(57)【要約】      （修正有）【課題】新たな構造のサイフォン作用を利用した送水装置を用い、このサイフォン送水装置を流れる水を利用して発電させる発電装置を提供することにより、送水作業と併せて夜間作業に必要な照明用及び仮設事務所などの電源となる電気を供給できる発電装置を提供すること。【解決手段】主として、水を送水する送水パイプ１０と、送水パイプ１０と、送水パイプ１０に水を供給する通過部としての注水口及び開閉装置を備えた注水口合流部材６０と、この注水口と連結着脱可能な貯水タンク４０、注水装置又は注水機器と、発電機１１０と、を備え、この注水口合流部材６０の注水口と連結着脱可能で、又は貯水タンク４０に水を注水することが可能な揚水装置５０を使用するサイフォン送水装置を使用する発電装置１００とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高水位域にある貯留部の水を高水位域より低所に位置する低地域に移動する経路となる送水パイプと、前記送水パイプにサイフォン作用を始動させる水を注水するための注水口及び送水パイプ内への水の流入量を調節する開閉装置を備えた注水口合流部材と、が連結され、
前記注水口合流部材より送水パイプ内が満水状態となるまで注水した後、前記開閉装置を閉塞することによって、サイフォン作用を稼働可能な送水装置と、
前記送水パイプの少なくとも１カ所に発電用水車又はタービンの収納部を設け、サイフォン作用で流れる前記送水パイプ内の水の流れの中に配置された発電用水車又はタービンの全体が外部に露出しない構造の発電機と、が設けられていることを特徴とする発電装置。
【請求項２】
前記注水口合流部材に連結された注水装置を備えていることを特徴とする請求項１記載の発電装置。
【請求項３】
前記注水装置は、動力により稼働する揚水装置、放水装置及び貯水された水の水圧により送水する貯水タンクのうち少なくとも１つを使用することを特徴とする請求項１又は２に記載の発電装置。
【請求項４】
前記水車又はタービンを回転させる流れは、前記水車又はタービンの収納部の上方から流入し、前記流入経路は外郭の内面に沿って曲がり横方向へ流出されるものであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の発電装置。
【請求項５】
前記送水パイプには、複数の収納部が、線状又は階段状に設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の発電装置。
【請求項６】
前記送水パイプと前記注水口合流部材とを連結する位置は、前記注水口合流部材より下流側の前記送水パイプの長さ１に対して、前記注水口合流部材より上流側の前記送水パイプの長さが１/２以内の長さの比率であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の発電装置。
【請求項７】
前記送水パイプの高水域側端部には、開口部に排水を防止する逆止弁を備えていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の発電装置。
【請求項８】
前記送水パイプの低地域側端部には、吐出口を開閉する開閉部材を備えていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の発電装置。
【請求項９】
前記送水パイプに設けられた収納部が、前記高水位域から低所に位置する低地域へ流下する水通し部、水路、流路、渓流等の元より水の流れる部分又は水が流れる予定箇所以外の場所に設けられていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の発電装置。
【請求項１０】
請求項１から６及び９のいずれかに記載の発電装置を用いて、
前記注水口合流部材を通し、前記送水パイプ内へ水を注水し、前記注水口合流部材から下流側の送水パイプ内が満水状態になったら前記開閉装置を閉じ、高水位域にある前記貯留部の水を高水位域より低所に位置する低地域に移動させ、この移動する水によって、前記発電機の前記水車又はタービンを回転させて発電させることを特徴とする発電方法。
【請求項１１】
請求項７に記載の発電装置を用いて、
送水パイプの高水域側端部に逆止弁を取付けた送水パイプを高水位域にある貯留部に配置し、
前記注水口合流部材を通して水を前記送水パイプ内へ注水し、
高地域の貯留部から低地域まで送水パイプ内を水で満たした後、前記貯水口合流部材に設けた開閉装置を閉鎖することで、高地域側の貯留部の水が前記送水パイプ内へ吸い込まれることにより、高水位域の水がサイフォン作用によって低地域に移動し、この移動する水によって、発電機の水車又はタービンを回転させて発電させることを特徴とする発電方法。
【請求項１２】
請求項８に記載の発電装置を用いて、
送水パイプの低地域側端部に開閉部材を取り付けた送水パイプを低地域に配置し、
前記注水口合流部材を通して水を前記送水パイプ内へ注水し、
高地域の貯留部から低地域まで送水パイプ内を水で満たした後開閉装置を閉鎖することで、高地域側の貯留部の水が前記送水パイプ内へ吸い込まれることにより、高水位域の水がサイフォン作用によって低地域に移動し、この移動する水によって、発電機の水車又はタービンを回転させて発電させることを特徴とする発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高水位域にある貯留部の水を高水位域より低所に位置する低地域に送水する送水装置を用いた発電装置及び発電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地震等の天災により発生した「土砂ダム（天然ダム）」や、地球温暖化により溶けはじめた氷河水により発生した「氷河湖」等は、大量の水を土砂等で堰き止めて大きな池や湖を形成している。この場合、土石流の発生を防止するため堰き止めた土砂等の表面上に水を直接流さないで池や湖の大量の水を排水し水位を下げる必要がある。多くの被災地の場合、電源が途切れている場合が多いことや、夜間の復旧作業または維持作業時には二次災害が予想されることから作業を中断することとなる。しかし、放置すれば水位が上昇し土石流が発生するという危機迫る状況となるため、これを避けるため土砂ダムが満水になる前に昼夜突貫作業により仮設の排水作業を行いながら仮排水路を設ける作業を行うことになるが、夜間作業における二次災害防止のため電源を確保して十分な照明を行って作業を行うことが求められる。前述のように夜間作業を余儀なくされる場合、照明用の電源が必要となるが被災地は電源が寸断されていることが多いため発動発電機を使用することになる。しかし、発動発電機の燃料消費量は膨大であり、併せてヘリコプターによる補給作業に膨大な費用が掛かることが過去の被災地応急復旧活動結果報告により報告されている。こうした状況を鑑み、少量の電気しか使用せず、又は全く使用しない方法で送水パイプ内へ注水してサイフォン作用を起動させることができる送水装置の開発により作業効率の向上とコスト縮減のために、サイフォン作用の送水装置を利用した発電装置の開発の必要性が提言された。
【０００３】
一方で、本発明者は、天然ダムなどの大量の水を排水する方法として、電気を必要とすることなく、又は電気を始めに一時的に供給するだけでその後は自然に稼働させることができるサイフォン作用を応用した送水装置を本発明者は提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２１４３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、サイフォン作用を起動させることができる新たな構造による送水装置を用い、このサイフォン送水装置を流れる水を利用して発電させる発電装置を提供することにより、送水作業と併せて照明用及び仮設事務所などの電源となる電気を供給できる発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の発電装置は、高水位域にある貯留部の水を高水位域より低所に位置する低地域に移動する経路となる送水パイプと、前記送水パイプにサイフォン作用を始動させる水を注水するための注水口及び送水パイプ内への水の流入量を調節する開閉装置を備えた注水口合流部材と、が連結され、
前記注水口合流部材より送水パイプ内が満水状態となるまで注水した後、前記開閉装置を閉塞することによって、サイフォン作用を稼働可能な送水装置と、
前記送水パイプの少なくとも１カ所に発電用水車又はタービンの収納部を設け、サイフォン作用で流れる前記送水パイプ内の水の流れの中に配置された発電用水車又はタービンの全体が外部に露出しない構造の発電機と、が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の発電装置は、高水位域にある貯留部と低地域との間に設置して、サイフォン作用を利用して水を高水位域の貯留部から低地域に送水する送水装置の送水パイプ内に発電用水車又はタービンを配置して、これらを利用して発電するものである。本発明は、送水パイプに注水口と開閉装置が備えられた注水口合流部材が連結されているので、この注水口合流部材より下流側の送水パイプ内が満水状態となるまで注水した後、開閉装置を閉塞することによってサイフォン作用を稼働可能とすることができる送水装置を設置し、この送水装置の送水パイプに発電用水車又はタービンの収納部を配置することによって、送水パイプ内を流れる水によって発電用水車又はタービンを水中で回すことで、発電する発電装置としたものである。
【０００８】
また、本発明の発電装置において、前記注水口合流部材に連結された注水装置を備えていてもよく、その注水装置としては、例えば、動力により稼働する揚水装置、放水装置及び貯水された水の水圧により送水する貯水タンクのいずれかであってもよい。電源が確保される場合であれば、動力により稼働する揚水装置、例えば、サイフォン作業をする送水パイプの口径以上の水中ポンプにより注水口合流部材の注水口から注水して前述の作業手順によりサイフォン作業を始動させることができる。また、貯水タンクに給水する方法としては、例えば、送水パイプを充填するのに十分な貯水量を有する貯水タンクをポータブルな発電機を使用して稼働する揚水装置によって一旦貯水した後に、送水パイプの口径以上の注水口を通して一気に送水パイプに水を送ることによって、容易に送水パイプ内の空気を下流側の吐出口に押し出しながら送水パイプ内を水で充填させることができる。また、貯水タンクの給水作業は一度に大量の水を送る必要がないので、比較的小さな揚水装置等からなる送水装置を使用することができる。そのため必要とされる電気量も燃料も少なくて済むという効果がある。一旦、満水となった送水パイプはその水深により水圧効果が生じるためサイフォン作用を起動させるために必要な水を送水パイプ内へ注水する作業を行うことが可能となり、サイフォン作用を起動後は高水位域にある貯留部の大量の水を前記高水位域より低所に位置する低地域に対して、位置エネルギーにより送水することができる。併せて、サイフォン作用が稼働した後は、電力を必要としないため燃料の搬入も補給作業も行う必要がない。これにより送水装置の設置コストや送水に掛かるランニングコストの大幅な削減が可能となる。さらに、こうして設置されたサイフォン型の送水装置の送水パイプの途中に発電機が取り付けられているので、サイフォン作用による送水パイプ内の流れによって、流れが続く限り発電を行うことができる。
【０００９】
さらに、本発明の発電装置において、前記水車又はタービンを回転させる流れは、前記水車又はタービンの収納部の上方から流入し、前記流入経路は外郭の内面に沿って曲がり横方向へ流出されるものであってもよい。水が水車又はタービンの上方から落下する位置に水車又はタービンを備えることによって、水平方向に水が流れる部位に発電機の水車又はタービンを設置するよりも水車又はタービンが回転する円周上に長く接することができるため、水流が水車又はタービンの羽根を押す時間が長くなり、高効率に水車又はタービンを回転させることができ、より効率良く発電することができる。
【００１０】
前記送水パイプと前記注水口合流部材とを連結する位置は、前記注水口合流部材より下流側の前記送水パイプの長さ１に対して、前記注水口合流部材より上流側の前記送水パイプの長さが１/２以内の長さの比率であってもよい。これにより、送水パイプと注水口合流部材を連結する位置は、送水パイプの設置してある総延長上の最も高い位置である必要が無くなる。つまり、送水パイプ内全部を満水状態にするためには注水口合流部材から上流側にも下流側にも注水を行う必要がある。そのために、一般には、送水パイプの全延長上の最も高い位置に注水口合流部材を連結する方法をとらなければならない。しかし、前記注水口合流部材より下流側の前記送水パイプの長さ１に対して、前記注水口合流部材より上流側の前記送水パイプの長さが１/２以内の長さの比率である場合は、注水口合流部材の下流側の送水パイプ内だけを満水状態で流しながら注水口合流部材に備えられた開閉装置を閉じることで、上流側の送水パイプ内の空気と共に高水位域の貯流部の水を送水パイプ内に吸水して下流側の低所に移動することでサイフォン作用を始動し稼働させることができる。この現象が前記注水口合流部材より下流側の前記送水パイプの長さ１に対して、前記注水口合流部材より上流側の前記送水パイプの長さが１/２以内の長さの比率である必要性としては、上流側の送水パイプ内の空気は下流側の送水パイプ内の水に引かれると同時に移動した分だけ貯留部の水を吸水して送水パイプ内に引込み流下する現象を起こす。下流側の水が吐出し口から流出し中間の空気部分の最下流部が吐出口に到達したとき、上流から流れて来る満水状態の送水パイプの延長を１とした場合、空気部分の延長がその１／２以内であることで、貯留部から吸水された水の下流端が高所を経て貯留部の水面より低い位置に到達している状態を造り易くなる。つまりサイフォン作用で稼働し続ける状況ができることとなる。
【００１１】
さらに、本発明の発電装置において、前記送水パイプの高水域側端部には、開口部に排水を防止する逆止弁を備えていてもよい。かかる構成を採用することによって、貯留部に最初に沈めた際に、水が送水パイプの高水位域側端部から浸水し、より迅速に送水パイプ内に水を溜めることができる一方で、貯水タンクから水が送られ高水位域側端部から水が排水される状況になった場合は、高水位域側端部の端部に設けられた逆止弁が排出する水の水圧により閉じるため、送水パイプ内の水が排出されるのを防止することができる。なお。逆止弁の設置方法としては送水パイプの先端に加工して取り付けても良いし、別部材である逆止弁を送水パイプに接続しても良い。
【００１２】
さらに、本発明の発電装置において、前記送水パイプの低地域側端部には、吐出口を開閉する開閉部材を備えていてもよい。かかる構成を採用することによって、サイフォン作用を起こすための作業として送水パイプ内に水を満たす際に、水が低地域側の端部から排出することを防止できるため、容易に送水パイプ内の水を満水にすることができる。また、サイフォン作用によって、水を高水位域の貯留部から低地域に送水している最中であっても、開閉部材を閉じることによって、容易に水の送水を停止させることができる。この際に、改めて送水パイプ内に水を満たす必要はなく、開閉部材を開放すれば、直ちに送水を継続することができる。開閉部材は開閉弁を回転させて開閉作業をするものでも良く、また開閉バルブ、開閉コックなどであっても良い。
【００１３】
本発明の発電方法は、前記注水口合流部材を通し、前記送水パイプ内へ水を注水し、前記送水パイプ内が満水状態になったら前記開閉装置を閉じ、高水位域にある前記貯留部の水を高水位域より低所に位置する低地域に移動させ、この移動する水によって、前記発電機の前記水車又はタービンを回転させて発電させるものである。
【００１４】
また、本発明の発電方法において、送水パイプの高水域側端部に逆止弁を取付けた送水パイプを高水位域にある貯留部に配置し、
前記注水口合流部材を通して水を前記送水パイプ内へ注水し、
高地域の貯留部から低地域まで送水パイプ内を水で満たした後、前記注水口合流部材に設けた開閉装置を閉鎖することで、高地域側の貯留部の水が前記送水パイプ内へ吸い込まれることにより、高水位域の水がサイフォン作用によって低地域に移動し、この移動する水によって、発電機の水車又はタービンを回転させて発電させるものであってもよい。
【００１５】
さらに、本発明の発電方法において、送水パイプの低地域側端部に開閉部材を取り付けた送水パイプを低地域に配置し、
前記注水口合流部材を通して水を前記送水パイプ内へ注水し、
高地域の貯留部から低地域まで送水パイプ内を水で満たした後開閉装置を閉鎖することで、高地域側の貯留部の水が前記送水パイプ内へ吸い込まれることにより、高水位域の水がサイフォン作用によって低地域に移動し、この移動する水によって、発電機の水車又はタービンを回転させて発電させるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、第１実施形態にかかる発電装置１００の構成の概略を示す側面図である。
【図２】図２は、第１実施形態にかかる発電装置１００のパイプ部材１１の連結構造部を示す図であり、図２（ａ）側面図であり、図２（ｂ）は断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態にかかる発電装置１００の送水方向切換装置１９を示す断面図である。
【図４】図４は、第１実施形態にかかる発電装置１００の逆止弁付送水パイプ２０の構成を示す断面図である。
【図５】図５は、第１実施形態にかかる発電装置１００の開閉部材付送水パイプ３０の構成を示す側面図である。
【図６】図６は、第１実施形態にかかる発電装置１００の吐出口上下移動装置を取り付けた状態と取り付けていない状態をしめす側面図である。
【図７】図７は、図１のＡ部の拡大図である。
【図８】図８は、第１実施形態にかかる発電機１１０の概略図である。
【図９】図９は、第２実施形態にかかる発電装置１００の構成の概略を示す側面図である。
【図１０】図１０は、第３実施形態にかかる発電装置１００の構成の概略を示す側面図である。
【図１１】図１１は、第４実施形態にかかる発電装置１００の構成の概略を示す側面図である。
【図１２】図１２は、本発明の発電装置１００を河川等に複数設置した状態を示す側面図である。
【図１３】図１３は、本発明の発電装置１００を河川等に設置した状態のバリエーションを示す側面図である。
【図１４】図１４は、本発明の発電装置１００のさらなるバリエーションを示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
まず、本発明の発電装置及び発電方法の実施の形態について説明するにあたり、本発明発電装置に使用される送水装置の技術的思想について説明する。本発明の発電装置は、高水位域にある貯留部と低地域との間に設置されて、サイフォン作用によって、水を高水位域の貯留部から低地域に送水するためのものである。しかし、サイフォン作用によって水を連続的に送水するためには、送水パイプ全体において満水状態になる水量を一度に充填しなければ十分なサイフォン作用を起こすことができない。なぜなら、完全なサイフォン作用を発生させるためには、送水パイプ内に水が１００％近く充填された満水状態で送水パイプ内の水が移動し続けることが重要だからである。しかし、水中ポンプを用いて送水パイプ内を満水にしようとする場合において、水中ポンプの口径が送水パイプの口径より小さい場合、送水パイプ内を満水状態にするのに必要な地形の形状が以下に限定される。つまり、送水パイプの下流端の吐出部が上流部の貯水池の水位よりも低いこと、送水パイプが下流端より上流に向かうに伴って順次高くなるように設置されていること、が必要である。このような送水パイプの配管が整った状態において、吐出口を遮閉し、送水パイプ内へ水中ポンプで送水を続けて満水状態にする作業を行うと、上流側から送水された水が遮閉された吐出口に到達すると、水は順次上流方向へ送水パイプ管内を満たしながら水位を上げて満水状態の範囲を増加していく。送水パイプ内全体が満水状態になった時点で下流端の開閉弁を開くことによりサイフォン作用が働いて、自然エネルギーによる送水作業が稼働することとなる。この現象は、あくまで理想的な地形の箇所に送水パイプを設置した場合でなければ達成することができない。
【００１８】
しかし、地すべりなど自然災害により発生し、土砂ダムを形成した崩落土砂は複雑な凹凸形状で堆積しているため、前述のような下流側から上流側へ向かって順次高くなっているような理想的な形状にはならない。崩土により堆積した土砂の表面形状は非常に起伏に富んだ複雑な形状になっている。送水パイプが起伏に富んだ地形に設置されている場合においては、送水パイプ内を流れる水は送水パイプの起伏の低い部分に溜まってしまう現象が起きる。
【００１９】
送水パイプの起伏が高い部分となっている箇所における送水パイプの内径の底部分は、送水作業を行っている水中ポンプの送水能力の流量だけは越流して下流側に流れることになるが、送水パイプの内径底部分の水が流れている断面以外の空間は空気が溜まってしまうことになる。この空気が送水パイプの幾つかの起伏のそれぞれの頂点に集まって圧縮されることで、送水パイプの内断面を閉塞しサイフォンの作用による送水量を著しく減少させる原因となる。
【００２０】
このような現象が起伏に富んだ地形に配置した送水パイプの幾つかの高い箇所でそれぞれ現れることとなり、サイフォン作用を起動するために下流側の吐出口を開放しても、送水パイプの断面一杯に送水される作業量は殆ど期待できないこととなる。これらの現象は発明者が長年にわたる実験や災害現場での作業で経験していることであり、この現象を起こさせないサイフォン作用は如何にあるべきかを研究してきた。このような経験から効率の良いサイフォン作用を起動し稼働させる送水方法により発電させる発電方法を発明したものである。
【００２１】
その発明の内容としては、送水パイプに注水する段階で送水パイプの上流側から順次に全断面を満水状態にしながら下流方向へ注水する起動方法である。ただし、例えば直径１０００ｍｍの送水パイプを使用して、良好なサイフォン作用を起動させる場合は、口径が２００ｍｍの水中ポンプを少なくても２５台使用して同時に注水作業を行なわなければならない。被災地では電源が途絶えていることを想定して、２５台の水中ポンプの全てを同時に稼動させるだけの２００Ｖを発電する発動発電機を必要台数搬入しなければならない。その台数は送電距離や揚水高さにより多少に違いはあるが、安全側をみて１２５ＫＶＡクラスの発動発電機が１０台は必要となる。この発電機は、重量が２１００ｋｇ以上ある。また、口径Φ２００ｍｍの水中ポンプは重量が２００ｋｇ以上あるが、２５台必要となるため、これを搬入して設営して起動するには相当の時間と労力を要することとなる。また、人力では移動や据え付けが出来ないため大型の重機が必要となる。災害発生現場に大型の重機を搬入するには道路網の寸断や機材の確保に相当の困難を要し実現不可能である。実際に地すべり災害が起きて土砂ダムが発生してもこの緊急時に大型重機が搬入された例は殆ど実績がない。従って緊急時の作業としては実施しなければならない作業であっても実施されてこなかった。
【００２２】
そこで、本発明は、一旦送水パイプを充填するのに十分な貯水量を有する貯水タンクに揚水装置として、例えば人力で運搬可能な重量２０ｋｇ程度の１００Ｖの発電機と、１００Ｖで稼働する重量２０ｋｇ程度の口径Φ１００ｍｍの水中ポンプを必要数使用して貯水タンクに十分な水量を貯水し水圧を確保した後に、注水口合流部材を通して一気に送水パイプの口径以上の水を送ることができる。そのため容易に送水パイプ内に水を充填することができる。また、揚水装置で水を揚水する際には、一度に大量の水を送る必要がないので、比較的小さな揚水装置を使用することができる。そのため同時に必要とされる電気量も燃料も少なくて済むという効果がある。そして、貯水タンクから送水されて一旦満水となった送水パイプは、サイフォン作用により、高水位域にある貯留部の水を高水位域より低所に位置する低地域に対して、位置エネルギーのみで大量の送水することができるものとしたのである。
【００２３】
上記、本発明の発電装置及び発電方法の実施形態について、図面に基づいて、詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態及び図面は、本発明の実施形態の一部を例示するものであり、これらの構成に限定する目的に使用されるものではない。
【００２４】
（第１実施形態）
第１実施形態にかかる発電装置１００が図１に示されている。図１は、第１実施形態にかかる発電装置１００の構成の概略を示す側面図である。第１実施形態にかかる発電装置１００は、主として、水を送水する送水パイプ１０と、送水パイプ１０のそれぞれの端部に取り付けられる逆止弁付送水パイプ２０及び開閉部材付送水パイプ３０と、送水パイプ１０に水を供給する貯水タンク４０と、この貯水タンク４０に注水装置として水を揚水する揚水装置５０と、貯水タンク４０と送水パイプ１０との間に形成される注水口１１ｂと、貯水タンク４０から送水パイプ１０へ送水する水の送水量を調整する開閉装置６１を有する注水口合流部材６０と、送水パイプ１０の間に取り付けられた発電機１１０と、を備えている。
【００２５】
送水パイプ１０は、図２に示すように内径がφ１０００ｍｍ又はそれ以上の硬質塩化ビニール製の直管からなるパイプ部材１１と、これら複数のパイプ部材１１を互いに連結するための連結部材１２とを備えている。連結部材１２は、外面側にパイプ部材１１の先端部が装着される筒状の円筒部材１６と、この円筒部材１６の端部に形成されたネジ締結またはボルト締結させる連結孔１４ａを有するフランジ部１４と、を備えている。この円筒部材１６はパイプ部材１１の端部から内部に挿入される。円筒部材１６とパイプ部材１１は、外側から部分押え部材１５を配置し、固定用ボルト１５ａによって部分押え部材１５、パイプ部材１１及び円筒部材１６を内側から貫通させて外側からナット１５ｂで固定することで固定することができる。こうして連結部材１２は、部分押さえ部材１５及び円筒部材１６によって筒体構造の一方端部に取り付けられる。部分押さえ部材１５と円筒部材１６との間の隙間及び円筒部材１６とパイプ部材１１との間の隙間には、コーキング剤が設けられて水漏れが完全に防止される。隣接設置されるパイプ部材１１は、フランジ部１４同士を互いに密着させた状態で連結孔１４ａをボルト締結することで連結することができる。こうして複数のパイプ部材１１が連結され、送水パイプ１０が形成される。パイプ部材１１のうちの１つは、詳細は後述する貯水タンク４０と連結される注水口１１ｂを備えている。また、パイプ部材１１のうち注水口合流部材６０を介して連結される連結部近傍に配置されるパイプ部材１１ａには、送水パイプ１０内と外気との間で空気を吸排出可能な空気吸排出用バルブ又はコック１８を備えている（図１参照）。なお、空気吸排出用バルブ又はコック１８は水も排出可能である。
【００２６】
また、送水パイプ１０のうち、注水口１１ｂを有するパイプ部材１１には、図３に示すように、高水位域側又は低地域側へ送水を切換可能な送水方向切換装置１９を備えている。送水方向切換装置１９は、注水方向切替レバー１９ｂを移動させることによって流出方向切換弁１９ａの位置を切り替えることができる。この流出方向切換弁１９ａの位置を切り替えることによって、送水方向を切り替えることができる。例えば、流出方向切換弁１９ａがαの位置に配置されている場合は、水はα’の方向へ送水され、βの位置に配置されている場合は、水はβ’の方向へ送水されることになる。さらに、γの位置に配置されている場合は、流出方向切換弁１９ａが収納されている状態であり、両側へ水を送水することができる。
【００２７】
逆止弁付送水パイプ２０は、高水位域にある貯留部９０に配置される送水パイプ１０の端部に取り付けられるものである。逆止弁付送水パイプ２０は、図４に示すように、端部に形成される吸水部２３に逆止弁２１を備えている。逆止弁２１は、吸水部２３の内径より若干直径の大きい板状部材からなり、吸水部２３の上方端部２３ａと１カ所で内側に回転可能に連結されている（矢印Ｃ参照）。また、吸水部２３の内周であって、吸水部２３の端部より若干内側に断面Ｖ字状の回転防止部２２が設けられている。この回転防止部２２は、逆止弁２１が閉じられた場合に逆止弁２１の外周を当接させて、これ以上外側へ逆止弁２１が回転しないようにする。この回転防止部２２によって、逆止弁２１は、回転防止部２２より外側に回転することはなく、回転防止部２２に当接した状態で吸水部２３を封止することができる。また、逆止弁２１は、吸水部２３の上方端部２３ａに回転可能に連結されているので、自身の重量により鉛直方向へ回転するため、吸水部２３を閉じる方向に付勢される。また、回転防止部２２が吸水部２３の端部より内側に形成されているので、逆止弁２１が吸水部２３を封止する際は、上方から下方に向かって逆止弁付送水パイプ２０の内側方向に傾いた状態になる。従って、逆止弁２１は、水流がない場合に自身の重量によって回転防止部２２に当接し封止し易い構造となっている。また、この現象により、貯水タンクから送水パイプ１０内に水を充填する作業を行う際にも逆止弁２１を送水パイプ１０内の水圧でいっそう強く閉じる作用を働かせるので吸水部２３からの水漏れが起こりにくい。
【００２８】
開閉部材付送水パイプ３０は、低地域側に配置される送水パイプ１０の端部に取り付けられるものである。開閉部材付送水パイプ３０は、図５に示すように、端部に形成される吐出口３３に開閉部材３１を備えている。開閉部材付送水パイプ３０の端部には、外周から外方へ延出したフランジ３４を備えており、開閉部材３１は、このフランジ３４の大きさとほぼ同様の大きさに形成され、フランジ３４の下方端部３３ａに外側へ回転可能（矢印Ｄ参照）に取り付けられている。また、上方端部には、フランジ３４及び開閉部材３１を閉じた状態で固定することができる固定部材３５を備えている。固定部材３５は、凹部３５ａを備えており、矢印Ｅに示すように、起こすことによってフランジ３４及び開閉部材３１を挟持でき、倒すことによってフランジ３４及び開閉部材３１を開放できる。
【００２９】
送水パイプ１０は、図１に示すように、注水口合流部材６０より下流側の送水パイプ１０の長さＧが、上流側端部から水面と同じ高さの水位の位置の送水パイプ１０の長さＨの長さより長くなるように配置するとよい。このように配置することによって、注水口合流部材６０の下流側の送水パイプ１０内だけを満水状態で流しながら注水口合流部材６０に備えられた開閉装置７０を閉じることで、上流側の送水パイプ１０内の空気と共に高水位域の貯流部の水を送水パイプ１０内に吸水して下流側の低所に移動することでサイフォン作用を始動し稼働させることができる。すなわち、上流側の送水パイプ１０内の空気は下流側の送水パイプ１０内の水に引かれると同時に移動した分だけ貯留部の水を吸水して送水パイプ１０内に引込み流下する現象を起こし、サイフォン作用を稼働し続けることができる。より好ましくは、注水口合流部材６０より下流側の送水パイプ１０の長さ１に対して、注水口合流部材６０より上流側の送水パイプ１０の長さが１/２以内の長さの比率であるとよい。下流側の水が吐出口３３から流出し中間の空気部分の最下流部が吐出口３３に到達したとき、上流から流れて来る満水状態の送水パイプ１０の延長を１とした場合、空気部分の延長がその１／２以内であることで、貯留部から吸水された水の下流端が高所を経て貯留部の水面より低い位置に到達している状態を造り易くなる。つまりサイフォン作用で稼働し続ける状況ができることとなる。これを応用することにより、送水パイプ１０と注水口合流部材６０を連結する位置は、送水パイプ１０の設置してある総延長上の最も高い位置である必要が無くなる。
【００３０】
吐出口上下移動装置８０は、図６Ａに示すように、吐出口３３を吐出口３３の直径の高さ以上の高さまで自在に移動可能に形成されている。移動させる機構は特に限定するものではなく、従来から存在する機構を利用することができる。
【００３１】
貯水タンク４０は、図７に示すように、送水パイプ１０内に水を満たす際に、送水パイプ１０内に水を直接供給するためのものである。貯水タンク４０は、複数のタンク部材４１を組み合わせて大容量のタンクとすることができる。貯水タンク４０は、フレキシブルな素材を使用した折り畳み自由で貯水した場合の水圧荷重にも耐えるもの。又は、複数のタンク部材４１を組み合わせて大容量のタンクとすることができるもの。例えばコンクリート構造物を構築する際の鋼製メタルフォーム（型枠材料）などであれば、運搬は可能な範囲に分割して行う事が出来る利便性があり、災害箇所の送水パイプの規模にその都度毎に応じて必要な貯水タンクの大きさに組み立てる事が自由にできるなどの特徴を備える。そのため、１つ１つのタンク部材４１は、人力で運搬可能な大きさ重さである。そのため運搬が容易であるにもかかわらず、現地では大容量のタンクを提供することができる。
【００３２】
揚水装置５０は、図１に示すように、高水位域にある貯留部９０の水を貯水タンク４０に水を汲み入れるためのものである。揚水装置５０は、ポンプ（図示しない。）、吸水口及びホース等からなる。ポンプは特に限定するものではく、国土交通省が所有する災害復旧用送水ポンプ車等の従来からある既知のポンプを使用することができる。揚水装置５０は、一度に送水パイプ１０内の水を満水にするものではなく、一旦大量の水を貯水タンク４０に溜めるものであるので、大型ポンプである必要はない。
【００３３】
注水口合流部材６０は、貯水タンク４０と送水パイプ１０との間に配置され、貯水タンク４０の水を送水パイプ１０へ送るためのパイプである。また、注水口合流部材６０には、途中に水の供給、停止及び水量を調整できる開閉装置６１が設けられている。
【００３４】
発電機１１０は、特に限定するものではなく、水車、タービン等を水流によって電気を発生させることができる種々の機器を使用することができる。本実施形態においては、図８に示すように。水車又はタービン１１１は、収納部１１２内に全体が配置されており、収納部１１２内に送水パイプ１０の水が流れ、その水の流れによって回転運動が起こされる。この回転運動は、芯棒１１３、回転ギア１１４及び回転数修正ギア１１５等を介してコイル１１６及び磁石１１７を有する誘電機器に伝えられ、電気を発電することになる。なお、水車又はタービン１１１を回転させる水の流れは、水平方向へ流れるものであってもよいし、水車又はタービン１１１の収納部の上方から流入し、流入経路は外郭の内面に沿って曲がり横方向へ流出されるものであってもよい。
【００３５】
以上のように構成された発電装置１００について、図１〜図７を参照して設置方法及び使用方法について説明する。まず、一方側の逆止弁付送水パイプ２０を高水位域にある貯留部９０に配置する。そして、他方の開閉部材付送水パイプ３０を低地域に配置するように送水パイプ１０を設置する。その後、「高水位域の逆止弁付送水パイプ２０」と、「低地域の開閉部材付送水パイプ３０」との間であって、好ましくは、送水パイプ１０の全延長の内の最高部より高い位置に「貯水タンク４０」を設ける。さらに、貯水タンク４０の近傍の送水パイプ１０に「貯水タンク４０との合流部」を設けて貯水タンク４０と着脱可能に連結し一体化する。この際に、この貯水タンク４０と送水パイプ１０を繋ぐ開閉装置６１を備えた「注水口合流部材６０」の通水断面は、送水パイプ１０の口径と同じか、それ以上の大きさとなっていることが望ましい。また、注水口合流部材６０は、貯水タンク４０内に溜まった水を、送水パイプ１０内へ勢いよく放出する際には、その貯水タンク４０に溜まった水圧を利用して放出するため、注水口合流部材６０を設ける位置は貯水タンク４０の下方が望ましい。
【００３６】
そして、注水口合流部材６０の開閉装置６１を閉じた状態で、貯留部９０の水を揚水装置５０によって貯水タンク４０へ貯水し、貯水タンク４０内に送水パイプ１０の全延長を満水状態にできる量以上の水が溜まるまで揚水を続ける。貯水タンク４０内に送水パイプ１０の全延長のパイプ内を満水状態にすることができる水量以上が溜まったことを確認出来たら揚水作業を停止する。
【００３７】
揚水作業が完了した後、開閉装置６１を備えた「注水口合流部材６０」のバルブを全開とする。貯水されたことによって水位が上昇し水圧を受けた状態の貯水タンク４０内の水は、送水パイプ１０を繋ぐ注水口合流部材６０を通って送水パイプ１０に押し出される。押し出された水は、貯水タンク４０より低い方向へ流れる。つまり低地域側にも高水位域側にも勢いよく流下する。高水位域の逆止弁付送水パイプ２０の方向に流れた水は備えられた逆止弁２１を水圧により閉めるため、流下する水は行き止まりとなって高水位域の送水パイプ１０内を満水状態とする。満水になると共に高水位域の送水パイプ１０内を押し出された水は「開く状態」になった空気吸排出用バルブ又はコック１８から送水パイプ１０の外へ排出される。送水パイプ１０内が満水状態になったら空気吸排出用バルブ又はコック１８を閉める。貯水タンク４０から放出された水は高水位域への流れを止めて低水域の方向へのみ流れ続けることになる。
【００３８】
ここからは、送水量の違いにより、送水パイプ１０にサイフォン作用を起動するための２通りの方法に分かれる。
【００３９】
（１の方法）「注水口合流部材６０」の通水断面が送水パイプ１０の通水断面と同じか又はそれより大きい場合。
１−１．低地域の開閉部材付送水パイプ３０の開閉部材３１は開いたままで良い。吐出口３３を噴出してくる水は当初は空気と混じって白い水が吐出されてくるが、送水パイプ１０内が満水状態になると透明な水に変化するのが確認できるため、これを確認したら「注水口合流部材６０」に備えた開閉装置６１を閉じて貯水タンク４０からの水の放出を停止する。
１−２．貯水タンク４０からの放出が止まると、下流側となる低地域の開いた状態の開閉部材付送水パイプ３０の吐出口３３からは引き続き水が放出されるため、送水パイプ１０内の満水状態の水が下流側へ流れる作用が働く。
１−３．この下流側へ流れる作用により、高水位域の逆止弁付送水パイプ２０に備えられた逆止弁２１は送水パイプ１０内で下流側へ引かれると同時に、高水位域にある貯留部の水が逆止弁２１を押して送水パイプ１０内に流入する現象が発生しサイフォン作用が稼働し始めることとなる。
１−４  サイフォン作用を一時停止しようとする場合は、あらかじめ送水パイプ１０のどこか１カ所以上に開閉装置を設けておき、これを閉じることで送水パイプ１０内を満水状態としたまま水の移動を一時停止することができる。
１−５  サイフォン作用を終了しようとする場合は、注水口合流部材６０の開閉装置６１を開放した状態で貯水タンク４０内の水を全て送水パイプ１０内へ放流した後に続き空気を送水パイプ１０内へ流入させることでサイフォン作用は終了する。
【００４０】
この方法において、貯水タンク４０に水を溜める段階で、低地域の開閉部材付送水パイプ３０の開閉部材３１は閉じた状態とし、注水口合流部材６０に備えた開閉装置６１を開いた状態にして貯水タンク４０に注水をすると、タンク内に流入した水は送水パイプ１０の中を流れてその流下量に合った形で送水パイプ１０内に水が入ることになる。この流下能力である程度送水パイプ１０内を満たしておいて、今度は注水口合流部材６０に備えた開閉装置６１を閉じた状態にして、再度、貯水タンク４０に貯水を行い。前述の作業を行うことで一層容易に送水パイプ１０内を満水にする事ができ、サイフォンの作用を起こす事ができる。
【００４１】
この際に、貯水タンク４０内に圧縮空気又は炭酸等の気泡が発生する気泡発生剤を投入することにより、貯水タンク４０内の圧力を増加させることによって、送水パイプ１０に水圧のかかった水を送水したり、貯水タンクに荷重をかけることによって、送水パイプ１０に水圧のかかった水を送水したりすることによって、迅速に貯水タンク４０の水を送水パイプ１０に移動させることができる。
【００４２】
（２の方法）「注水口合流部材６０」の通水断面が送水パイプ１０の通水断面より小さい場合。
２−１「注水口合流部材６０」の開閉装置６１を開くことによって貯水タンク４０の水を送水パイプ１０内に送水し、
２−２  送水パイプ１０内の通水断面より小さな流量で送水パイプ１０内を満水にする場合は、下流側の開閉部材により閉鎖された吐出口より順次上流側へ送水パイプ１０内を満たしながら送水パイプ１０全体を満水状態にした後に、低地域の開閉部材を開く。
２−３  送水パイプ１０内の水が吐出されるのと同時に送水パイプ１０内の水が一体となって下流へ移動することになる。この現象に伴い高地域側の貯留部９０の水が送水パイプ１０内へ吸い込まれることにより逆止弁２１が水圧に押されて開く。
２−４  高地域の貯留部９０の水が送水パイプ１０を通じて低地域と一体化した後に注水口合流部材６０の開閉装置６１を閉鎖する。この場合、貯水タンク４０内に少々の水が残る状態で開閉装置６１を閉鎖するのが望ましい。
２−５  その後は送水パイプ１０内のサイフォン作用によって、高水位域の水を低地域に移動することができる。
２−６  サイフォン作用を一時停止使用とする場合は、あらかじめ送水パイプ１０のどこか１カ所に開閉装置を設けておき、これを閉じることで送水パイプ１０内を満水状態としたまま水の移動を一時停止することができる。
２−７  サイフォン作用を終了しようとする場合は、注水口合流部材６０の開閉装置６１を開放した状態で貯水タンク４０内の水をすべて送水パイプ１０内へ放流した後に続き、空気を送水パイプ１０内へ流入させることでサイフォン作用は終了する。
【００４３】
この際に、吐出口３３の直径の高さ以上の高さまで持ち上げることで、吐出口３３から空気が侵入することを防ぐことができる。すなわち、吐出口３３が低く形成されていると、吸い込み側（上流側）の水位が下がった場合に水位差による水圧が減少するため、吐出口から放水する水にも勢いが減少する。これにより、送水パイプ１０の吐出口の通水断面を満たした状態での放水現象から変化し、図６Ｂに示すように、吐出口３３から矢印Ｆ’に示すように、空気が送水パイプ１０内の状部から流入していき、サイフォン作用を失う可能性があるが、吐出口３３の直径の高さ以上の高さまで持ち上げることで、図６Ａに示す、空気流入限界線Ｇ以下に空気が流入することがない。これにより、吸い込み側と吐出し側の水位の高さが一緒になった場合に水の移動が停止してもサイフォン作用が再起動する状況は持続される。したがって、吸い込み側（上流側）の水位が上昇すれば自動的にサイフォン作用が始まって、送水作業が再開される。
【００４４】
（３の方法）  注水口合流部材より送水パイプ内が満水状態となるまで注水した後、前記開閉装置を閉塞することによって、サイフォン作用を稼働可能とすることができる方法として。
３−１  「注水口合流部材６０」の開閉装置６１を開くことによって送水装置の水を送水パイプ１０内に送水し、
３−２  送水パイプが設置された延長線上の最も高い位置で連結された「注水口合流部材６０」から注水される流量が送水パイプ１０内の通水断面を満水状態にするに十分な流量と、送水装置から注水される水量がその流れの状態を持続させるために十分な水量である場合は、この十分な水量の水を「注水口合流部材６０」から送水パイプ１０内に送水し続ける。送水パイプの上流側では上流側端部に逆止弁が設けて無いので水は高水域の貯留部に流出し続けることになる。
３−３  「注水口合流部材６０」の開閉装置６１を開くことによって同時に送水装置の水を送水パイプ１０内の下流側にも送水し、下流側の送水パイプ内も満水状態で流下し続ける状態とする。通常、上流側の送水パイプ内を満水状態にするより下流側の送水パイプ内を満水とするための時間の方が多くかかるため、下流側の送水パイプが満水状態になる前に上流側の送水パイプは満水となってそのまま流出し続けることとなる。
３−４  「注水口合流部材６０」から注水された水が送水パイプの全延長線において満水状態で状下流側に流下している状態時において「注水口合流部材６０」の開閉装置６１を閉じる。
３−５  開閉装置を閉じると、上流側と下流側の送水パイプ１０内の水は重力によりそのまま下流へ流下し続けようとするが、両方向とも注水口合流部材からの水の供給が停止されたため、送水パイプ内は満水状態で高水域の貯留部と低所の低地域にサイフォン作用を稼働させ、高水位域の水を低地域に移動することができる。
３−６  サイフォン作用を一時停止しようとする場合は、あらかじめ送水パイプ１０のどこか１カ所に開閉装置を設けておき、これを閉じることで送水パイプ１０内を満水状態としたまま水の移動を一時停止することができる。
３−７  サイフォン作用を終了しようとする場合は、注水口合流部材６０の開閉装置６１を開放した状態で貯水タンク４０内の水をすべて送水パイプ１０内へ放流した後に続き、空気を送水パイプ１０内へ流入させることでサイフォン作用は終了する。
３−８  サイフォン作用を終了しようとする場合は、送水パイプの延長上の最高部に空気を送水パイプ１０内へ流入させる空気用開閉弁を設け空気を流入することでサイフォン作用を終了させることができる。
【００４５】
以上のように構成された発電装置１００によれば、一旦準備が整いサイフォン作用により水を高水位から低地域に排水できるようになれば、その後は電力を必要とすることなく、自然エネルギーによって、貯留部の水を低地域に流し続けることができる。そのため、このサイフォン作用によって、途中に取り付けられた発電機１１０は、貯留部の水を低地域に流し続ける限り、発電し続けることになる。
【００４６】
また、第１実施形態にかかる発電装置１００によれば、硬質なパイプを用いているので送水パイプ１０が屈曲した位置で潰れたり、送水パイプ１０内の水が減った場合に潰れたりすることがなく、送水量が減少する可能性を減らすことができる。
【００４７】
さらに、第１実施形態にかかる発電装置１００によれば、送水部材、貯水タンク等の大きな装置は、分解可能であるので、運搬に容易であり、重機やヘリコプター等が侵入不可能な地域であっても、人力で運搬することができる。
【００４８】
さらに、第１実施形態にかかる発電装置１００によれば、揚水装置５０等のポンプから直接に送水パイプ１０に水を充填するものではなく、一旦、貯水タンク４０に水を貯水した後に送水パイプ１０内に水を充填するので、大容量の揚水装置を必要とすることなく、小さな揚水装置５０を使用して貯水タンク４０に水を溜めて使用することができる。そのため、揚水装置５０に必要な電力も大容量の揚水装置を稼働させる電力量より少なくて済み、小さな発電機を使用することができる。
【００４９】
さらに、第１実施形態にかかる発電装置１００によれば、逆止弁付送水パイプ２０を高水位域側の端部に備えているので、注水口合流部材６０から流れてきた水を逆止弁送水パイプ内に留めることができ、サイフォン作用稼働時においては貯留部９０の水を吸引することは可能であるが、一旦吸引した水を逆に排出する可能性を低減することができる。そのため効率よく、水を低地域に排出することができる。
【００５０】
さらに、第１実施形態にかかる発電装置１００によれば、空気吸排出用バルブ又はコック１８を送水パイプ１０の一部に備えてあるので、送水パイプ１０内の空気を容易に排出することができる。これは、送水パイプ１０内に初めて水を充填する時に限らず、使用中に送水パイプ１０内に空気が溜まった場合等であっても、貯水タンク４０から水を送水しつつ空気吸排出用バルブ又はコック１８を開放することによって容易に送水パイプ１０内の空気を排出することができる。そのため送水量の減少があった場合でも容易に元の送水量に復帰させることができる。一方で、送水を停止したい場合には、空気吸排出用バルブ又はコック１８を開放すれば、空気が吸引され送水パイプ１０内の水を排出することができる。また、送水パイプ１０の全延長の中で作業員が寄り付き易い箇所で少なくても１カ所以上に送水パイプ１０の開閉装置を設け、稼働中に閉めるとサイフォンの作用が作動する環境のまま送水作業を停止することができる。開閉装置を開けると再び送水作業が稼働することとなる。
【００５１】
（第２実施形態）
第２実施形態にかかる発電装置１００が図９に示されている。第２実施形態にかかる発電装置は、第１実施形態にかかる発電装置１００に対して、貯水タンク４０が存在せず、代わりに排水ポンプ車の揚水装置が送水器機として注水口１１ｂに直接着脱可能に連結されている点で異なる。その他の構造を第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００５２】
この第２実施形態では、第１実施形態において説明した（１の方法）及び（２の方法）に対し、貯水タンク４０に一旦水を満水にする作業を必要とせず。水を揚水装置から直接注水口合流部材６０を通して送水パイプ１０内に送水する点が異なる。その他の方法は同様である。
【００５３】
（第３実施形態）
第３実施形態にかかる発電装置１００が、図１０に示されている。第３実施形態にかかる発電装置１００は、第１実施形態にかかる装置に対して、貯水タンク４０に水を供給する方法が異なる。その他の構成は第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００５４】
第３実施形態にかかる発電装置１００は、貯水タンク４０に水を溜める手段として、第２発電装置２００を使用している。第２発電装置２００は、送水パイプ１０より小口径の給水ホース２１０と、注水タンク４０より容量の小さい第２貯水タンク２４０を有している。第２貯水タンク２４０は、第２開閉装置２７０を介して内部の水を給水ホース２１０へ送水することができる。
【００５５】
こうして作製された第２発電装置２４０は、貯水タンク４０が満水状態となった場合の水位が高水位域に貯留部９０の水と同じか、それより低くなる位置に設置することで、小口径の第２サイフォン装置２００を使用して高水位域の貯留水を貯水タンク４０内に給水することができる。こうして大口径の発電装置１００の送水パイプ１０内に注水するのに十分な水量を貯水タンク４０内に給水することにより、発電装置１００を稼働させることができる。
【００５６】
この際に、小口径の第２サイフォン発電装置２００を始動するために小口径の給水ホース２１０内に水を注水しなければならないが、小口径の給水ホース２１０は注水量が少量で済むことから人力でも十分に給水作業を行うことができる。例えば、口径Φ５０ｍｍ、長さＬ＝３０ｍのパイプ内容積＝約６０リットルの給水ホース２１０の場合、５リットルのバケツ約１２杯分であるため、バケツリレーによる給水作業でも行うことができる。従って、電気等で駆動する給水装置がなくても発電装置１００を稼働させることができる。
【００５７】
なお、大口径の発電装置１００に注水する貯水タンク４０の設置箇所は、高水位域にある貯留部９０よりも低い位置に設置してあり、送水パイプ１０は高水位域にある貯留部９０の水位より高い地盤を経由して貯水タンク４０から注水を受け入れる注水口が備えられた注水口合流部材６０を経由して低位地域に到達するように設置されている。このため、貯水タンク４０から注水される水は注水口合流部材６０より下流の送水パイプ１０内しか満水状態にできないこととなる。この状態でも注水口合流部材６０に備えられた開閉装置６１を閉じることにより送水パイプ１０内の満水状態の水が下流方向へ移動しようとする現象に伴い、注水口合流部材６０より上流部の送水パイプ１０内の空気が吸引されて伴に下流方向へ移動を始める。この現象に併せて高水位域にある貯留部９０の水が浸漬けされた送水パイプ１０の先端から送水パイプ１０内へ吸水され、送水パイプ１０内の空気が低地域に設けられた送水パイプ１０の吐出口から吐出させることでサイフォン作用を始動させることができる。この場合には高水位域にある貯留部に浸漬けした送水パイプに逆止弁はなくても構わない。
【００５８】
また、送水パイプが注水口合流部材と接続する位置により、その上流側と下流側の送水パイプの長さが異なる場合が多いこととなる。前述のサイフォン作用を始動する際に注水口合流部材より下流側の満水状態にした送水パイプの延長に対して、注水口合流部材より上流側の空気のままの送水パイプの延長の割合（比率）によりサイフォン作用による送水が始動しないことが懸念されるが、上流側の空気の入った送水パイプの延長が、注水口合流部材より下流側の満水状態となった送水パイプの延長の１／２以内の延長である比率が望ましいことを幾つかの実験を繰り返した結果として検証している
【００５９】
（第４実施形態）
第４実施形態にかかる発電装置１００が図１１に示されている。第４実施形態にかかる発電装置１００は、発電機１１０が貯水タンク４０の上流側に載置されており、かつ発電機１１０の上流側の送水パイプ１０が送水パイプ受け足場１２０によって、発電機１１０よりも高い位置に配置されている。そして送水パイプ１０は、発電機１１０の上面に取り付けられており、上方から垂直に水が落下する際に、発電機１１０内の水車又はタービンの水車の羽根にあたるように配置されている。このように形成することによって、水の重力による落下とサイフォン作用の流れを利用して、より効率良く水車を回すことができる。
【００６０】
（第５実施形態）
第５実施形態にかかる発電装置１００が図１２に示されている。第５実施形態にかかる発電装置１００は、高水位域と低地域とが水路で連通されている場所、例えば、河川に設置されている。かかる場所に設置する場合には、異なる場所に水頭差を確保して複数の発電装置１００を設置することができる。そのためより多くの発電量を確保することができる。河川沿いに設けられた位置の道路上や地盤上に平面的に見て河川を外して発電機１１０（発電機の水車又はタービン及びそれを収納した収納部を含む）を設置することで、水車等を河川内に設置する必要がなくなるため、水が流れる箇所や流れる予定の箇所を外したので人が寄り付き易い箇所での発電機１１０の設置を可能とし、維持管理作業、回収作業を容易とした。また、図１２に記載した河川内に設けた従来型の水車のような発電装置の設置方法の場合、洪水が発生すると予想される場合には補強作業や非難作業を行う必要が発生したり、洪水によって発電機１１０が損壊したり、転石によって損傷したりする可能性があるが、本発電装置１００を使用することで、損傷しても送水パイプの一部が損傷するのみで、発電機や水車等が損傷することを防止することができるので安定した電力の供給を可能とした。この場合において、図１３に示すように、それぞれの発電装置１００に複数の発電機１１０を設けてもよい。複数の発電機１１０を設けることにより、より多くの発電量を確保することができる。また、万が一に１台の発電機１１０が故障しても他の発電機により発電し電気を供給することができる。複数の発電機１１０を設けた際には、流量を確保するために補助用の送水パイプ１０ａを設けてもよい。
【００６１】
なお、本発明は上述した第１実施形態から第５実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００６２】
上述した第１実施形態から第５実施形態では、送水パイプ１０は、内径が１０００ｍｍの硬質ダイポリン管の直管からなるパイプ部材を使用するものとしたが、内径の直径は特に限定するものではないし、その素材も特に限定するものではない。また直管である必要もなく、蛇腹状のパイプ部材でもよい。フレキシブル素材で形成された筒状部材の中に硬質素材で形成された内空断面形成部材を挿入してなる複合部材であってもよい。つまり、サイフォン作用による送水方法であるため大気圧に押し潰されない強度を有し、パイプ及びパイプの接合部が気密及び水密な状態のもので空気や水の出入りを遮断する機能を備えた状態を保てる材質の部材であれば使用する事ができる。
【００６３】
また、上述した第１実施形態では、貯水タンクに水を溜める手段として揚水装置を使用したが、これに限定するものではなく、消防車のように水を吸水して放出する放水によって行っても良い。
【００６４】
また、上述した第１実施形態〜第５実施形態では、内径が１０００ｍｍの送水パイプ１０を例に使用するものとしたが、通常の河川や砂防工事に使用される小口径の５０ｍｍの送水パイプでも同様の機能と効果を期待できる。従来では水中ポンプを使用しないと送水パイプ内を満水状態にすることが不可能と思われていたためサイフォン作用も電気と水中ポンプが無いと起こせないと思われていた。本発明の発電装置の仕組みを使用すれば現場でも電気も水中ポンプも使用しないでサイフォン作用を起こすことができる。例えば、ドラム缶を貯水タンクとして、それに開閉装置６１の付いた注水口合流部材６０を取り付けたものを使用して、送水パイプは５０ｍｍのサクションホースを使用し接続する。本発明と同様に高地域側と低地域側を繋ぐように配置された送水パイプより高い位置にドラム缶を設置する。バケツによる人力作業でドラム缶内に必要量の水を溜める。ドラム缶内の水注水口合流部材を通して送水パイプ内へ注水し送水パイプ内が満水状態になったらサイフォン作用の起動が可能となるため、満水状態を確認して注水口合流部材の開閉弁を閉じる。これにより、高水位域にある貯留部の水を高水位域より低所に位置する低地域に送水させることができるため、水中ポンプや電気を使わなくても送水パイプにサイフォン作用を稼働させることができる。
【００６５】
また、上述した第１実施形態においては、送水装置に１つの発電機を設けるものとしたが、図１４に示すように、送水パイプ１０に複数の発電機を設けてもよい。これにより、より高い発電量を確保することができる。
【００６６】
本実施形態にかかる発明としては、以下のような技術的思想が考えられる。例えば、本発明の発電装置において、前記発電機の上流側近傍の送水パイプが前記発電機より高い位置に配置されているものであってもよい。このように送水パイプを設置することで、水流が前記水車又はタービンの上方から送水させることができる。そのため、高効率に水車又はタービンを回転させることができ、より効率良く発電することができる。
【００６７】
さらに、本発明の発電装置において、前記送水パイプは、複数のパイプ部材と、それぞれのパイプ部材を連結可能な連結部材と、を備えていてもよい。かかる構成を採用することによって、硬質のパイプ部材であっても運搬が容易であり、現場で迅速に連結して送水パイプとして設置することができる。また、送水パイプは、それぞれ連結可能な複数のパイプ部材からなるため、土砂ダム等の災害現場や氷河湖等が存在する場所のように、車両による搬入が困難な場合であっても、各部材を複数の部材に分割したことによってヘリコプターによる搬入が可能となり、硬質で容易に変形しないパイプを使用することができる。これによって、ビニール製ホースのように、気圧に負けて断面が押しつぶされたり、屈折した折に内断面が狭小となったりすることを防止でき、送水量が減少する可能性を低減することができる。
【００６８】
さらに、本発明の発電装置において、前記注水口近傍の送水パイプには、高水位域側に配置される送水パイプ及び低位地域側に配置される送水パイプのいずれかに水を送水することを切換可能な送水方向切換装置を備えていてもよい。かかる構成を採用することによって、送水する水を高水位域側又は低地域側のいずれかに送水を切り替えることができ、最適な方法で送水パイプ内の水を満水にすることができる。
【００６９】
さらに、本発明の発電装置において、前記貯水タンクは、組み合わせ可能な複数のタンク部材よりなるものであってもよい。かかる構成を採用することによって、送水パイプを満水にするのに十分な貯水量を有するために大きな貯水タンクが必要な場合であっても、比較的小さな複数のタンク部材を複数組み合わせることによって、大容量の貯水タンクを形成することができる。組み合わせ可能な複数のタンク部材とすることで、土砂ダムや氷河湖等の場所のように、重機やヘリコプターによる搬入が困難な場合においても、人力により運搬することができる。
【００７０】
さらに、本発明の発電装置において、前記貯水タンクは、折り畳み可能なフレキシブル素材であってもよい。軽量で運搬が容易なフレキシブルな構造の大型貯水タンクであれば折り畳みが可能で収納が狭い空間で行える。軽量で運搬が容易であればヘリコプターでの搬入も容易になる。これによれば、被災地へ迅速に運搬することが可能となり、設置する際にも大型の貯水タンクとして人力で構築作業を容易にこなすことができる。
【００７１】
さらに、本発明の発電装置において、前記送水パイプには、前記送水パイプ内の空気を排出又は前記送水パイプの外の空気を吸入する少なくとも１以上の空気吸排出用バルブ又はコックを備えていてもよい。送水パイプによって、サイフォン作用を起こさせるためには、前述したとおり、送水パイプ内を満水にする必要がある。しかし、最下流部の吐出し部から溜まり始めた水が順次上昇する際に送水パイプ内の空気を排出しなければならない。そこで、空気吸排出用のバルブを設けることによって、水位の上昇に伴なって効果的に空気を排出することができ、送水パイプ内に空気が残ることを防止できる。そのため、容易に送水パイプ内に水を満たすことができる。
【００７２】
さらに、本発明の発電装置において、前前記逆止弁は、前記逆止弁付送水パイプの上端部と前記逆止弁の上端部とで回転可能に連結されており、内側からの水圧により前記逆止弁付送水パイプの下端部に形成された回転防止部で係止されて密閉状態とするものであってもよい。かかる構成を採用することで、構造がシンプルでありながら、逆止弁付送水パイプの開口における水の流れが排出する方向に水が流れている場合は、自動的に密閉し、吸引する方向に水が流れている場合は、自動的に開放することができる。
【００７３】
さらに、本発明の発電装置において、前記回転防止部は、前記逆止弁付送水パイプの下端部であって、かつ送水パイプの上端部の位置より下流側に形成されてなり、前記逆止弁は、斜めに止まった状態で密閉状態とするものであってもよい。かかる構成を採用することによって、逆止弁の下端部を係止するパイプの下端部は上端部の位置より送水方向の下流側に控えた位置となるため、逆止弁が自重により鉛直方向に下がろうとする途中で係止され給水部を密閉することができる。
【００７４】
さらに、本発明の発電装置において、前記送水パイプの低地域側の前記吐出口の下端を送水パイプの直径以上の高さまで上下移動させる吐出口上下移動装置を備えていてもよい。かかる構成を採用することによって、吐出口の高さを送水パイプの直径以上に上げておくことにより、高水位域にある貯留部の水面が吐出口の高さ付近まで下がり、水位差が現象することにより水圧が下がった場合であっても、吐出口から空気が送水パイプ内に流入させることを防止できる。そのため、サイフォン作用を失う可能性を低減させることができる。
【００７５】
さらに、本発明の発電装置において、前記送水パイプには、送水パイプ内を流れる水を制止又は通水させる開閉装置が少なくとも１以上備えられていてもよい。
【００７６】
さらに、本発明の発電装置において、前記貯留部内に配置される少なくとも１つの前記送水パイプには、浮力部材が備えられていてもよい。かかる構成を採用することによって、貯留部内に配置される送水パイプの位置を水面の高さの変更にかかわらず水面から同じ深さの位置に保持することができるので、吸水部が下がりすぎて、貯水部の底に溜まっている泥や石を吸い込むことを防止する事ができる。
【００７７】
さらに、本発明の発電装置において、前記送水パイプは、サイフォンの作用を活かして送水する送水量が目的に合う流量であれば、水中ポンプでは最小の口径となるφ５０ｍｍ以上であってもよい。本発明の発電装置は、送水パイプの口径に比べて揚水機器の送水口径が大きな口径であれば、揚水装置の排水側を送水パイプと連結した注水合流部材に直接連結することができ、揚水装置の口径が送水パイプの口径より小さい場合は、前記注水口合流部材と連結した貯水タンク内に一旦必要水量を貯水してから送水パイプに送水する方法をとるというように、口径によって選択することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
上述した実施の形態で示すように、河川、湖沼、土砂ダムや氷河湖等の貯留部の水を安全に安価に効率よく排水する装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１０…送水パイプ、１１…パイプ部材、１１ａ…パイプ部材、１１ｂ…注水口、１２…連結部材、１４…フランジ部、１４ａ…連結孔、１５…部分押さえ部材、１５ａ…固定用ボルト、１５ｂ…ナット、１６…円筒部材、１６ａ…ねじ孔、１８…コック、１９…送水方向切換装置、１９ａ…流出方向切換弁、１９ｂ…注水方向切替レバー、２０…逆止弁付送水パイプ、２１…逆止弁、２２…回転防止部、２３…吸水部、２３ａ…上方端部、３０…開閉部材付送水パイプ、３１…開閉部材、３３…吐出口、３３ａ…下方端部、３４…フランジ、３５…固定部材、３５ａ…凹部、４０…貯水タンク、４１…タンク部材、５０…揚水装置、６０…注水口合流部材、６１…開閉装置、８０…吐出口上下移動装置、９０…貯留部、１００…発電装置、１１０…発電機（水車又はタービンを収納する収納部を含む）
【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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