(57)【要約】      （修正有）【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い水力発電のための大量の海水を揚水可能な装置を提供する。【解決手段】第一貯水槽と第二貯水管を装置１９で遮断し、第二貯水管内に設けてあるゴム袋９が圧縮空気を注入されて膨らむと、第二貯水管内の水は揚水管、注入管を経由して上部の第二貯水槽へ押し出される。揚水が完了すると装置１９が開放され第一貯水槽と第二貯水管は連通し、所定の水位になると装置１９が閉鎖され、上述の揚水の循環作業を行うことによって火力発電所内での大量の海水の揚水を可能にしている。運転コストは商用電源に接続してある電力料とオートドライブされる自動車の運転コストなのでコストは火力発電より安く、CO2も発生しない装置を提供可能にすることによって課題を解決している。【選択図】図３
2010138879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海水を引き込んである第一貯水槽と、
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、
コンピューターと、
第二貯水槽へ、海水を揚水する揚水施策と、
発電装置の駆動源となるオートドライブされる自動車と、
前記、自動車の駆動輪と接して回転するローラー２１の回転軸と歯車で連結されている回転軸２６a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、
回転軸２６ｂに設置してある増速機と、
回転軸２６ｃに設置してある発電機が誘導発電機又は同期発電機で構成される発電装置と、
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２台、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ユニットとする揚水装置ユニットが１個、圧縮空気ユニット、前記自動車、前記発電装置各１台，Ｎ角形の建造物全体では，揚水装置ユニットがＮ個、圧縮空気ユニット、前記自動車、前記発電装置が各Ｎ台設置されている装置で構成されることを特徴とする水力発電用海水揚水装置。
【請求項２】
前記、揚水施策は第一貯水槽と第二貯水管を遮断したり、連通させる装置１９と、
内部に圧縮空気で伸縮する天然飴製ゴム袋９を内臓し、外側の面は装置１９を介して第一貯水槽に接し、下部は、揚水管と通じ、適当な高さがある正方形の第二貯水管と、
水を第二貯水管から注入管へ押し出すために、上部は注入管に連通し、下部は第二貯水管にL字状の形状で通じている、適当な高さを持つ円筒形の揚水管と、
超音波式レベルメーターが、管の上部に（揚水管の上方の位置）、電磁流量計が管の内部に設置され、一端は逆U字状の形状で、第二貯水槽に面しているとともに、多端は第二貯水槽と水平に、揚水管に連結してある円筒状の注入管と、
前記ゴム袋９を伸縮させるための、本発明の発電装置で稼動する電動モーター、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で構成されることを特徴とする請求項１記載の水力発電用海水揚水装置。
【請求項３】
前記、オートドライブされる自動車は、駆動輪がストッパーローラー２０、ローラー２１の間に嵌め込まれ、ローラー２１の回転軸は、回転数を一定にするためのハイブリッド型励磁回路が設けてある回転軸２６aと歯車で連結され、無人で運転されることを特徴とする請求項１記載の水力発電用海水揚水装置。
【請求項４】
前記、ハイブリッド型励磁回路は、プログラマブルコントローラ、コントローラ及び後述のステーター内の電磁石に接続してあるドライバと、
自動車の駆動輪を駆動源とする回転軸２６aと、
回転軸２６aに設置してある同心円状環内に、鉄心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が回転軸２６aに設けてあるローターで構成され、
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、回転軸２６a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、回転軸２６a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回転軸２６aが回転することを特徴とする請求項１記載の水力発電用海水揚水装置。
【請求項５】
請求項２記載の、装置１９は、第一貯水槽と第二貯水管を隔てている壁１０に、開けてある適当な直径の穴１１と、
前記、穴に面する壁に穿たれた凹状の溝に張られた水密ゴムと、
前記、穴の上方と下方に設けられた一対のコイル１３、鉄芯１４、一対のばね１５、一対の鉄枠１６から成る遮断装置１７と、
上部の遮断装置１７と下部の遮断装置１７の中心部を繋いで、圧縮空気で伸縮する天然飴製ゴム袋１８と、
ゴム袋１８が穴の外へ飛び出すことを防止するために、第一貯水槽側からも、第二貯水管側からも張られている格子状のネットと、
前記、天然飴製ゴム袋１８の上部に設置されている、圧縮空気注入口、圧縮空気排出口で構成されていることを特徴とする請求項２記載の水力発電用海水揚水装置。
【請求項６】
電力需要に対応するために、導水管の注入口に、前記、遮断装置１７と天然飴製ゴム袋１８で構成される装置１９が設けてあることを特徴とする請求項１記載の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、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本願と類似の技術として、文献１(登録実用新案第３１２６２１３号公報)、文献２(特開平０８−００４６４３号公報)、文献３(特開２００３−２０１９４７号公報)がある。
以下に各文献と本願の相違点を説明する。
文献１と本願の相違点は、
１、文献１では、タンク１乃至８の中へ空気を詰め込んだゴム袋（ゴム袋には常に一定の空気が詰め込まれている）を引き入れて、タンク１乃至８の水位をタンク９より上にし、高位になったタンク１乃至８の水を、高低差を利用して、低位のタンク９へ移動させる技術であるのに対して、本願では、密閉された容器内にあるゴム袋９の体積を、圧縮空気を注入して増加させ、増加した体積で、大量の水を短時間で低い所から高い所へ押し上げて揚水する技術であること。
２、第一貯水槽と第二貯水管を遮断する手段として、文献１はＴ字型電磁石を利用しているが、本願では、第一貯水槽と第二貯水管を装置１９で遮断していること。
３、文献１のゴム袋を昇降させる駆動源は商用電源を使用しているが、本願では、オートドライブされる自動車の駆動輪を利用して生成した電気で、圧縮空気を作りゴム袋９を収縮させていること。
４、本願には、変化する電力需要に対応する供給体制がとられているが、文献１にはその機能は無い点である。
文献２と本願の相違点は、
文献２の圧縮空気の駆動源は、段落（００１５）に記載されている通り、「太陽熱を利用する太陽熱発電、太陽光を採光して発電する太陽光発電、風車によって発電させる風力発電、又は、潮流を利用した潮流発電等のクリーンなエネルギーによって蓄える」電気であり、本願では、オートドライブされる自動車の駆動輪を利用して、生成した電気である点にある。
文献３と本願の相違点は、
文献３の揚水する手段及び使用電源は、段落（００３４）で「先ず、深夜料金が適用される時間帯に、マイクロ揚水発電機２３を深夜電力送電系統に接続して揚水モードで運転する。
揚水モードでは、地下貯水槽２０４に貯留されている中水が、マイクロ揚水発電機２３により屋上の上部貯水槽２１に汲み揚げられる。」に記載されている通り、揚水する手段はポンプ水車式揚水発電方法で、使用電源は商用電源である。
本願の揚水手段は、第一貯水槽と第二貯水管を装置１９で遮断して、ゴム袋９を膨張させて体積を増加させて水を押し上げる手法であり、駆動源は、オートドライブされる自動車の駆動輪を利用して、生成した電気である点にある。
温暖化対策としての根源的対策は、化石燃料による火力発電の減少以外にないため、経済産業省も「脱?化石燃料」を掲げ、「石油代換エネルギー法」の抜本改正を検討中である。
わが国の火力発電所は、燃料を船で運び、蒸気を水に戻すために海水を使うので、大きな港の近くに設置されている所が多いので、単位時間当たり（1分間当たり）大量の海水を揚水して、コスト的に化石燃料による火力発電より安い、水力発電装置を火力発電所内に設置出来れば、CO2を出さないので、火力発電に代換出来る地球温暖化対策としての発電装置になる。
【特許文献１】登録実用新案第３１２６２１３号公報
【特許文献２】特開平０８−００４６４３号公報
【特許文献３】特開２００３−２０１９４７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、火力発電より安い水力発電のための、単位時間当たり（1分間当たり）大量の海水を揚水可能な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】
本発明は穴１１が装置１９で遮断され、第二貯水管内に設けてあるゴム袋９が、超音波式レベルメーター、電磁流量計のデーターに基づき、圧縮空気を注入されて膨らむと、第二貯水管内の水は、揚水管、注入管を経由して、上部の第二貯水槽へ押し出される。
揚水が完了すると、装置１９が開放され、第一貯水槽と第二貯水管は連通し、第二貯水管に水が流入し、所定の水位になると、装置１９が閉鎖され、上述の揚水の循環作業を行うことによって、火力発電所内での大量の海水の揚水を可能にしている。
運転コストは、商用電源に接続してある電力料とオートドライブされる自動車の運転コストなので、コストは火力発電より安く、CO2も発生しない装置を提供可能にすることによって、課題を解決している。
【発明の効果】
【０００５】
水力発電は、高低差のある多くの土地を必要とし、わが国の水力発電の歴史は古く、９割近くの水力開発率となっているので、これ以上の開発を新たに行い、水力発電を主要なエネルギー源とするのは、ほぼ無理であると言われている。
然し、それは従来の既成概念による水力発電を前提とした話である。
平坦地に、上部に第二貯水槽がある高い塔を設け、第二貯水槽に大量の水を短時間に揚水出来れば、水力発電を主要なエネルギー源とする可能性は無限に広がる。
一方で、温暖化対策として、化石燃料による火力発電の減少が主張されている。
わが国の火力発電所は、その地域住民の生活と深く密着していることを考えると火力発電の減少は簡単に出来ず、化石燃料による火力発電よりコストが安く、CO2が発生せず、火力発電所内に設置出来る、火力発電と同規模の大規模の代換発電装置が発明されてから減少するのが理想的である。
本発明は、第一貯水槽と第二貯水管を遮断し、第二貯水管内に設けてあるゴム袋に圧縮空気を注入して、揚水管、注入管を経由して、第二貯水管内の海水を短時間に、上部の第二貯水槽へ押し出すことで、大量の水を短時間に揚水することを可能にしている。
運転コストは、商用電源に接続してある電力料とオートドライブされる自動車の運転コストなので、コストは火力発電より安く、CO2も発生せず、しかも、火力発電所内に設置出来るという利点を持っている。
【０００６】
（本発明での電源）
ハイブリッド型励磁回路、コンピューター、回転センサー、系統系電源３７に使用される電気は商用電源と、遮断装置１７に使用される電気と、圧縮空気ユニットに連結される電動モーターの電気は、本発明の発電装置と接続してある。
【０００７】
（本発明での呼称及び図面に基づく本発明の説明）
オートドライブされる自動車のタイヤの外径５０ｃm,  走行速度は誘導発電機の場合時速３、７６８ｍ/ｈ，同期発電機の場合３、７０９ｍ/ｈ，発電装置の発電機は４極式、５０HZ、として、５０万KW発電する例を、図１乃至６に基づいて本発明を説明する。
本事例の揚水装置とは第二貯水管、揚水管、注入管各１台で構成され、揚水装置１ユニットとは導水管２台、４ｍおきに設けてある第二貯水管、揚水管、注入管各２１台で構成され、自動車とは、オートドライブされる自動車を指すものとしてある。
本発明では、回転軸２６のハイブリッド型励磁回路から発電機方向を下方、回転軸２６のハイブリッド型励磁回路までの回転軸を回転軸２６a,   励磁回路から増速機までの回転軸を回転軸２６b,  増速機から発電機までの回転軸を回転軸２６ｃと呼称している。
発電は導水管１５台で行われ１台の導水管は補修時の代換台としてあり、発電量の計算等は１５台で行い、揚水装置のうち１台も補修時の代換台としてあり常時１６７台で揚水しているが、揚水装置は、全く同じ構成なので説明は揚水装置1台だけで行い、残りの揚水装置の説明は省略するものとする。
【０００８】
（８角形の建造物、第二貯水槽、第一貯水槽の構成）
図１に示すとおり、外側の一辺１の長さが６０ｍ、内側の一辺２の長さが４０ｍ、幅１０ｍの８角形の内部がくりぬかれた地下１階、地上１１０ｍの塔状の建造物の上部にある第二貯水槽には、高さ１０３ｍの位置に、壁の厚み０．２ｍ、壁の高さ７ｍの８角形の水路で、深さ６．５ｍまで、(４０+１０)×９．６×６．５×８＝２４、９６０ｍ3の海水が貯水されている。
８角形の建造物の外側に設けられた深さ５ｍ、幅８mの水路に、海水を引き込んで、常時４．６mの水位が保たれている水路と、内側に設けられた水路を第一貯水槽とし、水車、発電機、圧縮空気ユニット、コンピューター等は1階に設営される。
【０００９】
（導水管、第二貯水管、揚水管、注入管の構成）
図２に示すとおり、８角形の塔を構成する第一貯水槽に面した外側の一辺１(長さ６０ｍ)には、外側の壁に沿って４ｍおきに設けてある揚水装置４が１４台、第一貯水槽に面した内側の一辺２(長さ４０ｍ)には、内側の壁に沿って４ｍおきに、揚水装置４、揚水装置４、導水管３、揚水装置４、揚水装置４、揚水装置４、導水管３、揚水装置４、揚水装置４が順に９個設けられ、圧縮空気ユニット、自動車、発電装置が各1台設けられている。
つまり、各一辺には揚水装置１ユニット、圧縮空気ユニット、自動車、発電装置各1台が設置され、装置全体では、導水管１６台と、揚水装置１６８台、圧縮空気ユニット、自動車、発電装置各８台が設置されている。
円柱状の導水管３は、第二貯水槽の底部から、建造物の内壁に沿って（０．３ｍ離れて）、１００ｍ下に設置されている水車に連結され、長さは１００ｍで、直径は管の肉厚１３ｃｍ、内径１６２ｃｍ、外径１７５ｃｍである。
第二貯水管は第一貯水槽と揚水管の間に、高さ３１．２ｍ、壁の肉厚０．１ｍ、内径が３．３ｍの正方形の形状で設けてあり、内部に圧縮空気で伸縮する天然飴製ゴム袋９を内臓し、外側の面は装置19を介して第一貯水槽に接している。
第二貯水管と建物の間には、上部７が注入管に接合され、下部８がL字状の形状で第二貯水管と通じている、長さ１４１ｍ、管の肉厚０．１ｍ、内径が１．５ｍの円筒形の揚水管が壁から０．３ｍ離れて設置されている。
管の上部に（揚水管の上方の位置）超音波式レベルメーター５、内部に電磁流量計６が設けてある、長さ３．７ｍ、管の肉厚０．１ｍ、内径が１．５ｍの円筒状の注入管が、その一端は逆U字状の形状で、第二貯水槽に面しているとともに、多端は第二貯水槽と水平に、７で揚水管に連結されている（図３）。
【００１０】
（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。
１５個の発電機で５０万KWの電力を生成する場合、発電機１個では３３、３３４ＫＷ生成しなければならない。
３３、３３４ＫＷ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、導水管の長さを１００ｍ、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×１００ｍ×Xｍ3/ｓ×７５％＝３３、３３４ＫＷとなり  X≒４５．３５２４ｍ3≒４５．３６ｍ3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１００ｍなので、所要落下時間をTとすると）
上記式（１）は、１００m＝９．８G×T×T /２となり、T≒４．５１７５４秒であり、第二貯水槽からの落下速度は、１００m÷４．５１７５４秒≒２２．１３５９ /秒、  約２２．２ｍ/秒となる。
水車に４５．３６ｍ3/秒の水が落下可能な導水管の内径Ｄは、式、Ｄｍ×Ｄｍ×３．１４×２２．２ｍ/秒×１/４＝４５．３６ｍ3より、Ｄ≒１．６１２３ｍ、約１６２ｃｍである。
以上より、導水管の内径は１６２ｃｍ管の肉厚１３ｃｍ、外径は、１７５ｃｍとしてある。
【００１１】
（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１００ｍ、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×１００ｍ×４５．３６ｍ3/ｓ×７５％×１５機＝５００、０９４ＫＷであり、５０万ＫＷの発電は可能である。  
【００１２】
（１階、地下１階の構成）
１階には、水車があり、水車は１階の中央方向に配置された発電機と連結され、発電機より中央部方向には、コンピューター等その他諸設備が設置されている。
地下１階には、第二貯水管と揚水管があり、第二貯水管の外側の部分には、建物の周囲を取り囲んで、第一貯水槽があり、第二貯水管と建物の間に揚水管がある。
【００１３】
（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、一定の水位（４．６ｍの水位）にしてある水路からなり、水路は建造物の下部（８角形の接点の下方）で、深さ５ｍ、幅１．５mのトンネル水路となり、８角形の建造物の内側の水路に繋がっている。
【００１４】
（ゴム袋９の構成）
第二貯水管の内部には、第二貯水管の形状に合致した厚み２ｃｍの天然飴製ゴム袋９が設置され、ゴム袋９は天井と床面に繋がれ、上部には、圧縮空気注入口と、圧縮空気排出口を内臓している管が、天井を貫通してゴム袋９と連結されている。
【００１５】
（揚水管の構成）
第二貯水管内のゴム袋９を圧縮空気で膨らませ、水を第二貯水管内から注入管へ押し出すため、図３に示すように、上部７は注入管に接続され、下部８は第二貯水管にL字状の形状で通じている、長さ１４１ｍ、管の肉厚０．１ｍ、内径が１．５ｍの円筒形の揚水管が、前記注入管との接合部７から、地下１階の床面まで建物の壁から０．３ｍ離れて設けられている。
【００１６】
（注入管、超音波式レベルメーター、電磁流量計の構成）
管の上部に（揚水管の上方の位置）超音波式レベルメーター５、内部に電磁流量計６が設けてある、長さ３．７ｍ、管の肉厚０．１ｍ、内径が１．５ｍの円筒状の注入管が、その一端は逆U字状の形状で、第二貯水槽に面しているとともに、多端は第二貯水槽と水平に、７で揚水管に連結されている（図３）。
【００１７】
（遮断装置１７、天然飴製ゴム袋１８の構成）
第一貯水槽と第二貯水管を隔てている壁１０には直径１ｍの穴１１が開けられ、穴には水密ゴム１２が張られた凹状の溝が穿たれ、遮断装置１７は、穴の上方と下方にそれぞれ設けられた一対のコイル１３、鉄芯１４と、一対のばね１５、一対の鉄枠１６から成り、上部の遮断装置１７と下部の遮断装置１７の中心部を繋いで、圧縮空気で伸縮する厚み３ｃｍの天然飴製ゴム袋１８が設置され、天然飴製ゴム袋１８の上部には、圧縮空気注入口と、圧縮空気排出口が設置されている。
【００１８】
（遮断装置１７、天然飴製ゴム袋１８の作動の説明）
第一貯水槽と、第二貯水管を遮断する場合（図６）、
コイル１３に通電すると、電磁力で上部の鉄芯１４は引き下げられ、下部の鉄芯１４は押し上げられて鉄枠１６を左右に押し開き、鉄枠１６は前記穴１１の水密ゴム１２に押し付けられる。
鉄枠１６が水密ゴム１２に押し付けられたことが確認されると、天然飴製ゴム袋１８に圧縮空気が注入され、天然飴製ゴム袋１８は膨らみ、鉄枠１６は水密ゴム１２に強力に押し付けられ第一貯水槽と第二貯水管は完全に遮断される。
第一貯水槽と、第二貯水管を連通させる場合、
天然飴製ゴム袋１８に設けた圧縮空気排出口から、圧縮空気が排出され、ゴム袋１８は、上部の遮断装置１７と下部の遮断装置１７の間に垂れ下がっている状態になり、コイル１３への通電が切られ、ばね１５の力で上部の鉄芯１４は引き上げられ、下部の鉄芯１４は引き下げられ、鉄枠１６は水密ゴム１２から離れ、第一貯水槽の海水は穴１１から第二貯水管に流れ込み、第一貯水槽と、第二貯水管は連通する。
尚、遮断装置１９は、請求項６に記載の通り、電力需要に対応するために導水管の注入口にも設置され、上述と同様の作動で導水管の注入口を開閉することにより発電機出力の調整を行うが、原理は同じなので説明は省略する。
【００１９】
（圧縮空気ユニットの構成）
圧縮空気ユニットは、本発明で生成された電気と接続してある電動モーターと、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。
【００２０】
（第二貯水管内の貯水量及び揚水する量）
本発明では、第二貯水管内の水を、３０秒毎に1回、揚水管及び注入管に押し出す作業を行うが、第二貯水槽へ流入させる作業は２５秒間で行っている。
揚水管を上昇してきた水は、注入管の注入口から、第二貯水槽へ流入するが、１６７台の揚水装置で揚水して注入口を通過させる必要のある水の量は、落下する水の量が３０秒間で４５．３６ｍ3×１５台×３０秒＝２０、４１２ｍ3なので、２０、４１２ｍ3である。
１台の揚水装置で揚水して、注入口を通過させる水の量は、２０、４１２ｍ3÷１６７台≒１２２．２３ｍ3≒１２３ｍ3であり、揚水管の滞水量は、３．１4×0.７5×０．７５×（１１０）ｍ3≒１９４．２９ｍ3≒１９５ｍ3である。
超音波式レベルメーター及び流量計のデーターを基にコンピューターが、圧縮空気注入量を微調整しながら、２５秒間で第二貯水管内の水を揚水管及び注入管に押し出さなければならない水の量は、１２３ｍ3＋１９５ｍ3≒３１８ｍ3である。
第二貯水管内には、ゴム袋の容積を含めて、３１ｍ×３．３ｍ×３．３ｍ≒３３７．５９ｍ3の水が貯水されており、ゴム袋の容積  ３１ｍ×３．３ｍ×０．０２ｍ×４＝８．１８４ｍ3≒８．１９ｍ3を控除して３２９．４ｍ3、約３２９ｍ3の水が貯水されている。
第二貯水管内には、押し出さなければならない水の量（３１８ｍ3）より多い３２９ｍ3の水が貯水され、導水管１５台で３０秒間に落下する水の量は２０、４１２ｍ3であり、１６７台の貯水管で第二貯水槽へ２５秒間で流入される水の量は、１２３ｍ3×１６７≒２０、５４１ｍ3で、落下する水の量以上の水を注入していることになる。
【００２１】
（オートドライブされる自動車、発電機の構成）
図４は、オートドライブされる自動車の駐車台の俯瞰図であり、直径１０ｃｍに設定されたストッパーローラー２０が、１０ｃｍ駐車台の上部表面から突出し、オートドライブされる自動車の駆動輪のストッパーローラーの役割を果たし、直径８ｃｍに設定された動力伝達用摩擦ローラー２１は、頭部が、駐車台の上部表面と同じ高さにあり、ローラー２１の殆どは、駐車台の中に収納され、ローラー２１の上には、横滑り防止ローラー２２、２３、２４、２５が取り付けられている。
ローラー２１の上部にオートドライブされる自動車の駆動輪が位置し、コンピューターの指示で、誘導発電機の場合時速３、７６８ｍ/ｈ，同期発電機の場合３、７０９ｍ/ｈで無人運転をするように設定されている。
ローラー２１には回転センサーが設けてあり、コンピューターは回転数が指定された回転数（誘導発電機の場合４０回転／分，同期発電機の場合３９．３７５回転／分）から離れると車の速度を微調整する。
ローラー２１の回転軸は、回転軸２６aと歯車で連結されている。
ローラー２０、２１は、鋼鉄製で、ローラー２１に設置された回転軸には歯数３２の歯車が設けられ、回転軸２６aに設けられた歯数１６の歯車とかみ合い、回転軸２６aにローラー２１の回転数を2倍の回転数（誘導発電機の場合８０回転／分、同期発電機の場合７８．７５回転／分）で伝達する。
回転軸２６aと増速機３５との間には、ハイブリッド型励磁回路が設置され、励磁回路の下方には、増速機が設けられ、増速機の下方には発電機３６として誘導発電機又は同期発電機が設置され，系統系電源３７は発電機が誘導発電機の場合のみ設置されている。
【００２２】
（ハイブリッド型励磁回路の構成、及び運転状況の説明）
図５は、回転軸２６aに設置してある同心円状環２７内に、鉄心に電線が巻かれた電磁石２８を設けたステーター２９と、前記電磁石２８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３１が設けてあるローター３０、同心円状環２７の下方には、プログラマブルコントローラー３２、コントローラー３３及び電磁石２８と接続してあるドライバ３４で構成される回転軸２６aに設置してある５相励磁回路の断面図である。
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、コントローラー３３に電流が流されるとドライバ３４へパルス信号が与えられ、ドライバ３４は電磁石２８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。
自動車の駆動輪の回転力を駆動源とする回転軸２６aは、励磁回路の回転より５％早い回転数（誘導発電機の場合８０回転／分、同期発電機の場合７８．７５回転／分）近傍で回転し始めるが、前記電磁石２８の磁極が切り替えられると、磁石３１は、１ステップ角毎に電磁石２８の磁極に反応するので、回転軸２６ｂ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（誘導発電機の場合、回転数７６回転／分、同期発電機の場合、回転数７５回転／分）で回転する。
回転軸２６a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、ローラー２１による回転数の変化が突発的に発生して、回転軸２６a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、回転数の変化後は、回転センサーに基づき、自動車の走行速度が調節され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。
本発明の特徴は、自動車の駆動輪と接するローラー２１の回転を利用して発電する構想であるが、駆動輪の回転が１００％正確にローラー２１に伝達される保証はないので、回転軸２６aと歯車で連結されているローラー２１と接する自動車の駆動輪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、回転軸２６aを励磁回路の回転より先行させ、先行する回転軸２６aの回転を、励磁回路の磁力（電磁石２８の磁力）で抑制し、回転軸２６aの回転を励磁回路の回転と同一とすることを基本にしていることにある。
仮に、７％の遅れが発生した場合、回転軸２６a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２８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２８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。
「本発明におけるトルクとは、“励磁回路の回転（電磁石２８の磁力）で、回転軸２６a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」。
【００２３】
（増速機の構成）
増速機３５は、回転軸２６ｂに、入力側の遊星歯車と出力側の太陽歯車との歯車比が、太陽歯車を２０倍増速するよう設定され、発電機が誘導発電機の場合、回転軸２６bの回転数７６回転／分は２０倍増速されて１、５２０回転／分に、発電機が同期発電機の場合、回転数７５回転／分は２０倍増速されて１、５００回転／分となる。
【００２４】
（発電機３６、系統系電源３７の構成、及び運転状況の説明）
発電機３６は、回転軸２６c上の増速機の下方に設けられ、系統系電源３７は発電機が誘導発電機の場合のみ設置される。
発電機３６が誘導発電機の場合、回転軸２６aの回転数は、増速機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、回転軸２６cに伝達され、系統系電源３７とともに、誘導発電機は電気を生成する。
発電機３６が同期発電機の場合、回転軸２６aの回転数は、増速機で発電機の同期回転数の１、５００回転／分に増速され、回転軸２６c  に伝達され、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、同期発電機は電気を生成する。
【００２５】
（コンピューター制御による揚水の具体的方法）
自動車のスイッチがオンになると発電装置で電気が発生し、装置１９が閉められ、圧縮空気がゴム袋９に注入され揚水管内の水位が上昇し始める。
超音波式レベルメーター及び電磁流量計のデーターから、所定の時間内にゴム袋９に注入させるべき圧縮空気の量を計算して、ゴム袋９の膨張を微調整しながら、水位の上昇を制御しつつ25秒間に１２３ｍ3の水を第二貯水槽へ注入させている。
【００２６】
（第二貯水槽への最初の貯水）
第二貯水槽の導水管への流入口を装置１９で遮断し、第一貯水槽と第二貯水管の穴を閉ざし、ゴム袋９を膨らませて、第二貯水管の水を、揚水管、注入管を経由して第二貯水槽へ注入する。
【００２７】
（各装置の作動）
１、自動車のスイッチがオンになり、発電装置で電気が発生する。
２、第一貯水槽と第二貯水管とが連通しており、音波式レベルメーターが所定の水位を認識すると、コイル１３に通電され、電磁力で上部の鉄芯１４は引き下げられ、下部の鉄芯１４は押し上げられて鉄枠１６を左右に押し開き、鉄枠１６は穴１１の水密ゴム１２に押し付けられる。
鉄枠１６が水密ゴム１２に押し付けられたことが確認されると、ゴム袋１８に圧縮空気が注入され、ゴム袋１８は膨らみ、鉄枠１６は水密ゴム１２に強力に押し付けられ、第一貯水槽と第二貯水管は完全に遮断される。
この時の第二貯水管内には、ゴム袋の容積を含めて、３１×３．３×３．３≒３３７．５９ｍ3の水が貯水されており、ゴム袋の容積（８．１８４ｍ3≒８．１９ｍ3）を控除して３２９．４ｍ3、約３２９ｍ3の水が貯水されている
３、装置１９の遮断確認後、第二貯水管内のゴム袋９の圧縮空気注入口がオンになり、ゴム袋９が膨張し始め、超音波式レベルメーター及び電磁流量計からのデーターを基にコンピューターが、圧縮空気注入量を微調整しながら、25秒間で１２３ｍ3の水を第二貯水槽へ流入させる。
４、第二貯水槽へ１２３ｍ3の水が流入したことが確認されると、ゴム袋９の圧縮空気排出口が開になり、ゴム袋９は収縮し第二貯水管内へ、揚水管内の残水が流入する。
５、超音波式レベルメーターが所定の水位を認識すると、ゴム袋１８の圧縮空気排出口が開になり、ゴム袋１８は、上部の遮断装置１７と下部の遮断装置１７の間に垂れ下がっている状態になり、コイル１３への通電が切られ、ばね１５の力で上部の鉄芯１４が引き上げられ、下部の鉄芯１４は引き下げられて、鉄枠１６は水密ゴム１２から離れ、第一貯水槽と第二貯水管は連通し、第一貯水槽の水が第二貯水管内へ流入する。
６、超音波式レベルメーターが揚水管内の水が所定の水位に到達したことを認識し、かつ最初の装置１９のスイッチのオンから３０秒経過すると、上述の行程が再度開始される。
【００２８】
（他の実施形態）
実施例は、単位時間当たり（1分間当たり）大量の海水を揚水して、コスト的に化石燃料による火力発電より安い、水力発電装置を火力発電所内に設置する装置としたが、原子力発電所内に設置して、地震等による原子力発電の停止、或いは、廃炉、新設に伴う原子力発電の停止時の代換発電装置としても良い。
【００２９】
〔実施形態の効果〕
１、ローラー２１と歯車で連結されている回転軸２６aを発電の回転軸とする場合、回転数を一定にする必要があるが、本実施形態ではハイブリッド型励磁回路で一定になること、
２、上部の第二貯水槽へ短時間に大量の海水を揚水するには、膨大な揚水エネルギーを必要とするのでコストも増大するが、本願は、自動車の駆動力を駆動源とする装置を使用して電気生成を行っているのでコストが安いこと、
３、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という点にある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】は、８角形の建造物の俯瞰図である。
【図２】は、８角形の建造物の一辺に設置されている導水管、揚水装置の概念図である。
【図３】は、揚水施策の概念図である。
【図４】は、オートドライブされる自動車の駐車台の俯瞰図である。
【図５】は、５相励磁回路の断面図である。
【図６】は、遮断装置１７の概念図である。
【符号の説明】
【００３１】
１＝８角形の塔状の建造物の外側の一辺
２＝８角形の塔状の建造物の内側の一辺
３＝導水管
４＝揚水装置
５＝超音波式レベルメーター
６＝電磁流量計
７＝揚水管の上部
８＝揚水管の下部
９＝第二貯水管の内部の天然飴製ゴム袋
１０＝第一貯水槽と第二貯水管を隔てている壁
１１＝穴
１２＝水密ゴム
１３＝コイル
１４＝鉄芯
１５＝ばね
１６＝鉄枠
１７＝遮断装置
１８＝上部の遮断装置１７と下部の遮断装置１７の中心部を繋いである天然飴製ゴム袋
１９＝第一貯水槽と第二貯水管を遮断したり、連通させる装置
２０＝ストッパーローラー
２１＝動力伝達用摩擦ローラー
２２〜２５＝横滑り防止ローラー
２６＝動力伝達用摩擦ローラーと連結してある回転軸
２７＝回転軸２６aに設置してある同心円状環
２８＝電磁石
２９＝ステーター
３０＝ローター
３１＝磁化された磁石
３２＝プログラマブルコントローラー
３３＝コントローラー
３４＝ドライバ
３５＝増速機
３６＝発電機
３７＝系統系電源
【図１】
2010138879.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成21年1月16日(2009.1.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
（オートドライブされる自動車、発電機の構成）
図４は、オートドライブされる自動車の駐車台の俯瞰図であり、直径１０ｃｍに設定されたストッパーローラー２０が、１０ｃｍ駐車台の上部表面から突出し、オートドライブされる自動車の駆動輪のストッパーローラーの役割を果たし、直径８ｃｍに設定された動力伝達用摩擦ローラー２１は、頭部が、駐車台の上部表面と同じ高さにあり、ローラー２１の殆どは、駐車台の中に収納され、ローラー２１の上には、横滑り防止ローラー２２、２４及び、２３、２５が、車の左右のタイヤ間の幅以上の間隔で設置されているとともに、横滑り防止ローラー２２の180度反対の位置に横滑り防止ローラー２３、横滑り防止ローラー２４の180度反対の位置に横滑り防止ローラー２５が取り付けられている。  ローラー２１の上部にオートドライブされる自動車の駆動輪が位置し、コンピューターの指示で、誘導発電機の場合時速３、７６８ｍ/ｈ，同期発電機の場合３、７０９ｍ/ｈで無人運転をするように設定されている。
ローラー２１には回転センサーが設けてあり、コンピューターは回転数が指定された回転数（誘導発電機の場合４０回転／分，同期発電機の場合３９．３７５回転／分）から離れると車の速度を微調整する。
ローラー２１の回転軸は、回転軸２６aと歯車で連結されている。
ローラー２０、２１は、鋼鉄製で、ローラー２１に設置された回転軸には歯数３２の歯車が設けられ、回転軸２６aに設けられた歯数１６の歯車とかみ合い、回転軸２６aにローラー２１の回転数を2倍の回転数（誘導発電機の場合８０回転／分、同期発電機の場合７８．７５回転／分）で伝達する。
回転軸２６aと増速機３５との間には、ハイブリッド型励磁回路が設置され、励磁回路の下方には、増速機が設けられ、増速機の下方には発電機３６として誘導発電機又は同期発電機が設置され，系統系電源３７は発電機が誘導発電機の場合のみ設置されている。
【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】
海水を引き込んである第一貯水槽と、
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、
第二貯水槽へ、海水を揚水する揚水手段と、
発電装置の駆動源となるオートドライブされる自動車と、
圧縮空気ユニットに連結される電動モーターの電気を生成するための、前記、自動車の駆動輪と接して回転するローラー２１の回転軸と歯車で連結されている回転軸２６a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、
回転軸２６ｂに設置してある増速機と、
回転軸２６ｃに設置してある発電機が誘導発電機又は同期発電機で構成される発電装置と、
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２台、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ユニットとする揚水装置ユニットが１個、圧縮空気ユニット、前記自動車、前記発電装置各１台，Ｎ角形の建造物全体では，揚水装置ユニットがＮ個、圧縮空気ユニット、前記自動車、前記発電装置が各Ｎ台設置されている装置で構成されることを特徴とする水力発電用海水揚水装置。
【請求項２】
前記、揚水手段は第一貯水槽と第二貯水管を遮断したり連通させる装置１９と、
内部に圧縮空気で伸縮する天然飴製ゴム袋９を内臓し、外側の面は装置１９を介して第一貯水槽に接し、下部は、揚水管と通じ、適当な高さがある正方形の第二貯水管と、
水を第二貯水管から注入管へ押し出すために、上部は注入管に連通し、下部は第二貯水管にL字状の形状で通じている、適当な高さを持つ円筒形の揚水管と、
超音波式レベルメーターが、管の上部に（揚水管の上方の位置）、電磁流量計が管の内部に設置され、一端は逆U字状の形状で、第二貯水槽に面しているとともに、多端は第二貯水槽と水平に、揚水管に連結してある円筒状の注入管と、
前記ゴム袋９を伸縮させるための、本発明の発電装置で稼動する電動モーター、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で構成されることを特徴とする請求項１記載の水力発電用海水揚水装置。
【請求項３】
圧縮空気ユニットに連結される電動モーターの電気を生成するための、前記、オートドライブされる自動車は、駆動輪がストッパーローラー２０、ローラー２１の間に嵌め込まれ、ローラー２１の回転軸は、回転数を一定にするためのハイブリッド型励磁回路が設けてある回転軸２６aと歯車で連結され、無人で運転されることを特徴とする請求項１記載の水力発電用海水揚水装置。
【請求項４】
請求項２記載の、装置１９は、第一貯水槽と第二貯水管を隔てている壁１０に、開けてある適当な直径の穴１１と、
前記、穴に面する壁に穿たれた凹状の溝に張られた水密ゴムと、
前記、穴の上方と下方に設けられた一対のコイル１３、鉄芯１４、一対のばね１５、一対の鉄枠１６から成る遮断装置１７と、
上部の遮断装置１７と下部の遮断装置１７の中心部を繋いで、圧縮空気で伸縮する天然飴製ゴム袋１８と、
ゴム袋１８が穴の外へ飛び出すことを防止するために、第一貯水槽側からも、第二貯水管側からも張られている格子状のネットと、
前記、天然飴製ゴム袋１８の上部に設置されている、圧縮空気注入口、圧縮空気排出口で構成されていることを特徴とする請求項２記載の水力発電用海水揚水装置。
【請求項５】
電力需要に対応するために、導水管の注入口に、前記、遮断装置１７と天然飴製ゴム袋１８で構成される装置１９が設けてあることを特徴とする請求項１記載の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】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
（遮断装置１７、天然飴製ゴム袋１８の作動の説明）
第一貯水槽と、第二貯水管を遮断する場合（図６）、
コイル１３に通電すると、電磁力で上部の鉄芯１４は引き下げられ、下部の鉄芯１４は押し上げられて鉄枠１６を左右に押し開き、鉄枠１６は前記穴１１の水密ゴム１２に押し付けられる。
鉄枠１６が水密ゴム１２に押し付けられたことが確認されると、天然飴製ゴム袋１８に圧縮空気が注入され、天然飴製ゴム袋１８は膨らみ、鉄枠１６は水密ゴム１２に強力に押し付けられ第一貯水槽と第二貯水管は完全に遮断される。
第一貯水槽と、第二貯水管を連通させる場合、天然飴製ゴム袋１８に設けた圧縮空気排出口から、圧縮空気が排出され、ゴム袋１８は、上部の遮断装置１７と下部の遮断装置１７の間に垂れ下がっている状態になり、コイル１３への通電が切られ、ばね１５の力で上部の鉄芯１４は引き上げられ、下部の鉄芯１４は引き下げられ、鉄枠１６は水密ゴム１２から離れ、第一貯水槽の海水は穴１１から第二貯水管に流れ込み、第一貯水槽と、第二貯水管は連通する。
尚、遮断装置１９は、請求項５に記載の通り、電力需要に対応するために導水管の注入口にも設置され、上述と同様の作動で導水管の注入口を開閉することにより発電機出力の調整を行うが、原理は同じなので説明は省略する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
（第二貯水管内の貯水量及び揚水する量）
本発明では、第二貯水管内の水を、３０秒毎に1回、揚水管及び注入管に押し出す作業を行うが、第二貯水槽へ流入させる作業は２５秒間で行っている。
揚水管を上昇してきた水は、注入管の注入口から、第二貯水槽へ流入するが、１６７台の揚水装置で揚水して注入口を通過させる必要のある水の量は、落下する水の量が３０秒間で４５．３６ｍ3×１５台×３０秒＝２０、４１２ｍ3なので、２０、４１２ｍ3である。
１台の揚水装置で揚水して、注入口を通過させる水の量は、２０、４１２ｍ3÷１６７台≒１２２．２３ｍ3≒１２３ｍ3であり、揚水管の滞水量は、３．１4×0.７5×０．７５×（１１０）ｍ3≒１９４．２９ｍ3≒１９５ｍ3である。
本発明では、１台の揚水装置で、超音波式レベルメーター及び流量計のデーターを基にコンピューターが、圧縮空気注入量を微調整しながら、２５秒間で第二貯水管内の水を揚水管及び注入管に１２３ｍ3＋１９５ｍ3≒３１８ｍ3の水を押し出すように調整してある。
第二貯水管内には、ゴム袋の容積を含めて、３１ｍ×３．３ｍ×３．３ｍ≒３３７．５９ｍ3の水が貯水されており、ゴム袋の容積  ３１ｍ×３．３ｍ×０．０２ｍ×４＝８．１８４ｍ3≒８．１９ｍ3を控除して３２９．４ｍ3、約３２９ｍ3の水が貯水されている。
第二貯水管内には、押し出さなければならない水の量（３１８ｍ3）より多い３２９ｍ3の水が貯水され、導水管１５台で３０秒間に落下する水の量は２０、４１２ｍ3であり、１６７台の貯水管で第二貯水槽へ２５秒間で流入される水の量は、１２３ｍ3×１６７≒２０、５４１ｍ3で、落下する水の量以上の水を注入していることになる。