JP4379896B2 - 加圧揚水シリンダ - Google Patents
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Description
また、本願請求項2に係る発明は、前記請求項1に係る加圧揚水シリンダにおいて、前記外部ピストン上端部14、同外部ピストン下端部15及び前記上内壁21、下内壁22上に配置される複数の逆止弁は、円形弁の一端が固定して開閉される方持ち逆止弁であって、前記外部ピストン上端部14、同外部ピストン下端部15及び前記上内壁21、下内壁22の中心軸を対称としてそれぞれ左右に2個を配置し、さらに、この2個ずつの逆止弁と中心を含む線を対称として13個づつ、両側に配置し、その開口方向が、いずれの逆止弁について中心軸方向あるいは前記放水孔5方向に向かうように同心円状に配置構成されたことを特徴とする。
さらに、本願請求項3に係る発明は、前記請求項1または2に係る加圧揚水シリンダを2台以上を連結して使用する際の前記圧搾空気を送出する空気管において、一方の内部シリンダ2の排出側の空気管6を他方の装置の内部シリンダ2の吸入側の空気管7に接合し、また、一方の内部シリンダ2の吸入側の空気管7を他方の装置の内部シリンダ2の排出側の空気管6に接合し、それぞれの管の途中に地上に設置した圧搾空気送出切換機に接合する第一の空気管及び第二の空気管を接合し、前記圧搾空気送出切替機で一定の周期でこれらの管に送り込まれる圧搾空気の流入・排出を切り替え可能な構成としたことを特徴とする。
ここで、図1は本発明に係る加圧揚水シリンダの一実施例に使用される外部シリンダの概略構成を示す図であり、図2ないし図4は、図1に示された外部シリンダ本体1に上部開口筒3及び下部開口筒4が接続され、内部に上下動する外部ピストン14、15が組み込まれ、また、前記内部シリンダ2内には、内部ピストン13が組み込まれて、内部シリンダ内に送り込まれる圧搾空気の力により、内部ピストンが上下動し、これと一体に動く前記外部ピストン14、15の動きを示す同装置の断面概略を示す図であり、図3は、同外部シリンダ本体1の外部ピストン14、15が上死点位置にあるときを、図4は、同下死点位置にあるときの概略断面図を示す図である。
図1に示されるように、本実施例1に係る加圧揚水シリンダは、基本的には、外部シリンダ本体1と、該外部シリンダ本体1のT字両端の上下に固定され、常に該外部シリンダ本体内方向に水を送る複数個の逆止弁を有する上内壁21及び下内壁22及び該外部シリンダ本体1の中央内部には、外部からの圧搾空気によって内部の内部ピストンが駆動される内部シリンダと、前記上部開口筒3及び下部開口筒4内で移動し、常に該外部シリンダ本体1の内部方向に水を送る複数個の逆止弁を有する外部上端ピストン14及び外部下端ピストン15と、これらのピストンを一体に動かすピストン軸16とで構成される。
また、前記上部開口筒3及び下部開口筒4は、前記外部シリンダ本体1と同口径
まず、図2ないし図4に示される同装置は、約10m程の水面下に設置される。
このような状態で、図3に示すように、空気管7から圧搾空気が送り込まれ、この空気圧の力で、前記内部ピストン13を上方に押し上げる。
このように、外部ピストン上下端14、15の移動に伴う水流は、基本的には、上方または下方から前記外部シリンダ本体1の中央に向かう流れとなり、前記外部シリンダ本体1の中央付近で上下からの水流がぶつかって複雑な動きをしつつ、最終的に前記放水孔5の方向に向かうことになる。
このような外部シリンダ本体1の構成としたために、外部シリンダ本体1内の乱流が回避され、結果的に、弁機構の破壊を回避し、装置の長時間駆動を可能とすることができた。
図11及び図12に示すように、従来、この種の逆止弁として、円形逆止弁を使用していた。しかしながら、原因の詳細は不明であるが、これらの逆止弁異常が発生し、上述するように、この装置システムは長時間運転ができず、自然のうちに運転停止の状態に追い込まれることが多かった。
このように方持ち式逆止弁19、20、23、24を使用しつつ、その逆止弁配置を上述するように、上記の各外部ピストン上端部14、同下端部15、上記上内壁21、下内壁22上に、それぞれの中心軸を対称としてそれぞれ2個を配置し、さらに、この中心線を対称として13個づつの合計30個の方持ち逆止弁を両側に配置し、さらに、いずれの逆止弁19、20、23、24について、その開口方向が中心域となるように配置したので、前記外部シリンダ本体1内の乱流の発生を回避することができ、逆止弁異常が発生しなくなり、この装置システムは長時間運転が可能となった。
本実施例においては、圧搾空気を生成する圧搾機として、北越工業株式会社製高圧仕様エンジンコンプレッサ(型式:AIRMAN−PDSF1300S−401)を使用して圧搾空気を得たが、上記の圧力条件からすれば、同社製標準仕様エンジンコンプレッサ(型式:AIRMAN−PDS390S)程度であっても良い。
なお、本実施例においては、水中下10メートルからの揚水に使用した例を示したが、これは水中下の揚水に限るものではなく、例えば、石油のパイプラインで石油を送る際のポンプとして使用すれば、引火の恐れのない空気を送るのみで石油圧送を可能とし、極めて安全な圧送とすることができる。
2・・・内部シリンダ
3・・・上部開口筒
4・・・下部開口筒
5・・・放水孔
6、7・・・空気管
8・・・導水窪み
91〜93・・・支持固定具
10、11・・・外気導入孔
12・・・外気導入管
13・・・内部ピストン
14・・・外部ピストン上端部
15・・・外部ピストン下端部
16・・・ピストン軸
17・・・空気逆止弁
18・・・空気逆止弁
19、191、192、193、・・・・逆止弁
20、201、202、203、・・・・逆止弁
21・・・上内壁
22・・・下内壁
23,231、232、233、・・・・逆止弁
24、241、242、243、・・・・逆止弁
251・・・上部反射湾曲
252・・・下部反射湾曲
26・・・弁本体
27・・・弁支点
28・・・開閉弁
29・・・開閉バネ
30・・・開口部
31・・・空気管
32・・・空気管
101・・・切換弁
102・・・圧搾パイプ
103・・・送出パイプ
104・・・一方側空気系シリンダ
105・・・ピストン
106・・・空気系シリンダ
107・・・他方側空気シリンダ
108・・・貯水池
110、111・・・シリンダ
112・・・弁機構
113、114・・・シリンダ
115・・・弁機構
117・・・給水口、
118、119・・・空気取入れ口
120・・・排水口
121・・・揚水パイプ
122・・・給水タンク
205・・・空気系ピストン
206・・・空気系シリンダ
211・・・水路系シリンダ
212、215・・・弁機構
218、219・・・空気取入れ口
220・・・排水口
246・・・パイプ
250・・・主シリンダ
251・・・水路系シリンダ
252a、252b・・・入出口
253・・・Oリング
255・・・逆止弁
256・・・貫通孔
257・・・止着部
258・・・通過窓
259・・・ボルト
260・・・ばね
261・・・弁体
Claims (3)
- 水中下に設置されるほぼT字形状でT字根部分に放水孔5を有し、該外部シリンダ本体1の中央内部には、外部からの圧搾空気によって内部の内部ピストンが駆動される内部シリンダとを有し、前記外部シリンダ本体1は、前記放水孔5の反対内面の半円周面に、前記内部シリンダ2の上端から前記外部シリンダ本体1の内周面に向かう上部反射湾曲251と前記内部シリンダ2の下端から前記外部シリンダ本体1の内周面に向かう下部反射湾曲252とを設けた外部シリンダ本体1と、
該外部シリンダ本体1のT字両端の上下に固定され、常に該外部シリンダ本体内方向に水を送る複数個の逆止弁を有する上内壁21及び下内壁22と、
該外部シリンダ本体1の上下端に接合され、それぞれ外気導入管12に開口接続され、外気を取り入れる外気導入孔10、11を有する上部開口筒3及び下部開口筒4と、
前記内部ピストンと、前記上部開口筒3及び下部開口筒4内を移動し、常に該外部シリンダ本体内方向に水を送る複数個の逆止弁を有する外部上端ピストン14及び外部下端ピストン15とを固定するピストン軸と、からなり、
前記内部ピストン13が外部からの圧搾空気の流入によって上死点位置まで押し上げられると、この押し上げ力によって、前記外部上端ピストン14及び前記外部下端ピストン15が上方に移動し、前記下部開口筒4内の前記外部下端ピストン15と前記下内壁22の間の水は、該下内壁22に設けられた逆止弁24を通って、外部シリンダ本体1内に押し込まれ、前記放水孔5を通じて外部に放出され、
各ピストン13、14、15が上死点まで移動すると、それに同期して圧搾空気の送り込みが逆送され、この力で、前記内部ピストン13を下方に押し下げ、この押し下げ力によって、前記上下端14、15も下方に移動し、前記下部開口筒4内の前記外部上端ピストン14と前記上内壁21の間の水は、該上内壁21に設けられた逆止弁23を通って、外部シリンダ本体1内に押し込まれ、前記放水孔5を通じて外部に放出され、
この各ピストンの上死点から下死点または下死点から上死点への移動の際して、前記下部開口筒4内の当該外部ピストン下端部15と前記下内壁22の間隔または前記上部開口筒3内の当該外部ピストン上端部14と前記上内壁21の間隔が広くなり、この間に負圧が生じ、前記外気導入孔に設けられた空気逆止弁を通じて、外気導入管12の外気が導入され、導入された外気は、各ピストン13、14、15が、上死点から下死点あるいは下死点から上死点へと移動する間に加圧されて、その体積が圧縮されつつ、周囲の水と共に、外部シリンダ本体1内に移動し、前記各ピストンの動きに伴って、移動する水に対する圧力変動が、加圧から開放へと導かれ、圧縮された空気が混在移動する水の中の空気が膨張し、膨張力となって周囲の水と共に、前記放水孔5から排出されることを特徴とする加圧揚水シリンダ。 - 前記外部ピストン上端部14、同外部ピストン下端部15及び前記上内壁21、下内壁22上に配置される複数の逆止弁は、円形弁の一端が固定して開閉される方持ち逆止弁であって、前記外部ピストン上端部14、同外部ピストン下端部15及び前記上内壁21、下内壁22の中心軸を対称としてそれぞれ左右に2個を配置し、さらに、この2個ずつの逆止弁と中心を含む線を対称として13個づつ、両側に配置し、その開口方向が、いずれの逆止弁について中心軸方向あるいは前記放水孔5方向に向かうように配置構成されたことを特徴とする前記請求項1に記載の加圧揚水シリンダ。
- 前記請求項1に係る加圧揚水シリンダを2台以上を連結して使用する際の前記圧搾空気を送出する空気管において、一方の内部シリンダ2の排出側の空気管6を他方の装置の内部シリンダ2の吸入側の空気管7に接合し、また、一方の内部シリンダ2の吸入側の空気管7を他方の装置の内部シリンダ2の排出側の空気管6に接合し、それぞれの管の途中に地上に設置した圧搾空気送出切換機に接合する第一の空気管及び第二の空気管を接合し、前記圧搾空気送出切替機で一定の周期でこれらの管に送り込まれる圧搾空気の流入・排出を切り替え可能な構成としたことを特徴とする請求項1または2に記載の加圧揚水シリンダ。
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