(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定方向に流れる水の流下方向に沿って水に浸漬される通水管と、前記通水管の中途に連通して立設された取水管とを備え、前記通水管の上流端開口部を水流入口とし、前記水流入口から前記通水管内へ流入する水の圧力で通水管の下流端開口部を閉止する機能を有する第１開閉弁を下流端開口部に設け、前記取水管内を上昇する水の圧力で取水管通路を開放する機能を有する第２開閉弁を取水管に設け、前記通水管の前記取水管立設位置より下流側の通水管通路に、下流側に向かって登り勾配をなすように上方へ屈曲させて形成した傾斜部を設けた揚水装置。
【請求項２】
前記登り勾配の傾斜角度を１０〜３０度とした請求項１記載の揚水装置。
【請求項３】
前記水流入口から前記取水管立設位置までの長さを、取水管設置位置から前記登り勾配の始点までの長さの４〜３０倍とした請求項１または２記載の揚水装置。
【請求項４】
前記通水管の内径を前記取水管の内径の４〜４５倍とした請求項１〜３のいずれかに記載の揚水装置。
【請求項５】
導水孔が排水孔より高い位置に設けられた気密性の貯水タンクの前記導水孔に前記取水管の先端を連結し、前記導水孔より高い位置に先端排水口を有する排水管を前記排水孔に連結した請求項１〜４のいずれかに記載の揚水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、河川や水路を流れる水など、一定方向に流下する水をその水面より高い位置まで揚げることのできる揚水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
河川や水路などを流れる水などを水面より高い位置まで汲み上げる手段としては、古くは水の流れによって回転する水車や人力水車などが使用されていたが、近年は、モータやエンジンなどの動力を用いて作動させる様々な形式のポンプが開発され、その用途に応じて使い分けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
古い時代から使用されている水車などは、モータなどの駆動手段なしで作動する点では便利であるが、回転する水車を支えるための頑丈な構造体を構築する必要があり、一旦構築すると簡単に移動したり撤去することができないので、安易に採用することができない。
【０００４】
一方、モータやエンジンで作動するポンプは、電源や燃料がなければ運転できないので、エネルギコストがかかり、給電設備のない場所あるいは燃料の搬入が困難な場所などにおいては使用できない。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、大掛かりな構造体などを構築する必要がなく、設置や移動が比較的容易であり、電源や動力源も不要な揚水装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の揚水装置は、一定方向に流れる水の流下方向に沿って水に浸漬される通水管と、前記通水管の中途に連通して立設された取水管とを備え、前記通水管の上流端開口部を水流入口とし、前記水流入口から前記通水管内へ流入する水の圧力で通水管の下流端開口部を閉止する機能を有する第１開閉弁を下流端開口部に設け、前記取水管内を上昇する水の圧力で取水管通路を開放する機能を有する第２開閉弁を取水管に設け、前記通水管の前記取水管立設位置より下流側の通水管流路に、下流側に向かって登り勾配をなすように上方へ屈曲させて形成した傾斜部を設けたことを特徴とする。
【０００７】
このような構成とすることにより、流水中に通水管を浸漬し、下流端開口部の一部を液面上に露出させた状態で固定すれば、上流端の水流入口から通水管内へ流入する水が通水管を満たしたとき第１開閉弁が閉じて通水管内の水の流下を止めるので、この瞬間、通水管内を流下する水が有していた運動エネルギによってその水の一部が取水管内を上昇して第２開閉弁を開放し取水管の先端から排出される。前記運動エネルギに相当する分量の水が排出されると、第２開閉弁より上方の取水管内にある水の圧力で直ちに第２開閉弁が閉じるが、前記分量の水が排出されたことで通水管内の水量が減少するので、第１開閉弁が開いて水流入口からの水流入が再開され通水管内に溜まり始め、この後は前記過程が繰り返される。
【０００８】
このように、通水管内に流入する水の圧力で第１開閉弁および第２開閉弁が交互に閉止、開放を繰り返すことで、取水管の先端から間欠的に水が排出されるので、電源や動力源なしで水を汲み上げることが可能となる。また、流水中に通水管を浸漬して固定するだけでよいので、大掛かりな構造体などを構築する必要がなく、設置や移動も比較的容易である。ここで第１開閉弁は、通水管の下流端開口部の下方または上方に傾動自在に軸支した構造を採用することができる。
【０００９】
前記登り勾配の傾斜角度を１０〜３０度とすれば、通水管内に流入する水による第１開閉弁の閉止動作、開放動作がスムーズに行われるようになるため、取水管から効率的に水が排出される。
【００１０】
また、水流入口から取水管立設位置までの長さが長いほど、取水管の高い位置まで水を上昇させることができるようになるが、水流入口から取水管立設位置までの長さを、取水管立設位置から登り勾配の始点までの長さの４〜６０倍とすることにより、水取り出し付近の水表面から１〜２０ｍ程度まで水を上昇させることが可能となり、実用性が向上する。前記長さの比が４倍より小さい場合は取水管内を水が上昇せず、６０倍より大きくなると通水管自体の設置場所を確保するのが困難となり、実用性が失われるため、長さの比は前記範囲が望ましい。
【００１１】
また、前記通水管の内径を、前記取水管の内径の４〜４５倍とすることにより、水取り出し付近の水表面から１〜２０ｍ程度まで水を上昇させることが可能となる。通水管の内径が取水管の内径の４倍より小さい場合は取水管内を水が上昇せず、４５倍より大きい場合は、設置できる河川や水路の大きさあるいは水深が限定され、実用性がなくなるため、内径比は前記範囲が望ましい。
【００１２】
さらに、導水孔が排水孔より高い位置に設けられた気密性の貯水タンクの導水孔に前記取水管の先端を連結し、導水孔より高い位置に先端排水口を有する排水管を排水孔に連結することにより、取水管から導水孔を経由して貯水タンク内に流入する水が一旦タンク内に溜まるようになり、溜まった水でタンク内の空気圧が大気圧より高く保たれ、この空気圧がタンク内の水を押し出すように作用するため、排水管の排水口から連続的に水を出すことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は実施の形態である揚水装置を示す側面図、図２は図１に示す揚水装置の一部拡大断面図、図３は図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【００１４】
図１，２に示すように、本実施形態の揚水装置１０は、流下方向に沿って水１１の中に浸漬された通水管１３と、通水管１３の上流端に設けられた漏斗状の水流入口１４と、通水管１３の下流端の開口部１５を開閉する第１開閉弁１６と、第１開閉弁１６より上流側の通水管１３に連通して立設された取水管１７と、取水管１７を開閉する第２開閉弁１８と、取水管１７の先端に接続された貯水タンク１９と、貯水タンク１９に接続された排水管２０と、取水管１７より下流側の通水管１３が流下方向に向かって登り勾配をなすように上方へ屈曲させて形成された傾斜部１３ａなどで構成されている。
【００１５】
第１開閉弁１６は下流端の開口部１５の内側に傾動自在に軸支されており、通水管１３が水で満たされていないとき開口部１５は開放状態にあり、水流入口１４から通水管１３内へ流入した水１１が通水管１３を満たすと、その水１１の圧力で第１開閉弁１６が下流側へ傾動して開口部１５を閉止する。また、第２開閉弁１８は取水管１７内に開閉自在に軸支され、通常、その自重で取水管１７を閉止しているが、取水管１７内の水１１に上昇圧力が加わると、その水１１の圧力で第２開閉弁１８が上方へ回動して取水管１７が開放される。
【００１６】
ここで、図４〜６を参照して、揚水装置１０の揚水動作について説明する。前述したように、一定方向に水１１が流れている水路１２の流下方向に沿って通水管１３を浸漬させ、下流端の開口部１５の上部を水面から露出させた状態で固定すれば、図４に示すように、水流入口１４から通水管１３内に流入する水１１が通水管１３内に溜まっていく。このとき、第１開閉弁１６は上流側へ傾斜し開口部１５は開放状態にあるが、水流入口１４から通水管１３内へ流入する水量が開口部１５から流出する水量を上回っているため、通水管１３内に徐々に水が溜まっていく。
【００１７】
通水管１３内が水１１で満たされると、図５に示すように、その水圧で第１開閉弁１６が閉じて通水管１３内を流下する水１１の動きを止めるので、この瞬間、通水管１３内を流下する水１１が有していた運動エネルギによって、通水管１３内の水１１の一部が取水管１７内を上昇して第２開閉弁１８を開放し、取水管１７の先端から排出され、貯水タンク１９内に溜まる。
【００１８】
前記運動エネルギに相当する分量の水１１が取水管１７の先端から排出されると、図６に示すように、第２開閉弁１８より上方の取水管１７内にある水１１の圧力で直ちに第２開閉弁１８が閉じるが、前記運動エネルギに相当する分量の水１１が排出されたことで通水管１３内の水量が減少するので、再び第１開閉弁１６が開いて、水流入口１４からの水１１の流入が再開され通水管１３内に溜まっていき、この後、図４，５に示した過程が繰り返される。
【００１９】
このように、通水管１３内に流入する水１１の圧力で第１開閉弁１６および第２開閉弁１８が交互に閉止、開放することによって、取水管１７の先端から間欠的に水１１が排出され貯水タンク１９に溜まっていくが、後述するように、貯水タンク１９内に大気圧より高い空気圧が生ずるため、排水管２０の先端排水口２０ａから連続的に水１１が排出されるようになる。
【００２０】
このように、揚水装置１０は、電源や動力源が不要であり、一定方向に流下する水中に通水管１３などを浸漬して固定するだけで使用できるので、大掛かりな構造体などを構築する必要がなく、設置や移動も比較的容易である。
【００２１】
揚水装置１０では、傾斜部１３ａの傾斜角度を１４度としているため、通水管１３内に流入する水１１による第１開閉弁１６の閉止動作、開放動作がスムーズに行われ、取水管１７から効率的に水１１が排出される。
【００２２】
また、本実施形態において、通水管１３の内径を１００ｍｍ、取水管の内径を１３ｍｍとし、水流入口１４から取水管１７までの長さ２１を２４ｍ、取水管１７から傾斜部１３ａの始点までの長さ２２を０．５ｍとしたところ、水路１２の水面から３ｍの高さまで水１１を上昇させることができた。
【００２３】
さらに、取水管１７の先端を、導水孔１９ａが排水孔１９ｂより高い位置に設けられた気密性の貯水タンク１９の導水孔１９ａに連結し、この貯水タンク１９の排水孔１９ｂに、導水孔１９ａより高位置に先端排水口２０ａを有する排水管２０を連結している。
【００２４】
排水管２０の先端排水口２０ａが導水孔１９ａより高い位置にあるため、取水管１７から導水孔１９ａを経由して貯水タンク１９内に流入する水は一旦貯水タンク１９内に溜まることとなるが、溜まった水１１によって貯水タンク１９内の空気圧が大気圧より高くなってその状態が維持され、この空気圧が貯水タンク１９内の水１１を押し出すように作用するため、排水管２０の先端排水口２０ａから連続的に水が排出される。
【００２５】
なお、本実施形態では、第１開閉弁１６は、下流端の開口部１５の下方に設けられた支軸１６ａに傾動自在に軸支された構造となっているが、この構造に限定するものではないので、開口部１５の上方に設けた支軸に第１開閉弁を傾動自在に垂下させた構造とすることもできる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明により、以下に示す効果を奏する。
【００２７】
（１）流水に浸漬される通水管の中途に取水管を立設し、通水管の上流端の水流入口から通水管内へ流入する水の圧力で下流端開口部を閉止する機能を有する第１開閉弁を下流端開口部に設け、取水管内を上昇する水の圧力で取水管通路を開放する機能を有する第２開閉弁を取水管に設け、通水管の取水管立設位置より下流側の通水管流路に、下流側に向かって登り勾配をなすように上方へ屈曲させて形成した傾斜部を設けたことにより、流水中に通水管などを浸漬して固定すれば、通水管内へ流入する水の圧力で第１開閉弁および第２開閉弁が交互に閉止、開放を繰り返し、取水管の先端から間欠的に水が排出されるので、電源や動力源なしで水を汲み上げることが可能となる。また、大がかりな構造体などを構築する必要がなく、設置や移動も比較的容易である。
【００２８】
（２）通水管下流側の登り勾配の傾斜角度を１０〜３０度とすることにより、通水管内に流入する水による第１開閉弁の閉止動作、開放動作がスムーズに行われるようになり、取水管から効率的に水が排出される。
【００２９】
（３）水流入口から取水管立設位置までの長さを、取水管立設位置から登り勾配の始点までの長さの４〜６０倍とし、通水管の内径を取水管の内径の４〜４５倍とすることにより、高さ１〜２０ｍ程度まで揚水することが可能となり、実用性が向上する。
【００３０】
（４）導水孔が排水孔より高い位置に設けられた気密性の貯水タンクの導水孔に取水管の先端を連結し、導水孔より高い位置に先端排水口を有する排水管を排水孔に連結することにより、排水管の排水口から連続的に水を出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態である揚水装置を示す側面図である。
【図２】  図１に示す揚水装置の一部拡大断面図である。
【図３】  図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】  図１に示す揚水装置の動作状態を示す一部切欠断面図である。
【図５】  図１に示す揚水装置の動作状態を示す一部切欠断面図である。
【図６】  図１に示す揚水装置の動作状態を示す一部切欠断面図である。
【符号の説明】
１０  揚水装置
１１  水
１２  水路
１３  通水管
１３ａ  傾斜部
１４  水流入口
１５  下流端開口部
１６  第１開閉弁
１６ａ  支軸
１７  取水管
１８  第２開閉弁
１９  貯水タンク
１９ａ  導水孔
１９ｂ  排水孔
２０  排水管
２０ａ  先端排水口
２１  水流入口から取水管までの長さ
２２  取水管から傾斜部の始点までの長さ
【図１】
0003801430.tif 000002
【図２】
0003801430.tif 000003
【図３】
0003801430.tif 000004
【図４】
0003801430.tif 000005
【図５】
0003801430.tif 000006
【図６】
0003801430.tif 000007