自重式液体圧送装置
【課題】従来のポンプは電源、電池、エンジンなどの内燃機関、圧縮ガスなどの駆動源を使用していた。電源、電池、エンジンなどの設置は煩わしくエネルギーを補給しなければならなくて、故障し易く、圧縮ガスは爆発の恐れがある点である。
【解決手段】液体の入った吊した容器１自体が放水目的物である液体とその放出エネルギーを持っていて、液体の入った容器１が自重で下がる時、その下がる動きの力エネルギーをチェーンなどの伝動、牽引物２でポンプに伝え、ポンプを回し、容器内の液体をポンプで圧送、放出しながら容器が下がる装置でいつでも、どこでも液体と確実な自己駆動源を確保できる。
【解決手段】液体の入った吊した容器１自体が放水目的物である液体とその放出エネルギーを持っていて、液体の入った容器１が自重で下がる時、その下がる動きの力エネルギーをチェーンなどの伝動、牽引物２でポンプに伝え、ポンプを回し、容器内の液体をポンプで圧送、放出しながら容器が下がる装置でいつでも、どこでも液体と確実な自己駆動源を確保できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送る水などの液体そのものの自重の位置エネルギーでポンプなどを回してその液体を送る装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機でポンプを運転して送水するのが一般的である。当然電気エネルギーが無ければ動かない。非常時、運悪く停電ならお手上げである、バッテリー、エンジン発電機で駆動するとしても大容量のものを用意しとかなければならず煩わしくコスト的に割が合わない。そこで気体をタンクに高圧で閉じこめ、開放するときの膨張力でポンプを回すがあるがタンクを耐圧仕様にしなければならずコスト的に割が合わなくて送水量に限りがある、タンクに気体を圧入する時、それに見合った別の高エネルギーを必要とする、爆発の恐れがある。また貯水タンクを高所に置くがあるが送水圧力に応じて高さを決めなければならないし、高所の場合、タンクに貯水する時、それに見合った別の揚水高エネルギーを必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許公開２００４−３５２１ ポンプを駆動させるのに別駆動源の電動モータを使用している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
水、液体を有圧で放出するにはそれに見合った別のエネルギーを必要とする点である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
液体には重さがあり、例えば水なら比重１である、一例として貯水糟、貯水タンク、貯水容器の容積１立方メートルなら重さは１トンである。その１トン、１０００ｋｇ重の力を２０平方センチメートルの送水ピストン面積に加えるとすれば単位面積当たり５０ｋｇ重の力を受ける。水１０ｍの高さの位置圧力は１ｋｇ重であるからこれは５００ｍ高さの位置圧力に相当する。実際に水を放水すればポンプなどの効率、ホースなどの損失によりこれより低くなる。貯水タンクの上限、下限の移動位置差を１ｍとし、上限での貯水容量を１立方ｍ、下限での貯水容量を０（ゼロ）立方ｍとすれば、わずか１ｍの位置差で５００ｍ高さの水を使い切ることになる。この位置圧力エネルギーでホースの水を放水するとすれば放水開始時は放水速度１００ｍ毎秒ぐらいだが効率３割とすれば速度３０ｍ毎秒ぐらい得られるが、放水終わり時はほぼ０（ゼロ）ｍ毎秒になってしまう。放水圧力は位置差に応じて減じる。貯水タンクの自重を意図的に重くすれば貯水容量が０（ゼロ）の直前でも所望の有圧を得られる。意図的に重くするために貯水の一部を残す又は重しを載置してもよい。非常時とっさに貯水糟に人間が乗ったり、ぶら下がってもよい。万が一故障したらバケツ等で汲み出してかけてもよい。
貯水糟の材質として不透水性のものならなんでもよいが、布など軽量なものなら不使用時に折り畳め移動させやすい。露天、水中などはステンレス、合成樹脂など錆びにくいものが望ましい。貯水糟の平面、立面の形状は円形、寸胴、三角形、逆三角形状等どういうものでもよい。また貯水糟の立面の縦の長さを短くし、その分横の長さを長くするように平べたくすれば容易に位置差を得られる。貯水槽内の水が流出、流入し易いように貯水糟の天井部分の少なくとも一部を開放して空気の流出入口とする。開放した部分には防虫網を設置して又は薬品を投入してボウフラなどの発生を防ぎたい。寒冷地では不凍液とすればよい。
チェーンなどの伝動、牽引物の一端を貯水糟、貯水タンクなどの容器に接続し吊すように持ち上げる、他端を、位置エネルギーを運動エネルギーに変えて水に与えるポンプのような液体、流体送出装置の回転軸の駆動輪に掛け開放する、ポンプの回転数を増速するように変速機を経由して回転軸を回してもよい。ポンプの回転数が早すぎる場合は減速するようにしてもよい。貯水糟を吊す方として架台を組んでその架台に、建造物の構造物に、地面に穴を掘り貯水糟の一部又は全部をその穴に挿入して吊すがある。ポンプの吸い込み口を貯水糟、貯水タンク底部に置き、タンクに貯水し、このまま保存、待機するか、貯水タンクを下降させれば貯水タンクの重さによりポンプの回転軸は回り、ポンプの吐出口から勢いよく放水する。タンクを持ち上げる場合チェーンなどの牽引物に電動モーターの回転歯を接続してまたタンクに貯水する場合タンクの貯水口に電動ポンプで送水するようにしてもよい。貯水糟を吊す他に上下に移動する支柱で貯水糟を支え、持ち上げてもよい。その支柱にラック歯を設置し、そのラック歯に歯合するピニオン歯車をポンプ回転軸に又は変速機を介して設置すればポンプを駆動させられる。また遊具のシーソーのようにシーソーの端、先に貯水槽を設置し、他端に貯水槽が空になった場合軽く持ち上げられるように使い勝手のよい重さの重しを設置してもよい。要するに自重で落下するようなものであればどういうものでもよい。シーソー式で水平線とシーソーとの挟角の大きさに応じて回すモーメントを変えられる。貯水糟の液体が減少してきてもシーソーの水平面長さは大きくなり、モーメントの減少をある程度補える。立地、設置条件により貯水糟を台車に乗せ、傾斜した面上を移動させてもよい。ポンプの吸い込み口を貯水糟底部から所望の位置に離して置けば残水量を調整でき、予備貯水として、重しとしても又はその残水中にポンプを沈めてポンプが空気を吸わないようにするにも利用出来る。確実に空気を吸わないように吸い込み口にボールタップを逆向きに設置し、ボールの浮力が小さくなり、設定水位になったらその吸い込口を締めるようにしてもよい。貯水タンクの下降速度の調整また安全、確実に停止できるように制動、ロック装置を付ける。また水槽を吊り上げる牽引物が切断するなどして水槽が落下する場合を想定し、周囲に金網などの柵で進入、事故防止を計るのが望ましい。
貯水糟の持ち上げに人力の他電気モーターなど他エネルギーを使用してもよい。楽が出来る。落下に自重のエネルギーの他補電気モーターなどの他エネルギーを併用、使用してもよい。より放水圧力が高まる。
【発明の効果】
【０００６】
本装置は構造が簡単でわずかな位置差、設置容積、面積で大きな放水圧力が得られる。貯水と貯水の自重を利用する駆動源を一緒、同時に確保出来て、いつでもどこでも確実に使える。騒音がない。貯水するのにわずかなエネルギーで済む。屋根で集水した雨水を貯水に利用すれば自然落下しエネルギー、水代は無料で、エコでうれしくなり、庭の水撒き、草木の水やり、洗車などに重宝する。貯水してから元の位置に戻してもよいが、貯水を使い切り貯水糟が空ならは貯水糟は軽量であり楽に元の位置に戻せる。自重、自前の駆動源なので停電時でも使え、消火用などの非常用ポンプにもなる。ノズルの周囲に穴を開け、霧吹き効果で負圧をつくり、その穴から薬剤などの液体、気体を吸い上げて混合もできる。空気なら手軽に泡を得られる。貯水糟として既存のドラム缶も利用出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本装置の外観斜視図である
【図２】本装置のポンプを貯水糟の外に設置した図である
【図３】本装置のポンプを貯水糟上と内部底部に、定滑車、動滑車を設置した図である
【図４】貯水糟の支柱でポンプを回すものである
【図５】本装置のポンプの一例でプロペラ、スクリュウとピストン、遠心式の図である
【図６】貯水糟の移動速度を調整、止める制動、ロック装置の図である
【図７】屋根で集水した雨水を貯水タンクに貯水する図である
【図８】貯水糟をシーソーの先に、ポンプ類を地上に設置した図である
【図９】貯水糟、ポンプ類をシーソーの先に設置した図である
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
安価、汎用な部品、最少な部品点数、簡易な構造で容易な操作を実現した。
【実施例】
【０００９】
図１は本装置の外観斜視図である。貯水糟、貯水タンク、貯水容器１をチェーン２で架台３にぶら下げ、手元のホース４のノズル５の共通のハンドル、レバー６を回して止水バルブ７とブレーキワイヤー８で貯水糟１の落下を操作し、同時に貯水糟１内のポンプを駆動させてノズル５から放水するものである。ハンドル、レバー６の回し加減で貯水糟１の落下速度、放水量を調整出来る。止水バルブ７とブレーキワイヤー８を別々に操作出来るようにしてもよい。ホース４、チェーン２、ブレーキワイヤー８の長さは水槽の上限、下限位置でも十分な長さとする。チェーン２−１で貯水糟１を持ち上げる。
【００１０】
図２はポンプ９を貯水糟１の外に設置した図である。水を貯めた水槽１と直線運動を回転運動に替える歯車１０などの伝動物をチェーン２などの牽引物を介して繋ぐ、チェーン２の他ロープ、摩擦車などどういうものでもよいが滑らないで確実に伝えられるものとしてチェーン、歯車が望ましい、その歯車１０をポンプ９の回転駆動軸の駆動輪、歯車１１と歯合させる。歯車１１の回転数が足らない場合は歯車１０と同軸で歯車１０の径より大きい歯車１２を設置してポンプの回転軸の、歯車１２の径より小さい歯車１１と歯合させ増速させる。無段変速機CVTのように歯車１０、１１又は１２，１１間にベルトを掛けてもよい。変速出来るものならどういうものでもよい。水槽１が下降すればポンプの回転軸は回り吸い込みホース１３、ポンプ９、放水ホース４を経由して放水する。途中で止めたり、回転速度を調整出来るようにブレーキなどの摩擦抵抗で歯車１２の回転速度を制動、制御する。小さい力で水槽を上昇させるために歯車１２の径より小さい歯車１４を歯合させハンドル１５を回してもよい。この歯車１４にディスク板１４−１設置し、ブレーキ１６などで挟めばより小さい摩擦抵抗で歯車１２の回転速度を制動、制御できる。ディスク板１４−１は歯車１４と同軸の他、歯車１０と同軸に設置してもよい。ようするに水槽が下がる時回転する軸ならどの軸でもよい。歯車１４ように水槽が上がる時回転するものにチェーン２−１を掛ける。ディスク板１４−１を片方向回転のみ力が伝わり、逆方向では空回りするように軸に設置してもよい。ブレーキ１６を掛けたまま、水槽を上昇させられる。歯車１１も片方向回転のみ力が伝わり、逆方向では空回りするように軸に設置してもよい。水槽を持ち上げる時ポンプが駆動しない。牽引物の水槽との接続点は底部でも上部、天井部分でも、水槽を支持出来る位置ならどこでもよい。底の場合は水槽が傾かないように上部１７を保持する。また吸い込みホース１３に空気が入り機能不能にならないようにホース１３の先に逆止弁１８を付け、呼び水糟１９をポンプ９に設置し水を常時充満させる。ホース１３の長さは水槽１が下がりきった状態でも底の水を吸える十分な長さとする。ポンプ類が水の外にあるので錆びにくく長寿命であるが吸い込みホース１３を満水に保持するのが煩わしい・・・丸数字１
ポンプ入力が過大過ぎる又は所望の大きさにしたい場合、定滑車２０、動滑車２１を使って貯水糟１の重さの分担を軽くしてもよい。チェーン２などの牽引物の一端を架台などの固定物に接続し、他端を定滑車２０、動滑車２１間に１回か複数回巻き付け、歯車１０に掛ける。水槽を持ち上げる力も軽く、小さく出来る。また定滑車２０、動滑車２１の回転速度も変えられる・・・丸数字２
【００１１】
図３はポンプ、変速機類を貯水糟上、内に設置した図である。ポンプ類の重さを位置エネルギーとして利用出来る。
ポンプ、変速機類を貯水糟上に設置したものである。定滑車２０、動滑車２１を使い動滑車２１にポンプの駆動軸を接続し、その間の巻き数を又は定滑車２０又は動滑車２１の径を変えればポンプの回転数を調整出来る。、定滑車２０にポンプの駆動軸を接続してもよい。ハンドル１５、ブレーキ１６が届かない位置にある場合チェーン２−１などで引っ張るか歯合させたハンドル２２を回して水槽１を上下させる。またチェーン２などの牽引物が重力で下がるように重しを付けたり、斜めに設置する。また整頓し易いようにドラム２３に巻いてもよい。清掃、点検の為に水抜きバルブ２４を底に設置する・・・丸数字１
ポンプ９、変速機類を貯水糟の底部、水中に設置したものである。常時ポンプ９に水が充満しているので呼び水糟１９はつけなくてもよい。貯水糟が傾かないように糟上部を貫通穴を持つパイプ１７に挿入して保持する。ポンプの放出パイプ４は糟底部を貫通させてもよい。この場合ノズル５に止水バルブ７を付ける。放出パイプ４が糟底部を貫通していなくても止水バルブ７を付けてもよい。歯車１４に設置したデイスク１４−１の回転速度をブレーキ１６で制動、制御する。貯水タンク１の下降速度の調整また安全、確実に停止できるようにした制動装置のブレーキ１６の動きと止水バルブ７の軸の回転とをブレーキワイヤー８で連動させてもよい、貯水糟の落下と放水が１動作、同時に済み使い勝手がよい・・・丸数字２
ポンプだけを水中に設置したものでもよい。変速機類が錆びないし、ポンプ９が空気を吸わない・・・丸数字３
【００１２】
図４は貯水糟を押してポンプを回すものである。貯水槽１の支柱２５にラック歯２６を設置し、そのラック歯２６に歯合するピニオン歯車２７をポンプ回転軸に又は変速機を介して設置し、押さえ車２８で支柱２５を保持すれば水槽１の重さで支柱２５は下方に移動しポンプ９を駆動させられる・・・丸数字１
支柱２５を水槽１の上部に設置して図２の丸数字１のようにチェーンなどの牽引物の替わりに吊り下げてもよい・・・丸数字２
【００１３】
図５は一例として本装置で使うプロペラ、スクリュウとピストン、遠心式のポンプを示したものでこの他非容積ポンプ、容積ポンプなど位置エネルギーを運動エネルギーに変えられて送水出来るものならどういうものでもよい。
プロペラ、スクリュウ２９を回して水を押し出す。流速を早めるように吐出口を窄めてもよい・・・丸数字１
ピストンで水を押し出すものである。ピストン３０−１が水を押し出す方向に移動する場合は圧縮バネで押さえている吸い込み口のピストン３１−１は閉まり、圧縮バネで押さえているピストン３２−１を圧縮バネの力にうち勝って押し開き水を流す。もう一つのピストン３２−２は押されて開かない。ピストン３０−２が吸い込む方向に移動の場合はピストン３２−２は閉まり、圧縮バネの力にうち勝って吸い込み口のピストン３１−２は開いて筒３３内を充満する、歯車１１の側面上で約１８０度ずらしたリンク３４とロッド３５でピストンを連結し、歯車１１を回してピストン３０−１、３０−２を同時に動かす。吐出口を閉止すればピストン３０−１、３０−２は止まるので、貯水糟の落下を手元で制御出来る。この場合特に図２に記したように水槽を持ち上げる時ポンプが駆動しないようにするのが望ましい・・・丸数字２
羽、羽車３６を回して水に遠心力を与え周辺に押しやって吐出するものである・・・丸数字３
【００１４】
図６は貯水糟の移動速度、放水量を調整、止める制動、ロック装置の図である。
Ｖ字型のアーム３７、２本を中間点で軸支し、一方を握った時、他方は摩擦抵抗で制動するパッド３８を開きディスク１４−１を開放するようにしたものである。遠隔で操作出来るようにブレーキワイヤー８のインナーケーブル８−１をＶ型のアームの握りの一端に、外皮８−２をもう一つのＶ型のアームの握りの一端に接続したものである。２本のアームの握りの間に圧縮バネ３９を設置すれば握る時だけワイヤーを引き、放せばバネの力で元に戻るので、１本のブレーキワイヤーで済む。ホースの手元でワイヤーを引けるように中間点で軸支されたアームの一端の握り４０を押した時握りのアームの他端が開くようにして、その他端にワイヤーを接続する。また図３の丸数字２ように止水バルブ７の延長軸に雄ネジを、握り４０部分に雌ネジ切って、ハンドル、レバー４１を回して止水バルブ７の開閉とインナーケーブル８−１の作動を同時に行ってもよい。ハンドル４１の回転軸上４１−１にインナーケーブル８−１を巻き付けて作動させてもよい。巻き付け径の大きさを調整してインナーケーブル８−１の移動量を調整する。またディスク１４−１の円周曲面部を摩擦抵抗の大きいパッド又はベルトで巻くように押さえてもよい。ハンドル４２を回した時、両側のパッドが挟むようにネジ４３を切ったものでもよい。・・・丸数字１
待機時確実に貯水糟が停止するように歯車１４のように貯水糟の移動と共に回転するものにロッド４４を挟み確実に停止させる。動作時には外す。小さな力で出し入れし易いようにロッドの先を円錐状にしネジ４５を設置しハンドル４６で回してもよい。
【００１５】
図７は屋根で集水した雨水を貯水タンクに貯水する図である。漏斗状のように傾斜した屋根４７で雨水をまとめ、貯水糟１に落下させる。雨水が貯水槽からあふれて周囲を濡らさないように可とう性を有するパイプ４８を貯水糟上部に設置してもよい。貯水槽が下がった時、上向いてひっかかりを防ぐ・・・丸数字１
屋根の雨樋４９で雨水をまとめ、貯水糟に落下させる。貯水し終わったら給水を止めるバルブ５０を設置してもよい・・・丸数字２
【００１６】
図８は遊具のようなシーソーの先端に貯水槽を、シーソーの軸支あたりにポンプ類を設置してシーソーを回転させて上げ下げするものである。シーソーを引き延ばしたり、足してシーソーの長さを調整出来るようにしてもよい。
シーソー５１の先端に貯水槽を置き、その重さで下がる時、発生するトルクでポンプを駆動させ液体を放出するものである。貯水糟が下がるにつれ貯水槽の重さが減るがシーソー５１の水平面投影長さＬ１が増えるのでトルクの減少をある程度補える。貯水槽の重さの減少がシーソー５１の水平面投影長さの増加より小さければ逆に増やせる。シーソー５１の回転角度θ１は９０度以内が望ましいがさらに下方９０度の回転角度θ２の１８０度以内でもよい。貯水槽の重さの減少とシーソー５１の水平面投影長さの増減の関係によりモーメントを増減調整出来る。少なくともシーソー５１の回転角度θ１、θ２の部分が歯車であるもの１２、ディスク板１４−１を同一の軸に固定し、その軸を支柱に回転出来るように軸支し、歯車でポンプの駆動軸を回すものである。ディスク板１４−１の回転を支柱などに保持したブレーキ１６などで制動、制御する。空の貯水槽を持ち上げやすいように重し５２でトルクを調整してもよい。重し５２は無くてもよい。貯水槽を上下させるのにこの重し５２、シーソー５１を持っての他、歯車１２と歯合させたハンドル１５を回してもよい、上下出来るならどういう方法でもよい・・・丸数字１
貯水槽が常に傾かないように、もう一本のシーソー５１−１で平行四辺形を作り、各辺を回転出来るように軸支してもよい。支柱を地中等に挿入して保持する他に常にこの装置の重心が台座５３面上にあるようにしてもよい。載置、置くするだけで保持出来る・・・丸数字２
【００１７】
図９はシーソーの先端に貯水槽、ポンプ類を設置したものである。図８の丸数字１のうち少なくとも一部が歯車であるもの１２だけを支柱、架台に固定して駆動輪５３を歯合させ、駆動輪５３，５３−１間をベルト、チェーン等の牽引もの５４で繋げたもの・・・丸数字１
少なくとも側面の一部が歯車であるもの１２に傘車５５を歯合させ、傘車５５，５５−１間をロッド５６で繋げてもよい・・・丸数字２
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本装置は水等の液体放水目的物とその液体自体の重さで高圧放水するエネルギー、駆動源を自身で内蔵していて他駆動源が要らなく、手軽、簡単にいつでも、どこでも確実に使えるものである。
【符号の説明】
【００１９】
１ 貯水糟、貯水タンク、貯水容器
２、２−１、２−３ チェーンなどの牽引物
３ 架台
４ 放水ホース
５ ノズル
６ ハンドル、レバー
７ 止水バルブ
８ ブレーキワイヤー
８−１ インナーケーブル
８−２ 外皮
９ ポンプ
１０、１１、１２ 歯車
１３ 吸い込みホース
１４ 歯車
１４−１ ディスク
１５ ハンドル
１６ ブレーキ
１７ 上部保持部
１８ 逆止弁
１９ 呼び水糟
２０ 定滑車
２１ 動滑車
２２ ハンドル
２３ ドラム
２４ 水抜きバルブ
２５ 支柱
２６ ラック歯
２７ ピニオン歯
２８ 押さえ車
２９ プロペラ、スクリュウ
３０−１、３０−２ ピストン
３１−１、３１−２ ピストン
３２−１、３２−２ ピストン
３３ 筒
３４ リンク
３５ ロッド
３６ 羽
３７ アーム
３８ パッド
３９ 圧縮バネ
４０ 握り
４１ ハンドル、レバー
４２ ハンドル
４３ ネジ
４４ ロッド
４５ ネジ
４６ ハンドル
４７ 傾斜した屋根
４８ 可とう性を有するパイプ
４９ 雨樋
５０ バルブ
５１、５１−１ シーソー
５２ 重し
５３、５３−１ 駆動輪
５４ チェーン等の牽引もの
５５、５５−１ 傘車
５６ ロッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送る水などの液体そのものの自重の位置エネルギーでポンプなどを回してその液体を送る装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機でポンプを運転して送水するのが一般的である。当然電気エネルギーが無ければ動かない。非常時、運悪く停電ならお手上げである、バッテリー、エンジン発電機で駆動するとしても大容量のものを用意しとかなければならず煩わしくコスト的に割が合わない。そこで気体をタンクに高圧で閉じこめ、開放するときの膨張力でポンプを回すがあるがタンクを耐圧仕様にしなければならずコスト的に割が合わなくて送水量に限りがある、タンクに気体を圧入する時、それに見合った別の高エネルギーを必要とする、爆発の恐れがある。また貯水タンクを高所に置くがあるが送水圧力に応じて高さを決めなければならないし、高所の場合、タンクに貯水する時、それに見合った別の揚水高エネルギーを必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許公開２００４−３５２１ ポンプを駆動させるのに別駆動源の電動モータを使用している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
水、液体を有圧で放出するにはそれに見合った別のエネルギーを必要とする点である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
液体には重さがあり、例えば水なら比重１である、一例として貯水糟、貯水タンク、貯水容器の容積１立方メートルなら重さは１トンである。その１トン、１０００ｋｇ重の力を２０平方センチメートルの送水ピストン面積に加えるとすれば単位面積当たり５０ｋｇ重の力を受ける。水１０ｍの高さの位置圧力は１ｋｇ重であるからこれは５００ｍ高さの位置圧力に相当する。実際に水を放水すればポンプなどの効率、ホースなどの損失によりこれより低くなる。貯水タンクの上限、下限の移動位置差を１ｍとし、上限での貯水容量を１立方ｍ、下限での貯水容量を０（ゼロ）立方ｍとすれば、わずか１ｍの位置差で５００ｍ高さの水を使い切ることになる。この位置圧力エネルギーでホースの水を放水するとすれば放水開始時は放水速度１００ｍ毎秒ぐらいだが効率３割とすれば速度３０ｍ毎秒ぐらい得られるが、放水終わり時はほぼ０（ゼロ）ｍ毎秒になってしまう。放水圧力は位置差に応じて減じる。貯水タンクの自重を意図的に重くすれば貯水容量が０（ゼロ）の直前でも所望の有圧を得られる。意図的に重くするために貯水の一部を残す又は重しを載置してもよい。非常時とっさに貯水糟に人間が乗ったり、ぶら下がってもよい。万が一故障したらバケツ等で汲み出してかけてもよい。
貯水糟の材質として不透水性のものならなんでもよいが、布など軽量なものなら不使用時に折り畳め移動させやすい。露天、水中などはステンレス、合成樹脂など錆びにくいものが望ましい。貯水糟の平面、立面の形状は円形、寸胴、三角形、逆三角形状等どういうものでもよい。また貯水糟の立面の縦の長さを短くし、その分横の長さを長くするように平べたくすれば容易に位置差を得られる。貯水槽内の水が流出、流入し易いように貯水糟の天井部分の少なくとも一部を開放して空気の流出入口とする。開放した部分には防虫網を設置して又は薬品を投入してボウフラなどの発生を防ぎたい。寒冷地では不凍液とすればよい。
チェーンなどの伝動、牽引物の一端を貯水糟、貯水タンクなどの容器に接続し吊すように持ち上げる、他端を、位置エネルギーを運動エネルギーに変えて水に与えるポンプのような液体、流体送出装置の回転軸の駆動輪に掛け開放する、ポンプの回転数を増速するように変速機を経由して回転軸を回してもよい。ポンプの回転数が早すぎる場合は減速するようにしてもよい。貯水糟を吊す方として架台を組んでその架台に、建造物の構造物に、地面に穴を掘り貯水糟の一部又は全部をその穴に挿入して吊すがある。ポンプの吸い込み口を貯水糟、貯水タンク底部に置き、タンクに貯水し、このまま保存、待機するか、貯水タンクを下降させれば貯水タンクの重さによりポンプの回転軸は回り、ポンプの吐出口から勢いよく放水する。タンクを持ち上げる場合チェーンなどの牽引物に電動モーターの回転歯を接続してまたタンクに貯水する場合タンクの貯水口に電動ポンプで送水するようにしてもよい。貯水糟を吊す他に上下に移動する支柱で貯水糟を支え、持ち上げてもよい。その支柱にラック歯を設置し、そのラック歯に歯合するピニオン歯車をポンプ回転軸に又は変速機を介して設置すればポンプを駆動させられる。また遊具のシーソーのようにシーソーの端、先に貯水槽を設置し、他端に貯水槽が空になった場合軽く持ち上げられるように使い勝手のよい重さの重しを設置してもよい。要するに自重で落下するようなものであればどういうものでもよい。シーソー式で水平線とシーソーとの挟角の大きさに応じて回すモーメントを変えられる。貯水糟の液体が減少してきてもシーソーの水平面長さは大きくなり、モーメントの減少をある程度補える。立地、設置条件により貯水糟を台車に乗せ、傾斜した面上を移動させてもよい。ポンプの吸い込み口を貯水糟底部から所望の位置に離して置けば残水量を調整でき、予備貯水として、重しとしても又はその残水中にポンプを沈めてポンプが空気を吸わないようにするにも利用出来る。確実に空気を吸わないように吸い込み口にボールタップを逆向きに設置し、ボールの浮力が小さくなり、設定水位になったらその吸い込口を締めるようにしてもよい。貯水タンクの下降速度の調整また安全、確実に停止できるように制動、ロック装置を付ける。また水槽を吊り上げる牽引物が切断するなどして水槽が落下する場合を想定し、周囲に金網などの柵で進入、事故防止を計るのが望ましい。
貯水糟の持ち上げに人力の他電気モーターなど他エネルギーを使用してもよい。楽が出来る。落下に自重のエネルギーの他補電気モーターなどの他エネルギーを併用、使用してもよい。より放水圧力が高まる。
【発明の効果】
【０００６】
本装置は構造が簡単でわずかな位置差、設置容積、面積で大きな放水圧力が得られる。貯水と貯水の自重を利用する駆動源を一緒、同時に確保出来て、いつでもどこでも確実に使える。騒音がない。貯水するのにわずかなエネルギーで済む。屋根で集水した雨水を貯水に利用すれば自然落下しエネルギー、水代は無料で、エコでうれしくなり、庭の水撒き、草木の水やり、洗車などに重宝する。貯水してから元の位置に戻してもよいが、貯水を使い切り貯水糟が空ならは貯水糟は軽量であり楽に元の位置に戻せる。自重、自前の駆動源なので停電時でも使え、消火用などの非常用ポンプにもなる。ノズルの周囲に穴を開け、霧吹き効果で負圧をつくり、その穴から薬剤などの液体、気体を吸い上げて混合もできる。空気なら手軽に泡を得られる。貯水糟として既存のドラム缶も利用出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本装置の外観斜視図である
【図２】本装置のポンプを貯水糟の外に設置した図である
【図３】本装置のポンプを貯水糟上と内部底部に、定滑車、動滑車を設置した図である
【図４】貯水糟の支柱でポンプを回すものである
【図５】本装置のポンプの一例でプロペラ、スクリュウとピストン、遠心式の図である
【図６】貯水糟の移動速度を調整、止める制動、ロック装置の図である
【図７】屋根で集水した雨水を貯水タンクに貯水する図である
【図８】貯水糟をシーソーの先に、ポンプ類を地上に設置した図である
【図９】貯水糟、ポンプ類をシーソーの先に設置した図である
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
安価、汎用な部品、最少な部品点数、簡易な構造で容易な操作を実現した。
【実施例】
【０００９】
図１は本装置の外観斜視図である。貯水糟、貯水タンク、貯水容器１をチェーン２で架台３にぶら下げ、手元のホース４のノズル５の共通のハンドル、レバー６を回して止水バルブ７とブレーキワイヤー８で貯水糟１の落下を操作し、同時に貯水糟１内のポンプを駆動させてノズル５から放水するものである。ハンドル、レバー６の回し加減で貯水糟１の落下速度、放水量を調整出来る。止水バルブ７とブレーキワイヤー８を別々に操作出来るようにしてもよい。ホース４、チェーン２、ブレーキワイヤー８の長さは水槽の上限、下限位置でも十分な長さとする。チェーン２−１で貯水糟１を持ち上げる。
【００１０】
図２はポンプ９を貯水糟１の外に設置した図である。水を貯めた水槽１と直線運動を回転運動に替える歯車１０などの伝動物をチェーン２などの牽引物を介して繋ぐ、チェーン２の他ロープ、摩擦車などどういうものでもよいが滑らないで確実に伝えられるものとしてチェーン、歯車が望ましい、その歯車１０をポンプ９の回転駆動軸の駆動輪、歯車１１と歯合させる。歯車１１の回転数が足らない場合は歯車１０と同軸で歯車１０の径より大きい歯車１２を設置してポンプの回転軸の、歯車１２の径より小さい歯車１１と歯合させ増速させる。無段変速機CVTのように歯車１０、１１又は１２，１１間にベルトを掛けてもよい。変速出来るものならどういうものでもよい。水槽１が下降すればポンプの回転軸は回り吸い込みホース１３、ポンプ９、放水ホース４を経由して放水する。途中で止めたり、回転速度を調整出来るようにブレーキなどの摩擦抵抗で歯車１２の回転速度を制動、制御する。小さい力で水槽を上昇させるために歯車１２の径より小さい歯車１４を歯合させハンドル１５を回してもよい。この歯車１４にディスク板１４−１設置し、ブレーキ１６などで挟めばより小さい摩擦抵抗で歯車１２の回転速度を制動、制御できる。ディスク板１４−１は歯車１４と同軸の他、歯車１０と同軸に設置してもよい。ようするに水槽が下がる時回転する軸ならどの軸でもよい。歯車１４ように水槽が上がる時回転するものにチェーン２−１を掛ける。ディスク板１４−１を片方向回転のみ力が伝わり、逆方向では空回りするように軸に設置してもよい。ブレーキ１６を掛けたまま、水槽を上昇させられる。歯車１１も片方向回転のみ力が伝わり、逆方向では空回りするように軸に設置してもよい。水槽を持ち上げる時ポンプが駆動しない。牽引物の水槽との接続点は底部でも上部、天井部分でも、水槽を支持出来る位置ならどこでもよい。底の場合は水槽が傾かないように上部１７を保持する。また吸い込みホース１３に空気が入り機能不能にならないようにホース１３の先に逆止弁１８を付け、呼び水糟１９をポンプ９に設置し水を常時充満させる。ホース１３の長さは水槽１が下がりきった状態でも底の水を吸える十分な長さとする。ポンプ類が水の外にあるので錆びにくく長寿命であるが吸い込みホース１３を満水に保持するのが煩わしい・・・丸数字１
ポンプ入力が過大過ぎる又は所望の大きさにしたい場合、定滑車２０、動滑車２１を使って貯水糟１の重さの分担を軽くしてもよい。チェーン２などの牽引物の一端を架台などの固定物に接続し、他端を定滑車２０、動滑車２１間に１回か複数回巻き付け、歯車１０に掛ける。水槽を持ち上げる力も軽く、小さく出来る。また定滑車２０、動滑車２１の回転速度も変えられる・・・丸数字２
【００１１】
図３はポンプ、変速機類を貯水糟上、内に設置した図である。ポンプ類の重さを位置エネルギーとして利用出来る。
ポンプ、変速機類を貯水糟上に設置したものである。定滑車２０、動滑車２１を使い動滑車２１にポンプの駆動軸を接続し、その間の巻き数を又は定滑車２０又は動滑車２１の径を変えればポンプの回転数を調整出来る。、定滑車２０にポンプの駆動軸を接続してもよい。ハンドル１５、ブレーキ１６が届かない位置にある場合チェーン２−１などで引っ張るか歯合させたハンドル２２を回して水槽１を上下させる。またチェーン２などの牽引物が重力で下がるように重しを付けたり、斜めに設置する。また整頓し易いようにドラム２３に巻いてもよい。清掃、点検の為に水抜きバルブ２４を底に設置する・・・丸数字１
ポンプ９、変速機類を貯水糟の底部、水中に設置したものである。常時ポンプ９に水が充満しているので呼び水糟１９はつけなくてもよい。貯水糟が傾かないように糟上部を貫通穴を持つパイプ１７に挿入して保持する。ポンプの放出パイプ４は糟底部を貫通させてもよい。この場合ノズル５に止水バルブ７を付ける。放出パイプ４が糟底部を貫通していなくても止水バルブ７を付けてもよい。歯車１４に設置したデイスク１４−１の回転速度をブレーキ１６で制動、制御する。貯水タンク１の下降速度の調整また安全、確実に停止できるようにした制動装置のブレーキ１６の動きと止水バルブ７の軸の回転とをブレーキワイヤー８で連動させてもよい、貯水糟の落下と放水が１動作、同時に済み使い勝手がよい・・・丸数字２
ポンプだけを水中に設置したものでもよい。変速機類が錆びないし、ポンプ９が空気を吸わない・・・丸数字３
【００１２】
図４は貯水糟を押してポンプを回すものである。貯水槽１の支柱２５にラック歯２６を設置し、そのラック歯２６に歯合するピニオン歯車２７をポンプ回転軸に又は変速機を介して設置し、押さえ車２８で支柱２５を保持すれば水槽１の重さで支柱２５は下方に移動しポンプ９を駆動させられる・・・丸数字１
支柱２５を水槽１の上部に設置して図２の丸数字１のようにチェーンなどの牽引物の替わりに吊り下げてもよい・・・丸数字２
【００１３】
図５は一例として本装置で使うプロペラ、スクリュウとピストン、遠心式のポンプを示したものでこの他非容積ポンプ、容積ポンプなど位置エネルギーを運動エネルギーに変えられて送水出来るものならどういうものでもよい。
プロペラ、スクリュウ２９を回して水を押し出す。流速を早めるように吐出口を窄めてもよい・・・丸数字１
ピストンで水を押し出すものである。ピストン３０−１が水を押し出す方向に移動する場合は圧縮バネで押さえている吸い込み口のピストン３１−１は閉まり、圧縮バネで押さえているピストン３２−１を圧縮バネの力にうち勝って押し開き水を流す。もう一つのピストン３２−２は押されて開かない。ピストン３０−２が吸い込む方向に移動の場合はピストン３２−２は閉まり、圧縮バネの力にうち勝って吸い込み口のピストン３１−２は開いて筒３３内を充満する、歯車１１の側面上で約１８０度ずらしたリンク３４とロッド３５でピストンを連結し、歯車１１を回してピストン３０−１、３０−２を同時に動かす。吐出口を閉止すればピストン３０−１、３０−２は止まるので、貯水糟の落下を手元で制御出来る。この場合特に図２に記したように水槽を持ち上げる時ポンプが駆動しないようにするのが望ましい・・・丸数字２
羽、羽車３６を回して水に遠心力を与え周辺に押しやって吐出するものである・・・丸数字３
【００１４】
図６は貯水糟の移動速度、放水量を調整、止める制動、ロック装置の図である。
Ｖ字型のアーム３７、２本を中間点で軸支し、一方を握った時、他方は摩擦抵抗で制動するパッド３８を開きディスク１４−１を開放するようにしたものである。遠隔で操作出来るようにブレーキワイヤー８のインナーケーブル８−１をＶ型のアームの握りの一端に、外皮８−２をもう一つのＶ型のアームの握りの一端に接続したものである。２本のアームの握りの間に圧縮バネ３９を設置すれば握る時だけワイヤーを引き、放せばバネの力で元に戻るので、１本のブレーキワイヤーで済む。ホースの手元でワイヤーを引けるように中間点で軸支されたアームの一端の握り４０を押した時握りのアームの他端が開くようにして、その他端にワイヤーを接続する。また図３の丸数字２ように止水バルブ７の延長軸に雄ネジを、握り４０部分に雌ネジ切って、ハンドル、レバー４１を回して止水バルブ７の開閉とインナーケーブル８−１の作動を同時に行ってもよい。ハンドル４１の回転軸上４１−１にインナーケーブル８−１を巻き付けて作動させてもよい。巻き付け径の大きさを調整してインナーケーブル８−１の移動量を調整する。またディスク１４−１の円周曲面部を摩擦抵抗の大きいパッド又はベルトで巻くように押さえてもよい。ハンドル４２を回した時、両側のパッドが挟むようにネジ４３を切ったものでもよい。・・・丸数字１
待機時確実に貯水糟が停止するように歯車１４のように貯水糟の移動と共に回転するものにロッド４４を挟み確実に停止させる。動作時には外す。小さな力で出し入れし易いようにロッドの先を円錐状にしネジ４５を設置しハンドル４６で回してもよい。
【００１５】
図７は屋根で集水した雨水を貯水タンクに貯水する図である。漏斗状のように傾斜した屋根４７で雨水をまとめ、貯水糟１に落下させる。雨水が貯水槽からあふれて周囲を濡らさないように可とう性を有するパイプ４８を貯水糟上部に設置してもよい。貯水槽が下がった時、上向いてひっかかりを防ぐ・・・丸数字１
屋根の雨樋４９で雨水をまとめ、貯水糟に落下させる。貯水し終わったら給水を止めるバルブ５０を設置してもよい・・・丸数字２
【００１６】
図８は遊具のようなシーソーの先端に貯水槽を、シーソーの軸支あたりにポンプ類を設置してシーソーを回転させて上げ下げするものである。シーソーを引き延ばしたり、足してシーソーの長さを調整出来るようにしてもよい。
シーソー５１の先端に貯水槽を置き、その重さで下がる時、発生するトルクでポンプを駆動させ液体を放出するものである。貯水糟が下がるにつれ貯水槽の重さが減るがシーソー５１の水平面投影長さＬ１が増えるのでトルクの減少をある程度補える。貯水槽の重さの減少がシーソー５１の水平面投影長さの増加より小さければ逆に増やせる。シーソー５１の回転角度θ１は９０度以内が望ましいがさらに下方９０度の回転角度θ２の１８０度以内でもよい。貯水槽の重さの減少とシーソー５１の水平面投影長さの増減の関係によりモーメントを増減調整出来る。少なくともシーソー５１の回転角度θ１、θ２の部分が歯車であるもの１２、ディスク板１４−１を同一の軸に固定し、その軸を支柱に回転出来るように軸支し、歯車でポンプの駆動軸を回すものである。ディスク板１４−１の回転を支柱などに保持したブレーキ１６などで制動、制御する。空の貯水槽を持ち上げやすいように重し５２でトルクを調整してもよい。重し５２は無くてもよい。貯水槽を上下させるのにこの重し５２、シーソー５１を持っての他、歯車１２と歯合させたハンドル１５を回してもよい、上下出来るならどういう方法でもよい・・・丸数字１
貯水槽が常に傾かないように、もう一本のシーソー５１−１で平行四辺形を作り、各辺を回転出来るように軸支してもよい。支柱を地中等に挿入して保持する他に常にこの装置の重心が台座５３面上にあるようにしてもよい。載置、置くするだけで保持出来る・・・丸数字２
【００１７】
図９はシーソーの先端に貯水槽、ポンプ類を設置したものである。図８の丸数字１のうち少なくとも一部が歯車であるもの１２だけを支柱、架台に固定して駆動輪５３を歯合させ、駆動輪５３，５３−１間をベルト、チェーン等の牽引もの５４で繋げたもの・・・丸数字１
少なくとも側面の一部が歯車であるもの１２に傘車５５を歯合させ、傘車５５，５５−１間をロッド５６で繋げてもよい・・・丸数字２
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本装置は水等の液体放水目的物とその液体自体の重さで高圧放水するエネルギー、駆動源を自身で内蔵していて他駆動源が要らなく、手軽、簡単にいつでも、どこでも確実に使えるものである。
【符号の説明】
【００１９】
１ 貯水糟、貯水タンク、貯水容器
２、２−１、２−３ チェーンなどの牽引物
３ 架台
４ 放水ホース
５ ノズル
６ ハンドル、レバー
７ 止水バルブ
８ ブレーキワイヤー
８−１ インナーケーブル
８−２ 外皮
９ ポンプ
１０、１１、１２ 歯車
１３ 吸い込みホース
１４ 歯車
１４−１ ディスク
１５ ハンドル
１６ ブレーキ
１７ 上部保持部
１８ 逆止弁
１９ 呼び水糟
２０ 定滑車
２１ 動滑車
２２ ハンドル
２３ ドラム
２４ 水抜きバルブ
２５ 支柱
２６ ラック歯
２７ ピニオン歯
２８ 押さえ車
２９ プロペラ、スクリュウ
３０−１、３０−２ ピストン
３１−１、３１−２ ピストン
３２−１、３２−２ ピストン
３３ 筒
３４ リンク
３５ ロッド
３６ 羽
３７ アーム
３８ パッド
３９ 圧縮バネ
４０ 握り
４１ ハンドル、レバー
４２ ハンドル
４３ ネジ
４４ ロッド
４５ ネジ
４６ ハンドル
４７ 傾斜した屋根
４８ 可とう性を有するパイプ
４９ 雨樋
５０ バルブ
５１、５１−１ シーソー
５２ 重し
５３、５３−１ 駆動輪
５４ チェーン等の牽引もの
５５、５５−１ 傘車
５６ ロッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を入れる容器とポンプのような流体送出装置の駆動軸に設置した歯車のような伝動、駆動輪をチェーンのような牽引物で回転出来るように繋ぐように又は液体を入れる容器を支持する支柱にラック歯を、そのラック歯と歯合するピニオン歯車を流体送出装置の駆動軸に回転出来るように設置するように又液体を入れる容器を軸支されたシーソーの先に設置し、その容器が下がる時のトルクで流体送出装置の駆動軸を回すように、液体が入った持ち上げられた容器が自重で下がる時、流体送出装置を駆動させ液体を送出しながら容器が下がるを特徴とする自重式液体圧送装置
【請求項２】
ポンプのような流体送出装置の駆動軸の回転速度を変える為に、流体送出装置の回転駆動軸を、噛み合う歯車のようにその接する駆動輪の径を違わせるようにして又は定滑車又は動滑車に流体送出装置の駆動軸を繋ぎ、その定滑車、動滑車間の巻く回数を又は定滑車、動滑車の径を変えるように、変速機を介して繋いだ請求項１の自重式液体圧送装置
【請求項３】
ポンプのような流体送出装置の放出量を停止、調整する為に容器の移動と共に回転する軸にディスク板を設定して、そのディスク板をブレーキで挟むように、摩擦抵抗でディスク板の回転速度を変えるようにした又は流体送出装置の放出ノズルに設置したバルブの開度を変えるようにした又はピストン式の流体送出装置の放出ノズルに設置したバルブを閉止して停止させるようにした請求項１又は請求項２の自重式液体圧送装置
【請求項４】
ポンプのような流体送出装置の停止、駆動を手元で出来るように、手元とディスク板のブレーキをブレーキワイヤーで結び、手元でそのワイヤーを引いてディスク板を押さえるように摩擦力で制動をする請求項１又は請求項２又は請求項３の自重式液体圧送装置
【請求項１】
液体を入れる容器とポンプのような流体送出装置の駆動軸に設置した歯車のような伝動、駆動輪をチェーンのような牽引物で回転出来るように繋ぐように又は液体を入れる容器を支持する支柱にラック歯を、そのラック歯と歯合するピニオン歯車を流体送出装置の駆動軸に回転出来るように設置するように又液体を入れる容器を軸支されたシーソーの先に設置し、その容器が下がる時のトルクで流体送出装置の駆動軸を回すように、液体が入った持ち上げられた容器が自重で下がる時、流体送出装置を駆動させ液体を送出しながら容器が下がるを特徴とする自重式液体圧送装置
【請求項２】
ポンプのような流体送出装置の駆動軸の回転速度を変える為に、流体送出装置の回転駆動軸を、噛み合う歯車のようにその接する駆動輪の径を違わせるようにして又は定滑車又は動滑車に流体送出装置の駆動軸を繋ぎ、その定滑車、動滑車間の巻く回数を又は定滑車、動滑車の径を変えるように、変速機を介して繋いだ請求項１の自重式液体圧送装置
【請求項３】
ポンプのような流体送出装置の放出量を停止、調整する為に容器の移動と共に回転する軸にディスク板を設定して、そのディスク板をブレーキで挟むように、摩擦抵抗でディスク板の回転速度を変えるようにした又は流体送出装置の放出ノズルに設置したバルブの開度を変えるようにした又はピストン式の流体送出装置の放出ノズルに設置したバルブを閉止して停止させるようにした請求項１又は請求項２の自重式液体圧送装置
【請求項４】
ポンプのような流体送出装置の停止、駆動を手元で出来るように、手元とディスク板のブレーキをブレーキワイヤーで結び、手元でそのワイヤーを引いてディスク板を押さえるように摩擦力で制動をする請求項１又は請求項２又は請求項３の自重式液体圧送装置
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−５２６７４（Ｐ２０１１−５２６７４Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０５８５９（Ｐ２００９−２０５８５９）
【出願日】平成２１年９月７日（２００９．９．７）
【出願人】（０００２２３２４１）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月７日（２００９．９．７）
【出願人】（０００２２３２４１）
【Ｆターム（参考）】
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