JP2000130311A - 浮力を利用したエネルギー発生方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水中深く沈めた浮力体に空気を送入すること
によって生じる浮力を利用して発電エネルギーを回収す
る方法と装置を提案するものである。 【解決手段】 水面下深くまで垂下した上下方向に回動
自在の無端ベルト外面全周にわたって多数の浮力体を取
付け、該ベルトの下方端で各浮力体に空気を送入して浮
力を発生させ、上方端で順次該浮力体内の空気を排出さ
せるようにして、上記無端ベルトを連続回動させること
により、該ベルト支持軸の回転エネルギーを回収するこ
とを特徴とする浮力を利用したエネルギー発生方法と装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、浮力を利用したエ
ネルギー発生方法と装置に関するもので、詳しくは水中
深く浸漬した縦長の無端ベルトに多数の浮力体を取付
け、この浮力体に空気を送入することによって生じる浮
力を利用して上記無端ベルトを回動させることによりエ
ネルギーを発生させるようにした装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】最近、火力や原子力による発電だけでは
なく、クリーンなエネルギーを使用して発電する方法が
種々提案・模索されており、例えば風力発電や地熱発電
等が実用化されているが、浮力を利用した発電は未だ提
案されていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、水中深く沈
めた浮力体に空気を送入することによって生じる浮力を
利用して発電エネルギーを回収しようとするものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、水面下の相当
深くまで垂下するように浸漬した上下方向に回動自在の
無端ベルトに浮力体を多数取付け、下方でこの浮力体に
空気を送入して浮力を発生させ、上方まで来たら順次こ
の浮力体の空気を排出させるようにして無端ベルトを回
動させることにより、該ベルトの支持軸の回転エネルギ
ーを取出すようにしたものである。

【０００５】即ち、本発明は、第１に水面下深くまで垂
下した上下方向に回動自在の無端ベルト外面全周にわた
って多数の浮力体を取付け、該ベルトの下方端で各浮力
体に空気を送入して浮力を発生させ、上方端で順次該浮
力体内の空気を排出させるようにして、上記無端ベルト
を連続回動させることにより、該ベルト支持軸の回転エ
ネルギーを回収することを特徴とする浮力体を利用した
エネルギー発生方法に関するものである。

【０００６】本発明は、第２に浮体施設の底板下面に垂
設した上下に長尺な支持板の上下両端部にそれぞれ気密
に構成されたドラムを軸支し、該上下ドラム間には上下
方向に回動自在の無端ベルトを噛合懸架し、下側ドラム
内には常に空気を圧送し、上側ドラム内は常に空気が抜
き出されて負圧となるように構成され、上記無端ベルト
の外面全周には等間隔に弾力性のある風船状の浮力体が
多数取付けられ、各浮力体の送気口には上記ベルト外面
に突出し該ベルト内面に端口を開口した支持管が挿入固
定され、該支持管内には上記浮力体側から該支持管端口
を閉塞するよう賦勢された弁球が挿入され、上記下側ド
ラムの外周面には上記ベルトの浮力体の取付位置に対応
してその取付間隔と同一間隔で上記支持管に連通可能な
通孔が開孔され、該通孔には下側ドラム内側から閉塞す
るように賦勢された弁板が設けられ、上記支持管端口の
縁部には上記ドラムの通孔と合致したときに該弁板を押
圧可能な突子が突設され、また上側ドラム外周にもベル
トの浮力体取付位置に対応して通孔と該通孔を閉塞方向
に賦勢された弁板を備え、かつ該通孔中心部には上記浮
力体の支持管内の弁球を押圧可能な突起が突設され、上
記無端ベルトの一定方向への連続回動による上下両ドラ
ムの回転エネルギーを電気的エネルギーに変換する装置
を備えてなることを特徴とする浮力を利用したエネルギ
ー発生装置に関するものである。

【０００７】さらに本発明は、第３に浮体施設の底板下
面に垂設した上下に長尺な支持板の上下両端部にそれぞ
れドラムを軸支し、該上下ドラム間には上下方向に回動
自在の無端ベルトを噛合懸架し、下側ドラムは気密に構
成されて常に空気が圧送されてなり、上記無端ベルトの
外周全面に等間隔に多数突設した支持管の先端部にはバ
ケット型の浮力体がそれぞれベルト上昇側において椀を
伏せるような向きにして取付けられ、上記下側ドラムの
外周面には上記ベルトの浮力体の取付位置に対応してそ
の取付間隔と同一間隔で上記支持管に連通可能な通孔が
開孔され、該通孔には下側ドラム内側から閉塞するよう
に賦勢された弁板が設けられ、上記支持管端口の縁部に
は上記通孔と合致したときに該弁板を押圧可能な突子が
突設され、上記無端ベルトの一定方向への連続回動によ
る上下両ドラムの回転エネルギーを電気的エネルギーに
変換する装置を備えてなることを特徴とする浮力を利用
したエネルギー発生装置に関するものである。以下、本
発明の実施形態を図により説明する。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１〜５は本発明の一実施例を示
すもので、１は人工浮島，ポンツーン等の浮体施設の底
板で、該底板１の下面に垂設した上下に長い支持板２の
上下両端部にはドラム３，４が軸支され、該上下ドラム
３，４間には上下方向に回動自在の無端ベルト５が噛合
するように懸架されている。上記下側ドラム４の位置
（従って支持板２長さ）は水面下数十ｍ、場合によって
は数百ｍに達する。上下ドラム３，４はそれぞれ気密に
構成され、下側ドラム４内には浮体施設のポンプ６から
送気管７を介して常に空気が圧送されている。なお、無
端ベルト５と上下ドラム３，４には図１及び３に示すよ
うにそれぞれその接触面両側縁部に一様に歯を形成して
互いに噛合させることによりスリップしないようにして
ある。

【０００９】８は無端ベルト５の外面全周にわたって等
間隔に一列あるいは複数列に取付けたゴム，軟質樹脂等
の水圧の変化による膨張に対応する弾力性のある材質か
らなる風船状の浮力体で、各浮力体８の送気口８ａには
無端ベルト５の外面に突出し該ベルト５内面に端口９ａ
を開口する短尺な支持管９が挿入固定されており、該支
持管９内には圧縮コイルスプリング１０に押圧されて該
支持管端口９ａを閉塞するように賦勢された弁球１１が
挿入され、浮力体８に入った空気は弁球１１を外側から
押さない限り抜け出ないようになっている。

【００１０】１２は上記支持管９の端口９ａの縁部に突
設された突子で、無端ベルト５内面より内方へ向って少
しく突出するようにし、該ベルト５と下側ドラム４との
接触により下側ドラム４（及び上側ドラム３）に設けた
後記する弁板１４を該ドラム４内方へ向けて押圧するこ
とができるように構成されている。

【００１１】下側ドラム４の外周面にはこれと噛合する
無端ベルト５の浮力体８の取付位置に該浮力体８の取付
間隔と同一間隔で上記支持管９の外径と同一径の通孔１
３が開孔され、該通孔１３にはそのドラム４内面側縁部
に一端を枢支されて圧縮コイルスプリング１５により該
通孔１３を内側から閉塞するように賦勢された断面略凸
形の弁板１４が設けられ、該弁板１４の中央膨出部１４
ａは通孔１３内に突入してその先端はドラム４外面とほ
ぼ面一となっており、通孔１３が浮力体８を取付けた支
持管９と合致したときに該支持管９の端口９ａに突設し
た上記突子１２が弁板１４を内方へ押返して下側ドラム
４内に圧送される空気を該通孔１３から排出し、その空
圧で支持管９内の弁球１１をスプリング１０に抗して押
し戻すことにより風船状の浮力体８内に空気を入れて該
浮力体８を膨らませるようになっている。１６は弁板１
４を通孔１３の閉塞方向に押圧する上記スプリング１５
の支持枠である。なお、弁板１４は下側ドラム４内から
の空圧がかかっているので、スプリング１５は必ずしも
必要なものではない。

【００１２】しかして、空気が抜き出されて無端ベルト
５と共に下方へ移動して来た風船状の浮力体８には該ベ
ルト５と下側ドラム４との噛合により前記の如く浮力体
８の支持管９とドラム４外周面の通孔１３とが合致して
該ドラム４内に圧送された空気が吹込まれながら該ドラ
ム４と共に回動して行く。

【００１３】そして、ベルト５が下側ドラム４から離脱
すると、ドラム４の弁板１４を押返していた支持管９の
突子１２は該弁板１４から離れ、これによりドラム４の
通孔１３は再びスプリング１５の押圧力及びドラム４内
の空圧により弁板１４によって閉塞され、一方空気が吹
き込まれた浮力体８もその空圧及び支持管９内のスプリ
ング１０の押圧力により該支持管端口９ａが弁球１１に
よって閉塞されて浮力体８内の空気の抜け出しが制止さ
れる。

【００１４】このようにして下側ドラム４と噛合する無
端ベルト５の下方端で順次風船状の各浮力体８内に空気
が吹込まれて行くと、その各浮力体８内には浮力が付与
され、これを支持する無端ベルト５を強制的に回動させ
る（図１において左回り方向へ）こととなり、該ベルト
５と噛合する上下ドラム３，４に回転力を与えるのであ
る。

【００１５】そして、空気が吹込まれて順次浮上して来
た風船状の浮力体８は無端ベルト５と上側ドラム３との
噛合により図５に示す如く次のようにして順次空気が抜
き出される。

【００１６】上側ドラム３内は浮体施設の前記ポンプ６
の下側ドラム４内への空気圧送に伴なう空気吸引力によ
り吸気管１７を介して常に空気が抜き出されている。上
側ドラム３外周にも下側ドラム４と同様に無端ベルト５
への浮力体８取付間隔と同一ピッチで通孔１３が開孔さ
れていて、圧縮コイルスプリング１５により該通孔１３
の閉塞方向に賦勢された断面凸形の弁板１４が設けられ
ている。

【００１７】ただし、下側ドラム４とは異なり、上側ド
ラム３の各通孔１３にはその中心部から外方へ向って短
尺な突起１８が突設されている、該突起１８は例えば通
孔１３内の外側に寄せて差渡し固定された棒状の支持部
材１９に固定され、該ドラム３と無端ベルトとの噛合に
より、浮力体８の支持管９が該通孔１３と合致したとき
に該突起１８が支持管９内の弁球１１をスプリング１０
に抗して押返し、上側ドラム３内の弁板１４が開けば、
浮力体８内は上側ドラム３内と連通するようになってい
る。

【００１８】しかして、前記の如くして空気が吹込まれ
た浮力体８が無端ベルト５の回動と共に順次浮上して上
側ドラム３位置に到達すると、上記のように該ドラム３
の通孔１３と浮力体支持管９とが合致して、支持管端口
９ａにある突子１２が通孔１３を閉塞している弁板１４
をスプリング１５に抗して押返し、同時に該通孔１３中
心から突出する突起１８が支持管端口９ａを閉塞する弁
球１１をスプリング１０に抗して押返すことによって浮
力体８内を上側ドラム３内と連通させ、これにより浮力
体８の空気は空気が吸引されて常に負圧にされている上
側ドラム３内に向って吸引され、無端ベルト５が上側ド
ラム３外周を噛合回動している間に浮力体８は順次その
空気が抜かれてしぼんで行き、上側ドラム３位置から離
れると、再び下側ドラム４へ向って無端ベルト５の回動
と共に降下して行くのである。

【００１９】浮力体８の大きさやその数，材質あるいは
無端ベルト５の材質や長さ等にもよるが、空気が吹込ま
れて浮上する多数の浮力体８の浮力により、これに牽引
されて一定方向へ連続的に回動する無端ベルト５の回転
速度は相当速いものとなる。そこで、該ベルト５と噛合
する上下ドラム３，４の回転はその回転軸を介してその
側方にそれぞれ設けられた発電機２０，２０を駆動して
電気エネルギーに変換し、浮体施設１の蓄電機２１に蓄
電され、その一部は前記ポンプ６の駆動に使用される
（図２参照）。

【００２０】図６は、本発明の他の実施例を示すもの
で、風船式の前記した浮力体８に代り、バケット型（椀
型）の浮力体２２を無端ベルト５の外周に等間隔に多数
突設した支持管９先端部に同じ向きに取付け、かつ該浮
力体２２はベルト５の上昇側において椀を伏せるような
向き（従って下降側では椀が上向きとなる）とする。

【００２１】そして、下側ドラム４内には前記したもの
と同様に常に水圧の変化による空気の膨張を考慮したロ
スのない量の空気が圧送され、その外周の通孔１３には
スプリング１５により閉塞方向に賦勢された弁板１４が
取付けられ、無端ベルト５が下側ドラム４外周と噛合し
て支持管９が通孔１３と合致すると、支持管端口９ａに
突設された突子１２が弁板１４を押戻し、下側ドラム４
内の空気は通孔１３から支持管９へ向けて放出される。

【００２２】これにより、バケット型浮力体２２が順次
下側ドラム４外周の上昇側に転ずると、椀を伏せる向き
となるので、浮力体２２内の水を押出して支持管９から
放出される空気を受け止めることとなり、該浮力体２２
は該ドラム４位置から離脱すると椀を伏せた状態のまま
その内側の空気の浮力によって浮上し、無端ベルト５を
強制的に回動させ、下側ドラム４を回転させる。

【００２３】このバケット型浮力体２２はその浮上によ
って上側ドラム３位置に到達した場合、該浮力体２２内
の空気を抜き出すために前記したような空気吸引機構は
不要であり、上側ドラム３外周で該浮力体２２が椀が上
向きとなるようにその向きが変換するだけで該浮力体２
２内の空気は自然に排出される。従って、上側ドラム３
は単に無端ベルト５と噛合するだけで、前記したような
特別な機構は有しない。

【００２４】このようにして、下側ドラム４位置で各バ
ケット型浮力体２２内に順次空気を供給するだけで、無
端ベルト５を回動させ、これと噛合する上下両ドラム
３，４を回転駆動し、前記と同様に電気的エネルギーを
回収することができるのである。

【００２５】

【発明の効果】本発明は以上のように構成され、多数の
浮力体の浮力によって発電エネルギーを発生させること
ができ、陸から相当離れた浮体施設の動力を天候に左右
されることなく生産することが可能となり、定常稼働時
は自己完結による電力の需給が行われ、エネルギー源と
して石油や原子力を使用しないので環境汚染の心配もな
い。

【００２６】また、浮力体の回動によって海水の攪拌効
果や湧昇流の発生効果も期待できるので、海水交換も可
能となる等、種々の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る浮力を利用したエネルギー発生装
置全体の側面説明図である。

【図２】本発明に係る浮力を利用したエネルギー発生装
置全体の正面説明図である。

【図３】浮力体を取付けた無端ベルトと下側ドラムとの
噛合状態を示す斜視図である。

【図４】浮力体と下側ドラムとの関係を示す拡大断面図
である。

【図５】浮力体と上側ドラムとの関係を示す拡大断面図
である。

【図６】本発明の他の実施例を示すもので、浮力体と下
側ドラムとの関係を示す拡大断面図である。

【符号の説明】

１−浮体施設の底板 ２−支持板 ３−上側ドラム ４−下側ドラム ５−無端ベルト ６−ポンプ ７−送気管 ８−風船状の浮力体 ９−支持管 １０−圧縮コイルスプリング １１−弁球 １２−突子 １３−通孔 １４−弁板 １５−圧縮コイルスプリング １６−支持枠 １７−吸気管 １８−突起 １９−支持部材 ２０−発電機 ２１−蓄電機 ２２−バケット型（椀型）浮力体 ２３−ローラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水面下深くまで垂下した上下方向に回動
   自在の無端ベルト外面全周にわたって多数の浮力体を取
   付け、該ベルトの下方端で各浮力体に空気を送入して浮
   力を発生させ、上方端で順次該浮力体内の空気を排出さ
   せるようにして、上記無端ベルトを連続回動させること
   により、該ベルト支持軸の回転エネルギーを回収するこ
   とを特徴とする浮力体を利用したエネルギー発生方法。
2. 【請求項２】 浮体施設の底板下面に垂設した上下に長
   尺な支持板の上下両端部にそれぞれ気密に構成されたド
   ラムを軸支し、該上下ドラム間には上下方向に回動自在
   の無端ベルトを噛合懸架し、下側ドラム内には常に空気
   を圧送し、上側ドラム内は常に空気が抜き出されて負圧
   となるように構成され、上記無端ベルトの外面全周には
   等間隔に水圧の変化による膨張に対応する弾力性のある
   風船状の浮力体が多数取付けられ、各浮力体の送気口に
   は上記ベルト外面に突出し該ベルト内面に端口を開口し
   た支持管が挿入固定され、該支持管内には上記浮力体側
   から該支持管端口を閉塞するよう賦勢された弁球が挿入
   され、上記下側ドラムの外周面には上記ベルトの浮力体
   の取付位置に対応してその取付間隔と同一間隔で上記支
   持管に連通可能な通孔が開孔され、該通孔には下側ドラ
   ム内側から閉塞するように賦勢された弁板が設けられ、
   上記支持管端口の縁部には上記ドラムの通孔と合致した
   ときに該弁板を押圧可能な突子が突設され、また上側ド
   ラム外周にもベルトの浮力体取付位置に対応して通孔と
   該通孔を閉塞方向に賦勢された弁板を備え、かつ該通孔
   中心部には上記浮力体の支持管内の弁球を押圧可能な突
   起が突設され、上記無端ベルトの一定方向への連続回動
   による上下両ドラムの回転エネルギーを電気的エネルギ
   ーに変換する装置を備えてなることを特徴とする浮力を
   利用したエネルギー発生装置。
3. 【請求項３】 浮体施設の底板下面に垂設した上下に長
   尺な支持板の上下両端部にそれぞれドラムを軸支し、該
   上下ドラム間には上下方向に回動自在の無端ベルトを噛
   合懸架し、下側ドラムは気密に構成されて常に空気が圧
   送されてなり、上記無端ベルトの外周全面に等間隔に多
   数突設した支持管の先端部にはバケット型の浮力体がそ
   れぞれベルト上昇側において椀を伏せるような向きにし
   て取付けられ、上記下側ドラムの外周面には上記ベルト
   の浮力体の取付位置に対応してその取付間隔と同一間隔
   で上記支持管に連通可能な通孔が開孔され、該通孔には
   下側ドラム内側から閉塞するように賦勢された弁板が設
   けられ、上記支持管端口の縁部には上記通孔と合致した
   ときに該弁板を押圧可能な突子が突設され、上記無端ベ
   ルトの一定方向への連続回動による上下両ドラムの回転
   エネルギーを電気的エネルギーに変換する装置を備えて
   なることを特徴とする浮力を利用したエネルギー発生装
   置。