JP2015166590A

JP2015166590A - 水流供給システム

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Publication number: JP2015166590A
Application number: JP2014192050A
Authority: JP
Inventors: 行正深見; Yukimasa Fukami; 裕一郎安田; Yuichiro Yasuda
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-02-13
Filing date: 2014-09-20
Publication date: 2015-09-24
Anticipated expiration: 2034-09-20
Also published as: JP5725389B1

Abstract

【課題】揚水過程で電気を消費している現状に鑑み、殆ど電気を消費することなく、水を低所から高所へ移動させて高所へ移動させた水を水力発電等に有効利用する。
【解決手段】支点を基準に梃のアームの左右の長さを非対象とし、アームの両端にタンクを設ける。又、アームの短い側には重り、アームの長い側下部には第３のタンクを設ける。アームの長い側のタンクに給水した後、アームの短い側のタンクにも給水し、梃の原理によって、アームの長い側のタンクを上方へ上げて、高い位置で排水する。これを高い位置の貯水槽に貯め、排水の際に水力発電機を仕掛け、発電する。梃のアームの長い側のタンクを最も下がる位置に戻すため、アームの短い側のタンクから第３のタンクへ水を移し入れ、その後、アームの長い側のタンクに給水する。そして、第３のタンクから排水する、という手順を繰り返す。
【選択図】図３

Description

この発明は、エネルギー損失の少ない水力発電、山間部の水田開発又は河川の水流分岐等の水の供給を必要とする設備の実現に寄与し得る、水流供給システムに関する。

昨今に於いては、原子力発電の安全神話の崩壊・地球温暖化という事態を受けて、水資源或いは水力というクリーンな自然な資源又はエネルギーを利用してエネルギーを生成し、様々な産業を育んでいくことが要望されている。

特開２００７−２３１７６０号公報

ところが、ダムによる河川のせき止めを利用した水力発電に着目するならば、現在の揚水発電に基づく水力発電技術においては、斯かる揚水時に約３０％程度のエネルギー損失が生じており、決して発電効率は良いとは言えない。

そこで、ダム設置場所を取らずに発電効率を高めることを目的として、特許文献１には、気泡式ポンプ揚水式の水力発電装置に関する発明が提案されている。

しかしながら、斯かる気泡式ポンプ揚水式水力発電装置に於いても、下流へ流された水を汲み上げるための揚水ポンプが必要であり、この揚水時に矢張りエネルギー損失が生じることは諌めない。

又、上記のクリーンな発電事業の展開のみならず、例えば、山間部にある畑を水田に変える事業、河川の水流を分岐して新たな水田地帯を開拓する事業等の産業にも、自然の河川の水流を効率良く有効活用することが出来れば、自然環境に適した社会の発展に好ましいと言える。

この発明は、以上の問題点に鑑みて成されたものであり、その主目的は、ポンプによる揚水等による揚水時のエネルギー損失を発生させることなく、堰堤より流れ出る水流又は河川の水流等の水を、より高い位置に又は別の位置に効率良く移動して、水を必要とする場所へ当該水流を供給することが可能なシステムの実現化を図る点にある。

本発明の主題に係る水流供給システムは、梃の支点を基準として長手方向に第１長さを有して延在する第１アーム部及び前記梃の支点を基準として前記長手方向の反対方向に前記第１長さよりも長い第２長さで以って延在する第２アーム部より成るアームと、前記アームの一方の端部に該当する前記第１アーム部の先端部上に、重り手段を介して、配設された第１タンクと、前記アームの他方の端部に該当する前記第２アーム部の先端部上に配設された第２タンクと、前記第２アーム部の底部上に、前記アームの前記長手方向に沿って、前記梃の支点寄り部分から前記第２アーム部の前記先端部寄りの部分に至るまで延在して配設された第３タンクと、前記第１タンクの底面寄りの側面部分に設けられた貫通孔の開閉を制御する第１排水用弁と、前記第１排水用弁の排水口に接続された一端部及び前記第３タンクの前記梃の支点寄りの側面部分に設けられた貫通孔に接続された他端部を有する第１排水管と、前記第３タンクの底面の内で前記第２アーム部の前記先端部寄りの部分に設けられた貫通孔の開閉を制御する第２排水用弁と、前記第２タンクの底面寄りの側面部分に設けられた貫通孔の開閉を制御する第３排水用弁と、前記第３排水用弁の排水口に接続された一端部及び外部に突出した他端部を有する第２排水管と、前記第２タンクの開口部の縁部寄りの前記第２タンクの側面部分に設けられた貫通孔の開閉を制御する給水用弁と、前記第１タンクの開口部の縁部寄りの前記第１タンクの側面部分に設けられた貫通孔に接続された一端部及び前記給水用弁の給水口に接続された他端部を有する給水管とを、備えることを特徴とする。

本発明の主題によれば、第１タンクから給水管を経て第２タンク内に供給されて蓄えられた水を、アームの梃の原理に基づいた動きに応じて、比較的に低い場所にある「低所」から、「低所」と比較して高い位置にある「高所」へ、電力等のエネルギー消費・損失を抑制しつつ効率よく移動させて、「高所」へ移動された水を種々の用途に利用・適用することが出来る。

以下、本発明の様々な具体化を、添付図面を基に、その効果・利点と共に、詳述する。

梃を用いて、水を高い位置に押し上げるしくみを示した側面図である。両タンクに水を入れ、梃が傾いている様子を示す側面図である。梃を用いて水を高い位置に押し上げるしくみに、貯水槽と排水設備と水力発電機を付加したものの側面図である。図１のしくみの上面図である。本発明の実施の形態２に係る水流供給システムの構成を模式的に示すブロック図である。本発明の実施の形態２に係る水流供給システムに於ける水流供給の動作を模式的に示す図である。本発明の実施の形態２に係る水流供給システムに於ける水流供給の動作を模式的に示す図である。本発明の実施の形態２に係る水流供給システムに於ける水流供給の動作を模式的に示す図である。本発明の実施の形態２に係る水流供給システムに於ける水流供給の動作を模式的に示す図である。本発明の実施の形態２に係る水流供給システムより供給される水の用途例を模式的に示すブロック図である。

（実施の形態１）

図１に示す梃のアームの長い方に備えた符号１３のタンクへ符号１１の管からダムの排水又は堰から落下する水を流入させ、次いで、符号１の管から、符号３のタンクへ水を流入させ、符号４の重りの質量と相俟って、符号７のアームの短い側を最も下がる位置まで、下がるようにし、その結果、符号７のアームの長い側及び符号１３のタンクが、最も高く上がる位置まで上がるようにする。ここで、符号１４の弁をセンサー等により開き、符号１５の管を通じて、高所へ排水できるようにする。

高所の排水後は、符号１３のタンク及び符号７のアームの長い方を最も下がる位置まで下げるために、符号３のタンクの水を符号５の弁を開き、符号６の排水管を通じて、符号１０のタンクへ流し込む。符号１０のタンクへの水の流入量が符号７のアームの長い方を下げるのに足りない場合には、符号２の弁を開いて、符号１の管を通じて、符号３のタンクへ水を流入させ、更に符号５の弁を開き、符号６の排水管を通じて、符号１０のタンクへ水を追加量入れさせていく。符号１３のタンク及び符号７のアームの長い方を最も下がる位置まで下げた後は、冒頭に述べた通り、符号１３のタンクへ水を流入させ、その後、符号９の弁を開き、符号１０のタンク内の水を排水しておく。

図１に示す符号１３のタンクに符号１２の弁を開き、符号１１の管を通じて水を流入させる。符号１１の管は、ダムや堰から流れ落ちてきた水を受けて流入させる。又は、符号７のアームの長い方の端及び符号１３のタンクが最も下がる位置まで降りて、河川や湖沼の水中に浸かっており、その水を流入させるものである。符号１３のタンクに水を流入させると、符号７のアームの長い方の端は最も下がる位置まで下がった状態にある。

ここで、符号３のタンクに水を流入させていくと、符号４の重りの質量と相俟って、符号７のアームの短い方を最も下がる位置まで押し下げる力が得られる。そうすると、符号７のアームの長い方の端が最も上がる位置まで押し上げられ、その結果、水の入った符号１３のタンクが最も上がる位置まで押し上げられる。このとき、符号１４の弁をセンサー等により開かせ符号１５の管を通じて排水させると、水を高い位置に流すことができる。

なお、符号４の重りについて、必ずしも重りである必要はなく、符号７のアームの短い方や符号３のタンクの素材を重くしてもよい。この点は、後述する実施の形態２の重り４を構成する「重り手段」についても妥当する。

符号１３のタンクを空にした後は、符号７のアームの長い方の端及び符号１３のタンクを最も下がる位置まで下げて再び符号１３のタンクへ給水できるようにする必要がある。そのために、符号３のタンクから符号１０のタンクへ、符号５の弁を開き、符号６の管を通じて水を流し込んでいく。符号７のアームの短い方が、最も下がる位置まで、下りている状態では、符号１０のタンクの符号８の支点に近い側にしか水を流し込めない。

そこで、符号１０のタンクは、例えば、図４に示す如く、符号８の支点に近い側の容積を大きくしておくのが望ましい。符号１０のタンクをどの程度の容積にすればよいかは、符号３のタンク及び符号４の重り及び符号７のアームの符号８の支点から見た短い側の質量の合計と、符号１３のタンク及び符号７の符号８の支点から見た長い側の質量の合計との兼ね合いで決まるものである。

符号１０のタンクに水を流入させていき、符号３のタンク内を空にすると、符号７のアームの長い側及び符号１３のタンクが最も下がる位置まで下がり、再び符号１３のタンクの給水が可能となる。その後、符号９の弁を開いて符号１０のタンクから排水し、再び符号３のタンクへ給水していけばよい。

なお、符号１の管も、ダムや堰から流れ落ちた水を受けるものである。

また、梃の符号７のアームの符号８の支点から見た短い方と長い方の比が大きい程、符号１３のタンク内の水を高い位置に押し上げることができるが、符号７のアームの素材の強度を考慮して決めること、符号３のタンクや符号４の重りの質量、符号１３のタンク及び符号１０のタンクの質量、容積なども、変える必要性が生じることに留意する。

アームの長さの比や符号４の重りの質量などについて、一例を示す。

図１における符号３及び符号１３のタンクの質量とアームの質量を考えないものとする。符号３のタンク内が空で、符号４の重りの質量が３トン、アームの短い側が２ｍとすると、アームの短い側は６の力になる。

符号１３のタンクに０．８トンの水が入っており、アームの長い側が１０ｍとすると、アームの長い側は８の力になる。このとき、アームの長い側の端は最も下がる位置まで下りている。しかし、符号３のタンクに２トンの水を流入させると、アームの短い側は１０の力となり、アームの長い側は上がっていく。符号１３のタンクから排水し、空にした後は、符号３のタンクから２トンの水を、符号１０のタンクに流し込む。符号４の重りの質量が３トンなので、符号１の管から符号３のタンク、符号６の排水管を経て、符号７のアームの長い方が最も下がる位置へ下りるまで、符号１０のタンクへ水を流入させていけばよい。

図３に於いて、符号１５の排水管の先に、図３に示す符号１６の貯水タンクを備えて、高所へ押し上げた水を貯えられるようにする。

図３に示す符号１５の管の先に、符号１６の貯水タンクを備えているため、押し上げた水を高い位置に貯水すること、又、高い位置から別の低い位置へ流すことが出来る。

図３に示す符号１６の貯水タンクから、符号１７の排水用弁及び符号１８の排水管を設け、当該排水管の中途に符号１９の水力発電機を設け、発電できるようにする。

図３に示す符号１６の貯水タンクから、符号１７の弁をセンサー等により開け、符号１８の管から水を流出させる中途に符号１９の水力発電機を備えて、発電するというしくみである。

符号３及符号１３のタンクが、梃が傾いた状態に於いても、地表に対して直立できるようにする。

梃が傾いたとき、符号３や符号１３のタンクも一緒に傾いてしまう。

これを防ぐため、例えば、符号７のアームから、タンクを吊り下げるためのアームを上方に向かって装備するなどの方法が考えられる。

タンクを地表に対して、直立できるようにすることで、タンクを巨大化させずに済む。

尚、排水管１５の先端部と貯水タンク１６の受水部分との間に、伸縮可能な蛇腹のホースを介在させて両部１５，１６を互いに接続させても良い。

＜利点＞
水力発電に用いられる揚水と比較して、電気を殆ど消費せずに、水を高い位置に移動させることができる。高い位置に移動させた水を水力発電に利用することができる。河川又は湖沼の水を高い位置に流すことができる。下水処理施設又は工場などで水を循環させることができる。公園等の噴水に循環システムとして利用でき、更に発電も可能となる。

（実施の形態２）
＜本実施の形態に係る水流供給システムの特徴点＞

Ａ．その特徴点１は、梃の原理を利用して低所に流れた水流を高所へ移動させるに当たって、「給水管」（後述する図５の給水管１Ｃに該当。）を設けている点にある。即ち、給水管は、１）梃を成すアームの短い方の部分に配設された一方のタンク（容器）と、当該アームの長い方の部分に配設された他方のタンク（容器）とを互いに連結すると共に、２）アームの梃の動作に応じて、当該一方のタンクに溜まって溢れ出す水を有効に当該他方のタンクへ供給する。

Ｂ．その特徴点２は、梃を成す「アーム」と、高所に移動された水を、当該水を必要とする箇所に供給するための「貯水タンク」とを分離配設した上で、その間に、アームの上記他方のタンクから排出される水流の水圧を受けてその弁を開閉動作する「中継用弁」（後述する図９の中継用弁２５に該当。）を設けた点にある。この特徴点により、アームが梃の原理に基づき上昇・下降の動作を行っても、アームと貯水タンクとの接続を容易に実現可能とし得る。

以下、図面を参照しつつ、本実施の形態に係る水流供給システムの構成及び水流供給の動作を詳述する。尚、実施の形態１で既述した記載及び後述する実施例に於ける記載の内で、本実施の形態に係る水流供給システムに於いても妥当し得る内容については、それらの記載を本実施の形態に於いて援用する。

＜本実施の形態に係る水流供給システム１００の構成＞

図５は、支点８を基準とする梃が平衡状態にある場合に於ける、本実施の形態に係る水流供給システム１００の構成を模式的に示す図である。本水流供給システム１００の構成要素の概要は以下の通りである。

即ち、「梃」として機能するアーム７は、１）梃の支点８を基準として第１長さＬ１（例えば２ｍ。）を有して長手方向に延在する第１アーム部７Ａ、及び、２）梃の支点８を基準として第１長さＬ１よりも長い第２長さＬ２（例えば１８ｍ。）で以って長手方向の反対方向に延在する第２アーム部７Ｂより成る。

又、第１タンク３は、「重り手段」としての重り４（例えば質量は３，０００ｋｇ：３トン。）を介して、アーム７の「一方の端部」に該当する第１アーム部７Ａの先端部７ＡＰＥ上に配設されている。第１タンク３自体の質量は、例えば１００ｋｇであって、第１タンク３は「重り手段」の重り４の重さと比較して無視される程に軽い物である。ここで、「重り手段」に関しては、固体である重り４でこれを構成する以外に、実施の形態１で既述した通り、第１アーム部７Ａの先端部７ＡＰＥ及び／又は第１タンク３の素材の質量によってこれを構成することとしても良い。その意味で、用語「重り手段」の意味・射程範囲は理解されるべきである。他方、アーム７の「他方の端部」に該当する第２アーム部７Ｂの先端部７ＢＥＰ上には、第２タンク１３が配設されている。同様に、第２タンク１３もまた、その質量は例えば１００ｋｇであって、重り４の重さと比較して無視される程に軽い物である。更に、第３タンク１０が、梃の支点８寄り部分から第２アーム部７Ｂの先端部７ＢＥＰ側部分に至るまでアーム７の長手方向に沿って延在しつつ、第２アーム部７Ｂの底部７ＢＢ上に配設されている。この第３タンク１０もまた、その質量は例えば１００ｋｇであって、重り４の重さと比較して無視される程に軽い物である。尚、第３タンク１０の形状に関しては、既述した図４に例示される形状（末広がりの平面視形状。）が、好適な一例として、採用されても良い。

又、第１排水用弁５は、第１タンク３の底面３Ｂ寄りの側面部分に設けられた貫通孔３ＢＨの開閉を制御する弁である。そして、第１排水管６は、第１排水用弁５の排水口に接続された一端部６Ｅ１、及び、第３タンク１０の梃の支点８寄りの側面部分に設けられた貫通孔（図示せず。）に接続された他端部６Ｅ２を有する。従って、第１排水用弁５が貫通孔３ＢＨを開ける動作を行うと、第１タンク３内に蓄積されている水は、第１排水管６内を流れて、第３タンク１０内に流れ込む。

又、第２排水用弁９は、第３タンク１０の底面１０ＢＳの内で、第２アーム部７Ｂの先端部７ＢＥＰに寄った側の部分に設けられた貫通孔１０Ｈの開閉を制御する弁である。従って、第２排水用弁９が貫通孔１０Ｈを開放する動作を行うと、第３タンク１０内に蓄積されている水は、貫通孔１０Ｈより、外部に排出されていく。この場合、第３タンク１０内部の内で梃の支点８寄り部分に蓄えられている水が先に徐々に減っていくことになるので、梃の支点８寄りの第３タンク１０の底部分が軽くなっていく程度に応じて、梃の第２アーム部７Ｂの先端部７ＢＥＰはゆっくりとした動作で円弧を描きながら上昇していくことになる。

又、第３排水用弁１４は、第２タンク１３の底面１３ＢＳ寄りの側面部分に設けられた貫通孔１６の開閉を制御する弁である。従って、第３排水用弁１４が貫通孔１６を開ける動作を行うと、第２タンク１３内に蓄積されている水は、後述の第２排水管１５内を流れて、当該「梃」部分の外部へと送り出される。上述の第２排水管１５は、第３排水用弁１４の排水口に接続された一端部１５Ｅ１及び外部に突出した他端部１５Ｅ２を有する。

又、給水用弁１２は、第２タンク１３の開口部１３ＯＰの縁部１３ＵＳ寄りの第２タンク１３の側面部分に設けられた貫通孔１１の開閉を制御する弁である。

又、給水管１Ｃは、第１タンク３の開口部２ＯＰの縁部２ＵＰ寄りの第１タンク３の側面部分に設けられた貫通孔２に接続された一端部１Ｅ１、及び、給水用弁１２の給水口に接続された他端部１Ｅ２を有する。そして、給水用弁１２が貫通孔１１を開く動作を行う様に制御されている場合に於いて、第１タンク３に蓄えられる水の水位が開口部２ＯＰの高さにまで達するときには、その前後より、第１タンク３に蓄えられている水の一部が、貫通孔２より給水管１Ｃに流れ込んで、給水管１Ｃ内の水流は、貫通孔１１を経て、第２タンク１３内に運ばれる。その結果、第２タンク１３内に、第１タンク３内への水流の蓄積に応じて、水が蓄積されていくことになる。この場合、給水管１Ｃの口径の寸法（縦断面積）に応じて定まる給水管１Ｃの単位時間当たりの給水量と、第１タンク３内に蓄えられる水の単位時間当たりの水量との相対関係で、給水管１Ｃ内に水流が生じるタイミングが定まる。

尚、上記の各排水用弁５，９，１４及び給水弁１２は、例えば電磁弁より成り、各弁の開閉動作は、各弁に設けられた位置センサー等のセンサー（図示せず。）が検出する信号に基づいて、コントローラＣＮＴによって電気的に制御されても良い。

更に、当該「梃」部分の外部には、次の各構成要素が付加されている。即ち、図９に例示される様に、貯水タンク３０が、第２排水管１５の他端部１５Ｅ２の外側に配設されている。そして、中継用弁２５が、第２排水管１５の他端部１５Ｅ２に配設されている。この中継用弁２５は、圧力弁であって、第２排水管１５中を流れる水の水圧を受けて矢印ＡＲに示す方向へ回転することで、第２排水管１５の他端部１５Ｅ２より流れ出す水流を、下方にある貯水タンク３０の給水部３０Ｉの受け部３０ＩＰへ送出する。又、貯水タンク３０は、本水流供給システム１００の外部へ水を供給する送水部３０Ｏ及び第４排水用弁３０Ｖを有している。この送水部３０Ｏの先には、本水流供給システム１００から供給される水流を利用する設備（例えば、水力発電機。）が設けられ、或いは、当該水流を受け取る領域（例えば、山上の田畑や川が流れていない大地。）が広がっている。尚、受水用弁３０Ｖ１及び第４排水用弁３０Ｖ２も、他の既述の排水用弁５，９，１４と同様に、上記のコントローラＣＮＴによって電気的に制御されても良い。

＜水流供給システム１００に於ける水流供給の動作＞

本水流供給システム１００に於いては、各タンク３，１０，１３に蓄える水及び当該水の排水を各弁の開閉によって時系列的に制御することで、アーム７に、支点８を基準とした梃の動作を発生させて、低所で水流より供給された水を高所へ移動させることとし、以って、高所に運ばれた当該水の有効活用（例えば、山間部の水田開発事業。）が図られる。

水流供給処理は、図１に示されるアーム７の平衡状態よりスタートする。先ず、図５及び図６に示される様に、例えばコントローラＣＮＴの制御に応じて、第１排水用弁５は貫通孔３ＢＨを開いた状態とし、給水用弁１２は貫通孔１１を開いた状態とし、第３排水用弁１４は貫通孔１６を閉じた状態とし、且つ、第２排水用弁９は貫通孔１０Ｈを閉じた状態とする。加えて、貯水タンク３０の受水用弁３０Ｖ１及び第４排水用弁３０Ｖの各々もまた、例えばコントローラＣＮＴによって、その開口を閉じた状態に制御される。

その上で、ダムないしは堰堤２０の排水口２０Ｅより排出ないしは送出される水２０Ｗを、適当な受水及び給水手段（図示せず。例えば、受皿及びパイプ又はホース。）を介して、第１タンク３に供給する。そうすると、第１タンク３内に流入した水流は、貫通孔３ＢＨを経て第１排水管６内に流入し、第１排水管６より第３タンク１０内に流れ込む。その結果、第３タンク１０内に水が次第に蓄えられていき、当該水の蓄積量に応じて、やがては第１アーム部７Ａの先端部に印可される力のモーメントよりも第２アーム部７Ｂの先端部に印可される力のモーメントの方が大きくなり、アーム７は、ゆっくりと円弧を描きながら図６に示す矢印Ａ１の方向に回動していくことになる。そして、第３タンク１０内が満水状態となった状態に於いては（図７では、図示の便宜上、蓄えられた水はハッチングされている。）、図６及び図７に例示する様に、アーム７の第２アーム部７Ｂの端部が最も低い位置に位置することとなり、従って、第２タンク１３は最も低い「低所」に位置する。この段階に達すると、第３タンク１０内に流入する水２０Ｗが第３タンク１０の底面より第３タンク１０内に溜まり出し始まるので、その状態を位置センサー等のセンサーで検出した上で、例えばコントローラＣＮＴの制御に応じて、第１排水用弁５は貫通孔３ＢＨを閉じる。

その後は、図７に示される通り、第１タンク３内に流入した水２０Ｗは、第１タンク３内に次第に蓄えられていくこととなり、時間の経過と共に、第１タンク３内に蓄えられる水量は増加して、蓄積される水の高さは開口部３ＯＰ前後にまで達する。そうすると、既述の通り、開口部３ＯＰの縁部３ＵＰ近傍に設けられた貫通孔２より、第１タンク３内に蓄えられた水の一部は、下方へ傾斜した給水管１Ｃ内に流入して給水管１Ｃ内を流れ、その水流は貫通孔１１を介して第２タンク１３内に流入し、第２タンク１３内は徐々に水で満たされていく。やがて、第２タンク１３内に蓄えられる水の水位が貫通孔１１の高さ位置にまで到達するのが位置センサー等のセンサーで検出されると、当該検出信号に応じて、例えばコントローラＣＮＴは、給水用弁１２が貫通孔１１を閉じる様に制御する。この様に、第２タンク１３内部がほぼ満水となった状態は、図８にハッチング表示で以って、示されている。

その次に、例えば、コントローラＣＮＴは、第２排水用弁９を制御して、貫通孔１０Ｈを開いた状態に切り替える。その開き動作に応じて、第３タンク１０内に充填されていた水は、貫通孔１０Ｈより、外部へ排出されることとなり、既述の通り、第３タンク１０の支点８寄りの深い部分より、水位が下がり出して、第３タンク１０内の水の重さは減少し出す。その放出過程の時間経過に応じて、やがては、第１アーム部７Ａの端部に印可される力のモーメントの方が第２アーム部７Ｂの端部に印可される力のモーメントよりも大きくなり、アーム７は、図８に例示する様に、ゆっくりと円弧を描きながら矢印Ａ２の方向へ回動・上昇し始める。その結果、最終的に、第２アーム部７Ｂの端部は、最も高い位置にまで上昇して停止、ほぼ満水状態の第２タンク１３も、最も高い「高所」へ移動して停止する。

この状態に於いて、例えば、コントローラＣＮＴの制御に応じて、第３排水用弁１４は貫通孔１６を開け、且つ、受水用弁３０Ｖ１はその開口を開放状態とする。そうすると、図９に例示する様に、第２タンク１３内の水は、貫通孔１６を経て、第２排水管１５内に流れ込んで同管１５の他端部１５Ｅ２に達し、この水流は圧力弁である中継用弁２５に対して圧力を加える。その結果、圧力が所定の値に達すると、水圧に押されて中継用弁２５は図９に示す矢印ＡＲの方向へ回動ないしは倒れて（中継用弁２５内のバネ（図示せず。）が伸びる。）、水流は中継用弁２５を通過して、その端部から貯水タンク３０の受け部３０ＩＰに向けて落ち、受け部３０ＩＰで受け止められた水は、受水用弁３０Ｖ１の開口を経て、給水部３０Ｉの内部を流れて、貯水タンク３０内に流れ込む。その結果、第２タンク１３内に蓄えられていた水は、貯水タンク３０内に移動される。これにより、梃の原理により作動したアーム７の上昇移動に応じて、「低所」より「高所」へ移動した第２タンク１３内に蓄積された水は、殆ど揚水に多くの電気を消費することなく、「高所」に設置された貯水タンク３０内に蓄えられることとなる。貯水タンク３０内に蓄えられた「高所」に位置する水は、貯水タンク３０の第４排水用弁３０Ｖの開閉制御により、同タンク３０に接続される配管等の設備（図示せず。）を通じて、「低所」側にある種々の設備（水力発電機等。）又は種々の土地等の領域（山間部の畑。）に有効に供給される。

その後、第２タンク１３内に蓄えられていた水による第２排水管１５内の流水が途絶えると、中継用弁２５は矢印ＡＲとは逆の方向へ回動して元の状態に復帰する。即ち、中継用弁２５内の上記バネは、水圧が途絶えるタイミングに応じて、その伸びた状態から縮んで、その初期状態に戻る。

更に、その後、例えばコントローラＣＮＴの制御によって、第４排水用弁３０Ｖはその開口を閉じ、第３排水用弁１４は貫通孔１６を閉じ、給水用弁１２は貫通孔１２を開け、第２排水用弁９は貫通孔１０Ｈを閉じ、その後に、第１排水用弁５は貫通孔３ＢＨを再び開いた状態とする。そうすると、第１タンク３内にほぼ満水状態と蓄えられている水は、第１貫通孔３ＢＨを経て第１排水管６内に流入し、第１排水管６より第３タンク１０内に流れ込み、再び、第３タンク１０内部は流入してきた水により満水状態へと向かい、アーム７は梃の原理に応じて作動し始め、図７に示す矢印Ａ１の方向へ回動する。最終的に第３タンク１０内部が満水状態となった時点では、アーム７の第２アーム部７Ｂの端部が最も低い位置に移動し、第２タンク１３は再び「低所」に移動して位置する。空状態となった第１タンク３内には堰堤２０からの水２０Ｗが流入し始め、第１排水用弁５が貫通孔３ＢＨを閉じて、再び、上記の動作が繰り返されていくことになり、第２タンク１３内に流入される水は「低所」から「高所」へ移動される。その結果、これらの一連の動作が、アーム７の梃の原理に基づいた動作に応じて、絶え間なく続けられていくことになる。

＜「高所」へ移動された水の用途・有効利用例＞

用途１．：貯水タンク３０内に蓄えられた水の用途としては、水力発電のタービンを回すための水源として利用可能であり、本水流供給システム１００に於いては揚水時の消費電力が従来の場合と比較して格段に少ないため、変換効率の良い水力発電を実現し得ることが期待される。

用途２．：貯水タンク３０内に蓄えられた水の用途として、高所にある畑・土地に対して貯水タンク３０内の水を用水することで、高所の畑又は荒地を田園地帯に変えることが期待される。揚水コストが低くなるので、その様な田を作る事業コストの低減化が期待される。

用途３．：岩盤の固い山等の地域・地帯がある場合に、その様な地帯等を迂回・回避して、「高所」の貯水タンク３０から配管等を経由して平地へ水を供給することが期待される。

用途４．：河川から離れた水が流れていない地域へ水を供給して、河川の水流分岐設備を低コストで実現し得る。

用途５．：精密工場又は食品工場等の工場内で、使用している水を循環させて再利用する設備に適用することが期待される。

用途６．：綺麗な水が必要なために平地等の「低所」に多く作られている養殖場を、山間部の平地等の「高所」にも、低コストで開設・運営し得る。

用途７．：図１０は、「高所」に位置する貯水タンク３０内の水を有効利用する用途の一例を模式的に示すブロック図である。図１０に於いて、地形的に低い場所にあるダム２０Ａより排出される水Ｗ１の水を、本水流供給システム１００を利用して「高所」の貯水タンク３０へ移動し、地形的に高い場所に建設さえた補助ダム２０Ｂに対して水Ｗ２を供給し、補助ダム２０Ｂから水Ｗ３をダム２０Ａへ落下させることで、水力発電を行う。水の循環利用により、省エネで、水力発電を実現可能とする。

既述した実施の形態１に於ける記載を中心として、以下の通りに、実施例を記載する。

河川の堰から流れ落ちる水を図３における符号１の管の先に、受け皿を付けて、符号１の管に流し入れ、符号２の弁をセンサー等で開いて、符号３のタンクに流入させる。梃を河川の流れに沿う向きで、河川の端の壁沿いに設置することが考えられる。

梃やタンクは、長時間、水又は嵐に曝されること、重量物を支えることに配慮して、丈夫で、錆びにくい素材で製造する必要がある。

例えば、符号３のタンクに４トンの水を入れ、符号４の重りを６トンにする。

符号８の支点から見て、符号７のアームの短い側が２ｍとすると、（４＋６）×２＝２０の力となる。符号１３のタンクには、先に受皿を付けた符号１１の管で、河川の水を受け入れ、符号１２の弁をセンサー等で開いて１トンの水を給入する。ここで、符号８の支点から見て、符号７のアームの長い側を１５ｍとすると、１×１５＝１５の力となる。

そうすると、アームの短い側と長い側との長さの比は１；７．５だから、アームの短い側の端が約１．６ｍ下がるとき、アームの長い側の端は８ｍ上がることになる。ここで、符号１３のタンクの水を符号１４の弁をセンサー等により開き、符号１５の管を経て、符号１６の貯水槽に移し入れる。

符号１６の貯水槽に貯めた水を、符号１７の弁をセンサー等により開き、符号１８の管へ流出させ、管の中途に設置した符号１９の水力発電機により発電する。ここで、符号１７の弁を設けず、符号１３のタンクから流出させた水を直接、符号１８の管へ流し込んでもよい。

符号１３のタンク内を空にした後は、符号７の梃のアームの長い側の端を最も下がる位置まで下げる必要がある。そのために、符号３のタンクから符号１０のタンクへ水を移し入れるのであるが、符号７のアームの傾きの角度が急だと、符号１０のタンクの符号８の支点寄りの部分で符号３のタンクの底部より低い位置にある部分が、小容積すぎて、アームの長い方の端を下げるのに十分な水を移し入れられない可能性がある。そこで、この場合には、符号３のタンクの底部より高い位置にも、符号１０のタンクに水を流し込むための弁及び管を設けて対処することが可能である。

また、図３において、符号５の弁及び符号６の管は、符号３のタンクの左側の底部に取り付けた方が、全ての水を流し切るのには都合がよいとも考えられるし、図３の状態のままで、更に符号３のタンクの左側の底部に弁及び排水管を取り付けてもよい。符号１５の管について蛇腹状の伸縮可能なものや、これに限らず、固い素材の配管でもよい。また、符号１６のタンクへ、水を移し入れることが重要なのであって、符号１５の管を符号１３のタンクから水を流し出す部分と符号１６のタンクから、水を受けるように受皿を付けて管を出すというように、２つの管とすることなども、本願発明の想定範囲内である。

尚、図１乃至図３に於いて、符号１０のタンクは、符号７のアームの下側に設置されているが、アームの下側から両側面まで覆うような形態としてもよい。

（変形例）
図９の中継用弁２５を用いる代わりに、バキュームカーの蛇腹型のホースの様な、伸縮自在で且つ柔らかに変形し得る配管で以って、第２排水管１５の他端部１５Ｅ２と貯水タンク３０の受け部３０ＩＰとを繋ぎ合せることとしても良い。

（付記）
以上、本発明の実施の形態を詳細に開示し記述したが、以上の記述は本発明の適用可能な局面を例示したものであって、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、記述した局面に対する様々な修正及び／又は変形例を、この発明の範囲から逸脱することの無い範囲内で考えることが可能である。

本発明は、ダムや河川の水力発電等の分野に利用でき、産業上の利用可能性を有する。

１管
２弁
３タンク
４重り
５弁
６排水管
７梃のアーム
８梃の支点
９排水用弁
１０タンク
１１管
１２弁
１３タンク
１４弁
１５排水管
１６貯水タンク
１７排水用弁
１８排水管
１９水力発電機
１Ｃ給水管
２５中継用弁
３０貯水タンク

Claims

梃の支点を基準として長手方向に第１長さを有して延在する第１アーム部及び前記梃の支点を基準として前記長手方向の反対方向に前記第１長さよりも長い第２長さで以って延在する第２アーム部より成るアームと、
前記アームの一方の端部に該当する前記第１アーム部の先端部上に、重り手段を介して、配設された第１タンクと、
前記アームの他方の端部に該当する前記第２アーム部の先端部上に配設された第２タンクと、
前記第２アーム部の底部上に、前記アームの前記長手方向に沿って、前記梃の支点寄り部分から前記第２アーム部の前記先端部寄りの部分に至るまで延在して配設された第３タンクと、
前記第１タンクの底面寄りの側面部分に設けられた貫通孔の開閉を制御する第１排水用弁と、
前記第１排水用弁の排水口に接続された一端部及び前記第３タンクの前記梃の支点寄りの側面部分に設けられた貫通孔に接続された他端部を有する第１排水管と、
前記第３タンクの底面の内で前記第２アーム部の前記先端部寄りの部分に設けられた貫通孔の開閉を制御する第２排水用弁と、
前記第２タンクの底面寄りの側面部分に設けられた貫通孔の開閉を制御する第３排水用弁と、
前記第３排水用弁の排水口に接続された一端部及び外部に突出した他端部を有する第２排水管と、
前記第２タンクの開口部の縁部寄りの前記第２タンクの側面部分に設けられた貫通孔の開閉を制御する給水用弁と、
前記第１タンクの開口部の縁部寄りの前記第１タンクの側面部分に設けられた貫通孔に接続された一端部及び前記給水用弁の給水口に接続された他端部を有する給水管と
を備えることを特徴とする、水流供給システム。
請求項１に記載の水流供給システムであって、
前記第２排水管の前記他端部の外側に配設された貯水タンクと、
前記第２排水管の前記他端部に配設されており、前記第２排水管中を流れる水の水圧を受けて前記第２排水管の前記他端部より流れ出す水流を前記貯水タンクの給水部へ送出する中継用弁と
を更に備えることを特徴とする、水流供給システム。