(57)【要約】【課題】水槽内の浮力体の浮力を用いて効率的に発電する。【解決手段】発電装置１は、下部から浮力体５が送り込まれる第２水槽５０と、回転可能な状態で第２水槽５０の浮力体入口の上部に配置された水中回転十字板５３ａと、水中回転十字板５３ａの上方に配置され、水中回転十字板５３ａから離脱した浮力体５を収納する複数の水中浮力体フォルダ５５ｄと、水中浮力体フォルダ５５ｄが取り付けられた環状の浮力伝達ベルト５５ｃと、浮力体５の浮力に基づく浮力伝達ベルト５５ｃの移動に応じて回転する第１の回転体浮力伝達シャフト５５ｅと、を有する第１の回転力発生機構５５と、所定の軸に対する回転角度に応じて水中回転十字板５３ａに接触又は非接触になる屈曲枠体５３ｂと、屈曲枠体５３ｂが水中回転十字板５３ａに接触する方向に弾性力を付与するリターンスプリング５３ｃと、浮力伝達シャフト５５ｅの回転に応じて発電する発電モータと、を備える。【選択図】図７
2019044753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が水で満たされ、前記内部の下部に設けられた浮力体入口から浮力体が送り込まれる水槽と、
ほぼ同じ大きさの２枚の長方形状の板部材が、それぞれの対称軸が一致するように十字状に交差して、回転可能な状態で前記水槽の前記浮力体入口の上部に配置された回転十字板と、
前記水槽内部の前記回転十字板の上方に配置され、前記回転十字板から離脱した浮力体を収納する複数の水中浮力体フォルダと、前記水中浮力体フォルダが取り付けられた環状の浮力伝達ベルトと、水中浮力体フォルダによって収納された前記浮力体の浮力に基づく前記浮力伝達ベルトの移動に応じて回転する第１の回転体と、を有する第１の回転力発生機構と、
前記水槽内部の前記回転十字板と前記第１の回転力発生機構との間に、所定の軸に対して所定角度内で回転できるように配置されたものであって、前記所定の軸に対する回転角度に応じて前記回転十字板に接触又は非接触になる枠体と、
前記枠体が前記回転十字板に接触する方向に弾性力を付与する弾性体と、
前記第１の回転力発生機構の前記第１の回転体の回転に応じて発電する発電モータと、を備え、
前記浮力伝達ベルトの移動に伴って前記水中浮力体フォルダが移動して前記枠体に接触すると、前記枠体が、前記弾性力に逆らいながら前記所定軸に対して回転して、前記回転十字板と非接触になり、前記回転十字板は回転可能な状態になり、前記回転十字板に挟まっていた浮力体が、浮力により前記回転十字板を回転させて、当該回転十字板から離脱して、前記水中浮力体フォルダに向けて浮上すること
を特徴とする発電装置。
【請求項２】
前記水槽内を浮上して当該水槽から外部に排出されて落下する浮力体を収納する複数の重力浮力体フォルダと、前記重力浮力体フォルダが取り付けられた環状の重力伝達ベルトと、重力浮力体フォルダによって収納された前記浮力体の重力に基づく前記重力伝達ベルトの移動に応じて回転する回転体と、を有する第２の回転力発生機構と、
前記第２の回転力発生機構の浮力体フォルダを押し下げた後に当該浮力体フォルダから離脱した浮力体を前記浮力体入口に案内する浮力体案内機構と、をさらに備え、
前記発電モータは、さらに、前記第２の回転力発生機構の前記第２の回転体の回転に応じて発電すること
を特徴とする請求項１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、発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、装置内で落下及び上昇を繰り返して循環する複数の球体に係る落下運動エネルギーを取り出すことができる球体循環装置が開示されている（特許文献１参照）。
特許文献１の技術は、蓄水室、少なくとも２つの上方向開閉弁を介して分離した上昇室、排水口を有する落下室を備え、高い水位の第１の水面が上昇室の上端開口に、低い水位の第２の水面が落下室の下端開口に夫々形成される。
水位が低下した第１の水面は、自動給水装置から給水されて維持される。挿入口から挿入された複数の球体の各々は、落下室内を落下し、第２の水面に突入する。各球体は、誘導されて第１の水面に向け、各上昇室内を浮力で上昇する。第１の水面に到達した複数の球体の浮力で、一球体が第１の水面を越え、落下室内を第２の水面に向けて落下する。球体の落下と上昇とが繰り返され、複数の球体の各々が装置内で循環する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４６０８５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、複数の球体が装置内で循環するために、球体の上昇と落下が繰り返される。このため、球体の重量が大きくなるに従って、球体が落下したときの衝撃が大きくなり、そのときに大きな騒音や振動が発生する問題がある。
【０００５】
本発明は、このような実情を鑑みて提案されたものであり、大きな騒音や振動を発生することなく、水槽内の浮力体の浮力を用いて効率的に発電することができる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】
本発明に係る発電装置は、内部が水で満たされ、前記内部の下部に設けられた浮力体入口から浮力体が送り込まれる水槽と、ほぼ同じ大きさの２枚の長方形状の板部材が、それぞれの対称軸が一致するように十字状に交差して、回転可能な状態で前記水槽の前記浮力体入口の上部に配置された回転十字板と、前記水槽内部の前記回転十字板の上方に配置され、前記回転十字板から離脱した浮力体を収納する複数の水中浮力体フォルダと、前記水中浮力体フォルダが取り付けられた環状の浮力伝達ベルトと、水中浮力体フォルダによって収納された前記浮力体の浮力に基づく前記浮力伝達ベルトの移動から回転体の回転力を発生する第１の回転力発生機構と、前記水槽内部の前記回転十字板と前記第１の回転力発生機構との間に、所定の軸に対して所定角度内で回転できるように配置されたものであって、前記所定の軸に対する回転角度に応じて前記回転十字板に接触又は非接触になる枠体と、前記枠体が前記回転十字板に接触する方向に弾性力を付与する弾性体と、前記第１の回転力発生機構による回転力に応じて発電する発電モータと、を備える。
そして、前記浮力伝達ベルトの移動に伴って前記水中浮力体フォルダが移動して前記枠体に接触すると、前記枠体が、前記弾性力に逆らいながら前記所定軸に対して回転して、前記回転十字板と非接触になり、前記回転十字板は回転可能な状態になり、前記回転十字板に挟まっていた浮力体が、浮力により前記回転十字板を回転させて、当該回転十字板から離脱して、前記水中浮力体フォルダに向けて浮上する。
【０００７】
上記発電装置は、前記水槽内を浮上して当該水槽から外部に排出されて落下する浮力体を収納する複数の浮力体フォルダと、前記浮力体フォルダが取り付けられた環状の重力伝達ベルトと、浮力体フォルダによって収納された前記浮力体の重力に基づく前記重力伝達ベルトの移動から回転体の回転力を発生する第２の回転力発生機構と、前記第２の回転力発生機構の浮力体フォルダを押し下げた後に当該浮力体フォルダから離脱した浮力体を前記浮力体入口に案内する浮力体案内機構と、をさらに備える。
そして、前記発電モータは、さらに、前記第２の回転力発生機構による回転力に応じて発電する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る発電装置は、複雑な給排水の制御を行うことなく、簡易な構成で浮力体の浮力を用いて発電することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】発電装置の全体的な構成を示す斜視図である。
【図２】発電装置の側面図である。
【図３】発電装置の概略構成図である。
【図４】水槽部の要部斜視図である。
【図５】（ａ）は第１弁を斜め上側からみた分解斜視図、同図（ｂ）は第１弁を斜め下側からみた分解斜視図である。
【図６】（ａ）は第１弁の断面図、同図（ｂ）は浮力体に下側から押されている状態を示す第１弁の断面図、同図（ｃ）は浮力体によって下側から押し上げられた第１弁を示す図である。
【図７】水中送り出し調整機構の要部斜視図であり、（ａ）は水中送り出し調整機構がストッパー機能を発揮している状態（オン状態）、（ｂ）は水中送り出し調整機構がストッパー機能を解除した状態（オフ状態）を示す。
【図８】ストッパー機能がオフ状態になったときの水中送り出し調整機構の要部斜視図である。
【図９】第１の回転力発生機構の構成を示す図である。
【図１０】浮力体出口水槽の構成を示す図である。
【図１１】重力送り出し調整機構の斜視図である。
【図１２】（ａ）浮力体を止めている場合、（ｂ）浮力体を送り出す場合の重力送り出し調整機構の斜視図である。
【図１３】（ａ）浮力体を止めている場合、（ｂ）浮力体を送り出す場合の重力送り出し調整機構の模式図である。
【図１４】第２の回転力発生機構の構成を示す斜視図である。
【図１５】第２の浮力体経路の斜視図である。
【図１６】発電部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、発電装置１の全体的な構成を示す斜視図である。図２は、発電装置１の側面図である。図３は、発電装置１の概略構成図である。
【００１１】
発電装置１は、浮力体５の水槽部１０内での浮力と水槽部１０外での重力（質量）とをエネルギー源として、浮力体５を循環させることで発電モータ２０３を駆動して発電する。具体的には、発電装置１は、水槽部１０内の球体状の浮力体５が浮上する際、及び浮上した浮力体５が水槽部１０の外に排出されて落下する際に、浮重力ホイール２０１を回転させて、発電モータ２０３の回転軸を回転させることによって発電する。
【００１２】
浮重力ホイール２０１を回転させる動力は、浮力伝達ベルト５５ｃと重力伝達ベルト１３３の両方から得られる。このため、浮力伝達ベルト５５ｃと重力伝達ベルト１３３にそれぞれ与えられる力がほぼ同じになる必要がある。そこで、浮力体５の大きさは、浮力体５の重さ（質量）と水中での浮力体５の実質的な浮力とがほぼ同じになるように、設定される。
【００１３】
例えば、浮力体５の重さが１０ｋｇの場合、浮力体５の大きさは、浮力体５の実質的な浮力が１０ｋｇになるように、設定される。具体的には、浮力体５の重さが１０ｋｇの場合、浮力体５に必要な浮力は２０ｋｇになる。この場合、浮力体５の直径は約３４．７５ｃｍになる。したがって、浮重力ホイール２０１を回そうとする力は２０ｋｇになる。
【００１４】
また、球体状の浮力体５が例えば直径約３４．７５ｃｍの場合、浮力体５の体積は約２１９７１ｃｍ３である。このため、浮力体５の体積分の水の重量は約２２ｋｇになり、浮重力ホイール２０１に加わる力（２０ｋｇ）は、水の重量とほぼ同じになる。
【００１５】
発電装置１は、内部が水で満たされ、下部から上部に向かって浮力体５を浮上させるための水槽部１０と、水槽部１０の上部から排出される浮力体５を重力伝達ベルト１３３まで案内する浮力体案内部１００と、水槽部１０及び浮力体案内部１００における浮力体５の動きに基づいて発電する発電部２００と、を備えている。
【００１６】
図４は、水槽部１０の要部斜視図である。
水槽部１０は、浮力体５の入口である浮力体入口部２０と、最下部に配置された下部水槽３０と、下部水槽３０の側面側に連結された浮力体入口部２０と、下部水槽３０の上面側に連結された第１水槽４０と、第１水槽４０の上面側に連結された第２水槽５０と、第２水槽５０の上面側に連結された浮力体出口水槽６０と、浮力体出口水槽６０に水を供給するための貯水槽７０と、を有する。
【００１７】
貯水槽７０は、水槽部１０全体に水を供給するための水を貯水する。貯水槽７０の上部は密閉されている。貯水槽７０から浮力体出口水槽６０に水が供給されると、第２水槽５０、第１水槽４０、下部水槽３０、及び浮力体入口部２０にも水が供給される。
【００１８】
なお、下部水槽３０、第１水槽４０及び第２水槽５０は、常時満水である。また、浮力体入口部２０は満水にならず、後述する排水口２１の位置が水面位置Ａとなる。また、浮力体出口水槽６０も満水にならず、後述する給水口６１の位置が水面位置Ｂとなる。
【００１９】
浮力体入口部２０は、Ｌ字形状に形成された中空状部材であり、排水口２１と、浮力体誘導板２２と、トンネル部２３と、を備える。
浮力体入口部２０は、長手方向が上向きになるように配置され、下部水槽３０に接合されている。浮力体入口部２０の一方側は、転がり落ちてきた浮力体５が入るための入口である。浮力体入口部２０の他方側は、下部水槽３０との接合部である。
【００２０】
浮力体入口部２０は、下部水槽３０から水が供給される。浮力体入口部２０の長手方向の側面には、後述する第１弁４１とほぼ同じ位置に、排水口２１が設けられている。このため、浮力体入口部２０内の水面は、排水口２１の位置（水面位置Ａ）になるように調整されている。また、浮力体入口部２０と下部水槽３０との接合部には、円筒状に形成され、浮力体５が通過可能なトンネル部２３が設けられている。
【００２１】
浮力体入口部２０に浮力体５が次々に入ると、浮力体入口部２０内に浮力体５が次々に堆積する。そして、浮力体入口部２０の最下部にある浮力体５が、浮力体誘導板２２に当たり、トンネル部２３を通過して、下部水槽３０に押し出される。
【００２２】
下部水槽３０は、水槽部１０の最下部に配置された直方体状の水槽である。下部水槽３０の上面は第１水槽４０の下面に接合されている。下部水槽３０と第１水槽４０との接合部には、円筒状に形成され、浮力体５が通過可能なトンネル部３１が設けられている。
【００２３】
浮力体入口部２０に次々に堆積する浮力体５は、浮力体入口部２０から下部水槽３０へと次々に押し出される。そして、浮力体５は、下部水槽３０内のトンネル部３１に入り、第１水槽４０の最下部の入口である第１弁４１まで押し上げられる。
【００２４】
第１水槽４０は、下部水槽３０と第２水槽５０の間に設けられた直方体状の水槽である。第１水槽４０は、トンネル部３１の上部の端部に設けられて下部水槽３０と第１水槽４０との間を仕切る第１弁４１と、第１水槽４０の上面と第２水槽５０の下面との接合面に設けられたトンネル部４８と、を有する。トンネル部４８は、浮力体５が通過可能な直径の円筒状に形成されている。
【００２５】
第１弁４１を挟んで、第１水槽４０と下部水槽３０の間には水圧差が存在する。このため、第１弁４１の下側まで押し出された浮力体５は、第１弁４１を押し上げようとしても、第１弁４１を押し上げる（開く）ことができない。そこで、第１弁４１は、浮力体５によって下側から押し上げられた場合に、第１水槽４０と下部水槽３０の間の水圧差をなくすように構成されている。
【００２６】
図５（ａ）は第１弁４１を斜め上側からみた分解斜視図、同図（ｂ）は第１弁４１を斜め下側からみた分解斜視図である。図６（ａ）は第１弁４１の断面図、同図（ｂ）は浮力体５に下側から押されている状態を示す第１弁４１の断面図、同図（ｃ）は浮力体５によって下側から押し上げられた第１弁４１を示す図である。
【００２７】
第１弁４１は、円板状に形成された蓋部材４２と、蓋部材４２の両面に生じる水圧を調整するための水圧調整部４３と、蓋部材４２の下面側の縁部に設けられたパッキン４４と、蓋部材４２を開閉させるための蝶番４５と、を備える。
【００２８】
蓋部材４２の中央部には、水圧調整部４３を貫通させるための貫通孔４２ｂと、水が出入りして両側の水圧を調整するための複数の水圧調整孔４２ａが形成されている。
【００２９】
水圧調整部４３は、蓋部材４２の貫通孔４２ｂを貫通した状態で設けられている。具体的には、水圧調整部４３は、円板状に形成された上部予圧弁４３ａと、上部予圧弁４３ａと対になる（ほぼ同様の形状に形成された）下部予圧弁４３ｂと、上部予圧弁４３ａと下部予圧弁４３ｂにそれぞれ接合された支持部材４３ｃと、上部予圧弁４３ａからの漏れをなくすためのパッキン４３ｄと、蓋部材４２と下部予圧弁４３ｂとの間に設けられたスプリング４３ｅと、を有する。
【００３０】
上部予圧弁４３ａは、スプリング４３ｅの弾性力により蓋部材４２に押しつけられる。よって、上部予圧弁４３ａは、蓋部材４２に形成された水圧調整孔４２ａを塞いでいる。このため、第１弁４１によって下部水槽３０と第１水槽４０とが完全に仕切られるため、下部水槽３０と第１水槽４０との間に水圧差が生じる。
よって、図６（ａ）に示すように、下部水槽３０と第１水槽４０との間に大きな水圧差が存在するため、第１弁４１は開かない。
【００３１】
しかし、同図（ｂ）に示すように、浮力体５が第１弁４１を押し上げると、下部予圧弁４３ｂが下から押し上げられると共に、上部予圧弁４３ａも上に押し上げられる。このため、上部予圧弁４３ａによって塞がれていた複数の水圧調整孔４２ａが現れ、第１弁４１を挟んだ下部水槽３０と第１水槽４０の水圧が均一になる。
【００３２】
下部水槽３０と第１水槽４０のそれぞれの水圧がほぼ同じになると、第１弁４１には、浮力体５の浮力のみが作用する。このため、同図（ｃ）に示すように、蝶番４５を支点として、第１弁４１が開く。そして、浮力体５は、第１弁４１を通過して、第１水槽４０内に入る。なお、第１弁４１は、浮力体５が通過した後、蝶番４５に取り付けられたバネの弾性力によって、蝶番４５を支点にして閉じる。
【００３３】
第２水槽５０は、図１に示すように、トンネル部４８の上部（第２水槽５０側）の端部を開閉可能な第２弁５１と、第２弁５１を通過した浮力体５を上方へ送り出すタイミングを調整する水中送り出し調整機構５３と、浮力体５の浮力から回転力を発生する第１の回転力発生機構５５と、を有する。
【００３４】
第２弁５１は、第１水槽４０と第２水槽５０とを仕切るものであり、第１弁４１と同様に構成されている。よって、通常、第２弁５１は閉じている。
しかし、第１水槽４０内を浮上した浮力体５が第２弁５１を下から押し上げると、第２弁５１を挟んだ第１水槽４０と第２水槽５０の水圧が均一になる。第１水槽４０と第２水槽５０のそれぞれの水圧がほぼ同じになると、第２弁５１には、浮力体５の浮力のみが作用する。このため、第２弁５１が開く。
【００３５】
そして、浮力体５は、第２弁５１を通過して、第２水槽５０内に入り、水中送り出し調整機構５３に向かって浮上する。なお、第２弁５１は、浮力体５が通過した後、蝶番に取り付けられたバネの弾性力によって、蝶番を支点にして閉じる。
【００３６】
図７は、水中送り出し調整機構５３の要部斜視図であり、（ａ）は水中送り出し調整機構５３がストッパー機能を発揮している状態（オン状態）、（ｂ）は水中送り出し調整機構５３がストッパー機能を解除した状態（オフ状態）を示す。図８は、ストッパー機能がオフ状態になったときの水中送り出し調整機構５３の要部斜視図である。
【００３７】
水中送り出し調整機構５３は、回転可能に設けられた水中回転十字板５３ａと、水中回転十字板５３ａのストッパー機能を有する屈曲枠体５３ｂと、屈曲枠体５３ｂに弾性力を与えるリターンスプリング５３ｃと、を有する。
【００３８】
水中回転十字板５３ａは、ほぼ同じ大きさの２枚の長方形状の板部材が、それぞれの対称軸が一致するように十字状に交差したものである。水中回転十字板５３ａは、第２水槽５０内において、上記の対称軸周りに回転できるように設置されている。但し、水中回転十字板５３ａは、ストッパー部材である屈曲枠体５３ｂの機能（ストッパー機能）に応じて、回転可能又は回転不可能になる。
ここで、浮力体５は、第２弁５１を通過すると、浮上しながら水中回転十字板５３ａの２つの板部材の間に入り込む。
【００３９】
屈曲枠体５３ｂは、通常（後述する水中浮力体フォルダ５５ｄに非接触の場合）はストッパー機能がオンになり、水中回転十字板５３ａに接触して、水中回転十字板５３ａの回転を阻止する。このため、水中回転十字板５３ａの間に入り込んだ浮力体５は、屈曲枠体５３ｂのストッパー機能がオンの場合は、浮上できない。
【００４０】
一方、屈曲枠体５３ｂは、水中浮力体フォルダ５５ｄに接触する場合、ストッパー機能がオフになり、水中回転十字板５３ａと非接触になる。この場合、水中回転十字板５３ａは、浮力体５の浮力によって回転可能になる。このため、水中回転十字板５３ａの間に入り込んだ浮力体５は、自身の浮力によって水中回転十字板５３ａを回転させながら当該水中回転十字板５３ａから離脱して、さらに浮上する。
【００４１】
このように、屈曲枠体５３ｂは、通常（水中浮力体フォルダ５５ｄに非接触の場合）は、浮力体５の浮上を阻止し、水中浮力体フォルダ５５ｄに接触する場合に限り、浮力体５の浮上を許容するストッパーとして機能する。
【００４２】
具体的には、屈曲枠体５３ｂは、枠体の２本の長辺が同じ方向に同じ角度（鋭角）だけ屈曲して“く”の字状になるように、構成される。屈曲枠体５３ｂは、２点の屈曲部を結ぶ直線を回転軸として、回転軸まわりに回転可能に設けられている。この回転軸の方向は、鉛直方向に直交し、かつ、後述の水中上部プーリ５５ａ及び水中下部プーリ５５ｂの回転軸方向に平行である。
【００４３】
屈曲枠体５３ｂの短辺は、水中回転十字板５３ａの横幅や、第１の回転力発生機構５５の水中浮力体フォルダ５５ｄの横幅よりも長く構成されている。
また、屈曲枠体５３ｂは、回転軸周りの回転角度に応じて、２本のうちの一方の短辺（回転停止バー）が水中回転十字板５３ａに接触したり、他方の短辺（送出しタイミング検知バー）が第１の回転力発生機構５５に接触したりする。
【００４４】
屈曲枠体５３ｂの２本の長辺（送出しタイミング検知バー側）には、２本のリターンスプリング５３ｃがそれぞれ設けられ、常に弾性力が与えられている。このため、屈曲枠体５３ｂは、図７（ａ）に示すように、送出しタイミング検知バーが上方に、回転停止バーが下方になるように、配置される。
【００４５】
このとき、屈曲枠体５３ｂの回転停止バーの位置は、水中回転十字板５３ａの回転領域内にある。このため、水中回転十字板５３ａが、回転しようとすると、回転停止バーに接触して、回転不可能になる（ストッパー機能がオン）。
【００４６】
その後、水中浮力体フォルダ５５ｄが、浮力伝達ベルト５５ｃと共に移動すると、屈曲枠体５３ｂの送出しタイミング検知バーに接触する。このとき、タイミング検知バーが上方から下方へ移動すると共に、回転停止バーは下方から上方へ移動して水中回転十字板５３ａの回転領域内から外れる（ストッパー機能がオフ）。
【００４７】
そのため、水中回転十字板５３ａは、回転可能な状態になるため、浮力体５の浮力によって回転開始する。浮力体５は、水中回転十字板５３ａから離れて再び浮上開始する。このように、水中浮力体フォルダ５５ｄが移動しながら水中送り出し調整機構５３の真上にくるタイミングで、水中送り出し調整機構５３のストッパー機能がオフになる。そして、浮力体５が、第１の回転力発生機構５５へ向けて浮上開始する。
【００４８】
図９は、第１の回転力発生機構５５の構成を示す図である。第１の回転力発生機構５５は、浮力体５の浮力から回転力を発生し、この回転力を発電部２００へ伝達する機構である。
第１の回転力発生機構５５は、水中上部プーリ５５ａと、水中下部プーリ５５ｂと、浮力伝達ベルト５５ｃと、水中浮力体フォルダ５５ｄと、浮力伝達シャフト５５ｅと、を有する。
【００４９】
水中上部プーリ５５ａは第２水槽５０の上部に設けられ、水中下部プーリ５５ｂは第２水槽５０の下部に設けられる。浮力伝達ベルト５５ｃは、水中上部プーリ５５ａと水中下部プーリ５５ｂのそれぞれの外周部に架けられている。
【００５０】
浮力伝達ベルト５５ｃの外周側には、例えば３つの水中浮力体フォルダ５５ｄが等間隔で設けられている。なお、水中浮力体フォルダ５５ｄが水中上部プーリ５５ａの頂点部まで移動して折り返す際には、他の水中浮力体フォルダ５５ｄが浮力体５を収納するのが望ましい。
【００５１】
これにより、常時、複数の水中浮力体フォルダ５５ｄが少なくとも１つの浮力体５を収納することで、浮力伝達ベルト５５ｃに動力が加わるようにするためである。浮力伝達シャフト５５ｅは、水中上部プーリ５５ａの回転軸上に接合されており、水中上部プーリ５５ａが回転すると共に回転する。
【００５２】
浮力伝達シャフト５５ｅの一端部（水中上部プーリ５５ａに接合されている側の反対側の端部）には、ピニオンギア５５ｆが設けられている。ピニオンギア５５ｆは、浮重力ホイール２０１の外周部にかみ合っている。浮力伝達シャフト５５ｅが回転すると、浮重力ホイール２０１が回転軸周りに回転する。
【００５３】
このため、水中浮力体フォルダ５５ｄが、水中送り出し調整機構５３から浮上してきた浮力体５を収納すると、浮力体５の浮力を受けて上方に移動する。これに合わせて、浮力伝達ベルト５５ｃも動き、水中上部プーリ５５ａに接合された浮力伝達シャフト５５ｅが回転する。
【００５４】
そして、水中浮力体フォルダ５５ｄが浮力体５の浮力を受けながら水中上部プーリ５５ａの頂点部まで移動すると、水中浮力体フォルダ５５ｄから浮力体５が離脱する。浮力体５は、さらに浮上して、第２水槽５０から浮力体出口水槽６０に入り込む。
【００５５】
図１０は、浮力体出口水槽６０の構成を示す図である。浮力体出口水槽６０は、円筒状部材である堆積部６２を有する。堆積部６２は、浮力体５の直径よりやや大きい直径を有する円筒状部材である。堆積部６２は、浮力体出口水槽６０の上下方向に沿って設置される。
【００５６】
浮力体５は、第２水槽５０から浮力体出口水槽６０に浮上すると、堆積部６２内に入り込んでさらに浮上する。堆積部６２内に複数の浮力体５が溜まると、最上部の浮力体５が押し上げられ、堆積部６２の上部から外に排出される。
【００５７】
また、図１に示すように、浮力体案内部１００は、堆積部６２から排出された浮力体５の経路である第１の浮力体経路１１０と、浮力体５の送り出しタイミングを調整する重力送り出し調整機構１２０と、浮力体５の重力（質量）から回転力を発生する第２の回転力発生機構１３０と、第２の回転力発生機構１３０から離脱した浮力体５を浮力体入口部２０へ案内する経路である第２の浮力体経路１４０と、を備えている。
【００５８】
第１の浮力体経路１１０は、浮力体出口水槽６０の堆積部６２から外部に排出された浮力体５を重力送り出し調整機構１２０へ案内する。
重力送り出し調整機構１２０は、第１の浮力体経路１１０からの浮力体５を第２の回転力発生機構１３０へ送り出すタイミングを調整する。具体的には、重力送り出し調整機構１２０は、後述する重力浮力体フォルダ１３４の移動タイミングに同期して、浮力体５が当該重力浮力体フォルダ１３４に収納されるように、浮力体５の送り出しタイミングを調整する。
【００５９】
図１１は、重力送り出し調整機構１２０の斜視図である。図１２は、（ａ）浮力体５を止めている場合、（ｂ）浮力体５を送り出す場合の重力送り出し調整機構１２０の斜視図である。図１３は、（ａ）浮力体５を止めている場合、（ｂ）浮力体５を送り出す場合の重力送り出し調整機構１２０の模式図である。
【００６０】
重力送り出し調整機構１２０は、回転可能に設けられた重力回転十字板１２１と、重力回転十字板１２１のストッパー機能を有するストッパー部材１２２と、ストッパー部材１２２に弾性力を与えるリターンスプリング１２３と、を有する。
【００６１】
重力回転十字板１２１は、ほぼ同じ大きさの２枚の長方形状の板部材が、それぞれの対称軸が一致するように十字状に交差したものである。重力回転十字板１２１は、上記の対称軸周りに回転できるように設置されている。重力回転十字板１２１は、ストッパー部材１２２のストッパー機能に応じて、回転可能又は回転不可能になる。
【００６２】
重力回転十字板１２１は、第１の浮力体経路１１０の最下部（出口）の直下に、回転自在な状態で設置される。このため、浮力体５は、第１の浮力体経路１１０の最下部から落下すると、重力回転十字板１２１の２つの板部材の間に入り込む。
【００６３】
ストッパー部材１２２は、重力回転十字板１２１の回転を阻止したり（ストッパー機能がオン）重力回転十字板１２１の回転を許容したりする（ストッパー機能がオフ）。
【００６４】
具体的には、ストッパー部材１２２は、通常（重力浮力体フォルダ１３４に非接触の場合）は、重力回転十字板１２１に接触することによって、重力回転十字板１２１の回転を阻止する（ストッパー機能がオン）。このため、重力回転十字板１２１の間に入り込んだ浮力体５は、ストッパー部材１２２のストッパー機能がオンの場合は、第２の回転力発生機構１３０に進めない。
【００６５】
また、ストッパー部材１２２は、重力浮力体フォルダ１３４に接触すると、重力回転十字板１２１と非接触になる（ストッパー機能がオフ）。この場合、重力回転十字板１２１は、浮力体５の重力（質量）によって回転可能になる。このため、重力回転十字板１２１の間に入り込んだ浮力体５は、自身の重力によって重力回転十字板１２１を回転させながら当該重力回転十字板１２１から離脱して、第２の回転力発生機構１３０に進む。
【００６６】
このように、ストッパー部材１２２は、通常（重力浮力体フォルダ１３４に非接触の場合）は、浮力体５の進行を阻止し、重力浮力体フォルダ１３４に接触する場合に限り、浮力体５の進行を許容するストッパーとして機能する。
【００６７】
具体的には、ストッパー部材１２２は、枠体の２本の長辺が同じ方向に同じ角度（鋭角）だけ屈曲して“く”の字状になるように構成された屈曲枠体１２２ａと、一対の転落防止板１２２ｂと、を有している。
【００６８】
屈曲枠体１２２ａは、２点の屈曲部を結ぶ直線を回転軸として、回転軸まわりに回転可能に設けられている。この回転軸の方向は、第１の浮力体経路１１０の幅方向、後述の重力上部プーリ１３１及び重力下部プーリ１３２の回転軸方向に平行である。
【００６９】
屈曲枠体１２２ａの短辺は、重力回転十字板１２１の横幅や、重力浮力体フォルダ１３４の横幅よりも長く構成されている。また、屈曲枠体１２２ａの両サイドには、重力回転十字板１２１から落下する浮力体５を外部に落下させることなく、重力回転十字板１２１に導くための一対の転落防止板１２２ｂが設けられる。
【００７０】
ストッパー部材１２２は、２本のリターンスプリング１２３の弾性力によって、回転軸周りに所定の方向へ回転して、図１２（ａ）及び図１３（ａ）に示すように、重力回転十字板１２１に接触している。これにより、重力回転十字板１２１の回転が阻止される（ストッパー機能がオン）。
【００７１】
その後、重力浮力体フォルダ１３４が、移動しながら、ストッパー部材１２２の屈曲枠体１２２ａに接触する。このとき、ストッパー部材１２２は、移動中の重力浮力体フォルダ１３４によって、回転軸周りに上記所定の方向と逆の方向へ回転することで、重力回転十字板１２１と非接触になる（ストッパー機能がオフ）。
【００７２】
そのため、重力回転十字板１２１は、回転可能な状態になるため、浮力体５の重力によって回転開始する。重力回転十字板１２１に挟まっていた浮力体５は、重力回転十字板１２１が回転することで、第２の回転力発生機構１３０の重力浮力体フォルダ１３４へ落下する。このように、移動中の重力浮力体フォルダ１３４が重力回転十字板１２１の真下にくるタイミングで、ストッパー部材１２２のストッパー機能がオフになる。そして、重力回転十字板１２１に挟まっていた浮力体５が、重力浮力体フォルダ１３４へ向けて落下する。
【００７３】
図１４は、第２の回転力発生機構１３０の構成を示す斜視図である。第２の回転力発生機構１３０は、浮力体５の重力から回転力を発生し、この回転力を発電部２００へ伝達する機構である。
第２の回転力発生機構１３０は、重力上部プーリ１３１と、重力下部プーリ１３２と、重力伝達ベルト１３３と、重力浮力体フォルダ１３４と、重力伝達シャフト１３５と、を有する。
【００７４】
重力上部プーリ１３１は上部に設けられ、重力下部プーリ１３２は下部に設けられる。重力伝達ベルト１３３は、重力上部プーリ１３１と重力下部プーリ１３２のそれぞれの外周部に架けられている。
【００７５】
重力下部プーリ１３２の外周側には、例えば３つの重力浮力体フォルダ１３４が等間隔で設けられている。なお、重力浮力体フォルダ１３４が重力上部プーリ１３１の頂点部まで移動して折り返す際には、他の重力浮力体フォルダ１３４が浮力体５を収納済みであるのが望ましい。
【００７６】
これにより、常時、複数の重力浮力体フォルダ１３４が少なくとも１つの浮力体５を収納することで、重力伝達ベルト１３３に動力が加わるようにするためである。重力伝達シャフト１３５は、重力上部プーリ１３１の回転軸上に接合されており、重力上部プーリ１３１が回転すると共に回転する。
【００７７】
重力伝達シャフト１３５の一端部（重力上部プーリ１３１に接合されている側の反対側の端部）には、ピニオンギア１３６が設けられている。ピニオンギア１３６は、浮重力ホイール２０１の外周部にかみ合っている。重力伝達シャフト１３５が回転すると、ピニオンギア１３６も回転するため、当該ピニオンギア１３６とかみ合う浮重力ホイール２０１が回転軸周りに回転する。
【００７８】
このため、重力浮力体フォルダ１３４は、重力送り出し調整機構１２０から送り出された浮力体５を収納すると、浮力体５の重みにより下方に移動する。これに合わせて、重力伝達ベルト１３３も動き、重力上部プーリ１３１に接合された重力伝達シャフト１３５が回転し、浮重力ホイール２０１も回転する。
【００７９】
さらに、重力浮力体フォルダ１３４が浮力体５を収納しながら重力下部プーリ１３２の近傍まで移動すると、重力浮力体フォルダ１３４から浮力体５が離脱して、浮力体５は第２の浮力体経路１４０上に落下する。
【００８０】
なお、水中浮力体フォルダ５５ｄに収納された浮力体５が水槽部１０内で上昇する速度（上昇速度）と、重力浮力体フォルダ１３４に収納された浮力体５が水槽部１０外で下降する速度（下降速度）は、共に浮重力ホイール２０１に繋がっているため、同じである。そして、浮力体５が水槽部１０内の２つの第１弁４１及び第２弁５１弁を通過する速度は、上昇速度（又は下降速度）と同じ又はそれより早い。
【００８１】
言い換えると、浮重力ホイール２０１は浮力伝達ベルト５５ｃ及び重力伝達ベルト１３３からの動力により回転するものの、浮重力ホイール２０１の回転速度は抑制される。このため、上述の上昇速度（又は下降速度）は、第１弁４１及び第２弁５１弁を通過する速度よりも抑制される。その理由は、次の通りである。
【００８２】
第１に、浮重力ホイール２０１には、増速器２０２が接続されている。このため、増速器２０２の回転抵抗により、浮重力ホイール２０１の回転速度が抑制されるからである。第２に、発電モータ２０３により発電された電力が消費されると、発電モータ２０３にも回転抵抗が生じる。発電モータ２０３の回転抵抗は増速器２０２を介して浮重力ホイール２０１に影響を与えるため、浮重力ホイール２０１の回転速度が抑制されるからである。
【００８３】
上記２つの理由により、浮重力ホイール２０１の回転が抑制され、浮力体５が第１弁４１及び第２弁５１を通過する速度より、水中浮力体フォルダ５５ｄ又は重力浮力体フォルダ１３４に収納される浮力体５の移動速度が遅くなる。
仮に、浮重力ホイール２０１の回転速度が速くなり過ぎるのであれば、その状態を検知して回転速度を抑制するブレーキ機構が必要になる。しかし、本実施形態では、上記２つの理由により、浮重力ホイール２０１の回転が抑制されるため、浮重力ホイール２０１を回転させる力と、浮重力ホイール２０１の回転を抑制する力のバランスが取られる。
【００８４】
図１５は、第２の浮力体経路１４０の斜視図である。第２の浮力体経路１４０は、重力浮力体フォルダ１３４から落下した浮力体５を、水槽部１０の浮力体入口部２０に案内する。浮力体入口部２０に入った浮力体５は、再び水槽部１０内を浮上する。
【００８５】
なお、第２の浮力体経路１４０の通路の両側（内側）には、ブレーキバー１４１が設けられている。ブレーキバー１４１は、スプリングの弾性力によって、両側から浮力体５を挟み込む。これにより、第２の浮力体経路１４０上における浮力体５の転がり速度を抑えることができる。
【００８６】
図１６は、発電部２００の構成を示す斜視図である。発電部２００は、第１の回転力発生機構５５及び第２の回転力発生機構１３０の回転力を用いて発電する。
具体的には、発電部２００は、浮重力ホイール２０１と、増速器２０２と、発電モータ２０３と、を有する。
【００８７】
浮重力ホイール２０１は、ピニオンギア５５，１３６とかみ合うための凹凸が外周部に設けられた環状部材である。浮重力ホイール２０１は、所定の回転軸周りに回転できるように設置されている。
増速器２０２の入力回転軸は浮重力ホイール２０１の回転軸に接合しており、増速器２０２の出力回転軸は発電モータ２０３の回転軸に接合している。増速器２０２は、浮重力ホイール２０１からの入力回転数に基づいて、当該入力回転数を増幅した出力回転数を得る。発電モータ２０３は、増幅器２０２の出力回転数に基づいて発電する。
【００８８】
以上のように、本実施の形態に係る発電装置１は、浮力体５が水槽部１０内を浮上するときの浮力と、水槽部１０から排出された浮力体５が落下するときの重力（質量）と、を用いて浮重力ホイール２０１を回転させる。そして、発電装置１は、浮重力ホイール２０１の回転に応じて発電モータ２０３の回転軸を回転させることで発電する。
【００８９】
その際、発電装置１は、水槽部１０内の水中浮力体フォルダ５５ｄの動きに同期して、浮力体５の浮上タイミングを調整することにより、水中浮力体フォルダ５５ｄが確実に浮力体５を捕捉（収納）でき、浮力体５の浮力を用いて浮重力ホイール２０１を回転させることができる。
【００９０】
また、発電装置１は、水槽部１０の外部の重力浮力体フォルダ１３４の動きに同期して、浮力体５の落下タイミングを調整することにより、重力浮力体フォルダ１３４が確実に浮力体５を捕捉（収納）でき、浮力体５の重力（質量）を用いて浮重力ホイール２０１を回転させることができる。
【００９１】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内において設計変更されたものにも適用可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１  発電装置
５  浮力体
１０  水槽部
２０  浮力体入口部
３０  下部水槽
４０  第１水槽
５０  第２水槽
６０  浮力体出口水槽
１００  浮力体案内部
１１０  第１の浮力体経路
１２０  重力送り出し調整機構
１３０  第２の回転力発生機構
１４０  第２の浮力体経路
２００  発電部
２０１  浮重力ホイール
２０３  発電モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019044753.tif 000009
【図８】
2019044753.tif 000010
【図９】
2019044753.tif 000011
【図１０】
2019044753.tif 000012
【図１１】
2019044753.tif 000013
【図１２】
2019044753.tif 000014
【図１３】
2019044753.tif 000015
【図１４】
2019044753.tif 000016
【図１５】
2019044753.tif 000017
【図１６】
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