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公開番号2025040365
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-24
出願番号2023171661
出願日2023-09-11
発明の名称没水体積の浮体発電
出願人個人
代理人
主分類F03B 17/02 20060101AFI20250314BHJP(液体用機械または機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの)
要約【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。
【選択図】図1
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。
続きを表示（約 150 文字）【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。
続きを表示（約 4,900 文字）【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ｍ
３
でも高さ１万ｍの底辺１ｍ
２
でも、１００ｍの高さの底辺１００ｍ
２
でも、１ｍの高さ、底辺１万ｍ
２
でも没水体積は１万ｍ
３
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／ｓ
２
＝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１．０３ｍ
２
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×１．０３ｍ
２
）＋（１０，０００ｍ×０．０３ｍ
２
）＝３．０９＋３００＝３０３．９ｍ
３
です。しかし容器が高さ１０３ｍ、底辺１００．０３ｍ
２
容器に、高さ１００ｍ底辺、１００ｍ
２
の浮体をいれて３ｍ浮せる場合は必要な水の量は（３ｍ×１００．０３ｍ
２
）＋（１００ｍ×０．０３ｍ
２
）＝３００．０９＋３＝３０３．０９ｍ
３
と同じです。又、容器の高さ４ｍ、底辺１０，０００．０３ｍ
２
の容器に１ｍの高さで底辺１０，０００．０３ｍ
２
の場合の浮体入れて３ｍ浮かせる場合は必要水の量は（３ｍ×１０，０００ｍ
２
）＋（１ｍ×０．０３ｍ
２
）＝．３０，０００＋０．０３＝３０，０００．０３ｍ
３
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×１ｍ
２
＝３ｍ
３
で、１００ｍの高さの場合は３ｍ×１００ｍ
２
＝３００ｍ
３
で、１ｍの高さの場合は３ｍ×１０，０００ｍ
２
＝３０，０００ｍ
３
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ｍ
３
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／ｓ
２
×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／ｓ
２
×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／ｓ
２
×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３０３．０９ｍ
３
必要ですから３分間で１回転であるから１時間に６０÷３＝２０×３０３．０９ｍ
３
＝１時間に６，０６１．８ｍ
３
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３０３．０９ｍ
３
必要ですから３分間で１回転であるから１時間に６０÷３＝２０×３０３．０９ｍ
３
＝１時間に６，０６１．８ｍ
３
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３０，０００．１２
３
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６００，００２．４ｍ
３
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３０２．０６ｍ
３
ですから、３分間で１回転であるから６０÷３＝２０×３０２．０６＝１時間６０４１．２ｍ
３
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２０３．０６ｍ
３
ですから、３分間で１回転であるから６０÷３＝２０×２０３．０６．＝１時間４０６１．２ｍ
３
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２０，０００．０３ｍ
３
ですから、３分間で１回転であるから６０÷３＝２０×２０，０００＝１時間４００，０００．６ｍ
３
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３０１．０３ｍ
３
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６０２０．６ｍ
３
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１０３．０３ｍ
３
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２０６０．６ｍ
３
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１０，０００．０３ｍ
３
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２００，０００．６ｍ
３
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】
TIFF
2025040365000002.tif
68
152
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2025040365000003.tif
20
152
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３．２ｍ
３
／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ｍ
３
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６，７８０ｍ
３
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ｍ
３
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】以降は省略されています）

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