JP2003042100A - 脈動式揚水落水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】管系内において、水を揚げ、貯め、落下させる
こと。 【解決手段】アトレーターと名づける水管系において、
下の槽に管をたてる。管の上部は貯水室となっている。
その上に排気管がついていて、真空ポンプで空気を抜く
と、水は下の水槽から、大気圧に押されて、上って来
て、上部貯水室へ貯まる。その下に管がつながっている
下部貯水室がある。そこの空気を抜いておき、両者を分
ける弁（球状）を開けると、水は下へ落ちる。しかし、
そこは閉ざされているから、水はその中でとどまる。次
に、球状弁をとじる。それから下部貯水室の通気弁を開
け、かつ又、放水口を開くと、そこの水は下へ放出され
る。つまり、二段式で水は落ちていく。従って、連続的
に落水するわけでないが、定める量が確実に時間差をも
って、落下する。それを称して脈動式、揚水、落水方式
で働く、揚水落水機という。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、水を下から上へあげ
て、その水を落して、使うところで利用される。 【０００２】 【従来の技術】従来の揚水機は、モーターを働かせて、
ポンプで水を汲みあげていた。もしくは井戸のように、
人の力で汲み上げていた。 【発明が解決しようとする課題】 【０００３】「油が４３年、ガスが６８年、ウランが７
４年、石炭が２１２年で埋蔵量が切れる。」と、経済産
業省の「エネルギー２０００」でいわれている、又、日
本は油の９０％を中近東にたよっている。 【０００４】エネルギーが切れる日が近づくだけでな
い、エネルギーの使用も増加している。平成１３年５月
２１日の日経において、「日本国内のＩＴで使う電力が
２０１０年には８倍の２１１７億ｋｗｈになる」とい
う。日本の年間消電量の１兆ｋｗｈの約２割がＩＴのみ
でも増える。 【０００５】つまり、燃えるものがなくなると、自然の
エネルギーを使うしかない。その一つのソーラーでみ
る。今１ｋｗｈ当り１６８円である。東京の日照は５時
間、光電力変換効率は１５％では、１ｍ^２について３％
の効率しかない。風力は貴方まかせである。 【０００６】そうすると、「尽きることない、地球上ど
こにでもあって、誰でも使えるものによるしかない。」
それは大気圧エネルギーである。１ｍ^２当り電力ふりか
えてみると、約１００ｋｗである。更に大気圧変動率は
少ない。東京でみると１．５％前後である。無視しても
よい値である。 【０００７】 【課題を解決するための手段】「大気圧のエネルギーを
どう利用するか？」というと、こうです。水を上へ揚げ
て、落すのです。そうすると、Ｈ＝ｍｇｈという水力発
電エネルギーが出てくる。１ｍ^３の水１トンが約１０ｍ
から落ちてくると９８ｋｗｈという電力を生み出す。水
力発電の効率は約８５％とされているから８３．３ｋｗ
ｈという電力が生み出せる。ということは、本発明で、
水１５０ｋｇを高さ８ｍまであげて落下させることがで
きると、１１．７６ｋｗｈ、効率８５％として９．９９
６ｋｗｈとなる。 【０００８】今電気事業法によると、１０ｋｗｈ未満の
発電は自由です。つまり、「自由に作って、使える。」
ということ。 【０００９】日本の家庭は、平均で、毎時１．１ｋｗｈ
使っている。とすると「３ｋｗｈあると、どうなるか。
？」４１７０万戸としてみる。 【００１０】３ｋｗｈ×４．１７×１０^７＝１．２５１
×１０^８＝１．２５億ｋｗｈとなる。「どういうことか
？」アトレーターで毎時１．２．５億ｋｗ出す。 【００１１】日本の発電量の２億ｋｗｈの６２．５％と
なる。それは、通産省時代のデーターによると、油５
３．６％、とガス１１．６％で、６５．２％、これに比
敵する。原子力１２．９％、両方の合計は７８．１％と
なる。約４分の３である。 【００１２】本発明で毎時３ｋｗｈでなく、１．２５倍
の３．７５ｋｗｈの発電をすると、日本で、油、ガス、
原子力による発電が不要となる。 【００１３】つまり、「本発明は、日本のエネルギー革
命、そのものとなる。」ということ。 【００１４】水を揚げることは、本発明では「トリチェ
リの真空」を使う。上昇管の上部の真空室（４）の空気
をバキュームでを抜く。 【００１５】水は、直立であろうと、傾斜していよう
と、ラセンであろうと変りなく１０．２６ｍまで上って
いく、途中貯水筒へ傾斜していると、そこへ入ってその
貯水筒の水頭を１０．２６ｍとする。 【００１６】貯水筒の真空室（４）の上部排気孔（５）
から、中の空気を抜くと真空に近くなる。 【００１７】そして、上部真空室（４）と、下部真空室
（１５）の境の放水弁（９）を開けると、水は「重力の
法則」で落ちる。そして、下部真空室（１５）へ貯まる
と、貯水筒（４）の弁（９）を閉じる。それから、下部
真空室（１５）の空気吸入弁（１１）と、放水口（２
１）が開く。それで水はすっかり落ちる。 【００１８】これらの貯水筒から落ちる時、「トリチェ
リの定理」によって【００１９】それによって、落水量を欲しい値に定める
と、Ｖは水柱の長さと同じこととなり、水量は、放水口
の面積かける長さで、半径が定まってくる。 【００２０】発電においては、水の落下が連続しないと
ならない。しかし、それ以外の時は、脈動式に、水が落
下してもよいのである。 【００２１】そこで、発電においては、下の真空室から
の放水は、発電用水オケに一時入れることとする。 【００２２】その発電用水オケ（２４）は、毎秒落下す
る水の量より常に多くする。脈動式では下の真空室（１
５）から発電用水オケ（２４）に、仮りに２秒に一回づ
つ放水されるとすると、１０倍あると、水車へ落下して
いく水は切れることはない。 【００２３】発電においては、このようにセットする
と、毎秒一定量の発電可能となる。 【００２４】これらの場合、バキュームや弁の開閉にお
いてエネルギーがいるが、その電力は、発電システムの
時は２０％以下であり、最初スタート時に貯えられた電
力を使えばよ。 【００２５】発電以外では、そのシステムの稼動のため
に使われたエネルギーはコストとして考えることができ
る。いずれにしても、つきることない、クリーンなエネ
ルギーで人の役に立つ物である。 【００２６】 【発明の実施の形態】［その１ 水があがる］［図１］
のように地面におかれた、もしくは掘り込まれた水オケ
（１）がある。水オケに水が入っている。そこに上昇管
（３）が立っている。その上は貯水筒になっている。上
昇管（３）は、この上部真空室（４）へ接続している。 【００２７】この上部貯水筒（４）は上部真空室でもあ
り、排気管（５）をもちそれはバキューム（７）とつな
がっている。その底（４）に口があり、そこから下部貯
水筒（１５）につながっている。そこそこで、弁（９）
がとじていると、水は下へ落ちていけない。こういう形
態で水が下の水オケから、この筒（１５）へ大気圧の力
によって押上げられてくる。 【００３０】［その２ 水が落ちる。］「次に、どうす
るか？」この筒に貯っている水を下の筒に落す「それを
本機では二段式で実施しよう。」というのである。ま
ず、下の貯水筒である下部真空室（１５）を先に真空に
する。必ずしも、１００％にする必要はありません。用
途に応じて定めて使えばよい。 【００３１】この下部貯水筒（１５）は、箱型になって
いる。上に通気管（１２）がついて、下に放水口（２
１）がついている。中にレベルセンサー（１４）がつい
ている。 【００３２】こういう形態となっている。最初は、先ず
この箱（１５）を排気管管（１１）の先のバキューム
（８）を使って、排気します。その時、通気管（１２）
は電磁弁（１３）が働いて閉じられている。 【００３３】下部真空室（１５）の底の下についている
ソレノイドに電流が流される。そうするとソレノイドの
上が磁化されてＮ極となる。それで、下部真空室の弁
（９）の下の軸（１７）の先端についている磁石（１
８）がＮとＮとで反発して、弁を押しあげる。 【００３４】つまり、球弁（９）は軸で下の磁石（１
８）とつながっている。磁石（１８）が押されて上がる
と、球弁（９）が台座（１０）からはなれる。その結果
スキマが生じる。弁が開いたこととなるから上部貯水筒
（４）から下部貯水筒（１５）へ水がどっと落ちる。 【００３５】その時「上部真空室（４）ではどういうこ
とが生じるか？」水は上昇管（３）からとまることなく
上昇して来て、流入する。落 水した分はたえず、下の
水オケ（１）から、１ｍ^２について１．０１３２５×１
０^５（Ｎ）という力で、水が押し上げられてくる。これ
が、大気圧の力の結果であり、自然のエネルギーの働き
の結果です。 【００３６】そうすると、球弁が開いている限り、上部
貯水筒に水は下からたえず流入してくる。但し、１０ｍ
の水位はかわることないから上部排気管（５）に水は入
っていくことはない。つまり、そこと水位の間は常に空
気がへった状態となっている。その気圧は、バキューム
（７）で任意にコントロールできる。 【００３７】こうした状況は、水が下の真空室（１５）
へはいって、そこへ水が貯まり、ついには、レベルセン
サーが「もうこれでいっぱい。」と感知するまでつづ
く。下のレベルセンサー（１４）が、いっぱいと感知す
ると、とめる。「どうやって？」ソレノイド（１９）の
電流の流れをストップする。 【００３８】ストップすると、磁気は消える。磁石は反
発する相手がなくなる。ストンと下へ落ちる。というこ
とは球弁（９）が台座（１０）へ落ちて来て、ピタッ
ト、おさまる。つまり、弁がとじる。上から下へ水はも
う入らなくなり、上部貯水筒（４）は元の状態に戻る。
下部貯水筒（１５）は水がたまった状態となる。 【００３９】水が上から下へ１秒で落ち、とまり、下か
ら外へ１秒で放出されてそれもとまり、更に１秒でエア
抜きがされるとイチ、ニ、サンというテンポでくりかえ
される。 【００４０】「この下部貯水筒（１５）へ水が今入って
満水というセンサーの感知がなされると、どうなるか
？」上部の通気弁（１３）と下部の放水弁（２０）が同
時に働くようにセットされている。だから上の通気管
（１２）から空気が入り、下の放水口（２１）から水が
下へ落ちていく。 【００４１】そして、下部貯水筒（１５）から水が落ち
ると、どんどん水位が下がる。そしてレベルセンサー
（１４）が「ハイ、コレマデよ。」とすると放水弁（２
１）と通気弁（１３）が閉じる。そうすると空気も入ら
ず、水もおちない。つまり止まった。 【００４２】そうすると、次のステップの準備が必要と
なる。つまり、排気が必要となる。そこで排気管（１
１）の先のバキューム（８）が働き、そこの排気管（１
１）の弁が開いて、下部貯水筒（１５）の中の空気と、
水の中にあった、いくらかの空気が出てくるものを含め
て、系外へ排出することととなる。その時、この下部貯
水筒（１５）の中の残った水は動かない。空気のみが排
気される、従って、どんどんへっていく。どの位の気圧
にするかはあらかじめ定めておいて、バキューム能力を
定める。 【００４３】［その３ 間欠もしくは脈動］「何故、こ
のように、水が落ちるのを間欠的にするか？」こうし状
態は脈動的落下ともいえる。それが、本発明の狙いだか
らです。「どういうことか？」、そもそもが「水ずを落
す」という事の本質に原因がある。 【００４４】水はパイプで吸うと、上がってくる。平成
１２年７月１６日、横浜で実験をした。１０．１４ｍま
で上がって来た。１７．１℃で気化するレベルであっ
た。そこでとめた、水は、下のドラムカンから管をグン
グンと上昇して来た、正に”竜の如き上昇”であった。 【００４５】その水が上部のタンクへ貯った。そのタン
クの下部の放水口を開けると、下向きの力をＤ、放水口
の面にかかる空気の力をＵとする。 Ｄ＜Ｕ 空気がど
んどん入っていく。 Ｄ＝Ｕ つり合いがとれると、と
まる。Ｄ＞Ｕ 水は落ちる。その時放水口の直径は２ｍ
ｍでした。 【００４６】貯水筒は１ケでした。水は貯水筒に２０ｋ
ｇ位入れた。１秒間に落下してくる水の量は１５ｇしか
ありませんでした。孔を大きくすると、上の水の量はも
っと多くしないといけませんでした。つまり、連続的落
水は極めて限られた条件でしか成立しませんでした。 【００４７】本発明では貯水筒は上と下とで２つです。
上部真空室で水の上では空気がへっていきます。下部真
空室も同じように、空気がへっている。それは水が上が
真空、下も真空という状態で落下するということでし
た。そこに働く力は、常に下向きの力、重力そのもので
した。つまり、「これは何を示すか？」というと、正
に、重力装置、そのものだということです。 【００４８】従来の考え方は、水は大気中で動くものと
していました。平行線は交わらない。こう考えていると
き、「平行線は交わる。」ということは大変なことで
す。しかし、状況がかわると交わるのです。「どこで
？」となります。球体では両極で交わるのです。地球で
みると、赤道で平行線であっても、北極、南極ではまじ
わるのです。 【００４９】「これと同じような発想の変換だ。」とい
うことです。私がはじめて、「真空と真空の間に水をお
く」という状態を生じせしめて上から下へ重力の力のみ
で落下させたのです。誰もこう考えた人はいないと思い
ます。２０年間の特許と実用新案の調査を弁理士のとこ
でしてもらいました。知る限りでは同じもの１つもなか
ったのです。 【００５０】場が違うのです。空気と空気では水はスー
ッと落ちます。真空と空気では Ｄ＜Ｕ なら、空気が
入っていき水が落ちます。更に、Ｄ＝Ｕ なら、水は落
ちません。Ｄ＞Ｕ なら落ちます。しかし、真空と真空
なら、水は必ず落ちます。 【００５１】私がアトレーターと名づけたこの揚水落水
機では、「水は真空で上がって、下が真空で落ちる」の
です。場が全然違うのです。このようにして、水をあげ
て落すものは今迄ありませんでした。そして、その結果
として、間欠的というか、脈動的というか、は別と し
て、非連続的に必ず、落水するのです。 【００５２】当然のこととしてエネルギーがあるから動
くのです。この上昇管の中を水が押し上げられるのは、
水オケに１ｍ^２当り１００トンの力がかかり、エネルギ
ーにして約１００ｋＪという値が与えられているという
ことです。 【００５３】それで、「上部貯水筒へ入って来る」ので
す。水頭を１０ｍとなる。今そこへ３００ｋｇの水がた
まるとすると、Ｆ＝ｍｇｈとなります。Ｆ＝３００（ｋ
ｇ）×９．８×１０（ｍ）＝２．９４×１０（Ｎ）とい
う力をもっているということです。エネルギーにしてみ
ると２９．４ＫＪ、電力にしてみると、２９．４ＫＷと
いう値となります。 【００５４】そして、ここで水頭の上は、真空となって
います。下をみると下の貯水筒が排気されていると、真
空に近くなっています。実用機においては、必ずしも真
空としません、バキュームの能力は自由に限定できるか
らです。一応話としては上もカラッポ、下もカラッポと
いうことです。水はいやでも落ちるだけです 【００５５】つまり水が下へ落ちる力は重力です。いつ
でも、どこでもかつ又いかなるところでも存在して、つ
きることはないのです。こうするためにエネルギーを使
います。それはバキュームがメインです。しかし、この
アトレーターにおいて、使われるバキュームのエネルギ
ーは水が７下向きの力を１０とすると、上部バキューム
が１もしくは２で、下部バキュームは２もしくは３くら
いです。 【００５６】そうすると、当然この系では「入力より出
力が大きい。」ということは一目瞭然です。人間は少し
でも得をしようとして”テコ”を発明しました。ほんの
僅かな力で重いものを動かせるのです。それと同じこと
です。「一銭もカケないで金を手入れよう。」というの
は虫が良すぎるのです。全体として野球じゃないが、３
割５分位かせげて上々としてよいのです。それができる
装置だということです。 【００５７】私のアトレーターと名づける装置で、電力
を使って、バキュームを働かせて下から水を上へあげ
て、更に下の真空室をバキュームを使ってカラッポにし
て、そこへ上の水を落す、それで二段構で、水を落して
いくものなのです。エネルギーの投入があるが、全体と
してみると、そこでは得となる。テコと同じ考え方その
ものです。 【００５８】だから、それはいろいろな使い方が生まれ
てくるのです。水の落下も途中水槽をおいて、そこから
連続的落下もできる。それを示したのが図４です。揚水
落水機から水が蓄水槽（２４）へ入ります。そして、水
管（２７）を落ちて、下の水車（２８）へ当りそれをま
わして発電機（３０）を働かせて、水オケ（１）に戻
り、アワを気泡防止板（３１）でさえぎって、再び、水
は上昇管（３）を通じて上へあがっていき、これをくり
かえす。 【００５９】図４に示される実施例では、アトレーター
と称する揚水落水機が左側において示されている。その
下の放水口から右側のマイクロ水力発電機の水槽へ水が
間欠的に入っている。 【００６０】入った水は蓄水槽（２４）では水位（２
５）はたえず変動するが、水そのものは、落水口（２
６）から落水誘導管（２７）を通って連続的に落下す
る。 【００６１】落下した水は、水車（２８）をまわす。水
車（２８）の軸受（２９）を通じて、発電機（３０）を
まわす。それで発電する。落水誘導管（２７）を落ちて
る水は連続である。落水量が１単位とすると、蓄水槽
（２４）に１２単位入ってでるとき、き仮に下部貯水室
（１５）の放水口（２１）から２秒おきに間欠的に落水
してくるとすると、注水量が２倍なら、全体としてみる
とバランスがとれる。 【００６２】こうすると、水は間欠的に蓄水槽（２４）
へ入り、連続して落水して水車をまわしつづける。つま
り、「発電できる。」ということ。こうすることで、ア
トレーターは発電に使える。 【００６３】 【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されているような効果をもたら
す。 【００６４】この揚水機の上昇管の先端をどんどん水オ
ケの下へのばしていく、海でいうと、深層水の領域まで
下げていくと、深層水を汲みとれる。 【００６５】そんな深くなくとも、地下水域に入れると
地下水も汲める。東南アジア、アフリカなどではノルウ
エーの技術者グンナール．バーンズが発明（１８８０年
代）した足踏み式水汲み機が１時間について５０ｋｇの
水を大人４時間位ふんで汲み上げ、ポンプ１台について
平均１００ドル、約１０．５００円の収入をえている。 【００６６】１台の経費、約３７６５円を１年で回収で
きるので、今世界中に使われており、バングラデシュだ
けで１２０万台以上となっている。生産性をみると、２
５万ｈａの農地の生産性をあげ、年に３．５２５億ドル
をもたらしている。この足踏みポンプの１秒当りの汲み
上げ量は約１４ｇである。 【００６７】私のアトレーターを使うといくらでも設定
できる。とすると集落の中心に発電用アトレーターをお
き、そこから電気をとって、放射状に設置した水汲みア
トレーターで水を汲み農地に散水し収穫を上げることが
できる。未開発国の生存性を高める本当の意味のＯＤＡ
として十分役にたつものとなろう。 【００６８】海水から水を汲み上げるとき、その中に３
％の空気を吸いとる。その水が冷えているとき、その中
の空気も冷えている。その空気はオジャマ虫である。と
ころが、それは冷却用空気として十分使える。つまり冷
却用としての用途が効果としてみいだせる。 【００６９】更に船につけると、その放水の向きで、ブ
レーキ、加速、方向制御ができる。 【００７０】それ以上に、大きな効果は、「段重ねに使
っていくと、水をはるか上までもあげていける。」オキ
ナワ、ヤンバルの揚水発電所に使うのと、水を１５０ｍ
まで上げていけるから、２万ｋｗの発電力を今迄と違っ
て休みなしに生み出せるのである。新しいエネルギーの
誕生なのである。以上で終る

【図面の簡単な説明】 【図１】脈動式揚水落水機の断面図である。 【図２】上部貯水室から弁が開いて水が落ちる図であ
る。 【図３】下部貯水室から水が放水口を通って落ちる図で
ある。 【図４】揚水落水機とマイクロ水力発電装置を接続した
図である。 【符号の説明】 １ 水槽 ２ フイルター ３ 上昇管 ４ 上部貯水室 ５ 排気管 ６ レベルセンサー ７ 真空ポンプＡ ８ 真空ポンプＢ ９ 弁 １０ 弁座 １１ 排気管 １２ 通気管 １３ 電磁弁 １４ レベルセンサー １５ 下部貯水室 １６ 軸受 １７ 軸 １８ 永久磁石 １９ ソレノイド ２０ 電磁弁 ２１ 放水口 ２２ 落水 ２３ 水面 ２４ 蓄水槽 ２５ 水位 ２６ 落水口 ２７ 落水誘導管 ２８ 水車 ２９ 軸受 ３０ 発電機 ３１ 気泡防止板

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 水中に設置されている上昇管（３）があ
   る。この管（３）の上に、球型もしくは箱型の真空室
   （４）がついている。その下に貯水筒になっているもう
   一つ箱がある。下部真空室（１５）である。こうした装
   置で、上部真空室（４）の排気管（６）に接続した、バ
   キューム（７）で、空気を抜くと、下の水オケ（１）の
   中の水は大気圧に押されて上昇する。地球上では１０．
   ２６ｍ以上上がることはないがここでは水頭は１０ｍと
   してある。水は貯水筒（４）へ貯まる。その貯水筒
   （４）の下に放水口があり、弁（９）がついている。そ
   の弁（９）を開けると水は、その下にある下部真空室
   （１５）へ入る。その時、下部真空室（１５）はその排
   気口（１１）から空気が排出されているから、カラッポ
   になっている。水は重力によって下部真空室へ落下し
   て、そこへ貯まる。一定量たまったら、貯水筒の放水弁
   が閉じる。そうしたら、下部真空室（１５）のバキュー
   ムの排気はとまり下部貯水筒の上についている空気室の
   入口の弁が開く。だから、下部真空室（１５）には、上
   の空気充入弁口（１２）から空気が入って、下部真空室
   の中の水は一気に下の放水口から落下する。このような
   装置をもった、水の揚水落水装置。