JP6671061B2 - 液体揚水循環装置 - Google Patents
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Description
液体槽に満たされた液体を動力装置によって同じく液体が充満した揚水循環流路部内を一旦揚水すると共に再び流下させて前記液体槽に戻すことを繰り返す液体揚水循環装置であって、
前記液体揚水循環装置の設置状態で見て、前記液体槽は、上面の少なくとも一部が大気開放され、一定量の液体が満たされ、
前記揚水循環流路部は、前記液体槽の大気に接した液面から両端開口部が所定の深さだけ液体槽内に浸かった状態で上方に起立した状態で取り付けられ、かつ内部が前記液体で全て満たされ、
前記揚水循環流路部は、当該揚水循環流路部内に充満した液体を上昇させ揚水する揚水起立部と、当該揚水循環流路部内に充満した液体を下降させて流下させる流下起立部と、前記揚水起立部の上端部と前記流下起立部の上端部を液密状態に連結して前記揚水起立部内の液体を前記流下起立部内に流し込む液体流れ方向変換部を有し、
上端が液密状態で閉塞した筒状タンクと、前記タンクの下端に設けられた2軸回転装置と、前記筒状タンク及び2軸回転装置を支持する支持部とを有し、
前記筒状タンクの下端開口部は、前記2軸回転装置の上面によって液密状態で塞がれることで、前記筒状タンク及び2軸回転装置は、内部が外部に対して液密状態を保つように画成されており、
前記筒状タンクの内部には、当該筒状タンクの軸芯と同芯をなす流路仕切り用栽頭円錐形状を有するテーパー状筒体部が前記筒状タンクの下部から当該筒状タンク内の所定の高さまで設けられ、これによって前記筒状タンク内は、当該筒状タンクの軸芯周りに下側から一定領域を占める前記揚水起立部としての液体揚水部と、当該液体揚水部の周囲と前記筒状タンクの内周面との間に形成される一定領域を占める前記流下起立部としての液体流下部と、前記筒状タンクの内部において前記液体揚水部及び液体流下部の上方に形成される一定領域を占める前記液体流れ方向変換部が形成され、
前記液体揚水部は、前記筒状タンクの軸芯と同芯に回転可能に軸支された回転軸と、当該回転軸の少なくとも一方の端部であって前記筒状タンクの外部に備わった回転駆動部と、前記回転軸の周囲に長手方向に沿って固定され、当該回転軸の上側先端に向かうに従って外径が小さくなっていくと共に、隣接する翼同士のピッチが小さくなりながら外周縁が前記テーパー状筒体部の内側面に固定された液体揚水用螺旋翼を有し、
前記テーパー状筒体部の外側面と前記筒状タンクの内側面との間には、液体流下用螺旋翼が固定されかつ当該液体流下用螺旋翼の隣接する翼同士のピッチは下方に向かうに従って小さくなっており、
前記動力装置は、回転力発生装置と、前記回転力発生装置に備わった回転軸と一体となって回転するように前記流下起立部内の所定の領域に設けられた螺旋翼を有し、
前記動力装置を駆動することによって、前記螺旋翼が前記揚水循環流路部の流下起立部内で回転することによって、当該流下起立部内に充満した液体を強制的に流下させて前記液体槽に戻すと共に、前記揚水循環流路部内の流出した液体は、大気開放状態で上面の一部に大気圧が加わった液体槽の液体として戻り、かつ当該液体槽内の液体の一部が前記揚水循環流路部の揚水起立部に吸引流入され、流下流量と同量を揚水させながら前記筒状タンクの揚水循環流路部内に満たされた前記筒状タンクの揚水循環流路部内に満たされた前記液体を移動循環するようにしたことを特徴としている。
図10は、本発明の第5の実施形態に係る液体揚水循環装置の部分拡大詳細図である。
・例えば、以下の通りとなる。
・流下起立部螺旋流路 (634a) 1m/段 50段 50m/1回転
・揚水起立部螺旋流路 (633a) 0.8m/段 60段 48m/1回転
・総螺旋流路距離 (633a)+(634a)=98m/1回転
と構成した場合の1秒間の距離式は、
総螺旋翼流路距離m/s > 圧力伝播距離m/s と成れば良い。
・実証計算は以下の通りである。
・速度V= 距離m÷時間s=m/t から
・伝播速度=1425m/s÷15分の1秒=95m/15分の1秒
=95m×15/rps=1425m/s
の方程式が成り立ち、
従って、螺旋翼回転速度 =900/rpm=15/rpsにより、
・ 1回転の最小伝播距離 =95m/15分の1秒<98m/15分の1秒
・ 15回転の必要流路距離=1425m/s<1470m/s
従って、毎秒の流路距離=1425m/sは、900/rpmの回転により圧力伝播距離(速度)は許容範囲に収まり、開放槽を無圧(ゲージ圧0〉にする可能性は大であるも、回転駆動軸周りの螺旋翼軸寄り流路距離、及びテーパー状筒体部の外周の螺旋翼流路距離は極度に短縮することは、明白であるが、このことは、筒状タンクの径と高さ及び螺旋翼の段数及び回転速度の調整により、如何なる形状をして、圧力伝播速度に対応出来うるかを実証する。また、第2の圧力伝播対策として、テーパー状揚水起立部に気泡を注入しテーパー状揚水起立部内及び開放槽の圧力消滅を図るエアポンプを備え、筒状タンク最上部には、エアベントが施されて、その気泡の回収及び螺旋翼回転によるキャビテーション対策がとられている構成である。
110 液体槽(水槽)
120 逆U字管
121 揚水起立部
122 流下起立部
123 流れ方向変換部
130 動力装置
131 回転力発生装置
132 回転軸
133 螺旋翼
200 液体揚水循環装置
210 液体槽
211 止水栓
212 液体槽水位線
220 逆U字管
221 揚水起立部
222 流下起立部
222a 液体流出口
223 液体流れ方向変換部
230 動力装置
231 回転力発生装置
232 回転軸
233 螺旋翼
234 2軸連結ギア
235 2軸出力ギア
236 2軸回転ピストン
237 2軸回転ピストン線密接
240 2軸回転ピストン装置
240a 2軸回転ピストン心房
241 注入口(液体流入口)
241a 2軸回転ピストンヘッド
242 排出口(液体流出口)
243 瓢箪型シリンダー
261,262(260) サイフォン連結管
290 ρgh−1
291 ρgh−2
300 液体揚水循環装置
320 液体揚水循環管路
321 揚水起立部
322 流下起立部
323 上側連結部
324 下側連結部
330 動力装置
331 回転力発生装置
332 回転軸
333 螺旋翼
371 液体供給部
372 エアベント部
400 液体揚水循環装置
421 揚水起立部
422 流下起立部
422a 圧力溜り
423 上側連結部
424 下側連結部
430 動力装置
431 回転力発生装置
432 回転軸
433 螺旋翼
440 2軸回転ピストン装置
441 液体流入口
442a,442b 液体流出口
442B 2軸回転ピストン装置液体流出口
445 出力軸
471 液体供給部
472 エアベント部
473 エアポンプ
480 増圧装置(水圧ジャッキ)
489 圧力タンクA
490 圧力接続管(並列圧力伝播管)
491 流下パイプ
492 水道設備
500 液体揚水循環装置
500 増圧システム
501 増圧ピストン
502 増圧シリンダー
503 外部圧力導入管
504 増圧ピストンヘッド(水圧ジャッキピストンヘッド)
505 高所雨水タンク
506 外水道
510 圧力タンク
520 ねじ状小螺旋翼
521 小循環螺旋軸
522 流下起立部
523 液体流れ方向変換部
530 動力装置
530D 小型DCモーター
540 加圧シャフト(増圧シャフト)
600 液体揚水循環装置
601 回転駆動軸
602 連続吐出翼
602 回転圧力液吐出翼
603 揚水管路
610 筒状タンク
611 下端開口部
620 テーパー状筒体部
621 揚水螺旋流路(液体揚水部)
622 流下螺旋流路(液体流下部)
602 連続吐出翼
622 流下螺旋流路
623 液体流れ方向変換部
632 回転軸(駆動軸)
633 液体揚水用螺旋翼
633a 液体揚水用螺旋流路
634 液体流下用螺旋翼
634a 液体流下用螺旋流路
635 連続吐出翼
636 螺旋翼ピッチ
640 2軸回転ピストン装置
641 流体流出口
642 流体流入口
640A 軸回転駆動用2軸回転ピストン装置(640A)
640B 動力用2軸回転ピストン装置(640B)
645 大気解放循環槽
646 液体槽大気開放部
649 出力軸
650 サイフォン連結管
670 支持部
680 増圧装置
681 水圧ジャッキ
687 水道設備
688 供給口
685 接続パイプ
690 駆動用歯車伝達機構
691 発電用歯車伝達機構
692 2軸連結歯車機構
693 フライホイール
695 発電機
Claims (1)
- 液体槽に満たされた液体を動力装置によって同じく液体が充満した揚水循環流路部内を一旦揚水すると共に再び流下させて前記液体槽に戻すことを繰り返す液体揚水循環装置であって、
前記液体揚水循環装置の設置状態で見て、前記液体槽は、上面の少なくとも一部が大気開放され、一定量の液体が満たされ、
前記揚水循環流路部は、前記液体槽の大気に接した液面から両端開口部が所定の深さだけ液体槽内に浸かった状態で上方に起立した状態で取り付けられ、かつ内部が前記液体で全て満たされ、
前記揚水循環流路部は、当該揚水循環流路部内に充満した液体を上昇させ揚水する揚水起立部と、当該揚水循環流路部内に充満した液体を下降させて流下させる流下起立部と、前記揚水起立部の上端部と前記流下起立部の上端部を液密状態に連結して前記揚水起立部内の液体を前記流下起立部内に流し込む液体流れ方向変換部を有し、
上端が液密状態で閉塞した筒状タンクと、前記タンクの下端に設けられた2軸回転装置と、前記筒状タンク及び2軸回転装置を支持する支持部とを有し、
前記筒状タンクの下端開口部は、前記2軸回転装置の上面によって液密状態で塞がれることで、前記筒状タンク及び2軸回転装置は、内部が外部に対して液密状態を保つように画成されており、
前記筒状タンクの内部には、当該筒状タンクの軸芯と同芯をなす流路仕切り用栽頭円錐形状を有するテーパー状筒体部が前記筒状タンクの下部から当該筒状タンク内の所定の高さまで設けられ、これによって前記筒状タンク内は、当該筒状タンクの軸芯周りに下側から一定領域を占める前記揚水起立部としての液体揚水部と、当該液体揚水部の周囲と前記筒状タンクの内周面との間に形成される一定領域を占める前記流下起立部としての液体流下部と、前記筒状タンクの内部において前記液体揚水部及び液体流下部の上方に形成される一定領域を占める前記液体流れ方向変換部が形成され、
前記液体揚水部は、前記筒状タンクの軸芯と同芯に回転可能に軸支された回転軸と、当該回転軸の少なくとも一方の端部であって前記筒状タンクの外部に備わった回転駆動部と、前記回転軸の周囲に長手方向に沿って固定され、当該回転軸の上側先端に向かうに従って外径が小さくなっていくと共に、隣接する翼同士のピッチが小さくなりながら外周縁が前記テーパー状筒体部の内側面に固定された液体揚水用螺旋翼を有し、
前記テーパー状筒体部の外側面と前記筒状タンクの内側面との間には、液体流下用螺旋翼が固定されかつ当該液体流下用螺旋翼の隣接する翼同士のピッチは下方に向かうに従って小さくなっており、
前記動力装置は、回転力発生装置と、前記回転力発生装置に備わった回転軸と一体となって回転するように前記流下起立部内の所定の領域に設けられた螺旋翼を有し、
前記動力装置を駆動することによって、前記螺旋翼が前記揚水循環流路部の流下起立部内で回転することによって、当該流下起立部内に充満した液体を強制的に流下させて前記液体槽に戻すと共に、前記揚水循環流路部内の流出した液体は、大気開放状態で上面の一部に大気圧が加わった液体槽の液体として戻り、かつ当該液体槽内の液体の一部が前記揚水循環流路部の揚水起立部に吸引流入され、流下流量と同量を揚水させながら前記筒状タンクの揚水循環流路部内に満たされた前記筒状タンクの揚水循環流路部内に満たされた前記液体を移動循環するようにしたことを特徴とする液体揚水循環装置。
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