(57)【要約】【課題】流体ベイスンから装置の上部のタンクまで多量の流体を押し上げることができる、動的流体ポンプ装置を提供する。【解決手段】動的流体ポンプ装置は、底を有して表面から底まで多量の流体が入れられたベイスンを含む。動的流体ポンプはベイスンの下部で支持されている。動的流体ポンプは４本の内管を含み、２本は流体タンクまで上方に延在し、１本はベイスンの表面まで上方に延在し、１本は通気口としての機能を果たす。最小内管は主内管の内側にあり、補助内管は主内管よりも径が小さい。主内管及び補助内管は、それぞれ、ベイスンの下方にピストンを含み、これらのピストンは、ともに、ベイスンの底にあるピボットアセンブリに連結されている。その結果、一方のピストンが一方の内管の上部或いはその近傍に存在する場合には、他方のピストンが他方の内管の下部或いはその近傍に存在する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動的流体ポンプ装置において、
液体を入れるベイスンであって、底を有するとともに多量の液体が入れられて液体表面を有するベイスンと、
前記ベイスンの上方に設置された液体タンクと、
動的流体ポンプであって、
前記ベイスンの底から前記ベイスンの上端部まで上方に延在する主内管、
前記ベイスンから前記液体タンクまで上方に延在し、前記主内管よりも径が小さい補助内管及び最小内管であって、前記最小内管は前記補助内管よりも径が小さく、前記最小内管の少なくとも一部は前記主内管内に設置されている、補助内管及び最小内管、
前記ベイスンから上方に延在して、その上端部で大気に解放されている通気内管、
前記主内管内に設置された第１ピストン、
前記補助内管内に設置された第２ピストン、及び
前記ベイスンの底に設置され、前記第１ピストンと前記第２ピストンとを連結するピボットアセンブリであって、前記第１ピストンと前記第２ピストンとが主内管及び補助内管のそれぞれの中で反対方向に動作し、その結果前記第１ピストン及び前記第２ピストンのうちの一方のピストンが一方の内管の中で下降する際には、他方のピストンが他方の内管の中で上昇することとなる、ピボットアセンブリ
を備える動的流体ポンプと
を備える動的流体ポンプ装置。
【請求項２】
使用時に、前記補助内管内の前記第２ピストンよりも上方における液体の量は、前記主内管内の前記第１ピストンよりも上方における液体の量よりも少ない、請求項１に記載の動的流体ポンプ装置。
【請求項３】
使用時に、前記最小内管内の液体の量は、前記補助内管内の前記第２ピストンよりも上方における液体の量よりも少ない、請求項１又は２に記載の動的流体ポンプ装置。
【請求項４】
主制御バルブが、前記主内管の、前記第１ピストンのリーチの上端部に設置されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の動的流体ポンプ装置。
【請求項５】
前記補助内管が、補助制御バルブをさらに備える、請求項４に記載の動的流体ポンプ装置。
【請求項６】
前記最小内管が、前記主制御バルブの上部に設置されている、請求項４又は５に記載の動的流体ポンプ装置。
【請求項７】
前記主制御バルブが、前記最小内管の下端部に隣接して接地された開口であって、前記主内管が閉鎖状態の場合は前記最小内管が解放状態となるように配置されている開口を含む、請求項６に記載の動的流体ポンプ装置。
【請求項８】
ダンパが前記最小内管内に設置され、前記ダンパは、液体がダンパを通って前記液体タンクまで上方に流れるが、液体がダンパを通って下方に流れることが防止されるように、配置されている、請求項１から７のいずれか１項に記載の動的流体ポンプ装置。
【請求項９】
ダンパが前記補助内管内に設置されており、前記ダンパは、液体がダンパを通って前記液体タンクまで上方に流れるが、液体がダンパを通って下方に流れることが防止されるように、配置されている、請求項１から８のいずれか１項に記載の動的流体ポンプ装置。
【請求項１０】
請求項５に記載の動的流体ポンプの作動方法であって、
ａ）前記主制御バルブと前記補助制御バルブとを開放する工程と、
ｂ）前記ベイスンを液体で満たして、前記補助内管を液体で満たし、前記第２ピストンが前記補助内管の下部に向けて下降する工程と、
ｃ）前記補助制御バルブを閉鎖する工程と、
ｄ）前記ベイスンを液体で満たして、液面を前記主内管の上部に到達させ、前記主内管における液体の量を前記補助内管内における液体の量よりも多くすることで、前記第１ピストンが降下するとともに前記第２ピストンが上昇し、前記補助内管内の液体が前記液体タンクに押し込まれる工程と、
ｅ）前記補助制御バルブを開放するとともに、前記主制御バルブを閉鎖して、前記主内管及び前記最小内管内の前記第１ピストンよりも上方の液体の量を、前記補助内管内の液体の量よりも少なくすることで、前記第２ピストンが下方に移動するとともに前記第１ピストンが上方に移動し、前記最小内管を通って前記液体タンクまで液体が押し込まれる工程と、
ｆ）前記補助制御バルブを閉鎖するとともに、前記主制御バルブを開放する工程と、
ｇ）前記工程ｄ）から前記工程ｆ）までを繰り返す工程と
を含む、動的流体ポンプの作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上部に流体を運ぶ装置に関し、また、ベイスン（basin）中の流体に浸された動的流体ポンプの使用方法に関する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
本発明に係る装置は、本質的に、当該装置の上部に流体を押し上げるために使用される。この装置は大量の流体が入った流体ベイスンを含み、上記流体はベイスン内でその底よりも上方に流体表面を有する。動的流体ポンプは、流体ベイスンの下部に設置されている。加えて、動的流体ポンプは、４本の上方に延在する内管を含み、そのうちの２本の内管は上方に延在して流体タンクに連結されており、１本の内管はベイスン表面まで上方に延在し、１本の内管は通気口としての機能を果たす。最小内管は主内管の内側に存在し、第３の内管（補助内管）は主内管よりも径が小さい。
【０００３】
上方に延在する内管のうちの２本（主内管及び補助内管）は、ベイスンの下部にピストンを含み、これらのピストンは、共に、ベイスンのより下方部分に設置されたピボットアセンブリに連結されている。その結果、一方のピストンが一方の内管の上部又はその周辺に存在する場合には、他方のピストンは他方の内管の下部又はその周辺に存在する。
【０００４】
動的流体ポンプは流体ベイスンの下部に固定され、主内管内のピストンのリーチの上部に主制御バルブを有する。これに対し、最小内管の下端部にはダンパが設けられており、上記ダンパは主制御バルブの上部に存在する。主制御バルブは円形の開口を有するので、この制御バルブが閉鎖されている場合、円形の開口が最小内管の底の下に取り付けられていることとなり、最小内管の開放状態が維持される。補助内管はベイスンの上部にダンパを有し、その下方に制御バルブを有する。このダンパは補助内管を流体で満たすことを維持し、流体の逆流を防止する（流体が戻ることなく、その流れを一方向に維持する）ためのものである。
【０００５】
補助内管内におけるピストンから流体タンクまでの流体は、主内管内におけるベイスン表面から主制御バルブまでの流体よりも少なくすべきである。また、最小内管内における主制御バルブから流体タンクまでの流体は、補助内管内におけるピストンからダンパまでの流体よりも少なくすべきである。
【０００６】
ベイスンが流体で満たされている場合には、補助内管も流体で満たされることとなる。このため、各ピストンは底部まで下降することとなる。次いで、補助内管のバルブが閉鎖される。次いで、主内管が上部から流体で満たされ、主制御バルブが開放される。次いで、流体が主内管を満たす。次いで、主内管内の流体の重さは補助内管内の流体の重さよりも大きいので、主内管のピストンは下降し、補助内管のピストンは上昇することとなる。これにより、流体は補助内管を通って流体タンクに押し込まれる。次いで、最小内管を閉鎖せずに主制御バルブを閉鎖し、補助内管の制御バルブを開放する。このため、補助内管内の流体の重さは、主内管内の流体の重さよりも大きくなる。次いで、補助内管内のピストンは下降し、主内管内のピストンは上昇し、最小内管を通って流体タンクに流体を押し込む。
【０００７】
次いで、補助内管の制御バルブが閉鎖され、主内管の制御バルブが開放され、これらの工程が何度も繰り返される。
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、液体を入れるベイスンであって、底を有するとともに多量の液体が入れられて液体表面を有するベイスンと、上記ベイスンの上方に設置された液体タンクと、動的流体ポンプであって、上記ベイスンの底から上記ベイスンの上端部まで上方に延在する主内管、上記ベイスンから上記液体タンクまで上方に延在し、上記主内管よりも径が小さい補助内管及び最小内管であって、上記最小内管は上記補助内管よりも径が小さく、上記最小内管の少なくとも一部は上記主内管内に設置されている、補助内管及び最小内管、上記ベイスンから上方に延在して、その上端部で大気に解放されている通気内管、上記主内管内に設置された第１ピストン、上記補助内管内に設置された第２ピストン、及び上記ベイスンの底に設置され、上記第１ピストンと上記第２ピストンとを連結するピボットアセンブリであって、上記第１ピストンと上記第２ピストンとが主内管及び補助内管のそれぞれの中で反対方向に動作し、その結果上記第１ピストン及び上記第２ピストンのうちの一方のピストンが一方の内管の中で下降する際には、他方のピストンが他方の内管の中で上昇することとなる、ピボットアセンブリを備える動的流体ポンプとを備える動的流体ポンプ装置が提供される。
【０００９】
一実施形態においては、使用時に、上記補助内管内の上記第２ピストンよりも上方における液体の量は、上記主内管内の上記第１ピストンよりも上方における液体の量よりも少ない。
【００１０】
一実施形態においては、使用時に、上記最小内管内の液体の量は、上記補助内管内の上記第２ピストンよりも上方における液体の量よりも少ない。
【００１１】
一実施形態においては、主制御バルブが、上記主内管の、上記第１ピストンのリーチの上端部に設置されている。
【００１２】
一実施形態においては、上記補助内管が、補助制御バルブをさらに備える。
【００１３】
一実施形態においては、上記最小内管が、上記主制御バルブの上部に設置されている。
【００１４】
一実施形態においては、上記主制御バルブが、上記最小内管の下端部に隣接して接地された開口であって、上記主内管が閉鎖状態の場合は上記最小内管が解放状態となるように配置されている開口を含む。
【００１５】
一実施形態においては、ダンパが上記最小内管内に設置され、上記ダンパは、液体がダンパを通って上記液体タンクまで上方に流れるが、液体がダンパを通って下方に流れることが防止されるように、配置されている。
【００１６】
一実施形態においては、ダンパが上記補助内管内に設置されており、上記ダンパは、液体がダンパを通って上記液体タンクまで上方に流れるが、液体がダンパを通って下方に流れることが防止されるように、配置されている。
【００１７】
本発明の第２の態様によれば、上記第１の態様の動的流体ポンプの作動方法であって、ａ）上記主制御バルブと上記補助制御バルブとを開放する工程と、ｂ）上記ベイスンを液体で満たして、上記補助内管を液体で満たし、上記第２ピストンが上記補助内管の下部に向けて下降する工程と、ｃ）上記補助制御バルブを閉鎖する工程と、ｄ）上記ベイスンを液体で満たして、液面を上記主内管の上部に到達させ、上記主内管における液体の量を上記補助内管内における液体の量よりも多くすることで、上記第１ピストンが降下するとともに上記第２ピストンが上昇し、上記補助内管内の液体が上記液体タンクに押し込まれる工程と、ｅ）上記補助制御バルブを開放するとともに、上記主制御バルブを閉鎖して、上記主内管及び上記最小内管内の上記第１ピストンよりも上方の液体の量を、上記補助内管内の液体の量よりも少なくすることで、上記第２ピストンが下方に移動するとともに上記第１ピストンが上方に移動し、上記最小内管を通って上記液体タンクまで液体が押し込まれる工程と、ｆ）上記補助制御バルブを閉鎖するとともに、上記主制御バルブを開放する工程と、ｇ）上記工程ｄ）から上記工程ｆ）までを繰り返す工程とを含む、動的流体ポンプの作動方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、下部に動的流体ポンプを備える流体ベイスンの概略図であり、当該ポンプは４本の上方に延在する内管を含む。２本の内管が流体タンクまで延在し、１本の内管は流体ベイスンの表面まで上方に延在し、１本の内管は流体の表面の上方まで延在して通気口としての役割を果たす。最小内管は主内管の内側に存在し、第３の内管は補助内管と呼ばれる。補助内管は主内管よりも径が小さく、上方に延在するこれら２本の内管（主内管及び補助内管）は、それぞれ、ベイスンの下部にピストンを含む、これらのピストンはピボットに共に連結されている。
【図２】図２は、主内管のバルブを示す。このバルブは円形の開口を有するので、主制御バルブが閉鎖状態にある場合は、最小内管を閉鎖することなく主内管が閉鎖されることとなる。また、主内管は図２においては閉鎖位置にある。
【図３】図３は、開放位置にある主内管のバルブを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、本発明が添付図面に従って説明される。なお、同一の部分については同一の符号が用いられる。
【００２０】
以下では、本発明の実施形態が、添付図面を参照して詳細に説明される。
【００２１】
本発明の方法は、流体ベイスン（fluid basin）１２から装置の上部のタンク１０まで多量の流体を押し上げることができる。１つの実施形態において、この流体は水である。その際、この水をダムのタービンに似たタービンに落として使用し、電力を発生させることができる。
【００２２】
図１に示すように、動的流体ポンプが流体で満たされたベイスン（basin）１２内に取り付けられている。動的流体ポンプは、ベイスン１２の底に形成されており、主内管４０、補助内管２０、最小内管３０及び通気内管６０から構成されている。動的流体ポンプは、流体ベイスン１２の底にある。さらに、これら４つの内管は上方へ延在する内管である。２つの内管は大タンク１０まで上方に延在する内管であり、１つの内管はベイスン１２の表面まで上方に延在する内管であり、１つの内管は通気口としてベイスン１２を超えて上方に延在する内管である。
【００２３】
最小内管３０は、主内管４０内にあり、補助内管２０は主内管４０よりも径が小さい。上方に延在する内管（主内管４０及び補助内管２０）は、それぞれ、ピストン４６、２６を有し、これらのピストン４６、２６は、ともに、ベイスン１２の底でピボットアセンブリ５０に連結されている。このため、一方のピストンが一方の内管の上部にあるとき、他方のピストンは他方の内管の下部にある。
【００２４】
動的流体ポンプは、流体ベイスン１２の下部に固定されている。動的流体ポンプは、主内管４０内の、ピストン４６のリーチの上部に、主制御バルブ４４を有する。これに対し、最小内管３０は、主制御バルブ４４の上部にあって、ダンパ３２を有する。
【００２５】
図２に示すように、主制御バルブ４４は円形の開口部４８を有する。このため、主制御バルブ４４が閉鎖位置にある場合、円形の開口４８が最小内管３０の底の下に取り付けられていることとなり、主内管４０が閉鎖されている間、最小内管３０の開放状態が維持される。
【００２６】
補助内管２０はベイスン１２の上部にダンパ（又は逆流防止バルブ）２２を有するとともに、ダンパ２２の下方に補助制御バルブ２４を有することで、補助内管２０を流体で満たす。
【００２７】
補助内管２０内におけるピストン２６からタンク１０までの流体の量は、主内管４０内におけるベイスン１２の上部から主制御バルブ４４までの流体の量よりも少なくすべきである。また、最小内管３０内における主制御バルブ４４からタンク１０までの流体の量は、補助内管２０内におけるピストン２６からダンパ２２までの流体の量よりも少なくすべきである。
【００２８】
初めに、２つのバルブ（主制御バルブ４４及び補助制御バルブ２４）は解放状態にある。次いで、ベイスン１２が流体で満たされる。その結果、補助内管２０は補助流体バルブ２４を通った流体で満たされることとなる。次いで、補助制御バルブ２４が閉鎖される。次いで、ベイスン１２が流体で満たされ、主内管４０の上部に到達して主内管４０が流体で満たされる。このため、主内管４０内における流体の量は、補助内管２０内における流体の量よりも多くなる。その結果、主内管４０内のピストン４６が下降し、補助内管２０内におけるピストン２６が上昇することとなる。補助内管２０内における流体は、ダンパ２２を通ってタンク１０まで上昇することとなり、ダンパ２２は流体を一方向にのみ通し、流体の逆流を防止することとなる。次いで、補助制御バルブ２４が解放されると同時に、主制御バルブ４４が閉鎖される。補助制御バルブ２４が完全に解放状態となったときに、主制御バルブ４４が完全に閉鎖状態となる。主内管４０のピストン４６内にあって最小内管３０を通り抜ける流体の量は、補助内管２０内における流体の量よりも少ない。このため、補助内管２０内のピストン２６は下降することとなり、主内管４０内のピストン４６は上昇することとなる。その結果、流体は最小内管のダンパ３２を通って上昇することとなり、ダンパ３２が流体を一方向のみに通して流体の逆流を防止することとなる。次いで、補助制御バルブ２４が閉鎖され、主制御バルブ４４が解放される。そして、これらの工程が何度も繰り返される。
【００２９】
通気内管６０を用いると、ピストンの動作が容易になり、装置内での空気圧の上昇が防止される。
【００３０】
本発明の実施形態は、上述の例を特に参照して説明した。しかしながら、当然のことながら、本発明の範囲内で、上述の例に変形や改良を加えることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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