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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-08-18
(45)【発行日】2022-08-26
(54)【発明の名称】液体循環発電装置
(51)【国際特許分類】
F03B 17/02 20060101AFI20220819BHJP
【ＦＩ】
F03B17/02
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2022025884
(22)【出願日】2022-02-22
【審査請求日】2022-03-24
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】312001177
【氏名又は名称】株式会社エコン
(74)【代理人】
【識別番号】100090697
【弁理士】
【氏名又は名称】中前 富士男
(74)【代理人】
【識別番号】100176142
【弁理士】
【氏名又は名称】清井 洋平
(72)【発明者】
【氏名】長澤 一雄
(72)【発明者】
【氏名】福村 雄次
【審査官】所村 陽一
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－０７０３８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特許第６９６４９１５（ＪＰ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０３Ｂ １７／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体の位置エネルギーを運動エネルギーに変換して発電を行う発電手段を有し、前記液体を循環させて継続的に発電を行う液体循環発電装置であって、前記液体が貯留される貯留槽と、上流端が前記貯留槽の下部に接続された排液路と、該排液路に取付けられた排液路開閉弁と、前記排液路の下流端側に配置され前記貯留槽から前記排液路を通って排出される前記液体によって水車を回転させて発電する前記発電手段と、前記貯留槽から排出される前記液体を回収する回収槽と、該回収槽で回収される前記液体を前記貯留槽に還流させる還流手段とを有し、
前記還流手段は、前記回収槽の底部に連設された液溜室と、該液溜室の内部に気液混合流体を噴霧して該液溜室の内部を加圧する噴霧ノズルを用いた加圧手段と、前記液溜室に取付けられた減圧弁と、前記回収槽の底部に形成され該回収槽と前記液溜室を連通させる連通口と、該連通口に取付けられ前記回収槽から前記液溜室への通液のみを許容する逆止弁と、上端側が前記貯留槽の底部に接続され下端側が前記液溜室内の底部側で開口して前記貯留槽と前記液溜室を連通させる連通管と、該連通管に取付けられた連通管開閉弁と、前記貯留槽の底部を貫通して設けられ該貯留槽の最高液面位置より上方に位置する上端開口と前記液溜室内の底部側に位置する下端開口を有する還流管と、該還流管に取付けられた還流管開閉弁と、前記還流管の前記還流管開閉弁よりも下方に取付けられた空気弁と、前記還流管の前記還流管開閉弁よりも上方に接続されたエアーリフト用ブロアーとを備え、
使用開始時に、前記貯留槽、前記回収槽及び前記液溜室に前記液体が貯留され、前記連通管開閉弁が開かれて前記連通管が前記液体で満たされ、前記還流管内の液面が閉じられた前記還流管開閉弁の位置まで上昇した状態で、前記加圧手段で前記液溜室の内部を加圧して前記還流管開閉弁を開き、前記貯留槽に貯留された前記液体の圧力と前記液溜室内の圧力上昇により前記還流管内の液面を前記貯留槽内の液面と同等位置まで上昇させ、前記エアーリフト用ブロアーを駆動して前記還流管内に上昇水流を発生させ、前記液体を前記上端開口から噴出させて前記液溜室から前記貯留槽への前記液体の還流を開始し、前記排液路開閉弁が開かれ前記貯留槽から前記液体が排出されて前記発電手段で発電が行われ前記貯留槽から排出された前記液体が前記回収槽で回収される間に、前記液溜室から前記貯留槽への前記液体の還流と、前記回収槽から前記液溜室への前記液体の移送が交互に繰り返し行われることを特徴とする液体循環発電装置。
【請求項2】
請求項１記載の液体循環発電装置において、前記気液混合流体に、前記回収槽に貯留されている前記液体が用いられることを特徴とする液体循環発電装置。
【請求項3】
請求項１又は２記載の液体循環発電装置において、前記逆止弁は、前記連通口に装着される管体と、該管体の高さ方向に沿ってスライド可能に保持され該管体の下端側の開口部を閉塞可能な弁体とを備え、前記管体は、該管体の内周側に高さ方向に沿って配置された複数の筒状のガイド部を有し、前記弁体は、上昇時に前記開口部を閉塞する板状の閉塞部と、該閉塞部の上面外周側に立設され前記各ガイド部にそれぞれ挿通された複数のスライド軸と、前記閉塞部の下面側に取付けられたフロート部とを有することを特徴とする液体循環発電装置。
【請求項4】
請求項１～３のいずれか１項に記載の液体循環発電装置において、複数の前記還流手段を備え、使用開始時に、前記貯留槽、前記回収槽及び複数の前記還流手段の前記各液溜室に前記液体が貯留され、前記貯留槽から前記液体が排出されて前記発電手段で発電が行われている間に、順次、選択される前記液溜室から前記貯留槽に前記液体が還流され、還流が終わった前記液溜室に、順次、前記回収槽から前記液体が移送されることを特徴とする液体循環発電装置。
【請求項5】
請求項４記載の液体循環発電装置において、前記還流管は、それぞれが前記下端開口を有する複数の分岐配管部と、複数の該分岐配管部の上端側を連結し前記上端開口を有する１つの集合配管部とを有し、前記各分岐配管部の上端側に前記還流管開閉弁及び前記空気弁が取付けられ、前記集合配管部に前記エアーリフト用ブロアーが取付けられていることを特徴とする液体循環発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体の落下エネルギーで発電を行いながら、落下した液体を循環させることにより、外部からの大量の液体の供給（追加、補充）を必要とすることなく、継続的に（繰り返し）発電を行うことができる液体循環発電装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の水力発電装置として、上流河川又は湖沼から取水し、下流に位置する発電所の水車まで導いて水車を回し、水車に連結された発電機を回転させて発電を行う流れ込み式（水路式）、ダムに貯留した水の落差を利用して発電するダム式（調整池式）、発電機の上下位置にそれぞれ調整池を持ち、上部調整池から供給され、発電に使用されて下部調整池に貯留された水を余剰電力で上部調整池に戻して発電を行う揚水式等が知られている。
一方、例えば、特許文献１では、水力発電に用いられる液体を電動ポンプで循環させて継続的に（繰り返し）発電を行う液体循環式の発電装置が提案されている。
一方、例えば、特許文献１では、水力発電に用いられる液体を電動ポンプで循環させて継続的に（繰り返し）発電を行う液体循環式の発電装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第６９６４９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１では、電動ポンプによって上方貯留槽内に負圧を発生させると共に、上方貯留槽から下方貯留槽に空気を移して下方貯留槽内の液体を加圧し、下方貯留槽から上方貯留槽に液体を汲み上げており、液体の移動（揚水）に必要な全てのエネルギーを電動ポンプの駆動によって発生させているため、電動ポンプの消費電力が増大するという問題がある。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、少ない消費電力で効率的に液体を循環させることができ、外部からの大量の液体供給を必要とせず、継続的に安定した発電を行うことができる液体循環発電装置を提供することを目的とする。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、少ない消費電力で効率的に液体を循環させることができ、外部からの大量の液体供給を必要とせず、継続的に安定した発電を行うことができる液体循環発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
前記目的に沿う本発明に係る液体循環発電装置は、液体の位置エネルギーを運動エネルギーに変換して発電を行う発電手段を有し、前記液体を循環させて継続的に発電を行う液体循環発電装置であって、
前記液体が貯留される貯留槽と、上流端が前記貯留槽の下部に接続された排液路と、該排液路に取付けられた排液路開閉弁と、前記排液路の下流端側に配置され前記貯留槽から前記排液路を通って排出される前記液体によって水車を回転させて発電する前記発電手段と、前記貯留槽から排出される前記液体を回収する回収槽と、該回収槽で回収される前記液体を前記貯留槽に還流させる還流手段とを有し、
前記還流手段は、前記回収槽の底部に連設された液溜室と、該液溜室の内部に気液混合流体を噴霧して該液溜室の内部を加圧する噴霧ノズルを用いた加圧手段と、前記液溜室に取付けられた減圧弁と、前記回収槽の底部に形成され該回収槽と前記液溜室を連通させる連通口と、該連通口に取付けられ前記回収槽から前記液溜室への通液のみを許容する逆止弁と、上端側が前記貯留槽の底部に接続され下端側が前記液溜室内の底部側で開口して前記貯留槽と前記液溜室を連通させる連通管と、該連通管に取付けられた連通管開閉弁と、前記貯留槽の底部を貫通して設けられ該貯留槽の最高液面位置より上方に位置する上端開口と前記液溜室内の底部側に位置する下端開口を有する還流管と、該還流管に取付けられた還流管開閉弁と、前記還流管の前記還流管開閉弁よりも下方に取付けられた空気弁と、前記還流管の前記還流管開閉弁よりも上方に接続されたエアーリフト用ブロアーとを備え、
使用開始時に、前記貯留槽、前記回収槽及び前記液溜室に前記液体が貯留され、前記連通管開閉弁が開かれて前記連通管が前記液体で満たされ、前記還流管内の液面が閉じられた前記還流管開閉弁の位置まで上昇した状態で、前記加圧手段で前記液溜室の内部を加圧して前記還流管開閉弁を開き、前記貯留槽に貯留された前記液体の圧力と前記液溜室内の圧力上昇により前記還流管内の液面を前記貯留槽内の液面と同等位置まで上昇させ、前記エアーリフト用ブロアーを駆動して前記還流管内に上昇水流を発生させ、前記液体を前記上端開口から噴出させて前記液溜室から前記貯留槽への前記液体の還流を開始し、前記排液路開閉弁が開かれ前記貯留槽から前記液体が排出されて前記発電手段で発電が行われ前記貯留槽から排出された前記液体が前記回収槽で回収される間に、前記液溜室から前記貯留槽への前記液体の還流と、前記回収槽から前記液溜室への前記液体の移送が交互に繰り返し行われる。
前記液体が貯留される貯留槽と、上流端が前記貯留槽の下部に接続された排液路と、該排液路に取付けられた排液路開閉弁と、前記排液路の下流端側に配置され前記貯留槽から前記排液路を通って排出される前記液体によって水車を回転させて発電する前記発電手段と、前記貯留槽から排出される前記液体を回収する回収槽と、該回収槽で回収される前記液体を前記貯留槽に還流させる還流手段とを有し、
前記還流手段は、前記回収槽の底部に連設された液溜室と、該液溜室の内部に気液混合流体を噴霧して該液溜室の内部を加圧する噴霧ノズルを用いた加圧手段と、前記液溜室に取付けられた減圧弁と、前記回収槽の底部に形成され該回収槽と前記液溜室を連通させる連通口と、該連通口に取付けられ前記回収槽から前記液溜室への通液のみを許容する逆止弁と、上端側が前記貯留槽の底部に接続され下端側が前記液溜室内の底部側で開口して前記貯留槽と前記液溜室を連通させる連通管と、該連通管に取付けられた連通管開閉弁と、前記貯留槽の底部を貫通して設けられ該貯留槽の最高液面位置より上方に位置する上端開口と前記液溜室内の底部側に位置する下端開口を有する還流管と、該還流管に取付けられた還流管開閉弁と、前記還流管の前記還流管開閉弁よりも下方に取付けられた空気弁と、前記還流管の前記還流管開閉弁よりも上方に接続されたエアーリフト用ブロアーとを備え、
使用開始時に、前記貯留槽、前記回収槽及び前記液溜室に前記液体が貯留され、前記連通管開閉弁が開かれて前記連通管が前記液体で満たされ、前記還流管内の液面が閉じられた前記還流管開閉弁の位置まで上昇した状態で、前記加圧手段で前記液溜室の内部を加圧して前記還流管開閉弁を開き、前記貯留槽に貯留された前記液体の圧力と前記液溜室内の圧力上昇により前記還流管内の液面を前記貯留槽内の液面と同等位置まで上昇させ、前記エアーリフト用ブロアーを駆動して前記還流管内に上昇水流を発生させ、前記液体を前記上端開口から噴出させて前記液溜室から前記貯留槽への前記液体の還流を開始し、前記排液路開閉弁が開かれ前記貯留槽から前記液体が排出されて前記発電手段で発電が行われ前記貯留槽から排出された前記液体が前記回収槽で回収される間に、前記液溜室から前記貯留槽への前記液体の還流と、前記回収槽から前記液溜室への前記液体の移送が交互に繰り返し行われる。
【0006】
【0007】
本発明に係る液体循環発電装置において、前記気液混合流体に、前記回収槽に貯留されている前記液体が用いられてもよい。
【0008】
本発明に係る液体循環発電装置において、前記逆止弁は、前記連通口に装着される管体と、該管体の高さ方向に沿ってスライド可能に保持され該管体の下端側の開口部を閉塞可能な弁体とを備え、前記管体は、該管体の内周側に高さ方向に沿って配置された複数の筒状のガイド部を有し、前記弁体は、上昇時に前記開口部を閉塞する板状の閉塞部と、該閉塞部の上面外周側に立設され前記各ガイド部にそれぞれ挿通された複数のスライド軸と、前記閉塞部の下面側に取付けられたフロート部とを有することができる。
【0009】
本発明に係る液体循環発電装置において、複数の前記還流手段を備え、使用開始時に、前記貯留槽、前記回収槽及び複数の前記還流手段の前記各液溜室に前記液体が貯留され、前記貯留槽から前記液体が排出されて前記発電手段で発電が行われている間に、順次、選択される前記液溜室から前記貯留槽に前記液体が還流され、還流が終わった前記液溜室に、順次、前記回収槽から前記液体が移送されることが好ましい。
【0010】
本発明に係る液体循環発電装置において、前記還流管は、それぞれが前記下端開口を有する複数の分岐配管部と、複数の該分岐配管部の上端側を連結し前記上端開口を有する１つの集合配管部とを有し、前記各分岐配管部の上端側に前記還流管開閉弁及び前記空気弁が取付けられ、前記集合配管部に前記エアーリフト用ブロアーが取付けられてもよい。
【発明の効果】
【0011】
本発明に係る液体循環発電装置は、少ない消費電力で効率的に液体を循環させて、継続的に安定した発電を行うことができ、外部からの大量の液体供給を必要とせず、省エネルギー性及び発電の安定性に優れる。
【0012】
本発明に係る液体循環発電装置は、加圧手段が、液溜室の内部に気液混合流体を噴霧する噴霧ノズルを用いるので、小さなエネルギーで液溜室の内部を効果的に加圧して、液溜室内に貯留されている液体を還流管に送り込むことができる。
【0013】
本発明に係る液体循環発電装置において、気液混合流体に、回収槽に貯留されている液体が用いられる場合、噴霧ノズルに供給する液体を別途、用意する必要がない。
【0014】
本発明に係る液体循環発電装置において、逆止弁が、連通口に装着される管体と、管体の高さ方向に沿ってスライド可能に保持され管体の下端側の開口部を閉塞可能な弁体とを備え、管体が、管体の内周側に高さ方向に沿って配置された複数の筒状のガイド部を有し、弁体が、上昇時に開口部を閉塞する板状の閉塞部と、閉塞部の上面外周側に立設され各ガイド部にそれぞれ挿通された複数のスライド軸と、閉塞部の下面側に取付けられたフロート部とを有する場合、液溜室の内部が空で大気に連通した状態では、弁体の自重で弁体を下方にスライドさせて、回収槽から液溜室に液体を移送させ、液溜室内の液面の上昇に伴ってフロート部に働く浮力で弁体を上方にスライドさせて開口部を閉塞することができ、その後、液溜室が密閉された状態で加圧されている間は、空気圧により、開口部を閉塞したまま、液溜室内の液体を還流管に送り続けて還流を継続することができる。
【0015】
本発明に係る液体循環発電装置において、複数の還流手段を備え、使用開始時に、貯留槽、回収槽及び複数の還流手段の各液溜室に液体が貯留され、貯留槽から液体が排出されて発電手段で発電が行われている間に、順次、選択される液溜室から貯留槽に液体が還流され、還流が終わった液溜室に、順次、回収槽から液体が移送される場合、後から選択された液溜室から貯留槽への液体の還流と、先に還流が終わった他の液溜室への回収槽からの液体の移送が並行して行われ、継続的に液体を循環させて、安定的に発電を行うことができる。
【0016】
本発明に係る液体循環発電装置において、還流管が、それぞれが下端開口を有する複数の分岐配管部と、複数の分岐配管部の上端側を連結し上端開口を有する１つの集合配管部とを有し、各分岐配管部の上端側に還流管開閉弁及び空気弁が取付けられ、集合配管部にエアーリフト用ブロアーが取付けられている場合、複数の液溜室でエアーリフト用ブロアーを共有することができ、各分岐配管部に取付けられた還流管開閉弁の切替えによって、順次、１つの液溜室を選択して、液体を循環させることができ、部品点数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の第１の実施の形態に係る液体循環発電装置の使用開始時の状態を示す正断面図である。
【図2】（Ａ）は同液体循環発電装置の還流手段における逆止弁の平面図であり、（Ｂ）は同逆止弁が開いた状態を示す正断面図であり、（Ｃ）は同逆止弁が閉じた状態を示す正断面図である。
【図3】同液体循環発電装置の還流手段の準備動作を示す正断面図である。
【図4】同液体循環発電装置の還流手段の動作開始前の状態を示す正断面図である。
【図5】同液体循環発電装置の還流手段の動作開始時の状態を示す正断面図である。
【図6】同液体循環発電装置の還流手段による還流動作を示す正断面図である。
【図7】同液体循環発電装置の還流手段の動作終了後の状態を示す正断面図である。
【図8】本発明の第２の実施の形態に係る液体循環発電装置の動作を示す正断面図である。
【図9】（Ａ）は同液体循環発電装置の平面図であり、（Ｂ）は同液体循環発電装置の回収槽を示す要部断面平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示す本発明の第１の実施の形態に係る液体循環発電装置１０は、液体１１（主に水道水等の水）の位置エネルギーを運動エネルギーに変換して発電を行いながら、発電に用いた液体１１を循環させて継続的に（繰り返し）発電を行うことができ、外部からの大量の液体の供給（追加、補充）を不要とするものである。
液体循環発電装置１０は、液体１１が貯留される貯留槽１２と、上流端が貯留槽１２の下部に接続された排液路１３と、排液路１３の下流側に取付けられた排液路開閉弁１４と、排液路１３の下流端側（排液路開閉弁１４の下流）に配置され貯留槽１２から排液路１３を通って排出される液体１１によって水車（図示せず）を回転させて発電する発電手段１５と、貯留槽１２から排出される液体１１を回収する回収槽１６と、回収槽１６で回収される液体１１を貯留槽１２に還流させる還流手段１７とを有している。ここで、貯留槽１２の上端側には貯留槽１２内の液面位置を一定以下に保つ（液面の変動を抑える）ためオーバーフロー管１９が取付けられ、排液路１３の排液路開閉弁１４より上流側には流量調整弁２０が取付けられている。
図１に示す本発明の第１の実施の形態に係る液体循環発電装置１０は、液体１１（主に水道水等の水）の位置エネルギーを運動エネルギーに変換して発電を行いながら、発電に用いた液体１１を循環させて継続的に（繰り返し）発電を行うことができ、外部からの大量の液体の供給（追加、補充）を不要とするものである。
液体循環発電装置１０は、液体１１が貯留される貯留槽１２と、上流端が貯留槽１２の下部に接続された排液路１３と、排液路１３の下流側に取付けられた排液路開閉弁１４と、排液路１３の下流端側（排液路開閉弁１４の下流）に配置され貯留槽１２から排液路１３を通って排出される液体１１によって水車（図示せず）を回転させて発電する発電手段１５と、貯留槽１２から排出される液体１１を回収する回収槽１６と、回収槽１６で回収される液体１１を貯留槽１２に還流させる還流手段１７とを有している。ここで、貯留槽１２の上端側には貯留槽１２内の液面位置を一定以下に保つ（液面の変動を抑える）ためオーバーフロー管１９が取付けられ、排液路１３の排液路開閉弁１４より上流側には流量調整弁２０が取付けられている。
【0019】
還流手段１７は、回収槽１６の底部に連設された液溜室２１と、液溜室２１の内部を加圧する加圧手段２２と、液溜室２１に取付けられた減圧弁２３を備えている。また、還流手段１７は、回収槽１６の底部に形成され回収槽１６と液溜室２１を連通させる連通口２５と、連通口２５に取付けられ回収槽１６から液溜室２１への通液のみを許容する逆止弁２６を備えている。
次に、還流手段１７は、上端側が貯留槽１２の底部に接続され下端側が液溜室２１内の底部側で開口して貯留槽１２と液溜室２１を連通させる連通管２７と、連通管２７に取付けられた連通管開閉弁２８を備えている。また、還流手段１７は、貯留槽１２の底部を貫通して設けられ貯留槽１２の最高液面位置より上方に位置する上端開口３０と液溜室２１内の底部側に位置する下端開口３１を有する還流管３２と、還流管３２に取付けられた還流管開閉弁３３と、還流管３２の還流管開閉弁３３よりも下方に取付けられた空気弁３４と、還流管３２の還流管開閉弁３３よりも上方に接続されたエアーリフト用ブロアー３５を備えている。
そして、この液体循環発電装置１０では、使用開始時に、貯留槽１２、回収槽１６及び液溜室２１に液体１１が貯留され、貯留槽１２から液体１１が排出されて発電手段１５で発電が行われている間に、液溜室２１から貯留槽１２への液体１１の還流と、回収槽１６から液溜室２１への液体１１の移送が交互に繰り返し行われる。
次に、還流手段１７は、上端側が貯留槽１２の底部に接続され下端側が液溜室２１内の底部側で開口して貯留槽１２と液溜室２１を連通させる連通管２７と、連通管２７に取付けられた連通管開閉弁２８を備えている。また、還流手段１７は、貯留槽１２の底部を貫通して設けられ貯留槽１２の最高液面位置より上方に位置する上端開口３０と液溜室２１内の底部側に位置する下端開口３１を有する還流管３２と、還流管３２に取付けられた還流管開閉弁３３と、還流管３２の還流管開閉弁３３よりも下方に取付けられた空気弁３４と、還流管３２の還流管開閉弁３３よりも上方に接続されたエアーリフト用ブロアー３５を備えている。
そして、この液体循環発電装置１０では、使用開始時に、貯留槽１２、回収槽１６及び液溜室２１に液体１１が貯留され、貯留槽１２から液体１１が排出されて発電手段１５で発電が行われている間に、液溜室２１から貯留槽１２への液体１１の還流と、回収槽１６から液溜室２１への液体１１の移送が交互に繰り返し行われる。
【0020】
以下、液体循環発電装置１０の使用方法（動作）について詳細に説明する。
液体循環発電装置１０を使用するには、まず、図１に示すように、貯留槽１２、回収槽１６及び液溜室２１に液体１１を貯留する。貯留槽１２及び回収槽１６には、直接、液体１１を供給することができる。このとき、排液路開閉弁１４、減圧弁２３、連通管開閉弁２８及び還流管開閉弁３３は閉じられている。そして、回収槽１６に供給された液体１１は連通口２５を通して液溜室２１に供給される。
ここで、逆止弁２６について説明する。図２（Ａ）～（Ｃ）に示すように、逆止弁２６は、連通口２５に装着される管体３７と、管体３７の高さ方向に沿ってスライド可能に保持され管体３７の下端側の開口部３８を閉塞可能な弁体３９とを備えている。また、管体３７は、管体３７の内周側に高さ方向に沿って配置された複数（ここでは４つ）の筒状のガイド部４０を有し、弁体３９は、上昇時に開口部３８を閉塞する板状の閉塞部４２と、閉塞部４２の上面外周側に立設され各ガイド部４０にそれぞれ挿通された複数のスライド軸４３と、閉塞部４２の下面側に取付けられたフロート部４４とを有する。
液体循環発電装置１０を使用するには、まず、図１に示すように、貯留槽１２、回収槽１６及び液溜室２１に液体１１を貯留する。貯留槽１２及び回収槽１６には、直接、液体１１を供給することができる。このとき、排液路開閉弁１４、減圧弁２３、連通管開閉弁２８及び還流管開閉弁３３は閉じられている。そして、回収槽１６に供給された液体１１は連通口２５を通して液溜室２１に供給される。
ここで、逆止弁２６について説明する。図２（Ａ）～（Ｃ）に示すように、逆止弁２６は、連通口２５に装着される管体３７と、管体３７の高さ方向に沿ってスライド可能に保持され管体３７の下端側の開口部３８を閉塞可能な弁体３９とを備えている。また、管体３７は、管体３７の内周側に高さ方向に沿って配置された複数（ここでは４つ）の筒状のガイド部４０を有し、弁体３９は、上昇時に開口部３８を閉塞する板状の閉塞部４２と、閉塞部４２の上面外周側に立設され各ガイド部４０にそれぞれ挿通された複数のスライド軸４３と、閉塞部４２の下面側に取付けられたフロート部４４とを有する。
【0021】
液体循環発電装置１０の使用開始前の回収槽１６及び液溜室２１が空の状態では、図２（Ｂ）に示すように、逆止弁２６の弁体３９が、自重によって下方にスライドして逆止弁２６が開いており、回収槽１６と液溜室２１が連通して大気に開放されている。よって、回収槽１６に供給された液体１１は、図２（Ｂ）の矢印で示すように、連通口２５を通して液溜室２１に供給される。連通口２５から液溜室２１に液体１１が供給されている間、液溜室２１内の空気は、還流管３２を通って空気弁３４から大気に抜けるので、還流管３２内の液面は液溜室２１内の液面と等しくなる。そして、液溜室２１内の液面の上昇に伴ってフロート部４４に働く浮力で弁体３９が上方にスライドし、図２（Ｃ）に示すように、開口部３８が閉塞される。その後、液体１１の供給を続けると、連通口２５が閉じられたまま回収槽１６に液体１１が貯留され図１の状態となる。
その後、連通管開閉弁２８を開くと、図３に示すように、貯留槽１２内の液体１１が連通管２７を通って液溜室２１に供給され、還流管３２内の空気が空気弁３４から抜けて還流管３２内の液面が還流管開閉弁３３の位置まで上昇し、図４の状態となる。このとき、液面の上昇によって空気弁３４は閉じられ、貯留槽１２内は密閉状態となる。
ここで、加圧手段２２により、液溜室２１の内部を加圧する。加圧手段２２としては、液溜室２１の内部に気液混合流体を噴霧する噴霧ノズルが好適に用いられる。なお、気液混合流体に、回収槽１６に貯留されている液体１１が用いられることにより、加圧手段２２（噴霧ノズル）に供給するための液体を別途、用意する必要がなくなる。
その後、連通管開閉弁２８を開くと、図３に示すように、貯留槽１２内の液体１１が連通管２７を通って液溜室２１に供給され、還流管３２内の空気が空気弁３４から抜けて還流管３２内の液面が還流管開閉弁３３の位置まで上昇し、図４の状態となる。このとき、液面の上昇によって空気弁３４は閉じられ、貯留槽１２内は密閉状態となる。
ここで、加圧手段２２により、液溜室２１の内部を加圧する。加圧手段２２としては、液溜室２１の内部に気液混合流体を噴霧する噴霧ノズルが好適に用いられる。なお、気液混合流体に、回収槽１６に貯留されている液体１１が用いられることにより、加圧手段２２（噴霧ノズル）に供給するための液体を別途、用意する必要がなくなる。
【0022】
次に、還流管開閉弁３３を開くと、図５に示すように、貯留槽１２に貯留された液体１１の圧力（水頭圧）と、液溜室２１内の圧力上昇により、還流管３２内の液面は貯留槽１２内の液面と同等位置まで上昇する。このとき、液溜室２１内の液面が減少しても、液溜室２１内が加圧されているため、逆止弁２６が開くことはない。
この状態からエアーリフト用ブロアー３５を駆動すると、図６に示すように、還流管３２内に発生する気泡によって還流管３２内に上昇水流が生じ、液体１１が上端開口３０から噴出して、液溜室２１から貯留槽１２への液体１１の還流が開始される。ここで、排液路開閉弁１４を開いて発電手段１５の運転を開始することにより、発電中に貯留槽１２から排出される液体１１が回収槽１６で回収される間に、液溜室２１から貯留槽１２への液体１１の還流が行われる。
なお、エアーリフト用ブロアー３５を駆動する前の還流管３２内の液面位置（＝貯留槽１２内の液面）から還流管３２の上端開口３０までの距離は短い（例えば１～２ｍ程度）ので、エアーリフト用ブロアー３５の駆動に必要な動力は極めて小さく抑えることができる。
その後、図７に示すように、液溜室２１内の液面が低下して還流が終わったら、連通管開閉弁２８及び還流管開閉弁３３を閉じると共に、加圧手段２２及びエアーリフト用ブロアー３５の駆動を停止し、減圧弁２３を開く。これにより、液溜室２１内の圧力が下がり（大気圧と等しくなり）、液体循環発電装置１０が使用開始前の状態となって逆止弁２６が開き、矢印で示すように、回収槽１６から液溜室２１へと液体１１の移送が行われるので、減圧弁２３を閉じる。そして、液溜室２１内の液面が上昇して逆止弁２６が閉じられたら、図１に示した使用開始時の状態に戻るので、前述と同様の手順で還流動作を行うことができる。
この状態からエアーリフト用ブロアー３５を駆動すると、図６に示すように、還流管３２内に発生する気泡によって還流管３２内に上昇水流が生じ、液体１１が上端開口３０から噴出して、液溜室２１から貯留槽１２への液体１１の還流が開始される。ここで、排液路開閉弁１４を開いて発電手段１５の運転を開始することにより、発電中に貯留槽１２から排出される液体１１が回収槽１６で回収される間に、液溜室２１から貯留槽１２への液体１１の還流が行われる。
なお、エアーリフト用ブロアー３５を駆動する前の還流管３２内の液面位置（＝貯留槽１２内の液面）から還流管３２の上端開口３０までの距離は短い（例えば１～２ｍ程度）ので、エアーリフト用ブロアー３５の駆動に必要な動力は極めて小さく抑えることができる。
その後、図７に示すように、液溜室２１内の液面が低下して還流が終わったら、連通管開閉弁２８及び還流管開閉弁３３を閉じると共に、加圧手段２２及びエアーリフト用ブロアー３５の駆動を停止し、減圧弁２３を開く。これにより、液溜室２１内の圧力が下がり（大気圧と等しくなり）、液体循環発電装置１０が使用開始前の状態となって逆止弁２６が開き、矢印で示すように、回収槽１６から液溜室２１へと液体１１の移送が行われるので、減圧弁２３を閉じる。そして、液溜室２１内の液面が上昇して逆止弁２６が閉じられたら、図１に示した使用開始時の状態に戻るので、前述と同様の手順で還流動作を行うことができる。
【0023】
以上説明したように、貯留槽１２から液体１１が排出されて発電手段１５で発電が行われている間に、液溜室２１から貯留槽１２への液体１１の還流と、回収槽１６から液溜室２１への液体１１の移送を交互に繰り返し行うことができ、液体１１を循環させて継続的に発電を行うことができる。
ここで、貯留槽１２、回収槽１６及び液溜室２１には、それぞれ液面計（水位センサー）４５が取付けられ、液溜室２１及び還流管３２の還流管開閉弁３３より下方には、それぞれ圧力計４６が取付けられており、それぞれの液面位置及び圧力を確認することにより、排液路開閉弁１４、減圧弁２３、連通管開閉弁２８及び還流管開閉弁３３の開閉のタイミングを決定し、流量調整弁２０による排液量（＝発電量）の調整と、加圧手段２２及びエアーリフト用ブロアー３５による液体１１の還流量の調整を行うことができる。
なお、連通口（逆止弁）及び還流管の数及び配置は、貯留槽、回収槽及び液溜室の各容量、液体循環発電装置の揚程（排液路の落差）並びに発電手段の発電量等に応じて、適宜、選択される。また、連通口、連通管及び還流管の数は、それぞれの開口径によっても、適宜、選択される。さらに、液溜室に設けられる減圧弁の数及び配置も、液溜室の容量及び形状等に応じて、適宜、選択される。
ここで、貯留槽１２、回収槽１６及び液溜室２１には、それぞれ液面計（水位センサー）４５が取付けられ、液溜室２１及び還流管３２の還流管開閉弁３３より下方には、それぞれ圧力計４６が取付けられており、それぞれの液面位置及び圧力を確認することにより、排液路開閉弁１４、減圧弁２３、連通管開閉弁２８及び還流管開閉弁３３の開閉のタイミングを決定し、流量調整弁２０による排液量（＝発電量）の調整と、加圧手段２２及びエアーリフト用ブロアー３５による液体１１の還流量の調整を行うことができる。
なお、連通口（逆止弁）及び還流管の数及び配置は、貯留槽、回収槽及び液溜室の各容量、液体循環発電装置の揚程（排液路の落差）並びに発電手段の発電量等に応じて、適宜、選択される。また、連通口、連通管及び還流管の数は、それぞれの開口径によっても、適宜、選択される。さらに、液溜室に設けられる減圧弁の数及び配置も、液溜室の容量及び形状等に応じて、適宜、選択される。
【0024】
次に、図８及び図９（Ａ）、（Ｂ）を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る液体循環発電装置１０Ａについて説明する。なお、第１の実施の形態と同様のものについては同一の符号を付して説明を省略する。
液体循環発電装置１０Ａが液体循環発電装置１０と異なる点は、２つの還流手段１７Ａ、１７Ｂを備えている点である。
また、各還流手段１７Ａ、１７Ｂが還流手段１７と異なる点は、１つの液溜室２１に対して、３つの減圧弁２３、２つの連通口２５と逆止弁２６、４つの還流管３２ａが取付けられている点である。
ここで、各還流管３２ａは、それぞれが下端開口３１を有する２つの分岐配管部４７と、２つの分岐配管部４７の上端側を連結し上端開口３０を有する１つの集合配管部４８とを有し、各分岐配管部４７の上端側に還流管開閉弁３３及び空気弁３４が取付けられ、集合配管部４８にエアーリフト用ブロアー３５が取付けられている。これにより、２つの液溜室２１でエアーリフト用ブロアー３５を共有することができ、各分岐配管部４７に取付けられた還流管開閉弁３３の切替えによって、順次、１つの液溜室２１を選択して、液体１１を循環させることができる。このとき、エアーリフト用ブロアー３５は駆動したままでもよい。
液体循環発電装置１０Ａが液体循環発電装置１０と異なる点は、２つの還流手段１７Ａ、１７Ｂを備えている点である。
また、各還流手段１７Ａ、１７Ｂが還流手段１７と異なる点は、１つの液溜室２１に対して、３つの減圧弁２３、２つの連通口２５と逆止弁２６、４つの還流管３２ａが取付けられている点である。
ここで、各還流管３２ａは、それぞれが下端開口３１を有する２つの分岐配管部４７と、２つの分岐配管部４７の上端側を連結し上端開口３０を有する１つの集合配管部４８とを有し、各分岐配管部４７の上端側に還流管開閉弁３３及び空気弁３４が取付けられ、集合配管部４８にエアーリフト用ブロアー３５が取付けられている。これにより、２つの液溜室２１でエアーリフト用ブロアー３５を共有することができ、各分岐配管部４７に取付けられた還流管開閉弁３３の切替えによって、順次、１つの液溜室２１を選択して、液体１１を循環させることができる。このとき、エアーリフト用ブロアー３５は駆動したままでもよい。
【0025】
以上のように構成された液体循環発電装置１０Ａでは、使用開始時に、貯留槽１２、回収槽１６及び２つの還流手段１７Ａ、１７Ｂの各液溜室２１に液体１１が貯留され、貯留槽１２から液体１１が排出されて発電手段１５で発電が行われている間に、順次、選択される液溜室２１（ここでは、いずれか一方の液溜室２１）から貯留槽１２に液体１１が還流され、還流が終わった液溜室２１に、順次、回収槽１６から液体１１が移送される。
従って、図８に示すように、後から選択された液溜室２１（ここでは左側）から貯留槽１２への液体１１の還流（還流動作）と、先に還流が終わった他の液溜室２１（ここでは右側）への回収槽１６からの液体１１の移送（移送動作）が並行して行われ、これが順次、選択される液溜室２１で繰り返されることにより、継続的に液体を循環させて、安定的に発電を行うことができる。
ここで、各還流手段１７Ａ、１７Ｂの動作は、先に説明した還流手段１７の動作と同様であり、還流手段１７Ａの動作と還流手段１７Ｂの動作が時間をずらして繰り返し行われる（還流手段１７Ａで還流動作が行われている間に還流手段１７Ｂで移送動作が行われ、還流手段１７Ａで移送動作が行われている間に還流手段１７Ｂで還流動作が行われる）だけなので説明を省略する。
なお、還流管の構成、数及び配置等は、適宜、選択することができ、第１の実施の形態と同様の還流管を各液溜室に独立して設置してもよい。
従って、図８に示すように、後から選択された液溜室２１（ここでは左側）から貯留槽１２への液体１１の還流（還流動作）と、先に還流が終わった他の液溜室２１（ここでは右側）への回収槽１６からの液体１１の移送（移送動作）が並行して行われ、これが順次、選択される液溜室２１で繰り返されることにより、継続的に液体を循環させて、安定的に発電を行うことができる。
ここで、各還流手段１７Ａ、１７Ｂの動作は、先に説明した還流手段１７の動作と同様であり、還流手段１７Ａの動作と還流手段１７Ｂの動作が時間をずらして繰り返し行われる（還流手段１７Ａで還流動作が行われている間に還流手段１７Ｂで移送動作が行われ、還流手段１７Ａで移送動作が行われている間に還流手段１７Ｂで還流動作が行われる）だけなので説明を省略する。
なお、還流管の構成、数及び配置等は、適宜、選択することができ、第１の実施の形態と同様の還流管を各液溜室に独立して設置してもよい。
【0026】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
上記実施の形態においては、還流手段が１つ及び２つの場合について説明したが、還流手段は３つ以上でもよく、いずれかの還流手段で還流動作が行われている間に、他の還流手段で移送動作が行われることにより、その後の還流動作に備えることができ、液体を絶え間なく循環させて長時間にわたって継続的に発電を行うことができる。
また、液体循環発電装置の操作手順は、上記実施の形態に限定されるものではなく、各部の操作の順番は、適宜、入れ替わってもよい。例えば、発電手段の運転を開始するタイミング（排液路開閉弁を開くタイミング）は、エアーリフト用ブロアーを駆動する前でもよいし、連通管開閉弁及び還流管開閉弁を閉じるタイミングは同時でもいずれか一方が先でもよい。
なお、液体は、継続的に循環しながら、その落下エネルギーによって発電を行えるものであればよく、水（水道水、雨水又は河川、湖沼若しくは海の水）以外のオイル等のニュートン流体であってもよいし、液体に所定の固体が混合された非ニュートン流体であってもよい。また、必要に応じて、苔又は藻等の繁殖を防止するための薬剤（水質調整剤）が混入されてもよい。さらに、貯留槽にろ過装置を取付けたり、排液路にろ過フィルターを取付けたりしてもよい。
排液路開閉弁、流量調整弁及び連通管開閉弁には電磁弁が好適に用いられる。これらの弁、加圧手段及びエアーリフト用ブロアーを駆動するための電力は、深夜電力又は太陽光発電で発電された電力で賄うことが可能であり、これらの電力を予め蓄電池に蓄電してから使用することにより、時間帯及び天候に左右されることなく、安定して供給することができる。
上記実施の形態においては、還流手段が１つ及び２つの場合について説明したが、還流手段は３つ以上でもよく、いずれかの還流手段で還流動作が行われている間に、他の還流手段で移送動作が行われることにより、その後の還流動作に備えることができ、液体を絶え間なく循環させて長時間にわたって継続的に発電を行うことができる。
また、液体循環発電装置の操作手順は、上記実施の形態に限定されるものではなく、各部の操作の順番は、適宜、入れ替わってもよい。例えば、発電手段の運転を開始するタイミング（排液路開閉弁を開くタイミング）は、エアーリフト用ブロアーを駆動する前でもよいし、連通管開閉弁及び還流管開閉弁を閉じるタイミングは同時でもいずれか一方が先でもよい。
なお、液体は、継続的に循環しながら、その落下エネルギーによって発電を行えるものであればよく、水（水道水、雨水又は河川、湖沼若しくは海の水）以外のオイル等のニュートン流体であってもよいし、液体に所定の固体が混合された非ニュートン流体であってもよい。また、必要に応じて、苔又は藻等の繁殖を防止するための薬剤（水質調整剤）が混入されてもよい。さらに、貯留槽にろ過装置を取付けたり、排液路にろ過フィルターを取付けたりしてもよい。
排液路開閉弁、流量調整弁及び連通管開閉弁には電磁弁が好適に用いられる。これらの弁、加圧手段及びエアーリフト用ブロアーを駆動するための電力は、深夜電力又は太陽光発電で発電された電力で賄うことが可能であり、これらの電力を予め蓄電池に蓄電してから使用することにより、時間帯及び天候に左右されることなく、安定して供給することができる。
【符号の説明】
【0027】
１０、１０Ａ：液体循環発電装置、１１：液体、１２：貯留槽、１３：排液路、１４：排液路開閉弁、１５：発電手段、１６：回収槽、１７、１７Ａ、１７Ｂ：還流手段、１９：オーバーフロー管、２０：流量調整弁、２１：液溜室、２２：加圧手段、２３：減圧弁、２５：連通口、２６：逆止弁、２７：連通管、２８：連通管開閉弁、３０：上端開口、３１：下端開口、３２、３２ａ：還流管、３３：還流管開閉弁、３４：空気弁、３５：エアーリフト用ブロアー、３７：管体、３８：開口部、３９：弁体、４０：ガイド部、４２：閉塞部、４３：スライド軸、４４：フロート部、４５：液面計（水位センサー）、４６：圧力計、４７：分岐配管部、４８：集合配管部
【要約】
【課題】少ない消費電力で効率的に液体を循環させて安定した発電を継続できる液体循環発電装置を提供する。
【解決手段】液体循環発電装置１０は、液体１１が貯留される貯留槽１２と、上流端が貯留槽１２の下部に接続された排液路１３と、排液路１３に取付けられた排液路開閉弁１４と、排液路１３の下流端側に配置され貯留槽１２から排液路１３を通って排出される液体１１によって水車を回転させて発電する発電手段１５と、貯留槽１２から排出される液体１１を回収する回収槽１６と、回収槽１６の液体１１を液溜室２１に移送して貯留槽１２に還流させる還流手段１７とを有し、使用開始時に、貯留槽１２、回収槽１６及び液溜室２１に液体１１が貯留され、貯留槽１２から液体１１が排出されて発電手段１５で発電が行われている間に、液溜室２１から貯留槽１２への液体１１の還流と、回収槽１６から液溜室２１への液体１１の移送が交互に繰り返し行われる。
【選択図】図１
【解決手段】液体循環発電装置１０は、液体１１が貯留される貯留槽１２と、上流端が貯留槽１２の下部に接続された排液路１３と、排液路１３に取付けられた排液路開閉弁１４と、排液路１３の下流端側に配置され貯留槽１２から排液路１３を通って排出される液体１１によって水車を回転させて発電する発電手段１５と、貯留槽１２から排出される液体１１を回収する回収槽１６と、回収槽１６の液体１１を液溜室２１に移送して貯留槽１２に還流させる還流手段１７とを有し、使用開始時に、貯留槽１２、回収槽１６及び液溜室２１に液体１１が貯留され、貯留槽１２から液体１１が排出されて発電手段１５で発電が行われている間に、液溜室２１から貯留槽１２への液体１１の還流と、回収槽１６から液溜室２１への液体１１の移送が交互に繰り返し行われる。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】