JP2002195183A - ゲートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内水側の水位が、ゲートポンプ装置の吸入口
に近い低い水位になっても外水側に排水できるようにす
る。 【解決手段】 吸入口９ａを内水側に吐出口９ｂを外水
側に向けて開口させているゲートポンプ装置９であっ
て、吸入口９ａと吐出口９ｂとに通ずる導管６の内部に
回転可能なヘリカル羽根１０を備えてなるスクリューポ
ンプ１２を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、昇降が行えるよう
にしている扉体に備えられるゲートポンプ装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図５、図６は、従来の排水機場に備えら
れているゲートの一例を示したものである。図５、図６
に示すように、両端部をゲート１の案内溝２に摺動自在
に嵌合して昇降するようにした扉体３を備えており、扉
体３は、上部に備えた昇降駆動装置４により昇降し水門
の開閉を行うようになっている。

【０００３】又、上記扉体３には、導管６の内部にポン
プ（図示せず）を備えたゲートポンプ装置５が設けられ
ており、該ゲートポンプ装置５により内水側の水を外水
側（川表）に排水するようになっている。５ａは吸入
口、５ｂは吐出口、７はゲートポンプ装置５の外水側に
設けられた逆流防止弁である。

【０００４】上記したようなゲートポンプ装置５を備え
た扉体３では、通常時には扉体３を開放して内水側から
外水側に自然排水を行っている。一方、外水側の水位が
高く内水側の水位が低い逆転現象が生じた場合には、扉
体３を閉じて水の逆流を防止し、代わりにゲートポンプ
装置５を運転することにより強制的に内水側の水を外水
側に排水することが行われている。

【０００５】前記ゲートポンプ装置５には、従来から一
般に、導管６の内部に傾斜した或いは捻られた複数の羽
根を有して回転し軸方向に取り込んだ水を軸方向に排水
する軸流ポンプ、或いは、軸方向に取り込んだ水を軸方
向斜め外方に排水する斜流ポンプ、更には、軸方向から
取り込んだ水を半径方向外方に遠心力で排水する遠心ポ
ンプ等が採用されてきた。

【０００６】そして、前記ゲートポンプ装置５は、図
５、図６に示すように、吸入口５ａが水門の底面に向く
ように鉛直方向に配置し、導管６の上端吐出口５ｂを曲
げて扉体３に形成した開口８に固定するようにした方式
（竪形方式）と、図７に示すように、扉体３に形成した
開口８に、扉体３を水平に貫通するようにゲートポンプ
装置５を固定した方式（横形方式）が一般に採用されて
いる。

【０００７】図５及び図６、図７に示したゲートポンプ
装置５は、都市の浸水発生時等に、内水側の水をできる
だけ短時間に外水側に排水することが要求され、このた
めに通常排水容量の大きいものが設置されている。

【０００８】又、上記したようなゲートポンプ装置５に
おいては、内水側の水位が低くなった場合にも、浸水に
よる水を早期に外水側に排水できるようにする必要があ
り、このためにゲートポンプ装置５は、吸入口５ａを水
門の底面に近付けて小さな間隔Ａになるように配置して
いる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のよ
うな軸流ポンプや斜流ポンプ、或いは遠心ポンプ等を用
いたゲートポンプ装置では、以下のような問題点を有し
ていた。

【００１０】即ち、内水側の水位が低くなっても内水側
の水を外水側に排水できるようにするためには、図５、
図６に示した竪形方式のゲートポンプ装置５では、吸入
口５ａを水門の底面に近付けて設置する必要があるが、
吸入口５ａと水門の底面との間隔Ａを近付け過ぎると、
ゲートポンプ装置５の吸入抵抗が増加して排水効率が低
下してしまうという問題があり、そのために上記間隔Ａ
を小さくすることには限度がある。

【００１１】一方、上記したように、ゲートポンプ装置
５を間隔Ａが最小になるように設置した場合にも、図５
に示すように内水側の水位が所定高さより低くなった場
合に、ゲートポンプ装置５の吸入口５ａ近傍の水面が吸
引によってＢのように擂鉢状に凹んでゲートポンプ装置
５が空気を吸引するようになり、この空気混入率が大き
くなると、ゲートポンプ装置５の排水能力が著しく低下
してしまう。このために、排水可能な最低水位Ｈが高く
なってしまうという問題がある。

【００１２】又、前記図７に示した横形方式のゲートポ
ンプ装置５の場合は、その構造の関係から図５の場合の
ように吸入口５ａを水門の底面に近付けることができ
ず、よって間隔Ａは大きくなってしまうが、この場合に
おいても、内水側の水位が所定高さより低くなると、ゲ
ートポンプ装置５の吸入口５ａ近傍の水面が吸引によっ
てＢのように擂鉢状に凹んでゲートポンプ装置５が空気
を吸引するようになり、この空気混入率が大きくなる
と、ゲートポンプ装置５の排水能力が著しく低下してし
まう。このために、排水可能な最低水位Ｈは、図５の場
合より更に高くなってしまうという問題がある。

【００１３】図８は、各ポンプの最高効率点において入
口ボイド率（空気混入率）を変化させた場合の揚程比の
性能曲線図であり、曲線Ｉは軸流ポンプ、曲線ＩＩは斜
流ポンプ、曲線ＩＩＩ、ＩＶは遠心ポンプの場合であ
る。遠心ポンプの曲線ＩＩＩは羽根数が５枚の場合、曲
線ＩＶは羽根数が７枚の場合を示す。又、図８中、φは
流量係数、ψは揚程係数である。

【００１４】図８によれば、軸流ポンプの場合には、略
４％前後の入口ボイド率で揚程比が半減（約０．５）し
てしまい、又、斜流ポンプの場合には、略４％前後の入
口ボイド率で揚程比が略０．８に低下してしまい、何れ
もそれ以上に入口ボイド率が大きくなると排水不能にな
ってしまう。

【００１５】又、遠心ポンプの場合では、羽根数が５枚
の場合には略８％前後の入口ボイド率で揚程比が半減
（約０．５）し、それ以上の入口ボイド率になると排水
不能になってしまい、又、羽根数が７枚の場合には略１
０％前後の入口ボイド率で揚程比が半減（約０．５）
し、それ以上の入口ボイド率になると排水不能になって
しまう。このように、比速度が高いポンプほど揚程の低
下割合は大きくなっている。

【００１６】図８から明らかなように、従来の軸流ポン
プや斜流ポンプ、或いは遠心ポンプ等は、何れも小さな
入口ボイド率で揚程比が著しく低下し、最も良好な揚程
比を示した曲線ＩＶの遠心ポンプでも排水可能な入口ボ
イド率は１０％程度であり、１０％程度より大きな入口
ボイド率になると実質的に排水が不能になってしまうと
いう問題を有していた。

【００１７】このために、排水可能な最低水位Ｈが高く
なってしまい、よって従来装置では内水側の水位が低く
なっても排水可能にするという要求に応えることができ
なかった。

【００１８】本発明は、かかる従来装置のもつ問題点を
解決すべくなしたもので、内水側の水位が低くなっても
外水側に排水することができるようにしたゲートポンプ
装置を提供することを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、吸入口を内水
側に吐出口を外水側に向けて開口させているゲートポン
プ装置であって、吸入口と吐出口とに通ずる導管の内部
に回転可能なヘリカル羽根を備えてなるスクリューポン
プを用いたことを徴とするゲートポンプ装置、に係るも
のである。

【００２０】本発明によれば、以下のように作用する。

【００２１】本発明のゲートポンプ装置は、ヘリカル羽
根を備えたスクリューポンプにより構成しているので、
従来より高い入口ボイド率でも排水することができ、よ
って吸入口と水門の底面との間隔を従来装置と同一にし
た状態でも、排水できる最低水位を大幅に低くすること
ができて、都市の浸水発生時等に、内水側の水を、従来
に比してより多く外水側に排水することができる。

【００２２】又、スクリューポンプは、リボン状の細長
い羽根を、回転筒体の外周面に螺旋状に固定することで
ヘリカル羽根を構成することができるので、ゲートポン
プ装置の製造を容易にして安価に提供できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面に基づいて説明する。

【００２４】図１は本発明のゲートポンプ装置９を、図
７の横形方式に適用した場合の一例を示しており、図７
と同一のものには同じ符号を付して詳細な説明は省略す
る。図１に示すように、ゲートポンプ装置９は、扉体３
を貫通して水平方向に延びて吸入口９ａと吐出口９ｂを
形成する導管６を扉体３に固定しており、該導管６の内
部には、所要数のヘリカル羽根１０を回転筒体１１に固
定した構造を有するスクリューポンプ１２を配置して、
固定部材１３により導管６に固定している。導管６の外
水側の端部には逆流防止弁７が取り付けられている。

【００２５】スクリューポンプ１２のヘリカル羽根１０
は、ケーシング１４内に備えられた図示しない駆動装置
によって回転駆動されるようになっている。尚、ヘリカ
ル羽根１０の駆動装置は、導管６の外部に設けて、動力
伝達装置を介しヘリカル羽根１０を回転するようになっ
ていてもよい。

【００２６】又、図１に示す回転筒体１１は、吸入口９
ａ側に向かって先細りになったテーパ形状を有してい
る。しかし、この回転筒体１１の形状は、図２に示すよ
うに均一径の円筒状を有していてもよい。

【００２７】更に、ヘリカル羽根１０の羽根数には限定
されず、適数を設けることができる。図３は、一枚のヘ
リカル羽根１０を備えた場合を示す正面図であり、ヘリ
カル羽根１０の先端には、後退角Ｘが形成されている。
又、ヘリカル羽根１０の先端と後端にはナイフ状に薄く
なった楔形状部１５を形成している。

【００２８】更に、図４は三枚のヘリカル羽根１０を備
えた場合を示したものであるが、図４のヘリカル羽根１
０は図３のような後退角は有していない。

【００２９】上記したスクリューポンプ１２は、リボン
状の細長い羽根を、回転筒体１１の外周面に螺旋状に固
定することでヘリカル羽根１０を構成することができ、
よってスクリューポンプ１２は容易且つ安価に製造でき
る。

【００３０】又、図１、図２の形態例では、スクリュー
ポンプ１２を図７のように横形方式のゲートポンプ装置
９とした場合について説明したが、図５、図６のような
竪形方式のゲートポンプ装置９としてもよい。

【００３１】以下に、上記形態例の作用を説明する。

【００３２】図１、図２に示したスクリューポンプ１２
からなるゲートポンプ装置９は、図５及び図７の場合と
同様に、吸入口９ａと水門の底面との間隔Ａが最小にな
るように扉体３に固定する。

【００３３】このようにしてスクリューポンプ１２のヘ
リカル羽根１０を図示しない駆動装置により回転する
と、ヘリカル羽根１０により内水側の水が吸引されて外
水側に排水され、排水の水圧によって逆流防止弁７は開
かれる。

【００３４】前記したヘリカル羽根１０を備えたスクリ
ューポンプ１２について、入口ボイド率を変化させた時
の排水性能を検討した結果、図８に示す従来の一般ポン
プより高い排水性能を示すことが予測できた。

【００３５】図８における揚程比が略半減する時の入口
ボイド率が略０．１〜０．１５即ち略１０〜１５％前後
以上の入口ボイド率でも排水が可能であることが判明し
た。

【００３６】このように、ヘリカル羽根１０を備えたス
クリューポンプ１２では、略１０〜１５％前後以上の入
口ボイド率でも排水できるため、吸入口９ａと水門の底
面との間隔Ａを、図５、図７の従来装置と同一にして
も、排水できる最低水位を大幅に低くすることができ
る。従って、都市の浸水発生時等に、内水側の水を、従
来に比してより低い水位まで多くの水を外水側に排水す
ることができるようになる。

【００３７】又、スクリューポンプ１２は、リボン状の
細長い羽根を、回転筒体１１の外周面に螺旋状に固定す
ることでヘリカル羽根１０を構成することができるの
で、ゲートポンプ装置９の製造を容易にして、安価に提
供することができる。

【００３８】尚、本発明は上記形態例にのみ限定される
ものではなく、ヘリカル羽根の枚数、ピッチ、長さ等は
種々選定し得ること、その他本発明の要旨を逸脱しない
範囲内において種々変更を加え得ること、等は勿論であ
る。

【００３９】

【発明の効果】本発明のゲートポンプ装置は、ヘリカル
羽根を備えたスクリューポンプにより構成しているの
で、従来より高い入口ボイド率でも排水することがで
き、よって吸入口と水門の底面との間隔を従来装置と同
一にした状態でも、排水できる最低水位を大幅に低くす
ることができて、都市の浸水発生時等に、内水側の水
を、従来に比してより多く外水側に排水できるという優
れた効果を奏する。

【００４０】又、スクリューポンプは、リボン状の細長
い羽根を、回転筒体の外周面に螺旋状に固定することで
ヘリカル羽根を構成することができるので、ゲートポン
プ装置の製造を容易にして安価に提供できるという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のゲートポンプ装置の実施の形態の一例
を示す切断側面図である。

【図２】本発明のゲートポンプ装置の実施の形態の他の
例を示す切断側面図である。

【図３】図１のスクリューポンプの正面図である。

【図４】スクリューポンプの他の例を示す正面図であ
る。

【図５】従来のゲートの一例を示す切断側面図である。

【図６】図５の正面図である。

【図７】従来のゲートの他の例を示す切断側面図であ
る。

【図８】入口ボイド率を変化させた場合の揚程比の性能
曲線図である。

【符号の説明】

１ ゲート ２ 案内溝 ３ 扉体 ６ 導管 ９ ゲートポンプ装置 ９ａ 吸入口 ９ｂ 吐出口 １０ ヘリカル羽根 １２ スクリューポンプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸入口を内水側に吐出口を外水側に向け
   て開口させているゲートポンプ装置であって、吸入口と
   吐出口とに通ずる導管の内部に回転可能なヘリカル羽根
   を備えてなるスクリューポンプを用いたことを特徴とす
   るゲートポンプ装置。