JP2022011129A - 流水発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多くの河川では、水の流れが緩やかな河川で十分な電力を得られない、また、洪水等に対し装置を避難できない、等に対処するため昇降可能なチェイン型水車を提供する。【解決手段】全体を構成する枠体１０と、並行して配置された２つの環状のチェイン４０と、２つのチェイン４０に挟まれ、チェイン４０の長手方向に対して起立した平板部を持つ水受部６０と、チェイン４０の回転移動方向を規制するチェインホイール３１と、チェイン４０の弛みを防止するチェイン支持板３５と、から成る水車部３０と、チェインホイールの回転により発電する発電部５０と、から成り、水車部３０と発電部５０は、鉛直上方に移動可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、水力発電に関し、詳しくは、河川に設置する水力発電の技術に関する。

近年、自然エネルギへの関心が高まり、太陽光発電、風力発電、水力発電等が注目されている。水力発電については、ダム等の大規模発電が主流であり、小規模発電は少ない。小規模集の水力発電としては、河川の流水を用いた水車による発電が考えらえる。
しかしながら、多くの河川では、水の流れが緩やかであり、水車を回転させるために十分な力を得られないことも多かった。そこで、水の流れが緩やかな河川であっても、水力発電が可能な装置が求められていた。
また、台風、大雨等の災害の際、設置した水力発電装置が流木等によって破壊される可能性があった。そこで、災害時に、装置の破壊を回避する構造が求められていた。

このような問題に対して、従来からも様々な技術が提案されている。例えば、河川での水力発電についての記載がある（特許文献１参照）。詳しくは、河川の水量の増減に応じて水車の位置を調整することで高効率化を図るものである。
しかしながら、一般的な水車を使用することから流れが穏やかな水流での発電効率は高いとは言えない。また洪水等に対する水車の避難方法については記載されていない。そのため、本発明の課題を解決していない。

特開２０１７－２０７０４６７号公報

本発明は、水の流れが緩やかな多くの河川で十分な電力を得られない、洪水等に対し装置を避難できない、という問題点に鑑み、昇降可能なチェイン型水車を用いることによって、課題を解決するものである。

本発明に係る流水発電装置は、全体を構成する枠体と、並行して配置された２つの環状のチェインと、２つのチェインに挟まれ、チェインの長手方向に対して起立した平板部を持つ水受部と、チェインの回転移動方向を規制するチェインホイールと、チェインの弛みを防止するチェイン支持板と、から成る水車部と、チェインホイールの回転により発電する発電部と、から成り、水車部と発電部は、鉛直上方に移動可能であることを手段とする。

また、本発明のチェインには、チェインの継ぎ目部分に、回転可能なローラが配置されていることを手段とする。

さらに、本発明の水受部の平板部は、少なくとも２つの部分から成り、一方を他方に重ねることが可能であることを手段とする。

またさらに、本発明の枠体の川上側、川下側の下部に、斜め下方向に延出した砂潜り部を持つことを手段とする。

さらにまた、本発明の枠体の下部には、貫通孔であるピン孔があることを手段とする。

そしてまた、本発明は、水車部と発電機に対して、滑車を介して、鉛直上方に付勢する錘が配置されていることを手段とする。

本発明に係る流水発電装置によれば、水の流れが緩やかな河川であっても、チェインに装着された多くの水受板を用いることで、水力発電を行うことができる。
また、水車、発電機等を上方に退避できるので、洪水等による装置の破壊を回避でき、装置の安全を容易に確保することができる。

本発明に係る流水発電装置の実施形態を示す平面図及び正面図である。 本発明に係る流水発電装置の水受部の実施形態を示す斜視図である。 本発明に係る流水発電装置のチェイン及び水受け部の実施形態を示す分解図である。 本発明に係る流水発電装置のチェインレール構造を示す模式図である。 本発明に係る流水発電装置の吊り上げ動作態様を示す模式図である。 本発明に係る流水発電装置の固定構造を示す模式図である。 本発明に係る流水発電装置のチェイン支持板を説明する模式図である。 本発明に係る流水発電装置の他の実施例を説明する模式図である。

本発明に係る流水発電装置は、水の流れが緩やかな河川で水力発電できること、並びに、洪水等に対し装置を避難できることを最大の特徴とする。
以下、本発明に係る流水発電装置の実施形態を、図面に基づいて説明する。

なお、以下で示される流水発電装置の全体形状及び各部の形状は、下記実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内、即ち、同一の作用効果を発揮できる形状や寸法、材質等の範囲内で適宜変更することができるものである。

図１から図７に従って、本発明を説明する。図１は、本発明に係る流水発電装置の実施形態を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。図２は、水受部の実施形態を示す斜視図であり、（ａ）は補助板が下がった状態、（ｂ）は補助板が上がった状態を示している。図３は、チェイン及び水受け部の実施形態を示す分解図である。図４は、チェインレール構造の模式図であり、（ａ）は水車上部の構造、（ｂ）は水車下部の構造を示している。図５は、吊り上げ動作態様を示す模式図であり、（ａ）は吊り上げ部による吊り上げのワイヤ構造、（ｂ）は吊り上げ位置の例を示している。図６は、河川への固定構造を示す模式図である。図７は、チェイン支持板を説明する模式図であり、（ａ）はチェイン支持板を用いない例、（ｂ）はチェイン支持板の構造を示している。

流水発電装置１は、河川に設置する流水発電装置で、チェインに接続された多数の水受部により水流から流力を受け、チェインホイールを回転させ、発電するものである。流水発電装置１は、主に、枠体１０、昇降板２０、水車部３０、発電部５０、吊り上げ補助部７０及び吊り上げ部８０から構成されている。また、上下に昇降する昇降部１９は、昇降板２０、水車部３０、発電部５０から成る。昇降部１９は、枠体１０に固定されておらず、単に、載置されている状態である。水車部３０の軸３６の一部は、主柱１１に載置されている。

（枠体の構成の説明）
枠体１０は、流水発電装置１の全体を構成するものであり、昇降部１９を昇降可能に保持する構造である。上部に、昇降板２０等を昇降させるための吊り上げ部８０を配置している。側面に昇降時の吊り上げ負担を低減するための吊り上げ補助部７０を配置している（図１）。

枠体１０は、河川の流れに耐えられる強固な構造である。Ｈ鋼、山型鋼、Ｌ字鋼、鋼管等を適宜使用し、略直方体を構成している。全体の大きさは、水車部３０、発電部５０等が内部に収まる大きさである。寸法は、水車の大きさにもよるが、河川の流れ方向に、４ｍから１０ｍ程度である。大型の河川では、１００ｍ程度の構造も可能である。

枠体１０は、主柱１１、流水ガイド部１２、集水部１３、砂潜り部１４、ピン孔１５及び水位検出部１６を備える。
主柱１１は、枠体１０の主な構造である。本実施例では、５本の主柱１１を用いている。５本の主柱１１で直接的または間接的に水車部３０等の昇降部分を保持している。主柱１１のうち、２本は、水車部３０の軸３６を保持している。また、２本の主柱１１には、吊り上げ補助部７０が設置させている。また、吊り上げ部８０付近の２つの主柱は吊り上げ部８０のクレーン強度に対して備えるためのものである。

流水ガイド部１２は、流水発電装置１内の流水の流れをスムーズにする部分であり、流水発電装置１内の川上から川下への流水のガイドを行う部分である。底面と両側面から成り、水車部３０に沿った上向コの字型の溝を形成している。流水ガイド部１２によって、流水は、河川の底の形状によらず、水車部３０に対して、一定の流れを規定することができる。流水による変形を防ぐために、強度のある５×１０鋼板を用いると好適である。流水ガイド部１２は、枠体１０に固定され、昇降しない。

集水部１３は、河川の流水を装置内に導くものである。流水ガイド部１２の川上側、水車部３０の端部の延長部分に配置されている（図１（ａ））。集水部１３は、川上方向に広がる構造である。この構造とすることで、より多くの流水を装置内に導くことができる。

砂潜り部１４は、枠体１０の川上、川下側に配置されている（図１（ｂ））。枠体１０の底面部分から斜め下方向に伸びた板面である。砂潜り部１４の上に砂利Ｇを充填することによって、枠体１０を固定する。砂潜り部１４によって、枠体１０が浮き上がったり、移動してしまうことを防ぐことができる。
装置の固定には、通常、深堀り工事により、川底に基礎を作る方法もある。しかし、深堀り工事では、川底への大掛かりな作業が必要となり、作業時間、作業費用の増大となり好ましくない。砂潜り部１４を用いることで、枠体１０の川上、川下部分の川底を一部掘り下げ、地場砂利を充填するという、比較的軽度の作業で枠体１０を固定することが出来る。

ピン孔１５は、枠体１０の底面部の鋼材に設けられた貫通孔である（図１（ａ））。数センチの円形である。鋼材に等間隔に開けられている。ピン孔１５は、枠体１０を川底に固定するためのスパイクピンＳを挿入するための孔である。スパイクピンＳは、数十センチから数メートルの長さがあり、側面に突起があり、ピン孔１５を通して、川底に打ち込まれる。ピン孔１５を通してスパイクピンＳを川底に打ち込むことで、深堀り工事が必要無く、流水発電装置１の河川への固定が可能となる。また、ピン孔１５に、蛇籠Ｊを固定する蛇籠締めＪＳとして番線を通すこともできる。

水位検出部１６は、河川の水位を検出する部分である（図１（ａ））。川の水位は、雨量等によって変化する。そのため、水位を検知し、水車部３０の水受部６０と水位との関係を最適にするために、昇降部１９を上下させる。また、異常な水位を検出した場合に、昇降部１９を所定の位置まで上昇させる。

水位を検出する構造は、例えば、ボールタップ式（フロート式）でもいいし、レベルスイッチによる方法でも良い。また、静電容量式や振動式でも良い。ボールタップ式は、シャフト先端の浮玉の上下でシャフト基端部に存するスイッチをＯＮ／ＯＦＦするものである。
水車部３０の水受部６０と水位との関係を最適にする場合は、シャフト基端部のＯＮスイッチが上下２か所とし、その中間がＯＦＦとし、上部スイッチＯＮで水車部３０等を昇動、下部スイッチＯＮで水車部３０等を降動する方法が考えらえる。

（昇降板の構成の説明）
昇降板２０は、水車部３０と発電部５０を支える部分であり、水流の水位に応じて、昇降する板である（図１（ａ）、図５（ａ））。昇降板２０は、軸受け部２１と吊り上げリング２２と吊り上げワイヤ２３とを備える。

軸受け部２１は、水車部３０のチェインホイール３１の軸３６を固定する部分であり、一組のチェインホイール３１の両側と昇降板２０の端部に配置されている。軸受け部２１は、川上側のチェインホイール３１用に３つ、川下用のチェインホイール３１用に３つ配置されている。
軸受け部２１を３つとすることで、軸３６の軸を伸ばし、昇降板２０の端部でも軸３６を支えることができるようにしている。発電部５０用に２つの軸受け部２１が配置されている。

チェインホイール３１用の軸受け部２１の上部には、それぞれ吊り上げリング２２が配置されている。吊り上げリング２２は、昇降板２０、水車部３０、発電部５０を吊り上げるためのワイヤを固定する部分である。軸３６の一方の端と他方の端の軸受け部２１には、吊り上げワイヤ２３の一端が固定される。

軸３６の中間部分にある軸受け部２１の吊り上げリング２２には、吊り上げ補助部７０用の補助用ワイヤ７３の一端が固定される。吊り上げワイヤ２３が、昇降板２０を含む昇降部分全体の四方に固定されるので、吊り上げを安定して行うことができる。また、吊り上げ補助部７０用の補助用ワイヤ７３用の吊り上げリング２２を、昇降板２０を含む昇降部１９全体の中央よりに固定されるので、少ない吊り上げ補助部７０で安定して吊り上げ補助を行うことができる。

吊り上げワイヤ２３は、昇降板２０を含む昇降部分全体を吊り上げるワイヤである。吊り上げワイヤ２３は、吊り上げ部８０のフック８５を介して、ワイヤ８４によって吊り上げられる。

（水車部の構成の説明）
水車部３０は、河川の流水の力を回転運動に変える部分である。通常の回転部分が１つである水車と異なり、２組のチェインホイール３１を連結するチェイン２０に水受部６０が配置される構造である（図１）。
水車部３０は、チェイン４０、水受部６０、チェインホイール３１、チェインレール３２、レール支持金具３３、アングル３４、チェイン支持板３５、軸３６及び親ギア３７から成る。左右一対のチェインホイール３１を２組持ち、チェインホイール３１間を一対の環状のチェイン４０で連結している。この構成は、チェインコンベアとも言われる。この、一対のチェイン４０を跨ぐ形で、水受部６０が配置されている。

チェイン４０は、継ぎ目部分に、回転可能なローラ４２を持ち、並行して配置された環状のチェインである。チェイン４０は、外側チェイン胴体４５、内側チェイン胴体４６、チェイン支持ピン４１、ワッシャ４３、スナップリング４４から成る（図３）。

外側チェイン胴体４５は、チェイン４０の外側を構成する長板状の胴体である。内側チェイン胴体４６は、チェイン４０の内側を構成する長板状の胴体である。外側チェイン胴体４５、内側チェイン胴体４６とも一対で構成される。外側チェイン胴体４５、内側チェイン胴体４６の端部には、連続する胴体を接続するための孔が設けられている。孔の間隔は、例えば、４００ｍｍ程度である。

外側チェイン胴体４５の水受部６０側には、水受部６０を固定するための孔が複数設けられている。外側チェイン胴体４５、内側チェイン胴体４６は、交互に接続され、接続は、チェイン支持ピン４１、ワッシャ４３、スナップリング４４によって行われる。接続部分には、ローラ４２がチェイン支持ピン４１の軸上に配置される。ローラ４２は、チェイン４０がチェインレール３２と接触する部分であり、チェイン４０と水受部６０を支える部分であるので、強度が必要である。そのため、ローラ４２の外側は例えば、４５^Ｃ鋼などが好適である。また、ローラ４２は、チェイン４０の移動に際し、スムーズに回転する必要があるので、ローラ４２の内側は、例えば、セラミックブッシング又はウレタン樹脂ブッシングなどの滑りやすい材質が好適である。
チェイン４０が、チェインレール３２上を走るのではなく、ローラ４２がチェインレール３２上を走るので、走行負荷の軽減、摩擦の軽減が可能である。

チェイン４０と水受部６０の固定は、水受部用ボルト４７１、水受部用ナット４７２、水受部用ワッシャ４７３によって行われる。流水の力を水受部６０が受け止め、その力をチェイン４０に伝えるので、チェイン４０と水受部６０の固定は、強固に行う必要がある。また、個別の水受部６０が損傷した際に、迅速に交換ができるので、ボルト、ナットによる固定が好適である。

チェイン４０は、川上側のチェインホイール３１と川下側のチェインホイール３１の間に渡され、チェイン４０の下側部分で、水流を受け止め、上半分で、水受部６０を川上側に戻す構成である。チェイン４０の長さは、設置場所、必要な電力等によって、任意に変えることができる。

水受部６０は、河川の水流を受け止める部分である（図２）。水受部６０は、２つのチェイン２０に挟まれ、チェイン２０の長手方向に対して起立した平板部６１を持つ。水受部６０は全体としては、コの字型であり、水流を正面と側面で捉える構成である。水受部６０は、平板部６１、側板６２、補強部６３、ゴム板６４から成る。

平板部６１は、流水を正面から受ける部分であり、固定板６１１と調整板６１２との２つの部分から成り、一方を他方に重ねることができる。固定板６１１は、側板６２と一体となった部分である。固定板６１１は、流水に当たる際、調整板６１２に対して、水受部６０の上部に位置する。調整板６１２は、固定板６１１に隣接しており、流水に当たる際、固定板６１１の下側に位置する。固定板６１１に対して調整板６１２が、上下方向に移動可能に配置されており、流水が強すぎる場合は、調整板６１２を固定板６１１側に重ねるように移動させる。流水の力を極力取り込みたい場合は、調整板６１２を固定板６１１から離し、全体として平板部６１の面積を大きくする。調整板６１２は、固定板６１１に対して接続部６５を介して接続されている。接続部６５には、長孔６６が設けられ、長孔６６と長孔６６を用いるボルト、ナット、スプリングワッシャとによって、調整板６１２は固定板６１１に対して移動可能となっている。スプリングワッシャを用いることで、調整板６１２を固定板６１１に対して適度に付勢しながら、移動可能とすることができる。

側板６２は、平板部６１に当たった流水が側面方向に漏れることを防ぐためのものである。形状は、上部が大きな台形型である。側面方向に漏れる流水を捉えつつ、水受部６０全体への負荷を軽減するために、側面の下部分の流水は、ある程度解放する構造である。

補強部６３は、平板部６１の補強を行う部分である。平板部６１は流水を正面から受けるので、流水からの力を最も受ける。そのため、平板部６１の一部に補強部６３を重ねて取り付けることで、平板部６１の強度を増すものである。

ゴム板６４は、水受部６０の周囲に設けられるゴム製の板である。ゴム板６４は、ゴム板取付ビス６７によって、平板部６１に固定される。流水ガイド部１２と水受部６０の隙間を極力少なくするためのものである。ゴム製であるので、流水のうねり等で、ゴム板６４と流水ガイド部１２が接触することがあっても、流水ガイド部１２を傷つけることはない。

また、一連の水受部６０について、１個おきに調整板６１２による平板部の面積を変化させることによって、流れを保たせ、多くの水受部６０に流力を伝えることができる。

チェインホイール３１は、チェインの回転移動方向を規制するものである（図１）。円盤状の歯車であり、チェイン４０の継ぎ目部分に対応する凹部があり、チェイン４０の動きに滑ることなく対応する。チェインホイール３１の目的は、チェイン４０を移動可能に保持することと、チェイン４０に伝えられた力を回転運動に変えることである。一対のチェインホイール３１の中心部分の両方を貫通する軸３６が通る。川上側のチェインホイール３１用の軸３６、川下用のチェインホイール３１用の軸３６とも軸受け部２１にて固定されている。川下側に軸３６には、親ギア３７が配置されている。親ギア３７は、発電部５０に、回転運動を伝えるためのものである。

チェイン４０は、チェインホイール３１に支持されている部分以外は、チェインレール３２により保持されている（図１、図４）。チェインレール３２は、チェイン４０の下に配置された直線状のガイドである。チェインレール３２を設けることによって、チェインの重量による弛みを軽減できる。チェインレール３２は、さらにチェイン４０の側面、上面のガイドを兼ねても良い。そうすることで、チェイン４０の上下左右のあばれを防止することができる。下側のチェインレール３２は、レール支持金具３３とアングル３４を介して、軸受け部２１に固定される。上側にチェインレール３２は、Ｕ字型のチェイン支持板３５を介して、昇降板２０に固定される。

下側のチェイン４０では、水受部６０が水の中にあるため、チェインレール３２への重みが軽減されている。一方、上側のチェイン４０では、チェイン４０と水受部６０の重さがすべてチェインレール３２に掛かるので、チェインレール３２を支えるためのチェイン支持板３５が適宜必要である。そこで、チェイン支持板３５は、チェイン４０の長さに応じて、適宜、チェイン４０、チェインレール３２の弛みが出ないように配置される。

（発電部の構成の説明）
発電部５０は、運動エネルギを電気エネルギに変換する部分である。流水の力が、水受部６０、チェイン４０、チェインホイール３１、軸３６、親ギア３７を介して発電部５０に伝わる。

発電部５０は、子ギア５１と発電機５２から成る。子ギア５１は親ギア３７に連結される。親ギア３７と子ギア５１のギア比率を親１０に対して子１とするとき、子ギアの回転が親ギアに対して１０倍の早さとなる。よって、ギア比を変えることで求める回転数を得ることができる。例えば、風力発電で羽根はゆっくり故に子ギアの歯数を少なくすることで一定の発電回転が得られることと同じである。このように、子ギア５１に直結した発電機５２の回転数を親ギア３７に対して倍増させることができる。発電機５２は、子ギア５１を介して伝わる回転量を、発電機５２内のロータに伝えることで、電力を生成する。電力は、流水量によって決まるので、設置場所を適切に選定することによって、安定した電力が得られる。
本実施例では、川下側の軸３６から発電部５０に連結されたが、川上側の軸３６から発電部５０に連結されても良い。

（吊り上げ補助部の構成の説明）
吊り上げ補助部７０は、昇降板２０、水車部３０、発電部５０から成る昇降部１９を、適宜、昇降させる際の吊り上げ部の負担を軽減するための構造でインクラインを利用したものである。吊り上げ補助部７０は、錘７１、滑車７２、補助用ワイヤ７３から成る。

錘７１は、インクランのための錘であり、昇降部１９に対して、常に上昇方向の力を付勢するための錘である。補助用ワイヤ７３は、錘７１と吊り上げリング２２を接続している。滑車７２は、補助用ワイヤ７３を保持するためのものである。

（吊り上げ部の構成の説明）
吊り上げ部８０は、昇降部１９を吊り上げる部分である。吊り上げ部８０は、アーム８１、モータ８２、吊り上げ滑車８３、ワイヤ８４、フック８５、ラックギア８６、ハンドル８７から成る。

アーム８１は、吊り上げ部のメイン部分である。昇降部１９を吊り上げるための十分な強度と高さを持つ。フック８５には、吊り上げワイヤ２３が掛けられている。モータ８２は、ワイヤ８４で、昇降部１９を吊り上げるために、ワイヤ８４を巻き取る部分である。電力によって、人手を介さず、昇降部１９を持ち上げることができる。吊り上げ滑車８３は、ワイヤ８４を保持する部分である。ワイヤ８４は、端部がフック８５に固定され、昇降部１９を持ち上げるために十分な強度を持つ。ラックギア８６、ハンドル８７は、緊急時等でモータ８２が使用できなかった場合に、手動でワイヤ８４を巻き取るための構造である。

（昇降動作の説明）
図５に沿って、昇降部１９の昇降動作について説明する。昇降部１９を上昇させるのは、主に、洪水等の際に、流水発電装置１内に流木等が入り込み、水車部３０を破壊してしまうことを防ぐためである。また、予備的に、流水の水位に応じて、昇降部１９の高さを微調整することもできる。

図５（ａ）は、昇降作業時の流水発電装置１の平面図である。昇降部１９を太線で表している。吊り上げ部８０のアーム８１の先端を軸３６の端部の吊り上げリング２２からの吊り上げワイヤ２３の交点付近に設置する。各吊り上げワイヤ２３の交点付近で、吊り上げワイヤ２３をフック８５に掛ける。吊り上げられる昇降部１９の四方の吊り上げリング２２を用いるので、安定して昇降できる。

補助用ワイヤ７３は、昇降板２０の軸３６の中間付近の吊り上げリング２２に接続され、錘７１によるインクラインによって、吊り上げ重量を軽減している。昇降準備ができたところで、モータ８２によって、ワイヤ８４を巻き取り、昇降部１９を所定の位置に上昇させる。
モータ８２は、減速装置を内蔵したリングコーン型である。リングコーン型モータを用いることで、所定の回転速度を得られる。
また、錘７１の重量と昇降部１９の重量を同等とすることで、最小限のモータ力で昇降を行うことができる。錘７１の重量と昇降部１９の重量を同等とすることで、流水発電装置１の大きさが１００ｍ以上となった場合も、容易に昇降させることができる。

図５（ｂ）は、昇降部１９を上昇させた場合の正面視の模式図である。水位等の位置を図の右側に示している。通常水位Ｗ１は、河川の通常時の流水の水位である。最大水位Ｗ２は、河川の洪水等で最大と推定される水位である。上昇上限Ｌ１は、最大水位Ｗ２でも、昇降部１９が流水に触れないと推定される高さである。
このように、昇降部１９を上下動させることによって、洪水等での流木等の障害物による装置の破壊を避けることができる。

通常時は、通常水位Ｗ１が、水車部３０の下側の水受部６０がすべて流水に浸る位置である。水受部６０で流水を効率よく受けることができるからである。通常水位Ｗ１から最大水位Ｗ２までが、例えば５ｍとする。その際、昇降部１９の上昇を５ｍとしてしまうと、最大水位時にも水車部３０が流水に入るため、流木等による水車部３０の破壊の可能性がある。そこで、さらに上に上昇上限Ｌ１を設定する。例えば、１ｍ上昇させ、上昇上限Ｌ１は、通常水位Ｗ１から６ｍの位置とする。緊急時に、上昇上限Ｌ１まで引き上げることで、水車部３０の破壊を防止できる。

（蛇籠締め、スパイクピンの説明）
図６に沿って、蛇籠締め、スパイクピンによる流水発電装置１の固定について説明する。
流水発電装置１は、砂潜り部１４に地場砂利を充填することによって、固定することができるが、方法として、ピン孔１５にスパイクピンＳを挿入することで、さらに強固に固定することができる。スパイクピンＳは、鉄筋であり、幅方向に、凸凹があり、川底に打ち込んだ後、容易に抜けない構造である。スパイクピンＳとスパイクピン用ワッシャＳＷを組み合わせたものをピン孔１５に挿入し、川底に打ち込むことで、スパイクピン用ワッシャＳＷとピン孔１５との関係で、流水発電装置１を固定することができる。

ピン孔１５は、枠体１０の底部分の鋼材すべてに付加することができるので、流水発電装置１の固定に最適の位置のピン孔１５にスパイクピンＳを用いることができる。
また、ピン孔１５に、スパイクピンＳを挿入し、上に重しを載せて突き刺す形でも良い。また、上の重しを、ピン孔１５を使って、縛る形でも良い。

また、流水発電装置１の固定方法として、周囲に蛇籠Ｊを用いる方法がある。蛇籠Ｊの重量で、流水発電装置１を押さえる。その際、蛇籠Ｊが流水発電装置１から離れないようにするために、ピン孔１５を蛇籠締めＪＳ用とし、番線で蛇籠Ｊを縛るための孔として使用することができる。このようにすることで、蛇籠Ｊは、流水発電装置１と一体となり、流水発電装置１の固定が強固となる。
また、装置の手前の障害物を受流して、他の流れに放流させるのも蛇籠Ｊの役目である。

（チェイン支持板の説明）
図７に沿って、チェイン支持板３５について説明する。図７は、チェイン支持板を説明するための模式図である。図７（ａ）は、チェイン支持板６５が無い場合、図７（ｂ）がある場合である。

チェイン４０は、チェインホイール３１に沿って、移動していく。本発明では、チェイン４０に対して、比較的重量のある水受部６０が等間隔で多数設置されている。チェイン４０の下側では、水受部６０が流れの中にあるので浮力が生じ、重量は軽減される。しかし、チェイン４０の上側では、チェイン４０と水受部６０の重量によって、チェイン４０に弛みが生じ、水受部６０全体の回転に支障が出てしまう場合もある。そこで、チェイン支持板３５を等間隔でチェイン４０の下に配置する。チェイン支持板３５は、逆Ｕの字型で、チェイン４０、水受部６０を両側から支える形状である。チェイン支持板３５は、昇降板２０に固定してある。設置するチェイン支持板３５の数は、チェインホイール３１間の長短によって異なる。例えば、全体が１００ｍを超える様な長尺の場合は１０ヵ所程度が好適である。
このように、チェインを支持できるので、チェインの弛みを解消することが出来、２つのチェインホイール３１間の間隔を大きくとることができるので、大きな発電力を得ることができる。

また、チェインレール３２を用いる場合も、チェインレール３２自体がチェイン４０と水受部６０の重量による変形する可能性があるので、チェイン支持板３５が必要である。
チェイン支持板３５をチェイン４０の上側に対して設置する例を説明したが、チェイン４０の下側に対しても同様に設置し、チェイン４０の弛みを防止しても良い。その際は、チェイン支持板３５は、Ｕの字型で、下から昇降板２０に固定する構造となる。

以上のように、本発明によれば、水の流れが緩やかな河川であっても、十分な電力を得られ、且つ、洪水等に装置のメイン部分を避難できるものであり、エコエネルギの発展に資するものである。

他の実施例について図８を用いて説明する。実施例１と同様の部分は省略する。
実施例１によって、水力発電において、水の流れが緩やかな河川であっても、十分な電力を得られ、且つ、洪水等に装置のメイン部分を避難できる。
実施例１の水力発電において、河川の水量の増減に応じて、吊り上げ部８０のワイヤによる吊り上げ量を変えることで、昇降部１９の上下方向の位置を調整できる。
しかしながら、昇降部１９が吊り上げられ、枠体１０から浮いている状態であることから水量の変化や風などで、昇降部１９が不安定となることが考えられる。
そこで、昇降部１９を枠体１０に対して任意の位置で、固定する構造が求められていた。

図８に沿って説明する。図８（ａ）は、固定ピン１０６への付勢量を変えるクランクシャフトの構造を説明する模式図である。図８（ｂ）は、クランクシャフト単体の斜視図である。図８（ｃ）は、クランクシャフト軸固定用レバーの模式図である。図８（ｄ）は、固定ピン１０６と固定ピン受部１０９の関係を説明する模式図である。

クランクシャフト１０３は、偏心した円柱状である。クランクシャフト１０３は、クランクシャフト固定枠１０４によって、回転可能に保持されている。クランクシャフト固定枠１０４は、軸受け部２１の上部のボルトに共締めされる。

クランクシャフト１０３からは、クランクシャフト固定板１０２が伸び、継ぎ手を介して昇降部固定用レバー棒１００に接続されている。昇降部固定用レバー棒１００は、電動マグネット（図示しない）に接続され、棒の中段には、昇降部固定用錘１０１が設置されている。
また、昇降部固定用１００の上部は主柱１１の最上部に穴あきの平鋼板の穴の中に入れて突き出た棒の上に丸型平鋼板を止めて、これをマグネットで上方に引き上げる構造でもよい。

クランクシャフト１０３に接する形で、固定ピン１０６が配置されている。固定ピン１０６は、クランクシャフト押受板１０５によって、保持され、水平方向にのみ移動可能となっている。
主柱１１の側面には、固定ピン受部１０９が固定され、固定ピン１０６の先端が固定ピン受部１０９の鋸状突起と噛み合う構造である。
固定ピン受部１０９の鋸状突起は、例えば、１５００ｍｍ程度である。どの川に於いても通常流水の３倍迄はほとんど流木等の粗大物品は無いからである。本実施例では、５００ｍｍ稼働故に３倍迄は稼働許容範囲内とした。固定ピン受部１０９の鋸状突起のサイズは、例えば、１５００×１００巾である。
固定ピン１０６は、固定ピン用引きバネ１０７、引きバネ受１０８によって、クランクシャフト１０３と弾性を持って固定されている。

次に、昇降部１９の固定の動作について説明する。
水力発電運転中は、昇降部固定用錘１０１によって、所定の位置まで、クランクシャフト１０３が回転し、クランクシャフト１０３から固定ピン１０６に所定の付勢が発生し、固定ピン１０６は、固定ピン受部１０９側に押され、固定ピン受部１０９と噛み合い、固定ピン１０６と固定ピン受部１０９は一体化する。固定ピン１０６は、昇降部１９側にあり、固定ピン受部１０９側は枠体１０側にあることから、昇降部１９は枠体１０に固定されることになる。
昇降部１９を上下に移動させる際は、昇降部固定用レバー棒１００に接続された電動マグネットを動作させ、昇降部固定用レバー棒１００を所定量上部に引き上げる。昇降部固定用レバー棒１００が引き上げられることで、クランクシャフト１０３が所定量回転し、固定ピン１０６に対する付勢量が減少する。固定ピン１０６は、クランクシャフト１０３側に戻され、固定ピン１０６と固定ピン受部１０９との噛み合いは解消され、固定ピン１０６は、固定ピン受部１０９に対して移動可能となる。結果的に、昇降部１９は枠体１０から分離され、移動可能となる。

このように本実施例によれば、水力発電実施中における昇降部１９の安定性が増し、より安定した水力発電を行うことができる。

本発明に係る流水発電装置は、水の流れが緩やかな河川での水力発電の効率向上についての産業上の利用可能性は大きいと解する。

１ 流水発電装置
１０ 枠体
１１ 主柱
１２ 流水ガイド部
１３ 集水部
１４ 砂潜り部
１５ ピン孔
１６ 水位検出部
１９ 昇降部
２０ 昇降板
２１ 軸受け部
２２ 吊り上げリング
２３ 吊り上げワイヤ
３０ 水車部
３１ チェインホイール
３２ チェインレール
３３ レール支持金具
３４ アングル
３５ チェイン支持板
３６ 軸
３７ 親ギア
４０ チェイン
４１ チェイン支持ピン
４２ ローラ
４３ ワッシャ
４４ スナップリング
４５ 外側チェイン胴体
４６ 内側チェイン胴体
４７１ 水受部用ボルト
４７２ 水受部用ナット
４７３ 水受部用ワッシャ
５０ 発電部
５１ 子ギア
５２ 発電機
６０ 水受部
６１ 平板部
６１１ 固定板
６１２ 調整板
６２ 側板
６３ 補強部
６４ ゴム板
６５ 接続部
６６ 長孔
６７ ゴム板取付ビス
７０ 吊り上げ補助部
７１ 錘
７２ 滑車
７３ 補助用ワイヤ
８０ 吊り上げ部
８１ アーム
８２ モータ
８３ 吊り上げ滑車
８４ ワイヤ
８５ フック
８６ ラックギア
８７ ハンドル
１００ 昇降部固定用レバー棒
１０１ 昇降部固定用錘
１０２ クランクシャフト固定板
１０３ クランクシャフト
１０４ クランクシャフト固定枠
１０５ クランクシャフト押受板
１０６ 昇降部固定ピン
１０７ 固定ピン用引きバネ
１０８ 引きバネ受
１０９ 固定ピン受部
Ｊ 蛇籠
ＪＳ 蛇籠締め
Ｓ スパイクピン
ＳＷ スパイクピン用ワッシャ
Ｇ 砂利
Ｗ１ 通常水位
Ｗ２ 最大水位
Ｌ１ 上昇上限

Claims (6)

1. 河川に設けられる流水発電装置であって、
   全体を構成する枠体と、
   並行して配置された２つの環状のチェインと、２つの該チェインに挟まれ、該チェインの長手方向に対して起立した平板部を持つ水受部と、該チェインの回転移動方向を規制するチェインホイールと、該チェインの弛みを防止するチェイン支持板と、から成る水車部と、
   該チェインホイールの回転により発電する発電部と、から成り、
   該水車部と該発電部は、鉛直上方に移動可能であることを特徴とする流水発電装置。
2. 前記チェインには、継ぎ目部分に、回転可能なローラが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の流水発電装置。
3. 前記水受部の平板部は、少なくとも２つの部分から成り、一方を他方に重ねることが可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流水発電装置。
4. 前記枠体の川上側、川下側の下部に、斜め下方向に延出した砂潜り部を持つことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の流水発電装置。
5. 前記枠体の下部には、貫通孔であるピン孔があることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の流水発電装置。
6. 前記水車部と前記発電機に対して、滑車を介して、鉛直上方に付勢する錘が配置されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の流水発電装置。

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