JPH06123273A

JPH06123273A - 回転装置及び回転力取出装置

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Publication number: JPH06123273A
Application number: JP6127292A
Authority: JP
Inventors: Kinuo Okamoto; 絹雄岡本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-02-26
Filing date: 1992-02-14
Publication date: 1994-05-06
Anticipated expiration: 2014-08-23
Also published as: JP2937609B2

Abstract

(57)【要約】【目的】浮体連結ベルトの回転を可能にした装置、及
びこの浮体連結ベルトの回転を外部に取出可能にした回
転力取出装置を提供する。【構成】第１，第２案内車４，５をそれぞれ水中，水
面上方に回転可能に配置し、多数の浮体１０を環状に連
結してなる浮体連結ベルト６を上記第１，第２案内車
４，５に巻回する。また上記浮体１０が略水密状態で挿
通可能の下側内径を有する筒体３を、該筒体３の下側開
口８ａが上記水中に位置し上側開口３ｂが上記水面より
上側に位置するよう配置する。そして上記浮体連結ベル
ト６の一部を上記筒体３内を挿通させ、上記筒体３内に
侵入した水を大気に排水する通路７ａを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水に浮かぶ物体（以
下、浮体と記す）を環状に、つまりエンドレスに連結し
てなる浮体連結ベルトを回転させる装置、及び該ベルト
の回転力を取り出す装置に関し、詳細には水中に配置さ
れた浮体の上面を大気圧に保持することにより発生する
浮体押上力を利用した回転装置，回転力取出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】水中に配置された浮体に作用する浮力を
利用して回転力を得るようにした装置として、例えば図
１４に示すタイプのものが従来から各種提案されてい
る。図１４の装置は、水槽３１の外側に配置された一対
の滑車３２，３３に、円筒状の多数の浮体３４ａを紐体
３４ｂで連結してなる浮体連結ベルト３４を巻回し、該
浮体連結ベルト３４の一部を上記水槽３１内を挿通させ
るようにした構造になっている。そしてこの従来装置で
は、水槽３１内に位置する浮体３４ａ′に作用する浮力
でもって浮体連結ベルト３４を図示反時計方向に回転さ
せ、もって滑車３２，３３を回転させ、これにより回転
力を取り出すことを期待したものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来装置で
は、浮体３４ａを水槽３１内に底壁からその水圧に打ち
勝って進入させる必要があり、これに必要な力が上記浮
力の合計より大きいことから、現実には回転不能であ
り、回転力を取り出すことはできない。

【０００４】本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされ
たものであり、上記従来装置のように水槽内に進入させ
るのではなく、逆に水圧によって水槽から押し出される
力を利用することにより、浮体連結ベルトの回転を可能
にした装置、及びこの浮体連結ベルトの回転を外部に取
出可能にした回転力取出装置を提供することを目的とし
ている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、多数
の浮体を環状に連結してなる浮体連結ベルトを、該ベル
トの上部が水面から出るように配置し、該浮体連結ベル
トを回転可能にガイドする案内部材を設け、上記浮体が
略水密状態で進入可能の下側開口を有する筒体を、該筒
体の下側開口が水中に位置し、上側開口が水面より上側
に位置するよう配置し、上記浮体連結ベルトの一部を上
記筒体内を挿通させ、上記筒体内に進入した水を大気に
排水する排水通路を設けたことを特徴とする回転装置で
ある。

【０００６】また請求項２の発明は、第１，第２案内車
をそれぞれ水中，水面上方に回転可能に配置し、多数の
浮体を環状に連結してなる浮体連結ベルトを上記第１，
第２案内車に巻回し、上記浮体が略水密状態で挿通可能
の下側内径を有する筒体を、該筒体の下側開口が上記水
中に位置し上側開口が上記水面より上側に位置するよう
配置し、上記浮体連結ベルトの一部を上記筒体内を挿通
させ、上記筒体内に侵入した水を大気に排水する通路を
設けたことを特徴とする回転力取出装置である。

【０００７】

【作用】本発明に係る回転装置，回転力取出装置によれ
ば、筒体の上側開口を水面上方の大気中に位置させ、ま
た該筒体の下側開口を浮体が略水密状態で進入可能の大
きさにするとともに水中に位置させ、また該筒体内に侵
入した水を排水通路を介して大気中に排水するようにし
たので、筒体内は大気圧に保持される。そして浮体連結
ベルトの一部を上記大気圧に保持された筒体内を挿通さ
せるようにしたので、上記下側開口から筒体内に進入し
ようとしている浮体に注目すると、該浮体の上面には略
大気圧が作用し、下面には水深に応じた水圧が作用す
る。この場合、上記浮体連結ベルトを筒体内に押し込む
力は、他の浮体に作用する浮力の合計より大きい。その
ため上記浮体連結ベルトを、筒体側部分を押し上げる方
向に回転させる力が得られ、その結果、第１，第２案内
車が回転し、回転力の取出が可能となる。

【０００８】ここで本発明では、上記浮体として、これ
に作用する浮力が小さいほど、また上記水圧の作用する
有効面積が大きいほど上記回転力が大きくなる。従っ
て、本発明の浮体には、浮力を小さくするために体積が
できるだけ小さい浮体で、かつ押し上げ力を大きくする
ために上下方向投影面積が大きい形状の浮体が望まし
く、例えば球体、及び軸長の短い円筒体が採用可能であ
る。なお、本発明の浮体は、水中を移動する際の流体抵
抗，及び筒体内に進入する際の摩擦抵抗が小さいものが
望ましく、この観点からみれば球体が最も望ましく、こ
の球体をできるだけ大きいピッチで連結した浮体連結ベ
ルトが望ましい。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１ないし図４は請求項２の発明の第１実施
例による回転力取出装置を説明するための図である。本
実施例では、発電機の駆動源に利用した例を説明する。

【００１０】図において、１は回転力取出装置であり、
これは水槽２と、該水槽２内に配置され、大気圧を水槽
内に導入するためのガイドパイプ（筒体）３と、該ガイ
ドパイプ３内に侵入した水を排水する排水パイプ７ａ
と、水槽２の底部に回転可能に配設された下側滑車（第
１案内車）４と、水槽２の上方に回転可能に配設された
上側滑車（第２案内車）５と、該上側，下側滑車４，５
に巻回された球体（浮体）連結ベルト６とで構成されて
いる。

【００１１】上記水槽２は、上端が開口し底が閉塞され
た有底角筒状のもので、上端開口付近には最高水位を規
制するオーバーフロパイプ２ａが接続されている。また
上記ガイドパイプ３は、上記球体連結ベルト６の後述す
る球体（浮体）１０より若干大きい内径を有するパイプ
本体３ａの下部にシールパイプ８をＴ継手７で接続した
構造のものである。上記シールパイプ８の下側開口８ａ
は水槽２の底側に位置しており、該下側開口８ａの水深
はＨである。また上記パイプ本体３ａの上側開口３ｂは
上記最高水位より上方に位置している。上記シールパイ
プ８は、該ガイドパイプ３内への水の侵入を抑制するた
めのもので、その内径は上記球体１０が略水密状態で進
入できる大きさに設定されており、また摺動抵抗を軽減
するために平滑に加工されている。またこのシールパイ
プ８の長さは上記球体１０同士の接続間隔Ｌより少し長
く設定されている。また上記Ｔ継手７の分岐部分が上記
排水パイプ７ａとなっており、この排水パイプ７ａは上
記水槽２を貫通して外方に突出している。

【００１２】上記下側滑車４，上側滑車５は円盤の外周
面に、上記球体１０の外形に沿う形状のガイド溝４ａ，
５ａを形成してなるものであり、上側滑車５は下側滑車
４より大径に設定されてる。また上側滑車５のガイド溝
５ａには滑り止め用にゴムシート９が貼着されており、
またこの上側滑車５の外周部の上記ガイド溝５ａに隣接
する部分には、回転力を取り出すための駆動ギヤ５ｂが
形成されている。

【００１３】上記球体連結ベルト６は、ピンポン玉状の
中空の球体１０，１０同士を、その直径Ｄの１／４程度
の隙間をあけてリング１２でエンドレスに連結したもの
であり、上記球体１０の連結間隔は上述のようにＬに設
定されている。

【００１４】また上記上側滑車５の外周面に形成された
駆動ギヤ５ｂにはピニオンギヤ１３が噛合している。こ
のピニオンギヤ１３の回転軸１３ａには、小型発電機１
４が接続されている。この発電機１４は、上記ピニオン
ギヤ１３により増速歯車機構１４ａを介して発電機本体
１４ｂを駆動するように構成されている。そしてこの発
電機１４には、小型モータ１５，１５が接続されてい
る。

【００１５】次に本実施例装置の作用効果を説明する。
本回転力取出装置１おいて、ガイドパイプ３の下側開口
８ａの水深をＨ、該水深Ｈの範囲内の水中に浸っている
球体１０の個数をｎ、球体１０の直径をＤとすると、上
記下側開口８ａに位置する球体１０′に作用する上向き
の力Ｆは、Ｆ＝γＨＳ（γ：水の比重、Ｓ：球体の投影面積＝π
Ｄ²／４）である。一方、上記水深Ｈの範囲内に位置す
る球体１０に作用する浮力の合計Ｆ′はＦ′＝γＶｎ（Ｖ：球体の体積＝πＤ³／６）であ
る。

【００１６】そして上記ＨＳは球体１０の垂直上方に形
成される仮想水柱の容積に相当し、またＶｎは水深Ｈ部
分に位置する球体の合計体積に相当する。球体連結ベル
ト６の構造上、各球体１０同士の間には隙間がある（本
実施例の場合はＤ／４程度の隙間がある）からＨＳ＞ｎ
Ｖとなり、従ってＦ＞Ｆ′となる。なお、球体１０′に
はガイドパイプ３内に侵入した水の重量（水深Ｌ）に応
じた下向きの力が作用するが、この水は排水パイプ７ａ
から常に排水されるので、上記Ｆ＞Ｆ′の関係が崩れる
ことはない。その結果本実施例装置の場合、球体連結ベ
ルト６、ひいては下側，上側滑車４，５は反時計方向に
回転する。そして、上側滑車５の駆動ギヤ５ｂによって
ピニオンギヤ１３が回転駆動され、これにより発電機１
４が電力を発生し、この電力によってモータ１５が回転
することとなる。

【００１７】一方、本実施例の場合、ガイドパイプ３の
シールパイプ８と球体１０との間のシールが完全になさ
れても、上述のように隣接する球体間容積Ａに相当する
水がガイドパイプ３内に侵入する。しかしこの侵入水は
排水パイプ７ａを通って排水されるので、上記球体１
０′に作用する下向きの重量が過大になることはない。
なお、上記排水された水については、河川，湖等から導
入された自然水、あるいは水道水によって補給する必要
がある。

【００１８】ここで上記第１実施例の効果を確認するた
めに、試験機を試作して発生する回転力、及び発電機１
４からの発電量を計測した。まず、試験機の仕様は以下
の通りとした。水深Ｈ：１０００ｍｍ、球体直径Ｄ：３
８ｍｍ、球体の連結間隔Ｌ：５０ｍｍ、球体総数：５７
個、水深Ｈの範囲内に位置する球体数：２０個、上部滑
車５の直径：２１０ｍｍ、該滑車に形成された駆動ギヤ
の直径：１６９．４ｍｍ、ピニオンギヤの直径：２２．
４ｍｍ、とした。また発電機は３Ｖ，８６５０ｒｐｍと
した。

【００１９】上記状態で上側滑車５にばね秤を接続する
ことにより、球体連結ベルト６の回転を急激に停止させ
る瞬間停止荷重を測定したところ、１．７Ｋｇであっ
た。そして上記瞬間停止から十分に時間が経過して慣性
荷重の無くなった状態で有効な回転力が得られている。

【００２０】また発電量については、上記発電機と同型
のモータを２台回転させることができた。この結果から
見て電気出力は充分出ていることとなる。従来の水力を
利用した発電機は大規模なダム建設を必要とする等、大
規模なものに限られており、小規模発電機としては石油
を燃料とする内燃機関を用いたものが一般的であった。
本実施例装置は、河川等の水力を利用した小規模な発電
機が可能である。

【００２１】なお、上記第１実施例では、ガイドパイプ
３内への侵入水については、単に大気中に排水したが、
この水は各種の利用が可能である。図５は、回転力取出
装置１を３台落差を付けて連結し、上記排水を次の段の
装置に給水するようした請求項２の発明の第２実施例で
ある。この場合、上流端の回転力取出装置１に対して
は、河川Ｗ等からの水を導管を介して給水し、該装置の
排水を次の段の装置１に給水し、その排水を順に次の装
置に給水する。

【００２２】図６ないし図９は、上記排水の別の利用方
法を示す請求項２の発明の第３実施例である。図中、図
１ないし図５と同一符号は同一又は相当部分を示す。本
第３実施例では、ガイドパイプ３の排水パイプ７ａにギ
ヤポンプ１６を接続している。このギヤポンプ１６は、
ケーシング１７内にギヤ室１７ａを形成し、該ギヤ室１
７ａに吸水口１７ｂ，送水口１７ｃを連通形成するとと
もに一対の送りギヤ１８，１９を収容配置した構造のも
のである。また上記一方の送りギヤ１８の軸１８ａの外
方突出部には駆動プーリ２０が固着されており、該駆動
プーリ２０は水槽２の上端部に配置された中間プーリ２
１にベルト２２で連結されている。またこの中間プーリ
２１は上側滑車５で駆動される駆動プーリ２３にベルト
２４で連結されている。

【００２３】上記ギヤポンプ１６の吸水口１７ｂに上記
ガイドパイプ３の排水パイプ７ａが接続されており、ま
た送水口１７ｃには送水パイプ２５が接続されている。
この送水パイプ２５は水槽２に沿って上方に延び、該水
槽２の上端開口部で下方に屈曲して該水槽２内に開口し
ている。

【００２４】本第３実施例では、ガイドパイプ３内に侵
入した水は排水パイプ７ａを通ってギヤポンプ１６に供
給される。またこのギヤポンプ１６は、上側滑車５によ
り各ギヤ２３，２１，２０、及びベルト２４，２２を介
して駆動される。これにより上記排水パイプ７ａから供
給された水の少なくとも一部は水槽２内に戻されること
となる。

【００２５】また請求項２の発明の第４実施例を示す。
この例では、上記上側滑車５の軸芯に装着された駆動ギ
アに凍結された上側発電機１４と、ギアポンプ１６に連
結された下側発電機（図示せず）の出力により、別個の
送水ポンプ１６′を駆動するように構成されている。な
お、２′はギアポンプ１６からの排水を受ける受水槽で
ある。この例では、上記第３実施例より多量の水を水槽
２に戻すことができる。

【００２６】上記第１〜第４実施例では、１組の浮体連
結ベルト等を設けた例を説明したが、本発明は上記浮体
連結ベルトを複数組設けることも可能であり、図１１，
１２は３組設けた請求項２の発明の第５実施例である。
図中、図６，図７と同一符号は同一又は相当部分を示
し、この例では、上側滑車５，下側滑車４を３つずつ同
軸に配置して互いに連結している。そのため、回転トル
クは上記１組の浮体連結ベルトを設けた場合の３倍とな
っている。

【００２７】また本第５実施例では、ギヤポンプ１６に
は小型発電機１４が接続されている。そしてこのギヤポ
ンプ１６は、排水パイプ７ａから排水される水の流れに
よって駆動され、これにより上記小型発電機１４が発電
する。

【００２８】また上記第１〜第５実施例では、浮体連結
ベルト６で下側，上側滑車４，５を連結した場合を説明
したが、本発明の浮体連結ベルト６は滑車を設けない場
合でも回転可能である。図１３は、滑車の代わりに案内
部材を設けた請求項１の発明の一実施例を示す図であ
り、図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
本実施例の回転装置１００では、案内部材３４，３５が
水中，水面上方に配置固定されており、該各案内部材３
４，３５は、略半円形の板状体の周面に、上記球体１０
に応じた形状の案内溝３４ａ，３５ａを形成してなるも
のである。

【００２９】本実施例の浮体連結ベルト６においても、
上記各実施例と同様にガイドパイプ側部分を上方に押し
上げる力が作用し、この浮体連結ベルト６は図示反時計
方向に回転する。なお、この場合、下側の案内部材３４
との間の摩擦抵抗が大きくなるので、該下側部分のみに
回転可能の案内車を配置することも可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明に係る回転装置，及
び回転力取出装置によれば、筒体の下側開口を水中に位
置させ、上側開口を大気中に位置させ、筒体の上記下側
開口から浮体を略水密状態に進入させるとともに、侵入
水を大気中に排水するようにしたので、筒体内を大気圧
に保持でき、浮体連結ベルトを、これの上記筒体内側部
分を上方に押し上げる方向に回転させることができ、上
記排水された量の水を補給するだけで連続して回転力の
取出を可能にできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項２の発明の第１実施例による回転力取取
出装置の断面側面図である。

【図２】上記第１実施例装置の上側滑車部分の断面側面
図である。

【図３】上記第１実施例装置の上側滑車部分の断面平面
図である。

【図４】上記第１実施例装置の球体のガイドパイプ（筒
体）内進入状態を示す断面側面図である。

【図５】請求項２の発明の第２実施例を示す断面側面図
である。

【図６】請求項２の発明の第３実施例を示す断面側面図
である。

【図７】上記第３実施例装置の正面図である。

【図８】上記第３実施例装置のギヤポンプ部分の断面正
面図である。

【図９】上記第３実施例装置のギヤポンプ部分の断面側
面図である。

【図１０】請求項２の発明の第４実施例装置を示す断面
側面図である。

【図１１】請求項２の発明の第５実施例装置を示す断面
側面図である。

【図１２】上記第５実施例装置の正面図である。

【図１３】請求項１の発明の一実施例を示す断面側面図
である。

【図１４】従来の回転力取出装置を示す模式図である。

【符号の説明】

１回転力取出装置３ガイドパイプ（筒体）３ｂ上側開口４下側滑車（第１案内車）５上側滑車（第２案内車）６浮体連結ベルト７ａ排水パイプ（排水通路）８ａ下側開口１０球体（浮体）３４，３５案内部材１００回転装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数の浮体を環状に連結してなる浮体連
結ベルトを、該ベルトの上部のみが水面より上側に位置
するように配置し、該浮体連結ベルトを回転可能にガイ
ドする案内部材を設け、上記浮体が略水密状態で進入可
能の下側開口を有する筒体を、上記下側開口が水中に位
置し、上側開口が水面より上側に位置するよう配置し、
上記浮体連結ベルトの一部を上記筒体内を挿通させ、上
記筒体の下部に該筒体内に進入した水を大気中に排水す
る排水通路を接続したことを特徴とする回転装置。
【請求項２】第１案内車を水中に、第２案内車を水面
より上側にそれぞれ回転可能に配置し、多数の浮体を環
状に連結してなる浮体連結ベルトを上記第１，第２案内
車に巻回し、上記浮体が略水密状態で進入可能の下側開
口を有する筒体を、該筒体の下側開口が水中に位置し、
上側開口が上記水面より上側に位置するよう配置し、上
記浮体連結ベルトの一部を上記筒体内を挿通させ、上記
筒体の下部に該筒体内に侵入した水を大気中に排水する
排水通路を接続し、上記浮体連結ベルトで上記第１，第
２案内車を回転させるようにしたことを特徴とする回転
力取出装置。