(57)【要約】      （修正有）【課題】  初期設定後は動力を使用しないで水を循環させる装置を提供する。【解決手段】  循環タンク５・真空タンク１１・真空管７を絶対真空度に設定してから大気管１９・加圧水槽１・調整管１８・内部管９・大気水槽２・高架水槽３に０〜１気圧の加圧空気を供給する。循環タンク５の水面に大気管１９の加圧空気で連通管水路の作用が発生し、また、降水管８の水面に内部管９及び、調整管１８の加圧空気で連通管水路の作用が発生する。設定後に開閉弁３５・３６を開けると大気水槽２と高架水槽３の水位の高低差で水は循環する。【選択図】図３
2005226624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
循管タンク５の側面、上方に所用高さ位置に、真空タンク１１から給水管１４により給水を受ける密閉型の高架水槽３を設け、給水管１４は下向きに下がってから開閉弁３６設け、高架水槽３天板を貫通して水面下に垂下している。
また、高架水槽３の側面には大気水槽２から給水を受ける給水補給管１５を備え、高架水槽５に水位を一定に保つ制御弁３３を設け、給水補給管１５の出口側には開閉弁３７を設け、水位制御弁３３に給水補給管１５を接続する。高架水槽３の上部側面には空気弁４５と排水弁５０を設けている。高架水槽３の水面から１２ｍまで延びる真空管７を立ち上げ、水面から９，５ｍの位置で分岐して平行に延びてから開閉弁３５を設け、循環タンク５に接続している。真空管７の天板には真空弁４１を設けている。循環タン５クの側面３ｍの位置に大気管１９を接続し、１３ｍ立ち上げ、大気管１９の天板に空気弁４４を備え、側面には排水弁４９を設けている。高さ２１ｍの加圧水槽１は２分割していて、２，５ｍの位置で仕切板４で仕切られ、上方の１８，５ｍの部分は循環タンク５で、下方の２，５ｍの部分は加圧水槽１になっている。仕切板４には上下に降水管８が延びていて、下方には仕切板４から２ｍ垂下し、上方に仕切板４から１６，５ｍ立ち上げている。降水管８の側面４ｍの位置に調整管１８を接続し、循管タンク５の内面を貫通して１３ｍ立ち上げ、調整管１８の天板には空気弁４３を設けている。循環タンク５の天板を貫通して内部管９が上下に延びていて、内部管９は上方に０，５ｍ立ち上がり、下方に１７ｍ垂下し、内部管９の天板に空気弁４２を設け、循環タンク５の天板には真空弁４０を設けている。加圧水槽１の側面に空気弁４６を備え、加圧水槽１と大気水槽２とを０，５ｍの位置で連通管１６で接続し、循環タンク５と大気水槽２とをバイパス管１７で接続し、バイパス弁３８を設けている。高さ、２６，５ｍの大気水槽２は２分割していて、１８ｍの位置で仕切板１０で仕切られ、上方の８，５ｍの部分は真空タンク１１で、下方の１８ｍの部分は大気水槽２になっている。仕切板１０から上下に水導入管１３が延びている。上方には３ｍ立ち上がって、下方には５ｍ垂下している。真空タンク１１の天板から内部管１２が８ｍ垂下し、２０ｍの側面に接続する給水管１４は下向きに下がってから１５ｍの位置で開閉弁３６を設けてから高架水槽３の天板を貫通して水面から２ｍ水没している。真空タンク１１の上部の側面には空気弁４８を設けている。真空タンク１１の天板には真空弁３９を備えている。大気水槽２の上部の側面には空気弁４７と給水弁５２及び、排水弁５１を備えている。初めに、バイパス弁３８を開放して装置に水を１５ｍまで満水にし、大気管１９の水面に０，１気圧の加圧空気を供給てから開閉弁３５を閉じ、循環タンク５内を−ｋｇｆ／ｃｍ２の真空度に設定する。真空設定で揚水する水を給水弁５２から補給する。次に、バイパス弁３８を閉じて加圧水槽１と内部管９及び、調整管１８の水面に０，１気圧の加圧空気を供給てから大気水槽２と降水管８に水位１６ｍまで給水し、開閉弁３６を閉じて真空タンク１１を−ｋｇｆ／ｃｍ２の真空度に設定する。真空設定で揚水する水を給水弁５２から補給する。最後に、開閉弁３７を開放してフロート式制御弁３３で水位１０ｍに制御する高架水槽３に給水後に高架水槽３の水面に０，１気圧の加圧空気を供給してから、開閉弁３６を閉じて開閉弁３７を開放し、真空管７を−ｋｇｆ／ｃｍ２の真空度に設定する。真空設定で揚水する水を給水弁５２から補給する。条件設定後にバイパス弁３８を閉じて排水弁４９・５０・５１を閉じ、開閉弁３７を閉じて開閉弁３５・３６を開放してから開閉弁３７を開放して運転中に空気弁４８から加圧空気を多少供給して密閉水路で水を循管させる方法。また、給水管１４を切り放せば開放水路でも循環させる方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の明細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、水を循環させる方法に関するもので水力発電等にも利用できる水の循環方法に関する。
【従来の技術及び技術分野】
【０００２】  水を循環させるのに、必ずポンプなどの動力を用いており、動力なしで水を循環させる事は理論的に不可能とされていた。
【０００３】  本、発明は初期動力だけで、後は動力なしに連続的に水を循環させる事のできる方法を  提供することを目的とする。
【従来の技術と発明が解決使用とする課題】
【０００４】
【０００５】  請求項１に係る発明の水の循環方法は、循管タンク５の側面、上方に所用高さ位置に真空タンク１１から給水管１４により給水を受ける密閉型の高架水槽３を設け、給水管１４は下向きに下がってから開閉弁３６設け、高架水槽３天板を貫通して水面下に垂下している。また、高架水槽３の側面には大気水槽２から給水を受ける給水補給管１５を備え、高架水槽５に水位を一定に保つ制御弁３３を設け、給水補給管１５の出口側には開閉弁３７を設け、水位制御弁３３に給水補給管１５を接続する。高架水槽３の上部側面には空気弁４５と排水弁５０を設けている。高架水槽３の水面から１２ｍまで延びる真空管７を立ち上げ、水面から９，５ｍの位置で分岐し、平行に延びてから開閉弁３５を設け、循環タンク５に接続している。真空管７の天板には真空弁４１を設けている。循環タン５クの側面３ｍの位置に大気管１９を接続し、１３ｍ立ち上げ、大気管１９の天板に空気弁４４を備え、側面には排水弁４９を設けている。高さ２１ｍの加圧水槽１は２分割していて、２，５ｍの位置で仕切板４で仕切られ、上方の１８，５ｍの部分は循環タンク５で、下方の２，５ｍの部分は加圧水槽１になっている。仕切板４には上下に降水管８が延びていて、下方には仕切板４から２ｍ垂下し、上方に仕切板４から１６，５ｍ立ち上げている。
降水管８の側面４ｍの位置に調整管１８を接続し、循管タンク５の内面を貫通して１３ｍ立ち上げ、調整管１８の天板には空気弁４３を設けている。循環タンク５の天板を貫通して内部管９が上下に延びていて、内部管９は上方に０，５ｍ立ち上がり、下方に１７ｍ垂下し、内部管９の天板に空気弁４２を設け、循環タンク５の天板には真空弁４０を設けている。加圧水槽１の側面に空気弁４６を備え、加圧水槽１と大気水槽２とを０，５ｍの位置で連通管１６で接続し、循環タンク５と大気水槽２とをバイパス管１７で接続し、バイパス弁３８を設けている。高さ２６，５ｍの大気水槽２は２分割していて、１８ｍの位置で仕切板１０で仕切られ、上方の８，５ｍの部分は真空タンク１１で、下方の１８ｍの部分は大気水槽２になっている。仕切板１０から上下に水導入管１３が延びている。上方には３ｍ立ち上がって、下方には５ｍ垂下している。真空タンク１１の天板から内部管１２が８ｍ垂下し、２０ｍの側面に接続する給水管１４は下向きに下がってから１５ｍの位置で開閉弁３６を設けてから高架水槽３の天板を貫通して水面から２ｍ水没している。真空タンク１１の上部の側面には空気弁４８を設けている。真空タンク１１の天板には真空弁３９を備えている。大気水槽２の上部の側面には空気弁４７と給水弁５２及び、排水弁５１を備えている。初めに、バイパス弁３８を開放し、装置に水を１５ｍまで満水にして大気管１９の水面に０，１気圧の加圧空気を供給てから、開閉弁３５を閉じ、循環タンク５内を−ｋｇｆ／ｃｍ２の真空度に設定する。真空設定で揚水する水を給水弁５２から補給する。次に、バイパス弁３８を閉じて加圧水槽１と内部管９及び、調整管１８の水面に０，１気圧の加圧空気を供給てから大気水槽２と降水管８に水位１６ｍまで給水して開閉弁３６を閉じ、真空タンク１１を−ｋｇｆ／ｃｍ２の真空度に設定する。真空設定で揚水する水を給水弁５２から補給する。最後に、開閉弁３７を開放してフロート式制御弁３３で水位１０ｍに制御する高架水槽３に給水後に高架水槽３の水面に０，１気圧の加圧空気を供給てから、開閉弁３６を閉じて開閉弁３７を開放して真空管７を−ｋｇｆ／ｃｍ２の真空度に設定する。真空設定で揚水する水を給水弁５２から補給する。条件設定後にバイパス弁３８を閉じ、排水弁４９・５０・５１を閉じてから開閉弁３７を閉じ、開閉弁３５・３６を開放してから開閉弁３７を開放して運転中に空気弁４８に加圧空気を多少供給して密閉水路で水を循管させる方法。また、給水管１４を切り放せば開放水路でも循環することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】  図１及び図２は本発明に係る水の循環方法で、請求項１に係る発明の方法を実施するのに使用する装置を示す。この図に於て、１は加圧水槽、２は大気管、３高架水槽、である。【０００７】  加圧水槽１は内径３５ｃｍ丸、高さ２１ｍに設定している。大気水槽１は仕切板４で仕切られ、２分割している。仕切板４から下部の２，５ｍの部分は加圧水槽１で、仕切板４から上部の１８，５ｍの部分は循環タンク５に成っている。仕切板４を貫通して上下に降水管８が延びている。２５ｃｍ丸の降水管８は仕切板４から上方に１６，５ｍ立ち上がって、下方には２ｍ垂下している。循環タンク５の天板には真空管２１を接続している。真空管２１には真空弁４０を取り付けている。真空弁４０には配管５３で真空ポンプ５７に接続している。【０００８】  降水管８の４ｍ側面には調整管１８が接続している。８ｃｍ丸の調整管１８は循管タンク５の内面を貫通して平行に延びてから１３ｍ立ち上がっている。調整管１８の天板には空気管２３が接続している。空気管２３には空気弁４３を設けている。空気弁４３には配管５４で空気圧縮機５９が接続している。【０００９】  循環タンク５の側面３ｍの位置には大気管１９が接続している。８ｃｍ丸の大気管１９は平行に延びてから１３ｍ立ち上がっている。大気管２の天板には空気管２５を接続している。空気管２５には空気弁４４が接続している。空気弁４４は配管５４で空気圧縮機５９に接続している。大気管１９の側面１５ｍの位置にはオーバーフロー管３０を接続している。オーバーフロー管３０には排水弁４９を設け、排水弁４９は排水管５５が接続している。循環タンク５の天板を貫通して内部管９が上下に延びている。８ｃｍ丸の内部管９は上方に５０ｃｍ立ち上がって、下方には１７ｍ垂下している。内部管９の天板には空気管２４を接続している。空気管２４には空気弁４２が接続している。空気弁４２には配管５４で空気圧縮機５９に接続している。加圧水槽１の側面２ｍの位置には２，５ｃｍ丸の空気管２７が接続している。空気管２７には空気弁４６を取り付けている。空気弁４６には配管５４で空気圧縮機５９に接続している。循環タンク５の側面３ｍの位置にはバイパス管１７を接続している。２，５ｃｍ丸のバイパス管１７にはバイパス弁３８を取り付けてから下向きに下がってバイパス管１７は加圧水槽１の側面１ｍ位置に接続している。【００１０】  加圧水槽１と大気水槽２とを高さ５０ｃｍの位置で８ｃｍ丸の連通管１６で接続している。大気水槽２は２０ｃｍ丸、高さ２６，５ｍに設定している。大気水槽２は仕切板１０で仕切られ２分割している。上方の８，５ｍの部分は真空タンク１１で、下方の１８ｍの部分は大気水槽２になっている。仕切板１０を貫通して上下に水導入管１３が延びている。８ｃｍ丸の水導入管１３は上方には３ｍ立ち上がっている。下方には５ｍ垂下している。大気水槽２の側面１７ｍ位置には空気管２８が接続していて、空気管２８には空気弁４７が接続している。空気弁４７には配管５４で空気圧縮機５９に接続している。大気水槽２の側面１６ｍ位置には水位を制御するフロート式開閉弁３４を設けている。
フロート式開閉弁３４には給水弁５２を設けている。給水弁５２には配管５６で加圧給水器５８に接続している。また、大気水槽２の側面１６ｍ位置にはオーバーフロー管３２が接続している。オーバーフロー管３２は大気水槽２の内側に延びてから下向きに３ｍ垂下している。オーバーフロー管３２には排水弁５１を設けている。排水弁５１には排水管５５が接続している。【００１１】  真空タンク１１の天板から１２．５ｃｍ丸の内部管１２が９ｍ垂下している。同、真空タンク１１の天板には真空管２０が接続していて、真空管２０には真空弁３９が接続している。真空弁３９には配管５３で真空ポンプ５７に接続している。真空タンク１１側面２５，５ｍの位置には空気管２９が接続していて、空気管２９には空気弁４８が接続している。空気弁４８には配管５３で空気圧縮機５９に接続している。真空タンク１１の側面２０ｍの位置には給水管１４が接続され、８ｃｍ丸の給水管１４は平行に延びてから下向きに下がって１５ｍの位置で開閉弁３６を設けてから高架水槽３天板を貫通して水面下２ｍまで水没している。【００１２】  高架水槽３は循環タンク５の外側に６０ｃｍ丸、高さ４ｍで上面を１１ｍの位置に設けている。水位を１０ｍに制御するフロート式開閉弁３３を高架水槽３の入口側に設けている。フロート式開閉弁３３は設定水位より３ｃｍ〜５ｃｍ水位が下がるとフロートが下がって給水され、給水によって水位より３〜５ｃｍ上昇するとフロートが上昇して給水を停止する機構の水位制御弁になっている。制御幅は８ｃｍ程度になる。高架水槽３の天板は貫通して上下に真空管７が延びている。８ｃｍ丸の真空管７は下方に高架水槽３の天板から３ｍ垂下し、上方には高架水槽３の天板から１１ｍ上方に立ち上がり、高架水槽３水面から９，５ｍの位置で分岐して開閉弁３５を設けてから循環タンク３の側面に接続している。【００１３】  大気水槽２の側面２ｍの位置には給水補給管１５が接続している。給水補給管１５の出口側に開閉弁３７を設けてから上方に立ち上がり、給水補給管１５は高架水槽３の入口側に設けたフロート式開閉弁３３に接続している。高架水槽３側面１０，５ｍの位置には空気管２６が接続している。空気管２６には空気弁４５を設けている。空気弁４５には配管５４で空気圧縮５９に接続している。高架水槽３の側面１０ｍの位置にはオーバーフロー管３１が接続している。オーバーフロー管３１は高架水槽３の内側に平行に延びてから下向きに２ｍ垂下している。オーバーフロー管３１には排水弁５０を設けている。排水弁５０には排水管５５が接続している。【００１４】  次に、上述したような構造の装置の使用による本発明の水の循環方法をその作用と共に説明をする。【００１５】  先ず最初に、大気水槽２に設けた給水弁５２から装置に１５ｍまで水を給水して大気管２の水面に０，１気圧の加圧空気を供給してから循環タンク５内を−１ｋｇｆ／ｃｍ２の真空度に設定する。真空で揚水する給水弁５２から加圧給水器５８を用いて補給する。作業手順は真空弁３９・４０・４１を開けて大気に開放し、空気弁４２・４３・４４・４７を開けて水面を大気に開放する。空気弁４８を開けて開閉弁３５・３６を開け、バイパス弁３８を開けてから排水弁４９��開ける。給水弁５２から加圧給水器５８を用いて給水をすると満水になると排水弁４９に接続する排水管５５から水が溢れ出るので給水を停止する。図１は１５ｍまで給水した水位を示す。【００１６】  加圧水槽１及び循環タンク５の水量は（降水管９と内部管１０の板厚は無視する）加圧水槽１の内径は（３５ｃｍ）
１７，５ｃｍ×１７，５ｃｍ×３，１４÷４×１５００ｃｍ≒３６０，６０９ｇになる。
大気管１９の給水量は
４ｃｍ×４ｃｍ×３，１４÷４×１２００ｃｍ＝１５，０７２ｇ
調整管１８の水量は
４ｃｍ×４ｃｍ×３，１４÷４×１２００ｃｍ＝１５，０７２ｇ
大気水槽２の水量は（内径２０ｃｍ水導入管の板厚は無視する。）
１０ｃｍ×１０ｃｍ×３，１４÷４×１５００ｃｍ＝１１７，７５０ｇ
高架水槽３に給水する水量は（循環タンクの外径３６５，８ｍｍ丸）
循環タンク５の容積は
１８，２９ｃｍ×１８，２９ｃｍ×３，１４÷４≒２６２，６ｃｍ２
高架水槽３の（高架水槽４の内径は６０ｃｍ丸）容積は
３０ｃｍ×３０ｃｍ×３，１４÷４＝７０６，５ｃｍ２
容積の差は
７０６，５ｃｍ２−２６２，６ｃｍ２＝４４３，９ｃｍ２
水深は３ｍであるから給水量は
４４３，９ｃｍ２×３００ｃｍ＝１３３，１７０ｇになる。【００１７】  大気管１９に加圧空気を０，１気圧の空気を供給する作業手順は排水弁４９を閉じて空気弁４４から空気圧縮機５９を用いて供給する。加圧によって大気管１９の水は循環タンク５に移動する。
大気管１９から循管タンク５に移動する水量は（大気管の内径は８ｃｍ丸）
４ｃｍ×４ｃｍ×３．１４÷４×−０，１ｋｇｆ×７６ｃｍ×１３．６ｇ＝１２９８ｇになる。【００１８】  循環タンク５を真空−１ｋｇｆ／ｃｍ２に設定する作業手順は水路の開閉弁３５を閉じてバイパス弁３８を開けて、真空ポンプ５７を用いて真空弁４０から真空設定を行なう。真空作用で揚水する水を給水弁５２から加圧給水器５８を用いて水の補給を行なう。【００１９】  真空作用で循環タン５クに揚水する水位は
循環タンク５へ移動による水位は（循環タンクの内径３５ｃｍ丸）
１７，５ｃｍ×１７，５ｃｍ×３．１４÷４＝２４０，４ｃｍ４
降水管１９の外形は（外径２６７，４ｍｍ丸）
１３，３７ｃｍ×１３，３７ｃｍ×３．１４÷４＝１４０，３ｃｍ、
従って移動による水位は
１２９８ｇ÷（２４０，４ｃｍ−１４０，３ｃｍ）＝１２，９６ｃｍになる。
循環タンク水位は
１５００ｃｍ＋１２，９６ｃｍ＝１５１２，９ｃｍになる。
真空作用は水面に水没させ筒を立ち上げた時、筒に−１ｋｇｆ／ｃｍ２の真空度にすると水面に作用する大気圧によって７６ｃｍ×１３，６ｇ＝１０３３，６ｃｍ上昇する。循環タンク５の水面には大気圧が存在していない。
一方、大気管１９は循環タンク５の側面３ｍの位置で接続している。
大気管１９は循環タンク５の水面からは１５１２．９ｃｍ−３００ｃｍ＝−１２１９で接続している。大気管１９の水面には（大気圧＋０，１気圧）の空気圧がある。循環タンク５の水面を−１ｋｇｆ／ｃｍ２の真空度に設定しても大気管１９の水面に作用する空気圧で循環タンク５内に水を１０３３，６ｃｍ高さまで真空上昇させる事はできない。大気管１９の水面を加圧する加圧空気圧が水を伝達してバイパス弁３８から水が移動する水が循環タンク５に真空揚水する。この作用で循環タンク５に水が揚水する水を真空水とし、この作用を連通管水路の作用と記する。
連通管水路で上昇する循環タンク５の真空水の水位は
１，１ｋｇｆ／ｃｍ２×７６ｃｍ×１３，６ｇ×３０％＝３４１，０８８ｃｍになる。
従って循環タンク５の水位分布は
１５１２．９ｃｍ（自由水）＋３４１，０８８（真空水）ｃｍ≒１８５３，９ｃｍになる。【００２０】  加圧水槽１と内部管９及び、調整管１８に０，１気圧の加圧空気を供給してから降水管８と大気水槽２に１６ｍまで水を給水する。作業手順はバイパス弁３８を閉じて空気弁４２・４３・４７を開けて空気管４８を開けてから排水弁５１を開ける。加圧水槽１に空気圧縮機５９を用いて空気弁４６に供給する。加圧空気の供給によって押し退け水量は降水８と大気水槽２に移動する。
加圧による移動水量は
加圧水槽１の容積は（内径３５ｃｍ丸）
１７，５ｃｍ×１７，５ｃｍ×３，１４÷４＝２４０，４ｃｍ２
降水管８の容積は（降水管８の内径２５ｃｍ丸、外形は２６７，４ｍｍ丸）
１３，３７ｃｍ×１３，３７ｃｍ×３，１４÷４＝１４０，３ｃｍ２
容積の差は
４０，４ｃｍ２−１４０，３ｃｍ２＝１００，１ｃｍ
押し退け水量は
０，１ｋｇｆ／ｃｍ２×７６ｃｍ×１３，６ｇ×１００，１ｃｍ＝１０，３４６ｇ
内部管９及び、調整管１８に０，１気圧の加圧空気を供給で移動する水量は（内部管９、及び、調整管１８の内径は８ｃｍ丸）
４ｃｍ×４ｃｍ×３，１４÷４×０，１ｋｇｆ／ｃｍ２×７６ｃｍ×１３，６ｇ×２＝２，５９６ｇ
合計水量は
１０，３４６ｇ＋２，５９６ｇ＝１２，９４２ｇ
降水管８の容積（内径２５ｃｍ丸）
１２，５ｃｍ×１２，５ｃｍ×３，１４÷４＝１２２，６ｃｍ
大気水槽２の容積（内径２０ｃｍ丸）
１０ｃｍ×１０ｃｍ×３，１４÷４＝７８，５ｃｍ
内部管９と水導入管１３の容積（８ｃｍ丸、外形８９，１ｃｍ）
４，４５５×４，４５５×３，１４÷４×２＝３１，１ｃｍ
合計容積は
１２２，６ｃｍ＋７８，５ｃｍ−３１，１ｃｍ＝１７０ｃｍ  １２，９４６ｇ÷１７０ｃｍ＝７６，１ｃｍ
従って大気水槽２に設けている排水弁５１から水は溢れない。【００２１】  降水管８と大気水槽２に給水弁５２から１６ｍの水位まで水を給水してから大気水槽の２の水面を０，１ｇ気圧の加圧空気を供給する。真空タンクを−１ｋｇｆ／ｃｍ２の真空度に設定して真空揚水する水を給水弁５２から加圧給水機５８を用いて水を補給する。作業手順はバイパス弁３８を閉じて空気弁４７を開けて水面を大気に開放してから排水弁５１を開ける。給水弁５２から加圧給水器５８を用いて水を給水する。１６ｍの水位になると排水弁５１に接続するオーバーフロー管３２から水が溢れるので給水を停止する。
降水管８に給水する水量は（内径２５ｃｍ）
降水管８の容積は
１２，５ｃｍ×１２，５ｃｍ×３，１４＝２４０，４ｃｍ
内部管９の容積は（外形８９，１ｍｍ）
４，４５５ｃｍ×４，４５５ｃｍ×３，１４＝１５，５ｃｍ
降水管８に給水する水量は
２４０，４ｃｍ−１５，５ｃｍ×１００ｃｍ＝２２，４９０ｇ
大気水槽２に給水する水量は
大気水槽２の容積は（内径２０ｃｍ）
１０ｃｍ×１０ｃｍ×３，１４÷４＝７８，５ｃｍ
水導入管１３の容積は（外形８９，１ｍｍ）
４，４５５ｃｍ×４，４５５ｃｍ×３，１４＝１５，５ｃｍ
大気水槽２と降水管８に給水する水量は
７８，５ｃｍ−１５，５ｃｍ×１００ｃｍ＝６，３００ｇになる。
加圧水槽１と内部管８及び、調整管１８から移動した水量を差し引くと給水量は
２２，４９０ｇ＋６，３００ｇ−１２，９４６ｇ＝１５，８４４ｇになる。【００２２】  大気水槽２の水面に加圧空気を０，１気圧加圧空気を供給する。作業手順は排水弁５１を開けて空気弁４７から０，１気圧の加圧空気を空気圧縮機５９を用いて供給する。加圧によって排水弁５１を通って排水管５５から水が排水される。
加圧空気による排水量は
大気水槽２の容積は（内径２０ｃｍ）
１０ｃｍ×１０ｃｍ×３，１４÷４＝７８，５ｃｍ
水導入管１３の容積は（外形８９，１ｍｍ）
４，４５５ｃｍ×４，４５５ｃｍ×３，１４＝１５，５ｃｍ
加圧空気量は
０，１ｋｇｆ／ｃｍ２×７６ｃｍ×１３，６ｇ＝１０３ｃｍ
排水量は
７８，５ｃｍ−１５，５ｃｍ×１０３ｃｍ＝６，４８９ｇ【００２３】  降水管８内に設けた内部管９と調整管１８の作用は、内部管９は循環タンク５の天板から１７ｍ垂下していて降水管８内の水位は１６ｍであるから内部管９の水没距離は２１００ｃｍ−１７００ｃｍ−１６００ｃｍ＝−１２００ｃｍの水深になる。一方、調整管１８は循環タンク５の４ｍ位置で接続していて、１３ｍ立ち上がっている。調整管１８の水深は１６００−４００ｃｍ＝−１２００になる。内部管内９の水面の１，１気圧と降水管８内の水面には連通管水路の作用が生じている。また、調整管１８内の水面の１，１気圧と降水管８内の水面でも連通管水路の作用が生じている。
連通管水路の作用で上昇する真空水の高さは
１，１ｋｇｆ／ｃｍ２×７６ｃｍ×１３，６ｇ×３０％≒３４１ｃｍになる。
従って降水管８内の水位分布は
１６００ｃｍ（自由水）＋３４１ｃｍ（真空水）＝１９４１ｃｍになる。
循環タンク５内の自由水の水位は１５１２ｃｍで降水管８は仕切板４から１６，５ｍ立ち上がって降水管８の自由水の水位は１６ｍであるから循環タンク５内の水と降水管８内の水は降水管８によって遮断されている。従って水面に生じる連通管水路の作用も降水管８の高さで遮断している。
循環タンク５の水位分布は
１５１２，９ｃｍ（自由水）＋３４１ｃｍ（真空水）＝１８５３，９ｃｍになっている。
真空水の高い降水管８内の水は循環タンク側５に移動して真空水の水位は１９４１ｃｍになる。【００２４】  真空タンク１１を−１ｋｇｆ／ｃｍ２の真空度に設定する。作業手順はバイパス弁３８を閉じて空気弁４８を閉じて排水弁５１を閉じ、開閉弁３６を閉じてから真空ポンプ用いて真空弁３９から真空タンク１１を−１ｋｇｆ／ｃｍ２の真空度に設定する。真空揚水する水を給水弁５２から補給をする。
真空タンク１１に揚水する高さは
−１ｋｇｆ／ｃｍ２×７６ｃｍ×１３，６ｇ＝１０３３，６ｃｍになる。
大気水槽２の水面からの真空揚水高さは
１６００ｃｍ＋１０３３，６ｃｍ＝２，６３３，６ｃｍになる。【００２５】  高架水槽３の水面に０，１気圧の加圧空気を供給する作業手順は排水弁５０を開けて開閉弁３７を閉じて空気弁４５から高架水槽３の水面に０，１気圧の加圧空気を供給する。加圧空気の供給によって高架水槽３の水を押し下げて排水弁５０から押し退け水量が排水される。
加圧によって排水する水量は
循環タンク５の容積は（外径は３６５，８ｍｍ丸）  １８，２９ｃｍ×１８，２９ｃｍ×３，１４÷４≒２６２，６ｃｍ２高架水槽３の容積は（内径は６００ｍｍ丸）
３０ｃｍ×３０ｃｍ×３，１４÷４＝７０６，５ｃｍ
容積の差は
７０６，５ｃｍ２−２６２，６ｃｍ２＝４４３，９ｃｍ
水深は３ｍであるから排水量は
−０，１ｋｇｆ／ｃｍ２×７６ｃｍ×１３，６ｇ×４４３，９ｃｍ＝４５，８８１ｇになる。
加圧によって真空管７内に水を押し上高さは
−０，１ｋｇｆ／ｃｍ２×７６ｃｍ×１３，６ｇ＝１０３ｃｍ
高架水槽３に０，１気圧の加圧空気の供給による真空管７に上昇する水位は
０，１ｋｇｆ／ｃｍ２×７６ｃｍ×１３．６ｇ＝１０３ｃｍになる。【００２６】  真空管７を−１ｋｇｆ／ｃｍ２  の真空度に設定する作業手順は開閉弁３５を閉じて真空弁４１から真空ポンプ５７を用いて−１ｋｇｆ／ｃｍ２の真空度に設定する。加圧給水器５８を用いて給水弁５２から揚水する水を補給する。真空管７で揚水する高さは
１０００ｃｍ＋１，１ｋｇｆ／ｃｍ２×７６ｃｍ×１３，６ｇ＝２１３６，９ｃｍになる。
真空管は水面から９，５ｍの位置で分岐して開閉弁３５を設けてから循環タンクに接続している。真空管７の分岐高さは９，５ｍであるから基準水位からの高さは
１０００ｃｍ＋９５０ｃｍ＝１９５０ｃｍになる。
真空設定後に開閉弁３７を開放すると大気水槽２の水圧を受けて給水補給管１５から給水を受ける。大気水槽２と高架水槽３の水位差は１６ｍ−１０ｍ＝６ｍであるから６ｍ水圧で高架水槽内３は０，１気圧に保たれる。水位はフロート式開閉弁３３で１０ｍに制御される。【００２７】  上記のように設定すると図２の水位になる。【００２８】  開閉弁３７を閉じてバイパス弁３８を閉じて給水弁５２を閉じてから排水弁４９・５０・５１を閉じる。開閉弁３５・３６を開放してから開閉弁３７を開けて水を循環させて運転中に真空管４８に空気圧縮機５９から多少の加圧空気を供給する。【００２９】  開閉弁３５を開放すると真空管７に揚水している水は循管タンク５の真空槽６に移動する。
真空管７から真空槽６に移動する水量は（真空管７の内径８ｃｍ丸）４ｃｍ×４ｃｍ×３．１４÷４×−１ｋｇｆ×７６ｃｍ×１３．６ｇ＝１２，９８２ｇ／ｓになる。
真空管７から真空槽６に水が移動すると高架水槽３の水位は下がり、高架水槽３は真空タンク１１から給水管１４により給水を受ける。真空タンク１１は大気水槽２から水導入管１３より給水受け、大気水槽２は加圧水槽１から連通管１６により給水を受ける。降水管８の水位と大気水槽２の水位は初期設定で１６ｍまで水を給水している。内部管９及び、調整管１８の水面に作用する連通水路の作用で降水管の８水は加圧水槽１に下降する。真空水も下降して水位１６ｍの位置で真空水は自由水に代わって水の循環を可能にしている。【００３０】  開閉弁３６を開放すると水位の下がった高架水槽３は真空タンク１１から給水管１４より給水を受ける。大気水槽２の水位１６ｍで、高架水槽３の水位は１０ｍに制御している。高架水槽には０，１気圧の加圧空気があるので落差は１６ｍ−１０ｍ−１，０３ｍ＝４，９７ｍになる。
下降速度は
√２×９８０×４９７ｃｍ＝９８６，９ｇ／ｓになる。
流量は（給水管１４の内径は８ｃｍ丸）
４ｃｍ×４ｃｍ×３，１４÷４×９８６，９ｇ／ｓ＝１２，３９５ｇ／ｓになる。
高架水槽３に給水管１４を水没させているので移動抵抗を８５％とすると高架水槽３の水位変化は（降水抵抗を８５％とする）
１２，９８２ｇ／ｓ−１２，３９５ｇ／ｓ×８５％＝２，４４６ｇ／ｓの水量が不足になる。高架水槽３の水位変化は（循管タンク５の外形３８５，ｍｍ丸）（高架水槽４の内径３０ｃｍ）
循環タンク５の容積は
１８．２９ｃｍ×１８．２９ｃｍ×３．１４÷４＝２６２，６ｃｍ２
高架水槽４の容積は  ３０ｃｍ×３０ｃｍ×３．１４÷４＝７０６，５ｃｍ
容積の差は
７０６，５ｃｍ−２６２，６ｃｍ２＝４４４，２ｃｍ２
高架水槽３の水位の変化量は
２４４６ｇ／ｓ÷４４４，２ｃｍ２＝５，５ｃｍ／ｓの水位が下がる【００３１】  高架水槽３の水位が下がるとフロート式開閉弁３３から給水を受ける。
給水補給管１５の補給能力は（給水補給管１５の内径は８ｃｍ丸）大気水槽２の設定水位１６ｍ−高架水槽３の制御水位１０ｍ＝水位差６ｍ高架水槽３には０，１気圧の加圧空気が存在するから６００ｃｍ−１０３ｃｍ＝４９７ｃｍになる。
４ｃｍ×４ｃｍ×３．１４÷４×４９７ｃｍ＝６，２４２ｇ／ｓであるから配管抵抗を考慮しても高架水槽３の水位を制御する事ができる。水の循環経路は図３の矢印のように循環する。【００３２】  加圧水槽１と大気水槽２に０，１気圧の加圧空気を供給すると降水管８の水深の水圧が連通管１６に伝達する事ができると共に、給水管１４の水の移動による真空タンク１１の真空度の変化で大気水槽２の水を水導入管１３から真空タンク１１に移動させる作用がスムーズに行なう事が出来る。また、高架水槽３の水位変化に対してに給水補給管１５からスムーズに高架水槽３に水を移動する作用が働く。【００３３】  大気管１９と調整管１８に加圧空気を供給すると連通管水路の作用位置を自由に調整がてきるので装置が大きくなったり、温度変化の空気膨張や収縮で水位が変化したり、蒸発で水位が変化する場合に水位を検知して自動圧力調整弁を設けて循環運転を制御ができる。【００３４】  真空タンク１１の天板から垂下する内部管１２の外側と真空タンク１１の内側に空気弁４８から加圧空気を多少供給すると真空タンク１１の真空作用を安定させ、給水管１４から下降する水を内部管１２の空気槽との分離で給水管１４からスムーズに高架水槽３に下降させることができる。【００３５】  自然界では大気圧は常に変化する。気圧の変化がなければ真空管の分岐位置は１０ｍでもよいが、気圧の変化で真空引き高さは変化するの事がある。１気圧は７６ｃｍ×１３．６ｇ＝１０３３，６ｇ／ｃｍ２でまた、１気圧は９８０×１０３３，６ｇ／ｃｍ２ダインであり、１ｈｐ（ヘストパスカル）は１０００ダインでり１０１２９２８ダイン÷１０００≒１０１３ｈｐで大気圧が１０１３ｈｐから９６０ｈｐに変化する場合９６０ｈｐ×１０００÷９８０＝９７９気圧に変化する。従って気圧の変化量は  １０３３，６ｃｍ−９６９ｃｍ＝５４．６ｃｍ×５４．６ｃｍ×１，３６ｇ＝７４，２だけ上昇高さが変化する変化量は１０３３，６ｃｍ−７４，２ｃｍ＝９５９，４の真空引き高さになる。大気圧の変化は真空引き高さに影響を与える事になるが９，５ｍ以下になる事は殆どないないと考え分岐点を９，５ｍに設定している。【００３６】真空管７から真空槽６に移動する水量と連通管１６に流れる水量は同じであるから連通管１６での流量は４ｃｍ×４ｃｍ×３，１４÷４×７６ｃｍ×１３，６ｇ＝１２，９８２ｇ／ｓになる。  流速は１２，９８２ｇ÷４ｃｍ÷４ｃｍ÷３，１４×４÷１００＝１０，３ｍ／ｓ  連通管１６部にかかる水圧は（連通管の接続する水位は１５．５ｍ）水深１５
５０ｃｍ÷７６ｃｍ×１３，６ｇ＝１，４気圧になる。装置を大きくして真空管７及び、給水管１４の口径で循環水量を増加する事ができる。【００３７】  高架水槽３の水面に０，１気圧の加圧空気を供給しているが高架水槽３から立ち上がる真空管７は水面から９，５ｍの位置で循管タンク５に接続しているので高架水槽３に水源を接続して給水管１４を高架水槽３から切り放して連通管１６部で水流と水圧を利用して発電をしながら水を他の目的に利用する事ができる。例えば、水の水源には、河川・海水・水族館の水槽・浄化槽の排水・プールなどの水源を高架水槽３に接続し、発電をしながら水の利用を利用する。水の利用は、水槽への水流及び、水流への酸素の混入・噴水・滝・落下する水圧で粉砕など様々に利用ができる。発電する電力で産業廃棄物の水分除去や乾燥が可能になる。また、密閉水路では発電はもとより、熱交換器で冷・熱を供給して循環する冷・熱を熱交換器で取り出して冷暖房・クリーンルームの排熱など様々に利用ができる。装置を密閉水路で利用すると塵の進入せげると共に、蒸発による水位管理が省ける。
尚、蒸発等で水位が下がった場合には、給水弁５２から加圧給水機５８を用いて設定水位まで給水する。また、数日間連続運転をしている間に配管部や弁などからエアー洩れによって真空度が下がった場合には真空低下した真空弁を開放し、真空ポンプを起動して設定する真空度まで真空引きを行なえばよい。【００３８】  上記、循環装置を冬期等の気温の低い環境下で使用する場合、循環する水の凍結を防止する為に、装置に保温カバーで覆ったり、地下に設けて凍結を防止したり、循環水に凍結防止剤を入れる手段を講じる必要がある。オゾンを供給する事で水中の雑菌の繁殖を押さえる事ができる。更には定期的に水を入れ替えるとよい。【００３９】  以上の説明したように動力なしで水を循環できる本発明の水循環方法を発電に利用したは場合には、地形を利用して発電をする方法に比べ、調査・設計・土木工事費・送電設備・など様々な経費を大幅に省くことができる。
【発明の効果】
【００４０】  請求項１に係る発明の水循環方法を利用すれば、初期設定後は動力なしで水を循環させることができるので駆動部がないので静かであり、水を放水する必要がないので環境問題も発生しない。循環水量は装置の大きさで得られ、水圧は装置高さで得る事ができる。
【００４１】  自然の地形を利用して発電をする風力式発電の様に設置場に限定することはなく、日々の環境変化で風力式発電や太陽光発電のように発電量が変化する事はない。電気の必要な場所で地上、又は、地下に関係なく設置ができ、売電をしなければ送電設備も必要としない。２４時間連続で発電が可能になり、様々な産業に利用ができる。例えば、発電した電力で水の電気分解で得られる酸素と水素を燃料として利用すれば地球温暖化ガスの一つである炭酸ガスの削減に貢献できる。また、産業廃棄物を高温で燃焼する焼却炉に利用すれば石油類の備蓄も必要としない。
【００４２】  発電に使用する場合は、落差と水量で発電量がきまるので、循環水量を多くすれば落差が小さくても発電量を大きくできる。発電量の計算では、発電量＝流量×落差×９，８×水車効率×発電効率で計算する。例えば、市販の羽根車を利用して発電をすると水車効率は４０％程度であるから水量２ｍ３／ｓ，落差４，９ｍの時の発電量は２ｍ３／ｓ×４．９ｍ×９，８×４０％×７５％＝２８，８ｋｗ／ｈの発電量になる。発電利用は羽根車の効率で大きく変わる。発電量を決めれば装置の大きさが決まる。
【００４３】  装置の組み合わせで高所への給水と同時に循環による発電ができる。非常電源を必要とする病院や百貨店、または、地下街等で利用すれば電力が利用できると共に、非常発電に使用している燃料の備蓄も必要としない。スプリンクラーと連動し、上水道を連結すれば非常時の消火栓としても利用ができる。
【００４４】  落下を利用して火力発電に使用する紙類を粉砕し、発電による電力で乾燥してＭＦＤの生産や装置を海水内に置いて発電する電力で高温室を作り、落下する水圧で海水を高温室に噴霧し、蒸発する蒸気を冷却管に移動させて海水を真水にすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】  請求項１を具体化した第１実施形態の図面である。
【図２】  第１実施形態の装置の調整段階の図面である。
【図３】  第１実施形態の装置の調整時の図面である。
【符号の説明】
【００４６】  １  加圧水槽
２  大気水槽
３  高架水槽
４・１０  仕切板
５  循環タンク
６  真空槽
７  真空管
８  降水管
９・１２  内部管
１１  真空タンク
１３  水導入管
１４  給水管
１５  給水補給管
１６  連通管
１７  バイパス管
１８  調整管
１９  大気管
５７  真空ポンプ
５８  加圧給水器
５９  空気圧縮機
【図１】
2005226624.tif 000003
【図２】
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【図３】
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