JP4280880B2 - Wave pump incorporating fluctuation phenomenon - Google Patents

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  • Electromagnetic Pumps, Or The Like (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Description

【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】
【課題を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、下部が水中に設けた管と連通し、上部が水面に向かって起立して延びる中空ピストン管を自在継手を介して傾倒可能に設け、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動させるためのフロートを設けると共に、そのシリンダとフロートは自在継手を介して接続され、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、
上記フロートのほぼ中心部に、一対の支持脚からなるサドルを設け、その一対の支持脚内に外軸を介してリング体をその外側の水平軸回りに回動自在に設け、そのリング体の内周に上記外軸と直交する位置で内軸を設け、そのリング体に、上記シリンダの上端に吊パイプを介して設けられた吊金物を挿通すると共に、その吊金物の外周に突出した回転軸が上記内軸の軸受け部に、挿通させると共に、回動可能に支持し、上記フロートと上記シリンダの角度変化を可能にした自在継手部に、上記吊金物と上記シリンダ上端に設けた吊パイプが嵌合し、上記シリンダの軸心と同心をなし、回動自在に設けられ、上記フロートと上記シリンダが角度変化と、回動自在に設けられるとよい。
【0015】
そして、下部が水中に設けた管と連通し、上部が水面に向かって起立して延びる中空ピストン管を自在継手を介して傾倒可能に設け、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動させるためのフロートを設けると共に、そのシリンダとフロートは自在継手を介して接続され、上記シリンダ上部に水を取水するための取水口を設け、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、
上記フロートのほぼ中心部に、一対の支持脚からなるサドルを設け、その一対の支持脚内に外軸を介してリング体をその外側の水平軸回りに回動自在に設け、そのリング体の内周に上記外軸と直交する位置で内軸を設け、そのリング体に、上記シリンダの上端に吊パイプを介して設けられた吊金物を挿通すると共に、その吊金物の外周に突出した回転軸が上記内軸の軸受け部に、挿通させると共に、回動可能に支持し、上記フロートと上記シリンダの角度変化を可能にした自在継手部に、上記吊金物と上記シリンダ上端に設けた吊パイプが嵌合し、上記シリンダの軸心と同心をなし、回動自在に設けられ、上記フロートと上記シリンダが角度変化と、回動自在に設けられた自在継手部とを設け、
上記シリンダの上部に、取水口と取水用逆止弁とを設けると共に、波の動揺で上記フロートが動揺し、上記シリンダのシリンダ室が膨張時に上記取水用逆止弁が開き、収縮時に閉じるとよい。
【0016】
また、下部が水中に設けた管と連通し、上部が水面に向かって起立して延びる中空ピストン管を自在継手を介して傾倒可能に設け、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動させるためのフロートを設けると共に、そのシリンダとフロートは自在継手を介して接続され、上記シリンダ上部に水を排水するための排水口を設け、波のエネルギーで作動し、水底近傍の低層水を汲み上げて水面近傍に送水する波力ポンプにおいて、
上記フロートのほぼ中心部に、一対の支持脚からなるサドルを設け、その一対の支持脚内に外軸を介してリング体をその外側の水平軸回りに回動自在に設け、そのリング体の内周に上記外軸と直交する位置で内軸を設け、そのリング体に、上記シリンダの上端に吊パイプを介して設けられた吊金物を挿通すると共に、その吊金物の外周に突出した回転軸が上記内軸の軸受け部に、挿通させると共に、回動可能に支持し、上記フロートと上記シリンダの角度変化を可能にした自在継手部に、上記吊金物と上記シリンダ上端に設けた吊パイプが嵌合し、上記シリンダの軸心と同心をなし、回動自在に設けられ、上記フロートと上記シリンダが角度変化と、回動自在に設けられた自在継手部とを設け、
上記シリンダ上部に水を排水するための排水口と、排水用逆止弁とを備え、波の動揺で上記フロートが動揺し、上記シリンダのシリンダ室が膨張時に上記排水用逆止弁が閉じ、収縮時に開くとよい。
【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13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18、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10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12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1A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′、12″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10は10、10′、10″となり、シリンダ室11は11、11′、11″、中空ピストン管14は14、14′、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12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14a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14a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12Aは、上下方向に分割されてなる上部ピストン部31a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10a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10a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11a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、7a等の途中にアキュムレーター等を設けて波力ポンプ1A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52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55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14b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14c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11c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11c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29C(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14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
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is operated with the use of wave energy, which is clean natural energy, in today's world where global warming, destruction of the global environment, depletion of energy resources, and the like, and the oceans, dams, lakes, etc. Water supply for farms, seawater pumping power generation, seawater desalination, etc., refining by converting the outside seawater and the inside seawater in closed water areas, etc., circulating the upper and lower waters Or let the eutrophied contaminated water staying in the bottom layer of the lakes, etc., be sent to the back of the reeds that grow in the lakes, etc. The present invention relates to a high-efficiency wave power pump that can purify water by utilizing the respiration action of vegetation.
[0002]
And by purifying the water exchange of the port, the ocean and dams, lakes, water sources, etc., it is possible to secure marine resources such as seafood and seaweed that are indispensable for human life, and water resources such as drinking water The present invention also relates to fields such as measures for preventing global warming caused by the absorption effect of carbon dioxide by cold water and phytoplankton in seawater and seaweeds.
[0003]
[Prior art]
In a water area that is isolated from the open ocean and partially closed, such as a harbor, the water flow is slow and the water on the surface and bottom is difficult to mix. It is easy to stagnate without oxygen. In addition, the layer formed in the vicinity of the water surface (hereinafter referred to as the upper layer) tends to lack nutrients essential for plankton growth.
[0004]
For this reason, in the above closed water areas etc., it is desired to mix upper water and bottom water.
[0005]
On the other hand, as a means for supplying seawater and the like using natural energy, a “wave power pump” (Japanese Patent Publication No. 8-6677) that supplies water using wave power is generally known. As shown in FIG. 11, the wave pump 90 has a piston 92 slidably disposed in a cylinder 91 supported in water, and the piston 92 is connected to a float 94 connected via a chain 93. The water is moved up and down with the water.
[0006]
Since the wave power pump 90 operates by using the vertical movement of the wave, it does not require any energy source that leads to environmental pollution such as oil, and has the feature that it operates semipermanently once it is installed. It is an excellent wave power pump.
[0007]
Therefore, when the wave power pump 90 is used as a water supply means for mixing the upper layer water and the bottom layer water such as a closed water area, it can be expected to continue mixing the upper layer water and the bottom layer water semipermanently at a low cost.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to take the upper layer water with this wave pump 90, the intake port must be located near the water surface, so the intake pipe 95 is formed to have a length that reaches the vicinity of the water surface and a separate buoy or the like. Must be hung. On the contrary, the same can be said when the bottom water is sent to the upper water. For this reason, there is a problem that the entire apparatus becomes cluttered, water supply efficiency is lowered, and production costs are increased.
[0009]
Further, since this pump transmits the force of the float 94 to the piston 92 through the chain 93, there is a problem that the wear of the chain or the like is severely damaged.
[0010]
Next, since the pump is moored with a chain or the like, there is a problem that the concrete caisson becomes too large for the pump output to be incorporated into a concrete caisson such as a breakwater.
[0011]
Since the ring pipe 96 of the joint ring is formed on the outer periphery of the cylinder 91, not only the strength problems such as bending moment and torsion moment with respect to this, but also the inertial force due to the pulsating flow of the fluid flowing therethrough is obtained. There was also a problem that the resistance increased and the water supply efficiency deteriorated.
[0012]
Although not shown in the figure, these are improvements of the above, and there is Japanese Patent Application No. 8-323093. However, since the float and the cylinder are fixed, the fluctuation action due to the fluctuation phenomenon of the float can be effectively achieved. The relative reciprocal motion of the device could not be incorporated, and there was a big problem in the efficiency of the device.
[0013]
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to continuously mix the upper layer water and the lower layer water efficiently and semipermanently with a simple structure, or to connect the upper layer water rich in oxygen by connecting to the air. Energy saving and resource saving effects by sending water to aquaculture farms or other places for water supply, or by using seawater pumped power generation or seawater desalination using pressure water obtained from the apparatus of the present invention It is in providing the wave power pump which can exhibit.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the present invention provides:A lower piston communicates with a pipe provided in water, and a hollow piston pipe extending upright and standing up toward the water surface is provided to be tiltable via a universal joint, and a piston portion is formed on an upper outer periphery of the hollow piston pipe. A cylinder that defines a cylinder chamber is fitted on the outer periphery of the piston portion so as to be slidable up and down, and a float for moving the cylinder up and down is provided on the cylinder. In the wave pump that is connected through and operates with wave energy,
A saddle consisting of a pair of support legs is provided at substantially the center of the float, and a ring body is provided in the pair of support legs via an outer shaft so as to be rotatable around a horizontal axis on the outside. An inner shaft is provided on the inner periphery at a position orthogonal to the outer shaft, and a suspension provided through a suspension pipe at the upper end of the cylinder is inserted into the ring body, and the protrusion protruded from the outer periphery of the suspension A suspension pipe provided at the upper end of the cylinder and the upper end of the cylinder at a universal joint that allows the shaft to be inserted into the bearing portion of the inner shaft and rotatably supported to change the angle between the float and the cylinder. Are fitted, are concentric with the axis of the cylinder, and are provided so as to be rotatable, and the float and the cylinder may be provided so as to be rotatable with a change in angle.
[0015]
  AndA lower piston communicates with a pipe provided in water, and a hollow piston pipe extending upright and standing up toward the water surface is provided to be tiltable via a universal joint, and a piston portion is formed on an upper outer periphery of the hollow piston pipe. A cylinder that defines a cylinder chamber is fitted on the outer periphery of the piston portion so as to be slidable up and down, and a float for moving the cylinder up and down is provided on the cylinder. In the wave power pump that is connected to the cylinder and is provided with a water intake port for taking water in the upper part of the cylinder, operates with wave energy, and supplies water near the water surface.
A saddle consisting of a pair of support legs is provided at substantially the center of the float, and a ring body is provided in the pair of support legs via an outer shaft so as to be rotatable around a horizontal axis on the outside. An inner shaft is provided on the inner periphery at a position orthogonal to the outer shaft, and a suspension provided through a suspension pipe at the upper end of the cylinder is inserted into the ring body, and the protrusion protruded from the outer periphery of the suspension A suspension pipe provided at the upper end of the cylinder and the upper end of the cylinder at a universal joint that allows the shaft to be inserted into the bearing portion of the inner shaft and rotatably supported to change the angle between the float and the cylinder. Is fitted, is concentric with the axis of the cylinder, is provided rotatably, and the float and the cylinder are provided with a change in angle and a universal joint portion provided rotatably.
When the intake port and intake check valve are provided at the top of the cylinder, the float is shaken by the shaking of the wave, the intake check valve opens when the cylinder chamber of the cylinder expands, and closes when the cylinder retracts. Good.
[0016]
  Also,A lower piston communicates with a pipe provided in water, and a hollow piston pipe extending upright and standing up toward the water surface is provided to be tiltable via a universal joint, and a piston portion is formed on an upper outer periphery of the hollow piston pipe. A cylinder that defines a cylinder chamber is fitted on the outer periphery of the piston portion so as to be slidable up and down, and a float for moving the cylinder up and down is provided on the cylinder. In the wave pump that is connected to the cylinder and has a drain outlet for draining water at the top of the cylinder, operates with wave energy, pumps low-rise water near the bottom of the water, and sends it to the vicinity of the water surface.
A saddle consisting of a pair of support legs is provided at substantially the center of the float, and a ring body is provided in the pair of support legs via an outer shaft so as to be rotatable around a horizontal axis on the outside. An inner shaft is provided on the inner periphery at a position orthogonal to the outer shaft, and a suspension provided through a suspension pipe at the upper end of the cylinder is inserted into the ring body, and the protrusion protruded from the outer periphery of the suspension A suspension pipe provided at the upper end of the cylinder and the upper end of the cylinder at a universal joint that allows the shaft to be inserted into the bearing portion of the inner shaft and rotatably supported to change the angle between the float and the cylinder. Is fitted, is concentric with the axis of the cylinder, is provided rotatably, and the float and the cylinder are provided with a change in angle and a universal joint portion provided rotatably.
A drain port for draining water at the top of the cylinder and a check valve for drainage, the float is shaken by the shaking of the wave, the drain check valve closes when the cylinder chamber of the cylinder expands, Open when contracted.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0018]
FIG. 1 is a flow sheet showing the configuration and flow of the apparatus of the wave power pump 1A of the present invention. The range surrounded by the two-dot chain line at the substantially central portion of this figure is the portion of the apparatus main body incorporated in the wave power pump 1A of the present invention. In addition, on the lower left side of the range surrounded by the two-dot chain line, the intake port 2 of this pump is provided near the bottom 3, and the wave pump 1 </ b> A according to the present invention is connected by the intake tube 4. .
[0019]
On the other hand, there is a water surface S above the range surrounded by the two-dot chain line, and a cocoon 6 is planted on the shore 5 on the right side. The water discharged from the wave power pump 1A of the present invention is sent to the water supply pipe 7, and this pipe is released at the innermost part of the grove 6 planted on the shore 5, where the discharged water is discharged. . Therefore, this water passes along the slope of the shore 5, passes through the grove 6, and is returned to the water 8.
[0020]
In today's environment where closed waters such as harbors and environmental problems such as dams and lakes are taken into account, these water bottoms 3 contain contaminated water that is eutrophied and oxygen-depleted. Nutrient salts such as nitrogen and phosphorus that are carried from rivers on land on a daily basis are deposited on the bottom 3 of the water.
[0021]
The eutrophic bottom layer nutrient salt (contaminated water) is taken from the wave power pump 1A of the present invention and applied to the roots and stems of the gills 6 on the shore 5, etc., and the respiration of vegetation is effective. It is intended to purify water by using it. At this time, since the bottom layer water contains a large amount of nutrients such as nitrogen, phosphorus, silicon, etc., it grows as a unique fertilizer for growing plants such as flora.
[0022]
Therefore, while growing these plants, it absorbs carbon dioxide etc. in the atmosphere, and eventually this grown plant is not far from being used effectively by people as an energy source such as charcoal I think that the.
[0023]
Next, the wave power pump 1A in a range surrounded by a two-dot chain line will be described. In the description of this figure, the detailed portion of the wave power pump 1A will be described later, and only the configuration and operation of the basic portion on the flow sheet will be described.
[0024]
In the configuration of this figure, it is assumed that the float 9 floats on the water surface S. A cylinder 10 is connected to the float 9 via a universal joint or the like at a substantially central portion of the float 9 and below. A piston 12 is provided in the middle of the cylinder 10, and a cylinder chamber 11 is provided above the piston 12. The piston 12 is connected to a hollow piston pipe 14 that is tiltably extended from a communication pipe 13 provided in the water bottom 3.
[0025]
When the float 9 is shaken by a wave, the piston 12 and the cylinder 10 cause a relative reciprocating motion, and water in the communication pipe 13 is sucked and discharged through the hollow piston pipe 14.
[0026]
Below the communication pipe 13 (in FIG. 1), a pipe 15, a valve 16, a water intake check valve 17, a header pipe 18, an accumulator 19, a water intake pipe 4 and the like are connected as shown in the figure. It shall be. Therefore, water taken from the water intake 2 passes through the water intake pipe 4, passes through the accumulator 19, passes through the water intake check valve 17, valve 16, pipe 15, enters the communication pipe 13, and passes through the hollow piston pipe 14. It is possible to enter the cylinder 10.
[0027]
In addition, a pipe 20, a water check valve 21, a valve 22, a header pipe 23, an accumulator 24, a water pipe 7 and the like are shown above the one communication pipe 13 (in the drawing of FIG. 1). It shall be connected. Therefore, the water in the cylinder 10 enters the communication pipe 13 through the hollow piston pipe 14 due to the fluctuation of the float, and the device is supplied from the pipe 20 through the water check valve 21, the valve 22, the header pipe 23, and the accumulator 24. It is assumed that the water is fed to the water pipe 7 connected to the outside of the water.
[0028]
Next, the operation and action of this figure will be described below.
[0029]
If the wind blows, a wave is generated, and the wave 25 hits the float 9, the float 9 swings back and forth, right and left, or up and down, and this movement is transmitted to the cylinder 10. The piston 12 provided in the cylinder 10 and the hollow piston tube 14 are supported in such a manner that they can tilt from the bottom of the water and are constrained in the vertical direction. Occurs. Accordingly, the volume of the cylinder chamber 11 in the cylinder 10 changes, and the water therein causes suction and discharge action each time.
[0030]
If a peak of the wave 25 comes and raises the float 9, the cylinder 10 connected to the float 9 via a universal joint is lifted upward. Therefore, the volume in the cylinder 10 increases, and in order to cover this, a suction action is caused inside the cylinder 10.
[0031]
In order to respond to this operation, the stagnant water stagnating at the bottom 3 passes through the intake pipe 4 from the intake port 2 and enters the accumulator 19. Next, it enters the header pipe 18 from the accumulator 19 and enters the communication pipe 13 through the water intake check valve 17 and the valve 16 provided in the pipe 15 divided into several parts. At this time, since the water check valve 21 described later works in the closing direction, there is no inflow of water from this valve.
[0032]
Water that has entered the header pipe 13 from each of the pipes 15 divided into several parts enters the cylinder 10 through the hollow piston pipe 14.
[0033]
At this time, the accumulator 19 has a function of converting the pulsating flow of the fluid flow into a smooth flow. Therefore, in the flow path from the water intake 2 to the accumulator 19, the flow is smoothed to some extent. Actually, the accumulator 19 at this time may be called a vacuum tank because of the vacuum action.
[0034]
Next, if the valley of the wave 25 comes and the float 9 is lowered, the cylinder 10 is lowered. Therefore, the water in the cylinder chamber 11 in the cylinder 10 is compressed by the action of the piston 12.
[0035]
The compressed water passes through the hollow piston pipe 14 and is pumped to the communication pipe 13. Next, each pipe 20 subdivided into the communication pipes 13 is sent to the header pipe 23 through the water check valve 21 and the valve 22 provided in each pipe 20. The accumulator 24 is passed from the header pipe 23, where the pulsating flow is converted into a smooth flow and sent to the water feed pipe 7 and discharged from this end.
[0036]
Since the wave pump 1A is a piston type, the flow of water in the apparatus is a pulsating flow. In the pulsating flow, the resistance of the inertial force of the water flow is large, and the device does not operate efficiently if this is left as it is. Therefore, if an accumulator 19 is provided in the middle of the intake pipe and an accumulator 24 is provided in the middle of the water supply pipe to convert the pulsating flow of as much water as possible into a smooth flow as efficiently as possible, Water supply efficiency can be significantly increased.
[0037]
The following description will be given with reference to FIG.
[0038]
FIG. 2 is a schematic explanatory view showing the operation in the fluctuation phenomenon when the wave power pump 1A of the present invention is shaken back and forth and left and right by a wave.
The configuration and operation of this figure will be described below.
However, in the description of FIG. 1, the structure of the mechanism on the flow sheet of the wave power pump 1A of the present invention, the operation in the up and down motion of the wave, and the outline of the action have been described, so the description will not be repeated. .
[0039]
First, the configuration of FIG. 2 will be described below.
The float 9 of the wave power pump 1A of the present invention is floated on the water surface S. Although details will be described later, the cylinder 10 is suspended through a universal joint 29 below a substantially central portion of the float 9. Even when the float 9 cannot move in the vertical direction, depending on the fluctuation phenomenon, the float 9 can freely move horizontally such as 9, 9 ', 9 ", etc. in the horizontal direction.
[0040]
On the other hand, it is assumed that the base block 26 of the wave power pump 1A of the present invention is installed in the water bottom 3 and the above-described communication pipe 13 is fixed thereto. A flexible telescopic tube 27 is provided above the communication tube 13 and connected through a flange or the like as shown in the figure. The intersection point on the center line of the curved portion of the flexible telescopic tube 27, in other words, the center point of the universal joint is defined as point A. Next, a piston 12 is provided inside the cylinder 10, and the flexible telescopic tube 27 is connected to the cylinder 10 via a hollow piston tube 14.
[0041]
When the float 9 moves to the respective positions 9, 9 ′, 9 ″ in the horizontal direction due to the fluctuation phenomenon, the movement position of the piston 12 is set to 12, 12 ′, 12 ″. The center point moving positions are designated as B, B ′, B ″. Further, the center point moving positions of the cylinder 10 provided substantially below the center of the float 9 and the universal joint of the connecting portion are represented by C, C ′, C ″.
[0042]
As a matter of course, the cylinder 10 is 10, 10 ', 10 ", the cylinder chamber 11 is 11, 11', 11", and the hollow piston tube 14 is 14, 14 ', 14 ".
[0043]
A detailed description of the structure of the mechanism will be given later. If the length of AB is constant, when the float 9 moves as 9, 9 ', 9 ", the center of the top of the piston 12 will be described. The movement of the point draws a circular arc around the point A like B, B ′, B ″.
[0044]
On the other hand, since the apparatus of the present invention is a natural energy utilization apparatus, it may not always be the case. In general, the float 9 moves horizontally like 9, 9 ', 9 "due to the fluctuation phenomenon. Therefore, the point C moves like C, C ′, C ″ in the horizontal direction in the same manner as the movement of the float 9.
[0045]
Here, when looking closely at the distances BC, B′C ′, B ″ C ”between the two points in FIG. 2, the distances between the two points always change. This change in distance serves as a relative reciprocation between the piston 12 and the cylinder 10. Accordingly, the volume of the cylinder chamber 11 in the cylinder 10 changes each time, thereby causing water suction and discharge. The subsequent description is almost the same as the description in the case of FIG. 1 described above, in which the volume of the cylinder chamber 11 in the cylinder 10 changes due to the vertical movement of the wave, and the suction and discharge action occurs in the water. Therefore, the description will not be repeated.
[0046]
The next description will be given with reference to FIGS.
[0047]
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the wave power pump 1A according to the present invention, and FIG. 4 is a plan view taken along the line ZZ in FIG.
In the description of FIG. 3 and FIG. 4, unlike the description of the flow sheet of FIG. 1 described above, since it is a drawing close to the design drawing when actually commercialized, the flow sheet connection, configuration, action, etc. Although there are places where it is difficult to judge, in that case, please re-read the above-described FIGS.
[0048]
The wave power pump 1A shown in FIG. 3 and FIG. 4 is based on the bottom 3 in the harbor where the apparatus described in FIG. 1 and FIG. It is installed via the block 26a. Therefore, the description of what has been described in the description of FIGS. 1 and 2 will not be repeated.
[0049]
The wave power pump 1A includes a hollow piston tube 14a extending upright toward the water surface S, a piston portion 12A formed on the outer periphery of the upper portion of the hollow piston tube 14a, and a cylinder defining a cylinder chamber 11a above the piston portion 12A. 10a, float 9a provided on the upper part of the cylinder 10a, accumulators 19 and 24, a check valve 17 on the intake pipe side, a check valve 21 on the water supply side, and a hollow piston pipe 14 are tilted. The universal joint 28A, the flexible telescopic tube 27a, and the universal joint 29A for freely connecting the float 9a and the cylinder 10a.
[0050]
The hollow piston tube 14a is a piston rod-shaped tube, and a water passage that connects the cylinder chamber 11 and a communication tube 13 described later is formed inside. The hollow piston tube 14a is supported by a saddle 30a firmly fixed to the base block 26a so that the lower portion of the hollow piston tube 14a can be tilted via a universal joint 28A (universal mechanism). A specific description of the universal mechanism will be given later.
[0051]
The piston portion 12A is formed so as to expand the upper outer periphery of the hollow piston tube 14a and the length in the vertical direction is as long as the diameter, so that the piston portion 12A can smoothly reciprocate within the cylinder 10a. Yes. The piston portion 12A includes an upper piston portion 31a and a lower piston portion 32a that are divided in the vertical direction, and a floating body 33a provided at an intermediate portion between the upper piston portion 31a and the lower piston portion 32a. The hollow piston tube 14a is erected almost vertically.
[0052]
The cylinder 10a has a shape in which a ceiling portion is formed and closed at the upper end of an upright cylinder, and is fitted to the outer periphery of the piston portion 12A so as to be slidable up and down. Above the ceiling of the cylinder 10a, a universal joint 29A for freely connecting the cylinder 10a to the float 9a is provided. A specific description thereof will be given later.
[0053]
A ring-shaped stopper 34a is provided at the lower end of the cylinder 10a. The inner diameter of the stopper 34a is formed to be slightly smaller than the outer diameter of the piston portion 12A. Even if the float 9a shakes unexpectedly, the stopper 34a hits the piston portion 12A and the cylinder from the piston portion 12A. 10a cannot be removed.
[0054]
In addition, a weight 35a is provided on the outer periphery of the lower portion of the cylinder 10a so that the cylinder 10a is always erected almost vertically.
[0055]
Next, the operation will be described.
[0056]
When the water surface S rises due to the waves, the float 9a floating on the water surface S also rises as the water surface S rises. At this time, the cylinder 10a also rises at the same time, and the volume of the cylinder chamber 11a defined in the cylinder 10a increases. And the inside of the cylinder chamber 11a is expanded, and a suction action occurs. For this reason, the water pressure in the cylinder chamber 11a is lowered, and the intake check valve 17 is opened from the water passage in the hollow piston pipe 14a through the communication pipe 13 and passes through the accumulator 19 and the intake pipe 4a and is shown in FIG. Water flows into the cylinder chamber 11a from the water intake port 2. At this time, the water check valve 21 remains closed, and water does not flow back into the hollow piston pipe 14a from the water pipe 7a side.
[0057]
And when a wave pulls and the water surface S falls, the float 9a which has floated on the water surface S descends with the descent of the water surface S. At this time, the cylinder 10a is also lowered simultaneously, and a force in the compression direction acts on the water in the cylinder chamber 11a to close the water intake check valve 17. Then, the water in the cylinder chamber 11a is pushed into the hollow piston pipe 14a, and the water in the hollow piston pipe 14a, that is, the water in the water channel, passes through the flexible telescopic pipe 27a and the communication pipe 13, and is a check valve for water supply. 21 is opened, it passes through the pipe | tube 20 and the accumulator 24, and water will be sent from the water pipe 7a to the destination for water supply. At this time, the water intake check valve 17 remains closed, and the water taken in the cylinder chamber 11a through the water intake pipe 4a does not flow out to the outside.
[0058]
However, the above description is a description of the basic operation and action, and an accumulator or the like is provided in the middle of the intake pipes 4 and 4a and the water supply pipes 7 and 7a, etc. In the case of efficiently taking in water and feeding water by effectively using the inertia force of the fluid in the water pipes 7 and 7a, the flow may not match the above-described action. For example, although the wave power pump 1A has stopped operating, the water in the water intake pipe and the water supply pipe may advance together, or only the water intake pipe side or the water supply pipe side may advance. On the other hand, the flow of water in the intake pipe and the water supply pipe may not proceed even though the wave pump is operating. These are due to the effect of the accumulator and the action of inertia.
[0059]
Next, although not explained in the explanation part of FIG. 3 and FIG. 4, the device described in this figure also naturally has a fluctuation phenomenon (the explanation of FIG. 2). The description after the relative reciprocation of the cylinder is substantially the same as the above description, and the description will not be repeated.
[0060]
Further, the piston portion 12A is composed of an upper piston portion 31a, a lower piston portion 32a, and a floating body 33a, and the lower end of the hollow piston pipe 14a extending below the piston portion 12A can be swayed via a universal joint 28A (universal mechanism). Therefore, the hollow piston tube 14a can be erected almost vertically, and the piston portion 12A can be smoothly moved in the cylinder 10a in order to make the length of the piston portion 12A in the vertical direction as long as the diameter. Relative reciprocal motion can be achieved.
[0061]
Since a water channel is formed inside the hollow piston pipe 14a, and the water in the cylinder chamber 11a is moved in and out of the water channel, the water in the cylinder chamber 11a is moved by the vertical and horizontal movements of the float 9a. Even if the pressure is positive or negative, that is, even if the discharge and the suction action are repeated, not all the forces of the discharge, the action of the suction and the reaction are directly applied to the hollow piston tube 14a to support it. Since it is converted into energy for taking water and sending water through the water in the communication pipe 13 by acting on the pressure phenomenon of water, the durability of the hollow piston pipe 14a can be remarkably increased.
Next, another embodiment will be described with reference to the accompanying drawings.
[0062]
FIG. 5 is a plan view of the universal joint 28 for supporting and tilting the hollow piston pipe 14 in the wave pump of the present invention, and FIG. 6 is a longitudinal sectional view taken along the line YY in FIG.
The configuration of the universal joint 28 (universal mechanism) shown in FIGS. 5 and 6 will be described below.
[0063]
Specifically, the universal joint 28 (universal mechanism) supports the inner shaft 40 so as to cross each other in the shape of a cross in a plan view on the radially inner side and the outer side of the ring surrounding the outer periphery of the hollow piston tube 14 in an annular shape. Then, the outer shaft 41 is protruded to form the ring body 42. An outer shaft 40 that is rotatable on a bearing 43 provided radially inward of the ring body 42 is fixed to and supported by the lower outer periphery of the hollow piston tube 14, and the outer shaft protrudes radially outward of the ring body 42. 41 is a universal joint that is rotatably supported by left and right saddles 30 in the drawing.
[0064]
The saddles 30 are a pair of support legs that are fixed to the base block 26 so as to sandwich the radially outer side of the ring body 42, and the outer shaft 41 of the ring body 42 is rotated around the upper part of each saddle 30. Shaft holes 44 for movably supporting are formed so as to face each other.
[0065]
In FIG. 5, a point A that is the center of the ring body 42 and the hollow piston tube 14 and intersects the outer shaft 41 of the ring body 42 and the inner shaft 40 of the ring body 42. In FIG. 6, the point A is the point where the center of the outer shaft 41 of the ring body 42 and the center of the inner shaft 40 of the ring body 42 coincide. That is, this point A also coincides with the point A in the description of FIG.
[0066]
Next, the operation will be described.
[0067]
In the universal joint 28 (universal mechanism), two shafts are arranged so as to cross in a cross shape in plan view, and each of the shafts can be rotated, so that the hollow piston tube 14 is 360 ° with the point A as a fulcrum. Tilt in any direction. However, it cannot be moved up and down.
[0068]
The next description will be given with reference to FIGS.
[0069]
FIG. 7 is a detailed plan view of the float 9 and the universal joint portion 29 of the cylinder 10 in the wave power pump 1A of the present invention, and FIG. 8 is a longitudinal sectional view taken along line XX in FIG.
The configuration of the universal joint 29 (universal mechanism) shown in FIGS. 7 and 8 will be described below.
[0070]
Specifically, the universal joint 29 (universal mechanism) crosses in the shape of a cross in plan view on the radially inner side and the outer side of the ring body 53 that annularly surrounds the outer periphery of the hanging object 50 provided at the upper end of the cylinder 10. Thus, the inner shaft 51 and the outer shaft 52 are protruded to form a ring body 53, and the inner shaft 51 penetrating inward in the radial direction of the ring body 53 is opposed to the inside of the ring body 53. It is a universal joint that is rotatably supported and has an outer shaft 52 protruding radially outward of the ring body 53 supported by a bearing 57 provided on each saddle 55 so as to be rotatable.
[0071]
The saddles 55 are a pair of support legs fixed with bolts or the like to a ring ring 56 provided on the float 9 so as to sandwich the radially outer side of the ring body 53. Shaft holes 58 of a bearing 57 for rotatably supporting the shaft 52 are formed so as to face each other.
[0072]
A spacer 59 for passing the inner shaft 51 penetrating the ring body 53 is firmly fixed to the hanging object 50 by welding or the like inside the hanging object 50. As a means for preventing the penetrating inner shaft 51 from falling off the bearing 54, the pin 60 is passed through the spacer 59 and the through hole 61 provided in the substantially central portion of the inner shaft 51, and the lower end thereof is at the lower end of the spacer 59. Screwed into a nut 62 or the like fixed by welding or the like. Assume that means such as a spring washer is also provided as means for preventing loosening of the tightening portion of the screw that occurs when the device is shaken.
[0073]
A thrust plate 63 is provided near the lower end of the hanger 50. On the other hand, a suspension pipe 65 provided with a thrust plate 64 which is substantially concentric with the suspension member 50 and faces the above-described thrust plate 63 near the lower end thereof is provided so as to be substantially vertically rotatable. Is fixed to the ceiling of the cylinder 10 described above. Between the thrust plates 63 and 64 facing each other, a ring-shaped liner made of resin, plastic, metal or the like is also provided as a friction reducing mechanism. Accordingly, it is assumed that the float 9 and the cylinder 10 are rotatable in this portion.
[0074]
In the middle of the suspension pipe 65, a ring-shaped saddle plate 66 is fixed to the suspension pipe 65, and the upper surface of the saddle plate and the lower end of the above-described suspension hardware 50 are interposed between them in order to be rotatable. It is assumed that a ring-like liner made of resin, plastic, metal plate or the like is also provided as a friction reducing mechanism.
[0075]
A vent nozzle 67 and a check valve 68 are provided inside the suspension pipe 65 and on the upper surface of the ceiling of the cylinder 10. It is preferable that the vent nozzle 67 and the check valve 68 have a small diameter as much as possible. However, if this is not possible, a restriction orifice or the like may be provided to reduce the hole.
[0076]
Next, the operation will be described.
[0077]
The universal joint 29 (universal mechanism) allows the float 9 and the cylinder 10 to freely move by causing the inner shaft 51 and the outer shaft 52 provided in the ring body 53 intersecting in a cross shape in plan view to cause a rotating action. Can be transformed into an angle. Further, when this angular deformation is about to exceed the design limit, the operation can be limited by the action of the stopper 69.
[0078]
Next, since the hanging object 50 and the hanging pipe 65 are rotatable as described above, the float 9 and the cylinder 10 can easily cause a rotating action at any time. With these functions and effects, wave energy that is irregular and has a large fluctuation range can be efficiently and effectively utilized as a pumping action.
Next, another embodiment will be described with reference to the accompanying drawings.
[0079]
FIG. 9 is a side sectional view of a wave pump showing another embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 9, the wave power pump 1 </ b> B is installed through a base block 26 b in a harbor that is on the ocean or in a closed water area. This wave power pump 1B is a device having substantially the same principle, configuration, and action as the wave power pump 1A that has been described in detail so far. Only the part to be described is described.
[0080]
The wave power pump 1B includes a hollow piston pipe 14b extending upright toward the water surface S, a piston part 12B formed on the outer periphery of the upper part of the hollow piston pipe 14b, and a cylinder defining a cylinder chamber 11b above the piston part 12B. 10b, a float 9b provided at an upper portion of the cylinder 10b so as to be capable of changing an angle and being rotatable, a water intake pipe 4b for introducing upper layer water to the cylinder chamber 11b, and a water supply pipe 7b for supplying the upper layer water.
[0081]
The hollow piston tube 14b is a piston rod-shaped tube, and a water passage is formed inside the cylinder chamber 11b and a water supply tube 7b described later. The hollow piston tube 14b is supported by a saddle 30b firmly fixed to the base block 26b so that the lower portion of the hollow piston tube 14b can be tilted via a universal joint 28B (universal mechanism).
[0082]
The lower part of the hollow piston pipe 14b is connected to a water supply pipe 7b provided along the water bottom 3 through a flexible telescopic pipe 27b that can be bent and a communication pipe 13b. A water supply check valve 21b is connected to the water supply pipe 7b, and the water in the cylinder chamber 11b flows only in the direction of flowing out of the hollow piston pipe 14b.
[0083]
The intake pipe 4b is connected so as to extend radially from the upper portion of the cylinder chamber 11b, is bent downward immediately from the flange portion, extends downward along the cylinder 10b, and has an upper layer water at its extended end. The water intake 2b for taking in is formed facing downward.
[0084]
The intake port 2b is provided with a suction strainer 2bs and a intake check valve 17b. The suction strainer 2bs is for rectifying the water intake and preventing foreign matter and the like from entering the water intake pipe 4b, and is provided integrally with the water intake port 2b. The intake check valve 17b is for flowing water only in the direction of flowing into the cylinder chamber 11b, and is provided on the downstream side of the suction strainer 2bs.
[0085]
Next, the operation will be described.
[0086]
When the water surface S rises due to the wave 25, the float 9b floating on the water surface S also rises as the water surface S rises. At this time, the cylinder 10b also rises at the same time, and the volume of the cylinder chamber 11b defined in the cylinder 10b increases. And the inside of the cylinder chamber 11b is expanded, and a vacuum action arises. For this reason, the water pressure in the cylinder chamber 11b is lowered, the intake check valve 17b is opened, and water flows into the cylinder chamber 11b through the suction strainer 2bs and the intake pipe 4b. At this time, the water check valve 21b remains closed, and water does not flow back into the hollow piston pipe 14b from the water pipe 7b side.
[0087]
And when a wave pulls and the water surface S descends, the float 9b floating on the water surface S descends as the water surface S descends. At this time, the cylinder 10b also descends simultaneously, a force in the compression direction acts on the water in the cylinder chamber 11b, and the intake check valve 17b closes. Then, water in the cylinder chamber 11b is pushed into the hollow piston pipe 14b, and water in the hollow piston pipe 14b is pushed into the communication pipe 13b. For this reason, the water pressure in the communication pipe 13b increases, the water check valve 21b opens, the water in the water pipe 7b is discharged from the discharge nozzle 72b, and an artificial upwelling flow is generated at the bottom of the water, or The water will be sent to the destination. At this time, the intake check valve 17b remains closed, and water in the cylinder chamber 11b does not flow out of the intake pipe 4b.
[0088]
However, as described above, an accumulator or the like is provided downstream of the water supply check valve 21b connected to the communication pipe 13b and the water supply pipe 7b, and water is supplied by effectively using the inertial force of the fluid in the water supply pipe 7b. In some cases, the above-described operation may not be consistent, but this operation is basically performed.
[0089]
Furthermore, other embodiments will be described with reference to the accompanying drawings.
[0090]
FIG. 10 is a side sectional view of a wave pump showing another embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 10, the wave power pump 1 </ b> C pumps the bottom layer water near the water bottom and mixes it with the upper layer water near the water surface S, and has a hollow piston pipe 14 c extending upright toward the water surface S, and a hollow A piston portion 12C formed on the outer periphery of the upper portion of the piston pipe 14c, a cylinder 10c that defines a cylinder chamber 11c above the piston portion 12C, and a float that is provided above the cylinder 10c via a universal joint 29C (universal mechanism) 9c and a drain pipe 70c for flowing bottom water in the cylinder chamber 11c to the vicinity of the water surface S.
[0091]
The hollow piston pipe 14c is a piston rod-shaped pipe, and a water passage that connects the cylinder chamber 11c and a water intake pipe 4c described later is formed inside. The hollow piston tube 14c is supported by a saddle 30c firmly fixed to the base block 26c through a universal joint 28C (universal mechanism) so that the hollow piston tube 14c can be tilted. A communication pipe 13c connected to a water intake pipe 4c provided along with the flexible telescopic pipe 27c is connected.
[0092]
A water intake port 2c is provided at the tip of the water intake tube 4c, and a water intake check valve 17c is provided on the downstream side of the water intake port 2c or the water intake tube 4c to flow water only in the direction of flowing into the hollow piston tube 14c. ing. The suction strainer 2cs is a net placed on the upper part of the water intake port 2c, which rectifies the water intake and prevents foreign matter from entering the water intake pipe 4c, and is provided integrally at the end of the water intake pipe 4c. ing.
[0093]
The drain pipe 70c is a pipe that extends in the horizontal direction from the vicinity of the ceiling of the cylinder 10c and extends radially. A drain outlet 71c for discharging water is formed at the extended end of the drain pipe 70c in a horizontal direction, and the drain outlet 71c is located slightly below the water surface S. In addition, a countermeasure such as a strainer is provided to prevent foreign matter from entering the drain port 71c.
[0094]
In the vicinity of the drain port 71c provided at the end of the drain pipe 70c, a drain check valve 21c that flows water only in the direction of flowing out from the cylinder chamber 11c of the cylinder 10c is provided. It does not flow back into the cylinder chamber 11c.
[0095]
Next, the operation will be described.
[0096]
When the water surface S rises due to the wave 25, the float 9c and the cylinder 10c rise, the inside of the cylinder chamber 11c is expanded, and a vacuum action occurs. For this reason, the water pressure in the cylinder chamber 11c decreases, the intake check valve 17c opens, and the bottom water flows into the hollow piston tube 14c and the cylinder chamber 11c through the suction strainer 2c and the intake tube 4c. At this time, the drainage check valve 21c remains closed, and the upper layer water does not flow back into the cylinder 11c from the drainage pipe 70c side.
[0097]
When the wave 25 passes and the water surface S descends, the float 9c and the cylinder 10c descend, and a force in the compression direction acts on the water in the cylinder chamber 11c to close the intake check valve 17c. Then, the water pressure in the cylinder chamber 11c is increased, the drain check valve 21c is opened, and the water in the drain pipe 70c is discharged near the water surface S. At this time, since the drain port 71c is located below the water surface S, there is little loss due to the head difference, and the hollow piston tube 14c does not move in the vertical direction, so that water can be supplied stably. . At this time, the water intake check valve 17c remains closed, and water in the cylinder chamber 11c does not flow out of the water intake pipe 4c.
[0098]
However, like the wave pump 1A shown in FIG. 1, an accumulator or the like is provided upstream of the intake check valve 17c provided in the intake pipe 4c to effectively use the inertial force of the fluid in the intake pipe 4c. However, when water is supplied, there is a case where it does not coincide with the above-described action, but this operation is basically performed.
[0099]
As described above, the hollow piston pipe 14c whose lower part communicates with the intake pipe 4c connected to the intake check valve 17c provided near the bottom of the water via the communication pipe 13c and whose upper part extends upright toward the water surface S. A piston portion 12C is formed on the outer periphery of the upper portion of the hollow piston tube 14c, and a cylinder 10c that partitions the cylinder chamber 11c is fitted on the outer periphery of the piston portion 12C so as to be slidable up and down. The cylinder 10c is provided with a float 9c and a universal joint 29C (universal mechanism) for vertically moving the cylinder 10c back and forth, right and left, and the bottom water in the cylinder chamber 11c is discharged to the cylinder 10c via a drainage check valve 21c. Since the wave pump 1C is configured by connecting the drain pipe 70c flowing to the upper layer water, the bottom layer water can be pumped up to the vicinity of the water surface S easily and efficiently with a simple structure.
[0100]
Further, since the drain outlet 71c is positioned below the water surface S, there is little loss due to the head difference, and a large amount of bottom layer water can be efficiently and stably mixed with the upper layer water.
[0101]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, the following excellent effects can be obtained.
[0102]
(1) According to the first aspect of the present invention, water near the bottom of the water can be efficiently supplied to aquaculture farms or destinations for water supply by effectively utilizing the fluctuation phenomenon due to waves and the vertical kinetic energy of the waves. Can do.
[0103]
(2) According to the invention described in claim 2, water in the vicinity of the water surface is efficiently supplied to a destination for water supply with a simple structure by effectively utilizing the fluctuation phenomenon caused by waves and the vertical kinetic energy of the waves. can do.
[0104]
(3) According to the invention described in claim 3, by effectively utilizing the fluctuation phenomenon caused by the waves and the vertical kinetic energy of the waves, the water near the bottom of the water is pumped up to the water surface easily and efficiently with a simple structure. Can circulate water up and down.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flow sheet showing the configuration and flow of an apparatus of a wave power pump 1A according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic explanatory view showing an operation in a fluctuation phenomenon when a wave power pump 1A showing a preferred embodiment of the present invention is shaken back and forth and left and right by a wave.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a wave power pump 1A showing a preferred embodiment of the present invention.
4 is a plan view of the ZZ line arrow portion of FIG. 3;
FIG. 5 is a plan view of a universal joint 28 for supporting and tilting the hollow piston pipe 14 in the wave power pump of the present invention.
6 is a longitudinal sectional view taken along the line YY in FIG.
FIG. 7 is a plan view of the universal joint 29 of the float 9 and the cylinder 10 in the wave power pump 1A of the present invention.
8 is a longitudinal sectional view taken along the line XX in FIG.
FIG. 9 is a side cross-sectional view of a wave power pump showing another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a side sectional view of a wave power pump showing another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a side sectional view of a conventional wave power pump.
[Explanation of symbols]
1A wave power pump
1B wave power pump
1C wave power pump
S water surface
2, 2a, 2b, 2c Water intake
2bs, 2cs suction strainer
3 Water bottom
4, 4a, 4b, 4c Intake pipe
5 Shore
6 Crowd
7, 7a, 7b, 7c Water pipe
8 Underwater
9, 9a, 9b, 9c Float
10, 10a, 10b, 10c cylinder
11, 11a, 11b, 11c Cylinder chamber
12, 12A, 12B, 12C Piston
13, 13a, 13b, 13c Communication pipe
14, 14a, 14b, 14c Hollow piston tube
15 tubes
16 valves
17, 17a, 17b, 17c Check valve for water intake
18 Header tube
19 Accumulator
20 tubes
21, 21a, 21b, 21c Check valve for water supply
22 Valve
23 Header tube
24 Accumulator
25 waves
26, 26a, 26b, 26c Base block
27, 27a, 27b, 27c Flexible telescopic tube
28, 28A, 28B, 28C Universal joint
29, 29A, 29B, 29C Universal joint
30, 30a, 30b, 30c saddle
31a Upper piston part
32a Lower piston part
33a Floating body
34a Stopper
35a weight
40 inner shaft
41 outer shaft
42 Ring body
43 Bearing
44 Shaft hole
50 Hanging hardware
51 inner shaft
52 Outer shaft
53 Ring body
54 Bearing
55 saddle
56 ring ring
57 Bearing
58 Shaft hole
59 Spacer
60 pins
61 Through hole
62 Nut
63 Thrust board
64 Thrust board
65 Hanging pipe
66 saddle board
67 Vent nozzle
68 Check valve
69 Stopper
70c Drain pipe
71c Drain port
72b Discharge nozzle
90 wave power pump
91 cylinders
92 piston
93 chain
94 Float
95 Intake pipe
96 Ring tube of joint ring

Claims (3)

下部が水中に設けた管と連通し、上部が水面に向かって起立して延びる中空ピストン管を自在継手を介して傾倒可能に設け、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動させるためのフロートを設けると共に、そのシリンダとフロートは自在継手を介して接続され、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、A lower piston communicates with a pipe provided in water, and a hollow piston pipe extending upright and standing up toward the water surface is provided to be tiltable via a universal joint, and a piston portion is formed on an upper outer periphery of the hollow piston pipe. A cylinder that defines a cylinder chamber is fitted on the outer periphery of the piston portion so as to be slidable up and down, and a float for moving the cylinder up and down is provided on the cylinder. In the wave pump that is connected through and operates with wave energy,
上記フロートのほぼ中心部に、一対の支持脚からなるサドルを設け、その一対の支持脚内に外軸を介してリング体をその外側の水平軸回りに回動自在に設け、そのリング体の内周に上記外軸と直交する位置で内軸を設け、そのリング体に、上記シリンダの上端に吊パイプを介して設けられた吊金物を挿通すると共に、その吊金物の外周に突出した回転軸が上記内軸の軸受け部に、挿通させると共に、回動可能に支持し、上記フロートと上記シリンダの角度変化を可能にした自在継手部に、上記吊金物と上記シリンダ上端に設けた吊パイプが嵌合し、上記シリンダの軸心と同心をなし、回動自在に設けられ、上記フロートと上記シリンダが角度変化と、回動自在に設けられたことを特徴とする波力ポンプ。A saddle consisting of a pair of support legs is provided at substantially the center of the float, and a ring body is provided in the pair of support legs via an outer shaft so as to be rotatable around a horizontal axis on the outside. An inner shaft is provided on the inner periphery at a position orthogonal to the outer shaft, and a suspension provided through a suspension pipe at the upper end of the cylinder is inserted into the ring body, and the protrusion protruded from the outer periphery of the suspension A suspension pipe provided at the upper end of the cylinder and the upper end of the cylinder at a universal joint that allows the shaft to be inserted into the bearing portion of the inner shaft and rotatably supported to change the angle between the float and the cylinder. Are fitted, are concentric with the axis of the cylinder, are rotatably provided, and the float and the cylinder are provided to change the angle and rotate freely.
下部が水中に設けた管と連通し、上部が水面に向かって起立して延びる中空ピストン管を自在継手を介して傾倒可能に設け、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動させるためのフロートを設けると共に、そのシリンダとフロートは自在継手を介して接続され、上記シリンダ上部に水を取水するための取水口を設け、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、A lower piston communicates with a pipe provided in water, and a hollow piston pipe extending upright and standing up toward the water surface is provided to be tiltable via a universal joint, and a piston portion is formed on an upper outer periphery of the hollow piston pipe. A cylinder that defines a cylinder chamber is fitted on the outer periphery of the piston portion so as to be slidable up and down, and a float for moving the cylinder up and down is provided on the cylinder. In the wave power pump that is connected to the cylinder and is provided with a water intake port for taking water in the upper part of the cylinder, operates with wave energy, and supplies water near the water surface.
上記フロートのほぼ中心部に、一対の支持脚からなるサドルを設け、その一対の支持脚内に外軸を介してリング体をその外側の水平軸回りに回動自在に設け、そのリング体の内周に上記外軸と直交する位置で内軸を設け、そのリング体に、上記シリンダの上端に吊パイプを介して設けられた吊金物を挿通すると共に、その吊金物の外周に突出した回転軸が上記内軸の軸受け部に、挿通させると共に、回動可能に支持し、上記フロートと上記シリンダの角度変化を可能にした自在継手部に、上記吊金物と上記シリンダ上端に設けた吊パイプが嵌合し、上記シリンダの軸心と同心をなし、回動自在に設けられ、上記フロートと上記シリンダが角度変化と、回動自在に設けられた自在継手部とを設け、A saddle consisting of a pair of support legs is provided at substantially the center of the float, and a ring body is provided in the pair of support legs via an outer shaft so as to be rotatable around a horizontal axis on the outside. An inner shaft is provided on the inner periphery at a position orthogonal to the outer shaft, and a suspension provided through a suspension pipe at the upper end of the cylinder is inserted into the ring body, and the protrusion protruded from the outer periphery of the suspension A suspension pipe provided at the upper end of the cylinder and the upper end of the cylinder at a universal joint that allows the shaft to be inserted into the bearing portion of the inner shaft and rotatably supported to change the angle between the float and the cylinder. Is fitted, is concentric with the axis of the cylinder, is provided rotatably, and the float and the cylinder are provided with a change in angle and a universal joint portion provided rotatably.
上記シリンダの上部に、取水口と取水用逆止弁とを設けると共に、波の動揺で上記フロートが動揺し、上記シリンダのシリンダ室が膨張時に上記取水用逆止弁が開き、収縮時に閉じることを特徴とする波力ポンプ。An intake port and a check valve for water intake are provided at the top of the cylinder, and the float is shaken by the shaking of the wave, and the check valve for water intake opens when the cylinder chamber of the cylinder expands and closes when the cylinder contracts. Wave power pump characterized by.
下部が水中に設けた管と連通し、上部が水面に向かって起立して延びる中空ピストン管を自在継手を介して傾倒可能に設け、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動させるためのフロートを設けると共に、そのシリンダとフロートは自在継手を介して接続され、上記シリンダ上部に水を排水するための排水口を設け、波のエネルギーで作動し、水底近傍の低層水を汲み上げて水面近傍に送水する波力ポンプにおいて、A lower piston communicates with a pipe provided in water, and a hollow piston pipe extending upright and standing up toward the water surface is provided to be tiltable via a universal joint, and a piston portion is formed on an upper outer periphery of the hollow piston pipe. A cylinder that defines a cylinder chamber is fitted on the outer periphery of the piston portion so as to be slidable up and down, and a float for moving the cylinder up and down is provided on the cylinder. In the wave pump that is connected to the cylinder and has a drain outlet for draining water at the top of the cylinder, operates with wave energy, pumps low-rise water near the bottom of the water, and sends it to the vicinity of the water surface.
上記フロートのほぼ中心部に、一対の支持脚からなるサドルを設け、その一対の支持脚内に外軸を介してリング体をその外側の水平軸回りに回動自在に設け、そのリング体の内周に上記外軸と直交する位置で内軸を設け、そのリング体に、上記シリンダの上端に吊パイプを介して設けられた吊金物を挿通すると共に、その吊金物の外周に突出した回転軸が上記内軸の軸受け部に、挿通させると共に、回動可能に支持し、上記フロートと上記シリンダの角度変化を可能にした自在継手部に、上記吊金物と上記シリンダ上端に設けた吊パイプが嵌合し、上記シリンダの軸心と同心をなし、回動自在に設けられ、上記フロートと上記シリンダが角度変化と、回動自在に設けられた自在継手部とを設け、A saddle consisting of a pair of support legs is provided at substantially the center of the float, and a ring body is provided in the pair of support legs via an outer shaft so as to be rotatable around a horizontal axis on the outside. An inner shaft is provided on the inner periphery at a position orthogonal to the outer shaft, and a suspension provided through a suspension pipe at the upper end of the cylinder is inserted into the ring body, and the protrusion protruded from the outer periphery of the suspension A suspension pipe provided at the upper end of the cylinder and the upper end of the cylinder at a universal joint that allows the shaft to be inserted into the bearing portion of the inner shaft and rotatably supported to change the angle between the float and the cylinder. Is fitted, is concentric with the axis of the cylinder, is provided rotatably, and the float and the cylinder are provided with a change in angle and a universal joint portion provided rotatably.
上記シリンダ上部に水を排水するための排水口と、排水用逆止弁とを備え、波の動揺で上記フロートが動揺し、上記シリンダのシリンダ室が膨張時に上記排水用逆止弁が閉じ、収縮時に開くことを特徴とする波力ポンプ。A drain port for draining water at the top of the cylinder and a check valve for drainage, the float is shaken by the shaking of the wave, the drain check valve closes when the cylinder chamber of the cylinder expands, A wave power pump that opens when contracted.
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