波動水力発生器、波動水力を利用する機器、その波動水力利用方法及びそのシステム
【課題】密閉する波動水力エネルギー伝達空間内において、自然界に存在する空気と水の温度差、圧力差及び密度差を拡大し、発生する波動水力を利用し、電力を発生し、水素ガスを生産する波動水力を利用するシステムを構築する。
【解決手段】自動車に水車タービン４６Ａ，４６Ｂと発電機を搭載し、高水位に水を貯蔵する二個の貯水槽１００Ａ，１００Ｂを駐車場に配設し、二個の貯水槽は、上部の燃焼室８Ａ，８Ｂ内において水素ガスを交互に燃焼することにより、駐車する自動車に地上から高圧の波動水力６０を供給し、波動水力６０は水車タービンを回転駆動し、水車タービンが駆動する発電機の電力を地上の交流電力配電系統に供給し、さらに水を電気分解することにより、自動車は波動水力と水素ガスの供給を受け、水素ガスを貯蔵することにより自動車走行用のエネルギーを獲得する。
【解決手段】自動車に水車タービン４６Ａ，４６Ｂと発電機を搭載し、高水位に水を貯蔵する二個の貯水槽１００Ａ，１００Ｂを駐車場に配設し、二個の貯水槽は、上部の燃焼室８Ａ，８Ｂ内において水素ガスを交互に燃焼することにより、駐車する自動車に地上から高圧の波動水力６０を供給し、波動水力６０は水車タービンを回転駆動し、水車タービンが駆動する発電機の電力を地上の交流電力配電系統に供給し、さらに水を電気分解することにより、自動車は波動水力と水素ガスの供給を受け、水素ガスを貯蔵することにより自動車走行用のエネルギーを獲得する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、列車、船舶又は住居等生産・生活場所に配設し、波動水力を発生し、発生した波動水力を機械的動力エネルギーに変換する機器及びその変換するシステムであって、その波動水力発生器は、二個を一対として有効落差２〜３００ｍの水を貯水し、水素ガスの燃焼熱により二個の波動水力発生器間において発生する往復動波動水力エネルギーを利用して同期化水車タービンを回転駆動し、発電機が発生する電力は、自家用として電気分解槽に供給して水素ガスを生産し、余剰電力は、交流電力配電系統に供給し、機械的動力は、自動車、列車又は船舶の移動用動力に利用可能にすることを特徴とする技術である。
【背景技術】
【０００２】
従来の水素ガスを燃料とし、動力エネルギーを発生する自動車は、水の電気分解、アルコール等の化学分解等により地上において生産する水素ガスを耐高圧容器内に貯蔵し、耐高圧容器内の水素ガスを連続的に燃焼し、発生する高温・高圧の流体圧を利用し、ガス燃料エンジンと発電機を回転駆動し、自動車が走行するために必要な動力と電力を供給していた。
【０００３】
また、水の電気分解による水素生産方式においては、地上に固定設置する水電気分解槽内に注入する高濃度の化成カリ溶液を温度７０〜８０℃に維持し、直流低電圧を加えて水を電気分解し、水素を生産していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明が解決しようとする第一の課題は、有効落差２〜３００ｍの水を貯蔵する二個の容器を対向配置し、水素ガスを交互燃焼させることにより、時間的に振幅が変動する圧力波に位相差を与え、波動水力を二個の容器間に発生させ、その位相差波動水力を利用し、水車タービンを回転駆動するための波動水力発生器を提供することにある。
【０００５】
この発明が解決しようとする第二の課題は、対向配置する二個の容器は、所定の値に設定する圧力の波動水力を所定の周期において出力する構成の波動水力発生器を提供することにある。
【０００６】
この発明が解決しようとする第三の課題は、周囲温度環境の水と空気に温度差、密度差及び高低差を人工的に発生させ、自然エネルギーを有効活用するための、自然熱エネルギー利用技術を提供することにある。
【０００７】
この発明が解決しようとする第四の課題は、波動水力発生器が発生する往復動波動水力を回転動力エネルギーに変換する同期化水車タービンを提供することにある。
【０００８】
この発明が解決しようとする第五の課題は、同期化水車タービンを自動車、列車又は船舶に搭載し、水素ガス燃焼内燃機関と同期化水車タービンが協働し、自動車、列車又は船舶に移動駆動力を供給し、発電するシステムを提供することにある。
【０００９】
この発明が解決しようとする第六の課題は、一般住居等生産・生活場所において、駐車中の自動車が搭載する同期化水車タービンに地上から波動水力を供給し、不使用時の自動車搭載同期化水車タービンを回転駆動し、自動車搭載発電機から住居等生産・生活場所に電力を供給し、住居等生産・生活場所に配設する水電気分解槽内の電解液を電気分解し、水素ガスを住居等生産・生活場所に供給するシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記第一の課題を解決するために、円筒形状又は長方形断面形状の密閉容器を外箱とし、その密閉容器の内部に有底、上部開口の中間容器を配設し、その中間容器の内部に上下が開口する円筒形状又は角形断面の側壁を備えた中心箱を配設し、その中心箱の上部に開閉弁を配設することにより、開閉弁を閉路し、中心箱の上部燃焼室内に配設する空気導入管から空気を中心箱の上部に導入し、中心箱の上部室内に配設する水素ガス導入管から水素ガスを導入し、水素ガスを点火すると、水素ガスの燃焼熱は、空気を加熱し、燃焼室内の水を下方に押出し、中間容器と中心箱間の水を中間容器の上部開口部まで押上げ、中間容器の底部から上部開口部までの高さを有効落差とする水圧を発生し、中間容器と外箱の間の空間を流下し、外箱の底板を貫通する出力配管に所定圧力以上の波動水力を送出する波動水力発生器を構成する。
【００１１】
上記波動水力発生器の上部に配設する燃焼室内において時間１秒間、水素ガスを燃焼させると、密度ω１、圧力Ｐ１の高温・高圧ガスを発生し、高さＨにおいて発生する高温・高圧ガスは、第１式のエネルギーＷ１（ｋＷ）を保有する。
Ｗ１＝ＧＱＨ（Ｐ１／ω１） （１）
ここに、Ｇは、重力加速度（ｍ／ｓｅｃ２）であり、Ｑは、燃焼室から流下する水量（ｍ３／ｓｅｃ）とし、Ｈは、高温・高圧空気の密度ω１と圧力Ｐ１を水換算関数とする有効落差である。
【００１２】
上記波動水力発生器の上部に配設する燃焼室内において発生する高温・高圧の燃焼ガスは、圧力Ｐ１が大きく、密度ω１が小さいため、大きな出力エネルギーＷ１（ｋＷ）を保有し、波動水力発生器は、中間容器上部の高い壁の頂部を波高とし、外箱の底部を谷とする振幅の波動水力を出力する。
【００１３】
上記第二の課題を解決するために、中間容器の底板の表面で、中心箱の中心部屋の底部にヒートポンプの低温領域を配設し、ヒートポンプの低温領域は、中心箱の底部の水を冷却することにより、中心箱の上部において間欠的に水素ガスを燃焼すると、水素ガスの燃焼熱により膨張する中心箱上部空間部の高温空気は、中心箱の中心部屋の水を下方に押出し、水素ガス燃焼休止時に中心箱上部空間部の燃焼空気の温度が低下すると、中心箱上部空間部が負圧に転じ、中心箱下部の低温水が中心部屋に流入し、中心部屋内の高温の空気を急冷することにより、中心部屋内に流入する水流の流速を加速し、高速水流を中心箱の上部燃焼室内に帰還する波動水力発生器を構成する。
【００１４】
上記波動水力発生器の中心箱の底部に配設するヒートポンプの低温領域が温度０〜２５℃に冷却する圧力Ｐ２と密度ω２の水が高さＨの中心部屋を上昇すると、上昇水流が消費するエネルギーＷ２（ｋＷ）は、第２式を使用し、計算することができる。
Ｗ２＝ＧＱＨ（Ｐ２／ω２） （２）
ここに、Ｇは、重力加速度（ｍ／ｓｅｃ２）であり、Ｑは、中心箱の底部から燃焼室内に帰還する水量（ｍ３／ｓｅｃ）で、出力水量と同量の水量を帰還するとし、Ｈは、水を中心箱の底部から燃焼室内に帰還するための有効落差とし、水の密度ω２と圧力Ｐ２の関数とする。
【００１５】
上昇水流は、ヒートポンプの低温領域が冷却する温度０〜２５℃の高密度水流とし、高温・高圧空気よりも小さい圧力Ｐ２の水が保有するエネルギーＷ２は、高温高圧の燃焼空気が保有するエネルギーＷ１よりも小さく、少ない消費エネルギーにより、中間容器上部の高い壁の頂部から流下する水流により加速され、中心箱の中心部屋を経て、燃焼を休止する燃焼室内に上昇する。
【００１６】
上記波動水力発生器は、第３式に示すように、燃焼周期１サイクルを時間２秒間として燃焼と休止を繰り返すと、燃焼ガスが保有するエネルギーＷ１から上昇水流が消費するエネルギーＷ２を差引き、時間１秒間に波動水力発生器が外部にエネルギーＷを外部に放出する。
Ｗ＝（Ｗ１ーＷ２）／２＝ＧＱ｛Ｈ（Ｐ１／ω１）ーＨ（Ｐ２／ω２）｝／２ （３）
【００１７】
二個の波動水力発生器間において波動水力を発生すると、二個の波動水力発生器が発生し、外部に出力する総エネルギーＷＴは、第４式で表すことができる。
ＷＴ＝（Ｗ１ーＷ２）＝ＧＱ｛Ｈ（Ｐ１／ω１）ーＨ（Ｐ２／ω２）｝ （４）
【００１８】
波動水力発生器において第４式に示す総エネルギーＷＴを発生するために必要な資源エネルギーＷＬは、燃焼室内において燃焼するために必要な、電気分解により水素ガスを生産するときに必要とする電力エネルギーＷＥと、ヒートポンプが低温領域を温度０〜２５℃に維持するための熱交換エネルギーＷＣであり、第５式として表示することができる。
ＷＬ＝ＷＥ＋ＷＣ （５）
【００１９】
二個の波動水力発生器が外部に出力する総エネルギーＷＴから波動水力を発生するために必要な資源エネルギーＷＬを差引いた有効エネルギーＷＶは、自然界に広く分布する空気と水が保有する常温のエネルギーを上手に管理し、自然界を支配する重力加速度と水と空気の密度差及び圧力差を有効に活用するための物理的法則を規則的に適用する条件においてのみ「正の出力」として機能し、常に正出力を放出するのではなく、むしろ負出力として機能することの方が多いと予測することができる。
【００２０】
第６式に示す有効エネルギーＷＶは、波動水力発生器が外部に出力する総エネルギーＷＴから波動水力を発生するために必要な資源エネルギーＷＬを差引いたものであり、水素ガスを生産するときに必要とする電力エネルギーＷＥは、化学変化を伴うもので、必ずしも有効エネルギーＷＶが常に負であることを立証することはできない。
ＷＶ＝ＷＴ−ＷＬ （６）
絶対的に不変の重力加速度Ｇを有効活用し、波動水力発生器が水素ガス燃焼１サイクルごとに送出する自然有効エネルギーＷＶを正にするために、波動水力発生器の中間容器壁の頂部高さを燃焼室に帰還する水位よりも高い位置に設定する。
【００２１】
波動水力発生器の中間容器壁の頂部高さを燃焼室に帰還する水位よりも高い位置に設定すると、燃焼室から放出する水は、出発点よりも高い位置にある中間容器壁の頂部を乗越え、波動水力発生器の底部に出発点よりも大きい水圧を加えるため、燃焼室内において燃焼した水素ガスは、確実に重力加速度をエネルギーとして利用し、波動水力発生器の出力効率を向上する。
【００２２】
水が燃焼室内に帰還するとき、波動水力発生器は、中間容器壁の頂部高さよりも低い位置にある燃焼室まで水を帰還すればよく、中間容器壁の頂部を乗越えた水は、低位にある燃焼室まで必ず帰還することが約束され、中心部屋の下部に配設するヒートポンプの低温領域は、波動水力発生器内における水流速度を加速する出力増大効果に利用可能にすることを約束する。
【００２３】
このように、波動水力発生器の中間容器壁を含む壁構成と、重力加速度、水と空気の密度差、温度差及び圧力差により、波動水力発生器内を移動する水のエネルギーを増大することにより、波動水力発生器の底部から放出し、帰還する波動水力効率の良い波動水力発生器を実現する。
【００２４】
上記第三の課題を解決するために、ヒートポンプを使用し、二個の波動水力発生器に結合する配管内の水を低温に冷却し、水電気分解槽内の電解液を高温に維持することにより、配管内の低温の水は、水素を燃焼する高温・高圧の空気を急冷し、波動水力流動系統内部空間を減圧し、流速を加速し、波動水力を増大し、高温に維持する電解液は、水電気分解効率を向上する自然エネルギー利用システムを構築する。
【００２５】
上記第四の課題を解決するために、二個の波動水力発生器の外箱の底板をそれぞれ貫通し、外箱の内部空間に一端が連通する配管を二本平行に配設し、その配管の他端に蓋を設けて閉じた終端配管とし、二本の配管の間に水車タービン室と圧力平衡用同期化装置を組合わせた同期化水車タービンを結合すると、二個の波動水力発生器の底板から二本の配管に供給する波動水力の圧力差は、同期化水車タービンに往復動波動水力を供給し、水車タービンを回転駆動する機械的動力発生機構を構成する。
【００２６】
上記同期化水車タービンは、二個の水車タービン室と二個の圧力平衡用同期化装置を組合せ、二個の水車タービン室の壁側内部空間の底部に波動水力授受用接続口を設け、反対側の壁側上部内部空間に二個の上部開口部を設け、一個の上部開口部は、水車タービン室の天井板と圧力平衡用同期化装置の底板を貫通して、水車タービン室と圧力平衡用同期化装置を連通し、上部連通配管は、二個の水車タービン室を隔離する側壁を貫通して二個の水車タービン室を連通する構成とする。
【００２７】
上記同期化水車タービンが波動水力を回転エネルギーに変換する手段は、二個の水車タービン室の底部に設けた波動水力授受用接続口に往復動する波動水力を受入れ、対向位置の上部開口部を経て相互に波動水力を授受する構成とすることにより、波動水力受入れ側の圧力平衡用同期化装置を休止すると、波動水力授受用接続口から底部に流入する波動水力は、水車タービン羽根を反時計方向に回転駆動し、対向位置にある上部開口部から休止中の圧力平衡用同期化装置内に流入し、側壁を貫通する上部連通配管は、隣接配設する水車タービン室に波動水を案内し、隣接配設する圧力平衡用同期化装置において水素ガスを燃焼すると、膨張空気が下方に押出す水流は、水車タービン羽根を反時計方向に回転駆動し、底部の波動水力授受用接続口から燃焼休止中の波動水力発生器に波動水流を帰還する。
【００２８】
上記同期化水車タービンの水車タービン室は、上部開口部と上部連通配管の配設位置を、底部に設ける波動水力授受用接続口の配設位置に対し、水車タービン羽根の回転方向対角位置に設定することにより、隣接配設する二個の水車タービン室の側壁は、波動水力授受用接続口から受入れた波動水力を垂直上方向に案内して水車タービン羽根を反時計方向に回転駆動し、対向位置にある上部開口部と上部連通配管内に水流を吸上げ、隣接する水車タービン室の上部連通配管から排出する水流は、水車タービン羽根に下方向水流を与え、圧力平衡用同期化装置において水素ガスを燃焼する高圧空気圧により上部開口部から流下する高速水流は、下方向水流を加速し、底部の波動水力授受用接続口から燃焼休止中の波動水力発生器に、高圧に加圧した波動水流を帰還する。
【００２９】
上記同一構造の水車タービン室と圧力平衡用同期化装置を一対に組合わせる同期化水車タービンは、相互に共同作用し、底部の波動水力授受用接続口から流入し、又は流出する水流の方向が変化しても、常に水車タービン羽根を反時計方向に回転駆動する機械的動力を供給し、波動水力発生器が発生する波動水力エネルギーを機械的回転駆動エネルギーに変換する。
【００３０】
上記第五の課題を解決するために、自動車、列車又は船舶に同期化水車タービン、電気分解槽及び水素ガス貯蔵タンクを搭載し、波動水力発生器が発生する波動水力エネルギーを利用して水車タービン羽根を回転駆動し、発電機は、電力を発生し、伝達する機械的動力は、移動エネルギーを供給する。
【００３１】
列車又は船舶は、波動水力発生器、同期化水車タービンを搭載し、自動車は、小形のため同期化水車タービンのみを搭載する。
【００３２】
地上の自動車駐車場は、少なくとも二個の波動水力発生器、少なくとも一個以上の固定設置同期化水車タービンを地上に配設し、自動車が駐車しない場合、固定設置同期化水車タービンは、二個の波動水力発生器間における波動水力の維持を可能とし、固定設置同期化水車タービンが発生する電力を交流電力配電系統に供給し、自家用電力に利用し、又は電気分解槽に供給して水素ガスを生産する。
【００３３】
駐車場に自動車が駐車すると、地上設備と自動車搭載機器を接続し、波動水力発生器は、自動車搭載同期化水車タービンに波動水力を供給し、自動車搭載同期化水車タービンの回転により発電機が発生する電力を地上の交流電力配電系統に供給すると、等価交換状態に地上から自動車の水素貯蔵タンクに水素ガスを供給する。
【００３４】
上記第六の課題を解決するために、個人住宅に配設する波動水力発生器とその付属機器は、一個の外箱内に二組の中心箱と中間容器を配設し、下部に同期化水車タービンを配設し、発生する電力を自家用に利用し、生産する水素ガスは、自家用と自動車走行用に利用する。
【００３５】
自動車が駐車すると、波動水力発生器とその付属機器は、自動車に波動水力と水素ガスを供給し、自動車が発生する電力を交流電力配電系統に供給し、自家用電力として利用し、余剰電力は、電力会社に販売するか又は電気分解槽に供給して水素ガスを生産する。
【発明の効果】
【００３６】
本発明は、ヒートポンプを利用し、周囲温度の水と空気が保有する熱エネルギーを低温側と高温側に移動することにより、低温側に移動する水は、波動水力発生器と同期化水車タービンが発生する高温・高圧の空気を急冷して波動水力エネルギーを増大し、高温側は、電解液を加熱し、水の電気分解効率を向上する効果がある。
【００３７】
本発明は、同期化水車タービンとして隣接配設する二個の水車タービン室に同一配置の波動水力授受用接続口、上部開口部及び上部連通配管を設けることにより、波動水力発生器が発生する波動水力を波動水力授受用接続口に授受すると、波動水力の移動方向に無関係に、水車タービン羽根に常に反時計方向の水流を作用させることにより、水車タービン羽根は、往復動する波動水力を有効に回転駆動力に変換する効果がある。
【００３８】
船舶又は列車は、波動水力発生器と同期化タービンを組合わせた波動水力伝達システムを搭載し、波動水力を利用して電力を発生し、水素ガスを生産し、機械的動力を移動エネルギーとして利用する効果がある。
【００３９】
自動車は、同期化タービンと電気分解槽を搭載して走行し、走行時は、水素ガス燃焼機関の駆動力を利用して走行し、減速時又は一時停止時は、発電機が発生する余剰電力エネルギーにより水素ガスを生産し、駐車場においては、地上に配設する波動水力発生器から波動水力を受け入れて同期化水車タービンを回転駆動し、発生する電力を地上の交流電力配電系統に販売し、地上から購入する水素ガスと等価交換することにより、自動車の所有者は、走行に必要な水素ガスの取得を可能にし、波動水力供給者は、発電設備を増設することなく、増量電力の利用が可能となり、双方に利益をもたらす効果がある。
【００４０】
住居においては、波動水力発生器、同期化タービン及び電気分解槽を一体にした波動水力伝達システムを構築することにより、太陽熱温水システム及び深夜電力により蓄熱した熱エネルギーを利用し、常時発生する電力を自家用に利用し、自動車が駐車場に駐車すると、自動車に搭載する同期化水車タービンを波動水力発生器に接続し、自動車搭載発電機が発生する電力を自家用に使用し、余剰電力により生産する水素ガスを自動車の水素ガス貯蔵タンクに貯蔵可能にする効果がある。
【課題を解決するための最良の形態】
【００４１】
図１は、本発明の波動水力発生器１００を側面から見た断面構造図を示す。波動水力発生器１００は、水圧に耐える鋼板製とし、円筒形状又は長方形断面の外箱１の内部に中間容器２を配設し、中心に中心箱３を配設する。
【００４２】
中心箱３は、円筒形状の側壁４の中心に、上下に開口部５，６が開口する空間室７を備える構造とし、上部の開口部５に側壁４の外径よりも大きい外径の側壁９を備える燃焼室８を結合する。
【００４３】
燃焼室８の内部空間に空気供給配管１０と水素ガス供給配管１１を導入し、燃焼室８内に空気と水素ガスを供給可能にし、燃焼室８の底板１３に設けた開口部１４は、空間室７の開口部５に連通する。
【００４４】
燃焼室８の上部に自動開閉弁１５を設け、自動開閉弁１５を閉路すると、燃焼室８の内部空間は、開口部５，１４を経て空間室７に連通し、内部空間の水と空気を下方にのみ流出入する圧力容器として機能し、自動開閉弁１５を開放すると、燃焼室８の内部空間は、上部の大気に開放する構成とする。
【００４５】
中間容器２は、円筒形状又は角形の側壁１６と底板１７を備えた頂部１８が開放する有底容器とし、底板１７の表面にヒートポンプの低温領域１９を配設し、ヒートポンプの低温領域１９は、中心箱３の下部の開口部６に流出入する圧力伝達媒体としての水を冷却する。
【００４６】
外箱１は、角形又は円筒形状の側壁２０の下端に底板２１を固定し、上部は、天井板２２により気密に燃焼室８の側壁２３に結合することにより、外箱１の内部空間を気密構造とする。
【００４７】
外箱１の底板２１に開口穴２４を設け、開口穴２４に波動水力を流出入する配管２５を結合する。
【００４８】
波動水力発生器１００の動作の概要を説明すると、中間容器２の側壁１６の長さ１２は、５〜３００ｍとし、高水位２６の位置まで燃焼室８の内部に水を充満し、外箱１の天井板２２の背面に蓄積する空気を排除し、外箱１の内部に設けたジグザグ路構成の水路２９，３０，３１の内部に水を充満する。
【００４９】
中間容器２の側壁１６の頂部１８の高さを燃焼室８の高水位２６よりも高い位置に設計し、頂部１８と高水位２６間の落差６３は、吸上げ落差△Ｈとして波動水力発生器１００の波動水力増大に利用する。
【００５０】
頂部１８と高水位２６間の吸上げ落差△Ｈにより増大する波動水力発生器１００の最大波動水力Ｗｗａｖｅは、第７式により表すことができる。
Ｗｗａｖｅ＝Ｇｑ△Ｈ（ｐ／ω） （ｋＷ） （７）
ここに、ｑは、１秒間に側壁１６の頂部１８を通過する水の総流量とし、Ｇは、重力加速度、△Ｈ（ｐ／ω）は、頂部１８と高水位２６間の吸上げ落差△Ｈを水に加わる圧力ｐと水の密度ωの関数として処理する換算落差値とする。
【００５１】
燃焼室８の上部を閉鎖する自動開閉弁１５を閉路し、空気供給配管１０と水素ガス供給配管１１から空気と水素ガスを供給し、水素ガスを燃焼すると、燃焼室８内に発生する高温・高圧の空気は、高水位２６の位置にある水の表面を加圧し、水路２９内に水を圧入する。
【００５２】
矢印３２により表示する方向に流下する高圧水は、水路３０内を矢印３３に示す上向き流として重力Ｇに逆らい上昇し、中間容器２の側壁１６の頂部１８を乗越え、水路３１内に流入する。
【００５３】
中間容器２の側壁１６の頂部１８は、波動エネルギー駆動システムの吸上げ落差△Ｈの頂点として機能し、波動エネルギー駆動システムに供給する波動水力の最低波動圧力を決定する。
【００５４】
水路３１内を矢印３４に示す方向に流下する高圧水流は、外箱１の底板２１に設けた開口穴２４から配管２５内に流入し、多数の負荷を構成する水車タービンに供給する。
【００５５】
燃焼室８内の水素ガスの燃焼が完了すると、燃焼室８の上部の自動開閉弁１５を瞬時開放し、燃焼室８内の高温・高圧空気を外気に排出し、燃焼室８内を大気圧に減圧後、自動開閉弁１５を閉鎖する。
【００５６】
他の波動水力発生器が燃焼室８内において水素ガスを燃焼すると、配管２５は、底板２１の開口穴２４から水路３１内に他の波動水力発生器の発生圧力により波動する波動水力を供給する。
【００５７】
図２に波動水力発生器１００の燃焼休止状態を例示するように、波動水力発生器１００の底板２１の開口穴２４から水路３１内に流入する水は、開口穴２４の水圧と燃焼を休止し、大気圧から負圧に移行する燃焼室８内の圧力の差と吸上げ落差△Ｈの水位差により、矢印３３に示すように、一気に中間容器２の壁頂部１８から中心箱３の下部開口部６に流下する。
【００５８】
中心箱３の下部開口部６に流下する水流は、中心箱３の下部開口部６においてヒートポンプの低温領域１９が冷却する低温水５４に圧力を加え、低温水５４を矢印３２の方向に押上げる。
【００５９】
頂部の燃焼室８内に流入する低温水５４は、燃焼室８内の高温・大気圧の空気温度を急降下させ、低圧に移行する燃焼室８内に充満する。
【００６０】
空気供給配管１０から燃焼室８内に高圧空気を導入し、水素ガス供給配管１１が供給する水素ガスを点火し、次の波動水力発生サイクルを繰返す。
【００６１】
波動水力発生器１００の上部に配設する燃焼室８内において時間１秒間、水素ガスを燃焼させると、密度ω１、圧力Ｐ１の高温・高圧ガスを発生し、高水位２６の高さＨにお
いて発生する高温・高圧ガスは、第８式のエネルギーＷ１（ｋＷ）を保有する。
Ｗ１＝ＧＱＨ（Ｐ１／ω１） （８）
ここに、Ｇは、重力加速度（ｍ／ｓｅｃ２）であり、Ｑは、燃焼室８から流下する水量（ｍ３／ｓｅｃ）とし、高水位２６の位置における高温・高圧空気の密度ω１と圧力Ｐ１を水換算関数とする有効落差Ｈ（Ｐ１／ω１）とする。
【００６２】
波動水力発生器１００の上部に配設する燃焼室８内において発生する高温・高圧の燃焼ガスは、圧力Ｐ１が大きく、密度ω１が小さいため、大きな出力エネルギーＷ１（ｋＷ）を保有し、波動水力発生器１００は、中間容器２の高い壁の頂部１８を波高とし、外箱の底部開口穴２４を谷とする振幅の波動水力を出力する。
【００６３】
中間容器２の底板１７の表面で、中心箱３の空間室７の底部にヒートポンプの低温領域１９を配設し、ヒートポンプの低温領域１９は、中心箱３の底部開口部６の水を冷却することにより、燃焼室８において間欠的に水素ガスを燃焼すると、水素ガスの燃焼熱により膨張する燃焼室８内の高温・高圧空気は、中心箱３の空間室７の水を下方に押出し、水素ガス燃焼休止時に燃焼室８内の燃焼空気の温度が低下すると、燃焼室８が負圧に転じ、低温領域１９の低温水６４が空間室７に流入し、空間室７内の高温の空気と水を急冷することにより、空間室７内に流入する水流の流速を加速し、高速水流を燃焼室８内に帰還する波動水力発生器１００を構成する。
【００６４】
波動水力発生器１００の中心箱３の底部開口部６に配設するヒートポンプの低温領域１９が温度０〜２５℃に冷却する圧力Ｐ２と密度ω２の水が高水位２６まで上昇すると、上昇水流が消費するエネルギーＷ２（ｋＷ）は、第９式を使用し、計算することができる。
Ｗ２＝ＧＱＨ（Ｐ２／ω２） （９）
ここに、Ｇは、重力加速度（ｍ／ｓｅｃ２）であり、Ｑは、中心箱の底部から燃焼室内に帰還する水量（ｍ３／ｓｅｃ）で、出力水量Ｑと同量の水量Ｑを帰還すると、水の密度ω２と圧力Ｐ２の関数とし、水を帰還するための実効落差Ｈ（Ｐ２／ω２）により上昇水流が消費するエネルギーＷ２（ｋＷ）を計算する。
【００６５】
矢印３２の方向に上昇する上昇水流は、ヒートポンプの低温領域１９が冷却する温度０〜２５℃の密度ω２が大きく、高温・高圧空気よりも小さい圧力Ｐ２の水の流れであり、上昇水流が保有するエネルギーＷ２は、高温高圧の燃焼空気が保有するエネルギーＷ１よりも小さく、少ない消費エネルギーにより、矢印３２に示す方向に上昇する上昇水流を発生することができる。
【００６６】
更に、重力加速度Ｇが加速し、中間容器２上部の高い側壁１６の頂部１８から矢印３３の方向に流下する水流は、上昇水流を矢印３２の方向に加速し、中心箱３の空間室７を経て、燃焼を休止する燃焼室８内に流入する。
【００６７】
波動水力発生器１００は、第１０式に示すように、燃焼周期１サイクルを時間２秒間として燃焼と休止を繰り返すと、燃焼ガスが保有するエネルギーＷ１から上昇水流が消費するエネルギーＷ２を差引き、時間１秒間に波動水力発生器が外部にエネルギーＷを放出する。
Ｗ＝（Ｗ１ーＷ２）／２＝ＧＱ｛Ｈ（Ｐ１／ω１）ーＨ（Ｐ２／ω２）｝／２ （１０）
【００６８】
二個の波動水力発生器１００間において波動水力を発生すると、二個の波動水力発生器１００が発生し、外部に出力する総エネルギーＷＴは、第４式で表すことができる。
ＷＴ＝（Ｗ１ーＷ２）＝ＧＱ｛Ｈ（Ｐ１／ω１）ーＨ（Ｐ２／ω２）｝ （１１）
【００６９】
波動水力発生器において第１１式に示す総エネルギーＷＴを発生するために必要な資源エネルギーＷＬは、燃焼室内において燃焼するために必要な、電気分解により水素ガスを生産するときに必要とする電力エネルギーＷＥと、ヒートポンプが低温領域を温度０〜２５℃に維持するための熱交換エネルギーＷＣ及び高圧空気を発生する圧縮機を駆動する補助電力ＷＡであり、第１２式として表示することができる。
ＷＬ＝ＷＥ＋ＷＣ＋ＷＡ （１２）
【００７０】
第１３式は、波動水力発生器１００が外部に出力する総エネルギーＷＴから波動水力を発生するために必要な資源エネルギーＷＬを差引いた有効エネルギーＷＶを示し、必ずしも常に正とはならないが、冬季等、外部気温が低下し、低温領域発生用の電力消費量が低減すると、波動水力発生器の出力効率が向上する。
ＷＶ＝ＷＴ−ＷＬ （１３）
波動水力発生器１００が水素ガス燃焼１サイクルごとに送出する自然有効エネルギーＷＶに絶対的に不変の重力加速度Ｇを有効に利用するために、壁１６の頂部１８の高さを燃焼室８に帰還する高水位２６よりも高い位置に設定する。
【００７１】
中間容器２の壁１６の頂部１８の高さを燃焼室８に帰還する高水位２６よりも高い位置に設定すると、燃焼室８から放出する水は、出発点の高水位２６よりも高い位置にある壁１６の頂部１８を乗越え、燃焼室８内の高水位２６の位置まで確実に帰還することが約束され、波動水力発生器１００は、安定、有効に動作サイクルを繰り返す。
【００７２】
図３は、本発明の主要構成である波動エネルギー駆動システム１０１の動作機能説明図であって、二個の波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂの底板２１に結合する配管２５Ａ，２５Ｂに同期化水車タービン３６を結合する。
【００７３】
同期化水車タービン３６は、図５，６に例示するように、自動車に搭載することを可能とし、二個のタービン室３７Ａ，３７Ｂを結合し、タービン室３７Ａ，３７Ｂの上部に圧力平衡用同期化装置３８Ａ，３８Ｂを積層構造に配設する。
【００７４】
タービン室３７Ａ，３７Ｂの側壁３９，４０、４１を気密に貫通し、駆動軸４２が外部に延び、水車タービン羽根４６Ａ，４６Ｂが回転駆動する駆動軸４２に発電機４３と水素燃焼内燃機関４４の回転軸４５が結合する。
【００７５】
タービン室３７Ａ，３７Ｂを区画する側壁４０の上部に設けた開口部に配管４７を配設し、配管４７は、タービン室３７Ａ，３７Ｂの上部空間を連通し、タービン室３７Ａ，３７Ｂの内部圧力不平衡時に、タービン室３７Ａ，３７Ｂ内の上部の水を移動し、タービン室３７Ａ，３７Ｂ間の内部圧力を平衡させる。
【００７６】
タービン室３７Ａ，３７Ｂの上部に設ける天井５１は、圧力平衡用同期化装置３８Ａ，３８Ｂの底板を構成し、天井５１に設ける連通配管５０Ａ，５０Ｂは、圧力平衡用同期化装置３８Ａ，３８Ｂの底部内部空間５３とタービン室３７Ａ，３７Ｂの上部内部空間５２を連通する（図４参照）。
【００７７】
圧力平衡用同期化装置３８Ａ，３８Ｂの内部空間に空気供給配管５４と水素ガス供給配管５５を導入し、空気と水素ガスの供給を可能にする。
【００７８】
水車タービン室３７Ａ，３７Ｂの底板５６に開口部を設け、開口部に気密に結合する配管５７Ａ，５７Ｂに配管２５Ａ，２５Ｂを結合する。
【００７９】
図３を参照し、波動エネルギー駆動システム１０１の動作を説明すると、時間対圧力図５８Ａ，５８Ｂに示すように、波動水力発生器１００Ａの燃焼室８Ａにおいて水素ガスを燃焼し、所定の継続時間ｔ１の間継続する波動水力５９を発生し、波動水力発生器１００Ｂは、燃焼休止状態矢印６１に示す休止状態とする。
【００８０】
燃焼室８Ａに発生する高温・高圧の空気圧は、燃焼室８Ａ内の水を押出し、燃焼室８Ａから出力する波動水力５９は、中間室２の側壁頂部１８を乗越え、外箱１の底部開口穴２４から配管２５Ａ内に出力する。
【００８１】
中間室２の側壁１６の長さ１２を所定値に設定し、波動エネルギー駆動システム１０１に供給する波動水力５９の波高圧力値ｐを所定値以上に維持する。
【００８２】
中間室２の側壁１６の長さ１２は、波動水力を供給する波動エネルギー駆動システム１０１の必要水力に対応し、長さ２〜３００ｍとする。
【００８３】
波動水力発生器１００Ａが出力する波動水力５９は、配管５７Ａから水車タービン室３７Ａの配管５７Ａ内に流入し、矢印６０に示す上方向に流れる衝動流を発生する。
【００８４】
矢印６０に示す上方向に流れる衝動流は、水車タービン羽根４６Ａを反時計方向に回転駆動し、配管５７Ａを配設する位置に対し対向位置の上部に配設する配管４７の配管開口部４８内に流入する。
【００８５】
配管５０Ａは、燃焼休止状態の圧力平衡用同期化装置３８Ａ内に水車タービン室３７Ａ内の水を吸引する。
【００８６】
ヒートポンプを使用し、配管２５Ａ内を流動する水を温度２５℃以下に維持すると、圧力平衡用同期化装置３８Ａ内に流入する水は、圧力平衡用同期化装置３８Ａ内を負圧にし、圧力平衡用同期化装置３８Ａ内に流入する水を高速吸引し、プッシュプル効果により、矢印６０に示す上方向に流れる衝動流を加速し、タービン羽根４６Ａを高速回転駆動する。
【００８７】
水車タービン室３７Ｂは、配管４７の配管開口部４９から衝動流が流出することを検出すると、圧力平衡用同期化装置３８Ｂ内において、水素ガスを燃焼する。
【００８８】
圧力平衡用同期化装置３８Ｂ内において水素ガスが燃焼し、発生する波動水力は、配管５０Ｂから下部の水車タービン室３７Ｂに流入し、壁に沿って流下し、水車タービン羽根４６Ｂを回転駆動し、配管５７Ｂ，２５Ｂを経て波動水力発生器１００Ｂに帰還する。
【００８９】
圧力平衡用同期化装置３８Ｂ内において水素ガスが燃焼することにより発生する高温・高圧空気の圧力は、配管４７の配管開口部４９から水車タービン室３７Ｂ内に流入する水流を加速し、波動水力発生器１００Ｂに帰還する水流に帰還エネルギーを供給する。
【００９０】
波動水力発生器１００Ａが送出する波動水力は、配管２５Ａ及び水車タービン羽根４６Ａ，４６Ｂにおいて減衰するが、水素ガスを燃焼終了後に発生する圧力平衡用同期化装置３８Ａ内における吸引力と、圧力平衡用同期化装置３８Ｂ内における加圧力により損失を補填され、波動水力発生器１００Ｂの側壁１６の頂部１８を乗越える圧力を蓄積する。
【００９１】
波動水力発生器１００Ｂの側壁１６の頂部１８の高さと、燃焼室８内において、水素ガスを燃焼することにより高水位２６から低水位２７まで低下するときに水の位置エネルギー損失により発生する水の有効落差を所望値に設計し、同期化水車タービン３６が供給する損失補填エネルギーにより、水が二個の波動水力発生器間において往復動可能にする周期を決定し、周期的に継続する波動エネルギーとして利用する。
【００９２】
図７は、波動エネルギー駆動システム１０１を配設する駐車場１０２の平面図例を示し、多数の従業員が勤務する事業所、多数の観客が訪問する遊園地、高速道路のサービスエリア又は建物の地下等の駐車場１０２に波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂを配設し、波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂの底部から配管２５Ａ，２５Ｂを平行敷設する。
【００９３】
配管２５Ａ，２５Ｂから直交方向に枝配管２５１Ａ，２５１Ｂ及び枝配管２５２Ａ，２５２Ｂを敷設し、枝配管２５１Ａ，２５１Ｂ及び枝配管２５２Ａ，２５２Ｂの閉鎖終端部２６１Ａ，２６１Ｂ，２６１Ｃ，２６１Ｄ及び閉鎖終端部２６２Ａ，２６２Ｂ，２６２Ｃ，２６２Ｄにそれぞれ同期化水車タービン３６を接続する。
【００９４】
駐車場１０２において、外部からエネルギーを供給せずに、駐車場内の自然エネルギーである空気と水の圧力差、温度差及び密度差のみを利用し、波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂ間において永久に波動水力を継続する条件は、同期化水車タービン３６の配設数ｎを調整し、配設数ｎの同期化水車タービン３６の水車タービン羽根４６Ａ，４６Ｂが回転駆動する発電機が発生する全電力を電気分解に使用し、水素ガスを生産し、生産した水素ガスを全量使用して波動エネルギー駆動システムを運転したとき、波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂの有効落差２８を維持できるときであり、この状態をゼロ出力平衡状態とする。
【００９５】
ゼロ出力平衡状態は、配管２５内の低温水の温度、燃焼室８及び圧力平衡用同期化装置３８Ａ，３８Ｂにおいて水素ガス燃焼時に発生する高圧・高温の空気圧と急冷時の負圧、波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂの底部から配管２５に供給する一秒間当たりの平均水量Ｑ、密度ω及び圧力Ｐにより決定する。
【００９６】
波動エネルギー駆動システム１０１がゼロ出力になる条件に同期化水車タービン３６の配設数ｎを決定すると、駐車場１０２に駐車する自動車が搭載する同期化水車タービン３６に波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂから波動水力を供給すると、圧力平衡用同期化装置３８Ａの吸引作用と、圧力平衡用同期化装置３８Ｂの波動水力出力作用によるプッシュプル効果と、自動車搭載同期化水車タービン３６のプッシュプル効果が加わり、駐車場１０２から十分の低温エネルギーを供給する条件において、駐車場１０２は、波動エネルギー駆動システム１０１の出力を増大する方向に作用し、自動車搭載発電機４３が発電する電力を有効に地上の交流電力配電系統に供給し、電力負荷や電気分解槽に電力を供給することができる。
【００９７】
駐車場１０２に駐車する自動車６５の数に比例して自動車搭載発電機４３が発生し、地上に供給する電力を増大することができ、地上電力負荷設備に有効に電力を供給し、交流電力配電系統から負荷に供給する最大電力を低減することができる。
【００９８】
自動車搭載同期化水車タービン３６の出力を波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂに対応する波動出力特性に対応して設計し、自動車走行用に必要とする以上の出力特性の発電機４３を自動車６５に搭載することにより、駐車場１０２は、自動車６５に低温の波動水力と水素ガスを供給し、自動車搭載発電機４３から発電効率の良い電力を購入することができ、自動車６５は、販売した電力と等価交換する水素ガスを購入できるので、発電電力と水素ガスを交換する流通システムを構築すると、駐車場管理者と自動車所有者の両者に利益をもたらす水素ガスエネルギー流通システムを構築することができる。
【００９９】
図８は、船舶６８に波動エネルギー駆動システム１０１を搭載する概念図を示し、船舶６８の船首７５に波動水力発生器１００Ａを配設し、船尾７６に波動水力発生器１００Ｂを配設する。
【０１００】
船首７５と船尾７６に分割して配設する波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂは、船舶６８が揺動すると、船舶の揺動により波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂ内に乱雑な波動水力を発生する。
【０１０１】
波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂ内に発生する乱雑な波動水力ＷＲは、水車タービン室３７Ａ，３７Ｂに流出入する波動水に不規則な波動を重畳し、水車タービン室３７Ａ，３７Ｂ内に渦流を発生する。
【０１０２】
圧力平衡用同期化装置３８Ａ，３８Ｂは、水車タービン室３７Ａ，３７Ｂに加わる圧力を検出し、水車タービン室３７Ａ，３７Ｂの内圧が高いとき水素ガスの燃焼を休止し、水圧が低いとき、水素ガスを燃焼することにより、不規則な波動を水車タービン羽根４６Ａ，４６Ｂの回転エネルギーに利用する。
【０１０３】
図９は、列車６９に波動エネルギー駆動システム１０１を搭載する平面図を示す。
【０１０４】
列車６９の場合、縦揺れと横揺れが期待でき、その振動により発生する渦流を波動エネルギーとして利用するため、二個の波動水力発生器１００を仕切壁７９により列車６９の進行方向に平行に区画する。
【０１０５】
走行中、列車６９が横揺れすると、仕切壁７９が区画する波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂ間において乱雑な波動が発生し、脈動する波動は、波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂ間に圧力差を発生する。
【０１０６】
配管２５Ａ，２５Ｂに結合する同期化水車タービン３６は、波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂ間に発生する圧力差を検出し、圧力平衡用同期化装置における水素ガスの燃焼を制御し、乱雑な波動を有効な波動エネルギーに変換する。
【０１０７】
図１０は、一般の住居７０に配設する波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂを例示する。
【０１０８】
一般の住居７０に配設する波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂは、一個の外箱８１の内部に一体に組込み、有効落差２〜５ｍ程度で運転する。
【０１０９】
一般住居７０の場合、一定の低温を得ることが困難なので、屋根８２に配設する太陽熱利用温水器８３を利用して水を加熱し、ヒートポンプ７４の熱により更に加熱する温水により電気分解槽６６の電解液を加熱し、熱交換した地下貯水槽８４内の低温水を波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂと同期化水車タービン３６の低温冷却水に利用する。
【０１１０】
帰宅したとき、自動車の同期化水車タービン３６Ｍを波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂに接続し、同期化水車タービン３６Ｍに波動水力の供給を受け、発電機４３が発電する電力を自家用に利用し、電気分解槽が生産する水素ガスを自動車６５の水素ガス貯蔵タンク６７に供給して貯蔵し、家庭においては、水素ガスを燃料として利用する。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】 水素ガス燃焼３５状態を表示した波動発水力生器１００を側面から見た断面図である。
【図２】 低温水６４が上昇する状態を表示した波動水力発生器１００を側面から見た断面図である。
【図３】 波動水力発生器１００Ａを水素燃焼状態に設定し、同期化水車タービン３６を接続した波動エネルギー駆動システム１０１の動作機能説明図である。
【図４】 波動水力発生器１００Ａを休止状態に設定し、波動水力発生器１００Ｂが波動水力を発生する状態における波動エネルギー駆動システム１０１の動作機能説明図である。
【図５】 同期化水車タービン３６を搭載する自動車６５の平面図である
【図６】 自動車６５に搭載する同期化水車タービン３６、内燃機関４４及び発電機４３の配列図例である。
【図７】 波動エネルギー駆動システム１０１を配設する駐車場１０２の平面図である
【図８】 船舶６８に波動エネルギー駆動システム１０１を搭載する模型図である。
【図９】 列車６９に波動エネルギー駆動システム１０１を搭載する平面図である。
【図１０】 一般住居７０に配設する波動エネルギー駆動システム１０１の側面図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１ 外箱
２ 中間容器
３ 中心箱
４ 側壁
５ 開口部
６ 開口部
７ 空間室
８ 燃焼室
８Ａ 燃焼室
８Ｂ 燃焼室
９ 側壁
１０ 空気供給配管
１０Ａ 空気供給配管
１０Ｂ 空気供給配管
１１ 水素ガス供給配管
１１Ａ 水素ガス供給配管
１１Ｂ 水素ガス供給配管
１２ 中間室２の側壁１６の長さ
１３ 底板
１４ 開口部
１５ 自動開閉弁
１６ 側壁
１７ 底板
１８ 頂部
１９ ヒートポンプの低温領域
２０ 側壁
２１ 底板
２２ 天井板
２３ 側壁
２４ 開口穴
２５ 配管
２５Ａ 配管
２５Ｂ 配管
２６ 高水位
２７ 低水路
２８ 有効落差
２９ 水路
３０ 水路
３１ 水路
３２ 矢印
３３ 矢印
３４ 矢印
３５ 水素ガス燃焼
３６ 同期化水車タービン
３６Ｍ 自動車の同期化水車タービン
３７Ａ 水車タービン室
３７Ｂ 水車タービン室
３８Ａ 圧力平衡用同期化装置
３８Ｂ 圧力平衡用同期化装置
３９ 側壁
４０ 側壁
４１ 側壁
４２ 駆動軸
４３ 発電機
４４ 水素燃焼内燃機関
４５ 回転軸
４６Ａ 水車タービン羽根
４６Ｂ 水車タービン羽根
４７ 配管
４８ 配管開口部
４９ 配管開口部
５０Ａ 連通配管
５０Ｂ 連通配管
５１ 天井
５２ 上部内部空間
５３ 底部内部空間
５４ 空気供給配管
５５ 水素ガス供給配管
５６ 底板
５７Ａ 配管
５７Ｂ 配管
５８Ａ 時間対圧力図
５８Ｂ 時間対圧力図
５９ 波動水力
６０ 矢印
６１ 燃焼休止状態矢印
６２ 燃焼状態矢印
６３ 頂部１８と最高水位２６間の落差
６４ 低温水
６５ 自動車
６６ 電気分解槽
６７ 水素ガス貯蔵タンク
６８ 船舶
６９ 列車
７０ 一般住居
７１ 端部蓋
７２ 接続口
７３ 架線
７４ ヒートポンプ
７５ 船首
７６ 船尾
７７ 矢印
７８ 車輪
７９ 仕切壁
８０ パンタグラフ
８１ 外箱
８２ 屋根
８３ 太陽熱利用温水器
８４ 地下貯水槽
１００ 波動水力発生器
１００Ａ 波動水力発生器
１００Ｂ 波動水力発生器
１０１ 波動エネルギー駆動システム
１０２ 駐車場
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、列車、船舶又は住居等生産・生活場所に配設し、波動水力を発生し、発生した波動水力を機械的動力エネルギーに変換する機器及びその変換するシステムであって、その波動水力発生器は、二個を一対として有効落差２〜３００ｍの水を貯水し、水素ガスの燃焼熱により二個の波動水力発生器間において発生する往復動波動水力エネルギーを利用して同期化水車タービンを回転駆動し、発電機が発生する電力は、自家用として電気分解槽に供給して水素ガスを生産し、余剰電力は、交流電力配電系統に供給し、機械的動力は、自動車、列車又は船舶の移動用動力に利用可能にすることを特徴とする技術である。
【背景技術】
【０００２】
従来の水素ガスを燃料とし、動力エネルギーを発生する自動車は、水の電気分解、アルコール等の化学分解等により地上において生産する水素ガスを耐高圧容器内に貯蔵し、耐高圧容器内の水素ガスを連続的に燃焼し、発生する高温・高圧の流体圧を利用し、ガス燃料エンジンと発電機を回転駆動し、自動車が走行するために必要な動力と電力を供給していた。
【０００３】
また、水の電気分解による水素生産方式においては、地上に固定設置する水電気分解槽内に注入する高濃度の化成カリ溶液を温度７０〜８０℃に維持し、直流低電圧を加えて水を電気分解し、水素を生産していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明が解決しようとする第一の課題は、有効落差２〜３００ｍの水を貯蔵する二個の容器を対向配置し、水素ガスを交互燃焼させることにより、時間的に振幅が変動する圧力波に位相差を与え、波動水力を二個の容器間に発生させ、その位相差波動水力を利用し、水車タービンを回転駆動するための波動水力発生器を提供することにある。
【０００５】
この発明が解決しようとする第二の課題は、対向配置する二個の容器は、所定の値に設定する圧力の波動水力を所定の周期において出力する構成の波動水力発生器を提供することにある。
【０００６】
この発明が解決しようとする第三の課題は、周囲温度環境の水と空気に温度差、密度差及び高低差を人工的に発生させ、自然エネルギーを有効活用するための、自然熱エネルギー利用技術を提供することにある。
【０００７】
この発明が解決しようとする第四の課題は、波動水力発生器が発生する往復動波動水力を回転動力エネルギーに変換する同期化水車タービンを提供することにある。
【０００８】
この発明が解決しようとする第五の課題は、同期化水車タービンを自動車、列車又は船舶に搭載し、水素ガス燃焼内燃機関と同期化水車タービンが協働し、自動車、列車又は船舶に移動駆動力を供給し、発電するシステムを提供することにある。
【０００９】
この発明が解決しようとする第六の課題は、一般住居等生産・生活場所において、駐車中の自動車が搭載する同期化水車タービンに地上から波動水力を供給し、不使用時の自動車搭載同期化水車タービンを回転駆動し、自動車搭載発電機から住居等生産・生活場所に電力を供給し、住居等生産・生活場所に配設する水電気分解槽内の電解液を電気分解し、水素ガスを住居等生産・生活場所に供給するシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記第一の課題を解決するために、円筒形状又は長方形断面形状の密閉容器を外箱とし、その密閉容器の内部に有底、上部開口の中間容器を配設し、その中間容器の内部に上下が開口する円筒形状又は角形断面の側壁を備えた中心箱を配設し、その中心箱の上部に開閉弁を配設することにより、開閉弁を閉路し、中心箱の上部燃焼室内に配設する空気導入管から空気を中心箱の上部に導入し、中心箱の上部室内に配設する水素ガス導入管から水素ガスを導入し、水素ガスを点火すると、水素ガスの燃焼熱は、空気を加熱し、燃焼室内の水を下方に押出し、中間容器と中心箱間の水を中間容器の上部開口部まで押上げ、中間容器の底部から上部開口部までの高さを有効落差とする水圧を発生し、中間容器と外箱の間の空間を流下し、外箱の底板を貫通する出力配管に所定圧力以上の波動水力を送出する波動水力発生器を構成する。
【００１１】
上記波動水力発生器の上部に配設する燃焼室内において時間１秒間、水素ガスを燃焼させると、密度ω１、圧力Ｐ１の高温・高圧ガスを発生し、高さＨにおいて発生する高温・高圧ガスは、第１式のエネルギーＷ１（ｋＷ）を保有する。
Ｗ１＝ＧＱＨ（Ｐ１／ω１） （１）
ここに、Ｇは、重力加速度（ｍ／ｓｅｃ２）であり、Ｑは、燃焼室から流下する水量（ｍ３／ｓｅｃ）とし、Ｈは、高温・高圧空気の密度ω１と圧力Ｐ１を水換算関数とする有効落差である。
【００１２】
上記波動水力発生器の上部に配設する燃焼室内において発生する高温・高圧の燃焼ガスは、圧力Ｐ１が大きく、密度ω１が小さいため、大きな出力エネルギーＷ１（ｋＷ）を保有し、波動水力発生器は、中間容器上部の高い壁の頂部を波高とし、外箱の底部を谷とする振幅の波動水力を出力する。
【００１３】
上記第二の課題を解決するために、中間容器の底板の表面で、中心箱の中心部屋の底部にヒートポンプの低温領域を配設し、ヒートポンプの低温領域は、中心箱の底部の水を冷却することにより、中心箱の上部において間欠的に水素ガスを燃焼すると、水素ガスの燃焼熱により膨張する中心箱上部空間部の高温空気は、中心箱の中心部屋の水を下方に押出し、水素ガス燃焼休止時に中心箱上部空間部の燃焼空気の温度が低下すると、中心箱上部空間部が負圧に転じ、中心箱下部の低温水が中心部屋に流入し、中心部屋内の高温の空気を急冷することにより、中心部屋内に流入する水流の流速を加速し、高速水流を中心箱の上部燃焼室内に帰還する波動水力発生器を構成する。
【００１４】
上記波動水力発生器の中心箱の底部に配設するヒートポンプの低温領域が温度０〜２５℃に冷却する圧力Ｐ２と密度ω２の水が高さＨの中心部屋を上昇すると、上昇水流が消費するエネルギーＷ２（ｋＷ）は、第２式を使用し、計算することができる。
Ｗ２＝ＧＱＨ（Ｐ２／ω２） （２）
ここに、Ｇは、重力加速度（ｍ／ｓｅｃ２）であり、Ｑは、中心箱の底部から燃焼室内に帰還する水量（ｍ３／ｓｅｃ）で、出力水量と同量の水量を帰還するとし、Ｈは、水を中心箱の底部から燃焼室内に帰還するための有効落差とし、水の密度ω２と圧力Ｐ２の関数とする。
【００１５】
上昇水流は、ヒートポンプの低温領域が冷却する温度０〜２５℃の高密度水流とし、高温・高圧空気よりも小さい圧力Ｐ２の水が保有するエネルギーＷ２は、高温高圧の燃焼空気が保有するエネルギーＷ１よりも小さく、少ない消費エネルギーにより、中間容器上部の高い壁の頂部から流下する水流により加速され、中心箱の中心部屋を経て、燃焼を休止する燃焼室内に上昇する。
【００１６】
上記波動水力発生器は、第３式に示すように、燃焼周期１サイクルを時間２秒間として燃焼と休止を繰り返すと、燃焼ガスが保有するエネルギーＷ１から上昇水流が消費するエネルギーＷ２を差引き、時間１秒間に波動水力発生器が外部にエネルギーＷを外部に放出する。
Ｗ＝（Ｗ１ーＷ２）／２＝ＧＱ｛Ｈ（Ｐ１／ω１）ーＨ（Ｐ２／ω２）｝／２ （３）
【００１７】
二個の波動水力発生器間において波動水力を発生すると、二個の波動水力発生器が発生し、外部に出力する総エネルギーＷＴは、第４式で表すことができる。
ＷＴ＝（Ｗ１ーＷ２）＝ＧＱ｛Ｈ（Ｐ１／ω１）ーＨ（Ｐ２／ω２）｝ （４）
【００１８】
波動水力発生器において第４式に示す総エネルギーＷＴを発生するために必要な資源エネルギーＷＬは、燃焼室内において燃焼するために必要な、電気分解により水素ガスを生産するときに必要とする電力エネルギーＷＥと、ヒートポンプが低温領域を温度０〜２５℃に維持するための熱交換エネルギーＷＣであり、第５式として表示することができる。
ＷＬ＝ＷＥ＋ＷＣ （５）
【００１９】
二個の波動水力発生器が外部に出力する総エネルギーＷＴから波動水力を発生するために必要な資源エネルギーＷＬを差引いた有効エネルギーＷＶは、自然界に広く分布する空気と水が保有する常温のエネルギーを上手に管理し、自然界を支配する重力加速度と水と空気の密度差及び圧力差を有効に活用するための物理的法則を規則的に適用する条件においてのみ「正の出力」として機能し、常に正出力を放出するのではなく、むしろ負出力として機能することの方が多いと予測することができる。
【００２０】
第６式に示す有効エネルギーＷＶは、波動水力発生器が外部に出力する総エネルギーＷＴから波動水力を発生するために必要な資源エネルギーＷＬを差引いたものであり、水素ガスを生産するときに必要とする電力エネルギーＷＥは、化学変化を伴うもので、必ずしも有効エネルギーＷＶが常に負であることを立証することはできない。
ＷＶ＝ＷＴ−ＷＬ （６）
絶対的に不変の重力加速度Ｇを有効活用し、波動水力発生器が水素ガス燃焼１サイクルごとに送出する自然有効エネルギーＷＶを正にするために、波動水力発生器の中間容器壁の頂部高さを燃焼室に帰還する水位よりも高い位置に設定する。
【００２１】
波動水力発生器の中間容器壁の頂部高さを燃焼室に帰還する水位よりも高い位置に設定すると、燃焼室から放出する水は、出発点よりも高い位置にある中間容器壁の頂部を乗越え、波動水力発生器の底部に出発点よりも大きい水圧を加えるため、燃焼室内において燃焼した水素ガスは、確実に重力加速度をエネルギーとして利用し、波動水力発生器の出力効率を向上する。
【００２２】
水が燃焼室内に帰還するとき、波動水力発生器は、中間容器壁の頂部高さよりも低い位置にある燃焼室まで水を帰還すればよく、中間容器壁の頂部を乗越えた水は、低位にある燃焼室まで必ず帰還することが約束され、中心部屋の下部に配設するヒートポンプの低温領域は、波動水力発生器内における水流速度を加速する出力増大効果に利用可能にすることを約束する。
【００２３】
このように、波動水力発生器の中間容器壁を含む壁構成と、重力加速度、水と空気の密度差、温度差及び圧力差により、波動水力発生器内を移動する水のエネルギーを増大することにより、波動水力発生器の底部から放出し、帰還する波動水力効率の良い波動水力発生器を実現する。
【００２４】
上記第三の課題を解決するために、ヒートポンプを使用し、二個の波動水力発生器に結合する配管内の水を低温に冷却し、水電気分解槽内の電解液を高温に維持することにより、配管内の低温の水は、水素を燃焼する高温・高圧の空気を急冷し、波動水力流動系統内部空間を減圧し、流速を加速し、波動水力を増大し、高温に維持する電解液は、水電気分解効率を向上する自然エネルギー利用システムを構築する。
【００２５】
上記第四の課題を解決するために、二個の波動水力発生器の外箱の底板をそれぞれ貫通し、外箱の内部空間に一端が連通する配管を二本平行に配設し、その配管の他端に蓋を設けて閉じた終端配管とし、二本の配管の間に水車タービン室と圧力平衡用同期化装置を組合わせた同期化水車タービンを結合すると、二個の波動水力発生器の底板から二本の配管に供給する波動水力の圧力差は、同期化水車タービンに往復動波動水力を供給し、水車タービンを回転駆動する機械的動力発生機構を構成する。
【００２６】
上記同期化水車タービンは、二個の水車タービン室と二個の圧力平衡用同期化装置を組合せ、二個の水車タービン室の壁側内部空間の底部に波動水力授受用接続口を設け、反対側の壁側上部内部空間に二個の上部開口部を設け、一個の上部開口部は、水車タービン室の天井板と圧力平衡用同期化装置の底板を貫通して、水車タービン室と圧力平衡用同期化装置を連通し、上部連通配管は、二個の水車タービン室を隔離する側壁を貫通して二個の水車タービン室を連通する構成とする。
【００２７】
上記同期化水車タービンが波動水力を回転エネルギーに変換する手段は、二個の水車タービン室の底部に設けた波動水力授受用接続口に往復動する波動水力を受入れ、対向位置の上部開口部を経て相互に波動水力を授受する構成とすることにより、波動水力受入れ側の圧力平衡用同期化装置を休止すると、波動水力授受用接続口から底部に流入する波動水力は、水車タービン羽根を反時計方向に回転駆動し、対向位置にある上部開口部から休止中の圧力平衡用同期化装置内に流入し、側壁を貫通する上部連通配管は、隣接配設する水車タービン室に波動水を案内し、隣接配設する圧力平衡用同期化装置において水素ガスを燃焼すると、膨張空気が下方に押出す水流は、水車タービン羽根を反時計方向に回転駆動し、底部の波動水力授受用接続口から燃焼休止中の波動水力発生器に波動水流を帰還する。
【００２８】
上記同期化水車タービンの水車タービン室は、上部開口部と上部連通配管の配設位置を、底部に設ける波動水力授受用接続口の配設位置に対し、水車タービン羽根の回転方向対角位置に設定することにより、隣接配設する二個の水車タービン室の側壁は、波動水力授受用接続口から受入れた波動水力を垂直上方向に案内して水車タービン羽根を反時計方向に回転駆動し、対向位置にある上部開口部と上部連通配管内に水流を吸上げ、隣接する水車タービン室の上部連通配管から排出する水流は、水車タービン羽根に下方向水流を与え、圧力平衡用同期化装置において水素ガスを燃焼する高圧空気圧により上部開口部から流下する高速水流は、下方向水流を加速し、底部の波動水力授受用接続口から燃焼休止中の波動水力発生器に、高圧に加圧した波動水流を帰還する。
【００２９】
上記同一構造の水車タービン室と圧力平衡用同期化装置を一対に組合わせる同期化水車タービンは、相互に共同作用し、底部の波動水力授受用接続口から流入し、又は流出する水流の方向が変化しても、常に水車タービン羽根を反時計方向に回転駆動する機械的動力を供給し、波動水力発生器が発生する波動水力エネルギーを機械的回転駆動エネルギーに変換する。
【００３０】
上記第五の課題を解決するために、自動車、列車又は船舶に同期化水車タービン、電気分解槽及び水素ガス貯蔵タンクを搭載し、波動水力発生器が発生する波動水力エネルギーを利用して水車タービン羽根を回転駆動し、発電機は、電力を発生し、伝達する機械的動力は、移動エネルギーを供給する。
【００３１】
列車又は船舶は、波動水力発生器、同期化水車タービンを搭載し、自動車は、小形のため同期化水車タービンのみを搭載する。
【００３２】
地上の自動車駐車場は、少なくとも二個の波動水力発生器、少なくとも一個以上の固定設置同期化水車タービンを地上に配設し、自動車が駐車しない場合、固定設置同期化水車タービンは、二個の波動水力発生器間における波動水力の維持を可能とし、固定設置同期化水車タービンが発生する電力を交流電力配電系統に供給し、自家用電力に利用し、又は電気分解槽に供給して水素ガスを生産する。
【００３３】
駐車場に自動車が駐車すると、地上設備と自動車搭載機器を接続し、波動水力発生器は、自動車搭載同期化水車タービンに波動水力を供給し、自動車搭載同期化水車タービンの回転により発電機が発生する電力を地上の交流電力配電系統に供給すると、等価交換状態に地上から自動車の水素貯蔵タンクに水素ガスを供給する。
【００３４】
上記第六の課題を解決するために、個人住宅に配設する波動水力発生器とその付属機器は、一個の外箱内に二組の中心箱と中間容器を配設し、下部に同期化水車タービンを配設し、発生する電力を自家用に利用し、生産する水素ガスは、自家用と自動車走行用に利用する。
【００３５】
自動車が駐車すると、波動水力発生器とその付属機器は、自動車に波動水力と水素ガスを供給し、自動車が発生する電力を交流電力配電系統に供給し、自家用電力として利用し、余剰電力は、電力会社に販売するか又は電気分解槽に供給して水素ガスを生産する。
【発明の効果】
【００３６】
本発明は、ヒートポンプを利用し、周囲温度の水と空気が保有する熱エネルギーを低温側と高温側に移動することにより、低温側に移動する水は、波動水力発生器と同期化水車タービンが発生する高温・高圧の空気を急冷して波動水力エネルギーを増大し、高温側は、電解液を加熱し、水の電気分解効率を向上する効果がある。
【００３７】
本発明は、同期化水車タービンとして隣接配設する二個の水車タービン室に同一配置の波動水力授受用接続口、上部開口部及び上部連通配管を設けることにより、波動水力発生器が発生する波動水力を波動水力授受用接続口に授受すると、波動水力の移動方向に無関係に、水車タービン羽根に常に反時計方向の水流を作用させることにより、水車タービン羽根は、往復動する波動水力を有効に回転駆動力に変換する効果がある。
【００３８】
船舶又は列車は、波動水力発生器と同期化タービンを組合わせた波動水力伝達システムを搭載し、波動水力を利用して電力を発生し、水素ガスを生産し、機械的動力を移動エネルギーとして利用する効果がある。
【００３９】
自動車は、同期化タービンと電気分解槽を搭載して走行し、走行時は、水素ガス燃焼機関の駆動力を利用して走行し、減速時又は一時停止時は、発電機が発生する余剰電力エネルギーにより水素ガスを生産し、駐車場においては、地上に配設する波動水力発生器から波動水力を受け入れて同期化水車タービンを回転駆動し、発生する電力を地上の交流電力配電系統に販売し、地上から購入する水素ガスと等価交換することにより、自動車の所有者は、走行に必要な水素ガスの取得を可能にし、波動水力供給者は、発電設備を増設することなく、増量電力の利用が可能となり、双方に利益をもたらす効果がある。
【００４０】
住居においては、波動水力発生器、同期化タービン及び電気分解槽を一体にした波動水力伝達システムを構築することにより、太陽熱温水システム及び深夜電力により蓄熱した熱エネルギーを利用し、常時発生する電力を自家用に利用し、自動車が駐車場に駐車すると、自動車に搭載する同期化水車タービンを波動水力発生器に接続し、自動車搭載発電機が発生する電力を自家用に使用し、余剰電力により生産する水素ガスを自動車の水素ガス貯蔵タンクに貯蔵可能にする効果がある。
【課題を解決するための最良の形態】
【００４１】
図１は、本発明の波動水力発生器１００を側面から見た断面構造図を示す。波動水力発生器１００は、水圧に耐える鋼板製とし、円筒形状又は長方形断面の外箱１の内部に中間容器２を配設し、中心に中心箱３を配設する。
【００４２】
中心箱３は、円筒形状の側壁４の中心に、上下に開口部５，６が開口する空間室７を備える構造とし、上部の開口部５に側壁４の外径よりも大きい外径の側壁９を備える燃焼室８を結合する。
【００４３】
燃焼室８の内部空間に空気供給配管１０と水素ガス供給配管１１を導入し、燃焼室８内に空気と水素ガスを供給可能にし、燃焼室８の底板１３に設けた開口部１４は、空間室７の開口部５に連通する。
【００４４】
燃焼室８の上部に自動開閉弁１５を設け、自動開閉弁１５を閉路すると、燃焼室８の内部空間は、開口部５，１４を経て空間室７に連通し、内部空間の水と空気を下方にのみ流出入する圧力容器として機能し、自動開閉弁１５を開放すると、燃焼室８の内部空間は、上部の大気に開放する構成とする。
【００４５】
中間容器２は、円筒形状又は角形の側壁１６と底板１７を備えた頂部１８が開放する有底容器とし、底板１７の表面にヒートポンプの低温領域１９を配設し、ヒートポンプの低温領域１９は、中心箱３の下部の開口部６に流出入する圧力伝達媒体としての水を冷却する。
【００４６】
外箱１は、角形又は円筒形状の側壁２０の下端に底板２１を固定し、上部は、天井板２２により気密に燃焼室８の側壁２３に結合することにより、外箱１の内部空間を気密構造とする。
【００４７】
外箱１の底板２１に開口穴２４を設け、開口穴２４に波動水力を流出入する配管２５を結合する。
【００４８】
波動水力発生器１００の動作の概要を説明すると、中間容器２の側壁１６の長さ１２は、５〜３００ｍとし、高水位２６の位置まで燃焼室８の内部に水を充満し、外箱１の天井板２２の背面に蓄積する空気を排除し、外箱１の内部に設けたジグザグ路構成の水路２９，３０，３１の内部に水を充満する。
【００４９】
中間容器２の側壁１６の頂部１８の高さを燃焼室８の高水位２６よりも高い位置に設計し、頂部１８と高水位２６間の落差６３は、吸上げ落差△Ｈとして波動水力発生器１００の波動水力増大に利用する。
【００５０】
頂部１８と高水位２６間の吸上げ落差△Ｈにより増大する波動水力発生器１００の最大波動水力Ｗｗａｖｅは、第７式により表すことができる。
Ｗｗａｖｅ＝Ｇｑ△Ｈ（ｐ／ω） （ｋＷ） （７）
ここに、ｑは、１秒間に側壁１６の頂部１８を通過する水の総流量とし、Ｇは、重力加速度、△Ｈ（ｐ／ω）は、頂部１８と高水位２６間の吸上げ落差△Ｈを水に加わる圧力ｐと水の密度ωの関数として処理する換算落差値とする。
【００５１】
燃焼室８の上部を閉鎖する自動開閉弁１５を閉路し、空気供給配管１０と水素ガス供給配管１１から空気と水素ガスを供給し、水素ガスを燃焼すると、燃焼室８内に発生する高温・高圧の空気は、高水位２６の位置にある水の表面を加圧し、水路２９内に水を圧入する。
【００５２】
矢印３２により表示する方向に流下する高圧水は、水路３０内を矢印３３に示す上向き流として重力Ｇに逆らい上昇し、中間容器２の側壁１６の頂部１８を乗越え、水路３１内に流入する。
【００５３】
中間容器２の側壁１６の頂部１８は、波動エネルギー駆動システムの吸上げ落差△Ｈの頂点として機能し、波動エネルギー駆動システムに供給する波動水力の最低波動圧力を決定する。
【００５４】
水路３１内を矢印３４に示す方向に流下する高圧水流は、外箱１の底板２１に設けた開口穴２４から配管２５内に流入し、多数の負荷を構成する水車タービンに供給する。
【００５５】
燃焼室８内の水素ガスの燃焼が完了すると、燃焼室８の上部の自動開閉弁１５を瞬時開放し、燃焼室８内の高温・高圧空気を外気に排出し、燃焼室８内を大気圧に減圧後、自動開閉弁１５を閉鎖する。
【００５６】
他の波動水力発生器が燃焼室８内において水素ガスを燃焼すると、配管２５は、底板２１の開口穴２４から水路３１内に他の波動水力発生器の発生圧力により波動する波動水力を供給する。
【００５７】
図２に波動水力発生器１００の燃焼休止状態を例示するように、波動水力発生器１００の底板２１の開口穴２４から水路３１内に流入する水は、開口穴２４の水圧と燃焼を休止し、大気圧から負圧に移行する燃焼室８内の圧力の差と吸上げ落差△Ｈの水位差により、矢印３３に示すように、一気に中間容器２の壁頂部１８から中心箱３の下部開口部６に流下する。
【００５８】
中心箱３の下部開口部６に流下する水流は、中心箱３の下部開口部６においてヒートポンプの低温領域１９が冷却する低温水５４に圧力を加え、低温水５４を矢印３２の方向に押上げる。
【００５９】
頂部の燃焼室８内に流入する低温水５４は、燃焼室８内の高温・大気圧の空気温度を急降下させ、低圧に移行する燃焼室８内に充満する。
【００６０】
空気供給配管１０から燃焼室８内に高圧空気を導入し、水素ガス供給配管１１が供給する水素ガスを点火し、次の波動水力発生サイクルを繰返す。
【００６１】
波動水力発生器１００の上部に配設する燃焼室８内において時間１秒間、水素ガスを燃焼させると、密度ω１、圧力Ｐ１の高温・高圧ガスを発生し、高水位２６の高さＨにお
いて発生する高温・高圧ガスは、第８式のエネルギーＷ１（ｋＷ）を保有する。
Ｗ１＝ＧＱＨ（Ｐ１／ω１） （８）
ここに、Ｇは、重力加速度（ｍ／ｓｅｃ２）であり、Ｑは、燃焼室８から流下する水量（ｍ３／ｓｅｃ）とし、高水位２６の位置における高温・高圧空気の密度ω１と圧力Ｐ１を水換算関数とする有効落差Ｈ（Ｐ１／ω１）とする。
【００６２】
波動水力発生器１００の上部に配設する燃焼室８内において発生する高温・高圧の燃焼ガスは、圧力Ｐ１が大きく、密度ω１が小さいため、大きな出力エネルギーＷ１（ｋＷ）を保有し、波動水力発生器１００は、中間容器２の高い壁の頂部１８を波高とし、外箱の底部開口穴２４を谷とする振幅の波動水力を出力する。
【００６３】
中間容器２の底板１７の表面で、中心箱３の空間室７の底部にヒートポンプの低温領域１９を配設し、ヒートポンプの低温領域１９は、中心箱３の底部開口部６の水を冷却することにより、燃焼室８において間欠的に水素ガスを燃焼すると、水素ガスの燃焼熱により膨張する燃焼室８内の高温・高圧空気は、中心箱３の空間室７の水を下方に押出し、水素ガス燃焼休止時に燃焼室８内の燃焼空気の温度が低下すると、燃焼室８が負圧に転じ、低温領域１９の低温水６４が空間室７に流入し、空間室７内の高温の空気と水を急冷することにより、空間室７内に流入する水流の流速を加速し、高速水流を燃焼室８内に帰還する波動水力発生器１００を構成する。
【００６４】
波動水力発生器１００の中心箱３の底部開口部６に配設するヒートポンプの低温領域１９が温度０〜２５℃に冷却する圧力Ｐ２と密度ω２の水が高水位２６まで上昇すると、上昇水流が消費するエネルギーＷ２（ｋＷ）は、第９式を使用し、計算することができる。
Ｗ２＝ＧＱＨ（Ｐ２／ω２） （９）
ここに、Ｇは、重力加速度（ｍ／ｓｅｃ２）であり、Ｑは、中心箱の底部から燃焼室内に帰還する水量（ｍ３／ｓｅｃ）で、出力水量Ｑと同量の水量Ｑを帰還すると、水の密度ω２と圧力Ｐ２の関数とし、水を帰還するための実効落差Ｈ（Ｐ２／ω２）により上昇水流が消費するエネルギーＷ２（ｋＷ）を計算する。
【００６５】
矢印３２の方向に上昇する上昇水流は、ヒートポンプの低温領域１９が冷却する温度０〜２５℃の密度ω２が大きく、高温・高圧空気よりも小さい圧力Ｐ２の水の流れであり、上昇水流が保有するエネルギーＷ２は、高温高圧の燃焼空気が保有するエネルギーＷ１よりも小さく、少ない消費エネルギーにより、矢印３２に示す方向に上昇する上昇水流を発生することができる。
【００６６】
更に、重力加速度Ｇが加速し、中間容器２上部の高い側壁１６の頂部１８から矢印３３の方向に流下する水流は、上昇水流を矢印３２の方向に加速し、中心箱３の空間室７を経て、燃焼を休止する燃焼室８内に流入する。
【００６７】
波動水力発生器１００は、第１０式に示すように、燃焼周期１サイクルを時間２秒間として燃焼と休止を繰り返すと、燃焼ガスが保有するエネルギーＷ１から上昇水流が消費するエネルギーＷ２を差引き、時間１秒間に波動水力発生器が外部にエネルギーＷを放出する。
Ｗ＝（Ｗ１ーＷ２）／２＝ＧＱ｛Ｈ（Ｐ１／ω１）ーＨ（Ｐ２／ω２）｝／２ （１０）
【００６８】
二個の波動水力発生器１００間において波動水力を発生すると、二個の波動水力発生器１００が発生し、外部に出力する総エネルギーＷＴは、第４式で表すことができる。
ＷＴ＝（Ｗ１ーＷ２）＝ＧＱ｛Ｈ（Ｐ１／ω１）ーＨ（Ｐ２／ω２）｝ （１１）
【００６９】
波動水力発生器において第１１式に示す総エネルギーＷＴを発生するために必要な資源エネルギーＷＬは、燃焼室内において燃焼するために必要な、電気分解により水素ガスを生産するときに必要とする電力エネルギーＷＥと、ヒートポンプが低温領域を温度０〜２５℃に維持するための熱交換エネルギーＷＣ及び高圧空気を発生する圧縮機を駆動する補助電力ＷＡであり、第１２式として表示することができる。
ＷＬ＝ＷＥ＋ＷＣ＋ＷＡ （１２）
【００７０】
第１３式は、波動水力発生器１００が外部に出力する総エネルギーＷＴから波動水力を発生するために必要な資源エネルギーＷＬを差引いた有効エネルギーＷＶを示し、必ずしも常に正とはならないが、冬季等、外部気温が低下し、低温領域発生用の電力消費量が低減すると、波動水力発生器の出力効率が向上する。
ＷＶ＝ＷＴ−ＷＬ （１３）
波動水力発生器１００が水素ガス燃焼１サイクルごとに送出する自然有効エネルギーＷＶに絶対的に不変の重力加速度Ｇを有効に利用するために、壁１６の頂部１８の高さを燃焼室８に帰還する高水位２６よりも高い位置に設定する。
【００７１】
中間容器２の壁１６の頂部１８の高さを燃焼室８に帰還する高水位２６よりも高い位置に設定すると、燃焼室８から放出する水は、出発点の高水位２６よりも高い位置にある壁１６の頂部１８を乗越え、燃焼室８内の高水位２６の位置まで確実に帰還することが約束され、波動水力発生器１００は、安定、有効に動作サイクルを繰り返す。
【００７２】
図３は、本発明の主要構成である波動エネルギー駆動システム１０１の動作機能説明図であって、二個の波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂの底板２１に結合する配管２５Ａ，２５Ｂに同期化水車タービン３６を結合する。
【００７３】
同期化水車タービン３６は、図５，６に例示するように、自動車に搭載することを可能とし、二個のタービン室３７Ａ，３７Ｂを結合し、タービン室３７Ａ，３７Ｂの上部に圧力平衡用同期化装置３８Ａ，３８Ｂを積層構造に配設する。
【００７４】
タービン室３７Ａ，３７Ｂの側壁３９，４０、４１を気密に貫通し、駆動軸４２が外部に延び、水車タービン羽根４６Ａ，４６Ｂが回転駆動する駆動軸４２に発電機４３と水素燃焼内燃機関４４の回転軸４５が結合する。
【００７５】
タービン室３７Ａ，３７Ｂを区画する側壁４０の上部に設けた開口部に配管４７を配設し、配管４７は、タービン室３７Ａ，３７Ｂの上部空間を連通し、タービン室３７Ａ，３７Ｂの内部圧力不平衡時に、タービン室３７Ａ，３７Ｂ内の上部の水を移動し、タービン室３７Ａ，３７Ｂ間の内部圧力を平衡させる。
【００７６】
タービン室３７Ａ，３７Ｂの上部に設ける天井５１は、圧力平衡用同期化装置３８Ａ，３８Ｂの底板を構成し、天井５１に設ける連通配管５０Ａ，５０Ｂは、圧力平衡用同期化装置３８Ａ，３８Ｂの底部内部空間５３とタービン室３７Ａ，３７Ｂの上部内部空間５２を連通する（図４参照）。
【００７７】
圧力平衡用同期化装置３８Ａ，３８Ｂの内部空間に空気供給配管５４と水素ガス供給配管５５を導入し、空気と水素ガスの供給を可能にする。
【００７８】
水車タービン室３７Ａ，３７Ｂの底板５６に開口部を設け、開口部に気密に結合する配管５７Ａ，５７Ｂに配管２５Ａ，２５Ｂを結合する。
【００７９】
図３を参照し、波動エネルギー駆動システム１０１の動作を説明すると、時間対圧力図５８Ａ，５８Ｂに示すように、波動水力発生器１００Ａの燃焼室８Ａにおいて水素ガスを燃焼し、所定の継続時間ｔ１の間継続する波動水力５９を発生し、波動水力発生器１００Ｂは、燃焼休止状態矢印６１に示す休止状態とする。
【００８０】
燃焼室８Ａに発生する高温・高圧の空気圧は、燃焼室８Ａ内の水を押出し、燃焼室８Ａから出力する波動水力５９は、中間室２の側壁頂部１８を乗越え、外箱１の底部開口穴２４から配管２５Ａ内に出力する。
【００８１】
中間室２の側壁１６の長さ１２を所定値に設定し、波動エネルギー駆動システム１０１に供給する波動水力５９の波高圧力値ｐを所定値以上に維持する。
【００８２】
中間室２の側壁１６の長さ１２は、波動水力を供給する波動エネルギー駆動システム１０１の必要水力に対応し、長さ２〜３００ｍとする。
【００８３】
波動水力発生器１００Ａが出力する波動水力５９は、配管５７Ａから水車タービン室３７Ａの配管５７Ａ内に流入し、矢印６０に示す上方向に流れる衝動流を発生する。
【００８４】
矢印６０に示す上方向に流れる衝動流は、水車タービン羽根４６Ａを反時計方向に回転駆動し、配管５７Ａを配設する位置に対し対向位置の上部に配設する配管４７の配管開口部４８内に流入する。
【００８５】
配管５０Ａは、燃焼休止状態の圧力平衡用同期化装置３８Ａ内に水車タービン室３７Ａ内の水を吸引する。
【００８６】
ヒートポンプを使用し、配管２５Ａ内を流動する水を温度２５℃以下に維持すると、圧力平衡用同期化装置３８Ａ内に流入する水は、圧力平衡用同期化装置３８Ａ内を負圧にし、圧力平衡用同期化装置３８Ａ内に流入する水を高速吸引し、プッシュプル効果により、矢印６０に示す上方向に流れる衝動流を加速し、タービン羽根４６Ａを高速回転駆動する。
【００８７】
水車タービン室３７Ｂは、配管４７の配管開口部４９から衝動流が流出することを検出すると、圧力平衡用同期化装置３８Ｂ内において、水素ガスを燃焼する。
【００８８】
圧力平衡用同期化装置３８Ｂ内において水素ガスが燃焼し、発生する波動水力は、配管５０Ｂから下部の水車タービン室３７Ｂに流入し、壁に沿って流下し、水車タービン羽根４６Ｂを回転駆動し、配管５７Ｂ，２５Ｂを経て波動水力発生器１００Ｂに帰還する。
【００８９】
圧力平衡用同期化装置３８Ｂ内において水素ガスが燃焼することにより発生する高温・高圧空気の圧力は、配管４７の配管開口部４９から水車タービン室３７Ｂ内に流入する水流を加速し、波動水力発生器１００Ｂに帰還する水流に帰還エネルギーを供給する。
【００９０】
波動水力発生器１００Ａが送出する波動水力は、配管２５Ａ及び水車タービン羽根４６Ａ，４６Ｂにおいて減衰するが、水素ガスを燃焼終了後に発生する圧力平衡用同期化装置３８Ａ内における吸引力と、圧力平衡用同期化装置３８Ｂ内における加圧力により損失を補填され、波動水力発生器１００Ｂの側壁１６の頂部１８を乗越える圧力を蓄積する。
【００９１】
波動水力発生器１００Ｂの側壁１６の頂部１８の高さと、燃焼室８内において、水素ガスを燃焼することにより高水位２６から低水位２７まで低下するときに水の位置エネルギー損失により発生する水の有効落差を所望値に設計し、同期化水車タービン３６が供給する損失補填エネルギーにより、水が二個の波動水力発生器間において往復動可能にする周期を決定し、周期的に継続する波動エネルギーとして利用する。
【００９２】
図７は、波動エネルギー駆動システム１０１を配設する駐車場１０２の平面図例を示し、多数の従業員が勤務する事業所、多数の観客が訪問する遊園地、高速道路のサービスエリア又は建物の地下等の駐車場１０２に波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂを配設し、波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂの底部から配管２５Ａ，２５Ｂを平行敷設する。
【００９３】
配管２５Ａ，２５Ｂから直交方向に枝配管２５１Ａ，２５１Ｂ及び枝配管２５２Ａ，２５２Ｂを敷設し、枝配管２５１Ａ，２５１Ｂ及び枝配管２５２Ａ，２５２Ｂの閉鎖終端部２６１Ａ，２６１Ｂ，２６１Ｃ，２６１Ｄ及び閉鎖終端部２６２Ａ，２６２Ｂ，２６２Ｃ，２６２Ｄにそれぞれ同期化水車タービン３６を接続する。
【００９４】
駐車場１０２において、外部からエネルギーを供給せずに、駐車場内の自然エネルギーである空気と水の圧力差、温度差及び密度差のみを利用し、波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂ間において永久に波動水力を継続する条件は、同期化水車タービン３６の配設数ｎを調整し、配設数ｎの同期化水車タービン３６の水車タービン羽根４６Ａ，４６Ｂが回転駆動する発電機が発生する全電力を電気分解に使用し、水素ガスを生産し、生産した水素ガスを全量使用して波動エネルギー駆動システムを運転したとき、波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂの有効落差２８を維持できるときであり、この状態をゼロ出力平衡状態とする。
【００９５】
ゼロ出力平衡状態は、配管２５内の低温水の温度、燃焼室８及び圧力平衡用同期化装置３８Ａ，３８Ｂにおいて水素ガス燃焼時に発生する高圧・高温の空気圧と急冷時の負圧、波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂの底部から配管２５に供給する一秒間当たりの平均水量Ｑ、密度ω及び圧力Ｐにより決定する。
【００９６】
波動エネルギー駆動システム１０１がゼロ出力になる条件に同期化水車タービン３６の配設数ｎを決定すると、駐車場１０２に駐車する自動車が搭載する同期化水車タービン３６に波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂから波動水力を供給すると、圧力平衡用同期化装置３８Ａの吸引作用と、圧力平衡用同期化装置３８Ｂの波動水力出力作用によるプッシュプル効果と、自動車搭載同期化水車タービン３６のプッシュプル効果が加わり、駐車場１０２から十分の低温エネルギーを供給する条件において、駐車場１０２は、波動エネルギー駆動システム１０１の出力を増大する方向に作用し、自動車搭載発電機４３が発電する電力を有効に地上の交流電力配電系統に供給し、電力負荷や電気分解槽に電力を供給することができる。
【００９７】
駐車場１０２に駐車する自動車６５の数に比例して自動車搭載発電機４３が発生し、地上に供給する電力を増大することができ、地上電力負荷設備に有効に電力を供給し、交流電力配電系統から負荷に供給する最大電力を低減することができる。
【００９８】
自動車搭載同期化水車タービン３６の出力を波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂに対応する波動出力特性に対応して設計し、自動車走行用に必要とする以上の出力特性の発電機４３を自動車６５に搭載することにより、駐車場１０２は、自動車６５に低温の波動水力と水素ガスを供給し、自動車搭載発電機４３から発電効率の良い電力を購入することができ、自動車６５は、販売した電力と等価交換する水素ガスを購入できるので、発電電力と水素ガスを交換する流通システムを構築すると、駐車場管理者と自動車所有者の両者に利益をもたらす水素ガスエネルギー流通システムを構築することができる。
【００９９】
図８は、船舶６８に波動エネルギー駆動システム１０１を搭載する概念図を示し、船舶６８の船首７５に波動水力発生器１００Ａを配設し、船尾７６に波動水力発生器１００Ｂを配設する。
【０１００】
船首７５と船尾７６に分割して配設する波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂは、船舶６８が揺動すると、船舶の揺動により波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂ内に乱雑な波動水力を発生する。
【０１０１】
波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂ内に発生する乱雑な波動水力ＷＲは、水車タービン室３７Ａ，３７Ｂに流出入する波動水に不規則な波動を重畳し、水車タービン室３７Ａ，３７Ｂ内に渦流を発生する。
【０１０２】
圧力平衡用同期化装置３８Ａ，３８Ｂは、水車タービン室３７Ａ，３７Ｂに加わる圧力を検出し、水車タービン室３７Ａ，３７Ｂの内圧が高いとき水素ガスの燃焼を休止し、水圧が低いとき、水素ガスを燃焼することにより、不規則な波動を水車タービン羽根４６Ａ，４６Ｂの回転エネルギーに利用する。
【０１０３】
図９は、列車６９に波動エネルギー駆動システム１０１を搭載する平面図を示す。
【０１０４】
列車６９の場合、縦揺れと横揺れが期待でき、その振動により発生する渦流を波動エネルギーとして利用するため、二個の波動水力発生器１００を仕切壁７９により列車６９の進行方向に平行に区画する。
【０１０５】
走行中、列車６９が横揺れすると、仕切壁７９が区画する波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂ間において乱雑な波動が発生し、脈動する波動は、波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂ間に圧力差を発生する。
【０１０６】
配管２５Ａ，２５Ｂに結合する同期化水車タービン３６は、波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂ間に発生する圧力差を検出し、圧力平衡用同期化装置における水素ガスの燃焼を制御し、乱雑な波動を有効な波動エネルギーに変換する。
【０１０７】
図１０は、一般の住居７０に配設する波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂを例示する。
【０１０８】
一般の住居７０に配設する波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂは、一個の外箱８１の内部に一体に組込み、有効落差２〜５ｍ程度で運転する。
【０１０９】
一般住居７０の場合、一定の低温を得ることが困難なので、屋根８２に配設する太陽熱利用温水器８３を利用して水を加熱し、ヒートポンプ７４の熱により更に加熱する温水により電気分解槽６６の電解液を加熱し、熱交換した地下貯水槽８４内の低温水を波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂと同期化水車タービン３６の低温冷却水に利用する。
【０１１０】
帰宅したとき、自動車の同期化水車タービン３６Ｍを波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂに接続し、同期化水車タービン３６Ｍに波動水力の供給を受け、発電機４３が発電する電力を自家用に利用し、電気分解槽が生産する水素ガスを自動車６５の水素ガス貯蔵タンク６７に供給して貯蔵し、家庭においては、水素ガスを燃料として利用する。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】 水素ガス燃焼３５状態を表示した波動発水力生器１００を側面から見た断面図である。
【図２】 低温水６４が上昇する状態を表示した波動水力発生器１００を側面から見た断面図である。
【図３】 波動水力発生器１００Ａを水素燃焼状態に設定し、同期化水車タービン３６を接続した波動エネルギー駆動システム１０１の動作機能説明図である。
【図４】 波動水力発生器１００Ａを休止状態に設定し、波動水力発生器１００Ｂが波動水力を発生する状態における波動エネルギー駆動システム１０１の動作機能説明図である。
【図５】 同期化水車タービン３６を搭載する自動車６５の平面図である
【図６】 自動車６５に搭載する同期化水車タービン３６、内燃機関４４及び発電機４３の配列図例である。
【図７】 波動エネルギー駆動システム１０１を配設する駐車場１０２の平面図である
【図８】 船舶６８に波動エネルギー駆動システム１０１を搭載する模型図である。
【図９】 列車６９に波動エネルギー駆動システム１０１を搭載する平面図である。
【図１０】 一般住居７０に配設する波動エネルギー駆動システム１０１の側面図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１ 外箱
２ 中間容器
３ 中心箱
４ 側壁
５ 開口部
６ 開口部
７ 空間室
８ 燃焼室
８Ａ 燃焼室
８Ｂ 燃焼室
９ 側壁
１０ 空気供給配管
１０Ａ 空気供給配管
１０Ｂ 空気供給配管
１１ 水素ガス供給配管
１１Ａ 水素ガス供給配管
１１Ｂ 水素ガス供給配管
１２ 中間室２の側壁１６の長さ
１３ 底板
１４ 開口部
１５ 自動開閉弁
１６ 側壁
１７ 底板
１８ 頂部
１９ ヒートポンプの低温領域
２０ 側壁
２１ 底板
２２ 天井板
２３ 側壁
２４ 開口穴
２５ 配管
２５Ａ 配管
２５Ｂ 配管
２６ 高水位
２７ 低水路
２８ 有効落差
２９ 水路
３０ 水路
３１ 水路
３２ 矢印
３３ 矢印
３４ 矢印
３５ 水素ガス燃焼
３６ 同期化水車タービン
３６Ｍ 自動車の同期化水車タービン
３７Ａ 水車タービン室
３７Ｂ 水車タービン室
３８Ａ 圧力平衡用同期化装置
３８Ｂ 圧力平衡用同期化装置
３９ 側壁
４０ 側壁
４１ 側壁
４２ 駆動軸
４３ 発電機
４４ 水素燃焼内燃機関
４５ 回転軸
４６Ａ 水車タービン羽根
４６Ｂ 水車タービン羽根
４７ 配管
４８ 配管開口部
４９ 配管開口部
５０Ａ 連通配管
５０Ｂ 連通配管
５１ 天井
５２ 上部内部空間
５３ 底部内部空間
５４ 空気供給配管
５５ 水素ガス供給配管
５６ 底板
５７Ａ 配管
５７Ｂ 配管
５８Ａ 時間対圧力図
５８Ｂ 時間対圧力図
５９ 波動水力
６０ 矢印
６１ 燃焼休止状態矢印
６２ 燃焼状態矢印
６３ 頂部１８と最高水位２６間の落差
６４ 低温水
６５ 自動車
６６ 電気分解槽
６７ 水素ガス貯蔵タンク
６８ 船舶
６９ 列車
７０ 一般住居
７１ 端部蓋
７２ 接続口
７３ 架線
７４ ヒートポンプ
７５ 船首
７６ 船尾
７７ 矢印
７８ 車輪
７９ 仕切壁
８０ パンタグラフ
８１ 外箱
８２ 屋根
８３ 太陽熱利用温水器
８４ 地下貯水槽
１００ 波動水力発生器
１００Ａ 波動水力発生器
１００Ｂ 波動水力発生器
１０１ 波動エネルギー駆動システム
１０２ 駐車場
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲を側壁２０、天井板２２及び底板２１により取囲む、高圧の水力に耐える鋼板製の密閉構造外箱１の内部に、上部開口の有底中間容器２と上下が開口する空間室７を備える中心箱３を同心形状に配設し、中心箱３の円筒形状の側壁４の外径よりも大きい外径の側壁９を備える燃焼室８を空間室７の上部に結合し、燃焼室８の内部に空気供給配管１０と水素ガス供給配管１１を導入し、空間室７の下部において中間容器２の底板１７の表面にヒートポンプの低温領域１９を設け、燃焼室８の内部に設定する高水位高さよりも中間容器２の側壁１６の頂部１８を高位置に配設することを特徴とする波動水力発生器１００。
【請求項２】
外箱１の天井板２２は、燃焼室８の側壁９の外周に気密に結合し、底板２１に設けた開口穴２４に結合する配管２５は、外箱１内に貯水する水を外箱１の外部に出力可能とし、燃焼室８の上部を開閉可能な自動開閉弁１５を配設することを特徴とする請求項１に記載する波動水力発生器１００。
【請求項３】
側壁２０の垂直方向の長さは、底板２１の横幅よりも長く、外箱１と内部に配設する中間容器２及び中心箱３間に間隔を設け、外箱１の内部空間に水を充満し、燃焼室８の高水位２６まで貯水すると、燃焼室８の内部空間から中心箱３の中心に延びる水路２９は、中心箱３と中間容器２の側壁１６間の上方向水路３０に連通し、水路３０は、外箱１と中間容器２の側壁１６間の水路３１から底板２１に設けた開口穴２４に連通することを特徴とする請求項１に記載の波動水力発生器１００。
【請求項４】
角形の側壁３９，４０，４１、底板５６，天井５１により二室に区分する密閉容器内に水車タービン羽根４６Ａ，４６Ｂを回転可能に配設することにより、水車タービン室３７Ａ，３７Ｂを構成し、水車タービン羽根４６Ａ，４６Ｂは、側壁３９，４０，４１を気密に貫通する同一の回転軸４２に結合し、回転軸４２は、発電機４３と水素燃焼内燃機関４４の回転軸４５を回転駆動可能とし、配管５７Ａ，５７Ｂは、底板５６に直角に気密に結合し、配管５７Ａ，５７Ｂの配設位置に対向する壁の上部に配管４７を貫通し、配管４７の開放両端は、水車タービン羽根４６Ａ，４６Ｂの上部に開口し、配管４７に近接する位置において天井５１に設ける連通配管５０Ａ，５０Ｂは、水車タービン室３７Ａ，３７Ｂの上部に積層する圧力平衡用同期化装置３８Ａ，３８Ｂの内部空間室内に連通し、圧力平衡用同期化装置３８Ａ，３８Ｂの内部空間室内に空気供給配管５４と水素ガス供給配管５５を配設することにより、同期化水車タービン３６を構成することを特徴とする波動水力を利用する機器。
【請求項５】
底板５６に直角に結合する配管５７Ａ，５７Ｂと天井５１に設ける連通配管５０Ａ，５０Ｂの位置関係は、水車タービン羽根４６Ａ，４６Ｂの回転羽根位置を基準とし、配管５７Ａ又は配管５７Ｂから水車タービン室３７Ａ，３７Ｂ内に矢印６０に示す方向に水が流入するとき、天井５１の対角位置に配設する連通配管５０Ａ又は連通配管５０Ｂは、水素ガス燃焼休止中の圧力平衡用同期化装置３８Ａ又は圧力平衡用同期化装置３８Ｂ内に水流を吸込み、水車タービン室３７Ａ，３７Ｂを回転する方向の水流が天井５１の下面に発生するように配置する同期化水車タービン３６を構成することを特徴とする請求項４に記載の波動水力を利用する機器。
【請求項６】
連通配管５０Ａ，５０Ｂ及び壁貫通配管４７に対する底板５６に直角に結合する配管５７Ａ，５７Ｂの位置関係は、配管５７Ａ又は配管５７Ｂに結合する配管２５Ａ又は配管２５Ｂが負圧になり、圧力平衡用同期化装置３８Ａ又は圧力平衡用同期化装置３８Ｂ内において水素ガスを燃焼するとき、連通配管５０Ａ又は連通配管５０Ｂは、天井５１から水車タービン羽根４６Ａ，４６Ｂに対して下方向の高圧水流を供給し、壁貫通配管４７の開口部４８又は開口部４９が下方向に放射する、他の水車タービン室３７Ａ又は水車タービン室３７Ｂ内の高速水流を、下方向に加速する関係位置に配設することにより、水素ガス燃焼を休止中の波動水力発生器１００Ａ又は波動水力発生器１００Ｂに波動水力が帰還するエネルギーを供給する同期化水車タービン３６を構成することを特徴とする請求項４に記載の波動水力を利用する機器。
【請求項７】
対向位置に配設する二個の波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂの底板２１に結合する配管２５Ａ，２５Ｂに同期化水車タービン３６の配管５７Ａ，５７Ｂをそれぞれ接続し、波動水力発生器１００Ａは、燃焼室８Ａにおいて水素ガスを燃焼すると、高温・高圧の空気圧は、高水位２６の水面を加圧し、配管２５Ａが送出する波動水力は、水車タービン室３７Ａの底部から上部に配設する壁貫通配管４７に流入し、開口部４９から水車タービン室３７Ｂ内に流出する水流は、下方向流を発生し、配管２５Ｂを経て波動水力発生器１００Ｂに帰還し、水車タービン室３７Ａ内を上昇し、水車タービン室３７Ｂ内を下方向に流れる水流は、水車タービン羽根４６Ａ，４６Ｂを同方向に、同軸回転可能にすることを特徴とする波動エネルギー駆動システム１０１。
【請求項８】
開口部４９から水車タービン室３７Ｂ内に流出する水流により下方向流を発生するとき、同期して圧力平衡用同期化装置３８Ｂ内において水素ガスを燃焼すると、連通配管５０Ｂから放射する高圧水流は、開口部４９から水車タービン室３７Ｂ内に流出する水流を下方向に加速し、水車タービン羽根４６Ａ，４６Ｂを同方向に、同軸回転させ、波動水力発生器１００Ｂに帰還する水圧を増大することを特徴とする請求項７に記載の波動エネルギー駆動システム１０１。
【請求項９】
波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂ、水車タービン室３７Ａ，３７Ｂ及び圧力平衡用同期化装置３８Ａ，３８Ｂは、結合中間点である壁貫通配管４７を中心反射面とし、鏡面反射図構成とすることにより、波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂが交互に波動水力を供給し、又は帰還水流を吸収しても、水車タービン室３７Ａ，３７Ｂ内において、同一方向の水流を発生し、水車タービン羽根４６Ａ，４６Ｂを同一方向に回転駆動することを特徴とする請求項７に記載の波動エネルギー駆動システム１０１。
【請求項１０】
波動水力発生器１００Ａが水素ガスを燃焼するとき、波動水力発生器１００Ｂは、燃焼を休止し、逆に波動水力発生器１００Ｂが水素ガスを燃焼するとき、波動水力発生器１００Ａは、水素ガスの燃焼を休止することを特徴とする波動水力発生方法。
【請求項１１】
圧力平衡用同期化装置３８Ａが水素ガスを燃焼するとき、圧力平衡用同期化装置３８Ｂは、燃焼を休止し、逆に圧力平衡用同期化装置３８Ｂが水素ガスを燃焼するとき、圧力平衡用同期化装置３８Ａは、燃焼を休止することを特徴とする波動水力発生方法。
【請求項１２】
一個の外箱の内部に波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂを組込み、波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂの底部に同期化水車タービン３６を配設することを特徴とする波動水力を利用する機器。
【請求項１３】
自動車６５に同期化水車タービン３６、発電機４３及び水素貯蔵タンク６７を配設し、自動車６５が駐車する場所において、柔軟な配管２５Ａ，２５Ｂを同期化水車タービン３６に結合し、自動車６５が駐車する場所に固定配設する波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂから同期化水車タービン３６に波動水力と水素ガスを供給し、水車タービン羽根４６Ａ，４６Ｂを回転駆動することにより発電機４３が発生する電力を地上の交流電力配電系統に供給することを特徴とする波動水力を利用する機器。
【請求項１４】
自動車６５が駐車する場所は、駐車場１０２とし、波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂから配管２５Ａ，２５Ｂが平行に延び、配管２５Ａ，２５Ｂの開放端部に蓋７１を結合して配管２５Ａ，２５Ｂ内を密閉空間とし、配管２５Ａ，２５Ｂ間に地上固定の同期化水車タービン３６を結合することにより、波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂ間に常時往復動する波動水力の流動を可能とし、自動車６５が駐車空間に駐車し、地上の配管２５Ａ，２５Ｂに自動車６５が搭載する同期化水車タービン３６を結合すると、波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂ間に流動する波動水力は、自動車６５が搭載する同期化水車タービン３６を回転駆動することを特徴とする波動水力を利用する機器。
【請求項１５】
駐車場１０２に地上配設する多数の同期化水車タービン３６の位置に近接してヒートポンプの低温領域１９と、電気分解槽６６を配設し、ヒートポンプの低温領域１９は、配管２５Ａ，２５Ｂ内の水を冷却し、ヒートポンプの高温領域は、電気分解槽６６内の電解液を加熱することにより、省エネルギーに水を電気分解して水素ガスを生産し、配管２５Ａ，２５Ｂ内の低温の水が波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂに帰還するか、又は圧力平衡用同期化装置３８Ａ，３８Ｂ内に流入すると、水素ガスの燃焼時に高温・高圧に移行する加圧ガスを冷却し、その結果として発生する負圧力空間は、帰還水流を加速することを特徴とする波動水力利用システム。
【請求項１６】
駐車場１０２を事業所に設定すると、往復１時間の自動車６５による通勤において、職場在職時間９時間に自動車６５は、駐車場１０２から波動水力と水素の供給を受け、発電機４３が発生する電力を事業所に販売し、供給を受けた水素と等価交換し、余剰の販売電力は、換算点数により精算可能とすることにより、従業員と事業所の双方に利益があることを特徴とする波動水力利用方法。
【請求項１７】
一般住居７０において、一個の外箱８１の内部に波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂとヒートポンプ７４及び同期化水車タービン３６を一体に組込み、通常運転において、同期化水車タービン３６が回転駆動する発電機４３が発電する電力を利用し、ヒートポンプ７４は、地下貯水槽８４内に低温水を貯水し、電気分解槽６６を加熱し、自動車６５が駐車場に駐車すると、波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂは、自動車６５に地上から波動水力を供給し、自動車６５を使用しない１４時間に波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂが送出する波動水力を利用する発電電力を電気分解槽６６に供給して電解液を電気分解し、生産する水素ガスを自家用と自動車６５の燃料に利用し、余剰電力を交流電源配電線に送出することを特徴とする波動水力利用方法。
【請求項１８】
同期化水車タービン３６と発電機４３の出力は、自動車６５が駐車場１０２に駐車し、駐車場１０２から供給を受ける波動水力エネルギーの大きさに適合する出力に設定する出力容量の同期化水車タービン３６と発電機４３を自動車６５に搭載することを特徴とする請求項１７に記載の波動水力利用方法。
【請求項１】
周囲を側壁２０、天井板２２及び底板２１により取囲む、高圧の水力に耐える鋼板製の密閉構造外箱１の内部に、上部開口の有底中間容器２と上下が開口する空間室７を備える中心箱３を同心形状に配設し、中心箱３の円筒形状の側壁４の外径よりも大きい外径の側壁９を備える燃焼室８を空間室７の上部に結合し、燃焼室８の内部に空気供給配管１０と水素ガス供給配管１１を導入し、空間室７の下部において中間容器２の底板１７の表面にヒートポンプの低温領域１９を設け、燃焼室８の内部に設定する高水位高さよりも中間容器２の側壁１６の頂部１８を高位置に配設することを特徴とする波動水力発生器１００。
【請求項２】
外箱１の天井板２２は、燃焼室８の側壁９の外周に気密に結合し、底板２１に設けた開口穴２４に結合する配管２５は、外箱１内に貯水する水を外箱１の外部に出力可能とし、燃焼室８の上部を開閉可能な自動開閉弁１５を配設することを特徴とする請求項１に記載する波動水力発生器１００。
【請求項３】
側壁２０の垂直方向の長さは、底板２１の横幅よりも長く、外箱１と内部に配設する中間容器２及び中心箱３間に間隔を設け、外箱１の内部空間に水を充満し、燃焼室８の高水位２６まで貯水すると、燃焼室８の内部空間から中心箱３の中心に延びる水路２９は、中心箱３と中間容器２の側壁１６間の上方向水路３０に連通し、水路３０は、外箱１と中間容器２の側壁１６間の水路３１から底板２１に設けた開口穴２４に連通することを特徴とする請求項１に記載の波動水力発生器１００。
【請求項４】
角形の側壁３９，４０，４１、底板５６，天井５１により二室に区分する密閉容器内に水車タービン羽根４６Ａ，４６Ｂを回転可能に配設することにより、水車タービン室３７Ａ，３７Ｂを構成し、水車タービン羽根４６Ａ，４６Ｂは、側壁３９，４０，４１を気密に貫通する同一の回転軸４２に結合し、回転軸４２は、発電機４３と水素燃焼内燃機関４４の回転軸４５を回転駆動可能とし、配管５７Ａ，５７Ｂは、底板５６に直角に気密に結合し、配管５７Ａ，５７Ｂの配設位置に対向する壁の上部に配管４７を貫通し、配管４７の開放両端は、水車タービン羽根４６Ａ，４６Ｂの上部に開口し、配管４７に近接する位置において天井５１に設ける連通配管５０Ａ，５０Ｂは、水車タービン室３７Ａ，３７Ｂの上部に積層する圧力平衡用同期化装置３８Ａ，３８Ｂの内部空間室内に連通し、圧力平衡用同期化装置３８Ａ，３８Ｂの内部空間室内に空気供給配管５４と水素ガス供給配管５５を配設することにより、同期化水車タービン３６を構成することを特徴とする波動水力を利用する機器。
【請求項５】
底板５６に直角に結合する配管５７Ａ，５７Ｂと天井５１に設ける連通配管５０Ａ，５０Ｂの位置関係は、水車タービン羽根４６Ａ，４６Ｂの回転羽根位置を基準とし、配管５７Ａ又は配管５７Ｂから水車タービン室３７Ａ，３７Ｂ内に矢印６０に示す方向に水が流入するとき、天井５１の対角位置に配設する連通配管５０Ａ又は連通配管５０Ｂは、水素ガス燃焼休止中の圧力平衡用同期化装置３８Ａ又は圧力平衡用同期化装置３８Ｂ内に水流を吸込み、水車タービン室３７Ａ，３７Ｂを回転する方向の水流が天井５１の下面に発生するように配置する同期化水車タービン３６を構成することを特徴とする請求項４に記載の波動水力を利用する機器。
【請求項６】
連通配管５０Ａ，５０Ｂ及び壁貫通配管４７に対する底板５６に直角に結合する配管５７Ａ，５７Ｂの位置関係は、配管５７Ａ又は配管５７Ｂに結合する配管２５Ａ又は配管２５Ｂが負圧になり、圧力平衡用同期化装置３８Ａ又は圧力平衡用同期化装置３８Ｂ内において水素ガスを燃焼するとき、連通配管５０Ａ又は連通配管５０Ｂは、天井５１から水車タービン羽根４６Ａ，４６Ｂに対して下方向の高圧水流を供給し、壁貫通配管４７の開口部４８又は開口部４９が下方向に放射する、他の水車タービン室３７Ａ又は水車タービン室３７Ｂ内の高速水流を、下方向に加速する関係位置に配設することにより、水素ガス燃焼を休止中の波動水力発生器１００Ａ又は波動水力発生器１００Ｂに波動水力が帰還するエネルギーを供給する同期化水車タービン３６を構成することを特徴とする請求項４に記載の波動水力を利用する機器。
【請求項７】
対向位置に配設する二個の波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂの底板２１に結合する配管２５Ａ，２５Ｂに同期化水車タービン３６の配管５７Ａ，５７Ｂをそれぞれ接続し、波動水力発生器１００Ａは、燃焼室８Ａにおいて水素ガスを燃焼すると、高温・高圧の空気圧は、高水位２６の水面を加圧し、配管２５Ａが送出する波動水力は、水車タービン室３７Ａの底部から上部に配設する壁貫通配管４７に流入し、開口部４９から水車タービン室３７Ｂ内に流出する水流は、下方向流を発生し、配管２５Ｂを経て波動水力発生器１００Ｂに帰還し、水車タービン室３７Ａ内を上昇し、水車タービン室３７Ｂ内を下方向に流れる水流は、水車タービン羽根４６Ａ，４６Ｂを同方向に、同軸回転可能にすることを特徴とする波動エネルギー駆動システム１０１。
【請求項８】
開口部４９から水車タービン室３７Ｂ内に流出する水流により下方向流を発生するとき、同期して圧力平衡用同期化装置３８Ｂ内において水素ガスを燃焼すると、連通配管５０Ｂから放射する高圧水流は、開口部４９から水車タービン室３７Ｂ内に流出する水流を下方向に加速し、水車タービン羽根４６Ａ，４６Ｂを同方向に、同軸回転させ、波動水力発生器１００Ｂに帰還する水圧を増大することを特徴とする請求項７に記載の波動エネルギー駆動システム１０１。
【請求項９】
波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂ、水車タービン室３７Ａ，３７Ｂ及び圧力平衡用同期化装置３８Ａ，３８Ｂは、結合中間点である壁貫通配管４７を中心反射面とし、鏡面反射図構成とすることにより、波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂが交互に波動水力を供給し、又は帰還水流を吸収しても、水車タービン室３７Ａ，３７Ｂ内において、同一方向の水流を発生し、水車タービン羽根４６Ａ，４６Ｂを同一方向に回転駆動することを特徴とする請求項７に記載の波動エネルギー駆動システム１０１。
【請求項１０】
波動水力発生器１００Ａが水素ガスを燃焼するとき、波動水力発生器１００Ｂは、燃焼を休止し、逆に波動水力発生器１００Ｂが水素ガスを燃焼するとき、波動水力発生器１００Ａは、水素ガスの燃焼を休止することを特徴とする波動水力発生方法。
【請求項１１】
圧力平衡用同期化装置３８Ａが水素ガスを燃焼するとき、圧力平衡用同期化装置３８Ｂは、燃焼を休止し、逆に圧力平衡用同期化装置３８Ｂが水素ガスを燃焼するとき、圧力平衡用同期化装置３８Ａは、燃焼を休止することを特徴とする波動水力発生方法。
【請求項１２】
一個の外箱の内部に波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂを組込み、波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂの底部に同期化水車タービン３６を配設することを特徴とする波動水力を利用する機器。
【請求項１３】
自動車６５に同期化水車タービン３６、発電機４３及び水素貯蔵タンク６７を配設し、自動車６５が駐車する場所において、柔軟な配管２５Ａ，２５Ｂを同期化水車タービン３６に結合し、自動車６５が駐車する場所に固定配設する波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂから同期化水車タービン３６に波動水力と水素ガスを供給し、水車タービン羽根４６Ａ，４６Ｂを回転駆動することにより発電機４３が発生する電力を地上の交流電力配電系統に供給することを特徴とする波動水力を利用する機器。
【請求項１４】
自動車６５が駐車する場所は、駐車場１０２とし、波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂから配管２５Ａ，２５Ｂが平行に延び、配管２５Ａ，２５Ｂの開放端部に蓋７１を結合して配管２５Ａ，２５Ｂ内を密閉空間とし、配管２５Ａ，２５Ｂ間に地上固定の同期化水車タービン３６を結合することにより、波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂ間に常時往復動する波動水力の流動を可能とし、自動車６５が駐車空間に駐車し、地上の配管２５Ａ，２５Ｂに自動車６５が搭載する同期化水車タービン３６を結合すると、波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂ間に流動する波動水力は、自動車６５が搭載する同期化水車タービン３６を回転駆動することを特徴とする波動水力を利用する機器。
【請求項１５】
駐車場１０２に地上配設する多数の同期化水車タービン３６の位置に近接してヒートポンプの低温領域１９と、電気分解槽６６を配設し、ヒートポンプの低温領域１９は、配管２５Ａ，２５Ｂ内の水を冷却し、ヒートポンプの高温領域は、電気分解槽６６内の電解液を加熱することにより、省エネルギーに水を電気分解して水素ガスを生産し、配管２５Ａ，２５Ｂ内の低温の水が波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂに帰還するか、又は圧力平衡用同期化装置３８Ａ，３８Ｂ内に流入すると、水素ガスの燃焼時に高温・高圧に移行する加圧ガスを冷却し、その結果として発生する負圧力空間は、帰還水流を加速することを特徴とする波動水力利用システム。
【請求項１６】
駐車場１０２を事業所に設定すると、往復１時間の自動車６５による通勤において、職場在職時間９時間に自動車６５は、駐車場１０２から波動水力と水素の供給を受け、発電機４３が発生する電力を事業所に販売し、供給を受けた水素と等価交換し、余剰の販売電力は、換算点数により精算可能とすることにより、従業員と事業所の双方に利益があることを特徴とする波動水力利用方法。
【請求項１７】
一般住居７０において、一個の外箱８１の内部に波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂとヒートポンプ７４及び同期化水車タービン３６を一体に組込み、通常運転において、同期化水車タービン３６が回転駆動する発電機４３が発電する電力を利用し、ヒートポンプ７４は、地下貯水槽８４内に低温水を貯水し、電気分解槽６６を加熱し、自動車６５が駐車場に駐車すると、波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂは、自動車６５に地上から波動水力を供給し、自動車６５を使用しない１４時間に波動水力発生器１００Ａ，１００Ｂが送出する波動水力を利用する発電電力を電気分解槽６６に供給して電解液を電気分解し、生産する水素ガスを自家用と自動車６５の燃料に利用し、余剰電力を交流電源配電線に送出することを特徴とする波動水力利用方法。
【請求項１８】
同期化水車タービン３６と発電機４３の出力は、自動車６５が駐車場１０２に駐車し、駐車場１０２から供給を受ける波動水力エネルギーの大きさに適合する出力に設定する出力容量の同期化水車タービン３６と発電機４３を自動車６５に搭載することを特徴とする請求項１７に記載の波動水力利用方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２０３４２７（Ｐ２０１０−２０３４２７Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７７４７０（Ｐ２００９−７７４７０）
【出願日】平成２１年３月４日（２００９．３．４）
【出願人】（５０５３９０３７０）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月４日（２００９．３．４）
【出願人】（５０５３９０３７０）
【Ｆターム（参考）】
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