(57)【要約】      （修正有）【課題】現行の水力発電のエネルギー効率を一層高めより効率の高い発電の実現を目的とする。【解決手段】当発明（水圧式発電機）は現行の水力発電の圧力鉄管から取り出される水の位置エネルギーを１００％保有した圧力水を水圧式発電機により力学的エネルギー（回転エネルギー）に変えそれによりタービンを回し、交流を発電する装置である。抵抗などにより消耗するエネルギー損失が非常に少なく９８％という驚異的なエネルギー効率である。現行の水力発電は９０％以下である。非常に小規模から巨大な規模まで様々な状況に適応し、また製作においては技術的にも水ポンプの技術、エンジンの技術をそのまま適用でき簡単な構造なので、制作費も安く上がるであろう。現行の水力発電所の構造を大きく変化させることも必要なくタービンを当発電機に交換するだけで直に稼動開始できる。今後の水力発電に大きな変化を与えるであろう。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧給水管、入水弁、シリンダー、ピストン、排水管、排水弁、によって構成された水圧エンジンユニットを複数有する水力発電機であって、当該水圧エンジンユニットは接続棒により一本のクランクシャフトに回転周期を異にして接続され、クランクシャフトが発電機に接続されている水力発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は規模を問わず水力発電法に関する
【背景技術】
【０００２】現行の水力発電は水圧管路により水圧という形で蓄えられた水の位置エネルギーをタービンに吹きかけタービンの回転エネルギーに換えさらに電磁誘導を利用して電気エネルギーに変換する。【０００３】現行の水力発電では８０−９０％のエネルギー効率である。
水圧管路においては水の位置エネルギーの損失はない。主なエネルギー損失箇所はタービンを回転させる際、水の飛び散りなどによるものである。
【先行技術文献】
【０００４】ウィキピディア  題名（水力発電）
ｈｔｔｐｓ：／／ｊａ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／％Ｅ６％Ｂ０％Ｂ４％Ｅ５％８Ａ％９Ｂ％Ｅ７％９９％ＢＡ％Ｅ９％９Ｂ％ＢＢ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】現行の水力発電のエネルギー効率を一層高めより効率の高い発電の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】水圧管路により水をタービンの存在する最下部まで誘導する。この点については現行の発電と同じである。【０００７】このシステムではタービンに直接圧力水を作用させるのではなく、高圧給水管、入水弁、シリンダー、ピストン、排水管、排水弁、によって構成された水圧エンジンユニットを複数有する水力発電機であって、当該水圧エンジンユニットは接続棒により一本のクランクシャフトに回転周期を異にして接続されクランクシャフトが発電機に接続されている水圧エンジンと呼ばれる新しいアイデアを利用し発電するものである。水圧エンジンはガソリンの爆発の変わりに水圧管路からの高圧水でシリンダーのピストンを押し上げ、タービンを回し電磁誘導により発電する。
【発明の効果】
【０００８】例  水力発電所［砥川発電所］  比較的小規模な発電所
最大出力は２４０ｋＷ、最大使用水量は０．６ｍ３／ｓｅｃ有効落差最大約５１ｍ
これよりエネルギー効率をＳＩ−ｕｎｉｔ（ＭＫＳ）で計算する。
エネルギー効率ηは
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ｇ：重力加速度９．８ｍｓ−２
この例においては当発電法では２４０÷８×０．９８＝２９４ｋＷ
つまり同水量消費において最大５４ｋＷの余分なエネルギーが生産できる。【０００９】ウィキペディア（エネルギー効率）のサイト
ｈｔｔｐｓ：／／ｊａ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／％Ｅ３％８２％Ａ８％Ｅ３％８３％８Ｄ％Ｅ３％８３％ＡＢ％Ｅ３％８２％ＡＥ％Ｅ３％８３％ＢＣ％Ｅ５％８Ａ％Ｂ９％Ｅ７％８Ｅ％８７
では水力発電によるエネルギー効率は８０−９０％と記載されている。【００１０】当発明は例示した現行の水力発電所あるいはウィキペディアによる現行の水力発電法のエネルギー効率を遥かに凌ぐのもであり将来日本の水力発電法に大きな利益をもたらすものであることが期待される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】水圧エンジンユニット
【図２】四つのユニットエンジンが並び一つのクランクシャフトを回転させる、つまりタービンを回す正面図
【図３】夫々のユニットエンジンを側面から見た図
【発明を実地するための形態】
【００１２】現行の水力発電所の圧力管路（或いは類似の高水圧を得られる装置）から導かれ水圧という形で保存されている水の位置エネルギーがシリンダー、ピストン、高圧給水管、入水弁、排水管、排水弁、によって構成される装置（水圧エンジンユニット）によって力学的エネルギーとして取り出される。その装置を水圧エンジンユニットと名づける。その水圧エンジンユニットが静止せず継続して稼動するために複数の水圧エンジンユニットが接続棒によりクランクシャフトに周期を異にして連結され、ユニットのどれかがピストンを押す状態を保つので全体的に継続的なクランクシャフトの回転力学的エネルギーに変換される。その回転エネルギーで発電機のタービンを回し電磁誘導によって交流を得る装置（水圧エンジン発電機）を作成する。
【００１３】水圧エンジンの別表現
水圧エンジンを言い換えれば井戸水のくみ上げと全く反対の原理とも言える。井戸水は力と引く距離（力学的エネルギー）を与え水をくみ上げる（水の位置エネルギーを得る）が、ここでは水の落下（水の位置エネルギーを与える）で力と引く距離（力学的エネルギー）を得るものである。
【００１４】水圧エンジンユニット（図１）
水圧エンジンユニットは一つの車のエンジンユニットに類似しており（しかし巨大にもできる）、入水弁８が開き水圧管路からの高圧水が高圧給水管６より水圧エンジンユニットのシリンダー１の圧力室２に入り、圧力水が供給され、ピストン３を押し上げる。その時排水弁９は閉じている。ピストン３が最上に来たときの入水弁８は閉じられ、反対に排水弁９が開きピストン３は下降を始める。水は排水管７から廃水弁９を通って排出される。その時接続棒４は図１の反対側に来ている。この水の排水過程はエンジンユニットから受ける力はないが、クランクシャフト５で接続した周期の異なる別のユニットが強制的にこの経路の進行を進める。
【００１５】シリンダーのピストンとの境
シリンダーに導く水は最大限に濾過され、小石、砂などの固体粒子は取り除かれなければならない。またシリンダーおよびピストンの接触面の状態（間隔、状態）によって大きな影響を受けるので一層の研究が必要となろう。ここではこの件について言及しない。
【００１６】排水時のエネルギー損失
排水時、配水管が狭いとピストン３に負圧がかかり発生したエネルギーが減少する。
したがって排水官は十分な大きさが必要でまたシリンダーの下にあると水が自然に落下し、エネルギー損失が最小限になると考えられる。
【００１７】水圧エンジンユニットの連続体（図２）
図２は４つのユニットエンジンが同時に動く様子を説明している。この図で一番左のユニットは高水圧によりピストンが押し上げられている状態。左から２番目は圧力管からの水の供給がちょうどなくなりピストンは一番上に達した状態。３番目はピストン下降中で水が排水管から排出されている状態。一番右のユニットは排水がちょうど終わりピストンが最下部に達しこれから給水が始まる状態。４つのユニットは同時に動き、一番左のユニットは高水圧により５のクランクシャフトつまり発電機のタービンを起動的に回す過程にある。ここでは４つのユニット構成で一つの確実に止まらず、逆行せずに稼動するエンジンを示しているが、４つでなくとも構わない。３つ以上であれば一つが確実にピストンを押す形になる。ここでは原始的なクランクシャフトで原理だけを示したが、より優れたものを使用すればよい、
【００１８】弁のコントロール
現在車においても電子的にガソリンのエンジンへの供給量まで電子的にコントロールされている。一つのユニットの弁の開閉また４つのユニットの弁開閉時期などは全て電子的にコントロールできるであろう。
【００１９】物理学的考察（エネルギー効率）
水圧管路の底部では水圧として水の位置エネルギーは１００％保有されている。入水弁が開いた状態ではそのエネルギーがほとんど全く失われずにピストンを押す。ピストンの動きによるピストンとシリンダー、ピストンと接続棒、接続棒とクランクシャフトとの摩擦、水とシリンダー或いはピストンとの摩擦、シリンダー内の渦流形成などによるエネルギー損失計発電量の１％以下、そしてクランクシャフトとそれに接続したタービンによる発熱するエネルギーは
ｈｔｔｐ：／／ｙｙｙ１４９６．ｗｅｂ．ｆｃ２．ｃｏｍ／ｅ２０１３１２１２  ００１．ｐｄｆによれば発電量の約１％である。つまりエネルギー効率は９８％という驚異的な値を得ることができる。
【００２０】物理学的考察（消費水量、高度差、発電量の関係）
一つのエンジンユニットから構成される当発電機の一秒当たりに発生する電気エネルギーワットＰ［ｋＷ］は次の式で与えられる。エネルギー効率を０．９８として計算。
Ｐ＝０．９８Ｍｇｈ
Ｍ：一秒当たりに消費される水の量、単位（ｔ），ｇ：重力加速度９．８［ｍｓ−２］，ｈ：水源と水圧エンジン（正確には上下するピストンの中点）との高度差［ｍ］
ピストンの大きさ、水圧エンジン周期と発電量の関係
ピストンの直径：Ｄ，
ピストンの深さ（最高点と最低点の差）：Ｌ
水圧エンジンの周期：Ｔ
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水圧エンジンの消費水量（ｔ）は次の式によって与えられる。
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で与えられる。それゆえ発電量Ｐは次の式によって与えられる。
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【符号の説明】
【００２０】１．シリンダー
２．圧力室
３．ピストン
４．接続棒
５．クランクシャフト
６．高圧給水管
７．排水管
８．入水弁
９．排水弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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