JP4410327B2 - 水の重量を利用した揚水装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、低所にある水を高所へ押し上げるための水の重量を利用した揚水装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から低所にある水を高所へ押し上げるための揚水装置として、渦巻きポンプや軸流ポンプなどの各種ポンプが知られており、吐出し量、揚程により適宜選択されている。これらの揚水装置の駆動源は、主として電動機や内燃機関が使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来の揚水装置では、電動機を使用するものは、電気エネルギーを必要とするため、電気が入ってない場所では使用することができない。また、内燃機関を利用する場合は、重量のある内燃機関やガソリン等を運搬しなければならないという欠点がある。
そこで、本発明は、電動機や内燃機関を使用することなく、水の重量を利用して揚水できる揚水装置を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の揚水装置は、駆動部とこれに隣接して配設された揚水部とからなり、前記駆動部は、装置フレームの上部に設けられた滑車と、同滑車につるべ式に掛けられた一本のロープと、このロープの両側に所定間隔で上下に移動自在に連結された同数の複数個のタンクと、各タンクの底部に設けられ、下方に有する弁棒の押し上げにより開いて水抜きする逆止弁と、隔壁により仕切られて2列の樋が形成された、前記装置フレームに設けられた複数の水移動樋と、前記2列の樋のそれぞれに形成されている、前記水移動樋の上側に支持されているタンクから前記逆止弁の開弁により抜いた水を水移動樋の下側に達している、前記支持されているタンクと反対側の空のタンクに移動させる水流出孔と、上昇した側の一番上の空のタンクをその上昇位置において係止する一対のストッパーと、前記フレームの上部に設けられ、水が補給され、上昇した側の一番上の空のタンクへ水を供給する水供給タンクと、前記ストッパーにより係止された前記一番上の空のタンクに設けられた弁押し棒により交互に開閉する一対の逆止弁を備え、開弁時に前記一番上の空のタンクに前記水供給タンクからの水を供給する分岐配管と、前記ストッパーにより係止された前記一番上の空のタンクに水が供給され、満杯状態になったときに前記ストッパーを開放して当該タンクを下降させる一対のフロートとを有し、前記揚水部は、底が水中に位置するように池に設置され、前記一番下のタンクの底の外側に連結された、シリンダー内で上下動するピストン棒を備えるとともに、シリンダーの底部に逆止弁が設けられたポンプと、ポンプのシリンダーの水押出配管とこの水押出配管に逆止弁を介して連結された揚水配管とを有し、両側の一番上の空のタンクに上昇位置において水供給タンクから交互に水を供給してタンクを上下に移動させて水移動樋に支持した一方の側のタンクの水を水移動樋の下に達した反対側のタンクに水移動樋で交互に移動させるとともに一番下のタンクの水を抜いて池に流し、タンクの上下動により一番下のタンクに連結されたピストンがポンプのシリンダー内を上下動して池の水を吸い上げ、吸い上げた水をシリンダーの水押出配管に連結された揚水配管に押し出して揚水することを特徴とする。
【0005】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の揚水装置を示す全体図である。揚水装置は駆動部Aとこれに隣接して揚水部Bが配置されている。
駆動部Aには、フレーム1の上部に滑車2が設けられ、滑車2に一本のロープ3がつるべ式に掛けられ、右のロープには、上段、中段及び下段に第1タンク4−1、第2タンク4−2及び第3タンク4−3、左側のロープに第4タンク4−4、第5タンク4−5及び第6タンク4−6が順に等間隔で連結固定され、各タンクはフレーム1のガイド(図示せず)に沿って上下に移動自在に配置されている。なお、本実施例は左右のロープ3にそれぞれ3個のタンクを連結しているが、4個以上でもよい。
【0006】
図1の拡大図に示すように、各タンク4(4−1〜4−6)の底には、水を抜くため、下方に弁棒5を有する逆止弁6が設けられている。逆止弁6は、通常、閉じる方向に付勢されており、タンク4が後述する水移動樋7(7−1,7−2)に弁棒5が当たることにより逆止弁6を押し上げて開き、水抜きする。また、下段の第3タンク4−3及び第6タンク4−6の底の外側には揚水部Bのポンプ8,9のピストン10,11が連結されている。
【0007】
フレーム1には、上段の第1タンク4−1及び第4タンク4−4を支持するとともに、水を第1タンク4−1から左側の中段の第5タンク4−5へ、あるいは第4タンク4−4から右側の中段の第2タンク4−2へ移動させる第1水移動樋7−1が設けられている。さらに、中段の第2タンク4−2及び第5タンク4−5を支持するとともに、水を第2タンク4−2から左側の下段の第6タンク4−6へ、あるいは第5タンク4−5から右側の下段の第3タンク4−3へ移動させる第2水移動樋7−2が第1水移動樋7−1の下方に配置されている。
【0008】
図2は水移動樋7(7−1,7−2)の平面図である。水移動樋7は隔壁7aにより左右方向に仕切られて2列の樋が形成されており、一方の樋は右側のタンクから抜いた水が水流出孔7bから左側のタンクに移動し、他方の樋は左側のタンクから抜いた水が水流出孔7cから左側のタンクに移動する。水移動樋7の底面は水の移動方向に傾斜させることが好ましい。
【0009】
図3は上段の第1タンク4−1及び第4タンク4−4を支持するストッパー12の一例を示す概略図で、フレーム1の内側上部には、上段の第1タンク4−1内及び第4タンク4−4内にそれぞれ入り込むようにフロート13が配置されている。フレーム1の左右の側部には、軸14を支点として回動自在にそれぞれストッパー12が枢着され、各ストッパー12の上端は、各フロート13の上部に垂直に固定した棒15の上部に設けたリング16を介してロープ17の一端が連結され、ロープ17の他端は、フレーム1に固定されている。
【0010】
ストッパー12の下端には、フック12aが設けられている。ストッパー12はフロート13がタンク4−1,4−4内の所定レベル以下の状態では、上段の第1タンク4−1及び第4タンク4−4をフック12aで支持する位置にある。フロート13が上昇すると、ロープ17が上方に引っ張られてストッパー12の上端はフレーム1側に回動し、ストッパー12の下端は軸14を支点としてフレーム1から離れる方向に回動してフック12aがタンク4から外れるようになっている。また、フック12aの下面には曲面が形成され、上昇してきたタンク4が曲面に当たることによりフック12aが外側に回動して通過するようになっており、タンク4通過後には、フック12aは元の位置に復帰してタンク4を支持する。
【0011】
フレーム1の上部には、上段の第1タンク4−1又は第4タンク4−4に水を供給する水供給タンク18が設けられている。第1タンク4−1又は第4タンク4−4のいずれかが最上位レベルに達した時に水供給タンク18の水が第1タンク4−1又は第4タンク4−4に供給されるように、水供給タンク18の底部に接続された配管19を第1タンク4−1及び第4タンク4−4の上方にそれぞれ分岐した分岐配管20−1,20−2が設けられる。各分岐配管20−1,20−2には、逆止弁21が設けられ、第1タンク4−1及び第4タンク4−4に設けられたそれぞれの弁押し棒22で弁21が押し上げられ開かれる。
【0012】
なお、第1タンク4−1又は第4タンク4−4へ水供給タンク18から水が供給されてフック12aが外れる前に、第2、第3、第5、第6タンク間の水の移動が終了するようにして、水の移動終了前にフック12aが外れてタンク4が下降するのを防ぐ。
【0013】
ポンプ8,9のシリンダーの底部には逆止弁23が設けられ、下段の第3タンク4−3あるいは第6タンク4−6の上昇により水を吸い上げる時に弁23が開くようにし、逆に下段のタンク4−3、4−6の下降によりピストン10,11が下降するときは弁23が閉まり、吸い上げた水がシリンダーの水押出配管24に連結された揚水配管25に押し出されるようにする。これらの水押し上げ配管24と揚水配管の間には、それぞれ逆止弁26が設けられている。
【0014】
次に本発明の揚水装置の動作について図4に示す本発明の揚水装置のタンクの動作図により説明する。
【0015】
(1)池から揚水する場合、池に揚水部Bをポンプ8,9の底が水中に位置するように設置する。その後、まず、上方に上がっている右側のタンクのうち、第2タンク4−2及び第3タンク4−3にそれぞれ水を人手により供給する。なお、第1タンク4−1に水を供給するとフック12a(図1参照)が外れるので、第1タンク4−1には水を供給しない。この状態では、左側の第4タンク4−4は第1水移動樋7−1に、第5タンク4−5は第2水移動樋7−2に、第6タンク4−6は最下位レベルに位置している(図4(b)参照)。
【0016】
(2)第2タンク4−2及び第3タンク4−3がそれぞれ満杯になった後、水供給タンク18から上段の第1タンク4−1に水を供給すると、フロート13(図1参照)が徐々に上昇し、所定量の水が満たされると、ストッパー12が回動してフック12aが第1タンク4−1から外れ、第1〜第3タンク4−1〜4−3は下降する。第1〜第3タンク4−1〜4−3の下降にしたがって、左側の第4〜第6タンク4−4〜4−6は上昇する(図4(a)参照)。
【0017】
(3)第1〜第3タンク4−1〜4−3が下降して第1タンク4−1が第1水移動樋7−1に、第2タンク4−2が第2水移動樋7−2にそれぞれ達すると、上昇した左側の上段の第4タンク4−4はストッパー12のフック12aに支持され、第5タンク4−5は第1水移動樋7−1の下側に、第6タンク4−6は第2水移動樋7−2の下側に達する。この間、第1タンク4−1及び第2タンク4−2が第1水移動樋7−1及び第2水移動樋7−2に達する直前から各水移動樋7−1,7−2に第1タンク4−1及び第2タンク4−2の底に設けた弁棒5が当たって押し上げられて弁6が開き、第1タンク4−1及び第2タンク4−2内の水が抜かれ、第1タンク4−1の水は第1水移動樋7−1を流れて反対側の第5タンク4−5へ、第2タンク4−2の水は第2水移動樋7−2を流れて反対側の第6タンク4−6へそれぞれ流れ込み、第3タンク4−3の水は下方のフレーム1aに弁棒5が当たり弁6が開いて抜かれ、池に流される。
【0018】
下段の第3タンク4−3の下降に伴って、ピストン10,11(図1参照)がポンプ8−9のシリンダー内を下動して吸い上げられている水がシリンダーの水押出配管24に連結された揚水配管25に押し出されれて、揚水する。一方、下段の第6タンク4−6の上昇に伴って、ピストン10がポンプ8のシリンダー内を上昇して池の水を吸い上げる(図4(a)参照)。
【0019】
(4)この間に、最上位レベルにある第4タンク4−4には、第4タンク4−4の弁押し棒21により分岐配管20−1の逆止弁21が開かれて水供給タンク18から水が供給されるとともに、左側の第5タンク4−5及び第6タンク4−6へ水が移動して重量が増加する。一方、右側の第1〜第3タンク4−1〜4−3は水が抜かれて空となって軽くなり、第4タンク4−4ではフロート13が徐々に上昇し、所定量の水が満たされると、ストッパー12のフック12aが第4タンク4−4から外れ、左側の第4〜第6タンクが4−4〜4−6下降し、右側の第1〜第3タンク4−1〜4−3は上昇し、第1タンク4−1がストッパー12のフック12aに支持される。この状態で第4タンク4−4は第1水移動樋7−1に達し、第5タンク4−5は第2水移動樋7−2に達する。
【0020】
下段の第6タンク4−6の下降に伴って、ピストン11がポンプ9のシリンダー内を下降して吸い上げられている水がシリンダーの水押出配管24に連結された揚水配管25に押し出されれて、揚水する。一方、下段第3タンク4−3の上昇に伴って、ピストン10がポンプ8のシリンダー24内を上昇して池の水を吸い上げる(図4(b)参照)。
【0021】
(5)次いで、第1水移動樋7−1では第4タンク4−4の水が抜かれて第2タンク4−2に移動するとともに、第5タンク4−5の水が抜かれて第3タンク4−3に移動する。この間に第1タンク4−1には第1タンク4−1の弁押し棒22により分岐配管20−2の逆止弁21が開かれて、水供給タンク18から水が供給され、フロート13が徐々に上昇する。その結果、右側の第1〜第3タンク4−1〜4−3は水の移動によって重量が増し、左側の第4〜第6タンク4−4〜4−6は水が抜かれて空となって軽くなり、第1タンク4−1に所定量の水が満たされると、ストッパー12のフック12aがタンク4−1から外れ、第1〜第3タンク4−1〜4−3の下降にしたがって、左側の第4〜第6タンク4−4〜4−6は上昇する。そして、前記(2)の動作に移る(図4(b)参照)。
【0022】
以上のようにして、タンクの上下の動作を繰り返すことにより、下段のタンクに固定されたピストンがポンプのシリンダー内を上下動して池の水を吸い上げ、吸い上げた水がシリンダーの水押出配管24に連結された揚水配管25に押し出されて、揚水する。
【0023】
したがって、本発明の揚水装置では、水供給タンクへ水を補給し、上段の第1タンク及び第4タンクに水を供給することにより、水の重力を利用して水を揚水することができる。
【0024】
【発明の効果】
本発明により、電動機や内燃機関を使用することなく、水の重量を利用して揚水することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の揚水装置を示す全体図である。
【図2】 (a)は水移動樋の断面図、(b)は平面図である。
【図3】 上段のタンクを支持するストッパーの一例を示す概略図である。
【図4】 本発明の揚水装置のタンクの動作図である。
【符号の説明】
A 駆動部、B 揚水部、1 フレーム1、2 滑車、3 ロープ、4(4−1〜4−6) タンク、5 弁棒、6 逆止弁、7(7−1,7−2) 水移動樋、7a 隔壁、7b,7c 水流出孔、8,9 ポンプ、10,11 ピストン棒、12 ストッパー、12a フック、13 フロート、14 軸、15 棒、16 リング、17 ロープ、18 水供給タンク、19 配管、20−1,20−2 分岐配管、21 逆止弁、22 弁押し棒、23 弁、24 水押出配管、25 水押し上げ配管、26 逆止弁
Claims (1)
- 駆動部とこれに隣接して配設された揚水部とからなり、
前記駆動部は、
装置フレームの上部に設けられた滑車と、
同滑車につるべ式に掛けられた一本のロープと、
このロープの両側に所定間隔で上下に移動自在に連結された同数の複数個のタンクと、
各タンクの底部に設けられ、下方に有する弁棒の押し上げにより開いて水抜きする逆止弁と、
隔壁により仕切られて2列の樋が形成された、前記装置フレームに設けられた複数の水移動樋と、
前記2列の樋のそれぞれに形成されている、前記水移動樋の上側に支持されているタンクから前記逆止弁の開弁により抜いた水を水移動樋の下側に達している、前記支持されているタンクと反対側の空のタンクに移動させる水流出孔と、
上昇した側の一番上の空のタンクをその上昇位置において係止する一対のストッパーと、
前記フレームの上部に設けられ、水が補給され、上昇した側の一番上の空のタンクへ水を供給する水供給タンクと、
前記ストッパーにより係止された前記一番上の空のタンクに設けられた弁押し棒により交互に開閉する一対の逆止弁を備え、開弁時に前記一番上の空のタンクに前記水供給タンクからの水を供給する分岐配管と、
前記ストッパーにより係止された前記一番上の空のタンクに水が供給され、満杯状態になったときに前記ストッパーを開放して当該タンクを下降させる一対のフロートとを有し、
前記揚水部は、
底が水中に位置するように池に設置され、前記一番下のタンクの底の外側に連結された、シリンダー内で上下動するピストン棒を備えるとともに、シリンダーの底部に逆止弁が設けられたポンプと、
ポンプのシリンダーの水押出配管とこの水押出配管に逆止弁を介して連結された揚水配管とを有し、
両側の一番上の空のタンクに上昇位置において水供給タンクから交互に水を供給してタンクを上下に移動させて水移動樋に支持した一方の側のタンクの水を水移動樋の下に達した反対側のタンクに水移動樋で交互に移動させるとともに一番下のタンクの水を抜いて池に流し、タンクの上下動により一番下のタンクに連結されたピストンがポンプのシリンダー内を上下動して池の水を吸い上げ、吸い上げた水をシリンダーの水押出配管に連結された揚水配管に押し出して揚水することを特徴とする水の重量を利用した揚水装置。
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1998
- 1998-12-04 JP JP34612598A patent/JP4410327B2/ja not_active Expired - Fee Related
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