(57)【要約】【課題】  （１）水ならびに高比重の液体を再生可能エネルギーによって大気中に噴出させる。  （２）噴出された液体は回収し循環して再使用する。【解決手段】  Ｊ字管の長管端は開放されて大気に接し、短管端は蓋をして外部と遮断し密閉する。この状態のＪ字管に液体を充填した時に、長管と短管の液体の落差によって短管側の液体が加圧される。この状態で、短管内液体と外部大気中に細管を通じる事によって液体が外部に噴出する。噴出した液体は、噴出端下部に設けた液槽に貯め、長管端を通じてＪ字管内に導入し、再度、短管から噴出し再使用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右の管の長さが異なるＵ字管（以下Ｊ字管）が、
（１）  短管端部が、蓋をされて管内と外部大気間が閉鎖されており、長管端部は開放され、管内が大気と接している構造となっている事。
（２）  短管端部の蓋は、管１がＪ字管内部と外部を貫通しており、その管１の下部末端が、Ｊ字管内に液体を導入した時に、その液体の内部に位置するように設置されている事。
（３）  Ｊ字管外部の管１の開口部下部に、管１から外部に液体が噴出された時に、その液体の受け皿となる液槽が設置されている事。
（４）  前記３項記載の液槽が、長管端部と連絡されており、この連絡路を経由して、液槽内の液体がＪ字管内に還流可能となっている事。
（５）  短管上部の蓋に、開閉弁を有する管２が管の内外を連絡し、開閉弁を開閉する事によって、管内の液体表面と蓋との間の距離を調節できる構造となっている事。
上記５項目の事項を満たし、長管端部から液体を導入した時に、長管側の液面が短管側の液面より高くなるようにする事によって、短管側の液体が加圧され、管１から外部に液体が噴出される噴液方法及び噴液装置。（図１参照）
【請求項２】
請求項１記載の液体が、
（１）  水ならびにリチウム、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記載の噴液方法。
（２）  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記載の噴液方法。
（３）  水銀である請求項１記載の噴液方法。
【請求項３】
噴液の初動前に、液槽内に液体を予め供給して長管側の液面を短管側の液面より高く調整し、短管側の液体の圧力を高め、管１を経由して液体を外部に噴出させ、その噴出された液体が管１の下部に設置された液槽を経由してＪ字管内に還流し、長管側の液面を短管側の液面より常に高く維持して、管１から液体の噴出が持続する事を特徴とする請求項１記載の噴液方法。
【請求項４】
短管上部の密閉された空間に、空気、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記載の噴液方法。
【請求項５】
請求項１記載のＪ字管噴液装置に於いて、長管の断面積が短管の断面積より大きく設定されて、長管下部から短管が、１個以上複数個並列に設置されている事を特徴とする請求項１記載の噴液装置。
【請求項６】
請求項１記載のＪ字管噴液装置が、管１に電動式ポンプを取り付けてあり、管１からの液体噴出圧力の平準化と増幅を行う事を特徴とする請求項１記載の噴液方法及び噴液装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、主として小水力発電用の電磁誘導型発電機（以下発電機）の回転駆動用として使用する事を目的とした高比重液体の噴液方法及び噴液装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】  発電機は、水蒸気による方法、水力による方法、風力による方法、波力による方法などによって回転駆動されて発電している。このうち水蒸気による方法は、原子力、あるいは石炭、石油、天然ガスの燃焼熱、あるいは地熱などによって水蒸気を発生させ、そのエネルギーを利用してタービンを回転し、発電機を駆動して発電しており、我が国の消費電力の主体を占めている。
このほか河川水やダムからの水を利用する水力発電などがあるが、電力に占める割合は少ない。小水力発電に於いても、水の落下による運動エネルギーにより回転駆動している発電機が現在のところ総てである。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ような特許文献が殆どで、自然エネルギーまたは再生可能エネルギーによって揚液し、液柱を形成し、タービンや水車などの羽根車を回転し、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、本発明の対象とする小水力発電分野に於いて最近出願された特許で、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】（１）再生可能エネルギーにより、主として水を含む高比重液体を加圧して液柱を形成し、補助的に電動式ポンプを使って、圧力の平準化と増幅を図り、噴液する事。
（２）噴出した液体は再度噴液装置内に投入し、循環して使用する事。
以上２項目を課題とした。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明は、Ｕ字管の両端部の高さが異なるＪ字状の形状をした管（以下Ｊ字管）に液体を充填し、短管は外気と遮断密閉され、長管は開放されて大気に触れている状態で、長管側の液面を短管側の液面より高くする事によって、短管側の液体を加圧し、短管の上部密閉部に設けた管１を経由して液体を管外に噴液するというものである。
短管の上部に設けた管１には、電動式のポンプを補助的に．設置稼働して噴液を平準化し、噴出力を増幅して稼働の向上を図っている。ポンプの電力は、自己発電による電力や太陽光発電などを利用する。【０００７】  具体的には、
左右の管の長さが異なるＵ字管（以下Ｊ字管）が、
（１）短管端部が、蓋をされて管内と外部大気間が閉鎖されており、長管端部は開放され、管内が大気と接している構造となっている事。
（２）短管端部の蓋は、管１がＪ字管内部と外部を貫通しており、その管１の下部末端が、Ｊ字管内に液体を導入した時に、その液体の内部に位置するように設置されている事。
（３）Ｊ字管外部の管１の開口部下部に、管１から外部に液体が噴出された時に、その液体の受け皿となる液槽が設置されている事。
（４）前記３項記載の液槽が、長管端部と連絡されており、この連絡路を経由して、液槽内の液体がＪ字管内に還流可能となっている事。
（５）短管上部の蓋に、開閉弁を有する管２が管の内外を連絡し、開閉弁を開閉する事によって、管内の液体表面と蓋との間の距離を調節できる構造となっている事。
上記５項目の事項を満たし、長管端部から液体を導入した時に、長管側の液面が短管側の液面より高くなるようにする事によって、短管側の液体が加圧され、管１から外部に液体が噴出される噴液方法及び噴液装置。（図１参照）【０００８】  ０００７項記載の液体が、
（１）水ならびにリチウム、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項記載の噴液方法。
（２）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０００７項記載の噴液方法。
（３）水銀である０００７項記載の噴液方法。
上記１、２及び３項記載の液体の中では、タングステン酸ソーダ（比重３〜３．５）とフッ素化炭化水素系化合物（商品名例、日本ゼオン製ゼオローラーＨ、３Ｍ社製ノーベック、フロリナート、ダイキン工業製ハイドロフルオロカーボン、ハイドロフルオロエーテル、旭硝子工業製ＡＣ−６０００、菱江化学製フロリナート、福井化学製ソルベックスなど）が使用可能な市販品として入手可能であり、高比重液体として好ましい。【０００９】  噴液の初動前に、液槽内に液体を予め供給して長管側の液面を短管側の液面より高く調整し、短管側の液体の圧力を高め、管１を経由して液体を外部に噴出させ、その噴出された液体が管１の下部に設置された液槽を経由してＪ字管内に還流し、長管側の液面を短管側の液面より常に高く維持して、管１から液体の噴出が持続する事を特徴とする０００７項記載の噴液方法。【００１０】  短管上部の密閉された空間に、空気、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０００７項記載の噴液方法。
この密閉空間内の気体は、液体と接触した状態で充填されている場合と、気体が袋状の弾性プラスチック容器内に密閉充填された場合が選択できる。後者の場合では、気体が液体に含まれて外部に運ばれ、発散する損失を防ぐ事が出来る。キセノンなど高価な気体に適用する事が好ましい。【００１１】  ０００７項記載のＪ字管噴液装置に於いて、長管の断面積が短管の断面積より大きく設定されて、長管下部から短管が、１個以上複数個並列に設置されている事を特徴とする０００７項記載の噴液装置。
この方法によって、羽根車の円周全体を管１が噴液可能となり、駆動力を高める事が出来る。【００１２】  ０００７項記載のＪ字管噴液装置が、管１に電動式ポンプを取り付けてあり、管１からの液体噴出圧力の平準化と増幅を行う事を特徴とする０００７項記載の噴液方法及び噴液装置。
【発明の効果】
【００１３】  （１）本発明の噴液方法により羽根車を回転駆動すると、高比重液体を経済的に利用でき、噴水に比べて小さな装置で高圧力が得られ、羽根車の回転駆動力を増大する事が出来る。また噴液も、１個の羽根車に対し複数個の管１を並列に設置出来るので、噴液口が１個しかない水車による在来法に比べて回転駆動力を高め小型化が図れる。
（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）水源地などの必要がなく、標準化された装置を必要な場所に据置く程度の簡単な設置工事となり、投資金額が大きく節約出来る。
（４）本発明の方法による発電では電力会社からの買電が、ほぼ不要となるので送電設備が不要となり、電気料金をほぼ半減できる。
（５）本発明によって、発電機を回転駆動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経験が参考となり、実用化が容易である。
（６）本発明の噴液装置は、家電製品に準じた標準化と製品設計が可能となり、製造原価の低減可能となる。法的な適用も簡単化され、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）本発明の噴液方法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、液体の落下時や噴出時の音が低くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】短管内の液体が、気体空間と長管内の液体によって加圧されて外部に噴出される原理説明図
【図２】長管と短管が共通の隔壁によって区分されている噴液装置の例示図。長管が円筒状で、その周囲に短管が複数個並列に設置される時に効率の高い構造となる。
【図３】短管の蓋の部分の管１および管２の配置説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】  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。
各場合について、発明を実施するための形態、を以下に述べる。
【００１６】  単独成分の液体を使用し、水溶性の液体の場合は、高比重のタングステン酸ソーダが好ましい。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１．０と低く、高い落差を必要とする点に難点があるが安定した稼働が期待できるので好ましい。噴出口を可能な限り増やす事により低比重の弱点を補う事が重要となる。
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３．１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循環使用する事によって緩和される。
【００１７】  油状液体としては、フッ素化炭化水素系の液体が好ましい。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、比重１．５８  日本ゼオン製など）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。当面は使用する事は避けたい。
【００１８】  実施の手順としては、
（１）Ｊ字管は、プラスチックまたは金属製のものが使用可能である。最も好ましい液体であるタングステン酸塩やフッ素化炭化水素系液体は比重差分離や洗浄などの分野で既に使用実績が有り、装置の材料はその実績に従い選択する事が出来る。
（２）Ｊ字管は、長管が太く、その高さは、短管の所要噴液量から実験的に決定する。
（３）短管端上部より外部に出る管１は噴液用、管２は短管端上部の気体空間と液面の距離を調整するために使用する。長管端部から液体を投入すると、管２の開閉弁が開いているときには、長管内と短管内の液面は同じ高さになって上昇していく。短管端と蓋の距離が１０ｃｍ程で管２の開閉弁を閉じ、長管側には引き続き液の投入を続ける。液の投入は、噴出液の受け皿用液槽の液面が約５ｃｍとなるまで行う。この状態で、管１を開くと噴出口から液体は噴出が始まる。
（４）Ｊ字管の短管に、管１を複数個並列に設置して液体の噴出点を増加し、羽根車の回転を増強することができる。発電状況など勘案して設置個数は決める。
（５）短管から管１を経由して上昇する液体の噴出高さは、噴出口の断面積が、連続する管１の断面積より小さい時に、ベルヌーイ効果によって高くなる。電動式のポンプは、管１からの噴液高さを更に嵩上げし、安定化を図る効果を果たすためであり、太陽光発電や、自己発電による電力を使用する事によって実施する事が好ましい。
【符号の説明】
【００１９】  １      Ｊ字管の長管
２      Ｊ字管の短管
３      液体
４      長管及び短管内の液面平衡ライン
５      気体空間
６      液体噴出圧力の平準化と増幅用の補助電動ポンプ
７      開閉弁
８      管１からの噴出液貯め用液槽
９      管１
１０      管１からの液体噴出口
１１      気体空間上部蓋（管２を含む）
１２      長管上部の大気接触液面
１３      短管から長管へ液体の通路（横断面）
１４      管２
【図１】
2015140803.tif 000003
【図２】
2015140803.tif 000004
【図３】
2015140803.tif 000005