JPH04101075A

JPH04101075A - 揚水システム

Info

Publication number: JPH04101075A
Application number: JP21707190A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Shinohara; 裕文篠原; Eiji Sekiya; 関矢　英士
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-08-20
Filing date: 1990-08-20
Publication date: 1992-04-02

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、地下水を地上に汲み上げるための揚水システ
ムに関するものである。

（従来の技術）無電化地域で地下水を地表に汲み上げ、かんがい、牧蓄
等に利用するために、ディーゼル発電機出力で回転する
電動ポンプや風車の動力が使われている。

以下、ディーゼル発電機出力を用いるシステムを例にと
り、第５図に沿って説明する。第５図において、地表面
１から堀られた井戸は井戸内壁２と地下水面３を有する
。地表面側に設置されたディーゼル発電機４の電気出力
は給電ケーブル５を介して地下水面下の水中ポンプ用モ
ータ６に供給される。水中ポンプ用モータに軸直結され
た水中ポンプ７の回転翼が回転すると、汲み上げ管８を
通って地表面に置かれた水タンク９まで地下水が汲み上
げられる。

（発明が解決しようとする課題）ここでディーゼル発電機を用いるシステムにおいては、
ディーゼル発電機の燃料を定期的に補給する必要があり
、またディーゼルエンジンのメンテナンスも必要となる
ことから、運転コストが高くなるという欠点を有する。

また風車の動力を用いたシステムは効率が悪く、また自
然の風量に左右されるので汲み上げ水量が変動する、等
の欠点を有する。

本発明はこのような点を考慮し、燃量の補給や複雑なメ
ンテナンスが不要で、また風量の変動などにも左右され
ない、安定で信頼性の高い揚水システムを得ることを目
的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明においては、この温水と地表面における大気の温
度差を利用してヒートパイプとタービンによってエネル
ギーを取り出し、地下水を汲み上げる構成とする。この
ために地下水面下に置かれた高温・気化部と地表面に置
かれた放熱・凝縮部を有するヒートパイプ及び前記高温
・気化部と放熱・凝縮部の間の配管部に接続されたター
ビンと発電機を組み合わせ、発電機出力で水中ポンプを
駆動する構成とする。

（作用）第１図のようにフロンやアンモニア等の作動流体を封入
したヒートパイプ１１の高温部１０を地下水面下に入れ
て作動流体を気化させ、地表面１に置かれた放熱器１５
にて作動流体を凝縮させることができるので、タービン
１２を回転させ、この回転エネルギーを用いて発電機１
４を駆動し、得られた電力で水中ポンプを働かせ、地下
水を汲み上げることができる。地下水の熱エネルギーを
利用するので、電力や燃料を必要としない。

（実施例）第１図においてヒートパイプの高温部１０は地下水面３
の下方に置かれ、ここで作動流体は気化し気化した蒸気
流は、ヒートパイプ熱伝送部１１を通って地表面上に置
かれたタービン１２に入る。ここで蒸気流はタービン翼
とこれに結合された回転軸１３と、さらにこれに結合さ
れた発電機１４の回転子を回転させて発電を行なう。タ
ービン１２を出た蒸気流は放熱器１５で凝縮、液化し、
重力によって戻り配管１６．及びヒートパイプ熱伝送部
１１の内壁面を通り、ヒートパイプ高温部１０に戻る。

発電機１４で発生した電力は、給電ケーブル５を介して
水中ポンプ用モータ６に供給され、水中ポンプ７を駆動
する。これによって汲み上げ管８の中の水位が上昇し、
地表面上に置かれた水タンク９に水が汲み上げられる。

本実施例の構成により、地下水の温度が４０℃近いこと
を利用して、ディーゼル発電機等を用いずに、運転コス
トがほとんどかからない深井戸揚水システムを得ること
ができる。

（他の実施例）上述の実施例では、水中ポンプ用モータの電力源として
、ヒートパイプを利用したタービンによって駆動される
発電機の出力電力を用いているが、これと太陽光発電に
よって得られる電力を組み合わせて用いることも可能で
ある。この点を考慮した本発明の他の実施例を第２図に
示す。ここで、太陽電池パネル１７の直流出力をインバ
ータ１８によって交流電力に換え、発電機１４の交流出
力と併わせで水中ポンプ用モータ６に供給する。ここで
インバータ１８の交流出力の位相は、発電機１４の交流
出力に同期するように制御される。このような構成とす
ることにより１日射が得られる昼間の地下水汲み上げ量
を増大させることができる。

ヒートパイプを利用したタービンの回転を、地下水中に
置かれた水中ポンプに直接伝えてこれを駆動することも
可能である。この点を考慮した本発明の他の実施例を第
３図に示す。第３図において、タービン１２に結合させ
た回転軸１３は汲み上げ管８の中で下方に延長され、水
中ポンプ７に結合されてこれを回転させる。この場合、
回転軸１３は地表面から地下水面までの長さとなるので
、回転時の異常な振動を抑えるために軸受け２２を汲み
上げ管内に適当な間隔で設ける。このような構成とする
ことにより、タービンの回転エネルギーを利用して発電
し、その電力でポンプ用モータを駆動する場合よりも、
全体の損失をより小さくして、汲み上げの効率を上げる
ことが可能である。なお軸受け２２には、汲上水を通過
させる孔が設けられていることはいうまでもない。

ヒートパイプを利用したタービンの回転を利用して圧縮
空気を生成し、この圧力を井戸の内部及び地下水面にか
けて、地下水を地表面まで汲み上げることも可能である
。この点を考慮した本発明の他の実施例を第４図に示す
。第４図において、タービン１２に結合された回転軸１
３は空気コンプレッサ２０を回転させて圧縮空気を生成
する。圧縮空気は圧縮空気配管２１を通って、井戸内部
へ送られる。井戸は井戸フタ２３によって気密状態とさ
れ、井戸内部に送られた圧縮空気は地下水面３を下方に
押す。これによって汲み上げ管８の中を地下水が上昇し
、地表面上の水タンク９に、地下水が汲み上げられる。

このような構成とすることにより水中ポンプ及び水中ポ
ンプ用モータを省略し、井戸内部に設置される機器のメ
ンテナンスがほとんど要らない深井戸揚水システムを得
ることができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、深井戸の地下水と地
表面の大気温度の差を利用して、ディーゼルエンジンや
電力を必要とせず、運転コスト・メンテナンスコス′ト
がほとんど不要で、安定な汲み上げが可能な揚水システ
ムを得ることができる。

なお、汲み上げる液体は飲料水、かんがい用に限定され
ず、温泉の湯、さらには石油等でも良いことはもちろん
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の揚水システムの実施例を示す構成図、
第２図と第３図と第４図は本発明の他の実施例を示す構
成図、第５図は従来の揚水システムを示す構成図である
。１・・・地表面　　　　　　２・・井戸内壁３・・・地
下水面　　　　　４・・・ディーゼル発電機５・・・給
電ケーブル６・・・水中ポンプ用モータ７・・・水中ポンプ　　　　８・・・汲み上げ管９・・
・水タンク１０・・・ヒートパイプ高温部１１・・・ヒートパイプ熱伝送部１２・・・タービン　　　　　１３・・・回転軸１４・
・・発電機　　　　　　１５・・・放熱器１６・・・戻
り配管　　　　　１７・・・太陽電池パネル１８・・・
インバータ　　　　１９・・・ポンプ２０・・・空気コ
ンプレッサ　２１・・・圧縮空気配管２２・・・軸受け
　　　　　　２３・・・井戸フタ代理人　弁理士　則　
近　憲　佑第１図第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）地表から地下に向かって堀られた井戸から地下水
を地表に汲み上げる揚水システムにおいて、地下水面下
に置かれた高温・気化部と地表面に置かれた放熱・凝縮
部を有するヒートパイプと、前記高温・気化部と放熱・
凝縮部の間の配管部に接続されたタービンと発電機とを
有し、発電機出力により水中ポンプを駆動するようにし
たことを特徴とする揚水システム。
（２）太陽光発電パネルとインバータを有し、インバー
タの交流出力を前記発電機出力に同期させる手段を有す
ることを特徴とする請求項（１）記載の揚水システム。
（３）タービンと回転軸が接続された水中ポンプを有す
ることを特徴とする請求項（１）記載の揚水システム。
（４）タービンと回転軸が接続された空気コンプレッサ
と、井戸内を密閉状態にする井戸フタと、圧縮空気を井
戸内に送り込む配管を有することを特徴とする請求項（
１）記載の揚水システム。