【手続補正書】
【提出日】平成23年12月7日(2011.12.7)
【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】
水力発電システムであって、
地上に設置され、淡水又は海水からなる天然湖又は人工貯水池であり、基準線から少なくとも３ｍの位置水頭を有する主貯水池（１）と、
すず型の取水口（２）と、
下流の主水圧管（９）に圧力水頭を施し、そのモータが変速型モータである電動ポンプ（６）と、
テーパ水圧管（７）と、
主水圧管（９）に流れ込む液体を制御するゲートバルブ（８）と、
強靭で継ぎ目のないスチール合金の水圧管であって、その終点が発電所内の約１０ｍの高い位置にあり、その直径が１０ｃｍから１００ｃｍであってもよく、その厚さが内径の約１５％であり、その内表面のメッキは厚い平滑な合金の層を有し、その内表面はキャビテーション腐食により著しく破損した際、改めてメッキすることができ、該水圧管の中心線が基準線であり、間にある複数の伸縮継ぎ手により接続され、１２００ｍの厚いスチール合金により製造された主水圧管（９）と、
電動ポンプ（６）を保護するために用いられ、水撃のぶつかりを防ぐために、開放された液体を主水圧管から主貯水池に流入させる圧力逃し弁（１２）と、
高圧圧縮時に生じたサージにより溢れた水量を吸収し、その後の低圧時に蓄えた水量を放出し、上端部に小型の単方向バルブを有し、該小型の単方向バルブは、通常閉まっていて空気が外に漏れることを防いで圧縮された気体の圧力エネルギーを蓄積し、低圧時に開放されて大気圧の空気を取り込むことができるエアクッションサージ室（１３−Ａ及び１３−Ｂ）と、
電動モータによって単方向に回転動作し、主水圧管の末端に連結され、構造がボールバルブのような構造であるが連続的に３６０°自転する機能を有するバルブであって、球状の開閉部材が同形状のバルブベースに組み合わされ、均等に密閉する十分な応力を有し、貫通孔によりボール表面が４つの部分に分けられ、そのうち２つの部分は、該バルブを開放するのに用いられ、他の２つの部分は該バルブを閉鎖するのに用いられ、ボールの回転面には回転トルクを増加させるためのコマ型の凹み孔があり、該バルブの高速閉鎖（Ｒａｐｉｄ  Ｃｌｏｓｕｒｅ）時の時間が２Ｌ／Ｗｐより小さく、主水圧管内に蓄積した運動エネルギー、圧力エネルギー及び弾性エネルギーを１４００ｍの水撃圧力水頭に転換し、続いてバルブが再び開放され、圧力エネルギーを高い運動エネルギーの水噴射に再度変換してペルトン・タービン発電機に衝突させ、該バルブは４秒に一回転し、開放時に高水圧はもとの低流速に戻され、バルブ孔の直径は主水圧管の内径の２倍であり、堅固にバランス設計された単方向ボールバルブ（５）と、
バルブ（５）の下流に設置された収縮反動ノズル（２９）と、
バケットで高運動エネルギーの水噴射を受け、その軸が主発電機（１５）に連結されて電気エネルギーを生産し、該主発電機にはフライホイールが設けられて、機械エネルギーをロータに保存し、安定した回転速度を維持させ、発電機の出力は少なくとも５００００ｋＷであるペルトン・タービン発電機（１４）（１５）と、
発電所内に設置され、排水を受け入れる底部貯水池（１７）と、
重力によって排水を輸送し、主貯水池（１）に戻す外部流水管（１８）と、
主水圧管（９）と主貯水池（１）を結ぶ管であって、直径が主水圧管の直径と同じであり、水源は主貯水池であり、ポスト・ウォーターハンマーが解放されて大量の液体が噴射された後に低圧真空吸引力が形成され、圧力差は主貯水池の少なくとも３ｍの位置水頭に大気圧１０．３ｍの水の圧力水頭を加えたものであり、甚大なキャビテーション腐食を防ぐために、この圧力差で液体を大量に吸い込み主水圧管に流入させ、水流が主水圧管の下部に置かれた単方向バルブ（２０−Ａ，２０−Ｂ，２０−Ｃ）によって制御される真空吸水管（１９−Ａ、１９−Ｂ、１９−Ｃ）と、
主貯水池（１）から液体を主水圧管に引き入れて、次の水撃圧に要する５ｍの圧力水頭を確保するための補助ポンプ（２４）と、
補助ポンプ（２４）と主水圧管（１）とをつなぎ、その内径が主水圧管の内径の半分である補助ポンプ水圧管（２５）と、
主単方向ボールバルブ（５）と同じ寸法及び回転速度を有し、主貯水池から補助ポンプ水圧管を経て主水圧管に流れ込む水量を調節し、水撃圧の消失を防ぐために単方向バルブ（２６−Ａ）をその下流に有し、バルブ（５）とは相対する開閉動作位置を有する補助単方向ボールバルブ（２６）と、
主ポンプ、ボールバルブなどに要する始動運動エネルギーを供給するために用いられ、閉鎖エネルギーループ以外から圧力エネルギーを増大させるエネルギーを入力する始動／増圧発電機（３）と、
周期的に閉鎖エネルギーループに入力される圧力エネルギーを増加させ、設計された電気エネルギー出力を維持する標準に到達させる増圧ポンプ（２７）と、
蒸発によって水量が減少したときに、周辺の天然水源から引き入れた液体を加えることによって一定の位置水頭を保つための給水管（２１）とを備えたことを特徴とする水力発電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の水力発電システムにおいて、
主ボールバルブ（５）の高速閉鎖によって連続的に高い水撃圧を引き起こして、全主水圧管内の水流が有する運動エネルギー、圧力エネルギー及び弾性エネルギーを瞬時に高い圧力エネルギーに変換し、これらのうち、弾性エネルギーは液体分子間の固有の運動エネルギーより変換されたものであり、該高い圧力エネルギーの値は、流速と圧力波の速度の積に液体の密度を乗じたものであり、これはエネルギー保存則と水の物理的性質に基づくものであり、水の比重とその弾性係数Ｅｖは１４７６ｍ／ｓの圧力波の速度を生じさせることができ、これにより少なくとも５ｍの定常流の速度水頭を１４００ｍの圧力水頭に変換でき、その後、該バブルが再び全開にされ、圧力水頭が高運動エネルギーの水噴射に変換されて主水圧管から噴出しペルトン・タービン発電機に衝突して電気エネルギーを生じさせることを特徴とする水力発電システム。
【請求項３】
請求項１に記載の水力発電システムにおいて、
大きな圧力差（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）の真空吸引力を有し、主水圧管（９）内の圧縮された液体が大量に噴出された際、上流には大きな真空吸引力が生じ、圧力差は主貯水池の少なくとも３ｍの位置水頭に大気圧の１０．３ｍを加えたものであり、これにより、大量の液体が引き込まれ主水圧管に流入し、圧力の均衡が促され、同時に、大量の速い速度水頭を有する水が流れ込み、次の水撃動作を備える作用を奏し、この動作はエネルギー保存則に基づくものであり、水の圧力エネルギーが水の運動エネルギーに転換された際、圧力エネルギーがこれに伴い急激に低下し、ベンチュリ管（Ｖｅｎｔｕｒｉ  Ｔｕｂｅ）の絞り部で生じる現象のように、この急激な圧力の低下は液体の移動を引き起こし、主貯水池（１）から水を輸送して主水管（９）に流入させ、この輸送は電動ポンプのように作用するが、如何なる電力も使用しないことを特徴とする水力発電システム。
【請求項４】
請求項１に記載の水力発電システムにおいて、
前記補助単方向ボールバルブは、主単方向ボールバルブ（５）と、同じ寸法及び回転速度を有し、これら２つのバルブ（５）（２６）の回転方式が、水撃圧が消失しないように、補助ボールバルブが主ボールバルブ（５）より少し前に開き、補助ボールバルブが主ボールバルブ（５）より前に全閉鎖するものであることを特徴とする水力発電システム。
【請求項５】
請求項１に記載の水力発電システムにおいて、
反動棒を更に備え、該反動棒はピストン（３１）であり、該ピストンは液圧室（３０）内に置かれ、その運動は圧力液を液圧管（３４）に送り入れて仕事を施し、ノズルはスチール柱（２９−ｃ）に支持され、ガイドレール（２９−ｄ）に沿って往復運動し、ノズルには、力学的エネルギーを蓄積及び開放してノズルをもとの位置に押し戻すためのバネ（２９−ｅ）が設けられ、ノズルは空気が空気室（２９−ａ）へ自由に出入りするための排気孔（２９−ｂ）を更に備えることを特徴とする水力発電システム。
【請求項６】
請求項５に記載の水力発電システムにおいて、
圧力室（３０）は、真空低圧時に底部貯水池の水を圧力室に吸入するための吸水管（３２）と、高圧時に圧力液を供給して仕事を行わせるための外を流れる液圧管（３４）とを有し、これら２本の管（３２及び３４）が、それぞれ単方向バルブ（３３及び３５）によって制御されていることを特徴とする水力発電システム。
【請求項７】
請求項５に記載の水力発電システムにおいて、
液圧管（３４）に生じる液圧を、主水圧管（９）への圧力エネルギー及び液体の増加に用いることを特徴とする水力発電システム。
【請求項８】
請求項１に記載の水力発電システムにおいて、
往復ピストン（３１）が直線運動を行って部材を連続的に回転運動させ、該部材の回転プレートが発電機のロータに接続されて電力を生じさせることを特徴とする水力発電システム。
【請求項９】
請求項１に記載の水力発電システムにおいて、
ピストン棒は力学的エネルギーを海水を淡水化する圧力室に施し、圧力室は浸透膜により塩分を除去し、塩分を除去する膜は８０００ｋＰａの圧力を要することを特徴とする水力発電システム。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の水力発電システムにおいて、
単方向ボールバルブ（５）を直接、反動ノズルとして用いて、伸縮するノズルを用いないようにし、該部材は、上述した圧力室、ピストン、バネ、液圧管及びその単方向バルブ、真空吸入管及びその単方向バルブ、空気室、排気孔、並びにスチール合金柱及びガイドレールと同様の部分及び機能を有することを特徴とする水力発電システム。
【請求項１１】
請求項１に記載の水力発電システムにおいて、
サージ室（１３）の上端には、サージ室の上部において気体の圧力エネルギーを蓄積するための、通常閉まっている単方向バルブ（４）が設けられ、該気体の圧力エネルギーは高圧時の水の上昇により生じたものであり、この蓄積された圧力エネルギーは、次の低圧時に主水圧管内に解放される圧力源であり、この気体の圧力エネルギーは、液体と気体の界面で相互に働く力学的エネルギーを示し、この力学的エネルギーの生成は電気エネルギーを使用しないものであり、更に、サージ室内の圧力が外界の大気圧と比べてより低いときに、瞬間的に単方向バルブ（４）が開き、大気圧の空気によって室内の水位を下げ、電力を一切消費せずに水圧を主水圧管へ導くことを特徴とする水力発電システム。
【請求項１２】
請求項１に記載の水力発電システムにおいて、
ペルトン・タービン発電機の発電容量は少なくとも５００００ｋＷであり、力学的エネルギーを蓄積及び開放するための慣性フライホイールを有し、該フライホイールは十分な質量を有することによって、回転子の設定速度のバランスを維持し、これにより、回転運動エネルギーが、フライホイールによりそのエネルギーを蓄積し、該エネルギーを回転子に開放することを特徴とする水力発電システム。
【請求項１３】
請求項１に記載の水力発電システムにおいて、
主ポンプ（６）の圧力水頭は、１３０ｍから４００ｍ以上であり、そのモータの能力は主水圧管の定常流時に少なくとも５ｍの速度水頭を生じさせるのに十分であり、この速度水頭と動水勾配の圧力水頭は、共に該システムの最初の力学的エネルギーとなり、水撃圧を生じさせるのに用いられて該システムにエネルギーの変換をさせ、主ポンプに使用されるモータが変速型であることを特徴とする水力発電システム。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載の水力発電システムにおいて、
前記主水圧管（９）と相対する位置に、前記主水圧管と寸法、設備及び機能が一致する第二の主水圧管を備えたことを特徴とする水力発電システム。
【請求項１５】
請求項２乃至請求項１４のいずれかに記載の水力発電システムにおいて、
２つの同じ単方向ボールバルブを有し、これらは交互に開閉する方式で、ポスト・ウォーターハンマー噴射の蓄積及び開放を交互に行い、発電機の動作を高効率に保つことを特徴とする水力発電システム。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１５のいずれかに記載の水力発電システムにおいて、
互いに変換可能な力学的エネルギーを備え、エネルギーは８種類の異なる形態で入力され、そのうち１種類のみが電気エネルギーを要するものであって（ａ）電動ポンプの圧力水頭であり、その他の７種類は自然界と物理的に生じた力学エネルギーとその変換された形態であって、（ｂ）重力により生じた主貯水池及び底部貯水池の位置水頭であり、これは大気圧１０．３ｍの圧力水頭と水の特有の重量からもたらされるものでもあるものと、（ｃ）ポスト・ウォーターハンマーから変換された水噴射の速度水頭と、（ｄ）大量の水噴射後に生じる圧力差による力であり、大量の水を高圧域から低圧域へと押し流し入れる真空吸引力と、（ｅ）ニュートンの第３法則に従って、水噴射が主水圧管を飛び出す際に生じる反動力であって、水撃と同等で反対方向の反動力と、（ｆ）高圧時にサージ室に蓄積された気体の圧力エネルギーと、（ｇ）大気圧がサージ室の低圧の水に施す圧力エネルギーと、（ｈ）発電機のロータが有する回転の慣性力とであることを特徴とする水力発電システム。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項１６のいずれかに記載の水力発電システムにおいて、
変換可能な総エネルギー／質量の入力は、エネルギーの出力にエネルギー／質量の損失を加えたものに等しく、変換可能なエネルギー／質量の入力は、重力により生じた主貯水池及び底部貯水池の位置水頭と、その圧力エネルギーの一部に液体分子間固有の運動エネルギーから変換された部分を含むポスト・ウォーターハンマーから転換された１２００ｍの水噴射の速度水頭と、水噴射の反動力と、噴射後に主水圧管に生じ、大量の高圧水を低圧域に吸い込む真空吸引力と、水位が高い高圧時にサージ室に蓄積された気圧エネルギーと、回転子の動作時に生じる慣性力と、サージ室に流入し、下降する液表面に施される水１０．３ｍの空気圧と、主ポンプ、補助ポンプ、周期的な増圧ポンプ及び単方向ボールバルブとに用いられる電気の機械エネルギーと、周期的に主貯水池に引き入れられる外界の水とを含み、
エネルギー出力は、少なくとも５０ＭＷの発電力を含み、
エネルギー／質量の損失は、摩擦損失水頭と、エネルギーが熱に変換され消耗される部分と、管壁の膨張により消耗されるエネルギーと、水分子の蒸発による消失とを含んで、
運用されるエネルギーと質量の使用平衡が表されることを特徴とする水力発電システム。
【請求項１８】
請求項１乃至請求項１７のいずれかに記載の水力発電システムにおいて、
「単一に集められた出力エネルギー」を有し、該「単一に集められた出力エネルギー」の値は、電気機械エネルギーの入力量より大きく、該エネルギー変換システムは、単一のエネルギー入力が自然界の風力であり出力が単一の電力である風力発電と比べて、複数のエネルギー入力を有し、その大部分が自然界の力学的エネルギーであり、これに１つの電気エネルギー入力が加わったものであり、該水力発電システムの総出力は、「単一に集められた電気エネルギー」であり、且つ、該水力発電システムは１つのエネルギー入力によるものではなく、複数のエネルギー入力によるものであって、単一に集められた電気エネルギーの総出力を生じるものであり、この電気エネルギーの出力量が１つの電動モータのエネルギー入力量より大きいことを特徴とする水力発電システム。
【請求項１９】
請求項１乃至請求項１８のいずれかに記載の水力発電システムにおいて、
１つの液体の閉鎖ループを有し、液体は地上の主貯水池（１）から主電動モーター（６）で圧力が施され、１２００ｍ長の主水圧管（９）に流入し、この間、圧力逃し弁（１２）、サージ室（１３−Ａ及び１３−Ｂ）、真空吸水管（１９−Ａ、１９−Ｂ、１９−Ｃ）及び増圧水圧管を経て、発電所内の高位置に置かれた末端の単方向バルブ（５）に流れ着き、継続的に回転するボールバルブ（５）は速い速度で流れる水柱を「高速閉鎖」の状態で全閉鎖し、水柱全体に含まれる運動エネルギーと圧力エネルギーを瞬間的に高い圧力エネルギーを有する水撃に変換し、続いて、バルブが全開されて高圧水が再び高い運動エネルギーの水噴射に変換され、主水圧管（９）から噴出されてペルトン・タービン発電機にぶつかって電気エネルギーを生産し、排水は底部貯水池（１７）に下っていき、底部貯水池から液体が重力によって外部流水管（１８）を経て主貯水池（１）に流れ戻って水循環が完成し、これを持続的に運転することを特徴とする水力発電システム。
【請求項２０】
請求項１乃至請求項１９のいずれかに記載の水力発電システムにおいて、
もう一つの液体の閉鎖ループを有し、単方向ボールバルブ（５）の全開時、大量の液体が主水圧管（９）から噴射されて真空吸引力が生じ、この吸引力が大量の液体を主貯水池（１）から真空吸水管（１９−Ａ、１９−Ｂ及び１９−Ｃ）を経て、主ポンプ及び上流の主水圧管を流れずに直接、主水圧管（９）に注ぎ入れ、該真空吸水管を経た液体に、液圧管（２９）によってもたらされた圧力液及び補助ポンプによってもたらされた水が加わって、一緒にペルトン・タービン発電機へと噴出し、更に底部貯水池に達し、その後、重力によって主貯水池（１）まで戻ることによって二次閉鎖ループが完成し、循環を繰り返すことを特徴とする水力発電システム。
【請求項２１】
請求項１乃至請求項２０のいずれかに記載の水力発電システムにおいて、
主ポンプ（６）の圧力水頭を、高位置貯水池（２２）の位置水頭に替えるとともに、該高位置貯水池が山の斜面に設置され、位置水頭Ｚから水が下に流れるときの管との摩擦損失水頭を引いたものが主ポンプの圧力水頭に相当することを特徴とする水力発電システム。
【請求項２２】
請求項２１に記載の水力発電システムにおいて、底部貯水池（１７）の水を高位置貯水池（２２）まで輸送して、水を循環させる電動ポンプ（２３）を備えることを特徴とする水力発電システム。
【請求項２３】
請求項１乃至請求項２２のいずれかに記載の水力発電システムにおいて、使用する液体が、水銀、油などの水以外の液体であることを特徴とする水力発電システム。