JP2019218944A - 液体揚水循環装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水頭圧等の位置エネルギーを水力化して効率よく取り出し、揚水循環させることで、都市型の水力発電を可能にする液体揚水循環発電装置を提供する。【解決手段】水頭圧等の位置エネルギーを水圧ジャッキによって更に増圧した圧力を一つの、縦長筒状タンクの内部に揚水起立部と流下起立部及び流れ方向変換部が同軸上に液密状態を保つように画成され、揚水部も流下部も流れ方向に向かって、段々狭くな成って圧力維持機能に円錐形螺旋翼流路を備え、筒状タンク下部が大気開放された液体槽にある程度水中に浸かって、流下部の最下端に液密状態で密接した複数の２軸回転ピストン装置を備え、その内の１つの駆動用２軸回転ピストン装置が、圧力流体の注入と排出を繰り返し、前記揚水起立部と流下起立部の駆動軸を一体回転させることで、一定量水の揚水循環をなし、その他の複数の２軸回転ピストン装置において、発電機を駆動する。【選択図】図１１

Description

本発明は液体が満たされた筒状タンクと筒状タンク内に同軸一体のテーパー状筒体部が形成され、筒状タンク内の液体を揚水させ流下させることによって、この液体を揚水・流下・循環させる液体揚水循環発電装置に関する。

例えば高さのある位置に流れる河川等の水を水路により取り込んで下流設置の縦長閉塞空間内に上から流入しこの液体の位置エネルギーを利用して縦長閉塞空間下側まで流下させることで生じた有効落差と水勢の流れを利用して発電する水車等の装置が知られている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。

特許第６１３０９６５号公報 特許第６２４９５４３号公報

上述の背景技術に記載した装置は、基本的に水の流れや流速及び有効落差による水頭圧と流量等の自然エネルギーを利用して動力を発生させる環境配慮型の装置であり、流末は放流している。一方、これとは全く異質の構造や形態による環境重視の揚水循環発電装置についても考えられている。

このような環境重視の揚水循環発電装置の場合、上述したような水の流れや流速及び有効落差による水頭圧を利用して、流末は放流水して自然エネルギーを動力として取り出す方法とは全く異質の流末放流を一切せず、水頭圧等の自然エネルギーを繰り返し活用する機構で、筒状タンク内の流体を揚水すると共に流下させて循環させることが必要とされる。

そこで、上述したような水頭圧等の自然エネルギー流体を循環させるために、如何に機構化して、効率良く循環させ、放流しないか、が、重要となってくる。

本発明の目的は、太陽光や風力のような、発電源が再生可能エネルギーであって、既存水力発電とは異質な、包蔵水量や導入水路や放流河川を必要としない分散型で都市型の水力発電を、一定量液による液体揚水循環発電装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の請求項１に係る液体揚水循環発電装置は、液体槽に満たされた液体を動力装置によって同じく液体が充満した逆Ｕ字管内を一旦揚水すると共に再び流下させて前記液体槽に戻すことを繰り返す液体揚水循環発電装置であって、前記液体揚水循環発電装置の設置状態で見て、前記液体槽は、上面の少なくとも一部が大気開放され、一定量の液体が満たされ、前記逆Ｕ字管は、前記液体槽の大気に接した液面から両端開口部が所定の深さだけ液体槽内に浸かった状態で上下逆に起立した状態で取り付けられ、かつ内部が前記液体で全て満たされ、前記逆Ｕ字管は、当該逆Ｕ字管内に充満した液体を上昇させ揚水する揚水起立部と、当該逆Ｕ字管内に充満した液体を下降させて流下させる流下起立部と、前記揚水起立部の上端部と前記流下起立部の上端部を液密状態に連結して前記揚水起立部内の液体を前記流下起立部内に流し込む湾曲した液体流れ方向変換部を有し、前記動力装置は、回転力発生装置と、前記回転力発生装置に備わった回転軸と一体となって回転するように前記流下起立部内の所定の領域に設けられた螺旋翼を有し、
前記動力装置を駆動することによって、前記螺旋翼が前記逆Ｕ字管の流下起立部内で回転することによって、当該流下起立部内に充満した液体を強制的に流下させて前記液体槽に戻すと，逆Ｕ字管内の流出した流量は、大気開放の大気圧において、当該液体槽の液体が、逆Ｕ字管の揚水起立部に吸引され、流下流量と同量の液体を揚水循環することを特徴としている。

また、本発明の請求項２に係る液体揚水循環発電装置は、請求項１に記載の液体揚水循環発電装置において、前記螺旋翼は、その翼の外周縁が全て前記逆Ｕ字管の流下起立部の内周面に摺動可能に接していることで、当該流下起立部内の螺旋翼の配置場所に螺旋状流路が形成され、かつ前記流下起立部の長手方向単位長さあたりの前記螺旋状流路を流れる液体の流量が、上流側が大きく下流側に向かうに従って小さくなるように、前記螺旋翼の回転軸に同軸に巻き付けられた螺旋翼ピッチが狭くなっていくことを特徴としている。

また、本発明の請求項３に係る液体揚水循環発電装置は、請求項２に記載の液体揚水循環発電装置において、前記螺旋流路の内周面は、前記流下起立部内において流体の流れる上流側から下流側に向かうに従って当該流下起立部の内周面に近づいていくように略円錐台形状をなしていることを特徴としている。

また、本発明の請求項４に係る液体揚水循環発電装置は、請求項２又は請求項３に記載の液体揚水循環発電装置において、前記流下起立部内の前記螺旋流路の液体流出口と前記液体槽との間に液密状態で密接した２軸回転ピストン装置が備わり、前記液体流出口から流出した液体が前記２軸回転ピストン装置の液体流入口から当該２軸回転ピストン装置内に流入してこの２軸回転ピストン装置の出力軸を回転させながら当該２軸回転ピストン装置の液体流出口から液体を前記液体槽に戻すことを特徴としている。

また、本発明の請求項５に係る液体揚水循環発電装置は、請求項４に記載の液体揚水循環発電装置において、前記液体揚水循環発電装置は、極小径サイフォン連結管を更に有し、
前記螺旋流路の液体流出口に、これと連通する前記２軸回転ピストン装置の液体排出口との間には前記極小径サイフォン連結管の下端部が連結されかつ前記極小径サイフォン連結管の上端部は前記逆Ｕ字管の内部に備わった螺旋流路よりも上流側の逆Ｕ字管内に連結され、２軸回転ピストン装置の液体排出側出口とがサイフォン管の状態に構成されていて、左右起立部に於いて、２軸回転ピストン装置の回転ピストンの厚み分のρｇｈの差を生じるように構成されていることを特徴としている。

また、本発明の請求項６に係る液体揚水循環発電装置は、連続した管路からなる液体揚水循環発電装置であって、前記液体揚水循環発電装置は、その設置状態で見て、上下方向に延在する管状の揚水起立部と、前記揚水起立部に対して所定の距離だけ離れた状態で上下方向に延在する管状の流下起立部と、前記揚水起立部の上端部と前記流下起立部の上端部を、液密状態を保ちながら連結する上側連結部と、前記揚水起立部の下端部と前記流下起立部の下端部を、液密状態を保ちながら連結する下側連結部とからなり、内部が液体で満たされ、外気と完全密閉された液体揚水循環管路を有すると共に、前記液体揚水循環管路内の液体を前記揚水起立部内において上昇させかつ前記流下起立部内において下降させるように前記揚水循環回路内を循環させるための動力装置を備え、前記動力装置は、回転力発生装置と、前記回転力発生装置に備わった回転軸と一体となって回転するように前記流下起立部内の所定の領域に設けられた螺旋翼を有したことを特徴としている。

また、本発明の請求項７に係る液体揚水循環発電装置は、請求項６に記載の液体揚水循環発電装置において、前記下側連結部には、開閉弁を介して液体を外部から当該下側連結部の内部に選択的に供給することができる液体供給部が備わると共に、前記下側の連結部には、揚水起立側にエアポンプ部が備えられ、揚水起立部内の残圧力を消滅させ、２軸回転ピストン装置の排出負荷を軽減する構成と、前記液体揚水循環発電装置の前記上側連結部には、前記液体揚水循環管路の内部に溜まった空気及び減圧用空気を排出するエアベント部が備わっていることを特徴としている。

また、本発明の請求項８に係る液体揚水循環発電装置は、請求項６又は請求項７に記載の液体揚水循環発電装置において、
前記流下起立部内の前記螺旋流路の液体流出口と前記下側連結部との間に２軸回転ピストン装置が備わり、前記液体流出口から流出した液体が前記２軸回転ピストン装置の液体流入口から当該２軸回転ピストン装置内に流入してこの２軸回転ピストン装置の出力軸を回転させながら当該２軸回転ピストン装置の液体流出口から液体を前記下側連結部に流出循環させることを特徴としている。

また、本発明の請求項９に係る液体揚水循環発電装置は、請求項８に記載の液体揚水循環発電装置において、前記液体は水からなり、前記流下起立部内の前記螺旋流路の液体流出口と前記２軸回転ピストン装置の液体流入口の間には増圧装置が備わり、前記増圧装置は、外部から供給された水頭圧を利用して増圧された水圧を水圧ジャッキによって更に増圧した圧力を前記流下起立部内の前記螺旋流路の液体流出口と前記２軸回転ピストン装置の液体流入口の間を流れる水に圧力を伝播する構成になっていることを特徴としている。

また、本発明の請求項１０に係る液体揚水循環発電装置は、請求項８に記載の液体揚水循環発電装置において、前記流下起立部内の前記螺旋流路の液体流出口と前記２軸回転ピストン装置の液体流入口の間には増圧装置が備わり、前記増圧装置は、前記液体揚水循環発電装置の外部供給された水道水を水圧ジャッキによって更に増圧した圧力を前記流下起立部内の前記螺旋流路の液体流出口と前記２軸回転ピストン装置の液体流入口の間を流れる液体に圧力を伝播する圧力往復循環装置が備わり、水圧ジャッキに設けた圧力タンクと前記螺旋流路の液体流出口と前記２軸回転ピストン装置の液体流入口の間を流れる圧力液体とを、流量に増減変化を与えず、圧力伝播する往復循環小螺旋翼装が、水圧ジャッキの機能を安定させることを特徴としている。

また、本発明の請求項１１に係る液体揚水循環発電装置は、請求項１乃至請求項１０の何れかに記載の液体揚水循環発電装置において、
前記揚水起立部と流下起立部が、上部で連結され、下部で液体槽にある程度水中に浸かって揚水循環する逆Ｕ字管形態の構成を、一つの、縦長筒状タンクの内部に前記揚水起立部と流下起立部及び流れ方向変換部が同軸上に液密状態を保つように画成されており、前記筒状タンク内部に、前記揚水起立部が軸芯周りに下部から上部に向かって段々狭くなってある程度の領域をテーパー状筒体部に形成し、前記のテーパー状筒体部の外周面と前記筒状タンク内面が前記流下起立部に画成されて、下部で筒状タンクもテーパー状筒体部も、大気開放された液体槽にある程度の深さ水没して構成され、サイフォン管機能と揚水循環機能が同軸で一体化されていることを特徴としている。

また、本発明の請求項１２に係る液体揚水循環発電装置は、請求項１１記載の液体揚水循環発電装置において、上端が液密状態で閉塞した筒状タンクと、前記タンクの下端に設けられた複数の２軸回転ピストン装置と、前記筒状タンク及び２軸回転ピストン装置を支持する支持部とを有し、前記筒状タンクの下端開口部は、前記２軸回転ピストン装置の上面によって液密状態で塞がれることで、前記筒状タンク及び２軸回転ピストン装置は、当該２軸回転ピストン装置の一部に備わった大気開放部を除いて内部が外部に対して液密状態を保つように画成されており、前記筒状タンクの内部には、当該筒状タンクの軸芯と同芯をなす流路仕切り用截頭円錐台形状を有するテーパー状筒体部が前記筒状タンク内部の下部から当該筒状タンク内の所定の高さまで設けられ、これによって前記筒状タンク内は、当該テーパー状筒体部が軸芯周りに下側から上部に向かってある程度の領域を占める液体揚水部と、当該液体揚水部の周囲と前記筒状タンクの内周面との間に形成される一定領域を占める液体流下部と、前記筒状タンクの内部において前記液体揚水部及び液体流下部の上方に形成される一定領域を占める液密空間が配され、液体流れ方向変換部を形成しており、
前記液体揚水部は、前記筒状タンクの軸芯と同芯に回転可能に軸支された回転軸と、当該回転軸の少なくとも一方の端部であって前記筒状タンクの外部に備わった回転駆動部と連動して回転駆動する駆動軸と、当該テーパー状筒体部の内側とは、当該回転軸の上側先端に向かうに従って外径が小さくなっていく螺旋翼を有し、当該テーパー状筒体部の内側と螺旋翼外周縁が接着固定され、駆動軸に螺旋翼が同芯で一体接着固定され、螺旋翼ピッチも上側先端に向かうに従って狭くなっていて、前記テーパー状筒体部と一体回転する構成で、前記テーパ状筒体部の外側面と前記筒状タンクの内側面との間には、液体流下用螺旋翼が下部に向かって螺旋翼ピッチが段々狭くなって、前記テーパー状筒体部の外側面に固定された螺旋翼は、前記筒状タンクの内側面と摺動可能な液密状態に構成されていることを特徴としている。

また、本発明の請求項１３に係る液体揚水循環発電装置は、請求項１２に記載の液体揚水循環発電装置において、前記液体は水を想定し前記液体流下部内の前記液体流下用螺旋翼で形成される液体流下用螺旋流路の液体流出口と前記複数の２軸回転ピストン装置の液体注入口の間には増圧装置が連結して備わり、前記増圧装置は、前記液体揚水循環発電装置に外部から導入された位置エネルギーを水圧ジャッキによって更に増圧した圧力を、前記流下起立部内の前記螺旋流路の液体流出口と前記複数の２軸回転ピストン装置の液体注入口の間を流れる水に、圧力伝播する構成になっていて、この増圧された自然エネルギーによって、前記複数の２軸回転ピストン装置のうちの１つの軸回転駆動用の２軸回転ピストン装置の液体注入口から圧力流体を注入し、大きな回転推進力で前記２軸回転ピストン装置の駆動軸を回転させることで、前記液体流下用螺旋翼及び前記揚水用螺旋翼を一体駆動させ、他の複数の動力用２軸回転ピストン装置に、圧力流体を適宜注入し、駆動させ発電する機能は、発電のみならず種々の動力源として活用可能な機能をも有し、一定量の液体を揚水循環させる機能をも有している多機能水圧水車とも言える特徴は、再生可能エネルギー（位置エネルギー）の新しい有効利用方法と為っていて、前記液体流下用螺旋翼及び前記揚水用螺旋及び前記軸回転駆動用の２軸回転ピストン装置及び他の複数の動力用２軸回転ピストン装置を駆動させることを特徴としている。

また、本発明の請求項１４に係る液体揚水循環発電装置は、請求項１０乃至請求項１３の何れかに記載の液体揚水循環発電装置において、前記テーパー状筒体部の下側液体槽の外部の複数の２軸回転ピストン装置排出口より低い位置にエア放出パイプが施され、本装置の揚水起立部に影響した場合の残圧を消滅させる小気泡用エアポンプと、前記小気泡空気及び本装置内に発生したキャビテーション気泡を除去するエアベントが、前記筒状タンク外部の最上端部に形成されていることを特徴としている。

本発明の請求項１５に係る液体揚水循環発電装置は、請求項１０乃至請求項１４の何れかに記載の液体揚水循環発電装置において、前記２軸回転ピストン装置が複数備わり、軸回転駆動用の２軸回転ピストン装置を除く、他の複数の動力用２軸回転ピストン装置の出力軸に備わった歯車機構を介して前記他の複数の動力用２軸回転ピストン装置の出力軸の回転を発電機に伝えることで発電を行うことを特徴としている。

本発明によると、自然エネルギーの増幅で一定量の液体を効率良く循環させながら、自然エネルギーを電気エネルギーに変換させる技術で、都市型で分散型の液体揚水循環発電装置を提供することができる。また、このことは、河川のない都市部に於いても、山間部でも、高さのある或る所の何処にでもある水頭圧等の位置エネルギーを、何度でも繰り返し、継続して有効利用することが小スペースで出来、発電のみならず、種々の動力源として、新しい再生可能エネルギー利用の身近な活用を喚起すると共に、環境型の動力源を提供することが出来る。

本発明の第１の実施形態に係る液体揚水循環発電装置を概略的に示す構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る液体揚水循環発電装置を概略的に示す構成図である。 図２に示した第２の実施形態に係る液体揚水循環発電装置の円錐螺旋の上部構造を示す説明図である。 図２に示した第２の実施形態に係る液体揚水循環発電装置の円錐螺旋の下側部分及び回転ピストンの一部を示す図面（図４（ａ））及び回転ピストンの平面図（図４（ｂ））並びに２軸回転ピストン装置とサイフォン連結管との関係を示すＡ−Ｂ断面説明図（図４（ｃ））である。 図２に示した第２の実施形態に係る液体揚水循環発電装置の動作原理を示す説明図である。 本発明の第３の実施形態に係る液体揚水循環発電装置を概略的に示す説明図である。 図６に示した第４の実施形態の変形例を概略的に示す説明図である。 図６に示した第４の実施形態及び図７に示したその変形例の構造の一部を詳細に示す説明図である。 図６に示した第４の実施形態の動作原理を示す説明図である。 本発明の第５の実施形態に係る液体揚水循環発電装置を概略的に示す説明図である。 本発明の第６の実施形態に係る液体揚水循環発電装置を概略的に示す説明図である。 図１１に示した第６の実施形態の一部構成を示す説明図である。 図１１に示した第６の実施形態の一部構成を除いて示す説明図である。

以下、本発明の各実施形態に係る液体揚水循環発電装置について図面に基づいて説明する。最初に本発明の第１の実施形態に係る液体揚水循環発電装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る液体揚水循環発電装置を概略的に示す構成図である。

第１の実施形態に係る液体揚水循環発電装置１００は、液体槽１１０に満たされた液体を動力装置１３０によって同じく液体が充満した逆Ｕ字管１２０内を一旦揚水すると共に再び流下させて前記液体槽に戻すことを繰り返す液体揚水循環発電装置である。そして、液体揚水循環発電装置１００の設置状態で見て、液体槽１１０は、上面の少なくとも一部が大気開放され、一定量の液体が満たされている。

逆Ｕ字管１２０は、液体槽１１０の大気に接した液面から両端開口部が所定の深さだけ液体内に浸かった状態で上下逆に起立した状態で取り付けられ、かつ内部が液体で全て満たされている。そして、逆Ｕ字管１２０は、逆Ｕ字管内に充満した液体を上昇させ揚水する揚水起立部１２１と、逆Ｕ字管内に充満した液体を下降させて流下させる流下起立部１２２と、揚水起立部の上端部と流下起立部の上端部を連結して揚水起立部内の液体を流下起立部内に流し込む湾曲した液体流れ方向変換部１２３を有している。

動力装置１３０は、回転力発生装置１３１と、回転力発生装置１３１に備わった回転軸１３２と一体となって回転するように流下起立部内の所定の領域に設けられた螺旋翼１３３を有している。そして、動力装置１３０を駆動することによって、螺旋翼１３３が逆Ｕ字管の流下起立部内で回転することによって流下起立部内に充満した液体を強制的に流下させて液体槽１１０に戻すと共に、液体槽１１０に戻された液体を逆Ｕ字管１２０の揚水起立部内に流入させて揚水起立部内において揚水するようになっている。

続いて、本発明の第２の実施形態に係る液体揚水循環発電装置について説明する。図２は本発明の第２の実施形態に係る液体揚水循環発電装置を概略的に示す構成図である。また、図３は、図２に示した第２の実施形態に係る液体揚水循環発電装置の円錐螺旋の上部構造を示す説明図である。また、図４は、図２に示した第２の実施形態に係る液体揚水循環発電装置の円錐螺旋の下側部分及び回転ピストンの一部を示す図面（図４（ａ））及び回転ピストンの平面図（図４（ｂ））並びに回転装置とサイフォン揚水管との関係を示す説明図（図４（ｃ））である。また、図５は、図２に示した第２の実施形態に係る液体揚水循環発電装置の動作原理を示す説明図である。

第２の実施形態に係る液体揚水循環発電装置２００は、液体槽に満たされた液体を動力装置２３０によって同じく液体が充満した逆Ｕ字管２２０内を一旦揚水すると共に再び流下させて液体槽２１０に戻すことを繰り返す液体揚水循環発電装置である。そして、液体揚水循環発電装置２００の設置状態で見て、液体槽２１０は、上面の少なくとも一部が止水栓付きで大気開放され、一定量の液体が満たされている。

逆Ｕ字管２２０は、液体槽の大気に接した液面から両端開口部が所定の深さだけ液体内に浸かった状態で上下逆に起立した状態で取り付けられ、かつ内部が液体で全て満たされている。そして、逆Ｕ字管２２０は、逆Ｕ字管内に充満した液体を上昇させ揚水する揚水起立部２２１と、逆Ｕ字管内に充満した液体を下降させて流下させる流下起立部２２２と、揚水起立部２２１の上端部と流下起立部２２２の上端部を連結して揚水起立部内の液体を流下起立部内に流し込む湾曲した液体流れ方向変換部２２３を有している。

動力装置２３０は、回転力発生装置２３１と、回転力発生装置に備わった回転軸２３２と一体となって回転するように流下起立部内の所定の領域に設けられた螺旋翼２３３を有している。そして、動力装置２３０を駆動することによって、螺旋翼２３３が逆Ｕ字管２２０の流下起立部内で回転することによって流下起立部内に充満した液体を強制的に流下させて液体槽２１０にある一定量を押し出すと逆Ｕ字管内に充満した液体は、ある一定量が、不足状態になり必然的に大気圧で液体槽２１０の液体が揚水起立部に不足分が押し込まれ、移動循環を繰り返えし、揚水起立部内において揚水するようになっている。

なお、本実施形態では、上述の実施形態と異なり、螺旋翼１３３は、その翼の外周縁が全て逆Ｕ字管２２０の流下起立部２２２の内周面に摺動可能に接していることで、流下起立部内の螺旋翼２３３の配置場所に螺旋状流路が形成され、かつ流下起立部２２２の長手方向単位長さあたりの螺旋状流路を流れる液体の流量は、上流側が大きく下流側に向かうに従って小さくなって増圧傾向になっていくことを特徴としている。

また、本実施形態では、上述の実施形態と異なり、螺旋流路の内周面は、流下起立部内において流体の流れる上流側から下流側に向かうに従って流下起立部の内周面に近づいていくように略円錐台形状をなしていることを特徴としている。

また、本実施形態では、上述の実施形態と異なり、流下起立部内の螺旋流路の液体流出口２２２ａと液体槽２１０との間に２軸回転ピストン装置２４０が備わり、液体流出口２２２ａから流出した液体が、２軸回転ピストン装置２４０の回転により液体流入口２４１が開口され、２軸回転ピストン装置内に流入すると、液体槽水位線２１２に左右起立部が均等に水没している逆Ｕ字管内のバランスは崩れ、ρｇｈ−１（２９０）とρｇｈ−２（２９１）の高さ分だけ流体が移動し、自然循環を繰り返すことを特徴としている。

また、本実施形態では、上述の実施形態と異なり、液体揚水循環発電装置２００は、サイフォン連結管２６１，２６２（２６０）を更に有している。サイフォン連結管２６０の下端部は、２軸回転ピストン装置２４０の液体出口２４２の上部に連結され、かつサイフォン連結管２６０の上端部は、逆Ｕ字管２２０の内部に備わった螺旋流路よりも上流側の螺旋翼２３３の上部空間や逆Ｕ字管内に連結されていることを特徴としている。

続いて、本発明の第３の実施形態に係る液体揚水循環発電装置について説明する。図６は、本発明の第３の実施形態に係る液体揚水循環発電装置を概略的に示す説明図である。また、第３の実施形態に係る液体揚水循環発電装置３００は、連続した管路からなる液体揚水循環発電装置である。そして、本実施形態に係る液体揚水循環発電装置３００は、上述の実施形態と異なり、その設置状態で見て、上下方向に延在する管状の揚水起立部３２１と、揚水起立部３２１に対して所定の距離だけ離れた状態で上下方向に延在する管状の流下起立部３２２と、揚水起立部３２１の上端部と流下起立部３２２の上端部を、液密状態を保ちながら連結する上側連結部３２３と、揚水起立部の下端部と流下起立部の下端部を、液密状態を保ちながら連結する下側連結部３２４とからなり、内部が液体で満たされた液体揚水循環管路３２０を有する。

また、本実施形態に係る液体揚水循環発電装置３００は、液体揚水循環管路内の液体を揚水起立部内において上昇させかつ流下起立部内において下降させるように揚水循環回路内を循環させるための動力装置３３０を備えている。そして、動力装置３３０は、回転力発生装置３３１と、回転力発生装置３３１に備わった回転軸３３２と一体となって回転するように流下起立部内の所定の領域に設けられた螺旋翼３３３を有している。

また、本実施形態に係る液体揚水循環発電装置３００は、上述の実施形態と異なり、下側連結部３２４には、開閉弁を介して液体を外部から下側連結部の内部に選択的に供給することができる液体供給部３７１が備わると共に、上側連結部３２３には、液体揚水循環管路の内部に溜まった空気を排出するエアベント部３７２が備わっていることを特徴としている。

続いて、本発明の第４の実施形態に係る液体揚水循環発電装置４００について説明する。図７は、図６に示した第３の実施形態の変形例を概略的に示す説明図である。また、図８は、図６に示した第３の実施形態及び図７に示したその変形例の構造の一部を詳細に示す説明図である。また、図９は、図８に示した第３の実施形態の動作原理を何処にでも存在する位置エネルギー等の自然エネルギーを取り込む実施の形態を示す構成説明図である。

第４の実施形態に係る液体揚水循環発電装置４００は、連続した管路からなる液体揚水循環発電装置である。そして、この実施形態に係る液体揚水循環発電装置４００は、その設置状態で見て、上下方向に延在する管状の揚水起立部４２１と、揚水起立部４２１に対して所定の距離だけ離れた状態で上下方向に延在する管状の流下起立部４２２と、揚水起立部４２１の上端部と流下起立部４２２の上端部を、液密状態を保ちながら連結する上側連結部４２３と、揚水起立部４２１の下端部と流下起立部４２２の下端部を、液密状態を保ちながら連結する下側連結部４２４とからなり、内部が液体で満たされた液体揚水循環管路を形成している。

また、本実施形態に係る液体揚水循環発電装置４００は、液体揚水循環管路内の液体を揚水起立部内において上昇させかつ流下起立部内において下降させるように揚水循環回路内を循環させるための動力装置４３０を備えている。そして、動力装置４３０は、回転力発生装置４３１と、回転力発生装置４３１に備わった回転軸４３２と一体となって回転するように流下起立部内の所定の領域に設けられた螺旋翼４３３を有している。

また、本実施形態に係る液体揚水循環発電装置４００の下側連結部４２４には、開閉弁を介して液体を外部から下側連結部の内部に選択的に供給することができる液体供給部４７１が備わると共に、上側連結部４２３には、液体揚水循環管路の内部に溜まった空気を排出するエアベント部４７２が備わっていることを特徴としている。

また、本実施形態に係る液体揚水循環発電装置４００は、上述の実施形態とは異なり、流下起立部内の螺旋流路の液体流出口４４２ａと下側連結部４２４との間に２軸回転ピストン装置４４０が備わり、液体流出口４４２ａから流出した液体が２軸回転ピストン装置４４０の液体流入口４４１から２軸回転ピストン装置内に流入してこの２軸回転ピストン装置４４０の出力軸４４５を回転させながら２軸回転ピストン装置４４０の液体流出口４４２ｂから液体を下側連結部４２４に流出させることを特徴としている。

また、本実施形態に係る液体揚水循環発電装置４００は、上述の実施形態とは異なり、液体は水からなり、流下起立部内の螺旋流路の液体流出口４４２ａと２軸回転ピストン装置４４０の液体流入口４４１の間には増圧装置（水圧ジャッキ）４８０が備わっている。そして、増圧装置（水圧ジャッキ）４８０は、外部から供給される高さ分の水頭圧を取り込む流下パイプ４９１によって得られた圧力液を増圧装置（水圧ジャッキ）４８０によって更に増圧して、流下起立部内の螺旋流路の液体流出口４４２ａと２軸回転ピストン装置４４０の液体流入口４４１の間を流れる水に圧力を伝播する構成になっていることを特徴としている。

更には、本実施形態に係る液体揚水循環発電装置４００は、上述の実施形態とは異なり、流下起立部内の螺旋流路の液体流出口４４２ａと２軸回転ピストン装置４４０の液体流入口４４１の間に備わった増圧装置（水圧ジャッキ）４８０には、液体揚水循環発電装置４００の外部の水道設備４９２から供給された水道水圧を増圧装置（水圧ジャッキ）４８０によって更に増圧した圧力を流下起立部内の螺旋流路の液体流出口４４２ａと２軸回転ピストン装置４４０の液体流入口４４１の間を流れる水に圧力を伝播する構成になっていることを特徴としている。

続いて、本発明の第５の実施形態に係る液体揚水循環発電装置５００について説明する。
図１０は、本発明の第５の実施形態に係る液体揚水循環発電装置の部分拡大詳細図である。

第５の実施形態に係る液体揚水循環発電装置５００に付帯する増圧システム５００は、前記外部から供給される高さ分の水頭圧を取り込む流下パイプ４９１によって得られた圧力液を増圧装置（水圧ジャッキ）４８０によって更に増圧して、前記増圧装置（水圧ジャッキ）４８０に設けられた圧力タンク５１０に係留した増圧力を、前記流下起立部内の螺旋流路の液体流出口４４２ａと軸回転駆動用２軸回転ピストン装置６４０Ａの液体流入口の間に連結された圧力接続管４９０によって圧力を伝播する構成になっていることを特徴としている。

更に、増圧システム５００は、前記増圧装置（水圧ジャッキ）４８０の水圧ジャッキピストンヘッド５０４に外部から供給される高さ分の水頭圧等の圧力液を充満させることで、加圧シャフト５４０に受圧面積比の圧力を生み、圧力タンク内及び圧力接続管内はポテンシャルエネルギーが充満する構成で、この圧力液を圧力接続管内の、ねじ状の小螺旋翼５２０を、小循環螺旋軸５２１の端部に設けられた小型ＤＣモーター５３０Ｄで回転させ、溶液に運動エネルギーを与え圧力流体にすると、前記流下起立部内の螺旋流路の液体流出口４４２ａと２軸回転ピストン装置６４０Ａの液体流入口の間を流れる圧力流体に、さらなる圧力を伝播するシステムであることを特徴としている。

また、前記増圧装置（水圧ジャッキ）４８０に設けられた圧力タンク５１０と前記流下起立部内の螺旋流路の液体流出口４４２ａと軸回転駆動用２軸回転ピストン装置６４０Ａの液体流入口の間を連通する圧力接続管は、水平並列に施され、圧力タンク５１０から前記流下起立部内に圧力伝播する流量と、逆に圧力タンク５１０に戻り圧力伝播する流量は、同量になるように往復循環する構成は、複数の動力用２軸回転ピストン装置６４０ｂの駆動圧力の安定を為すことを特徴としている。

更に、前記、増圧システム５００は、前記増圧装置（水圧ジャッキ）４８０に於いて、外部導入圧力が水道圧力のように、一定圧に定まらない場合や、高所の水頭圧の不慮の変動に対して圧力タンク５１０に係留した増圧力液の増減による、増圧ピストン５０１の異常変化を抑制する上下ストッパーが形成されている。

続いて本発明の第６の実施形態に係る液体揚水循環発電装置６００について説明する。図１１は、本発明の第６の実施形態に係る液体揚水循環発電装置６００を概略的に示す説明図である。また、図１２は、図１１に示した第５の実施形態の一部構成を示す説明図である。また、図１３は、図１１に示した第５の実施形態の一部構成を除いて示す説明図である。

第６の実施形態に係る液体揚水循環発電装置６００は、上述の実施形態とは異なり、上端が液密状態で閉塞した筒状タンク６１０と、筒状タンク６１０の下端に設けられた２軸回転ピストン装置６４０と、筒状タンク６１０及び２軸回転ピストン装置６４０を支持する支持部６７０とを有している。そして、筒状タンク６１０の下端開口部６１１は、２軸回転ピストン装置６４０の上面によって液密状態で塞がれることで、筒状タンク６１０及び２軸回転ピストン装置６４０は、２軸回転ピストン装置６４０の一部に備わった液体槽大気開放部６４５を除いて内部が外部に対して液密状態を保つように画成されている。

本実施形態に係る液体揚水循環発電装置６００は、筒状タンク６１０の内部には、筒状タンク６１０の軸芯と同芯をなす流路仕切り用截頭円錐台形状を有するテーパー状筒体部６２０が筒状タンクの下部から筒状タンク内の所定の高さまで設けられ、これによって筒状タンク内は、筒状タンク６１０の軸芯周りに下側から一定領域を占める液体揚水部と、液体揚水部の周囲と筒状タンク６１０の内周面との間に形成される一定領域を占める液体流下部６２２と、筒状タンク６１０の内部において液体揚水部６２１及び液体流下部６２２の上方に形成される一定領域を占める液体流れ方向変換部６２３が形成され、筒状タンク６１０とテーパー状筒体部６２０が、サイフォン管形態を構成している（図１３参照）。

そして、液体揚水部は、筒状タンクの軸芯と同芯に回転可能に軸支された回転軸６３２と、回転軸６３２の少なくとも一方の端部であって筒状タンク６１０の外部に備わった初期回転駆動部と連結し、反端部の下端は、回転軸駆動用歯車伝達機構６９０に連結されていて、 回転軸６３２の周囲に長手方向に沿って固定され、回転軸６３２の上側先端に向かうに従ってある程度の領域まで前記テーパー状筒体部６２０の内側に外周縁が螺旋状に固定された液体揚水用螺旋翼６３３を有し、前記液体揚水用螺旋翼６３３は、下部から上部のテーパー状筒体部上部まで、外径が段々狭くなっていくと共に、螺旋翼ピッチも段々狭くなって施され、液体揚水用螺旋流路６３３ａを形成している。

そして、前記テーパー状筒体部６２０の外側面と筒状タンク６１０の内側面との間には、液体流下用螺旋翼６３４がテーパー状筒体部６２０の外側面に螺旋状に固定され、筒状タンク６１０の内側面と機密密接で摺動可能に施され、下側先端に向かうに従ってテーパー状筒体部の外側に沿って液体流下用螺旋翼６３４が段々狭くなっていくと共に、螺旋翼ピッチも狭くなっていることを特徴としている構成である。

また、本実施形態に係る液体揚水循環発電装置６００は、液体は水からなり、液体流下部内の液体流下用螺旋翼６３４で形成される液体流下用螺旋流路の液体流出口６４１と２軸回転ピストン装置６４０の液体流入口６４２の間には増圧装置６８０が備り、
増圧装置６８０は、液体揚水循環発電装置６００の外部の水道設備６８７から供給された水道水圧や、高さからの水頭圧を水圧ジャッキ６８１によって更に増圧した圧力を流下起立部内の螺旋流路の液体流出口６４２と２軸回転ピストン装置６４０の液体流入口６４１の間を流れる水に圧力伝播する構成になっていて、２軸回転ピストン装置６４０の液体流入口の直近での圧力流体連続吐出翼６３５により２軸回転ピストンヘッド２４１ａへの円滑な注入が出来るように形成され、小さな自然エネルギーを増幅し、大きな発電源に有効利用することを特徴としている。

前記液体揚水循環発電装置６００に水道水の供給口６８８が筒状タンク最上部に形成され、液密状態を保つ構成で、前記筒状タンク流下部の最下端に機密密接の２軸回転ピストン装置６４０Ａ及び６４０Ｂが形成され、（面図１１）同図においては、２つの２軸回転ピストン装置６４０Ａ，６４０Ｂのみを代表的に示すように、２つ以上の複数の２軸回転ピストン装置が構成され、その内の１つの２軸回転ピストン装置６４０Ａは、外部から導入される水道水圧や、高さからの水頭圧を水圧ジャッキによって更に増圧した圧力エネルギーを２軸回転ピストンヘッド２４１ａが受けて回転推進力を得て、駆動用歯車伝達機構６９０を介して、前記筒状タンクの軸芯と同芯に回転可能に軸支された回転軸６３２を回転させる水力水車の機能で構成されていることを特徴としている。更に２軸回転ピストン装置の２軸連結歯車機構６９２には回転慣性を利用し、回転推進力を効率よく得るフライホイール６９３が施されている。

叉、余剰の圧力エネルギー流体が、他の複数の２軸回転ピストン装置６４０Ｂを回転させ、複数の２軸回転ピストン装置の出力軸６４９に備わった発電用歯車伝達機構６９１を介して集積した回転トルクを、発電機６９５に伝えることで発電を行い、再生可能エネルギーを発電源とする水力発電であることを特徴としている。

前記液体揚水循環発電装置６００には、摺動回転する液体流下用螺旋流路及び液体揚水螺旋流路の回転によるキャビテーションや、液体揚水螺旋流路及び液体槽大気開放部６４５に係る残圧消滅用の気泡を回収するエアベント４７２が、筒状タンク６１０の最上部に施され、前記大気開放循環槽６４５には、圧力消滅用エアポンプが構成されている。

最後に、本発明全体に亘る発明者の所見について説明する。本発明は、特許第６１３０９６５号及び特許第６２４９５４３号における流体機械の技術的思想に関連するものであるが、これとは異なる取水河川や放流河川の要らない都市型の水力発電の観点から考えられたものである。

具体的には、大気開放された一つの水槽に一定量の溶液を満たし、逆Ｕ字管を水面下に少し水没させ、その逆Ｕ字管に満杯の溶液を満たし、縦置きに設置され、１つの水槽のサイフォン管状態の片方の管に動力を用いて、もう片方の管内溶液を、ある程度の高さまで揚水し、逆Ｕ字管内を循環させ、循環溶液を外部に放出しない、超省エネ揚水装置を提供することで、一定量の揚水循環を為し、都市型分散発電に成りえる本発明の技術的意義がある。

特に、逆Ｕ字管の片方に位置する、円錐螺旋増圧装置（図２）と一体化された２軸回転ピストン装置から、排圧排出される溶液類は、その構造から、他方の揚水管側と一方の２軸回転ピストン側は上部でサイフォン形状に、液密状態で連通し、下部の排出環管（以後水槽という）が止水栓付きで大気開放され、その水位以下に左右の管は一部が水没され、同一水面を有し、ρｇｈは同一のサイフォン管形状の構成を有し、２軸回転ピストン装置６４０Ａ・Ｂのピストン回転により注入口が開口されて２軸回転ピストンに流体が注入されると、同一のρｇｈは崩れ、２軸回転ピストンの厚み分だけマイナスρｇｈを生じ、必然的に揚水循環する（図１０参照）。

したがって、１つの水槽の逆Ｕ字管（サイフォン管）は、流動しても水槽と管内の溶液量は一定量に保たれ、左右ρｇｈは同一のため、同一水面を有し、静止サイフォン管状態にあり、サイフォン管の左右どちらかに、人為的な動力をインプットし、溶液を循環させることを目的とした構造であり、円錐螺旋増圧装置と一体化された２軸回転ピストン駆動装置の排出口が、大気開放された水槽に設けられ、排出した流体が、同一水面を有したサイフォン揚水管に移動して揚水される構成となっている（図２参照）。

ここで、一槽の同一水位を有した液密状態のサイフォン管内の溶液は、微動すらせず流動しない。そこで、一方のサイフォン管内に、動力を使って、例えば、スクリューや螺旋翼を回転させ一方方向に流下させる力を人工・機械的に与えれば、水位やサイフォン内圧が変化することなく、流動循環する（図１参照）。

このことから、もともと円錐螺旋翼は動力をインプットして、回転させ、高所から低所に増圧的に流下させ押込み、円錐螺旋増圧装置と一体化した２軸回転ピストンに圧力流体を連続して吐出する構造となっている（図２参照）。と、同時に螺旋翼の最先端において、流体抵抗を最小限にする鋭利な形状で流水を抱え込むように吸引する機能を構成した構造は、（図３）小さなインプットによる吸引・押し込みの流体移動を開始する。

また、円錐螺旋増圧装置と一体化された２軸回転ピストン（図４参照）が、その圧力流体を図４の数字白抜きの丸１に注入したとき、受力回転を行い２軸回転ピストン自体のインプットは無いが、その受圧回転力で、同時に反回転方向の流体は排出口（２４２）に接し、大気開放の液体槽（２１０）に強制排圧排出される仕組みで、円錐螺旋増圧装置への入力で，片方のサイフォン管の上部溶液を吸引し、下部の２軸回転ピストンにより水槽に押し出される構成となっている。

更に２軸回転ピストンにおいてその圧力による受力回転力での、この強制放出は、一定量の溶液と水位の変動のない１つの水槽のサイフォンの原理は、サイフォン管内の流出量は、他方のサイフォン管に同量吸収され、揚水する構成で、流出量＝揚水量が、規則正しく繰り返され、新たな、揚水入力負担の掛からない、大気圧の恩恵を受けた、自然エネルギーの有効利用による省エネ揚水装置と言う構成を特徴としている（図５参照）。

また、２軸の回転ピストンは、圧力流体を受けて受力回転する受圧面を有した心房と、反回転方向の受圧面を有しない排出心房とは、線密接により圧力伝播のない圧力完全分離の構造を為し、圧力室と排出室は、回転しながら絶えず液密状態で遮断されている構成は、増圧されたエネルギーは、維持され、２軸の回転ピストンよる圧漏れ減圧することもなく、反回転方向が大気開放の排出口に接して無圧排出されて、２軸の回転ピストンの受力回転力も維持され、圧力エネルギーが効率よく動力化できる構造となっている。（図４参照）。

この２軸回転ピストンの完全分離の圧力室（図４の数字白抜きの丸１の領域参照）の圧力遮断回転精度の独立室である構造は、回転中の排出室（図４の数字白抜きの丸２の領域参照）が、排出口に接する直前の圧力室状態は２軸回転軸の軸芯から概ね７．５°に形成され、この一瞬の回転ロスを、２軸回転ピストン軸に備わったフライホイール６９３の回転慣性力で補う構成になっている。また、２軸回転ピストンの瓢箪型シリンダー２４３の底部に設けられた排出口２４２を変形穴加工に於いても対策が取られている。更に排出室は２軸回転ピストンの完全分離により、同じ水面を有する同じρｇｈのサイフォン管理論の枠外に有するため、絶えず排出口に接した時は、瓢箪型シリンダーの上部の排出口真上に連結されたサイフォン極小連結管でサイフォン理論を保つ構成になっていて、更に、逆Ｕ字管内溶液が流出することは無い構成である。

また、排出された流量は、サイフォン管内の流量であり、水槽の水面は変わらない。同一のρｇｈにおいて、同一の水槽のサイフォン管内に戻り、絶えず充足され、一定量は保たれる。このことは、排出した量分だけ自動的にサイフォン管内に移動し、循環流動する構造で、省エネ揚水という大きな特徴となっている（図５参照）。

従って、サイフォンの原理を応用し、止水栓付き大気開放水槽は密閉し、大気を遮断、正・逆Ｕ字管に連結した密閉環管において、図６に示すように、縦起立状置き密閉環管にすることで、大気開放では圧力はゼロであったが、密閉することで、上方から下方にＧが働き左右管内に水頭圧が発生し、上・低部の圧力差は、高さ分だけ、左右管に等しく働く。この水頭圧を、片方の動力による円錐螺旋増圧装置に高さ分だけ有効利用するも、片方の揚水に係る水頭圧は、同圧の一定量の移動であって、水筒圧に関係なく、動力インプットに負荷を与えることなく循環する構成でもあり、密閉式定量循環装置の構成となっている。

上述の密閉式定量循環式は、例えば、一般水道に接続しその圧力を利用しても、水道水が入り込む余地はなく、圧力だけ利用することも可能である構成は、高層ビルの屋上に雨受水槽を配し、（図７）配管によりその高さ分の圧力エネルギー（位置エネルギー）を接続してもいい構成であり、屋上の雨水は減らず、また、本密閉式定量循環式装置に入り込むこともなく、設置場所より高い処ならば、山間都市部を問わず応用できる構成でもある。また、水圧ジャッキによる位置エネルギーの増幅を組み込む構成も可能となっている（図６乃至図８参照）。

また、上述した密閉式定量循環式の構造は、外部から一定圧力を接続して、高圧を循環させても、２軸回転ピストンの受圧回転推進側（図４の数字白抜きの丸１の領域参照）と排出側（図４の数字白抜きの丸２の領域参照）を、完全分離するようになっており（図４参照）、受益圧力エネルギーを失うことは無い構成となっている。

この場合は、２軸回転ピストンの圧力遮断のみならず、もう一か所の圧力遮断装置が必要で、圧力エネルギーを受けて回転駆動する２軸回転ピストンは、同圧内で微動すらせず回転しない。また、大きな位置エネルギーを高めるのに、水圧ジャッキの構成を応用しても良い。（図８・図１１参照）なお、限られた器の中での圧力コントロールは難しい。例えば、５Ｍｐａの圧力を半分の２．５Ｍｐａに低下させる（減圧する）とかは、大きな高さの位置エネルギーを得たとしても、圧力は、器の中で瞬間に０になるか、高圧を維持するかの２つに１つしかなく、ある設定圧力に減圧弁を配してコントロールする事は可能であるが、循環流体を逆止弁を通過させるのには無理がある。ある位置で圧力を遮断し、または、減圧・消圧して循環させる方法がある（図１１参照）。

それは、静止水中の圧力伝播速度は１４２５ｍ／ｓと定理され、瞬時に圧力流体は器内に充満し、２軸回転ピストン装置６４０Ａ・Ｂの回転ピストンの排出室にも同圧が掛かり、回転推進力は得られなく、また、大気開放の場合は圧力流体が開放口から噴き出し、揚水循環すら不能で、連結した水圧ジャッキは瞬時に増圧機能を消滅する。また、液体流下起立部及び揚水起立部内の液体流下用螺旋翼流路と液体揚水循環用螺旋翼流路の全てに瞬時に圧力が張り廻られ、機能しない、叉、動力インプットでの螺旋翼回転増圧や２軸回転ピストン装置６４０Ｂへの圧力流体の注入で、高圧流体の回転推進力を得て、ダイナモを用いて発電駆動させることは、可能ではあるが、このことは、入力＞出力の結果は歴然であり、公知の理論・定理・保存則により、不可能なことで、オモチャになることは、明白であるも、一定量の揚水循環実証やサイフォンの原理の応用及び円錐螺旋増圧、及び水圧ジャッキに於ける増圧等々は、主体発電への周辺の機能についての要約説明が主体である。

そこで、前記の圧力伝播による障害を回避する対策として、２軸回転ピストン装置の圧力遮断・分離機能を活用して、２軸回転ピストン装置注入口直前の圧力溜り（４２２ａ）の圧力を維持すると同時に連通する前記液体流下部内の液体流下用螺旋翼流路と液体揚水循環用螺旋翼流路のある程度の領域で、減圧・圧力消滅において、圧力伝播が大気開放槽に伝播しない無圧状態に為す為、前記、同軸一体の液体流下用螺旋翼及び液体揚水循環螺旋翼の回転軸（６３２）を、９００／ｒｐｍ以上の回転速度にするべく、前記、回転軸トルクを、回転軸作動用２軸回転ピストン装置６４０Ａに外部導入の位置エネルギーを水圧ジャッキで更に増圧し、その圧力流体を注入し、前記２軸回転ピストン装置６４０Ａの回転推進力を限りなく高める事で大きな回転軸トルクで、各揚水及び流下螺旋翼の回転を１５／ｒｐｓ以上にすることを動力インプットなしで可能にした対策構成である。また、前記、水圧ジャッキの圧力タンク（５１０）と圧力溜り（４２２ａ）を交互に圧力往復伝播させるねじ状小螺旋翼（５２０）を設け圧力維持と安定圧力伝播の方法として本発明において構成した。無論、初期始動のインプットは必要である。

前記の水中伝播速度定理は、静止水中の圧力伝播速度の 時間当たり伝播距離１４２５ｍ／ｓは、１５ｋｍ先まで圧力伝播させようとすると、時間は約１０．５秒かかり、逆に１／１５秒の圧力伝播距離は９５ｍになることから、前記、液体揚水用螺旋流路（６３３ａ）と液体流下用螺旋流路（６３４ａ）の距離を圧力伝播距離ｍ／ｓを軸回転速度９００／ｒｐｍにすることで圧力伝播速度の許容範囲内とする構成である。
・例えば、以下の通りとなる。
・流下起立部螺旋流路 （６３４ａ） １ｍ／段 ５０段 ５０ｍ／１回転
・揚水起立部螺旋流路 （６３３ａ） ０．８ｍ／段 ６０段 ４８ｍ／１回転
・総螺旋流路距離 （６３３ａ）＋（６３４ａ）＝９８ｍ／１回転
と構成した場合の１秒間の距離式は、
総螺旋翼流路距離ｍ／ｓ ＞ 圧力伝播距離ｍ／ｓ と成れば良い。
・実証計算は以下の通りである。
・速度Ｖ＝ 距離ｍ÷時間ｓ＝ｍ／ｔ から
・伝播速度＝１４２５ｍ／ｓ÷１５分の１秒＝９５ｍ／１５分の１秒
＝９５ｍ×１５／ｒｐｓ＝１４２５ｍ／ｓ
の方程式が成り立ち、
従って、螺旋翼回転速度 ＝９００／ｒｐｍ＝１５／ｒｐｓにより、
・ １回転の最小伝播距離 ＝９５ｍ／１５分の１秒＜９８ｍ／１５分の１秒
・ １５回転の必要流路距離＝１４２５ｍ／ｓ＜１４７０ｍ／ｓ
従って、毎秒の流路距離＝１４２５ｍ／ｓは、９００／ｒｐｍの回転により圧力伝播距離（速度）は許容範囲に収まり、開放槽を無圧（ゲージ圧０〉にする可能性は大であるも、回転駆動軸周りの螺旋翼軸寄り流路距離、及びテーパー状筒体部の外周の螺旋翼流路距離は極度に短縮することは、明白であるが、このことは、筒状タンクの径と高さ及び螺旋翼の段数及び回転速度の調整により、如何なる形状をして、圧力伝播速度に対応出来うるかを実証する。また、第２の圧力伝播対策として、テーパー状揚水起立部に気泡を注入しテーパー状揚水起立部内及び開放槽の圧力消滅を図るエアポンプを備え、筒状タンク最上部には、エアベントが施されて、その気泡の回収及び螺旋翼回転によるキャビテーション対策がとられている構成である。

更に螺旋翼の高速回転は、回転力から発生する螺旋翼内流路の回転流速に遠心加速度・接線加速度等が、圧力伝播速度を遮蔽するのに大きく加担している特徴は、液体揚水循環用螺旋翼の左巻き付け螺旋翼と液体流下用螺旋翼の右巻付けの各螺旋翼は暖角に画策され、（図４参照）前、記圧力伝播速度を回転螺旋翼自体が遮蔽する機能と、全ての螺旋流路は円錐台形による偏狭率や螺旋翼ピッチ減少率は、液体の流れ方向に、段々圧縮され増圧傾向にあり、流末の圧力溜り（４２２ａ）の圧力を維持する効果と、反対に流末から流れに逆らう方向から見れば、段々広まっている構造は、増圧に対して圧力飽和減圧傾向にスポット圧が移行している構造であること、と更に、前記の圧力溜り（４２２ａ）には、キャビテーション防止用の回転圧力液吐出翼（６０２）が流下部螺旋翼下に回転方向に湾曲に複数備わり、同軸一体の液体流下用螺旋翼及び液体揚水用螺旋翼（６３３）の自重と全内液密の総液量の荷重を浮かせ、軸や螺旋翼に係る回転荷重や負荷及び流体摩擦損失や機械的損失を軽減する構成でもあることも圧力伝播対策を担っている構造であることを特徴としている。

したがって、同軸一体の液体流下用螺旋翼及び液体揚水用螺旋翼（６３３）を９００／ｒｐｍ以上の回転速度にすることで、前記液体揚水循環発電装置６００は、総螺旋翼流路距離を１５倍以上延長したことにもなり、前記の筒状タンクの径と高さ及び螺旋翼の段数及び回転速度の調整により、圧力伝播距離１４２５ｍ／ｓの範囲外に、前記２軸回転ピストン装置６４０Ａ・Ｂを設けることを可能にし、大きな駆動出力を得る構成は、２軸回転ピストン装置６４０Ａ・Ｂの排出室に掛かる同圧負荷の障害を回避し、高効率の回転推進力が、全ての機能を作動させることが出来、大気開放槽と逆Ｕ字管のサイフォン理論も、一定量の循環による都市型水力発電が成立し、全て、自然エネルギーを電源にすることとなり、エネルギー保存則や永久機関発想は皆無の、再生可能エネルギー（位置エネルギー）の有効利用による、全く新しい発電システムの新規性は、グリーン開発特許と共に特許性は極めて高いということを思慮します。

１００ 液体揚水循環発電装置
１１０ 液体槽（水槽）
１２０ 逆Ｕ字管
１２１ 揚水起立部
１２２ 流下起立部
１２３ 流れ方向変換部
１３０ 動力装置
１３１ 回転力発生装置
１３２ 回転軸
１３３ 螺旋翼
２００ 液体揚水循環発電装置
２１０ 液体槽
２１１ 止水栓
２１２ 液体槽水位線
２２０ 逆Ｕ字管
２２１ 揚水起立部
２２２ 流下起立部
２２２ａ 液体流出口
２２３ 液体流れ方向変換部
２３０ 動力装置
２３１ 回転力発生装置
２３２ 回転軸
２３３ 螺旋翼
２３４ ２軸連結ギア
２３５ ２軸出力ギア
２３６ ２軸回転ピストン
２３７ ２軸回転ピストン線密接
２４０ ２軸回転ピストン装置
２４０ａ ２軸回転ピストン心房
２４１ 注入口（液体流入口）
２４１ａ ２軸回転ピストンヘッド
２４２ 排出口（液体流出口）
２４３ 瓢箪型シリンダー
２６１，２６２（２６０） サイフォン連結管
２９０ ρｇｈ−１
２９１ ρｇｈ−２
３００ 液体揚水循環発電装置
３２０ 液体揚水循環管路
３２１ 揚水起立部
３２２ 流下起立部
３２３ 上側連結部
３２４ 下側連結部
３３０ 動力装置
３３１ 回転力発生装置
３３２ 回転軸
３３３ 螺旋翼
３７１ 液体供給部
３７２ エアベント部
４００ 液体揚水循環発電装置
４２１ 揚水起立部
４２２ 流下起立部
４２２ａ 圧力溜り
４２３ 上側連結部
４２４ 下側連結部
４３０ 動力装置
４３１ 回転力発生装置
４３２ 回転軸
４３３ 螺旋翼
４４０ ２軸回転ピストン装置
４４１ 液体流入口
４４２ａ，４４２ｂ 液体流出口
４４２Ｂ ２軸回転ピストン装置液体流出口
４４５ 出力軸
４７１ 液体供給部
４７２ エアベント部
４７３ エアポンプ
４８０ 増圧装置（水圧ジャッキ）
４８９ 圧力タンクＡ
４９０ 圧力接続管（並列圧力伝播管）
４９１ 流下パイプ
４９２ 水道設備
５００ 液体揚水循環発電装置
５００ 増圧システム
５０１ 増圧ピストン
５０２ 増圧シリンダー
５０３ 外部圧力導入管
５０４ 増圧ピストンヘッド（水圧ジャッキピストンヘッド）
５０５ 高所雨水タンク
５０６ 外水道
５１０ 圧力タンク
５２０ ねじ状小螺旋翼
５２１ 小循環螺旋軸
５２２ 流下起立部
５２３ 液体流れ方向変換部
５３０ 動力装置
５３０Ｄ 小型ＤＣモーター
５４０ 加圧シャフト（増圧シャフト）
６００ 液体揚水循環発電装置
６０１ 回転駆動軸
６０２ 連続吐出翼
６０２ 回転圧力液吐出翼
６０３ 揚水管路
６１０ 筒状タンク
６１１ 下端開口部
６２０ テーパー状筒体部
６２１ 揚水螺旋流路（液体揚水部）
６２２ 流下螺旋流路（液体流下部）
６０２ 連続吐出翼
６２２ 流下螺旋流路
６２３ 液体流れ方向変換部
６３２ 回転軸（駆動軸）
６３３ 液体揚水用螺旋翼
６３３ａ 液体揚水用螺旋流路
６３４ 液体流下用螺旋翼
６３４ａ 液体流下用螺旋流路
６３５ 連続吐出翼
６３６ 螺旋翼ピッチ
６４０ ２軸回転ピストン装置
６４１ 流体流出口
６４２ 流体流入口
６４０Ａ 軸回転駆動用２軸回転ピストン装置（６４０Ａ）
６４０Ｂ 動力用２軸回転ピストン装置（６４０Ｂ）
６４５ 液体槽大気開放部
６４５ 大気解放循環槽
６４９ 出力軸
６５０ サイフォン連結管
６７０ 支持部
６８０ 増圧装置
６８１ 水圧ジャッキ
６８７ 水道設備
６８８ 供給口
６８５ 接続パイプ
６９０ 駆動用歯車伝達機構
６９１ 発電用歯車伝達機構
６９２ ２軸連結歯車機構
６９３ フライホイール
６９５ 発電機

本発明は液体が満たされた筒状タンクと筒状タンク内に同軸一体のテーパー状筒体部が形成され、筒状タンク内の液体を揚水させ流下させることによって、この液体を揚水・流下・循環させる液体揚水循環装置に関する。

例えば高さのある位置に流れる河川等の水を水路により取り込んで下流設置の縦長閉塞空間内に上から流入しこの液体の位置エネルギーを利用して縦長閉塞空間下側まで流下させることで生じた有効落差と水勢の流れを利用して発電する水車等の装置が知られている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。

特許第６１３０９６５号公報 特許第６２４９５４３号公報

上述の背景技術に記載した装置は、基本的に水の流れや流速及び有効落差による水頭圧と流量等の自然エネルギーを利用して動力を発生させる環境配慮型の装置であり、流末は放流している。一方、これとは全く異質の構造や形態による環境重視の揚水循環発電装置についても考えられている。

このような環境重視の揚水循環発電装置の場合、上述したような水の流れや流速及び有効落差による水頭圧を利用して、流末は放流水して自然エネルギーを動力として取り出す方法とは全く異質の流末放流を一切せず、水頭圧等の自然エネルギーを繰り返し活用する機構で、筒状タンク内の流体を揚水すると共に流下させて循環させることが必要とされる。

そこで、上述したような水頭圧等の自然エネルギー流体を循環させるために、如何に機構化して、効率良く循環させ、放流しないか、が、重要となってくる。

本発明の目的は、太陽光や風力のような、発電源が再生可能エネルギーであって、既存水力発電とは異質な、包蔵水量や導入水路や放流河川を必要としない分散型で都市型の水力発電を、一定量液による液体揚水循環装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の請求項１に係る液体揚水循環装置は、
上部が半球形に密閉された１つの縦長筒状タンク内部の芯に回転軸が設けられ、当該回転軸の芯軸と同軸になるようにテーパー状筒体部が前記縦長筒状タンク内部の所定領域に内蔵形成され、
前記テーパー状筒体部の内側は、流体揚水起立部をなし、前記テーパー状筒体部の外側面と前記縦長筒状タンク内側面の間が、流体流下起立部を形成し、
前記縦長筒状タンクの上部を半球形密閉空間が、流体流れ方向変換部を形成し、前記流体揚水起立部と前記流体流下起立部とが同軸をなしながら液密状態を保つように画成されており、
前記テーパー状筒体部の流体揚水起立部が軸芯周りに下部から上部に向かって段々狭くなって、栽頭円錐台形状のテーパー状筒体部をなし、当該テーパー状筒体部は、上端下端とも解放され所定の程度の領域で、揚水と流下の完全分離の仕切り筒体部を形成し、
前記回転軸と前記テーパー状仕切り筒体部内周面には、螺旋翼が固定され、前記螺旋翼は、前記回転軸の一方の端部に向かって巻き進むように形成され、前記回転軸に一体化されたテーパー状螺旋翼筒体部を構成し、前記回転軸周りの螺旋翼は上部に向かって所定の程度の領域まで下端から上端までの螺旋翼幅と螺旋翼ピッチが段々狭くなっており、
前記栽頭円錐台形状の仕切り筒体部内の螺旋翼間において下端から上端に至る螺旋流路が揚水螺旋翼流路を形成し、前記回転軸を回転させて前記螺旋翼を回転させた際に前記流体揚水起立部内を螺旋状に上昇していく流体の圧力が増圧傾向になるようにし、
前記テーパー状筒体部の栽頭円錐台形状の仕切り筒体部外周面と前記筒状タンクの内周面が前記流体流下起立部に画成され、
前記栽頭円錐台形状の仕切り筒体部外周面には、所定の程度の領域を螺旋翼が、前記回転軸の他方の端部に向かって巻き進ように当該仕切り筒体部外周面の回転方向に沿って巻き付け固定され、
前記栽頭円錐台形状の仕切り筒体部外周面に備わった螺旋翼は、前記縦長筒状タンクの内周面に摺動可能に密接され、前記流体の流下する方向に向かって螺旋翼幅と螺旋翼ピッチが段々狭くなり、
前記テーパー状筒体部の栽頭円錐台形状の仕切り筒体部外周面の螺旋翼間が、上部から下部に至る螺旋翼流路が流下螺旋翼流路を形成し、前記回転軸と共に前記栽頭円錐台形状の仕切り筒体部の外周面が回転することによって、前記流下螺旋翼流路を流れていく流体が流れ落ちるに従って増圧傾向になるようになっており、
前記縦長筒状タンクの半球形の密閉最上部は、半球形液密空間に構成され、流れ方向変換部を形成しており、
前記揚水螺旋流路からの揚水流体が流下螺旋流路に導かれ、流下される流れをなす構造を有することをで、前記縦長筒状タンクも栽頭円錐台形状のテーパー状筒体部も最下端が前記液体槽にある程度の深さまで水没するようになっており、
前記一つの縦長筒状タンク管内で一つの回転軸が外部入力装置としてのモーターによって回転させることで、前記縦長筒状タンク管内で流体の揚水と流下の循環をなす回転軸一体揚水流下螺旋翼流路付き循環構造を有したことを特徴としている。

また、本発明の請求項２に係る液体揚水循環装置は、請求項１に記載の液体揚水循環装置において、
前記テーパー状筒体部の栽頭円錐台形状の仕切り筒体部の揚水螺旋翼流路の最下端部と、縦長筒状タンク内最下端部の流体流下起立部とは、完全分離密閉で軸回転する構造となっており、
前記テーパー状筒体部の栽頭円錐台形状の仕切り筒体部の揚水螺旋翼流路の最下端部は、大気開放された液体槽にある程度の深さまで水没しており、
前記縦長筒状タンク内周面と前記テーパー状筒体部の栽頭円錐台形状の仕切り筒体部に設けられた流下螺旋翼流路の最下端部には、液密状態を保つように複数の２軸回転ピストン装置が密接して取り付けられ、
前記縦長筒状タンク内の前記揚水螺旋翼と流下螺旋翼とが前記回転軸により一体化して回転することにより、前記複数の２軸回転ピストン装置に設けられた注入口から流下圧力流体の注入により回転ピストンを回転させるようになっており、
前記回転ピストンは、前記流下する圧力流体の無圧排出による循環を行う構造を有しており、１つの前記縦長筒状タンク内部の液密状態を保ち、前記２軸回転ピストンの回転負荷の軽減による円滑な２軸回転ピストン装置の駆動をなす構造となっており、
前記複数の前記２軸回転ピストン装置の上部フランジには、流体注入口２対が開口されており、この注入開口部は、前記回転ピストンの回転により開閉弁の働きをなし、前記２軸回転ピストンのどちらかが開口して注入を開始しているときは、１対は前記回転ピストンにより閉口され、同時に装置の上部フランジには、注入口と同数の排出口が対面に開口されており、
複数の前記２軸回転ピストン装置は、適宜に注入口の開口時注入、注入口の閉口時に排出口に接し排出を回転交互に為す構造を有しており、排出流体は，大気開放された前記液体槽に大気開放放流され、流下流量と同量が前記液体槽から揚水され、循環する構造を特徴としている。

また、本発明の請求項３に係る液体揚水循環装置は、
液体槽に満たされた液体を動力装置によって同じく液体が充満した揚水循環流路部内を一旦揚水すると共に再び流下させて前記液体槽に戻すことを繰り返す液体揚水循環装置であって、
前記液体揚水循環装置の設置状態で見て、前記液体槽は、上面の少なくとも一部が大気開放され、一定量の液体が満たされ、
前記揚水循環流路部は、前記液体槽の大気に接した液面から両端開口部が所定の深さだけ液体槽内に浸かった状態で上方に起立した状態で取り付けられ、かつ内部が前記液体で全て満たされ、
前記揚水循環流路部は、当該揚水循環流路部内に充満した液体を上昇させ揚水する揚水起立部と、当該揚水循環流路部内に充満した液体を下降させて流下させる流下起立部と、前記揚水起立部の上端部と前記流下起立部の上端部を液密状態に連結して前記揚水起立部内の液体を前記流下起立部内に流し込む液体流れ方向変換部を有し、
上端が液密状態で閉塞した筒状タンクと、前記タンクの下端に設けられた２軸回転装置と、前記筒状タンク及び２軸回転装置を支持する支持部とを有し、
前記筒状タンクの下端開口部は、前記２軸回転装置の上面によって液密状態で塞がれることで、前記筒状タンク及び２軸回転装置は、内部が外部に対して液密状態を保つように画成されており、
前記筒状タンクの内部には、当該筒状タンクの軸芯と同芯をなす流路仕切り用栽頭円錐形状を有するテーパー状筒体部が前記筒状タンクの下部から当該筒状タンク内の所定の高さまで設けられ、これによって前記筒状タンク内は、当該筒状タンクの軸芯周りに下側から一定領域を占める前記揚水起立部としての液体揚水部と、当該液体揚水部の周囲と前記筒状タンクの内周面との間に形成される一定領域を占める前記流下起立部としての液体流下部と、前記筒状タンクの内部において前記液体揚水部及び液体流下部の上方に形成される一定領域を占める前記液体流れ方向変換部が形成され、
前記液体揚水部は、前記筒状タンクの軸芯と同芯に回転可能に軸支された回転軸と、当該回転軸の少なくとも一方の端部であって前記筒状タンクの外部に備わった回転駆動部と、前記回転軸の周囲に長手方向に沿って固定され、当該回転軸の上側先端に向かうに従って外径が小さくなっていくと共に、隣接する翼同士のピッチが小さくなりながら外周縁が前記テーパー状筒体部の内側面と摺動可能な液体揚水用螺旋翼を有し、
前記テーパー状筒体部の外側面と前記筒状タンクの内側面との間には、液体流下用螺旋翼が固定されかつ当該液体流下用螺旋翼の隣接する翼同士のピッチは下方に向かうに従って小さくなっており、
前記動力装置は、回転力発生装置と、前記回転力発生装置に備わった回転軸と一体となって回転するように前記流下起立部内の所定の領域に設けられた螺旋翼を有し、
前記動力装置を駆動することによって、前記螺旋翼が前記揚水循環流路部の流下起立部内で回転することによって、当該流下起立部内に充満した液体を強制的に流下させて前記液体槽に戻すと共に、前記揚水循環流路部内の流出した液体は、大気開放状態で上面の一部に大気圧が加わった液体槽の液体として戻り、かつ当該液体槽内の液体の一部が前記揚水循環流路部の揚水起立部に吸引流入され、流下流量と同量を揚水させながら前記筒状タンクの揚水循環流路部内に満たされた前記筒状タンクの揚水循環流路部内に満たされた前記液体を移動循環するようにしたことを特徴としている。

本発明によると、自然エネルギーの増幅で一定量の液体を効率良く循環させながら、自然エネルギーを電気エネルギーに変換させる技術で、都市型で分散型の液体揚水循環装置を提供することができる。また、このことは、河川のない都市部に於いても、山間部でも、高さのある或る所の何処にでもある水頭圧等の位置エネルギーを、何度でも繰り返し、継続して有効利用することが小スペースで出来、発電のみならず、種々の動力源として、新しい再生可能エネルギー利用の身近な活用を喚起すると共に、環境型の動力源を提供することが出来る。

本発明の第１の実施形態に係る液体揚水循環装置を概略的に示す構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る液体揚水循環装置を概略的に示す構成図である。 図２に示した第２の実施形態に係る液体揚水循環装置の円錐螺旋の上部構造を示す説明図である。 図２に示した第２の実施形態に係る液体揚水循環装置の円錐螺旋の下側部分及び回転ピストンの一部を示す図面（図４（ａ））及び回転ピストンの平面図（図４（ｂ））並びに２軸回転ピストン装置とサイフォン連結管との関係を示すＡ−Ｂ断面説明図（図４（ｃ））である。 図２に示した第２の実施形態に係る液体揚水循環装置の動作原理を示す説明図である。 本発明の第３の実施形態に係る液体揚水循環装置を概略的に示す説明図である。 図６に示した第４の実施形態の変形例を概略的に示す説明図である。 図６に示した第４の実施形態及び図７に示したその変形例の構造の一部を詳細に示す説明図である。 図６に示した第４の実施形態の動作原理を示す説明図である。 本発明の第５の実施形態に係る液体揚水循環装置を概略的に示す説明図である。 本発明の第６の実施形態に係る液体揚水循環装置を概略的に示す説明図である。 図１１に示した第６の実施形態の一部構成を示す説明図である。 図１１に示した第６の実施形態の一部構成を除いて示す説明図である。

以下、本発明の各実施形態に係る液体揚水循環装置について図面に基づいて説明する。最初に本発明の第１の実施形態に係る液体揚水循環装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る液体揚水循環装置を概略的に示す構成図である。

第１の実施形態に係る液体揚水循環装置１００は、液体槽１１０に満たされた液体を動力装置１３０によって同じく液体が充満した逆Ｕ字管１２０内を一旦揚水すると共に再び流下させて前記液体槽に戻すことを繰り返す液体揚水循環装置である。そして、液体揚水循環装置１００の設置状態で見て、液体槽１１０は、上面の少なくとも一部が大気開放され、一定量の液体が満たされている。

逆Ｕ字管１２０は、液体槽１１０の大気に接した液面から両端開口部が所定の深さだけ液体内に浸かった状態で上下逆に起立した状態で取り付けられ、かつ内部が液体で全て満たされている。そして、逆Ｕ字管１２０は、逆Ｕ字管内に充満した液体を上昇させ揚水する揚水起立部１２１と、逆Ｕ字管内に充満した液体を下降させて流下させる流下起立部１２２と、揚水起立部の上端部と流下起立部の上端部を連結して揚水起立部内の液体を流下起立部内に流し込む湾曲した液体流れ方向変換部１２３を有している。

動力装置１３０は、回転力発生装置１３１と、回転力発生装置１３１に備わった回転軸１３２と一体となって回転するように流下起立部内の所定の領域に設けられた螺旋翼１３３を有している。そして、動力装置１３０を駆動することによって、螺旋翼１３３が逆Ｕ字管の流下起立部内で回転することによって流下起立部内に充満した液体を強制的に流下させて液体槽１１０に戻すと共に、液体槽１１０に戻された液体を逆Ｕ字管１２０の揚水起立部内に流入させて揚水起立部内において揚水するようになっている。

続いて、本発明の第２の実施形態に係る液体揚水循環装置について説明する。図２は本発明の第２の実施形態に係る液体揚水循環装置を概略的に示す構成図である。また、図３は、図２に示した第２の実施形態に係る液体揚水循環装置の円錐螺旋の上部構造を示す説明図である。また、図４は、図２に示した第２の実施形態に係る液体揚水循環装置の円錐螺旋の下側部分及び回転ピストンの一部を示す図面（図４（ａ））及び回転ピストンの平面図（図４（ｂ））並びに回転装置とサイフォン揚水管との関係を示す説明図（図４（ｃ））である。また、図５は、図２に示した第２の実施形態に係る液体揚水循環装置の動作原理を示す説明図である。

第２の実施形態に係る液体揚水循環装置２００は、液体槽に満たされた液体を動力装置２３０によって同じく液体が充満した逆Ｕ字管２２０内を一旦揚水すると共に再び流下させて液体槽２１０に戻すことを繰り返す液体揚水循環装置である。そして、液体揚水循環装置２００の設置状態で見て、液体槽２１０は、上面の少なくとも一部が止水栓付きで大気開放され、一定量の液体が満たされている。

逆Ｕ字管２２０は、液体槽の大気に接した液面から両端開口部が所定の深さだけ液体内に浸かった状態で上下逆に起立した状態で取り付けられ、かつ内部が液体で全て満たされている。そして、逆Ｕ字管２２０は、逆Ｕ字管内に充満した液体を上昇させ揚水する揚水起立部２２１と、逆Ｕ字管内に充満した液体を下降させて流下させる流下起立部２２２と、揚水起立部２２１の上端部と流下起立部２２２の上端部を連結して揚水起立部内の液体を流下起立部内に流し込む湾曲した液体流れ方向変換部２２３を有している。

動力装置２３０は、回転力発生装置２３１と、回転力発生装置に備わった回転軸２３２と一体となって回転するように流下起立部内の所定の領域に設けられた螺旋翼２３３を有している。そして、動力装置２３０を駆動することによって、螺旋翼２３３が逆Ｕ字管２２０の流下起立部内で回転することによって流下起立部内に充満した液体を強制的に流下させて液体槽２１０にある一定量を押し出すと逆Ｕ字管内に充満した液体は、ある一定量が、不足状態になり必然的に大気圧で液体槽２１０の液体が揚水起立部に不足分が押し込まれ、移動循環を繰り返えし、揚水起立部内において揚水するようになっている。

なお、本実施形態では、上述の実施形態と異なり、螺旋翼１３３は、その翼の外周縁が全て逆Ｕ字管２２０の流下起立部２２２の内周面に摺動可能に接していることで、流下起立部内の螺旋翼２３３の配置場所に螺旋状流路が形成され、かつ流下起立部２２２の長手方向単位長さあたりの螺旋状流路を流れる液体の流量は、上流側が大きく下流側に向かうに従って小さくなって増圧傾向になっていくことを特徴としている。

また、本実施形態では、上述の実施形態と異なり、螺旋流路の内周面は、流下起立部内において流体の流れる上流側から下流側に向かうに従って流下起立部の内周面に近づいていくように略円錐台形状をなしていることを特徴としている。

また、本実施形態では、上述の実施形態と異なり、流下起立部内の螺旋流路の液体流出口２２２ａと液体槽２１０との間に２軸回転ピストン装置２４０が備わり、液体流出口２２２ａから流出した液体が、２軸回転ピストン装置２４０の回転により液体流入口２４１が開口され、２軸回転ピストン装置内に流入すると、液体槽水位線２１２に左右起立部が均等に水没している逆Ｕ字管内のバランスは崩れ、ρｇｈ−１（２９０）とρｇｈ−２（２９１）の高さ分だけ流体が移動し、自然循環を繰り返すことを特徴としている。

また、本実施形態では、上述の実施形態と異なり、液体揚水循環装置２００は、サイフォン連結管２６１，２６２（２６０）を更に有している。サイフォン連結管２６０の下端部は、２軸回転ピストン装置２４０の液体出口２４２の上部に連結され、かつサイフォン連結管２６０の上端部は、逆Ｕ字管２２０の内部に備わった螺旋流路よりも上流側の螺旋翼２３３の上部空間や逆Ｕ字管内に連結されていることを特徴としている。

続いて、本発明の第３の実施形態に係る液体揚水循環装置について説明する。図６は、本発明の第３の実施形態に係る液体揚水循環装置を概略的に示す説明図である。また、第３の実施形態に係る液体揚水循環装置３００は、連続した管路からなる液体揚水循環装置である。そして、本実施形態に係る液体揚水循環装置３００は、上述の実施形態と異なり、その設置状態で見て、上下方向に延在する管状の揚水起立部３２１と、揚水起立部３２１に対して所定の距離だけ離れた状態で上下方向に延在する管状の流下起立部３２２と、揚水起立部３２１の上端部と流下起立部３２２の上端部を、液密状態を保ちながら連結する上側連結部３２３と、揚水起立部の下端部と流下起立部の下端部を、液密状態を保ちながら連結する下側連結部３２４とからなり、内部が液体で満たされた液体揚水循環管路３２０を有する。

また、本実施形態に係る液体揚水循環装置３００は、液体揚水循環管路内の液体を揚水起立部内において上昇させかつ流下起立部内において下降させるように揚水循環回路内を循環させるための動力装置３３０を備えている。そして、動力装置３３０は、回転力発生装置３３１と、回転力発生装置３３１に備わった回転軸３３２と一体となって回転するように流下起立部内の所定の領域に設けられた螺旋翼３３３を有している。

また、本実施形態に係る液体揚水循環装置３００は、上述の実施形態と異なり、下側連結部３２４には、開閉弁を介して液体を外部から下側連結部の内部に選択的に供給することができる液体供給部３７１が備わると共に、上側連結部３２３には、液体揚水循環管路の内部に溜まった空気を排出するエアベント部３７２が備わっていることを特徴としている。

続いて、本発明の第４の実施形態に係る液体揚水循環装置４００について説明する。図７は、図６に示した第３の実施形態の変形例を概略的に示す説明図である。また、図８は、図６に示した第３の実施形態及び図７に示したその変形例の構造の一部を詳細に示す説明図である。また、図９は、図８に示した第３の実施形態の動作原理を何処にでも存在する位置エネルギー等の自然エネルギーを取り込む実施の形態を示す構成説明図である。

第４の実施形態に係る液体揚水循環装置４００は、連続した管路からなる液体揚水循環装置である。そして、この実施形態に係る液体揚水循環装置４００は、その設置状態で見て、上下方向に延在する管状の揚水起立部４２１と、揚水起立部４２１に対して所定の距離だけ離れた状態で上下方向に延在する管状の流下起立部４２２と、揚水起立部４２１の上端部と流下起立部４２２の上端部を、液密状態を保ちながら連結する上側連結部４２３と、揚水起立部４２１の下端部と流下起立部４２２の下端部を、液密状態を保ちながら連結する下側連結部４２４とからなり、内部が液体で満たされた液体揚水循環管路を形成している。

また、本実施形態に係る液体揚水循環装置４００は、液体揚水循環管路内の液体を揚水起立部内において上昇させかつ流下起立部内において下降させるように揚水循環回路内を循環させるための動力装置４３０を備えている。そして、動力装置４３０は、回転力発生装置４３１と、回転力発生装置４３１に備わった回転軸４３２と一体となって回転するように流下起立部内の所定の領域に設けられた螺旋翼４３３を有している。

また、本実施形態に係る液体揚水循環装置４００の下側連結部４２４には、開閉弁を介して液体を外部から下側連結部の内部に選択的に供給することができる液体供給部４７１が備わると共に、上側連結部４２３には、液体揚水循環管路の内部に溜まった空気を排出するエアベント部４７２が備わっていることを特徴としている。

また、本実施形態に係る液体揚水循環装置４００は、上述の実施形態とは異なり、流下起立部内の螺旋流路の液体流出口４４２ａと下側連結部４２４との間に２軸回転ピストン装置４４０が備わり、液体流出口４４２ａから流出した液体が２軸回転ピストン装置４４０の液体流入口４４１から２軸回転ピストン装置内に流入してこの２軸回転ピストン装置４４０の出力軸４４５を回転させながら２軸回転ピストン装置４４０の液体流出口４４２ｂから液体を下側連結部４２４に流出させることを特徴としている。

また、本実施形態に係る液体揚水循環装置４００は、上述の実施形態とは異なり、液体は水からなり、流下起立部内の螺旋流路の液体流出口４４２ａと２軸回転ピストン装置４４０の液体流入口４４１の間には増圧装置（水圧ジャッキ）４８０が備わっている。そして、増圧装置（水圧ジャッキ）４８０は、外部から供給される高さ分の水頭圧を取り込む流下パイプ４９１によって得られた圧力液を増圧装置（水圧ジャッキ）４８０によって更に増圧して、流下起立部内の螺旋流路の液体流出口４４２ａと２軸回転ピストン装置４４０の液体流入口４４１の間を流れる水に圧力を伝播する構成になっていることを特徴としている。

更には、本実施形態に係る液体揚水循環装置４００は、上述の実施形態とは異なり、流下起立部内の螺旋流路の液体流出口４４２ａと２軸回転ピストン装置４４０の液体流入口４４１の間に備わった増圧装置（水圧ジャッキ）４８０には、液体揚水循環装置４００の外部の水道設備４９２から供給された水道水圧を増圧装置（水圧ジャッキ）４８０によって更に増圧した圧力を流下起立部内の螺旋流路の液体流出口４４２ａと２軸回転ピストン装置４４０の液体流入口４４１の間を流れる水に圧力を伝播する構成になっていることを特徴としている。

続いて、本発明の第５の実施形態に係る液体揚水循環装置５００について説明する。
図１０は、本発明の第５の実施形態に係る液体揚水循環装置の部分拡大詳細図である。

第５の実施形態に係る液体揚水循環装置５００に付帯する増圧システム５００は、前記外部から供給される高さ分の水頭圧を取り込む流下パイプ４９１によって得られた圧力液を増圧装置（水圧ジャッキ）４８０によって更に増圧して、前記増圧装置（水圧ジャッキ）４８０に設けられた圧力タンク５１０に係留した増圧力を、前記流下起立部内の螺旋流路の液体流出口４４２ａと軸回転駆動用２軸回転ピストン装置６４０Ａの液体流入口の間に連結された圧力接続管４９０によって圧力を伝播する構成になっていることを特徴としている。

更に、増圧システム５００は、前記増圧装置（水圧ジャッキ）４８０の水圧ジャッキピストンヘッド５０４に外部から供給される高さ分の水頭圧等の圧力液を充満させることで、加圧シャフト５４０に受圧面積比の圧力を生み、圧力タンク内及び圧力接続管内はポテンシャルエネルギーが充満する構成で、この圧力液を圧力接続管内の、ねじ状の小螺旋翼５２０を、小循環螺旋軸５２１の端部に設けられた小型ＤＣモーター５３０Ｄで回転させ、溶液に運動エネルギーを与え圧力流体にすると、前記流下起立部内の螺旋流路の液体流出口４４２ａと２軸回転ピストン装置６４０Ａの液体流入口の間を流れる圧力流体に、さらなる圧力を伝播するシステムであることを特徴としている。

また、前記増圧装置（水圧ジャッキ）４８０に設けられた圧力タンク５１０と前記流下起立部内の螺旋流路の液体流出口４４２ａと軸回転駆動用２軸回転ピストン装置６４０Ａの液体流入口の間を連通する圧力接続管は、水平並列に施され、圧力タンク５１０から前記流下起立部内に圧力伝播する流量と、逆に圧力タンク５１０に戻り圧力伝播する流量は、同量になるように往復循環する構成は、複数の動力用２軸回転ピストン装置６４０ｂの駆動圧力の安定を為すことを特徴としている。

更に、前記増圧システム５００は、前記増圧装置（水圧ジャッキ）４８０に於いて、外部導入圧力が水道圧力のように、一定圧に定まらない場合や、高所の水頭圧の不慮の変動に対して圧力タンク５１０に係留した増圧力液の増減による、増圧ピストン５０１の異常変化を抑制する上下ストッパーが形成されている。

続いて、本発明の第６の実施形態に係る液体揚水循環装置６００について説明する。図１１は、本発明の第６の実施形態に係る液体揚水循環装置６００を概略的に示す説明図である。また、図１２は、図１１に示した第５の実施形態の一部構成を示す説明図である。また、図１３は、図１１に示した第５の実施形態の一部構成を除いて示す説明図である。

第６の実施形態に係る液体揚水循環装置６００は、上述の実施形態とは異なり、上端が液密状態で閉塞した筒状タンク６１０と、筒状タンク６１０の下端に設けられた２軸回転ピストン装置６４０と、筒状タンク６１０及び２軸回転ピストン装置６４０を支持する支持部６７０とを有している。そして、筒状タンク６１０の下端開口部６１１は、２軸回転ピストン装置６４０の上面によって液密状態で塞がれることで、筒状タンク６１０及び２軸回転ピストン装置６４０は、２軸回転ピストン装置６４０の一部に備わった液体槽大気開放部６４５を除いて内部が外部に対して液密状態を保つように画成されている。

本実施形態に係る液体揚水循環装置６００は、筒状タンク６１０の内部には、筒状タンク６１０の軸芯と同芯をなす流路仕切り用截頭円錐台形状を有するテーパー状筒体部６２０が筒状タンクの下部から筒状タンク内の所定の高さまで設けられ、これによって筒状タンク内は、筒状タンク６１０の軸芯周りに下側から一定領域を占める液体揚水部と、液体揚水部の周囲と筒状タンク６１０の内周面との間に形成される一定領域を占める液体流下部６２２と、筒状タンク６１０の内部において液体揚水部６２１及び液体流下部６２２の上方に形成される一定領域を占める液体流れ方向変換部６２３が形成され、筒状タンク６１０とテーパー状筒体部６２０が、サイフォン管形態を構成している（図１３参照）。

そして、液体揚水部は、筒状タンクの軸芯と同芯に回転可能に軸支された回転軸６３２と、回転軸６３２の少なくとも一方の端部であって筒状タンク６１０の外部に備わった初期回転駆動部と連結し、反端部の下端は、回転軸駆動用歯車伝達機構６９０に連結されていて、回転軸６３２の周囲に長手方向に沿って固定され、回転軸６３２の上側先端に向かうに従ってある程度の領域まで前記テーパー状筒体部６２０の内側に外周縁が螺旋状に固定された液体揚水用螺旋翼６３３を有し、前記液体揚水用螺旋翼６３３は、下部から上部のテーパー状筒体部上部まで、外径が段々狭くなっていくと共に、螺旋翼ピッチも段々狭くなって施され、液体揚水用螺旋流路６３３ａを形成している。

そして、前記テーパー状筒体部６２０の外側面と筒状タンク６１０の内側面との間には、液体流下用螺旋翼６３４がテーパー状筒体部６２０の外側面に螺旋状に固定され、筒状タンク６１０の内側面と機密密接で摺動可能に施され、下側先端に向かうに従ってテーパー状筒体部の外側に沿って液体流下用螺旋翼６３４が段々狭くなっていくと共に、螺旋翼ピッチも狭くなっていることを特徴としている構成である。

また、本実施形態に係る液体揚水循環装置６００は、液体は水からなり、液体流下部内の液体流下用螺旋翼６３４で形成される液体流下用螺旋流路の液体流出口６４１と２軸回転ピストン装置６４０の液体流入口６４２の間には増圧装置６８０が備り、増圧装置６８０は、液体揚水循環装置６００の外部の水道設備６８７から供給された水道水圧や、高さからの水頭圧を水圧ジャッキ６８１によって更に増圧した圧力を流下起立部内の螺旋流路の液体流出口６４２と２軸回転ピストン装置６４０の液体流入口６４１の間を流れる水に圧力伝播する構成になっていて、２軸回転ピストン装置６４０の液体流入口の直近での圧力流体連続吐出翼６３５により２軸回転ピストンヘッド２４１ａへの円滑な注入が出来るように形成され、小さな自然エネルギーを増幅し、大きな発電源に有効利用することを特徴としている。

前記液体揚水循環装置６００に水道水の供給口６８８が筒状タンク最上部に形成され、液密状態を保つ構成で、前記筒状タンク流下部の最下端に機密密接の２軸回転ピストン装置６４０Ａ及び６４０Ｂが形成され、（図面１１）同図においては、２つの２軸回転ピストン装置６４０Ａ，６４０Ｂのみを代表的に示すように、２つ以上の複数の２軸回転ピストン装置が構成され、その内の１つの２軸回転ピストン装置６４０Ａは、外部から導入される水道水圧や、高さからの水頭圧を水圧ジャッキによって更に増圧した圧力エネルギーを２軸回転ピストンヘッド２４１ａが受けて回転推進力を得て、駆動用歯車伝達機構６９０を介して、前記筒状タンクの軸芯と同芯に回転可能に軸支された回転軸６３２を回転させる水力水車の機能で構成されていることを特徴としている。更に２軸回転ピストン装置の２軸連結歯車機構６９２には回転慣性を利用し、回転推進力を効率よく得るフライホイール６９３が施されている。

また、余剰の圧力エネルギー流体が、他の複数の２軸回転ピストン装置６４０Ｂを回転させ、複数の２軸回転ピストン装置の出力軸６４９に備わった発電用歯車伝達機構６９１を介して集積した回転トルクを、発電機６９５に伝えることで発電を行い、再生可能エネルギーを発電源とする水力発電であることを特徴としている。

前記液体揚水循環装置６００には、摺動回転する液体流下用螺旋流路及び液体揚水螺旋流路の回転によるキャビテーションや、液体揚水螺旋流路及び液体槽大気開放部６４５に係る残圧消滅用の気泡を回収するエアベント４７２が、筒状タンク６１０の最上部に施され、前記大気開放循環槽６４５には、圧力消滅用エアポンプが構成されている。

最後に、本発明全体に亘る発明者の所見について説明する。本発明は、特許第６１３０９６５号及び特許第６２４９５４３号における流体機械の技術的思想に関連するものであるが、これとは異なる取水河川や放流河川の要らない都市型の水力発電の観点から考えられたものである。

具体的には、大気開放された一つの水槽に一定量の溶液を満たし、逆Ｕ字管を水面下に少し水没させ、その逆Ｕ字管に満杯の溶液を満たし、縦置きに設置され、１つの水槽のサイフォン管状態の片方の管に動力を用いて、もう片方の管内溶液を、ある程度の高さまで揚水し、逆Ｕ字管内を循環させ、循環溶液を外部に放出しない、超省エネ揚水装置を提供することで、一定量の揚水循環を為し、都市型分散発電に成りえる本発明の技術的意義がある。

特に、逆Ｕ字管の片方に位置する、円錐螺旋増圧装置（図２）と一体化された２軸回転ピストン装置から、排圧排出される溶液類は、その構造から、他方の揚水管側と一方の２軸回転ピストン側は上部でサイフォン形状に、液密状態で連通し、下部の排出環管（以後水槽という）が止水栓付きで大気開放され、その水位以下に左右の管は一部が水没され、同一水面を有し、ρｇｈは同一のサイフォン管形状の構成を有し、２軸回転ピストン装置６４０Ａ・Ｂのピストン回転により注入口が開口されて２軸回転ピストンに流体が注入されると、同一のρｇｈは崩れ、２軸回転ピストンの厚み分だけマイナスρｇｈを生じ、必然的に揚水循環する（図１０参照）。

従って、１つの水槽の逆Ｕ字管（サイフォン管）は、流動しても水槽と管内の溶液量は一定量に保たれ、左右ρｇｈは同一のため、同一水面を有し、静止サイフォン管状態にあり、サイフォン管の左右どちらかに、人為的な動力をインプットし、溶液を循環させることを目的とした構造であり、円錐螺旋増圧装置と一体化された２軸回転ピストン駆動装置の排出口が、大気開放された水槽に設けられ、排出した流体が、同一水面を有したサイフォン揚水管に移動して揚水される構成となっている（図２参照）。

ここで、一槽の同一水位を有した液密状態のサイフォン管内の溶液は、微動すらせず流動しない。そこで、一方のサイフォン管内に、動力を使って、例えば、スクリューや螺旋翼を回転させ一方方向に流下させる力を人工・機械的に与えれば、水位やサイフォン内圧が変化することなく、流動循環する（図１参照）。

このことから、もともと円錐螺旋翼は動力をインプットして、回転させ、高所から低所に増圧的に流下させ押込み、円錐螺旋増圧装置と一体化した２軸回転ピストンに圧力流体を連続して吐出する構造となっている（図２参照）。と、同時に螺旋翼の最先端において、流体抵抗を最小限にする鋭利な形状で流水を抱え込むように吸引する機能を構成した構造は、（図３）小さなインプットによる吸引・押し込みの流体移動を開始する。

また、円錐螺旋増圧装置と一体化された２軸回転ピストン（図４参照）が、その圧力流体を図４の数字白抜きの丸１に注入したとき、受力回転を行い２軸回転ピストン自体のインプットは無いが、その受圧回転力で、同時に反回転方向の流体は排出口（２４２）に接し、大気開放の液体槽（２１０）に強制排圧排出される仕組みで、円錐螺旋増圧装置への入力で，片方のサイフォン管の上部溶液を吸引し、下部の２軸回転ピストンにより水槽に押し出される構成となっている。

更に、２軸回転ピストンにおいてその圧力による受力回転力での、この強制放出は、一定量の溶液と水位の変動のない１つの水槽のサイフォンの原理は、サイフォン管内の流出量は、他方のサイフォン管に同量吸収され、揚水する構成で、流出量＝揚水量が、規則正しく繰り返され、新たな、揚水入力負担の掛からない、大気圧の恩恵を受けた、自然エネルギーの有効利用による省エネ揚水装置と言う構成を特徴としている（図５参照）。

また、２軸の回転ピストンは、圧力流体を受けて受力回転する受圧面を有した心房と、反回転方向の受圧面を有しない排出心房とは、線密接により圧力伝播のない圧力完全分離の構造を為し、圧力室と排出室は、回転しながら絶えず液密状態で遮断されている構成は、増圧されたエネルギーは、維持され、２軸の回転ピストンよる圧漏れ減圧することもなく、反回転方向が大気開放の排出口に接して無圧排出されて、２軸の回転ピストンの受力回転力も維持され、圧力エネルギーが効率よく動力化できる構造となっている（図４参照）。

この２軸回転ピストンの完全分離の圧力室（図４の数字白抜きの丸１の領域参照）の圧力遮断回転精度の独立室である構造は、回転中の排出室（図４の数字白抜きの丸２の領域参照）が、排出口に接する直前の圧力室状態は２軸回転軸の軸芯から概ね７．５°に形成され、この一瞬の回転ロスを、２軸回転ピストン軸に備わったフライホイール６９３の回転慣性力で補う構成になっている。また、２軸回転ピストンの瓢箪型シリンダー２４３の底部に設けられた排出口２４２を変形穴加工に於いても対策が取られている。更に排出室は２軸回転ピストンの完全分離により、同じ水面を有する同じρｇｈのサイフォン管理論の枠外に有するため、絶えず排出口に接した時は、瓢箪型シリンダーの上部の排出口真上に連結されたサイフォン極小連結管でサイフォン理論を保つ構成になっていて、更に、逆Ｕ字管内溶液が流出することは無い構成である。

また、排出された流量は、サイフォン管内の流量であり、水槽の水面は変わらない。同一のρｇｈにおいて、同一の水槽のサイフォン管内に戻り、絶えず充足され、一定量は保たれる。このことは、排出した量分だけ自動的にサイフォン管内に移動し、循環流動する構造で、省エネ揚水という大きな特徴となっている（図５参照）。

従って、サイフォンの原理を応用し、止水栓付き大気開放水槽は密閉し、大気を遮断、正・逆Ｕ字管に連結した密閉環管において、図６に示すように、縦起立状置き密閉環管にすることで、大気開放では圧力はゼロであったが、密閉することで、上方から下方にＧが働き左右管内に水頭圧が発生し、上・低部の圧力差は、高さ分だけ、左右管に等しく働く。この水頭圧を、片方の動力による円錐螺旋増圧装置に高さ分だけ有効利用するも、片方の揚水に係る水頭圧は、同圧の一定量の移動であって、水筒圧に関係なく、動力インプットに負荷を与えることなく循環する構成でもあり、密閉式定量循環装置の構成となっている。

上述の密閉式定量循環式は、例えば、一般水道に接続しその圧力を利用しても、水道水が入り込む余地はなく、圧力だけ利用することも可能である構成は、高層ビルの屋上に雨受水槽を配し、（図７）配管によりその高さ分の圧力エネルギー（位置エネルギー）を接続してもいい構成であり、屋上の雨水は減らず、また、本密閉式定量循環式装置に入り込むこともなく、設置場所より高い処ならば、山間都市部を問わず応用できる構成でもある。また、水圧ジャッキによる位置エネルギーの増幅を組み込む構成も可能となっている（図６乃至図８参照）。

また、上述した密閉式定量循環式の構造は、外部から一定圧力を接続して、高圧を循環させても、２軸回転ピストンの受圧回転推進側（図４の数字白抜きの丸１の領域参照）と排出側（図４の数字白抜きの丸２の領域参照）を、完全分離するようになっており（図４参照）、受益圧力エネルギーを失うことは無い構成となっている。

この場合は、２軸回転ピストンの圧力遮断のみならず、もう一か所の圧力遮断装置が必要で、圧力エネルギーを受けて回転駆動する２軸回転ピストンは、同圧内で微動すらせず回転しない。また、大きな位置エネルギーを高めるのに、水圧ジャッキの構成を応用しても良い。（図８・図１１参照）なお、限られた器の中での圧力コントロールは難しい。例えば、５Ｍｐａの圧力を半分の２．５Ｍｐａに低下させる（減圧する）とかは、大きな高さの位置エネルギーを得たとしても、圧力は、器の中で瞬間に０になるか、高圧を維持するかの２つに１つしかなく、ある設定圧力に減圧弁を配してコントロールする事は可能であるが、循環流体を逆止弁を通過させるのには無理がある。ある位置で圧力を遮断し、または、減圧・消圧して循環させる方法がある（図１１参照）。

それは、静止水中の圧力伝播速度は１４２５ｍ／ｓと定理され、瞬時に圧力流体は器内に充満し、２軸回転ピストン装置６４０Ａ・Ｂの回転ピストンの排出室にも同圧が掛かり、回転推進力は得られなく、また、大気開放の場合は圧力流体が開放口から噴き出し、揚水循環すら不能で、連結した水圧ジャッキは瞬時に増圧機能を消滅する。また、液体流下起立部及び揚水起立部内の液体流下用螺旋翼流路と液体揚水循環用螺旋翼流路の全てに瞬時に圧力が張り廻られ、機能しない、叉、動力インプットでの螺旋翼回転増圧や２軸回転ピストン装置６４０Ｂへの圧力流体の注入で、高圧流体の回転推進力を得て、ダイナモを用いて発電駆動させることは、可能ではあるが、このことは、入力＞出力の結果は歴然であり、公知の理論・定理・保存則により、不可能なことで、オモチャになることは、明白であるも、一定量の揚水循環実証やサイフォンの原理の応用及び円錐螺旋増圧、及び水圧ジャッキに於ける増圧等々は、主体発電への周辺の機能についての要約説明が主体である。

そこで、前記の圧力伝播による障害を回避する対策として、２軸回転ピストン装置の圧力遮断・分離機能を活用して、２軸回転ピストン装置注入口直前の圧力溜り（４２２ａ）の圧力を維持すると同時に連通する前記液体流下部内の液体流下用螺旋翼流路と液体揚水循環用螺旋翼流路のある程度の領域で、減圧・圧力消滅において、圧力伝播が大気開放槽に伝播しない無圧状態に為す為、前記、同軸一体の液体流下用螺旋翼及び液体揚水循環螺旋翼の回転軸（６３２）を、９００／ｒｐｍ以上の回転速度にするべく、前記回転軸トルクを、回転軸作動用２軸回転ピストン装置６４０Ａに外部導入の位置エネルギーを水圧ジャッキで更に増圧し、その圧力流体を注入し、前記２軸回転ピストン装置６４０Ａの回転推進力を限りなく高める事で大きな回転軸トルクで、各揚水及び流下螺旋翼の回転を１５／ｒｐｓ以上にすることを動力インプットなしで可能にした対策構成である。また、前記水圧ジャッキの圧力タンク（５１０）と圧力溜り（４２２ａ）を交互に圧力往復伝播させるねじ状小螺旋翼（５２０）を設け圧力維持と安定圧力伝播の方法として本発明において構成した。無論、初期始動のインプットは必要である。

前記の水中伝播速度定理は、静止水中の圧力伝播速度の 時間当たり伝播距離１４２５ｍ／ｓは、１５ｋｍ先まで圧力伝播させようとすると、時間は約１０．５秒かかり、逆に１／１５秒の圧力伝播距離は９５ｍになることから、前記液体揚水用螺旋流路（６３３ａ）と液体流下用螺旋流路（６３４ａ）の距離を圧力伝播距離ｍ／ｓを軸回転速度９００／ｒｐｍにすることで圧力伝播速度の許容範囲内とする構成である。
・例えば、以下の通りとなる。
・流下起立部螺旋流路 （６３４ａ） １ｍ／段 ５０段 ５０ｍ／１回転
・揚水起立部螺旋流路 （６３３ａ） ０．８ｍ／段 ６０段 ４８ｍ／１回転
・総螺旋流路距離 （６３３ａ）＋（６３４ａ）＝９８ｍ／１回転
と構成した場合の１秒間の距離式は、
総螺旋翼流路距離ｍ／ｓ ＞ 圧力伝播距離ｍ／ｓ と成れば良い。
・実証計算は以下の通りである。
・速度Ｖ＝ 距離ｍ÷時間ｓ＝ｍ／ｔ から
・伝播速度＝１４２５ｍ／ｓ÷１５分の１秒＝９５ｍ／１５分の１秒
＝９５ｍ×１５／ｒｐｓ＝１４２５ｍ／ｓ
の方程式が成り立ち、
従って、螺旋翼回転速度 ＝９００／ｒｐｍ＝１５／ｒｐｓにより、
・ １回転の最小伝播距離 ＝９５ｍ／１５分の１秒＜９８ｍ／１５分の１秒
・ １５回転の必要流路距離＝１４２５ｍ／ｓ＜１４７０ｍ／ｓ
従って、毎秒の流路距離＝１４２５ｍ／ｓは、９００／ｒｐｍの回転により圧力伝播距離（速度）は許容範囲に収まり、開放槽を無圧（ゲージ圧０〉にする可能性は大であるも、回転駆動軸周りの螺旋翼軸寄り流路距離、及びテーパー状筒体部の外周の螺旋翼流路距離は極度に短縮することは、明白であるが、このことは、筒状タンクの径と高さ及び螺旋翼の段数及び回転速度の調整により、如何なる形状をして、圧力伝播速度に対応出来うるかを実証する。また、第２の圧力伝播対策として、テーパー状揚水起立部に気泡を注入しテーパー状揚水起立部内及び開放槽の圧力消滅を図るエアポンプを備え、筒状タンク最上部には、エアベントが施されて、その気泡の回収及び螺旋翼回転によるキャビテーション対策がとられている構成である。

更に、螺旋翼の高速回転は、回転力から発生する螺旋翼内流路の回転流速に遠心加速度・接線加速度等が、圧力伝播速度を遮蔽するのに大きく加担している特徴は、液体揚水循環用螺旋翼の左巻き付け螺旋翼と液体流下用螺旋翼の右巻付けの各螺旋翼は暖角に画策され、（図４参照）前記圧力伝播速度を回転螺旋翼自体が遮蔽する機能と、全ての螺旋流路は円錐台形による偏狭率や螺旋翼ピッチ減少率は、液体の流れ方向に、段々圧縮され増圧傾向にあり、流末の圧力溜り（４２２ａ）の圧力を維持する効果と、反対に流末から流れに逆らう方向から見れば、段々広まっている構造は、増圧に対して圧力飽和減圧傾向にスポット圧が移行している構造であること、と更に、前記の圧力溜り（４２２ａ）には、キャビテーション防止用の回転圧力液吐出翼（６０２）が流下部螺旋翼下に回転方向に湾曲に複数備わり、同軸一体の液体流下用螺旋翼及び液体揚水用螺旋翼（６３３）の自重と全内液密の総液量の荷重を浮かせ、軸や螺旋翼に係る回転荷重や負荷及び流体摩擦損失や機械的損失を軽減する構成でもあることも圧力伝播対策を担っている構造であることを特徴としている。

従って、同軸一体の液体流下用螺旋翼及び液体揚水用螺旋翼（６３３）を９００／ｒｐｍ以上の回転速度にすることで、前記液体揚水循環装置６００は、総螺旋翼流路距離を１５倍以上延長したことにもなり、前記の筒状タンクの径と高さ及び螺旋翼の段数及び回転速度の調整により、圧力伝播距離１４２５ｍ／ｓの範囲外に、前記２軸回転ピストン装置６４０Ａ・Ｂを設けることを可能にし、大きな駆動出力を得る構成は、２軸回転ピストン装置６４０Ａ・Ｂの排出室に掛かる同圧負荷の障害を回避し、高効率の回転推進力が、全ての機能を作動させることが出来、大気開放槽と逆Ｕ字管のサイフォン理論も、一定量の循環による都市型水力発電が成立し、全て、自然エネルギーを電源にすることとなり、エネルギー保存則や永久機関発想は皆無の、再生可能エネルギー（位置エネルギー）の有効利用による、全く新しい発電システムの新規性は、グリーン開発特許と共に特許性は極めて高いということを思慮します。

１００ 液体揚水循環装置
１１０ 液体槽（水槽）
１２０ 逆Ｕ字管
１２１ 揚水起立部
１２２ 流下起立部
１２３ 流れ方向変換部
１３０ 動力装置
１３１ 回転力発生装置
１３２ 回転軸
１３３ 螺旋翼
２００ 液体揚水循環装置
２１０ 液体槽
２１１ 止水栓
２１２ 液体槽水位線
２２０ 逆Ｕ字管
２２１ 揚水起立部
２２２ 流下起立部
２２２ａ 液体流出口
２２３ 液体流れ方向変換部
２３０ 動力装置
２３１ 回転力発生装置
２３２ 回転軸
２３３ 螺旋翼
２３４ ２軸連結ギア
２３５ ２軸出力ギア
２３６ ２軸回転ピストン
２３７ ２軸回転ピストン線密接
２４０ ２軸回転ピストン装置
２４０ａ ２軸回転ピストン心房
２４１ 注入口（液体流入口）
２４１ａ ２軸回転ピストンヘッド
２４２ 排出口（液体流出口）
２４３ 瓢箪型シリンダー
２６１，２６２（２６０） サイフォン連結管
２９０ ρｇｈ−１
２９１ ρｇｈ−２
３００ 液体揚水循環装置
３２０ 液体揚水循環管路
３２１ 揚水起立部
３２２ 流下起立部
３２３ 上側連結部
３２４ 下側連結部
３３０ 動力装置
３３１ 回転力発生装置
３３２ 回転軸
３３３ 螺旋翼
３７１ 液体供給部
３７２ エアベント部
４００ 液体揚水循環装置
４２１ 揚水起立部
４２２ 流下起立部
４２２ａ 圧力溜り
４２３ 上側連結部
４２４ 下側連結部
４３０ 動力装置
４３１ 回転力発生装置
４３２ 回転軸
４３３ 螺旋翼
４４０ ２軸回転ピストン装置
４４１ 液体流入口
４４２ａ，４４２ｂ 液体流出口
４４２Ｂ ２軸回転ピストン装置液体流出口
４４５ 出力軸
４７１ 液体供給部
４７２ エアベント部
４７３ エアポンプ
４８０ 増圧装置（水圧ジャッキ）
４８９ 圧力タンクＡ
４９０ 圧力接続管（並列圧力伝播管）
４９１ 流下パイプ
４９２ 水道設備
５００ 液体揚水循環装置
５００ 増圧システム
５０１ 増圧ピストン
５０２ 増圧シリンダー
５０３ 外部圧力導入管
５０４ 増圧ピストンヘッド（水圧ジャッキピストンヘッド）
５０５ 高所雨水タンク
５０６ 外水道
５１０ 圧力タンク
５２０ ねじ状小螺旋翼
５２１ 小循環螺旋軸
５２２ 流下起立部
５２３ 液体流れ方向変換部
５３０ 動力装置
５３０Ｄ 小型ＤＣモーター
５４０ 加圧シャフト（増圧シャフト）
６００ 液体揚水循環装置
６０１ 回転駆動軸
６０２ 連続吐出翼
６０２ 回転圧力液吐出翼
６０３ 揚水管路
６１０ 筒状タンク
６１１ 下端開口部
６２０ テーパー状筒体部
６２１ 揚水螺旋流路（液体揚水部）
６２２ 流下螺旋流路（液体流下部）
６０２ 連続吐出翼
６２２ 流下螺旋流路
６２３ 液体流れ方向変換部
６３２ 回転軸（駆動軸）
６３３ 液体揚水用螺旋翼
６３３ａ 液体揚水用螺旋流路
６３４ 液体流下用螺旋翼
６３４ａ 液体流下用螺旋流路
６３５ 連続吐出翼
６３６ 螺旋翼ピッチ
６４０ ２軸回転ピストン装置
６４１ 流体流出口
６４２ 流体流入口
６４０Ａ 軸回転駆動用２軸回転ピストン装置（６４０Ａ）
６４０Ｂ 動力用２軸回転ピストン装置（６４０Ｂ）
６４５ 大気解放循環槽
６４６ 液体槽大気開放部
６４９ 出力軸
６５０ サイフォン連結管
６７０ 支持部
６８０ 増圧装置
６８１ 水圧ジャッキ
６８７ 水道設備
６８８ 供給口
６８５ 接続パイプ
６９０ 駆動用歯車伝達機構
６９１ 発電用歯車伝達機構
６９２ ２軸連結歯車機構
６９３ フライホイール
６９５ 発電機

Claims (15)

1. 液体槽に満たされた液体を動力装置によって同じく液体が充満した逆Ｕ字管内を一旦揚水すると共に再び流下させて前記液体槽に戻すことを繰り返す液体揚水循環発電装置であって、前記液体揚水循環発電装置の設置状態で見て、 前記液体槽は、上面の少なくとも一部が大気開放され、一定量の液体が満たされ、前記逆Ｕ字管は、前記液体槽の大気に接した液面から両端開口部が所定の深さだけ液体槽内に浸かった状態で上下逆に起立した状態で取り付けられ、かつ内部が前記液体で全て満たされ、前記逆Ｕ字管は、当該逆Ｕ字管内に充満した液体を上昇させ揚水する揚水起立部と、当該逆Ｕ字管内に充満した液体を下降させて流下させる流下起立部と、前記揚水起立部の上端部と前記流下起立部の上端部を液密状態に連結して前記揚水起立部内の液体を前記流下起立部内に流し込む湾曲した液体流れ方向変換部を有し、前記動力装置は、回転力発生装置と、前記回転力発生装置に備わった回転軸と一体となって回転するように前記流下起立部内の所定の領域に設けられた螺旋翼を有し、前記動力装置を駆動することによって、前記螺旋翼が前記逆Ｕ字管の流下起立部内で回転することによって、当該流下起立部内に充満した液体を強制的に流下させて前記液体槽に戻すと，逆Ｕ字管内の流出した流量は、大気開放の大気圧において、前記液体槽の液体が、逆Ｕ字管の揚水起立部に吸引され、流下流量と同量を揚水循環することを特徴とする液体揚水循環発電装置。
2. 前記螺旋翼は、その翼の外周縁が全て前記逆Ｕ字管の流下起立部の内周面に摺動可能に接していることで、当該流下起立部内の螺旋翼の配置場所に螺旋状流路が形成され、かつ前記流下起立部の長手方向単位長さあたりの前記螺旋状流路を流れる液体の流量は、上流側が大きく下流側に向かうに従って小さくなって、同軸に巻き付けられた螺旋翼ピッチが狭くなっていくことを特徴とする請求項１に記載の液体揚水循環発電装置。
3. 前記螺旋流路の内周面は、前記流下起立部内において流体の流れる上流側から下流側に向かうに従って当該流下起立部の内周面に近づいていくように略円錐台形状をなしていることを特徴とする請求項２に記載の液体揚水循環発電装置。
4. 前記流下起立部内の前記螺旋流路の液体流出口と前記液体槽との間に液密状態で密接した２軸回転ピストン装置が備わり、前記液体流出口から流出した液体が前記２軸回転ピストン装置の液体流入口から当該２軸回転ピストン装置内に流入してこの２軸回転ピストン装置の出力軸を回転させながら当該２軸回転ピストン装置の液体流出口から液体を前記液体槽に戻すことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の液体揚水循環発電装置。
5. 前記液体揚水循環発電装置は、極小径サイフォン連結管を更に有し、前記螺旋流路の液体流出口に、これと連通する前記２軸回転ピストン装置の液体排出口との間には前記極小径サイフォン連結管の下端部が連結されかつ前記極小径サイフォン連結管の上端部は前記逆Ｕ字管の内部に備わった螺旋流路よりも上流側の逆Ｕ字管内に連結され、２軸回転ピストン装置の液体排出側出口とがサイフォン管の状態に構成されていて、左右起立部に於いて、２軸回転ピストン装置の回転ピストンの厚み分のρｇｈの差を生じるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の液体揚水循環発電装置。
6. 連続した管路からなる液体揚水循環発電装置であって、前記液体揚水循環発電装置は、その設置状態で見て、上下方向に延在する管状の揚水起立部と、前記揚水起立部に対して所定の距離だけ離れた状態で上下方向に延在する管状の流下起立部と、前記揚水起立部の上端部と前記流下起立部の上端部を、液密状態を保ちながら連結する上側連結部と、前記揚水起立部の下端部と前記流下起立部の下端部を、液密状態を保ちながら連結する下側連結部とからなり、内部が液体で満たされ、外気と完全密閉された液体揚水循環管路を有すると共に、
   前記液体揚水循環管路内の液体を前記揚水起立部内において上昇させかつ前記流下起立部内において下降させるように前記揚水循環回路内を循環させるための動力装置を備え、
   前記動力装置は、回転力発生装置と、前記回転力発生装置に備わった回転軸と一体となって回転するように前記流下起立部内の所定の領域に設けられた螺旋翼を有したことを特徴とする液体揚水循環発電装置。
7. 前記下側連結部には、開閉弁を介して液体を外部から当該下側連結部の内部に選択的に供給することができる液体供給部が備わると共に、前記下側の連結部には、揚水起立側にエアポンプ部が備えられ、揚水起立部内の残圧力を消滅させ、２軸回転ピストン装置の排出負荷を軽減する構成と、前記液体揚水循環発電装置の前記上側連結部には、前記液体揚水循環管路の内部に溜まった空気及び減圧用空気を排出するエアベント部が備わっていることを特徴とする請求項６に記載の液体揚水循環発電装置。
8. 前記流下起立部内の前記螺旋流路の液体流出口と前記下側連結部との間に２転軸回ピストン装置が備わり、前記液体流出口から流出した液体が前記２軸回転ピストン装置の液体流入口から当該２軸回転ピストン装置内に流入してこの２軸回転ピストン装置の出力軸を回転させながら当該２軸回転ピストン装置の液体流出口から液体を前記下側連結部に流出循環させることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の液体揚水循環発電装置。
9. 前記液体は水からなり、前記流下起立部内の前記螺旋流路の液体流出口と前記２軸回転ピストン装置の液体流入口の間には増圧装置が備わり、
   前記増圧装置は、外部から供給された水頭圧を利用して増圧された水圧を水圧ジャッキによって更に増圧した圧力を前記流下起立部内の前記螺旋流路の液体流出口と前記２軸回転ピストン装置の液体流入口の間を流れる水に圧力を伝播する構成になっていることを特徴とする請求項８に記載の液体揚水循環発電装置。
10. 前記流下起立部内の前記螺旋流路の液体流出口と前記２軸回転ピストン装置の液体流入口の間には増圧装置が備わり、前記増圧装置は、前記液体揚水循環発電装置の外部供給された水道水を水圧ジャッキによって更に増圧した圧力を前記流下起立部内の前記螺旋流路の液体流出口と前記２軸回転ピストン装置の液体流入口の間を流れる液体に圧力を伝播する圧力往復循環装置が備わり、水圧ジャッキに設けた圧力タンクと前記螺旋流路の液体流出口と前記２軸回転ピストン装置の液体流入口の間を流れる圧力液体とを、流量に増減変化を与えず、圧力伝播する往復循環小螺旋翼装置が、水圧ジャッキの機能を安定させることを特徴とする請求項９に記載の液体揚水循環発電装置。
11. 前記揚水起立部と流下起立部が、上部で連結され、下部で液体槽にある程度水中に浸かって揚水循環する逆Ｕ字管形態の構成を、一つの、縦長筒状タンクの内部に前記揚水起立部と流下起立部及び流れ方向変換部が同軸上に液密状態を保つように画成されており、前記筒状タンク内部に、前記揚水起立部が軸芯周りに下部から上部に向かって段々狭くなって、ある程度の領域をテーパー状筒体部に形成し、前記のテーパー状筒体部の外周面と前記筒状タンク内面が前記流下起立部に画成されて、下部で筒状タンクもテーパー状筒体部も、大気開放された液体槽にある程度の深さ水没して構成され、サイフォン管機能と揚水循環機能が同軸で一体化されていることを特徴としている請求項１乃至請求項１０の何れかに記載の液体揚水循環発電装置。
12. 上端が液密状態で閉塞した筒状タンクと、前記タンクの下端に設けられた複数の２軸回転ピストン装置と、前記筒状タンク及び２軸回転ピストン装置を支持する支持部とを有し、前記筒状タンクの下端開口部は、前記２軸回転ピストン装置の上面によって液密状態で塞がれることで、前記筒状タンク及び２軸回転ピストン装置は、当該２軸回転ピストン装置の一部に備わった大気開放部を除いて内部が外部に対して液密状態を保つように画成されており、前記筒状タンクの内部には、当該筒状タンクの軸芯と同芯をなす流路仕切り用截頭円錐台形状を有するテーパー状筒体部が前記筒状タンク内部の下部から当該筒状タンク内の所定の高さまで設けられ、これによって前記筒状タンク内は、当該テーパー状筒体部タンクのが軸芯周りに下側から上部に向かってある程度の領域を占める液体揚水部と、当該液体揚水部の周囲と前記筒状タンクの内周面との間に形成される一定領域を占める液体流下部と、前記筒状タンクの内部において前記液体揚水部及び液体流下部の上方に形成される一定領域を占める液密空間が配され、液体流れ方向変換部を形成しており、
    前記液体揚水部は、前記筒状タンクの軸芯と同芯に回転可能に軸支された回転軸と、当該回転軸の少なくとも一方の端部であって前記筒状タンクの外部に備わった回転駆動部と連動して回転駆動する駆動軸と、当該テーパー状筒体部の内側とは、当該回転軸の上側先端に向かうに従って外径が小さくなっていく螺旋翼を有し、当該テーパー状筒体部の内側と螺旋翼外周縁が接着固定され、駆動軸に螺旋翼が同芯で一体接着固定され、螺旋翼ピッチも上側先端に向かうに従って狭くなっていて、前記テーパー状筒体部と一体回転する構成で、前記テーパー状筒体部の外側面と前記筒状タンクの内側面との間には、液体流下用螺旋翼が下部に向かって螺旋翼ピッチが段々狭くなって、前記テーパー状筒体部の外側面に固定された螺旋翼は、前記筒状タンクの内側面と摺動可能な液密状態に構成されていることを特徴とする請求項１１記載の液体揚水循環発電装置。
13. 前記液体は水を想定し前記液体流下部内の前記液体流下用螺旋翼で形成される液体流下用螺旋流路の液体流出口と前記複数の２軸回転ピストン装置の液体注入口の間には増圧装置が連結備わり、前記増圧装置は、前記液体揚水循環発電装置に外部から導入された位置エネルギーを水圧ジャッキによって更に増圧した圧力を、前記流下起立部内の前記螺旋流路の液体流出口と前記複数の２軸回転ピストン装置の液体注入口の間を流れる水に、圧力伝播する構成になっていて、この増圧された自然エネルギーによって、前記複数の２軸回転ピストン装置のうちの１つの軸回転駆動用の２軸回転ピストン装置の液体注入口から圧力流体を注入し、大きな回転推進力で本機の駆動軸を回転させることで、前記液体流下用螺旋翼及び前記揚水用螺旋翼を一体駆動させ、他の複数の動力用２軸回転ピストン装置に、圧力流体を適宜に注入し、駆動させ発電する機能は、発電のみならず種々の動力源として活用可能な機能をも有し、一定量の液体を揚水循環させる機能をも有している多機能水圧水車とも言える特徴は、再生可能エネルギーの新しい有効利用方法と為っていて、前記液体流下用螺旋翼及び前記揚水用螺旋及び前記軸回転駆動用の２軸回転ピストン装置及び他の複数の動力用２軸回転ピストン装置を駆動させることを特徴としている請求項１２に記載の液体揚水循環発電装置。
14. 前記テーパー状筒体部の下側液体槽の外部の複数の２軸回転ピストン装置排出口より低い位置にエア放出パイプが施され、本装置の揚水起立部に影響した場合の残圧を消滅させる小気泡用エアポンプと、前記小気泡空気及び本装置内に発生したキャビテーション気泡を除去するエアベントが、前記筒状タンク外部の最上端部に形成されていることを特徴としている請求項１０乃至請求項１３の何れかに記載の液体揚水循環発電装置。
15. 前記２軸回転ピストン装置が複数備わり、軸回転駆動用の２軸回転ピストン装置を除く、他の複数の動力用２軸回転ピストン装置の出力軸に備わった歯車機構を介して前記他の複数の動力用２軸回転ピストン装置の出力軸の回転を発電機に伝えることで発電を行うことを特徴としている、請求項１０乃至請求項１４の何れかに記載の液体揚水循環発電装置。

Images