特許 6526727 パイプ状スクリュウポンプユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6526727

(24)【登録日】2019年5月17日

(45)【発行日】2019年6月5日

(54)【発明の名称】パイプ状スクリュウポンプユニット

(51)【国際特許分類】

   F04D 3/02 20060101AFI20190527BHJP

   F03D 9/28 20160101ALI20190527BHJP

   F03B 17/02 20060101ALI20190527BHJP

   F04B 19/12 20060101ALI20190527BHJP

【ＦＩ】

   F04D3/02 A

   F03D9/28

   F03B17/02

   F04B19/12

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-23647(P2017-23647)

(22)【出願日】2017年2月10日

(65)【公開番号】特開2018-128005(P2018-128005A)

(43)【公開日】2018年8月16日

【審査請求日】2018年2月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】592125558

【氏名又は名称】竹本 茂

(72)【発明者】

【氏名】竹本 茂

【審査官】 所村 陽一

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５４−１２０４０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公昭１０−０１２５４４（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】 米国特許第０６０８３３８２（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｄ ３／０２

Ｆ０３Ｂ １７／０２

Ｆ０３Ｄ ９／２８

Ｆ０４Ｂ １９／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

本体パイプと本体パイプ外周にスクリュウ羽根をねじ状に固着したスクリュウ本体と、
スクリュウ羽根外径と同径に加工される長さ部分と、それより大きいインターフエース用外径部と、内側の荷重受けボルト位置より小径の穴のある円盤状とし、スクリュウ羽根外径と同径部は少し肉厚を残しスクリュウ溝と同形状の通水穴を貫通したスクリュウ溝穴を設けた、接続リング同士を連結する連結ボルト穴を設けた接続リングで、
上記、接続リングの芯だしインロー穴の有る接続リングＢと、
上記、接続リングの芯だしインローボスの有る接続リングＣ、最上端に使用する接続リングAと、
スクリュウ本体と両端接続リングのスクリュウ本体と同径部分に架けて外周分割カバーを円筒に複数の外周分割カバーを脱着可能に装着するとスクリュウポンプ溝を形成する、
外縁が形成され水漏れのないスクリュウ溝が構成されスクリュウポンプ通水路を作る、
螺旋状のスクリュウ羽根の巻き付け角度は自由に設定する事ができる、接続リングＢ、接続リングＣによって複数のスクリュウポンプを接続を可能とし、外周分割カバーの脱着機能により組立完成後で有ってもスクリュウ溝のメンテナンスの向上を計れることを特徴とする、
上記、スクリュウ本体と各接続リングと複数の外周分割カバーによって構成する、
パイプ状スクリュウポンプ。

【請求項2】

請求項２の記載
前項１のパイプ状スクリュウポンプは必要長さに作成し、縦型に複数連結し長尺とし高揚程得る時、自重が増加する場合でも自重による反りが生じ難い特徴を得る、
その１段目上方端に接続リングＡを、下方端に接続リングＢを、２段目以降の上端に接続リングＣを下方端に接続リングＢを、固着し接続リング付スクリュウポンプユニットを形成する、
接続リングＡ、Ｂ、Ｃの形状はパイプ状スクリュウポンプのスクリュウ羽根１ピッチ長さを２分割に輪切りした断面形状と同様のスクリュウ溝を有し、接続リングＣと接続リングＢは外周直径を前項外周分割カバーより大きな外径とし、連結ボルト穴を有し、その外周面をパイプ状スクリュウポンプの回転ガイド及び風車羽根等の回転ガイド及び外部入出力インターフエースに使用可能である、
接続リングＡ，Ｃ，Ｂの内径はパイプ状のポンプ本体内径より小さくし、スクリュウポンプユニットの荷重受け連結ボルトを周設する、
このスクリュウ溝を有した接続リング付スクリュウポンプユニットは複数連結してもスクリュウポンプ機能を損なわないで所定の高さ又は長さを得ると同時に接続リングがスクリュウポンプユニットの回転ガイド及び外部入出力インターフエース等に使用できる事を特徴とする、
前記、接続リング付パイプ状スクリュウポンプユニット。、

【請求項3】

請求項３の記載
前項２の接続リング付パイプ状スクリュウポンプユニットの最下端の接続リングＢには、上部に前項２の接続リングＣを固着した取水スクリュウを連結し、接続リング付パイプ状スクリュウポンプユニットの最上端の接続リングＡは、揚水の排水口機能を備えており接続リングＤと連結し接続リングＤは一方向回転クラッチ付主軸と連結し、太陽光発電ユニットに繋がる減速機付直流モータと連結し、太陽光の無い回転停止時に於いては一方向回転クラッチの空転機能により抵抗が極小で他の入力で、回転可能な接続リング付パイプ状スクリュウポンプユニットを複数連結し、その連結部の接続リングに一方向回転クラッチ付風車羽根ユニットと一方向回転クラッチ付水車装置を回転可能に装着しておくと、３系統の入力の内１系統以上の入力で回転可能な
接続リング付パイプ状スクリュウポンプユニット。

【請求項4】

請求項４の記載
単一又は複数を設置する前項３、の接続リング付パイプ状スクリュウポンプユニットは、太陽光発電ユニットに繋がる一方向回転クラッチ付主軸は、図示しない別置の風力発電装置に繋がる一方向回転クラッチ付主軸と、一方向回転クラッチ付風車羽根ユニットと一方向回転クラッチ付水車装置を備え各々の発生する回転力を揚水動力として接続リング付パイプ状スクリュウポンプユニットを回転し、
下部貯水槽から揚水し上部貯水槽に貯水する揚水装置と、上部貯水槽から放水管と流量調整弁と水力発電機と配水管と電気制御機器と蓄電装置とを備え貯水量計測装置と揚水量計測装置と発電に使用する排水量の計測装置を備え発電量をコントロール可能な流量制御装置を備える事で現時点からの貯水量が無くなるまでの確実な発電容量を予測出来る水力発電装置を備えて成る、
上部貯水槽から他の離れた貯水槽へ逆サイホンを利用して送水し、貯水量を増加する送水接続口を複数備えることが可能な、
水循環式揚水水力発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、太陽光発電電力、風力、小水力、波力等自然エネルギーを原動力にして利用し下方の水源から取水し上方の貯水タンクへ汲み上げる揚水スクリュウポンプで有るパイプ状スクリュウポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

古来よりスクリュウポンプ（例えば、別名アルキメデスポンプ）は灌漑、排水用途に揚水ポンプとして使用されて来た。動力源は人力、馬力、風力、電力等に発展。古来のアルキメデスポンプ（例えば、非特許文献３参照）。

【0003】

近代スクリュウポンプは大型化し汚泥の揚水、雨水の排水、下水処理場の揚水・中継等過酷な環境での使用、動力源を電力とする特徴がある（例えば、非特許文献１参照）。

【0004】

しかし、スクリュウポンプの揚水角度は水平から概略３０°〜４０°揚程はスクリュウポンプの直径と長さによる許容撓み、他の設置環境で決まり小型は２〜３ｍ大型は７〜８ｍと設置面積に対して低い揚程で使用される。

【0005】

これは、揚水量の効率を優先し高揚程は目的としない構造で有る、又図１２、図１３、図１４で揚水限界角度を検討すると高揚程の可能性が有る。

【0006】

又、風力を利用し下部貯水域から風車の回転力で揚水ポンプを回転し揚水管を通し上部貯水漕に一時的に貯水し放水管を通し下部水車発電機で発電可能な風力揚水発電装置（例えば、特許文献１参照）の様に不安定な風力を安定的に制御可能な水力に変換する方法。

【0007】

太陽光発電装置と風力発電装置を備えた太陽光・風力発電装置がある（例えば、特許文献２参照）の様な複合発電での省設置スペース化。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特許公開２００２−３６４５１７公報

【特許文献2】特許公開２０１０−２４８９６２公報

【非特許文献】

【0009】

【非特許文献1】久保田鉄鋼株式会社 クボタＫＰＳ形スクリューポンプカタログ構造図

【非特許文献2】インターネット検索 螺旋ポンプ揚水量の一計算 葛原 定郎。

【非特許文献3】インターネット検索 アルキメデスポンプ画像。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

以上に述べた従来のスクリュウポンプは大揚水量を目的とし、高揚程を目的としていない。

【0011】

以上に述べた風力揚水発電装置は風車部、揚水ポンプ部、逆止弁を通過する為揚水はある程度清浄な揚水が必要と思われる、上部に貯水し水力発電する事で安定出力発電を可能とするものの構造が複雑である。

【0012】

以上に述べた太陽光発電装置と風力発電装置の複合発電装置は設置面積を有効活用するものの蓄電装置に充電した電力の利用で電気利用者の近くに有って有効性が増す夜間照明装置などで使用される。

【0013】

本発明は、このような従来の発明が求めている自然エネルギーを最大限利用し自然エネルギーの形で蓄エネルギーする構造が単純な安定出力発電を可能とする揚水発電装置及びそれを助ける揚水ポンプ装置を実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

そして、本発明は上記目的を達成する為、下位から高所に水を汲み上げる接続リング付パイプ状スクリュウポンプを接続可能な範囲で必要数接続し高揚程と成り最下端に接続する取水口スクリュウと最上端に揚水排水口を設けその揚水を一時貯水する上部貯水タンクとパイプ状スクリュウポンプを駆動する動力として、太陽光発電装置に繋がる一方向回転クラッチ付主軸による回転力と一方向回転クラッチ付風力伝達風車羽根ユニット又は風力発電装置に繋がる一方向回転クラッチ付主軸と流水力又は波力による一方向回転クラッチ付水車を設け各々の自然エネルギーを回転動力に変換しその回転力で接続リングを介してパイプ状スクリュウポンプを回転し揚水する、３種の自然エネルギーから１種以上の入力が有る時に接続リング付パイプ状スクリュウポンプを回転させ揚水する、他の停止し状態の駆動源は１方向回転クラッチが作動し空転する3系統並列入力によるポンプの稼働時間の延長と出力源を同一にする接続リング付パイプ状スクリュウポンプの作成。

【0015】

上部貯水タンクに貯水する揚水はレベルセンサーにて水量を把握し放水管から流量制御弁を通り水力発電機で発電後放水される、分単位で揚水量と排水量と上部貯水タンク残量から発電可能量が予測可能となる、揚水用パイプ状スクリュウポンプは複数設置し１つの上部貯水タンクを使用して1系統の水力発電として、例えば１日２４時間で貯水する水量を翌日の必要時間滞に発電できる。

【0016】

揚水スクリュウポンプである接続リング付パイプ状スクリュウポンプの作成については本体パイプと本体パイプ外周にスクリュウ羽根をねじ状に固着したスクリュウ本体に於いてこの本体パイプ外径とスクリュウ羽根の形状寸法割合は目安として本体パイプ外径をｄとしスクリュウ羽根高さをＫとするとＫ＝ｄ×（０．１５〜０．２）、スクリュウ羽根外径をＤとするとＤ＝ｄ＋２Ｋ、スクリュウ羽根ピッチをＰとするとＰ＝Ｋ×（０．６〜０．９）程度とするとスクリュウ羽根高さの中心直径（ｄ＋Ｋ）に於いてスクリュウリード角は概略２°〜２．５°と成る、このスクリュウ本体外径に外周分割カバーを脱着可能に装着するとスクリュウ溝を形成する、このスクリュウポンプを９０°の直立状態と仮定してリード角概略２°〜２．５°の２倍が大凡の揚水限界でこの角度からマイナス角度にする事で揚水可能角度と成る、前記リード角の場合大凡８５°が揚水限界角度で有り５°程度の掬い角を取る時パイプ状スクリュウポンプは水平から８０°程度の傾斜角で揚水可能と成るパイプ状スクリュウポンプを作成出来る。

【0017】

前記パイプ状スクリュウポンプは水平より約８０°前後の傾斜角もって揚水するもスクリュウホンプである為逆止弁機能が有り不安定な自然エネルギーを駆動力する時回転停止頻度は高い場合に適する又リード角が小さい為細目ねじと同様回転トルクも小さくなる。

【0018】

パイプ状スクリュウポンプは必要長さに作成しその１段目上方端に接続リングＡを下方端に接続リングＢを２段目以降の上方端に接続リングＣを下方端に接続リングＢをそれぞれ固着し接続リング付スクリュウポンプユニットを形成する、接続リングＡ、Ｃ、Ｂの形状はパイプ状スクリュウポンプのスクリュウ羽根１ピッチ長さを２分割に輪切りした断面形状と同様のスクリュウ溝を有し接続リングＡ又は接続リングＣと接続リングＢは芯出しインローを設けて嵌合する、接続リングＡ又はＣと接続リングＢは外周直径をスクリュウ溝を形成する外周分割カバーより大な外径とし連結ボルト穴を有しその外周面とその側面をパイプ状スクリュウポンプの回転ガイド及び風車羽根等の回転ガイド及び外部入出力インターフェース等に使用可能である、又接続リングＡ、Ｃ、Ｂの内径はパイプ状のポンプ本体内径より小さくしスクリュウポンプユニットの荷重受け連結ボルトを周設する、このスクリュウ溝を有した接続リング付スクリュウポンプユニットは複数連結してもスクリュウポンプ機能を損なわないで所定の高さ又は長さを得ると同時にスクリュウポンプユニットの回転ガイド及び外部入出力インターフェース等に使用できる事を特徴とする接続リング付パイプ状スクリュウポンプユニット。

【発明の効果】

【0019】

本発明のパイプ状スクリュウポンプユニットは縦向きに接続して使用する為自重による長さ方向の撓みが少なく長尺ポンプユニットが可能で高揚程を得る又設置スペースの省スペース化が可能となる。

【0020】

太陽光発電装置で得た電力による回転力と風車羽根の回転力と別置風力発電の電力と水車の回転力など３種のエネルギー源（太陽光、風力、流水力）を並列の回転力に変換して回転させるパイプ状スクリュウポンプユニットの回転によって下部水槽又は池、河川、海水等を水の位置エネルギーとして上部貯水漕に一時蓄えながら安定な水力発電が出来る又揚水水量と発電の排水水量と上部貯水漕の残量水量がレベルセンサー等で把握出来る為貯水量の範囲で数分から数時間単位で発電量をコントロール出来る、又必要時間滞にピーク電源として集中して利用可能。

【0021】

本発明は揚水発電用揚水ポンプ以外に本来の農業用水の確保、配水、送水が可能。海水に於いては魚介類の陸上養殖に必要な海水の供給が可能、池などでは取水口周囲に水面上から水面下にかけて円筒状の仕切りを設置することで池水のゆったりとした上昇流が生じ排水口の戻り流が下降流と成り池水の循環流が生じ酸素供給等浄化作用を兼ねる事が出来る水循環装置としても使用できる。

【0022】

又、悪天候による大雨時などで河川などに揚水スクリュウポンプを多数を設置していた場合、揚水スクリュウポンプは発電可能時に蓄えた蓄電装置の電力等で河川の水量を揚水し上部貯水漕又はそれに繋がる他所の貯水池等へ排、送水し河川の氾濫を防止する様減水する事も可能。

【0023】

又、上部貯水漕は比較的高所に設置する為位置エレルギーが有り水圧によるポンプ作用、送水能力が有り近隣の火災の消火用水等緊急時用水として使用可能である又、災害時に於いても飲料水以外の非常用水として使用可能である。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の実施形態を示すパイプ状スクリュウポンプの側面図。

【図2】図１におけるＡ部拡大断面図。

【図3】図１におけるＢ−Ｂ拡大断面図。

【図4】図１におけるＣ−Ｃ拡大断面図。

【図5】図１におけるＤ−Ｄ拡大断面図。

【図6】図５における風車回転ガイド軸３２と風車回転力伝達軸３３の断面図に於いてパイプ状スクリュウポンプ接続リングＢ１０ｂ及び接続リングＣ１０ｃとの関係図。

【図7】同パイプ状スクリュウポンプの外周分割カバー１７の単品断面斜視図。

【図8】水力伝達車輪４１の拡大断面図、図４のＥ−Ｅ断面図。

【図9】水力中継車輪４６の拡大断面図、図４のＦ−Ｆ断面図。

【図10】スクリュウポンプ接続リングＢ符号１０ｂの単品平面図。

【図11】スクリュウポンプ接続リングＣ符号１０ｃの単品平面図。

【図12】図１３におけるＧ矢視図。

【図13】従来型スクリュウポンプ概略図。

【図14】従来型スクリュウポンプ概略図における揚水限界表示図。

【図15】図１６におけるＨ矢視図。

【図16】本発明のパイプ状スクリュウポンプ概略図。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の実施形態を図１〜図１6に基ついて説明する。

【実施例】

【0026】

図１は本発明のパイプ状スクリュウポンプユニット１０（以下スクリュウポンプと言う）の全体図を示し詳細を説明すると本スクリュウポンプは太陽光発電装置に繋がる一方向回転クラッチ付主軸11ｄと一方向回転クラッチ付風車羽根ユニット30と一方向回転クラッチ付水車40装置（波力、河川の水流）などの自然エネルギーを同時に又は個々に利用可能なものすべてを一つのスクリュウホンプ10の回転力に変換し回転するスクリュウポンプ10は連続して揚水する、この回転力がすべて停止した時スクリュウポンプは回転停止し揚水機能も停止するもスクリュウポンプは構造的に逆止弁作用が有る為揚水中の揚水は落下しない、太陽光，風力、水力いずれか個々に又は同時に回転可能トルクが発生した時停止状態から回転し始める、スクリュウポンプ10の設置角度は縦型で概ね水平面から８０°前後に立ち上がって設置し最上部接続リングＤ１４は一方向回転クラッチ付主軸１１ｄと連結し主軸受箱軸受１１によって支持されている、スクリュウポンプ10は一方向回転クラッチ付主軸１１ｄから少し傾斜して吊り下がった状態で回転する一定の傾斜角を保って下部一方向回転クラッチ付水力伝達車輪４１にスクリュウポンプ１０の接続リング１０ｂ、１０ｃの外径を載せて姿勢を保持する下部水車４０を設置しない場合で有ってもスクリュウポンプ支持用車輪４１は必要となる、この様にスクリュウポンプ１０は前記上部一方向回転クラッチ付主軸１１ｄと下部一方向回転クラッチ付水力伝達車輪４１で支持した姿勢を保持する。

【0027】

図２の本体パイプ１０ｅ外周にスクリュウ羽根１０ｄをねじ状に固着し一体化したスクリュウ本体１０ｇに於いてこの本体パイプ１０ｅ外径とスクリュウ羽根１０ｄの形状寸法割合を目安として本体パイプ１０ｅ外径をｄとしスクリュウ羽根１０ｄの高さをＫとするとＫ＝ｄ×（０．１５〜０．２）スクリュウ羽根１０ｄの外径をＤとするとＤ＝ｄ＋２Ｋ、スクリュウ羽根１０ｄのピッチをＰとするとＰ＝Ｋ×（０．６〜０．９）程度とするとスクリュウ羽根１０ｄの高さＫの中心直径（ｄ＋Ｋ）に於いてスクリュウリード角はおおむね２°〜２．５°と成る小リードのスクリュウ本体１０ｇを形成する。

【0028】

図２の上記スクリュウ本体１０ｇは必要長さに複数作成し連結する為の接続リングを作成する、その１段目上方端に接続リングＡ１０ａを下方端に接続リングＢ１０ｂを２段目以降の上方端に接続リングＣ１０ｃを下方端に接続リングＢ１０ｂをそれぞれ固着し接続リング付スクリュウ本体１０ｇと成る、この接続リング付スクリュウ本体外径に外周分割カバー１７を装着する、外周分割カバー１７は湾曲カバー部とその両端が角棒状で締付機構を有するもので２分割以上の分割数を必要とする、接続リングＡ、Ｃ、Ｂの形状は一部スクリュウ本体１０ｇ外径（スクリュウ羽根外径）と同一直径部を設け外周分割カバーはスクリュウ羽根１０ｄと各接続リングに掛けて外周をカバーしスクリュウ溝１０ｈを形成しスクリュウ溝１０ｈからの揚水漏れを防止する又接続リングＡ，Ｂ，Ｃはスクリュウ羽根１０ｄの１ピッチ長さを２分割に輪切りした断面形状と同様のスクリュウ溝１０ｈを有してスクリュウ溝が連続して繋がる構造と成る、接続リングＡ１０ａ又は接続リングＣ１０ｃと接続リングＢ１０ｂは芯出しインローを設けて嵌合する、接続リングＡ又はＣと接続リングＢは外周直径を前記外周分割カバー１７より大な外径とし連結ボルト穴を有しその外周面をパイプ状スクリュウポンプユニット１０の回転ガイドとして又風車羽根ユニット３０の回転ガイド及び外部入出力インターフェース等に使用する、又接続リングＡ１０ａ、Ｃ１０ｃ、Ｂ１０ｂの内径はパイプ状のポンプ本体内径より小さくしスクリュウポンプユニット１０の荷重受け連結ボルト１６ａ、１６ｂを接続リング１０ｂに周設する。

【0029】

次に図１、図４に於いて、パイプ状スクリュウポンプユニット１０（以下スクリュウポンプと言う）の最下端の接続リングＢ１０ｂに接続リングＣ１０ｃを固着した取水スクリュウ２０を連結する、この取水スクリュウ２０は下方に螺旋状に２周程度広がり終端はオープンで広がるスクリュウ溝でその溝上部もオープンな取水溝２０ａを形成する取水溝がオープンの場合、水の取り入れ方向は限定されない利点がある。

【0030】

又、取水溝２０ａと取水水面との高さの関係は、河川の水流の場合、海の波浪場合に於いても水面に出ない事が望ましい。

【0031】

図２に於いて、接続リングＡ１０ａはパイプ状スクリュウポンプユニット１０（以下スクリュウポンプと言う）の最上段一か所のみ使用とする最上段は揚水排出口１０ｆを設け揚水が上部貯水槽に入り外部に漏れないよう接続リングＡ１０ａの下側面にフローカバーＡ６１を装着する事で外周に流出する水隗及び水滴をフローカバーＢ６２と上部貯水漕６０に流出させる、上部貯水漕６０にはスクリュウポンプ１０と接続リングＡ１０ａとが通せる半円形の逃げ溝を設けその反対側に同様の逃げ溝を設けたフローカバーＢ６２を設け水漏れの無い様取付けることで揚水排出口１０ｆから出た揚水水量がすべて上部貯水漕60に流出する様フローカバーＢ６２を勾配を付けて設置する。

【0032】

図２に於いて、接続リングＤ１４の内側円周上に２か所以に長尺の荷重受けボルトＡ１６ａを螺着しそのボルト先部は下側に取付けるスクリュウポンプ１０の下側接続リングＢ１０ｂの内側フランジ部にもう設けたバカ穴に通し接続リングＢ１０ｂの外側から締付ナットで締着した後にその円周配置の中間に前記と同様に荷重受けボルトＢ１６ｂを螺着する、次のスクリュウポンプ１０の上側接続リングＣ１０ｃの内径は荷重受けボルトA,Ｂの締付ナットに干渉しない内径とする、前記接続リングＢ１０ｂ内側フランジ部に螺着した荷重受けボルト１６ｂのボルト先端部はその次のスクリュウポンプ１０の下側接続リングＢ１０ｂ内側フランジ部に設けたバカ穴に通し接続リングＢ１０ｂの外側から締付ナットで締着した後にその円周配置の中間に前記と同様に荷重受けボルトA１６aを螺着する、以下同様に順次下側に必要数を連結し最下端は接続リングＣ１０ｃを固着した板取水スクリュウ２０を取付け連結する。

【0033】

図１、図２に於いて、太陽光発電装置５０又は図示していない風力発電装置による発電電力を使用し減速機付直流モータ１３を駆動しその出力軸に結合する一方向回転クラッチ１１ａを介して主軸受箱１１に軸支する一方向回転クラッチ付主軸１１ｄはその下端で結合するユバーサルジョイント１１ｂにて懸吊する接続リングＤ１４及びパイプ状スクリュウポンプユニット１０（以下スクリュウポンプと言う）を回転し揚水する、この動力伝達系に於いて、夜間など太陽光発電装置５０が停止する場合に他の風力、水力による回転力が発生している場合に停止している減速機付直流モータ１３が抵抗と成らない様に一方向回転クラッチ１１ａ機能が働き空転し抵抗力と成らない構造とする事で他の回転力によるスクリュウポンプの回転を妨げない。

【0034】

図１、図５、図６に於いて、パイプ状スクリュウポンプユニット１０（以下スクリュウポンプと言う）の上側接続リングＣ１０ｃと下側接続リングＢ１０ｂの外径をガイドとして装着する風車羽根ユニット３０は上下２か所の連結リング３１にガイド軸３２と加圧ガイド板３４とそれに滑合する回転力伝達軸33を各々円周３カ所以上等配置に固定しその連結リング３１に風車羽根３９を３カ所以上等配置に取付けた風車羽根支持シャフト３６と風車羽根支持アーム３７と支持アーム固定ボルト３８から成る、ガイド軸３２と同軸に取付けたガイド調整軸３２ａは偏芯軸でガイドローラ３２ｃと接続リングＣ、Ｂの外径ガイドとのスキマと風車羽根ユニット３０の同軸度を調整する、又連結リング３１に固着した加圧ガイド板３４に廻り止め軸３３ａと回転伝達軸３３と結合した状態で廻り止め用２面巾を設け滑合する、回転力伝達ローラ３３ｄは軸受３３ｃと一方向回転クラッチ３３ｂを嵌合し廻り止め軸に軸着し加圧ガイド板３４に装着した加圧ばね３５の加圧力を調整する事で回転力伝達ローラが一方向回転クラッチ３３ｂの機能で回転が固定されスクリュウポンプに固着した接続リングＣ１０ｃと接続リング１０ｂの外径ガイド面との摩擦力で風車回転力をスクリュウポンプに伝達する事でスクリュウポンプ１０を回転する、この動力伝達系に於いて、風力が無い時又は少ない時に風車羽根ユニットは停止した時、太陽光発電装置５０又は水車４０による回転力が作動しスクリュウポンプ１０の回転力がある場合一方向回転クラッチ３３ｂの機能により回転力伝達ローラ33dは空転し抵抗力は極小で、太陽光発電装置によるモータ回転力、又は水車４０の回転力によるスクリュウポンプユニット１０の回転を妨げない。

【0035】

図１、図３、図４、図８、図９に於いて、前記、前々記と同様一方向に回転する水車４０による回転力を水車外周リング４０ａ上方に設けた中継車輪保護ケース４４ｇ内に固定した加圧ガイド軸４４ｂはガイドブッシュ４４ｃと上部に加圧ばね４４ｄと加圧フランジ４４ｅから成る加圧力調整機構を備え、前記ガイドブッシュ４４ｃに装着した中継車輪ベース４４は、ブロック軸受４４ｈに軸着する車輪シャフト４５に止着する水力中継車輪４６を備え前記加圧ばねを調整する事で前記水車外周リング４０ａに加圧されその摩擦力で水力中継車輪４６は係回するベベルギヤボックス４７とユバーサルジョイント４８と水力伝達車輪軸４９を係回させる、この水力伝達車輪軸４９は水力伝達車輪軸保護ケース４１ｃに勘合する軸受Ａ４９ａ軸受Ｂ４９ｂに軸支する、又水力伝達車輪４１に固設する車輪軸４１ａとそれと勘合する軸受４１ｄと一方向回転クラッチ４１ｅは前記水力伝達車輪軸４９と軸着する為に水力伝達車輪軸４９の一方向の回転力のみ水力伝達車輪４１を回転してパイプ状スクリュウポンプユニット１０（以下スクリュウポンプと言う）に固着した接続リングＣ１０ｃと接続リングＢ１０ｂの外径ガイド面との摩擦力が外径ガイドを回転しスクリュウポンプ１０が回転し揚水する、この一方向に回転する水車４０に回転力が無い場合この水車に繋がる水力伝達車輪は停止する、この時太陽光発電装置５０又は風力による風車羽根ユニット３０の回転力が有る場合スクリュウポンプ１０と固着した接続リングＣ、Ｂの外径ガイド面の回転力は水力伝達車輪４１とこれに固設する車輪軸４１ａに嵌合した一方向回転クラッチ４１ｅの機能が水車４０から繋がる水力伝達車輪軸４９と空転し抵抗力は極小で、太陽光発電装置５０によるモータ回転力又は風車羽根ユニット３０の回転力によるスクリュウポンプユニット１０の回転を妨げない。

【0036】

図１０は接続リングＢ１０ｂ、図１１は接続リングＣ１０ｃの平面図でスクリュウポンプの１ピッチ長さを２分割したスクリュウ形状を有し約１／２は貫通部と成る事を表した単品平面図。

【0037】

図１３は従来のスクリュウポンプと揚水限界の関係図で本体パイプ外径ｄとスクリュウ羽根との交点をＰ１とし、その対角に有る外側カバー内径Ｄとスクリュウ羽根の交点をＰ２とするとＰ１とＰ２を結ぶ直線を水平に置く時、水を溜め置く事が出来ない揚水限界線Ｐ０−Ｐ０とする、図１２は図１３のＧ矢視図で有り斜線は１ピッチに溜る揚水の範囲である。

【0038】

図１４は図１３のスクリュウポンプの点Ｐ１とＰ２を結ぶ揚水限界線Ｐ０−Ｐ０を水平にした時の揚水する水が溜らない揚水限界角度を図示した参考図。

【0039】

図１６は本発明のパイプ状スクリュウポンプ１０の揚水限界の関係図で大径本体パイプ外径ｄとスクリュウ羽根との交点をＰ１とし、その対角に有る外側カバー内径Ｄとの交点をＰ２とするとＰ１とＰ２を結ぶ直線Ｐ０−Ｐ０を水平に置く時水を溜め置く事が出来ない揚水限界線、
Ｐ０−Ｐ０は本体パイプを大径にして外側カバー内径Ｄを小さくしてスクリュウピッチＰを小さくすることで揚水限界角度が小さくなり揚水角度を小さくする事（揚水可能角度が水平面に対して大きくなる）が可能。
ｄ＝本体パイプ：Ｄ＝外側カバー内径：Ｐ＝スクリュウピッチ
揚水限界角度＝ＡＴＡＮ（（Ｐ／２）／（（ｄ＋Ｄ）／２））
図１５は図１６のＨ矢視図で有り斜線は１ピッチに溜る揚水の範囲である。

【0040】

図１の上部水槽６０はパイプ状スクリュウポンプユニット１０（以下スクリュウポンプと言う）の最上部から揚水が排水される水を一時貯水するもので上部水槽と図２のフローカバーＢ６２は水漏れの無い様装着し、荷重受けブラケット７１に固着した荷重受け支点軸１２から吊設するスクリュウポンプ１０とその接続リングＡ１０ａに装着したフローカバーＡ６１とスクリュウポンプユニット１０とは隙間を持って非接触に固設する、上部水槽は支柱本体７０の上部に載設する、上部水槽６０の底部から係合する放水管９１と流量調整弁９２と水力発電機９０と排水管９３に通じ給水面より上位に放水される。又、貯水漕には図示しない上限下限センサー又は水位計を取り付ける。

【0041】

前記の１上部貯水漕６０の容量は使用条件により設定、複数の前記パイプ状スクリュウポンプユニット1０を設置可能な間隔に並設し同時に上部貯水漕を連設可。上部貯水漕深さは浅いものとし水圧を減少しフレーム上部の質量を減少する、又貯水量は１日に使い切る程度が望ましい、水槽下部の空間は他の目的に使用又は解放空間とする又、上部貯水漕から送水管を通し遠隔の大貯水漕又は溜池等に送水し一か所の放水管と流量調整弁と水力発電機と排水管と電気制御機器と蓄電装置とを備え貯水量に応じて発電量をコントロール可能な各装置を備えることが可能。送水方法は逆サイホンとすると遠隔でも水位減少が少ない。

【0042】

本発明のパイプ状スクリュウポンプユニット１０は太陽光発電装置５０とそれに繋がる直流モータ１３と風力による風車羽根ユニット３０又風力発電装置とそれに繋がる直流モータ１３、水力（波力、河川の水流）など水車４０による自然エネルギーをそれぞれの動力伝達系に内蔵する一方向回転クラッチの機能が働き同時に又は個々に利用可能なものをすべて一つのパイプ状スクリュウホンプユニット１０（以下スクリュウポンプと言う）の回転力に変換しスクリュウポンプ１０の回転は連続又は間欠で揚水する、しかし上記駆動源となる太陽光発電装置、風力又風力発電装置、水力（波力、河川の水流）などの内どれか一つの駆動源で有っても揚水は可能である。

【0043】

前記の３種の自然エネルギーを自然水を利用して１つのパイプ状スクリュウポンプユニット１０（以下スクリュウポンプと言う）を介して水の位置エネルギーに変換するもので各エネルギー単体の稼働時間に対して3系統並列入力によるスクリュウポンプ１０の稼働時間は大幅に長くなり可動効率が上がると予想される。

【0044】

なお、本発明のパイプ状スクリュウポンプユニット１０の設置は沖合に於いて浮体係留式を念頭にするものの海岸部に於いて基礎固定式、又水循環式で有るので河川から導水、雨水を利用し陸上に取水部を設け設置、又、池、湖沼に於いては岸より張り出したコンクリート基礎上に設置、地域の気象、地理条件等により設置方法は異なる。

【産業上の利用可能性】

【0045】

本発明のパイプ状スクリュウポンプユニット10は揚水発電用揚水ポンプ以外に本来の農業用水の確保、配水、送水が可能,海水に於いては魚介類の陸上養殖に必要な海水の供給が可能、池などでは取水口周囲に水面上から水面下にかけて円筒状の仕切りを設置することで池水のゆったりとした上昇流が生じ排水口の戻り流が下降流と成り池水の循環流が生じ酸素供給等浄化作用を兼ねる事が出来る水循環装置としても使用できる。

【0046】

又、悪天候による大雨時などで河川などに揚水スクリュウポンプを多数を設置していた場合、揚水スクリュウポンプは発電可能時に蓄えた蓄電装置の電力等で河川の水量を揚水し上部貯水漕又はそれに繋がる他所の貯水池等へ排、送水し河川の氾濫を防止する様減水する事も可能。

【0047】

本発明のパイプ状スクリュウポンプの貯水漕の揚水は比較的高所に設置する為位置エネルギーが有り水圧によるポンプ作用、送水能力が有る、又下部貯水槽も利用出来る、緊急時には水資源として使用可能、例えば大地震ではガス、水道、電気が同時に止まり更に火災が起こる時比較的大きな貯水漕が近くに有れば消火活動が敏速に出来る可能性が有る。平常時に蓄えた蓄電装置により夜間の照明、携帯電話の充電等が可能。そして緊急時でない場合は自然エネルギー利用の発電による売電利益を生む可能性が有る。

【符号の説明】

【0048】

10 パイプ状スクリュウポンプ
10a 接続リングA
10b 接続リングB
10c 接続リングC
１０ｄ スクリュウ羽根
１０ｅ 本体パイプ
１０ｆ 揚水排出口
１０ｇ スクリュウ本体
１０ｈ スクリュウ溝
１１ 主軸受箱
１１ａ 一方向回転クラッチ
１１ｂ ユニバーサルジョイント
１１ｃ 落下防止金具
１１ｄ 主軸
１２ 荷重受け支点
１３ 直流モータ
１４ 接続リングＤ
１６ａ 荷重受けボルトＡ
１６ｂ 荷重受けボルトＢ
１７ 外周分割カバー
２０ 取水スクリュウ
２０ａ 取水溝
３０ 風車羽根ユニット
３１ 連結リング
３２ ガイド軸
３２ａ ガイド調整軸
３２ｂ ガイド軸受
３２ｃ ガイドローラ
３３ 回転力伝達軸
３３ａ 回り止め軸
３３ｂ 一方向回転クラッチ
３３ｃ 軸受
３３ｄ 回転力伝達ローラ
３４ 加圧ガイド板
３５ 加圧ばね
３６ 風車羽根支持シャフト
３７ 風車羽根支持アーム
３８ 支持アーム固定ボルト
３９ 風車羽根
４０ 水車
４０ａ 水車外周リング
４１ 水力伝達車輪
４１ａ 車輪軸
４１ｂ 防水カバー
４１ｃ 水力伝達車輪保護ケース
４１ｄ 軸受
４１ｅ 一方向回転クラッチ
４２ 自由車輪
４３ 水車回転軸
４４ 中継車輪ベース
４４ａ 車輪カバー
４４ｂ 加圧ガイド軸
４４ｃ ガイドブッシュ
４４ｄ 加圧ばね
４４ｅ 加圧フランジ
４４ｆ ボルト
４４ｇ 中継車輪保護ケース
４４ｈ ブロック軸受
４５ 車輪シャフト
４６ 水力中継車輪
４７ ベベルギヤボックス
４８ ユニバーサルジョイン
４９ 水力伝達車輪軸
４９ａ 軸受Ａ
４９ｂ 軸受Ｂ
４９ｃ 軸受Ｃ
４９ｄ 軸受Ｄ
５０ 太陽光発電ユニット
６０ 上部水槽
６１ フローカバーＡ
６２ フローカバーＢ
７０ 支持フレーム
７１ 荷重受けブラケット
７２ 下部フレーム
７３ 水力伝達車輪支持ブラケット
７４ 自由車輪支持ブラケット
８０ 電気制御機器
８１ 電気制御用バッテリー
８２ 蓄電池
９０ 水力発電機
９１ 放水管
９２ 流量調整弁
９３ 排水管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】