WO2018155646A1 - 水力発電装置 - Google Patents

Abstract

人力により水力発電装置を水路から容易に引き上げ可能にすると共に、計画した場所に確実に設置することができる水力発電装置を提供する。この水力発電装置は、少なくとも１つの水力発電モジュール(3)であって、それぞれ、水力を回転力に変換する翼車(2)を有する少なくとも１つの水力発電モジュール(3)と、少なくとも１つの水力発電モジュール(3)の翼車(2)の回転により発電する発電機(６)と、少なくとも１つの水力発電モジュール(3) の各水力発電モジュール(3)をそれぞれ支持する少なくとも１つの架台(11)と、水路に固定されて少なくとも１つの架台(11)を支持する固定フレーム(10)とを備える。少なくとも１つの架台(11)は、固定フレーム(10)に対し、その架台(11)が支持する水力発電モジュール(3)が、その翼車(2)の下端が水路の水面よりも下に位置する水没姿勢をとる位置と、その架台(11)が支持する水力発電モジュール(3)が、その翼車(2)の全体が水路の水面よりも上に位置する待機姿勢をとる位置と、に渡って回転可能に支持されている。

Description

水力発電装置 関連出願

　本出願は、２０１７年２月２７日出願の特願２０１７－０３４８０１、２０１７年１２月２１日出願の特願２０１７－２４５１６３および２０１８年２月２日出願の特願２０１８－０１７０２１の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。

　この発明は、水路に設置される水力発電装置に関する。

　水力発電装置は、流水が持つ運動エネルギーを、発電に利用するシステムである。この水力発電装置の中で小型ものは、農業用水等の水路に設置して利用されている（例えば、特許文献１）。このような水路に設置される水力発電装置は、先ずi)設置のために、水路に投入しなければならない。また、ii)メンテナンスのため、回転翼またはギヤ、オイルシール等の交換の際、水力発電装置を水路から引き上げる必要がある。さらに、iii)増水等の緊急時にも、溢水や水力発電装置の損傷を防止するために、水路から引き上げる必要がある。従来は水力発電装置を水路から引き上げる際、クレーン車、または、大掛かりな引き上げ機構を使用していた。

特開２０１５－０１４２１９号公報

　水路に適用される水力発電装置は、通常、水路に翼を水没させ発電しているが、上述の如く、上記ii)、iii)の非定常時には、水力発電装置を水路から引き上げる必要がある。特に、上記iii)の緊急時には、迅速に水力発電装置を水路から引き上げる必要がある。しかしながら、従来は、クレーン車等を使用し、３人以上で作業し対応していた。

　また、上記i)の水力発電装置の設置の際も、水路は比較的速い流速があり、クレーン車で水力発電装置を水路に投入すると、最初に水没する翼が流速により下流側に流されて水力発電装置全体が下流側に流されたり、流速により水力発電装置が振動したり、所定の場所に設置することが難しかった。もちろん、この作業も３人以上で対応していた。

　この発明の目的は、人力により水力発電装置を水路から容易に引き上げ可能にすると共に、計画した場所に確実に設置することができる水力発電装置を提供することである。

　この発明の水力発電装置は、少なくとも１つの水力発電モジュールであって、それぞれ、水力を回転力に変換する翼車を有する少なくとも１つの水力発電モジュールと、前記少なくとも１つの水力発電モジュールの翼車の回転により発電する発電機と、前記少なくとも１つの水力発電モジュールの各水力発電モジュールをそれぞれ支持する少なくとも１つの架台と、水路に固定されて前記少なくとも１つの架台を支持する固定フレームとを備えた水力発電装置であって、
　前記固定フレームは、この固定フレームを前記水路に固定する固定具を含み、
　前記少なくとも１つの架台は、前記固定フレームに対し、
　　その架台が支持する水力発電モジュールが、その翼車の下端が前記水路の水面よりも下に位置する水没姿勢をとる位置と、
　　その架台が支持する水力発電モジュールが、その翼車の全体が前記水路の水面よりも上に位置する待機姿勢をとる位置と、に渡って回転可能に支持されている。

　前記「水路」の水面は、定められた高さにあるとする。

　この構成によると、固定フレームに対し、翼車の下端が水路の水面より下に位置する水没姿勢と、翼車の全体が水路の水面より上に位置する待機姿勢とに渡って、少なくとも１つの架台のそれぞれが回転可能に支持されているため、次のように使用することができる。

　この水力発電装置の設置時には、翼車を待機姿勢のまま目的地である水路まで運搬する。この水力発電装置の架台には水力発電モジュールが支持されている。前記水路には、予め、固定具により固定フレームが設置されている。水力発電モジュールおよび架台を目的地に到着させた後、翼車の待機姿勢を維持した状態で、固定フレームに架台を支持する。その後、架台を人力により回転させて翼車の下端が前記水路の水面より下に位置する水没姿勢にする。この水没姿勢において、翼車の回転により発電機は発電する。このように水力発電装置を、計画した場所に確実に設置することができる。

　この水力発電装置を水路から引き上げる場合、架台を人力により回転させて翼車の全体が水路の水面より上に位置する待機姿勢にする。このように水力発電装置を水路から容易に引き上げることができる。前記待機姿勢において、水力発電装置をメンテナンスすることができ、また増水等の緊急時に、水力発電装置に異常が発生することを未然に防止することができる。

　前記固定フレームに対し前記少なくとも１つの架台を回転させる少なくとも１つの操作手段を備え、この操作手段は、回転させられる前記少なくとも１つの架台および前記固定フレームに着脱自在であってもよい。この場合、固定フレームに架台が支持され、且つ、架台に操作手段が装着された状態で、固定フレームに対し架台を操作手段により回転させることができる。したがって、固定フレームに対し、架台を操作手段により容易に回転させることができる。

　前記少なくとも１つの操作手段が、回転させられる前記少なくとも１つの架台および前記固定フレームに装着されたとき、前記少なくとも１つの操作手段は、前記少なくとも１つの架台を、この架台が支持する水力発電モジュールが前記水没姿勢および前記待機姿勢のいずれか一方の姿勢をとるように保持するものであってもよい。この場合、架台を操作手段により回転させ水没姿勢および待機姿勢のいずれか一方の姿勢において、架台および固定フレームに操作手段を装着することで、前記一方の姿勢を簡単且つ確実に保持することができる。

　前記少なくとも１つの架台の回転軸心に対して、前記少なくとも１つの水力発電モジュールとは反対側に設けられた重錘を備えたものであってもよい。この場合、この水力発電装置を運搬等する際、架台の回転軸心に対して、架台の水力発電モジュールと反対側に設けられた重錘により、翼車を待機姿勢のまま維持することができる。したがって、この水力発電装置の運搬等を容易に行うことができる。

　前記少なくとも１つの架台に一体に設けられ前記固定フレームに対し前記架台を回転させる回転軸と、この回転軸を回転自在に支持し、前記固定フレームに着脱自在に設けられる回転軸受部とを備えたものであってもよい。この場合、回転軸受部が固定フレームから離脱した状態で、水力発電モジュールおよび架台を運搬し得る。回転軸受部が固定フレームに装着された状態で、回転軸を回転中心として架台を回転させることができる。

　前記回転軸受部は、前記回転軸と接触する面に樹脂製摺動材を備えていてもよい。この場合、回転軸を回転軸受部に対しスムーズに回転させ得ると共に回転軸等の錆の発生を抑制することができる。発錆からの固着によって回転軸の回転が渋くなることもない。

　前記少なくとも１つの架台は、それぞれ、前記固定フレームに対して、対応する蝶番により、前記少なくとも１つの水力発電モジュールが前記水没姿勢をとる位置と前記待機姿勢をとる位置とに渡って回転可能に連結されたものであってもよい。この場合、架台を回転させる回転軸等を省けるため、水力発電装置全体の軽量化およびコンパクト化を図ることができる。これにより、この水力発電装置の搬送、設置、引き上げ等を容易に行うことが可能となる。また製造コストの低減を図ることができる。

　さらに、前記少なくとも１つの架台に固定され、かつ前記固定フレームに対し回転自在な水路の幅方向に延びる回転軸と、この回転軸を前記固定フレームに対して回転させる回転機構と、この回転機構を前記水路の外から手動で操作可能な操作具とを備え、前記少なくとも１つの架台が前記回転軸と共に回転することにより、前記１つの水力発電モジュールが前記水没姿勢と前記待機姿勢との間で姿勢変更可能であってもよい。

　この構成によると、操作具により回転機構を操作することで、回転軸と共に架台が回転して、架台が、正確には架台および水力発電モジュールが、翼車が水面より下に位置する水没姿勢と翼車が水面より上に位置する待機姿勢とに切り替わる。操作具は水路の外から手動で操作可能であるため、上記架台の姿勢切り替えを、機械を使用せずに、かつ作業者が水路内に入らずに行うことができる。このため、水路の側壁に落下防止柵が設置されている場合でも、作業者が落下防止柵を乗り越えることなく、架台の姿勢切り替え作業を行うことができる。また、架台の姿勢切り替え作業は、操作具を操作するだけの簡単な作業であるため、少人数、例えば一人でも行うことができる。このため、増水等の緊急時にも、翼車を水路から引き上げることが可能である。

　前記回転機構は、ウォームギヤ、滑りねじ、およびボールねじのいずれか１つにより、前記操作具の動作を前記回転軸の軸心回りの回転動作に変換して前記回転軸に伝達してもよい。ウォームギヤ、滑りねじ、およびボールねじのいずれであっても、架台が水没姿勢と待機姿勢とに姿勢変更するように回転軸を回転させることができる。

　前記回転機構は、前記少なくとも１つの水力発電モジュールが前記待機姿勢から前記水没姿勢へ姿勢変更する方向に前記回転軸が回転することを規制するラチェット機構を有してもよい。ラチェット機構を有すると、翼車を水路から引き上げるために架台を待機姿勢に姿勢変更させる際に、途中で操作具の操作を中断しても、架台が水没姿勢に向かって動くことがない。そのため、翼車の引き上げ作業を、一人でも容易に行うことができる。また、引き上げ後も、引き上げ状態のままに保持することができる。

　前記操作具は水路の長さ方向に往復操作されるものであり、この操作具の動作を前記回転機構に伝達するノッチ機構を有していてもよい。この構成であると、水路の側壁に落下防止柵が設置されている場合、操作具を落下防止柵と平行に操作することとなる。このため、水路の外からでも操作具を操作しやすく、水力発電モジュールの引き上げ作業がより一層容易である。

　前記回転機構の構成部品に耐食性を有する材料が用いられていてもよい。水力発電装置は水が掛かる環境で使用されるため、このような材料の使用が望ましい。

　前記少なくとも１つの水力発電モジュールは前記水路の幅方向に並ぶ複数の水力発電モジュールであり、前記少なくとも１つの架台は前記複数の水力発電モジュールをそれぞれ支持する複数の架台であり、さらに、
　前記複数の水力発電モジュールが前記水没姿勢をとる位置と前記待機姿勢をとる位置とに渡って前記複数の架台を前記固定フレームに対しそれぞれ独立して回転可能に支持する個別回転支持手段を有してもよい。

　この構成によると、この水力発電装置の設置作業時には、複数の水力発電モジュールを架設フレーム（「固定フレーム」と同意である）に設置した状態で、各水力発電モジュールをそれぞれ待機姿勢にした状態で水路に設置することができる。この場合、水路の流速に抗うことなく水力発電装置を容易に設置することができる。なお水路に渡って架設された架設フレームに対し、各水力発電モジュールをそれぞれ別々に設置することも可能である。この場合、各水力発電モジュールを引き上げ機構等で別々に引き上げて設置することができるため、水力発電装置を二台同時に設置する従来例よりも、引き上げ機構等の小型化を図り設置する時間の短縮を図ることができる。その後、水没姿勢において、翼車の回転により発電機は発電する。これらのように水力発電装置を、計画した場所に容易に且つ確実に設置することができる。また一台のみの水力発電モジュールを設置する場合よりも発電力を増加させることができる。

　この水力発電装置の使用時には、各水力発電モジュールを水没姿勢と待機姿勢とに渡ってそれぞれ独立して回転可能に支持する個別回転支持手段を有するため、この水力発電装置を水路から引き上げる場合、水力発電モジュールを個別回転支持手段により一個毎に引き上げることが可能となる。このため、二台の水力発電装置を水路から同時に引き上げる場合に比べて、引き上げに要する力を分散化することができる。これにより、人力等により水力発電装置を水路から容易に引き上げることができる。また二台同時引き上げに要する時間を短縮することができる。また水力発電モジュールを一個毎に引き上げることが可能となるため、各水力発電モジュールを別々にメンテナンスすることも可能である。

　また、各架台を回転することで、各水力発電モジュールを水没姿勢と待機姿勢とに渡って変化することができる。

　前記「人力等」とは、人力のみ使用する場合、および人力と共に小型の引き上げ機構等も使用する場合を含む。

　前記少なくとも１つの操作手段は複数の操作手段であり、これら複数の操作手段は、それぞれ、前記固定フレームに対し前記複数の架台をそれぞれ独立して回転させるように、各架台に設けられてもよい。この場合、各操作手段を人力等により操作することで、各架台を独立して回転することができる。

　前記個別回転支持手段が前記蝶番であってもよい。この場合、水力発電モジュールを回転させる回転軸等を省けるため、水力発電装置全体の軽量化およびコンパクト化を図ることができる。これにより、水力発電装置の搬送、設置、引き上げ等の容易化を図れる。また製造コストの低減を図ることができる。

　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、本発明に含まれる。

　この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。
この発明の第１の実施形態に係る水力発電装置の水没姿勢の斜視図である。 図１の水力発電装置の水没姿勢の正面図である。 図１の水力発電装置の水没姿勢の側面図である。 図１の水力発電装置の水没姿勢の平面図である。 図１の水力発電装置の待機姿勢の斜視図である。 図１の水力発電装置の待機姿勢の正面図である。 図１の水力発電装置の待機姿勢の側面図である。 図１の水力発電装置の待機姿勢の平面図である。 図１の水力発電装置を設置する過程を概略示す図である。 図１の水力発電装置を設置する過程を概略示す図であって、図９Ａに続く過程を示す図である。 図１の水力発電装置を設置する過程を概略示す図である。 図１の水力発電装置を設置する過程を概略示す図であって、図１０Ａに続く過程を示す図である。 この発明の第２の実施形態に係る水力発電装置の水没姿勢の上流側からの斜視図である。 図１１の水力発電装置の水没姿勢の下流側からの斜視図である。 図１１の水力発電装置の待機姿勢の斜視図である。 図１１の水力発電装置における準組立体の待機姿勢の斜視図である。 この発明の第３の実施形態に係る水力発電装置の架台が水没姿勢にある状態を示す正面図である。 図１５の水力発電装置の右側面図である。 図１５の水力発電装置の平面図である。 図１５の水力発電装置の架台が待機姿勢にある状態を示す右側面図である。 この発明の第４の実施形態に係る水力発電装置の架台が水没姿勢にある状態を示す正面図である。 図１９の水力発電装置の右側面図である。 図１９の水力発電装置の左側面図である。 図１９の水力発電装置の平面図である。 この発明の第５の実施形態に係る水力発電装置の架台が水没姿勢にある状態を示す正面図である。 図２３の水力発電装置の右側面図である。 図２３の水力発電装置の左側面図である。 図２３の水力発電装置の平面図である。 この発明の第６の実施形態に係る水力発電装置の水没姿勢の斜視図である。 図２７の水力発電装置の水没姿勢の正面図である。 図２７の水力発電装置の水没姿勢の側面図である。 図２７の水力発電装置の水没姿勢の平面図である。 図２７の水力発電装置の第２の水力発電モジュールを待機姿勢にした斜視図である。 図２７の水力発電装置の第２の水力発電モジュールを待機姿勢にした正面図である。 図２７の水力発電装置の第２の水力発電モジュールを待機姿勢にした側面図である。 図２７の水力発電装置の第２の水力発電モジュールを待機姿勢にした平面図である。 図２７の水力発電装置の待機姿勢の斜視図である。 図２７の水力発電装置の待機姿勢の正面図である。 図２７の水力発電装置の待機姿勢の側面図である。 図２７の水力発電装置の待機姿勢の平面図である。

［第１の実施形態］
　この発明の第１の実施形態に係る水力発電装置を図１ないし図１０と共に説明する。
　＜水力発電装置全体の概略構成について＞
　図２に示すように、この水力発電装置は、例えば、河川、用水路等の流水のある水路１に設置され、翼車２の回転を受けて発電を行う。水路１は、例えば、それぞれコンクリート等から成る底面部１ａおよび両側の側壁面部１ｂで構成される。この水力発電装置は、水力発電モジュール３と、この水力発電モジュール３を支持する支持装置４とを備える。先ず、水力発電モジュール３について説明し、以下、支持装置４、水力発電装置の設置および引き上げ、作用効果について順次説明する。

　＜水力発電モジュール３について＞
　図１に示すように、水力発電モジュール３は、翼車２、およびこの翼車２の回転により発電する発電機６を有する。

　図２に示すように、翼車２は、水路１の流水中に没する状態で設けられ水力を回転力に変換する。翼車２は、回転軸心Ｌ１が流水の流れる方向と平行なプロペラ型である。翼車２は、前記回転軸心Ｌ１に設けられるハブ２ａと、このハブ２ａの外周面から半径方向外方に放射状に延びる複数（例えば５枚）のブレード２ｂとを有する。図３に示すように、各ブレード２ｂの先端部は、上流側に向けて傾斜している。

　前記ハブ２ａに同軸に翼軸２ｃが取り付けられ、この翼軸２ｃは、図示外の軸受により回転自在に支持される。翼軸２ｃの回転は、互いに噛み合う一対の傘歯車等から成るギヤ部（図示せず）により増速される。翼軸２ｃ、前記軸受、および前記ギヤ部は、ギヤボックス７に収容されている。なおギヤボックス７内には、グリースが封入されている。

　一方、発電機６の入力軸（図示せず）が支持筒８内に延びている。支持筒８内において、前記入力軸の下端と動力伝達軸９の上端とが、図示外の回転連結具を介して同軸に連結されている。動力伝達軸９の軸心と翼軸２ｃの軸心とが互いに直交するように配置されている。また動力伝達軸９は、支持筒８内の軸受（図示せず）により、この支持筒８に回転自在に支持されている。したがって、翼軸２ｃの回転が動力伝達軸９および前記入力軸に伝達されることで、発電機６が発電する。

　＜支持装置４について＞
　図１に示すように、支持装置４は、固定フレーム１０、架台１１、発電機台１２、回転軸１３、回転軸受部１４、重錘１５、および操作手段１６を備える。なお、支持装置４のうち固定フレーム１０を除く組立体は架台組立体Ｓａ（図９Ａ）である。この架台組立体Ｓａと、水力発電モジュール３とから準組立体Ａｓ（図９Ａ）が構成される。これら架台組立体Ｓａおよび準組立体Ａｓは固定フレーム１０から独立して運搬可能である。準組立体Ａｓ（図９Ａ）は、水路に固定された固定フレーム１０に支持される。

　図２および図３に示すように、水路１に固定された固定フレーム１０に、架台１１が回転可能に支持されている。すなわち架台１１は、固定フレーム１０に対し、翼車２の下端が水路１の水面より下に位置する水没姿勢と、翼車２の全体が水路１の水面より上に位置する待機姿勢（図５～図８）とに渡って回転可能に支持されている。この架台１１に、発電機台１２等を介して水力発電モジュール３が支持されている。

　図１に示すように、固定フレーム１０は、一対の梁１７，１７と、連結部材１８と、複数（この例では四つ）の固定具１９とを有する。水路１の両側の側壁面部１ｂ（図２）における上端付近から上端部に渡り複数の固定具１９が固定されている。

　図２および図３に示すように、各固定具１９は、側壁面部１ｂの側面に沿う立板固定部１９ａと、この立板固定部１９ａに繋がり側壁面部１ｂの上端面に沿う水平固定板部１９ｂとで断面Ｌ形状（図２参照）に形成されている。水平固定板部１９ｂには、梁１７を固定するための複数（この例では二つ）の雌ねじが形成されている。水路１の一方側の側壁面部１ｂに二つの固定具１９，１９が流水の流れる方向Ａ１と平行な方向に離間して配置され、水路１の他方側の側壁面部１ｂにも二つの固定具１９，１９が流水の流れる方向Ａ１に平行な方向（以下、「流水方向」と言う）に離間して配置されている。各固定具１９および後述する各梁１７は、例えば、断面Ｌ形のアングル等から形成される。

　図１に示すように、一対の梁１７，１７は、前記流水方向にそれぞれ平行に設けられ、連結部材１８により互いに連結されている。連結部材１８は、例えば、角筒形状で水路の幅方向に平行に延びる。この連結部材１８には、ブラケット２０を介して回転軸受部１４が、所定間隔を空けて二つ設けられている。各梁１７は、立板部１７ａと、この立板部１７ａに繋がる水平板部１７ｂとで断面Ｌ形状（図２参照）に形成されている。各梁１７の水平板部１７ｂの上面における長手方向途中部に、連結部材１８の長手方向両端部が支持され固定されている。図２に示すように、各側壁面部１ｂに並ぶ二つの固定具１９に対して、各梁１７の水平板部１７ｂが複数のボルトにより固定される。図３に示すように、各梁１７の水平板部１７ｂには、後述する、棒収容部２２と矩形板状のスペーサ２３（図５）とが接合されている。

　図４に示すように、架台１１は、架台本体部２４と、二つの架台支持部２５，２５とを有する。架台本体部２４は、角筒形状で水路１の幅方向に延びる。架台本体部２４は、前記連結部材１８に対し、所定間隔を隔てて平行に配置されている。

　図１に示すように、前記水没姿勢において、架台本体部２４の長手方向両端部が、各梁１７の水平板部１７ｂに接合されたスペーサ２３（図５参照）上に載置されて支持される。

　架台本体部２４には、各架台支持部２５の長手方向一端部がそれぞれ接合されている。
これら架台支持部２５，２５は、架台本体部２４の長手方向に直交する方向に延び、互いに一定間隔を隔てて平行に配置されている。架台支持部２５，２５の互いに対向する側面に、ブラケット２６を介して発電機台１２が連結されている。この発電機台１２に発電機６が支持されている。架台支持部２５，２５の長手方向他端部には、架台１１を回転させる回転軸１３が、これら架台支持部２５，２５に一体に嵌合固定されている。この回転軸１３は、各架台支持部２５に直交する方向に延び、両架台支持部２５，２５よりも幅方向に突出する両端部分が回転軸受部１４に支持されている。

　回転軸受部１４は、回転軸１３を回転自在に支持し、固定フレーム１０に着脱自在に設けられている。前記連結部材１８に設けられたブラケット２０の回転軸受部１４と接合するブラケットプレート２０ａが、複数のボルトにより着脱自在である。また、図４に示すように、回転軸受部１４は、前記回転軸１３と摺動する面に樹脂製摺動材２７を備えている。この樹脂製摺動材２７として、例えば、水中での摩擦、摩耗特性に優れるＮＴＮ株式会社製ベアリーＦＬ３７００を回転軸受部１４に貼付しておけば、回転軸１３がスムーズに回転できると共に錆の発生を抑制するため、発錆からの固着によって回転軸１３の回転が渋くなることもない。

　図１に示すように、架台支持部２５，２５の長手方向他端部には、重錘（バランスウェート）１５が設けられている。この重錘１５は、回転軸１３の回転軸心に対して、架台１１の水力発電モジュール３と反対側に設けられ、この水力発電装置の移動中の水平状態（図５、図９Ａ）を容易に維持する。この重錘１５は、例えば、直方体形状に形成される。但し、この形状に限定されるものではない。

　操作手段１６は、固定フレーム１０に対し架台１１を人力で回転する棒状部材であり、この操作手段１６の長手方向一端部に把持部１６ａが設けられている。把持部１６ａは、ねじ機構等により容易に着脱できるように設けられていてもよい。操作手段１６は、架台１１および固定フレーム１０に着脱自在である。操作手段１６により、架台１１が図１に示す水没姿勢と、図５に示す待機姿勢とに渡って回転可能である。また、図１に示すように、操作手段１６が架台１１および固定フレーム１０に装着されたとき、操作手段１６は架台１１を水没姿勢に保持する。図５に示すように、操作手段１６が架台１１および固定フレーム１０に装着されたとき、操作手段１６は架台１１を待機姿勢に保持する。

　図１および図５に示すように、架台本体部２４の長手方向両端部には、第１の棒挿入部材２８，２８がそれぞれ固定されている。各第１の棒挿入部材２８は中空の角筒形状で長手方向両端が開口する。各第１の棒挿入部材２８は、架台本体部２４の長手方向に直交し且つ架台支持部２５の長手方向に平行に所定長さ延びる。各第１の棒挿入部材２８内にそれぞれ操作手段１６が挿入（装着）可能に構成される。

　固定フレーム１０における連結部材１８の長手方向両端部には、第２の棒挿入部材２９，２９がそれぞれ固定されている。各第２の棒挿入部材２９は中空の角筒形状で長手方向両端が開口する。各第２の棒挿入部材２９は、連結部材１８の長手方向に直交し且つ梁１７の長手方向に平行に所定長さ延びる。各第２の棒状部材２９内にそれぞれ操作手段１６が挿入（装着）可能に構成される。

　各梁１７の水平板部１７ｂに接合された棒収容部２２は、中空の角筒形状であり、連結部材１８の長手方向両端部付近に設けられている。各棒収容部２２は、梁１７の長手方向および連結部材１８の長手方向にそれぞれ直交する方向に所定長さ延びる。各棒収容部２２にそれぞれ操作手段１６の下端が収容可能に構成されている。

　＜水力発電装置の設置過程＞
　水路に設置される水力発電装置を、図５に示す待機姿勢の荷姿で目的地である水路まで運搬する。この運搬時に、水路に設置する固定フレーム１０と同じものを荷台として利用できる。運搬時には、各操作手段１６を、棒収容部２２に収容すると共に第１の棒挿入部材２８に挿入する。この操作手段１６により翼車２の各ブレード２ｂは水平状態（待機姿勢）を維持される。

　図９Ａに示すように、架台組立体Ｓａと水力発電モジュール３とからなる準組立体Ａｓを目的地まで到着させた後、この準組立体Ａｓ（この準組立体Ａｓを「水力発電モジュール等」と称す場合がある）を、前記荷台から離脱する。この離脱させた水力発電モジュール等を、クレーン等によりスリンガ３０で吊り上げ、各ブレード２ｂを略水平状態に維持しながら、予め水路に設置してある固定フレームに移動する。

　図９Ｂに示すように、水力発電モジュール等を水路の固定フレーム１０の上方に移動した後、架台１１の第１の棒挿入部材２８に挿入された操作手段１６の下端を、梁１７に設けた棒収容部２２に合わせる。これにより、固定フレーム１０に対し架台１１の回転軸心が合致する。操作手段１６がセッティングの目印となり、作業者は目視で確認し易い。

　図１０Ａに示すように、その後、水力発電モジュール等を降下させて回転軸受部１４とブラケットプレート２０ａとを複数のボルトにより固定する。次に、水力発電モジュール等から前記スリンガを取り外した後、操作手段１６の下端を棒収容部２２から抜き、架台１１を操作手段１６により回転させる。これにより、図１０（ｂ）に示すように、翼車２を水路に水没させる。翼車２の水没が完了した後、操作手段１６を、架台１１の第１の棒挿入部材２８から引き抜く。

　次に、この引き抜いた操作手段１６を、逆方向から第２の棒挿入部材２９、第１の棒挿入部材２８の順に挿入し、翼車２の各ブレード２ｂと梁１７の直角状態（水没姿勢）を保持する。最終姿は、図１～図４となる。操作手段１６により各ブレード２ｂと梁１７の直角状態を保持することで、水路の流速による翼車２の浮き上がりを抑制でき、安定した姿勢を維持し得る。

　＜引き上げ（メンテナンス時）＞
　操作手段１６を第１および第２の棒挿入部材２８，２９から引き抜く。この操作手段１６を反対側から架台１１の第１の棒挿入部材２８のみに差し込み、操作手段１６により架台１１を前記と逆向きに回転させて翼車２を水路から引き上げる。各ブレード２ｂを水平状態にした後、操作手段１６の下端を棒収容部２２に差し込む。これにより、水路の流速に阻害されることなく、所望のメンテナンスを行うことができる。

　＜引き上げ（緊急時）＞
　緊急時は、前述のメンテナンス時と同様に翼車２を引き上げてもよいが、把持部１６ａが操作手段１６に対し着脱可能である場合、次のように引き上げてもよい。すなわち、把持部１６ａを操作手段１６から外した後、操作手段１６を第１および第２の棒挿入部材２８，２９の側に押し込み、第２の棒挿入部材２９を突き抜けさせて、第１の棒挿入部材２８のみで係止させる。そして、この操作手段１６により架台１１を回転させて翼車２を水路から引き上げる。この場合、第１および第２の棒挿入部材２８，２９の各挿入穴に前述の樹脂製摺動材等をそれぞれ貼付してあると、操作手段１６との摺動抵抗が低減し、操作手段１６をスムーズに動かすことができる。この引き上げ方法は、緊急時では、迅速な対応が求められるため有効である。

　＜作用効果について＞
　以上説明した水力発電装置によれば、固定フレーム１０に対し、水没姿勢と待機姿勢とに渡って、架台１１が上下に回転可能に支持されているため、次のように使用することができる。

　この水力発電装置の設置時には、翼車２を待機姿勢のまま目的地である水路１まで運搬する。この水力発電装置の架台１１には水力発電モジュール３が支持されている。水路１には、予め、固定具１９により固定フレーム１０が設置されている。水力発電モジュール等を目的地に到着させた後、翼車２の待機姿勢を維持した状態で、固定フレーム１０に架台１１を支持する。その後、架台１１を人力により回転させて翼車２の下端が水路１の水面より下に位置する水没姿勢にする。水没姿勢において、翼車２の回転により発電機６は発電する。このようにして、水力発電装置を、計画した場所に確実に設置することができる。

　この水力発電装置を水路１から引き上げる場合、架台１１を人力により回転させて翼車２の全体が前記水路１の水面より上に位置する待機姿勢にする。このようにして、水力発電装置を水路１から容易に引き上げることができる。前記待機姿勢において、水力発電装置をメンテナンスすることができ、また増水等の緊急時に、水力発電装置に異常が発生することを未然に防止することができる。

［第２の実施形態］
　以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

　第１の実施形態（図１等）では、固定フレーム１０に対し、水力発電モジュール３が設置された架台１１は回転軸受部１４を介して回転させることにより引き上げるが、回転姿勢として水没姿勢と待機姿勢の二姿勢であり、９０度回転できればよい。このため、図１１に示すように、回転軸受部１４（図１）に替えて、蝶番３１を用いることができる。すなわち架台１１は、固定フレーム１０に対し、蝶番３１により、図１１および図１２に示す水没姿勢と、図１３および図１４に示す待機姿勢とに渡って、上下に回転可能に連結されている。

　図１１に示すように、固定フレーム１０の連結部材１８に、蝶番３１の一方の蝶番片３１ａが連結され、架台１１の各架台支持部２５に、蝶番３１の他方の蝶番片３１ｂが連結されている。したがって、この蝶番３１の軸を回転軸心として、固定フレーム１０に対し、架台１１が前記水没姿勢と前記待機姿勢とに渡って、上下に回転可能に構成される。この蝶番３１を用いた構成によると、回転軸１３（図１）等を省けるため、軽量化およびコンパクト化が図られる。また、この図１１～図１４の水力発電装置において、操作手段１６は、各架台支持部２５に着脱自在に設けられている。

　第１の実施形態では、図１に示すように第１および第２の棒挿入部材２８，２９に操作手段１６を挿入することで水没姿勢を保持し、メンテナンス時等において操作手段１６を第１および第２の棒挿入部材２８，２９から引き抜き、架台１１を回転させた後、操作手段１６の下端を棒収容部２２等に差し込んで待機姿勢を保持する。

　これに対して、この図１１～図１４の水力発電装置では、架台１１を水没姿勢または待機姿勢で保持する第１および第２のかんぬき部品３２，３３を含むかんぬき構造が設けられている。架台支持部２５に第１のかんぬき部品３２が固定され、連結部材１８に第２のかんぬき部品３３が設置されている。第１のかんぬき部品３２の先端部に嵌合穴３２ａ，３２ｂが形成されている。第２のかんぬき部品３３は、かんぬき部品本体３３ａと、このかんぬき部品本体３３ａにスライド可能に支持された棒３３ｂとを有する。

　この棒３３ｂを第１のかんぬき部品３２の一方の嵌合穴３２ｂに嵌合することにより水没姿勢を維持する（図１２）。また棒３３ｂを第２のかんぬき部品３２の他方の嵌合穴３２ａに嵌合することにより待機姿勢を維持する（図１３）。このようなかんぬき構造を備えた構成によれば、架台１１を水没姿勢または待機姿勢で保持できるため、前記棒収容部２２（図１）、ならびに第１および第２の棒挿入部材２８，２９（図１）が不要となり、第１の実施形態に比べてより構造を簡単化できる。

　＜水力発電装置の設置過程＞
　以下、図１１～図１４を用いて説明する。
　水路に設置される水力発電装置を、図１４に示す待機姿勢の荷姿で目的地である水路まで運搬する。この運搬時に、図１３に示す水路に設置する固定フレーム１０と同じものを荷台として利用できる。運搬時には、操作手段１６を用い翼車２の各ブレード２ｂを水平状態（待機姿勢）にし、第２のかんぬき部品３３の棒３３ｂをスライドさせ第１のかんぬき部品３２の嵌合穴３２ａに嵌合することにより待機姿勢を維持する。なお水路に設置すべき固定フレーム１０そのものを備えた水力発電装置を運搬してもよい。

　図１４に示すように、架台組立体Ｓａと水力発電モジュール３とを備えた準組立体Ａｓを、前記荷台から離脱する。この離脱させた水力発電モジュール等をクレーン等により図示外のスリンガで吊り上げ、各ブレード２ｂを略水平状態に維持しながら、予め水路に設置してある固定フレームに移動する。

　図１３に示すように、水力発電モジュール等を水路の固定フレーム１０の上方に移動した後、固定具１９の水平固定板部１９ｂのボルト固定穴１９ｂａと、梁１７の固定穴（図示せず）とを合わせ、複数のボルトにより固定する。次に、水力発電モジュール等から前記スリンガを取り外した後、操作手段１６を支持しながら第２のかんぬき部品３３の棒３３ｂをスライドさせ第１のかんぬき部品３２の嵌合穴３２ａから抜き、架台支持部２５を操作手段１６により回転させる。

　これにより、図１１に示すように、翼車２を水路に水没させる。翼車２の水没が完了した後、操作手段１６を翼車２が直角状態を保つように支持しながら図１２に示すように、第２のかんぬき部品３３の棒３３ｂをスライドさせ第１のかんぬき部品３２の嵌合穴３２ｂに嵌合することにより水没姿勢を維持する。第１および第２のかんぬき部品３２，３３により各ブレード２ｂと梁１７の直角状態を保持することで、水路の流速による翼車２の浮き上がりを抑制でき、安定した姿勢を維持し得る。

　＜引き上げ＞
　操作手段１６を支持しながら第２のかんぬき部品３３の棒３３ｂをスライドさせ、第１のかんぬき部品３２の嵌合穴３２ｂから抜き、操作手段１６により架台支持部２５を前記と逆向きに回転させて翼車２を水路から引き上げる。各ブレード２ｂを水平状態にした後、操作手段１６を支持しつつ、第２のかんぬき部品３３の棒３３ｂをスライドさせ、第１のかんぬき部品３２の嵌合穴３２ａに嵌合する(図１２参照）。これにより、水路の流速に阻害されることなく所望のメンテナンスを行うことができる。なお、この形態は例示であって制限的なものではない。

　＜作用効果＞
　第２の実施形態の水力発電装置によれば、蝶番３１を用いた構成により回転軸１３（図１）等を省けるため、軽量化およびコンパクト化が図られる。また架台１１を水没姿勢または待機姿勢で保持する第１および第２のかんぬき部品３２，３３を含むかんぬき構造が設けられたため、棒収容部２２、ならびに第１および第２の棒挿入部材２８，２９（図１）が不要となり、第１の実施形態に比べてより構造を簡単化できる。これによりコスト低減を図ることが可能となる。

　操作手段１６が各架台支持部２５に着脱自在に設けられるため、前記水没姿勢での使用時に操作手段１６を架台支持部２５から離脱しておくことで、外観上の美観を損なうこともないうえ、水力発電装置の決められた操作者以外の第三者が操作手段１６を操作してしまうことを未然に防止し得る。

　なお、この実施形態においても、架台支持部２５，２５の長手方向他端部に重錘１５（図１）を備えてもよい。

［第３の実施形態］
　以下に、翼車を水路から引き上げる作業を、機械を使用せずに、かつ作業者が水路内に入らずに行うことができる水力発電装置について説明する。

　図１５～図１７はこの発明の第３の実施形態に係る水力発電装置の正面図、右側面図、および平面図である。この水力発電装置は、例えば河川、用水路等の流水のある水路１に設置され、流水の力で発電を行う。水は、水路１内を図１６および図１７の矢印の方向に流れる。図１５に示すように、水路１は、底面部１ａと両側の側壁面部１ｂとからなる断面Ｕ字状である。底面部１ａおよび側壁面部１ｂは、例えばコンクリートにより一体に形成されている。側壁面部１ｂの上に、安全確保のために落下防止柵１ｃが設置される場合がある。

　水力発電装置は、水力発電モジュール３と、この水力発電モジュール３を支持する支持装置１１０とを備える。後述するように、水力発電モジュール３（正確には水力発電モジュール３を支持する架台１３０）が、水没姿勢と待機姿勢とに姿勢変更可能である。以下の説明では、水力発電モジュール３の姿勢を特定しない場合、水力発電モジュール３が使用時の状態である水没姿勢であるとする。

　＜水力発電モジュール３＞
　水力発電モジュール３は、使用時に流水中に没する状態で設けられる翼車２と、流水の上方に設けられる発電機６とを有する。水流を受けて翼車２が水力を回転力に変換し、その翼車２の回転により発電機６が発電する。図の例の翼車２は、回転軸心Ｌ（図１６）が水路長さ方向と平行なプロペラ型である。翼車２は、前記回転軸心Ｌに設けられるハブ２ａと、このハブ２ａの外周面から半径方向外側に放射状に延びる複数枚（例えば５枚）のブレード２ｂとを有する。

　図１６において、翼車２のハブ２ａは、ギヤボックス７から水路長さ方向に沿って延びる翼軸（図示せず）に取り付けられている。翼軸は、ギヤボックス７内の軸受（図示せず）によって回転自在に支持されている。ギヤボックス７は、後述する架台１３０の底面から下向きに延びる支持筒８の下端に支持されている。支持筒８内には動力伝達軸１０９が設けられている。動力伝達軸１０９は架台１３０を貫通して、その上端が発電機６の入力軸１０６ａに連結されている。前記翼軸と動力伝達軸１０９とが、ギヤボックス７内のギヤ機構（図示せず）を介して動力伝達可能に連結されている。ギヤ機構は例えば傘歯車の組み合せからなり、翼軸から動力伝達軸１０９へ回転動力を増速して伝達する。これら翼軸、ギヤ機構、および動力伝達軸１０９を介して、翼車２の回転が発電機６に伝達される。

　＜支持装置１１０＞
　図１５～図１７において、支持装置１１０は、水路１に固定の固定部１１０ａと、この固定部１１０ａに対して水力発電モジュール３と共に水路１の幅方向の軸心回りに回転可能な回転部１１０ｂとを有する。他に、固定部１１０ａに対して回転部１１０ｂを回転させる回転機構１１１Ａ、およびこの回転機構１１１Ａを操作する操作具１１２Ａを有する。

　固定部１１０ａは、図の例では水路１の両側の側壁面部１ｂに固定される固定フレーム１１４からなるが、固定フレーム１１４以外の部材を含んでいてもよい。固定フレーム１１４は、各側壁面部１ｂにそれぞれ配置された第１の固定具１１５、第２の固定具１１６、および回転軸支持部材１１７と、各側壁面部１ｂ間に設けられた連結部材１１８（図１５）とからなる。

　第１の固定具１１５は断面Ｌ形のアングル等からなり、側壁面部１ｂの上端内側の角部に、コンクリート釘等の固定手段１２０（図１７）により固定される。側壁面部１ｂの上面および内側面と第１の固定具１１５との間には、複数の弾性材１２１が設けられる。

　第２の固定具１１６も、断面Ｌ形のアングル等からなり、第１の固定具１１５の水路幅方向の内側に、第１の固定具１１５の上面部の上に第２の固定具１１６の上面部が重なるように配置される。なお、第２の固定具１１６の水路長さ方向の長さは、第１の固定具１１５の水路長さ方向の長さよりも短い。第２の固定具１１６の上面部には、水路幅方向に長いボルト締結用の長孔１１６ａが複数設けられている。この長孔１１６ａに挿通した固定ボルト１２２を、第１の固定具１１５の上面部に設けられたねじ孔（図示せず）にねじ込むことにより、第２の固定具１１６を第１の固定具１１５に固定する。長孔１１６ａに挿通される固定ボルト１２２の位置を変えることで、水路両側の第２の固定具１１６の間隔を水路１の幅に合わせて調整することができる。また、第２の固定具１１６の側面部に位置決めボルト１２３が螺着され、その先端を第１の固定具１１５の側面部に当接させることで、第１の固定具１１５と第２の固定具１１６の水路幅方向の間隔を一定に保持する。

　図１５に示すように、回転軸支持部材１１７は、第２の固定具１１６の上面部に固定された水路幅方向に並ぶ２枚の板材１１７ａと、これら板材１１７ａに支持された筒状の軸受部１１７ｂとからなる。水路両側の回転軸支持部材１１７の各軸受部１１７ｂに後述する回転軸１３５の両端が挿通されて、回転軸１３５が回転自在に支持される。

　連結部材１１８は、水路両側の第２の固定具１１６間に架け渡され、両端が固定具ボルト１２４により各第２の固定具１１６にそれぞれ固定される。連結部材１１８は、水路両側の第２の固定具１１６と予め一体に形成されていてもよい。

　図１５～図１７において、回転部１１０ｂは、水力発電モジュール３を支持する架台１３０を有する。架台１３０は、上部に発電機台１３１が設けられ、さらに発電機台１３１の上面から発電機固定枠１３２が上方に立ち上がっている。そして、発電機固定枠１３２に、発電機６が固定されている。また、発電機台１３１に設けられた軸受部１３３により、前記動力伝達軸１０９の上端が回転自在に支持されている。

　架台１３０の上流側端には、回転軸１３５が固定されている。回転軸１３５は、水路幅方向に延びる円柱状または円筒状の軸で、その両端が水路両側の回転軸支持部材１１７の各軸受部１１７ｂに回転自在に支持される。回転軸１３５の軸心が、回転部１１０ｂの回転軸心となる。

［回転機構および操作具］
　回転機構１１１Ａは、どちらか一方の側壁面部１ｂの側（例えば右岸、図１５の紙面右側）に設けられ、回転軸１３５を回転させることで、固定部１１０ａに対して回転部１１０ｂを回転させる。この実施形態の回転機構１１１Ａは、操作具１１２Ａの回転動作を回転軸１３５の軸心回りの回転動作に変換して回転軸１３５に伝達する手段としてウォームギヤ１４０が用いられている。

　具体的には、鉛直方向に延びる操作軸１４１の下端にウォーム１４２が取り付けられ、かつ回転軸１３５の一方の端（紙面右端）にウォームホイール１４３が取り付けられ、これらウォーム１４２およびウォームホイール１４３が互いに噛み合っている。なお、操作軸１４１は、その下端が、回転軸支持部材１１７に固定の上下一対の操作軸支持部材１４４により回転自在に支持されている。この実施形態とは逆に、操作軸１４１にウォームホイール１４３を取り付け、回転軸１３５にウォーム１４２を取り付けた構成としてもよい。

　水力発電装置は水が掛かる環境で使用されるため、回転機構１１１Ａを構成するウォーム１４２およびウォームホイール１４３は耐食性を有する材料が用いられているのが望ましい。以下の他の実施形態に用いられる回転機構１１１Ｂ，１１１Ｃの構成部品も、同様に耐食性を有する材料が用いられているのが望ましい。

　操作具１１２Ａは、操作軸１４１の上端に着脱自在に取り付けられる。この実施形態の操作具１１２Ａは、ハブ１１２ａから複数本（４本）の取っ手１１２ｂが放射状に延びる形状であるが、他の形状であってもよい。上下に延びる操作軸１４１の上端に操作具１１２Ａを取り付けることにより、図１５のように水路１の側壁面部１ｂに落下防止柵１ｃが設置されている場合でも、操作具１１２Ａを水路１の外から操作可能である。

　操作具１１２Ａを手動で回転操作することで、その回転が回転機構１１１Ａを介して回転軸１３５に減速して伝達される。それにより、支持装置１１０の固定部１１０ａである固定フレーム１１４に対して、支持装置１１０の回転部１１０ｂが回転軸１３５を中心に回転する。水力発電モジュール３は、回転部１１０ｂと一体に回転する。水力発電モジュール３を支持する架台１３０は、翼車２の下端が水路１の水面よりも下に位置する水没姿勢（図１５参照）と、翼車２の全体が水路１の水面よりも上に位置する待機姿勢（図１８参照）とに姿勢変更する。以下の説明では、水力発電モジュール３および支持装置１１０の回転部１１０ｂからなる姿勢変更可能部１０１の姿勢を「水没姿勢」、「待機姿勢」と呼ぶ場合がある。

　この回転機構１１１Ａの場合、ウォームギヤ１４０のギヤ比を大きくすることにより、その摩擦力で架台１３０の姿勢を保持することが可能である。また、姿勢変更可能部１０１の引き上げ速度を速めるためにギヤ比を大きくしてもよい。その場合、姿勢変更可能部１０１を引き上げる場合の回転方向と逆回りの回転を規制するラチェット機構１４５（図１５）を操作軸１４１に配置すれば、架台１３０の姿勢保持が確実となり、逆回転を防止することができる。

　＜水力発電装置の設置＞
　水力発電装置は、図１８に示す待機姿勢の荷姿で水路１の設置場所まで運搬される。この運搬時、固定フレーム１１４の第１の固定具１１５が運搬車両の荷台に接触するように、そのまま水力発電装置を載せればよい。このため、水力発電装置を載せる台が不要である。運搬時、回転機構１１１Ａの摩擦力により、姿勢変更可能部１０１が待機姿勢に維持される。

　設置場所に到着後、固定ボルト１２２および位置決めボルト１２３を抜くか緩めて、固定フレーム１１４の第１の固定具１１５と第２の固定具１１６とを切り離す。そして、水力発電装置における第１の固定具１１５以外の部分を、クレーン等によりスリンガ（図示せず）で吊り上げる。分離された第１の固定具１１５を、固定手段１２０により水路１の側壁面部１ｂの所定箇所に固定する。

　その後、水力発電装置の吊り上げ部分を、水路１の側壁面部１ｂに固定された第１の固定具１１５の上方まで移動させ、徐々に下降させながら、第１の固定具１１５のねじ孔と第２の固定具１１６のボルト締結用の長孔１１６ａとの水平位置を合わせる。そして、第１の固定具１１５に第２の固定具１１６が当たるまで水力発電装置の吊り上げ部分を下降させ、第２の固定具１１６の長孔１１６ａに挿入した固定ボルト１２２を第１の固定具１１５のねじ孔に螺着することで、第１の固定具１１５に第２の固定具１１６を固定する。また、第２の固定具１１６の側面部に位置決めボルト１２３を螺着し、その先端が第１の固定具１１５の側面部を押し付けるまで締め込むことで、第１の固定具１１５および第２の固定具１１６を水路幅方向に位置決めする。スリンガを外すと、図１８の状態となる。

　次に、操作具１１２Ａを操作して回転軸１３５を所定の方向に回転させて、図１５に示すように、姿勢変更可能部１０１を水没姿勢にする。これにより、水力発電装置１の設置が完了する。設置完了後は、誤操作を防止するために、操作軸１４１から操作具１１２Ａを外しておく。

　落下防止柵１ｃが設置されている水路１に水力発電装置を設置する場合、落下防止柵１ｃを一時的に取り外して上記設置作業を行ってもよいが、落下防止柵１ｃはそのままで上記設置作業を行うこともできる。落下防止柵１ｃが有っても、操作具１１２Ａの操作を水路１の外から容易に行うことができる。

　このように設置された水力発電装置は、回転機構１１１Ａの摩擦力により、姿勢変更可能部１０１が水没姿勢に保持される。操作軸１４１に引上げ方向の回転を規制するラチェット機構（図示せず）が配置されていると、水没姿勢の保持が確実となり、水路１の流水による翼車２の浮き上がりを抑制でき、安定した姿勢を保持できる。

　＜水力発電モジュールの引き上げ＞
　メンテナンス時や緊急時には、操作軸１４１に操作具１１２Ａを取り付け、その操作具１１２Ａを設置時とは逆向きに操作する。操作軸１４１に引上げ方向の回転を規制するラチェット機構が配置されている場合は、そのラチェット機構の機能を解除してから操作具１１２Ａを操作する。それにより、姿勢変更可能部１０１が水路１から引き上げられて、図１８に示す待機姿勢となる。操作具１１２Ａの操作は、落下防止柵１ｃ越しに水路１の外から行うことができる。回転軸１３５に、過回転防止のストッパ（図示せず）を設けておけば、姿勢変更可能部１０１を待機姿勢に確実に保持できる。

　＜作用効果＞
　第３の実施形態に係る水力発電装置によると、操作具１１２Ａにより回転機構１１１Ａを操作することで、回転軸１３５と共に架台１３０が回転して、架台１３０（姿勢変更可能部１０１）が水没姿勢と待機姿勢とに切り替わる。操作具１１２Ａは水路１の外から手動で操作可能であるため、上記姿勢変更可能部１０１の姿勢切り替えを、機械を使用せずに、かつ作業者が水路１内に入らずに行うことができる。このため、水路１の側壁面部１ｂに落下防止柵１ｃが設置されている場合でも、作業者が落下防止柵１ｃを乗り越えることなく、姿勢変更可能部１０１の姿勢切り替え作業を行うことができる。また、姿勢変更可能部１０１の姿勢切り替え作業は、操作具１１２Ａを操作するだけの簡単な作業であるため、少人数、例えば一人でも行うことができる。このため、増水等の緊急時にも、姿勢変更可能部１０１を水路１から引き上げることが可能である。

［第４の実施形態］
　図１９～図２２はこの発明の第４の実施形態に係る水力発電装置の正面図、右側面図、左側面図、および平面図である。この第４の実施形態は、第３の実施形態と比べて回転機構１１１Ｂおよび操作具１１２Ｂの構成が異なる。つまり、この実施形態の回転機構１１１Ｂは、操作具１１２Ｂの回転動作を回転軸１３５の回転動作に変換して回転軸１３５に伝達する手段として滑りねじ１５０が用いられている。また、操作具１１２Ｂは、操作具１１２Ａ（図１５）と同様に、ハブ１１２ａから複数本（４本）の取っ手１１２ｂが放射状に延びる形状であるが、操作具１１２Ａと異なり、水路長さ方向の軸心回りに回転操作するようになっている。これら回転機構１１１Ｂおよび操作具１１２Ｂは、第３の実施形態と異なり、この図示では、水路１の左岸（図１９の紙面左側）に設けられている。
　他は、第１の実施形態と同じである。

　具体的には、回転機構１１１Ｂは、操作具１１２Ｂが取り付けられる水路長さ方向に延びるねじ軸１５１と、このねじ軸１５１に螺合するナット１５２とを有する。第２の固定具１１６に下端が固定されたねじ軸支持部材１５３が上方に延びており、このねじ軸支持部材１５３の上端に前記ねじ軸１５１が回転自在に支持されている。また、回転軸１３５と一体に回転するように操作アーム１５４が設けられ、この操作アーム１５４の長孔１５４ａ（図２１）に前記ナット１５２に固定の摺動部品１５５に嵌まり込んでいる。操作具１１２Ｂによりねじ軸１５１を回転させると、操作アーム１５４によってねじ軸１５１回りの回転が拘束されたナット１５２がねじ軸１５１に沿って移動する。それに伴い、摺動部品１５５が長孔１５４ａに沿って摺動しながら移動することで、操作アーム１５４が回転させられ、回転軸１３５が回転する。

　この回転機構１１１Ｂの場合、滑りねじ１５０のリードを小さくすることにより、その摩擦力で姿勢変更可能部１０１の姿勢を保持することが可能である。また、姿勢変更可能部１０１の引き上げ速度を速めるためにリードを大きくしてもよい。その場合、操作具１１２Ｂのハブ１１２ａの部分に、姿勢変更可能部１０１を引き上げる場合の回転方向と逆回りの回転を規制するラチェット機構（図示せず）を配置すれば、姿勢変更可能部１０１の姿勢保持が確実となり、逆回転を防止することができる。

　この実施形態の水力発電装置を落下防止柵１ｃが設置してある水路１に設置する場合、操作具１１２Ｂの取っ手１１２ｂが落下防止柵１ｃと干渉しないように、落下防止柵１ｃの一部に取っ手１１２ｂが通過可能な切欠き部または開閉部を設ける必要がある。この切欠き部または開閉部は、操作軸１４１から操作具１１２Ｂを取り外しているときには、閉じられるようにしておくとよい。

　図１９～図２２の例では、操作アーム１５４の長孔１５４ａに沿って摺動部品１５５が摺動する構成であるが、摺動部品１５５の代わりに、内輪がナット１５２に固定された軸受を用いてもよい。その場合、その外輪が回転しながら軸受が長孔１５４ａに沿って移動することとなり、回転機構１１１Ｂの動作がより円滑になる。

　操作具１１２Ｂの動作を回転軸１３５に伝達する手段は、滑りねじ１５０の代わりにボールねじとしてもよい。滑りねじ１５０もボールねじも外観は同じであるので、ボールねじを用いた水力発電装置の図示は省略する。

［第５の実施形態］
　図２３～図２６はこの発明の第５の実施形態に係る水力発電装置の正面図、右側面図、左側面図、および平面図である。この第５の実施形態は、第４の実施形態と比べて操作具１１２Ｃが異なる。つまり、第４の実施形態の操作具１１２Ｂが回転操作するのに対し、第５の実施形態の操作具１１２Ｃは、水路長さ方向に往復操作するようになっている。操作具１１２Ｃとねじ軸１５１の連結部には、操作具１１２Ｃの往復運動を回転運動に変換してねじ軸１５１に伝達するノッチ機構１６０が設けられている。

　操作具１１２Ｃが水路長さ方向に往復操作する構成であると、図２３に示すように、水路１の側壁面部１ｂに落下防止柵１ｃが設置されている場合、操作具１１２Ｃを落下防止柵１ｃと平行に操作することとなる。このため、水路１の外からでも操作具１１２Ｃを操作しやすく、姿勢変更可能部１０１の引き上げ作業がより一層容易である。他の構成要素については、回転機構１１１Ｃを含め、第４の実施形態に関して説明したものと同じである。

　この発明の第６の実施形態に係る水力発電装置を図２７ないし図３８と共に説明する。
　＜水力発電装置全体の概略構成について＞
　図２８に示すように、この水力発電装置は、例えば、河川、用水路等の流水のある水路１に設置され、翼車２の回転を受けて発電を行う。水路１は、例えば、それぞれコンクリート等から成る底面部１ａおよび両側の側壁面部１ｂで構成される。

　図２７に示すように、この水力発電装置は、複数（この例では二台）の水力発電モジュール３，３と、これらの水力発電モジュール３，３を支持する支持装置４Ａとを備える。先ず、水力発電モジュール３について説明し、以下、支持装置４Ａ、水力発電装置の設置および引き上げ、作用効果について順次説明する。

　＜水力発電モジュール３について＞
　二台の水力発電モジュール３，３は、後述する支持装置４Ａにおける架設フレーム２０５（第１および第２の実施形態の固定フレーム１０、ならびに第３から第５の実施形態の固定フレーム１１４に相当）の水路幅方向に所定間隔を空けて平行に並ぶように支持されている。これら水力発電モジュール３，３は同一構造であるため、一方の水力発電モジュール３についてのみ符号を付して説明し、他方の水力発電モジュール３については、一方の水力発電モジュール３と同一の符号を付して説明を省略する。また、第１の実施形態に関連して水力発電モジュール３についても説明を省略する場合がある。

　水力発電モジュール３は、翼車２、およびこの翼車２の回転により発電する発電機６を有する。

　＜支持装置４Ａについて＞
　図２７および図３０に示すように、支持装置４Ａは、架設フレーム２０５、複数（この例では二つ）の架台２１０、個別回転支持手段２１１、発電機台１２、複数（この例では二つ）の操作手段２１３，２１３およびかんぬき構造２１４を有する。架設フレーム２０５は、一対の梁２１５，２１５と、フレーム本体２１６と、複数の固定具２１７とを有する。

　図２８および図２９に示すように、水路１に渡って架設されたフレーム本体２１６に対し、個別回転支持手段２１１を介して各架台２１０が回転可能に支持されている。各架台２１０に、発電機台１２，１２を介して水力発電モジュール３，３がそれぞれ支持されている。したがって、各水力発電モジュール３は、架設フレーム２０５に対し、翼車２の下端が水路１の水面より下に位置する水没姿勢と、翼車２の全体が水路１の水面より上に位置する待機姿勢（図３５～図３８等）とに渡って回転可能に支持されている。

　図２７および図２８に示すように、水路１の両側の側壁面部１ｂにおける上端付近から上端部に渡り複数（この例では二つ）の固定具２１７，２１７が固定されている。各固定具２１７は、側壁面部１ｂの側面に沿う立板固定部と、この立板固定部に繋がり側壁面部１ｂの上端面に沿う水平固定板部とで断面Ｌ形状に形成されている。二つの固定具２１７，２１７は、流水の流れる方向Ａ１（以下、「流水方向Ａ１」と言う）に平行に設けられている。各固定具２１７および後述する各梁２１５は、例えば、断面Ｌ形のアングル等から形成される。

　図２７および図３０に示すように、一対の梁２１５，２１５は、前記流水方向Ａ１にそれぞれ平行に設けられ、フレーム本体２１６により互いに連結されている。フレーム本体２１６は、例えば、角筒形状で水路の幅方向に平行に延びる。このフレーム本体２１６の長手方向両端部には、この水力発電装置を後述するクレーン等によりスリンガ（図示せず）で吊り上げるための吊りボルト２１８，２１８が設けられている。図２７および図２８に示すように、各梁２１５は、立板部と、この立板部に繋がる水平板部とで断面Ｌ形状に形成されている。図２７および図３０に示すように、各梁２１５の水平板部の上面における長手方向中間部に、フレーム本体２１６の長手方向両端部が支持され、ブラケット等により固定されている。各側壁面部１ｂに並ぶ固定具２１７に対して、各梁２１５の水平板部が複数のボルトにより固定されている。

　架台２１０は、架台基端部２１０ａと、二つの架台支持部２１０ｂ，２１０ｂとを有する。架台基端部２１０ａは、角筒形状で水路１（図２８）の幅方向に平行に延びる。架台基端部２１０ａには、各架台支持部２１０ｂの長手方向一端部がそれぞれ連結されている。これら架台支持部２１０ｂ，２１０ｂは、架台基端部２１０ａの長手方向に直交する方向に延び、互いに一定間隔を隔てて平行に配置されている。二つの架台支持部２１０ｂ，２１０ｂに発電機台１２，１２が支持された状態で固定されている。この発電機台１２に発電機６が支持されている。

　図２７および図２８に示すように、この例の個別回転支持手段２１１は蝶番であり、フレーム本体２１６に、前記蝶番の一方の蝶番片２１１ａが連結され、架台基端部２１０ａに、前記蝶番の他方の蝶番片２１１ｂが連結されている。したがって、この蝶番の軸を回転軸心として、フレーム本体２１６に対し、架台２１０および水力発電モジュール３が前記水没姿勢と前記待機姿勢とに渡って、前記回転軸心回りに回転可能に構成される。

　各操作手段２１３は、架設フレーム２０５に対し、架台２１０を人力で回転する棒状部材である。この操作手段２１３は、架台基端部２１０ａの一側面部に着脱自在に固定されている。操作手段２１３は、架台基端部２１０ａの一側面部から前記回転軸心に平行に延びる回転軸部２１３ａと、この回転軸部２１３ａの先端に繋がり前記回転軸心に直交する方向に延びる操作部２１３ｂとを有する。操作部２１３ｂは把持する等して操作可能である。回転軸部２１３ａの基端には取付フランジが付設され、この取付フランジが架台基端部２１０ａの一側面部に着脱自在である。

　図３１および図３４に示すように、かんぬき構造２１４は、各架台２１０を水没姿勢または待機姿勢で保持する第１および第２のかんぬき部品２１９，２２０を含む。各架台支持部２１０ｂに第１のかんぬき部品２１９，２１９がそれぞれ平行に固定され、フレーム本体２１６に第２のかんぬき部品２２０が設けられている。各第１のかんぬき部品２１９の両端部に嵌合穴２１９ａ，２１９ｂがそれぞれ形成されている。第２のかんぬき部品２２０は、かんぬき部品本体２２０ａと、このかんぬき部品本体２２０ａにスライド可能に支持された棒２２０ｂとを有する。この棒２２０ｂを第１のかんぬき部品２１９の一方の嵌合穴２１９ｂに嵌合することにより水没姿勢を維持する。また棒２２０ｂを第１のかんぬき部品１９の他方の嵌合穴１９ａに嵌合することにより待機姿勢を維持する。

　＜水力発電装置の設置過程＞
　図３５～図３８に示すように、水力発電装置を待機姿勢の荷姿で目的地である水路まで運搬する。運搬時には、水力発電モジュールを待機姿勢にし、第２のかんぬき部品２２０の棒２２０ｂを第１のかんぬき部品２１９の嵌合穴２１９ａに嵌合することにより待機姿勢を維持する。水力発電装置を目的地まで到着させた後、この水力発電装置から固定具２１７を離脱した準組立体を、図示外のクレーン等によりスリンガ（図示せず）で吊り上げ、各ブレード２ｂを略水平状態に維持しながら、予め水路に設置してある固定具２１７の上方に移動する。

　その後、前記準組立体を降下させて固定具２１７と梁２１５とを複数のボルトにより固定する。次に、図３１～図３４に示すように、水力発電装置から前記スリンガを取り外した後、一方の操作手段２１３の操作部２１３ｂを把持しつつ第２のかんぬき部品２２０の棒２２０ｂをスライドさせ第１のかんぬき部品２１９の嵌合穴２１９ａから抜き、第１（この例では図３２の紙面左側）の水力発電モジュール３および架台２１０をこの架台２１０に固定された操作手段２１３により回転させる。これにより図３２の紙面左側の翼車２を水路に水没させる。

　その後、図３２の紙面左側の翼車２が水没姿勢を保つように操作手段２１３を支持し、図３４に示すように、第２のかんぬき部品２２０の棒２２０ｂをスライドさせ第１のかんぬき部品２１９の嵌合穴２１９ａに差し込むことにより水没姿勢を維持する。次に、図２７に示すように、第２の水力発電モジュール３についても第１の水力発電モジュール３と同様に待機姿勢から水没姿勢に変化させ、この水没姿勢を維持する。この水没姿勢において、翼車２の回転により発電機６は発電する。

　＜引き上げ時＞
　図３１～図３４に示すように、緊急時またはメンテナンス時においてこの水力発電装置を水路から引き上げる場合、水力発電モジュール３を一個毎に引き上げる。具体的に、引き上げ対象の水力発電モジュール３につき、この水力発電モジュール３の架台２１０に繋がる操作手段２１３を支持しながら第２のかんぬき部品２２０の棒２２０ｂをスライドさせ、第１のかんぬき部品２１９の嵌合穴２１９ｂから抜き、前記操作手段２１３により架台２１０を前記と逆向きに回転させて翼車２を水路から引き上げる。次に前記操作手段２１３を支持しながら第２のかんぬき部品２２０の棒２２０ｂをスライドさせ、第１のかんぬき部品２１９の嵌合穴２１９ｂに差し込む。これにより、水路の流速に阻害されることなく所望のメンテナンス等を行うことができる。

　＜作用効果＞
　以上説明した水力発電装置によれば、この水力発電装置の設置作業時には、複数の水力発電モジュール３，３を架設フレーム２０５に設置した状態で、各水力発電モジュール３をそれぞれ待機姿勢にした状態で水路１に設置することができる。この場合、水路１の流速に抗うことなく水力発電装置を容易に設置することができる。したがって、水力発電装置を、計画した場所に容易に且つ確実に設置することができる。また一台のみの水力発電モジュールを設置する場合よりも発電力を増加させることができる。

　この水力発電装置の使用時には、各水力発電モジュール３を水没姿勢と待機姿勢とに渡ってそれぞれ独立して回転可能に支持する個別回転支持手段２１１を有するため、この水力発電装置を水路１から引き上げる場合、水力発電モジュール３，３を個別回転支持手段２１１により一個毎に引き上げることが可能となる。このため、二台の水力発電装置を水路から同時に引き上げる場合に比べて、引き上げに要する力を分散化することができる。これにより、人力等により水力発電装置を水路１から容易に引き上げることができる。また二台同時引き上げに要する時間を短縮することができる。また水力発電モジュール３，３を一個毎に引き上げることが可能となるため、各水力発電モジュール３を別々にメンテナンスすることも可能である。

　＜その他の実施形態＞
　架設フレームに三台以上の水力発電モジュールを設置することも可能である。
　水路に渡って架設された架設フレームに対し、各水力発電モジュール二台を別々に設置することも可能である。この場合、各水力発電モジュールを引き上げ機構等で別々に引き上げて設置することができるため、水力発電装置を二台同時に設置する従来例よりも、引き上げ機構等の小型化を図り設置する時間の短縮を図ることができる。

　以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。また、各実施形態を任意に組み合わせてもよい。例えば、水力発電モジュールが複数設けられた構成は、第１から第５のいずれの実施形態に適用されてもよい。

　以下の態様も、本発明の範囲に含まれる。
〔態様１〕
　水路に渡って架設された架設フレームと、この架設フレームの水路幅方向に並ぶ複数の水力発電モジュールとを備え、各水力発電モジュールが水力を回転力に変換する翼車およびこの翼車の回転により発電する発電機を有する水力発電装置において、
　前記各水力発電モジュールを前記架設フレームに対し、前記翼車の下端が前記水路の水面より下に位置する水没姿勢と、前記翼車の全体が前記水路の水面より上に位置する待機姿勢とに渡ってそれぞれ独立して回転可能に支持する個別回転支持手段を有する水力発電装置。
〔態様２〕
　態様１に記載の水力発電装置において、前記各水力発電モジュールをそれぞれ支持する複数の架台を有し、前記架設フレームに対し、前記個別回転支持手段を介して各架台が回転可能に支持されている水力発電装置。
〔態様３〕
　態様２に記載の水力発電装置において、前記前記架設フレームに対し、前記各水力発電モジュールをそれぞれ独立して回転させる複数の操作手段を各架台に備えた水力発電装置。
〔態様４〕
　態様１ないし態様３のいずれか１態様に記載の水力発電装置において、前記個別回転支持手段が蝶番である水力発電装置。
〔態様５〕
　態様１ないし態様４のいずれか１態様に記載の水力発電装置において、前記架設フレームは、この架設フレームを前記水路に固定する固定具を含む水力発電装置。

１…水路
２…翼車
３…水力発電モジュール
６…発電機
１０，１１４…固定フレーム
１１，１３０…架台
１９…固定具

Claims (15)

1. 　少なくとも１つの水力発電モジュールであって、それぞれ、水力を回転力に変換する翼車を有する、少なくとも１つの水力発電モジュールと、
   　前記少なくとも１つの水力発電モジュールの翼車の回転により発電する発電機と、
   　前記少なくとも１つの水力発電モジュールの各水力発電モジュールをそれぞれ支持する少なくとも１つの架台と、
   　水路に固定されて前記少なくとも１つの架台を支持する固定フレームとを備えた水力発電装置であって、
   　前記固定フレームは、この固定フレームを前記水路に固定する固定具を含み、
   　前記少なくとも１つの架台は、前記固定フレームに対し、
   　　その架台が支持する水力発電モジュールが、その翼車の下端が前記水路の水面よりも下に位置する水没姿勢をとる位置と、
   　　その架台が支持する水力発電モジュールが、その翼車の全体が前記水路の水面よりも上に位置する待機姿勢をとる位置と、に渡って回転可能に支持されている水力発電装置。
2. 　請求項１に記載の水力発電装置において、前記固定フレームに対し前記少なくとも１つの架台を回転させる少なくとも１つの操作手段を備え、この操作手段は、回転させられる前記少なくとも１つの架台および前記固定フレームに着脱自在である水力発電装置。
3. 　請求項２に記載の水力発電装置において、前記少なくとも１つの操作手段が、回転させられる前記少なくとも１つの架台および前記固定フレームに装着されたとき、前記少なくとも１つの操作手段は、前記少なくとも１つの架台を、この架台が支持する水力発電モジュールが前記水没姿勢および前記待機姿勢のいずれか一方の姿勢をとるように保持する水力発電装置。
4. 　請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の水力発電装置において、前記少なくとも１つの架台の回転軸心に対して、前記少なくとも１つの水力発電モジュールとは反対側に設けられた重錘を備えた水力発電装置。
5. 　請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の水力発電装置において、
   　さらに、
   　前記少なくとも１つの架台に一体に設けられ前記固定フレームに対し前記架台を回転させる回転軸と、
   　この回転軸を回転自在に支持し、前記固定フレームに着脱自在に設けられる回転軸受部とを備えた水力発電装置。
6. 　請求項５に記載の水力発電装置において、前記回転軸受部は、前記回転軸と接触する面に樹脂製摺動材を備えている水力発電装置。
7. 　請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の水力発電装置において、前記少なくとも１つの架台は、それぞれ、前記固定フレームに対して、対応する蝶番により、前記少なくとも１つの水力発電モジュールが前記水没姿勢をとる位置と前記待機姿勢をとる位置とに渡って回転可能に連結された水力発電装置。
8. 　請求項１に記載の水力発電装置において、さらに、
   　前記少なくとも１つの架台に固定され、かつ前記固定フレームに対し回転自在な水路の幅方向に延びる回転軸と、
   　この回転軸を前記固定フレームに対して回転させる回転機構と、
   　この回転機構を前記水路の外から手動で操作可能な操作具とを備え、
   　前記少なくとも１つの架台が前記回転軸と共に回転することにより、前記１つの水力発電モジュールが前記水没姿勢と前記待機姿勢との間で姿勢変更可能である水力発電装置。
9. 　請求項８に記載の水力発電装置において、前記回転機構は、ウォームギヤ、滑りねじ、およびボールねじのいずれか１つにより、前記操作具の動作を前記回転軸の軸心回りの回転動作に変換して前記回転軸に伝達する水力発電装置。
10. 　請求項８または請求項９に記載の水力発電装置において、前記回転機構は、前記少なくとも１つの水力発電モジュールが前記待機姿勢から前記水没姿勢へ姿勢変更する方向に前記回転軸が回転することを規制するラチェット機構を有する水力発電装置。
11. 　請求項８ないし請求項１０のいずれか１項に記載の水力発電装置において、前記操作具は前記水路の長さ方向に往復操作されるものであり、この操作具の動作を前記回転機構に伝達するノッチ機構を有する水力発電装置。
12. 　請求項８ないし請求項１１のいずれか１項に記載の水力発電装置において、前記回転機構の構成部品に耐食性を有する材料が用いられている水力発電装置。
13. 　請求項１ないし請求項１２に記載の水力発電装置において、前記少なくとも１つの水力発電モジュールは前記水路の幅方向に並ぶ複数の水力発電モジュールであり、前記少なくとも１つの架台は前記複数の水力発電モジュールをそれぞれ支持する複数の架台であり、さらに、
    　前記複数の水力発電モジュールが前記水没姿勢をとる位置と前記待機姿勢をとる位置とに渡って前記複数の架台を前記固定フレームに対しそれぞれ独立して回転可能に支持する個別回転支持手段を有する水力発電装置。
14. 　請求項２または３に従属する請求項１３に記載の水力発電装置において、前記少なくとも１つの操作手段は複数の操作手段であり、これら複数の操作手段は、それぞれ、前記固定フレームに対し前記複数の架台をそれぞれ独立して回転させるように、各架台に設けられた水力発電装置。
15. 　請求項７に従属する請求項１３または請求項１４に記載の水力発電装置において、前記個別回転支持手段が前記蝶番である水力発電装置。

Images