(57)【要約】      （修正有）【課題】  重力の作用によって動力を得る。【解決手段】  少なくともおもりと容積可変の容器と当該容器に接続された管と装置全体の比重を調整するための浮きを有し、おもりに働く重力の作用によって容積可変の容器が拡張または圧縮されるように構成した浮沈子をフレームに設置し、回転軸のまわりを回転可能な位置に当該フレームを接続する。当該装置全体を液体内に設置し、容積可変の容器に接続した管を液面上の大気と接続する。フレームに接続された浮沈子を回転軸に対して回転させると、おもりによって容器を拡張しようとする力の方が水圧により容器を圧縮しようとする力よりも大きくなる位置で容器が拡張され、装置の比重が液体よりも小さくなり、浮上する力がはたらくことで回転運動を実現する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともおもりと容積可変の容器と当該容器に接続された管と装置全体の比重を調整するための浮きを有し、容積可変の容器がおもりに働く重力の作用によって拡張または圧縮されるように構成した浮沈子を、回転軸のまわりを回転可能なフレームに取り付け、装置全体を液体内に設置し、容積可変の容器に接続した管を液面上の大気と接続する。回転軸のまわりを回転する際、その位置によって容器がおもりによって拡張または圧縮されることで比重が変化し、液体中を浮上または沈下することを特徴とする浮沈子。
【請求項２】
複数個の前記浮沈子を組み合わせて回転軸の周りに配置し、回転軸に対して比重が軽い側と重い側に働く力の差により回転運動を得ることを特徴とする動力装置。
【請求項３】
上記動力装置の浮沈子の容器と大気を接続している管の大気側を、液体内に設置した気体溜まりに接続することを特徴とする動力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、重力の作用によって動力を得る装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来の動力装置は化石燃料の燃焼エネルギーや水力、太陽光といった自然エネルギー等を動力に変換するものであるが、化石燃料は有限の資源であることや、太陽光利用は天候の影響を受けること、水力発電は利用するための地理的制約を受けることなどの課題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  本発明はおもりに働く重力による作用によって、環境への負荷が小さくかつ安定的に動力を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  上記課題を解決するための手段は次の通り。
少なくともおもりと容積可変の容器と当該容器に接続された管と装置全体の比重を調整するための浮きを有し、おもりに働く重力の作用によって容積可変の容器が拡張または圧縮されるように構成した浮沈子をフレームに設置し、回転軸のまわりを回転可能な位置に当該フレームを接続する。当該装置全体を液体内に設置し、容積可変の容器に接続した管を液面上の大気と接続する。フレームに接続された浮沈子を回転軸に対して回転させると、おもりによって容器を拡張しようとする力の方が水圧により容器を圧縮しようとする力よりも大きくなる位置で容器が拡張され、装置の比重が液体よりも小さくなり、浮上する力がはたらくことで回転運動を実現する動力装置。なお浮沈子は回転軸のまわりを回って、回転軌道の上部に位置した際、容積可変容器へのおもりによる圧力が解除され、容器への水圧によって気体を排出する機能をそなえるため、再び比重が液体よりも大きくなる。
ここでおもりは液体よりも比重が大きい、即ち単独では液体内で沈む物質であることとする。【０００５】  また上記浮沈子を複数個用意し回転軸の周りに向きをそろえて配置すると、回転軸に対して比重が小さい側と大きい側が発生し、その結果回転力を得て連続的な回転運動を得ることを特徴とする。【０００６】  更に本浮沈子の容器と大気を接続している管の大気側を、液体内に設置した気体溜まりに接続することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】  本発明に係る動力装置は自然エネルギーを活用するため、環境への負荷が小さい動力装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】  まず図１および図２を用いて請求項１に示した単独の浮沈子について説明する。図１は浮沈子の平面図を示す。ここで図１−ａは浮沈子の気体室が拡張しているところ、図１−ｂは気体室が縮小しているところである。また図２は回転軸に設置した浮沈子の回転角による挙動を示したものである。ここで図２に示す浮沈子は、図１に示す浮沈子を横から見た図である。【０００９】  図１および２に示す浮沈子では、おもりをアームに接続し、「梃子の原理」の要領で気体容器を拡張または圧縮する構造とする。そのため梃子および支点となる２組のアームが回転可能な接続点で接続されている。【００１０】  図２の、回転軸に設置した浮沈子は容器内の気体を排出した状態で液体よりも比重が大きくなるように調整しているため、液体内で沈下し図２のＡの位置で安定する。この状態を初期状態と呼ぶ。【００１１】  浮沈子に力を加えて図２の矢印方向に回転させると、図２のＢの位置でおもりによって容器を拡張しようと働く圧力が、液体が容器を圧縮しようとする圧力よりも大きくなり、おもりが沈下することで容器内に気体が導入される。その結果浮沈子の比重が液体よりも小さくなり、装置として浮上する性質を持つ。【００１２】  気体が導入された浮沈子が浮上し、図２のＣで示す回転軸の上部に達すると、気体を容器内に保持するために働いていたおもりの重さに起因した圧力がなくなり、水圧によって容器内の気体が排出される。その結果浮沈子の比重が液体よりも大きくなることで、再び沈下する性質を持ち、図２のＡの位置に戻る。【００１３】  以上の過程において初期状態から外部からの力により回転させる角度と、容器内に気体が導入されて浮上し、その後その気体が排出されて浮沈子が沈下する角度を比較すると、浮沈子が外部から力を与えられて回転する角度よりも大きな角度で仕事を出力していることがわかる。【００１４】  浮沈子を基準点Ａから１周させるときに、浮沈子の角度に対して働く力の大きさのグラフを図３に示す。また図３を導くために使用した浮沈子の緒元を表１に示す。
【表１】
2008303866.tif 000003
【００１５】  このとき力の大きさの算出は、おもりおよび気体部はそれぞれの中心部に力が働くものとしている。気体部に関しては固定および拡張部分についてそれぞれの中心点に力が働くものとした。またおもりはアームの回転角度によって位置が変化するが、その過程は無視し圧縮または拡張状態の位置から計算した。これらの力を合成し、回転軸に対する回転力の大きさとして算出した。【００１６】  物理的な「仕事」を力と距離の積で表すと、このグラフの面積は浮沈子が回転軸上を１周するときの仕事を表すといえる。即ち力が正の位置では外部に仕事を出力している状態で、力が負の位置では外部から仕事を受けている状態である。このグラフでは正の面積の方が大きいため、与えられた仕事以上の仕事を出力していることがわかる。【００１７】  次に浮沈子を複数個組み合わせた場合の動作を検証する。
前述の通り本浮沈子を回転軸の周りに１周させると、仕事を取り出すことができるが、単独では回転を維持することはできない。そのため複数個の浮沈子を配置することで、回転運動を得ることを目指す。【００１８】  複数の浮沈子を等間隔に組み合わせることで得られる仕事については、図３の力のグラフの横軸に示す回転角度をずらして重ね合わせることで推測することができる。【００１９】  その結果表１で示した浮沈子を利用した場合、５組の浮沈子を等間隔で配置した場合に常に力の向きが変わらずに、グラフ上常に正の力がかかっていることがわかる。５組の浮沈子を組み合わせた場合の力の変化を図４に示す。【００２０】  図５に５式の浮沈子による動力装置が導入、排出する気体を、大気ではなく液体中に設置した気体溜まりを利用した浮沈子の例を示す。【００２１】  浮沈子が容器内に気体を導入するのは、おもりが沈下する際に失う位置エネルギーによる。そのため気体を導入する浮沈子の深度が導入する気体の体積に大きく影響する。そこで本装置の設置場所よりも浅い箇所に気体溜まりを設置することで、本装置を設置する深度の自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】１−ａ  第１の例の浮沈子の気体容器が拡張している平面図である。１−ｂ  第１の例の浮沈子の気体容器が縮小している平面図である。
【図２】第１の例の浮沈子を回転軸に設置した側面図である。
【図３】第１の例の浮沈子を回転軸上で回転させた時のトルクの遷移を示したグラフである。ここで図２にて反時計回り方向のトルクを正としている。
【図４】第２の例の、５組の浮沈子を等間隔に配置し、回転軸上で回転させた時のトルクの遷移を示したグラフである。
【図５】第３の例の、液体内に気体溜まりを設置した動力装置の側面図である。
【符号の説明】
【００２３】１１  おもり
１２  容積可変の容器（拡張時）
１３  比重調整用浮き
１４  支点用アーム
１５  容積可変の容器を圧縮、拡張するための梃子
１６  容積可変の容器（圧縮時）
５１  空気溜まり
【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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