JP5394556B1 - 動力発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 確実に動力伝送装置の循環回転を得ることができる改良型の動力発生装置を提供する。
【解決手段】 本発明の動力発生装置は、液体が充填された縦型容器内で液面の上下にそれぞれ当該液面と略平行に配置される回転出力軸及び従動軸にそれぞれ設けられた回転輪、及び当該各軸の回転輪同士間にエンドレスに連結される連結手段によって当該各軸に回転力を与える動力伝送装置と、当該連結手段に等間隔に配置固定される複数の器体と、送風機からバルブを介して前記縦型容器の下端寄りに導入され、下側に開口する向きにある前記器体の真下より当該開口に向けて空気を供給する空気噴出口を備える空気供給系と、を備えた動力発生装置において、前記器体は側面視砲弾状のカゴ体を外層とし、これに収容可能な袋状の軟質シート状体を内層とする２層構造とされてなることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自然現象である液体中での気体の浮力を活用して回転出力を発生させる動力発生装置の改良技術に関する。

水などの液体を高所から低所に落下させ、その落下の運動エネルギーと位置エネルギーの差とにより水車を回転させ動力を得る水力発電が従来より行われている。また、小川などに設置し、川の流れで水車を回して発電する小型水力発電機についての提案も多くなされている。

一方、水などの液体中での気体の浮力を活用する動力発生装置の提案がなされている（特許文献１及び２参照）。特許文献１の提案は、容器内の液体中に埋没して上下に配置される２つの軸がそれぞれ備える各２つのベルトプーリーにベルトが走行可能に巻回された動力伝送装置と、前記ベルトに等間隔に固定されている複数のボックスとを備えた構造を有するトルク発生装置に関するものである。このトルク発生装置では、下側に位置するノズルから噴出される空気が開口を下側に向けた底側のボックスに入り込み液体と入れ替わってボックス内に貯留されることで、当該ボックスに浮力が生じ、動力伝送装置が循環・回転して回転力を出力可能としている。

また、特許文献２の提案は、特許文献１と同様に、水槽中での空気の浮力を用いてベルト駆動系を循環回転させて動力を取り出す動力発生装置に関するものであり、当該動力発生装置は特許文献１の装置とは、空気を収容、放出するのがボックスではなく膨張収縮自在な容器である点で相違している。

実開平１−１２４３７８号公報 実用新案登録第３１２９２３２号明細書

しかし、特許文献１の提案に係るトルク発生装置では、動力伝送装置の上部で空気を放出したボックスは頂部を下側にして重力により液体中を沈降する際にボックスが受ける抵抗が大きく、結果として回転力が小さくなるか、場合によっては回転力が得られないという事態が生じ得る。また、動力伝送装置が液体中に埋没しているため、容器外部に導出される回転出力軸のシールの問題から長期間の運転には不適である。

また、特許文献２の提案の動力発生装置では、特許文献１の提案のような回転力不足などは生じないと予想されるが、膨張収縮自在容器の開口に設けられた有孔吸入板の存在によって下からの空気が容器内に収容されにくく放出されにくいという問題がある。また、容器が膨張収縮自在であることから、水深によっては、水圧により吸入された空気が押し出される可能性もあり、結果的にベルト伝送系の回転力低下といった事態が生じ得る。

さらに、これら２つの提案の装置はいずれもコンプレッサーを使用しており、高い圧縮比（圧縮比２以上）の圧縮空気を得ることはできるが、空気吐出量に制限があるので、通常はレシーバータンクなどを吐出配管に設けて圧縮空気を貯留して設定吐出圧力を低減するとしても、電力消費量は大きく、さらに省エネルギー対策を進める必要がある。

そこで、本発明は、背景技術に記載した各装置よりも確実に動力伝送装置の循環回転を得ることができる改良型の動力発生装置を提供すること目的とする。また、本発明は、前記動力伝送装置の循環回転を確保しながら供給電力を低減し省エネに貢献するとともに、回転出力軸のシールの問題も解消可能な改良型の動力発生装置を提供することを目的とする。

前記目的は、本発明によれば、液体が充填された縦型容器と、その内部にて液面の上下にそれぞれ当該液面と略平行に配置される回転出力軸及び従動軸と、これら２つの軸にそれぞれ設けられた回転輪、及び当該各軸の回転輪同士間にエンドレスに連結される連結手段によって当該各軸に回転力を与える動力伝送装置と、当該連結手段に等間隔に配置固定される複数の器体と、送風機からバルブを介して前記縦型容器の下端寄りに導入され、下側に開口する向きにある前記器体の真下より当該開口に向けて空気を供給する空気噴出口を備える空気供給系と、を備えた動力発生装置において、前記器体は側面視砲弾状のカゴ体を外層とし、これに収容可能な袋状の軟質シート状体を内層とする２層構造とされてなることを特徴とする動力発生装置によって達成される。

前記空気噴出口は、前記縦型容器の底面に向けて設けられていることが好ましい。これにより、本発明の動力発生装置を停止した場合でも、送気を遮断することで、当該縦型容器内の液体の逆流を防止できる。

また、前記カゴ体は、その両側面がそれぞれ砲弾状の板体で構成されており、当該板体の頂点に対する対辺の両側部分にはそれぞれ前記袋状の軟質シート状体の開口面積を外力により広げ又は狭める開口面積広狭手段を備えていることが好ましい。この開口面積広狭手段は、前記２枚の板体の前記カゴ体の開口端辺の両端寄りの領域にそれぞれ穿設された長穴と、前記軟質シート状体の両端部にそれぞれ固定され、当該長穴に脱出不能に挿通してその長穴の中で自在に移動可能な支持軸との組み合わせを含むことができる。

前記縦型容器において、前記器体が浮上する側の器壁には、前記空気噴出口から噴出された気泡を前記軟質シート状体の下向きの開口に導くガイド板を設け瑠ことができる。これにより、前記空気噴出口から噴出され、前記器体の開口から外れて浮上する気泡を当該器体の開口に導くことができる。

前記縦型容器は、内部の空気を排気する排気管を備えた密閉容器に形成することもできる。この場合、前記排気管は、前記送風機の吸気側に接続することが好ましい。これにより、加圧状態の空気が送風機吸気側に戻され、本発明の動力発生装置の連続運転中の送風機の電力消費量を著しく低減することができる。

前記縦型容器は、少なくとも２基から構成され、隣り合うもの同士一方の排気を他方に送気するように構成することもできる。これにより、前記各縦型容器から前記回転出力軸を介してそれぞれ動力を取り出すことができる。

本発明の動力発生装置によれば、確実に動力伝送装置の循環回転を得ることができ、さらに消費電力を低減できる。また、回転出力軸のシールの問題も解消でき、結果として長期にわたる連続運転が可能となる。

本発明の動力発生装置の一実施形態を示す断面正面図である。 図１に示す実施形態の断面側面図である。 図１に示す実施形態の平面図である。 図１の実施形態における器体のカゴ体の一例を示す図である。 図４に示すカゴ体中に収容される軟質シート状体の一例を示す図である。 本発明における器体の一変形例の側面図である。 図６に例示する器体の外層を構成するカゴ体の正面図である。 図１に示す実施形態を用いた発電装置の一例を示す図である。 本発明の動力発生装置の実施形態の別の例を示す断面正面図である。 図７に示す実施形態の使用状況を説明するための図である。

次に、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されない。

[実施形態１]
図１は、本発明の動力発生装置の一実施形態の断面正面図を、また図２はその断面側面図を、さらに図３はその平面図をそれぞれ示している。これらの図に示すように、本実施形態の動力発生装置１は、図１〜図３に示すように、液体を充填しその中での気体の浮上力を活用して回転力を発生させる縦型容器１０と、その内部に空気を供給する空気供給系２２とから主に構成されている。なお、図３では、図１に示す縦型容器１０内のガイド板３４の図示を省略している。

（縦型容器）
本実施形態における縦型容器１０は、器壁１０ａ、１０ｂ、１０ｄ及び１０ｅによって四方から囲まれ、水平方向に平行な方向における断面が略矩形を呈している。この縦型容器１０は基台１１の上に据え付けられており、当該縦型容器１０の上方は開放され、容器１０の内外が連通した状態とされている。なお、この基台１０は、図示のように特別にこれを形成する必要はなく、例えば縦型容器１０を設置する床面の一部であってもよい。

縦型容器１０（器壁）の高さは適宜設定できるが、好ましくは数ｍから約１０ｍ、さらに好ましくは２〜７ｍの範囲内で設定するのがよい。また、縦型容器１０の材質は、例えばステンレス鋼、鉄、ガラス、コンクリート、硬質合成樹脂などの公知の材料の中から適宜選択して用いることができる。使用する材料には、必要な場合には、高い耐腐食性や強度特性などを付与すべく公知の処理を施してもよい。

縦型容器１０における器壁１０ａの上部開口寄りには、これを貫通して給水管２３が設けられている。この給水管２３は、縦型容器１０内で互いに離隔する方向に二股に分岐され、それぞれの先端に水投入口を備えた分岐管２３ａ、２３ａが形成されている。縦型容器１０には、この給水管２３を通じて過半を超える高さまで水などの液体が充填される。この液体の充填量（充填高さ）については後述する。また、縦型容器１０の底板１０ｃには、排水口３３を備えた排水管３２が設けられ、外部に延びる当該排水管３２の途中にはバルブ３４が設けられている。

（空気供給系）
本実施形態における空気供給系２２は、送風機２５、送気管２６、該送気管２６の途中に設けられたバルブ２７、バイパス管２８及び該バイパス管２８の開放端寄りに設けられたバルプ２９から構成されている。ここで、本実施形態の送風機２５には、吐出圧及び風量の観点から圧縮比１．１以下のファンや圧縮比１．１〜２程度のブロワなどが含まれ、これらのうちでは後者のブロワが好適に使用できる。なお、本発明においては、圧縮比２超のコンプレッサーを含めてもよいが、多くの場合、単位風量当たりの電力消費量が大きくなることが予想されるため、省エネの観点からは使用しないことが好ましい。

送気管２６は、縦型容器１０の器壁１０ｂを貫通して当該竪が他容器１０の内部に導入され、先端に空気噴出口３０を有している。本発明においては、この空気噴出口３０は、前記動力伝送装置１９１において、開口を下側に向けている器体２０の配列の中心より鉛直方向下方に下した垂線上に配置され、送気管２６を底板１０ｃに向けて曲げて下向きとなるように設けられている。このように、空気噴出口３０を下向きにすることで、圧縮比の相対的に小さい送風機を用いて送気することができ、また本発明の動力発生装置１を運転から停止に切り替え、送気管２６の途中に配置されたバルブ２７を閉じた場合に、空気が当該バルブ２７から空気噴出口３０までの送気管２６内に滞留するので、本発明の動力発生装置１の運転を再開する際に、あらかじめ送風機２５を運転した状態でバルブ２７を開くことで、縦型容器１０内の液体が送気管２６内を逆流するのを防止できる。

（回転出力軸および従動軸）
この縦型容器１０の内部には、器壁１０ｄ、１０ｅのそれぞれに当接した状態で鉛直方向下方に向けて支持部材１２、１２が互いに対向して配置されている。それぞれの支持部材１２、１２には、底板１０ｃ寄りおよび上部開口寄りの対応する位置にそれぞれ軸受１２１、１２１；１２２、１２２が配置されている。上部開口寄りの軸受１２１、１２１により回転出力軸１３が回転自在に軸支され、該回転出力軸１３の真下でこれに平行に従動軸１６が軸受１２２、１２２によって回転自在に軸支されている。

回転出力軸１３及び従動軸１６は、これらが受ける引張荷重や捩れ荷重などを考慮してこれらの直径を適宜設定できる。これら両軸１３、１６は、互いに略同等の直径に形成してもよく、異なる直径に形成してもよい。

回転出力軸１３は、従動軸１６よりも全長が長く、その一端は支持部材１２および縦型容器１０の器壁１０ｄをそれぞれ貫通して外部に突出して設けられ、縦型容器１０の外部に回転力を出力可能とされている。なお、回転出力軸１３の縦型容器１０からの突出長さは、この軸によって出力される回転適宜設定できる。図３では、器壁１０ｄの貫通穴のシールについて特に図示していないが、例えばメカニカルシールなど従来公知の方法により気密にシールすることができる。

（動力伝送装置）
回転出力軸１３および従動軸１６には、図２及び図３に示すように、これらの長さ方向異なる位置で対応する２か所に回転輪１４、１４；１７、１７が配置固定されており、これら上下に位置する回転輪同士１４、１７；１４、１７がエンドレスの連結手段１９、１９によって連結され、動力伝送装置１９１が形成されている。ここで、本明細書において「回転輪」とは、これに動力を伝達するための連結手段を掛け回すことが可能なものであり、回転軸から連結手段に又はその逆に動力を伝送するために使用されるものを総称している。回転輪１４、１７の具体例としては、スプロケットやプーリーなどが挙げられる。また、回転輪１４、１７を上下に対応するもの同士連結する連結手段１９の具体例としては、搬送チェーンの他、Ｖベルト、タイミングベルトなどの各種ベルトなどが挙げられる。搬送チェーンの素材としては、従来公知のステンレス鋼、鉄（めっき加工を施したものであってもよい）の他、炭素繊維やウレタン樹脂硬化物などが使用できる。この連結手段１９、１９がその張力方向に移動することで、従動軸１６及び回転出力軸１３にその回転力が伝達されて回転することで回転力を外部に出力可能となっている。

回転出力軸１３において、２つの回転輪１４、１４の間の中間領域には、拡径部１５が設けられ、従動軸１６にも同様に２つの回転輪１７、１７の間の中間領域に拡径部１８が設けられている。拡径部１５、１８は、これらにより後述する器体２０が回転出力軸１３又は従動軸１６の周りを回動する際の姿勢を矯正することを目的として設けられるものである。この目的を達成できるように、拡径部１５、１８の直径を適宜設定できる。拡径部１５、１８は、回転出力軸１３や従動軸１６と一体に成形したものでもよく、当該各軸に外嵌されるように成形したものでもよい。また、図２及び図３では、拡径部１５は２つの回転輪１４、１４の対向する内面間の距離に相当する全長を有し、また拡径部１８もまた２つの回転輪１７、１７の対向する内面間の距離に相当する全長を有するものとして図示するが、この図示の例に限定されず、例えば前記の全長よりも短く設定できる。また、拡径部１５、１８をさらに幅狭に形成し、２つの回転輪１４、１４；１７、１７の間にそれぞれ適宜の間隔で複数設けるようにしてもよい。

前記エンドレスの連結手段１９、１９には、その長さ方向に等間隔に、また互いに対応する位置に複数の器体２０、２０、・・・が配置固定されている。
（器体）
図４は、図１の実施形態における器体のカゴ体の一例を示しており、（ａ）はその側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。また、図５は、図４に示すカゴ体中に収容される軟質シート状体の一例を示しており、（ａ）が浮上時、（ｂ）が沈降時の状態を示す図である。個々の器体２０は、図４に示すカゴ体４３を外層とし、その内側に収容される袋状の軟質シート状体４４（図５参照）を内層とする２層構造とされている。

外層のカゴ体４３は、図４に示すように、その開口から平行に延びる２枚の網状体４３、４３（カゴ体と同一の符号を使用することとする。以下同様。）の先端域が互いに接近するように徐々に湾曲して略中間位置で接合するような側面視砲弾形状を呈している。このカゴ体４３はまた、１枚の矩形の平面形状を有する網状体４３をその略中間にて２つ折りし、この折り目から徐々に湾曲させて向き合う網状体４３のそれぞれの部分が互いに平行になるように構成してもよい（図４（ｃ）参照）。そうして形成されるカゴ体４３の開口端縁部は、適宜の幅で内側に折曲してあってもよい。網状体４３は、ステンレス鋼、鉄などの金属、硬質の合成樹脂、炭素繊維などで形成できる。また、網状体４３の網目のサイズは適宜設定できる。

カゴ体４３の両側面は、図４（ｂ）に示すように、その側面の形状に略合致する砲弾状の板体４０１、４０１によってそれぞれ塞がれており、これによりカゴ体４３を補強する機能を果たしている。各板体４０１は、例えばステンレス鋼などの金属や硬質の合成樹脂などの素材により形成することができる。砲弾状のカゴ体４３の両端縁に当接するそれぞれの板体４０の縁部はカゴ体４３の端縁を覆うように適宜の幅にてカゴ体４３側に折曲されていてもよい。

それぞれの砲弾状の板体４０１における頂部の対応する位置には、図４及び図５に示すように、連結軸２０１を挿通させるための貫通穴４０２がそれぞれ設けられている。連結軸２０１は、これら２枚の板体４０１、４０１から外側に突出して設けられ、その両端は連結手段１９、１９にそれぞれ連結されている。

また、各板体４０１、４０１における頂部の対辺の両端寄りの領域にはそれぞれ貫通穴４０３、４０３が穿設されている。これらの貫通穴４０３、４０３は、後述する軟質シート状体４４をカゴ体４３と固定するために使用されるものである。それぞれの貫通穴４０３は、前記対辺の縁に近接した位置で、かつ対辺の両端からこれに沿った方向にそれぞれ当該対辺の長さの約１／４だけ入った位置の間に穿設するのがよく、前記対辺の長さの約１／４〜１／５だけ入った位置に穿設するのが好ましい。各貫通穴４０３に留め具４５、４５、・・・が挿通され、軟質シート状体４４をカゴ体４３に固定されている。留め具４５としては従来公知のものを使用できる。

器体２０の内層を構成する軟質シート状体４４は、前記したカゴ体４３の幅よりも僅かに幅狭であり、広げた状態でカゴ体４３の内面に接する程度の大きさを有する矩形状のシートと（図６（ａ）参照）、カゴ体４３の板体４０１よりも僅かに小さい相似形状の砲弾状のシートとを用い、前者のシートの長さ方向両側縁に後者の砲弾状のシートの放物線状の端縁を接合して側面視砲弾状の袋状に形成したものである。軟質シート状体４４に用いられるシートは、軟質であり優れた耐摩耗性を備え、広範囲の温度環境下にて劣化が生じにくく、通気性を有しない合成樹脂などの素材で形成できる。例えばナイロン繊維の織布などは通気性を有するが、当該織布の少なくとも片面にシリコンコーティングなどを施して通気を遮断することで、軟質シート状体４４として使用できる。このシートは、さらにそれ自体が伸縮しない素材で形成されていることが好ましい。シートの接合部分には、特に同様の塗料を塗布、乾燥させて通水、通気を十分に遮断しておくことが好ましい。

軟質シート状体４４の矩形状の開口端縁には、図５に示すように、長手方向の各辺に当該辺に沿って補強材４４２、４４２を設けることができる。このような補強材４４２としては、例えばシリコーンゴムなどの軟質合成樹脂製または金属製などの筒状体または棒状体などが使用できる。この補強材４４２の長さは、開口端縁の長さ方向の辺の長さより短ければ適宜の長さに設定できるが、好ましくは僅かに短くするのがよい。補強材４４２の軟質シート状体４４への固定方法については特に制限されず、従来公知の方法を採用することができる。このように補強材４４２を設けることで、器体２０の沈降時に軟質シート状体４４の開口端縁が極端に中央に向かって湾曲縮小するのを防止でき、浮上側に器体２０が移動したときに効率的な気泡の収容が可能となる。

軟質シート状体４４の内容積は、カゴ体４３の網状体４３及び２枚の板体４０１、４０１の内面にそれぞれ略密着した状態のときに最大となる。この軟質シート状体４４の最大内容積は、カゴ体４３のサイズ変更とともに、縦型容器１０内で浮上沈降する動力伝送装置及び器体の重量、回転出力軸１３と従動軸１６との間の距離、動力伝送装置１９１の連結手段１９における器体２０の取付間隔（ピッチ）及び浮上力の大きさなどを考慮しつつ所望の動力が得られるように適宜設定できる。

砲弾状の軟質シート状体４４の当該砲弾の頂部に相当する領域には、シート状体４４の幅方向に部分的に筒状に形成され、当該筒内に連結軸２０１が挿通可能とされている。連結軸２０１の両端は、軟質シート状体４４の幅方向両側からそれぞれ突出している。連結軸２０１の両端部は、それぞれ２つのエンドレスの連結手段１９、１９の対応する位置に略水平に適宜の連結具（不図示）を介して固定される。また、軟質シート状体４４の頂部は、カゴ体４３の頂部に固定可能に構成されている。このカゴ体４３への固定については、その方法に特に制限はなく、従来公知の方法を採用できる。

このような構成の器体２０の連結手段１９への取付間隔については、隣り合う器体２０、２０を接近させて連結手段１９に取り付けた場合、各器体２０への気泡の収容量が減少することが予想され、連結手段１９への重量的な負荷も増すことから好ましくない一方、隣り合う器体２０、２０を離し過ぎると、動力伝送装置１９１を十分に循環回転させる浮上力が得られなくなるので、これらの点を考慮して、適宜設定することができる。好適な例としては、先行する器体２０の開口端部と後続の器体２０の頂部との間に器体２０を1個取り付けられる程度の間隔だけ離して隣り合う器体２０、２０を連結手段１９に固定するのがよい。

図６は、器体の一変形例を示す側面図である。また、図７は、図６中の各矢視図を示しており、（ａ）はＡ−Ａ矢視図、（ｂ）は器体の浮上時におけるＢ−Ｂ矢視図、（ｃ）は器体沈降時におけるＢ−Ｂ矢視図を示している。これらの図に示す器体２０が、図４及び図５に示した例と相違するのは、図６及び図７に示す例が開口面積広狭手段４２、４２を備えている点であり、その他の構成については本質的に図４及び図５に示した例と変わるところはない。

（開口面積広狭手段）
開口面積広狭手段４２は、カゴ体４３を構成する２枚のそれぞれの板体４０１において、その頂部に対する対辺（カゴ体４３の開口端辺）の両端寄りの領域にそれぞれ設けられた長穴４１、４１と、軟質シート状体４４の長手方向の開口端縁にそれぞれ連結軸２０１に略平行に固定された支持軸４６、４６とで構成される。図６及び図７に示すカゴ体４３は、側面視砲弾状の外形を備えていれば、開口端縁の長手方向に直交する方向の長さは適宜設定できる。なお、カゴ体４３を構成する各要素は、前記した素材で構成できる。

支持軸４６、４６は、図６及び図７の器体における軟質シート状体４４（図５に示したものと同様の形状を有する）の長手方向の開口端縁にそれぞれ連結軸２０１に略平行に固定されている。これら支持軸４６、４６は、カゴ体４３の両側の板体４０１、４０１の対応する位置にそれぞれ設けられた長穴４１、４１；４１、４１を貫通し、両外側に突出した状態で該長穴４１、４１から脱落せずにその中で自在に動くことができるように構成されている。各支持軸４６の長穴４１、４１からの脱落を防止する方法には特に制限がなく、従来公知の手段を用いることができる。このように軟質シート状体４４の両端に固定され、２枚の板体４０１、４０１の長穴４１、４１；４１、４１の範囲で自由に移動可能な支持軸４６、４６とは、それぞれ袋状の軟質シート状体４４の開口面積を広げまたは狭める開口面積広狭手段４２、４２として機能する。

（ガイド板）
動力伝送装置１９１において、浮上する側の開口を下向きにして整列する（以下、単位器体（以下、「浮上側の器体」という。）２０、２０、２０、・・・の列に向けて、縦型容器１０の器壁１０ｂから鉛直方向に等間隔に斜め上方に向けて突出するようにガイド板３４、３４、３４、・・・が設けられている。個々のガイド板３４は、それ自体が器壁１０ｂから張り出した部材（不図示）に回動可能に軸支されている。このようなガイド板３４、３４、３４、・・・を器体２０の列に向けて設けることで、個々の器体２０の浮上時の姿勢を整えることが可能になるとともに、送気管２６における空気噴出口３０から噴出し器壁１０ｂ側に接近して浮上する気泡群を器体２０の開口側に寄せて収容され易くするように機能する。なお、ガイド板は常識的な範囲で複数設置すればよく、特にその設置数に制限はない。

（縦型容器内への液体の充填及び運転）
このような構造の本発明の動力発生装置１には、前記したように、その縦型容器１０内に過半を超える所定高さまで液体が充填される。この液体としては安全で揮発性に乏しいもの、例えば水などが好適に使用される。縦型容器１０内での水の充填高さは、連結手段１９の浮上側に配列する各器体２０内の軟質シート状体４４の内容積分空気が充満することで排出された液体による容積増加を考慮し、液面の高さを回転出力軸１３及びそのシールに達しない程度に設定するのがよい。このように設定することで、回転出力軸のシール及びメンテナンスが容易となり、本発明の動力発生装置の長期にわたる連続運転が可能となる。

そうして、空気供給系２２の送風機２５を運転し、バルブ２７を開くことで、送気管２６を通して空気噴出口３０から気泡が連続的に噴出する。噴出した気泡は、連結手段１９の浮上側の器体２０の配列のうち下側に位置する器体２０内に直接又はガイド板３４を介して間接的に収容される。図５に示した器体２０の場合、軟質シート状体４４はその２つの長手方向の開口端縁が中央に寄り互いに接近した状態から、気泡の流入、液体との置換に伴って外側に開いていき、浮力が生じ、器体２０は上昇し始める。そうして、さらに気泡が流入することで軟質シート状体４４の全面がほぼカゴ体４３に内接する状態となり、もともと内部に充満していた液体は完全に器体２０の外側に排出され、さらに浮力を増加させることになる。

また、図６及び図７の開口面積広狭手段４２を備えた器体２０の変形例の場合、軟質シート状体４４の中で液体の代わりに空気の占める容積が増大していくと、開口面積広狭手段４２の支持軸４５、４６が長穴４１、４１内で互いに離隔する方向に移動し始めるとともに浮力が生じる結果、器体２０は浮上し始める。さらに気泡が流入することで、各開口面積広狭手段４２は支持軸４６が長穴４１の最外端に移動し、軟質シート状体４４の全面がほぼカゴ体４３に内接した状態となり、もともと内部に充満していた液体は完全に器体２０の外側に排出され、さらに浮力を増加させることになる。

これら２つの例のいずれの場合でも、縦型容器１０内の浮上側において、器体２０の浮上に伴い連結手段１９が回転し始め、次の器体２０が空気噴出口３０の真上に移動し、浮上する気泡を同様に直接的又は間接的に収容し、その収容量に応じた液体との置換が生じ、軟質シート状体４４の膨らみや開口面積広狭手段４２の支持軸４５、４６の離隔作用が働くとともに液体は外部に放出され、連結手段１９の回転動作に拍車がかかることになる。

一方、器体２０は、液面Ｌから浮上したところで、連結手段１９の動きに応じて回転出力軸１３の周りを回転する。その際、回転出力軸１３が備える拡径部１５において、器体２０は連結手段１９の張力方向（または接線方向）に対して平行になるようにその姿勢が矯正される。さらに、そうして下降し始め液体中に没する際に姿勢の矯正が必要な器体２０は、今度は給水管２３の分岐管２３ａ、２３ａに当接することで、その姿勢が矯正される。

液体中に埋没しようとする器体２０は、図５に示した例の場合、沈降方向の運動に抗する液体の抵抗によって軟質シート状体４４の２つの長手方向の開口端縁が互いに接近するように内側に寄り、それとともに軟質シート状体４４も萎んでその容積を縮小させる。

また、図６及び図７に示す器体２０の変形例の場合にも、液体中に埋没しようとする器体２０は沈降方向の運動に抗する液体の抵抗によって開口面積広狭手段４２の支持軸４５、４６が今度は互いに接近するように長穴４１、４１の最内端に移動し、結果として開口面積が狭まることに伴い、
軟質シート状体４４は頂部からやせ細るように萎んでいくことになる。

いずれの場合も、次の器体２０についてもこの動作が繰り返され、連結手段１９が循環回転することで、回転出力軸１３が回転し、外部にこの回転力を出力することが可能となる。この回転出力軸１３は、気泡の噴出量が安定していれば安定した回転力を出力できる。

図８は、図１に示す実施形態を用いた発電装置の一例を示している。この図に示す発電装置では、回転出力軸１３に固定されたプーリー４７と、縦型容器１０の器壁外面に固定された台座４９上の発電機４８とから構成されている。プーリー４７は、その外輪にゴム材などにより滑り止めが施されている。このプーリー４７の外輪に直接、発電機４８の回転軸４８ａの外周が当接されており、回転出力軸１３が回転することでプーリー４７が回転し、それによって発電機が回転するようになっている。この場合、プーリー４７と発電機４８における回転軸４８ａとの直径比を変えることで、発電機４８を高速で回転させることができる。さらに、直径比の異なるプーリーや異径プーリーなどを適宜組み合わせて発電機４８の回転軸４８ａに回転力を伝送することで、当該発電機４８所望の回転数で回転させることもできる。なお、所望の回転数は、プーリーの直径などの値から従来公知の方法で算出することができる。例えば、回転出力軸１３のプーリーと発電機４８の主軸４８ａとの間に異径プーリーを組み合わせる場合、例えば回転出力軸１３のプーリーと異径プーリーの小径側との直径比及び異形プーリー大径側と発電機４８の主軸４８ａとの直径比がそれぞれ６．５、２０であるとし、発電機４８の主軸４８ａ回転出力軸１３の回転数が１８ｒｐｍであるとすると、発電機４８の主軸４８ａを２３４０ｒｐｍで回転させることができる。

[実施形態２]
図９は、本発明の動力発生装置の実施形態の別の例を示す断面側面図である。本実施形態における動力発生装置２は、以下の２点で実施形態１と相違している。なお、これら２つの相違点以外のその他の構成については本質的に変わるところはない。

（１）空気供給系２２において、送風機２５から送出された空気を一旦溜めて加圧する空気貯留槽５０及びバルブ類（５５、５９など）を設けた。空気貯留槽５０は、その内部に水などの液体を適宜の高さまで貯め、その液体中に送風機２５からの空気を送気管５４を通して導入するように構成されている。送気管５９の途中のバルブ６０を閉じている限り、空気は空気貯留槽５０内で圧縮作用を受けることになる。送気管５４の先端の空気流入口５６は、実施形態１における送気管２６の先端の空気噴出口３０と同様、空気貯留槽５０の底面に向けて下向きに形成することが好ましい。これにより、本実施形態の動力発生装置２の運転を停止した際でも、バルブ６１、さらにはバルブ６０を閉じておくことで、内部の液体の逆流が起こらないので、運転再開の際には送風機２５を運転後にバルブ６０、６１を順次開くことで、スムーズな運転再開が可能となる。

（２）縦型容器１０をその上部開口に蓋１０１を備える密閉容器とし、バルブ２２を途中に備えた排気管２１により容器１０内の空気を排気できるようにした。このように密閉容器とすることで、排気管２１を通して加圧された状態の排気を送風機２５の吸気側に戻すことができ、送風機２５の所要電力を効果的に低減することができる。つまり、この実施形態の動力発生装置２の場合、運転開始時には、送風機２５を通常要する電力にて運転するが、前記した加圧状態の空気循環が定常的に行われるようになれば、送風機２５の電力消費量を著しく低減することができるようになる。

本実施形態の動力発生装置２の場合、さらに少なくとも２基の縦型容器１０を直列に接続することができる。図１０は、図９の実施形態２のこのような直列接続構造の一例を示している。この図に示すように、隣り合う縦型容器１０、１０のうち空気貯留槽５０側の縦型容器１０の排気管６５を後続の縦型容器１０の送気管としてその内部に導入することで、複数の縦型容器１０、１０、・・・を直列に接続し、最後尾の縦型容器１０の排気管６８を送風機２５の吸気側に戻すように構成している。なお、この図１０の例では、最初と２番目の縦型容器１０、１０及び最後尾及びその前流の縦型容器１０、１０を図示するにとどめ、両者の中間の縦型容器１０などの図示を省略している（必要であれば、この中間に１基又は２基以上の縦型容器１０を設けてもよく、縦型容器を設けず２番目と最後尾の１つ前流の縦型容器１０、１０を連結してもよい。）。

図１０の例では、それぞれの縦型容器１０の回転出力軸１３の回転がこれに固定されたプーリー４７を介して台座４９上の発電機４８に伝送される。このとき、発電機４８の回転軸（不図示）とプーリー４７との直径比に応じて該発電機４８を高速で回転させることができる。このように複数の縦型容器を配備することで、それぞれが発電可能となるので、発電電力量を増加させることができる。

この図１０に示した動力発生装置３の運転方法について次に説明する。まず、この装置においてすべてのバルブ６０、６１、６６、６７１、６９、７１、７２を閉じた状態とし、送風機２５を運転する。そうして、バルブ６０、６１を順次開くことで、送風機２５から送気管２６途中の空気貯留槽５０を経て最初の縦型容器１０に送気される。縦型容器１０の内部では、液体中で噴出された空気が上部の気中に貯留され、加圧状態が形成される。

次に、最初の縦型容器１０の排気管６５の途中のバルブ６６、６１を順次開き、当該縦型容器１０上部の空気を２番目の縦型容器１０に送気する。これにより、２番目の縦型容器１０内においても、噴出された空気がその上部の気中に貯留され加圧状態が形成される。
続いて、２番目の縦型容器１０の排気管６５の途中のバルブ６６、６１を順次開き、後続の縦型容器１０に送気する。

排気管６５のバルブ６６、６１を順次開く操作を繰り返し、最後尾の縦型容器１０まで送気する。そうして、この縦型容器１０の上部の気中で加圧状態とされた空気を排気管６８の途中のバルブ６９を開いて送風機２５の吸気側に戻す。これにより、その後、送風機２５に加圧状態の空気が連続的に供給されることになる。つまり、本実施形態の動力発生装置３の運転開始時には、送風機２５を通常要する電力にて運転することになるが、前記した加圧状態の空気循環が定常的に行われるようになれば、送風機２５の電力消費量を著しく低減することができるようになる。

なお、図１０に示す実施形態では、各縦型容器１０の回転出力軸１３にそれぞれ発電機４８を接続しているが、複数の縦型容器１０、１０、・・・の回転出力軸１３，１３、・・・を直列に連結することもできる。この場合、回転出力軸の連結体には、各縦型容器１０の回転出力軸１３の回転差を解消し、さらに各縦型容器１０のメンテナンスを可能にする従公知の機器を介在させることができる。

１、２、３ 動力発生装置
１０ 縦型容器
１０ａ、１０ｂ、１０ｄ、１０ｅ 器壁
１２ 支持部材
１２１、１２２ 軸支部
１３ 回転出力軸
１４、１７ 回転輪
１５、１８ 拡径部
１６ 従動軸
１９ 連結手段
２０ 器体
２０１ 連結軸
２２ 空気供給系
２３ 給水管
２３ａ 分岐管
２４、２７、３４ バルブ
２５ 送風機
２６ 送気管
３２ 排水管
４０１ 砲弾状の板体
４１ 長穴
４２ 開口面積広狭手段
４３ カゴ体
４４ 軟質シート状体
４５ 留め具
４６ 支持軸
４７ プーリー
４８ 発電機
４８ａ 回転軸
４９ 基台
５０ 空気貯留槽
５９ 送気管
６０、６１、６６、６９、７１、７２ バルブ
６５、６８ 排気管
７０ バイパス管

Claims (8)

1. 液体が充填された縦型容器と、
   その内部にて液面の上下にそれぞれ当該液面と略平行に配置される回転出力軸及び従動軸と、
   これら２つの軸にそれぞれ設けられた回転輪、及び当該各軸の回転輪同士間にエンドレスに連結される連結手段によって当該各軸に回転力を与える動力伝送装置と、
   当該連結手段に等間隔に配置固定される複数の器体と、
   送風機からバルブを介して前記縦型容器の下端寄りに導入され、下側に開口する向きにある前記器体の真下より当該開口に向けて空気を供給する空気噴出口を備える空気供給系と、
   を備えた動力発生装置において、
   前記器体は側面視砲弾状のカゴ体を外層とし、これに収容可能な袋状の軟質シート状体を内層とする２層構造とされてなることを特徴とする動力発生装置。
2. 前記空気噴出口は前記縦型容器の底面に向けて設けられてなる請求項１に記載の動力発生装置。
3. 前記カゴ体は、その両側面がそれぞれ砲弾状の板体で構成されており、当該板体の頂点に対する対辺の両側部分にはそれぞれ前記袋状の軟質シート状体の開口面積を外力により広げ又は狭める開口面積広狭手段を備えてなる請求項１又は２に記載の動力発生装置。
4. 前記開口面積広狭手段は、前記２枚の板体の前記カゴ体の開口端辺の両端寄りの領域にそれぞれ穿設された長穴と、前記軟質シート状体の両端部にそれぞれ固定され、当該長穴に脱出不能に挿通してその長穴の中で自在に移動可能な支持軸との組み合わせを含んでなる請求項３に記載の動力発生装置。
   
5. 前記縦型容器において、前記器体が浮上する側の器壁には、前記空気噴出口から噴出された気泡を前記軟質シート状体の下向きの開口に導くガイド板が設けられてなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の動力発生装置。
6. 前記縦型容器は、内部の空気を排気する排気管を備えた密閉容器とされてなる請求項１〜５のいずれか１項に記載の動力発生装置。
7. 前記排気管は、前記送風機の吸気側に接続される請求項６に記載の動力発生装置。
8. 前記縦型容器は、少なくとも２基から構成され、隣り合うもの同士一方の排気を他方に送気するように構成されてなる請求項６又は７に記載の動力発生装置。
   

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