(57)【要約】【課題】火力発電所内に設置可能であるとともにCO2が発生せず、単位当たりの発電コストが火力発電より安く、需要の変化に対応出来る水力発電用海水揚水装置を提供することを課題とする。【解決手段】第二貯水槽の外壁に吊り下げてある注入用水路の３−Hの部分を、４―Ｃの地点を基点にして巻取機Ｍ3、Ｍ４に結わえてあるワイヤーで１２０度の角度まで吊り上げ、かご室の扉を開け、揚水した海水を注入用水路から第二貯水槽へ注入することで大量の海水の揚水を可能にしている。電力需要が減少した場合第二貯水槽内のゴム袋の体積を減らして第二貯水槽内の水位を低下させ、必要な発電機出力を供給可能な導水管にのみ海水を注入することで需要の変化に対応し、運転コストは、商用電源と風力発電装置で使用する電力料であるが、そのコストが火力発電の燃料費より安くなることによって課題を解決している。【選択図】図６
2010133398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に、水を貯水してある第二貯水槽と、
第二貯水槽と水車を連結する導水管と、
水車と、
水車に連結してある発電機と、
海から引き込んだ海水を集水して、水位が常に一定の第一貯水槽と、
下降すると第一貯水槽内で停止し、上昇すると第二貯水槽の上方で停止する揚水装置と、
ビル内に設置される風力発電装置と、
コンピューターと、
需要の変化に対応出来る施策と、
Nを３以上の整数として、Ｎ角形の建造物の各辺全部に、各辺毎に、導水管１個とその両側に適当な距離をおいて複数の揚水装置が設けてある設備を１ユニットとするユニットがＵ個設置されている装置で構成されることを特徴とする需要の変化に対応出来る水力発電用海水揚水装置。
【請求項２】
前記揚水装置は、海水流入用に上方の空間は開放され、かご室扉の開閉用の動力装置である、防水された容器に内包された二組のドアモーター、ベルト、ドライブロープ等が設置されている二重の扉が第二貯水槽に面しているとともに、適当な広さを持つロープ式エレベーターと、
エレベーターの裏の空間に設けてあるつり合い錘と、
最上階の機械室に設置されている電動モーターD1、D2,  D3,  D4と、
D1、D2,  D3,  D4に連結されるとともに、機械室に設置されている巻取機Ｍ１、Ｍ２、Ｍ3、Ｍ４と、
エレベーターかご室内海水の漏れ出しを防止するため、かご室扉の垂直方向に凹凸状の水密ゴム３５，３６が嵌設され、水密ゴム３５の底には永久磁石Ｓ極３７、水密ゴム３６の底には電磁石３８が設けられている二重の左右扉と、
前記電磁石を、かご室の昇降と同一の速度で昇降させるために、かご室の昇降と同一の速度に設定されている電動モーターD２と接続してある巻取機Ｍ２に連結されている、電磁石への電線を収納している防水されたケーブル３９と、
エレベーターが，頂上に到達して静止するかご室の底部より、かご室の扉に面して水平方向に１ｍ、下方向１ｍの地点に設けてある第二貯水槽と、
揚水した海水を第二貯水槽へ注入するために、第二貯水槽の外壁に接して、４―Ｃの地点に吊り下げてある、３−Fと、３−Gは開放され、３−Hは閉ざされている適当な広さを持つ半円筒状であるとともに、３−Hの部分を１２０度上方の角度まで吊り上げるために、４―Ｃの地点を基点にして、３−D、３−Eで電動モーターD３、D4と接続してある巻取機Ｍ3、Ｍ４に結わえてあるワイヤーと連結してある注入用水路とで構成されていることを特徴とする請求項１記載の需要の変化に対応出来る水力発電用海水揚水装置。
【請求項３】
前記、ビル内に設置される風力発電装置は、
商用電源でプロペラ近傍の風速を計測する複数の風速センサーと、
ローターヘッドに、適正なピッチ角度で固定してあるプロペラと、
水平方向に設けられ、かつ前記プロペラが取り付けられた第一シャフト８aと、
前記第一シャフト８a軸上のローターヘッドと第一増速機との間に設置してある、商用電源に接続される第一シャフト８aの回転数を一定にするためのハイブリッド型励磁回路と、
前記第一シャフト８aに設置してある第一増速機と、
第一シャフト１８bに設置してある、発電機が第一誘導発電機又は第一同期発電機で構成される第一発電装置と、
第一シャフト１８bが延在された第二シャフト２１aと、
第二シャフト２１aに設置してあると共に２倍に増速する第二増速機と、
第二シャフト２３bに設置してある、磁極数が第一誘導発電機又は第一同期発電機の半分になっている、第二誘導発電機又は第二同期発電機で構成される第二発電装置と、
Nを３以上の整数として、第一発電装置と、第二発電装置を設けてある風胴体が、N個組み合わされたN角形の形状の建造物で構成されていることを特徴とする請求項１記載の需要の変化に対応出来る水力発電用海水揚水装置。
【請求項４】
請求項３記載のハイブリッド型励磁回路は、
風洞体内に設置された、プログラマブルコントローラ１４、コントローラ１５及び後述のステーター１１内の電磁石１０に接続してあるドライバ１６と、
プロペラ回転力を駆動源とする第一シャフト８aと、
ローターヘッドと第一増速機との間に設置してある同心円状環９内に、鉄芯に電線が巻かれた電磁石を設けたステーターと、
前記電磁石に対向していると共に、軸の周りに軸方向に同心状に磁化された磁石１３が第一シャフト８aに設けてあるローター１２で構成され、前記コントローラからドライバへ与えられたパルス信号により、前記電磁石の磁極が切り替えられ、励磁回路の回転数より５％多い回転数近傍で回転し始めるように設定された、第一シャフト８aに設けてある磁化された磁石が、１ステップ角毎に前記電磁石の磁極に反応し、１ステップ角毎に回転速度を減じて、第一シャフト８aの回転速度と励磁回路の回転速度が同一になり、２０回転／分〜２００回転／分内の、指示された回転数で第一シャフト８aが回転することで構成されていることを特徴とする請求項３記載の需要の変化に対応出来る水力発電用海水揚水装置。
【請求項５】
前記、需要の変化に対応出来る施策は、第二貯水槽内に設置されるゴム袋と、
前記ゴム袋を伸縮させるための、電動モーター、二段空気圧縮機、空気タンク、圧縮空気注入口、圧縮空気排出口で構成されている圧縮空気ユニットと、
第二貯水槽に連結してある複数の導水管の注入口が、異なる位置（上下方向）に設置されていることを特徴とする請求項１記載の需要の変化に対応出来る水力発電用海水揚水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、需要の変化に対応出来る水力発電用海水揚水装置。
【背景技術】
【０００２】
平坦地での水力発電を行う場合、利用出来る技術として、特許文献１(特開昭５９−０６３３６９号公報)がある。
１．特許文献１の電源は商用電源を使用するが、本願では、商用電源と、請求項３，４記載のビル内に設置される風力発電装置で生成される電気を使用する。
請求項３，４記載のビル内に設置される風力発電装置の内容は、平成２０年１０月２４日認証された特許第４２０６１２２号のビル内に設置される風力発電装置の請求項１，２の内容と同一である。
特許第４２０６１２２号の特許請求の範囲は請求項１，２で構成され、平成２０年１２月８日時点では、特許公報に記載されておらず、公開されていない知識なので、その進歩性は認証されていること、
２．本願は、発生している需要を把握し、それに必要な量の発電機出力を計算し、ゴム袋を圧縮空気で膨張させたり、収縮させたりして、第二貯水槽内の水位を制御することによって、発電機の出力量を調節して、発電機の出力量を需要の変化に対応させているのに対し、特許文献１にはそのような機能は無い点が相違点である。
【特許文献１】特開昭５９−０６３３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこでこの発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、火力発電所内に設置可能であるとともに、CO2が発生せず、単位当たりの発電コストが火力発電より安く、かつ、需要の変化に対応出来る水力発電用海水揚水装置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】
かご室の二重の扉には水密ゴムが嵌設され、更に水密ゴムの底部には電磁石と永久磁石Ｓ極が設けてあるので、左右の扉は水密ゴムを押し付けあって、かご室内海水の漏れ出しは完全に防止されて揚水される。
エレベーターが，頂上に到達して静止するかご室の底部より、かご室の扉に面して水平方向に１ｍ、下方向１ｍの地点に第二貯水槽があり、第二貯水槽の外壁に接して、適当な広さを持つ半円筒状であるとともに、４―Ｃの地点を基点にして、３−Hの部分を１２０度上方の角度まで吊り上げられる注入用水路が吊り下げてある。
エレベーターが頂上で停止したことが確認されると、巻取機Ｍ3、Ｍ４によって、注入用水路の３−Hの部分は上方（１２０度の角度）に吊り上げられ、エレベーターの底部下方に停止し、電磁石にＳ極を発生させて永久磁石Ｓ極と反発させ、エレベーターかご室の二重の扉を開け、海水を注入用水路から第二貯水槽へ注入することで、火力発電所内での大量の海水の揚水を可能にしている。
電力需要が減少した場合、第二貯水槽内のゴム袋の圧縮空気を減少させ、第二貯水槽内の水位を低下させ、必要な発電機出力を供給可能な導水管にのみ海水が注入され、需要の変化に対応出来る供給体制を取り、運転コストは、商用電源と風力発電装置で使用する電力料であるが、そのコストが火力発電の燃料費より安くなることによって課題を解決している。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の運転コストは、商用電源と風力発電装置で発生する電力料であるが、そのコストは火力発電の燃料費より安いため、火力発電より安くCO2も発生せず、しかも、火力発電所内に設置出来るので、火力発電に代換出来るという利点と、電力需要が変動した場合、第二貯水槽内のゴム袋の圧縮空気を膨張収縮させ、第二貯水槽内の水位を制御し、必要な発電機出力を供給可能な導水管にのみ海水が注入され、需要の変化に対応出来る供給体制を取れる利点を持っている。
【０００６】
（本発明での電源）
風力発電装置、コンピューター、圧縮空気ユニットに連結される電動モーターの電気は商用電源と、海水揚水ユニットに使用される電気は本発明の発電装置と接続してある。
【０００７】
（０００７）から（００１７）において、ビル内に設置される風力発電の作動を説明する。
（プロペラ６のピッチ角度及び風量の構成）
本発明では、試験的に第一シャフト８aに、回転センサーとピッチ制御装置を取り付け、プロペラ６の回転が励磁回路の回転数より５％多い時の、風速センサー５a乃至５dそれぞれの適正風速と、風速センサー５a乃至５dそれぞれに対応する送風機４a乃至４dそれぞれの適正風量情報と、プロペラ６の適正ピッチ角度情報を予め入手してある。
予め入手した適正ピッチ角度情報により、プロペラ６のピッチ角度を適正ピッチ角度に固定し、予め入手した適正風速、風量情報、風速センサー５a乃至５dそれぞれのデーターに基づいて、送風機４a乃至４dそれぞれの風量が調整されて、プロペラ６は励磁回路の回転数より５％多い回転数近傍で回転し始める。
【０００８】
（風力発電の電源）
送風機、風速センサー、ハイブリッド型励磁回路、第一系統系、第二系統系の電源は、商用電源が使用される。
【０００９】
（図面に基づく本発明の説明）
第一発電装置の発電機は４極式、５０HZ、風速５０ｍ／s、６枚プロペラ、励磁回路は５相励磁、発電機が誘導発電機の場合、入力パルスの周波数１３００ＨＺ、同期発電機の場合、１２５０ＨＺ、第二発電装置の発電機は２極式、５０HZとして、図１〜３に基づいて第一、第二発電装置の構成、及び運転状況を説明する。
【００１０】
（本発明の装置、及び呼称）
本発明では、送風機から第二発電機方向を風下、ハブのローターヘッドから第一増速機までの回転軸を第一シャフト８a、第一増速機から第一発電機までの回転軸を第一シャフト１８b、第一シャフト１８bが延在された水平軸の、第一発電機から第二増速機までの回転軸を第二シャフト２１a 、第二増速機から第二発電機までの回転軸を第二シャフト２３bと呼称している。
図１に示す、１の部分から２の部分まで、内径が同じ円筒状の風胴体があり、１の部分は閉口され、２の部分は開口されて、送風機の風は２から排出される。
風胴体の内部には図１に示す通り、送風機支持環３、送風機４a乃至４d、風速センサー５a乃至５d、プロペラ６、ローターヘッド７、第一シャフト８a、第一シャフト８aには、ローターヘッド７と第一増速機１７との間に設置してある同心円状環９内に、鉄芯に電線が巻かれた電磁石１０を設けたステーター１１と、前記電磁石１０に対向していると共に、軸の周りに軸方向に同心状に磁化された磁石１３が設けてあるローター１２で構成されるハイブリッド型励磁回路、及び、第一増速機１７が設けられ、第一シャフト１８bには第一発電機１９として誘導発電機又は同期発電機が設置され，第一系統系電源２０は第一発電機が誘導発電機の場合のみ設置されている。
又、風胴体内の同心円状環９の下方には、プログラマブルコントローラ１４、コントローラ１５及び電磁石１０と接続してあるドライバ１６で構成されている第一発電装置が設置されている。
第二シャフト２１aには、第二増速機２２が設けられ、第二シャフト２３bには第二発電機２４として第二誘導発電機又は第二同期発電機が設置され，第二系統系電源２５は第二発電機が誘導発電機の場合のみ設置されている。  
【００１１】
（送風機支持環、送風機、風速センサー、プロペラ、ローターヘッドの構成、及び運転状況の説明）
送風機支持環３は、プロペラ６の風上に、風胴体内の四方の壁から出ている支持棒に支持された同心円状の環である。
送風機４a乃至４dは、同心円状の環３に９０度の間隔に４台設置され、プロペラ６に向かっている。
風速センサー５a乃至５dは、前述の送風機４a乃至４dの水平線上であると共に、プロペラ６の風上近傍に、前記、送風機４a乃至４dに対向して４個設置されている。
ローターヘッド７は第一シャフト８aの頭頂部分にあり、ローターヘッド７にはプロペラ６枚を持つ風車が接続してある。送風機から風速５０ｍ／sの風が吹き出すと、プロペラ６近傍の風速は、風速センサー５a乃至５d個々に感知され、そのデーターと予め入手していた適正風速、風量データーを基に4箇所の送風機個々からの風量が調節され、所定の角度にしてあるプロペラ６のピッチ角度と相俟って、プロペラ６は、誘導発電機の場合１６０回転／分、同期発電機の場合１５８回転／分近傍で回転し始める。
【００１２】
（第一シャフト８aの構成）
第一シャフト８aのローターヘッド７にはプロペラ６が取り付けられ、ローターヘッド７と第一増速機１７との間の第一シャフト８aには、ハイブリッド型励磁回路が設置され、励磁回路の風下には、第一増速機１７が設置されている。
【００１３】
（ハイブリッド型励磁回路の構成、及び運転状況の説明）
図２は、ローターヘッドと増速機との間に設置してある５相励磁回路の断面図であり、入力パルスの周波数は誘導発電機の場合、１、３００ＨＺ、同期発電機の場合、１、２５０ＨＺ、１ステップ角＝０．７２°で、前記コントローラ１５に電流が流されると、ドライバ１６へパルス信号が与えられ、ドライバ１６は電磁石１０の電流切り替えを１秒間に１、３００回又は１、２５０回行い、電磁石の磁極の切り替えも１、３００回又は１、２５０回行われる。
プロペラ６の回転力を駆動源とする第一シャフト８aは、適正な風量と、適正なピッチ角度により、誘導発電機の場合１６０回転／分、同期発電機の場合１５８回転／分近傍で回転し始めるが、前記電磁石１０の磁極が切り替えられると、磁石１３は、１ステップ角毎に電磁石１０の磁極に反応するので、第一シャフト８aは回転数を減じ、回転速度を励磁回路の回転速度と同一とし、１秒間に１３００回又は１２５０回の回転数調整を行いながら、励磁回路と同じ回転数で回転する。
プロペラ６の回転力を駆動源とする第一シャフト８aの回転数と、励磁回路の回転数の１ステップ角同士の差異は殆どの場合微差であり、風速変化による回転数の差異が突発的に発生して、第一シャフト８aの回転が励磁回路の回転より遅くなっても、５％早く設定してあるので、５％以上の時だけ、追加磁力を必要とするが、その差異は、１ステップ角で調整され、調整後、適正風量、適正風速になるので、回転数の誤差は累積せず、１分間に７８、０００回又は７５、０００回の切り替えによる誤差は最大０．７２°未満であり、しかもその調整には大きな磁力を必要としない。
ステッピングモーターには、次の短所があると言われている。
イ、大きなトルクが発生する場合には不適、
ロ、消費電力が大きい、
ハ、高速域の使用には不適、  
本発明は、これらの短所を克服しているので下記に説明する。
イ、について、
「本発明におけるトルクとは、“励磁回路の回転（電磁石１０の磁力）で、第一シャフト８aを回転させるのに必要なエネルギー” の意味で使用している」。
もともと、第一シャフト８aは、プロペラ回転力で回転しており、第一シャフト８aの回転エネルギーは、プロペラ回転力で賄われ、しかも、トルク発生のケースを少なくするために、第一シャフト８aの回転は励磁回路の回転より５％早く設定されているので、励磁回路の回転（電磁石１０の磁力）に頼ることは、殆どないが、第一シャフト８aの回転が、励磁回路の回転より遅くなると、トルクが発生する。
トルクが発生しても、第一シャフト８aの回転には、回転方向への慣性力もあるので、回転を後押しする程度の磁力で充分である。
第一シャフト８aの回転が、励磁回路の回転より早い場合、第一シャフト８aの回転は、電磁石１０の磁力で抑制されるため、トルクは発生しない。
本発明の特徴は、プロペラ回転力を駆動源とする第一シャフト８aの回転を励磁回路の回転より、意識的に１ステップ角当たり５％（０．０３６°）早く設定して、第一シャフト８aを、励磁回路の回転より先行させ、先行する第一シャフト８aの回転を、励磁回路の磁力（電磁石１０の磁力）で抑制することを基本にしていることにある。
即ち、１ステップ角毎に、第一シャフト８aの回転を、励磁回路の回転より０．０３６°早く回転するようにし、先行する第一シャフト８aを、磁石１０の磁力で抑制することを基本にし、遅れる場合（遅れた第一シャフト８aの回転を、電磁石１０の磁力で早める作業）を出来るだけ少なくしようとするものである。
仮に、７％の遅れが発生した場合、第一シャフト８aの回転は励磁回路の回転より１ステップ角当たり２％（０．０１４４°）遅くなるのでトルクが発生し、２％の修正を行う回転のための、電磁石１０の磁力を必要とするが、回転方向への慣性力もあるので、調整は、回転を後押しする程度のものであり、大きな磁力を必要としない。
逆に早い時は、１ステップ角当たり１２％（０．０８６４°）以上の速度調整の抑止力が必要となるが、電磁石１０の磁力を決定する電磁石の巻き線数の設定時に、充分な抑止力が得られる様に対応してある。
ロ、について、
必要な消費電力は、電磁石１０の電流と、パルス発信のための電流であり、消費電力は大きくない。
ハについて、
請求項４に示す様に第一シャフト８aの回転数の範囲は、２０回転／分〜２００回転／分、入力パルスの周波数は１６７ＨＺ〜１６６７ＨＺの範囲であり、高速域では無い。
以上の通り、ステッピングモーターの短所イ、ロ、ハは、克服されている。
【００１４】
（第一増速機１７の構成、及び運転状況の説明）
第一増速機１７は、励磁回路の風下に、増速率、１：６程度以下の遊星歯車で構成され、第一シャフト８aが入力側で、第一シャフト１８bが出力側となっている。
入力側の遊星歯車 と出力側の太陽歯車 との歯車 比は、遊星歯車 により太陽歯車 を１０倍増速するよう設定されている。
従って、発電機が誘導発電機の場合、第一シャフト８aの回転数１５２回転／分は１０倍増速されて第一シャフト１８bの回転数は１５２０回転／分に、発電機が同期発電機の場合、回転数１５０回転／分は１０倍増速されて１５００回転／分となる。
【００１５】
（第一発電機１９、第一系統系電源２０の構成、及び運転状況の説明）
第一発電機１９は、第一シャフト１８b上の第一増速機１７の風下に設けられ、第一系統系電源２０は発電機が誘導発電機の場合のみ設置される。
第一発電機１９が誘導発電機の場合、第一シャフト８aの回転数は、第一増速機１７で発電機の同期回転数（１５００回転／分）より１．３％早い１５２０回転／分に増速され、第一シャフト１８bに伝達され、誘導発電機は、ピッチ角が固定されたプロペラの取り付けだけで、ピッチ駆動機構なしで電気を発生させられる。
第一発電機１９が同期発電機の場合、第一シャフト８aの回転数は、第一増速機１７で発電機の同期回転数の１５００回転／分に増速され、第一シャフト１８bに伝達され、同期発電機１９で発電する。
第一シャフト１８bの回転速度は確実に１５００回転／分となるので、予め、設定済みの磁極に対応した回転数での回転が可能になり、又、出力の変動を小さく抑えるためのインバータ、コンバータの設置が必要なくなる。
【００１６】
（第二発電装置の構成、及び運転状況の説明）
第二シャフト2１aは、第一シャフト１８bと同一軸であり、第二シャフト2１aの風下には、増速率２倍の遊星歯車で構成される第二増速機２２が設置してある。
第二増速機２２の風下の、第二シャフト２３bには、磁極数が２極である第二発電機２４が設けられ，第二系統系電源２５は、発電機が誘導発電機の場合のみ設置される。
第二シャフト2１aは、誘導発電機の場合、１５２０回転／分、同期発電機の場合、１５００回転／分の回転が引き継がれている。この回転数は、第二増速機２２で２倍に増速され、それぞれ３０４０回転／分、又は、３０００回転／分になるが、磁極数が２極なので、第一発電装置と第二発電装置の発電量は同一となる。
【００１７】
（N角形の風胴体の各一辺に第一発電装置と第二発電装置を設ける説明）
図３は、Nを５とした５角形の風胴体の５角形の一辺を風胴体とし、各一辺に第一発電装置と第二発電装置の発電装置を、５箇所に１０個設けた場合の概念図である。
５角形の各一辺に設けられた各々の第一発電装置は独立した発電装置であり、電源は、商用電源である。
送風機から送風された風は、排出口２から、風胴体の外部へ排出され循環しない。
【００１８】
（海水を揚水する本発明の説明）
海水を揚水して、５０万KW発電する例を、図４乃至１１に基づいて本発明を説明する。
高さ７７ｍ、８角形の外側の一辺３１の長さは１５７．５ｍ、内側の一辺３２の長さは１０５ｍ、幅２６．２５ｍの８角形の塔状の建造物がある（図４）。
塔最上階は機械室で、高さ７４ｍの位置にあり、機械室には４台の巻取機Ｍ１、Ｍ２、Ｍ3、Ｍ４が設置され、４台の電動モーターD1、D2,  D3,  D4に連結されている。
機械室の下部は、エレベーター頂上停止階と第二貯水槽である。
エレベーター頂上停止階は、高さ７１ｍから７３ｍの位置にあり、高さ２ｍ、奥行き１３ｍ、扉の幅０．５ｍのロープ式エレベーターが、第二貯水槽に面して設けてあり、エレベーターの裏の空間にはつり合い錘が設けてある（図５）。
エレベーターは、二重の左右扉上部に設置されている、かご室扉の開閉用の動力装置である二組のドアモーター、ベルト、ドライブロープが、防水された容器に内包されているとともに、エレベーターが海水面以下まで下降して停止すると、上方からかご室内に海水が流入させるため、かご室の上方は開放されている。
エレベーターかご室内海水の漏れを防止するため、かご室扉の垂直方向に凹凸状の水密ゴム３５，３６が嵌設され、水密ゴム３５の底には永久磁石Ｓ極３７、水密ゴム３６の底には電磁石３８が設けてある扉が二重に設置されている（図１１）。
かご室扉が閉じられると、電磁石３８にＮ極を発生させ、永久磁石Ｓ極３７を引き付け、かご室の二重の左右扉を開ける前には、電磁石３８にＳ極を発生させ、永久磁石Ｓ極と反発させる。
エレベーターかご室には、電磁石３８を、かご室の昇降と同一の速度で昇降させるために、かご室の昇降と同一の速度に設定されている電動モーターD２と接続してある巻取機Ｍ２に連結されている、電磁石３８への電線を収納している防水されたケーブル３９が設けてある（図１１）。
エレベーターが，頂上に到達して静止するかご室の底部より、かご室の扉に面して水平方向に１ｍ、下方向１ｍの地点に、図５に示すように、第二貯水槽がある。
注入用水路は３−Fと、３−Gは開放され、３−Hは閉ざされている直径１ｍ、長さ２ｍの半円筒状であるとともに、４−Cの地点を基点にして３−Hの部分を１２０度上方の角度まで吊り上げるために、３−D、３−Eで電動モーターD３、D4と接続してある巻取機Ｍ3、Ｍ４に結わえてあるワイヤーで構成されている（図６）。
第二貯水槽の外壁に接して、注入用水路が４−Cの地点に吊り下げられている（図７）。
かご室の海水を第二貯水槽へ注入する場合、４−Cの地点を基点にして３−Hの部分は１２０度上方の角度まで吊り上げられ、注入が終了すると元に戻され、第二貯水槽の外壁に接して４−Cの地点から吊り下げられる。
第二貯水槽は、高さ６３ｍから７０ｍの位置に設けられた、高さ７ｍ、幅２６．２５ｍ、壁の厚み０．２５ｍの８角形の形状の水路であり、深さ１．４５ｍ〜６ｍまでの範囲に海水が貯水される。
直径１．４ｍの円柱状の導水管が、第二貯水槽の底部の位置に１４個と、底部の１．５ｍ上に１４個、底部の３ｍ上に１４個、底部の４．５ｍ上に１４個合計64個が、建造物の８角形の建造物の内側の壁に沿って（０．１ｍ離れて）、６０ｍ〜６４．５ｍ下に設置されている水車に連結されている（図８）。
８角形の建造物は、海水揚水装置３３６台を覆い、５６個の導水管が建造物の８角形の建造物の内側の壁に沿って設営されている。
８角形の建造物の一辺の端から１５ｍの地点まで、１５ｍの真ん中に８角形の建造物の内側の壁に沿って導水管３３が１個、その両端の８角形の建造物内に１．５ｍおきに海水揚水装置３４が３台づつ、即ち、海水揚水装置６台、導水管１個を１ユニットとする揚水装置が設けられ、建造物の一辺には揚水装置７ユニットが設置されている（図９）。
建造物の１階には、水車、発電機各５６機、風力発電装置１ユニット、圧縮空気ユニット１セット、コンピューター１台が設置してある。
発電は、導水管５５個で行われ１個の導水管は補修等の時の代換台とされ、海水揚水装置のうち１台も補修等の時の代換台とし、常時３３５台で揚水しており、本願の計算等は発電機５５機、揚水装置３３５台で行っている。
発電ユニット１乃至７は、全く同じ装置を同じ構成で設置してあるので、説明は発電ユニット１だけで行い、残りの発電ユニットの説明は省略するものとする。
【００１９】
（導水管の構成及び直径）
導水管の直径は、下記のような計算によって決定している。
５５個の導水管で５０万KWの電力を生成する場合、導水管１個では９、１００ＫＷ生成しなければならない。
９、１００ＫＷの発電機出力を確保するのに、必要な導水管を通過する毎秒当りの水をXｍ3とすると、導水管から水車の中心部までの距離を６０ｍ、水車効率と発電機効率の積の総合効率を７５％と仮定して計算すると、発電機出力＝（理論水力）×（水車効率）×（発電機効率）より、9.8Ｇ×６０ｍ×Xｍ3/ｓ×７５％＝９、１００ＫＷとなり  X≒２０．６３４９ｍ3≒２０．６４ｍ3である。
水が、第二貯水槽から、水車に落下する所要時間をTとすると、距離と時間に関する公式である  
距離＝初速度×T＋１/２加速度T2                （１）    より
（初速度はゼロで、加速度は重力の９．８Gであり、第二貯水槽から水車までの距離は６０ｍなので、所要落下時間をTとすると）
上記式（１）は、６０m＝９．８G×T×T /２となり、T≒３．４９９３秒であり、第二貯水槽からの落下速度は、６０m÷３．４９９３秒≒１７．１４６３m /秒、  約１７．２ｍ/秒となる。
水車に２０．６４ｍ3/秒の水が落下可能な導水管の内径Ｄは、式、Ｄｍ×Ｄｍ×３．１４×１７．２×１/４＝２０．６４ｍ3より、Ｄ≒１．２３６４ｍ、約１２４ｃｍである。
以上より、導水管の内径は１２４ｃｍ、管の肉厚１６ｃｍ、外径は、１４０ｃｍとしてある。
【００２０】
（発電機出力の推定値）
この時の発電機出力は、導水管から水車の中心部までの距離を６０ｍ、水車効率と発電機効率の積の総合効率を７５％と仮定して計算すると、発電機出力＝（理論水力）×（水車効率）×（発電機効率）より、9.8Ｇ×６０ｍ×２０．６４ｍ3/ｓ×７５％×５５機＝５００、６２３ＫＷであり、５０万ＫＷの発電は可能である。
【００２１】
（第一貯水槽の構成）
第一貯水槽は、８角形の建造物の外側に、深さ５ｍ、幅８mの水路に海水を引き込んで、常に一定の水位（深さ０．４ｍの位置）にしてある水路からなり、水路は海水揚水装置が通過する建造物の下部に、深さ５ｍ、幅２m、奥行２０ｍのトンネル水路として伸びており、この水路には、深さ０．４ｍの位置まで海水が貯水されている（図１０）。
【００２２】
（電動モーターD1、巻取機Ｍ１、歯車列の構成）
電動モーターD1に接続してある巻取機Ｍ１には、下記の歯車列が設置されている。
直径０．５ｍの電動モーターの回転軸Ｉと同一軸に歯数８の歯車Ｚ１が設けられ、歯車Ｚ１とかみ合っている歯数６４の歯車Ｚ２と，歯車Ｚ２とかみ合っている歯数１２の歯車Ｚ３が、固定されている同一軸Ｊ上に設けられ、歯車Ｚ３にかみ合っている歯数６０の歯車Ｚ４が、直径１．６ｍのつな車の回転軸Ｋとの同一軸に設置されている。
歯車Ｚ４（つな車）の回転速度と、歯車Ｚ１（電動モーター）の回転速度比は、（Ｚ１とＺ３の歯数の積： ８・１２）／（Ｚ２とＺ４の歯数の積：６４・６０）で求められるから、つな車の回転速度と電動モーターの回転速度比は、８×１２／６４×６０＝１／４０となり、つな車の回転速度は電動モーターの４０分の1に減速され、４０倍のトルク（力）を得ている。
電動モーターの回転速度は２４００［ｒｐｍ］に設定され、つな車の回転速度は６０［ｒｐｍ］に減速される。
エレベーターが最下地点から頂上までの昇降に要する時間は、つな車の直径１．６ｍ、最下地点から頂上までのロープの長さは７７ｍに設定してあるので、最下地点から頂上までの上昇に要する時間をＸ秒とすると、７７ｍ＝１．６ｍ×３．１４×Ｘ秒より    Ｘ≒１５．３３秒  で  約１５秒である。
【００２３】
（圧縮空気ユニットの構成）
圧縮空気ユニットは、電動モーターと、電動モーターに連結してある二段空気圧縮機、空気タンク、圧縮空気注入口、圧縮空気排出口で構成される。
電動モーターの出力軸が、５MPAの圧空気を生成する二段空気圧縮機と連結され、生成された５MPAの圧空気を空気タンクに４MPAの圧空気として貯蔵し、圧縮空気注入口が空気タンクと連結してある。
【００２４】
（需要の変化に対応する作動の説明）
電力需要が該装置の最大発電機出力の時は、第二貯水槽内に設置されるゴム袋が膨らませられ、第二貯水槽内の水位は、複数の導水管の最上位注入口の位置以上になり、全ての導水管から海水が注入され、電力需要が減少した場合、第二貯水槽内のゴム袋の圧縮空気を減少させ、第二貯水槽内の海水の水位を低下させ、必要な発電機出力を供給可能な導水管にのみ海水が注入され、需要の変化に対応出来る供給体制を取る作業が行われる。
【００２５】
（揚水量の計算）
揚水装置全部で、第一貯水槽内の水を第二貯水槽に揚水しなければならない海水の量をＸｍ3/分とすると、導水管１個につき、１７．２秒で２０．６４ｍ3の海水が落下するので、Ｘｍ3/分＝２０．６４ｍ3÷１７．２秒×６０秒×５５個≒３、９６０ｍ3/分である。
一方、１台の海水揚水装置で揚水出来る海水の量は、エレベーターかご室の揚水効率を９５％と仮定すると、エレベーターは一分間に１回転するように設定してあるので、（１３ｍ×２ｍ×０．５ｍ）×９５％＝１２．３５ｍ3/分であり、装置全部で揚水出来る海水は、１２．３５ｍ3×３３５台＝４、１３７．２５ｍ3/分≒４、１３０ｍ3/分が揚水可能で、必要揚水量３、９６０ｍ3/分は揚水出来る。
【００２６】
（第二貯水槽への最初の揚水）
（イ）第二貯水槽に連結してある全部の導水管の注入口を仮設の柵で塞ぎ、全ての電動モーターＤ１と連結してある、全ての巻取機Ｍ１が全てのエレベーターを巻き上げ、約２３分で第一貯水槽の海水９４、４００ｍ3が第二貯水槽に揚水される。
（ロ）導水管の仮設の柵全部を開くと、導水管全部を通じて水車に水が落下し、全ての発電機で電気が発生する。
【００２７】
（揚水循環作業の説明）
（イ）電動モーターＤ１が始動して、海水面以下で停止しているエレベーターかご室（１３ｍ3の海水が入っている）が上昇し１５秒間で頂上に到達する。
（ロ）エレベーターが頂上に到達すると、電動モーターＤ３、４が注入用水路の３−Hの部分をエレベーターかご室の底部下方まで吊り上げる。
（ハ）（ロ）が確認されると二重扉の内側扉の電磁石３８のＮ極をＳ極にし、永久磁石Ｓ極３７と反発させるとともに内側扉を開け、続いて、外側の扉も同様に開け、中の海水を注入用水路に流出させる。
（二）  注入用水路に流出された海水は、第二貯水槽へ注入される。
（ホ）  エレベーターかご室の海水が無くなったのが確認されると、注入用水路は元の位置に戻され、かご室の二重の左右扉が閉じられ、電磁石の磁極をＮ極にし、永久磁石Ｓ極と引き付け合う。
（ヘ）（ロ）〜（ホ）の作業は２５秒間で行われる。
（ト）（へ）が確認されると、エレベーターは１５秒間で海水面以下まで下降し、５秒間停止しかご室内に海水が流入する。
（チ）（ト）が確認されると、（イ）からの循環作業が繰り返される。
【００２８】
（他の実施形態）
実施例は、導水管の注入口の位置を4段階に分けて、4段階の電力需要の変化対策としているが、導水管の注入口の位置を更に細かく分けて、細分化された電力需要の変化対策として設置してもよい。
【００２９】
〔実施形態の効果〕
１．備蓄の難しい電力エネルギーを扱ううえで基本となるのは「必要な電力を必要なだけ」ということであるが、火力、原子力、水力発電の発電所を稼動させて、電気が起こるまでの時間には差がある。
火力は、原料を燃焼させ蒸気を起こし、十分な蒸気量に達してからタービンを回し発電し、原子力では、炉内で核分裂を連続して起こすまでに多くの時間を要する。
火力や原子力が1〜2 時間程度かかるのに対し、水力発電は「今すぐ電気が必要だ」というときに、水車に水を送り込めばすぐに発電が起こり、その時間わずかに約10 分である。
本願は、変化する電力需要の変動に即座に対応できるという効果がある。
２．エレベーターかご室に海水を入れて揚水して、第二貯水槽へ注入する場合、扉からの水漏れ及び第二貯水槽への注入時の完全なる流出防止の対策が必要となる。
本発明では、エレベーターかご室の左右の扉の垂直方向に設けられた水密ゴムを、水密ゴムの底に設けられた永久磁石Ｓ極、電磁石Ｎ極が押し付けあう扉が二重に設けられているので、１３ｍ3の海水が入っているエレベーターかご室を、水面下より高さ７３ｍの位置まで海水を完全に漏れなく上昇させることが出来る。
又、エレベーターが頂上で停止したことが確認されると、電動モーターD３、D4と接続してある巻取機Ｍ３、Ｍ４によって、４―Ｃの地点を基点にして、注入用水路の３−Hの部分が１２０度の角度まで上方に吊り上げられ、エレベーターの底部下方に停止し、電磁石にＳ極を発生させて永久磁石Ｓ極と反発させエレベーターかご室の二重の左右扉を開け、流出なく海水を注入用水路から第二貯水槽へ注入出来るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】は、風力発電装置の側面図である。
【図２】は、励磁回路の断面図である。
【図３】は、５角形の風胴体内に、発電装置を１０個設けた場合の概念図である。
【図４】は、８角形の建造物の俯瞰図である。
【図５】は、エレベーター装置の概念図である。
【図６】は、注入用水路の概観図である。
【図７】は、第二貯水槽の外壁に接して吊り下げてある注入用水路の概念図である。
【図８】は、第二貯水槽の底部から、建造物の８角形の建造物の内側の壁に沿って（０．１ｍ離れて）設置されている導水管の概念図である。
【図９】は、海水揚水装置６台、導水管１個を１ユニットとする建造物の一辺に設置される装置の概念図である。
【図１０】は、海水揚水装置が通過する建造物の下部の水路の概念図である。
【図１１】は、かご室扉に設置される水密ゴムと電磁石、永久磁石の俯瞰図である。
【符号の説明】
【００３１】
１乃至２＝円筒部の筒の両端
３＝送風機支持環
４a乃至４d＝送風機
５a乃至５d＝風速センサー
６＝プロペラ
７＝ローターヘッド
８a＝第一シャフト８a
９＝ローターヘッド７と増速機１７との間にある同心円状環
１０＝電磁石
１１＝ステーター
１２＝ローター
１３＝第一シャフト８aの周りに、軸方向に同心状に磁化された磁石
１４＝プログラマブルコントローラ
１５＝コントローラ
１６＝ドライバ
１７＝第一増速機
１８b＝第一シャフト１８b
１９＝第一発電機
２０＝第一系統系電源
２１a＝第二シャフト２１a
２２＝第二増速機
２３b＝第二シャフト２３b
２４＝第二発電機
２５＝第二系統系電源
２６乃至３０＝５角形の一辺を風胴体としてある風胴体の各辺
３１＝８角形の塔状の建造物の外側の一辺
３２＝８角形の塔状の建造物の内側の一辺
３３＝導水管
３４＝海水揚水装置
３５＝左側の扉の水密ゴム
３６＝右側の扉の水密ゴム
３７＝永久磁石Ｓ極
３８＝電磁石
３９＝電磁石への電線を内臓している防水されたケーブル
【図１】
2010133398.tif 000003
【図２】
2010133398.tif 000004
【図３】
2010133398.tif 000005
【図４】
2010133398.tif 000006
【図５】
2010133398.tif 000007
【図６】
2010133398.tif 000008
【図７】
2010133398.tif 000009
【図８】
2010133398.tif 000010
【図９】
2010133398.tif 000011
【図１０】
2010133398.tif 000012
【図１１】
2010133398.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成21年2月5日(2009.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イ、
商用電源でプロペラ近傍の風速を計測する複数の風速センサーと、
ローターヘッドに、適正なピッチ角度で固定してあるプロペラと、
水平方向に設けられ、かつ前記プロペラが取り付けられた第一シャフト８aと、
前記第一シャフト８a軸上のローターヘッドと第一増速機との間に設置してある、海水揚水ユニットに使用される電気を生成するための、商用電源に接続される第一シャフト８aの回転数を一定にするためのハイブリッド型励磁回路と、
前記第一シャフト８aに設置してある第一増速機と、
第一シャフト１８bに設置してある、発電機が第一誘導発電機又は第一同期発電機で構成される第一発電装置と、
第一シャフト１８bが延在された第二シャフト２１aと、
第二シャフト２１aに設置してあると共に２倍に増速する第二増速機と、
第二シャフト２３bに設置してある、磁極数が第一誘導発電機又は第一同期発電機の半分になっている、第二誘導発電機又は第二同期発電機で構成される第二発電装置と、
Nを３以上の整数として、第一発電装置と、第二発電装置を設けてある風胴体が、N個組み合わされたN角形の形状の建造物で構成されているビル内に設置される風力発電装置
ロ、
下降すると第一貯水槽内で停止し、上昇すると第二貯水槽の上方で停止する揚水装置
ハ、
コンピューター
二、
需要の変化に対応出来る施策
ホ、
上部に、水を貯水してある第二貯水槽と、
第二貯水槽と水車を連結する導水管と、
水車と、
水車に連結してある発電機と、
海から引き込んだ海水を集水して、水位が常に一定の第一貯水槽と、
Mを３以上の整数として、M角形の建造物の各辺全部に、各辺毎に、導水管１個とその両側に適当な距離をおいて複数の揚水装置が設けてある設備を１ユニットとするユニットがＵ個設置されている装置
上記イからホの装置で構成されることを特徴とする需要の変化に対応出来る水力発電用海水揚水装置
【請求項２】
前記揚水装置は、海水流入用に上方の空間は開放され、かご室扉の開閉用の動力装置である、防水された容器に内包された二組のドアモーター、ベルト、ドライブロープ等が設置されている二重の扉が第二貯水槽に面しているとともに、適当な広さを持つロープ式エレベーターと、
エレベーターの裏の空間に設けてあるつり合い錘と、
最上階の機械室に設置されている電動モーターD1、D2,  D3,  D4と、
D1、D2,  D3,  D4に連結されるとともに、機械室に設置されている巻取機Ｍ１、Ｍ２、Ｍ3、Ｍ４と、
エレベーターかご室内海水の漏れ出しを防止するため、かご室扉の垂直方向に凹凸状の水密ゴム３５，３６が嵌設され、水密ゴム３５の底には永久磁石Ｓ極３７、水密ゴム３６の底には電磁石３８が設けられている二重の左右扉と、
前記電磁石を、かご室の昇降と同一の速度で昇降させるために、かご室の昇降と同一の速度に設定されている電動モーターD２と接続してある巻取機Ｍ２に連結されている、電磁石への電線を収納している防水されたケーブル３９と、
エレベーターが，頂上に到達して静止するかご室の底部より、かご室の扉に面して水平方向に１ｍ、下方向１ｍの地点に設けてある第二貯水槽と、
揚水した海水を第二貯水槽へ注入するために、第二貯水槽の外壁に接して、４―Ｃの地点に吊り下げてある、３−Fと、３−Gは開放され、３−Hは閉ざされている適当な広さを持つ半円筒状であるとともに、３−Hの部分を１２０度上方の角度まで吊り上げるために、４―Ｃの地点を基点にして、３−D、３−Eで電動モーターD３、D4と接続してある巻取機Ｍ3、Ｍ４に結わえてあるワイヤーと連結してある注入用水路とで構成されていることを特徴とする請求項１記載の需要の変化に対応出来る水力発電用海水揚水装置。
【請求項３】
前記、需要の変化に対応出来る施策は、第二貯水槽内に設置されるゴム袋と、
前記ゴム袋を伸縮させるための、電動モーター、二段空気圧縮機、空気タンク、圧縮空気注入口、圧縮空気排出口で構成されている圧縮空気ユニットと、
第二貯水槽に連結してある複数の導水管の注入口が、異なる位置（上下方向）に設置されていることを特徴とする請求項１記載の需要の変化に対応出来る水力発電用海水揚水装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
平坦地での水力発電を行う場合、利用出来る技術として、特許文献１(特開昭５９−０６３３６９号公報)がある。
１．特許文献１の電源は商用電源を使用するが、本願では、商用電源と、ビル内に設置される風力発電装置で生成される電気を使用していること、
２．本願は、発生している需要を把握し、それに必要な量の発電機出力を計算し、ゴム袋を圧縮空気で膨張させたり、収縮させたりして、第二貯水槽内の水位を制御することによって、発電機の出力量を調節して、発電機の出力量を需要の変化に対応させているのに対し、特許文献１にはそのような機能は無い点が相違点である。
地球温暖化防止のため、さまざまな提案がなされているが、省エネ、節電が殆どである。
これらの提案の根拠は、化石燃料を使用する火力発電を無くすることは不可能であるという考えに基づく。
日本の発電の６割は火力発電なので、この提案は一見合理的、現実的に見えるが、化石燃料を使用する火力発電を使用する限り、地球温暖化防止のための対策としては根源的解決策ではない。
化石燃料資源の枯渇が早晩訪れるので、その時には、化石燃料を使用する火力発電は行えず、火力発電に換わる発電装置が開発されているであろう。
その発電装置は６割を占める火力発電所内に設けられ、既存のインフラを利用出来るものが望ましい。
わが国の火力発電所は大きな港のそばにあるので、短時間で大量の海水を揚水出来る装置が開発されれば、火力発電所に水力発電所を設けることが可能になり、化石燃料を使用する火力発電の代わりに水力発電装置が開発されることになる。
【特許文献１】特開昭５９−０６３３６９号公報
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
（ハイブリッド型励磁回路の構成、及び運転状況の説明）
図２は、ローターヘッドと増速機との間に設置してある５相励磁回路の断面図であり、入力パルスの周波数は誘導発電機の場合、１、３００ＨＺ、同期発電機の場合、１、２５０ＨＺ、１ステップ角＝０．７２°で、前記コントローラ１５に電流が流されると、ドライバ１６へパルス信号が与えられ、ドライバ１６は電磁石１０の電流切り替えを１秒間に１、３００回又は１、２５０回行い、電磁石の磁極の切り替えも１、３００回又は１、２５０回行われる。
プロペラ６の回転力を駆動源とする第一シャフト８aは、適正な風量と、適正なピッチ角度により、誘導発電機の場合１６０回転／分、同期発電機の場合１５８回転／分近傍で回転し始めるが、前記電磁石１０の磁極が切り替えられると、磁石１３は、１ステップ角毎に電磁石１０の磁極に反応するので、第一シャフト８aは回転数を減じ、回転速度を励磁回路の回転速度と同一とし、１秒間に１、３００回又は１、２５０回の回転数調整を行いながら、励磁回路と同じ回転数で回転する。
プロペラ６の回転力を駆動源とする第一シャフト８aの回転数と、励磁回路の回転数の１ステップ角同士の差異は殆どの場合微差であり、風速変化による回転数の差異が突発的に発生して、第一シャフト８aの回転が励磁回路の回転より遅くなっても、５％早く設定してあるので、５％以上の時だけ、追加磁力を必要とするが、その差異は、１ステップ角で調整され、調整後、適正風量、適正風速になるので、回転数の誤差は累積せず、１分間に７８、０００回又は７５、０００回の切り替えによる誤差は最大０．７２°未満であり、しかもその調整には大きな磁力を必要としない。
ステッピングモーターには、次の短所があると言われている。
イ、大きなトルクが発生する場合には不適、
ロ、消費電力が大きい、
ハ、高速域の使用には不適、  
本発明は、これらの短所を克服しているので下記に説明する。
イ、について、
「本発明におけるトルクとは、“励磁回路の回転（電磁石１０の磁力）で、第一シャフト８aを回転させるのに必要なエネルギー” の意味で使用している」。
もともと、第一シャフト８aは、プロペラ回転力で回転しており、第一シャフト８aの回転エネルギーは、プロペラ回転力で賄われ、しかも、トルク発生のケースを少なくするために、第一シャフト８aの回転は励磁回路の回転より５％早く設定されているので、励磁回路の回転（電磁石１０の磁力）に頼ることは、殆どないが、第一シャフト８aの回転が、励磁回路の回転より遅くなると、トルクが発生する。
トルクが発生しても、第一シャフト８aの回転には、回転方向への慣性力もあるので、回転を後押しする程度の磁力で充分である。
第一シャフト８aの回転が、励磁回路の回転より早い場合、第一シャフト８aの回転は、電磁石１０の磁力で抑制されるため、トルクは発生しない。
本発明の特徴は、プロペラ回転力を駆動源とする第一シャフト８aの回転を励磁回路の回転より、意識的に１ステップ角当たり５％（０．０３６°）早く設定して、第一シャフト８aを、励磁回路の回転より先行させ、先行する第一シャフト８aの回転を、励磁回路の磁力（電磁石１０の磁力）で抑制することを基本にしていることにある。
即ち、１ステップ角毎に、第一シャフト８aの回転を、励磁回路の回転より０．０３６°早く回転するようにし、先行する第一シャフト８aを、磁石１０の磁力で抑制することを基本にし、遅れる場合（遅れた第一シャフト８aの回転を、電磁石１０の磁力で早める作業）を出来るだけ少なくしようとするものである。
仮に、７％の遅れが発生した場合、第一シャフト８aの回転は励磁回路の回転より１ステップ角当たり２％（０．０１４４°）遅くなるのでトルクが発生し、２％の修正を行う回転のための、電磁石１０の磁力を必要とするが、回転方向への慣性力もあるので、調整は、回転を後押しする程度のものであり、大きな磁力を必要としない。
逆に早い時は、１ステップ角当たり１２％（０．０８６４°）以上の速度調整の抑止力が必要となるが、電磁石１０の磁力を決定する電磁石の巻き線数の設定時に、充分な抑止力が得られる様に対応してある。
ロ、について、
必要な消費電力は、電磁石１０の電流と、パルス発信のための電流であり、消費電力は大きくない。
ハについて、
第一シャフト８aの回転数の範囲は、２０回転／分〜２００回転／分、入力パルスの周波数は１６７ＨＺ〜１６６７ＨＺの範囲に設定してあり、高速域では無い。
以上の通り、ステッピングモーターの短所イ、ロ、ハは、克服されている。
【手続補正書】
【提出日】平成21年3月10日(2009.3.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に、水を貯水してある第二貯水槽と、
第二貯水槽と水車を連結する導水管と、
水車と、
水車に連結してある発電機と、
海から引き込んだ海水を集水して、水位が常に一定の第一貯水槽と、
下降すると第一貯水槽内で停止し、上昇すると第二貯水槽の上方で停止する揚水装置と、
ビル内に設置される風力発電装置と、
コンピューターと、
需要の変化に対応出来る施策と、
Nを３以上の整数として、Ｎ角形の建造物の各辺全部に、各辺毎に、導水管１個とその両側に適当な距離をおいて複数の揚水装置が設けてある設備を１ユニットとするユニットがＵ個設置されている装置で構成されることを特徴とする需要の変化に対応出来る水力発電用海水揚水装置。
【請求項２】
前記揚水装置は、海水流入用に上方の空間は開放され、かご室扉の開閉用の動力装置である、防水された容器に内包された二組のドアモーター、ベルト、ドライブロープ等が設置されている二重の扉が第二貯水槽に面しているとともに、適当な広さを持つロープ式エレベーターと、
エレベーターの裏の空間に設けてあるつり合い錘と、
最上階の機械室に設置されている電動モーターD1、D2,  D3,  D4と、
D1、D2,  D3,  D4に連結されるとともに、機械室に設置されている巻取機Ｍ１、Ｍ２、Ｍ3、Ｍ４と、
エレベーターかご室内海水の漏れ出しを防止するため、かご室扉の垂直方向に凹凸状の水密ゴム３５，３６が嵌設され、水密ゴム３５の底には永久磁石Ｓ極３７、水密ゴム３６の底には電磁石３８が設けられている二重の左右扉と、
前記電磁石を、かご室の昇降と同一の速度で昇降させるために、かご室の昇降と同一の速度に設定されている電動モーターD２と接続してある巻取機Ｍ２に連結されている、電磁石への電線を収納している防水されたケーブル３９と、
エレベーターが，頂上に到達して静止するかご室の底部より、かご室の扉に面して水平方向に１ｍ、下方向１ｍの地点に設けてある第二貯水槽と、
揚水した海水を第二貯水槽へ注入するために、第二貯水槽の外壁に接して、４―Ｃの地点に吊り下げてある、３−Fと、３−Gは開放され、３−Hは閉ざされている適当な広さを持つ半円筒状であるとともに、３−Hの部分を１２０度上方の角度まで吊り上げるために、４―Ｃの地点を基点にして、３−D、３−Eで電動モーターD３、D4と接続してある巻取機Ｍ3、Ｍ４に結わえてあるワイヤーと連結してある注入用水路とで構成されていることを特徴とする請求項１記載の需要の変化に対応出来る水力発電用海水揚水装置。
【請求項３】
前記、ビル内に設置される風力発電装置は、
商用電源でプロペラ近傍の風速を計測する複数の風速センサーと、
ローターヘッドに、適正なピッチ角度で固定してあるプロペラと、
水平方向に設けられ、かつ前記プロペラが取り付けられた第一シャフト８aと、
前記第一シャフト８a軸上のローターヘッドと第一増速機との間に設置してある、商用電源に接続される第一シャフト８aの回転数を一定にするためのハイブリッド型励磁回路と、
前記第一シャフト８aに設置してある第一増速機と、
第一シャフト１８bに設置してある、発電機が第一誘導発電機又は第一同期発電機で構成される第一発電装置と、
Nを３以上の整数として、第一発電装置を設けてある風胴体が、N個組み合わされたN角形の形状の建造物で構成されていることを特徴とする請求項１記載の需要の変化に対応出来る水力発電用海水揚水装置。
【請求項４】
請求項３記載のハイブリッド型励磁回路は、
風洞体内に設置された、プログラマブルコントローラ１４、コントローラ１５及び後述のステーター１１内の電磁石１０に接続してあるドライバ１６と、
プロペラ回転力を駆動源とする第一シャフト８aと、
ローターヘッドと増速機との間に設置してある同心円状環９内に、鉄芯に電線が巻かれた電磁石を設けたステーターと、
前記電磁石に対向していると共に、軸の周りに軸方向に同心状に磁化された磁石１３が第一シャフト８aに設けてあるローター１２で構成され、前記コントローラからドライバへ与えられたパルス信号により、前記電磁石の磁極が切り替えられ、励磁回路の回転数より５％多い回転数近傍で回転し始めるように設定された、第一シャフト８aに設けてある磁化された磁石が、１ステップ角毎に前記電磁石の磁極に反応し、１ステップ角毎に回転速度を減じて、第一シャフト８aの回転速度と励磁回路の回転速度が同一になり、指示された回転数で第一シャフト８aが回転することで構成されていることを特徴とする請求項３記載の需要の変化に対応出来る水力発電用海水揚水装置。
【請求項５】
前記、需要の変化に対応出来る施策は、第二貯水槽内に設置されるゴム袋と、
前記ゴム袋を伸縮させるための、電動モーター、二段空気圧縮機、空気タンク、圧縮空気注入口、圧縮空気排出口で構成されている圧縮空気ユニットと、
第二貯水槽に連結してある複数の導水管の注入口が、異なる位置（上下方向）に設置されていることを特徴とする請求項１記載の需要の変化に対応出来る水力発電用海水揚水装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は需要の変化に対応出来る水力発電用海水揚水装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
平坦地での水力発電を行う場合、利用出来る技術として、特許文献１(特開昭５９−０６３３６９号公報)がある。
１．特許文献１の電源は商用電源を使用するが、本願では、商用電源と、ビル内に設置される風力発電装置で生成される電気を使用していること、
２．本願は、発生している需要を把握し、それに必要な量の発電機出力を計算し、ゴム袋を圧縮空気で膨張させたり、収縮させたりして、第二貯水槽内の水位を制御することによって、発電機の出力量を調節して、発電機の出力量を需要の変化に対応させているのに対し、特許文献１にはそのような機能は無い点が相違点である。
地球温暖化防止のため、さまざまな提案がなされているが、省エネ、節電が殆どである。
これらの提案の根拠は、化石燃料を使用する火力発電を無くすることは不可能であるという考えに基づく。
日本の発電の６割は火力発電なので、この提案は一見合理的、現実的に見えるが、化石燃料を使用する火力発電を使用する限り、地球温暖化防止のための対策としては根源的解決策ではない。
化石燃料資源の枯渇が早晩訪れるので、その時には、化石燃料を使用する火力発電は行えず、火力発電に換わる発電装置が開発されているであろう。
その発電装置は６割を占める火力発電所内に設けられ、既存のインフラを利用出来るものが望ましい。
わが国の火力発電所は大きな港のそばにあるので、短時間で大量の海水を揚水出来る装置が開発されれば、火力発電所に水力発電所を設けることが可能になり、化石燃料を使用する火力発電の代わりに水力発電装置が開発されることになる。
【特許文献１】特開昭５９−０６３３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこでこの発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、火力発電所内に設置可能であるとともに、CO2が発生せず、単位当たりの発電コストが火力発電より安く、かつ、需要の変化に対応出来る水力発電用海水揚水装置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】
かご室の二重の扉には水密ゴムが嵌設され、更に水密ゴムの底部には電磁石と永久磁石Ｓ極が設けてあるので、左右の扉は水密ゴムを押し付けあって、かご室内海水の漏れ出しは完全に防止されて揚水される。
エレベーターが，頂上に到達して静止するかご室の底部より、かご室の扉に面して水平方向に１ｍ、下方向１ｍの地点に第二貯水槽があり、第二貯水槽の外壁に接して、適当な広さを持つ半円筒状であるとともに、４―Ｃの地点を基点にして、３−Hの部分を１２０度上方の角度まで吊り上げられる注入用水路が吊り下げてある。
エレベーターが頂上で停止したことが確認されると、巻取機Ｍ3、Ｍ４によって、注入用水路の３−Hの部分は上方（１２０度の角度）に吊り上げられ、エレベーターの底部下方に停止し、電磁石にＳ極を発生させて永久磁石Ｓ極と反発させ、エレベーターかご室の二重の扉を開け、海水を注入用水路から第二貯水槽へ注入することで、火力発電所内での大量の海水の揚水を可能にしている。
電力需要が減少した場合、第二貯水槽内のゴム袋の圧縮空気を減少させ、第二貯水槽内の水位を低下させ、必要な発電機出力を供給可能な導水管にのみ海水が注入され、需要の変化に対応出来る供給体制を取り、運転コストは、商用電源と風力発電装置で使用する電力料であるが、そのコストが火力発電の燃料費より安くなることによって課題を解決している。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の運転コストは、商用電源と風力発電装置で発生する電力料であるが、そのコストは火力発電の燃料費より安いため、火力発電より安くCO2も発生せず、しかも、火力発電所内に設置出来るので、火力発電に代換出来るという利点と、電力需要が変動した場合、第二貯水槽内のゴム袋の圧縮空気を膨張収縮させ、第二貯水槽内の水位を制御し、必要な発電機出力を供給可能な導水管にのみ海水が注入され、需要の変化に対応出来る供給体制を取れる利点を持っている。
【０００６】
（本発明での電源）
風力発電装置、コンピューター、圧縮空気ユニットに連結される電動モーターの電気は商用電源と、海水揚水ユニットに使用される電気は本発明の発電装置と接続してある。
【０００７】
（０００７）から（００１６）において、ビル内に設置される風力発電の作動を説明する。
（プロペラ６のピッチ角度及び風量の構成）
本発明では、試験的に第一シャフト８aに、回転センサーとピッチ制御装置を取り付け、プロペラ６の回転が励磁回路の回転数より５％多い時の、風速センサー５a乃至５dそれぞれの適正風速と、風速センサー５a乃至５dそれぞれに対応する送風機４a乃至４dそれぞれの適正風量情報と、プロペラ６の適正ピッチ角度情報を予め入手してある。
予め入手した適正ピッチ角度情報により、プロペラ６のピッチ角度を適正ピッチ角度に固定し、予め入手した適正風速、風量情報、風速センサー５a乃至５dそれぞれのデーターに基づいて、送風機４a乃至４dそれぞれの風量が調整されて、プロペラ６は励磁回路の回転数より５％多い回転数近傍で回転し始める。
【０００８】
（風力発電の電源）
送風機、風速センサー、ハイブリッド型励磁回路、第一系統系の電源は、商用電源が使用される。
【０００９】
（図面に基づく本発明の説明）
第一発電装置の発電機は４極式、５０HZ、風速５０ｍ／s、６枚プロペラ、励磁回路は５相励磁、発電機が誘導発電機の場合、入力パルスの周波数１、３００ＨＺ、同期発電機の場合、１、２５０ＨＺ、図１〜３に基づいて第一発電装置の構成、及び運転状況を説明する。
【００１０】
（本発明の装置、及び呼称）
本発明では、送風機から第一発電機方向を風下、ハブのローターヘッドから第一増速機までの回転軸を第一シャフト８a、第一増速機から第一発電機までの回転軸を第一シャフト１８bと呼称している。
図１に示す、１の部分から２の部分まで、内径が同じ円筒状の風胴体があり、１の部分は閉口され、２の部分は開口されて、送風機の風は２から排出される。
風胴体の内部には図１に示す通り、送風機支持環３、送風機４a乃至４d、風速センサー５a乃至５d、プロペラ６、ローターヘッド７、第一シャフト８a、第一シャフト８aには、ローターヘッド７と第一増速機１７との間に設置してある同心円状環９内に、鉄芯に電線が巻かれた電磁石１０を設けたステーター１１と、前記電磁石１０に対向していると共に、軸の周りに軸方向に同心状に磁化された磁石１３が設けてあるローター１２で構成されるハイブリッド型励磁回路、及び、第一増速機１７が設けられ、第一シャフト１８bには第一発電機１９として誘導発電機又は同期発電機が設置され，第一系統系電源２０は第一発電機が誘導発電機の場合のみ設置されている。
又、風胴体内の同心円状環９の下方には、プログラマブルコントローラ１４、コントローラ１５及び電磁石１０と接続してあるドライバ１６で構成されている第一発電装置が設置されている。
【００１１】
（送風機支持環、送風機、風速センサー、プロペラ、ローターヘッドの構成、及び運転状況の説明）
送風機支持環３は、プロペラ６の風上に、風胴体内の四方の壁から出ている支持棒に支持された同心円状の環である。
送風機４a乃至４dは、同心円状の環３に９０度の間隔に４台設置され、プロペラ６に向かっている。
風速センサー５a乃至５dは、前述の送風機４a乃至４dの水平線上であると共に、プロペラ６の風上近傍に、前記、送風機４a乃至４dに対向して４個設置されている。
ローターヘッド７は第一シャフト８aの頭頂部分にあり、ローターヘッド７にはプロペラ６枚を持つ風車が接続してある。送風機から風速５０ｍ／sの風が吹き出すと、プロペラ６近傍の風速は、風速センサー５a乃至５d個々に感知され、そのデーターと予め入手していた適正風速、風量データーを基に4箇所の送風機個々からの風量が調節され、所定の角度にしてあるプロペラ６のピッチ角度と相俟って、プロペラ６は、誘導発電機の場合１６０回転／分、同期発電機の場合１５８回転／分近傍で回転し始める。
【００１２】
（第一シャフト８aの構成）
第一シャフト８aのローターヘッド７にはプロペラ６が取り付けられ、ローターヘッド７と第一増速機１７との間の第一シャフト８aには、ハイブリッド型励磁回路が設置され、励磁回路の風下には、第一増速機１７が設置されている。
【００１３】
（ハイブリッド型励磁回路の構成、及び運転状況の説明）
図２は、ローターヘッドと増速機との間に設置してある５相励磁回路の断面図であり、入力パルスの周波数は誘導発電機の場合、１、３００ＨＺ、同期発電機の場合、１、２５０ＨＺ、１ステップ角＝０．７２°で、前記コントローラ１５に電流が流されると、ドライバ１６へパルス信号が与えられ、ドライバ１６は電磁石１０の電流切り替えを１秒間に１、３００回又は１、２５０回行い、電磁石の磁極の切り替えも１、３００回又は１、２５０回行われる。
プロペラ６の回転力を駆動源とする第一シャフト８aは、適正な風量と、適正なピッチ角度により、誘導発電機の場合１６０回転／分、同期発電機の場合１５８回転／分近傍で回転し始めるが、前記電磁石１０の磁極が切り替えられると、磁石１３は、１ステップ角毎に電磁石１０の磁極に反応するので、第一シャフト８aは回転数を減じ、回転速度を励磁回路の回転速度と同一とし、１秒間に１，３００回又は１、２５０回の回転数調整を行いながら、励磁回路と同じ回転数で回転する。
プロペラ６の回転力を駆動源とする第一シャフト８aの回転数と、励磁回路の回転数の１ステップ角同士の差異は殆どの場合微差であり、風速変化による回転数の差異が突発的に発生して、第一シャフト８aの回転が励磁回路の回転より遅くなっても、５％早く設定してあるので、５％以上の時だけ、追加磁力を必要とするが、その差異は、１ステップ角で調整され、調整後、適正風量、適正風速になるので、回転数の誤差は累積せず、１分間に７８、０００回又は７５、０００回の切り替えによる誤差は最大０．７２°未満であり、しかもその調整には大きな磁力を必要としない。
ステッピングモーターには、次の短所があると言われている。
イ、大きなトルクが発生する場合には不適、
ロ、消費電力が大きい、
ハ、高速域の使用には不適、  
本発明は、これらの短所を克服しているので下記に説明する。
イ、について、
「本発明におけるトルクとは、“励磁回路の回転（電磁石１０の磁力）で、第一シャフト８aを回転させるのに必要なエネルギー” の意味で使用している」。
もともと、第一シャフト８aは、プロペラ回転力で回転しており、第一シャフト８aの回転エネルギーは、プロペラ回転力で賄われ、しかも、トルク発生のケースを少なくするために、第一シャフト８aの回転は励磁回路の回転より５％早く設定されているので、励磁回路の回転（電磁石１０の磁力）に頼ることは、殆どないが、第一シャフト８aの回転が、励磁回路の回転より遅くなると、トルクが発生する。
トルクが発生しても、第一シャフト８aの回転には、回転方向への慣性力もあるので、回転を後押しする程度の磁力で充分である。
第一シャフト８aの回転が、励磁回路の回転より早い場合、第一シャフト８aの回転は、電磁石１０の磁力で抑制されるため、トルクは発生しない。
本発明の特徴は、プロペラ回転力を駆動源とする第一シャフト８aの回転を励磁回路の回転より、意識的に１ステップ角当たり５％（０．０３６°）早く設定して、第一シャフト８aを、励磁回路の回転より先行させ、先行する第一シャフト８aの回転を、励磁回路の磁力（電磁石１０の磁力）で抑制することを基本にしていることにある。
即ち、１ステップ角毎に、第一シャフト８aの回転を、励磁回路の回転より０．０３６°早く回転するようにし、先行する第一シャフト８aを、磁石１０の磁力で抑制することを基本にし、遅れる場合（遅れた第一シャフト８aの回転を、電磁石１０の磁力で早める作業）を出来るだけ少なくしようとするものである。
仮に、７％の遅れが発生した場合、第一シャフト８aの回転は励磁回路の回転より１ステップ角当たり２％（０．０１４４°）遅くなるのでトルクが発生し、２％の修正を行う回転のための、電磁石１０の磁力を必要とするが、回転方向への慣性力もあるので、調整は、回転を後押しする程度のものであり、大きな磁力を必要としない。
逆に早い時は、１ステップ角当たり１２％（０．０８６４°）以上の速度調整の抑止力が必要となるが、電磁石１０の磁力を決定する電磁石の巻き線数の設定時に、充分な抑止力が得られる様に対応してある。
ロ、について、
必要な消費電力は、電磁石１０の電流と、パルス発信のための電流であり、消費電力は大きくない。
ハについて、
第一シャフト８aの回転数の範囲は、１５０回転／分〜１５２回転／分、入力パルスの周波数は１、２５０ＨＺ〜１，３００ＨＺの範囲であり高速域では無い。
以上の通り、ステッピングモーターの短所イ、ロ、ハは、克服されている。
【００１４】
（第一増速機１７の構成、及び運転状況の説明）
第一増速機１７は、励磁回路の風下に、増速率、１：６程度以下の遊星歯車で構成され、第一シャフト８aが入力側で、第一シャフト１８bが出力側となっている。
入力側の遊星歯車 と出力側の太陽歯車 との歯車 比は、遊星歯車 により太陽歯車 を１０倍増速するよう設定されている。
従って、発電機が誘導発電機の場合、第一シャフト８aの回転数１５２回転／分は１０倍増速されて第一シャフト１８bの回転数は１５２０回転／分に、発電機が同期発電機の場合、回転数１５０回転／分は１０倍増速されて１５００回転／分となる。
【００１５】
（第一発電機１９、第一系統系電源２０の構成、及び運転状況の説明）
第一発電機１９は、第一シャフト１８b上の第一増速機１７の風下に設けられ、第一系統系電源２０は発電機が誘導発電機の場合のみ設置される。
第一発電機１９が誘導発電機の場合、第一シャフト８aの回転数は、第一増速機１７で発電機の同期回転数（１、５００回転／分）より１．３％早い１、５２０回転／分に増速され、第一シャフト１８bに伝達され、誘導発電機は、ピッチ角が固定されたプロペラの取り付けだけで、ピッチ駆動機構なしで電気を発生させられる。
第一発電機１９が同期発電機の場合、第一シャフト８aの回転数は、第一増速機１７で発電機の同期回転数の１５００回転／分に増速され、第一シャフト１８bに伝達され、同期発電機１９で発電する。
第一シャフト１８bの回転速度は確実に１５００回転／分となるので、予め、設定済みの磁極に対応した回転数での回転が可能になり、又、出力の変動を小さく抑えるためのインバータ、コンバータの設置が必要なくなる。
【００１６】
（N角形の風胴体の各一辺に第一発電装置を設ける説明）
図３は、Nを５とした５角形の風胴体の５角形の一辺を風胴体とし、各一辺に第一発電装置を、５箇所に５個設けた場合の概念図である。
５角形の各一辺に設けられた各々の第一発電装置は独立した発電装置であり、電源は、商用電源である。
送風機から送風された風は、排出口２から、風胴体の外部へ排出され循環しない。
【００１７】
（海水を揚水する本発明の説明）
海水を揚水して、５０万KW発電する例を、図４乃至１１に基づいて本発明を説明する。
高さ７７ｍ、８角形の外側の一辺３１の長さは１５７．５ｍ、内側の一辺３２の長さは１０５ｍ、幅２６．２５ｍの８角形の塔状の建造物がある（図４）。
塔最上階は機械室で、高さ７４ｍの位置にあり、機械室には４台の巻取機Ｍ１、Ｍ２、Ｍ3、Ｍ４が設置され、４台の電動モーターD1、D2,  D3,  D4に連結されている。
機械室の下部は、エレベーター頂上停止階と第二貯水槽である。
エレベーター頂上停止階は、高さ７１ｍから７３ｍの位置にあり、高さ２ｍ、奥行き１３ｍ、扉の幅０．５ｍのロープ式エレベーターが、第二貯水槽に面して設けてあり、エレベーターの裏の空間にはつり合い錘が設けてある（図５）。
エレベーターは、二重の左右扉上部に設置されている、かご室扉の開閉用の動力装置である二組のドアモーター、ベルト、ドライブロープが、防水された容器に内包されているとともに、エレベーターが海水面以下まで下降して停止すると、上方からかご室内に海水が流入させるため、かご室の上方は開放されている。
エレベーターかご室内海水の漏れを防止するため、かご室扉の垂直方向に凹凸状の水密ゴム３５，３６が嵌設され、水密ゴム３５の底には永久磁石Ｓ極３７、水密ゴム３６の底には電磁石３８が設けてある扉が二重に設置されている（図１１）。
かご室扉が閉じられると、電磁石３８にＮ極を発生させ、永久磁石Ｓ極３７を引き付け、かご室の二重の左右扉を開ける前には、電磁石３８にＳ極を発生させ、永久磁石Ｓ極と反発させる。
エレベーターかご室には、電磁石３８を、かご室の昇降と同一の速度で昇降させるために、かご室の昇降と同一の速度に設定されている電動モーターD２と接続してある巻取機Ｍ２に連結されている、電磁石３８への電線を収納している防水されたケーブル３９が設けてある（図１１）。
エレベーターが，頂上に到達して静止するかご室の底部より、かご室の扉に面して水平方向に１ｍ、下方向１ｍの地点に、図５に示すように、第二貯水槽がある。
注入用水路は３−Fと、３−Gは開放され、３−Hは閉ざされている直径１ｍ、長さ２ｍの半円筒状であるとともに、４−Cの地点を基点にして３−Hの部分を１２０度上方の角度まで吊り上げるために、３−D、３−Eで電動モーターD３、D4と接続してある巻取機Ｍ3、Ｍ４に結わえてあるワイヤーで構成されている（図６）。
第二貯水槽の外壁に接して、注入用水路が４−Cの地点に吊り下げられている（図７）。
かご室の海水を第二貯水槽へ注入する場合、４−Cの地点を基点にして３−Hの部分は１２０度上方の角度まで吊り上げられ、注入が終了すると元に戻され、第二貯水槽の外壁に接して４−Cの地点から吊り下げられる。
第二貯水槽は、高さ６３ｍから７０ｍの位置に設けられた、高さ７ｍ、幅２６．２５ｍ、壁の厚み０．２５ｍの８角形の形状の水路であり、深さ１．４５ｍ〜６ｍまでの範囲に海水が貯水される。
直径１．４ｍの円柱状の導水管が、第二貯水槽の底部の位置に１４個と、底部の１．５ｍ上に１４個、底部の３ｍ上に１４個、底部の４．５ｍ上に１４個合計64個が、建造物の８角形の建造物の内側の壁に沿って（０．１ｍ離れて）、６０ｍ〜６４．５ｍ下に設置されている水車に連結されている（図８）。
８角形の建造物は、海水揚水装置３３６台を覆い、５６個の導水管が建造物の８角形の建造物の内側の壁に沿って設営されている。
８角形の建造物の一辺の端から１５ｍの地点まで、１５ｍの真ん中に８角形の建造物の内側の壁に沿って導水管３３が１個、その両端の８角形の建造物内に１．５ｍおきに海水揚水装置３４が３台づつ、即ち、海水揚水装置６台、導水管１個を１ユニットとする揚水装置が設けられ、建造物の一辺には揚水装置７ユニットが設置されている（図９）。
建造物の１階には、水車、発電機各５６機、風力発電装置１ユニット、圧縮空気ユニット１セット、コンピューター１台が設置してある。
発電は、導水管５５個で行われ１個の導水管は補修等の時の代換台とされ、海水揚水装置のうち１台も補修等の時の代換台とし、常時３３５台で揚水しており、本願の計算等は発電機５５機、揚水装置３３５台で行っている。
発電ユニット１乃至７は、全く同じ装置を同じ構成で設置してあるので、説明は発電ユニット１だけで行い、残りの発電ユニットの説明は省略するものとする。
【００１８】
（導水管の構成及び直径）
導水管の直径は、下記のような計算によって決定している。
５５個の導水管で５０万KWの電力を生成する場合、導水管１個では９、１００ＫＷ生成しなければならない。
９、１００ＫＷの発電機出力を確保するのに、必要な導水管を通過する毎秒当りの水をXｍ3とすると、導水管から水車の中心部までの距離を６０ｍ、水車効率と発電機効率の積の総合効率を７５％と仮定して計算すると、発電機出力＝（理論水力）×（水車効率）×（発電機効率）より、9.8Ｇ×６０ｍ×Xｍ3/ｓ×７５％＝９、１００ＫＷとなり  X≒２０．６３４９ｍ3≒２０．６４ｍ3である。
水が、第二貯水槽から、水車に落下する所要時間をTとすると、距離と時間に関する公式である  距離＝初速度×T＋１/２加速度T2                （１）    より（初速度はゼロで、加速度は重力の９．８Gであり、第二貯水槽から水車までの距離は６０ｍなので、所要落下時間をTとすると）
上記式（１）は、６０m＝９．８G×T×T /２となり、T≒３．４９９３秒であり、第二貯水槽からの落下速度は、６０m÷３．４９９３秒≒１７．１４６３m /秒、  約１７．２ｍ/秒となる。
水車に２０．６４ｍ3/秒の水が落下可能な導水管の内径Ｄは、式、Ｄｍ×Ｄｍ×３．１４×１７．２×１/４＝２０．６４ｍ3より、Ｄ≒１．２３６４ｍ、約１２４ｃｍである。
以上より、導水管の内径は１２４ｃｍ、管の肉厚１６ｃｍ、外径は、１４０ｃｍとしてある。
【００１９】
（発電機出力の推定値）
この時の発電機出力は、導水管から水車の中心部までの距離を６０ｍ、水車効率と発電機効率の積の総合効率を７５％と仮定して計算すると、発電機出力＝（理論水力）×（水車効率）×（発電機効率）より、9.8Ｇ×６０ｍ×２０．６４ｍ3/ｓ×７５％×５５機＝５００、６２３ＫＷであり、５０万ＫＷの発電は可能である。
【００２０】
（第一貯水槽の構成）
第一貯水槽は、８角形の建造物の外側に、深さ５ｍ、幅８mの水路に海水を引き込んで、常に一定の水位（深さ０．４ｍの位置）にしてある水路からなり、水路は海水揚水装置が通過する建造物の下部に、深さ５ｍ、幅２m、奥行２０ｍのトンネル水路として伸びており、この水路には、深さ０．４ｍの位置まで海水が貯水されている（図１０）。
【００２１】
（電動モーターD1、巻取機Ｍ１、歯車列の構成）
電動モーターD1に接続してある巻取機Ｍ１には、下記の歯車列が設置されている。
直径０．５ｍの電動モーターの回転軸Ｉと同一軸に歯数８の歯車Ｚ１が設けられ、歯車Ｚ１とかみ合っている歯数６４の歯車Ｚ２と，歯車Ｚ２とかみ合っている歯数１２の歯車Ｚ３が、固定されている同一軸Ｊ上に設けられ、歯車Ｚ３にかみ合っている歯数６０の歯車Ｚ４が、直径１．６ｍのつな車の回転軸Ｋとの同一軸に設置されている。
歯車Ｚ４（つな車）の回転速度と、歯車Ｚ１（電動モーター）の回転速度比は、（Ｚ１とＺ３の歯数の積： ８・１２）／（Ｚ２とＺ４の歯数の積：６４・６０）で求められるから、つな車の回転速度と電動モーターの回転速度比は、８×１２／６４×６０＝１／４０となり、つな車の回転速度は電動モーターの４０分の1に減速され、４０倍のトルク（力）を得ている。
電動モーターの回転速度は２４００［ｒｐｍ］に設定され、つな車の回転速度は６０［ｒｐｍ］に減速される。
エレベーターが最下地点から頂上までの昇降に要する時間は、つな車の直径１．６ｍ、最下地点から頂上までのロープの長さは７７ｍに設定してあるので、最下地点から頂上までの上昇に要する時間をＸ秒とすると、７７ｍ＝１．６ｍ×３．１４×Ｘ秒より    Ｘ≒１５．３３秒  で  約１５秒である。
【００２２】
（圧縮空気ユニットの構成）
圧縮空気ユニットは、電動モーターと、電動モーターに連結してある二段空気圧縮機、空気タンク、圧縮空気注入口、圧縮空気排出口で構成される。
電動モーターの出力軸が、５MPAの圧空気を生成する二段空気圧縮機と連結され、生成された５MPAの圧空気を空気タンクに４MPAの圧空気として貯蔵し、圧縮空気注入口が空気タンクと連結してある。
【００２３】
（需要の変化に対応する作動の説明）
電力需要が該装置の最大発電機出力の時は、第二貯水槽内に設置されるゴム袋が膨らませられ、第二貯水槽内の水位は、複数の導水管の最上位注入口の位置以上になり、全ての導水管から海水が注入され、電力需要が減少した場合、第二貯水槽内のゴム袋の圧縮空気を減少させ、第二貯水槽内の海水の水位を低下させ、必要な発電機出力を供給可能な導水管にのみ海水が注入され、需要の変化に対応出来る供給体制を取る作業が行われる。
【００２４】
（揚水量の計算）
揚水装置全部で、第一貯水槽内の水を第二貯水槽に揚水しなければならない海水の量をＸｍ3/分とすると、導水管１個につき、１７．２秒で２０．６４ｍ3の海水が落下するので、Ｘｍ3/分＝２０．６４ｍ3÷１７．２秒×６０秒×５５個≒３、９６０ｍ3/分である。
一方、１台の海水揚水装置で揚水出来る海水の量は、エレベーターかご室の揚水効率を９５％と仮定すると、エレベーターは一分間に１回転するように設定してあるので、（１３ｍ×２ｍ×０．５ｍ）×９５％＝１２．３５ｍ3/分であり、装置全部で揚水出来る海水は、１２．３５ｍ3×３３５台＝４、１３７．２５ｍ3/分≒４、１３０ｍ3/分が揚水可能で、必要揚水量３、９６０ｍ3/分は揚水出来る。
【００２５】
（第二貯水槽への最初の揚水）
（イ）第二貯水槽に連結してある全部の導水管の注入口を仮設の柵で塞ぎ、全ての電動モーターＤ１と連結してある、全ての巻取機Ｍ１が全てのエレベーターを巻き上げ、約２３分で第一貯水槽の海水９４、４００ｍ3が第二貯水槽に揚水される。
（ロ）導水管の仮設の柵全部を開くと、導水管全部を通じて水車に水が落下し、全ての発電機で電気が発生する。
【００２６】
（揚水循環作業の説明）
（イ）電動モーターＤ１が始動して、海水面以下で停止しているエレベーターかご室（１３ｍ3の海水が入っている）が上昇し１５秒間で頂上に到達する。
（ロ）エレベーターが頂上に到達すると、電動モーターＤ３、４が注入用水路の３−Hの部分をエレベーターかご室の底部下方まで吊り上げる。
（ハ）（ロ）が確認されると二重扉の内側扉の電磁石３８のＮ極をＳ極にし、永久磁石Ｓ極３７と反発させるとともに内側扉を開け、続いて、外側の扉も同様に開け、中の海水を注入用水路に流出させる。
（二）  注入用水路に流出された海水は、第二貯水槽へ注入される。
（ホ）  エレベーターかご室の海水が無くなったのが確認されると、注入用水路は元の位置に戻され、かご室の二重の左右扉が閉じられ、電磁石の磁極をＮ極にし、永久磁石Ｓ極と引き付け合う。
（ヘ）（ロ）〜（ホ）の作業は２５秒間で行われる。
（ト）（へ）が確認されると、エレベーターは１５秒間で海水面以下まで下降し、５秒間停止しかご室内に海水が流入する。
（チ）（ト）が確認されると、（イ）からの循環作業が繰り返される。
【００２７】
（他の実施形態）
実施例は、導水管の注入口の位置を4段階に分けて、4段階の電力需要の変化対策としているが、導水管の注入口の位置を更に細かく分けて、細分化された電力需要の変化対策として設置してもよい。
【００２８】
〔実施形態の効果〕
１．備蓄の難しい電力エネルギーを扱ううえで基本となるのは「必要な電力を必要なだけ」ということであるが、火力、原子力、水力発電の発電所を稼動させて、電気が起こるまでの時間には差がある。
火力は、原料を燃焼させ蒸気を起こし、十分な蒸気量に達してからタービンを回し発電し、原子力では、炉内で核分裂を連続して起こすまでに多くの時間を要する。
火力や原子力が1〜2 時間程度かかるのに対し、水力発電は「今すぐ電気が必要だ」というときに、水車に水を送り込めばすぐに発電が起こり、その時間わずかに約10 分である。
本願は、変化する電力需要の変動に即座に対応できるという効果がある。
２．エレベーターかご室に海水を入れて揚水して、第二貯水槽へ注入する場合、扉からの水漏れ及び第二貯水槽への注入時の完全なる流出防止の対策が必要となる。
本発明では、エレベーターかご室の左右の扉の垂直方向に設けられた水密ゴムを、水密ゴムの底に設けられた永久磁石Ｓ極、電磁石Ｎ極が押し付けあう扉が二重に設けられているので、１３ｍ3の海水が入っているエレベーターかご室を、水面下より高さ７３ｍの位置まで海水を完全に漏れなく上昇させることが出来る。
又、エレベーターが頂上で停止したことが確認されると、電動モーターD３、D4と接続してある巻取機Ｍ３、Ｍ４によって、４―Ｃの地点を基点にして、注入用水路の３−Hの部分が１２０度の角度まで上方に吊り上げられ、エレベーターの底部下方に停止し、電磁石にＳ極を発生させて永久磁石Ｓ極と反発させエレベーターかご室の二重の左右扉を開け、流出なく海水を注入用水路から第二貯水槽へ注入出来るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】は、風力発電装置の側面図である。
【図２】は、励磁回路の断面図である。
【図３】は、５角形の風胴体内に、発電装置を５個設けた場合の概念図である。
【図４】は、８角形の建造物の俯瞰図である。
【図５】は、エレベーター装置の概念図である。
【図６】は、注入用水路の概観図である。
【図７】は、第二貯水槽の外壁に接して吊り下げてある注入用水路の概念図である。
【図８】は、第二貯水槽の底部から、建造物の８角形の建造物の内側の壁に沿って（０．１ｍ離れて）設置されている導水管の概念図である。
【図９】は、海水揚水装置６台、導水管１個を１ユニットとする建造物の一辺に設置される装置の概念図である。
【図１０】は、海水揚水装置が通過する建造物の下部の水路の概念図である。
【図１１】は、かご室扉に設置される水密ゴムと電磁石、永久磁石の俯瞰図である。
【符号の説明】
【００３０】
１乃至２＝円筒部の筒の両端
３＝送風機支持環
４a乃至４d＝送風機
５a乃至５d＝風速センサー
６＝プロペラ
７＝ローターヘッド
８a＝第一シャフト８a
９＝ローターヘッド７と増速機１７との間にある同心円状環
１０＝電磁石
１１＝ステーター
１２＝ローター
１３＝第一シャフト８aの周りに、軸方向に同心状に磁化された磁石
１４＝プログラマブルコントローラ
１５＝コントローラ
１６＝ドライバ
１７＝第一増速機
１８b＝第一シャフト１８b
１９＝第一発電機
２０＝第一系統系電源
２６乃至３０＝５角形の一辺を風胴体としてある風胴体の各辺
３１＝８角形の塔状の建造物の外側の一辺
３２＝８角形の塔状の建造物の内側の一辺
３３＝導水管
３４＝海水揚水装置
３５＝左側の扉の水密ゴム
３６＝右側の扉の水密ゴム
３７＝永久磁石Ｓ極
３８＝電磁石
３９＝電磁石への電線を内臓している防水されたケーブル
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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