(57)【要約】【課題】  （１）自然エネルギによって液体を揚液し、大気中に噴液する。  （２）噴出した液体は、再度噴液装置内に導入し、繰り返して噴液に供する。【解決手段】  Ｕ字管に液体を導入し、その一方の管１には錘または錘にバネを組み合わせた構成物を液面に接して設置し、この錘または錘にバネを組み合わせた構成物を下降させて、管内の液体を加圧し、もう一方のＵ字管２に設置された噴液管を経由して液体を上方に揚液し、管外に噴液する。  噴液した液体は、噴液管の下方に設置された液槽内に回収し、再びＵ字管内に還流して噴液に供する。【選択図】図１
2016003650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｕ字管内に液体が導入された状態に於いて、その一方のＵ字管１の液面上に、錘または錘がバネと組み合わされて設置されており、それらの錘が、管１の壁面との間に液体漏れ防止用シールが設けられて、管内を上下に駆動可能となっており、下降した時に液体面を押し下げて液体を加圧し、もう一方のＵ字管２は上端が密閉され、この密閉上端を通じて噴液管が大気中に突出し、噴液管の下端が液体内にある時に、噴液管の上端から液体が噴液する事を特徴とする噴液方法及び噴液装置。
【請求項２】
請求項１記載のＵ字管内に導入される液体が
（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事。
（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事。
（３）上記（１）および（２）記載の液体で、互いに混合した時に、２層に分離して非溶      解性または難溶解性の混合物となる液体である事。
（４）水銀である事。
【請求項３】
請求項１記載の噴液方法及び噴液装置に於いて、Ｕ字管２の管端から上方の空間に突出した噴液管から噴出した液体が、噴液管の噴出口下部に設けられた液槽に落下して回収され、この液槽の側面または下面に設けられた回収用管を通してＵ字管２に圧入され、再び噴液される事を特徴とする噴液方法及び噴液装置。
【請求項４】
請求項３記載の回収用管は、電動ポンプによって液体の噴液量や噴液高さなどの圧送条件を制御し、安定な噴液の維持を可能とする事を特徴とする噴液方法及び噴液装置。
【請求項５】
請求項１および請求項３記載の噴液装置が、Ｕ字管１およびＵ字管２の対向する管壁を共有して、１個以上の噴液管が設置され、噴液が行われる事を特徴とする噴液装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、主に電磁誘導型発電機（以下発電機）の回転駆動用を主目的とした噴液の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、天然ガスあるいは地熱などによって発生させた水蒸気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、河川水などの落下による運動エネルギーを利用した方法によって発電機を回転駆動し発電しているのが現状である。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、効率よく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、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）自然エネルギーによって液体を揚液し、大気中に噴液する事。
（２）噴液した液体は、再度噴液装置内に導入し、繰り返して噴液に供する事。
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字管に液体を導入した状態で、図１に示す管１に、錘または錘がバネと組み合わされた構成物を液面に接して設置し、それによって液体を加圧し、図１に示す管２上部の密閉空間を経由し、Ｕ字管の内外に通じるように設置された噴液管を経由して揚液し、管外に噴液するというものである。
噴液した液体は、噴液管の下部に設けられた液槽内に回収し、再びＵ字管内に還流して噴液に供する。【０００７】  具体的には、
Ｕ字管内に液体が導入された状態に於いて、その一方のＵ字管１の液面上に、錘または錘がバネと組み合わされて設置されており、それらの錘が、管１の壁面との間に液体漏れ防止用シールが設けられて、管内を上下に駆動可能となっており、下降した時に液体面を押し下げて液体を加圧し、もう一方のＵ字管２は上端が密閉され、この密閉上端を通じて噴液管が大気中に突出し、噴液管の下端が液体内にある時に、噴液管の上端から液体が噴液する事を特徴とする噴液方法及び噴液装置。【０００８】  ０００７項記載のＵ字管内に導入される液体が
（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事。
（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事。
（３）上記（１）および（２）記載の液体で、互いに混合した時に、２層に分離して非        溶解性または難溶解性の混合物となる液体である事。
（４）水銀である事。
０００８項の（１）、（２）および（３）項記載の液体の中では、タングステン酸ソーダ（比重２〜３．５）とフッ素化炭化水素系化合物（比重約１．６、通称ハイドロフルオロカーボン、ハイドロフルオロエーテルなど）商品例では、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、その他、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。このフッ素化炭化水素系化合物は、現在も研究が進められ、進歩した新しい製品が生まれており、これらも本発明の噴液用として本特許の範疇に含まれるものである。また水は、過去の実績などを考慮し、最も安全性のある液体と言えるが、低比重という欠点がある。上記（４）項記載の水銀は安全性に問題が有り、現状では使用は差し控えたい。【０００９】  ０００７項記載の噴液方法及び噴液装置に於いて、Ｕ字管２の管端から上方の空間に突出した噴液管から噴出した液体が、噴液管の噴出口下部に設けられた液槽に落下して回収され、この液槽の側面または下面に設けられた回収用管を通してＵ字管２に圧入され、再び噴液される事を特徴とする噴液方法及び噴液装置。【００１０】  ０００９項記載の回収用管は、電動ポンプによって液体の噴液量や噴液高さなどの圧送条件を制御し、安定した噴液の維持を可能とする事を特徴とする噴液方法及び噴液装置。【００１１】  ０００７項および０００９項記載の噴液装置が、Ｕ字管１およびＵ字管２の対向する管壁を共有して、１個以上の噴液管が設置され、噴液が行われる事を特徴とする噴液装置。
この方法によって、羽根車の円周全体を複数の噴液管によって噴液する事が可能となり、羽根車の回転駆動力を高める事が出来る。
【発明の効果】
【００１２】  （１）本発明の噴液方法によると、管１側は錘によって液体が加圧され、管２側から液        体を噴液する事になり、錘を、例えば比重１９．３のタングステンを採用すると        、水の１９分の１の液の高さで同じ程度の揚液高さが得られ、噴液するエネルギ        ーが計算上得られる事になる。設備の大幅な小型化が可能となる。錘にバネを組        み合わせると、更にこの差を大きくする事が可能となる。
（２）高比重の液体、例えば比重３のタングステン酸ソーダを噴液として選択すれば、水に比べて、羽根車の回転力を３倍に高める事が可能となる。
（３）１個の羽根車に対し複数個の噴液管を設置出来るので、噴液口が１個しかない水車による在来の方法に比べて回転駆動力を高め小型化が図れる。
（４）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。
（５）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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】加圧された管２内の液体が、噴液管を通じて外部に噴液される原理説明図
【図２】管１と管２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。円筒状の管１の周囲に噴液管が複数個設置されて高出力を得る事が出来る。
【図３】管２の上端密閉壁の詳細説明図。（図１、２および４に適用）
【図４】液槽と管２の回収用管の例示図。（噴液安定化用電動ポンプ付き）
【発明を実施するための形態】
【００１４】  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種類の液体を噴液の液体とした。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。
【００１５】  単独成分の液体を使用し、水溶性の液体の場合は、高比重（３前後）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、在来の水力発電では、高い落差と水量を必要とする難点があるが、本発明では、錘または錘とバネを組み合わせた構成体が液体を加圧して、この難点を補う役目を果たす。錘はタングステン塊では最高比重１９ほどあり、水の比重１に対して１９倍の荷重を付与できる。バネを併用する時は数トンの荷重を液体に与える事も可能となり、低落差、小液量で液体を加圧する事が可能となる。また噴出口を増やす事によっても水力の効率および比重の弱点を補う事が可能となる。
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程度の高比重液体が製造可能である事から低い落差での羽根車駆動が可能となり、設備の小型化が可能となる。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。
【００１６】  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。地球温暖化の影響が懸念されているが、本発明の噴液装置は液体を大気中に発散させる事は少ない設計となっているので、その懸念は小さい。地球温暖化の危険性については、液体の組成上の改善も進んでおり、蒸気タービンにおける炭酸ガスのように問題となる事は少ないと考えている。
水銀については、安全性問題があり現状では採用は好ましくない。
なお、（１）の水溶液類と（２）の有機化合物類は、多くは互いに非溶解性で非混溶性のものが多く、互いに比重が異なる時は、高比重液体がＵ字管の底に、低比重液体が管１および管２の上部に高比重液体の浮力によって浮上し、噴液後の排出液を管２に回収するための電動ポンプの荷重を軽減する事となる。この方法には、フッ素化炭化水素系液体と水、またはフッ素化炭化水素系液体とタングステン酸塩水溶液との組み合わせによる混合液体が適している。
【００１７】  実施の手順としては、
（１）Ｕ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。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）Ｕ字管は、管１の径を管２より大きくし、液体の液面の高さは噴液管からの噴出量      から実験的に決定する。液槽に噴出して回収された液体は、噴液管からの噴液量と      等しく、この量の液体を常に液槽から管２に補給する事が重要な事となる。この為      に、液槽と管２の間の液体の連絡路となる回収用管には電動ポンプを設置して液槽      から管２に移動する液体量を制御し、噴液の安定した持続を図る。
（３）管２端上部より外部に出る管は噴液管と管２端上部の気体密閉空間と液面の位置を      調整するために使用する初動時液面調整管３である。管１端部から液体を投入する      と、管３の開閉弁が開いているときには、管１と管２の液面は平衡関係に有り、同      じ液面高さで上昇していく。密閉空間の高さが５〜１０ｃｍの所で管３の開閉弁を      閉じ、管１側には引き続き液の投入を続ける。この間、噴出口から液体が噴出する      。この操作は、噴出管からの噴出液で受け皿用液槽の液面が約５ｃｍとなるまで行      う。この状態で、噴液管の開閉弁を閉じる。この開閉弁を開くと噴出口から液体の      噴出が始まり、回収用管を通じて排出液を管２内に圧入し、噴液を継続的に行う事      になる。
（４）管１の液面付近には、予め液漏れ用のシールを設けておき、錘をはめ込む。錘また      は錘とバネを共用する時は、噴液管からの噴出実験によって予め液圧の最適な値を      実験的に求めておき、この加圧条件に従って噴出を開始する。錘は比重３以上の金      属から選ぶ。バネは皿バネあるいは圧縮コイルバネから適した加圧力のものを選ぶ      。
（５）Ｕ字管の管２に、噴液管を複数個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。
（６）管２から噴液管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、その下      部に連続した噴液管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。      液槽と管２の液体の通路についても入口より管２側の出口の径を大きくすると噴出      液の還流に対して効果的である。
（７）電動ポンプは、噴出液体貯め液槽内の液体を管２内に還流し、管２内の液面を維持      し、安定化を図るためであり、太陽光発電や、自己発電により蓄電した電力を使用      する事が好ましい。
【符号の説明】
【００１８】  １    Ｕ字管１
２    噴出口
３    噴出液体
４    Ｕ字管２
５    噴液管（開閉弁付き）
６    噴液管から噴出した液体貯め用液槽
７    噴出した液体
８    錘
９    バネ（錘だけで液体の加圧を行い、バネは不要となる場合も有り）
１０    液体漏洩防止用シール
１１    液体
１２    噴出液体貯め用液槽と管２間の液体の回収用管
１３    初動時前のＵ字管内液面調整用管３
１４    気体密閉空間
１５    噴液制御用電動ポンプ
【図１】
2016003650.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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