水流等逆流循環システム及び水力発電機
【課題】 本願発明は、一定量の水を繰返し、循環させる水流逆流循環システムを供給すること、これに水力発電機を備えつけること、よって、揚水発電機として発電効率の高いものを供給することを課題とする。
【解決手段】 最初に水を蓄えた貯水槽から、弁付き流入口を経て逆流防止用タンクに流入させた水を気体収容タンクの真空ポンプ等の吸気・排気に伴う浮き沈み運動により、導水管内へ逆流させることで、水を循環させる、これにより水力発電機と共に用いた場合、発電しながら揚水できる。
【解決手段】 最初に水を蓄えた貯水槽から、弁付き流入口を経て逆流防止用タンクに流入させた水を気体収容タンクの真空ポンプ等の吸気・排気に伴う浮き沈み運動により、導水管内へ逆流させることで、水を循環させる、これにより水力発電機と共に用いた場合、発電しながら揚水できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、水力発電、下水処理施設、河川の水流分岐設備等の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
【先行技術文献】
従来の揚水発電は揚水時に電力を消費するのみであった。また、これを改善すべく「気泡ポンプ揚水式複合水力発電装置」なるものがある（出願番号２００６−０５１８７９）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本願発明は揚水するために必要なエネルギーを水力発電によって賄い、更に発電したエネルギーの方が、揚水に必要なエネルギーよりも高まるようにすることを課題とする。水枯れの季節でも、一定量確保した水を繰返し、発電に利用することも課題とする。
【０００４】
また、河川の無い場所でも発電機を設置することを課題とする。
【０００５】
更に水を斜面地でも循環させることで、ろ過器等と併用し、省スペースで下水処理施設を提供することを課題とする。公園等の噴水に発電しながら、利用することも課題とする。
【発明の効果】
【０００６】
ダムや河川を必要とせず、水力発電設備を設けられる。揚水するためのエネルギーより高い発電エネルギーを得られる。水枯れの季節でも一定量の水を繰返し、発電に利用できる。
【０００７】
斜面地でも省スペースで下水処理施設を設けることができる。
【０００８】
公園等の噴水に循環システムとして利用でき、更に発電も可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
［請求項１について］
図１に示す符号１の貯水槽に蓄えた水を符号２の逆流用タンクに符号３の弁付き流入口を通じて流入させる。符号２の逆流用タンクに一定量の水が蓄えられると当該水量に応じて符号７の気体収容タンクが浮き上がる。
符号７の気体収容タンクは符号５に示す如く、少なくとも１つの弁付き吸気・排気口が設けてあり、浮き上がりのピーク時は気体を外に逃がさないよう閉じられた状態でなければならない。また符号７の気体収容タンクには、下部適所に符号６のような重りが設けてある。気体収容タンク内の気体と重りのバランスで符号２の逆流用タンク内に気体収容タンクを浮かせ、符号４の真空ポンプによる排気により、気体収容タンクを沈ませるというものである。
即ち、符号４の真空ポンプを作動させ、符号５の弁付き吸気・排気口を通じて、符号７の気体収容タンクから排気すると符号６の重りの重量により、符号７の気体収容タンクが下方へ動き、符号２の逆流用タンクに蓄えられた水が、符号８の導水管を通じて上方へ流れる。符号８の導水管は、符号１の貯水槽の水面位置より高い位置で、水が下方へ流れるように曲げてあるので、水は符号１の貯水槽へ戻ってくることになる。符号７の気体収容タンクを沈ませ、水を符号８の導水管へ押し出す時、符号３の弁が閉じているべきことは、必須要件である。なお、符号６の重りを設けず、符号７の気体収容タンク自体の重さを適度にし、中に収容する気体とでバランスを取ることも可能である。
【００１０】
また、符号７の気体収容タンク内の適所にしきりを設け、完全に気体を密封した部屋と真空排気・吸気を行う部屋とに分けることで、真空排気量を真空ポンプで調整しなくとも、一定量の排気・吸気を円滑に行える。これにより符号６の重りと完全に気体を密封した部屋内の気体とのバランスが保たれ、符号７の気体収容タンクの浮き沈みある程度、一定に保つことができる。
［請求項２について］
請求項１の発明の実施において、水が図１における符号８の導水管を通じて、上方へ流れ、下方へ流れるように転じさせた際の適所において、符号９の如く、水力発電機を設ける。
これにより、一旦、発電に用いた水を符号１の貯水槽から符号２の逆流用タンク及び符号８の導水管を経て、何度も符号１の貯水槽に循環させながら、有効利用できる。
【００１１】
なお、符号７の気体収容量が多ければ、多い程、符号６の重りを重くしないとバランスが取れないが、その分だけ、符号２の逆流用タンク内の水を多く、符号８の導水管に押し出すことができる。
［請求項３について］
物体の浮力は当該物体の体積に応じて変化することから、符号７の気体収容タンクの底部を除く少なくとも一部を気体の注入又は排気に応じて、変形させることで、符号７の気体収容タンクの浮き沈みをより高速に行うことができる。そのために、図１の符号７の気体収容タンクの変形部分をＰ．Ｅなどの素材にすることや蛇腹形状とすることが考えられる。
［請求項４について］
図２における符号４の気体送入用ポンプによって、符号８の気体収容タンク内に気体を充満させ、同気体収容タンクを浮かせることができる。この時、符号７の排気筒の弁は閉じていなければならない。符号２の逆流用タンクから符号９の導水管へ水を押し出す時は、符号７の排気筒の弁を開くこととする。そうすると符号８の気体収容タンクは可撓性（かぎょうせい）ある変形可能な素材を用いているので、符号６の重りによって、符号８の気体収容タンクが沈み始めると共に、中の気体が抜け、小さく変形する。一方、符号８の気体収容タンクが沈み切った後は、符号７の排気筒の弁を閉じ、符号４の気体送入用ポンプで気体を注入することになる。
すると符号８の気体収容タンクは、その素材の可撓性により、ポンプの気体注入に応じて、大きく変形する。これら一連の操作により、符号８の気体収容タンクの浮き沈みを気体送入用ポンプでも高速に行える。なお、符号８の気体収容タンクの変形部分は蛇腹形状とすることも考えられる。
［請求項５について］
図１における気体収容タンク内の気体の注入及び排気を真空ポンプと気体送入用ポンプの併用で行えば、より高速に符号７の気体収容タンクの浮き沈みを完遂することができる。
［請求項６について］
図３における符号１の貯水槽から、符号３の弁付き流入口を通じて符号２の逆流用タンク内に蓄えた水を符号１０の導水管内へ上方へ流すという点は、請求項１ないし５の発明と同様である。しかし請求項１ないし５の発明にあっては、逆流用タンク内の水の上に浮かぶ気体収容タンクが逆流させる水との関係でピストンの役目を果たすので、浮き沈みのバランスとの兼ね合い上、逆流させる水の質量が気体収容タンクのピストン力の限界を決めてしまう。
本請求項６の発明は、図３における符号４の重液収容タンクに水より重い液体を収容することに特徴がある。これにより、符号５の気体収容タンクは、当該「水より重い液体」との関係で、浮き沈みのピストン力を得ることになり、その力は符号５の気体収容タンクの底部から連結された符号７のピストン底部にそのまま伝えられる。
よって、請求項１ないし５の発明に比べ、符号２の逆流用タンク内から、多くの水を符号１０の導水管へ逆流させることができる点が、新たな技術的効果となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】 図１は真空ポンプを用いた水流等逆流循環システム付き水力発電機の全体図を表す。
【図２】 図２は気体送入用ポンプを用いた水流等逆流循環システム付き水力発電機の全体図を表す。
【図３】 図３は、逆流用タンクと別個に重液収容タンクを設けた水流等逆流循環システム付き発電機の全体図を表す。
【符号の説明】
【００１３】
［図１について］
符号１、 貯水槽
符号２、 逆流用タンク
符号３、 弁付き流入口
符号４、 真空ポンプ
符号５、 弁付き吸気・排気口
符号６、 重り
符号７ 気体収容タンク
符号８ 導水管
符号９ 水力発電機
［図２について］
符号１ 貯水槽
符号２ 逆流用タンク
符号３ 弁付き送入口
符号４ 気体送入用ポンプ
符号５ 弁付き吸気口
符号６ 重り
符号７ 弁付き排気筒
符号８ 気体収容タンク
符号９ 導水管
符号１０ 水力発電機
［図３について］
符号１ 貯水槽
符号２ 逆流用タンク
符号３ 弁付き流入口
符号４ 重液収容タンク
符号５ 気体収容タンク
符号６ 重り
符号７ 逆流用ピストン底部
符号８ 弁付き吸気・排気口
符号９ 真空ポンプ
符号１０ 導水管
符号１１ 水力発電機
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、水力発電、下水処理施設、河川の水流分岐設備等の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
【先行技術文献】
従来の揚水発電は揚水時に電力を消費するのみであった。また、これを改善すべく「気泡ポンプ揚水式複合水力発電装置」なるものがある（出願番号２００６−０５１８７９）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本願発明は揚水するために必要なエネルギーを水力発電によって賄い、更に発電したエネルギーの方が、揚水に必要なエネルギーよりも高まるようにすることを課題とする。水枯れの季節でも、一定量確保した水を繰返し、発電に利用することも課題とする。
【０００４】
また、河川の無い場所でも発電機を設置することを課題とする。
【０００５】
更に水を斜面地でも循環させることで、ろ過器等と併用し、省スペースで下水処理施設を提供することを課題とする。公園等の噴水に発電しながら、利用することも課題とする。
【発明の効果】
【０００６】
ダムや河川を必要とせず、水力発電設備を設けられる。揚水するためのエネルギーより高い発電エネルギーを得られる。水枯れの季節でも一定量の水を繰返し、発電に利用できる。
【０００７】
斜面地でも省スペースで下水処理施設を設けることができる。
【０００８】
公園等の噴水に循環システムとして利用でき、更に発電も可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
［請求項１について］
図１に示す符号１の貯水槽に蓄えた水を符号２の逆流用タンクに符号３の弁付き流入口を通じて流入させる。符号２の逆流用タンクに一定量の水が蓄えられると当該水量に応じて符号７の気体収容タンクが浮き上がる。
符号７の気体収容タンクは符号５に示す如く、少なくとも１つの弁付き吸気・排気口が設けてあり、浮き上がりのピーク時は気体を外に逃がさないよう閉じられた状態でなければならない。また符号７の気体収容タンクには、下部適所に符号６のような重りが設けてある。気体収容タンク内の気体と重りのバランスで符号２の逆流用タンク内に気体収容タンクを浮かせ、符号４の真空ポンプによる排気により、気体収容タンクを沈ませるというものである。
即ち、符号４の真空ポンプを作動させ、符号５の弁付き吸気・排気口を通じて、符号７の気体収容タンクから排気すると符号６の重りの重量により、符号７の気体収容タンクが下方へ動き、符号２の逆流用タンクに蓄えられた水が、符号８の導水管を通じて上方へ流れる。符号８の導水管は、符号１の貯水槽の水面位置より高い位置で、水が下方へ流れるように曲げてあるので、水は符号１の貯水槽へ戻ってくることになる。符号７の気体収容タンクを沈ませ、水を符号８の導水管へ押し出す時、符号３の弁が閉じているべきことは、必須要件である。なお、符号６の重りを設けず、符号７の気体収容タンク自体の重さを適度にし、中に収容する気体とでバランスを取ることも可能である。
【００１０】
また、符号７の気体収容タンク内の適所にしきりを設け、完全に気体を密封した部屋と真空排気・吸気を行う部屋とに分けることで、真空排気量を真空ポンプで調整しなくとも、一定量の排気・吸気を円滑に行える。これにより符号６の重りと完全に気体を密封した部屋内の気体とのバランスが保たれ、符号７の気体収容タンクの浮き沈みある程度、一定に保つことができる。
［請求項２について］
請求項１の発明の実施において、水が図１における符号８の導水管を通じて、上方へ流れ、下方へ流れるように転じさせた際の適所において、符号９の如く、水力発電機を設ける。
これにより、一旦、発電に用いた水を符号１の貯水槽から符号２の逆流用タンク及び符号８の導水管を経て、何度も符号１の貯水槽に循環させながら、有効利用できる。
【００１１】
なお、符号７の気体収容量が多ければ、多い程、符号６の重りを重くしないとバランスが取れないが、その分だけ、符号２の逆流用タンク内の水を多く、符号８の導水管に押し出すことができる。
［請求項３について］
物体の浮力は当該物体の体積に応じて変化することから、符号７の気体収容タンクの底部を除く少なくとも一部を気体の注入又は排気に応じて、変形させることで、符号７の気体収容タンクの浮き沈みをより高速に行うことができる。そのために、図１の符号７の気体収容タンクの変形部分をＰ．Ｅなどの素材にすることや蛇腹形状とすることが考えられる。
［請求項４について］
図２における符号４の気体送入用ポンプによって、符号８の気体収容タンク内に気体を充満させ、同気体収容タンクを浮かせることができる。この時、符号７の排気筒の弁は閉じていなければならない。符号２の逆流用タンクから符号９の導水管へ水を押し出す時は、符号７の排気筒の弁を開くこととする。そうすると符号８の気体収容タンクは可撓性（かぎょうせい）ある変形可能な素材を用いているので、符号６の重りによって、符号８の気体収容タンクが沈み始めると共に、中の気体が抜け、小さく変形する。一方、符号８の気体収容タンクが沈み切った後は、符号７の排気筒の弁を閉じ、符号４の気体送入用ポンプで気体を注入することになる。
すると符号８の気体収容タンクは、その素材の可撓性により、ポンプの気体注入に応じて、大きく変形する。これら一連の操作により、符号８の気体収容タンクの浮き沈みを気体送入用ポンプでも高速に行える。なお、符号８の気体収容タンクの変形部分は蛇腹形状とすることも考えられる。
［請求項５について］
図１における気体収容タンク内の気体の注入及び排気を真空ポンプと気体送入用ポンプの併用で行えば、より高速に符号７の気体収容タンクの浮き沈みを完遂することができる。
［請求項６について］
図３における符号１の貯水槽から、符号３の弁付き流入口を通じて符号２の逆流用タンク内に蓄えた水を符号１０の導水管内へ上方へ流すという点は、請求項１ないし５の発明と同様である。しかし請求項１ないし５の発明にあっては、逆流用タンク内の水の上に浮かぶ気体収容タンクが逆流させる水との関係でピストンの役目を果たすので、浮き沈みのバランスとの兼ね合い上、逆流させる水の質量が気体収容タンクのピストン力の限界を決めてしまう。
本請求項６の発明は、図３における符号４の重液収容タンクに水より重い液体を収容することに特徴がある。これにより、符号５の気体収容タンクは、当該「水より重い液体」との関係で、浮き沈みのピストン力を得ることになり、その力は符号５の気体収容タンクの底部から連結された符号７のピストン底部にそのまま伝えられる。
よって、請求項１ないし５の発明に比べ、符号２の逆流用タンク内から、多くの水を符号１０の導水管へ逆流させることができる点が、新たな技術的効果となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】 図１は真空ポンプを用いた水流等逆流循環システム付き水力発電機の全体図を表す。
【図２】 図２は気体送入用ポンプを用いた水流等逆流循環システム付き水力発電機の全体図を表す。
【図３】 図３は、逆流用タンクと別個に重液収容タンクを設けた水流等逆流循環システム付き発電機の全体図を表す。
【符号の説明】
【００１３】
［図１について］
符号１、 貯水槽
符号２、 逆流用タンク
符号３、 弁付き流入口
符号４、 真空ポンプ
符号５、 弁付き吸気・排気口
符号６、 重り
符号７ 気体収容タンク
符号８ 導水管
符号９ 水力発電機
［図２について］
符号１ 貯水槽
符号２ 逆流用タンク
符号３ 弁付き送入口
符号４ 気体送入用ポンプ
符号５ 弁付き吸気口
符号６ 重り
符号７ 弁付き排気筒
符号８ 気体収容タンク
符号９ 導水管
符号１０ 水力発電機
［図３について］
符号１ 貯水槽
符号２ 逆流用タンク
符号３ 弁付き流入口
符号４ 重液収容タンク
符号５ 気体収容タンク
符号６ 重り
符号７ 逆流用ピストン底部
符号８ 弁付き吸気・排気口
符号９ 真空ポンプ
符号１０ 導水管
符号１１ 水力発電機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
図１における符号１の請求項１の脇に備えた符号２の逆流用タンクに符号３の弁を通じて符号１の貯水槽から流入させた水を符号４の真空ポンプ及び符号５の弁と連結し、かつ内部に符号６の重りを備えた符号７の気体収容タンクをピストン状に浮き沈みさせることにより、符号８の導水管内を逆流させた符号１の貯水タンクに流入させることを特徴とする発明
【請求項２】
請求項１の発明において図１における符号８の導水管内を逆流した水が下降に転じる際の適所に符号９の水力発電機を設け、循環水を繰り返し、発電に用いることを特徴とする発明
【請求項３】
請求項１又は２の発明において、図１における符号７の気体収容タンクの体積を気体の注入又は排気に応じて変化させられることを特徴とする発明
【請求項４】
請求項１又は２の発明において、図１における符号４の真空ポンプに代えて、図２における符号４の気体送入用ポンプ及び符号７の弁付き排気筒を設け、かつ、符号８の気体収容タンクの体積を気体の注入又は排気に応じて変化させられることを特徴とする発明
【請求項５】
請求項１又は２の発明において、真空ポンプと気体送入用ポンプを併用することを特徴とする発明
【請求項６】
請求項１ないし５の発明において、図３における符号２の逆流用タンクと符号４の重液収容タンクを別個に設け、符号４の重液収容タンク内に、水より重い液体を収容したことを特徴とする発明
【請求項１】
図１における符号１の請求項１の脇に備えた符号２の逆流用タンクに符号３の弁を通じて符号１の貯水槽から流入させた水を符号４の真空ポンプ及び符号５の弁と連結し、かつ内部に符号６の重りを備えた符号７の気体収容タンクをピストン状に浮き沈みさせることにより、符号８の導水管内を逆流させた符号１の貯水タンクに流入させることを特徴とする発明
【請求項２】
請求項１の発明において図１における符号８の導水管内を逆流した水が下降に転じる際の適所に符号９の水力発電機を設け、循環水を繰り返し、発電に用いることを特徴とする発明
【請求項３】
請求項１又は２の発明において、図１における符号７の気体収容タンクの体積を気体の注入又は排気に応じて変化させられることを特徴とする発明
【請求項４】
請求項１又は２の発明において、図１における符号４の真空ポンプに代えて、図２における符号４の気体送入用ポンプ及び符号７の弁付き排気筒を設け、かつ、符号８の気体収容タンクの体積を気体の注入又は排気に応じて変化させられることを特徴とする発明
【請求項５】
請求項１又は２の発明において、真空ポンプと気体送入用ポンプを併用することを特徴とする発明
【請求項６】
請求項１ないし５の発明において、図３における符号２の逆流用タンクと符号４の重液収容タンクを別個に設け、符号４の重液収容タンク内に、水より重い液体を収容したことを特徴とする発明
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−１０６４３７（Ｐ２０１１−１０６４３７Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７９８８２（Ｐ２００９−２７９８８２）
【出願日】平成２１年１０月３０日（２００９．１０．３０）
【出願人】（５００２００４９８）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月３０日（２００９．１０．３０）
【出願人】（５００２００４９８）
【Ｆターム（参考）】
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