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【発明の名称】没水体積の浮体発電 【出願人】 【識別番号】591177783 【氏名又は名称】浦本 鴻一 【住所又は居所】兵庫県神戸市須磨区白川台7丁目8番地の14 【発明者】 【氏名】浦本 鴻一 【住所又は居所】兵庫県神戸市須磨区白川台7丁目8番地の14 【要約】 （修正有） 【課題】引力と浮力を利用して浮体を上下運動させることにより、エネルギ−を取り出すこと。 【解決手段】浮体３にペダル５が、浮体４にペダル６に連結されており、ポンプ１３によって容器２から容器１に水が移されると浮体３が浮き上がりペダル５が押し上げられる、其の時、浮体４が容器の水が抜け下降してペダル６を引き下げる、この運動が頂点に達するとポンプ１２によって容器１から容器２に水が移されると浮体４が浮き上がり、ペダル６が押し上げられる。其の時、浮体３は容器１の水が抜けて下降しペダル５を引き下げる。この様にしてその上下を繰り返しながらペダルを回転させて発電装置９を駆動する。 【特許請求の範囲】 【請求項１】 船の沈んでいる部分の体積を没水体積と言い、容器内に浮体を配置し、それを上から発電機の負荷を掛けたまま、容器内に流体を注入することで没水体積にし、その没水体積のまま更に流体を注入又は排出することで浮体を上下させ、浮体の浮揚変化によって発電する方法。 【請求項２】 （請求項１）に記した方法であって、浮体は立方体形状であり、容器も浮体と同型で少し大きい立方体形状であって、容器は２つで一組とし、隣り合わせに配置されており、ポンプは容器間で流体を移し替えることで浮体を上下さす方法。ここで、ポンプは浮体を上下させる距離分だけ流体を移し替える能力を有する。 【発明の詳細な説明】 【技術分野】 【０００１】 本発明は脱炭素化が求められる中で、自然エネルギ−の発電源が不足している問題に対処するものである。本発明者は、引力と浮力を利用して浮体を上下運動させることにより、エネルギ−を取り出すことが出来ると考えた。しかし、其のエネルギ−の取りだし方に工夫が必要である。そこで、本発明者は二組の容器を用意し、容器の中に没水体積の浮体を浮かべ、それを上下運動させることにより、自転車のペダルのように圧力をかけて回転させることで、エネルギ−を取り出すことが出来るという発明をなした。 【背景技術】 【０００２】 没水体積とは船の水に浸かっている部分の体積です。其の没水体積の浮力を利用してエネルギ−取ろうとして、没水体積の浮体を入れた容器２組用意し、その容器の水を交互にポンプで移し替えて、浮体を上下さして、その浮力で自転車のペダルを回しその回転で発電機を回せば電気が取れます。 〔没水体積の性質〕 【０００３】 没水体積は同じ１万ｍ３でも高さ１万ｍの底辺１ｍ２でも、１００ｍの高さの底辺１００ｍ２でも、１ｍの高さ、底辺１万ｍ２でも没水体積は１万ｍ３です。これ没水体積と同じ立体で少し大きい容器に中で浮かせば、１万トンの浮力がつきます。この容器に水を注ぐと浮き上がりますがその圧力が１０，０００トン×１，０００＝１０，０００，０００ｋｇ×９．８ｍ／ｓ２＝９８，０００，０００Ｎとなります。 １万トンの浮く圧力はどんな形状を取ろうともどれも同じです。 没水体積の浮体の上昇と水量の関係 【０００４】 容器の中に容器と同じ立体で少し小さい没水体積の浮体を浮かせた場合、それを上昇させるために必要な水の量は、例えば没水体積１万トンの場合は容器の高さ１０，００３ｍ底辺１．０３ｍ２の容器に浮体を水入れて３ｍ浮かせる場合、必要な水の量は（３ｍ×１．０３ｍ２）＋（１０，０００ｍ×０．０３ｍ２）＝３．０９＋３００＝３０３．９ｍ３です。しかし容器が高さ１０３ｍ、底辺１００．０３ｍ２容器に、高さ１００ｍ底辺、１００ｍ２の浮体をいれて３ｍ浮せる場合は必要な水の量は（３ｍ×１００．０３ｍ２）＋（１００ｍ×０．０３ｍ２）＝３００．０９＋３＝３０３．０９ｍ３と同じです。又、容器の高さ４ｍ、底辺１０，０００．０３ｍ２の容器に１ｍの高さで底辺１０，０００．０３ｍ２の場合の浮体入れて３ｍ浮かせる場合は必要水の量は（３ｍ×１０，０００ｍ２）＋（１ｍ×０．０３ｍ２）＝．３０，０００＋０．０３＝３０，０００．０３ｍ３となり、高さが低いと極端に必要な水の量が大きくなります。これが２ｍ上昇させる必要な水の量や１ｍ上昇される必要な水の量も同様に計算できます。 これは容器と浮体の隙間がある場合で隙間が無かった場合は１万ｍの高さの場合は３ｍ×１ｍ２＝３ｍ３で、１００ｍの高さの場合は３ｍ×１００ｍ２＝３００ｍ３で、１ｍの高さの場合は３ｍ×１０，０００ｍ２＝３０，０００ｍ３と必要な水の量は変わります。この違いは勿論隙間の問題で起こることなのですが、張排水時の吐水口など隙間を作らざるをえないので、一概に高ければいいという問題でもなさそうです。それに建築できるかの問題があり高ければいいというものではないが高いほど必要な水の量は少なくて済みそうです。そこで高さの取り方は没水体積を立方体に作るのが良いのではと思い、長さ巾高さを同じ作りにすれば隙間と底の水の量が釣り合ってくると考えました。 〔１万ｍ３の没水体積で取れるエネルギ量〕 【０００５】 これ自転車こぎ方式のペダル回す方法でやると、ペダルのリ−チを幾らにするかで、どれだけ浮かすかが決まり、それによって取れるエネルギ−量も変わってきます。１０，０００，０００ｋｇの圧力で自転車の腕１．５ｍとしリーチは３ｍ、これを３分間に１回回転することにすれば。 角速度は１／３×２×３．１４÷６０＝０．０３４８８ｒａｄ／ｓとなります。 それで自転車の腕１ｍの場合リーチ２ｍの場合も．腕０．５ｍの場合、リーチ１．０ｍの場合でも、仮に皆３分間に１回転すると角速度は皆０．０３４８８ｒａｄ／ｓとなります。 これをワット数算出する式で計算するとワット数＝圧力（ｋｇ）×腕の長さ×角速度であるからリーチ３ｍの場合は１０，０００，０００ｋｇ×９．８ｍ／ｓ２×３×０．０３４８８ｒａｄ／ｓ＝１０，２５４，７２０ｗ発電できることになります。これは１秒間ですから１時間では１０，２５４ｋｗｈの発電となります。 リーチ２ｍの場合は１０，０００，０００ｋｇ×９．８ｍ／ｓ２×２×０．０３４８８ｒａｄ／ｓ＝６，８３６，４８０ｗ＝６，８６３ｋｗｈとなります。 リーチ１ｍの場合は１０，０００，０００ｋｇ×９．８ｍ／ｓ２×１×０．０３４８８ｒａｄ／ｓ＝３，４１８，２４０ｗ＝３，４１８ｋｗｈこれは浮体を３ｍ、と２ｍ、と１ｍ浮かせて取れる発電量です。 だが浮体が沈む時、浮体に重量が無いため、二つをペアにして作り、片方が沈む時、ペアのもう一方が浮き、それをカバ−しなければならない。 『（０００５）の場合に必要な水の量』 【０００６】 ３ｍ浮揚さす場合の高さ１万ｍの場合 １回浮揚するために必要な水の量は３０３．０９ｍ３必要ですから３分間で１回転であるから１時間に６０÷３＝２０×３０３．０９ｍ３＝１時間に６，０６１．８ｍ３の水を移動させなければならない。 ３ｍ浮揚さす場合の高さ１００ｍの場合 １回浮揚さすために必要な水の量は３０３．０９ｍ３必要ですから３分間で１回転であるから１時間に６０÷３＝２０×３０３．０９ｍ３＝１時間に６，０６１．８ｍ３の水を移動させねばならない。 ３ｍ浮揚さす場合 高さ１ｍの場合 １回浮揚さすために必要な水の量は３０，０００．１２３必要ですから、３分間に１回転ですから１時間で６０÷３＝２０×３０，０００．１２＝１時間６００，００２．４ｍ３必要です。 又２ｍ浮揚さす場合 高さ１万ｍの場合 １回浮揚さすために必要な水の量は３０２．０６ｍ３ですから、３分間で１回転であるから６０÷３＝２０×３０２．０６＝１時間６０４１．２ｍ３必要です。 ２ｍ浮揚さす場合 高さ１００ｍの場合 １回浮揚さすために必要な水の量は２０３．０６ｍ３ですから、３分間で１回転であるから６０÷３＝２０×２０３．０６．＝１時間４０６１．２ｍ３必要です。 ２ｍ浮揚さす場合 高さ１ｍの場合 １回浮揚さすために必要な水の量は２０，０００．０３ｍ３ですから、３分間で１回転であるから６０÷３＝２０×２０，０００＝１時間４００，０００．６ｍ３必要です。 又１ｍ浮揚さす場合 高さ１万ｍの場合 １回浮揚さすために必要な水の量は３０１．０３ｍ３ですから、３分間で１回転であるから１時間に６０÷３＝２０×３０１．０３＝１時間６０２０．６ｍ３必要です。 １ｍ浮揚さす場合 高さ１００ｍの場合 １回浮揚さすために必要な水の量は１０３．０３ｍ３ですから、３分間で１回転であるから１時間に６０÷３＝２０×１０３．０３＝１時間２０６０．６ｍ３必要です。 １ｍ浮揚さす場合 高さ１ｍの場合 １回浮揚さすために必要な水の量は１０，０００．０３ｍ３ですから、３分間で１回転であるから１時間に６０÷３＝２０×１０，０００．０３＝１時間２００，０００．６ｍ３です。 〔同じ没水体積で高さと浮揚距離の違いによる１時間の発電量と必要な水の量の表〕 【０００７】 理論的には浮体の高さが高いほど浮かす水の量が少なくできるのだが、之から見ると没水体積の浮体と容器の隙間や、注入する水の流れを考えると一概に高い方が良いとは言えないようで、容積的に球に近い立方体で没水体積の浮体を作るのが最適なのではないかと思う、そうして浮揚の距離なのですが同じ没水体積で在れば必要な水の量と発電量の比は同じで、発電量同じにするなら移動距離を長くすれば使用する床面積をすくなくすることが出来る。 〔容器に没水体積の浮体を組み合わせたものを２つ作り一対とする〕 【０００８】 浮力は上向きで、下降するときは浮体に重さが無く引力がかからないため、下降時は一対の別の浮体の上昇力を利用して上下に稼働さすため、２個一の組み合わせが必要で容器の中に没水体積の浮体を入れた物二つを組み合わせねばならない。尚２個を組み合わせるのは、一方が浮くとき一方を下降さす為、一方は水を抜き、その抜いた水をもう一方へ移し、そちらを浮かせるので１挙両得になる。 〔ポンプの消費電力〕 【０００９】 寺田ポンプのセルプラポンプ１５０口径は吐出量３．２ｍ３／ｍｉｎ全揚程３８ｍ、消費電力３７ｋｗという性能を持っています。このポンプを使って１万ｍ３の没水体積で１００ｍの高さがある、浮体が天辺まで浮いて上の床のリミットスイッチに当たり、今まで隣の容器から吸って、この容器に注水して、これを浮上さしていた注水のポンプを止めると同時に、今の容器から今まで吸水していた方へ移し替えるべく反対にこちらから吸水して隣へ移す為には、反対のこちらから吸水して、ここより隣の容器の没水体積で３ｍ低い位置の浮体へ注水し、その低い位置が反対に３ｍ高くなり、汲みだす方は３ｍ低くなりますが水面の位置は３ｍしか違わない為、揚程は３ｍでよく揚程３ｍとなります。１時間に６，７８０ｍ３揚水するには６，７８０÷３．２÷６０≒３５．４台のポンプが必要です。１台当たりの消費電力は３７ｋｗｈなので３５．４台で１，３１０ｋｗｈとなります。しかしこれは反対側に注水する時も同じ数のポンプを使うという前提です。実際には片側を休ませるためポンプは倍にして半分ずつ交互に注水することもできます。 この場合、消費電力は同じ１，３１０ｋｗで済みます。ただし、この計算は理想的な状況で行ったものであり、実際にはポンプの効率や配管の抵抗などを考慮する必要があります。 又、吐出口や、吐出量、全揚程と消費電力はポンプの設計によって変わります したがって、最適なポンプを選ぶためには、ポンプ製作所に相談して、条件の合った仕様を決めるのが最適です。 〔取れる電力〕 【００１０】 １万ｍ３の没水体積で高さ１００ｍ、揚程３ｍが２個１で取れる電力１０，２５４ｋｗｈですから、ポンプの消費電力１，３１０ｋｗｈ引けば８，９４４ｋｗｈ取れることになります。仮に稼働率５０％としても４，４７２ｋｗｈになります。 〔容器二つの間の移送時、揚程を短くしてポンプの負担を軽くする方法〕 【００１１】 没水体積の浮体を浮かせた容器の水は常に没水体積を沈める高さで水面を維持します。だから没水体積の上面までは水があることとなり、その上面以下に給水口があれば吸い上げられますし、吐出口は容器の上面に取り付けねばならない、なぜなら浮体は浮いてくるので底に水溜める為には上から落とせばいいので下から注ぐのは圧力かけなければならず不利である。 又浮体の入った容器の水を空にするのは荷重かけないで浮体を低くするため最初だけで稼働しだしたら常にモ−タ−の荷重が掛り、底が容器の底に付、すぐ浮かせなければならず浮体浮かすためには、その時点で注入しなければ成らず、容器の水面は浮体が容器の水面で止まりそれ以上は下がらない。だからその水面より下に給水口があればいいので底から吸い上げる必要はない。 没水体積の浮体の上下運動の切り替え方法 【００１２】 一つの容器の浮体が水位の上昇により浮上して頂点に足したら、浮体の頂店が上の天井に取り付けられているリミットスイッチに触れ、注水ポンプのモ−タ−の電源が切れます。その容器への注水は中止されると同時に、反対の容器のモ−タ−に切り替わり、反対の容器のポンプが動き始め、反対側の容器への注水が始まります。これを繰り返して、二つの容器内の浮体がお互い反対の上下を繰り返し、ペダルを回転させ発電機を回転させ続け、発電します。 もし荷重が少なく没水体積まで沈まなかった場合の対象法 【００１３】 浮体は荷重に応じて沈みますが、荷重が少なくても浮体が頂点に達すればリミットスイッチが作動しポンプを使って調整します。リミットスイッチは浮体の頂転に設置されており、浮体が浮いて頂点に達すれば作動します、ポンプはリミットスイッチの接触で切り替えられ水を容器から容器へ移しながら浮力を調整します。この仕組みにより、発電機取り付け時から最盛期まで、浮体の没水体積を自動で調整することができます 【発明の概要】 【００１４】 立方の容器の中に、それより少し小さい浮体を入れたものを２個用意し、１組にする。そのうち１つの容器に水を流し込み、浮体を浮かせる。浮体の力でペダルを押し上げ、発電機を回す、ペダルが頂点までくると、ポンプで水をもう１方の容器に移す。これにより、反対側の浮体が浮き上がり、反対側のペダルを押し上げる、同時に先のペダル押し上げた浮体は水が抜け下降し、ペダルを引き下ろす。このようにして、ペダルを回転させて発電する。 （０００７）（０００８）（０００９）（００１０）で説明したように浮体を高くすれば引力を強く受けられ浮力がましてこの方法で電力取ればポンプ消費量より発電量が多くなり電気が取れる。 【発明の効果】 【００１５】 この発電装置は、引力と浮力を利用して、脱炭し炭素の排出量を減らすことが出来る。 【図面の簡単な説明】 【００１６】 【図１】配置略図（正面図）モ−タ−への配線やポンプの配管や接続先の配置図です。 【図２】配置略図（平面図）上記でわかりにくいところをもっとわかりやすくした平面配置図です。 【図３】ポンプ用モ−タ−の切り替えスイッチの作動状況図 【図４】浮体稼働状況図 【発明を実施するための形態】 【００１７】 この装置は符号１と２へ交互に水を移し替えて、符号３と４の浮体を交合に浮かし、その浮力を符号７と８のピストンへ伝え、そのピストンが符号５と６のペダルを押し上げシャフトを回し、符号９の発電機を回して発電してその発電機の電気の一部を符号１１と１２のモ−タ−を回して、符号１３と１４のポンプで符号１と２の容器に水移し替えて浮体を上下させ、その浮体の上下の浮力で発電する。其れで取れる電気の一部をポンプに回しても其れ以上電気が取れることを（０００７）（０００８）（０００９）（００１０）で説明しています。 【符号の説明】 （００１８）（図１）（図２）（配置略図）の符号 符号１は左辺の符号３の浮体を入れる容器 符号２は右辺の符号４の浮体を入れる容器 符号３は左辺の符号１に入れる浮体 符号４は右辺の符号２に入れる浮体 符号５は浮体３の浮力を伝えて発電機を回すペダル 符号６は浮体４の浮力を伝えて発電機を回すペダル。 符号７は浮体３とペダル５を繋ぐピストン 符号８は浮体４とペダル６を繋ぐピストン 符号９は発電機 符号１０は配電盤 符号１１は左辺のポンプを稼働する電気モ−タ− 符号１２は右辺のポンプを稼働する電気モ−タ− 符号１３は左辺の容器より右辺の容器に水移すポンプ 符号１４は右辺の容器より左辺の容器に水移すポンプ 符号１５はペダル５と６によって回転を発電機に伝えるシャフト 符号１６は発電機やポンプを設置するための床 符号１７はポンプ１３より容器２に水移送するパイプ 符号１８はポンプ１４より容器１に水移送するパイプ 符号１９は容器１よりポンプ１３により水くみ上げ符号１７に送る吸水管 符号２０は容器２よりポンプ１４により水くみ上げ符号１８に送る吸水管 符号２１はポンプ１３と１４を稼働さすモ−タ−の稼動を切り替える切り替えスイッチ。 〔この切り替えは（図３）で説明する〕 符号２２は１０の配電盤よりモ−タ−１１を繋ぐ配線 符号２３は１０の配電盤よりモ−タ−１２を繋ぐ配線 符号２４はモータ−１１より切り替えスイッチ２１を繋ぐ配線 符号２５はモータ−１２より切り替えスイッチ２１を繋ぐ配線 符号２６は配電盤１０より切り替えスイッチ２１を繋ぐ配線 この２６より２４へつなぐか２５へつなぐかでモ−タ−の１１と１２が交合に稼働する。 符号２７は発電機より配電盤に電気を送る配線。そこで調整して外部へ送電すると同時に容器の水を移すポンプを稼働さす、モ−タ−を稼働する。 符号２８は外部への送電線 （図３）ポンプ用モ−タ−切り替えスイッチの符号 符号１は左辺の浮体３を入れる容器 符号２は右辺の浮体４を入れる容器 符号３は左辺の容器１に入れる浮体 符号４は右辺の容器２に入れる浮体 　　符号５は左辺のリミットスイッチ(浮体が上がりシーソ７の辺を突き上げ先端が９の電線端子に当たり１１の配電盤につながっている２０の配線とつながり１２のモータ−が回り、１４のポンプが稼働して１８の給水管から１６の移送管より２の容器に水が移る。 其の時シーソの上の重りが転がって右辺に移り、左辺のリミットスイッチが下がっても９電線端子にシーソの左辺が接触を続けて符号６が右辺を押し上げるまで配電盤との線は繋がり続ける。） 符号６は右辺のリミットスイッチ(浮体が上がりシーソ７の右辺を突き上げ、先端が１０の電線端子に当たり１１の配電盤につながっている２０の配線とつながり１３のモ−タ−が回り、１５のポンプが稼働して１９の給水管から１７の移送管より１の容器に水が移る。 其の時シーソの上の重りが転がって左辺に移り、右辺のリミットスイッチが下がっても１０電線端子にシーソの右辺が接触を続けて符号５が左辺を押し上げるまで配電盤との線は繋がり続ける。） 　　符号７はシーソ（これは配線端子９と１０への切り替えスイッチである。） 符号８は重り、（これはリミットスイッチが電線端子９や１０へ接点はつなげるがすぐに下がり符号９や１０の接触を続けられない為、重りでそれをできる様シーソの状態を維持するための物である） 符号９は左辺の電線端子（配線２２によってモ−タ−１２につながっている） 符号１０は右辺の電線端子（配線２３によってモータ−１３につながっている） 符号１１は配電盤 符号１２はポンプ１４を稼働するモ−タ− 符号１３はポンプ１５を稼働するモータ− 符号１４は左辺のポンプ（容器１より吸水管１８で水を吸い上げ移送管１６で容器２へ水を移送するポンプ） 符号１５は右辺のポンプ（容器２より吸水管１９で水を吸い上げ移送管１７で容器１へ水を移送するポンプ） 符号１６は符号１４のポンプより容器２へ送る移送管 符号１７は符号１５のポンプより容器１へ送る移送管 符号１８は符号１の容器よりポンプ１４が吸い込む吸水管 符号１９は符号２の容器よりポンプ１５で吸い込む吸水管 　　符号２０は符号１１の配電盤よりシーソに繋ぐ配線 符号２１は符号１１の配電盤よりポンプ１４を稼働するモ−タ−１２とポンプ１５を稼働するモ−タ−１３を繋ぐ配線 符号２２はモータ−１２と端子９を繋ぐ配線 符号２３はモータ−１３と端子１０を繋ぐ配線 　　符号２４はシーソ７の支柱 （図４）浮体稼動状況図の符号 符号１は浮体３を入れる容器 符号２は浮体４を入れる容器 符号３は容器１に入る浮体 符号４は容器２に入る浮体 符号５は浮体３に繋がるペダル 符号６は浮体４に繋がるペダル 符号７は浮体３とペダル５を繋ぐピストン 符号８は浮体４とペダル６を繋ぐピストン 符号９は発電機 符号１０は符号１２のポンプを稼働するモ−タ− 符号１１は符号１３のポンプを稼働するモ−タ− 符号１２は容器１から容器２へ水を移送するポンプ 符号１３は容器２から容器１へ水を移送するポンプ 符号１４はポンプ稼動用モータ−切り替えスイッチ 符号１５は発電機を回すシャフト 符号は水面を表す 図Ａは左辺の容器の浮体が頂点に達し符号１４のポンプ稼働用のモータ−切り返へスイッチのリミットスイッチがポンプ切り替えスイッチ押してポンプ１２の稼働を開始する、それにより容器１の水が容器２に移り始め、段々と浮体４が浮いてきて浮体３が下がる、そうして図Ｂにいたる。浮体３と浮体４の水面が同じ状態になりこれからさらに浮体４が上昇し、浮体３が下がり図Ｃの状態となり左辺の浮体４が頂点に達しリミットスイッチが符号１４のポンプ稼働切り替へスイッチ押して１２の反対の１１のモ−タ−が回り１３のポンプを稼働させ容器２より容器１に水を送り出し浮体３が浮き始め浮体４が沈み始め図Ｄへ移る。その後もポンプ１３の稼動は続けられ図Ａの３状態になり其れが繰り替えされ浮体の上限運動が継続されることによりその運動がピストンによりペダルに伝わりシャフトを回して発電機が回り発電する。 産業上の利用可能性 【００１９】 引力は世界中どこでも存在するエネルギ−であり、それを利用して水に浮力を発生させ、力を与えたり、除去したりしながら浮体を上下さして、其の動力で発電することが出来る ここで強調したいのは先に（０００７）（０００８）（０００９）（００１０）で述べたように、それに必要なポンプ消費電力よりその発電が勝るので電気が取れる。更にその電気を使って、水素も生成することが出来る。

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

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