JPH11336687A

JPH11336687A - 気液ポンプ装置

Info

Publication number: JPH11336687A
Application number: JP13414698A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yoshioka; 健吉岡
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-03-23
Filing date: 1998-04-09
Publication date: 1999-12-07
Anticipated expiration: 2018-04-09
Also published as: JP3184960B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低速回転で、高圧送力を有し、騒音振動の小
さい、エネルギーロスの少ない、構造も操作も簡単で、
環境破壊のない、省力化を図る、各種用途に使用できる
気液巻体ポンプ装置を提供する。【手段】内部が空洞の回転軸の周りにパイプを巻いて
軸受を取付け、リング状流路を一体に取付けたパイプ巻
体を、、ほぼ水平で回転可能に水面近くに設置し、パイ
プ巻体の一端を流入口とし、他端を回転圧送管として接
続機器に接続後は圧送パイプへ繋ぎ、パイプ巻体を回転
させ、気液を回転毎に流入口から流入させ、リング状流
路内で気液が分離した封水状態を維持して、回転と共に
抵抗を与えて封水状態に水位差を起こさせ、次第に加圧
を累加して最終リングから封水状態を解消して、回転軸
の内部を潜らせて回転圧送管から接続機器を経て、圧送
パイプから外部の各種の装置や場所へ圧送して各種の用
途に使用するパイプ巻式ポンプ、すなわち、『気液ポン
プ装置』を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気液パイプ巻体３を回
転させて気体と液体を加圧又は減圧し、この加圧気液を
圧送し、減圧空間を創出し各種の用途に利用する気液ポ
ンプ装置に関するもので、揚水ポンプ装置、固形物質の
輸送装置、液体中への酸素供給装置、気体供給装置、液
体供給装置、気液供給装置、圧搾ポンプ装置、真空ポン
プ装置等として利用するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の９０％以上のポンプは遠心力を主
体とするターボ型で占められていた、これらは高速回転
を必要とするため、モーターやエンジンを使用せざるを
得ない状況にあった。、自然力や人力では駆動すること
は困難であった。ターボ型以外のポンプで、歯車、ピス
トン、スクリュウやネジによる方式は、圧送力の確保、
圧送量の確保、あるいは操作や維持管理の点でいずれか
が不十分で、実用的でなく、自然力や人力では実用的な
域には至らない難点があった。効率のよい低速回転で能
力を発揮するポンプの出現が求められていた。

【０００３】吸込口から吐出口までの間に、内部の装置
として、ピストン、羽根、歯車、スクリュー、ネジ等の
いずれかを必要とするため、騒音や振動が大きく生活環
境からの対策が必要であった、また、気体や液体ととも
に物質（木材片、金属片、砂利、玉石、土石、岩塊、石
炭、スラッジ、魚介類、野菜、果物、バック等）を搬送
する際に、前述の内部の装置に物質が引っ掛かり、目詰
まりを起こして故障する場合が多く、流動性のよい一部
の汚泥の搬送以外に物質の移送は困難であった。目詰ま
りが起きないポンプが求められていた。

【０００４】機能的には、始動時に吸込工程でのキャビ
テーションや、圧送工程の停止時の水撃作用による被害
の発生が欠点として指摘されていた。この被害を防止す
るために種々の対策が必要となる不都合があった。

【０００５】モーターやエンジンは、装置の高性能化に
伴って、構造や機構が複雑多様化して、運搬、設置、維
持管理に多大の経費と、操作に高度の熟練技術が必要と
なり、発展途上国や山間僻地では使用し難く、危険性も
大きい欠点があった。維持管理や操作の簡単なポンプの
出現が求められていた。

【０００６】水流の場所と水流の形は世界中で無数に存
在するが、この水流を効果的に活用できる方法が少な
く、水力発電や自然流下方式以外の適切な利用方法が少
ないため、十分な活用ができない状況にあり、利用価値
のある適切な方法が求められていた。

【０００７】ＮＯ_ｘ、ＳＯ_ｘ、ＣＯ_２の低減は、基本的
技術の追従が困難であった。また、風力、水力、ソーラ
ーシステム等は圧送力と圧送量が不十分で、効果的に工
業的機器として実用化するのは困難であった。世界に無
数に存在する大小の水流を効果的に活用する方法（発電
力、自然流下の利用を除く）がなく、ＮＯ_ｘ、ＳＯ_ｘ、
ＣＯ_２が発生しない方法を含めて、自然力を効果的に利
用できるポンプの開発が待たれていた。

【０００８】曝気による液槽、湖沼、池、河川、海等の
液体中の動植物や微生物への酸素供給や撹拌や溶存酸素
の増強、スポーツや趣好のための水中への気液の供給に
は、強力なブロアーやエジェクター、あるいは高速回転
羽根を動かす方法があったが、いずれもモーターで遠心
力を使用するため曝気作業中は、複雑で、高度技術、騒
音振動、危険性が同居しており、簡単な効果的方法が求
められていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
した従来のポンプの欠陥を解決することにあって、遠心
力を用いず低速回転で、ピストン、羽根、歯車、スクリ
ュー等のいずれも使用せず騒音や振動の少ない、自然力
や人力でも容易に駆動できる、実用的に能力の発揮でき
るポンプの開発にある。

【００１０】本発明の他の目的は、圧送手段の内部装置
としてピストン、羽根、歯車、スクリュー等のいずれも
使用せず、目詰まりを起こさないで、気体や液体ととも
に物質（木材片、金属片、砂利、玉石、土石、岩塊、石
炭、スラッジ、魚介類、野菜、果物、パック等）の搬送
をもできるポンプの開発にある。

【００１１】本発明の他の目的は、ＮＯ_ｘ、ＳＯ_ｘ、Ｃ
Ｏ_２発生源であるモーターやエンジンの使用を極力押さ
えて、風力、水力、ソーラーシステム、人力等の活用を
促進可能なポンプの開発にある。

【００１２】本発明の他の目的は、従来のポンプの吸込
工程で起きたキャビテーションや圧送工程で起きたウォ
ーターハンマーの被害の起きないポンプの開発にある。

【００１３】本発明の他の目的は、ポンプの構造を簡単
にし、人力や自然力や現存する汎用機械（自転車等）を
流用して、運搬、設置、操作、維持管理を容易にし、発
展途上国や山間僻地でも容易に使用できるポンプの開発
にある。

【００１４】本発明の他の目的は、世界中でどこでも存
在している大小の水流を容易に活用し、産業に貢献でき
る簡単な機械の開発にある。

【００１５】本発明の他の目的は、気液を混合状態で同
時に水中へ、場合によっては高圧で放出し、水質浄化を
含む曝気や撹拌をして液中、液底の動植物や微生物の育
成のための酸素や水の供給手段、入浴時の湯船や、スポ
ーツを含むプール等への気液の供給手段として、簡単な
方法で効果的なポンプの開発にある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、気液ポンプ装
置に関するもので、連続したパイプ１を巻いて、連通し
たリング状流路２を形成した気液パイプ巻体３を、回転
軸４を水平にして回転可能に設置し、気液パイプ巻体３
の一端の開口を気液流入口６とするとともに他端の開口
を気液流出口７とし、気液パイプ巻体３を０．０１〜３
回／秒で回転させることによって、気体と液体を交互
に、回転毎に連続的又は間欠的に、気液パイプ巻体３の
気液流入口６より気液パイプ巻体３内の連通したリング
状流路２に流入させ、気液パイプ巻体３内の各連通した
リング状流路２の気体と液体を、重力の作用で上下に分
離した封水状態に維持して、各連通したリング状流路２
の気体と液体を、気液パイプ巻体３の回転によって気液
流入口６側より気液流出口７側にかけて次第に加圧して
行き、加圧気体と加圧液体を気液パイプ巻体３の気液流
出口７から、回転圧送管８を経て次ぎの必要装置に圧送
することに特徴がある。

【００１７】さらに本発明は、前述した気液ポンプ装置
の気液パイプ巻体３の回転軸４にて気液流出口７に接続
した回転圧送管８を更に接続機器９を介して圧送管１０
に接続させることに特徴がある。

【００１８】さらに本発明は、前述した気液ポンプ装置
の気液パイプ巻体３の下側の一部（リング周長の１／５
〜４／５）を液槽、湖沼、河川等の液路５に浸漬する
か、あるいは気液パイプ巻体３の一端を伸展させて設け
た気液流入口６のみを液槽、湖沼、河川等の液路５の液
中に水没させることによって、気液流入口６からの気体
と液体の流入を容易にすることに特徴がある。

【００１９】さらに本発明は、前述した気液ポンプ装置
の気液パイプ巻体３の圧送管１０に付設した気液分離装
置１３によって、加圧気体と加圧液体とに分離し、各々
所望の用途に使用することに特徴がある。

【００２０】さらに本発明は、前述した気液ポンプ装置
において、気液パイプ巻体３の形式として、円筒型、又
は円錐型、又はドーナツ形、又はたいこ形、又は鼓形、
又は円盤形、とすることに特徴がある。

【００２１】さらに本発明は、前述した気液ポンプ装置
において、気液パイプ巻体３の気液流入口６の方式を、
胴体式、又は伸展流入式、又は軸内伸展式、軸外伸展汲
水式とすることに特徴がある。

【００２２】さらに本発明は、前述した気液ポンプ装置
において、人力又は自転車または自動車（オートーバ
イ、耕運機、トレーラー等を含む）を流用して、容易に
気液パイプ巻体３を回転させることによって、モーター
やエンジン等の特別の動力を使用しなくとも利用できる
ことに特徴がある。

【００２３】さらに本発明は、前述した気液ポンプ装置
において、気液パイプ巻体３の取付け及び設置方法につ
いて、水力を動力とした気液パイプ巻体３の外側に自然
動力伝達装置１５（バケット又は羽根又はスクリュー又
はプロペラ）を付設して、回転軸４の方向を、水流に平
行又は直角とすると共に、気液パイプ巻体３を固定又は
係留し、回転軸４の設置位置を液面１６に浮上又は半浮
上式とすることに特徴がある。

【００２４】さらに本発明は、前述した気液ポンプ装置
において、水車の回転力で気液パイプ巻体３を回転さ
せ、回転軸４を共有又は別軸に設け、水車と同時に気液
パイプ巻体３を回転させることに特徴がある。

【００２５】さらに本発明は、前述した気液ポンプ装置
において、気液パイプ巻体３の回転圧送管８又は圧送管
１０を液中に水没させて、加圧気体、加圧液体を同時又
は単独で放出し、水質浄化の活性汚泥方式、接触曝気方
式、回転円盤方式の曝気手段に、また、水槽の水中又は
動物への酸素供給手段、水耕栽培や水底部分の汚泥等へ
の酸素供給、プール等入浴部や風呂等への気泡の放出等
に使用することに特徴がある。

【００２６】

【実施の態様】本発明の気液ポンプ装置の一例を、図１
にしたがって説明すると、（イ）に示す通り、連続した
パイプ１を巻いて、連通したリング状流路２を形成した
気液パイプ巻体３を製作し、回転軸４を取り付けて、こ
の回転軸４を水平にして回転可能に設置し、気液パイプ
巻体３の下部を（リング周長の１／５〜４／５）を液
槽、湖沼、河川等の液路５に浸漬させて設置する。気液
パイプ巻体３の一端の開口を気液流入口６とするととも
に他端の開口を気液流出口７とし、気液流出口７には気
液パイプ巻体３と一体となって回転する回転圧送管８を
回転軸４内に挿入して接続機器９の一端に連通し、この
接続機器９の他端には圧送管１０を連通する。

【００２７】回転軸４に付設したハンドル１１を人間の
手によって回転させて、回転軸４とともに気液パイプ巻
体３を０．０１〜３回／秒回転させることによって、回
転の都度、気液流入口６より大気中の気体を流入させた
後、液路５の中の液体を流入させるようにする。なお、
ハンドル１１以外に、モーターやエンジン等の公知の動
力によって、気液パイプ巻体３を回転させてもよいこと
はいうまでもない。

【００２８】気液パイプ巻体３の回転を継続させて、気
液パイプ巻体３の気液流入口６より流入させた気体と液
体を、気液パイプ巻体３の各連通したリング状流路２内
に順次流入させて行き、このような気体と液体の強制的
な流入を継続して行くことによって、各連通したリング
状流路２内において、図１の（ロ）に示すとおり、重力
の作用で各リング内の両側２箇所に液面を形成し、この
液面を境に気体と液体が上下に分離した状態、すなわ
ち、封水状態を形成するとともに、この封水状態を維持
しながら、気液パイプ巻体３の回転の継続によって気液
流入口６側より気液流出口７側にかけて次第に加圧を累
積て行き、加圧気体と加圧液体を気液パイプ巻体３の気
液流出口７に最も近い位置にある連通したリング状流路
２において最高圧になり、気液流出口７に入った時点で
最高の圧力となる。この気液流出口７で最高の圧力とな
った状態を保つったまま、回転軸４の内部に入り回転圧
送管８に至り封水状態を解消して、気体と液体は混合状
態となる。

【００２９】さらに、気液パイプ巻体３の回転を続行さ
せて、加圧気体と加圧液体を各連通したリング状流路２
内へ強制移動させ続けて、加圧気体と加圧液体の圧力を
順次高めて行くことによって、図１及び図２の（イ）、
（ロ）、（ハ）に示すように、各連通したリング状流路
２内の両側２箇所の液面に、液（気）位差ｈｉ、が生じ
る、この液位差ｈｉは最終の連通したリング状流路２に
おいて最高となり、各々のｈｉの蓄積した合計Ｈが、液
体の圧送力（揚液高）となる。

【００３０】そして、回転圧送管８で混合状態となった
気体と液体は、さらに気液パイプ巻体３の回転によって
回転軸の内部の回転圧送管８から、接続機器９を経て圧
送管１０に圧送して各種の用途に使用する。接続機器９
は回転する回転圧送管８と回転しない圧送管１０とをパ
イプの連通効果を保った状態で接続する装置で現存する
機器としてはスイベルジョイントはその１例である。こ
の加圧した混合気液を回転しない圧送管１０によって、
高位置に設置した貯槽１２に圧送（揚水）したり、液体
処理装置や気液供給装置等の外部の装置（図示していな
い）として液中に圧送して、曝気、酸素供給、撹拌、給
気給水等に利用してもよい。圧送管１０の口径を大きく
した場合は、圧送速度が小さくなり気体と液体が分離し
易くなる、圧送管１０の口径を小さくした場合は、圧送
速度が大きくなり気体と液体の分離は少なくなる、すな
わち、圧送管１０の口径は用途に応じて大小の調整をす
ると効果的となる。

【００３１】気液パイプ巻体３の全体を液槽等の液路に
浸漬するのではなく、図３（イ）に示すように、ドラム
１９に収納した気液パイプ巻体３の一端を伸展させて設
けた気液流入口６のみを液路５に水没させ、回転軸４に
設けたプーリー１７をモーターその他の動力（図示せ
ず）によって回転させることにより、気液パイプ巻体３
を回転させる、これによって、図３（イ）（ロ）（ハ）
（ニ）に示すように、気液パイプ巻体３の各連通したリ
ング状流路２内の気液を加圧状態にして、気液パイプ巻
体３の気液流出口７より混合状態で回転圧送管８に圧送
して行き、接続機器９を経て圧送管１０に圧送する。

【００３２】圧送管１０に圧送した混合した加圧気体と
加圧液体は、圧送管１０に付設した気液分離装置１３に
よって加圧気体と加圧液体とに分離し、加圧気体として
利用する場合は加圧気体貯留装置１４に圧送して、例え
ばコンプレッサー等として圧縮気体として利用してもよ
い。

【００３３】気液ポンプ装置の圧送力を高くする方法
は、気液パイプ巻体３の直径を大きくすると共にリング
状流路２の巻数を多くする必要があるが、高圧化が進む
につれて、気体の体積が縮小するため、液体に比べて気
体の体積が小さくなり、気体と液体の体積比に不都合が
起きる。通常は気体と液体の体積比は半々前後がよい
が、液体に比べて気体の体積が極端に小さくなるため高
圧化に限度がくる。この状態を解消する方法として必要
な時点で必要量の液体を放出して適切な気液体積比の状
態に調整する必要がある。すなわち、気液分離装置１３
は、液体を必要時に放出するための調整用として使用す
る。気液パイプ巻体３、を複数個使用して、その中継場
所に必要に応じて気液分離装置１３を設置して気液量を
調整することによって、１０気圧以上の高圧化を図って
もよい。この場合、気液分離装置１３の設置位置は、先
の気液パイプ巻体３の圧送管１０と後の気液パイプ巻体
３の気液流入口６の接続する場所となる。

【００３４】気液パイプ巻体３を構成するパイプの口径
は、０．５〜１００ｃｍが汎用的な範囲であるが、これ
より上下の範囲でもよい。気液パイプ巻体３の直径は汎
用的には１０〜１０００ｃｍであるが、これより上下の
範囲でもよい。また、気液パイプ巻体３の巻数は１〜１
０００回でもよいが、汎用的には１〜１００回程度の範
囲である。これらの数値より以上又は以下の場合は、圧
力が上昇するにつれて気体は圧縮されるが、液体は殆ど
圧縮されないため、封水状態の形成上の気体と液体の体
積比率が適切でなくなるためである。これらの数値より
も上下でも製作は可能であるが、技術的、経済的からみ
て効果的ではない。

【００３５】気液パイプ巻体３は、図３（イ）に示すよ
うにドラム１９に収納してもよいし、これ以外に枠体、
フレーム、その他の収納体に収めてもよいし、気液パイ
プ巻体３は、図１に示すように、必ずしもドラム１９等
の収納体に納めなくてもよい。

【００３６】気液パイプ巻体３の回転軸４は、必ずしも
気液パイプ巻体３内の全体を貫通している必要はなく、
必要な部分だけでもよい、また、気液パイプ巻体３の回
転軸４は水平に設けるが、封水状態が維持できる場合
は、必要に応じて多少傾斜して設置してもかまわない
し、回転作業中に前後左右上下に多少揺れても構わな
い。

【００３７】気液パイプ巻体３の巻形式は、単層又は多
層方式があり、連通するリングの間隔は近接する場合
と、多少間隔を空ける場合がある、また、型式は図４に
示す通りである。いずれも回転軸を横から視た場合の形
の区別で、回転軸の正面又は背面側からの形の基本は、
円形である。しかし、気液パイプ巻体３は三角形、四角
形、五角形等の多角形でも一応の機能は発揮可能であ
る、本説明書の場合は、気液パイプ巻体３の正面又は背
面からの形は円形で説明するが、これには前述の多角形
をも含むものとする。（イ）は円筒型（螺旋巻方式）
で、故障の発見や維持管理が容易である。巻数が多い場
合で、高揚程に適している。（ロ）は円錐台型で、気体
部分の体積の圧縮に対応できる型式で故障の発見や維持
管理が容易である。（イ）ト同様で高揚程に適してい
る。（ハ）はドーナツ型（タイヤ型）で、ドーナツ形の
断面が丸型で、機能的である。大小いずれの場合にも使
用可能で、適用性が高い。（ニ）は（ハ）に属し、その
変形で、ドーナツ型（タイヤ型）の断面が角形になって
いるもので機能的には（ハ）と同様で、製作方法も比較
的簡単なため、汎用的に利用してもよい。（ハ）と
（ニ）に類似した形、あるいは、両者の折衷した形を製
作してもよい。（ホ）はタイコ型（中太り型）で、円筒
形の変形でもあり、機能的には（イ）（ロ）と同様であ
り、途中で揚程を増大させるような場合（巻数を増や
す）に採用される巻方である。（ヘ）は鼓型（中細り
型）で、特殊な場合に利用する形。（ト）は円盤型で巻
体をそのまま浸漬する方法で、家庭用等の小規模な比較
的小揚程で人力や自然力で回転させる場合に便利な方法
である。（チ）は以上いずれにも属しない型で乱巻き等
の規則のない型で、緊急や仮設等の場合に使用してもよ
い。以上の気液パイプ巻体３の巻形式は、気液ポンプ装
置の設置する場所、圧送力、使用する液体の液位（水
位）、動力の種類、圧送する物質の種類等によって適宣
選定してよい。

【００３８】図５に示すように、気液流入口６から気体
と液体を流入させる方式、すなわち汲水する方式は以下
の方式がある。（イ）は胴体式で、気液パイプ巻体３の
回転軸の下部の一部を液中に浸漬するとともに、気液パ
イプ巻体３と同時に巻体のまま回転しながら吸気汲水さ
せる方式で、人力等や小揚程の気液ポンプに適している
一方、気液パイプ巻体３と液路の液体との摩擦面積、が
大きく、抵抗が大きく動力や騒音が大きくなるのが欠点
である。（ロ）は伸展流入式で、気液パイプ巻体３の一
端を気液パイプ巻体３よりも外側へ伸展させて設けるも
ので、気液流入口６のみを液路５に水没させて気液パイ
プ巻体３とともに回転しながら吸気汲水させる方式で、
気液パイプ巻体３と液体との摩擦を低減させることが主
目的である。この場合、外側へ伸展させて設けた気液流
入口６は、添板や枠等を設けて付設すると効果的で安定
性が確保できる。この方法は小規模から大規模の高揚程
の気液ポンプまで巾広く適している。（ハ）は軸内伸展
式で、気液パイプ巻体３の一端を伸展させた後、一旦、
回転軸４の内部に挿入して、この回転軸４内の気液流入
口６へ、液路５から回転毎に流入させる方式で、流入水
位を適切な位置に確保する必要がある。気液パイプ巻体
３を浸漬せずに側方の液路が設置できる場合に適してお
り、液体との摩擦抵抗が小さく、メンテナンスが容易な
方式である。（ニ）は軸外伸展式で、気液パイプ巻体３
の気液流入口６の一端を伸展させて、（ハ）と同様に一
旦、回転軸４の内部に挿入した後、再度回転軸４の外部
に伸展させて、気液パイプ巻体３とともに回転しながら
吸気汲水させる方式。（ハ）とほぼ同様であるが、側方
の液路の水位が多少上下に離れている場合に採用する方
法で、吸気、汲水を容易にする方式。この場合も外側へ
伸展させて設けた気液流入口６は、添板や枠等を設けて
付設すると効果的で安定性が確保できる。

【００３９】気液パイプ巻体３には、図示していない
が、回転枠、回転ドラム、巻体カバー、ローラー、歯
車、ベルト、ローラー、チェーン等を取り付けて回転さ
せてもよく、その他周知の付属機器は必要に応じて適宣
付設してよい。気液パイプ巻体３を回転させるためのハ
ンドル１１又は、プーリーの取り付け場所は、回転軸４
のどの位置でもよく、巻体の外側をプーリーとして利用
してもよいし、または横側等に付設してもよく、図示し
た例だけでなく、必要に応じて適宣選定して設けてよ
い。

【００４０】図６及び図７は、人力による足踏み回転式
のドーナツ型の気液パイプ巻体３の気液ポンプ装置の一
例である。気液パイプ巻体３を回転させる動力として、
前述した種々の手段以外に、通常一般の乗り物として使
用している自転車２０を利用する例として、例えば、図
８（イ）（ロ）に示すように、自転車の後輪２１を一部
改造するだけで利用できる。人力や自転車等を利用する
方法は、小規模の容量、揚程であるが簡便であり、エン
ジン、モーターが不要なため手軽に利用される。また、
自転車や自動車の回転力を利用するため、フレキシブル
シャフト（図示していない）を気液パイプ巻体３の一部
に取り付けて回転させてもよい。

【００４１】気液パイプ巻体３の取付け及び設置方法に
ついて、水流を動力とした気液パイプ巻体３の外側に自
然動力伝達装置１５（バケット又は羽根又はスクリュー
又はプロペラ）を付設して回転させ、回転軸４の方向
を、水流に平行又は直角に取付けると共に、気液パイプ
巻体３を固定又は係留し、設置位置を液面１６に浮上又
は半浮上式とする。ただし、いかなる場合においても請
求項１に記述の通り気液パイプ巻体３の回転軸４は、水
平にして回転可能にすることは変わらない。図９（イ）
は、水流を動力とし、両外側スクリュー（プロペラ
式）、液面半浮上、水流と平行、かつ、係留方式の図で
あり、（ロ）は、水流を動力とし、外側を螺旋スクリュ
ー、液面半浮上、水流と平行、かつ、係留方式の図であ
り、（ハ）は、水流を動力とし、外側羽根、液面半浮
上、水流と直角、かつ係留方式の図である。いずれも気
液ポンプ装置の気液パイプ巻体３の主旨説明図である。
これらの装置は、固定式としてもよいし、また、ポータ
ブル式としてもよい。図１０は、水流を動力とし、気液
パイプ巻体３の外側を螺旋スクリュー、液面半浮上、水
流と平行、かつ、固定方式の主旨説明詳細図である。
（イ）は側面図、（ロ）はパイプ状況を示す側面図、
（ハ）は横側断面図。図１０は円筒形を採用している
が、円錐台形等でもよい。図１１は、水流を動力として
水車を回転させて、水車を液路に、気液パイプ巻体３を
液路外に設けて、両者を横に並べて配置し、回転軸４を
共有し、気液パイプ巻体３の一端を伸展させて設けた気
液流入口６を水車の羽根に付設した、固定方式（流れ掛
け水車方式）の主旨説明詳細図である。この場合、回転
軸４を共有させないで、プーリー又はベルトや歯車等で
回転力を伝達して、別の回転軸として気液パイプ巻体３
を回転させてもよい。すなわち、水車を利用した揚水ポ
ンプの１例である。

【００４２】図１２は、気液パイプ巻体３の外周にバケ
ットを設けて回転力に利用した上掛け式水車の１例図で
あるが、胸掛け式、横掛け式、下掛け式の水車において
も同様の方法で、気液ポンプ装置の機能を発揮させよ
い。他の種類の水車においても同様に、水車の羽根やバ
ケットの内側（回転軸側）に付設して水車の回転力を動
力として利用して気液ポンプ装置の機能を発揮させても
よい。（イ）は水車の横側断面図、（ロ）は水車及びパ
イプの断面図、（ハ）はパイプの側面図。

【００４３】気液パイプ巻体３の圧送管１０を水中に水
没させて、加圧気体、加圧液体を同時又は単独で放出さ
せて、水質浄化や動植物の育成、風呂や入浴場所に使用
する。すなわち、水質浄化では、従来の、活性汚泥方
式、接触曝気方式、回転円盤方式等に採用し、容易にか
つ底からの曝気をも可能である。従来は加圧気体や加圧
液体の水中放出で、特に液底から放出する技術に、圧縮
装置、電力装置、騒音、振動の対策に多大の施設と費用
が伴ったが、本気液ポンプ装置では一つの施設で可能で
ある。気液ポンプ装置の液底への潜水可能深さは揚程計
算の高さとほぼ同様としてよい。この場合、パイプ内の
送気液の速度は気泡の浮上速度より早くする必要があ
り、パイプの口径を決める必要がある。・図１３は活性汚泥方式への使用例であり、一般的には
配管深さは１０ｍ以内が多いため簡単な気液ポンプ装置
で可能である。また、必要に応じて気液分離装置１３を
付設して気体のみの配管としてもよい。・図１４は接触曝気方式への使用例であり、（イ）は側
面曝気式であり、（ロ）は中央曝気式、（ハ）は槽外曝
気式である。これ以外に全面曝気（図示していない）で
もよい。いずれも気液分離装置を設けて散気管と逆洗管
を配置した例図であるが、状況に応じて気液分離装置と
散気管は省略してもよい。（ニ）（ホ）は気液パイプ巻
体３の主旨詳細図、（ヘ）は気液分離装置１３（実施図
ではない）の主旨説明図である。・図１５は回転円板方式への使用例である。（イ）は回
転円板の回転軸に気液パイプ巻体３を付設して、両者同
軸で回転させる例図である。この場合回転軸は必ずしも
同一にしないで別途としてもかまわない。（ロ）（ハ）
（ニ）は各断面図である。配管の本数は複数でもかまわ
ない。・図１６は水槽における動物への酸素供給手段として水
槽動物への酸素供給、水中への溶存酸素の増強に利用す
る一例である。この場合、気液分離装置は必要に応じて
省略してもよい。・図１７は水耕栽培の養分及び酸素供給手段として利用
した一例であり、浮上式水耕栽培畑の、（イ）は横側か
らの断面図で、水耕ベットの液底の下部から気体（酸
素）または養分を供給している状態を示す。（ロ）
（ハ）は気液パイプ巻体３の使用の一例図を示す。この
場合底下部からでなく、液流の上流から又は、横側から
気液（酸素）または養分を供給してもよい。また、対象
物に応じてゆるやか、または急速に流してもよい。・図１８は浴槽への気泡の放出の一例図である。この場
合、気液分離装置を付設しないで気液同時の放出方式と
してもよいし、この両方式を設置して、必要に応じて切
り替える方式にしてもよいし、高圧にして噴射させても
よい。

【００４４】加圧の気液を混合状態で同時に放出する場
合、放出場所の圧力よりも遥かに高圧力（２〜１０気
圧）にする場合がある。これは、気体中の酸素を液体中
又は液底に容易に溶出させ、溶存酸素量を多くするため
である。また、この溶存酸素量が多い気液を遥かに高圧
力で放出することによって、液中での気体が単なる気泡
ではなく、従来より遥かに細粒な粉状の気泡が多く発生
し、液中への酸素溶出効果が高くするためである。な
お、気液ポンプの気液パイプ巻体の、巻体直径を大きく
し、巻数を多くすることによって高圧の気液を得ること
ができる。

【００４５】加圧気体、加圧液体を同時又は単独で、一
般の水及び温水等、人間生活の健康、スポーツ、休息の
ために利用する。図１８（イ）はジャグジープールでの
気泡放出の説明図の一例であり、（ロ）は泡渦潮の放出
例の平面説明図の一例である。

【００４６】

【発明の効果】本発明は、従来のポンプのように圧送手
段としてピストン、羽根、歯車、スクリュー、ねじ等の
内部構造物が不要のため、全体の装置を簡単、小型、安
全、安価にできる利点がある。

【００４７】また、本発明は、遠心力が不要で、気液ポ
ンプ装置の回転は低速（従来の羽根等の回転数の１／１
００程度でも可）のため、液体を細かく切り刻む工程も
ないため、エネルギーのロスが少なく、騒音や振動が従
来より格段に小さくなる利点がある。

【００４８】さらに、本発明は、気液と共に固形物（野
菜、魚類、木片、土石、岩塊等）の搬送が可能となる利
点がある。

【００４９】さらに、本発明は、気液分離装置の付設に
より、液体のみの圧送（揚水ポンプ）及び気体のみの圧
送（気体圧縮機＝コンプレッサー）として利用できる利
点がある。

【００５０】さらに、本発明は、気液分離装置の付設に
より、気体と液体の体積比を適切に調整して高圧の圧送
力と高揚程を確保できるようになった。

【００５１】さらに、本発明は、風力、水力を回転に利
用して、高所や深水部に、送気、送水を容易にする利点
がある。

【００５２】さらに、本発明によると、気液ポンプ装置
の構造や機構が簡単なため運搬、設置、維持管理が容易
となる、また、操作も簡単となりより安全側となる、し
たがってこれらに要する費用も低減できるので、発展途
上国や山間僻地においても各種の気液ポンプ装置として
使用し易い利点がある。

【００５３】さらに、本発明において、図２に示すとお
り液体の揚程高は、Ｈ＝ｈ_１＋ｈ_２＋・・・＋ｈ_ｉであるが、気液を同時に圧送する場合は、気液の混合状
態の平均した比重となり、液体のみの比重よりも小さく
なるため、従来のポンプ等の場合に比較して高揚程の気
液の圧送が可能となる。気泡ポンプ（エアーリフトポン
プ）の効果も同時に起きる。このことは水中の深部へ気
液混合で圧送する場合も同様の効果がある。すなわち、
この気液混合の場合の圧送管１０では、実験結果でもは
図２に示すＨは、Ｈ＞ｈ_１＋ｈ_２＋・・・＋ｈ_ｉとなる利点がある。

【００５４】さらに、本発明において、気液を同時に圧
送できるため、従来必要としていた揚水ポンプ（遠心力
方式）とコンプレッサー（遠心力又は往復式）の二つの
装置を同時に兼用でき、かつ、簡単な装置であるため、
装置、操作、維持管理の費用が大きく低減できる利点が
ある。

【００５５】さらに、本発明において、エンジンやモー
ターの使用を少なくできる機会が多くなる、特に全世界
に無数に存在する河川、水路等の流力を利用して揚水等
を簡単に活用できる利点を生み、省力化とＮＯ_ｘ、ＳＯ
_ｘ、ＣＯ_２の発生の低減化でき、環境破壊防止の要請に
適応できる長所がある。

【００５６】さらに、本発明において、従来の水質浄化
の、活性汚泥法、接触曝気法、回転円板法に使用して、
給気用コンプレッサーが不要となるため、曝気装置や撹
拌装置を簡単にし、操作が容易になるとともに、従来問
題化していた給気用コンプレッサー、給水用のポンプの
騒音、振動は、大きく低減できる利点がある。特に本気
液ポンプ装置の稼働音は、ほぼ無騒音に近いため、都市
及び近郊での池、沼、堀の水質浄化には騒音、振動の低
減化の利点は大きい。

【００５７】さらに、本発明において、従来の水質浄化
の、活性汚泥法、接触曝気法、回転円板法に使用して、
給気、撹拌、と同時に容存酸素液の給水を可能にし、水
質浄化の機能アップを図る利点がある。

【００５８】さらに、本発明において、従来の水質浄化
の、回転円板法に使用して、電源、動力、回転軸の共有
使用と維持管理の兼務ができ、回転円板の回転による生
物膜法に加えて曝気作用の併用ができるため、回転円板
の板数を少なくでき、機能の増強を図り、施設を小さく
できる利点がある。

【００５９】さらに、本発明において、動物の育成のた
めの液中への酸素供給（容存酸素の増強）手段として、
家庭用の液槽から水族館、あるいは、閉塞性水域の池沼
等の溶存酸素の少ない箇所に至るまで容易に設置がで
き、危険性の少ない装置として使用できる利点がある。
またこの閉塞性水域の池、沼、堀、や悪臭を放つ水域等
に使用して溶存酸素を増加させて、嫌気性から解放して
好気性として消臭の役目を果たす利点がある。また、気
液混合状態で液中への酸素供給において、放出地点より
も遥か高圧の気液を放出することによって、粉状の気泡
を多く発生させ、より早く多量に溶存酸素を確保させる
利点がある。

【００６０】さらに、本発明において、植物の育成のた
めの水耕栽培の水耕ベッドの下部又は側方から酸素供給
（溶存酸素の増強）、養分供給手段及び水質浄化の手段
として、機会装置の数を少なくし、液槽から池、沼、
堀、に至るまで容易に設置ができ、危険性の少ない装置
として使用できる利点がある。

【００６１】さらに、本発明において、風呂、プール、
水槽等での入浴時等の気泡放出手段として利用でき、簡
単な装置、操作で安全の確保が容易になる利点がある。
また、

【００５６】と同様に、本気液ポンプ装置の稼働音は特
に小さいため、都市及び近郊でのプールやスポーツクラ
ブでの水質浄化には騒音、振動の低減化の利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（イ）はパイプを巻いて連通リング状流路を形
成した気液パイプ巻体の下部を解放型の液路内に浸漬さ
せて設置した気液ポンプ装置の説明図である、（ロ）は
封水状態を示す。

【図２】気液パイプ巻体の各連通リング状流路内の加圧
気液の状態を示すもので、（イ）は図１のＡ−Ａ線、
（ロ）は図１のＢ−Ｂ線、（ハ）は図１のＣ−Ｃ線の断
面図である。Ｈ＝ｈ_１＋ｈ_２＋・・・＋ｈ_ｉは揚程計算
の参考式。

【図３】（イ）は気液パイプ巻体の気液流入口を解放型
の液路に水没させ、気液分離装置によって分離した加圧
気体を貯留装置に圧送する状態を示す気液ポンプ装置の
断面図であり、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ線、（ハ）は
（イ）のＢ−Ｂ線、（ニ）は（イ）のＣ−Ｃ線の断面図
であって、気液の流入口と各連通リング状流路内の加圧
気液の状態を示すものである。

【図４】いずれも回転軸の各型式の側面図及び断面図の
一部で、（イ）は円筒型（螺旋巻き方式）、（ロ）は円
錐台型、（ハ）は丸ドーナツ型（タイヤ型）、（ニ）は
角ドーナツ型、（ホ）はタイコ型（中太り型）、（ヘ）
は鼓型、（ト）は平板型を示す。

【図５】気液流入口の各構造図の例を示すもので、
（イ）は気液パイプ巻体を浸漬した場合、（ロ）は気液
パイプ巻体の一端を伸展させた部分のみを水没させた場
合、（ハ）は気液パイプ巻体、の一端を伸展させ回転軸
にくぐらせた場合、（ニ）は回転軸からさらに外部に伸
展させた場合を示す。各のＡ及びＢは断面図を示す。

【図６】足踏み回転式の例図で、（イ）は足踏側面図、
（ロ）は足踏正面図。

【図７】足踏み回転式の例図の詳細及び断面説明図で、
（イ）は気液パイプ巻体の横側断面図、（ロ）は気液パ
イプ巻体の軸側正面説明図。

【図８】自転車を流用した説明例図で、（イ）は側面図
（ロ）は背面図。

【図９】水流を動力とし、気液パイプ巻体３の設置の３
例図を示す。

【図１０】水流を動力とし、気液パイプ巻体３の外側を
螺旋スクリュー、液面半浮上、水流と平行、かつ固定方
式の例図を示す。

【図１１】水流を動力とし、気液パイプ巻体３の外側を
羽根、水流と直角、かつ固定方式（流れ掛け水車方式）
の例図を示す。

【図１２】水車のバケットの内側の気液パイプ巻体の設
置例。

【図１３】活性汚泥方式での設置例で、。（イ）は曝気
の横側断面図、（ロ）はパイプ配管図、（ハ）は曝気の
気液パイプ巻体の正面断面図、（ニ）（ホ）は詳細図。

【図１４】接触曝気方式での設置例で、（イ）は側面曝
気式、（ロ）は中心曝気式、（ハ）は槽外曝気式、
（ニ）（ホ）は気液パイプ巻体の横断面及び正面図、
（ヘ）は気液分離装置の説明図。

【図１５】回転円板方式の併設例で、（イ）は全体側方
断面図、（ロ）〜（ニ）は各断面図。

【図１６】水槽の水棲動物への気液供給の例図。

【図１７】水耕植物への酸素供給、養分供給の例図。
（イ）は全体説明図、（ロ）（ハ）は気液パイプ巻体の
横断面及び正面図。

【図１８】入浴時の気泡の放出への使用説明図。（イ）
はジャグジーの断面説明図、（ロ）は気泡渦潮の平面説
明図。

【図１９】気液ポンプ装置の斜視例図。モーターによる
駆動方式。

【図２０】気液ポンプ装置の斜視例図。ハンドル方式。

【図２１】気液ポンプ装置の斜視例図。ハンドル方式の
横断面及び正面断面図。

【符号の説明】

１パイプ２連通リング状流路３気液パイプ巻体４回転軸（気液パイプ巻体の）５液路６気液流入口７気液流出口８回転圧送管９接続機器１０圧送管１１ハンドル１２液槽１３気液分離装置１４加圧気体貯留装置１５自然動力伝達装置（バケット、羽根、スクリュ
ー、プロペラ）１６液面（池、河川、水路等）１７プーリー１８放出管１９ドラム２０自転車２１後輪２２踏台２３接触材（ろ床）２４散気管２５逆洗管２６フロート２７回転板２８軸受２９水耕植物３０水耕ベット

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年４月２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気液パイプ巻体３を回
転させて、気体と液体（以下気液と言う）を加圧し、こ
の加圧気液を各種の用途に利用する気液ポンプ装置に関
するもので、気体圧縮ポンプ、揚水ポンプ、人力ポン
プ、水流力ポンプ、および、液槽、湖沼、池、河川、海
等の水中に圧送し、溶存酸素の供給及び増強の手段とし
て水質浄化等の利用し、水処理の活性汚泥、接触曝気、
回転円盤の各方式の曝気手段、又は液槽中の魚介類や水
耕栽培を含む水辺の動植物への酸素供給手段、又は入浴
や風呂等のスポーツ、健康増進施設の気泡放出手段に使
用する気液ポンプ装置に関するものである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】従来、パイプを巻いた巻体を回転させて
気液を交互に汲み込んで、低所から高所へと液体を揚水
する所謂ループ式ポンプないしスパイラル式ポンプ（こ
れらのポンプを総称して以下『パイプ巻式ポンプ』と言
う）を利用することは、以前より知られているところで
あるが、スウェーデン国の出願者による特公平７−６５
５８９号のように、『パイプ巻式ポンプ』を設置する場
合、接続機器９（回動自在連結具とも言う）はあるが回
転軸４がないため、外力やパイプ巻体の荷重を支持する
軸受１８の取付けができず、接続機器９またはそれ以降
の圧送パイプ１０側で支持させる必要があった。『パイ
プ巻式ポンプ』を水面で浮揚させる場合にも、回転軸４
がないため浮揚体へ軸受１８による取付けができない欠
点があり、係留する場合も、係留のための取付け場所は
接続機器９（回動自在連結具とも言う）又はそれ以降の
圧送パイプ１０側となり、接続機器９は本来の気密水密
性を保ち回転自在で連通して接続する役目に加えて、水
流等の外力やパイプ巻体の荷重を負担することになり、
現状では実施には困難性が大きく、実用性に乏しく、汎
用化しない欠陥があった。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】また、従来の『パイプ巻式ポンプ』の一種
として、回転軸４はあるが接続機器９（回動自在連結具
とも言う）のないポンプとして、アルキメデス式や、レ
オナルド・ダ・ビンチ式として現在も汎用的に利用され
ている。しかし、この種のポンプは接続機器がないため
『移送』はできても『圧送』の機能はなく、揚程はポン
プの高さ程度は可能であるが、ポンプから、はるかに離
れた高所や水中の深部へ圧送する機能はないと言う欠陥
があった。すなわち、従来のパイプ巻式ポンプは気液流
入口６から気液流出口１１までの間に羽根、歯車、ピス
トン、スクリュー等の一切の機器の付設を要せず、目詰
り故障の少ない特質を持ちながら前述の回転軸４と接続
機器９（回動自在連結具とも言う）とが、機能を発揮し
ながら共存できる技術が、まだ未開発であったため、実
用化、汎用化が停滞していた。このことから回転軸４と
接続機器９の両者の共存できる技術構成の出現が期待さ
れていた。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】従来の『パイプ巻式ポンプ』は、パイプ巻
体３の気液流入口６の直下の水中に浸漬させて気体と液
体を流入させる方法のみで、この方式はパイプ巻体と液
体との回転による摩擦損失が大きく老朽化を速め、維持
管理が困難等の欠点があった。また、従来の流入方式
は、パイプ巻体３の直下に水面がある場合にのみ利用で
きる方法で、液路５や水面がパイプ巻体３の横側にある
場合には利用できず、横側に向かって気液流入口６を配
置すると、パイプ巻体と気液流入口６のパイプが共に回
転する必要があるため回転軸４に軸受１８の固定ができ
ないと言う欠点があった。パイプ巻体３の下部を水中に
浸漬させずに気液を流入させる技術や、液路５や水面が
パイプ巻体３の横側にある場合にも容易に気液を流入さ
せる技術の開発が必要とされていた。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】従来の『パイプ巻式ポンプ』は知られて以
来、長年月が経つ現在、パイプ巻体３の巻方式は、螺旋
形、円錐形のみで他の形式は開発されておらず、場所、
機能、作業環境から各種の適切な巻形式を選択できる状
況ではなかった。また、巻層は単層のみで多数の層から
なる多層の巻体の開発は見られなかった。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】また、従来の『パイプ巻式ポンプ』は知ら
れて以来、長年月が経つ現在でも、遠心力を必要とせ
ず、低速回転で、気液流入口６から気液流出口１１に至
る全ての通過過程に、羽根、歯車、ピストン、スクリュ
ー等の一切の機器を必要とせず障害物がなく空洞であ
り、容易に揚水等に利用できる多くの特徴があるにも拘
わらずモーター、エンジン、水流力以外は未開発の分野
で残されていた。すなわち人力、風力、既存の他の駆動
源１５を流用する技術は未開発の状態であった。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】従来の『パイプ巻式ポンプ』は知られて以
来、長年月が経つ現在、回転軸４の構成がないため、気
体圧縮装置としてコンプレッサーやブロワの役割に利用
できる技術は実用化に至らないまま放置され、騒音や振
動の小さいこれらの装置の開発が望まれていた。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】従来、曝気による液槽、湖沼、池、河川、
海等の水中への送気するポンプは多数あったが、それら
はコンプレッサーやブロワを使用するもので、原理的に
遠心力や高速回転を必要とし、冷却装置、騒音、振動防
止の設備を必要とするのが通例で、設備費、運転費、動
力費、維持管理費等でコスト高になる欠点があった。ま
た、従来の『パイプ巻式ポンプ』は知られて以来、長年
月が経つ現在でも、上記のコンプレッサーやブロワを使
用しないで、気体と液体の混合状態を利用して水中に放
出して水質浄化等に利用できる特徴を利用した技術は実
用的、汎用的には至らなかった。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
した従来の『パイプ巻式ポンプ』の欠陥を解決すること
共に圧送手段としての内部構造物として、ピストン、羽
根、歯車、スクリュー等を一切使用しない特徴を生かす
ことにあって、外力やパイプ巻体の荷重を接続機器９に
負担させない技術、および、従来困難とされていた回転
軸４と接続機器９を共に構成して両方の機能を発揮させ
るため、回転軸４に軸受１８を取付けを可能にして、
『パイプ巻式ポンプ』の固定設置、係留設置、運転、操
作を容易にし実用性、汎用性の高い気液ポンプ装置を開
発することにある。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】本発明の他の目的は、従来の『パイプ巻式
ポンプ』の欠陥を解決することにあって、従来の流入方
式は、流入水源５がパイプ巻体３の気液流入口６の直下
にある場合にのみ利用でき、流入水源５や水面がパイプ
巻体３の横側にある場合には利用できない構成であった
が、パイプ巻体３の下部の一部を水中に浸漬させずに気
液を流入させる技術や、流入水源５や水面がパイプ巻体
３の横側にある場合にも容易に気液を流入させる技術の
開発にある。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】本発明の他の目的は、『パイプ巻式ポン
プ』の未開発分野の開発にあって、気液パイプ巻体の巻
方式は、従来のように螺旋形、円錐形のみでなく、場
所、機能、作業環境に効果的に対応できる各種の適切な
形式の開発にあり、また、巻層は単層のみであったが、
多数の層からなる多層の巻体形式の開発にある。

【手続補正１３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】本発明の他の目的は、従来の『パイプ巻式
ポンプ』の回転軸のない欠陥を解決することにあって、
回転軸４に軸受１８を取付けて固定設置するか、または
回転軸４に軸受１８を取付けて浮揚体に設置して係留
し、液流に直角、または平行のいずれの方向にも対応で
きる装置の開発にある。

【手続補正１４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】本発明の他の目的は、従来の『パイプ巻式
ポンプ』の遠心力を必要とせず低速回転でも簡単に揚水
等に利用できる特徴を利用して未開発分野の開発にあっ
て、一部の水流力を利用する従来の方式でなく、人力、
水流力、風力等をも利用して、電力や燃料を使用しない
技術の開発にもある。

【手続補正１５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】本発明の他の目的は、従来の『パイプ巻式
ポンプ』の未開発分野の開発にあって、気液圧送装置の
圧送パイプ１０の気液を、従来のコンプレッサーやブロ
ワを使用しないで、気液ポンプ装置のみでコンプレッサ
ーやブロワの機能を発揮させる技術の開発にある。

【手続補正１６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】本発明の他の目的は、従来の『パイプ巻式
ポンプ』の未開発分野の開発にあって、従来の水質浄
化、水中の溶存酸素の増強、曝気、水中動植物や微生物
への給気手段に、コンプレッサーやブロワを使用しない
で、気液ポンプ装置のみでコンプレッサーやブロワの機
能を発揮させる技術の開発にある。

【手続補正１７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、内部が空洞状
の回転軸４を水平にして、回転軸４の周りにパイプ１を
巻いて連通したリング状流路２を形成したパイプ巻体３
を、回転軸４と一体に回転可能にして、回転軸４に軸受
１８を取付けて気液流入口６をパイプ巻体３の回転毎に
液体に水没する位置に設置する、パイプ巻体３のパイプ
の一端をの開口を気液流入口６とし、他端はパイプ巻体
の最終リングから気液流出パイプ７を経て回転軸４の空
洞内を潜る回転圧送管８として、気密水密性の回転自在
で連通する接続機器９の一端に回転軸４と一体に接続
し、接続機器９の他端は圧送パイプ１０の一端に接続し
他端は所要の場所に配置する、駆動源１５によってパイ
プ巻体３を回転させ、気液流入口６を回転毎に水没させ
て、気体と液体を交互に気液流入口６より連通したリン
グ状流路２に流入させ、パイプ巻体３内の連通した各リ
ング状流路２内の気体と液体を、重力の作用で上下に分
離した封水状態を維持する速度の０．０１〜３回／秒で
パイプ巻体３を回転させて、気液流入口６側より気液流
出パイプ７側にかけて次第に移送させ、気液流出パイプ
７以降は封水状態を解消して、気体と液体を混合状態に
させて回転圧送管８から接続機器９を経て圧送パイプ１
０に移送し、移送途上に抵抗を与えて封水状態の水位に
自動的に水位差を起こさせ移送状況を圧送状況に変え、
圧送パイプ１０の他端は、送気液、または揚水、または
水中へ送気液、または気液分離装置１３を経て加圧気体
貯留装置１４等へ圧送することに特徴がある。

【手続補正１８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】また、本発明は、回転軸４を有する『パイ
プ巻式ポンプ』である気液ポンプ装置のパイプ巻体３の
下部を水面に浸漬して回転させ、気液流入口６から回転
毎にパイプ巻体３と共に水没させて気体と液体を交互に
流入させる『浸漬式』とすることに特徴がある。

【手続補正１９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】また、本発明は、回転軸４を有する『パイ
プ巻式ポンプ』である気液ポンプ装置のパイプ巻体３を
水面に浸漬させないで、気液流入口６を気液パイプ巻体
３から伸展流入パイプ１９を経て外側に伸展させて設
け、パイプ巻体３と共に回転させて回転毎に気液流入口
６のみを水没させて気体と液体を交互に流入させる『伸
展流入式』とすることに特徴がある。

【手続補正２０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】また、本発明は、回転軸４を有する『パイ
プ巻式ポンプ』である気液ポンプ装置のパイプ巻体３の
一部を水中に浸漬させないで、パイプ巻体３のパイプの
一端を伸展させた伸展流入パイプ１９を回転軸４の空洞
内に潜らせた後、回転軸外に気液流入口６を設けて、回
転軸４と一体に回転させて回転毎に気液流入口６を水没
させて気体と液体を交互に流入させる『軸内伸展式』ま
たは『軸外伸展式』とすることに特徴がある。。

【手続補正２１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】さらに、本発明は、回転軸４を有する『パ
イプ巻式ポンプ』である気液ポンプ装置のパイプ巻体３
の巻形式を、円筒型、又は円錐台型、又はドーナツ型、
又はたいこ型、又は鼓型、又は円盤型として場所や作業
状況に対応できる巻形式とする特徴がある。

【手続補正２２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】さらに、本発明は、回転軸４を有する『パ
イプ巻式ポンプ』である気液ポンプ装置のパイプ巻体３
の回転軸４またはパイプ巻体３に動力伝達部１７を付設
して、水流のある気液流入口６をパイプ巻体３の回転毎
に液体に水没する位置に設置して、水流をを動力として
回転させ、回転軸４の方向を水流に平行または直角とす
ると共に、軸受１８を付設した回転軸４を、浮揚体また
は固定体に設置することに特徴がある。

【手続補正２３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】さらに、本発明は、回転軸４を有する『パ
イプ巻式ポンプ』である気液ポンプ装置のパイプ巻体３
の回転に、足踏み、自転車漕ぎ等の人力による動力手段
を使用することに特徴がある。

【手続補正２４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】さらに、本発明は、回転軸４を有する『パ
イプ巻式ポンプ』である気液ポンプ装置の圧送管１０に
気液分離装置１３を付設して、加圧気体と加圧液体に分
離して、加圧気体を加圧気体貯留装置１４に貯留して、
パイプ巻体３を気体圧縮装置として利用することに特徴
がある。

【手続補正２５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】さらに、本発明は、圧送パイプ１０を液中
に延伸して、気体と液体を同時またはどちらか単独で放
出し、水質浄化の活性汚泥、接触曝気、回転円盤の各方
式の曝気手段、又は液槽中の魚介類や水耕栽培を含む水
辺の動植物への酸素供給手段、又はスポーツや健康用の
入浴の気液放出手段として使用することに特徴がある。

【手続補正２６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】

【実施の態様】本発明の気液ポンプ装置の一例を、図１
にしたがって説明すると、（イ）に示す通り、内部が空
洞状の回転軸４をほぼ水平にして、回転軸４の周りに必
要に応じて巻台としてドラムまたは巻枠を設けて、パイ
プ１を巻いて連通したリング状流路２を形成したパイプ
巻体３を、回転軸４と一体に回転可能にして、回転軸４
に軸受１８を取付けて気液流入口６をパイプ巻体３の回
転毎に液体に水没する位置に設置する、パイプ巻体３の
パイプの一端をの開口を気液流入口６とし、他端はパイ
プ巻体の最終リングから気液流出パイプ７を経て回転軸
４の空洞内を潜る回転圧送管８として、気密水密性の回
転自在で連通する接続機器９の一端に回転軸４と一体に
接続し、接続機器９の他端は圧送パイプ１０の一端に接
続し他端は所要の場所に配置する、駆動源１５によって
パイプ巻体３を回転させ、気液流入口６を回転毎に水没
させて、気体と液体を交互に気液流入口６より連通した
リング状流路２に流入させ、パイプ巻体３内の連通した
各リング状流路２内の気体と液体を、重力の作用で上下
に分離した封水状態を維持し、遠心力を極力小さくする
回転速度の０．０１〜３回／秒で気液パイプ巻体３を回
転させて、気液流入口６側より気液流出パイプ７側にか
けて次第に移送させ、気液流出パイプ７以降は封水状態
を解消して、気体と液体を混合状態にさせて回転圧送管
８から接続機器９を経て圧送パイプ１０に移送し、移送
途上に揚程等の移送を抑制する抵抗を与えることで、封
水状態の水位に自動的に水位差を起こさせ移送状態を圧
送状態に変え、圧送パイプ１０を経て他端は気液流出口
１１として、送気液、または揚水、または水中へ送気
液、または気液分離装置１３を経て加圧気体貯留装置１
４等の各種の目的で所要の場所に圧送する。

【手続補正２７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】本発明の気液ポンプ装置の一例を、図１に
したがって説明すると、（イ）は、回転軸４を有するパ
イプ巻体３の下部（リング周長の１／５〜４／５が効果
的）を水面に浸漬して回転させ、パイプ巻体に付設され
た気液流入口６から回転毎にパイプ巻体３と共に水没さ
せて気体と液体を交互に流入させる、流入形式を『浸漬
式』を示し、（ロ）は、封水状態の例図を示す。

【手続補正２８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】本発明の回転軸４を有する『パイプ巻式ポ
ンプ』である気液ポンプ装置のパイプ巻体３の下部を水
面に浸漬させないで回転させ、気液パイプ巻体３から伸
展流入部１９を経て伸展させて気液流入口６を設け、パ
イプ巻体３と共に回転させ回転毎に気液流入口６を水没
させて気体と液体を交互に流入させる、流入形式を『伸
展流入式』を示す。

【手続補正２９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】本発明の回転軸４を有する『パイプ巻式ポ
ンプ』である気液ポンプ装置の、パイプ巻体３のパイプ
の一端を伸展させた伸展流入パイプ１９を回転軸４の空
洞内に潜らせた後、回転軸４の外側に伸展させ気液流入
口６を設けて、回転軸４と一体に回転させて回転毎に気
液流入口６を水没させて気体と液体を交互に流入させる
ものである。この回転軸４の空洞内に潜らせた後、回転
軸４の外側に伸展させて気液流入口６を設ける場合の、
伸展流入パイプ１９の長さは特に限定はなく、場合によ
っては回転軸から外部にでる部分がない場合も含まれ
る。

【手続補正３０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】本発明の気液ポンプの構成で、２大特徴を
抽出すると、回転軸を構成して、特徴の１つは、請求項
１に示す、回転軸４の圧送パイプ側の内部を空洞状とする、空洞内部に回転圧送管８を潜らせる（又は回転軸４
の空洞部を回転圧送管８として気液の通過に使用する）この構成によってパイプ巻体から接続機器９までの間
は、どこにでも回転軸４に軸受１８の取付けを可能にす
る。特徴の２つ目は、請求項３に示す、回転軸４の伸展
流入パイプ側の内部を空洞状とする空洞部内に伸展流入パイプ１９を潜らせた後、回転
軸４の外部に気液流入口６を設ける（又は回転軸の空洞
部を伸展流入部として気液の通過に使用する）この構成によって、回転軸のパイプ巻体３から外側に出
た部分に、軸受１８の取付けを可能にする。気液ポンプ
の回転軸は、内部をパイプが潜るため口径は大きくな
る、このため、気液ポンプの『軸受』とは、通常のすべ
り軸受と、ころがり軸受だけでなく、回転軸の回転機能
を保って回転軸を受けるものの全てを指し、複数のロー
ラーのように回転体を受けて軸受の役目を受持つ機器を
も含めるものとする。請求項１および請求項３によっ
て、回転軸４を上記の構成にすることによって、気液の
回転圧送管８、伸展流入パイプ１９、のいずれも回転軸
内を潜らせるため回転に支障が起きず、パイプ巻体３の
回転軸４に軸受１８の取付けができ、固定設置、浮揚体
への設置のいずれにも安定した設置を可能にする。

【手続補正３１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３０】回転軸４を有する気液ポンプ装置の圧送管
１０に気液分離装置１３を付設して、加圧気体と加圧液
体に分離して、加圧気体を加圧気体貯留装置１４に貯留
してパイプ巻体３の回転によりブロワまたはコンプレッ
サーとして利用する。図３に気液ポンプ装置の軸外伸展
式の流入方式で流入させて、圧送パイプ１０に気液分離
装置１３を付設しコンプレッサーとして利用した説明例
図を示す、この場合、液体は液槽５から気液分離装置１
３に循環させて使用してもよい。

【手続補正３２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】パイプ巻体の巻層、巻形式及び巻くリング
の間隔について、回転軸４の周りに、必要に応じて巻枠
またはドラムを使用し、パイプを巻いて形成するもの
で、パイプ巻体３の巻層は単層でもよいし多層でもよ
い、また、連通するリングの間隔は近接する場合と、多
少間隔を空ける場合がある、型式は図４に示す通りであ
る。いずれも回転軸を横から視た場合の形の区別で、回
転軸の正面又は背面側からの形の基本は、円形である。
しかし、パイプ巻体３は三角形、四角形、五角形等の多
角形でも一応の機能は発揮可能である、本説明書の場合
は、パイプ巻体３の正面又は背面からの形は円形で説明
するが、これには前述の多角形をも含むものとする。本
巻形式は、回転軸を有するパイプ巻式ポンプに適用する
もので、巻形式は、円筒型、又は円錐台型、又はドーナ
ツ型、又はたいこ型、又は鼓型、又は円盤型として以下
に示すが、いずれの形式かは状況に応じて効果的に採用
する。（イ）は円筒型（螺旋巻）方式で、故障の発見や
維持管理が容易である。巻数が数が多い場合で、高揚程
に適している。摩擦抵抗が大きくなるため浸漬させない
気液の流入方式がよい。単層巻では場所を広く必要とす
るため不経済的な構成となる。（ロ）は円錐台型で、気
体部分の体積の圧縮に対応できる型式で、故障の発見や
維持管理が容易である。（イ）ト同様で高揚程に適して
いる。単層巻では場所を広く必要とするため不経済的な
構成となる。（ハ）はドーナツ型（タイヤ型）で、ドー
ナツ形の断面が丸型で、機能的である、大小いずれの場
合にも使用可能で、適用性が高い、小型は浸漬式に適し
ている。（ニ）は（ハ）に属し、その変形で、ドーナツ
型（タイヤ型）の断面が角形になっているもので機能的
には（ハ）と同様で、製作方法も比較的簡単なため、汎
用的に利用され易い。（ハ）と（ニ）に類似した形、あ
るいは、両者の折衷した形を製作してもよい。（ホ）は
タイコ型（中太り型）で、円筒形の変形でもあり、機能
的には（イ）（ロ）と同様であり、途中で揚程を増大さ
せるような場合（巻数を増やす）に採用される巻方であ
る。（ヘ）は鼓型（中細り型）で、場所等で特殊な場合
に利用する形。（ト）は円盤型（蚊取り線香巻きとも言
う）で、巻体の下部を浸漬させる方法法が多く、摩擦抵
抗を小さくし、小さい設置面積のため、取り扱いも便利
で実用性、汎用性が高く、家庭用等の比較的小揚程で小
規模で人力、自然力、電力、エンジンのいずれの回転手
段でもで便利な方法である。また、大型のポンプ（直径
１０ｍのような場合の）大容量、低揚程の場合にも容易
に利用可能である。（チ）は（図示なし）以上いずれに
も属しない型で、乱巻き等の規則のない型で、緊急や仮
設等の場合の使用に適している。以上の気液パイプ巻体
３の巻形式は、気液ポンプ装置の設置する場所、圧送
力、使用する液体の液位（水位）、動力の種類、圧送す
る物質の種類等によって適宣選定してよい。

【手続補正３３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】パイプ巻体の役目は、封水状態を形成し、
回転毎に封水状態を次のリングに前進（移送）させ、最
終リングの封水状態を消滅させることにある。すなわ
ち、パイプ巻体の回転で、気体と液体を交互にリング状
流路２内に汲み込んで、自動的に前後に同一水位の封水
状態を形成させる。また、パイプ巻体の回転で、回転毎
に封水状態を１リングづつ前進させ、最終リング以降は
封水状態を消滅して気液として圧送される。パイプ巻体
の回転と封水状態は、ボールトとナットとの関係に似て
いる。ボールトの回転により共廻りしないナットがリン
グを前進するように、パイプ巻体の回転によって共廻り
しない封水状態も前進する。封水状態が共廻りすると、
封水状態は前進せず移送も圧送もなくなる。封水状態の
維持は、気液ポンプ装置の回転操作上で最も重要な点で
ある。回転が速くなって遠心力が増大し、封水状態が崩
れることは最も危険で注意すべき点である、遠心力は気
液ポンプ装置に不要で害あるのみである、封水状態を維
持する力が常に遠心力に勝る範囲で回転させる必要があ
る。回転が速すぎ遠心力が過大の場合、または圧送途上
から大きい圧力（水圧等）を受けると、封水状態を形成
できず、前進しなくなりパイプ巻体と共廻りを始める、
この現象が『封水崩れ』である。実験の結果、『封水崩
れ』は最終のリング状流路から始まり、一旦、封水崩れ
が始まると次々と順次の最初のリングまで連続的に波及
し、圧送力（揚程等）はほぼ０に近づく。パイプ巻体は
圧力に応じた巻数と直径が十分にあることと、封水状態
を維持できる回転数で回転操作する必要がある。封水状
態の水位に水位差が起きると大きい回転力が必要にな
る、これは、水位差によって左右対称でなくなり全ての
封水状態が片方に偏り、回転力には常にこの状態を保つ
ための力として加わるためである。すなわち、揚程や水
量に比例して大きい回転力が必要となる。また、パイプ
巻体の構成要素の決定には、揚程や水量に余裕をもって
対応できる水位差、巻数、巻体の直径、パイプの口径、
液体の体積比、回転速度を決める必要がある。

【手続補正３４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３３】封水状態に水位差（液位差）が起きる理由
は、パイプ巻体のリング状流路の気体と液体は交互に存
在して力学的、水利的に連続していることにある。パイ
プ巻体の回転で、封水状態が無加圧の場合は、全ての封
水状態の水位は、ほぼ水平の状態で移送される、この状
態に圧送パイプ１０に圧力Ｈ（揚程等）が加わると、最
終リングの後方の水位を押し上げ、同時に気体が加圧さ
れて連鎖的に１つ前の前方の水位を押し下げ同様に後方
の水位を押し上げる、この現象がすべてのリングに伝播
する、この場合、圧力を受けた各リングの気体は圧力相
当分の圧縮をしながら連鎖的に次の前方水位を押し下げ
後方の水位を押し上げて、前方水位と後方水位の間に水
位差ｈ_１を形成する。この現象は同様に、以降に隣接す
る封水状態に順次波及し、各々の封水状態の水位に水位
差ｈ_２‥ｈｎを形成し、Σｈｉが水圧Ｈを吸収して均衡
する。圧力Ｈ（揚程等）は、まず最終リングの封水状態
に圧力Ｈで作用し、気体は縮小しながら最終リングの前
方水位と後方水位に水位差ｈ_１を形成する、次のリング
の封水状態の受ける圧力はＨ−ｈ_１となり水位差ｈ_２を
形成する。さらに次のリングの受ける圧力はＨ−ｈ_１−
ｈ_２となり水位差ｈ_３を形成する、順次受ける圧力は漸
減し、気体の体積縮小も漸減し、最初のリングＲｎで水
位差ｈｎを形成し圧力は最小で、気体の体積減も最小と
なる。すなわちｈ_１を最高に以下順次ｈ_２・・・ｈｎま
で（ロ）に示す通り漸減し水位を形成する位置も低くな
る。圧送可能の条件はＨ＜Σｈｉ＝ｈ_１＋ｈ_２＋・・
・＋ｈｎであり、封水崩れＨ＞Σｈｉ＝ｈ_１
＋ｈ_２＋・・・＋ｈｎである。定式の、Ｈ＞Σｈｉのよ
うに水圧Ｈが大きい場合は、封水状態が水圧Ｈに押し戻
されてパイプ巻体と共廻りをするため『封水崩れ』とな
る。実験の結果も同様に、圧送パイプ１０に圧力（揚程
等）を加えるとリング状流路２の封水状態の水位差に自
動的に水位差が発生し、圧力（揚程等）を取り去ると、
封水状態の全ての水位は瞬時に元の水平に戻ることが判
明した。封水崩れは、既述のように、封水状態の水位差
の合計Σｈｉが、圧力Ｈに届かずＨ＞Σｈｉの時や、回
転数が早すぎて遠心力が作用したり、粘性度が大きいた
め封水状態がパイプ巻体の回転に追従できず、共廻りす
る場合に起きる現象である。上述のように、パイプ巻体
は回転毎に１つの新しい封水状態を形成し、各々の封水
状態を１リングづつ前進させ、最終の封水状態を１リン
グづつ消滅させ、このパターンを回転毎に繰り返えす。
この状態で、圧送途上に圧力Ｈ（揚程等）が起きると、
全ての封水状態は自動的に水位差Σｈｉを形成し圧力Ｈ
を吸収して均衡した状態を保つ。回転によって新しい封
水状態が発生、前進、消滅を繰り返しても全体の均衡し
た状態の水位差Σｈｉの形成状況に変化はない。すなわ
ち、常に水位差Σｈｉを形成し圧力Ｈを吸収して均衡し
ながら、気液はパイプ内を前進（圧送）する。圧送途上
に圧力（揚程等）が起きると、封水状態が自動的に水位
差ｈｉを形成するのは、水力学的、空気力学的に気体と
液体が交互に１本のリング状のパイプで連通しているた
めで、気液ポンプ装置の最も特徴とする現象である。１）揚程の検討基本的には揚程Ｈは、（Ｄ−ｄ）×ｎで決まる、気体容
積比ｅ値を０．５として、エアリフト効果、気体の体積
縮小を考慮せず揚程を検討する。送気量、揚水量は別途
後述する。気液ポンプの揚程は、エアリフト効果、気液
の流量、流速、管延長等によっても影響されるが、これ
らの詳細は今回の目的ではないため省略し、主旨のみの
記述に留める。定数 ………………………Ｋ（エアリフト効果、その他
の要素による）巻体の平均直径 …………Ｄ（ｍ）巻体パイプの口径…………ｄ（ｍ）巻数（リング数）…………ｎ巻体パイプ総延長…………ｌ＝πＤｎ気体容積比ｅ値を…………ｅ＝Ｇ／（Ｇ＋Ｌ）＝０．５気体容積…… Ｇ液体容積 ………… Ｌ全体容積……Ｖ＝Ｇ＋Ｌ気体容積比…………ｅ＝Ｇ／
Ｖ最大揚程Ｈｍａｘ＝Ｋ（Ｄ−ｄ）×ｎここで、Ｋ＝０．７と仮定すると＝０．７×（Ｄ−
ｄ）×ｎ＝ｈ_１ｎ最大封水位差ｈ_１＝（Ｄ−ｄ）実験は、巻数が少なく小揚程の場合に行ったため、計算
最大揚程の７０％前後が多い結果が出た、従ってＫ＝
０．７と仮定して計算するが限定するものではない。計算例１（φ１５ｍｍ）巻体の平均直径 …………Ｄ＝０．２００（ｍ）巻体パイプの口径…………ｄ＝０．０１５（ｍ）巻数（リング数）…………ｎ＝５最大揚程Ｈｍａｘ＝Ｋ×（０．２００
−０．０１５）×５ここで、Ｋ＝０．７と仮定すると＝０．７×（０．２
００−０．０１５）×５＝０．６４ｍ計算例２（φ５ｍｍ）巻体の平均直径 …………Ｄ＝０．１８０（ｍ）巻体パイプの口径…………ｄ＝０．００５（ｍ）巻数（リング数）…………ｎ＝３０最大揚程Ｈｍａｘ＝Ｋ×（０．１８０
−０．００５）×３０ここで、Ｋ＝０．７と仮定すると＝０．７×（０．１
８０−０．００５）×３０＝３．６７５ｍ注意点として、エアリフト効果が起きると、揚程、水中
注入深度共に上記計算の倍以上になる場合もある。２）気体容積比ｅの観察と影響エアリフト効果は気液ポ
ンプ装置に起きる特徴で、気体容積比ｅによって大きく
影響する。気体容積比ｅは、エアリフト効果を決める要
素で、エアリフト効果は揚程を決める要素でもある。ま
た、気液ポンプ装置の場合、ｅ値は揚程や水申圧送深度
の場合、０．５が最も効果的な比率とされ、０．５以下
でも以上でも効果は小さくなる。３）気体容積比ｅと揚程、水中圧送深度の特性ｅ値の特性を利用して、従来と同様の圧力で従来よりも（何倍も）高所へ揚
水、（ただし気体は多くなり水量は少なくなる）従来と同様の圧力で従来よりも（何倍も）水中深部
へ圧送、（ただし気体は少なくなり水量は多くなる）を
可能にする。すなわち、・ｅ値が大きい場合、揚程は大きくなり、水中圧送深度
は小さくなる。・ｅ値が小さい場合、揚程は小さくなり、水中圧送深度
は大きくなる。・ｅ値は圧力によって変化し、０．３〜０．７の範囲を
超えると非効率となる。この特性は、気液ポンプ装置の利用価値を大きく開拓す
ると予想される。その理由は従来、非効率の代表とされ
た『気泡ポンプ』（エアリフトポンプ）が他に見られな
いガス深海液化沈降や深海資源の引揚げ等の技術開発の
可能性が高いためである。

【手続補正３５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３４】回転軸４を有する気液ポンプ装置のパイプ
巻体３の気液流入口６の流入形式を、浸漬式、伸展流入
式、軸内伸展式、軸外伸展式として流入させる。浸漬式
と伸展流入式は、請求項２の場合を意味し、軸内伸展式
と軸外伸展式は請求項３の場合を意味している。図５
は、請求項２、請求項３の場合を示し、回転軸４を有し
パイプ巻体の両側で回転軸を支持する気液ポンプ装置
の、気液流入口６からの気体と液体の流入形式、すなわ
ち、汲水する方式は以下のとおりである。（イ）は、
『浸漬式』で、回転軸の周りに巻いたパイプ巻体３の下
部を液中に浸漬するとともに、パイプ巻体３と同時に巻
体のまま回転しながら吸気吸水させる方式で、人力だけ
でなく、他の駆動源による場合でも小揚程から、大揚程
までの広い範囲の利用が可能であり、パイプ巻体３と液
体との摩擦面積が大きく、抵抗が大きく動力が必要で、
騒音振動が大きいのが欠点である。（ロ）は、『伸展流
入式』で、パイプ巻体３の一端をパイプ巻体３よりも外
周へ伸展させて気液流入口６を設け、パイプ巻体３の回
転毎に気液流入口６のみを液路５に水没させて吸気汲水
させる方式で、パイプ巻体３と液体との摩擦を低減させ
ることが主目的である。この場合、外側へ伸展させて設
けた気液流入口６は、添板や枠等を設けて付設すると効
果的で安定性が確保できる。この方法は水面がパイプ巻
体３の下側にある場合に適し、図６〜７に示すように人
力回転の小規模から大規模の高揚程の気液ポンプまで巾
広く適している。（ハ）は、『軸内伸展式』で、パイプ
巻体３のパイプ一端を伸展させて、回転軸４の内部に潜
った状態で、この回転軸４内の気液流入口６へ、側方の
液路５から回転毎に流入させる方式で、流入水位を適切
な位置に確保する必要がある。パイプ巻体３を浸漬せず
に側方の液路が設置できる場合に適しており、故障とな
る原因が少なく、液体との摩擦抵抗も小さく、メンテナ
ンスが容易な方式である。（ニ）は、『軸外伸展式』
で、パイプ巻体３のパイプの一端を伸展させて（ハ）と
同様に一旦、回転軸４の内部に挿入した後、再度回転軸
４の外部に伸展させて気液流入口６を設け、気液パイプ
巻体３とともに回転しながら気液流入口６から吸気汲水
させる方式。（ハ）とほぼ同様であるが、側方の液路の
水位が多少上下に離れている場合に採用する方法で、吸
気、汲水を容易にする方式で、この場合も外側へ伸展さ
せて設けた気液流入口６は、添板や枠等を設けて付設す
ると効果的で安定性が確保できる。

【手続補正３６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３５】『気液ポンプ装置』の特徴とする低速回転
を、揚水、曝気、高圧気体の確保、溶存酸素の増強等に
利用するため、気液パイプ巻体３の回転に、足踏み、自
転車漕ぎ等の人力による動力手段を使用して容易に利用
する。図６は伸展流入式の足踏みポンプ例の概念説明図
で（イ）は足踏み側面図、（ロ）は背面図、（ハ）は巻
体の構成側断面図、（ニ）は構成の正面断面図、図７は
自転車の後輪を改造して人力漕ぎによる自転車漕ぎに流
用した気液ポンプ装置の例図である。

【手続補正３７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３６】気液ポンプ装置の回転軸４に軸受１８を付
設して浮揚体または固定体に取付けて、回転軸４の方向
を液流に平行にして、パイプ巻体３または回転軸４に動
力伝達装置としてスクリュー、プロペラ等の羽根を付設
し、液流により回転させるもので、図８の（イ）（ロ）
及び図９にその例図を示す。

【手続補正３８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３７】気液ポンプ装置の回転軸４に軸受１８を付
設して浮揚体または固定体に取付けて、回転軸４の方向
を液流に直角にして、パイプ巻体３または回転軸４に動
力伝達装置として羽根を付設し、液流により回転させる
もので、図８の（ハ）及び図１１にその例図を示す。こ
のうち、図１１は取水堰がなくても河川からの揚水、取
水が可能となり今後、無動力自然揚水、無動力自然取水
として利用ができる。

【手続補正３９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３８】気液ポンプ装置の圧送パイプ１０を液中に
延伸して、加圧気体と加圧液体を同時またはどちらか単
独で放出し、水中の溶存酸素の増強、魚介類や水耕栽培
を含む水辺の動植物への酸素供給手段、又はスポーツや
健康用の入浴の気液放出手段、水質浄化の水処理方へ利
用して、活性汚泥、接触曝気、回転円盤の各方式の曝気
手段として、ブロワやコンプレッサーを使用しないで利
用し、容易にかつ底からの曝気をも可能する。気液を水
中に放出する場合、通常、水中の溶存酸素の増強や撹拌
効果を高めることが目的とするため、浸漬式による流入
方式が効果的である。従来は加圧気体や加圧液体の水中
放出で、特に水底から放出する技術に、圧縮装置、電力
装置、騒音、振動の対策に多大の施設と費用が伴った
が、気液ポンプ装置では一つの施設でも可能である。気
液ポンプ装置の水底への潜水可能深さは揚程計算の高さ
とほぼ同様としてよい。この場合、パイプ内の送気液の
気体と液体の体積比は適宣調整するものとする。以下に
示す例図は限定したものでなく、ほんの１例を示したも
ので広く応用して利用するものである。図１１は、活性
汚泥方式への使用の１例で、一般的には配管の深さは１
０ｍ以内が多いため簡単な気液ポンプ装置で可能であ
る。また、必要に応じて気液分離装置１３を付設して気
体のみの配管としてもよい。パイプ巻体の浸漬式、非浸
漬式は状況次第で決める。図１２は、接触曝気方式への
使用例であり、（イ）は側面曝気式であり、（ロ）は中
央曝気式、（ハ）は槽外曝気式である。これ以外に全面
曝気（図示していない）でもよい。いずれも気液分離装
置を設けて散気管と逆洗管を配置した例図であるが、状
況に応じて気液分離装置と散気管は省略してもよい。
（ニ）（ホ）は気液パイプ巻体３の主旨詳細図である。
図１３は、回転円板方式への使用例である。（イ）は回
転円板の回転軸に気液パイプ巻体３を付設して、両者同
軸で回転させる例図である。この場合回転軸は必ずしも
同一にしないで別途としてもかまわない。（ロ）（ハ）
（ニ）は各断面図である。配管の本数は複数でもかまわ
ない。図１４は、水槽動物等への酸素供給や、水中への
溶存酸素の増強に利用する一例である。この場合、気液
を同時の圧送しても、気液を分離して水中へ注水しても
よい。図１５は、水耕栽培の酸素供給手段だけでなく、
肥料や養分の供給手段としても利用する。図はその一例
図である、浮上式水耕栽培畑の、（イ）は横側からの断
面図で、水耕ベットの液底の下部から気体（酸素）また
は養分を供給している状態を示す。（ロ）（ハ）は気液
パイプ巻体３の使用の一例図を示す。この場合底下部か
らでなく、液流の上流から又は、横側から気液（酸素）
または養分を供給してもよい。また、対象物に応じてゆ
るやか、または急速に流してもよい。図１６は、浴槽へ
の気泡の放出の一例図である。この場合、気液分離装置
を付設しないで気液同時の放出方式としてもよいし、こ
の両方式を設置して、必要に応じて切り替える方式にし
てもよいし、高圧にして噴射させてもよい。

【手続補正４０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３９】動力伝達装置１７の駆動源はモーターやエ
ンジンだけでなく、気液ポンプ装置の低速回転で遠心力
を必要としない特徴があるため、回転手法にも他に見ら
れない利用方法がある。気液ポンプ装置の特徴を活用し
て、人力や、低密度の自然エネルギーとして水力や、風
力の利用や、他の目的に製作した動力源として農業機
械、漁業の機械、自動車等の動力を流用も容易である。
図６は、人力による足踏み回転式のドーナツ型の気液パ
イプ巻体３の気液ポンプ装置の一例である。気液パイプ
巻体３を回転させる動力として、前述した種々の手段以
外に、通常一般の乗り物として使用している自転車２０
を利用する例として、例えば、図７（イ）（ロ）に示す
ように、自転車の後輪２１を一部改造するだけで利用で
きる。人力や自転車等を利用する方法は、小規模の容
量、揚程であるが簡便であり、エンジン、モーターが不
要なため手軽に利用される。また、自転車や自動車の回
転力を利用するため、フレキシブルシャフト（図示して
いない）を気液パイプ巻体３の一部に取り付けて回転さ
せてもよい。

【手続補正４１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４０】接続機器９の本来の役目は、気密水密性を
保って、回転する回転圧送管８と回転しない圧送管１０
とを連通効果を保った状態で、回転自在で接続する装置
である。この本来の役目に加えて従来の『パイプ巻式ポ
ンプ』は、パイプ巻体の荷重や、回転力や外力等を負担
させていた。『気液ポンプ装置』は前述の、本来の役目
のみを受持たせ、パイプ巻体の荷重や、回転力や外力等
を負担させず回転軸と軸受で負担させている点が従来の
ポンプと基本的に相違するものである。すなわち、パイ
プ巻体の固定設置、係留のいずれのばあいにも、接続機
器や圧送パイプにはパイプ巻体の荷重や水流の外力を負
担させないことにある。接続機器９は『回動自在連結
具』とも言い、現存する類似品として『イベルジョイン
ト』として市販されているが気液ポンプ装置用ではな
く、使用は可能であるが適切品とまでは言えない。接続
機器９は、プラスチック製品、ゴム製品等でもよいが、
高圧の場合は金属製品にする場合もある。圧送量、圧送
圧力等を考慮して適宣選定する。

【手続補正４２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４１】パイプ巻体３を構成するパイプの口径は、
０．５〜１００ｃｍが汎用的な範囲であるが、これより
上下の範囲でもよい。パイプ巻体３の直径は汎用的には
１０〜１０００ｃｍであるが、これより上下の範囲でも
よい。また、パイプ巻体３の巻数は１〜１０００回でも
よいが、汎用的には１〜１００回程度の範囲である。こ
れらの数値より以上又は以下の場合は、圧力が上昇する
につれて気体は圧縮されるが、液体は殆ど圧縮されない
ため、封水状態の形成上の気体と液体の体積比率が適切
でなくなるためである。これらの数値よりも上下でも製
作は可能であるが、技術的、経済的からみて効果的では
ない。『パイプ巻式ポンプ』の気液流入口６から気液流
出口１１までの間に、パイプ内は一切の機器がなく障害
物がない空洞状の特徴を利用して、気液と共に固形物を
輸送する場合、固形物の最大寸法はパイプ口径以下でよ
いが、目詰まりや摩擦等の安全性を考えるとパイプ口径
の１／２以下とするのが効果的である。

【手続補正４３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４２】気液パイプ巻体３は、図３（イ）に示すよ
うにドラムに収納してもよいし、これ以外に枠体、フレ
ーム、その他の収納体に収めてもよいし、気液パイプ巻
体３は、図１に示すように、必ずしもドラム１９等の収
納体に納めなくてもよい。気液パイプ巻体３には、図示
していないが、回転枠、回転ドラム、巻体カバー、ロー
ラー、歯車、ベルト、ローラー、チェーン等を取り付け
て回転させてもよく、その他周知の付属機器は必要に応
じて適宣付設してよい。気液パイプ巻体３を回転させる
ためのハンドル１１又は、プーリーの取り付け場所は、
回転軸４のどの位置でもよく、パイプ巻体の外側をプー
リーとして利用してもよいし、または横側等に付設して
もよく、図示した例だけでなく、必要に応じて適宣選定
して設けてよい。

【手続補正４４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４３】気液パイプ巻体３の回転軸４は内部の空洞
状は、全体に必要ではなく必要とする部分でもよい、ま
た、回転圧送管８は設置せずに流出パイプ７から直接回
転軸内に接続して、回転軸の空洞内を利用して接続機器
に接続して回転圧送管８を兼務させる場合もある。気液
パイプ巻体３の回転軸４は水平に設けるが、封水状態が
維持できる場合は、必要に応じて多少傾斜して設置して
もかまわないし、回転作業中に前後左右上下に多少傾き
や揺れがあっても構わない。

【手続補正４５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４４】水流を利用する場合のパイプ巻体３に関連
する機器の取付け及び設置方法について、水流を動力と
した回転軸４またはパイプ巻体３の外側に動力伝達装置
１５（バケット、羽根、スクリュー、プロペラ、プーリ
ー、ベルト、歯車、）を付設して、回転軸４の方向を、
水流に平行又は直角にして回転軸を軸受に取付けて浮揚
体（フロート）に設置する、パイプ巻体３を回転軸また
は浮揚体によって固定又は係留し、設置位置を液面上部
又は浸漬式とする。ただし、いかなる場合においても請
求項１に記述の通りパイプ巻体３と回転軸４は一体かつ
水平にして回転可能にすることは変わらない。図８は水
流を動力源とするため回転軸を水流に直角または平行に
設置した場合のエネルギーの取入れ方法を示したもの
で、（イ）は、前後スクリュー形（プロペラ式）とし、
液面半浮上、水流と平行にした例図であり、（ロ）は、
外側を螺旋スクリュー形とし、液面半浮上、水流と平行
にした例図であり、（ハ）は、外側羽根式とし、液面半
浮上、水流と直角にした例図である。いずれも気液ポン
プ装置の気液パイプ巻体３の主旨説明図である。これら
の装置は、固定式としてもよいし、また、ポータブル式
としてもよい。図９は、水流を動力とし、気液パイプ巻
体３の外側を螺旋スクリュー、液面半浮上、水流と平
行、かつ、固定方式の主旨説明詳細図である。（イ）は
側面図、（ロ）はパイプ状況を示す側面図、（ハ）は横
側断面図。図９は円筒形を採用しているが、円錐台形等
でもよい。

【手続補正４６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４５】図１０は、請求項３の場合を含み、パイプ
巻体を浸漬させないで伸展流入パイプ１９を回転軸の空
洞部を潜った後、再度外部に伸展させて気液流入口６設
け、気体と液体を交互に回転毎に流入させる方式の例図
である。また、図１０は、水流を動力源として水車を液
路に設けて、回転軸またはパイプ巻体に水流を受ける羽
根を設けて、羽根の回転によって水車を回転させ、パイ
プ巻体３を液路外に設けた例図であり、パイプ巻体３の
一端を伸展させて設けた気液流入口６を水車の羽根の枠
等に付設した説明詳細図である。

【手続補正４７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４６】加圧気体、加圧液体を同時又は単独で放出
して、一般の水及び温水等、人間生活の健康、スポー
ツ、休息のために利用するもので、図１６（イ）はジャ
グジープールでの気泡放出に利用した一例の説明図であ
り、（ロ）は泡渦潮の放出例の平面説明図の一例であ
る。

【手続補正４８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４７】

【発明の効果】従来の『パイプ巻式ポンプ』の最大の欠
陥とされた、接続機器、回転軸、軸受の３者が同時に構
成できない欠点を解消して、本発明の『気液ポンプ装
置』は、空洞状の回転軸４内に回転圧送管８及び伸展流
入パイプ１９を潜らせることで、接続機器、回転軸、軸
受、の３者の共存する取付けを可能にし、それぞれ必要
とする機能を発揮させることをも可能にし、従来の欠陥
を解消し容易に実用化できる装置とした。

【手続補正４９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４８】また、従来のアルキメデス式やレオナルド
・ダ・ビンチ式に見られる、回転軸はあるが接続機器の
ない『パイプ巻式ポンプ』のように、はるかに高所への
揚水はできない欠点があったが、本発明の『気液ポンプ
装置』は、前述の通り接続機器と回転軸と軸受の３者の
取付けをし、はるか高所への圧送が可能となった。

【手続補正５０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４９】さらに、従来の『パイプ巻式ポンプ』は、
パイプ巻体の下部を浸漬させる方式のみであったが、本
発明の気液ポンプ装置は、この方式を改善して下部を浸
漬させずに気液流入口６のみを回転毎に水没させて、気
液を流入させる方式をも開発した、これによって、パイ
プ巻体と液体との回転による摩擦抵抗が低減され老朽化
を少なくし、維持管理が容易となった。

【手続補正５１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５０】さらに、従来『パイプ巻式ポンプ』はパイ
プ巻体の直下に水面の存在が必要であったが、本発明の
気液ポンプ装置は、回転軸の空洞内を伸展流入パイプが
潜って気液を流入させるため、直下の水面だけでなく液
路等の水面がパイプ巻体の横側にあっても、気液を流入
させて気液ポンプ装置の稼働を可能にした。

【手続補正５２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５１】さらに、従来の『パイプ巻式ポンプ』で
は、何等開発されなかったブロワやコンプレッサーとし
ての利用を、本発明の気液ポンプ装置は、接続機器、回
転軸、軸受に加えて、気液分離装置１３と加圧気体貯留
装置１４の付設で、気体を圧縮する装置として利用を可
能にした。従来の高速回転で騒音振動の大きい代名詞で
あったブロワやコンプレッサーの装置を使用しないで、
『気液ポンプ装置』１つで低速回転で騒音振動の小さい
気体を圧縮する装置として利用を可能にした。

【手続補正５３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５２】さらに、本発明の『気液ポンプ装置』は、
接続機器と回転軸と軸受を設けたため、水面で浮揚体へ
の設置が容易となり、接続機器へのパイプ巻体の荷重や
水流力の負担もなく、操作も簡単となり、発展途上国や
山間僻地で使用し易い装置として、水流力を容易に回転
に利用でき、高所や深水部に、送気送水を可能とした。

【手続補正５４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５３】さらに、本発明の『気液ポンプ装置』は、
接続機器と回転軸と軸受を設けたため、風力や水流力を
利用する『気液ポンプ装置』として、動力装置が不要で
軽便なため、設置、運搬、設置、維持管理が容易とな
り、また、操作も簡単で故障の少ない装置となった、し
たがってこれらに要する費用も低減できるので、発展途
上国や山間僻地だけでなく各種の分野に使用し易い装置
としての利点がある。

【手続補正５５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５４】さらに、本発明において、ブロワやコンプ
レッサーを使用しないで、気泡効果（エアリフト効果）
を発揮する技術の開発を可能にした、すなわち、気泡効
果を考慮しない場合は、図２に示すとおり液体の揚程高
または水中注入深度Ｈは、Ｈ＝ｈ_１＋ｈ_２＋・・・＋ｈ_１であるが、気液を同時に圧送する場合は、気液の混合状
態の平均した比重となり、液体のみの比重よりも小さく
なるため、従来のポンプ等の場合に比較して高揚程の気
液の圧送が可能となり、気泡効果（エアーリフト効果）
が起きる。このことは水中の深部へ気液混合で圧送する
場合も同様の効果が起きる。すなわち、この気液混合の
場合の圧送管１０では、実験結果でもは図２に示す揚程
高、水中注入深度Ｈは、共にＨ＞ｈ_１＋ｈ_２＋・・・＋ｈ_１となる利点がある。

【手続補正５６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５５】さらに、本発明の『気液ポンプ装置』は、
接続機器と回転軸と軸受を設けたため、設置が容易とな
り、エンジンやモーターの使用を少なくし、また、遠心
力が不要で低速回転の特徴を利用して低密度の自然エネ
ルギー（風力、水力）の利用が容易となり、特に全世界
に無数に存在する風力や、河川、水路等の流力を利用し
て揚水等を簡単に活用できる利点を生み、省力化とＮＯ
_Ｘ、ＳＯ_Ｘ、ＣＯ_２の発生の低減化でき、環境破壊防止
の要請に適応できる長所がある。

【手続補正５７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５６】さらに、本発明の『気液ポンプ装置』は、
接続機器と回転軸と軸受を設けたため、設置が容易で機
器に無理のない装置となったため、気液を同時に圧送で
きる原理を利用して、従来、水中への曝気等で必要とし
ていた揚水ポンプ（遠心力方式）とコンプレッサー（遠
心力又は往復式）の二つの装置を、『気液ポンプ装置』
で１つで同時に兼務できる簡単な装置となったため、装
置、操作、維持管理の費用が大きく低減できる利点があ
る。

【手続補正５８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５７】さらに、本発明の『気液ポンプ装置』は、
接続機器と回転軸と軸受を設けたため、設置が容易で機
器に無理のない装置となったため、従来の水質浄化の、
活性汚泥法、接触曝気法、回転円板法に使用が可能とな
り、送水ポンプと給気用コンプレッサーが不要となり、
曝気装置や撹拌装置を簡単にし、前述の通り気液ポンプ
装置のパイプ内には終始機器が一切存在しないため、従
来の目詰まりがなく、操作が容易になるとともに、故障
原因箇所が少なくなり、従来問題化していた給気用コン
プレッサー、給水用のポンプの騒音、振動は、大きく低
減できる利点がある。特に本気液ポンプ装置の稼働音
は、ほぼ無騒音に近いため、都市及び近郊での池、沼、
堀の水質浄化には騒音、振動の低減化の利点は大きい。

【手続補正５９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５８】さらに、本発明の『気液ポンプ装置』は、
接続機器と回転軸と軸受を設けたため、設置が容易で機
器に無理のない装置となったため、従来の水質浄化の、
回転円板法に回転軸を共有して『気液ポンプ装置』の使
用ができ、電源、動力、回転軸の維持管理の兼務がで
き、回転円板の回転による生物膜法に加えて曝気と撹拌
作用の併用ができるため、回転円板の板数を少なくで
き、機能の増強を図り、施設を小さくできる利点があ
る。

【手続補正６０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５９】さらに、本発明の『気液ポンプ装置』は、
接続機器と回転軸と軸受を設けたため、設置が容易で機
器に無理のない装置となり、水中動物の育成のための液
中への酸素供給（容存酸素の増強）手段として、家庭用
の液槽から水族館、あるいは、閉塞性水域の池沼等の溶
存酸素の少ない箇所に至るまで、危険性の少ない、故障
の少ない装置として使用できる利点がある。またこの閉
塞性水域の池、沼、堀、や悪臭を放つ水域等に使用して
溶存酸素を増加させて、嫌気性から解放して好気性とし
て消臭の役目を果たす利点がある。

【手続補正６１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６０】さらに、本発明の『気液ポンプ装置』は、
接続機器と回転軸と軸受を設けたため、設置が容易で機
器に無理のない装置となり、植物の育成のための水耕栽
培の水耕ベッドの下部又は側方から酸素供給（溶存酸素
の増強）、養分供給手段及び水質浄化の手段として、１
つの『気液ポンプ装置』でブロワや送水ポンプの兼務す
るため機械装置の数を少なくでき、液槽から池、沼、
堀、に至るまで容易に設置ができ、危険性や故障の少な
い装置として使用できる利点がある。

【手続補正６２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６１】さらに、本発明の『気液ポンプ装置』は、
接続機器と回転軸と軸受を設けたため、設置が容易で機
器に無理のない装置となり、風呂、プール、水槽等での
入浴時等の気泡放出手段として利用でき、簡単な装置、
操作で安全の確保が容易になる利点がある。また、

【手続補正６３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】（イ）は回転軸に軸受を設けて固定設置した、
気液ポンプ装置のパイプを巻いて連通リング状流路を形
成した気液パイプ巻体の下部を解放型の水面に浸漬させ
た浸漬式の流入方式で設置した気液ポンプ装置の説明図
である、（ロ）は水位差のある場合の封水状態の例を示
す。

【図２】

【図１】の気液パイプ巻体の各連通リング状流路内の加
圧気液の状態を示すもので、（イ）は図１のＡ−Ａ線、
（ロ）は図１のＢ−Ｂ線、（ハ）は図１のＣ−Ｃ線の断
面図である。Ｈ＝ｈ_１＋ｈ_２＋・・・＋ｈ_１は揚程計算
例の参考式。

【図３】気液ポンプ装置の回転軸に軸受を設けて、
（イ）は進展流入パイプを回転軸内に潜らせて横側の水
源槽から流入させる軸外伸展式で流入させる方式を示
し、また、気液分離装置によって分離し加圧気体を加圧
気体貯留装置に圧送し気体圧縮をする状態を示す気液ポ
ンプ装置の説明図であり、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ線、
（ハ）は（イ）のＢ−Ｂ線、（ニ）は（イ）のＣ−Ｃ線
の断面図で、気液の流入口と各連通リング状流路内の加
圧気液の状態を示す。

【図４】いずれも回転軸を軸受に取付けて固定設置した
パイプ巻体の巻形式を示した、各巻型式の側面図及び断
面図の一部で、（イ）は円筒型（螺旋巻き方式）、
（ロ）は円錐台型、（ハ）は丸ドーナツ型（タイヤ
型）、（ニ）は角ドーナツ型、（ホ）はタイコ型（中太
り型）、（ヘ）は鼓型、（ト）は円盤型を示す。

【図５】気液流入口の各構造図の例を示すもので、
（イ）は『浸漬式』を示し、パイプ巻体を一部浸漬させ
た場合、（ロ）は『伸展流入式』を示し、パイプ巻体を
水面上に設けて伸展流入パイプを外側へ伸展させた部分
のみを水没させた場合、（ハ）は『軸内伸展式』を示
し、回転軸内に伸展流入パイプを潜らせた後、パイプ巻
体の横側の水源から気液を流入させた場合、（ニ）は
『軸外伸展式』を示し、（ハ）の進展流入パイプを回転
軸からさらに外部へ伸展させ流入させる場合を示す。各
々のＡ及びＢは断面図を示す。

【図６】回転軸に軸受を取付けて固定設置し人力足踏み
で回転させる気液ポンプ装置の１例図で、伸展流入式の
流入方式で、人力足踏みの例図で、（イ）は足踏側面
図、（ロ）は足踏背面図、（ハ）は気液パイプ巻体の軸
側正面説明図、（ニ）は気液パイプ巻体の横側断面図。

【図７】回転軸に軸受を取付けて固定設置した気液ポン
プ装置の１例図、自転車の後輪を流用した浸漬式の人力
を駆動力として気液を流入させ圧送する流入方式の説明
例図で、（イ）は側面図（ロ）は背面図。

【図８】水流力を駆動源とし、回転軸を軸受に取付けて
水流に直角または平行に設置した３例図を示し（イ）
は、回転軸を水流に平行に設置して浮揚体をパイプ巻体
の内部に付設しプロペラをパイプ巻体の前後の両方に設
けた例図、（ロ）は、同様に回転軸を水流に平行に設置
して螺旋スクリュー羽根を設けた例図、（ハ）は、回転
軸に軸受を付設して浮揚体に取付けて水流に直角に設置
し、パイプ巻体の外側に水流力を取入れる羽根を設けた
例図。

【図９】水流を動力とし、パイプ巻体３の外側に螺旋ス
クリュー羽根を設けた例図で、回転軸に軸受を付設して
固定設置し、浸漬式、水流と平行の例図を示す。

【図１０】回転軸に軸受を付設して水流と直角に固定設
置し、パイプ巻体の外側に水流力を回転力に取入れる羽
根を設けて河川の水流等の液路の水流力を動力とし回転
させて、揚水、送水し取入堰の役目を果たす１例図を示
す。

【図１１】回転軸に軸受を付設して固定設置し、水処理
の活性汚泥方式に使用したパイプ巻体の浸漬式の設置例
で、（イ）は曝気の横側断面図、（ロ）はパイプ配管
図、（ハ）は曝気の気液パイプ巻体の正面断面図、
（ニ）（ホ）は参考図。

【図１２】回転軸に軸受を付設してパイプ巻体を浸漬式
として固定設置した、水処理の接触曝気方式に利用した
設置３例で、（イ）は側面曝気式、（ロ）は中心曝気
式、（ハ）は槽外曝気式、（ニ）（ホ）はパイプ巻体の
設置例の横断面及び正面図。

【図１３】回転軸に軸受を付設してパイプ巻体を浸漬式
として固定設置し、水処理の回転円板方式の回転軸を共
有した併設例で、（イ）は全体側方断面図、（ロ）〜
（ニ）は各断面図。

【図１４】回転軸に軸受を付設してパイプ巻体を浸漬式
として固定設置し、水槽の水棲動物への酸素や餌の給気
の例図。

【図１５】回転軸に軸受を付設してパイプ巻体を伸展流
入式の１例として固定設置し、水耕植物への酸素供給、
養分供給の例図。（イ）は全体説明図、（ロ）巻体断面
説明図、（ハ）は気液パイプ巻体の横断面及び正面図。

【図１６】回転軸に軸受を付設してパイプ巻体を浸漬式
として固定設置し、健康、スポーツ施設の入浴時の気泡
の放出への使用説明図。（イ）はジャグジーの断面説明
例図、（ロ）は気泡渦潮の平面説明例図。

【図１７】気液ポンプ装置の斜視例図。回転軸に軸受を
付設してパイプ巻体を軸外伸展式として固定設置し、モ
ーターによる駆動方式の例図。

【図１８】気液ポンプ装置の斜視例図。回転軸に軸受を
付設してパイプ巻体を浸漬式として固定設置し、人力ハ
ンドル方式。

【図１９】気液ポンプ装置のドーナツ形の例図。回転軸
に軸受を付設してパイプ巻体を浸漬式として固定設置
し、ハンドル方式の横断面及び正面断面図。

【手続補正６４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】符号の説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【符号の説明】１パイプ２リング状流路３パイプ巻体４回転軸５液槽（液路）６気液流入口７気液流出パイプ８回転圧送管９接続機器１０圧送パイプ１１気液流出口１２圧送液槽１３気液分離装置１４加圧気体貯留装置１５駆動源１６動力取入源（バケット、羽根、スクリュー、プロ
ペラ）１７動力伝達部１８軸受１９伸展流入パイプ２０フロート２１後輪２２踏み台２３接触材（ろ床）２４散気栓２５逆洗管２６回転板２７水耕植物３８水耕ベット３９ドラム（カバーを含む）

【手続補正６５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図１０】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

【図８】

【図９】

【図１５】

【図１１】

【図１３】

【図１２】

【図１９】

【図１４】

【図１６】

【図１７】

【図１８】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続したパイプ１を巻いて、連通したリン
グ状流路２を形成した気液パイプ巻体３の回転軸４を水
平にして回転可能に設置し、気液パイプ巻体３の一端の
開口を気液流入口６とするとともに他端の開口を気液流
出口７とし、気液パイプ巻体３を０．０１〜３回／秒で
回転させることによって、気体と液体を交互に、回転毎
に連続的又は間欠的に、気液パイプ巻体３の気液流入口
６より気液パイプ巻体３内の連通したリング状流路２に
流入させ、気液パイプ巻体３内の各連通したリング状流
路２の気体と液体を、重力の作用で上下に分離した封水
状態に維持して、気液パイプ巻体３の回転によって気液
流入口６側より気液流出口７にかけて次第に加圧して行
き、加圧気体と加圧液体を気液パイプ巻体３の気液流出
口７から、回転軸４にて回転圧送管８に至り必要な装置
に圧送する気液ポンプ装置。
【請求項２】気液パイプ巻体３の気液流出口７からの回
転圧送管８に、接続機器９を付設し、接続機器９には圧
送管１０を接続させた請求項１記載の気液ポンプ装置。
【請求項３】気液パイプ巻体３を液槽、湖沼、河川等の
液路５に浸漬するか、あるいは、気液パイプ巻体３の一
端を伸展させて設けた気液流入口６のみを液槽、湖沼、
河川等の液路５に水没させた請求項２記載の気液ポンプ
装置。
【請求項４】気液パイプ巻体３の圧送管１０に気液分離
装置１３を付設し、加圧気体と加圧液体とに分離して、
それぞれの目的に利用する請求項３記載の気液ポンプ装
置。
【請求項５】気液パイプ巻体３の形式を、円筒型、又は
円錐台型、又はドーナツ型、又はたいこ型、又は鼓型、
又は円盤型に製作する請求項４記載の気液ポンプ装置。
【請求項６】気液パイプ巻体３の気液流入口６の流入形
式を、胴体式、胴体伸展式、軸内伸展式、軸外伸展式と
して流入させる請求項３記載の気液ポンプ装置。
【請求項７】気液パイプ巻体３の回転に、人力足踏を手
段とするか、又は自転車等の一部を流用使用する請求項
３記載の気液ポンプ装置。
【請求項８】気液パイプ巻体３の外側に自然動力伝達装
置１５を付設して、液流又は液重を動力として、回転さ
せ、回転軸４の方向を、液流に平行又は直角とすると共
に、気液パイプ巻体３を固定又は係留し、回転軸４の設
置位置を液面１６に浮上又は半浮上式とする請求項５又
は請求項６記載の気液ポンプ装置。
【請求項９】水車の回転力で気液パイプ巻体３を回転さ
せ、回転軸４を共有又は別軸に設け、水車と同時に気液
パイプ巻体３を回転させる請求項３記載の気液ポンプ装
置。
【請求項１０】圧送管１０を液中に延伸して、気体と液
体又はどちらか単独で放出し、水質浄化の活性汚泥、接
触曝気、回転円盤の各方式の曝気手段、又は液槽中の魚
介類や水耕栽培を含む水辺の動植物への酸素供給手段、
又は入浴や風呂への気泡放出手段として使用する請求項
４記載の気液ポンプ装置。