(57)【要約】      （修正有）【課題】１多々あるエコ、エネルギ−に於いて［水］エネルギ−の活用をテ−マとした。２スカイ電子製の小型発電機（風力発電用）の資料より外形寸法直径４５０ｍｍ重量４５Ｋｇ軸トルク１６０ＮＭ回転数３００ＲＰＭ発生電力５ＫＷｈを知り水エネルギ−とのドッキングをしたらコンパクトな電力供給装置が可能ではなかろうかと更なる検討をした。結果は次の様な課題が１圧力水をどうしたら安価なコストで安定した供給が出来るか２発電機の軸トルクを小さくするにはどうするか３水を循環利用するには如何すればよいか。【解決手段】１水道水を活用する加圧タンクを設けることによりバラツキの少ない圧力水の供給が出来る。２水の浮力を利用して電氣モ−タの軸トルクを小さくする又噴射ノズルにて回転トルクを与える。３水を循環利用することで資源の無駄をなくす。スリット噴射ノズル使用による水量使用効率の向上が出来る。【選択図】図１
2010236532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般家庭用等の水道１の水圧力を利用した水圧利用ポンプであり、１水道２タンクへ注水３循環ポンプの往復運動の動力展開１２井戸水の循環運動『１２井戸水−１８−２０−２２−２３−２４−２１−１９−１２）が一巡する『動力使用例２』です。これは、水エネルギー外の動力を使用せずに井戸水（５℃〜１５℃）をヒートポンプの熱源を利用する。又、１１シリンダ−から排出された２５水は２７、３２、２８、３２、５、６圧力タンクへ循環させる事により大切な水を再循環利用し無駄なく水を利用したことを特徴とする省エネルギー型動力供給システムである。
【請求項２】
加圧タンク２に装着されている全てのバルブを閉めた状態にて、５の電磁バルブを開き低速にてタンク内へ１水道水を注水する。密閉されたタンク内に於いて空気圧層と水圧層が形成される。空気層は圧縮比率が大きいためスプリング作用がある。『図    ５参照』発明者らはこの空気層におけるスプリング作用に着目することにより、加圧タンク槽を利用して安定した圧力水を得ることが出来るようになった。２加圧タンク内の圧力は水道水の場合は、約１．５〜２．０ｋｇ／ｃｍ２である。これは現場テストから、確認しました。７加圧空気層と６水道水層との、境界ライン（ア）には８のセンサ−を設け５の電磁バルブにて開閉コントロ−ルをする。２加圧タンクを設けた事により７加圧空気を発生させることが出来、３の循環ポンプの１７シリンダ−の動力として、活用し１１シリンダ−の往復運動のスピ−ドアップが実現出来、動力発生装置としての必須条件である短時間にて高圧流体を大容量（２．０〜３．５Ｋｇ／ｃｍ２毎分当り１〜２ｍ３）得られることが可能となった。このような事を特徴とする省エネルギ−型動力供給システムである。
【請求項３】
水力学の中にパスカルの定理「密封した容器中の静止している液体の一部圧力は、液体内のすべての部分に同じ圧力で伝わる。」というものです。２加圧タンク、３循環ポンプはこれらの定理に基づいて装置が作られています。８．循環ポンプの作動は９の電磁弁の開放１１シリンダーに組み嵌まされた１０ピストンの上昇する運動圧力により２加圧・タンク１．５〜２ｋｇ／ｃｍ２から２．０−−−３．５ｋｇ／ｃｍ２（小径〜大径への圧力は増大させることが出来る）流体機能により強制循環させる（１２−１８−２０−２２−２３−２４−２１−１９−１２へと吐出及び吸入）この使用例２は３８ヒートポンプへの熱源としてエネルギーを地下熱利用したものであり通常電気ポンプが使用されているものに代わる動力の使用であることを特徴とするところの省エネルギ−型動力供給システムである。
【請求項４】
３循環ポンプに於ける１０ピストンの上下運動であるが、９電磁弁を開くことにより６  水が９を経て、１１シリンダ−下部より注入される。ピストンは上部圧力により上昇する。最高点へ１０到達すると９電磁弁が閉められ１４電磁弁が開放され上昇圧力を失った１０ピストンは下降する。下降運動の補助をするため１７エアシリンダ−にて行う。動力源は２圧力タンクの７加圧空気を使用する。１６の弁を開くことにより下降運動をする。また１３スプリングは１０ピストンが、上昇圧にて３上昇運動の際  安全性の確保のため設置したものである。これらの特徴を有するところの省エネルギー型動力供給システムである。
【請求項５】
３４、３５の貯圧タンク及び２加圧タンクへの流入用ノズル２８、２９、３６、３７及び図    ３の１１噴射ノズルには、ノズル先端部形状はスリットを採用している。
これは（図４  参照）の如く流体工学の理論を参考にしてノズルの改良を行った。発明者の既取得特許第３３２９９１２号のノズルはまさにこの様なスリット形状を使用している。このノズルは図４の如くノズル先端部の流体噴出孔をスリット形状とすることを特徴とするものであり、文献に拠ると噴出口の面積が小さくしたほうが効率がよいとのべられている。、又ノズル形状の開口面積を小さくするとノズル効率も小さくなるが、水道水の使用量は最大の半分の流量にまで閉じてもノズル効率は９０％以上の値を持つというデータが、  記してあります。発明者らは、これらの貴重な資料をもとに試作機にて水を循環流動が支障なく行えることを平成２１年３月２４日関係者一同立会い現認した。このような特徴を有するところの省エネルギ−型動力供給システムである。
【請求項６】
循環ポンプに於ける６水の循環使用であるが２６、３、２７、３４、３５、２のような循環方式である発明者らは水圧が高圧水から低圧水へ流入する特性を利用して貯圧タンク３４、３５複数設けることにより常に片方の貯圧タンクが流入圧より低く保たれるよう１５制御盤にて制御を行う様にした。低圧力の水が片方のタンク槽へ満水になると１５の操作により３１又は３５により所定の圧へ増圧される。これらのことを特徴とする省エネルギ−型動力供給システムである。
【請求項７】
図３参照
省エネルギ−動力供給システムの実施使用例    １である。小型発電機駆動装置を省エネルギー型動力供給システムに於ける水エネルギーを使用して
電力を発生させる方法である。１の発電機はスカイ電気社製を使用（図２参照）１発電機本体へ浮力を与える手段としては、５上部取り付け板と発電機本体の駆動用ねじ穴を結合ボルトで固定する。次に２浮力筒体と上部取り付け板とを２１結合用穴を結合ボルトで固定する。１、２は３、４，６にて位置を確保される。１発電機本体は７磁石８コイルの関係にてどちらかを回転移動させることにより誘導電流を発生する。発明者等は少量のノズル噴射量にて１の電力発生に必要な回転トルクと回転数を得るため様々な試行錯誤を重ねた。その結果水の持つ浮力を活用したらよいのでは    とのアイデアが浮上した。６水槽と１２水の浮力により８及び１０の交点へかかる重力を限りなく０に近づけることにより１１噴射ノズルより噴霧されたエネルギ−にて９回転用受け板へあて、回転トルクを与える。１Ｋｇ／ｍ３噴霧圧１５０ｃｃ／ｍｉｎにて３００ｒ・ｐ・ｍの小型発電機を駆動させ５ｋｗｈの電力発生を得ようとするものである。又、噴射水は１４へ排出され１５貯水層へ蓄えられる。１６元へ戻され循環利用される。９受け板の内側には鋼板重量物を施し慣性モーメント作用により軸トルク向上をおこなう。１６シ−ル用０リングはゴムで出来ており磨耗による隙間からの水の浸入は絶対あっては為らない。その対策として１０エア＊圧力にて水の浸入を阻止する方法がある。最確実な方式として２浮力筒体の上下を逆にして４フランジを水面上に取り付ける。
このような特徴をもつ省エネルギ−型動力供給システムである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は水道水による水圧エネルギーを動力源として用い密閉されたタンクへ注水させる事により水圧層と空気層を形成する。空気層は圧縮比が大きくスプリング効果を利用することでタンク内の圧力のバラツキを小さく保ち、安定した圧力水を次の８  循環ポンプへ送水する。８  循環ポンプはシリンダ−とピストンで構成されており、流体を循環させる能力を有しており使用例  １発電機による電力発生装置の駆動力となる。水の有する浮力を活用して発電機の駆動トルクを小さくしてノズルからの噴射水にて電力の発生を得る。
、又使用例  ２  ヒ−トポンプへの熱源供給は地中に井戸を堀り地熱を利用して行う方式でありハウス栽培用暖房装置として需要が期待されるところの省エネルギー型動力供給システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  化石燃料を中心軸としてきた社会活動は、ＣＯ２における地球温暖化、環境汚染問題となり又原油価格の高騰を機に始まった食料危機、金融不安、経済不安はいままで、克ってない未曽有の事態に見舞われています。こうした情勢下にて脱化石燃料エネルギ−技術の開発が急務であり各国共エコ、エネルギ−開発（太陽光発電装置システム、風力発電装置システム、バイオ燃料清算、電機自動車）の開発等、の技術革新は日進月歩で進んでいます。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【非特許文献】１  株式会社  スカイ電機製  小型発電機資料  各種発電機に関する設計  性能の資料を参考使用  ２  岩波書店  高等物理学  各種流体法則を参考使用  ３  朝倉書店  流体工学  各種流体法則を参考使用  ４研究事例論文  小型風力発電機の設計因子と磁場解析  高知工科大学  工学研究科  基盤工学専攻  環境機械  材料強度研究室  １０６５０８８  Ｔ氏  発電機に関する解析資料を参考使用
【特許文献】
【特許文献】５  特許第３３２９９１２号  スリット噴射ノズル
【０００３】然しながらコスト競争においては化石燃料の優位性が勝っており、国からの設備設置にたいする補助、税負担控除等の支援策が進められているがいまいち伸び悩んでいる状況である。例えば一戸建住宅における太陽光発電装置の概況が報道されていましたが設備設置費用が３００万円かかり、償却するのに１５年間かかるとのことであります。故に国としても発生させた余力があるとき余剰電力の買取価格を２４円／１ＫＷＨを４０円／１ＫＷＨ前後に電力会社へ義務つけることが検討されている。太陽の日照時間によっても電力発生に差異が生じるのが北国地方などでは、厳しい条件となっている【０００４】この様な状況において、発明者らは調べてみると水エネルギ−の利用適用は水力発電が大半を占めている。考察すると水エネルギ−のそのままの使用は単位当たりのエネルギ−が小さいため大容量の電力を得るためには莫大な費用を投入したダム建設が伴うことであり一般市民は範疇外であった。送電線のロスもおおきいし、コンパクトに発電機がならないものか    という素朴な疑問が生まれた。【０００５】この疑問を命題として、発明者らは検討を重ねた結果水に圧力を付加した噴射ノズルテストを行い又水の持つさまざまな特性と多様性に接することで改めて水エネルギ−の隠された力に驚嘆した。先人が築きあげてきた知恵の数々の製品を参考に水エネルギ−利用による省エネルギ−型動力供給システムに着手した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】１      どの様にすれば安定した圧力流体が得られるか
２      どの様にすれば水を再循環させて利用することが出来るか
３      どの様にすれば水のノズル噴射水で発電機の駆動をさせることが出来るか
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明は水エネルギ−有効利用の道筋をつけたものであり水に圧力を付加させると応用範囲の拡充になった。    発明者らは循環ポンプの駆動動力源として、又発電機の駆動動力源として家庭で一般適に使用されている水道水の圧力が利用できるのではなかろうか      と着目した。圧力計にて測定した結果は２．０ｋｇ／ｃｍ２−−３．５ｋｇ／ｃｍ２で有り十分動力源として使用できる手応えを得た。ただ各家庭の水道水の使用時間帯により水圧のバラツキがあることが判明し対策として加圧タンクを設置した。これは密閉のタンク曹内へ圧力水を注入すると、水の圧力層と空気の圧力層ができる。空気層は圧縮比率が大きいのでスプリング効果により、循環ポンプで使用する圧力水の安定供給ができる。【０００８】  電力発生用発電機の駆動用動力源としてシリンダ−ピストンを備えた循環ポンプに電磁弁にて圧力水を注入、排水させることでピストンを上下運動させてシリンダ−内の流体を循環させ駆動動力源として用いる。【０００９】    電力発生用発電機であるが風力発電用に使用実績のある発電機資料を取り寄せて検討した。主な仕様内容は    外形寸法４５０ｍｍ  厚さ５０ｍｍ  重量  ４０Ｋｇ  回転軸トルク  １６０ＮＭ  回転数３００ｒｐｍ    で発生電力が５ＫＷｈである。
発明者らは水圧力による発電機の駆動が可能であるか    という改良に取り組んだ。
その結果発電機を浮力用外筒で発電機を
丸ごと覆ってしまうカバ−を取り付けて外側には水を貯留したタンクを設け水の持つ浮力により発電機の駆動部支点にかかる荷重を小さくすることにより水における噴射ノズルエネルギ−で電力発生に必要な回転トルクが得られることができ、本発明と異なるプ−リ−等を使用して駆動動力を伝達させる方式に比べて装置全体のコンパクト化が実現した。
【発明による効果】
【００１０】  本発明は現在世界規模で直面している諸問題解決の突破口になることが出来るのではないだろうかとおもいます。ジェ−ムス、ワットの石炭利用による蒸気機関車の登場してから石油時代へとひたすら人類は化石燃料を消費してきました。その結果前述した如く化石燃料消費の負の部分が顕在化しました。これらの改善や是正に大きく貢献します。具体的に５ＫＷｈの小型発電機を使用した利益が有るかを算出しました。この一事例でもお分かりのように多様性なパア−を持つクリ−ンエネルギ−である［水］社会の到来は、［水の惑星  地球］を多くの      方々が改めてみつめ直すきっかけとなれればこれが［大きな効果］と思います。
小型発電機モーター使用における経済効果を次のごとく算出した。
１設備の設置費用                                  ３００００００円
償却費（５年返済）として    ３００００００×０，０２＝６００００円
自家用として電気利用分
３５０ｋＷｈ×３０円＝１０５００円
余剰電力として電力売却分
（２４時間×３０日×５ｋＷｈ）×０，９０×２４円／１ｋＷｈ（２００９年２月現在）＝７７，７６０／月
よって５年経過後、償却費６０，０００がなくなる為７７．７６０円／月の利益が見込まれる。
設備概要１
▲１▼設備工事費用                                      ３００，０００円
▲２▼動力供給システム（一式）                        ８５００，０００円
▲３▼小型発電機  （改造含）                        １，３５０，０００円
▲４▼経費                                              ５００，０００円
（▲１▼＋▲２▼＋▲３▼＋▲４▼）小計３，０００，０００円
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】省エネルギ−型動力供給システムを使用した電力発電装置の実施方法を示した説明図である。（使用例  １）  同じく供給システムを使用したヒ−トポンプ装置の実施方法を示した説明図である。（使用例  ２）
【図２】スカイ電子製作販売している発電機である。
【図３】スカイ電子製小型発電機を本発明の省エネルギ−動力供給システムに使用した電力発電装置に改良を施した実施方法を示した説明図である。
【図４】本発明者が収得済特許であるスリット方噴射ノズルを示した説明図である。
【図５】密閉されているタンク内へ水を注入すると水の層と空気層とに分離した層ができる理論的根拠を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】小型発電機を駆動源として一般家庭へのエコクリ−ンエネルギ−である水道水のエネルギ−にて省エネルギ−型動力供給システムによる小型発電機の駆動を行うことにより  ３５００ＫＷｈ／月（１０５０００円相当／月）の電力発生を得ることが実現した。
【実施例１】
【００１３】図１は、本発明装置の１実施例の全体図であって、１−３７は実施使用例  １と２は同様であります。本発明の主体は２  加圧タンク−−３  循環ポンプ−−３４  ３５  貯水タンク  −−２加圧タンクへと水を循環使用させたエネルギーにて、図  ３小型発電装置の駆動により電力を得ることにあるので、使用例  ２ヒートポンプに関する説明は省略する。
【産業上の利用可能性】  水道水圧の代替として電動ポンプを使用することにより、水道施設の無い場所でも電力を得ることが可能であると考えます。又現在の試作品の装置では１８０＊９０＊１００であり総重量約２００ｋｇです。発電機を浮力させたり回転させる噴射ノズルに使用する水の冷却効果により現在使用コイル径０．８をさらに細くしてコイル巻き数を増大させることで発電機の性能アップが期待できる。さらに電池の利用  ホイールモーター発電機の併用等により水を動力源とする電機自動車の開発の可能性も有るのでは−−−−と、考えます。更にコンパクト化へのテクノロジーの技術革新により［水］エコ、エネルギ−社会が実現されると思います。
【符号の説明】    図面  １【００１４】１  水道
２  加圧タンク
３  循環ポンプ
４  井戸
５  電磁弁
６  水
７  空気
８  圧力測定
９  電磁弁
１０  ピストン
１１  シリンダー
１２  井戸水
１３  スプリング
１４  電磁弁
１５  制御盤
１６  電磁弁
１７  小型シリンダー
１８  電磁弁
１９  電磁弁
２０  流れ方向
２１  流れ方向
２２  流れ方向
２３  流れ方向
２４  流れ方向
２５  流れ方向
２６  流れ方向
２７  流れ方向
２８  噴射ノズル
２９  噴射ノズル
３０  水
３１  空気
３２  水
３２  水
３３  空気
３４  貯圧タンク
３５  貯圧タンク
３６  噴射ノズル
３７  噴射ノズル
３８  ヒートポンプ
ア  境界線
【符号の説明】    図２【００１５】１  発電機本体
２  シャフト
３  シャフト固定用穴
４  コイル
５  駆動部用取り付ねじ穴
６  磁石
【符号の説明】    図３
１  発電機本体
２  浮力筒体
３  メインシャフト
４  下部軸受フランジ
５  上部取り付け板
６  水槽
７  磁石
８  コイル
９  ノズル噴射受け版
１０  エアー用バルブ
１１  噴射ノズル
１２  水
１３  省エネルギ−動力供給システム本図１の３循環ポンプ１８→２０より
１４  排水
１５  水
１６  シール用ゴム製リング
１７  ベアリング
１８  外カバー
１９  省エネルギ−型動力供給システム本図１の３循環ポンプ２４→２１へ
２０  発電機本体と上部取り付け板との結合用穴
２１  上部取りつけ板と浮力筒体との結合用穴
２２  設備取り付けアングル
２３  水槽
【図１】
2010236532.tif 000003
【図２】
2010236532.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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