(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動部とこれに隣接して配設された揚水部とからなり、
前記駆動部は、
装置フレームの上部に設けられた滑車と、
同滑車につるべ式に掛けられた一本のロープと、
このロープの両側に所定間隔で上下に移動自在に連結された同数の複数個のタンクと、
各タンクの底部に設けられ、下方に有する弁棒の押し上げにより開いて水抜きする逆止弁と、
隔壁により仕切られて２列の樋が形成された、前記装置フレームに設けられた複数の水移動樋と、
前記２列の樋のそれぞれに形成されている、前記水移動樋の上側に支持されているタンクから前記逆止弁の開弁により抜いた水を水移動樋の下側に達している、前記支持されているタンクと反対側の空のタンクに移動させる水流出孔と、
上昇した側の一番上の空のタンクをその上昇位置において係止する一対のストッパーと、
前記フレームの上部に設けられ、水が補給され、上昇した側の一番上の空のタンクへ水を供給する水供給タンクと、
前記ストッパーにより係止された前記一番上の空のタンクに設けられた弁押し棒により交互に開閉する一対の逆止弁を備え、開弁時に前記一番上の空のタンクに前記水供給タンクからの水を供給する分岐配管と、
前記ストッパーにより係止された前記一番上の空のタンクに水が供給され、満杯状態になったときに前記ストッパーを開放して当該タンクを下降させる一対のフロートとを有し、
前記揚水部は、
底が水中に位置するように池に設置され、前記一番下のタンクの底の外側に連結された、シリンダー内で上下動するピストン棒を備えるとともに、シリンダーの底部に逆止弁が設けられたポンプと、
ポンプのシリンダーの水押出配管とこの水押出配管に逆止弁を介して連結された揚水配管とを有し、
両側の一番上の空のタンクに上昇位置において水供給タンクから交互に水を供給してタンクを上下に移動させて水移動樋に支持した一方の側のタンクの水を水移動樋の下に達した反対側のタンクに水移動樋で交互に移動させるとともに一番下のタンクの水を抜いて池に流し、タンクの上下動により一番下のタンクに連結されたピストンがポンプのシリンダー内を上下動して池の水を吸い上げ、吸い上げた水をシリンダーの水押出配管に連結された揚水配管に押し出して揚水することを特徴とする水の重量を利用した揚水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低所にある水を高所へ押し上げるための水の重量を利用した揚水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から低所にある水を高所へ押し上げるための揚水装置として、渦巻きポンプや軸流ポンプなどの各種ポンプが知られており、吐出し量、揚程により適宜選択されている。これらの揚水装置の駆動源は、主として電動機や内燃機関が使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の揚水装置では、電動機を使用するものは、電気エネルギーを必要とするため、電気が入ってない場所では使用することができない。また、内燃機関を利用する場合は、重量のある内燃機関やガソリン等を運搬しなければならないという欠点がある。
そこで、本発明は、電動機や内燃機関を使用することなく、水の重量を利用して揚水できる揚水装置を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の揚水装置は、駆動部とこれに隣接して配設された揚水部とからなり、前記駆動部は、装置フレームの上部に設けられた滑車と、同滑車につるべ式に掛けられた一本のロープと、このロープの両側に所定間隔で上下に移動自在に連結された同数の複数個のタンクと、各タンクの底部に設けられ、下方に有する弁棒の押し上げにより開いて水抜きする逆止弁と、隔壁により仕切られて２列の樋が形成された、前記装置フレームに設けられた複数の水移動樋と、前記２列の樋のそれぞれに形成されている、前記水移動樋の上側に支持されているタンクから前記逆止弁の開弁により抜いた水を水移動樋の下側に達している、前記支持されているタンクと反対側の空のタンクに移動させる水流出孔と、上昇した側の一番上の空のタンクをその上昇位置において係止する一対のストッパーと、前記フレームの上部に設けられ、水が補給され、上昇した側の一番上の空のタンクへ水を供給する水供給タンクと、前記ストッパーにより係止された前記一番上の空のタンクに設けられた弁押し棒により交互に開閉する一対の逆止弁を備え、開弁時に前記一番上の空のタンクに前記水供給タンクからの水を供給する分岐配管と、前記ストッパーにより係止された前記一番上の空のタンクに水が供給され、満杯状態になったときに前記ストッパーを開放して当該タンクを下降させる一対のフロートとを有し、前記揚水部は、底が水中に位置するように池に設置され、前記一番下のタンクの底の外側に連結された、シリンダー内で上下動するピストン棒を備えるとともに、シリンダーの底部に逆止弁が設けられたポンプと、ポンプのシリンダーの水押出配管とこの水押出配管に逆止弁を介して連結された揚水配管とを有し、両側の一番上の空のタンクに上昇位置において水供給タンクから交互に水を供給してタンクを上下に移動させて水移動樋に支持した一方の側のタンクの水を水移動樋の下に達した反対側のタンクに水移動樋で交互に移動させるとともに一番下のタンクの水を抜いて池に流し、タンクの上下動により一番下のタンクに連結されたピストンがポンプのシリンダー内を上下動して池の水を吸い上げ、吸い上げた水をシリンダーの水押出配管に連結された揚水配管に押し出して揚水することを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の揚水装置を示す全体図である。揚水装置は駆動部Ａとこれに隣接して揚水部Ｂが配置されている。
駆動部Ａには、フレーム１の上部に滑車２が設けられ、滑車２に一本のロープ３がつるべ式に掛けられ、右のロープには、上段、中段及び下段に第１タンク４−１、第２タンク４−２及び第３タンク４−３、左側のロープに第４タンク４−４、第５タンク４−５及び第６タンク４−６が順に等間隔で連結固定され、各タンクはフレーム１のガイド（図示せず）に沿って上下に移動自在に配置されている。なお、本実施例は左右のロープ３にそれぞれ３個のタンクを連結しているが、４個以上でもよい。
【０００６】
図１の拡大図に示すように、各タンク４（４−１〜４−６）の底には、水を抜くため、下方に弁棒５を有する逆止弁６が設けられている。逆止弁６は、通常、閉じる方向に付勢されており、タンク４が後述する水移動樋７（７−１，７−２）に弁棒５が当たることにより逆止弁６を押し上げて開き、水抜きする。また、下段の第３タンク４−３及び第６タンク４−６の底の外側には揚水部Ｂのポンプ８，９のピストン１０，１１が連結されている。
【０００７】
フレーム１には、上段の第１タンク４−１及び第４タンク４−４を支持するとともに、水を第１タンク４−１から左側の中段の第５タンク４−５へ、あるいは第４タンク４−４から右側の中段の第２タンク４−２へ移動させる第１水移動樋７−１が設けられている。さらに、中段の第２タンク４−２及び第５タンク４−５を支持するとともに、水を第２タンク４−２から左側の下段の第６タンク４−６へ、あるいは第５タンク４−５から右側の下段の第３タンク４−３へ移動させる第２水移動樋７−２が第１水移動樋７−１の下方に配置されている。
【０００８】
図２は水移動樋７（７−１，７−２）の平面図である。水移動樋７は隔壁７ａにより左右方向に仕切られて２列の樋が形成されており、一方の樋は右側のタンクから抜いた水が水流出孔７ｂから左側のタンクに移動し、他方の樋は左側のタンクから抜いた水が水流出孔７ｃから左側のタンクに移動する。水移動樋７の底面は水の移動方向に傾斜させることが好ましい。
【０００９】
図３は上段の第１タンク４−１及び第４タンク４−４を支持するストッパー１２の一例を示す概略図で、フレーム１の内側上部には、上段の第１タンク４−１内及び第４タンク４−４内にそれぞれ入り込むようにフロート１３が配置されている。フレーム１の左右の側部には、軸１４を支点として回動自在にそれぞれストッパー１２が枢着され、各ストッパー１２の上端は、各フロート１３の上部に垂直に固定した棒１５の上部に設けたリング１６を介してロープ１７の一端が連結され、ロープ１７の他端は、フレーム１に固定されている。
【００１０】
ストッパー１２の下端には、フック１２ａが設けられている。ストッパー１２はフロート１３がタンク４−１，４−４内の所定レベル以下の状態では、上段の第１タンク４−１及び第４タンク４−４をフック１２ａで支持する位置にある。フロート１３が上昇すると、ロープ１７が上方に引っ張られてストッパー１２の上端はフレーム１側に回動し、ストッパー１２の下端は軸１４を支点としてフレーム１から離れる方向に回動してフック１２ａがタンク４から外れるようになっている。また、フック１２ａの下面には曲面が形成され、上昇してきたタンク４が曲面に当たることによりフック１２ａが外側に回動して通過するようになっており、タンク４通過後には、フック１２ａは元の位置に復帰してタンク４を支持する。
【００１１】
フレーム１の上部には、上段の第１タンク４−１又は第４タンク４−４に水を供給する水供給タンク１８が設けられている。第１タンク４−１又は第４タンク４−４のいずれかが最上位レベルに達した時に水供給タンク１８の水が第１タンク４−１又は第４タンク４−４に供給されるように、水供給タンク１８の底部に接続された配管１９を第１タンク４−１及び第４タンク４−４の上方にそれぞれ分岐した分岐配管２０−１，２０−２が設けられる。各分岐配管２０−１，２０−２には、逆止弁２１が設けられ、第１タンク４−１及び第４タンク４−４に設けられたそれぞれの弁押し棒２２で弁２１が押し上げられ開かれる。
【００１２】
なお、第１タンク４−１又は第４タンク４−４へ水供給タンク１８から水が供給されてフック１２ａが外れる前に、第２、第３、第５、第６タンク間の水の移動が終了するようにして、水の移動終了前にフック１２ａが外れてタンク４が下降するのを防ぐ。
【００１３】
ポンプ８，９のシリンダーの底部には逆止弁２３が設けられ、下段の第３タンク４−３あるいは第６タンク４−６の上昇により水を吸い上げる時に弁２３が開くようにし、逆に下段のタンク４−３、４−６の下降によりピストン１０，１１が下降するときは弁２３が閉まり、吸い上げた水がシリンダーの水押出配管２４に連結された揚水配管２５に押し出されるようにする。これらの水押し上げ配管２４と揚水配管の間には、それぞれ逆止弁２６が設けられている。
【００１４】
次に本発明の揚水装置の動作について図４に示す本発明の揚水装置のタンクの動作図により説明する。
【００１５】
（１）池から揚水する場合、池に揚水部Ｂをポンプ８，９の底が水中に位置するように設置する。その後、まず、上方に上がっている右側のタンクのうち、第２タンク４−２及び第３タンク４−３にそれぞれ水を人手により供給する。なお、第１タンク４−１に水を供給するとフック１２ａ（図１参照）が外れるので、第１タンク４−１には水を供給しない。この状態では、左側の第４タンク４−４は第１水移動樋７−１に、第５タンク４−５は第２水移動樋７−２に、第６タンク４−６は最下位レベルに位置している（図４（ｂ）参照）。
【００１６】
（２）第２タンク４−２及び第３タンク４−３がそれぞれ満杯になった後、水供給タンク１８から上段の第１タンク４−１に水を供給すると、フロート１３（図１参照）が徐々に上昇し、所定量の水が満たされると、ストッパー１２が回動してフック１２ａが第１タンク４−１から外れ、第１〜第３タンク４−１〜４−３は下降する。第１〜第３タンク４−１〜４−３の下降にしたがって、左側の第４〜第６タンク４−４〜４−６は上昇する（図４（ａ）参照）。
【００１７】
（３）第１〜第３タンク４−１〜４−３が下降して第１タンク４−１が第１水移動樋７−１に、第２タンク４−２が第２水移動樋７−２にそれぞれ達すると、上昇した左側の上段の第４タンク４−４はストッパー１２のフック１２ａに支持され、第５タンク４−５は第１水移動樋７−１の下側に、第６タンク４−６は第２水移動樋７−２の下側に達する。この間、第１タンク４−１及び第２タンク４−２が第１水移動樋７−１及び第２水移動樋７−２に達する直前から各水移動樋７−１，７−２に第１タンク４−１及び第２タンク４−２の底に設けた弁棒５が当たって押し上げられて弁６が開き、第１タンク４−１及び第２タンク４−２内の水が抜かれ、第１タンク４−１の水は第１水移動樋７−１を流れて反対側の第５タンク４−５へ、第２タンク４−２の水は第２水移動樋７−２を流れて反対側の第６タンク４−６へそれぞれ流れ込み、第３タンク４−３の水は下方のフレーム１ａに弁棒５が当たり弁６が開いて抜かれ、池に流される。
【００１８】
下段の第３タンク４−３の下降に伴って、ピストン１０，１１（図１参照）がポンプ８−９のシリンダー内を下動して吸い上げられている水がシリンダーの水押出配管２４に連結された揚水配管２５に押し出されれて、揚水する。一方、下段の第６タンク４−６の上昇に伴って、ピストン１０がポンプ８のシリンダー内を上昇して池の水を吸い上げる（図４（ａ）参照）。
【００１９】
（４）この間に、最上位レベルにある第４タンク４−４には、第４タンク４−４の弁押し棒２１により分岐配管２０−１の逆止弁２１が開かれて水供給タンク１８から水が供給されるとともに、左側の第５タンク４−５及び第６タンク４−６へ水が移動して重量が増加する。一方、右側の第１〜第３タンク４−１〜４−３は水が抜かれて空となって軽くなり、第４タンク４−４ではフロート１３が徐々に上昇し、所定量の水が満たされると、ストッパー１２のフック１２ａが第４タンク４−４から外れ、左側の第４〜第６タンクが４−４〜４−６下降し、右側の第１〜第３タンク４−１〜４−３は上昇し、第１タンク４−１がストッパー１２のフック１２ａに支持される。この状態で第４タンク４−４は第１水移動樋７−１に達し、第５タンク４−５は第２水移動樋７−２に達する。
【００２０】
下段の第６タンク４−６の下降に伴って、ピストン１１がポンプ９のシリンダー内を下降して吸い上げられている水がシリンダーの水押出配管２４に連結された揚水配管２５に押し出されれて、揚水する。一方、下段第３タンク４−３の上昇に伴って、ピストン１０がポンプ８のシリンダー２４内を上昇して池の水を吸い上げる（図４（ｂ）参照）。
【００２１】
（５）次いで、第１水移動樋７−１では第４タンク４−４の水が抜かれて第２タンク４−２に移動するとともに、第５タンク４−５の水が抜かれて第３タンク４−３に移動する。この間に第１タンク４−１には第１タンク４−１の弁押し棒２２により分岐配管２０−２の逆止弁２１が開かれて、水供給タンク１８から水が供給され、フロート１３が徐々に上昇する。その結果、右側の第１〜第３タンク４−１〜４−３は水の移動によって重量が増し、左側の第４〜第６タンク４−４〜４−６は水が抜かれて空となって軽くなり、第１タンク４−１に所定量の水が満たされると、ストッパー１２のフック１２ａがタンク４−１から外れ、第１〜第３タンク４−１〜４−３の下降にしたがって、左側の第４〜第６タンク４−４〜４−６は上昇する。そして、前記（２）の動作に移る（図４（ｂ）参照）。
【００２２】
以上のようにして、タンクの上下の動作を繰り返すことにより、下段のタンクに固定されたピストンがポンプのシリンダー内を上下動して池の水を吸い上げ、吸い上げた水がシリンダーの水押出配管２４に連結された揚水配管２５に押し出されて、揚水する。
【００２３】
したがって、本発明の揚水装置では、水供給タンクへ水を補給し、上段の第１タンク及び第４タンクに水を供給することにより、水の重力を利用して水を揚水することができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明により、電動機や内燃機関を使用することなく、水の重量を利用して揚水することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の揚水装置を示す全体図である。
【図２】  （ａ）は水移動樋の断面図、（ｂ）は平面図である。
【図３】  上段のタンクを支持するストッパーの一例を示す概略図である。
【図４】  本発明の揚水装置のタンクの動作図である。
【符号の説明】
Ａ  駆動部、Ｂ  揚水部、１  フレーム１、２  滑車、３  ロープ、４（４−１〜４−６）  タンク、５  弁棒、６  逆止弁、７（７−１，７−２）  水移動樋、７ａ  隔壁、７ｂ，７ｃ  水流出孔、８，９  ポンプ、１０，１１  ピストン棒、１２  ストッパー、１２ａ  フック、１３  フロート、１４  軸、１５  棒、１６  リング、１７  ロープ、１８  水供給タンク、１９  配管、２０−１，２０−２  分岐配管、２１  逆止弁、２２  弁押し棒、２３  弁、２４  水押出配管、２５  水押し上げ配管、２６  逆止弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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