JP2720375B2 - 生簀への酸素補給方法と波力駆動ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は生簀への酸素補給方法
と、その実施に有用な波力駆動ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、海洋での給餌型魚類養殖が盛んに
なって来たが、生簀で囲った海中に出来るだけ多く養殖
しようとすると、海水の残存酸素量が減少し、水生生物
の成育環境が悪化するという問題点が出て来た。そのた
め必要に応じて、エンジン付きコンプレッサで海中に空
気を送ることも試みられているが、それは緊急避難的な
措置で、恒久的な解決方法でない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者は波力
発電にならって、生簀上で波力によりポンプを駆動でき
ないか、と考えた。しかし海上生簀は多数の浮具に載っ
た浮枠で吊持されており、その浮枠は波と共に上下動し
ている。従って浮枠に波力駆動用設備を載せても、基台
である浮枠自身が波と共に上下動しているから、設備が
働かない。これは大きな難関であったが、本発明者は次
のようにこれを解決した。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明の生簀への酸素
補給方法は、生簀の浮枠に水面に沿う回転軸を設け、そ
の回転軸から横へ伸びた揺動腕の先端に、波の反射板を
垂下した浮具を固定して水面に浮かすことにより、反射
板に当たって増幅した波で上記浮具が上下動して上記回
転軸を往復回動させるようにし、その往復回動を一方向
回転に変換し増速して、同じ浮枠に載せた回転ポンプを
駆動させ、上記ポンプの吐出口に接続した配管の撒布口
から、水底または水中へ空気を放出させることを特徴と
する。

【０００５】この発明の波力駆動ポンプは進行波が当た
って定常波に変わるよう水面に直角に立てた反射板、そ
の反射板沿いに設けた浮具、及び上記定常波による上記
浮具の上下運動を水上へ取出して、そのままか又は回転
運動に変えてポンプを駆動する駆動機構を備えることを
特徴とする。

【０００６】またこの発明の波力駆動ポンプは水面沿い
に設けた回転軸から横へ伸び出た揺動腕、その腕の先端
に凹面側を直角に固定した湾曲矩形板であって、その上
下二辺が水平で、左右二辺は上記揺動腕の長さを半径と
する円弧である曲面反射板、上記反射板の凸面側上部に
固定した浮具、及び上記反射板に当たって振幅を増した
波による上記回転軸の往復回動を一方向回転に変え、増
速して回転ポンプを回す回転変換機構を備えることを特
徴とする。

【０００７】上記回転変換機構は上記回転軸の駆動を受
けて往復回動する第１歯車、この第１歯車と同形で、仲
介歯車を挟んで逆方向回転する第２歯車、上記第１、第
２歯車それぞれと同軸の一方向噛みあい型第１、第２ク
ラッチ、上記両クラッチの出力側それぞれと一体をな
し、相互に噛み合う第３、第４歯車、及びその第４歯車
の回転を増速機に伝える軸接手を備えるものを奨める。

【０００８】

【作用】波と共に上下動している生簀の浮枠上で、周囲
の波の力を取上げるという難問を解決したのは、海
（水）面の進行波を反射板に当てる事により振幅が２倍
の定常波にし、これを浮具の上下動として取出してポン
プを駆動する、というこの発明の基本構成である。この
発明は上記ポンプの基本構成と、この基本にもとづく最
も効率のよい構成として、浮具を曲面反射板の上部に固
定して浮具の浮動を回転力として取出す構成も提示し
た。そのポンプによる生簀への酸素補給方法も提示し
た。

【０００９】浮具の上下動を回転力にするため、浮具と
反射板を揺動腕の先端に付けたが、反射板は揺動腕を半
径とする円弧状断面の曲面にしたから、上下揺動しても
波の当たる位置の形が変わらない。つまり定常波が乱れ
ない。そして反射板つき浮具の上下動を妨げる反射板と
水との相互干渉を最小にした。この発明の曲面反射板を
平板にした場合と比較実験すると、浮具が受ける波力
は、浮具だけの場合に比べて、曲面反射板なら１．８
倍、平板反射板なら０．８倍であった。浮具の上下動を
揺動腕により円運動に変えるため、水の抵抗が大きく効
いてくるのである。

【００１０】

【実施例】図１にこの発明の生簀Ａへの酸素補給方法の
実施態様と、波力駆動ポンプＰの一実施例を示す。生簀
Ａは周知のもので、発泡プラスチックの円筒浮具１を列
設した浮枠２を水面に浮かべて、囲い網３を吊るしてい
る。図示した波力駆動ポンプＰの主要部は、水面沿いに
設けた回転軸４から横へ伸び出た揺動腕５、その腕５の
先端に凹面側を直角に固定した湾曲矩形板である曲面反
射板６、その反射板６の凸面側上端に固定した浮具７、
そして回転軸４の往復回動を一方向回転に変え、増速し
て回転ポンプ８を回す回転変換機構９等である。回転ポ
ンプ８は市販のエアコンプレッサを使っており、８ａは
その空気取入管、１０は水底へ空気を送っている配管で
ある。

【００１１】波力駆動ポンプＰの回転ポンプ８と、これ
を回す回転変換機構９の一方向回転装置９ａ、増速機９
ｂは濡れないよう、浮枠２から水面上につき出た支持枠
１１に載っている。そして支持枠１１の両側から垂下し
た支持板１１ａの水面に達した下端の両側軸受１２に回
転軸４が通っている。回転軸４の両端に揺動腕５の基端
が固定されているから、腕５の他端に付けた反射板６と
浮具７の上下動につれて、回転軸４が往復回動する。そ
の往復回動はそのままリンク機構１３を介して一方向回
転装置９ａに伝えられるようにしている。

【００１２】曲面反射板６は湾曲矩形板で、その上下二
辺が水平で左右二辺は揺動腕５の長さを半径とする円弧
である。図５は図１の要部側面図で、腕５の長さ、正確
には腕５の揺動軸心から反射板６の凹面への固定端まで
の距離ｒが反射板６の曲率半径になっている。従って反
射板６が浮具７と共に波（水面ｗ）で押上げられた図５
の位置と、下方へ沈んだ図６の位置とを往復する際の水
の抵抗は最小である。前述のように反射板６を平板にし
た場合、水の抵抗が著しく大きくなるため、取出せる波
力は反射板を付けない浮具だけの場合より小になる。そ
して浮具だけでは、浮具同様に浮動している浮枠上に浮
力を取出せない。

【００１３】浮動する浮枠上に水の波力を取上げるこの
発明の成功は、水面の波動を倍増して取上げたからであ
る。その波動倍増手段を図２〜４で説明する。図２は静
止（標準）水面０に波動を生じ、図の右から左へ波が進
行する場合の、水面付近各部に生ずる水の円運動とその
回転方向を矢印で示す。円運動は水面だけでなく、一箇
所に例示したように、より深い所でも円運動を生ずる。
円運動の直径が大きいほど、波の振幅が大きい。

【００１４】図３はこの発明の波力駆動ポンプの基本構
成の実施例要部を示すもので、図２の進行波が反射板１
４に当たって反射し、入射波と重なって、振幅が倍の定
常波になった状態を示す。この定常波は入射波と反射波
の円運動が合成されて単振動になったものである。反射
板１４直前が振幅の山と谷になり、水面が反射板１４沿
いに大きく上下振動する。それにつれて浮具１６の柄１
６ａが案内材１７沿いに昇降して、水上のポンプ駆動機
構（図略）を動かす。図４は図３の反射板１４を湾曲面
に変えた場合を示す。湾曲反射面１４´に換えても、ほ
ぼ同様に定常波を生ずる。そこでその湾曲反射面１４´
に揺動軸１５を付け、その軸１５のまわりに反射面１４
´が揺動しても、波が当たる位置の湾曲は変わらないよ
うにして、反射面１４´上端に浮具７を付ける。すると
反射面１４´は波に載った浮具７と共に上下揺動する
が、波の当たる位置の湾曲は変わらないから、定常波も
変わらない。

【００１５】この原理を具体化したのが図１、５、６の
実施例で、図４の湾曲反射面１４´を曲面反射板６と
し、揺動軸１５を回転軸４としている。図４の反射面１
４´は断面が扇形の横長材表面であるから、これを上下
揺動させると水の抵抗が大きい。そこでこの発明では、
回転軸４から横へ伸び出た揺動腕５の先端に、一枚の板
である曲面反射板６を固定した。その曲面反射板６は揺
動腕５を曲率半径にしているから、その上下揺動時の水
の抵抗は最小である。すなわち、この曲面反射板は、そ
れが上下揺動しても波を反射する面の曲率は変わらない
から定常波が乱れず、その上下揺動を妨げる水の抵抗は
最小という二つの好条件を兼ね備える。

【００１６】図１、５、６の浮具７は円柱を軸方向に切
断して四分し、両端部の角を円すい面に丸めた形であ
る。その平面部分の一方を曲面反射板６の凸面上部に取
付け、他方を上に向けている。この実施例は反射板６の
表面沿いに上昇する波により、浮具７が静的な浮力に加
えて動的な押上力も受ける事を考えている。そのために
波の向きが変わって斜めに当たるようになった時、浮具
７の左右端の円すい面が押上力を受けるようにした例で
ある。しかし浮具７の形は、この波力駆動ポンプの使い
場所の波その他の条件を考慮して、個々に設計すべきで
ある。

【００１７】図７は図１の回転変換機構９のうち往復回
動を一方向回転に変える装置９ａの説明図である。図１
のリンク機構１３が図７の入力軸２５を往復回動させる
と、第１歯車１８と、仲介歯車１９を挟んだ第２歯車１
８ａとが同方向の往復回動をする。そして、それぞれ同
軸の第１クラッチ２０、第２クラッチ２１の入力側２０
ａ，２１ａを回す。クラッチ２０、２１は一方向噛合い
型であるから、その出力側２０ｂ、２１ｂは交互に作動
して、それぞれ第３歯車２２、第４歯車２３を回す。そ
の第３、第４歯車は互いに噛合っているから、第４歯車
２３はクラッチ２１の直接駆動を受けない時、クラッチ
２０の間接駆動を受けることになり、連続一方向回転と
なって、軸接手２４を回す。

【００１８】図１の実施例装置による実験では、浮枠上
の空気ポンプ８（市販コンプレッサ）の回転数７００／
分、吐出量１３立／分、吐出圧１．５ｋｇ／ｃｍ² を得
ている。なお反射板６の幅１．５ｍ、高さ１．０５ｍ、
波の高さは中程度の時である。以上、この発明の生簀へ
の酸素補給方法と、波力駆動ポンプの基本的実施例と実
用本位の実施例とを説明したが、いずれも実施条件に応
じて多様に変化、応力し得ること言うまでもない。図３
に画いた垂直反射板１４沿いに設けた浮具１６の上下運
動を上方へ取出す手段は、浮具１６に柄１６ａを付ける
と限らず、反射板１４に浮具１６を固定して、反射板１
４の案内された上下動をポンプ駆動機構に伝えてもよ
い。

【００１９】

【発明の効果】この発明は波で浮動している浮枠の上
で、波の浮動力を取上げるという一見不可能な目的を達
成し、生簀へ酸素補給するポンプを波力で駆動できる事
を実証した。波の波動をそのまま浮具で取出そうとすれ
ば、浮枠の浮動に相殺される。この発明は反射板により
進行波を振幅２倍の定常波とし、その反射板沿いの最大
振幅を浮具で取上げるから、浮枠の浮動分を差引いて
も、進行波の振幅程度の上下動を取出せる。

【００２０】浮具の上下動をポンプ駆動力とするには、
そのまま往復ポンプを動かす方法と、上下動を回転運動
に変えて回転ポンプを動かす方法がある。この発明の基
本構成そのままを使えば前者になり、実用本位の図１の
構成では後者になる。後者の場合、浮具と共に上下揺動
する反射板を曲面にして水の抵抗を減じ、また波が当る
位置の反射面の湾曲が変わらないようにして、定常波を
保持し得た。生簀への酸素補給は常時一定でなくても、
波のある時だけポンプを動かせば足りるから、この発明
の波力駆動ポンプによる方法は、比較的波の少い水面で
も有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施態様を示す斜視図である。

【図２】自然のままの進行波と水面付近の水の円運動を
示す説明図である。

【図３】この発明の波力駆動ポンプの基本構成の実施例
説明図である。

【図４】反射板を曲面にしても定常波が生じた状態の説
明図である。

【図５】図１の要部立面図である。

【図６】図５で上昇した浮具が降下した状態の立面図で
ある。

【図７】図１の一方向回転装置９ａの内部構造の平面説
明図である。

【符号の説明】

４ 回転軸 ５ 揺動腕 ６ 曲面反射板 ７ 浮具 ９ 回転変換機構

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生簀の浮枠に水面に沿う回転軸を設け、
   その回転軸から横へ伸びた揺動腕の先端に、波の反射板
   を垂下した浮具を固定して水面に浮かすことにより、反
   射板に当たって増幅した波で上記浮具が上下動して上記
   回転軸を往復回動させるようにし、その往復回動を一方
   向回転に変換し増速して、同じ浮枠に載せた回転ポンプ
   を駆動させ、上記ポンプの吐出口に接続した配管の撒布
   口から、水底または水中へ空気を放出させることを特徴
   とする生簀への酸素補給方法。
2. 【請求項２】 進行波が当たって定常波に変わるよう水
   面に直角に立てた反射板、その反射板沿いに設けた浮
   具、及び上記定常波による上記浮具の上下運動を水上へ
   取出して、そのままか又は回転運動に変えてポンプを駆
   動する駆動機構を備えることを特徴とする波力駆動ポン
   プ。
3. 【請求項３】 水面沿いに設けた回転軸から横へ伸び出
   た揺動腕、その腕の先端に凹面側を直角に固定した湾曲
   矩形板であって、その上下二辺が水平で、左右二辺は上
   記揺動腕の長さを半径とする円弧である曲面反射板、上
   記反射板の凸面側上部に固定した浮具、及び上記反射板
   に当たって振幅を増した波による上記回転軸の往復回動
   を一方向回転に変え、増速して回転ポンプを回す回転変
   換機構を備えることを特徴とする波力駆動ポンプ。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の波力駆動ポンプにおい
   て、その回転変換機構は上記回転軸の駆動を受けて往復
   回動する第１歯車、この第１歯車と同形で、仲介歯車を
   挟んで同方向に回転する第２歯車、上記第１、第２歯車
   それぞれと同軸の一方向噛みあい型第１、第２クラッ
   チ、上記両クラッチの出力側それぞれと一体をなし、相
   互に噛み合う第３、第４歯車、及びその第４歯車の回転
   を増速機に伝える軸接手を備えることを特徴とする波力
   駆動ポンプ。