行う。図８の例では、３つの固定用ボルト孔２０のうち２つの固定用ボルト孔２０について行っている。

フレーム載せ部１１がストッパ１１ｂを有するため、上記梁１０の端部をフレーム載せ部１１に固定する作業を容易に行うことができる。つまり、設置作業中、翼車５が水流を受けることで、支持フレーム３の梁１０に水流方向の力が作用している。しかし、梁１０の端部に作用する水流方向の力を下流側のストッパ１１ｂが受けるため、梁１０がフレーム載せ部１１に固定されていなくても、梁１０が水流方向に動くことはない。このため、梁１０が動かないように人手等によって支えておく必要がなく、梁１０の端部をフレーム載せ部１１に固定する作業を容易に行える。フレーム載せ部１１の底板１１ａの両側にストッパ１１ｂが設けられているので、水流の向きにかかわらず、ストッパ１１ｂにより梁１０に作用する水流方向の力を受けることができる。

梁１０の端部を固定具４Ａに固定した後、図９に示すように、位置決め用部材１８のねじ孔１９（図３参照）にボルトからなる押付け部材３７をねじ込み、押付け部品３４を介して前記押付け部材３７の先端を梁１０の端面に押し付ける。押付け部材３７のねじ込み量を変更することで、梁１０の端面の内外方向の位置を調節する。水路３０の両側の固定具４Ａにつき、上記のように押付け部材３７を梁１０の両端面に押し付けることにより、梁１０が内外方向に移動しないように拘束されて、梁１０が水路幅方向に位置決めされる。一旦位置決めした後、梁１０の水路幅方向の位置を調整することも可能である。押付け部材３７として、ボルトの代わりにばね等を用いて、押付け部品３４を梁１０の端面に押し付けてもよい。

このように、固定具４Ａのフレーム載せ部１１の上に梁１０の端部を載せて固定し、その固定具４Ａを、一対の挟込み部１２，１３で水路５０の側壁５２を両側から挟み込むことで側壁５２に固定する。梁１０の水流方向の位置はストッパ１１ｂによって決められ、水路幅方向の位置は押付け部材３７によって決められる。これにより、水力発電装置本体２の水流方向の位置および水路幅方向の位置が定まる。

この方法で梁１０の端部を水路５０の側壁５２に固定すると、側壁５２やその周辺に対して、基礎工事やアンカ打込み等の工事を行わず済む。このため、側壁５２を傷つけることなく、水力発電装置１を水路５０に簡単かつ安価に設置することができる。また、水力発電装置１の設置位置を変更することが容易である。さらに、水路５０の側壁５２を傷つけないため、側壁５２の強度劣化が生じない。

固定具４Ａが内側固定体１４と外側固定体１５とに分割されているため、一対の挟込み部１２，１３の間の距離を側壁５２の上端の幅に合わせて調整し易い。また、一対の挟込み部１２，１３の間の距離を調整する機構を各挟込み部１２，１３に設けなくてよいので、各挟込み部１２，１３を簡易な構成とすることができる。

［固定具の第２例］
図１０、図１１は固定具の第２例を示す。この固定具４Ｂは、内側固定体１４と外側固定体１５との間座４０が介在する。間座４０は、両端面が内側固定体１４および外側固定体１５にそれぞれ接触するブロック状であり、内外方向に貫通する結合用ボルト孔４１を有する。他は、第１例と同じである。

この固定具４Ｂは、固定部材１４、間座４０、および外側固定体１５の各結合用ボルト孔２４，４１，２８に挿通したボルト３１、このボルト３１に螺着したナット３２等により、図１１のように、内側固定体１４と外側固定体１５を、間座４０を介して結合する。このように内側固定体１４と外側固定体１５との間座４０を介在させることで、側壁５２の上端の幅が広く、内側固定体１４と外側固定体１５だけでは内外方向の寸法が不足する場合に、固定具４Ｂの長さを容易に調節することができる。水力発電装置１の設置位置を変更する場合や、別の水路に水力発電装置１を設置する場合にも、その水路の側壁の上端の幅に応じて、その幅に合った内外方向の寸法を有する間座４０を製作し、かつそれに合わせた長さのボルト３１を用意することで対応できる。

［固定具の第３例］
図１２、図１３は固定具の第３例を示す。この固定具４Ｃは、第１例における結合用部材２１の代わりに、内側固定体１４に対して内外方向に位置調節可能な中間部材４２を有する。中間部材４２には内外方向に長い長孔４３が設けられており、この長孔４３と内側固定体１４のストッパ１１ｂに設けられたボルト孔（図示せず）とに挿通したボルト２２、このボルト２２に螺着したナット２３等により、中間部材４２が内側固定体１４に固定される。長孔４３におけるボルト２２の挿通位置を変更することで、中間部材４２の内外方向の位置を調節することができる。結合用部材２１と同様に、中間部材４２も、ストッパ１１ｂよりも前後方向の外側に突出した部分４２ａで、ボルト３１、ナット３２等からなる結合手段１６により外側固定体１５に結合される。
他は、第１例と同じである。

この構成によると、内側固定体１４に対する中間部材４２の内外方向の位置を調節して、固定具４Ｃの有効長さ、すなわち一対の挟込み部１２，１３の間の距離を調節することができる。図１２は固定具４Ｃの有効長さを最も短くした状態を示し、図１３は固定具４Ｃの有効長さを最も長くした状態を示す。このように、固定具４Ｃの有効長さを大きく調整することができるため、水路５０の側壁５２の上端の幅に合わせて、固定具４Ｃの長さを広い範囲で容易に調節することができる。また、第２例の間座４０を使用する場合のように、側壁５２の上端の幅に合わせてボルト３１やナット３２を用意しなくても済む。

［固定具の第４例］
図１４は固定具の第４例を示す。この固定具４Ｄは、第１例ないし第３例の固定具４Ａ，４Ｂ，４Ｃと比べて外側固定体１５が異なっている。すなわち、固定具４Ｄの外側固定体１５は、正面視Ｌ字状の外側固定体本体１５ａに対して、付勢手段により弾性体２９が内側へ付勢されている。この場合、弾性体２９が外側固定体１５の挟込み部１３となる。言い換えると、外側固定体１５の挟込み部１３が、付勢手段により、内側固定体１４の挟込み部１２の側に付勢されている。

図の例では、付勢手段が圧縮ばね４５からなる。詳しくは、弾性体２９に固定のガイド棒４６が、外側固定体本体１５ａに設けられた貫通孔（図示せず）に内外方向に進退自在に挿通されている。そして、このガイド軸４６の外周で、かつ弾性体２９と外側固定体本体１５ａとの間に、コイルばねからなる前記圧縮ばね４５が設けられている。ガイド軸４６の先端に設けられたねじ部に、抜け止め用のダブルナット４８が螺着されている。付勢手段は、圧縮ばね４５以外のものであってもよい。
他は、第１例と同じである。

この構成によると、固定具４Ｄを水路５０の側壁５２に固定したとき、付勢手段である圧縮ばね４５の復元力により、挟込み部１３である弾性体２９が側壁５２の外壁面に押し付けられる。これにより、内側固定体１４の挟込み部１２も側壁５２の内壁面に押し付けられ、両挟込み部１２，１３により側壁５２を両側から挟み込む。

このように、圧縮ばね４５により一対の挟込み部１２，１３を側壁５２の内壁面および外壁面に押し付けることで、一対の挟込み部１２，１３で側壁５２を挟み込む力が安定し、固定具４Ｄを側壁５２に安定的に固定することができる。例えば、結合手段１６のボルト３１およびナット３２を締め過ぎたとしても、一対の挟込み部１２，１３の挟込み力が、圧縮ばね４５の最大圧縮時の復元力を超えることがない。このため、強すぎる挟込み力により、側壁５２または固定具４Ｄ自体に損傷を与えることがない。また、挟込み部１２，１３の弾性体２７，２９が摩耗等で劣化した場合でも、圧縮ばね４５の復元力により側壁５２を挟み込む力を保持できる。

上記第１例ないし第４例の各固定具４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄは、内側固定体１４にフレーム載せ部１１が設けられているが、フレーム載せ部１１は外側固定体１５に設けられていてもよい。また、フレーム載せ部１１が、内側固定体１４および外側固定体１５の両方に設けられていてもよい。

［固定具の第５例］
図１５は固定具の第５例を示す。この固定具４Ｅは、前記各固定具４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄのように内側固定体１４と外側固定体１５とに分割されていない。一方（例えば内側）の挟込み部１２は、固定具４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄと同様に、フレーム載せ部１１の一端から下方に延びて、その側壁５２との接触面に弾性体２７が設けられている。これに対し、他方（例えば外側）の挟込み部１３は、フレーム載せ部１１の他端から下方に延びる垂下部４９に対して、付勢手段であるが圧縮ばね４５により、一方の挟込み部１２の側（内側）へ付勢されている。挟込み部１３は弾性体からなる。圧縮ばね４５とその周辺部の構成は、第４例と同じである。

この固定具４Ｅは、圧縮ばね４５が自然長であるときの、すなわち圧縮ばね４５に外力が作用していないときの挟込み部１２と挟込み部１３との距離Ａよりも上端の幅が広い側壁５２に固定することができる。ダブルナット４８を締めて圧縮ばね４５の長さを短くした状態で、一対の挟込み部１２，１３により側壁５２を挟み込み、その後、ダブルナット４８を緩めて圧縮ばね４５を解放状態とすることで、圧縮ばね４５の復元力により側壁５２を挟み込む。

この固定具４Ｅは、内側固定体１４と外側固定体１５とに分割されていないため、部品点数を少なくできる。また、圧縮ばね４５の復元力のみで一対の挟込み部１２，１３が側壁５２を挟み込むため、側壁５２を挟み込む箇所と挟込み力を発生させる箇所が同一直線上に位置している。このため、余分なモーメントが発生させることなく、固定具４Ｅを側壁５２に固定することができる。

以上、実施例に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…水力発電装置
２…水力発電装置本体
３…支持フレーム
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ…固定具
５…翼車
６…発電機
１１…フレーム載せ部
１１ｂ…ストッパ
１２，１３…挟込み部
１４…内側固定体
１５…外側固定体
１６…結合手段
１８…位置決め用部材
２６，２７，２９…弾性体
３７…押付け部材
４０…間座
４２…中間部材
４５…圧縮ばね（付勢手段）
５０…水路
５２…側壁

Claims

水力を回転力に変換する翼車およびこの翼車の回転により発電する発電機を有する水力発電装置本体と、この水力発電装置本体を支持する支持フレームと、この支持フレームを水路の両側の側壁にそれぞれ固定する複数の固定具とを備え、
前記各固定具は、前記水路の側壁の上面に載置され前記支持フレームの側端部を載せて固定するフレーム載せ部と、このフレーム載せ部の両端からそれぞれ下方に延び、前記側壁の内壁面および外壁面にそれぞれ当接して前記側壁を挟み込む一対の挟込み部とを有する水力発電装置。
請求項１に記載の水力発電装置において、前記固定具が、前記側壁の内壁面に当接する挟込み部を有する内側固定体と、前記側壁の外壁面に当接する挟込み部を有する外側固定体と、前記一対の挟込み部の相互間隔を調節可能に前記内側固定体および前記外側固定体を互いに結合する結合手段とで構成された水力発電装置。
請求項２に記載の水力発電装置において、前記内側固定体と前記外側固定体との間に、両端面が前記内側固定体および前記外側固定体にそれぞれ直接または間接的に接触する間座が介在する水力発電装置。
請求項２に記載の水力発電装置において、前記固定具は、前記内側固定体および前記外側固定体のうちのどちらか一方の固定体に前記水路の幅方向の位置を調節可能に固定される中間部材を有し、この中間部材が前記内側固定体および前記外側固定体のうちのどちらか他方の部材に対して前記結合手段により結合される水力発電装置。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の水力発電装置において、前記一対の挟込み部のどちらか一方または両方における前記側壁との接触面に弾性体が設けられている水力発電装置。
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の水力発電装置において、前記一対の挟込み部のうちの少なくともどちらか一方の挟込み部を他方の挟込み部の側に付勢する付勢手段が設けられている水力発電装置。
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の水力発電装置において、前記固定具の前記フレーム載せ部は、載せられた前記支持フレームの側端部が前記水路の水流方向に移動するのを規制するストッパを有する水力発電装置。
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の水力発電装置において、前記固定具が、前記フレーム載せ部に載せられた前記支持フレームの側端部の端面に対して水路幅方向に押し付けることが可能な押付け部材を有する水力発電装置。
水力を回転力に変換する翼車およびこの翼車の回転により発電する発電機を有する水力発電装置本体と、この水力発電装置本体を支持する支持フレームとを備えた水力発電装置を水路の側壁に固定するために用いられる固定具であって、
前記側壁の内壁面に当接する挟込み部を有する内側固定体と、前記側壁の外壁面に当接する挟込み部を有する外側固定体と、前記一対の挟込み部の相互間隔を調節可能に前記内側固定体および前記外側固定体を互いに結合する結合手段とで構成され、前記内側固定体および前記外側固定体のどちらか一方または両方に、前記水路の側壁の上面に載置され前記支持フレームの側端部を載せて固定するフレーム載せ部が設けられている水力発電装置用の固定具。