(57)【要約】【課題】  （１）ポンプ等を使う事なく液柱を形成し液体を大気中に流出または噴出させる。  （２）流出または噴出された液体は回収し再使用する。【解決手段】  大比重の液体Ｂの貯留液槽と、液体Ｂと非溶解性または難溶解性の小比重の液体Ａを充填し上端が密閉され下端が解放された柱状容器を準備し、柱状容器の下端を液体Ｂに浸漬して液体Ｂの上方に液体Ａの液柱を形成させる。  液体Ｂと柱状容器上部の気体空間に挟まれた液体Ａは、柱状容器の上部に設けた管１を経由して外部に流出または噴出する。  流出または噴出した液体Ａは柱状容器内液体Ａの液面より高くし、逆止弁を経由して柱状容器内に還流させる。【選択図】図１
2015075098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに非溶解性または難溶解性の小比重の液体Ａと大比重の液体Ｂの２種類の液体が、液体Ａは、上端が密閉され、下端が開放された柱状容器内に、液体Ｂは上面が解放された液槽内に貯留され、その液槽内部に前記液体Ａの入った柱状容器の下端が浸漬されて、液槽が横方向に、柱状容器が液槽に対し縦方向に設置され、比重差によって液体Ａが液体Ｂの上層に分離し柱状容器内で液槽に対し縦方向に液柱を形成する方法。
（図１参照）
【請求項２】
液体Ａが充填された柱状容器の上端に於いて、両端が解放状態の管１が柱状容器内部の密閉状態を維持した状態で柱状容器内外を貫通し、その下端が液体Ａ内部に、その上端が柱状容器の外部にあって水平、直立または湾曲して設置されている事を特徴とする請求項１記載の液柱を形成する方法。
【請求項３】
液体Ｂの貯留された液槽に、液体Ａが充填された柱状容器の下端が浸漬した状態に於いて、柱状容器外に存在する液体Ｂの表面が、柱状容器内の液体Ａと液体Ｂの分離境界面より高くなるように液体Ｂの貯留量を設定して、この事によって柱状容器内の液体Ａが加圧状態となり、この圧力によって液体Ａが管１を経由して柱状容器外部に流出または噴出し、この流出または噴出した液体Ａの排出液を排出液受け液槽内に回収する事を特徴とする請求項１記載の液柱を形成する方法。
【請求項４】
請求項３記載の柱状容器外に設けた排出液受け液槽内に回収された排出液は、その表面が柱状容器内の液体Ａの表面よりも高くなるように管１の流出量または噴出量を調整した後、柱状容器との間に設けた連絡口を経由して柱状容器内に還流させる事を特徴とする請求項１記載の液柱を形成する方法。
【請求項５】
請求項１記載の液体Ａまたは液体Ｂが、
（１）水である請求項１記載の液柱を形成する方法。
（２）リチウム、ナトリウム、カルシウム、カリウム、マグネシウム、バリウム、鉄、亜鉛、チタン、ニッケル、および銅の酸化物、塩化物、炭酸塩、リン酸塩、硫酸塩、タングステン酸塩、コバルト酸塩、ニッケル酸塩、またはマンガン酸塩の水溶液から選択された単体または混合物からなる液体である請求項１記載の液柱を形成する方法。
（３）液状植物性油脂液体、炭化水素系液体、フッ素化炭化水素系液体またはシリコーン系液体から選択された単体または混合物からなる液体である請求項１記載の液柱を形成する方法。
（４）水銀である請求項１記載の液柱を形成する方法。
【請求項６】
柱状容器の上部に、空気、窒素、炭酸ガス、ネオン、アルゴン、クリプトンまたはキセノンの、単体または混合物からなる密閉状態の気体空間を設けた事を特徴とする請求項１記載の液柱を形成する方法。
【請求項７】
液体Ｂが貯留された液槽に、液体Ａを充填した柱状容器が浸漬された状態に於いて、柱状容器の外側の液体Ｂの上面の空間が、密閉された気体空間となって、空気、窒素、炭酸ガス、ネオン、アルゴン、クリプトンまたはキセノンの単体または混合物からなる気体が充填されている事を特徴とする請求項１記載の液柱を形成する方法。
【請求項８】
請求項６記載の気体空間および請求項７記載の気体空間が、管２により連絡されている事を特徴とする請求項１記載の液柱を形成する方法。
【請求項９】
液体Ｂが貯留された液槽内の、柱状容器外の液体Ｂ上部液面に、液体、無機物粉または無機物粒子が、単体、混合物、成型物または混練物として合成樹脂製の袋または箱に充填されて置かれ、液体Ｂを加圧している事を特徴とする請求項１記載の液柱を形成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、小水力発電などの分野で回転駆動動力として使用する事を目的とする液柱の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  液柱の形成については、トリチェリ―の真空による方法がある。この方法による液柱は、大気圧と液柱間の重力の平衡関係によって形成され、圧力の計測に広く応用されている。併し、この液柱はサイホンなどの方法によって液体を連続して液柱外に取り出しエネルギーを得る事は不可能とされている。
水柱のエネルギーを利用した水力発電は小規模水力発電の分野で各種提案されているが、この分野の特許文献も、ポンプなどの外部動力を利用して揚水を図るという特許文献だけで、自然エネルギーだけで揚液して液柱を形成し、タービンや水車を回転し、発電するという文献は見当たらない。
また、下記非特許文献；「全国小水力利用推進協議会の最新出版資料」  に於いても小水力発電は、小河川や下水処理場を水源とした施設しか実施したという発表はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−５７３０６
【特許文献２】特開２０１２−２３７３０１
【特許文献３】特開２０１２−１５４１８７
【特許文献４】特開２０１０−２８１２７４
【特許文献５】特開２００８−２７４７６９
【特許文献６】特開２００４−２５１２５９
【特許文献７】特開平６−１７７９８
【特許文献８】特開平６−１０８９９
【特許文献９】特開平５−１８４９９７
【特許文献１０】Ｗ００１／０４４６６６
【特許文献１１】特開平１−２０８６００
【特許文献１２】特開昭６１−２００３９９  以上の特許文献は、本発明の関連する小規模の水力発電分野に於いて最近出願されたエネルギーの発現に関連する特許で、其の内容は、全て電気でポンプを稼動し、水を揚水するというものであった。
また、総て水をエネルギー源として利用するもので、水以外の液体を利用するものもなかった。
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「全国小水力利用推進協議会」  ホームページｊ−ｗａｔｅｒ．ｊｐ／ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ／“小水力利用の基礎知識”その他の論説参照
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  水、金属塩の水溶液、液状有機化合物、水銀などを利用して
（１）ポンプなどの動力を用いることなく液柱を形成する事。
（２）この液柱から液体を流出または噴出させる事。
（３）流出または噴出した液体は、ポンプなどの動力を使用する事なく液柱に戻し、再使用する事。
以上３項目を課題とした。
水力発電は水の落差を利用してエネルギーを得ているが、本発明の液柱では管口から噴出した液体のエネルギーを利用する事となり、設備の小型化、出力効率の向上が図れる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明は、一端が密閉された柱状容器内に小比重の液体Ａを充填し、上部が解放された液槽内に液体Ａとは非溶解性または難溶解性で大比重の液体Ｂを貯留し、柱状容器のもう一方の下端を液体Ｂに浸漬し、液体Ａと液体Ｂの比重差を利用して、柱状容器内に液柱を形成する事を手段としている。また、密閉状態の柱状容器の上部を気体空間とし、液体Ｂと相俟って上下からの圧力を液体Ａに加えて、液体Ａを柱状容器外に流出または噴出させるものである。【０００７】  具体的には、
互いに非溶解性または難溶解性の小比重の液体Ａと大比重の液体Ｂの２種類の液体が、液体Ａは、上端が密閉され、下端が解放された柱状容器内に、液体Ｂは上面が解放された液槽内に貯留され、その液槽内部に前記液体Ａの入った柱状容器の下端が浸漬されて、液槽が横方向に、柱状容器が液槽に対し縦方向に設置され、比重差によって液体Ａが液体Ｂの上層に分離し柱状容器内で液槽に対し縦方向に液柱を形成する方法。（図１参照）【０００８】  液体Ａが充填された柱状容器の上端に於いて、両端が解放状態の管１が柱状容器内部の密閉状態を維持した状態で柱状容器内外を貫通し、その下端が液体Ａ内部に、その上端が柱状容器の外部にあって水平、直立または湾曲して設置されている事を特徴とする（０００７）項記載の液柱を形成する方法。【０００９】  液体Ｂの貯留された液槽に、液体Ａが充填された柱状容器の下端が浸漬した状態に於いて、柱状容器外に存在する液体Ｂの表面が、柱状容器内の液体Ａと液体Ｂの分離境界面より高くなるように液体Ｂの貯留量を設定して、この事によって柱状容器内の液体Ａが加圧状態となり、この圧力によって液体Ａが管１を経由して柱状容器外部に流出または噴出し、この流出または噴出した液体Ａの排出液を排出液受け液槽内に回収する事を特徴とする（０００７）項記載の液柱を形成する方法。
柱状容器上部の気体空間は、管１を経由して液体Ａが流出または噴出する事によって、液体Ａの貯留量が減り初動時の圧力まで低下する。これによって排出液は柱状容器内に還流を促進される事になる。【００１０】  前記（０００９）項記載の柱状容器外に設けた排出液受け液槽内に回収された排出液は、その表面が柱状容器内の液体Ａの表面よりも高くなるように管１の流出量または噴出量を調整した後、柱状容器との間に設けた連絡口を経由して柱状容器内に還流させる事を特徴とする（０００７）項記載の液柱を形成する方法。
排出液受け液槽は、初動時に於いて貯留された排出液の液面を柱状容器内の液体Ａより高くし、排出液受け液槽内の液体Ａを柱状容器内に循環回収する事を促進する。また排出液受け液槽と柱状容器間の連絡口は、必要に応じて逆止弁を取り付けて、排出液の流れの逆流を避ける。【００１１】  上記（０００７）項記載の液体Ａまたは液体Ｂが、
（１）水である（０００７）項記載の液柱を形成する方法。
（２）リチウム、ナトリウム、カルシウム、カリウム、マグネシウム、バリウム、鉄、亜鉛、チタン、ニッケル、および銅の酸化物、塩化物、炭酸塩、リン酸塩、硫酸塩、タングステン酸塩、コバルト酸塩、ニッケル酸塩、またはマンガン酸塩の水溶液から選択された単体または混合物からなる液体である（０００７）項記載の液柱を形成する方法。
（３）液状植物性油性液体、炭化水素系液体、フッ素化炭化水素系液体またはシリコーン系液体から選択された単体または混合物からなる液体である（０００７）項記載の液柱を形成する方法。
（４）水銀である（０００７）項記載の液柱を形成する方法。【００１２】  柱状容器の上部に、空気、窒素、炭酸ガス、ネオン、アルゴン、クリプトンまたはキセノンの、単体または混合物からなる密閉状態の気体空間を設けた事を特徴とする（０００７）項記載の液柱を形成する方法。【００１３】  液体Ｂが貯留された液槽に、液体Ａを充填した柱状容器が浸漬された状態に於いて、柱状容器の外側の液体Ｂの上面の空間が、密閉された気体空間となって、空気、窒素、炭酸ガス、ネオン、アルゴン、クリプトンまたはキセノンの単体または複合物からなる気体が充填されている事を特徴とする（０００７）項記載の液柱を形成する方法。【００１４】（００１２）項記載の気体空間および（００１３）項記載の気体空間が、管２によって連絡されている事を特徴とする（０００７）項記載の液柱を形成する方法。【００１５】  液体Ｂが貯留された液槽内の、柱状容器外の液体Ｂの上部液面に、液体、無機物粉または無機物粒子が、単体、混合物、成型物または混練物として合成樹脂製の袋または箱に充填して置かれ、液体Ｂを加圧している事を特徴とする（０００７）項記載の液柱を形成する方法。
【発明の効果】
【００１６】  （１）本発明の液柱による場合は、液体Ａの落差ではなく、管１から噴出する時のエネルギーを利用する事が可能となり、機器の小型化、エネルギー効率の向上が図れる。
（２）水車を回転するための液体を循環して利用する事が可能となり、特別な水源が必要なくなる。
（３）水より比重の大きな液体が使用可能となるので、水車の駆動出力を向上できる。
（４）本発明の液柱は、水源地などに設置する必要がなく、設備として現地の基礎工事が簡素化され、且つ標準化された装置を現地に据置く程度の簡単な工事となり、投資金額が大きく節約出来る。
（５）本発明の液柱によって水車を駆動し、電磁誘導型の発電機を回転して発電する設備や機構は在来の水力発電や風力発電に於いて使用されている方式が採用可能であり、実用化が容易である。
（６）本発明の液柱は、使用中の維持管理も定型化され、家電製品に準じた簡単で標準化された取り扱いが可能となって、各家庭でも管理が可能となり、また各所に設置された多数の発電設備を集中的に一括して管理することも可能となる。
（７）本発明で使用する液体は繰り返して使用可能なので、原価に対する影響が少ない。
（８）本発明の液柱による発電設備は、需要地に近く、時には需要地の中に設置可能となり、送電設備が簡単化され、本格的な設備が不要となる。
（９）高比重の液体は粘度が大きく、液体の落下時や排出時の音が低くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の排出液受け液槽内の液体Ａが柱状容器下部から還流する場合の説明および発明全体の装置の流れの説明図
【図２】本発明の排出液受け液槽内の液体Ａが柱状容器側部より還流する場合の説明図および発明全体の装置の流れの説明図
【図３】本発明の排出液受け液槽内の液体Ａが逆止弁付管部より還流する場合並びに排出液受け液槽が密閉されている場合の説明図
【図４】本発明の排出液受け液槽が、柱状容器の上部に一体となった場合の説明図
【図５】本発明の排出液受け液槽から排出液をサイホン作用によって液柱に戻す場合の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１８】  本発明では、水を含む水溶性の液体、非水溶性の油状液体  及び水銀の３種類の液体を液柱の液体として提案した。その使用形態は（１）単独成分の液体の場合（２）混合成分の液体の場合がある。
各形態について分けて以下に述べる。
【００１９】  単独成分の液体を使用し、水溶性の液体の場合は、水または高比重のタングステン酸ソーダが好ましい選択となる。水は、安価である事、水車としての実績がある事、安全性が高い事など好ましい点が多い。欠点としては、比重が低く、高い落差を必要とする点に難点がある事である。少なくとも２〜５ｍの落差が小水力発電でも必要とされる。
タングステン酸ソーダは、比重差精錬などで使われており市場で入手可能である事、比重が３．５程度の高比重が可能である事から低い落差での水車駆動が可能となり、コンパクトな設備が可能となる。安全性も高いと評価されており、好ましい選択となる。高価な点も繰り返し使用する事によって緩和される。タングステン酸ソーダ（略称ＳＰＴ，ドイツＳＯＭＥＴＵ製）に代わって、最近では、タングステン酸リチウム（略称ＬＰＴ）も市場で入手可能となっている。タングステン酸ソーダに比べ低粘度で取り扱い易い。
【００２０】  油状液体としては、フッ素化炭化水素が好ましい。この中でも、電子部品などの洗浄に使われている品種（Ｃ−ＨＦＣ、例えばゼオローラーＨ、比重１．５８  日本ゼオン製）が好ましい。
水銀については、安全問題があり、現在は好ましくない。将来この問題が解消された時には、比重が大きく、大きな出力が期待されるので安全な使い方の研究を続けていきたい。当面は、加圧専用に使用し、循環して使用する事は避けたい。
【００２１】  比重差のある液体の組み合わせとしては、
タングステン酸ソーダまたはタングステン酸リチウムの水溶液とフッ素化炭化水素の組み合わせが好ましい。この組成の混成物液体は、下層にタングステン酸塩、上層にフッ素化炭化水素の２層構造の液体構成となり、安定した液柱が得られる。水力発電や風力発電に於いて欠点とされる音も低くなり、住宅地や学校などに近接して設置するのに適している。
【００２２】  柱状容器内の管１は、複数個設けて液体Ａの流出量または噴出量を増加したり、柱状容器を直線状、直線状あるいは曲線状に複数個設置して液体Ａの流出量または噴出量を増加する事も本特許の範囲内で実施可能である。
【符号の説明】
【００２３】  １−１  柱状容器内の液体Ａ
１−２  排出液受け液槽内の液体Ａ
２      排出液受け液槽
３      液体Ｂ
４      液体Ｂの入った液槽
５      柱状容器
６      気体空間
７      液体Ａの流出または噴出部
８      管１
９      柱状容器外側の排出液受け液槽の気体空間密閉用上蓋
１０      水車
１１      逆止弁
１２      管２
１３      サイホン管
【図１】
2015075098.tif 000003
【図２】
2015075098.tif 000004
【図３】
2015075098.tif 000005
【図４】
2015075098.tif 000006
【図５】
2015075098.tif 000007