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公開番号2025067285
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-24
出願番号2023177169
出願日2023-10-13
発明の名称フロート式水力発電装置
出願人いくつものかたち株式会社,個人
代理人個人,個人
主分類F03B 11/00 20060101AFI20250417BHJP(液体用機械または機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの)
要約【課題】小水力発電に適した所望の個所への運搬、設置が容易で、水路を流れるごみによる妨害なく運転が可能で、外部動力が不要な、フロート式水力発電装置を提供する。
【解決手段】中小河川や農業用水路等の開水路状の水路6を流れる流水からごみを除去する水車型除塵機ユニット2と水力発電機ユニット3とフロート4とを備え、水車型除塵機ユニット2と水力発電機ユニット3とは、前者を水路6の上流側に、後者を水路6の下流側にして、一体的に組み立てられてユニット組立体5とされている。水車型除塵機ユニット2に設けられ、ごみが除去されて綺麗になった流水がそこを通って流出する流出口には、水力発電機ユニット3の水車がその内部に設置されるダクト24が連結、接続されて、綺麗になった流水が、前記流出口を通って前記ダクト24に流入して、前記水車を回転させる。フロート4は、ユニット組立体5に連結されて、これを水路6に浮動状に保持する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
中小河川や農業用水路等の開水路状の水路に浮動状に設置されて用いられるフロート式水力発電装置が、
前記水路を流れる流水からごみを除去する水車型除塵機ユニットと、水力発電機ユニットと、フロートとを備え、
前記水車型除塵機ユニットと前記水力発電機ユニットとは、前記水車型除塵機ユニットを前記水路の上流側に、前記水力発電機ユニットを前記水路の下流側にして、一体的に組み立てられて、ユニット組立体とされ、
前記水車型除塵機ユニットに設けられ、ごみが除去されて綺麗になった前記水路の流水がそこを通って流出する流出口には、前記水力発電機ユニットの水車がその内部に設置されるダクトが連結されて、綺麗になった前記水路の流水が、前記流出口を通って前記ダクトに流入して、前記水車を回転させるようにされており、
前記フロートは、前記ユニット組立体に連結されて、前記ユニット組立体を前記水路に浮動状に保持するようにされている
ことを特徴とするフロート式水力発電装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記水車型除塵機ユニットは、
多角形もしくは円形の筒状の形状をした回転体であって、平面視円形状の上側シールド板と、同じ形状をした下側シールド板との間に挟まれるようにして配置され、その回転する筒状の胴体部の略全域に、ごみをトラップするスクリーンが設けられ、その回転軸の上端と下端とが、除塵機ユニット枠体の上部及び下部にそれぞれ設けられた軸受にそれぞれ支持されて、回転可能に保持される回転体と、
水流の力を受けて前記回転体を回転させる複数の羽根であって、前記回転体の前記胴体部の外周部に、周方向に等間隔に、かつ、前記回転軸と平行に、それぞれ設けられ、それ自体倒立自在に回転して、その回転を止めるストッパー部材を有する複数の羽根とを備え、
前記上側シールド板と前記下側シールド板とには、前記流出口がそれぞれ設けられて、それぞれ上側流出口、下側流出口とされ、
前記羽根が、前記回転体と共に水流の下流に向って回転する時は、水流に押されて前記ストッパー部材が前記回転体の前記胴体部の外周部に当たるまで回転し、その位置で固定されると、水流を受けて前記回転体を回転させる回転力を発生し、
前記羽根が、前記回転体と共に水流の上流に向って回転する時は、水流の抵抗により逆方向に回転して、自動的に水流に対して一番抵抗の少ない角度位置に変位し、
前記水路の上流より流れて来て、前記スクリーンや前記羽根にトラップされたごみが、前記回転体の回転により前記水路の下流側に運ばれて、前記回転体の内部を流れる一部の流水及び前記回転体の外部を流れる流水により剥離され、引き離されて、流水と一緒に前記水路の下流に流出されて除去されるようにされている
ことを特徴とする請求項１に記載のフロート式水力発電装置。
【請求項３】
前記水力発電機ユニットは、
その前記ダクトが、長さ方向に、前方ダクト部分と、中央ダクト部分と、後方ダクト部分との３つのダクト部分からなり、
前記前方ダクト部分は、上下に分岐されて、上部取水ダクト部分と、下部取水ダクト部分との２つの取水ダクト部分からなり、これら上部取水ダクト部分と下部取水ダクト部分とは、前記水車型除塵機ユニットの前記上側流出口と前記下側流出口とにそれぞれ連結されて、それぞれの内部が連通するようにされ、
前記中央ダクト部分は、円筒状ダクト部分とされ、ここに、前記水車が設置され、
前記後方ダクト部分は、後方に行くに従い寸法が増大する末広がり状ダクト部分とされ、コアンダ効果により、綺麗になった前記水路の流水を、前記上側流出口と前記下側流出口とから前記末広がり状ダクト部分へと吸い込む力を発生するようにされている
ことを特徴とする請求項２に記載のフロート式水力発電装置。
【請求項４】
前記フロートは、
前記水路の上流方向に見て、細長い流線形状をした左側フロートと、同じ形状をした右側フロートとが、複数本の連結杆により連結されて、一体的に組み立てられてなり、
前記左側フロートと前記右側フロートとが、前記ユニット組立体の枠体の左側上部枠杆と右側上部枠杆とにそれぞれ連結されて、前記ユニット組立体を前記水路に浮動状に保持するようにされている
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のフロート式水力発電装置。
【請求項５】
前記左側フロートと前記右側フロートとには、それぞれの後端部の左右対照位置に、舵板が一体に設けられている
ことを特徴とする請求項４に記載のフロート式水力発電装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願の発明は、中小河川や農業用水路等の開水路状の水路に浮動状に設置されて用いられるフロート式水力発電装置に関する。
このフロート式水力発電装置は、そのために、水力発電機ユニットと、水車型除塵機ユニットと、フロートとを一体に備えていて、この水車型除塵機ユニットが、同水路を流れる水流の力により、同水路を流れる流水中の草や木の枝や葉などのごみを除去しながら、綺麗になった流水のみが、同水力発電機ユニットの水車が設置された流路部分（ダクト）に流出されるようになっている。
続きを表示（約 2,400 文字）【０００２】
よって、この水力発電機ユニットの水車は、この綺麗な流水により、ごみによる妨害を受けることなく、円滑に回転して発電を続行させることができる。また、この水車型除塵機ユニットは、水流の力でごみを除去するので、その作動に外部動力が不要である。
さらに、このようにしてなるフロート式水力発電装置は、十分な流量と落差のある水力発電に適した水路を有する山間・平野部の地域であれば、どこにでも適宜運搬して、容易に設置可能である。特に、このような地域では、近年、過疎化と高齢化が進んでおり、例えば、ガソリンスタンドのように、そこで長年利用されてきた施設の維持さえ危ぶまれるような状況が生じており、化石燃料に代わるエネルギー源として、環境に負荷の少ない小水力発電の立地が望まれている。
【背景技術】
【０００３】
一般に、中小河川や農業用水路等の開水路状の水路には、草や木の枝や葉などのごみが流れて来て、灌がい用の分岐水路を詰まらせたり、特に水路から分岐水路に水を引き込んで発電する水力発電装置では、ごみが発電用水車に引っ掛かって、水車の回転を阻害するといった問題がある。さらに、降雨等の影響により、水路の水位が著しく上昇して、水路を流れて来るごみの量が急に多くなったりすると、こういった問題が一層深刻化する。
【０００４】
このような問題に対処するために、本出願人は、先に、発明の名称を「水路用ごみ除去装置」とする発明をして特許出願し、特許を得た（特許第６５５２１４４号、特許文献１）。
次に、この発明の水路用ごみ除去装置について、簡単に説明する。
この水路用ごみ除去装置（これは、本願の発明の「水車型除塵機ユニット」に相当する。）は、中小河川や農業用水路等の開水路状の主水路から分岐した分岐水路に主水路を流れる流水を取り込むために設けられる取水口（これは、本願の発明の「水車型除塵機ユニットの流出口」に対応する。）に設置される。そして、大略、多角形もしくは円形の筒状の形状をした回転体と、該回転体の胴体部の外周部に、周方向に等間隔に、該回転体の回転軸と平行に、それぞれ設けられ、水流の力を受けて該回転体を回転させる複数の羽根とを備えている。
【０００５】
ここで、この回転体は、その回転軸を中心に回転可能に保持され、その胴体部の内部空間が、前記取水口に臨み、これを囲い、これと連通するようにして配置されている。また、この回転体には、その回転する胴体部の略全域に、ごみをトラップするスクリーンが設けられている。
【０００６】
また、これらの複数の羽根は、それぞれ、それ自体が回転自在（倒立自在）に設けられるとともに、その回転を止めるストッパー部材を備えていて、羽根が、回転体と共に水流の下流に向って回転する時は、水流に押されてストッパー部材が回転体の胴体部の外周面に当たるまでそれ自体で回転し、その位置で固定されると、水流を受けて回転体の回転力を発生する。また、羽根が、回転体と共に水流の上流に向って回転する時は、水流の抵抗により逆方向にそれ自体で回転して、自動的に水流に対して一番抵抗の少ない角度に変位し、羽根が、回転体の回転の抵抗となるのを防いでいる。
【０００７】
よって、主水路の上流より流れて来て、前記スクリーンや前記羽根にトラップされたごみは、回転体の回転により主水路の下流側に運ばれて、そこで、回転体の内部を流れる一部の流水と回転体の外部を流れる流水とにより剥離され、引き離されて、流水と一緒に主水路の下流に流出されて除去されるようになっている。
なお、ここで、「回転体の内部を流れる一部の流水」とは、前記スクリーンを透過して、回転体の内部に流入した主水路の流水のうちの一部の流水を指している。これより、「回転体の内部を流れる残部の流水」とは、回転体の内部に流入した主水路の流水のうち、前記取水口を経由して前記分岐水路に流入する流水を指す。したがって、これらの流水は、ごみが除去されて、綺麗になった流水である。
【０００８】
この水路用ごみ除去装置は、前記のように構成されているので、次に述べるような効果を奏する。
回転体は、該回転体の胴体部の外周部に設けられた複数の羽根が受ける水流の力によって回転するので、スクリーンや羽根にトラップされたごみを除去するために、レーキ等の外部動力を要する装置は不要となり、回転体の内部から取水口を経て分岐水路に流入する流水からごみを無動力で自動的に除去することができる。
また、除去されたごみは、流水と一緒に主水路の下流に流出されるので、これらのごみを処理する特別なごみ処理装置も不要である。
さらに、これらにより、水路用ごみ除去装置の構造が簡単になり、これを取水口に容易に設置することができる。
【０００９】
また、このような構造のため、主水路の流水の速度が変化すると、回転体の回転速度も自動的に変化する。したがって、雨などで主水路の水が増水し、流れて来るごみの量が増加しても、回転体の回転速度も速くなっているので、ごみを下流に運ぶ量も増えるため、回転体にごみが溜まることもない。
しかも、回転体の回転軸は、主水路の底面に対して縦に垂直に設置されるので、回転体は、主水路の水面が水量の変化により上下しても、これに影響されることなく回転して、ごみ除去を続行することができる。
【００１０】
さらに、分岐水路には、前記のとおり、ごみが除去されて綺麗になった流水のみが取水口を通って流入するので、分岐水路に設置される水力発電装置（これは、本願の発明の「水力発電機ユニット」に相当する。）の水車は、流水中のごみによる妨害を受けることなく円滑に回転して、発電を続行させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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