JP2013117222A - 発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば河川や湖沼、海、瀬若しくは滝、農業または工業用の水路、等の水流を利用した発電に好適で、構成が簡単で容易かつ安価に製作できるとともに、小形軽量で容易に設置でき、しかも水流に応じて安定した電力を得られる発電装置を提供すること。
【解決手段】発電機を内蔵した発電ユニット３と、水流によって回転する回転手段とを備えること前記発電ユニット３を設置水域に係留すること。前記回転手段を前記発電機に連係した発電装置であること。前記発電ユニット３の設置水域にプロペラ１７を備えた一または複数の水車ユニット４を設置する。水流によって回転可能なプロペラ１７を備えた一または複数の水車ユニット４を水流に沿って設置する。前記水車ユニット４を回転軸を介して前記発電ユニット３に接続する。前記プロペラ１７の回転力を前記発電機に連係する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば河川や湖沼、海、瀬若しくは滝、農業または工業用の水路、等の水流を利用した発電に好適で、構成が簡単で容易かつ安価に製作できるとともに、小形軽量で容易に設置でき、しかも水流に応じて安定した電力を得られる発電装置に関する。

小形かつ安価に製作でき、しかも設置コストを低減できる再生可能なエネルギ−源として、種々の水力発電装置が提案されている。
例えば農業用水路の越流堰を利用した発電装置として、用水路の越流堰付近に用水路固定枠を設置し、該固定枠の下流側の近接位置に水車ユニットを設置し、該水車ユニットの水車のランナを、越流堰より上流側の上水位より下方に位置する大きさに設定し、水車の外観的な顕在化を抑制し、ランナを小形化して用水路の流水内に収めるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

しかし、前記水力発電装置は、堅牢な用水路と用水路固定枠と枠体、および越流堰を要し、また水車ユニットは用水路幅のランナを有するため、水車ユニットが大形化し、装置全体が大形大重量化して設備が大規模化し、装置ないし建設コストが高価になる等の問題があった。

このような問題を解決するものとして、河川等の流水を直接利用して発電する小形の水力発電装置であって、水上側に配置して漂流物の流入を防止する筋状スクリ−ンと、筋状スクリ−ンの下流側に配置し流水を水車に導く導水部と、水流に回転自在に支持された衝動型の水車部と、を備え、前記筋状スクリ−ンを水流に対し斜状に設置し、水車の回転力を発電機に伝達して発電するものがある（例えば、特許文献２参照）。

しかし、前記水力発電装置は、河川等の水底に設置用基礎を設け、該基礎に筋状スクリ−ンと導水部と水車部と発電機を設置するため、装置全体が大形大重量化して設備が大規模化し、装置ないし建設コストが依然として高価になる等の問題があった。

そこで、このような問題を解決するものとして、複数の発電ユニットを連結ワイヤと集電線で連結し、前記発電ユニットは軸心を中心に回転して発電する回転ドラムを備え、該回転ドラムの周面に水流受け溝を形成して回転を促す一方、前記連結ワイヤの一端を河川の適所に係留し、他端を自由端にして回転ドラムを水流に浮かせ、該回転ドラムに水流を作用させて回転し、回転ドラムで発電した電力を集電するようにした、水流を利用する発電装置がある（例えば、特許文献３参照）。

しかし、前記発電装置は、回転ドラムを自重に抗して水面に一様に浮かせることが難しく、また回転ドラムが個々の水流によって回転し、その回転中心の方向が互いに異なるため、回転ドラムが蛇行して揺動し水流に抗する形態になり易く、回転ドラムの一様な発電や所定の電力を得られない上に、発電ユニット間に集電線の配線を要し、その水密な配線が面倒で高価になる等の問題があった。

特開２００３−２６９３１５号公報 特許第４６５３０３６号公報 特開２００９−１９１７０８号公報

本発明はこのような問題を解決し、例えば河川や湖沼、海、瀬若しくは滝、農業または工業用の水路、等の水流を利用した発電に好適で、構成が簡単で容易かつ安価に製作できるとともに、小形軽量で容易に設置でき、しかも水流に応じて安定した電力を得られる発電装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、発電機を内蔵した発電ユニットと、水流によって回転する回転手段とを備え、前記発電ユニットを設置水域に係留し、前記回転手段を前記発電機に連係した発電装置において、水流によって回転可能なプロペラを備えた一または複数の水車ユニットを水流に沿って設置し、該水車ユニットを回転軸を介して前記発電ユニットに接続し、プロペラの回転力を前記発電機に連係し、前記水流によってプロペラを合理的かつ効率良く回転し、その回動力によって発電機を効率良く安定して作動し、安定した電力を得られるようにしている。
請求項２の発明は、単一の発電ユニットと複数の水車ユニットとを備え、複数の水車ユニットのプロペラによって、安定した発電と高い電力を得られるようにしている。
請求項３の発明は、発電ユニットと水車ユニットを水中に設置し、水車ユニットに対する水流を安定化し、プロペラの安定した回転と安定した電力を得られるようにしている。

請求項４の発明は、発電ユニットと水車ユニットを水流に浮遊させて設置し、水流に応じてプロペラを合理的かつ効率良く回転し、その回動力によって発電機を効率良く安定して作動し、安定した電力を得られるようにしている。
請求項５の発明は、発電ユニットと水車ユニットを一列に配置し、その最上流側に発電ユニットまたは水車ユニットを配置し、例えば最上流位置に発電ユニットを配置する場合は、その設置とメンテナンスおよび発電機からの集電を容易に行なえ、最上流側に水車ユニットを配置する場合は、水流によってプロペラを強力に回転し、発電出力を向上し得るようにしている。
請求項６の発明は、発電ユニットを、前記列の最上流若しくは最下流位置、または中流位置に配置し、最上流位置に発電ユニットを配置する場合は、発電機からの集電を容易に行なえ、最下流位置に発電ユニットを配置する場合は、その設置とメンテナンスを容易に行なえ、中流位置に配置する場合は、発電ユニットの動揺を抑制し得るようにしている。

請求項７の発明は、発電ユニットまたは水車ユニットを索条を介して、水中または設置水域の底部の不動部に係留し、発電ユニットまたは水車ユニットの揺動を抑制し、それらの安定した作動を図るようにしている。
請求項８の発明は、発電ユニットまたは水車ユニットを索条を介して、設置水域の岸辺側に係留し、発電ユニットまたは水車ユニットの揺動を強力に抑制し、それらの安定した作動を図るようにしている。
請求項９の発明は、発電ユニットと水車ユニットの上部にフロ−トを設置し、各フロ−トを水面に設置し、発電ユニットと水車ユニットを水流に確実かつ安定して設置し、それらの安定した作動を得るようにしている。
請求項１０の発明は、各フロ−トを索条を介して連結し、各フロ−トの動揺を抑制し、発電ユニットと水車ユニットの安定した作動を得るようにしている。
請求項１１の発明は、最上流側のフロ−トを索条を介して水中に係留し、各フロ−トおよび発電ユニットと水車ユニットの動揺を抑制し得るようにしている。

請求項１２の発明は、発電ユニットと水車ユニット、および水車ユニット相互を揺動可能に連結し、水流による発電ユニットおよび水車ユニットの揺動を吸収かつ許容し、水車ユニットのプロペラによる回動力を確実に発電機に伝達し、安定した発電作動と電力を得られるようにしている。
請求項１３の発明は、発電ユニットと水車ユニットの間に一または複数のクラッチを配置し、前記プロペラの回転力を断続可能にし、水車ユニットの故障時や発電装置の例えば保守点検時に該当のクラッチを切離し、故障の拡大を阻止するとともに、前記故障や保守点検に速やかに対応可能にしている。
請求項１４の発明は、隣接する発電ユニットと水車ユニットとの軸支部、または隣接する水車ユニットの軸支部を近接離反動かつ揺動可能に連結し、発電ユニットと水車ユニットを水流による複雑な変位に対応させるとともに、軸支部の各構成部の加工精度若しくは組み立て精度のバラツキを吸収かつ許容し、それらの精度を低減して容易かつ安価に製作し得るようにしている。

請求項１５の発明は、軸支部に自在継手を介挿し、発電ユニットと水車ユニットを水流による複雑な変位に対応可能にし、プロペラの回転力を発電機に確実かつ安定して伝達し得るようにしている。
請求項１６の発明は、軸支部にバネを介挿し、軸支部の各構成部の加工精度若しくは組み立て精度のバラツキを吸収かつ許容し、それらの精度を低減して容易かつ安価に製作し得るようにしている。

請求項１７の発明は、水車ユニットを収容するハウジング１６の水流との対向面に、通水可能な防護カバ−を着脱可能に取付け、防護カバ−を小形軽量化し、従来の大形大重量の防護カバ−の使用を廃し、これを容易かつ安価に製作し得るとともに、異物を容易に除去し得るようにしている。
請求項１８の発明は、発電ユニットのケーシングと水車ユニットのハウジングに、フロ−トを支持する支持枠を突設し、該支持枠によってケーシングまたはハウジングの上方にフロ−トを正確に配置し得るようにしている。
請求項１９の発明は、ケーシングとハウジングに一対の支持枠をＶ字形状に突設し、該支持枠の上端部にフロ−トを平行に配置し、各一対のフロ−トを接続枠で連結し、各フロ−トを支持枠と接続枠によって強固かつ安定して組み付けている。

請求項２０の発明は、一対の支持枠と接続枠をトラス構造に構成し、一対のフロ−トとケーシングまたはハウジングを強固かつ安定して連結し、水流に強力に対抗し得るようにしている。
請求項２１の発明は、各フロ−トの後端部に水掻き板を突設し、各フロ−トを水流に沿って円滑に挙動し得るようにしている。
請求項２２の発明は、プロペラをスクリュ−形またはブレ−ド形に構成し、スクリュ−形の場合は水量の変化に速やかに対応し、ブレ−ド形の場合はプロペラのコンパクト化を図り、共に高速回転を実現している。
請求項２３の発明は、スクリュ−形のプロペラをハウジング内に配置し、またブレ−ド形のプロペラをハウジングの後端部に配置し、各プロペラを安全かつ安定して作動可能にしている。
請求項２４の発明は、一対のフロ−トの中間部下方に前記ケーシングとハウジングを配置し、前記ブレ−ド形のプロペラをフロ−トの前後方向の中間位置に配置し、発電ユニットと水車ユニットを安定して設置するとともに、ブレ−ド形のプロペラのブレ−ド幅の設計に自由度を得られるようにしている。
請求項２５の発明は、ケーシングとハウジング、およびフロ−トを略銃弾形または魚雷形状に形成し、これらの水流による抵抗を低減し水流による安定化を図って、安定した発電動作を実現可能にしている。

請求項２６の発明は、支持枠に所定の重量を備えたウェイト板を上下動可能に設け、ケーシングまたはハウジングの水深に応じて発電ユニットの重心位置を調整可能にし、発電ユニットの安定した姿勢を得られるようにしている。
請求項２７の発明は、設置水域の水中または底部に揺動リンクの一端部を起倒可能に連結し、該揺動リンクの他端部を発電ユニットまたは水車ユニットに回動可能に連結し、該揺動リンクを常時は転倒させて水中に位置付け、所望時に揺動リンクを起立させて上端部を水面上に移動し、前記発電ユニットまたは水車ユニットを水面上に表出可能にし、発電ユニットや水車ユニットの整備点検時や、水車ユニットの防護カバ−に付着したゴミを除去する際、発電ユニットと水車ユニットを水面上に表出させて、それらのメンテナンス作業を容易に行なえるようにしている。
請求項２８の発明は、設置水域の水中または底部に平坦な基板を水流に沿って設置し、該基板に揺動リンクの一端部を起倒可能に支持し、該揺動リンクの他端部に発電ユニットまたは水車ユニットを回動可能に連結し、発電ユニットと水車ユニットを揺動リンクのリンク作動によって、水面上に確実に表出可能にしメンテナンス作業を容易に行なえるようにしている。

請求項２９の発明は、基板に複数の揺動リンクの一端部を等間隔に配置し、各揺動リンクを同長に構成するとともに、隣接する揺動リンクの両端部間距離を同長に構成し、前記発電ユニットと複数の水車ユニットを一時に水中に出没可能にし、一対の揺動リンクと、該リンクの両端部間を接続する一対のリンクとで四節回転連鎖機構を構成し、各揺動リンクの揺動角度を同一に形成し、発電ユニットと複数の水車ユニットを一斉に水中に出没させ、前記メンテナンス作業や発電の再開を迅速に行なえるようにしている。
請求項３０発明は、上流側の揺動リンクに操作杆を連結し、該操作杆の他端に水面に浮上可能な浮きを設け、前記操作杆の引き上げ操作を介して前記揺動リンクを起倒可能にし、上流側の水面に浮きを浮かべて操作杆の所在を視認可能にするとともに、操作杆の操作の容易化を図り、操作杆の操作による前記リンク機構のリンク作動を実現し得るようにしている。
請求項３１の発明は、水車ユニットを下流側に沿って次第に大形に形成し、水車ユニットの体積ないし重量増と流体抵抗の増加を図って、下流側の水車ユニットの動揺を抑制し、発電ユニットと複数の水車ユニットを整然と安定して水中に設置し得るようにしている

請求項３２の発明は、複数の水車ユニットを複数群に区画し、各群の水車ユニットを単一の回転軸上に配置し、隣接する群の回転軸同士を揺動可能に連結して、個々の水車ユニットの揺動を抑制し、それらの群毎の挙動を実現して水車ユニットの安定化を図るようにしている。
請求項３３の発明は、水車ユニットに複数の支持脚を設け、該支持脚を設置水域の底部に移動可能に設置し、その少なくとも一の支持脚に水車ユニットの移動を阻止するアンカ−を設け、設置水域の底部に水車ユニットを容易かつ安定して設置し得るようにしている
請求項３４の発明は、発電ユニットに複数の支持脚を設け、該支持脚を設置水域の底部に移動可能に設置し、その少なくとも一の支持脚に発電ユニットの移動を阻止するアンカ−を設け、設置水域の底部に発電ユニットを容易かつ安定して設置し得るようにしている
請求項３５の発明は、発電ユニットと水車ユニットを河川、湖沼、海、瀬若しくは滝、水路に設置し、自然界または人工設備において再生可能なエネルギ−源を有効に活用し得るようにしている。

請求項１の発明は、水流によって回転可能なプロペラを備えた一または複数の水車ユニットを水流に沿って設置し、該水車ユニットを回転軸を介して発電ユニットに接続したから、プロペラの回転力を前記発電機に連係し、前記水流によってプロペラを合理的かつ効率良く回転し、その回動力によって発電機を効率良く安定して作動し、安定した電力を得ることができる。
請求項２の発明は、単一の発電ユニットと複数の水車ユニットとを備えたから、複数の水車ユニットのプロペラによって、安定した発電と高い電力を出力することができる。
請求項３の発明は、発電ユニットと水車ユニットを水中に設置したから、これらを水面に設置した場合に比べ水車ユニットに対する水流を安定化し、プロペラの安定した回転と安定した電力を得ることができる。

請求項４の発明は、発電ユニットと水車ユニットを水流に浮遊させて設置したから、水流に応じてプロペラを合理的かつ効率良く回転し、その回動力によって発電機を効率良く安定して作動し、安定した電力を得ることができる。
請求項５の発明は、発電ユニットと水車ユニットを一列に配置し、その最上流側に発電ユニットまたは水車ユニットを配置したから、例えば最上流位置に発電ユニットを配置する場合は、その設置とメンテナンスおよび発電機からの集電を容易に行なえ、最上流側に水車ユニットを配置する場合は、水流によってプロペラを強力に回転し、発電出力を向上することができる。
請求項６の発明は、発電ユニットを、前記列の最上流若しくは最下流位置、または中流位置に配置したから、最上流位置に発電ユニットを配置する場合は、発電機からの集電を容易に行なえ、最下流位置に発電ユニットを配置する場合は、その設置とメンテナンスを容易に行なえ、中流位置に配置する場合は、発電ユニットの動揺を抑制することができる

請求項７の発明は、発電ユニットまたは水車ユニットを索条を介して、水中または設置水域の底部の不動部に係留したから、発電ユニットまたは水車ユニットの揺動を抑制し、それらの安定した作動を図ることができる。
請求項８の発明は、発電ユニットまたは水車ユニットを索条を介して、設置水域の岸辺側に係留したから、発電ユニットまたは水車ユニットの揺動を強力に抑制し、それらの安定した作動を図ることができる。
請求項９の発明は、発電ユニットと水車ユニットの上部にフロ−トを設置し、各フロ−トを水面に設置したから、発電ユニットと水車ユニットを水流に確実かつ安定して設置し、それらの安定した作動を得ることができる。
請求項１０の発明は、各フロ−トを索条を介して連結したから、各フロ−トの動揺を抑制し、発電ユニットと水車ユニットの安定した作動を得るようにしている。
請求項１１の発明は、最上流側のフロ−トを索条を介して水中に係留し、各フロ−トおよび発電ユニットと水車ユニットの動揺を抑制し得ることができる。

請求項１２の発明は、発電ユニットと水車ユニット、および水車ユニット相互を揺動可能に連結したから、水流による発電ユニットおよび水車ユニットの揺動を吸収かつ許容するとともに、水車ユニットのプロペラによる回動力を確実に発電機に伝達し、安定した発電作動と電力を得られる効果がある。
請求項１３の発明は、発電ユニットと水車ユニットの間に一または複数のクラッチを配置したから、前記プロペラの回転力を断続可能にし、水車ユニットの故障時や発電装置の例えば保守点検時に該当のクラッチを切離し、故障の拡大を阻止するとともに、前記故障や保守点検に速やかに対応させることができる。
請求項１４の発明は、隣接する発電ユニットと水車ユニットとの軸支部、または隣接する水車ユニットの軸支部を近接離反動かつ揺動可能に連結したから、発電ユニットと水車ユニットを水流による複雑な変位に対応できるとともに、軸支部の各構成部の加工精度若しくは組み立て精度のバラツキを吸収かつ許容し、それらの精度を低減して容易かつ安価に製作することができる。

請求項１５の発明は、軸支部に自在継手を介挿したから、発電ユニットと水車ユニットを水流による複雑な変位に対応可能にし、プロペラの回転力を発電機に確実かつ安定して伝達することができる。
請求項１６の発明は、軸支部にバネを介挿したから、軸支部の各構成部の加工精度若しくは組み立て精度のバラツキを吸収かつ許容し、それらの精度を低減して容易かつ安価に製作することができる。
請求項１７の発明は、水車ユニットを収容するハウジング１６の水流との対向面に、通水可能な防護カバ−を着脱可能に取付けたから、防護カバ−を小形軽量化し、従来の大形大重量の防護カバ−の使用を廃し、これを容易かつ安価に製作し得るとともに、異物を容易に除去することができる。

請求項１８の発明は、発電ユニットのケーシングと水車ユニットのハウジングに、フロ−トを支持する支持枠を突設したから、該支持枠によってケーシング上またはハウジング上にフロ−トを正確に配置することができる。
請求項１９の発明は、ケーシングとハウジングに一対の支持枠をＶ字形状に突設し、該支持枠の上端部にフロ−トを平行に配置し、各一対のフロ−トを接続枠で連結したから、各フロ−トを支持枠と接続枠によって強固かつ安定して組み付けることができる。
請求項２０の発明は、一対の支持枠と接続枠をトラス構造に構成したから、一対のフロ−トとケーシングまたはハウジングを強固かつ安定して連結し、水流に強力に対抗することができる。
請求項２１の発明は、各フロ−トの後端部に水掻き板を突設したから、各フロ−トを水流に沿って円滑に挙動させることができる。
請求項２２の発明は、プロペラをスクリュ−形またはブレ−ド形に構成したから、スクリュ−形の場合は水量の変化に速やかに対応し、ブレ−ド形の場合はプロペラのコンパクト化を図れ、共に高速回転を実現させることができる。

請求項２３の発明は、スクリュ−形のプロペラをハウジング内に配置し、またブレ−ド形のプロペラをハウジングの後端部に配置したから、各プロペラを安全かつ安定して作動させることができる。
請求項２４の発明は、一対のフロ−トの中間部下方に前記ケーシングとハウジングを配置し、前記ブレ−ド形のプロペラをフロ−トの前後方向の中間位置に配置したから、発電ユニットと水車ユニットを安定して設置できるとともに、ブレ−ド形のプロペラのブレ−ド幅の設計に自由度を得られる効果がある。
請求項２５の発明は、ケーシングとハウジング、およびフロ−トを略銃弾形または魚雷形状に形成したから、これらの水流による抵抗を低減し水流による安定化を図って、安定した発電動作を実現することができる。
請求項２６の発明は、支持枠に所定の重量を備えたウェイト板を上下動可能に設け、ケーシングまたはハウジングの水深に応じて発電ユニットの重心位置を調整可能にし、発電ユニットの安定した姿勢を得られるようにしている。

請求項２７の発明は、設置水域の水中または底部に揺動リンクの一端部を起倒可能に連結し、該揺動リンクの他端部を発電ユニットまたは水車ユニットに回動可能に連結し、該揺動リンクを常時は転倒させて水中に位置付け、所望時に揺動リンクを起立させて上端部を水面上に移動し、前記発電ユニットまたは水車ユニットを水面上に表出可能にしたから、発電ユニットや水車ユニットの整備点検時や、水車ユニットの防護カバ−に付着したゴミを除去する際、発電ユニットと水車ユニットを水面上に表出させて、それらのメンテナンス作業を容易に行なうことができる。
請求項２８の発明は、設置水域の水中または底部に平坦な基板を水流に沿って設置し、該基板に揺動リンクの一端部を起倒可能に支持し、該揺動リンクの他端部に発電ユニットまたは水車ユニットを回動可能に連結したから、発電ユニットと水車ユニットを揺動リンクのリンク作動によって、水面上に確実に表出させメンテナンス作業を容易に行なうことができる。

請求項２９の発明は、基板に複数の揺動リンクの一端部を等間隔に配置し、各揺動リンクを同長に構成するとともに、隣接する揺動リンクの両端部間距離を同長に構成し、前記発電ユニットと複数の水車ユニットを一時に水中に出没可能にしたから、一対の揺動リンクと、該リンクの両端部間を接続する一対のリンクとで四節回転連鎖機構を構成し、各揺動リンクの揺動角度を同一に形成し、発電ユニットと複数の水車ユニットを一斉に水中に出没させ、前記メンテナンス作業や発電の再開を迅速に行なうことができる。
請求項３０発明は、上流側の揺動リンクに操作杆を連結し、該操作杆の他端に水面に浮上可能な浮きを設け、前記操作杆の引き上げ操作を介して前記揺動リンクを起倒可能にしたから、上流側の水面に浮きを浮かべて操作杆の所在を視認可能にするとともに、操作杆の操作の容易化を図り、操作杆の操作による前記リンク機構のリンク作動を実現することができる。

請求項３１の発明は、水車ユニットを下流側に沿って次第に大形に形成したから、水車ユニットの体積ないし重量増と流体抵抗の増加を図って、下流側の水車ユニットの動揺を抑制し、発電ユニットと複数の水車ユニットを整然と安定して水中に設置することができる。
請求項３２の発明は、複数の水車ユニットを複数群に区画し、各群の水車ユニットを単一の回転軸上に配置し、隣接する群の回転軸同士を揺動可能に連結したから、個々の水車ユニットの揺動を抑制し、それらの群毎の挙動を実現して水車ユニットの安定化を図ることができる。
請求項３３の発明は、水車ユニットに複数の支持脚を設け、該支持脚を設置水域の底部に移動可能に設置し、その少なくとも一の支持脚に水車ユニットの移動を阻止するアンカ−を設けたから、設置水域の底部に水車ユニットを容易かつ安定して設置することができる。
請求項３４の発明は、発電ユニットに複数の支持脚を設け、該支持脚を設置水域の底部に移動可能に設置し、その少なくとも一の支持脚に発電ユニットの移動を阻止するアンカ−を設けたから、設置水域の底部に発電ユニットを容易かつ安定して設置することができる。
請求項３５の発明は、発電ユニットと水車ユニットを河川、湖沼、海、瀬若しくは滝、水路に設置したから、自然界または人工設備において再生可能なエネルギ−源を有効に活用することができる。

本発明に適用した発電ユニットと水車ユニットを河川に浮かべた状況を示す正面図である。 図１の最上流側を拡大して示す部分断面図である。 図２の平面図で若干拡大して示している。 本発明に適用した発電ユニットの側面図である。 本発明に適用した最上流側の水車ユニットの軸支部を分解して示す断面図である。

本発明に適用した水車ユニットを上流側から見た側面図で、（ａ）はハウジングに防護ネットを取付けた使用状況を示し、（ｂ）はハウジングから防護ネットを取外した使用状況を示している。 本発明に適用した自在継手を拡大して示す正面図である。 本発明に適用した自在継手を分解して示す斜視図である。 図９のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明に適用した回転軸と中継軸との連結部を分解して示す斜視図である 本発明に適用した回転軸と中継軸との連結部を示す断面図である。

本発明に適用した発電ユニットと水車ユニットを河川に浮かべた状況を示す平面図で、各フロ−トを省略して図示している。 本発明の第２の実施形態の要部を示す正面図で、一部を部分断面図示している。 本発明の第３の実施形態を示す正面図である。 本発明の第４の実施形態を示す正面図である。 本発明の第５の実施形態を示す正面図で、発電装置を急流、瀬若しくは滝に設置した状況を示している。

本発明の第６の実施形態を示す平面図で、発電装置を農業または工業用水等の水路に設置した状況を示している。 前記第６の実施形態の要部を分解して示す拡大図である。 図１７のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図である。 （ａ）は図１７のＣ−Ｃ線に沿う拡大断面図、（ｂ）は略Ｚ字状に屈曲した索条または鋼板によって発電ユニットと水車ユニットを水路に設置した状況を示している。 本発明の第７の実施形態を示す正面図である。 本発明の第８の実施形態を示す正面図で、発電ユニットと水車ユニットを水中に出没可能にしている。

本発明の第９の実施形態を示す正面図である。 本発明の第１０の実施形態を示す正面図である。 本発明の第１１の実施形態を示す正面図で、発電ユニットと水車ユニットの各フロ−トを取外し、これらを設置水域の底部に設置可能にしている。 図２５の実施形態に適用した水車ユニットと支持脚による設置状況を示している。 図２５の実施形態に適用した水車ユニットを上流側から見た正面図である 図２５の実施形態に適用した水車ユニットを下流側から見た正面図である

本発明の第１２の実施形態を示す斜視図で、発電ユニットと水車ユニットトを海流または潮流を利用した設置状況を示している。 前記第１２の実施形態に適用した水車ユニットの使用状況を示す斜視図である。 前記第１２の実施形態に適用した水車ユニットの使用状況を別の方向から見た斜視図である。 前記第１２の実施形態に適用した水車ユニットの正面図である。 前記第１２の実施形態に適用した水車ユニットの平面図である。 前記第１２の実施形態に適用した水車ユニットの側面図である。 前記第１２の実施形態に適用した水車ユニットの背面図である。 前記第１２の実施形態に適用した水車ユニットの底面図である。

以下、本発明を河川の水流を利用した発電装置に適用した図示の実施形態について説明すると、図１乃至図１２において１は河川で、発電装置２がその設置水域の水面１ａ下に浮遊状態で設置されている。
前記発電装置２は発電ユニット３と複数の水車ユニット４とを備え、発電装置２の先端、つまり最上流側に発電ユニット３が配置され、該発電ユニット３の後方、つまり下流側に複数の水車ユニット４が揺動可能に連結されている。
この場合、前記発電ユニット３や水車ユニット４および他の構成部分は、耐水性材料、防錆処理した金属、または合成樹脂を用いて耐水構造に構成している。

前記発電ユニット３は、発電機５を内蔵した略砲弾形状の堅牢な合成樹脂製のケーシング６を備え、該ケーシング６の外周面に一対の支持枠７を立設し、該支持枠７の上端部にフロ−ト８が設けられている。
前記フロ−ト８は合成樹脂製または発泡樹脂製の中空の略箱状に形成され、その平面形状は図３のようにケーシング６よりも大きな矩形に形成され、該フロ−ト８の浮力によって、発電機５を内蔵したケーシング６を水面１ａの直下に位置付け、フロ−ト８の上部を水面１ａ上に浮上させている。

図中、９はケーシング６の先端部に設けた突片で、該突片９に軽量かつ柔軟で耐水性を有する合成樹脂製若しくは鋼製の索条１０の一端が固定され、その他端が川底の係留部材１２に固定されていて、該ワイヤ１０に沿って集電線（図示略）が架線されている。
前記ケーシング６の後端部に発電機５に連係するターミナル回転軸１３が回転可能に突設され、該ターミナル回転軸１３に自在継手である軸継手１４を介して、水車ユニット４に連係する回転軸１５が回転可能に連結されている。実施形態では前記回転軸１３，１５を同径の管体で構成している。

前記複数の水車ユニット４は実質的に同一に構成され、これらのユニット４は実施形態の場合、プロペラ水車で構成されている。
すなわち、水車ユニット４は、通水可能な中空筒状のハウジング１６と、該ハウジング１６の内部に回転自在に支持されたプロペラ１７と、前記ハウジング１６の上端部に設けたフロ−ト１８とを備えている。

前記ハウジング１６は前後端部に複数の支持枠１９を設け、該支持枠１９の中心部に固定したボスの内部に軸受２０，２０を配置し、該軸受２０，２０の間に回転軸１５が回転自在に支持されている。
実施形態のプロペラ１７は、３枚の羽根を備えたスクリュ−形のプロペラに構成され、該羽の基端部をスピンドル２１に固定し、該スピンドル２１を前記ハウジング１６内の回転軸１５に固定している。

図中、２２はハウジング１６の水上側の周面に着脱可能に取付けたメッシュ状の防護カバ−で、流水に混入した異物の侵入を防止し、異物の除去を容易に行なえるようにしている。
この場合、防護カバ−２２をハウジング１６の水上および水下側の両面に取付ければ、異物の侵入防止を強化できる。

なお、前記ハウジング１６に常時防護カバー２２を取付ける代わりに、例えばハウジング１６の両側に杆状の複数のプロテクタ−１６ａを放射状に取付け、該プロテクタ−１６ａの外側に粗または密のメッシュの防護カバー２２を着脱可能に設け、設置水域が清浄な場合は図６（ｂ）のように防護カバー２２を取り外し、プロペラ１７に対する水力の低下ないし発電出力の低下を抑える一方、設置水域に異物が浮遊する汚染度に応じて適宜メッシュの防護カバー２２を取付け、異物の除去と防護カバー２２の装着による水力の低下ないし発電出力の低下を可及的に抑制するようにしても良い。

前記フロ−ト１８は合成樹脂製または発泡樹脂製の中空の箱状に形成され、該フロ−ト１８は前記フロ−ト８よりも小さな容積に形成され、その浮力によってプロペラ１７を内蔵したハウジング１６を水面１ａの直下に位置付け、フロ−ト１８の上部を水面１ａ上に浮上させ、回転軸１５を常時は上流側の回転軸１３と同軸かつ水平面上に配置している。

前記軸継手１４は、ターミナル回転軸１３ないし後述する中継軸の後端部と、水車ユニット４の外側に突出した回転軸１５の前端部との間に配置され、これは図７乃至図９のように、前記１組の回転軸１３，１５の端部にビス２３，２４を介して固定した合成樹脂製の継手ブロック２５，２６と、該継手ブロック２５，２６の間に配置され、前記ブロック２５，２６を互いに揺動自在に連結する合成樹脂製の中間継手２７と、を備えている。

前記継手ブロック２５の一端に回転軸１３を挿入可能な凹孔２８が形成され、この他端にピン孔２９を有する一対の係合片３０が突設されている。
前記継手ブロック２６の一端に回転軸１５を挿入可能な凹孔３１が形成され、この他端にスライド溝３２が形成され、該スライド溝３２の両側にピン孔３３を有する一対の側板３４が対向して形成されている。

前記中間継手２７は略コ字形断面に形成され、その一端にピン孔３５を有する一対の係合板３６が対向して形成され、該係合板３６，３６を前記係合片３０の内側に配置し、そのピン孔２９，３５にピン３７を挿入し、その螺軸端にナット３８をねじ込み、ピン３７を中心に継手ブロック２５を回動可能に連結している。

一方、中間継手２７の他端にピン孔３９を有する枢支板４０が突設され、該枢支板４０を前記スライド溝３２に挿入し、それらのピン孔３３，３９にピン４１を挿入し、その螺軸端にナット４２をねじ込み、ピン４１を中心に継手ブロック２６を回動可能に連結している。
すなわち、中間継手２７は継手ブロック２５の係合片３０を、ピン３７の軸方向と直交平面、つまり図８において水平面上に回動可能に連結するとともに、継手ブロック２６の係合片３４，３４を、ピン４１の軸方向と直交平面、つまり図８において垂直面上に回動可能に連結している。

図中、４３は継手ブロック２５の上下端面に形成したビス孔、４４は継手ブロック２６の上下端面に形成したビス孔で、それぞれビス２３，２４を挿入可能にしている。４５，４６はターミナル回転軸１３と回転軸１５の端部に形成したネジ孔で、前記ビス２３，２４をねじ込み可能にしている。
この場合、前記軸継手１４の各構成部は金属または合成樹脂等で構成しているが、金属の場合はメッキ等の適宜な防錆処理を要する。したがって、金属製の代わりに、各構成部分を堅牢な合成樹脂で構成すれば、軽量化と製作の容易化と低廉化を図れる。

前記発電ユニット３の下流側に配置した水車ユニット４，４の間には、図５のようにプロペラ１７を支持する回転軸１５，１５の同軸上に、前記軸継手１４と中継軸４７とが配置されている。
前記中継軸４７は、前記ターミナル回転軸１３ないし回転軸１５と同径で、それらよりも若干短小な管体で構成され、該中継軸４７をターミナル回転軸１３の代わりに、軸継手１４の一端に連結し、その他端と上流側の回転軸１５とをバネ４８を介して、伸縮かつ揺動可能に連結し、各部の形状寸法および組み付け誤差を許容するとともに、回転軸１５と中継軸４７と軸継手１４の曲げ応力および捩り応力を吸収可能にしている。

実施形態では前記バネ４８として、引張りコイルスプリングを用いているが、圧縮コイルスプリングや板バネを用いることも可能であり、これらをステンレス鋼線またはステンレス鋼板を用いて製作している。
したがって、他の金属を用いる場合は適宜な防錆処理を要し、また金属製の代わりに、これらを堅牢な合成樹脂製とすれば、軽量化と製作の容易化と低廉化を図れる。

すなわち、前記回転軸１５と中継軸４７の対向端部周面にピン孔４９，５０が形成され、これらのピン孔４９，５０にピン５１，５２が圧入され、該ピン５１，５２にバネ４８のフック４８ａ，４８ａを掛け止めている。この場合、発電ユニット３と水車ユニット４の軸支部にも、バネ４８と中継軸４７を介挿し、各軸支部の変位に対応可能にすることが望ましい。

この他、図中、５３は複数の水車ユニット４の所定位置に配置した防水構造のドグクラッチ等のクラッチで、例えば複数群の水車ユニット４の回転軸１５の端部に一対のクラッチエレメント（図示略）を介挿し、該クラッチエレメントに駆動側および被動側の回転軸１５若しくは回転継手１４、または中継軸４７を連係し、各水車ユニット４の動力を発電ユニット３へ伝達して発電可能にしている。

そして、回転軸１５若しくは回転継手１４、または中継軸４７の過負荷時、または発電装置２の整備点検時に、一対のクラッチエレメントの連結を人力または電磁気的手段で解除し、回転軸１５若しくは回転継手１４、または中継軸４７に対し全部または一部の動力の伝達を遮断し、故障およびその拡大を防止し、または整備点検を実行可能にしている。

このように構成した本発明の発電装置は、発電ユニット３と水車ユニット４とからなり、それらの製作と組立を要する。
先ず、発電ユニット３を製作する場合は、堅牢な合成樹脂によってケーシング６を略砲弾形に成形し、その内部に発電機５を組み込み、該発電機５に連係するタ−ミナル回転軸１３の一端を、ケーシング６の後端部の外側に突出する。

前記ケーシング６の上部周面に一対の支持枠７を取付け、該支持枠７の上端部に設置板を介してフロ−ト８を取付ける。
前記フロ−ト８は合成樹脂または発泡樹脂によって略箱状に成形され、その平面形状を図３のようにケーシング６よりも大形の矩形に形成し、該フロ−ト８の浮力によって、発電機５を組み込んだケーシング６を浮上可能にする。

次に、水車ユニット４を製作する場合は、ハウジング１６を中空筒状に組立て、その支持枠１６，１６の中央に軸受２０，２０を取付ける。
そして、ハウジング１６の内部にスピンドル２１と一体のプロペラ１７を組み込み、該プロペラ１７を支持する回転軸１５を前記軸受２０，２０に支持し、その軸端部をハウジング１６の外側に突出する。

また、フロ−ト１８を合成樹脂または発泡樹脂によって略箱状に成形し、その平面形状を図３のようにフロ−ト８およびハウジング１６よりも小形の矩形に成形し、該フロ−ト１８の浮力によって、プロペラ１７を組み込んだケーシング１６を浮上可能にし、該フロ−ト１８をケーシング１６の上端面に取付ける。

一方、軸継手１４を構成する継手ブロック２５，２６と中間継手２７とを樹脂成形し、これらを組み立てる。
すなわち、継手ブロック２５の一対の係合片３０の間に中間継手２７の一対の係合板３６を挿入し、それらのピン孔２９，３５にピン３７を挿入し、その螺軸端部にナット３８をねじ込み、係合片３０と係合板３６とをピン３７を中心に回動可能に連結する。

そして、中間継手２７の他側の枢支板４０を継手ブロック２６のスリット３２に挿入し、枢支板４０と係合片３４のピン孔３９，３３にピン４１を挿入し、その螺軸端部にナット４２をねじ込み、枢支板４０と係合片３４をピン４１を中心に回動可能に連結する。この状況は図８のようである。

こうして組立てた軸継手１４は、中間継手２７に対し、継手ブロック２５がピン３７を中心に水平方向に回動可能に連結され、継手ブロック２６がピン４１を中心に垂直方向に回動可能に連結される。

この後、前記軸継手１４を使用して発電ユニット３に水車ユニット４を連結する。
すなわち、軸継手１４の継手ブロック２５に設けた凹孔２８に、発電ユニット３から突出したタ−ミナル回転軸１３を挿入し、継手ブロック２５の上下のビス孔４３にビス２３を挿入し、その螺軸をタ−ミナル回転軸１３のネジ孔４５にねじ込んで、タ−ミナル回転軸１３を軸継手１４の一端に連結する。

一方、軸継手１４の継手ブロック２６に設けた凹孔３１に、水車ユニット４から上流側に突出した回転軸１５を挿入し、継手ブロック２６の上下のビス孔４４にビス２４を挿入し、その螺軸を回転軸１５のネジ孔４６にねじ込んで、回転軸１５を軸継手１４の他端に連結する。この状況は図７および図９のようで、発電ユニット３に最上流側の水車ユニット４が連結される。

次に、前記最上流側の水車ユニット４に次の水車ユニット４を連結する。
この場合は、中継軸４７の端部のピン孔５０にピン５２を圧入し、また最上流側の水車ユニット４の回転軸１５において、その下流側の突出端部のピン孔４９にピン５１を圧入し、該回転軸１５と中継軸４７とを対向配置する。
そして、バネ４８を保持し、その両端のフック４８ａをピン５１，５２１に掛け止め、回転軸１５と中継軸４７とを揺動かつ近接離反可能に連結する。この状況は図１０および図１１のようである。

この後、前記中継軸４７の他端を軸継手１４に連結する。
すなわち、各水車ユニット４の下流側に配置する軸継手１４には、前述のタ−ミナル回転軸１３の代わりに、中継軸４７の他端を継手ブロック２５の凹孔２８に挿入し、これらをビス止めして中継軸４７を軸継手１４に連結し、該軸継手１４の他端に三番目の水車ユニット４の回転軸１５の一端をビス止めする。この状況は図５のようである。

そして、上流側に二つの水車ユニット４を連結後、その下流側に三番目の水車ユニット４を連結する場合は、前記二番目の水車ユニット４の連結と同様に、二番目の水車ユニット４の下流側に突出した回転軸１５の端部に、バネ４８を介して中継軸４７の一端を連結する。

次に、前記中継軸４７の他端を継手ブロック２５の凹孔２８に挿入し、これらをビス止めして中継軸４７の他端を軸継手１４に連結し、該軸継手１４の他端に四番目の水車ユニット４の回転軸１５の一端をビス止めする。
以降、同様にバネ４８と中継軸４７を介して下流側に水車ユニット４を継ぎ足す。

そして、継ぎ足した複数の水車ユニット４の所定位置、実施形態では５個の水車ユニット４毎にドグクラッチ等のクラッチ５３を設置する。
すなわち、水車ユニット４の回転軸１５の端部と軸継手１４の間に、一対のクラッチエレメント（図示略）を介挿し、該クラッチエレメントに駆動側および被動側、例えば回転軸１５と回転継手１４との間、または回転継手１４に連結する回転軸１５と中継軸４７との間に、一対のクラッチエレメントを適時断続可能に連結する。

このようにすることで、各水車ユニット４の動力を発電ユニット３に伝達し、発電可能にする一方、回転軸１５若しくは回転継手１４、または中継軸４７の過負荷時または発電装置２の整備点検時に、一対のクラッチエレメントの連結を人力または電磁気的手段で解除し、回転軸１５若しくは回転継手１４、または中継軸４７に対し全部または一部の動力の伝達を遮断し、過負荷や故障およびその拡大を防止し、または整備点検を実行可能にする。

そして、相隣接する発電ユニット３と水車ユニット４，４との間、および水車ユニット４，４の間に、自在継手である軸継手１４を配置して、両側の軸部を揺動可能に連結しているから、回転軸１５や中継軸４７の水平および垂直変位に対応して、それらのトルクを円滑かつ確実に伝達できるとともに、回転軸１５や中継軸４７における応力や歪を軽減し、それらの負担を軽減する。

また、回転軸１５と中継軸４７とをバネ４８を介して連結しているから、各構成部品の加工および組み付け上の寸法誤差によるピン５１，５２の軸間距離のバラツキを吸収かつ許容し、構成部品の加工と組み付けに特別な精度を要することなく、これを容易かつ安価に製作し組み付けられる。
しかも、前記バネ４８は、その伸縮変位と捩り変位によって回転軸１５と中継軸４７の揺動変位や捩り変位を吸収し、かつ軽減して伝達するから、各部の作動を円滑かつ安定化する。

更に、本発明は発電ユニット３に所定数の水車ユニット４を連結し、水車ユニット４，４間は回転軸１５と中継軸４７とバネ４８、および軸継手１４を配置し、水車ユニット４，４間には従来のような集電線の配線を要しないから、前記配線の手間を削減し、これを容易かつ安価に設置できる。
また、発電ユニット３の突片９に索条１０の一端を取付け、該索条１０に沿って発電機５に接続した集電線を水密に配置し、その送電端を岸辺に設置した適宜充電装置または送電装置に接続する。

こうして発電ユニット３に所定数の水車ユニット４を連結し、各水車ユニット４の上流側に防護カバ−２２を取付け後、これらを河川１の適所に設置する。
その場合は、発電ユニット３の突片９に索条１０の一端を取付け、その他端を川底の係留部材１２に取付け、連結した発電ユニット３と水車ユニット４とを適当な水流がある水面１ａに浮かべる。

このようにすると、発電ユニット３と水車ユニット４の各フロ−ト８，１８が水面１ａに浮かび、かつ水流に流されて、これらが発電ユニット３を最上流側にし、各水車ユニット４が連結順に一列に整列する。この状況は図１および図１２のようである。
その際、各水車ユニット４のハウジング１６は水面１ａ下に位置し、該ハウジング１６内を移動する水流によってプロペラ１７が回転し、該水車ユニット４軸１５が同期回転し、その回動力が上流側の回転継手１４、中継軸４７、バネ４８、クラッチ５３に伝達される。

前記クラッチ５３は常時はクラッチエレメント（図示略）が連結し、駆動側の回動力を被動側に伝え、各水車ユニット４の回動力が発電ユニッ３の発電機５に伝達され、該発電機５が回転して発電する。
このように本発明は、水車ユニット４のプロペラ１７を回転させ、その回動力を発電ユニット３の発電機５に伝えて発電しているから、従来のように発電ユニットを水流で回転して発電するものに比べ、高速かつ安定した回転を得られ、高い電力を安定して発電できるとともに、発電機構と回転機構を分離させて各機構の簡潔化を図り、しかも発電時における発電ユニッ３と水車ユニット４の安定化を図れる。

その際、各水車ユニット４は水流に沿って揺動し、その揺動変位を各回転継手１４とバネ４８が吸収して許容し、プロペラ１７の回転と発電機５による発電が安定化する。
しかも、発電ユニット３の下流側に複数の水車ユニット４を配置しているから、各水車ユニット４のプロペラ１７がフライホイ−ルとして機能し、各水車ユニット４におけるプロペラ１７の回転のバラツキを補償し、安定した回転と安定した電力の生成を促す。

また、各水車ユニット４の上流側面に防護カバ−２２を取付けているから、水中に混入したゴミや異物のハウジング１６への浸入を阻止し、プロペラ１７の故障を未然に防止し得る。
更に、各水車ユニット４の適所にクラッチ５３を配置し、クラッチ５３前後で動力を断続させているから、適時、クラッチ５３の作動を停止し、水車ユニット４の過負荷や故障およびその拡大を防止し、または整備点検を実行可能にする。

図１３乃至図３６は本発明の他の実施形態を示し、前述の構成と対応する部分に同一の符合を用いている。
このうち、図１３は本発明の第２の実施形態を示し、この実施形態では発電ユニット３のケーシング６の上部周面に支持枠７，７を延設し、該支持枠７，７に所定の重量を有するウェイト板５４を上下動可能に設け、発電ユニット３の重心位置を調整可能にしている
また、水車ユニット４のハウジング１６上部周面に一対の支持枠５５，５５を立設し、該支持枠５５，５５に所定の重量を有するウェイト板５６を上下動可能に設け、水車ユニット４の重心位置を調整可能にしている。

すなわち、ウェイト板５４を上動することによって発電ユニット３の重心位置を上げ、発電ユニット３の水中の高さ位置を上昇させ、ウェイト板５４を下動することによって発電ユニット３の重心位置を下げ、発電ユニット３の水中の高さ位置を下降させるようにしている。
また、ウェイト板５６を上動することによって重心位置を上げ、水車ユニット４の水中の高さ位置を上昇させ、ウェイト板５６を下動することによって重心位置を下げ、水車ユニット４の水中の高さ位置を下降させるようにしている。

このようにすることによって、水深が比較的浅い水域では、ウェイト板５４，５６を上動させて発電ユニット３と水車ユニット４を浮上させ、ケ−シング６およびハウジング１６の川底との接触および停滞を防止し、水深に応じて安定した発電を図るようにしている

図１４は本発明の第３の実施形態を示し、この実施形態では上流側端部の他に、下流側端部の水車ユニット４にも索条１０の一端を取付け、その他端を川底の係留部材１２に係留し、水流による発電装置の川幅方向への移動を抑制し、水流の一定範囲で発電装置を浮遊させ、安定かつ安全な発電作用を得られるようにしている。
この場合、発電装置の上下流側端部の他に、中流域に一または複数の索条１０を川底に係留し、発電装置の位置を保持するようにすれば、更に安定かつ安全な発電作用を得られる。
更に、発電装置を柔軟な係留部材１０で係留する代わりに、例えば発電装置の上流側端部と下流側端部の川底に堅牢な支柱を立設し、該支柱に発電装置を係留すれば、一段と安定かつ安全な発電作用を得られる。

図１５は本発明の第４の実施形態を示し、この実施形態では発電ユニット３を発電装置の最後尾に配置し、先頭の水車ユニット４に直接水流を作用させてプロペラ１７の回転速度を増速し、高い発電出力を得るようにしている。
この場合、発電ユニット３を発電装置の最後尾以外に中間部に配置し、または複数の発電ユニット３を発電装置の適所に配置することも可能であり、そのようにすれば水車ユニット４または発電ユニット３の故障、および水車ユニット４の発電能力の低下または発電不能の事態を回避し得る。

図１６は本発明の第５の実施形態を示し、この実施形態は緩やかな水流に発電装置を設置する代わりに、上下流に一定の落差がある急流若しくは瀬ないし滝に設置している。
この場合は、発電装置の先端部に発電ユニット３または水車ユニット４を配置し、後端部に発電ユニット３または水車ユニット４を配置し、その上下流側端部と中流部に索条１０の一端を取付け、他端を川底に係留して、水流による発電ユニット３および水車ユニット４の揺動を抑え、安定した発電を促すようにしている。

この場合、発電ユニット３や水車ユニット４に適当な錘を付け、または小形のフロ−ト８，１８に取り替えて、発電ユニット３や水車ユニット４の姿勢を安定化することが望ましい。
このように、この実施形態は緩やかな水流に比べ、水車ユニット４の回転速度が増速し発電能力が上昇するから、高い出力電力を得られる。

図１７乃至図２０は本発明の第６の実施形態を示し、この実施形態は本発明を河川１に設置する代わりに、一定の水流を有する農業または工業用水等の水路５７に設置している
すなわち、１または複数の発電ユニット３と水車ユニット４とを、前記回転軸１３，１５と軸継手１４、中継軸４７とバネ４８、クラッチ５３を用いて、これらを前述のように揺動かつ近接離反動自在に連結している。

そして、発電ユニット３と水車ユニット４のフロ−ト８，１８を取り外し、これらに索条５８，５９の一端を連結し、その他端を水路５７の側壁５７ａの所定位置に連結し、発電ユニット３と水車ユニット４とを水路５７の所定の水深位置に設置している。
このようにすることで、水流に対し発電ユニット３と水車ユニット４とを安定させ、それらの安定した作動を促すとともに、水車ユニット４に対し安定した水流を確保し、確実かつ安定した電力を得られるようにしている。
この場合、図２０（ｂ）のように索条５８，５９または鋼板を略Ｚ字形状に形成し、その一端を発電ユニット３と水車ユニット４に連結し、その他端を水路５７の開口縁部に固定すれば、水路５７に対し発電ユニット３と水車ユニット４の設置の簡便化を図れる。

図２１は本発明の第７の実施形態を示し、この実施形態は発電ユニット３のフロ−ト８の前部を索条６０に接続し、該索条６０の他端を前記係留部材１２に接続するとともに、前記フロ−ト８と隣接する水車ユニット４のフロ−ト１８を索条６１で接続し、また隣接する水車ユニット４，４のフロ−ト１８，１８同士をワイヤ−等の索条６２で接続している。
したがって、発電装置２は、索条１０と回転軸１３，１５によって、ケ−シング６と各水車ユニット４のハウジング１６が安定して牽引され、また索条６０と索条６１，６２によって、フロ−ト８，１８が安定して牽引され、使用時の安定性が増大する。

図２２は本発明の第８の実施形態を示し、この実施形態は発電装置２の設置水域の底部に所定幅の平坦部を上下流方向に沿って設けている。実施形態では、前記平坦部として平板状の基板であるコンクリ−ト６３を川底に敷設し、該コンクリ−ト６３上に複数の軸支部６４を上下流方向に沿って等間隔に設置している。
また、各ハウジング１６の底部と、該底部と同高位置で、ケ−シング６から突設したステ−６５の下端部とに軸支部６６を設け、その隣接する軸支部６６，６６間距離を、軸支部６４，６４間距離と同長に形成している。

そして、各軸支部６４に揺動リンク６７の一端部を回動可能に連結し、その他端部を前記各軸支部６６に回動可能に連結し、この相対する一対の揺動リンク６７，６７と、上下に相対する軸支部６４，６４間の固定リンクと、軸支部６６，６６間の可動リンクとで、四節回転連鎖機構ないし平行リンク機構を構成している。

図中、６８は握持可能でかつ水面１ａに浮上可能な浮きで、該浮き６８に軽量で堅牢な操作杆６９の一端を接続し、その他端をケ−シング６の突片９に接続している。
前記浮き６８は常時はフロ−ト８の上流側の水面１ａに浮上して、その所在を視認可能にされ、メンテナンス操作時に浮き６８を握持して操作杆６９を引張り、前記リンク機構を起立可能にしている。

この実施形態は、発電装置２の発電時に前記リンク機構を折畳み、各揺動リンク６７を水中に没入させ、発電ユニット３と水車ユニット４の各フロ−ト８，１８を水面１ａに浮上させて、各ハウジング１６内のプロペラ１７を回転し、回転軸１５を駆動させてケ−シング６内の発電装置を駆動し発電させている。その際、上流の水面１ａ上に浮き６８を浮上させ、浮き６８の所在を視認可能にしている。
なお、前記発電ユニット３や各水車ユニット４の引き上げは、人力による操作杆６９の引張り力によっているが、これを手動または電動ウィンチ（図示略）に牽引させることも可能である。

このような発電装置２の発電時に、例えば防護カバー２２にゴミが付着し、または発電ユニット３や水車ユニット４を修理点検する場合、浮き６８を握持して上向きに引張り、これに操作杆６９を同動させて、この引張力を上流側の揺動リンク６７に作用させる。
そして、各揺動リンク６７を軸支部６４を支点に起立させ、各揺動リンク６７の上端部を水面１ａ上に引き起こし、これにケ−シング６とハウジング１６を同動させて、発電ユニット３と各水車ユニット４を水面１ａ上に引き上げ、かつその引き上げ位置を保持して防護カバー２２に付着したゴミを除去し、または発電ユニット３や水車ユニット４の修理点検等のメンテナンス作業を行なう。
メンテナンス作業終了後、浮き６８を手放し、各揺動リンク６７を軸支部６４を支点に傾倒させ、その上端部を水中に没入して発電ユニット３と水車ユニット４の各フロ−ト８，１８を水面１ａに浮上させた後、発電を再開する。

図２３は本発明の第９の実施形態を示し、この実施形態は発電ユニット３に連係する複数の水車ユニット４のうち、下流側の水車ユニット４の形状寸法を上流側の水車ユニット４よりも次第に大形化し、その重量増と抵抗増を図って設置水域の幅方向への移動抑制し、それらの直進性と安定性を促して、発電装置２の安定した作動状態を得られるようにしている。
実施形態では、隣接する一対の水車ユニット４のうち、下流側の水車ユニット４の各構成部の形状寸法を、上流側の水車ユニット４に比べて約１．２〜１．４倍に形成し、水車ユニット４の体積と重量を前記倍率以上に増加させている。

図２４は本発明の第１０の実施形態を示し、この実施形態は発電ユニット３と水車ユニット４間、および隣接する水車ユニット４，４間毎に短小の回転軸１３，１５を配置し、これらを軸継手１４で連結する代わりに、複数の水車ユニット４を２〜４個毎に複数群に区画し、これら各群の水車ユニット４に単一の回転軸１５を配置し、相隣接する群の回転軸１５，１５を軸継手１４で連結し、複数の回転軸１３，１５や軸継手１４による屈曲を抑制し、各群の水車ユニット４の安定性を向上して、発電装置２の安定した作動状態を得るようにしている。

図２５乃至図２８は本発明の第１１の実施形態を示し、この実施形態は発電ユニット３と水車ユニット４のフロ−ト８，１８を取外し、各水車ユニット４のハウジング１６の上端部を索条６２で接続し、先頭のハウジング１６とケ−シング６をワイヤ−等の索条７０で接続している。
一方、各水車ユニット４のハウジング１６の同高位置の両側にロータリ−軸７１，７１を突設し、該ロータリ−軸７１は独自に回動可能な内外二つの軸部を同軸上に配置し、該軸部に一対の支持脚７２，７３の上端部を連結している。

このうち、外側の軸部に支持脚７２の上端部を連結し、その下端部にアンカ−７４を取付け、該アンカ−７４を川底に設置し、また内側の軸部に支持脚７３の上端部を連結し、該支持脚７３の下端部を川底に立設している。
前記支持脚７２，７３の適宜位置にストッパ７５を掛け渡し、該ストッパ７５の両端部を支持脚７２，７３に設けた複数の孔または凸部（共に図示略）に掛け止め、支持脚７２，７３の開脚位置ないし開脚角度を堅持させている。
また、左右一対の支持脚７２，７３の適宜位置にストッパ７６，７７が掛け渡され、それらの両端部を支持脚７２，７３に設けた複数の孔または凸部（共に図示略）に掛け止め、各一対の支持脚７２，７３を保持している。
なお、水車ユニット４に限らず、発電ユニット３に対しても同様な支持脚で支持すれば、発電ユニット３の設置の安定性が向上する。

このように、この実施形態は発電ユニット３と水車ユニット４のフロ−ト８，１８を省略することによって、部品点数を低減し発電装置２を安価に製作し得る。
そして、発電装置２の設置前は、水車ユニット４の各ストッパ７５〜７７を取外し、ロータリ−軸７１を中心に支持脚７２，７３を折畳んでコンパクト化され、その取扱いや保管が至便になる。
次に、発電装置２を河川に設置する場合は、ロータリ−軸７１を中心に支持脚７２，７３を拡開し、適宜開脚した支持脚７２，７３間にストッパ７５を掛け渡し、前記角度を保持してハウジング１６の高さを調整し、また左右の支持脚７２，７３間にストッパ７６，７７を掛け渡し、支持脚７２，７３を強固に支持する。

この後、支持脚７２を上流側に配置し、該支持脚７２の下端のアンカ−７４を川底の適宜位置に設置するとともに、支持脚７３をその下流側に配置し、支持脚７３の下端部を川底の適宜位置に設置して、１台の水車ユニット４を川底に立設する。この場合、支持脚７３を上流側に配置し、支持脚７２をその下流側に配置することも可能である。以後、他の水車ユニット４を同様の要領で川底に立設する。この状況は図２６乃至図２８のようである。

こうして発電ユニット３と水車ユニット４を水中に設置し、ケ−シング６の先端部に索条１０の一端を連結し、その他端を川底の係留部材１２に連結して、発電装置２を水中に設置する。
この状況は図２５のようで、発電ユニット３と水車ユニット４が水中に没入し、各水車ユニット４のプロペラ１７が水流によって回転し、これに回転軸１３，１５が従動し、その駆動力がケ−シング６内部の発電装置に伝達され、該発電装置が回転して発電する。
その際、発電ユニット３と水車ユニット４の上部は索条６２，７０に支持されて揺動を抑制され、その下端部はアンカ−７４によって堅牢に支持され、中間部は回転軸１３，１５に支持されているから、これらが水中で揺動する構成に比べて発電装置２が安定して発電作動し、安定した発電出力を得られる。

なお、前述の実施形態は何れも本発明を河川１や水路５７に設置しているが、これに限らず一定の水流を有する海や湖沼、等に設置することも可能である。

図２９乃至図３６は本発明の第１２の実施形態を示し、この実施形態は本発明を潮流ないし海水の流れを利用した発電に適用したもので、発電ユニット３のケ−シング６を発泡樹脂によって略銃弾形または魚雷形に成形し、その表面を繊維強化プラスティック（ＦＲＰ）若しくは熱可塑性プラスティック（ＦＲＴＰ）を用い、またはガラス繊維で強化したガラス繊維強化エポキシ樹脂（ＧＦＲＰ）によって被覆し、軽量かつ堅牢に構成している
前記ケ−シング６の上部周面の中間位置に一対の支持枠７を略Ｖ字形状に突設し、該支持枠７，７の上端部にフロ−ト８，８の前部を取付けている。
このように一対の支持枠７とフロ−ト８，８と後述の接続枠とは、逆三角形のトラス構造に組み付けられ、これらが堅牢かつ安定して連結されているから、海流による種々の変位と応力に堪えられる。この状況は図２９のようである。

前記フロ−ト８，８は互いに離間して対向かつ平行に配置され、その形状は前記ケ−シング６よりも大形かつ長尺の略銃弾形または魚雷形状に成形され、その構造は密閉構造でケ−シング６と同質部材によって軽量かつ堅牢に構成されている。
前記フロ−ト８，８の対向部周面は、翼形断面の大小一対の接続枠７８によって連結され、前側に幅広の接続枠７８を配置し後側に幅狭の接続枠７８を配置している。
前記前記フロ−ト８の後部はケ−シング６の後部よりも後方、つまり下流側に配置され、その後端部下面に翼断面の水掻き板７９が下方に突設され、フロ−ト８，８を海流に沿って円滑に挙動可能にしている。

一方、水車ユニット４のハウジング１６はケ−シング６よりも小形で、かつフロ−ト１８の直径の約１／２で、長さがフロ−ト１８の１／２以下の小形の略銃弾形または魚雷形状に成形され、その構造はケ−シング６と同質部材によって、軽量かつ堅牢で密閉構造に構成されている。
前記ハウジング１６の上部周面の中間位置に一対の支持枠５５を略Ｖ字形状に配置し、該支持枠５５，５５の上端部にフロ−ト１８，１８の前部が取付けられている。
したがって、一対の支持枠５５とフロ−ト１８，１８と後述の接続枠とは、逆三角形のトラス構造に組み付けられ、これらが堅牢かつ安定して構成されているから、海流による種々の変位と応力に堪えられる。この状況は図２９および図２９乃至図３２のようである

前記フロ−ト１８，１８は互いに離間して平行に配置され、その形状は前記フロ−ト８よりも若干小形で、ハウジング１６よりも大形かつ長尺の略銃弾形または魚雷形状に成形され、その構造は密閉構造でケ−シング６と同質部材によって軽量かつ堅牢に構成されている。
前記フロ−ト１８，１８の対向部周面は、翼形断面の大小一対の接続枠８０によって連結され、幅広の接続枠８０を前側に配置し幅狭の接続枠８０を後側に配置している。
前記フロ−ト１８の後部はハウジング１６の後部よりも後方、つまり下流側に配置され、その後端部下面に翼断面の水掻き板８１が下方に突設され、フロ−ト１８，１８を海流に沿って円滑に挙動可能にしている。

前記ハウジング１６の後端部に回転軸１５に連係するロータ８２が回転自在に装着され、該ロータ８２の外周面に３つのプロペラ１７の基部が取付けられ、その位置はフロ−ト１８の略中央に配置されている。
前記プロペラ１７は、前述のスクリュ−形のプロペラの代わりに、ブレ−ド形のプロペラに形成され、該プロペラ１７を例えば前記ＧＦＲＰを積層配置して翼形断面に成形し、そのブレ−ド幅、つまり長さを、支持枠５５および接続枠８０の各長さの１／２以上で、ハウジング１６の外径の約４倍に形成し、各プロペラ１７によって広い受水面積を確保し、大きな揚力ないし水力エネルギ−によって高速回転可能にされている。
前記軸継手１４は継手ブロック２５，２６の外側に略銃弾形または魚雷形状の止水カバ−を被覆し、内部の軸支部を海水から保護するとともに、海水による流通抵抗を軽減可能にしている。

このように発電ユニット３と水車ユニット４は、一対の支持枠７，５５を略Ｖ字形状に配置し、それらの上端部に一対のフロ−ト８ないしフロ−ト１８を配置し、かつ各フロ−ト８，１８の間を各一対の接続枠７８，８０で連結し、それらを逆三角形のトラス構造に組み付けているから、これらが堅牢かつ安定して構成され、海流による種々の変位と応力に堪えられる。この状況は図２９乃至図３２のようである。
また、プロペラ１７をブレ−ド形に形成し、これをハウジング１６の外側に配置しているから、ハウジング１６の内側に配置する前述の実施形態に比べ、ハウジング１６の小形軽量化を図れるとともに、前記プロペラ１７をフロ−ト１８，１８の中間に配置しているから、ブレ−ド幅の設計に自由度を得られる。

更に、前記発電ユニット３と水車ユニット４は、各一対のフロ−ト８またはフロ−ト１８によって支持されているから、海面ないし海中に安定して配置され、ケ−シング６とハウジング１６およびそれらの間の回転軸１５の揺動変位を抑制し、プロペラ１７による回動力を安定して伝達する。
しかも、各フロ−ト８，１８の後端部に水掻き板７９，８１を設置しているから、各フロ−ト８，１８が海流に沿って円滑に挙動し、発電ユニット３と水車ユニット４の姿勢の安定化を図れる。

また、前記ケ−シング６とハウジング１６、フロ−ト８，１８と軸継手１４は略魚雷形に形成され、流通抵抗を軽減しているから、発電ユニット３と水車ユニット４を海流に沿って安定して挙動し、各構成部分に無理の無い安定した応力状態を得られ、それらの破損や損傷を防止して長期に亘る使用を確保できる。
更に、プロペラ１７を、例えば前記ＧＦＲＰによってブレ−ド翼形に形成し、そのブレ−ド幅を支持枠５５および接続枠８０の各長さの１／２以上で、ハウジング１６の外径の約４倍に形成し、各プロペラ１７に広い受水面積を確保しているから、大きな水力エネルギ−ないし大電力を得られる。

このように本発明の発電装置は、構成が簡単で容易かつ安価に製作できるとともに、小形軽量で容易に設置でき、しかも水流に応じて安定した電力を得られるから、例えば河川、湖沼、海、瀬若しくは滝、農業または工業用の水路、等の水流を利用した発電に好適である。

１ 河川
３ 発電ユニット
４ 水車ユニット
５ 発電機
７ 支持枠
８，１８ フロ−ト

１０，６０ 索条
１４ 自在継手
１７ プロペラ
２２ 防護カバ−
４８ バネ
５３ クラッチ

５４，５６ ウェイト板
５５ 支持枠
６１，６２ 索条
６３ 基板
６７ 揺動リンク
６８ 浮き

７２，７３ 支持脚
７４ アンカ−
７８，８０ 接続枠
７９，８１ 水掻き板
１ａ 水面

Claims (35)

1. 発電機を内蔵した発電ユニットと、水流によって回転する回転手段とを備え、前記発電ユニットを設置水域に係留し、前記回転手段を前記発電機に連係した発電装置において、水流によって回転可能なプロペラを備えた一または複数の水車ユニットを水流に沿って設置し、該水車ユニットを回転軸を介して前記発電ユニットに接続し、プロペラの回転力を前記発電機に連係したことを特徴とする発電装置。
2. 単一の発電ユニットと複数の水車ユニットとを備えた請求項１記載の発電装置。
3. 前記発電ユニットと水車ユニットを水中に設置した請求項１記載の発電装置。
4. 前記発電ユニットと水車ユニットを水流に浮遊させて設置した請求項１記載の発電装置
5. 前記発電ユニットと水車ユニットを一列に配置し、その最上流側に発電ユニットまたは水車ユニットを配置した請求項１記載の発電装置。
6. 前記発電ユニットを、前記列の最上流若しくは最下流位置、または中流位置に配置した請求項５記載の発電装置。
7. 前記発電ユニットまたは水車ユニットを索条を介して、水中または設置水域の底部の不動部に係留した請求項５記載の発電装置。
8. 前記発電ユニットまたは水車ユニットを索条を介して、設置水域の岸辺側に係留した請求項５記載の発電装置。
9. 前記発電ユニットと水車ユニットの上部にフロ−トを設置し、各フロ−トを水面に設置した請求項１記載の発電装置。
10. 前記各フロ−トを索条を介して連結した請求項９記載の発電装置。
11. 最上流側のフロ−トを索条を介して水中に係留した請求項９記載の発電装置。
12. 前記発電ユニットと水車ユニット、および水車ユニット相互を揺動可能に連結した請求項１記載の発電装置。
13. 前記発電ユニットと水車ユニットの間に一または複数のクラッチを配置し、前記プロペラの回転力を断続可能にした請求項１記載の発電装置。
14. 隣接する発電ユニットと水車ユニットとの軸支部、または隣接する水車ユニットの軸支部を近接離反動かつ揺動可能に連結した請求項１記載の発電装置。
15. 前記軸支部に自在継手を介挿した請求項１４記載の発電装置。
16. 前記軸支部にバネを介挿した請求項１４記載の発電装置。
17. 前記水車ユニットを収容するハウジング１６の水流との対向面に、通水可能な防護カバ−を着脱可能に取付けた請求項１記載の発電装置。
18. 前記発電ユニットのケーシングと水車ユニットのハウジングに、フロ−トを支持する支持枠を突設した請求項９記載の発電装置。
19. 前記ケーシングとハウジングに一対の支持枠をＶ字形状に突設し、該支持枠の上端部にフロ−トを平行に配置し、各一対のフロ−トを接続枠で連結した請求項１８記載の発電装置。
20. 前記一対の支持枠と接続枠をトラス構造に構成した請求項１９記載の発電装置。
21. 前記各フロ−トの後端部に水掻き板を突設した請求項１９記載の発電装置。
22. 前記プロペラをスクリュ−形またはブレ−ド形に構成した請求項１記載の発電装置。
23. 前記スクリュ−形のプロペラをハウジング内に配置し、前記ブレ−ド形のプロペラをハウジングの後端部に配置した請求項２２記載の発電装置。
24. 前記一対のフロ−トの中間部下方に前記ケーシングとハウジングを配置し、前記ブレ−ド形のプロペラをフロ−トの前後方向の中間位置に配置した請求項２３記載の発電装置。
25. 前記ケーシングとハウジング、およびフロ−トを略銃弾形または魚雷形状に形成した請求項１９記載の発電装置。
26. 前記支持枠に所定の重量を備えたウェイト板を上下動可能に設けた請求項１８記載の発電装置。
27. 設置水域の水中または底部に揺動リンクの一端部を起倒可能に連結し、該揺動リンクの他端部を発電ユニットまたは水車ユニットに回動可能に連結し、該揺動リンクを常時は転倒させて水中に位置付け、所望時に揺動リンクを起立させて上端部を水面上に移動し、前記発電ユニットまたは水車ユニットを水面上に表出可能にした請求項１記載の発電装置。
28. 設置水域の水中または底部に平坦な基板を水流に沿って設置し、該基板に揺動リンクの一端部を起倒可能に支持し、該揺動リンクの他端部に発電ユニットまたは水車ユニットを回動可能に連結した請求項２７記載の発電装置。
29. 前記基板に複数の揺動リンクの一端部を等間隔に配置し、各揺動リンクを同長に構成するとともに、隣接する揺動リンクの両端部間距離を同長に構成し、前記発電ユニットと複数の水車ユニットを一時に水中に出没可能にした請求項２７記載の発電装置。
30. 上流側の揺動リンクに操作杆を連結し、該操作杆の他端に水面に浮上可能な浮きを設け、前記操作杆の引き上げ操作を介して前記揺動リンクを起倒可能にした請求項２７記載の発電装置。
31. 前記水車ユニットを下流側に沿って次第に大形に形成した請求項１記載の発電装置。
32. 前記複数の水車ユニットを複数群に区画し、各群の水車ユニットを単一の回転軸上に配置し、隣接する群の回転軸同士を揺動可能に連結した請求項１記載の発電装置。
33. 前記水車ユニットに複数の支持脚を設け、該支持脚を設置水域の底部に移動可能に設置し、その少なくとも一の支持脚に水車ユニットの移動を阻止するアンカ−を設けた請求項１記載の発電装置。
34. 前記発電ユニットに複数の支持脚を設け、該支持脚を設置水域の底部に移動可能に設置し、その少なくとも一の支持脚に発電ユニットの移動を阻止するアンカ−を設けた請求項３３記載の発電装置。
35. 前記発電ユニットと水車ユニットを河川、湖沼、海、瀬若しくは滝、水路に設置した請求項１記載の発電装置。

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