(57)【要約】【課題】水力発電などの液体発電を行う場所が制限されることなく、低コストで安定して発電を行う。【解決手段】第１シリンダー内で気体を貯留しながら第１ピストンとともに昇降する第１貯気部と、第２シリンダー内で気体を貯留しながら第２ピストンとともに昇降する第２貯気部と、第１貯気部と第２貯気部とを連通して第１貯気部と第２貯気部との間で気体を流動させる配管と、を備え、第１貯気部は第２シリンダーの上昇に伴う第１シリンダーへの液体の流入に応じて収縮して気体を配管を介して第２貯気部に流出させることで第２貯気部を拡張させて第２シリンダーから第１シリンダーへの液体の流動を促進させてクランクシャフトを回転させ、第２貯気部は第１シリンダーの上昇に伴い上記と同様にしてクランクシャフトを回転させる。【選択図】図７
2020180562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯留可能に設けられた第１シリンダーと、前記第１シリンダー内を昇降する第１ピストンと、前記液体を貯留可能に設けられた第２シリンダーと、前記第２シリンダー内を昇降する第２ピストンと、前記第１シリンダーの上端部と前記第２シリンダーの上端部とを連通する連通部とを有し、前記第１ピストンを上昇させるのに対して前記第２ピストンを下降させ、前記第１ピストンを下降させるのに対して前記第２ピストンを上昇させて前記第１シリンダーおよび前記第２シリンダーの間で前記液体を流動させる液体往復機構と、
前記第１ピストンおよび前記第２ピストンに連結されて前記第１シリンダーおよび前記第２シリンダーの間で前記液体の流動に伴う前記第１ピストンおよび前記第２ピストンの昇降と連動して回転するクランクシャフトと、
前記クランクシャフトの回転に応じて発電する発電機と、
前記第１シリンダー内で気体を貯留しながら前記第１ピストンとともに昇降する第１貯気部と、
前記第２シリンダー内で気体を貯留しながら前記第２ピストンとともに昇降する第２貯気部と、
前記第１貯気部と前記第２貯気部とを連通して前記第１貯気部と前記第２貯気部との間で前記気体を流動させる配管と、を備え、
前記第１貯気部は前記第２シリンダーの上昇に伴う前記第１シリンダーへの前記液体の流入に応じて収縮して前記気体を前記配管を介して前記第２貯気部に流出させることで前記第２貯気部を拡張させて前記第２シリンダーから前記第１シリンダーへの前記液体の流動を促進させて前記クランクシャフトを回転させ、
前記第２貯気部は前記第１シリンダーの上昇に伴う前記第２シリンダーへの前記液体の流入に応じて収縮して前記気体を前記配管を介して前記第１貯気部に流出させることで前記第１貯気部を拡張させて前記第１シリンダーから前記第２シリンダーへの前記液体の流動を促進させて前記クランクシャフトを回転させる
ことを特徴とする流体発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、設置場所の制限を受けずに、水や空気などの流体の流動によって発電を行う流体発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体発電装置の代表例である水力発電装置は、従来、高圧水を利用してタービンを回転させて発電している。例えば特許文献１に記載の水力発電装置では、高圧給水管、入水弁、シリンダー、ピストン、排水管、排水弁、によって構成された水圧エンジンユニットを複数個設けるとともに、水圧エンジンユニットの間でピストンの位相を異ならせながら各ピストンをクランクシャフトに接続している。そして、各シリンダーに対する高圧水の入水のタイミングを制御することでクランクシャフトを回転させ、当該回転により発電機により発電している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１０９３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記水力発電装置では、高圧水の供給が必要である。このため、水力発電装置の設置場所は、人工貯水池を設けて落差を利用した水力発電設備に限定される。また、発電中において高圧給水管を介して供給される高圧水をシリンダーに案内した後で排水する必要があり、特許文献１にも指摘されているように、高圧水から小石や砂などの固体粒子を取り除く作業を発電中において継続させる必要があり、このことが発電コストの増大を招く主要因のひとつとなっている。
【０００５】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、水力発電などの液体発電を行う場所が制限されることなく、低コストで安定して発電を行うことができる流体発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、流体発電装置であって、液体を貯留可能に設けられた第１シリンダーと、第１シリンダー内を昇降する第１ピストンと、液体を貯留可能に設けられた第２シリンダーと、第２シリンダー内を昇降する第２ピストンと、第１シリンダーの上端部と第２シリンダーの上端部とを連通する連通部とを有し、第１ピストンを上昇させるのに対して第２ピストンを下降させ、第１ピストンを下降させるのに対して第２ピストンを上昇させて第１シリンダーおよび第２シリンダーの間で液体を流動させる液体往復機構と、第１ピストンおよび第２ピストンに連結されて第１シリンダーおよび第２シリンダーの間で液体の流動に伴う第１ピストンおよび第２ピストンの昇降と連動して回転するクランクシャフトと、クランクシャフトの回転に応じて発電する発電機と、第１シリンダー内で気体を貯留しながら第１ピストンとともに昇降する第１貯気部と、第２シリンダー内で気体を貯留しながら第２ピストンとともに昇降する第２貯気部と、第１貯気部と第２貯気部とを連通して第１貯気部と第２貯気部との間で気体を流動させる配管と、を備え、第１貯気部は第２シリンダーの上昇に伴う第１シリンダーへの液体の流入に応じて収縮して気体を配管を介して第２貯気部に流出させることで第２貯気部を拡張させて第２シリンダーから第１シリンダーへの液体の流動を促進させてクランクシャフトを回転させ、第２貯気部は第１シリンダーの上昇に伴う第２シリンダーへの液体の流入に応じて収縮して気体を配管を介して第１貯気部に流出させることで第１貯気部を拡張させて第１シリンダーから第２シリンダーへの液体の流動を促進させてクランクシャフトを回転させることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように、本発明によれば、第１シリンダーおよび第２シリンダーの間で液体が流動する。例えば第２シリンダーが上昇して第２シリンダーから第１シリンダーに液体が流入するのに応じて第１貯気部が収縮し、当該第１貯気部内の気体が配管を介して第２貯気部に流出する。こうして気体が第２貯気部に入ると、第２貯気部が拡張して第２シリンダーから第１シリンダーへの液体の流動が促進されてクランクシャフトが回転する。逆に、第１シリンダーが上昇して第１シリンダーから第２シリンダーに液体が流入するのに応じて第２貯気部が収縮し、当該第２貯気部内の気体が配管を介して第１貯気部に流出する。こうして気体が第１貯気部に入ると、第１貯気部が拡張して第１シリンダーから第２シリンダーへの液体の流動が促進されてクランクシャフトが回転する。こうしたクランクシャフトの回転により発電機による発電が行われる。このように液体往復機構で液体が第１シリンダーおよび第２シリンダーの間で流動に応じた気体の移動に伴う発電が行われるため、流体発電装置の設置場所は水力発電設備に限定されず、任意の場所に設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る流体発電装置の一実施形態の構成を模式的に示す図である。
【図２】シリンダーの内部構造を模式的に示す図である。
【図３】シリンダーの内部に配置される貯水用蛇腹構造体の詳細な構造を示す分解図である。
【図４】貯水用蛇腹構造体の詳細な構造を示す部分断面図である。
【図５】貯水空間内に配置される貯気用の蛇腹構造体の詳細な構造を示す分解図である。
【図６】貯気用の蛇腹構造体の詳細な構造を示す部分断面図である。
【図７】図１に示す流体発電装置の動作を模式的に示す図である。
【図８】本発明に係る流体発電装置の他の実施形態におけるシリンダーの内部構造を模式的に示す図である。
【図９】本発明に係る流体発電装置の別の実施形態におけるシリンダーの内部構造を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は本発明に係る流体発電装置の一実施形態を示す模式図である。この流体発電装置１は本発明の「液体」として水を用いるとともに発明の「気体」の一例として空気を用いて発電を行う装置である。流体発電装置１では、本体部２の内部に複数個（本実施形態では「４個」）の液体往復機構３が配列方向Ｘに沿って直線状に配置されている。なお、以下の各図において装置各部の配置関係を明確にするために、Ｘ方向と直交する水平方向を「Ｙ方向」と称し、鉛直方向を「Ｚ方向」と称する。また、図１において配列方向Ｘの最上流に位置している液体往復機構３を「液体往復機構３Ａ」と称し、それから右側に順次配置された３つの液体往復機構３をそれぞれ「液体往復機構３Ｂ」、「液体往復機構３Ｃ」、「液体往復機構３Ｄ」と称する。また、これらを区別しない場合には、単に「液体往復機構３」と称する。
【００１０】
これら４個の液体往復機構３はともに同一構成を有している。各液体往復機構３は上方に開口を有する有底ボックス状のハウジング３１を有している。このハウジング３１の底部から隔壁３２が立設してシリンダー３３１、３３２を区画している。これらのシリンダー３３１、３３２は同一形状でかつ同一容量を有している。本実施形態では、シリンダー３３１、３３２の内部形状は円筒形状を有し、シリンダー３３１、３３２に対してピストン３５１、３５２がそれぞれ上下方向Ｚに昇降可能に設けられている。なお、ピストン３５１、３５２の円滑な往復運動のために、次に説明する図２に示すように、ベアリング（図２中の符号３５３）が設けられている。なお、ベアリングはピストン３５１、３５２の外縁部に取り付けられてシリンダー３３１、３３２の内周面に接して荷重を受けてピストン３５１、３５２を支持する軸受を意味しており、その構造は従来より周知のものを用いることができる。
【００１１】
図２はシリンダーの内部構造を模式的に示す図である。図３はシリンダーの内部に配置される貯水用蛇腹構造体の詳細な構造を示す分解図である。また、図４は貯水用蛇腹構造体の詳細な構造を示す部分断面図である。ピストン３５１の上方側、つまり＋Ｚ方向側では、シリンダー３３１の内壁面に沿ってＺ方向に伸縮自在な貯水用の蛇腹構造体３７が配置されている。蛇腹構造体３７は、シリンダー３３１の内径よりも若干小さい外径を有する円筒部材３７ａと、ゴムや樹脂などにより形成された可撓性を有する防水シートを円環状に裁断してなる複数の円環防水シート３７ｂと、円環形状を有する複数の金属リング３７ｃとを接合したものである。より詳しくは、円筒部材３７ａの下端部に対して第１円環防水シート３７ｂの外周部が接合される。また、第１円環防水シート３７ｂの内周部が第１円環防水シート３７ｂの下方に配置される第２円環防水シート３７ｂの内周部と接合される。さらに、第２円環防水シート３７ｂの下方に金属リング３７ｃおよび第３円環防水シート３７ｂが配置され、第２円環防水シート３７ｂの外周部が金属リング３７ｃの外周部と接合されるとともに当該金属リング３７ｃの外周部が第３円環防水シート３７ｂの外周部と接合される。このような接合が順次繰り返されて防水性を有する蛇腹構造体３７が設けられている。
【００１２】
この蛇腹構造体３７の上端部、つまり円筒部材３７ａは締結部材によりシリンダー３３１の内周面に密接されている。一方、蛇腹構造体３７の下端部、つまり円環防水シート３７ｂは締結部材によりピストン３５１の上面周縁部に密接されている。このため、シリンダー３３１の内部では、ピストン３５１および蛇腹構造体３７により水を貯留する貯水空間が形成される。また、このように蛇腹構造体３７を利用して貯水しているため、シリンダー３３１とピストン３５１との摺接面から水が漏れるのを効果的に防止することができる。もちろん、蛇腹構造体３７の代わりに、摺接面からの水漏れをグリスなどの潤滑材料により防止してもよい。この場合、シリンダー３３１とピストン３５１により貯水空間が形成される。こうして形成される貯水空間には、さらに貯気用の蛇腹構造体３８が設けられている。
【００１３】
図５は貯水空間内に配置される貯気用の蛇腹構造体の詳細な構造を示す分解図である。また、図６は貯気用の蛇腹構造体の詳細な構造を示す部分断面図である。ピストン３５１の上面中央部の上方側では、貯水空間内でＺ方向に伸縮自在な空気を貯留する貯気用の蛇腹構造体３８が配置されている。蛇腹構造体３８は、貯水用の蛇腹構造体３７の内径よりも小さい外径を有する円盤部材３８ａと、ゴムや樹脂などにより形成された可撓性を有する気密シートを円環状に裁断してなる複数の円環気密シート３８ｂと、円環形状を有する複数の金属リング３８ｃとを接合したものである。より詳しくは、円盤部材３８ａの下端部に対して第１円環気密シート３８ｂの外周部が接合される。また、第１円環気密シート３８ｂの内周部が第１円環気密シート３８ｂの下方に配置される第２円環気密シート３８ｂの内周部と接合される。さらに、第２円環気密シート３８ｂの下方に金属リング３８ｃおよび第３円環気密シート３８ｂが配置され、第２円環気密シート３８ｂの外周部が金属リング３８ｃの外周部と接合されるとともに当該金属リング３８ｃの外周部が第３円環気密シート３８ｂの外周部と接合される。このような接合が順次繰り返されて気密性を有する蛇腹構造体３８が設けられている。また、この蛇腹構造体３８の下端部、つまり円環気密シート３８ｂは締結部材によりピストン３５１の上面中央部に密接されている。このため、貯水空間内では、ピストン３５１および蛇腹構造体３８により空気を貯留する貯気空間が形成される。つまり、ピストン３５１および蛇腹構造体３８により貯気部３８１が構成されている。
【００１４】
こうして一方のシリンダー３３１内に貯水空間と貯気空間とが形成されるが、他方のシリンダー３３２にも、蛇腹構造体３７、３８が設けられて貯水空間と貯気空間とが形成される。このシリンダー３３２では、ピストン３５２および蛇腹構造体３８により貯気部３８２が構成される。以下においては、貯気部３８１、３８２を区別して説明する際には、貯気部３８１を「第１貯気部３８１」と称するとともに貯気部３８２を「第２貯気部３８２」と称する。
【００１５】
これら隣接するシリンダー３３１、３３２の上端部同士は連通部３４により連通されており、連通部３４を介してシリンダー３３１、３３２の間で水を往復流通可能となっている。また、各シリンダー３３１、３３２では、ピストン３５１の中央部、つまり蛇腹構造体３８により上方から覆われる領域には、上下方向Ｚに貫通する貫通孔が形成されている。そして、それらの貫通孔が配管３９により相互に接続されている。すなわち、配管３９の一方端部が第１貯気部３８１の貯気空間に連通されるとともに、他方端部が第２貯気部３８２の貯気空間と連通されている。また、当該配管３９の中央部には、開閉バルブ３９１を介して給気機構３９２が接続されている。このため、開閉バルブ３９１を開いて給気機構３９２から空気を圧送すると、配管３９を介して貯気部３８１、３８２の貯気空間に空気が流入する。逆に、給気機構３９２を作動させることなく、開閉バルブ３９１を開くと、各貯気空間から空気を排気可能となっている。さらに、開閉バルブ３９１を閉じると、後で説明するように貯水空間での水の貯水状況に応じて一方の貯気空間から他方の貯気空間に空気が流れる。なお、図２中の符号３９３は配管３９を支持する支持ローラである。
【００１６】
さらに、各貯気空間には、図２に示すように、スプリング機構１５が設けられている。スプリング機構１５は、ピストン３５１（３５２）の上面に固定される固定プレート１５１と、固定プレート１５１の上方で昇降可能に配置される可動プレート１５２と、固定プレート１５１に対して可動プレート１５２を昇降可能に支持するリンク部１５３と、リンク部１５３に取り付けられて可動プレート１５２を上方に付勢するバネ部１５４とを備えている。このスプリング機構１５では、図２に示すように、可動プレート１５２に対して外力が作用しない間、可動プレート１５２はバネ部１５４の付勢力によって上方位置に押し上げられた伸張姿勢を維持する。そして、後で説明するようにシリンダー３３１（３３２）への水の流入に応じて蛇腹構造体３８が収縮していくと、蛇腹構造体３８の円盤部材３８ａが下降してくるが、可動プレート１５２は、上記円盤部材３８ａと当接しない間、伸張姿勢を維持する。しかしながら、蛇腹構造体３８の収縮の進行に伴って円盤部材３８ａがさらに下降してくると、円盤部材３８ａは可動プレート１５２と当接した後、さらにバネ部１５４の付勢力に抗いながら下降する。この円盤部材３８ａの下降に伴ってスプリング機構１５が収縮していく。逆に、蛇腹構造体３８が伸張する際には、スプリング機構１５のバネ部１５４の作用によって円盤部材３８ａを上方に押し上げ、蛇腹構造体３８の伸張を促進させる。この促進効果は、スプリング機構１５が伸張姿勢（図２）となるまで継続される。このように、本実施形態では、スプリング機構１５はシリンダー３３１、３３２の間で水を流動させる機能の一つとして設けられている。なお、図２中の符号３５４はスプリング機構１５のメンテナンスのために設けられた点検孔であり、必要に応じて点検孔３５４を開き、点検孔３５４を介して作業者が貯気空間内に立ち入ることが可能となっている。もちろん、流体発電装置１を稼働している間、点検孔３５４は閉じられている。
【００１７】
図１に戻って、流体発電装置１の構成説明を続ける。ピストン３５１、３５２は、いわゆる直列二気筒エンジンと同様にクランク位相角１８０度でコンロッド（連結棒）３６１、３６２を介してクランクシャフト４に連結されている。このため、ピストン３５１、３５２のうちの一方が上方向、つまり（＋Ｚ）方向に上昇するのに対して他方が下方向、つまり（−Ｚ）方向に下降する。
【００１８】
また、４つの液体往復機構３はＸ方向において直列状に配置されるとともに、それらの間でピストン３５１、３５２の位相が９０度ずつずれるようにクランクシャフト４に連結されている。したがって、例えば図１に示すように、最上流の液体往復機構３Ａのピストン３５１がＺ方向において最も高い位置、つまり上死点に位置するとき、液体往復機構３Ａのピストン３５２がＺ方向において最も低い位置、つまり下死点に位置する。また、液体往復機構３Ｂ〜３Ｄでは、ピストン３５１は液体往復機構３Ａのピストン３５１から徐々に下側に位置する一方、ピストン３５２は液体往復機構３Ａのピストン３５２から徐々に上側に位置する。なお、これらの位置関係はクランクシャフト４の回転とともに位相角９０度で変化する。また、本実施形態では、ピストン３５１（あるいは３５２）が上死点に位置するとき、コンロッド３６１は上下方向Ｚに対して数度、例えば５度だけ傾斜するように設定されている。これにより後で説明するようにピストン３５１（３５２）が上死点に位置しているシリンダー３３１（３３２）に対して他方のシリンダー３３２（３３１）から水が流入した際に、ピストン３５１（３５２）を円滑に下方に移動させることができる。
【００１９】
クランクシャフト４の中央部は図１に示すように９個の支持部材４１により回転自在に支持され、ピストン３５１、３５２の上下移動とともに回転中心軸まわりに回転する。クランクシャフト４の各端部には、フライホイール５が取り付けられるとともに回転機構６が接続されている。各回転機構６は、駆動モータ６１と、駆動モータ６１の回転軸とクランクシャフト４とを接続するカップリング（図示省略）とを有している。このため、装置全体を制御する制御ユニット９からの指令にしたがって駆動モータ６１が回転すると、フライホイール５とともにクランクシャフト４を回転中心軸まわりに回転させる。この回転により停止していたピストン３５１、３５２の上下移動を開始させることが可能となっている。
【００２０】
また、各駆動モータ６１に対してギア機構７を介して発電機８が連結されている。ギア機構７は駆動モータ６１の回転軸と接続され、当該回転軸の回転数を所定のギア比で変速して回転軸の回転を発電機８に伝達する。この回転力を受けて発電機８が作動して発電を行う。なお、駆動モータ６１とギア機構７との間あるいはギア機構７の内部にクラッチを設け、後述するように発電準備処理を行っている時には駆動モータ６１と発電機８とが非連結状態となり、発電処理を行う時には駆動モータ６１と発電機８とが連結状態となるように制御ユニット９によりクラッチの開閉を制御するように構成してもよい。
【００２１】
各液体往復機構３には、図１に示すように、給水ノズル１０が延設されている。給水ノズル１０は配管１１を介して給水機構１２と接続されている。各配管１１には、開閉バルブ１３が介挿されている。給水機構１２は、図示を省略するが、水を貯留したタンクと、タンク内の水を給水ノズル１０に向けて送液するポンプとを有している。このため、制御ユニット９がポンプを作動させるとともに各開閉バルブ１３を開成させると、タンク内の水が配管１１および開閉バルブ１３を介して液体往復機構３のシリンダー３３１、３３２に注水される。
【００２２】
また、図１への図示を省略しているが、各液体往復機構３にはシリンダー３３１、３３２から水を排出するための排出配管が取り付けられている。各排出配管には、開閉バルブ（図示省略）が介挿されており、例えば流体発電装置１のメンテナンスを行う際には、制御ユニット９からの開閉指令に応じて開成してシリンダー３３１、３３２内の水を排出機構１４に排出可能となっている。
【００２３】
制御ユニット９には、ＣＰＵ（= Central Processing Unit）やＲＡＭ（=Random Access Memory）等を有するコンピューターにより構成される演算処理部、ハードディスクドライブなどの記憶部、モータ制御部、ポンプ制御部およびバルブ制御部などが設けられている。演算処理部は、予め記憶部に記憶されているプログラムを適宜読み出し、ＲＡＭに展開し、発電準備処理や発電処理を行う。このうち発電準備処理はメンテナンスなどのために動作停止していた流体発電装置１を稼働させるため、次に詳述するように発電処理前に行われるものであり、当該発電準備処理の完了に続いて発電処理が実行される。
【００２４】
流体発電装置１の初期段階またはメンテナンス完了時点においては、シリンダー３３１、３３２での貯水および貯気は行われおらず、空状態となっている。そして、制御ユニット９に対して運転指令が与えられると、制御ユニット９の演算処理部は発電プログラムにしたがって装置各部を制御し、発電準備処理および発電処理を実行する。
【００２５】
発電準備処理を実行するため、演算処理部はモータ制御部により駆動モータ６１を作動させ、クランクシャフト４を回転駆動する。このクランクシャフト４の回転により全液体往復機構３においてピストン３５１、３５２が上下方向Ｚに往復運動する、つまりピストン運動が開始される。なお、駆動モータ６１の駆動は、発電準備処理はもちろんのこと、これに続く発電処理中も継続される。
【００２６】
ピストン運動の開始からしばらく経過してピストン運動が安定化して定常状態となると、演算処理部はポンプ制御部に駆動指令を与えてポンプを作動させるとともにバルブ制御部に開成指令を与えて各開閉バルブ１３を開成させる。これによって、給水機構１２から水が給水ノズル１０に送液され、各シリンダー３３１、３３２への注水が開始される。また、演算処理部はポンプ制御部に駆動指令を与えて給気機構３９２のポンプ（図示省略）を作動させるとともにバルブ制御部に開成指令を与えて開閉バルブ３９１を開成させる。これによって、給気機構３９２から空気が配管３９を介して貯気空間に与えられ、各シリンダー３３１、３３２への給気が開始される。そして、液体往復機構３のいずれにも所定量（単一の液体往復機構３における液面位置が図２に示す高さ位置に到達するのに要する量）の水が注水されたことが図示を省略するセンサにより確認されると、演算処理部はポンプ制御部に駆動停止指令を与えてポンプを停止させるとともにバルブ制御部に閉成指令を与えて各開閉バルブ１３を閉成させ、注水を停止させる。また、貯気部３８１、３８２の貯気空間に貯気された空気のトータル量が所定値に到着したことが図示を省略する圧力計により確認されると、演算処理部はポンプ制御部に駆動停止指令を与えて給気機構３９２のポンプを停止させるとともにバルブ制御部に閉成指令を与えて開閉バルブ３９１を閉成させ、空気供給を停止させる。
【００２７】
こうして発電準備処理が完了すると、演算処理部は駆動モータ６１の駆動を継続させたまま、発電機８による発電を取り出す、つまり発電処理に移行する。この発電処理では、
ピストン３５１、３５２の昇降（図７中の白抜き矢印）に応じてシリンダー３３１、３３２の間で水が流動する（同図中の破線矢印）。例えば同図（ｂ）〜（ｄ）に示すように、シリンダー３３２からシリンダー３３１に水が流入するのに応じて第１貯気部３８１が収縮し、当該第１貯気部３８１内の空気が配管９３（図２）を介して第２貯気部３８２に流出する（図７中の点線矢印参照）。こうして空気が第２貯気部３８２に入ると、第２貯気部３８２が拡張してシリンダー３３２からシリンダー３３１への水の流動が促進されてクランクシャフト４がさらに回転する。また、シリンダー３３２からシリンダー３３１に水が流入する初期段階では、図７（ｂ）に示すように、シリンダー３３２に貯水されていた水の重みで収縮されていたスプリング機構１５が伸長してバネ部１５４の付勢力（同図中の実線矢印参照）で水を押し上げる。なお、このような動作は同図（ｆ）〜（ｈ）に示すように、シリンダー３３１からシリンダー３３２に水が流入する時も同様である。
【００２８】
以上のように、ピストン３５１、３５２の昇降によるシリンダー３３１、３３２間での水の流動に伴って空気が配管９３を介して貯気部８３１、８３２の間を流動するとともに流動先で膨張し、またスプリング機構１５の付勢力を利用して水の流動を促進しながら発電を行っている。このため、流体発電装置１の設置場所は水力発電設備に限定されず、任意の場所に設置することができる。
【００２９】
また、従前の水力発電においてはダムや貯水池が必須となっており、これらでは堆積土砂等による機能低下が大きな問題となるが、流体発電装置１では堆積土砂の除去などが不要となり、メンテナンスに掛かるコストが過小となる。ダムや貯水池では、洪水調整などが必要であり、しかも近年の温暖化（気候変動）による異常気象が巻き起こすゲリラ豪雨等による風水害の影響を受け易い。これに対し、流体発電装置１はこれらの影響を受け難い。
【００３０】
また、発電に使用する水の使用量は基本的には（単一の液体往復機構においてシリンダー間を往復流動する水量）×（液体往復機構３の個数）であり、一定量の液体を何度もリサイクルして使用することができる。したがって、発電中に水の連続供給が必須であった従来技術に比べ、使用する液体量を大幅に削減することができる。このため、発電コストを大幅に低減することができ、しかも２４時間稼働が可能となっている。さらに、シリンダー３３１、３３２の間で水（液体）を常時往復流動させているため、水が腐るのを防止することができる。
【００３１】
さらに、クランクシャフト４にフライホイール５を取り付け、しかも発電を行っている間も回転機構６によりクランクシャフト４の回転を補助している。このため、クランクシャフト４の回転数の変動を抑制することができ、発電の安定化を図ることができる。
【００３２】
上記した実施形態では、シリンダー３３１、３３２がそれぞれ本発明の「第１シリンダー」および「第２シリンダー」の一例に相当している。また、ピストン３５１、３５２がそれぞれ本発明の「第１ピストン」および「第２ピストン」の一例に相当している。さらに、水および空気がそれぞれ本発明の「液体」および「気体」の一例に相当しているが、液体および気体の種類はこれらに限定されるものではない。
【００３３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば上記した実施形態に対し、図８に示すように貯気部３８１、３８２を相互に接続する配管９３にポンプ３９３を介在させて貯気部３８１、３８２の間での空気の移動をアシストしてもよい。
【００３４】
また、図９に示すように、貯気部３８１、３８２の上端部同士を相互に接続する配管３９４をさらに追加してもよい。さらに、貯気部３８１、３８２を３本以上の配管で相互に接続してもよい。
【００３５】
また、上記実施形態では、スプリング機構１５のバネ部１５４としては、板バネ、コイルバネ、ゼンマイバネ、竹の子バネなどを用いることができる。また、スプリング機構１５を各貯気部３８１、３８２に設けているが、スプリング機構１５は必須構成ではなく、任意構成である。つまり、スプリング機構１５を省略して流体発電装置１を構成してもよい。
【００３６】
また、上記実施形態では、シリンダー３３１、３３２の内部形状は円筒形状であるが、角筒形状であってもよい。
【００３７】
また、上記実施形態では、液体往復機構３の設置個数は「４」であるが、「２」、「３」または５以上であってもよい。また、フライホイール５、回転機構６および発電機８の個数も「２」に限定されるものではなく、１個であってもよし、取付位置も任意である。
【００３８】
また、上記実施形態では、互いに隣り合う液体往復機構３のハウジング３１同士を一体化しているが、液体往復機構３が互いに独立するように配置してもよい。
【００３９】
また、上記実施形態では、回転機構６の駆動源として駆動モータ６１を用いているが、その他の回転動力源を用いてもよく、例えばエンジンを用いることも可能である。
【００４０】
さらに、上記実施形態では、本発明の「流体」として水と空気を用いているが、それ以外の流体を用いてもよいことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
この発明は、水や空気などの流体を流動させて発電を行う流体発電装置全般に好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１…流体発電装置
３、３Ａ〜３Ｄ…液体往復機構
４…クランクシャフト
８…発電機
１５…スプリング機構
３４…連通部
３９…配管
３３１…（第１）シリンダー
３３２…（第２）シリンダー
３５１…（第１）ピストン
３５２…（第２）ピストン
３８１…第１貯気部
３８２…第２貯気部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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