(57)【要約】【課題】平坦地の水力発電のために、低コストの揚水装置を設置することを課題とする。【解決手段】図３に示す第一次貯水槽に貯水した発電使用後の水を、吸入水管を経由して室F,Gに流入し、室Fの流入口を閉じて室F,Gを気密状態とし、鉛を内包している室Hのゴム袋A1の圧縮空気を真空ポンプで排出して、室H内の水中にあるA1の体積＋室G内の水中にある函Kの体積を、ゴム袋A1と連結してある函Ｋの重量＋ゴム袋A1の重量より、小さくすることにより、函Ｋを引き下げ、室G内の水を、図７に示す注入口９を経由して水路２へ間歇的に2分間に１回、１回当り４２０ｍ3の水を溢れ出させて、約１，４４０ＫＷの発電に必要な毎秒当り３．５ｍ3の水を循環させて、課題を解決している。【選択図】  図７
2008291799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲全てを壁に囲まれ内部に水を蓄えている室１と、発電使用後の貯水槽との間を封鎖したり、連通させる逆支弁と、
逆支弁を上下させるシリンダーと、
空気タンクと、シリンダーとに連結してある空気圧モーターと、
前記室１の垂直方向の四方の壁から、適当に離れて水に浮いていて、内部が空洞であると共に、気密化されていて、適当な容積を有する直方体の函と、
前記函の垂直方向の中心軸上で、上端は函の底面、下端は室１の床面と繋がれていると共に、内部に、前記函と、室２の内部に設置された、ゴム袋A1内の鉛とを連結している鉄柱を内包している、上下方向に伸縮自在の天然飴製ゴム膜と、
室１の気密化状態を維持したまま、前記函を引き下げるために、鉛を内包している前記室１の下方に設けられ、水を蓄えている室２の内部に設置されたゴム袋A1と、
室２の下方にある室３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、
ゴム袋A1に、圧縮空気を注入する前記空気タンクから延伸されている圧縮空気注入口と、
ゴム袋A1の圧縮空気を、排出する真空ポンプと連結されている圧縮空気排出口と、
空気タンクと、真空ポンプとを連結している空気圧モーターと、
室１の水を揚水するために、室１から上方へ伸びている揚水管が設置されていることを特徴とする平坦地の水力発電の揚水装置。
【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の揚水装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
揚水式発電は、ポンプ水車式揚水発電方法が知られているが、揚水している時には発電出来ないので、効率面から問題がある。
平坦地の水力発電では、発電量が増大すると、揚水する水も増大する。
揚水ポンプやその他の機械は、省電力化や効率化がみられるが、前記の増大する膨大な水を、短時間に、かつ低コストで揚水することは、困難である。
【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、平坦地の水力発電のために、低コストの揚水装置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、貯水路２乃至５に貯水した水を、導水管を経由して、図２に示すように、５２．５ｍ下の水車へ導水し、１セットの水車と発電機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１，４４０ＫＷを発電させる。
図３に示す第一次貯水槽に貯水した発電使用後の水を、吸入水管を経由して室F,Gに流入し、室Fの流入口を閉じて室F,Gを気密状態とし、鉛を内包している室Hのゴム袋A1の圧縮空気を真空ポンプで排出して、室H内の水中にあるA1の体積＋室G内の水中にある函Kの体積を、ゴム袋A1と連結してある函Ｋの重量＋ゴム袋A1の重量より、小さくすることにより、函Ｋを引き下げ、室G内の水を、図７に示す注入口９を経由して水路２へ間歇的に2分間に１回、１回当り４２０ｍ3の水を溢れ出させて、約１，４４０ＫＷの発電に必要な毎秒当り３．５ｍ3の水を循環させて、課題を解決している。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の運営コストは、空気圧の費用と、電動モーターの電力料である。
電力は本発明で生成する電力を使用し、空気は無限に存在するので、運営コストは、火力発電に比較して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】
地下建物の容積が、東西、南北方向とも１００ｍ、地上建物の容積は、東西、南北方向とも８０ｍで、地上20階、地下４階の高層ビルの屋上と地下に、１０，０００ＫＷの発電所を併設する場合を、図面に基づいて説明する。
図１０に示すように、函Ｋが、室Gの天井に接していて、室G内の水位が天井からの深さ２．５３ｍの位置で、水面より２．５３ｍ突出し、水面より０.１８m沈み、ゴム袋A1は、室Hの天井からの深さ、９．１４ｍの位置で、８．７９ｍ突出し、８．７９m沈んでいる状態を基準水位としてある。
基準水位から、函Ｋの引き下げを開始し、室G内の水を水路2へ押し出した後、室Gへの水の補給を行い、再度、基準水位に戻る循環運動のメカニズムを説明する。
発電ユニットは８セット設営するが、ユニット８は、ユニット１乃至７の補修等の時の代換台であり、発電量の計算は７セットで行っている。
発電ユニット１乃至８は、全く同じ装置を、同じ構成で設置してあり、同じ番号を付してある。
それゆえ、説明は、発電ユニット１だけで行い、残りの発電ユニットの説明は省略するものとする。尚、導水管、  水管、集水管、第一次貯水槽室、逆止弁、吸入水管、揚水装置室、函Ｋ，円筒、揚水管は、炭素繊維強化プラスチック製が望ましく、建物内の各室の寸法は、（０００７）以下で設計されている通りであるが、強度不足等が判明した場合、適正な寸法に設計が変更され、操業に支障はないものとする。
【０００７】
（水路の構成）
地下建物の容積は、東西、南北方向とも１００ｍ、地上建物の容積は、東西、南北方向とも８０ｍで、地上建物の各階の高さは２．５ｍ、地下１階は７ｍ、地下２階は１１ｍ、地下３階は２２ｍ、地下４階は２．５ｍの地上20階、地下４階の高層ビルがあり、図１に示す通りビルの屋上の縁から、中心方向へ幅１０ｍ、深さ２．５ｍの水路があり、北に位置する水路を水路２、西に位置する水路を水路３、南に位置する水路を水路４、東に位置する水路を水路５とし、水路には深さ０．５ｍの位置まで１０ｍ×２ｍ×２８０ｍ＝５６００ｍ3の水が貯水され、水は水路２乃至５の間を連通している。
【０００８】
（導水管の構成）
円環状の導水管と揚水管が、ビルの屋上の外側から建物の壁に沿って、図４に示す通り水路２の北東から西方への距離３０ｍの位置までと、水路２の北西から東方への距離３０ｍの位置までに２セット設営されている。
導水管は、水路２と、水路２の５２．５ｍ下の地下１階に設置されている水車に連結され、揚水管は、地下２階に設置されている室Gから上方へ伸びている。
【０００９】
（導水管の直径）
導水管の直径は、下記のような計算によって決定している。
１４４０ＫＷの発電を行うに必要な導水管を通過する毎秒当りの水をXｍ3  とすると、導水管から水車の中心部までの距離を５２．５ｍ、ロス率の合計を２０％として計算すると、式  9.8Ｇ×５２．５ｍ×Xｍ3/ｓ×８０％＝１、４４０より    X≒３．４９８５ｍ3≒３．５ｍ3  である。
水が、水路２から、水車に落下する所要時間は、所要落下時間をTとして、式、５２．５m ＝９．８T２/２より、T≒３．２７３２７秒であり、水路２からの落下速度は、５２．５m÷３．２７３２７秒≒１６．０３９ｍ/秒、約１６ｍ/秒である。
水車に３．５ｍ3/秒の水が落下可能な導水管の内径Ｄは、式、Ｄｍ×Ｄｍ×３．１４×１６×１/４＝３．５ｍ3より、Ｄ≒０．５２７９ｍ、約５３ｃｍである。
以上より、導水管の直径は、管の肉厚７ｃｍ、内径は、約５３ｃｍとしてある。
【００１０】
（発電の構成）
水路２の水は、導水管を経由して、図２に示す通り、地下１階の床面より３．５ｍの高さがある架台の上に据え付けてある水車に導水され、架台の上にあって、水車と連結されている発電機により発電する。
【００１１】
（発電量の推定値）
この時の発電量は、導水管から水車の中心部までの距離を５２．５ｍ、ロス率の合計を２０％として計算すると、9.8Ｇ×５２．５ｍ×３．５ｍ3/ｓ×８０％×７台＝１０，０８４ＫＷであり、１０、０００ＫＷの発電は可能である。
【００１２】
（地下１階乃至4階の構成）
図３に示すように地下１階には、水車が設置してあり、水車は、地下１階の中央方向に配置された発電機と連結され、地下１階の中央部には発電のための諸設備が設置されている。
地上建物の外側、北方地下２階には、第一次貯水槽、その東に、吸入水菅、室E,F、室Gで構成される揚水装置室と、揚水管が設置され、地下３階には室H, 地下４階には、室Iがある。
【００１３】
（水車に落下した水の流れ）
水車に落下した水は、図５で示すように水車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を通って、下方へ1ｍ伸長した位置１で方向を垂直から北方へ変更して、集水管を経由して、地下２階の第一次貯水槽へ流れる。
【００１４】
（第一次貯水槽の構成）
第一次貯水槽は、地下２階にあり、四方及び下方を５ｃｍの壁で囲まれていて、深さ１１ｍ、一辺１５ｍで、上方は開放されている四角形の水槽である。
第一次貯水槽の最大貯水量は、室Gへの放水直前時で、天井からの深さ１ｍの位置までの、１４．９ｍ×１４．９ｍ×１０ｍ＝２２２０．０１ｍ３  約２２２０ｍ３であり、最小貯水量は、室Gへ４２０ｍ３放水した直後で、天井からの深さは２．８８ｍ以上で、１４．９ｍ×１４．９ｍ×８．１２ｍ＝１８０２．７２ｍ３  約１８００ｍ３以上である。
【００１５】
（揚水装置室の構成）
揚水装置室は、地下２階にあり、図３に示すように、第一次貯水槽の東に設置され、天井の位置は第一次貯水槽の天井より、２．５ｍ低く、深さ８．５ｍ、南北方向１９ｍ、東西方向２１ｍの直方体で、内部は、室E、吸入水管、室F、室Gで構成されている。
【００１６】
（室E、及び吸入水管の構成）
室Eは室Iの上部にあり、西方は第一次貯水槽、上方は天井で、深さ８．５ｍ、南北方向１９ｍ、東西方向２ｍ、壁の肉厚５ｃｍの四角形の室である。
室Eは４分割されており、図６に示すように、室Eの床上３ｍ乃至４ｍの位置には、壁の肉厚５ｃｍ、一辺１ｍの正方形状の吸入水管が東西方向に２ｍの長さの距離に設けられ、逆止弁がある室Fを仲介して第一次貯水槽と室Gを連結している。
吸入水管の上部の室Eは空白で、吸入水管の下部は２分割され、第一次貯水槽に接している左側は空白で、室Gと接している右側は逆止弁を収納してある室Fである。
吸入水管から室Fへは流入口があり、吸入水管に面している上辺は、直径８０ｃｍ、逆止弁に面している下辺は、直径９０ｃｍのラッパ状の穴で、図６に示すような、円錐状の先端が水平に切断されている台形状の頭部を持つ逆止弁が、流入口の下方に設けられ、シリンダーが逆止弁を押し上げて、流入口を密封したり、逆止弁を引き下げて、第一次貯水槽と室Gを連通させる。
【００１７】
（逆止弁の構成）
逆止弁の頭部は円錐状の先端が水平に切断されている台形状で、台形状の下辺の長さは、９８ｃｍ、上辺の長さは８０ｃｍに設定されている。
台形状の脚部は、直径５０ｃｍの円筒で構成され、逆止弁の内部は空気が充填され、台形状の頭部を上にして室Fの水中にある。
円筒形の脚部の下端には、天然飴製ゴム膜２が設置され、ゴム膜２は室Fの床面と繋がれ、内部は完全に気密化されている。
ゴム膜の内部にはシリンダーが入っていて、シリンダーは、図６に示すように室Hの西側の空間を貫通して、室Iの空気圧モーター４に接続されている。
函Ｋを引き下げない時は、逆止弁は、流入口の下方に固定され、流入口と逆止弁の頭部との間には空間があり、第一次貯水槽の水面は、流入口及び、室Gの水面より常に高い位置にあるので、室Gへは、室Fを経由して、第一次貯水槽の水が流入する。
函Ｋが引き下げられる直前には、空気圧モーター４のスイッチがオンになり、コンピューターでシリンダーを小刻みに制御しながら、逆止弁が上方へ移動し、台形状の頭部先端が流入口の切り込みに嵌まり込み、流入口は封鎖される。
函Ｋが引き下げられると、函Ｋによって、押し出された室Gの水が室Fへ押し寄せ、逆止弁を流入口へ押し上げる水圧による力と、シリンダーの力で、流入口は密封され、室Fと室Gは気密化される。
【００１８】
（室Gの構成）
室Gは、西方を室F、天井の厚みは図７に示すように５９ｃｍ、床の厚みは２ｍで、床面から天井まで５．９１ｍ、四方を１０ｃｍの壁に囲まれている、深さ８．５ｍ、東西方向１７ｍ、南北方向１７ｍの密閉可能な直方体で、天井の北東隅には、超音波式レベルメーター５が設置され、室Gの西方は床面より１ｍ乃至２ｍ上方の位置で室Fに連結され、南方下方は揚水管に連結されていて、室Gは常時、水が貯水されている。
【００１９】
（函Ｋの構成）
室Gの内部には室Gの水を水路２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、壁の肉厚１０ｃｍ、外径がそれぞれ、高さ２．７１ｍ、東西方向１６ｍ、南北方向１６ｍの函Ｋが、図７に示すように、室Gの垂直方向の四方の壁からそれぞれ０．４ｍ離れて、浮いている。
この時の室G内の水の量は、１６.８×１６.８×３.２-３．６１７２８+０．４×０．１８×４×（１６+０．４）＝９０４．２７４ｍ3であり、流入口の封鎖は、レベルメーター５で、室G内の水位が、室Gの天井からの深さが２．５３ｍになった時、実施される。
室F,室Gが気密化されると、ゴム袋A1の圧縮空気が真空ポンプによって排出され、ゴム袋A1と連結されている函Ｋが沈下し、室Gの水面より浮いていた函Ｋの体積分だけ、水が押し出される。
その時の函Ｋの押し出し体積は、１６ｍ×１６ｍ×２．５３ｍ＝６４７．６８ｍ３であり、函Ｋが引き下げられると、６４７．６８ｍ3の水のうち、まず６６．３９3の水が図７の（１）の空間に押し寄せ、同時に、（２）の空間は６．４３ｍ3の水で充満され、次いで、(３)の空間１５２．６ｍ3も充満され、それらを差し引いた、４２２．２６ｍ3≒４２０ｍ3の水が、揚水管の流出口９から水路２へ注入する。
室Gから水路２へ流出する水は約４２０ｍ3であり、１回の流出2分間に、水路２から第一次貯水槽へ流入する水は、３．５ｍ3×１２０＝４２０ｍ3である。  
【００２０】
（函Ｋとゴム袋A1の連結）
室G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、図７に示すように函Ｋの垂直方向の中心軸上で、函Ｋの下端６と、膜の厚み１０ｃｍ、長さ６７ｃｍ、半径６０ｃｍの円筒形の天然飴製ゴム膜７が室Gの床面と繋がれている。
ゴム膜内は完全に気密化され、上下方向に伸縮自在であり、内部に、長さ２０．７３ｍ、半径５０ｃｍの円筒形の鉄柱が入っていて、鉄柱は、室H 内の天井から吊り下げてある、筒の肉厚１０ｃｍ、長さ３５ｃｍ、半径６０ｃｍの円筒の中を通って、図８に示すように函Ｋとゴム袋A1内の鉛とを連結し、函Ｋは、ゴム袋A1の沈下、浮上と連動して上下する。
尚、円筒の下部にはゴム袋A1が取り付けられ、ゴム袋A1内は気密化されている。
【００２１】
（室Hとゴム袋A1の構成）
室Hは室Gの下の地下3階にあり、上方は室G、下方を室Iに囲まれている深さ２２ｍ、東西方向１７ｍ、南北方向１７ｍの直方体で、壁の厚みは、四方が１ｍで、床の厚みは、１．４７ｍである。
室Hの内部には、北東、北西、南西、南東の四隅から１m離れた地点の４箇所に、図１０に示すように、ゴム袋A1の横方向への膨らみを押さえるために、垂直方向にロープが張られていて、１５×１５×２.６+４×１×８．７９×（１３+１）＝１０７７．２４ｍ3の水を貯水し、天井の北東隅には、超音波式レベルメーター８が設置され、室内には、ゴム袋A1が設けられている。
ゴム袋A1は、縦０．５ｍ、横０．５ｍ、高さ０．５ｍ、重さ１．４１２５Tの鉛９６０個が、縦１０ｍ、横１０ｍ、高さ１．２ｍに積まれ、それを厚み０．１ｍのゴム袋A２で覆い、ゴム袋A２の外側から、更に、縦１１．２ｍ、横１１．２ｍ、高さ４ｍ、厚み０．１ｍの天然飴ゴム製のゴムで覆っている二重構造になっている。
ゴム袋A２には、鉛の沈下による室Hの床面の衝撃を緩和するためのクッションとして内部に圧縮空気が注入され、ゴム袋A２の底部とゴム袋A１は縫合してある。
【００２２】
（圧縮空気の構成）
室Iは室Hと室Fの下方の地下４階にあり、室内には、図９に示す通り電動モーターの出力軸が、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台の空気タンクに４MPAの圧空気として貯蔵されている。
空気タンクから、室Hの床面を貫通して、ゴム袋A1に内部が空洞の天然飴ゴム製の圧縮空気注入口と、その左方には、空気圧モーター３から、真空ポンプを経由して、ゴム袋A1に連結されている天然飴ゴム製の圧縮空気排出口が設置され、更にその左方には、空気圧モーター４と、室Fの逆止弁脚部の下端に接続されているシリンダーがある。
【００２３】
（基準水位時のゴム袋A1の浮力と重力）
函Ｋとゴム袋A1は、鉄柱によって連結され、連動して浮上、沈下するが、函Ｋとゴム袋A1には、函Ｋの重量＋ゴム膜と円筒と鉄柱の重量+ゴム袋A1の重量、、、（１）が重力として下向きに働き、函Ｋの水面下の体積＋ゴム膜と円筒の体積＋ゴム袋A1の水面下の体積、、、（２）が浮力として上向きに働く。
ゴム袋A1の室H内の水中にある体積は、圧縮空気によって増加し、（２）が（１）より大きくなると、早晩、ゴム袋A1及び函Ｋは浮上し始める。
基準水位の状態の（１）は、鉛の比重を１１．３、鉄の比重を７．８６、炭素繊維強化プラスチックの比重を１．６２、ゴムの比重を１．２として計算すると、  
室G内の函Ｋ及び、ゴム膜、鉄柱の重量は、函Ｋの重量は、
１５．８×０．１×（２．７１）×4×１．６２    （１）
（２．７１）×０．１×０．１×４×１．６２      （２）
（１）+（２）＝１．６２×０．１×４×２．７１×（１５．８+０．１）＝２７．９２２T≒２７．９２Tであり、
室G内のゴム膜、鉄柱の重量は、
ゴム膜の重量  （３．２ｍ×３．１４×２×０．６×０．１ｍ）×１．２＝１．４４６９１２T≒１．４５T
鉄柱の重量（３．２ｍ×３．１４×０．５ｍ×０．５ｍ）×７．８６＝１９．７４４３２T≒１９．７４T
室G内の函Ｋ及び、ゴム膜、鉄柱の合計重量は、４９.１１Tである。
室H内の円筒及び、鉄柱、ゴム袋A1の重量は、
円筒の重量（０．３５ｍ×３．１４×２×０．６×０．１ｍ）×１．６２＝０．２１３６４５６T≒０．２１T
鉄柱の重量は、（１７．５３ｍ×３．１４×０．５ｍ×０．５ｍ）×７．８６＝１０８．１６２T≒１０８．１６T
ゴム袋A1の重量は内部のゴム袋A２と外側のゴム袋A１の重量と鉛の重量であるから、
ゴム袋A２の重量は、  
（（１０ｍ×０．１ｍ×０．１ｍ×４）+（０．１ｍ×０．１ｍ×０．１ｍ  ×４））×１．２＝４×０．１ｍ×０．１ｍ×（１０+０．１）×１．２＝０．０４×１０．１×１．２＝０．４８４８T≒０・４８T
ゴム袋A１の重量は、
（（１１ｍ×０．１ｍ×４ｍ×４）+（０．１ｍ×０．１ｍ×４ｍ  ×４））×１．２＝４×０．１ｍ×４ｍ×（１１+０．１）×１．２＝１．６×１１．１×１．２＝２１．３１２T≒２１．３１T
鉛の重量は、０．５m×０．５ｍ×０．５ｍ×９６０×１１．３＝１３５６T  である。
ゆえに、ゴム袋A1の重量は１３７７．７９Tであり、室H内の円筒及び、鉄柱、ゴム袋A1の重量は、１４８６．１６T  である。
以上より、ゴム袋A1には、４９.１１T+１４８６．１６T＝１５３５．２７Tの重量が重力として下向きに働いている。
基準水位の状態の（２）は、
室G内の（２）は、函Ｋの水面下の体積とゴム膜の体積である。
函Ｋの水面下の体積は、１６×１６×０．１８＝４６．０８ｍ３  であり、
ゴム膜の体積＝３．１４×０．６×０．６×３．２＝３．６１７２８≒３．６２ｍ３であり、合計４６．０８ｍ３+３．６２ｍ３＝４９．７ｍ３である。
室H内の（２）は、円筒の体積とゴム袋A1の水面下の体積である。
円筒の体積＝３．１４×０．６×０．６×１．３５＝１．５２６０４≒１．５３ｍ３であり、ゴム袋A1の水面下の体積は、ゴム袋A1の縦、横の長さは、１３ｍに伸びているので、１３×１３×８．７９＝１４８５．５１ｍ３であり、１．５３ｍ３を加えると、１４８７．０４ｍ３である。
この時の（２）の合計は、１４８７．０４ｍ３+４９．７ｍ３＝１５３６．７４ｍ3であり、（１）の合計は１５３５．２７Tなので、（２）の合計が（１）の合計を上回っており、函Ｋと、ゴム袋A1は、水面より半分顔を出している基準水位の状態にある。
【００２４】
（函Ｋの引き下げ終了時のゴム袋A1の浮力と重力）
ゴム袋A1の水面下の体積は、圧縮空気の排出量で変化し、前記（２）が（１）以下になると、早晩、ゴム袋A1と函Ｋは沈み始める。
圧縮空気が排出されてからは、時間が経てば、経つほど、圧縮空気の排出量の増大と、落下距離の増大が重なって、ゴム袋A1と函Ｋの沈下速度は速くなり、早晩、ゴム袋A1は、２．５３ｍ以上沈下し、函Ｋも、２．５３ｍ以上引き下げられる。
函Ｋが、２．５３ｍ引き下げられると、超音波式レベルメーター５が、室Gの天井からの水位０ｍを表示するので、逆支弁を一旦下方へ引き下げて室Gの気密化を開放すると共に、圧縮空気の排出をストップし、水圧により水路２への注入を終了させる。
ゴム袋A1の内部の圧縮空気が、完全に排出された時の重力を計算すると、室G内の函Ｋ、ゴム膜、鉄柱の重量は、
函Ｋ＝２７．９２T
ゴム膜＝２×３.１４×０.６×０.６７×０．１×１．２＝０．３０２９４７２T≒０．３T
鉄柱＝３.１４×０．５×０．５×０．６７×７．８６＝４．１３３９６７T≒４．１３T
函Ｋ、ゴム膜、鉄柱の合計重量は、３２．３５T
室H内の円筒、鉄柱、ゴム袋A1、A２、鉛の重量は、
円筒＝２×３.１４×０.６×０.１×０．３５×１．６２＝０．２１３６４５T≒０．２１T
鉄柱３.１４×０．５×０．５×２０．０６×７．８６＝１２３．７７２T≒１２３．７７T
ゴム袋A1＝２１．３１２T≒２１．３１T
ゴム袋A２＝０．４８４８T≒０．４８T
鉛＝１３５６T
室H内の円筒、鉄柱、ゴム袋A1、A２、鉛の合計重量は、１５０１．７７Tであり、
ゴム袋A1の圧縮空気が完全に排出された時の合計重量は、１５３４．１２Tである。
この時の浮力を計算すると、
室G内の函Ｋ、ゴム膜の体積は、
函Ｋ＝１６×１６×２．７１＝６９３．７６ｍ3
ゴム膜＝３．１４×０．６×０．６×０．６７＝０．７５７３６８ｍ3≒０．７６ｍ3
室G内の函Ｋ、ゴム膜の合計体積は、６９４．５２ｍ3であり、
室H内の円筒、鉄柱、ゴム袋A1の体積は、
円筒＝３．１４×０．６×０．６×１．３５＝１．５２６０４ｍ3≒１．５３ｍ3
鉄柱＝３．１４×０．５×０．５×１８．７１＝１４．６８７３５ｍ3≒１４．６９ｍ3
ゴム袋A1＝１１．２×１１．２×０．１+１０．４×１０．４×１．５−３．１４×０．５×０．５×０．２＝１２．５４４+１６２．２４−０．１５７＝１７４．６２７ｍ3≒１７４．６３ｍ3
室H内の円筒、鉄柱、ゴム袋A1の合計体積は、１９０．８５ｍ3であり、
ゴム袋A1の圧縮空気が完全に排出された時の合計体積は、８８５．３７ｍ3である。
浮力は、８８５．３７ｍ3で、重力は１５３４．１２Tなので、重力は浮力の１．７倍強となり、函Ｋは急速に下方に引き下げられることになる。
【００２５】
（函Ｋの引き下げと浮上のメカニズム及び各装置の作動関係）
A,    室Gの水の補給について、
・  下記の  ト、より1分経過後、逆支弁の下方への引き下げ。
・  逆支弁の頭部先端は、流入口の下方に固定され、室Gの気密化が開放されて、第一次貯水槽と、揚水管の水は水圧により、室Gへ流入する。
・  イ、より２秒経過したら、ゴム袋A1への圧縮空気の注入の開始。
・  ゴム袋A1の上向きに働く浮力が、下向きに働く重量を上回ると、早晩、室Hの水位、及び、室Gの水位が上昇するので、その上昇の確認。
ホ、超音波式レベルメーター５で、室Gの水位の上昇を監視しつつ、室Gの天井からの水位が、２.５９mになったら、逆支弁を徐々に上昇させ、２.５７mの時、逆支弁の頭部と流入口壁との隙間を２cmにし、２.５５mの時、その隙間を１cmにし、基準時水位である２.５３mの時点で隙間をゼロにして、室F,室Gを気密化する。
へ、室G及び室Hが基準水位の状態にあることの確認、及び、函Ｋの引き下げ準備完了確認。
B,    函Ｋの引き下げについて、
・  上記イより1分経過後、真空ポンプによるゴム袋A1の圧縮空気の排出。
・  ゴム袋A1の下向きに働く重量が、上向きに働く浮力を上回ると、早晩、ゴム袋A1が沈み始め、室Hの水位は下がり始め、室Gの水位は上昇し始める。
・  室G、室Hの超音波式レベルメーター５,８の監視。
・  室G、の超音波式レベルメーター５が、室Gの天井からの水位０ｍを表示する時、函Ｋは完全に水中に没しており、水路２への注入量は４２０ｍ3になるので、逆支弁を一旦下方へ引き下げて室Gの気密化を開放すると共に、圧縮空気の排出をストップし、水圧により水路２への注入を終了させ、第一次貯水槽と、室Gを連通させる。
・  逆支弁を再度流入口に嵌め込む。
・  室G、室Hの水位の確認、及び、室Gへの水の補給準備完了確認。
ワ、前述  イ、の開始。
【００２６】
（揚水管の構成）
室Gの南方下方は、外径２ｍ、管の肉厚０．１ｍの円環状の揚水管に連結され、揚水管は南方に伸びた後、図７に示すように水路２の上方へ延伸し、逆Ｕ字状の形状に設営されている。
揚水管からの出水が停止し2分経過すると、再度揚水管から出水が始まることで、間歇的に2分間に１回、１回当り４２０ｍ3という膨大な水量の循環が達成される。
【００２７】
（屋上への貯水）
水路２乃至５の導水管への流入口を仮設の柵で塞ぎ、第一次貯水槽に外部より水を注入し、逆止弁で室Gを気密化し、ゴム袋A1を沈下させて函Ｋを引き下げ、揚水管から水路２乃至５へ、水を貯水する。
水路２乃至５の貯水量が所定の水位に達すると、仮設の柵を撤去する。
【００２８】
〔実施形態の効果〕地球温暖化の対策として、節電が叫ばれているが、CO2発生源の火力発電よりも、コストが安価で、CO2を発生させない発電方式に切り替えないと、根本的な解決策にはならない。
CO2を発生させない発電の一つに水力発電であるが、この水力発電も、ダムによる自然破壊という別な環境問題を発生させているし、コスト的にも火力発電よりも安価ではない。
水力発電は、高い場所にある水を低い場所に落下させて電気を生成するが、落下した水を揚水する手法があれば、従来のダム式水力発電に捉われる必要はない。
一方、電力需要の中心は、都市部の人間活動にあるが、活動の拠点として都市部には高層ビルが林立している。
高層ビルは、高さそのものが水力発電のための位置エネルギーを所有している資源であるのに、落下させた水を効率よく揚水する手法が無いため、この資源を利用した水力発電所は設置されていない。
本発明は、水の浮力を利用して揚水するので、高層ビルの位置エネルギーを活用出来る上に、ビル全体を水で包んでいるので、ビル冷房の役目も果たし、地球温暖化の対策として二重に役立つうえ、ビル火災発生時の消火設備としての機能も果たすし、高層ビル毎の電力需要量には発電ユニットを増減しての対応が可能なので、都市部のビルに設置して、そのビルの電力需要量に対応出来る利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】は、水路２乃至５の平面図である。
【図２】は、導水管設置の側面図である。
【図３】は、地下1階、地下２階の概念図である。
【図４】は、導水管設営の俯瞰図である。
【図５】は、水車の架台、架台に収納されている水管、集水管の俯瞰図である。
【図６】は、揚水装置室の概念図である。
【図７】は、室Gの正面図である。
【図８】は、  鉄柱による函Kとゴム袋A1の連結の概念図である。
【図９】は、室Iの概念図である。
【図１０】は、基準水位の状態の概念図である。
【符号の説明】
【００３０】
１＝水車の下部に設けられた水管が、北方へ方向を変える位置
２＝室F内の天然飴製ゴム膜
３＝真空ポンプに連結してある空気圧モーター
４＝シリンダーに連結してある空気圧モーター
５＝室G内の超音波式レベルメーター
６＝函Ｋの垂直方向の中心軸上の下端
７＝室G内の天然飴製ゴム膜
８＝室H内の超音波式レベルメーター
９＝揚水管より水路２への注入口
【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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