地域型リフト式水力発電システム
【課題】点検、修理を容易に行うことができる地域型リフト式水力発電システムを提供する。
【解決手段】水の流れを利用して回転されるタービン４と、タービン４の回転を利用して発電する発電機６と、タービン４からの回動力を発電機６に伝達する駆動力伝達手段８と、を備えた地域型リフト式水力発電システムであって、タービン４、発電機６及び駆動力伝達手段８を発電ユニット１０として構成し、この発電ユニット１０を、タービン４が水に浸かって回転される発電位置と、タービン４が水面Ｑから上方に後退する非発電位置との間を移動自在に構成する。発電ユニット１０は、タービン４及び発電機６が取り付けられたユニットハウジング１２を備え、このユニットハウジング１２を昇降動させるための複数のシリンダ機構３８，４０を設け、これらシリンダ機構３８，４０によって、ユニットハウジング１２が発電位置と非発電位置との間を昇降動される。
【解決手段】水の流れを利用して回転されるタービン４と、タービン４の回転を利用して発電する発電機６と、タービン４からの回動力を発電機６に伝達する駆動力伝達手段８と、を備えた地域型リフト式水力発電システムであって、タービン４、発電機６及び駆動力伝達手段８を発電ユニット１０として構成し、この発電ユニット１０を、タービン４が水に浸かって回転される発電位置と、タービン４が水面Ｑから上方に後退する非発電位置との間を移動自在に構成する。発電ユニット１０は、タービン４及び発電機６が取り付けられたユニットハウジング１２を備え、このユニットハウジング１２を昇降動させるための複数のシリンダ機構３８，４０を設け、これらシリンダ機構３８，４０によって、ユニットハウジング１２が発電位置と非発電位置との間を昇降動される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水力を利用して発電を行う地域型リフト式水力発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水路（例えば、農業用水など）を流れる水を利用して発電を行う発電装置として、水路に設置される支持体と、この支持体に回転自在に支持された回転体（例えば、水車）と、回転体によって回動される発電機とを備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この発電装置では、支持体は、溝に設置される一対の水平梁と、一対の水平梁の両端部間に支持された一対の補助梁とを備え、一対の補助梁間に回転体が回転自在に支持される。
【０００３】
この発電装置においては、水路支持体が水路を渡すように設置され、回転体が水路の水に浸るように配設され、水路を流れる水によって回転体が所定方向に回動される。このように回転体が回動されると、回転体からの回動力が、例えばベルトを介して発電機に伝達され、発電機が稼働して発電される。
【０００４】
また、別の形態の発電装置では、支持体は、溝に設置される一対の水平梁と、一対の水平梁間に支持された支持フレームとを備え、この支持フレームに回転体が回転自在に支持される。また、支持フレームの下流側部が下流側の水平梁に揺動自在に支持され、その上流側部がワイヤを介して上流側の水平梁に懸吊され、揚重器によりワイヤの長さを調整することによって、回転体（例えば、水車）の水面に対する高さが調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１２７４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した発電装置には、次の通りの解決すべき問題がある。第１に、回転体（例えば、水車）が水路の水に常時浸って回動される構成であり、それ故に、点検、修理を行う場合、発電装置全体を水路から外し、この点検、修理後に再び水路に設置する必要があり、その作業が煩雑である。
【０００７】
第２に、水路を流れる水の流量が過剰に多くなる、或いは水の流速が過剰に速くなると、回転体（例えば、水車）が壊れるおそれがあり、このような場合、発電装置全体を水路から外す必要があり、そのための管理が煩雑となる。
【０００８】
第３に、このような発電装置は、農業用水などに設置される小型のものであって、地域全体の電力供給に適用することができない。近年、原子力の平和利用が進められ、日本各地に原子力発電所が点在しているが、原子力については、人間の知識や知能が及ばず、人間が１００％取り扱うことができるものではなく、高レベル放射能廃棄物処理は、未解決のままである。このようなことから、安全・安心のエネルギーとして、また環境に優しいエネルギーとして水力を利用した水力発電が見直され、地域全体（例えば、一つの市、町など）に電力を供給することができる水力発電システムの実現が望まれているが、上述した発電装置は小型である故に、このような要望を満たすことができない。
【０００９】
本発明の目的は、点検、修理を容易に行うことができる地域型リフト式水力発電システムを提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、発電システムの管理を容易に行うことができる地域型リフト式水力発電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１に記載の地域型リフト式水力発電システムは、水の流れを利用して回転されるタービンと、前記タービンの回転を利用して発電する発電機と、前記タービンからの回動力を前記発電機に伝達する駆動力伝達手段と、を備えた地域型リフト式水力発電システムにおいて、
前記タービン、前記発電機及び前記駆動力伝達手段が発電ユニットとして構成され、前記発電ユニットが、前記タービンが水に浸かって回転される発電位置と、前記タービンが水面から上方に後退する非発電位置との間を移動自在であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項２に記載の地域型リフト式水力発電システムでは、前記発電ユニットは、前記タービン及び前記発電機が取り付けられたユニットハウジングを備え、前記ユニットハウジングに関連して、前記ユニットハウジングを昇降動させるための複数のシリンダ機構が設けられており、前記ユニットハウジングは、前記複数のシリンダ機構によって前記発電位置と前記非発電位置との間を昇降動されることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項３に記載の地域型リフト式水力発電システムでは、前記ユニットハウジングには、前記タービンに関連して作業用プレートが設けられており、前記作業支持体は、前記タービンの下方に位置する作業位置と、前記タービンの下方から後退する収納位置との間を移動可能であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項４に記載の地域型リフト式水力発電システムでは、前記ユニットハウジングは、水の流れ方向に間隔をおいて複数設けられ、各ユニットハウジングに対応して前記複数のシリンダ機構が設けられており、前記複数のユニットハウジングの各々は、前記複数のシリンダ機構によって前記発電位置と前記非発電位置との間を昇降動されることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項５に記載の地域型リフト式水力発電システムでは、前記ユニットハウジングには、前記タービンが水の流れ方向に間隔をおいて複数設けられ、前記複数のタービンの各々に対応して前記発電機及び前記駆動力伝達手段が設けられており、前記ユニットハウジングが、前記複数のシリンダ機構によって前記発電位置と前記非発電位置との間を昇降動されることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項６に記載の地域型リフト式水力発電システムでは、前記発電ユニットの上流側には、水力発電に利用する水を溜めるための第１溜め部が設けられ、その下流側には、水力発電後の水を溜めるための第２溜め部が設けられ、前記第１溜め部と前記第２溜め部との間には、前記第２溜め部の水を前記第１溜め部に掲げるための揚水流路が設けられ、前記揚水流路に揚水ポンプが配設されていることを特徴とする。
【００１７】
更に、本発明の請求項７に記載の地域型リフト式水力発電システムでは、前記発電ユニットの上流側には、ゴミの流入を防止するためのゴミ流入防止手段が設けられ、前記ゴミ流入防止手段は、網部材が張られた第１及び第２網体を備え、前記第１及び第２網体は、前記第１網体に付着したゴミを水の流れを利用して取り除く第１状態と、前記第２網体に付着したゴミを水の流れを利用して取り除く第２状態とになるように連結されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の請求項１に記載の地域型リフト式水力発電システムによれば、タービン、発電機及び駆動力伝達手段が発電ユニットとして構成され、この発電ユニットが発電位置と非発電位置との間を移動自在であるので、発電ユニットを発電位置に位置付けることによって、発電ユニット（タービン、発電機及び駆動力伝達手段）の点検、修理を容易に行うことができる。また、この発電位置においては、タービンが水面から上方に後退するので、水の流量が増えたり、その流速が速くなったりしたときには、発電ユニットを非発電位置に位置付けることによって、タービンなどの破損を防止することができる。
【００１９】
また、本発明の請求項２に記載の地域型リフト式水力発電システムによれば、ユニットハウジングを昇降動させるための複数のシリンダ機構が設けられているので、複数のシリンダ機構の伸縮によって、発電ユニットを発電位置と非発電位置との間を昇降動されることができる。また、複数のシリンダ機構によって発電ユニットを昇降動させるので、水量が増減したり、流速が変化したときには、発電ユニットを昇降動させて発電ユニットと水面とのレベル関係を調整することができ、これによってタービンの回転数を適正に調整して発電を行うことができる。
【００２０】
また、本発明の請求項３に記載の地域型リフト式水力発電システムによれば、ユニットハウジングには作業用プレートが設けられ、この作業支持台が作業位置と収納位置との間を移動可能であるので、作業支持体を作業位置に位置付けることによって、この作業支持体がタービンの下方に位置し、かくして、作業支持体を用いてタービンなどの点検、修理を容易に行うことができる。
【００２１】
また、本発明の請求項４に記載の地域型リフト式水力発電システムによれば、ユニットハウジングが水の流れ方向に間隔をおいて複数設けられ、各ユニットハウジングに対応して複数のシリンダ機構が設けられているので、各発電ユニット毎に発電位置と非発電位置との間を移動させることができ、発電システム全体の発電電力を大きく下げることなく点検、修理を行うことができる。また、水の流速が速くなったりしたときには、全ての発電ユニットを非発電位置に位置付けることによって、全発電ユニットの破損を未然に防ぐことができる。
【００２２】
また、本発明の請求項５に記載の地域型リフト式水力発電システムによれば、ユニットハウジングに複数のタービンが設けられているので、ユニットハウジング全体を非発電位置に位置付けることによって、複数のタービンなどの破損を未然に防止することができる。
【００２３】
また、本発明の請求項６に記載の地域型リフト式水力発電システムによれば、発電ユニットの上流側に第１溜め部が設けられ、その下流側に第２溜め部が設けられ、この第１溜め部と第２溜め部との間には、揚水ポンプが配設された揚水流路を介して接続されているので、発電時には、第１溜め部の水が発電ユニットを通して第２溜め部に流れて発電に利用され、余剰電力を利用する時には、余剰電力によって揚水ポンプが作動され、この揚水ポンプによって第２溜め部の水が揚水流路を通して第１溜め部に戻され、これによって、余剰電力を有効に利用することができる。
【００２４】
更に、本発明の請求項７に記載の地域型リフト式水力発電システムによれば、発電ユニットの上流側にはゴミ流入防止手段が設けられているので、このゴミ流入防止手段によってタービンへのゴミの流入を防止することができる。また、ゴミ流入防止手段が網部材が張られた第１及び第２網体を有し、これら第１及び第２網体が第１状態（又は第２状態）になるように構成されているので、第１網体（又は第２網体）に付着したゴミを水の流れを利用して取り除くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に従う地域型リフト式水力発電システムの第１の実施形態を簡略的に示す正面図。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線による断面図。
【図３】図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面図。
【図４】図１の地域型リフト式水力発電システムにおける発電ユニットを非発電位置に位置付けた状態を示す正面図。
【図５】本発明に従う地域型リフト式水力発電システムの第２の実施形態の適用例を示す概略図。
【図６】図５の地域型リフト式水力発電システムを簡略的に示す平面図。
【図７】図５の地域型リフト式水力発電システムにおける発電ユニットを示す正面図。
【図８】図５の地域型リフト式水力発電システムにおける一つの発電システムを非発電位置に位置付けた状態で示す断面図。
【図９】発電システムを非発電位置に保持した状態において作業支持体を収納位置に保持した状態で示す簡略図。
【図１０】発電システムを非発電位置に保持した状態において作業支持体を作業位置に位置付けた状態で示す簡略図。
【図１１】発電システムの変形形態を示す正面図。
【図１２】発電システムにおける駆動力伝達手段の変形形態を示す図。
【図１３】発電システムにおける駆動力伝達手段の更に他の変形形態を示す斜視図。
【図１４】本発明に従う地域型リフト式水力発電システムの第３の実施形態を簡略的に示す斜視図。
【図１５】図１４の地域型リフト式水力発電システムに装備されたゴミ流入防止手段を簡略的に示す平面図。
【図１６】図１５のゴミ流入防止手段を第１状態に保持した状態を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照して、本発明に従う地域型リフト式水力発電システムの各種実施形態について説明する。
【００２７】
〔第１の実施形態〕
まず、図１〜図４を参照して、第１の実施形態の地域型リフト式水力発電システムについて説明する。図１〜図３において、図示の地域型リフト式水力発電システム２は、水に流れによって回転されるタービン４と、タービン４の回転を利用して発電する発電機６と、タービン４の回動力を発電機６に駆動伝達するための駆動力伝達手段８とを備えている。この形態では、タービン４、発電機６及び駆動力伝達手段８は一つのユニット、即ち発電ユニット１０として構成されている。
【００２８】
図示の発電ユニット１０はユニットハウジング１２を備え、このユニットハウジング１２は、上壁１４と、この上壁１４の両端部から下方に延びる両側壁１６，１８を有し、タービン４の軸部２０，２２が両側壁１６，１８に回転自在に支持されている。タービン４の一方の軸部２０は、一方の側壁１６を貫通して外方に突出している。また、発電機６は、このユニットハウジング１２の上壁１４の上面に取り付けられている。タービン４の大きさは、例えば、その直径Ｄ（図１参照）が５〜１０ｍ程度、その幅Ｗ（図１参照）が１０〜２０ｍ程度のものを用いることができる。
【００２９】
図示の駆動力伝達手段８は、タービン４と発電機６とを駆動連結する歯車列から構成され、タービン４の軸部２０に取り付けられた大歯車２４と、発電機６の入力軸２６に取り付けられた小歯車２８と、大歯車２４と小歯車２８との間に介在された中間歯車３０とを含み、タービン４からの回動力が駆動力伝達手段８（大歯車２４、中間歯車３０及び小歯車２８）を介して発電機６に伝達される。尚、この形態では、駆動力伝達手段８を歯車列によって簡略的に示しているが、実際には、回転数を調整するためのトランスファ（変速機）などを含んでいる。
【００３０】
この発電ユニット１０は、図１に示す発電位置（この形態では、最下位位置）と図４に示す非発電位置（この形態では、最上位位置）との間を昇降自在に構成されている。更に説明すると、タービン４が設置される水路３２を覆うように発電施設（図示せず）が設けられ、この発電施設に水の流れ方向に間隔をおいて一対の支持軸３４，３６が設けられ、この一対の支持軸３４，３６に発電ユニット１０が吊り下げられている。
【００３１】
この形態では、発電ユニット１０の上流側部が一対の上流側シリンダ機構３８，４０を介して上流側の支持軸３４に支持され、その下流側部が一対の下流側シリンダ機構４２，４４を介して下流側の支持軸３６に支持されている。具体的には、上流側シリンダ機構３８，４０の出力ロッド４６の出力部４８は、ユニットハウジング１２の上壁１４に固定された一対のブラケット５０に取り付けられ、そのシリンダ５２の連結部５４が上流側の支持軸３４に連結されている。また、下流側シリンダ機構４２，４４の出力ロッド５６の出力部５８は、ユニットハウジング１２の上壁１４に固定された一対のブラケット６０に取り付けられ、そのシリンダ６２の連結部６４が下流側の支持軸３６に連結されている。このように構成されているので、上流側シリンダ機構３８，４０及び下流側シリンダ機構４２，４４が伸張すると、ユニットハウジング１２（即ち、発電ユニット１０）は上記発電位置に向けて下方に移動し、またこれらシリンダ機構３８，４０，４２，４４が収縮すると、ユニットハウジング１２（即ち、発電ユニット１０）は上記非発電位置に向けて上方に移動する。
【００３２】
この発電システム２による発電は、例えば、次のようにして行われる。発電を行うときには、発電ユニット１０は上記発電位置（図１に示す位置）に保持される。この状態においては、タービン４の下部は、図１に示すように水路３２を流れる水６８に浸漬され、タービン４は、矢印７０（図２及び図３参照）で示す方向に流れる水６８によって矢印７２（図２参照）で示す方向に回動される。かくタービン４が回動すると、その回動力が駆動力電圧手段８を介して発電機６の入力軸２６に伝達され、この入力軸２６が所定方向に回動されて発電され、このように水路３２を流れる水を利用して所要の通りに発電を行うことができる。
【００３３】
このような発電状態において、水路３２を流れる水６８の面が上昇（又は低下）すると、その上昇（又は低下）に対応してタービン４も上昇（又は下降）し、タービン４と水面Ｑとが一定のレベル関係に保たれる。即ち、水路３２を流れる水６８が増えて（又は減って）水面Ｑが上昇（又は低下）すると、上流側シリンダ機構３８，４０及び下流側シリンダ機構４２，４４が収縮（又は伸張）され、水路３２の水面Ｑに対応するように発電ユニット１０が上昇（又は下降）される。従って、タービン４と水路３２の水面Ｑとのレベル関係が一定に保たれ、これによって、水路３２の水の増減に関係なくタービン４の回転が一定に保たれ、発電機６による発電を安定させて発電電力を一定に保つことができる。尚、この場合、水路３２を流れる水６８の水面Ｑを検知する水面Ｑレベル検知手段を設け、この水面レベル検知手段（例えば、フロートセンサ）の検知レベルに基づいて上流側シリンダ機構３８，４０及び下流側シリンダ機構４２，４４を伸縮制御してタービン４と水路３２の水面Ｑとのレベル関係を一定に保つのが望ましい。
【００３４】
タービン４などを点検修理するときには、上流側シリンダ機構３８，４０及び下流側シリンダ機構４２，４４を収縮させて発電ユニット１０を上記非発電位置（図４に示す位置）に位置付ける。このような状態においては、図４に示す通り、タービン４を含む発電ユニット１０全体が水路３２を流れる水６８の面よりも上方に位置し、タービン４などが水に浸かることはなく、発電ユニット１０（特に、タービン４等）の点検、修理を容易に行うことができる。
【００３５】
尚、水路３２の水量が過剰に増えたり、その流速が過剰に速くなったときにも、上述したようにシリンダ機構３８，４０，４２，４４を収縮させて発電ユニット１０を上記非発電位置に位置付けるのが望ましく、このように非発電位置に保持することによって、発電ユニット１０の水による被害を未然に回避することができ、発電ユニット１０の管理も容易に行うことができる。
【００３６】
〔第２の実施形態〕
次に、図５〜図８を参照して、第２の実施形態の地域型リフト式水力発電システムについて説明する。尚、以下の実施形態において、第１の実施形態と実質上同一の構成要素については同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００３７】
図５及び図６において、この実施形態では、発電設備１０２の上流側に第１溜め部１０４が設けられ、この第１溜め部１０４に、水力発電に利用される水が溜められる。また、発電設備１０２の下流側に第２溜め部１０６が設けられ、この第２溜め部１０６に発電に利用した水が溜められる。第１及び第２溜め部１０４，１０６は、例えば、河川を堰き止めて形成される頭首湖から構成される。
【００３８】
この形態では、第２溜め部１０６に溜まった水を第１溜め部１０４に揚水するための揚水流路１０８が設けられ、この揚水流路１０８に揚水ポンプ１１０が配設されている。この揚水ポンプ１１０を作動すると、第２溜め部１０６の水が、矢印１１２で示すように揚水流路１０８を通して第１溜め部１０４に送給され、例えば夜間などの余剰電力を利用して揚水ポンプ１１０を作動させることによって、余剰電力を有効に利用して再発電に利用するように揚水することができる。
【００３９】
この第２の実施形態では、発電設備１０２は、図６〜図８に示すように構成されている。図６〜図８において、この形態では、第１溜め部１０４の水が流入流路１１４を通して発電設備１０２内の水路３２に流れ、この水路３２を流れた後に流出流路１１６を通して第２溜め部１０６に流出される。流入流路１１４は、例えば、逆Ｕ字状の流入管１１８から構成され、この流入管１１８の流入口に網部材１２０が取り付けられ、この網部材１２０は、第１溜め部１０４内のゴミなどが流入流路１１４を通して水路３２内に流れるのを防止する。また、流出流路１１６は、例えば、流出管１２２から構成される。
【００４０】
発電設備１０２には、矢印１２４で示す水に流れ方向に所定間隔をおいて複数の発電ユニット１０Ａが配設されている。図６及び図８において４つの発電ユニット１０Ａを示しているが、実際の発電設備１０２では多数の発電ユニット１０Ａが設けられる。
【００４１】
複数の発電ユニット１０Ａは実質上同一の構成であり、それらの基本的構成は、上述した第１の実施形態のものと同一である。主として図７を参照して、各発電ユニット１０Ａは、ユニットハウジング１２を備え、このユニットハウジング１２の両側壁１６，１８にタービン４の軸部２０，２２が回転自在に支持されている。一方の軸部２０は、上述したと同様に、ユニットハウジング１２の一方の側壁１６を貫通して外方に突出し、この突出端部が駆動力伝達手段８を介して一方の発電機６の入力軸２６に駆動連結されている。また、他方の軸部１８は、ユニットハウジング１２の他方の側壁１８を貫通して外方に突出し、この突出端部が駆動力伝達手段８Ａを介して他の発電機６Ａの入力軸２６Ａに駆動連結されている。尚、図６においては、理解を容易にするために、タービン４の両側に発電機６，６Ａを示している。
【００４２】
駆動力伝達手段８（８Ａ）は、上述したように、タービン４の軸部２０（２２）に取り付けられた大歯車２４（２４Ａ）、発電機６（６Ａ）の入力軸２６（２６Ａ）に取り付けられた小歯車２８（２８Ａ）及び大歯車２４（２４Ａ）と小歯車２８（２８Ａ）との間に介在された中間歯車３０（３０Ａ）を含んでいる。このように構成されているので、矢印１２４で示す方向に流れる水によってタービン４が矢印１２６（図８参照）で示す方向に回動すると、この回動力は一方の軸部２０から駆動力伝達手段８を介して一方の発電機６に入力軸２６に伝達されるとともに、他方の軸部２２から駆動力伝達手段８Ａを介して他方の発電機６Ａに伝達される。従って、タービン４によって発電機６，６Ａが作動して発電が行われ、各発電ユニット１０Ａにおいて、第１の実施形態のものに比して約２倍の発電電力を得ることができる。
【００４３】
各発電ユニット１０Ａは、上述したと同様に、一対の上流側シリンダ機構３８，４０及び一対の下流側シリンダ機構４２，４４を備え、ユニットハウジング１２の上流側部は、一対の上流側シリンダ機構３８，４０を介して支持軸３４に支持され、その下流側部は、一対の下流側シリンダ機構４２，４４を介して他方の支持軸３６に支持されている。これら発電ユニット１０Ａのその他の構成は、第１の実施形態のものと実質上同一である。
【００４４】
この地域型リフト式水力発電システム２Ａにおいても、各発電システム１０Ａは、上流側シリンダ機構３８，４０及び下流側シリンダ機構４２，４４の伸縮によって、タービン４が水路３２の水６８に所要の通りに浸漬する発電位置（図８において右側三つの発電システム１０Ａを示す位置）とタービン４が水路３２の水６８の上方に位置する非発電位置（図８において左側の発電システム１０Ａを示す位置）との間を昇降動自在である。
【００４５】
発電位置にある発電ユニット１０Ａにおいては、水路３２を流れる水６８によってタービン４が所定方向に回動され、このタービン４の回動によって上述しように発電機６，６Ａの発電が行われる。また、非発電位置にある発電ユニット１０Ａにおいては、タービン４が水路３２内の水６８から上方に位置し、このタービン４を含む発電ユニット１０Ａの点検、修理を容易に行うことができる。従って、他の発電ユニット１０Ａを発電状態に維持しながら特定の発電ユニット１０Ａの点検、修理を行うことができる。
【００４６】
この形態では、発電設備１０２側に、各発電ユニット１０Ａに対応して、作業支持体１２８が設けられている。この作業支持体１２８は、横方向（図８において紙面に垂直な方向）に移動してタービン４の下方に位置する作業位置（図８の左側の発電ユニット１０Ａにおいて一点鎖線で示す位置）と、この作用位置から後退して収納される収納位置との間を移動自在に設けられる。作業位置においては、作業支持体１２８がタービン４の下方に位置するので、作業者が作業支持体１２８に移って作業することが可能となり、このようにして作業を行うことにより、点検、修理などを非常に容易に行うことができる。また、収納位置においては、作業支持体１２８が発電設備１０２側に収納されるので、タービン４を水路３２内の水６８に浸漬させて発電ユニット１０Ａを発電位置に位置付けることができる。
【００４７】
作業支持体１２８は、一つのプレート状支持構造体から構成することもできるが、プレート状支持構造体自体が大きくなるために、図９及び図１０に示すように構成するのが望ましい。図９及び図１０において、図示の作業支持体１２８は、一対のプレート状支持構造体、即ち図９及び図１０にて左側の左支持体１３１と図９及び図１０にて右側の右支持体１３３とから構成されている。左支持体１３１及び右支持体１３３は実質上同一の構成でよく、左支持体１３１は、駆動源を含む左駆動機構（図示せず）よって、図９に示す収納位置と図１０に示す作業位置との間を水平方向に移動自在に支持される。また、右支持体１３３は、駆動源を含む右駆動機構（図示せず）よって、図９に示す収納位置と図１０に示す作業位置との間を水平方向に移動自在に支持される。
【００４８】
このように構成されているので、左支持体１３１及び右支持体１３３が収納位置にあるときには、図９に示す通り、左支持体１３１は発電ユニット１０Ａの図９にて左外側に位置するとともに、右支持体１３３が発電ユニット１０Ａの図９にて右外側に位置し、このような状態においては、発電ユニット１０Ａは、左支持体１３１及び右支持体１３３間の空間を通して発電位置と非発電位置（図９及び図１０に示す位置）の間を昇降動することができる。また、左支持体１３１及び右支持体１３３が作業位置にあるときには、図１０に示す通り、左支持体１３１及び右支持体１３３は発電ユニット１０Ａの下方に突出して実質上連続した一つの作業支持体１２８を構成する。従って、作業者は、この作業支持体１２８（左支持体１３１及び右支持体１３３）上で作業を行うことができ、タービン４、駆力伝達手段８，８Ａなどの保守、点検、修理などを容易に行うことができる。
【００４９】
この場合、安全面の観点から、発電ユニット１０Ａが非発電位置に位置付けられて初めて作業支持体１２８（左支持体１３１及び右支持体１３３）の収納位置から作業位置への移動が許容されるように構成するのが望ましく、また作業支持体１２８が作業位置から収納位置に位置付けられて初めて発電ユニット１０Ａの非発電位置から発電位置への移動が許容されるように構成するのが望ましい。
【００５０】
このような地域型リフト式水力発電システム２Ａにおいても、各発電ユニット１０Ａにおけるタービン４として、直径が５ｍ程度、幅が１０ｍ程度のものを用いることができ、このようなタービン４と組み合わせる発電機６，６Ａとして、発電出力が９００ＫＶＡ（月間発電量５０万ｋｗｈ）程度のものを用いることができ、このような発電機６，６Ａとを組み合わせたシステム２Ａでは、約１４００軒分の電力を賄うことが可能となる。そして、発電ユニット１０Ａの個数を増やすことによって、発電電力を増やすことができ、発電電力の増減に柔軟に対応することができる。このような地域型リフト式水力発電システム２Ａは、河川を改修工事することによって容易に適用することができ、電力消費地近くの河川を改修して設置することによって、電力消費地の近くで発電して電力を供給することができる。
【００５１】
発電ユニットは、図１１に示すように構成するようにしてもよい。この変形形態においては、ユニットハウジング及びタービンに改良が施されている。図１１において、発電ユニット１０Ｂでは、ユニットハウジング１２Ｂは上壁１４と、この上壁１４の両端部から下方に延びる両側壁１６，１８と、この上壁１４の幅方向（図９において左右方向）中間部から下方に延びる一対の中間壁１３２，１３４とを備えている。そして、このことに関連して、タービン４Ｂは一対のタービン部材１３６，１３８から構成されている。一方のタービン部材１３６は、側壁１６と中間側壁１３２との間に回動自在に支持され、このタービン部材１３６の回動力が駆動力伝達手段８を介して一方の発電機６に駆動伝達され、この回動力によって発電機６が作動されて発電が行われる。また、他方のタービン部材１３８は、側壁１８と中間側壁１３４との間に回動自在に支持され、このタービン部材１３８の回動力が駆動力伝達手段８Ａを介して一方の発電機６Ａに駆動伝達されて発電が行われる。この変形形態の発電ユニット１０Ｂのその他の構成は、上述した第２の実施形態のものと実質上同一である。
【００５２】
この変形形態においても、その基本的構成が上述した第２実施形態とものと同様であるので、上述したと同様の作用効果が達成される。
【００５３】
また、駆動力伝達手段８（８Ａ）に関連して、図１２に示すように構成することもできる。図１２において、この変形形態においては、タービン４の軸部２０に駆動力伝達手段８の大歯車２４が取り付けられ、また発電機６，６Ｃの入力軸２６，２６Ｃに小歯車２８，２８Ｃが取り付けられ、大歯車２４と小歯車２８，２８Ｃとが噛合されている。尚、大歯車２４と小歯車２８，２８Ｃとの間に、適宜の歯車列（図示せず）を介在させるようにしてもよい。
【００５４】
このように構成した場合、タービン４の片側から取り出せる回動力を利用して二つの発電機６，６Ｃを作動させて発電を行うことができ、システム全体の発電出力をより多くすることができる。
【００５５】
また、駆動力伝達手段に関連して、図１３に示すように構成することもでき、この場合、一つのタービンについて８つの発電機が回転駆動されるように構成されている。図１３において、この変形形態においては、発電機６，６Ａが前後方向（左下から右上の方向）に２列に、また上下方向に２段に配設されている。以下、タービン４Ｂのタービン部材１３８及びその駆動力伝達手段８Ｃについて説明するが、タービン部材１３６及びその駆動力伝達手段（図示せず）については、タービン部材１３８及び駆動力伝達手段８Ｃと実質上同一であり、その説明を省略する。
【００５６】
タービン４Ｂのタービン部材１３８の軸部２３に駆動力伝達手段８Ｃの大歯車２４が取り付けられ、この大歯車２４が中間歯車２６を介して下段の発電機６Ａ（図１３において右下側に位置する発電機）の小歯車３０に噛合されている。またユニットハウジング１２Ｃは、上壁１４の上側に配設された天壁１５を有し、この天壁１５に上段の４つの発電機６，６Ａが配設され、上段の一つの発電機６Ａ（図１１において右下側に位置する発電機）に取り付けられた小歯車１９１が中間歯車１９２，１９３を介して小歯車３０に噛合されている。
【００５７】
更に、大歯車２４に噛して大歯車１９４が設けられ、この大歯車１９４に中間歯車１９５を介して下段の発電機６Ａ（図１３において右上側に位置する発電機）の小歯車１９６が噛合されている。更に、上段の一つの発電機６Ａ（図１３において右上側に位置する発電機）に取り付けられた小歯車１９７が中間歯車１９８，１９９を介して小歯車１９６（下段の発電機６Ａに取り付けられたもの）に噛合されている。
【００５８】
このように構成されているので、タービン４Ｂのタービン部材１３８の回動力は、前列側にて大歯車２４、中間歯車２６及び小歯車３０を介して下段の発電機６Ａに伝達され、更に中間歯車１９３，１９２及び小歯車１９１を介して上段の発電機６Ａに伝達される。また、この回動力は、後列側にて大歯車２４から大歯車１９４、中間歯車１９５及び小歯車１９６を介して下段の発電機６Ａに伝達され、更に中間歯車１９９，１９８及び小歯車１９７を介して上段の発電機６Ａに伝達される。このようにしてタービン部材１３８の回転を利用して４つの発電機６Ａを作動させて発電をすることができ、同様にタービン部材１３６の回転を利用して残りの４つの発電機６を作動させて発電をすることができる。
【００５９】
この変形形態では、発電機６，６Ａを上下方向に２段に配設しているが、上下方向に３段以上配設するようにしてもよい。また発電機６，６Ａを前後方向に２列に配設しているが、前後方向に３列以上配設するようにしてもよい。
【００６０】
〔第３の実施形態〕
次に、図１４〜図１６を参照して、第３の実施形態の地域型リフト式水力発電システムについて説明する。この第３の実施形態のものでは、大河を利用しての水力発電に好都合に適用することができる。図１４において、この第３の実施形態では、大河内に発電建屋２０２が建造され、この発電建屋２０２の下側部分２０４が発電設備として利用され、その上側部分２０６が事務所として利用される。建屋２０２の発電設備は、例えば、上述した第２の実施形態と略同様に構成され、矢印２０８で示す水の流れ方向に間隔をおいて複数の発電ユニット１０Ａが配設され、各発電ユニット１０Ｄは、矢印２０８で示す方向に間隔をおいて配設された一対のタービン４を備え、これらタービン４の回動力が駆動力伝達手段（図示せず）を介して対応する発電機（図示せず）に駆動伝達されるように構成されている。尚、各発電ユニット１０Ｄのユニットハウジング１２Ｄに上述のように一つのタービン４を設けるようにしてもよく、或いはこのユニットハウジング１２Ｄに間隔をおいて３つ以上のタービン４を配設するようにしてもよい。
【００６１】
この実施形態においても、各発電ユニット４Ｄの上流側部に対応して一対の上流側シリンダ機構３８，４０が設けられ、その下流側部に対応して一対の下流側シリンダ機構４２，４４が設けられ、各発電ユニット４Ｄのユニットハウジング１２Ｄは、これら上流側シリンダ機構３８，４０及び下流側シリンダ機構４２，４４を介して昇降動自在に吊り下げられている。従って、これら上流側シリンダ機構３８，４０及び下流側シリンダ機構４２，４４の伸縮によって発電ユニット４Ｄを昇降動させることができ、上述したと同様の効果を達成することができる。
【００６２】
この形態では、図１４及び図１５から理解されるように、発電建屋２０２の一部、即ち建屋壁２１０，２１２によって流路２１４（第１及び第２実施形態における水路３２に相当する）が規定され、各発電ユニット１０Ｄのタービン４は、この流路２１４の水に浸漬され、水の流れを利用して所定方向に回動される。
【００６３】
このような大河に設置する場合、流路２１４の流入側及び流出側に津波抑制手段２１６，２１７を設けるのが好ましい。図示の津波抑制手段２１６は、流路２１４の流入口の上流側に配設された複数の津波抑制ポール２１８から構成され、これら津波抑制ポール２１８が流路２１４の幅方向（図１４において左上から右下の方向）に間隔をおいて配設される。また、津波抑制手段２１７は、流路２１４の流出口の下流側に配設された複数の津波抑制ポール２２０から構成され、これら津波抑制ポール２２０が流路２１４の幅方向に間隔をおいて配設される。このように津波抑制ポール２１８，２２０を設けることによって、大きな津波を小さく抑制することができ、これによって、発電建屋２０２及び発電システム２Ｄを津波から守ることができる。
【００６４】
これら津波抑制ポール２１８の一つ（例えば、中央に位置する津波抑制ポール）に関連して、ゴミ流入防止手段２２２を設けることができる。この形態では、ゴミ流入防止手段２２２は、所定の大きさのメッシュを有する網部材２２４から構成され、この網部材２２４が発電建屋２０２の一方の建屋壁２１０から津波抑制ポール２１８を巻いて他方建屋壁２１２まで延びている。このように網部材２２４を設けることによって、発電建屋２０２の流路２１４の上流側が網部材２２４で覆われ、この網部材２２２によって、浮遊するゴミなどが発電建屋２０２の流路２１４に流入するのを防止することができる。
【００６５】
このような地域型リフト式水力発電システム２Ｄにおいては、大河の水面Ｑの変動によって各発電ユニット１０Ｄの上流側シリンダ機構３８，４０及び下流側シリンダ機構４２，４４が伸縮し、各発電ユニット１０Ｄのタービン４と流路２１４を流れる水の面とが所定のレベル関係に維持されるように構成するのが好ましく、このことに関連して、更に、水面Ｑの変動によってゴミ取り網体２２も上下動し、ゴミ取り網体２２もこの水面Ｑに対して所定のレベル関係に維持されるように構成するのが好ましい。
【００６６】
尚、波が問題となるときには、この津波抑制手段２１６，２１７に加えて、或いはこれに代えて、消波ネット（図示せず）を発電建屋２０２の流路２１４の上流側及び下流側に設けるようにしてもよい。
【００６７】
ゴミ流入防止手段は、図１５及び図１６に示すように構成するようにしてもよい。この場合、ゴミ流入防止手段は、津波抑制手段とは別個に設けられる。
【００６８】
図１５及び図１６において、図示のゴミ流入防止手段２２２Ｄは、発電建屋２０２の建屋壁２１０に揺動自在に取り付けられた第１網体２３２と、他方の建屋壁２１２に揺動自在に取り付けられた第２網体２３４とから構成され、第１及び第２網体２３２，２３４の先端部が、図１５に示す中立状態から図１６に一点鎖線で示す第１状態（及び図１６に実線で示す第２状態）になるように連結されている。
【００６９】
第１網体２３２は、略矩形状の第１枠部材２３６を備え、この第１枠部材２３６の表面側に第１網部材２３８が取り付けられている。また、第２網体２３４は、略矩形状の第２枠部材２４０を備え、この第２枠部材２４０の表面側に第２網部材２４２が設けられている。
ゴミ流入防止手段２２２Ｄの第１及び第２網体２３２，２３４が図１５に示す中立状態にあるときには、それらの第１及び第２網部材２３８，２４２が発電建屋の流路２１４の上流側を覆い、第１及び第２網部材２３８，２４２によってゴミなどが流路２１４に流入するのを防止することができる。
【００７０】
また、この中立状態から第１網体２３２を外側に揺動して第１状態にすると、第１網体２３２は水の流れ方向にほぼ平行な状態になるとともに、第２網体２３４は発電建屋の流路２１４の上流側を覆うようになる。この第１状態においては、水の流れに流されたゴミなどは第２網体２３４の第２網部材２４２に補足され、この第２網部材２４２によって流路２１４へのゴミの流入が防止される。このとき、第１網体２３２の第１網部材２３８の表面に沿って水が流れるので、かく流れる水が、第１網部材２３８に補足されたゴミに作用し、その流れの力によって補足されたゴミなどが第１網部材２３８から剥がされ、これによって、第１網部材２３８に付着したゴミなどを取り除くことができる。
【００７１】
また、この中立状態から第２網体２３４を外側に揺動して第２状態にすると、上述とは反対に、第２網体２３４は水の流れ方向にほぼ平行な状態になるとともに、第１網体２３２は発電建屋の流路２１４の上流側を覆うようになる。この第２状態においては、水の流れに流されたゴミなどは第１網体２３２の第１網部材２３８に補足され、この第１網部材２３８によって流路２１４へのゴミの流入が防止される。このとき、第２網体２３４の第２網部材２４２の表面に沿って水が流れるので、かく流れる水が、第２網部材２４２に補足されたゴミに作用し、その流れの力によって補足されたゴミなどが第２網部材２４２から剥がされ、これによって、第２網部材２４２に付着したゴミなどを取り除くことができる。
【００７２】
以上、本発明に従う地域型リフト式水力発電システムの各種実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変更乃至修正が可能である。
【符号の説明】
【００７３】
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ 地域型リフト式水力発電システム
４，４Ｂ タービン
６，６Ａ、６Ｃ 発電機
８，８Ａ 駆動力伝達手段
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｄ 発電ユニット
１２，１２Ｂ，１２Ｄ ユニットハウジング
３２ 水路
３８，４０，４２，４４ シリンダ機構
６８ 水
１０２ 発電設備
１０４ 第１溜め部
１０６ 第２溜め部
１０８ 揚水流路
１２８ 作業支持体
２０２ 発電建屋
２１６，２１７ 津波抑制手段
２２２，２２２Ｄ ゴミ流入防止手段
２３２ 第１網体
２３４ 第２網体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水力を利用して発電を行う地域型リフト式水力発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水路（例えば、農業用水など）を流れる水を利用して発電を行う発電装置として、水路に設置される支持体と、この支持体に回転自在に支持された回転体（例えば、水車）と、回転体によって回動される発電機とを備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この発電装置では、支持体は、溝に設置される一対の水平梁と、一対の水平梁の両端部間に支持された一対の補助梁とを備え、一対の補助梁間に回転体が回転自在に支持される。
【０００３】
この発電装置においては、水路支持体が水路を渡すように設置され、回転体が水路の水に浸るように配設され、水路を流れる水によって回転体が所定方向に回動される。このように回転体が回動されると、回転体からの回動力が、例えばベルトを介して発電機に伝達され、発電機が稼働して発電される。
【０００４】
また、別の形態の発電装置では、支持体は、溝に設置される一対の水平梁と、一対の水平梁間に支持された支持フレームとを備え、この支持フレームに回転体が回転自在に支持される。また、支持フレームの下流側部が下流側の水平梁に揺動自在に支持され、その上流側部がワイヤを介して上流側の水平梁に懸吊され、揚重器によりワイヤの長さを調整することによって、回転体（例えば、水車）の水面に対する高さが調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１２７４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した発電装置には、次の通りの解決すべき問題がある。第１に、回転体（例えば、水車）が水路の水に常時浸って回動される構成であり、それ故に、点検、修理を行う場合、発電装置全体を水路から外し、この点検、修理後に再び水路に設置する必要があり、その作業が煩雑である。
【０００７】
第２に、水路を流れる水の流量が過剰に多くなる、或いは水の流速が過剰に速くなると、回転体（例えば、水車）が壊れるおそれがあり、このような場合、発電装置全体を水路から外す必要があり、そのための管理が煩雑となる。
【０００８】
第３に、このような発電装置は、農業用水などに設置される小型のものであって、地域全体の電力供給に適用することができない。近年、原子力の平和利用が進められ、日本各地に原子力発電所が点在しているが、原子力については、人間の知識や知能が及ばず、人間が１００％取り扱うことができるものではなく、高レベル放射能廃棄物処理は、未解決のままである。このようなことから、安全・安心のエネルギーとして、また環境に優しいエネルギーとして水力を利用した水力発電が見直され、地域全体（例えば、一つの市、町など）に電力を供給することができる水力発電システムの実現が望まれているが、上述した発電装置は小型である故に、このような要望を満たすことができない。
【０００９】
本発明の目的は、点検、修理を容易に行うことができる地域型リフト式水力発電システムを提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、発電システムの管理を容易に行うことができる地域型リフト式水力発電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１に記載の地域型リフト式水力発電システムは、水の流れを利用して回転されるタービンと、前記タービンの回転を利用して発電する発電機と、前記タービンからの回動力を前記発電機に伝達する駆動力伝達手段と、を備えた地域型リフト式水力発電システムにおいて、
前記タービン、前記発電機及び前記駆動力伝達手段が発電ユニットとして構成され、前記発電ユニットが、前記タービンが水に浸かって回転される発電位置と、前記タービンが水面から上方に後退する非発電位置との間を移動自在であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項２に記載の地域型リフト式水力発電システムでは、前記発電ユニットは、前記タービン及び前記発電機が取り付けられたユニットハウジングを備え、前記ユニットハウジングに関連して、前記ユニットハウジングを昇降動させるための複数のシリンダ機構が設けられており、前記ユニットハウジングは、前記複数のシリンダ機構によって前記発電位置と前記非発電位置との間を昇降動されることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項３に記載の地域型リフト式水力発電システムでは、前記ユニットハウジングには、前記タービンに関連して作業用プレートが設けられており、前記作業支持体は、前記タービンの下方に位置する作業位置と、前記タービンの下方から後退する収納位置との間を移動可能であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項４に記載の地域型リフト式水力発電システムでは、前記ユニットハウジングは、水の流れ方向に間隔をおいて複数設けられ、各ユニットハウジングに対応して前記複数のシリンダ機構が設けられており、前記複数のユニットハウジングの各々は、前記複数のシリンダ機構によって前記発電位置と前記非発電位置との間を昇降動されることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項５に記載の地域型リフト式水力発電システムでは、前記ユニットハウジングには、前記タービンが水の流れ方向に間隔をおいて複数設けられ、前記複数のタービンの各々に対応して前記発電機及び前記駆動力伝達手段が設けられており、前記ユニットハウジングが、前記複数のシリンダ機構によって前記発電位置と前記非発電位置との間を昇降動されることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項６に記載の地域型リフト式水力発電システムでは、前記発電ユニットの上流側には、水力発電に利用する水を溜めるための第１溜め部が設けられ、その下流側には、水力発電後の水を溜めるための第２溜め部が設けられ、前記第１溜め部と前記第２溜め部との間には、前記第２溜め部の水を前記第１溜め部に掲げるための揚水流路が設けられ、前記揚水流路に揚水ポンプが配設されていることを特徴とする。
【００１７】
更に、本発明の請求項７に記載の地域型リフト式水力発電システムでは、前記発電ユニットの上流側には、ゴミの流入を防止するためのゴミ流入防止手段が設けられ、前記ゴミ流入防止手段は、網部材が張られた第１及び第２網体を備え、前記第１及び第２網体は、前記第１網体に付着したゴミを水の流れを利用して取り除く第１状態と、前記第２網体に付着したゴミを水の流れを利用して取り除く第２状態とになるように連結されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の請求項１に記載の地域型リフト式水力発電システムによれば、タービン、発電機及び駆動力伝達手段が発電ユニットとして構成され、この発電ユニットが発電位置と非発電位置との間を移動自在であるので、発電ユニットを発電位置に位置付けることによって、発電ユニット（タービン、発電機及び駆動力伝達手段）の点検、修理を容易に行うことができる。また、この発電位置においては、タービンが水面から上方に後退するので、水の流量が増えたり、その流速が速くなったりしたときには、発電ユニットを非発電位置に位置付けることによって、タービンなどの破損を防止することができる。
【００１９】
また、本発明の請求項２に記載の地域型リフト式水力発電システムによれば、ユニットハウジングを昇降動させるための複数のシリンダ機構が設けられているので、複数のシリンダ機構の伸縮によって、発電ユニットを発電位置と非発電位置との間を昇降動されることができる。また、複数のシリンダ機構によって発電ユニットを昇降動させるので、水量が増減したり、流速が変化したときには、発電ユニットを昇降動させて発電ユニットと水面とのレベル関係を調整することができ、これによってタービンの回転数を適正に調整して発電を行うことができる。
【００２０】
また、本発明の請求項３に記載の地域型リフト式水力発電システムによれば、ユニットハウジングには作業用プレートが設けられ、この作業支持台が作業位置と収納位置との間を移動可能であるので、作業支持体を作業位置に位置付けることによって、この作業支持体がタービンの下方に位置し、かくして、作業支持体を用いてタービンなどの点検、修理を容易に行うことができる。
【００２１】
また、本発明の請求項４に記載の地域型リフト式水力発電システムによれば、ユニットハウジングが水の流れ方向に間隔をおいて複数設けられ、各ユニットハウジングに対応して複数のシリンダ機構が設けられているので、各発電ユニット毎に発電位置と非発電位置との間を移動させることができ、発電システム全体の発電電力を大きく下げることなく点検、修理を行うことができる。また、水の流速が速くなったりしたときには、全ての発電ユニットを非発電位置に位置付けることによって、全発電ユニットの破損を未然に防ぐことができる。
【００２２】
また、本発明の請求項５に記載の地域型リフト式水力発電システムによれば、ユニットハウジングに複数のタービンが設けられているので、ユニットハウジング全体を非発電位置に位置付けることによって、複数のタービンなどの破損を未然に防止することができる。
【００２３】
また、本発明の請求項６に記載の地域型リフト式水力発電システムによれば、発電ユニットの上流側に第１溜め部が設けられ、その下流側に第２溜め部が設けられ、この第１溜め部と第２溜め部との間には、揚水ポンプが配設された揚水流路を介して接続されているので、発電時には、第１溜め部の水が発電ユニットを通して第２溜め部に流れて発電に利用され、余剰電力を利用する時には、余剰電力によって揚水ポンプが作動され、この揚水ポンプによって第２溜め部の水が揚水流路を通して第１溜め部に戻され、これによって、余剰電力を有効に利用することができる。
【００２４】
更に、本発明の請求項７に記載の地域型リフト式水力発電システムによれば、発電ユニットの上流側にはゴミ流入防止手段が設けられているので、このゴミ流入防止手段によってタービンへのゴミの流入を防止することができる。また、ゴミ流入防止手段が網部材が張られた第１及び第２網体を有し、これら第１及び第２網体が第１状態（又は第２状態）になるように構成されているので、第１網体（又は第２網体）に付着したゴミを水の流れを利用して取り除くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に従う地域型リフト式水力発電システムの第１の実施形態を簡略的に示す正面図。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線による断面図。
【図３】図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面図。
【図４】図１の地域型リフト式水力発電システムにおける発電ユニットを非発電位置に位置付けた状態を示す正面図。
【図５】本発明に従う地域型リフト式水力発電システムの第２の実施形態の適用例を示す概略図。
【図６】図５の地域型リフト式水力発電システムを簡略的に示す平面図。
【図７】図５の地域型リフト式水力発電システムにおける発電ユニットを示す正面図。
【図８】図５の地域型リフト式水力発電システムにおける一つの発電システムを非発電位置に位置付けた状態で示す断面図。
【図９】発電システムを非発電位置に保持した状態において作業支持体を収納位置に保持した状態で示す簡略図。
【図１０】発電システムを非発電位置に保持した状態において作業支持体を作業位置に位置付けた状態で示す簡略図。
【図１１】発電システムの変形形態を示す正面図。
【図１２】発電システムにおける駆動力伝達手段の変形形態を示す図。
【図１３】発電システムにおける駆動力伝達手段の更に他の変形形態を示す斜視図。
【図１４】本発明に従う地域型リフト式水力発電システムの第３の実施形態を簡略的に示す斜視図。
【図１５】図１４の地域型リフト式水力発電システムに装備されたゴミ流入防止手段を簡略的に示す平面図。
【図１６】図１５のゴミ流入防止手段を第１状態に保持した状態を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照して、本発明に従う地域型リフト式水力発電システムの各種実施形態について説明する。
【００２７】
〔第１の実施形態〕
まず、図１〜図４を参照して、第１の実施形態の地域型リフト式水力発電システムについて説明する。図１〜図３において、図示の地域型リフト式水力発電システム２は、水に流れによって回転されるタービン４と、タービン４の回転を利用して発電する発電機６と、タービン４の回動力を発電機６に駆動伝達するための駆動力伝達手段８とを備えている。この形態では、タービン４、発電機６及び駆動力伝達手段８は一つのユニット、即ち発電ユニット１０として構成されている。
【００２８】
図示の発電ユニット１０はユニットハウジング１２を備え、このユニットハウジング１２は、上壁１４と、この上壁１４の両端部から下方に延びる両側壁１６，１８を有し、タービン４の軸部２０，２２が両側壁１６，１８に回転自在に支持されている。タービン４の一方の軸部２０は、一方の側壁１６を貫通して外方に突出している。また、発電機６は、このユニットハウジング１２の上壁１４の上面に取り付けられている。タービン４の大きさは、例えば、その直径Ｄ（図１参照）が５〜１０ｍ程度、その幅Ｗ（図１参照）が１０〜２０ｍ程度のものを用いることができる。
【００２９】
図示の駆動力伝達手段８は、タービン４と発電機６とを駆動連結する歯車列から構成され、タービン４の軸部２０に取り付けられた大歯車２４と、発電機６の入力軸２６に取り付けられた小歯車２８と、大歯車２４と小歯車２８との間に介在された中間歯車３０とを含み、タービン４からの回動力が駆動力伝達手段８（大歯車２４、中間歯車３０及び小歯車２８）を介して発電機６に伝達される。尚、この形態では、駆動力伝達手段８を歯車列によって簡略的に示しているが、実際には、回転数を調整するためのトランスファ（変速機）などを含んでいる。
【００３０】
この発電ユニット１０は、図１に示す発電位置（この形態では、最下位位置）と図４に示す非発電位置（この形態では、最上位位置）との間を昇降自在に構成されている。更に説明すると、タービン４が設置される水路３２を覆うように発電施設（図示せず）が設けられ、この発電施設に水の流れ方向に間隔をおいて一対の支持軸３４，３６が設けられ、この一対の支持軸３４，３６に発電ユニット１０が吊り下げられている。
【００３１】
この形態では、発電ユニット１０の上流側部が一対の上流側シリンダ機構３８，４０を介して上流側の支持軸３４に支持され、その下流側部が一対の下流側シリンダ機構４２，４４を介して下流側の支持軸３６に支持されている。具体的には、上流側シリンダ機構３８，４０の出力ロッド４６の出力部４８は、ユニットハウジング１２の上壁１４に固定された一対のブラケット５０に取り付けられ、そのシリンダ５２の連結部５４が上流側の支持軸３４に連結されている。また、下流側シリンダ機構４２，４４の出力ロッド５６の出力部５８は、ユニットハウジング１２の上壁１４に固定された一対のブラケット６０に取り付けられ、そのシリンダ６２の連結部６４が下流側の支持軸３６に連結されている。このように構成されているので、上流側シリンダ機構３８，４０及び下流側シリンダ機構４２，４４が伸張すると、ユニットハウジング１２（即ち、発電ユニット１０）は上記発電位置に向けて下方に移動し、またこれらシリンダ機構３８，４０，４２，４４が収縮すると、ユニットハウジング１２（即ち、発電ユニット１０）は上記非発電位置に向けて上方に移動する。
【００３２】
この発電システム２による発電は、例えば、次のようにして行われる。発電を行うときには、発電ユニット１０は上記発電位置（図１に示す位置）に保持される。この状態においては、タービン４の下部は、図１に示すように水路３２を流れる水６８に浸漬され、タービン４は、矢印７０（図２及び図３参照）で示す方向に流れる水６８によって矢印７２（図２参照）で示す方向に回動される。かくタービン４が回動すると、その回動力が駆動力電圧手段８を介して発電機６の入力軸２６に伝達され、この入力軸２６が所定方向に回動されて発電され、このように水路３２を流れる水を利用して所要の通りに発電を行うことができる。
【００３３】
このような発電状態において、水路３２を流れる水６８の面が上昇（又は低下）すると、その上昇（又は低下）に対応してタービン４も上昇（又は下降）し、タービン４と水面Ｑとが一定のレベル関係に保たれる。即ち、水路３２を流れる水６８が増えて（又は減って）水面Ｑが上昇（又は低下）すると、上流側シリンダ機構３８，４０及び下流側シリンダ機構４２，４４が収縮（又は伸張）され、水路３２の水面Ｑに対応するように発電ユニット１０が上昇（又は下降）される。従って、タービン４と水路３２の水面Ｑとのレベル関係が一定に保たれ、これによって、水路３２の水の増減に関係なくタービン４の回転が一定に保たれ、発電機６による発電を安定させて発電電力を一定に保つことができる。尚、この場合、水路３２を流れる水６８の水面Ｑを検知する水面Ｑレベル検知手段を設け、この水面レベル検知手段（例えば、フロートセンサ）の検知レベルに基づいて上流側シリンダ機構３８，４０及び下流側シリンダ機構４２，４４を伸縮制御してタービン４と水路３２の水面Ｑとのレベル関係を一定に保つのが望ましい。
【００３４】
タービン４などを点検修理するときには、上流側シリンダ機構３８，４０及び下流側シリンダ機構４２，４４を収縮させて発電ユニット１０を上記非発電位置（図４に示す位置）に位置付ける。このような状態においては、図４に示す通り、タービン４を含む発電ユニット１０全体が水路３２を流れる水６８の面よりも上方に位置し、タービン４などが水に浸かることはなく、発電ユニット１０（特に、タービン４等）の点検、修理を容易に行うことができる。
【００３５】
尚、水路３２の水量が過剰に増えたり、その流速が過剰に速くなったときにも、上述したようにシリンダ機構３８，４０，４２，４４を収縮させて発電ユニット１０を上記非発電位置に位置付けるのが望ましく、このように非発電位置に保持することによって、発電ユニット１０の水による被害を未然に回避することができ、発電ユニット１０の管理も容易に行うことができる。
【００３６】
〔第２の実施形態〕
次に、図５〜図８を参照して、第２の実施形態の地域型リフト式水力発電システムについて説明する。尚、以下の実施形態において、第１の実施形態と実質上同一の構成要素については同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００３７】
図５及び図６において、この実施形態では、発電設備１０２の上流側に第１溜め部１０４が設けられ、この第１溜め部１０４に、水力発電に利用される水が溜められる。また、発電設備１０２の下流側に第２溜め部１０６が設けられ、この第２溜め部１０６に発電に利用した水が溜められる。第１及び第２溜め部１０４，１０６は、例えば、河川を堰き止めて形成される頭首湖から構成される。
【００３８】
この形態では、第２溜め部１０６に溜まった水を第１溜め部１０４に揚水するための揚水流路１０８が設けられ、この揚水流路１０８に揚水ポンプ１１０が配設されている。この揚水ポンプ１１０を作動すると、第２溜め部１０６の水が、矢印１１２で示すように揚水流路１０８を通して第１溜め部１０４に送給され、例えば夜間などの余剰電力を利用して揚水ポンプ１１０を作動させることによって、余剰電力を有効に利用して再発電に利用するように揚水することができる。
【００３９】
この第２の実施形態では、発電設備１０２は、図６〜図８に示すように構成されている。図６〜図８において、この形態では、第１溜め部１０４の水が流入流路１１４を通して発電設備１０２内の水路３２に流れ、この水路３２を流れた後に流出流路１１６を通して第２溜め部１０６に流出される。流入流路１１４は、例えば、逆Ｕ字状の流入管１１８から構成され、この流入管１１８の流入口に網部材１２０が取り付けられ、この網部材１２０は、第１溜め部１０４内のゴミなどが流入流路１１４を通して水路３２内に流れるのを防止する。また、流出流路１１６は、例えば、流出管１２２から構成される。
【００４０】
発電設備１０２には、矢印１２４で示す水に流れ方向に所定間隔をおいて複数の発電ユニット１０Ａが配設されている。図６及び図８において４つの発電ユニット１０Ａを示しているが、実際の発電設備１０２では多数の発電ユニット１０Ａが設けられる。
【００４１】
複数の発電ユニット１０Ａは実質上同一の構成であり、それらの基本的構成は、上述した第１の実施形態のものと同一である。主として図７を参照して、各発電ユニット１０Ａは、ユニットハウジング１２を備え、このユニットハウジング１２の両側壁１６，１８にタービン４の軸部２０，２２が回転自在に支持されている。一方の軸部２０は、上述したと同様に、ユニットハウジング１２の一方の側壁１６を貫通して外方に突出し、この突出端部が駆動力伝達手段８を介して一方の発電機６の入力軸２６に駆動連結されている。また、他方の軸部１８は、ユニットハウジング１２の他方の側壁１８を貫通して外方に突出し、この突出端部が駆動力伝達手段８Ａを介して他の発電機６Ａの入力軸２６Ａに駆動連結されている。尚、図６においては、理解を容易にするために、タービン４の両側に発電機６，６Ａを示している。
【００４２】
駆動力伝達手段８（８Ａ）は、上述したように、タービン４の軸部２０（２２）に取り付けられた大歯車２４（２４Ａ）、発電機６（６Ａ）の入力軸２６（２６Ａ）に取り付けられた小歯車２８（２８Ａ）及び大歯車２４（２４Ａ）と小歯車２８（２８Ａ）との間に介在された中間歯車３０（３０Ａ）を含んでいる。このように構成されているので、矢印１２４で示す方向に流れる水によってタービン４が矢印１２６（図８参照）で示す方向に回動すると、この回動力は一方の軸部２０から駆動力伝達手段８を介して一方の発電機６に入力軸２６に伝達されるとともに、他方の軸部２２から駆動力伝達手段８Ａを介して他方の発電機６Ａに伝達される。従って、タービン４によって発電機６，６Ａが作動して発電が行われ、各発電ユニット１０Ａにおいて、第１の実施形態のものに比して約２倍の発電電力を得ることができる。
【００４３】
各発電ユニット１０Ａは、上述したと同様に、一対の上流側シリンダ機構３８，４０及び一対の下流側シリンダ機構４２，４４を備え、ユニットハウジング１２の上流側部は、一対の上流側シリンダ機構３８，４０を介して支持軸３４に支持され、その下流側部は、一対の下流側シリンダ機構４２，４４を介して他方の支持軸３６に支持されている。これら発電ユニット１０Ａのその他の構成は、第１の実施形態のものと実質上同一である。
【００４４】
この地域型リフト式水力発電システム２Ａにおいても、各発電システム１０Ａは、上流側シリンダ機構３８，４０及び下流側シリンダ機構４２，４４の伸縮によって、タービン４が水路３２の水６８に所要の通りに浸漬する発電位置（図８において右側三つの発電システム１０Ａを示す位置）とタービン４が水路３２の水６８の上方に位置する非発電位置（図８において左側の発電システム１０Ａを示す位置）との間を昇降動自在である。
【００４５】
発電位置にある発電ユニット１０Ａにおいては、水路３２を流れる水６８によってタービン４が所定方向に回動され、このタービン４の回動によって上述しように発電機６，６Ａの発電が行われる。また、非発電位置にある発電ユニット１０Ａにおいては、タービン４が水路３２内の水６８から上方に位置し、このタービン４を含む発電ユニット１０Ａの点検、修理を容易に行うことができる。従って、他の発電ユニット１０Ａを発電状態に維持しながら特定の発電ユニット１０Ａの点検、修理を行うことができる。
【００４６】
この形態では、発電設備１０２側に、各発電ユニット１０Ａに対応して、作業支持体１２８が設けられている。この作業支持体１２８は、横方向（図８において紙面に垂直な方向）に移動してタービン４の下方に位置する作業位置（図８の左側の発電ユニット１０Ａにおいて一点鎖線で示す位置）と、この作用位置から後退して収納される収納位置との間を移動自在に設けられる。作業位置においては、作業支持体１２８がタービン４の下方に位置するので、作業者が作業支持体１２８に移って作業することが可能となり、このようにして作業を行うことにより、点検、修理などを非常に容易に行うことができる。また、収納位置においては、作業支持体１２８が発電設備１０２側に収納されるので、タービン４を水路３２内の水６８に浸漬させて発電ユニット１０Ａを発電位置に位置付けることができる。
【００４７】
作業支持体１２８は、一つのプレート状支持構造体から構成することもできるが、プレート状支持構造体自体が大きくなるために、図９及び図１０に示すように構成するのが望ましい。図９及び図１０において、図示の作業支持体１２８は、一対のプレート状支持構造体、即ち図９及び図１０にて左側の左支持体１３１と図９及び図１０にて右側の右支持体１３３とから構成されている。左支持体１３１及び右支持体１３３は実質上同一の構成でよく、左支持体１３１は、駆動源を含む左駆動機構（図示せず）よって、図９に示す収納位置と図１０に示す作業位置との間を水平方向に移動自在に支持される。また、右支持体１３３は、駆動源を含む右駆動機構（図示せず）よって、図９に示す収納位置と図１０に示す作業位置との間を水平方向に移動自在に支持される。
【００４８】
このように構成されているので、左支持体１３１及び右支持体１３３が収納位置にあるときには、図９に示す通り、左支持体１３１は発電ユニット１０Ａの図９にて左外側に位置するとともに、右支持体１３３が発電ユニット１０Ａの図９にて右外側に位置し、このような状態においては、発電ユニット１０Ａは、左支持体１３１及び右支持体１３３間の空間を通して発電位置と非発電位置（図９及び図１０に示す位置）の間を昇降動することができる。また、左支持体１３１及び右支持体１３３が作業位置にあるときには、図１０に示す通り、左支持体１３１及び右支持体１３３は発電ユニット１０Ａの下方に突出して実質上連続した一つの作業支持体１２８を構成する。従って、作業者は、この作業支持体１２８（左支持体１３１及び右支持体１３３）上で作業を行うことができ、タービン４、駆力伝達手段８，８Ａなどの保守、点検、修理などを容易に行うことができる。
【００４９】
この場合、安全面の観点から、発電ユニット１０Ａが非発電位置に位置付けられて初めて作業支持体１２８（左支持体１３１及び右支持体１３３）の収納位置から作業位置への移動が許容されるように構成するのが望ましく、また作業支持体１２８が作業位置から収納位置に位置付けられて初めて発電ユニット１０Ａの非発電位置から発電位置への移動が許容されるように構成するのが望ましい。
【００５０】
このような地域型リフト式水力発電システム２Ａにおいても、各発電ユニット１０Ａにおけるタービン４として、直径が５ｍ程度、幅が１０ｍ程度のものを用いることができ、このようなタービン４と組み合わせる発電機６，６Ａとして、発電出力が９００ＫＶＡ（月間発電量５０万ｋｗｈ）程度のものを用いることができ、このような発電機６，６Ａとを組み合わせたシステム２Ａでは、約１４００軒分の電力を賄うことが可能となる。そして、発電ユニット１０Ａの個数を増やすことによって、発電電力を増やすことができ、発電電力の増減に柔軟に対応することができる。このような地域型リフト式水力発電システム２Ａは、河川を改修工事することによって容易に適用することができ、電力消費地近くの河川を改修して設置することによって、電力消費地の近くで発電して電力を供給することができる。
【００５１】
発電ユニットは、図１１に示すように構成するようにしてもよい。この変形形態においては、ユニットハウジング及びタービンに改良が施されている。図１１において、発電ユニット１０Ｂでは、ユニットハウジング１２Ｂは上壁１４と、この上壁１４の両端部から下方に延びる両側壁１６，１８と、この上壁１４の幅方向（図９において左右方向）中間部から下方に延びる一対の中間壁１３２，１３４とを備えている。そして、このことに関連して、タービン４Ｂは一対のタービン部材１３６，１３８から構成されている。一方のタービン部材１３６は、側壁１６と中間側壁１３２との間に回動自在に支持され、このタービン部材１３６の回動力が駆動力伝達手段８を介して一方の発電機６に駆動伝達され、この回動力によって発電機６が作動されて発電が行われる。また、他方のタービン部材１３８は、側壁１８と中間側壁１３４との間に回動自在に支持され、このタービン部材１３８の回動力が駆動力伝達手段８Ａを介して一方の発電機６Ａに駆動伝達されて発電が行われる。この変形形態の発電ユニット１０Ｂのその他の構成は、上述した第２の実施形態のものと実質上同一である。
【００５２】
この変形形態においても、その基本的構成が上述した第２実施形態とものと同様であるので、上述したと同様の作用効果が達成される。
【００５３】
また、駆動力伝達手段８（８Ａ）に関連して、図１２に示すように構成することもできる。図１２において、この変形形態においては、タービン４の軸部２０に駆動力伝達手段８の大歯車２４が取り付けられ、また発電機６，６Ｃの入力軸２６，２６Ｃに小歯車２８，２８Ｃが取り付けられ、大歯車２４と小歯車２８，２８Ｃとが噛合されている。尚、大歯車２４と小歯車２８，２８Ｃとの間に、適宜の歯車列（図示せず）を介在させるようにしてもよい。
【００５４】
このように構成した場合、タービン４の片側から取り出せる回動力を利用して二つの発電機６，６Ｃを作動させて発電を行うことができ、システム全体の発電出力をより多くすることができる。
【００５５】
また、駆動力伝達手段に関連して、図１３に示すように構成することもでき、この場合、一つのタービンについて８つの発電機が回転駆動されるように構成されている。図１３において、この変形形態においては、発電機６，６Ａが前後方向（左下から右上の方向）に２列に、また上下方向に２段に配設されている。以下、タービン４Ｂのタービン部材１３８及びその駆動力伝達手段８Ｃについて説明するが、タービン部材１３６及びその駆動力伝達手段（図示せず）については、タービン部材１３８及び駆動力伝達手段８Ｃと実質上同一であり、その説明を省略する。
【００５６】
タービン４Ｂのタービン部材１３８の軸部２３に駆動力伝達手段８Ｃの大歯車２４が取り付けられ、この大歯車２４が中間歯車２６を介して下段の発電機６Ａ（図１３において右下側に位置する発電機）の小歯車３０に噛合されている。またユニットハウジング１２Ｃは、上壁１４の上側に配設された天壁１５を有し、この天壁１５に上段の４つの発電機６，６Ａが配設され、上段の一つの発電機６Ａ（図１１において右下側に位置する発電機）に取り付けられた小歯車１９１が中間歯車１９２，１９３を介して小歯車３０に噛合されている。
【００５７】
更に、大歯車２４に噛して大歯車１９４が設けられ、この大歯車１９４に中間歯車１９５を介して下段の発電機６Ａ（図１３において右上側に位置する発電機）の小歯車１９６が噛合されている。更に、上段の一つの発電機６Ａ（図１３において右上側に位置する発電機）に取り付けられた小歯車１９７が中間歯車１９８，１９９を介して小歯車１９６（下段の発電機６Ａに取り付けられたもの）に噛合されている。
【００５８】
このように構成されているので、タービン４Ｂのタービン部材１３８の回動力は、前列側にて大歯車２４、中間歯車２６及び小歯車３０を介して下段の発電機６Ａに伝達され、更に中間歯車１９３，１９２及び小歯車１９１を介して上段の発電機６Ａに伝達される。また、この回動力は、後列側にて大歯車２４から大歯車１９４、中間歯車１９５及び小歯車１９６を介して下段の発電機６Ａに伝達され、更に中間歯車１９９，１９８及び小歯車１９７を介して上段の発電機６Ａに伝達される。このようにしてタービン部材１３８の回転を利用して４つの発電機６Ａを作動させて発電をすることができ、同様にタービン部材１３６の回転を利用して残りの４つの発電機６を作動させて発電をすることができる。
【００５９】
この変形形態では、発電機６，６Ａを上下方向に２段に配設しているが、上下方向に３段以上配設するようにしてもよい。また発電機６，６Ａを前後方向に２列に配設しているが、前後方向に３列以上配設するようにしてもよい。
【００６０】
〔第３の実施形態〕
次に、図１４〜図１６を参照して、第３の実施形態の地域型リフト式水力発電システムについて説明する。この第３の実施形態のものでは、大河を利用しての水力発電に好都合に適用することができる。図１４において、この第３の実施形態では、大河内に発電建屋２０２が建造され、この発電建屋２０２の下側部分２０４が発電設備として利用され、その上側部分２０６が事務所として利用される。建屋２０２の発電設備は、例えば、上述した第２の実施形態と略同様に構成され、矢印２０８で示す水の流れ方向に間隔をおいて複数の発電ユニット１０Ａが配設され、各発電ユニット１０Ｄは、矢印２０８で示す方向に間隔をおいて配設された一対のタービン４を備え、これらタービン４の回動力が駆動力伝達手段（図示せず）を介して対応する発電機（図示せず）に駆動伝達されるように構成されている。尚、各発電ユニット１０Ｄのユニットハウジング１２Ｄに上述のように一つのタービン４を設けるようにしてもよく、或いはこのユニットハウジング１２Ｄに間隔をおいて３つ以上のタービン４を配設するようにしてもよい。
【００６１】
この実施形態においても、各発電ユニット４Ｄの上流側部に対応して一対の上流側シリンダ機構３８，４０が設けられ、その下流側部に対応して一対の下流側シリンダ機構４２，４４が設けられ、各発電ユニット４Ｄのユニットハウジング１２Ｄは、これら上流側シリンダ機構３８，４０及び下流側シリンダ機構４２，４４を介して昇降動自在に吊り下げられている。従って、これら上流側シリンダ機構３８，４０及び下流側シリンダ機構４２，４４の伸縮によって発電ユニット４Ｄを昇降動させることができ、上述したと同様の効果を達成することができる。
【００６２】
この形態では、図１４及び図１５から理解されるように、発電建屋２０２の一部、即ち建屋壁２１０，２１２によって流路２１４（第１及び第２実施形態における水路３２に相当する）が規定され、各発電ユニット１０Ｄのタービン４は、この流路２１４の水に浸漬され、水の流れを利用して所定方向に回動される。
【００６３】
このような大河に設置する場合、流路２１４の流入側及び流出側に津波抑制手段２１６，２１７を設けるのが好ましい。図示の津波抑制手段２１６は、流路２１４の流入口の上流側に配設された複数の津波抑制ポール２１８から構成され、これら津波抑制ポール２１８が流路２１４の幅方向（図１４において左上から右下の方向）に間隔をおいて配設される。また、津波抑制手段２１７は、流路２１４の流出口の下流側に配設された複数の津波抑制ポール２２０から構成され、これら津波抑制ポール２２０が流路２１４の幅方向に間隔をおいて配設される。このように津波抑制ポール２１８，２２０を設けることによって、大きな津波を小さく抑制することができ、これによって、発電建屋２０２及び発電システム２Ｄを津波から守ることができる。
【００６４】
これら津波抑制ポール２１８の一つ（例えば、中央に位置する津波抑制ポール）に関連して、ゴミ流入防止手段２２２を設けることができる。この形態では、ゴミ流入防止手段２２２は、所定の大きさのメッシュを有する網部材２２４から構成され、この網部材２２４が発電建屋２０２の一方の建屋壁２１０から津波抑制ポール２１８を巻いて他方建屋壁２１２まで延びている。このように網部材２２４を設けることによって、発電建屋２０２の流路２１４の上流側が網部材２２４で覆われ、この網部材２２２によって、浮遊するゴミなどが発電建屋２０２の流路２１４に流入するのを防止することができる。
【００６５】
このような地域型リフト式水力発電システム２Ｄにおいては、大河の水面Ｑの変動によって各発電ユニット１０Ｄの上流側シリンダ機構３８，４０及び下流側シリンダ機構４２，４４が伸縮し、各発電ユニット１０Ｄのタービン４と流路２１４を流れる水の面とが所定のレベル関係に維持されるように構成するのが好ましく、このことに関連して、更に、水面Ｑの変動によってゴミ取り網体２２も上下動し、ゴミ取り網体２２もこの水面Ｑに対して所定のレベル関係に維持されるように構成するのが好ましい。
【００６６】
尚、波が問題となるときには、この津波抑制手段２１６，２１７に加えて、或いはこれに代えて、消波ネット（図示せず）を発電建屋２０２の流路２１４の上流側及び下流側に設けるようにしてもよい。
【００６７】
ゴミ流入防止手段は、図１５及び図１６に示すように構成するようにしてもよい。この場合、ゴミ流入防止手段は、津波抑制手段とは別個に設けられる。
【００６８】
図１５及び図１６において、図示のゴミ流入防止手段２２２Ｄは、発電建屋２０２の建屋壁２１０に揺動自在に取り付けられた第１網体２３２と、他方の建屋壁２１２に揺動自在に取り付けられた第２網体２３４とから構成され、第１及び第２網体２３２，２３４の先端部が、図１５に示す中立状態から図１６に一点鎖線で示す第１状態（及び図１６に実線で示す第２状態）になるように連結されている。
【００６９】
第１網体２３２は、略矩形状の第１枠部材２３６を備え、この第１枠部材２３６の表面側に第１網部材２３８が取り付けられている。また、第２網体２３４は、略矩形状の第２枠部材２４０を備え、この第２枠部材２４０の表面側に第２網部材２４２が設けられている。
ゴミ流入防止手段２２２Ｄの第１及び第２網体２３２，２３４が図１５に示す中立状態にあるときには、それらの第１及び第２網部材２３８，２４２が発電建屋の流路２１４の上流側を覆い、第１及び第２網部材２３８，２４２によってゴミなどが流路２１４に流入するのを防止することができる。
【００７０】
また、この中立状態から第１網体２３２を外側に揺動して第１状態にすると、第１網体２３２は水の流れ方向にほぼ平行な状態になるとともに、第２網体２３４は発電建屋の流路２１４の上流側を覆うようになる。この第１状態においては、水の流れに流されたゴミなどは第２網体２３４の第２網部材２４２に補足され、この第２網部材２４２によって流路２１４へのゴミの流入が防止される。このとき、第１網体２３２の第１網部材２３８の表面に沿って水が流れるので、かく流れる水が、第１網部材２３８に補足されたゴミに作用し、その流れの力によって補足されたゴミなどが第１網部材２３８から剥がされ、これによって、第１網部材２３８に付着したゴミなどを取り除くことができる。
【００７１】
また、この中立状態から第２網体２３４を外側に揺動して第２状態にすると、上述とは反対に、第２網体２３４は水の流れ方向にほぼ平行な状態になるとともに、第１網体２３２は発電建屋の流路２１４の上流側を覆うようになる。この第２状態においては、水の流れに流されたゴミなどは第１網体２３２の第１網部材２３８に補足され、この第１網部材２３８によって流路２１４へのゴミの流入が防止される。このとき、第２網体２３４の第２網部材２４２の表面に沿って水が流れるので、かく流れる水が、第２網部材２４２に補足されたゴミに作用し、その流れの力によって補足されたゴミなどが第２網部材２４２から剥がされ、これによって、第２網部材２４２に付着したゴミなどを取り除くことができる。
【００７２】
以上、本発明に従う地域型リフト式水力発電システムの各種実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変更乃至修正が可能である。
【符号の説明】
【００７３】
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ 地域型リフト式水力発電システム
４，４Ｂ タービン
６，６Ａ、６Ｃ 発電機
８，８Ａ 駆動力伝達手段
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｄ 発電ユニット
１２，１２Ｂ，１２Ｄ ユニットハウジング
３２ 水路
３８，４０，４２，４４ シリンダ機構
６８ 水
１０２ 発電設備
１０４ 第１溜め部
１０６ 第２溜め部
１０８ 揚水流路
１２８ 作業支持体
２０２ 発電建屋
２１６，２１７ 津波抑制手段
２２２，２２２Ｄ ゴミ流入防止手段
２３２ 第１網体
２３４ 第２網体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水の流れを利用して回転されるタービンと、前記タービンの回転を利用して発電する発電機と、前記タービンからの回動力を前記発電機に伝達する駆動力伝達手段と、を備えた地域型リフト式水力発電システムにおいて、
前記タービン、前記発電機及び前記駆動力伝達手段が発電ユニットとして構成され、前記発電ユニットが、前記タービンが水に浸かって回転される発電位置と、前記タービンが水面から上方に後退する非発電位置との間を移動自在であることを特徴とする地域型リフト式水力発電システム。
【請求項２】
前記発電ユニットは、前記タービン及び前記発電機が取り付けられたユニットハウジングを備え、前記ユニットハウジングに関連して、前記ユニットハウジングを昇降動させるための複数のシリンダ機構が設けられており、前記ユニットハウジングは、前記複数のシリンダ機構によって前記発電位置と前記非発電位置との間を昇降動されることを特徴とする請求項１に記載の地域型リフト式水力発電システム。
【請求項３】
前記ユニットハウジングには、前記タービンに関連して作業用プレートが設けられており、前記作業支持体は、前記タービンの下方に位置する作業位置と、前記タービンの下方から後退する収納位置との間を移動可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の地域型リフト式水力発電システム。
【請求項４】
前記ユニットハウジングは、水の流れ方向に間隔をおいて複数設けられ、各ユニットハウジングに対応して前記複数のシリンダ機構が設けられており、前記複数のユニットハウジングの各々は、前記複数のシリンダ機構によって前記発電位置と前記非発電位置との間を昇降動されることを特徴とする請求項２に記載の地域型リフト式水力発電システム。
【請求項５】
前記ユニットハウジングには、前記タービンが水の流れ方向に間隔をおいて複数設けられ、前記複数のタービンの各々に対応して前記発電機及び前記駆動力伝達手段が設けられており、前記ユニットハウジングが、前記複数のシリンダ機構によって前記発電位置と前記非発電位置との間を昇降動されることを特徴とする請求項１に記載の地域型リフト式水力発電システム。
【請求項６】
前記発電ユニットの上流側には、水力発電に利用する水を溜めるための第１溜め部が設けられ、その下流側には、水力発電後の水を溜めるための第２溜め部が設けられ、前記第１溜め部と前記第２溜め部との間には、前記第２溜め部の水を前記第１溜め部に掲げるための揚水流路が設けられ、前記揚水流路に揚水ポンプが配設されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の地域型リフト式水力発電システム。
【請求項７】
前記発電ユニットの上流側には、ゴミの流入を防止するためのゴミ流入防止手段が設けられ、前記ゴミ流入防止手段は、網部材が張られた第１及び第２網体を備え、前記第１及び第２網体は、前記第１網体に付着したゴミを水の流れを利用して取り除く第１状態と、前記第２網体に付着したゴミを水の流れを利用して取り除く第２状態とになるように連結されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の地域型リフト式水力発電システム。
【請求項１】
水の流れを利用して回転されるタービンと、前記タービンの回転を利用して発電する発電機と、前記タービンからの回動力を前記発電機に伝達する駆動力伝達手段と、を備えた地域型リフト式水力発電システムにおいて、
前記タービン、前記発電機及び前記駆動力伝達手段が発電ユニットとして構成され、前記発電ユニットが、前記タービンが水に浸かって回転される発電位置と、前記タービンが水面から上方に後退する非発電位置との間を移動自在であることを特徴とする地域型リフト式水力発電システム。
【請求項２】
前記発電ユニットは、前記タービン及び前記発電機が取り付けられたユニットハウジングを備え、前記ユニットハウジングに関連して、前記ユニットハウジングを昇降動させるための複数のシリンダ機構が設けられており、前記ユニットハウジングは、前記複数のシリンダ機構によって前記発電位置と前記非発電位置との間を昇降動されることを特徴とする請求項１に記載の地域型リフト式水力発電システム。
【請求項３】
前記ユニットハウジングには、前記タービンに関連して作業用プレートが設けられており、前記作業支持体は、前記タービンの下方に位置する作業位置と、前記タービンの下方から後退する収納位置との間を移動可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の地域型リフト式水力発電システム。
【請求項４】
前記ユニットハウジングは、水の流れ方向に間隔をおいて複数設けられ、各ユニットハウジングに対応して前記複数のシリンダ機構が設けられており、前記複数のユニットハウジングの各々は、前記複数のシリンダ機構によって前記発電位置と前記非発電位置との間を昇降動されることを特徴とする請求項２に記載の地域型リフト式水力発電システム。
【請求項５】
前記ユニットハウジングには、前記タービンが水の流れ方向に間隔をおいて複数設けられ、前記複数のタービンの各々に対応して前記発電機及び前記駆動力伝達手段が設けられており、前記ユニットハウジングが、前記複数のシリンダ機構によって前記発電位置と前記非発電位置との間を昇降動されることを特徴とする請求項１に記載の地域型リフト式水力発電システム。
【請求項６】
前記発電ユニットの上流側には、水力発電に利用する水を溜めるための第１溜め部が設けられ、その下流側には、水力発電後の水を溜めるための第２溜め部が設けられ、前記第１溜め部と前記第２溜め部との間には、前記第２溜め部の水を前記第１溜め部に掲げるための揚水流路が設けられ、前記揚水流路に揚水ポンプが配設されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の地域型リフト式水力発電システム。
【請求項７】
前記発電ユニットの上流側には、ゴミの流入を防止するためのゴミ流入防止手段が設けられ、前記ゴミ流入防止手段は、網部材が張られた第１及び第２網体を備え、前記第１及び第２網体は、前記第１網体に付着したゴミを水の流れを利用して取り除く第１状態と、前記第２網体に付着したゴミを水の流れを利用して取り除く第２状態とになるように連結されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の地域型リフト式水力発電システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−１１３２４７（Ｐ２０１３−１１３２４７Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６１４３３（Ｐ２０１１−２６１４３３）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（５１１２９０６９５）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（５１１２９０６９５）
【Ｆターム（参考）】
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