WO2006123796A1

WO2006123796A1 - 係留浮上型水力発電機

Info

Publication number: WO2006123796A1
Application number: PCT/JP2006/310074
Authority: WO
Inventors: Kenichi Nakajima
Original assignee: Kenichi Nakajima
Priority date: 2005-05-17
Filing date: 2006-05-15
Publication date: 2006-11-23
Also published as: JPWO2006123796A1; JP4753382B2

Abstract

本発明は、流れの速い浅い場所、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(11)である。本発明の係留浮上型水力発電機(11)は、流水のエネルギーを利用して、水車部(13)に形成される水車(131)を回転させるとともに、前記水車(131)によって駆動される発電機(141)を備えている係留浮上型水力発電機(11)において、流水を取水口(121)から取り入れて、下流の前記水車部(13)へ導く取水部(12)と、前記水車部(13)を通過した流水を、下流の放水口(151)ヘ導く放水部(15)と、前記取水部(12)と前記水車部(13)と前記放水部(15)から構成す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する下面を持つ水中翼(16)と、から構成することを特徴とするとともに、前記放水口が前記水中翼の下面(161)の機能により形成する水位の低い場所に、流水を放水するように配置する構成を有する。

Description

係留浮上型水力発電機

技術分野明本発明は、流れが速く浅い場所、流れが波立ち荒れている急流など、流れの田

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書

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、ァゥトドア一用、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。

背景技術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— 286 93 5号公報には、水車の両側にフロ一トを付けた浮上式水力発電機が開示されている。特開 200 1— 1 3 2607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 200 3— 24748 1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、高いェ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。しカゝし、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。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つた。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^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。発明の開示

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、から構成されていることを特徴とするとともに、前記放水口が、前記水中翼の下面により形成される水位の低い場所に、流水を放水するように配置されている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茶電機において、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、力、ら少なくとも構成されていることを特徴とするとともに、前記放水口が、流水を前記水中翼によって形成される水位の低い窪みに、放水するように配置されている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 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め O p„ . ..

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。その水位の差のヱネルギ一が、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。図面の簡単な説明 - 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 Γ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, 発明を実施するための最良の形態

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 8 1の中に実験用水中翼 8 2を、流れ 8 1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 8 2 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 8 2の後縁の下流側は、周りより水位が低い窪み 8 3ができる。この現象を利用して、実験用水中翼 8 2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 8 2の後縁の周りより水位の低い窪み 8 3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 8 2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力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究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力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、水中翼の下面の後緣を鋭角にすると、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 ®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搔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、水中翼の下面力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。

(実施例）

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 1 1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

1 1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 1 1は、流水を取水口 1 2 1から取り入れて、下流の水車部 1 3 へ導く取水部 1 2と、その流水により回転する水車 1 3 1 と、その水車 · 1 3 1により駆動される発電機 1 4 1が設けられている水車部 1 3 と、水車部 1 3を通過した流水を、下流の放水口 1 5 1 へ導く放水部 1 5と、取水部 1 2と水車部 1 3と放水部 1 5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 1 6 1を持つ水中翼 1 6と、から構成されている。

取水部 1 2は、上流側に取水口 1 2 1が設けられた筒体であり、取水口 1 2 1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 1 2の下流に水車部 1 3が設けられている。取水口 1 2 1から取水された流水は、取水部 1 2を通過することにより加速されて、水車部 1 3に入り水車 1 3 1を回転させる。また、取水部 1 2には、浮上調節翼 1 2 2と係留部材 1 2 3が設けられている。

浮上調節翼 1 2 2は、取水部 1 2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 1 2 2が水面を滑走することにより、水面に対して取水口 1 2 1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 1 6と.協調して係留浮上型水力発電機 1 1が安定した状態で浮上できる。

係留部材 1 2 3は、係留ワイヤー 1 2 4を取り付ける金具で、係留ワイヤー 1 2 4により係留浮上型水力発電機 1 1が係留される。水車部 1 3は、取水部 1 2により加速された流水により回転する水車 1 3 1 と、水車 1 3 1の内側に形成され、水車 1 3 1により駆動される発電機 1 4 1と、その水車 1 3 1と発電機 1 4 1を支持する、前支柱体 1 3 4と後支柱体 1 3 5とから構成されている。

水車 1 3 1は、水車羽 1 3 2が、水車羽取り付け部 1 3 3に形成されている。そして、水車羽取り付け部 1 3 3は、発電機駆動軸 1 4 2に固定され、水車羽 1 3 2と水車羽取り付け部 1 3 3と発電機駆動軸 1 4 2が、一体で回転する構造になっている。また、発電機駆動軸 1 4 2は、前支柱体 1 3 4に装着された軸受 1 3 6により回転可能に支持されている。

発電機 1 4 1は、水車羽取り付け部 1 3 3の内側に形成され、防水の発電機外側カバー 1 4 4に覆われている。発電機駆動軸 1 4 2が発電機外側力パー 1 4 4を貫通する部分は、メカニカルシール 1 4 3により防水されている。また、発電機外側カバー 1 4 4は、後支柱体 1 3 5により固定されている。発電機 1 4 1 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 1 5は、水車部 1 3を通過した流水を、放水口 1 5 1の形状に、流水を変形させながら放水口 1 5 1へ導いている。また、放水口 1 5 1は、水中翼の下面 1 6 1と水中翼の上面 1 6 2に挟まれる構造になっている。これにより、一部放水部 1 5が水中翼 1 6の内部に形成されている。また、流水を均等に放水口 1 5 1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 1 5 1は、水中翼の下面 1 6 1と水中翼の上面 1 6 2に挟まれる構造になっている。これにより、放水口 1 5 1から放水される流水は、水中翼の下面 1 6 1を流れる流水と、水中翼の上面 1 6 2を流れる流水に挟まれる。このため、水車 1 3 1を通過した流水が、効率良く放水できる。

水中翼 1'· &は、水中翼の前縁 1 6 3が水面下に配置されている。その、水中翼の前縁 1 6 3を起点に、水中翼の下面 1 6 1は、流水に対してプラス迎え角になっていて、放水口 1 5 1の一辺まで形成されている。また、水中翼の上面 1 6 2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 1 6 2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 1 5 1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 1 6 3が水面下に配置されている。水中翼の後縁 1 6 4側を切断して、その切断面の場所が放水口 1 5 1になっている。したがつて、放水口 1 5 1が水中翼の下面 1 6 1と水中翼の上面 1 6 2に挟まれるように形成されている。

水中翼 1 6は、放水口 1 5 1を、水中翼の下面 1 6 1と水中翼の上面 1 6 2 で挟む構造になっている。この構造により、水中翼の下面 1 6 1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 1 5 1を配置できる。

水中翼 1 6は、水中翼の上面 1 6 2がマイナスの迎え角になっているので、水中翼の上面 1 6 2にマイナスの揚力が発生する。すなわち、水中翼 1 6は、水中翼の前縁 1 6 3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 1 6 3から水中翼の上面 1 6 2を通過して、水中翼の上面の後縁 1 6 6側へ流れ落ちる。そして、その流水により、水中翼の上面 1 6 2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 1 6 1に発生する揚力により、放水部 1 5が過剰に浮き上がる現象を調節する。なお、放水部 1 5が過剰に浮き上がると、水位の差が減少する。

水中翼 1 6は、水中翼の前縁, 1 6 3の上流側に、水中翼昇降舵 1 7が設けられている。また、水中翼 1 6の両端に、水中翼垂直板 1 8が設けられている。その水中翼垂直板 1 8の外側に、側面水中翼 1 9が設けられている。

水中翼垂直板 1 8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 1 6の両端に、水中翼の上面 1 6 2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 1 6 2を流れる流水が、水中翼 1 6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 1 9は、水中翼の下面の後縁 1 6 5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 1 8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 1 6 1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 1 7は、水中翼の前縁 1 6 3より、上流側へ伸びる形状で形成されている。また、水中翼の前緣 1 6 3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 1 7 6より、駆動する構造になっている。水中翼昇降舵 1 7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ができる。

第 5図は、水中翼昇降舵 1 7の駆動概要を示す。水中翼昇降舵用制御装置 1

7 7により、水中翼昇降舵モーター 1 7 6が駆動され、それにより、水中翼昇降舵用ウォームギア 1 7 4が回転する。それにより、ピン 1 7 5が付いているギア一が回転する。このギア一は半回転に、水中翼昇降舵用制御装置 1 7 7により限定制御される。ピン 1 7 5と長穴 1 7 3を持つ回動部材 1 7 2が組み合って、水中翼昇降舵支点金具 1 7 1を軸に水中翼昇降舵 1 7が上下に回動する。水中翼昇降舵用制御装置 1 7 7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 1 1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 1 1は、実施例 1の係留浮上型水力発電機 1 1よりも簡単な構造になっている。

水中翼 1 6は、水中翼の上面 1 6 2を流水がオーバーフローしない形状になつている。水中翼の下面 1 6 1の機能は、本発明の水中翼の下面の機能と同等でめる。

実施例 2の係留浮上型水力発電機 1 1において、水中翼 1 6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 1 6の形状により、水中翼の後縁 1 6 4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 1 2 1と放水口 1 5 1の間に水位の差が発生する。

また、放水部 1 5は、水車部 1 3から直接.、放水口 1 5 1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 1 3 1を通過する流速を速くできる。係留浮上型水力発電機 1 1の発電出力は、水車 1 3 1を通過する、単位時間当たりの流量に比例する。水車 1 3 1を通過する流速が速くなると、水車 1 3 1など装置が小型になる。この水中翼 1 6の機能により、係留浮上型水力発電機 1 1が小型になる。

なお、放水口 1 5 1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 1 1は、水中翼の下面 1 6 1の機能により、放水部 1 5 1が過剰に浮き上がる。その解決方法は、水中翼 1 6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。スリツトの形状を逆三角形にすると、放水口 1 5 1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 1 6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 1 1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 1 1が、実施例 1と実施例 2と異なっている点は、放水口 1 5 1近傍に川底方向に下がる傾斜面 2 0 1を前部に備えた射流翼 2 0が設けられている。また、浮上調節翼 1 2 2 Α、発電機部 1 4、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。

浮上調節翼 1 2 2 Α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 1 2 1 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 1 6と協調して係留浮上型水力発電機 1 1 が安定した状態で浮上できる。

射流翼 2 0は、放水口 1 5 1近傍に川底方向に下がる傾斜面 2 0 1を前部に備えた形状で設けられている。この傾斜面 2 0 1により、放水部 1 5が水中翼の下面 1 6 1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 2 0は、流水を放水口 1 5 1から放水する効率を上げる。なお、射流翼 2 0は、放水口 1 5 1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 1 4により発生した電力は、出力リード線 1 4 5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 1 1は、放水口近傍に翼状の射流翼 2 0が設けられており、浮上調節翼 1 2 A、発電機部 1 4、の取り付け位置が異なつている点で実施例 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 1 6は、水中翼の前縁 1 6 3が水面下に配置されている。これにより、水中翼の上面 1 6 2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 1 5 1は、水中翼の下面 1 6 1と水中翼の上面 1 6 2に挟まれる構造になっている。これにより、放水口 1 5 1から放水される流水は、水中翼の下面 1 6 1を流れる流水と、水中翼の上面 1 6 2を流れる流水に挟まれる。このため、水車部 1 3を通過した流水が、効率良く放水できる。浮上調節翼 1 2 2 A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 1 2 1 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 1 6と協調して係留浮上型水力発電機 1 1 が安定した状態で浮上できる。

射流翼 2 0は、放水口 1 5 1近傍に翼状の形状で設けられている。この翼状の射流翼 2 0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 1 5が水中翼の下面 1 6 1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 2 0は、流水を放水口 1 5 1から放水する効率を上げる。なお、射流翼 2 0は、放水口 1 5 1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ょぴ発電機は、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、鲭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 _ό 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。産業上の利用可能性以上のように、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、ァゥトドア一用、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。

Claims

請求の範囲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、

から構成されていることを特徴とするとともに、

前期放水口が、記水中翼の下面により形成される水位の低い場所に、流水を放水するように配置されていることを特徴とする係留浮上型水力発電機。

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。

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。

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、前記水車によつ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、

—から少なくとも構成されていることを特徴とするとともに、

前記放水口が、流水を前記水中翼によって形成される水位の低い窪みに放水するように配置されていることを特徴とする係留浮上型水力発電機。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 4に記載された係留浮上型水力発電機。

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。