(57)【要約】【課題】  水の落下エネルギーだけでは河川水等のエネルギーを引き出すことは出来なく十分な水力は得られない。そこで水の自重による重量水頭水流発電装置を提供する。【解決手段】  水の自重により水深の深いところに生ずる大荷重の重量水頭のエネルギーを引き出すことにした。Ｊ字状に曲げ伸ばした流水管の水深の深い底部を流れる大荷重の重量水頭の水流で水車を回し発電することを特徴とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｊ字状の流水管の水深の深い底部に水の自重で生じる大荷重の重量水頭の水流で水車を回して発電する水力発電装置であって、高い位置に貯水槽を、それより低い位置に受水槽を、高低差を付けて設置する。直管を不均衡の長さに半折りに曲げて貯水槽と受水槽より下方に長く引き伸ばしてＪ字状にした流水管の流入口を貯水槽に、同じく、流出口を受水槽に接続する。又、揚水ポンプを設けた揚水管も貯水槽と受水槽とに接続する。流水管の底部の管内に水車を設置し、管外には増速器に連結された発電機を設置し、発電機を水車と接続する。
貯水槽に水を満たし、放水すると、貯水槽と受水槽との落差により水は自然流下し水車を回して発電し、受水槽に溜まる。溜まった水は揚水ポンプで貯水槽に汲み上げる。
以上により、「水を自然流下させ、及び循環させ、流水管の水深の深い底部に水の自重で生じる大荷重の重量水頭の水流で水車を回して自生エネルギーを創出し発電することを特徴とする」重量水頭水流発電装置。
【請求項２】
直管を不均衡の長さに半折りに曲げてＪ字状にした流水管（又は直管を棒状に伸ばしＩ字状にした流水管）の流入口を山地河川の上流の水中に、流出口を下流の水中に設置する。
上記記載分派の一つ目としてのＪ字状の流水管にあっては、流水管を流入口と流出口より下方に長く引き伸ばし低地に向けて河川敷又は山腹地表に沿って敷設する。流水管の底部の管内に水車を配し、管外には増速器に連結された発電機を設置し、発電機を水車と接続する。流入口から入った水は水車を回して流出口から排出される。
同じく、上記記載分派の二つ目としての括弧書きＩ字状の流水管にあっては、流水管を川上から川下に棒状に長く伸ばし、流水管の流出口付近の管内に水車を設置し、管外には増速器に連結された発電機を設置し、発電機を水車と接続する。流入口から入った水は水車を回して流出口から排出される。
以上により、Ｊ字状管及びＩ字状管共に、「河川水の流れで、流入口から水が入り流出口から出る際に流水管の水深の深い底部（Ｉ字状管にあっては流出口付近）に水の自重で生じる大荷重の重量水頭の水流で水車を回して自生エネルギーを創出し発電することを特徴とする」請求項１記載の重量水頭水流発電装置。
【請求項３】
水流に押し出されて回転するランナーベーンであって、円管状にしたケーシングに流入管と流出管を取り付ける。ケーシングの円周に沿って開口部を設ける。ケーシングの中にケーシングとランナーベーンとのクリアランスを適正に保つようにして円錐状のランナーベーンを複数個、配置する。ケーシングの内側空間中心点に回転軸を置き、回転軸からスポークを放射状に伸ばしてケーシングの開口部を通ってランナーベーンに接続する。スポークがケーシングの開口部と接触する個所に、防水シールを嵌め込む。
以上により「ケーシング中の水流の全量を受けてランナーベーンが回転することを特徴とする」ピストン水車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は水の自重により水深の深いところに生じる大荷重の重量水頭の水流で水車を回して発電する水力発電装置に関するもので、水力発電の新規開発を目指す請求項１及び請求項２の重量水頭水流発電装置、並びに従来の水力発電装置の構成部材であるランナーベーンの改良を目指す請求項３のピストン水車を内容とする。
【背景技術】
【０００２】  従来、水力発電は取水口から水車までの落差相当の重量水頭の水の落下エネルギー（衝撃）で水車を回し発電していた。又、揚水発電では水を使い流していた。ランナーベーンは、プロペラの例のように隙間があった。
【先行技術文献】
【技術文献】
【０００３】  新機軸で関連する技術文献等はない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  直線的な管路で水を直下に落下させる方法では落下距離を長く取れるような適地は少なく重量水頭を大きく取れない。河川水量にも限りがあり十分な水力は得られない。揚水発電は放水して新たに水を汲み上げる等、非効率、非循環で、窮余の策である。ランナーベーンは隙間があり水流の大半を素通りさせ、水力を十分に出し切れていない。【０００５】  重い物が動けば大きな力を外部に与えることに鑑み、重力による「水の重さ」を利用することにした。従来の「落差相当の重量水頭」では出力が小さいので、「水深相当の重量水頭」で大きな出力を得ることにした。請求項１及び請求項２にあっては、流水管を長く伸ばして水深を深くし、水の自重による大荷重の重量水頭の水流で水車を回すことにした。請求項３にあっては、「ピストンとシリンダー」の関係を基に、ケーシングとランナーベーンのクリアランスを適正に保たせて水流の全量を受け取れるようにした。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  請求項１にあっては、土地又は建物を地盤にして、高い位置に貯水槽を、それより低い位置に受水槽を、高低差を付けて設置する。直管を不均衡の長さに半折りに曲げて貯水槽と受水槽より下方に長く引き伸ばしてＪ字状にした流水管の流入口を貯水槽に、流出口を受水槽に接続する。又、揚水ポンプを設けた揚水管も貯水槽と受水槽とに接続する。流水管の底部の管内に水車を設置し、管外には増速器に連結された発電機を配置し、発電機を水車に接続する。
請求項２にあって、
一つ目は、曲がったＪ字状の流水管の流入口を山地河川の上流の水中に設置し、流出口を下流の水中に設置する。流水管を流入口と流出口より下方に長く引き伸ばして低地に向けて河川敷又は山腹地表に沿って敷設する。流水管の底部の管内に水車を設置し、管外には増速器に連結された発電機を配置し、発電機を水車に接続する。
二つ目は、川上から川下に棒状に長く引き伸ばしたＩ字状の流水管の流入口を山地河川の上流の水中に設置し、流出口を下流の水中に設置する。流出口付近の管内に水車を設置し、管外には増速器に連結された発電機を設置し、発電機を水車に接続する。
以上により、Ｊ字状管及びＩ字状管共に、流水管の流入口から水が入り水車を回して流出口から排出される。
請求項３にあっては、円管状のケーシングに流入管と流出管を取付ける。ケーシングの円周に沿って開口部を設ける。ケーシングの中にケーシングとランナーベーンとのクリアランスを適正に保つようにして円錐状のランナーベーンを複数個、配置する。ケーシングの内側、空間中心点に回転軸を置き、回転軸とランナーベーンとをスポークで接続する。スポークとケーシング開口部との接触部に防水シールを嵌め込む。【０００７】  請求項１の作用は、貯水槽に水を満たして放水すると、落差により貯水槽から水は流れ水車を回し受水槽に溜まる。溜まった水は揚水ポンプで貯水槽に汲み上げる。水は循環する。流水管の水深の深い底部は大荷重の水流となり、重量水頭の強い力で水車を回して発電し流出口から排出される。
請求項２の作用は、上流河川の自然流水が流入口から入り、流水管の水深の深い底部（Ｉ字状管にあっては流出口付近）は大荷重の水流となり、重量水頭の強い力で水車を回して発電し流出口から排出される。
請求項３の作用は、流入管からケーシングに入った水の全量がランナーベーンを回して流出口から排出される。
【発明の効果】
【０００８】  請求項１及び請求項２にあっては、流水管が鉛直に長い程、水深が深く、重量水頭は大きい。従来の「落差相当の重量水頭」に比して「水深相当の重量水頭」を採る本発明の出力は格段に大きい。上の軽い水は下では重い水の流れとなって強力な力を出す。貯水槽と受水槽との距離（落差）は固定値で、定量の小さな入力で済むのに対して、流水管の長さ（水深）は変動値で、長さに比例して出力も大きい。水を直接循環させるので、水の使用量及び揚程距離も短じかく、揚水に要する入力を超える出力が自生エネルギーとして得られることに特徴がある。
請求項３にあっては、この発明の水力が「押し出す」ことにあり、水流の全量を受けて水車の力率を高める。【０００９】  請求項２のＪ字状管は請求項１の貯水槽、受水槽、揚水ポンプを取り除いたもので、山地河川水を利用する。これは水を使い捨てにすることなく河川水流のごく一部区間の水を利用するだけで流入口と流出口との落差を小さくすることで水の独占的使用を避け（但し、Ｉ字状管は独占的使用に当たりこの限りでない。）、環境に負荷を与えない自生エネルギーとして機能する。【００１０】  この発明は時間と場所を問わず、少量の水で、装置が簡易で、自然環境に負荷を与えない無公害な自生エネルギーを創出する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】は＜発明を実施するための最良な形を示す正面図で、配置されている水車は、従来型の水車である。
【図２】は＜請求項３の正面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】  標高の高い高地から低地にかけて、又は建築物や、櫓等に設置すれば豊富にエネルギーが得られる。
【実施例】
【００１３】  請求項１及び請求項２は、従来型水車を複数個、直列に連結することが出来る。この場合は流水管が短い時（水深が浅い）に適する。【００１４】  請求項３はランナーベーンの初期回転をスムースにする為に、ケーシング内壁に逆回転防止爪（又は逆流防止弁）を施すことができる。
【図１】
2015183685.tif 000002
【図２】
2015183685.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成27年1月26日(2015.1.26)
【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】
Ｊ字状の流水管の水深の深い底部に水の自重で生じる大荷重の重量水頭の水流で水車を回して発電する水力発電装置であって、高い位置に貯水槽を、それより低い位置に受水槽を、高低差を付けて設置する。直管を不均衡の長さに半折りに曲げて貯水槽と受水槽より下方に長く引き伸ばしてＪ字状にした流水管の流入口を貯水槽に、同じく、流出口を受水槽に接続する。又、揚水ポンプを設けた揚水管も貯水槽と受水槽とに接続する。流水管の底部の管内に水車を設置し、管外には増速器に連結された発電機を設置し、発電機を水車と接続する。
貯水槽に水を満たし、放水すると、貯水槽と受水槽との落差により水は自然流下し水車を回して発電し、受水槽に溜まる。溜まった水は揚水ポンプで貯水槽に汲み上げる。
以上により、「水を自然流下させ、及び循環させ、流水管の水深の深い底部に水の自重で生じる大荷重の重量水頭の水流で水車を回して自生エネルギーを創出し発電することを特徴とする」重量水頭水流発電装置。
【請求項２】
直管を不均衡の長さに半折りに曲げてＪ字状にした流水管（又は直管を棒状に伸ばしＩ字状にした流水管）の流入口を山地河川の上流の水中に、流出口を下流の水中に設置する。
上記記載分派の一つ目としてのＪ字状の流水管にあっては、流水管を流入口と流出口より下方に長く引き伸ばし低地に向けて河川敷又は山腹地表に沿って敷設する。流水管の底部の管内に水車を配し、管外には増速器に連結された発電機を設置し、発電機を水車と接続する。流入口から入った水は水車を回して流出口から排出される。
同じく、上記記載分派の二つ目としての括弧書きＩ字状の流水管にあっては、流水管を川上から川下に棒状に長く伸ばし、流水管の流出口付近の管内に水車を設置し、管外には増速器に連結された発電機を設置し、発電機を水車と接続する。流入口から入った水は水車を回して流出口から排出される。
以上により、Ｊ字状管及びＩ字状管共に、「河川水の流れで、流入口から水が入り流出口から出る際に流水管の水深の深い底部（Ｉ字状管にあっては流出口付近）に水の自重で生じる大荷重の重量水頭の水流で水車を回して自生エネルギーを創出し発電することを特徴とする」請求項１記載の重量水頭水流発電装置。
【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】  この発明は水の自重により水深の深いところに生じる大荷重の重量水頭の水流で水車を回して発電する水力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、水力発電は取水口から水車までの落差相当の重量水頭の水の落下エネルギー（衝撃）で水車を回し発電していた。又、揚水発電では水を使い流していた。
【先行技術文献】
【技術文献】
【０００３】  新機軸で関連する技術文献等はない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  直線的な管路で水を直下に落下させる方法では落下距離を長く取れるような適地は少なく重量水頭を大きく取れない。河川水量にも限りがあり十分な水力は得られない。揚水発電は放水して新たに水を汲み上げる等、非効率、非循環で、窮余の策である。【０００５】  重い物が動けば大きな力を外部に与えることに鑑み、重力による「水の重さ」を利用することにした。従来の「落差相当の重量水頭」では出力が小さいので、「水深相当の重量水頭」で大きな出力を得ることにした。請求項１及び請求項２にあっては、流水管を長く伸ばして水深を深くし、水の自重による大荷重の重量水頭の水流で水車を回すことにした。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  請求項１にあっては、土地又は建物を地盤にして、高い位置に貯水槽を、それより低い位置に受水槽を、高低差を付けて設置する。直管を不均衡の長さに半折りに曲げて貯水槽と受水槽より下方に長く引き伸ばしてＪ字状にした流水管の流入口を貯水槽に、流出口を受水槽に接続する。又、揚水ポンプを設けた揚水管も貯水槽と受水槽とに接続する。流水管の底部の管内に水車を設置し、管外には増速器に連結された発電機を配置し、発電機を水車に接続する。
請求項２にあって、
一つ目は、曲がったＪ字状の流水管の流入口を山地河川の上流の水中に設置し、流出口を下流の水中に設置する。流水管を流入口と流出口より下方に長く引き伸ばして低地に向けて河川敷又は山腹地表に沿って敷設する。流水管の底部の管内に水車を設置し、管外には増速器に連結された発電機を配置し、発電機を水車に接続する。
二つ目は、川上から川下に棒状に長く引き伸ばしたＩ字状の流水管の流入口を山地河川の上流の水中に設置し、流出口を下流の水中に設置する。流出口付近の管内に水車を設置し、管外には増速器に連結された発電機を設置し、発電機を水車に接続する。
以上により、Ｊ字状管及びＩ字状管共に、流水管の流入口から水が入り水車を回して流出口から排出される。【０００７】  請求項１の作用は、貯水槽に水を満たして放水すると、落差により貯水槽から水は流れ水車を回し受水槽に溜まる。溜まった水は揚水ポンプで貯水槽に汲み上げる。水は循環する。流水管の水深の深い底部は大荷重の水流となり、重量水頭の強い力で水車を回して発電し流出口から排出される。
請求項２の作用は、上流河川の自然流水が流入口から入り、流水管の水深の深い底部（Ｉ字状管にあっては流出口付近）は大荷重の水流となり、重量水頭の強い力で水車を回して発電し流出口から排出される。
【発明の効果】
【０００８】  請求項１及び請求項２にあっては、流水管が鉛直に長い程、水深が深く、重量水頭は大きい。従来の「落差相当の重量水頭」に比して「水深相当の重量水頭」を採る本発明の出力は格段に大きい。上の軽い水は下では重い水の流れとなって強力な力を出す。貯水槽と受水槽との距離（落差）は固定値で、定量の小さな入力で済むのに対して、流水管の長さ（水深）は変動値で、長さに比例して出力も大きい。水を直接循環させるので、水の使用量も少なく及び揚程距離も短じかく、揚水に要する入力を超える出力が自生エネルギーとして得られることに特徴がある。【０００９】  請求項２のＪ字状管は請求項１の貯水槽、受水槽、揚水ポンプを取り除いたもので、山地河川水を利用する。これは水を使い捨てにすることなく河川水流のごく一部区間の水を利用するだけで流入口と流出口との落差を小さくすることで水の独占的使用を避け（但し、Ｉ字状管は独占的使用に当たりこの限りでない。）、環境に負荷を与えない自生エネルギーとして機能する。【００１０】  この発明は時間と場所を問わず、少量の水で、装置が簡易で、自然環境に負荷を与えない無公害な自生エネルギーを創出する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】は＜発明を実施するための最良の形態＞を示す正面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】  標高の高い高地から低地にかけて、又は建築物や、櫓等に設置すれば豊富にエネルギーが得られる。
【実施例】
【００１３】  請求項１及び請求項２は、水車を複数個、直列に連結することが出来る。この場合は流水管が短い時（水深が浅い）に適する。
【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】
2015183685.tif 000004