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公開番号2025074634
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-14
出願番号2023185589
出願日2023-10-30
発明の名称気泡発電装置
出願人個人
代理人
主分類F03B 17/02 20060101AFI20250507BHJP(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】
温暖化による二酸化炭素の排出量削減や自然災害の安全面から火力発電と原子力発電の使用を極力削減することは急務であり、本発明の気泡発電へ移行することを目的にする。
【解決手段】
本発明の気泡発電装置とは、上部の水槽から落下する水の力で気泡含有水を下部貯水場の下部へ流水し、下部貯水場から上部の水槽まで気泡の力と補充する力で水を100%以上戻し循環させ、気泡の浮力や水の流れを利用して発電機により発電する気泡発電装置であり、上部の水槽から気泡含有水を水槽空気バケット間水路管内に流水し、下部貯水場の中の水持ち上げ装置の下部の空気バケット内へ吐出する途中で、含有する気泡の浮力により発電し、さらに下部貯水場から上部の水槽まで水を汲み上げて循環し、水槽の水量を補い、汲み上げた水を上部の水槽に流す途中で発電する気泡発電装置である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水槽（１）内及び、水槽空気バケット間水路管（２）内に気泡発生器（３）を有し、上から水槽（１）、水槽空気バケット間水路管（２）、下部貯水場（８）が連続してあり気泡含有水を流水し、水槽空気バケット間水路管（２）の一方の端は水槽（１）と接続し、もう一方の端は下部貯水場（８）内の水持ち上げ装置（６）の下方へ位置し、水槽空気バケット間水路管（２）の下方から吐出した気泡含有水の気泡が空気バケット（４）に溜まる構造であり、空気バケット（４）と水運搬器（５）は水持ち上げ装置（６）の外周付近全体にほぼ等間隔で並び、気泡含有水の気泡が空気バケット（４）内へ入り空気のみが溜まり、気泡の浮力が空気バケット（４）を上昇させ、水持ち上げ装置（６）の駆動力になり、水持ち上げ装置（６）が動くことで、次の空気バケット（４）が移動してくるので、次の空気バケット（４）に気泡含有水の気泡の空気が溜まりを繰り返す構造であり、水中の空気バケット（４）の全体の空気の容量が、空気中の水運搬器（５）の全体の水の容量より多くなるような構造であり、上部の水運搬器（５）が発電機（７―１）を経由して水槽（１）へ流水し、水を循環する構造であり、水槽空気バケット間水路管（２）の下方の吐出口と空気バケット（４）の間の発電機（７）を経由して空気バケット（４）に気泡が入る構造であることを特徴とする気泡発電装置である。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
動力源、発電装置、ポンプに関する。
続きを表示（約 4,800 文字）【背景技術】
【０００２】
水循環による発電装置はあったが、設備が複雑であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６７９３３０８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
温暖化による二酸化炭素の排出量削減や自然災害の安全面から火力発電と原子力発電の使用を極力削減することは急務であり、本発明の気泡発電へ移行することを目的にする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の気泡発電装置とは、上部の水槽から落下する水の力で気泡含有水を下部貯水場の下部へ流水し、下部貯水場から上部の水槽まで気泡の力と補充する力で水を１００％以上戻し循環させ、気泡の浮力や水の流れを利用して発電機により発電する気泡発電装置であり、上部の水槽から気泡含有水を水槽空気バケット間水路管内に流水し、下部貯水場の中の水持ち上げ装置の下部の空気バケット内へ吐出する途中で、含有する気泡の浮力により発電し、さらに下部貯水場から上部の水槽まで水を汲み上げて循環し、水槽の水量を補い、汲み上げた水を上部の水槽に流す途中で発電する気泡発電装置である。
【発明の効果】
【０００６】
１コスト削減
水が落下するエネルギーと補充するエネルギーとして自然エネルギーを活用にすることで、ランニングコストが掛からずコスト的には安価である。
２下部貯水場の水質向上
下部貯水場のエアー発生器として利用でき、下部貯水場内に常に気泡が入り水質向上し水生物への環境改善が図られる。
３発電効果
ソーラー発電や風力発電とは違い、水の落下するエネルギーのため、天気、昼夜、風の有無等に関係なく（何のエネルギーで補充する力とするかで影響を受けることがある。）発電可能である。
補充する力とは「ア．発電機（７）または発電機（７―１）を利用し、エアーポンプで気泡を発生し空気バケット（４）補充する。または、ウォーターポンプで水を水槽（１）へ補充する。イ．上流から水を水槽（１）へ補充する。ウ．太陽光発電や風力発電の他電源等を利用しエアーポンプで気泡を発生し空気バケット（４）補充する。または、ウォーターポンプで水を水槽（１）へ補充する。等を単独または複数実施する。」である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
気泡発電装置
【符号の説明】
【０００８】
１水槽
２水槽空気バケット間水路管
３気泡発生器
３－１気泡発生管
４空気バケット
５水運搬機
６水持ち上げ装置
７発電機
７－１発電機
８下部貯水場
９下部貯水場水面
１０電気ヒーター
１１水面制御機
１２給湯出口管
１３給水入口管
１４温度制御機
Ｐポンプ
ＨＡ：水の落下高さ〈水槽（１）から下部貯水場水面（９）の高さ〉
ＨＢ：水中内高さ（水槽空気バケット間水路管の水中部分）
ｈ０：下部貯水場水面と水持ち上げ装置の上下の中心の差
ｈ１：水総合持ち上げ力相当
ｈ：水持ち上げ余力相当（ｈ０の２倍）
【発明を実施するための形態】
【０００９】
明細書段落０００９
水槽（１）内及び、水槽空気バケット間水路管（２）内に気泡発生器（３）を有し、上から水槽（１）、水槽空気バケット間水路管（２）、下部貯水場（８）が連続してあり気泡含有水を流水し、水槽空気バケット間水路管（２）の一方の端は水槽（１）と接続し、もう一方の端は下部貯水場（８）内の水持ち上げ装置（６）の下方へ位置し、水槽空気バケット間水路管（２）の下方から吐出した気泡含有水の気泡が空気バケット（４）に溜まる構造であり、水中の空気バケット（４）の全体の空気の容量が、空気中の水運搬器（５）の全体の水の容量より多くなるような構造であり、上部の水運搬器（５）が発電機（７―１）を経由して水槽（１）へ流水し、水を循環する構造であり、水槽空気バケット間水路管（２）の下方の吐出口と空気バケット（４）の間の発電機（７）を経由して空気バケット（４）に気泡が入る構造であることを特徴とする気泡発電装置である。
この気泡発電装置は、水の落下による気泡の力と補充する力により１００％以上の循環率が可能である。
【実施例】
【００１０】
図１参照、水槽（１）内及び、水槽空気バケット間水路管（２）内にある気泡発生器（３）により、気泡含有水が水槽（１）から気泡発生器（３）、水槽空気バケット間水路管（２）、下部貯水場（８）内の水持ち上げ装置（６）の下部へ連続して流水する。水槽（１）から水槽空気バケット間水路管（２）内を下部貯水場水面（９）へ水が落下する水の落下高さ（ＨＡ）と水槽（１）の吐出速度で水の速度は決まり、水の落下高さ（ＨＡ）が高い方が速度は速くなり、気泡含有率は高くなりやすい。水は次々と水槽（１）から流水するため、発生した気泡含有水はそのまま下部貯水場（８）内の水持ち上げ装置（６）の下方へ流水する。
流水した気泡含有水の気泡は浮力で上昇し、水持ち上げ装置（６）の下部と空気バケット（４）の間にある発電機（７）を経由し発電する。空気バケット（４）と水運搬器（５）は水持ち上げ装置（６）の外周付近全体に等間隔で並び、気泡含有水の気泡が空気バケット（４）内へ入り空気のみが溜まる。気泡の浮力が空気バケット（４）を上昇させ、水持ち上げ装置（６）の駆動力になる。水持ち上げ装置（６）が動くことで、次の空気バケット（４）が移動してくるので、次の空気バケット（４）に気泡含有水の気泡の空気が溜まる。
水槽（１）に水がある限りこの状態を繰り返し、空気バケット（４）へ気泡の空気が溜まることで水持ち上げ装置（６）が左上方向に動き、水中では水を持ち上げる力はあまり必要でないが、下部貯水場水面（９）へ水運搬器（５）が出た時点から空気バケット（４）の浮力が水持ち上げ力として必要になる。この時点で水運搬器（５）内には水が入っており、空気バケット（４）の気泡の浮力によりさらに上昇し、水槽（１）より上へ水を持ち上げ、水持ち上げ装置（６）の頂上付近に異動した水運搬器（５）から発電機（７―１）、水槽（１）へ連続して流水し循環する。この時、仮に気泡含有率５０％の水が水槽空気バケット間水路管（２）から最下部の空気バケット（４）へ流れるとする。水槽空気バケット間水路管（２）の内径の体積の半分が気泡であり、気泡は空気バケット（４）に全て溜まり溢れることがなく満杯になるよう工夫する。この条件では、水持ち上げ装置（６）の上下の中心が下部貯水場水面（９）より下にあれば、水持ち上げ装置（６）の半分を超える部分が水中にあり、空気バケット（４）１個と水運搬器（５）１個の容量が同じ場合、下部貯水場水面（９）から上の空気中の水運搬器（５）の全体の容量より、下部貯水場水面（９）から下の空気バケット（４）の全体の容量が多く水中にあることになる。下部貯水場水面（９）と水持ち上げ装置（６）の上下の中心の差を２倍したものが水持ち上げ余力相当（ｈ）になる。空気バケット（４）の全体の浮力が水運搬器（５）の全体の水の重量より大きくなり、１００％以上下部貯水場（８）から水槽（１）へ循環することが可能である。
水持ち上げ余力相当（ｈ）を考慮し、水運搬器（５）の容量を空気バケット（４）より少し大きくすることで、さらに、水の循環率増加を可能にすることができる。
ただし、気泡含有率５０％未満でも水持ち上げ余力相当（ｈ）との兼ね合いで、水の循環率１００％以上は可能である。
逆に、気泡含有率が高い場合、仮に気泡含有率７０％とすると、流れた気泡含有水の３０％以上を持ち上げればよく、水持ち上げ余力（ｈ）がマイナスでも、空気バケット（４）１個ずつの容量より水運搬器（５）の１個ずつの容量を少なくする等、条件が合えば水の循環率１００％以上は可能である。
したがって、空気バケット（４）の全体の容量（浮力）が水運搬器（５）の全体の容量（水）より大きいことで水の循環率１００％以上は可能である。しかし、気泡含有率を上げることは簡単でなく、今後考える必要がある。
「仮に気泡含有率５０％の…」この例について５０％でなく、気泡含有率が少ない数％の状態でも気泡含有水が流れていれば、水持ち上げ装置（６）の上下の中心が下部貯水場水面（９）より下にあれば、水持ち上げ装置（６）の半分を超える部分が水中にあり、空気バケット（４）１個と水運搬器（５）１個の容量が同じ場合、下部貯水場水面（９）から上の空気中の水運搬器（５）の全体の容量より、下部貯水場水面（９）から下の空気バケット（４）の全体の容量が多く水中にあることになる。下部貯水場水面（９）と水持ち上げ装置（６）の上下の中心の差を２倍したものが水持ち上げ余力相当（ｈ）になる。空気バケット（４）の全体の浮力が水運搬器（５）の全体の水の重量より、いずれ大きくなるので水の循環率数％は可能である。
図１の水持ち上げ装置（６）右半分の水運搬器（５）が下降する時、逆向きの浮力が働かないようにするため、空気が入らないように水運搬器（５）の重みで折り畳むことで空気が入らないようにする。及び、底の一部が抜けるような機能や、水運搬器（５）の水は抜けないが空気のみが抜けるような小さな穴をあける等、工夫が必要である。また、水持ち上げ装置（６）は左右の構造が同じでつり合っており水持ち上げ装置（６）や空気バケット（４）、水運搬器（５）の重量は考えなくてよい。
水の循環率１００％を超えると水槽（１）から水が溢れるため、溢れるのを防止するため気泡発生器（３）内にある気泡発生管（３－１）の一方の口が水槽（１）の水面の直ぐ上にあり、水槽（１）の水面が上昇し溢れそうになると気泡発生管（３－１）が水槽（１）の水面で塞がれ、気泡発生器（３）に空気を送れず、気泡含有率を下げ水槽（１）の溢れ防止になる。及び、水槽（１）から溢れる水を下部貯水場（８）へ流すような水路を水槽（１）に設置する等の工夫が必要であり、この途中で発電することも必要である。
図１は水持ち上げ装置（６）が円形であるがオーバル形（陸上競技のトラック形）にし、直線方向を垂直に持ち上げる方向にすることで、浮力のロスを少なくできるとともに、設備の幅を狭く小型化できる。
補足説明
アルキメデスの原理：「流体中に（水）にある物体（空気）は、その物体（空気）が排除した体積を持つ流体（水）の重量に相当する浮力を受ける。」
アルキメデスの原理から、空気バケット（４）と水運搬器（５）の容量が同じであれば空気バケット（４）の浮力で水運搬器（５）の重量を水面上に持ち上げる。
【産業上の利用可能性】
（【００１１】以降は省略されています）

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