液体浮力を利用した揚水式発電装置
【課題】液体浮力を利用し発電用水を揚水させるのに要するエネルギーを循環させて有効利用する。
【解決手段】本発明の液体浮力を利用した揚水式発電装置は、有底筒状の水槽１、浮水槽浮力用密閉空間部３および発電用水揚水槽部４からなる浮水槽２、ならびにガイド部材５からなるガイド付浮水部Ａと、水圧管９を付設してなる上部発電用水槽８、水車１０および発電機１１、ならびに下部発電用水槽７からなる水車式発電部Ｂと、上部浮力用水槽２０、複数の中間浮力用水槽１５および下部浮力用水槽１３からなる浮力用水給排水部Ｃと、揚水管１９および揚水ポンプ１８からなるパイプ付揚水部Ｄとを備える。
【解決手段】本発明の液体浮力を利用した揚水式発電装置は、有底筒状の水槽１、浮水槽浮力用密閉空間部３および発電用水揚水槽部４からなる浮水槽２、ならびにガイド部材５からなるガイド付浮水部Ａと、水圧管９を付設してなる上部発電用水槽８、水車１０および発電機１１、ならびに下部発電用水槽７からなる水車式発電部Ｂと、上部浮力用水槽２０、複数の中間浮力用水槽１５および下部浮力用水槽１３からなる浮力用水給排水部Ｃと、揚水管１９および揚水ポンプ１８からなるパイプ付揚水部Ｄとを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体浮力を利用した揚水式発電装置に関する。詳しくは、浮力用水の水位を変化させることにより浮力用水が浮水槽に与える浮力を利用して浮水槽を昇降させ、浮水槽の上部の発電用水を上部発電用水槽に移動させる液体浮力を利用した揚水式発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の揚水式発電装置としては、揚水ポンプまたはバケット等による装置が一般的であったが、本願出願人は、液体浮力を利用した新たな揚水式発電装置をすでに提案した（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３４９５１５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、液体の比重より小さい比重を持つ物体を液体に浮かべると、物体は浮力を受け、液面が上昇すると物体も上昇し、液面が下降すると物体も下降する。液面を昇降させるのに要する液体のエネルギーは上昇と下降とで同量であり、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。
【０００５】
本発明の目的は、上述の点に鑑み、浮水槽浮力用密閉空間部の上に発電用水揚水槽部を設けた浮水槽をガイド部材により昇降自在に案内するとともに、水槽からの浮力用水の排水により浮水槽を下降させて下部発電用水槽から発電用水揚水槽部への排水を可能にするとともに、浮力用水の水槽への給水により浮水槽を上昇させて発電用水揚水槽部から上部発電用水槽への発電用水の給水を可能にするようにした揚水式発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置は、複数の中間浮力用水排水バルブおよび下位浮力用水排水バルブを付設する有底筒状の水槽、該水槽に浮水用水間隙を介して昇降自在に遊嵌する浮水槽浮力用密閉空間部および該浮水槽浮力用密閉空間部の上に載置されてなり上下に複数の発電用水給水バルブを付設する発電用水揚水槽部からなる浮水槽、ならびに該浮水槽を昇降自在に案内するガイド部材からなるガイド付浮水部Ａと、前記ガイド付浮水部Ａの側方の前記水槽より上位となる位置に配置され、水圧管を付設してなる上部発電用水槽、前記水圧管に放流される発電用水により発電をする水車および発電機、ならびに該水車および発電機により発電に使用された発電用水を貯水し上下に複数の発電用水排水バルブを付設する下部発電用水槽からなる水車式発電部Ｂと、前記ガイド付浮水部Ａの前記水槽の側方に配置され、前記水槽に浮力用水を給水する上部浮力用水給水バルブを付設する上部浮力用水槽、前記水槽に浮力用水を給水する中間浮力用水給水バルブを付設するとともに前記水槽に付設された中間浮力用水排水バルブから浮力用水を排水される複数の中間浮力用水槽、および前記水槽に浮力用水を給水する浮力用水給水バルブを付設するとともに前記水槽に付設された下部浮力用水排水バルブから浮力用水を排水される下部浮力用水槽からなる浮力用水給排水部Ｃと、前記下部浮力用水槽と前記上部浮力用水槽とを連結する揚水管、および該揚水管を通じて前記下部浮力用水槽に貯水した浮力用水を前記上部浮力用水槽へ揚水する揚水ポンプからなるパイプ付揚水部Ｄとを備え、前記上部浮力用水槽および前記中間浮力用水槽から浮力用水を前記水槽に順次給水することにより前記浮水槽浮力用密閉空間部の浮力により前記浮水槽を上昇させ、前記発電用水揚水槽部が前記上部発電用水槽の上縁を越えたときに前記発電用水揚水槽部から発電用水を前記上部発電用水槽に給水し、前記発電用水揚水槽部の発電用水が前記上部発電用水槽に給水されて前記浮水槽の総重量が減少することにより前記浮水槽がさらに上昇し、前記上部発電用水槽から発電用水を前記水圧管を通じて放流させることにより前記水車および前記発電機により発電し、発電に使用された発電用水を前記下部発電用水槽に貯水し、前記水槽から前記中間浮力用水槽および前記下部浮力用水槽に浮力用水を順次排水することにより前記浮水槽を下降させ、前記発電用水揚水槽部が最下位に達したときに前記下部浮力用水槽に貯水された浮力用水を前記揚水ポンプにより前記揚水管を通じて前記上部浮力用水槽に揚水することを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置は、前記浮力用水給排水部Ｃの複数の中間浮力用水槽が、前記水槽の異なる側方に分散して配置されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置は、前記水車式発電部Ｂを共通にして、前記ガイド付浮水部Ａ、前記浮力用水給排水部Ｃおよび前記パイプ付揚水部Ｄからなる揚水装置部を複数設けるようにしたことを特徴する。
【０００９】
請求項４記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置は、前記上部浮力用水槽の前記上部浮力用水給水バルブおよび前記中間浮力用水槽の前記中間浮力用水給水バルブのそれぞれにマイクロ発電機を付設し、前記上部浮力用水槽および前記中間浮力用水槽から浮力用水を前記水槽に給水するときにも各マイクロ発電機により発電が行われることを特徴する。
【００１０】
請求項５記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置は、前記水槽の前記中間浮力用水排水バルブおよび前記下位浮力用水排水バルブのそれぞれにマイクロ発電機を付設し、前記水槽から浮力用水を前記中間浮力用水槽および前記下部浮力用水槽に排水するときにも各マイクロ発電機により発電が行われることを特徴する。
【００１１】
請求項６記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置は、前記浮水槽の浮水槽浮力用密閉空間部に、水素ガス,ヘリウムガス等の空気より軽い気体を封入してなることを特徴する。
【００１２】
請求項７記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置は、前記水槽の下部に全浮力用水排水バルブを付設し、前記水槽から浮力用水を全浮力用水排水槽に排水できるようにしたことを特徴する。
【発明の効果】
【００１３】
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。
【００１４】
（１） 本発明の液体浮力を利用した揚水式発電装置によれば、浮水槽浮力用密閉空間部の上に発電用水揚水槽部を設けた浮水槽をガイド部材により昇降自在に案内するとともに、水槽からの浮力用水の排水により浮水槽を下降させて下部発電用水槽から発電用水揚水槽部への発電用水の排水を可能にするとともに、浮力用水の水槽への給水により浮水槽を上昇させて発電用水揚水槽部から上部発電用水槽へ発電用水の給水を可能にするようにし、ガイド部材により浮水槽の昇降時の横ブレを少なくして、安定した昇降を行うことができる。
【００１５】
（２） 本発明の液体浮力を利用した揚水式発電装置によれば、水槽と上部浮力用水槽、中間浮力用水槽および下部浮力用水槽との間の浮力用水の移動のみで水槽内の浮力用水の水位を調整して浮水槽の昇降を行い、下部発電用水槽から上部発電用水槽への発電用水の揚水を実現することができるので、下部浮力用水槽から上部浮力用水槽への浮力用水の移動に要するきわめて少ないエネルギーで発電を行うことができる。なお、給排水バルブの開閉に要する電磁弁の消費電力が必要であるが、これに要するエネルギーは微少である。
【００１６】
（３） 本発明の液体浮力を利用した揚水式発電装置によれば、発電用水揚水槽部の発電用水給水バルブを垂直方向に複数設けることにより、発電用水給水バルブの高さ位置が上部発電用水槽の上縁を越えたときに発電用水給水バルブを開放して発電用水揚水槽部内の発電用水を上部発電用水槽に順次給水するので、これにより浮水槽の総重量が減少して浮水槽をさらに上昇させることができる。
【００１７】
（４） 本発明の液体浮力を利用した揚水式発電装置によれば、中間浮力用水槽間の間隔を詰めるとともに複数の中間浮力用水槽を水槽の異なる側方に分散して配置することにより、１つの中間浮力用水槽の容量を小さくすることができ、中間浮力用水槽の多数化小容量化により下部浮力用水槽の容量も小さくなる。その結果、下部浮力用水槽から浮力用水を上部浮力用水槽に揚水するための揚水ポンプの容量も小さくすることができる。
【００１８】
（５） 本発明の液体浮力を利用した揚水式発電装置によれば、水車式発電部Ｂを共通にして、ガイド付浮水部Ａ、浮力用水給排水部Ｃおよびパイプ付揚水部Ｄからなる揚水装置部を複数設けるようにしたので、一つの揚水装置部で浮水槽が上昇しているときに、他の揚水装置部で浮水槽が下降しているようにすることができ、複数の揚水装置部から上部発電用水槽に発電用水を交互に貯水することができる。これにより、１つの水車式発電部Ｂで連続的に円滑な発電をすることができるので、水車式発電部Ｂにおける発電を効率良く行うことができ、単位時間当たりの発電量を増加させることができる。
【００１９】
（６） 本発明の液体浮力を利用した揚水式発電装置によれば、上部浮力用水槽の上部浮力用水給水バルブおよび中間浮力用水槽の中間浮力用水給水バルブのそれぞれにマイクロ発電機を付設し、上部浮力用水槽および中間浮力用水槽から浮力用水を水槽に給水するときにも各マイクロ発電機により発電が行われるようにしたので、総発電量を増やすことができるとともに単位時間当たりの発電量を増やすことができる。
【００２０】
（７） 本発明の液体浮力を利用した揚水式発電装置によれば、水槽の中間浮力用水排水バルブおよび下位浮力用水排水バルブのそれぞれにマイクロ発電機を付設し、水槽から浮力用水を中間浮力用水槽および下部浮力用水槽に排水するときにも各マイクロ発電機により発電が行われるようにしたので、総発電量を増やすことができるとともに単位時間当たりの発電量を増やすことができる。
【００２１】
（８） 本発明の液体浮力を利用した揚水式発電装置によれば、浮水槽浮力用密閉空間部に水素ガス,ヘリウムガス等の空気より軽い気体を封入するようにしたので、浮水槽全体の比重を低下させることができ、発電用水揚水槽部により多量の発電用水を貯水して揚水することが可能になる。
【００２２】
（９） 本発明の液体浮力を利用した揚水式発電装置によれば、水槽の下部に全浮力用水排水バルブを付設し、水槽から浮力用水を全浮力用水排水槽に排水できるようにしたので、水槽の全浮力用水を全浮力用水排水槽に排水して、水槽内の清掃、修理等の保守を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例１に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置を示す斜視図。
【図２】本実施例１に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置の発電用水揚水槽部を無水状態にしてある初期状態を示す状態遷移図。
【図３】本実施例１に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置の発電用水揚水槽部、上部浮力用水槽および中間浮力用水槽を満水にした状態を示す状態遷移図。
【図４】本実施例１に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置の下位側の中間浮力用水槽から浮力用水を水槽内へ順次給水して浮水槽を上昇させる状態を示す状態遷移図。
【図５】本実施例１に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置の上部発電用水槽の上縁を越えた発電用水給水バルブを開いて発電用水揚水槽部内の発電用水を上部発電用水槽に給水する状態を示す状態遷移図。
【図６】本実施例１に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置の上部発電用水槽内の発電用水を放流して水車との落差を利用して発電する状態を示す状態遷移図。
【図７】本実施例１に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置の水槽内の浮力用水を上位側から中間浮力用水槽に順次排水して浮水槽を下降させる状態を示す状態遷移図。
【図８】本実施例１に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置の水槽内の浮力用水を下部浮力用水槽へ排水して浮水槽を最下位まで下降させる状態を示す状態遷移図。
【図９】本実施例１に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置の下部浮力用水槽内の浮力用水を揚水ポンプで揚水管を通じて上部浮力用水槽に揚水する状態を示す状態遷移図。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、本実施例１に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置における水槽、浮水槽浮力用密閉空間部および発電用水揚水槽部の関係を示す要部透過側面図および要部透過斜視図。
【図１１】本発明の実施例２に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置の要部を示す説明概要図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１および図２は、本発明の実施例１に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置の要部を示し、Ａがガイド付浮水部、Ｂが水車式発電部、Ｃが浮力用水給排水部、Ｄがパイプ付揚水部である。
【００２６】
ガイド付浮水部Ａは、複数の中間浮力用水排水バルブ１７および下位浮力用水排水バルブ１４を付設する有底四角筒状の水槽１と、水槽１に浮水用水間隙を介して昇降自在に遊嵌する浮水槽浮力用密閉空間部３および浮水槽浮力用密閉空間部３の上に載置されてなり上下に複数の発電用水給水バルブを付設する発電用水揚水槽部４からなる浮水槽２と、発電用水揚水槽部４を昇降自在に案内する直方体枠状のガイド部材５とから、その主要部が構成されている。
【００２７】
図１０を参照すると、浮水槽浮力用密閉空間部３は、水槽１に浮水用水間隙を介して昇降自在に遊嵌するような直方体状に形成さ、浮水槽浮力用密閉空間部３の上に外径が一回り大きい有底四角凹皿状の発電用水揚水槽部４が一体的に載置されている。浮水槽浮力用密閉空間部３は、水槽１内の浮力用水に浮かべられて浮水槽２の自重と発電用水揚水槽部４に貯水される発電用水の重量とに対向する浮力を生じさせる役目をする。なお、浮水槽浮力用密閉空間部３には、水素ガス,ヘリウムガス等の空気より軽い気体を封入するようにしてもよい。このようにすれば、浮水槽２全体の比重を低下させることができるので、発電用水揚水槽部４により多量の発電用水を貯水することが可能になる。発電用水揚水槽部４には、上部発電用水槽８に発電用水を給水する上下２つの発電用水給水バルブ６が付設されている。なお、水槽１の内壁に浮水槽浮力用密閉空間部３を昇降自在に案内するレールまたはコロ等でなるガイド（図示せず）が設けられている。また、ガイド部材５の内壁にも発電用水揚水槽部４を昇降自在に案内するレールまたはコロ（図示せず）等でなるガイドが設けられている。これらにより、浮水槽２の昇降時の横ブレを少なくして、安定した昇降を行うことができる。
【００２８】
水車式発電部Ｂは、ガイド部材５の一側方に配置され、水圧管９を斜め下方に垂下するように付設してなる上部発電用水槽８と、上部発電用水槽８から水圧管９を通じて放流される発電用水により発電をする水車１０および発電機１１と、水車１０および発電機１１により発電に使用された発電用水を貯水するとともに上下２つの発電用水排水バルブ１２を付設した下部発電用水槽７とから、その主要部が構成されている。なお、図２中の符号３１は浮水槽制御盤を、３２は発電機盤をそれぞれ示す。
【００２９】
浮力用水給排水部Ｃは、水槽１の左右両側方に分散して配置され、水槽１に浮力用水を給水する上部浮力用水給水バルブ２１を付設する上部浮力用水槽２０と、水槽１に浮力用水を給水する中間浮力用水給水バルブ１６を付設する複数の中間浮力用水槽１５と、下部浮力用水槽１３とから、その主要部が構成されている。中間浮力用水槽１５間の間隔を詰めるとともに複数の中間浮力用水槽１５を水槽１の左右両側方に分散して配置することにより、１つの中間浮力用水槽１５の容量を小さくすることができ、中間浮力用水槽１５の多数化小容量化により下部浮力用水槽１３の容量も小さくなる。その結果、下部浮力用水槽１３から浮力用水を上部浮力用水槽２０に揚水するための揚水ポンプ１８の容量も小さくなる。複数の中間浮力用水槽１５には、水槽１内の浮力用水が複数の中間浮力用水排水バルブ１７からそれぞれ排水されるようになっている。また、下部浮力用水槽１３には、水槽１内の浮力用水が下部浮力用水排水バルブ１４から排水されるようになっている。なお、上部浮力用水槽２０の上部浮力用水給水バルブ２１および中間浮力用水槽１５の中間浮力用水給水バルブ１６のそれぞれにマイクロ発電機３０を付設し、上部浮力用水槽２０および中間浮力用水槽１５から浮力用水を水槽１に給水するときにも各マイクロ発電機３０により発電が行われるようになっている。また、水槽１の中間浮力用水排水バルブ１７および下位浮力用水排水バルブ１４のそれぞれにマイクロ発電機３０を付設し、水槽１から浮力用水を中間浮力用水槽１５および下部浮力用水槽１３に排水するときにも各マイクロ発電機３０により発電が行われるようになっている。
【００３０】
なお、水槽１の下部には全浮力用水排水バルブ２３が付設されており、全浮力用水排水バルブ２３に対応して全浮力用水排水槽２２が配置されている。両者はメンテナンス用の設備であり、全浮力用水排水バルブ２３を開放して、水槽１内の浮力用水を全浮力用水排水槽２２に排水することにより、水槽１内の清掃、修理等の保守を容易に行うことが可能になる。
【００３１】
パイプ付揚水部Ｄは、下部浮力用水槽１３と上部浮力用水槽２０とを連結する揚水管１９と、揚水管１９を通じて下部浮力用水槽１３から浮力用水を上部浮力用水槽２０へ揚水する揚水ポンプ１８とから、その主要部が構成されている。
【００３２】
なお、各給排水バルブの開閉は液面リレーおよび電磁弁（ともに図示せず）の操作により行い、発電用水給水バルブ６および発電用水排水バルブ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物理的な干渉を避けるように構成されている。
【００３３】
次に、このように構成された本実施例１に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置の動作について説明する。
【００３４】
まず、図２に示すような発電用水揚水槽部４ならびに上部浮力用水槽２０および全ての中間浮力用水槽１５の無水状態から、図３に示すように、発電用水揚水槽部４に発電用水を外部から貯水するとともに、上部浮力用水槽２０および全ての中間浮力用水槽１５に浮力用水を外部から貯水する。このとき、浮水槽２が浮かばない程度に水槽１内にも若干の浮力用水を貯水しておいてもよい。
【００３５】
次に、図３に示すように、発電用水揚水槽部４内が発電用水で満水状態になるとともに上部浮力用水槽２０および全ての中間浮力用水槽１５内が浮力用水で満水状態になったならば、下位側から中間浮力用水槽１５の中間浮力用水給水バルブ１６を順次開放し、浮力用水を水槽１内へ順次給水する。すると、水槽１内の浮力用水の水位が次第に上がり、浮力用水から受ける浮力により浮水槽浮力用密閉空間部３が浮かんで、浮水槽２が徐々に上昇し始める。
【００３６】
続いて、図４に示すように、さらに上位側の中間浮力用水槽１５の中間浮力用水給水バルブ１６を順次開放すると、水槽１内の浮力用水の水位が上がり、浮水槽２が上昇して発電用水揚水槽部４がガイド部材５に案内されながら上昇することにより、発電用水を貯水する発電用水揚水槽部４が上部発電用水槽８へ次第に近づいていく。
【００３７】
次に、図５に示すように、発電用水揚水槽部４の上位側の発電用水給水バルブ６が上部発電用水槽８の上縁の高さ位置を越えたときに、その発電用水給水バルブ６を開放して発電用水揚水槽部４内の発電用水を上部発電用水槽８へ給水する。すると、発電用水揚水槽部４内の発電用水の重量が減ることにより、浮水槽２の総重量が減り、浮水槽２がさらに上昇する。
【００３８】
続いて、図６に示すように、前記と同様にして、下位側の発電用水給水バルブ６が上部発電用水槽８の上縁の高さ位置を越えたときに、その発電用水給水バルブ６を開放して、発電用水揚水槽部４内の発電用水を上部発電用水槽８へ給水する。すると、浮水槽２はさらに上昇する。
【００３９】
他方、浮水槽２の自重等があるので、上位側の中間浮力用水槽１５の中間浮力用水給水バルブ１６および上部浮力用水槽２０の上部浮力用水給水バルブ２１を開放して、中間浮力用水槽１５および上部浮力用水槽２０内の浮力用水を全て水槽１に給水する。すると、浮水槽２は最上位にまで上昇し、発電用水揚水槽部４内の発電用水が全て上部発電用水槽８に給水される。
【００４０】
そして、上部発電用水槽８に給水された発電用水を上部発電用水槽８から水圧管９を通じて放流させることにより、水車１０および発電機１１により発電が行われる。水車１０および発電機１１により発電に使用された発電用水は、下部発電用水槽７に貯水される。
【００４１】
次に、図７に示すように、発電用水揚水槽部４内の発電用水を全て排水した浮水槽２を下降させるため、水槽１の中間浮力用水排水バルブ１７を上位側から順次開放して、水槽１内の浮力用水を中間浮力用水槽１５へ順次排水する。すると、水槽１内の浮力用水の水位が下がり、浮水槽２は下降する。
【００４２】
続いて、図８に示すように、水槽１の下部浮力用水排水バルブ１４を開放して、水槽１内の浮力用水を下部浮力用水槽１３に排水して浮水槽２を最下位まで下降させる。また、下部発電用水槽７の発電用水排水バルブ１２を開放して、下部発電用水槽７内の発電用水を発電用水揚水槽部４に排水する。
【００４３】
そして、図９に示すように、下部浮力用水槽１３内の浮力用水を揚水ポンプ１８で揚水管１９を通じて上部浮力用水槽２０に揚水して下部浮力用水槽１３内を無水状態にする。
【００４４】
以上の一連の動作で一回の発電工程が終了し、この発電工程を繰り返すことにより連続に発電が行われる。
【実施例２】
【００４５】
図１１は、本発明の実施例２に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置の構成を示す側面図である。本実施例２に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置は、実施例１に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置における水車式発電部Ｂを共通にして、ガイド付浮水部Ａ、浮力用水給排水部Ｃおよびパイプ付揚水部Ｄからなる揚水装置部を左右２つ設けるようにしたものである。
【００４６】
このように構成された実施例２に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置では、一方の揚水装置部で浮水槽２が上昇しているときに、他方の揚水装置部で浮水槽２が下降しているようにすることができる。このようにすることにより、左右の揚水装置部により上部発電用水槽８に交互に貯水することができ、水車式発電部Ｂで連続的に発電をすることができる。このため、水車式発電部Ｂにおける発電を円滑に効率良く行うことができ、単位時間当たりの発電量をより増加させることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１ 水槽
２ 浮水槽
３ 浮水槽浮力用密閉空間部
４ 発電用水揚水槽部
５ ガイド部材
６ 発電用水給水バルブ
７ 下部発電用水槽
８ 上部発電用水槽
９ 水圧管
１０ 水車
１１ 発電機
１２ 発電用水排水バルブ
１３ 下部浮力用水槽
１４ 下部浮力用水排水バルブ
１５ 中間浮力用水槽
１６ 中間浮力用水給水バルブ
１７ 中間浮力用水排水バルブ
１８ 揚水ポンプ
１９ 揚水管
２０ 上部浮力用水槽
２１ 上部浮力用水排水バルブ
２２ 全浮力用水排水槽
２３ 全浮力用水排水バルブ
３０ マイクロ発電機
３１ 浮水槽制御盤
３２ 発電機盤
Ａ ガイド付浮水部
Ｂ 水車式発電部
Ｃ 浮力用水給排水部
Ｄ パイプ付揚水部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体浮力を利用した揚水式発電装置に関する。詳しくは、浮力用水の水位を変化させることにより浮力用水が浮水槽に与える浮力を利用して浮水槽を昇降させ、浮水槽の上部の発電用水を上部発電用水槽に移動させる液体浮力を利用した揚水式発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の揚水式発電装置としては、揚水ポンプまたはバケット等による装置が一般的であったが、本願出願人は、液体浮力を利用した新たな揚水式発電装置をすでに提案した（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３４９５１５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、液体の比重より小さい比重を持つ物体を液体に浮かべると、物体は浮力を受け、液面が上昇すると物体も上昇し、液面が下降すると物体も下降する。液面を昇降させるのに要する液体のエネルギーは上昇と下降とで同量であり、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。
【０００５】
本発明の目的は、上述の点に鑑み、浮水槽浮力用密閉空間部の上に発電用水揚水槽部を設けた浮水槽をガイド部材により昇降自在に案内するとともに、水槽からの浮力用水の排水により浮水槽を下降させて下部発電用水槽から発電用水揚水槽部への排水を可能にするとともに、浮力用水の水槽への給水により浮水槽を上昇させて発電用水揚水槽部から上部発電用水槽への発電用水の給水を可能にするようにした揚水式発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置は、複数の中間浮力用水排水バルブおよび下位浮力用水排水バルブを付設する有底筒状の水槽、該水槽に浮水用水間隙を介して昇降自在に遊嵌する浮水槽浮力用密閉空間部および該浮水槽浮力用密閉空間部の上に載置されてなり上下に複数の発電用水給水バルブを付設する発電用水揚水槽部からなる浮水槽、ならびに該浮水槽を昇降自在に案内するガイド部材からなるガイド付浮水部Ａと、前記ガイド付浮水部Ａの側方の前記水槽より上位となる位置に配置され、水圧管を付設してなる上部発電用水槽、前記水圧管に放流される発電用水により発電をする水車および発電機、ならびに該水車および発電機により発電に使用された発電用水を貯水し上下に複数の発電用水排水バルブを付設する下部発電用水槽からなる水車式発電部Ｂと、前記ガイド付浮水部Ａの前記水槽の側方に配置され、前記水槽に浮力用水を給水する上部浮力用水給水バルブを付設する上部浮力用水槽、前記水槽に浮力用水を給水する中間浮力用水給水バルブを付設するとともに前記水槽に付設された中間浮力用水排水バルブから浮力用水を排水される複数の中間浮力用水槽、および前記水槽に浮力用水を給水する浮力用水給水バルブを付設するとともに前記水槽に付設された下部浮力用水排水バルブから浮力用水を排水される下部浮力用水槽からなる浮力用水給排水部Ｃと、前記下部浮力用水槽と前記上部浮力用水槽とを連結する揚水管、および該揚水管を通じて前記下部浮力用水槽に貯水した浮力用水を前記上部浮力用水槽へ揚水する揚水ポンプからなるパイプ付揚水部Ｄとを備え、前記上部浮力用水槽および前記中間浮力用水槽から浮力用水を前記水槽に順次給水することにより前記浮水槽浮力用密閉空間部の浮力により前記浮水槽を上昇させ、前記発電用水揚水槽部が前記上部発電用水槽の上縁を越えたときに前記発電用水揚水槽部から発電用水を前記上部発電用水槽に給水し、前記発電用水揚水槽部の発電用水が前記上部発電用水槽に給水されて前記浮水槽の総重量が減少することにより前記浮水槽がさらに上昇し、前記上部発電用水槽から発電用水を前記水圧管を通じて放流させることにより前記水車および前記発電機により発電し、発電に使用された発電用水を前記下部発電用水槽に貯水し、前記水槽から前記中間浮力用水槽および前記下部浮力用水槽に浮力用水を順次排水することにより前記浮水槽を下降させ、前記発電用水揚水槽部が最下位に達したときに前記下部浮力用水槽に貯水された浮力用水を前記揚水ポンプにより前記揚水管を通じて前記上部浮力用水槽に揚水することを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置は、前記浮力用水給排水部Ｃの複数の中間浮力用水槽が、前記水槽の異なる側方に分散して配置されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置は、前記水車式発電部Ｂを共通にして、前記ガイド付浮水部Ａ、前記浮力用水給排水部Ｃおよび前記パイプ付揚水部Ｄからなる揚水装置部を複数設けるようにしたことを特徴する。
【０００９】
請求項４記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置は、前記上部浮力用水槽の前記上部浮力用水給水バルブおよび前記中間浮力用水槽の前記中間浮力用水給水バルブのそれぞれにマイクロ発電機を付設し、前記上部浮力用水槽および前記中間浮力用水槽から浮力用水を前記水槽に給水するときにも各マイクロ発電機により発電が行われることを特徴する。
【００１０】
請求項５記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置は、前記水槽の前記中間浮力用水排水バルブおよび前記下位浮力用水排水バルブのそれぞれにマイクロ発電機を付設し、前記水槽から浮力用水を前記中間浮力用水槽および前記下部浮力用水槽に排水するときにも各マイクロ発電機により発電が行われることを特徴する。
【００１１】
請求項６記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置は、前記浮水槽の浮水槽浮力用密閉空間部に、水素ガス,ヘリウムガス等の空気より軽い気体を封入してなることを特徴する。
【００１２】
請求項７記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置は、前記水槽の下部に全浮力用水排水バルブを付設し、前記水槽から浮力用水を全浮力用水排水槽に排水できるようにしたことを特徴する。
【発明の効果】
【００１３】
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。
【００１４】
（１） 本発明の液体浮力を利用した揚水式発電装置によれば、浮水槽浮力用密閉空間部の上に発電用水揚水槽部を設けた浮水槽をガイド部材により昇降自在に案内するとともに、水槽からの浮力用水の排水により浮水槽を下降させて下部発電用水槽から発電用水揚水槽部への発電用水の排水を可能にするとともに、浮力用水の水槽への給水により浮水槽を上昇させて発電用水揚水槽部から上部発電用水槽へ発電用水の給水を可能にするようにし、ガイド部材により浮水槽の昇降時の横ブレを少なくして、安定した昇降を行うことができる。
【００１５】
（２） 本発明の液体浮力を利用した揚水式発電装置によれば、水槽と上部浮力用水槽、中間浮力用水槽および下部浮力用水槽との間の浮力用水の移動のみで水槽内の浮力用水の水位を調整して浮水槽の昇降を行い、下部発電用水槽から上部発電用水槽への発電用水の揚水を実現することができるので、下部浮力用水槽から上部浮力用水槽への浮力用水の移動に要するきわめて少ないエネルギーで発電を行うことができる。なお、給排水バルブの開閉に要する電磁弁の消費電力が必要であるが、これに要するエネルギーは微少である。
【００１６】
（３） 本発明の液体浮力を利用した揚水式発電装置によれば、発電用水揚水槽部の発電用水給水バルブを垂直方向に複数設けることにより、発電用水給水バルブの高さ位置が上部発電用水槽の上縁を越えたときに発電用水給水バルブを開放して発電用水揚水槽部内の発電用水を上部発電用水槽に順次給水するので、これにより浮水槽の総重量が減少して浮水槽をさらに上昇させることができる。
【００１７】
（４） 本発明の液体浮力を利用した揚水式発電装置によれば、中間浮力用水槽間の間隔を詰めるとともに複数の中間浮力用水槽を水槽の異なる側方に分散して配置することにより、１つの中間浮力用水槽の容量を小さくすることができ、中間浮力用水槽の多数化小容量化により下部浮力用水槽の容量も小さくなる。その結果、下部浮力用水槽から浮力用水を上部浮力用水槽に揚水するための揚水ポンプの容量も小さくすることができる。
【００１８】
（５） 本発明の液体浮力を利用した揚水式発電装置によれば、水車式発電部Ｂを共通にして、ガイド付浮水部Ａ、浮力用水給排水部Ｃおよびパイプ付揚水部Ｄからなる揚水装置部を複数設けるようにしたので、一つの揚水装置部で浮水槽が上昇しているときに、他の揚水装置部で浮水槽が下降しているようにすることができ、複数の揚水装置部から上部発電用水槽に発電用水を交互に貯水することができる。これにより、１つの水車式発電部Ｂで連続的に円滑な発電をすることができるので、水車式発電部Ｂにおける発電を効率良く行うことができ、単位時間当たりの発電量を増加させることができる。
【００１９】
（６） 本発明の液体浮力を利用した揚水式発電装置によれば、上部浮力用水槽の上部浮力用水給水バルブおよび中間浮力用水槽の中間浮力用水給水バルブのそれぞれにマイクロ発電機を付設し、上部浮力用水槽および中間浮力用水槽から浮力用水を水槽に給水するときにも各マイクロ発電機により発電が行われるようにしたので、総発電量を増やすことができるとともに単位時間当たりの発電量を増やすことができる。
【００２０】
（７） 本発明の液体浮力を利用した揚水式発電装置によれば、水槽の中間浮力用水排水バルブおよび下位浮力用水排水バルブのそれぞれにマイクロ発電機を付設し、水槽から浮力用水を中間浮力用水槽および下部浮力用水槽に排水するときにも各マイクロ発電機により発電が行われるようにしたので、総発電量を増やすことができるとともに単位時間当たりの発電量を増やすことができる。
【００２１】
（８） 本発明の液体浮力を利用した揚水式発電装置によれば、浮水槽浮力用密閉空間部に水素ガス,ヘリウムガス等の空気より軽い気体を封入するようにしたので、浮水槽全体の比重を低下させることができ、発電用水揚水槽部により多量の発電用水を貯水して揚水することが可能になる。
【００２２】
（９） 本発明の液体浮力を利用した揚水式発電装置によれば、水槽の下部に全浮力用水排水バルブを付設し、水槽から浮力用水を全浮力用水排水槽に排水できるようにしたので、水槽の全浮力用水を全浮力用水排水槽に排水して、水槽内の清掃、修理等の保守を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例１に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置を示す斜視図。
【図２】本実施例１に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置の発電用水揚水槽部を無水状態にしてある初期状態を示す状態遷移図。
【図３】本実施例１に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置の発電用水揚水槽部、上部浮力用水槽および中間浮力用水槽を満水にした状態を示す状態遷移図。
【図４】本実施例１に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置の下位側の中間浮力用水槽から浮力用水を水槽内へ順次給水して浮水槽を上昇させる状態を示す状態遷移図。
【図５】本実施例１に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置の上部発電用水槽の上縁を越えた発電用水給水バルブを開いて発電用水揚水槽部内の発電用水を上部発電用水槽に給水する状態を示す状態遷移図。
【図６】本実施例１に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置の上部発電用水槽内の発電用水を放流して水車との落差を利用して発電する状態を示す状態遷移図。
【図７】本実施例１に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置の水槽内の浮力用水を上位側から中間浮力用水槽に順次排水して浮水槽を下降させる状態を示す状態遷移図。
【図８】本実施例１に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置の水槽内の浮力用水を下部浮力用水槽へ排水して浮水槽を最下位まで下降させる状態を示す状態遷移図。
【図９】本実施例１に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置の下部浮力用水槽内の浮力用水を揚水ポンプで揚水管を通じて上部浮力用水槽に揚水する状態を示す状態遷移図。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、本実施例１に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置における水槽、浮水槽浮力用密閉空間部および発電用水揚水槽部の関係を示す要部透過側面図および要部透過斜視図。
【図１１】本発明の実施例２に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置の要部を示す説明概要図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１および図２は、本発明の実施例１に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置の要部を示し、Ａがガイド付浮水部、Ｂが水車式発電部、Ｃが浮力用水給排水部、Ｄがパイプ付揚水部である。
【００２６】
ガイド付浮水部Ａは、複数の中間浮力用水排水バルブ１７および下位浮力用水排水バルブ１４を付設する有底四角筒状の水槽１と、水槽１に浮水用水間隙を介して昇降自在に遊嵌する浮水槽浮力用密閉空間部３および浮水槽浮力用密閉空間部３の上に載置されてなり上下に複数の発電用水給水バルブを付設する発電用水揚水槽部４からなる浮水槽２と、発電用水揚水槽部４を昇降自在に案内する直方体枠状のガイド部材５とから、その主要部が構成されている。
【００２７】
図１０を参照すると、浮水槽浮力用密閉空間部３は、水槽１に浮水用水間隙を介して昇降自在に遊嵌するような直方体状に形成さ、浮水槽浮力用密閉空間部３の上に外径が一回り大きい有底四角凹皿状の発電用水揚水槽部４が一体的に載置されている。浮水槽浮力用密閉空間部３は、水槽１内の浮力用水に浮かべられて浮水槽２の自重と発電用水揚水槽部４に貯水される発電用水の重量とに対向する浮力を生じさせる役目をする。なお、浮水槽浮力用密閉空間部３には、水素ガス,ヘリウムガス等の空気より軽い気体を封入するようにしてもよい。このようにすれば、浮水槽２全体の比重を低下させることができるので、発電用水揚水槽部４により多量の発電用水を貯水することが可能になる。発電用水揚水槽部４には、上部発電用水槽８に発電用水を給水する上下２つの発電用水給水バルブ６が付設されている。なお、水槽１の内壁に浮水槽浮力用密閉空間部３を昇降自在に案内するレールまたはコロ等でなるガイド（図示せず）が設けられている。また、ガイド部材５の内壁にも発電用水揚水槽部４を昇降自在に案内するレールまたはコロ（図示せず）等でなるガイドが設けられている。これらにより、浮水槽２の昇降時の横ブレを少なくして、安定した昇降を行うことができる。
【００２８】
水車式発電部Ｂは、ガイド部材５の一側方に配置され、水圧管９を斜め下方に垂下するように付設してなる上部発電用水槽８と、上部発電用水槽８から水圧管９を通じて放流される発電用水により発電をする水車１０および発電機１１と、水車１０および発電機１１により発電に使用された発電用水を貯水するとともに上下２つの発電用水排水バルブ１２を付設した下部発電用水槽７とから、その主要部が構成されている。なお、図２中の符号３１は浮水槽制御盤を、３２は発電機盤をそれぞれ示す。
【００２９】
浮力用水給排水部Ｃは、水槽１の左右両側方に分散して配置され、水槽１に浮力用水を給水する上部浮力用水給水バルブ２１を付設する上部浮力用水槽２０と、水槽１に浮力用水を給水する中間浮力用水給水バルブ１６を付設する複数の中間浮力用水槽１５と、下部浮力用水槽１３とから、その主要部が構成されている。中間浮力用水槽１５間の間隔を詰めるとともに複数の中間浮力用水槽１５を水槽１の左右両側方に分散して配置することにより、１つの中間浮力用水槽１５の容量を小さくすることができ、中間浮力用水槽１５の多数化小容量化により下部浮力用水槽１３の容量も小さくなる。その結果、下部浮力用水槽１３から浮力用水を上部浮力用水槽２０に揚水するための揚水ポンプ１８の容量も小さくなる。複数の中間浮力用水槽１５には、水槽１内の浮力用水が複数の中間浮力用水排水バルブ１７からそれぞれ排水されるようになっている。また、下部浮力用水槽１３には、水槽１内の浮力用水が下部浮力用水排水バルブ１４から排水されるようになっている。なお、上部浮力用水槽２０の上部浮力用水給水バルブ２１および中間浮力用水槽１５の中間浮力用水給水バルブ１６のそれぞれにマイクロ発電機３０を付設し、上部浮力用水槽２０および中間浮力用水槽１５から浮力用水を水槽１に給水するときにも各マイクロ発電機３０により発電が行われるようになっている。また、水槽１の中間浮力用水排水バルブ１７および下位浮力用水排水バルブ１４のそれぞれにマイクロ発電機３０を付設し、水槽１から浮力用水を中間浮力用水槽１５および下部浮力用水槽１３に排水するときにも各マイクロ発電機３０により発電が行われるようになっている。
【００３０】
なお、水槽１の下部には全浮力用水排水バルブ２３が付設されており、全浮力用水排水バルブ２３に対応して全浮力用水排水槽２２が配置されている。両者はメンテナンス用の設備であり、全浮力用水排水バルブ２３を開放して、水槽１内の浮力用水を全浮力用水排水槽２２に排水することにより、水槽１内の清掃、修理等の保守を容易に行うことが可能になる。
【００３１】
パイプ付揚水部Ｄは、下部浮力用水槽１３と上部浮力用水槽２０とを連結する揚水管１９と、揚水管１９を通じて下部浮力用水槽１３から浮力用水を上部浮力用水槽２０へ揚水する揚水ポンプ１８とから、その主要部が構成されている。
【００３２】
なお、各給排水バルブの開閉は液面リレーおよび電磁弁（ともに図示せず）の操作により行い、発電用水給水バルブ６および発電用水排水バルブ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物理的な干渉を避けるように構成されている。
【００３３】
次に、このように構成された本実施例１に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置の動作について説明する。
【００３４】
まず、図２に示すような発電用水揚水槽部４ならびに上部浮力用水槽２０および全ての中間浮力用水槽１５の無水状態から、図３に示すように、発電用水揚水槽部４に発電用水を外部から貯水するとともに、上部浮力用水槽２０および全ての中間浮力用水槽１５に浮力用水を外部から貯水する。このとき、浮水槽２が浮かばない程度に水槽１内にも若干の浮力用水を貯水しておいてもよい。
【００３５】
次に、図３に示すように、発電用水揚水槽部４内が発電用水で満水状態になるとともに上部浮力用水槽２０および全ての中間浮力用水槽１５内が浮力用水で満水状態になったならば、下位側から中間浮力用水槽１５の中間浮力用水給水バルブ１６を順次開放し、浮力用水を水槽１内へ順次給水する。すると、水槽１内の浮力用水の水位が次第に上がり、浮力用水から受ける浮力により浮水槽浮力用密閉空間部３が浮かんで、浮水槽２が徐々に上昇し始める。
【００３６】
続いて、図４に示すように、さらに上位側の中間浮力用水槽１５の中間浮力用水給水バルブ１６を順次開放すると、水槽１内の浮力用水の水位が上がり、浮水槽２が上昇して発電用水揚水槽部４がガイド部材５に案内されながら上昇することにより、発電用水を貯水する発電用水揚水槽部４が上部発電用水槽８へ次第に近づいていく。
【００３７】
次に、図５に示すように、発電用水揚水槽部４の上位側の発電用水給水バルブ６が上部発電用水槽８の上縁の高さ位置を越えたときに、その発電用水給水バルブ６を開放して発電用水揚水槽部４内の発電用水を上部発電用水槽８へ給水する。すると、発電用水揚水槽部４内の発電用水の重量が減ることにより、浮水槽２の総重量が減り、浮水槽２がさらに上昇する。
【００３８】
続いて、図６に示すように、前記と同様にして、下位側の発電用水給水バルブ６が上部発電用水槽８の上縁の高さ位置を越えたときに、その発電用水給水バルブ６を開放して、発電用水揚水槽部４内の発電用水を上部発電用水槽８へ給水する。すると、浮水槽２はさらに上昇する。
【００３９】
他方、浮水槽２の自重等があるので、上位側の中間浮力用水槽１５の中間浮力用水給水バルブ１６および上部浮力用水槽２０の上部浮力用水給水バルブ２１を開放して、中間浮力用水槽１５および上部浮力用水槽２０内の浮力用水を全て水槽１に給水する。すると、浮水槽２は最上位にまで上昇し、発電用水揚水槽部４内の発電用水が全て上部発電用水槽８に給水される。
【００４０】
そして、上部発電用水槽８に給水された発電用水を上部発電用水槽８から水圧管９を通じて放流させることにより、水車１０および発電機１１により発電が行われる。水車１０および発電機１１により発電に使用された発電用水は、下部発電用水槽７に貯水される。
【００４１】
次に、図７に示すように、発電用水揚水槽部４内の発電用水を全て排水した浮水槽２を下降させるため、水槽１の中間浮力用水排水バルブ１７を上位側から順次開放して、水槽１内の浮力用水を中間浮力用水槽１５へ順次排水する。すると、水槽１内の浮力用水の水位が下がり、浮水槽２は下降する。
【００４２】
続いて、図８に示すように、水槽１の下部浮力用水排水バルブ１４を開放して、水槽１内の浮力用水を下部浮力用水槽１３に排水して浮水槽２を最下位まで下降させる。また、下部発電用水槽７の発電用水排水バルブ１２を開放して、下部発電用水槽７内の発電用水を発電用水揚水槽部４に排水する。
【００４３】
そして、図９に示すように、下部浮力用水槽１３内の浮力用水を揚水ポンプ１８で揚水管１９を通じて上部浮力用水槽２０に揚水して下部浮力用水槽１３内を無水状態にする。
【００４４】
以上の一連の動作で一回の発電工程が終了し、この発電工程を繰り返すことにより連続に発電が行われる。
【実施例２】
【００４５】
図１１は、本発明の実施例２に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置の構成を示す側面図である。本実施例２に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置は、実施例１に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置における水車式発電部Ｂを共通にして、ガイド付浮水部Ａ、浮力用水給排水部Ｃおよびパイプ付揚水部Ｄからなる揚水装置部を左右２つ設けるようにしたものである。
【００４６】
このように構成された実施例２に係る液体浮力を利用した揚水式発電装置では、一方の揚水装置部で浮水槽２が上昇しているときに、他方の揚水装置部で浮水槽２が下降しているようにすることができる。このようにすることにより、左右の揚水装置部により上部発電用水槽８に交互に貯水することができ、水車式発電部Ｂで連続的に発電をすることができる。このため、水車式発電部Ｂにおける発電を円滑に効率良く行うことができ、単位時間当たりの発電量をより増加させることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１ 水槽
２ 浮水槽
３ 浮水槽浮力用密閉空間部
４ 発電用水揚水槽部
５ ガイド部材
６ 発電用水給水バルブ
７ 下部発電用水槽
８ 上部発電用水槽
９ 水圧管
１０ 水車
１１ 発電機
１２ 発電用水排水バルブ
１３ 下部浮力用水槽
１４ 下部浮力用水排水バルブ
１５ 中間浮力用水槽
１６ 中間浮力用水給水バルブ
１７ 中間浮力用水排水バルブ
１８ 揚水ポンプ
１９ 揚水管
２０ 上部浮力用水槽
２１ 上部浮力用水排水バルブ
２２ 全浮力用水排水槽
２３ 全浮力用水排水バルブ
３０ マイクロ発電機
３１ 浮水槽制御盤
３２ 発電機盤
Ａ ガイド付浮水部
Ｂ 水車式発電部
Ｃ 浮力用水給排水部
Ｄ パイプ付揚水部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の中間浮力用水排水バルブおよび下位浮力用水排水バルブを付設する有底筒状の水槽、該水槽に浮水用水間隙を介して昇降自在に遊嵌する浮水槽浮力用密閉空間部および該浮水槽浮力用密閉空間部の上に載置されてなり上下に複数の発電用水給水バルブを付設する発電用水揚水槽部からなる浮水槽、ならびに該浮水槽を昇降自在に案内するガイド部材からなるガイド付浮水部Ａと、
前記ガイド付浮水部Ａの側方の前記水槽より上位となる位置に配置され、水圧管を付設してなる上部発電用水槽、前記水圧管に放流される発電用水により発電をする水車および発電機、ならびに該水車および発電機により発電に使用された発電用水を貯水し上下に複数の発電用水排水バルブを付設する下部発電用水槽からなる水車式発電部Ｂと、
前記ガイド付浮水部Ａの前記水槽の側方に配置され、前記水槽に浮力用水を給水する上部浮力用水給水バルブを付設する上部浮力用水槽、前記水槽に浮力用水を給水する中間浮力用水給水バルブを付設するとともに前記水槽に付設された中間浮力用水排水バルブから浮力用水を排水される複数の中間浮力用水槽、および前記水槽に浮力用水を給水する浮力用水給水バルブを付設するとともに前記水槽に付設された下部浮力用水排水バルブから浮力用水を排水される下部浮力用水槽からなる浮力用水給排水部Ｃと、
前記下部浮力用水槽と前記上部浮力用水槽とを連結する揚水管、および該揚水管を通じて前記下部浮力用水槽に貯水した浮力用水を前記上部浮力用水槽へ揚水する揚水ポンプからなるパイプ付揚水部Ｄとを備え、
前記上部浮力用水槽および前記中間浮力用水槽から浮力用水を前記水槽に順次給水することにより前記浮水槽浮力用密閉空間部の浮力により前記浮水槽を上昇させ、前記発電用水揚水槽部が前記上部発電用水槽の上縁を越えたときに前記発電用水揚水槽部から発電用水を前記上部発電用水槽に給水し、前記発電用水揚水槽部の発電用水が前記上部発電用水槽に給水されて前記浮水槽の総重量が減少することにより前記浮水槽がさらに上昇し、前記上部発電用水槽から発電用水を前記水圧管を通じて放流させることにより前記水車および前記発電機により発電し、発電に使用された発電用水を前記下部発電用水槽に貯水し、前記水槽から前記中間浮力用水槽および前記下部浮力用水槽に浮力用水を順次排水することにより前記浮水槽を下降させ、前記発電用水揚水槽部が最下位に達したときに前記下部浮力用水槽に貯水された浮力用水を前記揚水ポンプにより前記揚水管を通じて前記上部浮力用水槽に揚水する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】
前記浮力用水給排水部Ｃの複数の中間浮力用水槽が、前記水槽の異なる側方に分散して配置されていることを特徴とする請求項１記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置。
【請求項３】
前記水車式発電部Ｂを共通にして、前記ガイド付浮水部Ａ、前記浮力用水給排水部Ｃおよび前記パイプ付揚水部Ｄからなる揚水装置部を複数設けるようにしたことを特徴する請求項１または２記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置。
【請求項４】
前記上部浮力用水槽の前記上部浮力用水給水バルブおよび前記中間浮力用水槽の前記中間浮力用水給水バルブのそれぞれにマイクロ発電機を付設し、前記上部浮力用水槽および前記中間浮力用水槽から浮力用水を前記水槽に給水するときにも各マイクロ発電機により発電が行われるようにしたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置。
【請求項５】
前記水槽の前記中間浮力用水排水バルブおよび前記下位浮力用水排水バルブのそれぞれにマイクロ発電機を付設し、前記水槽から浮力用水を前記中間浮力用水槽および前記下部浮力用水槽に排水するときにも各マイクロ発電機により発電が行われるようにしたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置。
【請求項６】
前記浮水槽の前記浮水槽浮力用密閉空間部に、水素ガス,ヘリウムガス等の空気より軽い気体を封入してなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置。
【請求項７】
前記水槽の下部に全浮力用水排水バルブを付設し、前記水槽から浮力用水を全浮力用水排水槽に排水できるようにしたことを特徴する請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置。
【請求項１】
複数の中間浮力用水排水バルブおよび下位浮力用水排水バルブを付設する有底筒状の水槽、該水槽に浮水用水間隙を介して昇降自在に遊嵌する浮水槽浮力用密閉空間部および該浮水槽浮力用密閉空間部の上に載置されてなり上下に複数の発電用水給水バルブを付設する発電用水揚水槽部からなる浮水槽、ならびに該浮水槽を昇降自在に案内するガイド部材からなるガイド付浮水部Ａと、
前記ガイド付浮水部Ａの側方の前記水槽より上位となる位置に配置され、水圧管を付設してなる上部発電用水槽、前記水圧管に放流される発電用水により発電をする水車および発電機、ならびに該水車および発電機により発電に使用された発電用水を貯水し上下に複数の発電用水排水バルブを付設する下部発電用水槽からなる水車式発電部Ｂと、
前記ガイド付浮水部Ａの前記水槽の側方に配置され、前記水槽に浮力用水を給水する上部浮力用水給水バルブを付設する上部浮力用水槽、前記水槽に浮力用水を給水する中間浮力用水給水バルブを付設するとともに前記水槽に付設された中間浮力用水排水バルブから浮力用水を排水される複数の中間浮力用水槽、および前記水槽に浮力用水を給水する浮力用水給水バルブを付設するとともに前記水槽に付設された下部浮力用水排水バルブから浮力用水を排水される下部浮力用水槽からなる浮力用水給排水部Ｃと、
前記下部浮力用水槽と前記上部浮力用水槽とを連結する揚水管、および該揚水管を通じて前記下部浮力用水槽に貯水した浮力用水を前記上部浮力用水槽へ揚水する揚水ポンプからなるパイプ付揚水部Ｄとを備え、
前記上部浮力用水槽および前記中間浮力用水槽から浮力用水を前記水槽に順次給水することにより前記浮水槽浮力用密閉空間部の浮力により前記浮水槽を上昇させ、前記発電用水揚水槽部が前記上部発電用水槽の上縁を越えたときに前記発電用水揚水槽部から発電用水を前記上部発電用水槽に給水し、前記発電用水揚水槽部の発電用水が前記上部発電用水槽に給水されて前記浮水槽の総重量が減少することにより前記浮水槽がさらに上昇し、前記上部発電用水槽から発電用水を前記水圧管を通じて放流させることにより前記水車および前記発電機により発電し、発電に使用された発電用水を前記下部発電用水槽に貯水し、前記水槽から前記中間浮力用水槽および前記下部浮力用水槽に浮力用水を順次排水することにより前記浮水槽を下降させ、前記発電用水揚水槽部が最下位に達したときに前記下部浮力用水槽に貯水された浮力用水を前記揚水ポンプにより前記揚水管を通じて前記上部浮力用水槽に揚水する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】
前記浮力用水給排水部Ｃの複数の中間浮力用水槽が、前記水槽の異なる側方に分散して配置されていることを特徴とする請求項１記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置。
【請求項３】
前記水車式発電部Ｂを共通にして、前記ガイド付浮水部Ａ、前記浮力用水給排水部Ｃおよび前記パイプ付揚水部Ｄからなる揚水装置部を複数設けるようにしたことを特徴する請求項１または２記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置。
【請求項４】
前記上部浮力用水槽の前記上部浮力用水給水バルブおよび前記中間浮力用水槽の前記中間浮力用水給水バルブのそれぞれにマイクロ発電機を付設し、前記上部浮力用水槽および前記中間浮力用水槽から浮力用水を前記水槽に給水するときにも各マイクロ発電機により発電が行われるようにしたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置。
【請求項５】
前記水槽の前記中間浮力用水排水バルブおよび前記下位浮力用水排水バルブのそれぞれにマイクロ発電機を付設し、前記水槽から浮力用水を前記中間浮力用水槽および前記下部浮力用水槽に排水するときにも各マイクロ発電機により発電が行われるようにしたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置。
【請求項６】
前記浮水槽の前記浮水槽浮力用密閉空間部に、水素ガス,ヘリウムガス等の空気より軽い気体を封入してなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置。
【請求項７】
前記水槽の下部に全浮力用水排水バルブを付設し、前記水槽から浮力用水を全浮力用水排水槽に排水できるようにしたことを特徴する請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液体浮力を利用した揚水式発電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１７９４８１（Ｐ２０１１−１７９４８１Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４７３６４（Ｐ２０１０−４７３６４）
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（３９８０４３８７２）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（３９８０４３８７２）
【Ｆターム（参考）】
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