スパイラルポンプ (ワーツポンプ) 電力を使わずに水力だけで高所まで揚水する画期的なシステム
水は人間の生活に欠かせないものですが、水を高所まで運ぶのはなかなか大変な作業です。
今の時代であれば電動ポンプを使って簡単に揚水できますが、電気のない環境では水を低所から高所へ揚水するのは自然の原理に反します。
スパイラルポンプ (ワーツポンプ) はドリルなどで採用されているアルキメデスのねじと同じ原理に基づいて、液体を移動させるための回転する管から構成されます。
アルキメデスのねじが斜めに傾ける必要があるのに対して、ワーツポンプは水平状態でもポンピングが可能です。
ポンプが回転することで水と空気が交互に管の中を通り空気の浮力を利用して揚水します。
似たような原理に管が螺旋状になったコイルポンプがありますが、ワーツポンプはそれよりも遥かに高いところまで揚水でき、適切な仕組みが働けば吐出口から5～10メートルも揚水することが可能です。
水撃ポンプという空気を圧縮して揚水するシステムもありますが、圧力タンクや弁室などかなり大掛かりで複雑な装置が必要です。
それに比べてワーツポンプは水車に管が付いただけの簡素なシステムなので簡単に自作することができます。
英国の教育系YouTuberであるスティーブ・モールド氏がみようみまねで作ったワーツポンプはあまり機能しませんでした。
実際に動作するワーツポンプを構築し研究論文を発表しているジョナサン・ディーン氏にアドバイスをもらうため彼の自宅を訪ねます。
庭にある小川には実用的なワーツポンプが設置されており、高台の水瓶までしっかりと揚水されています。
管を分岐させることで必要ない水は小川へ戻して水流を自分でコントロールすることができます。
太すぎず細すぎない管で外側だけに管を配置することで効率よく水が移動するようです。
非常にシンプルな構造ですが一度に多くの水量を揚水できないことが欠点とも言えるでしょう。
揚水した水を貯水すれば十分に植物への水やりや生活用水として使えると思います。
電動ポンプを使っていないので停電してもまったく影響なく小川の水を得ることができます。
水力だけで水は低きに流れるという自然の原理を打ち破ったのです。
小川のワーツポンプを参考に一から作り直したワーツポンプは2階まで揚水することに成功しました。
オフグリッドハウスのような外部のインフラに頼らない生活において、低地の水源から水を引けるようになるとかなり自由度が増します。
日本は水源が豊富で高低差が大きい土地柄なのでワーツポンプが活躍しやすい環境だと言えるでしょう。