(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水槽内に貯留された水に波を造波する造波装置であって、
空気を送風する送風部と、
前記送風部から送風された空気を充填する蓄圧部と、
円形断面を有し一端が閉塞された直管部と、前記直管部に連続し湾曲して形成され他端に開口が形成された湾曲部とを有し、前記蓄圧部に充填された空気が前記直管部に供給され前記直管部の内部が加圧され、内部に貯水された水を前記開口から前記水槽内に放出して造波する造波ケーソンと、
地盤に設けられた基礎上において前記造波ケーソンを支持する台座と、を備える、
造波装置。
【請求項２】
前記湾曲部は、前記開口から水が上方に放出されるように形成されている、
請求項１に記載の造波装置。
【請求項３】
列状に配置された複数の前記造波ケーソンを備える、
請求項１または２に記載の造波装置。
【請求項４】
前記直管部と、前記開口との間に鉛直方向に立設されたパンチングメタルにより形成された隔壁を備える、
請求項１から３のうちいずれか１項に記載の造波装置。
【請求項５】
前記開口の断面積を変更して前記開口から放出される水の流速を調整する調整部を備える、
請求項１から４のうちいずれか１項に記載の造波装置。
【請求項６】
水槽内に貯留された水に波を造波する造波装置の築造方法であって、
鋼板を用いて円形断面を有し一端が閉塞された直管部と、前記直管部に連続し湾曲して形成され他端に開口が形成された湾曲部とを有する複数の造波ケーソンを形成する工程と、
地盤を開削して竪穴を設け、前記竪穴の底面に基礎を築造する工程と、
前記基礎上において予め設定された位置に複数のアンカーボルトを固定する工程と、
複数の前記造波ケーソンを支持する複数の台座を複数の前記造波ケーソンにそれぞれ固定する工程と、
複数の台座を複数の前記アンカーボルトの位置に対応して配置し、複数の前記造波ケーソンを前記基礎上に列状に配置して固定する工程と、
前記基礎の上面と前記開口との間の空間にコンクリートを打設し、前記基礎と、複数の前記造波ケーソンとを一体化する工程と、を備える、
造波装置の築造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水槽内に波を造波するための造波装置、造波装置の築造方法、及び造波装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーフィン等の波を利用した遊戯の人気が上昇しつつある。しかし、海水浴場においてサーフィン等の遊戯を行おうとすると、天候や時間帯に依存し、サーフィンに適した波が安定的に発生するとは限らない。また、天候によっては予期せずに過剰に大きい波が発生して利用者に危険となる虞がある。そこで、水槽内に造波装置により人工的に波を造波し、利用者に安定的に遊戯の環境を提供することが検討されている。例えば、特許文献１には、空気圧を利用して造波する造波装置が記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載された造波装置は、水面より上方に空気室と水面より下方に開口が形成された造波ケーソンを備えている。この造波装置は、空気室に圧縮空気を流入させ、造波ケーソン内の水の水位を下降させると共に、開口から水を放出させて水槽内に波を造波している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公昭４８−０３８９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された造波装置は、造波ケーソンを断面視して直角方向に水の流れが生じ、抵抗が生じるという課題がある。また、特許文献１に記載された造波装置を実現しようとすると、繰り返し水圧が加わる造波ケーソンの強度を高める必要がある。造波ケーソンの強度を確保するために、鉄筋コンクリート造を用いると、建設コストが上昇する虞がある。
【０００６】
本発明は、建設コストを低減すると共に、造波効率を向上させることができる造波装置、造波装置の築造方法、及び造波装置の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達するために、本発明は、槽内に貯留された水に波を造波する造波装置であって、空気を送風する送風部と、前記送風部から送風された空気を充填する蓄圧部と、円形断面を有し一端が閉塞された直管部と、前記直管部に連続し湾曲して形成され他端に開口が形成された湾曲部とを有し、前記蓄圧部に充填された空気が前記直管部に供給され前記直管部の内部が加圧され、内部に貯水された水を前記開口から前記水槽内に放出して造波する造波ケーソンと、を備える造波装置である。
【０００８】
本発明によれば、造波ケーソンが湾曲部を有することにより、造波ケーソンの湾曲部において水の流れの抵抗が軽減され、エネルギーの損失を低減し、造波効率を向上させることができる。また、本発明によれば、造波ケーソンを管により形成することにより、鉄筋コンクリートの構造体に比して建設コストを低減できる。
【０００９】
また、本発明の前記湾曲部は、前記開口から水が上方に放出されるように形成されていてもよい。
【００１０】
本発明によれば、開口から水中を略上方に放出することができ、高い波を効率的に造波することができる。
【００１１】
また、本発明は、列状に配置された複数の前記造波ケーソンを備えていてもよい。
【００１２】
本発明によれば、複数の造波ケーソンを備えていることにより、各造波ケーソンの造波タイミングを調整して様々なパターンの波を造波することができる。
【００１３】
また、本発明は、地盤に設けられた基礎上において前記造波ケーソンを支持する台座を備えていてもよい。
【００１４】
本発明によれば、湾曲部を有する造波ケーソンを台座により安定的に基礎に設置でき、基礎に予め固定されたアンカーボルトなどにより台座を位置決めでき、造波ケーソンの設置にかかる工期を大幅に短縮できる。
【００１５】
また、本発明は、前記直管部と、前記開口との間に鉛直方向に立設されたパンチングメタルにより形成された隔壁を備えていてもよい。
【００１６】
本発明によれば、隔壁が水を通すことができるので、複数の造波ケーソンの間に存在する水の滞留を防止することができる。
【００１７】
また、本発明は、前記開口の断面積を変更して前記開口から放出される水の流速を調整する調整部を備えていてもよい。
【００１８】
本発明によれば、開口の断面積を狭めて水の流速を上げることができ、より高い波を造波することができる。
【００１９】
本発明は、水槽内に貯留された水に波を造波する造波装置の築造方法であって、鋼板を用いて円形断面を有し一端が閉塞された直管部と、前記直管部に連続し湾曲して形成され他端に開口が形成された湾曲部とを有する複数の造波ケーソンを形成する工程と、地盤を開削して竪穴を設け、前記竪穴の底面に基礎を築造する工程と、前記基礎上において予め設定された位置に複数のアンカーボルトを固定する工程と、複数の前記造波ケーソンを支持する複数の台座を複数の前記造波ケーソンにそれぞれ固定する工程と、複数の台座を複数の前記アンカーボルトの位置に対応して配置し、複数の前記造波ケーソンを前記基礎上に列状に配置して固定する工程と、前記基礎の上面と前記開口との間の空間にコンクリートを打設し、前記基礎と、複数の前記造波ケーソンとを一体化する工程と、を備える、造波装置の築造方法である。
【００２０】
本発明によれば、鋼板を加工して造波ケーソンを予め製作しておくことで、鉄筋コンクリート構造により造波ケーソンを築造する工法に比して、装置を軽量化することができる。また、本発明によれば、アンカーボルトを基礎の所定の位置に固定し、予め製作された台座付きの複数の造波ケーソンを運搬してアンカーボルトの位置に設置することで簡単に位置決めができ、工期を大幅に短縮できる。また、本発明によれば、鋼製の複数の造波ケーソンをコンクリートにより基礎と一体にすることで、装置を軽量化でき地盤対策にかかるコストを低減できる。
【００２１】
本発明は、水槽内に貯留された水に波を造波する造波装置の制御方法であって、送風部に空気を送風させ、前記送風部から送風された空気を蓄圧部に充填させ、円形断面を有し一端が閉塞された直管部と、前記直管部に連続し湾曲して形成され他端に開口が形成された湾曲部とを有する造波ケーソンに所定のタイミングにより前記蓄圧部に充填された空気を前記直管部に供給させ、前記直管部の内部を加圧させて、内部に貯水された水を前記開口から前記水槽内に放出して造波させる、造波装置の制御方法。
【００２２】
本発明によれば、湾曲部を有する造波ケーソンに空気を供給して内部の水を押し出して造波することで、水の抵抗を低減してエネルギー損失を少なくし造波に係るコストを低減できる。また、可動部の少ない造波ケーソンを用いることで、メンテナンスコストを大幅に低減できる。
【００２３】
また、本発明は、列状に配置された複数の前記造波ケーソンが設けられており、前記造波ケーソンにより波を造波させ、所定時間後に前記造波ケーソンに隣接する他の前記造波ケーソンから他の波を造波させ、前記波と前記他の波とを合成させた合成波を前記水槽内に進行させてもよい。
【００２４】
本発明によれば、複数の造波ケーソンの造波タイミングを調整して合成波を形成することにより、進行波に任意の波面を形成することができる。
【００２５】
また、本発明は、前記造波ケーソン内の水の固有周期に連動して前記蓄圧部に充填された空気を前記直管部に供給させてもよい。
【００２６】
本発明によれば、造波ケーソンが湾曲部を有することにより、造波ケーソン内の水柱が固有周期を持って振動するため、固有周期に合わせたタイミングで造波ケーソン内への空気を供給することにより、造波される波の波高を調整することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、建設コストを低減すると共に、造波効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係る造波装置の構成を示す側面断面図である。
【図２】造波装置の斜視断面図である。
【図３】造波ケーソンの製作方法を示す図である。
【図４】造波装置の構成を示すブロック図である。
【図５】造波装置による造波原理を説明する図である。
【図６】造波装置により造波される波のパターンの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る造波装置、造波装置の築造方法、及び造波装置の制御方法の実施形態について説明する。
【００３０】
図１及び図２に示されるように、造波装置１は、水槽内Ｐに貯留された水に波を造波する装置である。造波装置１は、水槽Ｐに設けられている。水槽Ｐは、例えば、造波される波の進行方向に向かって水深が浅くなるように底面Ｐ１に勾配（例えば、１度程度）が形成されている。即ち、水槽Ｐは、波が進行するのに従って波高が高くなるように築造されている。造波装置１は、例えば、水槽Ｐにおいて水深が最も深くなる位置に設けられている。
【００３１】
造波装置１は、例えば、空気を送風する送風部２と、送風部２から送風された空気を充填する蓄圧部１０と、蓄圧部１０から供給された空気により水槽内に水を放出して造波する造波ケーソン２０と、を備える。送風部２は、水槽Ｐに隣接して設けられた基礎Ｂに固定されている。基礎Ｂは、コンクリートにより形成されている。送風部２は、台座Ｄを介して基礎Ｂに固定されている。
【００３２】
送風部２は、例えば、空気を送風するファンを用いたコンプレッサーである。送風部２は、他の方式のコンプレッサーにより構成されていてもよい。送風部２は、本体部３を備える。本体部３は、例えば、内部が空洞の箱状に形成されている。本体部３には、ファン用のモータ４と、空気を取り込むための吸気管５と、空気を送風する送気管６とが固定されている。
【００３３】
本体部３の内部において、モータ４の出力軸（不図示）には、例えば、径方向に気流を生じさせるシロッコファン（不図示）が取り付けられている。シロッコファンの周囲には、シロッコファンを覆うファンシュラウド（不図示）が設けられている。モータ４がシロッコファンを回転駆動することで、シロッコファンの中央部に吸気されると共に、径方向に空気が放出される。放出された空気は、ファンシュラウドに集められ、ファンシュラウドに設けられた開口（不図示）から空気が所定に放出される。
【００３４】
本体部３において、シロッコファンの中央部に空気を案内する位置に、吸気管５が設けられている。吸気管５は、例えば、円管状に形成されている。吸気管５の上流側の開口には、異物の侵入を防止するエアフィルタ５Ａが設けられている。本体部３において、ファンシュラウドの開口から放出される空気を案内する位置に、送気管６が設けられている。送気管６は、例えば、円管状に形成されている。送気管６の下流側には、蓄圧部１０が設けられている。
【００３５】
蓄圧部１０は、タンク状に形成されている。蓄圧部１０は、送風部２から送風された空気を所定の気圧まで高めて蓄圧する。蓄圧部１０は、例えば、基礎Ｂの長手方向に沿って配置されている。蓄圧部１０の下流側には、複数の造波ケーソン２０が設けられている。蓄圧部１０と造波ケーソン２０との間は、連結管Ｃにより接続されている。連結管Ｃは、円管状に形成されている。連結管Ｃの内部には、蓄圧部１０から供給される空気を遮断すると共に造波ケーソン２０から逆流する水を遮断する第１バルブＶが設けられている。第１バルブＶの位置は、この限りではない。
【００３６】
造波ケーソン２０は、水槽Ｐに隣接した地盤に設けられた基礎Ｇ上に設けられている。複数の造波ケーソン２０は、基礎Ｂの長手方向に沿って列状に配置されている。造波ケーソン２０は、側面視してＪ字状に形成されている。造波ケーソン２０は、円形断面を有する直管部２１を備える。直管部２１は、上面が蓋部２２により閉塞されて形成されている。蓋部２２には、開閉自在な点検口２３が設けられている。直管部２１の途中に水槽Ｐの平常時の水面が位置する。直管部２１内において、水面と蓋部２２との間に空間が形成される。
【００３７】
造波ケーソン２０は、直管部２１に連続しＵ字状に湾曲して形成された湾曲部２５を備える。造波ケーソン２０は、円形断面を有する管状に形成されている。湾曲部２５は、湾曲した先端に開口２６が形成されている。開口２６には、安全性を向上するためのメッシュ２７が取り付けられている。湾曲部２５は、開口２６から水が上方に放出されるように形成されている。開口２６には、例えば、開口２６を絞るように断面積を変更して放出される水の流速を調整する調整部（不図示）を備えていてもよい。
【００３８】
調整部は、例えば、開口２６の断面積を小さくして放出される水の流速を上昇させるように構成されている。上記構成により、造波ケーソン２０は、一端が閉塞されると共に、他端に開口が形成されている。造波ケーソン２０は、円形断面がより好適であるが、楕円断面や矩形断面であってもよい。
【００３９】
造波ケーソン２０は、蓄圧部１０に充填された空気が連結管Ｃを通じて直管部２１に供給される。直管部２１において、内部の空間が加圧され、内部に貯水された水を湾曲部２５に押し下げる。湾曲部２５において開口２６から上方に水が放出される。直管部２１には、内部の空気を大気に開放する第２バルブＸが設けられている。第２バルブＸは、開口２６から水が放出された後に水が戻った際に大気開放され、直管部２１内の気圧を大気圧に戻す。
【００４０】
造波ケーソン２０によれば、開口２６が略上方を向いているため、造波される波の高さを極大に導くことができる。造波ケーソン２０によれば、高く、遠くまで到達する波を造波することができる。造波ケーソン２０によれば、円形断面に形成されているため、矩形断面の管に比して膜面の板振動の発生を防止し、造波における運動エネルギーの損失や騒音を低減できる。造波ケーソン２０によれば、円形断面に形成されているため、管の中で生じる摩擦や渦流で失われる運動エネルギーを低減することができ、造波効率を向上させ、装置を稼働する際の消費電力を低減できる。
【００４１】
複数の造波ケーソン２０の間は、鉛直方向に沿った複数の連結板Ｆにより連結されている。連結板Ｆは、鋼板により矩形の板状に形成されている。連結板Ｆの鉛直方向の両辺は、造波ケーソン２０に溶接されている。連結板Ｆは、上辺が蓋部２２の位置であり、下辺が開口２６より低い位置に形成されている。
【００４２】
複数の造波ケーソン２０が後述のようにコンクリートにより基礎Ｇに固定されると、水槽Ｐに貯水された水は、複数の造波ケーソン２０と複数の連結板Ｆにより止水され、蓄圧部１０側に漏れることが無い。即ち、複数の造波ケーソン２０と複数の連結板Ｆにより水槽Ｐにおける防水壁が築造される。
【００４３】
造波ケーソン２０、蓄圧部１０、連結管Ｃ、第１バルブＶ、第２バルブＸ、蓋部２２、点検口２３のそれぞれは、金属により形成されているため、相互間の取り付けを高精度に行うことができる。各構成の取り付けの施工において、フランジ、溶接、ビス、パッキンなどを使用することができ、鉄筋コンクリート構造に比して精度と信頼性を向上させると共に、施工を容易にすることができる。
【００４４】
基礎Ｇは、コンクリートにより盤状に形成されている。水槽Ｐ側から複数の造波ケーソン２０を見て正面とすると、基礎Ｇにおいて複数の造波ケーソン２０の背面側には、止水壁となるシートパイルＳ１が設けられている。基礎Ｇにおいて複数の造波ケーソン２０正面側には、止水壁となるシートパイルＳ２が設けられている。シートパイルＳ２は、開口２６の高さまで形成されている。
【００４５】
造波装置１は、基礎Ｇ上において造波ケーソン２０を支持する台座Ｑを備える。台座Ｑは、基礎Ｇと造波ケーソン２０との間に設けられている。台座Ｑは、鋼板により形成されている。台座Ｑは、基礎Ｇから上方に起立して固定されている。台座Ｑは、造波ケーソン２０の径方向を支持する第１部材Ｑ１と、造波ケーソン２０の管軸方向を支持する第２部材Ｑ２とを備える。
【００４６】
第１部材Ｑ１は、上辺が欠円状に切り欠かれ、造波ケーソン２０が径方向に嵌め込まれるように形成されている（図３参照）。第１部材Ｑ１の下辺には、基礎Ｇの表面に平行な方向に形成されたフランジＱ３が形成されている。フランジＱ３には、基礎Ｇにアンカーボルトで固定するための複数の孔が形成されている。
【００４７】
第２部材Ｑ２は、湾曲部２５の管軸方向の湾曲に沿った形状に切り出されて形成されている。第２部材Ｑ２の下辺には、基礎Ｇの表面に平行な方向に形成されたフランジＱ４が形成されている。フランジＱ４には、基礎Ｇにアンカーボルトで固定するための複数の孔が形成されている。台座Ｑは、造波ケーソン２０に溶接又は、ボルト等により固定されている。基礎Ｇの上面から造波ケーソン２０の開口２６までの空間には、埋め戻し土や、コンクリートが充填される。これにより、基礎Ｇと、複数の造波ケーソン２０と、台座Ｑとは一体化される。
【００４８】
また、複数の造波ケーソン２０の間は、連結板Ｆにより連結されるため、複数の造波ケーソン２０は、一体となった剛強な構造体となる。上記構成により、複数の造波ケーソン２０は、ベースコンクリートと埋め戻しによって横方向からの転倒力に抵抗することができ、土圧と水圧の両方に耐える壁体に形成される。複数の造波ケーソン２０は、造波装置１の基幹の構成となるばかりでなく、防水壁・土圧水圧分担壁体を兼ねることができる。
【００４９】
造波装置１は、複数の造波ケーソン２０において、直管部２１と開口２６との間に鉛直方向に立設されたパンチングメタルにより形成された隔壁Ｍを備える。隔壁Ｍは、無数の孔が形成されている。無数の孔において、水が低速で通過する。隔壁Ｍは、複数の造波ケーソン２０の間の複数の連結板Ｆとの間の空間において水の滞留を防止し、死に水が生じないようにすることができる。
【００５０】
また、隔壁Ｍは、複数の造波ケーソン２０の円柱型立面で余分な反射波が生じるのを防止する。また、隔壁Ｍは、鉄筋コンクリートの施工に比して施工を簡略化できる。隔壁Ｍは、造波された波に対して壁のように反射波を形成する。隔壁Ｍにより、複数の連結板Ｆとの間の空間へのコンクリートの打設を不要とし、建設コストを低減すると共に工期を短縮できる。
【００５１】
次に、造波装置の築造方法について説明する。
【００５２】
図３に示されるように、鋼板を用いて造波ケーソン２０を形成する。造波ケーソン２０において、例えば、直管部２１は、矩形に切り出された鋼板を丸めて溶接することで鋼管を形成する。直管部２１の蓋部２２を円板状に切り出された鋼板により形成する。蓋部２２を直管部２１の一端の開口に溶接し、閉塞する。次に、湾曲部２５を形成する。湾曲部２５は、先ず台形状の板状体を切り出し、丸めて溶接により繋ぎ合わせて複数の円環状部材を形成する。
【００５３】
複数の円環状部材の端面が同一平面に沿うように切削し、複数の円環状部材同士を溶接し、湾曲部２５を形成する。湾曲部２５を直管部２１に連続するように溶接し、造波ケーソン２０を形成する。造波ケーソン２０は、溶接だけでなく、鋼板の端部にフランジを設け、ボルト及びナットにより各部材を連結して形成されてもよい。
【００５４】
上記工程を繰り返し、複数の造波ケーソン２０を形成する。造波ケーソン２０は、工場において製作され、水槽Ｐの現場に運搬されて設置される。即ち、造波ケーソン２０は、プレファブ（PRE-FABRICATION)により築造される。
【００５５】
これに比して、鉄筋コンクリートにより造波ケーソンを築造しようとすると、大略３ｍ角の直方体の空間を上下８〜９ｍにわたって築造する必要があり、鉄筋コンクリート工事の手間が非常にかかる。しかも複数の造波ケーソンを横繋ぎに隣接して鉄筋コンクリートにより築造しようとすると、コストがかかると共に、工期が長期化する。
【００５６】
鋼管により形成された造波ケーソン２０によれば、鉄筋コンクリートにより形成されたケーソンに比して軽量に形成することができる。軽量な造波ケーソン２０により、運搬コストが削減される。また、造波ケーソン２０を工場で予め作成しておき、現場に搬入して設置することで工期を大幅に短縮できる。
【００５７】
複数の造波ケーソン２０を支持するための複数の台座Ｑを形成する。台座Ｑは、例えば、鋼板を切り出して形成する。台座Ｑは、造波ケーソン２０の位置決め用に仮設されるものである。複数の台座Ｑを複数の造波ケーソン２０にそれぞれ固定する。台座Ｑと造波ケーソン２０とを、溶接などにより固定する。台座Ｑと一体の造波ケーソン２０を工場から施工現場に運搬する。
【００５８】
次に、水槽Ｐに隣接する位置の地盤を開削して竪穴を設ける。竪穴は、水槽Ｐの底面Ｐ１より深く開削される。竪穴の底面に、コンクリートを所定の厚さまで打設し、基礎Ｇを築造する。コンクリートが硬化した後、基礎Ｇ上に複数の造波ケーソン２０を固定するための複数のアンカーボルトＡを予め設定された位置に打ち込んで固定する。
【００５９】
複数の台座Ｑを複数のアンカーボルトの位置に対応して配置する。台座Ｑは、フランジＱ３、フランジＱ４に形成された孔に、基礎Ｇに予め打ち込まれたアンカーボルトを通すことで位置決めされる。台座Ｑは、アンカーボルトにナットを締め込むことで基礎Ｇ上に確実に固定される。これにより、複数の造波ケーソン２０を基礎Ｇ上に列状に配置して固定する。複数の造波ケーソン２０同士を複数の連結板Ｆにより連結する。
【００６０】
次に、基礎Ｇにおいて複数の造波ケーソン２０の正面側と背面側とにシートパイルＳ１，Ｓ２を打ち込む。シートパイルＳ１，Ｓ２は、止水のため地盤において基礎Ｇよりも深い位置まで根入れされる。シートパイルＳ１，Ｓ２の対向する面をそれぞれ表面側とする。シートパイルＳ１の表面側、基礎Ｇ、及びシートパイルＳ２の表面側により、基礎Ｇの上面と開口２６との間に空間Ｔが形成される。空間Ｔには、造波ケーソン２０の湾曲部２５が収容される。
【００６１】
空間Ｔにコンクリートを打設し、コンクリートが硬化することにより、基礎Ｇと、複数の造波ケーソン２０とを一体化して固定する。この時、造波ケーソン２０は中空であるため、台座Ｑと造波ケーソン２０とは、造波ケーソン２０がコンクリートに対する浮力により浮き上がらない強度で溶接により固定されていればよい。
【００６２】
シートパイルＳ１，Ｓ２の裏面（空間Ｔと反対側の面）側に埋め戻し土やコンクリートを充填する。シートパイルＳ２の裏面側において、基礎Ｇより高い位置の地盤面を均し、コンクリートを所定の厚さまで打設し、装置用の基礎Ｂを築造する。コンクリートが硬化した後、装置用の基礎Ｂ上に台座Ｄを固定し、送風部２を固定する。その後、蓄圧部１０を基礎Ｂに固定する。送風部２と蓄圧部１０を送気管６により接続する。蓄圧部１０と造波ケーソン２０とを連結管Ｃで接続する。上記工程により、造波装置１が築造される。
【００６３】
造波装置１のような水圧と土圧がかかる設備を鉄筋コンクリートにより築造しようとすると、壁の厚さは２５ｃｍ以上になり、造波ケーソンの重量を非常に大きなものにする。そのため、軟弱地盤に施工する場合、造波ケーソンの下部の地盤補強を行う必要が生じコストがかかると共に、工期が長期化する。
【００６４】
これに比して、造波装置１によれば、複数の造波ケーソン２０が軽量に形成されているため、鉄筋コンクリートを用いる工法に比して、地盤補強のコストを低減すると共に、工期を大幅に短縮できる。
【００６５】
また、鉄筋コンクリート構造には。打ち継ぎやジャンカ等と呼ばれる、高い透水性を伴う部分を有する場合があり、工事完成後もその部分への止水対策を行うことが必要となる。そして、水槽Ｐに使用する水は水道水であることが多く、水道水に含まれる次亜塩素酸がコンクリート表面に与える劣化に対する対処も、水槽Ｐを使用し続ける間は必要となる。
【００６６】
造波装置１によれば、鋼製構造物により築造されているため、コンクリート構造物に比して水密性が高い。造波装置１によれば、鋼製構造物に対して犠牲陽極を用いた電気防食などの防蝕対策を行うことでメンテナンスコストを大幅に低減できる。造波装置１によれば、圧縮空気を用いて造波するため、水中における可動部を省略し、装置構成を簡略化すると共に、メンテナンスコストを大幅に低減できる。
【００６７】
次に水槽内Ｐに貯留された水に波を造波する造波装置１の制御方法について説明する。
【００６８】
図４に示されるように造波装置１は、制御装置５０により制御される。以下、複数の各構成のそれぞれを区別するために符号にｎ（ｎは自然数）を付加して説明する。
【００６９】
制御装置５０は、複数の第１バルブＶの開閉を制御し、複数の造波ケーソン２０−ｎに蓄圧部１０に蓄圧された空気を供給する。制御装置５０は、モータ４を制御してファン４Ａを駆動させて送風部２に空気を送風させ、空気を蓄圧部１０に充填させる。制御装置５０は、蓄圧部１０内の気圧を検出する圧力計１４の検出結果に基づいて、蓄圧部１０内の気圧が所定値（例えば、１．３気圧程度）に達した後、複数の造波ケーソン２０−１〜２０−ｎに空気を供給する複数の第１バルブＶ１〜Ｖｎの制御を開始する。
【００７０】
制御装置５０は、第１バルブＶｍ（ｍは、１からｎ−１までの自然数）を所定のタイミングにより開放させ、造波ケーソン２０−ｍの直管部２１−ｍに蓄圧部１０に充填された空気を供給させる。制御装置５０は、第１バルブＶｍの開放を継続し、直管部２１の内部を加圧させて、内部に貯水された水を所定のストローク長まで押し下げた時点で第１バルブＶｍを閉じる。制御装置５０は、第１バルブＶｍを閉じることにより、押し下げられた水を開口２６−ｍから水槽Ｐ内に放出して造波させる。
【００７１】
開口２６−ｍから放出された水は、上方に向かう水柱となり、それが水面に突出して同心円状の波を形成する。制御装置５０は、所定時間後に第１バルブＶｍ＋１を制御して隣接する他の造波ケーソン２０−ｍ＋１から他の波を造波させ、造波ケーソン２０−ｍに造波させた波と他の波とを合成させた合成波を水槽Ｐ内に進行させる。
【００７２】
図５に示されるように、造波ケーソン２０−ｍにより造波された同心円状の波Ｗ１と、造波ケーソン２０−ｍ＋１により遅延されて造波された同心円状の他の波Ｗ２との同位相の包絡線が波面となる合成波Ｋが生じる。
【００７３】
図６に示されるように、制御装置５０は、造波ケーソン２０−ｎのそれぞれを所定のタイミングで制御することにより、波面の形状を任意にコントロールできる。
【００７４】
制御装置５０は、より高い波を造波する場合、造波ケーソン２０−ｍ内の水の固有周期に連動して蓄圧部１０に充填された空気を直管部に供給させてもよい。即ち、造波ケーソン２０−ｍにおいて、水が放出されると、開口２６−ｍから水が流入する。制御装置５０は、第２バルブＸを外部に連通させるように開き、直管部２１を大気開放する。流入した水の水面は、直管部２１において元の水位より高い上死点に到達し、その後、水は自然落下する。このようにして、造波後の造波ケーソン２０−ｍ内には、所定の固有周期を有する水柱の減衰振動が生じる。
【００７５】
制御装置５０は、造波後、造波ケーソン２０−ｍ内の水の固有周期に基づいて、水が上死点に到達する前後の所定のタイミングに合わせて第１バルブＶ−ｍを制御して、直管部２１−ｍに空気を供給し、開口２６−ｍから水槽Ｐ内により高い高さで水を放出して造波させてもよい。制御装置５０は、造波後、造波ケーソン２０−ｍ内の水の固有周期に基づいて、所定のタイミングに合わせて第１バルブＶ−ｍを制御して、造波ケーソン２０−ｍ内の水の動きにブレーキをかけるようにしてもよい。
【００７６】
上述した制御装置５０に含まれる構成要素のうち少なくとも一部又は全部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することで実現される。これらの各機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリなどの記憶装置に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ−ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることで記憶装置にインストールされてもよい。
【００７７】
上述したように、造波装置１によれば、造波ケーソン２０が鋼板により形成され、鉄筋コンクリートを用いる場合に比して製造コストを低減できる。また、造波装置１によれば、造波ケーソン２０を予め工場において製作しておき、水槽Ｐの施工現場に運搬して設置することにより、工期を大幅に短縮することができる。
【００７８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、造波装置１は、造波ケーソン２０に圧縮空気を送気して造波するものとしたが、造波ケーソン２０から空気を排出して水柱を上昇させた後に落下させて造波するものに適用してもよい。造波装置１は、基礎Ｂ、Ｇがコンクリートを打設して形成されるものとしたが、プレキャスト床版を用いてこれらを形成し、工期を更に短縮するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１  造波装置、２  送風部、３  本体部、４  モータ、４Ａ  ファン、５  吸気管、５Ａ  エアフィルタ、６  送気管、１０  蓄圧部、１４  圧力計、２０  造波ケーソン、２１  直管部、２２  蓋部、２３  点検口、２５  湾曲部、２６  開口、２７  メッシュ、５０  制御装置、Ａ  アンカーボルト、Ｂ  基礎、Ｃ  連結管、Ｄ  台座、Ｆ  連結板、Ｇ  基礎、Ｍ  隔壁、Ｐ  水槽、Ｐ１  底面、Ｑ  台座、Ｑ１  第１部材、Ｑ２  第２部材、Ｑ３、Ｑ４  フランジ、Ｓ１、Ｓ２  シートパイル、  シートパイル、Ｔ  空間、Ｖ  第１バルブ、Ｖ１  第１バルブ、Ｗ１  波、Ｗ２  他の波、Ｘ  第２バルブ
【要約】
【課題】建設コストを低減すると共に、造波効率を向上させることができる造波装置、造波装置の築造方法、及び造波装置の制御方法を提供する。
【解決手段】水槽内に貯留された水に波を造波する造波装置１であって、空気を送風する送風部２と、送風部から送風された空気を充填する蓄圧部１０と、円形断面を有し一端が閉塞された直管部２１と、直管部に連続し湾曲して形成され他端に開口２６が形成された湾曲部２５とを有し、蓄圧部に充填された空気が直管部に供給され直管部の内部が加圧され、内部に貯水された水を開口から水槽内に放出して造波する造波ケーソン２０と、を備える造波装置である。
【選択図】図１【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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