(57)【要約】【課題】  小さな波から巨大波まで、あらゆる波のエネルギーを取りこみ、波のエネルギーを空気（風）のエネルギーに変換して発電するエネルギー発生装置を提供することである。【解決手段】浮力と重力を利用して、波のエネルギーを空気のエネルギーに変換し、空気のエネルギーを貯蔵して、空気を吐出して発電する装置が必要になる。浮き体の浮力を利用してプーリーを回転させ、プーリーの回転をクランク軸等で上下運動に変換し、クランク軸等に取りつけた錘で空気ポンプ又は油圧シリンダーのピストンを押し出し、圧縮空気を吐出し、この高圧空気を一旦高圧空気貯蔵タンク等に貯蔵し、適宜吐出して風力発電機のタービンを回し発電する。【選択図】    図１
2005127296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記構造物、又は手段、あるいは下記構造物と下記手段で構成される防水型圧縮空気生成手段。
１．紐、又は帯状体、又はロープ、又はワイヤ、又はチェーン、又は鋼索、又はその他の牽引部材（以下「ライン」という）を取りつけた任意形状の浮き体。
２．隔壁で内部を二つの部屋（以下「第一部屋」と「第二部屋」という）に仕切り、第二部屋に、外部から空気を入れる空気吸入口と空気を吐出するための管を通す開口部を設けた密封構造の防水箱。
３．上記防水箱の第一部屋に、支柱又は外壁又は隔壁に嵌めこんだベアリングに軸支される回転軸を取りつけた滑車、又は車輪、又は歯車、又はスプロケット、又はその他の回転体（以下「プーリー」という）を取りつける。
４．上記防水箱の第一部屋に、両面が開口している筒を第一部屋の天井を貫通して外部に突出させるように取りつけるか、又は防水箱の外壁に沿って取りつけ、筒の下方にひとつ又は複数の案内車を取りつける。
５．防水箱の外にある浮き体に取りつけたラインを、筒を通り、案内車を通り、プーリーを巻いて、プーリーの下方に設けた錘を吊着したひとつ又は複数の滑車（以下「動滑車」という）を通り、防水箱又は別に設けたライン止めに固定する。
６．ラインで連結した浮き体とプーリーと動滑車で構成される装置を原動力手段とする。
７．円板、又は歯車、又はベルト車等の回転体（以下「フライホイール」という）の片側に、山形又は凸形又は任意形状形に形成されたクランク軸を、直接又はクラッチブレーキを介して取りつけ、クランク軸の山形又は凸形又は任意形状形の突出した部分（以下「凸部」という）にコネクチングロッドを回動可能に取りつけ、コネクチングロッドの先端に錘を取りつけたクランク機構（以下「片側クランク機構」という）、あるいは、フライホイールの両側に、山形又は凸形又は任意形状形に形成されたクランク軸を直接又はクラッチブレーキを介して取りつけ、クランク軸の凸部に、コネクチングロッドを回動可能に取りつけ、コネクチングロッドの先端に錘を取りつけたクランク機構（以下「両側クランク機構」という）、あるいは、フライホイールに軸を挿通し、該軸を軸を支える支柱を貫通して支柱の外側に突出させ、軸端に円板又は棒状体（以下「円板」という）を固着し、該円板上に突起を設け、該突起に紐、又は帯状体、又はロープ、又はワイヤ、又はチェーン又は鋼索、あるいは、その他の吊り下げ具（以下「吊り下げ具」という）を回動自在に取りつけ、吊り下げ具の先端に錘を取りつけたクランク機構（以下「突起型クランク機構」という）のひとつまたは複数、あるいはこれらのクランク機構を組み合わせたクランク機構からなる、回転運動を直線運動に変換する運動変換手段を防水箱の第二部屋に設ける。
８．密封容器の内部に、内壁に接するピストンを設け、ピストンに取りつけたロッド（以下「ピストンロッド」という）を、容器を貫通して外部に突出させ、ピストンと容器の底部との間にバネを介装し、逆流防止弁を取りつけた空気吐出口と、逆流防止弁を取りつけた空気吸入口を有する密封容器、又は、弾性構造の密封容器で、逆流防止弁を取りつけた空気吐出口と、逆流防止弁を取りつけた空気吸入口を有する密封容器、又は弾性素材で作られている密封容器で、逆流防止弁を取りつけた空気吐出口と、逆流防止弁を取りつけた空気吸入口を有する密封容器（以下これらを「空気ポンプ」という）、あるいは、二つのシリンダーを底部で連結するか、又は凹字型に一体に形成したシリンダーで、断面積の異なる二つのシリンダーの内部にそれぞれ小ピストンと大ピストンを設け、小ピストン又は大ピストンをシリンダーを貫通して外部に突出させ、他方のシリンダーの上部に、逆流防止弁を取りつけた空気吐出口と、逆流防止弁を取りつけた空気吸入口を設け、小ピストンと大ピストンとの間に油、又は他の流体（以下「流動体」という）を有しているシリンダー（以下「液圧シリンダー」という）のひとつまたは複数からなる高圧空気吐出手段、あるいは、空気ポンプと液圧シリンダーを組み合わせた高圧空気吐出手段を防水箱の第二部屋に設ける。
９．プーリーを固着した回転軸、又は中央部の外周部をプーリー状に加工した回転軸（以下「プーリー回転軸」という）を隔壁を貫通して第二部屋に突出させ、該プーリー回転軸に回転体を固着し、該回転体をフライホイールに転がり接触させるか、又は、媒介節を介して接触させる。
１０．運動変換手段のクランク機構のコネクチングロッドに取りつけた錘を空気ポンプ、又は液圧シリンダーのピストンロッドの上に固定するか、又は着脱可能に載せる。
１１．防水箱の第二部屋に設けた開口部に、空気ポンプ、又は液圧シリンダーの空気吐出口に装着されたパイプ、又はチューブ、又はホース、又はその他の管材（以下「管」という）を通す。
以上のように構成される、浮き体と、浮き体を除く原動力手段と、運動変換手段と高圧空気吐出手段を内設する防水箱からなる防水型圧縮空気生成手段。
【請求項２】
パイプ状の軸の両側の内周にネジを切った回転軸、又は軸の両側に、内周にネジを切ったナットを取りつけた軸（以下「両ネジナット軸」という）と、該両ネジナット軸のそれぞれのネジ部に螺合するネジ部を有する二つの回転軸（以下「主ボルト回転軸」及び「従ボルト回転軸」という）からなる空回り機構、又は、軸の両側の外周にネジを切った両ネジボルト軸と、該両ネジボルト軸のネジ部に螺合するネジ部を有する二つのナット軸（主ナット回転軸と従ナット回転軸）からなる空回り機構、あるいは、外周又は内周に突起を設けた回転軸（以下「主動回転軸」という）と、該回転軸の突起に噛み合う爪を回転自在に取りつけた回転軸（以下「従回転軸」という）からなる空回り機構。
【請求項３】
下記構造物、又は下記手段、あるいは下記構造物と下記手段で構成されるエネルギー発生装置。
１．請求項１記載の浮き体に取りつけたラインを海底、又は海中に設けた案内車を通り、支柱に回動可能に取りつけたプーリーを巻いて、プーリーの下方に設けた錘を吊着した動滑車を通り、支柱又は建造物に固定する。このように構成された、ラインを取りつけた浮き体とプーリーと錘を吊着した動滑車からなる原動力手段。
２．請求項１記載の運動変換手段。
３．請求項１記載の高圧空気吐出手段。
４．空気吸入口と逆流防止の圧力制御弁を取りつけた空気吐出口を有する高圧用密封構造の容器又は構造物、あるいは、空気吸入口を有し、隔壁で内部を複数の部屋に仕切り、隔壁又は外壁、あるいは隔壁と外壁に逆流防止の圧力制御弁を取りつけた空気吐出口を有する高圧用密封構造の容器又は構造物（以下「高圧空気貯蔵タンク」という）のひとつまたは複数からなる高圧空気貯蔵手段。
５．風力発電機、あるいは風力発電機と発電関連機器とからなる発電手段。
６．プーリー回転軸を運動変換手段のクランク機構のフライホイールに直接、又は連結軸を介して連結するか、あるいは、プーリー回転軸に回転体を固定し、該回転体に転がり接触するか、又は媒介節を介して接触する回転体を固着した回転軸をフライホイールに連結するか、あるいは、プーリー回転軸に回転体を固定し、該回転体にフライホイールを直接転がり接触させるか、又は媒介節を介して接触させて、プーリーとフライホイールを連結する。
７．クランク機構のコネクチングロッドに取りつけた錘を、高圧空気吐出手段の空気ポンプのピストン又はピストンロッドの上、あるいは、弾性構造の空気ポンプ、又は弾性素材でできた空気ポンプの上に固定して載せるか、あるいは着脱自在に載せるか、あるいは、液圧シリンダーのピストン又はピストンロッドの上に固定して載せるか、あるいは着脱自在に載せる。
８．高圧空気吐出手段の空気ポンプ又は液圧シリンダーの空気吐出口に管を装着し、該管の端を高圧空気貯蔵タンクの空気吸入口に装着する。
９．高圧空気貯蔵タンクの空気吐出口の前に風力発電機を設置する。
以上のように構成され連結された、原動力手段と運動変換手段と高圧空気吐出手段と高圧空気貯蔵手段と発電手段からなるエネルギー発生装置である。
【請求項４】
下記構造物、又は下記手段、あるいは下記構造物と下記手段で構成されるエネルギー発生装置。
１．請求項３記載の原動力手段。
２．請求項１記載の空回り機構が両ネジナット軸と主ボルト回転軸と従ボルト回転軸で構成される空回り機構、又は両ネジボルト軸と主ナット回転軸と従ナット回転軸で構成される空回り機構。
３．請求項１記載の運動変換手段。
４．請求項１記載の高圧空気吐出手段。
５．請求項３記載の高圧空気貯蔵手段。
６．請求項３記載の発電手段。
７．請求項１記載のプーリーを、空回り機構の両ネジナット軸（又は両ネジボルト軸）に直接固定し、主ボルト回転軸（又は主ナット回転軸）と従ボルト回転軸（従ナット回転軸）をそれぞれ両ネジナット軸（又は両ネジボルト軸）に螺合させ、主ボルト回転軸（又は主ナット回転軸）を、運動変換手段のクランク機構のフライホイールに連結する。主ボルト回転軸（又は主ナット回転軸）の軸を直接、又は別の連結軸を介してフライホイールに連結するか、主ボルト回転軸（又は主ナット回転軸）に回転体を取りつけ、該回転体をフライホイールに転がり接触させるか、媒介節を介して接触させるか、あるいは、フライホイールに取りつけた軸に回転体を取りつけ、該回転体と、主ボルト回転軸（又は主ナット回転軸）に取りつけた回転体を転がり接触させるか、又は媒介節を介して接触させることにより、主ボルト回転軸（又は主ナット回転軸）とフライホイールを連結する。プーリーを直接、両ネジナット軸（又は両ネジボルト軸）に固定する代りに、プーリーに取りつけた軸に回転体を取りつけ、該回転体を両ネジナット軸（又は両ネジボルト軸）に取りつけた回転体と転がり接触させるか、又は媒介節を介して接触させることもできる。
８．高圧空気吐出手段の空気ポンプ又は液圧シリンダーの空気吐出口に管を装着し、該管の端を高圧空気貯蔵タンクの空気吸入口に装着する。
９．高圧空気貯蔵タンクの空気吐出口の前に風力発電機を設置する。
以上のように構成され連結された、原動力手段と空回り機構と運動変換手段と高圧空気吐出手段と高圧空気貯蔵手段と発電手段からなるエネルギー発生装置である。
【請求項５】
請求項４記載のエネルギー発生装置において、空回り機構が主動回転軸と従回転軸からなる空回り機構であることを特徴とする請求項４記載のエネルギー発生装置で、プーリーとフライホイールを連結する方法が、請求項４記載の主ボルト回転軸を介する代りに、主動回転軸を介して行われる事を特徴とする請求項４記載のエネルギー発生装置。
【請求項６】
請求項３又は請求項４又は請求項５のエネルギー発生装置において、運動変換手段が、クランク機構の代りに、回転軸に偏心に取りつけた楕円状の回転体（以下「カム」という）と、カムと接触するロッド、又はコロを取りつけたロッドが高圧空気吐出手段のピストンと連結しているカム機構であることを特徴とする、請求項３又は請求項４又は請求項５のエネルギー発生装置。
【請求項７】
請求項３又は請求項４又は請求項５のエネルギー発生装置において、運動変換手段と高圧空気吐出手段との間に梃子を設け、運動変換手段のクランク機構のコネクチングロッドに取りつけた錘を、直接高圧空気吐出手段のピストン又はピストンロッドに載せるか、あるいは、固定する代りに、梃子の一端に載せるか、又は固定し、梃子のもう一方の端に別の錘を取りつけ、該錘を高圧空気吐出手段のピストン又はピストンロッドに載せるか、あるいは、固定することを特徴とする、請求項３又は請求項４又は請求項５のエネルギー発生装置。
【請求項８】
下記構造物、又は下記手段、あるいは下記構造物と下記手段で構成されるエネルギー発生装置。
１．請求項１記載の防水型圧縮空気生成手段。
２．請求項３記載の高圧空気貯蔵手段。
３．請求項３記載の発電手段。
４．防水型圧縮空気生成手段の防水箱に内設された高圧空気吐出手段の空気ポンプ又は液圧シリンダーの空気吐出口に管を装着し、該管を防水箱を貫通して外部に突出させ、高圧空気貯蔵タンクの空気吸入口に装着する。
５．高圧空気貯蔵タンクの空気吐出口の前に風力発電機を設置する。
以上のように構成された浮き体と、原動力手段と運動変換手段と高圧空気吐出手段を内設した防水箱と、高圧空気貯蔵手段と発電手段からなるエネルギー発生装置である。
【請求項９】
下記構造物、又は下記手段、あるいは下記構造物と下記手段で構成されるエネルギー発生装置。
１．ラインを取りつけた浮き体。
２．浮き体を除く、請求項３記載の原動力手段、又は請求項４記載のプーリーが空回り機構と連結又は一体となった原動力手段、又は請求項５記載のプーリーが空回り機構と連結又は一体となった原動力手段と、請求項１記載の運動変換手段と請求項１記載の高圧空気吐出手段を内設した請求項１記載の防水箱、あるいは、浮き体を除く、請求項３記載の原動力手段、又は請求項４記載のプーリーが空回り機構と連結、又は一体となった原動力手段、又は請求項５記載のプーリーが空回り機構と連結、又は一体となった原動力手段と、請求項１記載の運動変換手段と請求項１記載の高圧空気吐出手段と、運動変換手段と高圧空気吐出手段との間に設けた梃子を内設した請求項１記載の防水箱。
３．請求項３記載の高圧空気貯蔵手段。
４．請求項３記載の発電手段。
５．上記防水箱に内設された高圧空気吐出手段の空気ポンプ又は液圧シリンダーの空気吐出口に管を装着し、該管を防水箱を貫通して外部に突出させ、高圧空気貯蔵タンクの空気吸入口に装着する。
５．高圧空気貯蔵タンクの空気吐出口の前に風力発電機を設置する。
以上のように構成された浮き体と、原動力手段と運動変換手段と高圧空気吐出手段、又は原動力手段と運動変換手段と高圧空気吐出手段と梃子を内設した防水箱と、高圧空気貯蔵手段と発電手段からなるエネルギー発生装置である。
【請求項１０】
請求項３記載のエネルギー発生装置、又は請求項４記載のエネルギー発生装置、又は請求項５記載のエネルギー発生装置、又は請求項６記載のエネルギー発生装置又は請求項７記載のエネルギー発生装置、又は請求項８記載のエネルギー発生装置、又は請求項９記載のエネルギー発生装置を使用した発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、海上に浮かぶ浮き体の浮力を利用して、波によって浮き体が上昇する時、浮き体に繋いだロープでプーリーを回転させ、プーリーと連動して回転する回転体を回転させ、回転体の回転を、回転体に取りつけた錘の上下運動に変え、錘の重力を利用して空気ポンプ又は油圧シリンダーのピストンを押し下げ、空気ポンプ又は油圧シリンダーから圧縮空気を高圧空気貯蔵タンクに送り、高圧空気貯蔵タンクから一定の空気を吐出して、風力発電機のタービン又は羽根を回して発電するエネルギー発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、波のエネルギーを利用して発電する装置は色々考案されている。
波の上下運動を空気エネルギーに変換して発電する波力発電装置や、振り子式波力発電システムなどがある。波のエネルギーを空気エネルギーに変換してタービンを回し発電する装置では、空気室に波（海水）を取り入れ、海水で空気室の空気を排出し、排出された空気（風）を利用してタービン発電機のタービンを回し、発電する装置である。しかしこの装置では、小波のときは空気室に流入する海水の量が少なく、又圧力も弱いため、発電できる適正な圧力の空気を排出することが出来ず、発電できなかったか、発電しても非常に弱いものであった。また、比較的大きな波を利用する必要から、空気室は波打ち際に建設せざるを得ず、７，８メートルや１０メートルといった巨大波が来ても壊れないような頑丈な建物が必要で、建設費用が高くつき、発電による利益と比べると、経済的効果が少なく、余り普及していない。更に、適正な大きさの波が絶えず発生するところで、しかも波打ち際にこのような波のエネルギーを取り入れる地形の所が必要ということで、適正な場所は少なく、波力発電装置の設置場所が限定されている。
振り子式波力発電システムの場合、波エネルギーを受圧板の振子運動ととらえ、油圧に変換して発電するものである。装置を海中に作る必要があり、しかも発電効率は悪く、ブイなどの標識灯等に利用されているに過ぎない。
上記以外にも、潮流を利用して、水車を回し発電する潮流発電があるが、装置が非常に大掛かりになり、建設コストも大きく、周辺海域の生態系を乱したり、発電効率も悪い。
又、特許出願平８−２２９１７８では、波の上下運動を利用して、歯車を回し、ゼンマイバネにエネルギーを蓄えて発電する波力発電装置がある。波の上下運動（海面の上下運動）を歯車の回転運動に変換するもので、よほど大きな歯車を作らない限り、大きな電力を得ることができないし、大きな波の場合は、ゼンマイバネの巻き過ぎによる破損等が発生するので、破損防止のため、巻きすぎ防止を施している。そのため、大きな波のエネルギーを取り出すことができない。
本発明は、本発明の発明者が特許出願した特願２００２−３８３７７４のエネルギー発生装置を改良したものである。
【発明の開示】
【発明が解決しょうとする課題】
【０００３】  従来の波のエネルギーを利用した発電では、波の発生によって、即発電するような装置が多く作られている。水弁集約式波力発電や振動水柱式発電装置などは、波を空気室に取り入れて発電する装置で、波の大きさによっては、常に発電できるとは限らず、又、小波では発電するだけのエネルギーがなく、発電量が一定せず、不安定で非効率であった。巨大波に備えて発電装置を作るとすれば、頑丈な装置を作る必要があり、建設コストも莫大で、しかもこの装置では小波ではまったく発電できない。巨大波が発生する場所で、巨大波でも破壊されない場所は限定されている。逆に、小波で発電できる装置は、小さい電力しか発電できず、せいぜい標識灯に使用するぐらいである。
本発明が解決しょうとする課題は、小さな波から巨大波まで、ほとんどすべての波のエネルギーを取りこみ、しかも、発電装置の設置場所が海上や波打ち際でなくても、安全な陸上に設置でき、建設コストも非常に安く、しかも従来の波力発電に比べて、圧倒的に広範な場所で設置できる利点を有する、波のエネルギーを空気（風）のエネルギーに変換して発電するエネルギー発生装置を提供することである。又、一部の装置を防水箱の中に組み込んで海中に設置し、高圧空気貯蔵装置と発電装置を陸上に設置して、波のエネルギーを空気のエネルギーに変換して、高圧空気として貯蔵して発電するエネルギー発生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  上記の課題を解決するために、浮力と重力を利用して、波のエネルギーを空気のエネルギーに変換し、空気のエネルギーを一旦貯蔵して発電のエネルギーに変換するエネルギー発生装置が必要である。この装置は、波による浮き体の上昇を回転運動に変換する原動力手段と、原動力手段から伝達された回転運動を錘の上下運動に変換する運動変換手段、錘の重力でピストンを上下運動させ、圧縮空気（高圧空気）を吐出する空気ポンプや油圧（液圧）シリンダーの高圧空気吐出手段、吐出された高圧空気を貯蔵する高圧空気貯蔵手段、高圧空気貯蔵手段から吐出された空気によって発電する発電手段から成り立っている。
波のエネルギーを空気のエネルギーに変換するために、海上に浮かぶ浮き体の浮力を利用する。波のエネルギーで浮き体に上下運動を行わせる。この浮き体による上昇運動を回転運動に変える手段が必要になる。大きな浮力を有する浮き体を海上に浮かべ、この浮き体にロープ（又はベルト、鋼索、チェーン等の牽引具）（以下「ライン」という）を取りつけ、該ラインを海底や海中に設けた案内車を通り、陸上に設けたプーリー（滑車又は回転体）に巻きつけ、更に、プーリーの下方に設けた錘を取りつけた動滑車を通り、支柱又は建造物に繋ぐ。動滑車の代りに複滑車や段滑車を使用することもできる。これが回転運動の原動力となる第一の手段（原動力手段）である。
次に、回転運動を直線運動（上下運動）に変換するための運動変換手段として、クランク機構を利用する方法と、カム機構を利用する方法がある。
クランク機構を利用する方法は次の３通りが考えられる。ひとつは、歯車や円板等の回転体（以下「フライホイール」という）の片側に、ひとつ又は複数の山形又は凸型を有するクランク軸を取りつけ、該クランク軸の山形又は凸型の部分にコネクチングロッドを取りつけ、コネクチングロッドに錘を取りつけたクランク機構である。このクランク機構を片側クランク機構と呼ぶことにする。二つ目のクランク機構はフライホイールの両側にそれぞれひとつ又は複数の山形又は凸型の部分を有するクランク軸を取りつけ、該クランク軸にそれぞれコネクチングロッドを取りつけ、コネクチングロッドに錘を取りつけたクランク機構である。このクランク機構を両側クランク機構と呼ぶことにする。三つ目は、フライホイールに軸を挿通し、軸とフライホイールを固定し、片側又は両側の軸端に円板や棒等を固着し、該円板や棒上に設けた突起に、コネクチングロッド又は吊り下げ具を吊り下げ、コネクチングロッド又は吊り下げ具の先端に錘を取りつけた機構のものである。このクランク機構を突起型クランク機構と呼ぶことにする。これらのクランク機構のフライホイール（回転体）は原動力手段のプーリーと連結した回転軸に直接固定されているか、又はプーリーと連結した回転軸に取りつけられた回転体と転がり接触しているか、又は媒介節を介して接触している。
カム機構を利用した運動変換手段は、プーリーと連結した回転軸にカム（偏心板）を取りつけ、このカムを空気ポンプや油圧シリンダー等のピストン（又はピストンロッド）に直接接触させるか、又はコロを介して接触させるものである。
三つ目の手段は、運動変換手段によって回転運動を上下運動に変えたものを、錘の重力又はカムの押す力によって、空気ポンプ又は液圧シリンダーのピストンを上下運動させ、空気を圧縮して、高圧空気として吐出する手段である。即ち、高圧空気吐出手段である。
四つ目の手段は、高圧空気吐出手段から吐出された高圧空気を貯蔵する、密封容器、又は高圧密封タンク（蓄圧タンク）あるいは、密封された耐高圧建造物の高圧空気貯蔵手段である。
最後の手段は、高圧空気貯蔵手段から吐出される空気（風）によって、タービン又は羽根を回して発電する風力発電機と関連の制御盤や保護装置等からなる発電手段である。
以上の手段からなるエネルギー発生装置である。
上記のエネルギー発生装置において、原動力手段と運動変換手段の間に、次の空回り機構を挟むことができる。空回り機構とは、原動力手段のプーリーが浮き体の上昇で、プーリーに巻きついたラインが引っ張り上げられてプーリーを回転させ、プーリーの回転によって、プーリーに取りつけた回転軸が運動変換手段の回転軸に連結し、プーリーと運動変換手段の回転体が同時に回転し、浮き体が沈むと、浮き体に繋いだラインが弛み、錘の重力でラインが引き下げられ、プーリーを逆回転させ、プーリーの回転軸が運動変換手段の回転軸から離れ、プーリーだけが空回りする機構のことである。
空回り機構のひとつは、図６、図７、図８で見るように、外周に突起を設けた軸（主動回転軸）と、内周又は端面に凹凸を設け、凸部を壁として支えにしている爪を内周（内径）又は端面に回動自在になるように取りつけた回転軸（従回転軸）を組み合わせたものである。爪にバネを取りつけて折り曲げ可能としている。外周に突起を設けた主動回転軸と、内周又は端面に爪を取りつけた従回転軸で構成される空回り機構の代りに、内周に突起を設けた主動回転軸と、該突起と噛み合う爪を軸の外周または端面に設けた従回転軸で構成される空回り機構もある。どちらの空回り機構とも、突起を設けた主動回転軸が一方向に回転して、突起が爪と接触した時、爪が後の壁（凸部）に支えられて止められ、突起と爪が噛み合い、爪を設けた従回転軸も同時に回転する。突起を設けた主動回転軸が逆方向に回転すると、突起が爪を倒して回転し、主動回転軸のみ回転し、爪のある従回転軸が回転しない。上記の空回り機構では、プーリーは主動回転軸に固着するか、、プーリーを固定している軸に回転体を取りつけ、該回転体と主動回転軸に取りつけた回転体を直接転がり接触させるか、媒介節を介して接触させる方法がある。
別の空回り機構は、図１３で見るように、パイプの両側の内周面にネジ（雌ネジ）を切ったもの（以下「両ネジナット軸」という）に、それぞれのネジ部に螺合するネジ部（雌ネジ）を有する回転軸（以下「主ボルト回転軸」と「従ボルト回転軸」という）を嵌め合わせて連結したものである。両側に雄ネジを切った軸と、この雄ネジに螺合する雌ネジを持つパイプ軸との組み合わせでもよいが、同じ原理であるので、本発明においては、両ネジナット軸とボルト回転軸との組み合わせを取り上げる。
プーリーの回転を両ネジナット軸に伝導する方法は幾通りかあるが、ひとつは、図４、図５で見るように、両ネジナット軸の外周に直接プーリーを固着するか、両ネジナット軸の外周の一部をプーリー状に加工する。プーリーが回転すると両ネジナット軸も一体となって回転する。別の方法は、図９で見るように、プーリーを固定している軸に回転体を取りつけ、該回転体と両ネジナット軸に取りつけた回転体を直接転がり接触させるか、媒介節を介して接触させる方法である。この方法では、プーリーの回転を互いの回転体を介して両ネジナット軸に伝える。
更に、上記のエネルギー発生装置において、エネルギー発生装置の運動変換手段と高圧空気吐出手段との間に、梃子を利用した拡大機構を設置することもできる。これは運動変換手段の錘を梃子の一端に載せ、梃子のもう一方の端に、別の錘（普通は運動変換手段の錘より重いもの）を取りつけ、高圧空気吐出手段の空気ポンプ又は液圧シリンダーのピストン（又はピストンロッド）の上に載せる。このようにして、より重い錘でピストンを押し下げ、高い圧力の空気を吐出することができる。
以上、これらの手段で構成される装置が、発明が解決しようとする課題を解決する手段である。
本発明のエネルギー発生装置は、浮き体とライン（ロープ等）だけが海上あるいは海中にあり、プーリー等の原動力手段やその他の手段がすべて陸上に設置されるものと、浮き体を除く原動力手段と、運動変換手段と高圧空気吐出手段をひとつの防水箱に内設して、浮き体と防水箱を海中（海中や海底）に載置し、防水箱と、陸上に設けた高圧空気貯蔵手段との間を、空気を送る送風管で連結した、原動力手段と運動変換手段、高圧空気吐出手段、高圧空気貯蔵手段、発電手段で構成されるエネルギー発生装置がある。
【発明の効果】
【０００５】  本発明は、上述したように、浮き体の浮力を利用して回転体を回転させ、錘を上下させて、錘の重力でピストンを押し下げて圧縮空気を作り、これを貯蔵して、必要に応じて風を送り、風力発電機の羽根又はタービンを回して発電するので、発電のためのコストは装置のコストと設置にかかるコストだけである。発電のために人手を要することもなく、装置のメンテナンスも頻繁に必要としない。しかも全くクリーンなエネルギーで、環境汚染もなく、周囲の環境破壊や景観を損ねることもない。原子力発電のように、放射能に汚染されたものの廃棄処理の費用と、汚染物質（原子力発電所で使用されたもの）の廃棄場所に心配することもなく、放射能汚染の心配もない。火力発電では、原料の化石燃料による環境汚染が問題となっており、更に、原料の運搬や中和原料にかかるコストや、運搬時の環境汚染もない。火力発電による環境汚染や、炭酸ガス排出による地球温暖化の心配も、本発明では不用である。又、水力発電は巨大なダムを作る必要があり、ダムに沈む地域や多くの山林を伐採しなければならず、環境破壊が著しい。更に、ダムに土砂が堆積するため、ダム完成後も土砂を取り除く必要があり、維持費用も莫大である。
本発明のエネルギー発生装置による発電は、波を利用して、浮力と錘の重力と圧縮空気による圧力を利用したもので、自然の力（エネルギー）を１００パーセント利用したものである。環境汚染もなく、炭酸ガスの排出もなく、維持費もかからず、安全で、経済的である。しかも、波のエネルギーで高圧空気にして貯蔵し、それから発電に必要な風を放出して、風力発電を回して発電するので、電力の消費が少ない夜間などには、発電を止め、日中の電力消費が多いときに発電することもできる。
本発明のエネルギー発生装置は、全く自然のエネルギー（波のエネルギーと重力）を利用して発電するもので、発電のための原材料は全く必要なく、廃棄物もなく、発電の過程での危険性も全くないものである。波のエネルギーを浮力と重力で空気のエネルギーに変換し、空気のエネルギーを風力発電機を使って電気のエネルギーに変換するもので、発電のために使用された空気は又、大気として利用される。
日本のように、周囲を海に囲まれ、島が多くあり、台風や津波による巨大波の発生や、潮の干満による波の発生等、絶えず波が発生しており、又波の高いところが多く、潜在的に巨大な波のエネルギーを有している。本発明は、この巨大な波のエネルギーを十二分に活用して発電することのできる、エネルギー発生装置である。景観を損ねることもなく、海に住む生物に悪影響を与えることもなく、海の生態系を壊さない、ＣＯ２などの地球環境を汚染する公害物質も発生しない、全くのクリーンエネルギーを生み出す装置である。
波の高い海岸は、どちらかと言えば人口の少ないところが多いが、特に、離島など電力消費の少ない地域が多いが、本発明のエネルギー発生装置で発電した電力を利用して、水を電気分解して水素ガスと酸素ガスを生成し、燃料電池の原料にすることもできるし、アルミニュームの製造など電気を多く消費するものの製造にも、本発明のエネルギー発生装置で発電した電力を利用することができる。
地形により、浮き体だけを海上に浮かべ、他の手段（原動力手段、運動変換手段、高圧空気吐出手段、高圧空気貯蔵手段、発電手段）を陸上に設置するか、あるいは、原動力手段、運動変換手段、高圧空気吐出手段を内設した防水箱と浮き体とを海中に設置し、高圧空気貯蔵手段と発電手段を陸上に設置することもできる。エネルギーを生み出すために、人工のエネルギー〈電力等〉を使用しない全くのエコエネルギーを生み出す装置である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】  本発明のエネルギー発生装置は、以上説明した通り、海上に浮かべた浮き体、プーリーと動滑車からなる原動力手段、プーリーから伝達された回転を錘の上下運動に変換する運動変換手段、錘の上下運動によってピストンを押し下げ、圧縮空気を吐出する高圧空気吐出手段、圧縮空気を貯蔵する高圧空気貯蔵手段、及び高圧空気貯蔵手段から吐出される空気によって羽根又はタービンを回し発電する発電手段から成り立っている。
浮き体とラインのみを海上（あるいは海中）に設置し、残りの手段は陸上に設置するエネルギー発生装置と、浮き体を除く原動力手段と、運動変換手段と高圧空気吐出手段をひとつの防水箱に設置して、浮き体と防水箱を海中に設置し、高圧空気貯蔵手段と発電手段を陸上に設け、防水箱と高圧空気貯蔵手段との間に、高圧空気（圧縮空気）を送り出す送風管と、陸上からの空気を防水箱に取り入れるための管（吸気管）を連結する。このように構成されるエネルギー発生装置がある。陸上に設置する手段及び装置を、波の影響をそれほど受けないような大きな船の上に設置することも可能である。【０００７】  発明を実施するための最良の形態として図２０で見るような防水箱とその他の手段とで構成されるエネルギー発生装置を取り上げる。それぞれの手段を構成している構造物について説明する。
１）ライン１２（ロープや鋼索、ワイヤー、チェーン等）を取りつけた浮き体１０。
浮き体の形状は球形や半球形、箱形、筏や船のようなもの、あるいは下部が砲弾状で、上部が半球形のような構造で一部が海中に垂直に沈むような安定した形状のもの等色々な形状のものが考えられるが、水中にある部分の浮力がラインや錘等の重力と釣り合い、水上に出ている部分がプーリーを回転させる力となる。水上に出ている部分が、できるだけ薄くて面積の大きいものの方が、小さい波（波高が小さい波）でも大きな浮力を生み出すことができる。
浮き体の材質はゴムや合成繊維、プラスチック、発泡スチロール、ウレタン、木や金属など何でもよいが、できるだけ軽量で丈夫な材料がよい。
２）原動力手段、運動変換手段及び高圧空気吐出手段を内設している、図２０で見るような、隔壁７２を垂直に取りつけ、内部を二つの部屋に仕切った密封構造の防水箱６４を設ける。防水箱には外部から空気を取り入れる空気吸入口７４Ｂを設け、該空気吸入口に管（ホースやパイプやチューブ等）を装着し、管の出口を陸上（水面上）に出す。
空気吸入口７４Ｂは単に空気を取り込むだけでなく、人が通れる大きさにして、防水箱内に人が入れる大きさの空気吸入口とすることができる。陸上との間に人が通れる管を通せば、簡単に防水箱内に人が入ることができ、防水箱の内部に設置した原動力手段や運動変換手段や高圧空気吐出手段の構造物や、構造物を構成する部品の修理や取替えの作業をすることができる。
隔壁で仕切られた防水箱６４の第一部屋の天井にライン１２が通る開口部を設け、この開口部に第一部屋の内部に入る筒６６を嵌めこむ。筒の下方に案内車７０を設ける。
第一部屋にプーリー１６を設ける。プーリー１６は両ネジナット軸１６Ａの外周に固定されている。両ネジナット軸１６Ａの中央部の外周をＵ字型又はＶ字型の溝を設け、この部分をプーリー１６としてもよい。両ネジナット軸１６Ａのそれぞれのネジ部に噛み合うネジ部を有する従ボルト回転軸２０と主ボルト回転軸２２を、それぞれ両ネジナット軸に嵌めこんで、防水箱の外壁と隔壁、あるいは別に設けた支柱に軸支する。両ネジナット軸は支柱に嵌めこんだ、直動（スベリ運動）及び回転運動の両方に適合するベアリングで支柱に軸支される。主ボルト回転軸と従ボルト回転軸は、支柱あるいは隔壁又は外壁に嵌めこんだベアリングで軸支される。主ボルト回転軸２２の外周に歯車２２Ａを取りつける。この歯車２２Ａに、軸を固定した小歯車２４Ａを噛み合わせ、小歯車２４Ａの軸を隔壁７２を貫通し、隔壁に接して設けた防錆油やグリースなどの潤滑油５８Ｂ（以下「潤滑油」という）の入った油部屋５８を貫通して、防水箱の第二部屋に突出させ、防水箱の外壁又は別に設けた支柱に軸支する。
浮き体１０に取りつけたライン１２を、防水箱６４の第一部屋に嵌めこんだ筒６６を通り筒の下方の案内車７０を経由して、プーリー１６を巻き、プーリーの下方に設けた動滑車１８を通り、防水箱の外壁か、又は別に設けた支柱に固定する。動滑車に錘６８を取りつける。
両ネジナット軸とボルト回転軸との組み合わせの効用は、課題を解決するための手段の中で詳述しているが、再度簡単に説明する。浮き体１０が上昇した時、ライン１２が引っ張り上げられ、プーリー１６を回転させる。プーリーが回転すると、両ネジナット軸１６Ａが主ボルト回転軸２２に噛み合い、主ボルト回転軸がプーリーと連動して回転する。ラインが引き上げられるため、動滑車１８も引き上げられる。浮き体１０が下がると、ライン１２が弛む。この時、動滑車１８に取りつけられた錘６８の重力により、錘が下がりラインを引っ張り、プーリー１６を逆回転させ、プーリーと一体の両ネジナット軸１６Ａが逆回転し、主ボルト回転軸２２から離れ、従ボルト回転軸２０に噛み合う。もし、空回り機構がなければ、錘６８の下降で、プーリーと連結した運動変換手段の回転まで負わされることになり、非常に重い錘を使用する必要があり、錘を支えるラインも錘の重量に耐えるものにしなければならず、コストもかかる。両ネジナット軸とボルト回転軸との組み合わせによる空回り機構のほかに、突起を設けた主動回転軸と、回転自在にバネを介装した爪を取りつけた従回転軸からなる空回り機構とプーリーを組み合わせてもよい。
以上、浮き体とラインと、空回り機構と連結したプーリーと、動滑車で構成されたものが原動力手段である。
３）第一部屋に設けた小歯車２４Ａの、第二部屋に突出した軸に大回転体２４（以下「原車」という）を固着する。あるいは、第二部屋に軸を取りつけた原車２４を設け、原車に取りつけた軸と、小歯車２４Ａに取りつけた軸を連結してもよい。
第二部屋に、原車２４と転がり接触をするか、又は媒介節を介して接触している回転体３０（以下「従車」という）を設け、該従車３０に山形又は凸型あるいは任意形状形に形成したクランク軸４０をひとつ又は複数取りつける。クランク軸の凸部は、互いに１８０度の角度で対称になるように形成するか、順次直角をなすように形成する。例えば、４つの凸型に形成したクランク軸４０の場合、それぞれの凸部は順次直角をなしている。
クランク軸４０のそれぞれの凸部に、コネクチングロッド４２を回動可能に取りつけ、コネクチングロッドの先に錘３６を取りつける。原車２４と従車３０を大歯車と小歯車としてもよいし、両者の間に別の歯車を加えて複数の歯車列としてもよい。
又、原車と従車をベルト車とし、ベルトを媒介節として原車と従車にかけて回転を伝導することもできる。図２０では原車と従車をベルト車としている。以上のように構成される原車とクランク機構を有する従車からなる運動変換手段である。
４）高圧空気吐出手段は、空気ポンプを使用するか、二つの大小のシリンダーを底部で連結した凹字型又はＬ字型シリンダーか、一体となった凹字型又はＬ字型シリンダー（以下「液圧シリンダー」という）を使用する。空気ポンプは、基本的には、密封構造の容器の内壁に接するピストンにロッドを取りつけ、該ロッドを容器を貫通して外部に突出させ、ピストンと容器との間にバネを介装し、逆流防止弁（圧力制御弁）を取りつけた空気吐出口と逆流防止弁（圧力制御弁）を取りつけた空気吸入口を設けた構造である。一般的な空気ポンプの代りに、弾性構造の密封容器、例えば、蛇腹状の密封容器、又は弾性素材でできた密封容器を使用してもよい。この密封容器に逆流防止弁（圧力制御弁）を取りつけた空気吐出口と逆流防止弁（圧力制御弁）を取りつけた空気吸入口を設ける。本発明においては、一般的な空気ポンプの構造を取り上げて説明する。但し、最良の形態としては本発明では液圧シリンダーを取り上げる。
液圧シリンダー５４の構造は次に述べるものである。
凹字型又はＬ字型に形成されたシリンダーの断面積の小さいシリンダー側に、ピストン５６（以下「小ピストン」という）を設け、小ピストン５６に取りつけたピストンロッド５６Ｂをシリンダーの天井を貫通して外部に突出させる。もう一方の断面積が大きい方のシリンダー内に大ピストン５６Ａを設け、大ピストンとシリンダーの天井との間にバネを介装する。さらに、逆流防止弁（圧力制御弁）を取りつけた空気吐出口６２と同じく逆流防止弁（圧力制御弁）を取りつけた空気吸入口を設ける。空気吐出口６２に管を装着し、該管を防水箱を貫通して、陸上に設置した高圧空気貯蔵手段の空気吸入口に連結する。このような構造を有するものが基本的な液圧シリンダーである。使用される場所での波の高さや浮き体の大きさによっては、小ピストンを外部に突出させる代りに、大ピストンを外部に突出させた液圧シリンダーでもよい。
図２０ではクランク機構の錘３６を直接液圧シリンダー５４のピストンロッド５６Ｂの上に載せているが、この間に梃子を設け、クランク機構の錘３６を梃子の一端に載せ、梃子の他端に別の錘を取りつけ、該錘を空気ポンプ又は液圧シリンダーの上に載せることもできる。
図１６は、梃子６０を利用したクランク機構と梃子と液圧シリンダーの関係を示した概略説明図である。梃子を利用することにより、空気ポンプ又は液圧シリンダーのピストンを押し下げる重力を増大させ、より高圧の空気を吐出することができるし、クランク機構に取りつけた錘３６の重量を軽くすることにより、クランク軸をよりスムースに回転させることができる。
以上の原動力手段と運動変換手段と高圧空気吐出手段を防水箱に内設する。梃子を利用する場合は、運動変換手段と高圧空気吐出手段の間に梃子を設ける。
防水箱は海中に設置されるので、海水は筒６６を通って、第一部屋に浸水するが、海水が増えるに従って、第一部屋の空気は上部に圧縮して押し上げられる。第一部屋の上部の空気は圧縮されて圧力が高まるので、空気の圧力でそれ以上の海水の浸入を防ぐことができる。
小歯車２４Ａに取りつけた軸が隔壁７２を貫通し、第二部屋に突出するので、この軸穴を通って、第一部屋のやや高圧の空気が第二部屋に流れ込む可能性がある。通常は、隔壁に直接、又は隔壁に取りつけた軸受箱にベアリングを嵌めこみ、小歯車２４Ａに取りつけた軸をベアリングに挿入するので、ベアリングと軸との隙間、あるいはベアリングのシールド部分から高圧空気が第二部屋に流れ込む可能性がある。これを防止するため、軸穴を塞ぐように隔壁に油部屋５８を設ける。小歯車２４Ａの軸は油部屋も貫通するので、この軸穴から油が第二部屋に漏れる可能性がある。この場合も、軸穴にベアリングを嵌めるので、軸とベアリングとの隙間は非常に小さいので、油漏れはあるとしても極く僅かずつである。この油漏れの油を収容する油受けを軸穴の下方に設ける。油受けには、油部屋の上部に挿入する管を取りつける。油受けの上部の全部または一部が開口している。油部屋の上部は空気の層があり、この空気は油受けの管を通して第二部屋の空気と一体となっている。油が軸穴から漏れると、油受けに油がたまり、第二部屋の空気と油部屋の空気層が断絶する。油部屋の油が漏れて減ると、油部屋の上部の空気の圧力が小さくなり、油受けにかかる大気圧で油受けの油が少しずつ管を通り、油部屋に押し上げられる。高圧空気の漏れがほとんどない場合には、油部屋は不用である。
５）高圧空気を貯蔵する密封の蓄圧タンク、又は密封構造のタンク、あるいは密封構造の耐圧建造物（以下「高圧空気貯蔵タンク」という）を陸上に設置する。これらの高圧空気貯蔵タンクの内部を隔壁で複数の部屋に仕切り、隔壁に必要な数の圧力制御弁（逆流防止弁）８２を取りつける。高圧空気貯蔵タンクに空気吸入口を設け、防水箱に設置した液圧シリンダーの空気吐出口に装着した管を装着する。このような構造の高圧空気貯蔵タンクが高圧空気貯蔵手段である。隔壁に取りつける圧力制御弁の圧力を調整することにより、高圧空気を部屋を通過するごとに減圧して行き、最終の隔壁に取りつけた圧力制御弁の圧力を、風力発電を一番効率よく回転させ、発電できる空気（風）にして外に送リ出す圧力にする。このようにすることにより、高圧空気を貯蔵し、発電に必要な時間に空気を送れるように調節することができる。
高圧空気貯蔵タンク内に隔壁を設けず、単に空気吸入口と空気吐出口（どちらも逆流防止弁を取りつけたもの）を設けた構造の高圧空気貯蔵タンクでもよい。
６）最後の手段が風力発電機と、関連の機器からなる発電手段である。
風力発電機のタービン又は羽根を高圧空気貯蔵タンクの空気吐出口の前に設置し、一番発電効率のよい風力、風速の空気を吐出する。
以上の手段からなるエネルギー発生装置である。
【実施例】
【０００８】  エネルギー発生装置の第一の実施例は次のものである。
図１で見るように、任意形状の浮き体１０にライン１２を取りつけ、該ラインを図２で見るような、海底に設けた案内車１４を通り、プーリー１６を巻いて、プーリーの下方に設けた、錘６８を取りつけた動滑車１８を通り、支柱又は建造物に固定する。案内車１４は、台板１４Ａにボルトで取りつけた軸受箱１４Ｂに通した軸に回動自在に取りつけられている。ラインや案内車を取りかえる時には、軸受箱を外せば簡単に取替えできる。
プーリー１６は陸上に設けた建造物又は支柱に保持されている。又、プーリー１６は、図４で見るように、パイプの両側の内面にネジを切った両ネジナット軸１６Ａの中央部の外周に直接固着するか、図９で見るように、歯車やベルト車やスプロケット等の回転体を介して、両ネジナット軸に転がり接続をしている。両ネジナット軸１６Ａに、ネジ部に螺合するネジを切ったボルト軸２０、２２（従ボルト回転軸と主ボルト回転軸）を螺合する。両ネジナット軸は支柱に嵌めこんだ、直動（スベリ運動）及び回転運動の両方に適合するベアリングで支柱に軸支される。主ボルト回転軸と従ボルト回転軸は、支柱あるいは隔壁又は外壁に嵌めこんだベアリングで軸支される。
このように構成された、浮き体とラインとプーリーと錘を取りつけた動滑車からなる原動力手段である。
第一の実施例においては、原動力手段のプーリー１６は図４又は図５で見るように、両ネジナット軸１６Ａに固定されており、両ネジナット軸は主ボルト回転軸２２及び従ボルト回転軸２０とネジ部で螺合している。主ボルト回転軸２２は、回転体２４（原車）を取りつけた軸に連結し、原車２４は別の回転体３０（従車）と転がり接触している。原車と従車は歯車と歯車のように直接転がり接触してもよいし、ベルト車やスプロケット等のように、媒介節（ベルトやチェーン等）を介して接触してもよい。従車３０は、課題を解決するための手段の中で説明した突起型クランク機構の一部である回転体である。
突起型クランク機構を再度説明する。
従車３０に軸を挿通し、片側又は両側の軸端に円板又は棒状体３２（以下「円板」という）を取りつける。円板３２に突起３２Ａを取りつけ、該突起に、ロープや鋼索やチェーンやベルトやその他の紐状体、あるいはコネクチングロッド等３４（以下「吊り下げ具」という）を回動自在に取りつける。吊り下げ具３４の先端に錘３６を取りつける。これが運動変換手段である突起型クランク機構である。
突起型クランク機構の円板３２上の突起３２Ａに取りつけた吊り下げ具３４についている錘３６は、図１４で見るように、空気ポンプ４８のピストンロッド４６Ｂの上に固着するか、又は着脱自在に取りつけられている。
空気を圧縮して、高圧空気として吐出する手段として、空気ポンプ又は空気圧シリンダーや油圧シリンダー（液圧シリンダー）等を使用する。
空気ポンプの基本構造は、内壁に接するピストン４６と、ピストンに取りつけたロッド（ピストンロッド）と、逆流防止弁を取りつけた空気吐出口５２と空気吸入口５２Ｂを有し、ピストンと空気ポンプの底部との間にバネ５０を介装したものである。空気ポンプが弾性構造の容器か、又は弾性素材でできている容器の場合は容器そのものがピストンの役目をする。空気ポンプの空気吐出口５２にパイプ又はチューブ又はホース等の管材（以下「管」という）を装着し、管の先端は、高圧空気貯蔵タンクの空気吸入口に装着する。このような構造のものが高圧空気吐出手段である。空気ポンプが弾性構造の容器か、又は弾性素材でできている容器の場合は、錘３６は空気ポンプの上に載せる。
錘３６が下がると、空気ポンプのピストンを押し下げ、空気ポンプの空気吐出口５２から圧縮空気（高圧空気）が吐出され、管を通って、高圧空気貯蔵タンク等の高圧空気貯蔵手段に流入する。図１や図１４においては、高圧空気吐出手段として、空気ポンプを使用している。
高圧空気貯蔵手段は、図１で見るように、高圧空気貯蔵タンク内に隔壁８０を設け、隔壁に圧力制御弁６２を取りつける。各圧力制御弁の前に風力発電機７６を設置する。圧力制御弁６２は、高圧空気貯蔵タンク内に貯蔵された空気の圧力が所定の圧力になったときに開き、風力発電機のタービン又は羽根を回す。高圧空気貯蔵タンク内に隔壁を設けず、外壁に圧力制御弁６２を取りつけた高圧空気貯蔵タントすることもできる。
通常の風力発電機は風力、風速、風向が一定でないため、どのような風力、風速、風向でも対処できるように、さまざまな器具や部品や装置を施しており、非常にコストがかかっている。しかし、本発明のエネルギー発生装置で使用する風力発電機は、常に一定の風力、風速、風向に対して働くもので、構造も簡単で従来の風力発電機に比べてコストも安く、効率よく発電できる。
以上のように構成された原動力手段と、運動変換手段と、高圧空気吐出手段と、高圧空気貯蔵手段と、発電手段からなるエネルギー発生装置である。【０００９】  エネルギー発生装置の第二の実施例は次のものである。
任意形状の浮き体１０にライン１２を取りつけ、該ラインを図２で見るような案内車１４を通り、プーリー１６を巻いて、プーリーの下方に設けた、錘６８を取りつけた動滑車１８を通り、支柱又は建造物に固定する。
プーリー１６は、両ネジナット軸１６Ａの外周に直接固着するか、歯車やベルト車やチェーン車等を介して転がり接続をしている。両ネジナット軸１６Ａに、主ボルト回転軸２２と従ボルト回転軸２０を螺合する。主ボルト回転軸２２は直接、クランク機構のフライホイール３８に連結するか、主ボルト回転軸に取りつけた回転体がフライホイール３８に転がり接触するか、あるいは、主ボルト回転軸に取りつけた回転体とフライホイールが媒介節を介して接触するかしている。クランク機構は図１１で見るように、フライホイール３８の片側にクランク軸４０を取りつけ、クランク軸にコネクチングロッド４２を左右に回転できるように取りつけ、コネクチングロッドの先端に錘３６を固定した片側クランク機構か、あるいは、図１２で見るように、フライホイール３８の両側にそれぞれクランク軸４０を取りつけ、クランク軸にコネクチングロッド４２を左右に回転できるように取りつけ、コネクチングロッドの先端に錘３６を固定した両側クランク機構である。コネクチングロッドの先端に取りつけた錘３６は第一の実施例の空気ポンプ４８のピストンロッド４６Ｂの上に固着するか、又は着脱自在に載せる。空気ポンプ４８の空気吐出口５２に管を装着し、管の先端を高圧空気貯蔵タンク７８の空気吸入口に装着する。高圧空気貯蔵タンク内、又は高圧空気貯蔵タンクの前に風力発電機７６を設置する。
以上のように構成された原動力手段と、運動変換手段と、高圧空気吐出手段と、高圧空気貯蔵手段と、発電手段からなるエネルギー発生装置である。【００１０】  エネルギー発生装置の第三の実施例及び第四の実施例は次のものである。
第一の実施例及び第二の実施例のエネルギー発生装置において、空気ポンプの代りに図１６で見るような、二つのシリンダーを底部で連結したシリンダー又は、凹字型又はＬ字型のシリンダー（液圧シリンダー）を設置した高圧空気吐出手段を有する事を特徴とする第一の実施例及び第二の実施例のエネルギー発生装置である。液圧シリンダー５４は二つのピストン５６，５６Ａを有し、小ピストン５６に取りつけたピストンロッド５６Ｂをシリンダーの上部の蓋を貫通して外部に突出させる。大ピストン５６Ａとシリンダー上部との間に、逆流防止弁を取りつけた空気吐出口６２と空気吸入口６２Ｂを設け、大ピストンとシリンダーの天井との間にバネ５０を介装する。小ピストン５６と大ピストン５６Ａで囲まれた空間に、油、又は他の液体５８Ａ（以下「流動体」という）を入れる。錘３６を液圧シリンダー５４の小ピストン５６のピストンロッド５６Ｂに載せる。液圧シリンダーの逆流防止弁を取りつけた空気吐出口６２に管を装着し、管の先端を高圧空気タンク７８の空気吸入口に装着する。高圧空気貯蔵タンク内又は高圧空気貯蔵タンクの前に風力発電機７６を設置する。以上のように構成された空気ポンプの代りに液圧シリンダーを使用した第一の実施例及び第二の実施例のエネルギー発生装置である。【００１１】  エネルギー発生装置の第五の実施例は次のものである。
任意形状の浮き体１０にライン１２を取りつけ、該ラインを案内車１４を通り、プーリー１６を巻いて、プーリーの下方に設けた、錘６８を取りつけた動滑車１８を通り、支柱又は建造物に固定する。
プーリー１６は、両ネジナット軸１６Ａの外周に直接固着するか、歯車やベルト車やチェーン車等を介して転がり接続をしている。両ネジナット軸１６Ａに、主ボルト回転軸２２と従ボルト回転軸２０を螺合する。主ボルト回転軸２２又は主ボルト回転軸に連結している軸にカム４４を取りつける。図１３で見るように、カム４４は空気ポンプのピストンロッド４６Ａに直接、又はコロ４６Ｂを介して接触している。空気ポンプ４８は第一の実施例、又は第二の実施例と同じく、管で高圧空気貯蔵タンクに連結し、高圧空気貯蔵タンク内、又は高圧空気貯蔵タンクの前に風力発電機７６を設置する。以上のように構成されたエネルギー発生装置である。【００１２】  エネルギー発生装置の第六の実施例は、第五の実施例の空気ポンプの代りに液圧シリンダーを使用したエネルギー発生装置である。【００１３】  エネルギー発生装置の第七の実施例から第十の実施例は、第一の実施例から第四の実施例までの、錘３６を直接空気ポンプのピストンロッド４６Ｂ、又は液圧シリンダーの小ピストン５６のピストンロッド５６Ｂに直接載せる代りに、図１５、図１６で見るように、梃子６０の上に載せ、梃子の反対側の先端部に錘３６Ｂを取りつけ、該錘３６Ｂを空気ポンプのピストンロッド４６Ｂ、又は液圧シリンダーの小ピストン５６のピストンロッド５６Ｂに載せた第一の実施例から第四の実施例までのエネルギー発生装置である。
運動変換手段と高圧空気吐出手段及び拡大機構である梃子との組み合わせについてはいろいろな組み合わせがあり、上記はその一例である。これらの組み合わせについて再度下記に説明する。
運動変換手段は、課題を解決するための手段の中で説明しているように、クランク機構を利用した片側クランク機構、両側クランク機構及び突起型クランク機構と、カム機構を利用したものがある。
高圧空気吐出手段として、空気ポンプと液圧シリンダーがある。又、運動変換手段と高圧空気吐出手段との間に拡大機構の梃子を利用することもできる。
片側クランク機構と空気ポンプとの組み合わせ、両側クランク機構と空気ポンプとの組み合わせ、突起型クランク機構と空気ポンプとの組み合わせ、片側クランク機構と液圧シリンダーとの組み合わせ、両側クランク機構と液圧シリンダーとの組み合わせ、突起型クランク機構と液圧シリンダーとの組み合わせ、カム機構と空気ポンプとの組み合わせ、カム機構と液圧シリンダーとの組み合わせ、片側クランク機構と空気ポンプとの組み合わせ、両側クランク機構と空気ポンプとの組み合わせ、突起型クランク機構と空気ポンプとの組み合わせ、片側クランク機構と液圧シリンダーとの組み合わせ、両側クランク機構と液圧シリンダーとの組み合わせ、突起型クランク機構と液圧シリンダーとの組み合わせのそれぞれの組み合わせの中に、梃子を組み合わせることもできる。
突起型クランク機構は図１０で見るように、回転体（従車）３０に軸を固定し、軸端に突起３２Ａを有する円板３２を固着する。突起３２Ａに吊り下げ具３４を左右どちらにも回転するように取りつけ、吊り下げ具３４に錘３６を取りつける。このように構成された運動変換手段である。上記の錘３６は空気ポンプ（高圧空気吐出手段）のピストンロッドの上に載置される。
図１１は片側クランク機構を示している。
フライホイール３８に山形又は凸型に形成されたクランク軸を取りつけ、山形又は凸型の山の部分にコネクチングロッド４２を回転可能に取りつけ、コネクチングロッド４２の先端に錘３６を取りつけたものである。
図１２は両側クランク機構を示した図である。
図１３はカム機構を示したものである。
軸にカム４４を取りつけ、空気ポンプ４８のピストンロッド４６Ａにコロ４６Ｂを取りつけたものに、カム４４が接触してピストン４６を上下運動させる。空気ポンプ４８の代りに、液圧シリンダーを組み合わせることもできる。
図１５は突起型クランク機構と空気ポンプとの間に、梃子６０を組み合わせたもので、突起型クランク機構の錘３６を、梃子の一方の端に載せ、梃子の他の端に別の錘３６Ｂを取りつけ、該錘３６Ｂを空気ポンプ４８のピストン４６と一体のピストンロッド４６Ｂの上に載せる。このような組み合わせを示している図である。図１６は突起型クランク機構と梃子と液圧シリンダーを組み合わせたものを示している。【００１４】  エネルギー発生装置の第一から第十までの実施例は浮き体１０とライン１２の一部及び案内車１４を海中に設置し、残りの装置を陸上に設置したエネルギー発生装置であったが、高圧空気貯蔵タンク７８と発電機７６を陸上に設置し、浮き体を除いた他の装置を防水箱内に設置したエネルギー発生装置がある。
その他の実施例として、防水箱を使用したエネルギー発生装置を取り上げる。
防水箱の構造は、図１７、図１８、図１９や図２０で見るように、隔壁で二つの部屋に仕切られ、第一部屋の天井の開口部に両側が開口している筒６６が嵌められており、第二部屋に外部（陸上又は海面上）から空気を取り入れる空気吸入口７４Ｂを有し、防水箱に内設した空気ポンプ又は液圧シリンダーの空気吐出口から吐出される高圧空気を、高圧空気貯蔵タンクに送りこむための空気吐出口７４が設けられている。空気吸入口には、一端が陸上又は海面上に出ている管が装着されている。空気吐出口７４にも高圧空気貯蔵タンクと連結している管が装着されている。
防水箱の第一部屋に、プーリーと錘６８を取りつけた動滑車１８を設置し、第二部屋に運動変換手段と高圧空気吐出手段を設置する。図１７、図１８、図１９や図２０は原動力手段と運動変換手段と高圧空気吐出手段のそれぞれを組み合わせた例を示した概略構成図である。
図１７、図１８、図１９や図２０では図示していないが、以上の実施例の外に、運動変換手段と高圧空気吐出手段の間に梃子を設けて、錘の重力を増幅する実施例もある。
防水箱の第二部屋に設ける運動変換手段と高圧空気吐出手段及び拡大機構である梃子との組み合わせについては上記の【００１３】の中で説明した通りである。
防水箱６４については、基本的な構造は同じであるが、第一部屋と第二部屋に内設される原動力手段と運動変換手段と高圧空気吐出手段の組み合わせによって、若干異なる。
図１７では突起型クランク機構と空気ポンプとの組み合わせを載せている。防水箱は隔壁７２で二つの部屋に仕切られ、第一部屋には、ライン１２を通す筒６６を設け、プーリー付両ネジナット軸とボルト軸２０，２２を設け、プーリーの下方に錘を取りつけた動滑車を設けている。第二部屋には、空気を取り入れるための空気吸入口７４Ｂを設ける。該空気吸入口７４Ｂに管を装着して、管の先端を陸上又は海面上に出す。
図１８は片側クランク機構と液圧シリンダーを組み合わせた装置を載せている。フライホイール３８は空回り機構の主ボルト回転軸２２と直接連結してもよいが、クランク機構の回転数を多くするため、主ボルト回転軸２２に歯車などの回転体２４（原車に相当するもの）を取りつけ、該回転体２４と転がり接触する回転体３８をフライホイールとする。
図１９のように、空回り機構を使用せずに、防水箱の第一部屋に、軸を挿通したプーリー１６を設け、プーリーを固定した軸を隔壁と油部屋を貫通して、第二部屋に突出させ、運動変換手段の回転体（原車）２４又はクランク機構のフライホイール３８に連結させる。このように防水箱の内部の装置を一部変えることもできる。
図１９に示す防水箱においては、浮き体１０の上昇によってライン１２が引き上げられ、プーリー１６を回転させ、プーリーと連結している回転体２４（原車）が回転し、回転体２４と転がり接触している回転体３０（従車）が回転し、クランク軸４０が回転し、錘３６が上下運動して空気ポンプから高圧空気を吐出する。浮き体が下がると、ラインが弛んで、動滑車に取りつけた錘６８が下がり、ラインを引っ張る。プーリーは逆回転し、プーリーと連結している回転体２４も逆回転し、従車３０も逆回転し、クランク軸も逆回転する。クランク軸に取りつけたコネクチングロッドの先の錘３６が上下運動を行い、空気ポンプから高圧空気を吐出する。動滑車に取りつけた錘６８に十分な重さがなければ、クランク軸等を回転させることができない。図１９の防水箱では、浮き体の上昇と下降の両方でクランク軸を回転させることができるので、空気ポンプ又は液圧シリンダーから高圧空気を多く吐出することができる。但し、動滑車に取りつけた錘６８は十分な重量がなければならない。
以上すべての実施例において、原動力手段として、浮き体にラインを取りつけ、ラインをプーリーを巻いて、プーリーの下方に設けた錘を取りつけた動滑車を通り、支柱又は構造物に取りつけていたが、錘のついた動滑車の代りに、ラインをモータ又は巻上げ機のような機械に取りつけた回転体に巻きつけることもできる。あるいは、プーリーを巻いたラインをバネ又はゼンマイに取りつけ、浮き体の上下運動で弛んだラインを引っ張るようにすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００１５】  本発明のエネルギー発生装置は、エネルギーを得るために石油や石炭やガスやウラン等の燃料を全く必要とせず、自然のエネルギーで、しかも莫大な潜在エネルギーを有する波のエネルギーを、空気（風）のエネルギーに変換して発電する装置である。装置の各部品や構造物は工場で大量に生産できる工業品で、材料も簡単に入手できるものである。この装置を使用して得られる電力は、産業上最も広範囲に利用されるエネルギーで、一般家庭から工場や事務所や農業やサービス業に到るまで、非常に幅広く利用できる。
更に、本発明のエネルギー発生装置を構成する、浮き体と、原動力手段と運動変換手段と高圧空気吐出手段を内設した防水箱とで構成される防水型圧縮空気生成手段は、波のエネルギーを利用して、圧縮空気を生成し、水中に空気を放出し、水中の酸素濃度を高めるための空気浄化装置としても利用価値がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一の実施例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の案内車と軸受箱を示す斜視図である。
【図３】本発明の両ネジナット軸とボルト回転軸を示す断面図である。
【図４】本発明のプーリーを取りつけた両ネジナット軸が主ボルト回転軸と噛み合っている状態を示す断面図である。
【図５】本発明のプーリーを取りつけた両ネジナット軸が従ボルト回転軸と噛み合っている状態を示す断面図である。
【図６】本発明の突起を有する主動回転軸と、爪を有する従回転軸の噛み合う状態を示す断面図である。
【図７】本発明の突起を有する主動回転軸と、爪を有する従回転軸の噛み合いが外れた状態を示す断面図である。
【図８】本発明の突起を有する主動回転軸と、爪を有する従回転軸の噛み合う状態を示す側面の断面図である。
【図９】本発明のプーリーと、空回り機構の両ネジナット軸とが転がり接触している状態を示す説明図である。
【図１０】本発明の運動変換手段の突起型クランク機構を示す説明図である。
【図１１】本発明の運動変換手段の片側クランク機構を示す説明図である。
【図１２】本発明の運動変換手段の両側クランク機構を示す説明図である。
【図１３】本発明の運動変換手段のカム機構と空気ポンプの組み合わせを示す説明図である。
【図１４】本発明のプーリーと空回り機構と運動変換手段と空気ポンプとの組み合わせを示す概略構成図である。
【図１５】本発明の運動変換手段と梃子と空気ポンプとの組み合わせをを示す概略構成図である。
【図１６】本発明の片側クランク機構と梃子と液圧シリンダーとの組み合わせをを示す概略構成図である。
【図１７】本発明の浮き体と、原動力手段と空回り機構と運動変換手段と空気ポンプを内設した防水箱との組み合わせを示す概略構成図である。
【図１８】本発明の浮き体と、原動力手段と空回り機構と運動変換手段と液圧シリンダーを内設した防水箱との組み合わせを示す概略構成図である。
【図１９】本発明の浮き体と、原動力手段と運動変換手段と空気ポンプを内設した防水箱との組み合わせを示す概略構成図である。
【図２０】本発明の浮き体と、原動力手段と空回り機構と運動変換手段と液圧シリンダーを内設した防水箱との組み合わせを示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００１７】１０  ：  浮き体                          １２  ：  ライン
１４  ：  案内車                          １４Ａ：  台板
１４Ｂ：  軸受箱                          １６  ：  プーリー
１６Ａ：  両ネジナット軸                  １８  ：  動滑車
２０  ：  従ボルト回転軸                  ２２  ：  主ボルト回転軸
２２Ａ：  歯車                            ２４  ：  原車
２４Ａ：  小歯車                          ２６  ：  従回転軸
２６Ａ：  爪                              ２６Ｂ：  バネ
２８  ：  主動回転軸                      ３０  ：  従車
３２  ：  円板                            ３２Ａ：  突起
３４  ：  吊り下げ具                      ３６，３６Ｂ  ：  錘
３８  ：  フライホイール                  ４０  ：  クランク軸
４２  ：  コネクチングロッド              ４４  ：  カム
４６  ：  ピストン                        ４６Ａ：  ピストンロッド
４６Ｂ：  コロ                            ４８  ：  空気ポンプ
５０  ：  バネ                            ５２  ：  空気吐出口
５２Ｂ：  空気吸入口                      ５４  ：  液圧シリンダー
５６  ：  小ピストン                      ５６Ａ：  大ピストン
５６Ｂ：  ピストンロッド                  ５８  ：  油部屋
５８Ａ：  流動体                          ５８Ｂ：  潤滑油
６０  ：  梃子                            ６２  ：  空気吐出口
６２Ｂ：  空気吸入口                      ６４  ：  防水箱
６６  ：  筒                              ６８  ：  錘
７０  ：  案内車                          ７２  ：  隔壁
７４  ：  送風口                          ７４Ｂ：  空気吸入口
７６  ：  発電機                          ７８  ：  高圧空気貯蔵タンク
８０  ：  隔壁                            ８２  ：  圧力制御弁
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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