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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022117619
(43)【公開日】2022-08-12
(54)【発明の名称】水力発電装置
(51)【国際特許分類】
F03B 11/00 20060101AFI20220804BHJP
F03B 3/04 20060101ALI20220804BHJP
F03B 17/06 20060101ALI20220804BHJP
【ＦＩ】
F03B11/00 A
F03B3/04
F03B17/06
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021014214
(22)【出願日】2021-02-01
(71)【出願人】
【識別番号】000102692
【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】金村 泰成
(72)【発明者】
【氏名】松浦 文彦
【テーマコード（参考）】
3H072
3H074
【Ｆターム（参考）】
3H072AA09
3H072BB01
3H072CC05
3H072CC71
3H072CC99
3H074AA12
3H074BB15
3H074CC16
3H074CC31
3H074CC50
(57)【要約】 （修正有）
【課題】水車及び集水板を１つの回転装置で水路を流れる水から引き上げ可能な水力発電装置を提供する。
【解決手段】水力発電装置は、第１方向において間隔を空けて互いに対向している一対の側壁を有する水路に配置される。水力発電装置は、第１方向に延在している回転梁２０と、水路を流れる水中に配置されている水車５１を有し、かつ回転梁２０に取り付けられている水力発電モジュールと、水中に配置される集水板１１０と、回転梁２０を第１方向に沿う回転梁２０の中心軸回りに回転させる回転機構と、集水板を水から引き上げる引き上げ機構と、回転装置と、動力伝達機構９０とを備える。動力伝達機構９０は、回転装置の動力が回転機構に伝達されている状態と回転装置の動力が引き上げ機構に伝達されている状態と回転装置の動力が回転機構及び引き上げ機構に伝達されている状態とを切り替えることが可能に構成されている。
【選択図】図３
【解決手段】水力発電装置は、第１方向において間隔を空けて互いに対向している一対の側壁を有する水路に配置される。水力発電装置は、第１方向に延在している回転梁２０と、水路を流れる水中に配置されている水車５１を有し、かつ回転梁２０に取り付けられている水力発電モジュールと、水中に配置される集水板１１０と、回転梁２０を第１方向に沿う回転梁２０の中心軸回りに回転させる回転機構と、集水板を水から引き上げる引き上げ機構と、回転装置と、動力伝達機構９０とを備える。動力伝達機構９０は、回転装置の動力が回転機構に伝達されている状態と回転装置の動力が引き上げ機構に伝達されている状態と回転装置の動力が回転機構及び引き上げ機構に伝達されている状態とを切り替えることが可能に構成されている。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１方向において間隔を空けて互いに対向している一対の側壁を有する水路に配置される水力発電装置であって、
前記第１方向に延在している回転梁と、
前記水路を流れる水中に配置されている水車を有し、かつ前記回転梁に取り付けられている水力発電モジュールと、
前記水中に配置される集水板と、
前記回転梁を前記第１方向に沿う前記回転梁の中心軸回りに回転させる回転機構と、
前記集水板を前記水から引き上げる引き上げ機構と、
回転装置と、
動力伝達機構とを備え、
前記動力伝達機構は、前記回転装置の動力が前記回転機構に伝達されている状態と前記回転装置の動力が前記引き上げ機構に伝達されている状態と前記回転装置の動力が前記回転機構及び前記引き上げ機構に伝達されている状態とを切り替えることが可能に構成されている、水力発電装置。
前記第１方向に延在している回転梁と、
前記水路を流れる水中に配置されている水車を有し、かつ前記回転梁に取り付けられている水力発電モジュールと、
前記水中に配置される集水板と、
前記回転梁を前記第１方向に沿う前記回転梁の中心軸回りに回転させる回転機構と、
前記集水板を前記水から引き上げる引き上げ機構と、
回転装置と、
動力伝達機構とを備え、
前記動力伝達機構は、前記回転装置の動力が前記回転機構に伝達されている状態と前記回転装置の動力が前記引き上げ機構に伝達されている状態と前記回転装置の動力が前記回転機構及び前記引き上げ機構に伝達されている状態とを切り替えることが可能に構成されている、水力発電装置。
【請求項2】
前記動力伝達機構は、クラッチを有し、
前記回転機構は、互いに噛み合っている第１かさ歯車及び第２かさ歯車と、互いに噛み合っている第１ウォーム及び第１ウォームホイールとを有し、
前記第１かさ歯車は、前記第１方向に沿う前記第１かさ歯車の中心軸回りに回転され、
前記第２かさ歯車は、前記第１方向に直交する第２方向に沿う前記第２かさ歯車の中心軸回りに回転され、
前記第１ウォームは、前記第２方向に沿う前記第１ウォームの中心軸回りに前記第２かさ歯車とともに回転され、
前記第１ウォームホイールは、前記第１方向に沿う前記第１ウォームホイールの中心軸回りに前記回転梁とともに回転され、
前記回転装置は、前記クラッチが前記第１かさ歯車に接続されることにより、前記水車が前記水中にある第１状態と前記水車が前記水から引き上げられた第２状態とを切り替える、請求項１に記載の水力発電装置。
前記回転機構は、互いに噛み合っている第１かさ歯車及び第２かさ歯車と、互いに噛み合っている第１ウォーム及び第１ウォームホイールとを有し、
前記第１かさ歯車は、前記第１方向に沿う前記第１かさ歯車の中心軸回りに回転され、
前記第２かさ歯車は、前記第１方向に直交する第２方向に沿う前記第２かさ歯車の中心軸回りに回転され、
前記第１ウォームは、前記第２方向に沿う前記第１ウォームの中心軸回りに前記第２かさ歯車とともに回転され、
前記第１ウォームホイールは、前記第１方向に沿う前記第１ウォームホイールの中心軸回りに前記回転梁とともに回転され、
前記回転装置は、前記クラッチが前記第１かさ歯車に接続されることにより、前記水車が前記水中にある第１状態と前記水車が前記水から引き上げられた第２状態とを切り替える、請求項１に記載の水力発電装置。
【請求項3】
前記引き上げ機構は、互いに噛み合っている第３かさ歯車及び第４かさ歯車と、互いに噛み合っている第２ウォーム及び第２ウォームホイールと、互いに噛み合っているピニオンギア及びラックとを有し、
前記第３かさ歯車は、前記第１方向に沿う前記第３かさ歯車の中心軸回りに回転され、
前記第４かさ歯車は、前記第２方向に沿う前記第４かさ歯車の中心軸回りに回転され、
前記第２ウォームは、前記第２方向に沿う前記第２ウォームの中心軸回りに前記第４かさ歯車とともに回転され、
前記第２ウォームホイールは、前記第１方向に沿う前記第２ウォームホイールの中心軸回りに回転され、
前記ピニオンギアは、前記第１方向に沿う前記ピニオンギアの中心軸回りに前記第２ウォームホイールとともに回転され、
前記ラックは、前記集水板に取り付けられており、
前記回転装置は、前記クラッチが前記第３かさ歯車に接続されることにより、前記集水板が前記水中にある第３状態と前記集水板が前記水から引き上げられた第４状態とを切り替える、請求項２に記載の水力発電装置。
前記第３かさ歯車は、前記第１方向に沿う前記第３かさ歯車の中心軸回りに回転され、
前記第４かさ歯車は、前記第２方向に沿う前記第４かさ歯車の中心軸回りに回転され、
前記第２ウォームは、前記第２方向に沿う前記第２ウォームの中心軸回りに前記第４かさ歯車とともに回転され、
前記第２ウォームホイールは、前記第１方向に沿う前記第２ウォームホイールの中心軸回りに回転され、
前記ピニオンギアは、前記第１方向に沿う前記ピニオンギアの中心軸回りに前記第２ウォームホイールとともに回転され、
前記ラックは、前記集水板に取り付けられており、
前記回転装置は、前記クラッチが前記第３かさ歯車に接続されることにより、前記集水板が前記水中にある第３状態と前記集水板が前記水から引き上げられた第４状態とを切り替える、請求項２に記載の水力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水力発電装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特開２０２０－２０３１７号公報（特許文献１）に記載の水力発電装置は、水路に設置される。特許文献１に記載の水力発電装置は、回転梁と、軸受ユニットと、水車を含む水力発電モジュールと、回転装置とを有している。
【0003】
回転梁は、水路を横切るように配置されている。回転梁は、軸受ユニットにより、回転梁の中心軸回りに回転可能に支持されている。水力発電モジュールは、回転梁に取り付けられている。水車は、水路を流れる水中に配置されている。回転装置は、回転梁を中心軸回りに回転させることにより、水路を流れる水から水車を引き上げる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２０－２０３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に記載の水力発電装置では、クレーン等の大掛かりな設備を用いることなく水路を流れる水から水車を引き上げることが可能である。しかしながら、特許文献１に記載の水力発電装置に水路を流れる水中に配置される集水板を取り付ける場合、回転装置では水路を流れる水から集水板を引き上げることができないため、別途クレーン等が必要になる。
【0006】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本発明は、水車及び集水板を１つの回転装置で水路を流れる水から引き上げ可能な水力発電装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の水力発電装置は、第１方向において間隔を空けて互いに対向している一対の側壁を有する水路に配置される。水力発電装置は、第１方向に延在している回転梁と、水路を流れる水中に配置されている水車を有し、かつ回転梁に取り付けられている水力発電モジュールと、水中に配置される集水板と、回転梁を第１方向に沿う回転梁の中心軸回りに回転させる回転機構と、集水板を水から引き上げる引き上げ機構と、回転装置と、動力伝達機構とを備える。動力伝達機構は、回転装置の動力が回転機構に伝達されている状態と回転装置の動力が引き上げ機構に伝達されている状態と回転装置の動力が回転機構及び引き上げ機構に伝達されている状態とを切り替えることが可能に構成されている。
【0008】
上記の水力発電装置では、動力伝達機構がクラッチを有していてもよい。回転機構は、互いに噛み合っている第１かさ歯車及び第２かさ歯車と、互いに噛み合っている第１ウォーム及び第１ウォームホイールとを有していてもよい。第１かさ歯車は、第１方向に沿う第１かさ歯車の中心軸回りに回転されていもよい。第２かさ歯車は、第１方向に直交する第２方向に沿う第２かさ歯車の中心軸回りに回転されてもよい。第１ウォームは、第２方向に沿う第１ウォームの中心軸回りに第２かさ歯車とともに回転されてもよい。第１ウォームホイールは、第１方向に沿う第１ウォームホイールの中心軸回りに回転梁とともに回転されてもよい。回転装置は、クラッチが第１かさ歯車に接続されることにより、水車が水中にある第１状態と水車が水から引き上げられた第２状態とを切り替えてもよい。
【0009】
上記の水力発電装置では、引き上げ機構が、互いに噛み合っている第３かさ歯車及び第４かさ歯車と、互いに噛み合っている第２ウォーム及び第２ウォームホイールと、互いに噛み合っているピニオンギア及びラックとを有していてもよい。第３かさ歯車は、第１方向に沿う第３かさ歯車の中心軸回りに回転されてもよい。第４かさ歯車は、第２方向に沿う第４かさ歯車の中心軸回りに回転されてもよい。第２ウォームは、第２方向に沿う第２ウォームの中心軸回りに第４かさ歯車とともに回転されてもよい。第２ウォームホイールは、第１方向に沿う第２ウォームホイールの中心軸回りに回転されてもよい。ピニオンギアは、第１方向に沿うピニオンギアの中心軸回りに第２ウォームホイールとともに回転されてもよい。ラックは、集水板に取り付けられていてもよい。回転装置は、クラッチが第３かさ歯車に接続されることにより、集水板が水中にある第３状態と集水板が水から引き上げられた第４状態とを切り替えてもよい。
【発明の効果】
【0010】
本発明の水力発電装置によると、水車及び集水板を１つの回転装置で水路を流れる水から引き上げ可能である。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】実施形態に係る水力発電装置の設置状態を示す斜視図である。
【図2】実施形態に係る水力発電装置の部分的な平面図である。
【図3】実施形態に係る水力発電装置の部分的な斜視図である。
【図4】クラッチ９２がかさ歯車７１ａ及びかさ歯車８１ａの双方に接続している際の平面図である。
【図5】クラッチ９２がかさ歯車７１ａにのみ接続されている際の平面図である。
【図6】クラッチ９２がかさ歯車８１ａのみに接続されている際の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
（実施形態に係る水力発電装置の構成）
以下に、実施形態に係る水力発電装置の構成を説明する。
以下に、実施形態に係る水力発電装置の構成を説明する。
【0013】
＜実施形態に係る水力発電装置の設置状態＞
図１は、実施形態に係る水力発電装置の設置状態を示す斜視図である。図１に示されているように、実施形態に係る水力発電装置は、水路２００に設置される。水路２００は、側壁２０１と、側壁２０２と、底壁２０３とを有している。
図１は、実施形態に係る水力発電装置の設置状態を示す斜視図である。図１に示されているように、実施形態に係る水力発電装置は、水路２００に設置される。水路２００は、側壁２０１と、側壁２０２と、底壁２０３とを有している。
【0014】
側壁２０１及び側壁２０２は、間隔を空けて互いに対向している。側壁２０１及び側壁２０２が対向している方向を、以下においては、第１方向ＤＲ１とする。底壁２０３は、側壁２０１の下端及び側壁２０２の下端に連なっている。側壁２０１、側壁２０２及び底壁２０３は、第２方向ＤＲ２に延在している。第２方向ＤＲ２は、第１方向ＤＲ１に交差（好ましくは、直交）している方向である。水路２００の水は、側壁２０１、側壁２０２及び底壁２０３により画された空間を流れる。すなわち、水は第２方向ＤＲ２に沿って水路２００内を流れる。
【0015】
＜実施形態に係る水力発電装置の概略構成＞
図２は、実施形態に係る水力発電装置の部分的な平面図である。図３は、実施形態に係る水力発電装置の部分的な斜視図である。図１、図２及び図３に示されているように、実施形態に係る水力発電装置は、梁１０と、回転梁２０と、軸受ユニット３０と、架台４０と、水力発電モジュール５０とを有している。水力発電装置は、さらに、設置台６０と、回転機構７０と、引き上げ機構８０と、動力伝達機構９０と、回転装置１００と、集水板１１０とを有している。
図２は、実施形態に係る水力発電装置の部分的な平面図である。図３は、実施形態に係る水力発電装置の部分的な斜視図である。図１、図２及び図３に示されているように、実施形態に係る水力発電装置は、梁１０と、回転梁２０と、軸受ユニット３０と、架台４０と、水力発電モジュール５０とを有している。水力発電装置は、さらに、設置台６０と、回転機構７０と、引き上げ機構８０と、動力伝達機構９０と、回転装置１００と、集水板１１０とを有している。
【0016】
＜梁１０＞
梁１０は、第１方向ＤＲ１に延在している。梁１０の第１方向ＤＲ１における両端は、それぞれ、側壁２０１の上端の上及び側壁２０２の上端の上に配置されている。このことを別の観点から言えば、梁１０は、水路２００を横切るように配置されている。
梁１０は、第１方向ＤＲ１に延在している。梁１０の第１方向ＤＲ１における両端は、それぞれ、側壁２０１の上端の上及び側壁２０２の上端の上に配置されている。このことを別の観点から言えば、梁１０は、水路２００を横切るように配置されている。
【0017】
＜回転梁２０＞
回転梁２０は、第１方向ＤＲ１に延在している。回転梁２０は、第１方向ＤＲ１において、第１端２０ａと、第２端２０ｂ（図示せず）とを有している。第２端２０ｂは、第１方向ＤＲ１における第１端２０ａの反対側の端である。回転梁２０は、第１方向ＤＲ１に直交している断面視において、例えば円形である。
回転梁２０は、第１方向ＤＲ１に延在している。回転梁２０は、第１方向ＤＲ１において、第１端２０ａと、第２端２０ｂ（図示せず）とを有している。第２端２０ｂは、第１方向ＤＲ１における第１端２０ａの反対側の端である。回転梁２０は、第１方向ＤＲ１に直交している断面視において、例えば円形である。
【0018】
＜軸受ユニット３０及び架台４０＞
軸受ユニット３０の数は、複数である。複数の軸受ユニット３０は、第１方向ＤＲ１において間隔を空けて配置されている。軸受ユニット３０は、回転梁２０を、回転梁２０の中心軸回りに回転可能に支持している。回転梁２０の中心軸は、第１方向ＤＲ１に沿っている。架台４０は、回転梁２０に取り付けられている。そのため、架台４０は、回転梁２０とともに回転する。架台４０は、第１方向ＤＲ１において隣り合う軸受ユニット３０の間に配置されている。
軸受ユニット３０の数は、複数である。複数の軸受ユニット３０は、第１方向ＤＲ１において間隔を空けて配置されている。軸受ユニット３０は、回転梁２０を、回転梁２０の中心軸回りに回転可能に支持している。回転梁２０の中心軸は、第１方向ＤＲ１に沿っている。架台４０は、回転梁２０に取り付けられている。そのため、架台４０は、回転梁２０とともに回転する。架台４０は、第１方向ＤＲ１において隣り合う軸受ユニット３０の間に配置されている。
【0019】
＜水力発電モジュール５０＞
水力発電モジュール５０は、水車５１と、回転軸５２（図示せず）と、ギアボックス５３と、支柱５４と、設置板５５と、発電機台５６と、発電機５７と、回転軸５８とを有している。
水力発電モジュール５０は、水車５１と、回転軸５２（図示せず）と、ギアボックス５３と、支柱５４と、設置板５５と、発電機台５６と、発電機５７と、回転軸５８とを有している。
【0020】
水車５１は、水路２００を流れる水中に配置されている。水車５１は、水路２００の上流側を向いている。水車５１は、水路２００を流れる水と接触することにより、水車５１に取り付けられた回転軸５２とともに回転する。回転軸５２は、ギアボックス５３に取り付けられている。
【0021】
支柱５４は、第３方向ＤＲ３に延在している。第３方向ＤＲ３は、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２に交差（好ましくは、直交）している方向である。支柱５４は、第３方向ＤＲ３における一方端でギアボックス５３に接続されており、第３方向ＤＲ３における他方端で設置板５５に接続されている。支柱５４は、内部が中空になっている筒状である。設置板５５には、支柱５４の内部に連通している貫通穴（図示せず）が形成されている。
【0022】
設置板５５は、架台４０に取り付けられている。これにより、水力発電モジュール５０は、架台４０を介して回転梁２０に取り付けられている。設置板５５には、発電機台５６が取り付けられている。発電機台５６には、発電機５７が取り付けられている。回転軸５８は、第３方向ＤＲ３に延在している。回転軸５８は、設置板５５に形成されている貫通穴及び支柱５４の内部を通っている。回転軸５８は、第３方向ＤＲ３における一方端でギアボックス５３に接続されており、第３方向ＤＲ３における他方端で発電機５７に接続されている。
【0023】
回転軸５２の回転は、ギアボックス５３において、方向を変えて回転軸５８に伝達される。回転軸５８の回転は、発電機５７に伝達され、発電機５７において発電動作が行われる。このようにして、水車５１の回転に伴う水力発電が行われることになる。
【0024】
＜設置台６０＞
設置台６０は、梁１０に取り付けられている。設置台６０には、回転機構７０、引き上げ機構８０及び動力伝達機構９０が取り付けられる。設置台６０は、台座６１と、支柱６２、支柱６３、支柱６４、支柱６５、支柱６６、支柱６７、支柱６８及び支柱６９とを有している。
設置台６０は、梁１０に取り付けられている。設置台６０には、回転機構７０、引き上げ機構８０及び動力伝達機構９０が取り付けられる。設置台６０は、台座６１と、支柱６２、支柱６３、支柱６４、支柱６５、支柱６６、支柱６７、支柱６８及び支柱６９とを有している。
【0025】
台座６１は、梁１０上に取り付けられている。支柱６２、支柱６３、支柱６４、支柱６５、支柱６６、支柱６７、支柱６８及び支柱６９は、台座６１から第３方向ＤＲ３に延在している。
【0026】
支柱６２及び支柱６３は、第１方向ＤＲ１において間隔を空けて対向配置されている。支柱６２は台座６１の第１方向ＤＲ１における一方端側に配置されており、支柱６３は台座６１の第１方向ＤＲ１における他方端側に配置されている。支柱６２及び支柱６３は、台座６１の第２方向ＤＲ２における一方端側に配置されている。支柱６２は、支柱６３側に向かって第１方向ＤＲ１に延在している支持部６２ａを有している。支柱６３は、支柱６２側に向かって第１方向ＤＲ１に延在している支持部６３ａを有している。
【0027】
支柱６４は、第２方向ＤＲ２において、支持部６２ａと間隔を空けて対向配置されている。支柱６５は、第２方向ＤＲ２において、支持部６３ａと間隔を空けて対向配置されている。支柱６４及び支柱６５は、台座６１の第２方向ＤＲ２における他方端側に配置されている。
【0028】
支柱６６及び支柱６７は、第１方向ＤＲ１において間隔を空けて対向配置されている。支柱６８及び支柱６９は、第１方向ＤＲ１において間隔を空けて対向配置されている。支柱６６は第１方向ＤＲ１における一方端側に配置されており、支柱６９は第１方向ＤＲ１における他方端側に配置されている。支柱６６、支柱６７、支柱６８及び支柱６９は、第２方向ＤＲ２において、支柱６２と支柱６４との間（支柱６３と支柱６５との間）に配置されている。
【0029】
＜回転機構７０＞
回転機構７０は、回転梁２０を回転梁２０の中心軸回りに回転させる機構である。回転機構７０は、かさ歯車機構７１と、ウォームギア機構７２と、回転軸７３と、回転軸７４と、回転軸７５と、カップリング７６とを有している。かさ歯車機構７１は、かさ歯車７１ａと、かさ歯車７１ｂとを有している。ウォームギア機構７２は、ウォーム７２ａと、ウォームホイール７２ｂとを有している。
回転機構７０は、回転梁２０を回転梁２０の中心軸回りに回転させる機構である。回転機構７０は、かさ歯車機構７１と、ウォームギア機構７２と、回転軸７３と、回転軸７４と、回転軸７５と、カップリング７６とを有している。かさ歯車機構７１は、かさ歯車７１ａと、かさ歯車７１ｂとを有している。ウォームギア機構７２は、ウォーム７２ａと、ウォームホイール７２ｂとを有している。
【0030】
かさ歯車７１ａ及びかさ歯車７１ｂは、互いに噛み合っている。かさ歯車７１ａは、回転軸７３により、支柱６２に回転可能に支持されている。かさ歯車７１ａは、かさ歯車７１ａの中心軸回りに回転される。かさ歯車７１ａの中心軸は、第１方向ＤＲ１に沿っている。回転軸７３は、第１方向ＤＲ１に延在している。
【0031】
かさ歯車７１ｂは、かさ歯車７１ｂの中心軸回りに回転される。かさ歯車７１ｂの中心軸は、第２方向ＤＲ２に沿っている。ウォーム７２ａは、ウォーム７２ａの中心軸回りに回転される。ウォーム７２ａの中心軸は、第２方向ＤＲ２に沿っている。かさ歯車７１ｂ及びウォーム７２ａは、一体になっている。そのため、ウォーム７２ａは、かさ歯車７１ｂとともに回転する。かさ歯車７１ｂ及びウォーム７２ａは、回転軸７４により支持部６２ａ及び支柱６４に回転可能に支持されている。回転軸７４は、第２方向ＤＲ２に延在している。
【0032】
ウォームホイール７２ｂは、ウォーム７２ａと噛み合っている。ウォームホイール７２ｂは、ウォームホイール７２ｂの中心軸回りに回転される。ウォームホイール７２ｂの中心軸は、第１方向ＤＲ１に沿っている。ウォームホイール７２ｂは、回転軸７５により支柱６６及び支柱６７に回転可能に支持されている。回転軸７５は、第１方向ＤＲ１に延在している。
【0033】
回転軸７５は、カップリング７６により回転梁２０（より具体的には、第２端２０ｂ）に接続されている。すなわち、回転梁２０は、回転軸７５とともに回転される。このように、回転機構７０によると、かさ歯車７１ａの回転に伴ってかさ歯車７１ｂ及びウォーム７２ａが回転され、ウォーム７２ａの回転に伴ってウォームホイール７２ｂが回転されることにより、回転梁２０が回転されることになる。
【0034】
＜引き上げ機構８０＞
引き上げ機構８０は、水路２００を流れている水から集水板１１０を引き上げる機構である。引き上げ機構８０は、かさ歯車機構８１と、ウォームギア機構８２と、ラックアンドピニオン機構８３と、回転軸８４と、回転軸８５と、回転軸８６とを有している。
引き上げ機構８０は、水路２００を流れている水から集水板１１０を引き上げる機構である。引き上げ機構８０は、かさ歯車機構８１と、ウォームギア機構８２と、ラックアンドピニオン機構８３と、回転軸８４と、回転軸８５と、回転軸８６とを有している。
【0035】
かさ歯車機構８１は、かさ歯車８１ａと、かさ歯車８１ｂとを有している。ウォームギア機構８２は、ウォーム８２ａと、ウォームホイール８２ｂとを有している。ラックアンドピニオン機構８３は、ピニオンギア８３ａと、ラック８３ｂとを有している。
【0036】
かさ歯車８１ａ及びかさ歯車８１ｂは、互いに噛み合っている。かさ歯車８１ａは、回転軸８４により、支柱６３に回転可能に支持されている。なお、回転軸８４の内部は、中空になっている。回転軸８４は、第１方向ＤＲ１に延在している。かさ歯車８１ａは、かさ歯車８１ａの中心軸回りに回転される。かさ歯車８１ａの中心軸は、第１方向ＤＲ１に沿っている。かさ歯車８１ａの裏面（歯が設けられていない面）は、かさ歯車７１ａの裏面と間隔を空けて対向している。
【0037】
かさ歯車８１ｂは、かさ歯車８１ｂの中心軸回りに回転される。かさ歯車８１ｂの中心軸は、第２方向ＤＲ２に沿っている。ウォーム８２ａは、ウォーム８２ａの中心軸回りに回転される。ウォーム８２ａの中心軸は、第２方向ＤＲ２に沿っている。かさ歯車８１ｂ及びウォーム８２ａは、一体になっている。そのため、ウォーム８２ａは、かさ歯車８１ｂとともに回転する。かさ歯車８１ｂ及びウォーム８２ａは、回転軸８５により支持部６３ａ及び支柱６５に回転可能に支持されている。回転軸８５は、第２方向ＤＲ２に延在している。
【0038】
ウォームホイール８２ｂは、ウォーム８２ａと噛み合っている。ウォームホイール８２ｂは、ウォームホイール８２ｂの中心軸回りに回転される。ウォームホイール８２ｂの中心軸は、第１方向ＤＲ１に沿っている。ウォームホイール８２ｂは、回転軸８６により支柱６８及び支柱６９に回転可能に支持されている。回転軸８６は、第１方向ＤＲ１に延在している。
【0039】
ピニオンギア８３ａは、回転軸８６に取り付けられている。ピニオンギア８３ａは、ウォームホイール８２ｂとともに、ピニオンギア８３ａの中心軸回りに回転される。ピニオンギア８３ａの中心軸は、第１方向ＤＲ１に沿っている。ラック８３ｂは、ピニオンギア８３ａと噛み合っている。ラック８３ｂは、集水板１１０に取り付けられている。そのため、ピニオンギア８３ａが回転することにより、集水板１１０は、水路２００を流れている水から引き上げられることになる。
【0040】
このように、引き上げ機構８０によると、かさ歯車８１ａの回転に伴ってかさ歯車８１ｂ及びウォーム８２ａが回転され、ウォーム８２ａの回転に伴ってウォームホイール８２ｂ及びピニオンギア８３ａが回転されることにより、ピニオンギア８３ａの回転に伴ってラック８３ｂが取り付けられた集水板１１０が水路２００を流れている水から引き上げられることになる。
【0041】
＜動力伝達機構９０及び回転装置１００＞
動力伝達機構９０は、回転装置１００の動力が回転機構７０に伝達されている状態と回転装置１００の動力が引き上げ機構８０に伝達されている状態と回転装置１００の動力が回転機構７０及び引き上げ機構８０に伝達されている状態とを切り替える機構である。動力伝達機構９０は、軸９１と、クラッチ９２とを有している。回転装置１００は、減速機１０１と、回転軸１０２と、カップリング１０３とを有している。
動力伝達機構９０は、回転装置１００の動力が回転機構７０に伝達されている状態と回転装置１００の動力が引き上げ機構８０に伝達されている状態と回転装置１００の動力が回転機構７０及び引き上げ機構８０に伝達されている状態とを切り替える機構である。動力伝達機構９０は、軸９１と、クラッチ９２とを有している。回転装置１００は、減速機１０１と、回転軸１０２と、カップリング１０３とを有している。
【0042】
軸９１は、第１方向ＤＲ１に延在している。軸９１は、第１方向ＤＲ１に移動可能に支柱６２及び支柱６３に支持されている。支柱６２と支柱６３との間にある軸９１の部分には、クラッチ９２が取り付けられている。クラッチ９２は、かさ歯車７１ａとかさ歯車８１ａとの間に配置されている。そのため、軸９１を第１方向ＤＲ１に移動させることにより、クラッチ９２は、回転機構７０（かさ歯車７１ａ）、引き上げ機構８０（かさ歯車８１ａ）又は回転機構７０（かさ歯車７１ａ）及び引き上げ機構８０（かさ歯車８１ａ）の双方に接続される。
【0043】
図４は、クラッチ９２がかさ歯車７１ａ及びかさ歯車８１ａの双方に接続している際の平面図である。図４に示されるように、クラッチ９２は、かさ歯車７１ａとかさ歯車８１ａとの間にあることにより、かさ歯車７１ａ及びかさ歯車８１ａの双方に接続される。
【0044】
図５は、クラッチ９２がかさ歯車７１ａにのみ接続されている際の平面図である。図６は、クラッチ９２がかさ歯車８１ａのみに接続されている際の平面図である。図５に示されるように、軸９１を図４の位置からかさ歯車７１ａ側に移動させることにより、クラッチ９２がかさ歯車７１ａのみに接続される。他方で、図６に示されるように、軸９１を図４の位置からかさ歯車８１ａ側に移動させることにより、クラッチ９２がかさ歯車８１ａのみに接続される。
【0045】
減速機１０１は、入力軸１０１ａと出力軸１０１ｂとを有しおり、入力軸１０１ａの回転を減速した上で出力軸１０１ｂに伝達する。入力軸１０１ａは、例えばモータにより回転される。但し、入力軸１０１ａは、手動で回転されてもよい。出力軸１０１ｂは、カップリング１０３に接続されている。
【0046】
回転軸１０２は、第１方向ＤＲ１に延在している。回転軸１０２は、支柱６３に形成されている貫通穴（図示せず）及び回転軸８４の内部を通っている、回転軸１０２は、第１方向ＤＲ１における一方端においてクラッチ９２に接続されており、第１方向ＤＲ１における他方端でカップリング１０３に接続されている。そのため、クラッチ９２は、入力軸１０１ａの回転に伴って回転する。回転軸１０２は、カップリング１０３に対して第１方向ＤＲ１に進退可能である。
【0047】
軸９１を移動させてクラッチ９２を回転機構７０（かさ歯車７１ａ）に接続することにより、回転軸１０２（出力軸１０１ｂ）の回転が回転機構７０を介して回転梁２０に伝達され、水路２００を流れている水からの水車５１の引き上げが行われる。また、軸９１を移動させてクラッチ９２を引き上げ機構８０（かさ歯車８１ｂ）に接続することにより、回転軸１０２（出力軸１０１ｂ）の回転が直線運動に変換された上で集水板１１０に伝達され、水路２００を流れている水からの集水板１１０の引き上げが行われる。
【0048】
＜集水板１１０＞
集水板１１０は、水路２００を流れる水中に配置されている。より具体的には、集水板１１０は、第２方向ＤＲ２に沿って見た際に水車５１に重ならないように配置される。これにより、水が流れることが可能な水路２００の面積が減少することになる。その結果、水車５１と接触する水の流速が上昇することにより、水車５１の回転が促進される（発電機５７の発電効率が改善される）。
集水板１１０は、水路２００を流れる水中に配置されている。より具体的には、集水板１１０は、第２方向ＤＲ２に沿って見た際に水車５１に重ならないように配置される。これにより、水が流れることが可能な水路２００の面積が減少することになる。その結果、水車５１と接触する水の流速が上昇することにより、水車５１の回転が促進される（発電機５７の発電効率が改善される）。
【0049】
（実施形態に係る水力発電装置の効果）
以下に、実施形態に係る水力発電装置の効果を説明する。
以下に、実施形態に係る水力発電装置の効果を説明する。
【0050】
実施形態に係る水力発電装置では、動力伝達機構９０により、回転装置１００の動力が回転機構７０に伝達されている状態と回転装置１００の動力が引き上げ機構８０に伝達されている状態と回転装置１００の動力が回転機構７０及び引き上げ機構８０に伝達されている状態とを切り替えることができる。そのため、実施形態に係る水力発電装置では、回転装置１００以外に動力源を用いることなく、水路２００を流れる水から水車５１を引き上げること及び水路２００を流れる水から集水板１１０を引き上げることが可能である。
【0051】
実施形態に係る水力発電装置では、回転機構７０がウォームギア機構７２を有しているため、水車５１が水路２００を流れる水から引き上げられた後にクラッチ９２と回転機構７０（かさ歯車７１ａ）との接続が解除されたとしても、ウォームギア機構７２のセルフロック作用により、水車５１が再び水路２００を流れる水中に戻ることが抑制される。
【0052】
実施形態に係る水力発電装置では、引き上げ機構８０がウォームギア機構８２を有しているため、集水板１１０が水路２００を流れる水から引き上げられた後にクラッチ９２と引き上げ機構８０（かさ歯車８１ａ）との接続が解除されたとしても、ウォームギア機構８２のセルフロック作用により、集水板１１０が再び水路２００を流れる水中に戻ることが抑制される。
【0053】
なお、実施形態に係る水力発電装置では、水路２００を流れる水から水車５１及び集水板１１０を別々に引き上げることが可能であるため、回転装置１００に加わる負荷を低減することが可能になる。
【0054】
以上のように本発明の実施形態について説明を行ったが、上記の実施形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は、上記の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むことが意図される。
【産業上の利用可能性】
【0055】
上記の実施形態は、集水板を有する水力発電装置に特に有利に適用される。
【符号の説明】
【0056】
１０ 梁、２０ 回転梁、２０ａ 第１端、２０ｂ 第２端、３０ 軸受ユニット、４０ 架台、５０ 水力発電モジュール、５１ 水車、５２ 回転軸、５３ ギアボックス、５４ 支柱、５５ 設置板、５６ 発電機台、５７ 発電機、５８ 回転軸、６０ 設置台、６１ 台座、６２ 支柱、６２ａ 支持部、６３ 支柱、６３ａ 支持部、６４，６５，６６，６７，６８，６９ 支柱、７０ 回転機構、７１ かさ歯車機構、７１ａ，７１ｂ かさ歯車、７２ ウォームギア機構、７２ａ ウォーム、７２ｂ ウォームホイール、７３，７４，７５ 回転軸、７６ カップリング、８０ 引き上げ機構、８１ かさ歯車機構、８１ａ，８１ｂ かさ歯車、８２ ウォームギア機構、８２ａ ウォーム、８２ｂ ウォームホイール、８３ ラックアンドピニオン機構、８３ａ ピニオンギア、８３ｂ ラック、８４，８５，８６ 回転軸、９０ 動力伝達機構、９１ 軸、９２ クラッチ、１００ 回転装置、１０１ 減速機、１０１ａ 入力軸、１０１ｂ 出力軸、１０２ 回転軸、１０３ カップリング、１１０ 集水板、２００ 水路、２０１，２０２ 側壁、２０３ 底壁、ＤＲ１ 第１方向、ＤＲ２ 第２方向、ＤＲ３ 第３方向。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】