TW201319387A - 水力發電裝置及水力發電系統 - Google Patents

Abstract

〔課題〕藉由浮上於水槽內之水面處的浮標、和將浮標的直線運動變換為旋轉運動之直線-旋轉變換機構，此兩者之新穎組合，來提供一種構造簡單且易於對多種之水源以及多種之發電能力作適應的水力發電裝置、以及使用有此之水力發電系統。〔解決手段〕水力發電裝置，係具備有水槽(1)、和浮標(3)、和直線-旋轉變換機構(4)、以及發電機(5)。水槽(1)，係能夠進行其之內部的供水及排水。浮標(3)，係以在水槽(1)內而浮上的方式來作配設，並隨著伴隨於水槽(1)內之供水以及排水的水面之變動而上升以及下降。直線-旋轉變換機構(4)，係具備有公螺絲軸(41)以及母螺絲體(42)。公螺絲軸(41)，係可自由旋轉地被支持，母螺絲體(42)，係螺合於公螺絲軸(41)，並與浮標(3)之上升以及下降時的直線運動相連動，且藉由該連動時之直線位移而使公螺絲軸(41)旋轉。發電機(5)，係經由公螺絲軸(41)之旋轉而被驅動。

Description

水力發電裝置及水力發電系統

本發明，係有關於利用水力來發電之水力發電裝置以及使用有此裝置之水力發電系統。

係周知有：在能夠藉由漲退潮之潮位差而進行海水之流入以及排出的船塢內，使浮船浮起，並在浮船之側面突出設置具備有小齒輪軸之小齒輪，並在船塢側處設置與小齒輪咬合之齒條，再藉由浮船之升降而使小齒輪旋轉，而將小齒輪之旋轉藉由增速機構來提高旋轉數並驅動發電機，藉由此來利用漲退潮之潮位差而進行發電(例如，參考專利文獻1)。

另一方面，亦周知有：將築堤內之水面與外部之海面設為同一，並在築堤內，具備設置有發電機構以及原動機構之發電船、和從發電船而可升降地垂下並能夠藉由逆轉機構而使其與發電船之升降反方向地作升降之浮標，在漲潮時，係將發電船之上升運動，使用具備有腕杆以及傳導杆等的聯絡機構來變換為旋轉運動並發電，而在退潮時，使浮標上升，並在此時經由升降機構來進行發電(參考專利文獻2)。

〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕

〔專利文獻1〕日本特開平10-274145號公報

〔專利文獻2〕日本特開平02-301674號公報

然而，前者之先前技術，由於係使用有齒條以及小齒輪機構，因此要在高變換效率下而得到為了驅動發電機所必要之旋轉數以及轉矩一事，係為困難。後者之先前技術，在構造上係為複雜，而製作係為困難，並且會導致成本之提升。不論是何者之先前技術，由於均係在浮上於水面之船上搭載發電設備，因此，係需要用以將發電電力取出至外部之構成，並且，在設備全體之維修上，亦仍存在有應解決之課題。

又，先前技術，係僅以潮汐力發電作為目標，而並無法適用在河川水或水道水等之多種類的水源中。進而，針對發電能力之規模，亦有著大小之各種的要求，但是，在先前技術中，要對於多樣化之發電能力作因應一事，係為困難。

本發明之目的，係在於藉由浮上於水槽內之水面處的浮標、和將浮標的直線運動變換為旋轉運動之直線-旋轉變換機構，此兩者之新穎組合，來提供一種構造簡單且直線運動之變換為旋轉運動係為容易，而動作之信賴性亦為高，並且易於對多種之水源以及多種之發電能力作適應的水力發電裝置、以及使用有此之水力發電系統。

本發明之水力發電裝置，係具備有水槽、和浮標、和直線-旋轉變換機構、以及發電機。水槽，係能夠進行對於其之供水及排水。浮標，係以在水槽內而浮上的方式來作配設，並隨著伴隨於水槽內之供水以及排水的水面之變動而上升以及下降。直線-旋轉變換機構，係具備有公螺絲軸以及母螺絲體。公螺絲軸，係被可自由旋轉地作支持。母螺絲體，係螺合於公螺絲軸，並與浮標之上升以及下降時的直線運動相連動，且藉由該連動時之直線位移而使公螺絲軸旋轉。發電機，係經由公螺絲軸之旋轉而被驅動。

若依據本發明之水力發電裝置，則由於係使用具備有公螺絲軸以及螺合於公螺絲軸處之母螺絲體的直線-旋轉變換機構，來使該母螺絲體與浮標之上升以及下降時的直線運動相連動，並使公螺絲軸因應於母螺絲體之直線運動而旋轉，以驅動發電機而進行發電，因此，水力發電裝置之構造係為簡單，且直線運動之變換為旋轉運動亦為容易，動作之信賴性係提高，並且，係能夠提供一種易於對多種之水源以及多種之發電能力作適應的水力發電裝置、以及使用有此之水力發電系統。

〔水力發電裝置之第1實施形態〕

以下，在本發明之第1實施形態中，水力發電裝置，係如圖1中所示一般，具備有水槽1、和供排水手段2、和浮標3、和直線-旋轉變換機構4、以及發電機5。本實施形態，係為將關於水力發電裝置之發明作了具體化者，又，係可在實施本發明之水力發電系統時而使用。以下，參照圖1乃至圖6，針對各構成要素作說明。

〔水槽1〕

水槽1，係如圖1中所示一般，具備有供排水手段2，並構成為能夠進行對於杯狀之水槽本體13的內部之供水以及儲存在內部之水的排水。藉由對於水槽1內進行供水，儲存在水槽1中之水的水位係上升至特定之高度。另外，於此情況之所謂特定之高度，係指後述之浮標3在水槽1內所被容許作上升之高度。又，藉由將在水槽1內而被儲存至特定之高度的水進行排水，水的水位係下降至特定之高度。另外，於此情況之所謂特定之高度，係指後述之浮標3在水槽1內所被容許作下降之高度，而亦可為將水槽1內之水幾乎全部作了排水的狀態。亦即是，伴隨著供水以及排水，水槽1內之水面係上下移動。但是，水槽1內之水面的上述特定之高度，係可在水槽1所容許之範圍內而設定為適當之值。

(水槽本體13)

水槽1，係並未對於該水槽本體13之內容積以及形狀特別作限定。又，係可因應於發電容量，而對於適當之內容積乃至於水槽1之開口面積、例如直徑和高度作適宜的選擇。另外，水槽1之開口面積，係能夠以可將導入至水槽1內之後述的浮標3之最大面積作收容的方式，來作選擇。又，浮標3之最大面積，係決定所能夠得到之浮力的大小。又，水槽1之高度，係決定浮標3之上下方向的直線位移量。

水槽1之構成材料，係並未特別作限定。例如，係可使用金屬(例如鋼、不鏽鋼等)、水泥、藉由無機質(玻璃、碳、金屬之氧化物或氮化物等)纖維而作了強化的塑膠、陶瓷或者是紅磚等之適當的材料，或者是利用自然地形等，來建構水槽1。水槽1，在圖示之實施形態中，由於係成為圓筒狀，因此係為理想之形狀，但是，亦可依序所期望之目的而設為多角形筒狀等之形狀。

進而，水槽1，係能夠可開閉地附加將水槽本體13之上部開口作封閉的上蓋11，藉由此，係成為易於進行水槽1之內部的維修，並且，係成為能夠阻止塵埃等之異物進入至水槽1中。又，為了進行維修，係可在水槽1之側面配設未圖示之人孔。

在圖示實施形態中，於上蓋11處，係如圖1乃至圖3中所示一般，被形成有在中央部以及相對於中央而被等距配置在同心圓上之複數的開口11a、11b。中央部之開口11a，係於該處而露出有支柱12之上端，並於該處埋設後 述之軸承44。軸承44，係將後述之直線-旋轉變換機構4的公螺絲軸41之下部，可自由旋轉地並且對於公螺絲軸41之長邊方向的移動作了阻止的而作支持。被作了等距配置之複數的開口11b，係於該處而可自由移動地被插通有從浮標3起而朝向水槽1外延伸存在的後述之連動手段31。複數的開口11b，例如係為四角形，滾輪軸承11c，係以與其之各邊相對向的方式而被作配設，而對於連動手段31之順暢的插通作支援，同時，一面阻止浮標3之旋轉一面使其順暢地進行上下方向之直線運動。

又，在圖1所示之實施形態中，支柱12，係在水槽1之內部，從底部中央部起而鉛直地起立並到達上蓋11之開口11a處。另外，亦可依據所期望之目的而將水槽1形成為甜甜圈狀。如此一來，由於該甜甜圈形狀之中央窗部係成為水槽1之外側，因此係能夠在該部位處配設直線-旋轉變換機構4之軸承44。但是，與上述之形態相反的，亦容許將直線-旋轉變換機構4以在水槽1之內部而浸漬在水中的方式來作配設。故而，在本發明中，水槽1之形狀以及直線-旋轉變換機構4之間的關係，由於係可採用多樣之形態，因此，可以理解到，係並未特別作限定。

進而，在水槽1中，係亦可為了使後述之浮標3在水槽1內之特定位置而停止，而配設有將浮標3之下部停止位置以及上部停止位置檢測出來之位置感測器以及浮標3之機械式鎖死機構(均未圖示)。又，係能夠使位置感測器之檢測輸出與對於供水以及排水等作控制之控制手段 (未圖示)作連動。另外，下部停止位置以及上部停止位置，係為水面為預先所特定之下限高度以及上限高度時的浮標3之位置。上述下限高度，係亦包含水位0，但是，較理想，若是當下限高度時而浮標3為浮起之狀態，則在接著進行供水時，由於浮標3係迅速地開始上升，因此係能夠將發電休止時間設為最小限度。又，機械式鎖死機構，係為將浮標3在例如其之上限高度附近而機械性鎖死的手段，並可在像是將水槽1內的水排空並進行內部之維修的情況等時而作使用。

更進而，水槽1，係容許在其之內壁面處而配設導引軌14。此導引軌14，係藉由與後述之浮標3的導引滾輪32之間的協同動作，而以使浮標3之上下移動順暢地進行的方式來作導引。在圖示之實施形態的情況時，由於水槽1之內面係為圓形，因此，係將4根的導引軌14，如圖4以及圖5中所示一般地而以90°之間隔來作配設。

(供排水手段2)

供排水手段2，係為能夠進行對於水槽1內之供水及排水的手段。而，藉由供水來使水槽1內之水面上升，接著藉由排水來使水槽1內之水面下降，藉由此，來使水面週期性地反覆上下變動。在圖示之實施形態中，如圖2等中所示一般，供排水手段2，係具備有相互獨立之各一對的供水口21以及排水口22。於此情況，供水口21以及排水口22的數量，係可自由作設定。又，亦可依據所期望 之目的，而具備單一之供排水口，並構成為對供水和排水作時間性切換。

供水口21，係為對於水槽1內供給水並使浮標3在水槽1內上升之手段，但是，係以將每單位時間之供水能力盡可能地設為大為理想。於此情況，在供水時，就算是水面超過浮標3之上面亦無妨，而且，係成為能夠將此時之浮標3的上升速度提高到最大限度。另外，供水口21，當係在其與圖7中所示之集水部8之間而藉由配管來作了聯絡的情況時，供水口21和集水部8之間的落差(換言之，水壓)，較理想，係被設定為不論水槽1內之水面為位於所容許之範圍內的何一高度處，均能夠以充分之運動能量(亦即是水力)來對於水槽1內進行供水一般的值。另外，相對於供水口21，配管，係作為供水管21a而起作用。

又，若是將複數(例如一對)之供水口21，在水槽1內面之同一水平面處而以點對稱的關係來作分離配設，則係能夠將供水速度提高，而為理想。在圖示之實施形態中，一對之供水口21，係相對於水槽1而以正對向(亦即是180°之間隔)來作配設。

排水口22，係為用以將水槽1內之水排出至外部並使水面下降的手段，但是，係以形成為將每單位時間之排水能力盡可能地設為大為理想。如此一來，在排水時，就算是水面一直降低至較浮標3之下端而更低亦無妨，而且，係成為能夠將此時之浮標3的下降速度提高到最大限度。 又，在排水口22處，係被連接有排水管22a。另外，排水口22，係藉由被配設在水槽1之下部，而能夠經由配水管22a而將水槽1內之水容易地排出至外部。

〔浮標3〕

浮標3，係被配設為能夠一面浮上於水槽1之水面上一面朝向上下方向作直線運動。亦即是，係隨著伴隨於對水槽1內之供水以及排水所導致的水面之上下變動而上升以及下降。又，為了在浮標3之上升時而對於直線-旋轉變換機構4賦予所期望之驅動力，係構成為使其具備有所期望之浮力。為了達成此，只要以使浮標3之排水量成為所期望之值的方式來作設定即可。另外，浮標3之浮力，係與經由浮標3之浮在水面上一事所壓下之水的質量相等。相對於此，為了在浮標3之下降時而對於直線-旋轉變換機構4賦予所期望之驅動力、亦即是賦予重力，係構成為使浮標3具備有所期望之質量。為了達成此，只要以使浮標3之質量成為所期望之值的方式來作設定即可。

故而，藉由使在浮標3之上升時以及下降時的直線-旋轉變換機構4之驅動力成為相等，係能夠使發電電力成為相等。為了達成此，較理想，係以使浮標3之浮力和質量成為略相等的方式，來構成浮標3。在本發明中，針對用以達成此目的之具體性構造，係並未特別作限定，但是，例如係可在浮標3之內部或外部附加壓艙物，或者是如圖1中所示一般而將浮標3之厚度增大。其結果，浮標 3之排水質量係變大，從水面起之沈入量係增大。故而，在本發明中，浮標3，若是構成為會使其之上部露出於水面上的程度，則浮力與質量便會取得平衡，故為理想。

又，浮標3，係亦容許為了在其之上升以及下降時的直線運動而使後述之直線-旋轉變換機構4的母螺絲體42作連動，而具備有連動手段31。亦即是，連動手段31，係為將浮標3之直線運動傳導至直線-旋轉變換機構4之母螺絲體42處並使母螺絲體42作直線運動的手段。但是，連動構件31，對於其之構成係並未特別作限定。例如，係可將浮標3和母螺絲體42作直接連結。又，依據所期望之目的，連動構件31，係亦可為運動比例並非為1：1之連桿機構或者是拉桿機構等。

在圖示之實施形態中，連動手段31，係將水槽1內之浮標3和被配設在水槽1之外部的直線-旋轉變換機構4之母螺絲體42作直接連結。亦即是，係將連動手段31之其中一端固定在水槽1之上部處，並使中間部可上下移動地貫通水槽1之上蓋11，而使另外一端朝向水槽1之外側而延伸存在並與直線-旋轉變換機構4之母螺絲體42作連接。

進而，浮標3，基本上係藉由在因應於水面之變化而進行上下移動時對於連動構件31作利用，而將浮標3相對於水槽1而設為非旋轉。亦即是，連動手段31，係由4個的鑰形構件31a所成。而，各個的鑰形構件31a之下端部，係沿著以浮標3之上面的重心位置作為中心之假想圓 而以90°間隔被作固定。進而，各鑰形構件31a，係從浮標3之上面而垂直地起立，其之中間部係和緩地貫通水槽1之上蓋11。另外，較理想，在上貫通部處，係被配設有滑動構件11c(例如滾輪)，而以將浮標3之直線運動順暢化並降低直線運動之動力損失的方式來作了考慮。進而，鑰形構件31a之被作了彎折的另外一端部，係在身為直線-旋轉變換機構4之輸入端的母螺絲體42之外周部處而以90°間隔作接合。在以上之構造的連動手段31和水槽1之上蓋11之間，浮標3係構成為非旋轉且可自由進行直線運動，並且使直線-旋轉變換機構4被配置在浮標3之重心位置處。

更進而，浮標3，係並未對於其之形狀作特別限定，並且，亦並不受到水槽1之形狀的限制。在圖示之實施形態中，浮標3，係於正視時而呈甜甜圈狀，但是，此係因為在水槽1內係配設有支柱12所導致者，而僅是為了避開支柱12而採用了此種形狀。但是，若是浮標3成為圓形或者是環形，則係能夠容易地找出其之重心位置。

又，在水面下降時，伴隨於此，浮標3係朝向下方直線移動。在浮標3進行直線移動時，浮標3，係經由其之質量或者是排水重力，而使直線-旋轉變換機構4旋轉。因此，浮標3，在使浮標3之上升時和下降時的發電量成為相等一事上，係以具備有與水面上升時之浮力相等的質量為理想。總結而言，在水面上升時，係能夠將浮標3之浮力利用在發電中。另一方面，當水面逐漸降低時，當水 位之降低為和浮標3之降低同步的情況時，係能夠將浮標3之排水重力利用在發電中，又，當加快排水並使水位之降低速度大於浮標3之降下速度的情況時，係能夠將浮標3之質量利用在發電中。

〔直線-旋轉變換機構4〕

直線-旋轉變換機構4，係為本實施形態中之水力發電裝置的特徵性之構成部分，並具備有公螺絲軸41、以及螺合於此公螺絲軸41處之母螺絲體42，而構成之。而，公螺絲軸41，係被可自由旋轉地作支持。相對於此，母螺絲體42，係構成為會與浮標3之上升以及下降時的直線運動相連動而進行直線運動但是卻不會作旋轉。若是母螺絲體42進行直線運動，則由於會使與其螺合之公螺絲軸41旋轉，因此，係能夠進行運動之直線-旋轉變換。亦即是，在本發明中，直線-旋轉變換機構4，係作為將直線運動變換為旋轉運動之機構而起作用。如此這般，藉由將公螺絲軸41之旋轉傳導至後述之發電機5處，係能夠驅動發電機並進行發電。

公螺絲軸41，係如圖6中所示一般，在所需要之有效長度的部分處連續形成有公螺絲溝41a。另外，在圖1所示之實施形態中，係從公螺絲軸41之在圖中的上端、亦即是從軸承45，而一體性地延長有以同軸關係而朝向上方延長之齒輪軸43。另外，齒輪軸43，係於其之外周並未被形成有公螺絲溝41a，並且係裝架有後述之第1齒輪 71a。

母螺絲體42，係如圖6中所示一般，亦可稱作螺帽，並具備有被形成於中央處之貫通孔，而於其之內面被形成有母螺絲溝42a。而，母螺絲體42，係使其之母螺絲溝42a與公螺絲軸41之公螺絲溝41a作螺合，而成為能夠沿著公螺絲軸41之長邊方向作滑動移動。另外，若是母螺絲體42並不作旋轉地而沿著公螺絲軸41進行上述滑動，則公螺絲軸41係旋轉。

公螺絲軸41之公螺絲溝41a以及母螺絲體42之母螺絲溝42a之各別的導角，在本發明中係並未特別作限定。若是導角為相對性大，則滑動阻抗(摩擦阻抗)係相對性地變小，在每單位直線距離所能夠得到之旋轉數係相對性變少，但是轉矩係相對性變大。相反的，若是導角為相對性小，則滑動阻抗(摩擦阻抗)係相對性地變大，在每單位直線距離所能夠得到之旋轉數係相對性變多，但是轉矩係相對性變小。然而，在直線-旋轉變換機構4中，係可採用例如在母螺絲體42之母螺絲溝42a處附加滾珠軸承等來降低滑動阻抗之已知的手段，此事係為周知。而，藉由適宜採用此手段，就算是公螺絲軸41以及母螺絲體42之導角為相對性小，亦能夠將在每單位直線距離中所能夠得到的旋轉數以及轉矩均相對性地增大。故而，若是對於上述事項作考慮，則在本實施形態中，公螺絲軸41以及母螺絲體42之導角，係只要為約10°以上即可。但是，較理想，係為約15~25°之程度的範圍內。

又，直線-旋轉變換機構4，係如同前述一般，不論是配設在水槽1之內部或者是外部均為被容許者。若是配設在水槽1之內部，則水力發電裝置之構造係變得簡單。又，若是配設在水槽1之外部，則直線-旋轉變換機構4之耐久性係變高，並且，其之維修亦變得容易，進而，也不會有由於直線-旋轉變換機構4之動作而導致水被污染的問題。

將直線-旋轉變換機構4配設在水槽1中之位置，在本發明中，一般而言係並未特別作限定。但是，較理想，係為浮標3之重心位置。當如此這般地將直線-旋轉變換機構4配設於重心位置處的情況時，僅需使用單一之直線-旋轉變換機構4即可，並且，直線-旋轉變換機構4之動作係最為安定。

進而，直線-旋轉變換機構4，當使母螺絲體42對於浮標3之上下的直線運動而以一對一之連動比例來作連動的情況時，係只要具備有與浮標3之上下的直線移動距離相等之公螺絲軸41的有效長度即可。但是，例如當透過連桿機構或拉桿機構來使母螺絲體42與浮標3之直線運動作連動的情況一般之浮標3以及母螺絲體42的連動比例會變得較一對一更小時，公螺絲軸41之有效長度係亦能夠以相同之比例來縮小。相反的，當連動比例成為較一對一而更大時，公螺絲軸41之有效長度係亦有必要以相同之比例來增大。在圖示之實施形態中，連動比例係為一對一，直線-旋轉變換機構4，係使其之螺絲軸41從水槽 1之上面起而朝向上方起立。

將直線-旋轉變換機構4之公螺絲軸41可自由旋轉地作支持的手段，在本發明中係並未特別作限定。在圖示之實施形態中，係將公螺絲軸41之兩端，藉由軸承44、45來可自由旋轉地且對於軸方向之移動作了阻止地來作支持。另外，軸承44，雖係將其之剖面作模式性展示，但是，亦能夠容許軸承45成為略相同之構造。又，軸承44，係如同圖1以及圖3中所示一般，被固定(例如埋設)在從水槽1內之底部中心部而起立的支柱12之上端處。軸承45，係如圖1中所示一般，經由托架62而被固定在後述之外被覆6處。另外，外被覆6，係被配置在水槽l之上部側處，並由圓筒狀之外被覆本體61、和被配置在外被覆本體61之上端處的蓋體62所構成。

〔發電機5〕

發電機5，係藉由將浮標3之直線運動經由直線-旋轉變換機構4來變換為旋轉運動而從公螺絲軸41所得到之轉矩，而被作驅動並發電。發電機5，係可與公螺絲軸41作直接連結並被驅動，亦可被作間接性驅動。在圖示之實施形態中，發電機5，係為後者之形態，並構成為經由後述之轉矩傳導部7來被間接性地驅動。又，發電機5，對於其之種類係並未特別作限定。例如，係可適宜選擇同步發電機、感應發電機、直流發電機等並作使用。

(轉矩傳導部7)

轉矩傳導部7，係為將伴隨於由浮標3之浮力以及質量所致的直線運動而在直線-旋轉變換機構4之公螺絲軸41處所產生的轉矩取出，並將發電機5以所必要之旋轉數來作驅動的手段。又，轉矩傳導部7，其之功能，係藉由轉矩取出部71、旋轉方向切換部72以及增速器73所構成。以下，針對上述各功能部分作說明。

轉矩取出部71，係為用以從直線-旋轉變換機構4之作旋轉的公螺絲軸41而將轉矩取出之功能，在本發明中，對於其之具體性構造係並不特別作限定。例如，係可如圖1中所示之實施形態一般，藉由第1以及第2齒輪71a、71b來構成。第1齒輪71a，係被固定在從公螺絲軸41之圖之上端而一體性地作了延長的齒輪軸43上。另外，齒輪軸43之圖1中的上端，係經由被配設在外被覆6之蓋體62的內面處之軸承46，而被可自由旋轉地作支持。第2齒輪71b，係與第1齒輪作咬合。如此這般，公螺絲軸41之旋轉，係藉由以第1以及第2齒輪71a、71b所成之轉矩取出部71，而將經由浮標3之上升以及下降所產生的轉矩從第2齒輪71b而取出。

旋轉方向切換部72，係為具備下述之功能的手段：亦即是，雖然公螺絲軸41之旋轉，係在上升時和下降時而相互逆轉，但是，於此情況，旋轉方向切換部72係用以將發電機7之旋轉恆常轉換為特定之一定方向。其具體性構造，在本發明中係並不特別作限定。係可適宜使用已知 之各種旋轉方向切換手段。在圖示之實施形態中，旋轉方向切換部72，作為其中一例，係具備有推力軸(Thrust shaft)72a，和相互逆向之一對的驅動斜齒輪72b、72c，和推力裝置(thruster)72d，和從動軸72e，以及從動斜齒輪72f，而構成之。

推力軸72a，係被與直線-旋轉變換機構4之公螺絲軸42作平行配設，並在長邊方向之一部份的外面處，被形成有栓槽溝72a1。而，前述第2齒輪71b之內齒，係與栓槽溝72a1作栓槽結合。另外，在圖1中雖係省略圖示，但是，第2齒輪71b，係以就算是推力軸72a藉由推力裝置72d而作上下移動也不會使第2齒輪71b和第1齒輪71a之咬合脫開的方式，而對於上下方向之位置作了限制。又，推力軸72a，係以僅能夠在軸方向上而作特定距離之推動的方式，而被作了軸固定。

逆方向之一對的驅動斜齒輪72b、72c，係在使傾斜了的斜齒之部分相互作了分離對向的狀態下而被固定在推力軸72a處並被裝著。又，一對之驅動斜齒輪72b、72c，係以當推力軸72a之進行推動時，會使後述之從動斜齒輪72f僅與其中一方之驅動斜齒輪72b或72c作選擇性之咬合的方式，而作了特定距離之分離。

從動軸72e，係被與推力軸72a作正交配設，並且係可旋轉地被作了軸固定。另外，從動軸72a，係可使後述之增速器73的輸入軸兼作為此從動軸72a。

從動斜齒輪72f，係被固定並裝著於從動軸72e處， 並且，係與一對之驅動斜齒輪72b、72c的其中一方相咬合，公螺絲軸41之轉矩，係經由上述之轉矩取出部71以及旋轉方向切換部72而被作傳導，並使從動軸(輸入軸)72e旋轉。

推力裝置72d，係為用以使推力軸72a在軸方向上滑動並使一對之驅動斜齒輪72b、72c中的必要者與從動斜齒輪72f作咬合之手段。並且，係可設為例如使用電動、油壓等之遠端操作手段來成為能夠進行遠端控制以及連動控制。

增速器73，係中介存在於旋轉方向切換部72以及發電機5之間，並為用以將從旋轉方向切換部72所得到之旋轉數增速至會使發電機5之效率變高的旋轉數，再從輸出軸73a輸出並驅動發電機5之手段。係可使用已知之使用有行星齒輪的增速器。

〔發電單元GU〕

以上，係可將所說明之轉矩取出部71、旋轉方向切換部72、增速器73以及發電機5作為1個單位，而構成發電單元GU。亦即是，係可因應於從直線-旋轉變換機構4之公螺絲軸41所能夠得到的轉矩之大小，而依據期望來將複數之發電機單元GU以將第1齒輪71a作共有的方式而於其之周圍作配設。

〔水力發電裝置之其他構成〕

本發明之水力發電裝置的實施形態，係除了以上所說明了的構成部分以外，亦可依據所期望之目的而具備有啟動手段(未圖示)。啟動手段，係為當一直上升至特定高度處之浮標3伴隨著水槽1內之排水而藉由作用在自身之質量處的重力來下降時，對於其之移動作暫時性輔助的手段。例如，係可將以電磁石界磁形整流子電動機作為主體的單元電動機(cell motor)等作為啟動手段來使用。於此情況，在圖示之實施形態中，係可在啟動手段處附設有小直徑之齒輪，並將該齒輪與圖1中所示之轉矩取出部71的第1齒輪71a作咬合。又，亦可依據於所期望之目的，而將啟動手段利用來對於供水時之浮標3的浮上作支援。另外，啟動手段，係可將本實施形態之發電電力的一部份預先充電至電池中，並將此電池作為電源來推動。但是，依據於期望，亦容許使用其他的電源。

〔第1實施形態中之水力發電裝置的動作〕

接著，針對圖示之實施形態中的水力發電裝置之動作作說明。

最初，若是藉由供排水手段2而開始對於水槽1內供水，則水槽1內之水位係上升，被收容在內部之浮標3係浮上至水面，伴隨著水面之上升，浮標3係上升。在此上升時，浮標3之浮力係經由連動手段31而使直線-旋轉變換手段4之母螺絲體42連動。此時，母螺絲體42，係並不旋轉地而朝向公螺絲軸41之長邊方向移動。在此移 動時，由於浮標3係並不作旋轉地而經由其之浮力來將母螺絲體42上推並進行直線運動，因此，在母螺絲體42處係作用有由浮力所致之大的力。其結果，公螺絲軸41，係藉由從直線運動所變換之大的轉矩而旋轉。此旋轉，係經由齒輪軸43、轉矩取出部71、旋轉方向切換部72以及增速器73，亦即是經由轉矩傳導部7，而驅動發電機5，因此，在浮標3上升的期間中，水力發電裝置係繼續進行第1發電動作。

接著，若是藉由供排水手段2而開始水槽1內之排水，則水槽1內之水位係下降，被收容在內部之浮標3係藉由其之質量而下降。另外，在排水時，係經由省略圖示之控制電路，來將轉矩傳導部7之旋轉方向切換部72切換至從動軸72e並使旋轉方向成為不變。如此這般，在浮標3之下降時，作用於浮標3之重力係經由連動手段31而使直線-旋轉變換手段4之母螺絲體42連動。此時，母螺絲體42，係並不旋轉地而朝向公螺絲軸41之長邊方向的與上升時相反之方向移動。於此移動時，經由作用於浮標3處之重力，母螺絲體42係相對於公螺絲軸41而朝向被壓下的方向作直線運動。此時，在母螺絲體42處，係作用有作用在浮標3處之大的重力。其結果，公螺絲軸41，係藉由從直線運動所變換之大的轉矩而朝向與上升時相反之方向旋轉。此旋轉，係經由齒輪軸43、轉矩取出部71、旋轉方向切換部72以及增速器73，亦即是經由轉矩傳導部7，而以與上升時相同之方向來驅動發電機5，因 此，在浮標3下降的期間中，水力發電裝置係繼續進行第2發電動作。

之後，藉由伴隨著水槽1內之水位的交互上下移動而反覆進行以上之動作，係能夠持續進行發電。另外，藉由將直線-旋轉變換機構4配設在浮標3之重心位置處，係能夠將相對於上升以及下降中之浮標3的搖動所導致的對於發電動作之影響減少，並且全體之機械性的平衡係成為良好。但是，直線-旋轉變換機構4，係亦可依據期望而配設在浮標3之重心位置以外的位置處，又，亦可將複數之直線-旋轉變換機構4以及發電單元GU配設在浮標3處。

若依據以上所說明了的本發明之實施形態，則水力發電裝置之構造係為簡單，直線運動之變換為旋轉運動一事亦為容易，而信賴性係為高，並且，由於係能夠得到大發電容量且亦將裝置小型化，因此，係成為能夠從小型乃至於大型而均製作出具備有所期望之發電容量的水力發電裝置。故而，係能夠對關於水力發電裝置之發電容量的多樣化之要求作對應。另外，若是1kW程度~1MW程度之較為小型的水力發電裝置，則係為特別理想。又，在發電中所使用之水源，係可容許有河川水、水道水、湧泉水或者是海水等之多樣的水源。進而，亦可將本實施形態之水力發電機適用在潮汐發電中。

〔水力發電裝置之第2實施形態〕

參考圖7以及圖8，針對本發明之水力發電裝置的第2實施形態作說明。另外，針對與圖1乃至圖6相同之部分，係附加同樣的符號並省略其說明。

本實施形態，係構成為從水槽1之上下移動來取出轉矩並作利用。並且，係具備有水槽1、和水槽上下移動手段110、和直線-旋轉變換手段120、以及轉矩利用手段130。

〔水槽1〕

水槽1，係具備有供排水手段2’，並能夠進行對於水槽1的內部之供水以及儲存在其內部之水的對於外部之排水。故而，水槽1之包含有儲存於其內部之水的全體之質量，係伴隨著供水以及排水而改變。水槽1，係亦容許具備有上述以外之功能。例如，係可如同圖1中所示之第1實施形態一般，在水槽1內配設浮標3。之後，將伴隨著水槽1內之水位的上下移動所產生的浮標3之上下移動變換為旋轉運動，並取出轉矩而作為發電之動力源。

在圖示之實施形態中，水槽1，係具備有不會對於其自身之上下運動造成阻礙的供排水手段2’，並構成為能夠進行供水以及排水。但是，為了達成此所需要之具體性手段，係可從已知之各種手段來選擇並採用，而並不作特別限定。例如，係可如圖8中所示一般，使用分別具備有望遠鏡伸縮配管構造的供水管21’以及排水管22’來構成供排水手段2’。另外，在本實施形態中，供水管21’以及排水 管22’，係在與後述之一對的幫浦裝置P相正交之方向上，在水槽1之底部處而包夾著中心地作對稱性配置。

供水管21’，係具備有從水槽1之底部起而水密性地朝向外部作延伸存在之外側管21a’、和中介有密封構造21c’地而朝向此外側管21a’之內側可進退地作卡合的內側管21b’。又，內側管21b’，係與水源(未圖示)作連接。

排水管22’，係具備有從水槽1之底部起而水密性地朝向外部作延伸存在之內側管22a、和中介有密封構造22c地而朝向此內側管22a之外側可進退地作卡合的外側管22b。又，係從外側管22b而進行對於外部之排水。

〔水槽上下移動手段110〕

水槽上下移動手段110，係為因應於對於水槽1內之供水以及排水所導致的水槽1之質量變化，而使水槽1上下運動之手段。水槽1之上下移動，較理想，係以當水槽1之上述全體的質量變大時則會下降，而相反的當質量變小時則會上升並回歸至原本之位置處的形態，來進行上下移動。

在圖示之實施形態中，水槽上下移動手段110，係具備有水槽抱持體111以及回歸機構112，而構成之。

水槽抱持體111，係具備有將水槽1從外側而作抱持並且使水槽1能夠順暢地進行上下移動的方式而作導引之導引部111a、和基底部111b、以及滑動手段111c，而構成之。水槽導引部111a，係為將水槽1從外側來鬆緩地作 抱持之呈筒狀乃至框狀的部分。水槽1，係在水槽導引部111a之內部而上下移動。基底部111b，係位置在水槽導引部111a之基部處，並支撐水槽抱持體111。又，在圖示之實施形態中，係構成為雙重底構造，上底部A係與水槽1之底部相對向。又，在下底部B和上底部A之間的空間內，係配置有後述之轉矩利用手段130和直線一旋轉變換手段120之一部份。滑動手段111c，係為中介存在於水槽導引部111a之側面和水槽1之側面間並使水槽1之滑動性成為良好的手段，例如係經由將滾輪支持於水槽導引部111a之內面處而構成之。

回歸機構112，係在藉由供水而使儲存在內部之水的量增加並使水槽1全體之質量變大時而使水槽1作了下降之後，當藉由排水而使得水槽1全體之質量變小時，使水槽1上升並回到原本的位置之手段。關於回歸機構112之其他構成，係並未特別作限定。

在圖示之實施形態中，作為其中一例，係藉由將油壓汽缸112a以及線圈彈簧112b作併用，來構成回歸機構112。此回歸機構112，係在水槽1之下面和上底部A之間，而於水槽1之周圍配置複數組，例如以90°之間隔而將4組作等間隔配設。另外，水槽1之底部，係為了容納回歸機構112之上端部並作固定設置，而在上述上端部之容納部分處形成有適當之深度的凹坑部1a。但是，回歸機構112，由於只要是在水槽1全體之質量為大時而使水槽1作了下降之後，當藉由排水而使得水槽1之質量變小時 能使水槽1上升並回到原本的位置之手段即可，因此，可以理解到，係並不被限定於上述之實施形態。

〔直線-旋轉變換手段120〕

直線-旋轉變換手段120，係為將水槽1之上下運動變換為旋轉運動並將轉矩取出之手段。關於直線-旋轉變換手段120之其他構成，係並未特別作限定。例如，較理想，係將直線-旋轉變換手段120配設在水槽1之底部中心部處。

在圖示之實施形態中，直線-旋轉變換手段120，係藉由與在第1實施形態中之將浮標3的上下移動變換為旋轉運動的直線-旋轉變換機構4相同之機構，而構成之。亦即是，直線-旋轉變換手段120，係將公螺絲軸121以及母螺絲體122作為主體而構成之。而，母螺絲體122係在水槽1之底部處而不可旋轉地被作固定，公螺絲軸121係在水槽上下移動手段110之基底部111b處，經由軸承121a而可旋轉地被作支持，並因應於水槽1之上下移動而旋轉。但是，亦可依據所期望之目的，而設為與第1實施形態之直線-旋轉變換機構4者相反之輸入輸出關係。

回到圖示之實施形態，並繼續進行說明。對水槽1之支柱12的下部之中心部作刨挖空，而形成中空部12a，並與中空部12a相通連地而將母螺絲體122以水密關係來配設在水槽1之底部中央處。另外，中空部12a之深度尺寸，係以成為使公螺絲軸121能夠以對應於水槽1之上下 移動的最大移動距離的距離來進入中空部12a內部的方式，來作決定。公螺絲軸121，係使其之下端，藉由軸承21a來可自由旋轉地軸固定在水槽抱持體111之上底部A處。故而，若是水槽1作上下移動，則母螺絲體122係與水槽1一同地沿著公螺絲軸121之軸方向移動，伴隨於此，公螺絲軸121係並不改變其之上下方向之位置地而作旋轉。因此，公螺絲軸121之前端，係在水槽1內之中空部12a內而進退。公螺絲軸121之旋轉，在水槽1之上升時和下降時，係相互成為反方向。

〔轉矩利用手段130〕

轉矩利用手段130，係將藉由直線-旋轉變換手段120而變換為旋轉運動並取出的轉矩作為原動力來利用，並藉由此而動作。轉矩之利用形態，係並未特別作限定。例如，係可將轉矩直接用來使上抽幫浦等之機械動作。又，亦可驅動與第1實施形態中之發電機相異的另外設置之發電機並進行發電。

在圖示之實施形態中，轉矩利用手段130，係為幫浦裝置P，該幫浦裝置P，係具備有旋轉軸131、和第1齒輪132、和第2齒輪133、和旋轉方向切換部134、和增速機135、以及上抽幫浦136。另外，幫浦裝置P，係可將旋轉軸131以及第1齒輪132設為共有，並作複數(例如，在圖中，係為一對)之配設。旋轉軸131，係與直線-旋轉變換手段120之旋轉軸121一體化，其之下端係被 可自由旋轉地軸固定在軸承131a處。第1齒輪132，係被固定性地裝架在旋轉軸131處，其之齒寬幅係相對性地成為較大。第2齒輪133，係被固定性地裝架在後述之旋轉方向切換部134的驅動軸131處，並且，齒寬幅為較第1齒輪132更狹窄，而第1齒輪132之齒寬幅係為廣，因此，就算是驅動軸134a在軸方向上作了位移，亦會恆常與第1齒輪132相咬合。

旋轉方向切換部134，係具備有驅動軸134a、和空氣幫浦134b、和油壓幫浦134c、和線圈彈簧134d、和一對之逆向斜齒輪134e、134f、以及輸出斜齒輪134g。驅動軸134a，在圖7中，係經由一對之軸承134a1、134a2，而可在上下方向位移且可自由旋轉地被作支持。空氣幫浦134b，係與水槽1之降下相連動，而將驅動軸134壓下。油壓幫浦134c，係作為衝擊吸收器而起作用。線圈彈簧134d，在水槽1上升時，若是空氣幫浦134b以及油壓幫浦134c之推壓消失，則係經由彈力而使驅動軸134a朝向上方位移。一對之逆向斜齒輪134e、134f，係在驅動軸134a處相分離並對向地而被作固定性裝架。輸出斜齒輪134g，係因應於驅動軸134a之位移而與一對之逆向斜齒輪134e、134f的其中一者相咬合。

增速機135，係具備有輸入軸135a，輸出斜齒輪134g係被固定性裝架在輸入軸135a處。而後，係能夠從省略圖示之輸出軸，而得到被作了增速之旋轉。

上抽幫浦136，係為藉由增速機135之輸出而被驅動 之幫浦，並具備有吸水管136a以及送水管136b。在本實施形態中，上抽幫浦136之用途，係並未特別被限定。但是，較理想之用途，係為將為了發電而在使用後從水槽1被排水的水進行揚水，並再利用於發電中。又，於此情況中之揚水，係可適合於多種之目的中，例如，亦可適應於當發電容量為大的情況時之一般性的峰值負載時之發電，且亦可適應於在通常發電時而將水的使用量減少的目的中。

在將上抽幫浦136利用於揚水中的情況時，係如同後述一般，使吸水管136a從落差為低之集水部而進行吸水，並藉由上抽幫浦136來加壓並送出至送水管136b處。而後，利用送水管136b來送水至被配設在從水力發電裝置作觀察時為高落差之位置處的集水部中。如此這般，係能夠將從集水部而來之高落差的水再利用於發電中。

〔第2實施形態中之動作說明〕

在第2實施形態中，係構成為：除了進行與第1實施形態相同之對於伴隨著對於水槽1內之供水的水位上升時之浮標3的上升和伴隨著排水之水位降低時的浮標3之降下作了利用的發電以外，亦利用伴隨著水槽1內之水量的增減所施加的水槽1全體之質量的增減所進行的水槽1之上下運動，而取出轉矩並對其作利用。以下，詳細進行說明。

包含有儲存於內部之水的水槽1全體之質量，在對於水槽1內之供水時係會逐漸增大，伴隨於此，經由水槽上下移動手段110，水槽1係降下。若是水槽1降下，則直線一旋轉變換手段120之母螺絲體122由於係與水槽1一同降下，因此，與母螺絲體122相咬合之公螺絲軸121，係朝向逆時針方向旋轉。藉由此旋轉，第1齒輪132係朝向相同方向而從動旋轉，咬合於第1齒輪132處之第2齒輪133係從動並朝向順時針方向旋轉。

另一方面，驅動軸134a，係藉由空氣幫浦134b以及油壓幫浦134c，而在圖7中被朝向下方推壓。因此，方向切換部134之輸出斜齒輪134g，係在圖中而與上側之斜齒輪134e相咬合。在水槽1之下降時，第2齒輪133由於係如同上述一般而朝向順時針方向旋轉，因此，藉由此旋轉，係經由驅動軸134a、斜齒輪134e以及輸出斜齒輪134g而使增速機135之輸入軸135a朝向順時針方向旋轉，並更進而增速，上抽幫浦136係藉由增速機135之輸出而動作。

接著，若是水槽1開始排水，則伴隨著水槽1全體之質量的逐漸降低，經由水槽上下移動手段110，水槽1係上升。若是水槽1上升，則直線-旋轉變換手段120之母螺絲體122由於係與水槽1一同上升，因此，與母螺絲體122相咬合之公螺絲軸121，此時係朝向順時針方向旋轉。藉由此旋轉，第1齒輪132係朝向順時針方向而從動旋轉，咬合於第1齒輪132處之第2齒輪133係從動並朝 向逆時針方向旋轉。

另一方面，驅動軸134a，由於經由水槽1之上升，空氣幫浦134b以及油壓幫浦134c之推壓係消失，因此，係經由線圈彈簧134d之彈力而被朝向圖7之上方上推。因此，方向切換部134之輸出斜齒輪134g，係在圖中而與下側之斜齒輪134f相咬合。故而，若是第2齒輪133如同上述一般而朝向逆時針方向旋轉，則輸出斜齒輪134g係與水槽1之降下時相同的而朝向順時針方向旋轉，增速機135係將此作增速並驅動上抽幫浦136。也就是說，上抽幫浦136，不論是在水槽1之降下時或者是上升時，均係會動作。

〔水力發電裝置之第3實施形態〕

參考圖9，針對本發明之水力發電裝置的第3實施形態作說明。另外，針對與圖7以及圖8中所示之水力發電裝置的第2實施形態相同之部分，係附加同樣的符號並省略其說明。

本實施形態，係構成為僅將從水槽1之上下移動所得到的轉矩取出並進行發電。又，係具備有與第2實施形態中相同之上下移動手段110以及直線-旋轉變換手段120，並且係具備有將構造作了簡單化之水槽1和由發電機G所成之轉矩利用手段130。

水槽1，係具備有省略圖示之供排水手段2’，並且係具備有從其之底部內面的中央而立起的有底中空筒體16。 上述供排水手段2，係與圖8中所示之構造相同。被形成在上述有底中空筒體16內的中空部，係一面維持水密之關係，一面貫通水槽1之底面並面臨外部。另外，在水密關係之維持中，係容許使後述之直線-旋轉變換手段120的母螺絲體121作中介存在。又，水槽1，由於係如同上述一般而使構造作了簡單化，因此，係能夠依據所期望之目的而相較於第1實施形態來將深度尺寸縮小。

水槽上下移動手段110，係為與第2實施形態相同之構成。又，轉矩利用手段130，係除了將上抽幫浦136置換為發電機136以外，具備有與第2實施形態相同之構成。另外，符號111d，係為將水槽導引部111a之開放端部作覆蓋的上蓋。

〔水力發電裝置之第4實施形態〕

參考圖10，針對本發明之水力發電裝置的第4實施形態作說明。

本實施形態，係除了第1實施形態之構成以外，亦具備有以在浮標3之上升以及下降動作的特定區間中而並不進行發電的方式來作控制的發電控制手段GC。在圖1所示之第1實施形態中，係能夠在浮標3之上升以及下降動作的全區間中而進行發電。然而，根據前述之說明，明顯的，不僅是在全區間中均進行發電的形態，就算是在浮標3之上升以及下降動作的一部份之區間中而並不進行發電的形態，對本發明之本質而言也並沒有任何之不同。因 此，在本實施形態中，係採用有例如以在浮標3之上升動作的區間或者是浮標3之下降動作的區間等之所期望的一部份區間中而並不進行發電的方式，來經由發電控制手段GC而進行控制，並在剩餘之區間中而進行發電的構成。

［發電控制手段GC〕

發電控制手段GC，係只要是以在浮標3之上升以及下降動作的特定區間中而並不進行發電的方式來作控制的手段即可，對於用以達成此目的之具體性的構成，係並未特別作限定。為了易於理解本發明，若是對於發電控制手段GC之具體性構成作例示，則係成為如同下述一般，但是，從此例示應可理解到，係可採用多樣性之構成。

(1)構成為在上述特定區間中，使直線-旋轉變換機構4無效化，並使浮標3能夠自由地上升或下降。亦即是，藉由使直線-旋轉變換機構4無效化，就算是浮標3作上升或下降，直線-旋轉變換機構4亦並不會產生轉矩，因此發電機5係變得不會被驅動。

(2)構成為在上述特定區間中，使直線-旋轉變換機構4和發電機5之間的轉矩傳導停止。亦即是，伴隨著浮標3之上升或下降，雖然直線-旋轉變換機構4會產生轉矩，但是由於此轉矩係並不會到達發電機5處，因此發電機5係變得不會被驅動。後述之圖示的實施形態，係為本構成之其中一例。

(3)在上述特定區間中，構成為使發電機5進行無 負載運轉。亦即是，將發電機5從負載電路而開放。藉由此，從負載電路來看，水力發電裝置係成為並不作發電。

在圖10所示之實施形態中，發電控制手段GC，係將直線-旋轉變換機構4之公螺絲軸41和齒輪軸43相分離，並且在中介存在於公螺絲軸41和齒輪軸43之間的附加有符號45之構件的內部，內藏有公螺絲軸41之上部的軸承以及發電控制手段GC。而，發電控制手段GC，係經由電磁離合器所構成，並成為能夠對於公螺絲軸41和齒輪軸43之結合/分離作切換。亦即是，若是電磁離合器被作推壓，則公螺絲軸41和齒輪軸43係結合，而若是推壓被解除，則係分離。若是對於發電控制手段GC作控制並使公螺絲軸41和齒輪軸43結合，則公螺絲軸41之轉矩係傳導至齒輪軸43處。相對於此，若是對於發電控制手段GC作控制並使公螺絲軸41和齒輪軸43分離，則公螺絲軸41之轉矩係並不會傳導至齒輪軸43處。

故而，在浮標3之上升以及下降的所期望之區間中，若是使發電控制手段GC之電磁離合器解除推壓，則就算是公螺絲軸41作旋轉，也不會進行發電。另外，為了使發電控制手段GC與浮標3之移動相連動地而動作，例如係藉由省略圖示之感測器等的檢測手段，來檢測出浮標3之移動方向以及位置，並當判定浮標3之移動方向以及位置到達了特定區間處時，使發電控制手段GC如同上述一般地動作，而能夠設為並不進行發電。

接著，針對當前述特定區間為浮標3之上升時的第1 形態和為下降時的第2形態中，水力發電裝置之其他構成以及效果作說明。

〔第1形態中之構成及效果〕

供排水手段2，係可將對於水槽1內之每單位時間的供水量(供水速度)增多(提高)，而加快水槽1內之水位上升。若是提高供水速度，則水槽1內之水的流動係容易紊亂，當浮標3為較小型而其之與水接觸的面積為小的情況時，係變得容易受到影響。其結果，會有浮標3在上升時而搖動並使得直線-旋轉變換機構4無法進行順暢之變換動作的情形，或者是使直線-旋轉變換機構4之耐久性降低之虞。另外，當浮標3為大的情況時，由於其之質量係變大，因此就算是水槽1內之水的流動變得紊亂，也難以受到其之影響。

相對於此，在第1形態中，在浮標3之上升時，在直線-旋轉變換機構4處係成為不會作用有由發電所致的負載，故而，浮標3係成為自由，因此，係成為難以發生上述之問題。

浮標3，由於在其之下降時係經由其之質量來產生在發電中所利用之轉矩，因此，就算是浮標3較為小型，為了得到大的轉矩，亦以將質量盡可能地設定為大為理想。另外，浮標3之質量，係能夠在會使浮標3浮在水面的範圍內而設定為大。

若依據第1形態，則就算是在浮標3之上升時，伴隨 著供水而產生有水之流動的紊亂，亦由於在該區間中係並不進行發電，因此在實用上係難以發生對於浮標3、直線-旋轉變換機構4以及發電機5之影響，故而，係能夠提供一種將浮標3以及水槽1作了小型化的緊緻(compact)之小電力用水力發電裝置。

〔第2形態中之構成及效果〕

在第2形態中，係在水槽1內之水位的上升時，經由浮在水面上的浮標3來產生在發電中所利用之轉矩，而在下降時係並不進行發電。故而，為了在發電時得到大的轉矩，係幾乎不會受到浮標3之質量的影響，只要作用在浮標3處之水的浮力為大即可。因此，浮標3係亦可為輕量，只要將其之與水接觸的面積設定為大，則在水位之上升時便能夠將水之大的浮力變換為轉矩。另外，浮標3之質量，係只要為能夠讓浮標3藉由自身重量而降下的程度即可。

若依據第2形態，則由於係能夠將浮標3之質量縮小，因此係能夠提供一種輕量且移動為容易之水力發電裝置。

〔水力發電裝置之第5實施形態〕

參考圖11乃至圖13，針對水力發電裝置的第5實施形態作說明。另外，針對與圖1相同之部分，係附加同樣的符號並省略其說明。本實施形態，係構成為將浮標3之 降下時的發電中所需要之質量，藉由液體來得到，並且，將浮標3之上升時的發電中所需要之浮力，經由氣體來得到。又，係具備有：為了就算是水槽1之橫剖面積相較於浮標3之橫剖面積而並未大上多少的情況時，亦能夠並不對於浮標3造成阻礙地來從浮標3之上方而將水對於水槽1內作供水，並且在供水時之水的紊亂亦為少，而作了考慮並作了苦心設計之供水手段2A，和對於揚水作了考慮並作了苦心設計之排水手段2B。進而，係將發電機5之轉矩傳導部7的構成作了簡單化。

［浮標3〕

浮標3，係將第1以及第2外圍器33、34作了一體性結合。第1外圍器33，係於其之內部，具備有能夠將液體(例如水)作會使浮標3之全體的質量成為在浮標3之降下時的發電中所需要之期望值的量之內藏的容積。換言之，浮標3之質量，係構成為將其之大部分的比例經由被注入至內部之水來決定。第2外圍器32，係於其之內部，具備有能夠將氣體(例如大氣)作會使浮標3之浮力成為在浮標3之上升時的發電中所需要之期望值的量之封入的容積。故而，係能夠容易且低價地實現使在浮標3之下降時和上升時的發電量成為相等。另外，藉由在第1外圍器33處配設開閉栓，係成為能夠在製作、保管以及輸送時，預先將內部的水清除。因此，係能夠謀求水力發電裝置之輕量化以及輸送之便利性。又，藉由在第2外圍器34處 亦配設開閉栓，係能夠進行像是在內部裝入少量之水等的工程以對於浮標3之浮力作調整。

又，浮標3，較理想，係如圖11中所示一般，將第1以及第2外圍器33、34直接作接合，並且使第2外圍器34位置於第1外圍器33之下而一體性作結合，但是，亦可依序所期望之目的，而隔著適當之中間構件來相分離地作一體性結合。在圖示之實施形態中，浮標3之第1以及第2外圍器33、34，其外形係為相同之形狀。又，由於水槽1係成為圓筒狀，因此，浮標3之外形係成為圓盤狀，兩者之間係存在有適當的空隙。

進而，浮標3，係可使用適宜之材料來形成之。例如，係可使用FRP(強化塑膠)、金屬、窯業材料以及木材等。但是，為了提高發電效率，浮標3係以輕量為理想，因此，較理想，係以FRP、輕金屬以及SUS(不鏽鋼)作為主材料，並且在容許範圍內而盡可能設為薄壁。另外，在使用於FRP中之強化纖維中，係可使用玻璃、碳以及金屬氧化物等之無機質纖維。又，作為輕金屬，係可使用鋁(Al)、鈦(Ti)以及鎂(Mg)，或者是將此些之其中1種或複數種作為成分而包含的合金。

更進而，浮標3，係被設置有適當數量之被與其之內部作液密遮斷並作上下貫通之貫通孔3a。在圖示之實施形態的情況中，係以直線-旋轉變換機構4作為中心而沿著圓周來以90°間隔而形成有4個的貫通孔3a。而，在此些之貫通孔3a內，係可自由作相對性移動地而被插通有供 水管21。

〔供水手段2A〕

供水手段2A，係具備有供水管21、和上部槽23、和電磁閥24、以及水位感測器S。上部槽23，係在水槽1之上部而被與水槽1一體性地作配設，並從外部之未圖示的水源而經由流入管23a來在對於水槽1之供水前先預先儲存有水。供水管21，係從上部槽23之底部起，經由電磁閥24而朝向下方延伸存在，並被插入至水槽1之內部。而，供水管21之前端，係位在接近於水槽1之底部的位置處。因此，係能夠對於供水時之水的噴濺作抑制。水位感測器S，係為了對於水槽1內之水位作控制並將特定量之水導入至內部，而被作配設，並例如被裝著於供水管21之外面處。

又，對於上部槽23所進行之導入用水的導入，就算是在對於水槽1中之水的導入、發電以及排出的各工程中，亦能夠連續性地持續進行。因此，對於上部槽31之導入用水的每單位時間之供給量，就算為小亦無妨。

〔排水手段2B〕

排水手段2B，係具備有下部槽25以及電磁閥26。下部槽25，係為將從水槽1所排出之水作暫時性儲存的手段，並設為易於藉由未圖示之幫浦來放出至外部或者是排水而作再利用。另外，符號25a，係為排出管。電磁閥 26，當將水槽1內作排水時，係設為ON(開)，當進行供水時，係設為OFF(關)。

〔直線-旋轉變換手段4〕

直線-旋轉變換手段4，係被配設在水槽1內，其之公螺絲軸41的下端，係藉由軸承44而被軸固定在水槽1之底部的較理想為重心位置處，而上端係藉由軸承45而被軸固定在水槽1之上蓋11處。又，從公螺絲軸41之上端起而朝向上方一體性地延伸存在之滑輪軸43’，係藉由軸承46而可自由旋轉地被軸固定在上部槽23之底部外面處。滑輪軸43’之下部，係被構成為能夠經由電磁煞車而對於其之旋轉作拘束。母螺絲體42，其之一對係被分別固定在浮標3之上部以及下部處。進而，係以將直線-旋轉變換手段4從水而作遮蔽的方式，而配設有水遮蔽手段43。

水遮蔽手段43，係使用有一對，而使其中一方在上部之母螺絲體42和軸承45之間而將公螺絲軸41從外部而水密性地作包圍。又，另外一方係在下部之母螺絲體42和軸承46之間而將公螺絲軸41水密性地作包圍。在圖示之實施形態中，作為水遮蔽手段43，係使用伸縮管，但是，係並不被限定於此，亦可使用其他之可動防水手段，例如使用水密望遠鏡筒伸縮機構等。

〔轉矩傳導部7〕

轉矩傳導部7，係由轉矩取出部71、旋轉方向切換部72以及增速器73所構成。

(轉矩取出部71)

轉矩取出部71，係藉由滑輪軸43’，和第1以及第2滑輪71a’、71b’，和時序皮帶71c’，和旋轉軸71d’，以及齒輪71e’、71f’所構成。第1滑輪71a’，係被裝架在滑輪軸43’上。第2滑輪71b’，係被裝架在與滑輪軸43’相分離之旋轉軸71d’處，並經由時序皮帶711d而與第1滑輪711a相連動。在旋轉軸71d’處，係被裝架有齒輪71e’、71f’。

(旋轉方向切換部72以及增速器73)

旋轉方向切換部72以及增速器73，係為與第1實施形態相同之構成。

若依據以上所說明的第5實施形態，則係構成為將浮標3之第2外圍器34的容積增大並使在浮標3之上升時的浮力變大，並且，亦同樣的將第1外圍器33之容積增大，並在其之內部注入水等之液體而將浮標3之質量作所期望的增大，因此，在浮標3之上升時以及下降時，均能夠進行略同等之發電。又，由於係在浮標3之質量設定中使用水等之液體，因此，係為低價且係為容易，並且，在輸送等之不必要的情況時，由於係能夠將浮標3內之液體除去，因此係亦能夠謀求輕量化。另外，當在水槽1內之 排水時，若是以使水位較浮標3而更快地降低的方式來進行排水，則就算是在外圍器31中注入液體，亦能夠使所期望之質量作用在直線-旋轉變換機構4處。

〔水力發電裝置之第6實施形態〕

參考圖14，針對水力發電裝置的第6實施形態作說明。另外，針對與圖11相同之部分，係附加同樣的符號並省略其說明。本實施形態，係為將浮標3之第2外圍器34的容積相較於第5實施形態而設為較小者。將該容積作縮小的程度，係設定為雖然浮標3會浮起於水槽1之水面上並伴隨著水面之上升而上升，但是係並無法進行實質性之發電的程度。

故而，本實施形態，在僅當浮標3降下時才會進行發電之形態的情況中，係為合適。

若依據第6實施形態，則由於浮標3之第2外圍器34的容積係為小，因此係能夠將浮標3之全體縮小。其結果，係能夠提供一種小型且低價之水力發電裝置。又，當將浮標之大小維持於一定的情況時，則由於係能夠將浮標3之第1外圍器33的容積相對性增大，因此，係能夠將浮標3下降時之發電量增大。進而，係依據於所期望之目的，而除了電磁煞車47以外，亦使未圖示之電磁離合器中介存在於公螺絲軸41和滑輪軸43’之間，或者是在上述電磁煞車中追加上述之功能要素，藉由此，在浮標3之上升中，係將直線-旋轉變換機構4設為自由，而能夠順暢 且迅速地進行浮標3之上升。

〔水力發電裝置之第7實施形態〕

參考圖15，針對水力發電裝置的第7實施形態作說明。另外，針對與圖11相同之部分，係附加同樣的符號並省略其說明。本實施形態，係將浮標3設為薄壁，並且構成為將內部維持為中空地來作使用。

在本實施形態中，由於係為上述之構成，因此，係能夠將浮標3之浮力設為非常大，故而，當浮標3與水位一同地上升時，係能夠對於直線-旋轉變換機構4賦予大的轉矩。故而，係能夠利用大的轉矩而將發電量增大。

相對於此，當浮標3與水位一同地而降下時，由於浮標3之質量係為小，因此就算是直線-旋轉變換機構4作了旋轉，也不會產生為了發電所必要的轉矩。另外，藉由裝備如同第6實施形態中一般之電磁離合器，並在浮標3之降下時解除電磁離合器而將直線-旋轉變換機構4設為自由，係能夠將浮標3之降下順暢且迅速地進行。

〔水力發電系統之第1實施形態〕

以下，參考圖16以及圖17，針對本發明之水力發電系統的第1實施形態作說明。在本實施形態中，係將身為參考圖1乃至圖6所說明了的第1水力發電裝置之一對的WG1以及WG2，經由將其之水路作串聯連接，來構成水力發電系統之基本配置。另外，係可依據所期望之目的， 而將該基本配置之複數更進而作並聯及/或串聯連接。

亦即是，在圖10中，係在位置於上游之集水部8處確保在發電中所使用之水量，並從集水部8起而在能夠得到所需要之落差(水壓)的位置處，配設第1水力發電裝置WG1，且將其之供水管21a1經由水路而與集水部8作連接。又，在從第1水力發電裝置WG1之排水管22a1起而能夠得到所需要之落差(水壓)的位置處，配設第2水力發電裝置WG2，並將其之供水管21a2，經由水路而與第1水力發電裝置WG1之排水管22a1作連接。進而，係構成為將從第2水力發電裝置WG2之排水管22a2所流出的排水之至少一部份，經由幫浦9以及揚水管10來揚水至集水部8處。

接著，參考圖16、圖17以及圖1，針對水力發電系統的動作作說明。

從圖16之集水部8所供給而來之水，係在圖17之時間t0處，而開始從第1水力發電裝置WG1之供水管21a1來對於水槽內進行供水。藉由此，在圖1中，水槽1內之水位係上升，浮標3係開始上升，發電係一直進行至時間t1處為止。

若是成為時間t1，則供水係停止，並接著開始排水。藉由此，由於浮標3係開始下降，因此係進行排水時之發電，直到時間t2為止。又，與此同時地，第1水力發電裝置WG1之排水，係經由水路而從第2水力發電裝置WG2之供水管22a來供水至其之水槽1內，在第2水力發 電裝置WG2處，係進行由浮標3.之上升所致的供水時之發電，直到時間t2處為止。

若是成為時間t2，則在第1水力發電裝置WG1處，由於係再度從圖16之集水部8而將水供給至水槽1內，因此，係進行供水時之發電，直到圖17之時間t3處為止。與此同時地，在第2水力發電裝置WG2處，由於供水係停止，並接著被切換為排水，因此係進行排水時之發電，直到時間t3處為止。

進而，從第2水力發電裝置WG2而來之排水的一部份，係經由幫浦9以及揚水管10而被揚水並供給至集水部8處。如此這般，在本實施形態中，由於係將在發電中所使用的水之一部份作循環並再利用，因此，係成為能夠將為了發電所消耗的水量降低。故而，藉由在幫浦9處使用高效率之幫浦，係能夠盡可能地減少發電電力之降低，並且將能夠從水力發電系統所取出之電力增多。

如同由以上之說明而能夠理解一般，第1水力發電裝置WG1和第2水力發電裝置WG2，係將各別之供排水的時序相互偏移地進行運轉，藉由此，係構成為能夠將第1水力發電裝置WG1的排水立即作為第2水力發電裝置WG2之供水來使用。

在本實施形態中，係成為將從第2水力發電裝置WG2而來之排水的至少一部份，藉由幫浦9而揚水至集水部8處，而將該水循環使用在發電中。因此，係成為能夠將在水力發電中所使用之水量作節省。另外，用以驅動幫浦9 之電力，係可使用第2水力發電裝置WG2所發電之電力。但是，依據於期望，亦容許使用從其他系統所得到的電力。

又，若依據本水力發電系統，則亦可將河川之上游或例如水道系統中之供水塔，作為集水部8，並在河川下游或者是與供水塔相連之水道管處，設置水力發電裝置WG1、WG2。另外，在水道系統的情況時，由於只要是與所需要之落差相對應的水壓，則就算是並不存在有實際的落差，亦可使本發明之水力發電系統正常動作，因此，並不會特別造成問題。

〔水力發電系統之第2實施形態〕

參考圖18，針對水力發電系統的第2實施形態作說明。另外，針對與圖16相同之部分，係附加同樣的符號並省略其說明。本實施形態，係在下述之點為與第1實施形態相異：亦即是，係將從第2水力發電裝置WG2而來之排水暫時積蓄在第2集水部8B中，並將積蓄在此集水部8B中之排水，經由幫浦9來揚水至位於落差為高的位置之第1集水部8A處。

若依據本實施形態，則由於就算是在並非為第2水力發電裝置WG2之排水工程的時間帶中，亦能夠進行揚水，因此，就算是較為小容量之幫浦P，亦能夠進行所期望之量的揚水。又，若是使用第2實施形態之水力發電裝置所具備的幫浦裝置P來進行揚水，則係成為不需要為了 進行揚水而使用電力。進而，亦可依據所期望之目的，而在第2實施形態之水力發電裝置中，係可代替幫浦裝置P而裝備發電機，並且將揚水用之幫浦配設在集水部或者是其之近旁處，而使用藉由上述發電機所產生之電力來驅動幫浦裝置P。藉由此，係能夠將相對於幫浦裝置P之配管簡單化，或者是將對於幫浦之配設位置的自由度提升。

〔水力發電系統之第3實施形態〕

參考圖19以及圖20，針對水力發電系統的第3實施形態作說明。本實施形態，若是作概略性說明，則係將參考圖11所說明了的第5實施形態之水力發電裝置的複數台(例如如同圖示一般之3台)，使用其之主要部分來以使水之流動成為串聯性的方式而作直接連結，而將複數台之水力發電裝置構成為緊緻化且不會有無謂之動作的水力發電系統。

亦即是，在圖19中，符號LG1係代表第1段之水力發電裝置，同樣的，符號LG2係代表第2段，符號LG3係代表第3段的水力發電裝置。

第1段之水力發電裝置LG1，如同在與圖11之對比中而能夠理解一般，係將下部槽25卸下。第2段之水力發電裝置LG2，係將上部槽23以及下部槽25均卸下。第3段之液體力發電裝置LG3，係將上部槽23卸下。

第1段之水力發電裝置LG1，係將從上部槽23而來之水最先導入至水槽1中，並最先開始發電。又，第1段 之水力發電裝置LG1的水槽1之底部，係直接性地接合於第2段之水力發電裝置LG2的上部槽23之底板部處。伴隨於此，第1段之水力發電裝置LG1的水槽1之底部的電磁閥26係被卸下，但是，第2段之水力發電裝置LG2的電磁閥24，係亦兼具有電磁閥26之功能。因此，在第1段之水力發電裝置LG1處，若是水槽1進行排水，則其係即時性地成為對於第2段之水力發電裝置LG2的水槽1之供水。其結果，由於對於水槽1之水的導入係變快，因此在導入時所產生的發電之休止時間係變短。

第2段之水力發電裝置LG2，由於係於該處而將在第1段之水力發電裝置LG1而進行了發電後之水接著作導入，因此，係第2個進行發電。又，和第1段之水力發電裝置LG1處的與第2段之水力發電裝置LG2之間之接合同樣的構成，第3段之水力發電裝置LG3的電磁閥24，係亦兼具有第2段之水力發電裝置LG2的電磁閥26之功能。故而，其之作用以及效果，亦係與上述相同。

第3段之水力發電裝置LG3，由於係於該處而將在第2段之水力發電裝置LG2而進行了發電後之水接著作導入，因此，係最後進行發電。又，根據與上述相同之理由，由於從第2段之水力發電裝置LG2而來的排水係即時性地被導入至第3段之水力發電裝置LG3的水槽1內，因此，係發揮與上述相同之作用、效果。若是接續於水槽1之降下時而在上升時所進行之發電結束，則電磁閥26係成為ON(開)，水係被排出至下部槽25內，因此，係對 於外部而排水。

接著，參考圖20中所示之時序表，針對水力發電系統的第3實施形態中之動作的時序作說明。在此例中，為了方便說明，係將對於水槽1之供水時間，相較於降下以及上升時間而設定為其之1/3，但是，藉由將每單位時間之供水量增加，實際上係能夠作更進一步的縮短。

另外，在圖20中，第1行係將「S」為3台之液體力發電裝置中的段數，將時間均為相等之單位時間1-27以時間經過的順序來作展示。第1列之「段」，係將液體力發電裝置之段數，以數字1~3來分別代表段數。在第2列中，「供水」係代表對於水槽1之水的導入工程，「發電(上升)」係代表被形成有供水的水槽1之上升時而進行發電的工程，「發電(降下)」係代表在被作了排水之水槽1的降下時而進行發電之工程，「前排水/供水」係代表同時進行前一段之水槽1的排水和自身之段的供水之工程，「排水」係代表在最終段(第3段)處的對於下部槽25之排水。「發電台數」係代表在單位時間中之3台中的發電台數，「發電率(%)」係代表在單位時間1-27中之發電時間的%。在位置於時間單位1-27之列和供水-排水之行之間的交點處之欄中所記入的「箭頭」，係代表其乃身為供水/排水之工程，「○」係代表其乃身為發電之工程。故而，在發電工程中若是連續有3個的「○」，則係代表在單位時間×3倍的時間中而進行有發電。

如同由圖20而能夠理解一般，3台的水力發電裝置 LG1、LG2、LG3，由於係在從供水開始起直到排水結束為止的各工程中，恆常地且同時地進行發電動作，因此，係能夠得到連續之電力。又，當浮標3從上升而轉換為下降時，發電輸出係容易瞬間性降低或瞬間中段，但是，在某一段之水力發電裝置進行上述轉移時，由於其他段之水力發電裝置係在上升或者是下降之途中而正進行安定之發電，因此，對於作為全體之發電所賦予的影響係為少。

如同以上所說明一般，水力發電系統之第3實施形態，由於係除了反覆進行上述之動作以外，亦成為將複數段之水力發電裝置LG作了串聯性直接連結之構成，因此，係有著在其之動作中所需要的水之必要落差為顯著的低之優點。又，在並不需要為了對於第1段之水力發電裝置LG1進行供水而賦予特別之落差的簡單性上，係具備有特徵。並且，由於係藉由1次之供水而進行多段連續發電，因此，係具備有能夠得到高發電效率和安定之發電電力的優秀之優點。

1‧‧‧水槽

11‧‧‧上蓋

11a、11b‧‧‧開口

12‧‧‧支柱

13‧‧‧水槽本體

2‧‧‧供排水手段

21‧‧‧供水口

21a‧‧‧供水管

22‧‧‧排水口

22a‧‧‧排水管

3‧‧‧浮標

31‧‧‧連動手段

31a‧‧‧連動構件

4‧‧‧直線-旋轉變換機構

41‧‧‧公螺絲軸

41a‧‧‧公螺絲溝

42‧‧‧母螺絲體

42a‧‧‧母螺絲溝

43‧‧‧齒輪軸

44、45、46‧‧‧軸承

5‧‧‧發電機

6‧‧‧外被覆

61‧‧‧外被覆本體

62‧‧‧蓋體

7‧‧‧轉矩傳導部

71‧‧‧轉矩取出部

71a‧‧‧第1齒輪

71b‧‧‧第2齒輪

72‧‧‧旋轉方向切換部

73‧‧‧增速器

8‧‧‧集水部

9‧‧‧幫浦

10‧‧‧揚送水管

GU‧‧‧發電單元

〔圖1〕本發明之水力發電裝置的第1實施形態之正面縱剖面圖。

［圖2〕沿著圖1之Ⅱ-Ⅱ’線的剖面圖。

〔圖3〕沿著圖1之Ⅲ-Ⅲ’線的剖面圖。

〔圖4〕沿著圖1之Ⅳ-Ⅳ’線的剖面圖。

〔圖5〕沿著圖1之V-V’線的剖面圖。

〔圖6〕對於本發明之其中一種實施形態的水力發電裝置之直線-旋轉變換機構作展示的(a)擴大橫剖面圖以及(b)擴大重要部分縱剖面圖。

〔圖7〕本發明之水力發電裝置的第2實施形態之正面縱剖面圖。

〔圖8〕本發明之水力發電裝置的第2實施形態之部分切缺側面剖面圖。

〔圖9〕本發明之水力發電裝置的第3實施形態之正面縱剖面圖。

〔圖10〕本發明之水力發電裝置的第4實施形態之正面縱剖面圖。

〔圖11〕本發明之水力發電裝置的第5實施形態之正面縱剖面圖。

〔圖12〕沿著圖11之Ⅱ-Ⅱ’線的剖面圖。

〔圖13〕沿著圖11之Ⅲ-Ⅲ’線的剖面圖。

〔圖14〕本發明之水力發電裝置的第6實施形態之正面縱剖面圖。

〔圖15〕本發明之水力發電裝置的第7實施形態之正面縱剖面圖。

［圖16〕本發明之水力發電系統的第1實施形態之模式配置圖。

［圖17〕本發明之水力發電系統的第1實施形態之在供水以及排水的1個週期中之時序表。

〔圖18〕本發明之水力發電系統的第2實施形態之模 式配置圖。

〔圖19〕本發明之水力發電系統的第3實施形態之正面剖面圖。

〔圖20〕對於本發明之各水力發電系統的協同動作作說明之時序表。

1‧‧‧水槽

11‧‧‧上蓋

11a、11b‧‧‧開口

11c‧‧‧滾輪軸承

12‧‧‧支柱

13‧‧‧水槽本體

14‧‧‧導引軌

2‧‧‧供排水手段

21‧‧‧供水口

22‧‧‧排水口

3‧‧‧浮標

31‧‧‧連動手段

31a‧‧‧連動構件

32‧‧‧導引滾輪

4‧‧‧直線-旋轉變換機構

41‧‧‧公螺絲軸

42‧‧‧母螺絲體

43‧‧‧齒輪軸

44、45、46‧‧‧軸承

5‧‧‧發電機

6‧‧‧外被覆

61‧‧‧外被覆本體

62‧‧‧蓋體

7‧‧‧轉矩傳導部

71‧‧‧轉矩取出部

71a‧‧‧第1齒輪

71b‧‧‧第2齒輪

72‧‧‧旋轉方向切換部

72a‧‧‧推力軸

72a1‧‧‧栓槽溝

72b、72c‧‧‧驅動斜齒輪

72d‧‧‧推力裝置

72e‧‧‧從動軸

72f‧‧‧從動斜齒輪

GU‧‧‧發電單元

Claims (8)

1. 一種水力發電裝置，其特徵為，具備有：可進行供水以及排水之水槽(1)；和以在水槽(1)內而浮上的方式被作配設，並隨著伴隨於水槽(1)內之供水以及排水的水面之變動而上升以及下降之浮標(3)；和將浮標(3)之直線運動變換為旋轉運動之直線-旋轉變換機構(4)；和藉由直線-旋轉變換機構(4)之旋轉運動而被作驅動並發電之發電機(5)，前述直線-旋轉變換機構(4)，係具備有公螺絲軸(41)以及螺合於公螺絲軸(41)處之母螺絲體(42)，公螺絲軸(41)係可自由旋轉地被支持，母螺絲體(42)係以與浮標(3)之上升以及下降時的直線運動相連動並且藉由該連動時之直線位移而使公螺絲軸(41)旋轉的方式，而被作配設，前述發電機(5)，係藉由公螺絲軸(41)之旋轉而被作驅動。
2. 如申請專利範圍第1項所記載之水力發電裝置，其中，浮標(3)，係具備有延伸存在於水槽(1)之外之連動手段(31)，直線-旋轉變換機構(4)，係被配設在水槽(1)之外部，並且，母螺絲體(42)係被配設在浮標(3)之連動手段(31)處。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之水力發電 裝置，其中，浮標(3)，係相對於水槽(1)而並不旋轉，直線-旋轉變換機構(4)，係被配設在浮標(3)之重心位置近旁處。
4. 如申請專利範圍第1~3項中之任一項所記載之水力發電裝置，其中，係具備有：因應於伴隨著水槽(1)內之供水以及排水所導致的水槽(1)之質量變化，而使水槽(1)上下運動之水槽上下移動手段(110)；和將水槽(1)之上下運動變換為旋轉運動並取出轉矩之第2直線-旋轉變換手段(120)；和經由以第2直線-旋轉變換手段(120)所變換為旋轉運動之轉矩而動作之轉矩利用手段(130)。
5. 如申請專利範圍第1~4項中之任一項所記載之水力發電裝置，其中，係具備有：以在浮標(3)之上升以及下降動作的特定區間中而並不進行發電的方式，來作控制之發電控制手段(GC)。
6. 如申請專利範圍第1~5項中之任一項所記載之水力發電裝置，其中，浮標(3)，係具備有第1外圍器(33)、以及結合於第1外圍器(33)之下部處的第2外圍器(34)，在第1外圍器(33)內，係被注入有液體，在第2外圍器(34)內，係被注入有氣體。
7. 一種水力發電系統，其特徵為：係具備有成對之如申請專利範圍第1~6項中之任一項所記載之水力發電裝置(WG1)、(WG2)，當將成對 之水力發電裝置(WG1)、(WG2)的其中一方作為第1水力發電裝置(WG1)，並將另外一方作為第2水力發電裝置(WG2)時，係將第2水力發電裝置(WG2)之供水部隔著可進行供水之落差來與第1水力發電裝置(WG1)之排水部作連接，並在第2水力發電裝置(WG2)之排水部和第1水力發電裝置(WG1)之供水部側之間，使幫浦(P)中介存在，並將從第2水力發電裝置(WG2)而來之排水的至少一部份循環供水至第1水力發電裝置(WG1)處，並且，將第1以及第2水力發電裝置(WG1)、(WG2)，以使供排水之時序相互偏移的方式來作運轉。
8. 一種流體力發電系統，其特徵為：係使如申請專利範圍第1~6項中之任一項所記載之水力發電裝置的複數將水槽作直接連結，而構成為進行多段發電。