(57)【要約】水の流れが、入口、輪郭形成された通路および出口を通って付勢されるときに当該水の流れを変化させることによって、水域中に波を発生させる方法および装置であり、例えば、水の一次流れは、１つ以上の二次流れが当該一次流れの方向に対してある角度で作られるように変えられる。【選択図】図２０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水域に波を発生させる方法であって：
ａ．装置の入口、輪郭形成された通路および出口を通して水を付勢するステップと、
ｂ．前記入口、前記輪郭形成された通路および前記出口のうちの少なくとも１つの活性縁部および表面のうちの少なくとも１つで前記水の流れを変化させるステップと、を含み、
それによって前記水を前記出口から波形で流出させる、方法。
【請求項２】
前記流れを変化させるステップが、前記入口、前記輪郭形成された通路および前記出口を収納する外殻の活性縁部および表面で当該流れを変化させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記輪郭形成された通路を通して水を付勢するステップが、複数の内部通路を通して水を付勢することを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記出口を通して水を付勢するステップが、複数の出口を通して水を付勢することを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記入口を通して水を付勢するステップが、複数の入口を通して水を付勢することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記流れを、流量制御値を用いて制御するステップをさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
付勢する流量を変化させることによって、生成された前記波形を修正するステップをさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記活性縁部および表面を調整することによって、生成された前記波形を修正するステップをさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記装置を少なくとも一つの方向に関節運動させることによって、生成された前記波形を修正するステップをさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
生成された前記波形が請求項７〜９の２つ以上によって修正される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記装置を少なくとも部分的に水域中に沈めるステップと、当該水域との相互作用を介して生成された前記波形を修正するステップと、をさらに含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記流れを変化させるステップが、前記通路の有界な活性表面で当該流れを変化させることを含み、前記流れの全体が前記通路を通過する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記流れを変化させるステップが、前記通路の無制限な活性表面で当該流れを変化させることを含み、前記流れの一部が前記通路を通過するときに当該流れの一部が変えられ、前記流れの別の部分は影響を受けずに変えられずに通過する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記付勢するステップが、前記波形のフェイスおよびトラフになるように一次流れの一部を変化させるように構成されている前記装置の前記活性縁部および表面を通して、当該一次流れの少なくとも一部を付勢することを含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記付勢するステップが、前記波形のバックになるように一次流れの一部を変化させるように構成されている前記装置の前記活性縁部および表面を通して、当該一次流れの少なくとも一部を付勢することを含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記付勢するステップが、前記波形のショルダになるように一次流れの一部を変化させるように構成されている前記装置の前記活性縁部および表面を通して、当該一次流れの少なくとも一部を付勢することを含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記付勢するステップが、前記波形の外側トラフ境界になるように一次流れの一部を変化させるように構成されている前記装置の前記活性縁部および表面を通して、当該一次流れの少なくとも一部を付勢することを含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記変化させるステップが、前記水域の不所望の流れが前記装置の出力流れを妨げることを防ぐように構成されている、前記外殻の活性縁部および表面で変化させることを含む、請求項２〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記変化させるステップが、前記装置の所望の出力流れを達成するのを助けるように構成されている、前記外殻の活性縁部および表面を用いて変化させることを含む、請求項２〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
請求項１４〜１９に記載のステップの少なくとも１つを含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記変化させるステップが、対数螺旋の幾何学的形状に従って設計されている、前記入口、通路および出口、またはそれらの一部を構成する活性縁部および表面によって変化させることを含む、請求項１４〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記変化させるステップが、軟体動物門（腹足類、双殻類または頭足類）から選択される殻の内縁部および表面の幾何学的形状に従って設計されている、前記入口、通路および出口、またはそれらの一部を構成する活性縁部および表面によって変化させることを含む、請求項１４〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記変化させるステップが、黄金分割の幾何学的形状に従って設計されている、前記入口、通路および出口、またはそれらの一部を構成する活性縁部および表面によって変化させることを含む、請求項１４〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記付勢するステップは、少なくとも１つの二次流れが前記一次流れの向きに対して角度をなして生成されるように当該流れを変化させるように構成されている活性縁部および表面を通して、前記一次流れの少なくとも一部を付勢することを含む、請求項１４〜２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記付勢するステップは、前記流れが水平な渦環または螺旋流路に似るように当該流れを変化させるように構成されている活性縁部および表面を通して、前記一次流れの少なくとも一部を付勢することを含む、請求項１４〜２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記付勢するステップは、前記一次流れの少なくとも一部を前記装置の前記活性縁部および表面を通して付勢することと、前記流れが前記出口を出て水域と相互作用するときに、ある量の水域を変位させて当該水域に跳水が生成されるようにすることと、を含む、請求項１４〜２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記付勢するステップは、前記一次流れの一部を、前記波形の内側バレル流路またはフェイスおよびトラフを越えてブレイクゾーンに突入する、外側バレル流路を構成する形に付勢するように構成されている活性縁部および表面を通して、当該一次流れの少なくとも一部を付勢することを含む、請求項１４〜２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
前記付勢するステップは、バレルの内側を構成する流路がバレル形状の外側を構成する流路を圧倒することによって、バレルを有しない波形を生成するように前記流れを変化させるように構成されている前記活性縁部および表面を通して、前記一次流れの少なくとも一部を付勢することを含む、請求項１４〜２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
前記付勢するステップが、前記装置を通る連続的な水の流れを付勢することを含む、請求項１〜２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
前記付勢するステップが、前記装置を通る不連続な水の流れを付勢することを含む、請求項１〜２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
前記付勢するステップは、前記装置が水域内で静止している間に、当該装置を通る水の流れを付勢することを含む、請求項２９または３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記付勢するステップは、前記装置が水域を通って移動する間に、当該装置を通る水の流れを付勢することを含む、請求項２９または３０に記載の方法。
【請求項３３】
前記付勢するステップが、ポンプによって付勢することを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記付勢するステップが、重力によって付勢することを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
前記付勢するステップが、潮汐エネルギーによって付勢することを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３６】
前記付勢するステップが、水域の流動によって付勢することを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３７】
前記付勢するステップが、チャンバからの流体の変位によって不連続な流れを付勢することを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３８】
前記付勢するステップが、前記装置を、水域を通して直線的に動かすことによって付勢することを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３９】
前記付勢するステップが、前記装置を輪状の水域の内周または外周のまわりに直線的に動かすことによって付勢することを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項４０】
前記付勢するステップが、チャンバ入口およびチャンバ出口を有するチャンバから付勢することを含む、請求項１〜３１および３３〜３７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４１】
前記変化させるステップが、曲線形状に成形された前記チャンバ出口に最も近接する前記チャンバの部分によって変化させることを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記変化させるステップが、前記チャンバ内のマトリックスキャピラリのバンクで変化させることを含み、各キャピラリのキャピラリ内径は、前記チャンバの曲線の平均コイル径よりも小さい、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記変化させるステップは、前記キャピラリ内径が前記チャンバの曲線の前記平均コイル径の１／５〜１／５０の間である、マトリックスキャピラリで変化させることを含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記変化させるステップが、前記チャンバの前記活性表面またはそれらの一部で変化させることを含み、当該活性表面が、軟体動物門（腹足類、双殻類または頭足類）から選択される殻の内縁部および／または外縁部の幾何学的形状に従って設計されている、請求項４０〜４４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４５】
前記変化させるステップが、前記チャンバの前記活性表面またはそれらの一部で変化させることを含み、当該活性表面が、黄金分割の幾何学的形状に従って設計されている、請求項４０〜４４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４６】
前記変化させるステップが、前記チャンバまたはそれらの一部で変化させることを含み、当該チャンバが対数螺旋の幾何学的形状に従って設計されている、請求項４０〜４４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４７】
ａ．前記水域から前記チャンバ内へ水の流れを引き込むステップと、
ｂ．引き込まれた乱流を層流にする前記チャンバを通して前記流れを付勢するステップと；
ｃ．前記チャンバから前記入口へ前記流れを付勢するステップと；
をさらに含む、請求項４０〜４６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４８】
前記装置の高さを前記水域の表面に対して調整するステップをさらに含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記装置を少なくとも１つの方向に関節運動させるステップをさらに含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項５０】
前記装置の高さを前記水域の表面に対して調整するステップと、当該装置を少なくとも１つの方向に関節運動させるステップと、をさらに含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項５１】
水域に波を発生させる装置であって：
ａ．一次流れを受け入れるように構成された入口と、
ｂ．波形を放出するように構成された出口と、
ｃ．前記入口を前記出口に接続する通路と、を備え、
前記入口、前記出口および前記通路のうちの少なくとも１つが、前記一次流れを前記波形に変化させるように構成されている、装置。
【請求項５２】
前記装置が、前記入口、前記通路および前記出口を収納する外殻をさらに含む、請求項５１に記載の装置。
【請求項５３】
前記通路が、前記入口を前記出口に接続する複数の通路を含む、請求項５１または５２に記載の装置。
【請求項５４】
前記出口が複数の出口を含む、請求項５３に記載の装置。
【請求項５５】
前記入口が複数の入口を含む、請求項５４に記載の装置。
【請求項５６】
前記通路が流量制御値に接続されている、請求項５１〜５５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５７】
前記装置またはその一部が剛性である、請求項５１〜５６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５８】
前記装置またはその一部が調整可能である、請求項５１〜５６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５９】
前記装置が少なくとも１つの方向に関節運動することができる、請求項５１〜５６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６０】
前記装置またはその一部が剛性であり、当該装置が少なくとも１つの方向に関節運動することができる、請求項５１〜５６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６１】
前記装置またはその一部が調整可能であり、当該装置が少なくとも１つの方向に関節運動することができる、請求項５１〜５６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６２】
前記装置は、少なくとも部分的に水域に沈めることができる、請求項５１〜６１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６３】
前記装置は、サイズを拡大縮小することができる、請求項５１〜６２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６４】
前記入口、前記出口および前記通路のうちの少なくとも１つが、有界の活性縁部および表面を有する、請求項５１〜６３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６５】
前記入口、前記出口および前記通路のうちの少なくとも１つが、無制限な活性縁部および表面を有する、請求項５１〜６３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６６】
前記活性縁部および表面は、前記波形のフェイスおよびトラフになるように前記一次流れの一部を変化させるように構成されている、請求項５１〜６５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６７】
前記活性縁部および表面が：
ａ．入口縁部と、
ｂ．出口縁部と、
ｃ．前記入口を前記出口に接続する通路面と、
を含む、請求項６６に記載の装置。
【請求項６８】
通路プロファイルをさらに含み、前記出口縁部が当該通路プロファイルに向かって湾曲している、請求項６７に記載の装置。
【請求項６９】
前記通路面の曲率は、それが前記出口から離れるにつれて減少している、請求項６７または６８に記載の装置。
【請求項７０】
前記通路面の曲率は、それが前記出口から離れるにつれて増大している、請求項６７または６８に記載の装置。
【請求項７１】
前記通路の前記活性表面は、前記入口から前記出口へと湾曲した経路をたどっている、請求項６７〜７０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７２】
前記活性縁部および表面は、前記波形のバックになるように前記一次流れの一部を変化させるように構成されている、請求項５１〜７５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７３】
前記活性縁部および表面が：
ａ．入口縁部と、
ｂ．出口縁部と、
ｃ．前記入口を前記出口に接続する通路面と、
を含む、請求項７２に記載の装置。
【請求項７４】
前記出口縁部が湾曲している、請求項７３に記載の装置。
【請求項７５】
前記通路面の曲率は、それが前記出口から離れるにつれて増大している、請求項７３または７４に記載の装置。
【請求項７６】
前記通路面の曲率は、それが前記出口から離れるにつれて減少している、請求項７３または７４に記載の装置。
【請求項７７】
前記通路面の前記活性表面は、前記入口から前記出口へと湾曲した経路をたどっている、請求項７３〜７６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７８】
前記波形のショルダになるように前記一次流れの一部を変化させるように構成されている活性縁部および表面を含む、請求項５１〜６５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７９】
前記活性縁部および表面は：
ａ．入口縁部と、
ｂ．出口縁部と、
ｃ．前記入口を前記出口に接続する通路面と、
を含む、請求項７８に記載の装置。
【請求項８０】
前記出口縁部が湾曲している、請求項７９に記載の装置。
【請求項８１】
前記通路面の曲率は、それが前記出口から離れるにつれて増大している、請求項７９または８０に記載の装置。
【請求項８２】
前記通路面の曲率は、それが前記出口から離れるにつれて減少している、請求項７９または８０に記載の装置。
【請求項８３】
前記通路の前記活性表面は、前記入口から前記出口へ湾曲した経路をたどっている、請求項７９〜８２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８４】
前記波形の外側トラフ境界になるように前記一次流れの一部を変化させるように構成されている活性縁部および表面を含む、請求項５１〜６５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８５】
前記活性縁部および表面は：
ａ．入口縁部と、
ｂ．出口縁部と、
ｃ．前記入口を前記出口に接続する通路面と、
を含む、請求項８４に記載の装置。
【請求項８６】
前記出口縁部が湾曲している、請求項８５に記載の装置。
【請求項８７】
前記通路面の曲率は、それが前記出口から離れるにつれて増大している、請求項８５または８６に記載の装置。
【請求項８８】
前記通路面の曲率は、それが前記出口から離れるにつれて減少している、請求項８５または８６に記載の装置。
【請求項８９】
前記通路面の前記活性表面は、入口から出口へ湾曲した経路をたどっている、請求項８５〜８８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９０】
前記外殻が、前記水域の不所望の流れが前記装置の前記出力流れを妨げることを防ぐように構成されている、追加の活性縁部および表面を有する、請求項５２〜６５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９１】
前記外殻が、前記装置の所望の出力流れを達成するのを助けるように構成されている、追加の活性縁部および表面を有する、請求項５２〜６５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９２】
請求項６６〜９１に記載の前記活性縁部および表面のうちの少なくとも１つを含む、請求項５１〜６５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９３】
前記活性縁部および表面、またはそれらの一部が、対数螺旋の幾何学的形状に従って設計されている、請求項６６〜９２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９４】
前記活性縁部および表面、またはそれらの一部が、軟体動物門（腹足類、双殻類または頭足類）から選択される殻の内縁部および表面の幾何学的形状に従って設計されている、請求項６６〜９２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９５】
前記活性縁部および表面、またはそれらの一部が、黄金分割の幾何学的形状に従って設計されている、請求項６６〜９２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９６】
少なくとも１つの二次流れが一次流れの向きに対して角度をなして生成されるように当該流れを変化させるように構成されている活性縁部および表面を含む、請求項６６〜９５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９７】
前記流れが水平な渦環または螺旋流路に似るように当該流れを変化させるように構成されている活性縁部および表面を含む、請求項６６〜９５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９８】
前記流れが前記出口を出て水域と相互作用するときに該水域に跳水が生成されるように、当該流れを変化させるように構成されている活性縁部および表面を含む、請求項６６〜９５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９９】
前記一次流れの一部を、前記波形の内側バレル流路またはフェイスおよびトラフを越えてブレイクゾーンに突入する、外側バレル流路を含む形態に付勢するように構成された活性縁部および表面を含む、請求項６６〜９５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１００】
バレルの内側を構成する前記流路がバレル形状の外側を構成する前記流路を圧倒することによって、バレルを有しない波形を生成するように前記流れを変化させるように構成されている活性縁部および表面を含む、請求項６６〜９５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０１】
前記入口が連続的な水の流れを受け入れるようになっている、請求項５１〜１００のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０２】
前記入口が、不連続な水の流れを受け入れるようになっている、請求項５１〜１００のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０３】
前記装置は、該装置が水域内で静止している間に、前記入口で水の流れを受け入れるように構成されている、請求項１０１または１０２に記載の装置。
【請求項１０４】
前記装置は、該装置が水域を通って付勢されているときに、前記入口で水の流れを受け入れるように構成されている、請求項１０１または１０２に記載の装置。
【請求項１０５】
前記入口で受け入れられる前記水の流れがポンプによって供給される、請求項１０３に記載の装置。
【請求項１０６】
前記装置が川に設置可能であり、前記入口で受け入れられる前記水の流れが前記川の流れによって供給される、請求項１０３に記載の装置。
【請求項１０７】
前記装置が防波堤に設置可能であり、かつ一方向流量制御弁をさらに含む、請求項１０３に記載の装置。
【請求項１０８】
前記装置がダムの放水路出口に接続可能であり、かつ前記入口で受け入れられる前記水の流れが前記放水路によって供給される、請求項１０３に記載の装置。
【請求項１０９】
前記装置がチャンバに接続可能であり、前記入口で受け入れられる前記水の流れは、不連続であって、前記チャンバから前記装置を通して一定量の空気または水を押し出すことにより空気圧または水圧のいずれかによって供給される、請求項１０３に記載の装置。
【請求項１１０】
前記装置を、水域を通して直線的に付勢するための手段をさらに含む、請求項１０４に記載の装置。
【請求項１１１】
前記装置を輪状の水域の内周または外周のまわりに付勢するための手段をさらに含む、請求項１０４に記載の装置。
【請求項１１２】
チャンバ入口およびチャンバ出口を有するチャンバをさらに含み、前記装置の入口が前記チャンバの出口に接続する、請求項５１〜１０３および１０５〜１０９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１３】
前記チャンバの出口に最も近接する部分が曲線形状に形成されている、請求項１１２に記載の装置。
【請求項１１４】
前記チャンバがマトリックスキャピラリのバンクを含み、各キャピラリの内径が前記チャンバの曲線の平均コイル径よりも小さい、請求項１１３に記載の装置。
【請求項１１５】
前記マトリックスキャピラリ中の各キャピラリの内径が、前記チャンバの曲線の前記平均コイル径の１／２〜１／５０の間である、請求項１１４に記載の装置。
【請求項１１６】
前記マトリックスキャピラリがハニカムの形態をとる、請求項１１４に記載の装置。
【請求項１１７】
前記チャンバまたはその一部の前記活性表面が、軟体動物門（腹足類、双殻類または頭足類）から選択される殻の内縁部または外縁部の幾何学的形状に従って設計されている、請求項１１２〜１１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１８】
前記チャンバまたはその一部の前記活性表面が、黄金分割の幾何学的形状に従って設計されている、請求項１１２〜１１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１９】
前記チャンバまたはその一部が、対数螺旋の幾何学的形状に従って設計されている、請求項１１２〜１１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２０】
取水口および排出口を有する排出カラムを有するウォータポンプをさらに含み、少なくとも前記取水口が水域中に存在する、請求項１１２または１１９に記載の装置。
【請求項１２１】
前記チャンバの高さを調整するための機構をさらに含む、請求項１２０に記載の装置。
【請求項１２２】
前記チャンバが、ボールとソケットとを有するボールジョイント機構をさらに含む、請求項１２０に記載の装置。
【請求項１２３】
前記チャンバが、高さ調整機構と、ボールとソケットとを有するボールジョイント機構と、をさらに含む、請求項１２０に記載の装置。
【請求項１２４】
前記ソケットは、前記チャンバに取り付けられ、当該チャンバからの加圧流を前記ボールに向けることを可能にする複数のダクトを含み、前記ボールの表面と前記ソケットの表面との間に水の薄膜を生成する、請求項１２２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、「造波方法および装置」と題する、２０１６年１１月８日に出願された米国特許仮出願第６２／４１８８９１号からの優先権を主張するものであり、これは法律により許容される最大限の範囲で本明細書に明示的に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、例えば水域に、波を発生させる方法および装置に関する。より詳細には、サーフィンに適した波、ならびに／または、湖、プール、池、魚飼育用の水槽および他の水域における機能として使用するのに適した波を発生させることに関する。
【背景技術】
【０００３】
例えば水域に、波を発生させる方法は周知である。例えば、プールまたは自然の水域でサーフィンに適した波を発生させる用途では、一般的に使用されている従来の手法がいくつかある。これらの従来の手法に共通する欠点は、サーフィンに適した質の高い波を発生させることができないこと、ならびに／あるいは、ほとんどの状況で経済的に実行可能ではないことである。
【０００４】
Ｌｏｃｈｔｅｆｅｌｄの米国特許第５５６４８５９号および６１３２３１７号、ならびにＳａｕｅｒｂｉｅｒの米国特許第４７９２２６０号に記載されるような方法では、自然に発生する波を波乗りする方法でサーフィンするには薄すぎるシート状の流れが生成されるが、サーフィンに適した質の高い波を発生させることはできない。
【０００５】
Ａｕｆｌｅｇｅｒらの米国特許第８６０２６８４号およびＭｃＦａｒｌａｎｄの米国特許第７６５８５７１号に記載されるような方法では、サーフィンに適した波を発生させるという意図された目的以外にはほとんど使用されない、高価な特注施設を建設する必要がある。この欠点は、経済的な実現可能性を低減させるとともに、そのような施設を建設することの経済的リスクを高める。
【０００６】
Ｗｅｂｂｅｒの米国特許第８０４２２００号、Ｓｌａｔｅｒらの米国特許第８５７３８８７号、およびＳａｇａｓｔｕｍｅの米国特許第８３６６３４７号に記載されるような方法では、設置面積が大きすぎ、かつ／あるいは専用の水域を建設する必要がある。この欠点は、経済的な実現可能性を低減させるとともに、そのような施設を建設することの経済的リスクを高める。
【０００７】
したがって、新規で独創的なアプローチは、これらに限定されないが、サーフィンに適した質の高い波を生成することができる一方で、必要な設置面積を減らすために継続的に動作し、高価な専用施設を建設する負担を排除するために様々な水域に導入することができ、また、小型の造波装置を購入してコミュニティプールなどの小さな水域に導入したり、大型の造波装置を購入してテーマパークで見られるような大きな水域に導入したりすることができるように、サイズを拡大縮小することができる。
【発明の概要】
【０００８】
本開示は、最先端技術を超える利点を有する新規かつ進歩的なアプローチに関する。この新規のアプローチでは、入口と、輪郭形成された通路と、出口と、外殻と、を備える装置を通して水の流れを変化させることにより、水域に所望の波を発生させる。
【０００９】
したがって、様々な自然および非自然の波形を、これらに限定されないが：跳水；急落してバレルを形成する左、右、およびピーク砕波；または波の後ろを横転してファンウェーブや初心者用の波を形成する左、右、およびピーク砕波にシミュレートすることができる。
【００１０】
本発明の例示的な特徴によれば、水の流れは、入口と、通路と、出口と、を構成する、活性縁部および表面輪郭を通って付勢されるときに変化する。
【００１１】
したがって、生成される波の特性は、入口、通路、および出口の活性縁部および表面の輪郭を変えることによって修正することができる。
【００１２】
したがって、装置またはその一部は、剛性であるように設計することができ、あるいは調整可能であるように設計することができ、流れが装置の活性縁部および表面の輪郭を通って付勢される間に波形を修正することを可能にする。
【００１３】
したがって、装置全体を可動域内で円滑に回動させることによっても、発生する波の特性を修正することができる。
【００１４】
本発明の例示的な特徴によれば、いくつかの実施形態において、入口、通路、および出口、またはそれらの一部を構成する活性縁部および表面は、自然界に見られる幾何学的形状、例えば、軟体動物門（腹足類または頭足類）の殻などの、殻の内縁部および表面の幾何学的形状に従って設計されている、
【００１５】
したがって、いくつかの実施形態において、入口、通路、および出口、またはそれらの一部を構成する活性縁部および表面は、黄金分割の幾何学的形状に従って設計されている。
【００１６】
本発明の例示的な特徴によれば、装置は、例えば本発明の加圧された実施形態で使用するために、入口、通路、および出口、またはそれらの一部がすべての側面で有界であり得るように設計することができ、あるいは、装置が水域を通って動かされるか、装置が川の流れの中で静止しているか、または装置が潮の流れの中で静止している本発明の実施形態で使用するために、それらが制限され得ないように設計することができる。
【００１７】
本発明の例示的な特徴によれば、装置が水域中に部分的に沈められるように、あるいは、装置のどの部分も水域の表面上に延在しないように完全に沈められるように、該装置を設計することができる。
【００１８】
本発明の例示的な特徴によれば、波形は、例えばショルダ、クレスト、リップ、バレル、トラフ、およびブレイクゾーンなどの特徴を含むように生成され得る。
【００１９】
本発明の例示的な特徴によれば、装置を通る水の一次流れは、１つ以上の二次流れが一次流れの向きに対して角度をなして生成されるように変化させられる。
【００２０】
したがって、流れが水平な渦環または螺旋流路に似るように流れを変化させることができる。
【００２１】
したがって、流れが水平な渦環または螺旋流路に似るように流れを変化させることができ、ここでは、一次流れの方向に向けられた、あるいは一次流れの方向に部分的に向けられた流路の一部は、波形上で、外側トラフ境界から、フェイスを上り、バレルまで螺旋状に変化し、最終的にはブレイクゾーンに突入し、流れが装置から離れるにつれてほぼ１回の完全な螺旋回転を完了する、波のバレル形の内側を形成し；また、一次流れの方向に向けられ、あるいは一次流れの方向に部分的に向けられ、かつ最初に変化させられた流路の方向に向けられた、流路の他の部分は、波形上で、トラフ境界から、バックウォールを上り、ショルダおよびクレストを越えて、バレルまで螺旋状に変化し、最終的にはブレイクゾーンに突入し、流れが装置から離れるにつれてほぼ１回の完全な螺旋回転を完了する、波のバレル形の外側を形成する。
【００２２】
したがって、上述したように、波形を妨げることなく流れを変化させることができるが、その代わりに、バレルの内側を構成する流路がバレルの外側を構成する流路を圧倒し、バレルの内側の流れが波形の後ろを流れるように変化させることもできる。
【００２３】
したがって、上述したように、流れは、渦環または螺旋流路に似ることなく、それ自体と交差するように変化させられ得る。
【００２４】
本発明の例示的な特徴によれば、例示的な実施形態の要件を満たすように、連続波と非連続波の両方を発生させることができる。
【００２５】
本発明の例示的な特徴によれば、装置が水域内で静止している間に、当該装置を通る水の流れを付勢し、それによって定常波を生成することができる。
【００２６】
本発明の例示的な特徴によれば、水域を通して装置を付勢し、それによって静止海岸線に対してある方向に動く波を発生させることができる。
【００２７】
本発明の例示的な特徴によれば、造波方法は、本発明を様々な水域に導入することを可能にするので、本発明を収容するためにだけ必要な施設を構築する必要はない。
【００２８】
本発明の例示的な特徴によれば、装置は、サイズを拡大縮小することができるので、例えば、湖のような大きな水域に非常に大きな波を作り出すことができ、例えば、スイミングプールのようなより小さな水域により小さな波を作り出すことができ、あるいは、例えば、魚飼育用の水槽のような非常に小さな水域に、水槽のエアレーションと同様の機能のために、水槽ポンプと組み合わせて、非常に小さな波を作り出すことができる。
【００２９】
本発明の例示的な特徴によれば、水の流れは、多くの方法で装置を通して付勢され得る。
【００３０】
［ポンプによって供給される定常的かつ連続的な流れ］
したがって、本発明の例示的な実施形態は、装置を通る連続的な水の流れを付勢するためにポンプを使用して、連続的かつ質の高い定常波を生成し、生成される波の大きさに対して小さい水域で動作することができる。
【００３１】
したがって、この実施形態では、チャンバによって装置をポンプに接続することができ、該チャンバは、装置の入口に達する前に乱流であるポンプ流を層流に変換するように構成され得る。
【００３２】
したがって、この例示的な実施形態は、様々な既存の水域、例えば、地域のコミュニティプールに装置を導入することを可能にし、これによって、そうでなければサーフィンを経験する機会のなかった人々がサーフィンを経験できるようになる。
【００３３】
したがって、この例示的な実施形態は、ある水域から別の水域へ装置を容易に搬送することを可能にするので、例えば、フルタイムのサーフ施設を建設することが不可能である人口の少ない地域で装置を短期間だけ利用し、その後、他の地域に移すことができる。
【００３４】
したがって、この例示的な実施形態は、最新技術よりも低コストで装置を製造および設置することを可能にする。
【００３５】
したがって、この例示的な実施形態は、湖、プール、池、魚飼育用の水槽および他の水域において特徴として使用される波を生成するために、装置の大きさを調整することを可能にする。
【００３６】
［自然の流動によって供給される定常的かつ連続的／非連続的な流れ］
本発明の例示的な実施形態によれば、例えば、潮流エネルギーの力または重力の力などの自然の力によって、連続的または非連続的な水の流れが装置を通って付勢される。
【００３７】
したがって、この実施形態の一例において、装置は、防波堤またはサージチャネル内に設置され、一方向フラップ弁が取り付けられていてもよく、該装置を通して水が急上昇するのを付勢することができ、それによって、例えば港のようなより静かな水域にサーフィンに適した波を生成することができる。
【００３８】
したがって、この実施形態の別の例では、装置は、川に設置され、該装置を通して川の流れの少なくとも一部を付勢し、それによって装置の下流にサーフィンに適した波を発生させる。
【００３９】
したがって、この実施形態では、川の流れの一部が装置によって変化させられずに該装置のそばを通過するように、当該装置の通路は制限されていなくてもよい。
【００４０】
したがって、この実施形態のさらに別の例では、当該装置は、ダムの放水路の出口に接続され、重力を利用して流れを付勢し、当該流れが放水路を通って装置の入口へ、そして通路を通って装置の出口から流れ出るようにする。
【００４１】
したがって、この実施形態の利点は、いったん設置されると、装置は、動作するために必要なエネルギーおよび関連する費用をほとんどまたは全く必要とせずに、サーフィンに適した波を発生させることができる。
【００４２】
［変位によって供給される定常的かつ非連続的な流れ］
本発明の例示的な実施形態によれば、ある量の空気または水をチャンバから装置を通して変位させることによって、空気圧または液圧のいずれかによって、非連続的な水の流れが装置を通過する。
【００４３】
したがって、この実施形態の利点は、既存のインフラストラクチャを利用しながらより質の高い様々な波を発生させることができるように、既存の空気圧または液圧による造波設備に装置に後付けできることである。
【００４４】
［水域を介して付勢される非定常的かつ連続的／非連続的な流れ］
本発明の例示的な実施形態によれば、例えば、船体が水域を通って移動するように、装置が水域を通って付勢されるときに、連続的または非連続的な水の流れが該装置を通って付勢される。
【００４５】
したがって、装置は、直線的な軌道に沿って直線的に付勢されて、非定常的かつ非連続的な波を作り出すことができ、あるいは、円形またはドーナツ形の水域の内周または外周のまわりに付勢されて、非定常的かつ連続的な波を作り出すことができる。
【００４６】
したがって、装置の通路が制限されていない実施形態は、この実施形態において有益であり得る。
【００４７】
したがって、最新技術を超えるこの実施形態の利点は、装置によって生成される波が、水域内に特別に設計された底部輪郭に依存しないことである。この依存関係を排除すると、水域を特注で設計および構築する必要がなくなるので設置コストが削減され、また、例えば湖などの既存の水域に装置を設置することができる。
【００４８】
上記の付勢において、本発明の一形態によれば、水域に波を発生させる方法が提供され、該方法は、装置の入口、輪郭形成された通路および出口を通して水を付勢するステップと、入口、輪郭形成された通路および出口のうちの少なくとも１つの活性縁部および表面のうちの少なくとも１つで水の流れを変化させるステップと、を含み、それによって水を出口から波形で流出させる。流れを変化させるステップは、入口、輪郭形成された通路、および出口を収納する外殻の活性縁部および表面で流れを変化させることを含むことができる。輪郭形成された通路を通して水を付勢するステップは、複数の入口、複数の内部通路、および複数の出口を通して水を付勢することを含むことができる。この方法は、流れを、流量制御値を用いて制御するステップをさらに含むことができる。
【００４９】
この方法は、付勢する流量を変化させることによって、活性縁部および表面を調整することによって、少なくとも１つの方向に関節運動させることによって、またはそれらの組合せによって、生成された波形を修正するステップをさらに含むことができる。
【００５０】
この方法は、装置を少なくとも部分的に水域中に沈めるステップと、当該水域との相互作用を介して、生成された波形を修正するステップと、をさらに含む。
【００５１】
流れを変化させるステップは、通路の有界な活性表面で流れを変化させることを含み、流れの全体が通路を通過するようにするか、あるいは、通路の無制限な活性表面で流れを変化させることを含み、流れの一部が通路を通過するときに当該流れの一部が変えられ、流れの別の部分は影響を受けずに変えられずに通過するようにすることができる。
【００５２】
付勢するステップは、波形のフェイスおよびトラフになるように一次流れの一部を変化させるように構成されている装置の活性縁部および表面を通して、当該一次流れの少なくとも一部を付勢すること、波形のバックになるように一次流れの一部を変化させるように構成されている装置の活性縁部および表面を通して、当該一次流れの少なくとも一部を付勢すること、波形のショルダになるように一次流れの一部を変化させるように構成されている装置の活性縁部および表面を通して、当該一次流れの少なくとも一部を付勢すること、あるいは、波形の外側トラフ境界になるように一次流れの一部を変化させるように構成されている装置の活性縁部および表面を通して、当該一次流れの少なくとも一部を付勢することを含むことができる。
【００５３】
変化させるステップは、水域の不所望の流れが装置の出力流れを妨げることを防ぐように構成されている、外殻の活性縁部および表面で変化させること、装置の所望の出力流れを達成するのを助けるように構成されている、外殻の活性縁部および表面を用いて変化させること、対数螺旋の幾何学的形状に従って設計されている、入口、通路および出口、またはそれらの一部を構成する活性縁部および表面によって変化させること、軟体動物門（腹足類、双殻類または頭足類）から選択される殻の内縁部および表面の幾何学的形状に従って設計されている、入口、通路および出口、またはそれらの一部を構成する活性縁部および表面によって変化させること、あるいは、黄金分割の幾何学的形状に従って設計されている、入口、通路および出口、またはそれらの一部を構成する活性縁部および表面によって変化させること、を含むことができる。
【００５４】
付勢するステップは、少なくとも１つの二次流れが一次流れの向きに対して角度をなして生成されるように当該流れを変化させるように構成されている活性縁部および表面を通して、一次流れの少なくとも一部を付勢すること、流れが水平な渦環または螺旋流路に似るように当該流れを変化させるように構成されている活性縁部および表面を通して、一次流れの少なくとも一部を付勢すること、一次流れの少なくとも一部を装置の活性縁部および表面を通して付勢することと、流れが出口を出て水域と相互作用するときに、ある量の水域を変位させて当該水域に跳水が生成されるようにすること、一次流れの一部を、波形の内側バレル流路またはフェイスおよびトラフを越えてブレイクゾーンに突入する、外側バレル流路を構成する形に付勢するように構成されている活性縁部および表面を通して、当該一次流れの少なくとも一部を付勢すること、バレルの内側を構成する流路が当該バレル形状の外側を構成する流路を圧倒することによって、バレルを有しない波形を生成するように流れを変化させるように構成されている活性縁部および表面を通して、一次流れの少なくとも一部を付勢すること、装置を通る連続的な水の流れを付勢すること、装置を通る不連続な水の流れを付勢すること、装置が水域内で静止している間に、当該装置を通る水の流れを付勢すること、装置が水域を通って移動する間に、当該装置を通る水の流れを付勢すること、ポンプによって付勢すること、重力によって付勢すること、潮汐エネルギーによって付勢すること、水域の流動によって付勢すること、チャンバからの流体の変位によって不連続な流れを付勢すること、装置を、水域を通して直線的に動かすことによって付勢すること、装置を輪状の水域の内周または外周のまわりに直線的に動かすことによって付勢すること、チャンバ入口およびチャンバ出口を有するチャンバから付勢すること、を含むことができる。
【００５５】
変化させるステップは、曲線形状に成形されたチャンバ出口に最も近接するチャンバの部分によって変化させること、各キャピラリのキャピラリ内径がチャンバの曲線の平均コイル径よりも小さい、チャンバ内のマトリックスキャピラリのバンクで変化させること、キャピラリ内径がチャンバの曲線の平均コイル径の１／５〜１／５０の間である、マトリックスキャピラリで変化させること、軟体動物門（腹足類、双殻類または頭足類）から選択される殻の内縁部および／または外縁部の幾何学的形状に従って設計されている、チャンバの活性表面またはそれらの一部で変化させること、黄金分割の幾何学的形状に従って設計されている、チャンバの前記活性表面またはそれらの一部で変化させること、対数螺旋の幾何学的形状に従って設計されている、チャンバまたはそれらの一部で変化させること、を含むことができる。
【００５６】
この方法は、水域からチャンバ内へ水の流れを引き込むステップと、引き込まれた乱流を層流にするチャンバを通して流れを付勢するステップと、チャンバから入口へ流れを付勢するステップと、をさらに含むことができる。この方法は、装置の高さを水域の表面に対して調整するステップ、当該装置を少なくとも１つの方向に関節運動させるステップ、あるいは、装置の高さを水域の表面に対して調整するステップおよび当該装置を少なくとも１つの方向に関節運動させるステップ、をさらに含むことができる。
【００５７】
本発明の他の態様によれば、水域に波を発生させる装置が提供され、当該装置は、一次流れを受け入れるように構成された入口と、波形を放出するように構成された出口と、入口を出口に接続する通路と、を備え、入口、出口および通路のうちの少なくとも１つが、一次流れを波形に変化させるように構成されている。
【００５８】
この装置は、入口、通路および出口を収納する外殻をさらに含むことができる。
【００５９】
通路は、入口を出口に接続する複数の通路を含むことができ、出口は、複数の出口を含むことができ、入口は、複数の入口を含むことができる。通路は、流量制御値に接続されていてもよい。
【００６０】
装置またはその一部は剛性であってもよく、かつ／あるいは、調整可能であってもよい。装置は、少なくとも１つの方向に関節運動することができ、少なくとも部分的に水域に沈めることができ、かつ／あるいは、サイズが拡大縮小可能である。
【００６１】
入口、出口および通路のうちの少なくとも１つは、有界の活性縁部および表面を有することができる。入口、出口および通路のうちの少なくとも１つは、無制限の活性縁部および表面を有することができる。活性縁部および表面は、波形のフェイスおよびトラフになるように一次流れの一部を変化させるように構成され得る。
【００６２】
活性縁部および表面は、入口縁部と、出口縁部と、入口を出口に接続する通路面と、を含むことができる。装置は、通路プロファイルをさらに含み、出口縁部が当該通路プロファイルに向かって湾曲していてもよい。通路面の曲率は、それが出口から離れるにつれて減少または増大していてもよい。通路の活性表面は、入口から出口へと湾曲した経路をたどっていてもよい。活性縁部および表面は、波形のバック、波形のショルダ、または波形の外側トラフ境界になるように一次流れの一部を変化させるように構成され得る。
【００６３】
外殻は、水域の不所望の流れが装置の出力流れを妨げることを防ぐように構成されている、追加の活性縁部および表面を有することができ、あるいは、装置の所望の出力流れを達成するのを助けるように構成され得る。活性縁部および表面、またはそれらの一部は、対数螺旋の幾何学的形状、軟体動物門（腹足類、双殻類または頭足類）から選択される殻の内縁部および表面の幾何学的形状、あるいは黄金分割の幾何学的形状に従って設計され得る。
【００６４】
装置は、少なくとも１つの二次流れが一次流れの向きに対して角度をなして生成されるように当該流れを変化させるように構成されている活性縁部および表面を含むことができる。この点について、活性縁部および表面は、流れが水平な渦環または螺旋流路に似るように当該流れを変化させるように構成されていてもよく、流れが出口を出て水域と相互作用するときに該水域に跳水が生成されるように、当該流れを変化させるように構成されていてもよく、一次流れの一部を、波形の内側バレル流路またはフェイスおよびトラフを越えてブレイクゾーンに突入する、外側バレル流路を含む形態に付勢するように構成されていてもよく、あるいは、バレルの内側を構成する流路がバレル形状の外側を構成する流路を圧倒することによって、バレルを有しない波形を生成するように流れを変化させるように構成されていてもよい。
【００６５】
入口は、連続的な水の流れまたは非連続的な水の流れを受け入れるようになっていてもよい。
【００６６】
装置は、該装置が水域内で静止している間に、入口で水の流れを受け入れるように、あるいは、該装置が水域を通って付勢されているときに、入口で水の流れを受け入れるように構成され得る。この点について、入口で受け入れられる水の流れは、ポンプによって供給される。装置は、入口で受け入れられる水の流れが川の流れによって供給され得るように、川に設置可能である。装置は、防波堤に設置可能であり、かつ一方向流量制御弁をさらに含むことができる。装置は、ダムの放水路出口に接続可能であり、入口で受け入れられる水の流れを放水路によって供給することができる。装置は、チャンバに接続可能であり、入口で受け入れられる水の流れは、不連続であって、チャンバから装置を通して一定量の空気または水を押し出すことにより空気圧または水圧のいずれかによって供給することができる。
【００６７】
装置は、該装置を、水域を通して直線的に付勢するための手段、または該装置を、輪状の水域の内周または外周のまわりに付勢するための手段をさらに含むことができる。
【００６８】
装置は、チャンバ入口およびチャンバ出口を有するチャンバをさらに含むことができ、装置の入口はチャンバの出口に接続することができる。チャンバの出口に最も近接する部分が曲線形状に形成されていてもよい。チャンバは、マトリックスキャピラリのバンクを含むことができ、各キャピラリの内径はチャンバの曲線の平均コイル径よりも小さい。マトリックスキャピラリ中の各キャピラリの内径は、チャンバの曲線の平均コイル径の１／２〜１／５０の間とすることができる。マトリックスキャピラリは、ハニカムの形態をとり得る。
【００６９】
チャンバの活性表面またはそれらの部は、軟体動物門（腹足類、双殻類または頭足類）から選択される殻の内縁部もしくは外縁部の幾何学的形状、黄金分割の幾何学的形状、または対数螺旋の幾何学的形状に従って設計され得る。
【００７０】
装置は、取水口および排出口を有する排出カラムを有するウォータポンプをさらに含むことができ、少なくとも取水口が水域中に存在する。装置は、チャンバの高さを調整するための機構をさらに含むことができる。チャンバは、ボールとソケットとを有するボールジョイント機構をさらに含むことができる。
【００７１】
チャンバは、高さ調整機構と、ボールとソケットとを有するボールジョイント機構と、をさらに含むことができる。ソケットは、チャンバに取り付けることができ、当該チャンバからの加圧流をボールに向けることを可能にする複数のダクトを含み、ボールの表面とソケットの表面との間に水の薄膜を生成することができる。
【００７２】
さらなる態様、特徴および利点は、非限定的かつ例示的な実施形態の詳細な説明および図面から明らかになるであろう。
【００７３】
本発明は、添付の図面と併せて以下の非限定的な特定の実施形態を詳細に説明することによって、より完全に説明されるであろう。図中、同様の要素および／または特徴には、同様の符号が付されている場合がある。さらに、同じタイプの様々な要素は、参照符号の後に類似の要素を区別する第２の符号を付すことによって区別され得る。詳細な説明の特定の一節において、第１の参照符号のみが識別されている場合、その一節は、第２の参照符号に関係なく、同じ第１の参照符号を有する類似の要素のいずれか１つを表している。
【００７４】
本明細書中のすべての見出しは、便宜上、提供されているに過ぎず、限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】例示的な装置への一次流れと、該例示的な装置からの変化した流れと、を示す立側面図である。
【図２】例示的な装置への一次流れと、該例示的な装置からの変化した流れと、を示す斜視図である。
【図３】例示的な装置への一次流れと、該例示的な装置からの変化した外側バレル流れを示す立側面図である。
【図４】例示的な装置の活性縁部および表面を示す分解斜視図である。
【図５】入口を示す、例示的な装置の背面図である。
【図６】出口を示す、例示的な装置の正面図である。
【図７】例示的な装置の上面図である。
【図８】例示的な装置の側面図である。
【図９】第２の例示的な装置からの変化した流れを示す立側面図である。
【図１０】第２の例示的な装置からの変化した流れを示す斜視図である。
【図１１】第２の例示的な装置の活性縁部および表面を示す分解斜視図である。
【図１２】入口を示す、第２の例示的な装置の背面図である。
【図１３】出口を示す、第２の例示的な装置の正面図である。
【図１４】第２の例示的な装置の平面図である。
【図１５】第２の例示的な装置の側面図である。
【図１６】軟体動物門の例示的な殻の図である。
【図１７】軟体動物門の殻の内縁部および表面に似た幾何学的形状の例を示す図である。
【図１８】例示的な実施形態に従う水域内にある装置の立側面図である。
【図１９】例示的な実施形態に従う装置の斜視図である。
【図２０】例示的な実施形態に従う装置の斜視断面図である。
【図２１】例示的な実施形態に従う装置の側面図である。
【図２２】例示的な実施形態に従う装置の側断面図である。
【図２３】例示的な実施形態に従う装置の背面図である。
【図２４】例示的な実施形態に従う装置の正面図である。
【図２５】例示的な実施形態に従う装置の上面図である。
【図２６】例示的な実施形態に従うマトリックスキャピラリの斜視図である。
【図２７】例示的な実施形態に従うマトリックスキャピラリの正面図である。
【図２８】例示的な実施形態に従うマトリックスキャピラリの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００７６】
［概要］
時々、明確な基準となるフレームなしには、観察者は、該観察者にとって、動いているのが観察者自身であるのか、それとも観察対象であるのかを区別することは不可能である場合があることが見受けられる。
【００７７】
この概念を説明するアナロジー：サーファーのコンテストでの滑りを撮影する無人機に取り付けられたカメラは、サーファーの滑りを捉えるために一定の速度でサーファーを追跡する。カメラのフレーム内には、空、波、およびサーファーだけが見えている。波は一定の速度で砕け、空には雲はなく、ビーチはフレームからはみ出している。これらの特徴がなければ、明確な基準点はないと言える。映像を見るとき、サーファーがビーチに対して左へ動いているのか、それともサーファーはビーチに対して静止しており、波がビーチに対して左から右へ流れているのか、を区別することが不可能になる。
【００７８】
明確な基準となるフレームが取り除かれると、残っているのは、ある方向（左から右）に動く水の流れに対して動いているサーファーだけである。サーファーを取り除くと、残っているのは、左から右へ動く水の流れだけである。
【００７９】
アナロジーをさらに進めると、サーファーの波は、きれいなフェイスおよびバレルを有するプランジング波である。浜辺にいる観察者にとって、肉眼では、水が波のトラフから波のフェイスを上がって移動し、該フェイスとトラフを越えて円筒形にブレイクゾーンに入り、そうするとほぼ完全に一回転したように見える。ブレイクした波と同じ速度で移動しているカメラにとっては、波のフェイスを上に向かうこの円柱運動は、トラフからブレイクゾーンまでのほぼ１回の完全な螺旋回転を完成させる螺旋運動になる。
【００８０】
明確な基準のフレームが再び取り除かれると、トラフから、フェイスの上、バレルの上方、そしてブレイクゾーンの中へと、左から右へ移動するにつれて螺旋状に渦巻き、トラフからブレイクゾーンまでほぼ１回の螺旋回転を完了する水流に対して動くサーファーだけが残る。
【００８１】
サーファーを取り除くと、トラフから、フェイスの上、バレルの上方、そしてブレイクゾーンの中へと、左から右へ移動するにつれて螺旋状に渦巻き、トラフからブレイクゾーンまでほぼ１回転の螺旋回転を完了する水流だけが残る。
【００８２】
この方法および装置の目的は、本明細書を通して説明されるように、装置が静止した水域を通って移動するか、あるいは水流が静止した装置を通って移動するかに関わらず、サーファーに対する水の流れをシミュレートすることである。
【００８３】
追加のアナロジーを使用して、装置の活性縁部および表面がどのように機能して記載される水の流れが達成されるのか、ということの説明を助けることができる。
【００８４】
実験および発見をとおして、通路内の水の単一の流れは、流れの一次方向に対して二次的な流れを生成するように変化させられ得ることが観察される。このような流れの変化は、親指をホースの出口にかざすのと同様に説明することができる。このアナロジーでは、ホースの出口縁は展性があり、そのため流れの変化は出口の上の親指の位置決めだけでなく、出口縁に加えられる圧力によっても決まる。このアナロジーでは、ホースの出口縁に圧力を加えると、該出口縁の形状が変化することによって出力される流れの形状が変わるだけでなく、ホースの内部活性表面の形状も変化して流路も変わる。出口縁が流路内に押し下げられると、ホースの内部活性表面は、一次流れを遮るように修正されて、水流を障害物の周囲から一次流路に強制的に流し込む。この観察およびアナロジーは、波形の形状を作り出すために出口縁の形状がどのように機能するのかということ、ならびに、波形を作り出す流路を生成するべく、一次流路を変化させるために通路の輪郭がどのように機能するのかということ、を説明するのに役立つ。
【００８５】
［波形］
図１〜３に示すように、一次流れ１５０は、装置２０２の例示的な実施形態の入口２２０、輪郭形成された通路２４０、および出口２６０の活性縁部および表面を通って付勢されるときに変えられる。流れが変えられて、波形１０１が生成される。
【００８６】
図１〜３に示すように、装置２０２の例示的な実施形態によって生成されたシミュレートされた波は、外側バレル流路１１０と内側バレル流路１３０とを含む、右側から崩れるプランジング波として説明される。波形１０１を越えてブレイクゾーン１１９に突入する外側バレル流路１１０は、ショルダ１１１、クレスト１１３、バック１１４、リップ１１５およびプランジリップ１１７を含むものとして記載されている。波形１０１上で、トラフ１３５から、フェイス１３７を上り、バレル１３１まで流れ、そしてブレイクゾーン１１９に入る内側バレル流路１３０は、トラフ層境界１３３、トラフ１３５、フェイス１３７、およびバレル１３１を含むものとして記載されている。
【００８７】
図１および２に示すように、一次流れ１５０は、装置２０２を通って付勢されるときに変えられ、その結果、波形１０１の流れは、水平な渦環または螺旋流路に似たものになる。
【００８８】
したがって、一次流路１５０の一部は、一次流路１５０内に、あるいは部分的に一次流路１５０内に導かれて、波形１０１上で、外側トラフ層境界１３３から、フェイス１３７を上り、バレル１３１まで螺旋状に延び、最終的にはブレイクゾーン１１９に突入する、内側バレル流路１３０になるように変えられる。内側バレル流路１３０は、流れが装置２０２から離れるにつれてほぼ１回の完全な螺旋回転を完了する。
【００８９】
一次流路１５０の他の部分は、一次流路１５０内に、あるいは部分的に一次流路１５０内に導かれ、また同様に内側バレル流路１３０内にも向けられて、波形１０１上で、トラフ層境界１３３から、該波形１０１のバック１１４を上り、ショルダ１１１およびクレスト１１３を越えて、バレル１３１まで螺旋状に延び、最終的にはブレイクゾーン１１９に突入する、外側バレル流路１１０となるように変えられる。外側バレル流路は、流れが装置２０２から離れるにつれてほぼ１回の完全な螺旋回転を完了する。
【００９０】
図９および１０に示すように、第２の例示的な装置２０２のシミュレートされた波は、外側バレル流路１１０と内側バレル流路１３０とを含む、左側から崩れるプランジング波として記載されている。波形１０１を越えてブレイクゾーン１１９に突入する外側バレル流路１１０は、ショルダ１１１、クレスト１１３、バック１１４、リップ１１５およびプランジリップ１１７を含むものとして記載されている。波形１０１上で、トラフ１３５から、フェイス１３７を上り、バレル１３１まで流れ、そしてブレイクゾーン１１９に入る内側バレル流路１３０は、トラフ境界層１３３、トラフ１３５、フェイス１３７、およびバレル１３１を含むものとして記載されている。
【００９１】
図９および１０に示すように、装置２０２は水域４０４内に完全に沈められており、トラフ１３５表面は水域４０４の表面４１０の下にあり、水域４０４内にサーフィンに適した跳水１３９を作り出している。出口２６０またはその一部が水域４０４の表面４１０下に水没していることにより、水域４０４内で水の変位が生じて、例えば、跳水１３９やウェイクなど様々なサーフ可能な波形を得ることができる。
【００９２】
例示的な実施形態２０２では、外殻２９０は、出口２６０の後ろからくる水域４０４からの不所望な流れを妨げるように構成されていることが分かる。
【００９３】
図９および１０に示し、かつ先に説明したように、明確な基準枠がないと、装置２０２が水域４０４内で静止しているのか、それとも、例えばジェットまたは電動プロペラなどの、装置２０２を付勢するための手段によって装置２０２が水域４０４を通って付勢されているのかどうかを見分けることは不可能である。図９および１０は、装置２０２を、水域４０４を通って付勢すること、ならびに装置２０２が水域４０４内で静止している間に装置２０２を通る流れを付勢すること、の両方による、波形１０１の生成を示す。
【００９４】
［装置］
図４〜８に示すように、例示的な装置は、入口２２０と、入口２２０を出口２６０に接続する輪郭形成された内部通路２４０と、出口２６０と、当該入口２２０、当該通路２４０および当該出口２６０を収納する外殻２９０と、を備える。入口２２０は、入口縁部２２１を含む。通路は、フェイス・トラフ成形輪郭２４１と、バックウォール成形輪郭２４３と、ショルダ成形輪郭２４５と、トラフ境界成形輪郭２４７と、を含む。出口２６０は、フェイス・トラフ成形縁部２６１と、バックウォール成形縁部２６３と、ショルダ成形縁部２６５と、トラフ境界縁部２６７と、を含む。図示するように、例示的な装置の入口、通路、および出口は、すべての側面において有界である。
【００９５】
図１１〜１５に示すように、第２の例示的な装置は、入口２２０と、入口２２０を出口２６０に接続する輪郭形成された内部通路２４０と、出口２６０と、当該入口２２０、当該通路２４０および当該出口２６０を収納する外殻２９０と、を備える。入口２２０は、入口縁部２２１を含む。通路は、フェイス・トラフ成形輪郭２４１と、バックウォール成形輪郭２４３と、ショルダ成形輪郭２４５と、を含むが、トラフ境界成形輪郭２４７を有する代わりに、バックウォール成形輪郭がフェイス・トラフ成形輪郭に直接連結している。出口２６０は、フェイス・トラフ成形縁部２６１と、バックウォール成形縁部２６３と、ショルダ成形縁部２６５と、を含むが、トラフ境界縁部１６７を有する代わりに、バックウォール成形縁部２６３がフェイス・トラフ成形縁部２６１に直接連結している。図示するように、例示的な装置の入口、通路、および出口は、すべての側面において有界である。
【００９６】
［入口−入口縁部］
図４〜８に示すように、第１の例示的な実施形態２０２において、入口２２０の縁部２２１の形状は、チャンバ３５０の楕円形の縁部３５３にほぼ一致し、流路に悪影響を及ぼしかねない急激な変化に遭遇させることなく、またプロセス内の流れに乱流を追加することなく、チャンバ２５０から装置２０２の通路２４０へと流れを移行させることを可能にする。
【００９７】
図１１〜１５に示すように、第２の例示的な実施形態２０２において、入口縁部２２１の形状は、通路２４０の３つの活性表面の形状および形態によって決まり、該入口縁部２２１が、フェイス・トラフ成形輪郭２４１の入口２２０側を画定する湾曲した縁部と；バックウォール形成輪郭２４３の入口２２０側を画定し、また、チャンバ３５０の楕円形の出口縁部３５３の形状をとる湾曲した縁部と；ショルダ成形輪郭２４５の入口２２０側を画定する湾曲した縁部と；を含むようになっている。
【００９８】
［通路］
図１〜１５に示すように、通路２４０を構成する活性表面は、一次流れ１５０が通路２４０を通過するときにそれを変化させるように機能する。これらの活性表面の組合せによれば、通路２４０は、一次流れ１５０が例示的な波形１０１を形成する流れになるように該一次流れを変化させることができる。これらの活性表面の構成は、様々な所望の波形１０１を作り出すために様々な方法で変化させることができる。
【００９９】
図４〜８に示すように、装置２０２の第１の例示的な実施形態において、通路２４０は、入口２２０を出口２６０に接続し、およそ４つの活性表面：フェイス・トラフ成形輪郭２４１と、バックウォール成形輪郭２４３と、ショルダ成形輪郭２４５と、トラフ境界成形輪郭２４７と、に分割されている。例示的な装置２０２は、対数的な割合で、入口２２０の楕円形から出口２６０のほぼ円形に成長し、入口２２０における一次流れに対して０度から、出口２６０における一次流れに対して約３０度まで、通路２４０の直径の約２倍の直径を有する円の湾曲経路をたどる。
【０１００】
図８に示すように、例示的な実施形態において、フェイス・トラフ成形輪郭２４１は、バックウォール成形輪郭２４３およびショルダ成形輪郭２４５に対してインセットされており、内側バレル流路１３０による外側バレル流路１１０の追い越しを抑制するようになっている。いくつかの例示的な実施形態では、インセットを小さくして非バレル波を作り出す。
【０１０１】
図１１〜１５に示すように、装置２０２の第２の例示的な実施形態において、通路２４０は、入口２２０を出口２６０に接続し、およそ３つの活性表面：フェイス・トラフ成形輪郭２４１と、バックウォール成形輪郭２４３と、ショルダ成形輪郭２４５と、に分割されている。例示的な装置２０２は、対数的な割合で、入口２２０の楕円形から出口２６０のほぼ円形に成長し、入口２２０における一次流れに対して０度から、出口２６０における一次流れに対して約３０度まで、通路２４０の直径の約２倍の直径を有する円の湾曲経路をたどり、入口２２０における−３０度から出口２６０における０℃まで螺旋状になっている。
【０１０２】
図１４に示すように、例示的な実施形態において、フェイス・トラフ成形輪郭２４１は、バックウォール成形輪郭２４３およびショルダ成形輪郭２４５に対してインセットしており、内側バレル流路１３０による外側バレル流路１１０の追い越しを抑制するようになっている。いくつかの例示的な実施形態では、インセットを小さくして非バレル波を作り出す。
【０１０３】
装置２０２のいくつかの例示的な実施形態において、通路２４０を構成する活性表面、またはその一部は、自然界に見られる幾何学的形状、例えば、軟体動物門（腹足類、双殻類、または頭足類）などの殻の内縁部および／または外縁部の幾何学的形状に従って設計される。いくつかの例示的な実施形態において、通路２４０を構成する活性表面、またはその一部は、黄金分割の幾何学的形状に従って設計される。いくつかの例示的な実施形態において、通路２４０を構成する活性表面、またはその一部は、入口の方向から対数的な割合で延びている。
【０１０４】
別の実施形態において、通路２４０は、２つ以上のポートに分割されているので、複数の流れを互いに傾けて、通路２４０内または出口２６０で流れの交差点を作り出すことができる。通路２４０を複数のポートに分割することの利点は、各ポート内の水流を弁によって制御することができることである。各ポートの流れを制御する能力によれば、単に各ポートの流れを調整するだけで、動作中に波の特性を変えることが可能になる。しかしながら、通路２４０を仕切ることの不利な点は、交差する流れによってある程度の乱流が生じる可能性があることであり、最も顕著なのは、あるポートの流れが別のポートの流れとは実質的に異なる場合である。通路２４０内の複数のポートを利用することに対する他の不利な点は、仕切りおよび弁によって設計の複雑さが増すことである。複数のポートを利用することの利点は、より大きな角度で水流を交差させる能力が増すことである。
【０１０５】
［通路−フェイス・トラフ成形輪郭］
図１〜３に示すように、一次流れ１５０が通路２４０を通って付勢されると、フェイス・トラフ成形輪郭２４１が一次流路１５０を遮り、該一次流路１５０の一部は、波形１０１上で、外側トラフ境界１３３から、フェイス１３７を上り、そしてバレル１３１まで螺旋状にされ、最終的にはブレイクゾーン１１９に突入し、流れが装置２０２から離れるにつれてほぼ１回転の完全な螺旋回転を完了して、内側バレル流路１３０を形成する。
【０１０６】
図４〜８に示すように、第１の例示的な実施形態において、フェイス・トラフ成形輪郭２４１は、一次流路１５０に対して凸状の障害物であり、これはおおよそ海の軟体動物の殻の一部の形状をとっている。この輪郭面２４１は、入口縁部２２１のセグメントによって境界づけられており、かつ出口２６０のフェイス・トラフ成形縁部２６１のセグメントによって境界づけられている。フェイス・トラフ成形輪郭２４１の両側は、ショルダ成形輪郭２４５およびトラフ境界成形輪郭２４７によって境界づけられている。
【０１０７】
図１１〜１５に示すように、第２の例示的な実施形態において、フェイス・トラフ成形輪郭２４１は、一次流路１５０に対して凸状の障害物であり、これはおおよそ海の軟体動物の殻の一部の形状をとっている。この輪郭面２４１は、入口２２０の入口縁部２２１のセグメントによって境界づけられており、かつ出口２６０のフェイス・トラフ成形縁部２６１のセグメントによって境界づけられている。例示的な実施形態において、フェイス・トラフ成形輪郭２４１の両側は、ショルダ成形輪郭２４５およびバックウォール成形輪郭２４３によって境界づけられている。
【０１０８】
［通路−バックウォール成形輪郭］
図１〜３に示すように、一次流れ１５０が通路２４０を通って付勢されると、凹状のバックウォール成形輪郭２４３は、一次流れ１５０の一部を遮り、該流れを螺旋状にして外側バレル流路１１０の裏側に流し、波形１０１をバレル１３１状にし、最終的には、流れを内側バレル流路１３０の方向に向けながらブレイクゾーンに突入する。
【０１０９】
図４〜８に示すように、第１の例示的な実施形態において、バックウォール成形輪郭２４３はその両側が、トラフ境界成形輪郭２４７とショルダ成形輪郭２４５とによって境界づけられており、また、出口１６０のバックウォール成形縁部２６３と入口２２０の入口縁部２２１の一部とによって境界づけられている。
【０１１０】
図１１〜１５に示すように、第２の例示的な実施形態において、バックウォール成形輪郭２４３はその両側が、フェイス・トラフ成形輪郭２４７とショルダ成形輪郭２４５とによって境界づけられており、また、出口２６０のバックウォール成形縁部２６３と入口２２０の入口縁部２２１の一部とによって境界づけられている。
【０１１１】
別の実施形態では、バックウォール形成輪郭２４３は、フェイス・トラフ成形輪郭２４１の流路と交差する流れを生成するように設計することができ、それは、螺旋状ではなく、フェイス・トラフ成形輪郭２４１の螺旋状の内側バレル流路１３０を単にカプリングするものであることが分かった。しかしながら、２つの相補的な螺旋状の流路を生成することは、発生する抵抗がより小さいので、より効率的であることが認識されている。
【０１１２】
［通路−トラフ境界成形輪郭］
図１〜３に示すように、一次流れ１５０が通路２４０を通って付勢されると、トラフ境界成形輪郭は、一次流路１５０の方向から離れて該一次流路１５０の一部を付勢し、トラフ境界流れと水域４０４との間の相互作用において生成される乱流がより少なくなるようにする。代替的な実施形態において、トラフ境界成形輪郭２４７は、一次流れ１５０の一部を該一次流路１５０内に付勢するように構成されている。
【０１１３】
図４〜８に示すように、例示的な実施形態において、トラフ境界成形輪郭２４７はその両側が、フェイス・トラフ成形輪郭２４７とバックウォール成形輪郭２４３とによって境界づけられており、また、出口１６０のトラフ境界縁部２６７と入口２２０の入口縁部２２１の一部とによって境界づけられている。
【０１１４】
［通路−ショルダ成形輪郭］
図１〜３に示すように、一次流れ１５０が通路２４０を通って付勢されると、凹状のショルダ成形輪郭１４５は、一次流路１５０の一部を上方に向かって一次流路１５０内に付勢する。この流れの力は、波形１０１のバレル１３１を作り出すために必要である。図３に見られるように、ショルダ成形輪郭２４５が一次流路１５０と交差する角度は、少なくとも部分的に、外側バレル流路１１０が波形１０１上でバレル１３１をなす角度を規定する。
【０１１５】
図４〜８および図１１〜１５に示すように、例示的な実施形態の両方において、ショルダ成形輪郭２４５はその両側が、バックウォール成形輪郭２４３とフェイス・トラフ成形２４１とによって境界づけられており、また、出口２６０のショルダ成形縁部２６７と入口２２０の入口縁部２２１の一部とによって境界づけられている。例示的な実施形態において、ショルダ成形輪郭２４５は、約４５度の上向きに傾斜しており、かつ約３０度の角度で流れの主方向に向かって傾斜している。
【０１１６】
［出口］
出口２６０の縁部の形状は、例えば図１〜３に示すように、波形１０１に対して所望の流れを達成するのに必要なあらゆる方法で修正することができる。
【０１１７】
図４〜８に示すように、第１の例示的な実施形態において、出口１６０の縁部は、およそ４つの活性縁部セクション、すなわち、トラフ境界縁部２６７、フェイス・トラフ成形縁部２６１、バックウォール成形縁部１６３、およびショルダ成形縁部２６５に区分される。
【０１１８】
図１１〜１５に示すように、第２の例示的な実施形態において、出口２６０の縁部は、およそ３つの活性縁部セクション、すなわち、フェイス・トラフ成形縁部２６１、バックウォール成形縁部２６３、およびショルダ成形縁部２６５に区分される。
【０１１９】
いくつかの例示的な実施形態において、出口１６０を構成する縁部２６０の形状、またはその一部は、天然にみられる幾何学的形状、例えば、軟体動物門（腹足類、双殻類、または頭足類）の殻のような殻の内縁部および／または外縁部の幾何学的形状に従って設計されている。いくつかの例示的な実施形態において、縁部２６０の形状、またはその一部は、黄金分割の幾何学的形状に従って設計されている。いくつかの例示的な実施形態において、縁部２６０の形状またはその一部は、例示的な実施形態で説明したように、入口の方向から対数的な割合で延びている。
【０１２０】
［出口−トラフ境界縁部］
図１〜３に示すように、トラフ境界縁部２６７は、波形１０１のトラフ境界層１３３部分の形状を決定する。
【０１２１】
図４〜８に示すように、トラフ境界縁部２６７は円形であり、フェイス・トラフ成形縁部２６１をバックウォール成形縁部２６３に連結している。同様に、トラフ境界縁部２６７は、出口２６０において、トラフ境界成形輪郭２４７の境界縁部として機能する。
【０１２２】
［出口−フェイス・トラフ成形縁部］
図１〜３および図９，１０に示すように、フェイス・トラフ成形縁部２６１は、波形１０１の、内側バレル流路１３０のフェイス１３７およびトラフ１３５部分の形状を作り出す。
【０１２３】
図４〜８に示すように、例示的な実施形態において、フェイス・トラフ成形縁部２６１は、卵形の形状である。フェイス・トラフ成形縁部２６１は、出口２６０のトラフ境界縁部２６７セグメントを出口２６０のショルダ成形縁部２６５セグメントに連結し、出口２６０において、フェイス・トラフ成形輪郭２４１の境界縁部として機能する。
【０１２４】
図１１〜１５に示すように、例示的な実施形態において、フェイス・トラフ成形縁部２６１は、卵形の形状である。フェイス・トラフ成形縁部２６１は、出口２６０のバックウォール成形縁部２６３セグメントを出口１６０のショルダ成形縁部２６５セグメントに連結し、出口２６０において、フェイス・トラフ成形輪郭２４１の境界縁部として機能する。
【０１２５】
図８に示すように、例示的な実施形態において、フェイス・トラフ成形縁部２４１は、バックウォール成形縁部２６３およびショルダ成形縁部２６５に対してインセットされている。これは、図１〜３の内側バレル流路１３０が、図１〜３の外側バレル流路１１０を追い越すのを防いで、波形１０１をバレル１３１にすることを可能にするためである。
【０１２６】
いくつかの実施形態において例示的に、フェイス・トラフ成形縁部２６１またはその一部、およびフェイス・トラフ成形輪郭２４１またはそれらの一部は、バックウォール成形縁部２６３およびショルダ成形縁部２６５に対してインセットされていない。これにより、内側バレル流れ１３０が外側バレル流れ１１０を追い越して波形１０１の裏側を転動させ、バレルではない波形１０１を作り出すことができる。
【０１２７】
［出口−ショルダ成形縁部］
図１〜３に示すように、ショルダ成形縁部２６５は、波形１０１の外側バレル流路１１０のクレスト１１３およびショルダ１１１部分の形状を制御する。
【０１２８】
図４〜８および図１１〜１５に示すように、例示的な両実施形態において、ショルダ成形縁部２６５は、バックウォール成形縁部２６３をフェイス・トラフ成形縁部２６１に連結し、出口２６０において、ショルダ成形輪郭２４５の境界縁部として機能する。
【０１２９】
［出口−バックウォール成形縁部］
図１〜３に示すように、バックウォール成形縁部２６３は、波形１０１の外側バレル流路１１０を構成する流れのバックウォール１１４部分の形状を作り出す。
【０１３０】
図４〜８に示すように、第１の例示的な実施形態において、バックウォール成形縁部２６３は、出口２６０のトラフ境界縁部２６７セグメントを出口２６０のショルダ成形縁部２６５セグメントに連結し、バックウォール成形輪郭２４３の出口縁部の境界縁部として機能する。
【０１３１】
図１１〜１５に示すように、第２の例示的な実施形態において、バックウォール成形縁部２６３は、出口２６０のフェイス・トラフ成形縁部２６１セグメントを、出口１６０のショルダ成形縁部２６５セグメントに連結し、バックウォール成形輪郭２４３の出口縁部の境界縁部として機能する。
【０１３２】
図８〜１５に示すように、例示的な両実施形態において、バックウォール成形縁部２６３は、先に説明した理由により、フェイス・トラフ成形縁部２６１よりも入口２２０からさらに外側に延びている。
【０１３３】
［フランジ］
図５〜８に示すように、この例示的な実施形態において、装置２０２には、さらに詳しくは後述するように、該装置２０２のチャンバ３５０と嵌合するためのフランジ２８０も取り付けられている。
【０１３４】
［外殻］
図８〜１２および図１２〜１５に示すように、外殻２９０の表面は、装置２０２の内部部品を収納している。
【０１３５】
図５〜８に示すように、この例示的な実施形態において、外殻２９０は単に、入口２２０、通路２４０、および出口２６０を構成する活性表面の近似形状をとっている。装置２０２の例示的な特徴は、外殻２９０の設計が装置２０２の機能または活性縁部および表面を妨げない限り、該外殻を所望の美的外観に合うように設計することができることである。
【０１３６】
図１２〜１５に示すように、この例示的な実施形態において、外殻２９０は、入口２２０、通路２４０、および出口２６０を構成する活性表面の近似形状をとり、また、出口２６０の後ろからの、水域４０４からの不所望の流れを妨げるようにも構成される。
【０１３７】
図１６〜１７に示すように、いくつかの例示的な実施形態において、入口２２０、通路２４０、および出口２６０を構成する活性縁部および表面、またはそれらの一部は、自然界に見られる幾何学的形状、例えば、軟体動物門（腹足類、双殻類または頭足類）のような殻の内縁部および／または外縁部および表面の幾何学的形状に従って設計されている。
【０１３８】
したがって、いくつかの例示的な実施形態において、入口、通路、および出口、またはそれらの一部を構成する活性縁部および活性表面は、黄金分割の幾何学的形状に従って設計されている。
【０１３９】
［定常波の実施形態］
図１８に示すように、この例示的な実施形態において、装置２０２は水域４０４内に存在している。装置２０２の出口２６０は、水域４０４中に半分水没しているので、波形のトラフ１３５は、水域４０４の表面４１０とほぼ同じ高さであり、水域４０４内に跳水１３９は生じていない。
【０１４０】
図２０および２２に示すように、インペラーポンプ３２０を使用して装置２０２を通る水の連続的な流れを付勢し、該装置２０２が連続的に流れる定常波１０１を生成することを可能にする。
【０１４１】
図１８〜２５に示すように、この例示的な実施形態において、装置２０２およびその一部は、台座３１０に取り付けられている。当該台座３１０は、水域４０４の床に置かれ、水平位置に留まることが要求されるインペラーポンプ３２０のための水平台として機能するものである。
【０１４２】
図２０および２２に示すように、この例示的な実施形態において、ポンプ３２０は、該ポンプ３２０の取水チャンバ３２１の頂部に取り付けられた排出カラム３２５に装着されている。後述するように、取水チャンバ３２１の取水ケース３２３は、装置２０２の高さ調整機構３３０のスリーブ３３５と嵌合することを目的として、排出カラム３２５の基部を越えて上方に延びている。取水チャンバ３２１の取水ケース３２３は、装置２０２の台座３１０に連結されている。
【０１４３】
図１８，２０，および２２に示すように、この例示的な実施形態において、ポンプ３２０は、水域４０４から取水チャンバ３２１を介して装置２０２のチャンバ３５０内に水を引き込む。この例では、安全のために、かつ閉塞を防止するために、取水チャンバ３２１に保護スクリーンまたは保護格子を取り付けることができる。この例では、取水チャンバ３２１は、生成された波形１０１の反対方向から水を引き込む。あるいは、いくつかの実施形態では、取水チャンバ３２１が別の方向から水を引き込むことが有益であり得る。あるいは、いくつかの実施形態では、安全のために、および／または波形１０１を増強するする目的で、取水チャンバ３２１の取水方向が調整可能であることが有利であり、取水チャンバ３２１が最大で３６０度回転し、水域４０４内の流動を生成および／または修正する能力を生み出すことが有益であり得る。
【０１４４】
図１９，２１，２３，および２４に示すように、例示的な実施形態において、台座３１０はまた、装置２０２の台座３１０を、装置２０２の高さ調整機構３３０の４つの柱３３１に結合させる４つの支持ケーシング３３３を含む。４つの柱３３１は、支持ケーシング３３３内で上下に調整される。この調製は、機械的に、液圧的に、空気圧的に、または好ましい方法で達成することができる。
【０１４５】
高さ調整機構３３０は、いくつかの理由で、例示的な実施形態の設計に含まれる。装置２０２のサイズに対して小さい水域４０４で動作するとき、水域４０４からの、生成される波形１０１への水の移動は、水域４０４内の水位の減少をもたらす。高さ調整機構３３０は、この変位を考慮して、水域４０４の表面レベルに対する装置２０２の高さを調整する。装置２０２を水域４０４の表面４１０に対して調整可能とすることのさらなる利点は、流出が水域４０４と相互作用する深さを調整することによって、発生する波の形態を修正する能力が増すことであり、例えば、流出をより深水域で水域４０４に突入させることによって、より深く、よりはっきりとしたトラフ１３５および跳水１３９を作り出すことができる。さらに、後述するように、装置２０２のボールジョイント３４０の調整に起因して装置２０２の高さが変化することを考慮して、該装置２０２を上下させる必要があることからも、高さ調整機構３３０は必要である。
【０１４６】
図１９，２１，２３，および２４に示すように、例示的な実施形態において、高さ調整機構３３０は、ボールジョイント３４０を使用して、装置２０２の台座３１０を該装置２０２のチャンバ３５０に接続している。ボールジョイント３４０は、装置２０２およびチャンバ３５０が限られた範囲内であらゆる方向に滑らかに旋回することを可能にする。設計にボールジョイント３４０を含める目的は、装置２０２が生成する波形１０１にさらなる調整可能性および多様性を追加することにある。装置２０２の活性縁部および活性表面を調整可能に設計することができるが、装置２０２全体を関節運動させることができることも非常に有益である。
【０１４７】
図１９および２５に示すように、ボールジョイント３４０は、ボール３４３およびソケット３４１を備え、ボールは、装置２０２のチャンバ３５０に固定されえとり、ソケット３４１は高さ調整機構３３０の一部を構成している。高さ調整機構３３０のソケット３４１は下方に延びて、前述した取水チャンバ３２１のケース３２３と嵌合するスリーブ３３５を形成している。図示するように、ポンプ３２０の排出カラム３２５は、高さ調整機構３３０のスリーブ３３５およびボールジョイント３４０を通って上方に延びているので、ボール３４３、ソケット３４１、およびスリーブ３３５の内部は加圧チャンバ２５０の一部となっている。この構成の目的は、チャンバ３５０が上下運動で移動し、限られた範囲内であらゆる方向に旋回するときに該チャンバ３５０を加圧しながら、ポンプ３２０を垂直位置に維持することを可能にすることである。
【０１４８】
いくつかの実施形態では、装置２０２の動きをより効率的に関節運動させるために、台座３１０およびチャンバ３５０にビールジョイントアジャスタアームを固定することが有益であることが判明する場合もある。
【０１４９】
図１８〜１５に示すように、この例示的な実施形態において、チャンバ３５０は、台座３１０とポンプ３２０と装置２０２それ自体との間のコネクタとして機能している。この実施形態において、チャンバ３５０は、乱流ポンプ３２０の流入を層流の流出に変換するためのダクトとしても機能する。
【０１５０】
装置２０２の流出が層状状態を維持することは有益であり、それによって、よりきれいで、鏡のようにより滑らかで、審美的により好ましい波形１０１を生成することができる。装置のいくつかの例示的な実施形態では、入口２２０において流れが層状であることが要求されるが、いくつかの実施形態では、入口２２０において一次流れ１５０が層状であることは要求されず、これは、これらの実施形態では、装置２０２の入口２２０と出口２６０との間の通路２４０内で、乱流から層流に流れを移行させることができるからである。
【０１５１】
パイプ内の流体の流れは、レイノルズ数（Ｒｅ）と呼ばれる無次元数によって特徴付けられる。Ｒｅが２０００までは、流体の流れは、層流または流れ線として分類される。１００００を越えると、流れは乱流または完全に発達したものとして分類される。２０００Ｒｅと１００００Ｒｅとの間の領域は、過渡的と呼ばれる。乱流が始まるレイノルズ数は、臨界レイノルズ数と呼ばれる。直管において、流れが乱流になる臨界レイノルズ数はわずか２１００であるが、ディーン効果を適用してパイプの長さをコイル状にすることによって、パイプ内の流れの臨界レイノルズ数を大幅に増やすことができる。
【０１５２】
図１８〜２２に示すように、この実施形態において、乱流から層流への変換を助けるために、チャンバ２５０は、Ｓ字曲線の形状に形成されている。チャンバ３５０の形状における最後の９０度の曲線３７５は、マトリックスキャピラリ３７０のバンクを含み、各キャピラリ３７１の内径３７３は、チャンバのＳ字曲線の平均コイル径３７７の約１／９である。
【０１５３】
代替的な実施形態において、チャンバ３５０は、層流を得るのに必要であり、かつ審美的に必要な任意の形状およびサイズに設計することができる。
【０１５４】
装置２０２のいくつかの例示的な実施形態において、チャンバ３５０またはその一部は、自然界に見られる幾何学的形状、例えば、図１６および１７に示すような殻の内縁部および／または外縁部の幾何学的形状、例えば、軟体動物門（腹足類、双殻類、または頭足類）などのそれにしたがって設計される。いくつかの例示的な実施形態において、チャンバ３５０またはその一部は、黄金分割の幾何学的形状に従って設計されている。
【０１５５】
図１８〜２４に示すように、例示的な実施形態において、チャンバ３５０の雌型フランジ要素３５１と、装置の雄型フランジ要素２８０と、を構成するフランジが、装置２０２をチャンバ２５０に接続している。これにより、装置２０２の様々な実施形態を迅速かつ容易に交換して、単一のチャンバ３５０と使用することが可能になる。この実施形態では、スロット付きまたはタングおよび溝付きチャネルフランジが好ましい。あるいは、特定の状況においては、ボルト・オン・フランジまたはクランプ・フランジがより適している場合もある。
【０１５６】
このように、説明したのは、水の流れが入口、輪郭付けされた通路、および出口を通って付勢されるときに、水の流れを変えることによって水域中に波を発生させるための方法および装置であって、水の一次流れの方向に対して角度をなす１つまたは複数の二次流れが生じるように、該一次流れが変えられる方法および装置である。非限定的な例示的な実施形態を説明し、図示したが、当業者は、他の多くの代替形態、変形形態、適合形態、および用途が、本明細書に特許請求する本発明の範囲および精神に含まれることを理解されよう。
【符号の説明】
【０１５７】
１０１：波形
１１０：外側バレル流路
１１１：ショルダ
１１３：クレスト
１１４：バック
１１５：リップ
１１７：プランジリップ
１１９：ブレイクゾーン
１３０：内側バレル流路
１３１：バレル
１３３：トラフ境界層
１３５：トラフ
１３７：フェイス
１３９：跳水
１５０：一次流れ
２０２：成形ヘッド（装置）
２２０：入口
２２１：入口縁部
２４０：通路
２４１：フェイス・トラフ成形輪郭
２４３：バックウォール成形輪郭
２４５：ショルダ成形輪郭
２４７：トラフ境界成形輪郭
２６０：出口
２６１：フェイス・トラフ成形縁部
２６３：バックウォール成形縁部
２６５：ショルダ成形縁部
２６７：トラフ境界縁部
２８０：装置フランジ
２９０：外殻
３０３：定常波の実施形態
３１０：台座
３２０：ポンプ
３２１：取水チャンバ
３２３：取水ケース
３２５：排出カラム
３３０：高さ調整機構
３３１：ピラー（高さ調整用）
３３３：支持ケース（高さ調整用）
３３５：スリーブ
３４０：ボールジョイント
３４１：ボールジョイントソケット
３４３：ボールジョイントボール
３４５：ボールジョイントアジャスタアーム
３５０：チャンバ
３５１：チャンバフランジ
３５３：チャンバ端
３７０：マトリックスキャピラリ
３７１：キャピラリ
３７３：キャピラリ径
３７５：湾曲パイプチャンバ
３７７：湾曲パイプ径 
４０４：水域
４１０：表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【国際調査報告】
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