(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024098469
(43)【公開日】2024-07-23
(54)【発明の名称】四分の一周往復回転駆動装置
(51)【国際特許分類】
F03G 7/00 20060101AFI20240716BHJP
【FI】
F03G7/00 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】1
【出願形態】書面
(21)【出願番号】P 2023017172
(22)【出願日】2023-01-10
(71)【出願人】
【識別番号】500015939
【氏名又は名称】橋口 真二
(72)【発明者】
【氏名】橋口 真二
(57)【要約】
【課題】 従来、水中において、錘や浮子等を使用し、水中における物体の体積を増減さ、その増減による浮力の差を利用し、回転体を回転させ、運動エネルギーを得ようとする試みがあった。
しかし、錘や浮子等は、物体の体積増減による浮力差の運動エネルギーとは反対の運動エネルギーを回転体に生じさせることとなり、運動エネルギーは生じないこととなる。
本発明は、物体の体積を増減させる手段として、水圧を利用し、物体の体積変化をさせ、回転体を回転させることで、運動エネルギーを得る装置を提供する。
【解決手段】
水圧により、相対的に物体の体積を増加・減少させることにより、一定の体積を保つ物体との浮力差を生じさせ、運動エネルギーを得ることのできる、1/4周往復回転運動を特徴とする。
【選択図】
図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転自由なシャフト(回転中心軸)12と、
前述のシャフト(回転中心軸)12の側面に、90度の角度をつけ放射状に取り付けた、2本のアーム4と、
前述の2本の各々のアーム4の側面上側に、外周部側の一端を固定し設置した、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2と、
同じく、前述の2本の各々のアーム4の側面下側に、前述のシャフト(回転中心軸)12側の一端を固定し設置した、密封された伸縮自在な断面積小の可動体1と、
前述の各々の密封された伸縮自在な断面積大の可動体2と前述の各々の密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の、固定されていない各々の他端と他端を、接続するために取り付けた、各々2か所の可動体接続プレート兼エアチューブ3と、
前述のシャフト(回転中心軸)12の、前述の2本のアーム4とは直線上反対の位置に、放射状に取り付けた、2本の体積固定体5と、
前述の2本の体積固定体5の外周側面で、その面の上側の位置に取り付けた、各々の2本の体積固定体ストッパー6と、
前述の2本のアーム4の、外周部側及び前述のシャフト(回転中心軸)12側に、取り付けた、それぞれの可動体伸縮ストッパー7と、
前述のシャフト(回転中心軸)12の、内部断面方向に取り付けた、可動体接続エアチューブ用滑車軸受け11と、
前述の可動体接続エアチューブ用滑車軸受け11の、中央に設置した、可動体接続エアチューブ用滑車軸10と、
前述の可動体接続エアチューブ用滑車軸10に取り付けた、可動体接続エアチューブ用滑車9と、
前述の可動体接続エアチューブ用滑車9の周りを巻くように設置し、前述の各々の可動体接続プレート兼エアチューブ3を接続するように取り付けた、可動体接続エアチューブ8と、
前述のシャフト(回転中心軸)12の回転を支える支柱13と、
前述の支柱13の、下部中央付近に取り付けた、体積固定体回転時固定ストッパー14と、
同じく、前述の支柱13の、前述の体積固定体回転時固定ストッパー14の左右の位置に、設置した、2か所の体積固定体回転時可動ストッパー15と、
前述の支柱13の底辺に、基礎として取り付けた、土台16とを備える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水中等における物体の浮力の差を、運動エネルギーへ変換させようとする装置の開発に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、水中等にある物体の浮力に差を生じさせるために、錘や浮子により物体の体積を変化させ、その体積差によって生じる浮力の差を、運動エネルギーとして取り出そうとする装置開発の試みがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【非特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、これらには次のような欠点がある。
錘や浮子等を使用し、水中等において、物体の体積を増減させることのできる装置を水中等にある回転自由な回転体に取り付けた場合、物体の体積増減により生じた浮力差による物体のモーメント力で回転させようとしても、錘や浮子等は、物体の体積増減による浮力差のモーメント力とは反対のモーメント力を回転体に生じさせることとなり、物体の体積増減によるモーメント力と錘および浮子等によるモーメント力は、つり合い、打ち消し、回転体は回転することができず、運動エネルギーは、生じることはなかった。
【0006】
今回、上述の課題を解決するために、錘や浮子等で物体の体積増減を行うのではなく、水圧等のみで物体の体積を増減させることとした。
本発明は、水圧等のみで体積の増減ができる物体と体積を固定した物体との体積差を、浮力モーメント力の差とし、その力を運動エネルギーへ変換させようとする装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
回転自由なシャフト(回転中心軸)12の側面に、2本のアーム4を90度の角度をつけ、放射状に取り付ける。
この2本のアーム4には、それぞれのアーム4の側面上側を、自由にスライドできるようにした、中が中空の密封された伸縮自在な断面積大の可動体2を設置し、アーム4の外周部側にある一端は、アーム4に固定する。
また、同じく、それぞれのアーム4の側面下側を、自由にスライドできるようにした、中が中空の密封された伸縮自在な断面積小の可動体1を設置し、アーム4のシャフト(回転中心軸)12側にある一端は、アーム4に固定する。
つまり、各々のアーム4に取り付けたお互いの密封された伸縮自在な断面積大の可動体2は、向かい合い、密封された伸縮自在な断面積小の可動体1は、その反対側に設置した状態となる。
【0008】
各々のアーム4に設置した、各々の密封された伸縮自在な断面積大の可動体2と各々の密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の、固定されていない各々の他端とを、中が中空で剛性のある可動体接続プレート兼エアチューブ3で接続し、一体化させる。
このことにより、各々の密封された伸縮自在な断面積大の可動体2と密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の、伸縮時における伸縮長さの総和は、一定とすることができる。また、中が中空の密封された伸縮自在な断面積大の可動体2と同じく中が中空の密封された伸縮自在な断面積小の可動体1は、中が中空の可動体接続プレート兼エアチューブ3を介し、内部は同一空間となる。
【0009】
シャフト(回転中心軸)12の側面には、2本のアーム4とは直線上反対の位置に、2本の体積固定体5を放射状に取り付ける。
この体積固定体5の体積は、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2と密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の伸縮完了時における、相対的な体積大の状態及び相対的な体積小の状態との中間程度とする。
【0010】
2本のアーム4及び2本の体積固定体5を取り付けたシャフト(回転中心軸)12の回転時における超過回転を防止するために、各々の体積固定体5の外周側面で、その外周側面の上側の位置に、体積固定体ストッパー6を取り付ける。
【0011】
各々のアーム4の外周部側及びシャフト(回転中心軸)12側には、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2と密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の伸縮時における、伸縮開始及び完了時の作動・解除を行うための可動体伸縮ストッパー7を、それぞれの位置に取り付ける。
【0012】
中を中空にした可動体接続エアチューブ8を、各々の可動体接続プレート兼エアチューブ3に取り付ける。可動体接続エアチューブ8の中は中空のため、気体の流出入が可能となる。
このことにより、一の密封された伸縮自在な断面積大の可動体2と密封された伸縮自在な断面積小の可動体1に取り付けた可動体接続プレート兼エアチューブ3、可動体接続エアチューブ8、他の密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1に取り付けた可動体接続プレート兼エアチューブ3の内部空間は、一体となり、伸縮時においても、連動して伸縮するため、各々の密封された伸縮自在な断面積大の可動体2と密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の総気体量は一定となる。
【0013】
可動体接続エアチューブ8は、シャフト(回転中心軸)12内に取り付けた可動体接続エアチューブ用滑車軸受け11、その可動体接続エアチューブ用滑車軸受け11に取り付けた可動体接続エアチューブ用滑車軸10、可動体接続エアチューブ用滑車軸10に取り付けた回転自由な可動体接続エアチューブ用滑車9を設置し、その回転自由な可動体接続エアチューブ用滑車9に、巻きつけ、一の可動体接続プレート兼エアチューブ3と他の可動体接続プレート兼エアチューブ3とを繋ぐこととなる。
このことにより、各々の密封された伸縮自在な断面積大の可動体2と密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の伸縮は、気体の流出入が可能となり、スムーズに行えることとなる。
【0014】
2本のアーム4及び2本の体積固定体5を取り付けたシャフト(回転中心軸)12は、支柱13で支えることとなる。
【0015】
支柱13には、2本のアーム4及び2本の体積固定体5を取り付けたシャフト(回転中心軸)12の回転時における超過回転を防止するために取り付けた体積固定体ストッパー6を、制御するため、下部中央付近に体積固定体回転時固定ストッパー14を取り付ける。
【0016】
支柱13に取り付けた体積固定体回転時固定ストッパー14の左右2か所に、体積固定体ストッパー6の回転静止状態の作動・解除のできる、体積固定体回転時可動ストッパー15を取り付ける。体積固定体ストッパー6を、体積固定体回転時固定ストッパー14と体積固定体回転時可動ストッパー15で挟み込むことにより、静止状態とすることができる。
なお、シャフト(回転中心軸)12を取り付けた支柱13は、基礎となる土台16に取り付けることとなる。
【0017】
以上のような構成とすることにより、水圧等のみで物体の体積変化が可能となり、従来試みてきた錘や浮子による浮力差のモーメント力と反対のモーメント力を生ずることなく、体積の変化する物体と体積固定の物体との体積比較ができるようになった。
従って、水圧等による体積比較差を浮力の差へ、浮力の差をモーメント力の差へ、モーメント力の差を運動エネルギーへと変換することができる。
本発明は以上の構成よりなる四分の一周往復回転駆動装置である。
【発明の効果】
【0018】
物体に掛かる水圧は、同一水深=同一水圧である。
つまり、同じ水深であれば、上からの水圧=下からの水圧=左からの水圧=右からの水圧となる。また、水深の異なる場合は、水深の深い面での水圧>水深の浅い面での水圧の関係が成り立つ。
なお、水圧は、単位面積当たりの圧力であるため、水圧を受ける面積の大小により、その面に作用する力が異なってくる。
【0019】
各々のアーム4に設置された、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の一端は固定されているものの、他端は、それぞれ可動体接続プレート兼エアチューブ3で接続することにより、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1は、一連の一体となった伸縮運動をすることができる。
【0020】
0時の位置において、可動体接続プレート兼エアチューブ3により接続され一体となった、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の接続面は、同じ水深となるため、各々は下からの水圧及び上からの水圧を受けるが、同じ水深のため水圧は同じとなる。異なるのは、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2の水圧を受ける面の面積と密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の水圧を受ける面の面積のみである。
密封された伸縮自在な断面積大の可動体2の水圧を受ける面の面積と密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の水圧を受ける面の面積の関係は、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2の水圧を受ける面の面積>密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の水圧を受ける面の面積となる。
従って、以下の関係が成り立つ。
密封された伸縮自在な断面積大の可動体2による上向きの力>密封された伸縮自在な断面積小の可動体1による下向きの力
よって、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2は縮み、密封された伸縮自在な断面積小の可動体1は伸びることとなる。
このことは、相対的に体積を減じること、つまり、相対的体積小の状態をつくることになる。
【0021】
3時または9時の位置においては、可動体接続プレート兼エアチューブ3により接続され一体となった、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の接続面は、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2はアーム4の上側へ、密封された伸縮自在な断面積小の可動体1はアーム4の下側に設置しているため、水深の異なる状況となる。
従って、一定の条件下では、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2による右(左)向きの力<密封された伸縮自在な断面積小の可動体1による左(右)向きの力の関係が成り立つ。よって、上述の力関係により、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2は伸び、密封された伸縮自在な断面積小の可動体1は縮むこととなる。
このことは、相対的に体積を増加すること、つまり、相対的体積大の状態をつくることとなる。
【0022】
上述の密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の伸縮により、伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1内の気体量は変化し、伸縮を阻害することとなる。
可動体接続プレート兼エアチューブ3は、中を中空構造とすることにより、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の伸縮を一体化させる役目だけではなく、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1内の空間を一つの空間にする役目もある。
【0023】
0時の位置及び3時または9時の位置にあるそれぞれの可動体接続プレート兼エアチューブ3を、中が中空の可動体接続エアチューブ8で繋ぐことにより、0時の位置及び3時の位置または0時の位置及び9時の位置にある2か所の密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1内の総気体量は一定とすることができる。よって、各々の密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の気体流出入による伸縮阻害を防止できることとなる。
【0024】
アーム4に取り付けた、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1のシャフト(回転中心軸)12とは反対の位置に、前述の相対的体積小、相対的体積大のそれぞれの体積の中間の体積を持つ体積固定体5を取り付ける。このことにより、回転自由なシャフト(回転中心軸)12を中心に、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の一体化した相対的体積の大小と体積固定体5の体積に差ができ、浮力の差を生じさせることができる。
従って、一のアーム4及びそれに対応する体積固定体5は、0時―6時の位置から3時―9時の位置へ、3時―9時の位置から0時―6時の位置へ、1/4周の回転運動を行うことができる。また、他のアーム4及びそれに対応する体積固定体5も9時―3時の位置から0時―6時の位置へ0時―6時の位置から9時―3時の位置へ、1/4周の回転運動をすることができる。
【0025】
なお、言うまでもないが、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の中は中空となっている。また、体積固定体5は、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1との伸縮の関係により、シャフト(回転中心軸)12に対するモーメント力の調整をするものであるため、前述の相対的体積小の状態のシャフト(回転中心軸)12に対するモーメント力<体積固定体5のシャフト(回転中心軸)12に対するモーメント力、及び前述の相対的体積大の状態のシャフト(回転中心軸)12に対するモーメント力>体積固定体5のシャフト(回転中心軸)12に対するモーメント力、が成り立てばよく、形や大きさ、材質等の決まりはない。
また、水と同等な比重及び粘性の液体であれば、海水等などの液体を使用しても同じ効果が得られるものと思われる。
【0026】
各々のアーム4が0時の位置へ回転し、静止した場合、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1を接続している可動体接続プレート兼エアチューブ3に作動している、シャフト(回転中心軸)12側に取り付けた可動体伸縮ストッパー7を、解除する。解除する直前まで、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1は、相対的体積大の状態で固定されていたが、解除することにより、伸縮可能となり、水圧が掛かっている状態の密封された伸縮自在な断面積大の可動体2は縮み、密封された伸縮自在な断面積小の可動体1は、力の関係により、伸びることとなる。
この一連の動作終了後、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1を接続している可動体接続プレート兼エアチューブ3に、アーム4の外周部側に取り付けた可動体伸縮ストッパー7を作動させ、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の伸縮動作を固定する。このことにより、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2は縮んだ状態、密封された伸縮自在な断面積小の可動体1は伸びた状態、つまり、相対的体積小の状態を維持することができる。
上述により、密封された伸縮自在な断面積小の可動体1、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2の相対的な体積小<体積固定体5の固定体積の関係が成り立ち、浮力の関係により、アーム4は、0時の位置から3時または9時の位置へ1/4周の回転をする。
【0027】
各々のアーム4の0時の位置から3時または9時の位置に回転し、静止している状態となった時点で、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1を接続している可動体接続プレート兼エアチューブ3に作動しているアーム4の外周部側に取り付けた可動体伸縮ストッパー7を、解除する。解除することにより、今まで固定されていた密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の伸縮状態は、伸縮可能となり、水圧が掛かっている状態の密封された伸縮自在な断面積小の可動体1は縮み、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2は、力の関係により、伸びることとなる。この一連の動作終了後、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1を接続している可動体接続プレート兼エアチューブ3に、アーム4のシャフト(回転中心軸)12側に取り付けた可動体伸縮ストッパー7を作動させ、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の伸縮動作を固定する。このことにより、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2は伸びた状態、密封された伸縮自在な断面積小の可動体1は縮んだ状態、つまり、相対的体積大の状態を維持することができる。
上述により、密封された伸縮自在な断面積小の可動体1、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2の相対的な体積大>体積固定体5の固定体積の関係が成り立ち、浮力の関係により、アーム4は、3時または9時の位置から0時の位置へ1/4周の回転をする。
【0028】
【0029】
0時及び3時または9時の位置における密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1を接続している可動体接続プレート兼エアチューブ3への可動体伸縮ストッパー7の作動、解除については、各々のアーム4等を、静止状態とする必要がある。
この静止状態とするには、各々の2本のアーム4及びそれに対する2本の体積固定体5はシャフト(回転中心軸)12に放射状に取り付けられているため、2本の体積固定体5を、それぞれ3時または9時の位置から6時の位置に1/4周回転した時点で固定できれば、全体が止まる、つまり全体が静止することとなる。
【0030】
それぞれの体積固定体5が、3時の位置から6時の位置へ、9時の位置から6時の位置へ1/4周回転した場合、体積固定体5の外周側面上側に取り付けた体積固定体ストッパー6を、支柱13下部中央部分に取り付けた体積固定体回転時固定ストッパー14に当てる。
このことにより、3時の位置→6時の位置までの1/4周回転から9時の方向、9時の位置→6時の位置までの1/4周回転から3時の方向へ、超過回転することができず、6時の位置で止り、各々のアーム4、各々の体積固定体5及びシャフト(回転中心軸)12は回転を停止する。
【0031】
上述の場合、停止した状態からのリバウンド(逆回転)または密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の伸縮動作時におけるふらつき等の現象が起こる可能性があるため、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の伸縮動作完了まで、各々のアーム4、各々の体積固定体5及びシャフト(回転中心軸)12は、完全な静止状態とすることが重要となる。
従って、支柱13に取り付けた体積固定体回転時固定ストッパー14の左右の位置に、前述のリバウンド及びふらつき防止のできる体積固定体回転時可動ストッパー15を取り付ける。
体積固定体ストッパー6が、体積固定体回転時固定ストッパー14に当たった瞬間、体積固定体ストッパー6を挟むように、体積固定体回転時可動ストッパー15を作動させる。このことにより、各々のアーム4、各々の体積固定体5及びシャフト(回転中心軸)12の回転運動は、停止状態から完全静止状態にすることができる。
【0032】
前述した体積固定体回転時可動ストッパー15を解除した場合、浮力の関係で、一の体積固定体5は、6時の位置から3時または9時の位置へ、密封された伸縮自在な断面積小の可動体1、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2を含むアーム4は、0時の位置から9時または3時の位置へ、一連の回転運動により、他の体積固定体5は、3時または9時の位置から6時の位置へ、密封された伸縮自在な断面積小の可動体1、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2を含むアーム4は、9時又は3時の位置から0時の位置へ、1/4周回転することとなる。
【0033】
ある一定の水深以上の水深の場合、3時または9時の位置にある、密封された伸縮自在な断面積小の可動体1と密封された伸縮自在な断面積大の可動体2の力関係において、密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の縮む力<密封された伸縮自在な断面積大の可動体2の縮む力となることが生じる。この場合、相対的な体積が大になる可能性はない。その場合、0時の位置における、密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の縮む力<密封された伸縮自在な断面積大の可動体2の縮む力を利用することとなる。その力の差(余力)を平均化(平均余力)し、3時または9時の位置における可動体接続プレート兼エアチューブ3に伝達する。このことにより、密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の縮む力+前述の力の差(平均余力)>密封された伸縮自在な断面積大の可動体2の縮む力とすることで、3時または9時の位置において、密封された伸縮自在な断面積小の可動体1は縮み、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2は伸びることとなる。よって、相対的な体積大の状態を作ることができる。
【0034】
可動体接続エアチューブ8は、可動体接続エアチューブ用滑車軸10に取り付けた可動体接続エアチューブ用滑車9に巻きつける。
可動体接続エアチューブ用滑車軸10は、シャフト(回転中心軸)12内に取り付けた、可動体接続エアチューブ用滑車軸受け11の中央部分に取り付ける。
【0035】
なお、シャフト(回転中心軸)12は、基礎となる土台16に設置した、支柱13に取り付けることとなる。
【0036】
これらの装置が機能することにより、一のアーム4及び体積固定体5は、0時―6時の位置から3時―9時の位置へ、3時―9時の位置から0時―6時の位置へ、他のアーム4及び体積固定体5も0時―6時の位置から9時―3時の位置へ、9時―3時の位置から0時―6時の位置へとそれぞれ1/4周往復回転運動をすることとなる。
本発明を水中に設置した場合、本発明は、浮力差で生じるモーメント力により、1/4周往復回転をし続け、その間、運動エネルギーを生み出すこととなる。
【0037】
【図面の簡単な説明】
【0038】
【
図5】本発明が時計回りに稼働する時の態様図である。
【
図6】本発明が反時計回りに稼働する時の態様図である。
【
図7】本発明のシャフト(回転中心軸)12部分の正面図である。
【
図8】本発明のシャフト(回転中心軸)12部分の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0039】
以下、本実施の形態について説明する。
図2は、一実施例である本発明の可動部分の正面図である。
【0040】
基礎となる土台16に取り付けた、支柱13の上方中央部分に、回転自由なシャフト(回転中心軸)12を設置する。そのシャフト(回転中心軸)12の側面には、90度の角度をつけ、放射状に、2本のアーム4を取り付け(
図2では、0時と3時の位置)、この2本のアーム4のシャフト(回転中心軸)12を中心とする反対側には、各々のアーム4に対応する2本の体積固定体5を取り付ける(ここでは、6時と9時の位置)。各々のアーム4と各々の体積固定体5の取り付け方は、シャフト(回転中心軸)12を中心に直線となるようにしている。
【0041】
0時の位置のアーム4には、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1を取り付ける。
密封された伸縮自在な断面積大の可動体2は、アーム4の側面3時側で、アーム4の側面に沿って、安易にスライドができるように設置する。なお、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2の外周部側の一部分は、アーム4の側面に固定する。
密封された伸縮自在な断面積小の可動体1は、アーム4の側面9時側で、アーム4の側面に沿って、安易にスライドができるように設置する。なお、密封された伸縮自在な断面積小の可動体1のシャフト(回転中心軸)12側の一部分は、アーム4の側面に固定する。
3時の位置のアーム4にも、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1を設置する。
密封された伸縮自在な断面積大の可動体2は、アーム4の側面上側で、同じくアーム4の側面に沿って、安易にスライドができるように設置する。なお、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2の外周部側の一部分は、アーム4の側面に固定する。
密封された伸縮自在な断面積小の可動体1は、アーム4の側面下側で、同じくアーム4の側面に沿って、安易にスライドができるように設置する。なお、密封された伸縮自在な断面積小の可動体1のシャフト(回転中心軸)12側の一部分は、アーム4の側面に固定する。
【0042】
各々のアーム4に設置された、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の一端はアーム4に固定されているものの、他端はフリーの状態となる。このフリーの状態の他端を、中が中空で剛性のある可動体接続プレート兼エアチューブ3で接続する。このことにより、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1は一体化され、各々の伸縮長さは同じになる。また、可動体接続プレート兼エアチューブ3は、中が中空であるため、各々の気体の流れは、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2⇔可動体接続プレート兼エアチューブ3⇔密封された伸縮自在な断面積小の可動体1となり、内部空間も一体となる。
【0043】
本実施例は、水圧による体積変化(増減)時の浮力と固定された体積による浮力の対比を利用し、その浮力の差をモーメント力の差とし、運動エネルギーへと変換しようとするものである。
従って、0時の位置における一体化した密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の体積と3時の位置における一体化した密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の体積の差が必要となる。よって、一体化した密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1は、ある程度の長さが必要となる。
また、アーム4を0時及び3時(
図3では、0時及び9時の位置)の位置にすることにより、0時及び3時の位置にある一体化された各々の密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1は、体積比=浮力比とすることができる。体積比=浮力比とすることで、体積固定体5を、その中間の体積=浮力とすることができ、体積大=浮力大>体積中=浮力中>体積小=浮力小の関係とすることができる。
なお、このことにより、本実施例は、各々1/4周の回転をすることができる。
一体化された各々の密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1を直線上に配した場合は、体積比=浮力比とはならない。これは、モーメント力を得ることができず、運動エネルギーも生ずることはできないことになる。
【0044】
各々のアーム4の外周部側及びシャフト(回転中心軸)12側には、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の伸縮を制御するための可動体伸縮ストッパー7を取り付けている。
0時の位置において、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1を一体化した可動体接続プレート兼エアチューブ3に固定作動していた、アーム4のシャフト(回転中心軸)12側に取り付けた可動体伸縮ストッパー7を固定解除状態とする。固定解除することで、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1は水圧を受ける面積の関係により、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2は縮み、密封された伸縮自在な断面積小の可動体1は伸びることとなる。この作用完了後、アーム4の外周側に取り付けた可動体伸縮ストッパー7を固定作動させ、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2は縮み、密封された伸縮自在な断面積小の可動体1は伸びた状態を固定する。このことにより、相対的な体積は小の状態をつくることができる。
3時の位置において、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1を一体化した可動体接続プレート兼エアチューブ3に固定作動していた、アーム4の外周部側に取り付けた可動体伸縮ストッパー7を固定解除状態とする。固定解除することで、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1は、水圧を受ける水深の関係により、密封された伸縮自在な断面積小の可動体1は縮み、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2は伸びることとなる。この作用完了後、アーム4のシャフト(回転中心軸)12側に取り付けた可動体伸縮ストッパー7を固定作動させ、密封された伸縮自在な断面積小の可動体1は縮み、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2は伸びた状態を固定する。このことにより、相対的な体積は大の状態をつくることができる。このことにより、体積固定体5の固定された体積を含め、前述の体積比=浮力比の関係をつくることができる。
【0045】
前述の可動体伸縮ストッパー7による固定作動・固定解除行為を行うには、本実施例の装置を静止状態にすることが必要となる。
2本のアーム4、シャフト(回転中心軸)12及び2本の体積固定体5は、一体で回転する。従って、体積固定体5を静止させれば、全て静止することになる。
各々の体積固定体5の外周側面上方に体積固定体ストッパー6を取り付ける。この体積固定体ストッパー6は、6時の位置へと回転してきた場合、支柱13中央下部に取り付けた体積固定体回転時固定ストッパー14により、それ以上の回転を阻まれる。そのことにより超過回転は阻止される。また、体積固定体ストッパー6が、体積固定体回転時固定ストッパー14により回転を止められた場合のリバウンド及び6時の位置における本実施例の装置全体のふらつきを防止するため、体積固定体回転時固定ストッパー14の横に取り付けた体積固定体回転時可動ストッパー15を作動させ、体積固定体ストッパー6を挟みこむようにする。それにより、本実施例の装置を静止状態とすることができる。
本実施例の装置が静止し、前述の伸縮動作完了後、体積固定体回転時可動ストッパー15を解除し、6時の位置から3時の位置へ回転可能な状態をつくる。
浮力の差の関係で、体積固定体ストッパー6を含む体積固定体5及びアーム4等は、0時―6時の位置から9時―3時の位置へ1/4周回転する。他の体積固定体ストッパー6を含む体積固定体5及びアーム4等は、3時―9時の位置から0時―6時の位置へ1/4周回転することとなる。この時、他の体積固定体ストッパー6は、体積固定体回転時固定ストッパー14により回転を止められ、体積固定体回転時固定ストッパー14横の他の体積固定体回転時可動ストッパー15の作動により、静止状態をつくることとなる。
前述の伸縮動作完了後、体積固定体回転時可動ストッパー15を解除し、6時の位置から9時の位置へ回転可能な状態をつくる。
これらの動作を繰り返すことで、上述の本実施例の装置は、1/4周往復回転をすることとなる。
【0046】
一定の水深以下の場合、3時の位置における(
図3では9時の位置)アーム4に設置した密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の受ける水圧による力は、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2の受ける力>密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の受ける力となる場合がある。
0時の位置における密封された伸縮自在な断面積大の可動体2の受ける力及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の受ける力の関係は、水深に関係なく、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2の受ける力>密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の受ける力となるため、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の伸縮時に余力が生じる。
その余力を平均化し、平均余力として、3時の位置(
図3では9時の位置)の可動体接続プレート兼エアチューブ3へと伝達する。このことにより、3時の位置における密封された伸縮自在な断面積大の可動体2の受ける力<3時の位置における密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の受ける力+平均余力の関係を成り立たせることが可能となる。
なお、各々の可動体接続プレート兼エアチューブ3は中が中空の可動体接続エアチューブ8で繋がっている。このことにより、各々の密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1は、各々の伸縮時において、各々の密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の内部の気体流出入が可能となり、一体的な伸縮時における内部空間の気体の総量は一定を保つこととなる。気体における阻害はなくなる。
可動体接続エアチューブ8をスムーズに動かせるようにするには、シャフト(回転中心軸)12内に可動体接続エアチューブ用滑車軸受け11を取り付け、その可動体接続エアチューブ用滑車軸受け11の中心部に可動体接続エアチューブ用滑車軸10を設置し、可動体接続エアチューブ用滑車軸10に可動体接続エアチューブ用滑車9を取り付け、その可動体接続エアチューブ用滑車9を巻くように取り付けることとなる。(
図7、8は上述の関係を示している)
【0047】
発明の効果の項でも説明したが、上述における体積固定体5の体積は、必ずしも密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1の伸縮による相対的な体積大及び小の中間でなければならないということはない。
シャフト(回転中心軸)12に対する浮力によるモーメント力、つまり、
相対的な体積大時の浮力のモーメント力>体積固定体5側の浮力のモーメント力
相対的な体積小時の浮力のモーメント力<体積固定体5側の浮力のモーメント力
の関係が成り立てば良い。
また、各々の可動体接続プレート兼エアチューブ3は、中が中空の状態でなくてもよい。
可動体接続プレート兼エアチューブ3は、密封された伸縮自在な断面積大の可動体2及び密封された伸縮自在な断面積小の可動体1を接続する板と中の空間を一体化するチューブとに分けても効果は同じである。
【0048】
参考図は、0時の位置における平均余力調整装置の一例である。
Aは、密封された伸縮自在な断面積小の可動体1及び密封された伸縮自在な断面積大の可動体2の受圧面積の関係により▲1▼から▲2▼へ上昇しようとしている。
Bは、Aにおける受圧面積の差を1/2減じた受圧面積による下向きの力を表す。つまり、▲1▼から▲2▼へ上昇する際の抵抗する力となる。
Cは、Aにおける受圧面積の差を1/2減じた受圧面積による下向きの力を表すが、予め、上昇位置まで上昇させる。
Aの力は、Aの上昇時、Bも上昇させ、Aの単独上昇時の1/2の力となる。
A上昇時、Cを上昇位置から下降位置へ移動(水圧により自動的に下降することとなる)させる。関係式では次のようになる。
A↑―B↑+C↓=D=平均余力
なお、上述の動作が終了し、次の動作へ移る場合、B↑はC↓、C↓はB↑の役割となる。
従って、予めC↓の状態をつくることにより、次回からは、自動的にB↑はC↓、C↓はB↑の状態となる。
【実施例0049】
本発明は、貯水槽内に設置することで、水圧のみを利用し、体積の増減をすることにより、各々の浮力に差を生じさせ、1/4の往復回転運動が可能となった。この1/4往復運動が続く限り、運動エネルギーを生み出すことが可能となる。従って、この運動エネルギーを発電等に利用することで、場所、時間、気象環境問わず、クリーンな発電が可能となる。