(57)【要約】【課題】毛細管現象を用いてエネルギーを発生する装置を提供する。【解決手段】本発明の一態様に係る装置１０００は、毛細管現象を用いて液体１０を上昇させる液体上昇部２０と、液体上昇部２０から液体１０を受け取る液体受取部４０が設けられた回転体３０と、回転体３０の回転に応じて液体受取部４０との位置関係が変化する重り５０とを備える。重り５０は液体受取部４０に力を加えて、液体受取部４０が保持する液体１０の少なくとも一部を、液体受取部４０から液体受取部４０外部へ出す。液体上昇部２０が上昇させた液体１０を液体受取部４０が受け取り、重り５０は液体受取部４０が保持する液体の少なくとも一部を液体受取部４０外部へ出す。これにより、回転体３０に不釣合いが生じ、回転体３０は回転し、回転エネルギーＥ１を発生させることができる。【選択図】図１
2014227876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
毛細管現象を用いて液体を上昇させる液体上昇部と、
前記液体上昇部から液体を受け取る液体受取部が設けられた回転体と、
前記回転体の回転に応じて前記液体受取部との位置関係が変化する重りと、
を備え、
前記重りは前記液体受取部に力を加えて、前記液体受取部が保持する液体の少なくとも一部を、前記液体受取部から前記液体受取部外部へ出す、装置。
【請求項２】
前記回転体の複数の部分の間で、前記液体受取部が保持する液体の量が異なることにより、前記回転体は回転する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記液体受取部が保持する液体により発生する、前記回転体を第１の方向に回転させようとする力と、前記回転体を第２の方向に回転させようとする力とが異なることにより、前記回転体は回転する、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記回転体は複数の部屋を有し、
前記複数の部屋のそれぞれに前記重りが配置されている、請求項１から３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記液体受取部が前記液体上昇部から液体を受け取る第１の位置において前記重りが前記液体受取部に加える第１の力は、前記液体受取部が前記第１の位置とは異なる第２の位置にあるときに前記重りが前記液体受取部に加える第２の力よりも小さく、
前記重りにより前記液体受取部に前記第２の力が加えられたとき、前記液体受取部が保持する液体の少なくとも一部は前記液体受取部の外部へ出る、請求項１から４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記液体受取部は、前記回転体の外周部に設けられており、
前記第２の位置における前記重りの位置は、前記第１の位置における前記重りの位置よりも、前記回転体の回転軸から遠い、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記重りを支持するレールをさらに備え、
前記重りは、前記レールに沿って移動する、請求項１から４のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記液体上昇部と前記液体受取部との接触と非接触とを切り替える切替部をさらに備えた、請求項１から７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記回転体の回転を抑制するブレーキをさらに備えた、請求項１から８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記液体受取部から前記液体受取部の外部へ出た液体と接触して回転する羽根車をさらに備えた、請求項１から９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
液体をためる容器をさらに備え、
前記液体上昇部は、前記容器にためられた液体を上昇させる、請求項１から１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
毛細管現象を用いて液体を上昇させる液体上昇部と、
前記液体上昇部から液体を受け取る液体受取部が設けられた回転体と、
前記液体受取部に力を加えて、前記液体受取部が保持する液体の少なくとも一部を、前記液体受取部から前記液体受取部外部へ出す加圧部と
を備えた、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、毛細管現象を利用してエネルギーを発生する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水等の液体が細い管状物体の中を上っていく現象として、“毛細管現象”がある。例えば、毛細管現象により水がガラス管や繊維の中を上っていく現象が知られている。毛細管現象では、液体の表面張力によって液面が縮まろうとして結果的に液面が持ち上がり、上向きの力と持ち上げた液体の重さとが釣り合う高さまで液面は上昇すると考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−００９０２２号公報
【特許文献２】特開２００１−１７８１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、世界中でエネルギーの安定供給の重要性が増してきており、エネルギーの利用効率を上げたり、これまで使用されてこなかった新たなエネルギーを活用したりすることが望まれている。そのような中で、特許文献１および２では、相転移現象を利用してエネルギーを発生する装置が提案されている。
【０００５】
本発明は、毛細管現象を利用してエネルギーを発生する装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある実施形態に係る装置は、毛細管現象を用いて液体を上昇させる液体上昇部と、液体上昇部から液体を受け取る液体受取部が設けられた回転体と、回転体の回転に応じて液体受取部との位置関係が変化する重りとを備え、重りは液体受取部に力を加えて、液体受取部が保持する液体の少なくとも一部を、液体受取部から液体受取部外部へ出す。
【０００７】
また、本発明のある実施形態に係る装置は、毛細管現象を用いて液体を上昇させる液体上昇部と、液体上昇部から液体を受け取る液体受取部が設けられた回転体と、液体受取部に力を加えて、液体受取部が保持する液体の少なくとも一部を、液体受取部から液体受取部外部へ出す加圧部とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のある実施形態に係る装置によれば、液体上昇部が上昇させた液体を液体受取部が受け取り、重りは液体受取部が保持する液体の少なくとも一部を液体受取部外部へ出す。これにより、回転体に不釣合いが生じ、回転体を回転（および／または揺動）させることができる。
【０００９】
また、本発明のある実施形態に係る装置によれば、液体上昇部が上昇させた液体を液体受取部が受け取り、加圧部は液体受取部が保持する液体の少なくとも一部を液体受取部外部へ出す。これにより、回転体に不釣合いが生じ、回転体を回転（および／または揺動）させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る装置を示す図である。
【図２】実施形態に係る装置を示す図である。
【図３】（ａ）から（ｃ）は、実施形態に係る重りが液体受取部に力を加えて変形させ、液体受取部が保持する水の少なくとも一部を液体受取部の外部へ出す仕組みを示す図である。
【図４】（ａ）は実施形態に係る回転体の断面を示す図であり、（ｂ）は実施形態に係る回転体側面の外観を示す図である。
【図５】実施形態に係る回転体を示す図である。
【図６】実施形態に係る回転体を示す図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、実施形態に係る重りの形状を示す図である。
【図８】実施形態に係る装置を示す図である。
【図９】実施形態に係る装置を示す図である。
【図１０】実施形態に係る装置を示す図である。
【図１１】実施形態に係る装置を示す図である。
【図１２】実施形態に係る装置を示す図である。
【図１３】実施形態に係る装置を示す図である。
【図１４】実施形態に係る装置を示す図である。
【図１５】実施形態に係る装置を示す図である。
【図１６】実施形態に係る装置を示す図である。
【図１７】実施形態に係る装置を示す図である。
【図１８】実施形態に係る装置を示す図である。
【図１９】実施形態に係る装置を示す図である。
【図２０】実施形態に係る装置を示す図である。
【図２１】実施形態に係る装置を示す図である。
【図２２】実施形態に係る装置を示す図である。
【図２３】（ａ）および（ｂ）は、実施形態に係る装置を示す図である。
【図２４】実施形態に係る装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る装置を説明する。同様の構成要素には同様の参照符号を付し、詳細な説明の繰り返しは省略する。また、いかに説明する実施形態は一例であり、本発明を限定するものではない。
【００１２】
図１および図２は、本発明の実施形態に係る装置１０００を示す図である。装置１０００は、毛細管現象を利用してエネルギーを発生する装置である。
【００１３】
図１および図２は、装置１０００の断面を示している。装置１００は、毛細管現象を用いて液体１０を上昇させる液体上昇部２０と、液体上昇部２０から液体１０を受け取る液体受取部４０が設けられた回転体３０と、回転体３０の回転に応じて液体受取部４０との位置関係が変化する重り５０と、液体１０を溜める容器６０とを備える。重り５０は液体受取部４０に力を加えて、液体受取部４０が保持する液体１０の少なくとも一部を液体受取部４０の外部へ出す。回転体３０の複数の部分（zｘ平面の断面の左右部分）の間で、液体受取部４０が保持する液体１０の量が異なることにより、回転体３０は回転し、回転エネルギーＥ１（回転運動の運動エネルギー）を発生する。
【００１４】
液体１０は例えば水であるが、液体１０は水に限定されず、毛細管現象により上昇する液体であればよい。例えば、液体１０は、有機物であってもよい。例えば、液体１０は、油類、ベンゼン、ヘキサン、グリセリン、エチルアルコール、ジエチルエーテル等であってもよい。以下では、液体１０として水を用いた例を説明する。
【００１５】
液体上昇部２０は、毛細管現象が発生する材料（例えば、細管および繊維の少なくとも一方）を含んでいる。液体上昇部２０は、例えば、ガラスキャピラリー等の毛細管、マイクロファイバーやナノファイバーやスポンジ等の合成繊維、綿等の天然繊維のうちの、少なくとも１つを含んでいてもよい。また、液体上昇部２０はそれらの材料を組み合わせた構造を有していてもよい。液体上昇部２０は、毛細管現象を用いて液体１０を所望の高さまで上昇させることができる材料を含んでいればよい。液体上昇部２０は、液体１０を上方向（＋ｚ方向）に持ち上げるポンプとして機能する。液体１０が水のときは液体上昇部２０を揚水部と称することもできる。
【００１６】
液体上昇部２０の一端は容器６０に溜められている水１０に接触しており、容器６０から水１０を上方向（＋ｚ方向）へ上昇させる。液体上昇部２０の他端は液体受取部４０に接触しており、上昇させた水１０を液体受取部４０へ供給する。図１に示す例では、液体上昇部２０の上部は、可変形部２０ａを有しており、この可変形部２０ａが液体受取部４０に接触して液体受取部４０へ水１０を供給する。可変形部２０ａは例えばカーテン状（のれん状）に垂れ下がった繊維を有しており、この繊維部分２０ａが液体受取部４０に接触して液体受取部４０へ水１０を供給する。繊維部分２０ａと液体受取部４０との間に発生する摩擦力が、回転体３０の回転が可能な程度に小さくなるように、繊維部分２０ａは液体受取部４０に軽い力で接触している。例えば、柔らかい繊維部分２０ａをカーテン状に垂らすことにより、液体受取部４０に軽い力で接触させることができる。
【００１７】
回転体３０は回転軸（シャフト）８０を回転中心として回転可能である。回転体３０の外周部には、液体受取部４０が設けられている。また、回転体３０にはその外周部に沿って複数の部屋７０が形成されている。部屋７０の数は任意である。図１に示す例では、回転体３０には１２個の部屋７０が形成されている。
【００１８】
部屋７０内部の空間のそれぞれに、重り５０が配置されている。回転体３０には部屋７０のｚｘ平面に沿った壁（図示せず）も設けられており、重り５０が部屋７０外部へこぼれ落ちないようになっている。重り５０は、部屋７０の中を移動することができる形状を有しており、例えばローラー形状（例えば円柱形状）である。また、例えば、重り５０は球形であってもよい。重り５０の質量は互いに同じである。重り５０は、重り５０の自重により液体受取部４０に力を加えて変形させ、液体受取部４０が保持する水１０の少なくとも一部を液体受取部４０の外部へ出すことができる質量を有している。重り５０の材料は任意である。例えば、重り５０は、密度の高い材料（金、白金、鉛、鉄等の金属）を含んでいてもよい。重り５０は、液体受取部４０に力を加えて、液体受取部４０が保持する液体の少なくとも一部を、液体受取部４０から液体受取部外部４０へ出す加圧部として機能する。
【００１９】
回転体３０の外周部に設けられた液体受取部４０は、部屋７０毎に互いに分離されていてもよいし、部屋７０毎に分かれることなく一体に形成されていてもよい。液体受取部４０は、部屋７０の空間を形成する部材の一部であり、部屋７０内を移動する重り５０と接触する。
【００２０】
回転体３０の外周部は、重り５０により液体受取部４０が変形しすぎないように、液体受取部４０の外側部分を支持する骨組構造（フレーム構造）を有している。隙間の空いた骨組構造を有していることにより、液体受取部４０の外側部分は、液体上昇部２０と直接接触することができる。図４（ａ）は回転体３０の断面を示し、図４（ｂ）は回転体３０の側面を示す図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の回転体３０を紙面に平行な方向（ｘ方向）から見たときの外観を示している。図４（ｂ）に示す例では、回転体３０の外周に沿って棒状（あるいはワイヤ状）のフレーム３２が設けられており、重り５０により液体受取部４０が変形しすぎないように、液体受取部４０を支持している。フレーム３２は細く、フレーム３２の間の隙間からは液体受取部４０が露出しており、その露出部分と液体上昇部２０とが接触することで、液体上昇部２０から液体受取部４０へ水１０を供給することができる。また、その液体受取部４０の露出部分から水１０を外部へ出すこともできる。
【００２１】
回転体３０には部屋７０のｚｘ平面に沿った壁が設けられているが、このような壁が回転体３０のｚｘ平面に沿って設けられ、任意の部材同士を連結してしてもよい。例えば、液体受取部４０の外側部分を支持する骨組構造は、そのような壁と連結されて支持されていてもよい。
【００２２】
液体受取部４０は、例えば、吸液性（吸水性）が高く、且つ、重り５０からの加重で変形しやすい材料で形成されている。例えば、液体受取部４０はスポンジ等の繊維で形成されている。例えば、液体受取部４０は、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）スポンジで形成されている。例えば、液体受取部４０は、酢酸ビニルスポンジで形成されている。例えばアイオン株式会社製のＰＶＡスポンジ（ベルイーター）は、吸水性が高く、且つ、ウェット状態での３０％圧縮応力が１０ｋＰａ以下（例えば、１．５ｋＰａ）と柔らかいので、液体受取部４０の材料の一例として用いることができる。
【００２３】
液体受取部４０は、回転体３０の回転軸方向（ｙ方向）に垂直な方向の断面（ｚｘ平面）における右側領域３０Ｒ（図２）において、液体上昇部２０から水１０を受け取る。例えば、回転軸とほぼ同じ高さの右側位置Ｒ１、回転軸から右斜め上の位置Ｒ２、回転軸から右斜め下の位置Ｒ３の少なくとも１つの位置において、液体受取部４０は液体上昇部２０から水１０を受け取る。
【００２４】
この例では、重力の方向（鉛直方向）は図の下方向（−ｚ方向）である。重力が作用する複数の重り５０のみによって回転体３０を回転させようとする力は、回転体３０の左側領域３０Ｌと右側領域３０Ｒとで釣り合う（例えば、図２に示す状態で釣り合う）。
【００２５】
一方、回転体３０の右側領域３０Ｒにおいて液体受取部４０が水１０を吸って保持することで、回転体３０の右側領域３０Ｒと左側領域３０Ｌ（図２）の間で、液体受取部４０が保持する水１０の量が異なることになる。重力が作用する液体受取部４０中の水１０が回転体３０を回転させようとする力は、回転体３０の左側領域３０Ｌと右側領域３０Ｒとで異なる。この例では、液体受取部４０中の水１０が回転体３０を左回転させようとする力よりも、右回転させようとする力の方が大きくなる。これにより、回転体３０は右回転し、回転エネルギーＥ１が発生する。
【００２６】
回転体３０が回転すると、液体受取部４０から水１０を吸った液体受取部４０は、回転体３０の下側位置Ｂ１２（図２）に移動する。
【００２７】
図３は、重り５０が液体受取部４０に力を加えて変形させ、液体受取部４０が保持する水１０の少なくとも一部を液体受取部４０の外部へ出す仕組みを示す図である。図３（ａ）は、下側位置Ｂ１２よりやや左側の位置Ｂ２における重り５０と液体受取部４０との位置関係を示す図である。図３（ｂ）は、下側位置Ｂ１２における重り５０と液体受取部４０との位置関係を示す図である。図３（ｃ）は、下側位置Ｂ１２よりやや右側の位置Ｂ１における重り５０と液体受取部４０との位置関係を示す図である。液体受取部４０の含水量が多い部分を参照符号４０ｗで表し、液体受取部４０の含水量が少ない部分を参照符号４０ｄで表している。
【００２８】
図３（ｃ）の状態では、重り５０は部屋７０の左端に位置している。回転体３０が回転すると、図３（ｃ）の状態から図３（ｂ）の状態に変化する。回転により、部屋７０および液体受取部４０がＸ１方向へ移動すると、相対的に重り５０はＸ２方向へ移動する。重力によって重り５０が液体受取部４０に力を加えた状態で、重り５０が液体受取部４０上を移動すると、液体受取部４０が保持する水１０が順次絞り出され、容器６０の下部へ落下する。例えば、水滴として落下する。
【００２９】
図３（ｃ）の状態から図３（ｂ）の状態への変化では、重り５０は液体受取部４０の左端から中央部に移動する。図３（ｂ）の状態から図３（ａ）の状態への変化では、重り５０は液体受取部４０の中央部から右端に移動する。図３（ａ）の状態では、重り５０は部屋７０の右端部に位置している。図３（ｃ）の状態→図３（ｂ）の状態→図３（ｂ）の状態と変化することにより、液体受取部４０が保持する水１０が順次絞り出され、容器６０の下部へ落下する。
【００３０】
このように、液体受取部４０が保持する水１０を重り５０が絞り出すことにより、回転体３０の右側領域３０Ｒと左側領域３０Ｌ（図２）の間で、液体受取部４０が保持する水１０の量を異ならせることができ、回転体３０は回転する。
【００３１】
また、液体受取部４０から絞り出されて容器６０の下部へ落下した水１０は、液体上昇部２０によって再び上昇し、液体受取部４０へ再び供給される。これにより、回転体３０は回転運動を継続する。あるいは、回転体３０には断続的に回転運動が発生する。
【００３２】
この例では、部屋７０の数は１２個であり、１個の部屋に割り当てられた角度は３０度である。重心が回転軸８０の真下に位置したところで回転体３０は釣り合う。この釣り合い状態から、角度３０度回転させることができれば、部屋７０は１つずつずれ、また同じ位置関係の状態になる。部屋７０の数がｎ個の場合（ｎは正の整数）は、釣り合い状態から（３６０／ｎ）度回転させることができれば、また同じ状態にすることができる。例えば、部屋７０の数が２４個の場合は、釣り合い状態から角度１５度回転させることができれば、また同じ状態にすることができる。
【００３３】
この例では、部屋７０の数は１２個であるため、回転体３０が角度３０度回転するごとに、部屋７０同士の位置関係、すなわち重り５０同士の位置関係は同じになる。回転体３０の重心が回転軸８０の真下にきても、回転に勢いがついていればそのまま回転を継続することを考慮すれば、１５度から３０度の間の角度だけ回転させる力を水１０から得ることができれば、回転体３０を３０度以上回転させることも可能である。
【００３４】
なお、図４（ａ）の回転体３０の角度位置では、回転軸８０と同じ高さの右側位置Ｒ１における重り５０Ｒは、回転軸８０と同じ高さの左位置Ｌ１における重り５０Ｌよりも、回転軸８０（回転中心）に近い位置にあることが起り得る。すなわち、右側位置Ｒ１の重り５０Ｒと左位置Ｌ１の重り５０Ｌとを組み合わせたときの重心の位置は、回転軸８０より左側に位置することが起こり得る。この場合は、複数の重り５０が回転体３０に作用する力の合力は、回転体３０を左回転させようとする力になる。この左回転させようとする力よりも、液体受取部４０中の水１０が回転体３０を右回転させようとする力の方が大きいと、回転体３０は右回転する。
【００３５】
例えば、部屋７０の回転体半径方向の長さ７１（図４（ａ））を短くすることで、重り５０の半径方向に対する移動量を小さくすることができ、重り５０が回転体３０を左回転させようとする力を小さくすることができる。また、例えば、右側領域３０Ｒと左側領域３０Ｌ（図２）との間で、液体受取部４０が含む水１０の量の差を大きくすることで、水１０が回転体３０を右回転させようとする力を大きくすることができる。
【００３６】
なお、左位置Ｌ１の重り５０Ｌは、液体受取部４０の弾性力により回転軸８０（回転中心）側に押されて移動することも起こり得る。この場合は、回転軸８０を中心として重り５０Ｒと重り５０Ｌとは釣り合う。すなわち、この場合は、複数の重り５０が回転体３０に作用する力の合力である、回転体３０を左回転させようとする力を小さくするかゼロにすることができる。
【００３７】
また、部屋７０の回転軸８０側の壁７２（図４（ａ））を、回転軸８０へ向かって突出した曲線形状（回転体３０外周側から見てくぼんだ凹形状）にすることで、回転体３０の頂上位置の重り５０Ｔ（図２）を、左側領域３０Ｌに偏らせること無く、回転軸８０の真上に位置させることができるので、重り５０の合力が回転体３０を左回転させようとする力を小さくするかゼロにすることができる。
【００３８】
また、回転体３０の左側と右側との間の含水量の違い等の原因により、回転体３０の左側と右側との間で、重り５０が液体受取部４０に沈み込む深さ（距離）が異なる場合も起こり得る。この場合は、回転体３０の左側と右側とで、重り５０が液体受取部４０に沈み込む距離の差が小さくなるように、重り５０を支持する支持部材７３（図５）を液体受取部４０内部に設けてもよい。図５は、支持部材７３を備える回転体３０を示す図である。支持部材７３は、液体受取部４０内部に設けられ、液体受取部４０内部の水の移動を妨げないように、例えば棒状の形状やレール形状を有する。支持部材７３により左右での重り５０の位置の差を小さくすることにより、重り５０の合力が回転体３０を左回転させようとする力を小さくすることができる。
【００３９】
また、図６に示すように、回転体３０の半径方向に重り５０は移動しない構造であってもよい。図６は、ガイドレール７４を備える回転体３０を示す図である。この例では、重り５０の半径方向の動きを制限するガイドレール７４が部屋７０に設けられている。図７（ａ）および（ｂ）は、この例における重り５０の形状を示している。重り５０はローラー形状を有しており、シャフト５１（回転軸）を中心に回転可能である。このシャフト５１がガイドレール７４で支持される（例えばシャフト５１がガイドレール７４にはめ込まれる）ことにより、重り５０はガイドレール７４に沿って移動する。重り５０はガイドレール７４に沿って移動することにより、重り５０は回転体３０の半径方向にほとんど移動しないので、左右で重り５０の不釣り合いが発生することを抑制することができる。
【００４０】
なお、この場合は、回転体３０の頂上位置の重り５０Ｔ（図６）が、回転軸３０真上に位置せずに、左側領域３０Ｌに偏ることが起り得る。この場合は、この頂上位置の重り５０Ｔが回転体３０を左回転させようとする力よりも、液体受取部４０中の水１０が回転体３０を右回転させようとする力の方が大きいと、回転体３０は右回転する。
【００４１】
なお、図１の例では、複数の部屋７０の全てが同じｚｘ平面上に設けられていたが、複数の部屋７０は、同じ回転軸で回転するならば、複数のｚｘ平面に分かれて設けられていてもよい。すなわち、複数の部屋７０は、ｙ軸方向（回転軸方向）に分散して配置されていてもよい。
【００４２】
また、１つの部屋７０の内部に複数個の重り５０が配置されていてもよい。
【００４３】
また、周囲を陸地で囲まれた窪地（湖、池等）、河川、ダム、海等、液体を保持する容器６０がなくてもよい環境で装置１０００を用いる場合は、容器６０は省略されてもよい。回転体３０および液体上昇部２０は例えば容器６０によって支持されるが、容器６０を省略した場合は、回転体３０および液体上昇部２０を支持する支持部材を設ければよい。
【００４４】
また、図１に示す例では、液体上昇部２０のカーテン状に垂れ下がった繊維部分２０ａを液体受取部４０に接触させていたが、液体上昇部２０と液体受取部４０との間に発生する摩擦力を、回転体３０の回転が可能な程度に小さくすることができるならば、カーテン状に垂れ下がった繊維部分２０ａはなくてもよい。図８は、繊維部分２０ａを有しない液体上昇部２０が液体受取部４０と接触している装置１０００を示す図である。
【００４５】
また、図９に示すように、装置１０００は複数の液体上昇部２０を備え、それぞれが回転体３０の異なる箇所と接触していてもよい。図９は、複数の液体上昇部２０を備えた装置１０００を示す図である。例えば、複数の液体上昇部２０が回転体３０右側領域の複数箇所と接触することにより、回転体３０右側に位置する液体受取部４０により多くの水１０を供給することができ、回転体３０を右回転させる力を大きくすることができる。なお、図９の例では、ｚｘ平面に沿って複数の液体上昇部２０が回転体３０に接触している例を示しているが、複数の液体上昇部２０はｙ方向に沿って配置されていてもよい。
【００４６】
また、液体上昇部２０と液体受取部４０との接触と非接触とを周期的に切り替えてもよい。図１０および図１１は、液体上昇部２０と液体受取部４０との接触と非接触とを周期的に切り替える切り替え部２１を備えた装置１０００を示す図である。図１０は、液体上昇部２０と液体受取部４０とが接触している状態を示し、図１１はそれらが非接触の状態を示している。切り替え部２１が繊維部分２０ａを移動させることにより、接触と非接触とを切り替えることができる。切り替え部２１は、例えば、電磁石、モーター、圧電素子、人工筋肉の少なくとも１つを備え、繊維部分２０ａを移動させる。切り替え部２１の動作を制御する制御部（例えば、マイクロコンピュータ）は、切り替え部２１に内蔵されていてもよいし、装置１０００のいずれかの箇所に設けられていてもよいし、装置１０００外部から切り替え部２１の動作を制御してもよい。
【００４７】
接触と非接触とを切り替えるために繊維部分２０ａを移動させる距離はわずか（例えば、１ｍｍから数ｍｍまたは１ｍｍ以下）でよいので、切り替えに必要なエネルギーは小さくてすむ。切り替えに必要なエネルギーを、回転体３０が発生する回転エネルギーＥ１よりも小さくすれば、装置１０００への入力エネルギーよりも出力エネルギーの方を大きくすることができる。
【００４８】
また、回転体３０の重心位置が右側に十分に移動するまで液体受取部４０が水１０を含むように、回転体３０の回転を止めておくブレーキ機構を設けてもよい。図１２および図１３は、ブレーキ機構３１を備えた装置１０００を示す図である。図１２は、ブレーキ機構３１が回転体３０を固定している状態を示す図であり、図１３はその固定を解除した状態を示す図である。ブレーキ機構３１の少なくとも一部が移動および／または変形し、回転体３０の一部に接触することにより、回転体３０を固定することができる（図１２）。また、ブレーキ機構３１が逆方向に移動および／または変形することにより、回転体３０と接触しなくなり、回転体３０の固定を解除することができる（図１３）。ブレーキ機構３１は、例えば、電磁石、モーター、圧電素子、人工筋肉の少なくとも１つを備え、移動および／または変形する。ブレーキ機構３１の動作を制御する制御部（例えば、マイクロコンピュータ）は、ブレーキ機構３１に内蔵されていてもよいし、装置１０００のいずれかの箇所に設けられていてもよいし、装置１０００外部からブレーキ機構３１の動作を制御してもよい。
【００４９】
ブレーキ機構３１により回転体３０を固定して回転を防止し、液体受取部４０が水１０を含んで回転体３０の重心位置が右側に十分に移動してから、回転体３０の固定を解除する。これにより、回転体３０を固定せずに自由に回転させているときよりも、回転体３０を右回転させようとする力が大きくなり、必要な回転角度をより確実に得ることができる。回転した回転体３０を再びブレーキ機構３１により固定し、液体受取部４０が水１０を含んで回転体３０の重心位置が右側に十分に移動してから、回転体３０の固定を再び解除することにより、回転体３０は再び回転する。
【００５０】
また、装置１０００は、液体受取部４０から落下する水１０と接触することにより回転エネルギーＥ２を生成する羽根車（タービン）を備えていてもよい。図１４は、そのような羽根車３５を備えた装置１０００を示す図である。羽根車３５は、液体受取部４０から落下する水１０と接触する位置（例えば、回転体３０と容器６０の液面との間の位置）に設けられる。重り５０により液体受取部４０から絞り出された水１０が落下し、羽根車３５の羽根と接触することにより、羽根車３５は回転して回転エネルギーＥ２を生成する。装置１０００が羽根車３５を備えることにより、装置１０００からより多くのエネルギーを取り出すことができる。
【００５１】
次に、図１５から図１７を参照して、回転体３０が有する部屋７０の数が１個の装置２０００を説明する。図１に示す回転体３０は部屋７０を複数個有していた。図１５から図１７に示す回転体３０が有する部屋７０の数は１個である。この例では、回転軸８０を中心として部屋７０とは反対側の位置に、重り５１が設けられている。また、液体上昇部２０は複数個（例えば２個）設けられている。
【００５２】
液体受取部４０の含水量が小さいときは、重り５０と液体受取部４０を含む部屋７０側が回転体３０を回転させようとする力よりも、重り５１が回転体３０を回転させようとする力の方が大きい。すなわち、回転体３０の重心は回転軸８０よりも左側に位置している。このため、液体受取部４０の含水量が小さいときは、図１５に示すように、重り５１が回転体３０を左回転させようとする力によって、液体受取部４０は液体上昇部２０に押し付けられる。液体受取部４０は、液体上昇部２０に接触することにより、液体上昇部２０から水１０を受け取る。
【００５３】
液体受取部４０の含水量が大きくなると、重り５１が回転体３０を回転させようとする力よりも、重り５０と液体受取部４０を含む部屋７０側が回転体３０を回転させようとする力の方が大きくなる。すなわち、回転軸８０よりも左側に位置していた回転体３０の重心は、回転軸８０よりも右側に移動する。回転体３０の重心位置が重り５１側から部屋７０側に移動すると、回転体３０は右回転し、図１６に示す状態になる。
【００５４】
なお、回転体３０の重心位置が部屋７０側に十分に移動するまで液体受取部４０が水１０を含むように、ブレーキ機構３１（図１２）を装置２０００に設けてもよい。ブレーキ機構３１により回転体３０の回転を防止し、液体受取部４０が水１０を含んで回転体３０の重心位置が部屋７０側に十分に移動してから、ブレーキ機構３１が回転体３０をリリースすることにより、より確実に図１６に示す位置まで回転体３０を回転させることができる。
【００５５】
図１６に示す位置およびその前後の位置（すなわち図３（ａ）から図３（ｃ）を参照して説明した位置）まで回転体３０が回転すると、重り５０によって液体受取部４０が保持する水１０が絞り出され、容器６０の下部へ落下する。このとき、回転体３０が揺動すると、重り５０は液体受取部４０上を複数回往復し、より多くの水１０が絞り出され得る。
【００５６】
水１０が絞り出され、液体受取部４０の含水量が小さくなると、部屋７０側が回転体３０を回転させようとする力よりも、重り５１が回転体３０を回転させようとする力の方が大きくなる。回転体３０の重心位置が、回転軸８０よりも部屋７０側の位置から重り５１側の位置に移動すると、重り５１が部屋７０よりも下側に移動しようとする。これにより、図１５の状態に戻り、液体受取部４０は、液体上昇部２０に接触して、再び、水１０を受け取る。液体受取部４０の含水量が大きくなると、再び、図１６の状態になる。この動作を繰り返す。
【００５７】
なお、図１６の状態で水１０が絞り出され、液体受取部４０の含水量が小さくなると、左回転ではなく右回転をして、重り５１が部屋７０よりも下側に移動する場合も起こる。この場合は、図１７に示すように、液体受取部４０は、装置２０００の左側の液体上昇部２０に接触して、水１０を受け取る。図１５の状態と同様に、図１７に示す状態においても、液体受取部４０の含水量が大きくなると、再び、図１６の状態になる。そして、再び図１５または図１７の状態になる。この動作を繰り返す。
【００５８】
次に、図１８を参照して、装置１０００の改変例を説明する。図１に示す例では、部屋７０の回転体半径方向の長さを短くすることで、重り５０の半径方向に対する移動量を小さくしていた。一方、図１８に示す部屋７０は、図１に示す部屋よりも半径方向の長さが長い。重り５０が半径方向に大きく移動しても、必要な量の回転体３０の右回転が発生するならば、図１８に示すように、部屋７０の半径方向の長さは長くてもよい。また、この場合は、回転体３０の内周側から外周側に放射状にのびるスポーク７５が部屋７０の壁の一部を構成する構造であってもよい。また、重り５０は液体受取部４０上を転がる形態でなくてもよく、重り５０が半径方向に移動して液体受取部４０に力を加えてもよい。このとき、半径方向に伸び縮みするバネを重り５０に取り付け、バネの力を液体受取部４０に加えてもよい。
【００５９】
また、図１９に示すように、スポーク７５は、回転体３０の内周側から外周側に向かって曲線状にのびる形状であってもよい。
【００６０】
次に、図２０を参照して装置３０００を説明する。図１に示す装置１０００では、回転体３０に複数の部屋７０が形成されていたが、装置３０００の回転体３０には複数の部屋７０が形成されておらず、回転体３０の内部空間に重り５０が載置されている。なお、この構造は、車輪形状の回転体３０の部屋７０は１個であり、１個の部屋７０が３６０度全体に亘っているとも表現できる。図２０に示す重り５０は１個であるが、２個以上であってもよい。
【００６１】
装置１０００と同様に、液体上昇部２０から液体受取部４０が水１０を受け取ると、液体受取部４０中の水１０が回転体３０を左回転させようとする力よりも、右回転させようとする力の方が大きくなる。これにより、回転体３０は右回転し、回転エネルギーＥ１が発生する。
【００６２】
回転体３０の下部には重り５０が載置されている。回転体３０が回転すると、重り５０は、回転体３０の下側を通過する液体受取部４０に順次力を加えて変形させ、液体受取部４０が保持する水１０の少なくとも一部を液体受取部４０の外部へ搾り出す。これにより、回転体３０左側に位置する液体受取部４０の含水量を、右側に位置する液体受取部４０の含水量よりも小さくすることができる。これにより、液体受取部４０中の水１０が回転体３０を左回転させようとする力よりも、右回転させようとする力の方が大きくなり、回転体３０は右回転する。
【００６３】
なお、回転体３０外部から液体受取部４０に力を加えて水１０を搾り出してもよい。図２１は、回転体３０外部から液体受取部４０に力を加えて、液体受取部４０が保持する液体の少なくとも一部を液体受取部４０外部へ出す加圧部５６を備えた装置３０００を示す図である。加圧部５６は、例えばローラー形状を有しており、回転軸５７を中心にして回転可能である。加圧部５６は、回転体３０の下側の、液体受取部４０に力を加えて変形させることができる位置に設けられている。
【００６４】
回転体３０が回転すると、加圧部５６は、回転体３０の下側を通過する液体受取部４０に順次力を加えて変形させ、液体受取部４０が保持する水１０の少なくとも一部を液体受取部４０の外部へ搾り出す。これにより、回転体３０左側に位置する液体受取部４０の含水量を、右側に位置する液体受取部４０の含水量よりも小さくすることができる。これにより、液体受取部４０中の水１０が回転体３０を左回転させようとする力よりも、右回転させようとする力の方が大きくなり、回転体３０は右回転する。
【００６５】
なお、図２２に示すように、装置３０００は、図２０の重り５０と図２１の加圧部５６との両方を備えていてもよい。
【００６６】
また、回転体３０から発生した回転エネルギーは、例えば発電機に供給することにより、電気エネルギーに変換することができる。
【００６７】
また、回転体３０の回転により物体を上昇させてもよい。回転体３０の回転により上昇させた物体を落下させることにより、回転体３０が長時間掛けて発生した回転エネルギーをまとめて短時間で他のエネルギー（例えば電気エネルギー）に変換することができる。図２３および図２４は、回転体３０の回転により物体を上昇させる装置４０００を示す図である。回転体３０は上述した装置１０００または３０００のいずれかの構成要素であり、説明を簡単にするために、図２３および図２４では装置１０００または３０００の構成要素の一部の図示を省略している。
【００６８】
図２３（ａ）は、重り５５が接続された紐５６が、回転体３０の回転軸８０に巻かれている状態を示している。回転軸８０に巻かれる物体は紐に限定されず、糸、ロープ、ワイヤー、チェーン等の巻き取り可能なものであればよい。回転体３０が回転すると、紐５６は巻き取られ、重り５５は上昇して図２３（ｂ）に示す位置にくる。すなわち、回転体３０の回転エネルギーは重り５５のポテンシャルエネルギーに変換される。上昇した重り５５を下方向に落下させることにより、重り５５のポテンシャルエネルギーを他のエネルギーに変換することができる。
【００６９】
また、図２４に示すように、重り５５の代わりに容器５７を紐５６に接続し、容器５７で液体１０ａをくみ上げてもよい。一般的な水車では、その回転により様々な仕事が行なわれるが、回転体３０は、そのような水車が行なう仕事を行うことができる。
【００７０】
以上、説明したように、本発明のある実施形態に係る装置は、毛細管現象を用いて液体１０を上昇させる液体上昇部２０と、液体上昇部２０から液体１０を受け取る液体受取部４０が設けられた回転体３０と、回転体３０の回転に応じて液体受取部４０との位置関係が変化する重り５０とを備える。重り５０は液体受取部４０に力を加えて、液体受取部４０が保持する液体１０の少なくとも一部を、液体受取部４０から液体受取部４０外部へ出す。
【００７１】
本発明のある実施形態によれば、回転体３０の複数の部分の間で、液体受取部４０が保持する液体１０の量が異なることにより、回転体３０は回転する。
【００７２】
本発明のある実施形態によれば、液体受取部４０が保持する液体１０により発生する、回転体３０を第１の方向に回転させようとする力と、回転体３０を第２の方向に回転させようとする力とが異なることにより、回転体３０は回転する。
【００７３】
本発明のある実施形態によれば、回転体３０は複数の部屋７０を有し、複数の部屋７０のそれぞれに重り５０が配置されている。
【００７４】
本発明のある実施形態によれば、液体受取部４０が液体上昇部２０から液体１０を受け取る第１の位置において重り５０が液体受取部４０に加える第１の力は、液体受取部４０が第１の位置とは異なる第２の位置にあるときに重り５０が液体受取部４０に加える第２の力よりも小さく、重り５０により液体受取部４０に第２の力が加えられたとき、液体受取部４０が保持する液体１０の少なくとも一部は液体受取部４０の外部へ出る。
【００７５】
本発明のある実施形態によれば、液体受取部４０は、回転体３０の外周部に設けられており、第２の位置における重り５０の位置は、第１の位置における重り５０の位置よりも、回転体３０の回転軸８０から遠い。
【００７６】
本発明のある実施形態によれば、装置は重り５０を支持するレール７４をさらに備え、重り５０はレール７４に沿って移動する。
【００７７】
本発明のある実施形態によれば、装置は、液体上昇部２０と液体受取部４０との接触と非接触とを切り替える切り替え部２１をさらに備える。
【００７８】
本発明のある実施形態によれば、装置は回転体３０の回転を抑制するブレーキ３１をさらに備える。
【００７９】
本発明のある実施形態によれば、装置は、液体受取部４０から液体受取部４０の外部へ出た液体１０と接触して回転する羽根車３５をさらに備える。
【００８０】
本発明のある実施形態によれば、装置は、液体１０をためる容器６０をさらに備え、液体上昇部２０は、容器６０にためられた液体１０を上昇させる。
【００８１】
本発明のある実施形態に係る装置は、毛細管現象を用いて液体１０を上昇させる液体上昇部２０と、液体上昇部２０から液体１０を受け取る液体受取部４０が設けられた回転体３０と、液体受取部４０に力を加えて、液体受取部４０が保持する液体１０の少なくとも一部を、液体受取部４０から液体受取部４０外部へ出す加圧部５６とを備える。
【００８２】
以上、本発明の実施形態を説明した。上述の実施形態の説明は、本発明の例示であり、本発明を限定するものではない。本発明は、特許請求の範囲またはその均等の範囲において、改変、置き換え、付加および省略などが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、毛細管現象を利用する技術分野において特に有用である。
【符号の説明】
【００８４】
１０  液体
２０  液体上昇部
２０ａ  可変形部
３０  回転体
４０  液体受取部
５０  重り
６０  容器
７０  部屋
８０  回転軸
Ｅ１  回転エネルギー
１０００  装置
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2014227876.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
2014227876.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2014227876.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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