(57)【要約】【課題】水などの液体の中で物体に作用する浮力を利用して動力を発生する浮力機関を提供する。【解決手段】上昇路Ｐ１に溜まった液体の中に位置する一部の運動体５が浮力を受けて上昇すると、この運動体５に押されて、循環路の中を一巡して並んだ複数の運動体５が一斉に周回運動する。上昇路Ｐ１の下側に設けられたシール部４０が、循環路の内壁と運動体５との隙間を封止しているため、上昇路Ｐ１に溜まった液体は下側の通路Ｐ８へ直ちに漏えいしない。これにより、上昇路Ｐ１の中に液体の溜まった状態がある程度維持されて、循環路中における運動体５の周回運動が持続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に延びる上昇路と、当該上昇路の上端から下端へ戻る帰還路とを含む閉じた循環路を形成する循環路形成部と、
前記循環路の中に一巡して並んだ複数の運動体と、
前記上昇路に前記運動体より比重の重い液体を注入する液体注入部と、
前記上昇路の下側に位置する前記運動体と前記循環路形成部の内壁との隙間を封止するシール部と、
前記上昇路の下端から上端へ鉛直に上昇するように前記運動体を案内するガイド部材と
を有し、
前記上昇路に注入された前記液体の中で前記運動体が浮力を受けて浮き上がる、
浮力機関。
【請求項２】
前記上昇路の下側における前記循環路形成部の内壁に複数段の前記シール部が設けられている、
請求項１に記載の浮力機関。
【請求項３】
前記シール部は、
前記循環路形成部の内壁に設けられた環状の溝部と、
前記溝部に嵌合する環状の弾性部材と
を含む、
請求項２に記載の浮力機関。
【請求項４】
前記運動体は、円柱状の形状を有する、
請求項３に記載の浮力機関。
【請求項５】
前記液体注入部は、
前記液体を蓄えた液体タンクと、
前記液体タンクの底部と前記上昇路とを連通する連通部と
を含む、
請求項１乃至４の何れか一項に記載の浮力機関。
【請求項６】
前記帰還路は、
鉛直方向に延びる下降路と、
前記上昇路の上端から前記下降路の上端へ前記運動体を導く通路の少なくとも一部に設けられた第１湾曲路と、
前記下降路の下端から前記上昇路の下端へ前記運動体を導く通路の少なくとも一部に設けられた第２湾曲路と
を含む、
請求項１乃至５の何れか一項に記載の浮力機関。
【請求項７】
前記第１湾曲路及び／又は前記第２湾曲路を形成する前記循環路形成部の内壁に設けられ、前記運動体と接触して回転する少なくとも１つの回転体を有する、
請求項６に記載の浮力機関。
【請求項８】
回転板と、
前記回転板の軸の回転に応じた電力を発生する発電機と、
を有し、
前記回転板は、前記帰還路を形成する前記循環路形成部の一部に設けられた切り欠き穴において外側に露出する前記運動体と接触して回転する、
請求項１乃至７の何れか一項に記載の浮力機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水などの液体の中で物体に作用する浮力を利用した動力機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関や外燃機関は、燃料の燃焼に伴って生じた爆発力や、燃焼熱に伴って生じた蒸気の圧力、空気の圧力などを利用して物体を駆動し、動力を発生する。また、揚水発電所などにおける水力タービンは、高い場所から低い場所へ落下する水のエネルギーを動力に変換する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
燃料を燃焼させる従来の内燃機関や外燃機関は、大気汚染や温室効果の原因となるガスを排出するという問題がある。また、従来の揚水発電所などにおける水力タービンは、設備が大掛かりで広大な場所を必要とし、設置までの期間が長くかかり、経済性が低いという問題がある。
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、構成が簡単で制作が容易であり、広い空間や面積を必要とせず、短期間で設置可能な動力機関として、水などの液体の中で物体に作用する浮力を利用して動力を発生する浮力機関を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、排ガスなどの汚染源を発生せず、自然環境への負荷が小さい動力機関である浮力機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る浮力機関は、鉛直方向に延びる上昇路と、当該上昇路の上端から下端へ戻る帰還路とを含む閉じた循環路を形成する循環路形成部と、前記循環路の中に一巡して並んだ複数の運動体と、前記上昇路に前記運動体より比重の重い液体を注入する液体注入部と、前記上昇路の下側に位置する前記運動体と前記循環路形成部の内壁との隙間を封止するシール部とを有し、前記上昇路に注入された前記液体の中で前記運動体が浮力を受けて浮き上がる。
【０００６】
好適に、前記上昇路の下側における前記循環路形成部の内壁に複数段の前記シール部が設けられている。
【０００７】
好適に、前記シール部は、前記循環路形成部の内壁に設けられた環状の溝部と、前記溝部に嵌合する環状の弾性部材とを含む。
【０００８】
好適に、前記運動体は、円柱状の形状を有する。
【０００９】
好適に、前記液体注入部は、前記液体を蓄えた液体タンクと、前記液体タンクの底部と前記上昇路とを連通する連通部とを含む。
【００１０】
好適に、上記浮力機関は、前記上昇路の下端から上端へ鉛直に上昇するように前記運動体を案内するガイド部材を有する。
【００１１】
好適に、前記帰還路は、鉛直方向に延びる下降路と、前記上昇路の上端から前記下降路の上端へ前記運動体を導く通路の少なくとも一部に設けられた第１湾曲路と、前記下降路の下端から前記上昇路の下端へ前記運動体を導く通路の少なくとも一部に設けられた第２湾曲路とを含む。
【００１２】
好適に、上記浮力機関は、前記第１湾曲路及び／又は前記第２湾曲路を形成する前記循環路形成部の内壁に設けられ、前記運動体と接触して回転する少なくとも１つの回転体を有する。
【００１３】
好適に、上記浮力機関は、回転板と、前記回転板の軸の回転に応じた電力を発生する発電機とを有する。前記回転板は、前記帰還路を形成する前記循環路形成部の一部に設けられた切り欠き穴において外側に露出する前記運動体と接触して回転する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、構成が簡単で制作が容易であり、広い空間や面積を必要とせず、短期間で設置できるという効果が得られる。また、本発明によれば、排ガスなどの汚染物質を発生せず、自然環境への負荷が小さいという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る浮力機関の構成の一例を示す図であり、循環路の中で周回運動する運動体の図示を省略した図である。
【図２】本実施形態に係る浮力機関の構成の一例を示す図であり、循環路の中で周回運動する運動体を図解した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係る浮力機関について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る浮力機関では、閉じた循環路の中で複数の運動体（浮き）が環状に密に並んでいる。循環路の一部には、水などの液体が注入された上昇路が形成されており、その上昇路の下端に、上昇路の内壁と運動体（浮き）との隙間を封止するシール部が設けられいる。このシール部によって、上昇路に注入された液体が直ちに漏洩しないようになっている。液体は運動体（浮き）に比べて比重が重いため、上昇路において液体に浸かった運動体（浮き）には浮力が作用する。この浮力を受けて運動体（浮き）が浮き上がることにより、循環路の中を一巡して並んだ複数の運動体の全体が、閉じた循環路の中を周回運動する。
【００１７】
図１，図２は、本実施形態に係る浮力機関１の構成の一例を示す図である。図１は、循環路中に存在する運動体５の図示を省略した図であり、図２は、循環路中の運動体５を図解した図である。
【００１８】
図１に示す浮力機関１は、上昇路形成部１１と、下降路形成部１５と、下部循環路形成部１７と、上部循環路形成部１３と、連結部１２，１４，１６，１８を有する。これらのをブロック（１１〜１８）は閉じた循環路を形成しており、その循環路の中に複数の運動体５が入れられている。
【００１９】
上述のブロック（１１〜１８）によって形成される閉じた循環路の中には、複数の同一形状の運動体５が一巡して密に並んでいる。運動体５は、例えば円柱状の形状を有しており、断面がほぼ円形をした管状の循環路の中を滑らかに移動する。運動体５の内部には例えば空洞が形成される。運動体５は、後述する液体タンク２０の液体に比べて比重が軽い。
【００２０】
上昇路形成部１１は、鉛直上方向に延びた上昇路Ｐ１を形成する部材であり、例えば図１,図２において示すようなパイプ状に形成される。上昇路形成部１１の上端は、連結部１２を介して上部循環路形成部１３に連結され、上昇路形成部１１の下端は、連結部１８を介して下部循環路形成部１７に連結される。
【００２１】
本実施形態に係る浮力機関１は、この上昇路形成部１１の内部に水などの液体を注入するための手段（液体注入部）として、液体タンク２０と連通部２１を備える。液体タンク２０は、水などの液体を蓄えるタンクであり、例えば図１,図２において示すように、鉛直方向に延びた筒状の形を有する。液体タンク２０に蓄えられる液体は、運動体５に比べて比重が重い。連通部２１は、液体タンク２０の底部と上昇路形成部１１の上昇路Ｐ１とを連通する。液体タンク２０に液体を入れると、液体タンク２０の底から連通部２１を通じて上昇路形成部１１の上昇路Ｐ１に液体が流れ込む。
【００２２】
また、浮力機関１は、上昇路形成部１１の上昇路Ｐ１の下端から上端へ鉛直に上昇するように運動体５を案内するガイド部材３０を有する。図１，図２の例に示すガイド部材３０は、鉛直方向に延びた複数本の棒によって構成される。この棒の一端は上昇路Ｐ１の下端の縁に固定され、棒の他端は上昇路Ｐ１の上端の縁に固定される。連結部１８の通路Ｐ８から上昇路Ｐ１の下端入口へ侵入した運動体５は、このガイド部材３０の棒により案内されながら、上昇路Ｐ１の上端出口へ向かって真っ直ぐに上昇する。
【００２３】
上昇路形成部１１の下端につながる連結部１８には、２つのシール部４０が設けられている。シール部４０は、連結部１８の中を通過する運動体５と連結部１８の内壁との隙間を封止する。シール部４０は、例えば、連結部１８の内壁に設けられた環状の溝部と、その溝部に嵌合する環状の弾性部材（ゴム，シリコン等）とを含んで構成される。運動体５は、その側面を環状弾性部材の内周面に摺動させながら、環状弾性部材の中央孔を通過する。
【００２４】
連結部１８の内壁と運動体５との隙間がシール部４０によって封止されると、液体タンク２０から上昇路形成部１１の上昇路Ｐ１へ流れ込んだ液体は、下側の連結部１８の通路Ｐ８へ漏れ難くなる。そのため、図１,図２の斜線で示すように、上昇路形成部１１の上昇路Ｐ１には液体が溜まる。
【００２５】
下降路形成部１５は、鉛直下方向に延びた下降路Ｐ５を形成する部材であり、例えば図１,図２において示すようなパイプ状に形成される。下降路形成部１５の上端は、連結部１４を介して上部循環路形成部１３に連結され、下降路形成部１５の下端は、連結部１６を介して下部循環路形成部１７に連結される。
【００２６】
上部循環路形成部１３は、連結部１２の通路Ｐ２の上端から連結部１３の通路Ｐ４の上端へ至る運動体５の通路Ｐ３を形成する。この通路Ｐ３は、図１,図２において示すように、半円状に湾曲した部分（第１湾曲路）を有する。運動体５の移動方向は、この第１湾曲路において上方向から下方向に反転する。
【００２７】
第１湾曲路を形成する上部循環路形成部１３の内壁には、運動体５と接触して回転する複数の回転体６１が配置される。回転体６１は、例えば、第１湾曲路の延伸方向と垂直な軸において回転自在に支持された円筒体であり、第１湾曲路に沿って配置される。図１,図２の例において、回転体６１は、第１湾曲路の上側に並んで配置される。回転体６１を設けることによって、上部循環路形成部１３の内壁と運動体５との摩擦が軽減される。
【００２８】
下部循環路形成部１７は、連結部１６の通路Ｐ６の下端から連結部１８の通路Ｐ８の下端へ至る運動体５の通路Ｐ７を形成する。この通路Ｐ７は、図１,図２において示すように、半円状に湾曲した部分（第２湾曲路）を含む。運動体５の移動方向は、この第２湾曲路において下方向から上方向に反転する。通路Ｐ７の下側には、シール部４０において漏れた液体を排出するための排出口（不図示）が設けられており、
【００２９】
第２湾曲路を形成する下部循環路形成部１７の内壁には、運動体５と接触して回転する複数の回転体６２が配置される。回転体６２は、例えば、第２湾曲路の延伸方向と垂直な軸において回転自在に支持された円柱体であり、第２湾曲路に沿って配置される。図１,図２の例において、回転体６２は、第２湾曲路の下側に並んで配置される。回転体６２を設けることによって、下部循環路形成部１７の内壁と運動体５との摩擦が軽減される。
【００３０】
また本実施形態に係る浮力機関１は、循環路における運動体５の周回運動に基づいて発電を行う発電機を有する。図１，図２の例において、下部循環路形成部１７の通路Ｐ７の途中に設けられた２つの回転板５１は、運動体５の動力を発電機へ伝える動力伝達機構の一部を構成する。下部循環路形成部１７は、その通路Ｐ７の内部を通過する運動体５を部分的に通路Ｐ７の外側へ露出させる切り欠き穴を有する。回転板５１は、この切り欠き穴において外側に露出した運動体５と接触して回転する。回転板５１の回転軸５２に生じる動力は、ギヤやタイミングベルトなどの動力伝達機構を介して発電機に伝えられ、電力に変換される。
【００３１】
ここで、上述した構成を有する浮力機関１の動作を説明する。
浮力機関１の液体タンク２０に水などの液体を注ぎ入れると、液体タンク２０の液体が連通部２１を通じて上昇路Ｐ１に流れ込む。このとき、上昇路Ｐ１の下側の連結部１８に位置する運動体５が、連結部１８に設けられたシール部４０と密着しているため、上昇路Ｐ１に流れ込んだ液体は、直ちに連結部１８の通路Ｐ８へ流れ落ちず、上昇路Ｐ１に溜まる。液体タンク２０に外部から液体を補充することで、上昇路Ｐ１には液体タンク２０の液面に応じたレベルまで液体が溜まる。
【００３２】
上昇路Ｐ１に液体が溜まると、上昇路Ｐ１の中で液体に浸かった状態の運動体５に浮力が働く。この浮力を受けた運動体５は、上昇路Ｐ１の中を上昇する。循環路の中には複数の運動体５が一巡して密に並んでいるため、上昇路Ｐ１に位置する一部の運動体５が上昇すると、その下流側に位置する他の運動体５も上流側の運動体５に押されて次々に移動する。これにより、循環路の中で複数の運動体５が周回運動を始める。図２の例では、複数の運動体５が右回りに周回運動する。運動体５がシール部４０を通過するとき、上昇路Ｐ１に溜まった液体の一部が運動体５とシール部４０の隙間から漏れて下側の通路Ｐ８に流れる。この液体の漏れにより上昇路Ｐ１の液体が減って運動体５の浮力が減少しないように、液体タンク２０には液体が随時補給される。これにより、複数の運動体５は循環路の中を周回運動を持続する。
【００３３】
循環路の中を運動体５が周回運動すると、下部循環路形成部１７に配置された回転板５１が運動体５と接触して回転する。この回転駆動力が、ギヤやタイミングベルトなどの動力伝達機構を介して発電機を駆動し、電気が発生する。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態に係る浮力機関１においては、上昇路Ｐ１に溜まった液体中に位置する運動体５が浮力を受けて上昇すると、この運動体５に押されて、循環路の中を一巡して並んだ複数の運動体５が一斉に周回運動する。上昇路Ｐ１の下側に設けられたシール部４０が、循環路の内壁と運動体５との隙間を封止しているため、上昇路Ｐ１に溜まった液体は下側の通路Ｐ８へ直ちに漏えいしない。これにより、上昇路Ｐ１の中に液体の溜まった状態がある程度維持されて、循環路中における運動体５の周回運動が持続する。シール部４０において液体が漏れることにより上昇路Ｐ１の中の液体が無くなると、運動体５への浮力が無くなり周回運動が停止するが、外部から液体タンク２０へ液体を適宜補給することで、運動体５の周回運動を持続できる。この運動体５の周回運動は、回転板５１によって回転駆動力に変換され、発電機において電気に変換される。
【００３５】
従って、本実施形態の浮力機関１は、極めて簡易な構成でありながら、外部から液体を補給するだけで運動体５の周回運動が持続し、その運動エネルギーを電気等に変換することができる。
【００３６】
また、本実施形態に係る浮力機関１は、構成が極めて簡単であるため短期間に設置可能であり、広い空間や面積を必要としないため、例えば家庭用途の発電にも容易に応用可能である。
【００３７】
更に、本実施形態に係る浮力機関１は、従来の内燃機関や外燃機関のように排ガスなどの汚染物質を発生しないため、自然環境への負荷が小さいという利点がある。
【００３８】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上記の形態にのみ限定されるものではなく、種々のバリエーションを含んでいる。
【００３９】
すなわち、図１，図２において示す循環路の形状や、運動体５，シール部４０，ガイド部材３０，回転体６１，６２，回転板５１等の構成要素の形状・大きさ・数・配置などは一例であり、これらは種々に変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、発生した動力を直接利用する原動機や、動力を電気に変換する発電機などに広く適用可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１…浮力機関、５…運動体、１１…上昇路形成部、１３…上部循環路形成部、１５…下降路形成部、１７…下部循環路形成部、２０…液体タンク、２１…連通部、４０…シール部、５１…回転板、５２…回転軸、６１，６２…回転体、Ｐ１…上昇路、Ｐ５…下降路。
【図１】
2013177898.tif 000003
【図２】
2013177898.tif 000004