(57)【要約】 【課題】水圧鉄管内を落下している水に超音速の圧縮空気で圧力をかけ、落下している水の流速を高め、落下している水の運動エネルギーを増大させ、落下している水の流速と動圧を高めて発電効率を高めること。【課題解決の手段】  第２貯水槽内への注水が終わったら、電動弁座Ａを閉ざし、第２貯水槽内に吊り下げてあるとともに内部に圧縮空気を内蔵している円柱形の容器を第２貯水槽の底部まで引き下げて、第２貯水槽内に流入した円柱形の容器の体積の量だけ、第２貯水槽内の水を第３貯水槽へ揚水し、水圧鉄管の下部の所定の厚みの壁に設けてあるラバールノズルから水圧鉄管内の空気へ圧縮空気を超音速で吹き出させ、落下中の水に圧力を加えることで落下している水の流速を増大させて理論水力の効率を高め、動圧の増加で反動水車のランナへの圧力を増大させることで水車効率を高めて発電効率を高めることで課題を解決する。【選択図】  図６
2019085991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
深さが地下の所定の位置まであり、第２貯水槽（２）の外径の外側に円環状に第２貯水槽（２）の外径を巡る形で設置されている水路で構成され、底部が第２貯水槽（２）内に貯水されている水の上面の高さの位置と同じ位置にある第１貯水槽（１）と、
前記水路から供給された水を蓄えている円筒形の第２貯水槽（２）内の水を圧縮空気が内蔵されている円柱形の容器（５）が第２貯水槽（２）内に引き下げられることによって、第２貯水槽（２）内に流入した円柱形の容器（５）の体積の分だけ、第２貯水槽（２）内の水が上昇させられ、流出管（３）を経由して第３貯水槽（５５）へ押し出す揚水機構と、
前記揚水機構によって揚水された水が貯水されている第３貯水槽（５５）と、
円筒形の建造物（５４）の外径の壁に沿って、第３貯水槽（５５）の底部から地表まで設けられている外径と内径の厚みが所定の厚みの壁（１０）で構成されている水圧鉄管（４４）と、
第３貯水槽（５５）の底部の中心点に設けてある所定の直径と深さを持つ空間（５２）内に
高さ方向の上半分は前記空間（５２）内にあり、高さ方向の下半分は第３貯水槽（５５）の底部から下方へ突出している電動便座Ｃ（５３）が設けられ、前記電動便座Ｃ（５３）の第３貯水槽（５５）の底部から下方へ突出している前記電動便座Ｃ（５３）の高さ方向の下半分の部分と水圧鉄管（４４）の内径とで作られる空間（５８）に送風機（５７）から伸ばされているとともに先端が前記空間（５８）に挿入されているホース（５６）と、
前記水圧鉄管（４４）の外径の外側に水圧鉄管（４４）の垂直方向の高さの真ん中から地表までの間に同心円状に設営されるとともに所定の面積を有し、所定の圧力の圧縮空気が貯槽されているタンクＣ（４５）と、
前記水圧鉄管（４４）の所定の厚みの壁（１０）に接しているタンクＣ（４５）から水圧鉄管（４４）内の方向でかつ斜め下方向に前記所定の厚みの壁（１０）を貫通しているとともに、前記タンクＣ（４５）に面している先細ノズル（４６）の入口部に電磁弁（５９）が設けられ、先細ノズル（４６）、スロート（４７）、末広ノズル（４８）で構成されるラバールノズル（４９）とが設けてある装置において、
タンクＣ（４５）から、先細ノズル（４６）へ流入した圧縮空気は超音速でラバールノズル（４９）の出口より水圧鉄管（４４）内の空気へ向かって噴き出す機能を有し、前記圧縮空気が水圧鉄管（４４）内を落下している水の流速を速め、動圧を増大させて、発電効率を増大させることを特徴とする水力発電装置。
【請求項２】
前記タンクＣ（４５）に貯槽されている圧縮空気が前記ラバールノズル（４９）の出口より超音速で噴き出す機能は、
先細ノズル（４６）内の圧縮空気は流路が緩やかに先細りするのに併せて有効断面積が小さくなることに比例して、圧力、密度は減少し、流速は増していき、スロート（４７）に達すると流速は音速となり、スロート（４７）に続く末広ノズル（４８）において、流路が緩やかに広がるのに比例して圧力、密度は減少し、流速は増していき、出口部分の周囲圧力である背圧（５０）をラバールノズル（４９）の出口部分の圧力と同一にすることでラバールノズル（４９）内の圧縮空気はラバールノズル（４９）内で前記背圧（５０）まで完全に膨張し、所定の超音速で噴き出すことを特徴とする請求項１記載の水力発電装置。
【請求項３】
前記第３貯水槽（５５）の底部から突出している電動便座Ｃ（５３）の高さ方向の下半分の部分と水圧鉄管（４４）の内径とで作られる空間（５８）にホース（５６）の先端が挿入され、ホース（５６）の他端は送風機（５７）に接続され、送風機（５７）の回転数を制御することによって、水圧鉄管（４４）内へ送風される空気量を増減させて、前記背圧（５０）を調整して、背圧（５０）をラバールノズル（４９）の出口部分の圧力と同一にすることを特徴とする請求項１記載の水力発電装置。
【請求項４】
請求項３記載の背圧（５０）をラバールノズル（４９）の出口部分の圧力と同一にする作動は個々のラバールノズル（４９）毎に行われ、万一背圧（５０）がラバールノズル（４９）の出口部分の圧力よりも小さくなったラバールノズル（４９）が発生したら当該ラバールノズル（４９）の先細ノズル（４６）の入口部の電磁弁（５９）を閉じ、送風機の回転を停止して背圧（５０）をラバールノズル（４９）の出口部分の圧力と同一にすることを特徴とする請求項３記載の水力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平地に設けられる水力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水力発電の発電効率を高める発明に特許文献１の「特開2016-075256」がある。
特許文献１は段落０００２〜段落０００６に記載されている様に「マイクロ水力発電システム」の発明であり、大型水力発電装置には適用出来ないという欠点があった。
本発明は大型水力発電を可能にする発明であり、特許文献１とは異なる発明である。
大規模水力発電には「大規模な位置エネルギー」の獲得が必要である。 
水を高所に揚水し、その水を落下させると重力により運動エネルギーが生まれるが、水を高所に揚水することで位置エネルギーが獲得出来るから、平地の高所に短時間に大量の水を繰り返し揚水し、発電機出力を増大させる方法があれば、大規模再生エネルギーとしての魅力的な大規模水力発電が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】公開番号    特開2016-075256号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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、水圧鉄管内を落下している水に超音速の圧縮空気で圧力をかけ、落下している水の流速を高め、落下している水の運動エネルギーを増大させ、落下している水の流速と動圧を高めて発電効率を高めることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第２貯水槽（２）内への注水が終わったら、電動弁座Ａ（４３）を閉ざし、第２貯水槽（２）内に吊り下げてあるとともに内部に圧縮空気を内蔵している円柱形の容器（５）を第２貯水槽（２）の底部まで引き下げて、第２貯水槽（２）内に流入した円柱形の容器（５）の体積の量だけ、第２貯水槽（２）内の水を第３貯水槽（５５）へ揚水し、水圧鉄管（４４）の下部の所定の厚みの壁に設けてあるラバールノズル（４９）から水圧鉄管（４４）内の空気へ圧縮空気を超音速で吹き出させ、落下中の水に圧力を加えることで落下している水の流速を増大させて理論水力の効率を高め、動圧の増加で反動水車のランナへの圧力を増大させることで水車効率を高めて発電効率を高めることで課題を解決している。
【発明の効果】
【０００６】
我が国のエネルギー資源の自給率は異常に低く、過去幾度となく供給不安に遭遇しており、その都度自給率アップが叫ばれたが未だ解決策を見出せていない。
エネルギー資源の自給率アップは我が国の宿願であり、本発明により、このエネルギー資源の自給率アップに貢献する可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】は揚水装置の概念図。
【図２】は第１貯水槽と第２貯水槽を側面から見た概念図。
【図３】は円柱形の容器（５）が引き下げられる直前の第２貯水槽（２）に連結されている上の段の注水管（４２）、電動弁座Ａ（４３）、吸出管（２０）、第２貯水槽（２）の概念図。
【図４】は第３貯水槽（５５）と対面している位置にある第２貯水槽（２）の半円周縁に設けてある流出管（３）の概念図。
【図５】は水圧鉄管（４４）の垂直方向の真ん中から地表まで、水圧鉄管（４４）の外径の外側に同心円状に設営されているタンクＣ（４５）の概念図。
【図６】は先細ノズル（４６）のタンクＣ（４５）に面している部分に設けてある電磁弁（５９）と、超音速流を得るための先細ノズル（４６）、スロート（４７）、末広ノズル（４８）で構成されるラバールノズル（４９）の概念図。
【図７】は第３貯水槽（５５）の底部から下方へ突出している電動弁座Ｃ（５３）の所定の高さの下半分の部分と水圧鉄管（４４）の内径に挟まれている空間(５８)にホース（５６）の先端が挿入され、ホース（５６）の他端は円筒形の建造物（５４）の外側に設置されている送風機（５７）の概念図。
【図８】は頂上部が円環状になっている第３貯水槽（５５）を支持するのに充分な強度のある円筒形の建造物（５４）の概念図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
タンクＣ（４５）内の圧縮空気は０．３ＭＰＡ，反動水車はフランシス水車とし、図1〜図８を使って、円筒形の建造物（５４）の横にある段落００１５で構成される揚水装置を１セットとして、1セットの揚水装置と、水圧鉄管（４４）と、水車と、発電機によって、本発明での電気の生成を説明するとともに、本発明の請求項と本発明に関する請求項以外の項目について上記の電気を生成する場合の各装置に使用される小数点以下３桁目を四捨五入した数値を使用して説明し、作動行程も述べる。
【０００９】
以下本発明に関する請求項以外の項目について述べる。
【００１０】
用語の説明
炭素繊維ロープ、
炭素繊維とエポキシ樹脂で構成したCFRPで直径約7μmの炭素繊維を撚り合わせたより線状のロープで、特徴は軽量で引っ張り強度が強いことにある。
炭素繊維強化プラスチック（CFRP）製の円柱形の容器、
炭素繊維強化プラスチック（CFRP）とは炭素繊維にプラスチックを含浸した後、硬化させて成形した複合材である。
プラスチックは軽量という長所があるが、弾性率が低く構造材としては不向きであるが、炭素繊維を入れて補強することで、軽量かつ高強度な材料になる。
炭素繊維は、鉄に比べて４分の１の比重と10倍の比強度を持つため、金属の剛性や強度といった長所を保ちながら軽量化できるという特徴を持っている。
先細ノズル、
タンクＣ（４５）内の圧縮空気が水圧鉄管（４４）内へ向かって流れ始める入口にある先細りのノズルで、圧縮空気の流入方向に断面積が滑らかに減少し、ノズル内の空気は流れるに従って圧力と密度は低下し、流速は増大する。
スロート、
先細ノズル内の流速がマッハ１＝音速に達している部分で、先細ノズルと末広ノズルとの連結部分である。
スロート（４７）の働き
管路の断面積が減少し、管断面積の変化率が０になる部分がスロートであり、スロート部の圧力が、タンクＣ（４５）内の圧力０．３ＭＰＡの０．５２８３倍の０．１５８ＭＰＡに減少すると流速は音速になる。
前記流速が音速になる部分がスロートである。
末広ノズル、
スロートからラバールノズル（４９）の出口に通じている圧縮空気の流入方向に断面積が滑らかに増大し、ノズル内の圧縮空気は流れるに従って圧力と密度は低下し、流速は増大し、末広ノズル（４８）の出口部分の周囲圧力である背圧（５０）内へ向かって超音速で噴き出す。
末広ノズル（４８）の働き
流速が音速になってからは流路が緩やかに広がっている末広ノズルが設けてあり、管路の断面積が広がるのに併せて管路の断面積が広がり、圧力は減少する。
管路内においては、断面積×密度×流速＝一定である。
断面積が増加すると密度×流速は減少するが、流速がマッハ１以上の場合、密度が非常に小さくなるので、流速は断面積×密度×流速＝一定を満たすため大きくならなければならないため流速は増加する。
ラバールノズル、
超音速流を得るための管路で、先細ノズルと末広ノズルの途中にスロートを持っている縮小拡大管である。
ラバールノズル（４９）の働き
末広ノズル（４８）内での気体の超音速流を所定の超音速流にして前記ラバールノズル（４９）の出口部分の周囲圧力である背圧（５０）へ噴き出させるためには背圧（５０）を少しずつ低下させ、ラバールノズル（４９）の出口部分の圧力と背圧（５０）を同一にすることで達成され、ラバールノズル（４９）の出口部分から噴き出す圧縮空気は背圧（５０）へ向かって適正膨張となって噴き出す。
背圧、
末広ノズル内の空気が超音速で噴き出すラバールノズル（４９）の出口部分の周囲圧力で本発明ではラバールノズル（４９）内の空気が超音速で噴き出す前記ラバールノズル（４９）の出口部分の圧力を指している。
適正膨張、
ラバールノズル（４９）の出口部分の圧力が背圧と一致し、ラバールノズル（４９）の出口で圧力波が発生しない。この時、スロート上流で亜音速流れ、スロートで音速、下流全域で超音速流れとなり、流れは向きを変えずに廃棄され、背圧との間にすべり面が形成される。
【００１１】
本発明での電源  
本発明の電源は、本発明とは別の揚水方法の水力発電で生成された電気が使用され、水力発電 のＣＯ2発生はゼロなので、駆動源の電気から本発明で発生させる電気までの全てがクリ−ンエネルギーの発電装置となる。
【００１２】
第１貯水槽
第１貯水槽（１）は深さ地下７ｍで、第２貯水槽（２）の外径の外側にある円環状の水路で構成され、第１貯水槽（１）内の水は地下１ｍ〜７ｍにある。
図２は第１貯水槽と第２貯水槽を側面から見た概念図であるが、図２に示す様に第１貯水槽の底部は第２貯水槽（２）内に貯水されている水の上面の高さの位置と同じ位置にあって、前記水路は第２貯水槽（２）の外径を巡る形に設置されている。
第２貯水槽（２）の外径には上下2段に複数の吸出管（２０）が設けてあり、地下１．４ｍ〜地下２．９４ｍにある上の段には、複数の箇所に複数の吸出管（２０）が設けてあり、下の段は地下４．４ｍ〜地下５．９４ｍにあり、上の段の直下に複数の箇所に複数の吸出管（２０）が設けてある。
上の段と下の段に設けてある吸出管等は装置、作動は全く同じなので上の段についてのみ説明し下の段については省略する。
図３は円柱形の容器（５）が引き下げられる直前の第２貯水槽（２）に連結されている上の段の吸出管（２０）、電動弁座Ａ（４３）、注水管（４２）、第２貯水槽（２）の概念図である。
図３に示す様に第１貯水槽（１）の底部は、第２貯水槽（２）に貯水されている水の上面と同じ位置にあり、水の上面の上方には上の段の吸出管（２０）、電動弁座Ａ（４３）、注水管（４２）が設けてあり、注水管（４２）には電動弁座Ａ（４３）が設置され、電動弁座Ａ（４３）が開けてある時だけ注水が行われる。
注水管（４２）は外径１．２４ｍ、内径１．２ｍで、注水管（４２）の第２貯水槽（２）と連結されている部分には出口が広がっているラッパ状の吸出管（２０）が設置され、吸出管（２０）の第２貯水槽（２）への流出口は外径１．５４ｍ、内径１．５ｍであり、注水管（４２）を通過した水は吸出管に入った時、ラッパ型の形状から急激に膨張しようとする。
そのため、水圧が急激に低下し、一種の低圧状態を形成し、これは後続の水にとって、吸引力として働き落差と同じ事になり、注入速度が速まる。
第１貯水槽（１）への水の補充はフランシス水車を通過した水を集めている菅を第１貯水槽（１）に連結して行われる。
【００１３】
第２貯水槽
第２貯水槽（２）は外径３５ｍ、内径３４．９ｍの円筒形の容器で、第２貯水槽（２）の底面は鉄床Ｂ（９）であり、第１貯水槽（１）の水面より12ｍ低い位置の地下13ｍにあり、前記
鉄床Ｂ（９）の地下13ｍから６ｍ上の地下７ｍまでに揚水される水が内蔵されている。
地下７ｍまでに内蔵される水の位置は電子セオドライトと光波距離計を組み合せたトータルステーションで観察して決定される。
第２貯水槽（２）の内径から５ｃｍ離れた位置に合成繊維で作られているネットが設けてあり、前記ネットは第２貯水槽（２）の内径に設けてある複数のフックに結わえてある紐に連結されている。
前記ネットは第２貯水槽（２）内を上下に移動する円柱形の容器（５）が第２貯水槽（２）内の内径と直接接触するのを防ぐ役割を果たす。
【００１４】
円柱形の容器
第２貯水槽（２）内の水を押し出すために、第２貯水槽（２）の内部を上下に移動する内部に１ＭＰＡの圧縮空気が内蔵されている円柱形の容器（５）が設営されている。
上記円柱形の容器（５）の引き下げ、引き上げのために円柱形の容器（５）の底面の円周縁と天井の円周縁に角度２０度づつ離れて１８本の炭素繊維ロープと前記１８本の炭素繊維ロープを巻き上げる油圧モーター（６）が１８機設置されており、１８機の油圧モーター（６）と１８本の炭素繊維ロープは装置、作動等全て同一なので１本の炭素繊維ロープについてのみ詳述し他は省略する。
前記円柱形の容器（５）は直径３４．８ｍ、長さ８２ｍの炭素繊維強化プラスチック（CFRP）製の円柱形で、円柱形の容器（５）の底面の円周縁に炭素繊維ロープが設置され、前記炭素繊維ロープは図１に示す第２貯水槽（２）の底面の鉄床Ｂ（９）にあるそらせ車Ａ（１４）を通って上記ネットと第２貯水槽（２）の内径の間を通って上へ伸びて第２貯水槽（２）の外径の頭頂部にあるそらせ車Ｂ（１５）を通って下へ伸びて油圧モーター（６）の回転軸が延長されている軸にある巻き取り機L1（７）に結わえられている。
円柱形の容器（５）の天井の円周縁にも炭素繊維ロープが設置され、この炭素繊維ロープは第２貯水槽（２）の外径の頭頂部にあるそらせ車Ｃ（１６）を通って下へ伸びて前記油圧モーター（６）の回転軸が延長されている軸にある前記巻き取り機Ｌ１（７）とは離れている場所にある巻き取り機Ｌ２（８）に結わえられている。
【００１５】
本発明の揚水と発電方法。
図１は本発明の揚水装置の概観であり、第２貯水槽（２）は、外径３５ｍ、内径３４．９ｍ、高さ６９ｍの円柱形の容器である。
第２貯水槽（２）内に注水されている水は第２貯水槽（２）の底面の鉄床Ｂ（９）から６ｍ上までにあるので、円柱形の容器（５）を６ｍ引き下げると揚水は終了する。
第２貯水槽（２）内への注水が終わると、電動弁座Ａ（４３）を閉じて、油圧モーター（６）を反時計回りに回転させ、巻き取り機Ｌ１（７）で炭素繊維ロープを巻き取ると、第２貯水槽（２）の底面より６ｍ上にある円柱形の容器（５）が下方へ引き下げられ、アルキメディスの原理により円柱形の容器（５）が第２貯水槽（２）内の水内に入り込んだ体積分だけ第２貯水槽（２）内の水位は上昇し、第２貯水槽（２）の高さ６３ｍまで水位が上昇する。
図４は第３貯水槽（５５）と対面している位置にある第２貯水槽（２）の半円周縁に設けてある流出管（３）の概念図であるが、図４に示す第３貯水槽（５５）と対面している高さ６０ｍ〜６３ｍの位置にある第２貯水槽（２）の円周縁の第３貯水槽（５５）と対面している半円周縁の部分に外径３ｍ、内径２．９７ｍの複数個の流出管（３）が第３貯水槽（５５）の上部に連結されていて、前記流出管（３）から高さ５８．５ｍの第３貯水槽（５５）へ水が注入される。
第２貯水槽（２）の外径は高さ６９ｍで、円柱形の容器（５）で押し出された第２貯水槽（２）内の水は６９ｍまで上昇可能であるが円柱形の容器（５）と、第２貯水槽（２）の垂直方向の壁との間にある水の水位は電子セオドライトと光波距離計を組み合せたトータルステーションで観察され、水位が６３ｍを超えると、油圧モーター（６）を停止させたり、稼働させて水位が６３ｍ〜６８ｍの間にある様に調整される。
円柱形の容器（５）が６ｍ引き下げられると揚水は終了する。
この時、円柱形の容器（５）が第２貯水槽（２）内に入りこむ体積をXｍ3とすると式Xｍ3＝３．１４×（３４．８×３４．８×６）１／４が成立し、Xｍ3＝３．１４×７２６６．２４×１／４＝５７０３．９９８ｍ3≒５７００ｍ3となり、1回の揚水量は５７００トンである。
揚水が終了すると、油圧モーター（６）は時計回りに回転し、前記巻き取り機Ｌ１（７）に巻かれていた炭素繊維ロープが解き放され、巻き取り機Ｌ２（８）に炭素繊維ロープが巻かれ、円柱形の容器（５）が６ｍ引き上げられると引き上げは終了し、第２貯水槽（２）の内径と円柱形の容器（５）との間にあった水    ３．１４×７６ｍ（３４．９×３４．９−３４．８×３４．8）１／４＝3.14×７６ｍ（６．９７）１／４＝４１５．８３ｍ3≒４１６ｍ3は第２貯水槽（２）の底面に落下し、電動弁座Ａ（４３）を開けての次回の注水では第１貯水槽（１）の水が前記４１６ｍ3の水の上に注入され、第２貯水槽（２）の底面の６ｍ上まで注入されると次の揚水作動が行われる。
第３貯水槽（５５）に貯水されている水は円筒形の建造物（５４）の外径の壁に沿って設けてある水圧鉄管（４４）を通って、水圧鉄管（４４）の下部にあるフランシス水車に落下し、フランシス水車と連結されている発電機で発電する。
【００１６】
第３貯水槽
図８において、頂上部が円環状になっていて膨大な水を蓄えている第３貯水槽（５５）を支持するのに充分な強度のある円筒形の建造物（５４）が設けられ、建造物（５４）の横には  段落００１５に記載の方法で実現される揚水装置を1セットとして1セットの揚水装置が設けられている。
円筒形の建造物（５４）の外径は３０ｍ、内径２０ｍ、厚さ１０ｍの同心円状の円筒形で高さは４０ｍであり、その上に円環状の第３貯水槽（５５）が設けてある。
第３貯水槽（５５）の垂直方向の壁は厚さ１ｍ、底部は厚さ２ｍになっていて、高さ５８．５ｍ、広さは外径５０ｍ、内径４８ｍ、深さ１６．５ｍの貯水槽で、水は高さ４２ｍから５７．５ｍまでの１５．５ｍに貯えられている。
第３貯水槽（５５）の底部の内径４８ｍの中心点に直径１ｍ、深さ２ｍの円形の空間（５２）が設けてあり、前記空間（５２）の深さ１．５mから２ｍの部分には外径１ｍ、高さ１ｍの円筒形の電動弁座Ｃ（５３）の高さ１ｍの上半分の０．５ｍの部分が設営されていて、電動弁座Ｃ（５３）の高さ１ｍの下半分の０．５ｍの部分は第３貯水槽（５５）の底部から下方へ突出した状態に設置されている。
図７は第３貯水槽（５５）の底部から下方へ突出している電動弁座Ｃ（５３）の高さ１ｍの下半分の０．５ｍの部分と水圧鉄管（４４）の内径に挟まれている空間(５８)にホース（５６）の先端が挿入され、ホース（５６）の他端は円筒形の建造物（５４）の外側に設置されている送風機（５７）の概念図であるが、図７に示す様に第３貯水槽の底部の中心点には直径１ｍ、深さ２ｍの空間（５２）が設けてあり、前記空間（５２）に外径１ｍ、高さ１ｍの電動弁座Ｃ（５３）の高さ方向の上半分の０．５ｍの部分が装着されていて、電動弁座Ｃ（５３）の下半分の０．５ｍの部分は第３貯水槽（５５）の底部から突出した状態に設置されている。
電動弁座Ｃ（５３）が開けられると第３貯水槽内の水は第３貯水槽（５５）の底部から０．５ｍ突出した位置の水圧鉄管（４４）の位置から下方の水車に落下する。
第３貯水槽（５５）の貯水量は  ３．１４×（４８×４８×１５．５＋１×１×１．５）×１／４
＝３．１４×３５７１３．５×１／４＝２８０３５．０９６≒２８０３５トンである。
底部から地表まで外径１．４１ｍ、内径１．３７ｍの水圧鉄管（４４）が円筒形の建造物（５４）の外径の壁に沿って１本設営されている。
電動弁座Ｃ（５３）から落下する水は前記第３貯水槽（５５）の底部から０．５ｍ下方へ突出した部分から水圧鉄管（４４）の下方へ落下するので、前記空間（５８）には電動弁座Ｃ（５３）から落下する水は無く、大気圧があり、前記空間（５８）の上部にホース（５６）の先端が挿入してあり、ホース（５６）の他端は円筒形の建造物（５４）の外側に設置されている送風機（５７）に接続されている。
【００１７】
以下請求項について説明する。
【００１８】
タンクＣ（４５）について
高さ４０ｍの第３貯水槽（５５）の底部から地表まで設けられている外径と内径の厚みが４ｃｍの厚みの壁（１０）で構成されている水圧鉄管（４４）の外径の外側に図５に示す様に水圧鉄管（４４）の垂直方向の真ん中から地表までの間に同心円状に設営されるとともに所定の面積を有し、０．３ＭＰＡの圧縮空気が貯槽されているタンクＣ（４５）が設けてあり、前記ラバールノズル（４９）はタンクＣ（４５）内から水圧鉄管（４４）内の方向でかつ斜め下方向に４５度の角度で前記４ｃｍの厚みの壁（１０）を貫通している。
【００１９】
先細ノズル（４６）、スロート（４７）、末広ノズル（４８）、ラバールノズル（４９）について
個々の先細ノズル（４６）の入口、ラバールノズル（４９）の出口、背圧（５０）には圧力計が設置され、図６に示すタンクＣ（４５）内の圧力をＰ0,密度をρ0,スロート（４７）部の面積をＡ1、ラバールノズル（４９）の出口面積をＡe、背圧（５０）をPa、先細ノズルの圧力をＰｅとして超音速流を適正膨張で獲得する手法を先細ノズルと末広ノズルの途中にスロートを持っている縮小拡大管であるラバールノズル（４９））の流れとともに詳述する。
図６に示す先細ノズル（４６）、スロート（４７）、末広ノズル（４８）で構成されるラバールノズル（４９）が、前記水圧鉄管（４４）の高さ１９ｍの外径円周縁４４２．７４ｃｍに２９．５２ｃｍづつ離れている位置に15機設けてある。
前記ラバールノズル（４９）15機が設けてある地表からの高さ１９ｍより地表からの高さ６ｍまでの１３ｍの間に垂直方向に１ｍの間隔で１４箇所にラバールノズル（４９）が１５機づつ設けてあり、合計15箇所×１４箇所＝２１０箇所に２１０機のラバールノズル（４９）が設置されている。
前記ラバールノズル（４９）は図６に示す様にタンクＣ（４５）内から水圧鉄管（４４）内の方向でかつ斜め下方向に４５度の角度で前記４ｃｍの厚みの壁（１０）を貫通して断面積が小さくなっていく先細ノズル（４６）が設けてある。
タンクＣ（４５）に面している先細ノズル（４６）の部分には電磁弁（５９）が設置されており、
電磁弁（５９）が閉ざされている時、タンクＣ（４５）内の圧縮空気は前記電磁弁（５９）が閉ざされている先細ノズル（４６）内には流入しない。
背圧PaがタンクＣ内の圧力Ｐ0の圧力より低くなると、タンクＣ内の圧力Ｐ0から先細ノズル（４６）へ圧縮空気が流れ始める。
流れが亜音速である場合、圧力差（Ｐ ０−Pa ）で流量（すなわち、流速も）が決まる。
先細ノズル（４６）の断面積は徐々に小さくなっているので先細ノズル（４６）の圧力Ｐeは徐々に小さくなっていき、さらに、Pa を減少させていくとスロート（４７）部の圧力Ｐ1が臨界状態に達し、マッハ数がＭ＝１となり流速は音速に達する。
流速が音速になるスロート（４７）を通過すると流路が緩やかに広がるラバールノズル（４９）を構成している末広ノズル（４８）が設置されている。
管路の断面積が広がるのに併せて管路の断面積が広がり、圧力は減少する。
管路内においては、断面積×密度×流速＝一定である。
断面積が増加すると密度×流速は減少するが、流速がマッハ１以上の場合、密度が非常に小さくなるので、流速は断面積×密度×流速＝一定を満たすため大きくならなければならないため流速は増加する。
拡大部で超音速流を得るためにはラバールノズル（４９）の出口部分の圧力Ｐe2をタンク
Ｃ（４５）内の圧力Ｐ0で割ったＰe2/Ｐ0を、スロート（４７）部の圧力Ｐ1をタンクＣ（４５）内の圧力Ｐ0で割ったＰ1/Ｐ0より小さくする必要がある。
出口部分の圧力Ｐe2とタンクＣ（４５）内の圧力Ｐ0との比はラバールノズル（４９）の出口面積Ａeとスロート（４７）部の面積Ａ1との比によって定まる。
出口面積Ａe/スロート（４７）部の面積Ａ1を調整して、出口部分の圧力であるＰe2の圧
力数値を入手し、背圧Paを前記入手した圧力数値に等しくなるようにすることで所定の超音速流を得ることが出来る。
スロート（４７）は流路が緩やかに広がる末広ノズル（４８）に連結されているので背圧 Paを次第に下げ続けていくと末広ノズル（４８）内の圧力と密度は減少し流速は増していき、背圧Paがラバールノズル（４９）の出口部分の圧力Ｐe2と同一になるとラバールノズル（４９）内の圧縮空気はラバールノズル（４９）内で前記背圧Paまで完全に膨張し、ラバールノズル（４９）の出口から噴き出した圧縮空気は背圧（５０）内の空気に向かって超音速の適正膨張で噴き出す。
【００２０】
送風機（５７）について
図７に示す様に内径１．３７ｍの水圧鉄管（４４）と、外径１ｍ、高さ１ｍの電動弁座Ｃ（５３）の下半分の高さ０，５ｍに挟まれている空間（５８）の上部にホース（５６）の先端が挿入してあり、ホース（５６）の他端は円筒形の建造物（５４）の外側に設置されている送風機（５７）に接続されている。
前記空間（５８）には電動弁座Ｃ（５３）から落下する水は存在せず大気圧が存在し、前記送風機（５７）よりホース（５６）の先端を経由して送風される空気は電動弁座Ｃ（５３）を通過した第３貯水槽内の水と一緒に水圧鉄管（４４）内を落下する。
【００２１】
送風機（５７）の働き
前記圧力計により背圧Paの低下が必要となった場合、送風機（５７）の回転数を増やして送風量を増やすことで空気量を増やして図７に示す内径１．３７ｍの水圧鉄管（４４）と
高さ１ｍの電動弁座Ｃ（５３）の下半分の高さ０，５ｍに挟まれている空間（５８）より０．１ＭＰＡの空気を水圧鉄管（４４）内に流入させて背圧Paの圧力を下げる。
万一背圧（５０）がラバールノズル（４９）の出口部分の圧力よりも小さくなったラバールノズル（４９）が発生したら当該ラバールノズル（４９）の先細ノズル（４６）の入口部の電磁弁（５９）を閉じ、送風機の回転を停止して背圧（５０）をラバールノズル（４９）の出口部分の圧力と同一にする。
【００２２】
「理論水力と水車効率をアップさせて発電機出力を増大させる」説明。
水圧鉄管（４４）の内径に囲まれている空間を落下し始めた水の位置エネルギーは運動エネルギーに変わり、ホース（５６）より送風される空気と一緒に水圧鉄管（４４）内を落下する。
水圧鉄管（４４）の垂直方向の１９ｍより地表からの高さ６ｍまでの間に設けてある厚み４ｃｍの水圧鉄管（４４）の壁（１０）を貫通してタンクＣ（４５）内から伸びている高さ１９ｍに設けてある１５機のラバールノズル（４９）から超音速の圧縮空気が水圧鉄管（４４）内の空気に向かって噴き出し、前記超音速の圧縮空気は前記落下している水に圧力を加え、水の流速を増加させ、水の運動エネルギーを増加させる。
前記圧力を加えられた水は１ｍ落下すると高さ１８ｍに設けてある１５機のラバールノズル（４９）から超音速の圧縮空気によって再度圧力を加えられる。
2回の圧力を加えられた前記水は、１７ｍ〜６ｍまでの間、１ｍ落下する毎に同様の圧力を12回加えられるので水の流速が増加する。
流速が増すのに連れて水の運動エネルギーも増加し、水の流速と動圧の増大は累積され、フランシス水車に達する。
発電機出力は  発電出力＝理論水力×水車効率×発電機効率で求められ、理論水力は有効落差と流量の積で求められる。 
流速の増加は単位時間当たりの流量を増加させて理論水力のアップを可能とし、累積された動圧の増加はフランシス水車のランナへの圧力を増大させ水車効率をアップさせて発電機出力が増大された電気が生成される。
【符号の説明】
【００２３】
１＝第1貯水槽。 
２＝内部に水を蓄えている円筒形の第２貯水槽 。
３＝流出管 。 
５＝炭素繊維強化プラスチック（CFRP）で作られている円柱形の容器。
６＝油圧モーター。
７＝油圧モーター（６）の回転軸が延長された軸に設けられている巻き取り機Ｌ１。
８＝油圧モーター（６）の回転軸が延長された軸に設けられている巻き取り機Ｌ２。
９＝鉄床Ｂ。
１０＝外径と内径の厚みが４ｃｍの厚みの壁。
１４=そらせ車Ａ。
１５＝そらせ車Ｂ。
１６＝そらせ車Ｃ。
２０＝吸出管。
４２＝注水管Ａ 。
４３＝吸出管Ａ（２０）と第１貯水槽（１）の間にある電動弁座Ａ。 
４４＝水圧鉄管 。
４５＝タンクＣ。
４６＝先細ノズル。
４７＝スロート。
４８＝末広ノズル。
４９＝ラバールノズル。
５０＝背圧。
５２＝第３貯水槽の底部の中心点にある直径１ｍ、深さ２ｍの円形の空間。
５３＝第３貯水槽の底部にある電動弁座Ｃ。
５４＝円筒形の建造物 。
５５＝第３貯水槽 。
５６＝ホース。
５７＝送風機。
５８＝水圧鉄管（４４）と電動弁座Ｃ（５３）に挟まれている空間。
５９＝電磁弁。
【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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