JPH0693950A - 回転装置及び回転力取出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 浮体としてより望ましい形状のものを用いる
ことにより、回転力をより大きくできる回転装置及び回
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、多数の円錐形の浮体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
態で進入可能の下側開口８ａ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に配置し、上記浮体連
結ベルト６の一部を上記筒体３内を挿通させる。そして
上記筒体３内に進入した水を大気中に排水する排水通路
７ａを接続する。

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
浮体押上力を利用する場合に、該押上力を極力大きくで
きる固有の形状を有する浮体を備えた回転装置、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は、例えば
図９に示すタイプのものが従来から各種提案されてい
る。図９の装置は、水槽１６の外側に配置された一対の
滑車１７，１８に、円筒状の多数の浮体１９ａを紐体１
９ｂで連結してなる浮体連結ベルト１９を巻回し、該浮
体連結ベルト１９の一部を上記水槽１６内に挿通させる
ような構造になっている。そしてこの従来装置では、水
槽１６内に位置する浮体１９ａ′に作用する浮力でもっ
て浮体連結ベルト１９を図示反時計方向に回転させ、も
って滑車１７，１８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１９ａを水槽１６内に底壁からのその水圧に打
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】そこで本出願人は水に浮かぶ物体が水圧に
よって水中から大気中に押し出される力を利用すること
で、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装置をす
でに考案している（特願平４−６１２７２号参照、以
下、提案装置と記す）。

【０００５】ところで、上記提案装置では、浮体の形状
として球体及び軸長の短い円筒体が採用可能であると
し、また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として、球体が最も望
ましいとしている。

【０００６】ところが、その後の実験研究により、浮体
連結ベルトの回転力が大きくなる条件である、作用する
浮力が小さくかつ水圧の作用する有効面積が大きく、さ
らに流体抵抗、摩擦抵抗をより小さくできる浮体の形状
として他の立体も考えられることが判明した。

【０００７】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、浮体としてより望ましい形状のものを用いることに
より、回転力をより大きくできる回転装置及び回転力取
出装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、浮体
として円錐形のものを採用し、これを多数環状に連結し
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
うに配置し、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
転装置である。

【０００９】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
円錐形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
置するように配置し、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力取
出装置である。

【００１０】

【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、また該筒体内に浸
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。

【００１１】ここで本発明では、上記浮体として円錐形
を採用したので、本出願人が先に提案した球体を使用し
た装置と比較して、作用する浮力がより小さくなり、ま
た水中での流体抵抗が抑えられるので、より大きな回転
力の取り出しが可能となる。

【００１２】

【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り、本
実施例では発電機の駆動源に利用した例を説明する。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
に進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
円錐体（浮体）連結ベルト６とで構成されている。

【００１３】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、上記円錐体連結べルト６の後述
する円錐体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内への水の進入を抑制するための
ものであり、その内径は上記円錐体１０が略水密状態で
進入できる大きさに設定されており、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の長さは上記円錐体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になっており、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。なお、１０１
は円錐体１０が下側開口８ａ内に進入する際の振れ止め
を行なう案内ガイドリングである。

【００１４】上記下側滑車４，上側滑車５は円盤の外周
面に、上記円錐体１０の側面形状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いる。また上側滑車５の
ガイド溝５ａの底面５ａ´は円錐体１０の底面との干渉
を回避するために円弧状に形成されている。さらにまた
上記上側滑車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。

【００１５】上記円錐体連結ベルト６は、円錐形で中空
の円錐体１０，１０同士を、その高さＲの１／４程度の
間隔をあけてリング１２でエンドレスに連結したもので
あり、上記円錐体１０の連結間隔は上述のようにＬに設
定されている。ここで上記円錐体１０には正円錐形が採
用されている。なお、正円錐形とは、球をその中心点を
通る平面で切断してその切断面を底面とし、該底面から
の高さが最も高くなる球面状の点を頂点とする円錐形の
ことである。

【００１６】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。

【００１７】次に本実施例の作用効果を説明する。本回
転力取出装置１において、ガイドパイプ３の下側開口８
ａの水深をＨ、該水深Ｈの範囲内の水中に浸っている円
錐体１０の個数をｎ、浮体１０の円錐底面半径をＲとす
ると、上記下側開口８ａに位置する浮体１０′（図４参
照）に作用する上向きの力Ｆは、 Ｆ＝γＨＳ （γ：水の比重、Ｓ：円錐底面積＝πＲ
² ）である。一方、上記水深Ｈの範囲内に位置する浮体
１０に作用する浮力の合計Ｆ′は、 Ｆ′＝γＶｎ （Ｖ：浮体の体積＝１／３×πＲ² ×
Ｒ）である。

【００１８】そして上記ＨＳは浮体１０の垂直上方に形
成される仮想水中の容積に相当し、またＶｎは水深Ｈ部
分に位置する浮体の合計体積に相当する。円錐体連結ベ
ルト６の構造上、各円錐体１０同士の間には隙間がある
（本実施例の場合はＲ／４程度の隙間がある）からＨＳ
＞Ｖｎとなり、従ってＦ＞Ｆ′となる。なお、円錐体１
０′にはガイドパイプ３内に進入した水の重量（水深
Ｌ）に応じた下向の力が作用するが、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、円錐
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１４が電力を発生し、この電力によってモータ１
５が回転することとなる。

【００１９】一方、本実施例の場合、ガイドパイプ３の
シールパイプ８と円錐体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円錐体間容積Ａに相当
する水がガイドパイプ３内に進入する。しかしこの進入
水は排水パイプ７ａを通って排水されるので、上記円錐
体１０′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。

【００２０】ここで本実施例では浮体として円錐形のも
のを用いたので、本出願人が先に提案した球体を用いた
装置と比較して、より大きな回転力を取り出すことがで
きる。即ち、球体と正円錐体では押上力は同じであるも
のの、その体積については正円錐体が球体の1/4 である
ことから浮力がより小さくなり、また、水中に入水後の
流体抵抗も小さくなるため、装置の運動効率をより高め
ることが可能となる。

【００２１】ここで、上述の浮力をより軽減することが
可能な浮体の形状の例として、図５〜図８に示すのよう
に円錐体１０ａ，１０ｂの側面に排水口１０ｃ，１０ｄ
を設けたものが採用できる。図５，図６では、排水口１
０ｃを円錐形の底面寄りに位置する台形状に形成してい
る。

【００２２】なお、上記実施例では浮体の水中での水の
抵抗を考慮し円錐頂点部より入水するようにしたが、浮
体の向きは上記実施例とは逆向きに設けても良い。この
場合、図７，図８に示すように、排水口１０ｄは円錐形
の頂点側寄りに位置する三角形状に形成されており、こ
れにより逆向きの場合に浮体内の水をより効果的に排除
できる。

【００２３】

【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、進入水
を大気中に排水するようにしたので、筒体内を大気中に
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
り出しが可能となる効果がある。また、浮体の形状を円
錐形としたので、同一押上力を得ながら浮力を極力小さ
くできることから、取り出される回転力を増大でき、装
置の運動効率を向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項２の発明の一実施例のよる回転力取出装
置の断面側面図である。

【図２】上記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】上記実施例装置の浮体のガイドパイプ（筒体）
内進入状態を示す断面側面図である。

【図５】上記実施例装置の浮体に排水口を設けた例を示
す側面図である。

【図６】図５に示す浮体の底面図である。

【図７】上記実施例装置の浮体を逆向きに連結した時の
排水口を示す側面図である。

【図８】図７の浮体の平面図である。

【図９】従来の回転力取り出し装置を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１ 回転力取り出し装置 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 排水通路 ８ａ 下側開口 １０ 円錐体（浮体）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円錐形の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
   に配置し、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。
2. 【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、円錐形の多数の
   浮体を環状に連結してなる浮体連結ベルトを上記第１案
   内車，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
   ように配置し、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、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り出し装置。