【手続補正書】
【提出日】平成24年12月25日(2012.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にある液体に接触するように気体を閉じ込めたシステム（１１２、１１４、１１５）を備えたポンプであり、前記液体のレベルの変化によって、閉じ込められた前記気体を、前記システム外界の圧力に関連して減圧または加圧圧力のいずれかの状態にできるポンプであって、
前記ポンプが、更に別の複数のシステム（１１２、１１４、１１５）からなり、１つのシステム（１１２、１１４、１１５）に閉じ込められた前記ガスの圧縮又は減圧が、前記別のシステム（１１２、１１４、１１５）内の液体のレベルの連続的変化を導くように、別の複数のシステム（１１２、１１４、１１５）に対応する液体環境が連続的に接続され、結果としてこれらのシステム（１１２、１１４、１１５）のそれぞれに含まれている前記ガスに対しての加圧または減圧が連続的に作用し、前記システム（１１２、１１４、１１５）のうち一つの内部にある液体に接触する外部液体の移送を可能にすることを特徴とするポンプ。
【請求項２】
前記システム（１１２、１１４、１１５）を上下垂直に積層配設することによって、連続して前記システム（１１２、１１４、１１５）を配置することを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
【請求項３】
真空ポンプまたは運動水カラムを利用することによって、減圧圧力を少なくとも１つのモジュールで維持することを特徴とする請求項１および２に記載のポンプ。
【請求項４】
水を入れたカラムからなり、そして開くと前記減圧圧力を発生させる弁によって閉じられる装置によって前記減圧圧力を作り出すことを特徴とする請求項３に記載のポンプ。
【請求項５】
前記外部液体に部分的に沈め、自律的な連続流れを作り出すために必要な前記圧力を供給することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のポンプ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のポンプ、および前記ポンプによって移送された液体により駆動するタービンからなることを特徴とする電気産生装置。
【請求項７】
貯水のための貯水池と、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の一つまたはそれ以上のポンプと、運動カラムと、集水パイプと、タービンと、からなることを特徴とする請求項６に記載の電気産生装置。
【請求項８】
流体を長距離移送できるようにすること、掘削孔や井戸から、または表面移送によって、住民に飲料水を給水すること、土木建設や装飾建築を創作すること、乗物の地上・海面または空中走行に利用する電力を産生することのうち、少なくともいずれか一つの用途のための請求項１乃至５のいずれか一項に記載のポンプの使用。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】流体および電気の自律的な産生システムおよび方法
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律的な連続減圧／加圧の原理に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日存在している各種の人工的な流体の移送方法はいずれも共通な一つのファクターとして、液体を一つの点から別な点に移すために必要な機械的エネルギー、電気的エネルギー、太陽熱エネルギー、風力エネルギーや水力学的エネルギーなどのエネルギー源を必要とする。電気ポンプ（表面に電気モーターを設けた水中ポンプまたは軸流ポンプ）があり、その名が暗に示すように、液体をある点から別な点に移送できるようにするために電気エネルギーが必要である。また、マンパワー式ピストンポンプも掘削孔から水を汲み上げるために利用されている。これらのポンプの場合、運転するためには、一定のマンパワー入力が必要である。さらに、Ｇｌｏｃｋｅｍａｎ型ポンプもあり、これは連続運転が可能であるが、自律運転するためには、水の落下や自然源が必要である。
【０００３】
先行技術の課題
先行技術のポンプには、数多くの課題がある。例えば、各種の移送システムが一般的に知られているが、いずれも外部から継続してエネルギーを供給する必要がある。液体の位置の変更に必要な水圧エネルギーを供給するために、機械的運動が必要だからである。さらに、エネルギー供給源が、必ずしもいつもポンプを設置する場所の近くにあるわけではない。他の課題としては、これらのポンプは機械的部品が摩耗する。これは、使用頻度が多くなる程、寿命が短くなることを意味する。第三世界のほぼすべての村落にある掘削孔にマッチする手押しポンプの場合、すぐに摩耗するため、寿命が非常に短い。別の課題としては、これらポンプのうち最善のポンプでも汲み上げ深さは１００ｍがやっとであり、地下水面が１００ｍよりも深い位置にある特定の基盤地域では現実的ではない。従って、太陽光パネルや、場合によっては発電機を利用した水中ポンプを利用せざるを得ない。
【０００４】
また別の課題としては、これら手押しポンプの最大汲み上げ量は地下水面が深くなる程大きく減少する。これらポンプの多くは時間当たりの平均汲み上げ量７５０リットルであり、各村落の飲料水としても足りず、給水待ち行列が長くなるはずである。従って、手押しポンプシステムは大半の途上国には簡単には適用できない。これは、特に灌漑や飲料水の有効分配が問題となる国について言える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、同時に提出した特許請求の範囲で明らかとなっているように、前述した課題のうちの少なくとも１つを解決することを目的とする発明であり、ポンプと移送方法に関する。
【０００６】
本発明は、先に述べた課題、特に外部エネルギー供給に関する課題を解決することを目的としている。本発明は、連続的な減圧と膨張（以降「自律的な連続減圧」と記述する）を利用して、前記システムと接触する液体の自律的な移送を理論的に可能にするものである。これにより実際にエネルギーの消費を減少させることができる。実際にこの移送は、非常に限られたエネルギー、特にポンプに呼び水を差すためのエネルギーを加えるだけで、可能になるのである。
【０００７】
実際、前記システムは、水中ポンプや機械式ピストンを持たない。必要とするのは継続運転のための、主にポンプに呼び水を差すための、ごく限られた外部エネルギーを供給することのみである
【０００８】
加えて、本発明におけるポンプの磨耗はごく限定的である。なぜなら前記ポンプの内部には実質的な可動部分が存在しないからである。
【０００９】
さらに、本発明のポンプは、１００メートルよりも深い位置にある液体、特に水を移送するのを可能にする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
自律的な連続減圧
連続減圧の原理は、非分離閉鎖系システムに含まれる気体の場合、外界から仕事を受け取ることができるか、あるいは仕事を外界に与えることができる事実にも基づく。非分離閉鎖系熱力学的システムは、外界と物質交換することはないが、外界とあらゆる種類のエネルギー（例えば熱、機械力、変位など）を交換することができるシステムである。
【００１１】
本発明は、この現象を利用することによって、仕事を外界に供給する閉鎖系システムを構成する。ここで、対象を圧縮性流体に絞ることにする。
以下、管に含まれている空気などの圧縮性流体について検討する。なお、この管は、管壁にそって摩擦を受けることなくスライドでき、重量が無視できる程度のプラグによって外界から分離されているものとする。外界の圧力がシステム内部の圧力よりも低くなると、システム内部の圧縮性流体が膨張する作用でプラグが動くことになる。この場合、システムが仕事を与えている状態といえる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】圧力差がある状態で気体が存在している２つの区画室ＡおよびＢをもつ熱力学的システムを示す図である。２つの区画室は、ピン１００によって位置が固定され、無視できる重量をもつ固定プラグ１０１によって分離されている。
【図２】ピンを抜いた状態の同じシステムを示す図である。区画室２の気体が膨張し、プラグを抜くことができる仕事を行う。平行状態では、２つの区画室内の圧力は同じである。
【図３】図１および図２に示したシステムを示す図であるが、２つの区画室は、これらを相互に分離するか、あるいは相互連絡できる弁を取り付けた管１０６によって連絡状態にある。なお、プラグは、区画室Ｂ内の気体が膨張するか否かに従って、管１０６を上昇できる液体によって置きかえられている。
【図４】図１および図２に示したシステムを示す図であるが、２つの区画室は、これらを相互に分離するか、あるいは相互連絡できる弁を取り付けた管１０６によって連絡状態にある。なお、プラグは、区画室Ｂ内の気体が膨張するか否かに従って、管１０６を上昇できる液体によって置きかえられている。
【図５】図３および図４に示した装置を直列に積層した連続減圧または加圧ポンプを示す図である。
【図６】熱力学的区画室が相互連絡できるように管を配列する別な方法を示す図である。
【図７】連続減圧を働かせる減圧を作るために必要な運動カラムを示す図である。
【図８】取り付け状態にある運動カラムと連続減圧ポンプを示す図である。
【図９】任意の流体を井戸に発生できる構成を示す図である。
【図１０】自律的な電気エネルギーの産生を理論的に可能にするシステムを示す図である。実際にかなりの時間、自律的な産生が可能である。このシステムは、貯水池、自律的ポンプ、タービン、交流発電機および集水パイプからなる。
【図１１】自律的な電気エネルギーの産生を理論的に可能にするエネルギー産生ステーションを示す図である。実際にかなりの時間、自律的な産生が可能である。複数の自律的ポンプを並列配置した組み合わせである。
【図１２】液体を表面上に移すための水平構造を示す図である。
【図１３】自律的な連続圧縮を利用したポンプを示す図である。
【図１４】別の補償器を示す図である。前記表面での減圧を、深い位置にあるセクションに分与するためのものである。
【図１５】別の補償器を内蔵したポンプの構成を示す図である。
【００１３】
図１に、重量を無視できる不透過性プラグによって分離された２つのチャンバーを示す。プラグを２つのピン１００によって固定し、圧力差に対してプラグを変位しないように保持する。ここでＶ１およびＰ１をそれぞれ区画室Ｂ内の容積および圧力とし、そしてＰｅｘを区画室Ａ内の圧力とする。ただし、Ｐｅｘ＜＜Ｐ１である。２つのピン１００を抜くと、図２に示すように、気体が膨張するため、プラグ１０１が押し上げられる。これは、区画室Ｂに含まれる気体の仕事の結果である。
システムによって行われる仕事の結果、容積１０３が大きくなる。これは、以下の式（１）に対応する。
2012518117.tif 000001
（式１）
ただし、Ｐｅｘは外界の圧力で、ｄＶは容積１０３の変化である。
【００１４】
気体が膨張する作用で、摩擦を受けることなくスライドできるプラグの代わりに、溶接または接着によって管壁に完全に固定したプラグ１０４を使用する以外は同じ実験について再び検討する。このプラグは、従って、気体が膨張している間動くことはない。ここで、区画室Ｂに非圧縮性液体１０７を充填する。区画室ＡとＢの間にプラグ１０４を介して管１０６を通す。この管１０６は所定の深さを貫通するため、区画室Ｂと区画室Ａの間で気体が入れ換わることを避ける。このシステムは、浮動プラグを非圧縮性液体で置き換えた非分離閉鎖系熱力学的システムである。２つの区画室を通る管１０６は弁１０５によって分離する。図３に示すように弁１０５を閉じると、２つの区画室ＡおよびＢは熱力学的に閉じ、分離される。
【００１５】
区画室Ａ内の気体の圧力Ｐｅｘを区画室Ｂ内の液体上の気体の圧力Ｐ１よりも低く維持する。従って、弁１０５を閉じたままにしておくと、図３に示すように、２つの区画室は相互に分離されることになる。このような条件下では、区画室Ｂ内では何も起こらない。弁１０５を（ゆっくり）開くと、区画室Ａ内の圧力Ｐｅｘが区画室Ｂ内の気体１１０の圧力よりも低いため、この気体が等温膨張を開始するため、区画室Ｂ内の液体１０７が、図４に示すように、管１０６にそって上昇する。この液体の上昇に伴って、区画室内の気体１１０の容積が大きくなる。この容積１０８の増大は、区画室Ｂの気体１１０によって行われる仕事の結果である。区画室Ｂ内において物質交換をせずに容積が大きくなるため、気体１１０の圧力Ｐ１が低くなる。
【００１６】
従って、気体１１０が膨張するさいに行われる全ての仕事は、以下の関係式によって表わされる。
2012518117.tif 000002
（式２）
ただし、Ｐは区画室Ｂ内の気体の圧力であり、ｄｖは図４における気体１１０の容積１０８の変化であり、ｍは液体の質量であり、ｇは重力による加速度であり、そしてｈは管１０６内の非圧縮性液体１０７の高さまたはヘッド１１１である。Ｐｅｘは、区画室Ｂの外側で得られる区画室Ａ内の圧力であり、ｄＶは図２における容積１０３の変化である。
【００１７】
液体１０７が管１０６を完全に満たす条件については、気体１１０の膨張によって行われる仕事が必要な仕事を与えるのに十分な程度でなければならない。そして、これは区画室Ａ内の圧力Ｐｅｘの大きさに直接関係する。図３および図４の実験装置の場合、管１０６を全長にわたって完全に満たすように液体１０７が行わなければならない仕事は、実験ファクターを考慮して考案された次式によって記述できる。
2012518117.tif 000003
（式３）
【００１８】
上記式３において、Ｐ１およびＶ１はそれぞれ初期状態にある、換言すれば弁１０５を開く前の状態にある気体１１０の圧力および容積であり、ｐは液体１０７の密度であり、ｇは重力による加速度であり、Ｒは普遍気体定数であり、Ｔは気体の温度であり、Ｖｔは管１０６の全容積であり、Ｖｔｓｐは管１０６の比容積であり、αはシステムと水平面との間の角度である。
【００１９】
なされた仕事が、液体１０７が管１０６の全高さまで上昇するほど十分に大きい場合、区画室Ｂ内の気体１１０の圧力は、式４によって記述される式によって表わされる。この圧力は臨界圧力Ｐｃとして知られ、これ以上の圧力になると、液体１０７が管から区画室Ａに流れ込むことになる。これは、以下の式で表わすことができる。
2012518117.tif 000004
（式４）
従って、気体１１０の等温膨張によって与えられる全仕事は、下記の関係式によって表わすことができる。これは、方程式３の解である。
2012518117.tif 000005
（式５）
【００２０】
区画室Ｂ内の気体１１０が膨張する結果、気体１１０の圧力が低下するが、この圧力低下は、図３および図４に示したシステムと同様な非分離閉鎖系システムによって外部圧力として利用することが可能である。これは、図５に示すように上下に積層することによって図３および図４のモデル検討において使用した簡単な装置を直列配設することと同じである。従って、この装置は、各システムの液体上部に溜まった気体によって閉じられ、分離された一連の熱力学的システムから構成されることになる。これら気体のモル数は、他のシステムとの物質交換がないため、一定のままである。なお、熱力学的見地から見た場合、非圧縮性液体は、一つのシステムから別なシステムに移る可能性があるため、開放系の場合と同様に振る舞う。閉じられた分離システム内に含まれる気体の膨張が、従って、開放システムに含まれる液体をあるシステムから別なシステムに移すために必要な仕事を与えることになる。
【００２１】
図５の装置の場合、第１システム１１２内の気体により低い圧力を作用させると、その下に位置するシステム１１４が膨張することになり、この“直列的なあるいは連続的な膨張または減圧”が、第１システム１１２でつくられた圧力に依存して、最後のシステム１１５まで展開することになる。最後のシステム１１５は、液体を含む外界（外部システム１１６）に管１１７によって直接接続し、この液体上に圧力Ｐがあり、外部システムが大気に対して同じように閉じている場合には、この圧力が大気圧かあるいは異なる圧力になっていることが殆どである。この圧力Ｐは、図５に示した装置の各システムの気体の初期圧力にほぼ等しい。第１システム１１２には十分な圧力が作用しているため、最後のシステム１１５に含まれている気体が膨張する。この膨張により次にシステム１１５の圧力が低下し、外部システム１１５の周囲圧力に対して圧力差が発生し、この結果システム１１５に含まれている液体が管１１７の内部で上昇する。システム１１２に液体が到達すると、このシステムの気体圧力が高くなり、システム１１２内の液体がその上部にあるシステムに向かってさらに上昇する。この上昇は、液体が第１システムに達し、ここに滞留（１１３）するまで連続して生じる。即ち、連続流である。第１システムの圧力が一定に維持されている場合には、連続流が伴うこの連続減圧は、前記システムにおける何らかの不備（温度の上昇、蒸発作用、気泡の形成等）に制限されなければ、かなり長い時間継続する。
【００２２】
第１システム１１２内に発生した減圧が十分大きく、最後のシステム１１５内の圧力が臨界圧力に等しくなると、各システムｉに含まれる気体の圧力Ｐｉは、以下の式によって記述でき、評価できる。
2012518117.tif 000006
（式６）
2012518117.tif 000007
（式７）
【００２３】
ただしｄｖは、膨張中の空気の容積（１１０）の変化であり、ｖｔはチューブの容積であり、ｈｉｍｔは減圧中の水深（１０９）の変化である。方程式６および７は、膨張中の空気圧の変動の物理的モデルである。ｄｖが前記チューブの容積以下である場合の圧力の変化は、方程式６によって記述される。また、容積ｄｖがチューブの容積より大きい場合、つまり、前記液体がチューブから溢れ出て、上の区画室へと流れ込む場合、空気圧（１１０）は方程式７によって記述される。
【００２４】
減圧が、装置の物理的な長さを超えて発生した場合、放出側と吸引側の圧力差はゼロに近づく。前記システムにおいては、流体静力学における圧力水頭など存在しないかのようである。前記システムの外見上の長さは、前記装置の物理的な長さより短い。
【００２５】
このため、直列配置のシステムの全数が分かると、最後のシステムに臨界圧力Ｐｃを発生させるために第１システム１１２につくり出さなければならない減圧ＰｅｘＲを下記の式から計算することができる。
2012518117.tif 000008
（式８）
連続流の条件は、貯水池が液体１１６上の圧力と最後のシステム１１５内部の気体圧力との間の圧力差に依存するところまで続く。この圧力差は、液体１２５が管１１７の最も高い位置まで上昇し、ここから最後のシステム１１５に溢れ出すほど大きくなければならない。
【００２６】
従って、このシステムを連続運転するためには、気体１１０の圧力が沸騰圧力よりも高くなければならないことを認識することが重要である。この圧力未満になると、溶存気体が気化し、第１システムの隣接システムの圧力差を構成することになる。このため、液相から出る気体が液体上部の気体の圧力を高くし、このため自律的な連続減圧を達成することができなくなる。臨界圧力Ｐｃと第１システムの圧力Ｐｅｘは、沸騰圧力以上であることが絶対条件である。水の場合、５０℃における沸騰圧力でさえ十分低く（０．１２３バール）、５〜１４０℃の全範囲について以下の式から推定することができる。
2012518117.tif 000009
（式９）
なお、Ｔはランキンスケール温度であり、Ｐｓａｔは大気中の飽和圧力である。
【００２７】
従って、図５の装置を用いると、自律的な連続減圧を行い、次に自律的な連続流れを行うことができる。外部システムが液体を失わず、また第１システム１１２内につくられた減圧が一定である限り、この運動は永久運動である。現実にこれを実現するには、真空ポンプをシステム１１２に接続する。流れは連続的になる。真空ポンプを利用することは、（電気エネルギーまたは機械エネルギーなどの）外部エネルギー源を利用することを意味する。
【００２８】
従って、システムの連続運転を確保するためにシステム１１２内において必要な減圧をつくるために使用するのが、流体メカニクスの良く知られている特性の一つである。ここで、図７に示す装置などの装置について検討する。この装置は、液体を高さ１１９まで充填したパイプで構成する。ここで液体の自由面の上には、外界の気体の周囲圧力に等しければよい通常の圧力が作用している。パイプのドレインオリフィス１２２は弁１２１によって閉じられている。弁１２１を開くと、水がその自重により流れる。この流れが生じると、膨張作用ではあるが、水の流れによる強制的な膨張作用の場合と同様に、気体１２３の容積が大きくなる。この結果、気体１２３の圧力が低くなる。図８に示すように、図７の延長部分１２４を図５の第１システム１１２に接続すると、気体１２３が減圧し、第１システム１１２で必要になる圧力が低くなり、自律的な連続減圧を実現できる。さらに、システム１１２におけるこの圧力Ｐｅｘが方程式８によって記述される圧力に等しくなると、自律的な連続減圧に自律的な連続流れが続くことになる。
【００２９】
また、以下の式によって記述される最小ヘッドまたは高さで開口１２２を流れる流れが停止する。
2012518117.tif 000010
（式１０）
なお、Ｐａｔｍは、大気に開いているシステム内の大気圧に対応する外部圧力である。システム１１２の基部１２５で延長部分１２４を接続すると、連続流れにより液面が上昇するため、図７の運動カラムの延長部分１２４に液体が流れることになる。液面が最小の高さに低下したときに、またはタップ１２２で流れが停止するヘッドＨｍｉｎに達したときに、気体圧力Ｐｅｘが自律的な連続減圧および自律的な連続流れを実現するために必要な圧力ＰｅｘＲに等しくなるように、この運動カラムの高さは相当高く設定されている必要がある。
自律的な連続圧縮
【００３０】
また、自律的な連続減圧の原理を利用する上記と同じシステムを利用する場合には、自律的な連続圧縮をつくり出せばよい。これを実現するために必要なことは、ポンプを十分な深さまで水中に沈め、液体上部に存在する気体を圧縮することである。ここでキーとなることは、圧縮を行って、外部圧力または周囲圧力に対して圧力差をつくり出すことである。圧縮が起こると同時に、またより低い圧力では液体がその上にあるシステムに対して開いているため、圧縮されている気体が仕事を行い、システム内の液体が上昇して上にある区画室に流れ込む。水中にある部分を介して液体が侵入することによって気体の圧縮が生じる。このように液体がシステムに流れ込むと、空気の容積が小さくなり、圧力が高くなる。圧縮圧力は、ポンプが沈んでいる液体の流体水力学的圧力またはヘッドに等しくなる。
自律的な連続圧縮システムでは、運動カラムは必要ない。システムと外界との間に十分な圧力差が生じるため、ポンプ浸漬深さが十分な深さになって連続圧縮が生じたときに、流れが連続化する。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
掘削孔および井戸
本発明は水の分野に適用できる。本発明は、水を産生するために現在利用されているすべての汲み上げシステムの代わりに使用できる。本発明システムが実現できる深さは、数百メートルを超える。この実施態様を簡略化して図９に示す。運動カラムは水源に対応する。この運動カラムのヘッド高さについては、タップ１２８を開いたときに、減圧および連続流れを開始するために必要な条件を満足するように設計する必要がある。水を産生する帯水層１２９の帯水量が十分大きい場合には、水源１２７のヘッド高さを高くできるため、十分な圧力ヘッドを確保できる。タップ１２８の代わりに、一連の給水栓を使用すれば、多くの人に同時に給水することができる。このポンプの設計の場合、掘削孔や井戸が枯渇することを避けるように、帯水層１２９から汲みあげる最大速度を考慮する必要がある。従って、ポンプの汲み上げ速度を、水が井戸や掘削孔に流れ込んでくる最大速度未満に設定する必要がある。このポンプを使用すると、地面から高さＨで設置した給水タワーに直接水を満たすことがきる。この場合に必要なことは、タップ１２８が水を直接タワーに送り込むことができる高さまでポンプを井戸から引き揚げておくことである。貯水池を用意しておきたいという考えは別にすれば、このポンプはタワーなしでも運転可能である。また、村落や各町の給水設備に直接送り出すことができる。制限ファクターは、帯水層への水の流入速度である。
電気産生
【００３２】
本発明ポンプは、従って、水力電気エネルギー産生システムを図１０に示すようにループ系として創り出すことができる。この装置は、水１３９を貯めた貯水槽１３８から構成する。内部に自律的な連続減圧ポンプ１３１を設置し、その上を水を容れた運動カラム１３２で覆う。集水パイプ１３３によって運動カラムを貯水槽に接続する。この集水パイプの端部にタービン１３４を接続し、タービン１３４を交流発電機に接続する。電気ケーブル１３６を交流発電機に接続する。弁１４０を開くと、運動カラム１３２から水が集水パイプ１３３に流れ込み、タービンを回転駆動し、次に交流発電機を駆動し発電する。運動カラム内の水の量が減ると、気体１４１が水面上に流れる。これが膨張するため、減圧が発生し、ポンプ１３１で減圧および連続流れの現象が生じる。ここでポンプが貯水槽１３８から水を吸い込み、これを運動カラムに移送する。
【００３３】
このようなシステムが発電する電力は、以下の関係式によって記述できる。
2012518117.tif 000011
（式１３）
2012518117.tif 000012
（式１４）
なお、Ｑは流量であり、ｈは落下水の有効ヘッド高さであり、そしてＨはタービン１３４のシャフトに対する運動カラム内の水のヘッド高さ１４２である。このタイプの発電所は、任意の規模で、即ち住宅を対象とする小さな規模から町を対象とする大きな規模で建設できる。方程式１３によれば、電力は落下水のヘッド高さｈおよび流量Ｑに依存する。これら２つのパラメーターについては設計者が制御でき、従って、流量およびヘッド高さを調節することによって可能な量の電力を発電できるシステムを建設できる。流量Ｑを増加させるためには、図１１に示すように、いくつかの自律的な連続減圧ポンプを並列配置することを考えればよい。この場合、方程式１３は以下の式になる。
2012518117.tif 000013
（式１５）
なお、ｋは連続ポンプの並列配置数である、そしてＱｊは各ポンプの流量である。
液体移送パイプライン
【００３４】
各システムにおける減圧を記述する方程式（式６）の場合、傾きがポンプの性能に大きな影響を与える。角度αがゼロに近づくと、即ち水平面に近づくと、ポンプを構成するすべての熱力学的システムにおける減圧が同じになる。これは、自律的な連続減圧を使用すると、外部エネルギーを与えなくても、液体を長距離移送できる事実と同義である。この特性のために、本発明は大面積の灌漑に利用することができる。また、人口密集地での配水だけでなく、水ではない他の流体も分配することができる。このため、水資源管理が簡易化される。図１２に、垂直面から水平面への切り替えの構成を示す。
土木建築構造物の創造
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上の本発明の原理は公共的な自律噴水、あるいは各種の土木建築構造物の創造にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
Ａ、Ｂ：区画室
１００：ピン
１０１：プラグ
１０３：容積
１０４：プラグ
１０５：弁
１０６：管
１０７：非圧縮性液体
１１０：気体
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2012518117.tif 000014
【図２】
2012518117.tif 000015
【図３】
2012518117.tif 000016
【図４】
2012518117.tif 000017
【図５】
2012518117.tif 000018
【図６】
2012518117.tif 000019
【図７】
2012518117.tif 000020
【図８】
2012518117.tif 000021
【図９】
2012518117.tif 000022
【図１０】
2012518117.tif 000023
【図１１】
2012518117.tif 000024
【図１２】
2012518117.tif 000025
【図１３】
2012518117.tif 000026
【図１４】
2012518117.tif 000027
【図１５】
2012518117.tif 000028