JPH05126026A - 下流側流速を利用する小落差水力発電方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 河川または貯水池、湖水の灌漑用水取入れ口
のダム、治水ダム、水位調節ダム等の、水力発電に利用
できなかった小落差を利用できる水力発電方法を提供。 【構成】 小落差と越流があるダムＤにおいて、取水部
２、吸出部３の圧力管１で、上流側Ｆ_１の流速Ｖ_１、下
流側Ｆ_２の流速Ｖ_２とし、上流側Ｆ_１の水が流速Ｖ_１で
通過する部分の断面積を実効取水面積Ｓ_１とし、圧力管
内の水が流速Ｖ_２で通過して下流Ｆ_２の流水中に吸い出
される部分の断面積を実効吸出面積Ｓ_２とする。安定発
電条件としては流体の連続の式Ｓ_１×Ｖ_１≒Ｓ_２×Ｖ_２
である。圧力管内に反動水車４を配置し、圧力管内又は
外の適当な位置に配置した発電機５を反動水車４を連結
し、上流側の水を圧力管内に流入、下降させ、上流側水
面と吸出部３間Ｈの位置のエネルギを運動のエネルギに
変えて反動水車と発電機とを回転させて発電し、この水
を吸出部近傍の下流側の流水の圧力エネルギと運動のエ
ネルギにより吸出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水力発電方法に関し、
特に、河川または貯水池や湖水の灌漑用水取入れ口のダ
ム、治水ダム、水位調節ダム等における、固定ぜき又は
可動ぜきの上流側水面と下流側水面間にある小落差と下
流側流速とを利用する水力発電方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の水力発電方法では、圧力管の取水
口から放水面水位までの落差がＨｍで、毎秒落下する水
量がＱｍ^３／ｓｅｃの水が有する位置のエネルギ（理論
水力）＝９．８ＨＱ（ｋＷ）を、前記落差Ｈで運動のエ
ネルギと圧力のエネルギとに変え、これらのエネルギで
水車を回転させ、この水車で発電機を回転させて発電し
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】河川または貯水池や湖
水の灌漑用水取入れ口のダム、治水ダム又は水位調節ダ
ム等は各地に極めて多数にあり、これらの中には、水量
的には水力発電が可能なものがあるが、これらに設けら
れた固定ぜき又は可動ぜきには上流側水面と下流側水面
間の落差が小さい場合が多く、この場合には、従来の水
力発電方法では、これらの固定ぜき又は可動ぜきでの水
力発電はできないという問題点があった。

【０００４】従って、これらの固定ぜき又は可動ぜきの
建設においても、用水の取入れ、治水、水位調節だけが
目的になり、水力発電を兼用させることは全く配慮され
ず、使い方によっては発電に利用できるクリーンエネル
ギが、無駄に放流されるという問題点があった。

【０００５】本発明は、河川または貯水池や湖水の灌漑
用水取入れ口のダム、治水ダム又は水位調節ダム等にお
ける、固定ぜき又は可動ぜきの上流側水面と下流側水面
間にある小落差と下流側流速とを利用する水力発電方法
を提供して、上記の問題点を解決することをその課題と
している。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の下流側流速を利
用する小落差水力発電方法は、上記の課題を解決するた
めに、上流側水面と下流側水面間に小落差があり且つ越
流又はもぐりオリフィスがある固定ぜき又は可動ぜきに
おいて、取水部を上端に、吸出部を下端に設けた圧力管
を、その取水部の開口端を前記上流側の流速Ｖ_１の流水
中に上流に向け、且つ、その吸出部の開口端を前記下流
側の水面から下方の流速Ｖ_２の流水中に下流に向けて配
置し、前記上流側の水が前記流速Ｖ_１で其処を通過して
圧力管内に流入する前記取水部の開口端内外の或る部分
の断面積を実効取水面積Ｓ_１とし、圧力管内の水が前記
流速Ｖ_２で其処を通過して下流側の流水中に吸い出され
る前記吸出部の開口端内外の或る部分の断面積を実効吸
出面積Ｓ_２とし、このＳ_１とＳ_２とを、前記流速Ｖ_１と
前記流速Ｖ_２とに略逆比例させて、Ｓ_１×Ｖ_１≒Ｓ_２×
Ｖ_２の安定発電条件を得るようにすると共に、この圧力
管内に反動水車を配置し、この圧力管内または圧力管外
の適当な位置に配置した発電機を前記反動水車に連結
し、前記上流側の流水を、毎秒Ｓ_１×Ｖ_１ずつ、前記圧
力管内に流入・下降させ、この水の前記上流側水面と前
記吸出部間の位置のエネルギを運動のエネルギに変えて
前記反動水車を回転させ、この反動水車の回転によって
前記発電機を回転させて発電し、発電に使用した後の水
を、前記吸出部近傍の前記下流側の流速Ｖ_２の流水の圧
力のエネルギと運動のエネルギとによって生じる吸出力
によって、前記吸出部から前記下流側の流速Ｖ_２の流水
中に毎秒Ｓ_２×Ｖ_２ずつ混合して吸い出させることを特
徴とする。

【０００７】又、圧力管とは別に設置した導水管によっ
て、上流側から水を導き、その水の位置のエネルギと流
速Ｖ_１の運動のエネルギとを利用して、その水を、下流
側の流速Ｖ_２よりも速い流速Ｖ_Ｏで、吸出部内に、下流
に向かって吐出させることによって、圧力管内の水と導
水管内の水とを、下流側の流速Ｖ_２よりも速い流速Ｖ
_ＯＵＴで、吸出部の開口端を通過させることにより、下
流側の水圧に抗して、圧力管内の水を、毎秒Ｓ_２×Ｖ_２
で圧力管から下流側の流水中に吸い出させることが好適
である。

【０００８】又、圧力管の吸出部の開口端を、固定ぜき
又は可動ぜきの下流側の水底部を掘り下げた水底部に設
置すると共に、この掘り下げた水底部に、固定ぜき又は
可動ぜきの上流側の水を越流又はもぐりオリフィスによ
って導き、この水によって前記の掘り下げた水底部に下
流向きの流水を作ることが好適である。

【０００９】

【作用】本願の第１発明の構成要件は、 第１系統のエネルギ：圧力管に流れ込んだ水の、上流側
水面と下流側水面間の大気中の小落差部分にある圧力管
内の水の位置のエネルギと運動のエネルギ。この運動の
エネルギには上流側の流速Ｖ_１による運動のエネルギを
含む。 第２系統のエネルギ：圧力管に流れ込んだ水の、下流側
の水面下にある部分の圧力管内の水の位置のエネルギと
運動のエネルギ。この運動のエネルギには上流側の流速
Ｖ_１による運動のエネルギを含む。 第３系統のエネルギ：圧力管の吸出部近傍の下流側の流
速Ｖ_２の流水の圧力のエネルギと運動のエネルギ。 安定発電条件 ：安定発電条件Ｓ_１×Ｖ_１≒Ｓ_２×
Ｖ_２は、流体の連続の式を満足させて、上記の第１、第
２、第３系統のエネルギを組み合わせて、安定して発電
に利用するための条件である。からなる。

【００１０】本願の第１発明は、上流側にも下流側にも
流速があり（特に、下流側の流速が重要）、圧力管の取
水部と吸出部の構造を、安定発電条件Ｓ_１×Ｖ_１≒Ｓ_２
×Ｖ_２（流体の連続の式）を常に満足させる構造にして
いるので、前記の第１、第２、第３系統のエネルギを組
み合わせて安定発電することができる。

【００１１】以下に、上記構成要件の上記作用を詳しく
説明する。

【００１２】実効取水面積Ｓ_１は、取水部の形状と吸出
部の形状との相関関係と水の位置のエネルギの発電への
使用率とによって決まる。例えば、取水部が筒型で開口
端が広がっていると（この場合、安定発電条件Ｓ_１×Ｖ
_１≒Ｓ_２×Ｖ_２があると、流れの方向に流速が上がり、
速度落差が増加し、その分、圧力落差が減少するので、
流れに無理がなく、流れが乱れず、管摩擦以外の損失落
差は小さいので、取水部の断面は、開口端に向かって適
当に広げれば良い。）、この開口端から圧力管に流入す
る水の流速は、安定発電条件Ｓ_１×Ｖ_１≒Ｓ_２×Ｖ_２が
あると、開口端から奥に入るに従って速くなる。取水部
近傍の上流側の水の流速がＶ_１の場合、筒型の取水部の
或る部分でそこを流れる流速が前記流速Ｖ_１になる。取
水部のこの部分の断面積を実効取水面積Ｓ_１とする。こ
のＳ_１の位置が取水部の開口端に対してその内外のどの
位置になるかは、取水部の形状と吸出部の形状との相関
関係と水の位置のエネルギの発電への使用率とによって
決まる。一般に、前記使用率が高いと、水が圧力管から
流出するのに使用できるエネルギ（発電に使用されずに
残った水の位置のエネルギ）が小さくなって、圧力管へ
の流入・流出量が減少するので内に入り、前記使用率が
低いと、水が圧力管から流出するのに使用できるエネル
ギ（発電に使用されずに残った水の位置のエネルギ）が
大きくなって、圧力管への流入・流出量が増加するので
外に出る。内に入る場合の実際の現象としては、取水部
の開口端の断面積Ｓ_ＩＮに前記流速Ｖ_１よりも遅い流速
で流入する。外に出る場合の実効取水面積Ｓ_１は、計算
上のもので、実際の現象としては、取水部の開口端の断
面積Ｓ_ＩＮに前記流速Ｖ_１よりも速い流速で流入する。
そして、Ｓ_１×Ｖ_１は圧力管に毎秒流入・下降する水量
である。

【００１３】実効吸出面積Ｓ_２は、実効取水面積Ｓ_１と
同様に、取水部の形状と吸出部の形状との相関関係と水
の位置のエネルギの発電への使用率とによって決まる。
例えば、吸出部が筒型で開口端が広がっていると（拡が
り角が大きいと、管内壁で、流水が剥がれて、流れが乱
れ、損失落差が急激に増加するので、拡がり角は２０度
以下にする。損失が最も少ないのは１０度以下であ
る。）、この開口端から流出する水の流速は、安定発電
条件Ｓ_１×Ｖ_１≒Ｓ_２×Ｖ_２があると、奥から開口端に
近づくに従って遅くなる。吸出部近傍の下流側の水の流
速がＶ_２の場合、筒型の吸出部の或る部分でそこを流れ
る流速が前記流速Ｖ_２になる。吸出部のこの部分の断面
積を実効吸出面積Ｓ_２とする。このＳ_２の位置が吸出部
の開口端に対してその内外のどの位置になるかは、取水
部の形状と吸出部の形状との相関関係と水の位置のエネ
ルギの発電への使用率とによって決まる。一般に、前記
使用率が高いと、水が圧力管から流出するために使用で
きるエネルギ（発電に使用されずに残った水の位置のエ
ネルギ）が小さくなって、圧力管への流入・流出量が減
少するので内に入り、前記使用率が低いと、水が圧力管
から流出するのに使用できるエネルギ（発電に使用され
ずに残った水の位置のエネルギ）が大きくなって、圧力
管への流入・流出量が増加するので外に出る。内に入る
場合の実際の現象としては、吸出部の開口端の断面積Ｓ
_ＯＵＴから前記流速Ｖ_２よりも遅い流速で流出する。外
に出る場合の実効吸出面積Ｓ_２は、計算上のもので、実
際の現象としては、吸出部の開口端の断面積Ｓ_ＯＵＴか
ら前記流速Ｖ_２よりも速い流速で流出する。そして、Ｓ
_２×Ｖ_２は圧力管に毎秒流入・下降し、発電し、下流側
の水中に吸い出される水量である。

【００１４】従って、安定発電条件Ｓ_１×Ｖ_１≒Ｓ_２×
Ｖ_２は、圧力管に流入する水量と、圧力管から流出する
水量とが常に等しくなるようにする条件（流体の連続の
式）、即ち、安定して水力発電を続けることができる安
定発電条件である。そして、取水部と吸出部の形状を工
夫して、安定発電条件Ｓ_１×Ｖ_１≒Ｓ_２×Ｖ_２の値を大
きくすれば、大容量の水力発電が可能になる。

【００１５】即ち、安定発電のためには、圧力管内に流
入した毎秒Ｓ_１×Ｖ_１の水は、水車を回転させた後で、
毎秒Ｓ_１×Ｖ_１の水量を確保できる流速で水車から圧力
管の吸出部に流出し、毎秒Ｓ_１×Ｖ_１≒Ｓ_２×Ｖ_２の水
量で吸出部の開口端から流出しなければならないが、こ
の水は水車を回転させるためにその位置のエネルギを失
っているので、単独では、下流側の流水の水圧に抗して
下流側の流水中に流出できない。しかし、発電に使用す
るエネルギは、前記第１系統のエネルギと第２系統のエ
ネルギの中の位置のエネルギなので、圧力管内に流入し
発電の為にプロペラ水車を回転させた水には、前記第１
系統と第２系統のエネルギの中の運動のエネルギが残っ
ており、この運動のエネルギによって、前記の水は、プ
ロペラ水車を回転させた後で、毎秒Ｓ_１×Ｖ_１の水量を
確保できる流速で、プロペラ水車から圧力管の吸出部に
流出する。従って、圧力管の取水部と吸出部が安定発電
条件Ｓ_１×Ｖ_１≒Ｓ_２×Ｖ_２を満足させる構造になって
いると、第３系統のエネルギ（圧力管の吸出部近傍の下
流側の流速Ｖ_２の流水の圧力のエネルギと運動のエネル
ギ。）に、吸出部の実効吸出面積Ｓ_２から流速Ｖ_２で毎
秒Ｓ_２×Ｖ_２の水を吸い出す作用があり（発電を行わな
い場合、上流側と下流側間に落差が無く、且つ、上流側
の流速Ｖ_１が０で、下流側にだけ流速Ｖ_２があれば、上
流側の水は、圧力管を通り圧力管の吸出部の開口端か
ら、流速Ｖ_２によって吸い出される。）、吸出部内の水
を、都合良く、毎秒Ｓ_１×Ｖ_１≒Ｓ_２×Ｖ_２で、下流側
の流水中に混合して吸い出させることができる。

【００１６】そして、毎秒Ｓ_１×Ｖ_１≒Ｓ_２×Ｖ_２の水
量を大きくして、発電容量を大きくするためには、安定
発電条件Ｓ_１×Ｖ_１≒Ｓ_２×Ｖ_２を保ちながら、前記取
水部の開口端の断面積Ｓ_ＩＮと前記吸出部の開口端の断
面積Ｓ_ＯＵＴとをできるだけ大きくすると共に、前記取
水部の開口端の形状とその向きを、上流側の水がこの開
口端に流入し易いようにし、且つ、前記吸出部の開口端
の形状とその向きを、下流側の水がこの開口端から、前
記吸出部内の水を吸い出し易いようにすれば良い。

【００１７】本願の第２発明は、上記の本願の第１発明
の構成に、導水管を加えた構成になっており、発電容量
を大きくできる。

【００１８】以下に、導水管の構造とその作用を詳しく
説明する。

【００１９】導水管は、圧力管とは別に設置されて、上
流側から水を導き、その水を、前記上流側の流速Ｖ_１に
よる運動のエネルギと、上流側水面と吸出部間の水の位
置のエネルギとを利用して、下流側の流速Ｖ_２よりも速
い流速Ｖ_Ｏで、吸出部内に、下流に向かって吐出させる
ことによって、圧力管内の水と導水管内の水とを、下流
側の流速Ｖ_２よりも速い流速Ｖ_ＯＵＴで、吸出部の開口
端の断面積Ｓ_ＯＵＴを通過させることにより、下流側の
水底部の水圧に抗して、圧力管内の水を、毎秒Ｓ_２×Ｖ
_２の水量で圧力管から下流側の流速Ｖ_２の流水中に安定
して吸い出させることができる。

【００２０】発電容量を大きくするには、前記の本願の
第１発明のように、圧力管の取水部と吸出部の構造を、
安定発電条件Ｓ_１×Ｖ_１≒Ｓ_２×Ｖ_２を常に保つように
しながら、吸出部の開口端の断面積Ｓ_ＯＵＴを大きくす
ると共に、吸出部の開口端の形状とその向きを、下流側
の水がこの開口端から、吸出部内の水を吸い出し易いよ
うにすれば良いが、吸出部の開口端の断面積Ｓ_ＯＵＴを
大きくするに従って、下流側の水が、この開口端から、
下流側の水底部の水圧に抗して、吸出部内の水を毎秒Ｓ
_２×Ｖ_２で吸い出すのが難しくなる（開口端の周緑から
その中心部までの距離が大きくなり、下流側の水が、そ
の中心部から吸出部内の水を吸い出し難くなる。）。吸
出部の開口端の断面積Ｓ_ＯＵＴが大きくなっても、導水
管を設けると、上記のように、圧力管内の水が、下流側
の水底部の水圧に抗して、毎秒Ｓ_２×Ｖ_２で圧力管から
下流側の流水中に安定して吸い出されるようになり（水
管内に水のジェットを噴出させて周囲の水と混合して水
を運び出す構造のジェットポンプと類似している。）、
吸出部の開口端の断面積Ｓ_ＯＵＴを大きくしても、安定
発電条件Ｓ_１×Ｖ_１≒Ｓ_２×Ｖ_２を安定して維持するこ
とができる。

【００２１】本願の第３発明では、上記の本願の第１発
明又は第２発明の構成に加えて、圧力管の吸出部の開口
端を、固定ぜき又は可動ぜきの下流側の水底部を掘り下
げた水底部に設置すると共に、この掘り下げた水底部
に、固定ぜき又は可動ぜきの上流側の水を流速又はもぐ
りオリフィスによって導き、この水によって前記の掘り
下げた水底部に下流向きの流水を作る構成になってお
り、発電容量を更に大きくできる。

【００２２】発電容量を大きくするには、前記の第１、
第２発明のように、圧力管の取水部と吸出部の構造を、
安定発電条件Ｓ_１×Ｖ_１≒Ｓ_２×Ｖ_２を保ちながら、吸
出部の開口端の断面積Ｓ_ＯＵＴを大きくすると共に、導
水管を設ければ良いが、これら以外に、圧力管の吸出部
の開口端を設置する水底部を掘り下げて、上流側の水面
と圧力管の吸出部の開口端との落差を大きくすれば良
い。この場合、この掘り下げた水底部に、圧力管の吸出
部から水を吸い出すための流水が必要であるれが、これ
には、越流又はもぐりオリフィスによって、固定ぜき又
は可動ぜきの上流側の水を、この掘り下げた水底部に導
き、上流側の流速Ｖ_１による運動のエネルギと、上流側
水面と下流側水面間の小落差の水の位置のエネルギとを
利用して、この掘り下げた水底部に下流向きの流水を作
ることができる。

【００２３】

【実施例】本発明の下流側流速を利用する小落差水力発
電方法の実施例を図１から図３に基づいて説明し、発電
容量Ｗを計算する。

【００２４】本発明の第１の実施例方法を使用する水力
発電設備を図１に基づいて説明する。第１の実施例方法
の水力発電設備は、河川の灌漑用水取入れ口のダムに設
置したものである。この河川に計画こう水量が流れた場
合に、せき上げ背水を許容される範囲に維持できるとい
う条件で、固定ぜきと可動ぜきとの割合が決まる。渇水
時期の水がダムを越流する幅を狭い範囲に限定して、こ
の狭い範囲に前記の第１の実施例方法を使用する水力発
電設備を設置して、渇水時期にも水力発電が行えるよう
にする。

【００２５】図１は、渇水時期に、上流側Ｆ_１の水を越
流させるようにしたダムＤの狭い範囲に設けた、本発明
の第１の実施例方法を使用する水力発電設備の側面図で
ある。

【００２６】図１において、高さ２ｍのダムＤを設け、
上流側Ｆ_１の流速Ｖ_１（３．２ｍ／ｓｅｃ）の水にダム
Ｄを越流させる。この水は、射流Ｆ_Ｓ、跳水Ｆ_Ｊを経
て、流速Ｖ_２（２．３ｍ／ｓｅｃ）の下流側Ｆ_２の常流
になる（越流だけでは、下流側Ｆ_２の水底部の流速が不
足する場合には、もぐりオリフィスＭを設けて下流側Ｆ
_２の水底部に流速Ｖ_２の流水をつくる。）。上流側Ｆ_１
の水面と下流側Ｆ_２の水面間の落差Ｈ_１は１．６ｍ、下
流側Ｆ_２の水深Ｈ_Ｏは２．３ｍである。

【００２７】開口端Ｓ_ｉｎに向かって内径が拡大し（拡
がり角は約１５度）開口端Ｓ_ｉｎの内径が１．０ｍの取
水部２を上端に設け、開口端Ｓ_ＯＵＴに向かって内径が
拡大し（拡がり角は約１０度）開口端Ｓ_ＯＵＴの内径が
１．２ｍの吸出部３を下端に設けた内径０．８ｍの圧力
管１を、取水部２の開口端Ｓ_ｉｎをダムＤの上流側Ｆ_１
の流速Ｖ_１の流水中に上流に向け、且つ、吸出部３の開
口端Ｓ_ＯＵＴを前記下流側Ｆ_２の水底部の流速Ｖ_２の流
水中に下流に向けて配置する。上流側Ｆ_１の水面と吸出
部３の開口端Ｓ_ＯＵＴ間の落差Ｈは３．２ｍ、吸出部３
の開口端Ｓ_ＯＵＴの水深Ｈ_２は１．６ｍである。

【００２８】反動水車４（反動水車はフランシス水車で
も良いが、プロペラ水車が好適である。プロペラ水車
は、回転羽根に働く水の揚力で回転し、プロペラ水車の
流入側と流出側間に圧力差を必要としないので、流出側
が水圧のある水中にあり、水車の流入側と流出側の水圧
が等しい本発明に適している。）と発電機５とを、圧力
管１の中点近傍の圧力管１内に、反動水車４を下側に発
電機５を上側にして、圧力管１と同心状に設置する。反
動水車４の外径は圧力管１の内径と略等しく、発電機５
の外径は約０．５ｍである。

【００２９】発電しない場合には、圧力管１に流入・流
出する水は、上流側にも下流側にも流速があり、圧力管
１の取水部２と吸出部３の構造が安定発電条件Ｓ_１×Ｖ
_１≒Ｓ_２×Ｖ_２を常に満足する構造であることと、第１
系統のエネルギと第２系統のエネルギと第３系統のエネ
ルギとを総て流入・流出に使用できることとによって、
圧力管１から流出するのに使用できるエネルギが大きい
ので、前記の説明のように、上流側Ｆ_１の流速Ｖ
_１（３．２ｍ／ｓｅｃ）よりも速い流速で取水部２の開
口端Ｓ_ｉｎに流入し、下流側Ｆ_２の流速Ｖ_２（２．３ｍ
／ｓｅｃ）よりも速い流速で吸出部３の開口端Ｓ_ＯＵＴ
から流出する。

【００３０】発電が始まると、圧力管１に流入・流出す
る水は、第１系統のエネルギと第２系統のエネルギの水
の位置のエネルギを使用して反動水車４を回転させるの
で、流入・流出に使用できるエネルギが減少する。この
場合、安定発電条件Ｓ_１×Ｖ_１≒Ｓ_２×Ｖ_２があるの
で、前記の位置のエネルギを使い切った場合、前記のよ
うに、第１系統と第２系統のエネルギの水の運動のエネ
ルギと第３系統のエネルギとで、圧力管１に流入・流出
する水の水量が維持されることになる。この場合、第１
系統と第２系統のエネルギの水の運動のエネルギは、圧
力管１内の水が反動水車４を回転させた後で、安定発電
条件のＳ_１×Ｖ_１の水量を確保できる流速で反動水車４
から流出するのに見合ったエネルギであり、第３系統の
エネルギは、圧力管１の吸出部３内の水を、安定発電条
件のＳ_２×Ｖ_２の水量を確保できる流速Ｖ_２で吸出部３
から吸い出すのに見合ったエネルギである。従って、安
定発電条件Ｓ_１×Ｖ_１≒Ｓ_２×Ｖ_２があと、Ｓ_１×Ｖ_１
≒Ｓ_２×Ｖ_２の水量に見合った水力発電を安定して行う
ことがきる。

【００３１】結局、本発明の第１の実施例方法による
と、従来の水力発電方法では利用できなかった、吸出部
３の開口端Ｓ_ＯＵＴの水深Ｈ_２の１．６ｍを落差として
利用できるので、発電に使用できる水の位置のエネルギ
は、第１系統のエネルギ（落差Ｈ_１）と第２系統のエネ
ルギ（落差Ｈ_２）の水の位置のエネルギで、９．８×Ｓ
_１×Ｖ_１×ＨｋＷとなり、反動水車４、発電機５の効率
及びロス率等を考慮して、発電効率を７０％とすれば、
発電容量Ｗは、発電容量Ｗ＝９．８×Ｓ_１×Ｖ_１×Ｈ×
０．７ｋＷ＝９．８×０．７８５×３．２×３．２×
０．７ｋＷ＝５５．１ｋＷである。これは、上流側Ｆ_１
の水面と下流側Ｆ_２の水面間の落差Ｈ_１の１．６ｍによ
って従来の水力発電方法で発電できたと仮定した場合の
水力発電容量Ｗ＝９．８×Ｓ_１×Ｖ_１×Ｈ×０．７ｋＷ
＝９．８×０．７８５×３．２×１．６×０．７ｋＷ＝
２７．５ｋＷの約２倍である。

【００３２】本発明の第２の実施例方法を使用する水力
発電設備を図２に基づいて説明する。

【００３３】第２の実施例方法の水力発電設備は、第１
の実施例方法の水力発電設備に導水管６を追加したもの
である。

【００３４】図２は、渇水時期に、上流側Ｆ_１の水を越
流させるようにしたダムＤの狭い範囲に設けた、本発明
の第２の実施例方法を使用する水力発電設備の側面図で
ある。

【００３５】図２において、高さ２ｍのダムＤを設け、
上流側Ｆ_１の流速Ｖ_１（３．２ｍ／ｓｅｃ）の水にダム
Ｄを越流させる。この水は、射流Ｆ_Ｓ、跳水Ｆ_Ｊを経
て、流速Ｖ_２（２．３ｍ／ｓｅｃ）の下流側Ｆ_２の常流
になる（越流だけでは、下流側Ｆ_２の水底部の流速が不
足する場合には、もぐりオリフィスＭを設けて下流側Ｆ
_２の水底部に流速Ｖ_２の流水をつくる。）。上流側Ｆ_１
の水面と下流側Ｆ_２の水面間の落差Ｈ_１は１．６ｍ、下
流側Ｆ_２の水深Ｈ_Ｏは２．３ｍである。

【００３６】開口端Ｓ_ｉｎに向かって内径が拡大し（拡
がり角は約１５度）開口端Ｓ_ｉｎの内径が１．３ｍの取
水部２を上端に設け、開口端Ｓ_ｏｕｔに向かって内径が
拡大し（拡がり角は約１５度）開口端Ｓ_ｏｕｔの内径が
１．５３ｍの吸出部３を下端に設けた内径１．０ｍの圧
力管１を、取水部２の開口端Ｓ_ｉｎをダムＤの上流側Ｆ
_１の流速Ｖ_１の流水中に上流に向け、且つ、吸出部３の
開口端Ｓ_ｏｕｔを前記下流側Ｆ_２の水底部の流速Ｖ_２の
流水中に下流に向けて配置する。上流側Ｆ_１の水面と吸
出部３の開口端Ｓ_ｏｕｔ間の落差Ｈは３．２ｍ、吸出部
３の開口端Ｓ_ｏｕｔの水深Ｈ_２は１．６ｍである。

【００３７】反動水車４と発電機５とを、圧力管１の中
点近傍の圧力管１内に、反動水車４を下側に発電機５を
上側にして、圧力管１と同心状に設置する。反動水車４
の外径は圧力管１内径と略等しく、発電機５の外径は
０．６ｍである。

【００３８】内径が０．８ｍの導水管６の上端の開口端
を、圧力管１の取水部２の開口端Ｓ_ｉｎ近傍に、上流側
Ｆ_１の流速Ｖ_１の流水中に上流に向け、且つ、導水管６
の下端の開口端を、圧力管１の吸出部３に連通させて設
置し、上流側Ｆ_１の流速Ｖ_１の水を、圧力管１の吸出部
３内に、下流に向かって吐出させる。図２では、導水管
６の上端の開口端を、圧力管１の取水部２の開口端Ｓ
_ｉｎの下に位置させているが、横に並べても良い。

【００３９】本発明の第２の実施例方法は、導水管６以
外は、前記の本発明の第１の実施例方法と同様なので、
導水管６以外の説明は省略する。

【００４０】導水管６に流入した水は、その水の流速Ｖ
_１による運動のエネルギと、上流側水面と吸出部３間の
水の位置のエネルギとによって、下流側Ｆ_２の流速Ｖ_２
よりも速い流速Ｖ_Ｏで、吸出部３内に、下流に向かって
吐出する。このことによって、圧力管１内の水と導水管
６内の水とを、下流側Ｆ_２の流速Ｖ_２よりも速い流速Ｖ
_ＯＵＴで、吸出部３の開口端Ｓ_ｏｕｔの断面積Ｓ_ＯＵＴ
を通過させることができ、下流側Ｆ_２の水底部の水圧に
抗して、圧力管１内の水を、毎秒Ｓ_２×Ｖ_２の水量で圧
力管１から下流側Ｆ_２の流速Ｖ_２の流水中に安定して吸
い出させることができる。従って、本発明の第２の実施
例方法によると、前記の本発明の第１の実施例方法より
も吸出部３の開口端Ｓ_ｏｕｔの断面積Ｓ_ＯＵＴを大きく
しても、圧力管１内の水が、毎秒Ｓ_２×Ｖ_２の水量で下
流側Ｆ_２の流速Ｖ_２の流水中に安定して吸い出されるよ
うにすることができる。

【００４１】結局、本発明の第２の実施例方法による
と、従来の水力発電方法では利用できなかった、吸出部
３の開口端Ｓ_ｏｕｔの水深Ｈ_２の１．６ｍを落差として
利用できるので、発電に使用できる水の位置のエネルギ
は、第１系統のエネルギ（落差Ｈ_１）と第２系統のエネ
ルギ（落差Ｈ_２）の水の位置のエネルギで、９．８×Ｓ
_１×Ｖ_１×ＨｋＷとなり、反動水車４、発電機５の効率
が前記の本発明の第１の実施例方法の場合と同じでも、
ロス率が小さくなるので、発電効率は７５％となり、発
電容量Ｗは、 発電容量Ｗ＝９．８×Ｓ_１×Ｖ_１×Ｈ×０．７５ｋＷ＝
９．８×１．３２×３．２×３．２×０．７５ｋＷ＝９
９．３ｋＷ である。これは、上流側Ｆ_１の水面と下流側Ｆ_２の水面
間の落差Ｈ_１の１．６ｍによって従来の水力発電方法で
発電できたと仮定した場合の水力発電容量Ｗ＝９．８×
Ｓ_１×Ｖ_１×Ｈ×０．７ｋＷ＝９．８×０．７８５×
３．２×１．６×０．７ｋＷ＝２７．５ｋＷの約３．６
倍である。

【００４２】第３の実施例方法の水力発電設備は、第２
の実施例方法の水力発電設備の圧力管１の吸出部３の開
口端Ｓ_ｏｕｔを、ダムＤの下流側Ｆ_２の水底部Ｂ_ｏを掘
り下げた水底部Ｂ_１に設置すると共に、この掘り下げた
水底部Ｂ_１に、ダムＤの上流側Ｆ_１の水を越流又はもぐ
りオリフィスＭによって導き、この水によって前記の掘
り下げた水底部Ｂ_１に下流向きの流水を作ったものであ
る。

【００４３】図３は、渇水時期に、上流側Ｆ_１の水を越
流させるようにしたダムＤの狭い範囲に設けた、本発明
の第３の実施例方法を使用する水力発電設備の側面図で
ある。

【００４４】図３において、高さ２ｍのダムＤを設け、
上流側Ｆ_１の流速Ｖ_１（３．２ｍ／ｓｅｃ）の水にダム
Ｄを越流させる。越流した水は、射流Ｆ_Ｓ、跳水Ｆ_Ｊを
経て、流速Ｖ_２（２．３ｍ／ｓｅｃ）の下流側Ｆ_２の常
流になり、上流側Ｆ_１の水面と下流側Ｆ_２の水面間の落
差Ｈ_１は１．６ｍ、下流側Ｆ_２の水深Ｈ_ｏは２．３ｍで
ある。ダムＤの下流側Ｆ_２の水底Ｂ_ｏを掘り下げた水底
Ｂ_１の掘り下げ深さＨ_３は１．６ｍである。

【００４５】開口端Ｓ_ｉｎに向かって内径が拡大し（拡
がり角は約１０度）開口端Ｓ_ｉｎの内径が１．３ｍの取
水部２を上端に設け、開口端Ｓ_ｏｕｔに向かって内径が
拡大し（拡がり角は約１５度）開口端_ｏｕｔの内径が
１．５３ｍの吸出部３を下端に設けた内径１．０ｍの圧
力管１を、取水部２の開口端Ｓ_ｉｎをダムＤの上流側Ｆ
_１の流速Ｖ_１の流水中に上流に向け、且つ、吸出部３の
開口端Ｓ_ｏｕｔを前記下流側Ｆ_２の前記掘り下げた水底
Ｂ_１の流水中に下流に向けて配置する。上流側Ｆ_１の水
面と吸出部３の開口端Ｓ_ｏｕｔ間の落差はＨは４．９
ｍ、吸出部３の開口端Ｓ_ｏｕｔの水深Ｈ_２は３．２ｍで
ある。

【００４６】反動水車４と発電機５とを、圧力管１の中
点近傍の圧力管１内に、反動水車４を下側に発電機５を
上側にして、圧力管１と同心状に設置する。反動水車４
の外径は圧力管１の内径と略等しく、発電機５の外径は
０．６６ｍである。

【００４７】内径が０．８ｍの導水管６の上端の開口端
を、圧力管１の取水部２の開口端Ｓ_ｉｎ近傍に、上流側
Ｆ_１の流速Ｖ_１の流水中に上流に向け、且つ、導水管６
の下端の開口端を、圧力管１の吸出部３に連通させて設
置し、上流側Ｆ_１の流速Ｖ_１の水を、圧力管１の吸出部
３内に、下流に向かって吐出させる。図３では、導水管
６の上端の開口端を、圧力管１の取水部２の開口端Ｓ
_ｉｎの下に位置させているが、横に並べても良い。

【００４８】ダムＤに、もぐりオリフィスＭを設けて、
ダムＤの上流側Ｆ_１の水を、上流側Ｆ_１の水面と下流側
Ｆ_２の水面間の落差Ｈ_１の位置のエネルギと上流側Ｆ_１
の流速Ｖ_１の運動のエネルギとによって、掘り下げた水
底部Ｂ_１に導き、この水と、上流側Ｆ_１の水面と下流側
Ｆ_２の水面間の落差Ｈ_１の位置のエネルギによってダム
Ｄを越流した水とによって、前記の掘り下げた水底部Ｂ
_１に、下流側Ｆ_２の流速Ｖ_２に略等しい流速の流水が作
られるようにする。もぐりオリフィスＭと導水管６と
は、一体にして兼用することもできる。この場合には、
もぐりオリフィスＭ又は導水管６の下端で、これらの中
の水が、一部は圧力管１の吸出部３の中に、他は前記の
掘り下げた水底部Ｂ_１に吐出される。

【００４９】本発明の第３の実施例方法は、圧力管１の
吸出部３の開口端Ｓ_ｏｕｔを、ダムＤの下流側Ｆ_１の水
底部Ｂ_ｏを掘り下げた水底部Ｂ_１に設置すると共に、こ
の掘り下げた水底部Ｂ_１に、ダムＤの上流側Ｆ_１の水を
越流又はもぐりオリフィスＭによって導き、この水によ
って前記の掘り下げた水底部Ｂ_１に下流向きの流水を作
った以外は、前記の本発明の第２の実施例方法と同様な
ので、このこと以外の説明は省略する。

【００５０】結局、本発明の第３の実施例方法による
と、従来の水力発電方法では利用できなかった、吸出部
３の開口端Ｓ_ｏｕｔの水深Ｈ_２の３．３ｍを落差として
利用できるので、発電に使用できる水の位置のエネルギ
は、第１系統のエネルギ（落差Ｈ_１）と第２系統のエネ
ルギ（落差Ｈ_２）の水の位置のエネルギで、９．８×Ｓ
_１×Ｖ_１×ＨｋＷとなり、反動水車４、発電機５の効率
が前記の本発明の第１の実施例方法の場合と同じでも、
ロス率が小さくなるので、発電効率は７５％となり、発
電容量Ｗは、 発電容量Ｗ＝９．８×Ｓ_１×Ｖ_１×Ｈ×０．７５ｋＷ＝
９．８×１．３２×３．２×４．９×０．７５ｋＷ＝１
５２．１ｋＷ である。これは、上流側Ｆ_１の水面と下流側Ｆ_２の水面
間の落差Ｈ_１の１．６ｍによって従来の水力発電方法で
発電できたと仮定した場合の水力発電容量Ｗ＝９．８×
Ｓ_１×Ｖ_１×Ｈ×０．７ｋＷ＝９．８×０．７８５×
３．２×１．６×０．７ｋＷ＝２７．５ｋＷの約５．５
倍である。

【００５１】本発明は上記の実施例に限らず種々の態様
が可能である。例えば、取水部２の開口端Ｓ_ｉｎの一部
が上流側Ｆ_１の水面上に出ていても良く、又、圧力管１
の開口端Ｓ_ｉｎ、導水管の開口端、もぐりオリフィスＭ
の開口端は水面部から水底部の間のどの位置にあっても
良い。圧力管１に反動水車４と発電機５を設置した部分
は、反動水車４の設計に合わせて圧力管１の内径を変化
させる。圧力管１に反動水車４と発電機５を設置する位
置は、反動水車４に必要な流速が得られればどの位置で
も良い。反動水車４は圧力管１の中にあるが、発電機５
は圧力管１内でなくても良い。圧力管１の吸出部３は開
口端Ｓ_ｏｕｔに近づくに従って偏平にして開口端Ｓ
_ｏｕｔを偏平にしてもよい、特にもぐりオリフィスＭが
ある場合には、水平に偏平にすると、吸出部３内の水が
吸い出され易くなって効率が良くなり、且つ、開口端Ｓ
_ｏｕｔの中心を水底に近づけることができるので、開口
端Ｓ_ｏｕｔの水深Ｈ_２が大きくなって、発電容量を増大
することができる。もぐりオリフィスＭの位置と断面形
状は自由で、圧力管１、導水管６、ダムＤ及び掘り下げ
た水底部Ｂ_１の形状と相互位置関係に合わせて設計で
き、開口端Ｓ_ｏｕｔの周囲にもぐりオリフィスＭからの
水が流出するようにすれば良い。既存のダムＤを改造し
たり、新しくダムＤを造って、本発明の水力発電方法を
実施する場合に、発電容量を大きくするには、ダムＤ及
びもぐりオリフィスＭの設計によって、本発明の水力発
電方法を実施している位置の上流・下流側に、できるだ
け水を集め、且つ、下流側Ｆ_２の掘り下げた水底部Ｂ_１
を深くすると共に水底部Ｂ_１での流速が大きくなるよう
にすれば良い。

【００５２】

【発明の効果】本発明の下流側流速を利用する小落差水
力発電方法は、圧力管１の取水部２と吸出部３を、安定
発電条件Ｓ_１×Ｖ_１≒Ｓ_２×Ｖ_２を常に満足する構造に
することによって、従来は水力発電に使用できなかっ
た、河川または貯水池や湖水の灌漑用水取入れ口のダ
ム、治水ダム、水位調節ダム等における、固定ぜき又は
可動ぜきの上流側水面と下流側水面間にある小落差と下
流側流速とを利用して水力発電することができるという
効果を奏する。又、導水管６を設けることによって、水
力発電容量を大きくできるという効果を奏する。又、ダ
ムＭの下流側Ｆ_２の水底部Ｂ_ｏを掘り下げ、この掘り下
げた水底部Ｂ_１に、もぐりオリフィスＭ等によって、下
流向きの流水を作り、そこに圧力管１の吸出部３を設置
することによって、水力発電容量を更に大きくできると
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例方法を使用する水力発電
設備の一部断面側面図である。

【図２】本発明の第２の実施例方法を使用する水力発電
設備の一部断面側面図である。

【図３】本発明の第３の実施例方法を使用する水力発電
設備の一部断面側面図である。

【符号の説明】

１ 圧力管 ２ 取水部 ３ 吸出部 ４ 反動水車 ５ 発電機 ６ 導水管 Ｆ_１上流側 Ｆ_２下流側 Ｆ_Ｓ射流 Ｆ_Ｊ跳水 Ｓ_１実効取水面積 Ｓ_２実効吸出面積 Ｓ_ｉｎ取水部の開口端 Ｓ_ｏｕｔ吸出部の開口端 Ｓ_ＩＮ 取水部の開口端の断面積 Ｓ_ＯＵＴ吸出部の開口端の断面積 Ｖ_１上流側の流速 Ｖ_２下流側の流速 Ｖ_Ｏ導水管からの流速 Ｖ_ＯＵＴ導水管使用時の流出流速 Ｂ_Ｏ水底部 Ｂ_１掘り下げた水底部 Ｈ 上流側水面と吸出部の開口端間の落差 Ｈ_Ｏ下流側水深 Ｈ_１上流側水面と下流側水面間の落差 Ｈ_２下流側水面と吸出部の開口端間の落差 Ｈ_３掘り下げ深さ Ｄ ダム Ｍ もぐりオリフィス

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年１２月１７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 下流側流速を利用する小落差水力発電
方法

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水力発電方法に関し、
特に、流水路の、頸部、完全越流、もぐり堰、水底の段
差、もぐりオリフィス、水底の勾配差、及び、これらを
組合せたものによって流水路に構成した小落差部におい
て、水の空中落差だけではなく、流水中の水中落差も使
用する水力発電方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の水力発電方法では、取水面水位と
放水面水位間の空中落差を使用して水力発電しており、
空中落差がＨｍの場合に、水量がＱｍ^３／ｓｅｃの水が
有する前記空中落差Ｈｍの位置エネルギ（理論水力）＝
９．８ＱＨ（ｋＷ）を、前記空中落差Ｈｍによって、運
動エネルギと圧力エネルギとに変換し、これらのエネル
ギで水車を回転し、この水車で発電機を回転して発電し
ている。

【０００３】言い換えると、取水面水位にある水と放水
面水位にある水の位置エネルギ差を運動エネルギと圧力
エネルギとに変換して発電している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、従来の水力発
電方法では、空中落差のエネルギ（取水面水位にある水
と放水面水位にある水の位置エネルギ差）のみを使用
し、水中落差のエネルギ（水面にある水と水底にある水
の位置エネルギ差）を使用できない。

【０００５】各地に多数に存在する、河川、各種水処理
設備の水路、各種用水の取入口や水路、河川や貯水池や
湖水に設けられた水位調節ダム等の流水路には、頸部、
完全越流、もぐり堰、水底の段差、もぐりオリフィス、
水底の勾配差、及び、これらの組合せによって小落差部
を形成でき、水量的にはミニ水力発電が可能なものもあ
るが、一般に空中落差が小さいので、従来の水力発電方
法では、経済的な水力発電は不可能であるという問題点
がある。

【０００６】更に、これらの各種水処理設備の水路、各
種用水の取入口や水路、各種水位調節ダム等の流水路の
建設においても、給排水、用水の取入れ、治水等だけが
目的になり、水力発電を兼用させることは全く配慮され
ず、設計によっては発電に利用できるクリーンエネルギ
が、無駄に放流されるという問題点がある。

【０００７】本発明は、上記の問題点を解決するため
に、各地に多数に存在する、河川、各種水処理設備の水
路、各種用水の取入口や水路、河川や貯水池や湖水に設
けられた水位調節ダム等の流水路に、頸部、完全越流、
もぐり堰、水底の段差、もぐりオリフィス、水底の勾配
差、及び、これらを組合せたものを設置して、流水路に
小落差部を形成し、この小落差部における、上流側水面
と下流側水面間にある空中小落差だけではなく下流側流
水中の水中落差をも利用して発電する下流側流速を利用
する小落差水力発電方法を提供することを課題としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の下流側流速を利
用する小落差水力発電方法は、上記の課題を解決するた
めに、河川、各種水処理設備の水路、各種用水の取入口
や水路や分水工や落差工や急流工、河川や貯水池や湖水
に設けられた水位調節ダム等の流水路に、頸部、完全越
流、もぐり堰、水底の段差、もぐりオリフィス、水底の
勾配差、及び、これらを組合せたものを設置して流水路
に小落差部を形成し、この小落差部において、第１エネ
ルギ系統「流水路の小落差部の上流側水面近傍から圧力
管に流入した水の運動エネルギと位置エネルギ」の水
と、第２エネルギ系統「流水路の小落差部の下流側水底
近傍の水の運動エネルギと圧力エネルギ」の水とを組み
合わせて水力発電するために、第１エネルギ系統の水を
圧力管内に取水する取水部を流水の小落差部の上流側水
面近傍に有し、発電に使用した第１エネルギ系統の水
を、第２エネルギ系統の水が圧力管内から小落差部の下
流側水底近傍の流水中に吸い出す吸出部を、流水の小落
差部の下流側水底近傍に有する水力発電用の圧力管を前
記小落差部の流水中に設け、この圧力管内に水車を設置
して第１エネルギ系統の水の位置エネルギでこの水車を
回転し、この圧力管内又は圧力管外に発電機を設置して
前記水車によってこの発電機を回転して発電し、発電に
使用された後に吸出部内にある第１エネルギ系統の水
を、第２エネルギ系統の水の運動エネルギと圧力エネル
ギとが前記吸出部に形成する負圧によって、吸出部内か
ら下流側水底近傍の流水中に吸い出すようにして水力発
電することを特徴とする。

【０００９】又、本発明の下流側流速を利用する小落差
水力発電方法は、上記の課題を解決するために、導水管
を圧力管に並設し、この導水管によって、小落差部の上
流側水面近傍から流水を導き、この流水の運動エネルギ
と位置エネルギとを利用して、この流水を、吸出部近傍
の流速よりも速い流速で、吸出部内に、その下流方向に
向かって吐出させ、ジェットポンプの原理で、吸出部内
にある第１エネルギ系統の水を、下流側水底近傍の流水
中に吐出させることが好適である。

【００１０】又、本発明の下流側流速を利用する小落差
水力発電方法は、上記の課題を解決するために、圧力管
の吸出部を、下流側の水底部を掘り下げた水底部に設置
すると共に、この掘り下げた水底部に、上流側の流水を
越流又はもぐりオリフィスによって導き、この流水の運
動エネルギと位置エネルギとによって前記の掘り下げた
水底部内に下流向きの流水を形成することが好適であ
る。

【００１１】

【作用】本発明の下流側流速を利用する小落差水力発電
方法は、上記の構成によって、次の作用を有する。

【００１２】先ず、河川、各種水処理設備の水路、各種
用水の取入口や水路、河川や貯水池や湖水に設けられた
水位調節ダム等の流水路に、頸部や完全越流やもぐり堰
や水底の段差を設置すると、流水路のこの部分に小落差
部が形成され、その小落差部分の上流側と下流側の流速
が大きくなって、本発明の実施が可能になる。又、ダム
にもぐりオリフィスを設けるとダムの下流側の水底部の
流速が大きくなり、下流側水底部の流速を利用する本発
明の効果が向上する。又、水底の特定位置で下流側の勾
配を上流側の勾配よりも大きくすると、下流側水底部の
流速が上流側の流速よりも大きくなり、下流側水底部の
流速を利用する本発明の効果が向上する。更に、頸部や
完全越流やもぐり堰や水底の段差と、前記のもぐりオリ
フィスや勾配差とを組み合わせると、下流側水底部の流
速が大きい小落差部が形成できるので、下流側水底部の
流速を利用する本発明の効果が向上する。

【００１３】次に、水力発電を行うためには、水力発電
中に、圧力管内で水車を回転する所定量の水が継続して
圧力管内に流入し圧力管から流れ出す条件を、確保しな
ければならない。

【００１４】従来の水力発電方法では、上記の第１エネ
ルギ系統の水のみを使用しているので、圧力管内で水車
を回転した第１エネルギ系統の水を、放流するのにエネ
ルギを必要としない、大気圧中に、圧力管から放流する
という条件で、水車を回転する水量を確保している。

【００１５】本発明の下流側流速を利用する小落差水力
発電方法では、上記の第１エネルギ系統の水と第２エネ
ルギ系統の水とを使用し、圧力管内で水車を回転して発
電した第１エネルギ系統の水を、第２エネルギ系統の水
の運動エネルギと圧力エネルギとが圧力管の吸出部に形
成する負圧を利用して、吸出部内から流水中に吸い出す
という条件で、水車を回転する水量を確保している。こ
れによって、水車は、第１エネルギ系統の水の、上流側
水面と下流側水底間の落差の水の位置エネルギを回転に
使用することができる。

【００１６】詳しく説明すると、上流側水面近傍の流速
をＶ_１ｍ／ｓｅｃ、下流側水底近傍の流速をＶ_２ｍ／ｓ
ｅｃ、取水部の取水口の断面積をＳ_１ｍ^２、吸出部の吸
出口の断面積をＳ_２ｍ^２、上流側水面と下流側水底間の
水深をＨｍ、各種ロス率をα_ｉとすると、水車を回転す
るために確保できる水量は、第２エネルギ系統の水によ
る吸出部からの流水吸出容量（１−α_２）×Ｓ_２×Ｖ_２
ｍ^３／ｓｅｃが上限になる。

【００１７】そして、第１エネルギ系統の水の流水流入
容量（１−α_１）×Ｓ_１×Ｖ_１ｍ^３／ｓｅｃが、 流水流入容量（１−α_１）×Ｓ_１×Ｖ_１ｍ^３／ｓｅｃ≧
流水吸出容量（１−α_２）×Ｓ_２×Ｖ_２ｍ^３／ｓｅｃ の条件を満たしておれば、流水吸出容量（１−α_２）×
Ｓ_２×Ｖ_２ｍ^３／ｓｅｃが、水車を回転するために確保
できる水量になる。この流水吸出容量と水車の使用水量
とを適合させれば、水力発電中に、圧力管内で水車を回
転する所定量の水が継続して圧力管内に流入し圧力管か
ら流出するという条件を確保できる。

【００１８】水車を回転するために確保できる水量（流
水吸出容量）が、落差（空中落差＋水中落差）即ち、上
流側水面と下流側水底間の水深Ｈｍだけ下降して下流側
水底近傍に移動し、この際に、位置エネルギを運動エネ
ルギと圧力エネルギとに変換し、これらのエネルギで水
車を回転して発電したとすると、水力発電容量は、 μ×（１−α_２）×９．８×Ｓ_２×Ｖ_２×Ｈ（ｋＷ）と
なる。 但し、μは水車と発電機との効率である。

【００１９】そして、水力発電に望ましい条件が、 流水流入容量（１−α_１）×Ｓ_１×Ｖ_１ｍ^３／ｓｅｃ≧
流水吸出容量（１−α_２）×Ｓ_２×Ｖ_２ｍ^３／ｓｅｃ であるから、水力発電容量を大きくするためには、
Ｖ_１、Ｖ_２を大きくする必要がある。本発明で、流水路
に、頸部、完全越流、もぐり堰、水底の段差、もぐりオ
リフィス、水底の勾配差、及び、これらを組合せたもの
を設置して流水路に小落差部を形成するのは、この
Ｖ_１、Ｖ_２を大きくするためである。

【００２０】又、本発明の下流側流速を利用する小落差
水力発電方法では、導水管は、次の作用を有する。

【００２１】本発明の水力発電容量は、μ×（１−
α_２）×９．８×Ｓ_２×Ｖ_２×Ｈ（ｋＷ）なので、下流
側水底近傍の流速Ｖ_２が、上流側水面近傍の流速Ｖ_１よ
りも小さい場合には、Ｓ_２を大きくすることによって、
計算上は、流水流入容量（１−α_１）×Ｓ_１×Ｖ_１ｍ^３
／ｓｅｃ＝流水吸出容量（１−α_２）×Ｓ_２×Ｖ_２ｍ^３
／ｓｅｃまで、水力発電容量を大きくすることができ
る。しかし、Ｓ_２が大きくなると、第２エネルギ系統の
水の運動エネルギと圧力エネルギとが圧力管の吸出部に
形成する負圧が、Ｓ_２の中央部分に作用し難くなり、α
_２が大きくなって、良い結果が得られない。

【００２２】この対策として、公知の技術であるジェッ
トポンプ（水管内に、水管内の流速よりも大きな流速の
水を噴出させて、水管内の水と混合して、外部の圧力に
抗して、水管内の水を運び出す構造のポンプ）の原理を
利用するために、導水管を圧力管に並設し、この導水管
によって、小落差部の上流側水面近傍から流水を導き、
この流水の運動エネルギと位置エネルギとを利用して、
この流水を、吸出部近傍の流速よりも速い流速で、吸出
部内に、その下流方向に向かって吐出させ、ジェットポ
ンプの原理で、吸出部内にある第１エネルギ系統の水
を、下流側水底近傍の流水中に吐出させる。

【００２３】又、本発明の下流側流速を利用する小落差
水力発電方法では、圧力管の吸出部を、下流側の水底部
を掘り下げた水底部に設置すると共に、この掘り下げた
水底部に、上流側の流水をもぐりオリフィスによって導
き、この流水の運動エネルギと位置エネルギとによって
前記の掘り下げた水底部内の下流向きの流速を増速する
ことによって、次の作用を有する。

【００２４】本発明の水力発電容量は、μ×（１−
α_２）×９．８×Ｓ_２×Ｖ_２×Ｈ（ｋＷ）なので、圧力
管の吸出部を、下流側の水底部を掘り下げた水底部に設
置することによって、Ｈを大きくすることができる。し
かし、下流側の水底部を掘り下げるだけでは、この掘り
下げた水底部の流速Ｖ_２が小さくなるので、Ｖ_２×Ｈを
大きくすることが出来ない。

【００２５】この対策として、この掘り下げた水底部
に、上流側の流水をもぐりオリフィスによって導き、こ
の流水の運動エネルギと位置エネルギとによって前記の
掘り下げた水底部内の下流向きの流速を増速する。この
場合、上流側水面と下流側水面間に空中落差があるの
で、この空中落差によって、掘り下げた水底部の流速Ｖ
_２を掘り下げる以前の水底部の流速以上にすることがで
きる。このようにして得られた掘り下げた水底部の流速
Ｖ_２は、掘り下げた水底部から外に出ると減速してしま
うが、第２エネルギ系統の水の運動エネルギと圧力エネ
ルギとが吸出部に形成する負圧は、吸出部近傍における
流速Ｖ_２があれば良いので、水力発電容量＝μ×（１−
α_２）×９．８×Ｓ_２×Ｖ_２×Ｈ（ｋＷ）を大きくする
ことができる。

【００２６】

【実施例】本発明の下流側流速を利用する小落差水力発
電方法の実施例を図１から図３に基づいて説明し、発電
容量Ｗを計算する。

【００２７】本発明の下流側流速を利用する小落差水力
発電方法を使用する第１実施例を示す図１において、高
さ２ｍのダムＤを設け、上流側Ｆ_１の水を流速Ｖ
_１（３．２ｍ／ｓｅｃ）でダムＤを越流させる。この水
は、射流Ｆ_Ｓ、跳水Ｆ_Ｊを経て、流速Ｖ_２（２．３ｍ／
ｓｅｃ）の下流側Ｆ_２の常流になる。又、越流だけで
は、ダムＤのすぐ下流の水底部の流速が不足するので、
もぐりオリフィスＭを設けて下流側Ｆ_２の水底部に流速
Ｖ_２の流水をつくる。上流側Ｆ_１の水面と下流側Ｆ_２の
水面間の落差Ｈ_１は１．６ｍ、下流側Ｆ_２の水深Ｈ_０は
２．３ｍである。

【００２８】圧力管１の内径は０．８ｍ、取水部２の取
水口の直径は１．０ｍ、吸出部３の吸出口の直径は１．
２ｍ、上流側Ｆ_１の水面と吸出部３の吸出口間の落差Ｈ
は３２ｍ、吸出部３の吸出口の水深Ｈ_２は１．６ｍであ
る。

【００２９】水力発電容量＝μ×（１−α_２）×９．８
×Ｓ_２×Ｖ_２×Ｈ（ｋＷ）を大きくするには、水車と発
電機の効率μを大きくる必要がある。水車４には反動水
車を使用する。反動水車はフランシス水車でも良いが、
μを大きくするにはプロペラ水車が好適である。

【００３０】プロペラ水車は、回転羽根に働く水の揚力
で回転し、プロペラ水車の流入側と流出側間の圧力差の
利用率が小さいので、流出側が水圧のある水中にあり、
水車４の流入側と流出側の水圧差が小さい本発明に適し
ている。この水車４と発電機５とを、圧力管１内に、水
車４を下側に発電機５を上側にして、圧力管１と同心状
に設置する。水車４は回転数が小さいので、発電機の特
性に合わせた増速機を使用する。水車４の外径は圧力管
１の内径と略等しく、発電機５の外径は約０．５ｍであ
る。

【００３１】発電しない場合には、圧力管１に流入し圧
力管１から流出する水は、流水流入容量（１−α_１）×
Ｓ_１×Ｖ_１ｍ^３／ｓｅｃ＋流水吸出容量（１−α_２）×
Ｓ_２×Ｖ_２ｍ^３／ｓｅｃになる。

【００３２】発電が始まると、流水流入容量（１−
α_１）×Ｓ_１×Ｖ_１ｍ^３／ｓｅｃの第１エネルギ系統の
水の位置エネルギが発電に使用されるので、この流水流
入容量は、圧力管１への流入と圧力管１からの流出に寄
与しなくなり、流水吸出容量（１−α_２）×Ｓ_２×Ｖ_２
ｍ^３／ｓｅｃが、圧力管１への流入と圧力管１からの流
出に寄与するので、継続して水力発電に使用できる水量
は、流水吸出容量（１−α_２）×Ｓ_２×Ｖ_２ｍ^３／ｓｅ
ｃになる。

【００３３】結局、本発明の第１の実施例方法による
と、従来の水力発電方法では利用できなかった、吸出部
３の吸出口の水深Ｈ_２の１．６ｍを落差として利用でき
るので、発電に使用できる水のエネルギは、落差（Ｈ_１
＋Ｈ_２）、水量｛流水吸出容量（１−α_２）×Ｓ_２×Ｖ
_２ｍ^３／ｓｅｃ｝の水の位置のエネルギになる。

【００３４】従って、本実施例の発電容量Ｗは、 発電容量Ｗ＝μ×（１−α_２）×９．８×Ｓ_２×Ｖ_２×
（Ｈ_１＋Ｈ_２）（ｋＷ）＝０．９×（１−０．３）×
９．８×１．１３×２．３×（１．６＋１．６）（ｋ
Ｗ）＝５１．３（ｋＷ） である。

【００３５】前記のように、流水流入容量（１−α_１）
×Ｓ_１×Ｖ_１ｍ^３／ｓｅｃ≧流水吸出容量（１−α_２）
×Ｓ_２×Ｖ_２ｍ^３／ｓｅｃ が条件で、発電容量Ｗ＝μ×（１−α_２）×９．８×Ｓ
_２×Ｖ_２×（Ｈ_１＋Ｈ_２）（ｋＷ）が確保されるので、
発電容量を大きくするには、これまでに記載したよう
に、μ、Ｖ_１、Ｖ_２を大きくすると共に、α_１、α_２を
小さくする必要がある。

【００３６】α_１、α_２を小さくするには、先ず、第１
エネルギ系統の水が圧力管１に流入し水車４に入るまで
の圧力管１内の抵抗を小さくすれば良い。即ち、圧力管
１の内径を出来るだけ大きくし、水車４を設けない場合
には、圧力管１内を（Ｖ_１＋Ｖ_２）ｍ／ｓｅｃで水が流
れるようにする。次に、吸出部３の吸出効率を大きくす
る。即ち、水車４から出てくる水の流速Ｖ_Ｔは水底近傍
の流速Ｖ_２よりも大きいので、吸出部３の断面積を、圧
力管１側から吸出口に近づくに従って次第に大きくし、
流速Ｖ_Ｔが吸出部３内で流速Ｖ_２以下に減速するように
する。更に、流速Ｖ_１、流速Ｖ_２には変動があるので、
これを吸収するために、取水部２の断面積を、圧力管１
側から取水口に近づくに従って次第に大きくし、前記と
同様に、吸出部３の断面積を、圧力管１側から吸出口に
近づくに従って次第に大きくする。但し、この効果が得
られるのは、第１エネルギ系統の水が圧力管１内に流入
し圧力管１から流出する際に水車４以外の部分で受ける
抵抗を小さくするために、圧力管１の内径を充分大きく
した場合である。

【００３７】本発明の下流側流速を利用する小落差水力
発電方法を使用する第２実施例を示す図２において、高
さ２ｍのダムＤを設け、上流側Ｆ_１の水を流速Ｖ
_１（３．２ｍ／ｓｅｃ）でダムＤを越流させる。この水
は、射流Ｆ_Ｓ、跳水Ｆ_Ｊを経て、流速Ｖ_２（２．３ｍ／
ｓｅｃ）の下流側Ｆ_２の常流になる。越流だけでは、下
流側Ｆ_２の水底部の流速が不足するので、もぐりオリフ
ィスＭを設けて下流側Ｆ_２の水底部に流速Ｖ_２の流水を
つくる。上流側Ｆ_１の水面と下流側Ｆ_２の水面間の落差
Ｈ_１は１．６ｍ、下流側Ｆ_２の水深Ｈ_０は２．３ｍであ
る。

【００３８】圧力管１の内径は１．０ｍ、取水部２の取
水口の直径は１．３ｍ、吸出部３の吸出口の直径は１．
５３ｍ、上流側Ｆ_１の水面と吸出部３の吸出口間の落差
Ｈは３．２ｍ、吸出部３の吸出口の水深Ｈ_２は１．６ｍ
である。

【００３９】水車４と発電機５とを、圧力管１内に、水
車４を下側に発電機５を上側にして、圧力管１と同心状
に設置する。水車４の外径は圧力管１内径と略等しく、
発電機５の外径は０．６ｍである。

【００４０】更に、内径が０．８ｍの導水管６の上端の
開口端を、圧力管１の取水部２の取水口近傍に、上流側
Ｆ_１の流速Ｖ_１の流水中に上流に向け、且つ、導水管６
の下端の開口端を、圧力管１の吸出部３に連通させて設
置し、上流側Ｆ_１の流速Ｖ_１の水を、圧力管１の吸出部
３内に、下流に向かって吐出させる。

【００４１】本発明の第２の実施例方法は、導水管６以
外は、前記の本発明の第１の実施例方法と同様なので、
導水管６以外の説明は省略する。

【００４２】導水管６に流入した水は、その水の流速Ｖ
_１による運動のエネルギと、上流側水面と吸出部３間の
水の位置のエネルギとによって、下流側Ｆ_２の流速Ｖ_２
よりも速い流速Ｖ_０で、吸出部３内に、下流に向かって
吐出する。このことによって、圧力管１内の水と導水管
６内の水とを、下流側Ｆ_２の流速Ｖ_２よりも速い流速Ｖ
_ＯＵＴで、吸出部３の吸出口を通過させることができ、
下流側Ｆ_２の水底部の水圧に抗して、圧力管１内の水を
圧力管１から下流側Ｆ_２の流速Ｖ_２の流水中に安定して
吸い出させることができる。従って、本発明の第２の実
施例方法によると、前記の本発明の第１の実施例方法よ
りも吸出部３の吸出口の断面積を大きくしても、圧力管
１内の水が下流側Ｆ_２の流速Ｖ_２の流水中に安定して吸
い出されるようにすることができる。

【００４３】結局、本発明の第２の実施例方法による
と、従来の水力発電方法では利用できなかった、吸出部
３の吸出口の水深Ｈ_２の１．６ｍを落差として利用でき
るので、第１の実施例方法と同様に計算して、発電容量
Ｗは、 発電容量Ｗ＝μ×（１−α_２）×９．８×Ｓ_２×Ｖ_２×
（Ｈ_１＋Ｈ_２）（ｋＷ）＝０．９×（１−０．３）×
９．８×１．８３×２．３×（１．６＋１．６）（ｋ
Ｗ）＝８３．２（ｋＷ） である。

【００４４】本発明の下流側流速を利用する小落差水力
発電方法を使用する第３実施例を示す図３において、高
さ２ｍのダムＤを設け、上流側Ｆ_１の水を流速Ｖ
_１（３．２ｍ／ｓｅｃ）でダムＤを越流させる。越流し
た水は、射流Ｆ_Ｓ、跳水Ｆ_Ｊを経て、流速Ｖ_２（２．３
ｍ／ｓｅｃ）の下流側Ｆ_２の常流になり、上流側Ｆ_１の
水面と下流側Ｆ_２の水面間の落差Ｈ_１は１．６ｍ、下流
側Ｆ_２の水深Ｈ_０は２．３ｍである。ダムＤの下流側Ｆ
_２の水底Ｂ_０を掘り下げた水底Ｂ_１の掘り下げ深さＨ_３
は１．６ｍである。

【００４５】圧力管１の内径は１．０ｍ、取水部２の取
水口の直径は１．３ｍ、吸出部３の吸出口の直径は１．
５３ｍ、上流側Ｆ_１の水面と吸出部３の吸出口間の落差
Ｈは４．８ｍ、吸出部３の吸出口の水深Ｈ_２は３．２ｍ
である。

【００４６】水車４と発電機５とを、圧力管１の中点近
傍の圧力管１内に、水車４を下側に発電機５を上側にし
て、圧力管１と同心状に設置する。水車４の外径は圧力
管１の内径と略等しく、発電機５の外径は０．６６ｍで
ある。

【００４７】内径が０．８ｍの導水管６の上端の開口端
を、圧力管１の取水部２の取水口近傍に、上流側Ｆ_１の
流速Ｖ_１の流水中に上流に向け、且つ、導水管６の下端
の開口端を、圧力管１の吸出部３に連通させて設置し、
上流側Ｆ_１の流速Ｖ_１の水を、圧力管１の吸出部３内
に、下流に向かって吐出させる。

【００４８】ダムＤに、もぐりオリフィスＭを設けて、
ダムＤの上流側Ｆ_１の水を、上流側Ｆ_１の水面と下流側
Ｆ_２の水面間の落差Ｈ_１の位置エネルギと上流側Ｆ_１の
流速の運動エネルギとによって、掘り下げた水底部Ｂ_１
に導き、この水と、上流側Ｆ_１の水面と下流側Ｆ_２の水
面間の落差Ｈ_１の位置のエネルギによってダムＤを越流
した流速Ｖ_１の水とによって、前記の掘り下げた水底部
Ｂ_１に、下流側Ｆ_２の流速Ｖ_２に略等しい流速の流水が
作られるようにする。もぐりオリフィスＭと導水管６と
は、一体にして兼用することもできる。この場合には、
もぐりオリフィスＭ又は導水管６の下端で、これらの中
の水が、一部は圧力管１の吸出部３の中に、他は前記の
掘り下げた水底部Ｂ_１に吐出される。

【００４９】本発明の第３の実施例方法は、圧力管１の
吸出部３の吸出口を、ダムＤの下流側Ｆ_１の水底部Ｂ_０
を掘り下げた水底部Ｂ_１に設置すると共に、この掘り下
げた水底部Ｂ_１に、ダムＤの上流側Ｆ_１の水を越流又は
もぐりオリフィスＭによって導き、この水によって前記
の掘り下げた水底部Ｂ_１に下流向きの流水を作った以外
は、前記の本発明の第２の実施例方法と同様なので、こ
のこと以外の説明は省略する。

【００５０】結局、本発明の第３の実施例方法による
と、従来の水力発電方法では利用できなかった、吸出部
３の吸出口の水深Ｈ_２の３．２ｍを落差として利用でき
るので、第１の実施例方法と同様に計算して、発電容量
Ｗは、 発電容量Ｗ＝μ×（１−α_２）×９．８×Ｓ_２×Ｖ_２×
（Ｈ_１＋Ｈ_２）（ｋＷ）＝０．９×（１−０．３）×
９．８×１．８３×２．３×（１．６＋３．２）（ｋ
Ｗ）＝１２４．７（ｋＷ） である。

【００５１】本発明は上記の実施例に限らず種々の態様
が可能である。例えば、取水部２の取水口の一部が上流
側Ｆ_１の水面上に出ていても良く、又、導水管の開口
端、もぐりオリフィスＭの開口端は水面部から水底部の
間のどの位置にあっても良く、圧力管１に水車４と発電
機５とを設置した部分は、水車４の設計に合わせて圧力
管１の内径を変化させる。水車４は圧力管１の中にある
が、発電機５は圧力管１内でなくても良い。

【００５２】

【発明の効果】本発明の下流側流速を利用する小落差水
力発電方法は、従来の水力発電方法では発電に使用でき
なかった、各地に多数に存在する、河川、各種水処理設
備の水路、各種用水の取入口や水路、河川や貯水池や湖
水に設けられた水位調節ダム等の流水路に、頸部、完全
越流、もぐり堰、水底の段差、もぐりオリフィス、水底
の勾配差、及び、これらを組合せたものを設置して、流
水路に小落差部を形成し、この小落差部における、上流
側水面と下流側水面間にある空中小落差だけではなく下
流側流水中の水中落差をも利用して発電することができ
るので、従来は無駄に流されていた水の位置エネルギ
を、クリーンエネルギとして有効に発電に使用できると
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例方法を使用する水力発電
設備の一部断面側面図である。

【図２】本発明の第２の実施例方法を使用する水力発電
設備の一部断面側面図である。

【図３】本発明の第３の実施例方法を使用する水力発電
設備の一部断面側面図である。

【符号の説明】 １ 圧力管 ２ 取水部 ３ 吸出部 ４ 水車 ５ 発電機 ６ 導水管 Ｆ_１ 上流側 Ｆ_２ 下流側 Ｆ_Ｓ 射流 Ｆ_Ｊ 跳水 Ｓ_１ 取水口断面積 Ｓ_２ 吸出口断面積 Ｖ_１ 上流側の流速 Ｖ_２ 下流側の流速 Ｖ_０ 導水管からの流速 Ｖ_ＯＵＴ 導水管使用時の流出流速 Ｂ_０ 水底部 Ｂ_１ 掘り下げた水底部 Ｈ 上流側水面と吸出部の吸出口間の落差 Ｈ_０ 下流側水深 Ｈ_１ 上流側水面と下流側水面間の落差 Ｈ_２ 下流側水面と吸出部の吸出口間の水深 Ｈ_３ 掘り下げ深さ Ｄ ダム Ｍ もぐりオリフィス

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上流側水面と下流側水面間に小落差があ
   り且つ越流又はもぐりオリフィスがある固定ぜき又は可
   動ぜきにおいて、取水部を上端に、吸出部を下端に設け
   た圧力管を、その取水部の開口端を前記上流側の流速Ｖ
   _１の流水中に上流に向け、且つ、その吸出部の開口端を
   前記下流側の水面から下方の流速Ｖ_２の流水中に下流に
   向けて配置し、前記上流側の水が前記流速Ｖ_１で其処を
   通過して圧力管内に流入する前記取水部の開口端内外の
   或る部分の断面積を実効取水面積Ｓ_１とし、圧力管内の
   水が前記流速Ｖ_２で其処を通過して下流側の流水中に吸
   い出される前記吸出部の開口端内外の或る部分の断面積
   を実効吸出面積Ｓ_２とし、このＳ_１とＳ_２とを、前記流
   速Ｖ_１と前記流速Ｖ_２とに略逆比例させて、Ｓ_１×Ｖ_１
   ≒Ｓ_２×Ｖ_２の安定発電条件を得るようにすると共に、
   この圧力管内に反動水車を配置し、この圧力管内または
   圧力管外の適当な位置に配置した発電機を前記反動水車
   に連結し、前記上流側の流水を、毎秒Ｓ_１×Ｖ_１ずつ、
   前記圧力管内に流入・下降させ、この水の前記上流側水
   面と前記吸出部間の位置のエネルギを運動のエネルギに
   変えて前記反動水車を回転させ、この反動水車の回転に
   よって前記発電機を回転させて発電し、発電に使用した
   後の水を、前記吸出部近傍の前記下流側の流速Ｖ_２の流
   水の圧力のエネルギと運動のエネルギとによって生じる
   吸出力によって、前記吸出部から前記下流側の流速Ｖ_２
   の流水中に毎秒Ｓ_２×Ｖ_２ずつ混合して吸い出させるこ
   とを特徴とする下流側流速を利用する小落差水力発電方
   法。
2. 【請求項２】 圧力管とは別に設置した導水管によっ
   て、上流側から水を導き、その水の位置のエネルギと流
   速Ｖ_１の運動のエネルギとを利用して、その水を、下流
   側の流速Ｖ_２よりも速い流速Ｖ_Ｏで、吸出部内に、下流
   に向かって吐出させることによって、圧力管内の水と導
   水管内の水とを、下流側の流速Ｖ_２よりも速い流速Ｖ
   _ＯＵＴで、吸出部の開口端を通過させることにより、下
   流側の水圧に抗して、圧力管内の水を、毎秒Ｓ_２×Ｖ_２
   で圧力管から下流側の流水中に吸い出させる請求項１に
   記載の下流側流速を利用する小落差水力発電方法。
3. 【請求項３】 圧力管の吸出部の開口端を、固定ぜき又
   は可動ぜきの下流側の水底部を掘り下げた水底部に設置
   すると共に、この掘り下げた水底部に、固定ぜき又は可
   動ぜきの上流側の水を越流又はもぐりオリフィスによっ
   て導き、この水によって前記の掘り下げた水底部に下流
   向きの流水を作る請求項１又は２に記載の下流側流速を
   利用する小落差水力発電方法。