JP2013142336A

JP2013142336A - 水深圧力原動機

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Publication number: JP2013142336A
Application number: JP2012003084A
Authority: JP
Inventors: Masanori Fujisaki; 正典藤崎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-01-11
Filing date: 2012-01-11
Publication date: 2013-07-22
Anticipated expiration: 2032-01-11
Also published as: JP5667096B2

Abstract

【課題】再生可能エネルギー技術の開発が重要な課題となっている。再生可能なエネルギーの技術開発は、ある程度の進展はあるものの安定供給までは至っていない。限られた場所で、恒常的に安定した高い出力を得る動力装置として深水の静圧力利用技術を具体化した装置を提供する。
【解決手段】浮体２７に吊るした水中板２６に大気導入パイプ２２と、揚水のパイプ１８、又は電気通信ケーブル４７を連繋して、異口径ピストンの大径側に深水圧力を受け、小径側に大気圧を引き込んで双方ピストンの受ける圧力差によって生じる揚水圧力で深水の動力装置を構成し、水上の主圧タービン３１で発電機を稼働して、大量低廉な電力を供給する深水圧力利用原動機の具体化。さらに、揚水圧力を船舶の推進力に応用するもので、水深は少なくなるが船舶の動力として可能であり既存のスクリューを併用した場合にも燃費削減になり、省エネルギーの効果は期待できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、水深圧力を動力に変換する原動機であり、海や湖又は人工のタンクに溜まる水深圧力と、大気圧力の差圧を水深において利用した基本技術を構成する動力装置であって、静圧力発電によって大量低廉な電力の供給、又は船舶推進の動力に使用する水深圧力原動機の提供。

該、水深圧力原動機は、本人出願の静圧力原動機に係る改良に関する。
発電は主として、火力や原子力の燃焼技術によるものと、再生可能な自然エネルギー利用技術に分かれ、石炭や石油の内燃機関は産業革命以来の進歩が続き近年、燃料電池や蓄電池の普及も進み、併用分野で実用化されている。

一方、自然エネルギーの利用は、火力や原子力の本格的な代替技術には至らず、海洋技術では潮流利用や水深との温度差利用などにとどまっており、静圧力は静電気の先入観をいだき易く、本人出願の〔特願２００４−２５７７４９〕以外に比較する技術は公開されてない現状にある。

特願２００４−２５７７４９

地球自然環境保全に対する人類の共通課題は、自然の状態をそのままあとの世代に引き継ぐことでしかない、産業革命以降の社会では、利便性優先の継続であった、結果として、文化的なくらしを営むうえで豊かなことも多い反面、ＣＯ²気温上昇、放射能拡散、大気海洋汚染など悪化の方向に進んだことも事実であり、資源の争奪は懸念される。

他方、再生可能エネルギーの開発においては、石油や石炭との価格競争に劣るうえに、自然の気象条件への対応が困難なほか、エネルギー密度はかならずしも高くないし、内燃機関や原子力発電装置を代替する技術には進展していない、しかし化石燃料や原子核燃料はできるかぎり使用しないですむことが望ましく、大気や水質の観点からも汚染物質削減の技術開発は急務となっている。

本発明の水深圧力のエネルギー密度は強力であり、機器又は資材の強度、耐久性を求めるなら水深の選択は広く、水上において組み立てたものを沈めて使用するから、作業の困難性は少ないし設置個所、海域は多いうえに圧力は恒常的に安定しており、再生可能な環境技術の構築は喫緊の課題となっている。

海や湖の水深圧力又は人工のタンクに溜まる水深圧力域に大気圧を導入して、同域に設けた異口径のメーンピストン1・1^Ａと背面ピストン３・３^Ａそれぞれの口径表面２・２^Ａ・４・４^Ａに水深圧力と、大気圧力を接触させる、（双方ピストンは以下ピストンと呼ぶ）例えば、メーンピストン１・１^Ａ断面積６００ｃｍ^２には水深１００ｍ圧力を受け、片方の背面ピストン３・３^Ａ断面積６０ｃｍ^２には大気圧と接触して概ね１０対１の比率にする。

シリンダー５・５^Ａ内部の双方ピストンは口径差があるものの、長さ１ｍのストロークを有する一体物であり連動する、メーンピストン表面２・２^Ａには操作桿６・６^Ａを備えて下端の油圧ポンプ７・７^Ａの入力又は解除を操作桿先端６^Ｂ・６^Ｃで行う。

更に操作桿６・６^Ａには異口径ピストンの復帰押しばね８・８^Ａの片方の固定金具９・９^Ａを取り付け、もう片方はピストン枠１０・１０^Ａに固定して、ばね軸１１・１１^Ａの外側取り付け部１２・１２^Ａはピストンの動きに可回動に固着する。

ピストンケーシング１３（図５）の外には、水圧均衡路１４・１４^Ａと均衡揚水バルブ１５・１５^Ａと揚水切換弁１６・１６^Ａと揚水路１７・１７^Ａと揚水パイプ１８・１８^Ａを連繋して、水上寄りには揚水圧力タービン１９・１９^Ａと汲み出しポンプ２０・２０^Ａの回転翼２１・２１^Ａを取り付け、ノズル２０^Ｂ・２０^Ｃを装備する。

一方の大気導入パイプ２２下端は、ピストンケーシング頭部２３・２３^Ａに接続し、近傍の水上寄りには大気圧開閉弁２４と残水タンク２５を備えて、水深装置は水中板２６（図３）に固定し浮体２７（図１）に吊るし水深装置と水上機器を連繋する。また、発明の第２は水中板２６と同様に船底部に水深機器、メーンピストン１・１^Ａ、背面ピストン３・３^Ａなどを装置し、水上方向への揚水圧力を水面下の、水圧の低い水中１０ｃｍ〜１００ｃｍ程度の船体後方に噴水して推進力を得るようにする。

異口径ピストンを沈めた１００ｍ水深圧力１０ｋｇｆ／ｃｍ^２において、メーンピストン１・１^Ａ表面積約６６０ｃｍ^２は６６００ｋｇｆ／ｃｍ^２の水圧を受けて、口径が大気圧の背面ピストン３・３^Ａを水上方向に押す力が働く。

片方の、背面ピストン３・３^Ａ表面積は６０ｃｍ^２であり、１ｍ程度の残水をはさむものの大気圧との接触によって６０ｃｍ^２×１０ｋｇｆ／ｃｍ^２＝約６００ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力を生じることになる、しかし背面ピストン３・３^Ａの残水２８・２８^Ａを大気圧開閉弁２４の外の残水タンク２５に押し出すにはメーンピストン１・１^Ａと同じ歩調の動作になり、先が大気圧のため動力としてではなく、空滑りの動作であって、圧力のほとんどは、一体に連動しているメーンピストン１・１^Ａ断面積６００ｃｍ^２×１００ｃｍ＝６００００ｃｍ^３の水に移動する。

メーンピストン１・１^Ａの裏面２９・２９^Ａに溜まっている移動した圧力水６００００ｃｍ^３を共に外部に放出しないかぎり動力は発生しないのであり、側面の揚水路１７・１７^Ａから揚水切換弁１６・１６^Ａ均衡揚水バルブ１５・１５^Ａを経て、揚水圧力タービン１９・１９^Ａを駆動し、汲み出しポンプ２０・２０^Ａを起動したあと揚水パイプ１８・１８^Ａを通じて主圧タービン３１に動力を与えて発電機４０を稼働したあと水面に排水する、また主圧タービン３１を無くし、揚水そのものの噴水を利用した第２の動力により船舶の推進を可能にする。

メーンピストン１・１^Ａの容量６００００ｃｍ^３の水は背面ピストン３・３^Ａ断面積６０ｃｍ^２×１００ｃｍ＝６０００ｃｍ^３の１０倍を有するから、圧力伝播の法則に従ってメーンピストン１・１^Ａの揚水圧力は１／１０に減少した６０ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力を生じるのであり本発明の革新を形成する、なおメーンピストン１・１^Ａと背面ピストン３・３^Ａの１０対１の比率は、背面ピストン３・３^Ａの断面積を大きくすれば圧力は高くなるが、汲み出す水量が増す相関関係にある、しかし水中板２６に設置する双方ピストンの断面積とストロークの拡大により大規模の動力装置を可能にしている。

一方左側は、反対の動きになる、即ち、揚水切換弁１６は均衡揚水バルブ１５の均衡路を開き、メーンピストン１の裏面２９と背面ピストン３の表面４に水圧均衡路１４・１４^Ｂから水深圧力を浸入させてメーンピストン１と背面ピストン３は共に水深圧力と均衡してピストンを復元する、なお、復元方向と逆向きの復帰押しばね８は、一時、抵抗になるが、ばね軸１１の直線状態を過ぎると、復帰方向に弾力が発揮する。しかし、揚水量と均衡水量が一致するなら、ばね８・８^Ａは不要になるが、ばね８・８^Ａはピストンの往復運動の、むらや不均衡の調整をはかっている。

水深圧力を動力に変換することによる莫大なエネルギーの革新が現実のものになった、安価な電力の供給をはじめ、船舶の推進においては揚水圧力を直接噴水するものと、既存のスクリュー併用や、太陽光発電、風力との併用では省エネルギーの効果が期待できる、したがって大気に干渉しない動力装置の誕生は、産業革命の転換を意味しており、持続可能な動力の創造である、既存のＣＯ^２や放射性物質の拡散抑止のほか、石油石炭ＬＮＧ又は原子核燃料に依存しないエネルギーの構築、社会構成によって地球環境保全を実現する。

水上（地上）において組立てたものを水深に沈めて起動する本発明の、水深圧力原動機は水中作業は伴わず、水深圧力は恒常的に安定しておりそのなかで実施する、水深のピストンは浮体２７とを結ぶ大気導入パイプ２２と揚水パイプ１８・１８^Ａが繋がっており、水深の機器は水中板２６上に設置し、浮体２７から鎖３２で吊るし、情報は電気通信ケーブル４７によってモニター３３に表示される、この説明では水深１００ｍになっているが水圧が及ぶなら水深にこだわるものではない、なお、当該装置の人工のタンクには液体なら効率性、実用性の面からオイルなど実施可能である。更に、本発明の第２は水深１ｍ〜２０ｍ程度の浅い水深圧力を利用するが、例えば大型船の水深１０ｍでは前述試算の１／１０＝４５ｍの放水力がある。

本発明は異口径のピストンによって実現するのであって、静圧力域の当装置にはピストンの下死点に油圧ポンプ７・７^Ａを設けて、始動は揚水切換弁１６・１６^Ａの均衡揚水バルブ１５・１５^Ａの開いた方の、背面ピストン３・３^Ａの電動水抜き弁３４・３４^Ａを起動して大気導入パイプ分岐部３５に至る水を水中に放出することによって行う。

放水完了と同時に、背面ピストン３・３^Ａは上死点３６・３６^Ａに到達してメーンピストン１・１^Ａは下死点３７・３７^Ａに到達し、操作桿６・６^Ａは油圧ポンプ７・７^Ａを加圧して操作ピストン３８・３８^Ａの操作ピストンギヤ３８^Ｂ・３８^Ｃと大気圧開閉弁２４を動作し、水深圧力と大気圧を交互に変換して往復運動を開始する、なお、水溜りが分岐部３５より上に残る場合には、汲み出しポンプ２０・２０^Ａの補助クラッチ付電動モーター３９・３９^Ａを起動して大気導入パイプ２２の水を残水路２５^Ａを通じて汲み出しポンプ２０・２０^Ａの回転翼２１・２１^Ａによって水中に放出する。

水溜りがなく水抜き弁３４・３４^Ａ又は補助クラッチ付電動モーター３９・３９^Ａが停止したあと、水深圧力に押されたメーンピストン１・１^Ａは大気圧方向に押し込まれて、背面ピストン３・３^Ａの高低差はほとんどない残水を大気圧開閉弁２４の外に出し、分岐部３５より残水タンク２５に溜める、「図６右」の動きになり、左は均衡方向に進む。

メーンピストン１・１^Ａの裏面２９・２９^Ａの溜水は直接大気圧と接触していないから、背面ピストン３・３^Ａの６００ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力がそのままメーンピストン１・１^Ａに残るのであり、この圧力水の放出なくして動力の発生はなく、揚水路１７・１７^Ａから揚水切換弁１６・１６^Ａの均衡揚水バルブ１５・１５^Ａの開いている方向に放出するが、メーンピストン１・１^Ａの容量は背面ピストン３・３^Ａの１０倍を有するから圧力は１／１０に薄まっており、放出する揚水圧力は６０ｋｇｆ／ｃｍ^２に減少している。

６０ｋｇｆ／ｃｍ^２の揚水圧力のうち揚水圧力タービン１９・１９^Ａ（椀型）には、水深圧力の１．５倍の揚水上昇圧力をかけ、連繋している汲み出しポンプ２０・２０^Ａを駆動し、残水タンク２５の水をメーンピストン１・１^Ａの揚水と同じサイクルで、Φ６ｍｍ×長さ５ｍｍノズル２０^Ｂ・２０^Ｃから、１０気圧の水中に放出する、その際に背面ピストン３・３^Ａの１行程分６０００ｃｍ^３に見合った吐水の回転翼２１・２１^Ａ（スクリュー型）を使って全量を汲み出すが、汲み出す方法として例えば、背面ピストン３と同じ断面積の排水パイプを水面向けに配管して、１行程１ｍ分を順次水面に排水するのもよいが、上から下への圧力は１０ｋｇｆ／ｃｍ^２であり放出は水中でよい、したがって汲み出したあとの大気導入パイプ２２の分岐部３５より上は常に空気の状態になる、なお、大気圧下の残水タンク２５と汲み出しポンプ２０・２０^Ａを繋ぐ残水路２５^Ａには逆止弁２５^Ｂ・２５^Ｃを備えているうえ、水深圧力を上回る放出力がかかっており、ノズル２０^Ｂ・２０^Ｃ方向に絶えず吸引力が働き、残水タンク２５へ水深圧力は逆流しない。

揚水圧力タービン１９・１９^Ａを通過した圧力水は、水上の主圧タービン３１によって発電機４０を稼働したあと水面に排水する、ブレーキは大気導入パイプ２２の分岐部３５近傍に設けた水深圧力均衡弁４２（電動）から背面ピストン３・３^Ａへの水の流入によって行い、ピストン双方の口径を水深圧力に釣り合わせ大気圧を遮断して行うほか水上のフライホイル４３のブレーキ４１で行う、制御は同じ水深圧力均衡弁４２・４２^Ａの開きや揚水パイプ１８上端の揚水過圧バルブ６１（電動）の放水又は主圧タービン３１の角度を変えて行う、また、水深の機器と水上機器は電気通信ケーブル４７、監視カメラ４４照明５１によってモニター３３に表示し管理する。

以下、本発明に係る実施形態を図１〜１４に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る水深圧力原動機正面の実施例を示すが、浮体２７は鎖４５によって係留しており、開口部４６から水深へ大気導入パイプ２２揚水パイプ１８電気通信ケーブル４７を降下して、水中板２６はデッキ４８に鎖３２によって吊るしている。なお鎖３２は電動又は油圧モーターによって昇降させる（図示省略）、

図２は、本発明に係る水深圧力原動機の平面実施例を示すが、中央は水上機器のケース４９になっている。

図３は、本発明に係る水深圧力原動機の図２Ａ−Ａ線断面を示す正面の浮体２７部分と、水深の水中板２６に設置した機器の斜視概観図であるが、水深のピストンと繋いだ揚水パイプ１８は揚水圧力タービン１９と主圧タービン３１を駆動したあと水面に排水している、大気導入パイプ２２は大気給気口５０より水深の大気圧開閉弁２４を繋いで大気圧を引き込んでいる、また電源モニター３３を繋ぐ電気通信ケーブル４７は水深の情報信号を受信したり電気を供給している。

図４は、図３の浮体２７の水上機器、主圧タービン３１、モニター３３、大気給気口５０部分の拡大図である。

図５は、本発明に係る水深圧力原動機の断面を示す図であって、異口径ピストンのメーンピストン１・１^Ａと背面ピストン３・３^Ａと操作桿６・６^Ａは一体に動作しており、同じ構造が一対に向き合って、ピストンは同じ方向に動くが、内容は異なり、片方の揚水時にはもう一方は水深圧力と均衡する正反対の動作になる。

左側のメーンピストン１と背面ピストン３は上死点３６に到達し、右側のメーンピストン１^Ａと背面ピストン３^Ａは下死点３７^Ａに到達して、操作桿６^Ａ先端６^Ｃによって油圧ポンプ７^Ａを起動して油圧路５２^Ａの媒体は操作ピストン３８・３８^Ａの双方を押して揚水切換弁１６・１６^Ａの双方と連動する１／４回動の操作ピストンギヤ３８^Ｂ・３８^Ｃ（図７）によって均衡揚水バルブ１５は均衡路を開き１５^Ａは揚水路を開いて、同時に大気圧開閉弁２４の右路を開いている。なお操作ピストンギヤ３８^Ｂ・３８^Ｃは油圧に連動する電動モーターでの変換は可能である（図示省略）。

図の状態は次の動作の直前であって、大気圧開閉弁２４は右路が開き揚水切換弁１６^Ａの均衡揚水バルブ１５^Ａは揚水路が開いて、メーンピストン１^Ａと背面ピストン３^Ａは次の動作態勢、左側のメーンピストン１と背面ピストン３は、大気圧開閉弁２４が閉じており揚水切換弁１６は均衡揚水バルブ１５の均衡路が開き水深圧力を受け入れる態勢。

図６は、メーンピストン１^Ａに水深圧力がかかり、左のメーンピストン裏面２９又は背面ピストン表面４には均衡の水深圧力が浸入を開始しており、双方ピストンは同じ方向に動作する「図の右から左へ」、この動作によってピストン復帰の押しばね８・８^Ａは、復帰する均衡圧力に抵抗するが、押しばね８の釣り合った状態（図左８）をこえると下死点方向に押す力に変転して、水深圧力の均衡方向への圧力も加わり復帰を円滑に確実にする、なお、ピストンが上死点に向うとき押しばね８^Ａは抵抗になるが、水深圧力の大気方向への圧力は強力であり無視できる。

上記によって背面ピストン３^Ａ６０ｃｍ^２は、連動しているメーンピストン表面２^Ａ６６０ｃｍ^２に受けている水深圧力によって押されるが、水６００００ｃｍ^３は均衡の際にメーンシリンダー３０^Ａにたまったもので、外部への放出は動力発生には必須になる。

メーンピストン１^Ａの圧力水放出６００００ｃｍ^３と同時に一体の背面ピストン３^Ａの残水も同じサイクルでシリンダー５^Ａの、分量を同時に放出するが、背面ピストンより上（先）は大気圧であり残水タンク２５分岐部３５までの距離１ｍ程度の残水はあるものの、背面ピストン３^Ａの動きは空砲状態の空滑りであって、６０ｃｍ^２の断面積に対してメーンピストン１^Ａの断面積６００ｃｍ^２は１０倍を有しており、その分薄まった６０ｋｇｆ／ｃｍ^２となって揚水能力は６００ｍ水上５００ｍとなり、（汲み出しポンプの負荷１５ｋｇｆ／ｃｍ^２を差し引くと、４５０ｍ水上３５０ｍ）、したがって、上から下への圧力１０ｋｇｆ／ｃｍ^２を上回り揚水の上昇は確実なものになる。

メーンピストン１^Ａに押された揚水圧力は揚水路１７^Ａ揚水切換弁１６^Ａ均衡揚水バルブ１５^Ａを通過したあと、揚水圧力のうち約１５ｋｇｆ／ｃｍ^２を使って揚水圧力タービン１９^Ａを駆動して、連繋する汲み出しポンプ２０^Ａの回転翼２１^Ａを稼働して、出口に装備するノズル２０^ＣΦ６ｍｍ×長さ５ｍｍによって背面ピストン３^Ａ内部の残水全量をメーンピストン１^Ａと同じ周期の動作で１０気圧の水中に放出し分岐部３５より上は絶えず大気圧を保持する。なお、揚水圧力の２５％の上昇圧力を使用するからタービン１９や汲み出しポンプ２０は規模が合うなら型式によらず対応可能である。

更に、揚水圧力は複数の揚水パイプ１８と合流して、主圧タービン３１によって発電機４０を稼働したあと水面に排水するが、揚水パイプ１８の水上には電動の揚水過圧バルブ６１を備えて圧力の調節や緊急停止の際に水面に放出する、排水は、海水淡水化に有効。

図７は、図６左の拡大図であって、参考例は操作ピストン３８・３８^Ａ左右と連動する操作ピストンギヤ３８^Ｂ・３８^Ｃと、揚水切換弁１６^Ａ及び均衡揚水バルブ１５^Ａの揚水路を開いた状態を示している。

図８は、本発明に係る水深圧力原動機の操作桿６と油圧ポンプ７の拡大図を示しており、操作桿６は下死点方向への動きであって油圧ポンプ７はピストン枠１０の下端５４に設けてメーンピストン表面２に固定した操作桿６先端６^Ｂによって、フック６０突端５５を押して外し、油圧ポンプ７を押し込み（点線）圧力スイッチ６４が通電し電磁石６３に密着すると同時に油圧路５２の加圧で操作ピストン３８・３８^Ａと大気圧開閉弁２４を同時に起動する、双方の油圧ポンプ７・７^Ａはメーンピストン１・１^Ａ背面ピストン３・３^Ａの往復運動を交互に変換する起動力になっており、油圧路５２・５２^Ａの供給は、加圧又は後退圧を繰り返すが図８では油圧路５２が加圧を示す形になっている。

図９は、本発明に係る水深圧力原動機の操作桿６と油圧ポンプ７の拡大図を示しており、操作桿６の上死点方向への動きであって、対側の油圧ポンプ７^Ａが加圧に変わる際には後退する油圧路５２の油圧ポンプ７は密着している頭部５３の鉄片６５と電磁石６３を圧力スイッチ６４によって解除したあと、油圧ポンプ７^Ａの加圧に逆行する後退油に押されて油圧ポンプ７は後退する。

油圧ポンプ下端７^Ｂは、キックばね５６によって戻っている斜面５７を滑って開き、切欠部５８に掛け固定して水深圧力又は大気圧力の振動を防御する。なお、ピストン枠１０・１０^Ａと操作桿６・６^Ａには、支持アーム６２・６２^Ａを摺動可能に保持している、５９は油圧ポンプストッパー。

図１０は、本発明第２の船体６６側面図であり、第１の水深圧力原動機を船舶の推進に応用するもので、揚水圧力を直接船尾の噴水ノズル６７から放出し推進するが、喫水の大きい大型船舶には有効であり、船尾底辺を延長した、連結水中板２６^Ａに装置している水深機器メーンピストン１・１^Ａ背面ピストン３・３^Ａよりフレキシブルホース６８を通じて、浅い水中に噴水する、喫水の少ない小型船には船底裏面に水深機器用のスペースを設けることになる（図示省略）、

水深機器からの揚水パイプは、高圧可能な伸縮パイプでよいが、分かり易くフレキシブルホース６８を説明しており、揚水パイプ上部１８^Ｃにはフレキシブルホース６８上端を結合し揚水パイプ上部１８^Ｃ先に噴水ノズル６７を装備して後方に噴水し船舶を推進する、また、レール７２・７２^Ａは船体６６に垂直に固定しており、フロート６９・６９^Ａは喫水に応じて昇降し、点線のように対応する。

図１１は、船尾７１の正面図を示しており、連結水中板２６^Ａに装置した水深機器の揚水パイプ下部１８^Ｂとフレキシブルホース６８を連繋し、更に揚水パイプ上部１８^Ｃを繋いで噴水ノズル６７はフロート６９・６９^Ａによって昇降すると同時に、支持板７４先端に設けた後退ノズル７０・７０^Ａは後退ノズル弁７５・７５^Ａの電動開閉弁によって作動する。

図１２は、船体６６の平面図を示しており、噴水ノズル６７と船体側面の内寄りに設けた後退ノズル７０・７０^Ａの噴水は斜め後方に放出し、フロート６９・６９^Ａは船尾後方を喫水状況に応じて昇降する。

図１３は、図１２の船尾装置の拡大図を示すが、船尾に固定したレール７２・７２^Ａに摺動可能な連結金具７３・７３^Ａを嵌め込んで、レール７２・７２^Ａ・７２^Ｂ・７２^Ｃに沿って上下動する、連結金具７３・７３^Ａ・７３^Ｂ・７３^Ｃの外側には支持板７４を固定し中央近傍に噴水ノズル６７と、延長した先端には後退ノズル７０・７０^Ａを装備している。なお中央に限らず噴水ノズル６７は船幅に応じて装備が可能。

図１４は、船尾７１正面の拡大図を示すが、横に伸びる支持板７４に噴水ノズル６７、フロート６９・６９^Ａと後退ノズル７０・７０^Ａを備えて、レール７２・７２^Ａに沿ってフロート６９・６９^Ａは水位にしたがって上下動し、常時浅い水中に噴水する、また、揚水パイプ上部１８^Ｃを分岐７６した電動の揚水過圧バルブ６１を水上に設けて緊急時の放水や圧力調節をはかる、７７はフロート６９・６９^Ａの補助板。

浮体係留の正面図。浮体係留の平面図。水上の機器と水深の機器図。水上機器断面図。ピストン断面図。ピストン断面図。図６左側拡大図。油圧操作ピストン拡大図。油圧操作ピストン拡大図。船体の側面図。船尾の正面図。船体の平面図。船尾装置の平面拡大図。船尾正面の拡大図。

１・・・メーンピストン１^Ａ・・・メーンピストン
２・・・メーンピストン表面２^Ａ・・・メーンピストン表面
３・・・背面ピストン３^Ａ・・・背面ピストン
４・・・背面ピストン表面４^Ａ・・・背面ピストン表面
５・・・シリンダー５^Ａ・・・シリンダー
６・・・操作桿６^Ａ・・・操作桿
６^Ｂ・・・操作桿先端６^Ｃ・・・操作桿先端
７・・・油圧ポンプ７^Ａ・・・油圧ポンプ
７^Ｂ・・・油圧ポンプ下端７^Ｃ・・・油圧ポンプ下端
８・・・復帰押しばね８^Ａ・・・復帰押しばね
９・・・固定金具９^Ａ・・・固定金具
１０・・・ピストン枠１０^Ａ・・・ピストン枠
１１・・・ばね軸１１^Ａ・・・ばね軸
１２・・・ばね取り付け部１２^Ａ・・・ばね取り付け部
１３・・・ピストンケーシング
１４・・・水圧均衡路１４^Ａ・・・水圧均衡路
１４^Ｂ・・・水圧均衡路１４^Ｃ・・・水圧均衡路
１５・・・均衡揚水バルブ１５^Ａ・・・均衡揚水バルブ
１６・・・揚水切換弁１６^Ａ・・・揚水切換弁
１７・・・揚水路１７^Ａ・・・揚水路
１８・・・揚水パイプ１８^Ａ・・・揚水パイプ
１８^Ｂ・・・揚水パイプ下部１８^Ｃ・・・揚水パイプ上部
１９・・・揚水圧力タービン１９^Ａ・・・揚水圧力タービン
２０・・・汲み出しポンプ２０^Ａ・・・汲み出しポンプ
２０^Ｂ・・・噴射ノズル２０^Ｃ・・・噴射ノズル
２１・・・ポンプ回転翼２１^Ａ・・・ポンプ回転翼
２２・・・大気導入パイプ
２３・・・ピストンケーシング頭部２３^Ａ・・・ピストンケーシング頭部
２４・・・大気圧開閉弁２４^Ａ・・・大気圧開閉弁
２５・・・残水タンク２５^Ａ・・・残水路
２５^Ｂ・・・逆止弁２５^Ｃ・・・逆止弁
２６・・・水中板２６^Ａ・・・連結水中板
２７・・・浮体
２８・・・背面残水２８^Ａ・・・背面残水
２９・・・メーンピストン裏面２９^Ａ・・・メーンピストン裏面
３０・・・メーンシリンダー３０^Ａ・・・メーンシリンダー
３１・・・主圧タービン
３２・・・水中板鎖
３３・・・モニター
３４・・・電動水抜き弁３４^Ａ・・・電動水抜き弁
３５・・・分岐部
３６・・・ピストン上死点３６^Ａ・・・ピストン上死点
３７・・・ピストン下死点３７^Ａ・・・ピストン下死点
３８・・・操作ピストン３８^Ａ・・・操作ピストン
３８^Ｂ・・・操作ピストンギヤ３８^Ｃ・・・操作ピストンギヤ
３９・・・クラッチ付電動モーター３９^Ａ・・・クラッチ付電動モーター
４０・・・発電機（図１）
４１・・・ブレーキ（図１）４１^Ａ・・・ブレーキ
４２・・・水深圧力均衡弁（電動）４２^Ａ・・・水深圧力均衡弁
４３・・・フライホイル
４４・・・監視カメラ
４５・・・係留鎖
４６・・・甲板開口部
４７・・・電気通信ケーブル
４８・・・デッキ
４９・・・水上機器ケース
５０・・・大気給気口
５１・・・照明
５２・・・油圧路５２^Ａ・・・油圧路
５３・・・油圧ポンプ頭部５３^Ａ・・・油圧ポンプ頭部
５４・・・ケーシング下端
５５・・・フック突端５５^Ａ・・・フック突端
５６・・・キックばね
５７・・・フック斜面
５８・・・フック切欠部
５９・・・油圧ポンプストッパー
６０・・・油圧ポンプフック
６１・・・電動揚水過圧バルブ（図４）
６２・・・支持アーム６２^Ａ・・・支持アーム
６３・・・電磁石
６４・・・圧力スイッチ
６５・・・鉄片
６６・・・船体
６７・・・噴水ノズル
６８・・・フレキシブルホース
６９・・・フロート６９^Ａ・・・フロート
７０・・・後退ノズル７０^Ａ・・・後退ノズル
７１・・・船尾
７２・・・レール７２^Ａ・・・レール
７２^Ｂ・・・レール７２^Ｃ・・・レール
７３・・・連結金具７３^Ａ・・・連結金具
７３^Ｂ・・・連結金具７３^Ｃ・・・連結金具
７４・・・支持板
７５・・・後退ノズル弁７５^Ａ・・・後退ノズル弁
７６・・・揚水パイプ分岐部
７７・・・フロート補助板

図５は、本発明に係る水深圧力原動機の断面を示す図であって、異口径ピストンのメーンピストン１・１^Ａと背面ピストン３・３^Ａと操作桿６・６^Ａは一体に動作しており、同じ構造が一対に向き合って、ピストンは同じ方向に動くが、内容は異なり、片方の揚水時にはもう一方は水深圧力と均衡する正反対の動作になる、なお操作桿６・６ ^Ａの動作は連結によって、双方ピストンの往復運動の調節を計ることが可能になる。

左側のメーンピストン１と背面ピストン３は上死点３６に到達し、右側のメーンピストン１^Ａと背面ピストン３^Ａは下死点３７^Ａに到達して、操作桿６^Ａ先端６^Ｃによって油圧ポンプ７^Ａを起動して油圧路５２^Ａの媒体は操作ピストン３８・３８^Ａの双方を押して揚水切換弁１６・１６^Ａの双方と連動する１／８回動の操作ピストンギヤ３８^Ｂ・３８^Ｃ（図７）によって均衡揚水バルブ１５は均衡路を開き１５^Ａは揚水路を開いて、同時に大気圧開閉弁２４の右路を開いている。なお操作ピストンギヤ３８^Ｂ・３８^Ｃは油圧に連動する電動モーターでの変換は可能である（図示省略）。

一方左側は、反対の動きになる、即ち、揚水切換弁１６は均衡揚水バルブ１５の均衡路を開き、メーンピストン１の裏面２９と背面ピストン３の表面４に水圧均衡路１４から水深圧力を浸入させてメーンピストン１と背面ピストン３は共に水深圧力と均衡してピストンを復元する、なお、復元方向と逆向きの復帰押しばね８は、一時、抵抗になるが、ばね軸１１の直線状態を過ぎると、復帰方向に弾力が発揮する。しかし、揚水量と均衡水量が一致するなら、ばね８・８^Ａは不要になるが、ばね８・８^Ａはピストンの往復運動の、むらや不均衡の調整をはかっている。

本発明は異口径のピストンによって実現するのであって、静圧力域の当装置にはピストンの下死点に油圧ポンプ７・７^Ａを設けて、始動は揚水切換弁１６・１６^Ａの均衡揚水バルブ１５・１５^Ａの大気方向に開いた、背面ピストン３・（３^Ａ）の電動水抜き弁３４・（３４^Ａ）を起動して大気導入パイプ分岐部３５に至る水を水中に放出することによって行う。（）は図５参照

放水の進行とともに、「図６右の動きになり」背面ピストン３^Ａは上死点３６^Ａに向かいメーンピストン１^Ａは上死点に向かい、操作桿先端６^Ｃは油圧ポンプ７^Ａから後退するが、加圧した状態のまま、操作ピストン３８・３８^Ａの操作ピストンギヤ３８^Ｂ・３８^Ｃ（図７）と大気圧開閉弁２４の右路を保持しており、放水終了と同時に、背面ピストン３^Ａと、メーンピストン１^Ａは上死点に到達し、「左」は水深圧力と均衡して、メーンピストン１の下死点３７への到達時点で、操作桿先端６^Ｂは油圧ポンプ７を加圧し、油圧路５２によって油圧の方向を転換して油圧ポンプ７^Ａを解除し、操作ピストン３８・３８^Ａを動作して、揚水切換弁１６の均衡揚水バルブ１５を大気方向に開き、大気圧開閉弁２４の左路を開いて、「図５に対称の動き」となり、水深圧力と大気圧を交互に変換して往復運動を開始する、なお、水溜りが分岐部３５より上に残る場合には、汲み出しポンプ２０・２０^Ａの補助クラッチ付電動モーター３９・３９^Ａを起動して大気導入パイプ２２の水を残水路２５^Ａを通じて汲み出しポンプ２０・２０^Ａの回転翼２１・２１^Ａによって水中に放出する。

Claims

水中板２６に複数設置可能なメーンピストン１・１^Ａ背面ピストン３・３^Ａが一体の異口径ピストンを一対に合体し、水上機器、主圧タービン３１、モニター３３、大気給気口５０に連繋した大気導入パイプ２２揚水パイプ１８又は電気通信ケーブル４７により水深の動力装置を構成し、揚水と水圧均衡の交互作用で往復動するメーンピストン表面２・２^Ａに固定した操作桿６・６^Ａにピストン復帰押しばね８・８^Ａと片方のピストン枠１０・１０^Ａに可回動に固着した押しばねでピストンを復帰し、操作桿６・６^Ａで油圧ポンプ７・７^Ａを入力または解除し操作ピストン３８・３８^Ａを動作して、揚水切換弁１６・１６^Ａと均衡揚水バルブ１５・１５^Ａと大気圧開閉弁２４によって大気圧と水深圧力を変換しメーンピストン１・１^Ａに生じる水圧をメーンシリンダー３０・３０^Ａ側面の揚水路１７・１７^Ａ、揚水パイプ１８・１８^Ａの揚水で揚水圧力タービン１９・１９^Ａの駆動による汲み出しポンプ２０・２０^Ａで背面ピストン３・３^Ａの残水を水中に放出し一括した揚水主圧はタービン３１を駆動し発電機４０を稼働したあと水面に排水する水深圧力原動機。
水深圧力原動機に生じる揚水圧力を水中に噴水し、船舶を推進する動力を構成し、船尾７１の縦方向に設けたレール７２・７２^Ａに、横方向の支持板７４と連結金具７３を結合してレール７２・７２^Ａをすべるように嵌め込み、支持板７４に固着したフロート６９・６９^Ａを喫水に応じて昇降させ、水面に近い水中又は揚水圧力の及ぶ水中に噴水ノズル６７の位置を保持するとともに、連結水中板２６^Ａに装置した機器メーンピストン１・１^Ａ、背面ピストン３・３^Ａによって生じた揚水圧力を揚水パイプ下部１８^Ｂ、フレキシブルホース６８と揚水パイプ上部１８^Ｃを通じて、支持板７４に備えた噴水ノズル６７、又は後退ノズル７０・７０^Ａから噴水し船舶を前進、又は後退させる船舶の推進動力装置。