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    公开号:WO1988002445A1
    申请号:PCT/JP1987/000725
    申请日:1987-09-30
    公开日:1988-04-07
    发明作者:Shinei Isa；Haruhiko Hirano；Hachihiko Hirayama
    申请人:Shinei Isa；Haruhiko Hirano；Hachihiko Hirayama；
    IPC主号:F04F7-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 翥
    [0002] 水 擎 ポ ン プ 装 置
    [0003] 技術分野
    [0004] 本発明 は.、 水擎作用 の た め に 管路内 に 発生 し た 圧力 波 を利用 す る水搫ポ ンプ装置 に 関す る 。
    [0005] 背景技術
    [0006] 従来の水撃ポ ンプ は 、 低落差の流水 に 水撃作用 を起 こ し て 、 流水の一部を高所 に 押 し 揚げる 揚水装置で あ る が 、 ポ ンプの 設置場所 に制限があ る と と も に 、 揚水できる 容 量のわ り に は装置の構成が大規模 に な る と い う 欠点を有 す る （ 日 本機械学会編 、 機搣工学便覧第 9 編 、 水力 機械 ♦ 油圧機器、 改訂第 6 版、 第 9頁乃至第 6 2頁参照 ） 。
    [0007] 発明 の 開示
    [0008] 本発明 は上記の欠点を解消す る水撃ポ ン プ装置を提供 す る こ と を第 Ί の 目 的 と す る 。
    [0009] た 、 従来の水力 発電 は 、 大き な落差を得る た め に 、 河川 を遮断 す る ダム を建設す る必要が あ り 、 発電設備を 建設す る場所が非常 に 限定 さ れて い た 。 そ こ で 、 本発明 は揚水 す る た め に発電設備の建設場所が制 限さ れな い 、 水撃ポ ンプ装置 に よ る発電装置を提供す る こ と を第 2 の 目 的 と す る 。
    [0010] ま た さ ら に 、 従来の揚水式発電 に お い て は 、 一 旦放水 し た水を電動ポ ンプで 汲み上げ て 水の 落差 を 回復 す る 必 要が あ り 、 発電 に 対す る エネル ギ消費の割合が高か っ た 。 そ こ で本発明 は揚水 す る に あ た っ て の ェ ネル 消費の小 さい、 水撃ポンプ装置に よる発電装置を提供する こ と を 第 3 の目 的とする 。
    [0011] 本発明 は上記目 的を達成するため に 、 水撃圧を発生さ せる ための衝撃波作動弁、 衝搫波作勐弁に接続さ れ、 衝 撃波作動弁で発生 した水撃圧が進行する管、 管の途中 に 設け ら れ、 水撃圧が進行する方向 にのみ管路を開 く 逆止 弁、 逆止弁の下流に接続され、 水搫圧の蓄積を行な う 高 圧タ ン ク 、 及び高圧タ ン ク の下流に接続され、 高圧タ ン ク 内の圧力が既定圧を超えた場合に は、 超えた圧力分を 放出する圧力調整弁から なるこ とを特徴 と する と とも に 、 ま た、 水撃圧を発生させるための衝撃波作動弁、 衝撃波 作動弁に接続され衝撃波作動弁で発生 し た水搫圧が進行 する管、 管の途中 に設け ら れ、 水撃圧が進行する方向に のみ管路を開く 逆止弁、 逆止弁の下流に接続さ れ、 水 圧の蓄積を行な う 高圧タ ン ク 、 高圧タ ンクの下流に接続 され、 高圧タ ンク内の圧力 が既定） ΐを超え た場合に は、 超えた圧力を放出する圧力調整弁、 及び圧力調整弁から 放出された流体に よ っ て発電を行な う発電機を備える こ とをも特徴とする 。
    [0012] 図面の簡単な説明
    [0013] 第 1 図は本発明を揚水式発電装置に適用 した場合の一 実施例の配管を示す平面図、 第 2 図 は第 1 図に おける一 実施例の側面図、 第 3 図 は衝撃波作動弁の断面図 、 第 4 図 は逆止弁及び流量調整弁の断面図、 第 5 図 は貯水タ ン ク の平面図 、 第 6 図 は第 5 図の Α — Α線断面図 、 第 7 図 は第 5 図 の B — B 線断面図 、 第 8 図 はバルブの 断面図 、 第 9 図 は弁開閉装置の概略図 、 第 10図 は カ ム を示 す斜視 図 、 第 11図 は本発明 の他の実施例 に かか る一対の衝撃 波 作動弁の概略系統構成図 、 第 12図 は第 11図 に 示す衝撃波 作動 弁の一 部拡大断面図 で あ る 。
    [0014] 発明 を実施す る た め の最良 の形態
    [0015] 以下図面を参照 し な が ら 本発明 の一実施例 に 係 る装 -匿 を説明 す る 。
    [0016] 第 1 図及び第 2図 に は 、 本発明 に 係る水撃ポ ンプが海 底 に 2 系統並設さ れ た 揚水式発電設備 を示す 。 図 中 の符 号中プラ イ マ ー ク " ' " の つ い た 符号 は 、 プラ イ マ ー ク の な い符号 と 同一 の装置で あ る 。 図 中 （1 , 2, 3, 4, Γ， V, 3', 4') は同一 の衝撃波作動弁で あ り 、 こ の衝撃波作動 弁 （ 1 , 2, 3, 4， Γ, I', V, 4 を急激 に 作動 す る こ と に よ つ て 管路内 の海水 に 水撃作用 を生 じ さ せ る 。 第 3 図 に 詳 し く 示す よ う に 、 衝搫.波作動弁 （ 1 ) は 、 端部が広が っ た 円 筒形状をな し 、 蓋状の 可動弁 （1a)及び弁座 （1b)を有 し 、 可 動弁 （ 1 a )が 開 く と 海水 が 流入 し 、 閉 じ る と 水搫圧 が発 生 す る よ う に作動 す る 。 可動弁 （1a)と 弁座 （1 b)と が接触 す る面 に は密着性及ぴ耐摩耗性 を 高め る た め に ラ イ ニ ン グ （ 1 c )が施さ れて い る 。 ま た 、 衝撃波作動 弁 （ 1 ) は可動 弁 （ 1 a )を ガ イ ド （ 1 d )に 洽 っ て 移動 さ せ る ジ ャ ッ キパルプ (5) を備え る 。 ガ イ ド （1d)は 、 ¾ 動弁 （1a)の飛び出 し を 防 ぐス ト ッ パ ー の役 目 を果た す と と も に 、 可動 弁 （ 1a)と 弁座 （1 b)と で形成さ れる 隙間 を一 定 に し て 流入 す る 海水 の量を定 aに保つ役目 をも 果た す 。 ジ ツ キバルブ （5) は、 シ リ ンダ （5a)と 、 可動弁 （la)とー体に形成さ れた ピ ス 卜 ン （5b)と か ら な り 、 シ リ ンダ （5a)の 下端に は供給管 (6) が接続さ れ、 ピス ト ン （5b)を狎 し 出 し て可動弁 （ ) を 開 く た め の圧縮空気を供給す る 。 シ リ ンダ（5) の上端 近 く に は、 供給管 （6) か ら供給された圧縮空気を放出 し て ピス ト ン （51))が 自 由 にシ リ ンダ （5a)の下端位置 ま で戻 る こ とができる た め に排気弁 （ 7 ) が設け ら れて い る 。 排 気弁 （7) は、 ポ ール（7a)がパネ （7b)に よ っ て付勢され、 通常 、 孔 （ ）を塞いでいる が 、 ピス ト ン （5b)が上端に達 する と 、 ピス ト ン （ 5 b )の側端面に よ っ て ポ ール （ 7a )を押 し込んで孔 （7c)を開 く よ う に作動 す る 。 こ の た め 、 ジ ャ ツ キバルブ （5) は供給管 （6) を と お し て圧縮空気が流入 さ れる と 、 可動弁 （1a)が弁座 （1b)から 離れる方向 に 、 つ ま り 、 弁（ 1 a)が開 く 方向 （ 実線で示す状態 〉 に移動 し 、 圧縮空気が排気弁 （7) に よ っ て放出 さ れる と 、 外部圧力 ( 水圧 ） に よ っ て可動弁 （ )が自 然に 閉 じ る よ う （ 破線 で示す状態 ） に作動す る 。
    [0017] 本実施例 の装置 に お い て は 、 1 系統 あ た り に 4基 の 撃波作動弁 （1 , 2, 3, 4又は Γ, V, V, 4'〉 を有 し て お り 、 こ の 4 基 の 作 動 弁 は 鋼 管 （10, 10')又 は 途 中 で 分 岐 し た鋼管 （11， に そ れ ぞ れ 2 基 ず つ （2, 4, 2', 又は 1 , 3, Γ, 3') 接続さ れてい る 。 以下、 便宜上 1 系統の水 撃ポ ンプにつ いて 説明する 。 4基の衝撃波作動弁 （1 , 2, 3, 4)は、 照次、 ½周期ずつ 位相のず れを持 っ て作動 し 、 衝撃圧の発生 し ない 時間 を少な く し て 、 水搫作用 の利用 の効率を髙め る 。 こ の と き 、 Ί 個 の衝撃波作動弁 （1,2, 3 又 は 4 )に よ っ て 生 じ た衝搫圧 が 、 そ れぞれの衝撃波作 動弁の接続点を通 じ て 、 他の鋼管 に 逃 げ て 圧力 損失が発 生 し な い よ う に す る た め に 、 そ れ ぞ れ の 衝 撃 波 作 動 弁 (1, 2, 3, 又 は 、 4 )に は逆止弁 （ 15 , 16 , 17 ,又 は 1 δ ) が接続 さ れ て い る 。 こ れ ら の逆止弁 （ 15 , 16_, 17 , 18 ) は全 て 同 一 構造で 、 衝撃波作動弁 （ 1 , 2 , 3 , 4 ) で生 じ た 水撃圧 を 下流 に 通過さ せ る方向 の み に 開 く 。
    [0018] 代表 し て 逆止弁 （15)を第 4 図 に 基づい て 詳説 す る と 、 逆止弁 （15)は 、 流入口 （151) と 、 流入口 （151) の 開放又 は 閉 鎖 を 行 な う 弁 （152) と 、 こ の 弁 （152) を流入口
    [0019] (151) に 付勢す るパ ネ （ 153 ) と を備え て い る 。 ま た 、 パ ネ （ 153 ) は 、 ス テ ー （ 154 ) で 保 持 さ れ た パ ル プ ホ ル ダ (155) に 内蔵さ れ 、 一定圧で 弁 （ 152 ) を付勢 し て お り 、 そ の付勢圧 は調整ネ ジ （156) で 自 由 に 調整で き る 。 な お 、 流入 口 （ 151) と 弁 （ 152 ) と が接触 す る面 に はバルブ シ 一 卜 （157) が設 け ら れて 、 密着性 が高 め ら れ て い る 。 衝撃 波作動弁 （ 1) は 、 逆止弁 （ 15 )の 流入口 （ 151 ) 側 に 接続さ れて お り 、 衝撃波作動弁 （ 1 ) で 発 生 し た 衝 撃 圧 は 、 弁
    [0020] (152) をパネ （ 153 ) に 抗 し て 押 し 込ん で 流入口 （ 151 ) を 開放 し 、 バルブホルダ （ 155 ) の側 面を通 り ぬ け て 進行す る 。 他の衝 ^波作動弁 （2, 3， 4) と 逆止弁 （16, 17, 18)と の 関係も上記 と 同様の 関係 に あ る 。
    [0021] ま た さ ら に 、 第 4 図 の右側 に 示 す よ う に 逆止弁 （15)に 隣接 し て 、 衝撃波作動弁 （υ 側 の 鋼 管 に 直 交 し て 流 二 ¾ 調整弁（30)が設け られて いる 。 流量調整弁 （30)は 、 排出 口 （301 ) の 開 放 又 は 閉鎖 を 行 な う 弁 （302 ) と 、 こ の弁 ( 302 ) を排出口 （301 ) に 向か っ て付勢するパネ （303 ) と 、 弁本体 （304) と か ら構成さ れて い る 。 衝搫波作動弁 （1 ) で発生 し た衝撃波 は 、 全て が逆止弁 （15)を通過で きる と は限ら ず 、 -一部の衝撃波 は逆止弁 （ 15 )の弁 （152 ) 等に 衝 突 し て反射 し て衝擎波作動弁 （1 ) に 向か っ て逆進する こ と が あ る 。 こ の反射衝撃波に よ っ て次 に衝撃波作動弁か ら 発生 し た衝撃波が干渉を受けて 弱 め ら れて し ま う 現象 が生 じ る 。 そ こで 、 流量調整弁 （30)に よ っ て 、 余分な衝 撃波を排出 し て 、 反射波に よる効率の低下を招 かな い よ う に し て いる 。 従 っ て 、 流量調整弁（30)のパネ （303 ) の 強さ は 、 逆止弁 （15)のパネ （153) の強さ よ り も小さ く 設 定 し て あ る 。 こ の流量調整弁 （30)と周一の弁は全て の逆 止弁 （16, 17， 18)に も 隣接 して設けて あ る 。 .
    [0022] 一方、 衝擎波作動弁 （1 , 2, 3, 4) の そ れ ぞ れ の 供 給 管 (6) は 、 バルブ （20, 21 , 22, 23 ) を介 し て配管 （ 25 )に接続 さ れ て お り 、 配管（25)は空気槽（26)を介 し て コ ンプ レ ツ サ （27)に接続さ れてい る 。 コ ンプ レ ッ サ （27)で発生 し た 圧縮空気は、 空気槽 （26)で一定圧力 に 調整さ れ、 バルブ (20, 21 , 22 , 23 ) の 開 閉動作 に応 じ て衝撃波作動弁 （1 , 2, 3, 4)に供給さ れる 。 パルプ （ 20, 21 , 22, 23 ) に は 、 第 8 図 に 示 す よ う に 4 個 連 設さ れ た ポ ー ル 弁 （ 20 a , 21 a , 22 a , 23a )が用 い ら れ、 こ の ポ ール弁を頫次回転 し て ポ ール弁 (23a) の状態 に す る と 、 吸気口 側 に 接続 さ れる配管 （25) か ら 供給さ れる圧縮空気 は 、 排気口 側 に 接続 さ れ る供給 管 （ 6 ) に 送 ら れる 。 ボ ール弁の 回 転 は 、 第 9 図 に 示 す 弁 開閉装置 に よ っ て 行な う 。 第 9 図 中 20b, 21b, 22b， 23b は 、 ボ ー ル弁 （ 20 a , 21 a , 22 a , 23 a ) に そ れぞれ接続 さ れる ボ 一 ル弁 レ ノ 一 で あ り 、 こ の ボ ー ル 弁 レ 一 を 力 ム レ ノ ー (20c, 21c , 22c, 23c) が揺動 す る こ と に よ っ て 、 弁の 開 閉 を 行な う 。 な お 、 同 図 中 、 符号 200は カ ム軸 で あ り 、 こ れ に カ ム （ 201, 202, 203, 204)が 固定 さ れ て い る 。 カ ム は第 10図 に 示す よ う に カ ム軸 （ 200 ) の軸線方向 に 突 出 す る カ ム リ フ 卜 （201a)を有 し 、 こ の カ ム リ フ ト が カ ム軸 （2 00) の 回転方向 に 対 し て そ れぞれ 90度の位相差を もつ よ う に カ ム （ 201 , 202 , 203 , 2 (M )は 固定 さ れ て い る 。 こ の た め 、 カ ム軸 （200 ) が回転 す る に つ れて カ ム リ フ ト が順次 カ ム レバ — （ 20 c , 21 C , 22 C , 23 C ) を カ ム 铀 （ 200 ) の 軸線方 向 に 移動 さ せて 、 弁の 開 閉 を 行な う 。 カ ム軸 （7 回転 は電 動機 に よ っ て 行な い 、 こ の電動機及び コ ン プ レ ッ サ （ 27 ) の動作の制御 は 、 コ ンプ レ ッ サ （27)に 隣接す る 中央管理 棟 に よ っ て 行な う 。
    [0023] な お 、 バルブ （ 20 , 21， 22 , 23 ) は 、 シ リ ン ダ と 、 そ の 中 を往復動 す る ピス ト ン と か ら 構成さ れる エ ア プ ラ ン ジ を用 い て も よ く 、 エ ア プ ラ ン ジ ャ は シ リ ン ダ と ビス 卜 ン と に そ れぞれ設け ら れ た 4 粗 の 貫通孔 を順 に 一致 さ せ る こ と に よ っ て バルブの 開閉 を行な う 。 ピス ト ン の移動 は 配管 （25)か ら の圧縮空気 、 又 は衝撃波作動弁か ら の 排気 を利用 し て行な う 。
    [0024] 鋼管 （10)は 、 さ ら に逆止弁 （40)及び高圧タ ン ク （41 )を 介 し て圧力 調整弁（42)に 接続さ れる 。 逆止弁 （40)は 、 前 記の逆止弁 （15)と同一の構造で衝撃波作動弁 （1， 2, 3, 又 は 4)か 6 生 じ た水搫圧を高圧タ ンク （41 )に通過させる方 向の みに 開 く 弁で あ り 、 ま た周様 に 流量調節弁を上流側 に 隣接 し て有す る 。 こ の逆止弁 （40)を通過 し た水搫圧は 高圧 タ ン ク （41 )に蓄積さ れる 。 つ ま り 、 こ こで水撃現象 に よ っ て発生 し た圧力 エネル を蓄積 す る働き を行な う 。 高圧タ ン ク （41 )の下流側 に接続さ れた圧力 調整弁 （42)は 、 高圧タ ン ク （41 )の圧力が一定圧力 ま で上昇する ま で閉鎖 し て お り 、 一定圧力 を超えた場合 、 超えた圧力分のみを 鋼管 （10)の下流 に放出 す る よ う に作動 す る 。
    [0025] 圧力 調整弁 （42)に接続さ れた鍋管.（10)は 、 さ ら に延長 さ れ、 上方に 配置さ れた貯水タ ン ク （50)に接続 さ れる 。 貯水タ ン ク （50)は 、 第 5 図 、 第 6 図 及 び 第 7 図 に 示 す よ う に 、 タ ン ク外壁 （501 ) 、 及び 、 タ ン ク 内部 に 上下に 配置 し た 2 基の水車（502, 503 ) を 備 え る-。 2 基 の 水 車 ( 502, 503 ) は、 それぞれ回転軸 （ 504, 505 ) の上端及び下 端を ス ラ ス 卜 ベ ア リ ン グ に よ っ て 回転 自 在 に 保持 さ れ て い る 。 中央 に位 置 す る ス ラ ス 卜 ベ ア リ ン グ は ス テ ー ( 506 ) に よ っ て 固定さ れて い る 。 鑼管 （10)は タ ン ク （50) の上部 に接続さ れて お り 、 こ の銷管 （10)か ら タ ン ク （50) 内 に流入する海水は 、 水車 （502, 503 ) を右に回転 し な が ら （ 第 5 図参照 ） タ ン ク内を落下 し て排出口 （ 507 ) か ら 放出 さ れる 。 水車 （ 502, 503 ) は 、 タ ン ク 内 に 次々 と 流入 する 海水 に よ っ て 回転さ せ ら れる こ と で 、 ま た 水車自 体 の憤性力 で 、 タ ン ク 内 の 海水 に 回転方向 へ の 流速 を 与 え る 。 こ の流速が与え ら れる こ と で 、 海水 は タ ン ク （50)の 排水口 （ 507 ) か ら 勢い よ く 放出 さ れ る よ う に な る 。 ま た 、 タ ン ク の 中央 に は外気 と連通 す る空気取入管 （508 ) が接 続さ れ て お り 、 回転方向 に空気 を取 り 入 れ る こ と に よ つ て タ ン ク 内 の海水の回転速度を高め る よ う に し て あ る 。 ま た さ ら に 、 排出 口 に は 、 先細 り の 円 雄管 （511) と 、 外 気 に連通 し た空気取入管 （512) と か ら な る 流体速度増加 装置 （51 )が接続さ れ て 、 タ ン ク （50)の 俳出 口 （ 507 ) か ら 放出 さ れる流体を さ ら に 勢い よ く 噴出 す る よ う に し て あ る 。 ま た こ れ に よ つ て 流体中 の溶存酸素濃度が 高 ま る 。
    [0026] 貯水 タ ン ク （50)は 、 流 体 速 度 増 加 装 置 （51 )及 び鋼管 (52)を介 し て 主発電機 （53)に 接続さ れ て い る 。 こ の 主発 電機 （53)に は ま た 、 も う 一方の系統 の水撃ポ ン プ装置か ら の鋼管 （52')が接続さ れ て 、 主発 ¾!機 （53)の 回転が高 め ら れて い る 。
    [0027] 主発電機 （53)に は鋼管 （54)が接続 さ れ 、 主発電機 （53) で使用 し た 海水 を 、 こ の発電機 （ 53 )よ り 下方 に 設け ら れ た 補助発電機 （55)に 導 く 。 補助発電機 （55)は 、 主発電機 (53)か ら 補助発電機 （55)ま で の 落差 に よ つ て 生 じ る運動 エネルギ を電気 工ネルギ に 変換す る 。 補助発電機 （55 )を 経由 し た 海水 は養魚池 （56)に 放出 さ れる 。 さ ら に 海水 は 養魚池か ら こ れ よ り 下方 に 位置す る コ ン プ レ ッ サ （27)に 導かれ、 コ ンプ レ ッ サ（ 27 )を作動 す る た め に用 い ら れる 。 こ の た め 、 コ ンプ レ ッ サ （27)の駆動 は始動 時の みモ ー タ 等を用 いればよ く 、 定常運転時は水撃ポ ンプ装置 で揚水 の海水の落差に よる エネルギを用 い る 。
    [0028] 第 11図は 、 一対の衝搫波作動弁 （ 1 , 2 ) の他の実施例の 概略構成を示 し 、 第 12図 は そ の 衝 撃 波 作 動 弁 （1 ) 又は (2) の 部 分 拡大 断面 を示 す 。 両衝搫 波作 動 弁 （1 , 2) の 可動弁 （1a, 2a) に 、 レバ （ 300 ) の両端が回動 自 在 に連結 さ れて お り 、 レバ （300 ) はその 中央部が支点 と な る よ う に 下端部が 固定さ れた支柱 （302 ) の先端部 に 回動 自 在 に 支持さ れて い る 。 ま た 、 レバ （ 300 ) は端部 と 中央部 と の 間 に それぞれ緩衝装置 （304) を 有 し て お り 、 緩 衝 装 置 (304) は ピス ト ン （ 306 ) と シ リ ンダ（308 ) とで構成され る エ ア ダンバであ り 、 レバ の急激な移動 、 つ ま り 、 可動 弁 （1 a, 2a) の急激な開 閉動作を 滑 ら かする よ う に働 く 。 可動弁 （1 a, 2a) と レバ （300 ) の端部 と は 、 第 12図 に示す よ う に 、 可動弁の底面か ら の突起 （310) に 一端が回動 自 在 に連結さ れた連接棒 （312) の他端に 回動 自 在 に連結さ れて お り 、 可動弁は 、 レバ （300 ) が支点を 中心 と し て上 下動 し た場合に生ず る左右の動 き に も影響を受けず に上 下動 を行え る 。 "
    [0029] 一方、 衝撃波作動弁 （1 ) の排気弁 （7) は他の衝撃波作 動 弁（2) の供給管 （6) に逆止弁（320 ) を介 し て接続さ れ 、 ま た衝撃波作動弁 （2) の排気弁 （7》 は衝撃波作動弁 （1 ) の供給管 （6) に逆止弁 （322) を介 し て接続さ れ て 、 それ それの作動弁 （ 1 , 2 ) か ら 排出 さ れる 排気 を可動弁の駆動 用 供給気の一部 に 用 い て 駆動力 を補助 す る こ と に よ っ て コ ンプ レ ッ サか ら の駆動用 供給気の節約 を 図 る 。
    [0030] さ ら に 、 可動弁 （1a, 2a) に は孔 （314, 315) が形成さ れ て お り 、 孔 （314, 315) は 上端部 に ヒ ン ジ 部 （316a, 317a) を有す る 回動 自 在 な板 （316), (317) に よ っ て 被わ れ て い る 。 板 （316), (317) は孔 （314, 315) よ り や や大 き め に 形 成 さ れ て い る た め 一 方 向 に の み 開 く よ う に 作 動 し 、 通 常 は ヒ ン ジ 部 （316a, 317a) に 設け ら れ た コ ィ ルス プ リ ン グ に よ っ て 孔 を 塞 ぐ 方 向 に 付 勢 さ れ て い る 。 板 （316), (317) は 、 ま た .、 華の よ う に あ る程度の 堅さ と 梁软性を 有す るものでも よ く 、 可動弁 （1a, 2a) が外方 に 押 し 出 さ れる と 、 弁内 に 流入 し ょ う と す る 水圧 に よ っ て 外側 に 押 さ れて 孔を 開放す る 。 .孔 （3 , 315) 及び板 （316), (317) は 可 動 弁 （ 1 a , 2 a ) の底面の 平坦部 に設 け て も よ い 。
    [0031] 次 に 、 本発明 に 係る 揚水発電装置 の 動作 に つ い て 便宜 上 1 系統の水撃ポ ンプ装置 に 基づ い て 説明 す る 。
    [0032] 中央管理棟か ら の制御信-号 に 基づい て 、 弁 開 閉装置 が 作動 し て バルプ （ 20, 21,22,23 ) の 開 閉 を顺次 ¼周期 の位 相差を も っ て 行な う 。 こ の場合 、 4気筒 4 サイ ク ルェ ン ジ ン の点火願序 と周様 に 、 鋼管 （10)に 対 し て 1-3-4-2の 照序でバルブを 開 閉 す る の が よ り 望 ま し い 。 バ ルブ （ 20 ) が 開 く と き に は他 のバルブ （ 21 , 22 , 23 )は全 て 閉 じ ら れ て い る 。 バルブ （ 20 )が 開 か れ る と 、 配 管 （ 25 )か ら 供給管 (6) を介 し て 圧縮空気が ジ ャ ッ キバルブ （ 5 ) の シ リ ン ダ (5a)に供給され、 圧縮空気はピス ト ン （5b)を移動 さ せ る ビス 卜 ン （5b)が移動 する と可動弁 （1a)が弁座 （lb)か ら 離 れ て 、 隙 間 を形成 し 、 そ の 隙 間 か ら 海水 が 流入 す る 。 さ ら に 、 ピス ト ン （5b)が端部 ま で移動す る と 、 ピス ト ン (5b)の側端面は排気弁（7) の ポ一ル （7a)をパネ （7b)に 抗 し て押 し込む。 こ れに よ つ て 、 孔 （7c)が開放されて シ リ ンダ （5a)内の圧縮空気が一気に 排出さ れる の で 、 水圧に よ っ て可動弁 （1a)が急激 に押 し戻される 。 こ の とき に水 搫現象が発生 する 。
    [0033] この よ う に し て 、 衝撃波作動弁 （1》 で発生 し た衝撃圧 は、 矢印で示す よ う に逆止弁 （ 15 )を通過 し 、 鋼 If ( 11 )を 経由 し て鋼管 （10)に進行する 。 こ の と き逆止弁（16, 17, 18) の働き に よ っ て 、 衝撃波作動弁 （ 1 ) で発生 し た衝搫 圧は他の鋼管に逃げる こ とな く 高圧 タ ン ク （41 )に 向か う 次に の周期ずれで衝搫波作動弁 （3) が作動 し周様 に衝 擎圧を高圧タ ン ク （41 )に進行さ せる 。 頫次、 衝擎波作動 弁 （4, 2) が作動 し 、 こ れ で 1 周期を形成 し 、 これが繰 り 返さ れる 。 鋼管 （10)を進行 し た衝撃波 は逆止弁 （40)を通 過 し て高圧タ ン ク （41 )に 、 圧力 の増加分 と し て 蓄積さ れ る 。 衝撃波 は連続 し て発生さ れる ので 、 高圧 タ ン ク （41 ) 内 の圧力 は 漸次上昇 する 。 圧力 調整弁 （42)の働き に よ り タ ン ク （ 41 )内の圧力 は一定圧ま で上昇 し た後、 そ の圧力 を超え fc分の圧力 が鋼管 （ 10 )に放出 さ れる 。 上記の動作 が繰 り 返 行なわ れる こ と に よ っ て 、 圧力媒体で あ る 海 水が鋼管 （10)を通 じ て揚水さ れて貯水 タ ン ク （50)に達す る 。 タ ン ク （50)に達 し た 海水 は 、 水車 （ 502, 503 ) に よ つ て 流速が与え ら れる と と も に 、 流速増加装置 （51 )で さ ら に 流速が増加 さ れ て 、 鋼管 （52)を通 っ て勢い よ く 主発電 機 （53)に 供給さ れる 。 こ れ に よ つ て 主発電機 （53)に よ り 発電が行なわ れ る 。 主発電機 （ 53 )を通過 し た 海水 は 、 鍋 管 （54)を通 つ て 下方 に位置 す る 補助発電機 （55)に 流入す る 。 補助発電機 （ 55 )は 落差 に よ っ て 生 じ る運動 エ ネル μ に よ っ て 発電を行な う 。 さ ら に 、 貯水 タ ン ク （50)及び流 速増加装置 （ 51 )を通過 す る際 に 、 海水 に 酸素が 多量 に加 え ら れる こ と か ら 海水 中 の溶存酸素濃度が 高 ま っ て い る の で 、 補助発電機 （55)か ら 排出 れ た 海水 を養魚池 （56) に 導い て 、 そ こ で魚介類の 養殖 を 行な う 。
    [0034] < 実験例 >
    [0035] 本発明 に 係る水撃ポ ン プ装置の容量 を確認す る た め に 以下の 内容の実験 を 試み た 。
    [0036] 衝撃波作動弁 2 基を 水面 か ら 約 4 の位置 に 上向 き に 設置 し た 。 衝犟波作動弁の本体部 の ii!i径 は約 508顧 （ 20 イ ン チ ） で あ り 、 本体 部 に 連 接 さ れ た 配 管 の 直 径 は 約 254顧 （ 10イ ン チ ） で あ る 。 ま た 、 2 基の 衝撃波作動 弁 に そ れぞれ連接さ れ た 2 本の配管を直径が約 203顯 の 1 本の吐出 し 管 に 集合 し て 、 'こ の吐出 し 管を鉛直上方 に 延 出 さ せ た 。
    [0037] 上記の よ う に構成 さ れ た 水撃ポ ン プ装置 を作動 さ せ た 結果 、 吐出 し 流速 は 1.7 mノ s e c . 、 吐 出 し 流 は 60 i / sec. , 及び揚程 は 25〜 3077i と い う デ ー タ を得る こ と がで きた 。
    [0038] 産業上の利用可能性
    [0039] 以上説明 し た よ う に 、 本発明に よ る と 、 本発明 を揚水 式発電装置に適用 し た場合に は 、
    [0040] ① 発電コ ス ト が他の発電プラ ン 卜 に比べ て廉価 に な る ( ラ ンニングコ ス 卜 は コ ンプ レ ッ サ始動 時の動力 費の みで あ り 、 ま た 、 ダム建設費が不要である ） 。
    [0041] ② 危険性がな く 、 公害も ない （ ダ ム が不要で あ る た め 洪水 と は無関係であ り 、 陸水に与える影響はな く 、 ま た 、 放流水の油その他の化学物質 に よ る汚染が 全 く な い ） 。
    [0042] ③ 電力需要量に応 じ て増設が簡単にでき 、 地域産業の 振興に対する貢献度が大きい。
    [0043] ④ 無限の海水が利用できる 。 従っ て 、 降雨量の 時期 的 変化 に影響されないので安定 し た ¾力 を供給で き、 料 金体系が安定する 。
    [0044] ⑤ 閉鎖性水域に設置 し易 く 、 水域の富栄養化防止 に 効 果的である 。
    [0045] ⑥ 主発電機の放流水が養魚池 に入る直前にさ ら に補助 発電機で発電す る システムで あ る か ら 、 水搫圧に よ つ て 与え ら れた位置のエネルギを有効 に利用できる 。 ま た 、 放流水 に よ る魚介類や藻類の 養殖装置に 本発明 を適用 し た場合に は、
    [0046] ① 主発電機の回転数をあげる た め に 取入れ ら れる空気 が放流水の エ ア レ ー シ ヨ ン を行な っ て放流水中の溶存 酸素濃度を飽和点 ま で に 高め る こ と に な り 、 魚介類の 養殖に 適 し た 海水又 は淡水 と な る 。
    [0047] ② 従 っ て 、 かな り 高密度な 養殖 が 可 能 と な り 生産性 が 高 く なる 。
    [0048] ③ 無限の 海水又 は豊富な 湖水を昼夜連続 し て 揚 水 す る わ け であ る か ら 汚染 の お そ れが な い
    [0049] ④ す なわ ち 、 周辺海域や 湖 の 海水又 は淡水を利用 す こ と に な る か ら 生 息場所の環境を 考慮 す れば 、 周辺 海域 や湖 に 生息 し て い る す べ て の魚介類や藻類の養殖が可 能 と な る も の と 思わ れ 、 養殖漁業の魚介類や 藻類の種 類を豊富に す る こ と ができ る も の と 期待さ れる 。
    [0050] ⑤ 低廉な電力 と 豊富 な 養殖漁業の漁獲 よ り 、 水産加 工 品 の.製造やそ の二次製品 の製造が可 能 と な り 、 漁村や 湖地域の第 2 次産業の 振興 に つ な が る 。
    [0051] ⑥ 更 に 、 水族館 、 海水魚又 は 淡水魚 の釣 り 堀等を設 け て 第 3 次産業の振興を 図 る こ と が で き る 。
    权利要求:
    Claimsm 求 の 範
    ( 1 ) 水擎圧を発生させる た め の衝撃波作動弁、
    該衝撃波作動弁に接続さ れ 、 該衝撃波作動弁で発生 し た水撃圧 進行する管 、
    該管の途中 に 設け ら れ、 水撃圧が進行する方向 に の み管路を開 く 逆止弁、
    該逆止弁の下流 に 接続 さ れ 、 水撃圧の蓄積を行な う 高圧 タ ン ク 、 及び
    該高圧タ ン ク の下流に接続さ れ 、 該高圧タ ン ク 内の 圧力 が既定圧を超えた ·¾¾ 口'に は 、 超えた压カ分を放出 する圧力 調整弁か ら な る水撃ポ ンプ装置。
    ( 2 ) 水搫圧を発生さ せる た め の衝搫波作動弁、
    該衝撃波作動弁に接続さ れ 、 該衝撃波作動弁で発生 し た水撃圧が進行する管、- 該管の途中 に設け ら れ、 水撃圧が進行する方向 に の み.管路を 開 く 逆止弁、
    該逆止弁の下流に 接続さ れ 、 水撃圧の蓄積を行な う rai f±タ ン ク 、
    該高圧タ ン ク の下流 に接続さ れ 、 該高圧 タ ン ク 内 の 圧力 が既定圧を超えた 場合 に は 、 超え た压カ 分を放出 する圧力 調整弁、 及び
    該圧力 調整弁か ら 放出 さ れた 流体に よ っ て発電を行 な う 発電機を備え る 、 水撃ポ ン プ装置に よ る発電装置
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    CN87107787A|1988-06-08|
    AU8075987A|1988-04-21|
    ES2005375A6|1989-03-01|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1988-04-07| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AU BG BR DK FI HU JP KR LK MC MG MW NO RO SD SU US |
    1988-04-07| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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