JP2000257551A - 揺らぎ現象を取り入れた波力ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な構造で効率良く送水することのできる
揺らぎ現象を取り入れた波力ポンプを提供する。 【解決手段】 波で作動し、水を送水する揺らぎ現象を
取り入れた波力ポンプ１Ａにおいて、海面上に浮んだフ
ロート９に自在継手２９を介してシリンダ１０を設ける
と共に、海底に固定したベースブロックに自在継手２８
を介して中空ピストン管１４とピストン１２を設ける。
波によりフロート９が上下左右前後に揺動する現象を、
２ケの自在継手をうまく利用して、効率良くピストン１
２とシリンダ１０の相対的往復動に置き換え、水を送水
するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地球温暖化ならび
に地球環境破壊、エネルギー資源の枯渇化等が大きな問
題となっている今日において、クリーンな自然エネルギ
ーである波のエネルギーを利用して作動させ、海洋やダ
ム、湖沼等の水を送水することで養殖場の給水、海水揚
水発電、海水淡水化等を行うことや、閉鎖性水域等で外
海水と内海水を換水させて浄化すること、上層水と底層
水を循環させて浄化させること、または、湖沼等で叢生
する葦等の再奥部にこの湖沼等の底層部に滞留する富栄
養化した汚染水を送水し、この水が叢生葦の中を流れ出
るその間に、植生の呼吸作用等を利用して水を浄化させ
ることができる高効率の波力ポンプに関するものであ
る。

【０００２】そして、港湾の換水、海洋及びダム、湖
沼、水源等を浄化させることにより、人類の生活に欠か
すことのできない魚介類や海藻類等の水産資源、ならび
に飲料水等の水資源を確保することや、冷水ならびに海
水中の植物プランクトンや、海藻類等による二酸化炭素
の吸収効果から生じる地球温暖化防止対策等の分野にも
関するものである。

【０００３】

【従来の技術】港湾等、外洋から隔離されて一部閉鎖さ
れている水域にあっては、水の流れが緩慢で水面と水底
の水が混ざり難いため、水底近傍に形成される層（以
下、底層という）に酸素が行き届かずに澱みやすい。ま
た、水面近傍に形成される層（以下、上層という）には
プランクトンの成長に欠かせない栄養が乏しくなりがち
である。

【０００４】このため、上述のような閉鎖性水域等にあ
っては上層水と底層水とを混合することが望まれてい
る。

【０００５】一方、自然エネルギーを利用したもので海
水等の送水手段としては、波力を利用して送水する「波
力ポンプ」（特公平８−６６７７号公報）が一般的に知
られている。この波力ポンプ９０は、図１１に示すよう
に、水中に支持されたシリンダ９１の中にピストン９２
を上下摺動自在に配置し、このピストン９２を、チェー
ン９３を介して連結されたフロート９４で上下動させて
送水するものである。

【０００６】波力ポンプ９０は、波の上下動を利用して
作動するものであるため、石油等環境汚染につながるエ
ネルギー源を一切必要とせず、一旦設置した後は半永久
的に作動しつづける特徴をもつ非常に優れた波力ポンプ
である。

【０００７】よって、閉鎖性水域等の上層水と底層水と
を混合する送水手段として波力ポンプ９０を用いた場
合、安価な費用で半永久的に上層水と底層水とを混合し
続けることが期待できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この波
力ポンプ９０で上層水を取水するためには、取水口を水
面近くに位置させなくてはならないため、取水管９５を
水面近傍に届く長さに形成すると共に別個のブイ等に吊
らなければならない。また、これとは逆に底層水を上層
水に送水する場合にも同じことが言える。このため、装
置全体が雑然となると共に送水効率が落ち、製作費もか
さむという課題がある。

【０００９】また、このポンプはフロート９４の力をチ
ェーン９３を介してピストン９２に伝えているために、
チェーン等の磨耗が激しく破壊されやすいという課題が
あった。

【００１０】つぎに、このポンプはチェーン等でフロー
トを係留しているために防波堤等のコンクリートケーソ
ンの中に組み込むにはポンプ出力の割りにコンクリート
ケーソンが大きくなり過ぎる等の問題もあった。

【００１１】そして、シリンダ９１の外周にジョイント
リングのリング管９６が形成されているために、これに
対する曲げモーメントやねじりモーメント等の強度上の
問題だけでなく、この中を流れる流体の脈動流による慣
性力の抵抗が大きくなり、送水効率が劣化するという課
題もあった。

【００１２】また、図示はしないが上記のこれらを改良
したもので、特願平８−３２３０９３等があるが、フロ
ートとシリンダが固着されているために、フロートの揺
らぎ現象による動揺作用を、うまくピストンとシリンダ
の相対的往復動に取り入れることが出来なくて、装置の
効率面で大きな問題があった。

【００１３】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、簡易な構造で効率よく半永久的に上層水と底層水と
を混合し続けることや、空気に接続し、酸素の多く含ま
れた上層水を養殖場やそれ以外の送水目的の場所に送水
すること、または、本発明の装置より得られる圧力水を
利用して、海水揚水発電や海水淡水化等を行うことによ
り、省エネルギー、省資源の効果を発揮することのでき
る波力ポンプを提供することにある。

【００１４】

【発明が解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、波のエネルギーで作動し、水を送水する波
力ポンプにおいて、下部が水底近傍に設けた取水用逆止
弁と送水用逆止弁に連通すると共に、上記取水用逆止弁
と送水用逆止弁のその連通管の途中より、上部が水面に
向って起立して延びる中空ピストン管を傾倒可能に設
け、該中空ピストン管の上部外周にピストン部を形成
し、該ピストン部の外周に、その上方にシリンダ室を区
画するシリンダを上下摺動自在に嵌合し、該シリンダ
に、そのシリンダを上下左右前後に揺動させるためのフ
ロートを設け、上記シリンダと上記フロートの間に自在
継手を介して接続するとよい。

【００１５】そして、波のエネルギーで作動し、水面近
傍の水を送水する波力ポンプにおいて、下部が水底近傍
に設けた送水用逆止弁に接続する送水管と連通すると共
に、上部が水面に向って起立して延びる中空ピストン管
を傾倒可能に設け、この中空ピストン管の上部外周にピ
ストン部を形成し、このピストン部の外周に、その上方
にシリンダ室を区画するシリンダを上下摺動自在に嵌合
し、シリンダにそのシリンダを上下左右前後に揺動させ
るためのフロートを設け、上記シリンダと上記フロート
の間に自在継手を介して接続し、上記シリンダに、水を
取水するための取水用逆止弁を介してシリンダ室に導水
するとよい。

【００１６】また、波のエネルギーで作動し、水底近傍
の底層水を汲み上げて水面近傍の上層水と混合する波力
ポンプにおいて、下部が水底近傍に設けた取水用逆止弁
に接続する取水管と連通すると共に、上部が水面に向っ
て起立して延びる中空ピストン管を傾倒可能に設け、こ
の中空ピストン管の上部外周にピストン部を形成し、こ
のピストン部の外周に、その上方にシリンダ室を区画す
るシリンダを上下摺動自在に嵌合し、シリンダに、その
シリンダを上下左右前後に揺動させるためのフロートを
設け、上記シリンダと上記フロートの間に自在継手を介
して接続し、上記シリンダに、シリンダ室内の底層水を
排水用逆止弁を介して上層水に流す排水口を接続すると
よい。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の好適実施の形態を添付図
面に基づいて詳述する。

【００１８】図１は本発明の波力ポンプ１Ａの装置の構
成およびその流れを示すフローシートである。この図の
ほぼ中心部で二点鎖線に囲まれた範囲が本発明の波力ポ
ンプ１Ａに組み込まれる装置本体の部分である。また、
二点鎖線に囲まれた範囲の下方左側には、このポンプの
取水口２が水底部３近くに設けられ、これより本発明の
波力ポンプ１Ａまでは取水管４で接続されている。

【００１９】また、一方二点鎖線に囲まれた範囲の上方
には水面Ｓがあり、その右方向の岸辺５には、叢生葦６
が植えられている。本発明の波力ポンプ１Ａより吐出し
た水が送水管７に送られ、この管が岸辺５に植えられた
叢生葦６の最奥部で解放され、ここで吐出水が放水され
るものとする。したがって、この水は岸辺５の斜面を伝
って叢生葦６の中を通り抜け水中８に戻される。

【００２０】港湾等の閉鎖性水域や、ダム、湖沼等の環
境問題が取り沙汰される今日において、これらの水底部
３には富栄養化ならびに貧酸素化した汚染水が滞留して
いるにもかかわらず、その上に毎日のように陸上の河川
等より運ばれて来る窒素やリン等の栄養塩類はこの水底
部３に堆積していく。

【００２１】この富栄養化した底層部の栄養塩類（汚染
水）を本発明の波力ポンプ１Ａより取水し、岸辺５の叢
生葦６等の根や茎部にかけることにより、植生の呼吸作
用等を有効に利用して水を浄化しようとするものであ
る。また、このときこの底層水には窒素やリン、ケイ素
等の栄養分が多く含まれることから叢生葦等植物にとっ
ては成長する過程のまたとない肥料となって成長する。

【００２２】したがって、これらの植物等を成長させな
がら、これに大気中の二酸化炭素等を吸収させ、やがて
はこの成長した植物は木炭等のようなエネルギー源とし
て人々に有効利用される日も遠くはないものと思われ
る。

【００２３】つぎに、二点鎖線で囲まれた範囲の波力ポ
ンプ１Ａの説明を行う。この図の説明では、波力ポンプ
１Ａの詳細な部分の説明は後記するものとして、フロー
シート上の基本的な部分の構成、作用のみの説明を行
う。

【００２４】この図の構成は、水面Ｓにフロート９が浮
んでいるものとする。フロート９のほぼ中心部でその下
方にはシリンダ１０が自在継手等を介して上記フロート
９に接続されている。シリンダ１０の内部中程にはピス
トン１２が設けられ、これより上方をシリンダ室１１と
する。このピストン１２と、水底部３に設けた連通管１
３より傾倒可能に延びた中空ピストン管１４が接続され
ている。

【００２５】フロート９が波により動揺するとピストン
１２とシリンダ１０は相対的往復運動を引き起こし、中
空ピストン管１４を通じて連通管１３内の水が吸引、吐
出作用が誘発するものとする。

【００２６】連通管１３の下方（図１の図中に於いて）
には管１５、弁１６、取水用逆止弁１７、ヘッダー管１
８、アキュムレーター１９、取水管４等が図のように接
続されているものとする。したがって、取水口２より取
水した水が、取水管４を通り、アキュムレーター１９を
介して取水用逆止弁１７、弁１６、管１５を通り、連通
管１３に入り、中空ピストン管１４を介してシリンダ１
０内に入ることができるものとする。

【００２７】また、一方連通管１３の上方（図１の図中
に於いて）には管２０、送水用逆止弁２１、弁２２、ヘ
ッダー管２３、アキュムレーター２４、送水管７等が図
のように接続されているものとする。したがって、フロ
ートの動揺により、シリンダ１０内の水は中空ピストン
管１４を介して連通管１３に入り、管２０より送水用逆
止弁２１、弁２２、ヘッダー管２３、アキュムレーター
２４を介して装置の外部まで接続されている送水管７に
送水されるものとする。

【００２８】つぎに、この図の動作、作用を以下に説明
する。

【００２９】風が吹き、波が立ち、この波２５がフロー
ト９に当ったとするとフロート９は前後左右、或いは上
下に動揺し、この動きがシリンダ１０に伝えられる。シ
リンダ１０内に設けられたピストン１２、ならびに中空
ピストン管１４は、水底より傾倒可能にて尚且つ上下に
拘束された格好で支持されているために、ピストン１２
とシリンダ１０には相対的往復動が生じる。したがっ
て、シリンダ１０内のシリンダ室１１の容積は変化し、
その都度その中の水は吸引、吐出作用を引き起こす。

【００３０】今仮に、波２５の山が来てフロート９を上
昇させたとすると、このフロート９に自在継手を介して
接続されたシリンダ１０は上方に吊り上げられる。した
がって、シリンダ１０内の容積は増えこれをまかなうた
めにシリンダ１０の内部では吸引作用を引き起こす。

【００３１】この動作に対応するために、水底部３に滞
溜する停滞水は取水口２より取水管４を通りアキュムレ
ーター１９に入る。つぎに、アキュムレーター１９より
ヘッダー管１８に入り、数分割化された管１５にそれぞ
れ設けられた取水用逆止弁１７、弁１６を介して連通管
１３に入る。このとき、後記する送水用逆止弁２１は閉
じる方向に働くためにこの弁より水の流入はない。

【００３２】数分割化されたそれぞれの管１５よりヘッ
ダー管１３に入った水は、中空ピストン管１４を介して
シリンダ１０内に入る。

【００３３】このとき、アキュムレーター１９は流体の
流れの脈動流を平滑流に変換する作用を持っている。し
たがって、取水口２よりアキュムレーター１９までの流
路においては、ある程度平滑化された平滑流となる。実
際には、このときのアキュムレーター１９は、バキュー
ム作用が生じているために、バキュームタンクと呼んで
も差し支えない。

【００３４】つぎに、波２５の谷が来てフロート９を降
下させたとすると、シリンダ１０は降下する。したがっ
て、シリンダ１０内のシリンダ室１１の水はピストン１
２の作用により圧縮される。

【００３５】圧縮されたこの水は中空ピストン管１４を
通り、連通管１３に圧送される。つぎに、連通管１３に
細分割化されたそれぞれの管２０より、このそれぞれの
管２０に設けられた送水用逆止弁２１，弁２２を通り、
ヘッダー管２３に送られる。このヘッダー管２３よりア
キュムレーター２４を通り、ここで脈動流を平滑流に変
換して送水管７に送られ、この端部より吐出する。

【００３６】波力ポンプ１Ａは、ピストン式であるため
に装置内の水の流れは脈動流である。脈動流は水の流れ
の慣性力の抵抗が大きくこのままでは装置が効率良く作
動しない。したがって、取水管の途中にアキュムレータ
ー１９と、送水管の途中にもアキュムレーター２４を設
けてできるだけ効率良く、できるだけ多くの水の流れの
脈動流を平滑流に変換することが出来れば、装置の送水
効率を著しく上昇させることが出来る。

【００３７】つぎの説明は図２により行う。

【００３８】図２は本発明の波力ポンプ１Ａが波により
前後左右に動揺する場合の揺らぎ現象における動作を示
した概略説明図である。この図の構成ならびに作用を以
下に説明する。ただし、図１の説明の部分で本発明の波
力ポンプ１Ａのフローシート上の機構の構成と、その波
の上下運動における動作、作用の概略の説明は行ったの
で、その説明の繰り返しはしない。

【００３９】先ず、図２の構成を以下に説明する。水面
Ｓ上に本発明の波力ポンプ１Ａのフロート９が浮べられ
ている。詳細は後記するが、フロート９のほぼ中央部の
下方には自在継手２９を介してシリンダ１０が釣り下げ
られている。フロート９は上下方向の運動が出来ない場
合でも、揺らぎ現象によってはフロート９は、水平方向
に９、９′、９″等のように自由に水平移動出来るもの
とする。

【００４０】一方、水底部３には本発明の波力ポンプ１
Ａのベースブロック２６が設置され、これに前記した連
通管１３が固着されているものとする。連通管１３の上
方には可撓伸縮管２７が設けられ、フランジ等を介して
図のように接続されている。この可撓伸縮管２７の曲部
における中心線上の交点、換言すれば自在継手の中心点
をＡ点とする。つぎに、前記したシリンダ１０の内部に
はピストン１２が設けられ、これと前記した可撓伸縮管
２７は中空ピストン管１４を介して接続されている。

【００４１】前記したフロート９が揺らぎ現象によって
水平方向に９、９′、９″の各々の位置に移動した場合
におけるピストン１２の移動位置を１２、１２′、１
２″とし、そのときのピストン１２の頂部の中心点移動
位置をＢ、Ｂ′、Ｂ″とする。また、前記したフロート
９のほぼ中央部の下方に設けたシリンダ１０と、その接
続部の自在継手における中心点の移動位置をＣ、Ｃ′、
Ｃ″とする。

【００４２】当然のことながら、以下同様にシリンダ１
０は１０、１０′、１０″となり、シリンダ室１１は１
１、１１′、１１″、中空ピストン管１４は１４、１
４′、１４″となる。

【００４３】詳細な機構の構成の説明は後記するが、こ
こでＡＢの長さは一定とすると、前記したフロート９が
９、９′、９″のように移動した場合には、ピストン１
２の頂部の中心点の移動はＢ、Ｂ′、Ｂ″のようにＡ点
を中心として円弧を描く。

【００４４】一方、本発明の装置は自然エネルギー利用
装置であるために、必ずしもとは言えない場合がある
が、一般的にフロート９は揺らぎ現象によって９、
９′、９″のように水平方向に移動する。したがって、
Ｃ点はフロート９の動きと同様に、水平方向にＣ、
Ｃ′、 Ｃ″のように移動する。

【００４５】ここで、図２中の２点間の距離ＢＣ、Ｂ′
Ｃ′、Ｂ″Ｃ″をよく見てみると、この２点間の距離は
常に変化している。この距離の変化がピストン１２とシ
リンダ１０の相対的往復動の作用となっている。したが
って、その都度シリンダ１０内のシリンダ室１１の容積
が変化し、これによって水の吸引、吐出作用が生じてい
る。以後の説明は前記した図１の説明の部分で波の上下
運動により、シリンダ１０内のシリンダ室１１の容積が
変化して、水に吸引、吐出作用が生じた場合の説明とほ
ぼ同じであるために、その説明の繰り返しはしない。

【００４６】つぎの説明は図３、図４により行う。

【００４７】図３は本発明の波力ポンプ１Ａの縦断面
図、図４は図３のＺ−Ｚ線矢視部における平面図であ
る。図３、図４の説明においては、前記した図１のフロ
ーシートの説明とは違い実際に製品化した場合の設計図
に近い図面で有るために、フローシート的なつながり、
構成、作用等に判断しにくいところもあるが、その場合
には、前記した図１、図２、ならびにその説明を再読し
ていただきたい。

【００４８】図３、図４に示す波力ポンプ１Ａは、図
１、図２の説明の部分で構成、作用の説明を行った装置
が海洋上もしくは閉鎖性水域等である港湾内の水底部３
にベースブロック２６ａを介して設置されている。した
がって、図１、図２の説明の部分で説明を行ったものに
関してはその説明の繰り返しはしない。

【００４９】波力ポンプ１Ａは、水面Ｓに向って起立し
て延びる中空ピストン管１４ａと、中空ピストン管１４
ａの上部外周に形成されたピストン部１２Ａと、ピスト
ン部１２Ａの上方にシリンダ室１１ａを区画するシリン
ダ１０ａと、シリンダ１０ａの上部に設けられたフロー
ト９ａと、アキュムレーター１９、２４と、取水管側の
逆止弁１７と、送水側のの逆止弁２１と、中空ピストン
管１４を傾倒させるための自在継手２８Ａと、可撓伸縮
管２７ａと、フロート９ａとシリンダ１０ａを自由自在
に接続する自在継手２９Ａとからなる。

【００５０】中空ピストン管１４ａは、ピストンロッド
状の管であり、内部にはシリンダ室１１と後記する連通
管１３とを結ぶ水路が形成されている。また、中空ピス
トン管１４ａは、ベースブロック２６ａに強固に固定さ
れたサドル３０ａにその下部を自在継手２８Ａ（ユニバ
ーサル機構）を介して傾倒可能に支持されている。尚、
ユニバーサル機構の具体的な説明は後記するものとす
る。

【００５１】ピストン部１２Ａは、中空ピストン管１４
ａの上部外周を拡径するようにして、かつ、上下方向の
長さを直径程度に長く形成されており、シリンダ１０ａ
内で円滑に往復動するようになっている。ピストン部１
２Ａは、上下方向に分割されてなる上部ピストン部３１
ａ及び下部ピストン部３２ａと、上部ピストン部３１ａ
及び下部ピストン部３２ａの中間部分に設けられた浮体
３３ａとからなり、浮体３３ａの浮力により中空ピスト
ン管１４ａをほぼ鉛直に起立させるようになっている。

【００５２】シリンダ１０ａは、起立した筒体の上端に
天井部を形成して塞いだ形状を有し、ピストン部１２Ａ
の外周に上下摺動自在に嵌合されている。シリンダ１０
ａの天井部上方には、シリンダ１０ａがフロート９ａに
自由自在に接続されるための自在継手２９Ａが設けられ
ている。尚、これにおける具体的な説明は後記するもの
とする。

【００５３】そして、シリンダ１０ａの下端にはリング
状のストッパー３４ａが設けられている。そのストッパ
ー３４ａの内径は、ピストン部１２Ａの外径よりも少し
小さく形成されており、万一、フロート９ａが予測外に
大きな動揺をおこしても、ストッパー３４ａがピストン
部１２Ａに当たってピストン部１２Ａからシリンダ１０
ａが抜けないようになっている。

【００５４】また、シリンダ１０ａの下部外周には、ウ
ェート３５ａが設けられており、シリンダ１０ａを常に
ほぼ鉛直に近い状態に起立させておくようになってい
る。

【００５５】つぎに作用を述べる。

【００５６】波により水面Ｓが上昇した場合、水面Ｓに
浮いているフロート９ａも水面Ｓの上昇に伴って上昇す
る。このとき、シリンダ１０ａも同時に上昇し、シリン
ダ１０ａ内に区画形成されているシリンダ室１１ａの容
積も大きくなる。そして、シリンダ室１１ａ内は膨張さ
れ、吸引作用が生じる。このため、シリンダ室１１ａ内
の水圧は下がり、中空ピストン管１４ａ内の水路より、
連通管１３を介して取水用逆止弁１７が開いてアキュム
レーター１９、取水管４ａを通り図１に記載した取水口
２より水がシリンダ室１１ａ内に流入する。このとき、
送水用逆止弁２１は閉じたままであり、送水管７ａ側か
ら中空ピストン管１４ａ内に水が逆流することはない。

【００５７】そして、波が引き、水面Ｓが降下した場
合、水面Ｓに浮いているフロート９ａは、水面Ｓの降下
に伴って降下する。このとき、シリンダ１０ａも同時に
降下し、シリンダ室１１ａ内の水に圧縮方向の力が働い
て取水用逆止弁１７が閉じる。そして、シリンダ室１１
ａ内の水が、中空ピストン管１４ａ内に押し込まれ、中
空ピストン管１４ａ内の水すなわち水路内の水は、可撓
伸縮管２７ａ、連通管１３を通り、送水用逆止弁２１を
開けて、管２０、アキュムレーター２４を通り、送水管
７ａより送水目的の目的地に送水されることとなる。こ
のとき、取水用逆止弁１７は閉じたままであり、取水管
４ａを逆流してシリンダ室１１ａ内のせっかく取水した
水が外部に流れ出ることはない。

【００５８】ただし、上記の説明は基本的な動作、作用
の説明であって、取水管４、４ａならびに送水管７、７
ａ等の途中にアキュムレーター等を設けて波力ポンプ１
Ａならびに取水管４、４ａ、送水管７、７ａ内の流体の
慣性力等を有効に利用して効率良く取水、送水する場合
には、上述の作用と一致しないで流れる場合もある。例
えば、波力ポンプ１Ａが作動を停止しているにもかかわ
らず、取水管、送水管内の水は共に進行するとか、取水
管側のみ、もしくは送水管側のみ進行する場合もある。
また、逆に波力ポンプが作動をしているにもかかわらず
取水管、送水管内の水の流れは進行しないときもある。
これらは、アキュムレーターの効果と慣性力の作用によ
るものである。

【００５９】次に、図３、図４の説明の部分では説明し
なかったが、この図に記された装置も当然のことなが
ら、揺らぎ現象（図２の説明）が作用するが、その結果
生じるピストンとシリンダの相対的往復動以後の説明
は、前記した説明とほぼ同じでありその説明の繰り返し
はしない。

【００６０】また、ピストン部１２Ａを上部ピストン部
３１ａ、下部ピストン部３２ａ及び浮体３３ａとからな
るものとし、ピストン部１２Ａの下方に延びる中空ピス
トン管１４ａの下端を自在継手２８Ａ（ユニバーサル機
構）を介して動揺自在に支持するために、中空ピストン
管１４ａをほぼ鉛直に起立させることができ、さらにピ
ストン部１２Ａの上下方向の長さを直径程度に長く形成
するために、ピストン部１２Ａをシリンダ１０ａ内で円
滑に相対的往復運動をさせることができる。

【００６１】そして、中空ピストン管１４ａの内側に水
路を形成し、その水路の下方にシリンダ室１１ａの水を
出入りさせて送水するようにしたために、フロート９ａ
の上下左右前後の運動によりシリンダ室１１ａ内の水の
圧力がプラス、マイナスすなわち、吐出、吸引作用を繰
り返しても、この吐出、吸引作用の作用、反作用の全て
の力を中空ピストン管１４ａに直接作用させて支持する
のではなくて、水路内の水の圧力現象に作用させて連通
管１３内の水を介して、取水、送水させるためのエネル
ギーに変換されることから、中空ピストン管１４ａの耐
久力を著しく増すことができる。次に他の実施の形態を
添付図面に基づいて述べる。

【００６２】図５は本発明の波力ポンプにおける中空ピ
ストン管１４を支持、傾倒させるための自在継手２８の
平面図であり図６は図５のＹ−Ｙ線矢視における縦断面
図である。図５、図６の自在継手２８（ユニバーサル機
構）の構成を以下に説明する。

【００６３】自在継手２８（ユニバーサル機構）は、具
体的には、中空ピストン管１４の外周を環状に囲むリン
グの径方向内方と外方とにそれぞれ平面視十字状に交叉
するように内軸４０を支持し、外軸４１を突出させてリ
ング体４２を形成しする。リング体４２の径方向内方に
設けた軸受４３に回転可能にした内軸４０を中空ピスト
ン管１４の下部外周に固定し、支持させると共に、リン
グ体４２の径方向外方に突出する外軸４１を図面上で左
右のそれぞれのサドル３０に回動可能に支持させてなる
自在継手である。

【００６４】サドル３０は、リング体４２の径方向外側
を挟むようにベースブロック２６に起立して固着された
一対の支持脚であり、それぞれのサドル３０の上部に
は、リング体４２の外軸４１を回動可能に支持するため
の軸穴４４が互いに向き合うように形成されている。

【００６５】図５においてリング体４２ならびに中空ピ
ストン管１４の中心であり、リング体４２の外軸４１と
リング体４２の内軸４０の交叉する点をＡ点とする。ま
た、図６においてもリング体４２の外軸４１の中心と、
リング体４２の内軸４０の中心の一致する点をＡ点とす
る。すなわち、このＡ点は図２の説明におけるＡ点とも
一致することになる。

【００６６】つぎに作用を述べる。

【００６７】自在継手２８（ユニバーサル機構）は平面
視十字状に交叉するように２本の軸を配置し、そのそれ
ぞれの軸を回動可能にすることにより、中空ピストン管
１４はＡ点を支点として３６０°どの方向にでも傾倒す
ることができる。ただし、上下方向の移動はできないも
のとする。

【００６８】つぎの説明は図７、図８により行う。

【００６９】図７は本発明の波力ポンプ１Ａにおけるフ
ロート９とシリンダ１０の自在継手部２９の詳細平面図
であり、図８は図７のＸ−Ｘ線矢視における縦断面図で
ある。図７、図８の自在継手２９（ユニバーサル機構）
の構成を以下に説明する。

【００７０】自在継手２９（ユニバーサル機構）は、具
体的には、シリンダ１０の上端に設けた吊金物５０の外
周を環状に囲むリング体５３の径方向内方と外方とにそ
れぞれ平面視十字状に交叉するように内軸５１及び外軸
５２を突出させてリング体５３を形成し、リング体５３
の径方向内方に貫通する内軸５１をリング体５３の内側
に向き合って形成された軸受５４に回動可能に支持させ
ると共に、リング体５３の径方向外方に突出する外軸５
２をそれぞれサドル５５に設けた軸受５７に回動可能に
支持させてなる自在継手である。

【００７１】サドル５５は、リング体５３の径方向外側
を挟むようにフロート９に設けたリング環５６にボルト
等で固着された一対の支持脚であり、それぞれサドル５
５の下部には、リング体５３の外軸５２を回動可能に支
持するための軸受５７の軸穴５８が互いに向き合うよう
に形成されている。

【００７２】吊金物５０の内部には、リング体５３を貫
通する内軸５１を通すためのスペーサー５９が、しっか
りと吊金物５０に溶接等で固着されている。貫通する内
軸５１が軸受５４から抜け落ちないための手段として、
ピン６０が前記したスペーサー５９と内軸５１のほぼ中
央部に設けられた貫通穴６１に通され、その下端はスペ
ーサー５９の下端に溶接等で固着されたナット６２等に
ねじ込まれている。装置が動揺する際に生じる、ネジの
締め付け部の緩み等を防止するための手段として、スプ
リングワッシャー等の手段も設けられているものとす
る。

【００７３】吊金物５０の下端近くにはスラスト板６３
が設けられている。また一方、吊金物５０とほぼ同心を
なし、その下端近くには前記したスラスト板６３と互い
に向き合うスラスト板６４が、設けられた吊パイプ６５
が、ほぼ鉛直に回動可能に設けられ、その下端は前記し
たシリンダ１０の天井部に固着されている。互いに向き
合うスラスト板６３と６４の間には、摩擦減少機構とし
て樹脂、プラスチック、または金属等で作ったリング状
のライナー等も設けられている。したがって、フロート
９とシリンダ１０は、この部分で回動可能の状態にある
ものとする。

【００７４】吊パイプ６５の中程には、リング状のサド
ル板６６が吊パイプ６５に固着され、このサドル板の上
面と、前記した吊金物５０の下端とは、回動可能とする
ために、この間に摩擦減少機構として樹脂、プラスチッ
ク、金属板等で作ったリング状のライナー等も設けられ
ているものとする。

【００７５】吊パイプ６５の内側でシリンダ１０の天井
部の上面にはベントノズル６７と逆止弁６８が設けられ
ている。ベントノズル６７と逆止弁６８は、でき得るか
ぎり小口径のものとするのが好ましいが、できない場合
は、制限オリフィス等を設けて穴を縮小してもよい。

【００７６】つぎに作用を述べる。

【００７７】自在継手２９（ユニバーサル機構）は、平
面視十字状に交叉するリング体５３に設けた貫通する内
軸５１と、外軸５２が回動作用を引き起こすことによ
り、フロート９とシリンダ１０は、自由な角度に変形す
ることができる。また、この角度の変形が設計限界を越
えようとしたときには、ストッパー６９の作用で動作を
制限させることができる。

【００７８】つぎに吊金物５０と吊パイプ６５は、前記
した通り、回動可能となっていることから、フロート９
とシリンダ１０は、いつでも簡単に回動作用を引き起こ
すことができる。これらの作用効果により、不規則且つ
変動幅の大きい自然エネルギーである波浪エネルギー
を、効率良く有効にポンプ作用として利用することがで
きる。つぎに他の実施の形態を添付図面に基づいて述べ
る。

【００７９】図９は本発明の他の実施の形態を示す波力
ポンプの側断面図である。図９に示すように、波力ポン
プ１Ｂは、海洋上もしくは閉鎖性水域等である港湾内に
ベースブロック２６ｂを介して設置されている。この波
力ポンプ１Ｂは、これまでに詳細な説明を行った波力ポ
ンプ１Ａとほぼ同様の原理、構成、作用の装置であるた
めに、以後の説明の重複する部分の説明は行わず、相違
する部分の説明のみを行う。

【００８０】波力ポンプ１Ｂは、水面Ｓに向って起立し
て延びる中空ピストン管１４ｂと、中空ピストン管１４
ｂの上部外周に形成されたピストン部１２Ｂと、ピスト
ン部１２Ｂの上方にシリンダ室１１ｂを区画するシリン
ダ１０ｂと、シリンダ１０ｂの上部に角度変化と回動自
在に設けられたフロート９ｂと、シリンダ室１１ｂに上
層水を導水する取水管４ｂと、この上層水を送水する送
水管７ｂとからなる。

【００８１】中空ピストン管１４ｂは、ピストンロッド
状の管であり、内部にはシリンダ室１１ｂと後記する送
水管７ｂとを結ぶ水路が形成されている。また、中空ピ
ストン管１４ｂは、ベースブロック２６ｂに強固に固定
されたサドル３０ｂに、その下部を自在継手２８Ｂ（ユ
ニバーサル機構）を介して傾倒可能に支持されている。

【００８２】また、中空ピストン管１４ｂの下部は、水
底部３に沿って設けられた送水管７ｂに屈曲可能な可撓
伸縮管２７ｂと連通管１３ｂを介して接続されている。
送水管７ｂには送水用逆止弁２１ｂが接続されており、
シリンダ室１１ｂの水は中空ピストン管１４ｂから流出
する方向だけに水を流すようになっている。

【００８３】取水管４ｂは、シリンダ室１１ｂの上側部
から径方向放射状に延びるように接続されると共に、フ
ランジ部からすぐ下方に屈曲されてシリンダ１０ｂに沿
って下方に延びてその延長端には、上層水を取り込むた
めの取水口２ｂが下方を向いて形成されている。

【００８４】また、取水口２ｂには、サクションストレ
ーナー２ｂｓが設けられると共に、取水用逆止弁１７ｂ
が設けられている。サクションストレーナー２ｂｓは、
取水を整流すると共に取水管４ｂ内への異物等の混入を
防ぐためのものであり、取水口２ｂに一体に設けられて
いる。取水用逆止弁１７ｂは、シリンダ室１１ｂに流入
する方向だけに水を流すようにするためのものであり、
サクションストレーナー２ｂｓの下流側に設けられてい
る。

【００８５】つぎに作用を述べる。

【００８６】波２５により水面Ｓが上昇した場合、水面
Ｓに浮いているフロート９ｂも水面Ｓの上昇に伴って上
昇する。このとき、シリンダ１０ｂも同時に上昇し、シ
リンダ１０ｂ内に区画形成されているシリンダ室１１ｂ
の容積も大きくなる。そして、シリンダ室１１ｂ内は膨
張され、バキューム作用が生じる。このため、シリンダ
室１１ｂ内の水圧は下がり、取水用逆止弁１７ｂが開い
てサクションストレーナー２ｂｓ及び取水管４ｂを介し
て水がシリンダ室１１ｂ内に流入する。このとき、送水
用逆止弁２１ｂは閉じたままであり、送水管７ｂ側から
中空ピストン管１４ｂ内に水が逆流することはない。

【００８７】そして、波が引き、水面Ｓが下降した場
合、水面Ｓに浮いているフロート９ｂは、水面Ｓの下降
に伴って下降する。このとき、シリンダ１０ｂも同時に
降下し、シリンダ室１１ｂ内の水に圧縮方向の力が働い
て、取水用逆止弁１７ｂが閉じる。そして、シリンダ室
１１ｂ内の水が、中空ピストン管１４ｂ内に押し込ま
れ、中空ピストン管１４ｂ内の水は、連通管１３ｂ内に
押し込まれる。このため、連通管１３ｂ内の水圧は上が
り、送水用逆止弁２１ｂが開いて、送水管７ｂ内の水が
吐出ノズル７２ｂから吐出して、水底部で人工湧昇流を
生じさせたり、または、目的地に送水されたりすること
となる。このとき、取水用逆止弁１７ｂは閉じたままで
あり、取水管４ｂからシリンダ室１１ｂ内の水が流れ出
ることはない。

【００８８】ただし、前記した通り、連通管１３ｂと送
水管７ｂに接続する送水用逆止弁２１ｂの下流側にアキ
ュムレーター等を設けて送水管７ｂ内の流体の慣性力等
を有効に利用して送水する場合には、上述の作用と一致
しない場合もあるが、基本的にはこの作動となる。

【００８９】さらに、他の実施の形態を添付図面に基づ
いて述べる。

【００９０】図１０は本発明の他の実施の形態を示す波
力ポンプの側断面図である。図１０に示すように、波力
ポンプ１Ｃは、水底近傍の底層水を汲み上げて水面Ｓ近
傍の上層水と混合するものであり、水面Ｓに向って起立
して延びる中空ピストン管１４ｃと、中空ピストン管１
４ｃの上部外周に形成されたピストン部１２Ｃと、ピス
トン部１２Ｃの上方にシリンダ室１１ｃを区画するシリ
ンダ１０ｃと、シリンダ１０ｃの上部に自在継手２９Ｃ
（ユニバーサル機構）を介して設けられたフロート９ｃ
と、シリンダ室１１ｃ内の底層水を水面Ｓ近傍に流す排
水管７０ｃとからなる。

【００９１】中空ピストン管１４ｃは、ピストンロッド
状の管であり、内部にはシリンダ室１１ｃと後記する取
水管４ｃとを結ぶ水路が形成されている。また、中空ピ
ストン管１４ｃは、ベースブロック２６ｃに強固に固定
されたサドル３０ｃに自在継手２８Ｃ（ユニバーサル機
構）を介して傾倒可能に支持されており、中空ピストン
管１４ｃの下部は、水底部３に沿って設けられた取水管
４ｃに接続された連通管１３ｃと、可撓伸縮管２７ｃと
が接続されている。

【００９２】取水管４ｃの先端には取水口２ｃが設けら
れており、取水口２ｃもしくは取水管４ｃの下流側には
中空ピストン管１４ｃに流入する方向にだけ水を流す取
水用逆止弁１７ｃが設けられている。サクションストレ
ーナー２ｃｓは取水口２ｃの上部に被せられた網であ
り、取水を整流すると共に取水管４ｃ内への異物の混入
を防ぐためのものであり、取水管４ｃの端部に一体に設
けられている。

【００９３】排水管７０ｃは、シリンダ１０ｃの天井部
近くから水平方向に延びるように接続されると共に、平
面視放射状に延びる管である。排水管７０ｃの延長端に
は、水を排出するための排水口７１ｃが水平方向を向い
て形成されており、排水口７１ｃは水面Ｓのやや下方に
位置されている。また、この排水口７１ｃには異物等が
入らぬようなストレーナー等の対策もとられている。

【００９４】排水管７０ｃの端部に設けた排水口７１ｃ
の近傍には、シリンダ１０ｃのシリンダ室１１ｃから流
出する方向にのみ水を流す排水用逆止弁２１ｃが設けら
れており、上層水がシリンダ１０ｃのシリンダ室１１ｃ
内に逆流しないようになっている。

【００９５】つぎに作用を述べる。

【００９６】波２５により水面Ｓが上昇した場合、フロ
ート９ｃとシリンダ１０ｃは上昇し、シリンダ室１１ｃ
内が膨張され、バキューム作用が生じる。このため、シ
リンダ室１１ｃ内の水圧は下がり、取水用逆止弁１７ｃ
が開いてサクションストレーナー２ｃ及び取水管４ｃを
介して底層水が中空ピストン管１４ｃ及びシリンダ室１
１ｃ内に流入する。このとき、排水用逆止弁２１ｃは閉
じたままであり、排水管７０ｃ側からシリンダ１１ｃ内
に上層水が逆流することはない。

【００９７】波２５が通り過ぎ水面Ｓが下降した場合、
フロート９ｃとシリンダ１０ｃは下降し、シリンダ室１
１ｃ内の水に圧縮方向の力が働いて取水用逆止弁１７ｃ
が閉じる。そして、シリンダ室１１ｃ内の水の水圧が上
がり、排水用逆止弁２１ｃが開き、排水管７０ｃ内の水
が水面Ｓ近傍に排出される。このとき、排水口７１ｃが
水面Ｓ下に位置されているためにヘッド差によるロスは
少なく、かつ、中空ピストン管１４ｃが上下方向に動く
こともないために、安定して送水されることとなる。ま
た、このとき取水用逆止弁１７ｃは閉じたままであり、
取水管４ｃからシリンダ室１１ｃ内の水が流れ出ること
はない。

【００９８】ただし、図１に示す波力ポンプ１Ａと同様
に、取水管４ｃに設けた取水用逆止弁１７ｃの上流側に
アキュムレーター等を設けて取水管４ｃ内の流体の慣性
力等を有効に利用して送水する場合には、上述の作用と
一致しない場合もあるが基本的にはこの作動となる。

【００９９】このように、下部が水底近傍に設けた取水
用逆止弁１７ｃに接続する取水管４ｃと連通管１３ｃを
介して連通すると共に、上部が水面Ｓに向って起立して
延びる中空ピストン管１４ｃを傾倒可能に設け、中空ピ
ストン管１４ｃの上部外周にピストン部１２Ｃを形成
し、ピストン部１２Ｃの外周に、その上方にシリンダ室
１１ｃを区画するシリンダ１０ｃを上下摺動自在に嵌合
する。シリンダ１０ｃに、そのシリンダ１０ｃを前後左
右と上下運動させるためのフロート９ｃと自在継手２９
Ｃ（ユニバーサル機構）を設け、上記シリンダ１０ｃ
に、シリンダ室１１ｃ内の底層水を排水用逆止弁２１ｃ
を介して上層水に流す排水管７０ｃを接続して波力ポン
プ１Ｃを構成したため、簡易な構造で容易かつ効率良く
底層水を水面Ｓ近傍まで汲み上げることができる。

【０１００】また、排水口７１ｃを水面Ｓ下に位置させ
たために、ヘッド差によるロスは少なく、大量の底層水
を効率良く、かつ、安定して上層水に混合させることが
できる。

【０１０１】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、つぎのよ
うな優れた効果を奏する。

【０１０２】（１）請求項１に記載の発明によれば、波
による揺らぎ現象や、波の上下運動エネルギーを有効に
利用して水底近傍の水を効率良く養殖場や送水目的の目
的地に送水することができる。

【０１０３】（２）請求項２に記載の発明によれば、波
による揺らぎ現象や、波の上下運動エネルギーを有効に
利用して、簡易な構造で効率良く水面近傍の水を送水目
的の目的地に送水することができる。

【０１０４】（３）請求項３に記載の発明によれば、波
による揺らぎ現象や、波の上下運動エネルギーを有効に
利用して、簡易な構造で容易かつ効率良く水底近傍の水
を水面近傍まで汲み上げて、上下の水を循環させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適実施の形態を示す波力ポンプ１Ａ
の装置の構成及びその流れを示すフローシートである。

【図２】本発明の好適実施の形態を示す波力ポンプ１Ａ
が波により前後左右に動揺する場合の揺らぎ現象におけ
る動作を示した概略説明図である。

【図３】本発明の好適実施の形態を示す波力ポンプ１Ａ
の縦断面図である。

【図４】図３のＺ−Ｚ線矢視部における平面図である。

【図５】本発明の波力ポンプにおける中空ピストン管１
４を支持、傾倒させるための自在継手２８の平面図であ
る。

【図６】図５のＹ−Ｙ線矢視部における縦断面図であ
る。

【図７】本発明の波力ポンプ１Ａにおけるフロート９と
シリンダ１０の自在継手２９の平面図である。

【図８】図７のＸ−Ｘ線矢視部における縦断面図であ
る。

【図９】本発明の他の実施の形態を示す波力ポンプの側
断面図である。

【図１０】本発明の他の実施の形態を示す波力ポンプの
側断面図である。

【図１１】従来の波力ポンプの側断面図である。

【符号の説明】

１Ａ 波力ポンプ １Ｂ 波力ポンプ １Ｃ 波力ポンプ Ｓ 水面 ２、２ａ、２ｂ、２ｃ 取水口 ２ｂｓ、２ｃｓ サクションストレーナー ３ 水底部 ４、４ａ、４ｂ、４ｃ 取水管 ５ 岸辺 ６ 叢生葦 ７、７ａ、７ｂ、７ｃ 送水管 ８ 水中 ９、９ａ、９ｂ、９ｃ フロート １０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ シリンダ １１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ シリンダ室 １２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ ピストン １３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ 連通管 １４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ 中空ピストン管 １５ 管 １６ 弁 １７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ 取水用逆止弁 １８ ヘッダー管 １９ アキュムレーター ２０ 管 ２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ 送水用逆止弁 ２２ 弁 ２３ ヘッダー管 ２４ アキュムレーター ２５ 波 ２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ ベースブロック ２７、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ 可撓伸縮管 ２８、２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ 自在継手 ２９、２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ 自在継手 ３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ サドル ３１ａ 上部ピストン部 ３２ａ 下部ピストン部 ３３ａ 浮体 ３４ａ ストッパー ３５ａ ウェート ４０ 内軸 ４１ 外軸 ４２ リング体 ４３ 軸受 ４４ 軸穴 ５０ 吊金物 ５１ 内軸 ５２ 外軸 ５３ リング体 ５４ 軸受 ５５ サドル ５６ リング環 ５７ 軸受 ５８ 軸穴 ５９ スペーサー ６０ ピン ６１ 貫通穴 ６２ ナット ６３ スラスト板 ６４ スラスト板 ６５ 吊パイプ ６６ サドル板 ６７ ベントノズル ６８ 逆止弁 ６９ ストッパー ７０ｃ 排水管 ７１ｃ 排水口 ７２ｂ 吐出ノズル ９０ 波力ポンプ ９１ シリンダー ９２ ピストン ９３ チェーン ９４ フロート ９５ 取水管 ９６ ジョイントリングのリング管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 波のエネルギーで作動し、水を送水する
   波力ポンプにおいて、下部が水底近傍に設けた取水用逆
   止弁と送水用逆止弁に連通すると共に、上記取水用逆止
   弁と送水用逆止弁のその連通管の途中より、上部が水面
   に向って起立して延びる中空ピストン管を傾倒可能に設
   け、該中空ピストン管の上部外周にピストン部を形成
   し、該ピストン部の外周に、その上方にシリンダ室を区
   画するシリンダを上下摺動自在に嵌合し、該シリンダ
   に、そのシリンダを上下左右前後に揺動させるためのフ
   ロートを設け、上記シリンダと上記フロートの間に自在
   継手を介して接続したことを特徴とする波力ポンプ。
2. 【請求項２】 波のエネルギーで作動し、水面近傍の水
   を送水する波力ポンプにおいて、下部が水底近傍に設け
   た送水用逆止弁に接続する送水管と連通すると共に、上
   部が水面に向って起立して延びる中空ピストン管を傾倒
   可能に設け、該中空ピストン管の上部外周にピストン部
   を形成し、該ピストン部の外周に、その上方にシリンダ
   室を区画するシリンダを上下摺動自在に嵌合し、該シリ
   ンダに、そのシリンダを上下左右前後に揺動させるため
   のフロートを設け、上記シリンダと上記フロートの間に
   自在継手を介して接続し、上記シリンダに、水を取水す
   るための取水用逆止弁を介してシリンダ室に導水するこ
   とを特徴とする波力ポンプ。
3. 【請求項３】 波のエネルギーで作動し、水底近傍の底
   層水を汲み上げて水面近傍の上層水と混合する波力ポン
   プにおいて、下部が水底近傍に設けた取水用逆止弁に接
   続する取水管と連通すると共に、上部が水面に向って起
   立して延びる中空ピストン管を傾倒可能に設け、該中空
   ピストン管の上部外周にピストン部を形成し、該ピスト
   ン部の外周に、その上方にシリンダ室を区画するシリン
   ダを上下摺動自在に嵌合し、該シリンダに、そのシリン
   ダを上下左右前後に揺動させるためのフロートを設け、
   上記シリンダと上記フロートの間に自在継手を介して接
   続し、上記シリンダに、シリンダ室内の底層水を排水用
   逆止弁を介して上層水に流す排水口を接続したことを特
   徴とする波力ポンプ。