(57)【要約】      （修正有）【課題】例えば半径１５ｃｍの円筒容器を３０００ｒｐｍで回転させた場合、外周と中心部との表面の水位差は１１３ｍにも達する。３０００ｒｐｍで廻すことも、又その円筒の中心部と外周との水位差が１１３ｍにも達することも（平凡社、世界大百科辞典）驚異である。この現象をインペラーという器具を使って揚水することが今日の大半の遠心、ターボポンプの主流であり、そこには省エネルギーでの揚程の増大、改善の余地は見当らない。【解決手段】そこで例えば今日の遠心鋳造という鋳鉄管等の生産方法においては、重力の４０〜８０倍になるような遠心力の回転で生産している。そこで、下に開いた、容器自体に遠心力を増大させる構造のものを剛球の個体を規則的に、均一に敷き詰めて構築して、いわゆる「はずみ車」として、その剛球のスキ間を下から揚水羽根で水を送り上げる構造として、「はずみ車」を応用した揚水ポンプで上記課題を克服した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下に開いた吊り鐘状の二枚のケーシングの間に均一の剛球を規則的に敷き詰めて、該ケーシングの最下部に取り付けた水の吸上げ羽根によって吸い上げられた水が、該剛球のスキ間を吊り鐘状のいわゆるはずみ車としての回転するのに伴って上昇する構造としたところの堅牢な数多の剛球と、それを挟む内外の堅牢なケーシングと、該剛球のスキ間を回転に伴って上昇する水の三者混交のいわゆる吊り鐘状のはずみ車として帰納する遠心力を応用した揚水ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  古代から水は人の生活に欠かせないものであり、低水位の水を高水位に揚水するため、つるべ、水揚水車、ペルシャンホィールなどがあった。
今日ではポンプの形式は様々なものがあるが、作動原理や構造によって、ターボポンプ（遠心ポンプ、斜流ポンプ、軸流ポンプ）、容積形ポンプ（往復ポンプ・回転ポンプ）、そして特殊形ポンプに分類される、
【背景技術】
【０００２】  水を扱うポンプのほとんどすべては上記ターボポンプに属している。
その原理は、垂直に置かれた円筒容器の中に水を入れ、中心軸のまわりに一定な角速度で回転させると、中心付近の水面は低く、外周の水面は高くなる。
例えば、半径１５ｃｍの円筒容器を３０００ｒｐｍで回転させた場合、外周と中心部の表面の水位差は１１３ｍにも達する。
これは回転にもとずく遠心力の作用で外側ほど圧力が高くなることによるもので、遠心ポンプもこの原理を利用したものとみなせる。
遠心ポンプの中心器具はインペラーであって、これが渦巻のように回転することで、その中心から水が吸込まれ、その外周部から高圧の水が吐出されるところの渦巻ポンプであって、これはターボポンプの基本形であり、構造も簡単でもっとも多く生産されている。【０００３】  遠心ポンプの用途は広く、上下水道用から原子力発電所や火力発電所、製鉄所、化学工場などあらゆる産業分野で使用されている。
全揚程数ｍから数千メートルのものに用いられ、大きさも使用する管径が４０ｍｍ程度から２ｍ以上のものまで広範囲にわたっている。
扱う液体も水のほか油、パルプ液、セメントスラリー、薬液など各種のものがある。【０００４】  その他それぞれの用途に適したものとして、斜流ポンプ（火力発電所の冷却水循環用ポンプ、河川の排水ポンプ、下水道用ポンプ等々流量によって全揚程が大幅に変化するか、揚水高さの変動が大きい場合に好適であり、大型機では運転中に取付羽根の角度が変えられることも、又可動羽根とすることもある。）
次に軸流ポンプ（斜流ポンプよりさらに全揚程が短い場合に用いられ、インペラーは船のプロペラの形で３〜５枚程度の翼からなっている。翼の揚力が水に対して仕事をするので水のもつエネルギーは増大し、軸流方向の流れが得られる。）
その他容積ポンプとして、ピストン往復によるワットの蒸汽機関や油圧機器用のプランジヤーポンプがあるが、回転数が小さいので大型機械となる。
更に、ケーシング内で特殊な形のローターを回転させるものとして歯車ポンプ、ベーンポンプ、およびねじポンプ等々をまとめて回転ポンプというものがある。【０００５】  その他特殊形ポンプとして、渦流ポンプ（外側のケーシングとインペラー外周部との間にはさまれた液体はインペラーにつれて円周部を流れ吸込口から吐出口へ移動する。渦巻ポンプに比べて小型であり、流量は少いが比較的高い圧力が得られ、家庭井戸用ポンプとして広く用いられている。
ジェットポンプ（高圧の水を小さなノズルの穴から高速で噴出させると、ノズル出口の圧力が下がって真空状態となるが、これを利用して下方の管から水を吸い上げる形式のポンプ。
原動機を必要とせず、高圧水のもつエネルギーによってポンプを作動させる特色があり沸とう水型原子炉などで用いられている。
他に圧縮空気を用いて揚水作用をさせる気泡ポンプは深海底のマンガン団塊の採取に利用することも検討されている。
又、水撃作用を利用した水撃ポンプなどがあるが現在は殊んど用いられていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５６−０００５９６
【特許文献２】実開昭５８−０８５７０１
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】『機械設計学』青山英樹著  朝倉書店『はずみ車』
【非特許文献２】『平凡社大百科辞典』『日本大百科全書』小学館  はずみ車、ポンプ、水
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】本願は揚水ポンプに『はずみ車』を組入れることによって、該揚水ポンプに大きな慣性モーメントを付加して、揚水のための回転運動に、蒸気タービンや、電動機の回転子、内燃機関のクランク軸、あるいは一般機械中の歯車、ベルト車などに組入れられた『はずみ車』がこれらの回転体の慣性モーメントを大きくして、負荷の変動に動じないところのなめらかな回転をつづけることで、慣性要素、あるいは運動エネルギ蓄積要素としての働きを増大させることを目的にしたことで、該ポンプに作用させる入力エネルギーを少くするとか、或いは揚水揚程を長くするようにした。【０００９】前記の各種ポンプの作動原理は半径１５ｃｍの円筒を３０００ｒｐｍで回転させた場合、該円筒の中の中心部と外周部の圧力差は１１３ｍにもなることは驚異のことであり、この原理に即したインペラーを該各種ポンプに組入れることで各種溶液を低位置から高位置へと移動させているのであるが、ｒｐｍ３０００ということは電動器の性能を限りなく発輝させるか性能が優れた電動器を使用するということであり、本願のような少い入力で高所へ揚水するという感覚はない。
つまりこの『はずみ車』に一種のエネルギーの銀行としての働きを遺憾なく発輝させて高処への揚水を得ようとするものである。【００１０】  半径ｒの円周上を速さｖ、または角速度ｗ（ｗ＝ｖ／ｒ）で円運動を行っている質量ｍの物体に作用する遠心力は、大きさｍｖ２／ｒまたはｍｒｗ２で、半径に沿って外向きである。
又、円筒状の鋳型をその中心軸の周りに回転させながら溶融金属を注入し、遠心力によって鋳型壁に溶融金属を押しつけながら金属を管状に凝固させる遠心鋳造においては遠心力が重力の４０〜８０倍になるような回転数で操業するのが普通であるが、鋳物の外周部は金属がち密となり、軽い滓（カス）などは内周に浮び出るのである。
遠心効果は遠心分離機の半径と回転速度によって決まる。
遠心効果１００以下のものを低速遠心分離機という。
又、遊園地のループ・コースターは、遠心力によって下に落ちることなく動く。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  以上述べたように軸を中心にして回転する回転体において遠心力を発輝させるには円筒状で且つその材質は剛体でなければならない。
上記遠心鋳造において比重の大きい鋳鉄や銅合金には適するが、アルミニウム合金では問題が残る。【００１２】  下に開いた吊り鐘状のコの字型をした二重のケーシングの間に比重の大きな個の剛体（例えばパチンコ玉のような剛球）を均一に且つ規則的に詰め込むというか敷き詰めて、そのスキ間に下からの吸い上げ羽根によって吸い上げた水を充填して、該二重のケーシングを電動機で回転させると、下に開いた吊り鐘状の回転体は外周が重くなり、その回転には遠心力が働くところのはずみ車として帰納すると判断した。
剛球のスキ間に、下からの吸込み羽根によって吸い上げられた水が回転によつて上昇すると同時に、剛体の『はずみ車』として働く。
剛球の太さと水の上昇速度はお互いが最大の効果を発輝するように回転をみながら調整して回転数を決める、該回転体の最下部に設けた吸上げ羽根の数とその角度も同様に回転をみながら、揚水が最大の効果を発輝するように決定する。
【発明の効果】
【００１３】以上のように設計、施工することで非特許文献１における機械設計学の８６ページに記載のとおり『はずみ車』の慣性モーメントが一種のエネルギーの銀行として働きによって内燃機関の爆発行程のエネルギー蓄積効果を継続的に発輝させることで揚水の揚程は延長され、入力エネルギーとしての電動機の負担は軽減化される。【００１４】この吊り鐘状の下に開いた二重のケーシングのに規則的に均一に収まった剛球とそのスキ間を上昇する揚水の混交『はずみ車』においては上記非特許文献１の「機械設計学の８９ページの、円輪状のはずみ車のリム内部に発生する引張応力は、その材質の密度に比例し、平均半径上の周速度ｖの２乗に比例するとあるがこの『はずみ車』のリムの強度は密度を構成する剛球の空間を占める割合を大きくすることで達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】遠心力を発輝させる本願のはずみ車を剛球の個体を規則的に並べて敷き詰めた構造のものを縦割りにした正面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】今日一般に水を吸い上げる場合には７ｍ位しか揚水できないということであるが、本願の揚水ポンプでその揚程は飛躍的に伸びる。
所定の高さに容器を設置することで、連通管で、その高さまでの水の制圧ができることになる。
【００１７】本願は、特願２０１７−８７６５１号の発明の名称『数多のけん牢減圧密閉槽のつながりの中において、水と空気を置換することによる揚水装置』と連動するものである。
つまり樹木の枝葉による発散という天辺からの吸上げ効果と、本願の樹木の根からの送り出し効果との連動されることでより高所の水槽への揚水を貯水することで、その水槽の高さの位置までの水の制圧をすることができる。
【００１８】また述べてきたように省エネ入力で、より高所への水の貯蔵ができるので、その落下水による発電も見込める。
【００１９】内吊鐘と外吊鐘の結束支持には、万全を期さねばならない。
円輪状のはずみ車のリム（外周、外輪）部内に発生する引張応力は材質の密度に比例し、平均半径上の周速度の２乗に比例するのであるから。
【００２０】はずみ車の中に敷き詰める剛球の太さ、又はずみ車の最下部に設置する吸上げ羽根の太さ、その取付角度、又はずみ車の水中への沈め工合等々は水の上昇工合とｒｐｍとの兼ね合いでは水の上昇工合を最優先懸案事項として決定することが必要である。
【００２１】はずみ車は水中への設置であるから、電動機による回転機械に対してはその起動装置にスター、デルタ方式に依るなど充分な配慮が必要てある。
【００２２】腐食劣化や錆に対抗するには内外の吊り鐘、或いは剛球に対してもガラス壜での構築が最良と考えられる。
【００２３】又図のような電動機の設置は窮屈であれば吊鐘の口金部からＶベルト、プーリで三方へ電動器を設置するような、洗濯脱水槽のような設置方法も考えられる。
中空のはずみ車は工夫次第で水中に浮くこととなり、電動器への入力も少くて収まる。（アルキメデスの原理）
【符号の説明】
【００２４】１、剛球    ２、はずみ車と上昇パイプの接続部（パッキン）
３、ケーシング    ４、吸上げ羽根    ５  電動機
６、支持機具    ７、水面    ８、電動機固定基礎
９、ソケットパッキン    １０  浮上防止鐘枠    １１、電動機固定枠
１２、水面    １３、Ｖベルト    １４  プーリ
【図１】
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