(57)【要約】【課題】本発明は、上記の如き揚力型の難点を、抗力型水車を使って解決させることで、安価で無公害で、大容量発電を可能とした水力変換装置の提供を目的とする。【解決手段】水中水車であって、水車は回転軸廻りに回転する回転水車又は、一対のガンギ車の間に連続ベルトを張設した無端鎖帯水車であり、回転水車の外輪上又は、無端鎖帯水車の連続ベルト上に、底無しカップを起立乃至倒伏自在に枢軸にて枢着してあり、外輪又は連続ベルトが流水方向と併進の状態では底無しカップが起立状態になり、カップの底部が外輪上又は連続ベルト上に設けた底板によりふさがれて、流水抵抗大の水受けカップとして機能し、流水方向と逆進の状態では底無しカップが倒伏状態になり、カップの底部が開口状態になることで流水抵抗が小さくなって、両者の抵抗差で回転又は周回するものであり、底無しカップが倒伏状態となる上流側に遮水板を設けることで、逆進路に停滞水域を形成させて底無しカップに遠心力を作用させ、倒伏状態から起立状態へと転回させることを特徴とする。【選択図】  図１
2014065282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中水車であって、水車は回転軸廻りに回転する回転水車又は、一対のガンギ車の間に連続ベルトを張設した無端鎖帯水車であり、回転水車の外輪上又は、無端鎖帯水車の連続ベルト上に、底無しカップを起立乃至倒伏自在に枢軸にて枢着してあり、外輪又は連続ベルトが流水方向と併進の状態では底無しカップが起立状態になり、カップの底部が外輪上又は連続ベルト上に設けた底板によりふさがれて、流水抵抗大の水受けカップとして機能し、流水方向と逆進の状態では底無しカップが倒伏状態になり、カップの底部が開口状態になることで流水抵抗が小さくなって、両者の抵抗差で回転又は周回するものであり、底無しカップが倒伏状態となる上流側に遮水板を設けることで、逆進路に停滞水域を形成させて底無しカップに遠心力を作用させ、倒伏状態から起立状態へと転回させることを特徴とする抗力型の水力変換装置。
【請求項２】
水中浮力を有する中央躯体の全周に連続ベルトの路面を形成して当該連続ベルトを周回配置し、中央躯体の両側面にわたって貫通装着したガンギ車軸の両端部にガンギ車をそれぞれ固定し、連続ベルトの両側に形成した突出軸と当該ガンギ車に設けたスプロケットとを噛み合せることで流水エネルギーをガンギ車軸の回転力に変換する無端鎖帯水車であることを特徴とする請求項１記載の水力変換装置。
【請求項３】
中央躯体を上流側のガンギ車より前方上側に延出させて、下面を逆傾斜面とさせ、
当該前方延出部に小型先導車を設けて、底無しカップに作用する遠心力を向上させ、又は遮水板内側を小内径の円筒形にして、その内部で当該小形先導車を回転させるか、或いは弱流速域では、先導車とテンショナーを使った二段組先導車とさせるか、又は該逆傾斜面で枢軸周りに自然落下させることで、底無しカップを回転させることを特徴とする請求項２記載の水力変換装置。
【請求項４】
前記無端鎖帯水車の２つ以上の複数基を連結具で連結し、浮揚並列配置させることで長尺装置とし、別個に設けた外部浮力体に支持柱と係留具を備え、前記連結具を支持柱につなぎ係留索を係留具に緊結してあり、前記各基に設けたガンギ車軸に生じた回転力を共通軸に出力させることを特徴とする水力変換装置。
【請求項５】
無端鎖帯水車の複数個のガンギ車軸を一本の実用長の共用駆動軸にした短尺装置を形成し、隣接する短尺装置の縦隔壁同士に間隔を形成しギヤ室とし、前記共用駆動軸から共通軸へのトルク伝達路の途中に速度変換歯車と一方向クラッチを設けてギヤ室にセットしたことを特徴とする請求項４記載の水力変換装置。
【請求項６】
全没水させた連続ベルトの周回路を、上側と下側の２つの回路に分割し、それぞれの回路は両端部に流入口部と流出口部とを有し、当該流出口部には可動式又は固定式の遮水板を設けて成すことで、前記上側と下側の回路のうち、一方は流入口から水流を流入併進路として働き、他方は流入水を阻止して底無しカップを転回させる逆進路として働くように、前記遮水板でその働きを交互に自動的に切り替えるように成したことを特徴とする請求項２記載の水力変換装置。
【請求項７】
前記水中水車又は無端鎖帯水車は、表面殻壁が密閉された中空体を、水密性とさせるセメント結合材中に配合して固結させた水密軽量コンクリートの複合体で造成し、又は当該水密軽量コンクリートと鉄筋構造体とを組み合せた結合体により自力浮上を可能とさせたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の水力変換装置。
【請求項８】
無端鎖帯水車を天盤と下床盤との内側に設け、
無端鎖帯水車の中央部に一つのガンギ車を設けて、最外径のスプロケットと、上下の回路を周回する連続ベルトの突起軸とを同時に噛み合せており、トルク伝達のギヤ類を前記ギヤ室に収納させて、共通軸を前記下床盤の位置まで低下させて重量復元力を働かせ、最上部に位置する天盤には自力浮上のための浮力を有させたことを特徴とする請求項５記載の水力変換装置。
【請求項９】
前記外部浮力体は、横長で紡錘形の耐圧潜水殻と、水面上に突出する細長いコラムとを一体結合させた半潜水殻構造であり、前記耐圧潜水殻の外部に支持柱と係留具とを有し、耐圧潜水殻の内部は、半潜水状態の作業室と外部水中への開口部を有し、殻内底部にバラスト又は重量物を搭載可能にした半潜水式プラットホームとさせたことを特徴とする請求項４記載の水力変換装置。
【請求項１０】
請求項２に記載の無端鎖帯水車であって、併進回路は周囲壁面と路面で閉じた導水渠の内部に内部断面を遮蔽しながら移動する複数の受圧部材を有し、路面に沿って上下間を密閉させた板ベルトを有し、当該板ベルトは両側の端部から複数の軸部を突出させ、当該軸部にコースターを装着し、当該コースターを摺動遮水させつつ連接し、板ベルトの上側に前記受圧部材を枢着し、板ベルトの下側を水潤滑走行させる無端鎖帯にしたことにより周回する牽引力と移動距離を回転力に変換する出力手段を有することを特徴とする圧力型の水力変換装置。
【請求項１１】
併進路を圧力管又は圧力導水渠で覆い、当該圧力管の側面から逆進路を密閉した密閉導水渠とし、
当該密閉導水渠のバイパス化によって生じる流動水を遮断させることで、前記圧力がかかる導水渠の流出口内域に生じた負圧を流入口における動圧に加えた圧力差として利用可能とさせたことを特徴とする請求項１０記載の圧力型の水力変換装置。
【請求項１２】
前記圧力管又は圧力導水渠を有するとともに外形を上下両側面ともに流線形にした無端鎖帯水車を流水中に没水固定させることで高速側面流を圧力管又は圧力導水渠の流出口後方に射出し吸引作用を生じさせて、当該流出口内域を負圧にしたことを特徴とする請求項１１記載の圧力型の水力変換装置。
【請求項１３】
遮水板の円筒内面に装着したローラーを有し、当該ローラーに受圧部材背面が遠心力で押圧され、その反動で板ベルトの下面が先導車の円形路面に押圧されることで上下の接触部が遮水され、両側面のコースターは摺動遮水されており、内側は二段組先導車により受圧部材が板ベルト上面に起立することで遮水され、当該受圧部材の起立位置からガイドローラーとの間でバイパス化流水が進入するが、前記圧力管の流入口に開度調節可能な流入扉を設け、
当該流入扉にて高速流入射水させることで逆方向のバイパス化流水を抑えたことを特徴とする請求項１１記載の圧力型の水力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流水のエネルギーを回転力に変換する水力変換装置に関し、特に抗力型水中水車並びに水中無端鎖帯水車に関する。
【背景技術】
【０００２】
海洋エネルギーで発電する方法は多種多様が発表されているが、その中でも海洋エネルギーの基本である流水による水力変換方法に着目すると、現時点では未だ揚力型翼車が実験的に使用され始めた段階である。
抗力型については、非特許文献１で示された、水中で使用可能な方法は何れも実用化されておらず、特許文献１では、絞り口に於ける大きなロスの発生が危惧されるもので、抗力型水車で実用可能なものは皆無である。
即ち、流体の運動エネルギーを利用する方法には、揚力型と抗力型に２大別されるが、これを流向に対する回転軸の方向で分けると、平行するのが揚力型で直交するのが抗力型となり、水中使用が可能な抗力型は皆無であり、揚力型も未だ水中では実績が無い。
従って、課題点を汎用の風力発電機を代表例に挙げて説明すると、揚力型の風力発電は運動エネルギーを最大にして利用する方式であるが、一方では過大エネルギーに対する制御方法がカットオフだけであり、また失速現象もあって適応流速範囲が狭い欠点があり、一基当りの最大発電量には限界が生じる。
更に述べると、回転面は一枚の円形となり、高速回転をさせると、擾乱が生じて翼効果が発揮されないので、非特許文献２のように翼幅と翼枚数を少なくさせているが、翼間空隙を素通りして、何の力も及ぼさない無駄な流量が多くなる矛盾が生じて効率は３０％台であり、また大パワーで小トルクの動力発生は、大トルクの必要な発電機用としては不向きである。
更に、隣同士が連結出来ないので大容量発電は不可能となり、多数を林立させてもコストは下げられない。【０００３】
【特許文献１】日本国特許第４９１７６９０号
【非特許文献１】波力発電（原理から応用まで）  海流・潮流発電システム  Ｐ７  パワー社
【非特許文献２】図解風力発電のすべて  風車の基礎知識  Ｐ４８  株式会社工業調査会
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記の如き揚力型の難点を、抗力型水車を使って解決させることで、安価で無公害で、大容量発電を可能とした水力変換装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る水力変換装置は、水中水車であって、水車は回転軸廻りに回転する回転水車又は、一対のガンギ車の間に連続ベルトを張設した無端鎖帯水車であり、回転水車の外輪上又は、無端鎖帯水車の連続ベルト上に、底無しカップを起立乃至倒伏自在に枢軸にて枢着してあり、外輪又は連続ベルトが流水方向と併進の状態では底無しカップが起立状態になり、カップの底部が外輪上又は連続ベルト上に設けた底板によりふさがれて、流水抵抗大の水受けカップとして機能し、流水方向と逆進の状態では底無しカップが倒伏状態になり、カップの底部が開口状態になることで流水抵抗が小さくなって、両者の抵抗差で回転又は周回するものであり、底無しカップが倒伏状態となる上流側に遮水板を設けることで、逆進路に停滞水域を形成させて底無しカップに遠心力を作用させ、倒伏状態から起立状態へと転回させることを特徴とする。
これにより、カップが流水の流れを受けた併進する併進路では、底有りカップとして流れのエネルギーを吸収し、流水の流れに逆らう逆進路では底無しカップが開口した底部から流水が通り抜けるようになり、水車が水中であっても連続的に回転する。
また、底無しカップの逆進路の前方に遮水板を設けて停滞水域を形成したことで底無しカップの受圧板背面に対する流水力が小さくなる。
一軸水車或いは連続ベルト等の抗力型水車に於いては、水受けカップの併進路と逆進路に於ける抗力差で回転をするが、全没水中ではその差を大きくさせることが困難であった。
公知の連鎖帯水車では、起立から倒伏状態への転回は約一直角分の回転であるが、倒伏から起立状態への転回では約３直角分の回転が必要となり、且つ受圧板の背面を流水で押圧されることから、カップの転回方法の解決を困難としていたが、本願では、底無しカップの重心は枢軸から遠く離れているので、遠心力で転回を行うもので、流水中では遮水板で停滯水域とさせた中で、該カップを遠心力で半起立状態とさせて、次の流入射水を該カップの内側に当てて、起立状態とさせたものである。
また、カップが流水の流れを受けて併進する併進路では、底有りカップとして流れのエネルギーを吸収し、流水方向と逆行する逆進路では底無しカップが開口した底部から流水が通り抜けるようになり、両者の抗力差によって、回転力を生じさせるもので、たて型でもよこ型でも可動し、水車が水中であっても連続して回転又は周回させる抗力型水車を可能とさせたものである。
なお、抗力型水車では流水が受圧板６ａに当たって力を発揮することから、流水中に置かれた底無しカップの抗力は、Ｄ＝発生する抗力、ＣＤ＝抗力係数、Ｓ＝投影面積、Ｋ＝動圧（Ｐａ）、Ｋ＝１／２＊ρ＊Ｕ２、Ｕ＝外界の流速、ρ＝流体の密度とすると、起立状態の抗力はＤ１＝ＣＤ１＊Ｓ１＊Ｋ１で表され、同様に倒伏状態の抗力はＤ２＝ＣＤ２＊Ｓ２＊Ｋ２で表される。
両式を比べると、Ｓ１＞Ｓ２であり、且つＣＤ１  ＞ＣＤ２であるので、Ｄ１＞＞Ｄ２となり、抗力差が大きいので回転する。
次に、各々の係数の比を見ると、投影面積の比ＲＳ＝Ｓ１／Ｓ２は、受圧板の最大面積と板厚の比で何十倍にもなり、抗力係数の比ＲＣＤ＝ＣＤ１／ＣＤ２は、半球状カップではＣＤ１＝１，３３で、ＣＤ２＝０，３３なので、比ＲＣＤ＝ＣＤ１／ＣＤ２＝４となるが、底無しカップは湾曲した板なのでそれ以上となる。
依って、ＲＳとＲＣＤは共に大きくなり、Ｄ１／Ｄ２＝（ＲＣＤ＊ＲＳ）＊Ｋの抗力比は甚だ大きくなり、性能の良い翼の揚抗比も遥かに超える。
従って、広い流速範囲に適合し、ベッツの最大効率を不要とさせ、更に外界流速を利用してエネルギーを高めることが出来て実用的となる。
揚力型の翼に比べて抗力型カップは製作が容易である。
なお、逆進路の管路では、底無しカップの受圧板は流水と略平行で走行するので、断面積と抵抗係数の両方とも小さくなって抗力は小さくなる。【０００６】
本発明は、水中浮力を有する中央躯体の全周に連続ベルトの路面を形成して当該連続ベルトを周回配置し、中央躯体の両側面にわたって貫通装着したガンギ車軸の両端部にガンギ車をそれぞれ固定し、連続ベルトの両側に形成した突出軸と当該ガンギ車に設けたスプロケットとを噛み合せることで流水エネルギーをガンギ車軸の回転力に変換する無端鎖帯水車であってもよい。
このようにすると、連続ベルトで併進路と逆進路に分割できるとともに、ベルトの長さで流水路の長さを容易に調整できる。
また、連続ベルトに設けた突出軸にガンギ車のスプロケットを噛み合せる構造にしたことにより、漂流するゴミや海藻等が絡みにくい。
中央躯体の全周を上下方向に連続ベルトが周回すると、該躯体は宙ブラ状態となるので、該躯体の内部に複数のガンギ車軸を貫通させて、縦隔壁に設けた軸受で固定支持させる。
ここで、中央躯体を上流側のガンギ車より前方上側に延出させて下面を逆傾斜面にし、当該前方延出部に小型先導車を設けるが、更に遮水板内側を小内径の円筒形を設けるか、弱流速域では当該逆傾斜面を使うか、当該小型先導車に近接してテンショナーを設けるか、のいずれかにより底無しカップを回転させてもよい。
中央躯体に第３のガンギ車軸を貫通させて、小径の先導車を設けると、連続ベルトの角速度は大きくなり、底無しカップに働く遠心力は増強される。
また、遮水板を装置と一体化させて、その内側を小内径の円筒形とさせて、底無しカップの先端部が自由回転する外径よりも小さくさせると、受圧板の外面は円筒面に押圧されながら回転して、円筒面出口に設けたガイドローラーで一挙に解放されるようにしてもよく、先導車軸周りの角速度と枢軸周りの角加速度を二重に受けて、瞬発力が発揮されて、底無しカップの転回力は増強される。
また、小型先導車と上流側のガンギ車との間に周回する連続ベルトを内側方向に牽引するテンショナーを設けることで底無しカップに回転力を付加して、遮水板を設けることなく底無しカップを起立状態に転回させるか、又は小型先導車付近に底無しカップが自重で起立する方向の逆傾斜面を形成してもよい。
本発明は回転出力の取り出し方法に制限が無く、例えば、ガンギ車に同軸で取り付けられた原動歯車から伝達される出力軸の間の伝達系に速度変換歯車と一方向クラッチを単独又は組み合せて用いることができる。
先導車とテンショナーの二段組みで、予め連続ベルトを緩く吊架させておいて、先導車の回りに連続ベルトを巻き込ませて、起立状態とさせるか、或いは逆傾斜面を形成させて、枢軸に支えられた底無しカップを自然落下させて、小流速でも転回を完遂させることで、完全自起動をさせるものである。【０００７】
本発明は、無端鎖帯水車の２つ以上の複数基を連結具で並列連結して、浮揚配置させることで長尺装置とし、別個に設けた外部浮力体に支持柱と係留具を備え、前記連結具を支持柱につなぎ係留索を係留具に緊結しており、前記各基に設けたガンギ車軸に生じた回転力を共通軸に出力させてもよい。【０００８】
本発明では、連続ベルトの回転軸が流向に直交する抵抗型水車なので、Ｕは外界流速（ｍ／ｓ）、ρは質量（ｋｇ／ｍ３）、Ｑは体積流量（ｍ３／ｓ）、Ｐは運動エネルギー（Ｊ／ｓ＝Ｗ）とすると、理論発電量は、Ｐ＝ρＱＵ２／２（Ｗ）となり、流入水量Ｑに比例する。
従って、無端鎖帯水車の各基を連通具で多数基を結合して、浮揚並列配置させた長尺装置とさせて、夫々の装置で得たトルクを一本の共通軸に集合させて、大角運動量を発生させるもので、浮揚させると表層部の高エネルギー密度の流水が大量に得られる。
該長尺装置の両端に支持柱と係留具を有する外部浮力体を設けておき、連結具（連通具）を支持柱に固定をさせ、係留索とアンカーで該外部浮力体を繋留すると、長尺装置は流水圧力に抗って水中に浮揚固定されるので、大容量の発電能力が発揮されて、発電コストは下げられる。
また、外部浮力体を設けて、中間支持と係留の外力を分担させることで、装置は均一製品の配列でよくなり、大量生産を可能とさせる。
一方、揚力型では隣接の水車同士は連結出来ないので、大容量発電は単独基の大型化に依るしか無く、経済コストは下げられない。【０００９】
本発明は、無端鎖帯水車の複数個のガンギ車軸を一本の実用長の共用駆動軸にした短尺装置を形成し、隣接する短尺装置の縦隔壁同士に間隔を形成してギヤ室とし、前記共用駆動軸から共通軸へのトルク伝達路の途中に速度変換歯車と一方向クラッチを設けてギヤ室にセットしてもよい。【００１０】
本発明は、全没水させた連続ベルトの周回路を、上側と下側の２つの回路に分割し、それぞれの回路は両端部に流入口部と流出口部とを有し、当該流出口部には可動式又は固定式の遮水板を設けて成すことで、前記上側と下側の回路のうち、一方は流入口から水流を流入併進路として働き、他方は流入水を阻止して底無しカップを転回させる逆進路として働くように、前記遮水板でその働きを交互に自動的に切り替えるように成してもよい。
連続ベルトでは周回路を上下二段の回路に分割させると、どちらも水中に開口するので、夫々の流入口を装置の前と後にさせて、往流と復流を夫々の流入口に遮水板を使って誘導させて、夫々の管路に併進路の作用と逆進路の作用を働かせるもので、流向が反転する毎に併進路と逆進路の作用を交代させて働かせるものである。
併進路の作用としては管路の入口と出口を開口させて、逆進路の作用としては入口を閉鎖又は外界流の誘導をさせて、出口では底無しカップの転回をさせるものである。
往復流を利用する水力変換装置は、どちら側からの流れに対しても、連続ベルトの回転を常に同一方向とさせることで、達成させたものである。
連続ベルトの周回路を上側と下側の２つの回路に分割して、夫々の回路の両端を流入口部と流出口部とさせて、相互を逆方向に向けて設ける。
両側に出来た流出口部では自動開閉制御される遮水板を装着させて、流入口部からの流入水に対しては、開いて流出させるが、逆方向からの浸入水に対しては閉鎖をして阻止させる。
全没水式の水車なので、前後に出来る流入口部は水中開口しており、往復流に対応させて、どちら側からの流入水に対しても、回路他端の遮水板が開いて流出するので、併進路となって駆動力が得られる。
また流入口部に於いて、下向きの回転をする側では逆傾斜面で自然落下をさせ、上向き回転をする側では既述の二段組先導車とさせて、どちら側からの流入水に対しても自己起動をする。
回路は開水路で作動するが、上下の天盤や下床盤を利用した導水渠を形成させて漂流物からカップを守ったり、或いは圧力管路を形成させて効率向上をさせても良い。
自動開閉制御の遮水板とは長周期の潮流では水との比重差と流速で制御する可動式とするが、周期の短い波浪流では鎧戸構造（以下スリットと称す）の固定アームを使用するもので、不動なので故障発生を激減させる。
自動開閉制御の遮水板は、可動式遮水板では上段は沈降式で下段は浮上式とさせて、水との比重差と流速の強弱とで開閉作動を行わせる。
また固定式では、厚味のある湾曲させた腕木（以下アームと称す）に一様方向の溝を刻んだもので、アームの形状やスリットの溝の傾斜角度は、外界流水の流入を反射させて、他方の流入口へ誘導させている。
反対に、流入口部からの流れに対しては、同一スリットの傾斜角度と充分な陥凹部を使って、外部に流出させている。
揚力型では一方向の流れしか利用出来ないが、全没水型水車では往復流を利用するので効率は倍加する。
併進路の作用としては管路の入口と出口を開口させて、逆進路の作用としては入口を閉鎖又は外界流の誘導をさせて、出口では底無しカップの転回をさせるものである。【００１１】
本発明は、水中水車又は無端鎖帯水車は、水密性とさせるセメント結合材中に、表面殻壁が密閉された中空体（以下、密閉型中空体と称す）の大小の粒径を適正な粒度分布に配合させた水密軽量コンクリートを使用して、装置を構成する部材を造ってそれらを組合せるか、或いは鉄筋構造体を組んで、該水密径量コンクリートと結合させる水密軽量鉄筋コンクリートを使用して、密閉された区画体を有する構造物とさせて、自力浮上をさせてもよい。
水密軽量コンクリートとは、セメント結合材を使用するコンクリート複合体なので、配合する材料と比率に依って、性能と比重と強度が調整されることから、水密性とさせるセメント結合材を使用して、中性化や劣化を失くした耐久性の高いコンクリートとさせ、配合する密閉型中空体の見掛比重を小さくさせて、セメント結合材中でも吸水しない浮力材として機能させ、使用深度に応じて、適合する耐圧強度を有する中空体を使用する水密軽量コンクリートである。
また、大小の密閉型中空体の粒度分布を調整して充填率を上げた超軽量水密コンクリートとさせて、水中で吸水せず比重も耐久性も変化しない、水に浮くコンクリートも製作可能とする。
また大きな浮力が必要な所では、外力に対抗する鉄筋組みと一体結合させた水密軽量鉄筋コンクリートとすることで、密閉された区画体を造って水中浮力を発生させて達成させる。
水密軽量コンクリートは各種浮力材の中から密閉型中空体を使用するものであり、密閉型の各種中空体として、微小中空体や中空多胞体、硬質中空体或いは低発泡率の発泡樹脂体等があり、これ等から選択したり、加工をして目的に適うものを得る。
また、各種防水剤やゴムラテックスや樹脂エマルジョン入りのポリマーセメント等は水密性とさせるセメント結合材中に含まれる。
この様に水密軽量コンクリートを使って自力で浮揚する装置とすれば、形状や設計の自由度は大きくなり、複雑な装置でも製作可能となり、小型化も可能である。
また、普通コンクリートのように水中で強アルカリ性を放出する公害は発生させず、装置自体を自力で浮揚させることで、外部浮力体との結合部が失くなって流失事故は激減され、施工は簡易となり、大量生産で安価な製品を提供する。
また、水密軽量コンクリートとしたことで、従来の無駄な壁厚を削ぎ落とし、軽量としたことで浮力発生の為の空間を無用として小排水量化をさせる。
従来では、浮き桟橋等の大型構造物では普通コンクリートで函体を造り、内部空間に発泡スチロール等の成形品を充填させて自力で浮上させるが、浸透水によるコンクリート劣化に対しては、壁厚を増厚させて規定の耐用年数を維持させている。
また普通コンクリートは重過ぎる（比重ρ＝２．３）ために小型構造物の浮揚は出来なかった。
また軽量コンクリート（ρ＝１．３〜１．９）では、軽量骨材が吸水性であるため、水中使用には耐えられない。
従って、装置等を浮揚させるには、不透水性材料で造った汎用定形品の外部浮力体を使用して、本体の懸吊や連結支持をさせるが、連結具の破損や結合材の変形・破断に起因した流失事故が多発していた。
自力浮上の水力装置とすることで、流体抵抗の小さい外形とさせ、装置の小型化をさせて、流速の早い高エネルギー密度の流水を利用可能とする。
また、装置の小型化は材工費の低減を初め、浮上曳航の利便や工事費の削減を可能とする。
また、無端鎖帯水車を天盤と下床盤との内側に設け、無端鎖帯水車の中央部に設けたガンギ車のスプロケットと、上下の回路を周回する連続ベルトの突起軸とを同時に噛み合せ、トルク伝達のギヤ類を前記ギヤ室に収納させて、太くて重い共通軸を前記下床盤の位置まで低下させ、天盤は自力浮上のための浮力を有させて、下床盤は必要に応じて水密重量コンクリートとしてもよい。
波長が短い波浪に対しては、一つのガンギ車を装置の中央に設けて、連続ベルトの周回路を短縮させており、最上方の大きな浮力と、最下方に搭載させた重量物との間で、大きな重量復元力を働かせることで、波浪による搖動を、装置自体の安定力で抑制させて、波動流のエネルギーを利用するものである。
即ち、波浪による揺れを抑制する方法は、従来では船長を長くさせてピッチングを止めるしか無かったが、本願は装置をより短くさせながら、尚且つ揺動を抑制させて、波浪の運動エネルギーを捉えて利用する装置である。
復元力の一般式として、Ｓ＝Ｗ＊ＧＺ＝Ｗ＊ＧＭ＊ｓｉｎθがある。
上式に於いて、Ｗ＝重力（排水量）、γＶ＝浮力、Ｍ＝メタセンタ、Ｇ＝重心、Ｂ＝浮心、ＧＺ＝復元梃（Ｇから浮力作用線への垂線）、ＧＭ＝メタセンタ高（ＧとＭとの間の距離）、θ＝船の傾斜角である。
これはθの小さな初期復元力に使われ、大角度の復元力では、
Ｓ＝Ｗ＊ＧＺ＝Ｗ＊（ＢＲ−ＢＱ）＝Ｗ＊（ＢＲ−ＢＧ＊ｓｉｎθ）が使われる。
上式に於いて、ＧＺ＝復元梃、Ｂ＝傾斜角０のときの浮心、Ｂθ＝傾斜後の浮心、Ｍθ＝傾斜後のメタセンタ、ＢＲ＝ＢθＭθの浮力作用線へＢからの垂線、ＢＧ＝ＢからＧへの距離、である。
上式で第一項は、Ｗ＊ＢＲ、は船型だけに関する項である。
また、第二項は、Ｗ＊ＢＱ、は重量復元力と呼ばれ、重心の高さだけに関係している。
本願は、上記の式で、ＢＧ（ＢからＧへの距離）を大きくして、重量復元力を働かせるものであり、このため、最上方の大きな浮力と最下方に搭載させた重量物と距離を大きくさせて達成している。
即ち、重量復元力を働かせて搖動を抑制させるものであり、必要ならば、下床盤を比重の高い水密重量コンクリートとさせて、より大きな重心低下をさせても良い。
また、波向に対して連続ベルトの回転方向を上向きとさせ、周回路を短くさせるており、短周期波浪の水粒子運動によく追随させる。
ガンギ車のスプロケットは、上下の連続ベルトと同時に噛み合わせることで、タルミを生じさせずに確実に伝達させており、ガンギ車に過剰回転が生じても、底無しカップは逆流での使用が可能で問題は生じない。
さらに外部浮力体は、横長で紡錘形の耐圧潜水殻と、水面上に突出する細長いコラムとを一体結合させた半潜水殻構造であり、前記耐圧潜水殻の外部に支持柱と係留具とを有し、耐圧潜水殻の内部は、半潜水状態の作業室と外部水中への開口部を有し、殻内底部にはバラスト又は重量物を搭載可能にした半潜水式プラットホームとさせてもよい。
長尺装置を浮揚固定する外部浮力体とは通常は作業台船を使って、上部に支持柱を組み立てて行うが、流れや波力を受けて揺動し、更に長尺装置の両端では別々の動きとなるため定点での支持は困難であるが、更に台船上に重い発電機等を搭載するには、大きな水線面積と形状復元力を得る為の大排水量が必要となり、大型にすると荒天時の波力が大きくなって作業中止や退避となるので、発電を継続するには更に大型化させるという悪循環が生じて来ており、未だその解決方法が見付けだせないのが現状である。
前記の大角度復元力の式；
Ｓ＝Ｗ＊ＧＺ＝Ｗ＊（ＢＲ−ＢＱ）＝Ｗ＊（ｖ＊ｈｈ’／Ｖ−ＢＱ）に於いて、第一項の、Ｗ＊ＢＲ、＝形状復元力、と呼ばれる。
ここで、ＢＲ＝浮心の水平移動距離である。
そこで船を傾斜させると、傾斜によって露出部と没入部が出来て、その容積をｖ＝として、その容積浮心の移動距離はｈｈ’とする。
ＢＲ＝浮心の水平移動距離は、ＢＲ＝ｈｈ’＊ｖ／Ｖである。
これは、水線面の浮面心を通る縦軸に対する二次モーメントである。
即ち、重量復元力を大きくさせると、形状復元力は小さく出来てることから、それは水線面積を最小にさせることであり、形状としては、細長いコラムとさせることで解決したものである。
ＢＲの形状復元力を極小とさせると、細長いコラムにすると、それは、透波性が良くなり、波力を働かせなくさせる。
小さな水線面積によって波が越波しても搖動が小さくなる。
重い発電機は底部に設置して、逆に安定力として作用させて、小型化をさせるので、流体抵抗力を小さくさせる。
水線面積を小さくしたことで、透波性を良くしたものである。
波力を働かせなくして、次に波による搖動を失くしたことである。
波力に対して安定で、強くなる。
波力に強い舟型を探していて、前記式から、舟型の項から水線面積を小さくして、解決したものである。
これに対して、半潜水式のプラットホームは作業台船とは逆に水線面積を小さくさせ、形状復元力を極減させることで、透波性を良くして波力を働かなくさせて、長尺装置には無駄な応力を掛けず、重い発電機は底部に設置して、逆に安定力として作用させて、小型化をさせるので、流体抵抗力を小さくさせるものである。
また水線面積が小さいことは、長尺装置の浮上・沈降をさせる可搬バラストの積載と卸下の量を減少させて効率的に行うものである。
また、半潜水式プラットホームは定点に係留させて海洋作業を行うもので、潜水状態の耐圧殻では流体力が小さくなり、海上の暴風波の影響は受け難くさせ、コラムで海面上と連通させて半潜水状態の作業空間とさせており、水中開口部を通じて長尺装置を連結させたり、共通軸の水中接続作業を行うもので、コラムの海面上部分を使って、航行船舶への警戒器具を装着させ、緊急時の脱出路も常時確保されていて安全である。
細長いコラムは、浮力と潜水深度の調整が容易となり、浮上沈降が容易で、浅喫水線位置までの浮上も可能とするが、同時に、形状復元力を極減させて、波浪に対して搖動し難くさせる。
本発明は、請求項２に記載の無端鎖帯水車であって、併進回路は周囲壁面と路面で閉じた導水渠の内部に内部断面を遮蔽しながら移動する複数の受圧部材を有し、路面に沿って上下間を密閉させた板ベルトを有し、当該板ベルトは両側の端部から複数の軸部を突出させ、当該軸部にコースターを装着し、当該コースターを摺動遮水させつつ連接し、板ベルトの上側に前記受圧部材を枢着し、板ベルトの下側を水潤滑走行させる無端鎖帯にしたことにより周回する牽引力と移動距離を回転力に変換する出力手段を有するものでもよい。
水流に沿った両端開口の閉じた管路（以下、圧力管と称す）を使って、前記圧力管の内部に当該圧力管内の断面を遮蔽しながら移動する複数の挿入栓を有し、各挿入栓は等間隔に連結させて無端鎖帯を形成させ、該無端鎖帯が周回する牽引力と移動距離を回転力に変換する出力手段を有する構成とすることで、流水の有する運動エネルギーは同量の流動仕事（圧力エネルギー）に変換されて、下記式に示す仕事率が生じることから、圧力型の変換装置となり、管内流速が小さくなり、効率が良くなる特徴が発揮される。
提案式は；Ｗ／δｔ＝（Ｋ―Ｐ）＊Ａ＊Ｖ＝（Ｋ―Ｐ）＊Ｑ＝Ｆｔ＊Ｖである。
式に於いて、Ｕ＝外界の流速（ｍ／ｓ）、Ｋ＝流速Ｕの流入動圧（Ｐａ）Ｋ＝１／２＊ρ＊Ｕ２、ρ＝流体の密度（ｋｇ／ｍ３）ρ＝１０００、Ｐ＝流出動圧（Ｐａ）Ｐ＝１／２＊ρ＊Ｖ２、Ａ＝圧力管内の断面積で、挿入栓乃至受圧板（以下栓と略称）の断面積と等しい（ｍ２）、Ｖ＝管内流速又は栓の移動速度（ｍ／ｓ）、Ｑ＝管内流量（ｍ３／ｓ）Ｑ＝Ａ＊Ｖ，Ｆｔ＝抵抗力（管内流とは反対方向の引張力）（Ｎ）、とすると、Ｌ＝移動距離（ｍ）、Ｌ＝Ｖ＊δｔなので、Ｗ＝仕事（Ｊ）は、Ｗ＝Ｆｔ＊Ｌであり、Ｗ／δｔ＝仕事率（Ｊ／ｓ）は、Ｗ／δｔ＝Ｆｔ＊Ｖ、となる。
即ち、圧力管内の流水を挿入栓で遮断することで、管内にはＫの動圧が生じて、栓にはＦｋ＝Ｋ＊Ａ、Ｆｋ＝動圧力（Ｎ）が働くが、挿入栓には無端鎖帯を通じて抵抗力Ｆｔの力が働くので、Ｆｋ―Ｆｔ＝Ｆｐの定常状態となり、Ｆｐ＝流出力（Ｎ）が流出口で働いており、Ｆｐ／Ａ＝Ｐの流出動圧で、Ｖ＝（２＊Ｐ／ρ）１／２の流出速度Ｖとなっている。
管内流速Ｖが生じると、挿入栓は同速で移動して、抵抗力ＦｔはＶの速度で移動するので、定義からＦｔ＊Ｖの仕事率がされる。
また、無端鎖帯に負荷を掛けて、抵抗力Ｆｔを変化させると、Ｆｋは淀み圧で一定外力なので、流出力Ｆｐで自律的にＶが調整されて、仕事率に従って移動距離Ｌが変化する。
この様に圧力型の水力変換では、入口と出口の動圧差（Ｋ―Ｐ）に管内流量Ｑを掛けたものが圧力エネルギーに依る仕事率（Ｗ／δｔ）となり、運動エネルギーの全量とも一致し、無論エネルギー保存則とも合致している。
また従来は、ベルヌーイの定理に於いて、運動、位置、圧力の各エネルギーの次元は全て同一であるにも拘らず、圧力エネルギーのみが力学的エネルギーでは無いとされて来たが、本願に依ってそれが覆された意義は大きい。
次に、揚力型水車では運動エネルギーの利用による変換なので、最大効率は５９，３％のベッツの限界値に従うが、圧力型変換では、提案式からベルトの周回速度Ｖ（ｍ／ｓ）が小さい程、仕事率は向上するので、限界値の取除かれた高効率を可能とする。
また、提案式で示された圧力型の変換装置とする為に、本願では各軸部に装着したコースターを前後に連接させて突出軸の走行溝を塞いで、複数の受圧部材で区画された内部圧力を保持させており、上下間を密閉した板ベルトの下側では水潤滑走行をさせると共に、後述の先導車軸曲面との間で、バイパス化流水の止水作用を行っている。
また、揚力型では最大流速や最大回転速度とさせて効率を上げるが、限界値のロスと損失抵抗のロスが大きくなる。
一方の圧力型では、淀み点圧という外界流速の最大エネルギー値を利用しており、遅い管内流速や周回速度にすると逆に高効率となることから、既述の如く弱流速でも転回を可能とさせて、低速回転で得た高トルクは速度変換歯車で増速させて、共通軸から発電機軸に伝達させて、発電機固有の高効率で電力に変換させている。
なお揚力型では、失速やカットオフ等が発生して、適応流速範囲は狭く制限されるが、圧力型では、無端鎖帯の受圧部材は複数個を等間隔で連結するので、管の入口と出口に於ける動圧差が分割されて、夫々の受圧部材に均等に掛るので、高エネルギー流水や最大負荷に対しても問題無く適応出来る。
図９では、圧力管の前部に圧力溜りを設けると、定常流の取込み口になると共に、淀み点圧力が安定して確保され、カップ周縁からの横溢や乱流入が無くなる。【００１２】
本発明は、併進路を圧力管又は圧力導水渠で覆い、当該圧力管の側面から逆進路を密閉した密閉導水渠とし、当該密閉導水渠のバイパス化によって生じる流動水を遮断させることで前記圧力がかかる導水渠の流出口内域に生じた負圧を流入口における動圧に加えた圧力差としてもよい。
流動水中に置かれた抵抗物体の背後には、粘性圧力抵抗（造渦抵抗）に依り、境界層の剥離による負圧領域が生じて、流出口周辺も負圧と為るが、圧力導水渠の側面に開口する逆進路を通じて周辺水が流入して、圧力導水渠内はゼロ圧以下とは為らないので、負圧の利用は不可であった。
本願は逆進路の全域を囲繞した密閉導水渠とさせ、密閉導水渠に内在する水の流動化を遮断して、圧力導水渠の流出口内に発生する負圧を保持させることで、他端の流入口に於ける動圧との圧力差として利用するものである。
密閉導水渠の内在水がバイパス化によって流動化を起こすのを阻止させる為に、密閉導水渠の高位置でエア溜りを形成して、内在水を分断させる。
即ち、流入口部では圧力が高くて高水位となり、流出口部では圧が低いので低水位となり、両水面間では落差が生じるが、両水面は路面等で仕切られていて、その高さを越えられないので、バイパス化流水は生じず、両者の圧力差は保たれる。
従って、圧力管の入口には動圧の押込み圧が、管内出口には外界流水による負圧が生じて、両管端の圧力差が大きくなるので、管内のエネルギー密度は外界流水よりも増強される。【００１３】
本発明は、圧力管又は圧力導水渠を有するとともに外形を上下両側面ともに流線形にした無端鎖帯水車を流水中に没水固定させることで高速側面流を圧力管又は圧力導水渠の流出口後方に射出し吸引作用を生じさせて、当該流出口内域を負圧にしてもよい。
流線形にさせた抵抗物体を没水させると、流水は該物体の両側面で高速の外側流を生じるので、外形を流線形にして剥離をさせず、表面を平滑にさせて高速流を維持させて、流出口までコアンダ効果で流下させて、流出口の後方に射出させることで、流出水を両側からの流水の粘性によって、連行して吸出すことで、流出口内水に吸出し負圧を生じさせる。
上側の流線形天盤と下側の流線形下床盤とで成す翼型は、最大翼厚が大きいと、流水の投影面積に相当する流水量が多くなり、それが両側面から流出して高速側面流となるが、最大流速は一定値となるので、高速流の層厚が厚くなって、安定した流れとなるが、抵抗も大きくなる。
一方、翼弦長が大きいと流速が低下する。
従って翼厚比（＝最大翼厚／翼弦）が大きい程、有利となるが、逆に剥離が生じ易くなり、レイノズル数も関与するので、現地状況に合わせて決定する。
また、前縁から最大翼厚までの前半部の形状は、流水圧を受けて剥離は生じないので、滑らかな曲線とすれば良い。
また、遮水板の円筒内面に装着したローラーを有し、当該ローラーに受圧部材背面が遠心力で押圧され、その反動で板ベルトの下面が先導車の円形路面に押圧されることで上下の接触部が遮水され、両側面のコースターは摺動遮水されており、内側は二段組先導車により受圧部材が板ベルト上面に起立することで遮水され、当該受圧部材の起立位置からガイドローラーとの間でバイパス化流水が進入するが、前記圧力管の流入口に開度調節可能な流入扉を設け、当該流入扉にて高速流入射水させることで逆方向のバイパス化流水を抑えてもよい。
即ち、先導車の円形路面と板状ベルト下面との間、及び遮水板の円筒内径に設けた弾性ローラーと底無しカップの受圧板背面との間で、夫々が凸出して狭間隔となる処を遠心力で押圧して遮水をさせると共に、圧力管なので両側壁面との間は、コースターで摺動遮水をされており、また全没水なので、水潤滑用の板ベルトが使用されている。
従って、連続ベルトとこれを囲繞する圧力管又は圧力導水渠との間隙は全て遮水されており、一方の内側については、受圧部材を二段組先導車で巻き込んで、板ベルトの上面に当該受圧部材の底部を押圧して起立をさせて遮水がされることから、この起立位置からガイドローラーまでの転回する区間を通じて、バイパス化流水が進入することになる。
そこで、圧力管の流入口に開度調節可能な流入扉を有し、流入扉で流入速度を上げて、高速流入射水を作り、当該流水膜で該転回する区間を塞ぐもので、これに対して真逆方向から進入するバイパス化流水は阻止される。
従って、高速射出流の射出力又は粘性力で逆流水は遮断されるので連続ベルト周りの外面と内部を遮水させる手段と協働させることで、バイパス化は阻止される。
圧力変換で生じる管内流速は、その流量が流入口に設けた流入扉を通じて流入するので、流入扉の開度を調節して高速射出流とさせるが、流量は揚力型に較べて遙かに少量である。
なお、開水路で外界流水を受け止める抗力型水車では、カップへの流入水は横溢したり、渦流を起こして、流水エネルギーを充分に吸収出来なかったが、圧力型では圧力溜りを作り、流入水量も少ないので、各受圧部材間の間隔を狭めても、乱流入が生じ難くなる。
そこで、相互の間隔を狭めて走行路を短縮させると共に、逆進路では受圧部材どうしを重ね合せると、前記の転回路区間を塞ぐ距離は縮められる。
エア溜りによるバイパス化防止に較べて、天盤が低い流線形となり表面からの剥離を生じ難くさせる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る流水エネルギーを回転力に変換する抗力型の水力変換装置は構造が簡単で、流水のエネルギーを効率良く回転力に変換できる。
また、海流の変化にも容易に対応でき、小型の装置で大容量発電が可能である。
初期投資額が少なく、維持費も小額で済む。
さらには、耐久性にも優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】底無しカップ式水中水車の原理説明図を示す。
【図２】底無しカップ式連続ベルトの概要構造図を示す。
【図３】抗力型連続ベルトの水底設置の概観図を示す。
【図４】抗力型連続ベルトの浮揚固定と着座の一部断面図を示す。
【図５】連続ベルトを浮揚連結させた長尺装置の構造図を示す。
【図６】往復流を利用する連続ベルト装置の断面図を示す。
【図７】波浪流動を利用する連続ベルト装置の断面図を示す。
【図８】半潜水式プラットホームと圧力導水渠の断面図を示す。
【図９】装置背後の粘性圧力抵抗を利用する圧力型変換装置を示す。
【図１０】流線形にして高速外側流を利用する圧力型変換装置を示す。
【図１１】先導車の曲面と高速流入水でバイパス化防止の切欠け図を示す。
【図１２】圧力管方式の連続ベルト構造例を示す。
【符号の説明】
【００１６】
５＝枢軸
６ｃ＝底無しカップの重心
７＝底板
８＝遮水板
１７ａ＝併進路
１７ｂ＝逆進路
２０＝中央躯体
２１＝ガンギ車
２５＝（速度）変換歯車
２６＝共通軸
２７＝一方向クラッチ
４３＝原動歯車
４４＝圧力導水渠（併進路）
４８＝板状先導車
２４＝テンショナー
６４＝高速側面流
７０＝半潜水式プラットホーム
８９＝コースター
４９＝板ベルト
５９＝受圧部材
９６＝境界層
９７＝浮上式二段フラップ
９８＝鎧戸（スリット）式のアーム
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係る一軸水車型水力変換装置を図１示す。
水中水車１は抗力型なので回転軸１ａを流水に直交させて置くため、流水と同方向に回転する併進路と、反対方向の逆進路が同時に出来て、両者の抗力差で回転が行われる。【００１８】
図１は水中水車１の例であり、水面４より下に取り付けられる。
底面部２から支柱３を立設し、水中水車を設置してある。
水中水車１の外輪１ｃ上に設ける水受けカップを、図２に示すように流水を受ける受圧板６ａと両側の側板６ｂとを一体と成した底無しカップ６と、底板７（７ａ，７ｂ）とに分割させて、両者を一本の枢軸５で貫通して回転自由とさせて、両者の該底無しカップ６の底面と該底板７とで成す挟角を、開閉自在で且つ密閉して止水が可能に装着させて、該底板７は該外輪１ｃ上に固定させることで、該底無しカップ６は併進路では流水を受けて該挟角は密閉されて該外輪１ｃ上に起立状態６ｅとなり、且つ底板７を押圧して止水がされて底有りカップと同等の大きな流水抵抗値を発揮させ、逆進路では流水を受けて該枢軸５周りを回転して、該外輪１ｃ上に倒伏状態６ｆとなるので、該挟角は大きく開放されて流水は該底無しカップ６の内・外側を通過するので流水抵抗は殆どゼロとなり、抵抗差は非常に大きく出来る。
なお、流水中に直交して置かれた受圧板６ａの抗力は、（抗力）＝（抗力係数）＊（流速）＊（投影面積）となり、抗力型水車では流水が直接当たって力を発揮する。【００１９】
図１，図２より、また逆進路から併進路への約３直角分の転回では、水中水車１の外部に遮水板８を設けて流水を遮断させた停滞水域９とすることで、該底無しカップ６には遠心力が働いて、水車回転軸１ａと枢軸５との線上に重心６ｃが来るので該受圧板６ａは外方に伸展されて半開き状態６ｇとなり、そのまま回転を続けるので、次の流入水の射水が該受圧板６ａの内面に当たる位置まで、該遮水板８の高さとさせて遮水をさせると、その後は流水力と自然落下とで、該底無しカップ６は起立状態６ｅとなって自動転回は完了される。
なお起立状態６ｅから倒伏状態６ｆへの転回は、約１直角分なので流水のままに自然と行われる。
従って、流水中に全没した水中水車の自動回転は連続して行われ、且つ起立状態６ｅと倒伏状態６ｆとの間の抵抗差は極大化を可能とさせるもので、底無しカップ６と底板７とを分割させて一軸回転で両者の挟角を開閉させることを特徴とする、回転軸１ａを流向に直交して置く水中水車１を自動回転させることができる。【００２０】
無端鎖帯からなる連続ベルトタイプの水力変換装置を図２に示す。
水中水車１では底板７が外輪上１ｃに固定されているのに対して、図２に於いて無端鎖帯の連続ベルトに底板を固定させることで、底無しカップ６は底板７との間の機能を保持したまま路面上を周回する。
即ち、枢軸５に平行して等間隔で新たに従軸１０を加えて、各軸の間を回転自在に連結する軸間リンク１１（１１ａ〜１１ｃ）を設けることで、駆体１９の上面の路面１８の全周を覆う連続ベルトを形成させるものである。
帯状底板１２は枢軸５とその前方の従軸１０との間の軸間リンク１１に内有固定されており、底無しカップ６は枢軸５に装着されているので、該帯状底板１２と底無しカップ６の底面は枢軸５を中心とする挟角を形成して、前記水中水車で述べた機能を果たしながら周回する。【００２１】
帯状底板１２は硬質底板７ｂの下側と、弾性底板７ａの上側との結合で両性能を有していて、底面との密着性を良くしており、交換が容易となるように、軸間リンクは切欠リンク１１ｂまたは噛合せリンク１１ｃとさせている。
同様に、枢軸５とその後の従軸１０との間の軸間リンク１１にも、遮水の為の帯状硬質板１２ｂを内有固定させて、水潤滑方式の採用を可能とさせており、軸間リンクは全周リンク１１ａとさせている。
なお、底無しカップの底辺部に弾性帯１３を貼付けて、全ての帯状底板１２を同一種の帯状硬質板とさせても良い。
また受圧板６ａの角度や曲率を変えて、流水圧力の中心位置を上下させて、底無しカップ底面が適正な押圧力を底板に掛けながら周回させる。
また同時に、帯状底板１２は歪んで漏水が起きないように、枢軸５と従軸１０には小車１５を一様分布で装着させて、均等な支持力を働かせる。
なお、全路面１８が水中にあれば、バネ板と潤滑板を用いた水潤滑方式（図示せず）とさせて、摩擦抵抗を極減させることも可能である。【００２２】
底無しカップ６の形状は、受圧板６ａの幅と高さ及び底面積は獲得目標のエネルギー値に応じて決定し、何れも容易に製作可能であり、特に材質が金属製であれば、ベンダーで曲げると簡単に加工が出来て、翼車が複雑で高価なのに較べて有利となる。
また、連続ベルトは出来るだけ軽量で幅広く製作すれば経済コストが下げられるので、受圧板６ａには縦リブ１４を設けて軽量化を図っており、連続ベルトは軽量に造られて軽快に周回するようになる。
図１２に圧力管内１０４に受圧部材１０６を配設した連続ベルト型の水力変換装置の構造例を示す。
圧力管１０４からなる水流による併進路を遮断するように受圧部材１０６が移動し、圧力管１０４内を通過した受圧部材は、図１２に１０６Ｂで示すように枢着軸１０９にて回動し倒伏状態になり、周回するようになっている。
受圧部材１０６Ａは起立状態で圧力管１０４の内側断面を遮断する大きさ，形状であり、遮断板として機能する。
連続ベルトは、圧力管の下側にて上下間を密閉するように板状の周回板ベルト１１２になっており、板ベルト１１２が周回する路面１１１との間は、水潤滑になっている。
また、板ベルト１１２を幅方向に貫通配置した軸の突出部１０５に円板状の一部を円弧状１０７ａに切り欠いたコースター１０７を連節し、周回可能になっている。
なお、周回部の構造は図３と同様にガンギ車軸でもよく、また一般的なローラ軸でもよい。
コースター１０７は、遮水路１０８に沿って摺動し、圧力管内が密閉状態になるよう遮水されている。
また、遮断板である受圧部材１０６の逆進路は密閉導水渠とすることができる。【００２３】
図３は、水中底部に固定部２８から支柱３を立設し、設けた無端鎖帯水車の例である。
起立状態の底無しカップの受圧板６ａで流水圧を受けて、受圧板６ａの面積に応じた水力を発生させて、一連の連続ベルト１７に並進運動を起こさせて、中央躯体２０上の路面１８を周回させると、連続ベルト１７の図２に示した枢軸５と従軸１０の突出部分が、該中央躯体２０の貫通軸３７に装着されているガンギ車２１ａ，２１ｂのスプロケットと噛み合って、ガンギ車２１を回転させて、該ガンギ車２１に同軸で取付けられている原動歯車４３に軸駆動力を発生させて、そのトルクは被駆動の共通軸２６に働かせて、共通軸２６の角運動量を変化させることで、流水エネルギーは回転力に変換される（図４参照）。【００２４】
図４は、抗力型の連続ベルトを浮上させた例で、中央躯体の内部空間と、水位低下で着座させてもよいので、潮差の大きな潮間帯や干潮河川では有効となる。
連続ベルトとすることで併進路と逆進路３３とに分割が出来て、長さが調整可能となるので、斜面を形成させれば、両者の比率も変更可能となる。
またガンギ車２１（２１ａ，２１ｂ）のスプロケットと枢軸５及び従軸１０の突出部分との噛合わせは、簡単で余裕のある構造なので、漂流ゴミや海藻等は絡みにくくて外れ易くなっており、また水中水車の原理と同様に、流水のみで自起動して転回も完遂されるので、高速回転でも故障は生じ難くなる。【００２５】
連続ベルト１７が周回する中央躯体２０は、図５に於いて、全周の路面１８と両側面とから成る函体とさせ、該中央躯体２０の内部に２本のガンギ車軸４２を貫通させて、その両側の外方に在る縦隔壁に設けた軸受で支承させることで、該中央躯体２０の両側面に夫々のガンギ車２１を設けるが、同一貫通軸４２の左右両側にガンギ車２１を同一角度で装着させるので、該路面１８上に在る連続ベルト１７の両側の突起軸と噛み合わせると、左右で相等しい力が伝達されて、連続ベルト１７には歪みが生じず、事故発生は極減される。【００２６】
図５において、連続ベルト１７が全周１８を上下方向に周回可能とさせるには、中央躯体２０と連続ベルト１７の重量を支える必要があり、且つ貫通軸４２に過大な荷重が掛からない様にさせる為に、該函体の側面と貫通軸及び共通軸との間を軸受や固定管で密封して、該中央躯体２０と連続ベルト１７との合計水中重量が略ゼロと成る様に、該中央躯体２０の函体内部の容積で水中浮力を働かせるものである。【００２７】
図３に於いて、ガンギ車２１の動輪２１ａと従輪２１ｂの他に、第三軸を遮水板８の後方位置で、中央躯体２０を貫通させて設けて、小径の先導車２３を装着させて、連続ベルト１７を周回させると、其処では曲率が小さくて回転角速度が大となるので、底無しカップの重心６ｃには、大きな遠心力が働いて、カップの受圧板６ａの半開き状態６ｇが更に外方に拡がり、転回力を増強させる効果が大きくなる。【００２８】
また小型の先導車２３を設けてカップの転回を行うと、遮水板８も小型にさせることが出来て、第三軸の小型先導車２３とガンギ車の動輪２１ａとの間隔は広くなり、斜進路１７ｃが形成される。
従って、流速が弱くて小型先導車に依る遠心力が小さい時でも、遮水板の停滞水域の中で、底無しカップの重心は枢軸の支持の下で、下方に落下する回転が行われて、完全に転回完了後に、次の併進路１７ａに進入するので、二軸並行配列での問題は解消される。
また流入水がカップに当る面積は増大され、或るいはコアンダ効果で斜面に沿った流れも生じるので、オープン方式に於けるカップへの受水効果は、二軸並行に較べて格段に向上する。【００２９】
図４に於いて、小型先導車を設けることで、遮水板８は小型化が可能となり、且つ本体と一体化させてケーシング３０を形成させることが出来る。
そこで該ケーシングを円筒形とさせて、その内側で小型先導車２３と連続ベルトを回転させるが、該ケーシング内径を底無しカップが自由に遠心力転回をする外径よりも小さく形成させて、受圧板６ａの外面をケーシングの内壁面３０で押圧させて、該カップの重心６ｃ位置を後方に遅らせた状態で回転させて、ケーシング出口手前のローラー３１を越えると一気に押圧を解放させて、先導車２３の回転角速度と枢軸５周りの角速度の二重の角速度を同時にカップに与えることで、カップ重心６ｃには遠心転回力が増強されて、受圧板６ａは大きく開くので、流入射水を受圧板６ａの内面に当てて転回をさせるものであり、周回速度の遅い時でも、強い転回力を生じさせる方法である。
また、外付けの遮水板は本体と一体結合されるので、設置工事が不要となる。【００３０】
図４に於いて、先導車２３にテンショナー２４を近接して設けて、一組みにさせることで、先導車２３のまわりを周回する連続ベルト１７を、テンショナー２４で強く牽引して、先導車２３のまわりを強制的に大きな角度まで巻き込ませることで、底無しカップの受圧板６ａの内面に流入射水を当てるもので、その後は流水圧で転回される。
また、図３に示すように逆傾斜の斜進路１７ｃにすると更に自然落下の力が加わって完遂されるもので、底無しカップ６の遠心力や流速に頼らずに、確実に転回させる方法となる。【００３１】
図５に於いて、自力浮楊する連続ベルト装置の多数基を浮揚並列配置させて、それ等を連通パイプ４０で固定させて長尺装置とさせることで、各々の装置で水力を発生させて、それ等を同一の共通軸２６に伝達させることで、共通軸２６に大トルクを発生させる方法である。
即ち、自然ネルギーは一般にエネルギー密度が希薄なので、大量の流入水によって必要エネルギー量を確保して、発電力を得るもので、理論発電量はＰ＝ρＱＶ２／２（Ｗ）となり、流入水量Ｑ（ｍ３）と流速Ｖ（ｍ／ｔ）に比例する。【００３２】
本願は、天盤と上屋盤とで充分な浮力を持った屋根形浮体を形成させて、該屋根形浮体を最上部に、通常比重の下床盤を最下部に、水中重量をゼロと成した中央躯体を真中に置いて、これ等を両側の縦隔壁で挟んでＵボルトや高張力繊維製結束帯で固定をさせることもできる。【００３３】
流速が小さくなると、図４に示すように変換歯車２５のギア比で増速させた後の回転速度が未だ共通軸２６よりも小さい時には、共通軸２６の回転力が逆方向に供給されないように一方向クラッチ２７を設けて空転をさせて、伝達を遮断させる。
特に長尺装置の共通軸２６では、波の位相差や流動の方向が変化するので、共通軸２６の回転を弱める成分は、一方向クラッチ２７で取除かれる。【００３４】
即ち原動歯車（Ａ）４３のトルクを変換歯車（Ｂ）２５で増速して、共通軸（Ｃ）２６に伝達させる場合に、ギア比Ｇは、Ｇ＝（出力の歯数）／（入力の歯数）＝ｎＢ／ｎＡ、Ｇ＜１．０、と１．０より小さくさせると、回転数が上がりトルクの伝達比は小となる。
またこの時、歯車の噛合わせ箇所での、両方の歯車の周速度ｖ、及び伝達されるトルクＴは同じ値となっている。【００３５】
ところで、共通軸２６には発電機軸（図示せず）が連結されていて、既に同一方向に回転をしており、変速された変換歯車２５の周速度ｖＢが共通軸２６の周速度ｖＣと同一速度（ｖＢ−ｖＣ）＝０、の時には、供給されるトルクはゼロとなり、変換歯車２５の周速度ｖＢが共通軸２６の周速度ｖＣより大きいと、（ｖＢ−ｖＣ）＞０、その時には、その差分の速度が加速度α、α＝ｄ（ｖＢ−ｖＣ）／ｄｔ＝｜Ｆ／ｒ｜ｓｉｎθ、となり、ｒは回転半径である。
そうして、トルクＴは共通軸の角運動量Ｌに供給されて、回転角度θの変位を与える仕事が行われて、共通軸はエネルギーを持つようになる。
それで、同一の周速度に至るまでのトルク分ΔＴに就いては、共通軸に伝達されないことから、原動歯車４３には力Ｆが働かず、ガンギ車２１の回転抵抗も小さくて軽くなり、従って連続ベルト（Ｄ）１７の周回速度ｖＤは低下しない。
また、周速度の差分がマイナス（ｖＢ−ｖＣ）＜０、の時にも、一方向クラッチ２７が空転して、トルク分ΔＴの供給は断たれて、連続ベルト１７の周回速度ｖＤは低下しない。【００３６】
依って、流速の遅い所ではギア比を小さくさせて、早期にトルクを働かせた後では、トルクの伝達比が小さくなり、一方、高流速の所ではギア比を大きくさせて、晩期にトルクを働かせた後では、トルクの伝達比が大きくなるので、連続ベルトの周回速度は自律的に調整が行われる様になる。
従って、このギア比Ｇを場の流速と装置の特性に応じて、適正な値に設定をさせるものである。
尚、一方向クラッチは総称名で使用しており、図８にその一具体例を示しており、従力歯車２７ｂはキー溝２７ｄで共通軸２６に固定をされているが、入力歯車２７ａは共通軸２６とは自由で空転可能となっており、入力歯車のトルクは従力歯車にキーストン２７ｃで、一方向に供給されるものである。【００３７】
図５の３６凹湾隔壁は不透水性材料であり、内部に発泡樹脂の成形体を封入させた外部浮力体を示すが、流水抵抗が大きく、邪魔物となっている。
図５の２０中央躯体は不透水性材料であるが、図８の２０中央躯体は水密軽量コンクリートで造られて、自由な形状とさせている。
図５の３６外部浮力体の不透水性材料は、図６又は図７の５１天盤の水密軽量コンクリート製とさせており、図６では低比重の水密軽量コンクリートの内部に４６ｃ低発泡樹脂が封入されており、両者の比重差が小さいので、打設時の分離浮上力は小さくなり、封入作業は容易となる。
或いは図７では１０６大型の密閉型中空体を内部に充填させており、大径と微小粒径の比表面積は直径に反比例して小さくなるが、粘性が大きいので分離浮上は殆ど問題とならず、また両者の素材が同質ならば、見掛比重を同一にさせると、均質な耐圧強度を持った製品が出来る。
図７の３２下床盤では比重を重くさせた水密重量コンクリートであり、重心低下をさせて重量復元力を大きくさせている。
図８の７０半潜水式プラットホームは水密軽量鉄筋コンクリートである。【００３８】
処で、水密軽量コンクリート材料を使用して丁寧に造った装置の内部に密閉された空隙を作ると、浮力と装置とが一体となって、水中浮力は半永久的に不変となり、重心も不変なので、浮心と重心の相互位置と強さも不変となる。
従って、自己浮力で浮上し、自己復元力で姿勢制御を行う自力浮上装置が可能となる。  図６に於いて、中央躯体２０は既述の如く水中重量をゼロとさせるが、材質を水密軽量コンクリートとすることで、浮力は何時までも不変となる。
また同様に上屋盤５０と天盤５１とで内部に密閉された空隙を造ると、充分な浮力を持った屋根形浮体となる。【００３９】
海洋構造物が水面下〜表層部で浮揚又は漂流し始めると、航行船舶と衝突する危険性が非常に大きくなることから、水面に、確実に浮上・維持をさせて、発見を容易とさせ、回収を簡易とさせることが最重要となる。
このため図５に於いて、ギヤ室等の空隙には発泡体の成形品４６ａを装填させ、中央躯体２０の内部４６ｂには反応性樹脂を注入して化学反応で発泡をさせながら充填をさせる。
発泡充填をさせ、図６の上屋盤５０と天盤５１との間には打設時に成形体４６ｃを封入させれば、安全性は向上する。【００４０】
本願装置の製作は、既述の如く、屋根形浮体を最上部に、下床盤３２を最下部に、中央躯体２０を真中に置いて、これ等を両側の縦隔壁９０で挟んでＵボルト９１や高張力繊維製結束帯９２等で固定をさせて自力浮上の単位装置を作る。
そうして通常は、これ等の単位装置の天盤５１と上屋盤５０と下床盤３２の各盤に水平方向の貫通孔３８を開けた単位装置を並列配置させて、連通パイプ４０を挿入して長尺装置を形成させて固定する。【００４１】
この組立て方式では、連通パイプ４０は各コンクリート盤の内部を貫通するので、外表面には突起物が生じず、流体抵抗が小さくなり、特に高速の側面流を利用する吸込み負圧方式の装置ではその効果が顕著となる。【００４２】
図９に於いて、導水渠４４，３３内部には板状ガンギ車４１（４１ａ，４１ｂ）以外の障害物は何も無いので、水中で曳きだせば、後はトンネルだけなので、潜水士が導水渠内に入って、高圧ジェット水とケレン作業で隅々まで清掃が可能となる。【００４３】
図６に於いて、共通軸２６を中心に左右にガンギ車４１ｃ、４１ｄと先導車４８ｃ、４８ｄ及び可動式遮水板９６ａ，９６ｂ（以下フラップと称す）を夫々１８０度（以下２回軸と称す）の回転対称の位置に１組ずつ設けて、連続ベルトを中央躯体２０の硬質路面１８上を周回させ、フラップは上段は沈降式９６ａで下段は浮上式９６ｂの比重差に依る作動と、流水の強弱で開閉作動を行わせるものである。
また、往復流に対して２回軸の回転対称に部品を配置させることで、連続ベルトの周回方向並びに共通軸２６の回転方向を常に同一方向に回転させたものである。【００４４】
潮汐流は長周期の往復流動なので、流入口５２及び縦隔壁９０は前後に在り、圧力導水渠４４ｃも上下に２進路を作って、夫々の流向に対応させる。
即ち、連続ベルト１７の周回方向並びに共通軸２６の回転方向が、往復流に対して常に同一方向で同一大きさにさせる為には、共通軸２６を中心に１８０度（２回軸）の回転対称形とすることで解決させたものであり、従って、板状ガンギ車４１ｃの原動歯車４３ｃと先導車４８ｃと可動式遮水板（以下フラップと称す）を夫々１組づつ対称位置に配列させたものである。【００４５】
またフラップは上段と下段とに設けるため、作動方向が逆方向となるので、水に対する比重差を付けることで、上段は沈降式フラップ９６ａに、下段は浮上式フラップ９６ｂにさせて、どちらも圧力導水渠内の流水の強弱に依って開閉作動を行わせるものである。
即ち、上下の圧力導水渠は共に、併進路１７ａと逆進路１７ｂの両方の状態となり、逆進路から併進路に移行する時に底無しカップ転回の為に遮水板８が必要となるが、この時圧力導水渠４４内の流速は略ゼロとなるので、沈降型９６ａ並びに浮上型９６ｂのどちらのフラップも、夫々の比重差が働いて閉じる。
また他方の併進時には、圧力導水渠４４ｃ、４４ｄ内の流勢が強くてフラップは開放されるので、完全な自起動が可能となる。【００４６】
図７に於いて、中央のガンギ車１００を中心に前後に流入口と板状先導車４８（４８ｃ，４８ｄ）を設け、遮水板を固定させて、２回軸の回転対称に配置をさせ、連続ベルトの周回方向と共通軸２６の回転方向を同一方向とさせている。
また波浪は波長が短い為、波動運動に良く追随する様に、大型ガンギ車の動輪１００からのトルク伝達はギア室に収納させて、共通軸は下側の連続ベルトの回路より下方に位置させている。
従って、ガンギ車の従輪を失くして装置を短縮化させ、連続ベルトの行程も短くさせて、波動流を良く捉えると共に、太くて重くなる共通軸は装置の最下方に置くことで、天盤の浮力との間で復元梃を大きく機能させて、重量復元力を働かせるものである。
即ち、波の流動エネルギーを利用するには、装置が搖動するのを止めなければならず、船舶では船長を長くするしか方法が無いが、本願では逆に装置を短くさせており、水中固定は自力の重量復元力を働かせるものである。【００４７】
又、波浪は頻繁に流動方向と強さが変わるので、遮水板９８（９８ｃ，９８ｄ）は厚味のある湾曲させた腕木（以下アーム９８と称す）の形状で、鎧戸構造（以下スリットと称す）とさせて、アームの形状やスリットの溝の傾斜角度を、外界流水が流入口に導かれ易くなる様にさせて固定させている。
即ち、波の回転運動を妨げずに、波の流れを流入口に導くが、導水渠４４内には入らせない様に反射をして拒み、逆に導水渠内からの併進流は通過をさせて外部に放流をさせるもので、放流抵抗が掛からない様に膨大な陥凹部９９（９９ｃ，９９ｄ）を設けており、通常の波浪では短周期で水量が少ないことから問題は生じない。【００４８】
尚、底無しカップは、逆進路で倒伏状態６ｆになると効力係数は非常に小さくなるので、例え導水渠４４の中に在って、周りの流速がゼロであっても、殆ど抵抗無く周回を行い、周りの水も宙水状態が保持される。
従って、連続ベルトを出来るだけ軽量で短く作っておけば、流入水が途絶えても、倒伏状態６ｆとなって周回を続けて、エネルギーロスは非常に小さくなる。
従って大径の板状ガンギ車１００に一方向クラッチが無くて周回が続いても、次の流入水に依って自動的に起立状態６ｅとなって加速をされて、回転が続行される。
また一方向回転なのでフライホイール（図示せず）を設けておくと、どちら側からの流水に対しても起立状態６ｅとなって有効に加速されて、脈動回転が平滑化されるので、不規則波には有利となる。【００４９】
図８に於いて、多数の装置を並列連結させて一定長の長尺装置を形成させて、その両端には半潜水式プラットホーム７０を設けて、該長尺装置の内部を貫通する連通パイプ４０を該半潜水式プラットホーム７０に設けた支柱７８に連結して固定具８４で固定をさせ、該半潜水式プラットホーム７０の外側下方に設けた係留具を使って、係留策とアンカーとで該半潜水式プラットホーム７０を水中に浮揚係留させて固定する。【００５０】
従って、半潜水式プラットホームの外部に設けた支柱７８で、連通パイプ４０を止着させて中間支持をさせることで、長尺装置に掛かる流体抗力や風力等の全ての外力は、両端の半潜水式プラットホームで支持されることから、長尺装置の夫々の単位装置には外力が掛からず、全ての装置は統一規格品でも良くなることから、大量生産には好都合となる。
また長尺装置を単位構成として扱うことで、浮揚曳航や水中接続や布設等の海上作業は、安全で迅速で効率良く行われて、工事費は低減される。【００５１】
図８に於いて、上記の半潜水式プラットホームは、半潜水殻構造とさせて、内部に重量バラスト７４を設置し可搬バラスト７５を搭載又は卸下させるが、これを重量バッテリーや変圧器や発電機とすれば、重量物を下方に搭載可能な半潜水式の作業台船（プラットホーム）７０と同等のものとなる。【００５２】
図８に於いて、流水抵抗が小さくなる様に横長の形状とさせ、耐圧性の潜水殻７１は半潜水状態で作業可能な空間８８を有すると共に自力浮上浮力を有しており、コラム７２は細長くして、作業員や物資の連絡路とさせると共に、透波性を良くして風浪に耐えさせ、水面上に突出する部分には夜間警戒灯やレーダー反射板を設け、水密ハッチ７３は潜水可能な完全密閉性とさせ、重量バラスト７４を設けて重量復元力を働かせて垂直自立力を有している。
また、高速側面流を利用する長尺装置では完全没水される為、正確な深度調整が必須となるが、コラムの断面積が小さいので、毎メーター排水量が小さくなり、潜水殻内へ搭載又は卸下する可搬バラスト７５の量が小さくなり、小重量でも大きな喫水線移動が可能なので、長尺装置の没水深度の調整は効果的となる。【００５３】
ここで半潜水式プラットホームとは、水中の耐圧潜水殻７１と水面上に突出する連絡通路（コラム７２）とで構成されていて、自力で海面上に浮上する浮力と水面に立脚する重量復元力を有しており、半潜水状態とは水面下の風波の穏やかな潜水殻内に居て、水面上に突出する連絡通路で、大気の循環、物資の供給、人員の移動が可能なので、陸上と同様の環境下となり、潜水とは違って常に海上脱出路が確保されている。【００５４】
本願は、連続ベルトの併進路を囲繞させる圧力管、または併進路を取り囲む周囲構成材料で囲繞させた圧力導水渠を形成させて、その断面形状は該併進路を起立状態のカップが周回する時の形状と同じにさせ、両者の間隙を小さくさせて漏水量や圧力漏洩を無くして、確実にカップで流水圧を受け止め、内部圧力を保持させる圧力導水渠を形成させることができる。【００５５】
連続ベルト１７の併進路１７ａを囲繞させる圧力管または該併進路を取り囲む周囲構成材料で囲繞させて圧力導水渠を形成させるものであり、図８に於いて、周囲構成材料には中央躯体２０の硬質路面１８と下床盤３２の内側面と左右の縦隔壁９０であるので、これ等の相互間を密閉させて導水渠を形成させ、更に内部を周回する起立状態のカップとの間で、漏水防止や圧力漏洩を小さくさせて、内部圧力を保持させて効率を上げた圧力導水渠４４とするものである。
この為に、ガンギ車４１を板状とさせて、その両側を中央躯体２０の側壁と縦隔壁９０とで挟んだ狭い間隙とさせて摺動を行わせる。
またその間隙にはテフロン（登録商標）板等を貼り付けて水潤滑方式（図示せず）とさせても良い。
また圧力導水渠の内面には水流に依る磨耗を防ぐ為に、硬質モルタルや金属製や合成樹脂製等でライニング（図示せず）をさせており、ギア類は全て縦隔壁９０を隔てたギア室４７でセットをさせて、遮圧をさせると共に、流水中のゴミが入らない【００５６】
内部圧力が保持される圧力導水渠４４を使うと、入口と出口とに於ける圧力の差は、圧力導水渠４４内では圧力勾配が直線状となるので、内部で起立する多数のカップには、その個数に応じて均等な差圧が働いて、全てのカップに略同等の圧力が有効に作用するので、高圧や高速の高エネルギー水に対しても、無理なく無駄なく安全に大駆動力として利用可能となる。
また管内には、一切の障害物を不要とさせるので、最大の効率が得られる。
従って、圧力導水渠４４で流水エネルギーのロスを無くし、高速から低速まで適応流速範囲を広くさせると共に、カップの強度は大きく出来るので、高トルクが発揮され、且つカップの小型化が可能となり、高性能化が可能となる。【００５７】
流水エネルギーと圧力エネルギーとは相等しいことから、圧力導水渠４４を用いて、両端の開口部に於けるエネルギーの保存則を成立させると共に、連続ベルトを使用して内部のエネルギーを総て動圧力による仕事に変換させる方法である。
即ちＷ＝Ｐ＊Ａ＊Ｖ＊ｔとなる。
ここで、連続ベルトのカップに掛かる圧力Ｐと、ベルトの周回速度Ｖとすると、単位時間ｔ当りの仕事量は、Ｗ／ｔ＝Ｐ＊Ａ＊Ｖとなる。
依って、Ｗ／ｔ＝１／２＊ρ＊Ａ＊（Ｕ―Ｖ）２＝Ｐ＊Ａ＊Ｖとなる。【００５８】
また、管内の流速ＶまたはＶ‘は連続の法則により、周回速度ＶまたはＶ‘並びに放流速度ＶまたはＶ‘と一致をするので、カップに負荷が掛かって、圧力がＰ‘と周回速度がＶ’になると、上記の式は、Ｗ‘／ｔ＝１／２＊ρ＊Ａ＊（Ｕ―Ｖ‘）２＝Ｐ’＊Ａ＊Ｖ‘に変化をする。
従って、Ｗ＝Ｗ’ではないのは、流入水のエネルギーが、放流口に於ける外圧（通常はゼロ）に抗して押出す為のエネルギーとして使われる為であり、外界流水の速度エネルギーは、全量が有効に仕事量として変換されると言える。
従って、流水エネルギーを並進運動量やトルクに使うほど、管内流速Ｖ‘は小さくなり、見掛けのロス分は小さくなって、効率は良くなる。【００５９】
処で、揚力型水車は運動エネルギーによる変換方法なので、最大効率は５９，３％のベッツの限界値に従うが、圧力による仕事量の変換方法では、上記の如く管内流速を小さくさせて、限りなく高効率とさせることが可能となり、例えば陸上の反動型フランシス水車では９０〜９５％の高効率を上げている。
従って、圧力導水渠を用いた連続ベルトの方法では、最大効率はベッツの限界値を打ち破ることが出来る。【００６０】
Ｗ＝Ｋ＊Ａ＊Ｕ＝Ｋ＊Ｑ＝１／２＊ρ＊Ｑ＊Ｕ２（Ｊ／ｓ）となり、上記運動エネルギー率のＥと等しくなり、従って当然のことながら、運動エネルギーと動圧力による仕事とは相等しくなる。【００６１】
図９に於いて、圧力導水渠４４の入口と出口に於ける圧力を、圧力導水渠の距離で割った、圧力傾斜は一定であり、そこを同一形状のカップの個数で分割されるので、各カップには等しい圧力差が生じていると見做せる。
従って、強力な高エネルギー水であっても、管内に有るカップの個数で等分に分割されるので、１個のカップに掛かる力は小さくなって制御が可能となり、利用が出来る様になる。
また圧力導水渠４４を使えば、管両端の開口部に掛かる圧力の差を、外圧エネルギーとして利用が出来る。【００６２】
本願は、流水中に置かれた抵抗物体の背後で、境界層の剥離によって生じた負圧領域と、該抵抗物体の前面とを、圧力管で連通させると、該圧力管の両端間の流水エネルギーは、動水圧に該剥離領域内の負圧が追加されて増大するようにすることができる。【００６３】
図９に於いて、流水中に置かれた抵抗物体５８の背後では、粘性により境界層が剥離を受けて、不連続面が生じて負圧領域５６が発生している。
また該抵抗物体の前面では淀み点に相当する動圧が生じているので、両水域を圧力導水渠４４で連通させると、該圧力導水渠４４の両端に於ける圧力の差分は、該動圧に該剥離領域５６内の負圧が追加されることから、該動圧または運動エネルギーは増大される。
因って、外界流水のエネルギー密度は増大されるので、これを動圧力による仕事の方法で利用するものである。【００６４】
図９於いて、逆進路は上屋盤５０と硬質路面と左右の縦隔壁及びケーシング５４の各材料で囲繞されているので、これ等の相互間を密閉させた導水渠５５を形成させると、導水渠５５内を連続ベルトが周回しても、底無しカップは倒伏状態６ｆとなるので、形状抵抗は小さくて、付加質量も殆んど生じず、内部の水は不動の宙水となっている。
然し、導水渠５５の両端は流入口５２と流出口５３に連通する口内域に開口しており、当該開口部に於ける圧力差が高くなると、導水渠５５がバイパス化を起こして、内部の宙水が逆流を起こし、延いては圧力導水渠４４の圧力差を低下させることから、これを阻止させる為に、導水渠５５内にエアを注入して、一番高い位置に在るケーシング５４の内部でエア溜りを作って、内部の宙水を前後に分断させて、完全な遮水と遮圧を行なう方法である。【００６５】
図１０に於いて、流線形状にさせた抵抗物体６０を没水させると、該物体の両側面部では高速側面流６４が生じることから、この高速流を、抵抗物体の後方を流線形状とさせて剥離が生じないようにさせて、またコアンダ効果で外表面に沿って流出口５３まで誘導させて来ることで、流出口５３の両側から射出流を当てると、放流水には高速射出流の粘性に依って遅い内部水は加速をされて、連行流水６６となって吸い出されるので、流出口内水５３には吸出し負圧が生じて、圧力差に依るエネルギーの増大が行なわれる。
従って、大きな速度差を作って、粘性剪断応力による不連続面である境界剪断面６５を形成させて、逆流や渦流を生じさせて負圧領域の負圧を増大させても良く、或るいは側面流の射出角度を調整させて、最適の混合拡散効果を得て連行水量の大きさと強さを変えても良い。【００６６】
前記と同様に縦置きの円柱周りの流速計算では、Ｖ＝２ｓｉｎθで表されて、θ＝９０度の側面では場の流速の２倍となる。
従ってこの高速流水を流出口で両側から挟み込む様にして射出をさせると、流速差が大きくなるほど、粘性に依る剪断力が大きくなる。
因みに計算上では、２倍の流速が流出口で追加されると、動圧の合計は３倍となり、エネルギーは９倍となるので、前者の負圧領域５６よりも更に大きなエネルギーの獲得が可能となる。【００６７】
また動圧力による仕事の変換方法では、共通軸２６に大きな発電負荷が掛かっていると、原動歯車に大きなトルクＴが働いて、連続ベルトの周回速度Ｖが遅くなり、流出水の速度Ｖも遅くなるので、吸出し負圧の効果はより著しく発揮される。
またこれは、反動水車の吸出し管による負圧の利用と似ているが、前者は水柱の重量による負圧発生であり、後者は粘性に依る負圧の発生でマイナス圧となっている。
よって流水エネルギーの小さな処でもエネルギー密度が上げられることは、至る処での地産地消の発電を可能とさせるもので真に有意義な方法となる。【００６８】
図１０に於いて、下床盤３２の前方の流入扉３２ｐを回転可能とさせて、回転角度の操作で、流入水量を調整するが、流入扉３２ｐは主に長尺配置とさせた時の、個別装置の能力差の調整に用いて、全体のバランスを整える。
例えば、長尺装置が河川を横断して布設される時に、中央部の主流域から外れた両端部では大きく開口させて流入水量を多くさせたり、或るいは長尺装置の中の一基を完全停止させても、共通軸２６の一方向クラッチ２７が働いて、その他の装置には影響を及ぼさないので、故障を起こした装置の流入扉３２ｐを閉鎖させたり、半開にさせて潜水士が中で修理をしたり、或るいは大時化には前後の扉を閉じて、内部の連続ベルト１７を保護する。【００６９】
図１１に於いて、密閉導水渠内部にバイパス化流水を生じさせない為に、板状先導車４８に於ける曲面部を使って、無端鎖帯水車と周囲壁面との間を全て遮水させており、内側は受圧部材５９が板ベルト４９の上面に起立して遮水をさせるので、当該起立位置からガイドローラー３１の間でバイパス流水が侵入するので、流入扉３２ｐの開度を調節して高速流入射水とさせて、当該区間を覆って、高速流水と真逆方向のバイパス化流水を抑止させるものである。
圧力変換で生じる管内流速は、その流量が流入口に設けた流入扉を通じて流入するので、流入扉の開度を調節して流入速度を上げて、高速射出流とさせるが、流量は揚力型に較べて遙かに少量である。
また、バイパス化に依って底無しカップの底面から流入する水流は、この射出流とは真逆の方向であるので、高速射出流でこの逆流水を覆うことで、射出力又は粘性力で逆流水は抑制されて遮断されるので板ベルト周りの外面と内部を遮水させる手段と協働させることで、バイパス化は阻止される。
また、開水路で外界流水を受け止める抗力型では、カップへの流入水は横溢したり、渦流を起こして、流水エネルギーを充分に吸収出来なかったが、圧力型では圧力溜りを作り、流入水量も少なく、各受圧部材間の間隔を狭めても、乱流入が生じ難くなる。
そこで、相互の間隔を狭めて走行路を短縮させると共に、逆進路では受圧部材どうしを重ね合せる１７ｄと、前記の転回路を塞ぐ距離が縮められる。
エア溜りによるバイパス化防止に較べて、天盤が低い流線形となり表面からの剥離を生じ難くさせる。
図１１に於いて、遮水板の円筒内面に設けたローラー３１に受圧部材背面５９ａが遠心力で押圧され、その反動で板ベルト４９の下面が先導車の円形路面１８に押圧されて、上下の夫々の凸出部と狭窄部との間が遮水され、両側面ではコースター８９が走行溝を塞いで摺動遮水を行っているので、受圧部材５９と周囲壁面との間隙は、全て同時に遮水をしている。
内側は板状先導車４８とテンショナー２４との二段組先導車４８ｗの作用で受圧部材５９を該板ベルト４９の上面に起立させて底面を塞いで遮水をすることから、流入扉３２ｐの開度を調節して得た高速流入射水とさせて、ガイドローラー３１から底面が塞がれるまでの転回路を流水膜で覆って内側流入水域とを隔絶させている。
なお、先導車の円形路面は回転可能とさせても良い。
また、図１０の二段組先導車４８ｗの後ろの点線位置で受圧部材の底面は完全に塞がれる。
流入扉３２ｐは、個別基又は短尺装置毎に設けて、係留状態で閉鎖して、故障基を止めたり、或いは台風時には総てを閉じて、内部の装置を守る。
圧力変換で生じる管内流速は、その流量が流入口に設けた流入扉を通じて流入するが流量は揚力型に較べて遙かに少量である。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、流れのある海や湖の水中に設置する水車に適用でき、発電装置として応用できる。
【図１】
2014065282.tif 000003
【図２】
2014065282.tif 000004
【図３】
2014065282.tif 000005
【図４】
2014065282.tif 000006
【図５】
2014065282.tif 000007
【図６】
2014065282.tif 000008
【図７】
2014065282.tif 000009
【図８】
2014065282.tif 000010
【図９】
2014065282.tif 000011
【図１０】
2014065282.tif 000012
【図１１】
2014065282.tif 000013
【図１２】
2014065282.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成26年7月31日(2014.7.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は流水のエネルギーを回転力に変換する水力変換装置に関し、特に抗力型水中水車並びに水中無端鎖帯水車に関する。
【背景技術】
【０００２】  海洋エネルギーで発電する方法は多種多様が発表されているが、その中でも海洋エネルギーの基本である流水による水力変換方法に着目すると、抗力型水車と揚力型翼車に２大別されるが、現時点では未だ揚力型翼車が実験的に使用され始めた段階にあって、水中使用の実績が無い。抗力型水車に至っては未だアイデア段階であって、実験使用されたものも皆無である。
因みに抗力型水車については、非特許文献１で示されている様に、クロスフロー水車、サポニウス水車、セール・キャノビー、ダリウス水車、倉掛け方式等が知られているが、何れも実用化はされていない。また最新の抗力型水車である特許文献１に就いても、絞り口に於ける大きなロスの発生が危惧されるものである。
現在、再生可能エネルギーの利用が世界中で叫ばれている中に在って、流水発電が未だ成功していなかったのは、揚力型翼車に研究の主流が在った為では無いかと思われる。それで、両者の相違点を挙げて見ると、
１、翼車を使うものは、失速が生じるので、流速変化と仰角がマッチしなくなり、適用流速範囲が狭くなり、折角の高速をカットオフしている。これに対して抗力型は、微速から急流まで制限が無く、強い力に対しては多数の受圧板を列べて、分割させることで、問題なく利用できる。
２，翼車では、円形回転面に直交する均一な流速が必要となるが、水中では特に深度による流速変化が大きいので、大回転面には造れず、従って一基当りの最大発電量には限界が生じる。抗力型の無端鎖帯水車を水面近くに浮上させると、最大流速が容易に獲得出来て、作業も簡単となる。
３，翼車の回転軸や、防水カプセル内の発電機や支持柱が当該流水路中に存在して、これ等の流体抵抗が増大し、構造が複雑となる。抗力型や圧力型の無端鎖帯水車では、流水路中には何の障害物も存在せず、簡単構造で、流水抵抗は小さくなり、高効率となる。
４，揚力型は最大速度とさせて利用する方式なので最大効率が６０％以下となり良くない。抗力型は陸上発電機の様に９０％以上も可能で、更に圧力型とさせて、後流の抵抗負圧や、高速側面流を利用すれば、外界流速が持つ速度エネルギーよりも、大きなエネルギーに増大可能となる。
５，翼の回転軸は流れと平行なので、隣接する２軸と小形発電機は一つに統合出来ないので、大容量発電をしても林立するだけで、コストは下がらない。抗力型では回転軸は流れに直交するので、並列に配置させて、一本の共通軸で出力させれば、大容量発電機が使用出来てコストは下がる。
６、翼車の回転軸には抵抗力が集中し、質量の大きな水流では、翼の設計や製作が難しくなって高価となる。抗力型の受圧板は充分耐力が有り、設計製作も容易となる。
７，更に、風車に就いて述べると、回転面は一枚の円形となり、高速回転をさせると、擾乱が生じて翼効果が発揮されないので、非特許文献２のように翼幅と翼枚数を少なくさせているが、翼間空隙を素通りする流量が多くなって、小トルクの動力を発生させる特性は、大トルクの必要な発電機用としては不向きである。圧力型の無端鎖帯水車では、仕事量に依る変換方式となるので、発電機が要求する初期起動トルクの供給に適している。
等が挙げられる。
本発明は流水を利用する水中水車であり、海洋の潮流、海流、波力等の未利用で無尽蔵の流水エネルギーを利用して大容量発電をさせたり、或いは陸上の河川流を利用してダム公害を無くした、水中生物と環境に優しい発電をするものである。【０００３】
【特許文献１】日本国特許第４９１７６９０号
【非特許文献１】波力発電（原理から応用まで）  海流・潮流発電システム  Ｐ７  パワー社
【非特許文献２】図解風力発電のすべて  風車の基礎知識  Ｐ４８  株式会社工業調査会
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  本発明は、底無しカップ式の水中水車であって、同時に、この発明は新しい方式の抗力型水車を提供するものである。従って、従来知られていた抗力型水車の難点を解決し、更には必要な周辺技術の発明も行って、実現可能とさせたものである。従って抗力型水車の完成は、従来の揚力型翼車が有する難点の大半も、抗力型水車の有する利点から、自動的に解決されているものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】底無しカップと枢軸着
本発明に係る水力変換装置は、流水中で回転する水車の水受けカップを、底板とその他の底無しカップ部分とに分割させており、当該底無しカップは凹湾曲させた受水板及び略直角三角形状の両側板で成るもので、該底板に該底無しカップを枢軸で回転自在に結合させると、該底無しカップが底板に起立状態になると元の水受けカップと同様形に成って流水は遮られ、底板に倒伏状態になると底無しカップの底面積が大きく開口して、受水板は底板と並行し、流水は内部及び外部を通過するので、両状態間で流水抵抗差が生じることになる。
従って、この機構の多数個を連続部材に配設させて、一軸回転の水車では外輪に固定させ、或いは無端鎖帯水車では前後の回転車輪に張設させるもので、何れの水車でも全没水していれば、流水と同方向に移動する併進回路では起立状態となり、流水と逆方向に移動する逆進回路では倒伏状態が維持されるので、両者の流水抵抗差で以って、一軸水車は回転を、無端鎖帯水車は牽引されて周回するものである。底無しカップの倒伏状態から起立状態への転回は遠心力で行い、水中では遮水板を設けて停滞水域内で行なうことで連続回転又は周回する抗力型の水中水車と成した水力変換装置である。【０００６】  底無しカップが底板に起立状態では、底板と底面積との間を密着させており、受水板の湾曲度を変えることで、底無しカップは適度の押圧力を加えて、漏洩を無くすようにさせている。また、これらの底板は連続部材の中に内有包含され、或いは一体となって多数個が配置されるので、事実上は連続部材と枢軸に依る回転機構となる場合もある。
無端鎖帯水車では従来から各種形状のカップが沢山提案されて来たが、起立状態から倒伏状態へは１直角分の転回であるが、倒伏状態から起立状態へは３直角分の転回が必要となり、これを克服する為に、本発明では枢軸で自在回転する底無しカップを使うことで、底無しカップの重心は枢軸から遠く離れているので遠心力を利用して行い、流水中では遮水板で停滞水域とさせた中で、該カップを遠心力で外方に拡げて半起立状態とさせて、次の流入射水を該カップの内側に当てて、起立状態とさせて、解決させたものである。
底無しカップの受水板は、逆進路では流水と略平行して走行するので、直立する併進路に比べて、断面積と抵抗係数の両方とも小さくなって抗力は非常に小さくなる。これは以下の式でも表わされる。【０００７】  抗力型水車に於いては、流水が受水板に当たって力を発揮することから、流水中に置かれた底無しカップの抗力は、Ｄ＝発生する抗力、ＣＤ＝抗力係数、Ｓ＝投影面積、Ｋ＝動圧（Ｐａ）、Ｋ＝１／２＊ρ＊Ｕ２、Ｕ＝外界の流速、ρ＝流体の密度とすると、起立状態の抗力はＤ１＝ＣＤ１＊Ｓ１＊Ｋ１で表され、同様に倒伏状態の抗力はＤ２＝ＣＤ２＊Ｓ２＊Ｋ２で表される。両式を比べると、Ｓ１＞Ｓ２であり、且つＣＤ１＞ＣＤ２であるので、Ｄ１＞＞Ｄ２となり、抗力差が大きいので回転する。
次に、各々の係数の比を見ると、投影面積の比ＲＳ＝Ｓ１／Ｓ２は、受水板６ａの最大面積と板厚の比で何十倍にもなり、抗力係数の比ＲＣＤ＝ＣＤ１／ＣＤ２は、半球状カップではＣＤ１＝１，３３で、ＣＤ２＝０，３３なので、比ＲＣＤ＝ＣＤ１／ＣＤ２＝４となるが、底無しカップは湾曲した板なのでそれ以上となる。依って、ＲＳとＲＣｎは共に大きくなり、Ｄ１／Ｄ２＝（ＲＣＤ＊ＲＳ）＊Ｋの抗力比は甚だ大きくなり、性能の良い翼の揚抗比も遥かに超えるようになる。
従って、当該水受けカップは翼車に較べて効率が良くなり、且つ、広い流速範囲に適合する等の効果が有って、実用的となる。
一軸水車並びに無端鎖帯水車は何れも回転軸が流水に直交して設置される抵抗型水車に分類され、たて型でもよこ型でも可動し、出力手段は回転軸か、或いは車輪の外径にスプロケットを設けて、チェーンを噛み合わせる方式が一般である。また、揚力型の翼は形状が複雑で高価であるのに対して、抗力型のカップは設計が容易で製作は安価となる。【０００８】剛質路面と中央躯体
本発明は前記無端鎖帯水車に於いて、函状とさせた中央躯体の前後に一対の回転車軸を、互いに平行する両側面に直交して貫通させ、各貫通車軸の両端部にはガンギ車を装着固定させて回転車輪と成し、該中央躯体には両側面と直交する路面を全周に亘って形成させて、前記連続部材が張設される周回路に剛質な路面を付与することで、当該連続部材上に枢軸着された底無しカップの強い押圧力を支持させると共に、該連続部材の幅方向に設けた多数の突出軸と、該ガンギ車に設けたスプロケットとを噛み合わせることで、流水エネルギーをガンギ車軸（以下、駆動軸と称す）の回転力に変換させるものである。【０００９】  本発明は、前記の連続部材に剛質の周回路面を付与することで、該連続部材上に枢軸着された前記底無しカップの強い押圧力は支持される。
また、函状とさせた中央躯体の前後に一対の回転車軸を、平行する両側面に直角に貫通させて両端部にガンギ車を装着固定させることで、左右のガンギ車は同じ回転角度で回転する。また、周回路面とも直交するので、連続部材の幅方向に設けた多数の突出軸と、ガンギ車に設けたスプロケットが直角に噛み合って、当該ガンギ車軸を回転させるので、力の伝達方式は確実で簡単となり、事故発生は少なくなる。
中央躯体の全周を上下方向に連続ベルトが周回すると、該躯体は宙ブラ状態となるので、該躯体の内部に複数の回転車軸を貫通させて、架台又は縦隔壁に設けた軸受で固定支持させるものであり、当該軸受に掛かる荷重を軽減させる為に、中央躯体の函体表層部は密閉させ、或いは函体内部に密閉区画体を形成させて、内部空隙で浮力を生じさせる。
即ち、当該中央躯体を函体とさせており、後述の水密軽量コンクリートで製作することで内部空隙の浮力と諸重量とを釣合わせた水中重量ゼロを可能とさせる。
また、ガンギ車は凹湾曲した片刃のスプロケットなので、軸突起との噛み合せは簡単な構造となり、漂流するゴミや海藻等は絡み付かず、且つ外れ易くなっている。
また、無端鎖帯水車にすると、連続部材は併進路と逆進路に分離できるとともに、ベルトの長さで流水路の長さを容易に調整できる。【００１０】小型先導車
中央躯体を上流側のガンギ車より前方上側に延出させて、下面を逆傾斜面とさせ、当該前方に延出させた処に第３のガンギ車軸を貫通させて、小径の先導車を設けて、連続部材を張架させると、底無しカップの角速度は大きくなって遠心力は増強される。又は遮水板を本体と一体化させて、その内側を小内径の円筒形にして、その内側の底無しカップの背面を該円筒面で押圧しながら回転させて、枢軸周りの角加速度を矯めておき、それを円筒出口のガイドローラーで一気に解放させて、瞬発力を発揮させても良い。或いは弱流速域では、先導車とテンショナーを近接させた二段組先導車とさせて、該先導車周りに連続部材を巻込ませても良く、又は該逆傾斜面で枢軸に支えられた底無しカップを自然落下させても良い。このようにして遠心力効果の小さい弱流速でも、底無しカップの転回が完遂され、且つ何れの転回方法でも完全自起動を可能とさせるものである。
また、小型先導車によって、遮水板も小型化されるので、両者を一体化させてケーシングを形成させると、該遮水板の設置工事が不要となる。【００１１】共通軸と長尺装置
本発明は、前記無端鎖帯水車の複数基を並列配置させて、各基の出力軸を１本の共通軸とさせたものを固定させて長尺装置とし、該長尺装置の両端には別個に中継プラットホームを設けて、該プラットホームの外部に備える支持柱で該長尺装置を中間固定させ、外部下方に備える係留具で、該長尺装置を水中に浮揚固定させることで、前記各基で得られた水動力を集合させて、該共通軸に出力させるものである。【００１２】  即ち、連続部材の回転軸が流向に直交する抵抗型水車なので、Ｕは外界流速（ｍ／ｓ）、ρは密度（ｋｇ／ｍ３）、Ｑは体積流量（ｍ３／ｓ）、Ｐは運動エネルギー（Ｊ／ｓ＝Ｗ）とすると、理論発電量は、Ｐ＝ρＱＵ２／２（Ｗ）となり、流入水量Ｑに比例する。
従って、無端鎖帯水車の多数基を並列配置させて、各基の出力軸を１本の共通軸とさせたものを固定させた長尺装置とさせることで、夫々の装置で得たトルクを一本の共通軸に集合させるので、大角運動量が発生して、大容量発電が行なえるものとなる。【００１３】  元来流水エネルギーは陸上の落差式発電に較べて、エネルギー密度が小さいので、出来るだけ大流速のところを選んで設置させると共に、浮揚させることで海面表層部の高エネルキー密度の流水が得られて有利となる。
従って、前記中継プラットホームの外部下方の前後に、係留環を固着させて、其処に係留具を装着させて、海底のアンカーから係留索を緊張止着させて、該浮力体を水中に浮揚固定をさせることで、流動水のエネルギーは利用可能となる。
また、中継プラットホームを設けて、中間支持と係留を行い、流体抗力を分担させることで、各装置には一定外力の他は除かれるので、均一な規格製品の配列でもよくなり、大量生産を可能とさせる。
一方、揚力型では隣接の水車同士は連結出来ないので、大容量発電は単独基の大型化に依るしか無いが、大面積で均一な流速は得難いので、経済コストは下げられない。【００１４】速度変換ギア類
本発明は、複数基の無端鎖帯水車の複数個の駆動軸を、一本の実用長の共用駆動軸とさせた短尺装置を形成し、隣接する短尺装置の縦隔壁同士に間隙を形成させてギヤ室とし、前記共用駆動軸から共通軸へのトルク伝達路の途中に速度変換歯車と一方向クラッチを設けて該ギヤ室にセットしてもよい。【００１５】  抗力型装置ではカップの走行速度は流速を超えられないが、トルクは大きくできるものである。従って、連続ベルトの適正な周回速度の範囲内で、出来るだけ遅くさせて、駆動歯車に大きなトルクを与え、速度変換歯車を使って共通軸の回転を増速させるものである。
但し水の粘性抵抗が大きくなる時は、代替として空気中で使用する増速機を利用しても良い
また、長尺装置の長い区間内では、流向・流速や位相が異なり、夫々の水車出力も異なるので、各水車には速度変換歯車を設けて個別に増速をさせることで、全装置で生じるトルクを有効に利用するものである。
また、半島の地先では波浪の収斂が、海峡の横断では流速の強弱が定常的に出現するので、そのような場所では夫々のギア比を予め最適値に変更させておいても良い。同様に、共通軸の回転速度に比べて流速の小さな処が生じても、共通軸からの逆駆動力が生じないように、各水車には一方同クラッチを設けて空転可能とさせている。
ところで、連続ベルト及びカップは製作上から一定幅に限定されるので、複数基の水車の駆動軸を一本の共用駆動軸とさせて、実用長の短尺装置を形成させて、一本の共用駆動軸に対して一組のギア組を対応させることで、ギア数を減らすものである。
各短尺装置を配列させて、相隣る縦隔壁の間をギア室とさせて、速度変換歯車と一方向クラッチをセットにして収納させた後、両側を連結させて長尺装置と成しているので、実用長の間隔で一組のギアが設けられる。
またギア室は、ギア類を漂流物から保護をさせ、ギア交換を容易とさせる。【００１６】往復流の利用
本発明は、全没水させた無端鎖帯水車に於いて、連続部材が移動する周回路を、上側と下側の２つの回路に分割させて、夫々の回路の両端部には流入口部と流出口部とを、互い違いの方向に配置させており、当該流出口部に設ける可動式又は固定式の遮水装置は、外部からの流入水（往流）を遮断して阻止させるか、又は管内流（復流）を開口して放出させる働きを行なわせ、且つ流動水の往流と復流とに応じて、その働きを自動的に切換える機能を有させており、他の構成部材や構造は、中央の共通軸又は駆動軸を中心として、２回軸の回転対称に配置させることで、往復流を利用させたものである。【００１７】  即ら、往復流動を有効利用させる為には、中央躯体を挟んだ両側に、互いに逆方向となる往流と復流の流路を形成させて、常に同方向の流れとさせることで、中央躯体上の連続ベルトの周回方向は常に一方向となり、従って中央躯体に設けた駆動軸又は共通軸を常に一方向の回転とさせることで達成させている。
従って、前記の流出口部に設ける可動式又は固定式の遮水装置の働きは、外界からの流動水（往流）に対しては、自身の回路を遮断させて流入を阻止して逆進路とさせ、他方の一つの流入口に誘導して、併進路の一方向流を作っている。また逆方向の流れに対しても、自身の回路を開口して管内流（復流）を放出させる併進路としており、何れの流れも駆動軸の回転方同と一致させることで、往復流を有効に利用させている。
そこで、２回軸の回転対称に部材や構造を配置させて、中央の共通軸又は駆動軸は常に同一方向に回転する装置と成したものである。
従って、遮水装置の自動切替えで開く時には、その管内に流動水が生じて、流入口から水流を流入させる併進路として働き、閉じた時には、外界流を他方の流入口に誘導させ、管内流は止めて、底無しカップの転回をさせる逆進路として働くもので、種類は可動式と固定式が挙げられる。【００１８】  また流入口部に於いて、下向きの回転をする側では逆傾斜面で自然落下をさせ、上向き回転をする側では緩傾斜面とさせて、既述の二段組先導車を併用させて行い、底無しカップを傾斜面上で安定させる必要の時には、両側板６ｂを鋭角三角形状とさせても良い。
回路は開水路で作動するが、併進路に圧力導水渠を形成させて効率向上をさせても良く、或いは上下に天盤や下床盤を形成させて漂流物や着座からカップを守っても良い。
自動開閉制御の遮水装置とは長周期の潮流では水との比重差と流速で制御する可動式とするが、周期の短い波浪流では鎧戸構造（以下スリットと称す）の固定アームを使用するもので、不動なので故障発生を激減させる。
また固定式では、厚味のある湾曲させた腕木（以下アームと称す）に一様方向の溝を刻んだもので、アームの形状やスリットの溝の傾斜角度は、外界流水の流入を反射させて、他方の流入口へ誘導させている。反対に、流入口部からの流れに対しては、同一スリットの傾斜角度と充分な陥凹部を使って、外部に流出させている。
揚力型翼車では一方向の流れしか利用出来ないが、全没水型水車では往復流を利用するので効率は倍加する。【００１９】水密軽量コンクリート
本発明の水中水車又は無端鎖帯水車は、表面殻壁が密閉された中空体（以下、密閉型中空体と称す）を、水密性とさせるセメント結合材中に配合させた、水密軽量コンクリート材料を固結させた複合体か、又は当該水密軽量コンクリート材料に、密閉型中空体の大小粒径を適正な粒度分布に配合させて成る水密超軽量コンクリート材料を固結させた複合体か、或いは鉄筋組立構造と前記材料とで、外力に対抗させた密閉区画体を造形させて、一体固結させた構造体と成して、自力浮上をさせる水密軽量コンクリートの複合体乃至鉄筋構造体を造成させるものである。【００２０】  コンクリートとは各種材料の混合体なので、セメント結合材に配合する材料とその比率に依って、出来上がる性能と比重と強度も調整されるものである。
本発明の水密軽量コンクリートとは、水密性とさせるセメント結合材を使用して、配合する中空体は表面の殻膜が密閉型で見掛比重の小さなものを使用することで、水中で浮揚して吸水せず、水密性とすることで中性化や劣化を無くし、耐久性の高い水密軽量コンクリートとさせるものである。
コンクリートに混入させる中空体としては、微小中空体や中空多胞体、硬質中空体或いは低発泡率の発泡樹脂体等々があり、これ等の中から表面殻壁が密閉された種類を選択したり、或いは選別や加工を行って、セメント結合材中で吸水しない浮力材として機能させるもので、使用深度に適合した耐圧強度を有する中空体を選別して使用しても良い。
また、該密閉型中空体の大小粒径を配合させて、その粒度分布を適正に調整して充填率を上げた超軽量水密コンクリートとすれば、水中で吸水せず比重も耐久性も変化しない、水に浮くコンクリートが製作可能となる。
また、水密性とさせるセメント結合材としては、各種防水剤やゴムラテックスや樹脂エマルジョン入りのポリマーセメント等が含まれるが、これ等は出来るだけ丁寧に作ることが肝要となる。
係る水密軽量コンクリート材料を使用して、目的の形状にさせた型枠中に打設して造成すれば、水中で浮揚し吸水も劣化もしない複合体が得られる。従って、これ等を組立てれば、自力て浮揚する装置と成り、形状や設計の自由度は大きくなり、複雑な装置でも製作出来て、小型化も可能となる。
また大きな浮力が必要な所では、外力に対抗させた鉄筋組立構造と前記軽量又は超軽量水密コンクリート材料を一体固結させた構造体で、密閉区画体を造成して、水中浮力を発生させる水密軽量鉄筋コンクリート構造物とすることで、達成させるものである。
また、水密コンクリートは水中で強アルカリ性の放出公害は発生せず、劣化が無いので長寿命と成り、また装置自体が自力浮揚するので、外部浮力体や錘を使った懸吊は不要となり、その結合部材が摩滅して起こる流失事故も激減される。
また、水密性としたことで、従来の構造物の無駄な壁厚を削ぎ落とし、軽量としたことで浮力発生の為の無用な空間を取除いて小排水量化をさせる。
この様にして、自力浮揚の水密軽量コンクリート構造物は、必要な部分には充分大きな強度や浮力を持たせ、且つ小型化もさせて、自由な設計を可能とさせて流体抵抗を小さくさせ、大量生産による安価な製品や、浮上曳航の利便性等に依って、材料、加工、施工、維持、償却等の総てのコストが低減される最適な材料となる。
特に、従来の水力変換装置や海洋プラットホームに於いて巨額資金が必要とされていたものが、小型化をさせ、工事費を激減させることで、廉価な電力を供給可能とさせたものである。【００２１】  従来では、浮き桟橋等の大型構造物では普通コンクリートで函体を造り、内部空間に発泡スチロール等の成形品を充填させて自力で浮上させているが、浸透水によるコンクリート劣化に対しては、壁厚を増厚させて規定の耐用年数を維持させていた。
また普通コンクリートは重過ぎる（比重＝２．３）ために小型構造物の浮揚は出来なかった。また軽量コンクリート（比重＝１．３〜１．９）では、軽量骨材が吸水性であるため、水中使用には耐えられなかった。【００２２】波動流と重量復元力
本発明は、無端鎖帯水車の装置に於いて、中央躯体の真中に一つの駆動輪を設けて、上側及び下側を周回する連続ベルトの突起軸と同時に噛み合わせており、最上方に設けた天盤または屋根型浮体による大きな浮力で、該装置を自力浮上させると共に、最下方に設ける下床盤を水密の普通乃至重量コンクリートで造成させて、該装置の浮心と重心の距離である復元梃を大きく形成させており、両側の縦隔壁で各部材の相互間隔を維持して固定させることで、該装置の重量復元力（自己の姿勢制御力）を大きくさせて、流水エネルギーを捉えるように成したものである。【００２３】  波浪による揺れを抑制する従来の方法としては、船長を長くさせてピッチングを止めるしか無かった。従って、近年の波力利用が注目されている中で、波力を波動流（水粒子の回転運動）の利用とする方法では、先ず装置自体の揺動を止める必要が生ずるが、その方法が未知であるためか、未だに提案も無いようである。
本発明は短縮させた装置を使いながら、尚且つ揺動や傾斜を抑制させて、波浪並びに流動の運動エネルギーを捉えて利用する装置の提案である。【００２４】  復元力の一般式として、Ｓ＝Ｗ＊ＧＺ＝Ｗ＊ＧＭ＊ｓｉｎθがある。
ここで、Ｇ＝重心、Ｂ＝浮心、であり、Ｗ＝重力（排水量）とγＶ＝浮力、との間に、Ｗ＝γＶで、反対方向の偶力が復元力＝Ｓを発生させ、ＧＺ＝復元梃（Ｂの浮力作用線へＧからの垂線）がその強さを与える。Ｍ＝メタセンタ高（ＧからＭへの距離で、上向きをプラスとする）は、ＧＭ値として安定関係を判別する。この式はθ＝船の傾斜角、が小さな初期復元力で使われているが、大角度の復元力では、
Ｓ＝Ｗ＊ＧＺ＝Ｗ＊（ＢＲ−ＢＱ）＝Ｗ＊（ＢＲ−ＢＧ＊ｓｉｎθ）が使われる。
上式に於いて、ＧＺ＝復元梃、Ｂ＝傾斜角０のときの浮心、Ｂθ＝傾斜後の浮心、Ｍθ＝傾斜後のメタセンタ、ＢＲ＝ＢθＭθの浮力作用線へＢからの水平線、ＢＧ＝ＢからＧへの距離であり、上向きをプラスとしている。
上式で、第二項のＷ＊ＢＱ、は重量復元力と呼ばれ、重心の高さ又は重量分布に関係している。従来の船舶では、Ｓ＝復元力、と周期の調整は、ＧＭ値の調整で行っており、第一項のＷ＊ＢＲ、である形状復元力が大きな役割を占めていた。従って、船長を長くさせるしか浮かば無かったものと思われる。【００２５】  本発明は、先ず最上方に大きな浮力を設けて重量より大きくさせた自力浮上の装置とさせる。次に、自己の復元力すなわち姿勢制御力として、重量復元力を働かせるものである。
上記の式に於いて重量復元力は、Ｗ＊ＢＱ＝Ｗ＊（―ＢＧ）＊ｓｉｎθで与えられる。
従って、装置の限定された高さの範囲内で、重量復元力を大きくさせる為には、浮心と重心の距離である復元梃（ＢＧ）を大きくさせるものである。
この為，浮力並びに重力は最上方並びに最下方に設けるものであり、浮体は出来るだけ軽量とさせ、下床盤は重質材料である水密普通コンクリートで造成させるが、更に重心を低下させる場合には、水密重量コンクリートを使うものである。
即ち、最上方の大きな浮力と最下方の重量物との間で、復元梃を大きく形成させて、重量復元力を大とさせて、装置自体の安定力を強めるので、波浪による搖動を無くし、波動流のエネルギーを利用可能とさせている。
また、中央躯体は既述の如く、見掛けの比重が略１．０の中性浮力と成しているので、復元梃への直接的な影響は与えない。
波長の短い波浪に対しては、装置の中央に一つの駆動輪を設けることで、連続ベルトの周回路を短縮させている。
この場合に、駆動輪のスプロケットは、上下の連続ベルトと同時に噛み合わせることで、タルミを生じさせずに確実に伝達させており、ガンギ車に過剰回転が生じても、底無しカップは逆流での使用が可能なので問題は生じない。また同時に、太くて重くなる共通軸を下床盤の位置まで低下させると、重量復元力を大きくさせると共に、小排水量化にも著効が与えられる。
なお、理論式から明らかなように、この装置は、短周期の波浪に対して揺動を減じるのは勿論であるが、一方向流に対しても傾斜角度を小さくさせて有効に作用する。【００２６】半潜水式プラットホーム
本発明の中継プラットホームとは、横長の耐圧潜水殻と、水面上に突出する細長いコラムとを一体結合させた半潜水殻構造体であり、該耐圧潜水殻の外方下部には係留環を固定させていて、耐圧潜水殻の内部は半潜水状態の作業室と成すもので、殻内下部には重量バラストを設置させ、可搬バラスト等の重量物を搭載させて重量復元力の増大をさせると共に、形状復元力の極小をさせて成る半潜水式プラットホームである。【００２７】  外部浮力体とは通常は作業台船を使って、甲板上に支持柱を組み立てて行うが、大きな流れや波力を受けて揺動するために定点固定は困難となる。更に台船上に重い発電機等を搭載させるには、形状復元力を大とさせる必要があり、大きな水線面積で大排水量となるが、大型になると荒天時の波力が更に大きくなるという悪循環が生じる。【００２８】  本発明は、重量復元力を大きくさせると共に、復元力の過大化を避ける為に、一方の形状復元力を小さくさせて、固有振動周期の調整を行うものである。従って、重量復元力の復元梃ＧＺを大きくさせる為に重量配分を行い、形状復元力のＢＲを最小とさせる為に、水線面積の小さい細長いコラムとさせることで解決させたものである。
即ち、前記の大角度復元力の式
Ｓ＝Ｗ＊ＧＺ＝Ｗ＊（ＢＲ−ＢＱ）＝Ｗ＊（ｖ＊ｈｈ’／Ｖ−ＢＱ）に於いて、
第一項のＷ＊ＢＲ、は形状復元力と呼ばれ、船型だけに関する項である。
そこで、ＢＲ＝浮心の水平移動距離は、ＢＲ＝（ｖ＊ｈｈ’）＊／Ｖであるが、これは、傾斜した水線面の浮面心を通る縦軸に対する二次モーメントに等しいので、Ｉθ／Ｖとなる。従って、Ｗ＊ＢＲ、の形状復元力は、Ｗ＊Ｉθ／Ｖとなる。
即ち、形状復元力のＢＲを小さくさせることは、水線二次モーメントＩθ／Ｖを最小にさせることであり、形状としては水線面積を最小とさせることである。従って、重量配分を行って重心を出来るだけ下げ、同時に細長いコラムを水面に立脚させたものである。【００２９】  半潜水式のプラットホームは作業台船とは逆に、形状復元力を極小とさせる細長いコラムを立脚させるもので、水線面積が小さいので透波性が良くなり、波力が小さくなり、波浪に依る揺動を受け難くさせる。
重い発電機等は下部に設置すれば、重量復元梃が大きくなり、逆に安定力として作用させて、小排水量化をさせるので、流体抵抗力は小さく出来る。
また水線面積が小さいことは、該プラットホームの浮上や沈降をさせたり、或いは強制浮力や余剰浮力を調整する可搬バラストの積載と卸下の量が減少されて、効率的に行うものである。
細長いコラムは、耐圧潜水殻を適正深度まで下げて風波を凌ぐ時でも、常時緊急脱出路が確保されていて安全であり、コラムの海面上に突出する部分を使って、航行船舶への警戒器具を装着させても良い。
このようにすれば、中継プラットホーム並びに水力変換装置の大部分が水中に没して、景観に害を及ぼすことは無く、また必要ならば、小型船舶は喫水が浅いので、長尺装置の上部を通過させても良い。【００３０】遮水板ベルトと水潤滑走行
本発明の連続部材は、相隣り合う不透水性底板の前端と後端を連結軸で連結させて、上側には底無しカップ乃至受圧部材（後述する）を枢軸着させた板ベルト（連続ベルトとも称す）とさせ、中央躯体上の路面を周回させる無端鎖帯水車に於いて、該板ベルトの連結軸部の下方を不透水性の膜材又は弾性部材（図示せず）で覆って、下から上への遮水をさせる遮水板ベルトに成すと共に、各連結軸の両端部には同径曲率とさせた切欠け円弧と円形部分を有するコースターを嵌合して、前後を連接させて、該路面の両端の側面部とで摺動して遮水をさせることで、該遮水板ベルトが水中で移動すると、該遮水板ベルト下面と路面との間で水潤滑の走行がされ、路面との摩擦は極小にさせられる。【００３１】  該連続部材の上下間を遮水させるには、帯状底板を不透水姓の板ベルトとさせても、帯状底板の前端と後端の突き合わせ結合である連結軸部に漏水が生じ易いので、下側の路面との間が高圧となることから、下から上への遮水を不透水性材料で覆って達成させるものである。
なお同様にして、当該連結軸部の上方にも不透水性の膜材で覆うと、上から下への遮水も行なわれて、当該板ベルトは遮水並びに遮圧が完遂された遮圧板ベルトとなり、後述の圧力板に使用される。
各連結軸の両端部に、前記の円形コースターを嵌合させて、前後を連接させると適度な幅を持った帯が形成されて、屈曲しながら遮水がされるので、路面の側面全周に亘って、帯状となったコースターを周回させる。従って、遮水板ベルト下面と路面とコースターで挟まれた水塊は密閉されて、逃げ場が無くなるので、当該遮水板ベルトが水中で路面上を移動すると、水潤滑走行が行われて、路面との摩擦は極小にさせられる。【００３２】速度エネルギーを圧力に変換
本発明は、流水圧を受ける受圧部材の多数個を連続部材に枢軸着させて、流水中で回転させ、併進路では起立状態に逆進路では倒伏状態にさせて、両者の流水抵抗差で、当該連続部材を牽引させる機構であって、当該併進路には閉管路を設けて、その内部断面を遮蔽させながら、当該受圧部材が走行する無端鎖帯水車とさせたものであり、圧力導水渠を使用する場合は、連続部材は遮圧板ベルトとさせ、受圧部材は受圧板とそれを支持する支持梁とさせ、外部突出軸の走行溝は切欠け円弧を有する円形コースターを連接させて塞ぐことで、流水の速度エネルギーを圧力に変換させることを持徴とする圧力型の水力変換装置。【００３３】  密閉囲繞させた圧力導水渠の内部断面と、断面形状を同じくさせた受圧部材が流水を遮蔽しながら走行するので、底無しカップの両側板が不要となって、湾曲度を小さくさせた一枚の受圧板となるので、簡易な構造となる。
連続部材は不透水性の帯状底板を使用して、連結軸部では上下からの遮水をさせて遮圧板ベルトとさせると共に、各連結軸の両端部に同径の切欠け円弧を有する円形コースターを嵌めて、外部に突出する軸部で作られる走行溝を塞ぐことで、併進路内の各受圧部材で仕切られた水塊には圧力が保持されるので、圧力式の変換が可能となる。
底無しカップの両側板を失くす替りに、連続部材の上方に枢軸着させた支持梁で受圧板を支えることで、連結軸部の突出部を超えるこをが出来て、間隔を拡げた大きな受圧板が可能となり、効率が上がりコストは下がる。【００３４】  抗力型水車に於いて、開管路式とさせたカップでは、高速流水を受け止めると乱流入を起こして、カップに当って反射をしたり、周縁から横溢したり、渦流を作って、流水エネルギーを充分に吸収出来なかったが、閉管路式のカップでは流入口の前方に圧力溜りを作ることで、流入水は流速が穏やかになって、反射や横溢や乱流入は生じ難くなり、一方トルク発生では充分な力が発揮される様になるので、外界流の運動エネルギーに代わって圧力エネルギーが働くためと考慮されて、以下にその解析を試みたものである。
水流に沿った両端開口の閉じた管路（圧力管又は圧力導水渠）を使って、当該閉管路の内部断面を遮蔽しながら移動する複数の挿入栓（円盤又は受圧板）を有し、各挿入栓は等間隔に連結させた無端鎖帯を形成させると、流動エネルギーは該無端鎖帯が周回する牽引力と移動距離に変換されて、下記式に示す仕事率が生じる、圧力型の変換装置である。
提案式は；Ｗ／δｔ＝（Ｋ―Ｐ）＊Ａ＊Ｖ＝（Ｋ―Ｐ）＊Ｑ＝Ｆｔ＊Ｖである。
式に於いて、Ｕ＝外界の流速（ｍ／ｓ）、Ｋ＝流速Ｕの流入動圧（Ｐａ）Ｋ＝１／２＊ρ＊Ｕ２、ρ＝流体の密度（ｋｇ／ｍ３）ρ＝１０００、Ｐ＝流出動圧（Ｐａ）Ｐ＝１／２＊ρ＊Ｖ２、Ａ＝圧力管内の断面積で、挿入栓（円盤又は受圧板）の断面積と等しい（ｍ２）、Ｖ＝管内流速又は栓の移動速度（ｍ／ｓ）、Ｑ＝管内流量（ｍ３／ｓ）Ｑ＝Ａ＊Ｖ，Ｆｔ＝抵抗力（管内流とは反対方向の引張力）（Ｎ）、とすると、Ｌ＝移動距離（ｍ）は、Ｌ＝Ｖ＊δｔなので、Ｗ＝仕事（Ｊ）は、Ｗ＝Ｆｔ＊Ｌであり、Ｗ／δｔ＝仕事率（Ｊ／ｓ）は、Ｗ／δｔ＝Ｆｔ＊Ｖ、となる。
即ち、圧力管内の流水を挿入栓で遮断することで、管内にはＫの動圧が生じて、栓にはＦｋ＝Ｋ＊Ａ、Ｆｋ＝動圧力（Ｎ）が働くが、挿入栓には無端鎖帯を通じて抵抗力Ｆｔの力が働くので、Ｆｋ―Ｆｔ＝Ｆｐの定常状態となり、Ｆｐ＝流出力（Ｎ）が流出口で働いており、Ｆｐ／Ａ＝Ｐの流出動圧で、Ｖ＝（２＊Ｐ／ρ）１／２の流出速度Ｖとなっている。
管内流速Ｖが生じると、挿入栓は同速で移動して、抵抗力ＦｔはＶの速度で移動するので、定義からＦｔ＊Ｖの仕事率がされる。
また、無端鎖帯に負荷を掛けて、抵抗力Ｆｔを変化させると、Ｆｋは淀み圧で一定外力なので、流出力Ｆｐで自律的にＶが調整されて、仕事率に従って移動距離Ｌが変化する。
この様に圧力型の水力変換では、入口と出口の動圧差（Ｋ―Ｐ）に管内流量Ｑを掛けたものが圧力エネルギーに依る仕事率（Ｗ／δｔ）となり、これは運動エネルギーの全量と等しくて、無論エネルギーの保存則とも合致している。【００３５】  従って揚力型水車では運動エネルギーの利用による変換なので、最大効率は５９，３％以下のベッツの限界値に従うが、圧力型変換では、提案式からベルトの周回速度Ｖ（ｍ／ｓ）が小さい程、仕事率は向上するので、ベッツの限界値を打ち破る最大効率が可能となる。
また、発電機は起動時に大きな力を必要とし、動き出して順次回転が上がるにつれて、必要トルクも小さくなっていくが、これは圧力型の仕事量に依る変換方法に適合しているが、一方の大型風力発電では、起動時のトルクが小さくて、モーターで回転力の補助を与えている。【００３６】バイパス化防止で負圧利用
本発明は、前記の圧力型とさせる無端鎖帯水車に於いて、逆進路に於いても当該圧力導水渠の側面から出口までの全域を密閉導水渠で囲繞させており、外界流動水に依って当該水車の後背域に生じる負圧を、前記圧力導水渠の流出口内域に印加させて、当該密閉導水渠内に生じるバイパス化流水を遮断させる手段を有させることで、当該圧力導水渠には流入口における動圧と流出口内域の該負圧を加えた圧力差とさせて、水動力を増大させるものである。
ここで、前記のバイパス化流水を遮断させる手段とは、密閉導水渠の内部で、高位置にエア溜まりを形成させて内在水を分断させるか、或いは密閉導水渠の入口に於いて、流入水を増速させて高速射出流と為して、バイパス化流水の侵入路を塞ぐものである。【００３７】  前記の圧力管の利用では、通常は管内の方が周囲流水よりも圧力は高いので、逆進路の密閉導水渠は不要とするが、流出口周辺を負圧にすると、該圧力管の側面で開口する逆進路を通じて周辺水が流入するので、負圧の利用は不可であった。
また、流動水中に置かれた抵抗物体（圧力型の無短鎖帯水車の装置）の背後には、粘性圧力抵抗（造渦抵抗）に依り、境界層が剥離して負圧領域が生じて、圧力管の流出口内域も負圧と為るが、この負圧は動圧とは別の原因で作られた外圧エネルギーなので、逆進路を密閉導水渠で覆って、該導水渠内部に生じるバイパス化流水を遮断することで、該圧力管の流入口に於ける動圧と、当該流出口内域の該負圧を加えた圧力差とさせてエネルギー増大をさせるものである。
前記の密閉導水渠内で発生するバイパス化流水を遮断させる手段としては、密閉導水渠の高位置でエア溜りを形成させて、内在水を分断させる。即ち、流入口部では圧力が高くて高水位となり、流出口部では低圧で低水位となり、両水面間では落差が生じるが、両水面は路面等で仕切られていて、その高さを越えられなくすると、バイパス化流水は生じず、両者の圧力差は保持される。【００３８】  或いは密閉導水渠の入口に於いて、開度調節可能な流入扉を設けて、流入水を増速させて高速射出流と為して、バイパス化流水の侵入路を塞ぐものである。
即ち、密閉導水渠の入口に於いて、遮水板ベルトに枢軸着された受圧部材（又は底無しカップ）の先端がガイドローラーから飛び出て、当該ベルト上に起立して底辺又は底面が密閉されるまでの区間が、バイパス化流水の当該導水渠内への進入路となる。従って、高速射出流で以って、侵入路を塞ぐと共に、逆方向のバイパス化流水を阻止させるものである。なお、流入量は圧力型の変換で生じる管内流量と等しいので、揚力型に較べて遙かに少量となる。
また、連続部材として遮水板ベルトを使うと、受圧部材背面が遠心力でケーシング内側の円筒内面に押圧され、その反動で該板ベルトの下面が先導車の円形路面に押圧されるので、水潤滑を起こす最下層での通水も閉じられる。
このように高速射出流でバイパス化進入路を塞ぐ方法では、エア溜りによる防止に較べて、全路面を冠水させて水潤滑走行を可能とさせ、高速側面流の利用では天盤上面と下床板下面の高さを小さくさせて、表面剥離を生じ難くさせる。【００３９】高速側面流の利用
本発明は、前記の負圧力を利用する無端鎖帯水車に於いて、当該水車の外形を上下両側面ともに平滑な表面の流線形とさせておき、流水中に没水させて固定することで生じる、高速の側面流を、流速を維持させたまま流下させ、圧力導水渠の流出口後方に射出させることで、両側面の流水の粘性に依って、該流出口内水を連行して吸い出させて、当該流出口内域を負圧に印加させて成り、下床盤の前部には開度調整可能な流入扉を設けることで、流水エネルギーを増幅させて利用させるものである。【００４０】  長尺装置に配置させた水車では、側面流は上側と下側に生じるが、上側の流線形天盤と下側の流線形下床盤とで翼形を呈しており、最大翼厚が厚くなると、流水の投影面積に相当する流水量が多くなり、その大部分が上下に分流して、高速の側面流となるが、最大流速は一定値（２倍の流速）に限定されるので、高速流の層厚が厚くなって安定した流れとなるが、逆に剥離が生じ易くなり、抵抗も大きくなる。
【発明の効果】
【００４１】  流水エネルギーを原動力とする新たな水中水車の方式を提供することで、海洋の流水である潮流、海流、波力等の無尽蔵で未利用資源の活用や、陸上の大河や河川等の流水を使ってダム公害を失くした発電を行うものである。
抵抗型なので適応する流速範囲は広くなり、剛質路面で大きな流圧に耐えられ、小型先導車で小流速でも転回可能とさせ、陸上の水力発電機で用いるケーシング（渦形室）に比べて遙かに簡単な構造で、製作は汎用技術の応用で可能となる。
潮流や波浪の往復流も利用可能とさせ、ギア類で増速させ、一方向クラッチで波の位相差や流れの強弱を取除き、水潤滑の走行で摩擦ロスを激減させる。
圧力型とさせて発電機の起動時に必要なトルクを供給するのに最適な仕事量に依る変換方式を行ない、速度エネルギーのベッツの法則を無効にさせる高効率を得て、流水抵抗ロスも減少させると共に、背後の負圧或いは側面の高速流を利用して流水エネルギーを増大させることを可能とさせる。
水密軽量コンクリートで製作して劣化を失くし、無公害で安価で長寿命とさせ、且つ自力浮揚と自己復元力を有する水力変換装置とさせて、これを並列配置させた長尺装置とさせて、布設工事費等を激減させると共に、各基で得た水動力を集合させて大容量発電を行う。
半潜水式プラットホームは、超小型の海洋構造物となり、半潜水状態に浮揚固定をさせて流水エネルギーを利用させたものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】底無しカップ式水中水車の原理説明図を示す。
【図２】底無しカップ式連続ベルトの概要構造図を示す。
【図３】抗力型連続ベルトの水底設置の概観図を示す。
【図４】抗力型連続ベルトの浮揚固定と着座の一部断面図を示す。
【図５】連続ベルトを浮揚連結させた長尺装置の構造図を示す。
【図６】往復流を利用する連続ベルト装置の断面図を示す。
【図７】波浪流動を利用する連続ベルト装置の断面図を示す。
【図８】半潜水式プラットホームと圧力導水渠の断面図を示す。
【図９】装置背後の粘性圧力抵抗を利用する圧力型変換装置を示す。
【図１０】流線形にして高速外側流を利用する圧力型変換装置を示す。
【図１１】先導車の曲面と高速流入水でバイパス化防止の切欠け図を示す。
【図１２】圧力導水渠を使用する受圧部材の一部断面図を示す。
【符号の説明】
【００４３】５＝枢軸
６ｃ＝底無しカップの重心
７＝底板
８＝遮水板
１７ａ＝併進路
１７ｂ＝逆進路
２０＝中央躯体
２１＝ガンギ車（又は回転車輪）
２５＝（速度）変換歯車
２６＝共通軸
２７＝一方向クラッチ
４３＝原動歯車（又は原動軸或いは貫通軸）
４４＝圧力導水渠（併進路）
４８＝板状先導車
２４＝テンショナー
６４＝高速側面流
７０＝中継プラットホーム（半潜水式プラットホーム）
８９＝コースター
４９＝板ベルト
５９＝受圧部材
９６＝境界層
９７＝浮上式二段フラップ
９８＝鎧戸（スリット）式のアーム
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】  本発明に係る一軸水車型水力変換装置を図１示す。
水車１の回転軸１ａを流水に直交させて全没水させると、流水と同方向に進む併進部と、反対方向に進む逆進部とが同時に出来るので、両者の間に流水抵抗差を付ければ、回転が始まることを利用したものである。【００４５】  図１は水中水車１の例であり、水面４より下に取り付けられる。
底面部２から支柱３を立設し、水中水車を設置してある。
水中水車１の外輪１ｃ上に設ける水受けカップを、図２に示すように流水を受ける受水板６ａと両側の側板６ｂとを一体と成した底無しカップ６と、底板７とに分割させて、両者を一本の枢軸５で貫通して回転自由とさせて、両者の該底無しカップ６の底面と該底板７とで成す挟角を、開閉自在で且つ密閉して止水が可能に装着させて、該底板７は該外輪１ｃ上に固定させることで、該底無しカップ６は併進路では流水を受けて該挟角は密閉されて該外輪１ｃ上に起立状態６ｅとなり、且つ底板７を押圧して止水がされて底有りカップと同等の大きな流水抵抗値を発揮させ、逆進路では流水を受けて該枢軸５周りを回転して、該外輪１ｃ上に倒伏状態６ｆとなるので、該挟角は大きく開放されて流水は該底無しカップ６の内・外側を通過するので流水抵抗は殆どゼロとなり、抵抗差は非常に大きく出来る。
なお、流水中に直交して置かれた受水板６ａの抗力は、（抗力）＝（抗力係数）＊（動圧）＊（投影面積）となり、抗力型水車では流水が直接当たって力を発揮する。【００４６】  図１，図２より、また逆進路から併進路への約３直角分の転回では、水中水車１の外部に遮水板８を設けて流水を遮断させた停滞水域９とすることで、該底無しカップ６には遠心力が働いて、水車回転軸１ａと枢軸５との線上に重心６ｃが来るので該受水板６ａは外方に伸展されて半開き状態６ｇとなり、そのまま回転を続けるので、次の流入水の射水が該受水板６ａの内面に当たる位置まで、該遮水板８の高さとさせて遮水をさせると、その後は流水力と自然落下とで、該底無しカップ６は起立状態６ｅとなって自動転回は完了される。なお起立状態６ｅから倒伏状態６ｆへの転回は、約１直角分なので流水のままに自然と行われる。
従って、流水中に全没した水中水車の自動回転は連続して行われ、且つ起立状態６ｅと倒伏状態６ｆとの間の抵抗差は極大化を可能とさせた水中水車１を自動回転させるものである。【００４７】  無端鎖帯からなる連続ベルトタイプの水力変換装置を図２に示す。
水中水車１では底板７が外輪上１ｃに固定されているのに対して、図２に於いて無端鎖帯の連続部材に底板を固定させることで、底無しカップ６は底板７との間の機能を保持したまま路面上を周回する。
即ち、枢軸５に平行して等間隔で新たに連結軸１０を加えて、各軸の間を回転自在に連結する連続部材である軸間リンク１１（１１ａ〜１１ｃ）を設けることで、底無しカップ６と一体である連続ベルトを成しており、剛質駆体１９の上面の全周を覆って、平滑な路面１８を形成させている。
帯状底板１２は枢軸５とその前方の連結軸１０との間の軸間リンク１１に内有固定されており、底無しカップ６は枢軸５に装着されているので、該帯状底板１２と底無しカップ６とは起立状態乃至倒伏状態となって、前記水中水車で述べた機能を果たしながら周回する。【００４８】  帯状底板１２は硬質底板７ｂの下側と、弾性底板７ａの上側との結合で両性能を有していて、底面との密着性を良くしており、交換が容易となるように、軸間リンクは切欠リンク１１ｂまたは噛合せリンク１１ｃとさせている。
同様に、枢軸５とその後の連結軸１０との間の軸間リンク１１にも、遮水の為の帯状硬質板１２ｂを内有固定させて、水潤滑方式の採用を可能とさせており、軸間リンクは全周リンク１１ａとさせている。
なお、底無しカップの底辺部に弾性帯１３を貼付けて、全ての帯状底板１２を同一種の帯状硬質板とさせても良い。
また受水板６ａの角度や曲率を変えて、流水圧力の中心位置を上下させて、底無しカップ底面が適正な押圧力を底板に掛けながら周回させる。
また同時に、枢軸５と連結軸１０には小車１５を一様分布で装着させており、第３図に於いて、中央躯体の上部が水面上に出て、連続ベルト１７が空気中でも走行可能とさせており、その時は遮水板８は不要となる。【００４９】  図３は、水底に確実に固定した基盤２８に、無端鎖帯水車を設置した架台３を緊着させることで、簡単な水中工事とさせている。
起立状態の底無しカップで流水圧を受けて、受水板６ａの面積に応じた水力を発生させて、一連の連続ベルト１７に並進運動を起こさせて、中央躯体２０上の路面を周回させている。水は空気の８５０倍の質量を有しており、該連続ベルト１７に掛かる水力は強力なので剛質な中央躯体２０で支えており、その上に平滑路面１８を形成させても良い。該中央躯体２０を貫通させた軸４２の両端にガンギ車２１を嵌合させて、その外径にスプロケットを取付けて、図２に示した連続ベルト１７の枢軸５と連結軸１０の突出部分を噛み合わせると、ガンギ車２１は回転して駆動輪となり、ガンギ車軸（貫通軸）も駆動軸３７となるので、それに同軸で駆動歯車４３を取付けて、トルクを発生させる。そのトルクは被駆動の共通軸２６に働いて、共通軸２６の角運動量を変化させており、流水エネルギーは回転力に変換される（図４参照）。【００５０】  図４は、抗力型の連続ベルト１７を浮上させた例で、不透水性材料で造った中央躯体の内部空間と、外部浮力体の浮力を使っており、水位低下で着座させてもよいので、潮差の大きな潮間帯や一般河川では有効である。
連続ベルト１７とすることで併進路と逆進路３３とに分割させて、その特性の違いを充分に利用すると共に、併進路の長さも容易に調整させるものである。
またガンギ車２１（２１ａ，２１ｂ）のスプロケットと枢軸５及び連結軸１０の突出部分との噛含わせは、簡単で余裕のある構造なので、漂流ゴミや海藻等は絡みにくくて外れ易くなっており、また、流水のみで自起動して、弱流速でも転回は完遂されて、高速回転でも故障は生じ難くなる。【００５１】  連続ベルト１７が周回する中央躯体２０は、図５に於いて、全周の平滑路面１８と両側面とから成る函体とさせ、該中央躯体２０の前部と後部にガンギ車軸４２を貫通させて、その両側に在る外部浮力体３６に設けた軸受で支承させている。同一貫通軸４２の左右両側にガンギ車２１を同一角度で装着させるので、該路面１８上に在る連続ベルト１７の両側の突起軸と噛み合わせると、左右で相等しい力が伝達されて、連続ベルト１７には歪みが生じず、事故も発生し難くなる。【００５２】  図５において、連続ベルト１７が全周路面１８を上下方回に周回させるには、中央躯体２０と連続ベルト１７の重量を支える必要があり、且つ貫通軸４２に過大な荷重が掛からない様にさせる為には、該中央躯体２０を密封函体とさせて、内部浮力を使って水中重量をゼロとさせるものである。また、従来の貫通軸及び回転車輪は前と後の二軸並行型の配置であった為に、カップを転回させるのが困難であった。【００５３】  図３に於いて、ガンギ車２１の動輪２１ａと従輪２１ｂの他に、第三軸を遮水板８の後方位置で、中央躯体２０を貫通させて設けて、小径の先導車２３を装着させて、連続ベルト１７を周回させると、其処では曲率が小さくて回転角速度が大となるので、底無しカップの重心６ｃには、大きな遠心力が働いて、カップの受水板６ａの半開き状態６ｇが更に外方に拡がり、転回力を増強させる効果が大きくなる。【００５４】  また小型の先導車２３を設けてカップの転回を行うと、遮水板８も小型にさせることが出来て、第三軸の小型先導車２３とガンギ車の動輪２１ａとの間隔は広くなり、逆傾斜の斜進路１７ｃが形成される。
従って、流速が弱くて小型先導車に依る遠心力が小さい時でも、底無しカップ６は枢軸の支持の下で、自然落下による回転が行われて、転回が完了後に、次の併進路１７ａに進入するので、従来の二軸並行配置での問題は解消される。また、流入水の斜面に沿った流れが生じているので、カップに当る面積は増大され、オープン方式に於けるカップへの受水効果は格段に向上する。【００５５】  図４に於いて、小型先導車を設けることで、遮水板８は小型化が可能となり、且つ本体と一体化させてケーシング３０を形成させることが出来る。
そこで該ケーシングを円筒形とさせて、その内側で小型先導車２３と連読ベルトを回転させるが、該ケーシング内径を底無しカップ６が自由に遠心力転回をする外径よりも小さく形成させて、受水板６ａの背面をケーシングの円筒面３０で押圧させて、該カップの重心６ｃ位置を後方に遅らせた状態で回転させて、ケーシング出口手前のガイドローラー３１を越えると一気に押圧を解放させて、先導車２３の回転角速度と枢軸５周りの角加速度を同時にカップに与えることで、カップ重心６ｃには遠心転回力が増強されて、受水板６ａは大きく開くので、流入射水を受水板６ａの内面に当てて転回をさせるものであり、周回速度の遅い時でも、強い転回力が生じる。
また同時に、外付けの遮水板は本体と一体結合されるので、設置工事は不要となる。【００５６】  図４に於いて、先導車２３にテンショナー２４を近接して設けた二段組先導車であり、先導車２３のまわりを周回する連続ベルト１７を、テンショナー２４で牽引して、先導車２３のまわりに強制的に巻き込ませることで、底無しカップの受水板６ａの内面に流入射水を当てるもので、その後は流水圧で転回される。また、底無しカップが緩斜面上で立位を保てる様に、該カップ両端の側板６ｂは鋭角三角形状とさせている。【００５７】  図３及び図４は陸上の大河や河川で使用する流水発電を始めて可能にさせたものである。即ち、従来の水力発電は総てダム式か水路式の重力落差式発電であり、ダム湖底の無酸素水による有毒ガス発生と金属溶出の公害を出してきたが、流水を利用した無公害発電は、制作費が安価で、工事は簡単で、多段式に行えば重力式と同等のエネルギーが得られ、元来の川と海の生態系を取り戻し、自然の恵みで人々の生活を豊かにするものである。【００５８】長尺装置
図５に於いて、併進路３３ａと逆進路３３ｂの中で、底無しカップ６が起立６ｅ又は倒伏６ｆの状態となり、両者の抵抗差で連続ベルトが周回をして、ガンギ車２１に噛み合い、貫通軸４２（又は駆動軸）が回転している。
連続ベルト装置の多数基は外部浮力体３６の浮力を借りて、浮揚並列配置させて、連通パイプ４０で固定させた長尺装置とさせている。各々の装置で水動力を発生させて、そのエネルギーを一本の共通軸２６（図８参照）に集合させることで、共通軸２６には大トルクを発生させている。
即ち、自然の流水エネルギーは落差式に較べてエネルギー密度が小さくなる。然し、理論発電量はＰ＝ρＱＵ２／２（Ｗ）となり、流速Ｕ（ｍ／ｓ）の２乗と共に、流入水量Ｑ（ｍ３／ｓ）に比例するので、大量の取水をさせて、大きな発電力を得るものである。【００５９】自力浮揚の装置
図８に於いて本装置の製作は、天盤５１又は屋根形浮体で大きな浮力を持たせて最上部に置き、下床盤３２を最下部に置いて、その間を両側の縦隔壁９０で支持させており、水中重量をゼロと成した中央躯体２０と、その全周を周回する連続ベルト１７は、複数個の回転軸４２と該縦隔壁９０で固定することで、自力浮上の単位装置とさせている。
また、図８及び図９に於いて、周回路には連続ベルト又は板ベルト以外には、障害物は何も無いので、噛合せリング１１ｃ等を使ってベルトを切断させて、流入扉３２ｐ（図１０）を開いて、水中で曳出し交換することも可能となる。【００６０】長尺装置
そうして通常は、これ等の単位装置の天盤５１や下床盤３２に水平方向の貫通孔３８を開けた単位装置を並列配置させて、連通パイプ４０を挿入して固定させた長尺装置を形成させており自力で浮揚する。外部に支持柱７８を、外部下方に係留具を備えた中継プラットホーム７０を別個に準備して、該長尺装置の両端に固定具８４で連結して固定させる。
この組立て方式では、連通パイプ４０は各コンクリート盤の内部を貫通するので、外表面には突起物が生じず、流体抵抗が小さくなり、特に高速の側面流を利用する吸込み負圧方式の装置ではその効果が顕著となる。
また、海底に固着させた錨、錘、杭等からの係留索を該係留具に緊張係留させて止着すると、該中継プラットホーム７０は水中に浮揚固定され、同時に該長尺装置は流水圧力に抗って水中に浮揚固定されるので発電が可能となる。
従って、該長尺装置に掛かる流体抗力や風波等の外力は、全て中継プラットホーム７０で受け止めて、直接長尺装置の各基には掛からないので、各基は設置場所の海象条件に左右されなくなり、装置は統一規格品でよくなり、大量生産で安価な製品提供を行う。また、一定長の長尺装置は自力浮上するので、現地搬入や水中接続や布設等の施工には大型起重機船を不要とさせ、費用を激減させる。【００６１】共通軸
図５では、開管路式であり、底無しカップ６の連続ベルト１７が併進路３３ａと逆進路３３ｂを周回するが、図８では閉管路式で、円形コースター８９を使った圧力利用型を示しており、圧力導水渠４４と密閉導水渠５５内に有る圧力部材５９の流体抵抗差で板ベルト４９が周回し、板状ガンギ車４１と噛み合って一方向クラッチ２７を介して共通軸２６を回転させており、その先端は前記中継プラットホーム７０内の自在接手８２に接続されている。従って、共通軸を水中接続すれば、更に水動力が伝わるので、長大装置とさせて大容量発電を可能とする。【００６２】ギア類
一般に流速に比して発電機軸は高速回転が要求されるのでギア類を使って増速させるもので、図４に示す如く、駆動歯車（Ａ）４３のトルクを変換歯車（Ｂ）２５で増速して、共通軸（Ｃ）２６に伝達させる場合に、ギア比Ｇは、Ｇ＝（出力の歯数）／（入力の歯数）＝ｎＢ／ｎＡとなり、Ｇを１．０より小さくさせると、回転数が上がりトルクの伝達比は逆に小となる。
従って、このギア比Ｇを場の流速と装置の特性に応じて、適正な値に設定をさせてもよい。例えば、定常的に流速が異なる所では、流速の遅い所のギア比Ｇを小さくさせ、他方の高流速の所では大きくさせる等として、共通軸にバランスよく駆動力を掛けても良い。また、駆動力の掛かり方に応じて、連続ベルト１７の周回速度は自律的に調整が行われる。【００６３】  ところで、共通軸２６には発電機軸（図示せず）が連結されていて、既に同一方向に回転をしているので、駆動歯車の回転が変速された変換歯車２５の周速度ｖＢと該共通軸２６の周速度ｖＣとを較べてみて、流速が小さくて、ｖＢ＜ｖＣとなる時には、共通軸２６の回転力が駆動力側に供給されないように、一方向クラッチ２７を設けて伝達を遮断させている。
特に長尺装置の共通軸２６では、波の位相差や流動水の流向流速が変化するので、共通軸２６の回転を弱める成分は、一方向クラッチ２７で取除かれる。【００６４】水密軽量コンクリート、比較する。
図５に於いて、中央躯体２０を水中重量ゼロとさせるには、プラスチックや鉄やステンレス等の不透水性材料で造ると、これ等は比重が一定であり、厚さも規格厚となり、躯体容積内への注水量で調整すると自由揺動水となって不可なので、後は全体の大きさを変更させるか、外部に汎用定形品の浮体や錘を懸吊するしか無くなり、困難であった。
一方の図８に於いて、水密軽量コンクリート２０を使えば、材料の何処をとっても水密性なので、厚くも薄くも自由に変えられ、比重も混合物なので高比重の４位から水に浮く１以下まで連続的に変えられ、大きな中央躯体でも鉄筋を入れて強度の強いものが出来る。従って、設計自由度は大きくなり、水中重量ゼロは容易く出来て、自力で浮上する装置の製作も遙かに容易となる。【００６５】天盤
図５の同じく不透水性材料の凹湾隔壁で造られた外部浮力体３６は、流水抵抗が大きく、邪魔物となっているので、図６又は図７の天盤２１を水密軽量コンクリート製とさせて、浮力を持たせて代替させている。
図６では水密性超軽量コンクリート材料の内部に低発泡率とさせた撥水性樹脂４６ｃを封入されており、両者の比重差が小さいので、打設時の分離浮上力は小さくなり、封入作業は容易となる。
或いは図７では大型の密閉型中空体１０６を内部に充填させており、大径と微小粒径の比表面積は直径に反比例して小さくなるが、粘性が大さいので分離浮上は生じ難くて殆ど問題とはならない。また両者の素材が同質ならば、見掛比重を同一にさせると、総て相似体となり耐圧強度は相等しいので、均質な潜水深度を有する製品となる。【００６６】屋根型浮体  安全
図９に於いて、水密軽量コンクリートで造られた上屋盤５０と天盤５１とで内部に密閉された区画体を造り、充分な浮力を持った屋根形浮体とさせている。
ところで、水密区画体なので内部突隙への浸水は無いが、万一の事故発生で、内部に浸水して水面下〜表層部で浮揚して漂流すると、航行船舶と衝突する危険が有るため、確実に浮上させて発見と撤収を容易とさせるために、内部には水密性発泡樹脂の成形体４６ｃを封入させて水密に組み立てを行う。また同様に、図８の中央躯体２０では、内部を２液性の反応性樹脂４６ｂで発泡充填させている。【００６７】復元力
処で、水密軽量コンクリート材料を使用して丁寧に造ると、浮力は何時までも不変となり、重心も不変で、浮心と重心の相互位置と強さも不変となるので、自己浮力で浮上し、自己復元力で姿勢制御をする装置が可能となる。即ち、最上部に天盤または屋根型浮体を設け、最下部の下床盤は水密普通コンクリートで造成して、重量復元梃を働かせるものである。
図７の下床盤３２では比重を大きくさせた水密普通乃至重量コンクリートであり、重心低下をさせて重量復元力を大きくさせている。
図８の半潜水式プラットホーム７０の耐圧潜水殼７１は大きな密閉区画体であり、水圧にも耐えるように鉄筋構造体で強度を付けた、水密軽量鉄筋コンクリート製である。【００６８】往復流
図６に於いて、往復流動水の有効利用とは、中央躯体２０を挟んだ両側に、互いに逆方向である往流と復流の流路を形成させて、常に一方向の流れを作ることであり、中央躯体上の連続ベルト１７は同一方向に周回させて、駆動軸や共通軸の回転方向も常に同一方向と成している。
また、往復流に対する各部材の配置並びに構造は、共通軸２６又は駆動軸を中心に１８０度の対称形（以下、２回軸の回転対称と称す）とさせることで達している。【００６９】２回軸配置
図６は長周期の往復流動である潮汐流への適応例であり、中央躯体の上側と下側に導水渠を設けており、共に一方向の流水となっていて、一方が併進路の時には他方は逆進路と互い違いの作用関係に為っており、中央躯体２０の路面１８上の連続ベルト１７は常に同一方向に周回している。
また、共通軸２６を中心に左右に板状ガンギ車４１ｃ、４１ｄ、と駆動歯車４３ｃ、４３ｄ、及び板状先導車４８ｃ、４８ｄや上側と下側の導水渠４４ｃ、４４ｄ並びに可動式遮水装置９６ａ，９６ｂ（以下フラップと称す）等は何れも２回軸の回転対称に配置されているので、連続ベルトの周回方向並びに共通軸２６の回転方向は常に同一方向になっている。【００７０】フラップ
図６は可動式遮蔽装置であるフラップを使用している。
フラップは上段と下段とに設けるため、作動方向が逆方向となるので、水との比重差を付けて、上段は沈降式フラップ９６ａで、下段は浮上式フラップ９６ｂの比重差に依る作動と、併進路内の流水の強弱に依って開閉作動を行わせるものである。
即ち、上下の導水渠は共に、併進路１７ａと逆進路１７ｂの両方の状態となり、底無しカップ６が逆進路から併進路に移行する時に、転回の為に遮水装置９６ａ、９６ｂ，が必要となるが、この時逆進路４４内の流速は略ゼロとなるので、沈降型９６ａ並びに浮上型９６ｂのどちらのフラップでも、夫々の比重差が働いて閉じる。
また他方の併進時には、導水渠４４ｃ、４４ｄ内の流勢が強くてフラップは開放されるので、完全な自起動が可能となる。【００７１】スリット
図７は波動流に適応させたもので、遮水装置は固定式とさせている。即ち、波浪は頻繁に流動方向と強さが変わり、可動式では故障が発生するので、固定式とさせたものである。
即ち、波動流の上下方向の回転運動は、波の進行方向に対して常に同一方向なので、襲来波に対して、流入口には或る角度範囲となる傾きのスリットを設けて、波を反射させたり侵入させたりするものである。従って、波の回転運動を妨げずに、波の流れを流入口に導くが、当該導水渠４４内には反射をさせて流入を拒み、逆に導水渠内からの流れは通過させて外部に放流をさせるもので、放流抵抗が掛からない様に膨大な陥凹部９９ｃ，９９ｄを設けており、通常の波浪では短周期で水量が少ないことから問題は生じない。
従って、遮水装置９８ｃ，９８ｄは厚味のある湾曲させた腕木（以下アームと称す）の形状で、鎧戸構造（以下スリットと称す）とさせて、アームの形状やスリットの溝の幅や傾斜角度は、外界流水が流入口に導かれ易くさせている。【００７２】周回路を短縮させる
図７に於いて、中央のガンギ車１００を中心に、前後に流入口と板状先導車４８ｃ，４８ｄ及び固定型の遮水装置を設けて、２回軸の回転対称に配置をさせ、連続ベルトの周回方向と共通軸２６の回転方向を常に同一方向とさせている。
また、波向に対して連続ベルトの回転方向を上向きとさせ、周回路を短くさせており、短周期波浪の水粒子運動によく追随させる。
また波浪は波長が短い為、波動運動に良く追随する様に、大型ガンギ車の動輪１００を中央に置いて、ガンギ車の従輪を失くすことで、装置を短縮化させ、連続ベルトの行路を短くさせている。
また、波の流動エネルギーを利用するには、波動流を良く捉える様に装置の搖動を止めなければならないが、本発明では逆に装置を短くさせて、その替りに自力の重量復元力を働かせるものである。
なお、大型ガンギ車１００からのトルク伝達用のギア類は、ギア室に収納させることで共通軸に伝達させている。【００７３】上下の連続ベルトを同時噛み合わせ
尚、底無しカップ６は、倒伏状態６ｆになると殆ど抵抗無く周回を行うので連続ベルトを出来るだけ軽量で短く作っておけば、大径の板状ガンギ車１００に両側から同時に噛み合わせても良い。流入水が途絶えても、倒伏状態６ｆとなって周回を続けるので、エネルギーロスは非常に小さくなる。そうして、次の流入水に依って自動的に起立状態６ｅとなって加速をされて、回転が続行される。
中央躯体に一つの駆動輪を設けて、上下の連続ベルトと同時に噛み合わせて、当該駆動輪に過剰回転が生じても、底無しカップは逆流での使用が可能なので問題が生じず、而も一方向回転なのでフライホイール（図示せず）を設けておくと、どちら側からの脈動流でも平滑化されて、特に不規則波には有利となる。
また、太くて重くなる共通軸を下床盤の位置まで低下させるが、この時の、大型駆動輪１００からのトルク伝達用のギア類は、ギア室に収納させることで共通軸に伝達可能とさせている。【００７４】  図８に於いて、中継プラットホーム７０は、水中の耐圧殻７１と細長いコラム７２で構成されていて、自力浮上と自己復元力を有しており、耐圧殻内は陸上同様の環境であり、常に脱出路が確保されている、半潜水式プラットホーム７０となっている。【００７５】  すなわち、耐圧性の潜水殻７１は流水抵抗が小さくなる様に横長の形状とさせ、自力の海面上に浮上する浮力とコラムを水面に立脚させる重量復元力を有しており、細長いコラム７２は波浪の穏やかな深度に耐圧殻を置き、殻内には作業員や物資の連絡通路とさせて半潜水状態の作業空間８８を作ると共に、水面での小断面積は流水や風波を透過させて、潜水艦とは違って常に安全である。
更に安全係留のために、水面上に突出する部分にはレーダー反射板や夜間警戒灯を設けており、水密ハッチ７３は潜水可能な完全密閉型とさせ、殻外下方の前後には係留環を固定している。【００７６】半潜水式プラットホーム
次に、作用を詳細に述べると、耐圧潜水殻は、横に長くさせて、流水抵抗を下げている。殻内下方には重量バラスト７４を設置して、重心Ｃ．Ｇ．を下げることで、浮心Ｃ．Ｂ．との距離である復元梃を常にプラスにして、重量復元力を働かせている。
一方、形状復元力は細長いコラム７２として、最小とさせている。喫水面１での断面積が小さいことは、毎メーター排水量が小さくなり、可搬バラスト７５の搭載又は卸下で浮上乃至潜水の喫水線の移動をさせると、少ない重量の移動で、大きな喫水線の移動が可能となる。従って、高速側面流を利用する長尺装置では完全没水されており、正確な深度調整が必要な時に効果的となる。【００７７】水潤滑の走行
前記の連続部材とは図１２に於いて、前後の帯状底板６９を連結軸６７で連結させて、上側には底無しカップ６乃至受圧部材５９を枢軸着５７させたもので、中央躯体２０上の平滑路面１８を周回すると、前後のガンギ車２１が回転して無端鎖帯水車を成している。そこで、帯状底板６９を不透水性とさせて、突き合わせ結合である連結軸６７部の下方には、不透水性の膜材或いは弾性部材（図示せず）で覆って、上下間を遮水させた遮水板ベルト４９と成している。そうして、各連結軸６７の両端部には切欠け円弧８９ａと円形部８９ｂを同径曲率にさせた円形コースター８９を嵌合して連接させて、路面の両端の側面２０ａと摺動して遮水をさせている。従って、該無端鎖帯水車が水中で移動すると、遮水板ベルト４９下面と平滑路面１８に挟まれた水塊は密閉されて、逃げ場が失くなり、水潤滑の走行が行われて、路面との摩擦は極小にさせられる。【００７８】圧力管
図８に於いて、遮水板ベルト４９（又は連続ベルト１７）の併進路１７ａを取り囲む周囲構成材料には、中央躯体２０の剛質路面と下床盤３２の内側面と左右の縦隔壁９０が有るので、これ等の相互間を密閉させて圧力導水渠を形成させ、内部を周回する圧力部材は同様の断面形状とさせて、内部圧力を保持させる圧力導水渠４４とさせている。
この為に、ガンギ車２１は板状ガンギ車４１とさせて、その両側を中央躯体２０の側壁と縦隔壁９０とで挟んだ狭い間隙とさせて摺動遮水を行わせ、またその間隙にはテフロン（登録商標）板等を貼り付けて水潤滑方式（図示せず）とさせても良い。【００７９】  図１２に於いて、受圧板５９ａと支持梁５９ｂから成る受圧部材５９が枢軸着５７されている板ベルト４９を示しており、不透水性底板６９の前端と後端を連結軸６７で連結させて、該連結軸部の下方を不透水性の膜材等（図示せず）で遮水をさせて、遮水板ベルト４９とさせている。また同様にして、圧力利用の水車では、該連結軸部の上方も遮水をさせて、遮圧板ベルト４９と成すものである。
また、各連結軸６７の両端部には、切欠け円弧８９ａと円形部分８９ｂを同径曲率とさせた円形コースター８９を嵌合させて、前後を連接させて帯状に形成させて、中央躯体２０の上の路面１８の両側面との間で摺動遮水をさせることで、突出軸部が外方に作る走行溝を塞いでいる。
該遮圧板ベルト４９は、圧力利用型の水車では、併進路では閉管路である圧力導水渠４４の中を起立状態５９Ａとなって断面を遮蔽をしながら移動するが、受圧板５９ａの底辺だけを該板ベルト４９上面と密閉遮断をさせており、開水路で使用する底無しカップ６と違って、側板６ａ及び底面での密着を不要としている。従って枢軸着５７を上方に設けることで、該連結軸６７部の軸間隔に左右されずに、受圧部材５９は大型に成って、効率が上がりコストは下げられる。
また、受圧部材５９は逆進路では密閉導水渠５５の中を倒伏状態５９Ｂとなって移動しているが、受圧板５９ａの曲率を底無しカップ６の受水板６ａよりも大きな板状とさせると、倒伏状態５９Ｂでの流水抵抗係数は一層小さくなる。【００８０】  内部圧力が保持される圧力導水渠４４を使うと、入口と出口とに於ける圧力の差を距離で割った圧力勾配は、内部で起立する圧力部材の個数で分割されて、総ての圧力部材に均等な差圧が掛かると見做せるので、高圧や高速の高エネルギー水に対しても、無理なく無駄なく安全な大駆動力として利用可能となる。
即ち、カップの強度は容易に大きく出来て、高トルクに耐えられ、またベルトの軽量化や水潤滑走行を行うので、高速から低速までの適応流速範囲は広くなり、且つ回路内には、一切の障害物も存在しないので抵抗ロスは殆ど生じず、高性能と高効率を可能とする。【００８１】  流水エネルギーと圧力エネルギーとは相等しくなることから、圧力導水渠４４を用いて、両端の開口部に於けるエネルギーの保存則を成立させると共に、連続ベルトを使用して内部のエネルギーを総て動圧力による仕事に変換させる方法である。
即ち、外界流水の速度をＵ（ｍ／ｓ）、流路の断面積をＡ（ｍ２）、体積流量をＱ＝Ａ＊Ｕ（ｍ３／ｓ）、流水の密度をρ＝１０００（ｋｇ／ｍ３）とすると、流水の運動エネルギー率は、Ｅ＝１／２＊ρ＊Ｑ＊Ｕ２（Ｊ／ｓ）となる。一方、上記流水を圧力による仕事量で表せば、流水の動圧Ｋ（Ｐａ）は、Ｋ＝１／２＊ρ＊Ｕ２（Ｐａ）なので、動圧力Ｆ（Ｎ）は、Ｆ＝Ｋ＊Ａであり、動圧力による仕事Ｗ（Ｊ／ｓ）は、Ｗ＝Ｋ＊Ａ＊Ｕ＝Ｋ＊Ｑ＝１／２＊ρ＊Ｑ＊Ｕ２（Ｊ／ｓ）となり、上記のＥと等しくなり、運動エネルギー率と動圧力による仕事とは相等しい。【００８２】  次に、流速Ｕの流水に両端開口の管路を設けて、出口の流速をＶ（ｍ／ｓ）とすると、両端に於ける夫々の速度エネルギーは１／２＊ρ＊Ａ＊Ｕ２並びに１／２＊ρ＊Ａ＊Ｖ２となり、この差分のエネルギーが、管内の装置で使われる。また、仕事Ｗは，力Ｆ＊移動距離Ｓであり、力は圧力Ｐ＊断面積Ａであり、移動距離Ｓは速度Ｖ＊時間ｔ、（Ｗ＝Ｆ＊Ｓ、Ｆ＝Ｐ＊Ａ、Ｓ＝Ｖ＊ｔ）であるので、Ｗ＝Ｐ＊Ａ＊Ｖ＊ｔ、となる。ここで、連続ベルトのカップに掛かる圧力Ｐと、ベルトの周回速度Ｖとすると、単位時間ｔ当りの仕事量は、Ｗ／ｔ＝Ｐ＊Ａ＊Ｖとなる。
依って、Ｗ／ｔ＝１／２＊ρ＊Ａ＊（Ｕ―Ｖ）２＝Ｐ＊Ａ＊Ｖとなる。
また、管内の流速ＶまたはＶ‘は連続の法則により、周回速度ＶまたはＶ‘並びに放流速度ＶまたはＶ‘と一致をするので、カップに負荷が掛かって、圧力がＰ‘と周回速度がＶ’になると、上記の式は、Ｗ‘／ｔ＝１／２＊ρ＊Ａ＊（Ｕ―Ｖ‘）２＝Ｐ’＊Ａ＊Ｖ‘に変化をする。ここで、Ｗ＝Ｗ’ではないのは、流入水のエネルギーが、放流口に於ける外圧（通常はゼロ）に抗して押出す為のエネルギーとして使われる為であり、外界流水の速度エネルギーは、全量が有効に仕事量として変換されると言える。
従って、流水エネルギーを例えば発電機のトルクに使うほど、管内流速Ｖ‘は小さくなり、見掛けのロス分は小さくなって、効率は良くなる。【００８３】負圧利用
図９に於いて、流水中に置かれた抵抗物体５８の背後では、境界層が剥離を受けて、負圧領域５６が発生しているが、これは動圧とは別の原因で作られた外圧エネルギーである。そこで、圧力型の無端鎖帯水車を係留すると、圧力導水渠４４の流出口５２内域には該負圧が生じ、同じく圧力導水渠４４の流入口５２では動圧が生じているので、該渠の両端の圧力差は増大し、該動圧または運動エネルギーは増大されるので、これを動圧力による仕事の方法で利用するものである。【００８４】バイパス
図９於いて、逆進路は上屋盤５０と路面１８と左右の縦隔壁及びケーシング５４の各材料で囲繞されており、これ等の相互間を密閉させた導水渠５５を形成させる。
該密閉導水渠５５内を連続ベルトが周回しても、底無しカップは倒伏状態６ｆとなって、内部の水は不動の宙水のままである。
然し、密閉導水渠５５の両端は、圧力導水渠４４の流入口５２と流出口５３に連通しており、当該開口部に於ける圧力差が高くなると、密閉導水渠５５内にバイパス流水が発生するので、これを阻止させる為に、導水渠５５内にエアを注入して、一番高い位置に在るケーシング５４内部にエア溜りを作って、内部の宙水を前後に分断させて、完全な遮水と遮圧を行なうものである。【００８５】高速
図１０に於いて、流線形状にさせた抵抗物体（圧力型の無端鎖帯水車）６０を没水させると、該物体の両側面部では高速側面流６４が生じることから、この高速流を剥離が生じないように流線形状とさせて、外表面に沿って流出口５３まで誘導させて来て、流出口５３の両側から射出流を当てると、高速射出流の粘性に依って遅い放流水と内部水は連行流水６６となって吸い出されるので、流出口内水５３には吸出し負圧が生じて、圧力差に依るエネルギーの増大が行なわれる。
従って、大きな速度差を作って、粘性剪断応力による不連続面である境界剪断面６５を形成させて、逆流や渦流を生じさせて負圧領域の負圧を増大させても良く、或るいは側面流の射出角度を調整させて、最適の混合拡散効果を得て連行水量の大きさと強さを変えても良い。【００８６】  縦置きの円柱周りの流速計算では、Ｖ＝２ｓｉｎθで表されて、θ＝９０度の側面では場の流速の２倍となる。従って、この高速流水を流出口で両側から挟み込む様にして射出させると、流速差が大きくなるほど、粘性に依る剪断力が大きくなる。
因みに理論上では、２倍の流速が流出口で追加されると、動圧の合計は３倍となり、エネルギーは９倍となるので、前者の負圧領域５６よりも更に大きなエネルギーの獲得が可能となる。
よって流水エネルギーの小さな処でもエネルギー密度が上げられることは、至る処での地産地消の発電を可能とさせるもので真に有意義な方法となる。【００８７】  図１０に於いて、下床盤３２の前部に開度調節可能な流入扉３２ｐを設けている。
流入扉３２ｐは、個別基又は短尺装置毎に設けて、主に流入水量の調整を行うが、特に長尺装置では各基を調整して全体のバランスを整えている。
また係留固定して稼働中でも共通軸２６の一方向クラッチ２７が働くので、故障基のみを停止させたり、或いは大きく開口させてベルトの交換をしたり、台風時には総てを閉じて内部の連続ベルト１７を守るものである。
なお、圧力型装置では内部に圧力溜りを作っており、或いは開度を調節して、高速射出流を作り、バイパス化流水の進入を阻止させたり、水潤滑の走行を可能とさせる。【００８８】  図１１では、密閉導水渠５５内部にバイパス化流水を生じさせない別の方法を示している。ケーシング出口に設けたガイドローラー３１から、受圧板５９ａの背面が離れて、遮圧板ベルト４９の上面に起立状態と成って遮水がされるまでの、受圧部材５９の転回区間が、バイパス化流水の進入路となるので、流入扉３２ｐの開度を調節して高速の流入射水とさせて、その区間上部を流水膜で覆って隔絶させると共に、真逆方向からのバイパス化流入水を高速流水で抑止するので、バイパス化は防止されるものである。
また、ケーシング部に於いて、円筒内面に設けたローラー３１に受圧部材背面５９ａが遠心力で押圧され、その反動で遮圧板ベルト４９の下面が先導車の円形路面１８に押圧されていて、水潤滑を起こす最下層も遮断をされており、この層でもバイパス化流水は生じない。また、両側面は周囲壁面及び円形コースター８９の摺動遮水で閉じられており、板状先導車４８とテンショナー２４との作用で、図１０の二段組先導車４８ｗの後ろの点線位置で受圧板５９ａの底面は完全に塞がれている。
この方法はエア溜りによるバイパス化防止に較べて、天盤が低い流線形となり表面からの剥離は生じ難くなる。また全行路で、エア溜りが無くなり、路面は冠水していて水潤滑走行が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】  本発明は、流動水のある所に設置すれば原動力が得られるので、海洋では一方向の海流や、往復流の潮流や波動流や感潮河川等に、陸上では大河や河川や用水等に設置して、流水エネルギーを利用した発電装置とするものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流水受けカップを凹湾曲させた受水板及び略直角三角形状の両側板から成る底無しカップと底板との２つに分割させて、両者を回転自在に枢軸着をさせて、該底無しカップが底板に起立状態では流水を遮ぎり、底板に倒伏状態では流水は内外部を通過させて、両状態の間に流水抵抗差を生じさせる機構を、連続部材に多数個を配設させて、全没水させた一軸水車の外輪に固定させるか、或いは無端鎖帯水車では前後の回転車輪に張設させることで、併進回路では起立状態に、逆進回路では倒伏状態にさせて両者の抵抗差で回転又は周回するものであり、該底無しカップの倒伏から起立状態への転回は遠心力で行い、水中では遮水板を設けることで連続回転又は周回する水中水車と成した水力変換装置。
【請求項２】
前記無端鎖帯水車に於いて、函状とさせた中央躯体の前後に一対の回転車軸を、互いに平行する両側面に直交して貫通させ、各貫通車軸の両端部にはガンギ車を装着固定させて、該中央躯体には両側面と直交する路面を全周に亘って形成させて、前記連続部材が張設される周回路に、剛質な路面を付与することで、当該連続部材上に枢軸着された底無しカップの押圧力を支持させると共に、該連続部材の幅方向に設けた多数の突出軸と、該ガンギ車のスプロケットとを噛み合わせて、流水エネルギーをガンギ車軸（以下、駆動軸と称す）の回転力に変換させることを特徴とする請求項１記載の水力変換装置。
【請求項３】
中央躯体を上流側のガンギ車より前方上側に延出させて、下面を逆傾斜面とさせ、
当該前方延出部に小型先導車を設けて、底無しカップに作用する遠心力を増大させるか、又は遮水板内側を小内径の円筒形にして、その内側の底無しカップを押圧させて角加速度を矯め、その瞬発力を出口で発揮させても良く、或いは弱流速域では、先導車とテンショナーを近接させた二段組先導車とさせて、該先導車周りに連続部材を巻込ませるか、又は該逆傾斜面で枢軸周りに自然落下させることで、底無しカップを転回させることを特徴とする請求項２記載の水力変換装置。
【請求項４】
無端鎖帯水車の複数基を並列配置させて、各基の出力軸を１本の共通軸とさせたものを固定させて長尺装置とし、該長尺装置の両端には別個に中継プラットホームを設けて、該プラットホームの外部に備える支持柱で該長尺装置を中間固定させ、外部下方に備える係留具で、該長尺装置を水中に浮揚固定させることで、前記各基で得られた水動力を集合させて、該共通軸に出力させることを特徴とする水力変換装置。
【請求項５】
複数基の無端鎖帯水車の複数個の駆動軸を、一本の実用長の共用駆動軸にした短尺装置を形成し、隣接する短尺装置の縦隔壁同士に間隙を形成させてギヤ室とし、前記共用駆動軸から共通軸へのトルク伝達路の途中に速度変換歯車と一方向クラッチを設けて該ギヤ室にセットしたことを特徴とする請求項４記載の水力変換装置。
【請求項６】
全没水させた無端鎖帯水車に於いて、連続部材が移動する周回路を、上側と下側の２つの回路に分割させて、それぞれの回路には両端部に流入口部と流出口部とを設けて、互い違いの方向に配置させており、当該流出口部に設ける遮水装置は、外部からの流入水（往流）を遮断して阻止させるか、又は管内流（復流）を開口して放出させる働きを行なわせ、且つ流動水の往流と復流とに応じてその働きを自動的に切換える機能を有させており、他の構成部材や構造は、中央の共通軸又は駆動軸を中心として、２回軸の回転対称に配置させることで、往復流を利用させたことを特徴とする請求項２記載の水力変換装置。
【請求項７】
水中水車又は無端鎖帯水車は、表面殻壁が密閉された中空体（以下、密閉型中空体と称す）を、水密性とさせるセメント結合材中に配合させる、水密軽量コンクリート材料を固結させた複合体か、又は当該水密軽量コンクリート材料に、密閉型中空体の大小粒径を適正な粒度分布に配合させて成る水密超軽量コンクリート材料を固結させた複合体か、或いは鉄筋組立構造と前記材料とで、外力に対抗させた密閉区画体を形成させて、一体固結させた構造体で、自力浮上をさせる水密軽量コンクリートの複合体乃至鉄筋構造体で造成されたことを特徴とする水力変換装置。
【請求項８】
無端鎖帯水車の装置に於いて、中央躯体の真中に一つの駆動輪を設けて、上側及び下側を周回する連続ベルトの突起軸と同時に噛み合わせており、最上方に設けた天盤または屋根型浮体による大きな浮力で該装置を自力浮上させると共に、最下方に設ける下床盤を水密の普通乃至重量コンクリートで造成させて、該装置の浮心と重心の距離である復元梃を大きく形成させており、両側の縦隔壁で各部材の相互間隔を維持して固定させることで、該装置の重量復元力（自己の姿勢制御力）を大きくさせて、流水エネルギーを捉えるように成したことを特徴とする請求項２に記載の水力変換装置。
【請求項９】
横長の耐圧潜水殻と、水面上に突出する細長いコラムとを一体結合させた半潜水殻構造体であり、該耐圧潜水殻の外方下部には係留環を固定させていて、耐圧潜水殻の内部は、半潜水状態の作業室と成すもので、殻内下部には重量バラストを設置させ、可搬バラスト等の重量物を搭載させて、重量復元力の増大と形状復元力の極小をさせて成る半潜水式プラットホームとさせたことを特徴とする請求項４記載の水力変換装置。
【請求項１０】
連続部材は、相隣り合う不透水性底板の前端と後端を連結軸で連結させて、上側には底無しカップ乃至受圧部材を枢軸着させた板ベルト（連続ベルトとも称す）とさせ、中央躯体上の路面を周回する無端鎖帯水車に於いて、該板ベルトの連結軸部の下方を不透水性の膜材又は弾性部材（図示せず）で覆って、上下間を遮水させた遮水板ベルトと成しており、各連結軸の両端部では同径曲率とさせた切欠け円弧と円形部分を有するコースターを嵌合して連接させて、該路面両端の側面部とで摺動遮水をさせることで、該遮水板ベルトが水中で移動すると、該遮水板ベルト下面と路面との間で水潤滑走行がされることを特徴とする請求項２〜９のいずれか１項に記載の水力変換装置。
【請求項１１】
流水圧を受ける受圧部材の多数個を連続部材に枢軸着させて、流水中で回転させ、併進路では起立状態に逆進路では倒伏状態にさせて、その流水抵抗の差で以って、当該連続部材を牽引させる機構の無端鎖帯水車に於いて、圧力導水渠を使用する場合は、板ベルトの上側で受圧板を支持する支持梁を枢軸着させ、外部の走行溝は前記の円形コースターを連接させて塞ぐもので、併進路に閉管路を設けて、その内部断面を当該受圧部材が遮蔽しながら走行させて、流水エネルギーを圧力に変換させて取り出すことを特徴とする圧力型水中水車の水力変換装置。
【請求項１２】
前記の圧力型とさせる無端鎖帯水車に於いて、逆進路に於いても当該圧力導水渠の側面から出口までの全域を密閉導水渠で囲繞させており、外界流動水に依って当該水車の後背域に生じる負圧を、前記圧力導水渠の流出口内域に印加させて、当該密閉導水渠内に生じるバイパス化流水を遮断させる手段を有させることで、当該圧力導水渠には流入口における動圧と流出口内域の該負圧を加えた圧力差に増大させるものであり、前記の手段とは、密閉導水渠内の高位置にエア溜まりを形成させて、内在水を分断させるか、或いは密閉導水渠入口に於いて、流入水を高速射出流と為して、バイパス化流水の侵入路を塞ぐことを特徴とする請求項１１記載の圧力型の水力変換装置。
【請求項１３】
前記の負圧力を利用する無端鎖帯水車に於いて、当該水車の外形を上下両側面ともに平滑な表面の流線形とさせておき、流水中に没水させて固定することで生じる高速の側面流を、流速を維持させたまま流下させ、圧力導水渠の流出口後方に射出させることで、該流出口内水を連行して吸い出させて当該流出口内域を負圧に印加させて成り、下床盤の前部には開度調整可能な流入扉を設けることを特徴とする請求項１２記載の圧力型の水力変換装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2014065282.tif 000015
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2014065282.tif 000016
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2014065282.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成27年2月12日(2015.2.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は流水のエネルギーを回転力に変換する水力変換装置に関し、特に抗力型水中水車並びに水中無端鎖帯水車に関する。
【背景技術】
【０００２】  海洋エネルギーで発電する方法は多種多様が発表されているが、その中でも海洋エネルギーの基本である流水による水力変換方法に着目すると、現時点では未だ揚力型翼車が実験的に使用され始めた段階である。
抗力型については、非特許文献１で示された、水中で使用可能な方法は何れも実用化されておらず、特許文献１では、紋り口に於ける大きなロスの発生が危惧されるもので、抗力型水車で実用可能なものは皆無である。
即ち、流体の運動エネルギーを利用する方法には、揚力型と抗力型に２大別されるが、これを流向に対する回転軸の方向で分けると、平行するのが揚力型で直交するのが抗力型となり、水中使用が可能な抗力型は皆無であり、揚力型も未だ水中では実績が無い。
従って、課題点を汎用の風力発電機を代表例に挙げて説明すると、揚力型の風力発電は運動エネルギーを最大にして利用する方式であるが、一方では過大エネルギーに対する制御方法がカットオフだけであり、また失速現象もあって適応流速範囲が狭い欠点があり、一基当りの最大発電量には限界が生じる。
更に述べると、回転面は一枚の円形となり、高速回転をさせると、擾乱が生じて翼効果が発揮されないので、非特許文献２のように翼幅と翼枚数を少なくさせているが、翼間空隙を素通りして、何の力も及ぼさない無駄な流量が多くなる矛盾が生じて効率は３０％台であり、また大パワーで小トルクの動力発生は、大トルクの必要な発電機用としては不向きである。
更に、隣同士が連結出来ないので大容量発電は不可能となり、多数を林立させてもコストは下げられない。【０００３】
【特許文献１】日本国特許第４９１７６９０号
【非特許文献１】波力発電（原理から応用まで）  海流・潮流発電システム  Ｐ７  パワー社
【非特許文献２】図解風力発電のすべて  風車の基礎知識  Ｐ４８    株式会社工業調査会
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  本発明は、上記の如き揚力型の難点を、抗力型水車を使って解決させることで、安価で無公害で、大容量発電を可能とした水力変換装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明に係る水力変換装置は、水中水車であって、水車は回転軸廻りに回転する回転水車又は、一対のガンギ車の間に連続ベルトを張設した無端鎖帯水車であり、回転水車の外輪上又は、無端鎖帯水車の連続ベルト上に、底無しカップを起立乃至倒伏自在に枢軸にて枢着してあり、外輪又は連続ベルトが流水方向と併進の状態では底無しカップが起立状態になり、カップの底部が外輪上又は連続ベルト上に設けた底板によりふさがれて、流水抵抗大の水受けカップとして機能し、流水方向と逆進の状態では底無しカップが倒伏状態になり、カップの底部が開口状態になることで流水抵抗が小さくなって、両者の抵抗差で回転又は周回するものであり、底無しカップが倒伏状態となる上流側に遮水板を設けることで、逆進路に停滞水域を形成させて底無しカップに遠心力を作用させ、倒伏状態から起立状態へと転回させることを特徴とする。
これにより、カップが流水の流れをを受けた併進する併進路では、底有りカップとして流れのエネルギーを吸収し、流水の流れに逆らう逆進路では底無しカップが開口した底部から流水が通り抜けるようになり、水車が水中であっても連続的に回転する。
また、底無しカップの逆進路の前方に遮水板を設けて停滞水域を形成したことで底無しカップの受圧板背面に対する流水力が小さくなる。
一軸水車或いは連続ベルト等の抗力型水車に於いては、水受けカップの併進路と逆進路に於ける抗力差で回転をするが、全没水中ではその差を大きくさせることが困難であった。
公知の連鎖帯水車では、起立から倒伏状態への転回は約一直角分の回転であるが、倒伏から起立状態への転回では約３直角分の回転が必要となり、且つ受圧板の背面を流水で押圧されることから、カップの転回方法の解決を困難としていたが、本願では、底無しカップの重心は枢軸から遠く離れているので、遠心力で転回を行うもので、流水中では遮水板で停滞水域とさせた中で、該カップを遠心力で半起立状態とさせて、次の流入射水を該カップの内側に当てて、起立状態とさせたものである。
また、カップが流水の流れを受けて併進する併進路では、底有りカップとして流れのエネルギーを吸収し、流水方向と逆行する逆進路では底無しカップが開口した底部から流水が通り抜けるようになり、両者の抗力差によって、回転力を生じさせるもので、たて型でもよこ型でも可動し、水車が水中であっても連続して回転又は周回させる抗力型水車を可能とさせたものである。
なお、抗力型水車では流水が受圧板６ａに当たって力を発揮することから、流水中に置かれた底無しカップの抗力は、Ｄ＝発生する抗力、ＣＤ＝抗力係数、Ｓ＝投影面積、Ｋ＝動圧（Ｐａ）、Ｋ＝１／２＊ρ＊Ｕ２、Ｕ＝外界の流速、ρ＝流体の密度とすると、起立状態の抗力はＤ１＝ＣＤ１＊Ｓ１＊Ｋ１で表され、同様に倒伏状態の抗力はＤ２＝ＣＤ２＊Ｓ２＊Ｋ２で表される。
両式を比べると、Ｓ１＞Ｓ２であり、且つＣＤ１  ＞ＣＤ２であるので、Ｄ１＞＞Ｄ２となり、抗力差が大きいので回転する。
次に、各々の係数の比を見ると、投影面積の比ＲＳ＝Ｓ１／Ｓ２は、受圧板の最大面積と板厚の比で何十倍にもなり、抗力係数の比ＲＣＤ＝ＣＤ１／ＣＤ２は、半球状カップではＣＤ１＝１，３３で、ＣＤ２＝０，３３なので、比ＲＣＤ＝ＣＤ１／ＣＤ２＝４となるが、底無しカップは湾曲した板なのでそれ以上となる。
依って、ＲＳとＲＣＤは共に大きくなり、Ｄ１／Ｄ２＝（ＲＣＤ＊ＲＳ）＊Ｋの抗力比は甚だ大きくなり、性能の良い翼の揚抗比も遥かに超える。
従って、広い流速範囲に適合し、ベッツの最大効率を不要とさせ、更に外界流速を利用してエネルギーを高めることが出来て実用的となる。
揚力型の翼に比べて抗力型カップは製作が容易である。
なお、逆進路の管路では、底無しカップの受圧板は流水と略平行で走行するので、断面積と抵抗係数の両方とも小さくなって抗力は小さくなる。【０００６】  本発明は、水中浮力を有する中央躯体の全周に連続ベルトの路面を形成して当該連続ベルトを周回配置し、中央躯体の両側面にわたって貫通装着したガンギ車軸の両端部にガンギ車をそれぞれ固定し、連続ベルトの両側に形成した突出軸と当該ガンギ車に設けたスプロケットとを噛み合せることで流水エネルギーをガンギ車軸の回転力に変換する無端鎖帯水車であってもよい。
このようにすると、連続ベルトで併進路と逆進路に分割できるとともに、ベルトの長さで流水路の長さを容易に調整できる。
また、連続ベルトに設けた突出軸にガンギ車のスプロケットを噛み合せる構造にしたことにより、漂流するゴミや海藻等が絡みにくい。
中央躯体の全周を上下方向に連続ベルトが周回すると、該躯体は宙ブラ状態となるので、該躯体の内部に複数のガンギ車軸を貫通させて、縦隔壁に設けた軸受で固定支持させる。
ここで、中央躯体を上流側のガンギ車より前方上側に延出させて下面を逆傾斜面にし、当該前方延出部に小型先導車を設けるが、更に遮水板内側を小内径の円筒形を設けるか、弱流速域では当該逆傾斜面を使うか、当該小型先導車に近接してテンショナーを設けるか、のいずれかにより底無しカップを回転させてもよい。
中央躯体に第３のガンギ車軸を貫通させて、小径の先導車を設けると、連続ベルトの角速度は大きくなり、底無しカップに働く遠心力は増強される。
また、遮水板を装置と一体化させて、その内側を小内径の円筒形とさせて、底無しカップの先端部が自由回転する外径よりも小さくさせると、受圧板の外面は円筒面に押圧されながら回転して、円筒面出口に設けたガイドローラーで一挙に解放されるようにしてもよく、先導車軸周りの角速度と枢軸周りの角加速度を二重に受けて、瞬発力が発揮されて、底無しカップの転回力は増強される。
また、小型先導車と上流側のガンギ車との間に周回する連続ベルトを内側方向に牽引するテンショナーを設けることで底無しカップに回転力を付加して、遮水板を設けることなく底無しカップを起立状態に転回させるか、又は小型先導車付近に底無しカップが自重で起立する方向の逆傾斜面を形成してもよい。
本発明は回転出力の取り出し方法に制限が無く、例えば、ガンギ車に同軸で取り付けられた原動歯車から伝達される出力軸の間の伝達系に速度変換歯車と一方向クラッチを単独又は組み合せて用いることができる。
先導車とテンショナーの二段組みで、予め連続ベルトを緩く吊架させておいて、先導車の回りに連続ベルトを巻き込ませて、起立状態とさせるか、或いは逆傾斜面を形成させて、枢軸に支えられた底無しカップを自然落下させて、小流速でも転回を完遂させることで、完全自起動をさせるものである。【０００７】  本発明は、無端鎖帯水車の２つ以上の複数基を連結具で並列連結して、浮揚配置させることで長尺装置とし、別個に設けた外部浮力体に支持柱と係留具を備え、前記連結具を支持柱につなぎ係留索を係留具に緊結しており、前記各基に設けたガンギ車軸に生じた回転力を共通軸に出力させてもよい。【０００８】  本発明では、連続ベルトの回転軸が流向に直交する抵抗型水車なので、Ｕは外界流速（ｍ／ｓ）、ρは質量（ｋｇ／ｍ３）、Ｑは体積流量（ｍ３／ｓ）、Ｐは運動エネルギー（Ｊ／ｓ＝Ｗ）とすると、理論発電量は、Ｐ＝ρＱＵ２／２（Ｗ）となり、流入水量Ｑに比例する。
従って、無端鎖帯水車の各基を連通具で多数基を結合して、浮揚並列配置させた長尺装置とさせて、夫々の装置で得たトルクを一本の共通軸に集合させて、大角運動量を発生させるもので、浮揚させると表層部の高エネルギー密度の流水が大量に得られる。
該長尺装置の両端に支持柱と係留具を有する外部浮力体を設けておき、連結具（連通具）を支持柱に固定をさせ、係留索とアンカーで該外部浮力体を繋留すると、長尺装置は流水圧力に抗って水中に浮揚固定されるので、大容量の発電能力が発揮されて、発電コストは下げられる。
また、外部浮力体を設けて、中間支持と係留の外力を分担させることで、装置は均一製品の配列でよくなり、大量生産を可能とさせる。
一方、揚力型では隣接の水車同土は連結出来ないので、大容量発電は単独基の大型化に依るしか無く、経済コストは下げられない。【０００９】  本発明は、無端鎖帯水車の複数個のガンギ車軸を一本の実用長の共用駆動軸にした短尺装置を形成し、隣接する短尺装置の縦隔壁同士に間隔を形成してギヤ室とし、前記共用駆動軸から共通軸へのトルク伝達路の途中に速度変換歯車と一方向クラッチを設けてギヤ室にセットしてもよい。【００１０】  本発明は、全没水させた連続ベルトの周回路を、上側と下側の２つの回路に分割し、それぞれの回路は両端部に流入口部と流出口部とを有し、当該流出口部には可動式又は固定式の遮水板を設けて成すことで、前記上側と下側の回路のうち、一方は流入口から水流を流入併進路として働き、他方は流入水を阻止して底無しカップを転回させる逆進路として働くように、前記遮水板でその働きを交互に自動的に切り替えるように成してもよい。
連続ベルトでは周回路を上下二段の回路に分割させると、どちらも水中に開口するので、夫々の流入口を装置の前と後にさせて、往流と復流を夫々の流入口に遮水板を使って誘導させて、夫々の管路に併進路の作用と逆進路の作用を働かせるもので、流向が反転する毎に併進路と逆進路の作用を交代させて働かせるものである。
併進路の作用としては管路の入口と出口を開口させて、逆進路の作用としては入口を閉鎖又は外界流の誘導をさせて、出口では底無しカップの転回をさせるものである。
往復流を利用する水力変換装置は、どちら側からの流れに対しても、連続ベルトの回転を常に同一方向とさせることで、達成させたものである。
連続ベルトの周回路を上側と下側の２つの回路に分割して、夫々の回路の両端を流入口部と流出口部とさせて、相互を逆方向に向けて設ける。
両側に出来た流出口部では自動開閉制御される遮水板を装着させて、流入口部からの流入水に対しては、開いて流出させるが、逆方向からの浸入水に対しては閉鎖をして阻止させる。
全没水式の水車なので、前後に出来る流入口部は水中開口しており、往復流に対応させて、どちら側からの流入水に対しても、回路他端の遮水板が開いて流出するので、併進路となって駆動力が得られる。
また流入口部に於いて、下向きの回転をする側では逆傾斜面で自然落下をさせ、上向き回転をする側では既述の二段組先導車とさせて、どちら側からの流入水に対しても自己起動をする。
回路は開水路で作動するが、上下の天盤や下床盤を利用した導水渠を形成させて漂流物からカップを守ったり、或いは圧力管路を形成させて効率向上をさせても良い。
自動開閉制御の遮水板とは長周期の潮流では水との比重差と流速で制御する可動式とするが、周期の短い波浪流では鎧戸構造（以下スリットと称す）の固定アームを使用するもので、不動なので故障発生を激減させる。
自動開閉制御の遮水板は、可動式遮水板では上段は沈降式で下段は浮上式とさせて、水との比重差と流速の強弱とで開閉作動を行わせる。
また固定式では、厚味のある湾曲させた腕木（以下アームと称す）に一様方向の溝を刻んだもので、アームの形状やスリットの溝の傾斜角度は、外界流水の流入を反射させて、他方の流入口へ誘導させている。
反対に、流入口部からの流れに対しては、同一スリットの傾斜角度と充分な陥凹部を使って、外部に流出させている。
揚力型では一方向の流れしか利用出来ないが、全没水型水車では往復流を利用するので効率は倍加する。
併進路の作用としては管路の入口と出口を開口させて、逆進路の作用としては入口を閉鎖又は外界流の誘導をさせて、出口では底無しカップの転回をさせるものである。【００１１】  本発明は、水中水車又は無端鎖帯水車は、水密性とさせるセメント結合材中に、表面殻壁が密閉された中空体（以下、密閉型中空体と称す）の大小の粒径を適正な粒度分布に配合させた水密軽量コンクリートを使用して、装置を構成する部材を造ってそれらを組合せるか、或いは鉄筋構造体を組んで、該水密径量コンクリートと結合させる水密軽量鉄筋コンクリートを使用して、密閉された区画体を有する構造物とさせて、自力浮上をさせてもよい。
水密軽量コンクリートとは、セメント結合材を使用するコンクリート複合体なので、配合する材料と比率に依って、性能と比重と強度が調整されることから、水密性とさせるセメント結合材を使用して、中性化や劣化を失くした耐久性の高いコンクリートとさせ、配合する密閉型中空体の見掛比重を小さくさせて、セメント結合材中でも吸水しない浮力材として機能させ、使用深度に応じて、適合する耐圧強度を有する中空体を使用する水密軽量コンクリートである。
また、大小の密閉型中空体の粒度分布を調整して充填率を上げた超軽量水密コンクリートとさせて、水中で吸水せず比重も耐久性も変化しない、水に浮くコンクリートも製作可能とする。
また大きな浮力が必要な所では、外力に対抗する鉄筋組みと一体結合させた水密軽量鉄筋コンクリートとすることで、密閉された区画体を造って水中浮力を発生させて達成させる。
水密軽量コンクリートは各種浮力材の中から密閉型中空体を使用するものであり、密閉型の各種中空体として、微小中空体や中空多胞体、硬質中空体或いは低発泡率の発泡樹脂体等があり、これ等から選択したり、加工をして目的に適うものを得る。
また、各種防水剤やゴムラテックスや樹脂エマルジョン入りのポリマーセメント等は水密性とさせるセメント結合材中に含まれる。
この様に水密軽量コンクリートを使って自力で浮揚する装置とすれば、形状や設計の自由度は大きくなり、複雑な装置でも製作可能となり、小型化も可能である。
また、普通コンクリートのように水中で強アルカリ性を放出する公害は発生させず、装置自体を自力で浮揚させることで、外部浮力体との結合部が失くなって流失事故は激減され、施工は簡易となり、大量生産で安価な製品を提供する。
また、水密軽量コンクリートとしたことで、従来の無駄な壁厚を削ぎ落とし、軽量としたことで浮力発生の為の空間を無用として小排水量化をさせる。
従来では、浮き桟橋等の大型構造物では普通コンクリートで函体を造り、内部空間に発泡スチロール等の成形品を充填させて自力で浮上させるが、浸透水によるコンクリート劣化に対しては、壁厚を増厚させて規定の耐用年数を維持させている。
また普通コンクリートは重過ぎる（比重ρ＝２．３）ために小型構造物の浮揚は出来なかった。
また軽量コンクリート（ρ＝１．３〜１．９）では、軽量骨材が吸水性であるため、水中使用には耐えられない。
従って、装置等を浮揚させるには、不透水性材料で造った汎用定形品の外部浮力体を使用して、本体の懸吊や連結支持をさせるが、連結具の破損や結合材の変形・破断に起因した流失事故が多発していた。
自力浮上の水力装置とすることで、流体抵抗の小さい外形とさせ、装置の小型化をさせて、流速の早い高エネルギー密度の流水を利用可能とする。
また、装置の小型化は材工費の低減を初め、浮上曳航の利便や工事費の削減を可能とする。
また、無端鎖帯水車を天盤と下床盤との内側に設け、無端鎖帯水車の中央部に設けたガンギ車のスプロケットと、上下の回路を周回する連続ベルトの突起軸とを同時に噛み合せ、トルク伝達のギヤ類を前記ギヤ室に収納させて、太くて重い共通軸を前記下床盤の位置まで低下させ、天盤は自力浮上のための浮力を有させて、下床盤は必要に応じて水密重量コンクリートとしてもよい。
波長が短い波浪に対しては、一つのガンギ車を装置の中央に設けて、連続ベルトの周回路を短縮させており、最上方の大きな浮力と、最下方に搭載させた重量物との間で、大きな重量復元力を働かせることで、波浪による搖動を、装置自体の安定力で抑制させて、波動流のエネルギーを利用するものである。
即ち、波浪による揺れを抑制する方法は、従来では船長を長くさせてピッチングを止めるしか無かったが、本願は装置をより短くさせながら、尚且つ揺動を抑制させて、波浪の運動エネルギーを捉えて利用する装置である。
復元力の一般式として、Ｓ＝Ｗ＊ＧＺ＝Ｗ＊ＧＭ＊ｓｉｎθがある。
上式に於いて、Ｗ＝重力（排水量）、γＶ＝浮力、Ｍ＝メタセンタ、Ｇ＝重心、Ｂ＝浮心、ＧＺ＝復元梃（Ｇから浮力作用線への垂線）、ＧＭ＝メタセンタ高（ＧとＭとの間の距離）、θ＝船の傾斜角である。
これはθの小さな初期復元力に使われ、大角度の復元力では、
Ｓ＝Ｗ＊ＧＺ＝Ｗ＊（ＢＲ−ＢＱ）＝Ｗ＊（ＢＲ−ＢＧ＊ｓｉｎθ）が使われる。
上式に於いて、ＧＺ＝復元梃、Ｂ＝傾斜角０のときの浮心、Ｂθ＝傾斜後の浮心、Ｍθ＝傾斜後のメタセンタ、ＢＲ＝ＢθＭθの浮力作用線へＢからの垂線、ＢＧ＝ＢからＧへの距離、である。
上式で第一項は、Ｗ＊ＢＲ、は船型だけに関する項である。
また、第二項は、Ｗ＊ＢＱ、は重量復元力と呼ばれ、重心の高さだけに関係している。
本願は、上記の式で、ＢＧ（ＢからＧへの距離）を大きくして、重量復元力を働かせるものであり、このため、最上方の大きな浮力と最下方に搭載させた重量物と距離を大きくさせて達成している。
即ち、重量復元力を働かせて搖動を抑制させるものであり、必要ならば、下床盤を比重の高い水密重量コンクリートとさせて、より大きな重心低下をさせても良い。
また、波向に対して連続ベルトの回転方向を上向きとさせ、周回路を短くさせるており、短周期波浪の水粒子運動によく追随させる。
ガンギ車のスプロケットは、上下の連続ベルトと同時に噛み合わせることで、タルミを生じさせずに確実に伝達させており、ガンギ車に過剰回転が生じても、底無しカップは逆流での使用が可能で問題は生じない。
さらに外部浮力体は、横長で紡錘形の耐圧潜水殻と、水面上に突出する細長いコラムとを一体結合させた半潜水殻構造であり、前記耐圧潜水殻の外部に支持柱と係留具とを有し、耐圧潜水殻の内部は、半潜水状態の作業室と外部水中への開口部を有し、殻内底部にはバラスト又は重量物を搭載可能にした半潜水式プラットホームとさせてもよい。
長尺装置を浮揚固定する外部浮力体とは通常は作業台船を使って、上部に支持柱を組み立てて行うが、流れや波力を受けて揺動し、更に長尺装置の両端では別々の動きとなるため定点での支持は困難であるが、更に台船上に重い発電機等を搭載するには、大きな水線面積と形状復元力を得る為の大排水量が必要となり、大型にすると荒天時の波力が大きくなって作業中止や退避となるので、発電を継続するには更に大型化させるという悪循環が生じて来ており、未だその解決方法が見付けだせないのが現状である。
前記の大角度復元力の式；
Ｓ＝Ｗ＊ＧＺ＝Ｗ＊（ＢＲ−ＢＱ）＝Ｗ＊（ｖ＊ｈｈ’／Ｖ−ＢＱ）に於いて、第一項の、Ｗ＊ＢＲ、＝形状復元力、と呼ばれる。
ここで、ＢＲ＝浮心の水平移動距離である。
そこで船を傾斜させると、傾斜によって露出部と没入部が出来て、その容積をｖ＝として、その容積浮心の移動距離はｈｈ’とする。
ＢＲ＝浮心の水平移動距離は、ＢＲ＝ｈｈ’＊ｖ／Ｖである。
これは、水線面の浮面心を通る縦軸に対する二次モーメントである。
即ち、重量復元力を大きくさせると、形状復元力は小さく出来てることから、それは水線面積を最小にさせることであり、形状としては、細長いコラムとさせることで解決したものである。
ＢＲの形状復元力を極小とさせると、細長いコラムにすると、それは、透波性が良くなり、波力を働かせなくさせる。
小さな水線面積によって波が越波しても搖動が小さくなる。
重い発電機は底部に設置して、逆に安定力として作用させて、小型化をさせるので、流体抵抗力を小さくさせる。
水線面積を小さくしたことで、透波性を良くしたものである。
波力を働かせなくして、次に波による搖動を失くしたことである。
波力に対して安定で、強くなる。
波力に強い舟型を探していて、前記式から、舟型の項から水線面積を小さくして、解決したものである。
これに対して、半潜水式のプラットホームは作業台船とは逆に水線面積を小さくさせ、形状復元力を極減させることで、透波性を良くして波力を働かなくさせて、長尺装置には無駄な応力を掛けず、重い発電機は底部に設置して、逆に安定力として作用させて、小型化をさせるので、流体抵抗力を小さくさせるものである。
また水線面積が小さいことは、長尺装置の浮上・沈降をさせる可搬バラストの積載と卸下の量を減少させて効率的に行うものである。
また、半潜水式プラットホームは定点に係留させて海洋作業を行うもので、潜水状態の耐圧殻では流体力が小さくなり、海上の暴風波の影響は受け難くさせ、コラムで海面上と連通させて半潜水状態の作業空間とさせており、水中開口部を通じて長尺装置を連結させたり、共通軸の水中接続作業を行うもので、コラムの海面上部分を使って、航行船舶への警戒器具を装着させ、緊急時の脱出路も常時確保されていて安全である。
細長いコラムは、浮力と潜水深度の調整が容易となり、浮上沈降が容易で、浅喫水線位置までの浮上も可能とするが、同時に、形状復元力を極減させて、波浪に対して搖動し難くさせる。
本発明は、請求項２に記載の無端鎖帯水車であって、併進回路は周囲壁面と路面で閉じた導水渠の内部に内部断面を遮蔽しながら移動する複数の受圧部材を有し、路面に沿って上下間を密閉させた板ベルトを有し、当該板ベルトは両側の端部から複数の軸部を突出させ、当該軸部にコースターを装着し、当該コースターを摺動遮水させつつ連接し、板ベルトの上側に前記受圧部材を枢着し、板ベルトの下側を水潤滑走行させる無端鎖帯にしたことにより周回する牽引力と移動距離を回転力に変換する出力手段を有するものでもよい。
水流に沿った両端開口の閉じた管路（以下、圧力管と称す）を使って、前記圧力管の内部に当該圧力管内の断面を遮蔽しながら移動する複数の挿入栓を有し、各挿入栓は等間隔に連結させて無端鎖帯を形成させ、該無端鎖帯が周回する牽引力と移動距離を回転力に変換する出力手段を有する構成とすることで、流水の有する運動エネルギーは同量の流動仕事（圧力エネルギー）に変換されて、下記式に示す仕事率が生じることから、圧力型の変換装置となり、管内流速が小さくなり、効率が良くなる特徴が発揮される。
提案式は；Ｗ／δｔ＝（Ｋ−Ｐ）＊Ａ＊Ｖ＝（Ｋ−Ｐ）＊Ｑ＝Ｆｔ＊Ｖである。
式に於いて、Ｕ＝外界の流速（ｍ／ｓ）、Ｋ＝流速Ｕの流入動圧（Ｐａ）Ｋ＝１／２＊ρ＊Ｕ２、ρ＝流体の密度（ｋｇ／ｍ３）ρ＝１０００、Ｐ＝流出動圧（Ｐａ）Ｐ＝１／２＊ρ＊Ｖ２、Ａ＝圧力管内の断面積で、挿入栓乃至受圧板（以下栓と略称）の断面積と等しい（ｍ２）、Ｖ＝管内流速又は栓の移動速度（ｍ／ｓ）、Ｑ＝管内流量（ｍ３／ｓ）Ｑ＝Ａ＊Ｖ，Ｆｔ＝抵抗力（管内流とは反対方向の引張力）（Ｎ）、とすると、Ｌ＝移動距離（ｍ）、Ｌ＝Ｖ＊δｔなので、Ｗ＝仕事（Ｊ）は、Ｗ＝Ｆｔ＊Ｌであり、Ｗ／δｔ＝仕事率（Ｊ／ｓ）は、Ｗ／δｔ＝Ｆｔ＊Ｖ、となる。
即ち、圧力管内の流水を挿入栓で遮断することで、管内にはＫの動圧が生じて、栓にはＦｋ＝Ｋ＊Ａ、Ｆｋ＝動圧力（Ｎ）が働くが、挿入栓には無端鎖帯を通じて抵抗力Ｆｔの力が働くので、Ｆｋ−Ｆｔ＝Ｆｐの定常状態となり、Ｆｐ＝流出力（Ｎ）が流出口で働いており、Ｆｐ／Ａ＝Ｐの流出動圧で、Ｖ＝（２＊Ｐ／ρ）１／２の流出速度Ｖとなっている。
管内流速Ｖが生じると、挿入栓は同速で移動して、抵抗力ＦｔはＶの速度で移動するので、定義からＦｔ＊Ｖの仕事率がされる。
また、無端鎖帯に負荷を掛けて、抵抗力Ｆｔを変化させると、Ｆｋは淀み圧で一定外力なので、流出力Ｆｐで自律的にＶが調整されて、仕事率に従って移動距離Ｌが変化する。
この様に圧力型の水力変換では、入口と出口の動圧差（Ｋ−Ｐ）に管内流量Ｑを掛けたものが圧力エネルギーに依る仕事率（Ｗ／δｔ）となり、運動エネルギーの全量とも一致し、無論エネルギー保存則とも合致している。
また従来は、ベルヌーイの定理に於いて、運動、位置、圧力の各エネルギーの次元は全て同一であるにも拘わらず、圧力エネルギーのみが力学的エネルギーでは無いとされて来たが、本願に依ってそれが覆された意義は大きい。
次に、揚力型水車では運動エネルギーの利用による変換なので、最大効率は５９，３％のベッツの限界値に従うが、圧力型変換では、提案式からベルトの周回速度Ｖ（ｍ／ｓ）が小さい程、仕事率は向上するので、限界値の取除かれた高効率を可能とする。
また、提案式で示された圧力型の変換装置とする為に、本願では各軸部に装着したコースターを前後に連接させて突出軸の走行溝を塞いで、複数の受圧部材で区画された内部圧力を保持させており、上下間を密閉した板ベルトの下側では水潤滑走行をさせると共に、後述の先導車軸曲面との間で、バイパス化流水の止水作用を行っている。
また、揚力型では最大流速や最大回転速度とさせて効率を上げるが、限界値のロスと損失抵抗のロスが大きくなる。
一方の圧力型では、淀み点圧という外界流速の最大エネルギー値を利用しており、遅い管内流速や周回速度にすると逆に高効率となることから、既述の如く弱流速でも転回を可能とさせて、低速回転で得た高トルクは速度変換歯車で増速させて、共通軸から発電機軸に伝達させて、発電機固有の高効率で電力に変換させている。
なお揚力型では、失速やカットオフ等が発生して、適応流速範囲は狭く制限されるが、圧力型では、無端鎖帯の受圧部材は複数個を等間隔で連結するので、管の入口と出口に於ける動圧差が分割されて、夫々の受圧部材に均等に掛るので、高エネルギー流水や最大負荷に対しても問題無く適応出来る。
図９では、圧力管の前部に圧力溜りを設けると、定常流の取込み口になると共に、淀み点圧力が安定して確保され、カップ周縁からの横溢や乱流入が無くなる。【００１２】  本発明は、併進路を圧力管又は圧力導水渠で覆い、当該圧力管の側面から逆進路を密閉した密閉導水渠とし、当該密閉導水渠のバイパス化によって生じる流動水を遮断させることで前記圧力がかかる導水渠の流出口内域に生じた負圧を流入口における動圧に加えた圧力差としてもよい。
流動水中に置かれた抵抗物体の背後には、粘性圧力抵抗（造渦抵抗）に依り、境界層の剥離による負圧領域が生じて、流出口周辺も負圧と為るが、圧力導水渠の側面に開口する逆進路を通じて周辺水が流入して、圧力導水渠内はゼロ圧以下とは為らないので、負圧の利用は不可であった。
本願は逆進路の全域を囲繞した密閉導水渠とさせ、密閉導水渠に内在する水の流動化を遮断して、圧力導水渠の流出口内に発生する負圧を保持させることで、他端の流入口に於ける動圧との圧力差として利用するものである。
密閉導水渠の内在水がバイパス化によって流動化を起こすのを阻止させる為に、密閉導水渠の高位置でエア溜りを形成して、内在水を分断させる。
即ち、流入口部では圧力が高くて高水位となり、流出口部では圧が低いので低水位となり、両水面間では落差が生じるが、両水面は路面等で仕切られていて、その高さを越えられないので、バイパス化流水は生じず、両者の圧力差は保たれる。
従って、圧力管の入口には動圧の押込み圧が、管内出口には外界流水による負圧が生じて、両管端の圧力差が大きくなるので、管内のエネルギー密度は外界流水よりも増強される。【００１３】  本発明は、圧力管又は圧力導水渠を有するとともに外形を上下両側面ともに流線形にした無端鎖帯水車を流水中に没水固定させることで高速側面流を圧力管又は圧力導水渠の流出口後方に射出し吸引作用を生じさせて、当該流出口内域を負圧にしてもよい。
流線形にさせた抵抗物体を没水させると、流水は該物体の両側面で高速の外側流を生じるので、外形を流線形にして剥離をさせず、表面を平滑にさせて高速流を維持させて、流出口までコアンダ効果で流下させて、流出口の後方に射出させることで、流出水を両側からの流水の粘性によって、連行して吸出すことで、流出口内水に吸出し負圧を生じさせる。
上側の流線形天盤と下側の流線形下床盤とで成す翼型は、最大翼厚が大きいと、流水の投影面積に相当する流水量が多くなり、それが両側面から流出して高速側面流となるが、最大流速は一定値となるので、高速流の層厚が厚くなって、安定した流れとなるが、抵抗も大きくなる。
一方、翼弦長が大きいと流速が低下する。
従って翼厚比（＝最大翼厚／翼弦）が大きい程、有利となるが、逆に剥離が生じ易くなり、レイノズル数も関与するので、現地状況に合わせて決定する。
また、前縁から最大翼厚までの前半部の形状は、流水圧を受けて剥離は生じないので、滑らかな曲線とすれば良い。
また、遮水板の円筒内面に装着したローラーを有し、当該ローラーに受圧部材背面が遠心力で押圧され、その反動で板ベルトの下面が先導車の円形路面に押圧されることで上下の接触部が遮水され、両側面のコースターは摺動遮水されており、内側は二段組先導車により受圧部材が板ベルト上面に起立することで遮水され、当該受圧部材の起立位置からガイドローラーとの間でバイパス化流水が進入するが、前記圧力管の流入口に開度調節可能な流入扉を設け、当該流入扉にて高速流入射水させることで逆方向のバイパス化流水を抑えてもよい。
即ち、先導車の円形路面と板状ベルト下面との間、及び遮水板の円筒内径に設けた弾性ローラーと底無しカップの受圧板背面との間で、夫々が凸出して狭間隔となる処を遠心力で押圧して遮水をさせると共に、圧力管なので両側壁面との間は、コースターで摺動遮水をされており、また全没水なので、水潤滑用の板ベルトが使用されている。
従って、連続ベルトとこれを囲繞する圧力管又は圧力導水渠との間隙は全て遮水されており、一方の内側については、受圧部材を二段組先導車で巻き込んで、板ベルトの上面に当該受圧部材の底部を押圧して起立をさせて遮水がされることから、この起立位置からガイドローラーまでの転回する区間を通じて、バイパス化流水が進入することになる。
そこで、圧力管の流入口に開度調節可能な流入扉を有し、流入扉で流入速度を上げて、高速流入射水を作り、当該流水膜で該転回する区間を塞ぐもので、これに対して真逆方向から進入するバイパス化流水は阻止される。
従って、高速射出流の射出力又は粘性力で逆流水は遮断されるので連続ベルト周りの外面と内部を遮水させる手段と協働させることで、バイパス化は阻止される。
圧力変換で生じる管内流速は、その流量が流入口に設けた流入扉を通じて流入するので、流入扉の開度を調節して高速射出流とさせるが、流量は揚力型に較べて遙かに少量である。
なお、開水路で外界流水を受け止める抗力型水車では、カップへの流入水は横溢したり、渦流を起こして、流水エネルギーを充分に吸収出来なかったが、圧力型では圧力溜りを作り、流入水量も少ないので、各受圧部材間の間隔を狭めても、乱流入が生じ難くなる。
そこで、相互の間隔を狭めて走行路を短縮させると共に、逆進路では受圧部材どうしを重ね合せると、前記の転回路区間を塞ぐ距離は縮められる。
エア溜りによるバイパス化防止に較べて、天盤が低い流線形となり表面からの剥離を生じ難くさせる。
【発明の効果】
【００１４】  本発明に係る流水エネルギーを回転力に変換する抗力型の水力変換装置は構造が簡単で、流水のエネルギーを効率良く回転力に変換できる。
また、海流の変化にも容易に対応でき、小型の装置で大容量発電が可能である。
初期投資額が少なく、維持費も小額で済む。
さらには、耐久性にも優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】底無しカップ式水中水車の原理説明図を示す。
【図２】底無しカップ式連続ベルトの概要構造図を示す。
【図３】抗力型連続ベルトの水底設置の概観図を示す。
【図４】抗力型連続ベルトの浮揚固定と着座の一部断面図を示す。
【図５】連続ベルトを浮揚連結させた長尺装置の構造図を示す。
【図６】往復流を利用する連続ベルト装置の断面図を示す。
【図７】波浪流動を利用する連続ベルト装置の断面図を示す。
【図８】半潜水式プラットホームと圧力導水渠の断面図を示す。
【図９】装置背後の粘性圧力抵抗を利用する圧力型変換装置を示す。
【図１０】流線形にして高速外側流を利用する圧力型変換装置を示す。
【図１１】先導車の曲面と高速流入水でバイパス化防止の切欠け図を示す。
【図１２】圧力管方式の連続ベルト構造例を示す。
【符号の説明】
【００１６】５＝枢軸
６ｃ＝底無しカップの重心
７＝底板
８＝遮水板
１７ａ＝併進路
１７ｂ＝逆進路
２０＝中央躯体
２１＝ガンギ車
２５＝（速度）変換歯車
２６＝共通軸
２７＝一方向クラッチ
４３＝原動歯車
４４＝圧力導水渠（併進路）
４８＝板状先導車
２４＝テンショナー
６４＝高速側面流
７０＝半潜水式プラットホーム
８９＝コースター
４９＝板ベルト
５９＝受圧部材
９６＝境界層
９７＝浮上式二段フラップ
９８＝鎧戸（スリット）式のアーム
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】  本発明に係る一軸水車型水力変換装置を図１示す。
水中水車１は抗力型なので回転軸１ａを流水に直交させて置くため、流水と同方向に回転する併進路と、反対方向の逆進路が同時に出来て、両者の抗力差で回転が行われる。【００１８】  図１は水中水車１の例であり、水面４より下に取り付けられる。
底面部２から支柱３を立設し、水中水車を設置してある。
水中水車１の外輪１ｃ上に設ける水受けカップを、図２に示すように流水を受ける受圧板６ａと両側の側板６ｂとを一体と成した底無しカップ６と、底板７（７ａ，７ｂ）とに分割させて、両者を一本の枢軸５で貫通して回転自由とさせて、両者の該底無しカップ６の底面と該底板７とで成す挟角を、開閉自在で且つ密閉して止水が可能に装着させて、該底板７は該外輪１ｃ上に固定させることで、該底無しカップ６は併進路では流水を受けて該挟角は密閉されて該外輪１ｃ上に起立状態６ｅとなり、且つ底板７を押圧して止水がされて底有りカップと同等の大きな流水抵抗値を発揮させ、逆進路では流水を受けて該枢軸５周りを回転して、該外輪１ｃ上に倒伏状態６ｆとなるので、該挟角は大きく開放されて流水は該底無しカップ６の内・外側を通過するので流水抵抗は殆どゼロとなり、抵抗差は非常に大きく出来る。
なお、流水中に直交して置かれた受圧板６ａの抗力は、（抗力）＝（抗力係数）＊（流速）＊（投影面積）となり、抗力型水車では流水が直接当たって力を発揮する。【００１９】  図１，図２より、また逆進路から併進路への約３直角分の転回では、水中水車１の外部に遮水板８を設けて流水を遮断させた停滞水域９とすることで、該底無しカップ６には遠心力が働いて、水車回転軸１ａと枢軸５との線上に重心６ｃが来るので該受圧板６ａは外方に伸展されて半開き状態６ｇとなり、そのまま回転を続けるので、次の流入水の射水が該受圧板６ａの内面に当たる位置まで、該遮水板８の高さとさせて遮水をさせると、その後は流水力と自然落下とで、該底無しカップ６は起立状態６ｅとなって自動転回は完了される。
なお起立状態６ｅから倒伏状態６ｆへの転回は、約１直角分なので流水のままに自然と行われる。
従って、流水中に全没した水中水車の自動回転は連続して行われ、且つ起立状態６ｅと倒伏状態６ｆとの間の抵抗差は極大化を可能とさせるもので、底無しカップ６と底板７とを分割させて一軸回転で両者の挟角を開閉させることを特徴とする、回転軸１ａを流向に直交して置く水中水車１を自動回転させることができる。【００２０】  無端鎖帯からなる連続ベルトタイプの水力変換装置を図２に示す。
水中水車１では底板７が外輪上１ｃに固定されているのに対して、図２に於いて無端鎖帯の連続ベルトに底板を固定させることで、底無しカップ６は底板７との間の機能を保持したまま路面上を周回する。
即ち、枢軸５に平行して等間隔で新たに従軸１０を加えて、各軸の間を回転自在に連結する軸間リンク１１（１１ａ〜１１ｃ）を設けることで、駆体１９の上面の路面１８の全周を覆う連続ベルトを形成させるものである。
帯状底板１２は枢軸５とその前方の従軸１０との間の軸間リンク１１に内有固定されており、底無しカップ６は枢軸５に装着されているので、該帯状底板１２と底無しカップ６の底面は枢軸５を中心とする挟角を形成して、前記水中水車で述べた機能を果たしながら周回する。【００２１】  帯状底板１２は硬質底板７ｂの下側と、弾性底板７ａの上側との結合で両性能を有していて、底面との密着性を良くしており、交換が容易となるように、軸間リンクは切欠リンク１１ｂまたは噛合せリンク１１ｃとさせている。
同様に、枢軸５とその後の従軸１０との間の軸間リンク１１にも、遮水の為の帯状硬質板１２ｂを内有固定させて、水潤滑方式の採用を可能とさせており、軸間リンクは全周リンク１１ａとさせている。
なお、底無しカップの底辺部に弾性帯１３を貼付けて、全ての帯状底板１２を同一種の帯状硬質板とさせても良い。
また受圧板６ａの角度や曲率を変えて、流水圧力の中心位置を上下させて、底無しカップ底面が適正な押圧力を底板に掛けながら周回させる。
また同時に、帯状底板１２は歪んで漏水が起きないように、枢軸５と従軸１０には小車１５を一様分布で装着させて、均等な支持力を働かせる。
なお、全路面１８が水中にあれば、バネ板と潤滑板を用いた水潤滑方式（図示せず）とさせて、摩擦抵抗を極減させることも可能である。【００２２】  底無しカップ６の形状は、受圧板６ａの幅と高さ及び底面積は獲得目標のエネルギー値に応じて決定し、何れも容易に製作可能であり、特に材質が金属製であれば、ベンダーで曲げると簡単に加工が出来て、翼車が複雑で高価なのに較べて有利となる。
また、連続ベルトは出来るだけ軽量で幅広く制作すれば経済コストが下げられるので、受圧板６ａには縦リブ１４を設けて軽量化を図っており、連続ベルトは軽量に造られて軽快に周回するようになる。
図１２に圧力管内１０４に受圧部材１０６を配設した連続ベルト型の水力変換装置の構造例を示す。
圧力管１０４からなる水流による併進路を遮断するように受圧部材１０６が移動し、圧力管１０４内を通過した受圧部材は、図１２に１０６Ｂで示すように枢着軸１０９にて回動し倒伏状態になり、周回するようになっている。
受圧部材１０６Ａは起立状態で圧力管１０４の内側断面を遮断する大きさ，形状であり、遮断板として機能する。
連続ベルトは、圧力管の下側にて上下間を密閉するように板状の周回板ベルト１１２になっており、板ベルト１１２が周回する路面１１１との間は、水潤滑になっている。
また、板ベルト１１２を幅方向に貫通配置した軸の突出部１０５に円板状の一部を円弧状１０７ａに切り欠いたコースター１０７を連節し、周回可能になっている。
なお、周回部の構造は図３と同様にガンギ車軸でもよく、また一般的なローラ軸でもよい。
コースター１０７は、遮水路１０８に沿って摺動し、圧力管内が密閉状態になるよう遮水されている。
また、遮断板である受圧部材１０６の逆進路は密閉導水渠とすることができる。【００２３】  図３は、水中底部に固定部２８から支柱３を立設し、設けた無端鎖帯水車の例である。
起立状態の底無しカップの受圧板６ａで流水圧を受けて、受圧板６ａの面積に応じた水力を発生させて、一連の連続ベルト１７に並進運動を起こさせて、中央躯体２０上の路面１８を周回させると、連続ベルト１７の図２に示した枢軸５と従軸１０の突出部分が、該中央躯体２０の貫通軸３７に装着されているガンギ車２１ａ，２１ｂのスプロケットと噛み合って、ガンギ車２１を回転させて、該ガンギ車２１に同軸で取付けられている原動歯車４３に軸駆動力を発生させて、そのトルクは被駆動の共通軸２６に働かせて、共通軸２６の角運動量を変化させることで、流水エネルギーは回転力に変換される（図４参照）。【００２４】  図４は、抗力型の連続ベルトを浮上させた例で、中央躯体の内部空間と、水位低下で着座させてもよいので、潮差の大きな潮間帯や干潮河川では有効となる。
連続ベルトとすることで併進路と逆進路３３とに分割が出来て、長さが調整可能となるので、斜面を形成させれば、両者の比率も変更可能となる。
またガンギ車２１（２１ａ，２１ｂ）のスプロケットと枢軸５及び従軸１０の突出部分との噛合わせは、簡単で余裕のある構造なので、漂流ゴミや海藻等は絡みにくくて外れ易くなっており、また水中水車の原理と同様に、流水のみで自起動して転回も完遂されるので、高速回転でも故障は生じ難くなる。【００２５】  連続ベルト１７が周回する中央躯体２０は、図５に於いて、全周の路面１８と両側面とから成る函体とさせ、該中央躯体２０の内部に２本のガンギ車軸４２を貫通させて、その両側の外方に在る縦隔壁に設けた軸受で支承させることで、該中央躯体２０の両側面に夫々のガンギ車２１を設けるが、同一貫通軸４２の左右両側にガンギ車２１を同一角度で装着させるので、該路面１８上に在る連続ベルト１７の両側の突起軸と噛み合わせると、左右で相等しい力が伝達されて、連続ベルト１７には歪みが生じず、事故発生は極減される。【００２６】  図５において、連続ベルト１７が全周１８を上下方向に周回可能とさせるには、中央躯体２０と連続ベルト１７の重量を支える必要があり、且つ貫通軸４２に過大な荷重が掛からない様にさせる為に、該函体の側面と貫通軸及び共通軸との間を軸受や固定管で密封して、該中央躯体２０と連続ベルト１７との合計水中重量が略ゼロと成る様に、該中央躯体２０の函体内部の容積で水中浮力を働かせるものである。【００２７】  図３に於いて、ガンギ車２１の動輪２１ａと従輪２１ｂの他に、第三軸を遮水板８の後方位置で、中央躯体２０を貫通させて設けて、小径の先導車２３を装着させて、連続ベルト１７を周回させると、其処では曲率が小さくて回転角速度が大となるので、底無しカップの重心６ｃには、大きな遠心力が働いて、カップの受圧板６ａの半開き状態６ｇが更に外方に拡がり、転回力を増強させる効果が大きくなる。【００２８】  また小型の先導車２３を設けてカップの転回を行うと、遮水板８も小型にさせることが出来て、第三軸の小型先導車２３とガンギ車の動輪２１ａとの間隔は広くなり、斜進路１７ｃが形成される。
従って、流速が弱くて小型先導車に依る遠心力が小さい時でも、遮水板の停滞水域の中で、底無しカップの重心は枢軸の支持の下で、下方に落下する回転が行われて、完全に転回完了後に、次の併進路１７ａに進入するので、二軸並行配列での問題は解消される。
また流入水がカップに当る面積は増大され、或るいはコアンダ効果で斜面に沿った流れも生じるので、オープン方式に於けるカップへの受水効果は、二軸並行に較べて格段に向上する。【００２９】  図４に於いて、小型先導車を設けることで、遮水板８は小型化が可能となり、且つ本体と一体化させてケーシング３０を形成させることが出来る。
そこで該ケーシングを円筒形とさせて、その内側で小型先導車２３と連続ベルトを回転させるが、該ケーシング内径を底無しカップが自由に遠心力転回をする外径よりも小さく形成させて、受圧板６ａの外面をケーシングの内壁面３０で押圧させて、該カップの重心６ｃ位置を後方に遅らせた状態で回転させて、ケーシング出口手前のローラー３１を越えると一気に押圧を解放させて、先導車２３の回転角速度と枢軸５周りの角速度の二重の角速度を同時にカップに与えることで、カップ重心６ｃには遠心転回力が増強されて、受圧板６ａは大きく開くので、流入射水を受圧板６ａの内面に当てて転回をさせるものであり、周回速度の遅い時でも、強い転回力を生じさせる方法である。
また、外付けの遮水板は本体と一体結合されるので、設置工事が不要となる。【００３０】  図４に於いて、先導車２３にテンショナー２４を近接して設けて、一組みにさせることで、先導車２３のまわりを周回する連続ベルト１７を、テンショナー２４で強く牽引して、先導車２３のまわりを強制的に大きな角度まで巻き込ませることで、底無しカップの受圧板６ａの内面に流入射水を当てるもので、その後は流水圧で転回される。
また、図３に示すように逆傾斜の斜進路１７ｃにすると更に自然落下の力が加わって完遂されるもので、底無しカップ６の遠心力や流速に頼らずに、確実に転回させる方法となる。【００３１】  図５に於いて、自力浮楊する連続ベルト装置の多数基を浮揚並列配置させて、それ等を連通パイプ４０で固定させて長尺装置とさせることで、各々の装置で水力を発生させて、それ等を同一の共通軸２６に伝達させることで、共通軸２６に大トルクを発生させる方法である。
即ち、自然ネルギーは一般にエネルギー密度が希薄なので、大量の流入水によって必要エネルギー量を確保して、発電力を得るもので、理論発電量はＰ＝ρＱＶ２／２（Ｗ）となり、流入水量Ｑ（ｍ３）と流速Ｖ（ｍ／ｔ）に比例する。【００３２】  本願は、天盤と上屋盤とで充分な浮力を持った屋根形浮体を形成させて、該屋根形浮体を最上部に、通常比重の下床盤を最下部に、水中重量をゼロと成した中央躯体を真中に置いて、これ等を両側の縦隔壁で挟んでＵボルトや高張力繊維製結束帯で固定をさせることもできる。【００３３】  流速が小さくなると、図４に示すように変換歯車２５のギア比で増速させた後の回転速度が未だ共通軸２６よりも小さい時には、共通軸２６の回転力が逆方向に供給されないように一方向クラッチ２７を設けて空転をさせて、伝達を遮断させる。
特に長尺装置の共通軸２６では、波の位相差や流動の方向が変化するので、共通軸２６の回転を弱める成分は、一方向クラッチ２７で取除かれる。【００３４】  即ち、原動歯車（Ａ）４３のトルクを変換歯車（Ｂ）２５で増速して、共通軸（Ｃ）２６に伝達させる場合に、ギア比Ｇは、Ｇ＝（出力の歯数）／（入力の歯数）＝ｎＢ／ｎＡ、Ｇ＜１．０、と１．０より小さくさせると、回転数が上がりトルクの伝達比は小となる。
またこの時、歯車の噛合わせ箇所での、両方の歯車の周速度ｖ、及び伝達されるトルクＴは同じ値となっている。【００３５】  ところで、共通軸２６には発電機軸（図示せず）が連結されていて、既に同一方向に回転をしており、変速された変換歯車２５の周速度ｖＢが共通軸２６の周速度ｖＣと同一速度（ｖＢ−ｖＣ）＝０、の時には、供給されるトルクはゼロとなり、変換歯車２５の周速度ｖＢが共通軸２６の周速度ｖＣより大きいと、（ｖＢ−ｖＣ）＞０、その時には、その差分の速度が加速度α、α＝ｄ（ｖＢ−ｖＣ）／ｄｔ＝｜Ｆ／ｒ｜ｓｉｎθ、となり、ｒは回転半径である。
そうして、トルクＴは共通軸の角運動量Ｌに供給されて、回転角度θの変位を与える仕事が行われて、共通軸はエネルギーを持つようになる。
それで、同一の周速度に至るまでのトルク分ΔＴに就いては、共通軸に伝達されないことから、原動歯車４３には力Ｆが働かず、ガンギ車２１の回転抵抗も小さくて軽くなり、従って連続ベルト（Ｄ）１７の周回速度ｖＤは低下しない。
また、周速度の差分がマイナス（ｖＢ−ｖＣ）＜０、の時にも、一方向クラッチ２７が空転して、トルク分ΔＴの供給は断たれて、連続ベルト１７の周回速度ｖＤは低下しない。【００３６】  依って、流速の遅い所ではギア比を小さくさせて、早期にトルクを働かせた後では、トルクの伝達比が小さくなり、一方、高流速の所ではギア比を大きくさせて、晩期にトルクを働かせた後では、トルクの伝達比が大きくなるので、連続ベルトの周回速度は自律的に調整が行われる様になる。
従って、このギア比Ｇを場の流速と装置の特性に応じて、適正な値に設定をさせるものである。
尚、一方向クラッチは総称名で使用しており、図８にその一具体例を示しており、従力歯車２７ｂはキー溝２７ｄで共通軸２６に固定をされているが、入力歯車２７ａは共通軸２６とは自由で空転可能となっており、入力歯車のトルクは従力歯車にキーストン２７ｃで、一方向に供給されるものである。【００３７】  図５の３６凹湾隔壁は不透水性材料であり、内部に発泡樹脂の成形体を封入させた外部浮力体を示すが、流水抵抗が大きく、邪魔物となっている。
図５の２０中央躯体は不透水性材料であるが、図８の２０中央躯体は水密軽量コンクリートで造られて、自由な形状とさせている。
図５の３６外部浮力体の不透水性材料は、図６又は図７の５１天盤の水密軽量コンクリート製とさせており、図６では低比重の水密軽量コンクリートの内部に４６ｃ低発泡樹脂が封入されており、両者の比重差が小さいので、打設時の分離浮上力は小さくなり、封入作業は容易となる。
或いは図７では１０６大型の密閉型中空体を内部に充填させており、大径と微小粒径の比表面積は直径に反比例して小さくなるが、粘性が大きいので分離浮上は殆ど問題とならず、また両者の素材が同質ならば、見掛比重を同一にさせると、均質な耐圧強度を持った製品が出来る。
図７の３２下床盤では比重を重くさせた水密重量コンクリートであり、重心低下をさせて重量復元力を大きくさせている。
図８の７０半潜水式プラットホームは水密軽量鉄筋コンクリートである。【００３８】  処で、水密軽量コンクリート材料を使用して丁寧に造った装置の内部に密閉された空隙を作ると、浮力と装置とが一体となって、水中浮力は半永久的に不変となり、重心も不変なので、浮心と重心の相互位置と強さも不変となる。
従って、自己浮力で浮上し、自己復元力で姿勢制御を行う自力浮上装置が可能となる。  図６に於いて、中央躯体２０は既述の如く水中重量をゼロとさせるが、材質を水密軽量コンクリートとすることで、浮力は何時までも不変となる。
また同様に上屋盤５０と天盤５１とで内部に密閉された空隙を造ると、充分な浮力を持った屋根形浮体となる。【００３９】  海洋構造物が水面下〜表層部で浮揚又は漂流し始めると、航行船舶と衝突する危険性が非常に大きくなることから、水面に、確実に浮上・維持をさせて、発見を容易とさせ、回収を簡易とさせることが最重要となる。
このため図５に於いて、ギヤ室等の空隙には発泡体の成形品４６ａを装填させ、中央躯体２０の内部４６ｂには反応性樹脂を注入して化学反応で発泡をさせながら充填をさせる。
発泡充填をさせ、図６の上屋盤５０と天盤５１との間には打設時に成形体４６ｃを封入させれば、安全性は向上する。【００４０】  本願装置の製作は、既述の如く、屋根形浮体を最上部に、下床盤３２を最下部に、中央躯体２０を真中に置いて、これ等を両側の縦隔壁９０で挟んでＵボルト９１や高張力繊維製結束帯９２等で固定をさせて自力浮上の単位装置を作る。
そうして通常は、これ等の単位装置の天盤５１と上屋盤５０と下床盤３２の各盤に水平方向の貫通孔３８を開けた単位装置を並列配置させて、連通パイプ４０を挿入して長尺装置を形成させて固定する。【００４１】  この組立て方式では、連通パイプ４０は各コンクリート盤の内部を貫通するので、外表面には突起物が生じず、流体抵抗が小さくなり、特に高速の側面流を利用する吸込み負圧方式の装置ではその効果が顕著となる。【００４２】  図９に於いて、導水渠４４，３３内部には板状ガンギ車４１（４１ａ，４１ｂ）以外の障害物は何も無いので、水中で曳きだせば、後はトンネルだけなので、潜水士が導水渠内に入って、高圧ジェット水とケレン作業で隅々まで清掃が可能となる。【００４３】  図６に於いて、共通軸２６を中心に左右にガンギ車４１ｃ、４１ｄと先導車４８ｃ、４８ｄ及び可動式遮水板９６ａ、９６ｂ（以下フラップと称す）を夫々１８０度（以下２回軸と称す）の回転対称の位置に１組ずつ設けて、連続ベルトを中央躯体２０の硬質路面１８上を周回させ、フラップは上段は沈降式９６ａで下段は浮上式９６ｂの比重差に依る作動と、流水の強弱で開閉作動を行わせるものである。
また、往復流に対して２回軸の回転対称に部品を配置させることで、連続ベルトの周回方向並びに共通軸２６の回転方向を常に同一方向に回転させたものである。【００４４】  潮汐流は長周期の往復流動なので、流入口５２及び縦隔壁９０は前後に在り、圧力導水渠４４ｃも上下に２進路を作って、夫々の流向に対応させる。
即ち、連続ベルト１７の周回方向並びに共通軸２６の回転方向が、往復流に対して常に同一方向で同一大ささにさせる為には、共通軸２６を中心に１８０度（２回軸）の回転対称形とすることで解決させたものであり、従って、板状ガンギ車４１ｃの原動歯車４３ｃと先導車４８ｃと可動式遮水板（以下フラップと称す）を夫々１組づつ対称位置に配列させたものである。【００４５】  また、フラップは上段と下段とに設けるため、作動方向が逆方向となるので、水に対する比重差を付けることで、上段は沈降式フラップ９６ａに、下段は浮上式フラップ９６ｂにさせて、どちらも圧力導水渠内の流水の強弱に依って開閉作動を行わせるものである。
即ち、上下の圧力導水渠は共に、併進路１７ａと逆進路１７ｂの両方の状態となり、逆進路から併進路に移行する時に底無しカップ転回の為に遮水板８が必要となるが、この時圧力導水渠４４内の流速は略ゼロとなるので、沈降型９６ａ並びに浮上型９６ｂのどちらのフラップも、夫々の比重差が働いて閉じる。
また他方の併進時には、圧力導水渠４４ｃ、４４ｄ内の流勢が強くてフラップは開放されるので、完全な自起動が可能となる。【００４６】  図７に於いて、中央のガンギ車１００を中心に前後に流入口と板状先導車４８（４８ｃ，４８ｄ）を設け、遮水板を固定させて、２回軸の回転対称に配置をさせ、連続ベルトの周回方向と共通軸２６の回転方向を同一方向とさせている。
また波浪は波長が短い為、波動運動に良く追随する様に、大型ガンギ車の動輪１００からのトルク伝達はギア室に収納させて、共通軸は下側の連続ベルトの回路より下方に位置させている。
従って、ガンギ車の従輪を失くして装置を短縮化させ、連続ベルトの行程も短くさせて、波動流を良く捉えると共に、太くて重くなる共通軸は装置の最下方に置くことで、天盤の浮力との間で復元梃を大きく機能させて、重量復元力を働かせるものである。
即ち、波の流動エネルギーを利用するには、装置が搖動するのを止めなければならず、船舶では船長を長くするしか方法が無いが、本願では逆に装置を短くさせており、水中固定は自力の重量復元力を働かせるものである。【００４７】  又、波浪は頻繁に流動方向と強さが変わるので、遮水板９８（９８ｃ，９８ｄ）は厚味のある湾曲させた腕木（以下アーム９８と称す）の形状で、鎧戸構造（以下スリットと称す）とさせて、アームの形状やスリットの溝の傾斜角度を、外界流水が流入口に導かれ易くなる様にさせて固定させている。
即ち、波の回転運動を妨げずに、波の流れを流入口に導くが、導水渠４４内には入らせない様に反射をして拒み、逆に導水渠内からの併進流は通過をさせて外部に放流をさせるもので、放流抵抗が掛からない様に膨大な陥凹部９９（９９ｃ，９９ｄ）を設けており、通常の波浪では短周期で水量が少ないことから問題は生じない。【００４８】  尚、底無しカップは、逆進路で倒伏状態６ｆになると効力係数は非常に小さくなるので、例え導水渠４４の中に在って、周りの流速がゼロであっても、殆ど抵抗無く周回を行い、周りの水も宙水状態が保持される。
従って、連続ベルトを出来るだけ軽量で短く作っておけば、流入水が途絶えても、倒伏状態６ｆとなって周回を続けて、エネルギーロスは非常に小さくなる。
従って大径の板状ガンキ車１００に一方向クラッチが無くて周回が続いても、次の流入水に依って自動的に起立状態６ｅとなって加速をされて、回転が続行される。
また一方向回転なのでフライホイール（図示せず）を設けておくと、どちら側からの流水に対しても起立状態６ｅとなって有効に加速されて、脈動回転が平滑化されるので、不規則波には有利となる。【００４９】  図８に於いて、多数の装置を並列連結させて一定長の長尺装置を形成させて、その両端には半潜水式プラットホーム７０を設けて、該長尺装置の内部を貫通する連通パイプ４０を該半潜水式プラットホーム７０に設けた支柱７８に連結して固定具８４で固定をさせ、該半潜水式プラットホーム７０の外側下方に設けた係留具を使って、係留策とアンカーとで該半潜水式プラットホーム７０を水中に浮揚係留させて固定する。【００５０】  従って、半潜水式プラットホームの外部に設けた支柱７８で、連通パイプ４０を止着させて中間支持をさせることで、長尺装置に掛かる流体抗力や風力等の全ての外力は、両端の半潜水式プラットホームで支持されることから、長尺装置の夫々の単位装置には外力が掛からず、全ての装置は統一規格品でも良くなることから、大量生産には好都合となる。
また長尺装置を単位構成として扱うことで、浮揚曳航や水中接続や布設等の海上作業は、安全で迅速で効率良く行われて、工事費は低減される。【００５１】  図８に於いて、上記の半潜水式プラットホームは、半潜水殻構造とさせて、内部に重量バラスト７４を設置し可搬バラスト７５を搭載又は卸下させるが、これを重量バッテリーや変圧器や発電機とすれば、重量物を下方に搭載可能な半潜水式の作業台船（プラットホーム）７０と同等のものとなる。【００５２】  図８に於いて、流水抵抗が小さくなる様に横長の形状とさせ、耐圧性の潜水殻７１は半潜水状態で作業可能な空間８８を有すると共に自力浮上浮力を有しており、コラム７２は細長くして、作業員や物資の連絡路とさせると共に、透波性を良くして風浪に耐えさせ、水面上に突出する部分には夜間警戒灯やレーダー反射板を設け、水密ハッチ７３は潜水可能な完全密閉性とさせ、重量バラスト７４を設けて重量復元力を働かせて垂直自立力を有している。
また、高速側面流を利用する長尺装置では完全没水される為、正確な深度調整が必須となるが、コラムの断面積が小さいので、毎メーター排水量が小さくなり、潜水殻内へ搭載又は卸下する可搬バラスト７５の量が小さくなり、小重量でも大きな喫水線移動が可能なので、長尺装置の没水深度の調整は効果的となる。【００５３】  ここで半潜水式プラットホームとは、水中の耐圧潜水殻７１と水面上に突出する連絡通路（コラム７２）とで構成されていて、自力で海面上に浮上する浮力と水面に立脚する重量復元力を有しており、半潜水状態とは水面下の風波の穏やかな潜水殻内に居て、水面上に突出する連絡通路で、大気の循環、物質の供給、人員の移動が可能なので、陸上と同様の環境下となり、潜水とは違って常に海上脱出路が確保されている。【００５４】  本願は、連続ベルトの併進路を囲繞させる圧力管、または併進路を取り囲む周囲構成材料で囲繞させた圧力導水渠を形成させて、その断面形状は該併進路を起立状態のカップが周回する時の形状と同じにさせ、両者の間隙を小さくさせて漏水量や圧力漏洩を無くして、確実にカップで流水圧を受け止め、内部圧力を保持させる圧力導水渠を形成させることができる。【００５５】  連続ベルト１７の併進路１７ａを囲繞させる圧力管または該併進路を取り囲む周囲構成材料で囲繞させて圧力導水渠を形成させるものであり、図８に於いて、周囲構成材料には中央躯体２０の硬質路面１８と下床盤３２の内側面と左右の縦隔壁９０であるので、これ等の相互間を密閉させて導水渠を形成させ、更に内部を周回する起立状態のカップとの間で、漏水防止や圧力漏洩を小さくさせて、内部圧力を保持させて効率を上げた圧力導水渠４４とするものである。
この為に、ガンギ車４１を板状とさせて、その両側を中央躯体２０の側壁と縦隔壁９０とで挟んだ狭い間隙とさせて摺動を行わせる。
またその間隙にはテフロン（登録商標）板等を貼り付けて水潤滑方式（図示せず）とさせても良い。
また圧力導水渠の内面には水流に依る磨耗を防ぐ為に、硬質モルタルや金属製や合成樹脂製等でライニング（図示せず）をさせており、ギア類は全て縦隔壁９０を隔てたギア室４７でセットをさせて、遮圧をさせると共に、流水中のゴミが入らない【００５６】  内部圧力が保持される圧力導水渠４４を使うと、入口と出口とに於ける圧力の差は、圧力導水渠４４内では圧力勾配が直線状となるので、内部で起立する多数のカップには、その個数に応じて均等な差圧が働いて、全てのカップに略同等の圧力が有効に作用するので、高圧や高速の高エネルギー水に対しても、無理なく無駄なく安全に大駆動力として利用可能となる。
また管内には、一切の障害物を不要とさせるので、最大の効率が得られる。
従って、圧力導水渠４４で流水エネルギーのロスを無くし、高速から低速まで適応流速範囲を広くさせると共に、カップの強度は大きく出来るので、高トルクが発揮され、且つカップの小型化が可能となり、高性能化が可能となる。【００５７】  流水エネルギーと圧力エネルギーとは相等しいことから、圧力導水渠４４を用いて、両端の開口部に於けるエネルギーの保存則を成立させると共に、連続ベルトを使用して内部のエネルギーを総て動圧力による仕事に変換させる方法である。
即ちＷ＝Ｐ＊Ａ＊Ｖ＊ｔとなる。
ここで、連続ベルトのカップに掛かる圧力Ｐと、ベルトの周回速度Ｖとすると、単位時間ｔ当りの仕事量は、Ｗ／ｔ＝Ｐ＊Ａ＊Ｖとなる。
依って、Ｗ／ｔ＝１／２＊ρ＊Ａ＊（Ｕ−Ｖ）２＝Ｐ＊Ａ＊Ｖとなる。【００５８】  また、管内の流速ＶまたはＶ‘は連続の法則により、周回速度ＶまたはＶ‘並びに放流速度ＶまたはＶ‘と一致をするので、カップに負荷が掛かって、圧力がＰ‘と周回速度がＶ’になると、上記の式は、Ｗ‘／ｔ＝１／２＊ρ＊Ａ＊（Ｕ−Ｖ‘）２＝Ｐ’＊Ａ＊Ｖ‘に変化をする。
従って、Ｗ＝Ｗ’ではないのは、流入水のエネルギーが、放流口に於ける外圧（通常はゼロ）に抗して押出す為のエネルギーとして使われる為であり、外界流水の速度エネルギーは、全量が有効に仕事量として変換されると言える。
従って、流水エネルギーを並進運動量やトルクに使うほど、管内流速Ｖ‘は小さくなり、見掛けのロス分は小さくなって、効率は良くなる。【００５９】  処で、揚力型水車は運動エネルギーによる変換方法なので、最大効率は５９，３％のベッツの限界値に従うが、圧力による仕事量の変換方法では、上記の如く管内流速を小さくさせて、限りなく高効率とさせることが可能となり、例えば陸上の反動型フランシス水車では９０〜９５％の高効率を上げている。
従って、圧力導水渠を用いた連続ベルトの方法では、最大効率はベッツの限界値を打ち破ることが出来る。【００６０】  Ｗ＝Ｋ＊Ａ＊Ｕ＝Ｋ＊Ｑ＝１／２＊ρ＊Ｑ＊Ｕ２（Ｊ／ｓ）となり、上記運動エネルギー率のＥと等しくなり、従って当然のことながら、運動エネルギーと動圧力による仕事とは相等しくなる。【００６１】  図９に於いて、圧力導水渠４４の入口と出口に於ける圧力を、圧力導水渠の距離で割った、圧力傾斜は一定であり、そこを同一形状のカップの個数で分割されるので、各カップには等しい圧力差が生じていると見做せる。
従って、強力な高エネルギー水であっでも、管内に有るカップの個数で等分に分割されるので、１個のカップに掛かる力は小さくなって制御が可能となり、利用が出来る様になる。
また圧力導水渠４４を使えば、管両端の開口部に掛かる圧力の差を、外圧エネルギーとして利用が出来る。【００６２】  本願は、流水中に置かれた抵抗物体の背後で、境界層の剥離によって生じた負圧領域と、該抵抗物体の前面とを、圧力管で連通させると、該圧力管の両端間の流水エネルギーは、動水圧に該剥離領域内の負圧が追加されて増大するようにすることができる。【００６３】  図９に於いて、流水中に置かれた抵抗物体５８の背後では、粘性により境界層が剥離を受けて、不連続面が生じて負圧領域５６が発生している。
また該抵抗物体の前面では淀み点に相当する動圧が生じているので、両水域を圧力導水渠４４で連通させると、該圧力導水渠４４の両端に於ける圧力の差分は、該動圧に該剥離領域５６内の負圧が追加されることから、該動圧または運動エネルギーは増大される。
因って、外界流水のエネルギー密度は増大されるので、これを動圧力による仕事の方法で利用するものである。【００６４】  図９於いて、逆進路は上屋盤５０と硬質路面と左右の縦隔壁及びケーシング５４の各材料で囲繞されているので、これ等の相互間を密閉させた導水渠５５を形成させると、導水渠５５内を連続ベルトが周回しても、底無しカップは倒伏状態６ｆとなるので、形状抵抗は小さくて、付加質量も殆んど生じず、内部の水は不動の宙水となっている。
然し、導水渠５５の両端は流入口５２と流出口５３に連通する口内域に開口しており、当該開口部に於ける圧力差が高くなると、導水渠５５がバイパス化を起こして、内部の宙水が逆流を起こし、延いては圧力導水渠４４の圧力差を低下させることから、これを阻止させる為に、導水渠５５内にエアを注入して、一番高い位置に在るケーシング５４の内部でエア溜りを作って、内部の宙水を前後に分断させて、完全な遮水と遮圧を行なう方法である。【００６５】  図１０に於いて、流線形状にさせた抵抗物体６０を没水させると、該物体の両側面部では高速側面流６４が生じることから、この高速流を、抵抗物体の後方を流線形状とさせて剥離が生じないようにさせて、またコアンダ効果で外表面に沿って流出口５３まで誘導させて来ることで、流出口５３の両側から射出流を当てると、放流水には高速射出流の粘性に依って遅い内部水は加速をされて、連行流水６６となって吸い出されるので、流出口内水５３には吸出し負圧が生じて、圧力差に依るエネルギーの増大が行なわれる。
従って、大きな速度差を作って、粘性剪断応力による不連続面である境界剪断面６５を形成させて、逆流や渦流を生じさせて負圧領域の負圧を増大させても良く、或るいは側面流の射出角度を調整させて、最適の混合拡散効果を得て連行水量の大きさと強さを変えても良い。【００６６】  前記と同様に縦置きの円柱周りの流速計算では、Ｖ＝２ｓｉｎθで表されて、θ＝９０度の側面では場の流速の２倍となる。
従ってこの高速流水を流出口で両側から挟み込む様にして射出をさせると、流速差が大きくなるほど、粘性に依る剪断力が大きくなる。
因みに計算上では、２倍の流速が流出口で追加されると、動圧の合計は３倍となり、エネルギーは９倍となるので、前者の負圧領域５６よりも更に大きなエネルギーの獲得が可能となる。【００６７】  また動圧力による仕事の変換方法では、共通軸２６に大きな発電負荷が掛かっていると、原動歯車に大きなトルクＴが働いて、連続ベルトの周回速度Ｖが遅くなり、流出水の速度Ｖも遅くなるので、吸出し負圧の効果はより著しく発揮される。
またこれは、反動水車の吸出し管による負圧の利用と似ているが、前者は水柱の重量による負圧発生であり、後者は粘性に依る負圧の発生でマイナス圧となっている。
よって流水エネルギーの小さな処でもエネルギー密度が上げられることは、至る処での地産地消の発電を可能とさせるもので真に有意義な方法となる。【００６８】  図１０に於いて、下床盤３２の前方の流入扉３２ｐを回転可能とさせて、回転角度の操作で、流入水量を調整するが、流入扉３２ｐは主に長尺配置とさせた時の、個別装置の能力差の調整に用いて、全体のバランスを整える。
例えば、長尺装置が河川を横断して布設される時に、中央部の主流域から外れた両端部では大きく開口させて流入水量を多くさせたり、或るいは長尺装置の中の一基を完全停止させても、共通軸２６の一方向クラッチ２７が働いて、その他の装置には影響を及ぼさないので、故障を起こした装置の流入扉３２ｐを閉鎖させたり、半開にさせて潜水士が中で修理をしたり、或るいは大時化には前後の扉を閉じて、内部の連続ベルト１７を保護する。【００６９】  図１１に於いて、密閉導水渠内部にバイパス化流水を生じさせない為に、板状先導車４８に於ける曲面部を使って、無端鎖帯水車と周囲壁面との間を全て遮水させており、内側は受圧部材５９が板ベルト４９の上面に起立して遮水をさせるので、当該起立位置からガイドローラー３１の間でバイパス流水が侵入するので、流入扉３２ｐの開度を調節して高速流入射水とさせて、当該区間を覆って、高速流水と真逆方向のバイパス化流水を抑止させるものである。
圧力変換で生じる管内流速は、その流量が流入口に設けた流入扉を通じて流入するので、流入扉の開度を調節して流入速度を上げて、高速射出流とさせるが、流量は揚力型に較べて遙かに少量である。
また、バイパス化に依って底無しカップの底面から流入する水流は、この射出流とは真逆の方向であるので、高速射出流でこの逆流水を覆うことで、射出力又は粘性力で逆流水は抑制されて遮断されるので板ベルト周りの外面と内部を遮水させる手段と協働させることで、バイパス化は阻止される。
また、開水路で外界流水を受け止める抗力型では、カップへの流入水は横溢したり、渦流を起こして、流水エネルギーを充分に吸収出来なかったが、圧力型では圧力溜りを作り、流入水量も少なく、各受圧部材間の間隔を狭めても、乱流入が生じ難くなる。
そこで、相互の間隔を狭めて走行路を短縮させると共に、逆進路では受圧部材どうしを重ね合せる１７ｄと、前記の転回路を塞ぐ距離が縮められる。
エア溜りによるバイパス化防止に較べて、天盤が低い流線形となり表面からの剥離を生じ難くさせる。
図１１に於いて、遮水板の円筒内面に設けたローラー３１に受圧部材背面５９ａが遠心力で押圧され、その反動で板ベルト４９の下面が先導車の円形路面１８に押圧されて、上下の夫々の凸出部と狭窄部との間が遮水され、両側面ではコースター８９が走行溝を塞いで摺動遮水を行っているので、受圧部材５９と周囲壁面との間隙は、全て同時に遮水をしている。
内側は板状先導車４８とテンショナー２４との二段組先導車４８ｗの作用で受圧部材５９を該板ベルト４９の上面に起立させて底面を塞いで遮水をすることから、流入扉３２ｐの開度を調節して得た高速流入射水とさせて、ガイドローラー３１から底面が塞がれるまでの転回路を流水膜で覆って内側流入水域とを隔絶させている。
なお、先導車の円形路面は回転可能とさせても良い。
また、図１０の二段組先導車４８ｗの後ろの点線位置で受圧部材の底面は完全に塞がれる。
流入扉３２ｐは、個別基又は短尺装置毎に設けて、係留状態で閉鎖して、故障基を止めたり、或いは台風時には総てを閉じて、内部の装置を守る。
圧力変換で生じる管内流速は、その流量が流入口に設けた流入扉を通じて流入するが流量は揚力型に較べて遙かに少量である。
【産業上の利用可能性】
【００７０】  本発明は、流れのある海や湖の水中に設置する水車に適用でき、発電装置として応用できる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流水受けカップを凹湾曲させた受水板及び略直角三角形状の両側板から成る底無しカップと底板との２つに分割させて、両者を回転自在に枢軸着をさせて、該底無しカップが底板に起立状態では流水を遮ぎり、底板に倒伏状態では流水は内外部を通過させて、両状態の間に流水抵抗差を生じさせる機構を、連続部材に多数個を配設させて、全没水させた一軸水車の外輪に固定させるか、或いは無端鎖帯水車では前後の回転車輪に張設させることで、併進回路では起立状態に、逆進回路では倒伏状態にさせて両者の抵抗差で回転又は周回するものであり、該底無しカップの倒伏から起立状態への転回は遠心力で行い、水中では遮水板を設けることで連続回転又は周回する水中水車と成した水力変換装置。
【請求項２】
前記無端鎖帯水車に於いて、函状とさせた中央躯体の上下方向に全周に亘って剛質な路面を形成させて、前記連続部材上に枢軸着された底無しカップの押圧力を支持させると共に、該中央躯体の側面には、前後に離して一対の回転車軸を、両側面に亘って貫通させて、各貫通車軸の両端部にはガンギ車を装着固定させて、該連続部材の幅方向に設けた多数の突出軸と、該ガンギ車のスプロケットとを噛み合わせて、流水エネルギーをガンギ車軸（以下、駆動軸と称す）の回転力に変換させることを特徴とする請求項１記載の水力変換装置。
【請求項３】
中央躯体を上流側のガンギ車より前方上側に延出させて、下面を逆傾斜面とさせ、当該前方延出部に小型先導車を設けて、底無しカップに作用する遠心力を増大させるか、又は遮水板内側を小内径の円筒形にして、その内側の底無しカップを押圧させて角加速度を矯め、その瞬発力を出口で発揮させても良く、或いは弱流速域では、先導車とテンショナーを近接させた二段組先導車とさせて、該先導車周りに連続部材を巻込ませるか、又は該逆傾斜面で枢軸周りに自然落下させることで、底無しカップを転回させることを特徴とする請求項２記載の水力変換装置。
【請求項４】
無端鎖帯水車の複数基を並列配置させて、各基の出力軸を１本の共通軸とさせたものを固定させて長尺装置とし、該長尺装置の両端には別個に中継プラットホームを設けて、該プラットホームの外部に備える支持柱で該長尺装置を中間固定させ、外部下方に備える係留具を使って係留索とアンカーで、該長尺装置を水中に浮揚固定させることで、前記各基で得られた水動力を集合させて、該共通軸に出力させることを特徴とする水力変換装置。
【請求項５】
複数基の無端鎖帯水車の複数個の駆動軸を、一本の実用長の共用駆動軸にした短尺装置を形成し、隣接する短尺装置の縦隔壁同士に間隙を形成させてギヤ室とし、前記共用駆動軸から共通軸へのトルク伝達路の途中に速度変換歯車と一方向クラッチを設けて該ギヤ室にセットしたことを特徴とする請求項４記載の水力変換装置。
【請求項６】
全没水させた無端鎖帯水車に於いて、連続部材が移動する周回路を、上側と下側の２つの回路に分割させて、それぞれの回路には両端部に流入口部と流出口部とを設けて、互い違いの方向に配置させており、当該流出口部に設ける遮水装置は、外部からの流入水（往流）を遮断して阻止させるか、又は管内流（復流）を開口して放出させる働きを行なわせ、且つ流動水の往流と復流とに応じてその働きを自動的に切換える機能を有させており、他の構成部材や構造は、中央の共通軸又は駆動軸を中心として、２回軸の回転対称に配置させることで、往復流を利用させたことを特徴とする請求項２記載の水力変換装置。
【請求項７】
水中水車又は無端鎖帯水車は、表面殻壁が密閉された中空体（以下、密閉型中空体と称す）を、水密性とさせるセメント結合材中に配合させる、水密軽量コンクリート材料を固結させた複合体か、又は当該水密軽量コンクリート材料に、密閉型中空体の大小粒径を適正な粒度分布に配合させて成る水密超軽量コンクリート材料を固結させた複合体か、或いは鉄筋組立構造と前記材料とで、外力に対抗させた密閉区画体を形成させて、一体固結させた構造体で、自力浮上をさせる水密軽量コンクリートの複合体乃至鉄筋構造体で造成されたことを特徴とする水力変換装置。
【請求項８】
無端鎖帯水車の装置に於いて、中央躯体の真中に一つの駆動輪を設けて、上側及び下側を周回する連続ベルトの突起軸と同時に噛み合わせており、最上方に設けた天盤または屋根型浮体による大きな浮力で該装置を自力浮上させると共に、最下方に設ける下床盤を水密の普通乃至重量コンクリートで造成させて、該装置の浮心と重心の距離である復元梃を大きく形成させており、両側の縦隔壁で各部材の相互間隔を維持して固定させることで、該装置の重量復元力（自己の姿勢制御力）を大きくさせて、流水エネルギーを捉えるように成したことを特徴とする請求項２に記載の水力変換装置。
【請求項９】
横長の耐圧潜水殻と、水面上に突出する細長いコラムとを一体結合させた半潜水殻構造体であり、該耐圧潜水殻の外方下部には係留環を固定させていて、耐圧潜水殻の内部は、半潜水状態の作業室と成すもので、殻内下部には重量バラストを設置させ、可搬バラスト等の重量物を搭載させて、重量復元力の増大と形状復元力の極小をさせて成る半潜水式プラットホームとさせたことを特徴とする請求項４記載の水力変換装置。
【請求項１０】
連続部材は、相隣り合う不透水性底板の前端と後端を連結軸で連結させて、上側には底無しカップ乃至受圧部材を枢軸着させた板ベルト（連続ベルトとも称す）とさせ、中央躯体上の路面を周回する無端鎖帯水車に於いて、該板ベルトの連結軸部の下方を不透水性の膜材又は弾性部材（図示せず）で覆って、上下間を遮水させた遮水板ベルトと成しており、各連結軸の両端部では同径曲率とさせた切欠け円弧と円形部分を有するコースターを嵌合して連接させて、該路面両端の側面部とで摺動遮水をさせることで、該遮水板ベルトが水中で移動すると、該遮水板ベルト下面と路面との間で水潤滑走行がされることを特徴とする請求項２〜９のいずれか１項に記載の水力変換装置。
【請求項１１】
流水圧を受ける受圧部材の多数個を連続部材に枢軸着させて、流水中で回転させ、併進路では起立状態に逆進路では倒伏状態にさせて、その流水抵抗の差で以って、当該連続部材を牽引させる機構の無端鎖帯水車に於いて、圧力導水渠を使用する場合は、板ベルトの上側で受圧板を支持する支持梁を枢軸着させて、該導水渠の内部断面を当該受圧部材が遮蔽しながら走行させ、外部の走行溝は前記の円形コースターを連接させて塞ぐことで、流動エネルギーは該無端鎖帯が周回する牽引力と移動速度に変換されて、下記式に示す仕事率が生じる。
Ｗ／δｔ＝（Ｋ―Ｐ）＊Ａ＊Ｖ＝Ｆｔ＊Ｖである。
ここで、Ｕ＝外界の流速、Ｋ＝流速Ｕの流入動圧、Ｐ＝流出動圧、Ａ＝挿入栓（円盤又は受圧板）の断面積、Ｖ＝管内流速又は栓の移動速度、Ｆｔ＝抵抗力（管内流とは反対方向の牽引力）とすると、入口と出口の動圧差（Ｋ―Ｐ）に管内流量Ｑを掛けたものが圧力エネルギーに依る仕事率（Ｗ／δｔ）となる、ことを特徴とする圧力型水車の水力変換装置。
【請求項１２】
前記の圧力型とさせる無端鎖帯水車に於いて、逆進路に於いても当該圧力導水渠の側面から出口までの全域を密閉導水渠で囲繞させており、外界流動水に依って当該水車の後背域に生じる負圧を、前記圧力導水渠の流出口内域に印加させて、当該密閉導水渠内に生じるバイパス化流水を遮断させる手段を有させることで、当該圧力導水渠には流入口における動圧と流出口内域の該負圧を加えた圧力差に増大させるものであり、前記の手段とは、密閉導水渠内の高位置にエア溜まりを形成させて、内在水を分断させるか、或いは密閉導水渠入口に於いて、流入水を高速射出流と為して、バイパス化流水の侵入路を塞ぐことを特徴とする請求項１１記載の圧力型の水力変換装置。
【請求項１３】
前記の負圧力を利用する無端鎖帯水車に於いて、当該水車の外形を上下両側面ともに平滑な表面の流線形とさせておき、流水中に没水させて固定することで生じる高速の側面流を、流速を維持させたまま流下させ、圧力導水渠の流出口後方に射出させることで、該流出口内水を連行して吸い出させて当該流出口内域を負圧に印加させて成り、下床盤の前部には開度調整可能な流入扉を設けることを特徴とする請求項１２記載の圧力型の水力変換装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2014065282.tif 000018
【国際調査報告】
2014065282.tif 000019
2014065282.tif 000020
2014065282.tif 000021
2014065282.tif 000022