JP2010275936A

JP2010275936A - 浮力を利用した動力システム

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Publication number: JP2010275936A
Application number: JP2009129627A
Authority: JP
Inventors: Hisao Omomo; 久夫大桃; Sadahito Omomo; 禎人大桃; Hiroaki Nishimoto; 宏章西本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-05-07
Filing date: 2009-05-07
Publication date: 2010-12-09

Abstract

【課題】自然界にあるエネルギーの中に浮力がある。この浮力現象を動力システムとして技術開発し動力源に利用する。
【解決手段】海、湖、沼、川、池などの一定の水深を得られる水中において、気体を内蔵した容器（エアーバック）にかかる浮力を利用し、動力を得る装置である。
水中の底部と水面上に滑車をもうけてワイヤーで連結する。水中でワイヤーに結び付けられたエアーバックに気体を封入すると浮力が生ずる。ワイヤーに複数のエアーバックを連結すると浮上によりワイヤーは牽引力が生じて来る。
水底でエアーバックに圧縮空気を填充し続ければこのワイヤーに連結した滑車は回転する。エアーバックは水中で浮力を持って浮上し、水面上に出てしぼみ、反転して水中に入り抵抗を少なくして下部滑車に移動して行く。このシステムで浮力動力を得る装置である。
【選択図】図１

Description

発明の用途

浮力で得られた回転動力を歯車、プーリー、チェーン、油圧システムなどのような動力変換システムを介して発電機、ポンプ、コンプレッサーなどのような多様な機械の動力源として利用できる。

本発明は浮力を利用した動力システムで水中のエアーバックの浮力現象で動力を発生させる装置に関する。

水力火力風力などの電力発生技術、特に水力発電の建設技術、海岸線の原油採取設備の技術などがある。

浮力発電装置発明者宇野勝利公開番号２００２ー５４５５０（Ｐ２００２ー５４５５０Ａ）公開日平成１４年２月２０（２００２．２．２０）出願番号特願２０００ー３０１２６０（Ｐ２０００￥３０１２６０）

水力火力原子力風力太陽光などの電力発生技術は既に開発され実用に供されているが、自然エネルギーの開発として水（液体）の中の浮力を利用した動力システムの技術は開発はされていない。
本発明は従来の動力開発技術に無かった浮力を利用した動力システムの開発である。火力、原子力よりも環境に優しく、設備が簡易であり原材料は無限にある。水力、風力、太陽光に比較して天候の影響が少なく地形的な制約も少ない。クリーンエネルギーの開発を目的とする。

システムの概要
（図−１、２）水面上と水底に滑車を設置して回転帯で連結する、この回転帯に数個のエアーバックを連結する、水（液体）の中でエアーバックに空気を膨らませると浮上してくる。
エアーバックの浮上によって牽引される回転帯により水面上の滑車は動力をもって回転する。回転運動を動力変換システムを介して発電機をはじめ各種動力機械に連動すれば所定の仕事量を得ることが出来る。

以下（図−１、２）複数のエアーバックを回転帯に間隔を開けて連結し、水底でエアーバックにエアーを填充し続ければ回転帯は回転し続け長時間連続的に運転出来る。

（図−１−▲２▼、２−▲２▼）エアーバックは気密で水密性に優れ丈夫で、しかも強靱で柔軟な材質の繊維質の素材で製作する。水底で圧縮空気を封入する時は容積を大きく膨らませて浮力を持ち、水深の水圧によって容積を変動させて浮上する。水面上の空中に出て圧縮空気は全部抜ける。反転して下降に移り水中に入り、抵抗を少なくして下部滑車に移動して行く。
水底でエアーバックに圧縮空気を填充する装置は、水底にエアータンクを設置して、このタンクに水面上のコンプレッサーから圧縮空気を送り込み充満させて置く。
エアータンクからはエアーホースで接続されているノズルの付いた連動式の填充装置を取り付けて置く。水底から移動してきた空のエアーバックの移動に合わせた速度でエアーホースとノズルの作動により、エアーバックの下部の開口部から圧縮空気の填充をする。一つのエアーバックの填充時間は数秒間である。ノズルの作動は数秒間隔でエアーバックの填充時間に連動した装置とする。
水中で浮上して行くエアーバックは水圧とエアーバックの容積により、水深の位置による浮力が増減する。水深を有効に利用するために可能な限り回転帯にエアーバックを間隔を開けて取り付けるので、エアーバックの間隔幅については設計しなければならない。

エアータンク（図−１−▲３▼、２−▲３▼）エアータンクはコンプレッサーの稼働を効率的にするためエアーバックに填充する圧縮空気を一時的に貯蔵する装置である。
この浮力の動力システムが需要時間に供給出来る圧縮空気量が貯蔵出来る容量で、水底の滑車の位置よりも下部で高い水圧のかかる位置に設置した方が有利である。
規模の大きい浮力動力システムのエアータンクは水底に鉄筋コンクリートで洞窟を設置したほうが有利である。このコンクリート洞窟は圧縮空気の漏れが起きないような気密性が要求されるので、水密で水圧のかかる位置と構造となる。なお、圧縮空気を送り込む時に水が出て行き、圧縮空気が出て行く時は水が入ってくる構造の通水用の開口部を設置する。
規模の小さい浮力動力システムのエアータンクは、エアータンクを土中に埋め込むなどとして、水圧と水密の条件を充たし高圧の圧縮空気を貯蔵出来る構造とする。

（図−１−▲４▼、２−▲４▼）回転帯は上部滑車と水底の下部滑車を連結して、エアーバックを間隔もって連結して浮力で回転するものである。浮力を上部滑車に伝達する装置であるから、エアーバックの浮力を確実に捕らえて上部滑車に伝達する構造。水底部でエアーバック圧縮空気を填充しやすい構造、空になったエヤーバックを下降させてエアー填充装置の位置まで移動させるなどの機能をもつものである。
回転帯の延長は装置全体を固定する架台に合わせたスパンとなる。
規模の大きい水深の深い設備では上部滑車と下部の設備の間隔が大きくなり、往復するので長スパンとなるため均一材質で堅牢で軽量などの条件を供えた構造の設備とする。
この大きい水深の深い長大スパンの設備では回転帯のぶれ止めの装置として、幅員を一定にしたレールが必要となってくる。

（図−１−▲５▼、２−▲５▼）上部と下部などの滑車は、回転帯の浮力を動力として取り出して動力変換システムに伝達する為の滑車である。
上部滑車は回転帯から浮力を動力変換システムに伝達する装置である。回転速度はエアーバック浮上する速度となるので回転速度が、即、発電機などの動力機械の稼働する回転速度とはならない。この速度に整合させるために歯車軸の同一軸から動力変換システムに伝達する装置を設置する。
下部滑車は回転帯を水面上のエアーバックの浮上方向に反転させて、しかも、水中エアーバックに所定の圧縮空気を填充する位置に設置するのであるから、正確に上部滑車の回転位置に整合して、スパンの変動を生じないで水底において垂直方向に固定された設備となる。

（図−１−▲６▼、２−▲６▼）エアー填充装置はエアーバックに所定の圧縮空気を填充する装置として、回転帯を横の水平方向に回転させて、水中エアーバックの移動とエアーノズルの連動を整合させて、エアーバックの開口部へ圧縮空気を填充する。このために底部にある下部滑車から所定の間隔を持った位置に滑車を設けてエアー填充装置を設置する。

（図−１−▲７▼、２−▲７▼）コンプレッサーは水底部に設置したエアータンクに圧縮空気を送り出す設備である。規模の大きい浮力動力では、高水位で高圧の地下タンクに圧縮空気を填充して行くのであるから吐出空気量が大きく、吐出圧力の備わって長時間運転の可能なコンプレッサーを設置しなければならない。
コンプレッサーの所要電力は、夜間などの需要の無い時間帯の自家電力や深夜電力を使って運転することになる。
規模を大きくした場合のエアータンクは浮力動力の効率を高めるために一箇所に大容量のタンク設備となるので高性能のコンプレッサーを並列して稼働させることになる。
規模の小さい浮力動力では、所要圧縮空気量とコンプレッサーの稼働時間を勘案した規模の設備を設置すると良い。コンプレッサーは機械メーカーの製作した市販の設備を利用することが出来る。

動力変換システム（図−１−▲８▼、２−▲８▼）については、回転帯が回転させる上部滑車の回転力を発電機などの機械に連動する為には、上部滑車の同軸に連動する動力変換システムが必要である。
歯車、プーリー、チェーン、油圧システムなどのような動力変換システムを介して発電機、ポンプ、コンプレッサーなどのような多様な機械に回転速度、圧力、回転数、回転力や機構などを整合させて伝達するシステムである。

架台（図−１−▲９▼）小規模出力の浮力動力の場合は、「浮力を利用した動力システム」を稼働できる水深を取り、その下に数立法メートルのエアータンクを設置する。エアータンク部分は高いレベルの圧縮空気を貯蔵するので、鋼板製など高圧に耐えられる材質で製作する。コンプレッサーからの圧縮空気はエアータンクの上部から貯まって行くので、下部からは圧力のかかった水が押し出されて水の中でバランスする構造とする。浮力装置全体が固定できる架台を設置する。（図−２−▲９▼）水深の深い設備では架台は長大パンの回転帯のレールを固定する装置となる。

（図−２）
本発明のシステムの自家用設備で発生した動力でコンプレッサーの運転して圧縮空気を作ることが出来る。自然エネルギーによる動力の発生装置である。
本発明のシステムはエネルギー源が浮力システムであるために水力、火力、原子力のよな複雑な機械設備やダムやトンネルなどの長大な設備が少ないので運転制御、保守管理をしやすく、社会的制約も少ない運用が出来る。
規模の大きい浮力動力システムは数個並列で建設すれば設備費が比較的にかからないで建設出来る。
また条件さい整えれば、海岸、湖沼の周辺、河川の周辺などが候補地点となる。これらの地点は、水力発電所のダム地点のように集水流域として限られた地形の中でしか建設できないのに比べて、用地の確保が小さくて良いので、多くの地点を候補地とすることが出来る。原材料は無限である。
また、原子力や火力発電の地点のような海岸線で大規模の用地の確保の必要性も少ないので建設地点が得られやすい。本発明はエネルギーが浮力であるので火力のようなＣＯ２の問題、原子力のような核の問題など、社会的に議論の多いことに係わりが少なくて建設が出来る。
小規模の浮力動力装置は一般家庭でも池や水槽敷地の確保出来て、所定の水量が確保出来れば何処でも設置することが出来る。建設費は大量生産が出来る情勢になれば安価で設置できる。

本発明の「浮力を利用した動力システム」を示す概念図規模の大きい本発明の概念図

発明を実施するための形体

［課題を解決するための手段］と同じ

原子力、風力、太陽熱などのエネルギーは発電システムを経ないと利用することが出来ないエネルギーである。本発明の浮力動力は回転力を発電機、ポンプ、コンプレッサーや油圧機構に直接伝達して利用出来るエネルギーシステムである。
電力の発生装置として有効性の高い自然エネルギーの動力発生システムで利用価値が大きい。