(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、水を受ける圧力容器４と、圧力容器内に圧力空気を送風するブロワー１０と、圧力容器からの圧力空気を咬み込んだ水を落下させる吐出筒５と、を備え、吐出筒は、口径が下方に行くほど漸次絞られ、圧力空気咬み込みの水に渦流を発生させる旋回羽根５２と、圧力空気咬み込みの水を噴出する噴出口５１を有し、噴出口から噴出される圧力空気咬み込みの水を受けて回転する風水受けカップ６３を有した水車６と、水車の回転軸に連結された発電機７と、水を回収する受水槽８と、回収された水を圧力容器に汲み上げるポンプ９と、を備え、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、水を受ける圧力容器と、
前記圧力容器内に圧力空気を送風するブロワーと、
前記圧力容器の下側開口に連結され、該圧力容器からの圧力空気を咬み込んだ水を落下させる吐出筒と、を備え、前記吐出筒は、口径が下方に行くほど漸次絞られ、かつ落下する圧力空気咬み込みの水に渦流を発生させる旋回羽根を内壁に有し、下端に圧力空気咬み込みの水を噴出する噴出口を有し、
前記噴出口から噴出される圧力空気咬み込みの水を受けて回転する複数の風水圧受けカップを有した水車と、
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、水を回収する受水槽と、
前記受水槽に回収された水を前記圧力容器に汲み上げるポンプと、を備えた発電装置。
【請求項２】
前記圧力容器から前記吐出筒に送り出される前記ブロワーによる圧力空気と水との体積割合が、圧力空気のほうが水よりも多くなるように、前記ブロワー及び圧力容器が構成されている、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エキス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、水を受ける圧力容器と、圧力容器内に圧力空気を送風するブロワーと、圧力容器の下側開口に連結され、該圧力容器からの圧力空気を咬み込んだ水を落下させる吐出筒と、を備え、吐出筒は、口径が下方に行くほど漸次絞られ、かつ落下する圧力空気咬み込みの水に渦流を発生させる旋回羽根を内壁に有し、下端に圧力空気咬み込みの水を噴出する噴出口を有し、噴出口から噴出される圧力空気咬み込みの水を受けて回転する複数の風水圧受けカップを有した水車と、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、水を回収する受水槽と、受水槽に回収された水を圧力容器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、圧力容器から吐出筒に送り出されるブロワーによる圧力空気と水との体積割合が、圧力空気のほうが水よりも多くなるように、ブロワー及び圧力容器が構成されている、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エキス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、圧力容器内に圧力空気を送風することにより、吐出筒に空気流を送り出し、それにより発生する空気を咬み込ませた気液混合体を旋回流下・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構成図である。
【図２】同発電装置の水車と発電機との連結機構の側面図である。
【図３】同発電装置の吐出筒の部分破断断面図である。
【図４】同発電装置の水車の風水受けカップの斜視図である。
【図５】同発電装置の設置例を示す斜視図である。
【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及び図２に示されるように、発電装置１は、水を受ける圧力容器４と、圧力容器４内に圧力空気を送風するブロワー１０と、圧力容器４の下側開口４１に連結され、圧力容器４からの圧力空気を咬み込んだ水を落下させる吐出筒５と、吐出筒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、水を回収する受水槽８と、受水槽８に回収された水を圧力容器４に汲み上げるポンプ９と、をさらに備える。
【００１２】
圧力容器４は、所定高さ位置に配置され、上部に吸気口４２を有する。圧力容器４への給水は、後述するポンプ９を用いて所定の水Ｗを汲み上げ循環する構成が好ましい。
【００１３】
ブロワー１０は、動作することで、圧力容器４外の空気Ａを吸気口４２から吸い込んで、圧力容器４内に圧力空気を送風し、吐出筒５に圧力空気流を送り出す。
【００１４】
吐出筒５は、下方に所定高さ伸びる円筒状部材で成り、口径が下方に行くほど漸次絞られ、下端に圧力空気咬み込みの水を噴出する噴出口５１を有する。吐出筒５内を落下する水は、圧力容器４から圧力空気流が送り込まれることにより、圧力空気を咬み込む。
【００１５】
また、図３に示されるように、吐出筒５は、落下する圧力空気咬み込みの水ＡＷに渦流を発生させる旋回羽根５２を内壁に有する。旋回羽根５２は、吐出筒５の内壁面に螺旋状に突出して設けられる。その螺旋は、吐出筒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。このような旋回羽根５２があることで、吐出筒５内を落下する圧力空気咬み込みの水ＡＷは、渦流となって吐出筒５内を落下する。旋回羽根５２は、例えば、吐出筒５を縦に２分割した部材の各々の管壁に針金を円弧状に固着し、それらの部材を接合して吐出筒５を作製することができる。噴出口５１からは、圧力空気咬み込みの水ＡＷがバブルジェットとして噴出される。
【００１６】
水車６は、噴出口５１から噴出される圧力空気咬み込みの水ＡＷ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受けカップ６３を有する。より詳細には、風水受けカップ６３は、回転軸６２に固定されたスポーク６４の外周面に、複数個、均等間隔で配置されている。
【００１７】
発電機７は、水車６の回転軸６２に連結機構であるプーリ７１、ベルト７２、及びプーリ７３を介在して連結されている。連結機構は回転軸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ー２１（図５参照）に充電される。バッテリー２１は、車載用等の汎用のものを用いればよい。
【００１８】
受水槽８は、噴出口５１から噴出された圧力空気咬み込みの水ＡＷが風水受けカップ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の上流端は受水槽８内に開口し、送出管９２の下流端は圧力容器４内に開口する。
【００１９】
本実施形態の発電装置１の動作を説明する。圧力容器４内に水Ｗが供給された状態でブロワー１０が駆動されると、圧力容器４内は外気が吸引されて高圧となり、その圧力空気は吐出筒５に空気流となって送り出される。それと同時に、圧力容器４内の水は、高さ位置エネルギーだけでなく圧力空気による圧力を受けて吐出筒５に勢いをもって送り出される。このため、吐出筒５内には、圧力空気を咬み込み、霧化状になった水ＡＷ（気液混合体）が高速水流（バブルジェット）となって落下する。この高速水流は、吐出筒５の内壁にある旋回羽根５２に案内されて右旋回し、渦流となる。吐出筒５は、その口径が下方に行くほど絞られているので、渦流の落下速度はさらに加速される。高速の渦流は、いわゆるフリーエネルギー（空気エネルギー）を取り込んだものとなる。この高速の渦流落下は、地上から上空へ強い上昇気流を発生させるトルネード現象に近似する（上下が逆であるが）。かくして、吐出筒５の噴出口５１からは、大きなエネルギーを持った、圧力空気を咬み込んだ霧化状の水（風圧と水圧を含む）が噴出される。水車６の風水受けカップ６３は、これら風圧による風力と水圧による水力を有効に受け、水車６を回転させる。水車６の回転により、発電機７が稼動され、発電が成される。発電電力は、家庭用等の電力に供し、また、余剰電力はバッテリーに充電される。バッテリーの充電電力でもって、ポンプ９及びブロワー１０を稼動することができる。
【００２０】
バッテリーを当初、外部電源により満充電しておけば、発電装置１を稼動して得られる発電電力をバッテリーに必要に応じて充電し、ポンプ９及びブロワー１０の稼動に使用しつつ、余剰電力を一般家庭用等の電力用に供給することができる。従って、発電装置１は、その稼動後は、外部電源を必要とすることなく、エンドレスに運転することができる。よって、この発電装置１は、電気自動車にも適用することができ、また、災害等の非常用の電源としても使用できる。
【００２１】
さらに、図４に示されるように、本実施形態における水車６の風水受けカップ６３は、先端が開口した有底円筒状をしており、水車６の回転方向前方側の筒壁高さａが後方側の筒壁高さｂよりも高い。また、この風水受けカップ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、風水受けカップ６３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、風水受けカップ６３は、このような構成に限られるものではない。
【００２２】
また、圧力空気を咬み込んだ霧化状の水における、圧力空気と水との体積割合が、圧力空気（風）のほうが水よりも多くなるように、ブロワー１０と圧力容器４は設計される。実測データによれば、体積割合は、圧力空気７５％以上、水２５％未満となることが望ましい。
【００２３】
さらには、水には、水の腐敗抑制を図るために、木酢液と備長炭の微粉末エキス（以下、これらを腐敗抑制剤という）とが添加されている。水の100体積％に対して、木酢液と備長炭の微粉末エキス10体積％を添加すればよい。木酢液と備長炭の微粉末エキスとの割合は、50％、50％でよい。このように腐敗抑制剤が添加されている水を用いることにより、発電効率が高まることを実験により判明した。腐敗抑制剤が添加されている水は、水の原子の組み換えが促進され、高速渦流になったとき、いわゆるフリーエネルギー（空気エネルギー）を能率良く取り込むことができると考えられる。
【００２４】
図５に示されるように、発電装置１は、例えば、ケース２０内に設置される。ケース２０には、発電機７の発電出力を充電するバッテリー２１と、ポンプ９及びブロワー１０を駆動／駆動停止させるスイッチ２２が設けられる。また、発電量計器（図示なし）もケース２０の外側面に設けられる。
【００２５】
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。
圧力容器４の高さ（Ｈ：図１参照、以下同じ）  ３５０ｍｍ
下側開口４１の口径（ｄ２）  ５０−７０ｍｍ
噴出口５１の口径（ｄ３）  ２０−３０ｍｍ
水車６の半径（Ｄ）  ５００ｍｍ
風水受けカップ６３の個数  １６個
風水受けカップ６３の前方側の筒壁高さ（ａ：図４参照、以下同じ）  ６５ｍｍ
風水受けカップ６３の後方側の筒壁高さ（ｂ）  ４０ｍｍ
風水受けカップ６３の開口径（ｃ）  ５０ｍｍ
受水槽８の水量  ５０リットル
ケース２０の高さ（ｈ：図５参照、以下同じ）  １１００ｍｍ
ケース２０の幅（ｗ）  ６５０ｍｍ
ケース２０の奥行き（ｄ）  ５００ｍｍ
発電装置１の実験機の発電量  ２０ｋＷｈ／日
図示していないが、発電機７の発電出力は、インバータの直流出力をバッテリー２１の±端子に供給して充電し、また、インバータの交流出力を例えば家庭用の交流電源出力端子に供給するようにすればよい。
【００２６】
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、吐出筒５の先端側が複数に分割され、複数の噴出口５１を形成したものや、複数の吐出筒５と複数の水車６を用いたものであってもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１  発電装置
４  圧力容器
４１  下側開口
４２  吸気口
５  吐出筒
５１  噴出口
５２  旋回羽根
６  水車
６２  回転軸
６３  風水受けカップ
６４  スポーク
７  発電機
７１  プーリ
７２  ベルト
７３  プーリ
８  受水槽
９  ポンプ
９１  吸入管
９２  送出管
１０  ブロワー
２１  バッテリー
２２  スイッチ
Ａ  空気
ＡＷ  空気咬み込みの水
Ｗ  水
【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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