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(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】P2025016662
(43)【公開日】2025-02-04
(54)【発明の名称】エネルギー変換装置
(51)【国際特許分類】
F03B 17/02 20060101AFI20250128BHJP
F03G 7/00 20060101ALI20250128BHJP
【ＦＩ】
F03B17/02
F03G7/00 B
【審査請求】有
【請求項の数】21
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024192532
(22)【出願日】2024-10-31
(62)【分割の表示】P 2021528240の分割
【原出願日】2020-06-15
(31)【優先権主張番号】P 2019124035
(32)【優先日】2019-06-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2019127210
(32)【優先日】2019-06-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2019208293
(32)【優先日】2019-10-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】519019104
【氏名又は名称】新谷 竜也
(72)【発明者】
【氏名】新谷 竜也
(57)【要約】 （修正有）
【課題】一次エネルギーから二次エネルギーを効率良く生成し変換可能なエネルギー変換装置を提供する
【解決手段】エネルギー変換装置１は、液体１０が貯蔵された液タンク１１と、液タンク１１内に縦方向に複数個設けられ、回転または上下移動自在な気体受け部１２と、液タンク１１内において、下部に位置する気体受け部１２の下方から圧縮気体を噴出するノズル１３と、一次エネルギー源としての圧縮気体を貯留してノズル１３に圧縮気体を送出するガスボンベ１４と、気体受け部１２がノズル１３から噴出された圧縮気体を受けて生じる浮力により気体受け部１２に生じる、回転または上方移動の運動エネルギーを液タンク１１の外部に二次エネルギーとして出力する出力手段３と、液タンク１１から気体をガスボンベ１４に戻す回収装置４と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】エネルギー変換装置１は、液体１０が貯蔵された液タンク１１と、液タンク１１内に縦方向に複数個設けられ、回転または上下移動自在な気体受け部１２と、液タンク１１内において、下部に位置する気体受け部１２の下方から圧縮気体を噴出するノズル１３と、一次エネルギー源としての圧縮気体を貯留してノズル１３に圧縮気体を送出するガスボンベ１４と、気体受け部１２がノズル１３から噴出された圧縮気体を受けて生じる浮力により気体受け部１２に生じる、回転または上方移動の運動エネルギーを液タンク１１の外部に二次エネルギーとして出力する出力手段３と、液タンク１１から気体をガスボンベ１４に戻す回収装置４と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エネルギー変換装置であって、
液体が貯蔵された液タンクと、
前記液タンク内に縦方向に複数個設けられ、回転または上下移動自在な気体受け部と、
前記液タンク内において、下部に位置する前記気体受け部の下方から圧縮気体を噴出するノズルと、
一次エネルギー源としての前記圧縮気体を貯留して前記ノズルに前記圧縮気体を送出するガスボンベと、
前記気体受け部が前記ノズルから噴出された前記圧縮気体を受けて生じる浮力により前記気体受け部に生じる、回転または上方移動の運動エネルギーを前記液タンクの外部に二次エネルギーとして出力する出力手段と、
前記液タンクから気体を前記ガスボンベに戻す回収装置と、を備えたことを特徴とするエネルギー変換装置。
液体が貯蔵された液タンクと、
前記液タンク内に縦方向に複数個設けられ、回転または上下移動自在な気体受け部と、
前記液タンク内において、下部に位置する前記気体受け部の下方から圧縮気体を噴出するノズルと、
一次エネルギー源としての前記圧縮気体を貯留して前記ノズルに前記圧縮気体を送出するガスボンベと、
前記気体受け部が前記ノズルから噴出された前記圧縮気体を受けて生じる浮力により前記気体受け部に生じる、回転または上方移動の運動エネルギーを前記液タンクの外部に二次エネルギーとして出力する出力手段と、
前記液タンクから気体を前記ガスボンベに戻す回収装置と、を備えたことを特徴とするエネルギー変換装置。
【請求項2】
前記ガスボンベは、自然エネルギーを用いて圧縮気体を生成する圧縮気体生成器に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー変換装置。
【請求項3】
前記ガスボンベは、水素と酸素を含む混合ガスの燃焼熱によりドライアイスを気体として体積膨張させて前記圧縮気体を生成する圧縮気体生成器に接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエネルギー変換装置。
【請求項4】
前記気体受け部は、開閉自在な可動羽を有して構成され、前記ノズルから噴出される圧縮気体を受けて浮力を生じるときは開いた状態となり、圧縮気体を受けることなく浮力を生じないときは閉じた状態となる、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のエネルギー変換装置。
【請求項5】
前記ガスボンベは、開閉制御されるバルブを介在して前記ノズルから圧縮気体を噴出し、前記バルブは、前記気体受け部が所定の位置に来たときにだけ開くように制御されている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のエネルギー変換装置。
【請求項6】
前記出力手段は、前記気体受け部の複数がリング状に分散配置されたベルトと、前記ベルトが架けられ、前記ベルトの移動によって回転するギアとを備える動力機構を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のエネルギー変換装置。
【請求項7】
前記液タンクの内部と連通する連通開口と、上方に開口する上部開口とを有する水封タンクを、前記液タンクの側方外部に備え、
前記出力手段は、前記動力機構の前記ギヤの回転を伝達する結合器およびシャフトを、前記液タンクと前記水封タンクが連通する空間にを備え、前記結合器と前記シャフトとを用いて、前記上部開口から前記ギヤの回転エネルギーを出力することを特徴とする請求項６に記載のエネルギー変換装置。
前記出力手段は、前記動力機構の前記ギヤの回転を伝達する結合器およびシャフトを、前記液タンクと前記水封タンクが連通する空間にを備え、前記結合器と前記シャフトとを用いて、前記上部開口から前記ギヤの回転エネルギーを出力することを特徴とする請求項６に記載のエネルギー変換装置。
【請求項8】
前記ガスボンベは、気体の配管を熱交換器に通して気体を加熱させることにより前記圧縮気体を生成する圧縮気体生成器、または、内圧を調整可能な浮輪状のＯリングをシール材として有する加圧ピストンで気体を加圧することにより前記圧縮気体を生成する圧縮気体生成器、に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のエネルギー変換装置。
【請求項9】
前記液タンクは、前記ガスボンベに対して複数個が並列的または直列的に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のエネルギー変換装置。
【請求項10】
車体移動装置であって、
車体と、
前記車体の下面の前後左右に設けられた氷上滑走用のそりと、
路面に設けられ、前記そりの氷上滑走を案内する、液体を凍結して氷面が形成されたレールと、
前記車体を走行させる駆動装置と、を備えたことを特徴とする車体移動装置。
車体と、
前記車体の下面の前後左右に設けられた氷上滑走用のそりと、
路面に設けられ、前記そりの氷上滑走を案内する、液体を凍結して氷面が形成されたレールと、
前記車体を走行させる駆動装置と、を備えたことを特徴とする車体移動装置。
【請求項11】
前記駆動装置は、車体に搭載したエンジンまたはモータを動力とする車輪であり、
前記車輪は、駆動時には前記路面に接触し、非駆動時には前記路面から離れるように前記車体に対して昇降自在に設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の車体移動装置。
前記車輪は、駆動時には前記路面に接触し、非駆動時には前記路面から離れるように前記車体に対して昇降自在に設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の車体移動装置。
【請求項12】
前記駆動装置は、車体に搭載したジェット推進装置またはプロペラ推進装置であることを特徴とする請求項１０に記載の車体移動装置。
【請求項13】
前記駆動装置は、リニアモーターであり、
前記リニアモーターの磁場を形成する線路は、その表面を覆うように、液体を凍結して氷面が形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の車体移動装置。
前記リニアモーターの磁場を形成する線路は、その表面を覆うように、液体を凍結して氷面が形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の車体移動装置。
【請求項14】
前記駆動装置は、リニアモーターと、車体に搭載したエンジンまたはモータで駆動力を得る車輪である、ことを特徴とする請求項１０に記載の車体移動装置。
【請求項15】
恒温の地下水のエネルギーを利用するエネルギー利用装置であって、
所定の恒温の地下水を取得可能な所定の地下に埋設されて恒温の地下水を貯留する地下タンクと、
光透過性材料で形成された複数の中空チューブを連通させて連結することにより内部に空洞部を形成してなる構造体と、
前記地下タンクに貯蔵された恒温の地下水を前記構造体の中空チューブに流通させるパイプおよび循環ポンプと、
前記構造体により形成された前記空洞部に、その一端側から他端側に向けて空気を送風するファンと、を備え、
前記空洞部を、空調スペースまたはエネルギー交換機器設置スペースとしたことを特徴とするエネルギー利用装置。
所定の恒温の地下水を取得可能な所定の地下に埋設されて恒温の地下水を貯留する地下タンクと、
光透過性材料で形成された複数の中空チューブを連通させて連結することにより内部に空洞部を形成してなる構造体と、
前記地下タンクに貯蔵された恒温の地下水を前記構造体の中空チューブに流通させるパイプおよび循環ポンプと、
前記構造体により形成された前記空洞部に、その一端側から他端側に向けて空気を送風するファンと、を備え、
前記空洞部を、空調スペースまたはエネルギー交換機器設置スペースとしたことを特徴とするエネルギー利用装置。
【請求項16】
前記エネルギー交換機器は、ソーラーパネルであることを特徴とする請求項１５に記載のエネルギー利用装置。
【請求項17】
前記地下タンクは、複数個あって、地下の複数の深度に個々に埋設されており、これら複数個の地下タンクから得られる、互いに異なる温度の地下水を混合して季節に関わらずに所定の恒温の地下水を得るようにしたことを特徴とする請求項１５に記載のエネルギー利用装置。
【請求項18】
恒温の地下のエネルギーを利用するエネルギー利用装置であって、
所定の恒温である所定の深度の地下と地表との間に往復して設けた中空パイプと、
前記中空パイプに地表側の空気を送り込むファンと、を備え、
前記ファンにより前記中空パイプに送り込まれて前記所定の深度の地下において冷却または加熱された空気を地表側で空調に利用することを特徴とするエネルギー利用装置。
所定の恒温である所定の深度の地下と地表との間に往復して設けた中空パイプと、
前記中空パイプに地表側の空気を送り込むファンと、を備え、
前記ファンにより前記中空パイプに送り込まれて前記所定の深度の地下において冷却または加熱された空気を地表側で空調に利用することを特徴とするエネルギー利用装置。
【請求項19】
日光エネルギーを利用したエネルギー利用装置であって、
光透過性材料で形成された複数の中空チューブを連通させて連結することにより内部に空洞部を形成してなる構造体と、
前記構造体の中空チューブに水または温水を流通させるパイプおよび循環ポンプと、
前記構造体により形成された前記空洞部に、その一の開口から他の開口に向けて空気を送風するファンと、を備え、
前記構造体は日光を受け得る場所に設置され、前記空洞部の平面視底面側に海水を通し、その海水の上面に前記ファンによる風を通し、海水の蒸発を促進して塩を得ることを特徴とするエネルギー利用装置。
光透過性材料で形成された複数の中空チューブを連通させて連結することにより内部に空洞部を形成してなる構造体と、
前記構造体の中空チューブに水または温水を流通させるパイプおよび循環ポンプと、
前記構造体により形成された前記空洞部に、その一の開口から他の開口に向けて空気を送風するファンと、を備え、
前記構造体は日光を受け得る場所に設置され、前記空洞部の平面視底面側に海水を通し、その海水の上面に前記ファンによる風を通し、海水の蒸発を促進して塩を得ることを特徴とするエネルギー利用装置。
【請求項20】
圧縮空気を空調に利用するエネルギー利用装置であって、
自然エネルギーを動力とした空気圧縮コンプレッサと、
前記空気圧縮コンプレッサにより圧縮した空気を貯蔵する、地下に埋設したタンクと、を備え、
前記タンクに貯蔵され温度調節された圧縮空気を、パイプを通して空調スペースに送出することを特徴とするエネルギー利用装置。
自然エネルギーを動力とした空気圧縮コンプレッサと、
前記空気圧縮コンプレッサにより圧縮した空気を貯蔵する、地下に埋設したタンクと、を備え、
前記タンクに貯蔵され温度調節された圧縮空気を、パイプを通して空調スペースに送出することを特徴とするエネルギー利用装置。
【請求項21】
自然エネルギーを利用して発電するエネルギー利用装置であって、
海岸に施設した、海の波の力で海水が海面より高い位置までせり上がるように作用するリアス式海岸に疑似した壁構造体と、
前記壁構造体により、せり上がった海水を導入して貯留するタンクと、
前記タンクに貯留させた海水の位置エネルギーを利用して発電する水力発電機または空気圧縮コンプレッサと、を備えたことを特徴とするエネルギー利用装置。
海岸に施設した、海の波の力で海水が海面より高い位置までせり上がるように作用するリアス式海岸に疑似した壁構造体と、
前記壁構造体により、せり上がった海水を導入して貯留するタンクと、
前記タンクに貯留させた海水の位置エネルギーを利用して発電する水力発電機または空気圧縮コンプレッサと、を備えたことを特徴とするエネルギー利用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一次エネルギーを元にして二次エネルギーを変換生成するエネルギー変換装置に関する。
【背景技術】
【0002】
エネルギー変換装置として、例えば、水中に圧送したエアーの浮力を利用してリフトを駆動し、このリフトの駆動をもって発電する装置が知られている（特開昭５６－１１３０６５号公報）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【0004】
本発明は、一次エネルギーを元にして二次エネルギーを変換生成するエネルギー変換装置に関する。
エネルギー変換装置として、例えば、水中に圧送したエアーの浮力を利用してリフトを駆動し、このリフトの駆動をもって発電する装置が知られている（特開昭５６－１１３０６５号公報）。
ところが、従来のこの種の装置は、水中に圧送したエアーを十分かつ有効に利用できるようになっていないため、エネルギー利用効率が低いものであった。
本発明は、上記問題を解消するものであり、一次エネルギーから二次エネルギーを効率良く生成し変換可能なエネルギー変換装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係るエネルギー変換装置は、液体が貯蔵された液タンクと、前記液タンク内に縦方向に複数個設けられ、回転または上下移動自在な気体受け部と、前記液タンク内において、下部に位置する前記気体受け部の下方から圧縮気体を噴出するノズルと、一次エネルギー源としての前記圧縮気体を貯留して前記ノズルに前記圧縮気体を送出するガスボンベと、前記気体受け部が前記ノズルから噴出された前記圧縮気体を受けて生じる浮力により前記気体受け部に生じる、回転または上方移動の運動エネルギーを前記液タンクの外部に二次エネルギーとして出力する出力手段と、前記液タンクから気体を前記ガスボンベに戻す回収装置と、を備えたことを特徴とする。
このような構成によれば、液体が貯蔵された液タンク内に一次エネルギー源としての圧縮気体を噴出し、生じる浮力による移動エネルギーを二次エネルギーに変換し、液タンクから気体をガスボンベに回収し再利用するので、エネルギーを効率良く生成し変換可能となる。
また、本発明の一態様に係る車体移動装置は、車体と、前記車体の下面の前後左右に設けられた氷上滑走用のそりと、路面に設けられ、前記そりの氷上滑走を案内する、液体を凍結して氷面が形成されたレールと、前記車体を走行させる駆動装置と、を備えたことを特徴とする。
このような構成によれば、抵抗の少ない氷上滑走により慣性運動を行うことができ、走行のエネルギー効率を高めることができる。
また、本発明の一態様に係るエネルギー利用装置は、恒温の地下水のエネルギーを利用するエネルギー利用装置であって、所定の恒温の地下水を取得可能な所定の地下に埋設されて恒温の地下水を貯留する地下タンクと、光透過性材料で形成された複数の中空チューブを連通させて連結することにより内部に空洞部を形成してなる構造体と、前記地下タンクに貯蔵された恒温の地下水を前記構造体の中空チューブに流通させるパイプおよび循環ポンプと、前記構造体により形成された前記空洞部に、その一端側から他端側に向けて空気を送風するファンと、を備え、前記空洞部を、空調スペースまたはエネルギー交換機器設置スペースとしたことを特徴とする。
このような構成によれば、恒温の地下水のエネルギーを有効利用できる。
また、本発明の別の一態様に係るエネルギー利用装置は、恒温の地下のエネルギーを利用するエネルギー利用装置であって、所定の恒温である所定の深度の地下と地表との間に往復して設けた中空パイプと、前記中空パイプに地表側の空気を送り込むファンと、を備え、前記ファンにより前記中空パイプに送り込まれて前記所定の深度の地下において冷却または加熱された空気を地表側で空調に利用することを特徴とする。
このような構成によれば、恒温の地下水のエネルギーを有効利用できる。
また、本発明のさらに別の一態様に係るエネルギー利用装置は、日光エネルギーを利用したエネルギー利用装置であって、光透過性材料で形成された複数の中空チューブを連通させて連結することにより内部に空洞部を形成してなる構造体と、前記構造体の中空チューブに水または温水を流通させるパイプおよび循環ポンプと、前記構造体により形成された前記空洞部に、その一の開口から他の開口に向けて空気を送風するファンと、を備え、前記構造体は日光を受け得る場所に設置され、前記空洞部の平面視底面側に海水を通し、その海水の上面に前記ファンによる風を通し、海水の蒸発を促進して塩を得ることを特徴とする。
このような構成によれば、日光エネルギーを有効利用できる。
また、本発明のさらに別の一態様に係るエネルギー利用装置は、圧縮空気を空調に利用するエネルギー利用装置であって、自然エネルギーを動力とした空気圧縮コンプレッサと、前記空気圧縮コンプレッサにより圧縮した空気を貯蔵する、地下に埋設したタンクと、を備え、前記タンクに貯蔵され温度調節された圧縮空気を、パイプを通して空調スペースに送出することを特徴とする。
このような構成によれば、自然エネルギーを有効利用でき、エネルギーを圧縮空気の態様でためておくことができる。
また、本発明のさらに別の一態様に係るエネルギー利用装置は、自然エネルギーを利用して発電するエネルギー利用装置であって、海岸に施設した、海の波の力で海水が海面より高い位置までせり上がるように作用するリアス式海岸に疑似した壁構造体と、前記壁構造体により、せり上がった海水を導入して貯留するタンクと、前記タンクに貯留させた海水の位置エネルギーを利用して発電する水力発電機または空気圧縮コンプレッサと、を備えたことを特徴とする。
このような構成によれば、海水の運動エネルギーを有効利用できる。
エネルギー変換装置として、例えば、水中に圧送したエアーの浮力を利用してリフトを駆動し、このリフトの駆動をもって発電する装置が知られている（特開昭５６－１１３０６５号公報）。
ところが、従来のこの種の装置は、水中に圧送したエアーを十分かつ有効に利用できるようになっていないため、エネルギー利用効率が低いものであった。
本発明は、上記問題を解消するものであり、一次エネルギーから二次エネルギーを効率良く生成し変換可能なエネルギー変換装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係るエネルギー変換装置は、液体が貯蔵された液タンクと、前記液タンク内に縦方向に複数個設けられ、回転または上下移動自在な気体受け部と、前記液タンク内において、下部に位置する前記気体受け部の下方から圧縮気体を噴出するノズルと、一次エネルギー源としての前記圧縮気体を貯留して前記ノズルに前記圧縮気体を送出するガスボンベと、前記気体受け部が前記ノズルから噴出された前記圧縮気体を受けて生じる浮力により前記気体受け部に生じる、回転または上方移動の運動エネルギーを前記液タンクの外部に二次エネルギーとして出力する出力手段と、前記液タンクから気体を前記ガスボンベに戻す回収装置と、を備えたことを特徴とする。
このような構成によれば、液体が貯蔵された液タンク内に一次エネルギー源としての圧縮気体を噴出し、生じる浮力による移動エネルギーを二次エネルギーに変換し、液タンクから気体をガスボンベに回収し再利用するので、エネルギーを効率良く生成し変換可能となる。
また、本発明の一態様に係る車体移動装置は、車体と、前記車体の下面の前後左右に設けられた氷上滑走用のそりと、路面に設けられ、前記そりの氷上滑走を案内する、液体を凍結して氷面が形成されたレールと、前記車体を走行させる駆動装置と、を備えたことを特徴とする。
このような構成によれば、抵抗の少ない氷上滑走により慣性運動を行うことができ、走行のエネルギー効率を高めることができる。
また、本発明の一態様に係るエネルギー利用装置は、恒温の地下水のエネルギーを利用するエネルギー利用装置であって、所定の恒温の地下水を取得可能な所定の地下に埋設されて恒温の地下水を貯留する地下タンクと、光透過性材料で形成された複数の中空チューブを連通させて連結することにより内部に空洞部を形成してなる構造体と、前記地下タンクに貯蔵された恒温の地下水を前記構造体の中空チューブに流通させるパイプおよび循環ポンプと、前記構造体により形成された前記空洞部に、その一端側から他端側に向けて空気を送風するファンと、を備え、前記空洞部を、空調スペースまたはエネルギー交換機器設置スペースとしたことを特徴とする。
このような構成によれば、恒温の地下水のエネルギーを有効利用できる。
また、本発明の別の一態様に係るエネルギー利用装置は、恒温の地下のエネルギーを利用するエネルギー利用装置であって、所定の恒温である所定の深度の地下と地表との間に往復して設けた中空パイプと、前記中空パイプに地表側の空気を送り込むファンと、を備え、前記ファンにより前記中空パイプに送り込まれて前記所定の深度の地下において冷却または加熱された空気を地表側で空調に利用することを特徴とする。
このような構成によれば、恒温の地下水のエネルギーを有効利用できる。
また、本発明のさらに別の一態様に係るエネルギー利用装置は、日光エネルギーを利用したエネルギー利用装置であって、光透過性材料で形成された複数の中空チューブを連通させて連結することにより内部に空洞部を形成してなる構造体と、前記構造体の中空チューブに水または温水を流通させるパイプおよび循環ポンプと、前記構造体により形成された前記空洞部に、その一の開口から他の開口に向けて空気を送風するファンと、を備え、前記構造体は日光を受け得る場所に設置され、前記空洞部の平面視底面側に海水を通し、その海水の上面に前記ファンによる風を通し、海水の蒸発を促進して塩を得ることを特徴とする。
このような構成によれば、日光エネルギーを有効利用できる。
また、本発明のさらに別の一態様に係るエネルギー利用装置は、圧縮空気を空調に利用するエネルギー利用装置であって、自然エネルギーを動力とした空気圧縮コンプレッサと、前記空気圧縮コンプレッサにより圧縮した空気を貯蔵する、地下に埋設したタンクと、を備え、前記タンクに貯蔵され温度調節された圧縮空気を、パイプを通して空調スペースに送出することを特徴とする。
このような構成によれば、自然エネルギーを有効利用でき、エネルギーを圧縮空気の態様でためておくことができる。
また、本発明のさらに別の一態様に係るエネルギー利用装置は、自然エネルギーを利用して発電するエネルギー利用装置であって、海岸に施設した、海の波の力で海水が海面より高い位置までせり上がるように作用するリアス式海岸に疑似した壁構造体と、前記壁構造体により、せり上がった海水を導入して貯留するタンクと、前記タンクに貯留させた海水の位置エネルギーを利用して発電する水力発電機または空気圧縮コンプレッサと、を備えたことを特徴とする。
このような構成によれば、海水の運動エネルギーを有効利用できる。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、一次エネルギーを元にして二次エネルギーを変換生成するエネルギー変換装置に関する。
エネルギー変換装置として、例えば、水中に圧送したエアーの浮力を利用してリフトを駆動し、このリフトの駆動をもって発電する装置が知られている（特開昭５６－１１３０６５号公報）。
ところが、従来のこの種の装置は、水中に圧送したエアーを十分かつ有効に利用できるようになっていないため、エネルギー利用効率が低いものであった。
本発明は、上記問題を解消するものであり、一次エネルギーから二次エネルギーを効率良く生成し変換可能なエネルギー変換装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係るエネルギー変換装置は、液体が貯蔵された液タンクと、前記液タンク内に縦方向に複数個設けられ、回転または上下移動自在な気体受け部と、前記液タンク内において、下部に位置する前記気体受け部の下方から圧縮気体を噴出するノズルと、一次エネルギー源としての前記圧縮気体を貯留して前記ノズルに前記圧縮気体を送出するガスボンベと、前記気体受け部が前記ノズルから噴出された前記圧縮気体を受けて生じる浮力により前記気体受け部に生じる、回転または上方移動の運動エネルギーを前記液タンクの外部に二次エネルギーとして出力する出力手段と、前記液タンクから気体を前記ガスボンベに戻す回収装置と、を備えたことを特徴とする。
このような構成によれば、液体が貯蔵された液タンク内に一次エネルギー源としての圧縮気体を噴出し、生じる浮力による移動エネルギーを二次エネルギーに変換し、液タンクから気体をガスボンベに回収し再利用するので、エネルギーを効率良く生成し変換可能となる。
また、本発明の一態様に係る車体移動装置は、車体と、前記車体の下面の前後左右に設けられた氷上滑走用のそりと、路面に設けられ、前記そりの氷上滑走を案内する、液体を凍結して氷面が形成されたレールと、前記車体を走行させる駆動装置と、を備えたことを特徴とする。
このような構成によれば、抵抗の少ない氷上滑走により慣性運動を行うことができ、走行のエネルギー効率を高めることができる。
また、本発明の一態様に係るエネルギー利用装置は、恒温の地下水のエネルギーを利用するエネルギー利用装置であって、所定の恒温の地下水を取得可能な所定の地下に埋設されて恒温の地下水を貯留する地下タンクと、光透過性材料で形成された複数の中空チューブを連通させて連結することにより内部に空洞部を形成してなる構造体と、前記地下タンクに貯蔵された恒温の地下水を前記構造体の中空チューブに流通させるパイプおよび循環ポンプと、前記構造体により形成された前記空洞部に、その一端側から他端側に向けて空気を送風するファンと、を備え、前記空洞部を、空調スペースまたはエネルギー交換機器設置スペースとしたことを特徴とする。
このような構成によれば、恒温の地下水のエネルギーを有効利用できる。
また、本発明の別の一態様に係るエネルギー利用装置は、恒温の地下のエネルギーを利用するエネルギー利用装置であって、所定の恒温である所定の深度の地下と地表との間に往復して設けた中空パイプと、前記中空パイプに地表側の空気を送り込むファンと、を備え、前記ファンにより前記中空パイプに送り込まれて前記所定の深度の地下において冷却または加熱された空気を地表側で空調に利用することを特徴とする。
このような構成によれば、恒温の地下水のエネルギーを有効利用できる。
また、本発明のさらに別の一態様に係るエネルギー利用装置は、日光エネルギーを利用したエネルギー利用装置であって、光透過性材料で形成された複数の中空チューブを連通させて連結することにより内部に空洞部を形成してなる構造体と、前記構造体の中空チューブに水または温水を流通させるパイプおよび循環ポンプと、前記構造体により形成された前記空洞部に、その一の開口から他の開口に向けて空気を送風するファンと、を備え、前記構造体は日光を受け得る場所に設置され、前記空洞部の平面視底面側に海水を通し、その海水の上面に前記ファンによる風を通し、海水の蒸発を促進して塩を得ることを特徴とする。
このような構成によれば、日光エネルギーを有効利用できる。
また、本発明のさらに別の一態様に係るエネルギー利用装置は、圧縮空気を空調に利用するエネルギー利用装置であって、自然エネルギーを動力とした空気圧縮コンプレッサと、前記空気圧縮コンプレッサにより圧縮した空気を貯蔵する、地下に埋設したタンクと、を備え、前記タンクに貯蔵され温度調節された圧縮空気を、パイプを通して空調スペースに送出することを特徴とする。
このような構成によれば、自然エネルギーを有効利用でき、エネルギーを圧縮空気の態様でためておくことができる。
また、本発明のさらに別の一態様に係るエネルギー利用装置は、自然エネルギーを利用して発電するエネルギー利用装置であって、海岸に施設した、海の波の力で海水が海面より高い位置までせり上がるように作用するリアス式海岸に疑似した壁構造体と、前記壁構造体により、せり上がった海水を導入して貯留するタンクと、前記タンクに貯留させた海水の位置エネルギーを利用して発電する水力発電機または空気圧縮コンプレッサと、を備えたことを特徴とする。
このような構成によれば、海水の運動エネルギーを有効利用できる。
エネルギー変換装置として、例えば、水中に圧送したエアーの浮力を利用してリフトを駆動し、このリフトの駆動をもって発電する装置が知られている（特開昭５６－１１３０６５号公報）。
ところが、従来のこの種の装置は、水中に圧送したエアーを十分かつ有効に利用できるようになっていないため、エネルギー利用効率が低いものであった。
本発明は、上記問題を解消するものであり、一次エネルギーから二次エネルギーを効率良く生成し変換可能なエネルギー変換装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係るエネルギー変換装置は、液体が貯蔵された液タンクと、前記液タンク内に縦方向に複数個設けられ、回転または上下移動自在な気体受け部と、前記液タンク内において、下部に位置する前記気体受け部の下方から圧縮気体を噴出するノズルと、一次エネルギー源としての前記圧縮気体を貯留して前記ノズルに前記圧縮気体を送出するガスボンベと、前記気体受け部が前記ノズルから噴出された前記圧縮気体を受けて生じる浮力により前記気体受け部に生じる、回転または上方移動の運動エネルギーを前記液タンクの外部に二次エネルギーとして出力する出力手段と、前記液タンクから気体を前記ガスボンベに戻す回収装置と、を備えたことを特徴とする。
このような構成によれば、液体が貯蔵された液タンク内に一次エネルギー源としての圧縮気体を噴出し、生じる浮力による移動エネルギーを二次エネルギーに変換し、液タンクから気体をガスボンベに回収し再利用するので、エネルギーを効率良く生成し変換可能となる。
また、本発明の一態様に係る車体移動装置は、車体と、前記車体の下面の前後左右に設けられた氷上滑走用のそりと、路面に設けられ、前記そりの氷上滑走を案内する、液体を凍結して氷面が形成されたレールと、前記車体を走行させる駆動装置と、を備えたことを特徴とする。
このような構成によれば、抵抗の少ない氷上滑走により慣性運動を行うことができ、走行のエネルギー効率を高めることができる。
また、本発明の一態様に係るエネルギー利用装置は、恒温の地下水のエネルギーを利用するエネルギー利用装置であって、所定の恒温の地下水を取得可能な所定の地下に埋設されて恒温の地下水を貯留する地下タンクと、光透過性材料で形成された複数の中空チューブを連通させて連結することにより内部に空洞部を形成してなる構造体と、前記地下タンクに貯蔵された恒温の地下水を前記構造体の中空チューブに流通させるパイプおよび循環ポンプと、前記構造体により形成された前記空洞部に、その一端側から他端側に向けて空気を送風するファンと、を備え、前記空洞部を、空調スペースまたはエネルギー交換機器設置スペースとしたことを特徴とする。
このような構成によれば、恒温の地下水のエネルギーを有効利用できる。
また、本発明の別の一態様に係るエネルギー利用装置は、恒温の地下のエネルギーを利用するエネルギー利用装置であって、所定の恒温である所定の深度の地下と地表との間に往復して設けた中空パイプと、前記中空パイプに地表側の空気を送り込むファンと、を備え、前記ファンにより前記中空パイプに送り込まれて前記所定の深度の地下において冷却または加熱された空気を地表側で空調に利用することを特徴とする。
このような構成によれば、恒温の地下水のエネルギーを有効利用できる。
また、本発明のさらに別の一態様に係るエネルギー利用装置は、日光エネルギーを利用したエネルギー利用装置であって、光透過性材料で形成された複数の中空チューブを連通させて連結することにより内部に空洞部を形成してなる構造体と、前記構造体の中空チューブに水または温水を流通させるパイプおよび循環ポンプと、前記構造体により形成された前記空洞部に、その一の開口から他の開口に向けて空気を送風するファンと、を備え、前記構造体は日光を受け得る場所に設置され、前記空洞部の平面視底面側に海水を通し、その海水の上面に前記ファンによる風を通し、海水の蒸発を促進して塩を得ることを特徴とする。
このような構成によれば、日光エネルギーを有効利用できる。
また、本発明のさらに別の一態様に係るエネルギー利用装置は、圧縮空気を空調に利用するエネルギー利用装置であって、自然エネルギーを動力とした空気圧縮コンプレッサと、前記空気圧縮コンプレッサにより圧縮した空気を貯蔵する、地下に埋設したタンクと、を備え、前記タンクに貯蔵され温度調節された圧縮空気を、パイプを通して空調スペースに送出することを特徴とする。
このような構成によれば、自然エネルギーを有効利用でき、エネルギーを圧縮空気の態様でためておくことができる。
また、本発明のさらに別の一態様に係るエネルギー利用装置は、自然エネルギーを利用して発電するエネルギー利用装置であって、海岸に施設した、海の波の力で海水が海面より高い位置までせり上がるように作用するリアス式海岸に疑似した壁構造体と、前記壁構造体により、せり上がった海水を導入して貯留するタンクと、前記タンクに貯留させた海水の位置エネルギーを利用して発電する水力発電機または空気圧縮コンプレッサと、を備えたことを特徴とする。
このような構成によれば、海水の運動エネルギーを有効利用できる。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】本発明の一実施形態に係るエネルギー変換装置の構成図。
【図2】（ａ）は同装置を構成する気体受け部の開いた状態の斜視図、（ｂ）は同気体受け部が閉じた状態の斜視図。
【図3】本発明の別の実施形態に係るエネルギー変換装置の構成図。
【図4】本発明のさらに別の実施形態に係るエネルギー変換装置の構成図。
【図5】本発明のさらに別の実施形態に係るエネルギー変換装置の構成図。
【図6】本発明のさらに別の実施形態に係るエネルギー変換装置の構成図。
【図7】本発明のエネルギー変換装置を構成する一実施形態に係る圧縮気体生成器の構成図を示し、（ａ）は圧縮工程、（ｂ）は吸入工程における動作を示す。
【図8】本発明のエネルギー変換装置に用いられる別の圧縮気体生成器の構成図。
【図9】本発明のさらに別の実施形態に係るエネルギー変換装置の構成図。
【図10】本発明の一実施形態に係るエネルギー変換装置における動作ガスの循環工程を説明する図。
【図11】本発明のさらに別の実施形態に係るエネルギー変換装置の構成図。
【図12】（ａ）は本発明の一実施形態に係る車体移動装置のそり走行状態を示す正面図、（ｂ）は同車体移動装置の車輪走行状態を示す図。
【図13】（ａ）（ｂ）は、それぞれ本発明の別の実施形態に係る車体移動装置の側面図。
【図14】（ａ）は同車体移動装置における一実施形態に係る制動装置の正面図、（ｂ）は同制動装置の側面図。
【図15】本発明の一実施形態に係るエネルギー利用装置の構成図。
【図16】同装置の利用例を示すの斜視図。
【図17】同装置の別の構成例を示すの構成図。
【図18】本発明のさらに別の実施形態に係るエネルギー利用装置の構成図。
【図19】本発明のさらに別の実施形態に係るエネルギー利用装置の構成図。
【図20】本発明のさらに別の実施形態に係るエネルギー利用装置の構成図。
【図21】（ａ）は本発明のさらに別の実施形態に係るエネルギー利用装置の構成を示す側面図、（ｂ）同装置の平面図。
【符号の説明】
【0007】
１ エネルギー変換装置
１０ 液体
１１ 液タンク
１１ｋ 上部開口
１１ｗ 連通開口
１１Ａ 水封タンク
１２ 気体受け部
１２ａ 可動羽
１３ ノズル
１４ ガスボンベ
１４ａ バルブ
３ 出力手段
３ａ，３ｃ，３ｅ 結合器
３ｂ，３ｄ，３ｆ シャフト
３１ 動力機構
３１ａ ベルト
３１ｂ ギヤ
４ 回収装置
５ 圧縮気体生成器
５２ 加圧ピストン
５２ｂ シール材
５４ 熱交換機
２ 車体移動装置
２ａ 氷面
２０ 路面
２１ 車体
２２ そり
２３ レール
２４ 車輪（駆動装置）
６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，７ エネルギー利用装置
６ａ 中空チューブ
６０ 構造体
６１ 空洞部
６２ パイプ
６３ ファン
６４ ソーラーパネル
６５ 中空パイプ
６６ ファン
６７ 空調スペース
６８ 空気圧縮コンプレッサ
７０ 海水
７１ 壁構造体
７２ タンク
７４ 水力発電機
９ 海水
Ｐ３ 循環ポンプ
Ｔ 地下タンク
Ｔａ タンク
１０ 液体
１１ 液タンク
１１ｋ 上部開口
１１ｗ 連通開口
１１Ａ 水封タンク
１２ 気体受け部
１２ａ 可動羽
１３ ノズル
１４ ガスボンベ
１４ａ バルブ
３ 出力手段
３ａ，３ｃ，３ｅ 結合器
３ｂ，３ｄ，３ｆ シャフト
３１ 動力機構
３１ａ ベルト
３１ｂ ギヤ
４ 回収装置
５ 圧縮気体生成器
５２ 加圧ピストン
５２ｂ シール材
５４ 熱交換機
２ 車体移動装置
２ａ 氷面
２０ 路面
２１ 車体
２２ そり
２３ レール
２４ 車輪（駆動装置）
６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，７ エネルギー利用装置
６ａ 中空チューブ
６０ 構造体
６１ 空洞部
６２ パイプ
６３ ファン
６４ ソーラーパネル
６５ 中空パイプ
６６ ファン
６７ 空調スペース
６８ 空気圧縮コンプレッサ
７０ 海水
７１ 壁構造体
７２ タンク
７４ 水力発電機
９ 海水
Ｐ３ 循環ポンプ
Ｔ 地下タンク
Ｔａ タンク
【発明の詳細】
【0008】
（エネルギー変換装置）
以下、本発明の一実施形態に係るエネルギー変換装置について、図面を参照して説明する。図１に示すように、エネルギー変換装置１は、液タンク１１と、気体受け部１２と、ノズル１３と、ガスボンベ１４と、出力手段３と、回収装置４とを備えている。このエネルギー変換装置１は、液体１０が貯蔵された液タンク１１内に一次エネルギー源としての圧縮気体を噴出し、生じる浮力による移動エネルギーを、液タンク１１から出力可能な二次エネルギーに変換する装置である。
液タンク１１は、密封可能なタンクであり、通常は密封状態で使用される。液タンク１１には、液体１０が貯蔵されている。液体１０は、例えば、水が好適に用いられるが、水に限られず任意の液体を用いることができる。液タンク１の大きさは、例えば２～３ｍであるが、これに限定されるものではない。液タンク１１の内部には、液体１０による浮力を用いて回転運動を発生させる動力機構３１が設置されている。動力機構３１は、上下方向に長いリング状に配置されたベルト３１ａと、ベルト３１ａが架けられた上下２つのギア３１ｂと、ベルト３１ａの移動によって回転するギア３１ｂとを備えている。上側のギヤ３１ｂは、図１では液体１０内に埋没しているが、その上部が液面から上に出ていてもよく、例えば、ギヤ３１ｂの上半分近くまで液面から出ていてもよい。どれだけ出すかについては、気体受け部１２における気体による浮力の有効性と、ギヤ３１ｂの回転に対する抵抗、例えば液体１０が気体受け部１２に及ぼす抵抗などとの兼ね合いなどによって、適宜決めればよい。
気体受け部１２は、ベルト３１ａにリング状に分散配置されることにより、液タンク１１内において、縦方向に複数個設けられている。気体受け部１２は、ベルト３１ａの移動に連動して上下移動自在であり、上下の位置では回転移動を行い、全体として上下間の周回運動を行う。図１に示す本実施形態において、ベルト３１ａとギヤ３１ｂは、右回りつまり時計回りに回転する。
ノズル１３は、液タンク１１内において、下部に位置する気体受け部１２の下方から圧縮気体を噴出する。圧縮気体は、気体受け部１２に捕獲されて気体受け部１２に浮力を与える。気体受け部１２は、液体１０からの浮力を受けるが、上方に移動する際、ノズル１３から噴出される圧縮気体を受けることにより、下方に移動する場合よりも、より大きな浮力を受けることになる。ノズル１３は、図１では１本だけ図示されているが、１本に限られず複数本としてもよい。例えば、上向きシャワーノズルのように、ノズル１３の複数の開口を、気体受け部１２の下向き開口の全面に分布させることにより、広い面積から気体を気体受け部１２内に出してもよい。
気体受け部１２は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、開閉自在な可動羽１２ａを有して構成され、ノズル１３から噴出される圧縮気体を受けて浮力を生じるときは開いた状態となり、圧縮気体を受けることなく気体からの浮力を生じないときは閉じた状態となる。この構造により、気体受け部１２とベルト３１ａの周回運動が、より効率よく行われる。
ガスボンベ１４は、一次エネルギー源としての圧縮気体を貯留し、その圧縮気体をノズル１３に送出する。ガスボンベ１４は、開閉制御されるバルブ１４ａを介在してノズル１３から圧縮気体を噴出する。バルブ１４ａは、気体受け部１２が所定の位置に来たときにだけ開くように制御される。これにより、圧縮気体が、効率よく気体受け部１２に補足されるので圧縮気体の消費が抑制され、また液体１０に気泡が混じるのを抑制して液体１０の密度を高く維持できるので液体１０本来の浮力を有効利用できる。
ガスボンベ１４は、圧縮気体を生成する圧縮気体生成器５に接続されている。圧縮気体生成器５は、例えば、羽根車またはロータの回転運動又、またはピストンの往復運動によって気体を圧送して、機械エネルギーを流体である気体の持つエネルギーに変換する一般的なコンプレッサを用いればよい。圧縮気体生成器５は、動力源５０からの動力によって動作する。動力源５０は、自然エネルギー、例えば、風力、地熱、水力、潮汐力、波力などが、温暖化ガス発生抑制のため、好適に用いられる。
圧縮気体生成器５によって生成される圧縮気体は、タンク１１内の液体１０の水圧に抗して、ノズル１３から気体受け部１２に気体を供給できるように、圧力を高めた気体である。気体受け部１２に供給される気体は、液体１０による浮力を気体受け部１２に与えるために供給される。
出力手段３は、気体受け部１２に生じる、浮力による上方移動の運動エネルギーを液タンク１１の外部に二次エネルギーとして出力する手段である。図１の本実施形態において、出力手段３は、浮力による運動エネルギーをギヤ３１ｂの回転軸３１ｃの回転エネルギーに変換する動力機構３１と、回転軸３１ｃの回転エネルギーを、二次エネルギーとしての電気エネルギーに変換する発電装置３２と、を備えている。
回収装置４は、液タンク１１から気体をガスボンベ１４に戻す装置である。液タンク１１の上部の空間は、気体が滞留するガス室１５となっている。回収装置４は、そのガス室１５に滞留している気体を、圧縮気体生成器５を介してガスボンベ１４に送り込む。ガス室１５内の気体は、ノズル１３から創出された気体と、液体１０の蒸気などである。
回収装置４は、ガス室１５から圧縮気体生成器５までの管路に沿って、三方弁４１、サブポンベ４０、およびバルブ４２を備えている。三方弁４１とバルブ４２は、開閉制御される、流量調整および閉止用のバルブである。これｒは、逆止弁の機能を有する複合機能弁とするのが望ましい。三方弁４１は、ガス室１５内の圧力を下げるために気体を逃がす弁の機能を有する。サブポンベ４０は、ガス室１５の容量を補助する、バッファとして機能する。
また、圧縮気体生成器５が、三方弁４１、サブポンベ４０、およびバルブ４２の機能を有する場合、回収装置４は、ガス室１５と圧縮気体生成器５とを接続する配管だけの構成であってもよい。
次に、エネルギー変換装置１の動作を説明する。本装置の動作ガスつまり圧縮気体は、空気であるとして説明するが、空気に限定されない。また、液体１０が、水を想定して説明する。動力機構３１が設置された液タンク１１に水を注入し、ガスボンベ１４などの配管を、ノズル１３に接続し、回収装置４の配管をガス室１５に接続して、圧縮気体生成器５を動作させて圧縮気体を準備する。三方弁４１でガス室１５のガス圧を調整しながら、さらに、バルブ１４ａを調整しながらノズル１３に圧縮気体を送出する。
ノズル１３の上向き開口から出てきた圧縮気体を構成する気体が、上向きに移動するベルト３１ａの最下部で開口した気体受け部１２に捕獲されて気体受け部１２の上部空間の水と置き換わる。すると、気体受け部１２に気体に基づく浮力が加わるので、液体１０の浮力に基づく左右のベルト３１ａに作用する力に差が生じ、ベルト３１ａが徐々に右回り回転を始める。ノズル１３の上に次々と移動してくる気体受け部１２に気体が受けとられると、ベルト３１ａの周回移動が定常状態となる。
ベルト３１ａの周回移動の定常状態において、上側のギヤ３１ｂに接するベルト３１ａとともに回転運動する気体受け部１２から、気体が情報に放出される。気体を放出した気体受け部１２は、開閉自在の可動羽１２ａを閉じた状態で、下方に移動する。下側のギヤ３１ｂに接するベルト３１ａとともに回転運動する気体受け部１２は、ノズル１３よりも上方に来ると、開閉自在の可動羽１２ａが開いて、ノズル１３からの気体を受け取ることになる。
周回移動するベルト３１ａは、浮力を受けて上昇する気体受け部１２からの運動エネルギーをギヤ３１ｂの回転運動エネルギーに変換する。ギヤ３１ｂの回転は回転軸３１ｃを回転させ、その回転エネルギーは発電装置３１が生成する電気エネルギーとなって、外部に取り出される。
ここで、三種の圧力Ｐ１，ＰＷ，Ｐ２の関係を説明する。圧力Ｐ１はガスボンベ１４から送出される圧縮気体の圧力である。圧力ＰＷは液体１０の深さで決まる水圧である。圧力Ｐ２はガス室１５における気体の圧力である。これらの圧力は、エネルギー変換装置１が定常状態で動作しているとき下式の関係にある。この式は、ガスボンベ１４からの気体がノズル１３から液体１０の中に侵入可能な条件を示す。
Ｐ２＋ＰＷ＜Ｐ１
圧縮気体生成器５は、必要な圧力Ｐ１を得るために気体を圧縮して、少なくとも水圧ＰＷ以上の高圧にする。回収装置４は、三方弁４１を開閉制御して、上式が満たされるようにガス室１５における気体の圧力Ｐ２を調整する。
このエネルギー変換装置１においては、圧縮気体が作動気体として圧力変動を受けながら、装置内を循環する。エネルギー変換装置１は、定常状態において、動作ガスの閉循環回路を形成する。動作ガスの動作ガスの圧力を調整するため、各種の弁、圧力センサ、タンク、などの部品を、エネルギー変換装置１に適宜組み込んでもよい。
このようなエネルギー変換装置１によれば、液体１０が貯蔵された液タンク１１内に一次エネルギー源としての圧縮気体を噴出し、生じる浮力による移動エネルギーを二次エネルギーに変換し、液タンク１１から気体をガスボンベ１４に回収し再利用することができる。従って、エネルギーを効率良く生成し変換可能となる。気体の再利用は、空気などではなく特殊な気体を作動気体、すなわち圧縮気体として用いる場合、その特殊な気体を回収し再利用することができる。また、ガス室１５における気体を、例えば大気中などに開放しないので、ガス室１５の気体の圧力Ｐ２、すなわち気体の圧力エネルギーを再利用することができる。
次に、図３を参照して、別の実施形態を説明する。この実施形態のエネルギー変換装置１は、図１の実施形態における発電装置３２に替えて、ギヤ３１ｂの回転エネルギーを機械的に外部に取り出す伝達機構３０を備えている。本例において、液タンク１１は地下に設置されているが、地下に設置することに限られず、半地下や地上などに接地してもよい。図１のエネルギー変換装置１についても同様である。
伝達機構３０は、動力機構３１の下側のギヤ３１ｂに係合してその回転エネルギーを受け取るギヤなどの結合器３ａ、その結合器３ａに順次結合する、シャフト３ｂ、結合器３ｃ、シャフト３ｄ、結合器３ｅ、さらにシャフト３ｆを備えている。
横向きのシャフト３ｂは、下側のギヤ３１ｂの側方に位置する液タンク１１の側壁に設けられた連通開口１１ｗを通って液タンク１１の外部に導出されている。また、液タンク１１の側方外部には、結合器３ｃと縦方向のシャフト３ｄとを囲むように、水封タンク１１Ａが設けられている。水封タンク１１Ａは、液タンク１１の内部と連通する連通開口１１ｗと、上方に開口する上部開口１１ｋとを有している。水封タンク１１Ａには、液体１０が入っており、その液面は上部開口１１ｋによって大気圧に開放されている。液タンク１１内の液体１０の液面と水封タンク１１Ａ内の液体１０の液面の上下関係は、ガス室１５の気体の圧力Ｐ２が大気圧ではない場合に、互いに異なる液面レベルとなる。
このエネルギー変換装置１における出力手段３の出力機構３０は、水封構造を用いているので、厳密な封止構造を用いることなく、機械的エネルギーをエネルギー変換装置１の外部に取り出すことができる。水封構造は、上側のギヤ３１ｂに対しても、同様に適用できる。
伝達装置３０は、これらの結合器３ａ，３ｃ，３ｅ、およびシャフト３ｂ、３ｄ、３ｆを介して、液タンク１１内で変換生成されるエネルギーを機械的なエネルギーとして、エネルギー変換装置１の外部に取り出し、外部の動作装置３３に伝達する。
動作装置３３は、揚水機であり、上下のスプロケット３３ａ，３３ｂにかけられたチェーン３３ｃに、複数のバケツ３３ｄを備えて構成されている。エネルギー変換装置１の外部に取り出された回転エネルギーは、シャフト３ｆを介して、上側のスプロケット３３ａに回転エネルギーとして伝達される。
このエネルギー変換装置１によれば、圧縮気体の圧力に基づくエネルギーを、機械的エネルギーに変換して出力できるので、その機械的エネルギーをそのまま、動作装置３３の機械的動作のエネルギーとして用いることができる。
次に、図４、図５、図６を参照して、液タンク１１を複数用いる場合の組み合わせの例を説明する。液タンク１１は、ガスボンベ１４に対して複数個が並列的または直列的に設けられてもよい。図４に示すエネルギー変換装置１は、ガスボンベ１４に対して、互いに同構造の３つの液タンク１１を並列的に設置した例を示す。各液タンク１１のノズル１３には、それぞれバルブ１４を介して圧縮気体が送出される。また、各液タンク１１のガス室１５の気体は、それぞれ三方弁４１を介して、サブボンベ４０に回収される。並列配置される液タンク１１は、互いの同構造のものに限られず、互いに異なる構造のものであってもよく、個数も３つに限られない。
図５に示すエネルギー変換装置１は、ガスボンベ１４に対して、互いに同構造の３つの液タンク１１を直列的に設置した例を示す。各液タンク１１は、同じ水平レベルに配置されている。ガスボンベ１４に近い側から、１番目の液タンク１１にはバルブ１４ａを介して圧縮ガスがノズル１３に送出されている。その１番目の液タンク１１のガス室１５から、三方弁４１を介して、２番目の液タンク１１のノズル１３に気体が送出されている。その２番目の液タンク１１のガス室１５から、三方弁４１を介して、３番目の液タンク１１のノズル１３に気体が送出されている。そして、３番目の液タンク１１のガス室１５から、気体が、サブボンベ４０に回収されている。
バルブ１４ａと３つの三方弁４１は、３つの液タンク１１における、上述した圧力Ｐ１，ＰＷ，Ｐ２に相当する圧力を、互いに調整するために用いられる。直列配置される液タンク１１は、互いの同構造のものに限られず、互いに異なる構造のものであってもよく、個数も３つに限られない。
図６に示すエネルギー変換装置１は、ガスボンベ１４に対して、互いに同構造の２つの液タンク１１を直列的に、上下に設置した例を示す。下側の液タンク１１のガス室１５からの気体は、三方弁４１を介して、上側の液タンク１１のノズル１３に送出されている。その気体を導く配管は、上側の液タンク１１の上部レベルまで配管された後、その液タンク１１の下まで引き戻されて、ノズル１３に接続されている。この配管構造は、上側の液タンクの液体１０が、気体の配管を通って、下側の液タンク１１に流入するのを防止するための構造である。
また、上下の液タンク１１は、水封タンク１１Ａによって、互いに連通している。この実施形態では、上下の液タンク１１からそれぞれ、互いに共通の水封タンク１１Ａと伝達機構３０とを介して、機械的エネルギーを取り出す構成が、実現されている。また、上下の液タンク１１は、水封タンク１１Ａによって互いに連通していることに限られず、上下の液タンク１１が互いに独立していてもよい。例えば、図３に示した液タンク１１と水封タンク１１Ａと伝達機構３０との組を、上下に直列した態様としてもよく、この場合、上下の液タンク１１が、それぞれの水封タンク１１Ａと伝達機構３０とを備える。
次に、図７（ａ）（ｂ）を参照して、圧縮気体生成器５の例を説明する。この圧縮気体生成器５は、シリンダ５１内に備えた加圧ピストン５２を用いて、気体を加圧することにより圧縮気体を生成するものである。加圧ピストン５２は、ピストン本体５２ａと、内圧を調整可能な浮輪状のＯリングからなるシール材５２ｂとを備えている。
シリンダ５１の下部側壁には、圧縮ガスを創出するための配管が開口接続されている。その配管は、三方弁５１ａを介して、ガスボンベ１４に接続されている。また、シリンダ５１の下部は、水封構造によってシリンダ５１の側壁外部に設けられた水封タンク１１Ａに連通している。加圧ピストン５２の下面には、チェーンが係止されており、そのチェーンは、水封構造を通って水封タンク１１Ａの上方に位置する巻上機５３に、巻き上げ巻き戻し自在に固定されている。
加圧工程では、図７（ａ）に示すように、浮輪状のシール材５２ｂの内圧を高めて、加圧ピストン５２とシリンダ５１の内壁との間の摺動自在の封止構造とする。次に、巻揚機５３によって加圧ピストン５２を下方に移動させて、シリンダ５１内部の気体を圧縮し、圧縮気体をガスボンベ１４に送出する。
吸気工程では、図７（ｂ）に示すように、浮輪状のシール材５２ｂの内圧を弱めて加圧ピストン５２とシリンダ５１の内壁との間に隙間を有する構造とする。次に、巻揚機５３を緩めて、加圧ピストン５２を上方に引き上げて、シリンダ５１内部に気体を吸入する。
加圧ピストン５２を下方に押し下げて気体を圧縮するための機構やエネルギーは、巻上機５３を用いるものに限られず、種々の方法を用いることができる。例えば、水封構造と巻上機５３に替えて、加圧ピストン５２の上面に油圧や水圧をかける構成としてもよい。吸気工程は、内圧を調整可能な浮輪状のシール材５２ｂの内圧を下げることにより、容易に行うことができる。
次に、図８を参照して、圧縮気体生成器５の他の例を説明する。この圧縮気体生成器５は、水素と酸素を含む混合ガスの燃焼熱により個体のドライアイスを加熱して気体とすることにより、体積膨張させて前記圧縮気体を生成する。生成された圧縮ガスは、ガスボンベ１４の送出される。一般に、動作ガスは、ノズル１３から送出される際に、浮力を生じる気体であればよい。例えば、ガス室１５からガスボンベ１４に至る間に、気体ではなく、液体や固体の状態であってもよい。回収装置４以降において、ドライアイスや液化ガスにされて個体や液体に変換される動作ガスを用いることができる。例えば、圧縮されて液化ガスとなる物質などを、動作ガスとして用いてもよい。
次に、図９を参照して、エネルギー変換装置１の他の例を説明する。このエネルギー変換装置１は、圧縮気体生成器５が、気体の配管を熱交換器５４に通して気体を加熱させることにより圧縮気体を生成するものであり、他は、図１、図３のエネルギー変換装置１と同様である。熱交換器５４の上流側、つまりサブボンベ４０側には、逆止弁の機能を有するバルブ４２がある。また、熱交換器５４の下流側、つまりガスボンベ１４側には、ガス圧調整などを行うための三方弁５１ａが、必要に応じて備えられる。
この圧縮気体生成器５は、熱交換器５４の筐体の中に高温になる熱媒体５４ａが封入されている。エネルギー変換装置１内を循環してエネルギー変換装置１を動作させる動作ガス、つまり圧縮気体となる気体を導く配管は、熱交換器５４内で熱媒体５４ａに囲まれている。配管内部の動作ガスは、熱媒体５４ａから熱を受け取ることにより、高圧気体化され、圧縮気体となる。動作ガスは、エネルギー変換装置１内を循環中に常に気体である必要はなく、液体や固体の状態になるものであってもよい。気体とは異なる状態の動作ガスを含めて総称する場合、動作ガス材料と呼ぶ。
熱交換器５４は、例えば、太陽熱温水器の態様において、沸点の高い熱媒体５４ａとして金属ナトリウムを封入したものとしてもよい。熱交換器５４は、自然エネルギーを用いて熱媒体５４ａを加熱してもよい。自然エネルギーは、例えば、太陽光エネルギー、地熱（マグマの熱など）、熱泉の熱などを用いてもよい。
また、動作ガスとなる物質は、液タンク１１内の液体１０との組み合わせに応じて、さらに、エネルギー変換装置１の動作条件、例えば各種圧力Ｐ１，ＰＷ，Ｐ２、液体１０の温度条件や動作時の物性値、等に応じて、任意に選択して用いてもよい。例えば、動作ガスとして、フロンなどの冷媒を用いてもよい。また、液体１０として、水の他に、アンモニア水などを用いてよい。
次に、図１０を参照して、エネルギー変換装置１の一実施形態における動作ガスの循環工程を模式的に説明する。本実施形態のエネルギー変換装置１において、動作ガスは、圧縮気体生成器５によって高圧気体とされ、ガスボンベ１４を介して、エネルギー変換装置の装置本体１１Ｒに送出され、装置本体１１Ｒからサブボンベ４０に回収されて、圧縮気体生成器５に戻る。装置本体１１Ｒは、液タンク１１とその内部の構造体の全体の総称であり、圧縮気体による一次エネルギーを運動エネルギーに変換した後、液タンク１１の外部に二次エネルギーとして出力するための構成要素を含む。
本実施形態の圧縮気体生成器５は、コンプレッサ１６と、熱交換器１７と、気化器１８とを備えている。ここでは、動作ガスとして、冷凍機などにおいて冷媒として用いられるフロンを想定して説明する。このような動作ガスは、高温化されると熱源として用いることができ、膨張して気化熱を出して低温化されると休熱材として用いることができ、高圧気体とされることで、エネルギー変換装置１において気体受け部１２に浮力を与える気体としても用いることができる。
コンプレッサ１６は、例えば、電気エネルギーなどを用いて、動作ガスを圧縮して高温高圧の状態にする。熱交換器１７は、その内部で動作ガスの熱を放出して、水、空気、などの液体や気体を加熱する。加熱された液体や気体は、他の場所に導かれて空調などで暖房に用いられる。
気化器１８は、膨張弁などを通して動作ガスを膨張させて、さらに低温化される。低温化された動作ガスは、周りの熱を奪うことができ、その熱吸収能が冷房システムの構築などに用いられる。熱交換器１７と気化器１８とを経た動作ガスは、適度に圧力調整された圧縮気体となり、ガスボンベ１４を介して装置本体１１Ｒに送出されてエネルギ変換がなされる。
このような循環工程によれば、コンプレッサ１６において、予め余剰のエネルギーを動作ガスに投入し、後続の熱交換器１７と気化器１８とにおいて、その余剰エネルギーを用いて、それぞれ暖房や冷房を行ない、その後、浮力を用いたエネルギー変換を行うことができる。余剰エネルギーを投入できる環境において、全体として統一性のとれたシステムを構築できる。
次に、図１１を参照して、エネルギー変換装置１の他の実施形態を説明する。本実施形態のエネルギー変換装置１は、図１のエネルギー変換装置１における動力機構３１が、水車の態様を有する動力機構３１Ａに置き換えられたものである。動力機構３１Ａは、一軸周りで回転する回転体の外周に複数の気体受け部１２を周設したものである。気体受け部１２は、図２（ａ）（ｂ）に示した構造を有する。
本実施形態において、液タンク１１の中に、右回り回転する動力機構３１Ａが２つ設置されている。また、各動力機構３１Ａに対し、それぞれ、バルブ１４ａとノズル１３が設定されている。動力機構３１Ａの回転エネルギーは、発電装置３２によって電気エネルギとされる。
（車体移動装置）
次に、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る車体移動装置を説明する。図１２（ａ）（ｂ）に示すように、車体移動装置２は、車体２１と、車体２１の下面の前後左右に設けられた氷上滑走用のそり２２と、路面２０に設けられ、そり２２の氷上滑走を案内する、液体を凍結して氷面２ａが形成された左右一対のレール２３と、車体２１を走行させる駆動装置と、を備えている。
レール２３は、長手方向に溝が形成された凹状断面を有して路面２０に対して固定された筐体２３ａと、その溝の内部に配置された冷媒を通す冷媒管２３ｂと、備えている。筐体２３ａの溝には水が入れられて、冷媒管２３ｂによって冷やされて氷２ｂが形成されている。その氷２ｂの表面が、そり２２が氷上滑走する際の氷面２ａとなる。レール２３は、そり２２が氷上滑走をしないときに内部に雨などが入らないように蓋をするカバーを備えてもよく、また、氷面２ａに存在する水を排出するドレン孔を設けてもよい。このカバーとレール２３の筐体２３ａは、地下タンク水をパイプ循環して冷却等する。
レール２３の外側面に近接して、案内車輪２１ａが設けられている。案内車輪２１ａは、レール２３に沿って走行するように、車体２１を案内する。このような案内ようの装置は、そり２２とレール２３との間に設けてもよい。例えば、そり２２がレール２３から逸脱させないように、レール２３における構造体で、そり２２を包み込んで囲むように構成してもよい。
駆動装置は、車体２１に搭載したエンジンまたはモータを動力とする車輪２４である。車輪２４は、車体２１に対して昇降自在に構成されており、非駆動時には路面２０から離れるように上方に移動され、車体２１はそり２２によって氷面２ａ上をそり走行する（図１２）。また、車輪２４は、駆動時には路面２０に接触して車体２１を車輪走行させる（図１３）。
車輪２４は、図１３（ａ）に示すように、前後のそり２２の間に、前後方向に２つ並べてもよく、また、図１３（ｂ）に示すように前後方向には１つとしてもよい。車輪２４の配置と個数は、そり走行と車輪走行のそれぞれの役割に従って、任意に設定できる。例えば、そり２２を氷面２ａに接地させた状態で、車輪２４によって走行させる場合、車体２１の重量はそり２２が支持するので、車輪２４は走行駆動だけお行なえばよく、全体で１つの車輪があればよい。また、車輪２４で車体２１の重量を支持する場合、３点支持するために、少なくとも３つの車輪２４が必要になる。
車体移動装置２は、車輪２４を有しない駆動装置を用いて、車体２１を走行移動させる実施形態としてもよい。例えば、駆動装置として、ジェット推進装置またはプロペラ推進装置を車体２１に搭載して用いてもよい。またリニアモーターを、駆動装置として用いてもよい。この場合、リニアモーターの磁場を形成する線路は、その表面を覆うように、液体を凍結させて氷面を形成するようにしてもよい。また、リニアモーターと、車体２１に搭載したエンジンまたはモータで駆動力を得る車輪２４と、を組み合わせて駆動装置としてもよい。
図１４（ａ）（ｂ）を参照して、車体移動装置２の一実施形態に係る制動装置を説明する。そり２２を用いてレール２３上を氷上滑走している車体２１は、その運動エネルギーを、制動装置によって吸収をして減速または停止される。車体移動装置２は、任意の制動装置を備えることができる。本実施形態の制動装置２５は、流体の移動抵抗によって運動エネルギーを吸収するものである。制動装置２５は、一般にショックアブソーバーやダンパと呼ばれる装置の応用である。
制動装置２５は、レール２３に沿って設けられ、例えば液体が封入されたシリンダ２５ａと、シリンダ２５ａに対して相対移動して内部の液体を移動させるピストン２５ｂと、ピストン２５ｂに設けられた係止部２６ｃと、車体２１の下部に設けられ、係止部２６ｃに係合する係合部２１ｂと、を備えている。シリンダ２５ａとピストン２５ｂとは、ショックアブソーバーとしての構造と機能を有する。また、シリンダ２５ａとピストン２５ｂの組は、レール２３に沿って所定間隔ごとに配置されている。シリンダ２５ａとピストン２５ｂの組は、レール２３の全線に沿って所定の間隔で配置してもよく、所定範囲内に所定の間隔で配置してもよい。
係合部２１ｂは、上下移動自在であり、制動時に、走行中の車体２１から下方に降ろされて係止部２６ｃに係止され、走行方向（図中左方）に係止部２６ｃを押す。これにより、ピストン２５ｂが左方に押されて移動し、油の粘性抵抗によって運動エネルギーが熱エネルギーに変換、吸収されて、車体２１が減速される。
制動装置２５は、破壊防止のためシリンダ２５ａ内の圧力を逃がすための安全弁２５ｄを複数備えている。それらの安全弁２５ｄは、圧力段階に応じて、段階的に機能するように設定されている。ピストン２５びの可動範囲内において車体２１が停止できない場合は、係止部２６ｃと係合部２１ｂとの間の係止が自動的に解除され、走行方向における次段のシリンダ２５ａとピストン２５ｂの組における係止部２６ｃに対し、係合部２１ｂが係止されて、その組による制動動作が行われる。走行速度と制動距離との所定の規則に従って、制動装置２５の設定と配置が行われる。
（エネルギー利用装置）
次に、図１５を参照して、本発明の一実施形態に係るエネルギー利用装置６を説明する。エネルギー利用装置６は、恒温の地下水のエネルギーを利用する装置である。エネルギー利用装置６は、地下タンクＴと、構造体６０と、パイプ６２および循環ポンプＰ３と、ファン６３と、を備えている。
地下タンクＴは、所定の恒温の地下水を取得可能な所定の地下に埋設されて恒温の地下水を貯留する。地下タンクＴは、例えば、恒温の地下水を含む地下水層Ｌの近くに、汲み上げポンプＰ１とともに配置され、ポンプＰ１によって汲み上げられた地下水を貯留する。その地下水は、ポンプＰ２によって地下タンクＴから地上に汲み上げられる。
構造体６０は、光透過性材料で形成された複数の中空チューブ６ａを連通させて連結することにより形成された空洞部６１を内部に有している。空洞部６１は、空調スペースまたはエネルギー交換機器設置スペースとして用いられる。構造体６０は、例えば、太陽光の存在下で用いられる場合は地上に設置し、その他の場合は地中に設置してもよい。地中の場合、所定の恒温下での使用が容易になる。構造体６０は、その両端を、中空チューブ６ａを連結させて形成した壁によって封じて密閉空間として用いられる。構造体６０は、その両端の一部を開放した開放空間として用いてもよい。
パイプ６２および循環ポンプＰ３は、地下タンクＴに貯蔵されポンプｐ２で汲み上げられた恒温の地下水を構造体６０の中空チューブ６ａに流通させるために用いられる。地下水は、必要な分だけ補助タンクＴ１に貯められて中空チューブ６ａを循環した後、地下タンクＴに戻される。この中空チューブ６ａ内の循環により、空洞部６１の内部は一定の温度となる。ファン６３は、構造体６０により形成された密閉された空洞部６１に、空気の流れを生じさせる。この送風により、空洞部６１内の空気の淀みがなくなる。構造体６０は、その一端側から他端側に外部の配管を備えて、閉じた風の通路を形成し、ファン６３によって、構造体６０内に一方向の風の流れを生じさせるようにしてもよい。
空洞部６１は、図１６に示すように、ソーラーパネル６４の設置空間として好適に用いられる。ソーラーパネル６４は、太陽光のエネルギーを電気エネルギに変換するエネルギー交換機器である。ソーラーパネル６４は、４面を地下水の温度に維持された空洞部６１にあって、ファン６３によって送風されているので、パネル面を低温に維持でき、発電効率を維持できる。なお、構造体６０は、空洞部６１の形状をそこに収める内容物に応じて、内容物の温度コントロールを最適化、効率化できる適切な形状とすることができる。例えば、図１６のソーラーパネル６４の場合、そのパネルを最小空間に収められるように、パネルの表面と裏面を含む外周面に近接して、中空チューブ６ａで形成した壁面で囲んで密閉した空洞部６１としてもよく、一部が開いた非密閉の空洞部６１としてもよい。
次に、図１７を参照して、エネルギー利用装置６の応用例を説明する。このエネルギー利用装置６は、複数個（図示例では３個）の地下タンクＴと、各タンクからの地下水を混合する混合器６ｍｘと、を有する。地下タンクＴは、それぞれ、互いに異なる温度ｔ１，ｔ２，ｔ３の地下水が得られるように、地下の複数の深度に個々に埋設されている。混合器６ｍｘは、これら複数個の地下タンクＴから得られる、互いに異なる温度ｔ１，ｔ２，ｔ３の地下水を混合することにより、季節に関わらずに所定の温度ｔ０に調整された恒温の地下水を送出する。各地下水の温度に季節変動があっても、各地下水間の温度差を考慮して混合比を変えることにより、所定の温度に維持できる。
次に、図１８を参照して、本発明の他の一実施形態に係るエネルギー利用装置６Ａを説明する。エネルギー利用装置６Ａは、恒温の地下のエネルギーを利用する装置であり、所定の恒温である所定の深度の地下と地表との間に往復して設けた中空パイプ６５と、中空パイプ６５に地表側の空気を送り込むファン６６と、を備えている。ファン６６により中空パイプ６５に送り込まれて所定の深度の地下において、熱の放出または吸収による熱交換がなされて冷却または加熱された空気を、地表側で空調に利用することができる。地下において、熱交換を容易にするため、熱交換場所において、配管に多数のフィンを設けたり、多数の枝分かれした配管としたりして配管の表面積を増加させてよい。
次に、図１９を参照して、本発明のさらに他の一実施形態に係るエネルギー利用装置６Ｂを説明する。エネルギー利用装置６Ｂは、日光エネルギーを利用した装置であって、光透過性材料で形成された複数の中空チューブ６ａを連通させて連結することにより内部に空洞部６１を形成してなる構造体６０と、構造体の中空チューブ６ａに水または温水を流通させるパイプ６２および循環ポンプＰ３と、構造体６０により形成された空洞部６１に、その一の開口から他の開口に向けて空気を送風するファン６３と、を備えている。
構造体６０は日光を受け得る場所に設置され、空洞部６１の平面視底面側に海水９を通し、その海水９の上面にファン６３による風を通す。これにより、海水９の蒸発が促進され、塩を得ることができる。
次に、図２０を参照して、本発明のさらに他の一実施形態に係るエネルギー利用装置６Ｃを説明する。エネルギー利用装置６Ｃは、圧縮空気を空調に利用するエネルギー利用装置６Ｃであって、自然エネルギーを動力とした空気圧縮コンプレッサ６８と、空気圧縮コンプレッサ６８により圧縮した空気を貯蔵する、地下に埋設したタンクＴａと、を備えている。本例では、自然エネルギーとして太陽光を用いるため、ソーラーパネル６４が備えられている。
タンクＴａに貯蔵され、所定の温度に温度調節された圧縮空気を、パイプを通して空調スペース６７に送出して利用することができる。
次に、図２１を参照して、本発明のさらに他の一実施形態に係るエネルギー利用装置７を説明する。エネルギー利用装置７は、自然エネルギーを利用して発電するエネルギー利用装置７であって、海岸に施設した、海の波の力で海水が海面より高い位置までせり上がるように作用するリアス式海岸に疑似した壁構造体７１と、壁構造体７１により、せり上がった海水７０を導入して貯留するタンク７２と、タンク７２に貯留させた海水７０の位置エネルギーを利用して発電する水力発電機７４と、を備えている。
海岸に打ち寄せる海水の波は、漏斗のように形成された壁構造体７１によって進路が狭められ、斜面を駆け上がり、海水７０がタンク７２に流入する。タンク７２内の海水は、配管７３ａ，７３ｂとポンプ７３によって、水力発電機７４に向けて流れ始めると、ポンプなして下流への流れが持続される。
水力発電機７４に替えて、空気圧縮コンプレッサを備えることにより、発電する代わりに、位置エネルギーを用いて圧縮空気を生成してタンクに保存することにより、位置エネルギーを、圧力のエネルギーとして保存できる。
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、上述した各実施形態の構成を互いに組み合わせた構成とすることができる。
以下、本発明の一実施形態に係るエネルギー変換装置について、図面を参照して説明する。図１に示すように、エネルギー変換装置１は、液タンク１１と、気体受け部１２と、ノズル１３と、ガスボンベ１４と、出力手段３と、回収装置４とを備えている。このエネルギー変換装置１は、液体１０が貯蔵された液タンク１１内に一次エネルギー源としての圧縮気体を噴出し、生じる浮力による移動エネルギーを、液タンク１１から出力可能な二次エネルギーに変換する装置である。
液タンク１１は、密封可能なタンクであり、通常は密封状態で使用される。液タンク１１には、液体１０が貯蔵されている。液体１０は、例えば、水が好適に用いられるが、水に限られず任意の液体を用いることができる。液タンク１の大きさは、例えば２～３ｍであるが、これに限定されるものではない。液タンク１１の内部には、液体１０による浮力を用いて回転運動を発生させる動力機構３１が設置されている。動力機構３１は、上下方向に長いリング状に配置されたベルト３１ａと、ベルト３１ａが架けられた上下２つのギア３１ｂと、ベルト３１ａの移動によって回転するギア３１ｂとを備えている。上側のギヤ３１ｂは、図１では液体１０内に埋没しているが、その上部が液面から上に出ていてもよく、例えば、ギヤ３１ｂの上半分近くまで液面から出ていてもよい。どれだけ出すかについては、気体受け部１２における気体による浮力の有効性と、ギヤ３１ｂの回転に対する抵抗、例えば液体１０が気体受け部１２に及ぼす抵抗などとの兼ね合いなどによって、適宜決めればよい。
気体受け部１２は、ベルト３１ａにリング状に分散配置されることにより、液タンク１１内において、縦方向に複数個設けられている。気体受け部１２は、ベルト３１ａの移動に連動して上下移動自在であり、上下の位置では回転移動を行い、全体として上下間の周回運動を行う。図１に示す本実施形態において、ベルト３１ａとギヤ３１ｂは、右回りつまり時計回りに回転する。
ノズル１３は、液タンク１１内において、下部に位置する気体受け部１２の下方から圧縮気体を噴出する。圧縮気体は、気体受け部１２に捕獲されて気体受け部１２に浮力を与える。気体受け部１２は、液体１０からの浮力を受けるが、上方に移動する際、ノズル１３から噴出される圧縮気体を受けることにより、下方に移動する場合よりも、より大きな浮力を受けることになる。ノズル１３は、図１では１本だけ図示されているが、１本に限られず複数本としてもよい。例えば、上向きシャワーノズルのように、ノズル１３の複数の開口を、気体受け部１２の下向き開口の全面に分布させることにより、広い面積から気体を気体受け部１２内に出してもよい。
気体受け部１２は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、開閉自在な可動羽１２ａを有して構成され、ノズル１３から噴出される圧縮気体を受けて浮力を生じるときは開いた状態となり、圧縮気体を受けることなく気体からの浮力を生じないときは閉じた状態となる。この構造により、気体受け部１２とベルト３１ａの周回運動が、より効率よく行われる。
ガスボンベ１４は、一次エネルギー源としての圧縮気体を貯留し、その圧縮気体をノズル１３に送出する。ガスボンベ１４は、開閉制御されるバルブ１４ａを介在してノズル１３から圧縮気体を噴出する。バルブ１４ａは、気体受け部１２が所定の位置に来たときにだけ開くように制御される。これにより、圧縮気体が、効率よく気体受け部１２に補足されるので圧縮気体の消費が抑制され、また液体１０に気泡が混じるのを抑制して液体１０の密度を高く維持できるので液体１０本来の浮力を有効利用できる。
ガスボンベ１４は、圧縮気体を生成する圧縮気体生成器５に接続されている。圧縮気体生成器５は、例えば、羽根車またはロータの回転運動又、またはピストンの往復運動によって気体を圧送して、機械エネルギーを流体である気体の持つエネルギーに変換する一般的なコンプレッサを用いればよい。圧縮気体生成器５は、動力源５０からの動力によって動作する。動力源５０は、自然エネルギー、例えば、風力、地熱、水力、潮汐力、波力などが、温暖化ガス発生抑制のため、好適に用いられる。
圧縮気体生成器５によって生成される圧縮気体は、タンク１１内の液体１０の水圧に抗して、ノズル１３から気体受け部１２に気体を供給できるように、圧力を高めた気体である。気体受け部１２に供給される気体は、液体１０による浮力を気体受け部１２に与えるために供給される。
出力手段３は、気体受け部１２に生じる、浮力による上方移動の運動エネルギーを液タンク１１の外部に二次エネルギーとして出力する手段である。図１の本実施形態において、出力手段３は、浮力による運動エネルギーをギヤ３１ｂの回転軸３１ｃの回転エネルギーに変換する動力機構３１と、回転軸３１ｃの回転エネルギーを、二次エネルギーとしての電気エネルギーに変換する発電装置３２と、を備えている。
回収装置４は、液タンク１１から気体をガスボンベ１４に戻す装置である。液タンク１１の上部の空間は、気体が滞留するガス室１５となっている。回収装置４は、そのガス室１５に滞留している気体を、圧縮気体生成器５を介してガスボンベ１４に送り込む。ガス室１５内の気体は、ノズル１３から創出された気体と、液体１０の蒸気などである。
回収装置４は、ガス室１５から圧縮気体生成器５までの管路に沿って、三方弁４１、サブポンベ４０、およびバルブ４２を備えている。三方弁４１とバルブ４２は、開閉制御される、流量調整および閉止用のバルブである。これｒは、逆止弁の機能を有する複合機能弁とするのが望ましい。三方弁４１は、ガス室１５内の圧力を下げるために気体を逃がす弁の機能を有する。サブポンベ４０は、ガス室１５の容量を補助する、バッファとして機能する。
また、圧縮気体生成器５が、三方弁４１、サブポンベ４０、およびバルブ４２の機能を有する場合、回収装置４は、ガス室１５と圧縮気体生成器５とを接続する配管だけの構成であってもよい。
次に、エネルギー変換装置１の動作を説明する。本装置の動作ガスつまり圧縮気体は、空気であるとして説明するが、空気に限定されない。また、液体１０が、水を想定して説明する。動力機構３１が設置された液タンク１１に水を注入し、ガスボンベ１４などの配管を、ノズル１３に接続し、回収装置４の配管をガス室１５に接続して、圧縮気体生成器５を動作させて圧縮気体を準備する。三方弁４１でガス室１５のガス圧を調整しながら、さらに、バルブ１４ａを調整しながらノズル１３に圧縮気体を送出する。
ノズル１３の上向き開口から出てきた圧縮気体を構成する気体が、上向きに移動するベルト３１ａの最下部で開口した気体受け部１２に捕獲されて気体受け部１２の上部空間の水と置き換わる。すると、気体受け部１２に気体に基づく浮力が加わるので、液体１０の浮力に基づく左右のベルト３１ａに作用する力に差が生じ、ベルト３１ａが徐々に右回り回転を始める。ノズル１３の上に次々と移動してくる気体受け部１２に気体が受けとられると、ベルト３１ａの周回移動が定常状態となる。
ベルト３１ａの周回移動の定常状態において、上側のギヤ３１ｂに接するベルト３１ａとともに回転運動する気体受け部１２から、気体が情報に放出される。気体を放出した気体受け部１２は、開閉自在の可動羽１２ａを閉じた状態で、下方に移動する。下側のギヤ３１ｂに接するベルト３１ａとともに回転運動する気体受け部１２は、ノズル１３よりも上方に来ると、開閉自在の可動羽１２ａが開いて、ノズル１３からの気体を受け取ることになる。
周回移動するベルト３１ａは、浮力を受けて上昇する気体受け部１２からの運動エネルギーをギヤ３１ｂの回転運動エネルギーに変換する。ギヤ３１ｂの回転は回転軸３１ｃを回転させ、その回転エネルギーは発電装置３１が生成する電気エネルギーとなって、外部に取り出される。
ここで、三種の圧力Ｐ１，ＰＷ，Ｐ２の関係を説明する。圧力Ｐ１はガスボンベ１４から送出される圧縮気体の圧力である。圧力ＰＷは液体１０の深さで決まる水圧である。圧力Ｐ２はガス室１５における気体の圧力である。これらの圧力は、エネルギー変換装置１が定常状態で動作しているとき下式の関係にある。この式は、ガスボンベ１４からの気体がノズル１３から液体１０の中に侵入可能な条件を示す。
Ｐ２＋ＰＷ＜Ｐ１
圧縮気体生成器５は、必要な圧力Ｐ１を得るために気体を圧縮して、少なくとも水圧ＰＷ以上の高圧にする。回収装置４は、三方弁４１を開閉制御して、上式が満たされるようにガス室１５における気体の圧力Ｐ２を調整する。
このエネルギー変換装置１においては、圧縮気体が作動気体として圧力変動を受けながら、装置内を循環する。エネルギー変換装置１は、定常状態において、動作ガスの閉循環回路を形成する。動作ガスの動作ガスの圧力を調整するため、各種の弁、圧力センサ、タンク、などの部品を、エネルギー変換装置１に適宜組み込んでもよい。
このようなエネルギー変換装置１によれば、液体１０が貯蔵された液タンク１１内に一次エネルギー源としての圧縮気体を噴出し、生じる浮力による移動エネルギーを二次エネルギーに変換し、液タンク１１から気体をガスボンベ１４に回収し再利用することができる。従って、エネルギーを効率良く生成し変換可能となる。気体の再利用は、空気などではなく特殊な気体を作動気体、すなわち圧縮気体として用いる場合、その特殊な気体を回収し再利用することができる。また、ガス室１５における気体を、例えば大気中などに開放しないので、ガス室１５の気体の圧力Ｐ２、すなわち気体の圧力エネルギーを再利用することができる。
次に、図３を参照して、別の実施形態を説明する。この実施形態のエネルギー変換装置１は、図１の実施形態における発電装置３２に替えて、ギヤ３１ｂの回転エネルギーを機械的に外部に取り出す伝達機構３０を備えている。本例において、液タンク１１は地下に設置されているが、地下に設置することに限られず、半地下や地上などに接地してもよい。図１のエネルギー変換装置１についても同様である。
伝達機構３０は、動力機構３１の下側のギヤ３１ｂに係合してその回転エネルギーを受け取るギヤなどの結合器３ａ、その結合器３ａに順次結合する、シャフト３ｂ、結合器３ｃ、シャフト３ｄ、結合器３ｅ、さらにシャフト３ｆを備えている。
横向きのシャフト３ｂは、下側のギヤ３１ｂの側方に位置する液タンク１１の側壁に設けられた連通開口１１ｗを通って液タンク１１の外部に導出されている。また、液タンク１１の側方外部には、結合器３ｃと縦方向のシャフト３ｄとを囲むように、水封タンク１１Ａが設けられている。水封タンク１１Ａは、液タンク１１の内部と連通する連通開口１１ｗと、上方に開口する上部開口１１ｋとを有している。水封タンク１１Ａには、液体１０が入っており、その液面は上部開口１１ｋによって大気圧に開放されている。液タンク１１内の液体１０の液面と水封タンク１１Ａ内の液体１０の液面の上下関係は、ガス室１５の気体の圧力Ｐ２が大気圧ではない場合に、互いに異なる液面レベルとなる。
このエネルギー変換装置１における出力手段３の出力機構３０は、水封構造を用いているので、厳密な封止構造を用いることなく、機械的エネルギーをエネルギー変換装置１の外部に取り出すことができる。水封構造は、上側のギヤ３１ｂに対しても、同様に適用できる。
伝達装置３０は、これらの結合器３ａ，３ｃ，３ｅ、およびシャフト３ｂ、３ｄ、３ｆを介して、液タンク１１内で変換生成されるエネルギーを機械的なエネルギーとして、エネルギー変換装置１の外部に取り出し、外部の動作装置３３に伝達する。
動作装置３３は、揚水機であり、上下のスプロケット３３ａ，３３ｂにかけられたチェーン３３ｃに、複数のバケツ３３ｄを備えて構成されている。エネルギー変換装置１の外部に取り出された回転エネルギーは、シャフト３ｆを介して、上側のスプロケット３３ａに回転エネルギーとして伝達される。
このエネルギー変換装置１によれば、圧縮気体の圧力に基づくエネルギーを、機械的エネルギーに変換して出力できるので、その機械的エネルギーをそのまま、動作装置３３の機械的動作のエネルギーとして用いることができる。
次に、図４、図５、図６を参照して、液タンク１１を複数用いる場合の組み合わせの例を説明する。液タンク１１は、ガスボンベ１４に対して複数個が並列的または直列的に設けられてもよい。図４に示すエネルギー変換装置１は、ガスボンベ１４に対して、互いに同構造の３つの液タンク１１を並列的に設置した例を示す。各液タンク１１のノズル１３には、それぞれバルブ１４を介して圧縮気体が送出される。また、各液タンク１１のガス室１５の気体は、それぞれ三方弁４１を介して、サブボンベ４０に回収される。並列配置される液タンク１１は、互いの同構造のものに限られず、互いに異なる構造のものであってもよく、個数も３つに限られない。
図５に示すエネルギー変換装置１は、ガスボンベ１４に対して、互いに同構造の３つの液タンク１１を直列的に設置した例を示す。各液タンク１１は、同じ水平レベルに配置されている。ガスボンベ１４に近い側から、１番目の液タンク１１にはバルブ１４ａを介して圧縮ガスがノズル１３に送出されている。その１番目の液タンク１１のガス室１５から、三方弁４１を介して、２番目の液タンク１１のノズル１３に気体が送出されている。その２番目の液タンク１１のガス室１５から、三方弁４１を介して、３番目の液タンク１１のノズル１３に気体が送出されている。そして、３番目の液タンク１１のガス室１５から、気体が、サブボンベ４０に回収されている。
バルブ１４ａと３つの三方弁４１は、３つの液タンク１１における、上述した圧力Ｐ１，ＰＷ，Ｐ２に相当する圧力を、互いに調整するために用いられる。直列配置される液タンク１１は、互いの同構造のものに限られず、互いに異なる構造のものであってもよく、個数も３つに限られない。
図６に示すエネルギー変換装置１は、ガスボンベ１４に対して、互いに同構造の２つの液タンク１１を直列的に、上下に設置した例を示す。下側の液タンク１１のガス室１５からの気体は、三方弁４１を介して、上側の液タンク１１のノズル１３に送出されている。その気体を導く配管は、上側の液タンク１１の上部レベルまで配管された後、その液タンク１１の下まで引き戻されて、ノズル１３に接続されている。この配管構造は、上側の液タンクの液体１０が、気体の配管を通って、下側の液タンク１１に流入するのを防止するための構造である。
また、上下の液タンク１１は、水封タンク１１Ａによって、互いに連通している。この実施形態では、上下の液タンク１１からそれぞれ、互いに共通の水封タンク１１Ａと伝達機構３０とを介して、機械的エネルギーを取り出す構成が、実現されている。また、上下の液タンク１１は、水封タンク１１Ａによって互いに連通していることに限られず、上下の液タンク１１が互いに独立していてもよい。例えば、図３に示した液タンク１１と水封タンク１１Ａと伝達機構３０との組を、上下に直列した態様としてもよく、この場合、上下の液タンク１１が、それぞれの水封タンク１１Ａと伝達機構３０とを備える。
次に、図７（ａ）（ｂ）を参照して、圧縮気体生成器５の例を説明する。この圧縮気体生成器５は、シリンダ５１内に備えた加圧ピストン５２を用いて、気体を加圧することにより圧縮気体を生成するものである。加圧ピストン５２は、ピストン本体５２ａと、内圧を調整可能な浮輪状のＯリングからなるシール材５２ｂとを備えている。
シリンダ５１の下部側壁には、圧縮ガスを創出するための配管が開口接続されている。その配管は、三方弁５１ａを介して、ガスボンベ１４に接続されている。また、シリンダ５１の下部は、水封構造によってシリンダ５１の側壁外部に設けられた水封タンク１１Ａに連通している。加圧ピストン５２の下面には、チェーンが係止されており、そのチェーンは、水封構造を通って水封タンク１１Ａの上方に位置する巻上機５３に、巻き上げ巻き戻し自在に固定されている。
加圧工程では、図７（ａ）に示すように、浮輪状のシール材５２ｂの内圧を高めて、加圧ピストン５２とシリンダ５１の内壁との間の摺動自在の封止構造とする。次に、巻揚機５３によって加圧ピストン５２を下方に移動させて、シリンダ５１内部の気体を圧縮し、圧縮気体をガスボンベ１４に送出する。
吸気工程では、図７（ｂ）に示すように、浮輪状のシール材５２ｂの内圧を弱めて加圧ピストン５２とシリンダ５１の内壁との間に隙間を有する構造とする。次に、巻揚機５３を緩めて、加圧ピストン５２を上方に引き上げて、シリンダ５１内部に気体を吸入する。
加圧ピストン５２を下方に押し下げて気体を圧縮するための機構やエネルギーは、巻上機５３を用いるものに限られず、種々の方法を用いることができる。例えば、水封構造と巻上機５３に替えて、加圧ピストン５２の上面に油圧や水圧をかける構成としてもよい。吸気工程は、内圧を調整可能な浮輪状のシール材５２ｂの内圧を下げることにより、容易に行うことができる。
次に、図８を参照して、圧縮気体生成器５の他の例を説明する。この圧縮気体生成器５は、水素と酸素を含む混合ガスの燃焼熱により個体のドライアイスを加熱して気体とすることにより、体積膨張させて前記圧縮気体を生成する。生成された圧縮ガスは、ガスボンベ１４の送出される。一般に、動作ガスは、ノズル１３から送出される際に、浮力を生じる気体であればよい。例えば、ガス室１５からガスボンベ１４に至る間に、気体ではなく、液体や固体の状態であってもよい。回収装置４以降において、ドライアイスや液化ガスにされて個体や液体に変換される動作ガスを用いることができる。例えば、圧縮されて液化ガスとなる物質などを、動作ガスとして用いてもよい。
次に、図９を参照して、エネルギー変換装置１の他の例を説明する。このエネルギー変換装置１は、圧縮気体生成器５が、気体の配管を熱交換器５４に通して気体を加熱させることにより圧縮気体を生成するものであり、他は、図１、図３のエネルギー変換装置１と同様である。熱交換器５４の上流側、つまりサブボンベ４０側には、逆止弁の機能を有するバルブ４２がある。また、熱交換器５４の下流側、つまりガスボンベ１４側には、ガス圧調整などを行うための三方弁５１ａが、必要に応じて備えられる。
この圧縮気体生成器５は、熱交換器５４の筐体の中に高温になる熱媒体５４ａが封入されている。エネルギー変換装置１内を循環してエネルギー変換装置１を動作させる動作ガス、つまり圧縮気体となる気体を導く配管は、熱交換器５４内で熱媒体５４ａに囲まれている。配管内部の動作ガスは、熱媒体５４ａから熱を受け取ることにより、高圧気体化され、圧縮気体となる。動作ガスは、エネルギー変換装置１内を循環中に常に気体である必要はなく、液体や固体の状態になるものであってもよい。気体とは異なる状態の動作ガスを含めて総称する場合、動作ガス材料と呼ぶ。
熱交換器５４は、例えば、太陽熱温水器の態様において、沸点の高い熱媒体５４ａとして金属ナトリウムを封入したものとしてもよい。熱交換器５４は、自然エネルギーを用いて熱媒体５４ａを加熱してもよい。自然エネルギーは、例えば、太陽光エネルギー、地熱（マグマの熱など）、熱泉の熱などを用いてもよい。
また、動作ガスとなる物質は、液タンク１１内の液体１０との組み合わせに応じて、さらに、エネルギー変換装置１の動作条件、例えば各種圧力Ｐ１，ＰＷ，Ｐ２、液体１０の温度条件や動作時の物性値、等に応じて、任意に選択して用いてもよい。例えば、動作ガスとして、フロンなどの冷媒を用いてもよい。また、液体１０として、水の他に、アンモニア水などを用いてよい。
次に、図１０を参照して、エネルギー変換装置１の一実施形態における動作ガスの循環工程を模式的に説明する。本実施形態のエネルギー変換装置１において、動作ガスは、圧縮気体生成器５によって高圧気体とされ、ガスボンベ１４を介して、エネルギー変換装置の装置本体１１Ｒに送出され、装置本体１１Ｒからサブボンベ４０に回収されて、圧縮気体生成器５に戻る。装置本体１１Ｒは、液タンク１１とその内部の構造体の全体の総称であり、圧縮気体による一次エネルギーを運動エネルギーに変換した後、液タンク１１の外部に二次エネルギーとして出力するための構成要素を含む。
本実施形態の圧縮気体生成器５は、コンプレッサ１６と、熱交換器１７と、気化器１８とを備えている。ここでは、動作ガスとして、冷凍機などにおいて冷媒として用いられるフロンを想定して説明する。このような動作ガスは、高温化されると熱源として用いることができ、膨張して気化熱を出して低温化されると休熱材として用いることができ、高圧気体とされることで、エネルギー変換装置１において気体受け部１２に浮力を与える気体としても用いることができる。
コンプレッサ１６は、例えば、電気エネルギーなどを用いて、動作ガスを圧縮して高温高圧の状態にする。熱交換器１７は、その内部で動作ガスの熱を放出して、水、空気、などの液体や気体を加熱する。加熱された液体や気体は、他の場所に導かれて空調などで暖房に用いられる。
気化器１８は、膨張弁などを通して動作ガスを膨張させて、さらに低温化される。低温化された動作ガスは、周りの熱を奪うことができ、その熱吸収能が冷房システムの構築などに用いられる。熱交換器１７と気化器１８とを経た動作ガスは、適度に圧力調整された圧縮気体となり、ガスボンベ１４を介して装置本体１１Ｒに送出されてエネルギ変換がなされる。
このような循環工程によれば、コンプレッサ１６において、予め余剰のエネルギーを動作ガスに投入し、後続の熱交換器１７と気化器１８とにおいて、その余剰エネルギーを用いて、それぞれ暖房や冷房を行ない、その後、浮力を用いたエネルギー変換を行うことができる。余剰エネルギーを投入できる環境において、全体として統一性のとれたシステムを構築できる。
次に、図１１を参照して、エネルギー変換装置１の他の実施形態を説明する。本実施形態のエネルギー変換装置１は、図１のエネルギー変換装置１における動力機構３１が、水車の態様を有する動力機構３１Ａに置き換えられたものである。動力機構３１Ａは、一軸周りで回転する回転体の外周に複数の気体受け部１２を周設したものである。気体受け部１２は、図２（ａ）（ｂ）に示した構造を有する。
本実施形態において、液タンク１１の中に、右回り回転する動力機構３１Ａが２つ設置されている。また、各動力機構３１Ａに対し、それぞれ、バルブ１４ａとノズル１３が設定されている。動力機構３１Ａの回転エネルギーは、発電装置３２によって電気エネルギとされる。
（車体移動装置）
次に、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る車体移動装置を説明する。図１２（ａ）（ｂ）に示すように、車体移動装置２は、車体２１と、車体２１の下面の前後左右に設けられた氷上滑走用のそり２２と、路面２０に設けられ、そり２２の氷上滑走を案内する、液体を凍結して氷面２ａが形成された左右一対のレール２３と、車体２１を走行させる駆動装置と、を備えている。
レール２３は、長手方向に溝が形成された凹状断面を有して路面２０に対して固定された筐体２３ａと、その溝の内部に配置された冷媒を通す冷媒管２３ｂと、備えている。筐体２３ａの溝には水が入れられて、冷媒管２３ｂによって冷やされて氷２ｂが形成されている。その氷２ｂの表面が、そり２２が氷上滑走する際の氷面２ａとなる。レール２３は、そり２２が氷上滑走をしないときに内部に雨などが入らないように蓋をするカバーを備えてもよく、また、氷面２ａに存在する水を排出するドレン孔を設けてもよい。このカバーとレール２３の筐体２３ａは、地下タンク水をパイプ循環して冷却等する。
レール２３の外側面に近接して、案内車輪２１ａが設けられている。案内車輪２１ａは、レール２３に沿って走行するように、車体２１を案内する。このような案内ようの装置は、そり２２とレール２３との間に設けてもよい。例えば、そり２２がレール２３から逸脱させないように、レール２３における構造体で、そり２２を包み込んで囲むように構成してもよい。
駆動装置は、車体２１に搭載したエンジンまたはモータを動力とする車輪２４である。車輪２４は、車体２１に対して昇降自在に構成されており、非駆動時には路面２０から離れるように上方に移動され、車体２１はそり２２によって氷面２ａ上をそり走行する（図１２）。また、車輪２４は、駆動時には路面２０に接触して車体２１を車輪走行させる（図１３）。
車輪２４は、図１３（ａ）に示すように、前後のそり２２の間に、前後方向に２つ並べてもよく、また、図１３（ｂ）に示すように前後方向には１つとしてもよい。車輪２４の配置と個数は、そり走行と車輪走行のそれぞれの役割に従って、任意に設定できる。例えば、そり２２を氷面２ａに接地させた状態で、車輪２４によって走行させる場合、車体２１の重量はそり２２が支持するので、車輪２４は走行駆動だけお行なえばよく、全体で１つの車輪があればよい。また、車輪２４で車体２１の重量を支持する場合、３点支持するために、少なくとも３つの車輪２４が必要になる。
車体移動装置２は、車輪２４を有しない駆動装置を用いて、車体２１を走行移動させる実施形態としてもよい。例えば、駆動装置として、ジェット推進装置またはプロペラ推進装置を車体２１に搭載して用いてもよい。またリニアモーターを、駆動装置として用いてもよい。この場合、リニアモーターの磁場を形成する線路は、その表面を覆うように、液体を凍結させて氷面を形成するようにしてもよい。また、リニアモーターと、車体２１に搭載したエンジンまたはモータで駆動力を得る車輪２４と、を組み合わせて駆動装置としてもよい。
図１４（ａ）（ｂ）を参照して、車体移動装置２の一実施形態に係る制動装置を説明する。そり２２を用いてレール２３上を氷上滑走している車体２１は、その運動エネルギーを、制動装置によって吸収をして減速または停止される。車体移動装置２は、任意の制動装置を備えることができる。本実施形態の制動装置２５は、流体の移動抵抗によって運動エネルギーを吸収するものである。制動装置２５は、一般にショックアブソーバーやダンパと呼ばれる装置の応用である。
制動装置２５は、レール２３に沿って設けられ、例えば液体が封入されたシリンダ２５ａと、シリンダ２５ａに対して相対移動して内部の液体を移動させるピストン２５ｂと、ピストン２５ｂに設けられた係止部２６ｃと、車体２１の下部に設けられ、係止部２６ｃに係合する係合部２１ｂと、を備えている。シリンダ２５ａとピストン２５ｂとは、ショックアブソーバーとしての構造と機能を有する。また、シリンダ２５ａとピストン２５ｂの組は、レール２３に沿って所定間隔ごとに配置されている。シリンダ２５ａとピストン２５ｂの組は、レール２３の全線に沿って所定の間隔で配置してもよく、所定範囲内に所定の間隔で配置してもよい。
係合部２１ｂは、上下移動自在であり、制動時に、走行中の車体２１から下方に降ろされて係止部２６ｃに係止され、走行方向（図中左方）に係止部２６ｃを押す。これにより、ピストン２５ｂが左方に押されて移動し、油の粘性抵抗によって運動エネルギーが熱エネルギーに変換、吸収されて、車体２１が減速される。
制動装置２５は、破壊防止のためシリンダ２５ａ内の圧力を逃がすための安全弁２５ｄを複数備えている。それらの安全弁２５ｄは、圧力段階に応じて、段階的に機能するように設定されている。ピストン２５びの可動範囲内において車体２１が停止できない場合は、係止部２６ｃと係合部２１ｂとの間の係止が自動的に解除され、走行方向における次段のシリンダ２５ａとピストン２５ｂの組における係止部２６ｃに対し、係合部２１ｂが係止されて、その組による制動動作が行われる。走行速度と制動距離との所定の規則に従って、制動装置２５の設定と配置が行われる。
（エネルギー利用装置）
次に、図１５を参照して、本発明の一実施形態に係るエネルギー利用装置６を説明する。エネルギー利用装置６は、恒温の地下水のエネルギーを利用する装置である。エネルギー利用装置６は、地下タンクＴと、構造体６０と、パイプ６２および循環ポンプＰ３と、ファン６３と、を備えている。
地下タンクＴは、所定の恒温の地下水を取得可能な所定の地下に埋設されて恒温の地下水を貯留する。地下タンクＴは、例えば、恒温の地下水を含む地下水層Ｌの近くに、汲み上げポンプＰ１とともに配置され、ポンプＰ１によって汲み上げられた地下水を貯留する。その地下水は、ポンプＰ２によって地下タンクＴから地上に汲み上げられる。
構造体６０は、光透過性材料で形成された複数の中空チューブ６ａを連通させて連結することにより形成された空洞部６１を内部に有している。空洞部６１は、空調スペースまたはエネルギー交換機器設置スペースとして用いられる。構造体６０は、例えば、太陽光の存在下で用いられる場合は地上に設置し、その他の場合は地中に設置してもよい。地中の場合、所定の恒温下での使用が容易になる。構造体６０は、その両端を、中空チューブ６ａを連結させて形成した壁によって封じて密閉空間として用いられる。構造体６０は、その両端の一部を開放した開放空間として用いてもよい。
パイプ６２および循環ポンプＰ３は、地下タンクＴに貯蔵されポンプｐ２で汲み上げられた恒温の地下水を構造体６０の中空チューブ６ａに流通させるために用いられる。地下水は、必要な分だけ補助タンクＴ１に貯められて中空チューブ６ａを循環した後、地下タンクＴに戻される。この中空チューブ６ａ内の循環により、空洞部６１の内部は一定の温度となる。ファン６３は、構造体６０により形成された密閉された空洞部６１に、空気の流れを生じさせる。この送風により、空洞部６１内の空気の淀みがなくなる。構造体６０は、その一端側から他端側に外部の配管を備えて、閉じた風の通路を形成し、ファン６３によって、構造体６０内に一方向の風の流れを生じさせるようにしてもよい。
空洞部６１は、図１６に示すように、ソーラーパネル６４の設置空間として好適に用いられる。ソーラーパネル６４は、太陽光のエネルギーを電気エネルギに変換するエネルギー交換機器である。ソーラーパネル６４は、４面を地下水の温度に維持された空洞部６１にあって、ファン６３によって送風されているので、パネル面を低温に維持でき、発電効率を維持できる。なお、構造体６０は、空洞部６１の形状をそこに収める内容物に応じて、内容物の温度コントロールを最適化、効率化できる適切な形状とすることができる。例えば、図１６のソーラーパネル６４の場合、そのパネルを最小空間に収められるように、パネルの表面と裏面を含む外周面に近接して、中空チューブ６ａで形成した壁面で囲んで密閉した空洞部６１としてもよく、一部が開いた非密閉の空洞部６１としてもよい。
次に、図１７を参照して、エネルギー利用装置６の応用例を説明する。このエネルギー利用装置６は、複数個（図示例では３個）の地下タンクＴと、各タンクからの地下水を混合する混合器６ｍｘと、を有する。地下タンクＴは、それぞれ、互いに異なる温度ｔ１，ｔ２，ｔ３の地下水が得られるように、地下の複数の深度に個々に埋設されている。混合器６ｍｘは、これら複数個の地下タンクＴから得られる、互いに異なる温度ｔ１，ｔ２，ｔ３の地下水を混合することにより、季節に関わらずに所定の温度ｔ０に調整された恒温の地下水を送出する。各地下水の温度に季節変動があっても、各地下水間の温度差を考慮して混合比を変えることにより、所定の温度に維持できる。
次に、図１８を参照して、本発明の他の一実施形態に係るエネルギー利用装置６Ａを説明する。エネルギー利用装置６Ａは、恒温の地下のエネルギーを利用する装置であり、所定の恒温である所定の深度の地下と地表との間に往復して設けた中空パイプ６５と、中空パイプ６５に地表側の空気を送り込むファン６６と、を備えている。ファン６６により中空パイプ６５に送り込まれて所定の深度の地下において、熱の放出または吸収による熱交換がなされて冷却または加熱された空気を、地表側で空調に利用することができる。地下において、熱交換を容易にするため、熱交換場所において、配管に多数のフィンを設けたり、多数の枝分かれした配管としたりして配管の表面積を増加させてよい。
次に、図１９を参照して、本発明のさらに他の一実施形態に係るエネルギー利用装置６Ｂを説明する。エネルギー利用装置６Ｂは、日光エネルギーを利用した装置であって、光透過性材料で形成された複数の中空チューブ６ａを連通させて連結することにより内部に空洞部６１を形成してなる構造体６０と、構造体の中空チューブ６ａに水または温水を流通させるパイプ６２および循環ポンプＰ３と、構造体６０により形成された空洞部６１に、その一の開口から他の開口に向けて空気を送風するファン６３と、を備えている。
構造体６０は日光を受け得る場所に設置され、空洞部６１の平面視底面側に海水９を通し、その海水９の上面にファン６３による風を通す。これにより、海水９の蒸発が促進され、塩を得ることができる。
次に、図２０を参照して、本発明のさらに他の一実施形態に係るエネルギー利用装置６Ｃを説明する。エネルギー利用装置６Ｃは、圧縮空気を空調に利用するエネルギー利用装置６Ｃであって、自然エネルギーを動力とした空気圧縮コンプレッサ６８と、空気圧縮コンプレッサ６８により圧縮した空気を貯蔵する、地下に埋設したタンクＴａと、を備えている。本例では、自然エネルギーとして太陽光を用いるため、ソーラーパネル６４が備えられている。
タンクＴａに貯蔵され、所定の温度に温度調節された圧縮空気を、パイプを通して空調スペース６７に送出して利用することができる。
次に、図２１を参照して、本発明のさらに他の一実施形態に係るエネルギー利用装置７を説明する。エネルギー利用装置７は、自然エネルギーを利用して発電するエネルギー利用装置７であって、海岸に施設した、海の波の力で海水が海面より高い位置までせり上がるように作用するリアス式海岸に疑似した壁構造体７１と、壁構造体７１により、せり上がった海水７０を導入して貯留するタンク７２と、タンク７２に貯留させた海水７０の位置エネルギーを利用して発電する水力発電機７４と、を備えている。
海岸に打ち寄せる海水の波は、漏斗のように形成された壁構造体７１によって進路が狭められ、斜面を駆け上がり、海水７０がタンク７２に流入する。タンク７２内の海水は、配管７３ａ，７３ｂとポンプ７３によって、水力発電機７４に向けて流れ始めると、ポンプなして下流への流れが持続される。
水力発電機７４に替えて、空気圧縮コンプレッサを備えることにより、発電する代わりに、位置エネルギーを用いて圧縮空気を生成してタンクに保存することにより、位置エネルギーを、圧力のエネルギーとして保存できる。
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、上述した各実施形態の構成を互いに組み合わせた構成とすることができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】