(57)【要約】  【課題】構造を簡略化することで、水の使用量を減少させつつ高効率の発電を達成し、発電のための起動が速く、供給予備用の電力を低減させるという効果が得られる垂直型位置エネルギー水力発電タワーを提供する【解決手段】上端部に水投下タンクを具え、底部に水受けタンクを設けた本体と、該本体に設ける伝動機構と、該伝動機構に設ける複数の水容器と、該伝動機構に接続する発電機構と、を含んでなる。【選択図】図１
2020067084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端部に水投下タンクを具え、底部に水受けタンクを設けた本体と、
該本体に設ける伝動機構と、
該伝動機構に設ける複数の水容器と、
該伝動機構に接続する発電機構と、を含んでなる
ことを特徴とする垂直型位置エネルギー水力発電タワー。
【請求項２】
前記本体が複数の桿状体と、複数の該桿状体の間に設ける複数の横方向桿状体と、該横方向桿状体の間に設ける複数の横方向支持桿状体と、及びそれぞれの該横方向支持桿状体に接続する複数の縦方向ガイドレールとを含んでなり、
該水容器の一方の面がそれぞれの該縦方向ガイドレールに当接し、かつ該縦方向ガイドレールが２本ずつ対向して設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の垂直型位置エネルギー水力発電タワー。
【請求項３】
前記水投下タンクが放出部を具え、該放出部は該水容器に対応して形成され、該水投下タンクの上端部に蓋体を設け、該蓋体の一方の側に少なくとも１以上の導入口を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載の垂直型位置エネルギー水力発電タワー。
【請求項４】
前記水受けタンクが、一方の側に少なくとも１以上の排出口を具える
ことを特徴とする請求項１に記載の垂直型位置エネルギー水力発電タワー。
【請求項５】
前記伝動機構が、該水投下タンクに近接した位置に設ける第１伝動ユニットと、該水受けタンクの上端に近接した位置に設ける第２伝道ユニットと、及び該第１伝動ユニットと該第２伝道ユニットとに懸架して環状を呈する複数の連動ユニットとを含んでなり、かつ該水容器がそれぞれの該連動ユニットに接続する
ことを特徴とする請求項２に記載の垂直型位置エネルギー水力発電タワー。
【請求項６】
前記第１伝動ユニットが、対向して該本体に設けられる２つの第１軸受座と、２つの該第１軸受座の間に設ける第１回転軸とを具え、該第１回転軸に複数の第１歯車を設ける
ことを特徴とする請求項５に記載の垂直型位置エネルギー水力発電タワー。
【請求項７】
前記第２伝動ユニットが、対向して該本体に設けられる２つの第２軸受座と、２つの該第２軸受座の間に設ける第２回転軸とを具え、該該第２回転軸に複数の第２歯車を設けるとともに、２つの該軸受座にそれぞれ調整ユニットを設ける
ことを特徴とする請求項６に記載の垂直型位置エネルギー水力発電タワー。
【請求項８】
前記連動ユニットが、複数の第１ガイドローラセットと複数の第２ガイドローラセットとによって構成されるチェーンであって、
該連動ユニットが該第１歯車と該第２歯車とに懸架され、
該連動ユニットが、該第１ガイドローラセットと該第２ガイドローラセットとを２つの対向する該縦方向ガイドレールに可動自在に支持され、かつそれぞれの該第１ガイドローラセットが該水容器に接続する
ことを特徴とする請求項７に記載の垂直型位置エネルギー水力発電タワー。
【請求項９】
前記第１ガイドローラセットは、互いに連結する複数の第１リンク体と、該第１リンク体の両側にそれぞれ設ける第１固定部と、それぞれの該第１固定部の一端からそれぞれの該第１固定部を結ぶ線に直交する線に沿って延伸する第１延伸部と、それぞれの該第１延伸部の一端に設ける第１ローラとを含んでなり、
それぞれの該第１固定部には複数の固定孔を穿設し、固定部材を挿通させて該水容器に接続し、
該第１ローラが、それぞれ対向する２つの該縦方向ガイドレール内に可動自在に設けられる
ことを特徴とする請求項８に記載の垂直型位置エネルギー水力発電タワー。
【請求項１０】
前記第２ガイドローラセットは、互いに連結する複数の第２リンク体と、該第２リンク体の両側にそれぞれ設ける第２固定部と、それぞれの該第２固定部の一端からそれぞれの該第２固定部を結ぶ線に直交する線に沿って延伸する第２延伸部と、それぞれの該第２延伸部の一端に設ける第２ローラとを含んでなり、かつ該第２リンク体が該第１リンク体に接続し、それぞれの該第２固定部には複数の固定孔を穿設し、それぞれの該第２固定部が該水容器に当接し、該第２ローラが、それぞれ対向する２つの該縦方向ガイドレール内に可動自在に設けられる
ことを特徴とする請求項９に記載の垂直型位置エネルギー水力発電タワー。
【請求項１１】
前記水容器の開口端の周囲にそれぞれ補強タイプレートを設け、かつそれぞれの該水容器３の該第２固定部に対応する面に、該第２固定部に穿設した該貫通孔に対応する位置決めを設ける
ことを特徴とする請求項１０に記載の垂直型位置エネルギー水力発電タワー。
【請求項１２】
前記発電機構が該本体の一方の側に設けたケースと、該ケース内に設けられ、かつ該伝動機構に設けた該第１回転軸に接続する変速ユニットと、及び該ケース内に設けられ、かつ該変速ユニットに接続する発電機とを含んでなる
ことを特徴とする請求項１に記載の垂直型位置エネルギー水力発電タワー。
【請求項１３】
前記変速ユニットが、大歯車と複数の小歯車との組み合わせによって構成され。該大歯車が該伝動機構に接続し、該小歯車が該発電機に接続し、かつ該大歯車に歯合する
ことを特徴とする請求項１２に記載の垂直型位置エネルギー水力発電タワー。
【請求項１４】
前記変速ユニットが、第１歯車と、複数の第２歯車と、第３歯車と、及び歯車固定座とを含んでなり、該第１歯車が該伝動機構に接続し、該歯車固定座が該第１歯車と該発電機との間に設けられ、該第２歯車が該歯車固定座に設けられ、該第２歯車が該第１歯車に歯合し、第３歯車４２５は発電機４３に接続し、かつそれぞれの第２歯車４２４に歯合し、該第３歯車がそれぞれの該第２歯車の間に設けられる
ことを特徴とする請求項１２に記載の垂直型位置エネルギー水力発電タワー。
【請求項１５】
前記本体が、さらに通路部を具え、該通路部が該発電機機構に至る
ことを特徴とする請求項１に記載の垂直型位置エネルギー水力発電タワー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は発電装置に関し、特に構造を簡略化し、水の使用量を減少させつつ高効率の発電を達成し、発電のための起動が速く、供給予備用の電力を低減させる垂直型位置エネルギー水力発電タワーに関する。
【背景技術】
【０００２】
インフラストラクチャーとしての水力発電は、基本的にダムの放流を利用して発電を行なう方式がよく見かけられる。これらの多くは、発電効率を高めるために水位の落差によって達成する衝撃力（即ち、水が得るポテンシャルの差によって発生する運動エネルギー）をエネルギーとし、水車式発電機を動かして発電を行なう。したがって、これらダムの放流を利用する水力発電においては、いずれも発電機設備をダムの下方の適宜な位置に設置することで、水位の落差を利用して衝撃力の発生を達成して発電を行なう。係る方式は、大量の水資源を消費するのみならず、このように発電する場合、ダムは単一の発電効果しか達成できない。よって、前述する従来の水力発電の方式は、電力供給の効果を効率よく、かつ大幅に高めることができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この発明は、構造を簡略化することで、水の使用量を減少させつつ高効率の発電を達成し、発電のための起動が速く、供給予備用の電力を低減させるという効果が得られる垂直型位置エネルギー水力発電タワーを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで、この発明者による垂直型位置エネルギー水力発電タワーは、上端部に水投下タンクを具え、底部に水受けタンクを設けた本体と、該本体に設ける伝動機構と、該伝動機構に設ける複数の水容器と、該伝動機構に接続する発電機構と、を含んでなる。
【０００５】
前記本体が複数の桿状体と、複数の該桿状体の間に設ける複数の横方向桿状体と、該横方向桿状体の間に設ける複数の横方向支持桿状体と、及びそれぞれの該横方向支持桿状体に接続する複数の縦方向ガイドレールとを含んでなり、該水容器の一方の面がそれぞれの該縦方向ガイドレールに当接し、かつ該縦方向ガイドレールが２本ずつ対向して設けられる。
【０００６】
前記水投下タンクが放出部を具え、該放出部は該水容器に対応して形成され、該水投下タンクの上端部に蓋体を設け、該蓋体の一方の側に少なくとも１以上の導入口を形成する。
【０００７】
前記水受けタンクが、一方の側に少なくとも１以上の排出口を具える。
【０００８】
前記伝動機構が、該水投下タンクに近接した位置に設ける第１伝動ユニットと、該水受けタンクの上端に近接した位置に設ける第２伝道ユニットと、及び該第１伝動ユニットと該第２伝道ユニットとに懸架して環状を呈する複数の連動ユニットとを含んでなり、かつ該水容器がそれぞれの該連動ユニットに接続する。
【０００９】
前記第１伝動ユニットが、対向して該本体に設けられる２つの第１軸受座と、２つの該第１軸受座の間に設ける第１回転軸とを具え、該第１回転軸に複数の第１歯車を設ける。
【００１０】
前記第２伝動ユニットが。対向して該本体に設けられる２つの第２軸受座と、２つの該第２軸受座の間に設ける第２回転軸とを具え、該該第２回転軸に複数の第２歯車を設けるとともに、２つの該軸受座にそれぞれ調整ユニットを設ける。
【００１１】
前記連動ユニットが、複数の第１ガイドローラセットと複数の第２ガイドローラセットとによって構成されるチェーンであって、該連動ユニットが該第１歯車と該第２歯車とに懸架され、該連動ユニットが、該第１ガイドローラセットと該第２ガイドローラセットとを２つの対向する該縦方向ガイドレールに可動自在に支持され、かつそれぞれの該第１ガイドローラセットが該水容器に接続する。
【００１２】
前記第１ガイドローラセットは、互いに連結する複数の第１リンク体と、該第１リンク体の両側にそれぞれ設ける第１固定部と、それぞれの該第１固定部の一端からそれぞれの該第１固定部を結ぶ線に直交する線に沿って延伸する第１延伸部と、それぞれの該第１延伸部の一端に設ける第１ローラとを含んでなり、それぞれの該第１固定部には複数の固定孔を穿設し、固定部材を挿通させて該水容器に接続し、該第１ローラが、それぞれ対向する２つの該縦方向ガイドレール内に可動自在に設けられる。
【００１３】
前記第２ガイドローラセットは、互いに連結する複数の第２リンク体と、該第２リンク体の両側にそれぞれ設ける第２固定部と、それぞれの該第２固定部の一端からそれぞれの該第２固定部を結ぶ線に直交する線に沿って延伸する第２延伸部と、それぞれの該第２延伸部の一端に設ける第２ローラとを含んでなり、かつ該第２リンク体が該第１リンク体に接続し、それぞれの該第２固定部には複数の固定孔を穿設し、それぞれの該第２固定部が該水容器に当接し、該第２ローラが、それぞれ対向する２つの該縦方向ガイドレール内に可動自在に設けられる。
【００１４】
前記水容器の開口端の周囲にそれぞれ補強タイプレートを設け、かつそれぞれの該水容器３の該第２固定部に対応する面に、該第２固定部に穿設した該貫通孔に対応する位置決めを設ける。
【００１５】
前記発電機構が該本体の一方の側に設けたケースと、該ケース内に設けられ、かつ該伝動機構に設けた該第１回転軸に接続する変速ユニットと、及び該ケース内に設けられ、かつ該変速ユニットに接続する発電機とを含んでなる。
【００１６】
前記変速ユニットが、大歯車と複数の小歯車との組み合わせによって構成され。該大歯車が該伝動機構に接続し、該小歯車が該発電機に接続し、かつ該大歯車に歯合する。
【００１７】
前記変速ユニットが、第１歯車と、複数の第２歯車と、第３歯車と、及び歯車固定座とを含んでなり、該第１歯車が該伝動機構に接続し、該歯車固定座が該第１歯車と該発電機との間に設けられ、該第２歯車が該歯車固定座に設けられ、該第２歯車が該第１歯車に歯合する。第３歯車４２５は発電機４３に接続し、かつそれぞれの第２歯車４２４に歯合し、該第３歯車がそれぞれの該第２歯車の間に設けられる。
【００１８】
前記本体が、さらに通路部を具え、該通路部が該発電機機構に至る。
【発明の効果】
【００１９】
この発明による垂直型位置エネルギー水力発電タワーは、水投下タンクに注水し、該水投下タンクから対応する水容器に水をガイドする。注水された水容器には重力によって下方に移動する位置エネルギーが発生し、位置エネルギーから運動エネルギーが発生して伝導機構を作動させる。該伝動機構が作動することによって機械エネルギーが発せして電動機を起動し、電気エネルギーが発生する。このように発電タワーの構造を簡易化することによって、少量の水資源で高い効率の発電を生み出すことができ、また、短時間で発電を起動させることができて供給予備電力を低減させるという効果が得られる。即ち、構造を簡略化することで、水の使用量を減少させつつ高効率の発電を達成し、発電のための起動を速くするため供給予備用の電力を低減させるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明による水力発電タワーの外観を示した斜視図である。
【図２】この発明による水力発電タワーを他の角度から見た斜視図である。
【図３】この発明による水力発電タワー底部の局部を拡大した説明図である。
【図４】この発明による水力発電タワー上部の局部を拡大した説明図である。
【図５】この発明における第１ガイドローラセットの構成を示した説明図である。
【図６】この発明における第２ガイドローラセットの構成を示した説明図である。
【図７】この発明における第１ガイドローラセットと第２ガイドローラとを水容器に連結した状態を示した説明図である。
【図８】この発明における第１ガイドローラセットと第２ガイドローラとを水容器に連結した状態を他の角度から見た状態を示した説明図である。
【図９】この発明における変則ユニットの他の実施の形態での外観を示した斜視図である。
【図１０】図９に開示する変則ユニットを分解した状態を示した説明図である。
【図１１】図９に開示する変則ユニットの組立構造を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２１】
図１から図８は、それぞれ本発明による水力発電タワーの外観を示した斜視図と、他の角度から見た斜視図と、底部の局部拡大図と、上部の局部拡大図と、この発明における第１ガイドローラセットの斜視図と、この発明における第２ガイドローラセットの斜視図と、該第１ガイドローラセットと該第２ガイドローラセットとをこの発明における水容器に連結した状態を示した説明図と、該第１ガイドローラセットと該第２ガイドローラセットとをこの発明における水容器に連結した状態を他の角度から見た説明図であって、図面に開示するように、この発明による垂直型位置エネルギー水力発電タワーは少なくとも本体１と、伝動機構２と、複数の水容器３と、及び発電機構４とによって構成される。
【００２２】
前記の本体１の上端部には水投下タンク１１を設け、かつ底部には水受けタンク１２を設ける。
【００２３】
伝動機構２は本体１に設ける。
【００２４】
複数の水容器３は、それぞれ伝動機構２に接続する。
【００２５】
発電機構４は伝動機構２に接続する。係る技術上の特徴を具えた組合せによって全く新しい垂直型位置エネルギー水力発電タワーを構成する。
【００２６】
この発明による垂直型位置エネルギー水力発電タワーを使用する場合は、本体１を地勢上比較的高い位置に在る河川、渓流の畔か、もしくはダムに隣接する位置に設置し、これらを水源として配管するか、もしくは直接導入する方式で水投下タンク１１に注入する（注入する水に不純物、粒状物を含んでいようと、甚だしくは流動性の汚泥であろうと、いずれも発電の効果には影響を与えない）。水投下タンク１１は、対応する水容器３に水をガイドし、注水された水容器３は重力に加えて伝動機構２による駆動で下方に移動し、かつ他の水容器３（空の水容器３）が水投下タンク１１下方の位置に移動して再度注水される。
【００２７】
このように、循環の作用によって、注水したそれぞれの水容器３は重力で持続的に下方に移動し、持続的に移動することによって下方に移動する位置エネルギーが発生する。例えば、一つの水容器３に１ｔの水を注入した場合、１０個の水容器３では重量が蓄積されて１０ｔになる。よって、重力による位置エネルギーから運動エネルギーが発生して伝動機構２を駆動し、さらに伝動機構２に発生する機械エネルギーによって発電機構４を起動して発電を行なう。
【００２８】
本体１の最も下方に移動した水容器３は、重力による下方への力の作用で水受けタンク１２に水を投入し、水受けタンク１２から排水するか、もしくは別に垂直型位置エネルギー水力発電タワーを設置し、水をガイドして別に設置した垂直型位置エネルギー水力発電タワーに投入する。したがって、簡易な構造を以って少量の水で高効率の発電を達成することができ、而も急速に発電を始動させることができ、供給予備用の電力を低減させるという効果が得られるという効果が得られる。
【００２９】
また、仮に発電タワーが１０ｍの高さであって、それぞれの水容器３に対して１秒で１ｔの水を注入でき、かつ水容器３が１０個であれば、１０秒であれば、１０秒だけで発電機構４の発電機４３を急速に起動して発電を行なうことができる。言い換えれば、３０ｍの高さの発電タワーであれば、３０秒で発電機４３を急速に起動して発電を行なうことができる。位置エネルギーの蓄積については、仮に１０ｍの発電タワーであれば１秒毎に１ｔの水で１０ｔのトルクを発生させ、３０ｍの発電タワーであれば１秒毎に１ｔの水で３０ｔのトルクを発生させることができる。
【００３０】
また、この発明の好ましい実施の態様として、この発明による垂直型位置エネルギー水力発電タワーを海抜１０００ｍの山上に設置し、かつ地勢上の必要に応じて複数の垂直型位置エネルギー水力発電タワーを設置する。一番目の垂直型位置エネルギー水力発電タワーで使用した水は水受けタンク１２から排出されて２番目の垂直型位置エネルギー水力発電タワーの水投下タンク１１に至る。以下同様に構成することで、１００基の垂直型位置エネルギー水力発電タワーを設置すれば、地勢によっては平地に設けた場合に比して発電効果は１００倍になる。而も、水１ｔ毎につき１０００ｔのトルクを発生させて発電を行なうことができる（仮に流体である汚泥を利用して発電を行なえば、汚泥の重力によって１．５倍の発電効果が得られる）。
【００３１】
したがって、この発明による垂直型位置エネルギー水力発電タワーは、山が密集している区域への設置に適している。この発明による垂直型位置エネルギー水力発電タワーを山上の高い場所に設ける場合、土砂流を防ぐために複数の砂防堰堤などを設けて、土砂流を防いだり、土砂を集めたりする。また、山岳地における急峻な地形と、渓流の流れが急な特性を利用して、一旦大雨になると大量の水が麓に向かって流れて行く。よって、この流れを分岐させて発電に利用することができる。この発明による垂直型位置エネルギー水力発電タワーによって雨水の流れを分岐させて発電を行ない、さらに雨水を貯水池に放出して沈殿分離を行ない、後続の再利用に供するか、もしくはその他雨水を必要とする地点、位置に放出して利用に供する。
【００３２】
別途、この発明による垂直型位置エネルギー水力発電タワーを応用する上で、河川、もしくは渓流の上流側に複数の防砂堰堤を設け、河川や渓流の上流において大雨で土砂流の発生を防止する。又は土砂を集めて貯水池に放出し、さらに流れを分岐させてこの発明による垂直型位置エネルギー水力発電タワーに導入して発電を行ない、排出した泥水をその他区域に導き、流れを分岐させて放出する。よって、この発明による垂直型位置エネルギー水力発電タワーは洪水を防止する治水の調整効果を具えるのみならす、灌漑用に水を引き込むという多重の効果をも達成することができる。
【００３３】
この発明の実施例において、本体１は複数の桿状体１３と、桿状体１３と他の桿状体１３との間に設ける複数の横方向桿状体１４と、横方向桿状体１４と他の横方向桿状体１４との間に設ける複数の横方向支持桿状体１５と、及びそれぞれの横方向支持桿状体１５に接続する複数の縦方向ガイドレール１６とを含む。複数の縦方向ガイドレール１６は、それぞれ２本ずつ対向して設けられ、かつ水容器３の一方の面がそれぞれの縦方向ガイドレール１６に当接する。係る構成によって、それぞれの桿状体１３とそれぞれの横方向桿状体１４とによって本体１を構成し、かつそれぞれの横方向支持桿状体１５とそれぞれの縦方向ガイドレール１６とを構造上の補強用に用いる。それぞれの水容器３は、移動する場合それぞれの縦方向ガイドレール１６に当接して支持されることで、水容器３に注水された後の重量を受ける。
【００３４】
この発明の実施例において、水投下タンク１１は放出部１１１を具える。放出部１１１は水容器３に対応して形成される。水投下タンク１１の上端部には蓋体１１２を設ける。蓋体１１２は、一方の側に少なくとも１以上の導入口１１３を具える。水受けタンク１２の一方の側には、少なくとも１以上の排出口１２１具える。係る構成によって、導入口１１３に配管するか、もしくは水を直接水投下タンク１１に導入し、かつ放出部１１１から対応する水容器３に水をガイドして放出する。また、本体１の最下部に至った水容器３は、水を水受けタンク１２に排出し、水受けタンク１２の排出口１２１から水が排出される。
【００３５】
この発明の実施例において、伝動機構２は、水投下タンク１１に近接した位置に設ける第１伝動ユニット２１と、水受けタンク１２の上端に近接した位置に設ける第２伝道ユニット２２と、及び第１伝動ユニット２１と第２伝道ユニット２２とに懸架して環状を呈する複数の連動ユニット２３とを含む。それぞれの水容器３は、それぞれの連動ユニット２３に接続する。第１伝動ユニット２１は、対向して本体１に設けられる２つの第１軸受座２１１と、２つの第１軸受座２１１の間に設ける第１回転軸２１２とを具える。第１回転軸２１２には複数の第１歯車２１３を設け、第２伝動ユニット２２は、対向して本体１に設けられる２つの第２軸受座２２１と、２つの第２軸受座２２１の間に設ける第２回転軸２２２とを具える。第２回転軸２２２には複数の第２歯車２２３を設ける。さらに、それぞれの第２軸受座２２１には調整ユニット２２４を設ける。
【００３６】
水容器３が重力によって下方に持続的に移動する場合、それぞれの連動ユニット２３は第１回転軸２１２に設けたそれぞれの第１歯車２１３と第２回転軸２２２に設けた第２歯車２２３とによって回転し、かつ水容器３が連動して持続的に循環する回転を行なう。第１回転軸２１２と第２回転軸２２２との出力が１０ｔであれば、即ち１０ｔのトルクが発生する。而も２．２秒毎に一回転する第１歯車２１３と第２歯車２２３との組み合わせによって、発電機構４に理想的な回転速度が発生し、ここから最高の発電効果を達成する。
【００３７】
別途、それぞれの調整ユニット２２４は、第２回転軸２２２の上方向、又は下方向への移動を調整し、ここからそれぞれの連動ユニット２３のテンション、緊張度を調整し、それぞれの水容器３の水を注入した後の重量を軽減する。
【００３８】
この発明の実施例において、それぞれの連動ユニット２３は（図５から図８に開示するように）、複数の第１ガイドローラセット２３１と複数の第２ガイドローラセット２３２とによって構成されるチェーンである。連動ユニット２３は、それぞれの第１ガイドローラセット２３１と第２ガイドローラセット２３２とを２つの対向する縦方向ガイドレール１６に可動自在に支持し、かつそれぞれの第１ガイドローラセット２３１を水容器３に接続する。
【００３９】
それぞれの第１ガイドローラセット２３１は、互いに連結する複数の第１リンク体２３１１と、第１リンク体２３１１の両側にそれぞれ設ける第１固定部２３１２と、それぞれの第１固定部２３１２の一端から２つの第１固定部２３１２を結ぶ線に直交する線に沿って延伸する第１延伸部２３１３と、それぞれの第１延伸部２３１３の一端に設ける第１ローラ２３１４とを含んでなる。
【００４０】
それぞれの第１固定部２３１２には複数の固定孔２３１６を穿設し、固定部材２３１５を挿通させて水容器３に接続する。第１ローラ２３１４は、それぞれ対向する２つの縦方向ガイドレール１６内に可動自在に設ける。
【００４１】
それぞれの第２ガイドローラセット２３２は、互いに連結する複数の第２リンク体２３２１と、第２リンク体２３２１の両側にそれぞれ設ける第２固定部２３２２と、２つの第２固定部２３２２を結ぶ線に直交する線に沿ってそれぞれの第２固定部２３２２の一端から延伸する第２延伸部２３２３と、それぞれの第２延伸部２３２３の一端に設ける第２ローラ２３２４とを含んでなる。
【００４２】
それぞれの第２リンク体２３２１は、それぞれの第１リンク体２３１１に連結し、第２固定部２３２２は貫通孔２３２５を穿設する。第２固定部２３２２はそれぞれの水容器３に当接し、それぞれの第２ローラ２３２４は、対向する２つの縦方向ガイドレール１６内に可動自在に設ける。
【００４３】
それぞれの連動ユニット２３は、第１リンク体２３１１と第２リンク体２３２１とを、それぞれ第１歯車２１３と第２歯車２２３とに懸架してなる。
【００４４】
したがって、それぞれの水容器３が重力によって持続的に下方に移動すると、それぞれの連動ユニット２３は、第１ガイドローラセット２３１の第１ローラ２３１４と該２ガイドローラセット２３２の第２ローラ２３２４とが、対向して設けられたそれぞれの縦方向ガイドレール１６内を移動する。さらに、それぞれの第１ローラセット２３１及びそれぞれの第２ガイドローラセット２３２とは、それぞれの縦方向ガイドレール１６と、それぞれの第１延伸部２３１３と、それぞれの第１ローラ２３１４と、それぞれの第２延伸部２３２３と、及びそれぞれの第２ローラ２３２４と組み合わせることによって、水容器３を連動させる場合に安定性が得られ、かつ安定性を高める効果が得られる。
【００４５】
別途、それぞれの調整ユニット２２４が第２回転軸２２２の上方向、もしくは下方向への移動を調整する場合、連動ユニット２３のそれぞれの第１リンク体２３１１と、それぞれの第２リンク体２３２１のテンションと緊張度（即ち、きついか緩いかの程度）とを調整してそれぞれの水容器３の水を注入した後の重量を軽減させる。
【００４６】
この発明の実施例において、それぞれの水容器３は、開口端の周囲にそれぞれ補強タイプレート３１を設ける。また、それぞれの水容器３の第２固定部２３２２に対応する面には、第２固定部２３２２に穿設した貫通孔２３２５に対応する位置決めピン３２を設ける。よって、それぞれの水容器３は、水が注入されると、それぞれの補強タイプレート３１が水容器３の変形を防ぐ。また、それぞれの水容器３が第２ガイドローラセット２３２のそれぞれの第２固定部２３２２に当接すると、それぞれの縦方向ガイドレール１６と、それぞれの第１延伸部２３１３と、それぞれの第１ローラ２３１４と、それぞれの第２延伸部２３２３と、それぞれの第２ローラ２３２４との組み合わせによって安定性と安定性を高める効果が得られ、さらにはそれぞれの位置決めピン３２をそれぞれの貫通孔２３２５に挿通することで、それぞれの水容器３の重量を補助的に支持することができる。
【００４７】
この発明の実施例において、発電機構４は、本体１の一方の側に設けたケース４１と、ケース４１内に設けられ、かつ伝動機構２に設けた第１回転軸２１２に接続する変速ユニット４２と、及びケース４１内に設けられ、かつ変速ユニット４２に接続する発電機４３とを含んでなる。ケース４１は変速ユニット４２と発電機４３とに対する保護のために用い、変速ユニット４２は大歯車４２１と小歯車４２２との組み合わせによって構成される。大歯車４２１は伝動機構２の第２回転軸２２２に接続し、小歯車４２２は発電機４３に接続し、かつ大歯車４２１に歯合する。別途、変速ユニット４２は、その他の変速のための組合せであってもよい。それぞれの第１歯車２１３が２．２秒毎に１回転し、これにそれぞれの第２歯車２２３を組み合わせ、変速ユニット４２の変速の作用によって（１分毎の回転速度が２７．２７回転であって、さらにギア比を１：６０の回転讀度に高めることによって、毎分１６３６回転／軸トルク１６６ｋｇとなる）発電機４３に発生する効果を最高の効率にする。
【００４８】
この発明の実施例において、本体１には、さらに通路部１７を設ける。通路部１７は発電機構４に至る階段であってもよい。よって、作業員が本体１、伝動機構２、それぞれの水容器３、及び発電機構４に対してメンテナンスを行なう場合に通路部１７が通路として供される。
【００４９】
この発明による垂直型位置エネルギー水力発電タワーの各項特徴を次のとおり紹介する。
【００５０】
１、この発明の設計概念について述べれば、少量の水資源を以って高い効率の発電を行なうことにあり、しかも注入する水に不純物、顆粒ｗｐ含んでいようと、もしくは流体である汚泥であっても、又は土砂流の汚水であっても、発電効果に影響を与えない。
【００５１】
２、この発明の作用の方式について述べれば、この発明による垂直型位置エネルギー水力発電タワーは、多層型に設計され、各層の水容器３は横方向に幅を広くすることで位置エネルギーの重量を高めることができ、而も蓄積される重量を増加させてトルクに変換し、発電量を増加させることができる。また、この発明による垂直型位置エネルギー水力発電タワーを複数設けて連結することで、発揮される効果がさらに大きくなる。例えば、各層の水容器３に１ｔの水を注入することができ、かつ２２個の水容器３を連結して一回りになるように設計した場合、該２２個の水容器３の内、垂直に並び有効な水容器３の数は１０個になる。毎秒１ｔの水を注入すれば、第１の水ケース３の水は下方向に排出されて第２の水容器３に至る。１０個の水容器３が満水になるまで蓄積されると、底層の水箱３は引力によって下方に引き寄せる力を受け、このためそれぞれの連動ユニット２３が回転し、さらにそれぞれの第１歯車２１３とそれぞれの第２歯車２２３が回転して底層の水容器３の水が傾いて水が放出される。このように、最上層に毎秒１ｔ給水されて循環する回転が発生し、かつ間断することがない。それぞれの第１歯車２１３とそれぞれの第２歯車２２３の出力が１０ｔになると、第１回転軸２１２と第２回転軸２２２とには１０ｔのトルクが発生する。歯車は２．２秒毎に１回転する。変速ユニット４２（毎分の回転速度が２７．２７回転であって、ギア比を１：６０の回転速度に高めることで毎分１６３６回転／軸トルク１６６ｋｇとなる）によって、発電機４３に理想的な回転速度が発生し、よって発電機４３は最高の効率を達成するという効果が得られる。
【００５２】
３、この発明の応用について述べれば、この発明による垂直型位置エネルギー水力発電タワーを海抜１０００ｍの高地に設置し、かつ地勢上の必要に応じて複数の垂直型位置エネルギー水力発電タワーを設置する。一番目の垂直型位置エネルギー水力発電タワーで使用した水は２番目の垂直型位置エネルギー水力発電タワーに排出する。以下同様に構成することで、１００基の垂直型位置エネルギー水力発電タワーを設置すれば、地勢によっては平地に設けた場合に比して発電効果は１００倍になる。而も、水１ｔ毎につき１０００ｔのトルクを発生させて発電を行なうことができる（仮に流動汚泥を利用して発電を行なえば、汚泥の重力によって１．５倍の発電効果が得られる）。したがって、山が密集した地域への設置に適する。
【００５３】
４、この発明の特性について述べれば、この発明による垂直型位置エネルギー水力発電方式を採用すれば、３分内という短時間で発電を起動させ、作動させることができる。よって、供給予備用の電力を大幅に低減させることができる。目下、国家で採用している発電方式は、例えば原子力発電、風力発電、または石炭を燃焼させる発電設備などがあるが、これら発電設備を起動させるためには、比較的長い時間を消費する。したがって、いずれも１５％の供給予備用の電力を余分に準備しなければならない。係る従来の発電方式に比して、この発明による垂直型位置エネルギー水力発電方式は、エネルギーの節減を効率よく達成することができ、発電効果を明らかに高めることができる。
【００５４】
この発明の長所について述べれば、この発明は洪水防止、治水等の調整効果を具えている。高地の地勢は険しく、急峻な崖や流れの急な渓流が多い。集中豪雨などに遭えば、大水が麓に放出される。この場合、低地では往々にして浸水し、水害が発生しやすい。したがって、河川や渓流の上流に砂防堰堤などを築いて遊水地を設け、かつ水流を分岐させて、設置したこの発明による垂直型位置エネルギー水力発電タワーに流れるようにして発電を行ない、発電を行なった後排出する水は、水を必要とする地域に送って沈殿分離を施し使用する。もしくは、低地の地域に人口の湿地を設けるか、もしくは水を直接海に流す。
【００５５】
最後に、この発明による垂直型位置エネルギー水力発電タワーの運用について、以下のとおり述べる。
【００５６】
１、この発明による垂直型位置エネルギー水力発電タワーは、ダムを浚渫して排出する汚泥を利用して発電を行なうことができる。汚泥は一般の水より重量がある。したがって、一般の水を利用した場合に比して発電の効果が高い。ダムを浚渫して排出される汚泥は、泥と水との比例が約１．５：１である。海抜１０００ｍの高地を例とすれば、一般に、１ｔの水で１０００ｔのトルクを発生させて発電を行なう。１ｔの泥水であれば１５００ｔのトルクを発生させて発電を行なうことができる。よって、泥水を発電に利用した場合は、一般の水を発電に利用した場合に比して、１．５倍の効果が得られる。
【００５７】
２、この発明による垂直型位置エネルギー水力発電タワーは、従来の水力発電を行なった後に排出される水を利用し、引き継いで発電を行なうことができる。よって、水資源を繰り返して利用できるという効果を達成する。
【００５８】
３、生活用水の輸送経路について、先にこの発明による垂直型位置エネルギー水力発電タワーで発電を行ない、排出した水を、一般の生活用水の輸送経路を介して水を必要とする使用位置に送ることができる。
【００５９】
４、農業用水の輸送経路について、先にこの発明による垂直型位置エネルギー水力発電タワーで発電を行ない、排出した水を、農業用水の輸送経路を介して水を必要とする使用位置に送ることができる。
【００６０】
５、工業用水の輸送経路について、先にこの発明による垂直型位置エネルギー水力発電タワーで発電を行ない、排出した水を、工業用水の輸送経路を介して水を必要とする使用位置に送ることができる。
【００６１】
６、ダムから放水するか、排出して流れを分岐させた水は、この発明による垂直型位置エネルギー水力発電タワーを経過することで発電を行なうことができる。
【００６２】
７．この発明による垂直型位置エネルギー水力発電タワーは、一般の水、雨水、不純物を含む水、顆粒を含む水、流体である汚泥、もしくは土石流の泥水であろうと、いずれも発電用として使用することができる。
【００６３】
図９はから図１１に、この発明における変則ユニットの他の実施の形態を開示する。図９は、その外観を示した斜視図であって、図１０は分解した状態を示した説明図であって、図１１は歯合構造を示した説明図である。
【００６４】
図面に開示するように、変速ユニット４２は、第１歯車４２３と、複数の第２歯車４２４と、第３歯車４２５と、及び歯車固定座４２６とを含んでなる。第１歯車４２３は伝動機構２の第２回転軸２２２に接続する。歯車固定座４２６は第１歯車４２３と発電機４３との間に設け、それぞれの第２歯車４２４は歯車固定座４２６に設ける。また、第２歯車４２４はそれぞれ第１歯車４２３に歯合する。第３歯車４２５は発電機４３に接続し、かつそれぞれの第２歯車４２４に歯合する。実施例において第２歯車４２４の数は３個であって、第３歯車４２５は３つの第２歯車４２４の間に設ける。
【００６５】
第２回転軸２２２が回転すると、第１歯車４２３が連動し、第１歯車４２３の回転がそれぞれの第２歯車４２４に伝動し、さらにそれぞれの第２歯車４２４から第３歯車４２５に伝動し、さらに第３歯車４２５が発電機４３を駆動する。このように、第１歯車４２３と、第２歯車４２４と、第３歯車４２５とが互いに組み合わさって伝動し、変速ユニット４２の作動をさらに安定させ、かつ確実なものにする。
【００６６】
以上述べたとおり、この発明による垂直型位置エネルギー水力発電タワーは、従来の技術の欠点を効率よく改善することができる。水投下タンクに注水し、該水投下タンクから対応する水容器に水をガイドする。注水された水容器には重力によって下方に移動する位置エネルギーが発生し、位置エネルギーから運動エネルギーが発生して伝導機構を作動させる。該伝動機構が作動することによって機械エネルギーが発せして電動機を起動し、電気エネルギーが発生する。ここにおいて、発電タワーの構造を簡易化することによって、少量の水資源で高い効率の発電を生み出すことができ、また、短時間で発電を起動させることができて供給予備電力を低減させるという効果が得られる。よって、本発明は確かな進歩性を有し、国家、又は民間企業による公共建設のニーズに適合し、実用的である。このことは、特許出願の基本的な要求を満たすものであるので、法に基づき、ここに特許出願する。
【符号の説明】
【００６７】
１    本体
１１    水投下タンク
１１１    放出部
１１２    蓋体
１１３    導入口
１２    水受けタンク
１２１    排出口
１３    桿状体
１４    横方向桿状体
１５    横方向支持桿状体
１６    縦方向ガイドレール
１７    通路部
２    伝動機構
２１    第１伝動ユニット
２１１    第１軸受座
２１２    第１回転軸
２１３    第１歯車    
２２    第２伝道ユニット
２２１    第２軸受座
２２２    第２回転軸
２２３    第２歯車
２２４    調整ユニット
２３    連動ユニット
２３１    第１ガイドローラセット
２３１１    第１リンク体
２３１２    第１固定部
２３１３    第１延伸部
２３１４    第１ローラ
２３１５    固定部材
２３１６    固定孔
２３２    第２ガイドローラセット
２３２１    第２リンク体
２３２２    第２固定部
２３２３    第２延伸部
２３２４    第２ローラ
２３２５    貫通孔
３    水容器
３１    補強タイプレート
３２    位置決めピン
４    発電機構
４１    ケース
４２    変速ユニット
４２１    大歯車
４２２    小歯車
４２３    第１歯車
４２４    第２歯車
４２５    第３歯車
４２６    歯車固定座
４３    発電機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020067084.tif 000009
【図８】
2020067084.tif 000010
【図９】
2020067084.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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