JP5820577B2

JP5820577B2 - 安全性の高い移動式のｆｒｐ製水力変換装置

Info

Publication number: JP5820577B2
Application number: JP2010241022A
Authority: JP
Inventors: 高田　賢治; 賢治高田
Original assignee: Housetec Inc
Current assignee: Housetec Inc
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2015-11-24
Anticipated expiration: 2030-10-27
Also published as: JP2012092750A

Description

本発明は、農業用水路等の比較的水量の少ない水路に設置される安全性に優れた移動式ＦＲＰ製水力変換装置に関する。

従来、水力エネルギー変換装置としての水力発電機として、農業用水路や排水路等の水路に取り付けて使用する小型の水力発電装置が知られている。このような従来の水力変換装置に備えられる水車は、直径が２ｍから５ｍ程度で木製や鉄製のものが一般的である。かかる水車は、対向配置された２枚の円盤の周囲に等間隔に放射状に水受け用の羽根板を配置したものであった。

従来の一般的な水力変換装置は木製の場合、腐朽して壊れるおそれがあった。また、鉄製の場合、部品点数が多く、重いので、低流量の場合には水車が回転しないという問題点や、回転時のエネルギー損失が大きいという問題点や装置の製造コストが高額であるという問題点があった。さらに、鉄製の場合、農業用水路に設置すると、農業に使用する肥料により錆び易く、耐久性に劣るという問題点があった。その他、重いが故に、設置に重機を要し、設置や移設に費用がかかるという問題点もあった。

これに対して、コンクリート又はＦＲＰ（ＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ）の成形品であって、少なくとも中心部から周囲近くまでを円形にされた胴体の外周に凹溝を形成するとともに、凹溝の中に等間隔に水受けの羽を配設してなる河川設置用水車が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２４５４３号公報

しかしながら、特許文献１で提案されている水車は、発電機を設置した構造については開示が見られず、発電機やギアなどを備えるためには、その回転力を発電機に伝達する歯車や滑車を剥き出しの状態で取り付けることになる。これら水車の歯車や滑車は回転体であり、人や動物が接触すると危険な問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、コンパクトな形状で軽量であり、効率良く水流のエネルギーを回転力に変えて、高いエネルギー変換効率を得ることができ、運転時の安全性を高めることができる水力変換装置を提供することを目的とする。

（１）本発明のＦＲＰ製水力変換装置は、水路に配置されたＦＲＰ製水力変換装置であって、１枚以上のＦＲＰ製円盤部と、前記ＦＲＰ製円盤部と一体または別体として成形され前記ＦＲＰ製円盤部に固定されたＦＲＰ製パドル部と、前記ＦＲＰ製円盤部の中心に固定された水車軸とからなる水車と、前記水車が水流の水力により回転運動するように前記水車軸を軸支するとともに前記水路中に配置されたＦＲＰ製導水装置と、前記ＦＲＰ製導水装置内に設置された増速機と発電装置、を備え、前記導水装置が、前記水路の底壁上に該水路に沿って設置される長方形状の底壁と、該底壁部の長辺側に各々立設されて上部側を水路の上に出す側壁からなり、該側壁の上部側に前記水車軸を支持する軸受けが設けられ、前記一方の側壁の上部側に該側壁の外面から外側に突出する外壁が形成され、該外壁形成部分の内側に前記側壁を延長するように隔壁を形成して該隔壁と前記外壁との間に収容部が形成され、該収容部が前記側壁間に流される水流から仕切られる構造であり、前記収容部に前記水車軸の回転を伝達する前記増速機が収容され、前記一方の側壁上端と前記外壁の上端にフランジ部が、前記他方の側壁の上端にフランジ部がそれぞれ形成され、前記対向された側壁の間であって前記収容部の上部開口面近くに前記増速機からの回転を受ける発電装置が設置されるとともに、前記フランジ部の上に前記導水装置の上方に突出された水車の上部側と前記収容部の上部開口面を覆う断面コ字型のカバーが設置され、該カバーの両側面がメッシュ窓構造とされたことを特徴とする。
（２）本発明のＦＲＰ製水力変換装置は、上流側の前記底壁上に堰を備えたことが好ましい。
（３）本発明のＦＲＰ製水力変換装置は、前記ＦＲＰ製導水装置の下流側の幅寸法が、前記ＦＲＰ製導水装置の上流側の幅寸法より広いことが好ましい。
（４）本発明のＦＲＰ製水力変換装置は、前記ＦＲＰ製パドル部が、前記ＦＲＰ製円盤部の中心から放射状に前記ＦＲＰ製円盤部に固定され、前記側壁との間に、及び前記堰との間に隙間を配して設けられていることが好ましい。

本発明によれば、本発明のＦＲＰ製水力変換装置は、円盤部とパドル部と導水装置がＦＲＰからなるので、コンパクトな形状で軽量であり、軽量な円盤部とパドル部による水車が少しの水量で容易に回転するので、効率良く水流のエネルギーを回転力に変えて、高いエネルギー変換効率を得ることができる。さらに、本発明のＦＲＰ製水力変換装置は、構造が単純であり、製造コストもかからない。従って、小型水車による発電設備として、広く農業用水路や工業用水路等に設置して利用することができる。
また、本発明のＦＲＰ製水力変換装置において導水装置の上にカバーを設けた構成であるので、人や動物が接触してもＦＲＰ製水力変換装置内に配置された水車や増速機の歯車に巻き込まれることが無いため、運転時の安全性を高めることができる。カバーの側面をメッシュ窓構造とすることで、水路と平行に吹く風による風圧に対して転倒防止策とすることができる。
また、本発明のＦＲＰ製水力変換装置において増速機と発電装置を付設した構造であるので、外部に設置された装置との接続のために水路中の位置を限定する必要がなく、自由に設置され、水車の回転力を効率的に伝達できる増速機を利用して発電できる。更に、水車の回転軸と増速機の接続部分と増速機並びに発電装置に接続される部分までを水流から隔離された収容部に納め、収容部の上部開口面をカバーで覆っているので、減速機に水が入らない構造にできる。

本発明の第１実施形態に係るＦＲＰ製水力変換装置の斜視図である。本発明の第１実施形態に係るＦＲＰ製水力変換装置の一部を断面にした側面図である。本発明の第１実施形態に係るＦＲＰ製水力変換装置を下流側から見た正面図である。本発明の第１実施形態に係るＦＲＰ製水力変換装置の一部を断面にして下流側から見た正面図である。本発明の第１実施形態に係るＦＲＰ製水力変換装置の他の例の一部を断面にして下流側から見た正面図である。本発明の第１実施形態に係るＦＲＰ製水力変換装置の設置状態の一部を断面にした平面図である。本発明の第１実施形態に係るＦＲＰ製水力変換装置の斜視図である。本発明の第１実施形態に係るＦＲＰ製水力変換装置の斜視図である。本発明の第２実施形態に係るＦＲＰ製水力変換装置の設置状態の平面図である。本発明の第３実施形態に係るＦＲＰ製水力変換装置の斜視図である。本発明の実施例に係るＦＲＰ製水力変換装置のＦＲＰ製導水装置の側面図、下流側から見た正面図、及び平面図である。本発明の実施例に係るＦＲＰ製水力変換装置の水車の側面図、及び正面図である。本発明の実施例に係るＦＲＰ製水力変換装置の水車における水車軸周辺の断面図である。本発明の実施例に係るＦＲＰ製水力変換装置の一部を断面にして下流側から見た正面図である。本発明の実施例に係るＦＲＰ製水力変換装置の側面図である。本発明の実施例に係るＦＲＰ製水力変換装置のカバーの斜視図である。本発明の実施例に係るＦＲＰ製水力変換装置の側面図である。本発明の実施例に係るＦＲＰ製水力変換装置の側面図である。

本発明のＦＲＰ製水力変換装置の実施形態について説明する。なお、この実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

本発明のＦＲＰ製水力変換装置の第１の実施形態として、図１、図２に示すＦＲＰ製水力変換装置を説明する。
図１、図２は、本発明の実施形態に係るＦＲＰ製水力変換装置１の斜視図及び一部を断面にした側面図である。図１、２に示すＦＲＰ製水力変換装置１は、水２が図中矢印Ｒ方向に（図中、左側から右側に）流れる水路４に設置されている。
この実施形態の水路４は、農業用水路や排水路などのように、側壁４Ａ，４Ｂと底壁４Ｃにより囲まれて構成された水路である。
ＦＲＰ製水力変換装置１は、対向配置された２枚のＦＲＰ製円盤部１６と、前記ＦＲＰ製円盤部１６と一体または別体として成形され前記ＦＲＰ製円盤部１６に固定されたＦＲＰ製パドル部２０と、前記ＦＲＰ製円盤部１６の中心に固定された水車軸１８とからなる水車１２と、この水車１２が水流の水力により回転運動するように前記水車軸１８を軸支するとともに前記水路４中に配置されたＦＲＰ製導水装置１４と、前記ＦＲＰ製導水装置１４に付設された発電装置１９と、前記ＦＲＰ製導水装置１４の上に設けられて前記水車１２を覆うカバー１１と、を備えている。

水車１２のＦＲＰ製円盤部１６とＦＲＰ製パドル部２０は、ＦＲＰにより成形されたもので、ＦＲＰ製円盤部１６，１６の中心に金属製の水車軸１８が固定され、ＦＲＰ製円盤部１６，１６の周囲に等間隔で複数のＦＲＰ製パドル部２０が設けられている。図２に示すように、本実施形態においては、複数のＦＲＰ製パドル部２０は、別体として成形され、ボルト２３によりＦＲＰ製円盤部１６に取り付けられているが、ＦＲＰ製パドル部２０は、ＦＲＰ製円盤部１６と一体として成形されてもよい。ＦＲＰ製パドル部２０の枚数は、適宜設定されるが、１０枚以上設けられていることが好ましい。

図３は、本発明の第１実施形態に係るＦＲＰ製水力変換装置１を下流側から見た正面図である。
図３に示すように、ＦＲＰ製導水装置１４は、長方形状の底壁１４ａとその長辺側から立設された側壁１４ｂからなり、縦断面がコの字形に成形されている。ＦＲＰ製導水装置１４の底壁１４ａは、水路４の底壁に配置され、一対の側壁１４ｂは、水路４の底壁に対して垂直に配置され、側壁１４ｂの上部側は水路４の上に出されている。第１実施形態として、一対の側壁１４ｂは、互いに平行であって、水流に対し平行に配置される。側壁１４ｂの上部には、軸受け１７が設けられており、水車軸１８が回転自在に軸支されている。水車軸１８は、側壁１４ｂにおいて、水車１２が水流により回転運動するような位置に、つまり側壁１４ｂの下部側に位置するＦＲＰ製パドル部２０が水流に当たるような位置に軸支される必要がある。
また、ＦＲＰ製導水装置１４の底壁１４ａと側壁１４ｂはいずれもＦＲＰにより成形されたものである。

図２に示すように、ＦＲＰ製導水装置１４の底壁１４ａには、堰２２が設けられている。堰２２は、水車１２より若干上流側に位置し、ＦＲＰ製パドル部２０の先端の回転軌跡近傍に位置した斜面２２ａと、その上流側に設けられ、より傾斜の急な斜面２２ｂとにより非対称な山形に形成されている。これにより、少ない水流の場合でも落差を得られ、水車１２を回転させる事が出来る。
堰２２の高さは任意であり、水路や流量によっては設けなくともよい。

また、本実施形態において、ＦＲＰ製パドル部２０は、図２に示すようにＦＲＰ製円盤部１６の中心から放射状に設けられている。さらに図３に示すように、ＦＲＰ製パドル部２０は、側壁１４ｂとの間に隙間Ｄ_１を配して設けられている。また、図２に示すように、ＦＲＰ製パドル部２０は、堰２２との間に隙間Ｄ_２を配して設けられている。

図２に示すように、ＦＲＰ製導水装置１４は、増速機１９ｂを内部に備えている。発電装置１９は、水車１２の回転力を効率的に伝達できる回転力伝達機構としての増速機１９ｂを介在させて発電できるようにしたものである。本実施形態においては、発電装置１９と増速機１９ｂは、別体として存在しているが、一体型のものでもよい。
前記回転力伝達機構は、水車１２の回転力を円滑に発電装置１９に伝達できる機構であれば特に限定されないが、歯数の異なる複数の歯車とチェーンを組み合わせた機構が好ましい。

図２に示すように、ＦＲＰ製水力変換装置１は、前記水車１２を覆うカバー１１を前記ＦＲＰ製導水装置１４の上に備えている。カバー１１の材質としては、強度を満足するものであれば特に限定されず、熱可塑性プラスチックの板を溶着したものでもよく、木型を用いた強化プラスチック成形体でもよい。
この実施形態においては、カバー１１を２式製作し、カバー同士の開口部を合わせ、合わせ部の上部に丁番２６を２個取り付けている。これにより、点検時には、一方のカバー１１の取付ボルトを外し、丁番２６を利用して、一方のカバー１１を上方に開き、他方のカバー１１の上に置くことができる。

図４、図５は、本発明の実施形態に係るＦＲＰ製水力変換装置１の一部を断面として下流側から見た正断面図である。カバー１１については、図示を省略している。
図２に示すように、ＦＲＰ製導水装置１４は、発電機１９ａを設置する発電機台１９ｄを水路４の上方に備えており、発電装置１９は、浸水しない位置に配設されている。また、図４に示すように、導水装置１４の一方の側壁１４ｂに、側壁１４ｂの外面から外側に突出した外壁１４ｃが形成され、側壁１４ｂの上端を延長するように隔壁２５Ａが形成されている。２５Ａと１４ｃの間には増速機１９ｂの収納部１４ｄが形成されている。増速機１９ｂを設置する収納部１４ｄは、水路を流れる水の上に位置し、ＦＲＰ製導水装置１４の内側から隔壁２５Ａで仕切られており、水路４からの水流が増速機１９ｂ内に入らないようになっている。かかる隔壁２５Ａは、図４に示すように、ＦＲＰ製導水装置１４と別体に成形され、ボルト２４を介してＦＲＰ製導水装置１４の側壁１４ｂに固定された構成でも、図５に示すように、導水装置１４の側壁１４ｂと一体の隔壁２５Ｂであってもよい。

図６は、本実施形態の水力変換装置１の設置状態の平面図である。本実施形態においては、ＦＲＰ製導水装置１４内に発電装置１９を有するため、水力変換装置１を別途外部の発電装置につなぐ必要が無い。そのため、水路４の幅方向の任意の位置に水力変換装置１を設置することができ、設置場所の制約がない。

また、本実施形態の水力変換装置１は、ＦＲＰ製導水装置１４内にバッテリーを設置する空間を有していてもよい。水力変換装置１をよりコンパクトにするために、発電機１９ａを設置する箱体にバッテリー収納部を設け、該バッテリー収納部にバッテリーを設置してもよい。

図７、図８は、本発明の実施形態に係るＦＲＰ製水力変換装置１の斜視図である。
本実施形態の水力変換装置１は、ＦＲＰ製導水装置１４の上にカバー１１を有する。
カバー１１の形状としては、図７に示すような角型（カバー９１）でもよく、図８で示すような丸型（カバー５１）でもよい。風圧による水力変換装置１の転倒防止対策として、カバー１１が角型の場合には、図７に示すようにカバーの正面、背面、及び側面がメッシュの窓構造を有していることが好ましく、図８に示すようにカバー５１が丸型の場合には少なくとも側面がメッシュの窓構造を有していることが好ましい。水路４と平行に吹く風による風圧に対しては、カバー５１の丸型構造により回避できる。更に、風圧による水力変換装置１の転倒防止対策として、水路４の両側の土壌Ｇに、ワイヤー２７を金具２８を用いて固定し、該ワイヤー２７を導水装置１４の側壁１４ｂの一部に固定することにより、ワイヤー２７を介して水力変換装置１を固定してもよい。

次に、本発明のＦＲＰ製水力変換装置の第２実施形態として、図９に示すＦＲＰ製水力変換装置７１を説明する。図９は、本実施形態の水力変換装置７１の設置状態の平面図である。
本実施形態において、ＦＲＰ製導水装置３４の下流側の幅寸法は、前記ＦＲＰ製導水装置３４の上流側の幅寸法より広くなるように形成されている。即ち、導水装置１４の側壁１４ｂと、水車１２の側面との隙間において、上流側の隙間Ｄ_３よりも、下流側の隙間Ｄ_４を広くしておくことで、Ｄ_４に落ち葉やごみなどの異物を詰まりにくくすることができる。
また、下流側の水位が上流側より低くなり、パドル部２０が上方へ回転するときの下流の水を持ち上げる抵抗を低減できる。
他の構成については第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

次に、本発明のＦＲＰ製水力変換装置の第３実施形態として、図１０に示すＦＲＰ製水力変換装置１０１を説明する。図１０は、本実施形態の水力変換装置１０１の斜視図である。
本実施形態において、水車１０２は、ＦＲＰにより、ＦＲＰ製円盤部１０６とＦＲＰ製パドル部１２０が一体に成形されたものである。パドル部１２０は、水流を捕らえやすくするためにＬ字状に形成されている。更に水流を捕らえやすくする工夫として、ＦＲＰ製導水装置１０４の上流側の開口部１０４ａに、２枚の集水板１１０が上流側に向かって開くようにハの字状に取り付けられている。
また、ＦＲＰ製導水装置１０４に箱体の発電機台１３９ｄが設置されている。この箱体の傾斜した天井部には、発電機１９ａが取り付けられており、下部にはバッテリー９０を収納するバッテリー収納部が設けられている。発電機１９ａは、回転力を取出すための歯車４２、増速機の２枚の歯車４１、発電機１９ａの歯車４３を介して水車軸１８の回転がチェーン５８を介し、伝達され発電する。
更に、ＦＲＰ製導水装置１０４の上部には、丸型のカバー１９１が設置されている。このカバー１９１は、２式のカバー側部１９１ａとカバー中央部１９１ｂからなる。２式のカバー側部１９１ａの開口部は、カバー中央部１９１ｂの開口部と合わされ、各々の合わせ部の上部に丁番１２６が２個取り付けられている。これにより点検時には、２つのカバー側部１９１ａを同時に開けることができる。転倒防止対策として、２式の丸型のカバー側部１９１ａは、側面にメッシュ窓１９１ｃを有している。
他の構成については第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
この第３実施形態のＦＲＰ製水力変換装置１０１においても、第１実施形態のＦＲＰ製水力変換装置１と同等の作用効果を得ることができる。

以下、具体的実施例により、本発明についてより詳細に説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施例に、何ら限定されるものではない。

（実施例１）
［ＦＲＰ製導水装置の製造］
図１１〜図１６に本発明のＦＲＰ製水力変換装置７１の一実施例を示す。図１１（ａ）はＦＲＰ製導水装置３４の側面図、図１１（ｂ）はＦＲＰ製導水装置３４を下流側から見た正面図、図１１（ｃ）はＦＲＰ製導水装置３４の平面図を示す。図１１に示す如く、全体がプラスチック成形体からなり、歯車取り付け部３９ｃ（収納部１４ｄ）を側部に有するＦＲＰ製導水装置３４を凸型の木型を用い次の積層順で成形した。
図１１（ｃ）に示す如く、水流の入り口３４ａを左側とし、その幅Ｗ_１４００ｍｍ、水流の出口３４ｂを右側とし、その幅Ｗ_２４２０ｍｍ、高さＨ_１８００ｍｍ、入り口端から出口端までの長さＬ_１１７００ｍｍの木型に離型ワックス（米国マグアイアーズ社製）を塗布した。
次いで、飽和ポリエステル樹脂製ゲルコート（商品名：ＮＣ−１５、東罐マテリアル株式会社製）にメチルエチルケトンパーオキサイドを主成分とする硬化剤（商品名：パーメックＮ、日油株式会社製）を１重量％配合し、スプレーガンにより、木型に厚さ０．３ｍｍに塗布した。
次いで、この木型を６０℃の恒温槽にいれて６０分加熱し、ゲルコート樹脂を硬化させた。恒温槽から木型を取り出し、常温に戻した後、ガラス繊維からなるチョップドストランドマット（商品名：ＭＣ−４５０Ａ、日東紡株式会社製）を木型の形状に切断し、木型に適用した。
次いで、不飽和ポリエステル樹脂（商品名：サンドーマ２１８８、ディーエイチマテリアル株式会社製）に硬化剤（商品名：パーメックＮ、日油株式会社製）を１重量％配合し、木型に適用したチョップドストランドマットに塗布し、ハンドローラーで気泡を除去し、密着させた。チョップドストランドマットと不飽和ポリエステル樹脂の比率は、重量比で１：２とした。
次いで、ロービングクロス（商品名：ＷＲ５７０Ｃ−１００、日東紡株式会社製）を先のチョップドストランドマットの上に適用し、前記硬化剤（商品名：パーメックＮ、日油株式会社製）を１重量％配合した前記不飽和ポリエステル樹脂（商品名：サンドーマ２１８８、ディーエイチマテリアル株式会社製）を塗布し、ハンドローラーで気泡を除去し、密着させた。このときのロービングクロスと不飽和ポリエステル樹脂の比率は、重量比で１：１とした。
次いで、チョップドストランドマット３層と、ロービングクロス１層を同様に積層した。その後、６０℃の恒温槽に収容して６０分加熱し、樹脂を硬化させた。恒温槽から木型を取り出し、常温に戻した後、木型から積層した成形体を剥離し、ＦＲＰ製導水装置３４を得た。ＦＲＰ製導水装置３４の肉厚は５ｍｍだった。

［水車の製造］
図１２に本発明のＦＲＰ製水力変換装置７１の一実施例の一部である水車１２を示す。図１２（ａ）は水車１２の側面図、図１２（ｂ）は水車１２の正面図を示す。図１２に示すようなプラスチック成形体からなる水車１２を、平板の木型、及び平板とその平板の左右から立ち下がり面のある凸型の木型を用い、部品を成形する木型に離型ワックス（米国マグアイアーズ社製）を塗布した。
次いで、飽和ポリエステル樹脂製ゲルコート（商品名：ＮＣ−１５、東罐マテリアル株式会社製）にメチルエチルケトンパーオキサイドを主成分とする硬化剤（商品名：パーメックＮ、日油株式会社製）を１重量％配合し、スプレーガンにより、木型に厚さ０．３ｍｍに塗布した。
次いで、この木型を６０℃の恒温槽にいれて６０分加熱し、ゲルコート樹脂を硬化させた。恒温槽から木型を取り出し、常温に戻した後、ガラス繊維からなるチョップドストランドマット（商品名：ＭＣ−４５０Ａ、日東紡株式会社製）を木型の形状に切断し、木型に適用した。
次いで、不飽和ポリエステル樹脂（商品名：サンドーマ２１８８、ディーエイチマテリアル株式会社製）に硬化剤（商品名：パーメックＮ、日油株式会社製）を１重量％配合し、木型に適用したチョップドストランドマットに塗布し、ハンドローラーで気泡を除去し、密着させた。チョップドストランドマットと不飽和ポリエステル樹脂の比率は、重量比で１：２とした。
次いで、ロービングクロス（商品名：ＷＲ５７０Ｃ−１００、日東紡株式会社製）を先のチョップドストランドマットの上に適用し、前記硬化剤（商品名：パーメックＮ、日油株式会社製）を１重量％配合した前記不飽和ポリエステル樹脂（商品名：サンドーマ２１８８、ディーエイチマテリアル株式会社製）を塗布し、ハンドローラーで気泡を除去し、密着させた。このときのロービングクロスと不飽和ポリエステル樹脂の比率は、重量比で１：１とした。
次いで、チョップドストランドマット３層と、ロービングクロス１層を同様に積層した。その後、６０℃の恒温槽にいれて６０分加熱し、樹脂を硬化させた。恒温槽から木型を取り出し、常温に戻した後、木型から積層した成形体を剥離し、１３００ｍｍｘ１３００ｍｍの板を得た。この板を２枚作製し、直径１２００ｍｍの円盤状にジグゾーにより切断し、ＦＲＰ製円盤部１６を得た。
次いで、平板とその平板の左右から立ち下がり面のある凸型の木型に離型ワックス（米国マグアイアーズ社製）を塗布した。
次いで、飽和ポリエステル樹脂製ゲルコート（商品名：ＮＣ−１５、東罐マテリアル株式会社製）にメチルエチルケトンパーオキサイドを主成分とする硬化剤（商品名：パーメックＮ、日油株式会社製）を１重量％配合し、スプレーガンにより、木型に厚さ０．３ｍｍに塗布した。
次いで、この木型を６０℃の恒温槽にいれて６０分加熱し、ゲルコート樹脂を硬化させた。恒温槽から木型を取り出し、常温に戻した後、ガラス繊維からなるチョップドストランドマット（商品名：ＭＣ−４５０Ａ、日東紡株式会社製）を木型の形状に切断し、木型に適用した。
次いで、不飽和ポリエステル樹脂（商品名：サンドーマ２１８８、ディーエイチマテリアル株式会社製）に硬化剤（商品名：パーメックＮ、日油株式会社製）を１重量％配合し、木型に適用したチョップドストランドマットに塗布し、ハンドローラーで気泡を除去し、密着させた。チョップドストランドマットと不飽和ポリエステル樹脂の比率は、重量比で１：２とした。
次いで、ロービングクロス（商品名：ＷＲ５７０Ｃ−１００、日東紡株式会社製）を先のチョップドストランドマットの上に適用し、前記硬化剤（商品名：パーメックＮ、日油株式会社製）を１重量％配合した前記不飽和ポリエステル樹脂（商品名：サンドーマ２１８８、ディーエイチマテリアル株式会社製）を塗布し、ハンドローラーで気泡を除去し、密着させた。このときのロービングクロスと不飽和ポリエステル樹脂の比率は、重量比で１：１とした。
次いで、チョップドストランドマット３層と、ロービングクロス１層を同様に積層した。その後、６０℃の恒温槽にいれて６０分加熱し、樹脂を硬化させた。恒温槽から木型を取り出し、常温に戻した後、木型から積層した成形体を剥離し、ＦＲＰ製パドル部２０を得た。同様の方法でＦＲＰ製パドル部２０を１１枚製造した、２枚のＦＲＰ製円盤部の間にこの１１枚のＦＲＰ製パドル部２０を等角度で配置し、ボルト２３、座金、ばね座金、ナット（図示省略）で固定した。
次いで、図１３に示すように、ＦＲＰ製円盤部１６の中心点に直径２５ｍｍの孔を設け、その孔の内面側にリング状の軸受け部材３６を仮置きし、ボルト３７を介してＦＲＰ製円盤部１６に固定した。後述するように、水車軸１８をＦＲＰ製円盤部１６の中心点に設けた孔に通した後、ボルト３５を介してリング状の軸受け部材３６に固定した。

［発電装置の製造］
図１４に示すように、ＦＲＰ製導水装置３４の歯車取り付け部３９ｃ（収納部１４ｄ）に、同様の方法で成形した仕切り板３１（隔壁２５Ａ）を当て、水が流れる区域と分離した。次いで、図１５に示すように、ＦＲＰ製導水装置３４の下面より上方に高さＨ_２６１０ｍｍ、右端より長さＬ_２７００ｍｍの位置に直径３０ｍｍの孔をＦＲＰ製導水装置３４の両側に設けた。さらに、その外面に、ひしフランジ形軸受け１７（商品名：Ｆ−ＵＣＦＭ２０４／ＬＰ０３、ＮＴＮ株式会社製）をボトルで取り付けた。この孔からさらに左に長さＬ_３２５０ｍｍの位置に直径３０ｍｍの孔を設け、増速機１９ｂとして２枚組みの歯車４０、４１を取り付けるためのひしフランジ形軸受け１７を取り付けた。
次いで、水車１２をＦＲＰ製導水装置３４の中に仮置きし、ＦＲＰ製導水装置３４に取り付けた軸受け１７に、ステンレス製で直径２５ｍｍの水車軸１８を通し、回転力を取出すための直径２００ｍｍの歯車４２を取り付け、さらに、水車１２のＦＲＰ製円盤部１６の中心を位置合わせし、水車軸１８を反対側のひしフランジ形軸受けまで通し、固定金具と軸受けのセットボルトを締め、水車軸１８と固定した。
次いで、径の異なる歯車を組み合わせてなる増速機１９ｂを水車軸１８より、左に長さＬ_３２５０ｍｍの位置に取り付けた。丸棒やひしフランジ軸受けとしては、水車軸１８と同様の部品を用いた。
次いで、ＦＲＰ製導水装置３４に発電機台１９ｄを設置した。ＦＲＰ製パドル部２０と概略同形状のコの字成形体をオス木型より成形し、かかる成形体をＦＲＰ製導水装置３４の歯車取り付け部３９ｃ（収納部１４ｄ）の左端の上面から角度４５度でＭ５ボルト４４を用いて取り付けた。この上に、直径７０ｍｍの歯車４３を備えた直流１２Ｖ発電機１９ａを取り付けた。そして、水車軸１８の歯車４２と増速機１９ｂの直径５０ｍｍの歯車４０をチェーン５０で結び、増速機３９ｂの直径２００ｍｍの歯車４１と発電機３９ａの直径７０ｍｍの歯車４３を同様のチェーン５８で結んだ。

［カバーの製造］
次いで、ＦＲＰ製導水装置３４の上部に取り付けるためのカバー１１を製造した。図１６に示すように、肉厚５ｍｍ、幅８５０ｍｍ、長さ１６１０ｍｍの透明アクリル板（商品名：アクリライト、三菱レイヨン株式会社製）を用い、曲げ部をヒーターで２５０℃に昇温し、軟化させた後、曲げ加工を行ってコ字型のカバー本体６０に加工した。
カバー本体６０の面の無い開口部の一方に、４１０ｍｍｘ６００ｍｍの透明アクリル板６０ａを合わせた。
次いで、メチルメタアクリレートを隙間に注入し、双方の透明アクリル板を溶解させ、溶着させた。図１７に示すように、このカバー１１を２式製作し、ＦＲＰ製導水装置３４の上部に載せた。この２つのカバー１１の開口部を合わせ、合わせ部の上部に丁番５６を２個取り付け、カバー１１のフランジ部６１をＦＲＰ製導水装置３４のフランジ部６２とボトル固定した。点検時は、一方のカバー１１のボルト５５を外し、丁番２６を利用して、他方のカバー１１の上に置くことができる。

このようにして組み立てた本実施例の水力変換装置７１を幅５００ｍｍ、水深４００ｍｍ、平均流速５００ｍｍ／秒の水路に設置し、水流により水車を回転させたところ、発電機に回転力が伝達され、１２Ｖ、２Ａの発電をすることができた。

（実施例２）
［ＦＲＰ製導水装置の製造］
繊維を敷き詰めた合わせ型に樹脂を注入するＲＴＭ法（レジントランスファーモールディング法）を用いて、実施例１と同形のＦＲＰ製導水装置１４を製造したことに加えて、図１８に示すように、ＦＲＰ製導水装置１４の底壁１４ａに堰２２を設けた。

［水車の製造］
上記と同様にＲＴＭ法を用いてＦＲＰ製円盤部１６及びＦＲＰ製パドル部２０を別体として製造した後、２枚のＦＲＰ製円盤部１６の間に１１枚のＦＲＰ製パドル部２０を等角度で配置し、ボルト２３、座金、ばね座金、ナット（図示省略）で固定し、水車１２を得た。

［発電装置の製造］
実施例１と同様の方法で、増速機１９ｂをＦＲＰ製導水装置１４に設置した。
次いで、ＦＲＰ製導水装置１４に箱体の発電機台３９ｄを設置し、この箱体の上部に、直径７０ｍｍの歯車４３を備えた直流１２Ｖ発電機１９ａを取り付け、下部にバッテリー９０を収納するバッテリー収納部を設けた。水車軸の歯車、増速機、発電機のチェーンによる結び方は実施例１と同様である。

［カバーの製造］
次いで、ＦＲＰ製導水装置の上部に取り付けるためのカバー９１をＦＲＰを用いて、メス木型より成形した。カバー９１に開口を設け、風を通すエキスパンドメタルを設置した以外は、実施例１と同様の形態のカバーを製造した。

このようにして組み立てた本実施例の水力変換装置８１を幅５００ｍｍ、水深４００ｍｍ、平均流速５００ｍｍ／秒の水路に設置し、水流により水車１２を回転させたところ、実施例１と同様に発電機１９ａに回転力が伝達され、１２Ｖ、２Ａの発電をすることができた。更に、ＦＲＰ製導水装置１４に堰２２を設けていることから、水路を流れる異物によって水車１２がロックされることがなくなった。また、カバー９１がメッシュ構造を有しているため、軽量であっても風圧により水力変換装置８１の転倒を防止することができた。

１、７１、８１、１０１ＦＲＰ製水力変換装置
２水
４水路
４Ａ、４Ｂ、１４ｂ側壁
１１、５１、９１、１９１カバー
１２、１０２水車
１４、３４、１０４ＦＲＰ製導水装置
１４ａ、４Ｃ底壁
１４ｃ外壁
１４ｄ収納部
１６、１０６ＦＲＰ製円盤部
１７軸受け
１８水車軸
１９発電装置
１９ａ発電機
１９ｂ増速機
１９ｄ、３９ｄ、１３９ｄ発電機台
２０、１２０ＦＲＰ製パドル部
２２堰
２２ａ、２２ｂ斜面
２３、２４、３５、３７、４４、５５ボルト
２５Ａ、２５Ｂ隔壁
２６、１２６丁番
２７ワイヤー
２８金具
３１仕切り板
３４ａ水流の入り口
３４ｂ水流の出口
３６軸受け部材
３９ｃ歯車取り付け部
４０、４１、４２、４３歯車
５０、５８チェーン
６０カバー本体
６０ａ透明アクリル板
６１、６２フランジ部
９０バッテリー
１０４ａ開口部
１１０集水板
１９１ａカバー側部
１９１ｂカバー中央部
１９１ｃメッシュ窓

Claims

水路に配置されたＦＲＰ製水力変換装置であって、
１枚以上のＦＲＰ製円盤部と、前記ＦＲＰ製円盤部と一体または別体として成形され前記ＦＲＰ製円盤部に固定されたＦＲＰ製パドル部と、前記ＦＲＰ製円盤部の中心に固定された水車軸とからなる水車と、前記水車が水流の水力により回転運動するように前記水車軸を軸支するとともに前記水路中に配置されたＦＲＰ製導水装置と、前記ＦＲＰ製導水装置内に設置された増速機と発電装置、を備え、
前記導水装置が、前記水路の底壁上に該水路に沿って設置される長方形状の底壁と、該底壁の長辺側に各々立設されて上部側を水路の上に出す側壁からなり、該側壁の上部側に前記水車軸を支持する軸受けが設けられ、
前記一方の側壁の上部側に該側壁の外面から外側に突出する外壁が形成され、該外壁形成部分の内側に前記側壁を延長するように隔壁を形成して該隔壁と前記外壁との間に収容部が形成され、該収容部が前記側壁間に流される水流から仕切られる構造であり、前記収容部に前記水車軸の回転を伝達する前記増速機が収容され、
前記一方の側壁上端と前記外壁の上端にフランジ部が、前記他方の側壁の上端にフランジ部がそれぞれ形成され、
前記対向された側壁の間であって前記収容部の上部開口面近くに前記増速機からの回転を受ける発電装置が設置されるとともに、
前記フランジ部の上に前記導水装置の上方に突出された水車の上部側と前記収容部の上部開口面を覆う断面コ字型のカバーが設置され、該カバーの両側面がメッシュ窓構造とされたことを特徴とするＦＲＰ製水力変換装置。
前記ＦＲＰ製導水装置において、上流側の前記底壁上に堰を備えた請求項１に記載のＦＲＰ製水力変換装置。
前記ＦＲＰ製導水装置の下流側の幅寸法は、前記ＦＲＰ製導水装置の上流側の幅寸法より広い請求項１または２に記載のＦＲＰ製水力変換装置。
前記ＦＲＰ製パドル部は、前記ＦＲＰ製円盤部の中心から放射状に前記ＦＲＰ製円盤部に固定され、前記側壁との間に、及び前記堰との間に隙間を配して設けられている請求項２または３に記載のＦＲＰ製水力変換装置。