JP2004124924A - ポンプおよび発電用水車の効率アップ - Google Patents
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Abstract
【課題】ポンプ及び水車の効率アップ、しかし、それらのアップは限界状態にある。
【解決手段】ポンプ機構を壁体で囲み吸込み管を上向きに取付け室内圧力を減圧する模式図である。ポンプ（６）設備全体を壁体（８）で囲み、壁体（８）内をブロワ等（１０）の空気機械で強制的に減圧（真空）した。その際、ポンプの吸込み管（７）を上向きにし、低位（Ｂ）の水槽（１）の底へ取付けた。ブロワ（１０）等には自動制御弁を取付け、ブロワ（１０）等での減圧（真空）は、水が蒸発しない程度とした。そして、ポンプ（６）と水車（１６）を作動した。
【選択図】 図４
【解決手段】ポンプ機構を壁体で囲み吸込み管を上向きに取付け室内圧力を減圧する模式図である。ポンプ（６）設備全体を壁体（８）で囲み、壁体（８）内をブロワ等（１０）の空気機械で強制的に減圧（真空）した。その際、ポンプの吸込み管（７）を上向きにし、低位（Ｂ）の水槽（１）の底へ取付けた。ブロワ（１０）等には自動制御弁を取付け、ブロワ（１０）等での減圧（真空）は、水が蒸発しない程度とした。そして、ポンプ（６）と水車（１６）を作動した。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポンプや発電用水車の水力機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポンプは羽根にエネルギーを与え、低い箇所から高い箇所へ液体を移動する水力機械である。水車は高い箇所から低い箇所へ液体が流れ落ちる力を、羽根で受けてエネルギー得る水力機械である。
【０００３】
ポンプおよび水車は以下の機構からなる。ここでいうポンプとは羽根の回転で、液体、つまり、水に圧力と速度の両エネルギーを与える非容積式ポンプをいう。
ポンプ機構は図１へ示すとおり、ポンプ（６）本体と水を低い箇所から吸揚げる吸込み管（７）並びに、高い箇所へ押し上げる揚水管（５）とで構成される。ポンプ（６）は動力で羽根に回転を与えて、羽根の吸込み側に減圧（真空）を造り、もう一方の吐出し側へ押し上げ力を造り、水（３）をある箇所からある箇所へ移動させる機械である。ポンプ（６）の作動による水（３）の移動は、つぎの原理機構で行われる。まず、低位（Ｂ）の水（３）は、水面（４）に働く気圧と、ポンプ（６）の羽根の回転で造られた低圧（真空）との圧力差で、ポンプ（６）室内に移動する。つぎに、ポンプ（６）室内に移動した水（３）は、同じ羽根の回転で圧力を与えられて、揚水管（５）に押し上げられて揚水管（５）の口から水槽（１）へ吐出される。その押し上げる高さを吐出し揚程（ｈ１）といい、吸上げ高さを吸込み揚程（ｈ２）という。その両方を加えたものが実揚程（Ｈ１）である。
【０００４】
発電用水車原理機構は図２へ示すとおり、高位（Ａ）調圧水槽（１５）の水（３）は、低位（Ｂ）の吐出し口との水頭差で水車側へ水圧管（１６）を流れ落ち、その流れ落ちる水（３）の力で水車（１８）を回転し発電エネルギーを得るものである。その調圧水槽（１５）と水車との水頭を実落差（Ｈ２）という。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ポンプおよび水車の効率アップは限界状態にあると言われている。すなわち、これまでポンプや水車の効率アップの研究は尽くし切られ、もう改良を加える余地がないのが現状である。
【０００６】
本発明は、改良の余地がないと言われている、ポンプや水車の効率アップを鑑みて考案したものである。そして、本発明はポンプの回転エネルギーの削減と、水車の大幅なエネルギー回収技術を提供するとともに、経済の活性化を願うものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、大気圧の変化で海面が上下することに注目をした。気圧が低下すると海面は上昇し、気圧が高くなると海面は降下する。つまり、ポンプや水車の呑み口、または、吐出し口の圧力を変化することで、揚水量等の増加が可能ではないかと考えた。しかし、ポンプや水車は、図１・図２へ示すとおり、常に自然界の気圧条件下に置かれている。つまり、高位（Ａ）水槽（１・１５）の水面（４）も、低位（Ｂ）の水面（４）も、ほぼ同じ気圧条件下にある。例えば図３へ示すように、ポンプ設備を壁体で囲み密封し、室内をブロワ等で強制的に減圧または加圧しても、両水面（４）及びポンプの両口の気圧（圧力）条件には変わりはなく、揚水量の増加は見込めない。
【０００８】
しかし、ポンプ及び水車設備の吐出し口をブロワ等で減圧（真空）した場合はその限りではない。気圧低下は空気密度の低下でもある。つまり、吐出し口の抵抗力が小さくなり、その抵抗力の低下分排水量は増加するはずであると考えた。
【０００９】
そこで、図４・図５へ示す以下の実験を試みた。実験方法は、ポンプ（６）及び水車（１８）設備全体を壁体（８）で囲み、壁体（８）内をブロワ等（１０）の空気機械で強制的に減圧（真空）した。その際、ポンプの吸込み管（７）を上向きにし、低位（Ｂ）の水槽（１）の底へ取付けた。ブロワ（１０）等には自動制御弁を取付け、ブロワ（１０）等での減圧（真空）は、水が蒸発しない程度とした。そして、ポンプ（６）と水車（１６）を作動した。その結果、揚水管（５）及び放水管（２０）吐出し口の排出量は大幅に増加した。排出量の増加要因は、一つは、呑み口側の水位上昇分、ポンプや水車へ落差圧力として加えられた。二つは、水を含めた物質の質量は圧力の変化で変わることなく、したがって重力も変わることはない。変化したのは両口の気圧（圧力）低下と、それに伴う空気の密度の低下である。密度の低下は空気抵抗力の低下であり、その結果、水の流動加速度が大きくなった。
【００１０】
上記実験で分かったことは、従来と同じポンプ設備及び水車設備の配置では、ブロワ等で気圧（圧力）を変化させても排出量は増加できない。だが、ポンプ設備の吸込み管を上向きに水槽（１）の底に取付け、一つ、ポンプ（６）設備全体を壁体（８）で囲み、壁体内をブロワ（１０）等の空気機械で減圧（真空）状態にする。二つ、吸込み管（７）の呑み口と、揚水管（５）の吐出し口を個別に水槽（１）等の容器で囲み、室内をブロワ（１０）等で減圧（真空）状態にする。三つ、ポンプ機構の揚水管（５）の吐出し口を水槽（１）等の容器で囲み、ブロワ（１０）等で減圧（真空）状態にする。四つ、ポンプ（６）機構の吸込み管（７）の呑み口を水槽（１）等の容器で囲み、室内をブロワ（１０）等で加圧状態にする。そして、ポンプ（６）を作動する。その結果、排出量は大幅に増加する。
発電用水車（６）は、一つ、設備全体を壁体（８）で囲み、壁体内をブロワ（１０）等の空気機械で減圧（真空）状態にする。二つ、水圧管（１６）の呑み口と、水車（１８）下の吸出し管（１９）内を個別に、ブロワ（１０）等で減圧（真空）状態にする。三つ、水車（１８）機構の水車（１８）の下の吸出し管（１９）内をブロワ（１０）等で減圧（真空）状態にする。四つ、水車（１８）機構の呑み口を水槽（１）等の容器で囲み、室内をブロワ（１０）等で加圧状態にする。そして、水圧管（１６）口の自動制御弁（２３）を開け、調圧水槽（１５）の水を水圧管（１６）へ流す。その結果、排出量は増加し発電出力は大幅にアップする。
【００１１】
上記実験結果と理論を踏まえ、ポンプの揚水管及び水車の放水管吐出し口からの排水量増加方法を考案した。
【００１２】
新設ポンプ設備の場合は図６へ示すように、低位（Ｂ）吸上げ側へ水槽（１）を基盤へ布設する。その際、水槽（１）は基盤へ設置した時に水面（４）から十分出る高さとし、水槽（１）の上下に穴を開けた蓋（２８）を取付ける。上蓋（２８）には穴を２箇所開けブロワ取付けるが、一つの穴にはブロワ（１０）等の送風方向（１１）を外向きに取付け、もう一つの穴にはブロワ（１０）等の送風方向（１１）を水槽（１）内に向け取付ける。その２機のブロワ（１０）へ自動制御弁（２３）を取付ける。底蓋（２８）の穴にはベンド形状の吸込み管（７）を上向きに取付ける。また、水槽（１）の上部給水側（Ｃ）にも穴を開け、その穴へブロワ（１０）等で加圧した時に計画した水面（４）下へ挿入できる長さの、給水管（２２）を下向きにして取付ける。ポンプ（６）吸込み口へ水槽（１）の底へ取付けた吸込み管（７）の片側をつなぐ。ポンプ（６）吐出し口へ揚水管（５）をつなぎ、高位（Ａ）水槽（１）の底へ延長する。ただし、水槽（１）の大きさは吸込み管の２周り以上とする。高位（Ａ）にも水槽（１）を基盤へ設置する。その際、水槽（１）の上下に穴を開けた蓋（２８）を取付け、上蓋（２８）へ開けた穴へ、ブロワ（１０）等を取付けるが送風方向（１１）を外へ向ける。その上に自動制御弁（２３）を取付ける。底蓋（２８）の穴にポンプ（６）吐出し口から延長された揚水管（５）を取付ける。また、水槽（１）下部の排水側（Ｄ）へ穴を開け排水側（Ｄ）に傾けて排水管（１２）を取付け、先端を水面（４）下へ挿入する。排水管（１２）の呑み口に自動制御弁（２３）を取付ける。なお、それぞれのブロワ（１０）等と自動制御弁（２３）とは連動システムとし、水槽（１）内の圧力の変化で作動する機構にセットする。ブロワ（１０）等による水槽（１）内の減圧（真空）は水が蒸発しない程度とし、低位（Ｂ）の水槽（１）の加圧力は、水槽（１）内に下向きに取付けた給水管（９）の先端と給水側（Ｄ）の水面（４）との水頭に相当する圧力以下とする。取付けた蓋（２８）や水槽（１）と管（７・９）やブロワ（１０）等との間へ、水や空気が漏れないように止水材を詰めるかパッキンを施す。ポンプ設備の設置が終了次第、まず、ブロワ（１０）等を作動して水槽（１）内を計画した圧力にした後、ブロワ（１０）を停止する。つぎに、ポンプ（６）を作動する。
【００１３】
新設の発電用水車設備は図７へ示すとおり、高位（Ａ）へ調圧水槽（１５）または竪坑（２７）を、低位（Ｂ）の水車（１８）の位置まで構築する。調圧水槽（１５）等の上部の山側と下部の水車側へ横に穴を開け、調圧水槽（１５）等の底へ床盤コンクリートを打設する。その際水との抵抗を小さくするため水圧管（１６）の呑み口側へ曲線状（２９）に傾斜させ施工する。上部の穴へ給水管（９）を下向きに取付け、給水管（９）の吐出し口へ自動制御弁（２３）取付ける。給水管（９）の呑み口へ圧力水路管（１４）を連結する。その圧力水路管（１４）は水源の調整池（１３）へ延長する。調圧水槽（１５）等の上端へ密封のために蓋（２８）をする。その際、蓋（２８）へ穴を２箇所開けブロワ（１０）等を取付けるが、送風方向（１１）を調圧水槽（１５）に対し、一つは、外側に向け、一つは、内側へ向ける。ブロワ（１０）等の口へ自動制御弁（２３）取付ける。なお、調圧水槽（１５）は水との摩擦抵抗の小さい大きさ、例えば、水圧管（１６）吐出し口の直径の約１０倍以上とする。ブロワ（１０）等による調圧水槽（１５）内の圧力は、加圧の場合は調整池との落差以内とし、減圧（真空）の場合は、水が蒸発しない程度する。水圧管（１６）の吐出し口を水車（１８）の羽根に向け格納設備に取付ける。その際、水圧管（１６）の吐出し口へ自動制御弁を取付ける。水車の下へ吸出し管（１９）を取り付ける。吸出し管の途中または水車（１８）格納設備の上に穴を開け、ブロワ（１０）等を取付けるが送風方向（１１）を外向きにし、ブロワ（１０）等の口へ自動制御弁（２３）取付ける。吸出し管（１９）の吐出し側へ放水管（２０）連結し、放水管（２０）を本川（２４）側へ傾け川岸まで布設する。水車（１８）の羽根の軸部と上の発電機（１７）軸部とを回転軸でつなぐ。ブロワ（１０）等と自動制御弁（２３）とは連動システムとし、水槽（１）内の圧力の変化で作動する機構にセットする。吸出し管（１９）及び水車（１８）部の減圧（真空）は、水が蒸発しない程度とし、取付けた蓋（２８）や水槽（１５）と管（９）やブロワ等との間へ、水や空気が漏れないように止水材を詰めるかパッキンを施す。全ての装置の設置が終了次第、まず、ブロワ（１０）等を作動し、計画した圧力に達したらブロワを停止する。つぎに、給水管（９）口と水圧管（１６）口の自動制御弁（２３）を開け水圧管（１６）へ水を流す。
【００１４】
図８へ示したのは、減圧（真空）を利用した揚水発電の機構模式図である。揚水発電の効率アップは、ポンプ（６）の吐出し口へ、揚水管（５）を上向きにつなぎ、その揚水管（５）の上部を水槽（１）の底蓋（２８）へ連結する。ポンプ（６）吸込み口へベンド形状の吸込み管（７）を上向きに連結し、その吸込み管（７）の片側を発電用水車（１８）格納設備の下に取付ける。発電用水車（１８）格納設備の呑み口へベンド形状の水圧管（１６）を水車の羽根に向け取付け、その水圧管（１６）の片側を上向きに水槽（１５）の底蓋（２８）へ取付ける。水車（１８）の羽根軸部と上の発電機（１７）軸部とを回転軸でつなぐ。ポンプ（６）側の水槽（１）と水車（１８）側の調圧水槽（１５）を計画された高さに構築（例えば２５ｍ以下）する。水槽（１）と調圧水槽（１５）の上部を連結管（３０）でつなぎ、連結管（３０）の上部へ穴を開けブロワ（１０）等を取付けるが送風方向（１１）を外に向ける。ブロワ（１０）等の口へ自動制御弁（２３）を取付ける。なお、水槽（１・１５）の大きさは、水との摩擦抵抗を小さくするため揚水管（５）及び水圧管（１６）の数倍（例えば１０倍）以上とする。また、ブロワ（１０）等と自動制御弁（２３）とは連動システムとし、連結管（３０）内の圧力の変化で作動する機構にセットする。取付けた蓋（２８）や水槽（１）と管（７）やブロワ等との間へ、水や空気が漏れないように止水材を詰めるかパッキンを施す。全ての設備を設置後、まず、ブロワ（１０）等を作動し連結管（３０）内を計画された圧力に減圧する。ブロワ（１０）等による減圧は、水が蒸発しない程度とする。減圧後ブロワ等（１０）を停止しポンプを作動する。
【００１５】
つぎに、排水管（１２）や放水管（２０）を流下する水の力を利用した、ポンプ機構および水車機構の効率アップ方法を考案した。
ポンプの場合は、高位（Ａ）水槽（１）の排水管（１２）内へラセン式パイプ（６）や非容積式ポンプ（６）等を設置する。水槽（１）内にポンプ（６）から送られた水（３）は排水側（Ｄ）との排水落差（ｈ４）で自然に排水管（１２）を流れ出すが、その際、水の流れる時に、ラセン式パイプやポンプが、水槽（１）内の空気を巻き込み回転する。その結果、水槽（１）内の空気は薄くなり減圧（真空）状態になり、ポンプの排出量が増加する。もしも、排水側の水位が上昇し、自然排水できない場合は、ラセン式パイプ（２５）やポンプ（６）を人口的に動力で回転し排水する。
発電用水車の場合は、放水管（２０）内へラセン式パイプ（２５）や非容積式ポンプ（６）等を設置する。水車（１８）から排出された水は、放水管（２０）を流れる時に、ラセン式パイプ（２５）やポンプ（６）が、吸込み管（１９）内の空気を巻き込み回転する。その結果、吸出し管（１９）内の空気は薄くなり、減圧（真空）状態になり、水圧管（１６）からの排出量が増加する。もしも、本線の水位が上昇し、自然排水できない場合は、ラセン式パイプ（２５）やポンプ（６）を人口的に動力で回転し排水する。また、必要に応じて動力で補助をして、高位（Ａ）水槽（１）内と水車（１８）の吐出し口を減圧（真空）して、排出量の増加を図る方法を考案した。これは、排水側（Ｄ）の水面（４）が、本川（２４）等の流量が少なくなり水面（４）が下がるなどして、排水管や放水管の吐出し口が水面（４）からでて、空気が流入し減圧状態が崩れることを防ぐことも兼ねる。
【００１６】
図９はポンプ機構の排水管内へラセン式パイプを取付け、水槽（１）内を減圧（真空）する模式図である。高位（Ａ）水槽（１）の上下へ穴を開けた蓋（２８）を取付ける。底蓋（２８）の穴へポンプ吐出し口に連結された揚水管（５）を取付ける。上蓋（２８）の穴へブロワ（１０）等を取付けるが送風方向を外向きにし、ブロワ（１０）等の口へ自動制御弁を取付ける。水槽（１）下部の排水側（Ｄ）へ穴を開け排水管（１２）を排水側（Ｄ）へ傾けて取付ける。その際、排水管（１２）内へラセン式パイプまたはラセン式スクリューの両端の軸へ止水用ベアリングを取付け設置する。なお、ラセン式スクリュー（２５）の軸は水が流れることのできるパイプとする。排水管（１２）の呑み口へ自動制御弁（２３）を取付ける。自動制御弁（２３）は、水槽（１）内の水面（４）が自動制御弁（２３）の中央より上になった時に開放するようセットする。なお、上蓋（２８）へ取付けたブロワ（１０）等と自動制御弁（２３）は、水槽（１）内の圧力が計画したものにならない時に作動させる補助的なものである。また、必要（排水側の水位が上昇し水槽内の水が自然に流れない時）に応じてラセン式パイプまたはラセン式スクリューを人工的に動力で作動する。取付けた蓋（２８）や水槽（１）と管（７）やブロワ等との間へ、水や空気が漏れないように止水材を詰めるかパッキンを施す。全ての設備を設置後、ポンプ（６）を作動する。
【００１７】
図１０はポンプ機構の排水管内へ水車またはポンプを取付け、水槽（１）内を減圧（真空）する模式図である。高位（Ａ）の水槽（１）の上下へ穴を開けた蓋（２８）を取付ける。底蓋（２８）の穴へポンプ吐出し口に連結された揚水管（５）を取付ける。上蓋（２８）の穴へブロワ（１０）等を取付けるが送風方向は外向きにし、ブロワ（１０）等の口へ自動制御弁を取付ける。水槽（１）の下部の排水側（Ｄ）へ穴を開け排水管（１２）を排水側（Ｄ）へ傾けて取付ける。その際、排水管（１２）内へ水車（１８）または非容積式の回転式ポンプを取付ける。排水管（１２）の呑み口へ自動制御弁（２３）を取付ける。排水管（１２）自動制御弁（２３）は、水槽（１）の水面（４）が自動制御弁（２３）の中央より上になった時に開放するようセットする。上蓋（２８）へ取付けたブロワ（１０）等と自動制御弁（２３）は、水槽（１）内の圧力が計画したものにならない時に作動させる補助的なものである。また、必要（排水側の水位が上昇し水槽内の水が自然に流れない時）に応じて水車（１８）またはポンプ（６）を人工的に動力で作動する。取付けた蓋（２８）や水槽（１）と管（７）やブロワ等との間へ、水や空気が漏れないように止水材を詰めるかパッキンを施す。全ての設備を設置後、ポンプ（６）を作動する。
【００１８】
図１１は発電用水車機構の放水管内へラセン式パイプを取付け、水車（１８）吐出し側を減圧（真空）する模式図である。放水管（２０）内へラセン式パイプまたはラセン式スクリューを設置する。その際、両端に止水用ベアリングを取付け設置する。放水管（２０）の呑み口へ自動制御弁（２３）を取付ける。なお、ラセン式スクリュー（２５）の両軸は水が流れることのできるパイプとなっている。自動制御弁（２３）は、放水管（２０）呑み口の水面（４）が自動制御弁（２３）の中央より上になった時に開放するようセットする。また、必要（排水側の水位が上昇し水槽内の水が自然に流れない時）に応じてラセン式パイプまたはラセン式スクリューを人工的に動力で作動する。取付けた装置には、水や空気が漏れないように止水材を詰めるかパッキンを施す。全ての装置の設置が終了次第、水圧管（１６）口の自動制御弁（２３）を開け水圧管（１６）へ水を流す。
【００１９】
図１２は発電用水車機構の放水管内へ水車またはポンプを取付け、水車（１８）吐出し側を減圧（真空）する模式図である。放水管（２０）内へ水車（１８）または非容積式の回転式ポンプ（６）を設置する。放水管（２０）の呑み口へ自動制御弁（２３）を取付ける。自動制御弁（２３）は、放水管（２０）呑み口の水面（４）が自動制御弁（２３）の中央より上になった時に開放するようセットする。また、必要（排水側の水位が上昇し水槽内の水が自然に流れない時）に応じて水車またはポンプを人工的に動力で作動する。取付けた装置には水や空気が漏れないように止水材を詰めるかパッキンを施す。全ての装置の設置が終了次第、水圧管（１６）口の自動制御弁（２３）を開け水圧管（１６）へ水を流す。
【００２０】
【作用】
本発明によるポンプ機構及び発電用水車機構は以下の作用で、排出量すなわち効率がアップする。
図４のポンプ機構においては、当初、揚水管（５）と低位（Ｂ）水槽（１）の水位は、給水側（Ｃ）の水面（４）と同じ高さにあり、一方、高位（Ａ）水槽（１）の水位は、排水側（Ｄ）の水面と同じ高さの排水管（１２）内にある。ブロワ（１０）を作動し壁体（８）内の気圧（圧力）を減圧すると、高位（Ａ）排水管（１２）及び揚水管（５）と低位（Ｂ）水槽（１）の水位は、例えば、減圧を標準気圧−０．５ｋｇ／ｃｍ２にすると、その圧力に相当する高さである５ｍ上昇する。そして、その水位の上昇した水量分、給水側（Ｃ）の水（３）が給水口（２２）から水槽（１）内へ補給される。ポンプ（６）を作動するとポンプ（６）室内の水（３）は、揚水管（５）へ移動するとともに、ポンプ（６）吸込み側には上昇した水槽（１）の水（３）が、吸込み落差（ｈ３）をもって流れ込む。揚水管（５）の水（３）は、ポンプ（６）の回転で圧力を与えられて揚水管（５）の口から高位（Ａ）水槽（１）へ吐出される。その際、当然揚水管（５）口からの排出量は従来方法に比べ大量に増加する。水槽（１）へ吐出された水は、排水側（Ｄ）へ落差（ｈ４）で自然に流れ出す。壁体（８）内の減圧で、ポンプ（６）呑み口側の吸込み落差が大きくなり、一方、吐出し揚程は小さくなる。すなわち、実揚程（Ｈ１）が低くなり、さらに、吐出し口の空気の抵抗が小さくなる。その結果、排水量が大量に増加した。なお、ブロワ（１０）等の作動は計画した圧力に達したら自動的に停止する。水槽（１）内の圧力は常に揚水された水量は給水側から補給されるのでほとんど変化はないが、僅かではあるが水中から酸素等のガス放出され、圧力が上昇する場合がある。その場合ブロワが自動的に作動するので常に所定の圧力に保たれる。したがって、ブロワ（１０）等の出力は考慮する必要はない。
【００２１】
図５の発電用水車機構においては、ブロワ（１０）等で壁体（８）内の発電用水車設備全体を減圧すると、減圧力に相当する、高位（Ａ）の調圧水槽（１５）内と低位（Ｂ）放水口及び吸込み管内の水位は上昇する。さらに、水車（１８）吐出し口は減圧（真空）されているので、水位に相当する分落差として加算される。その条件下で水圧管（１８）の自動制御弁を開放すると、水車（１８）を回転するエネルギーの実落差（Ｈ２）はＨ２＝減圧前の水位＋水位上昇分＋減圧分の圧力水頭＋α（空気抵抗の低下）となり、調圧水槽（１５）から落下する水（３）は、水車（１８）と水車に回転軸で連結された発電機を回転し、吸出し管から放水管を通り本川へ放流される。その際、排出量は従来方法に比べ大量に増加する。主に水位上昇分＋減圧分の圧力水頭が加算された分発電効率が上がる。なお、ブロワ（１０）の作動は計画した圧力に達したら自動的に停止する。水槽（１）内の圧力は常に揚水された水量は圧力水路管（１４）から補給されるのでほとんど変化はないが、僅かではあるが水中から酸素等のガス放出され、圧力が上昇する場合がある。その場合ブロワが自動的に作動するので常に所定の圧力に保たれる。したがって、ブロワ（１０）等の出力は一時的で考慮する必要はない。
【００２２】
図６のポンプ機構においては、ポンプの効率アップ方法は、低位（Ｂ）水槽（１）内の気圧をブロワ（１０）等で減圧と加圧する２通りある。当初、ブロワ（１０）等の作動前の揚水管（５）と低位（Ｂ）水槽（１）の水位は、給水側（Ｃ）の水面（４）と同じ高さにあり、一方、高位（Ａ）水槽（１）の水位は、排水側（Ｄ）の水面と同じ高さの排水管（１２）内にある。前者の減圧の場合、まず、ブロワ（１０）等を作動し両水槽（１）内の気圧を減圧すると、高位（Ａ）の排水管（１２）及び揚水管（５）と低位（Ｂ）水槽（１）内の水位は、例えば、減圧を標準気圧−０．５ｋｇ／ｃｍ２にすると、その圧力に相当する高さである５ｍ上昇する。そして、その水位の上昇した水（３）の体積分、給水側（Ｃ）の水（３）が給水口（２２）から水槽（１）内へ補給される。つぎに、ポンプ（６）を作動するとポンプ（６）室内の水（３）は、揚水管（５）へ移動するとともに、ポンプ（６）吸込み側には上昇した水槽（１）の水（３）が、吸込み落差（ｈ３）をもって流れ込む。揚水管（５）の水（３）は、ポンプ（６）の回転で圧力を与えられて揚水管（５）の口から高位（Ａ）水槽（１）へ吐出される。その際、排出量は従来方法に比べ大量に増加する。水槽（１）へ吐出された水は、排水側（Ｄ）へ落差（ｈ４）で自然に流れ出す。両水槽（１）内の減圧で、ポンプ（６）呑み口側の吸込み落差が大きくなり、一方、吐出し揚程は小さくなる。すなわち、実揚程（Ｈ１）が低くなり、さらに、吐出し口の空気の抵抗が小さくなる。
後者の加圧の場合、高位（Ａ）水槽（１）内を前者と同じにブロワ（１０）等で減圧状態にする。低位（Ｂ）の水槽（１）内をブロワ（１０）等で加圧すると、水槽（１）内の空気（２）は圧縮されると同時に、水面（４）は加圧され低下する。反対に揚水管（５）の水位は上昇し、時には高位（Ａ）水槽（１）の減圧もあいまって口元から噴出すこともある。それは、圧力差に加えて水槽（１）の断面は吸込み管（７）及び揚水管（５）の断面より数倍大きいので、水槽（１）内を水が低下移動した体積分、吸出し管（７）等内を移動するためである。ポンプ（６）を作動するとポンプ（６）室内の水（３）は、揚水管（５）へ移動するとともに、ポンプ（６）吸込み側には加圧され空気圧力が、加えられ吸込み落差（ｈ３）となり水が流れ込む。揚水管（５）の水（３）は、ポンプ（６）の回転で圧力を与えられて揚水管（５）の口から高位（Ａ）水槽（１）へ吐出される。水槽（１）へ吐出された水は、排水側（Ｄ）へ落差（ｈ４）で自然に流れ出す。高位（Ａ）水槽（１）内の減圧と、ポンプ（６）呑み口側の吸込み落差が大きくなり、一方、吐出し揚程は小さくなる。すなわち、実揚程（Ｈ１）が低くなり、さらに、吐出し口の空気の抵抗が小さくなる。
その結果、排水量が大量に増加した。なお、ブロワ（１０）等の作動は計画した圧力に達したら自動的に停止する。水槽（１）内の圧力は常に揚水された水量は給水側から補給されるのでほとんど変化はないが、僅かではあるが水中から酸素等のガス放出され、圧力が上昇する場合がある。その場合ブロワが自動的に作動するので常に所定の圧力に保たれる。したがって、ブロワ（１０）等の出力は一時的で考慮する必要はない。
【００２３】
図７の発電用水車機構においては、発電用水車の効率アップ方法は、高位（Ａ）調圧水槽（１５）内の気圧（圧力）をブロワ（１０）等で減圧と加圧する２通りある。
前者の減圧の場合、まず、ブロワ（１０）等を作動し調圧水槽（１５）内と水車（１８）下の吸出し管（１９）内の気圧を減圧すると両者の水位は、例えば、減圧を標準気圧−０．５ｋｇ／ｃｍ２にすると、その圧力に相当する高さである５ｍ上昇する。そして、その水位の上昇した水（３）の体積分、圧力水路管（１４）と放水管から補給される。その気圧条件下で水圧管（１８）の自動制御弁を開放すると、水は水圧管（１８）を落下するが、水車（１８）を回転するエネルギーの実落差（Ｈ２）はＨ２＝減圧前の水位＋水位上昇分＋減圧分の圧力水頭＋α（空気抵抗の低下）となり、調圧水槽（１５）から落下する水（３）は、水車（１８）と水車に回転軸で連結された発電機を回転し、吸出し管から放水管を通り本川へ放流される。その際当然排水量も大量に増加する。主に水位上昇分＋減圧分の圧力水頭が加算された分発電効率が上がる。
後者の場合、吸出し管（１９）は前者と同じブロワ（１０）等で減圧する。調圧水槽（１５）はブロワ（１０）等で加圧すると、水槽（１５）内の空気（２）は圧縮されるとともに水面（４）低下する。その低下した体積分水（３）は圧力水路管へ移動する。その気圧条件下で水圧管（１８）の自動制御弁を開放すると、水は水圧管（１８）を落下するが、水車（１８）を回転するエネルギーの実落差（Ｈ２）はＨ２＝減圧前の水位＋加圧分＋減圧分の圧力水頭＋α（空気抵抗の低下）となり、調圧水槽（１５）から落下する水（３）は、水車（１８）と水車に回転軸で連結された発電機を回転し、吸出し管から放水管を通り本川へ放流される。その際、排出量は従来方法に比べ大量に増加する。主に水位上昇分＋減圧分の圧力水頭が加算された分発電効率が上がる。なお、ブロワ（１０）の作動は計画した圧力に達したら自動的に停止する。水槽（１）内の圧力は常に揚水された水量は圧力水路管（１４）から補給されるのでほとんど変化はないが、僅かではあるが水と飽和し圧力が低下する場合がある。その場合ブロワが自動的に作動するので常に所定の圧力に保たれる。したがって、ブロワ（１０）等の出力は一時的で考慮する必要はない。
【００２４】
図８の揚水発電においては、高位（Ａ）水槽（１）と調圧水槽（１５）をつないだ連結管（３０）内をブロワ（１０）等で減圧（真空）して、低位（Ｂ）のポンプ（６）作動すると、ポンプ（６）室内の水（３）は揚水管（５）から水槽（１）へ移動吐出され、水槽（１）から連結管（３０）へ溢れ出て、調圧水槽（１５）へ流れ落ちる。調圧水槽（１５）の水（３）は、重力の落差圧力でポンプ吸込み側にできた空隙を埋めるべく、調圧水槽（１５）から水圧管（１６）・水車（１８）部・吸込み管（７）を通り落下する。その際、水車（１８）の羽根を回転して発電エネルギーを得る。それが水槽（１）と調圧水槽（１５）の間で繰り返される。ポンプ（６）の実揚程（Ｈ１）は連結管（３０）内の減圧で低くなり、通常の排水量より大量に増加する。なお、ブロワ（１０）の作動は計画した圧力に達したら自動的に停止する。しかし、僅かではあるが水と空気が飽和したり、ガスが発生し圧力が変化する場合がある。その場合ブロワ（１０）等が自動的に作動するので常に所定の圧力に保たれる。したがって、ブロワ（１０）等の出力は一時的で考慮する必要はない。
【００２５】
図９のポンプ機構において、低位（Ｂ）水源池の水（３）をポンプ（６）で汲み上げ揚水管（５）から水槽（１）へ吐出し、水槽（１）内の水位が吐出された水（３）で上昇すると、自動制御弁（２３）が開き水（３）は、排水側（Ｄ）との排水落差（ｈ４）で、自然に排水管（１２）内に設置されたラセン式パイプまたはスクルュー（２５）をラセン状にネジレながら流れ排出される。その時ラセン式パイプまたはスクルュー（２５）は回転し空気をも巻きこみ排出される。その結果、水槽（１）内は空気が薄くなり減圧状態になる。すると実揚程（Ｈ１）が低下するのでポンプの排出量が増加する。もしも、排水側（Ｄ）の水位が高く排水落差（ｈ４）が確保されない場合は、ラセン式パイプまたはスクルュー（２５）を動力で作動し、水槽（１）内の排水と減圧をする。
【００２６】
図１０のポンプ機構において、低位（Ｂ）水源池の水（３）をポンプ（６）で汲み上げ揚水管（５）から水槽（１）へ吐出し、水槽（１）内の水位が吐出された水（３）で上昇すると、自動制御弁（２３）が開き水（３）は、排水側（Ｄ）との排水落差（ｈ４）で、自然に排水管（１２）内に設置された水車（１８）またはポンプ（６）の羽根を回転しながら流れ排出される。その時、水車（１８）またはポンプ（６）は空気をも巻きこみ排出される。その結果、水槽（１）内は空気が薄くなり減圧（真空）状態になる。すると実揚程（Ｈ１）が低下するのでポンプの排出量が増加する。もしも、排水側（Ｄ）の水位が高く排水落差（ｈ４）が確保されない場合は、水車（１８）またはポンプ（６）を動力で作動し、水槽（１）内の排水と減圧をする。
【００２７】
図１１の発電用水車機構においては、水車（１８）設備から流れ落ちてくる水（３）は吸出し管を経て放水管（２０）の口元のベアリング部で、一部遮られて水（３）は貯留し水位が上昇する。すると自動制御弁（２３）が開き水（３）は、本川（２４）との排水落差（ｈ４）で、自然に排水管（１２）内に設置されたラセン式パイプまたはスクルュー（２５）をラセン状にネジレながら流れ排出される。その時ラセン式パイプまたはスクルュー（２５）は、水力で回転し空気をも巻きこみ排出される。その結果、吸出し管（１９）の空気が薄くなり減圧状態になる。するとその減圧（真空）分、実落差（Ｈ２）に加えられるので、水圧管（１６）を流下する排出量が増え発電量が増加する。もしも、本川（２４）の水位が高く排水落差（ｈ４）が確保されない場合は、ラセン式パイプまたはスクルュー（２５）を動力で作動し、吸出し管（１９）内の排水と減圧をする。
【００２８】
図１２の発電用水車機構においては、水車（１８）設備から流れ落ちてくる水（３）は吸出し管を経て放水管（２０）の口元の水車（１８）またはポンプ部で、一部遮られて水（３）は貯留し水位が上昇する。すると自動制御弁（２３）が開き、水（３）は本川（２４）との排水落差（ｈ４）で、自然に排水管（１２）内に設置された水車（１８）またはポンプを回転しながら流れ排出される。その時水車（１８）またはポンプ（６）の羽根で空気をも巻きこみ排出される。その結果、吸出し管（１９）の空気が薄くなり減圧状態になる。すると、その減圧（真空）分、実落差（Ｈ２）に加えられるので、水圧管（１６）を流下する排出量が増え発電量が増加する。もしも、本川（２４）の水位が高く排水落差（ｈ４）が確保されない場合は、水車（１８）またはポンプ（６）を動力で作動し、吸出し管（１９）内の排水と減圧をする。
【発明の実施の形態】
本発明の実態の形態を実施例にもとづき図面を参照して説明する。
【００２９】
図４で示す実施例は、ポンプ機構を壁体で囲み吸込み管を上向きに取付け室内圧力を減圧する模式図である。ポンプ（６）設備全体を壁体（８）で囲み、壁体（８）内をブロワ等（１０）の空気機械で強制的に減圧（真空）した。その際、ポンプの吸込み管（７）を上向きにし、低位（Ｂ）の水槽（１）の底へ取付けた。ブロワ（１０）等には自動制御弁を取付け、ブロワ（１０）等での減圧（真空）は、水が蒸発しない程度とした。そして、ポンプ（６）と水車（１６）を作動した。
【００３０】
図５で示す実施例は水路式発電用水車を壁体で囲み室内圧力を減圧する模式図である。水車（１８）設備全体を壁体（８）で囲み、壁体（８）内をブロワ等（１０）の空気機械で強制的に減圧（真空）した。ブロワ（１０）等には自動制御弁を取付け、ブロワ（１０）等での減圧（真空）は、水が蒸発しない程度とした。そして水車（１６）を作動した。
【００３１】
図６で示す実施例は、新設ポンプ機構の吸込み側と吐出し側を水槽で分離しそれぞれの水槽内の圧力を変化する模式図である。低位（Ｂ）吸上げ側へ水槽（１）を基盤へ布設する。その際、水槽（１）は基盤へ設置した時に水面（４）から十分出る高さとし、水槽（１）の上下に穴を開けた蓋（２８）を取付ける。上蓋（２８）には穴を２箇所開けブロワ取付けるが、一つの穴にはブロワ（１０）等の送風方向（１１）を外向きに取付け、もう一つの穴にはブロワ（１０）等の送風方向（１１）を水槽（１）内に向け取付ける。その２機のブロワ（１０）へ自動制御弁（２３）を取付ける。底蓋（２８）の穴にはベンド形状の吸込み管（７）を上向きに取付ける。また、水槽（１）の上部給水側（Ｃ）にも穴を開け、その穴へブロワ（１０）等で加圧した時に計画した水面（４）下へ挿入できる長さの、給水管（２２）を下向きにして取付ける。ポンプ（６）吸込み口へ水槽（１）の底へ取付けた吸込み管（７）の片側をつなぐ。ポンプ（６）吐出し口へ揚水管（５）をつなぎ、高位（Ａ）水槽（１）の底へ延長する。ただし、水槽（１）の大きさは吸込み管の２周り以上とする。高位（Ａ）にも水槽（１）を基盤へ設置する。その際、水槽（１）の上下に穴を開けた蓋（２８）を取付け、上蓋（２８）へ開けた穴へ、ブロワ（１０）等を取付けるが送風方向（１１）を外へ向ける。その上に自動制御弁（２３）を取付ける。底蓋（２８）の穴にポンプ（６）吐出し口から延長された揚水管（５）を取付ける。また、水槽（１）下部の排水側（Ｄ）へ穴を開け排水側（Ｄ）に傾けて排水管（１２）を取付け、先端を水面（４）下へ挿入する。排水管（１２）の呑み口に自動制御弁（２３）を取付ける。なお、それぞれのブロワ（１０）等と自動制御弁（２３）とは連動システムとし、水槽（１）内の圧力の変化で作動する機構にセットする。ブロワ（１０）等による水槽（１）内の減圧（真空）は水が蒸発しない程度とし、低位（Ｂ）の水槽（１）の加圧力は、水槽（１）内に下向きに取付けた給水管（９）の先端と給水側（Ｄ）の水面（４）との水頭に相当する圧力以下とする。取付けた蓋（２８）や水槽（１）と管（７・９）やブロワ（１０）等との間へ、水や空気が漏れないように止水材を詰めるかパッキンを施す。ポンプ設備の設置が終了次第、まず、ブロワ（１０）等を作動して水槽（１）内を計画した圧力にした後、ブロワ（１０）を停止する。つぎに、ポンプ（６）を作動する。
【００３２】
図７で示す実施例は、新設水路式発電用水車の呑み口みと吐出し口を水槽等で分離し圧力を変圧する模式図である。高位（Ａ）へ調圧水槽（１５）または竪坑（２７）を、低位（Ｂ）の水車（１８）の位置まで構築する。調圧水槽（１５）等の上部の山側と下部の水車側へ横に穴を開け、調圧水槽（１５）等の底へ床盤コンクリートを打設する。その際水との抵抗を小さくするため水圧管（１６）の呑み口側へ曲線状（２９）に傾斜させ施工する。上部の穴へ給水管（９）を下向きに取付け、給水管（９）の吐出し口へ自動制御弁（２３）取付ける。給水管（９）の呑み口へ圧力水路管（１４）を連結する。その圧力水路管（１４）は水源の調整池（１３）へ延長する。調圧水槽（１５）等の上端へ密封のために蓋（２８）をする。その際、蓋（２８）へ穴を２箇所開けブロワ（１０）等を取付けるが、送風方向（１１）を調圧水槽（１５）に対し、一つは、外側に向け、一つは、内側へ向ける。ブロワ（１０）等の口へ自動制御弁（２３）取付ける。なお、調圧水槽（１５）は水との摩擦抵抗の小さい大きさ、例えば、水圧管（１６）吐出し口の直径の約１０倍以上とする。ブロワ（１０）等による調圧水槽（１５）内の圧力は、加圧の場合は調整池との落差以内とし、減圧（真空）の場合は、水が蒸発しない程度する。水圧管（１６）の吐出し口を水車（１８）の羽根に向け格納設備に取付ける。その際、水圧管（１６）の吐出し口へ自動制御弁を取付ける。水車の下へ吸出し管（１９）を取り付ける。吸出し管の途中または水車（１８）格納設備の上に穴を開け、ブロワ（１０）等を取付けるが送風方向（１１）を外向きにし、ブロワ（１０）等の口へ自動制御弁（２３）取付ける。吸出し管（１９）の吐出し側へ放水管（２０）連結し、放水管（２０）を本川（２４）側へ傾け川岸まで布設する。水車（１８）の羽根の軸部と上の発電機（１７）軸部とを回転軸でつなぐ。ブロワ（１０）等と自動制御弁（２３）とは連動システムとし、水槽（１）内の圧力の変化で作動する機構にセットする。吸出し管（１９）及び水車（１８）部の減圧（真空）は、水が蒸発しない程度とし、取付けた蓋（２８）や水槽（１５）と管（９）やブロワ等との間へ、水や空気が漏れないように止水材を詰めるかパッキンを施す。全ての装置の設置が終了次第、まず、ブロワ（１０）等を作動し、計画した圧力に達したらブロワを停止する。つぎに、給水管（９）口と水圧管（１６）口の自動制御弁（２３）を開け水圧管（１６）へ水を流す。
【００３３】
図８で示す実施例は、減圧を利用した揚水発電の機構模式図である。揚水発電の効率アップは、ポンプ（６）の吐出し口へ、揚水管（５）を上向きにつなぎ、その揚水管（５）の上部を水槽（１）の底蓋（２８）へ連結する。ポンプ（６）吸込み口へベンド形状の吸込み管（７）を上向きに連結し、その吸込み管（７）の片側を発電用水車（１８）格納設備の下に取付ける。発電用水車（１８）格納設備の呑み口へベンド形状の水圧管（１６）を水車の羽根に向け取付け、その水圧管（１６）の片側を上向きに水槽（１５）の底蓋（２８）へ取付ける。水車（１８）の羽根軸部と上の発電機（１７）軸部とを回転軸でつなぐ。ポンプ（６）側の水槽（１）と水車（１８）側の調圧水槽（１５）を計画された高さに構築（例えば２５ｍ以下）する。水槽（１）と調圧水槽（１５）の上部を連結管（３０）でつなぎ、連結管（３０）の上部へ穴を開けブロワ（１０）等を取付けるが送風方向（１１）を外に向ける。ブロワ（１０）等の口へ自動制御弁（２３）を取付ける。なお、水槽（１・１５）の大きさは、水との摩擦抵抗を小さくするため揚水管（５）及び水圧管（１６）の数倍（例えば１０倍）以上とする。また、ブロワ（１０）等と自動制御弁（２３）とは連動システムとし、連結管（３０）内の圧力の変化で作動する機構にセットする。取付けた蓋（２８）や水槽（１）と管（７）やブロワ等との間へ、水や空気が漏れないように止水材を詰めるかパッキンを施す。全ての設備を設置後、まず、ブロワ（１０）等を作動し連結管（３０）内を計画された圧力に減圧する。ブロワ（１０）等による減圧は、水が蒸発しない程度とする。減圧後ブロワ等（１０）を停止しポンプを作動する。
【００３４】
図９で示す実施例は、ポンプ機構排水管内にラセン式パイプを取付けた模式図である。高位（Ａ）水槽（１）の上下へ穴を開けた蓋（２８）を取付ける。底蓋（２８）の穴へポンプ吐出し口に連結された揚水管（５）を取付ける。上蓋（２８）の穴へブロワ（１０）等を取付けるが送風方向を外向きにし、ブロワ（１０）等の口へ自動制御弁を取付ける。水槽（１）下部の排水側（Ｄ）へ穴を開け排水管（１２）を排水側（Ｄ）へ傾けて取付ける。その際、排水管（１２）内へラセン式パイプまたはラセン式スクリューの両端の軸へ止水用ベアリングを取付け設置する。なお、ラセン式スクリュー（２５）の軸は水が流れることのできるパイプとする。排水管（１２）の呑み口へ自動制御弁（２３）を取付ける。自動制御弁（２３）は、水槽（１）内の水面（４）が自動制御弁（２３）の中央より上になった時に開放するようセットする。なお、上蓋（２８）へ取付けたブロワ（１０）等と自動制御弁（２３）は、水槽（１）内の圧力が計画したものにならない時に作動させる補助的なものである。また、必要（排水側の水位が上昇し水槽内の水が自然に流れない時）に応じてラセン式パイプまたはラセン式スクリューを人工的に動力で作動する。取付けた蓋（２８）や水槽（１）と管（７）やブロワ等との間へ、水や空気が漏れないように止水材を詰めるかパッキンを施す。全ての設備を設置後、ポンプ（６）を作動する。
【００３５】
図１０で示す実施例は、ポンプ機構排水管内に水車またはポンプを取付けた模式図である。高位（Ａ）の水槽（１）の上下へ穴を開けた蓋（２８）を取付ける。底蓋（２８）の穴へポンプ吐出し口に連結された揚水管（５）を取付ける。上蓋（２８）の穴へブロワ（１０）等を取付けるが送風方向は外向きにし、ブロワ（１０）等の口へ自動制御弁を取付ける。水槽（１）の下部の排水側（Ｄ）へ穴を開け排水管（１２）を排水側（Ｄ）へ傾けて取付ける。その際、排水管（１２）内へ水車（１８）または非容積式の回転式ポンプを取付ける。排水管（１２）の呑み口へ自動制御弁（２３）を取付ける。排水管（１２）自動制御弁（２３）は、水槽（１）の水面（４）が自動制御弁（２３）の中央より上になった時に開放するようセットする。上蓋（２８）へ取付けたブロワ（１０）等と自動制御弁（２３）は、水槽（１）内の圧力が計画したものにならない時に作動させる補助的なものである。また、必要（排水側の水位が上昇し水槽内の水が自然に流れない時）に応じて水車（１８）またはポンプ（６）を人工的に動力で作動する。取付けた蓋（２８）や水槽（１）と管（７）やブロワ等との間へ、水や空気が漏れないように止水材を詰めるかパッキンを施す。全ての設備を設置後、ポンプ（６）を作動する。
【００３６】
図１１で示す実施例は、発電用水車機構の放水管内にラセン式パイプを取付けた模式図である。放水管（２０）内へラセン式パイプまたはラセン式スクリューを設置する。その際、両端に止水用ベアリングを取付け設置する。放水管（２０）の呑み口へ自動制御弁（２３）を取付ける。なお、ラセン式スクリュー（２５）の両軸は水が流れることのできるパイプとなっている。自動制御弁（２３）は、放水管（２０）呑み口の水面（４）が自動制御弁（２３）の中央より上になった時に開放するようセットする。また、必要（排水側の水位が上昇し水槽内の水が自然に流れない時）に応じてラセン式パイプまたはラセン式スクリューを人工的に動力で作動する。取付けた装置には、水や空気が漏れないように止水材を詰めるかパッキンを施す。全ての装置の設置が終了次第、水圧管（１６）口の自動制御弁（２３）を開け水圧管（１６）へ水を流す。
【００３７】
図１２で示す実施例は、水車機構の放水管内に水車またはポンプを取付けた模式図である。放水管（２０）内へ水車（１８）または非容積式の回転式ポンプ（６）を設置する。放水管（２０）の呑み口へ自動制御弁（２３）を取付ける。自動制御弁（２３）は、放水管（２０）呑み口の水面（４）が自動制御弁（２３）の中央より上になった時に開放するようセットする。また、必要（排水側の水位が上昇し水槽内の水が自然に流れない時）に応じて水車またはポンプを人工的に動力で作動する。取付けた装置には水や空気が漏れないように止水材を詰めるかパッキンを施す。全ての装置の設置が終了次第、水圧管（１６）口の自動制御弁（２３）を開け水圧管（１６）へ水を流す。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、上記説明した構成なり、以下の効果を得られた。
【００３９】
ポンプ設備の吸込み管を上向きに水槽（１）の底に取付け、一つ、ポンプ（６）設備全体を壁体（８）で囲み、壁体内をブロワ（１０）等の空気機械で減圧（真空）状態にする。二つ、吸込み管（７）の呑み口と、揚水管（５）の吐出し口を個別に水槽（１）等の容器で囲み、室内をブロワ（１０）等で減圧（真空）状態にする。三つ、ポンプ機構の揚水管（５）の吐出し口を水槽（１）等の容器で囲み、ブロワ（１０）等で減圧（真空）状態にする。四つ、ポンプ（６）機構の吸込み管（７）の呑み口を水槽（１）等の容器で囲み、室内をブロワ（１０）等で加圧状態にする。そして、ポンプ（６）を作動する。その結果、排出量は大幅に増加する。
【００４０】
発電用水車（６）は、一つ、設備全体を壁体（８）で囲み、壁体内をブロワ（１０）等の空気機械で減圧（真空）状態にする。二つ、水圧管（１６）の呑み口と、水車（１８）下の吸出し管（１９）内を個別に、ブロワ（１０）等で減圧（真空）状態にする。三つ、水車（１８）機構の水車（１８）の下の吸出し管（１９）内をブロワ（１０）等で減圧（真空）状態にする。四つ、水車（１８）機構の呑み口を水槽（１）等の容器で囲み、室内をブロワ（１０）等で加圧状態にする。そして、水圧管（１６）口の自動制御弁（２３）を開け、調圧水槽（１５）の水を水圧管（１６）へ流す。その結果、排出量は増加し発電出力は大幅にアップする。
【００４１】
つぎに、排水管（１２）や放水管（２０）を流下する水の力を利用した、ポンプ機構および水車機構の効率アップ方法を考案した。
ポンプの場合は、高位（Ａ）水槽（１）の排水管（１２）内へラセン式パイプ（６）や非容積式ポンプ（６）等を設置する。水槽（１）内にポンプ（６）から送られた水（３）は排水側（Ｄ）との排水落差（ｈ４）で自然に排水管（１２）を流れ出すが、その際、水の流れる時に、ラセン式パイプやポンプが、水槽（１）内の空気を巻き込み回転する。その結果、水槽（１）内の空気は薄くなり減圧（真空）状態になり、ポンプの排出量が増加する。もしも、排水側の水位が上昇し、自然排水できない場合は、ラセン式パイプ（２５）やポンプ（６）を人口的に動力で回転し排水する。
【００４２】
発電用水車の場合は、放水管（２０）内へラセン式パイプ（２５）や非容積式ポンプ（６）等を設置する。水車（１８）から排出された水は、放水管（２０）を流れる時に、ラセン式パイプ（２５）やポンプ（６）が、吸込み管（１９）内の空気を巻き込み回転する。その結果、吸出し管（１９）内の空気は薄くなり、減圧（真空）状態になり、水圧管（１６）からの排出量が増加する。もしも、本線の水位が上昇し、自然排水できない場合は、ラセン式パイプ（２５）やポンプ（６）を人口的に動力で回転し排水する。また、必要に応じて動力で補助をして、高位（Ａ）水槽（１）内と水車（１８）の吐出し口を減圧（真空）して、排出量の増加を図る方法を考案した。これは、排水側（Ｄ）の水面（４）が、本川（２４）等の流量が少なくなり水面（４）が下がるなどして、排水管や放水管の吐出し口が水面（４）からでて、空気が流入し減圧状態が崩れることを防ぐことも兼ねる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のポンプ機構の設置模式図
【図２】従来の水路式発電の施設模式図
【図３】従来のポンプ機構を壁体で囲み室内の圧力を変化する模式図
【図４】ポンプ機構を壁体で囲み吸込み管を上向きに取付け室内圧力を減
圧する模式図
【図５】水路式発電用水車を壁体で囲み室内圧力を減圧する模式図
【図６】新設ポンプ機構の吸込み側と吐出し側を水槽で分離しそれぞれの
水槽内の圧力を変化する模式図
【図７】新設水路式発電用水車の呑み口みと吐出し口を水槽等で分離し圧
力を変化する模式図
【図８】減圧を利用した揚水発電の機構模式図
【図９】ポンプ機構排水管内にラセン式パイプを取付けた模式図
【図１０】ポンプ機構排水管内に水車またはポンプを取付けた模式図
【図１１】ポンプ機構放水管内にラセン式パイプを取付けた模式図
【図１２】ポンプ機構放水管内に水車またはポンプを取付けた模式図
【符号の説明】
Ａ，高位 Ｈ１，実揚程 Ｈ２，実落差
Ｂ，低位 ｈ１，吐出し揚程 ｈ４，排水落差
Ｃ，給水側 ｈ２，吸込み揚程 ｈ５，供給側の水頭
Ｄ，排水側 ｈ３，吸込み落差
１，水槽 １６，水圧管
２，空気（気圧の変化した） １７，発電機
３，水 １８，水車
４，水面 １９，吸出し管
５，揚水管 ２０，放水管
６，ポンプ ２１，ドアーまたは蓋
７，吸込み管 ２２，給水口
８，壁体 ２３，自動制御弁
９，給水管 ２４，本川
１０，ブロワ・圧縮機械・真空ポンプ ２５，ラセン式パイプ及びスクリュー
１１，送風方向 ２６，ボールベアリング
１２，排水管 ２７，竪坑
１３，調整池 ２８，蓋
１４，圧力水路管 ２９，曲線状
１５，調圧水槽 ３０，連結管
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポンプや発電用水車の水力機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポンプは羽根にエネルギーを与え、低い箇所から高い箇所へ液体を移動する水力機械である。水車は高い箇所から低い箇所へ液体が流れ落ちる力を、羽根で受けてエネルギー得る水力機械である。
【０００３】
ポンプおよび水車は以下の機構からなる。ここでいうポンプとは羽根の回転で、液体、つまり、水に圧力と速度の両エネルギーを与える非容積式ポンプをいう。
ポンプ機構は図１へ示すとおり、ポンプ（６）本体と水を低い箇所から吸揚げる吸込み管（７）並びに、高い箇所へ押し上げる揚水管（５）とで構成される。ポンプ（６）は動力で羽根に回転を与えて、羽根の吸込み側に減圧（真空）を造り、もう一方の吐出し側へ押し上げ力を造り、水（３）をある箇所からある箇所へ移動させる機械である。ポンプ（６）の作動による水（３）の移動は、つぎの原理機構で行われる。まず、低位（Ｂ）の水（３）は、水面（４）に働く気圧と、ポンプ（６）の羽根の回転で造られた低圧（真空）との圧力差で、ポンプ（６）室内に移動する。つぎに、ポンプ（６）室内に移動した水（３）は、同じ羽根の回転で圧力を与えられて、揚水管（５）に押し上げられて揚水管（５）の口から水槽（１）へ吐出される。その押し上げる高さを吐出し揚程（ｈ１）といい、吸上げ高さを吸込み揚程（ｈ２）という。その両方を加えたものが実揚程（Ｈ１）である。
【０００４】
発電用水車原理機構は図２へ示すとおり、高位（Ａ）調圧水槽（１５）の水（３）は、低位（Ｂ）の吐出し口との水頭差で水車側へ水圧管（１６）を流れ落ち、その流れ落ちる水（３）の力で水車（１８）を回転し発電エネルギーを得るものである。その調圧水槽（１５）と水車との水頭を実落差（Ｈ２）という。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ポンプおよび水車の効率アップは限界状態にあると言われている。すなわち、これまでポンプや水車の効率アップの研究は尽くし切られ、もう改良を加える余地がないのが現状である。
【０００６】
本発明は、改良の余地がないと言われている、ポンプや水車の効率アップを鑑みて考案したものである。そして、本発明はポンプの回転エネルギーの削減と、水車の大幅なエネルギー回収技術を提供するとともに、経済の活性化を願うものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、大気圧の変化で海面が上下することに注目をした。気圧が低下すると海面は上昇し、気圧が高くなると海面は降下する。つまり、ポンプや水車の呑み口、または、吐出し口の圧力を変化することで、揚水量等の増加が可能ではないかと考えた。しかし、ポンプや水車は、図１・図２へ示すとおり、常に自然界の気圧条件下に置かれている。つまり、高位（Ａ）水槽（１・１５）の水面（４）も、低位（Ｂ）の水面（４）も、ほぼ同じ気圧条件下にある。例えば図３へ示すように、ポンプ設備を壁体で囲み密封し、室内をブロワ等で強制的に減圧または加圧しても、両水面（４）及びポンプの両口の気圧（圧力）条件には変わりはなく、揚水量の増加は見込めない。
【０００８】
しかし、ポンプ及び水車設備の吐出し口をブロワ等で減圧（真空）した場合はその限りではない。気圧低下は空気密度の低下でもある。つまり、吐出し口の抵抗力が小さくなり、その抵抗力の低下分排水量は増加するはずであると考えた。
【０００９】
そこで、図４・図５へ示す以下の実験を試みた。実験方法は、ポンプ（６）及び水車（１８）設備全体を壁体（８）で囲み、壁体（８）内をブロワ等（１０）の空気機械で強制的に減圧（真空）した。その際、ポンプの吸込み管（７）を上向きにし、低位（Ｂ）の水槽（１）の底へ取付けた。ブロワ（１０）等には自動制御弁を取付け、ブロワ（１０）等での減圧（真空）は、水が蒸発しない程度とした。そして、ポンプ（６）と水車（１６）を作動した。その結果、揚水管（５）及び放水管（２０）吐出し口の排出量は大幅に増加した。排出量の増加要因は、一つは、呑み口側の水位上昇分、ポンプや水車へ落差圧力として加えられた。二つは、水を含めた物質の質量は圧力の変化で変わることなく、したがって重力も変わることはない。変化したのは両口の気圧（圧力）低下と、それに伴う空気の密度の低下である。密度の低下は空気抵抗力の低下であり、その結果、水の流動加速度が大きくなった。
【００１０】
上記実験で分かったことは、従来と同じポンプ設備及び水車設備の配置では、ブロワ等で気圧（圧力）を変化させても排出量は増加できない。だが、ポンプ設備の吸込み管を上向きに水槽（１）の底に取付け、一つ、ポンプ（６）設備全体を壁体（８）で囲み、壁体内をブロワ（１０）等の空気機械で減圧（真空）状態にする。二つ、吸込み管（７）の呑み口と、揚水管（５）の吐出し口を個別に水槽（１）等の容器で囲み、室内をブロワ（１０）等で減圧（真空）状態にする。三つ、ポンプ機構の揚水管（５）の吐出し口を水槽（１）等の容器で囲み、ブロワ（１０）等で減圧（真空）状態にする。四つ、ポンプ（６）機構の吸込み管（７）の呑み口を水槽（１）等の容器で囲み、室内をブロワ（１０）等で加圧状態にする。そして、ポンプ（６）を作動する。その結果、排出量は大幅に増加する。
発電用水車（６）は、一つ、設備全体を壁体（８）で囲み、壁体内をブロワ（１０）等の空気機械で減圧（真空）状態にする。二つ、水圧管（１６）の呑み口と、水車（１８）下の吸出し管（１９）内を個別に、ブロワ（１０）等で減圧（真空）状態にする。三つ、水車（１８）機構の水車（１８）の下の吸出し管（１９）内をブロワ（１０）等で減圧（真空）状態にする。四つ、水車（１８）機構の呑み口を水槽（１）等の容器で囲み、室内をブロワ（１０）等で加圧状態にする。そして、水圧管（１６）口の自動制御弁（２３）を開け、調圧水槽（１５）の水を水圧管（１６）へ流す。その結果、排出量は増加し発電出力は大幅にアップする。
【００１１】
上記実験結果と理論を踏まえ、ポンプの揚水管及び水車の放水管吐出し口からの排水量増加方法を考案した。
【００１２】
新設ポンプ設備の場合は図６へ示すように、低位（Ｂ）吸上げ側へ水槽（１）を基盤へ布設する。その際、水槽（１）は基盤へ設置した時に水面（４）から十分出る高さとし、水槽（１）の上下に穴を開けた蓋（２８）を取付ける。上蓋（２８）には穴を２箇所開けブロワ取付けるが、一つの穴にはブロワ（１０）等の送風方向（１１）を外向きに取付け、もう一つの穴にはブロワ（１０）等の送風方向（１１）を水槽（１）内に向け取付ける。その２機のブロワ（１０）へ自動制御弁（２３）を取付ける。底蓋（２８）の穴にはベンド形状の吸込み管（７）を上向きに取付ける。また、水槽（１）の上部給水側（Ｃ）にも穴を開け、その穴へブロワ（１０）等で加圧した時に計画した水面（４）下へ挿入できる長さの、給水管（２２）を下向きにして取付ける。ポンプ（６）吸込み口へ水槽（１）の底へ取付けた吸込み管（７）の片側をつなぐ。ポンプ（６）吐出し口へ揚水管（５）をつなぎ、高位（Ａ）水槽（１）の底へ延長する。ただし、水槽（１）の大きさは吸込み管の２周り以上とする。高位（Ａ）にも水槽（１）を基盤へ設置する。その際、水槽（１）の上下に穴を開けた蓋（２８）を取付け、上蓋（２８）へ開けた穴へ、ブロワ（１０）等を取付けるが送風方向（１１）を外へ向ける。その上に自動制御弁（２３）を取付ける。底蓋（２８）の穴にポンプ（６）吐出し口から延長された揚水管（５）を取付ける。また、水槽（１）下部の排水側（Ｄ）へ穴を開け排水側（Ｄ）に傾けて排水管（１２）を取付け、先端を水面（４）下へ挿入する。排水管（１２）の呑み口に自動制御弁（２３）を取付ける。なお、それぞれのブロワ（１０）等と自動制御弁（２３）とは連動システムとし、水槽（１）内の圧力の変化で作動する機構にセットする。ブロワ（１０）等による水槽（１）内の減圧（真空）は水が蒸発しない程度とし、低位（Ｂ）の水槽（１）の加圧力は、水槽（１）内に下向きに取付けた給水管（９）の先端と給水側（Ｄ）の水面（４）との水頭に相当する圧力以下とする。取付けた蓋（２８）や水槽（１）と管（７・９）やブロワ（１０）等との間へ、水や空気が漏れないように止水材を詰めるかパッキンを施す。ポンプ設備の設置が終了次第、まず、ブロワ（１０）等を作動して水槽（１）内を計画した圧力にした後、ブロワ（１０）を停止する。つぎに、ポンプ（６）を作動する。
【００１３】
新設の発電用水車設備は図７へ示すとおり、高位（Ａ）へ調圧水槽（１５）または竪坑（２７）を、低位（Ｂ）の水車（１８）の位置まで構築する。調圧水槽（１５）等の上部の山側と下部の水車側へ横に穴を開け、調圧水槽（１５）等の底へ床盤コンクリートを打設する。その際水との抵抗を小さくするため水圧管（１６）の呑み口側へ曲線状（２９）に傾斜させ施工する。上部の穴へ給水管（９）を下向きに取付け、給水管（９）の吐出し口へ自動制御弁（２３）取付ける。給水管（９）の呑み口へ圧力水路管（１４）を連結する。その圧力水路管（１４）は水源の調整池（１３）へ延長する。調圧水槽（１５）等の上端へ密封のために蓋（２８）をする。その際、蓋（２８）へ穴を２箇所開けブロワ（１０）等を取付けるが、送風方向（１１）を調圧水槽（１５）に対し、一つは、外側に向け、一つは、内側へ向ける。ブロワ（１０）等の口へ自動制御弁（２３）取付ける。なお、調圧水槽（１５）は水との摩擦抵抗の小さい大きさ、例えば、水圧管（１６）吐出し口の直径の約１０倍以上とする。ブロワ（１０）等による調圧水槽（１５）内の圧力は、加圧の場合は調整池との落差以内とし、減圧（真空）の場合は、水が蒸発しない程度する。水圧管（１６）の吐出し口を水車（１８）の羽根に向け格納設備に取付ける。その際、水圧管（１６）の吐出し口へ自動制御弁を取付ける。水車の下へ吸出し管（１９）を取り付ける。吸出し管の途中または水車（１８）格納設備の上に穴を開け、ブロワ（１０）等を取付けるが送風方向（１１）を外向きにし、ブロワ（１０）等の口へ自動制御弁（２３）取付ける。吸出し管（１９）の吐出し側へ放水管（２０）連結し、放水管（２０）を本川（２４）側へ傾け川岸まで布設する。水車（１８）の羽根の軸部と上の発電機（１７）軸部とを回転軸でつなぐ。ブロワ（１０）等と自動制御弁（２３）とは連動システムとし、水槽（１）内の圧力の変化で作動する機構にセットする。吸出し管（１９）及び水車（１８）部の減圧（真空）は、水が蒸発しない程度とし、取付けた蓋（２８）や水槽（１５）と管（９）やブロワ等との間へ、水や空気が漏れないように止水材を詰めるかパッキンを施す。全ての装置の設置が終了次第、まず、ブロワ（１０）等を作動し、計画した圧力に達したらブロワを停止する。つぎに、給水管（９）口と水圧管（１６）口の自動制御弁（２３）を開け水圧管（１６）へ水を流す。
【００１４】
図８へ示したのは、減圧（真空）を利用した揚水発電の機構模式図である。揚水発電の効率アップは、ポンプ（６）の吐出し口へ、揚水管（５）を上向きにつなぎ、その揚水管（５）の上部を水槽（１）の底蓋（２８）へ連結する。ポンプ（６）吸込み口へベンド形状の吸込み管（７）を上向きに連結し、その吸込み管（７）の片側を発電用水車（１８）格納設備の下に取付ける。発電用水車（１８）格納設備の呑み口へベンド形状の水圧管（１６）を水車の羽根に向け取付け、その水圧管（１６）の片側を上向きに水槽（１５）の底蓋（２８）へ取付ける。水車（１８）の羽根軸部と上の発電機（１７）軸部とを回転軸でつなぐ。ポンプ（６）側の水槽（１）と水車（１８）側の調圧水槽（１５）を計画された高さに構築（例えば２５ｍ以下）する。水槽（１）と調圧水槽（１５）の上部を連結管（３０）でつなぎ、連結管（３０）の上部へ穴を開けブロワ（１０）等を取付けるが送風方向（１１）を外に向ける。ブロワ（１０）等の口へ自動制御弁（２３）を取付ける。なお、水槽（１・１５）の大きさは、水との摩擦抵抗を小さくするため揚水管（５）及び水圧管（１６）の数倍（例えば１０倍）以上とする。また、ブロワ（１０）等と自動制御弁（２３）とは連動システムとし、連結管（３０）内の圧力の変化で作動する機構にセットする。取付けた蓋（２８）や水槽（１）と管（７）やブロワ等との間へ、水や空気が漏れないように止水材を詰めるかパッキンを施す。全ての設備を設置後、まず、ブロワ（１０）等を作動し連結管（３０）内を計画された圧力に減圧する。ブロワ（１０）等による減圧は、水が蒸発しない程度とする。減圧後ブロワ等（１０）を停止しポンプを作動する。
【００１５】
つぎに、排水管（１２）や放水管（２０）を流下する水の力を利用した、ポンプ機構および水車機構の効率アップ方法を考案した。
ポンプの場合は、高位（Ａ）水槽（１）の排水管（１２）内へラセン式パイプ（６）や非容積式ポンプ（６）等を設置する。水槽（１）内にポンプ（６）から送られた水（３）は排水側（Ｄ）との排水落差（ｈ４）で自然に排水管（１２）を流れ出すが、その際、水の流れる時に、ラセン式パイプやポンプが、水槽（１）内の空気を巻き込み回転する。その結果、水槽（１）内の空気は薄くなり減圧（真空）状態になり、ポンプの排出量が増加する。もしも、排水側の水位が上昇し、自然排水できない場合は、ラセン式パイプ（２５）やポンプ（６）を人口的に動力で回転し排水する。
発電用水車の場合は、放水管（２０）内へラセン式パイプ（２５）や非容積式ポンプ（６）等を設置する。水車（１８）から排出された水は、放水管（２０）を流れる時に、ラセン式パイプ（２５）やポンプ（６）が、吸込み管（１９）内の空気を巻き込み回転する。その結果、吸出し管（１９）内の空気は薄くなり、減圧（真空）状態になり、水圧管（１６）からの排出量が増加する。もしも、本線の水位が上昇し、自然排水できない場合は、ラセン式パイプ（２５）やポンプ（６）を人口的に動力で回転し排水する。また、必要に応じて動力で補助をして、高位（Ａ）水槽（１）内と水車（１８）の吐出し口を減圧（真空）して、排出量の増加を図る方法を考案した。これは、排水側（Ｄ）の水面（４）が、本川（２４）等の流量が少なくなり水面（４）が下がるなどして、排水管や放水管の吐出し口が水面（４）からでて、空気が流入し減圧状態が崩れることを防ぐことも兼ねる。
【００１６】
図９はポンプ機構の排水管内へラセン式パイプを取付け、水槽（１）内を減圧（真空）する模式図である。高位（Ａ）水槽（１）の上下へ穴を開けた蓋（２８）を取付ける。底蓋（２８）の穴へポンプ吐出し口に連結された揚水管（５）を取付ける。上蓋（２８）の穴へブロワ（１０）等を取付けるが送風方向を外向きにし、ブロワ（１０）等の口へ自動制御弁を取付ける。水槽（１）下部の排水側（Ｄ）へ穴を開け排水管（１２）を排水側（Ｄ）へ傾けて取付ける。その際、排水管（１２）内へラセン式パイプまたはラセン式スクリューの両端の軸へ止水用ベアリングを取付け設置する。なお、ラセン式スクリュー（２５）の軸は水が流れることのできるパイプとする。排水管（１２）の呑み口へ自動制御弁（２３）を取付ける。自動制御弁（２３）は、水槽（１）内の水面（４）が自動制御弁（２３）の中央より上になった時に開放するようセットする。なお、上蓋（２８）へ取付けたブロワ（１０）等と自動制御弁（２３）は、水槽（１）内の圧力が計画したものにならない時に作動させる補助的なものである。また、必要（排水側の水位が上昇し水槽内の水が自然に流れない時）に応じてラセン式パイプまたはラセン式スクリューを人工的に動力で作動する。取付けた蓋（２８）や水槽（１）と管（７）やブロワ等との間へ、水や空気が漏れないように止水材を詰めるかパッキンを施す。全ての設備を設置後、ポンプ（６）を作動する。
【００１７】
図１０はポンプ機構の排水管内へ水車またはポンプを取付け、水槽（１）内を減圧（真空）する模式図である。高位（Ａ）の水槽（１）の上下へ穴を開けた蓋（２８）を取付ける。底蓋（２８）の穴へポンプ吐出し口に連結された揚水管（５）を取付ける。上蓋（２８）の穴へブロワ（１０）等を取付けるが送風方向は外向きにし、ブロワ（１０）等の口へ自動制御弁を取付ける。水槽（１）の下部の排水側（Ｄ）へ穴を開け排水管（１２）を排水側（Ｄ）へ傾けて取付ける。その際、排水管（１２）内へ水車（１８）または非容積式の回転式ポンプを取付ける。排水管（１２）の呑み口へ自動制御弁（２３）を取付ける。排水管（１２）自動制御弁（２３）は、水槽（１）の水面（４）が自動制御弁（２３）の中央より上になった時に開放するようセットする。上蓋（２８）へ取付けたブロワ（１０）等と自動制御弁（２３）は、水槽（１）内の圧力が計画したものにならない時に作動させる補助的なものである。また、必要（排水側の水位が上昇し水槽内の水が自然に流れない時）に応じて水車（１８）またはポンプ（６）を人工的に動力で作動する。取付けた蓋（２８）や水槽（１）と管（７）やブロワ等との間へ、水や空気が漏れないように止水材を詰めるかパッキンを施す。全ての設備を設置後、ポンプ（６）を作動する。
【００１８】
図１１は発電用水車機構の放水管内へラセン式パイプを取付け、水車（１８）吐出し側を減圧（真空）する模式図である。放水管（２０）内へラセン式パイプまたはラセン式スクリューを設置する。その際、両端に止水用ベアリングを取付け設置する。放水管（２０）の呑み口へ自動制御弁（２３）を取付ける。なお、ラセン式スクリュー（２５）の両軸は水が流れることのできるパイプとなっている。自動制御弁（２３）は、放水管（２０）呑み口の水面（４）が自動制御弁（２３）の中央より上になった時に開放するようセットする。また、必要（排水側の水位が上昇し水槽内の水が自然に流れない時）に応じてラセン式パイプまたはラセン式スクリューを人工的に動力で作動する。取付けた装置には、水や空気が漏れないように止水材を詰めるかパッキンを施す。全ての装置の設置が終了次第、水圧管（１６）口の自動制御弁（２３）を開け水圧管（１６）へ水を流す。
【００１９】
図１２は発電用水車機構の放水管内へ水車またはポンプを取付け、水車（１８）吐出し側を減圧（真空）する模式図である。放水管（２０）内へ水車（１８）または非容積式の回転式ポンプ（６）を設置する。放水管（２０）の呑み口へ自動制御弁（２３）を取付ける。自動制御弁（２３）は、放水管（２０）呑み口の水面（４）が自動制御弁（２３）の中央より上になった時に開放するようセットする。また、必要（排水側の水位が上昇し水槽内の水が自然に流れない時）に応じて水車またはポンプを人工的に動力で作動する。取付けた装置には水や空気が漏れないように止水材を詰めるかパッキンを施す。全ての装置の設置が終了次第、水圧管（１６）口の自動制御弁（２３）を開け水圧管（１６）へ水を流す。
【００２０】
【作用】
本発明によるポンプ機構及び発電用水車機構は以下の作用で、排出量すなわち効率がアップする。
図４のポンプ機構においては、当初、揚水管（５）と低位（Ｂ）水槽（１）の水位は、給水側（Ｃ）の水面（４）と同じ高さにあり、一方、高位（Ａ）水槽（１）の水位は、排水側（Ｄ）の水面と同じ高さの排水管（１２）内にある。ブロワ（１０）を作動し壁体（８）内の気圧（圧力）を減圧すると、高位（Ａ）排水管（１２）及び揚水管（５）と低位（Ｂ）水槽（１）の水位は、例えば、減圧を標準気圧−０．５ｋｇ／ｃｍ２にすると、その圧力に相当する高さである５ｍ上昇する。そして、その水位の上昇した水量分、給水側（Ｃ）の水（３）が給水口（２２）から水槽（１）内へ補給される。ポンプ（６）を作動するとポンプ（６）室内の水（３）は、揚水管（５）へ移動するとともに、ポンプ（６）吸込み側には上昇した水槽（１）の水（３）が、吸込み落差（ｈ３）をもって流れ込む。揚水管（５）の水（３）は、ポンプ（６）の回転で圧力を与えられて揚水管（５）の口から高位（Ａ）水槽（１）へ吐出される。その際、当然揚水管（５）口からの排出量は従来方法に比べ大量に増加する。水槽（１）へ吐出された水は、排水側（Ｄ）へ落差（ｈ４）で自然に流れ出す。壁体（８）内の減圧で、ポンプ（６）呑み口側の吸込み落差が大きくなり、一方、吐出し揚程は小さくなる。すなわち、実揚程（Ｈ１）が低くなり、さらに、吐出し口の空気の抵抗が小さくなる。その結果、排水量が大量に増加した。なお、ブロワ（１０）等の作動は計画した圧力に達したら自動的に停止する。水槽（１）内の圧力は常に揚水された水量は給水側から補給されるのでほとんど変化はないが、僅かではあるが水中から酸素等のガス放出され、圧力が上昇する場合がある。その場合ブロワが自動的に作動するので常に所定の圧力に保たれる。したがって、ブロワ（１０）等の出力は考慮する必要はない。
【００２１】
図５の発電用水車機構においては、ブロワ（１０）等で壁体（８）内の発電用水車設備全体を減圧すると、減圧力に相当する、高位（Ａ）の調圧水槽（１５）内と低位（Ｂ）放水口及び吸込み管内の水位は上昇する。さらに、水車（１８）吐出し口は減圧（真空）されているので、水位に相当する分落差として加算される。その条件下で水圧管（１８）の自動制御弁を開放すると、水車（１８）を回転するエネルギーの実落差（Ｈ２）はＨ２＝減圧前の水位＋水位上昇分＋減圧分の圧力水頭＋α（空気抵抗の低下）となり、調圧水槽（１５）から落下する水（３）は、水車（１８）と水車に回転軸で連結された発電機を回転し、吸出し管から放水管を通り本川へ放流される。その際、排出量は従来方法に比べ大量に増加する。主に水位上昇分＋減圧分の圧力水頭が加算された分発電効率が上がる。なお、ブロワ（１０）の作動は計画した圧力に達したら自動的に停止する。水槽（１）内の圧力は常に揚水された水量は圧力水路管（１４）から補給されるのでほとんど変化はないが、僅かではあるが水中から酸素等のガス放出され、圧力が上昇する場合がある。その場合ブロワが自動的に作動するので常に所定の圧力に保たれる。したがって、ブロワ（１０）等の出力は一時的で考慮する必要はない。
【００２２】
図６のポンプ機構においては、ポンプの効率アップ方法は、低位（Ｂ）水槽（１）内の気圧をブロワ（１０）等で減圧と加圧する２通りある。当初、ブロワ（１０）等の作動前の揚水管（５）と低位（Ｂ）水槽（１）の水位は、給水側（Ｃ）の水面（４）と同じ高さにあり、一方、高位（Ａ）水槽（１）の水位は、排水側（Ｄ）の水面と同じ高さの排水管（１２）内にある。前者の減圧の場合、まず、ブロワ（１０）等を作動し両水槽（１）内の気圧を減圧すると、高位（Ａ）の排水管（１２）及び揚水管（５）と低位（Ｂ）水槽（１）内の水位は、例えば、減圧を標準気圧−０．５ｋｇ／ｃｍ２にすると、その圧力に相当する高さである５ｍ上昇する。そして、その水位の上昇した水（３）の体積分、給水側（Ｃ）の水（３）が給水口（２２）から水槽（１）内へ補給される。つぎに、ポンプ（６）を作動するとポンプ（６）室内の水（３）は、揚水管（５）へ移動するとともに、ポンプ（６）吸込み側には上昇した水槽（１）の水（３）が、吸込み落差（ｈ３）をもって流れ込む。揚水管（５）の水（３）は、ポンプ（６）の回転で圧力を与えられて揚水管（５）の口から高位（Ａ）水槽（１）へ吐出される。その際、排出量は従来方法に比べ大量に増加する。水槽（１）へ吐出された水は、排水側（Ｄ）へ落差（ｈ４）で自然に流れ出す。両水槽（１）内の減圧で、ポンプ（６）呑み口側の吸込み落差が大きくなり、一方、吐出し揚程は小さくなる。すなわち、実揚程（Ｈ１）が低くなり、さらに、吐出し口の空気の抵抗が小さくなる。
後者の加圧の場合、高位（Ａ）水槽（１）内を前者と同じにブロワ（１０）等で減圧状態にする。低位（Ｂ）の水槽（１）内をブロワ（１０）等で加圧すると、水槽（１）内の空気（２）は圧縮されると同時に、水面（４）は加圧され低下する。反対に揚水管（５）の水位は上昇し、時には高位（Ａ）水槽（１）の減圧もあいまって口元から噴出すこともある。それは、圧力差に加えて水槽（１）の断面は吸込み管（７）及び揚水管（５）の断面より数倍大きいので、水槽（１）内を水が低下移動した体積分、吸出し管（７）等内を移動するためである。ポンプ（６）を作動するとポンプ（６）室内の水（３）は、揚水管（５）へ移動するとともに、ポンプ（６）吸込み側には加圧され空気圧力が、加えられ吸込み落差（ｈ３）となり水が流れ込む。揚水管（５）の水（３）は、ポンプ（６）の回転で圧力を与えられて揚水管（５）の口から高位（Ａ）水槽（１）へ吐出される。水槽（１）へ吐出された水は、排水側（Ｄ）へ落差（ｈ４）で自然に流れ出す。高位（Ａ）水槽（１）内の減圧と、ポンプ（６）呑み口側の吸込み落差が大きくなり、一方、吐出し揚程は小さくなる。すなわち、実揚程（Ｈ１）が低くなり、さらに、吐出し口の空気の抵抗が小さくなる。
その結果、排水量が大量に増加した。なお、ブロワ（１０）等の作動は計画した圧力に達したら自動的に停止する。水槽（１）内の圧力は常に揚水された水量は給水側から補給されるのでほとんど変化はないが、僅かではあるが水中から酸素等のガス放出され、圧力が上昇する場合がある。その場合ブロワが自動的に作動するので常に所定の圧力に保たれる。したがって、ブロワ（１０）等の出力は一時的で考慮する必要はない。
【００２３】
図７の発電用水車機構においては、発電用水車の効率アップ方法は、高位（Ａ）調圧水槽（１５）内の気圧（圧力）をブロワ（１０）等で減圧と加圧する２通りある。
前者の減圧の場合、まず、ブロワ（１０）等を作動し調圧水槽（１５）内と水車（１８）下の吸出し管（１９）内の気圧を減圧すると両者の水位は、例えば、減圧を標準気圧−０．５ｋｇ／ｃｍ２にすると、その圧力に相当する高さである５ｍ上昇する。そして、その水位の上昇した水（３）の体積分、圧力水路管（１４）と放水管から補給される。その気圧条件下で水圧管（１８）の自動制御弁を開放すると、水は水圧管（１８）を落下するが、水車（１８）を回転するエネルギーの実落差（Ｈ２）はＨ２＝減圧前の水位＋水位上昇分＋減圧分の圧力水頭＋α（空気抵抗の低下）となり、調圧水槽（１５）から落下する水（３）は、水車（１８）と水車に回転軸で連結された発電機を回転し、吸出し管から放水管を通り本川へ放流される。その際当然排水量も大量に増加する。主に水位上昇分＋減圧分の圧力水頭が加算された分発電効率が上がる。
後者の場合、吸出し管（１９）は前者と同じブロワ（１０）等で減圧する。調圧水槽（１５）はブロワ（１０）等で加圧すると、水槽（１５）内の空気（２）は圧縮されるとともに水面（４）低下する。その低下した体積分水（３）は圧力水路管へ移動する。その気圧条件下で水圧管（１８）の自動制御弁を開放すると、水は水圧管（１８）を落下するが、水車（１８）を回転するエネルギーの実落差（Ｈ２）はＨ２＝減圧前の水位＋加圧分＋減圧分の圧力水頭＋α（空気抵抗の低下）となり、調圧水槽（１５）から落下する水（３）は、水車（１８）と水車に回転軸で連結された発電機を回転し、吸出し管から放水管を通り本川へ放流される。その際、排出量は従来方法に比べ大量に増加する。主に水位上昇分＋減圧分の圧力水頭が加算された分発電効率が上がる。なお、ブロワ（１０）の作動は計画した圧力に達したら自動的に停止する。水槽（１）内の圧力は常に揚水された水量は圧力水路管（１４）から補給されるのでほとんど変化はないが、僅かではあるが水と飽和し圧力が低下する場合がある。その場合ブロワが自動的に作動するので常に所定の圧力に保たれる。したがって、ブロワ（１０）等の出力は一時的で考慮する必要はない。
【００２４】
図８の揚水発電においては、高位（Ａ）水槽（１）と調圧水槽（１５）をつないだ連結管（３０）内をブロワ（１０）等で減圧（真空）して、低位（Ｂ）のポンプ（６）作動すると、ポンプ（６）室内の水（３）は揚水管（５）から水槽（１）へ移動吐出され、水槽（１）から連結管（３０）へ溢れ出て、調圧水槽（１５）へ流れ落ちる。調圧水槽（１５）の水（３）は、重力の落差圧力でポンプ吸込み側にできた空隙を埋めるべく、調圧水槽（１５）から水圧管（１６）・水車（１８）部・吸込み管（７）を通り落下する。その際、水車（１８）の羽根を回転して発電エネルギーを得る。それが水槽（１）と調圧水槽（１５）の間で繰り返される。ポンプ（６）の実揚程（Ｈ１）は連結管（３０）内の減圧で低くなり、通常の排水量より大量に増加する。なお、ブロワ（１０）の作動は計画した圧力に達したら自動的に停止する。しかし、僅かではあるが水と空気が飽和したり、ガスが発生し圧力が変化する場合がある。その場合ブロワ（１０）等が自動的に作動するので常に所定の圧力に保たれる。したがって、ブロワ（１０）等の出力は一時的で考慮する必要はない。
【００２５】
図９のポンプ機構において、低位（Ｂ）水源池の水（３）をポンプ（６）で汲み上げ揚水管（５）から水槽（１）へ吐出し、水槽（１）内の水位が吐出された水（３）で上昇すると、自動制御弁（２３）が開き水（３）は、排水側（Ｄ）との排水落差（ｈ４）で、自然に排水管（１２）内に設置されたラセン式パイプまたはスクルュー（２５）をラセン状にネジレながら流れ排出される。その時ラセン式パイプまたはスクルュー（２５）は回転し空気をも巻きこみ排出される。その結果、水槽（１）内は空気が薄くなり減圧状態になる。すると実揚程（Ｈ１）が低下するのでポンプの排出量が増加する。もしも、排水側（Ｄ）の水位が高く排水落差（ｈ４）が確保されない場合は、ラセン式パイプまたはスクルュー（２５）を動力で作動し、水槽（１）内の排水と減圧をする。
【００２６】
図１０のポンプ機構において、低位（Ｂ）水源池の水（３）をポンプ（６）で汲み上げ揚水管（５）から水槽（１）へ吐出し、水槽（１）内の水位が吐出された水（３）で上昇すると、自動制御弁（２３）が開き水（３）は、排水側（Ｄ）との排水落差（ｈ４）で、自然に排水管（１２）内に設置された水車（１８）またはポンプ（６）の羽根を回転しながら流れ排出される。その時、水車（１８）またはポンプ（６）は空気をも巻きこみ排出される。その結果、水槽（１）内は空気が薄くなり減圧（真空）状態になる。すると実揚程（Ｈ１）が低下するのでポンプの排出量が増加する。もしも、排水側（Ｄ）の水位が高く排水落差（ｈ４）が確保されない場合は、水車（１８）またはポンプ（６）を動力で作動し、水槽（１）内の排水と減圧をする。
【００２７】
図１１の発電用水車機構においては、水車（１８）設備から流れ落ちてくる水（３）は吸出し管を経て放水管（２０）の口元のベアリング部で、一部遮られて水（３）は貯留し水位が上昇する。すると自動制御弁（２３）が開き水（３）は、本川（２４）との排水落差（ｈ４）で、自然に排水管（１２）内に設置されたラセン式パイプまたはスクルュー（２５）をラセン状にネジレながら流れ排出される。その時ラセン式パイプまたはスクルュー（２５）は、水力で回転し空気をも巻きこみ排出される。その結果、吸出し管（１９）の空気が薄くなり減圧状態になる。するとその減圧（真空）分、実落差（Ｈ２）に加えられるので、水圧管（１６）を流下する排出量が増え発電量が増加する。もしも、本川（２４）の水位が高く排水落差（ｈ４）が確保されない場合は、ラセン式パイプまたはスクルュー（２５）を動力で作動し、吸出し管（１９）内の排水と減圧をする。
【００２８】
図１２の発電用水車機構においては、水車（１８）設備から流れ落ちてくる水（３）は吸出し管を経て放水管（２０）の口元の水車（１８）またはポンプ部で、一部遮られて水（３）は貯留し水位が上昇する。すると自動制御弁（２３）が開き、水（３）は本川（２４）との排水落差（ｈ４）で、自然に排水管（１２）内に設置された水車（１８）またはポンプを回転しながら流れ排出される。その時水車（１８）またはポンプ（６）の羽根で空気をも巻きこみ排出される。その結果、吸出し管（１９）の空気が薄くなり減圧状態になる。すると、その減圧（真空）分、実落差（Ｈ２）に加えられるので、水圧管（１６）を流下する排出量が増え発電量が増加する。もしも、本川（２４）の水位が高く排水落差（ｈ４）が確保されない場合は、水車（１８）またはポンプ（６）を動力で作動し、吸出し管（１９）内の排水と減圧をする。
【発明の実施の形態】
本発明の実態の形態を実施例にもとづき図面を参照して説明する。
【００２９】
図４で示す実施例は、ポンプ機構を壁体で囲み吸込み管を上向きに取付け室内圧力を減圧する模式図である。ポンプ（６）設備全体を壁体（８）で囲み、壁体（８）内をブロワ等（１０）の空気機械で強制的に減圧（真空）した。その際、ポンプの吸込み管（７）を上向きにし、低位（Ｂ）の水槽（１）の底へ取付けた。ブロワ（１０）等には自動制御弁を取付け、ブロワ（１０）等での減圧（真空）は、水が蒸発しない程度とした。そして、ポンプ（６）と水車（１６）を作動した。
【００３０】
図５で示す実施例は水路式発電用水車を壁体で囲み室内圧力を減圧する模式図である。水車（１８）設備全体を壁体（８）で囲み、壁体（８）内をブロワ等（１０）の空気機械で強制的に減圧（真空）した。ブロワ（１０）等には自動制御弁を取付け、ブロワ（１０）等での減圧（真空）は、水が蒸発しない程度とした。そして水車（１６）を作動した。
【００３１】
図６で示す実施例は、新設ポンプ機構の吸込み側と吐出し側を水槽で分離しそれぞれの水槽内の圧力を変化する模式図である。低位（Ｂ）吸上げ側へ水槽（１）を基盤へ布設する。その際、水槽（１）は基盤へ設置した時に水面（４）から十分出る高さとし、水槽（１）の上下に穴を開けた蓋（２８）を取付ける。上蓋（２８）には穴を２箇所開けブロワ取付けるが、一つの穴にはブロワ（１０）等の送風方向（１１）を外向きに取付け、もう一つの穴にはブロワ（１０）等の送風方向（１１）を水槽（１）内に向け取付ける。その２機のブロワ（１０）へ自動制御弁（２３）を取付ける。底蓋（２８）の穴にはベンド形状の吸込み管（７）を上向きに取付ける。また、水槽（１）の上部給水側（Ｃ）にも穴を開け、その穴へブロワ（１０）等で加圧した時に計画した水面（４）下へ挿入できる長さの、給水管（２２）を下向きにして取付ける。ポンプ（６）吸込み口へ水槽（１）の底へ取付けた吸込み管（７）の片側をつなぐ。ポンプ（６）吐出し口へ揚水管（５）をつなぎ、高位（Ａ）水槽（１）の底へ延長する。ただし、水槽（１）の大きさは吸込み管の２周り以上とする。高位（Ａ）にも水槽（１）を基盤へ設置する。その際、水槽（１）の上下に穴を開けた蓋（２８）を取付け、上蓋（２８）へ開けた穴へ、ブロワ（１０）等を取付けるが送風方向（１１）を外へ向ける。その上に自動制御弁（２３）を取付ける。底蓋（２８）の穴にポンプ（６）吐出し口から延長された揚水管（５）を取付ける。また、水槽（１）下部の排水側（Ｄ）へ穴を開け排水側（Ｄ）に傾けて排水管（１２）を取付け、先端を水面（４）下へ挿入する。排水管（１２）の呑み口に自動制御弁（２３）を取付ける。なお、それぞれのブロワ（１０）等と自動制御弁（２３）とは連動システムとし、水槽（１）内の圧力の変化で作動する機構にセットする。ブロワ（１０）等による水槽（１）内の減圧（真空）は水が蒸発しない程度とし、低位（Ｂ）の水槽（１）の加圧力は、水槽（１）内に下向きに取付けた給水管（９）の先端と給水側（Ｄ）の水面（４）との水頭に相当する圧力以下とする。取付けた蓋（２８）や水槽（１）と管（７・９）やブロワ（１０）等との間へ、水や空気が漏れないように止水材を詰めるかパッキンを施す。ポンプ設備の設置が終了次第、まず、ブロワ（１０）等を作動して水槽（１）内を計画した圧力にした後、ブロワ（１０）を停止する。つぎに、ポンプ（６）を作動する。
【００３２】
図７で示す実施例は、新設水路式発電用水車の呑み口みと吐出し口を水槽等で分離し圧力を変圧する模式図である。高位（Ａ）へ調圧水槽（１５）または竪坑（２７）を、低位（Ｂ）の水車（１８）の位置まで構築する。調圧水槽（１５）等の上部の山側と下部の水車側へ横に穴を開け、調圧水槽（１５）等の底へ床盤コンクリートを打設する。その際水との抵抗を小さくするため水圧管（１６）の呑み口側へ曲線状（２９）に傾斜させ施工する。上部の穴へ給水管（９）を下向きに取付け、給水管（９）の吐出し口へ自動制御弁（２３）取付ける。給水管（９）の呑み口へ圧力水路管（１４）を連結する。その圧力水路管（１４）は水源の調整池（１３）へ延長する。調圧水槽（１５）等の上端へ密封のために蓋（２８）をする。その際、蓋（２８）へ穴を２箇所開けブロワ（１０）等を取付けるが、送風方向（１１）を調圧水槽（１５）に対し、一つは、外側に向け、一つは、内側へ向ける。ブロワ（１０）等の口へ自動制御弁（２３）取付ける。なお、調圧水槽（１５）は水との摩擦抵抗の小さい大きさ、例えば、水圧管（１６）吐出し口の直径の約１０倍以上とする。ブロワ（１０）等による調圧水槽（１５）内の圧力は、加圧の場合は調整池との落差以内とし、減圧（真空）の場合は、水が蒸発しない程度する。水圧管（１６）の吐出し口を水車（１８）の羽根に向け格納設備に取付ける。その際、水圧管（１６）の吐出し口へ自動制御弁を取付ける。水車の下へ吸出し管（１９）を取り付ける。吸出し管の途中または水車（１８）格納設備の上に穴を開け、ブロワ（１０）等を取付けるが送風方向（１１）を外向きにし、ブロワ（１０）等の口へ自動制御弁（２３）取付ける。吸出し管（１９）の吐出し側へ放水管（２０）連結し、放水管（２０）を本川（２４）側へ傾け川岸まで布設する。水車（１８）の羽根の軸部と上の発電機（１７）軸部とを回転軸でつなぐ。ブロワ（１０）等と自動制御弁（２３）とは連動システムとし、水槽（１）内の圧力の変化で作動する機構にセットする。吸出し管（１９）及び水車（１８）部の減圧（真空）は、水が蒸発しない程度とし、取付けた蓋（２８）や水槽（１５）と管（９）やブロワ等との間へ、水や空気が漏れないように止水材を詰めるかパッキンを施す。全ての装置の設置が終了次第、まず、ブロワ（１０）等を作動し、計画した圧力に達したらブロワを停止する。つぎに、給水管（９）口と水圧管（１６）口の自動制御弁（２３）を開け水圧管（１６）へ水を流す。
【００３３】
図８で示す実施例は、減圧を利用した揚水発電の機構模式図である。揚水発電の効率アップは、ポンプ（６）の吐出し口へ、揚水管（５）を上向きにつなぎ、その揚水管（５）の上部を水槽（１）の底蓋（２８）へ連結する。ポンプ（６）吸込み口へベンド形状の吸込み管（７）を上向きに連結し、その吸込み管（７）の片側を発電用水車（１８）格納設備の下に取付ける。発電用水車（１８）格納設備の呑み口へベンド形状の水圧管（１６）を水車の羽根に向け取付け、その水圧管（１６）の片側を上向きに水槽（１５）の底蓋（２８）へ取付ける。水車（１８）の羽根軸部と上の発電機（１７）軸部とを回転軸でつなぐ。ポンプ（６）側の水槽（１）と水車（１８）側の調圧水槽（１５）を計画された高さに構築（例えば２５ｍ以下）する。水槽（１）と調圧水槽（１５）の上部を連結管（３０）でつなぎ、連結管（３０）の上部へ穴を開けブロワ（１０）等を取付けるが送風方向（１１）を外に向ける。ブロワ（１０）等の口へ自動制御弁（２３）を取付ける。なお、水槽（１・１５）の大きさは、水との摩擦抵抗を小さくするため揚水管（５）及び水圧管（１６）の数倍（例えば１０倍）以上とする。また、ブロワ（１０）等と自動制御弁（２３）とは連動システムとし、連結管（３０）内の圧力の変化で作動する機構にセットする。取付けた蓋（２８）や水槽（１）と管（７）やブロワ等との間へ、水や空気が漏れないように止水材を詰めるかパッキンを施す。全ての設備を設置後、まず、ブロワ（１０）等を作動し連結管（３０）内を計画された圧力に減圧する。ブロワ（１０）等による減圧は、水が蒸発しない程度とする。減圧後ブロワ等（１０）を停止しポンプを作動する。
【００３４】
図９で示す実施例は、ポンプ機構排水管内にラセン式パイプを取付けた模式図である。高位（Ａ）水槽（１）の上下へ穴を開けた蓋（２８）を取付ける。底蓋（２８）の穴へポンプ吐出し口に連結された揚水管（５）を取付ける。上蓋（２８）の穴へブロワ（１０）等を取付けるが送風方向を外向きにし、ブロワ（１０）等の口へ自動制御弁を取付ける。水槽（１）下部の排水側（Ｄ）へ穴を開け排水管（１２）を排水側（Ｄ）へ傾けて取付ける。その際、排水管（１２）内へラセン式パイプまたはラセン式スクリューの両端の軸へ止水用ベアリングを取付け設置する。なお、ラセン式スクリュー（２５）の軸は水が流れることのできるパイプとする。排水管（１２）の呑み口へ自動制御弁（２３）を取付ける。自動制御弁（２３）は、水槽（１）内の水面（４）が自動制御弁（２３）の中央より上になった時に開放するようセットする。なお、上蓋（２８）へ取付けたブロワ（１０）等と自動制御弁（２３）は、水槽（１）内の圧力が計画したものにならない時に作動させる補助的なものである。また、必要（排水側の水位が上昇し水槽内の水が自然に流れない時）に応じてラセン式パイプまたはラセン式スクリューを人工的に動力で作動する。取付けた蓋（２８）や水槽（１）と管（７）やブロワ等との間へ、水や空気が漏れないように止水材を詰めるかパッキンを施す。全ての設備を設置後、ポンプ（６）を作動する。
【００３５】
図１０で示す実施例は、ポンプ機構排水管内に水車またはポンプを取付けた模式図である。高位（Ａ）の水槽（１）の上下へ穴を開けた蓋（２８）を取付ける。底蓋（２８）の穴へポンプ吐出し口に連結された揚水管（５）を取付ける。上蓋（２８）の穴へブロワ（１０）等を取付けるが送風方向は外向きにし、ブロワ（１０）等の口へ自動制御弁を取付ける。水槽（１）の下部の排水側（Ｄ）へ穴を開け排水管（１２）を排水側（Ｄ）へ傾けて取付ける。その際、排水管（１２）内へ水車（１８）または非容積式の回転式ポンプを取付ける。排水管（１２）の呑み口へ自動制御弁（２３）を取付ける。排水管（１２）自動制御弁（２３）は、水槽（１）の水面（４）が自動制御弁（２３）の中央より上になった時に開放するようセットする。上蓋（２８）へ取付けたブロワ（１０）等と自動制御弁（２３）は、水槽（１）内の圧力が計画したものにならない時に作動させる補助的なものである。また、必要（排水側の水位が上昇し水槽内の水が自然に流れない時）に応じて水車（１８）またはポンプ（６）を人工的に動力で作動する。取付けた蓋（２８）や水槽（１）と管（７）やブロワ等との間へ、水や空気が漏れないように止水材を詰めるかパッキンを施す。全ての設備を設置後、ポンプ（６）を作動する。
【００３６】
図１１で示す実施例は、発電用水車機構の放水管内にラセン式パイプを取付けた模式図である。放水管（２０）内へラセン式パイプまたはラセン式スクリューを設置する。その際、両端に止水用ベアリングを取付け設置する。放水管（２０）の呑み口へ自動制御弁（２３）を取付ける。なお、ラセン式スクリュー（２５）の両軸は水が流れることのできるパイプとなっている。自動制御弁（２３）は、放水管（２０）呑み口の水面（４）が自動制御弁（２３）の中央より上になった時に開放するようセットする。また、必要（排水側の水位が上昇し水槽内の水が自然に流れない時）に応じてラセン式パイプまたはラセン式スクリューを人工的に動力で作動する。取付けた装置には、水や空気が漏れないように止水材を詰めるかパッキンを施す。全ての装置の設置が終了次第、水圧管（１６）口の自動制御弁（２３）を開け水圧管（１６）へ水を流す。
【００３７】
図１２で示す実施例は、水車機構の放水管内に水車またはポンプを取付けた模式図である。放水管（２０）内へ水車（１８）または非容積式の回転式ポンプ（６）を設置する。放水管（２０）の呑み口へ自動制御弁（２３）を取付ける。自動制御弁（２３）は、放水管（２０）呑み口の水面（４）が自動制御弁（２３）の中央より上になった時に開放するようセットする。また、必要（排水側の水位が上昇し水槽内の水が自然に流れない時）に応じて水車またはポンプを人工的に動力で作動する。取付けた装置には水や空気が漏れないように止水材を詰めるかパッキンを施す。全ての装置の設置が終了次第、水圧管（１６）口の自動制御弁（２３）を開け水圧管（１６）へ水を流す。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、上記説明した構成なり、以下の効果を得られた。
【００３９】
ポンプ設備の吸込み管を上向きに水槽（１）の底に取付け、一つ、ポンプ（６）設備全体を壁体（８）で囲み、壁体内をブロワ（１０）等の空気機械で減圧（真空）状態にする。二つ、吸込み管（７）の呑み口と、揚水管（５）の吐出し口を個別に水槽（１）等の容器で囲み、室内をブロワ（１０）等で減圧（真空）状態にする。三つ、ポンプ機構の揚水管（５）の吐出し口を水槽（１）等の容器で囲み、ブロワ（１０）等で減圧（真空）状態にする。四つ、ポンプ（６）機構の吸込み管（７）の呑み口を水槽（１）等の容器で囲み、室内をブロワ（１０）等で加圧状態にする。そして、ポンプ（６）を作動する。その結果、排出量は大幅に増加する。
【００４０】
発電用水車（６）は、一つ、設備全体を壁体（８）で囲み、壁体内をブロワ（１０）等の空気機械で減圧（真空）状態にする。二つ、水圧管（１６）の呑み口と、水車（１８）下の吸出し管（１９）内を個別に、ブロワ（１０）等で減圧（真空）状態にする。三つ、水車（１８）機構の水車（１８）の下の吸出し管（１９）内をブロワ（１０）等で減圧（真空）状態にする。四つ、水車（１８）機構の呑み口を水槽（１）等の容器で囲み、室内をブロワ（１０）等で加圧状態にする。そして、水圧管（１６）口の自動制御弁（２３）を開け、調圧水槽（１５）の水を水圧管（１６）へ流す。その結果、排出量は増加し発電出力は大幅にアップする。
【００４１】
つぎに、排水管（１２）や放水管（２０）を流下する水の力を利用した、ポンプ機構および水車機構の効率アップ方法を考案した。
ポンプの場合は、高位（Ａ）水槽（１）の排水管（１２）内へラセン式パイプ（６）や非容積式ポンプ（６）等を設置する。水槽（１）内にポンプ（６）から送られた水（３）は排水側（Ｄ）との排水落差（ｈ４）で自然に排水管（１２）を流れ出すが、その際、水の流れる時に、ラセン式パイプやポンプが、水槽（１）内の空気を巻き込み回転する。その結果、水槽（１）内の空気は薄くなり減圧（真空）状態になり、ポンプの排出量が増加する。もしも、排水側の水位が上昇し、自然排水できない場合は、ラセン式パイプ（２５）やポンプ（６）を人口的に動力で回転し排水する。
【００４２】
発電用水車の場合は、放水管（２０）内へラセン式パイプ（２５）や非容積式ポンプ（６）等を設置する。水車（１８）から排出された水は、放水管（２０）を流れる時に、ラセン式パイプ（２５）やポンプ（６）が、吸込み管（１９）内の空気を巻き込み回転する。その結果、吸出し管（１９）内の空気は薄くなり、減圧（真空）状態になり、水圧管（１６）からの排出量が増加する。もしも、本線の水位が上昇し、自然排水できない場合は、ラセン式パイプ（２５）やポンプ（６）を人口的に動力で回転し排水する。また、必要に応じて動力で補助をして、高位（Ａ）水槽（１）内と水車（１８）の吐出し口を減圧（真空）して、排出量の増加を図る方法を考案した。これは、排水側（Ｄ）の水面（４）が、本川（２４）等の流量が少なくなり水面（４）が下がるなどして、排水管や放水管の吐出し口が水面（４）からでて、空気が流入し減圧状態が崩れることを防ぐことも兼ねる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のポンプ機構の設置模式図
【図２】従来の水路式発電の施設模式図
【図３】従来のポンプ機構を壁体で囲み室内の圧力を変化する模式図
【図４】ポンプ機構を壁体で囲み吸込み管を上向きに取付け室内圧力を減
圧する模式図
【図５】水路式発電用水車を壁体で囲み室内圧力を減圧する模式図
【図６】新設ポンプ機構の吸込み側と吐出し側を水槽で分離しそれぞれの
水槽内の圧力を変化する模式図
【図７】新設水路式発電用水車の呑み口みと吐出し口を水槽等で分離し圧
力を変化する模式図
【図８】減圧を利用した揚水発電の機構模式図
【図９】ポンプ機構排水管内にラセン式パイプを取付けた模式図
【図１０】ポンプ機構排水管内に水車またはポンプを取付けた模式図
【図１１】ポンプ機構放水管内にラセン式パイプを取付けた模式図
【図１２】ポンプ機構放水管内に水車またはポンプを取付けた模式図
【符号の説明】
Ａ，高位 Ｈ１，実揚程 Ｈ２，実落差
Ｂ，低位 ｈ１，吐出し揚程 ｈ４，排水落差
Ｃ，給水側 ｈ２，吸込み揚程 ｈ５，供給側の水頭
Ｄ，排水側 ｈ３，吸込み落差
１，水槽 １６，水圧管
２，空気（気圧の変化した） １７，発電機
３，水 １８，水車
４，水面 １９，吸出し管
５，揚水管 ２０，放水管
６，ポンプ ２１，ドアーまたは蓋
７，吸込み管 ２２，給水口
８，壁体 ２３，自動制御弁
９，給水管 ２４，本川
１０，ブロワ・圧縮機械・真空ポンプ ２５，ラセン式パイプ及びスクリュー
１１，送風方向 ２６，ボールベアリング
１２，排水管 ２７，竪坑
１３，調整池 ２８，蓋
１４，圧力水路管 ２９，曲線状
１５，調圧水槽 ３０，連結管
Claims (5)
- ポンプ（６）は、ポンプ設備の吸込み管を上向きに水槽（１）の底に取付け、一つ、ポンプ（６）設備全体を壁体（８）で囲み、壁体内をブロワ（１０）等の空気機械で減圧（真空）状態にする。二つ、吸込み管（７）の呑み口と、揚水管（５）の吐出し口を個別に水槽（１）等の容器で囲み、室内をブロワ（１０）等で減圧（真空）状態にする。三つ、ポンプ機構の揚水管（５）の吐出し口を水槽（１）等の容器で囲み、ブロワ（１０）等で減圧（真空）状態にする。四つ、ポンプ（６）機構の吸込み管（７）の呑み口を水槽（１）等の容器で囲み、室内をブロワ（１０）等で加圧状態にする。そして、ポンプ（６）を作動する。
- 発電用水車（１８）は、一つ、設備全体を壁体（８）で囲み、壁体内をブロワ（１０）等の空気機械で減圧（真空）状態にする。二つ、水圧管（１６）の呑み口と、水車（１８）下の吸出し管（１９）内を個別に、ブロワ（１０）等で減圧（真空）状態にする。三つ、水車（１８）機構の水車（１８）の下の吸出し管（１９）内をブロワ（１０）等で減圧（真空）状態にする。四つ、水車（１８）機構の呑み口を水槽（１）等の容器で囲み、室内をブロワ（１０）等で加圧状態にする。そして、水圧管（１６）口の自動制御弁（２３）を開け、調圧水槽（１５）の水を水圧管（１６）へ流す。
- ポンプの場合は、高位（Ａ）水槽（１）の排水管（１２）内へラセン式パイプ（６）や非容積式ポンプ（６）等を設置する。
- 発電用水車の場合は、放水管（２０）内へラセン式パイプ（２５）や非容積式ポンプ（６）等を設置する。
- 揚水発電の効率アップは、ポンプ（６）の吐出し口へ、揚水管（５）を上向きにつなぎ、その揚水管（５）の上部を水槽（１）の底蓋（２８）へ連結する。ポンプ（６）吸込み口へベンド形状の吸込み管（７）を上向きに連結し、その吸込み管（７）の片側を発電用水車（１８）格納設備の下に取付ける。発電用水車（１８）格納設備の呑み口へベンド形状の水圧管（１６）を水車の羽根に向け取付け、その水圧管（１６）の片側を上向きに水槽（１５）の底蓋（２８）へ取付ける。水車（１８）の羽根軸部と上の発電機（１７）軸部とを回転軸でつなぐ。ポンプ（６）側の水槽（１）と水車（１８）側の調圧水槽（１５）を計画された高さに構築（例えば２５ｍ以下）する。水槽（１）と調圧水槽（１５）の上部を連結管（３０）でつなぎ、連結管（３０）の上部へ穴を開けブロワ（１０）等を取付けるが送風方向（１１）を外に向ける。ブロワ（１０）等の口へ自動制御弁（２３）を取付ける。なお、水槽（１・１５）の大きさは、水との摩擦抵抗を小さくするため揚水管（５）及び水圧管（１６）の数倍（例えば１０倍）以上とする。また、ブロワ（１０）等と自動制御弁（２３）とは連動システムとし、連結管（３０）内の圧力の変化で作動する機構にセットする。
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| JP2002324524A JP2004124924A (ja) | 2002-10-01 | 2002-10-01 | ポンプおよび発電用水車の効率アップ |
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|---|---|
| JP2004124924A true JP2004124924A (ja) | 2004-04-22 |
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|---|---|---|---|
| JP2002324524A Pending JP2004124924A (ja) | 2002-10-01 | 2002-10-01 | ポンプおよび発電用水車の効率アップ |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101531554B1 (ko) * | 2013-03-08 | 2015-06-25 | 김대원 | 순환양수식 기수력(공기+물)발전시스템을 구비한 태양광발전력(Energy)증강시스템 |
| CN111682839A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-09-18 | 王超 | 一种太阳能光伏电池板自调角度向阳安装底座 |
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- 2002-10-01 JP JP2002324524A patent/JP2004124924A/ja active Pending
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| CN111682839B (zh) * | 2020-06-03 | 2023-12-05 | 江苏林源能源科技有限公司 | 一种太阳能光伏电池板自调角度向阳安装底座 |
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