JP4753382B2 - 係留浮上型水力発電機 - Google Patents

Description

本発明は、流れが速く浅い場所、流れが波立ち荒れている急流など、流れの速い場所で使用する、小型で携帯が容易な、係留浮上型水力発電機に関するものである。また、本発明の係留浮上型水力発電機は、小型で携帯が容易なため、アウトドアー用、送電が困難な場所、臨時に電源が必要な場合、などに利用できる。

従来から川の流れを利用する、係留浮上型水力発電機が多数考案されている。たとえば、特開２００３−２８６９３５号公報には、水車の両側にフロートを付けた浮上式水力発電機が開示されている。特開２００１−１３２６０７号公報には、発電機にプロペラを付けたものが開示されている。その他、特開２００３−２４７４８１号公報がある。

川の流れを観察すると、流れの速い場所が数多くある。その流れは、高いエネルギー密度を持っている。その流れの速い場所に、使用を限定することにより、少ない構成要素で係留浮上型水力発電機が構成できる。しかし、従来の係留浮上型水力発電機では、そのような装置がない問題があった。

特開２００３−２８６９３５号公報 特開２００１−１３２６０７号公報 特開２００３−２４７４８１号公報

係留浮上型水力発電機の発電出力は、水車を通過する単位時間当たりの流量に比例する。水車を通過する流速が速くなると、水車など装置が小型になる。しかし、従来の係留浮上型水力発電機は、水車を通過する流速を速くする機能がなかった。そのため、水車を大きくして、水車を通過する流量を多くする必要があった。そのことにより、形状が大きくなり、小型で携帯が容易な、従来の係留浮上型水力発電機がない問題があった。

従来の係留浮上型水力発電機は、フロートなどの浮上装置が必要だった。そのため、形状が大きくなり、小型で携帯が容易な、従来の係留浮上型水力発電機がない問題があった。

従って、本発明は、使用場所を流れの速い所に限定することで、構成を簡単にして、小型で携帯が容易な、係留浮上型水力発電機を提供することを目的とする。

第１発明の係留浮上型水力発電機は、流水のエネルギーを利用して、水車部に形成されている水車を回転させるとともに、前記水車によって駆動される発電機を備えている係留浮上型水力発電機において、流水を取水口から取り入れて、下流の前記水車部へ導く取水部と、前記水車部を通過した流水を、下流の放水口へ導く放水部と、前記取水部と前記水車部と前記放水部から構成される構造体の側部に設けられ、流水に対してプラスの迎え角に形成されている下面を持つ水中翼と、から構成され、前記水中翼の下面を流れる流水により、前記水中翼が上に押し上げられることで浮上装置が不要となるとともに、前記水中翼のプラスの迎え角に形成されている下面により、前記水中翼の後縁の下流側の水位が低下し、この水位の低い場所または水位の低い窪みへ、前記放水口から流水が放水されるようにしたことを特徴としている。

第２発明の係留浮上型水力発電機は、第１発明の係留浮上型水力発電機において、前記取水部は、前記取水部の終りの部分が、前記水車部へ導く流水の断面積が最小になるように、形成されていることを特徴としている。

第３発明の係留浮上型水力発電機は、第１発明または第２発明の係留浮上型水力発電機において、前記取水部の側部に浮上調節翼が設けられていることを特徴としている。

第４発明の係留浮上型水力発電機は、流水のエネルギーを利用して水車を回転させるとともに、前記水車によって駆動される発電機を備えている係留浮上型水力発電機において、流水を取水口から取り入れて、前記水車へと導く取水部と、前記水車を通過した流水を下流の放水口へ放水するように導く放水部と、前記放水口より上流部分に形成され、流水に対してプラスの迎え角となる水中翼と、から構成され、前記水中翼の下面を流れる流水により、前記水中翼が上に押し上げられることで浮上装置が不要となるとともに、前記水中翼のプラスの迎え角に形成されている下面により、前記水中翼の後縁の下流側の水位が低下し、この水位の低い場所または水位の低い窪みへ、前記放水口から流水が放水されるようにしたことを特徴としている。

第５発明の係留浮上型水力発電機は、第４発明の係留浮上型水力発電機において、前記取水部は、前記取水部の終りの部分が、前記水車へ導く流水の断面積が最小になるように、形成されていることを特徴としている。

第６発明の係留浮上型水力発電機は、第４発明または第５発明の係留浮上型水力発電機において、前記取水部に浮上調節翼が設けられていることを特徴としている。

第１発明の係留浮上型水力発電機によれば、水中翼は、その水中翼の下面が、流水に対してプラスの迎え角に形成されている。そのことにより、その水中翼の下面の後縁の下流側に、周りより水位の低い場所ができる。この水位の低い場所に、流水を放水するように、放水口が配置されている。この機能と配置により、取水口と放水口の間に水位の差ができる。その水位の差のエネルギーが、流水の運動エネルギーに加算される。そのため、水車を通過する流速が速くなる効果がある。

また、第１発明の係留浮上型水力発電機によれば、上記水中翼は、その水中翼の下面が、流水に対してプラスの迎え角に形成されている。そのことにより、この水中翼の下面に揚力が発生する。この機能により、係留浮上型水力発電機がフロートなどの浮上装置を必要としない効果がある。

また、第１発明の係留浮上型水力発電機によれば、上記水中翼は、取水部、水車部、放水部から構成される構造体の側部に設けられている。この構造により、水中翼の下面を機能する流水は、水車を通過する流水と、別の流水になる。これにより、水中翼の下面を通過する流水を多くして、水中翼の下面の機能を高めても、水車など他の部分を大きくする必要がない。これにより、係留浮上型水力発電機を小型にできる効果がある。

第４発明の係留浮上型水力発電機によれば、水中翼は、流水に対してプラスの迎え角に形成されている。そのことにより、その水中翼の後縁の下流側に周りより水位の低い窪みができる。この水位の低い窪みの場所に、流水を放水するように、放水口が配置されている。この機能と配置により、取水口と放水口の間に水位の差ができる。その水位の差のエネルギーが、流水の運動エネルギーに加算される。そのため、水車を通過する流速が速くなる効果がある。

また、第４発明の係留浮上型水力発電機によれば、上記水中翼は、流水に対してプラスの迎え角に形成されている。そのことにより、この水中翼に揚力が発生する。この機能により、係留浮上型水力発電機がフロートなどの浮上装置を必要としない効果がある。

また、第４発明の係留浮上型水力発電機によれば、上記水中翼は、放水口より上流部分に形成されている。この構造により、水中翼を機能する流水は、水車を通過する流水と、別の流水になる。これにより、水中翼を通過する流水を多くして、水中翼の機能を高めても、水車など他の部分を大きくする必要がない。これにより、係留浮上型水力発電機を小型にできる効果がある。

本発明の係留浮上型水力発電機において、水中翼は、飛行機の翼と同じ機能を持っている。飛行機の翼は、揚力が利用されている。また、その翼の後縁の下流側に、下降する流れが発生している。本発明は、その下降する流れを、係留浮上型水力発電機に、応用したことが特徴である。

ここで、本発明の係留浮上型水力発電機の原理について、第９図を用いて説明する。第９図において、流れ８１の中に実験用水中翼８２を、流れ８１に対してプラスの迎え角にして、水面から下降させる。これにより、実験用水中翼８２の前縁の上流側は、周りより水位が上昇する。また、実験用水中翼８２の後縁の下流側は、周りより水位が低い窪み８３ができる。この現象を利用して、実験用水中翼８２の前縁の水位の高い場所から流水を取り入れて、水車を回し、実験用水中翼８２の後縁の周りより水位の低い窪み８３に、水車を通過した流水を放水する。この原理により、流水が持つ運動エネルギーと、水位の差のエネルギーが、水車を回すエネルギーとして利用できる。また、実験用水中翼８２の下面を流れる流水により、実験用水中翼が上に押し上げられる力が発生する。これらの機能を応用することにより、小型で効率の良い係留浮上型水力発電が可能になる。なお、本発明において、この実験用水中翼が上に押し上げられる力を揚力と定義する。また、本発明において、「水位の低い窪み」と「水位の低い場所」は、同じ意味を有する。

第１発明の係留浮上型水力発電機において、水中翼は、その水中翼の下面が、流水に対してプラスの迎え角に形成されている。そのことにより、その水中翼の下面の後縁の下流側に、周りより水位の低い場所ができる。この水位の低い場所に、流水を放水するように、放水口が配置されている。この構造と機能により、取水口と放水口の間に水位の差が発生する。その水位の差のエネルギーが、流水の運動エネルギーに加算される。そのため、水車を通過する流速が速くなる。係留浮上型水力発電機の発電出力は、水車を通過する、単位時間当たりの流量に比例する。水車を通過する流速が速くなると、水車など装置が小型になる。この水中翼の下面の機能により、係留浮上型水力発電機が小型になる。

第１発明の係留浮上型水力発電機において、水中翼は、その水中翼の下面が、流水に対してプラスの迎え角に形成されている。そのことにより、この水中翼の下面に揚力が発生する。その機能により、係留浮上型水力発電機が、フロートなどの浮上装置を必要としない。それにより、係留浮上型水力発電機が小型になる。

第１発明の係留浮上型水力発電機において、水中翼は、取水部、水車部、放水部から構成される構造体の側部に設けられている。この構造により、水中翼を機能する流水は、水車を通過する流水と、別の流水になる。これにより、水中翼を通過する流水を多くして、水中翼の機能を高めても、水車など他の部分を大きくする必要がない。また、水中翼の下面の迎え角を小さくすると、浅い場所でも機能する形状に形成できる。この水中翼の機能および形状により、係留浮上型水力発電機を小型にできる。なお、水中翼は形状により、取水部、水車部、放水部の側部以外の場所まで大きくなることがある。

第２発明の係留浮上型水力発電機において、取水部は、取水部の終りの部分が、水車部へ導く流水の断面積が最小になるように、形成されている。これにより、流水が取水口から水車部へ導かれる間に流水の断面積が小さくなる。この形状と、水中翼の下面の機能が協調して、流水の速度が速くなる。それにより、水車を通過する流水を加速する性能が向上する。

第３発明の係留浮上型水力発電機において、取水部の側部に浮上調節翼が設けられている。この浮上調節翼は、取水部の上部に水面を滑走するように設ければ、浮上調節翼が水面を滑走することにより、水面に対して取水口の位置が一定になる。この機能により、取水が安定する。そして、水面近くの流れの速い流水を取水できる。また、水中翼と協調して係留浮上型水力発電機が安定した状態で浮上できる。また、浮上調節翼を水中に設けた場合、浮上調節翼の流水に対する迎え角を制御することにより、水面に対して取水口の位置を一定にすることができる。これにより、滑走するように設けた場合と同じ機能を得ることができる。なお、浮上調節翼の形状により、取水部以外の場所まで大きくなることがある。

第４発明の係留浮上型水力発電機において、水中翼は、流水に対してプラスの迎え角に形成されている。そのことにより、その水中翼の後縁の下流側に、周りより水位の低い窪みができる。この水位の低い窪みの場所に、流水を放水するように、放水口が配置されている。この機能と配置により、取水口と放水口の間に水位の差が発生する。その水位の差のエネルギーが、流水の運動エネルギーに加算される。そのため、水車を通過する流速が速くなる。係留浮上型水力発電機の発電出力は、水車を通過する、単位時間当たりの流量に比例する。水車を通過する流速が速くなると、水車など装置が小型になる。この水中翼の機能により、係留浮上型水力発電機が小型になる。なお、本発明の水中翼と流水の迎え角の定義は、飛行機の翼の迎え角の定義と同じで、水中翼の前縁と水中翼の後縁を結ぶ直線と、流れとの角を迎え角と呼んでいる。また、本発明の場合、水中翼の後縁側が切断されていて、水中翼の下面の後縁と、水中翼の上面の後縁が一致してない水中翼の場合、水中翼の前縁と水中翼の下面の後縁とを結ぶ直線と、流れとの角を迎え角と書いている。

第４発明の係留浮上型水力発電機において、水中翼は、流水に対してプラスの迎え角に形成されている。そのことにより、この水中翼に揚力が発生する。その機能により、係留浮上型水力発電機が、フロートなどの浮上装置を必要としない。それにより、係留浮上型水力発電機が小型になる。

第４発明の係留浮上型水力発電機において、水中翼は、係留浮上型水力発電機の放水口より上流部分に設けられている。この構造により、水中翼を機能する流水は、水車を通過する流水と、別の流水になる。これにより、水中翼を通過する流水を多くして、水中翼の機能を高めても、水車など他の部分を大きくする必要がない。また、水中翼の迎え角を小さくすると、浅い場所でも機能する形状に形成できる。この水中翼の機能および形状により、係留浮上型水力発電機を小型にできる。なお、水中翼は形状により、機能を変えずに、放水口より下流側に伸びることがある。

第５発明の係留浮上型水力発電機において、取水部は、取水部の終りの部分が、水車へ導く流水の断面積が最小になるように、形成されている。これにより、流水が取水口から水車へ導かれる間に流水の断面積が小さくなる。この形状と、水中翼の機能が協調して、流水の速度が速くなる。それにより、水車を通過する流水を加速する性能が向上する。

第６発明の係留浮上型水力発電機において、取水部に浮上調節翼が設けられている。この浮上調節翼は、取水部の上部に水面を滑走するように設ければ、浮上調節翼が水面を滑走することにより、水面に対して取水口の位置が一定になる。この機能により、取水が安定する。そして、水面近くの流れの速い流水を取水できる。また、水中翼と協調して係留浮上型水力発電機が安定した状態で浮上できる。また、浮上調節翼を水中に設けた場合、浮上調節翼の流水に対する迎え角を制御することにより、水面に対して取水口の位置を一定にすることができる。これにより、滑走するように設けた場合と同じ機能を得ることができる。なお、浮上調節翼の形状により、取水部以外の場所まで大きくなることがある。

水中翼は、水中翼の下面の後縁を鋭角にすると、水中翼の下面の機能が向上する。また、水中翼の下面は、スリットをいれる、分割する、波板など平板以外の形状に加工して形成することもできる。しかし、流水に対してプラス迎え角に形成することにより、機能に変化は無い。

水中翼は、水中翼の後縁を鋭角にすると、水中翼の機能が向上する。また、水中翼は、スリットをいれる、分割する、波板など平板以外の形状にする、など加工して形成することもできる。しかし、流水に対してプラス迎え角に形成することにより、機能に変化は無い。

射流翼は、水中翼の下面の機能または、水中翼の機能によりできる、水位の低い窪みの下流側に発生する、水位の低い窪みをなくそうとする、跳水と呼ばれる現象が、水深が浅い場所では起き難い性質を利用して、射流翼の上面を仮の川底として作用させ、射流翼の上面の範囲では、跳水を起き難くして水位の低い窪みを安定させる。

なお、射流翼の形状は、流水の慣性を利用して、船首のように、流水を両脇と下側に掻き分ける形状に形成された形状でも効果がある。

なお、本発明の変形型として、双胴型の飛行機のように、取水部と水車部と放水部からなる構造体が、水中翼を挟む形状にしても、同じ機能を持つ係留浮上型水力発電機が構成できる。このように、係留浮上型水力発電機の側部に設けられ、水中翼の下面が、流水に対してプラスの迎え角に形成されている水中翼の応用ができる。

なお、本発明の変形型となる、水中翼の前縁と浮上調節翼の後縁が、一体になる形状に形成されている構造でも、同じ機能を持つ係留浮上型水力発電機が構成できる。このように、係留浮上型水力発電機の側部に設けられ、水中翼の下面が、流水に対してプラスの迎え角に形成されている水中翼と、浮上調節翼の応用ができる。

以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
第１図乃至第５図を用いて、実施例１の係留浮上型水力発電機１１を説明する。

第１図、第２図及び第３図は、それぞれ、実施例１の係留浮上型水力発電機１１を説明するための模式斜視図、平面図及び正面図である。第４図及び第５図は、それぞれ、第２図のＩＶ−ＩＶ’線の断面図及び第２図のＶ−Ｖ’線の断面図である。

実施例１の係留浮上型水力発電機１１は、流水を取水口１２１から取り入れて、下流の水車部１３へ導く取水部１２と、その流水により回転する水車１３１と、その水車１３１により駆動される発電機１４１が設けられている水車部１３と、水車部１３を通過した流水を、下流の放水口１５１へ導く放水部１５と、取水部１２と水車部１３と放水部１５から構成される構造体の両側面に配置され、流水に対してプラスの迎え角に形成されている水中翼の下面１６１を持つ水中翼１６と、から構成されている。

取水部１２は、上流側に取水口１２１が設けられた筒体であり、取水口１２１の上部が水面より少し上に出るように配置されている。そして、下流方向に向かって狭くなるとともに水面下になるように形成されている。取水部１２の下流に水車部１３が設けられている。取水口１２１から取水された流水は、取水部１２を通過することにより加速されて、水車部１３に入り水車１３１を回転させる。また、取水部１２には、浮上調節翼１２２と係留部材１２３が設けられている。

浮上調節翼１２２は、取水部１２の側部に配置されている。そして、流れに対してプラスの迎え角で、水面を滑走するように設けられている。この浮上調節翼１２２が水面を滑走することにより、水面に対して取水口１２１の位置が一定になる。この機能により、取水が安定する。そして、水面近くの流れの速い流水を取水できる。また、水中翼１６と協調して係留浮上型水力発電機１１が安定した状態で浮上できる。

係留部材１２３は、係留ワイヤー１２４を取り付ける金具で、係留ワイヤー１２４により係留浮上型水力発電機１１が係留される。

水車部１３は、取水部１２により加速された流水により回転する水車１３１と、水車１３１の内側に形成され、水車１３１により駆動される発電機１４１と、その水車１３１と発電機１４１を支持する、前支柱体１３４と後支柱体１３５とから構成されている。

水車１３１は、水車羽１３２が、水車羽取り付け部１３３に形成されている。そして、水車羽取り付け部１３３は、発電機駆動軸１４２に固定され、水車羽１３２と水車羽取り付け部１３３と発電機駆動軸１４２が、一体で回転する構造になっている。また、発電機駆動軸１４２は、前支柱体１３４に装着された軸受１３６により回転可能に支持されている。

発電機１４１は、水車羽取り付け部１３３の内側に形成され、防水の発電機外側カバー１４４に覆われている。発電機駆動軸１４２が発電機外側カバー１４４を貫通する部分は、メカニカルシール１４３により防水されている。また、発電機外側カバー１４４は、後支柱体１３５により固定されている。発電機１４１により発生した電力は、出力リード線（図示されていない）により外部に出力されている。

放水部１５は、水車部１３を通過した流水を、放水口１５１の形状に、流水を変形させながら放水口１５１へ導いている。また、放水口１５１は、水中翼の下面１６１と水中翼の上面１６２に挟まれる構造になっている。これにより、一部放水部１５が水中翼１６の内部に形成されている。また、流水を均等に放水口１５１から放出させるために放水部の内部に案内板（図示されていない）が設けられている。

放水口１５１は、水中翼の下面１６１と水中翼の上面１６２に挟まれる構造になっている。これにより、放水口１５１から放水される流水は、水中翼の下面１６１を流れる流水と、水中翼の上面１６２を流れる流水に挟まれる。このため、水車１３１を通過した流水が、効率良く放水できる。

水中翼１６は、水中翼の前縁１６３が水面下に配置されている。その、水中翼の前縁１６３を起点に、水中翼の下面１６１は、流水に対してプラス迎え角になっていて、放水口１５１の一辺まで形成されている。また、水中翼の上面１６２は、前縁側はマイナス迎え角になっていて、流水を押し上げる形状に形成されている。水中翼の上面１６２の後縁側は、その押し上げられた流水を、水位の低い窪みに、流れ落ちる形状に、放水口１５１の反対側の一辺まで形成されている。表現を変えると、水中翼の前縁１６３が水面下に配置されている。水中翼の後縁１６４側を切断して、その切断面の場所が放水口１５１になっている。したがって、放水口１５１が水中翼の下面１６１と水中翼の上面１６２に挟まれるように形成されている。

水中翼１６は、放水口１５１を、水中翼の下面１６１と水中翼の上面１６２で挟む構造になっている。この構造により、水中翼の下面１６１の機能によりできる、水位の低い窪みの最適な位置に、放水口１５１を配置できる。

水中翼１６は、水中翼の上面１６２がマイナスの迎え角になっているので、水中翼の上面１６２にマイナスの揚力が発生する。すなわち、水中翼１６は、水中翼の前縁１６３が水面下に配置されている。そのため、流水が水中翼の前縁１６３から水中翼の上面１６２を通過して、水中翼の上面の後縁１６６側へ流れ落ちる。そして、その流水により、水中翼の上面１６２にマイナスの揚力が発生する。このマイナスの揚力が、水中翼の下面１６１に発生する揚力により、放水部１５が過剰に浮き上がる現象を調節する。なお、放水部１５が過剰に浮き上がると、水位の差が減少する。

水中翼１６は、水中翼の前縁１６３の上流側に、水中翼昇降舵１７が設けられている。また、水中翼１６の両端に、水中翼垂直板１８が設けられている。その水中翼垂直板１８の外側に、側面水中翼１９が設けられている。

水中翼垂直板１８は、水平尾翼の両端に、垂直尾翼が形成されている飛行機のように、水中翼１６の両端に、水中翼の上面１６２より上に伸びる形状で、形成されている。この形状により、水中翼の上面１６２を流れる流水が、水中翼１６の側面に流れ落ちるのを防止する。また、流れに対して係留浮上型水力発電機の向きを一定に安定させる。

側面水中翼１９は、水中翼の下面の後縁１６５が、側面に延長された線上に一辺が配置されている。また、水中翼垂直板１８に一辺が密着して配置されている。そして、流水に対してプラスの迎え角が水中翼の下面１６１より大きく、三角形の形状で形成されている。

水中翼昇降舵１７は、水中翼の前縁１６３より、上流側へ伸びる形状で形成されている。また、水中翼の前縁１６３を中心軸にして、流水に対してプラス迎え角から、マイナス迎え角まで、水中翼昇降舵用モーター１７６より、駆動する構造になっている。水中翼昇降舵１７により、姿勢を制御することで、発電効率が良くなる姿勢を維持する。

第５図は、水中翼昇降舵１７の駆動概要を示す。水中翼昇降舵用制御装置１７７により、水中翼昇降舵モーター１７６が駆動され、それにより、水中翼昇降舵用ウォームギア１７４が回転する。それにより、ピン１７５が付いているギアーが回転する。このギアーは半回転に、水中翼昇降舵用制御装置１７７により限定制御される。ピン１７５と長穴１７３を持つ回動部材１７２が組み合って、水中翼昇降舵支点金具１７１を軸に水中翼昇降舵１７が上下に回動する。水中翼昇降舵用制御装置１７７は姿勢制御と発電出力が最大になるようにプログラムされている。

［実施例２］
第６図は、実施例２の係留浮上型水力発電機１１を説明するための模式斜視図である。実施例２の係留浮上型水力発電機１１は、実施例１の係留浮上型水力発電機１１よりも簡単な構造になっている。

水中翼１６は、水中翼の上面１６２を流水がオーバーフローしない形状になっている。水中翼の下面１６１の機能は、本発明の水中翼の下面の機能と同等である。

実施例２の係留浮上型水力発電機１１において、水中翼１６は、流水に対してプラスの迎え角に形成されている。その水中翼１６の形状により、水中翼の後縁１６４の下流側に、周りより水位の低い窪みができる。従って、実施例２の構造でも、取水口１２１と放水口１５１の間に水位の差が発生する。

また、放水部１５は、水車部１３から直接、放水口１５１になっている。このため、水位の低い窪みの水面上に流水を放水する構造になっている。このような構造により、水位の差のエネルギーが、流水の運動エネルギーに加算されて、水車１３１を通過する流速を速くできる。係留浮上型水力発電機１１の発電出力は、水車１３１を通過する、単位時間当たりの流量に比例する。水車１３１を通過する流速が速くなると、水車１３１など装置が小型になる。この水中翼１６の機能により、係留浮上型水力発電機１１が小型になる。

なお、放水口１５１の形状を、水位の低い窪みの形状と同じ、横長にする方法もある。

実施例２の係留浮上型水力発電機１１は、水中翼の下面１６１の機能により、放水部１５１が過剰に浮き上がる。その解決方法は、水中翼１６にスリットをいれて、このスリットの幅、間隔、形状を変化させて揚力の大きさを変える方法などがある。スリットの形状を逆三角形にすると、放水口１５１の場所に渦ができて放水が良くなる効果がある。このことは、水中翼１６を分割しても同じ機能、効果が発生する。

［実施例３］
第７図は実施例３の係留浮上型水力発電機１１を説明するための模式斜視図である。

実施例３の係留浮上型水力発電機１１が、実施例１と実施例２と異なっている点は、放水口１５１近傍に川底方向に下がる傾斜面２０１を前部に備えた射流翼２０が設けられている。また、浮上調節翼１２２Ａ、発電機部１４、の取り付け位置が異なっている。しかし、基本的原理、基本的構造は共通している。

水中翼１６は、水中翼の上面１６２を流水がオーバーフローしない形状になっている。水中翼の下面１６１の機能は、本発明の水中翼の下面の機能と同等である。

浮上調節翼１２２Ａは、水中に設けられている。そして、流水に対する迎え角を変化させることにより制御する。この方法より、水面に対して取水口１２１の位置が一定になる。これにより、取水が安定する。そして、水面近くの流れの速い流水を取水できる。また、水中翼１６と協調して係留浮上型水力発電機１１が安定した状態で浮上できる。

射流翼２０は、放水口１５１近傍に川底方向に下がる傾斜面２０１を前部に備えた形状で設けられている。この傾斜面２０１により、放水部１５が水中翼の下面１６１の機能により浮き上がり過ぎるのを調節する。なお、射流翼２０は、流水を放水口１５１から放水する効率を上げる。なお、射流翼２０は、放水口１５１の近傍に配置されている。この配置を上流側に移動しても効果がある。発電機部１４により発生した電力は、出力リード線１４５により外部に出力されている。

［実施例４］
第８図は実施例４の係留浮上型水力発電機を説明するための模式斜視図である。

実施例４の係留浮上型水力発電機１１は、放水口近傍に翼状の射流翼２０が設けられており、浮上調節翼１２２Ａ、発電機部１４、の取り付け位置が異なっている点で実施例１と実施例２と異なっているが、基本的原理及び基本的構造において共通している。

水中翼１６は、水中翼の前縁１６３が水面下に配置されている。これにより、水中翼の上面１６２を流水がオーバーフローする形状になっている。また、放水口１５１は、水中翼の下面１６１と水中翼の上面１６２に挟まれる構造になっている。これにより、放水口１５１から放水される流水は、水中翼の下面１６１を流れる流水と、水中翼の上面１６２を流れる流水に挟まれる。このため、水車部１３を通過した流水が、効率良く放水できる。

浮上調節翼１２２Ａは、水中に設けられている。そして、流水に対する迎え角を変化させることにより制御する。この方法より、水面に対して取水口１２１の位置が一定になる。これにより、取水が安定する。そして、水面近くの流れの速い流水を取水できる。また、水中翼１６と協調して係留浮上型水力発電機１１が安定した状態で浮上できる。

射流翼２０は、放水口１５１近傍に翼状の形状で設けられている。この翼状の射流翼２０を流水に対してマイナスの迎え角にすることにより、放水部１５が水中翼の下面１６１の機能により浮き上がり過ぎるのを調節する。なお、射流翼２０は、流水を放水口１５１から放水する効率を上げる。なお、射流翼２０は、放水口１５１の近傍に配置されている。この配置を上流側に移動しても効果がある。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。本実施例に記載されている水車および発電機は、公知または周知のものを使用することができる。本実施例に記載されている係留浮上型水力発電機の各部は、錆びない部材が望ましく公知または周知の金属および合成樹脂部材を使用することができる。さらに、取水部の傾斜、取水口の形状、放水口の形状、水中翼の下面の迎え角、水中翼の上面の迎え角、浮上調節翼の迎え角、その他、河川の流量、流速、深さ等によって必要に応じてかえることができる。また、それらを自動的に制御もできる。

以上のように、本発明にかかる係留浮上型水力発電機は、水中翼は、その水中翼の下面が、流水に対してプラスの迎え角に形成された水中翼を有しているので、取水口と放水口の間に水位の差ができ、その水位の差のエネルギーが、流水の運動エネルギーに加算されるため、水車を通過する流速を速くするので、水車など装置を小型にすることができる。また、上記水中翼の下面が、流水に対してプラスの迎え角に形成されているので、水中翼の下面に揚力が発生するため、フロートなどの浮上装置を必要としない。

従って、本発明の係留浮上型水力発電機は、小型で携帯が容易であり、アウトドアー用、送電が困難な場所、臨時に電源が必要な場合、などに利用できる。

第１図は、本発明の第１の実施例に係る係留浮上型水力発電機を説明するための模式斜視図である。 第２図は、本発明の第１の実施例に係る係留浮上型水力発電機の平面図である。 第３図は、本発明の第１の実施例に係る係留浮上型水力発電機の正面図である。 第４図は、第２図のＩＶ−ＩＶ’線の断面図である。 第５図は、第２図のＶ−Ｖ’線の断面図である。 第６図は、本発明の第２の実施例に係る係留浮上型水力発電機を説明するための模式斜視図である。 第７図は、本発明の第３の実施例に係る係留浮上型水力発電機を説明するための模式斜視図である。 第８図は、本発明の第４の実施例に係る係留浮上型水力発電機を説明するための模式斜視図である。 第９図は、本発明の係留浮上型水力発電機の原理を説明するための図である。

Claims (6)

1. 流水のエネルギーを利用して、水車部に形成されている水車を回転させるとともに、前記水車によって駆動される発電機を備えている係留浮上型水力発電機において、
   流水を取水口から取り入れて、下流の前記水車部へ導く取水部と、
   前記水車部を通過した流水を、下流の放水口へ導く放水部と、
   前記取水部と前記水車部と前記放水部から構成される構造体の側部に設けられ、流水に対してプラスの迎え角に形成されている下面を持つ水中翼と、
   から構成され、
   前記水中翼の下面を流れる流水により、前記水中翼が上に押し上げられることで浮上装置が不要となるとともに、前記水中翼のプラスの迎え角に形成されている下面により、前記水中翼の後縁の下流側の水位が低下し、この水位の低い場所または水位の低い窪みへ、前記放水口から流水が放水されるようにしたことを特徴とする係留浮上型水力発電機。
2. 前記取水部は、前記取水部の終りの部分が、前記水車部へ導く流水の断面積が最小になるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載された係留浮上型水力発電機。
3. 前記取水部の側部に浮上調節翼が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された係留浮上型水力発電機。
4. 流水のエネルギーを利用して水車を回転させるとともに、前記水車によって駆動される発電機を備えている係留浮上型水力発電機において、
   流水を取水口から取り入れて、前記水車へと導く取水部と、
   前記水車を通過した流水を下流の放水口へ放水するように導く放水部と、
   前記放水口より上流部分に形成され、流水に対してプラスの迎え角となる水中翼と、
   から構成され、
   前記水中翼の下面を流れる流水により、前記水中翼が上に押し上げられることで浮上装置が不要となるとともに、前記水中翼のプラスの迎え角に形成されている下面により、前記水中翼の後縁の下流側の水位が低下し、この水位の低い場所または水位の低い窪みへ、前記放水口から流水が放水されるようにしたことを特徴とする係留浮上型水力発電機。
5. 前記取水部は、前記取水部の終りの部分が、前記水車へ導く流水の断面積が最小になるように形成されていることを特徴とする請求項４に記載された係留浮上型水力発電機。
6. 前記取水部に、浮上調節翼が設けられていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載された係留浮上型水力発電機。

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