(57)【要約】      （修正有）【課題】水槽内容器を浮力で昇降させ、間欠的に水を水槽外に圧送する装置を提供する。【解決手段】水を満杯にした水槽１と、水槽１内に収納した浮力容器２と、水槽１の下部に係留され浮力容器２内の水を水槽１外に排出し、替わりに空気を入れる水と空気の交換機構９と、水槽１の上部に係留された浮力容器２内の空気を水槽１外に排出し、替わりに水を入れる空気と水の交換機構８と、一時的に浮力容器２を水槽１の上部と下部に保持可能な磁着係留手段とを備え、浮力容器２が浮上中に水槽１の上部側面に設けた圧出口４０から加圧水を外部に排出可能とする。そして、水槽１の上側には、上部貯水槽３と水補充手段４とを設けると共に水槽１の下部に設けた通水口４２を送水路１０を介して上部貯水槽３に常時通水可能に接続し、水槽１の下側には、下部貯水槽１６を設けると共に下部貯水槽１６内の水を上部貯水槽３に汲み上げる揚水手段６を設ける。【選択図】図１
0003180106.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
水位下の水が流入して常時満水となるように設置した直立シリンダ型の水槽と、
内部の空気の浮力で前記水槽内を上昇し、該空気の排出で前記水槽内を自重で下降する、底部を開口したピストン型の浮力容器と、
前記水槽の上部に開口した圧出口に接続し、前記水槽の外部へ水を送る圧送管と、
前記水位下の水と常時通水可能に前記水槽の底部に開口した通水口と、
前記水槽底部に開口した吸気口に接続し、前記水槽の外部から前記浮力容器内に空気を吸入可能とする吸気路と、
前記水槽底部に開口した排水口に接続し、前記浮力容器内の水を前記水槽の外部へ排水可能とする排水路と、
前記水槽上部に開口した排気口に接続し、前記浮力容器内の空気を前記水槽の外部へ排出可能とする排気路と、
前記浮力容器が前記水槽の底部に到達したとき、前記浮力容器内の水を前記排水路から水の自重で前記水槽の外部へ排出可能とするとともに前記水槽の外部の空気を前記吸気路から前記浮力容器内に吸入可能とする水と空気の交換機構と、
前記浮力容器が前記水槽の上部に到達したとき、前記浮力容器内の空気を前記排気路から前記水槽の外部へ排出可能とするとともに前記浮力容器内に水を入れる空気と水の交換機構と、
前記浮力容器内の水と空気の交換が終了するまで一時的に前記浮力容器を前記水槽の上部と底部に保持可能な磁着係留手段と、
前記水槽の上側に配設され、上部に水を補充する水補充手段を、底部に前記水槽下部の通水口と常時通水可能に接続した送水路に水を送る送水口を備えた上部貯水槽と、
前記水槽の下側に配設され、前記水と空気の交換機構から排出される水を受け入れる下部貯水槽と、
該下部貯水槽内の水を前記上部貯水槽内に汲み上げる揚水手段と、
から成り、前記浮力容器内の自動的な空気の吸入及び排出による浮力の変化で前記水槽内を繰り返し昇降し、前記浮力容器が上昇する際に前記水槽内の水を浮力で加圧して前記水槽の外部に圧送可能としたことを特徴とする磁力を用いた浮力による加圧送水装置。
【請求項２】
揚水手段が、下部貯水槽と上部貯水槽との間に上下方向に回転可能に設けた無端ベルトに複数の汲取り容器を、上方向の進行では水を保持し、下方向の進行では逆さに一定間隔で列設して該無端ベルトの回転で下部貯水槽から上部貯水槽へ水を汲み上げ可能な揚水手段であり、該揚水手段に前記無端ベルトの回転停止中には汲取り容器内から水が落下可能とする覆水手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の磁力を用いた浮力による加圧送水装置。
【請求項３】
浮力容器が、外周側面を水槽の内周面に近接させて形成し、浮力容器の内部空間を避けた外側の周辺寄り部位には、上部から下部まで上下直通すると共に通水を上方のみ可能とする逆止弁を備えた外周通水孔を設け、上部には、中央部に上下貫通した軸受け孔を形成すると共に前記軸受け孔の外側に上下貫通し且つ通気及び通水を上方のみ可能とする逆止弁を備えた通気兼通水孔を形成し、
前記軸受け孔には、自然落下しない強さの摩擦抵抗を有して上下摺動可能に貫挿した摺動軸部と、該摺動軸部の上端部に形成した弁押上げ板と、前記摺動軸部が上に押上げられて前記通気兼通水孔を閉鎖し、押下げられて前記通気兼通水孔が開放可能に形成した弁押下げ板とを一体化した摺動往復弁を装着したことを特徴とする請求項１又は２に記載の磁力を用いた浮力による加圧送水装置。
【請求項４】
浮力容器の外周側面の上端部には外周溝を形成すると共に該外周溝に水槽の内周面に対して周端部を上向きに接するパッキンを設け、軸受け孔の上端部には内周溝を形成すると共に該内周溝に摺動往復弁の摺動軸部に対して周端部を上向きに接するパッキンを設けたことを特徴とする請求項３に記載の磁力を用いた浮力による加圧送水装置。
【請求項５】
水槽底部の水と空気の交換機構が、前記水槽底部の中央部に弁機構支持部を立設し、該弁機構支持部の内部には、中央を上下に貫通し外部吸気口に繋がる吸気路と該通気路内に形成したシリンダ室を備えた内部シリンダを、内部シリンダを押し上げるバネを介して上下移動可能に支持し、前記内部シリンダ室に、前記吸気路を開閉する球状開閉弁を備え、且つ上端には前記浮力容器の摺動往復弁に当接可能な当接面を形成し、該当接面の中央に前記吸気路に繋がる吸気口を形成したピストン体を前記内部シリンダの上部のピストン体支持孔に上下摺動可能に装着し、該ピストン体には、その内部に形成した通気路の上部に前記球状開閉弁を上から押して開く弁押しロッドを装着し、前記ピストン体の球状開閉弁の上部にフランジ弁作動室を形成すると共に前記弁押しロッドの中間に該フランジ弁作動室内を上下移動してバネで押し上げられて閉じるフランジ弁を一体的に形成し、前記内部シリンダ室の下部には通気路が上方にのみ開く逆止弁を設け、該逆止弁の直下方から内部シリンダ室の上部に接続したピストン体上部に起こる減圧を回避する減圧回避通路を設けたことを特徴とする請求項３又は４に記載の磁力を用いた浮力による加圧送水装置。
【請求項６】
水槽底部の水と空気の交換機構が、内部シリンダの下部が排水路中に形成され、排水路中で、前記内部シリンダの下部に該内部シリンダが下がると排水路が開き、上がると排水路が閉じる開閉弁を設けたこと特徴とする請求項５に記載の磁力を用いた浮力による加圧送水装置。
【請求項７】
水槽上部の空気と水の交換機構が、水槽上部の内側中央部に窪み設け、該窪み中に、前記水槽上部の前記浮力容器の摺動往復弁に対応する位置に排気路内を上下往復可能とし、下端部に前記浮力容器の摺動往復弁に当接可能に対応させた当接部を備えた二重弁ロッドを設け、該二重弁ロッドの上部には、前記排気路内に弁往復空間を設けて該弁往復空間の上部に突き当たって閉じ、下がって開くフランジ弁を一体的に備えると共に該弁往復空間内にフランジ弁を上に押し上げるバネを設け、該二重弁ロッドの下部には、前記排気口に上面が突き当たって閉じ、下がって開く排気口開閉弁を該二重弁ロッドに貫装すると共に当接部で支持して設け、前記水槽の窪み中の上部に、梃子台を設けて内側先端部が前記排気口開閉弁に掛かり、外側の基端部が窪みの外へ突出する弁開閉梃子を枢支したこと特徴とする請求項３から６のうちいずれかに記載の磁力を用いた浮力による加圧送水装置。
【請求項８】
水槽の底部の磁着係留手段を、水槽の底部に浮力容器が到達したとき、該浮力容器の下部側の磁着体が磁着可能な深さまで水槽の底部側の永久磁石を上下移動可能となるように収納する磁石昇降穴を設けたことを特徴とする請求項１から７のうちいずれかに記載の浮力による加圧送水装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、満水の水槽中に沈めた容器内に空気を入れ、その空気の浮力で該容器を上昇させることで水槽上部の水を外部に圧送可能とする装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願考案者は、先に下記特許文献１の「磁力を用いた浮力による加圧送水装置」を提案した。
この装置は、水槽を水位下に設置して水槽内を常に満水とし、該水槽内に空気の吸入と排出を可能とした浮力容器を収納し、浮力容器が水槽底部に到達したときには磁着による係留中に空気を吸入して浮力を発生させ、その浮力で係留が解かれると浮力容器が水槽内を上昇し、又浮力容器が水槽上部に到達したときには磁着による係留中に空気を排出して浮力を失わせ、浮力容器の自重で係留が解かれると浮力容器が水槽内を下降する。
このように浮力容器の昇降を自動的に繰り返し、浮力容器が上昇する際に浮力容器の浮力でその上部側に高い水圧が発生し、水槽上部に設けた圧出口から高圧の水を外部に排出させることが可能となっている。
この繰り返し高圧で排出される水は、圧送先において各種用途に利用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２７０３７号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の装置では、浮力容器内の水が毎回外部に排出されることで大量の水が消費されるため、常に水槽内が満水となるように水を供給可能となる水量の豊富な河川や湖沼などの自然環境が必要である。しかし河川や湖沼がない場所では供給に必要な水が確保できないので設置できなかった。
又、浮力容器の浮上に伴ってその浮力で水槽上部に高い水圧が発生するが、浮力容器内の空気を水槽の外部へ排出するための水槽上部の開閉弁がその高い水圧を受けて押し開かれてしまい、そこから水が漏れてしまうおそれがあった。
又、水槽の下部においては、水槽底部に係留された浮力容器へ空気が吸入される際の初期吸入が、浮力容器内に空気が初期加圧をさせないと必ずしも円滑には進まないという問題があった。
更に、浮力容器が下降して水槽の底面に到達したとき、浮力容器を一時係留させるための強い磁着力が浮力容器の下降速度を速めてしまい、浮力容器を水槽底面へ強く衝突させ、浮力容器を損傷させてしまうおそれがあった。
【０００５】
本考案は、上記特許文献１の装置における問題点を改良するためになされたもので、
ａ）浮力容器が下降する際に毎回浮力容器内から水槽から排出される水を、水槽内を満水とするための水として再利用できるようにすることで外部から供給される水の量を極力少なくすること、
ｂ）水槽上部から空気を外に排出するための排気口開閉弁を、水槽上部に加わる浮力容器の浮力で生じる高い水圧を受けても開くことがない構造とすること、
ｃ）水槽下部に係留された浮力容器内に空気を吸入する際に、初期吸入が円滑にできるようにすること、
ｄ）浮力容器が下降して水槽底面に到達するときの水槽底部と浮力容器との衝撃を緩和させること、
のいずれもが可能となる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本考案の磁力を用いた浮力による加圧送水装置の請求項１に記載の考案にあっては、水位下の水が流入して常時満水となるように設置した直立シリンダ型の水槽と、内部の空気の浮力で前記水槽内を上昇し、該空気の排出で前記水槽内を自重で下降する、底部を開口したピストン型の浮力容器と、前記水槽の上部に開口した圧出口に接続し、前記水槽の外部へ水を送る圧送管と、前記水位下の水と常時通水可能に前記水槽の底部に開口した通水口と、前記水槽底部に開口した吸気口に接続し、前記水槽の外部から前記浮力容器内に空気を吸入可能とする吸気路と、前記水槽底部に開口した排水口に接続し、前記浮力容器内の水を前記水槽の外部へ排水可能とする排水路と、前記水槽上部に開口した排気口に接続し、前記浮力容器内の空気を前記水槽の外部へ排出可能とする排気路と、前記浮力容器が前記水槽の底部に到達したとき、前記浮力容器内の水を前記排水路から水の自重で前記水槽の外部へ排出可能とするとともに前記水槽の外部の空気を前記吸気路から前記浮力容器内に吸入可能とする水と空気の交換機構と、前記浮力容器が前記水槽の上部に到達したとき、前記浮力容器内の空気を前記排気路から前記水槽の外部へ排出可能とするとともに前記浮力容器内に水を入れる空気と水の交換機構と、前記浮力容器内の水と空気の交換が終了するまで一時的に前記浮力容器を前記水槽の上部と底部に保持可能な磁着係留手段と、前記水槽の上側に配設され、上部に水を補充する水補充手段を、底部に前記水槽下部の通水口と常時通水可能に接続した送水路に水を送る送水口を備えた上部貯水槽と、前記水槽の下側に配設され、前記水と空気の交換機構から排出される水を受け入れる下部貯水槽と、該下部貯水槽内の水を前記上部貯水槽内に汲み上げる揚水手段と、から成り、前記浮力容器内の自動的な空気の吸入及び排出による浮力の変化で前記水槽内を繰り返し昇降し、前記浮力容器が上昇する際に前記水槽内の水を浮力で加圧して前記水槽の外部に圧送可能としたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の考案にあっては、上記考案において、前記揚水手段が、下部貯水槽と上部貯水槽との間に上下方向に回転可能に設けた無端ベルトに複数の汲取り容器を、上方向の進行では水を保持し、下方向の進行では逆さに一定間隔で列設して該無端ベルトの回転で下部貯水槽から上部貯水槽へ水を汲み上げ可能な揚水手段であり、該揚水手段に前記無端ベルトの回転停止中には汲取り容器内から水が落下可能とする覆水手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の考案にあっては、上記考案において、前記浮力容器が、外周側面を水槽の内周面に近接させて形成し、浮力容器の内部空間を避けた外側の周辺寄り部位には、上部から下部まで上下直通すると共に通水を上方のみ可能とする逆止弁を備えた外周通水孔を設け、上部には、中央部に上下貫通した軸受け孔を形成すると共に前記軸受け孔の外側に上下貫通し且つ通気及び通水を上方のみ可能とする逆止弁を備えた通気兼通水孔を形成し、前記軸受け孔には、自然落下しない強さの摩擦抵抗を有して上下摺動可能に貫挿した摺動軸部と、該摺動軸部の上端部に形成した弁押上げ板と、前記摺動軸部が上に押上げられて前記通気兼通水孔を閉鎖し、押下げられて前記通気兼通水孔が開放可能に形成した弁押下げ板とを一体化した摺動往復弁を装着したことを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の考案にあっては、上記考案において、前記浮力容器の外周側面の上端部には外周溝を形成すると共に該外周溝に水槽の内周面に対して周端部を上向きに接するパッキンを設け、前記軸受け孔の上端部には内周溝を形成すると共に該内周溝に摺動往復弁の摺動軸部に対して周端部を上向きに接するパッキンを設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の考案にあっては、上記考案において、前記水槽底部の水と空気の交換機構が、前記水槽底部の中央部に弁機構支持部を立設し、該弁機構支持部の内部には、中央を上下に貫通し外部吸気口に繋がる吸気路と該通気路内に形成したシリンダ室を備えた内部シリンダを、内部シリンダを押し上げるバネを介して上下移動可能に支持し、前記内部シリンダ室に、前記吸気路を開閉する球状開閉弁を備え、且つ上端には前記浮力容器の摺動往復弁に当接可能な当接面を形成し、該当接面の中央に前記吸気路に繋がる吸気口を形成したピストン体を前記内部シリンダの上部のピストン体支持孔に上下摺動可能に装着し、該ピストン体には、その内部に形成した通気路の上部に前記球状開閉弁を上から押して開く弁押しロッドを装着し、前記ピストン体の球状開閉弁の上部にフランジ弁作動室を形成すると共に前記弁押しロッドの中間に該フランジ弁作動室内を上下移動してバネで押し上げられて閉じるフランジ弁を一体的に形成し、前記内部シリンダ室の下部には通気路が上方にのみ開く逆止弁を設け、該逆止弁の直下方から内部シリンダ室の上部に接続したピストン体上部に起こる減圧を回避する減圧回避通路を設けて成る。
そして、前記浮力容器が水槽の底部に到達したとき、前記弁押しロッドが前記浮力容器の摺動往復弁の弁押下げ板を押し上げて該浮力容器の通気兼通水孔を閉鎖し、これと同時的に、前記弁押しロッドが前記摺動往復弁に押し下げられ、ピストン体の球状開閉弁を下に押して吸気路が開かれ、又、前記浮力容器の下部の一部が当たって排水口に設けた排水口開閉弁が開かれ、前記水槽の下部の排水路からは前記浮力容器の内部空間内の水が自重で前記水槽の外部へ排出されると同時に前記吸気路からは水槽外部の空気が前記浮力容器の内部空間内に吸入されることを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の考案にあっては、上記考案において、前記水槽底部の水と空気の交換機構が、内部シリンダの下部が排水路中に形成され、排水路中で、内部シリンダの下部に該内部シリンダが下がると排水路が開き、上がると排水路が閉じる開閉弁を設けたこと特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載の考案にあっては、上記考案において、前記水槽上部の空気と水の交換機構が、水槽上部の内側中央部に窪み設け、該窪み中に、前記水槽上部の前記浮力容器の摺動往復弁に対応する位置に排気路内を上下往復可能とし、下端部に前記浮力容器の摺動往復弁に当接可能に対応させた当接部を備えた二重弁ロッドを設け、該二重弁ロッドの上部には、前記排気路内に弁往復空間を設けて該弁往復空間の上部に突き当たって閉じ、下がって開くフランジ弁を一体的に備えると共に該弁往復空間内にフランジ弁を上に押し上げるバネを設け、該二重弁ロッドの下部には、前記排気口に上面が突き当たって閉じ、下がって開く排気口開閉弁を該二重弁ロッドに貫装すると共に当接部で支持して設け、前記水槽の窪み中の上部に、梃子台を設けて内側先端部が前記排気口開閉弁に掛かり、外側の基端部が窪みの外へ突出する弁開閉梃子を枢支して成る。
そして、前記浮力容器が水槽内の上部に到達したときには、前記摺動往復弁の弁押上げ板を前記二重弁ロッドの当接部が押し下げて前記浮力容器の通気兼通水孔を開放し、同時に、前記浮力容器の上面が前記弁開閉梃子の基端部を押し上げて前記排気口開閉弁を下に引き下げ、該排気口開閉弁と連動してフランジ弁が引き下げられて前記排気口及び排気路が開かれ、前記浮力容器の内部空間の空気が、前記通気兼通水孔から前記排気路を通り外部に排出され、前記内部空間が水に満たされること特徴とする。
【００１３】
請求項８に記載の考案にあっては、上記考案において、前記水槽の底部の磁着係留手段を、水槽の底部に浮力容器が到達したとき、該浮力容器の下部側の磁着体が磁着可能な深さまで水槽の底部側の永久磁石を上下移動可能となるように収納する磁石昇降穴を設けたことを特徴とする。
【考案の効果】
【００１４】
水槽の上側には上部貯水槽を設け、更に該上部貯水槽には水を補充する水補充手段を設け、且つ該上部貯水槽と前記水槽の下部に設けた通水口とを送水路を介して常時通水可能に接続したことで、前記水槽内には水を常時満水状態を維持させることが可能となる。
更に、前記水槽の下側には下部貯水槽を設け、該下部貯水槽内に前記水と空気の交換機構から排出される水を導き入れる排水路を設け、且つ該下部貯水槽内の水を前記上部貯水槽に汲み上げる揚水手段を設けたことで、毎回水槽下部において浮力容器内から水槽外へ排出される水を捨てずに貯水し、この貯水した水を前記上部貯水槽へ戻すことで、水槽内を常満水とするための前記上部貯水槽への外部からの水の供給量を極力少なくすることが可能となる。
排出される全ての水を揚水手段によって前記上部貯水槽へ戻すことが可能となれば、外部からの水の供給は不要となる。
該揚水手段は、モータの稼動でポンプを稼動して行うことが可能である。そしてモータを稼動させる電気の供給源として、水槽の圧出口から得られる加圧水を利用して発電した電気を使用することが可能である。
また、電気に転換せずに、加圧水で水車を回転し、その水車の回転力で揚水することも可能である。
【００１５】
請求項２に記載の考案では、前記揚水手段に、前記無端ベルトの回転停止中には汲取り容器内から水が落下可能とする覆水手段を設けることによって、浮力容器が浮上中以外のとき、汲取り容器内の水が落下し、汲取り容器内の水の荷重で前記無端ベルトが逆回転を起こすのを防止することができる。又前記浮力容器が水槽の底から浮上する際に前記揚水手段に対して急に大きな負荷を与えることなく繰り返される初期の揚水稼動を円滑に行うことが可能となる。
【００１６】
請求項３に記載の考案では、前記浮力容器が、水槽内を円滑に往復し、前記浮力容器上部に設けた摺動往復弁によって、水槽の上部に至って摺動往復弁が下へ押されて自動的に前記通気兼通水孔が開き、水槽の下部に至って摺動往復弁が上へ押されて自動的に前記通気兼通水孔が閉じるようにすることが可能となる。
【００１７】
請求項４に記載の考案では、前記浮力容器が、水槽内を浮上中に前記浮力容器の外周側面の上端部に設けたパッキンと軸受け孔の上端部に設けたパッキンが、前記浮力容器の上側の水圧を受け、前記浮力容器の外周側面のパッキンは水槽の内周面に押圧されて広がり、又、軸受け孔のパッキンは摺動往復弁の摺動軸部に押圧されて広がり、水槽内を浮上中の前記浮力容器のシール効果が発揮される。この結果、前記浮力容器の上側の水を下側へ漏らさすことなく前記浮力容器の浮上が可能となる。
【００１８】
請求項５に記載の考案では、前記浮力容器が水槽底部に至ると、摺動往復弁が弁押しロッドを押し下げて、吸気路の開閉弁を開き、更にピストンを押し下げて、内部シリンダ室内の空気を圧縮することで、内部シリンダ室内の空気を吸気口から前記浮力容器内に放出して、前記浮力容器内の上部に強制的に空気溜まりを作ることができる。そして、前記浮力容器の内部空間への空気吸入初期において、前記浮力容器の内部空間の水が排水口開くと、空気溜まりが減圧され、水が排出されやすくなり、同時に空気の吸入が円滑に行えるようになる。
【００１９】
請求項６に記載の考案では、浮力容器が下降して水槽底面に到達したとき、前記浮力容器の内部空間の水の排出初期において、先に排水路中の水が開閉弁を開くことで排出され、その後の浮力容器からの水の排出を円滑にすることが可能となる。
又、浮力容器が水槽底部から離れているとき、排水路から排出される水漏れを防止することができる。
【００２０】
請求項７に記載の考案では、水槽上部においては、フランジ弁が下からの圧力で閉じる方向に働くので、大きい浮力で浮力容器が上昇中に排気口開閉弁に水槽上部に加わる高い水圧が加わっても、その力は前記フランジ弁及び排気口開閉弁はいずれも閉じる方向に働くので弁は開かなくなる。
【００２１】
請求項８に記載の考案では、浮力容器が下降して水槽底面に到達したとき、浮力容器の下降中は磁石は磁石昇降穴の底に沈んでいて、磁着力が働かないので下降速度を加速させることがない。従って水槽下部への浮力容器の衝撃を緩和させることが可能となる。
そして、浮力容器が底に停止した後には、磁石が、磁石昇降穴内から水の抵抗を受けて上昇し、浮力容器の下部に設けた磁性体の下部に付着し、水槽の下部に力容器の下部を接触状態に係留することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本考案の浮力容器が水槽中を浮上中の状態を示す縦断側面図である。
【図２】浮力容器が水槽の上部に係留中の状態を示す縦断側面図である。
【図３】浮力容器が水槽中を下降中の状態を示す縦断側面図である。
【図４】浮力容器が水槽の底部に係留中の状態を示す縦断側面図である。
【図５】浮力容器の縦断側面図である
【図６】水槽の底部の要部を示す縦断側面図である。
【図７】水槽の上部の要部を示す縦断側面図である。
【図８】揚水手段を示し、（イ）がその正面図、（ロ）がその縦断側面図である。
【図９】覆水手段を示す縦断側面図である。
【図１０】浮力容器が水槽中を浮上中の状態を示す縦断側面図である。
【図１１】浮力容器の一部と水槽の底部の要部を示す縦断側面図である。
【図１２】浮力容器が底部に係留中の水槽の底部の要部を示す縦断側面図である。
【図１３】水槽の上部の要部を示す縦断側面図である。
【考案を実施するための形態】
【００２３】
本考案を実施するための形態を以下図に基づいて説明する。
本考案は、図１に示すように、上部1ａ及び底部１ｂを閉鎖し、直立させた円筒形シリンダ型の水槽１内に、下部２ｂに広口開口部２６を設け、上部２ａを閉鎖し、内部に内部空間Ｓを形成した円筒形ピストン型の浮力容器２が垂直に昇降可能となるように収納する。
前記水槽１及び浮力容器２の材質は水中でも錆びないステンレス製とすることが好ましい。
【００２４】
そして、前記水槽１の上側には、上部貯水槽３を設け、該上部貯水槽３の上方に該上部貯水槽３内に水を補充する水補充手段４を設ける。
この水補充手段４は、川の水や水道の水などを常時供給可能な外部の水を前記上部貯水槽３内に引き込むものである。湖沼や川等の自然の水を用いる場合にはフィルタを設けて砂、葉及び虫等のゴミが水槽内に入るのを防止する。
又、前記水槽１の側面下部には、通水口４２を設け、該通水口４２を送水路１０を介して前記上部貯水槽３の底部に設けた送水口３９に接続する。
そして、前記上部貯水槽３内には常に水を入れて置き、その水の水位は、常に前記水槽１の最上部の位置以上となるように水を供給する前記水補充手段４で維持可能とする。
即ち、前記上部貯水槽３内の水は前記通水口４２から前記水槽１内へと常時通水可能となり、前記上部貯水槽３内に水がある限り、前記水槽１内には満水状態が維持される。
【００２５】
又、前記水槽１の下側には、下部貯水槽１６を設け、前記水槽１から排出される水は全て該下部貯水槽１６内に貯水可能とする。そして、図８に示すように、該下部貯水槽１６にはその中の貯水を前記上部貯水槽３に汲み上げ可能とした揚水手段６を設ける。
【００２６】
前記揚水手段６は、図８に示すように、水槽１の上部側面に設けた圧出口４０から浮力容器２の浮力による上昇で排出される加圧水を圧送管５で水力回転装置１７に導いて回転力を得、歯車１８を回転させ、汲取り容器１９を複数連続して設けた無端ベルト９８を回転させて、前記下部貯水槽１６内の水を上部の送水管７に揚水する装置が可能である。
この形態では、前記下部貯水槽１６と上部貯水槽３との間に上下方向に回転可能に設けた無端ベルト９８に複数の汲取り容器１９が設けられ、該無端ベルト９８の上方向の進行では汲取り容器１９に水が保持される、又、該無端ベルト９８の下方向の進行では汲取り容器１９が逆さとなる。
そして、前記汲取り容器１９は該無端ベルト９８に一定間隔で列設され、該無端ベルト９８の最下部の汲取り容器１９が下部貯水槽１６内の水中を通過するときに水が汲取られ、汲取り容器１９が上部貯水槽３へ至って転倒し、その下に配設しお水受け部に水が落とされ、その水は送水管７で上部貯水槽３内へ送り出される。
この装置では以上の如く前記下部貯水槽１６内の水が前記上部貯水槽３へ揚水されて再利用される。
なお、前記上部貯水槽３には、該上部貯水槽３内の水位が過多となるのを防ぐために、一定の水位以上に溢れた水を前記下部貯水槽１６内に導くオーバーフロー水路１５を設け、この水も揚水されて再利用できる。
【００２７】
前記揚水手段６には、図９に示すように、前記無端ベルト９８の回転停止中には汲取り容器１９内から水が落下可能とする覆水手段９９を設けることができる。該図９の態様は、汲取り容器１９の底から管を介して一定の量が漏れ出す構造を示している。
この構造では、汲取り容器１９内から漏れ出る量は、汲取り容器１９内の水を前記下部貯水槽１６から出る際には満水状態であったのが、最上部に達したとき、汲取り容器１９内の水が少なくとも半分程度は残るように流れ出る孔の径を決める。
この覆水手段９９によって、前記浮力容器２が浮上中以外のときには、前記無端ベルト９８が回転を停止し、その間に汲取り容器１９内の水が全量漏れ落ちる。
【００２８】
なお、前記揚水手段６に設けた覆水手段９９は、上記態様に限定するものではなく、例えば、図示しないが、前記無端ベルト９８の回転が停止すると汲取り容器１９が転倒する容器自動転倒機構を設けることも可能である。
又、水力回転装置１７の回転軸に、該回転軸への負荷が一定以下となると、回転伝達が一時解除され、そのとき前記無端ベルト９８の回転がフリーとなるクラッチを設けることもできる。
いずれの覆水手段９９も、前記無端ベルト９８の回転が停止によって、汲取り容器１９の水が排出され、汲取り容器１９が空となる。
そして、汲取り容器１９内の水が無くなり軽くなることで、前記浮力容器２が水槽１の底から浮上しようとする際に、前記揚水手段６に対して大きな負荷を与えることなく前記浮力容器２に上側の水を圧出口４０から排出させることが可能となる。
【００２９】
なお、前記揚水手段６も、上記構造に限定するものではなく、歯車１８を回転させるには、モータを使用し、そのモータの稼動を、前記圧出口４０から排出される加圧水を利用した水力発電機１０４を稼動して得られた電力で行うことも可能である。
又、電動ポンプで揚水することも可能である。
前記下部貯水槽１６に貯える水は、空気吸入の際に前記浮力容器２内から水槽１外へ排出される水を捨てずに貯水し、この水を前記揚水手段６で前記上部貯水槽３へ戻すことで、前記上部貯水槽３への外部からの水の供給量を極力少なくすることが可能となる。
排出される全ての水を前記揚水手段６によって前記上部貯水槽３へ戻すことが可能となれば、外部からの水の供給は殆ど不要となる。
【００３０】
又、図１に示すように、前記水槽１の底部１ｂの中央部には、外部の空気を水槽１内に吸入可能とする吸気路３０と、水槽１内部の水を外部に排出可能とする排水路３３を設ける。即ち、前記水槽１内の底部１ｂ中央部に吸気口３１が開口し、水槽１の外部に開口させた外部吸気口３２との間に吸気路３０が形成される。
又、前記水槽１の上部１ａの中央部には、水槽１内部の空気を外部に排出可能とする排気路３６を設ける。即ち、前記水槽１内の上部１ａ中央部に排気口３７が開口し、水槽１外部に開口させた外部排気口３８との間に排気路３６が形成される。
更に、前記水槽１の側面上部には、圧出口４０を設け、該圧出口４０の外側に水を外部に排出する圧送管５を接続する。
なお、前記通水口４２及び前記給水口４３には流れ込んだゴミの吸い込み防止のために網状のフィルタを設けると良い。
【００３１】
そして、前記水槽１底部１ａには、前記浮力容器２の内部空間Ｓの水を水槽１外に排出し、替わりに水槽１外から空気を前記浮力容器２の内部空間Ｓに入れる水と空気の交換機構９を設ける。
又、前記水槽１上部１ａには、前記浮力容器２の内部空間Ｓの空気を排出し、替わりに水槽１内の水を前記浮力容器２の内部空間Ｓに入れる空気と水の交換機構８を設ける。
【００３２】
更に、前記浮力容器２の内部空間Ｓへの水と空気の交換が終了するまで前記浮力容器２の重力と前記浮力容器２が受ける浮力とのバランスで一時的に前記浮力容器２を前記水槽１の上部１ａと底部１ｂに係留可能な磁着力を有する磁石を備えた磁着係留手段１１、１２、１３、１４を設ける。
【００３３】
前記磁着係留手段１１、１２、１３、１４は、前記水槽１の底部１ｂに設けた永久磁石８８と浮力容器２の下部２ｂの広口開口部２６の周囲面に設けた磁着体８９とを相互に磁着可能に対応して設け、また前記水槽１の上部１ａに設けた永久磁石９０と浮力容器２の上部２ａの周囲面に設けた磁着体９１とを相互に磁着可能に対応して設けた態様が可能である。
図１には前記水槽１側に永久磁石８８、９０を、浮力容器２には磁着体８９、９１を設けた態様を示したが、逆に前記水槽１側には磁着体を、浮力容器２側には永久磁石を設けた態様としても良い。
【００３４】
又、前記水槽１の底部の磁着係留手段１３、１４については、図４に示すように、前記水槽１の底部１ｂに磁石昇降穴８７を設け、該磁石昇降穴８７内に水を満たし、該磁石昇降穴８７内に永久磁石８８を該磁石昇降穴８７の開口部に至った磁着体８９が磁着可能となる深さで上下移動可能に沈め、該磁石昇降穴８７上部の開口部に板状の蓋９２を固定した形態が可能である。
この形態では、前記浮力容器２が下降して水槽１の底面に到達したとき、前記浮力容器２の下降中は永久磁石８８が磁石昇降穴８７の底に沈んでいて、前記浮力容器２の磁着体８９が近づいても磁着力が強く働かないので下降速度を加速させることがない。従って水槽１底部１ｂへの浮力容器２の衝撃を緩和させることが可能となる。
【００３５】
又、前記永久磁石８８と磁着体８９とは対向面にゴム等の薄いクッション材を貼るかそれらの周囲に弾力性のあるシール材を設けて前記浮力容器２の衝撃を緩和させることも可能である。
なお、前記永久磁石８８と磁着体８９の表面には、傷防止と錆び止めのために防錆塗料等をコーティングすると良い。
【００３６】
そして、前記浮力容器２が水槽１の底部１ｂに停止した後には、磁石が、磁石昇降穴８７内から水の抵抗を受けて上昇し、静かに浮力容器２の下部２ｂに設けた磁性体の下部に付着し、水槽１の下部に浮力容器２の下部２ｂを接触状態に係留することが可能となる。
【００３７】
本考案では、前記水槽１底部１ａに前記浮力容器２が係留中に、前記水と空気の交換機構９によって、前記浮力容器２の内部空間Ｓに空気が吸入され、吸入された空気で前記浮力容器２に大きな浮力が発生し、磁着係留手段１３、１４による係留が解かれて浮上中に、水槽１の側面上部に設けた圧出口４０から加圧水が圧送管５を介して外部に排出される。
圧送管５から排出された高い水圧の水流は、水力発電機１０４のタービンを回転させて電気を得たり、各種エネルギーを得るために利用することができる。
【００３８】
前記浮力容器２は、図１に示すように、前記水槽１の内周面に外周面が接近して前記水槽１内を昇降可能とし、前記内部空間Ｓを避けた外側の周辺寄り部位には、上部２ａから下部２ｂまで上下直通すると共に通水を上方のみ可能とする逆止弁２５を備えた外周通水孔２４を設ける。
又、上部２ａには、中央部に上下貫通した軸受け孔２１を形成すると共に前記軸受け孔２１の外側に上下貫通し且つ通気及び通水を上方のみ可能とする逆止弁２３を備えた通気兼通水孔２２を形成する。
そして、前記軸受け孔２１には、自然落下しない強さの摩擦抵抗を有して上下摺動可能に貫挿した摺動軸部２７と、該摺動軸部２７の上端部に形成した弁押上げ板２８と、前記摺動軸部２７が上に押上げられて前記通気兼通水孔２２を閉鎖し、押下げられて前記通気兼通水孔２２が開放可能に形成した弁押下げ板２９とを一体化した摺動往復弁２０を装着する。
【００３９】
摺動軸部２７が前記軸受け孔２１に対して自然落下しない強さの摩擦抵抗は、前記軸受け孔２１に、図５に示すように、前記摺動軸部２７を上下摺動可能に貫挿し、前記軸受け孔２１と前記摺動軸部２７との間にパッキン９７やシール材１０３を装着することで得られる。
前記軸受け孔２１の上端部には内周溝９６を形成すると共に該内周溝９６に摺動往復弁２０の摺動軸部２７に対して周端部を上向きに接するパッキン９７を設ける。
該周端部を上向きとするのは、水槽１内を前記浮力容器２が浮上中に、前記軸受け孔２１の上端部に設けたパッキン９７が前記浮力容器２の上側の水圧を受け、前記摺動往復弁の摺動軸部２７に押圧されて広がり、水槽１内を浮上中のシール効果が発揮されるからである。
【００４０】
更に、前記軸受け孔２１の下部寄りに内周溝１０２を形成すると共に該内周溝１０２に摺動往復弁２０の摺動軸部２７に対して周端部を接する弾力性のあるシール材１０３を設け、水漏れなく安定的に上下に往復できるようにする。
なお、前記摺動往復弁２０の弁押上げ板２８の上面には、水槽１の上部に設けた二重弁ロッド７０下端部の当接部７０ａに当たったときの衝撃を抑えるためのゴム板１０８を貼ることや、前記摺動往復弁２０の弁押下げ板２９の下面には、図５に示すように、空気溜りを設けることができる。
【００４１】
又、図５に示すように、前記浮力容器２の外周側面の上端部には外周溝９４を形成すると共に該外周溝９４に水槽１の内周面に対して周端部を上向きに接するパッキン９５を設ける。
更に、前記浮力容器２の外周側面の下部寄りに内周溝１００を形成すると共に該内周溝１００に水槽１の内周面に接する弾力性のあるシール材１０１を設け、水漏れなく安定的に上下に往復できるようにする。
該周端部を上向きとするのは、水槽１内を前記浮力容器２が浮上中に前記浮力容器２の外周側面の上端部に設けたパッキン９５が前記浮力容器２の上側の水圧を受け、水槽１の内周面に押圧状態に広がり、水槽１内を浮上中の前記浮力容器２のシール効果が発揮されるからである。
なお、図１１及び図１２に示すように、前記通気兼通水孔２２の下部の開口周囲にシール材１２１を設けると通気兼通水孔からの空気の漏れが確実に防止可能となる。
【００４２】
次に、水槽１の底部の水と空気の交換機構９について詳述する。
該水と空気の交換機構９は、前記水槽１の底部１ｂ側が、該水槽１の底部１ｂに到達したときの前記浮力容器２の下部２ｂ側と関連するものである。
空気を抜かれた前記浮力容器２が自重で下降し、水槽１の底部１ｂに到達したときに前記浮力容器２の全周側の下部が前記水槽１の底面に接触して前記浮力容器２の内部空間Ｓが前記水槽１内の空間から分離状態となり、前記磁着係留手段１３、１４は、この分離状態で内部空間Ｓに空気が満たされるまで水槽下部に係留可能とする磁着力を備える。
【００４３】
前記水槽１の底部１ｂには、図６に示すように、前記浮力容器２下部の広口開口部２６から前記浮力容器２上部２ａ中央の摺動往復弁２０に向いて突出する弁機構支持部４４を立設する。
該弁機構支持部４４の内部には、中央を上下に貫通する吸気路３０と該吸気路３０内に形成した内部シリンダ室５５を備えた内部シリンダ５２を設け、該内部シリンダ５２を押し上げる内部シリンダ押圧バネ６３を内部シリンダ押圧バネ室５６内に装着して、上下に間隔４４ａを開けて該内部シリンダ押圧バネ６３で上下移動可能に内部シリンダ５２を支持する。
前記弁機構支持部４４上部と内部シリンダ５２の外周面との間隔４４ａに形成される空間は、図１１に示すように、前記弁機構支持部４４上部と内部シリンダ５２の外周面との間をシール材１１７、１１８で遮断し、更に、弁機構支持部４４下部と内部シリンダ５２との中間部をＯリング１１６でシールすることで独立空間を形成する。
そして図６に示すように、該独立空間は前記内部シリンダ５２には前記吸気路３０に連通する貫通孔１０７を設ける。この貫通孔１０７は前記内部シリンダ５２の往復で該独立空間が減圧及び加圧状態となるのを、該独立空間に前記吸気路３０内の空気を入れたり逃がしたりすることで解消させ、前記内部シリンダ５２の往復を円滑に行えるようにするためのものである。
【００４４】
そして、前記内部シリンダ室５５に、該吸気路３０を開閉する球状の開閉弁５８を備え且つ上端には前記浮力容器２の摺動往復弁２０が当たる当接面５１ａを形成したピストン体５１を上部のピストン支持孔５２ａで水槽１内の水が入らないようにシールするＯリング１２０を介して上下摺動可能に支持する。
前記内部シリンダ室５５には前記ピストン体５１を押し上げるピストン体押圧バネ６２を装着する。
前記球状の開閉弁５８の下部には開閉弁作動室５４を設けて開閉弁押圧バネ６１で前記開閉弁５８の下から押し上げて、弁が閉じられるようにする。
そして、該ピストン体５１の中央縦に、その内部の吸気路３０の上部に前記開閉弁５８を上から押して開く弁押しロッド５０を装着する。
【００４５】
更に、前記ピストン体５１の開閉弁５８の上部にフランジ弁作動室５３を形成すると共に、前記弁押しロッド５０の中間に、前記フランジ弁作動室５３に設けたフランジ弁押圧バネ６０で押し上げられて吸気口３１を閉じるフランジ弁５０ｂを一体的に形成する。
又、前記内部シリンダ室５５の下部に上方にのみ開く球状の逆止弁５９を設け、その下から内部シリンダ室５５の上部には接続するピストン体５１の上部に繋がる減圧回避通路５７を設ける。
この減圧回避通路５７は、ピストン体５１の上部に吸気路３０からの空気を導いて、ピストン体５１の上下の作動に伴ってピストン体５１の上部の空間が拡大と収縮がなされる際に内部の空気が強く減圧と加圧されるのを解消することで、前記ピストン体５１の作動を円滑に行えるようにするものである。
【００４６】
なお、前記浮力容器２が水槽１の底部１ｂに到達直前の状態を示す図１１と、到達した状態を示す図１２に各部の相互の位置変化で示されるように、前記水と空気の交換機構９内の各摺動面には、それぞれシール材１１９を装着すれば、水や空気の漏れを効果的に防止することが可能となる。
【００４７】
そして、図１２に示すように、前記浮力容器２が水槽１の底部１ｂに到達したとき、前記弁押しロッド５０が前記摺動往復弁２０の弁押下げ板２９を押し上げて前記浮力容器２の通気兼通水孔２２を閉鎖する。これと同時的に、前記弁押しロッド５０の先端部５０ａが前記摺動往復弁２０に当たって押し下げられ、空気を水槽１内に導く該ピストン体５１の吸気路３０に設けた開閉弁５８を下に押して開くと共に前記浮力容器２の下部２ｂの一部が排水路３３に設けた排水口開閉弁４５を押して排水路３３を開く。
この開かれた排水路３３から前記浮力容器２の内部空間Ｓ内の水が自重で前記水槽１の外部へ排出されると共に水の排出によって内部空間Ｓ内が減圧され、この結果、前記水槽１の外部の空気が前記吸気路３０を通して前記浮力容器２内に吸入されることとなる。
【００４８】
前記排水口開閉弁４５は、前記浮力容器２の下部２ｂの一部が当たって、下に押すことで、排水路３３の排水口３４を開く構造であるが、その構造は、図６に示すように、中間部が水槽１の底部１ｂに設けた梃子支持台４７の枢支部７４ａに枢支され、一方側に前記排水口３４を開閉可能とする排水口開閉弁４５を、他方側に排水口開閉弁４５の開閉を操作する押圧部４８を備える。そして、常には前記排水口開閉弁４５が前記排水口３４を閉じるように押しバネ４９で付勢された弁開閉梃子４６を設ける。
そして前記浮力容器２の下部２ｂが前記水槽１の底部１ｂに到達したときに、図６及び図１２に示すように、前記浮力容器２の下部２ｂの一部が前記弁開閉梃子４６の押圧部４８に突き当たって該押圧部４８を押し下げ、前記排水口開閉弁４５を上げて排水口３４が開かれる構造とする。
【００４９】
この際、前記水槽１の底部１ｂには、図１０に示すように、前記浮力容器２の下部２ｂの広口開口部２６と全周で接近可能に前記弁機構支持部４４を囲った直立囲壁１０９を設け、水槽１の底部１ｂに前記浮力容器２が到達したときに前記浮力容器２の全周側の下部が前記水槽１の底面に接触して前記浮力容器２の内部空間Ｓが前記水槽１内の空間から効果的に分離状態とすることが可能となる。
該直立囲壁１０９は、水槽１の底部１ｂへ下降する前記浮力容器２の下部２ｂが接触する前、即ち下限に至るより先に、前記浮力容器２の下部２ｂの広口開口部２６が前記直立囲壁１０９に近接して該直立囲壁１０９で水槽１の底部１ｂの空間と前記浮力容器２の内部空間とを遮断する。そして、前記浮力容器２内の水を前記排水口３４から排出前に水槽１内の水が前記浮力容器２内に入ってしまうのを防止する。
この態様では、前記浮力容器２の底部には前記直立囲壁１０９に対応して該直立囲壁１０９を受ける直立囲壁受け穴１１０を設け、前記直立囲壁１０９に障害されることなく前記浮力容器２の下部２ｂが水槽１の底部1ｂに当接可能となるようにする。
【００５０】
そして、水槽１の底部１ｂに浮力容器２が到達して浮力容器２内に前記排水路３３が開かれたとき、図４に示すように、前記浮力容器２の全周側の内部空間Ｓが水槽１内の空間から独立するので、前記浮力容器２内の内部空間Ｓの水が自重で落下する力が働き、前記浮力容器２内の内部空間Ｓが減圧される。そして、前記弁押下げ板２９下の空気溜りに残留されていた空気が減圧により膨張され、外部に連通された吸気路３０から強く空気が前記浮力容器２内の内部空間Ｓに吸引される。
浮力容器２内の内部空間Ｓに空気が入ると、その内部空間Ｓの水が自重で前記水槽１の外に落下して排出される。このように前記内部空間Ｓに空気が吸入されて水と空気を入れ替えられる。
【００５１】
又、前記排水路３３の下部には、更に弁機構を組み込むことができる。
これを詳述すると、図６に示すように、内部シリンダ５２の下部５２ｂが排水路３３中に形成され、該排水路３３中で、内部シリンダ５２の下部５２ｂに、該内部シリンダ５２が下がると排水路３３が開き、上がると排水路３３が閉じる開閉弁６６を設けることができる。
この形態では、図６及び図１２に示すように、前記浮力容器２の摺動往復弁２０の弁押下げ板２９に押されて弁機構支持部４４内の前記内部シリンダ５２が内部シリンダ押圧バネ６３に抗して押し下げられ、前記内部シリンダ５２と一体の下部５２ｂが下げられる。
前記内部シリンダ５２の下部５２ｂには弁開閉梃子６５の梃子６９の基端部が拘束されて設けられ、該梃子６９のバネ６７で押し上られていた基端部が前記内部シリンダ５２の下部５２ｂに当たって下げられると、梃子支持台６８の枢支部６８ａを支点にして梃子６９の先端部に設けた開閉弁６６が上がって、該開閉弁６６で閉じられていた通水孔６４が開き、水が排水路３３へ流れるようになる。この結果、前記開閉弁６６より上の排水路３３内の水が外部排水口３５へ落下して外部に排出可能となる。
【００５２】
この際、前記内部シリンダ５２内の吸気路３０は、前記弁機構支持部４４中央縦に設けた貫通孔１０６に上下往復可能に支持された中間部５２ｃから前記排水路３３を横切って水槽１底部１ｂの吸気路３０へと接続されるが、その横切る部分は前記内部シリンダ５２が上下往復するのに対応させて柔軟に変形可能なフレキシブル管や蛇腹状伸縮管９３を設けることで吸気路３０を接続させることが可能となる。
【００５３】
次に、水槽１の上部の空気と水の交換機構８について詳述する。
該空気と水の交換機構８は、前記水槽１の上部１ａ側が、該水槽１の上部１ａに到達したときの前記浮力容器２の上部２ｂ側と関連するものである。
水槽１の上部には、図７に示すように、中央部に窪み７９を形成する。
該空気と水の交換機構８は、空気を吸入されて浮上した前記浮力容器２から、水槽１の上部１ａに到達したときに前記浮力容器２上側の全周側が前記水槽１の上部１ａに接触して前記浮力容器２の上部にできる窪み空間が前記水槽１内の空間から分離状態となり、前記磁着係留手段１１、１２は、この分離状態でその窪み空間から空気が排出されるまで水槽１の上部１ａに係留可能とする磁着力を備える。
【００５４】
そして、図７に示すように、前記水槽１上部の前記浮力容器２の摺動往復弁２０に対応する位置の前記排気口３７に前記排気路３６内を周囲で支持されて上下往復可能且つ排気可能に二重弁ロッド７０を設ける。
該二重弁ロッド７０は最下部に形成した当接部７０ａが水槽１内に突出するように設け、更に該二重弁ロッド７０には、前記排気路３６内の前記排気口３７より上部には弁往復空間８０を設けてその弁往復空間８０には上部に突き当たって閉じ、下がって開く上下移動可能なフランジ弁８１を一体的に備える。該フランジ弁８１の板面には弁の働きを阻害しない位置に通気性を高めるため通気孔８２を設ける。
そして、弁往復空間８０内にフランジ弁８１を上方に付勢するフランジ弁押圧バネ８３を設ける。該フランジ弁押圧バネ８３の付勢で前記浮力容器２が水槽１内の上部に到達する前には前記排気路３６はフランジ弁８１で閉じられる。
この形態では、フランジ弁８１が下からの圧力で閉じる方向に働くので、水槽１上部１ａに高い水圧が加わっても該フランジ弁８１は開かなくなる。
【００５５】
更に、前記排気路３６下部に設けた前記排気口３７には、上部に突き当たって閉じ、下がって開く内部に空洞７８を備えた排気口開閉弁７５を設ける。この際、該排気口開閉弁７５が一段入り込むように前記排気口３７の周囲に排気口開閉弁窪み７９ａを設ける。
そして、図７に示すように、前記排気口開閉弁窪み７９ａと前記排気口開閉弁７５の周囲の上端部との間に水を遮断するシール材１０５を設ける。
又、前記排気口開閉弁窪み７９ａ内の上面と前記排気口開閉弁７５との間にも、図１３に示すように、シール材１１３を設けることができる。
そして、前記二重弁ロッド７０の下部には該二重弁ロッド７０を遊貫可能な貫装孔７６を中央に設けた排気口開閉弁７５を貫装し、該排気口開閉弁７５で前記排気口３７を下から覆って前記排気口３７を閉鎖可能とする。
この際、該二重弁ロッド７０の下端部には当接部７０ａを大径に形成することで前記排気口開閉弁７５が下へ抜け落ちないようにする。
【００５６】
前記貫装孔７６と二重弁ロッド７０との間には、パッキン１２２を挟んで両者の滑り加減を調節する。
又、空気の漏れをより確実に防止するためには、図１３に示すように、シール材１１３、１１４、１１５を適宜部位に設けると良い。
【００５７】
更に、前記浮力容器２の上部２ａに押されて前記排気口開閉弁７５を引き下げ可能となるように前記排気口３７を開く弁開閉梃子７１を設ける。前記排気口開閉弁７５は前記浮力容器２が水槽１内の上部に到達する前には前記排気口３７を閉じた状態とする。
そして、図２に示すように、前記浮力容器２が前記水槽１の上部１ａに到達したとき、前記浮力容器２の上部２ａの一部で前記弁開閉梃子７１の基端部７３が上に押されて該弁開閉梃子７１の先端部７４を下に移動させることで、該先端部７４に当接した前記排気口開閉弁７５が引き下げられる。
これと連動して、前記浮力容器２の摺動往復弁２０の弁押上げ板２８が前記二重弁ロッド７０が押し上げて前記通気兼通水孔２２が開かれる。
最終的には、前記浮力容器２の上部と前記水槽１の上部とに前記水槽１内部の水とは隔絶された空間が形成され、この空間が前記通気兼通水孔２２と前記排気口３７とは前記排気路３６と連通状態となる。
そして、空気は弁押下げ板２９が押されて開いた前記浮力容器２の前記通気兼通水孔２２を通過して水中を浮上し前記排気路３６ら前記水槽１内の水圧で外に排出される。その浮力容器２内から出た空気と入れ替わって浮力容器２内に下部の広口開口部２６から水が入り、前記浮力容器２内の内部空間Ｓの空気が水と入れ替え可能となる。
【００５８】
前記水槽１の上部１ａと前記浮力容器２の上部２ａとの空間を前記水槽１内の空間から確実に隔絶させるためには、図１０に示すように、前記水槽１の上部１ａの前記排気口開閉弁窪み７９ａ及び該弁開閉梃子７１を囲うように全周囲を凹ませた止水板受け部１１２を設け、前記水槽１の上部面に前記浮力容器２の上部２ａが当接可能となるように、この止水板受け部１１２に嵌合可能な止水板１１１を前記浮力容器２の上部に設けると良い。
この態様では、前記浮力容器２が前記水槽１の上部面に到達したとき、前記水槽１の上部１ａと前記浮力容器２の上部２ａとの間にできる空間を前記水槽１内の空間から確実に隔絶させることが可能となる。
【００５９】
又、前記水槽１の側壁面の最上部には流入方向にのみ開く逆止弁８６を備えた給水口４３を送水路１０に接続して設ける。前記浮力容器１が降下するときに前記給水口４３からの給水されて前記浮力容器２を円滑に降下させることが可能となる。
【００６０】
そして、図２に示すように、前記浮力容器２内の空気が水に入れ替えられ、前記浮力容器２の上部にまで水が侵入して空気が殆どなくなると、前記浮力容器２の上部２ａの空間には水が満たされ、その中の前記排気口開閉弁７５は浮力を生じて上昇する。この上昇する力で該排気口開閉弁７５が前記弁開閉梃子７１の先端部７４を押し上げると、その基端部７３が押し下げられる。
このとき前記浮力容器２の上部２ａに当接している弁開閉梃子７１の基端部７が前記浮力容器２を下に押し下げて、前記浮力容器２が水槽１の上部１ａから強制的に離され、前記磁着板と永久磁石との吸着力が及ばなくなり、前記浮力容器２が、図３に示すように、自重で下降する。
【００６１】
この下降の際には、前記浮力容器２は、自重の下降で減圧された前記水槽１内の前記浮力容器２の上部側に、前記浮力容器２の開いた状態の通気兼通水孔２２及び逆止弁２５を備えた外周通水孔２４から前記浮力容器２の下の水が導かれる。
また、前記水槽１側壁面の最上部の逆止弁８６を備えた給水口４３から水が前記水槽１内の前記浮力容器２の上側に流れ込み、また前記水槽１内の前記浮力容器２下部側の空間にある水は、前記通水口４２から送水路１０へ流れ出す。
そして、前記水槽１内の前記浮力容器２上下の空間にある水の減圧及び加圧状態を解消して、前記浮力容器２を自重で円滑に下降させることが可能となる。
【００６２】
次に、浮力容器２が水槽１内を上下に繰り返し往復する工程を図１〜図４で詳述する。
図１は、浮力容器２に空気が吸入されて水槽１内を上昇している状態を示している。
このとき、浮力容器２の摺動往復弁２０は弁機構支持部４４に設けた弁押しロッド５０で突き上げられた状態で軸受け孔２１に対しての摩擦抵抗によって下に落ちない状態となっている。
そして、前記摺動往復弁２０の弁押下げ板２９が通気兼通水孔２２を下から覆って閉鎖しているため浮力容器２内の空気は上に抜けないで内部空間Ｓ内に保持される。
また、浮力容器２の周辺寄り部位の外周通水孔２４は上方のみ流れる逆止弁２５により閉鎖状態となり、浮力容器２の上側の水は高圧になっても下方へ流れることはない。
又、通気兼通水孔２２も逆止弁２３により浮力容器２の上側の水は高圧になっても摺動往復弁２０を押し下げることなく、下方へ流れることはない。
更に、水槽１側面上部の給水口４３も逆止弁８６により水槽１から外側へ水は流れ出さない。
このため、浮力容器２上の水は浮力容器２の浮力で水圧が高まって、水槽１側面上部の圧出口４０から外側へと圧送管５内に集中して押し出される。
【００６３】
またこのとき、水槽１の下部の通水口４２からは水槽１の中に水が自由に入るので、浮力容器２が浮力で上昇して、水槽１内の浮力容器２より下部側に増加した空間の嵩分、浮力容器２の下側に水が吸い込まれる。この結果、浮力容器２の下側には大きな減圧が起こることなく浮力容器２を正常に上昇させることが可能となる。
この浮力容器２下に吸入される水は、圧出口４０から出た水を途中で水力回転装置１７を稼動させた後、水戻し口４１から水槽１内に戻されるようにしても良い。この場合、該水戻し口４１には水槽１から外への逆流防止のため逆止弁８５を設ける。
なおこのとき、水槽１の上部１ａでは、前記排気路３６が排気口開閉弁７５とフランジ弁８１の両方が閉鎖される方向に加圧を受け、又水槽１の底部１ｂでは、前記吸気路３０と排水路３３が強制的に閉じられているので圧出口４０以外からは一切の水の流出は起こらない。
【００６４】
次に、図２は、浮力容器２が水槽１の上部１ａに到達し、内部空間Ｓ内の空気が抜かれている途中の状態を示している。
浮力容器２が水槽１の上部１ａに到達するとき、浮力容器２の上部２ａの上面が弁開閉梃子７１の基端部７３を押して先端部７４が排気口開閉弁７５の側部に設けた梃子掛り部７７に当たって引き下げられる。この結果、排気口３７が開かれ、同時にフランジ弁８１もフランジ弁押圧バネ８３に抗して引き下げられて弁が開かれる。
又これと同時に、浮力容器２の摺動往復弁２０の弁押上げ板２８が排気口開閉７５を支持する二重弁ロッド７０の下端部に当たって摺動往復弁２０が押し下げられ、摺動往復弁２０下部の弁押下げ板２９が下げられて通気兼通水孔２２が開かれる。
浮力容器２が上限に達すると、水槽１の上部１ａの内面と浮力容器２の上部２ａ上面とが、水槽１の上部１ａの弁開閉梃子７１及び排気口開閉弁７５を設けた窪み７９の周囲と浮力容器２の通気兼通水孔２２とを外部から囲って密接され、浮力容器２の上部にできる窪み空間が水槽１内の下部側の空間から分離状態となる。
このとき磁着係留手段１１、１２の磁着力により、前記窪み空間が水槽１内の下部側の空間から分離状態で浮力容器２の内部空間Ｓから空気が殆ど抜かれるまで水槽１上部に係留される。
【００６５】
水槽１の上部内面と浮力容器２の上部２ａの上面と密接させるための手段としては、接触面にゴム板を設け、接触隙間の発生を極力防ぐことも可能である。
そして、浮力容器２上の窪み空間に水槽１内の水が入るのを防止し、該窪み空間から排気路３６へと水が排出されるのを防いで、浮力容器２内の空気だけが排出可能となるようにする。
【００６６】
浮力容器２内の空気は、水槽１内の水圧と水中での浮力で、開かれた通気兼通水孔２２から水槽１上部１ａの弁開閉梃子７１及び排気口開閉弁７５を設けた窪み７９に上昇し、さらに開かれている排気口３７から排気路３６を介して外部に排出される。
その際、排出された空気に替わって浮力容器２の広口開口部２６から水槽１内の水が内部空間Ｓ内に入る。
【００６７】
次に、図３は、内部空間Ｓから空気が抜かれた浮力容器２が浮力を失い、自重で下降している状態を示している。
浮力容器２の内部空間Ｓに水が侵入し、浮力容器２内の空気が排出されると浮力容器２の浮力が低下して行く。
そして、空気が排出されて浮力容器２の浮力が無くなると磁着係留手段の永久磁石の吸着力が浮力容器２の自重に耐え切れなくなり、係留が解かれて浮力容器２が自動的に下降して行く。
この際、排気口開閉弁７５は空洞７８があり、水槽１上部１ａの窪み７９に満たされた水の中に沈んで浮力が発生し、弁開閉梃子７１の先端部７４を上に引き上げ、基端部７３で浮力容器２の上面を押し下げて浮力容器２の係留を強制的に解く働きをする。
【００６８】
このとき、浮力容器２の上側では、図７に示すように、水槽１の上部の圧出口４０は逆止弁８４により水槽内へは水が戻らず、又、排気口開閉弁７５及びフランジ弁８１がフランジ弁押圧バネ８３の付勢で閉じられるので、空気の逆流及び水槽１内の水の流出は起こらない。
浮力容器２の下降中は、給水口４３からは逆止弁８６により水槽１中に送水路１０の水が自由に流れ込み、更に通気兼通水孔２２は開いた状態となっており、又浮力容器２の外周通水孔２４から浮力容器２の下側の水が上側に流れて行く。
このため浮力容器２の上側には大きな減圧が起こらず、且つ浮力容器２の下側では、水槽１の底部の通水口４２から水槽１外の水が自由に出られるので浮力容器２の下側には大きな加圧が起こらず、浮力容器２は自重で静かに下降して行く。
【００６９】
次に、図４は、浮力容器２が水槽１の底部１ｂに到達し、空気が水と入れ替わっている途中の状態を示している。
前記磁着係留手段１３、１４を、水槽１の底部１ｂに磁石昇降穴８７を設けて永久磁石８８を磁石昇降穴８７に上下移動可能に沈めた形態とした場合には、浮力容器２が下降して水槽１の底面に到達するとき、浮力容器２の下降中は永久磁石８８が磁石昇降穴８７の底に沈んでいて、浮力容器２の磁着体８９が近づいても磁着力が強く働かないので下降速度を下限に到達直前で加速させることがなく、水槽１底部１ｂへの浮力容器２の衝突を緩和させることが可能となる。
【００７０】
そして、浮力容器２が水槽１の底部１ｂに到達するとき、下限に至る直前で、先ず弁機構支持部４４が浮力容器２の広口開口部２６を潜り、先ず弁機構支持部４４の上部の弁押しロッド５０が摺動往復弁２０の弁押下げ板２９を押し上げて浮力容器２の通気兼通水孔２２を閉鎖する。
次に、浮力容器２の下部２ｂの一部が押圧部４８に突き当たって排水口開閉弁４５を上げて排水口３４を開き、浮力容器２内の内部空間Ｓの水が自重で排水路３３へ排出開始される。
これと同時的に、弁押しロッド５０が摺動往復弁２０の弁押下げ板２９に押し下げられて空気を水槽１内に導くピストン体５１の吸気路３０に設けた球状の開閉弁５８を下に押して開く。
浮力容器２が下限に到達すると、浮力容器２の下部２ｂ下面と水槽１の底部１ｂ上面とが密接状態となり、水槽１内の上側の空間から浮力容器２内の内部空間Ｓが隔絶され、水槽１内の上側の水が浮力容器２の内部空間Ｓ内に入らなくなる。
そして、浮力容器２の内部空間Ｓの水が自重で水槽１の排水路３３から排出されると内部空間Ｓが減圧され、内部空間Ｓに吸気路３０から空気が吸入される。
【００７１】
この際、浮力容器２の内部空間Ｓからの水の排出と内部空間Ｓへの空気の吸入は、同時に進行し、いずれか一方が滞ると進まない。
その初期に、浮力容器２の自重を摺動往復弁２０の弁押下げ板２９からピストン体５１に加え、内部シリンダ室５５の空気を吸気口３１から強制的に内部空間Ｓへ放出し、内部空間Ｓ内部の水を水槽１の排水路３３から排出することで、水と空気の入れ替えが促進される。
さらに、弁押下げ板２９でピストン体５１を介して内部シリンダ５２を押し下げることで、排水路３３の途中に設けた開閉弁６６を開いて排水路３３内の水を落下させ、内部空間Ｓからの排水初期の水と空気の入れ替えが促進される。
【００７２】
浮力容器２の内部空間Ｓ内の水の殆どは水槽１の排水路３３から毎回排出されるので、水槽１内にその分の水を補充しなければならない。
このため、水槽１の上側の上部貯水槽３に貯えた水を水槽１の下部に設けた通水口４２と接続する送水路１０に送って使用する。
上部貯水槽３には、水位を常に前記水槽１の最上部の位置以上となるように水を水補充手段４で補給する。
又、水槽１の下側の下部貯水槽１６に水槽１から排出される水を貯水し、その水を揚水手段６で常時上部貯水槽３に汲み上げて使用する。
【００７３】
そして、内部空間Ｓの水の排水路３３からの排出と内部空間Ｓへの空気が吸入増加で浮力容器２の浮力も増大して行く。
空気の吸入で浮力容器２の浮力が増大すると磁着係留手段１３、１４の永久磁石８８の吸着力より浮力容器２の浮力が大きくなり水槽１の底部１ｂへの係留が解かれる。そして浮力容器２が水槽１の底部１ｂから離れて、図１に示すように、上昇して行く。
【００７４】
本考案は、上述の如く上記図１、図２、図３、図４の順に、浮力容器２内の空気の増減で発生した浮力の変化によって浮力容器２が昇降を繰り返すが、このとき、満水状態の水槽１中を、空気の入った浮力容器２が浮力で上昇し、浮力容器２の上側の浮力で加圧された水が水槽１の圧出口４０から外部に間欠的に送り出されることとなる。
なお、本考案で使用する水は浮力容器２の浮力を得るものであるので、水溶性の物質を溶かした比重の高い液体とすれば浮力を高めることができ、水を全て粘性の低い油に替えれば、構造の内部の金属が錆び難く、摺動して擦れる接触部分の滑性が高まってより円滑な昇降が可能なる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本考案の浮力による加圧送水装置は、浮力容器の浮力でその上部に発生する加圧された水を水槽の外に導いて、電気エネルギーや各種のエネルギーの創出に利用することが可能となる。
【符号の説明】
【００７６】
１    水槽
１ａ  水槽の上部
１ｂ  水槽の底部
２    浮力容器
２ａ  浮力容器の上部
２ｂ  浮力容器の下部
３    上部貯水槽
４    水補充手段
５    圧送管
６    揚水手段
７    送水管
８    空気と水の交換機構
９    水と空気の交換機構
１０    送水路
１１、１２、１３、１４  磁着係留手段
１５    オーバーフロー水路
１６    下部貯水槽
１７    水力回転装置
１８    歯車
１９    汲取り容器
２０    摺動往復弁
２１    軸受け孔
２２    通気兼通水孔
２３    逆止弁
２４    外周通水孔
２５    逆止弁
２６    広口開口部
２７    摺動軸部
２８    弁押上げ板
２９    弁押下げ板
３０    吸気路
３１    吸気口
３２    外部吸気口
３３    排水路
３４    排水口
３５    外部排水口
３６    排気路
３７    排気口
３８    外部排気口
３９    送水口
４０    圧出口
４１    水戻し口
４２    通水口
４３    給水口
４４    弁機構支持部
４４ａ  間隔
４５    排水口開閉弁
４６    弁開閉梃子
４７    梃子支持台
４７ａ  枢支部
４８    押圧部
４９    押しバネ
５０    弁押しロッド
５０ａ  弁押しロッドの上端部
５０ｂ  弁押しロッドのフランジ弁
５１    ピストン体
５１ａ  ピストン体の当接部
５２    内部シリンダ
５２ａ  内部シリンダのピストン体支持孔
５２ｂ  内部シリンダの下部
５２ｃ  内部シリンダの中間部
５３    フランジ弁作動室
５４    開閉弁作動室
５５    内部シリンダ室
５６    内部シリンダ押圧バネ室
５７    減圧回避通路
５８    開閉弁
５９    逆止弁
６０    フランジ弁押圧バネ
６１    開閉弁押圧バネ
６２    ピストン体押圧バネ
６３    内部シリンダ押圧バネ
６４    通水孔
６５    弁開閉梃子
６６    開閉弁
６７    バネ
６８    梃子支持台
６８ａ  枢支部
６９    梃子
７０    二重弁ロッド
７０ａ  二重弁ロッドの当接部
７１    弁開閉梃子
７２    梃子支持台
７２ａ  枢支部
７３    基端部
７４    先端部
７５    排気口開閉弁
７６    貫装孔
７７    梃子掛り部
７８    空洞
７９    窪み
７９ａ  排気口開閉弁用窪み
８０    弁往復空間
８１    フランジ弁
８２    通気孔
８３    フランジ弁押圧バネ
８４    逆止弁
８５    逆止弁
８６    逆止弁
８７    磁石昇降穴
８８    永久磁石
８９    磁着体
９０    永久磁石
９１    磁着体
９２    板状の蓋
９３    蛇腹状伸縮管
９４    外周溝
９５    パッキン
９６    内周溝
９７    パッキン
９８    無端ベルト
９９    覆水手段
１００  外周溝
１０１  シール材
１０２  内周溝
１０３  シール材
１０４  発電機
１０５  シール材
１０６  貫通孔
１０７  通気孔
１０８  ゴム板
１０９  直立囲壁
１１０  直立囲壁受け穴
１１１  水止板
１１２  水止板受け部
１１３  シール材
１１４  シール材
１１５  シール材
１１６  Ｏリング
１１７  シール材
１１８  シール材
１１９  シール材
１２０  Ｏリング
１２１  シール材
１２２  パッキン
Ｓ    内部空間
【図１】
0003180106.tif 000003
【図２】
0003180106.tif 000004
【図３】
0003180106.tif 000005
【図４】
0003180106.tif 000006
【図５】
0003180106.tif 000007
【図６】
0003180106.tif 000008
【図７】
0003180106.tif 000009
【図８】
0003180106.tif 000010
【図９】
0003180106.tif 000011
【図１０】
0003180106.tif 000012
【図１１】
0003180106.tif 000013
【図１２】
0003180106.tif 000014
【図１３】
0003180106.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成24年9月27日(2012.9.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
水槽底部の水と空気の交換機構が、前記水槽底部の中央部に弁機構支持部を立設し、該弁機構支持部の内部には、中央を上下に貫通し外部吸気口に繋がる吸気路と該吸気路内に形成した内部シリンダ室を備えた内部シリンダを、内部シリンダを押し上げるバネを介して上下移動可能に支持し、前記内部シリンダ室に、前記吸気路を開閉する球状開閉弁を備え、且つ上端には前記浮力容器の摺動往復弁に当接可能な当接面を形成し、該当接面の中央に前記吸気路に繋がる吸気口を形成したピストン体を前記内部シリンダの上部のピストン体支持孔に上下摺動可能に装着し、該ピストン体には、その内部に形成した通気路の上部に前記球状開閉弁を上から押して開く弁押しロッドを装着し、前記ピストン体の球状開閉弁の上部にフランジ弁作動室を形成すると共に前記弁押しロッドの中間に該フランジ弁作動室内を上下移動してバネで押し上げられて閉じるフランジ弁を一体的に形成し、前記内部シリンダ室の下部には通気路が上方にのみ開く逆止弁を設け、該逆止弁の直下方から内部シリンダ室の上部に接続したピストン体上部に起こる減圧を回避する減圧回避通路を設けたことを特徴とする請求項３又は４に記載の磁力を用いた浮力による加圧送水装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
請求項５に記載の考案にあっては、上記考案において、前記水槽底部の水と空気の交換機構が、前記水槽底部の中央部に弁機構支持部を立設し、該弁機構支持部の内部には、中央を上下に貫通し外部吸気口に繋がる吸気路と該吸気路内に形成した内部シリンダ室を備えた内部シリンダを、内部シリンダを押し上げるバネを介して上下移動可能に支持し、前記内部シリンダ室に、前記吸気路を開閉する球状開閉弁を備え、且つ上端には前記浮力容器の摺動往復弁に当接可能な当接面を形成し、該当接面の中央に前記吸気路に繋がる吸気口を形成したピストン体を前記内部シリンダの上部のピストン体支持孔に上下摺動可能に装着し、該ピストン体には、その内部に形成した通気路の上部に前記球状開閉弁を上から押して開く弁押しロッドを装着し、前記ピストン体の球状開閉弁の上部にフランジ弁作動室を形成すると共に前記弁押しロッドの中間に該フランジ弁作動室内を上下移動してバネで押し上げられて閉じるフランジ弁を一体的に形成し、前記内部シリンダ室の下部には通気路が上方にのみ開く逆止弁を設け、該逆止弁の直下方から内部シリンダ室の上部に接続したピストン体上部に起こる減圧を回避する減圧回避通路を設けて成る。
そして、前記浮力容器が水槽の底部に到達したとき、前記弁押しロッドが前記浮力容器の摺動往復弁の弁押下げ板を押し上げて該浮力容器の通気兼通水孔を閉鎖し、これと同時的に、前記弁押しロッドが前記摺動往復弁に押し下げられ、ピストン体の球状開閉弁を下に押して吸気路が開かれ、又、前記浮力容器の下部の一部が当たって排水口に設けた排水口開閉弁が開かれ、前記水槽の下部の排水路からは前記浮力容器の内部空間内の水が自重で前記水槽の外部へ排出されると同時に前記吸気路からは水槽外部の空気が前記浮力容器の内部空間内に吸入されることを特徴とする。