特許 5895114 水車発電設備による発電方法、水車発電設備、これによる水車発電方法及び水車発電設備の管理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5895114

(24)【登録日】2016年3月4日

(45)【発行日】2016年3月30日

(54)【発明の名称】水車発電設備による発電方法、水車発電設備、これによる水車発電方法及び水車発電設備の管理方法

(51)【国際特許分類】

   F03B 17/06 20060101AFI20160317BHJP

   F03B 15/00 20060101ALI20160317BHJP

【ＦＩ】

   F03B17/06

   F03B15/00

【請求項の数】8

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2016-3420(P2016-3420)

(22)【出願日】2016年1月12日

【審査請求日】2016年1月12日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】512203919

【氏名又は名称】株式会社アドバンス

(74)【代理人】

【識別番号】110001922

【氏名又は名称】特許業務法人 日峯国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】渋谷 君美義

【審査官】 尾崎 和寛

(56)【参考文献】

【文献】 特開平２−１３０２６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１３２３４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０３Ｂ １７／０６

Ｆ０３Ｂ １５／００ − １５／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流水の流れと平行に配置された主軸に取り付けられたプロペラ形状の羽根の回転力により発電を行う水車発電機が１本の導水管に複数台直列に設けられ、複数台の前記水車発電機には、単位時間当たり同水量が流れ込み、前記水車発電機間は、有効落差が互いに等しくなるように設定され得る水車発電設備による発電方法であって、
前記水車発電機間に同一有効落差が設定され、かつ同一形態で設定された水車発電機で発電され、
同一有効落差に基づき、かつ同一形態で設定された水車発電機ごと設定された、各水車発電機の所有権を保持する所有権者情報が取得され、
同一有効落差に基づき、かつ同一形態で設定された水車発電機の所有者ごとに、計測された同一の発電電力量が取得され、該発電電力量に基づく同一の売電価が取得されること
を特徴とする水車発電設備による発電方法。

【請求項2】

流水の流れと平行に配置された主軸に取り付けられたプロペラ形状の羽根の回転力により発電を行う水車発電機が１本の導水管に複数台直列に設けられ、複数台の前記水車発電機には、単位時間当たり同水量が流れ込み、前記水車発電機間は、有効落差が互いに等しくなるようにされ、各水車発電機に発電された電力量を計測する計測手段が附属され、各計測手段が計測した電力量を取得するように構成され、水車発電機ごとに端末ＰＣが備えられ、該端末ＰＣは各水車発電機の管理を行う取りまとめ企業の端末ＰＣに接続され、
各端末ＰＣが、記憶手段、演算処理手段及び画像表示手段を備え、
前記水車発電機ごとに設置された端末ＰＣ及び取り纏め企業の端末ＰＣの記憶手段に、同一の有効落差の基づく同一形態で設定された、水車発電機ごとに所有権を保持する所有権者が格納され、
前記水車発電機ごとに設置された端末ＰＣ及び取り纏め企業の端末ＰＣの演算処理手段によって、水車発電機ごとに発電され積算された計測電力量が取得され、所有権者ごとに演算された計測電力量に対応する売電価が取得されること
を特徴とする水車発電設備。

【請求項3】

請求項２に記載された水車発電設備において、水車発電機監視装置が、前記取り纏め企業の端末ＰＣに、各水車発電機の運転状態の監視状態を取得するように設置され、各水車発電機の運転状態の監視状態が取得されて、該売電価を含む各水車発電機の運転状態の監視結果が監視可能なようにしてデータとされ、全水車発電機により発電されたトータルの計測電力量が統計され、
前記取り纏め企業の端末ＰＣの画像表示手段に、水車発電機ごとに積算された、発電された計測電力量、所有権者ごとに、積算された計測電力量に対応する売電価、データとされた売電価を含む各水車発電機の運転状態の監視結果及び発電されたトータルの計測電力量が画像表示されること
を特徴とする水車発電設備。

【請求項4】

請求項３に記載された水車発電設備において、電力量を計測する計測手段が、水車発電機ごと個別に設置され、水車発電機の所有権者ごと個別に、積算された計測電力量に対応する売電価が演算されることを特徴とする水車発電設備。

【請求項5】

請求項２または３に記載された水車発電設備において、前記水車発電機ごとに設置された端末ＰＣ及び取り纏め企業の端末ＰＣの記憶手段に、当該水車発電設備が設置された河川の水利権を所有する水利権所有者が格納され、発電された計測電力量に基づく売電価について、契約に基づいて水利権所有者に分配される分配比率が予め格納され、
前記水車発電機ごとに設置された端末ＰＣまたは前記水車発電機ごとに設置された端末ＰＣ及び取り纏め企業の端末ＰＣの演算処理手段によって、トータルの計測電力量に対応した売電価が演算され、予め決められた分配比率に基づいて、水利権所有者に分配される分配売電価が演算され、
前記水車発電機ごとの計測電力量に対応した売電価が演算され、予め決められた分配比率に基づいて、水利権所有者に分配される分配売電価が演算され
前記画像表示手段に、水利権所有者に分配される分配売電価が表示されることを特徴とする水車発電設備。

【請求項6】

流水の流れと平行に配置された主軸に取り付けられたプロペラ形状の羽根の回転力により発電を行う水車発電機が１本の導水管に複数台直列に設けられ、複数台の前記水車発電機には、単位時間当たり同水量が流れ込み、前記水車発電機間は、有効落差が互いに等しくなるようにされ、各水車発電機に発電された電力量を計測する計測手段が附属され、各計測手段が計測した電力量を取得するように構成され、水車発電機ごとに端末ＰＣが備えられ、該端末ＰＣに接続された各水車発電機を含む水車発電設備の管理を行う、取りまとめ企業の端末ＰＣに設置された管理装置において、
各端末ＰＣが、記憶手段、演算処理手段及び画像表示手段を備え、
前記記憶手段に、同一の有効落差の基づく同一形態で設定された、水車発電機ごとに所有権を保持する所有権者が格納され、
前記水車発電機ごとに設置された端末ＰＣの演算処理手段によって取得された水車発電機ごとに発電され積算された計測電力量及び所有権者ごとに、計測電力量に対応する売電価を取得し、
各水車発電機の運転状態の監視状態を取得して、該売電価を含む各水車発電機の運転状態の監視結果を監視可能なようにしてデータとし、全水車発電機により発電されたトータルの計測電力量を統計し、
予め決められた分配比率に基づいて、水利権所有者に分配される分配売電価を演算すること
を特徴とする水車発電設備の管理を行う、取りまとめ企業の端末ＰＣに設置された管理装置。

【請求項7】

流水の流れと平行に配置された主軸に取り付けられたプロペラ形状の羽根の回転力により発電を行う水車発電機が１本の導水管に複数台直列に設けられ、複数台の前記水車発電機には、単位時間当たり同水量が流れ込み、前記水車発電機間は、有効落差が互いに等しくなるようにされ、各水車発電機に発電された電力量を計測する計測手段が附属され、各計測手段が計測した電力量を取得するように構成され、水車発電機ごとに端末ＰＣが備えられ、該端末ＰＣは各水車発電機の管理を行う取り纏め企業の端末ＰＣに接続され、
各端末ＰＣが、記憶手段、演算処理手段及び画像表示手段を備えた水車発電設備による水車発電方法において、
前記水車発電機ごとに設置された端末ＰＣ及び取り纏め企業の端末ＰＣの記憶手段に、同一の有効落差の基づく同一形態で設定された、水車発電機ごとに所有権を保持する所有権者が格納され、
前記水車発電機ごとに設置された端末ＰＣ及び取り纏め企業の端末ＰＣの演算処理手段が、水車発電機ごとに発電され積算された計測電力量を取得し、所有権者ごとに演算された計測電力量に対応する売電価を取得すること
を特徴とする水車発電設備による水車発電方法。

【請求項8】

流水の流れと平行に配置された主軸に取り付けられたプロペラ形状の羽根の回転力により発電を行う水車発電機が１本の導水管に複数台直列に設けられ、複数台の前記水車発電機には、単位時間当たり同水量が流れ込み、前記水車発電機間は、有効落差が互いに等しくなるようにされ、各水車発電機に発電された電力量を計測する計測手段が附属され、各計測手段が計測した電力量を取得するように構成され、水車発電機ごとに端末ＰＣが備えられ、該端末ＰＣに接続された各水車発電機を含む水車発電設備の管理を行う、取りまとめ企業の端末ＰＣに設置された管理装置による水車発電設備の管理方法において、
各端末ＰＣが、記憶手段、演算処理手段及び画像表示手段を備え、
前記記憶手段に、同一の有効落差の基づく同一形態で設定された、水車発電機ごとに所有権を保持する所有権者が格納され、
前記水車発電機ごとに設置された端末ＰＣの演算処理手段によって取得された水車発電機ごとに発電され積算された計測電力量及び所有権者ごとに、計測電力量に対応する売電価を取得し、
各水車発電機の運転状態の監視状態を取得して、該売電価を含む各水車発電機の運転状態の監視結果を監視可能なようにしてデータとし、全水車発電機により発電されたトータルの計測電力量を統計し、
予め決められた分配比率に基づいて、水利権所有者に分配される分配売電価を演算すること
を特徴とする水車発電設備の管理を行う、取りまとめ企業の端末ＰＣに設置された管理装置による水車発電設備の管理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水車発電設備による発電方法、水車発電設備、これによる水車発電方法及び水車発電設備の管理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、水力発電は、自然の水の持つ位置エネルギーを有効に活用して、電力を生み出すものであった。そのため、水力発電において、一番効果的な発電を行うため、自然の状況を最大限利用することが可能な専用の水力発電設備を設計し、設置するのが普通である。

【0003】

一般的に、１０００Ｋｗ以上の発電が可能な水源を持つ場所に水車発電設備を設置し、そこから電力会社が地域全体をカバーする電力網に接続し、家庭や、企業に送配電するシステムが採用されている。

【0004】

再生エネルギーの有効利用が近年の地球規模での温暖化や原発の稼働遅れで、強く望まれる状況になってきた。再生エネルギーの主力となっている風力や太陽光発電は自然の条件により発電能力が変化し、基盤電力源とすることが難しい。それに引き替え、地熱と水力を利用した再生エネルギーは、自然状況の影響を受けづらい特徴を持っている。

【0005】

特に、水力発電は、日本において多くの場所で有効な埋蔵エネルギーとして期待されている。大きな電力を生み出す大量の水量を有する水源はすでに開発されている。今後、電力として利用可能な水源は、１０００Ｋｗ以下の発電が可能な地点がほとんどであり、５０Ｋｗ以下のような水源の活用が望まれている。この残された水源を利用して発電を行い、国が定めた電力買取価格３４円／ＫＷＨ（Ｈ２７年時）でも経済的に成り立つようにして、限られた水量を有効に利用することが求められる。

【0006】

特許文献１には、複数台直列に結合した小容量の水車発電ユニットの最終段のユニットの分担する有効落差を前段の他のユニットの分担する有効落差より小さく選ぶことが記載されている。

【0007】

特許文献２には、貯留槽からの流出管路に水力発電機が配設され、この場合に水力発電機１０階ごとに配設することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００２−２９５３５６号公報

【特許文献2】特開２００３−２５４２２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

特許文献１には、上流のダムから複数本の導水管を配置し、同じ有効落差を持つ水車発電機に通水することが記載されている。このシステムによれば、大きな電力を発電可能であるが、１０００Ｋｗ以上の発電能力を持つ水車発電設備に適用されるシステムであり、多額の建設コストと建設期間を要して、小規模の水源を有効に利用して発電するには適していない。特許文献２に記載された装置は、有効落差を等しくして水力発電機を設置しているが、上水あるいは下水を一時的又は長期的に貯留する貯留槽が用いられていて、継続的な流れの水量を持つ水源を活用して再生可能なエネルギーとして回収する装置を記載するものではない。

【0010】

小規模の水源を有効に利用して発電するにしても、導水管を備え、建設コストを多額に必要とすることに相違がなく、例えば５０Ｋｗの発電能力を有する水力発電設備を建設する場合でも、土木工事費を含め、１億円以上の初期投資が必要となる。小規模の水源を活用して再生可能なエネルギーを回収することがコスト面から困難になることが考えられ、日本の多くの場所で有効な埋蔵エネルギーとして期待されている河川での開発が進まないことになる。

【0011】

本発明は、かかる点に鑑み日本の多くの場所で有効な埋蔵エネルギーとして期待されている河川での開発に際して、多数の投資家が参加し易くすることで、実現できるようにするもので、河川特有の有効落差を一つの情報として着目することで活用し、多数の小規模の投資家が公平に参加できるようにした発電を実現すること目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明は、多数の投資家が公平に参加できるようにするために、河川特有の有効落差を一つの情報として活用し、各水車発電機間の有効落差に対応して、水車発電設備の所有権を設定できるようにしたことを特徴とする。特に、有効落差を各水車発電機間で等しくすることで、多数の投資家が公平に参加できるばかりでなく、水車発電設備の設置後の維持管理が極めて簡素化される。

【0013】

本発明は、具体的には、流水の流れと平行に配置された主軸に取り付けられたプロペラ形状の羽根の回転力により発電を行う水車発電機が１本の導水管に複数台直列に設けられ、複数台の前記水車発電機には、単位時間当たり同水量が流れ込み、前記水車発電機間は、有効落差が互いに等しくなるように設定され得る水車発電設備による発電方法であって、
前記水車発電機間に同一有効落差が設定され、かつ同一形態で設定された水車発電機で発電され、
同一有効落差に基づき、かつ同一形態で設定された水車発電機ごと設定された、各水車発電機の所有権を保持する所有権者情報が取得され、
同一有効落差に基づき、かつ同一形態で設定された水車発電機の所有者ごとに、計測された同一の発電電力量が取得され、該発電電力量に基づく同一の売電価が取得されること
を特徴とする水車発電設備による発電方法を提供する。

【0014】

本発明は、流水の流れと平行に配置された主軸に取り付けられたプロペラ形状の羽根の回転力により発電を行う水車発電機が１本の導水管に複数台直列に設けられ、複数台の前記水車発電機には、単位時間当たり同水量が流れ込み、前記水車発電機間は、有効落差が互いに等しくなるようにされ、各水車発電機に発電された電力量を計測する計測手段が附属され、各計測手段が計測した電力量を取得するように構成され、水車発電機ごとに端末ＰＣが備えられ、該端末ＰＣは各水車発電機の管理を行う取りまとめ企業の端末ＰＣに接続され、
各端末ＰＣが、記憶手段、演算処理手段及び画像表示手段を備え、
前記水車発電機ごとに設置された端末ＰＣ及び取り纏め企業の端末ＰＣの記憶手段に、同一の有効落差の基づく同一形態で設定された、水車発電機ごとに所有権を保持する所有権者が格納され、
前記水車発電機ごとに設置された端末ＰＣ及び取り纏め企業の端末ＰＣの演算処理手段によって、水車発電機ごとに発電され積算された計測電力量が取得され、所有権者ごとに演算された計測電力量に対応する売電価が取得されること
を特徴とする水車発電設備を提供する。

【0015】

本発明は、上述された水車発電設備において、水車発電機監視装置が、前記取り纏め企業の端末ＰＣに、各水車発電機の運転状態の監視状態を取得するように設置され、各水車発電機の運転状態の監視状態が取得されて、該売電価を含む各水車発電機の運転状態の監視結果が監視可能なようにしてデータとされ、全水車発電機により発電されたトータルの計測電力量が統計され、
前記取り纏め企業の端末ＰＣの画像表示手段に、水車発電機ごとに積算された、発電された計測電力量、所有権者ごとに、積算された計測電力量に対応する売電価、データとされた売電価を含む各水車発電機の運転状態の監視結果及び発電されたトータルの計測電力量が画像表示されること
を特徴とする水車発電設備を提供する。

【0016】

本発明は、上述された水車発電設備において、電力量を計測する計測手段が、水車発電機ごと個別に設置され、水車発電機の所有権者ごと個別に、積算された計測電力量に対応する売電価が演算されることを特徴とする水車発電設備を提供する。
本発明は、上述された水車発電設備において、前記水車発電機ごとに設置された端末ＰＣ及び取り纏め企業の端末ＰＣの記憶手段に、当該水車発電設備が設置された河川の水利権を所有する水利権所有者が格納され、発電された計測電力量に基づく売電価について、契約に基づいて水利権所有者に分配される分配比率が予め格納され、
前記水車発電機ごとに設置された端末ＰＣまたは前記水車発電機ごとに設置された端末ＰＣ及び取り纏め企業の端末ＰＣの演算処理手段によって、トータルの計測電力量に対応した売電価が演算され、予め決められた分配比率に基づいて、水利権所有者に分配される分配売電価が演算され、
前記水車発電機ごとの計測電力量に対応した売電価が演算され、予め決められた分配比率に基づいて、水利権所有者に分配される分配売電価が演算され
前記画像表示手段に、水利権所有者に分配される分配売電価が表示されることを特徴とする水車発電設備を提供する。

【0017】

本発明は、流水の流れと平行に配置された主軸に取り付けられたプロペラ形状の羽根の回転力により発電を行う水車発電機が１本の導水管に複数台直列に設けられ、複数台の前記水車発電機には、単位時間当たり同水量が流れ込み、前記水車発電機間は、有効落差が互いに等しくなるようにされ、各水車発電機に発電された電力量を計測する計測手段が附属され、各計測手段が計測した電力量を取得するように構成され、水車発電機ごとに端末ＰＣが備えられ、該端末ＰＣに接続された各水車発電機を含む水車発電設備の管理を行う、取りまとめ企業の端末ＰＣに設置された管理装置において、
各端末ＰＣが、記憶手段、演算処理手段及び画像表示手段を備え、
前記記憶手段に、同一の有効落差の基づく同一形態で設定された、水車発電機ごとに所有権を保持する所有権者が格納され、
前記水車発電機ごとに設置された端末ＰＣの演算処理手段によって取得された水車発電機ごとに発電され積算された計測電力量及び所有権者ごとに、計測電力量に対応する売電価を取得し、
各水車発電機の運転状態の監視状態を取得して、該売電価を含む各水車発電機の運転状態の監視結果を監視可能なようにしてデータとし、全水車発電機により発電されたトータルの計測電力量を統計し、
予め決められた分配比率に基づいて、水利権所有者に分配される分配売電価を演算すること
を特徴とする水車発電設備の管理を行う、取りまとめ企業の端末ＰＣに設置された管理装置を提供する。

【0018】

本発明は、流水の流れと平行に配置された主軸に取り付けられたプロペラ形状の羽根の回転力により発電を行う水車発電機が１本の導水管に複数台直列に設けられ、複数台の前記水車発電機には、単位時間当たり同水量が流れ込み、前記水車発電機間は、有効落差が互いに等しくなるようにされ、各水車発電機に発電された電力量を計測する計測手段が附属され、各計測手段が計測した電力量を取得するように構成され、水車発電機ごとに端末ＰＣが備えられ、該端末ＰＣは各水車発電機の管理を行う取り纏め企業の端末ＰＣに接続され、
各端末ＰＣが、記憶手段、演算処理手段及び画像表示手段を備えた水車発電設備による水車発電方法において、
前記水車発電機ごとに設置された端末ＰＣ及び取り纏め企業の端末ＰＣの記憶手段に、同一の有効落差の基づく同一形態で設定された、水車発電機ごとに所有権を保持する所有権者が格納され、
前記水車発電機ごとに設置された端末ＰＣ及び取り纏め企業の端末ＰＣの演算処理手段が、水車発電機ごとに発電され積算された計測電力量を取得し、所有権者ごとに演算された計測電力量に対応する売電価を取得すること
を特徴とする水車発電設備による水車発電方法を提供する。

【0019】

本発明は、流水の流れと平行に配置された主軸に取り付けられたプロペラ形状の羽根の回転力により発電を行う水車発電機が１本の導水管に複数台直列に設けられ、複数台の前記水車発電機には、単位時間当たり同水量が流れ込み、前記水車発電機間は、有効落差が互いに等しくなるようにされ、各水車発電機に発電された電力量を計測する計測手段が附属され、各計測手段が計測した電力量を取得するように構成され、水車発電機ごとに端末ＰＣが備えられ、該端末ＰＣに接続された各水車発電機を含む水車発電設備の管理を行う、取りまとめ企業の端末ＰＣに設置された管理装置による水車発電設備の管理方法において、
各端末ＰＣが、記憶手段、演算処理手段及び画像表示手段を備え、
前記記憶手段に、同一の有効落差の基づく同一形態で設定された、水車発電機ごとに所有権を保持する所有権者が格納され、
前記水車発電機ごとに設置された端末ＰＣの演算処理手段によって取得された水車発電機ごとに発電され積算された計測電力量及び所有権者ごとに、計測電力量に対応する売電価を取得し、
各水車発電機の運転状態の監視状態を取得して、該売電価を含む各水車発電機の運転状態の監視結果を監視可能なようにしてデータとし、全水車発電機により発電されたトータルの計測電力量を統計し、
予め決められた分配比率に基づいて、水利権所有者に分配される分配売電価を演算すること
を特徴とする水車発電設備の管理を行う、取りまとめ企業の端末ＰＣに設置された管理装置による水車発電設備の管理方法を提供する。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、有効落差情報、特に同一の有効落差が用いられ、同一形態各水車発電機が採用され、この形態の水車発電機を水車発電機ごとに所有権を保持する所有権者が設定される。このような設定によって、日本の多くの場所で有効な埋蔵エネルギーとして期待されている河川での開発を多数の小規模の投資家の参加を得て、実施できるようになり、河川特有の有効落差を一つの情報として活用し、多数の投資家が公平に参加できるようにした発電を行うことができる。

【0021】

特に、有効落差を各水車発電機間で等しくすることで、多数の投資家が公平に参加できるばかりでなく、水車発電設備の設置後の極めて簡素化される維持管理を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施例の水車発電設備の各軸流水車発電機の所有権設定方法及び発電方法を説明する図。

【図2】本発明の実施例の概略をブロックで示した図。

【図3】同一の有効落差に基づく同一形態で、各軸流水車発電機の所有権が設定されることを示す図。

【図4】従来の水力発電設備の概要を示す図。

【図5】本発明の実施例で採用される軸流水車の断面を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0023】

図１は、本発明の実施例の水車発電設備の各水車発電機の所有権設定方法及び発電方法を説明する図である。以下の説明では、軸流水車発電機を例にとって説明するが、本発明は、軸流水車発電機に限定されず、例えばフランシスタイプの水車発電機についても適用することが出来る。

【0024】

図１において、水車発電設備建設並びに建設後のメンテナンス環境は、取りまとめ企業１中心として、該当の河川に設置される水車発電設備の所有権を持つ所有権者２、及び水利権者３が存在する。

【0025】

取りまとめ企業１は、当該河川に数段になる軸流水車発電機２２を持つ水車発電設備２０の建設を計画し、投資家（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）２に投資を呼びかけ、賛同を得て、投資金である資金４を得て水車発電設備に所有権５を設定する。何段にするかは、河川の状態による。投資家（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）２Ａと所有権５を有することになった所有権者２は、同一の人（当然法人を含む）となる。この投資家（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）２Ａに対する投資の呼びかけは、水利権者３の了解の下になされる。

【0026】

取りまとめ企業１は、事前に担当の役所６に建設のための許可申請７をなし、設置許可８を得る。

【0027】

取りまとめ企業１は、事前に水利権者３と契約を結び、水利利用金９の支払いについて合意する。

【0028】

取りまとめ企業１は、地域電力会社１０と所有権者２とを加えて契約を結び、水車発電設備２０で発電された発電電力量１１を地域電力会社１０に売り渡すこと、その対価としての売電価１２が所有権者２に直接に支払われることが契約される。

【0029】

取りまとめ企業１は、このような条件がすべて整うと、建設会社（建設業者）１３に建設を発注１４する。

【0030】

ここで、水車発電設備２０は、軸流水車発電機システムと同義語であり、次のように構成される。

【0031】

図２は、水車発電設備２０の詳細を示す。図２において、導水管２１の最上流に貯水槽２５が設けられ、貯水槽２５に堰堤２６が設けられ、最上流側軸流水車発電機の入り口部に閉止バルブ２７が設けられ、最下流に放水路２９が設けられ、その上流側に閉止バルブ２８が設けられる。導水管２４には、軸流水車発電機間が同一の有効落差で軸流水車発電機２２が設置される。同一の有効落差といっても数学的な同一ではなく、発電電力量取扱上、同一とみなされる範囲のことをいう。ここで重要なことは、河川を流れる流水から再生エネルギーを回収することであり、導水管は斜面上に設置され、滝のような場所に設置することは想定されない。有効落差が同一になるように計算され、段数が決定され、同一の有効落差の基づく同一形態で設計された軸流水車発電機２２が設置され、原価低減される。

【0032】

各軸流水車発電機２２は、周波数変換器３１に接続され、地域電力網３２の周波数に調整されて接続される。

【0033】

図１、図２において、流水の流れと平行に配置された主軸に取り付けられたプロペラ形状の羽根の回転力により発電を行う軸流水車発電機２２が１本の導水管２１に複数台直列に設けられ、複数台の軸流水車発電機２２には、単位時間当たり同水量が流れ込み、軸流水車発電機間は、有効落差が互いに等しくなるようにされ、各軸流水車発電機２２に発電された電力量を計測する計測手段（図示せず）が附属され、各計測手段が計測した電力量を取得するように構成される。また、軸流水車発電機監視を含む管理を行う装置が設置される。各軸流水車発電機の運転の監視状態が取得される。

【0034】

軸流水車発電機２２の間に、障害物４０（図１）が存在したような場合にも、有効落差２４は、同一の有効落差とされ、同一の有効落差の基づく同一形態の軸流水車発電機２２が設置され易いようにされる。同一の有効落差の基づく同一形態で設定された、各軸流水車発電機２２の所有権を保持する所有権者２が設定される。全軸流水車発電機の原価は、水車発電設備２０、建設コスト及び諸経費が含まれたものとされ、全軸流水車発電機の原価が全軸流水車発電機台数で割った値となる。同一の有効落差が用いられないときには、該当の軸流水車発電機に設定された有効落差に基づいて、各軸流水車発電機の売り出し価格が設定されるようにする。

【0035】

取り纏め企業１、各軸流水車発電機２２の所有者及び水利権者３は、それぞれが所有する端末ＰＣ１５、１６、１７によってネット接続される。端末ＰＣ１６は、各軸流水車発電機に発電された電力量を計測する計測手段からの計測発電量、計測発電量に基づいた売電価１２を端末ＰＣ１５に送信する。これらの発電及び売電情報は、端末ＰＣ１７に送信される。

【0036】

図２に示されるように、
・同一有効落差、同一形態の軸流水車発電機に採用
・同一条件下で所有権設定、取得
・所有条件・同一
・同一の発電電力量取得
・同一の売電価取得
がなされる。

【0037】

各軸流水車発電機には電力計測用の計測装置が設置され、電力が計測される。通常の場合、同一有効落差、同一形態の軸流水車発電機が採用されているので同一の発電電力量が取得される。効率ηに変化を来したような時に発電電力量に変化を来すことがあり得る。このために、電力計測用に計測装置は、個別に設置するとする。所有者の合意によってトータル発電量を平均化したデータが採用されるとしたときには、平均された計測電力量が採用される。したがってここでいう同一の発電電力量とは、同一有効落差、同一形態の軸流水車発電機で生成された電力量をいう。

【0038】

図３は、本発明の実施例の概略をブロックで示した図である。

【0039】

図３において、軸流水車発電機の管理装置１００は、取りまとめ企業１の端末ＰＣ（パソコン）内に形成され、入力手段４１、演算処理手段４２、出力手段４３、記憶手段４４、画面表示手段４５及びこれらを接続する通信回線４６を備える。画面表示手段４５は、画面４５Ａを備える。軸流水車発電機の管理装置１００は、各軸流水車発電機の管理データを取扱い、管理データを出力する。

【0040】

軸流水車発電機の管理装置１００には、端末ＰＣ１６（４７，４８）及び端末ＰＣ１７（４９）が接続される。端末ＰＣ１６（４７、４８）には、それぞれの軸流水車発電機に取り付けた計測装置が計測した電力が送信され、端末ＰＣ４７、４８で、計測電力量とされ、単価売電価が掛け算されて売電価が計算される。この売電価に契約で定めた分配率が掛け算され、分配売電価が計算される。また、端末ＰＣ４７、４８には、計測装置を含めた軸流水車発電機の運転状態が取り込まれ、健全性が判定された健全性報告が形成される。端末ＰＣ１７（４９）は、各軸流水車発電機からの分配売電価を取り込み、自らも検証して、水利利用金を計算し、入金状態を確認する。

【0041】

入力手段４１は、それぞれの端末ＰＣ１６からのデータを計測電力量、売電価として入力する。

【0042】

演算処理手段４２は、計測電力量並びに売電価を取得し、自らも計算してこれらのデータを検証し、すべての軸流水車発電機についての計測電力量とトータルの売電価を計算する。また、すべての軸流水車発電機の健全性報告を取り込んで水車発電設備の運転状態の監視を行う。

【0043】

演算処理手段４２は、また契約に基づいた分配率を用いて個々の売電価及びトータルの売電価から水利権者３に支払われる分配売電価を計算し、確認する。

【0044】

演算処理手段４２は、また所有者に変更があった時に、変更された所有者の登録と該所有者に対する管理サービスを提供する。

【0045】

出力手段４３は、演算処理結果に基づき、軸流水車発電機の健全性を外部に報告し、確認された分配売電価を外部に報告すると共に、画面表示手段４５の画面４５Ａにこれらの情報を伝える。

【0046】

記憶手段４４は、軸流水車発電機ごとに設定された所有権を保持する所有権者、水利権者及び契約による売電価の分配率を記録する。記憶手段４４は、また演算処理された結果を記録する。

【0047】

画面表示手段４５は、上述したように軸流水車発電機ごとに取得された健全性を示す情報を画面４５Ａに表示する。確認された分配売電価の支払い状態が画面４５Ａに表示され、水車発電設備全体の運転状態が監視され、健全性が視認される。

【0048】

現在の１０００Ｋｗ以上の発電能力を持つ水車発電設備では、図４に示されるようにダムから複数本の導水管を配置し、同じ有効落差を持つ水車発電機に通水している。この方式は、大きな電力を得るのに適しているが、少ない水量を水源とする場合には、多額の建設コストを要することから適していない。少ない水量を水源とする場合に、導水管に一つあるいは２つの水車発電機を設置して発電電力を得ることが考えられるが、事業者にとって資金回収面で魅力がなく、建設がなされなかった。

【0049】

本実施例では、流水の流れと平行に配置された主軸に取り付けられたプロペラ形状の羽根の回転力により発電を行う軸流水車発電機が１本の導水管に複数台直列に設けられ、複数台の前記軸流水車発電機には、単位時間当たり同水量が流れ込み、前記軸流水車発電機間は、有効落差が互いに等しくなるようにされ、各軸流水車発電機に発電された電力量を計測する計測手段が附属され、各計測手段が計測した電力量を取得するように構成された水車発電設備の各軸流水車発電機の所有権設定方法を採用する。この際に、
端末ＰＣが用いられる。有効落差に基づき、かつ同一形態で設定された軸流水車発電機ごとに所有権を保持する所有権者が設定されたときに、該端末ＰＣの演算処理手段によって、有効落差に基づき、かつ同一形態で軸流水車発電機ごと設定された、各軸流水車発電機の所有権を保持する所有権者が取得され、該所有権者が軸流水車発電機ごとに記憶手段に格納される。

【0050】

有効落差に基づき、かつ同一形態で設定された軸流水車発電機の所有者ごとに計測された発電電力量が取得され、該発電電力量に基づく売電価が軸流水車発電機ごと取得される。

【0051】

このようにして、水車発電設備の各軸流水車発電機の所有権設定方法及び発電方法が形成される。

【0052】

有効落差を所有権価値に関連付け、投資家（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）にとって価値が視認できることで魅力あるものとなる。

【0053】

事業開始時は、取りまとめ企業１が開発水源の調査、水利権利用の確保、地方自治体との調整、建設をおこない、完成した水力発電設備を複数の投資家に分割して所有権を販売し、初期投資資金を回収する。購入した複数の投資家は、自己が所有する水力発電設備が発電した電力を地域電力会社へ固定買取制度を活用して売電し、初期投資に対する資金回収を行う。小型水力発電設備は、水量の影響を受け、発電された電気の周波数が変化する。売電を行う際に、周波数を安定させ、地域電力会社が求める周波数に変換し、地域電力会社の電力網に接続する。最終的に売電された電力を水力発電機ごとに積算するシステムとする。

【0054】

一つの水源から１本の導水管でつながった水力発電設備を複数の投資家が所有することが出来るようにすることで、一般市民でも小さな投資で再生ネルギーによる発電システムへの参加が可能になる。このビジネスシステムの構築には、投資に対して投資家に対してのリターン、すなわち売電が公平に、視認出来るようになされる。

【0055】

１台の水車発電機の出力Ｐは、流量をＱ，有効落差をＨ、水車効率をηとすると、
Ｐ＝Ｑ×Ｈ×η
で表される。

【0056】

水車発電機を同じ設計で製作すれば、水車効率ηは同じになり、１本の導水管からの水で発電を行うので、導水管を流れる流量Ｑは同じになる。

【0057】

複数台の水車発電機の有効落差Ｈを同じにすることで、Ｑ×Ｈ×ηの値は同値となり、各発電機とも同じ出力Ｐとすることが出来る。

【0058】

有効落差が同じとするため、導水管をすべての場所で同じ傾斜であることが必要とされない。発電に寄与する落差、すなわち有効落差を同じにすることで、図１に示されるように導水管の途中で傾斜する部分があっても発電機間の有効落差は、同一になる。

【0059】

このため、本実施例では、流水の流れと平行に配置された主軸に取り付けられたプロペラ形状の羽根の回転力により発電を行う軸流水車発電機が１本の導水管に複数台直列に設けられ、複数台の前記軸流水車発電機には、単位時間当たり同水量が流れ込み、前記軸流水車発電機間は、有効落差が互いに等しくなるように設定され得る水車発電設備による発電方法であって、
前記軸流水車発電機間に同一有効落差が設定され、かつ同一形態で設定された軸流水車発電機で発電することを特徴とする水車発電設備による発電方法が採用される。

【0060】

また、同一有効落差に基づき、かつ同一形態で軸流水車発電機ごと設定された、各軸流水車発電機の所有権を保持する所有権者情報が取得され、該所有権者情報が軸流水車発電機ごとに記憶手段に格納され、
同一有効落差に基づき、かつ同一形態で設定された軸流水車発電機の所有者ごとに計測された同一の発電電力量が取得され、該発電電力量に基づく売電価が軸流水車発電機ごと取得される水車発電設備による発電方法が採用される。

【0061】

これによって、投資家に対して複数台の水車発電機の所有権を分割して複数の投資家に販売するに際して、１台の水車発電機の発電能力に差が生じないので、公平に所有権を配分することが出来、各所有権者は、それぞれ軸流水車発電機を所有し、所有権内容が明確である
太陽光発電ではエネルギー源に所有者はいないが、水源の水には水利権が設けられていることが多い。したがって水力発電設備を所有する投資家は、売電して得られた収益から水利権を持つ水利権者、例えば自治体や地域機関へ一定の割合で水の使用料金を支払うことが求められる。

【0062】

本実施例によれば、次に示される態様が提案されることになる。水車発電設備及び水車発電方法が、次に示す態様で構成される。

【0063】

・流水の流れと平行に配置された主軸に取り付けられたプロペラ形状の羽根の回転力により発電を行う軸流水車発電機が１本の導水管に複数台直列に設けられ、複数台の前記軸流水車発電機には、単位時間当たり同水量が流れ込み、前記軸流水車発電機間は、有効落差が互いに等しくなるようにされ、各軸流水車発電機に発電された電力量を計測する計測手段が附属され、各計測手段が計測した電力量を取得するように構成され、軸流水車発電機ごとに端末ＰＣが備えられ、該端末ＰＣは各軸流水車発電機の管理を行う取りまとめ企業の端末ＰＣに接続され、
各端末ＰＣが、記憶手段、演算処理手段及び画像表示手段を備え、
前記軸流水車発電機ごとに設置された端末ＰＣ及び取り纏め企業の端末ＰＣの記憶手段に、同一の有効落差の基づく同一形態で設定された、軸流水車発電機ごとに所有権を保持する所有権者が格納され、
前記軸流水車発電機ごとに設置された端末ＰＣ及び取り纏め企業の端末ＰＣの演算処理手段によって、軸流水車発電機ごとに発電され積算された計測電力量が取得され、所有権者ごとに演算された計測電力量に対応する売電価が取得される。

【0064】

・軸流水車発電機監視装置が、前記取り纏め企業の端末ＰＣに、各軸流水車発電機の運転状態の監視状態を取得するように設置され、各軸流水車発電機の運転状態の監視状態が取得されて、該売電価を含む各軸流水車発電機の運転状態の監視結果が監視可能なようにしてデータとされ、全軸流水車発電機により発電されたトータルの計測電力量が統計され、
前記取り纏め企業の端末ＰＣの画像表示手段に、軸流水車発電機ごとに積算された、発電された計測電力量、所有権者ごとに、積算された計測電力量に対応する売電価、データとされた売電価を含む各軸流水車発電機の運転状態の監視結果及び発電されたトータルの計測電力量が画像表示される。

【0065】

・電力量を計測する計測手段が、軸流水車発電機ごと個別に設置され、軸流水車発電機の所有権者ごと個別に、積算された計測電力量に対応する売電価が演算される。

【0066】

・前記前記軸流水車発電機ごとに設置された端末ＰＣ及び取り纏め企業の端末ＰＣの記憶手段に、当該水車発電設備が設置された河川の水利権を所有する水利権所有者が格納され、発電された計測電力量に基づく売電価について、契約に基づいて水利権所有者に分配される分配比率が予め格納され、
前記軸流水車発電機ごとに設置された端末ＰＣまたは前記軸流水車発電機ごとに設置された端末ＰＣ及び取り纏め企業の端末ＰＣの演算処理手段によって、トータルの計測電力量に対応した売電価が演算され、予め決められた分配比率に基づいて、水利権所有者に分配される分配売電価が演算され、
前記軸流水車発電機ごとの計測電力量に対応した売電価が演算され、予め決められた分配比率に基づいて、水利権所有者に分配される分配売電価が演算され
前記画像表示手段に、水利権所有者に分配される分配売電価が表示される。

【0067】

取りまとめ企業の端末ＰＣに設置された管理装置及び管理方法が、次に示す態様で構成される。

【0068】

・流水の流れと平行に配置された主軸に取り付けられたプロペラ形状の羽根の回転力により発電を行う軸流水車発電機が１本の導水管に複数台直列に設けられ、複数台の前記軸流水車発電機には、単位時間当たり同水量が流れ込み、前記軸流水車発電機間は、有効落差が互いに等しくなるようにされ、各軸流水車発電機に発電された電力量を計測する計測手段が附属され、各計測手段が計測した電力量を取得するように構成され、軸流水車発電機ごとに端末ＰＣが備えられ、該端末ＰＣに接続された各軸流水車発電機を含む水車発電設備の管理を行う、取りまとめ企業の端末ＰＣに設置された管理装置において、
各端末ＰＣが、記憶手段、演算処理手段及び画像表示手段を備え、
前記記憶手段に、同一の有効落差の基づく同一形態で設定された、軸流水車発電機ごとに所有権を保持する所有権者が格納され、
前記軸流水車発電機ごとに設置された端末ＰＣの演算処理手段によって取得された軸流水車発電機ごとに発電され積算された計測電力量及び所有権者ごとに、計測電力量に対応する売電価を取得し、
各軸流水車発電機の運転状態の監視状態を取得して、該売電価を含む各軸流水車発電機の運転状態の監視結果を監視可能なようにしてデータとし、全軸流水車発電機により発電されたトータルの計測電力量を統計し、
予め決められた分配比率に基づいて、水利権所有者に分配される分配売電価を演算する。

【0069】

図５は、同一の有効落差の基づく同一形態で設定された軸流水車発電機２１の１例を示す図である。本実施例は、図５に示す例に限定されない。

【0070】

図５において、導水管２１に接続されたケーシング２９内に、軸流水車５０が設置される。導水管２１は、ケーシング２９を含めて導水管２１と扱うことが出来る。ケーシング２９は、外方に膨らんだ形状をなす。この形状のケーシング２９内に、軸流水車５０が配置される。

【0071】

軸流水車５０は、導水管２１内を流れる流水と同一方向に配置され、本体５１、回転羽根５２、回転羽根５２に接続された主軸５３、主軸５３に継手５５を介して接続されたギアーＢｏｘ５４、ガイドベーン５８及びギアーＢｏｘ内に配置された一群のギアーからの出力軸に設けられた継手５６、及び主軸５３を受ける軸受５９から構成される継手５６を介して発電機６１が設置される。ケーシング２９は、軸流水車５０を保持し、自身は、土台６３によって支持される。また、土台６３は、発電機６１を保持する。

【0072】

本体５０とケーシング２９との間に流水路６０が形成され、この流水路６０の下流点に回転羽根５２が設けられる。

【0073】

流水が回転羽根５２を回転することで生成された回転力は、一群のギアーで方向転換され、発電機６１の回転軸を回転させ、電力が生成される。これによって、再生されたエネルギーとなる。このようにして軸流水車発電機２２が構成される。

【0074】

このようにして構成された軸流水車発電機２２は、図１、図２に示される軸流水車発電機２２となる。

【0075】

本実施例のように、一つの水源から１本の導水管２１に複数の軸流水車発電機２２を設置して発電する場合、図４に示されるような導水管に１個の水車発電機が設置されている場合と異なった運転が必要とされる。１本の導水管に１台の水車発電機が設置されている場合、導水管と水車発電機本体の接触部に流水を完全に遮断可能な閉止バルブが設けられる。このバルブは、水車のメンテナンスや異常な状態の発生時には完全に閉となり、水車発電機内の水は放水口に流すことで点検が可能になる。また、水車発電機の起動時には流水を完全に遮断した状態から徐々にバルブの開度を開き、水車発電機の本体に流水しながら、バルブを全開まで開いて、発電が開始される。

【0076】

図１、図２に示されるように、１本の導水管２１に複数の水車発電機（本例の場合、軸流水車発電機）が直列に配置されている水車発電設備では、一番上流の水車発電機と導水管との間に同じ目的で閉止バルブ２８を設置する。

【0077】

このバルブ開閉だけでは水車発電機の運転を開始するとき、上流の水車発電機と下流の水車発電機では流れる水量に差が生じることになるので、水車発電機内を水と空気が入り混じった状態が形成されて羽根の回転が不安定になり、振動の原因となる。

【0078】

安定して、水車発電機の回転を始めるため、最下流の水車発電機の放水口の手前の閉止バルブを設置し、初めにこのバルブを閉め、最上流の閉止バルブを開いて、導水管２１と水車発電機内に水を徐々に充満させる。導水管２１と水車発電機内の空気をすべて抜き、次に最下流の閉止バルブ２８を徐々に開いて、導水管２１に流れる水量を増やしながら、複数台の水車発電機の回転羽根５２の回転数を増速する。二つの閉止バルブ２７，２８を全開し、定常の回転速度まで水車発電機の回転を増やし、安定した回転が確認できたら、水車発電機の発電を始める。このように、安定した水車発電機の起動を行うため、少なくとも複数の水車発電機の最上流側と最下流側の水車発電機の放流口側に閉止バルブを設ける。

【0079】

本実施例によれば、有効落差情報に同一の有効落差が用いられ、同一形態各軸流水車発電機が採用され、この形態の軸流水車発電機を軸流水車発電機ごとに所有権を保持する所有権者が設定される。このような設定によって、日本の多くの場所で有効な埋蔵エネルギーとして期待されている河川での開発を多数の投資家の参加を得て、実施できるようになり、河川特有の有効落差を一つの情報として活用し、多数の投資家が公平に参加できるようにすることができる。

【符号の説明】

【0080】

１…取りまとめ企業、２…所有権者、２Ａ…投資家、３…水利権者、４…資金、５…所有権、１０…地域電力会社、１１…発電電力量、１２…売電価、１５、１６、１７…端末ＰＣ，２０…水車発電設備、２１…導水管、２２…軸流水車発電機、２４…有効落差、４１…入力手段、４２…演算処理手段、４３…出力手段、４４記憶手段、４５…画面表示手段、１００…軸流水車発電機の管理手段。

【要約】

【課題】河川特有の有効落差を一つの情報として着目することで活用し、多数の小規模の投資家が公平に参加できるようにした発電を実現する。
【解決手段】水車発電機間に同一有効落差が設定され、かつ同一形態で設定された水車発電機で発電され、同一有効落差に基づき、かつ同一形態で設定された水車発電機ごと設定された、各水車発電機の所有権を保持する所有権者情報が取得され、同一有効落差に基づき、かつ同一形態で設定された水車発電機の所有者ごとに、計測された同一の発電電力量が取得され、該発電電力量に基づく同一の売電価が取得される。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】