JP2011001946A - 浮力を利用した動力システム - Google Patents

Abstract

【課題】自然界の中にあるエネルギーとして浮力がある。この浮力現象を動力システムとして技術開発して動力源として利用する。
【解決手段】水深のある水中に回転羽根車を内蔵した管筒を傾斜角度を付けて設置し。水上部に滑車を設置する。水中の回転羽根車と同軸の滑車を水上の滑車とをチェーンで連結する。管筒の底部で圧縮空気を吐出すると圧縮空気は垂直に浮上しようとするが、管筒の壁面があるために壁面に沿って水圧の影響を受けながら容積を増して浮上してゆく。浮上してくる圧縮空気を羽根車の開放した羽根で捕捉すると回転羽根車は浮力動力を得て回転する。この回転力をチェーンで上部の滑車に連動して動力を得ることを特長する浮力を利用した動力システムである。
【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 浮力の利用を特長した動力システムである。

本発明は水深のある水中で、傾斜した管洞の底から圧縮空気を吐出すると、浮上してくる空気流の浮力現象を、回転する羽根車で捕捉して動力を発生させる装置である。
浮力を利用することを特長とした動力システムである。

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 ２００２−５４５５０（Ｐ２００２−５４５５０Ａ） 公開日 平成１４年２月２０（２００２，２，２０） 出願番号 特願 ２０００−３０１２６０（Ｐ２０００￥３０１２６０）

発明が解決しようとしている課題

水力、火力、原子力、風力、太陽光などの電力発生技術はすでに開発されて実用化されているが、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実用化されていない。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。水力のように長い年月を要する水文調査など資料の収集も必要が無い。クリーンエネルギーの開発を目的とした、浮力を利用した動力システムの開発である。

課題を解決するための手段

システムの概要 ［ 図−１ ］概念図参照
管筒の中に回転式の羽根車を数個連結して水上部分となる位置に滑車を設ける。一連のものをチェーンやベルトなどによりの羽根車の回転体を連結する。この装置を付けた管筒を水深のある水中に傾斜角度を設けて設置する。
管筒の底の部分から圧縮空気を吐出すると空気流となって管筒の上半分以上の部分を浮上して行く、この浮上してゆく空気流を羽根車で捕捉すると羽根車は浮力によって回転する。
連結してあるチェーンが回転して水上の滑車を回転させる。水面上の滑車は浮力により動力を得ることが出来る。
また圧縮空気を水底のエアータンクに貯蔵しておけば、エネルギー源である圧縮空気をより効率的に長時間運用することが出来る。このシステムは浮力を動力とし利用する特長を持っている動力システムである。

管筒は回転する羽根車の羽根型に合わせた楕円形のような形状にすれば浮上してくる空気流を効果的に捕捉することが出来る。

羽根車は管筒の上半分位の部分を浮上してくる空気流を捕捉するために、捕捉するときは管筒上半分をより大きく羽根を広げて回転し、空気流が捕捉できなくなった位置に来た時は羽根をすぼめて水の抵抗を小さくして回転する。
羽根車の回転を動力として連結するチェーンに伝達するために羽根車の同軸の管筒の外側に滑車を設けておく。管筒の大きさと羽根車の設置間隔は動力システムの規模により設計する。

管筒の布設は、管内を浮上してくる空気流は吐出口から垂直に立ち上り、管筒の上半分以上の所を水深の位置による水圧の影響で容積を増大させながら浮上してゆくので、管筒を設置する傾斜角度は空気流の浮上速度と羽根車の捕捉量を考慮して設計する。
管筒の布設場所は水深のとれる湖水や海岸でなくても、管筒の中に入る水量が確保で出来ればどこにでも設置できる。この場合、傾斜を持って必要な水量を貯蔵する管筒は堅固なもので水漏れの起きない構造でなければならない。

エアータンクはコンプレッサーの稼働を効率的に運用するために設置するのである。
この浮力による動力システムが稼働する需要時間に供給出来る容量を持ち、圧縮空気の漏れが起きないように気密姓が要求されるので水密で水圧のかかる位置の構造となる。
なお、圧縮空気が入るときはタンクの水が出てゆき、圧縮空気が出て少なくなっ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しなければならない。

管筒底部でノズルから圧縮空気が吐出する、圧縮空気は空気流となって回転してくる羽根車の羽根が開く方向で管洞上部を浮上する。この開く羽根の対向線上の羽根はリード線の作動で、物理的にしぼみ水圧の抵抗を少なくして回転する構造である。

水上の上部滑車は管筒の羽根車群と連結するチエーンなどの回転体から浮力動力を伝達されるのである。この上部滑車から直接伝達するには動力機械の回転数や伝達力を整合させる必要がある。このため上部滑車と連動する歯車、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数、圧力、回転力や機構などを整合させる動力変換システムを設ける。

発明の効果

本発明のシステムは自家用設備で発生した動力でコンプレッサーを運転して、圧縮空気を作り自家用設備のエネルギー源とすることが出来る。

本発明のシステムはエネルギー源が浮力の動力を特長としているので、水力、火力、原子力のような複雑な機械設備やダムやトンネルなどのような長大な設備を必要としないので運転制御やトータル的な保守管理もしやすい運用が出来る。

本発明のシステムはエネルギーが浮力であるので、純国産の自然界のエネルギーである。ガス、石油、石炭のようなＣＯ_２ 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関わりが少ない。水力のような長年月の水文調査資料の必要がない。
原子力、火力のような大量の冷却水を必要とするためや、燃料を揚陸するために海岸近くに広大な敷地を確保して建設するとか、 水力発電のダム地点のような広大な集水域として限られた地形の中でしか建設できないものに比べて建設運用の制約が少なく、用地の確保も少なくて良い、候補地の選択がしやすいので、相対的に建設費用がかからない、コンパクトなエネルギー源である。

太陽光発電や風力発電のような天候や日照時間に制約されることもない。動力源となる圧縮空気を管筒の底部から吐出しつづければ、長時間連続的な運転が可能である。

本発明のシステムとなっている管筒、回転羽根車、滑車、チェーン、コンプレッサー、発電機などの主要の機構や機械は、発生動力の規模に合わせたサイズで工場生産が可能である。将来的にはコスト削減と建設工期の短縮が期待出来る。

本発明のシステムは設置する場所が管筒を傾斜を付けて設置して、管筒内に必要とする水量が確保出来る地点であれば、どこにでも設置できるなどの利点から、将来は個人住宅ゃ町工場での自家用発電の普及の主流となる事も期待できる。など発明の効果が大きい「浮力を利用した動力システム」である。

概念図 「浮力を利用した動力システム」 コンプレッサー▲１３▼による圧縮空気の製造、エアーパイプ▲１４▼ による送り込み、エアータンク▲８▼内の貯蔵、圧縮空気吐出の操作の装置▲１５▼、圧縮空気を吐出するノズル▲９▼、吐出浮上してゆく空気流、捕捉する羽根車▲５▼、羽根車を開放窄みをするリード線▲１０▼、羽根車と同軸の歯車▲６▼、歯車を連結して上部滑車に回転力を連結しているチェーン▲７▼、空気流を浮上させて複数の羽根車を組み込み 回転力を生産する、傾斜角度を付けた管洞▲１▼▲２▼▲３▼▲４▼、チェーンで回転する上部滑車と動力変換システム▲１１▼、発電機▲１２▼ 電力を生産する。 空気流の浮上と羽根車の回転 羽根車は空気流の強く当たる管洞の上部の壁面で、最も浮力を強く受けるので大きく開き。対向する管洞底部では、水圧の抵抗を少なくするために窄めて回転する。 羽根の開放と窄め 羽根の先端にハッチ部分が付きここにリード線を付ける。ハッチの重さと圧縮空気の吐出強さで羽根は開放する。又空気流が当たらなくなった位置でハッチの重さで羽根は窄む形となる。

発明実施の形態

本発明の実施の形態について概念図を参照して説明すると、管筒断面のような楕円形の管筒の中に上部が開くときは下部がしぼむ構造の羽根を数個組み合わせた羽根車を設置して、同軸の管筒の外に動力伝達用の滑車を設置する。

この羽根車を圧縮空気を捕捉しやすい間隔で数個連結する。管筒の外側の滑車をチェーンなどで連結して水面上となる位置に上部滑車を設置する。

今回はこ管筒をほぼ４５度の傾斜を付けた形で水深のある水中に設置する。管筒の下には圧縮空気 貯蔵できるエアータンクを設置する。

陸上のコンプレッサーからエアーパイプでエアータンクの間を配管する。エアータンクから管筒の下部で最下部の回転羽根車が圧縮空気を受けて回転するに適した位置に配管ノズルを設置する。このノズルの操作は水上で操作する。

上部滑車と同軸に動力変換システムのプーリーを取り付けて発電機に整合させた回転数を得て発電機を駆動させる装置とする。

陸上のコンプレッサーを稼働させて圧縮空気をエアータンクに送り込み充満させる。
配管ノズルのコックを開くと圧縮空気が最下部の回転羽根車の側近の羽根車は開となって吐出してくる圧縮空気の空気流を捕捉しながら回転する。通り抜けた空気流は垂直に上昇するが管筒の壁があるため管筒の上半分以上の所を容積を増しながら浮上して、次段の羽根車の羽根を開にして回転させる。ここを通り抜けだ空気流はいっそう容積を増大させて最上部の回転羽根車の羽を広げて回転させる。空気流は水面上に出て消滅する。
この数個の羽根車に連結されたチェーンが回転して上部滑車に動力を伝達して、動力変換システムを介して動力機械である発電機を回転させる。
管筒の最下部から圧縮空気を吐出させ続ければ、この浮力を利用した動力システムは稼働しつづける。
陸上のコンプレッサーは自前の動力機械から動力の供給を受けて運転する。

Claims (7)

1. 概要 図−１
   水深のある水中に、回転羽根車を付けた管筒を傾斜角度を付けて設置する。この管筒の底部から圧縮空気を吐出させると圧縮空気は垂直に上昇しようとするが、管筒の上壁面があるために管筒の上半分以上の部分を水圧による影響を受けながら容積を増大させて浮上してゆく、この圧縮空気を回転羽根車の開放した羽根で捕捉すると羽根車は回転する。この回転力をチェーンで水面上の滑車に連結すれば上部の滑車は動力を得て回転する。この回転力を動力変換システムを介して発電機などを稼働させることが出来る、浮力を利用した動力システムである。
2. 管筒は回転式羽根車が浮上してくる圧縮空気を効率的に捕捉できるような形状の断面。回転動力を上部滑車になめらかに伝導するために、複数の回転式羽根車が取り付けられて連動できる管筒のスパン。
   回転式羽根車が浮上してくる圧縮空気を捕捉しやすくするために管筒を傾斜角度を付けて設置する管洞の設置の仕方。
   このシステムをを陸上などに設置する場合は、管筒は水漏れの起こらないような堅牢な構造である管筒。
3. 回転式羽根車は管筒の中を浮上してくる圧縮空気を効率的に捕捉して回転力とする装置で圧縮空気を効果的に捕捉するために捕捉するときは羽根の容積を大きく開き、逆に水中を回転するときは羽根の容積を窄めて抵抗を少なくして回転する、羽根を内蔵した構造で、軽量で伸縮姓に富み強靭な材質で製作した回転式羽根車。
4. 羽根車の同軸に回転力を伝達するための滑車を設置する。この滑車はチェーンに連動するのであるから歯車構造のような発生した動力を効率よくチェーンに連動出来る回転体である滑車。
5. 全体の回転羽根車動力と水上部の滑車を連動するチェーンは水中を回転するので腐食、発錆、破損のの状況を起こさないで長期間の稼働の耐える均一な材質のチェーン。
6. この動力システムが所要時間に稼働するに必要な圧縮空気を貯蔵できる容積を供え、水圧のかかった水密で気密性に優れた堅牢のエアータンク。
7. 管筒の底部で回転してきた羽根車の羽根に所要の圧縮空気を吐出させることが出来て、水面上で開放と停止の開閉操作と吐出量の調整の出来るノズル。

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