(57)【要約】［課題］  エネルギーコストが低減でき、且つ炭酸ガス発生量を低減できる、更に移送する液体の二次処理も可能な液体移送システムの提供を目的とした。［解決手段］  空気の揚力を利用することで消費エネルギーが小さく、炭酸ガス発生量がほとんど無い、設置場所の制約の少ない地球浄化に適した液体移送システムを得た。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を空気の揚力を利用して低位置から高位置に移送する装置であって、移送される液体の下方に位置し、任意の圧力で開閉する弁或いは該弁の下方に集積された空気量に応じ外部から任意に開閉できる弁を備えた隔壁で隔てられた室に、空気を連続的或いは断続的に注入し、任意量集積された時点で弁を開放し、集積された空気が急速に弁を通過し、その上方に存在している液体を同伴しながら上部へ移送する構造を有することを特徴とする液体移送装置及び液体移送方法。
【請求項２】
液体を低位置から高位置に移動させる装置であって、該装置は空気吸入手段、吸入手段によって吸入された空気の貯蔵室、空気貯蔵室の上部に位置する液体貯蔵室、該液体貯蔵室の上部に設置された液体導出路及び導出路上端の排出口から構成されており、該液体貯蔵室と該空気貯蔵室の隔壁には任意に開閉可能な弁が、また液体貯蔵室と外界との仕切り壁には液体貯蔵室側にのみ液体が流れる構造の仕切り弁を備えており、該液体貯蔵室の一部は外界の液体表面より下方に存在していることを特徴とする第１項記載の液体移送装置。
【請求項３】
空気貯蔵室と液体貯蔵室とを隔てる仕切り壁の弁が、任意に定めた貯蔵された空気圧で開放することを特徴とする第１項、第２項記載の液体移送装置及び方法。
【請求項４】
高位置に移送した液体が低位置に移動するときのエネルギーを空気吸入手段の動力の一部として利用することを特徴とした第１項〜第３項記載の液体移送装置。
【請求項５】
高位置に移送する液体が水であり、この水が低位置に移動する間、光触媒の存在する通路或いは／及び生物ろ過機能を有する通路を通ることを特徴とする第１項〜第４項記載の液体移送装置。
【請求項６】
液体が海水であり、移送された海水の一部或いは全部が魚介類、魚介類の容器或いは処理装置、処理室の洗浄に用いられることを特徴とする第１項〜第５項記載の液体移送装置。
【請求項７】
液体が海水或いは潅水であり、移送された海水或いは潅水の一部或いは全部が太陽熱加熱装置或いは／及び他の動力源による加熱装置を通り、海水或いは潅水の一部が蒸発し、別に設けた導管を経て、水として利用できることを特徴とした第１項〜第５項記載の液体移送装置。
【請求項８】
高位置に移送された液体が落下するときのエネルギーを利用し、水車を回転させ、且つ該水車にはエアポンプが設置されており、水車の回転に連動して該エアポンプが働き、空気吸入手段として利用できることを特徴とした第１項〜第７項記載の液体移送装置。
【請求項９】
エアポンプにより吸入する空気を任意の室内或いは室外から取り込み、液体中に吸入させる際に浄化処理を併せて行うことを特徴とする第８項記載の液体移送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の属する技術分野］
本発明は農業用水の移送、ビル用水移送等に利用できる他、エネルギーコストの削減が期待できることから、河川、湖沼の浄化や汚染予防等にも適用可能である。海水を移送して漁業関連の洗浄或いは海水の淡水化等にも適用できる。更に、吸入空気として汚染された空気を用いれば空気浄化器としての機能も付与可能である。
【０００２】
［従来の技術］
現在液体の移送に用いられているポンプは、電力を利用したものが主体で極く小さいものから大きいものまで各種分野で利用されている。しかし、電力はエネルギーコスト面からみると高価である。また発電方法の面では、原子力発電に対する安全性の議論が盛んになされている一方で、化石燃料を使用した場合の炭酸ガスの発生、地球規模での温暖化等の問題も抱えている。
他方で河川の汚染等地球環境の劣化が進んでおり、各種水の浄化について様々な提案がされてきているが、大量の水の浄化には、その処理に多大なエネルギーを必要とするため経済性の面から大幅な改善までには未だ道遠しの状態にある。
【０００３】
［発明が解決しようとする課題］
本発明では前記の問題点を考慮し、エネルギーコストが低減でき、且つ炭酸ガス発生量を低減できる、更に移送する液体の二次処理も可能な液体移送システムの提供を目指した。
【０００４】
［課題を解決するための手段］
本発明では上記課題を解決するため、化石エネルギーを使用せず、自然エネルギーを利用することとし、自然エネルギーの中でも従来実用化がほとんどなされていない空気の揚力を利用することとした。空気の利用は、直に液体をポンプ移送するよりエネルギーコストを低減でき、加えて空気の揚力の利用により、液体は高位置に移送され、得られた位置エネルギーを再利用することで更にエネルギーコストの低減が可能となった。液体は常に大量に流動するため、途中にフィルター、生物処理、光触媒処理設備等を経由させることで浄化等の二次的処理も可能となった。
【０００５】
［発明の実施の形態］
図１に本装置の概要を示す。先ず電源Ｅの電力でエアポンプＧを回し、空気貯室Ｃの底部に空気を供給する。電源Ｅは太陽電池、風力発電装置等であれば、システム全体が自然エネルギー利用となるのでより望ましい。任意の空気量がＣに蓄えられると弁Ｋが開放される。弁の形状、形式は通常用いられているものが利用できる。ここでは隔壁に設けた真円状の穴の上部にゴム製の球に重りを設置した弁を用い、重りの重さで通過する空気圧を調節している。勿論蝶つがい式、バタフライ式、或いは引き戸式の弁等であっても差し支えはない。弁の開放は空気貯室の空気圧であってもよいが、別に外部から開閉することも問題はない。弁Ｋを通過した空気の塊は水貯室Ｂの水を空気塊の上方に伴い細管Ａを上昇する。弁Ｋは直後に再度閉じられ、空気貯室Ｃには再び空気が集積され、水貯室Ｂには弁Ｌを通り、外界からの水が充填される。移送された水は細管Ａの上端部で貯水槽Ｄに、空気は外気に夫々分別放出される。貯水槽Ｄに貯められた水は導管Ｍを経由して、水車Ｆを回転させる。この際水車とは関係なく、直に目的とする個所に移送することも可能である。水車ＦにはエアポンプＨが設置してあり、水車に連動して空気を吸入し、空気貯室Ｃの底部に供給される構造になっている。この場合、水車の回転を発電或いは機械的運動に変換することも可能であり、その状況に応じて選択することができる。水車Ｆを回転させた後の水は受水槽Ｉに貯められ、二次処理設備を経て、原水系に戻される。ここでの二次処理とは、例えばフィルターによる不純物の濾過、生物濾過による有機成分の分解、光触媒による有機成分の分解等を意味しており、これらの処理により原水は浄化される。
【０００６】
［実施例］
本発明の実施例を説明する。
実施例１
図１に示す装置の水貯室Ｂの上面までを水槽液面より低位に浸潰させ、水貯室Ｂに水を充満させた。次いで、エアポンプを用い１００ｍｌ／分の速度で空気を空気貯室Ｃに供給した。尚、水貯室Ｂと空気貯室Ｃとの隔壁に２０ｍｍφの穴を開け、水貯室Ｃ側にゴム球（外径３０ｍｍφ）を置き、ゴム球の一部に鎖を装着し、該鎖の他端に重りを設置したものを弁Ｋとして用いた。
【０００７】
空気貯室Ｃに空気が約４００ｍｌ供給された時点で弁Ｋが開き、空気貯室Ｂの空気は塊となって水貯室Ｃ内へ移動した。水貯室Ｂ内の水は該空気の塊に持ち上げられ、そのまま細管Ａ中を上昇し、上端から貯水槽Ｄに排出された。このときの移送水量は１４０ｍｌであった。その直後弁Ｋは閉じられ、空気貯室Ｃには引き続き空気が供給され、水貯室Ｂには弁Ｌを介して水が充満された。空気貯室Ｃに空気がほぼ４００ｍｌ貯まる毎に同様の現象が繰り返された。尚、この現象は時間に換算すると約４分毎に繰り返された。移送された水量は平均しておよそ１５０ｍｌ程度であった。この水は空気の揚力のみの力により、約３０００ｍｍ移送され、相応の位置エネルギーが付与された。
【０００８】
実施例２
実施例１において、貯水槽Ｄの底部に接続した導管Ｍの下端部にエアポンプ−Ｈを備えた水車Ｆを設置した以外は実施例１と同様の操作を行った。貯水槽Ｄに移送された水は導管Ｍの下端から水車Ｆの羽根に放出された。この水勢により水車Ｆは回転を開始し、付属のエアポンプＨも連動して回転を開始した。該エアポンプから空気貯室Ｃに導かれた空気量は約２０ｍｌ／分であった。また水車Ｆ及び付属エアポンプＨの回転による空気供給を追加してからの弁Ｋの開放頻度は約３分２０秒となり、その分移送される水量は約２０％増大した。表１に結果を示す。
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【０００９】
実施例３
内径８ｍｍのビニル管を高さ約１１ｍのビルの屋上より地上に垂らし、下方端部２０ｃｍを水槽に浸漬した。次いで、該ビニル管の下端から注射器で空気１００ｍｌを瞬時に注入したところ、空気塊はその上部に約１０ｍｌの水を同伴しながらビニル管内を上昇し、約１１ｍ高位置にある上方端から排出された。
【００１０】
比較例１
実施例１の弁Ｋを取り除き、水貯室Ｂと空気貯室Ｃとの隔壁の穴を開放させた以外は実施例１と同様に空気貯室Ｃに空気を供給した。細かい泡が水貯室Ｂ、細管Ａを上昇するのみで、水の移動は起きなかった。
【００１１】
［発明の効果］
本発明によれば、空気の揚力を利用したことで、空気の吸入以外には一切のエネルギーを必要としないで水等の液体を高位置に移送できることになった。移送できる高さも移送する液量、空気塊及び細管径の相関を適正に設定することで数ｍから数十ｍまで可能である。位置エネルギーの有効利用を図ることによりエネルギーコストを大幅に低減できる可能性が示された。また本発明によれば化石燃料の使用量を低減できるため炭酸ガスの発生量が減少し、地球温暖化抑制にも寄与できる。更に一度高位置に移送された水に二次処理を加えることにより浄化することも可能であり、別に吸入する空気も同じく浄化可能なため安価な環境浄化手段として有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置及び方法の一実施例の概略説明図である。
【符号の簡単な説明】
Ａ              細管
Ｂ              水貯室
Ｃ              空気貯室
Ｄ              貯水槽
Ｅ              電源
Ｆ              水車
Ｇ              エアポンプ
Ｈ              エアポンプ
Ｉ              受水槽
Ｊ              二次処理設備等
Ｋ              弁
Ｌ              弁
Ｍ              導管
Ｓ              外界水面
【図１】
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