(57)【要約】【課題】平坦地の都市部に、低コストの水力発電所を設置することを課題とする。【解決手段】地中に適当な深さのピットを掘り、ピットの外側に位置する地表と水平な位置にあるピットの北、西、東に設けた水路２乃至４の貯水を、水路２と、ピットの底面に設営されている水車１２とを連結している導水管５を経由して水車へ導水し、水車１２と発電機１８による発電を、一ユニットとする発電ユニットを複数設営する。集水管２５、配水管２６を経て、ピット底面の北西の角に設けた第一次貯水槽３５に貯水した発電使用後の水を、吸入水管４６を経由して室Ｆに貯水し、室Ｆの流入口４７を閉じて室Ｆを気密状態とし、電磁石Ｈ２により室Ｆ内の函Ｋを引き下げることにより、室Ｆの水を室Ｆから押し出し、揚水管６１を経由して水路３へ溢れ出させる作業を、恒常的に繰り返す。【選択図】  図２６
2008169741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
適当な深さに掘られたピットと、
前記ピットを取り囲み、ピットの外側に、地表と水平な位置にある北、西、東に設けられ、それぞれが適当な深さに貯水してある水を有し、連通している３箇所の水路と、
前記北側の水路と、ピットの底面に設営されている水車とを連結している導水管、ピットの底面の北側壁より適当な距離をおいて設営されている水車、水車と連結されている発電機とから構成されている発電ユニットと、
前記ピットの底面、中央部に設けられた発電のための諸設備と、
前記水車の下流に設けてあり、南から北へ緩やかに降りながら、ピットの北壁に突き当たる近傍で配水管と接続している集水管と、
前記集水管と第一次貯水槽を連結している、前記ピットの北側壁の底面に沿って東西方向に設置され、流路の方向が逆の二本の流路で構成されている配水管と、
前記ピットの北西、北東の角に設置されると共に、ピットの底面に埋設された前記配水管からの注入口を有する二箇所の第一次貯水槽と、
前記ピットの西側壁と東側壁に沿うと共に、前記第一次貯水槽の南に隣接して設置してある、室Ｅ、ガイドレール室、室Ｆ，室Ｇを内包しているピットの底面に埋設された２箇所の揚水装置室と、
前記室Ｅを貫通して設営されている前記第一次貯水槽の貯水を、前記室Ｆに送水する吸入水管と、
前記室Ｆを、可動鉄心と接続されたゲートによる上下の移動で、交互に気密化と開放を行う施策と、
気密化した室Ｆの水を揚水管に押し出すために、室Ｆと室Ｇ内に設けられた水押し出し装置と、
室Ｇ内に設けられた空気圧ユニットと
室Ｇ内に設けられた２セットの電磁石、及び、可動鉄心と、
下部が室Ｆの南方下方と連結され、内部に水位センサー2個を有し、上部の流出口が、前記西、東の水路の上空の位置に、逆Ｕ字形状で設置されている揚水管とを備えたことを特徴とする平坦地の水力発電所。
【請求項２】
前記室Ｆの気密化と開放を交互に行う施策は、内部に空気回路を有する水密ゴムを、溝の中に備えた上段、下段のガイドレールで構成されるＴ字形のガイドレールと、
Ｔ字型に接続されている上段ゲートと中段ゲート、及び、下段ゲートで構成される鋼鉄製ゲートと、
内部に室Ｇ内の可動鉄心と繋がっている前記下段ゲートが入っている室Ｇの上辺を貫通して、下段ガイドレールの下辺と連結している直方体の筒と、
前記ゲートを上下に移動させるために、室Ｇの底面上方１．９ｍに設けられた電磁石Ｊ１，底面上方０．５ｍの位置に設けられた電磁石Ｊ２の間に設置されている、上部が前記下段ゲートと繋がれ、下部は室Ｇ内にあると共に、室Ｇの天井に水平な┻字状の可動鉄心と、
室Ｇ内に設置された、電動モーターを出力軸とする圧空気を生成する２台の二段空気圧縮機と、
２台の二段空気圧縮機と連結され、それぞれで生成された圧空気が貯蔵してある１台の空気タンクと、
前記空気タンクから延伸されている、室Ｇの天井と下段ガイドレールの下辺を貫通して、上段、下段ガイドレールの溝の水密ゴムに接続されている圧縮空気注入口と、
前記空気タンクから延伸されている直方体の筒の水密ゴムに、接続されている圧縮空気注入口と、
前記上段、下段ガイドレールの溝の水密ゴムと、直方体の筒の水密ゴムから延伸されている２本の圧縮空気排出口とを備えた装置が、室Ｆの気密化と、開放の交互の運動を可能にしていることを特徴とする請求項１に記載の平坦地の水力発電所。
【請求項３】
室Ｆの水を揚水管に押し出すための装置は、室Ｆの内部に、内部が空洞であると共に、気密化されていて、適当な容積を有し、室Ｆの垂直方向の四方の壁から、適当な距離で離れて水に浮いている函があり、
前記函の中心軸上で、上端は函の底面に設けられたフックと繋がれ、下端は室Ｇの天井と繋がれていると共に、内部に鋼鉄製の鉄柱が入っている上下方向に伸縮自在のゴム膜が設けてある直方体の函と、
室Ｆの気密状態を維持したまま、前記函を引き下げるために、上部が前記鉄柱と繋がれ、下部は室Ｇ内にあると共に、室Ｇの天井に水平な┻字状の可動鉄心が、室Ｇの底面上方３．８ｍに設けられた電磁石Ｈ１，底面上方０．５ｍの位置に設けられた電磁石Ｈ２の間に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の平坦地の水力発電所。
【請求項４】
水力発電規模を増大させるために、前記発電ユニットが、複数設営されていることを特徴とする請求項１に記載の平坦地の水力発電所。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は平坦地の水力発電所に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
平坦地の水力発電のための水を循環させる発明は、空気圧利用方法、真空利用方法、サイホン利用方法等種々の発明が発表されているが、本発明は大規模な水力発電に必要な膨大な水を、短時間に、かつ低コストで確実に揚水するものである。  
【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、平坦地の都市部に低コストの水力発電所を設置することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
図１に示すように、地中に適当な深さのピットを掘り、図２に示すピットの外側に位置する、地表と水平な位置にあるピットの北、西、東の3箇所に設けた水路２乃至４の貯水を、図３に示すように水路２と、ピットの底面に設営されている水車１２とを連結している導水管５を経由して水車へ導水し、水車１２と発電機１８で構成される発電ユニットを一ユニットとしてあり、一ユニットで、約０．９万ＫＷを発電させる。
発電ユニットを複数ユニット設営することで、需要電力量に対応する発電を行う。
図４に示す、集水管２５、配水管２６を構成する流路２７を経て、ピット底面の北西の角に設けた第一次貯水槽３５に貯水した発電使用後の水を、吸入水管４６を経由して室Ｆに貯水し、室Ｆの流入口４７を閉じて室Ｆを気密状態とし、電磁石Ｈ２により、図２６に示す室Ｆ内の函Ｋを引き下げることにより、室Ｆの水を室Ｆから押し出し、図２７に示すように揚水管６１、注入口６６を経由して、間歇的に３秒間に１回、１回当り６００ｍ3の水を水路３へ溢れ出させる作業を、恒常的に繰り返すことで課題を解決している。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の運営コストの殆んどは、電磁石、電動モーターの電力料である。
電力料は本発明で生成する電力で賄えるので、対外的に発生する費用はゼロに近い。
従って、石油、石炭利用の火力発電に比較して非常に安価であることは勿論、発生する電力はクリーンエネルギーなのでCO2は発生せず環境浄化に役立つ。  
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
４５，０００ＫＷの発電所の場合の実施の形態を例にして、図面に基づいて説明する。
発電ユニットは６セット設営されているが、発電は、発電ユニット１乃至５で行われ、ユニット６は補修等の時の代換台としてあるので、計算等は５セットとして行っている。
第一次貯水槽、揚水装置室、揚水管は、ピット底面の西側と東側の2箇所に、全く同じ装置を、同じ構成で設置してある。
これは、一方が、補修されるときに、他方を使用するためのものであるので、同じ番号を付してあるが説明は、省略するものとする。
尚、導水管、水管、集水管、配水管、第一次貯水槽、吸入水管、揚水装置室、函Ｋ，揚水管は、炭素繊維強化プラスチック製が望ましい。
【０００７】
（全体構成）
図１に示すように６８ｍの深さのピットを掘り、図２に示すピットの外側に位置する、地表と水平な位置にあるピットの北、西、東の3箇所の水路２乃至４に貯水した水を、図３に示すように水路２と、６０ｍ下方のピットの底面の北側壁より８ｍの距離をおいて設営されている水車１２と、連結してある導水管５を経由して水車へ導水し、水車１２と発電機１８で構成される発電ユニットを一ユニットとしてあり、一ユニットで、約０．９万ＫＷを発電させる。
発電ユニット１乃至５の五ユニットで、約４．５万ＫＷの発電を行う。
図４に示す集水管２５、配水管２６を構成する流路２７を経て、ピット底面の北西の角に設けた第一次貯水槽３５に貯水した発電使用後の水を、吸入水管４６を経由して室Ｆに貯水し、室Ｆの流入口４７を閉じて室Ｆを気密状態とし、電磁石Ｈ２により図２６に示す室Ｆ内の函Ｋを引き下げることにより、室Ｆの水を室Ｆから押し出し、図２７に示すように揚水管６１、注入口６６を経由して水路３へ溢れ出させる。
室Ｆの水を水路３に、間歇的に３秒間に１回、１回当り６００ｍ3の水を溢れ出させて、４．５万ＫＷの発電に必要な毎秒当り１００ｍ3の水を循環させ、利用する構成となっている。
【０００８】
（水路の構成）
図１に示す通り周囲と底面をコンクリートで舗装され、６８ｍの深さに掘られたピットを持つ南北５５ｍ、東西８５ｍの屋根付の矩形の形状の建造物１があり、図２に示す通りピットを取り囲んでピットの外側の北、西、東に、地表に水平に、幅１０ｍ、深さ４．５ｍの水路がある。
長さ６５ｍでピットの北に位置する水路を水路２、長さ４５ｍで西に位置する水路を水路３、東に位置する長さ４５ｍの水路を水路４としてあり、水路には深さ０．５ｍの位置まで１０ｍ×4ｍ×1５５ｍ＝６２００ｍ3の水が貯水され、水は水路２乃至４の間を連通している。
【０００９】
（導水管の構成）
図３に示すように、底部を水路２の底面と同じ高さの位置１１にした円環状の導水管５乃至１０が、図２に示す通り水路２の北東から西方への距離２０ｍの位置から５ｍおきに６個設営されている。
導水管５乃至１０は、水路２と、水路２の底面から６０ｍ下の位置で、ピットの底面の北側壁から水車の南北方向の中心線までの距離を、８ｍの間隔をおいて設置されている反動形水車１２乃至１７に連結されている。
【００１０】
（導水管の直径の決定）
水路２から、導水管５に１秒間に２０ｍ3の水が流入可能な導水管の内径Ｄを知るために、図５に示すように内径１ｍの導水管Ａを仮設し、導水管Ａの水路２から水車１２までの距離５９．５５ｍの、水路２の下流５ｍ近傍、中間点近傍、水車１２の上流５ｍ近傍の３箇所に電磁流量計Ｂを３個取り付け、起電力の強さから平均流速Ｃを求める。
そのＣを、式、Ｄｍ×Ｄｍ×３．１４×Ｃ×１/４＝２０ｍ3に代入して、内径Ｄを求める。
導水管５の直径は、管の肉厚０．１ｍ、内径は、上記内径Ｄのｃｍの小数点以下を切り上げたｃｍとし、水路２から導水管への水の流入量が毎秒２０ｍ3になるような直径に設定してある。
【００１１】
（発電の構成）
水路２の水は、導水管５乃至１０を経由して、図６に示す通り、ピットの底面の北側壁から水車の南北方向の中心線までの距離を８ｍの間隔をおいて設置されていると共に、ピットの底面より３．５ｍの高さがある架台の上に据え付けてある反動形水車１２乃至１７に導水され、反動形水車１２乃至１７と連結されている前述の架台の上に据え付けてある発電機１８乃至２３により発電する。
【００１２】
（発電量の推定値）
この時の発電量の推定値は、導水管から水車の中心部までの距離を５９ｍ、ロス率の合計を２０％として計算すると、9.8Ｇ*５９ｍ*２０ｍ３/ｓ*８０％*５台＝４６，２５６ＫＷであり、
約４５、０００ＫＷの発電を可能にする。
【００１３】
（ピットの底面の構成）
図４に示すようにピットの底面には、ピットの底面の北側壁より８ｍの距離をおいて反動形水車１２乃至１７が設置してあり、反動形水車は水車１２乃至１７よりピットの中央方向に、それぞれ配置された発電機１８乃至２３と連結され、ピットの中央部には発電のための諸設備が設置されている。
【００１４】
以下に本発明の水が水車１２乃至17の下部に設けてある水管から集水管２５に集水され、配水管２６に流入し、第一次貯水槽３５に貯水されることを、（００１５）から（００１７）で説明する。
本発明の水車１２乃至１７のそれぞれの下流に設けてある集水管は、構成、装置は全く同じなので、水車１３乃至１７のそれぞれの下流に設けてある集水管については同じ番号を付し、その説明を省略するものとする。
【００１５】
（流路２７と、流路２８で構成されている配水管の構成）
図６で示すように水車１２から17の下部に設けられた前述の架台の内部に収納されている水管は、下方へ1ｍ伸長した位置２４で方向を９０度変えて、北方へ設営してある直径２ｍ、管の肉厚０．０５ｍの円環状の集水管２５に接続されている。
集水管は南から北へ0.３ｍの高低さを有して、緩やかに降りながら、管の底部の位置がピットの底面に水平に、かつ、ピットの底面の0.2ｍ上方に設定されると共に、東西方向に設置されている、図７に示すそれぞれの集水管２５が北進して出会う最初の流路２７と、流路２７の北側に設けられた流路２８で構成されている配水管２６に接合してある。
水車１２の下流に設けられた集水管２５と、流路２７が交差する東側壁は閉鎖されている。
通常、流路２７の北側壁３０に設けられた開閉自在の扉３３は全て閉ざされ、それぞれの集水管２５が、流路２７と交差する東側壁２９、西側壁３１に設けられた開閉自在の扉３２、３４は全て開放され、流路２７は東側が閉鎖され、西側は開放されている流路となり、集水管を通過した水は流路２７を通って北西の角に設置してある第一次貯水槽３５へ流れる。
北西の角に設置してある装置類を補修する場合は、北側壁３０に設けられた扉３３は全て開放され、それぞれの集水管２５が流路２７と交差する東側壁２９、西側壁３１に設けられた、開閉自在の扉３２、３４は全て閉ざされ、流路２８は西側壁が閉鎖されていて東側が開放されている流路となり、集水管を通過した水は流路２８を通って北東の角に設置してある第一次貯水槽３６へ流れる。
北西の角に設置された第一次貯水槽３５の南方へは、図４で示すように吸入水管４６と、室Ｆと揚水管６１が設けてあり、北東の角に設置された第一次貯水槽３６の南方へも、吸入水管と、室Ｆと揚水管が設けてある。
【００１６】
（配水管の仕様及び位置）
流路２７と、流路２８は外径２ｍ、内径１．９４ｍの円環状の水管で、1ｍの間隔をおいて設置され、流路２７の東側壁は閉鎖されているが、流路の西側は開放されて、北西の角に設置してある第一次貯水槽３５の上空0.2ｍ上方に配置され、流路２８は西側が閉鎖、東側が開放されて、北東の角に設置してある第一次貯水槽３６の上空0.2ｍ上方に配置してある。
【００１７】
（第一次貯水槽の構成）
図８に示すように第一次貯水槽３５は、深さ８ｍ、北側１５ｍ、西側２０ｍの四方及び下方を５ｃｍの壁で囲まれ、上方は開放されている四角形の水槽で、ピットの底面より８ｍの深さの位置まで埋設してあり、第一次貯水槽３５の東側壁の上方０．２ｍの位置に、前記配水管２６からの注入口３７が設営されている。
【００１８】
（揚水装置室の構成）
図９に示すように揚水装置室４８は、天井の位置がピットの底面と同じ位置にある、深さ１２ｍ、東西方向１９ｍ、南北方向２１．７５ｍ、壁の肉厚５ｃｍの四角形の室である。
揚水装置室は室Ｅ、吸入水菅、室Ｆ、室Ｇ、ガイドレール室を内包している。
【００１９】
（揚水装置室の内部の構成）
図１０に示すように、揚水装置室の深さ８ｍの部位に天井に水平な肉厚５ｃｍの壁１を設け、２個の空間を作成し、上部の空間を第一室、下部の空間を第二室としてある。
図１１に示すように、それぞれ第一室の天井に垂直に、南方向に向かって、第一次貯水槽の南側壁から２ｍの部位に壁２、壁２から０．７５ｍの部位に壁３の肉厚５ｃｍの２枚の壁を設け、３個の空間を作成し、第一室の天井と、壁１と、第一次貯水槽の南側壁と、壁２とで出来た空間を第三室、第一室の天井と、壁１と、壁２と、壁３とで出来た空間を第四室、第一室の天井と、壁１と、壁３と、揚水装置室の北側壁とで出来た空間を第五室としてある。
図１２に示すように、それぞれ第四室の天井に垂直に、東方向に向かって、第四室の西側壁から８．７５ｍの部位に壁４、壁４から１．５ｍの部位に壁５の肉厚５ｃｍの２枚の壁を設け、第四室の深さ３．９ｍの部位と、壁１の上方に位置する深さ６．５ｍの部位に、それぞれ第四室の天井に水平に壁６、壁７の肉厚５ｃｍの２枚の壁を設け、壁６と、壁７と、壁４と、壁５とで出来た空間を第六室、壁７と、壁１と、壁４と、壁５とで出来た空間を第七室とし、図１３に示すように、第二室を室Ｇ、第三室を室Ｅ、第五室を室Ｆ、第六室、第七室をガイドレール室としてある。
【００２０】
（室Ｅの構成）
室Ｅは室Ｇの上部にあり、北方は第一次貯水槽３５、南方はガイドレール室と接し、上方は天井で、深さ８ｍ、東西方向１９ｍ、南北方向２ｍ、壁の肉厚５ｃｍの四角形の室である。
室Ｅの床上０．５ｍには、直径１ｍ、管の肉厚０．０５ｍの円環状の吸入水管４６が南北方向に設けられ、ガイドレール室を経由して第一次貯水槽３５と室Ｆを連結している。
【００２１】
（ガイドレール室の構成）
第六室、第七室には、図１４に示すように上段ガイドレール４２、下段ガイドレール４３から構成されるガイドレール４４が設置してある。
上段ガイドレールの中には鋼鉄製の上段ゲート３８、下段ガイドレールの中には鋼鉄製の中段ゲート３９が、図１６に示すようにそれぞれのガイドレールの深さ５ｃｍの溝の中に収納され、中段ゲートの下部には鋼鉄製の下段ゲート４０が設けられている。
【００２２】
（ガイドレールの構成）
ガイドレール４４は第六室、第七室の内枠に沿って設営され、北方面から見たら図１４に示す通り上下二個の□字型の形状が繋ぎ合わされている。
上段ガイドレールは高さ、２．６ｍ、東西方向の長さ１．６ｍ、南北方向の幅０．７ｍで、それぞれのガイドレールの辺の幅は０．２ｍである。
ガイドレールは、西方面から見たら図１５に示す通りＴ字型の形状である。
上段ガイドレールの左右のガイドレールの間隔（図１５のＭの部分）は０．３ｍで、上段ガイドレールの下辺は室Ｆの流入口４７の上部の部位に、ピットの底面に水平に設置されている。
ガイドレールには溝が設けられ、溝の表面には図１６に示すように、空気回路を有する内部が空洞の溝型水密ゴムが取り付けてあり、この溝の中にゲートが収納されている。
空気回路は圧縮空気の注入、排出で、ゲートと水密ゴムの間を密着させたり、離れさせたりする。
図１６は、上段ガイドレールの圧縮空気注入前、後の概念図であるが、圧縮空気が排出されているとき、図１６の上段に示す通りゲートと水密ゴムの間には（図１６上段のＬの部分）、０．５ｃｍの隙間があるが、圧縮空気が注入されると水密ゴムが膨張し、図１６の下段に示す通りゲートと水密ゴムの間は密着して０ｃｍになる。
下段ガイドレールは高さ１．２５ｍ、東西方向の長さ、１．６ｍ、南北方向の幅、０．７ｍで、それぞれのガイドレールの辺の幅は０．２５ｍ、左右のガイドレールの間隔（図１５のＮの部分）は０．２ｍで、下段ガイドレールの上辺は前述の流入口４７の上部の部位で、上段ガイドレールと接続されている。
上段ガイドレールの左右のガイドレールの間隔０．３ｍが、下段ガイドレールの左右のガイドレールの間隔０．２ｍより０．１ｍ長いため、ゲート４１が下方に引き下げられる時、上段ゲートの底面部は相対する下段ガイドレール４３の上辺のＴ字型の肩の部位に遮られ停止する。
【００２３】
（ゲートの構成）
ゲート４１は北方面から見たら図１７に示すように、上、中、下三個の□字型の形状が繋ぎ合わされていて、上段ゲート３８は高さ１．２ｍ、東西方向の長さ１．２ｍ、南北方向の幅、０．３ｍで、中段ゲート３９は高さ１．２５ｍ、東西方向の長さ１．２ｍ、南北方向の幅、０．２ｍで、西方面から見たら図１８に示す通り、上段ガイドレールの下辺、前述の流入口４７の上部の部位で、南北方向の幅が０．２ｍとなって上段ゲートと接続されているＴ字型の形状をしており、ゲート４１が下方へ移動した時、上段ゲート３８の底面部は相対する下段ガイドレール４３の上辺のＴ字型の肩の部位で停止する。
中段ゲート３９の下部には、図１７に示すように下段ゲート４０が設けてある。
下段ゲートは一辺が０．６ｍの断面積を有する直方体の筒４５の中に収納され、可動鉄心５７との合計の高さ３．６５ｍ、東西方向の長さ０．２ｍ、南北方向の幅、０．２ｍで、上部は中段ゲート３９の底面中心部、下部は下段ガイドレールの下辺と、室Ｇの天井を貫通して、室Ｇ内の可動鉄心５７と高さ３ｍの部位で接続されている。
直方体の筒４５は、図１８に示すように下段ガイドレールの下辺から、室Ｇの天井までの間に設けられ、下段ゲートの四方は、図２１に示すように直方体の筒の溝型水密ゴムで包まれている。
下段ゲートは（００２５）で後述するように、室Ｇ内の電磁石Ｊ１、Ｊ２により、可動鉄心５７が上下に１．１ｍ移動すると同じように移動し、ゲート４１全体も上下に１．１ｍ移動する。
ゲート３８、３９の上下左右端にはローラーが設置されていて、回転部が前記水密ゴムの表面に接する深さに嵌合してあり、左右のガイドレールの中に設置された溝型水密ゴムの溝の中を昇降する。
【００２４】
（圧縮空気の構成）
室Ｇ内には、図１９に示す通り電動モーター４９の出力軸が、５MPAの圧空気を生成する２台の二段空気圧縮機５０、５１と連結され、それぞれで生成された５MPAの圧空気は１台の空気タンク５２に４MPAの圧空気として貯蔵されている。
図１９に示すように空気タンク５２から、室Ｇの天井と下段ガイドレールの下辺を貫通して、上段ガイドレールと下段ガイドレールの空気回路に圧縮空気注入口５３、室Ｇの天井を貫通して、直方体の筒４５の空気回路に圧縮空気注入口５５が設置され、圧縮空気注入口から圧縮空気が注入されると、瞬時に空気回路内に浸透する。
圧縮空気注入口５５の右方に、上段ガイドレールと下段ガイドレールの空気回路からの圧縮空気排出口５４、直方体の筒の空気回路からの圧縮空気排出口５６が接続されている。
圧縮空気排出口が開のとき、図１６の上段に示す水密ゴムの内部の空気回路は１．５ｃｍの空洞で、圧縮空気注入口から圧縮空気が注入されると、図１６の下段に示す通り空気回路は瞬時に２ｃｍに膨張し、水密ゴムがゲートに押し付けられ、ゲートと水密ゴムの空間を無くして密着する。
【００２５】
（揚水装置室内の各装置の作動関係）
図２６に示すように揚水管の深さ３．３ｍと、３.２２ｍの位置には水位センサー６４，６５がそれぞれ設置してあり、吸入水管４６から室Ｆへ水が浸入し、水位が上昇し、最初にセンサー６４、その後６５のセンサーが順番に反応した場合のみ、電磁石Ｊ２のスイッチがオンになり、室Ｇ内の可動鉄心５７が電磁石Ｊ２に吸引されて下方へ１．１ｍ移動し、可動鉄心５７に繋がっているゲート４１も下方へ１．１ｍ移動して室Ｆの流入口４７を閉鎖する。
電磁石Ｊ２のスイッチのオンより０．５秒後、圧縮空気排出口５４，５６が閉、圧縮空気注入口５３，５５が開になり、圧縮空気でゲートと水密ゴムの間が密着され、ゲートと水密ゴムの隙間を無くする。
圧縮空気注入口の開より０．５秒後、電磁石Ｈ２のスイッチがオンになり、函Ｋが下方に引き下げられる。
函Ｋが下方へ引き下げられると水がゲートに押しよせるが、ゲートと水密ゴムとの間の隙間は圧縮空気の力で水密ゴムがゲートに押し付けられているので、両者は密着していて室Ｆは気密化される。
電磁石Ｈ２のスイッチがオンになって２秒経過すると、圧縮空気注入口が閉、圧縮空気排出口が開になり、水密ゴムとゲートの密着が解放される。
圧縮空気排出口の開より０．５秒後、電磁石Ｊ２のスイッチのオフ、電磁石Ｊ１のスイッチのオン、電磁石Ｈ２のスイッチのオフが同時に行われ、可動鉄心５７は電磁石Ｊ１に吸引されて上方へ移動し、ゲートも上方に引き上げられ、函Ｋも電磁石Ｈ２の吸引が無くなり水に浮く。
ゲートが上方へ引き上げられると流入口が開き、吸入水管から室Ｆへ水が再流入する。
電磁石Ｊ１のスイッチのオンにより、吸入水管から室Ｆへ水が再流入して２．５秒後、水位センサー６４，６５が反応して上述と同じ作動を繰り返す。
【００２６】
（ゲートと水密ゴムの空間）
（００３３）で後述するように、水位は常にピットの底面よりの深さ２．２１ｍから３．６８ｍ以内にあり、上段ゲート３８の天井はピットの底面よりの深さ３．９５ｍの位置にあるので、ゲート４１は常時水に浸されていることになる。
図２０はゲート４１が上方に引き上げられている時の、北方向から見たゲートと水密ゴムの空間を示す概念図であるが、圧縮空気が排出されていて、図２０に示す通り下段ゲート４０が、吸入水管の上辺まで延伸し、ゲートと水密ゴムの間（図２０の６０の部分）は離れていて、水が充満している。
図２１はゲート４１が下方に引き下げられている時の、北方向から見たゲートと水密ゴムの空間を示す概念図であるが、上段ゲート上辺と水密ゴムの間（図２１の６０の部分）は、図２１に示す通り水で充満しているが、（００２２）で詳述したように上段ゲートの底面部は相対する下段ガイドレール４３の上辺のＴ字型の肩の部位で停止していて、上段ゲート上辺と水密ゴムの間以外のゲートと水密ゴムの空間は密着している。
図２２はゲート４１が、下方に引き下げられる前、後の北側からみた上段ゲートと中段ゲートの正面図であり、図上段は引き下げられる前、図下段は引き下げられた後であるが、図下段では、溝型水密ゴムがゲートに押し付けられて、上段ゲート上辺と水密ゴムの間以外のゲートと水密ゴムの空間は密着している。
図２３はゲート４１が下方に引き下げられたときの、上段ガイドレールの下辺の部位の俯瞰図であるが、上段ゲートの底面部が相対する下段ガイドレール４３の上辺のＴ字型の肩の部位で停止し、その部位の溝型水密ゴムは圧縮空気の力でゲートに押し付けられているので、両者は密着していて室Ｅへの水の流入は遮られている。
図２４はゲート４１が下方に引き下げられたときの、直方体の筒４５と下段ゲートの俯瞰図であるが、圧縮空気の力で溝型水密ゴムがゲートに押し付けられているので両者は密着している。
上述の通り函Ｋが下方へ引き下げられ、水がゲートに押しよせても、吸入水管への水の逆流は遮られ室Ｆは気密化する。
【００２７】
（室Ｆの構成）
室Ｆは図９に示すように、北方をガイドレール室、上方は天井、下方を室Ｇに囲まれている深さ８ｍ、東西方向１９ｍ、南北方向１９ｍの密閉可能な直方体で、室Ｆの北方下方は底面より０．５ｍ上方の位置で、ガイドレール室を経由して前記吸入水管４６に連結され、南方下方は揚水管６１に連結されている。
室Ｆ内の底面部は第一次貯水槽、揚水管と連通しているので、室Ｆは常時、水が貯水されている第二次貯水室となっている。
【００２８】
（函Ｋの構成）
室Ｆの内部には室Ｆの貯水を揚水管６１に押し出すために、内部が空洞で完全に気密化されていると共に、肉厚１０ｃｍ、外径がそれぞれ、高さ３ｍ、東西方向１７ｍ、南北方向１７ｍ、容積、３ｍ×１７ｍ×１７ｍ＝８６７ｍ3を有する函Ｋが、図２６に示すように、室Ｆの垂直方向の四方の壁からそれぞれ０．９５ｍ離れて浮いている。
【００２９】
（伸縮自在のゴム膜の構成）
室Ｆの気密状態を維持したまま函Ｋを下方へ引き下げるために、函Ｋの下部には、図２６に示すように函Ｋの中心軸上で、上端が函Ｋの底面に設けられたフック６２と繋がれ、下端が室Ｇの天井と繋がれている天然飴ゴム製のゴム膜６３が設けられている。
ゴム膜の内部には、図２５に示すように室Ｇの電磁石の可動鉄心５８と繋がれている鋼鉄製の鉄柱５９が入っている。
ゴム膜は完全に気密化され、上下方向に伸縮自在で、一番縮んだときの長さが３．６８ｍ、一番伸びたときの長さが５ｍである。
【００３０】
（電磁石の構成）
室Ｇには函Ｋを引き下げるために、図２５に示すように室Ｇの底面上方３．８ｍに設けられた電磁石Ｈ１，底面上方０．５ｍの位置に設けられた電磁石Ｈ２の吸引により、上下に３ｍ移動する┻字形の可動鉄心５８が設置されている。
可動鉄心の上部は前述の鋼鉄製の鉄柱５９に接続され、鉄柱は室Ｇの天井をくりぬいて、函Ｋの底部に接続されていて、函Ｋは可動鉄心５８が上下に移動すると同じように上下に移動する。
図２５に示す巻線の本数は函Ｋを瞬時に引き下げられる磁力に設定され、電磁石Ｈ２のスイッチがオンになると函Ｋは瞬時に引き下げられる。
室Ｇ内には、又、ゲート４１を瞬時に上下に移動させるために、室Ｇの底面上方１．９ｍに設けられた電磁石Ｊ１，底面上方０．５ｍの位置に設けられた電磁石Ｊ２の吸引により、上下に１．１ｍ瞬時に移動する┻字形の可動鉄心５７が設置されている。
【００３１】
（函Ｋとゲートの引き下げ）
圧縮空気注入口の開より０．５秒後、電磁石Ｈ２のスイッチがオンになり、可動鉄心５８が電磁石Ｈ２に吸引されて下方へ３ｍ移動し、可動鉄心５８に繋がっている函Ｋも下方へ３ｍ引き下げられる。
電磁石Ｈ２のスイッチがオンになって２秒経過すると、圧縮空気注入口が閉、圧縮空気排出口が開になり、水密ゴムとゲートの密着が解放され、圧縮空気排出口の開より０．５秒後、電磁石Ｊ２のスイッチのオフ、電磁石Ｊ１のスイッチのオン、電磁石Ｈ２のスイッチのオフが同時に行われ、可動鉄心５７は電磁石Ｊ１に吸引されて上方へ移動し、ゲートも上方に引き上げられ、函Ｋも電磁石Ｈ２の吸引が無くなり水に浮く。
【００３２】
（室Ｆと揚水管の水位）
図２６に示す水位センサー６５が反応するとき、第一次貯水槽、室Ｆ、揚水管の水位は同じで、深さ、３.２２ｍの位置にある。
函Ｋが下方へ引き下げられる直前、室Ｆ内は図２６に示すように、深さ３.２２ｍの位置に函Ｋが浮いており、室Ｆ内の水は図２７に示す室Ｆの(1)の部分の空間の空気と、揚水管を通じて、揚水管の(1)の空間にある空気と接している。
函Ｋが下方へ引き下げられると、函Ｋの、３ｍ×１７ｍ×１７ｍ＝８６７ｍ3の体積の水が押しのけられ、その水は出口を求めて、図２７に示す室Ｆ内の(1)(2)の空間と、揚水管内の(1)(2)(3)の空間と、揚水管６１の流出口６６の空間に押し寄せる。
室Ｆの(1)の部分の容積と、揚水管(1)の容積の合計容積は、１９．０３ｍ3であり、
室Ｆの容積(2)の空間と、揚水管の(2)の空間の合計容積は、約６１．１６ｍ3であり、
揚水管の(3)の容積は、図２７に示すように、高さが水路３の上空１ｍまでの距離、６９．０５ｍになるので、揚水管の(3)の容積は、約１７５・６２ｍ3である。
以上を合計すると、１９．０３ｍ3+６１．１６ｍ3++１７５．６２ｍ3≒２５６ｍ3となる。
函Ｋが引き下げられると、まず、２５６ｍ3の空間に水を充満させ、函Ｋが完全に室Ｆ内に引き下げられる時に押し出される８６７ｍ3の体積から２５６ｍ3を差し引いた、８６７ｍ3―２５６ｍ3≒６００ｍ3の水は、水路３の上空に設けられた揚水管６１の流出口６６から水路３へ注入する。
室Ｆの流入口４７が遮断されている３秒間に、第一次貯水槽、室Ｆ、揚水管から水路３へ流出した水は６００ｍ3であり、水路２から第一次貯水槽、室Ｆ、揚水管へ流入した水は、３００ｍ3である。
これは、第一次貯水槽、室Ｆ、揚水管から差し引き３００ｍ3の水が減少したことになり、第一次貯水槽、室Ｆ、揚水管の断面積の合計は６５６．２６ｍ2なので、水位を３００ｍ3÷６５６．２６ｍ2＝０．４５７ｍ≒４６ｃｍ引き下げることになる。
従って、ゲートが上方へ引き上げられ、流入口が開くと、第一次貯水槽、室Ｆ、揚水管の水位は、深さ、３．２２ｍ+０．４６ｍ＝３．６８ｍの位置になる。
【００３３】
（第一次貯水槽の水位）
前述したように室Ｆの流入口４７が遮断された時、水位は深さ、３.２２ｍの位置にある。
室Ｆの流入口４７が遮断されている３秒間に３００ｍ3の水が流入し、水位は、３００ｍ3÷１４．９ｍ÷１９．９ｍ≒１．０１２ｍ≒１０１ｍ上がり、深さ２.２１ｍの位置になる。
ゲートが上方へ引き上げられ流入口が開くと、水は室Ｆへ流入し水位は下がり、室Ｆ、揚水管の水位と同じ深さ、３.６８ｍの位置になる。
【００３４】
（揚水管の構成）
室Ｆの南方下方は、図２７に示すように直径２ｍの円環状の揚水管６１に連結され、揚水管は南方に1ｍ伸びた後、上方の水路３の上方へ延伸している。
北西の角に設置してある揚水装置室４８に連結された揚水管６１の流出口６６と、北東の角に設置してある揚水装置室に連結された揚水管の流出口６７は、それぞれ７６ｍ上方の水路３，４の上空１ｍの地点から、図２７に示すように逆Ｕ字状の形状で設営されている。
揚水管は外形２ｍ、内径１．８ｍ、管の肉厚０．１ｍである。
揚水管６１からの出水が停止し３秒経過すると、再度揚水管６１から出水が始まることで、発電のための間歇的に３秒間に１回、１回当り６００ｍ3という膨大な水量の循環という目的が達成されている。
【００３５】
（水の流れ）
水は水路２から導水管５乃至９へ導水され、導水管の下方に設置された反動形水車１２乃至１６に落下する。
水車１２乃至１６を通過した水は、水車１２乃至１６の下流に設けられた水車１２乃至１６から北方へ設営してある集水管２５に集水され、通常は、図７の配水管２６を構成する流路２７に流入し、北西の角に設置してある第一次貯水槽３５に貯水される。
北西の角に設置してある装置類が補修の場合、流路２８に流入し、北東の角に設置してある第一次貯水槽３６に貯水される。
第一次貯水槽３５に貯水された水は、図４に示す吸入水管４６を経て室Ｆへ流入する。
その結果、底部で連通している室Ｆと揚水管の水位が上がる。
揚水管の水位が、図２６に示す揚水管に設けた水位センサー６５まで上がると、電磁石Ｊ２のスイッチがオンになり、ゲートが下方へ移動することで流入口が閉められ、吸入水管からの流入はストップする。
気密化した室Ｆ内に浮いている函Ｋを、電磁石Ｈ２で引き下げると、沈下した函Ｋの体積が図２７に示す室Ｆ内の(1)(2)の空間と、揚水管内の(1)(2)(3)の空間に水を充満させ、水の出口は図２７に示す水路３への注入口６６しかないため、６００ｍ3の水が水路３に注入される。
以上の動作を３秒間に一回、間歇的に繰り返すことで、４．５万ＫＷ発電用の膨大な水量の水の循環利用が可能となる。
【００３６】
〔実施形態の効果〕
河口に近づくと河川の流れが緩やかになり、落差のある地形が少ないことと、河川法、水利権等制約が非常に多いため、従来の水力発電所は都市部の近郊には殆んど設置されなかった。
本発明は河川法、水利権等制約が無く、電力需要には発電ユニットを増減して対応可能で、都市部の近郊に設置出来る利点がある。
従って、本装置を都市部の近郊に設置すれば、消費場所に近いので送電ロス、余分な資材運搬費、工事のためのインフラ整備費用等が少なくなるので、従来の水力発電よりコストが安価になり、対外的に発生する運営コストは実質的にゼロに近いので、火力発電よりコスト的に優位で、火力発電に置き換えれば火力発電により発生するCO2削減に役立つ。
又、本装置は水を循環して発電させるため、火力発電所の建設が難しい離島や、山奥にも設営出来る。
【実施例】
【００３７】
本発明は地中にピットを掘り、ピットの底面に水車と発電機を設置したが、他の実施形態では高層ビルの屋上に水路、ビルの壁面に導水管を設け、地表に水車と発電機を設置して発電させても良い。  
この場合、壁面に設置された導水管内の水がビルの冷房の役目も果たし、一石二鳥の効果を発揮する。
尚、本発明の水は、河川の水、湖沼の水、浄水場の水、海水等、いずれでも良い。  
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】は、発電所の正面図である。
【図２】は、水路２乃至４の平面図である。
【図３】は、導水管の側面図である。
【図４】は、ピットの底面の平面図である。
【図５】は、仮設導水管Ａの側面図である。
【図６】は、水車の架台、架台に収納されている水管、集水管の正面図である。
【図７】は、配水管の平面図である。
【図８】は、第一次貯水槽の正面図である。
【図９】は、第一次貯水槽、吸入水管、揚水装置室、揚水管の正面図である。
【図１０】は、揚水装置室の一次分割である。
【図１１】は、揚水装置室の二次分割＝第一室の分割である。
【図１２】は、揚水装置室の三次分割＝第四室の分割である。
【図１３】は、揚水装置室の概念図である。
【図１４】は、北方向から見たガイドレールの正面図である。
【図１５】は、西方向から見たガイドレールの側面図である。
【図１６】は、上段ガイドレールの圧縮空気注入前、後の水密ゴムの概念図である。
【図１７】は、北方向から見たゲートの正面図である。
【図１８】は、西方向から見たゲートの側面図である。
【図１９】は、室Ｇ内の空気タンク、圧縮空気注入口、圧縮空気排出口の概念図である。
【図２０】は、ゲートが引き上げられているときの北方向から見たゲートと水密ゴムの概念図である。
【図２１】は、ゲートが引き下げられているときの北方向から見たゲートと水密ゴムの概念図である。
【図２２】は、ゲート４１が下方に引き下げられる前、後の北側からみた上段ゲートと中段ゲートの正面図である。
【図２３】は、ゲートが引き下げられているときの上段ガイドレールの下辺の部位の俯瞰図である。
【図２４】は、ゲートが引き下げられているときの直方体の筒と下段ゲートの俯瞰図の俯瞰図である。
【図２５】は、電磁石Ｈ１，Ｈ２設置の概念図である。
【図２６】は、室Ｆの正面図である。
【図２７】は、室Ｆと、揚水管の水位の概念図である。
【符号の説明】
【００３９】
１＝南、北、６０ｍ、東、西８５ｍの屋根付の矩形の形状の建造物
２＝ピットの北に位置する水路
３＝ピットの東に位置する水路
４＝ピットの西に位置する水路
５乃至１０＝導水管
１１＝導水管の底部が、水路２の、深さ４．５ｍの水路の底面と同じ深さの場所
１２乃至１７＝反動形水車
１８乃至２３＝発電機
２４＝水車１２の下部に設けられた水管が、北方へ方向を変える集水管の南側壁
２５＝集水管
２６＝格子状の配水管
２７＝集水管２５が、北進して、出会う最初の流路
２８＝流路２７の北側に設けられた流路
２９＝集水管２５と、流路２７が交差する東側壁
３０＝集水管２５と、流路２７が交差する北側壁
３１＝集水管２５と、流路２７が交差する西側壁
３２＝東側壁２９に設けられた開閉自在の扉
３３＝北側壁３０に設けられた開閉自在の扉
３４＝西側壁３１に設けられた開閉自在の扉
３５＝北西の角に設置された第一次貯水槽
３６＝北東の角に設置された第一次貯水槽
３７＝第一次貯水槽３５の、配水管２６からの注入口
３８＝上段ゲート
３９＝中段ゲート
４０＝下段ゲート
４１＝鋼鉄製ゲート
４２＝上段ガイドレール
４３＝下段ガイドレール
４４＝ガイドレール
４５＝直方体の筒
４６＝吸入水管
４７＝室Ｆへの流入口
４８＝揚水装置室
４９＝電動モーター
５０＝二段空気圧縮機
５１＝二段空気圧縮機
５２＝空気タンク
５３＝上段、下段ガイドレールへの圧縮空気注入口
５４＝上段、下段ガイドレールからの圧縮空気排出口
５５＝直方体の筒への圧縮空気注入口
５６＝直方体の筒からの圧縮空気排出口
５７＝電磁石Ｊ１，ｊ２とに吸引される可動鉄心
５８＝電磁石Ｈ１，Ｈ２とに吸引される可動鉄心
５９＝天然飴ゴム製のゴム膜６３に入っている鋼鉄製の鉄柱
６０＝ゲートと水密ゴムとの間に出来る空間
６１＝揚水管
６２＝函Ｋの底面に設けられたフック
６３＝天然飴ゴム製のゴム膜
６４＝揚水管に設けられた下位の水位センサー
６５＝揚水管に設けられた上位の水位センサー
６６＝北西の角に設置してある揚水装置室に連結された揚水管６１の流出口
６７＝北東の角に設置してある揚水装置室に連結された揚水管６１の流出口
Ａ＝仮設の導水管
Ｂ＝仮設の導水管に設置された電磁流量計
Ｃ＝Ｂで計測された平均流速
Ｄ＝仮設の導水管の内径
Ｅ＝揚水装置室内の室Ｅ
Ｆ＝揚水装置室内の室Ｆ
Ｇ＝揚水装置室内の室Ｇ
Ｈ１＝室Ｇ内に設けられた函Ｋを移動させるための上辺電磁石
Ｈ２＝室Ｇ内に設けられた函Ｋを移動させるための下辺電磁石
Ｊ１＝室Ｇ内に設けられたゲートを移動させるための上辺電磁石
Ｊ２＝室Ｇ内に設けられたゲートを移動させるための下辺電磁石
Ｋ＝室Ｆ内に設けられた函
Ｌ＝圧縮空気が排出されているときのゲートと水密ゴムの間の隙間
Ｍ＝上段ガイドレールの左右のガイドレールの間隔
Ｎ＝下段ガイドレールの左右のガイドレールの間隔
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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