(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水槽の内壁に浮水槽をガイドするレール又はコロのガイドを設けかつ該水槽と浮水槽の間に浮力用水を入れる空間を設け、該浮水槽の上部受水槽部に複数個の上部水槽へ発電用水を放流する排水バルブを配設させかつ浮水槽の下層に浮水槽の自重と浮水槽受水槽部に収容する発電用水の重量により浮力を生じさせる密閉空間部を設け、更に水槽と中間水槽への相互の浮力用水の放流・取入れにより水槽内の水位を変化させて浮水槽を上昇・下降させるガイド付浮水部Ａと、上部水槽と下部水槽との間に水車式発電機を取付けかつ水圧管を取付けてなる発電用水循環による水車式発電部Ｂと、前記上下部水槽の外部に給排水パイプ及びバブルを複数の中間水槽と連接させかつ水槽下部に水槽全排水用バルブを用いて水槽内の浮力用水を全排水槽に保守用に排出してなるパイプ付揚水部Ｃと、前記水槽に給排水パイプ及びバルブを複数の中間水槽と連接させて水槽内の浮力用水を中間水槽と水槽の相互の浮力用水の放流・取入れにより水槽内の水位を変化させかつ下部排水槽に残留した浮力用水を揚水ポンプを用いて上部給水槽へ揚水する揚水管で連接してなる揚水式給排水部Ｄとから構成され、前記浮水槽の浮水槽受水槽部の排水バルブを垂直に複数設けることにより浮水槽受水槽部の排水バルブの高さが上部水槽の上縁にきたときに浮水槽水バルブを下位から順次開放し発電用水が上部水槽に順次排出されて浮水槽の総重量が減少し浮水槽を更に上昇させ、かつ中間水槽と中間水槽との間隔を詰めることにより中間水槽の容量を小さくさせ同時に下部水槽の容量も小さくさせて上部給水槽への揚水ポンプの容量も小さくさせることを可能にしたことを特徴とする液体浮力を利用した揚水式発電装置。
【請求項２】
請求項１記載のガイド付浮水部Ａが、長方形又は円形の水槽と浮水槽との間に空間を設けかつ浮水槽の下部に密閉空間部を設けて重層にしてなる請求項１記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置。
【請求項３】
請求項１記載の水車式発電部Ｂが、水圧管を取付けた上部水槽と下部水槽排水バルブを付設した下部水槽とを設け、該上下水槽間に水車と発電機を取付けて下部水槽内の発電に要した水を蓄えてなる請求項１記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置。
【請求項４】
請求項１記載のパイプ付揚水部Ｃが、浮水槽内に複数個の排水バルブを内設しかつ前記下部水槽の排水バルブと浮水槽が最下位置のときの浮水槽受水槽と連結し、更に水槽の下部に水槽全排水用バルブを付設し全排水槽に排水してなる請求項１記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置。
【請求項５】
請求項１記載の揚水式給排水部Ｄが、複数個の中間水槽を配設しかつ水槽に給排水バルブを介して連結し、更に揚水ポンブを介して揚水する揚水管と連結して下部排水槽の水を上部給水槽に送水しかつ水槽と浮水槽との間に設けた空間に給排水してなる請求項１記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体エネルギーを有効利用する揚水式の発電方法に関するが、詳しくは物体が液体に対して持つ浮力を利用して液体のレベルを変化させることにより、浮水槽を上下させ浮水槽上部の液体を上部水槽へ移動させる液体浮力を利用した揚水式発電方法とその発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の揚水式の発電方法としては、揚水ポンプ又はバケット等による方法が一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に物体に浮力を与えると物体は上昇して液面を下げると物体は下降するが、液面を上下させるのに要する液体のエネルギーは上昇と下降は同量でありこれを循環できれば省エネルギーが可能である。そして、高低差のある運河・河川等（パナマ運河・中国長江宜昌）での船舶の垂直通行は自然界の循環エネルギーを有しているので可能でありしかも環境にもよい。ここに、本発明が解決しようとする課題を有する。
【０００７】
すなわち、本発明は浮水槽に浮力を与えるために下部に密閉した空間を設けるとともに、浮水槽を一番下へ下げて下部水槽から浮水槽受水槽部へ給水するときに最下位の下部排水槽の液体を上部給水槽へ排出揚水するため揚水ポンプを設置するところに特徴を有する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態は、水槽の内壁に浮水槽をガイドするレール又はコロのガイドを設けかつ該水槽と浮水槽の間に浮力用水を入れる空間を設け、該浮水槽の上部受水槽部に複数個の上部水槽へ発電用水を放流する排水バルブを配設させかつ浮水槽の下層に浮水槽の自重と浮水槽受水槽部に収容する発電用水の重量により浮力を生じさせる密閉空間部を設け、更に水槽と中間水槽への相互の浮力用水の放流・取入れにより水槽内の水位を変化させて浮水槽を上昇・下降させるガイド付浮水部Ａと、上部水槽と下部水槽との間に水車式発電機を取付けかつ水圧管を取付けてなる発電用水循環による水車式発電部Ｂと、前記上下部水槽の外部に給排水パイプ及びバブルを複数の中間水槽と連接させかつ水槽下部に水槽全排水用バルブを用いて水槽内の浮力用水を全排水槽に保守用に排出してなるパイプ付揚水部Ｃと、前記水槽に給排水パイプ及びバルブを複数の中間水槽と連接させて水槽内の浮力用水を中間水槽と水槽の相互の浮力用水の放流・取入れにより水槽内の水位を変化させかつ下部排水槽に残留した浮力用水を揚水ポンプを用いて上部給水槽へ揚水する揚水管で連接してなる揚水式給排水部Ｄとから構成され、前記浮水槽の浮水槽受水槽部の排水バルブを垂直に複数設けることにより浮水槽受水槽部の排水バルブの高さが上部水槽の上縁にきたときに浮水槽水バルブを下位から順次開放し発電用水が上部水槽に順次排出されて浮水槽の総重量が減少し浮水槽を更に上昇させ、かつ中間水槽と中間水槽との間隔を詰めることにより中間水槽の容量を小さくさせ同時に下部水槽の容量も小さくさせて上部給水槽への揚水ポンプの容量も小さくさせることを可能にしたことを特徴とする液体浮力を利用した揚水式発電装置であるから、浮水槽受水槽部の順次排水により浮水槽の総重量が減小して浮水槽を更に上昇させることができ、しかも中間水槽の多数化小容量化により上部給水槽へ揚水するための揚水ポンプの容量を小さくすることができる。
更に、本発明の実施形態は前記ガイド付浮水部Ａが長方形又は円形の水槽と浮水槽との間に空間を設けかつ浮水槽の下部に密閉空間部を設けて重層にしてなり、また前記水車式発電部Ｂが水圧管を取付けた上部水槽と下部水槽排水バルブを付設した下部水槽とを設け該上下水槽間に水車と発電機を取付けて下部水槽内の発電に要した水を蓄えてなり、また前記パイプ付揚水部Ｃが浮水槽内に複数個の排水バルブを内設しかつ前記下部水槽の排水バルブと浮水槽が最下位置のときの浮水槽受水槽と連結し、更に水槽の下部に水槽全排水用バルブを付設し全排水槽に排水してなり、また前記揚水式給排水部Ｄが複数個の中間水槽を配設しかつ水槽に給排水バルブを介して連結し更に揚水ポンブを介して揚水する揚水管と連結して下部排水槽の水を上部給水槽に送水しかつ水槽と浮水槽との間に設けた空間に給排水してなる液体浮力を利用した揚水式発電装置であるから上部水槽に常時貯水ができた円滑な発電をすることができ、しかも容量の水を短時間に排出することが可能となる。
【００１１】
【実施例】
以下、図面に従って本発明の実施例について説明する。
【００１２】
図１と図２は本発明の液体浮力を利用した揚水式発電装置を示したものであり、Ａがガイド付浮水部でＢが水車式発電部でＣがパイプ付揚水部でＤが揚水式給排水部である。
【００１３】
ガイド付浮水部Ａは、長方形の水槽１と浮水槽２の下部に浮水槽密閉空間部３を設けて重層しかつ水槽１の内壁隅部にレール又はコロ付のガイド５が取付けてられている。また水車式発電部は、水圧管９の取付けた上部水槽８と下部水槽排水バルブ１２を付設した下部水槽７とを設け、この上下水槽７、８間に水車１０と発電機１１を取付けて下部水槽７内の発電に要した水を蓄える構成になっている。また、パイプ付揚水部Ｃは、浮水槽２内に複数個の排水バルブ６を内設しかつ前記下部水槽７の排水バルブ１２と浮水槽が最下位置のときの浮水槽受水槽部と連結し、更に水槽１の下部に水槽全排水用バルブ２３を付設し全排水槽に排水する構成になっている。また揚水式給排水部Ｄは、複数個の給排水排槽１３、１５、２０を配設しかつ水槽１に給排水バルブ１４、１６、１７、２１を介して連結し、更に揚水ポンブ１８を介して揚水する揚水管１９と連結して下部排水槽１３の水を上部給水槽２０に送水しかつ水槽１に給排水する構成になっている。
【００１４】
更に前記浮水槽の密閉空間部３に浮力を与え浮水槽２の受水槽部４に揚水する水を収容し、かつ水槽１と連結されている給排水バルブ１６、１７を介して水槽１内の水を中間水槽１５へ移動させ水槽１内の水位を調整して浮水槽２を上下移動させる構成になっている。また前記揚水式発電機構において浮水槽２の高さが上部水槽８の上縁に揚水されたときに浮水槽の排水バルブ６を開放して浮水槽受水槽部４内の水を上部水槽８へ順次排出し、一方浮水槽２が最下位置にしたときに下部排水槽１３内の水を上部給水槽２０へ揚水する構成になっている。以下、各図により更に具体的な構成について説明する。
【００１５】
図３は浮水槽受水槽部４を満水にして中間水槽１５から水槽１内へ注水する状態を示したものであり、また図４は順次かつ同時に下位の中間水槽１５から水槽１内へ注入して浮水槽２の浮上させる状態を示したものであり、また図５は上部水槽８の上端に達した浮水槽排水バルブ６を開いて上部水槽８へ排出した状態を示したものであり、また図６は浮水槽受水槽部４の水を全部排水して上部水槽８と水車１０の落差を利用して発電する状態を示したものであり、また図７は水槽１内の水を順次かつ同時に上位の中間水槽１５へ注入して浮水槽２の下降状態を示したものであり、また図８水槽１内の水を下部排水槽１３へ排水して浮水槽２を最下位まで下降させた状態を示したものであり、更に図９は下部排水槽１３内の水を揚水パイプで上部給水槽２０への揚水状態を示したものである。
【００１６】
更に各図示された状態について説明すれば、まず図２に示すように水槽１内部に下部に浮水槽密閉空間部３と上部に垂直に複数個の浮水槽排水バルブ６を付けた浮水槽受水槽部４からなる浮水槽２を入れ、一方水槽１の上端より上に下部水槽７を設け上部水槽８から水圧管９を通して水車１０と発電機１１とにより発電に要した水を蓄える。ついで、浮水槽受水槽部４内が無水状態で浮水槽２が浮力を受け始めるときの水槽１内の水面の高さに下部排水槽給水バルブ１４を取付け、その下に下部排水槽１３を設置するとともに、その付近の揚水ポンプ１８を設置する。更に、水槽１の上端より上に上部給水排水バルブ２１を取付け、その上に上部給水槽２０を設置する。更に、上部給水槽２０と下部排水槽１３の間に上部に給水バルブ１６を下部に排水バルブ１７を付けた中間水槽１５を垂直方向に複数個設置する。なお、全排水槽２２と水槽全排水用バルブ２３はメンテナンス用の設備である。更に、図３に示すように全中間水槽１５と上部給水槽２０に注水されている状態で下部水槽排水バルブ１２を開放し、下部水槽７から浮水槽受水槽部４へ給水して満水状態にする。満水になったら中間水槽１５の中間水槽排水バルブ１７を下から順次かつ同時に開放し水槽１内へ排水し、水槽１内の水位が上がると浮力付浮水槽２は徐々に浮き上がってくる。更に、図４に示すように中間水槽１５の中間水槽排水バルブ１７を更に下から順次かつ同時に解放すると、水槽１内の水位が上がり浮水槽２の上端は上部水槽８へ近づいてくる。更に、図５に示すように上位の浮水槽排水バルブ６が上部水槽８の上端により上にきたときにその浮水槽排水バルブ６を開放し浮水槽受水槽部４内の水を上部水槽８へ排水すると、浮水槽受水槽部４内の水量が減ることにより浮水槽２の総重量が減り浮水槽２は更に上昇する。更に、図６に示すように前記同様にして下位の浮水槽排水バルブ６が上部水槽８の上端より上にきたときにその浮水槽排水バルブ６を順次開放し、浮水槽受水槽４内の水を上部水槽８へ排水して浮水槽２を更に上昇させる。他方、浮水槽２の自重等があるので上位の中間水槽１５の中間水槽バルブ１７及び上部給水槽２０の上部給水槽排水バルブ２１を開放して浮水槽受水槽部４内の水を全部排水する。そして、上部水槽８に蓄積された水を上部水槽８から水圧管９を通して水車１０と発電機１１により発電する。更に、図７に示すように浮水槽受水槽部４内の水を全排水した浮水槽２を下降させるため、中間水槽１５の中間水槽給水バルブ１６を上から順次かつ同時に開放して水槽１内の水を中間水槽１５へ排水すると水槽１内の水位が下がり浮水槽２は下降する。更に、図８に示すように上記の操作を続け更に下部排水槽給水バルブ１４を開放し水槽１内の水を下部排水槽１３へ排水して浮水槽２を最下位まで下げる。更に、図９に示すように下部排水槽１３内の水を揚水ポンプ１８で上部給水槽２０へ揚水して下部排水槽１３内を空にする。以上で一工程が終了し、この工程を連続操作する。なお、各給排水バルブの開閉は液面リレーと電磁弁の操作により行い、浮水槽排水バルブ６と下部水槽排水バルブ１２の吐出管部分はフレキシブルパイプを用いて各水槽と吐出管との干渉を避けるように構成されている。
【００１７】
なお、図１０は大量の容水を短時間に給水排水するために水槽と中間水槽とを直結させた揚水式発電機構を示したものある。図中、２４は浮水槽排水門、２５は水門電動操作器、２６は防水カバー、２７は排水鍔、２８は中間水槽給水門、２９は中間水槽排水門である。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されているので、次のような多くの効果を有する。
ア、水槽の内壁にレール又はコロのガイドを設けることにより、浮水槽の移動時横ブレを少なくし安定した移動が行える。
イ、水槽内の水面の調整は水槽と中間水槽との水量の移動によるものであるから、下位の中間水槽から上位の中間水槽間は水面の上昇・降下にかかわらず上流から下流への流体の移動のみで、しかもこれに要するエネルギーは給排水バルブの開閉に要する電磁弁の消費電力のみであり微少である。
ウ、浮水槽の浮水槽排水バルブを垂直に複数設けることにより、浮水槽排水バルブの高さが上部水槽の上緑にきたときに浮水槽排水バルブを開放し浮水槽受水槽部内の水を上部水槽に順次排出するので、これにより浮水槽の総重量が減少して浮水槽を更に上昇させることができる。
エ、下位の中間水槽と中間水槽は間隔を詰めることにより、その容量を小さくすることができるのでこれにより下部排水槽の容量も小さくなる。その結果、上部給水槽へ揚水するための揚水ポンプの容量を小さくすることができる。
オ、水槽・浮水槽・中間水槽等のセットを上部水槽と下部水槽との周囲に複数配置することにより、上部水槽に常時貯水することができるので円滑な発電が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液体浮力を利用した揚水式発電装置を示した説明概要図。
【図２】本発明装置の要部を示した説明概要図。
【図３】本発明装置の使用状態を示した説明概要図。
【図４】本発明装置の使用状態を示した説明概要図。
【図５】本発明装置の使用状態を示した説明概要図。
【図６】本発明装置の使用状態を示した説明概要図。
【図７】本発明装置の使用状態を示した説明概要図。
【図８】本発明装置の使用状態を示した説明概要図。
【図９】本発明装置の使用状態を示した説明概要図。
【図１０】本発明装置の電磁弁を水門とした説明概要図。
【符号の説明】
１  水槽                            ２  浮水槽
３  浮水槽密閉空間部                ４  浮水槽受水槽部
５  ガイド                          ６  浮水槽排水バルブ
７  下部水槽                        ８  上部水槽
９  水圧管                          １０  水車
１１  発電機                        １２  下部水槽排水バルブ
１３  下部排水槽                    １４  下部排水槽給水バルブ
１５  中間水槽                      １６  中間水槽給水バルブ
１７  中間水槽排水バルブ            １８  揚水ポンプ
１９  揚水管                        ２０  上部給水槽
２１  上部給水槽排水バルブ          ２２  全排水槽
２３  水槽全排水用バルブ            ２４  浮水槽排水門
２５  水門電動操作器                ２６  防水カバー
２７  排水鍔                        ２８  中間水槽給水門
２９  中間水槽排水門
Ａ  ガイド付浮水部                  Ｂ  水車式発電部
Ｃ  パイプ付揚水部                  Ｄ  揚水式給排水部
【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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