(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
封口した上部に空気給排気口を設けるとともに底部が開口してなる貯水タンクを水槽内に設け、貯水タンクの下端部が常時水中に没した状態で該貯水タンクの上端部が水面上所定高さ位置から水面近傍又は水面下まで昇降する貯水タンクの昇降機構を設け、貯水タンクの上昇時に上記空気給排気口を閉じ、貯水タンクが水面から所定高さの最上点に達した時に空気給排気口を開口し、下降時に貯水タンク内の空気が空気給排気口から排出するのを維持する弁機構を設けたことを特徴とする造波装置。
【請求項２】
上記弁機構は、最上点で強制的に空気給排気口の蓋を開放し得るように、該蓋にアームを連繋し、該アームに当接する接触部を貯水タンクより上方に設置したことを特徴とする請求項１記載の造波装置。
【請求項３】
封口した上部に空気給排気口を設け底部を開口してなる内槽と、その内槽と隔接した外廻りに上部に空気排気口を設け下端部を内槽下端部より上方に位置させて底部を開口してなる外槽とで二重壁構造の貯水タンクを形成し、内槽の下端部が常時水中に没した状態で外槽の下端部が水面上の所定高さ位置から貯水タンクの上端部が水面近傍又は水面下まで昇降する貯水タンクの昇降機構を設け、貯水タンクの上昇時には外槽の空気排気口を閉塞し、下降時に貯水タンク内の空気が外槽の空気排気口から排出する弁機構を設けたことを特徴とする造波装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、実験用水槽やレジャー用プール等に波を発生させる造波装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
実験用水槽やレジャー用プール等に波を発生させる造波装置には、次のような種々の方式の造波装置が知られている。
【０００３】
フラップ式の造波装置は、水槽の底部にヒンジで回動自在に下端を支持した半水没の鉛直状態の造波板を、ヒンジを支点にして往復揺動して波を発生させるものである。
【０００４】
ピストン式の造波装置は、ロッドに取付けられた半水没の鉛直状態の造波板等を、水平方向にロッドを往復動して波を発生させるものである。
【０００５】
プランジャー式の造波装置は、軸の下端に支持された鉛直又は傾斜した造波板等を、水槽壁に沿って軸を往復動して波を発生させるものである。
【０００６】
空気式の造波装置は、水槽の一方側に形成した貯気タンクに真空ポンプ又はブロアー等を設けて、空気の吸込み、吹出し等気圧によって貯気室内への空気と水の出入りによって水位を変動させて波を発生させるものである。
【０００７】
ダムブレイク式の造波装置は、水槽の一方側に形成した貯水タンクの下部にゲートを設け、ポンプ等によって貯水タンク内のある高さまで水を貯めた後に、ゲートを瞬間的に開放し貯水を水槽内に落下して波を発生させるものである。
【０００８】
またその他、水をポンプ等でノズルより噴出して波を発生する造波装置や、上記方式を変形した造波装置が知られている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記した種々の構造及び駆動方法を持つ方式の造波装置は、それぞれ特徴を有するものであるが、次のような課題があった。
【００１０】
フラップ式の造波装置は、大きい波を起こす場合にはフラップを大きくし、水深を深くする必要があり、装置が過大となるとともに駆動力が増大し、機構も複雑化した。
【００１１】
ピストン式の造波装置は、大きい波を起こすにはクランク機構等の装置が過大となるとともに駆動力も大きくなり、また背面側の消波が必要となった。
【００１２】
プランジャー式の造波装置は、大きい波を起こすには造波部材や駆動装置が過大になった。
【００１３】
空気式の造波装置のうち、大型真空ポンプを使用する造波装置は大きい波を起こすにはエネルギー効率が良くなく、また、送風機を使用する造波装置も大きい波を短い周期で起こすのには適さず、いずれも大きくて短周期の波を効率良く発生させるのには向かなかった。
【００１４】
ダムブレイク式の造波装置は、ポンプで水を供給して貯めるため、ポンプの容量に構造上及び経済上の限界が生じるため造波周期が長くなり、大きい波を短かい周期で発生させるのには向かなかった。
【００１５】
その他の造波装置も一長一短があり、いずれの造波装置も大きい波を得るためには設備が過大、機構が複雑、大きい駆動力が必要になり、大きい波が得られるものでも短周期の波が得られない、つまり波の発生のインターバルが長くなってしまう等の課題があった。
【００１６】
この発明は、上述の課題に鑑みてなされたもので、実験用水槽やサーフィン用などのレジャー用プール等に適する大きい波を短かい周期、つまり短いインターバルで効率良く発生させるものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る造波装置は、封口した上部に空気給排気口を設けるとともに底部が開口してなる貯水タンクを水槽内に設け、貯水タンクの下端部が常時水中に没した状態で該貯水タンクの上端部が水面上所定高さ位置から水面近傍又は水面下まで昇降する貯水タンクの昇降機構を設け、貯水タンクの上昇時に上記空気給排気口を閉じ、貯水タンクが水面から所定高さの最上点に達した時に空気給排気口を開口し、下降時に貯水タンク内の空気が空気給排気口から排出するのを維持する弁機構を設けたものである。
【００１８】
また、この発明に係る造波装置の上記弁機構は、最上点で強制的に空気給排気口の蓋を開放し得るように、該蓋にアームを連繋し、該アームに当接する接触部を貯水タンクより上方に設置したものである。
【００１９】
また、この発明に係る造波装置は、封口した上部に空気給排気口を設け底部を開口してなる内槽と、その内槽と隔接した外廻りに上部に空気排気口を設け下端部を内槽下端部より上方に位置させて底部を開口してなる外槽とで二重壁構造の貯水タンクを形成し、内槽の下端部が常時水中に没した状態で外槽の下端部が水面上の所定高さ位置から貯水タンクの上端部が水面近傍又は水面下まで昇降する貯水タンクの昇降機構を設け、貯水タンクの上昇時には外槽の空気排気口を閉塞し、下降時に貯水タンク内の空気が外槽の空気排気口から排出する弁機構を設けたものである。
【００２０】
【作用】
この発明に係る造波装置は、貯水タンクを昇降機構で水面近傍又は水面下まで下降させて上部の空気給排気口の弁機構を開放して貯水タンク内の空気を排出すると同時に底部開口より水槽内の水を導入して貯水するので、簡単かつ短時間に大量の水を貯水タンクに導入して貯水タンクを一杯にすることができる。
【００２１】
また、上部の空気給排気口の弁機構を閉塞し貯水タンクの下端部を常時水槽内の水中に没した状態、つまり底部開口を水封状態にして貯水タンクを昇降機構で水面上の所定高さまで上昇させるので、大気圧を利用した水封吸引力によって貯蔵された水が落下することなく所定高さ位置まで貯水を持ち上げることができる。つまり、短時間に必要最小限の機械的動力で動力の損失もなく効率良く水を高い位置に汲み上げることができる。
【００２２】
さらにまた、水面から所定高さ位置の最上点で貯水タンクに貯水した状態で空気給排気口の弁機構を開放して、貯水タンク内に空気給排気口より空気を導入すると同時に底部開口より貯水を一気に落下させるので、瞬時に大きな波を発生させることができる。
【００２３】
上記手順の可動距離を大きくして大きい波を容易に発生することができ、また、一連の手順を早くして大きい波の発生周期を早くすることができる。つまり、大きい波の発生インターバルを短くすることができる。また、上記手順を緩急調整して周期を変化させることもできる。さらにまた、貯水タンクの上昇高さや水量を変えて大波から小波まで変化のある波を発生することもできる。
【００２４】
弁機構は、最上点で強制的に空気給排気口の蓋を開放し得るように、該蓋にアームを連繋し、該アームに当接する接触部を貯水タンクより上方に設置したので、貯水した状態の貯水タンクの閉塞した空気給排気口を最上点で確実に、かつ強制的に開放して、瞬時に大量の空気を上部より導入すると同時に一気に貯水を底部開口より落下させて大きな波を発生させることができる。
【００２５】
また、この発明に係る造波装置は、封口した上部に空気給排気口を設け底部を開口してなる内槽と、その内槽と隔接した外廻りに上部に空気排気口を設け下端部を内槽下端部より上方に位置させて底部を開口してなる外槽とで二重壁構造の貯水タンクを形成し、内槽の下端部が常時水中に没した状態で外槽の下端部が水面上の所定高さ位置から貯水タンクの上端部が水面近傍又は水面下まで昇降する貯水タンクの昇降機構を設け、貯水タンクの上昇時には外槽の空気排気口を閉塞し、下降時に貯水タンク内の空気が外槽の空気排気口から排出する弁機構を設けたので、下降時は空気排気口が開放されて空気を排出し下降とともに二重壁構造の貯水タンクに簡単に水を貯蔵することができる。この貯水タンクに貯蔵された水は上昇時に空気排気口の弁機構が閉塞されて、貯水によるシール効果と大気圧を利用した水封吸引力によって、貯水タンクに貯蔵された水が落下することなく所定高さ位置まで持ち上げることができる。この所定高さ位置に持ち上げられた貯水タンク内の水は最上点位置で二重壁間の通路内に空気が入り水封が破れるので、瞬時に大量の貯水を底部開口より一気に落下させて大きな波を発生させることができる。
【００２６】
【実施例】
この発明の実施例を図面に従って説明する。
図１に、この発明に係る造波装置の一実施例を示し、図２にこの造波装置によって造波する手順を示す。
１は、水を張った水槽で、一方側部６に水深の深い貯水部２を形成し、その反対側に波Ｗが伝わる水深の浅い波伝達部３を形成する。この貯水部２と波伝達部３を仕切る隔壁５を水槽１の水面より突出して設け、この隔壁５の水面下の一部を開口して貯水を吐出する吐出部４を形成する。
【００２７】
前記貯水部２に設ける造波装置８は、貯水タンク７と、該貯水タンク７に設けた弁機構１１と、この貯水タンク７を昇降する昇降機構９とから形成する。前記貯水タンク７は、上部を封口し下部に水の出入口となる底部開口１２を設けた円筒、矩形筒又は楕円筒などの各種形状の容器に形成する。前記弁機構１１は、封口した貯水タンク７の上部に設けた空気の出入口となる空気給排気口１０を開閉操作するように形成する。前記昇降機構９は、貯水タンク７の下端部が常時水中に没した状態で上端部が水面上所定高さの最上点から水面近傍又は水面下の最下点まで貯水タンク７を昇降するように形成する。
【００２８】
図１及び図２に示した弁機構１１は、空気給排気口１０を貯水タンク７内の空気によって押し上げられて開く蓋１６と、蓋１６の端部をヒンジ構造に連繋してアーム１７を設けて、このアーム１７に当接して蓋１６を強制的に開放し得るように貯水タンク７より上方に位置する側部６の上端部に設置した接触部１８とで形成した場合を示す。
【００２９】
昇降機構９は、貯水タンク７を短時間で昇降するように設けた機械的動力で駆動する昇降装置１３と、貯水タンク７の外周に接触して昇降を円滑にするように外周壁に設けた昇降ガイド１５とで形成する。図１の昇降装置１３は、クランク方式で駆動する場合を示し、昇降ガイド１５としてガイドローラ１４を設けた場合を示す。このクランク方式は、高速で回転を早くして、早い周期の波Ｗをインターバルを短くして発生することができる。
【００３０】
また、昇降機構９の昇降装置１３を、図示省略したが、ワイヤ等を巻き上げるウインチ方式にした場合には、設備を小さくすることができる。
【００３１】
図２の（ａ）から（ｄ）に従ってこの発明に係る造波装置で造波する一連の手順、つまりストロークを説明する。
【００３２】
（ａ）は、貯水タンク７を貯水部２に下降させて貯水する状態を示す。貯水タンク７の下降時には、弁機構１１の蓋１６は貯水タンク内の空気によって押し上げられて空気給排気口１０を開口する。この空気給排気口１０より内部の空気を排出すると同時に、底部開口１２より貯水部２内の水を貯水タンク７内に導入して貯水していく。
【００３３】
（ｂ）は、貯水タンク７を貯水部２内の所定位置すなわち最下点まで下降させて貯水した状態を示す。弁機構１１の蓋１６は下降の停止によって自重で閉塞させるか、又は側部６の下端に設けた接触部１８にアーム１７を当接させて強制的に閉塞させるように形成する。
【００３４】
（ｃ）は、貯水した貯水タンク７を昇降機構９で上昇している状態を示す。この貯水タンク７の上昇時には該貯水タンク７に水を貯めた状態で、弁機構１１の蓋１６は貯水タンク７内の水の引力によって気密性を維持して空気給排気口１０を閉塞して、貯水が落下することなく貯水した状態のままで貯水タンク７を所定高さすなわち最上点まで上昇させる。
【００３５】
（ｄ）は、貯水タンク７を最上点まで上昇後、貯水した状態で弁機構１１を作動させ空気給排気口１０を開放して貯水を落下させている状態を示す。側部６の上端に設けた接触部１８に弁機構１１の蓋１６に連繋したアーム１７を当接して蓋１６を強制的に開放して、空気給排気口１０より空気を導入すると同時に底部開口１２より貯水を一気に落下させて、隔壁５下部の吐出部４からの吐出流によって波伝達部３に大きな波Ｗを発生させる。
【００３６】
図３の（Ａ），（Ｂ）に、弁機構１１Ａ，１１Ｂを強制的に開放する構造の他の実施例を示す。
【００３７】
（Ａ）に示す弁機構１１Ａは、貯水タンク７Ａの上端に固定した押え具２０Ａの下にスプリング１９を設け圧接して蓋１６Ａで空気給排気口１０を密閉するように形成し、蓋１６Ａの上方端部をヒンジ構造にアーム１７Ａを連繋して形成する。この蓋１６Ａを抑えるスプリング１９は、貯水タンク７Ａの下降時には貯水タンク７Ａ内の空気によって蓋１６Ａが押し上げられて開口して内部の空気を排出できる強さの弾性力を有するように形成する。また、貯水タンク７Ａに貯水して上昇させ上部の所定位置すなわち最上点では、接触部１８Ａにアーム１７Ａが当接してヒンジの回動によって強制的に蓋１６Ａを開口するように形成する。
【００３８】
（Ｂ）に示す弁機構１１Ｂは、空気給排気口１０の蓋１６Ｂを開閉するように、貯水タンク７Ｂの上端に固定した押え具２０Ｂとアーム１７Ｂを連繋し電気式又は圧力式の作動装置２４を設けて形成する。この弁機構１１Ｂは、接触部１８Ｂにアーム１７Ｂが接触することにより作動装置２４が作動して最上点で蓋１６Ｂを開放し、蓋１６Ｂを開いたままで下降し、最下点で蓋１６Ｂを閉塞し、蓋１６Ｂを閉じたままで上昇するように形成する。
【００３９】
図４は造波装置の他の実施例を示し、（ａ）から（ｃ）に従って造波する一連の手順を説明する。
貯水タンク７Ｃは、封口した上部に空気給排気口１０Ｂを設け底部を開口してなる内槽２１と、その内槽２１と隔接した外廻りに上部に空気排気口１０Ａを設け下端部を内槽２１の下端部より上方に位置させて底部を開口してなる外槽２２とで二重壁構造に形成し、二重壁の間に通路２３を形成する。また、内槽２１の下端部が常時水中に没した状態で外槽２２の下端部が水面上の所定高さ位置の最上点から貯水タンク７Ｃの上端部が水面近傍又は水面下の最下点まで昇降する貯水タンク７Ｃの昇降機構９を設け、空気排気口１０Ａには押え具２０Ｃを取付けスプリング１９Ａを介して蓋１６Ｃを設け、貯水タンク７Ｃの上昇時には外槽２２の空気排気口１０Ａを閉塞し、下降時に貯水タンク７Ｃ内の空気が外槽２２の空気排気口１０Ａから排出する弁機構１１Ｃを設けて形成する。
【００４０】
（ａ）は、空気排気口１０Ａの弁機構１１Ｃを閉塞し水封を維持しながら、昇降機構９で貯水タンク７Ｃを上昇している状態を示す。
【００４１】
（ｂ）は、貯水タンク７Ｃを所定位置の最上点まで上昇させ、外槽２２の下端が水面上に出て内外槽間に充填しシールした水封が破れ、空気が二重壁間の通路２３を通って空気給排気口１０Ｂより貯水タンク７Ｃ上部に入り貯水が底部開口１２より落下している状態を示す。
【００４２】
（ｃ）は、貯水タンク７Ｃを下降させ、内部空気によって蓋１６Ｃを押し上げ開いて空気排気口１０Ａより空気を排出すると同時に底部開口１２及び通路２３より水を導入している状態を示す。
【００４３】
このように貯水タンク７Ｃを二重壁構造に形成したので、所定高さに上昇させた貯水タンク７Ｃは確実に水封が破れて、二重壁間の通路２３内に空気が入って瞬時に大量の空気を空気給排気口１０Ｂより貯水タンク７Ｃ内上部に導入すると同時に一気に貯水を底部開口１２より落下させて大きな波を効率良く発生させることができる。
【００４４】
【効果】
この発明に係る造波装置は上述の構成よりなるため、貯水タンク内への水の貯蔵は貯水タンクの下降とともに貯蔵されるので簡単かつ迅速にでき、この貯水タンクに貯めた水をトリチェリの実験で知られている大気の圧力の作用により持ち上げて、所定高さ位置で落下放出せしめるという極めて簡単な構造である。従って、短時間に効率良く大量の水を高い位置に上げ落下させて、大きな波を発生させることができる。また、大きい波の発生周期、つまり波発生のインターバルを早くすることができるので、サーフィン等に適した造波装置が提供できる。
【００４５】
また、この発明に係る造波装置の弁機構は、最上点で強制的に空気給排気口の蓋を開放し得るように、該蓋にアームを連繋し、該アームに当接する接触部を貯水タンクより上方に設置したので、貯水した状態の貯水タンクの閉塞した空気給排気口を最上点で確実に、かつ強制的に開放して、瞬時に貯水を底部開口より落下させて大きな波を効率良く発生させることができる。
【００４６】
また、この発明に係る造波装置は、封口した上部に空気給排気口を設け底部を開口してなる内槽と、その内槽と隔接した外廻りに上部に空気排気口を設け下端部を内槽下端部より上方に位置させて底部を開口してなる外槽とで二重壁構造の貯水タンクを形成し、該貯水タンクを所定範囲で昇降する昇降機構と空気排気口に弁機構を設けたので、下降時は空気排気口が開放されて二重壁構造の貯水タンクに下降とともに簡単かつ迅速に水を貯蔵することができる。この貯水タンクに貯蔵された水は上昇時に空気排気口が閉塞されて、貯水タンクに貯めシールした水をトリチェリの実験で知られている大気の圧力の作用によって落下することなく所定高さ位置まで持ち上げることができる。この所定高さ位置に持ち上げられた貯水タンク内の水は最上点位置で二重壁間の通路内に空気が入るので、瞬時に大量の貯水を底部開口より一気に落下させて大きな波を効率良く発生させることができる。また、上記一連の手順は簡単で短時間に繰り返すことができるので、大きな波の発生周期、つまりインタ−バルを早くしてサーフィン等に適した造波装置が提供できる。
【００４７】
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明に係る造波装置を示す説明図である。
【図２】  この発明に係る造波装置によって造波する一連の手順を示す説明図である。
【図３】  この発明に係る造波装置の弁機構の実施例を示す一部を欠除した説明図である。
【図４】  造波装置の他の実施例とその造波手順を示す説明図である。
【符号の説明】
１    水槽
２    貯水部
３    波伝達部
４    吐出部
５    隔壁
６    側部
７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ  貯水タンク
８    造波装置
９    昇降機構
１０，１０Ｂ  空気給排気口
１０Ａ  空気排気口
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ  弁機構
１２  底部開口
１３  昇降装置
１４  ガイドローラ
１５  昇降ガイド
１６，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ  蓋
１７，１７Ａ，１７Ｂ  アーム
１８，１８Ａ，１８Ｂ  接触部
１９，１９Ａ  スプリング
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ  押え具
２１  内槽
２２  外槽
２３  通路
２４  作動装置
Ｗ    波
【図１】
0003695470.tif 000002
【図２】
0003695470.tif 000003
【図３】
0003695470.tif 000004
【図４】
0003695470.tif 000005