(57)【要約】【課題】発電効率の向上を図って実用に供することが可能な発電装置を提供する。【解決手段】発電装置１は、水を貯留するタンク２と、タンクに貯留された水を導出する水管３と、水管から給水される下向き円錐状の漏斗４と、漏斗の下端開口に連結され下方に伸びる排水管５とを備える。水管は、漏斗に対して接線方向に連結され、漏斗は給水される水流により渦流を発生し、その渦流により空気を咬みこむ。空気を咬み込んだ気液混合体により水車６を回転させるので、フリーエネルギーを取り込んで水圧及び空気圧により発電できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置であって、
所定高さ位置に配置され、水を貯留するタンクと、
前記タンクに貯留された水を導出する水管と、
前記水管から給水される大気開放の下向き円錐状の漏斗と、を備え、前記水管は前記漏斗に対して上面視で接線方向に連結され、前記漏斗は、給水される水流により渦流を発生し、その渦流により空気を咬みこみ、
前記漏斗の下端開口に連結され下方に所定高さ伸びる排水管を備え、前記排水管はその下方部の口径が漸次絞られて下端に空気を咬み込んだ水を噴出する噴出口を有し、
前記噴出口から噴出される空気を咬み込んだ水を受けて回転する水車と、
前記水車の回転軸に連結された発電機と、
前記水車の下方に配置され、水を回収する水受けと、
前記水受けに回収された水を前記タンクに汲み上げるポンプと、を備えた発電装置。
【請求項２】
前記漏斗は、漏斗内に空気を送り込むブロワーを備え、
前記水車は、円周上に複数個配置された風水圧受けを有し、
前記排水管は、その内壁面に、該排水管内を落下する空気を咬み込んだ水を旋回させる羽根を有している、請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
水には木酢液と備長炭の微粉末とが添加されている、請求項１又は請求項２に記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水の揚程を利用した発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の発電装置において、所定高さ位置に設けられた貯水タンクと、貯水タンクに揚水する揚水ポンプと、貯水タンクから水を落下させる水圧管と、水圧管の下端にある噴射口の下部に設けられた水車と、水車の回転力を受けて発電する発電機と、を備えたものが知られている(例えば、特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７０１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この種の発電装置は、水圧でもって噴射させた水を利用するものであって、発電効率が必ずしも良くないことから、実用に供するには更なる改良が求められていた。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するものであり、発電効率の向上を図って実用に供することが可能な発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明の発電装置は、発電装置であって、所定高さ位置に配置され、水を貯留するタンクと、タンクに貯留された水を導出する水管と、水管から給水される大気開放の下向き円錐状の漏斗と、を備え、水管は漏斗に対して上面視で接線方向に連結され、漏斗は、給水される水流により渦流を発生し、その渦流により空気を咬みこみ、漏斗の下端開口に連結され下方に所定高さ伸びる排水管を備え、排水管はその下方部の口径が漸次絞られて下端に空気を咬み込んだ水を噴出する噴出口を有し、噴出口から噴出される空気を咬み込んだ水を受けて回転する水車と、水車の回転軸に連結された発電機と、水車の下方に配置され、水を回収する水受けと、水受けに回収された水をタンクに汲み上げるポンプと、を備えた、ものである。
【０００７】
また、上記発電装置において、漏斗は、漏斗内に空気を送り込むブロワーを備え、水車は、円周上に複数個配置された風水圧受けを有し、排水管は、その内壁面に、該排水管内を落下する空気を咬み込んだ水を旋回させる羽根を有している、ことが好ましい。
【０００８】
また、上記発電装置において、水には木酢液と備長炭の微粉末とが添加されている、ことが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、漏斗に給水される水を旋回させ、それにより発生する渦流により空気を咬み込ませた気液混合体を流下・噴出させて水車を回転させるので、いわゆるフリーエネルギー（空気エネルギー）を取り込んで発電でき、発電効率を高め、実用に供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態による発電装置の全体構成図である。
【図２】同発電装置の水管及び漏斗部分を上から見た図である。
【図３】（ａ）は同発電装置の水車部分の一部破断した側面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線断面図である。
【図４】同水車部分の破断斜視図である。
【図５】同発電装置の排水管の変形例を示す側視図及び同排水管に設けられた複数の部分破断斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態による発電装置について図１乃至図４を参照して説明する。図１に示されるように、発電装置１は、水を貯留するタンク２と、タンク２に貯留された水を導出する水管３と、水管３から給水される漏斗４と、漏斗４の下端開口４１に連結された排水管５と、排水管５の下方に配置された水車６と、水車６の回転により動作する発電機７と、を備える。さらに、発電装置１は、水車６の下方に配置され、水を回収する水受け８と、水受け８に回収された水をタンク２に汲み上げるポンプ９と、漏斗４内に空気を送り込むブロワー１０と、をさらに備える。
【００１２】
タンク２は、大気開放型で所定高さ位置に配置され、所定量の貯水が可能とされている。タンク２への貯水は、後述するポンプ９を用いて所定の水を汲み上げ循環する構成が好ましい。タンク２は、例えば、建物２０の屋上に設置されればよい。
【００１３】
水管３は、タンク２の底部と漏斗４の上部との間を連結する。水管３は、漏斗４に対して上面視で接線方向に連結された吐出口３１を有する。
【００１４】
漏斗４は、大気開放型であり、下向き円錐状の形態を有する。水管３の吐出口３１が漏斗４に対して接線方向に連結されていることで、吐出口３１から漏斗４に給水されるとき、漏斗４の内周面に沿う右回りの旋回水流が得られる。この水流は渦を発生して渦流Ｗとなり、その渦流Ｗにより風圧が生じて周辺の空気Ａを気泡として咬みこむ。ここに、漏斗４は、能率良く渦流を発生させるには、下向き円錐の水平面に対する傾斜角度θ（図１参照）が適切に設定されなければならない。その傾斜角度は、３５度±５度の範囲が最も好ましく、その範囲から外れると、渦流が発生しにくくなる。
【００１５】
排水管５は、下方に所定高さ伸びる円筒状部材で成り、その下方部の口径が漸次絞られており、下端に噴出口５１を有する。噴出口５１からは、空気を咬み込んだ水、つまり気液混合体が加速されて高速で噴出される。この高速で噴出される気液混合体をバブルジェットという。なお、噴出口５１から噴出されるバブルジェットの水と空気の割合は、水が１／３、空気が２／３程度となるように構成されることが好ましい。
【００１６】
水車６は、噴出口５１から噴出されるバブルジェットを受けて回転する。水車６は、円周面上に複数個、配置された、バブルジェットを受ける風水圧受け６３を有する。
【００１７】
発電機７は、水車６の回転軸６２に連結機構７１を介在して連結されている。連結機構７１は回転軸６２の回転を増幅するためのものである。発電機７は、水車６が回転することにより発電し、発電機７の発電出力は、インバータを介してバッテリ（図示なし）に充電される。
【００１８】
水受け８は、噴出口５１から噴出されたバブルジェットが風水圧受け６３に衝突した後に落下した水を受けて回収する。ポンプ９は、その吸入側に連結された吸入管９１と、吐出側に連結された送出管９２とを有する。吸入管９１の上流端は水受け８内に開口し、送出管９２の下流端はタンク２内に開口する。ポンプ９は、商用電源又は発電装置１により発電されバッテリに充電された電力により駆動される。
【００１９】
ブロワー１０は、漏斗４内に給水された水の上面から風圧を加えるものであり、ポンプ９と同様に電力で駆動される。ブロワー１０を動作させることで、噴出口５１から噴出されるバブルジェットをより一層高速にすることができるが、必ずしもこれを要するものではない。
【００２０】
上記のような本実施形態の発電装置１においては、漏斗４に給水される水が旋回し、それにより発生する渦流により空気を咬み込みんだ気液混合体であるバブルジェットを、排水管５の噴出口５１から噴出させて水車６を回転させるので、いわゆるフリーエネルギー（空気エネルギー）を取り込んだ水圧及び空気圧により発電でき、発電効率が高まり、実用に供することができる。このような発電装置１は、災害時に有用である。
【００２１】
さらに、図３及び図４に示されるように、本実施形態における水車６の風水圧受け６３は、軸受部材６１に軸支された回転軸６２の周りに複数個、均等間隔で配置されている。より詳細には、風水圧受け６３は、回転軸６２に固定されたスポーク６４の外周側にあるリンク状の樋６５に設けられ、樋６５の円周底面からドーム状に窪んだ凹部６３ａと、この凹部６３ａ内にあってその底中央部が隆起した凸部６３ｂとから構成される。この風水圧受け６３は、バブルジェットの大きな噴出エネルギーによる衝撃を受けても損傷しないように、カーボンブラックやグラスファイバー等の強硬度な材質により形成される。このような構成により、加速され、かつ容積の増大した気液混合体であるバブルジェットは、樋６５内、さらには凹部６３ａ、凸部６３ｂに噴射される。このとき、凹部６３ａ、凸部６３ｂは、バブルジェットの風圧エネルギーと水圧エネルギーを有効に受けて、効率良く回転駆動力を得ることができる。なお、風水圧受け６３は、このような構成に限られるものではない。
【００２２】
次に、本実施形態の排水管５の変形例を説明する。図５に示されるように、排水管５は、その内壁面に、排水管５内を落下する空気を咬み込んだ水を旋回させる羽根５２を備えている。羽根５２は、排水管５の内壁面に螺旋状に突出（内径に対して１／５程度）して設けられる。その螺旋は、図５の（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すように、上面視で９０度間隔に４個で一周するもので、排水管５の全長に対して複数回、例えば４乃至８旋回するものとすればよい。このような羽根５２があることで、渦流となって排水管５内を落下する空気を咬み込んだ水の旋回が減衰することなく、旋回流に勢いが付く。羽根５２は、例えば、排水管５の管壁に適宜の間隔をおいて斜めにスリットを入れ、円弧状にカットした板材を当該スリットに挿入、固定することにより形成することができる。
【００２３】
さらには、本実施形態の発電装置１において、水を循環させる構成の場合、木酢液と備長炭の微粉末とが添加された水を使用することが好ましい。木酢液は、木材を乾留した際に生じる乾留液の上澄分である。備長炭は、樫や馬目樫の木を備長窯で焼いた堅い炭である。これらの添加配合量は、例えば、水１０リットルに対して、木酢液を０．５リットル、備長炭の微粉末を０．５リットルとすることが好ましい。なお、必ずしもこの割合でなくてもよく、木酢液と備長炭の微粉末の各々が、０．１リットル乃至２リットル添加されていればよい。このような水を使用することで、フリーエネルギーを効率良く吸収することができる（実験済み）。
【００２４】
本実施形態の発電装置１の実験機の具体構成は次の通りとした。
（ａ）家庭用、農業ハウス、融雪ヒータ等の小電力用の場合；
タンク２の高さ（Ｈ；図１参照、以下同じ）  ３ｍ
タンク容量  ５００リットル
水管３の口径（ｄ１）  １３ｍｍ
漏斗４の開口径（Ｃ）  ０．４ｍ
排水管５の口径（ｄ２）  ２５ｍｍ
排水管５の口径絞り部の長さ（Ｌ）  １ｍ
噴出口５１の口径（ｄ３）  １３ｍｍ
（ｂ）ビル、マンション等の大電力用の場合；
タンク２の高さ（Ｈ）  ３０ｍ
タンク容量  ３，０００リットル
水管３の口径（ｄ１）  ３５ｍｍ
漏斗４の開口径（Ｃ）  １．２ｍ
排水管５の口径（ｄ２）  ７５ｍｍ
排水管５の口径絞り部の長さ（Ｌ）  ２ｍ
噴出口５１の口径（ｄ３）  ２５ｍｍ
【００２５】
本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、各種の変形が可能である。例えば、上記のように、水受け８及びポンプ９を備えた水循環式の実施形態が好都合であるが、必ずしもその方式に限られるものではない。また、排水管５の先端側が複数に分割され、複数の噴出口５１を形成したものであってもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１  発電装置
２  タンク
３  水管
３１  吐出管
４  漏斗
４１  下端開口
５  排水管
５１  噴出口
５２  羽根
６  水車
６１  軸受部材
６２  回転軸
６３  風水圧受け
６３ａ  凹部
６３ｂ  凸部
６４  スポーク
６５  樋
７  発電機
７１  連結機構
８  水受け
９  ポンプ
９１  吸入管
９２  送出管
１０  ブロワー
Ａ  空気
Ｗ  渦流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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