JPH04129877U - 浮遊式波動ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、波力を利用して海水を汲み上げる
波動ポンプに関し、特に波動ポンプが配設される海域に
おける広い範囲の波長の波によるポンプ駆動が可能な波
動ポンプに関する。 【構成】 波動ポンプ１０において、半潜水式の支持浮
体７に、先端部にフロート１を取付けたレバー２の基端
部を枢着するとともに、レバーで駆動されるピストン・
シリンダ型ポンプ３を配置し、フロート１の直径を波１
２の波長に比し充分に短い寸法に設定して波長の短い波
によつてフロート１を波と共に上下動させてポンプ３を
駆動可能とする一方、支持浮体７の直径を波の波長とほ
ぼ同じに設定すると共に動揺周期を波の周期に近い値に
設定して中波長の波によって支持浮体７を波と同調して
動揺させてポンプ３を駆動できるようにした点に特徴を
有する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、波力を利用して海水を汲み上げる波動ポンプに関し、特に波動ポン プが配設される海域における広い範囲の波長の波によるポンプ駆動が可能な波動 ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、波動ポンプが種々提案されているが、それらを設置形態から分類すると （１）着底式（あるいは固定式） （２）浮遊式 に大別することができる。

【０００３】 そして、（１）の着底式（あるいは固定式）のものは、ポンプ本体が支柱ある いは基盤を介して海底（あるいは大地）に固定されるもので、構造が簡単である という利点があるものの、実用に際しては、潮位満差に対応できないという重大 な欠点を有している。したがって、実際の海面で使用することを考えると（２） の浮遊式の方が現実的である。

【０００４】 次に（２）の浮遊式波動ポンプは、波動ポンプ本体を支持するために浮遊式の 浮体を用いたもので、その１例を図６に示すように、半潜水式の浮体２２がコラ ム２１に沿って上下動可能に装着されており、浮体２２に基端部を枢支されたレ バー２３の先端部に浮子（フロート）２４が取付けられている。そして浮子（フ ロート）２４が波浪によって上下しレバー２３を介してピストン・シリンダ型の ポンプ２５のピストン２６を往復運動させて、海水の汲上げを行なうように構成 されている。

【０００５】 なお図６中の符号２０は浮遊式波動ポンプ、符号２２ａは係留索、符号２５ａ は吐出管、符号２８，２９は逆止弁、符号３０は水面をそれぞれ示している。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上述のような半潜水式の浮体を用いた浮遊式波動ポンプでは、浮体 の波浪による上下運動が小さいので、波動ポンプの支持用部材として適している と一応考えられてるが、実際に設計してみると浮体の形状が大きくなり、建造費 も多く要し、運搬設置など取扱い面も必ずしも容易でないという問題点がある。 本考案は、このような問題点の解決をはかろうとするもので、従来のように上 下運動の小さい浮体にポンプを取付けるのではなく、波周期（あるには波長）の 短かい波の場合にはフロートの方が動いてポンプ作用をし、波周期が中程度の長 さの波の場合は逆に支持用部材としての浮体の方が上下運動してポンプを動かす ように構成することにより、発現頻度の高い波長の短い波から波長が中程度の波 までの広い範囲の波長の波によりポンプの駆動を可能ならしめるとともに、浮体 の形状を簡素化して稼働率が良くかつ建造、運搬、設置も容易な浮遊式波動ポン プを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上述の目的を達成するため、本考案の浮遊式波動ポンプは、半潜水式の支持浮 体と、同支持浮体に取付けられたピストン・シリンダ型ポンプと、上記支持浮体 に基端部を枢支され先端部にフロートを取付けられると共に上記ポンプのピスト ンを駆動可能なレバーとをそなえ、上記フロートがその直径または波の進行方向 の一辺を上記波の波長に比し充分に短い寸法に設定される一方、上記支持浮体が その直径または上記波の進行方向の一辺を上記波の波長とほぼ同じ寸法乃至やや 短い寸法に設定されると共に動揺周期を上記波の周期に近い値に設定されている ことを特徴としている。

【０００８】

【作用】

上述の本考案の浮遊式波動ポンプでは、波の周期が短いときにはフロートが波 と共に上下動してポンプを駆動する作用が行なわれ、また波の周期が中程度のと きには支持浮体が波と同調して動揺しポンプを駆動する作用が行なわれる。

【０００９】

【実施例】

以下、図面により本考案の一実施例としての浮遊式波動ポンプについて説明す ると、図１は模式側断面図、図２は平面図、図３、図４は作動状態を示す模式側 断面図、図５は海面の波浪発現頻度を示すグラフである。

【００１０】 この実施例の浮遊式波動ポンプ１０も、半潜水式の支持浮体７をそなえ、支持 浮体７に基端部を枢支されると共に先端部にフロート１をそなえたレバー２と、 このレバー２にピストン杆を接続されたピストンとを有するピストン、シリンダ 型ポンプ３が支柱５を介して支持浮体７の四周に配設されている。

【００１１】 ポンプ３には海水吸込み用ホース６と吐出用ホース６ａとが連設されている。 符号４は逆止弁を示している。浮体７の上面中央部に密閉型の貯水層９が立設さ れるとともに貯水層６に圧縮空気１０が封入されている。

【００１２】 さらに貯水層９の底面にホース６ａが接続される一方、底面附近に海水取出し 用ホース１１が取付けられている。

【００１３】 符号８は支持浮体７を海底に係留するための係留索、符号１２は波浪、符号 ３０は水面をそれぞれ示している。

【００１４】 そして、この実施例ではフロート１の大きさおよび支持浮体７の大きさと動揺 周期が次の値に設定されている。 （１）フロート１の直径または波の進行方向の一辺は１.５〜２.０^m程度とする 。 （２）支持浮体７の直径または波の進行方向の一辺を１０〜１５^m程度とする。 （３）支持浮体をその固有周期が５〜６^secとなるように形成する。

【００１５】 次に、上述の数値限定の根拠を説明する。

【００１６】 一般に、浮体の大きさと波浪の周期との関係は次のようである。 （ａ）浮体の大きさに比べて波長が十分長い（つまり波周期が長い）場合は、浮 体は波に乗って波と共に運動する。 （ｂ）浮体の大きさに比べて波長が同程度かあるいは短かい場合は、浮体は運動 しない。 （ｃ）波長が中程度で浮体の動揺周期が波周期に近いと浮体は同調して大きな動 揺を生ずる。

【００１７】 ところでこの実施例では、フロート１の直径又は辺を１.５〜２.０^m程度と規 定した。これは次のような理由による。

【００１８】 一般に、波動ポンプを使用する海面は陸岸に近い海域であり、そこでの波浪の 発現頻度は、図５のグラフに示すように波周期で２.５〜３^sec程度が最も高い。 したがつて波動ポンプの稼働率を向上させるためには、２.５〜３^sec程度の波で 良く動くポンプにしなければならない。

【００１９】 ところで、波浪（λ）と波周期（Ｔw）との関係は次の［数１］のように与え られる。

【数１】 λ＝（ｇ／２π）Ｔw² ここで波周期Tw＝２.５〜３^secとすると、波長λは、９.７５〜１４.０４^mと なる。したがって、フロート１の直径を１.５〜２.０^m程度としておけば、波長 が十分長いので、前記の原理（ａ）によりフロート１は波と共に動く。 一方支持浮体７の方は、大きさを１０〜１５^m程度としておけば、前記の原理 （ｂ）によって、波周期が２.５〜３^secの海域では支持浮体７の方はほとんど運 動しないので、波動ポンプ本体の支持基盤としての役割をはたす。図３がこのよ うな状況を示している。 更に、この実施例では、波周期が中程度の５〜６^sec程度でもポンプ作用が発 揮できるように考慮されている。 すなわち波周期が５〜６^secになると、フロート１は当然、波面に乗って動く が、この時支持浮体７も一緒に上下運動すればポンプ作用を生じなくなるの。そ こで、支持浮体７の動揺周期を５〜６^secに調整しておけば、原理（ｃ）によつ て、支持浮体７が同調して大きく動揺する。支持浮体７が大きく動揺すればフロ ート１が相対時に運動することになり、ポンプ作用が発生する。つまりこの場合 はフロート１がポンプを動かすのではなく、逆に支持浮体７の方がポンプを動か すように運動することになる。図４はこのような状況を示している。 なお、波周期が例えば８^sec以上と長い場合には、波長λ≧１００^mとなり、こ の状態では、原理（ａ）によってフロート１も支持浮体７もともに波に乗って運 動してしまい、ポンプとしての作動はしなくなるが、図５に示すように、そのよ うな波は発生頻度が低いので、波動ポンプの稼働率はあまり低下しない。 上述のとおり、この実施例の波動ポンプは、波浪発現頻度の高い波周期が２. ５〜３^secの波浪から５〜６^secの波浪までの広い範囲の波による駆動が可能であ るので、稼働効率の高い波動ポンプを提供することができる。 つまり従来の波力ポンプは、大容量のものを狙ってフロートの寸法を大きくし がちであるが、そうようにすれば実海面での短い波長の波によるポンプ作用が行 なえなくなり、稼働率が低くなってしまうが、この実施例では、上述のとおりフ ロートの大きさを小さくして短い波によるポンプ作動を行なえるようにし、揚水 容量は、波動ポンプを複数個四方に配設したことでカバーしている。さらに中間 波長による支持浮体７の同調動揺をポンプの駆動に利用しているため、稼働率を 高めることができる。

【考案の効果】

以上詳述したように、本考案の浮遊式波動ポンプによれば、次のような効果乃 至利点が得られる。 （１）波の周期が短いときには、フロートの直径または波の進行方向の一辺が波 の波長に比し充分に短い寸法に設定されているので、フロートが波と共に上下動 してポンプを駆動することができる。 （２）波の周期が中程度のときは、支持浮体の直径または波の進行方向の一辺が 波の波長とほぼ同じ寸法乃至やや短い寸法に設定されると共に、動揺周期を波の 周期に近い値に設定されているので、支持浮体が波と同調して動揺しポンプを駆 動することができる。 （３）上記（１）,（２）の理由により、波動ポンプが主として設置される海面 での発現頻度の高い短周期の波から中周期の波までの広い範囲の波によるポンプ の駆動が可能となる。 （４）生簀の海水交換、深層水の水上げ、海水淡水化装置などに自然エネルギを 利用した機器として適用されて実用的な顕著な効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例としての浮遊式波動ポンプを
示す模式側断面図である。

【図２】同平面図である。

【図３】，

【図４】同作動状態を示す模式側断面図である。

【図５】海面の波浪発現頻度を示すグラフである。

【図６】従来の浮遊式波動ポンプを示す模式側断面図で
ある。

【符号の説明】

１ フロート ２ レバー ３ ピストン・シリンダ型ポンプ ４ 逆止弁 ５ 支柱 ６，６ａ，１１ ホース ７ 支持浮体 ８ 係留索 ９ 貯水層 12 波浪 30 水面

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 波動ポンプにおいて、半潜水式の支持浮
   体と、同支持浮体に取付けられたピストン・シリンダ型
   ポンプと、上記支持浮体に基端部を枢支され先端部にフ
   ロートを取付けられると共に上記ポンプのピストンを駆
   動可能なレバーとをそなえ、上記フロートがその直径ま
   たは波の進行方向の一辺を上記波の波長に比し充分に短
   い寸法に設定される一方、上記支持浮体がその直径また
   は上記波の進行方向の一辺を上記波の波長とほぼ同じ寸
   法乃至やや短い寸法に設定されると共に動揺周期を上記
   波の周期に近い値に設定されていることを特徴とする、
   浮遊式波動ポンプ。