[0001] 本发明涉及小水力发电装置。

[0002] 以往，在设于田园地带的用水路等中，广泛进行了利用水路内的水流的小水力发电。但是，由于在设置小水力发电装置的水路内流动的水量根据非灌溉期、灌溉期、整地期等时期和地点的不同而大幅增减，因此难以维持最合适的发电效率。于是，提出了能够应对水路内的水量的增减的小水力发电装置。

[0003] 作为与这样的小水力发电装置相关的现有技术，专利文献1中提出了具备水轮机(涡轮装置)、升降装置、流量调整装置的构成，通过流量调整装置调整水位，通过将水轮机上下移动而能够与水位相匹配地进行高效的发电。此外，专利文献2中提出了具备水轮机(涡轮装置)和水位调整门的构成，通过对水位调整闸门进行转动控制来调整水流与水轮机相碰的角度。

[0004] 现有技术文献

[0005] 专利文献

[0006] 专利文献1：日本专利6168902号公报

[0007] 专利文献2：日本专利6282236号公报

[0008] 发明所要解决的技术问题

[0009] 已知在开放水路中，底面附近流速小，水面附近流速大。因此，为了在开放水路中进行高效的小水力发电，利用水面附近的水流很重要。然而，专利文献1的小水力发电装置没有利用水面附近的水流，由流量调整装置引导至水轮机的水的流速变弱，因此很难说有效地利用了水路内的流速。此外，专利文献2的小水力发电装置虽然利用了流速大的水面附近的水流，但是被水位调整闸门引导至水轮机的水的流速变弱，因此，对于专利文献2也很难说有效地利用了水路内的流速。

[0010] 专利文献1及专利文献2的小水力发电装置被设为通过调整水轮机以及流量调整装置或水位调整闸门的位置，可变更被水轮机引导的水流的角度。然而，由于专利文献1及专利文献2无法调整被引导至水轮机的水流与水轮机的水平方向的位置关系，因此水流有可能与水轮机的中心附近相碰而无法有效地利用流速。此外，专利文献1及专利文献2的小水力发电装置利用水路内的水流的全流量，而在运转时难以放出尘垢及确保鱼道等。

[0011] 本发明的小水力发电装置是为了解决上述技术课题而完成的，其利用流速大的水面附近的水流同时调整水流与水轮机相碰的角度，从而可不减弱被引导至水轮机的水的流速来进行与水路内的水量对应的高效的发电。

[0012] 用于解决技术问题的手段

[0013] 本发明的小水力发电装置的特征在于，具备：位于上游侧的第一导水路；位于下游侧的第二导水路；位于这些导水路的最下游且在相对于水流正交的方向上具有旋转轴的水轮机；能够使第二导水路沿上游方向或下游方向移动的横向移动装置；能够使水轮机沿竖直方向移动的纵向移动装置，第二导水路向水轮机放出水流，横向移动装置通过使第二导水路移动，从而能够使第二导水路及水轮机在水平方向上远离或接近。

[0014] 在本发明的小水力发电装置中，优选为第二导水路、水轮机、横向移动装置以及纵向移动装置形成为一体，形成为一体的这些部件的基部能够设置在地面。

[0015] 发明效果

[0016] 本发明的小水力发电装置能够通过横向移动装置及纵向移动装置使第二导水路及水轮机分别移动，因此能够利用流速大的水面附近的水流同时调整水流与水轮机相碰的角度，从而能够不减弱被引导至水轮机的水的流速来进行与水路内的水量对应的高效的发电。附图说明

[0017] 图1是示出本发明的小水力发电装置的一例的侧视图。

[0018] 图2是示出本例的小水力发电装置的主视图。

[0019] 图3是示出本例的小水力发电装置中的第二导水路及横向移动装置的侧视图。

[0020] 图4是示出本例的小水力发电装置中的水轮机及纵向移动装置的侧视图。

[0021] 图5是示出使本例的小水力发电装置中的第二导水路沿上游方向移动的状态的概略剖视图。

[0022] 图6是示出使本例的小水力发电装置中的第二导水路沿下游方向移动的状态的概略剖视图。

[0023] 图7是示出使本例的小水力发电装置中的水轮机沿向上方向移动的状态的概略剖视图。

[0024] 图8是示出使本例的小水力发电装置中的水轮机沿向下方向移动的状态的概略剖视图。

[0025] 参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。以下，以小水力发电装置的结构及小水力发电装置的状态为例，对本发明的小水力发电装置进行说明。

[0026] 1.小水力发电装置的构造

[0027] 对本发明的小水力发电装置的构造进行说明。图1是示出本发明的小水力发电装置的一例的侧视图。图2是示出本例的小水力发电装置的主视图。图3是示出本例的小水力发电装置中的第二导水路及横向移动装置的侧视图。图4是示出本例的小水力发电装置中的水轮机及纵向移动装置的侧视图。

[0028] 如图1所示，本例的小水力发电装置构成为，具备：位于上游侧的第一导水路20；位于下游侧的第二导水路30；位于连续的这些导水路的最下游且在相对于水流正交的方向上具有旋转轴的水轮机40；可使第二导水路30沿上游方向或下游方向移动的横向移动装置50；可使水轮机40沿竖直方向移动的纵向移动装置60，第一导水路20将水流向第二导水路
30引导，第二导水路30将水流向水轮机40引导。

[0029] 若在水路中设水坝、闸门等构造物，则水路内的水流会被它们妨碍，但在本例的小水力发电装置中，在第一导水路20及第二导水路30中形成为不设有这些构造物的构成。由此，能够在第一导水路20及第二导水路30中不减弱流速而将水流引导至水轮机40。此外，从第一导水路20及第二导水路30被引导至水轮机40来用于发电的水流为流速大的水面附近的水流81，因此能够进行利用了流速的高效的发电。

[0030] 在本例的小水力发电装置中，第二导水路30的水面附近的水流81在从第二导水路30放出后与水轮机40相碰从而被用于发电，但底面附近的水流82在从第二导水路30被放出后不与水轮机40相碰，而是流向水轮机的下方。像这样，本例的小水力发电装置利用水路内的一部分的流量而不利用全流量，因此即使在小水力发电装置运转时，也可放出尘垢和确保鱼道等。另外，在本例的小水力发电装置中，第二导水路30的底面附近的水流82成为不被用于发电的构成，但在本发明的小水力发电装置中，也可以根据设置状态和发电环境等将底面附近的水流用于发电，也可以将水路内的全流量用于发电。

[0031] 如图1及图2所示，在本例的小水力发电装置中，第二导水路30及横向移动装置50在后述的轮子31及轨道51、后述的齿条32及小齿轮54中被固定，水轮机40及纵向移动装置60在后述的水轮机40的中心部41及升降部63中被固定。此外，横向移动装置50及纵向移动装置60成为在具有横向移动装置50的轨道51的框架、以及纵向移动装置60的支柱中通过支承部件接合的结构。像这样，第二导水路30、水轮机40、横向移动装置50及纵向移动装置60形成为一体，形成为一体的这些基部70被设置于地面71。

[0032] 由于基部70设置于水路10的外侧的地面71，因此即使在难以对水路的内侧进行施工的情况下，也容易将本发明的小水力发电装置设置于水路。此外，通过应用本发明，可节约导入小水力发电装置时的成本。

[0033] 在本例的小水力发电装置中，第一导水路20通过在导水路10的底面设置底部21而形成，第二导水路30为设置于导水路10的内侧的构成，但在本发明的小水力发电装置中并不限定于本例的构成，第一导水路20也可以与导水路10分离设置，此外，第二导水路30也可以不设置于导水路10的内侧。

[0034] 如图3所示，在本例的小水力发电装置中，第二导水路30具备轮子31、齿条32及连结部33，横向移动装置50具备轨道51、手柄52、轴棒53及小齿轮54。

[0035] 轮子31以可滚动的方式设置于轨道51上，通过由齿条32及小齿轮54啮合，使第二导水路30及横向移动装置50被固定。通过使手柄52旋转，旋转力由轴棒53传递至小齿轮54，小齿轮54及齿条32作为齿轮齿条机构发挥功能。由此，横向移动装置50能够使第二导水路30沿上游方向或下游方向移动。此外，第二导水路30通过将连结部33配置在第一导水路20的内侧，从而变得容易从第一导水路20向第二导水路30引导水流。

[0036] 在本例的小水力发电装置中，横向移动装置50成为通过齿轮齿条机构使第二导水路30能够沿上游方向或下游方向移动的构成，但在本发明的小水力发电装置中，并不限定于本例的构成，横向移动装置50也可以是例如通过将手柄52的旋转运动转换为第二导水路30的往复运动的曲柄机构等从而使第二导水路30可沿上游方向或下游方向移动的构成。

[0037] 如图2及图4所示，在本例的小水力发电装置中，水轮机40具备中心部41及叶片42，纵向移动装置60具备电动机61、悬吊部62、升降部63、配重64、链条65及发电机66。

[0038] 水轮机40及纵向移动装置60在由旋转轴和轴承构成的中心部41及升降部63中被固定。通过使电动机61旋转，由悬吊部62悬挂的升降部63可向竖直方向移动，由此，纵向移动装置60变得可使水轮机40沿竖直方向移动。此外，由于纵向移动装置60具备配重64，因此悬吊部62能够稳定地悬挂升降部63及水轮机40。通过水流与叶片42相碰使水轮机40旋转，水轮机40的旋转力由链条65传递至发电机66，从而本例的小水力发电装置变得可发电。

[0039] 在本例的小水力发电装置中，横向移动装置50及纵向移动装置60为各自单独地工作的构成，但在本发明的小水力发电装置中，横向移动装置50及纵向移动装置60也可以为联动的构成，此外，也可以作为根据水路内的水量及流速，自动地使横向移动装置50及纵向移动装置60工作，从而使第二导水路30及水轮机40移动的构成。

[0040] 2.小水力发电装置的状态

[0041] 对本发明的小水力发电装置的状态进行说明。图5是示出使本例的小水力发电装置中的第二导水路沿上游方向移动后的状态的概略剖视图。图6是示出使本例的小水力发电装置中的第二导水路沿下游方向移动的状态的概略剖视图。图7是示出使本例的小水力发电装置中的水轮机沿向上方向移动的状态的概略剖视图。图8是示出使本例的小水力发电装置中的水轮机沿向下方向移动的状态的概略剖视图。

[0042] 如图5及图6所示，在本例的小水力发电装置中，第二导水路30通过横向移动装置50变得可沿上游方向或下游方向移动。通过使第二导水路30沿上游方向移动(上升)，能够使第二导水路30及水轮机40在水平方向上远离，因此即使是在水路内流动的水量增加的情况下，也能够调节水流80与水轮机40的叶片42相碰的角度，变得可提高发电效率。此外，通过使第二导水路30沿下游方向移动(下降)，能够使第二导水路30及水轮机40在水平方向上接近，因此即使是在水路内流动的水量减少的情况下，也能够调整水流80与水轮机40的叶片42相碰的角度，变得可提高发电效率。

[0043] 在小水力发电装置中，若水流与水轮的中心附近相碰，旋转力变弱，发电效率变低。在本例的小水力发电装置中，通过使第二导水路30沿上游方向或下游方向移动，不仅能够调整水流80与水轮机40的叶片42相碰的角度，还能够调整水流80与水轮机40的水平方向的位置关系，因此不会使水流80与水轮机40的中心部41附近相碰，变得能够进行有效利用了流速的发电。

[0044] 如图7及图8所示，在本例的小水力发电装置中，水轮机40通过纵向移动装置60变得能够沿竖直方向移动。通过使水轮机40沿上方移动(上升)，能够使第二导水路30及水轮机40在竖直方向上远离，因此即使是在水路内流动的水量增加的情况下，也能够调节水流80与水轮机40的叶片42相碰的角度，变得可提高发电效率。此外，通过使水轮机40沿向下方向移动(下降)，能够使第二导水路30及水轮机40在竖直方向上接近，因此即使是在水路内流动的水量减少的情况下，也能够调整水流80与水轮机40的叶片42相碰的角度，变得可提高发电效率。

[0045] 如果在水路内流动的水量增加，水路内的水位变高，则存在水轮机40的叶片42与水面接触，发电效率降低的情况。在这样的情况下，通过利用纵向移动装置60使水轮机40沿向上方向移动，变得可不使叶片42与水面接触地进行发电。

[0046] 在图5至图8中，示出了仅使第二导水路30或水轮机40的一方移动的状态，但在本例的小水力发电装置中，通过使第二导水路30及水轮机40双方移动，设为与水路内的水量及流速对应的最适当的位置关系，能够进一步提高发电效率。对于水平方向的位置关系，若利用横向移动装置50将第二导水路30及水轮机40的距离设定为与第二导水路内的水位相同的程度，则变得可获得较高的发电效率。

[0047] 通常，在将小水力发电装置导入用水路等水路的情况下，需要设计与水路内的最大流量相匹配的强度的水轮机。另一方面，在本例的小水力发电装置中，可根据水路内的水量的增减，使第二导水路30及水轮机40移动，在水量多的时期或地点使第二导水路30向上游侧移动、或者使水轮机40沿向上方向移动，从而可调整与水轮机40相碰的流量。由此，本例的小水力发电装置不需要单独设计与水路内的最大流量相匹配的水轮机，能够在各种各样环境的水路中广泛地导入使用。

[0048] 附图标记说明

[0049] 10 导水路

[0050] 20 第一导水路

[0051] 21 底部

[0052] 30 第二导水路

[0053] 31 轮子

[0054] 32 齿条

[0055] 33 连结部

[0056] 40 水轮机

[0057] 41 中心部

[0058] 42 叶片

[0059] 50 横向移动装置

[0060] 51 导轨

[0061] 52 手柄

[0062] 53 轴棒

[0063] 54 小齿轮

[0064] 60 纵向移动装置

[0065] 61 电动机

[0066] 62 悬吊部

[0067] 63 升降部

[0068] 64 配重

[0069] 65 链条

[0070] 66 发电机

[0071] 70 基部

[0072] 71 地面

[0073] 80 水流

[0074] 81 水面附近的水流

[0075] 82 底面附近的水流。