JP2014218240A - 海水電池で駆動する水上乗り物 - Google Patents

Abstract

【課題】水上乗り物の搭載空間を占有することなく、積載重量を減らすことがない、海水電池で駆動する水上乗り物を提供する。
【解決手段】本体10と、流路20と、海水電池30と、動力系統40とを備えた、海水電池で駆動する水上乗り物である。流路は本体に設けられて、前入口21と、出口22と、壁面23とを有しており；海水電池は流路内に設けられており、流路に流入した海水と、それぞれ壁面に接続されるとともに互いに隔たり海水に接触する陰極32と陽極33とからなり；動力系統は本体に設けられるとともに、海水電池に電気的に接続されて本体外部にて海洋に接触している。これにより、海水が流路内にて陰極及び陽極とでそれぞれ電気化学反応が起きて電気エネルギーを発生することで、動力系統が電気エネルギーにより駆動されて本体を海洋上で推進移動させるものであり、給電する電気量が安定し、かつ水上乗り物の積載重量を減らすようなことはない。
【選択図】図１

Description

本発明は水上乗り物に関し、特に海水電池で駆動する水上乗り物に関する。

一般的に電動モータで推進する船舶において、通常は電源を提供する使用目的を達成するために、複数台の電池を搭載する必要があるが、使用者が航続能力を高めたい場合には、この電池の台数を増やす必要がある。ところが、この電池の台数を増やすと当該船舶内の使用空間が減ってしまい、当該船舶の積載重量が減少してしまうという問題があった。

そこで、特許文献１においては、船体と、少なくとも一つの船外キャリアとを備えた電源船外キャリア付き船舶を開示している。当該船体は第１の搭載空間と、電動モータと、当該電動モータと連動する推進アセンブリとを備えている。当該船外キャリアは当該船体の側部に接続されるとともに、第２の搭載空間と、当該第２の搭載空間に着脱可能に設けられている複数の電池とを備えており、当該電池は当該電動モータに給電して対応する回路として電気的に接続されている。これにより、当該船外キャリアに当該電池を搭載し、しかも当該船体と共に進行可能な設計とすることで、確実に使用者の需要に応じて当該電池の台数を増やすとともに、当該第１の搭載空間が不足することを回避し、当該船体重量を軽量化するという長所を備える。

台湾特許公開第２０１０３６８６８号

しかしながら、上記したような当該船外キャリアを用いて当該電池を搭載する方式では、確かに当該電池が当該第１の搭載空間を占有することはなくなるが、当該電池は当該船体の外側に掛設されるため、当該船体の実際の積載重量を減らすことはないばかりか、しかも当該船体が航行する際に多くの制限及び不便も来す。例えば当該船体の幅がいたずらに増えて、そして当該電池が外部物体に衝突しやすいので、損傷及び脱落しやすくなるという問題がある。また、この種の電池は一般的に蓄電池を使用することが多く、その電極は電解質と共に設置されることから、設置において安全性の考慮が多くなるうえ、もし当該船体外側に掛設するとなれば海水に接触することで錆びやすくなるため、改善の必要があった。

本発明の主な目的は、従来技術にて電池を動力源として駆動する船舶にて、当該電池は当該船舶に掛設することで当該船舶の積載量が減ってしまい、当該船舶の航行に不便を来たし、設置において安全性の考慮が多くなり、錆びやすくなるという問題を解決するところにある。

上記目的を達成するために、本発明では、海洋上を航行するとともに、本体と、流路と、海水電池と、動力系統とを備えた、海水電池で駆動する水上乗り物を提供する。前記本体は前記海洋に浮揚しており、しかも前半部と前記前半部に接続している後半部とを有しており；前記流路は前記本体に設けられて、前記前半部に設けられている入口と、前記後半部に設けられている出口と、前記入口と前記出口との間を接続している壁面とを有しており；前記海水電池は前記流路内に設けられており、前記海洋から前記流路に流入した海水と、それぞれ前記壁面に接続される陰極と陽極とからなり、前記海水は前記入口から前記流路に流入するとともに前記出口を介して前記流路から流出されるものであり、前記陰極と陽極とが互いに間隔をもって前記海水にそれぞれ接触しており；前記動力系統は前記本体に設けられるとともに、前記海水電池に電気的に接続されて前記本体外部にて前記海洋に接触している。

このうち、前記海水は前記流路を経て前記陰極及び前記陽極とでそれぞれ電気化学反応を行って電気エネルギーが発生し、前記動力系統は前記電気エネルギーにより駆動されて前記本体を前記海洋上で推進移動させる。

このように、本発明では前記海水電池を設置することで、前記海水電池は前記流路内の前記海水を電解質として直接使用することから、従来技術の電池を掛設した船舶と比較して、以下のような長所を備える。

１．前記水上乗り物の搭載空間を占有することなく、前記水上乗り物の積載重量を減らすことがない。
２．前記海水電池は前記流路内に設けられることで、従来技術のように蓄電池を前記本体外側に掛設することで前記水上乗り物の幅が増加し、航行時の制限及び不便を来すようなことを回避し、更には衝突して破損又は脱落するという不具合も起きにくくなる。
３．海水を電解質として直接使用するため、一般的な蓄電池の設置における安全性の考慮及び海水で錆びが発生してしまう問題はなくなる。

本発明の第１の実施例の構造概略図である。 本発明の第１の実施例の電気的構造のブロック概略図である。 本発明の第２の実施例の構造概略図である。

本発明の詳細な説明及び技術内容については、以下、図面を合わせて詳細に説明する。

それぞれ本発明の第１の実施例の構造概略図及び電気的構造のブロック図である図１及び図２を参照されたい。図示するように、本発明は海水電池で駆動する水上乗り物であって、前記水上乗り物は海洋１を航行するものであって、本体１０と、流路２０と、海水電池３０と、動力系統４０とを備えている。前記本体１０は前記海洋１に浮揚しており、しかも前半部１１と後半部１２とを有しており、前記前半部１１はここでは前記水上乗り物が航行するときに前方が前記海洋１を指向しており、前記後半部１２は前記前半部１１に接続している。前記流路２０は前記本体１０内に設けられて、入口２１と、出口２２と、壁面２３とを有しており、前記入口２１は前記前半部１１に設けられるとともに、前記海面下の前記海洋１中に没入して位置することで、前記海洋１の海水３１が前記入口２１から前記流路２０内に流入するものであり、前記出口２２は前記後半部１２に設けられて、前記海面下の前記海洋１中に位置し、前記海水３１は前記出口２２を介して前記流路２０から流出される。そして前記壁面２３は前記入口２１と前記出口２２との間に接続しており、上壁面２３１と、前記上壁面２３１に対向する下壁面２３２とを有しており、前記上壁面２３１と前記下壁面２３２との間は流路幅Ｗで隔てられており、前記流路２０は前記海水３１で満たされることで前記壁面２３に接触している。

前記海水電池３０は前記流路２０内に設けられ、前記海洋１から前記流路２０に流入する前記海水３１と、陰極３２と、陽極３３とからなり、前記陰極３２及び前記陽極３３はそれぞれ前記壁面２３に接続されるとともに、互いに間隔をもって前記海水３１に接触している。この第１の実施例において、前記陰極３２は前記上壁面２３１に接続されるとともに、前記上壁面２３１から前記下壁面２３２に向けて延出しているが前記下壁面２３２には接触しておらず、そして陰極長さＡを有しており、前記陰極３２を作製する材料はカーボンナノチューブ、カーボンナノチューブから形成された複合材料、金属、金属化合物、超伝導体、グラファイト又は導電性高分子とすることができる。前記陽極３３は前記下壁面２３２に接続されており、前記下壁面２３２から前記上壁面２３１に向けて延出しているが前記上壁面２３１に接触しておらず、そして陽極長さＢを有しており、前記陽極３３を作製する材料は金属、金属合金とすることができるとともに、前記陰極長さＡに前記陽極長さＢを加えると前記流路幅Ｗを超えることで、前記海水３１を前記入口２１から前記流路２０に流入させた後には、前記陰極３２及び前記陽極３３により阻害されて、前記流路２０内で湾曲して前記出口２２から流出することで、前記海水３１と前記陰極３２及び前記陽極３３とが接触する時間及び面積が増える。

前記動力系統４０は前記本体１０に設けられるとともに、前記海水電池３０に電気的に接続されており、そして前記本体１０外部にて前記海洋１に接触している。この実施例においては、前記動力系統４０は蓄電装置４１と、前記海洋１に接触する推進装置４２とを備えており、前記蓄電装置４１は前記海水電池３０で発生した電気エネルギーを蓄電するために前記海水電池３０に電気的に接続されるものであって、蓄電池とすることができる。前記推進装置４２は前記蓄電装置４１から前記電気エネルギーを取得して、前記電気エネルギーを機械的エネルギーに変換して出力することで、前記本体１０を前記海洋１上で推進移動させるものであり、ここではスクリューを備えた回転式エンジンとすることができる。

第１の実施例において、前記水上乗り物は制御系統５０を更に備えており、前記制御系統５０は前記本体１０に設けられており、そして前記動力系統４０を操作するために前記動力系統４０に電気的に接続されることで、前記水上乗り物の前記海洋１中での航行を制御する。

本発明は使用時には、前記海洋１が前記入口２１から前記流路２０に絶えず流入するとともに、前記流路２０の前記海水３１が前記出口２２から流出することで、電解質として絶えず補充される。前記海水３１は前記流路２０の内部にて、前記陰極３２及び前記陽極３３とでそれぞれ電気化学反応を行う。前記電気化学反応には、前記海水３１と前記陽極３３とで行われる電気化学酸化反応が含まれる。

及び前記陰極３２に対して行われる電気化学還元反応は次の通りである。

これにより前記電気エネルギーを発生させるとともに、前記電気エネルギーを前記蓄電装置４１に蓄電して、そして使用者が前記制御系統５０を更に操作することで、前記蓄電装置４１に蓄電されている前記電気エネルギーを制御して、前記推進装置４２を駆動して前記本体１０を前記海洋１上で推進移動させて航行させる。

本発明の第２の実施例の構造概略図である図３を再度参照されたい。図示するように、この実施例において、第１の実施例と比較するに、その特徴は前記流路２０に隆起した複数の突起２３３を前記壁面２３に更に備えており、前記突起２３３は互いに背中向きとなっている第１の側面と第２の側面とを各々有しており、陰極３２ａは前記第１の側面に対応して設けられており、そして陽極３３ａは前記第２の側面に対応して設けられて前記陰極３２ａと間隔を空けて接触しておらず、これにより、前記陰極３２ａ及び陽極３３ａも前記流路２０中で前記海水３１に接触して前記電気化学反応が起きて前記電気エネルギーが発生する。

上記をまとめるに、本発明では前記本体の内部に前記流路を設けるとともに、前記流路に前記海水電池を設けており、前記海水電池は前記流路内の前記海水を電解質として直接使用することから、従来技術の電池を掛設した船舶と比較して、前記水上乗り物の搭載空間を占有することなく、前記水上乗り物の積載重量を減らすことなく、更には、前記海水電池は前記流路内に設けられることで、従来技術のように蓄電池を前記本体外側に掛設することで水上乗り物の幅が増加し、航行時の制限及び不便を来すようなことを回避し、しかも衝突して破損又は脱落するという不具合は起きにくくなるものであって、最後に、本発明では海水を絶えず補充される電解質として使用して発電を行うことで、提供する電気量が安定し、一般的な蓄電池の設置における安全性の考慮及び海水で錆びが発生してしまう問題はなくなり、更には環境に危害を加える物質は発生しないため、本発明は進歩性及び特許出願の要件を備えている。

１ 海洋
１０ 本体
１１ 前半部
１２ 後半部
２０ 流路
２１ 入口
２２ 出口
２３ 壁面
２３１ 上壁面
２３２ 下壁面
２３３ 突起
３０ 海水電池
３１ 海水
３２、３２ａ 陰極
３３、３３ａ 陽極
４０ 動力系統
４１ 蓄電装置
４２ 推進装置
５０ 制御系統
Ｗ 流路幅
Ａ 陰極長さ
Ｂ 陽極長さ

Claims (7)

1. 海洋上を航行する海水電池で駆動する水上乗り物であって、
   前記海洋に浮揚しており、しかも前半部と、前記前半部に接続している後半部とを有する本体と、
   前記本体内に設けられて、前記前半部に設けられている入口と、前記後半部に設けられている出口と、前記入口と前記出口との間を接続している壁面とを有している流路と、
   前記流路内に設けられており、前記海洋から前記流路に流入した海水と、それぞれ前記壁面に接続される陰極と陽極とからなり、前記海水は前記入口から前記流路に流入するとともに前記出口を介して前記流路から流出されるものであり、前記陰極と陽極とが互いに間隔をもって前記海水にそれぞれ接触している海水電池と、
   前記本体に設けられるとともに、前記海水電池に電気的に接続されて前記本体外部にて前記海洋に接触している動力系統と、を備えており、
   前記海水は前記流路を経て前記陰極及び前記陽極とでそれぞれ電気化学反応が起きて電気エネルギーが発生し、前記動力系統は前記電気エネルギーにより駆動されて前記本体を前記海洋上で推進移動させる、ことを特徴とする海水電池で駆動する水上乗り物。
2. 前記本体に設けられており、そして前記動力系統を操作するために前記動力系統に電気的に接続されている制御系統を更に備えた、ことを特徴とする請求項１に記載の海水電池で駆動する水上乗り物。
3. 前記動力系統が、前記海水電池に電気的に接続されるとともに、前記電気エネルギーを受け取って蓄電する蓄電装置を備えた、ことを特徴とする請求項１に記載の海水電池で駆動する水上乗り物。
4. 前記動力系統が、前記蓄電装置に電気的に接続されるとともに前記本体外部にて前記海洋に接触している推進装置を更に備えており、前記推進装置は前記蓄電装置に蓄電されている前記電気エネルギーを機械的エネルギーに変換して出力することで、前記本体を前記海洋上で推進移動させる、ことを特徴とする請求項３に記載の海水電池で駆動する水上乗り物。
5. 前記壁面は上壁面と、前記上壁面に対向する下壁面とを有しており、前記陰極が前記上壁面に設けられ、前記陽極が前記下壁面に設けられて前記陰極とは隔てられている、ことを特徴とする請求項１に記載の海水電池で駆動する水上乗り物。
6. 前記陰極が前記上壁面から前記下壁面に向けて延出して陰極長さを有しており、前記陽極が前記下壁面から前記上壁面に向けて延出して陽極長さを有しており、前記上壁面から前記下壁面との間が流路幅で隔てられており、前記陰極長さに前記陽極長さを加えると前記流路幅を超える、ことを特徴とする請求項５に記載の海水電池で駆動する水上乗り物。
7. 前記壁面が突起を備えており、前記突起は互いに背中向きとなっている第１の側面と第２の側面とを各々有しており、前記陰極は第１の側面に設けられており、前記陽極は前記第２の側面に設けられて前記陰極と間隔を空けている、ことを特徴とする請求項１に記載の海水電池で駆動する水上乗り物。