【手続補正書】
【提出日】平成22年3月10日(2010.3.10)
【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】
真空パイプ（４）下端の真空パイプＢ管側（４−２）をＵ字形に曲げて口元を上向きにし、もう片方の真空パイプＡ管（４−１）の上端には真空ポンプ（５）を取付け、その上にストップバルブ（６）を取付け、そして真空パイプＡ管（４−１）の横脇に穴を開け、その開けた穴に真空パイプＡ管側（４−１）にポンプ（１７）とその羽根（２２）を取付け、下端には発電機（１８）とその羽根（２１）を取付けた落差パイプ（１６）上端を取付け、その下端を真空パイプＢ管（４−２）の水中に挿入し、そして真空パイプＢ管（４−２）口元から水（１１）をパイプの口元まで注入し、つぎに、真空ポンプ（５）を作動してＡ管（４−１）の上部を真空にし、真空力が計画値に達したらストップバルブ（６）を閉じ、真空ポンプ（５）を停止し、ポンプ（１７）を作動する真空揚水発電方法。
【請求項２】
水槽（３８）上面に、天蓋（３１）やビニールシート（３０）を被せて水を密封し、水（１１）に酸素等のガスが混合しない状態にし、また、水（液体）を流動し、水に含まれるガス（気体）を減少して、真空（２８）で揚水できる高さを大きくし、発電出力のアップを図る方法。
【請求項３】
川の中に設置された真空パイプ（４）の上流側には、比較的深い位置に水の流入（１９）する穴を開け、下流側には、真空パイプ（４）のダム（２３）天端より高い位置に開けられた穴に、落差パイプ（１６）を取付け、その落差パイプ（１６）の下端を下流の川の水中に挿入し、落差パイプ（１６）の下端には発電機（１８）を取付け、真空パイプ（４）の上端には真空ポンプ（５）を取付け、その上にストップバルブ（６）を取付け、そして、真空ポンプ（５）を作動させて、真空パイプ（４）真空部（２７）を真空（２８）にし、真空力が計画値に達したらストップバルブ（６）を閉じ、真空ポンプ（５）を停止するサイフォン式真空揚水発電方法。
【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】
【発明の名称】真空揚水発電方法
【技術の分野】
【０００１】  本発明は揚水発電に関する。
【背景技術】
【０００２】  これまでの水力発電に関する研究や改良はし尽くされ、発電出力のアップは限界状態にある。
その中、つぎの特許文献１が提唱されている。【０００３】  従来の揚水発電（例えば、特許文献１［図８］参照）は、（１）高位にある調圧水槽と水圧管および低位の発電部全体を壁体で囲み壁体内を真空ポンプで常時真空にしている。（２）調圧水槽と発電機の吐出し口を個別に真空ポンプで常時真空にしている。（３）発電機の吸込み側と吐出し側両方に水槽を設け、上部と下部を連結し、真空ポンプで常時真空にして吐出し側の水槽の水を上げ、吸込み側の水槽から水頭落差で発電機の羽根に落下して発電しながら水を循環する。
そのエネルギーは、真空で上昇した水の水頭を利用するものである。そして両水槽と発電機の羽根部との間を循環させて、真空ポンプの出力以上の発電力を期待したものである。【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１２９２４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  しかし、上記に述べた従来の装置や構造では、発電効率を上げることは不可能であり、むしろ従来より電気エネルギーの回収率は悪くなる。【０００６】  その原因は、真空と水が有する特性をよく理解していなかったところにある。
そして、（１）（２）（３）は、真空ポンプで上昇できる水位は最大で約１０．０ｍで、しかも、広い壁体内を常時真空にするには非常に大きいエネルギーを必要とし、水頭落差１０．０ｍ程度で回収できうるエネルギーの比ではない。（３）図８のように吸い込み側水槽と吐出し側水槽両者を、同じ環境条件で真空にしても両者水槽の水は静止し、他からのエネルギーが加わらない限り水は流動しない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明による真空揚水発電は、ポンプや水車および発電機を改良するのではなく、それらの環境条件を変えて発電エネルギーを回収するものである。
本発明による揚水発電の基本原理はつぎのとおりである。水は圧力（高気圧・低気圧）の変化で高さ（比高）は変わるが質量は変わらない。また、水と空気とは飽和（混合）しない。
そして、真空で水が上昇できる高さは、最大で約１０．０ｍと非常にせまく、真空は温度に影響されることなど、それらを良く理解して成しえた発明である。【０００８】  本発明の原理を図１・図２で説明する。
図１は自然状態の低気圧下で発生する水位の上昇状況である。また、図２は人工的に真空を造った時の水位の上昇状態である。まず、ある地域に低気圧（２）が発生すると、海面（７）は図１のように上昇（３）する。その上昇高さは、低気圧（２）と高気圧（１）との気圧差である。海面（７）は１ｈｐａで約１．０ｃｍ変化するので、例えば、気圧差が１００ｈｐａあると高低差が１００ｃｍとなる。また、図２へ示すように水中に入れた真空パイプ（４）内を、人工的に真空（２８）にすると、真空パイプ（４）内の水位は、海面（７）に働く外気圧（９）で押されて上昇する。
そして、低気圧（２）で上昇した海面（３）と真空パイプ（４）内で上昇した水面（３）には、地球の重力に引寄せられて、水深（水頭）に相当する水圧（１０）が働いている。【０００９】  つぎに、図３のＵ字型マノメーターで説明する。
Ｂ液柱管（４−２）の口から水（１１）を真空前の水位（７）まで注入する。当然Ａ液柱管（４−１）の水位も同じ高さになる。そこで例えば、気圧が１０１３ｈａ（１．０気圧・水深換算１０．０ｍ）の時に、真空部（２７）内を真空ポンプで、１０１．３ｈｐａの真空（２８）にすると、Ｂ液柱管（４−２）の水位は５．０ｍ降下し（１２）、Ａ液柱管（４−１）の水位は５．０ｍ上昇（１３）して真空後の水位（８）となり水は静止する。その時のＡ・Ｂ液柱管の高低差は１０．０ｍとなる。
そして、水と空気とは飽和しないので、真空はマノメーター内にあり、逃げることはなく、真空（２８）は半永久的に保たれる。
真空で上昇する水の押上げ力（エネルギー）は、真空とのバランスをとる自然界の大気圧である。本発明は、自然界の大気圧と真空でできた水頭を利用して発電するものである。【００１０】  つぎに、図４に示すように、Ａ液柱管（４−１）脇に落差パイプ（１６）を取付けて、そのパイプの先端をＢ液柱管（４−２）の水面下に挿入し、Ａ液柱管（４−１）内を真空ポンプ（５）で真空（２８）にすると、図３と同じようにＡ液柱管とＢ液柱管とには水位差ができる。その水位差が落差パイプの末端の水には水深に相当する水頭が働く。
そして、液柱管内の水はＡ液柱管の真空力とＢ液柱管に働く大気圧とのバランスでやはり静止する。【００１１】  本発明は、真空パイプ内を人工的に真空にし、水を気圧で押し上げ、そして、押上げた水は静止しているが水頭をもつので、その水にポンプでエネルギーを与えて流動させる。すると、水は落差パイプ内を落下しながら加速する。本真空揚水発電は、その加速して落下するエネルギーを利用するものである。【００１２】  最近の研究では、水中に含まれるガス（気体）が少なくなると発泡が起こりにくいとの報告がある。また、同じ水をサイホォンで流動を繰返すと、水中に含まれるガスが減少するとの報告もある。その結果、真空力を上げることができ、水を高く揚げることができる。【００１３】  図５は、水の供給源のない箇所で採用する真空揚水発電方法である。図５の真空揚水発電方法は、つぎの装置の構成からなる。
真空パイプ下端の真空パイプＢ管側をＵ字形に曲げて口元を上向きにする。もう片方の真空パイプＡ管の上端には真空ポンプを取付け、その上にストップバルブを取付ける。真空パイプより細い落差パイプを真空パイプＡ管からＢ管の真中に位置する付近で９０度に曲げる。その落差パイプの真空パイプＡ管側にポンプとその羽根を取付け、下端には発電機とその羽根を取付ける。
真空パイプＡ管の横脇に穴を開け、その開けた穴に落差パイプ上端を取付け、その下端を真空パイプＢ管の水中に挿入する。
そして、各装置の取付け後、真空パイプＢ管口元から水をパイプの口元まで注入する。つぎに、真空ポンプを作動してＡ管の上部を真空にして、真空力が計画値に達したらストップバルブを閉じ、真空ポンプを停止する。そしてポンプを作動する。
すると、落差パイプ内のポンプには、Ａ管の上昇した真空後の水位の高までの水頭が働き、また、ポンプからＢ管の降下した真空後の水位までの高さの水頭が働く。【００１４】  図６は、図５と同じ装置で構成されるが、落差パイプをＢ管の水面と同じ高さに設置した真空揚水発電方法である。
この場合、落差パイプ内のポンプと発電機の羽根には、Ａ管の上昇した真空後の水位からＢ管の降下した真空後の水位までの高さの水頭が働く。【００１５】  図７は、ガス抜き式真空揚水発電方法である。本発電方法は、水槽（３８）上面に、天蓋（３１）やビニールシート（３０）を被せて水を密封し、水（１１）に酸素等のガスが混合しない状態にし、また、水（液体）を流動し、水に含まれるガス（気体）を減少して、真空で揚水できる高さを大きくし、発電出力のアップを図る方法。【００１６】  本真空発電装置の構成はつぎからなる。水槽上面に真空パイプと水補給パイプの穴を開けた天蓋を乗せて溶接等で取付ける。真空パイプ上端に真空ポンプを取付け、その上にストップバルブを取付け、真空パイプを天蓋の穴に通し入れて水槽に建て込み、水槽の底板や天蓋に溶接で取付ける。真空パイプの天蓋の少し下に落差パイプを取付け、その内側にポンプと発電機の羽根を取付け、それらの羽根は動力軸で水槽の外のモーターと発電機につなぐ。天蓋のモーター側に水の補給パイプを取付け、途中にストップバルブを取付ける。真空パイプの下と発電機側の仕切り板に水の流入口を開ける。
そして、各装置の取付け後、水を補給パイプから注入するとともに真空ポンプを作動する。真空力が計画値に達したら真空ポンプの上のストップバルブを閉じ、真空ポンプを停止する。また、発電機側の水槽の水が所定の水位に達したら補給パイプへの水の注入を止め、補給パイプのストップバルブを閉じ、発電機側の水槽の水の上面にビニールシートを取付けて水槽内の水を密封する。
なお、ポンプや発電機の動力軸を通し入れた水槽や真空パイプ及び軸固定棒には止水材入りの軸受けを取付ける。また、ビニールシートは、水槽内の水位が変化したときに引張の働かない余裕を持った広さのものを取付ける。天蓋や真空パイプ等の溶接は完全密封状態にする。【００１７】  図１０は、河川のような水がダム等で堰き止められた、水の供給のある箇所で採用するサイホォン式真空揚水発電方法である。
川の中に設置された真空パイプの上流側には、比較的深い位置に水の流入する穴を開ける。また、下流側には、真空パイプのダム天端より高い位置に開けられた穴に、落差パイプを取付け、その落差パイプの下端を下流の川の水中に挿入する。そして、落差パイプの下端には発電機を取付ける。
真空パイプの上端には真空ポンプを取付け、その上にストップバルブを取付ける。
そして、各装置の取付け後、真空ポンプを作動させて、真空パイプ上部を真空にし、真空力が計画値に達したらストップバルブを閉じ、真空ポンプを停止する。
落差パイプ内の発電機の羽根には、真空パイプを上昇した真空後の水位の高までの水頭と川の水面からの水頭が働いている。【００１８】  なお、水の抵抗を少なくするために、落差パイプの両口元をラッパ状にした。
また、水と真空パイプとの摩擦抵抗を少なくするために真空パイプを太くした。
【発明の効果】
【００１９】  図５の装置で構成された落差パイプ内のポンプを作動すると、水はポンプに吸込まれ、Ｂ管の水は降下し、Ａ管の水は上昇した。真空パイプＡ・Ｂ管内の水は落差パイプへ移動し、そして、水はポンプで押されて落差パイプ内を落下して真空パイプＢ管へ吐出された。それと同時に落差パイプへ移動した水を補うべく、また、Ａ管の真空で上昇した水位を保つべく、Ｂ管水面に作用している大気圧で真空パイプＢ管の水が押され、真空パイプＡ管の水は上昇し、落差パイプ上部に流入し、水は真空パイプと落差パイプ間を循環した。
つまり、水を真空パイプ内を移動させたり、真空パイプと落差パイプ間を循環させるエネルギーは、ポンプの作動でできた負圧並びに押出し力と真空とのバランスを取るＢ管水面に働く自然界の大気圧である。
静止した水頭をもつ落差パイプ内の水に、ポンプで力を与えて落下させ加速させた結果、ポンプの出力以上の発電力（エネルギー）が得られた。【００２０】  そして、水と空気とは飽和しないので、真空で上昇した水位は半永久的に保たれ、水の流動は続いた。【００２１】  図６の装置で構成された落差パイプ内のポンプを作動すると、図５と同じように水は真空パイプと落差パイプ間を循環し、それにともないポンプの出力以上の発電力（エネルギー）が得られた。【００２２】  図７の装置で構成された落差パイプ内のポンプを作動すると、図５と同じように水は、真空パイプ⇒落差パイプ⇒水槽間を循環し、それにともないポンプの出力以上の発電力（エネルギー）が得られた。また、本装置は真空パイプ・落差パイプ・水槽内の水を完全密封しているので、ポンプの作動で水を流動し続けると、水に含まれていた酸素等のガスが減少し、真空での揚水高さが上がり、水頭圧も高くなった。よって発電エネルギーの回収率も上がった。発電機側に取付けたビニールシートで、水位が変化しても漏れることなく、また、外気の気圧はビニールシートから伝えられ、真空で上昇した真空パイプの水位は保たれた。【００２３】  図１０の真空パイプに取付けた真空ポンプを作動すると、真空パイプ内と落差パイプ内にある川の水が上昇した。ただし、落差パイプ内の水が上昇できるのは落差パイプの高低差が１０．０ｍ未満の場合である。真空パイプ内の水が落差パイプの高さまでになると、上昇する真空パイプ内の水の一部は、落差パイプ内に入り落差パイプ内を流れ落ちた。そして、落差パイプ内が水で満たされると、水はサイフォンで引き込まれて速い速度で加速しながら落差パイプ内を落下した。その後も真空パイプ内の水は、真空パイプ内を上昇し続け、そして真空ポンプを停止しても水位は変わらなかった。その真空で上昇した水頭分サイフォンで落下する速度は大きくなった。その結果、いままでより発電力が大きくなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】  以下に、本発明の実施の形態を図５・図６・図７に基づいて説明する。【００２５】最良の形態１【００２６】  図５は、水の供給源のない箇所で採用する真空揚水発電方法である。図５の真空揚水発電方法は、つぎの装置の構成からなる。
真空パイプ（４）下端の真空パイプＢ管側（４−２）をＵ字形に曲げ口元を上向きにする。もう片方の真空パイプＡ管（４−１）の上端には真空ポンプ（５）を取付け、その上にストップバルブ（６）を取付ける。真空パイプ（４）より細い落差パイプ（１６）を真空パイプＡ管からＢ管の真中に位置する付近で９０度に曲げる。その落差パイプ（１６）の真空パイプＡ管側（４−１）にポンプ（１７）とその羽根（２２）を取付け、下端には発電機（１８）とその羽根（２１）を取付ける。
真空パイプＡ管（４−１）の横脇に穴を開け、その開けた穴に落差パイプ（１６）上端を取付け、その下端を真空パイプＢ管（４−２）の水中に挿入する。
そして、各装置の取付け後、真空パイプＢ管（４−２）口元から水（１１）をパイプの口元まで注入する。つぎに、真空ポンプ（５）を作動してＡ管（４−１）の上部を真空にして、真空力が計画値に達したらストップバルブ（６）を閉じ、真空ポンプ（５）を停止する。そしてポンプ（１７）を作動する。
すると、落差パイプ（１６）内のポンプ（１７）には、Ａ管（４−１）の上昇した真空後の水位（８）の高までの水頭（１４）が働き、また、ポンプからＢ管の降下した真空後の水位（８）までの高さの水頭（１４）が働く。
真空パイプＡ管（４−１）には、冷却用のヒダをパイプ（４−１）の内外に取付ける。また、ポンプでも真空パイプ（１６）の真空部（２７）の外側に水（１１）を散水し冷却する。さらに、真空部（２７）内部にウイックを貼り、ヒートパイプ式に蒸発した水蒸気が凝縮した水を水面に落とす。
最良の形態２【００２７】  図６は、図５と同じ装置で構成されるが、落差パイプをＢ管の水面と同じ高さに設置した真空揚水発電方法である。
この場合、落差パイプ（１６）内のポンプ（１７）と発電機（１８）の羽根（２２・２１）には、Ａ管（４−１）の上昇した真空後の水位（８）からＢ管（４−２）の降下した真空後の水位（８）までの高さの水頭（１４）が働く。
最良の形態３【００２８】  図７は、ガス抜き式真空揚水発電方法である。本発電方法は、水槽（３８）上面に、天蓋（３１）やビニールシート（３０）を被せて水を密封し、水（１１）に酸素等のガスが混合しない状態にし、また、水（液体）を流動し、水に含まれるガス（気体）を減少して、真空（２８）で揚水できる高さを大きくし、発電出力のアップを図る方法。
本真空発電装置の構成はつぎからなる。水槽（３８）上面に真空パイプ（４）と水の補給パイプ（３７）の穴を開けた天蓋（３１）を乗せて溶接等で取付ける。真空パイプ（４）上端に真空ポンプ（５）を取付け、その上にストップバルブ（６）を取付け、真空パイプ（４）を天蓋（３１）の穴に通し入れて水槽（３８）に建て込み、水槽（３８）の底板や天蓋（３１）に溶接で取付ける。真空パイプ（４）の天蓋（３１）の少し下に落差パイプ（１６）を取付け、その内側にポンプ（１７）と発電機（１８）の羽根（２２・２１）を取付け、それらの羽根（２２・２１）は動力軸（３３）で水槽（３８）の外のモーター（３２）と発電機（１８）につなぐ。天蓋（３１）のモーター（３２）側に水の補給パイプ（３７）を取付け、途中にストップバルブ（６）を取付ける。真空パイプ（４）の下と発電機側（１８）の仕切り板に水の流入口（３５）を開ける。
そして、各装置の取付け後、水（１１）を補給パイプ（３７）から注入するとともに真空ポンプ（５）を作動する。真空（２８）力が計画値に達したら真空ポンプ（５）の上のストップバルブ（６）を閉じ、真空ポンプ（５）を停止する。また、発電機側の水槽（３８）の水（１１）が所定の水位に達したら補給パイプ（３７）への水（１１）の注入を止め、補給パイプ（３７）のストップバルブ（６）を閉じ、発電機側の水槽（３８）の水（１１）の上面にビニールシート（３０）を取付けて水槽内の水（１１）を密封する。
なお、ポンプや発電機の動力軸を通し入れた水槽や真空パイプ及び軸固定棒には止水材入りの軸受けを取付ける。また、ビニールシートは、水槽内の水位が変化したときに引張の働かない余裕を持った広さのものを取付ける。天蓋や真空パイプ等の溶接は完全密封状態にする。
最良の形態４【００２９】  図１０は、河川のような水がダム等で堰き止められて、水の供給のある箇所で採用するサイホォン式真空揚水発電方法である。
川の中に設置された真空パイプ（４）の上流側には、比較的深い位置に水の流入（１９）する穴を開ける。また、下流側には、真空パイプ（４）のダム（２３）天端より高い位置に開けられた穴に、落差パイプ（１６）を取付け、その落差パイプ（１６）の下端を下流の川の水中に挿入する。そして、落差パイプ（１６）の下端には発電機（１８）を取付ける。
真空パイプ（４）の上端には真空ポンプ（５）を取付け、その上にストップバルブ（６）を取付ける。そして、各装置の取付け後、真空ポンプ（５）を作動させて、真空パイプ（４）真空部（２７）を真空（２８）にし、真空力が計画値に達したらストップバルブ（６）を閉じ、真空ポンプ（５）を停止する。
すると、落差パイプ内の発電機の羽根（２１）には、真空パイプ（４）を上昇した真空後の水位（８）の高までの水頭（１４）と川の水面からの水頭（１４）が働く。【００３０】  なお、真空パイプの高さは最大真空力に相当する約１０．０ｍで、真空パイプ脇に取付ける落差パイプの位置は、真空を巻き込まない高さにする。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】低気圧による水位の上昇
【図２】真空による水位の上昇
【図３】マノメーター
【図４】真空揚水と落差パイプ
【図５】真空揚水発電方法
【図６】落差パイプをＢ管の水位まで下げた真空揚水発電方法
【図７】ガス抜き式真空揚水発電（本体）
【図８】ガス抜き式真空揚水発電（天蓋部）平面図
【図９】ガス抜き式真空揚水発電（落差パイプ）正面図
【図１０】サイフォン式真空揚水発電方法
【符号の説明】
【００３２】  １．高気圧                          ３２．モーター
２．低気圧                          ３３．動力軸（ポンプ・発電機）
３．上昇した海面、上昇した水面      ３４．動力軸の固定棒
４．真空パイプ                      ３５．水の流入口
４−１．真空パイプＡ管            ３６．水の供給パイプ
４−２．真空パイプＢ管            ３７．水の補給パイプ
５．真空ポンプ                      ３８．水槽
６．ストップバルブ（仕切弁）
７．真空前の水位、海面
８．真空後の水位
９．気圧
１０．水圧
１１．水（液体）
１２．水位の降下
１３．水位の上昇
１４．水頭、落差水頭
１５．水の流動・水の移動・水の循環
１６．落差パイプ
１７．ポンプ
１８．発電機
１９．水の流入
２０．水の落下
２１．発電機の羽根（水車）
２２．ポンプの羽根
２３．ダム
２４．地盤
２５．水の供給
２６．吐出される水
２７．真空部
２８．真空
２９．ラッパ形状
３０．ビニールシート
３１．天蓋
【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】
2009273343.tif 000001
【図２】
2009273343.tif 000002
【図３】
2009273343.tif 000003
【図４】
2009273343.tif 000004
【図５】
2009273343.tif 000005
【図６】
2009273343.tif 000006
【図７】
2009273343.tif 000007
【図８】
2009273343.tif 000008
【図９】
2009273343.tif 000009
【図１０】
2009273343.tif 000010