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WO2003012288A1 - Pulsation type water raising and falling equipment - Google Patents

Pulsation type water raising and falling equipment Download PDF

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WO2003012288A1
WO2003012288A1 PCT/JP2002/007740 JP0207740W WO03012288A1 WO 2003012288 A1 WO2003012288 A1 WO 2003012288A1 JP 0207740 W JP0207740 W JP 0207740W WO 03012288 A1 WO03012288 A1 WO 03012288A1
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Hidemi Ito
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/005—Installations wherein the liquid circulates in a closed loop ; Alleged perpetua mobilia of this or similar kind
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F3/00—Pumps using negative pressure acting directly on the liquid to be pumped
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Definitions

  • the present invention is used for raising water from below, dropping the water, and using the water.
  • the power per 1 nf it is about 100 kW. Furthermore, the atmospheric pressure fluctuation rate is small. Looking at Tokyo, it is around 1.5%. It is a value that can be ignored.
  • the present invention uses a "tricelli vacuum". Vacuum the air in the vacuum chamber (4) above the riser. The water rises up to 10.26 m without any difference whether it is upright, inclined, or rasen. The head of the reservoir is set at 10.26 m. When the air inside is evacuated from the upper exhaust port (5) of the vacuum chamber (4) of the water storage cylinder, the pressure nears the vacuum.
  • the amount of water for power generation (24) is always greater than the amount of water falling every second.
  • the power generation water orch (24) once every two seconds, if it is 10 times larger, it will fall to the turbine. There is no cut.
  • the power generation is set in this way, a constant amount of power can be generated every second. In these cases, there is energy in the opening and closing of the vacuum and the valves, but the power is less than 20% in the power generation system, and the power stored at the first start may be used.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Jet Pumps And Other Pumps (AREA)

Abstract

A pulsation type water raising and falling equipment, wherein, in a water tube system called the a water raising and falling machine, a tube is vertically installed in a lower water tank, the upper part of the tube forms a water storage chamber, a vent tube is connected to the upper part thereof, when air is bled therefrom by a vacuum pump, water in the lower water tank pressurized by the atmospheric pressure rises to the upper water storage chamber, a lower water storage chamber having a tube connected thereto is provided on the underside of the upper water storage chamber, when air in the lower storage chamber is bled and a valve (ball-valve) to separate both chambers from each other is opened, the water falls downward though the water is kept therein since the valve is usually closed, and when the ball-valve is closed, the vent valve of the lower water storage chamber is opened, and a water discharge port is opened, the water is discharged downward, i.e., the water falls down in two steps, whereby, though the water does not fall down continuously, a specified amount of water surely falls down with a specified time difference.

Description

明細書 脈動式揚水落水装置 技術分野  Description Pulsating pumping system

本発明は、 水を下から上へあげて、 その水を落と して、 使 う と こ ろで利用 される。 背景技術  INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used for raising water from below, dropping the water, and using the water. Background art

従来の揚水機は、 モーターを働かせて、 ポンプで水を汲み上げ ていた。 も し く は井戸のよ う に、 人の力で汲み上げていた。  Conventional pumps use a motor to pump water. Or, like a well, it was pumped by human power.

「油力 4 3 年、 ガスが 6 8 年、 ウ ラ ン力 S 7 4 年、 石炭が 2 1 2 年 で埋蔵量が切れる。」 と 、 経済産業省の 「エネルギー 2 0 0 0 」 で いわれている。 又、 日 本は油の 9 0 %を中近東にたよ ってレヽる。  "The reserves will run out in 43 years for oil, 68 for gas, 74 for Uranium, and 212 for coal," says the Ministry of Economy, Trade and Industry's Energy 2000. ing. Japan also relies on the Middle East for 90% of its oil.

エネルギーが切れる 日 が近づく だけではない、 エネルギーの使 用 も増カ卩 してレ、る。 平成 1 3年 5 月 2 1 日 の 日経において、 「日 本 国内の I Tで使 う 電力が 2 0 1 0年には 8倍の 2 1 1 7億 k w h になる J と レヽ う 。 日本の年間消費電量の 1 兆 k w h の約 2 割が I Tのみでも增える。  Not only is the day when energy runs out, but the use of energy also increases. According to the Nikkei on May 21, 2001, “The power used for IT in Japan will increase eightfold to 210.17 billion kwh in 21010. Approximately 20% of 1 trillion kwh of power consumption can be covered by IT alone.

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 1 k w h 当 り 1 6 8 円で ある。 東京の 日 照は 5 時間、 光電力変換効率は 1 5 %では、 1 m について 3 %の効率しかない。 風力は貴方ま かせである。  In other words, when there is no burning thing, you have to use natural energy. Take a look at that one solar. It is 1668 yen per 1 kWh now. At 5 hours of sunlight in Tokyo and 15% of light power conversion efficiency, there is only 3% efficiency per meter. Wind power is yours.

差替え用紙 （規則 26) ― Replacement form (Rule 26) ―

そ う する と 、 「尽き る こ と ない、 地球上の 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Then, "everywhere else on earth, there is no other choice but to use everyone." That is atmospheric pressure energy.

1 nf 当 り 電力ふ り かえてみる と 、 約 1 0 0 k w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。 If we change the power per 1 nf, it is about 100 kW. Furthermore, the atmospheric pressure fluctuation rate is small. Looking at Tokyo, it is around 1.5%. It is a value that can be ignored.

「大気圧のエネルギ一を ど う 利用する か ？ 」 と レ、 う と 、 こ う で す。 水を上へ揚げて、 落 と すのです。 そ う する と 、 H = m g h と い う 水力発電エネルギーが出て く る。 l nf の水 1 ト ンが約 1 0 m か ら 落ちて く る と 9 8 k w h と い う 電力 を生み出す。 水力発電の 効率は約 8 5 % と されている 力、 ら 8 3 . 3 k w h と い う 電力が生 み出せる。 と い う こ と は、 本発明 で、 水 1 5 0 k g を高 さ 8 m ま であ げて落下 さ せる こ と がで き る と 、 1 1 . 7 6 k w h 、 効率 8 5 % と して 9 . 9 9 6 k w h と な る。 今電気事業法に よ る と 、 1 0 k w h 未満の発電は 自 由 です。 つ ま り 、 「 自 由 に作っ て 、 使え る。」 と レヽ う こ と 。 日 本の家庭は、 平均で、 毎時 1 . 1 k w h 使っ て レ、 る。 と する と 「 3 k w h あ る と 、 ど う な る か。 ？ 」 4 1 7 0 万戸 と してみ る。  "How do you use the energy of atmospheric pressure?" We raise the water and drop it. Then, the hydroelectric energy H = mghh comes out. When one ton of l nf water falls from about 10 m, it generates 98 kWh of power. The efficiency of hydropower is estimated to be about 85%, and 83.3 kWh of electricity can be generated. This means that, in the present invention, if it is possible to drop 150 kg of water up to 8 m in height, it will be 11.776 kwh and the efficiency will be 85%. 9.996 kwh. According to the Electricity Business Act, power generation below 10 kWh is free. In other words, they say, "You can make and use them freely." On average, Japanese households use 1.1 kWh per hour. Then, "What would happen if there were 3 kwh?" 41.7 million units.

3 k w h X 4 . 1 7 X 1 0 7 = 1 . 2 5 1 X 1 0 8 = 1 . 2 5 億 k w h と な る 。 「ど う い う こ と 力 ？ 」 ァ ト レ一タ ーで毎時 1 . 2 5 億 k w 出す。 3 kwh X 4. 1 7 X 1 0 7 = 1. 2 5 1 X 1 0 8 = 1. 2 5 billion kwh and ing. "What is the power and how much is it?"

差替え用紙 （規則 26) 日 本の発電量の 2億 k w h の 6 2 . 5 % と なる。 それは、 通産 省時代のデータ に よ る と 、 油 5 3 . 6 %、 と ガス 1 1 . 6 %で、Replacement form (Rule 26) This is 62.5% of 200 million kwh of Japan's power generation. According to data from the MITI era, it was 53.6% oil and 11.6% gas,

6 5 . 2 %、 これに匹敵する。 原子力 1 2 . 9 %、 両方の合計は 7 8 . 1 %と なる。 約 4 分の 3 である。 本発明で毎時 3 k w h でな く 、 1 . 2 5 倍の 3 . 7 5 k w h 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。 つま り 、 「本発明は、 日 本のエネルギー革命、 その もの と なる。 J と レ、 う こ と。 65.2%, comparable to this. Nuclear power is 12.9%, the sum of both is 78.1%. About three-quarters. In the present invention, if power is generated at 3.75 kWh, which is 1.25 times instead of 3 kWh per hour, power generation by oil, gas and nuclear power in Japan is not required. In other words, "The present invention will be the energy revolution in Japan. J and Re.

水を揚げるには、 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抜く 。 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 変わ り な く 1 0 . 2 6 mまで上がっていく 、 途中貯水筒へ傾斜 し ている と 、そ こへ入ってその貯水简の水頭を 1 0 . 2 6 m とする。 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。  In order to raise the water, the present invention uses a "tricelli vacuum". Vacuum the air in the vacuum chamber (4) above the riser. The water rises up to 10.26 m without any difference whether it is upright, inclined, or rasen. The head of the reservoir is set at 10.26 m. When the air inside is evacuated from the upper exhaust port (5) of the vacuum chamber (4) of the water storage cylinder, the pressure nears the vacuum.

そ して、 上部真空室 （ 4 ) と 、 下部真空室 （ 1 5 ) 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 （ 1 5 ) へ貯ま る と 、 貯水室 （ 4 ) の弁 （ 9 ) を閉 じる。 それから、 下部真空室 （ 1 5 ) の空気吸入弁 （ 1 1 ) と 、 放水 口 ( 2 1 ) が開 く 。 それで水はすつか り 落ち る。  Then, when the water discharge valve (9) at the boundary between the upper vacuum chamber (4) and the lower vacuum chamber (15) is opened, water falls according to the "law of gravity". When the water is stored in the lower vacuum chamber (15), the valve (9) of the water storage chamber (4) is closed. Then, the air suction valve (11) and the water discharge port (21) of the lower vacuum chamber (15) are opened. So the water falls down.

差替え用紙 （規則 26) これ らの貯水筒から落ちる時、 「ト リ チェ リ の定理」 に よ って落 水の速度 Vが定ま る。 つま り 、 V = V" 2 g h と レ、 う こ と です。 それによ つて、 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。 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。 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。 Replacement form (Rule 26) When falling from these water bottles, the speed V of falling water is determined by "Tricheli's theorem". In other words, V = V "2 gh. Therefore, if the amount of water fall is set to a desired value, V will be the same as the length of the water column, and the amount of water will be discharged. The radius is determined by the length of the water area multiplied by the length of the water spout In the case of power generation, the water must drop continuously, but at other times, the water falls in a pulsating manner Therefore, in power generation, the water discharged from the lower vacuum chamber is temporarily put in the water orch for power generation.

その発電用水オケ （ 2 4 ) 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 （ 2 4 ) に、 仮に 2 秒に一回づっ放水 される とする と 、 1 0倍ある と 、 水 車へ落下 してい く 水は切れる こ と がない。 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。 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 2 0 %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い。  The amount of water for power generation (24) is always greater than the amount of water falling every second. In the pulsation type, if water is discharged from the lower vacuum chamber (15) to the power generation water orch (24) once every two seconds, if it is 10 times larger, it will fall to the turbine. There is no cut. When the power generation is set in this way, a constant amount of power can be generated every second. In these cases, there is energy in the opening and closing of the vacuum and the valves, but the power is less than 20% in the power generation system, and the power stored at the first start may be used.

差替え用紙 （規則 26) 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 -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 - と はない、 ク リ ーンなエネルギーで人の役に立つも のである。 Replacement form (Rule 26) Apart from power generation, the energy used to operate the system can be considered as a cost. Either way, it doesn't--it's something that helps people with clean energy.

[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レヽる。 そ こ に上昇管 （ 3 ) が 立ってレ、る。 その上は貯水室になっている。 上昇管 （ 3 ) は、 こ の上部貯水室 （ 4 ) へ接続している。 こ の上部貯水室 （ 4 ) は上部真空室でもあ り 、 排気管 （ 5 ) を も ち、 それはノ キュ一ム （ 7 ) とつながっている。 その底 （ 4 ) に 口 があ り 、 そ こから下部貯水简 （ 1 5 ) につながっ てレ、る。 そ こ で 、 弁 （ 9 ) が閉 じてレヽる 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 （ 1 5 ) へ大気圧の力で は上昇管 （ 3 ) から と ま る こ と な く 上昇 して来る。 落水 した分は たえず、 下の水オケ （ 1 ) か ら 、 l nf について 1 . 0 1 3 2 5 X 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。 As shown in [Fig. 1], there are water orches (1) that are placed or dug into the ground. Water enters the water orchestra. The riser (3) stands there. Above it is a water storage room. The riser (3) is connected to this upper reservoir (4). This upper water storage chamber (4) is also an upper vacuum chamber and has an exhaust pipe (5), which is connected to the nocumulum (7). There is a mouth at the bottom (4), which leads to the lower reservoir (15). So, if the valve (9) is closed and opened, the water must not fall down. In this form, water rises from the lower water orchid to this cylinder (15) with atmospheric pressure without stopping from the riser (3). Fallingwater was minute constantly, under the water orchestra (1), et al., In 1. 0 1 3 2 5 X 1 0 5 (N) and have will power for the l nf, water that will be raised to press. This is the result of the power of atmospheric pressure, the result of the work of natural energy.

差替え用紙 （規則 26) 【図面の簡単な説明】 Replacement form (Rule 26) [Brief description of the drawings]

【図 1 】  【Figure 1 】

脈動式揚水落水装置の断面図である。 It is sectional drawing of a pulsation type pumping down device.

【図 2 】  【Figure 2 】

上部著水質から弁が開いて水が落ちる図である。 It is a figure that a valve opens and water falls from the upper part of the water quality.

【図 3 】  [Figure 3]

下部貯水質から水が放水口を通って落ちる図である。 【図 4 】 It is a figure that water falls from a lower water storage quality through an outlet. [Figure 4]

揚水落水機とマイ ク ロ水力発電機を接続した図である 【符号の説明】 It is a diagram that connects a pump-down system and a micro-hydro power generator.

1 水槽  1 aquarium

2 フィルタ一  2 Filter 1

3 上昇管  3 riser

4 上部貯水室  4 Upper reservoir

5 排気管  5 Exhaust pipe

6 レべノレセンサー  6 Level sensor

7 真空ポンプ A  7 Vacuum pump A

8 真空ポンプ B  8 Vacuum pump B

9 弁  9 valves

1 0 弁座  1 0 Valve seat

1 1 排気管  1 1 Exhaust pipe

1 2 通気管  1 2 Vent pipe

1 3 電磁弁  1 3 Solenoid valve

差替え用紙 （規則 26) レベルセ ンサ Replacement form (Rule 26) Level sensor

下部貯水室 Lower reservoir

軸受 bearing

軸 Axis

永久磁石 permanent magnet

ソ レ ノ イ ド solenoid

電磁弁 solenoid valve

放水口 Outlet

落水 Falling water

水面 Water surface

蓄水槽 Water storage tank

水位 Water level

落水口 Waterfall

落水誘導管 Falling water induction pipe

水車 Water wheel

軸受 bearing

発電機 Generator

気泡防止板 Bubble prevention plate

差替え用紙 （規則 26) Replacement form (Rule 26)

Claims

賴 ^ι^© 賴 ^ ι ^ © 【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 （ 1 5 ) 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 1 0. 2 6 m以上上がることはないがこ こでは水頭は 1 0 m と してある。 水は貯水筒 （ 4 ) へ貯まる p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 （ 1 5 ) へ入る。 その時、 下部真 空室 （ 1 5 ) はその排気口 （ 1 1 ) から空気が排出されている から、 力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 （ 1 5 ) のバキュームの排気はと ま り^ f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 （ 1 5 ) には、 上の空気充入弁口 （ 1 2 ) 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。 [Claim 1] There is a rising pipe (3) installed in water, and a spherical or box-shaped vacuum chamber (4) is provided on the pipe (3). Below that is another box which is a water bottle. The lower part is the vacuum chamber (15). With such a device, when the air is evacuated by the vacuum (7) connected to the exhaust pipe (6) of the upper vacuum chamber (4), the water in the lower water orch (1) is pushed to the atmospheric pressure. To rise. On the earth, it does not rise more than 10.26 m, but here the head is 10 m. Water has outlets under p the water storage cylinder accumulate into reservoir tube (4) (4), marked with a valve (9). When the valve (9) is opened, water enters the lower vacuum chamber (15) below it. At that time, the lower vacuum chamber (15) has been exhausted from the exhaust port (11), so it has become a force wrap. Water drops by gravity into the lower vacuum chamber, where it is stored. After a certain amount of water has been collected, the water discharge valve of the water tank is closed. Then, the vacuum exhaust of the lower vacuum chamber (15) stops, and the valve at the inlet of the air chamber above the water reservoir in the f section opens. Therefore, air enters the lower vacuum chamber (15) from the upper air charging valve port (12), and the water in the lower vacuum chamber falls from the lower outlet at a dash. A water pumping and falling device equipped with such a device.
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