JP3222292U - 平地に設けられる大規模水力発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】平地の高所に短時間で大量の水を継続して揚水する水力発電装置を提供する。【解決手段】第２貯水槽の垂直方向の壁と袋内に圧縮空気が詰めてあるゴム袋を密着させて水が両者の間を上がるのを阻止して第２貯槽水内を密閉化し、大きい半径の輪から伸びているワイヤロープに繋がれている三相交流誘導モーターと、小さい半径の軸から伸びているワイヤロープと繋がれている第２貯槽水内に設けてあるＦＲＰ製の箱とで構成される輪軸を設け、輪軸を利用して、ＦＲＰ製の箱の中の鉄の合計重量で第２貯水槽の上蓋を引き下げ、前記誘導モーターでＦＲＰ製の箱を引き上げる作動を繰り返して、大量の水を継続して揚水する。【選択図】図１２

Description

平地に設けられる大規模水力発電装置に関する。

揚水の方法として揚水ポンプを使用して揚水する技術があり、特許文献１の特開2016-035243は揚水ポンプを使用して水を揚水する発明である。
特許文献１では高所にある水を水車に落下させて、水車に接続された遠心ポンプ、多段ポンプ、軸流ポンプ、斜流ポンプ等の水車駆動ポンプで揚水しているが、小規模発電にしか利用出来ないという欠点があった。
本考案はこの欠点をカバーして大規模発電を可能にする比重の大きい材質製塊（７）で上蓋（５）を押し下げて、密閉化されている第２貯水槽（２）の水を揚水し、発電する考案である。

特開2016-035243

本考案の概略
本考案は、本考案の出願人である村山が特許権を持っている特許第６２６３６８４号の内容を人件費を除く操業コスト低減を目的として一部改良したものである。
本考案は図２に示す様に第１貯水槽（１）と、第１貯水槽の下方にある第１貯水槽から供給された水が蓄えられた円筒形の第２貯水槽（２）と、第２貯水槽から押し出された水が揚水管(4)を経由して注入される第２貯水槽の上方にある流出管（３）とを備え、第２貯水槽内を密閉化し、第２貯水槽の天井を構成する上蓋（５）を引き下げて第２貯水槽内の水を、揚水管を経由して流出管に注入し、流出管を経由して第３貯水槽（５５）に貯水する。

第２貯水槽A２の揚水が終わったら、第２貯水槽A２内の上蓋（５）、４個に分割された鉄塊（７）、上蓋と前記鉄塊を繋いでいる複数の鉄棒（６）を引き上げて、一部残水が残っている第２貯水槽A２内に第１貯水槽（１）の水を注水管（４０）を経由して注水し、第２貯水槽A２内への注水が終わったら、第２貯水槽A２内の上蓋（５）、４個に分割された鉄塊（７）、上蓋と前記鉄塊を繋いでいる複数の鉄棒（６）を引き下げて、第２貯水槽A２内の水を揚水し、揚水が終わったら、貯水槽（１）の水を注水管（４０）を経由して第２貯水槽A２に注入して再度揚水する循環作動を行う 第２貯水槽A1と第２貯水槽A２の上蓋（５）、鉄塊（７）、複数の鉄棒（６）の引き下げと引き上げを交互に行って、繰り返しの揚水を可能とすることを特徴とする水力発電装置である。

前記鉄塊は垂直方向に４個の円柱形の鉄塊に分割され、４個の円柱形の鉄塊（７）はFRP製の箱に収納されている。
それぞれの鉄塊の円柱形の底面の円周縁に設けてある永久磁石と、前記永久磁石と向き合っている円柱形の上部表面の円周縁に電磁石が設けてあり、分割された４個の鉄塊（７）を引き下げる時、永久磁石のＳ極と、切り替えられた電磁石のN極は吸着し、分割された４個の円柱形の鉄塊（７）の重量は分割する前の重量となり、分割された４個の鉄塊（７）を引き上げる時、永久磁石のＳ極と、切り替えられた電磁石のＳ極は反発し、分割された鉄塊は無重量となる。

輪軸を利用し、分割された４個の鉄塊（７）を引き上げるために要する力は、輪軸を利用しない場合の５分の１に軽減される。

この考案は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、平地の高所に短時間で大量の水を継続して揚水する水力発電装置を提供することを課題とする。

第２貯水槽の垂直方向の壁と袋内に圧縮空気が詰めてあるゴム袋を密着させて水が両者の間を上がるのを阻止して第２貯水槽内を密閉化し、大きい半径の輪から伸びているワイヤロープに繋がれている三相交流誘導モーターと、小さい半径の軸から伸びているワイヤロープと繋がれている第２貯水槽内に設けてあるFRP製の箱とで構成される輪軸を設け、輪軸を利用して、FRP製の箱の中の鉄の合計重量で第２貯水槽の上蓋を引き下げ、前記誘導モーターでFRP製の箱を引き上げる作動を繰り返して、大量の水を継続して揚水して課題を解決する。

考案の電気について、
政府は２０３０年には再生エネルギーを主力電源にするという目標を公表したが、再生エネルギーである水力発電に対する期待の声は聞こえてこない。
我が国では戦前に水力発電装置が一斉に設営されたため、大規模な発電量を生成可能な大規模発電装置は無論のこと、中規模の発電量を生成可能な水力発電装置の適地すら皆無の状態であり、小水力発電の開発のみが叫ばれている。

これは、これまでの水力発電装置は位置エネルギ―が得られる標高の高い位置にある水を得られる地区を適地と考える既成概念から適地が皆無の状態であると思い込んでいるだけであり、平地に大型水力発電装置を設営可能になれば、適地の概念は一変される。

本考案の最大の特徴は操業に必要な機能は電気で賄えることにある。
本考案の操業で発生する人件費以外の操業コストは、下記のイ、の直接投入される電力と、ロ、の電力で作動する装置の部分で構成されている。

直接投入される電力は下記の通りである。
イ、鉄塊（７）を引き下げたり、引き上げるインバーター制御方式の三相交流誘導モーターを駆動させる電力と、
連結水路（１２）内に設けてある電動弁座Ａ（３６）と、第３貯水槽（５５）の底部に設けてある４機の電動弁座Ｂを開閉させる電力と、
水門（３９）を昇降させる電磁石Ａの電力と、
Ｇ１（１４）〜Ｇ３（１６）に設けてある比例制御弁を作動させる電力。

電力で作動する装置は下記の通りである。
ロ、圧縮空気の生成及び真空生成の電力と、
上蓋（５）が引き上げられる直前にＧ１（１４）からＧ３（１６）までの圧縮空気排出口から圧縮空気を排出させる電力及び、Ｇ１（１４）からＧ３（１６）までをそれぞれ０．０２ＭＰＡの負圧にする真空ポンプ（２４）を作動させる電力と、
Ｇ１（１４）からＧ３（１６）に注入される１ＭＰＡの圧縮空気の増圧器及び圧縮空気を運ぶための電力。

本考案は、本考案と同様に操業に必要な機能は電気で賄える構成になっているとともに本考案の出願人である村山が特許権を持っているDCモーター（ブラシレスDCモーターを含む）を利用する特許第４３６２５４５号で生成される電気が本考案の装置の始動時にだけ使用され、本考案の装置で電気が生成されると、その電気に切り替えられる構成にしてあるので本考案の人件費を除く操業コストは略ゼロとなる。

特許第４３６２５４５号について説明する。
特許第４３６２５４５号の始動時の電源は、水力発電によって生成された電気を蓄えてある蓄電池から供給される電流を降圧し、DC／DCコンバータで１４V或いは４２Vに変換した電流が使用される。

特許第４３６２５４５号は始動時は水力発電によって生成された電気を蓄えてある蓄電池、本考案による電気の生成が開始されると、本考案による電気をコンバータで切り替えられた直流を使用するDCモーターの回転力で発電する発電装置であって、ハイブリッド型励磁回路を利用して回転軸１の回転数（最速、０．０２秒間で１回転）を一定にし、水力発電によって生成された電気を蓄えてある蓄電池、あるいは本考案による直流に変換された電流を駆動源とすることによって、CO2を出さない発電装置である。

現実に供給している電力量（１１）と、使用申し込みの新規需要量（１２）を合計したものを現実に発生する全需要量（１３）として捕らえ、そのランク区分（１４）を求め、ランク区分（１４）が従来のランク区分より１ランク増加している場合、M=1以上の整数として、電動モーターの回転速度を落とし、現在の極数２Mより多い２（M ＋１）の極数の発電機出力に変更して、供給が確実に出来ていることを確認後、新規需要を許可し、従来のランク区分より１ランク減少している場合、電動モーターの回転速度を上げ、現在の極数２Mより少ない２（M −１）の極数の発電機出力に変更することによって需要に必要な電力量だけを供給する発電装置である。

特許第４３６２５４５号も本考案と同様に操業に必要な機能は電気で賄える構成なので、本考案で生成した電気を特許第４３６２５４５号に分配電することによって、特許第４３６２５４５号の人件費を除く操業コストを略ゼロとする画期的なコストダウンを可能にする効果がある。

電車に利用すれば劇的コスト削減が可能になる。
電車は文字通り電気の車であり、前記電気は電車を走行させたり、ブレーキを掛けたり、開閉扉を開閉させたり、車輌の揺れを減少させる空気ばねやワイパー等の駆動源として使用されていて電車運行の全てを制する重要なファクターである。

現在の電車における電気の利用形態は、発電所で生成された電流が５０万Vに昇圧された後、消費地へ送電され、途中変電所毎に電流は逐次降圧され、電車会社の受変電設備に６６００Vに降圧され、送電されてくる。
電車会社では送電されてきた電流を電車会社の受変電設備で降圧し、分電盤で所定の電力に分電し、交流き電方式の架線の場合、交流で送電し、直流き電方式の架線の場合、交流をコンバーターで直流に変換し、直流で送電している。

前記６６００Vに降圧し、電車会社の受変電設備に送電されてくる電流を購入せず、本考案の発電装置を電車会社の受変電設備地に設置すれば、本考案の人件費以外の運行コストは略ゼロなので、電力コストは劇的に低下する。
JR北海道等においては雪害による気温低下による障害を低減するために他の電車会社では発生しない雪害対策に電気を使用するケースが多いので、電気料金の軽減は無視出来ない効果を齎す。
以下に具体的な効果を説明する。

交流き電方式の架線の場合、受変電設備で所定の電圧に降圧し、交流電圧を送電する。
人件費以外のコストは略ゼロなので、電力コストは劇的に低下する。

直流き電方式の架線の場合、コンバーターで直流に変換し、６００Vから１５００Vの電圧で送電する。人件費以外のコストは略ゼロなので、電力コストは劇的に低下する。

デイ―ゼルエンジンで走行する内燃車の場合、複数の特許第４３６２５４５号の発電装置を電車の最後尾車両内に車載することで対応が可能になる。
当該電車のモーターへの駆動源以外の、圧縮空気の生成のための電気、冷暖房設備のための電気、開閉扉を開閉させるための電気等、デイ―ゼルエンジンで発電していた電気を特許第４３６２５４５号で得た電気に全て置き換える。
当該電車が走行する区間における前記置き換えるべき対象が片道だけ走行した場合に消費した一年間の毎日の片道だけの合計電力量を測定し、入手する。
例えば当該電車がA駅からB駅の間を往復運転していた場合、A駅からB駅の間を走行した場合に消費した合計電力量を片道だけの合計電力量とし、B駅からA駅の間を走行した場合に消費した合計電力量を片道だけの合計電力量として入手する。

前記入手した片道だけ走行した場合の消費した合計電力量の中の最大値を当該電車がA駅からB駅の間を片道だけ走行した場合に消費した合計電力量の基準値と見なし、基準値の１２５％の数値をA駅からB駅の間を片道だけ走行した場合の必要電力量とする。
当該電車が一日にA駅からB駅の間を走行する回数は決められているから、その予定回数から、A駅からB駅の間を走行する片道の予定回数を計算し、片道の予定回数に前記基準値の１２５％の数値を乗じた数値を、当該電車が一日にA駅からB駅の間を走行する場合の必要合計電力量として把握する。

前記把握した必要合計電力量を供給するのに要する、５０HZ,4極の特許第４３６２５４５号で７００KW／ｈの電気を生成する特許第４３６２５４５号の一日当たりの必要台数を求め、二日分を車載する。
例えば、A駅からB駅の間を片道だけ走行した場合に消費した合計電力量の基準値が２５０KW／ｈ、１日に２往復の場合、片道だけ走行した場合の必要電力量は２５０KW／ｈ×１２５％＝３１２．５KW／ｈであり、１日に２往復は片道４回なので、当該電車の一日分の予想必要電力量は３１２．５KW／ｈ×４＝１２５０KW／ｈであり、一日当たりの必要台数は２台であり、車載する二日分の台数は４台となる。

本考案で生成される電気を利用する特許第４３６２５４５号の電源である蓄電池への充電は電車を走行させない夜間に行われ、当該電車の運行回数が変更されない限り、一日当たりの必要台数は２台なので、２台一組の特許第４３６２５４５号の発電装置が事前に用意され、二日に一回、当該電車の始発時に交換される。
本考案の基準値は、一年間の片道だけの合計電力量の中での最大値を採用しているが、この数値は電気を送電する対象への供給が同時に行われる時の数値であり、通常は基準値より少ないが、本考案では念の為に基準値の１２５％の数値を必要電力量としているので、供給不足の恐れはない。
本考案の人件費以外の操業コストは略ゼロで、特許第４３６２５４５号で得た電気も人件費以外の操業コストは略ゼロになるので、置き換えることによるコスト低減の効果は著しいものになり、大気汚染防止に役立つ。

電車運行上、駅舎管理の冷暖房費用、照明器具の電気料、IT活用の電気料等が必ず発生する。
一駅毎の費用は目立たなくても、各電力会社のテリトリーは広大なので駅舎管理の対象駅舎が２００駅舎以上になると合計した駅舎管理の電気料の合計金額は２００倍以上となり、本考案の装置を使用してこの合計費用をゼロに近くするのか、従来通りの料金を払うかの差は明白である。

先日以来、電車会社の特筆される新事業として、J R九州、J R北海道によるホテル経営が公表されている。
これらホテル経営が主力事業となるか、そうならないかは今後の推移を待つ以外にないが、成功の鍵は同業他社とのコスト競争力がポイントになることは明白である。
旅館の電力使用料は一般に考えられている金額より多いと云う特徴を持っている。
それは、客が何時到着しても良い様に冷暖房を使っている事、常時スプリンクラーのスイッチをオンにする必要がある事等、一般の人が考えているより電力使用量が多いのが特徴であり、電力使用量が多くなるのは電車会社の経営するホテルのみに発生する現象でなく競争相手にも発生する。
従って、ホテル経営における電力費が競争相手よりも安い場合、アドバンテージを持つ事になる。

圧縮空気生成装置と真空生成装置
本考案には特許第４３６２５４５号で生成される電力で作動する圧縮空気生成装置と真空生成装置が設けてあり、空気圧縮機で０．８ＭＰＡの圧縮空気を生成し、空気タンクＡ（３８）に０．６ＭＰＡの圧縮空気として貯蔵し、需要に応じて空気タンクＡ（３８）の圧縮空気を増圧器Ａで1ＭＰＡに増圧して、０．６ＭＰＡ或いは1ＭＰＡで送られる。
各真空発生装置は負圧を発生させる場所とホースで繋がっている。

は、第１貯水槽、第２貯水槽、第３貯水槽、水圧鉄管等の本考案全体の俯瞰図。 は、第２貯水槽A1に設けられる本考案の側面図。 は、第２貯水槽（２）の上部側面に設置されている第１貯水槽（１）の概念図。 は、第１貯水槽（１）から注水管（４０）を通過した水を第２貯水槽（２）に注入させる吸出管（４１）の概念図。 は、FRP製の箱の中に収納されている分割された４個の円柱形の鉄塊の概念図。。 は、第２貯水槽の底部から揚水管に連通している連結水路（１２）に設けてある電動弁座Ａ（３６）と逆止弁２（３７）の概念図。 は、第２貯水槽（２）の垂直方向の壁（１７）と鉄板（１３）の側面に設けてあるゴム袋3個が接している概念図。 は、ａｂ、ｃｄの溝が刻んである上蓋（５）の上面の概念図。 は、第２貯水槽Ａ１と第２貯水槽Ａ２の上方の位置に設けられている鉄板A1(515)及び第２貯水槽Ａ３と第２貯水槽Ａ４の上方の位置に設けられている鉄板A2（５１６）の俯瞰図。 は、第２貯水槽Ａ１に設けてある鉄板Ａ１（５１５）の側面図。 は、三相交流誘導モーターの回転軸を延長した軸に設けてある巻き取り機L 1（５１９）の概念図。 は、第２貯水槽A1に設けてある輪軸A１の概念図。 は、頂上部が円環状になっている第３貯水槽（５５）を支持するのに充分な強度のある円筒形の建造物（５４）の概念図。 は、水圧鉄管の上部にある第３貯水槽（５５）の下面の部分と上面の間に設置されている4機の電動弁座Ｂの俯瞰図。 は、逆浸透膜を利用して海水を純水に変換するシステムフロー図。 は、逆浸透膜の原理と仕組みの概念図。

本考案の発電機は５０HZ、４極の同期発電機で１６機設けてあり、第２貯水槽（２）は４槽設けてあり、第１貯水槽に蓄えてある水は河川の水を利用するとし、計算された数字が小数点３桁以上の場合には、小数点３桁目を四捨五入した数字を使って、本考案に関する詳細を図１から図１６を使って説明する。

図１に、本考案の第１貯水槽、第２貯水槽、第３貯水槽、水圧鉄管等本考案全体の俯瞰図を示し、図２に、第２貯水槽A1に設けられる本考案の側面図を示し、図３に第２貯水槽（２）の上部側面に設置されている第１貯水槽（１）の概念図を示す。

図１に示す様に円環状の第３貯水槽（５５）の円の中心点（５００）を通っている垂線（５０１）に対して直交している円環状の第３貯水槽（５５）の円の接線A（５０２）と平行している線A（５０３）上に第２貯水槽A1、第２貯水槽A２の２槽を設け、第３貯水槽（５５）の円の接線B（５０４）と平行している線B（５０５）上に第２貯水槽A３、第２貯水槽A４、の２槽が設けてある。

図１に示す様に、円環状の第３貯水槽（５５）の底部から下方にある水車と連結されているとともに円筒形の建造物（５４）の外径の１m外側に水圧鉄管A1から水圧鉄管A８の８機と、水圧鉄管A９から水圧鉄管A１６の８機が設けられ、それぞれの水圧鉄管は下方にある水車と連結されている。

第１貯水槽（１）は図1に示す様に線A（５０３）上に並んで設けてある第２貯水槽A1、第２貯水槽A２の２槽の周囲に蓄えてある水路と、線B（５０５）上に並んで設けてある第２貯水槽A３、第２貯水槽A４の２槽の周囲に蓄えてある2箇所の水路で構成されている。

図３は第２貯水槽と第１貯水槽の概念図であるが、第２貯水槽（２）の上部側面は第１貯水槽を構成している水路に囲まれている。

第１貯水槽
第１貯水槽（１）は図１に示す様に周囲を地上２ｍの高さと深さ地下１３ｍの塀で囲まれた長方形で、前記水路は図１に示す線A（５０３）上に並んで設けてある第２貯水槽A1、第２貯水槽A２の２槽の周囲に蓄えてある水路と、図１に示す線B（５０５）上に並んで設けてある第２貯水槽A３、第２貯水槽A４の２槽の周囲に蓄えてある水路の2箇所に巡らされており、この水路から前記４箇所の第２貯水槽（２）へ、図４に示す水門（39）、注水管（４０）とラッパ状の形状の吸出管（４１）を経由して注水される。

第１貯水槽（１）の水面は地下１ｍ、注水管（４０）は地下１１．２９ｍより地下１２．８３ｍにあり、ラッパ状の形状の吸出管（４１）は地下１１．１２ｍより地下１３ｍの位置で第２貯水槽（２）へ接続され、第２貯水槽（２）の天井にある上蓋（５）の下面は地下１1ｍ、上面は地下１０．９ｍにあるので、第２貯水槽（２）への注水は第１貯水槽（１）の水圧で遅滞なく行われる。

第１貯水槽（１）は第２貯水槽の周囲に蓄えてある水路で構成され、水路内の水は地下１ｍから地下１３ｍに蓄えてあり、図３に示す様に第１貯水槽（１）は第２貯水槽（２）の上部側壁に巡らされており、図４に示す様に第１貯水槽（１）内に設けてある水門（３９）と第１貯水槽（１）からの水が流れやすいラッパ状の吸出管（４１）を先端に設置してある注水管（４０）を経由して、前記第１貯水槽（１）から第２貯水槽（２）へ注水される。
第２貯水槽（２）内への注入量は電子セオドライトと光波距離計を組み合せたトータルステーションで観察され、第２貯水槽（２）内への注入は、前回の残水である第２貯水槽（２）の底面の鉄床Ｂ（９）の０．４ｍ上の水面に注入することで始まる。
尚、水圧鉄管内を経由してフランシス水車に落下した後の水は水管Ｅ（６１）を経由して第１貯水槽へ注水される。

ラッパ状の吸出管
注水管（４０）を通過した水は吸出管（４１）に入った時、図４に示す様にラッパ状の形状から急激に膨張しようとするため、水圧が急激に低下し、一種の低圧状態を形成し、これは後続の水にとって、吸引力として働き、落差と同じ事になることで注入速度が速まる。

水門について
第１貯水槽（１）の内面に鉄製の水門（３９）が設けてあり、前記水門（３９）が昇降し、第一貯水槽（１）と注水管（４０）を連通させたり、遮断する。

第１貯水槽（１）の内面の地下１0.3ｍから地下１２．８８ｍの左右に縦、４．５５ｍ、幅５ｃｍのガイドレールが２本、１．６ｍ離れて設けてあり、前記ガイドレールの中を縦、２．９５ｍ、横１．５８ｍ、厚み２ｃｍの水門（３９）が昇降し、第一貯水槽（１）と注水管（４０）を連通させたり、遮断する。

水門（３９）上部の幅２ｃｍの鉄の部分の垂直方向の壁の外側に装着してあるＮ極とＳ極に着磁された０．８ｃｍ幅に設定された上下２枚のゴム磁石Ａと、ゴム磁石Ａと対面するガイドレールの垂直方向の内面は透磁性の高いフイルムで覆われ、フイルムの内部には、前記ガイドレールの天から、１．６ｍ下の位置まで１６０の棚があり、その中にコイル芯に強磁性体を用いた、前記ゴム磁石Ａと同一の０．８ｃｍ幅に設定された電磁石Ａとの間に、リニアモーターＡが設営され、電磁石Ａの棚１個の長さは１ｃｍになっていて１回の電極切替で水門（３９）は１ｃｍ昇降する。

電極切替のためにコントローラと、ドライバが設置され、コントローラに電流が流されると、ドライバへパルス信号が与えられ、ドライバは電磁石Ａの電流切り替えを行い、電磁石Ａの電極を下方向に切り変えると、ゴム磁石ＡのＮ極とＳ極は各々１つ下の極に吸引されて下方へ１ｃｍ移行し、電磁石Ａの電極を上方向に切り変えると、ゴム磁石ＡのＮ極とＳ極は各々１つ上の極に吸引されて上方へ１ｃｍ移行する。
１秒間に１６０回の電極切り変えで、水門（３９）は１．６ｍ昇降し、地下１１．２６ｍから地下１２．８ｍにある水門（３９）も１．６ｍ昇降する。

第１貯水層（１）の水門（３９）のある位置の外壁の地下１１．２９ｍから地下１２．８３ｍには外径１．５４ｍ、内径１．５ｍの円筒形の注水管（４０）が水平方向に複数設けてあり、リニアモーターＡが上昇すると水門（３９）が開き、注水管（４０）へ注水され、下降すると水門（３９）が閉じられ、注水管（４０）への注水は停止される。

第２貯水槽
第２貯水槽は図１に示す円環状の第３貯水槽（５５）の円の中心点（５００）を通っている垂線（５０１）に対して直交している円環状の第３貯水槽（５５）の円の接線A（５０２）と平行している線A（５０３）上に第２貯水槽A1、第２貯水槽A２の２槽が設けられ、第３貯水槽（５５）の円の接線B（５０４）と平行している線B（５０５）上に第２貯水槽A３、第２貯水槽A４の２槽が設けてある。

請求項２、３記載の揚水機構
第２貯水槽（２）は、外径３５ｍ、内径３４．９ｍ、高さ１８．３５ｍの円筒形である。
第２貯水槽（２）の底面は地下１７．３ｍの位置にあり、前記底面から６．３ｍ上の地下１１ｍまでには第１貯水層（１）から注水された水が貯水してあり、貯水してある水の水面上には上蓋（５）が設置され、上蓋（５）の下面は地下１１ｍ、上面は地下１０．９ｍの位置にあり、上蓋（５）の上面の９，９ｍ上の地下１ｍに上蓋（５）の上面から伸ばしてある直径１ｍの８本の鉄棒（６）で繋がっている４個に分割された鉄塊（７）を収納している高さ２．０５ｍのFRP製の箱が設けてあり、FRP製の箱の天井部は地上１．０５ｍの位置にある。

図５は、FRP製の箱の中に収納されている４個の円柱形の鉄塊の概念図であるが、図５に示す様に４個の鉄塊は上から順に鉄塊A1, 鉄塊A2・・・鉄塊A４に分割され、鉄塊A1, 鉄塊A2・・・鉄塊A４とFRP製の箱の内壁との間には鉄塊A1, 鉄塊A2・・・鉄塊A４の円周の縁の１ｃｍ外側を通っているFRP製の箱の天井と底面とにつながれているネットが設けてあり、FRP製の箱の底面には上蓋（５）の上面から伸ばしてある直径１ｍの８本の鉄棒（６）が設置されている。

図５に示す前記円柱形の鉄塊A1の底面の円周の縁に永久磁石のS極が設けられ、前記鉄塊A1の底面と対面している円柱形の鉄塊A２の天井部の円周の縁に電磁石が設けられ、同様に鉄塊A２から鉄塊A３の底面の円周の縁に永久磁石のS極が設けられ、前記鉄塊A２から鉄塊A３の永久磁石のS極と対面している鉄塊A３から鉄塊A４の天井部の円周の縁に電磁石が設けられ、鉄塊A４の底面の円周の縁に永久磁石のS極が設けられ、前記鉄塊A４の底面の円周の縁の永久磁石のS極と対面しているFRP製の箱の底面の部分に電磁石が設けられている。

前記電磁石に繋がれている電線は、図５に示すFRP製の箱の底面と平行している鉄塊A２、A３、A４の上面と、FRP製の箱の底面の部分に設けられているとともにFRP製の箱を貫通しているパイプ内に収納され、前記パイプは特許第４３６２５４５号で生成される電気の分配電器に連結され、前記電磁石は特許第４３６２５４５号で生成された電気で作動する。

上蓋（５）を引き下げる時、前記電磁石の全部の磁極をＮ極に切り替え、鉄塊A1, 鉄塊A2・・・鉄塊A４それぞれを吸着させて４個に分割された鉄塊の重量を分割前の鉄塊と同量の重量を持つ鉄塊とし、その重量で上蓋（５）を引き下げる。

上蓋（５）を引き上げる時、前記電磁石の全部の磁極をＳ極に切り替え、鉄塊A1, 鉄塊A2・・・鉄塊A４それぞれを反発させ、鉄塊A1, 鉄塊A2・・・鉄塊A４を無重量にする。
磁石の反発力は永久磁石のS極と電磁石のS極との間隔の二乗に比例するため、永久磁石のS極と電磁石のS極との間隔が狭まれば両者の間隔の二乗に比例して反発力が大きくなるので鉄塊A1, 鉄塊A2・・・鉄塊A４は吸着せず、鉄塊A1, 鉄塊A2・・・鉄塊A４の左右へのブレは鉄塊A1, 鉄塊A2・・・鉄塊A４の円周の縁の１ｃｍ外側を通っているFRP製の箱の天井と底面とにつながれているネットで制御される。

上蓋（５）を引き上げる時、前記電磁石の全部の磁極をＳ極に切り替えることによって、特許第６２６３６８４号において引き上げる時に要する力に比べて少ない力での引き上げが可能になるので、人件費以外の操業コストが低減する。

上蓋（５）は、直径３４．８９5ｍ、厚み０．１ｍの鉄の側面に、幅３ｃｍ、長さ３ｃｍの内部が空間になっていて、各空間の上下にある２か所の膜を含めて垂直方向の長さが０．１ｍのゴム袋が３個設けられており、上蓋（５）の上面は前記FRP製の箱の９．９ｍ下にある。

請求項３記載の揚水機構は、前記上蓋（５）の鉄の部分と、直径１ｍ、長さ９．９ｍの８本の鉄棒と、FRP製の箱に収納されている４個に分割された鉄塊を永久磁石のS極と電磁石のN極を吸着させて分割する前の鉄塊の重量と同じ重量になっている鉄の合計重量で、密閉化されている第２貯水槽（２）の上蓋（５）を下降させる。
上記鉄の合計重量は鉄の比重を７．２として
３．１４(３４．８９５×３４．８９５×０．１＋１×１×９.９×８＋３４×３４×２) ×７．２ ×１／４＝３．１４×２５１２．９７×７．２ ×１／４＝１４２０３．３３≒１４２００トンである。

図６は第２貯水槽の底部から揚水管に連通している連結水路（１２）に設けてある電動弁座Ａ（３６）と逆止弁２（３７）の概念図であるが、第２貯水槽（２）の下部の地下１７ｍから１７．３ｍには、０．３ｍの内径を持つ、水平方向に延びている円筒形の連結水路（１２）が、揚水管（４）に連結されている。
揚水管（４）は地下１７．３ｍから地上５５ｍまで伸びている外径１．８ｍ、内径１．７５ｍで２２本設けてあり、第２貯水槽内の水は電動弁座Ａ（３６）を開け、連結水路（１２）を通過させられ、揚水管（４）で揚水して、揚水管（４）の最上部の５５ｍにある流出管（３）を経由して第３貯水槽（５５）に貯水される。

揚水管は内径１．７５ｍで、地下１７．３ｍから地上５５ｍまで伸びている高さ７２．３ｍで、連結水路（１２）は内径０．３ｍ、連結水路（１２）の外径から揚水管までは１４ｍ離れているので、連結水路（１２）内の水量は連結水路（１２）１本あたり、３．１４（０.３×０．３×１４×１／４＝０．９８９≒０．９９トンであり、揚水管内の水量は揚水管１本あたり、３．１４（１．７５×１．７５×７２．３）×１／４＝１７３．８１４≒１７３．８１トンの水が収納され、連結水路（１２）１本、揚水管１本には０．９９トン＋１７３．８１トン＝１７４．８トンの水が収納されている。
２２本の連結水路（１２）と揚水管内には１７４．８トン×２２＝３８４５．６トン≒３８４５トンの水が収納され、揚水管（４）の最上部は５５ｍで、そこから高さ５３．５ｍにある第３貯水槽（５５）に通ずる流出管（３）に接続されている。

上蓋（５）の上方にある４個に分割された鉄塊は、直径３４ｍ、長さ０．５ｍの円筒形の鉄塊４個で構成され、高さ２.０５ｍのFRP製の箱に収納され、FRP製の箱は最上位の時、地上１．０５ｍ〜地下１ｍの位置に、最下位の時、地下４．８５ｍ〜地下６.９ｍの位置にあり、上下方向に５．９ｍ昇降する。

第２貯水槽A 1の揚水が終わると、VVVF（インバータ）制御方式の三相交流誘導モーターのこれまでの結線Ｕ相→V相→W相の電流の流れを、Ｕ相→W相→V相に切り替えてVVVF制御方式の三相交流誘導モーターの回転方向を反対方向に切り替える。

第２貯水槽内の密閉について、
図７は、第２貯水槽（２）の垂直方向の壁（１７）と鉄板（１３）の側面に設けてあるゴム袋3個が接している概念図である。
上蓋（５）は、直径３４．８９５ｍ、厚み０．１ｍの円柱形の鉄板（１３）の側面に、高さ３ｃｍ、幅３ｃｍの空間を持つとともに各空間の上下は膜で繋がっているゴム袋Ｇ１（１４）、Ｇ２（１５）、Ｇ３（１６）が装着されていて、厚みはゴム袋Ｇ１（１４）、Ｇ２（１５）、Ｇ３（１６）の上下を繋いでいる２か所の膜を含めて０．１ｍである。

ゴム袋Ｇ１（１４）に対して、増圧器ＡからＧ１（１４）へのみ流入可能な逆止弁３（１５０）と比例制御弁Ａ（１００）が設けてあるホースＡ（１２０）で、鉄板（１３）の上方から鉄板（１３）を貫通して、増圧器ＡとＧ１（１４）とを繋ぎ、Ｇ１（１４）には圧縮空気排出口が設けてあり、圧縮空気排出口には、比例制御弁Ｂ（１０１）が装着してあるとともに圧縮空気を排出するホースＢ（１２１）が鉄板（１３）の下方から鉄板（１３）を貫通して上蓋（５）の上方の大気中まで伸ばされ、真空生成装置Ｂ（１４０）と連結されるとともに真空生成装置Ｂ（１４０）からゴム袋Ｇ１（１４）へのみ流入可能な逆止弁４（１５１）と比例制御弁Ｃ（１０２）が設けてあるホースＣ（１２２）が鉄板（１３）の上方から鉄板（１３）を貫通してＧ１（１４）に繋がれている。

ゴム袋Ｇ２（１５）に対して、増圧器ＡからＧ２（１５）へのみ流入可能な逆止弁５（２５２）と比例制御弁Ａ−２（２０３）が設けてあるホースＡ−２（２２３）で、鉄板（１３）の上方から鉄板（１３）を貫通して増圧器ＡとＧ２（１５）とを繋ぎ、Ｇ２（１５）には、圧縮空気排出口が設けてあり、圧縮空気排出口には、比例制御弁Ｂ−２（２０４）が装着してあるとともに圧縮空気を排出するホースＢ−２（２２４）が鉄板（１３）の下方から鉄板（１３）を貫通して上蓋（５）の上方の大気中まで伸ばされ、真空生成装置Ｂ−２（２４１）と連結されるとともに真空生成装置Ｂ−２（２４１）からゴム袋Ｇ２（１５）へのみ流入可能な逆止弁６（２５３）と比例制御弁Ｃ−２（２０５）が設けてあるホースＣ−２（２２5）が鉄板（１３）の上方から鉄板（１３）を貫通してＧ２（１５）に繋がれている。

ゴム袋Ｇ３（１６）に対して、増圧器ＡからＧ３（１６）へのみ流入可能な逆止弁７（３５４）と比例制御弁Ａ−３（３０６）が設けてあるホースＡ−３（３２６）で、鉄板（１３）の上方から鉄板（１３）を貫通して増圧器ＡとＧ３（１６）とを繋ぎ、Ｇ３（１６）には圧縮空気排出口が設けてあり、圧縮空気排出口には、比例制御弁Ｂ−３（３０７）が装着してあるとともに圧縮空気を排出するホースＢ−３（３２７）が鉄板（１３）の下方から鉄板（１３）を貫通して上蓋（５）の上方の大気中まで伸ばされ、真空生成装置Ｂ−３（３４２）と連結されるとともに真空生成装置Ｂ−３（３４２）からゴム袋Ｇ３（１６）へのみ流入可能な逆止弁８（３５５）と比例制御弁Ｃ−３（３０８）が設けてあるホースＣ−３（３２８）が鉄板（１３）の上方から鉄板（１３）を貫通してＧ３（１６）に繋がれている。

前記ゴム袋Ｇ１（１４）、ゴム袋Ｇ２（１５）、ゴム袋Ｇ３（１６）に対して、増圧器Ａから流入される圧縮空気は特許第４３６２５４５号で生成される電力で作動する圧縮空気生成装置で生成された０．６MPAの圧縮空気を増圧器Ａで１MPAに増圧して流入される

上記比例制御弁Ａ（１００）、比例制御弁Ａ−２（２０３）、比例制御弁Ａ−３（３０６）から１ＭＰＡの圧縮空気をＧ１（１４）からＧ３（１６）に注入後、上蓋（５）が下降させられる。

第２貯水槽の内径は３４．９ｍであり、直径３４．９５５ｍの上蓋（５）が下降させられることで、図７に示すＧ１（１４）からＧ３（１６）内の圧縮空気は更に圧縮されて第２貯水槽を通り過ぎようとする。

図７は第２貯水槽の垂直方向の壁（１７）とゴム袋3個が接している概念図であるが、図７において、ゴム袋Ｇ１（１４）、Ｇ２（１５）、Ｇ３（１６）の垂直方向の長さは、それぞれの上下にある２個の膜を含めて１０ｃｍなので、G１（１４）からG３（１６）のいずれか一つのゴム袋は必ずその天から底までが垂直方向の壁（１７）に接することになる。

仮にＧ２（１５）の天から底までが垂直方向の壁（１７）に接しているとすると当初の３ｃｍ×３ｃｍ×３ｃｍ＝２７ｃｈｍ3の容積は３ｃｍ×０．２５ｃｍ×３ｃｍ＝２．２５ｃｈｍ3に狭められ、Ｇ２（１５）の内部にあった１ＭＰＡの圧縮空気の空間は２７ｃｈｍ3から２．２５ｃｈｍ3に狭められる。

２７ｃｈｍ3の空間が２．２５ｃｈｍ3に圧縮されると、その容積は２７ｃｈｍ3÷２．２５ｃｈｍ3＝１２なので、容積は１２分の１になり、凡そ１．１ＭＰＡの圧縮空気が追加生成され、Ｇ２（１５）内の圧縮空気は２．１ＭＰＡになる。

水圧について
圧縮空気が２．１ＭＰＡになったＧ２（１５）の天から底までの部分が下降し始める時に対面する水の水圧は連結水路に逆止弁２（３７）が設けてあるので揚水管内の水量は無関係となり、２．１ＭＰＡになったＧ２（１５）の天から底までの部分にかかる水圧は、６．４ｍ下の第２貯水槽の底面の水圧1.64ＭＰＡとなる。
Ｇ２（１５）の気圧２．１ＭＰＡは水圧の1.64ＭＰＡより大きいので上蓋（５）は下降する。
水圧の最大値は1.64ＭＰＡであり、以降水位が下がるのに合わせて水圧は小さくなるのでＧ２（１５）内の圧縮空気は第２貯水槽の垂直方向の壁（１７）と上蓋（５）との間を密着させて第２貯水槽（２）にある水が上蓋（５）の上面へ流出するのを阻止する。

図８はａｂ、ｃｄの溝が刻んである上蓋（５）の上面の概念図である。
万一密着面から水が上昇しても、上蓋（５）の上面は凹んでいて、図８に示す通り、水平方向へａ（２７）からｂ（２８）、垂直方向にｃ（２９）からｄ（３０）の方向に溝があるので、その溝に入り、両者の溝の交点（３１）に達するが、その水は真空発生装置Ｃが作動してバキューム管を経由して第２貯水槽（２）外に排出される。

上蓋（５）が引き上げられる直前に、Ｇ１（１４）からＧ３（１６）にある圧縮空気排出口にある比例制御弁Ｂ（１０１）、比例制御弁Ｂ−２（２０４）、比例制御弁Ｂ−３（３０７）を開けて、ホースＢ（１２１）、ホースＢ−２（２２４）、ホースＢ−３（３２７）を通じて圧縮空気を大気中に排出し、真空生成装置Ｂ（１４０）、真空生成装置Ｂ−２（２４１）、真空生成装置Ｂ−３（３４２）を作動させ、比例制御弁Ｃ（１０２）、比例制御弁Ｃ−２（２０５）、比例制御弁Ｃ−３（３０８）を開けて、ホースＣ（１２２）、ホースＣ−２（２２5）、ホースＣ−３（３２８）を通じてＧ１（１４）〜Ｇ３（１６）をそれぞれ０．０２ＭＰＡの負圧にする。

０．０２ＭＰＡの負圧にされたＧ１（１４）からＧ３（１６）は第２貯水槽の垂直方向の壁（１７）と上蓋（５）との間の大気圧に押されて上蓋（５）に吸着し、第２貯水槽の垂直方向の壁（１７）と上蓋（５）との間には隙間が出来る為、電動モーターによる上蓋（５）の引き上げの際、Ｇ１（１４）からＧ３（１６）は引き上げの阻害要因にはならない。

上蓋（５）の鉄の部分と４個に分割された鉄塊（７）を繋いでいる８本の鉄棒（６）と、４個に分割された鉄塊を永久磁石のS極と電磁石のN極を吸着させて分割する前の鉄塊の重量と同じ重量になっている鉄塊（７）の鉄の合計重量は前述の段落００５７で詳述してある様に１４２００トンで、下降の駆動源は１４２００トンの鉄の重量であり、電動モーターは下降速度を一定の速度に調節するブレーキの役割を果たすために使われるので使用電力は少なくて済む。

揚水すべき大量の水は、３．１４（３４．９×３４．９×６．３）×１／４＝６０２３．６６６≒６０２０トンであり、６０２０トンもの大量の水を短時間で引き上げるには、直接水を持ち上げる方法では膨大なエネルギーを必要とするが、第２貯水槽（２）内を密閉化し、第２貯水槽（２）内の６０２０トンの水の重さが下方への重しとなっていることを活用し、請求項４の方法で上蓋（５）を短時間の内に引き下げることで、連結通路（１２）と揚水管（４）を経由して流出管（３）への揚水が少ないエネルギーで可能になる。

揚水管内の残水を引き上げない方法
第２貯水槽（２）の底部から水平方向に延び、揚水管（４）に連通している内径０．３ｍの円筒形の連結水路（１２）が設けてある装置において、第２貯水槽（２）内の水位が第２貯水槽（２）の底面より０．４ｍ上になると上蓋（５）の引き下げは終了し、電動弁座Ａ（３６）が閉じられる。

図６に示す、電動弁座Ａ（３６）が閉じられると、第２貯水槽（２）内の鉄床Ｂ（９）から０．４ｍまでの残水はそのまま残り、次回の注水はこれら水の上部に注水され、段落００５９記載の連結水路（１２）と揚水管（４）１本当たりの残水約１７４．８トン、２２本全体で約３８４５トンの水は上蓋（５）の上昇とは無関係にそのまま残る。

揚水を繰り返し行うために上蓋（５）を引き下げたり、引き上げる必要がある。
前記引き下げと引き上げは電動モーターと輪軸で行われる。

輪軸について
輪軸A１が取付けてある鉄板A1（５１５）と輪軸A２が取付けてある鉄板A２（５１６）の設置について図９，１０で説明する。

図９は鉄板A1（５１５）と鉄板A２（５１６）が設置されている俯瞰図であり、図１０は鉄板A1（５１５）が設置されている側面図である。
前記鉄板A1（５１５）は、図９に示す円筒形の建造物（５４）の円の中心点を通る地表面と平行している水平線と直交する垂線と、図９に示す前記垂線の左方へ３０度の角度で左上方へ伸びている線（５０７）が円筒形の建造物（５４）の円周と交わる地点から線（５０７）の延長線上にある線C（５０８）と、図９に示す前記垂線の右方へ３０度の角度で右上方へ伸びている線（５０９）が円筒形の建造物（５４）の円周と交わる地点から前記線（５０９）の延長線上にある線D（５１０）に囲まれ、第２貯水槽A1と第２貯水槽A２の２ｍ上を伸びている地上３．０５ｍの位置にある。
鉄板A1（５１５）は図１０に示す鉄製の支柱Ｇ１（５１７）で支えられている。

前記鉄板A２（５１６）も図９に示す前記垂線の左方へ３０度の角度で左下方へ伸びている線（５１１）が円筒形の建造物（５４）の円周と交わる地点から線（５１１）の延長線上にある線E（５１２）と、図９に示す前記垂線の右方へ３０度の角度で右下方へ伸びている線（５１３）が円筒形の建造物（５４）の円周と交わる地点から線（５１３）の延長線上にある線F（５１４）に囲まれ、第２貯水槽A３と第２貯水槽A４の２ｍ上を伸びている地上３．０５ｍの位置にあり、鉄板A２（５１６）は鉄製の支柱Ｇ２（５１８）で支えられている。

図１０は鉄製の支柱Ｇ１（５１７）で前記鉄板A1（５１５）を支持している側面図であるが、前記鉄板A1（５１５）は地上３．０５ｍの位置で建造物（５４）の円周の縁から地表面と平行に伸ばされ、第１貯水槽A１、A2の２ｍ上を通過して、地表から垂直に立てられている鉄製の支柱Ｇ１（５１７）に連結されている。

以下に第２貯水槽A1に設けてある三相交流誘導モーターの回転軸を延長した軸に設けてある巻き取り機L 1（５１９）と繋がれている半径の大きい輪と、半径の小さい軸とで構成されている輪軸A１と、輪軸A2の詳細について説明する。
第２貯水槽A３と第２貯水槽A４に設けてある輪軸A３と、輪軸A４は輪軸A１と、輪軸A2と同一の装置、機能なので輪軸A３と、輪軸A４の説明は省略する。

図１１は第２貯水槽A1に設けてある三相交流誘導モーターの回転軸を延長した軸に設けてある巻き取り機L 1（５１９）の概念図であり、第２貯水槽A２に設けてある三相交流誘導モーターの回転軸を延長した軸には巻き取り機L ２（５２０）が設けてある。
図１２は、第２貯水槽A1に設けてある輪軸A１の概念図である。

輪軸A１の構成は、円形の第２貯水槽A1の中心部の上方であるとともに鉄板A1（５１５）から吊り下げられている小さい半径の軸が設けられ、この軸には下方にあるFRP製の箱A1と繋がれているワイヤーロープが巻かれており、図１２に示す様に第２貯水槽A1の外径の外側であるとともに鉄板A1（５１５）から吊り下げられている大きい半径の輪が設けられ、この輪には下方にある三相交流誘導モーターA1の回転軸を延長した軸に設けてある巻き取り機L 1（５１９）と繋がれているワイヤーロープが巻かれる。
小さい半径の軸の半径１に対して、大きい半径の輪の半径は５である、

第２貯水槽A1内の水を揚水する時、分割された４個の鉄塊は磁石の力で吸着し、分割される前の重量になり、FRP製の箱A1内の鉄の合計重量は１４２００トンになっている。
FRP製の箱A1内に設けてある１４２００トンの鉄の合計重量だけで第２貯水槽A1内の上蓋は引き下げられる状態になっている。
前記誘導モーターA1を時計周りに回転させると、前記FRP製の箱A1内に設けてある１４２００トンの鉄の合計重量で、第２貯水槽A1の上蓋（５）は下降するが、下降速度は前記誘導モーターA1の回転速度で調整される。
この時、誘導モーターA1はFRP製の箱A1の下降速度を調整するブレーキの役割を担い、電力の使用量も少なく、下降に要する時間も短時間になる。
上蓋（５）が５．９ｍ下降すると第２貯水槽A1内の揚水は終了し、巻き取り機L 1（５１９）に巻かれていたワイヤーロープは解き放たれ、大きい半径の輪にワイヤーロープが巻かれ、小さい半径の軸に巻かれていたワイヤーロープは５，９ｍ解き放たれる。

第２貯水槽A1内の揚水が終了し、前記誘導モーターA1を反時計周りに回転させて、上蓋（５）の引き上げが行われる時、分割された４個の鉄塊は磁石の力で反発し、４個の鉄塊それぞれは無重量になっていて、積載量ゼロのFRP製の箱A1を、小さい半径の軸の半径と、大きい半径の輪の半径との比が１対５の輪軸の力を利用する前記誘導モーターA1を回転させられる状態になっている。
前記誘導モーターA1を反時計周りに回転させ、第２貯水槽A1内の上蓋（５）の引き上げが行われ、上蓋（５）が５．９ｍ上昇すると第２貯水槽A1内の上蓋（５）の引き上げは終了し、大きい半径の輪に巻かれていたワイヤーロープが解き放たれ、巻き取り機L 1（５１９）に巻かれ、小さい半径の軸に５．９ｍのワイヤーロープが巻かれ、第２貯水槽A1内への第１貯水槽（１）からの注水が行われる。

第２貯水槽A1内の揚水が行われている時に、第２貯水槽A２内においては、第２貯水槽A２内の上蓋（５）の引き上げが行われ、第２貯水槽A1内の上蓋（５）の引き上げが行われている時に、第２貯水槽A２内においては、第２貯水槽A２内の揚水が行われており、第３貯水槽A１（５５）への揚水は、第２貯水槽A1と第２貯水槽A２から交互に行われる。

小さい半径の軸の半径と、大きい半径の輪の半径との比は１対５なので、輪軸を利用する本考案は、輪軸を利用していない特許第６２６３６８４号における上蓋（５）の引き上げに要する力を５分の１に軽減しており、人件費以外の操業コストを大幅に削減する。

前記輪軸の利用は、第２貯水槽A３と、第２貯水槽A４の間にも適用され、第２貯水槽A1、第２貯水槽A３の上蓋が同時に引き下げられる時、第２貯水槽A２、第２貯水槽A４の上蓋は同時に引き上げられる。

第３貯水槽
図１３は頂上部が円環状になっている第３貯水槽（５５）を支持するのに充分な強度のある円筒形の建造物（５４）の概念図である。
図１３において、頂上部が円環状になっていて膨大な水を蓄えている第３貯水槽（５５）を支持するのに充分な強度のある同心円状の円筒形の建造物（５４）が設けられている。
前記円筒形の建造物（５４）の外径の１ｍ外側に外径２．５１ｍ、内径２．４７ｍの水圧鉄管（４４）が１６本設定されており、水圧鉄管（４４）の直下には中心の高さが５ｍのフランシス水車があり、水圧鉄管（４４）は高さ３５ｍから３０ｍ下の水車に連結されている。
水圧鉄管の上方の位置の第３貯水槽（５５）の底部には、電動弁座Ｂが4機設けてある。

円筒形の建造物（５４）の外径は６０ｍ、内径５０ｍ、厚さ５ｍの同心円状の円筒形で高さは35ｍであり、その上に円環状の第３貯水槽（５５）が設けてある。
第３貯水槽（５５）の高さは、地上３５ｍから５２．５ｍの位置にあり、外径は７４ｍ、内径７２ｍ、垂直方向の壁は厚さ１ｍ、底部は厚さ２ｍになっていて、広さは、深さ１５．５ｍの貯水槽で、水は３７ｍから５１．５ｍまでの深さ１４．５ｍに貯えられている。
第３貯水槽（５５）の貯水量は ３．１４×７２×７２×１４．５×１／４＝５９００６．88≒５９０００トンである。Ａ

円筒形の建造物（５４）の外径の1m外側であるとともに第３貯水槽（５５）の下面から下方にある水車に連結してある図１に示す水圧鉄管が16本設けてある。
水圧鉄管が連結されている第３貯水槽（５５）の下面の部分と、前記下面と対面している上面の間には外径１ｍの電動弁座Ｂが4機設置されている。
図１４は、第３貯水槽（５５）の下面の部分と上面の間に設置されている4機の電動弁座Ｂの俯瞰図であるが、第３貯水槽（５５）内の水は４箇所の電動弁座Ｂから水圧鉄管の断面積全体に注入され、フランシス水車の中心部の流量を増やす効果がある。

河川の水が利用出来ない場合、海水を純水に変換した水を利用する。
以下に海水を純水に変える方法を説明する。

海水を純水に変える方法は逆浸透膜を利用して行う。
図１５は逆浸透膜を利用して海水を純水に変換するシステムフロー図である。
図１５に示す様に海水中の固形物、残留塩素などを前処理フィルターで除去・吸着し、５５気圧以上の圧力を加圧ポンプでRO膜に加え、RO膜でイオンレベルの不純物を除去し、処理水をタンクに貯水し、後処理フィルターで臭気などを吸着して純水にする。

逆浸透膜の原理と仕組みを図１６に示す。
図１６のAにおいて、片側に純水、反対側に溶質を含む水が入れてあり、両方の濃度が均衡になろうとして、Bに示す様に純水が半透膜を通り、一方へ移動し、上昇した水位と、純水が膜を通過しようとする圧力（浸透圧）が等しくなる位置まで純水は膜を通過する。
この状態でCに示す溶質を含んだ水側に浸透圧よりも大きな圧力を加えると、今度は逆に純水側へ水分子だけが移動して純水が生成される。
現状では、加える圧力は５５気圧以上必要とされている。

電力販売の自由化、再生エネルギーの買い上げ、原発の爆発、地球温暖化の元凶と見なされる石炭使用の火力発電に対するバッシング等、目まぐるしい事柄が起こってステージ１が終わろうとしているのが現状であり、ステージ２が今後展開される。
ステージ１で判明したことは原発への拒絶反応、石炭火力発電への地球規模の反対運動の勃発、太陽光発電のコスト低減が進み、将来コストが一番安くなる主力の発電装置となることが予測されたことであろう。
これらの認識はグローバル化された共通の認識となりつつある。

その結果、ステージ１においてマイナスの影響を一番受けたのは電力会社であり、上記認識を痛切に感じ、危機感を抱いているのも電力会社であろう。
何故なら、電力会社自身が、地域的販売独占権に安住し続けてきたつけがステージ１で一気に吹き出したと判断する筈だからである。
そのつけは、電力会社は将来コストが一番安くなると予想されている太陽光発電装置を所有しておらず、将来のコスト競争力で劣勢になる事にどう対処するのか、原発というモンスターをどう扱うのかというものであり、地域的販売独占権に安住し過ぎて想定外の事態発生に素早く対応出来ないままステージ１に突入し、ステージ１で生じた事態を分析し、ステージ２に臨む態勢を構築し、ステージ２で反転攻勢に出ようと戦略を作成中であるが、頭痛の種は尽きない。

原発というモンスターについて、従来、原発の安全対策として稼働申請する原発の津波対策、大地震対策の具体的方策が注目されてきたが、対処すべき安全対策の中にはテロ対策も含まれている。

求められているテロ対策は、「決められた期限内に、原子炉から離れた場所に遠隔制御で原子炉を冷やす設備を備え、電源や冷却機能を失わないようにすべし」と言う内容であり、対策は技術的に難度が高く、大規模になるので、電力会社は決められた期限の延長を求めたが、原子力規制委員会は期限の延長は認めず、テロ対策施設が期限内に完成しない場合、原則として原発の運転停止を命ずる方針を公表した。
テロ対策を実施すると大幅なコストアップに繋がるため、電力会社にとって、ステージ２の見通しを難しくする要因になる。

政府は、「CO2ぜロ国家」という旗を掲げて温暖化対策の長期戦略を公表した。
長期戦略の骨子は再生エネルギーの推進である。
我が国は、現在発電量の約８割を,化石燃料を使う火力発電に頼っており、再生エネルギーの比率は１５％であり、欧州の進んだ国に比べて約半分である。
再生エネルギーの推進の対策として、２０２０年には電力会社の発送電分離が実施される。

ステージ２は、電力会社にとって企業生命を賭けた競争が予想される。
CO2を発生させる石炭使用の火力発電は、コストが安いために新興国で設置される確率が高く、世界的には、石炭使用の火力発電は目先増加すると予測されているので、日本の「発電量の約８割を,化石燃料を使う火力発電に頼っている現状への批判は強くなり、電力会社は待ったなしにこの批判に対応せざるを得なくなる。
ステージ２は、「日本の化石燃料を使う火力発電に頼っている」構造変革を核に、電力買い上げ値段の引き下げ、発送電分離の影響等が織り交ぜられて進行する。
政府は2030年に再生エネルギーを主力とすると明示したが、政府が想定している再生エネルギーが増えていく可能性は期待できない事態が予想される。

上記事態の解決策として、本考案による海水を純水に変えて発電させる水力発電装置を火力発電所に設置すれば、電力会社はコスト競争力のある再生エネルギーを入手出来るし、政府は2030年に再生エネルギーを主力とすることが可能になる。

石炭使用の火力発電所及び石油利用で現在長期運転停止中の火力発電所は石炭、石油を輸入する為に消費地に近い港湾近傍に設営されているものが多く、海水の入手が可能で、電気を消費する場所までの送電ロスが少なくなり、我が国の電気料金は安くなり、経済活動の国際競争力がつくという産業上の利用可能性が生まれる。

発電量について
以下に本考案で生成出来る発電量を説明する。
水圧鉄管は外径25１ｃｍ、内径２４７ｃｍで、第３貯水槽（５５）の底部には１６台の水圧鉄管が連結され、それぞれの水圧鉄管の外径の間隔は５．５ｍ離れた位置に設けてあり、水圧鉄管の直下にフランシス水車が１６台設けられ、１６台の発電機に連結されている。
１６台の水圧鉄管、フランシス水車、発電機は全く同じ装置で同じ発電量が生成されるので、１台での発電量を説明する。

水圧鉄管内の水の落下速度について
水圧鉄管の最上部の地上３５ｍの速度をｖ＝１とし、地上５ｍにあるフランシス水車の中心部の速度をｖとして、ｖを計算する。
地上３５ｍの最上部の圧力と地上５ｍにあるフランシス水車の中心部の圧力は等しく、最上部の流速ｖ＝１は０としてよいので、ベルヌ―イの定理より、最上部と地上５ｍの位置の間に H＋ｐ＝１/２ｐｖ2＋pが成立し、ｖは、v＝２ｇH の平方根で求められる。
ここで、ｐ＝圧力、g＝重力、H＝落差である。
H=３０、ｇ＝９．８０６≒９．８１として計算すると ２ｇH＝２×９．８１×３０＝５８８．６で、この平方根は２４．２６１≒２４．２６ｍ/ｓで、ｖは２４．２６ｍ/ｓとなる。

フランシス水車の中心部の流量は断面積×流速で表され、フランシス水車の中心部の流量は、30m上方の位置にある第３貯水槽（５５）の底部に設けてある４機の電動便座Bから水圧鉄管の断面積全体に広まって注水されるため、フランシス水車の中心部の断面積の広い範囲に落下する。
フランシス水車の中心部の流量をフランシス水車の中心部の断面積の５０％とみなすと、その流量は ２４．２６×２．４７×２．４７×３．１４×０．５×１/４＝５８．０９３ｍ3 約５８．０９ｍ3である。
発電機出力は 発電出力＝理論水力×水車効率×発電機効率で求められ、理論水力は有効落差と流量の積で求められる。
一般にフランシス水車の水車効率は９０％、発電機効率は９８％であるとされている。

水圧鉄管上部からフランシス水車の中心部までの総落差３０ｍ、管路損失５ｍ、有効落差２５ｍ、水車効率は９０％、発電機効率は９８％として １台当たりの発電出力を計算すると、発電出力＝９．８１×２５×５８．０９×０．９×０．９８＝１２５６５．４７６KW 約１２５００KWであり、１６台では１２５００KW×１６＝２０００００KWである。

１＝第1貯水槽
２＝内部に水を蓄えている円筒形の第２貯水槽
３＝流出管
４＝揚水管
５＝上蓋
６＝上蓋と４個の鉄塊を収納しているFRP製の箱を繋いでいる上蓋の上面から伸びる鉄棒
７＝分割された４個の鉄塊
９＝鉄床Ｂ
１２＝連結水路
１３=上蓋を構成する円柱形の鉄板
１４=ゴム袋Ｇ１
１５＝ゴム袋Ｇ２
１６＝ゴム袋Ｇ３
１７＝第２貯水槽の垂直方向の壁
２７＝円柱板Ａの上面の水平方向に刻んである点ｂと結んである点ａ
２８＝円柱板Ａの上面の水平方向に刻んである点ａと結んである点ｂ
２９＝円柱板Ａの上面の垂直方向に刻んである点ｄと結んである点ｃ
３０＝円柱板Ａの上面の垂直方向に刻んである点ｃと結んである点ｄ
３１＝円柱板Ａの上面のａｂとｃｄの交点
３６＝連結水路に設けてある電動弁座Ａ
３７＝連結水路に設けてある逆止弁２
３８＝空気タンクＡ
３９＝水門
４０＝注水管
４１＝ラッパ状の吸出管
５４＝円筒形の建造物
５５＝第３貯水槽
６１＝水圧鉄管を落下した水を第1貯水槽 （１）へ補充する排水管Ｅ
１００= 増圧器ＡからＧ１（１４）へ繋がれているホースＡ（１２０）に設けてある比例 制御弁Ａ
１０１= Ｇ１（１４）の圧縮空気排出口に設けてある 比例制御弁Ｂ
１０２= Ｇ１（１４）と真空生成装置Ｂ（１４０）を繋いでいるホースＣ（１２２）に設 けてある比例制御弁Ｃ
１２０＝増圧器ＡとＧ１（１４）を繋いでいるホースＡ
１２１＝Ｇ１（１４）の圧縮空気を排出するホースＢ
１２２＝Ｇ１（１４）と真空生成装置Ｂ（１４０）を繋いでいるホースＣ
１４０＝ 真空生成装置Ｂ
１５０＝増圧器ＡからＧ１（１４）へのみ流入可能な逆止弁３
１５１＝真空生成装置Ｂ（１４０）からゴム袋Ｇ１（１４）へのみ流入可能な逆止弁４
２０３= 増圧器ＡからＧ２（１５）へ繋がれているホースＡ−２（２２３）に設けてある 比例制御弁Ａ−２
２０４＝Ｇ２（１５）の圧縮空気排出口に設けてある比例制御弁Ｂ−２
２０５＝Ｇ２（１５）と真空生成装置Ｂ−２（２４１）を繋いでいるホースＣ−２（２２５）に設けてある比例制御弁Ｃ−２
２２３＝増圧器ＡとＧ２（１５）を繋いでいるホースＡ−２
２２４＝Ｇ２（１５）の圧縮空気を排出するＢ−２
２２５＝Ｇ２（１５）と真空生成装置Ｂ−２（２４１）を繋いでいるホースＣ−２
２４１＝真空生成装置Ｂ−２
２５２＝増圧器ＡからＧ２（１５）へのみ流入可能な逆止弁５
２５３＝真空生成装置Ｂ−２（２４１）からゴム袋Ｇ２（１５）へのみ流入可能な逆止弁 ６
３０６= 増圧器ＡからＧ３（１６）へ繋がれているホースＡ−３（３２６）に設けてある 比例制御弁Ａ−３
３07= Ｇ３（１６）の圧縮空気排出口に設けてある比例制御弁Ｂ−３
３0８=Ｇ３（１６）と真空生成装置Ｂ−３（３４２）を繋いでいるホースＣ−３（３２８ ）に設けてある比例制御弁Ｃ−３
３２６＝増圧器ＡとＧ３（１６）を繋いでいるホースＡ−３
３２７＝Ｇ３（１６）の圧縮空気を排出するホースＢ−３
３２８＝Ｇ３（１６）と真空生成装置Ｂ−３（３４２）を繋いでいるホースＣ−３
３４２＝真空生成装置Ｂ−３
３５４＝増圧器ＡからＧ３（１６）へのみ流入可能な逆止弁７
３５５＝真空生成装置Ｂ−３（３４２）からゴム袋Ｇ３（１６）へのみ流入可能な逆止弁８
５００＝第３貯水槽（５５）の円の中心点
５０１＝第３貯水槽（５５）の円の中心点（５００）を通っている垂線
５０２＝円環状の第３貯水槽（５５）の円の接線A
５０３＝第３貯水槽（５５）の円の接線A（５０２）と平行している線A
５０４＝第３貯水槽（５５）の円の接線B
５０５＝第３貯水槽（５５）の円の接線B（５０４）と平行している線B
５０６＝円筒形の建造物（５４）の円の中心点を通る地表面と平行している水平線
５０７＝水平線（５０６）と直交している垂線の左方へ３０度の角度で左上方へ伸びている線
５０８＝線（５０７）の延長線上にある線C
５０９＝水平線（５０６）と直交している垂線の右方へ３０度の角度で右上方へ伸びている線
５１０＝線（５０９）の延長線上にある線D
５１１＝水平線（５０６）と直交している垂線の左方へ３０度の角度で左下方へ伸びている線
５１２＝線（５１１）の延長線上にある線E
５１３＝水平線（５０６）と直交している垂線の右方へ３０度の角度で右下方へ伸びている線
５１４＝線（５１３）の延長線上にある線F
５１５＝鉄板A1
５１６＝鉄板A２
５１７＝鉄製の支柱Ｇ１
５１８＝鉄製の支柱Ｇ２
５１９≠巻き取り機L 1
５２０＝巻き取り機L ２

Claims (4)

1. 第１貯水槽（１）と、
   第１貯水層（１）から供給される水を蓄えてある複数の円筒形の第２貯水槽（２）と、
   前記それぞれの第２貯水槽（２）内の水を押し出す排出機構と、
   前記押し出された第２貯水槽（２）内の水を揚水する複数の揚水管（４）と、
   複数の揚水管(4) に連結され、揚水された水を第３貯水槽（５５）内に注入する複数の流出管（３）とを備え、
   第３貯水槽（５５）に貯水されている水を複数の水圧鉄管（４４）を経由して下方にある複数の水車に落下させて発電させる平地に設けられる水力発電装置において、前記排出機構は、第２貯水槽（２）内を密閉化し、第２貯水槽（２）の天井を構成する上蓋（５）を引き下げて第２貯水槽（２）内の水を、揚水管（４）を経由して流出管（３）に注水する機構であり、
   第２貯水槽内の水を揚水する時は、第２貯水槽内に設けてあるFRP製の箱に収納されている所定の数に分割された鉄塊（７）を、分割される前の重量に戻してその重量で前記上蓋（５）を引き下げ、
   第２貯水槽内の上蓋（５）を引き上げる時は、第２貯水槽内の上蓋（５）を第２貯水槽内に設けてあるFRP製の箱に収納されている所定の数に分割された鉄塊（７）のそれぞれを無重量にして引き上げる機能を有し、
   大きい半径の輪から伸びているワイヤロープに繋がれている三相交流誘導モーターと、小さい半径の軸から伸びているワイヤロープと繋がれている第２貯水槽内に設けてあるFRP製の箱とで構成される輪軸を設け、輪軸を利用して、第２貯水槽内の上蓋を引き上げるのに要する力を軽減することを特徴とする平地に設けられる大規模水力発電装置。
2. 請求項１記載の第２貯水槽（２）内の密閉化は、第２貯水槽（２）の垂直方向の壁（１７）と上蓋（５）を構成している円柱形の鉄板（１３）の側面に設けてあるとともに圧縮空気が詰め込んである複数のゴム袋が密着し、第２貯水槽（２）内の水が前記垂直方向の壁（１７）とゴム袋3個の間を通って上蓋（５）の上面へ上昇するのが阻止され、万一水が上昇しても、上蓋（５）の上面は、中心部へ向かって凹んでいるとともに、水平方向と垂直方向に溝が刻まれ、上昇してきた水はその溝に入り、溝の交点（３１）に集められ、その水は真空生成装置Ｃが作動してバキューム管を経由して第２貯水槽（２）外に排出されることで第２貯水槽（２）内が密閉化される特徴を有する請求項１記載の平地に設けられる大規模水力発電装置。
3. 前記FRP製の箱に収納されている所定の数に分割された鉄塊（７）は、鉄塊A1、鉄塊A２、鉄塊A３、鉄塊A４に分割され、請求項1記載の第２貯水槽内の水を揚水する時、４個に分割された鉄塊（７）が、分割される前の重量に戻される機能は、鉄塊A1の底面から鉄塊A４それぞれの底面の円周の縁に永久磁石S極が設けられ、前記鉄塊A1の底面から鉄塊A３の底面と対面している鉄塊A２の天井部から鉄塊A４の天井部の円周の縁に電磁石が設けられ、鉄塊A４の底面の円周の縁に設けてある永久磁石のS極と対面しているFRP製の箱の底面の部分に電磁石が設けられ、第２貯水槽（２）内の上蓋（５）が引き下げられる時、4個の電磁石がＮ極に切り替えられ、鉄塊A1から鉄塊A４は吸着し、分割される前の重量で上蓋（５）を引き下げる機能であり、請求項1記載の第２貯水槽内の上蓋（５）が引き上げられる時、第２貯水槽内に設けてあるFRP製の箱に収納されている所定の数に分割された鉄塊（７）のそれぞれが無重量にされて引き上げられる機能は、前記4個の電磁石がS極に切り替えられ、鉄塊A1から鉄塊A４のそれぞれは反発して無重量になる機能であり、上蓋（５）を引き下げる時、分割される前の重量で上蓋（５）を引き下げ、上蓋（５）を引き上げる時、分割された鉄塊（７）のそれぞれを無重量にして、引き上げる力が少なくて済むことを特徴とする請求項１記載の平地に設けられる大規模水力発電装置。
4. 大きい半径の輪から伸びているワイヤロープに繋がれている三相交流誘導モーターと、小さい半径の軸から伸びているワイヤロープと繋がれている第２貯水槽内に設けてあるFRP製の箱とで構成される輪軸を設け、輪軸を利用して、小さい半径の軸に繋がれている前記FRP製の箱に収納されている鉄の合計重量で第２貯水槽内の上蓋を引き下げ、大きい半径の輪に繋がれている三相交流誘導モーターで前記上蓋を引き上げる作動を行い、第２貯水槽内の上蓋を引き上げるのに要する力が５分の１に軽減されることを特徴とする請求項１記載の平地に設けられる大規模水力発電装置。

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