JP6865493B2 - 造波装置の改良 - Google Patents

Description

本出願は、例えば、レクリエーション目的のプールに波を作り出すための造波装置等の、造波装置に関する。

本出願は、更に２０１７年１２月２１日出願の米国仮特許出願第６２／６０９，２５４号「造波装置」の優先権を主張するものであり、その内容の全体が参照により本明細書に組み込まれる。

造波装置は、レクリエーション目的で使用されることが多い。造波装置は、プール等の中に１つ以上の波を作り出し、人々は、典型的には、波で遊ぶか、或いはボードスポーツ等の水上スポーツのために波を使用する。サーフィンやボディーボード等の水上ボードスポーツにおいては、波は乗ることができるものである必要がある。これらのタイプのスポーツに熱心な人々は、しばしば、競技、練習、および娯楽のために造波装置を使用する。

このような造波装置の一例が米国特許第７，８１５，３９６号に開示されている。図６は、’３９６特許に開示されている造波装置５の簡略化された側面図である。造波装置５は、底部１２を有するウェーブプール１０を有する。ウェーブプール１０の一端には、ウェーブプール１０内に水を押し込んだり放出したりして波を作り出す造波チャンバ１５が設けられている。チャンバは、（矢印１８で示される）通路１７を通してプール１０から水の受け入れ及び放出を行い、（矢印１９で示される）チャンバ１５内の水位を上昇および下降させ、それによってプール１０内に波を作り出すように設計される。この設計では、プール１０への通路１７は、プール水内に沈められている。

この設計の大きな欠点は、通路１７を通した水の放出が、波の安定性およびライダビリティ（ｒｉｄｅａｂｉｌｉｔｙ）を妨げる渦流を発生させることである。これを図７Ａ〜７Ｈに示す。これらの図は、１サイクルを示している。図７Ａは、造波チャンバからウェーブプールへの水の放出の開始時であり、高速渦６０が形成され始める。少し後の図７Ｂの時点では、渦６５が通路１７を通ってウェーブプール１０内に移動し、乗ることができる（ｒｉｄｅａｂｌｅ）波６７が形成され始める。更に少し後の図７Ｃの時点では、高速渦７０がウェーブプール１０内に続いており、図７Ｄの時点までに、ウェーブプールの水面に影響を及ぼす明確な渦７５が形成される。渦７５のウェーブプールの水面への影響は、渦が引き起こしたプールの水面の窪み７６で示されている。なお、図７Ｃに示されている波７２は綺麗に形成されていない。これは、渦７０、７６が波面から水を引き離し、波の形成を浸食しているためである。図７Ｅから図７Ｈは、渦が引き起こしたプールの水面の窪み８２、８７、９２および９７で示されているウェーブプールの水面の著しい破壊を引き起こしている渦８０、８５、９０および９５を示す。渦が発生すると、波の形成が浸食されるだけでなく、オペレータは、水が十分落ち着くまで、次の波の形成のための造波チャンバチャンバの作動を遅らせる必要がある。そうしないと、波面破壊は、乗ることができる波を更に浸食する。

したがって、必要とされるのは、迅速にリセットして次の波を生成することができる装置において、渦流を軽減して安定した乗ることができる波を促進する方法である。

水を有するウェーブプールと共に使用するための造波装置を開示する。造波装置は、内部と複数のチャンバ壁とを有する造波チャンバを備えている。造波チャンバは、内部をウェーブプールに接続し、水がそれらの間を流れることができるように構成された通路も有する。水翼が、通路内に、または通路に隣接して配置されている。水翼は、少なくとも１つの滑らかで湾曲した水翼壁を備え、水翼壁は、複数のチャンバ壁と共同で、内部とウェーブプールとの間を流れる水のための少なくとも２つの導管経路を形成する。導管経路は２つの端を有し、水は、第１の向きで第１端に入り、第２の向きで第２端から出る。

湾曲した水翼壁は、４５度から１２０度の範囲の曲線掃引（ｃｕｒｖｅ ｓｗｅｅｐ）を有しても良い。水翼壁は、曲面−平面であっても良い。２つ以上の湾曲壁があっても良く、その結果３つ以上の導管経路があっても良い。水翼壁を接続するために交差部材を用いても良い。水翼は、造波チャンバの内部からウェーブプールまで延びていても良い。水翼は複数の部品から構成されていても良い。

水翼は、水翼を複数のチャンバ壁の少なくとも１つに取り付けられるように構成されたブラケットを有しても良い。水翼は、取り付けられた状態で、その位置が少なくとも１つのチャンバ壁に対して回転的または並進的な調整によって調整可能であっても良い。

水翼は、既存の造波装置の改良として使用しても良い。

当業者には明らかであろう追加の態様、代替物、および変形もまた、本明細書に開示されており、本発明の一部として含むことを明確に意図している。発明は、本願又は関連出願において、特許庁が認めるクレームにのみ記載されており、以下のいくつかの例の概要説明は、決して法的保護の範囲を限定し、定義し、或いは確立するものではない。

様々な実施形態は、例示目的で添付の図面に示されており、実施形態の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。また、開示されている複数の異なる実施形態における様々な特徴を組み合わせることで追加の実施形態を形成することができ、これらの追加の実施形態は本開示の一部である。本発明のより明快な説明を助けるためにいくつかの構成要素や詳細が図示されていない場合があることが理解されるであろう。

図１は、新規の水翼（ｗａｔｅｒ ｖａｎｅ）を有する波造装置の側面図である。 図２は、新規の水翼を備えた波造装置のポンプハウジングの側面図である。 図３Ａは、図１の一部の拡大図である。 図３Ｂは、水翼の湾曲が連続する角度（ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ ａｎｇｌｅ）の小さな直線セクションによって形成された、別の実施形態である。 図４は、図３Ａの水翼の等角図である。 図５Ａは、図１と同様の新規の水翼を有する造波装置によって形成される波のグラフィックモデルである。 図５Ｂは、図５Ａから少し後の時点における、図１と同様の新規の水翼を有する造波装置によって形成される波のグラフィックモデルである。 図５Ｃは、図５Ｂから少し後の時点における、図１と同様の新規の水翼を有する造波装置によって形成される波のグラフィックモデルである。 図５Ｄは、図５Ｃから少し後の時点における、図１と同様の新規の水翼を有する造波装置によって形成される波のグラフィックモデルである。 図５Ｅは、図５Ｄから少し後の時点における、図１と同様の新規の水翼を有する造波装置によって形成される波のグラフィックモデルである。 図５Ｆは、図５Ｅから少し後の時点における、図１と同様の新規の水翼を有する造波装置によって形成される波のグラフィックモデルである。 図５Ｇは、図５Ｆから少し後の時点における、図１と同様の新規の水翼を有する造波装置によって形成される波のグラフィックモデルである。 図６は、新規の水翼を有さない波造装置の側面図である。 図７Ａは、図６と同様の造波装置によって形成される波のグラフィックモデルである。 図７Ｂは、図７Ａから少し後の時点における、図６と同様の造波装置によって形成される波のグラフィックモデルである。 図７Ｃは、図７Ｂから少し後の時点における、図６と同様の造波装置によって形成される波のグラフィックモデルである。 図７Ｄは、図７Ｃから少し後の時点における、図６と同様の造波装置によって形成される波のグラフィックモデルである。 図７Ｅは、図７Ｄから少し後の時点における、図６と同様の造波装置によって形成される波のグラフィックモデルである。 図７Ｆは、図７Ｅから少し後の時点における、図６と同様の造波装置によって形成される波のグラフィックモデルである。 図７Ｇは、図７Ｆから少し後の時点における、図６と同様の造波装置によって形成される波のグラフィックモデルである。 図７Ｈは、図７Ｇから少し後の時点における、図６と同様の造波装置によって形成される波のグラフィックモデルである。

ここに、本発明を実施するために発明者により考慮されたいかなるベストモードをも含む、本発明の特定の例を複数示す。これら特定の実施形態は添付の図面に例示される。本発明はこれら特定の実施形態と併せて説明されるものであるが、本発明を、記述または図示された実施形態に限定することを意図するものではないと理解されるべきである。むしろ、添付する請求項にて定義する本発明の精神と範囲に含まれ得る代替物、変更、同等物を含むことが意図されている。

以下の記述において、本発明に対する充分な理解を得るべく多数の事柄が詳述されている。本発明の特定の実施例は、これらのうち一部または全ての特定項目がなくても実施可能である。また別の例においては、本発明を不必要に不明瞭にすることのないよう、当業者に周知の処理工程の詳細は記述されていない。本発明の各種技術および機構は、明確化のため場合により単数形で記述される。しかしながら、一部の実施例は、特に断りのない限り、一つの技術や機構の複数回の重複を含むものである。同様に、ここに図示および記述された方法の各ステップは、特定の実施形態において必ずしも記述の順に実行されるものでもなく、あるいは全く実行されなくてもよい。すなわち、ここに説明する方法を実現するために含まれる行程は、記述のものよりも多くても少なくてもよい。更に、本発明の技術および機構は、２以上の物体間における連携、関係、および通信を表す場合もある。物体間の連携または関係とは、必ずしも直接的で阻害されない連携を意味する物ではなく、当該２つの物体間に常駐または発生し得る他の各種物体または処理も含むものである。すなわち、特に断りのない限り、ここに記された連携とは必ずしも直接的で阻害されない連結を意味するものではない。

以下の構成例の一覧は、図１−７に対応し、参照符号は明細書および図面を通じて対応する特徴を示すものであって参照を容易にするために設けられる。

造波装置 ５

ウェーブプール １０

プール底部 １２

造波チャンバチャンバ １５

チャンバ壁 １５Ａ

チャンバ底壁 １５Ｂ

チャンバ内部 １６

チャンバ通路 １７

通路を通した水の押し引き方向 １８

チャンバ内の水位の昇降 １９

水翼（曲面−平面（ｃｕｒｖｅｄ−ｐｌａｎａｒ）） ２０

水翼（セグメント−曲面（ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ−ｃｕｒｖｅｄ）） ２０Ａ

ポンプハウジング ２１

ポンプ ２２

水翼壁 ２５

導管経路 ３０、３５、４０、４５

水翼取付ブラケット ５０

水翼交差部材 ５５

回転可能な軸 ５６

回転的調整 ５６Ａ

第１ねじ軸 ５７

第１並進移動方向 ５７Ａ

第２ねじ軸 ５８

第２並進移動方向 ５８Ａ

連続する角度の小さな直線セクション ６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃ、６１Ｄ

波 ６７、７２

渦 ６０、６５、７５、８０、８５、９０、９５

渦が引き起こしたプールの水面のくぼみ ７６、８２、８７、９２、９７

ウェーブプールの段付底部 １０２

乗ることができる（ｒｉｄｅａｂｌｅ）波 １１０、１２０、１３０

深い渦 １０５、１１５、１２５、１３５、１４５

静かなウェーブプールの水面 １４０、１５０

図１は、米国特許第７，８１５，３９６号に開示されているような造波装置５の側面図である。造波装置５は、底部１２を有するウェーブプール１０を有する。ウェーブプール１０の一端には、ウェーブプール１０内に水を押し込んで乗ることができる波を作り出す造波チャンバ１５が設けられている。水は、少なくとも部分的にプール水中に沈められたチャンバ通路１７を通って、ウェーブプール１０と造波チャンバ１５の内部１６との間を流れる。

渦流を軽減し、安定した乗ることができる波を促進するために、迅速にリセットして次の波を生成することができる装置において、水翼２０がチャンバ通路１７の中または隣に配置される。水翼２０は、造波チャンバ１５から放出される水のためのより滑らかな経路を画定する。その後の図に示されるように、水翼２０は、乗ることができる波の形成を浸食する渦流を軽減する。水翼２０はまた、ウェーブプールの水面における乱流を軽減し、波の間でウェーブプールが落ち着くのを待つことなく波をより早く生成することを可能にする。

図２は、米国特許第８，３０３，２１３号に開示されているような造波装置のポンプハウジング２１の側面図である。ポンプ２２によって汲み上げられた水は、ウェーブプールに導入される前に水翼によって向きが変えられる。図２の造波装置は、ウェーブプールへの沈められたチャンバ通路がないという点で図１のものと異なる（なお、図２にはウェーブプールを示していない）。その代わりに、水は、より高い位置からウェーブプール内に放出される。

図３Ａは、図１の一部の拡大図であり、水翼２０をより詳細に示している。造波チャンバ１５は、複数の壁（側壁１５Ａ及び底壁１５Ｂ）と、図の平面内にある側壁とを有する。水翼は、水翼２０を造波チャンバの１つ又は複数の壁に取り付けることを可能にする取付ブラケット５０を有する。或いは、水翼２０は、造波チャンバの作動中にチャンバ壁に対して水翼２０を調節すること（矢印５６Ａを参照）を可能にする軸５６に取り付けることができる。この調整機能は渦形成の軽減を微調整するのに有利であろう。調整機能は回転的なものとして示されているが、並進的なものであってもよい。例えば、水翼は、チャンバ底壁１５Ｂに平行に（矢印５７Ａ）水翼を移動させる第１ねじ軸５７と、側壁１５Ａに平行に（矢印５８Ａ）水翼２０を移動させる第２ねじ軸５８とに取り付けてもよい。

図示した水翼２０は、造波チャンバ１５とウェーブプール１０との間の通路１７に配置されたときに共同で造波チャンバ１５から放出される水用の４つの別々の導管経路（３０、３５、４０、４５）を画定する、３つの滑らかな翼壁２５を有する。これらの導管経路の各々は、２つの端を有し、一端に入った水は、他端から出るとその向きを変える。チャンバ１５はコンクリートで作られることが多く、コンクリートを複雑な水の導管の形に流し込むのは不可能であろう。したがって、水翼は、金属、プラスチック、ガラス繊維、または他の剛性材料から形成し、チャンバ１５が構築された後にチャンバ内に設置してもよい。水翼は、このような設置を容易にするために、取付ブラケット５０を有していてもよい。図４は、水翼２０の３つの壁２５を支持する２つの交差部材５５を示す、水翼２０の等角図である。

図３Ａ及び図４も、水翼壁２５が曲面−平面であること、すなわち、曲面が一方の次元において湾曲しており、他方の次元においては湾曲していないことを示している。しかしながら、図３Ｂは、水翼２０Ａの曲面が連続する角度の小さな直線セクション（６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃ及び６１Ｄ）によって形成されている別の実施形態である。本明細書では、これをセグメント−曲面と呼ぶ。必要な水の向きの変更を達成するためにより多くのセクションを使用しても良いが、実験は、４つ以上の直線セクションが最適であることを示している。より多くのセクションを使用するほど、この実施形態は、より層流を促進する曲面−平面デザインに近づく。しかしながら、図３Ｂのセグメント−曲面実施形態は、製造、設置、および保守がより容易かつより安価であり得る。

図５Ａ−図５Ｇは、水翼が設置されている波メインチャンバにおける、水の放出および波の形成における流動を示す図である。これらの図は１サイクルを示している。図５Ａは、造波チャンバからウェーブプールへの水の放出の開始時点を示している。図５Ｂは、少し後の時点を示しており、渦がウェーブプール内に形成され始め（１０５）、乗ることができる波１１０も形成されはじめている。図７Ａ及び図７Ｂに示す水翼を有さないチャンバとは対照的に、水翼は、チャンバ内及び通路内における渦の形成を防止する。図５Ｃでは、渦１１５ははっきりと形成されているが、ウェーブプールの深くに留まっているため、渦の上の水面が比較的静かなままであり、したがって渦は波１２０を浸食しない。図５Ｄにおいて、渦１２５は、ウェーブプールの深くに留まっているため、乗ることができる波１３０は、綺麗に形成され、安定している。図５Ｅ−５Ｇにおいて、水が造波チャンバ内に戻り始めても、渦（１３５、１４５）はウェーブプールの深くに留まるため、渦の上方の水面（１４０、１５０）は静かなままである。これを、図７Ｄ−７Ｈに示す、水翼を有さないチャンバにおいて渦が引き起こしたプールの水面のくぼみ（７６、８２、８７、９２、９７）と比較してほしい。また、より穏やかな水面によって、オペレータは、遅滞なく、または水翼を有さない同等のチャンバよりも顕著に少ない遅れで、造波チャンバを作動させて別の波を発生させることができる。

図１−４では、水翼が９０度掃引（ｄｅｇｒｅｅ ｓｗｅｅｐ）で示されていることにも留意されたい。しかしながら、図５Ａ−５Ｇは、ウェーブプール底部が段付き底部（図５Ａの矢印１０２参照）を有するため、１２０度掃引の水翼を有する。したがって、水翼の掃引角度を増減させて、波の形成を最適化することができる。好適には、曲線は４５度と１２０度との間である。また、水翼は複数の部品から形成することができ、単一の一体構造である必要はない。また、図５Ａ−５Ｇに示す水翼は、造波チャンバの内部からウェーブプールまで延びている。

本明細書の開示は、米国特許第６，６２９，８０３号、 ６，９３２，５４１号、 ７，３２６，００１号、 ７，６５８，５７１号、 ７，５６８，８５９号、 ７，７２２，２９１号、 ７，８１５，３９６号、 ８，３０３，２１３号、 ８，５２３，４８４号、 ８，６２２，６５１号、 ８，４３４，９６６号、 ８，６０２，６８５号、 ９，０６８，３７１号、 ９，１０３，１３３号及び９，２７９，２６３に開示されているような種々の造波装置に用いることができる。これらの特許の各々は、参照により本明細書に組み込まれる。本明細書に開示されている装置は、米国特許第８，３０３，２１３号に開示されているもののように、チャンバから、堰を越えて、シュートを下ってウェーブプール内に水を放出する造波装置と共に使用することができる。また、米国特許第７，８１５，３９６号に開示されているような、水をチャンバからウェーブプールの底部に放出する造波装置と共に使用することもできる。

本発明の例示的な実施形態および用途は、上記で説明したもの及び本明細書に含まれる例示的な図面に示したものを含め、本明細書で説明したが、本発明を、これらの例示的な実施形態および用途に限定すること、または例示的な実施形態および用途が本明細書で説明したように動作することに限定することは意図していない。実際、当業者には明らかなように、例示的な実施形態に対する多くの変形および修正が可能である。本発明は、結果として得られる装置、システムまたは方法が、本特許出願または任意の関連特許出願に基づいて特許庁によって許可される特許請求の範囲のうちの１つの範囲内にある限り、任意の装置、構造、方法または機能を含むことができる。

Claims (22)

1. ウェーブプール内に水面を形成する水と底部とを有するウェーブプールと共に使用するための造波装置であって、
   内部と複数のチャンバ壁とを有する造波チャンバと、
   前記内部を前記ウェーブプールに接続し、水がそれらの間を流れることができるように構成された、前記水面より下にある、前記ウェーブプールの前記底部の近くに接続された通路と、
   前記通路内に、または前記通路に隣接して、前記底部の近くに配置された水翼であって、少なくとも１つの滑らかで湾曲した水翼壁を有する水翼と、
   を備え、
   前記水翼及び前記複数のチャンバ壁は、前記内部と前記ウェーブプールとの間を流れる水のための少なくとも２つの導管経路を形成し、
   前記導管経路は２つの端を有し、水は、第１の向きで第１端に入り、第２の向きで第２端から出るよう構成され、
   前記水翼は、水が前記造波チャンバから前記ウェーブプールに流れる際の前記水面の下での渦流の形成を軽減するよう構成されている、
   造波装置。
2. 前記湾曲した水翼壁は、４５度から１２０度の範囲の曲線掃引を有する、
   請求項１に記載の造波装置。
3. 前記水翼は、２つ以上の水翼壁をさらに備え、前記水翼壁は、３つ以上の導管経路を形成する、
   請求項１に記載の造波装置。
4. 前記水翼は、前記２つ以上の水翼壁に接続された交差部材をさらに備える、
   請求項３に記載の造波装置。
5. 前記水翼は、前記内部から前記ウェーブプールまで延びる、
   請求項１に記載の造波装置。
6. 前記水翼は、前記水翼を前記複数のチャンバ壁の少なくとも１つに取り付けられるように構成されたブラケットをさらに備える、
   請求項１に記載の造波装置。
7. 前記水翼は複数の部品から構成される、
   請求項１に記載の造波装置。
8. 前記水翼壁は、曲面−平面、セグメント−曲面、またはその両方である、
   請求項１に記載の造波装置。
9. 水を有するウェーブプールと共に使用するための造波装置であって、
   内部と複数のチャンバ壁とを有する造波チャンバと、
   前記内部を前記ウェーブプールに接続し、水がそれらの間を流れることができるように構成された、前記ウェーブプール内の水に少なくとも部分的に沈められた通路と、
   前記通路内に、または前記通路に隣接して配置された水翼であって、少なくとも１つの滑らかで湾曲した水翼壁を有する水翼と、
   を備え、
   前記水翼及び前記複数のチャンバ壁は、前記内部と前記ウェーブプールとの間を流れる水のための少なくとも２つの導管経路を形成し、
   前記導管経路は２つの端を有し、水は、第１の向きで第１端に入り、第２の向きで第２端から出るよう構成され、
   前記水翼は、少なくとも１つのチャンバ壁に取り付けられ、前記水翼の位置は、前記少なくとも１つのチャンバ壁に対して調整可能である、
   造波装置。
10. 前記調整は、回転的または並進的である、
    請求項９に記載の造波装置。
11. 前記水翼は、水が前記ウェーブプールから前記造波チャンバに流れる際の前記造波チャンバ内での渦流の形成を軽減するよう構成されている、
    請求項９に記載の造波装置。
12. ウェーブプールに水面を形成する水と底部とを有するウェーブプールと共に使用するための造波装置であって、内部と複数のチャンバ壁とを有する造波チャンバと、前記内部を前記ウェーブプールに接続し、それらの間に水が流れることができるように構成された、前記水面より下にある、前記ウェーブプールの前記底部の近くに接続された通路とを備える造波装置用の水翼であって、
    前記通路内に、または前記通路に隣接して、前記底部の近くに配置されるよう構成され、少なくとも１つの滑らかで湾曲した水翼壁を有し、
    前記水翼及び前記複数のチャンバ壁は、前記内部から前記ウェーブプールへ流れる水のための少なくとも２つの導管経路を形成し、
    前記導管経路は２つの端を有し、水は、第１の向きで第１端に入り、第２の向きで第２端から出るよう構成され、
    前記水翼は、水が前記造波チャンバから前記ウェーブプールに流れる際の前記水面の下での渦流の形成を軽減するよう構成されている、
    水翼。
13. 前記湾曲した水翼壁は、４５度から１２０度の範囲の曲線掃引を有する、
    請求項１２に記載の水翼。
14. ２つ以上の水翼壁をさらに備え、前記水翼壁は、３つ以上の導管経路を形成する、
    請求項１２に記載の水翼。
15. 前記３つ以上の水翼壁に接続された交差部材をさらに備える、
    請求項１４に記載の水翼。
16. 前記内部から前記ウェーブプールまで延びる、
    請求項１２に記載の水翼。
17. 前記水翼を前記複数のチャンバ壁の少なくとも１つに取り付けられるように構成されたブラケットをさらに備える、
    請求項１２に記載の水翼。
18. 複数の部品から構成される、
    請求項１２に記載の水翼。
19. 前記水翼壁は、曲面−平面、セグメント−曲面、またはその両方である、
    請求項１２に記載の水翼。
20. 水を有するウェーブプールと共に使用するための造波装置であって、内部と複数のチャンバ壁とを有する造波チャンバと、前記内部を前記ウェーブプールに接続し、それらの間に水が流れることができるように構成された、前記ウェーブプール内の水に少なくとも部分的に沈められた通路とを備える造波装置用の水翼であって、
    前記通路内に、または前記通路に隣接して配置されるよう構成され、少なくとも１つの滑らかで湾曲した水翼壁を有し、
    前記水翼及び前記複数のチャンバ壁は、前記内部と前記ウェーブプールとの間を流れる水のための少なくとも２つの導管経路を形成し、
    前記導管経路は２つの端を有し、水は、第１の向きで第１端に入り、第２の向きで第２端から出るよう構成され、
    少なくとも１つのチャンバ壁に取り付けられ、前記水翼の位置は、前記少なくとも１つのチャンバ壁に対して調整可能である、
    水翼。
21. 前記調整は、回転的または並進的である、
    請求項２０に記載の水翼。
22. 水が前記ウェーブプールから前記造波チャンバに流れる際の前記造波チャンバ内での渦流の形成を軽減するよう構成されている、
    請求項２０に記載の水翼。

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