JPS59710B2 - ワズカナオンドサニヨル ドウリヨクハツセイホウホウオヨビソノ ソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は温度差を利用した動力の発生、殊に常温に近い
温度域での僅かな温度差による動力発生方法及びその装
置に関するものである。

熱を動力に変換するにあたっては通常熱によって得だ高
圧の水蒸気でタービンを回転させたりピストンを動かす
方法をとっているために、高熱であるほど変換効率を高
くできるわけであるが、これでは動力に変換利用できる
熱が限られる。

このためにほぼ常温に近い温度で動力を得るようにする
ことが、太陽熱、地熱、温泉の熱、排熱等の種種の熱の
利用という点で注目され、殊に僅かな温度差を利用した
動力発生方法は、近年海洋温度差発電によって注目され
ている。

しかしながら従来より提案されている温度差を利用した
動力発生方法においても低沸点の物質を用いるというだ
けで、変換自体は温度差を利用して発生させたガスの圧
力でもってタービンを回転させたりピストンを動かした
りすることで行なうものであるだめに、動力はガスの圧
力にほぼ比例したものしか得ることができず、強力な動
力を得るためには高圧のガスを得なくてはならないもの
であり、従って温度差も大きくなくては強力な動力を得
ることができないものである。

ところが海水の表層と深層との温度差を利用する場合、
その温度差は小さく、得られる動力も小さい。

本発明はこのような点に鑑み為されたものであり、その
目的とするところは高熱を必要とすることがないことか
ら種々の熱を利用することができのはもちろんい僅かな
温度差でもきわめて効率良く動力を得ることができる僅
かな温度差による動力発生方法及びその装置を提供する
にある。

しかして本発明は前記問題点の解決について発明者が鋭
意研究を重ねだ結果、温度差を液体中に配した器あるい
は袋の体積変化で生じる浮力の差としてこの浮力でもっ
て動力を得るようにすれば僅かな温度差でも、また高温
でなくとも強力な動力を得ることができることを見出だ
したことでなされたものであって、第１発明は液体中に
回転自在に配されている回転体の周部に環状に連ねられ
た体積が可変の多数の器あるいは袋に、温度変化に伴な
って相変化による体積変化もしくは同−和尚における体
積変化を生じる作動物質を夫々充填し、上記液体の同一
深度での回転体左右における作動物質に温度差を与えて
作動物質の体積変化により器あるいは袋に体積変化を生
じさせ、この体積変化による回転体左右の浮力差で回転
体を回転させることに特徴を有しているものである。

ここにおける作動物質としては、与えられる温度差で液
相から気相もしくは固相から気相あるいは固相から液相
という相変化による体積変化を生じるものが、より大き
な体積変化を、つまりは大きな浮力差を得られることか
ら好ましいのはもちろんである。

また作動物質としてその沸点がかなり高温であるものを
使用しても側段問題はないが、利用することができる熱
の範囲を広くすることができる点で沸点が常温近辺にあ
るものが好ましく、更にはこの沸点は常圧で常温近辺に
なくともある圧力を加えた時の沸点が常温近辺にあれば
よいものであり、どのような作動物質を用いるかは利用
できる熱の温度及び温度差により適宜選択すればよい。

そして第２発明は液体中に回転自在に配されている回転
体の周部に環状に連ねられた体積が可変の多数の器ある
いは袋に、温度変化に伴なって相変化による体積変化も
しくは同−和尚における体積変化を生じる作動物質を夫
々充填し、上記液体の同一深度での回転体左右における
作動物質に温度差を与えて作動物質の体積変化により器
あるいは袋に体積変化を生じさせるとともに液体に対流
を生じさせ、この体積変化による回転体左右の浮力差と
液体の対流とで回転体を回転させることに特徴を有して
上記の各点に加えて液体に温度差を与えた時に生ずる液
体の対流が回転体の回転を補助することになるようにし
、もってより効率の高い動力発生を行なえるようにしだ
ものであり、更に第３発明は液体を入れた加圧密閉型の
槽と、との槽内に回転自在に配された回転体と、回転体
の周部に取り付けられて環状に並べられた体積が可変の
多数の器あるいは袋と、各型あるいは袋に充填された温
度変化に伴なって体積を変化させる作動物質と、回転体
の左右に位置する液体に温度差を生じさせる加熱冷却手
段とから構成した装置に特徴を有して液体を入れた槽を
加圧密閉型とすることで加圧値を選択することで使用す
る温度条件に対する作動物質の選択の自由度を高めたも
のであり、第４発明は液体を入れた槽と、この槽内に回
転自在に配された回転体と、回転体の周部に取り付けら
れて環状に並べられた体積が可変の多数の器あるいは袋
と、各型あるいは袋に充填された温度変化に伴なって体
積を変化させる作動物質と、回転体の左右に位置する液
体に温度差を生じさせる加熱冷却手段と、液体の対流を
回転体の回転方向と一致させる対流路とから構成した装
置に特徴を有して上記第２発明における動力発生方法を
簡便に実現できるようにしたものである。

次に図示の装置に基づいて各発明を詳述すると、液体６
が入れられた槽７内には回転体５としての環状帯３を配
設しである。

この環状帯３は槽７を左右に仕切って液体６を液体１０
と液体１１とに・分けている隔壁８に設けた上下一対の
プーリーで支持されて回転自在となっているものであっ
て、隔壁８に形成された上下の通口を夫々通ることで隔
壁８の左右に位置している。

そして環状帯３の外周には多数の袋２をその周方向に並
べて取り付けである。

袋２はたとえばゴム等からなる体積（容積）が可変のも
のであるとともに好ましくは熱伝導率が高い材質で形成
されたものであり、６袋２には作動物質１を充填しであ
る。

作動物質１としては前述のように利用する熱の値に応じ
た沸点を有する種々のものを用いることができる。

熱伝導率の小さい材質で形成されている上記隔壁８は加
熱板９が設けられている槽７の一側壁に近接した位置に
配されて隔壁８で仕切られた２室のうち加熱板９側の液
体１１が入っている一方を他方より小さいものとしてい
る。

ここにおける加熱板９は、液体１１を加熱するだめのも
のであって、図では集光した太陽熱１２を液体１１に加
えることができるものとしである。

さてこのものにおいて太陽熱１２で液体１１を加熱して
液体１１の温度を液体１０の温度よりも高くし、また液
体１１と液体１０の各温度の間に位置する沸点を大気４
もしくは加圧された気体の圧力と液体６の圧力下で有し
ている作動物質１を袋２に充填しておけば、加熱されて
おらない液体１０内にある回転体５の一方の各袋２内の
作動物質１は液相にあり、その体積は小さい。

しかし加熱された液体１１内に位置している回転体５他
方の各袋２内の作動物質１は液体１１の熱を受けて気化
した状態にあり、体積が著しく増大して袋２の体積を大
きくすることから浮力も増大する。

つまりは回転体５の左右で浮力に大きな差が生じるわけ
であり、この浮力差によって回転体５は回転する。

そしてこの回転によって気化した状態にある作動物質１
が入っている袋は、液体１１中から液体１０中へと至り
、液体１０による冷却を受けて液化して体積を減少させ
る。

液体１０中から液体１１中へと至った袋２内の作動物質
１は加熱されて気化し、体積を増大する。

この結果回転体５は回転を持続することから、連続的な
動力を得ることができるものである。

そしてこの時の液体１１の温度と液体１０の温度との温
度差は、作動物質１の沸点をはさむ僅かなものであれば
よく、液体１１の加熱量も作動物質１の気化熱と平衡す
るものであればよいものである。

第２図に他の装置を示す。

これは６袋２にフィンを設けて液体６と袋２内の作動物
質１との間の熱の授受が迅速に行なわれるようにしたも
のであるとともに、液体１１の上方に煙突状の筒１３を
配して加熱された液体１１の対流によるところの上昇流
がスムーズに流れるようにしてこの上昇流が回転体５の
浮力差による回転を補助するようにしだものである。

更に第３図は液体６の対流が回転体５の回転に沿った循
環流となるように、つまシ、加熱されて上昇する液体１
１が冷却管１４で冷却されて液体１０として下降し、ま
た加熱されて上昇するという循環流となるように対流路
を形成したものを示しており、これら上昇流及び下降流
がいずれも回転体５の回転を補助するようにしている。

このような液体６の対流は、液体６の左右に温度差を持
たせる点においても都合が良い。

第４図に示す実施例は、同じく液体６の対流が回転体５
の回転を補助する循環流となるように対流路を形成した
ものであるとともに、回転体５をその中心が軸で支持さ
れたものとし、この回転体５の外周面に銅や真ちゅう材
のような熱伝導に優れた金属製の体積が可変となった器
２を取り付けてこの器２に作動物質１を充填したもので
あり、また加熱器１５や熱交換器で液体１１の加熱を、
冷却器１６や熱交換器で液体１０の冷却を行なうように
したものである。

これら加熱器１５や冷却器１６あるいは熱交換器は、ど
のような熱源もしくは冷源を用いるかによって適宜選択
する。

ところで図示例はいずれも太陽熱１２で液体６を加熱す
る構造を示しだが、要は回転体５の一方に位置する液体
１１を常時作動物質１を気化させ得る温度に保てれば良
いものであって、その熱源及び加熱方法は何等限定され
るものではなく、たとえば温泉熱、地熱、大気熱、温排
水のような排熱等の種々の熱を直接あるいは間接的に用
いることもできるものであシ、また６袋２あるいは器２
の外乃至内側に電熱線を配して、袋２あるいは器２が液
体１１０部分に到来し位置した時のみこの電熱線に電流
を流して作動物質１を加熱するといった手段を講じても
よいものである。

作動物質１の液化熱を受ける液体１０の冷却にしても冷
雰囲気中に設置した冷却器１６による放熱による以外に
、海水や池水等を直接液体１０として使用したり液状の
寒剤を用いたりすることができ、いずれにしろ液体１０
の温度を常時作動物質１の沸点以下に保つことができる
ならどのような方法手段を用いてもよいものであって、
海の表層水と深層水との温度が異なる両者を夫々液体１
１と液体１０として用いることができるのももちろんで
ある。

尚、回転体５の下部のみその左右で作動物質１の状態が
変化すれば回転体５は左右に浮力差を生じて回転を行な
うことから、回転体５の下部のみ又はその一部のみに必
要とする温度差や圧力を加えるようにしてもよい。

従って回転体５の上部が液体６の液面よりも上に出るよ
うにしてもよく、要は回転体５の一方における袋２ある
いは器２の総体積が、回転体５の他方の側の袋２あるい
は器２の総体積よりも大きくて浮力差を生じるならばよ
いものである。

また図示例ではすべて槽７内の液体６中に回転体５を配
したものを示しているが、ここにおける液体６は海や池
の一部であってもよいものであって、必ずしも槽７を必
要とするものではない。

また作動物質１が温度差で液相から気相へと相を変化さ
せるものについてのみ動作説明をしたが、他の相変化で
あってもよいのはもちろんであり、同一の和尚における
体積変化で浮力差を生じさせてもよい。

しかじ液相と気相との間の相変化が大きな体積変化を容
易に得られることから最も望ましい。

更には、回転体５を液体６中の深い所に設置したり液体
６を水銀のように比重が大きなものとしたり加圧密閉型
の槽７において液体６の液面に作用する高圧の気体４を
封入したりあるいは第３図に示すようにピストンで液体
６を加圧することで作動物質１に加えられる圧力をかな
り高くすることができるなら、次のようにすることもで
きる。

すなわち液体６の高温側の液体１１のある深度における
圧力乃至温度を、作動物質１の臨界点を越えるものとし
、液体１０の圧力乃至温度を作動物質１の臨界点以下と
なるようにするのである。

この場合、常温近辺において液相と気相との間の相変化
を生じる作動物質１の選択範囲が更に広くなる上に、作
動物質１の液化と気化との相変化が確実に且つ瞬時にな
され、大きな浮力差を、従って大きな動力を得ることが
できるものである。

以上のように本発明においては作動物質の相変化による
体積変化や同−和尚における体積変化を温度差で生じさ
せることによって、液体中に配した器あるいは袋の体積
を変化させ、もってこれら器や袋が取り付けられた回転
体の左右に浮力差を生じさせて回転体を回転させるもの
であるから、必要とする温度差は僅かなものでよく、そ
の温度域も作動物質の選択によって常温近辺に設定する
ことができるものであシ、高温側及び低温側のいずれの
温度も自然界から多量に取り入れられる太陽熱、地熱、
温泉熱、各種排熱、海水、河川の水等様々のものを利用
することができることから、化石燃料の枯渇が憂慮され
る現在、動力源として大きな価値を発揮するものであり
、しかも得られる動力はタービンや蒸気機関のように温
度差に略比例する気体の圧力に応じるのではなく、温度
差によって生じる浮力に応じたものであるから、僅かな
温度差によって強大な動力を得ることができるものであ
り、また構造も簡単で安価に提供することができるもの
である。

そして温度差で生じる液体の対流を回転体の回転の補助
とすることで動力への変換効率が更に高くな９、また液
体を加圧密閉型の槽に入れることで利用することができ
る温度範囲で使用し得る作動物質の選択範囲が広くなる
とともに利用する温度範囲が広くなって種々の熱源の利
用が可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例にかかる装置の断面図、第２図
は同上の他の装置の断面図、第３図は同上の更に他の装
置の断面図、第４図は同上の異なる装置の断面図であり
、１は作動物質、２は器もしくは袋Ｃ辷環状帯、４は大
気または加圧された気体、５は回転体、６は液体、７は
槽、８は隔壁、９は加熱板、１０は低温度部の液体、１
１は高温度部の液体、１２は太陽熱、１３は煙突状の筒
、１４は冷却管、１５は加熱器、１６は冷却器を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体中に回転自在に配されている回転体の周部に環
   状に連ねられた体積が可変の多数の器あるいは袋に、温
   度変化に伴なって相変化による体積変化もしくは同−相
   内における体積変化を生じる作動物質を夫々充填し、上
   記液体の同一深度での回転体左右における作動物質に温
   度差を与えて作動物質の体積変化により器あるいは袋に
   体積変化を生じさせ、この体積変化による回転体左右の
   浮力差で回転体を回転させることを特徴とする僅かな温
   度差による動力発生方法。 ２ 液体中に回転自在に配されている回転体の周部に環
   状に連ねられた体積が可変の多数の器あるいは袋に、温
   度変化に伴なって相変化による体積変化もしくは同−相
   内における体積変化を生じる作動物質を夫々充填し、上
   記液体の同一深度での回転体左右における作動物質に温
   度差を与えて作動物質の体積変化により器あるいは袋に
   体積変化を生じさせるとともに液体に温度差による対流
   を生じさせ、この体積変化による回転体左右の浮力差と
   液体の対流とで回転体を回転させることを特徴とする僅
   かな温度差による動力発生方法。 ３ 液体を入れた加圧密閉型の槽と、との槽内に回転自
   在に配された回転体と、回転体の周部に取り付けられて
   環状に並べられた体積が可変の多数の器あるいは袋と、
   合冊あるいは袋に充填された温度変化に伴なって体積を
   変化させる作動物質と、回転体の左右に位置する液体に
   温度差を生じさせる加熱冷却手段とから成ることを特徴
   とする僅かな温度差による動力発生装置。 ４ 液体を入れた槽と、この槽内に回転自在に配された
   回転体と、回転体の周部に取り付けられて環状に並べら
   れた体積が可変の多数の器あるいは袋と、合冊あるいは
   袋に充填された温度変化に伴なって体積を変化させる作
   動物質と、回転体の左右に位置する液体に温度差を生じ
   させる加熱冷却手段と、液体の対流を回転体の回転方向
   と一致させる対流路とから成ることを特徴とする僅かな
   温度差による動力発生装置。