JP2022077076A - ブレードを持ち上げられるスイング式水力発電機構 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレードを持ち上げられるスイング式水力発電機構を提供する。【解決手段】ウィンチ機構９は往復移動フレーム２及び固定フレーム１を転動できブレード３を水面上へと動かせ、こうして水中の大型雑物は通過させられ、ブレード３を流体中に戻せば前述の通りに発電でき、この機能は洪水で水流が上昇した時にも用いられ、ウィンチ機構９を通してブレード３を流体から離せば洪水による損壊を避けられ、低水頭の水路発電に応用でき、効率が高く、体積が小さく、雑物が引っかかりにくく、洪水から守られ、維持修理が容易であるという効果を備え、ウィンチ機構９を通してブレード３を水面から離すことで、簡単にメンテナンスを行うことができる。【選択図】図１

Description

本発明はブレードを持ち上げられるスイング式水力発電機構に関し、特にブレードは流体の流力を受け推力を生じ往復移動フレームの直線運動を連動し、ブレードに設置するスライド棒は流路のストッパーにより止められブレードの方向転換を連動し、同時に一方向トランスミッション機構中の逆方向に設置する２個の内の１個の一方向伝動ホイールを伝動し、一方の一方向伝動ホイールを伝動して旋回させ第一ヘリカルギアを伝動し、もう１個の一方向伝動ホイールは空転し、第一ヘリカルギアの転動により発電装置の発電を駆動し、ブレードが方向転換するともう一方へと移動し、前述の原理により発電装置の発電を駆動し、これを繰り返し水路の水流により継続して発電するブレードを持ち上げられるスイング式水力発電機構に関する。

水力発電（Ｈｙｄｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ）は、水頭の位置エネルギーを運用し、流動時に運動エネルギーを生じ、これにより発電装置のタービンを旋回させ、こうして発電機を動かして発電するものである。

多数の水力発電はすべて大型水力発電に属する。
大型水力発電が必要な発電の条件は、水頭及び流量等の要因を含む。
各条件に対応するため、採用する水力発電機のモデルには、衝撃式タービン、反動式タービン、反力式タービンがある。
衝撃式タービンは、Ｐｅｌｔｏｎ、Ｔｕｒｇｏ及びＣｒｏｓｓ Ｆｌｏｗ等モデルを含む。
反動式タービンは、Ｄｅｒｉａｚ、Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｆｒａｎｃｉｓ及びＨｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｆｒａｎｃｉｓを含む。
反力式タービンは、Ｐｒｏｐｅｌｌｅｒロータリータービン、Ｋａｐｌａｎロータリータービン、Ｂｕｌｂバルブタービン及びＳ-ｔｙｐｅパイプフロータービンを含む。

「台湾電力股▲ふん▼有限公司小水力電気エネルギー購入実施弁法」によれば、容量が２０，０００千ワットに満たないものを適用と定義されている。
しかも、国連及び世界銀行の定義では、小型（Ｓｍａｌｌ）水力発電は容量が１，０００千ワット以上で１０，０００千ワット以下、ミニ（Ｍｉｎｉ）水力発電は容量が１００千ワット以上で１，０００千ワット以下、マイクロ（Ｍｉｃｒｏ）水力発電は容量が１００千ワット以下となっている。
マイクロ水力の水路水頭は非常に小さく、従来の大型水力発電に求められる高い水頭の条件には符合しないことは明らかである。

従来のマイクロ水力水路発電機は皆、旋回式水車を採用する。
台湾の「Ｌ．Ｃ．Ｓ．流れ込み式水力発電システム」は、低水頭及び低流量の低傾斜（３／１，０００以上）水路への設置に適し、適用流速は毎秒１．５～５メートル、適用流量は２５～３０秒立方メートルで、その設置費用は約１０万／千ワットである。
これによれば、従来のマイクロ水力水路発電機のブレード方向は、水路の水流平面と平行であるため、各ブレードは、水路の幅とほぼ等しい。
よって、水路内に漂流木、土砂或いはゴミなどがあり、ブレードに付着すれば、ブレードの旋回に影響を及ぼし、ブレードの損壊を招いてしまう。
また、ブレードが水面に入る時、衝撃により抵抗力を生じ、具体的に旋回作用を生じる時には、ブレードが水に入って初めてその作用を発揮する。
そのため、実際の発電コストは高く、しかも効果は芳しくない。
さらに、従来のマイクロ水力水路発電機は極めて大きく、運搬、設置、維持修理が極めて困難である。
そのため、洪水の季節でも、水面から簡単に移動させることはできず、大型クレーンで吊り上げ移動させなければならず、莫大な時間、人力、金銭的コストを必要とする。
しかも、設置コストも極めて高いため、発電のコストパフォーマンスが良くなく、実用性において極めて大きな制限となっている。

上記に鑑み、本発明人はマイクロ水力発電を研究し、上記問題の解決を期して開発と改良を重ね、しかも試験と改修を繰り返し、本発明の開発にこぎつけた。

前記先行技術には、体積が大きいため運搬、設置、維持修理が極めて困難で、簡単に移動させられないため大型クレーンで吊り上げ移動させなければならず、莫大な時間、人力、金銭的コストを必要とし、設置コストも極めて高いため、発電のコストパフォーマンスが悪く、実用性において極めて大きな制限となっているという欠点がある。

本発明は前述の問題を解決できるブレードを持ち上げられるスイング式水力発電機構に関する。

本発明によるブレードを持ち上げられるスイング式水力発電機構は、固定フレーム、往復移動フレーム、スライド棒、一方向トランスミッション機構、発電装置を有する。
該固定フレームは、流体が流動する流路に設置し、該固定フレームには、少なくとも１個のシャフトを設置する。
該往復移動フレームには、少なくとも１個の回転軸を枢設し、該回転軸には、流体に差し入れられるブレードをそれぞれ設置し、該ブレードは、伝動棒にそれぞれ連結並びに枢設され、その内１個の該回転軸は、調整棒を通して、該シャフトに連結して伝動される。
該スライド棒は、横方向設置を呈し、該調整棒に枢設され、該ブレードは、相互に異なる二つの上昇力位置を備え、相互に異なる該上昇力位置は、それぞれ流体の流力を受けて推力を生じ、該スライド棒及び該往復移動フレームを連動し、左側、或いは右側へと移動させる。
該流路は、該スライド棒軸方向に対応する両端位置に、それぞれストッパーを設置し、該スライド棒の一方の末端がストッパーに接触し、しかも該往復移動フレームの該ブレードが、該接触する該ストッパーの方向へと継続して移動する時、調整棒を伝動し、これにより該ブレードは、もとの上昇力位置からもう一つの上昇力位置へと移動し、同時に該シャフトを伝動する。

該スライド棒がストッパーに止められ、水流の衝撃を受けてブレードがもう一つの上昇力位置へと方向転換する際に、それをスムーズにするため、該ストッパーには、弾性部材をさらに設置し、しかも該弾性部材一端は、該ストッパーに固定して設置され、反対端は、該調整棒に設置される。
両端の弾性部材が引き伸ばされる引力及び圧縮を受けた後の弾性復位の力量を通して、それぞれ調整棒を押して動かし、ブレードの方向転換を伝動し、ブレードは水流の衝撃を確実に受けられ、ストッパーとスライド棒の作用によりスムーズに方向転換され、往復運動は順調で中断することはない。

一方向トランスミッション機構は、１個の該シャフトに駆動され、該一方向トランスミッション機構には、逆方向に設置する２個の一方向伝動ホイールを設置し、該一方向伝動ホイールは、第一ヘリカルギアに伝動するように連結し、該一方向トランスミッション機構は、該シャフトの伝動を受け、該一方向伝動ホイールを同時に転動させ、これにより、１個の該一方向伝動ホイールは伝動旋回し、該第一ヘリカルギアを伝動し、もう１個の該一方向伝動ホイールは空転する。

一実施形態中において、該一方向トランスミッション機構は、スイングアームをさらに有し、該スイングアームは、該シャフトに駆動され、該スイングアームには、２個の伝動アームを連結し、該伝動アームには、ラチェット爪をそれぞれ設置する。
該一方向伝動ホイールは、それぞれ順方向ラチェット歯車及び逆方向ラチェット歯車である。
該ラチェット爪は、それぞれ一旋回方向に向かい、該順方向ラチェット歯車及び該逆方向ラチェット歯車を対応して押す。
該順方向ラチェット歯車及び該逆方向ラチェット歯車は、該第一ヘリカルギアに伝動するように連結し、これによりスライド棒が前述の作用を受け、調整棒がシャフトを伝動する時、スイングアームは同時に両方のラチェット爪を連動し、順方向ラチェット歯車及び逆方向ラチェット歯車をそれぞれ押して動かす。
例えば、スライド棒が流路左側のストッパーにあり、ブレードを押して方向転換させ、シャフトを伝動する時、シャフト、スイングアーム、ラチェット爪は、逆時計回り方向へと伝動され、逆方向ラチェット歯車は逆時計回り方向の伝動を受け、効果的に押し動かされるため、第一ヘリカルギアを確実に伝動することができる。
順方向ラチェット歯車に対しては、ラチェット爪の逆時計回り方向伝動は、順方向ラチェット歯車に対して空転を形成させるため、該第一ヘリカルギアに対して逆止作用を生じることはない。
反対に、スライド棒が流路右側にあり、前述のような方向転換作用があるなら、シャフト、スイングアーム、ラチェット爪は時計回り方向へと伝動し、順方向ラチェット歯車は第一ヘリカルギアを伝動し、逆方向ラチェット歯車に対して空転を形成し、同様に第一ヘリカルギアに対して伝動を行うことができる。

順方向ラチェット歯車及び逆方向ラチェット歯車の伝動配置に関して、一実施形態中においては、１個の該一方向伝動ホイールに、第一軸体を設置し、該第一軸体は、該第一ヘリカルギア及び第一伝動ホイールに対応して伝動するように連結し、他方の該一方向伝動ホイールには、第二軸体を設置し、該第二軸体は、第二伝動ホイールに対応して伝動するように連結し、該第二伝動ホイールは、方向転換ホイールセットを同一方向に伝動し、該第一伝動ホイール及び該方向転換ホイールセットは、連動ホイールセットに対応して伝動するように連接し、しかも該連動ホイールセットの方向転換は、該第一伝動ホイールに同じで、該方向転換ホイールセットに反対で、これにより該一方向伝動ホイールは、該第一ヘリカルギアを伝動し、常に一方向へと安定転動させ、往復運動により、旋回方向が反覆する状況は生じない。
連動ホイールセットと連動ホイールセットの伝動、及び第二伝動ホイールと方向転換ホイールセットの伝動は、プーリーを通して動力を伝達し、プーリーはＶ型プーリーなどであるため、速度比を調整でき、水路の水流の条件に応じて速度比を調整し、最良の発電量を得ることができる。

発電装置は、該第一ヘリカルギアに接続して設置され、該第一ヘリカルギアの転動を受け発電する。

発電装置の配置について、一実施形態中において、発電装置には、ホイール軸を設置し、該第一ヘリカルギアは、連接ホイールを連結して伝動し、該連接ホイールは、フライホイールにさらに伝動するように連結し、フライホイールは、該ホイール軸に対応して伝動し、該発電装置の発電を駆動する。
フライホイールの高速旋回は、エネルギー吸収、エネルギー放出の安定作用を備え、発電装置の回転速度を安定させられ、電力安定出力の効果を達成する。

ホイール軸は、ブレーキホイールに連接でき、該ブレーキホイールは、ブレーキ機構に対応して接続、設置され、しかも該ブレーキ機構は、該ブレーキホイールに対応してブレーキをかける。
これにより、メンテナンスの必要がある時には、ブレーキ機構により、発電装置を停止させ、メンテナンスを行うことができる。

本発明は大型雑物がある、或いは洪水の恐れがある時には持ち上げることができ、該連接ホイールは、第二ヘリカルギアにスライドするように設置され、しかも該連接ホイールが伝動位置にある時には、該第一ヘリカルギアに対応して噛み合い、スライドして下がる位置にある時には、該第一ヘリカルギアに噛み合わない。
少なくとも１個のウィンチ機構は、ロープ体を巻き上げ可能なように設置し、該固定フレームの底端、該ウィンチ機構に反対の一端に、フレーム体を延伸して設置し、該ロープ体は、該フレーム体末端に固定して設置され、該固定フレーム頂端には、該連接ホイールに対応し、該伝動位置にあるピボット部材を設置する。
しかも、該ピボット部材は、該流路の側壁面に枢設される。
これにより洪水の季節、或いは大型の雑物がある等の状況において、往復移動フレームを持ち上げる必要がある時には、先ず連接ホイールを退出位置までスライドして下がらせ、これにより第一ヘリカルギアは発電装置を伝動できなくなる。
次に、ウィンチ機構を通してロープ体を巻き取り、こうして固定フレーム、往復移動フレーム及びブレードを持ち上げることができ、洪水の衝撃による損壊を防止でき、大型の雑物を流し去ることができる。
発電を行う必要がある時には、ブレードを下ろして水中に深く入れ、上述の往復式運動を行い発電することができる。
ウィンチ機構及び発電装置の設置は、ブリッジ体を、該流路の上端位置を横にまたいで設置し、しかも該ウィンチ機構及び該発電装置は、該ブリッジ体上に設置する。

本発明の一方向トランスミッション機構の立体及び単純化模式図である。 本発明を流路に設置時に、往復移動フレーム、スライド棒及びブレードが上昇力を受けて左へ移動する様子の模式図である。 本発明を流路に設置時に、スライド棒がストッパーに止められ、上昇力を受けて左へ移動し方向転換する様子を示す模式図である。 本発明を流路に設置時に、往復移動フレーム、スライド棒及びブレードが上昇力を受けて右へ移動する様子を示す模式図である。 本発明を流路に設置時に、スライド棒がストッパーに止められ、上昇力を受けて右へ移動し方向転換する様子を示す模式図である。 本発明のシャフトが一方向トランスミッション機構を逆時計回りに伝動し、こうして発電装置を伝動し発電する構造及び動力伝達模式図である。 本発明のシャフトが逆時計回りに転動する時、逆方向ラチェット歯車を駆動する様子を示す模式図である。 本発明のシャフトが逆時計回りに転動する時、順方向ラチェット歯車を空転させる様子を示す模式図である。 本発明のシャフトが時計回りに転動する時、順方向ラチェット歯車を駆動する様子を示す模式図である。 本発明シャフトが時計回りに転動する時、逆方向ラチェット歯車が空転する様子を示す模式図である。 本発明のシャフトが時計回りに一方向トランスミッション機構を伝動し、こうして発電装置を伝動し発電する構造及び動力伝達模式図である。 本発明の連接ホイールがスライドして下がる位置にある構造模式図である。 本発明をブリッジ体及び流路に設置し、及びウィンチ機構を設置する構造模式図である。 ウィンチ機構が図１２に基づき一方向トランスミッション機構、固定フレーム、往復移動フレーム及びブレードを持ち上げる様子を示す模式図である。

（一実施形態）
図１に示す通り、本発明によるブレードを持ち上げられるスイング式水力発電機構は、固定フレーム１、往復移動フレーム２、ブレード３、スライド棒４、一方向トランスミッション機構６、発電装置７を有する。
固定フレーム１は、流体が流動する流路Ｃに設置し、該固定フレーム１には、少なくとも１個のシャフト１１を設置する。
往復移動フレーム２には、少なくとも１個の回転軸２１を枢設し、該回転軸２１には、流体に差し入れられるブレード３をそれぞれ設置する。
該ブレード３は、伝動棒３１にそれぞれ連結並びに枢設され、これにより該ブレード３の方向転換は同期となる。
その内１個の該回転軸２１は、調整棒２２を通して、該シャフト１１に連結して伝動し、しかも該シャフト２１間は、連棒２１１により枢接される。
スライド棒４は、横方向設置を呈し、該調整棒２２に枢設される。
該ブレード３は、翼状設置を呈し、水流方向と傾斜角を備える時、上昇力を生じる。
よって、本発明においてブレード３は相互に異なる二つの上昇力位置を備え、相互に異なる該上昇力位置はそれぞれ流体の流力Ｆ_Ｄを受けて生じる上昇力Ｆ_Ｌで、該スライド棒４及び該往復移動フレーム２を連動し、左側、或いは右側へと移動させる。
ブレード３の具体的な形状及び角度設置は、従来の技術に属し、しかも本発明はブレード３の具体的な形状を限定しないため、ここでは再記述しない。
該流路Ｃは、該スライド棒４軸方向に対応する両端位置に、それぞれストッパー５を設置し、該ストッパー５は、嵌設の方式を通して、流路Ｃ両側の側壁面に直接取り付けられる。

これにより、図２に示す通り、ブレード３の上昇力位置が、水流の衝撃を受けて、図中の左側へと移動すると、スライド棒４左側の末端は、流路Ｃ左側のストッパー５に接触する。
この時、ブレード３は水流を受け続け左向きの上昇力Ｆ_Ｌを生じるため、該往復移動フレーム２の該ブレード３は接触する該ストッパー５方向へと継続して移動する。
この時、スライド棒４は左に突き当たり、それ以上、左側へと移動できなくなる。
往復移動フレーム２が継続して左側へと移動した結果、図３に示す通り、調整棒２２を回転させる。
これにより、調整棒２２は、回転軸２１により、ブレード３はもとの上昇力位置からもう一つの上昇力位置へと移動する。
ブレード３間は、伝動棒３１を通して枢設されるため、ブレード３の方向転換は同期となり、また調整棒２２の回転も該シャフト１１を同時に回転させる。

同様の原理で、図４に示す通り、ブレード３がもう一つの上昇力位置まで既に移動しているため、ブレード３は水流の流力を受け、右側への推力を生じる。
これにより、往復移動フレーム２及びスライド棒４を連動し右側へと移動させ、スライド棒４右側の末端は、流路Ｃ右側のストッパー５に接触し、図５及び前述の通り、スライド棒４は位置を限定される。
よって、往復移動フレーム２が継続して右側へ移動する過程において、再度ブレード３はもとの上昇力位置まで回転し、左側へと移動し、しかも方向転回すると同時に、伝動シャフト１１も旋回し、前述の設置及び方式により、水流の衝撃により、往復移動フレーム２は左右直線の往復運動を行う。

ブレード３の方向転換過程において、ブレード３は水流に平行な位置を備え、この時、上昇力は生じないが、方向転換前の移動方向の慣性力により継続して移動し、これによりブレード３の方向転換を完成し、動力喪失による停滞を回避できる。
よって、好ましい一実施形態では、該ストッパー５には、弾性部材５１をさらに設置し、しかも該弾性部材５１一端は、該ストッパー５に固定して設置され、反対端は、該調整棒２２に設置される。
これにより、図２及び図３を例とするように、一実施形態中において、弾性部材５１は、スライド棒４が流路Ｃ中央位置にある時にはバランスが取れ、スライド棒４が左側へと移動すると、左側の弾性部材５１は力を受けて圧縮され、右側の弾性部材５１は力を受けて引き伸ばされる。
弾性部材５１が調整棒２２に力を及ぼすことで、スライド棒４は、図２、３に示すようなブレード３の方向転換過程において、左側の弾性部材５１が右側へと調整棒２２を押し、右側の弾性部材５１が右側へと調整棒２２を引き動かし、調整棒２２を助け右へと回転するトルクを生じる。
これによっても回転軸２１の旋回を連動し、こうして該ブレード３がもう一つの上昇力位置まで方向転回するのを助け、ブレード３が水流に平行なことで停滞することはない。
スライド棒４は図４、５に示すようなブレード３の方向転換の作用にあっても同様に、ブレード３の方向転換を促す。
前述のように、安定的な方向転換の機能を実現し、これにより本発明は確実に水流を受け左右に往復直線運動し中断することはない。

一方向トランスミッション機構６は、１個の該シャフト１１に駆動され、該一方向トランスミッション機構６には、逆方向に設置する２個の一方向伝動ホイール６１を設置する。
該一方向伝動ホイール６１は、第一ヘリカルギア６２に伝動するように連結し、該一方向トランスミッション機構６は、該シャフト１１の伝動を受け、該一方向伝動ホイール６１を同時に転動させる。
これにより、１個の該一方向伝動ホイール６１は伝動旋回し、該第一ヘリカルギア６２を伝動し、もう１個の該一方向伝動ホイール６１は空転する。
１個の一方向伝動ホイール６１が第一ヘリカルギア６２を伝動する時、もう１個の一方向伝動ホイール６１は、該第一ヘリカルギア６２に対して逆止の効果を生じることはない。

発電装置７は、該第一ヘリカルギア６２に接続して設置され、該第一ヘリカルギア６２の転動を受け、その運動エネルギーにより発電を行う。
一実施形態中において、該発電装置７は、３千ワット～１００千ワットのマイクロ発電機である。

一方向トランスミッション機構６の具体的な配置については、図６に示す通り、該一方向トランスミッション機構６は、スイングアーム６３をさらに有する。
該スイングアーム６３は、該シャフト１１に駆動され、該スイングアーム６３には、２個の伝動アーム６３１を連結し、該伝動アーム６３１には、ラチェット爪をそれぞれ設置する。
該一方向伝動ホイール６１は、それぞれ順方向ラチェット歯車６１Ａ及び逆方向ラチェット歯車６１Ｂである。
該ラチェット爪は、それぞれ一旋回方向に向かい、該順方向ラチェット歯車６１Ａ及び該逆方向ラチェット歯車６１Ｂを対応して押す。
順方向ラチェット歯車６１Ａに対応するラチェット爪は順方向ラチェット爪６３２Ａで、逆方向ラチェット歯車６１Ｂに対応するラチェット爪は逆方向ラチェット爪６３２Ｂである。
該順方向ラチェット歯車６１Ａ及び該逆方向ラチェット歯車は、該第一ヘリカルギア６２に伝動するように連結する。
これにより、図１～３及び図６に示す通り、スライド棒４が、流路Ｃ左側のストッパー５にあり、ブレード３を押して方向転換させ、シャフト１１を伝動する時、シャフト１１、スイングアーム６３、順方向ラチェット爪６３２Ａ及び逆方向ラチェット爪６３２Ｂは、逆時計回り方向へと伝動される。
図７に示す通り、逆方向ラチェット歯車６１Ｂは逆時計回り方向の伝動を受け、効果的に押し動かされるため、第一ヘリカルギア６２を確実に伝動することができる。
順方向ラチェット歯車６１Ａに対しては、図８に示す通り、順方向ラチェット爪６３２Ａの逆時計回り方向伝動は、順方向ラチェット歯車６１Ａに対して空転を形成させるため、該第一ヘリカルギア６２に対して逆止作用を生じることはない。
反対に、スライド棒４が流路Ｃ右側にあり、前述のような方向転換作用があるなら、シャフト１１、スイングアーム６３、順方向ラチェット爪６３２Ａ及び逆方向ラチェット爪６３２Ｂは時計回り方向へと伝動し、図９に示す通り、順方向ラチェット歯車６１Ａを時計回りに旋回させ、第一ヘリカルギア６２は伝動される。
図１０に示す通り、逆方向ラチェット爪６３２Ｂは、逆方向ラチェット歯車６１Ｂに対して空転を形成し、よって、同様に第一ヘリカルギア６２に対して伝動を行うことができる。

順方向ラチェット歯車６１Ａ及び逆方向ラチェット歯車６１Ｂを、第一ヘリカルギア６２に対して同一方向伝動とし、発電装置７が安定発電を継続できるよう、一実施形態中においては、１個の該一方向伝動ホイール６１に、第一軸体６１１を設置し、該第一軸体６１１は、該第一ヘリカルギア６２及び第一伝動ホイール６１１１に対応して伝動するように連結し、他方の該一方向伝動ホイール６１には、第二軸体６１２を設置し、該第二軸体６１２は、第二伝動ホイール６１２１に対応して伝動するように連結し、該第二伝動ホイール６１２１は、方向転換ホイールセット６１３を同一方向に伝動する。
該第一伝動ホイール６１１１及び該方向転換ホイールセット６１３は、連動ホイールセット６１４に対応して伝動するように連接し、しかも該連動ホイールセット６１４の方向転換は、該第一伝動ホイール６１１１に同じで、該方向転換ホイールセット６１３に反対で、これにより該一方向伝動ホイール６１は、該第一ヘリカルギア６２を伝動し、常に一方向へと安定転動させ、往復運動により、旋回方向が反覆する状況は生じない。
本実施形態中では、第一軸体６１１に設置する一方向伝動ホイール６１は逆方向ラチェット歯車６１Ｂで、第二軸体６１２に設置するのは、順方向ラチェット歯車６１Ａであるが、例として説明に用いるだけで、これに限定するものではない。
よって、図６に示す通り、シャフト１１、スイングアーム６３、順方向ラチェット爪６３２Ａ及び逆方向ラチェット爪６３２Ｂが逆時計回り方向へと伝動すると、前述のように、逆方向ラチェット歯車６１Ｂは、第一軸体６１１を通して該第一ヘリカルギア６２を駆動し、いっしょに逆時計回り方向へと転動させ発電を駆動する。
この時、第一軸体６１１を通して第一伝動ホイール６１１１を逆時計回りに旋回させ、第一伝動ホイール６１１１と連動ホイールセット６１４の間は、一実施形態中においては、プーリーにより連接され、その転回方向は同方向である。
連動ホイールセット６１４と方向転換ホイールセット６１３の間は、噛み合い方式を通して、その転回方向は反対である。
方向転換ホイールセット６１３と第二伝動ホイール６１２１の間は、同様に、プーリーにより連接され、同方向に転動される。
よって、この時、第一伝動ホイール６１１１の逆時計回り旋回により、連動ホイールセット６１４も同様に逆時計回り旋回を呈し、方向転換ホイールセット６１３と第二伝動ホイール６１２１は、時計回り旋回を呈する。
第二伝動ホイール６１２１の時計回り旋回は、第二軸体６１２を通して、順方向ラチェット歯車６１Ａは伝動される。
順方向ラチェット歯車６１Ａそのものの時計回り旋回は、図７に示す通り、それが対応する順方向ラチェット爪６３２Ａに対して転動を生じず、空転を形成する。
よって、この状況下で、逆方向ラチェット歯車６１Ｂの第一ヘリカルギア６２に対する伝動は、順方向ラチェット歯車６１Ａの順方向ラチェット爪６３２Ａを伝動しシャフト１１の転動方向に影響を及ぼすことはない。

反対に、図１１に示す通り、シャフト１１が時計回り方向に転動すると、順方向ラチェット歯車６１Ａを時計回りに旋回させ、同時に、前記のように、第二伝動ホイール６１２１及び方向転換ホイールセット６１３も時計回りに旋回する。
この時、連動ホイールセット６１４は、方向転換ホイールセット６１３と噛み合うため、連動ホイールセット６１４は逆時計回り旋回し、第一伝動ホイール６１１１及び第一軸体６１１もまた逆時計回り旋回する。
こうして、第一ヘリカルギア６２は連動されて逆時計回り旋回を呈し、シャフト１１、スイングアーム６３、順方向ラチェット爪６３２Ａ、逆方向ラチェット爪６３２Ｂは逆時計回り方向に伝動され、或いは時計回り方向に伝動されて、第一ヘリカルギア６２は逆時計回り旋回を呈し、発電装置７は、第一ヘリカルギア６２の逆時計回り方向継続伝動を受け続け発電する。
第一軸体６１１が逆時計回りに旋回すると、逆方向ラチェット歯車６１Ｂを連動し、同様に逆時計回り方向旋回を呈する。
図１０に示す通り、逆方向ラチェット歯車６１Ｂそのものの逆時計回り方向旋回は、逆方向ラチェット爪６３２Ｂに対して、転動を生じず、これにより逆方向ラチェット歯車６１Ｂは空転する。
よって、順方向ラチェット歯車６１Ａの第一ヘリカルギア６２に対する伝動は、同様に逆方向ラチェット歯車６１Ｂの逆方向ラチェット爪６３２Ｂを伝動せず、シャフト１１の転動に影響する。
前述のように、本発明は確実に往復運動により、シャフト１１を安定的に転動し、発電装置７を駆動して発電できる。
しかも、ブレード３は水流の往復移動を受け、シャフト１１に対して極めて大きいトルクを生じ、これによりスイングアーム６３は大きなトルクを発生でき、順方向ラチェット歯車６１Ａ或いは逆方向ラチェット歯車６１Ｂを通して、第一ヘリカルギア６２を伝動し発電できるため、極めて優れた発電性能を備える。

しかも、注意を要する点は、本実施形態中では、プーリーにより動力伝達を行うが、プーリーはＶ型プーリーなどで、速度比を調整できるため、水路の水流の条件に応じて速度比を調整する。
よって、発電装置７に対応し、最良の発電量を得ることができる。

発電装置７の配置、及びそれと第一ヘリカルギア６２の動力伝達及び連接方式について、一実施形態中では、該発電装置７には、ホイール軸７１を設置する。
該第一ヘリカルギア６２は、連接ホイール７２を連結して伝動し、該連接ホイール７２は、該ホイール軸７１に伝動するように連結し、該発電装置７の発電を駆動する。

好ましくは、該連接ホイール７２は、フライホイール７３にさらに伝動するように連結し、該フライホイール７３は、該ホイール軸７１に対応して伝動し、該発電装置７の発電を駆動する。
フライホイール７３高速旋回は、エネルギー吸収、エネルギー放出の安定作用を備え、発電装置７の回転速度を安定させられ、電力安定出力の効果を達成する。

これにより、本発明の発電適用範囲は非常に広く、水頭高度及び／或いは流量が小さな状況下にも適用して発電することができる。
よって、河川、及び工場排水の水路にも応用でき、発電の効果を達成できる。
しかも、本発明は全体体積が小さく、設置及び維持修理が容易であるため、本発明全体の適用性を高めることができる。

本発明のメンテナンスを行う時には、発電装置７の発電を停止する。
よって、一実施形態中において、ホイール軸７１に、ブレーキホイール７４をさらに連接する。
該ブレーキホイール７４は、ブレーキ機構８に対応して接続、設置され、しかも該ブレーキ機構８は、該ブレーキホイール７４に対応してブレーキをかける。
好ましくは、マンドレル７５を設置し、該マンドレル７５は、該フライホイール７３、ブレーキホイール７４、ホイール体７５１に連接する。
ホイール軸７１には、伝送ホイール７１１を設置し、該伝送ホイール７１１及びホイール体７５１間は、プーリーを通して連接される。
これにより、非同軸方式で、該ホイール軸７１に対してブレーキを掛けられる。

前記のように、本発明のブレード３間は、相互に平行で、しかも間隔を開けて排列されるため、水流中に小型の雑物があっても、ブレード３間の空隙を通って流れ過ぎ、しかも於ブレード３が角度旋回を行う時には、雑物はブレード３に引っかかりにくく、推力減少の現象を引き起こしにくい。
水流中に大型の雑物がある時には、取り除くために、ブレード３を水面から取り出し、しかもその過程では他の構成部材の干渉を受けることはない。
よって、好ましい実施形態中では、図６及び図１２に示す通り、該連接ホイール７２は、第二ヘリカルギア７２１にスライドするように設置され、しかも該連接ホイール７２が伝動位置にある時には、該第一ヘリカルギア６２に対応して噛み合い、スライドして下がる位置にある時には、該第一ヘリカルギア６２に噛み合わない。
よって、好ましい実施形態中では、連接ホイール７２及び第一ヘリカルギア６２は、相互に対応するヘリカルギアである。
その配置は発電装置７ホイール軸７１の駆動に対して、第二ヘリカルギア７２１に第一歯車７２２を設置し、前述のマンドレル７５に第二歯車７５２を設置し、しかも第一歯車７２２及び第二歯車７５２は同様にプーリーにより連接される。
これにより、伝動位置にある時には、第一ヘリカルギア６２の転動は、順番に連接ホイール７２、第二ヘリカルギア７２１、第一歯車７２２、第二歯車７５２、フライホイール７３、ホイール体７５１、伝送ホイール７１１、ホイール軸７１を通して、発電装置７の発電を駆動する。
固定フレーム１、往復移動フレーム２及びブレード３の巻き上げについては、図１、図１２、図１３に示す通り、少なくとも１個のウィンチ機構９を設置し、ロープ体９１を巻き上げ可能なように設置する。
該固定フレーム１の底端、該ウィンチ機構９に反対の一端に、フレーム体１２を延伸して設置する。
該ロープ体９１は、該フレーム体１２末端に固定して設置され、該固定フレーム１頂端には、該連接ホイール７２に対応し、該伝動位置にあるピボット部材１３を設置する。
しかも、該ピボット部材１３は、該流路Ｃの側壁面に枢設される。
これにより、洪水の季節、或いは大型の雑物がある等の状況において、往復移動フレーム２を持ち上げる必要がある時には、図１４に示す通り、先ず連接ホイール７２を退出位置までスライドして下がらせ、これにより第一ヘリカルギア６２は、連接ホイール７２を伝動せず、第一軸体６１１及び連結軸が延伸した交点位置を中心とでき、その中心は、ピボット部材１３の軸方向上に位置する。
この時、ウィンチ機構９を通してロープ体９１を巻き取り、こうして固定フレーム１、往復移動フレーム２及びブレード３を持ち上げることができる。
これにより、洪水の衝撃による損壊を防止でき、大型の雑物を流し去ることができる。
発電を行う必要がある時には、ブレード３を下ろして水中に深く入れ、連接ホイール７２を伝動位置まで移動させれば、上述の往復式運動を継続して行い発電することができる。

ウィンチ機構９及び発電装置７の設置において、ブリッジ体Ｂを該流路Ｃの上端位置を横にまたいで設置し、しかも該ウィンチ機構９及び該発電装置７は、該ブリッジ体Ｂ上に設置する。
こうして、ウィンチ機構９に対する操作或いはメンテナンスの便を図る。

特別に説明が必要なのは、本発明で言う左右方向、順方向、逆方向、時計回り、逆時計回りなどの方向性に関わる記述は例示のための説明であり、本発明に制限を加えるものではない。

上記を総合すると、本発明に開示する技術手段は、従来の問題を効果的かつ確実に解決でき、予期の目的と効果を達成し、しかも申請前に刊行物に未掲載で、公開使用されておらず、しかも進歩性を備える。
よって、特許法に規定される発明の要件に符合することは間違いない。

前述した本発明の実施形態は本発明を限定するものではなく、よって、本発明により保護される範囲は後述される特許請求の範囲を基準とする。

１ 固定フレーム
１１ シャフト
１２ フレーム体
１３ ピボット部材
２ 往復移動フレーム
２１ 回転軸
２１１ 連棒
２２ 調整棒
３ ブレード
３１ 伝動棒
４ スライド棒
５ ストッパー
５１ 弾性部材
６ 一方向トランスミッション機構
６１ 一方向伝動ホイール
６１Ａ 順方向ラチェット歯車
６１Ｂ 逆方向ラチェット歯車
６１１ 第一軸体
６１１１ 第一伝動ホイール
６１２ 第二軸体
６１２１ 第二伝動ホイール
６１３ 方向転換ホイールセット
６１４ 連動ホイールセット
６２ 第一ヘリカルギア
６３ スイングアーム
６３１ 伝動アーム
６３２Ａ 順方向ラチェット爪
６３２Ｂ 逆方向ラチェット爪
７ 発電装置
７１ ホイール軸
７１１ 伝送ホイール
７２ 連接ホイール
７２１ 第二ヘリカルギア
７２２ 第一歯車
７３ フライホイール
７４ ブレーキホイール
７５ マンドレル
７５１ ホイール体
７５２ 第二歯車
８ ブレーキ機構
９ ウィンチ機構
９１ ロープ体
Ｂ ブリッジ体
Ｃ 流路

Claims (9)

1. ブレードを持ち上げられるスイング式水力発電機構であって、固定フレーム、往復移動フレーム、スライド棒、一方向トランスミッション機構、発電装置を有し、
   前記固定フレームは、流体が流動する流路に設置し、該固定フレームには、少なくとも１個のシャフトを設置し、
   前記往復移動フレームには、少なくとも１個の回転軸を枢設し、該回転軸には、流体に差し入れられるブレードをそれぞれ設置し、該ブレードは、伝動棒にそれぞれ連結並びに枢設され、その内１個の該回転軸は、調整棒を通して、該シャフトに連結して伝動し、
   前記スライド棒は、横方向設置を呈し、該調整棒に枢設され、該ブレードは、相互に異なる二つの上昇力位置を備え、相互に異なる該上昇力位置は、それぞれ流体の流力を受けて推力を生じ、該スライド棒及び該往復移動フレームを連動し、左側、或いは右側へと移動させ、
   該流路は、該スライド棒の軸方向に対応する両端位置に、それぞれストッパーを設置し、該スライド棒の一方の末端がストッパーに接触し、しかも該往復移動フレームの該ブレードが、該接触する該ストッパーの方向へと継続して移動する時、調整棒を伝動し、これにより該ブレードは、もとの上昇力位置からもう一つの上昇力位置へと移動し、同時に該シャフトを伝動し、
   前記一方向トランスミッション機構は、１個の該シャフトに駆動され、該一方向トランスミッション機構には、逆方向に設置する２個の一方向伝動ホイールを設置し、該一方向伝動ホイールは、第一ヘリカルギアに伝動するように連結し、該一方向トランスミッション機構は、該シャフトの伝動を受け、該一方向伝動ホイールを同時に転動させ、これにより、１個の該一方向伝動ホイールは伝動旋回し、該第一ヘリカルギアを伝動し、もう１個の該一方向伝動ホイールは空転し、
   前記発電装置は、該第一ヘリカルギアに接続して設置され、該第一ヘリカルギアの転動を受け発電する
   ことを特徴とする、
   ブレードを持ち上げられるスイング式水力発電機構。
2. 前記一方向トランスミッション機構は、スイングアームをさらに有し、該スイングアームは、該シャフトに駆動され、該スイングアームには、２個の伝動アームを連結し、該伝動アームには、ラチェット爪をそれぞれ設置し、
   該一方向伝動ホイールは、それぞれ順方向ラチェット歯車及び逆方向ラチェット歯車で、該ラチェット爪は、それぞれ一旋回方向に向かい、該順方向ラチェット歯車及び該逆方向ラチェット歯車を対応して押し、該順方向ラチェット歯車及び該逆方向ラチェット歯車は、該第一ヘリカルギアに伝動するように連結する
   ことを特徴とする、
   請求項１に記載のブレードを持ち上げられるスイング式水力発電機構。
3. 前記ストッパーには、弾性部材をさらに設置し、しかも該弾性部材一端は、該ストッパーに固定して設置され、反対端は、該調整棒に設置される
   ことを特徴とする、
   請求項１に記載のブレードを持ち上げられるスイング式水力発電機構。
4. 前記１個の該一方向伝動ホイールに、第一軸体を設置し、該第一軸体は、該第一ヘリカルギア及び第一伝動ホイールに対応して伝動するように連結し、他方の該一方向伝動ホイールには、第二軸体を設置し、該第二軸体は、第二伝動ホイールに対応して伝動するように連結し、該第二伝動ホイールは、方向転換ホイールセットを同一方向に伝動し、該第一伝動ホイール及び該方向転換ホイールセットは、連動ホイールセットに対応して伝動するように連接し、しかも該連動ホイールセットの方向転換は、該第一伝動ホイールに同じで、該方向転換ホイールセットに反対で、これにより該一方向伝動ホイールは、該第一ヘリカルギアを伝動し、常に一方向へと転動させる
   ことを特徴とする、
   請求項１に記載のブレードを持ち上げられるスイング式水力発電機構。
5. 前記発電装置には、ホイール軸を設置し、該第一ヘリカルギアは、連接ホイールを連結して伝動し、該連接ホイールは、該ホイール軸に伝動するように連結し、該発電装置の発電を駆動する
   ことを特徴とする、
   請求項１～４の任意の一項に記載のブレードを持ち上げられるスイング式水力発電機構。
6. 前記連接ホイールは、フライホイールにさらに伝動するように連結し、該フライホイールは、該ホイール軸に対応して伝動し、該発電装置の発電を駆動する
   ことを特徴とする、
   請求項５に記載のブレードを持ち上げられるスイング式水力発電機構。
7. 前記ホイール軸に、ブレーキホイールをさらに連接し、該ブレーキホイールは、ブレーキ機構に対応して接続、設置され、しかも該ブレーキ機構は、該ブレーキホイールに対応してブレーキをかける
   ことを特徴とする、
   請求項５に記載のブレードを持ち上げられるスイング式水力発電機構。
8. 前記連接ホイールは、第二ヘリカルギアにスライドするように設置され、しかも該連接ホイールが伝動位置にある時には、該第一ヘリカルギアに対応して噛み合い、スライドして下がる位置にある時には、該第一ヘリカルギアに噛み合わず、
   少なくとも１個のウィンチ機構は、ロープ体を巻き上げ可能なように設置し、該固定フレームの底端、該ウィンチ機構に反対の一端に、フレーム体を延伸して設置し、該ロープ体は、該フレーム体末端に固定して設置され、該固定フレーム頂端には、該連接ホイールに対応し、該伝動位置にあるピボット部材を設置し、しかも該ピボット部材は、該流路の側壁面に枢設される
   ことを特徴とする、
   請求項５に記載のブレードを持ち上げられるスイング式水力発電機構。
9. 前記ブレードを持ち上げられるスイング式水力発電機構は、ブリッジ体をさらに有し、該流路の上端位置を横にまたいで設置し、しかも該ウィンチ機構及び該発電装置は、該ブリッジ体上に設置する
   ことを特徴とする、
   請求項８に記載のブレードを持ち上げられるスイング式水力発電機構。

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