JPH1073075A

JPH1073075A - 波の力で作動する波力ポンプ

Info

Publication number: JPH1073075A
Application number: JP8222808A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Manabe; 安弘真鍋
Original assignee: TAIYO PLANT KK
Current assignee: TAIYO PLANT KK
Priority date: 1996-07-03
Filing date: 1996-08-23
Publication date: 1998-03-17

Abstract

(57)【要約】【課題】ピストンならびにシリンダの直径を大型化し
た場合にも、ピストンやシリンダを揺動させるための機
構をあまり大きくさせず、防波堤等のコンクリートケー
ソン等に組み込んでも十分に作動でき、シリンダ内部や
ピストン等の摺動部に海水中の付着物を付けない波力ポ
ンプを提供する。【解決手段】水中に設けた取水管４より水を吸込み、
送水管３１より水を送水するための波力ポンプ１に、取
水管４と送水管３１の間に逆止弁６，３３で区画された
給排水室５０と、その給排水室５０より水面近くまで起
立して設けられた中空ピストン管１０と、その中空ピス
トン管１０の上端に形成したピストン部１４に上下摺動
自在に形成され、ピストン部１４の上方にポンプ室５１
を区画するシリンダ１７と、シリンダ１７に一体に形成
されシリンダ１７を上下摺動させるためのフロート１６
とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【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
ーである波の力を利用して作動させ、水を送水すること
のできる高効率の波力ポンプに係り、特に海洋や湖沼等
の浄化、港湾の換水、揚水発電、海洋温度差発電、濃度
差発電等の揚水ポンプとして用いると同時に、環境破壊
防止と省エネルギー、省資源に役立てる分野に関するも
のである。そして、港湾の換水ならびに海洋及び湖沼、
水源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草類等の水産資源ならびに飲料水
等の水資源を確保する分野にも関するものである。ま
た、装置がコンクリートケーソン等に組み込んだ場合、
シリンダを動揺させる機構すなわち、リング体や、球体
を出来得る限り小型化した上で機構上、機能上十分な役
割を果たせるものすなわちメカニカル分野にも関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】本発明と同様に水を送水する装置には、
太陽電池、風力、波力、潮流など種々の自然エネルギー
を利用するものがある。これら装置のエネルギー源であ
る太陽光、太陽熱、風、波、潮流等は、何れも広範囲に
亘って存在しているため稀薄であり、散逸し易く、また
その変動幅が大きい。それ故、これらのエネルギーを工
業的に利用することは非常に困難なことであった。そし
て、近年、長年の努力によって徐々にではあるがようや
く経済ベースに乗って来つつある。特に、波力を利用す
る分野に関しては、既に出願した「波力ポンプ」（特公
平８−６６７７号）が、海洋や湖沼を浄化する装置の送
水ポンプとして実用化に向けて、活躍を始めている。

【０００３】しかしながら、この波力ポンプは、水中に
配設されるシリンダの中にピストンを上下方向に摺動自
在に配置すると共に、このピストンにチェーン等を介し
てフロートを連結したものであり、波動によって上下動
するフロートでピストンを上下に動かして送水するよう
にしたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、この波力
ポンプはフロートの全浮力をチェーン等を介してピスト
ンに伝える方式であることから、チェーンの摩耗とその
破壊等がはげしいことや、シリンダ上部の外側に、シリ
ンダを揺動させるための軸部が出ており、この軸部がリ
ング体のリング管の内側に接続されているために、シリ
ンダの直径に対し、リング体のリング管の寸法が大きく
ならざるを得ない。

【０００５】一方、ポンプの揚程、ならびに送水量等の
面から装置の性能を上げるためにはフロートを大型化
し、シリンダの直径を大きくせざるを得ない。しかる
に、このリング体のリング管の寸法を大きくすること
は、装置の構造上曲げモーメントやねじりモーメントを
増大させるばかりでなく、シリンダやリング体を支える
ためのサドルも大規模なものにさせると同時に、リング
管内の脈動流による慣性が増大する。このように、実用
化に必要な水準まで性能を上げようとするとコンクリー
トケーソン等にも組み込めない程大形化するのは、その
装置の機構上の複雑さから生じていることでもあり、装
置が大型化する割りには性能及び強度等が十分に得られ
ず、大量生産品とするには製作費等がかかりすぎるとい
う大きな課題があった。

【０００６】また、海水中の付着物等がピストンの摺動
部等に付着してポンプの性能を劣化させることがあると
いう課題があった。

【０００７】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、フロートとピストンを結ぶ機構で最も摩耗や破壊の
はげしいチェーン機構を削除しても十分な機能が達成で
きると同時に、ピストンならびにシリンダの直径を大型
化した場合にも、ピストンやシリンダを揺動させるため
の機構、すなわち、リング体のリング管の寸法や球体等
をあまり大きくさせず、防波堤等のコンクリートケーソ
ン等に組み込んでも十分に作動でき、シリンダ内部やピ
ストン等の摺動部に海水中の付着物が付きにくい波の力
で作動する波力ポンプを提供することにある。

【０００８】

【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、水中に設けた取水管より水を吸込み、送水
管より水を送水する波の力で作動する波力ポンプにおい
て、取水管と送水管の間に逆止弁で区画された給排水室
と、その給排水室に接続され水面近くまで起立して設け
られた中空ピストン管と、その中空ピストン管の上端に
形成したピストン部に上下摺動自在に形成され、ピスト
ン部の上方にポンプ室を区画するシリンダと、このシリ
ンダに一体に形成され、シリンダを上下摺動させるため
のフロートとを備えたものである。

【０００９】そして、水底にサドルを固定し、このサド
ルに上記中空ピストン管が自在継手を介して揺動自在と
なるように設けるとよい。

【００１０】また、上記ピストン部を上下方向に分割し
てその間に浮体を設けると共に、その下方に延びる中空
ピストン管の下端を動揺自在に支持して上記中空ピスト
ン管をほぼ鉛直に起立させ、ピストン部の上下方向の長
さを長くすることでピストン部をシリンダ内で円滑に相
対的往復動させるようにすると更によい。

【００１１】そして、中空ピストン管の内側に水路を形
成し、この水路の下方に上記ポンプ室の水を出入りさせ
て送水するようにするとよい。

【００１２】また、水中に設けた取水管より水を吸込
み、送水管より水を送水する波の力で作動する波力ポン
プにおいて、取水管と送水管の間に逆止弁で区画された
給排水室と、その給排水室に接続され水面近くまで起立
して設けられた中空ピストン管と、その中空ピストン管
の上端に形成したピストン部に上下摺動自在に形成さ
れ、ピストン部の上方にポンプ室を区画するシリンダ
と、そのシリンダに固定されてシリンダを上下摺動させ
るためのフロートと、上記中空ピストン管を吊り上げる
ための索を上記シリンダ内に挿通させるべく上記シリン
ダの上部に上下方向に貫通して形成された開閉可能なハ
ッチと、上記中空ピストン管に設けられて上記中空ピス
トン管に上記索を連結するための吊金具とを備えたもの
とする。このようにすると装置の運搬時等にはフロート
の浮力を利用して装置全体を浮上させる事ができるため
に都合がよい。

【００１３】そして、上記ポンプ室と上記ハッチとの間
に上記ポンプ室内の水を上記ハッチ内へ流すための流路
を形成すると共に、上記ハッチの上部に開閉可能な蓋を
設け、上記ハッチの下部に自重で閉じる弁を設け、上記
ハッチ内に水を充たすことにより上記弁に背圧をかけて
締めるようにすると更によい。また、このとき上記流路
に上記ポンプ室内から上記ハッチ内へのみ水を流がす逆
止弁を設けるとよい。

【００１４】つぎに、水中に設けた取水管より水を吸い
込み、送水管より水を送水する波の力で作動する波力ポ
ンプにおいて、取水管と送水管の間に逆止弁で区画され
た給排水室と、その給排水室に接続され水面近くまで起
立して設けられた中空ピストン管と、その中空ピストン
管の上端に形成したピストン部に上下摺動自在に形成さ
れ、ピストン部の上方にポンプ室を区画するシリンダ
と、そのシリンダに固定されてシリンダを上下摺動させ
るためのフロートと、上記中空ピストン管と上記給排水
室の間に介設され上記中空ピストン管内の水路を上記給
排水室内に屈曲自在に接続するための伸縮管とを備え、
その伸縮管の下端が上記給排水室に接続されると共に、
上端が上記中空ピストン管の内側もしくはその中空ピス
トン管の延長部の内側に挿入されて接続されるものと
し、ある程度伸縮管の長さを長くすると良い。

【００１５】

【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。

【００１６】図５に示すように、波の力で作動する波力
ポンプ１ａは、港湾３９内と外海３９ａとを仕切るよう
に配置されたコンクリートケーソン２の中に複数組み込
まれ、外海３９ａから港湾３９内に海水を流し込んで海
岸線上に設けられた港湾３９内の海水を循環させ浄化す
るようになっている。

【００１７】コンクリートケーソン２内に組み込まれた
波力ポンプ１ａには、コンクリートケーソン２を貫通し
て外海３９ａに延びる取水管４が接続されており、この
取水管４の外海３９ａ側の端にはサクションストレーナ
ー５が設けられている。サクションストレーナー５は、
最も取水条件の良い場所に設置されており、常に新鮮な
海水を取水できるようになっている。

【００１８】また、波力ポンプ１ａには、コンクリート
ケーソン２を貫通して港湾３９内に延びる送水管３１が
接続されており、送水管３１は、港湾３９内で集合され
て集合管３１ａとなっている。集合管３１ａは、港湾３
９の最奥部まで延びて敷設されており、集合管３１ａの
途中には水車４０、発電機４１等が接続され、揚水発電
等を行った後、港湾３９の最奥部等で尚且つ最も水質の
汚染された場所の奥に、放水するようになっている。そ
して、集合管３１ａには分岐管３１ｂも接続されてお
り、隣接する養殖場４２等にも水を供給できるようにな
っている。また、送水管３１ならびに取水管４には図示
しないアキュムレーターが接続されており、波力ポンプ
１ａに出入りする海水の脈動流を平滑流に整流するよう
になっている。

【００１９】図１及び図２に示すように、波力ポンプ１
ａが組み込まれたコンクリートケーソン２は、海底に設
けられたマウンド３の上に設けられており、コンクリー
トケーソン２の下方にはコンクリートケーソン２内に海
水を出入りさせるための通水路としての穴２ａが複数設
けられている。そして、外海３９ａの波がコンクリート
ケーソン２内にも伝わって水面Ｓが上下動するようにな
っている。また、図２に示すように、波力ポンプ１ａ
は、コンクリートケーソン２の中心Ｐ点に設置されてお
り、Ｐ点の真上に後述する中空ピストン管１０が位置さ
れるようになっている。

【００２０】波力ポンプ１ａは、Ａ型式の波力ポンプで
あり、図１に示すように、取水管４と送水管３１の間に
逆止弁６，３３で区画された給排水室５０と、給排水室
５０より水面近くまで起立して設けられた中空ピストン
管１０と、中空ピストン管１０の上端に形成したピスト
ン部１４に上下摺動自在に形成され、ピストン部１４の
上方にポンプ室５１を区画するシリンダ１７と、シリン
ダ１７の上部に一体に形成されシリンダ１７を上下摺動
させるためのフロート１６とからなる。

【００２１】給排水室５０は、取水側と送水側にそれぞ
れ設けられた一対の逆止弁６，３３と、中央部に位置さ
れて中空ピストン管１０に分岐接続される接続管９と、
接続管９と逆止弁６，３３の間及び接続間９と中空ピス
トン管１０の間にそれぞれ設けられて伸縮する伸縮管
８，１１，３２とからなる。中空ピストン管１０の内部
には水路２７を形成し、水路２７は中空ピストン管１０
の下方に設けられた給排水室５０と、給排水室５０の上
方に区画されたポンプ室５１を結ぶ。取水側の逆止弁６
は、取水方向にのみ海水を流すように設けられており、
送水側の逆止弁３３は、送水方向にのみ海水を流すよう
に設けられている。また、取水側の逆止弁６は取水管４
にフレキシブルホース７を介して接続され、送水側の逆
止弁３３は、送水管３１にフレキシブルホース３４を介
して接続されている。

【００２２】なお、コンクリートケーソン２の外部に設
けられた取水管４とサクションストレーナー５の配置
は、図５と図１とでは若干相違するが、これは設置環境
等の相違により適宜変更する設計上の相違であり、機構
的には同じものである。

【００２３】中空ピストン管１０は、接続管９に伸縮管
１１を介して接続されて水面近くまで起立して延びるピ
ストンロッド状の管であり、その上端部にはピストン部
１４が設けられており、下部外周には後述するリング体
５４の内軸５２ａを軸支するための軸受１２が形成され
ている。中空ピストン管１０の下部は、中空ピストン管
１０を支持すると共に自由な方向に傾倒させるユニバー
サル機構５３を介して、海底に固定されたサドル１３に
支持されている。

【００２４】ユニバーサル機構５３は、具体的には、中
空ピストン管１０の外周を環状に囲むリング体５４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５２ａ及び外軸５２ｂを突出させて設けてリン
グ体５４を形成し、リング体５４の径方向内方に突出す
る内軸５２ａ，５２ａを中空ピストン管１０の軸受１
２，１２に回動可能に支持させると共に、リング体５４
の径方向外方に突出する外軸５２ｂ，５２ｂをそれぞれ
サドル１３，１３に回動可能に支持させてなる自在継手
である。

【００２５】サドル１３，１３は、リング体５４の径方
向外側を挟むようにコンクリートケーソン２の底部に起
立して固着された一対の支持脚であり、それぞれサドル
１３，１３の上部には、リング体５４の外軸５２ｂ，５
２ｂを回動可能に支持するための軸穴５５，５５が互い
に向き合うように形成されている。

【００２６】ピストン部１４は、中空ピストン管１０の
上部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１７内で円滑に
相対的往復動するようになっている。そして、ピストン
部１４は、上下方向に分割されてなる上部ピストン部５
６及び下部ピストン部５７と、上部ピストン部５６及び
下部ピストン部５７の中間部分に設けられた浮体１５と
からなり、下部をリング体５４に支持された中空ピスト
ン管１０をほぼ鉛直に起立させるようになっている。ま
た、上部ピストン部５６の外周上部には、鋭角をした刃
物状の付着物除去装置２６が配置されており、シリンダ
１７の内部を擦り付けてシリンダ１７内部に付着した付
着物を刮ぎ落とすようになっている。そして、付着物除
去装置２６、上部ピストン部５６、浮体１５及び下部ピ
ストン部５７は、互いに重ね合わされた状態のままこれ
らを上下に貫通する締結ボルト５８で十分に締め付けら
れており、常に一体になっている。ただしこの時、上下
に貫通する締結ボルト５８が浮体１５内を通過する部分
は、管等を溶接して浮体１５内に水が入らないようにし
なくてはならない。また、ピストン部５６，５７は中空
ピストン管１０にしっかりと固着させる対策が設けられ
て、ピストンの機能が十分に果せるものである。

【００２７】シリンダ１７は、筒を伏せたような形状を
有し、その上端には筒の上端を塞いで上面を形成する天
井部５９が形成されている。天井部５９には、多少の傾
斜が付けられており、そのほぼ中心部６０が最も高くな
るようになっている。中心部６０には、管等で形成され
た空気抜き管２１が設けられており、後述するフロート
１６を貫通してフロート１６の上方に突出している。空
気抜き管２１の上端には逆止弁２２と自動空気抜き弁２
３が直列に設けられており、シリンダ１７内上部に蓄積
した気泡や空気が常に空気抜き管２１から抜き取られる
ようになっている。また、逆止弁２２の下方に位置する
空気抜き管２１の上端近傍には先端に弁２５を有するノ
ズル２４が分岐して設けられており、ノズル２４から消
泡剤や海水中の生物が装置内部に付着するのを防止する
添加剤等を注入できるようになっている。

【００２８】そして、シリンダ１７の下端にはリング状
のストッパー１９が設けられている。このストッパー１
９の内径は、ピストン部１４の外径よりも小さく形成さ
れており、万一、コンクリートケーソン２内の水面が予
測外に大きな上下動をおこしても、ストッパー１９がピ
ストン部１４に当たってピストン部１４からシリンダ１
７が抜けないようになっている。

【００２９】フロート１６は、シリンダ１７の上部を覆
うようにしてシリンダ１７と一体に設けられた浮きであ
り、コンクリートケーソン２内の水面Ｓに浮かされて、
水面Ｓの上下動に伴って上下動するようになっている。
そして、浮力のあるフロート１６の下に、重量があって
あまり浮力のないシリンダ１７を位置させることは、浮
心と重心の関係から浮心を上方に、重心を下方に配置さ
せることにより、シリンダ１７の姿勢をほぼ鉛直に保つ
ようになっている。フロート１６の内部には、バラスト
タンク２０が設けられており、フロート１６の水平安定
性等を高めるようになっている。そして更に、シリンダ
１７の下部外周には、ウェート１８が設けられており、
更に強くシリンダ１７の姿勢をほぼ鉛直に保つようにな
っている。

【００３０】また、波力ポンプ１ａの下部には、中空ピ
ストン管１０の傾斜角度を制限するための傾斜角度規制
手段６１が設けられている。傾斜角度規制手段６１は、
中空ピストン管１０の下部から径方向外方に突出して設
けられたストッパー２８と、このストッパー２８を受け
止めるためのサドル２９とからなる。

【００３１】ストッパー２８は、中空ピストン管１０か
ら同心状に径方向外方に延びるフレーム６２の突端に環
状の止め部材６３を設けてなるものであり、中空ピスト
ン管１０が所定角度まで傾倒すると止め部材６３がサド
ル２９に当たってそれ以上は中空ピストン管１０を傾倒
させないようになっている。止め部材６３の下端には、
ゴム等からなる緩衝材（図示せず）が設けられており、
止め部材６３がサドル２９に当たった際の衝撃を吸収す
るようになっている。

【００３２】サドル２９は、コンクリートケーソン２の
底部に固着されて設けられた受け台であり、中空ピスト
ン管１０が所定角度まで傾倒したときに止め部材６３が
当る位置に、中空ピストン管１０の外周を囲むようにリ
ング状に設けられている。止め部材６３が当るサドル２
９の上面にはゴム等からなる緩衝材（図示せず）が設け
られており、止め部材６３がサドル２９上面に当たった
際の衝撃を更に吸収するようになっている。

【００３３】また、ストッパー２８の上部には降下する
シリンダ１７の下端を受け止めるための停止サドル３０
が設けられており、シリンダ１７が降下しすぎたときに
シリンダ１７下端のストッパー１９を受け止めてシリン
ダ１７の降下を止めるようになっている。そして、停止
サドル３０の上面にもゴムシート等からなる緩衝材（図
示せず）が設けられている。

【００３４】次に作用を述べる。

【００３５】コンクリートケーソン２の外側に波が打ち
寄せて来て水面Ｓ１が上昇した場合、コンクリートケー
ソン２の穴２ａより水が流入してコンクリートケーソン
２内の水面Ｓも上昇する。そうすると、水面Ｓに浮上し
ているフロート１６は、水面Ｓの上昇に伴って上昇す
る。このとき、シリンダ１７も同時に上昇し、シリンダ
１７内に区画形成されているポンプ室５１の容積が大き
くなる。そして、ポンプ室５１内は膨張され、バキュー
ム作用が生じる。このため、給排水室５０内の水圧は下
がり、取水側の逆止弁６が開いてサクションストレーナ
ー５及び取水管４を介して外海３９ａの海水が波力ポン
プ１ａ内に流入する。また、これと同時に中空ピストン
管１０内にある水は、ポンプ室５１内に吸い込まれる。
このとき、送水側の逆止弁３３は閉じたままであり、送
水管３１側からポンプ１ａ内に海水が逆流することはな
い。

【００３６】そして、コンクリートケーソン２の外側の
波が引き、水面Ｓ１が下降した場合、コンクリートケー
ソン２内の水は穴２ａより外海３９ａへ流出し、コンク
リートケーソン２内の水面Ｓも下降する。そうすると、
水面Ｓに浮上しているフロート１６は、水面Ｓの下降に
伴って下降する。このとき、シリンダ１７も同時に降下
し、逆止弁６は閉じると同時にポンプ室５１内の水に圧
縮方向の力が働く。そして、この水は先程の水の流れと
逆方向に流れて、中空ピストン管１０内に押し込まれ、
中空ピストン管１０内の水は、給排水室５０に押し込ま
れる。このため、給排水室５０内の水圧は上がり、送水
側の逆止弁３３が開いて給排水室５０内の水は、送水管
３１へ送り出される。このとき、取水側の逆止弁６は閉
じたままであり、取水側に給排水室５０内の水が流れ出
ることはない。そして、送水管３１へ送り出された水
は、図示しないアキュムレーターに入って、その脈動流
を平滑流に整流され、再び送水管３１を経て集合管３１
ａに集合される。集合管３１ａに集合された水のうち一
部は、分岐管３１ｂから分岐されて養殖場４２に給水さ
れ、他は、水車４０や発電機４１を回転させて揚水発電
等を行った後、港湾３９の最奥部に放水される。この港
湾３９最奥部の放水位置の手前にある汚染水は、この放
水に押し出されて港湾３９の外部、すなわち外海３９ａ
に流出する。外海３９ａでは、海流、波浪等があるため
に、外海３９ａの海水と混合されて自然に浄化される。

【００３７】また、ポンプ室５１内の水及び中空ピスト
ン管１０内の水は、往復流するのみで、水の入れ換わり
は少なく、送水管３１にはあまり流れて行かないため
に、ピストン部１４やシリンダ１７の摺動部に海水中の
付着物が付着することはあまりない。

【００３８】また、シリンダ１７が降下する際、シリン
ダ１７の内面６４は、ピストン部１４の上部に取り付け
られた付着物除去装置２６に擦られ、シリンダ１７の内
面６４に付着した付着物が刮ぎ落とされる。そして、刮
ぎ落とされた付着物は中空ピストン管１０の内部を落下
して、送水管３１内に流れ込む。このとき、付着物が逆
止弁６，３３の弁座６ａ，３３ａ等につまることも考え
られるが、シリンダ１７は常に上下動している事や、台
風時等には大量の海水を送水しており、シリンダ１７内
にあまり大きな付着物が付着することはないために、送
水量が半減するなどの不具合はあまり起こらない。ただ
し、弁の形状によっては目詰まりを起こしやすいものも
あるために、逆止弁６，３３は、特に目詰まりを起こし
にくいものを使用する必要がある。

【００３９】そして、コンクリートケーソン２内の波に
よりフロート１６、シリンダ１７及び中空ピストン管１
０に横向きの力がかかった場合、中空ピストン管１０
は、ユニバーサル機構５３を中心にして傾倒してその横
向きの力を逃がす。そして、フロート１６がコンクリー
トケーソン２に当る等してポンプ１ａを破壊させる限界
の傾倒角度まで中空ピストン管１０が傾きそうになる
と、ストッパー２８がサドル２９に当たり、それ以上の
傾倒を規制する。このために、中空ピストン管１０にリ
ング体５４が当ったり、フロート１６がコンクリートケ
ーソン２に当ったり、伸縮管８，１１，３２を限界以上
に伸縮させる等してポンプ１ａを破壊させることはな
い。しかしながら、安全のために、フロート１６の要所
には、ゴム等の緩衝材を設けるとなおさら安全である。

【００４０】また、コンクリートケーソン２内の水面Ｓ
が下降しすぎた場合、シリンダ１７下端のストッパー１
９が停止サドル３０に当たってシリンダ１７の下降を制
限することからシリンダ１７が下降しすぎてポンプ１ａ
が破損することもない。

【００４１】このように、波力ポンプ１ａを、取水管４
と送水管３１の間に逆止弁６，３３で区画された給排水
室５０と、給排水室５０より水面近くまで起立して設け
られた中空ピストン管１０と、中空ピストン管１０の上
端に形成したピストン部１４に上下摺動自在に形成さ
れ、ピストン部１４の上方にポンプ室５１を区画するシ
リンダ１７と、シリンダ１７に一体に形成されシリンダ
１７を上下摺動させるためのフロート１６とを備えたも
のとしたために、ユニバーサル機構５３を大形化しなく
ともピストン部１４及びシリンダ１７の直径を大型化し
てポンプ室５１を大きくすることができ、防波堤等のコ
ンクリートケーソン２等に容易に組み込んで作動させる
ことができる。

【００４２】また、水底にサドル１３を固定し、このサ
ドル１３に中空ピストン管１０をユニバーサル機構５３
を介して揺動自在に設けたために、フロート１６及びシ
リンダ１７等にかかる横向きの力を逃がすことができ、
波力ポンプ１ａに無理な力がかかるのを防ぐことができ
る。

【００４３】そして、ピストン部１４の上端外周に鋭利
な刃物状の付着物除去装置２６を設けたために、シリン
ダ１７内の付着物を波力を利用して自動的に除去でき、
シリンダ１７内に付着物が付着するのを防ぐことができ
る。

【００４４】また、ピストン部１４を上部ピストン部５
６、下部ピストン部５７及び浮体１５とからなるものと
し、ピストン部１４の下方に延びる中空ピストン管１０
の下端をユニバーサル機構５３を介して揺動自在に支持
するために、中空ピストン管１０をほぼ鉛直に起立させ
ることができ、さらにピストン部１４の上下方向の長さ
を直径程度に長く形成するため、ピストン部１４をシリ
ンダ１７内で円滑に相対的往復動させることができる。

【００４５】そして、中空ピストン管１０の内側に水路
２７を形成し、水路２７の下方にポンプ室５１の水を出
入りさせて送水するようにしたため、フロートの上下動
によりポンプ室５１内の水の圧力が圧縮、バキューム作
用を繰り返しても、この圧縮、バキューム作用の全ての
力を中空ピストン管１０に直接作用させるのではなく
て、水路２７内の水に作用させて取水管４から送水管３
１へ水を送水させるために、中空ピストン管１０の耐久
力を著しく増すことができる。

【００４６】また、取水管４ならびに送水管３１にアキ
ュムレーターを設けて脈動流を平滑流に整流するため
に、送水効率を尚一層向上させることができる。

【００４７】次に他の実施の形態を添付図面に基づいて
述べる。

【００４８】図３は、Ｂ型式の波力ポンプを示す側断面
図である。波力ポンプ１ｂは、図１及び図２に示す波力
ポンプ１ａのユニバーサル機構５３を他の機構に置き換
えたものである。具体的には、中空ピストン管１０の下
端外周に球体状の回動部３５が設けられており、給排水
室６６の上部開口６７の内周面６８に凹面を形成してな
る支持部６９が設けられ、支持部６９がサドル３６を介
してコンクリートケーソン２の底部に固着されている。
そして、支持部６９の中に回動部３５を嵌合させて回動
部３５を回動自在に支持するようになっている。

【００４９】波力ポンプ１ｂのフロート１６及びシリン
ダ１７等に横向きの力がかかった場合、回動部３５がＰ
１点を中心に支持部６９内で回動して中空ピストン管１
０が傾倒し、横向きの力を逃がす。

【００５０】このように、中空ピストン管１０を回動部
３５と支持部６９とで支持するようにすると、中空ピス
トン管１０と給排水室６６とを完全に別体とすることが
でき、接続管９と逆止弁６，３３の間及び接続管９と中
空ピストン管１０の間に設ける伸縮管８，１１，３２を
不要とすることができる。ただし、一般的に大径の球体
を製作するには高い費用を要するので、図１及び図２に
示す波力ポンプ１ａの方が比較的安い費用で製作でき
る。

【００５１】そして、更に他の実施の形態を添付図面に
基づいて述べる。

【００５２】図６に示すように、波力ポンプ１ｃは、コ
ンクリートケーソン２の中に複数組み込まれ、外海３９
ａの波動を利用して湾３９内の汚染された海水を外海３
９ａに送り出し、港湾３９内の海水を循環させ浄化する
ようになっている。

【００５３】コンクリートケーソン２内に組み込まれた
波力ポンプ１ｃには、コンクリートケーソン２を貫通し
て港湾３９内に延びる往復流管３８が接続されており、
往復流管３８の港湾３９側の端には給排水室７０が設け
られている。給排水室７０には他にも、取水管４７と送
水管４６とがそれぞれ逆止弁４４，４５を介して接続さ
れている。取水管４７側の逆止弁４４は取水方向にのみ
水を流すようになっており、送水管４６側の逆止弁４５
は送水方向にのみ水を流すようになっている。

【００５４】取水管４７は、港湾３９の中でも最も水深
が深く、かつ、汚染水が最高に滞留している場所まで延
びており、取水管４７の先端にはサクションストレーナ
ー４３が接続されている。

【００５５】送水管４６は、コンクリートケーソン２を
貫通するかもしくは、その上方や外側を通過して外海３
９ａまで延びて設けられている。また、送水管４６には
図示しないアキュムレーターが接続されており、ポンプ
１ｃから送り出される海水の脈動流を整流して平滑流と
するようになっている。

【００５６】図４に示すように、複数の波力ポンプ１ｃ
が組み込まれたコンクリートケーソン２は、海底に設け
られたマウンド３の上に設けられており、コンクリート
ケーソン２の下方にはコンクリートケーソン２内に海水
を出入りさせるための通水路としての穴２ａが複数設け
られている。そして、外海３９ａの波がコンクリートケ
ーソン２内にも伝わって水面Ｓが上下動するようになっ
ている。

【００５７】波力ポンプ１ｃは、Ｃ型式の波力ポンプで
あり、中空ピストン管１０の下端には屈曲して形成され
た接続管９ａが伸縮管３２ａを介して接続され、接続管
９ａには伸縮管３２ならびにフレキシブルホース３４等
を介して往復流管３８が接続されている。

【００５８】この実施の形態の作用を述べる。

【００５９】コンクリートケーソン２の中に外海３９ａ
の海水が出入りしてコンクリートケーソン２内の水面Ｓ
が上下動した場合、水面Ｓの上下動に伴ってフロート１
６も上下動する。そして、フロート１６に固定されてい
るシリンダ１７も上下動し、シリンダ１７内のポンプ室
５１は拡大乃至縮小する。ポンプ室５１が拡大した場
合、往復流管３８の先に接続された給排水室７０の水圧
が下がって取水側の逆止弁４４が開き、サクションスト
レーナー４３から取水管４７に向けて港湾３９内の汚染
された海水が吸引され、往復流管３８及び給排水室７０
の中に取水される。このとき、送水側の逆止弁４５は閉
じたままの状態であり、送水側から海水が逆流すること
はない。また、ポンプ室５１が縮小した場合、往復流管
３８の先に接続された給排水室７０の水圧が上がって取
水側の逆止弁４４が閉じると同時に送水側の逆止弁４５
が開き、給排水室７０及び往復流管３８内の海水が送水
管４６に向けて送り出される。この後、海水は、アキュ
ムレーターを経て整流されて、平滑流となり港湾の外部
である外海３９ａに排水されることとなる。

【００６０】次に他の実施の形態を述べる。

【００６１】図７及び図９に示すように、波力ポンプ１
ｄは、外海３９ａに設置されている。波力ポンプ１ｄに
は、それぞれ異なる方向に延びる２本の取水管７１，７
１と、同様に異なる方向に延びる２本の送水管７２，７
２とが接続されており、取水管７１，７１の先端にはサ
クションストレーナー７３，７３がそれぞれ接続されて
いる。また、送水管７２，７２にはそれぞれアキュムレ
ーター７４，７４が接続されており、ポンプ１ｄから送
り出される海水の脈動流を整流して平滑流とするように
なっている。そして、アキュムレーター７４，７４の排
水側に接続される送水管７２ａ，７２ａは、合流されて
いる。また、取水管７１，７１には逆止弁７５，７５が
設けられて取水方向にのみ水を流すようになっており、
送水管７２，７２には逆止弁７６，７６が設けられて送
水方向にのみ水を流すようになっている。

【００６２】図７に示すように、波力ポンプ１ｄは、ベ
ースブロック４８の上に設けられ、ベースブロック４８
が海底に設置されている。波力ポンプ１ｄは、Ｄ型式の
波力ポンプであり、サクションストレーナー７３と送水
管７２の間に逆止弁７５，７６で区画された給排水室１
０３と、給排水室１０３より水面近くまで起立して設け
られた中空ピストン管７７と、中空ピストン管７７の上
端に形成したピストン部１４に上下摺動自在に形成さ
れ、ピストン部１４の上方にポンプ室９０を区画するシ
リンダ７９と、シリンダ７９に上下摺動可能に係合され
ると共にシリンダ７９の上端に係脱可能に固定されてシ
リンダ７９を上下摺動させるためのフロート８１と、中
空ピストン管７７と給排水室１０３の間に介設され中空
ピストン管７７内の水路１０４を給排水室１０３内に屈
曲自在に接続するための伸縮管１０５とからなる。

【００６３】中空ピストン管７７内の上端には中空ピス
トン管７７を吊るための吊金具７８が設けられている。
吊金具７８は、中空ピストン管７７の管内上端を十字に
区画するようにして中空ピストン管７７の管内上端に固
定されており、管内を流れる海水の流通を妨げないよう
になっている。

【００６４】つぎにシリンダ７９と中空ピストン管７７
が上下摺動する際に、座屈作用防止のために中空ピスト
ン管７７の外周にはガイドレール７７ａが複数個縦方向
に摺動できるように設けられて、これに前述したシリン
ダ７９の下部に設けたストッパ１９の内面が摺動するも
のとする。このガイドレール７７ａは、中空ピストン管
７７の外周にほぼ均等に配置すると共に、摺動部にはプ
ラスチック等の摩擦減少材が設けられている。

【００６５】また、シリンダ７９の外周にはシリンダ７
９の上端から下端近傍まで延びるガイドレール８０が複
数並行に設けられている。これらガイドレール８０は、
装置の吊り上げ時にフロート８１の中でシリンダ７９を
昇降させる時にガイドするためのものであり、十分に強
固にシリンダ７９に固定されている。

【００６６】フロート８１は、ほぼ環状の形状をしてお
り、その内周面８２でシリンダ７９の外周を囲むように
設けられている。フロート８１の内周面８２にはガイド
レール８０に沿って昇降するためのガイド部（図示せ
ず）が設けられており、シリンダ７９の外周を円滑に昇
降するようになっている。また、フロート８１の内周上
端には外側に捲り上がった当て板８３が設けられてお
り、シリンダ７９の上端を拡径して形成された受け板８
４に当たってフロート８１がシリンダ７９の上方に抜け
ないようになっていると同時に、当て板８３及び受け板
８４をボルト（図示せず）等で十分に締め付けている。

【００６７】そして、シリンダ７９の上部には、中空ピ
ストン管７７の吊金具７８を吊る際に、吊りワイヤ（チ
ェーン等の他の索であってもよい）を通すためのハッチ
８５が設けられている。ハッチ８５は、シリンダ７９の
上面を上下方向に貫通して形成された上下方向に長い孔
であり、ハッチ８５の上端は取り外し可能な蓋板８６で
閉じられていると共に、下端には自重で閉じる弁８７が
設けられている。弁８７は、ハッチ８５下端を縮径させ
て形成された弁座８８と、弁座８８上に載置されて弁座
８８を液密に塞ぐ重い弁体８９とからなる。弁体８９の
背面には弁体８９が弁座８８に対し正常に、尚且つ円滑
に閉じるための手段としてガイドの役目をする架構（図
示せず）等も設けられている。また、ハッチ８５内側方
にはポンプ室９０につながるバイパス管９１が設けられ
ると共に、バイパス管９１にはポンプ室９０からハッチ
８５内へ向かう水のみを流す逆止弁９２が設けられ、ポ
ンプ室９０内に水が満ちているときにはハッチ８５内を
水で満たすようになっている。そして、蓋板８６には上
方に貫通する空気抜き管９３が設けられると共に、空気
抜き管９３には空気のみを外部に放出する自動空気抜弁
９４が設けられている。

【００６８】この実施の形態の作用を述べる。

【００６９】水面Ｓ１の動きに伴ってフロート８１が上
方に動いた場合、この上方への動きがフロート８１の当
て板８３からシリンダ７９の受け板８４に伝わってシリ
ンダ７９を上方に引き上げる。このとき、ハッチ８５の
中には水が充填されており、弁体８９に背圧がかかって
いることや、ポンプ室９０内の圧力は負の圧力であるた
めに、弁８７が勝手に開くことはない。そして、フロー
ト８１が下方に動いた場合、シリンダ７９はフロート８
１によって強制的に下降させられる。このとき、ポンプ
室９０の水圧がハッチ８５内の水圧より高くなった場合
には、ポンプ室９０内の水がバイパス管９１及び逆止弁
９２を通過してハッチ８５内に入り、ハッチ８５内の水
圧が上昇し、弁体８９にかかる背圧が上昇するために、
弁８７は開くことはない。そして、万一ハッチ８５内に
気泡が入っても、気泡は空気抜き管９３及び自動空気抜
弁９４を通過して外部に放出される。

【００７０】図８に示すように、波力ポンプ１ｄを運搬
する場合、フロート８１の上方に仮架台９５をシリンダ
７９上を跨ぐように掛け渡して取り付けると共に、仮架
台９５の、シリンダ７９の真上に位置される場所に中空
ピストン管７７を吊り上げるための電動ウィンチ９６を
取り付ける。そして、サドル２９の上に運搬用架台９７
を設け、運搬用架台９７の上端にフロート８１の底面９
８に当たるゴム板等の緩衝材９９を設ける。このとき、
装置の設計次第によっては、運搬用架台９７を設けない
でシリンダ７９の下部に設けたストッパ１９をシリンダ
７９の停止サドル３０に直接当ててもよい。

【００７１】つぎに、アキュムレーター７４，７４内に
空気を注入して海水を抜き、アキュムレーター７４，７
４に浮力を生じさせる。そして、蓋板８６をハッチ８５
から取り外すと共に弁体８９を弁座８８上から外す。こ
の時はじめてポンプ室９０内の圧力が無負荷（ニュート
ラル）状態となる。つぎに前述したフロート８１の当板
８３とシリンダ７９の上端に設けた受け板８４を締め付
けてあるボルトを取り除く。そして、ハッチ８５内に電
動ウィンチ９６に巻かれた吊りワイヤ１０１を通す。吊
りワイヤ１０１の先端にあるフック１０２を吊り金具７
８に引っ掛けたら、電動ウィンチ９６を巻き、中空ピス
トン管７７を吊り上げる。シリンダ７９内のピストン部
１４ならびに中空ピストン管７７が上方に移動して運搬
用架台９７がシリンダ７９の下部に設けたストッパ１９
に当たったとすると運搬用架台９７にシリンダ７９の下
部を万力（シャコマン）１００等を用いて仮締め付けを
する。

【００７２】そして、更に電動ウィンチ９６を巻くと、
シリンダ７９の上面はフロート８１の上面から次第に離
れて上昇し、最上部に達するまで巻き上がる。運搬時の
最低水深等を確認した上で、フロート８１の上部に設け
た当板８３とシリンダ７９上部に設けた受け板８４間に
固定サポート（図示せず）等を設けて固着させる。

【００７３】この状態になったら、運搬する。

【００７４】このように、シリンダ７９の上部にハッチ
８５を設けると共に、中空ピストン管７７に吊り金具７
８を設け、ハッチ８５の上方からハッチ８５を経て中空
ピストン管７７を吊るようにしたために、容易に中空ピ
ストン管７７を吊り上げることができて、フロート８１
及びシリンダ７９ならびに装置全体を容易に仮固定する
ことができる。

【００７５】また、ポンプ室９０とハッチ８５との間に
ポンプ室９０内の水をハッチ８５内へ流すためのバイパ
ス管９１を形成すると共に、バイパス管９１にポンプ室
９０内からハッチ８５内へのみ水を流がす逆止弁９２を
設け、ハッチ８５の上部に開閉可能な蓋板８６を設け、
ハッチ８５の下部に自重で閉じる弁８７を設け、ハッチ
８５内に水を充たすことにより弁体８９に背圧をかけて
締めるようにしたために、簡易な構造で容易かつ十分に
ハッチ８５を閉じることができる。

【００７６】つぎに説明は前後するがフロート８１が横
向きの力を受けて中空ピストン管７７が傾倒するときに
は、その対策として伸縮管１０５が設けられ、伸縮管１
０５の下端が給排水室１０３に接続されると共に、上端
が中空ピストン管７７の内側もしくは中空ピストン管７
７の下端が下方に延長してなる延長部１０６の内側に挿
入されて接続されており、ある程度の長さを有している
ことから、中空ピストン管７７が揺動作用を起こした場
合には、伸縮管１０５に無理が生ぜず装置の耐久性は著
しく上昇するものである。

【００７７】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を奏する。

【００７８】（１）請求項１に記載の発明によれば、波
力ポンプを容易に大形化させることができ、防波堤等の
コンクリートケーソンにも容易に組み込むことができ
る。

【００７９】（２）請求項２に記載の発明によれば、ポ
ンプにかかる横向きの力を逃がすことができ、ポンプに
無理な力がかかるのを防ぐことができる。

【００８０】（３）請求項３に記載の発明によれば、中
空ピストン管をほぼ鉛直に起立させることができてしか
も、ピストン部をシリンダ内で円滑に相対的往復動させ
ることができる。

【００８１】（４）請求項４に記載の発明によれば、中
空ピストン管の耐久力を著しく増すことができる。

【００８２】（５）請求項５に記載の発明によれば、フ
ロート及びシリンダならびに装置全体を容易に仮固定す
ることができて、装置の運搬を比較的簡単に行える。

【００８３】（６）請求項６に記載の発明によれば、簡
易な構造で容易かつ十分にハッチを閉じることができ
る。

【００８４】（７）請求項７に記載の発明によれば、中
空ピストン管の内部に設けた水路と給排水室を接続する
伸縮管の耐久性を著しく上昇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Ａ型式の波力ポ
ンプの側断面図である。

【図２】図１のII−II線矢視図である。

【図３】本発明の他の実施の形態を示すＢ型式の波力ポ
ンプの側断面図である。

【図４】本発明の他の実施の形態を示すＣ型式の波力ポ
ンプの側断面図である。

【図５】Ａ型式及びＢ型式の波力ポンプの配置位置及び
水の流れ方向を示す平面図である。

【図６】Ｃ型式の波力ポンプ配置位置及び水の流れ方向
を示す平面図である。

【図７】本発明の他の実施の形態を示すＤ型式の波力ポ
ンプの側断面図である。

【図８】運搬時の状態を示すＤ型式の波力ポンプの側断
面図である。

【図９】図７のIX−IX線矢視断面図である。

【符号の説明】

１ａ波力ポンプ１ｂ波力ポンプ１ｃ波力ポンプ１ｄ波力ポンプ４取水管６逆止弁１０中空ピストン管１３サドル１４ピストン部１５浮体１６フロート１７シリンダ２７水路３１送水管３３逆止弁３５回動部３６サドル４４逆止弁４５逆止弁４６送水管４７取水管５０給排水室５１ポンプ室５３ユニバーサル機構（自在継手）５６上部ピストン部５７下部ピストン部６６給排水室７０給排水室７１取水管７２送水管７５逆止弁７６逆止弁７７中空ピストン管７８吊金具７９シリンダ８１フロート８５ハッチ８６蓋板（蓋）８７弁９０ポンプ室９１バイパス管（流路）９２逆止弁１０３給排水室１０４水路１０５伸縮管１０６延長部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水中に設けた取水管より水を吸込み、送
水管より水を送水する波の力で作動する波力ポンプにお
いて、取水管と送水管の間に逆止弁で区画された給排水
室と、その給排水室に接続され水面近くまで起立して設
けられた中空ピストン管と、その中空ピストン管の上端
に形成したピストン部に上下摺動自在に形成され、ピス
トン部の上方にポンプ室を区画するシリンダと、そのシ
リンダに一体に形成され、シリンダを上下摺動させるた
めのフロートとを備えたことを特徴とする波の力で作動
する波力ポンプ。
【請求項２】水底にサドルを固定し、このサドルに上
記中空ピストン管を自在継手を介して揺動自在に設けた
請求項１に記載の波の力で作動する波力ポンプ。
【請求項３】上記ピストン部を上下方向に分割してそ
の間に浮体を設けると共に、その下方に延びる中空ピス
トン管の下端を動揺自在に支持して上記中空ピストン管
をほぼ鉛直に起立させ、ピストン部の上下方向の長さを
長くすることでピストン部をシリンダ内で円滑に相対的
往復動させる請求項１及び２に記載の波の力で作動する
波力ポンプ。
【請求項４】中空ピストン管の内側に水路を形成し、
この水路の下方に上記ポンプ室の水を出入りさせて送水
するようにした請求項１、２及び３に記載の波の力で作
動する波力ポンプ。
【請求項５】水中に設けた取水管より水を吸込み、送
水管より水を送水する波の力で作動する波力ポンプにお
いて、取水管と送水管の間に逆止弁で区画された給排水
室と、その給排水室に接続され水面近くまで起立して設
けられた中空ピストン管と、その中空ピストン管の上端
に形成したピストン部に上下摺動自在に形成され、ピス
トン部の上方にポンプ室を区画するシリンダと、そのシ
リンダに固定されてシリンダを上下摺動させるためのフ
ロートと、上記中空ピストン管を吊り上げるための索を
上記シリンダ内に挿通させるべく上記シリンダの上部に
上下方向に貫通して形成された開閉可能なハッチと、上
記中空ピストン管に設けられて上記中空ピストン管に上
記索を連結するための吊金具とを備えたことを特徴とす
る波の力で作動する波力ポンプ。
【請求項６】上記ポンプ室と上記ハッチとの間に上記
ポンプ室内の水を上記ハッチ内へ流すための流路を形成
すると共に、上記ハッチの上部に開閉可能な蓋を設け、
上記ハッチの下部に自重で閉じる弁を設け、上記ハッチ
内に水を充たすことにより上記弁に背圧をかけて締める
ようにした請求項５記載の波の力で作動する波力ポン
プ。
【請求項７】水中に設けた取水管より水を吸い込み、
送水管より水を送水する波の力で作動する波力ポンプに
おいて、取水管と送水管の間に逆止弁で区画された給排
水室と、その給排水室に接続され水面近くまで起立して
設けられた中空ピストン管と、その中空ピストン管の上
端に形成したピストン部に上下摺動自在に形成され、ピ
ストン部の上方にポンプ室を区画するシリンダと、その
シリンダに固定されてシリンダを上下摺動させるための
フロートと、上記中空ピストン管と上記給排水室の間に
介設され上記中空ピストン管内の水路を上記給排水室内
に屈曲自在に接続するための伸縮管とを備え、その伸縮
管の下端が上記給排水室に接続されると共に、上端が上
記中空ピストン管の内側もしくはその中空ピストン管の
延長部の内側に挿入されて接続されたことを特徴とする
波の力で作動する波力ポンプ。