(57)【要約】【課題】  太陽光、風、水力エネルギーなどのほかに海、湖の溜まった水圧力を動力源にした静圧力原動機により循環エネルギー社会の構築、及び関連する自然環境保全を目的とするものである。【解決手段】  深水圧力域に大気圧力４を導き圧力差を隣接させ、水底で双方を分ける大気圧開閉弁１９と水路切換弁１２、１３の作動で発生する圧力移動を水上のクランクシャフト２５連動カム２６により交互に転換して、水底のフリーピストン６で水上（地上）に押上げて水上ピストン２３、前述クランクシャフト２５を回転させ水面に排水２８する。【選択図】  図５
2005098298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溜水圧力を動力源とする原動機で水底静圧力域に大気圧力４を導き、同域より水上に揚水パイプ１１を連繋するとともに水底の揚水ポンプ本体５内蔵のフリーピストン６及び一体の背面ピストン７及び背面均衡路１８又は復帰ばね８を隣接させて、大気圧開閉弁１９又は水路切換弁１２、１３それぞれの転換で発生する圧力移動時の水底水をフリーピストン６により揚水し、途上の揚水圧力タービン２１回転で汲出しポンプ２２は大気導入路４、残水槽２０水を水中に放出するとともに、揚水パイプ主圧は水上ピストン２３によりクランクシャフト２５を回転させ同軸連動カム２６、２６Ａで前述大気圧開閉弁１９、水路切換弁１２、１３を稼働させフリーピストン６表裏圧力を均衡かつ復元と同時に他方排水路２８の前述揚水の退水を水面に排水する静圧力原動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、海洋又は湖深層の水圧力又は、人工的な水槽３の水圧力と、同域に導いた大気圧との圧力差を利用して動力を得るもので発電装置への動力、及びその波及効果による二酸化炭素の排出削減を目的とする。
【背景技術】
【０００２】  電気力又は、炭素系燃料の内燃機関、蒸気機関、太陽系の熱、光、風力、温度差、波力、潮汐、潮流、河川系では落差水力、水流力のほか、地熱、原子核燃料、水素燃料などの原動機が様々な分野で実用化されている、しかし自然エネルギーを除けば燃料を消費するものがほとんどであり、水底の圧力を消費することなく動力を得る原動機に比較する技術は認められていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  自然環境保全の実施には、大気汚染防止の観点から、二酸化炭素の排出削減技術が必要であり、しかも枯渇懸念のある化石燃料は長期に依存できない、従ってＣＯ２発生の少ない持続可能なクリーンエネルギーの増産、更には豊かな生活を向上させる利便性対応技術と、人口増加とともに消費される燃焼排気ガスを減少させる必要がある、しかるに循環エネルギー利用技術として、本人出願の、特開０３−０６５２１２、特開０３−１７２２４２、特願０２−３８３６１５などは一例であるが、燃料電池とともに新エネルギーの量産技術が求められている、【０００４】  係る課題の解決には、広大な海洋又は湖深層の水底圧力また人工的に溜た水圧力（静圧）を熱エネルギーとして利用する技術開発が課題となってきた、通常気圧との圧力差をいかに利用するかが開発課題である、即ち水底では瞬時に水没してしまい機器の使用不能に陥ったり、人工的に溜た水圧力は瞬時に大気に放出してしまい利用価値のないものになってしまう、しかしこの圧力をいかに利用するかは、未解決の技術として残っていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  海、湖又は人工的な水槽３の水圧力（重力）を動力源とする原動機で、海底又は湖底に固定した水上構造物１又は水面の浮体２又は水槽３、それぞれの水底方向に大気導入パイプ４を沈めて下端に揚水ポンプ本体５、５Ａを取り付け、揚水ポンプ本体５、５Ａにはフリーピストン６、６Ａと一体の背面ピストン７、７Ａ及び復帰ばね８、８Ａを装着し、フリーピストン開口表面９、９Ａは水底圧力との接点となる、【０００６】  更に、揚水シリンダー背面３３、３３Ａには圧力均衡路１０、１０Ａと揚水路１６、１７、１６Ａ、１７Ａ、揚水パイプ１１、１１Ａを連繋して水上への揚水可能な水路切換弁１２、１３、１２Ａ、１３Ａの転換で圧力の均衡又は揚水の交互作用でフリーピストン６、６Ａの往復動を可能にしてフリーピストン６、６Ａ表裏の圧力均衡時に前記復帰ばね８、８Ａが復元する、【０００７】  また、フリーピストン６、６Ａと一体の背面ピストン７、７Ａ、頭部シリンダー１５、１５Ａ端には水路切換弁１２、１２Ａより背面均衡路１８、１８Ａを導きフリーピストン６、６Ａ復帰の際の負荷を除去し揚水ポンプ本体５、５Ａの水上寄りに設けている大気圧開閉弁１９の開閉でフリーピストン６、６Ａの往復動を円滑にする、即ち背面ピストン７、７Ａは大気圧開閉弁１９の閉時に水底圧力と均衡し、開時に大気圧方向へフリーピストン６、６Ａと連動し空滑する、【０００８】  更に、背面ピストン７、７Ａ及び大気圧開閉弁１９間の残水を水上方向に押し出し、大気導入パイプ４に分岐４７した残水槽２０に溜め、揚水圧力タービン２１、汲出しポンプ２２、２２Ａの動力で水中に放出する、従って揚水ポンプ本体５、５Ａからの揚水主圧力は水路切換弁１２、１３、１２Ａ、１３Ａを経由し水上ピストン２３、２３Ａ、ピストンロッド２４、２４Ａでクランクシャフト２５を回転させ、連動するカム２６、２６Ａをカムポンプ２７、２７Ａにより水路切換弁１２、１３、１２Ａ、１３Ａ及び大気圧開閉弁１９の転換により揚水路１６、１７、１６Ａ、１７Ａは低圧方向への往路と、圧力均衡路１０、１０Ａ、背面均衡路１８、１８Ａ又は排水路２８、２８Ａの復路に切換可能として、切換弁ばね２９、３０、２９Ａ、３０Ａは通常、揚水弁路１６、１７、１６Ａ、１７Ａを開いている。
【発明の効果】
【０００９】  上述したように本発明の静圧力原動機は自然の大気に干渉しない動力源として既存の燃料消費型原動機の代替動力源となるものであり、二酸化炭素の排出削減と脱化石燃料の波及効果並びに海底、湖底の水圧力を使った大規模発電装置への利用が可能である、また、陸地に設置する水槽３水圧力は家庭又は業務用の分散発電等に使用可能であり循環型のクリーンエネルギー社会を実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  本発明は、水上より水底方向に大気圧導入パイプ４、水底より水上方向には揚水パイプ１１、１１Ａを連繋し、下端に揚水ポンプ本体５、５Ａを設けて低圧方向寄りに大気圧開閉弁１９と、水路切換弁１２、１３、１２Ａ、１３Ａを装置しフリーピストン６、６Ａ及びそれと一体の背面ピストン７、７Ａ又は背面均衡路１８、１８Ａ及び復帰ばね８、８Ａを備えるとともに、大気圧開閉弁１９の低圧側寄りに背面ピストン７、７Ａの残水槽２０を設けて、揚水パイプ１１、１１Ａ内部の残水槽２０水位に設けた揚水圧力タービン２１、２１Ａの動力で汲出しポンプ２２、２２Ａを稼働して水中に強制的に放出させている、【００１１】  他方、水上の大気圧導入パイプ４端には空気取入れ口３１、スロットルバルブ４０、揚水パイプ１１、１１Ａ端にはクランクシャフト２５を接続するとともに、水底に前記大気圧を導きその圧力差を隣接させて、大気圧開閉弁１９、水路切換弁１２、１３、１２Ａ、１３Ａの稼働で水圧と大気圧を交互に転換して、大気導入パイプ４の開放時に水底水圧を受けて、背面ピストン７、７Ａの大気圧方向への空滑と同時に起きるフリーピストン６、６Ａへの加圧力で揚水シリンダー裏面３３、３３Ａの溜水を揚水する、【００１２】  即ち、水圧がメートル毎の水深で概ね０．１ｋｇ／ｃｍ２の加圧となるから、例えば１００メートル水深では１０ｋｇ／ｃｍ２の水圧となり、大気圧概ね１ｋｇ／ｃｍ２の低圧側に揚水パイプ１１、１１Ａで上げる場合、例えば６００ｃｍ２口径のフリーピストン６を使用すれば６０００ｋｇ／ｃｍ２の圧力となり６００メートルの揚水能力を有する、従って１００メートル水面上のピストン２３、２３Ａの稼働には余力を有することになる、【００１３】  従って、水上構造物１又は浮体２又は水槽３水上の低圧側と、海底、湖底、又は水槽３底辺の高圧側との連繋により、揚水シリンダー裏面３３、３３Ａ又は背面頭部シリンダー１５、１５Ａが大気圧方向に通じているから、大気圧開閉弁１９、水路切換弁１２、１３、１２Ａ、１３Ａが開いている際にはフリーピストン６、６Ａ、背面ピストン７、７Ａともに水上ピストン２３、２３Ａ方向に揚水され、揚水シリンダー裏面３３、３３Ａ内部の復帰ばね８、８Ａとともに加圧口から押し込まれる、また背面ピストン７、７Ａは背面頭部シリンダー１５、１５Ａ内部の残水を大気圧開閉弁１９の外側に押し出すように空滑する。【００１４】  以下、本発明の実施形態を図１〜６に基づいて説明する【００１５】  図１は、本発明に係る静圧力原動機正面の実施例を示すが、海底又は湖底の基礎に固定した支柱４１の洋上デッキ上に回転機構があってケーシング４２により囲うとともに裏面４３と鎖４４によって吊り下げた揚水ポンプ本体５及び大気圧導入パイプ４、揚水パイプ１１の連繋状況であり、水底の藻や魚貝類の障害をなくす濾過網５６、５７を装備して片方は水面に排水２８している。【００１６】  図２は、本発明に係る静圧力原動機の係留正面の実施例を示すが、海面に浮上した浮体２の甲板中央部を開口して、当該装置を鎖４４によって吊り下げて、漂流を錨と鎖４５で係留して、揚水ポンプ本体５及び大気導入パイプ４、揚水パイプ１１の連繋により水面上の浮体２の甲板裏面４３���水路切換弁１３、１３Ａをつないで、更に甲板上部に水上回転機構を設けている。【００１７】  図３は、本発明に係る静圧力原動機平面の実施例で、浮体２の係留状況を示すが、中央のケーシング４２内部から水底方向に揚水ポンプ本体５を降下させている、しかし中央に限らず周囲から降下させてもよい。【００１８】  図４は、地上水槽３の水圧を底部で活用するものであって水底から水上に揚水パイプ１１、１１Ａを連繋し水槽３外部より大気導入パイプ４を引き込み大気圧開閉弁１９に接続している、尚、揚水パイプ４についても水槽３外部を水面上に配管して排水路２８の退水を水槽３に還元することも可能である（図示省略）、【００１９】  又、水槽３底部層５９を区切り開閉バルブ４６を設けて、下部の水をぬきとり機器の据付け補修等の管理面を容易にして、運転開始時にはバルブ４６を開いて、その分量を補給すればよく、海、湖のない陸地でも静圧力原動機の稼働が達成される、【００２０】  そのほか、自然の地のりを利用した設置が可能である、即ち高地の水溜まりを低地に導き利用すればよく、落差水力発電には水量不足の不利な条件の下においても実施可能である、【００２１】  また、前記残水槽２０、揚水圧力タービン２１、２１Ａ、汲出しポンプ２２、２２Ａを無くし、大気導入パイプ４の低辺部より分岐した自然排水又は大気導入パイプ４との併用が可能となる、従って水槽３設置条件の良い、失水補給可能な場所では有効である。【００２２】  図５は、本発明に係る静圧力原動機の図３Ａ−Ａ線断面に基づく実施例を示すが、水底に沈めた揚水ポンプ本体５、５Ａと水上ピストン２３、２３Ａのやりとりをクランクシャフト２５を介在させて回転を得るものである、【００２３】  次に、片側の系列で説明すると、大気圧開閉弁１９、右路３６、水路切換弁１２、１３、揚水路１６、１７ともに開き水上シリンダー３４は大気に開放し揚水シリンダー裏面３３又は背面頭部シリンダー１５残水は他方が大気に通じているから、フリーピストン６の受ける水底圧力に復帰ばね８とともに押し込まれている、【００２４】  即ち、揚水シリンダー裏面３３の溜水で水上ピストン２３、ピストンロッド２４を押し上げクランクシャフト２５を上死点３５に到達させている、【００２５】  また、背面頭部シリンダー１５の残水は開放している大気圧開閉弁１９、右路３６を通過し、近傍の大気導入パイプ４、分岐部４７より残水槽２０に溜まる、【００２６】  更に、揚水圧力で回転する揚水圧力タービン２１に連動する汲出しポンプ２２の圧力で残水槽２０の水を瞬時に水中に放出させる、従って大気導入パイプ４の分岐部４７より上は常に空の状態である、【００２７】  而して、クランクシャフト２５の上死点３５通過と同時にカム２６（別系列２６Ａの対側一連装置参照）が作動して休欠となり水路切換弁１２、１３、揚水路１６、１７、大気圧開閉弁１９、右路３６を閉じる、【００２８】  同時に、圧力均衡路１０を開き揚水シリンダー背面３３と背面頭部シリンダー１５とを結ぶ背面均衡路１８を開通する、【００２９】  更に、水上シリンダー３４の内水はクランクシャフト２５の復圧力で開いている排水路２８より水面に排水する、この排水は深層の利用価値のあるものについて��副産物となる、【００３０】  しかるに、圧力均衡路１０と揚水シリンダー背面３３とが開通することに伴い、フリーピストン６の低圧方向への押圧力は解除され、復帰ばね８は押圧前の位置に戻って、次の作動態勢となるのである（対側系列参照）、【００３１】  尚、復帰ばね８、８Ａを押しばねで説明しているが引きばね又は他手段、例えば気体圧力、油圧力を使った大型フリーピストンの稼働を可能とするものである、【００３２】  次に、クランクシャフト２５が下死点３５Ａを通過すると同時に対側カム２６Ａにより大気圧開閉弁１９、右路３６を開くとともに前記カム２６は利かず、切換弁ばね２９、３０の復元力により水路切換弁１２、１３、揚水路１６、１７ともに開き、【００３３】  背面ピストン７の大気方向への空滑と同時に、水上ピストン２３の片方が大気に開放しているから水底フリーピストン６は、低圧方向に押し込まれて揚水シリンダー背面３３溜水を揚水するのである、【００３４】  従って、対側系列と逆作用となり交互にクランクシャフト２５を回転させて、フライホイル３８の惰力を伴って回転し、始動はセルモーター３９、制御はスロットルバルブ４０の調節のほかフライホイル３８のブレーキで行うようになる、【００３５】  また、同比率のクランクシャフト２５の角度を変えて、例えばレシプロエンヂンの４気筒、１２気筒エンヂン同様に系列を増やすことが可能なほか、クランクシャフト回転以外の公知運動機構、例えばラックとピニオン噛合転換等の稼働が可能なほか水路切換弁１２、１３、大気圧開閉弁１９の作動を油圧で行っているが、公知の機械式又は電気的に切換を可能とするものである、【００３６】  図６は、図５の正面外観を示すが、カムポンプ２７、２７Ａの油圧経路４８、４８Ａと揚水パイプ１１、１１Ａ及び水路切換弁１２、１２Ａ、１３、１３Ａ、切換ピストン４９、４９Ａ、５０、５０Ａそれぞれのばね２９、２９Ａ、３０、３０Ａ稼働と大気圧開閉弁１９又は大気導入パイプ４及び残水槽２０、揚水圧力タービン２１、汲出しポンプ２２配置状態である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】  本発明に係る静圧力原動機の正面図である。
【図２】  本発明に係る静圧力原動機の浮体係留の正面図である。
【図３】  本発明に係る静圧力原動機の浮体係留の平面図である。
【図４】  地上水槽３底辺の正面外観図である。
【図５】  本発明に係る静圧力原動機の正面の断面図である。
【図６】  本発明に係る静圧力原動機の管経路図である。
【符号の説明】
【００３８】  １・・・・水上構造物                ２・・・・浮体
３・・・・水槽                      ４・・・・大気導入パイプ
５・・・・揚水ポンプ本体            ６・・・・フリーピストン
７・・・・背面ピストン              ８・・・・復帰ばね
９・・・・フリーピストン開口表面  １０・・・・圧力均衡路
１１・・・・揚水パイプ              １２・・・・水路切換弁
１３・・・・水路切換弁              １４・・・・均衡路
１５・・・・頭部シリンダー          １６・・・・揚水路
１７・・・・揚水路                  １８・・・・背面均衡路
１９・・・・大気圧開閉弁            ２０・・・・残水槽
２１・・・・揚水圧力タービン        ２２・・・・汲出しポンプ
２３・・・・水上ピストン            ２４・・・・ピストンロッド
２５・・・・クランクシャフト        ２６・・・・カム
２６Ａ・・・カム                    ２７・・・・カムポンプ
２８・・・・排水路                  ２９・・・・切換弁ばね
３０・・・・切換弁ばね              ３１・・・・空気取入れ口
３２・・・・揚水シリンダー          ３３・・・・揚水シリンダー裏面
３４・・・・水上シリンダー          ３５・・・・上死点
３５Ａ・・・下死点                  ３６・・・・大気弁右路
３７・・・・大気弁左路              ３８・・・・フライホイル
３９・・・・スターター              ４０・・・・大気スロットルバルブ
４１・・・・支柱                    ４２・・・・ケーシング
４３・・・・デッキ裏面              ４４・・・・鎖
４５・・・・錨                      ４６・・・・バルブ
４７・・・・大気導入パイプ分岐部    ４８・・・・油圧路
４９・・・・切換弁ピストン          ５０・・・・切換弁ピストン
５１・・・・通気バルブ              ５２・・・・水ぬき栓
５３・・・・出入口                  ５４・・・・陸地
５５・・・・残水路                  ５６・・・・フィルター
５７・・・・フィルター              ５８・・・・装置ケース
５９・・・・底部層                  ６０・・・・タイミングベルト
６１・・・・支軸                    ６２・・・・架台
６３・・・・ブレーキ
【図１】
2005098298.tif 000003
【図２】
2005098298.tif 000004
【図３】
2005098298.tif 000005
【図４】
2005098298.tif 000006
【図５】
2005098298.tif 000007
【図６】
2005098298.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成16年9月21日(2004.9.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】追加
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溜水圧力を動力源とする原動機で水底静圧力域に大気圧力４を導き、同域より水上に揚水パイプ１１を連繋するとともに水底の揚水ポンプ本体５内蔵のフリーピストン６及び一体の背面ピストン７及び背面均衡路１８又は復帰ばね８を隣接させて、大気圧開閉弁１９又は水路切換弁１２、１３それぞれの転換で発生する圧力移動時の水底水をフリーピストン６により揚水し、途上の揚水圧力タービン２１回転で汲出しポンプ２２は大気導入路４、残水槽２０水を水中に放出するとともに、揚水パイプ主圧は水上ピストン２３によりクランクシャフト２５又は駆動連動軸を回転させ同軸連動カム２６、２６Ａで前述大気圧開閉弁１９、水路切換弁１２、１３を稼働させフリーピストン６表裏圧力を均衡かつ復元と同時に他方排水路２８の前述揚水の退水を水面に排水する静圧力原動機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】追加
【補正の内容】
【００１３】  従って、水上構造物１又は浮体２又は水槽３水上の低圧側と、海底、湖底、又は水槽３底辺の高圧側との連繋により、揚水シリンダー裏面３３、３３Ａ又は背面頭部シリンダー１５、１５Ａが大気圧方向に通じているから、大気圧開閉弁１９、水路切換弁１２、１３、１２Ａ、１３Ａが開いている際にはフリーピストン６、６Ａ、背面ピストン７、７Ａともに水上ピストン２３、２３Ａ方向に揚水され、揚水シリンダー裏面３３、３３Ａ内部の復帰ばね８、８Ａとともに加圧口から押し込まれる、また背面ピストン７、７Ａは背面頭部シリンダー１５、１５Ａ内部の残水を大気圧開閉弁１９の外側に押し出すように空滑する。尚、水上（地上）の回転機構についてクランクシャフト２５を詳述している、しかし水底からの揚水圧力はピストン２３の押圧に限らず、公知水流タービンを回転させて後部水面への排水が可能であり、その際タービン軸の高速回転に対して、前述水底フリーピストン６、６Ａの往復運動は追随できない、従ってタービン軸に連動する減速軸（図示省略）にカム２６、２６Ａを装置することになる、その場合クランクシャフト２５に必要な水路切換弁１３、１３Ａ及び切換弁ピストン５０、５０Ａは不要になる。