JP2002322634A - ポンプゲート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポンプゲートにおいてゲート扉体の重量、厚
み及び高さの低減を図る。 【解決手段】 ポンプゲート７は、ゲート扉体１５内に
内蔵され、その回転軸３６が水平方向に延びる排水用の
横軸軸流ポンプ２５と、ゲート扉体１５内に内蔵され、
その出力軸４６が横軸軸流ポンプ２５の回転軸３６に対
して直交する方向に延びる水中モータ２６とを備える。
ポンプゲート７は、水中モータ２６の出力軸４６と回転
軸３６を直接連結し、水中モータ２６の出力軸４６の回
転を横軸軸流ポンプ２５の回転軸３６に減速して伝達す
る、水中モータ２６に内蔵された減速機４１を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、河川（本川）と支
流（支川）との合流地点近傍等において水路を開閉する
昇降可能なゲート扉体に、排水用のポンプを設けてなる
ポンプゲートに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のポンプゲートには、排水用のポ
ンプとして立軸水中モータポンプを備えるものがある
（例えば、実開平１−１６４３１５号公報参照）。この
立軸水中モータポンプを備えるポンプゲートは、立軸水
中モータポンプをゲート扉体の外部に取り付けたもの
（取付型）と、立軸水中モータポンプをゲート扉体に内
蔵したもの（内蔵型）とに大別される。

【０００３】しかし、立軸水中モータポンプは寸法が大
きく重量も重いため、ゲート扉体の重量が重くなる。ま
た、上記取付型の場合には、ゲート扉体の重量バランス
が良好でなく、昇降時にゲート扉体のガイド機構が損傷
するおそれがある。また、流下物の衝突により立軸水中
モータポンプが破損するおそれもある。一方、上記内蔵
型の場合には、大型の立軸水中モータポンプをゲート扉
体に内蔵することになるので、ゲート扉体の厚さが非常
に大きくなる。

【０００４】これに対して、水平方向に延びる回転軸を
備えるポンプ（横軸ポンプ）をゲート扉体に内蔵したポ
ンプゲートが知られている。

【０００５】例えば、特開平１１−１６６４９６号公報
には、横軸型のポンプ本体と水中モータが一体となった
アウターロータ型水中モータポンプを備えるポンプゲー
トが記載されている。また、実開昭６４−１０５３１号
公報には、横軸型のポンプ本体と、出力軸が水平方向を
向くように配置された陸上モータと、この陸上モータの
出力軸の回転をポンプ本体に伝達するためのベルト、プ
ーリ及び歯車等からなる動力伝達機構とをゲート扉体に
内蔵したポンプゲートが記載されている。さらに、特開
平４−３３７１０号公報には、ゲート扉体に内蔵した横
軸型のポンプ本体と、ゲート扉体から延びる支柱の上端
に取り付けられ、ゲート扉体及び水面より上方に保持さ
れる陸上モータとを備え、この陸上モータでポンプ本体
を駆動するようにしたポンプゲートが記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開平１
１−１６６４９６号公報に記載のもののようにポンプ本
体と水中モータとを一体構造とすると、水中モータを低
回転高出力とする必要があるため、重量が増加し、ゲー
ト扉体の重量増加につながる。また、上記実開昭６４−
１０５３１号公報に記載のものでは、陸上モータ及び動
力伝達機構を水密状態でゲート扉体内に収容する必要が
あるため、ゲート扉体の構造が複雑となり、重量も増加
する。さらに、上記特開平４−３３７１０号公報に記載
のもののでは、陸上モータを水面より上方に保持するた
めの支柱及び陸上モータとポンプ間を連結する長い駆動
軸が必要となるため、ゲート扉体の重量が増加し、重量
バランスも良好でない。

【０００７】本発明は、上記従来のポンプゲートにおけ
る問題を解決するためになされたものであり、ゲート扉
体の重量及び厚さの低減を図ると共に、ゲート扉体の重
量バランスが良好なポンプゲートを提供することを課題
としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、水路を開閉する昇降可能なゲート扉体
に、排水用のポンプを設けたポンプゲートであって、上
記ゲート扉体内に内蔵され、その回転軸が水平方向に延
びる排水用の横軸軸流ポンプと、上記ゲート扉体内に内
蔵され、その出力軸が上記横軸軸流ポンプの回転軸に対
して直交する方向に延びる水中モータと、上記水中モー
タの出力軸と上記回転軸を直接連結し、上記水中モータ
の出力軸の回転を上記横軸軸流ポンプの回転軸に減速し
て伝達する、上記水中モータに内蔵された減速機とを備
えるポンプゲートを提供するものである。

【０００９】本発明のポンプゲートは、水中モータの出
力軸の回転を横軸軸流ポンプの回転軸に減速機を介して
伝達する構成としているため、比較的小型軽量である高
回転の水中モータを使用することができる。よって、横
軸軸流ポンプ及び水中モータの総重量を低減し、ゲート
扉体の重量を低減することができる。また、上記横軸軸
流ポンプは、その出力軸が横軸軸流ポンプの回転軸に対
して直交する方向に伸びる水中モータにより駆動される
ため、横軸軸流ポンプの回転軸方向の寸法を縮小し、ゲ
ート扉体の厚さを低減することができる。さらに、横軸
軸流ポンプと水中モータの両方がゲート扉体内に内蔵さ
れているため、ゲート扉体の重量バランスが良好であ
り、特に、横軸軸流ポンプの上方に水中モータが配置し
た場合に、ゲート扉体の重量バランスが良好となる。さ
らにまた、横軸軸流ポンプがゲート扉体内に内蔵されて
いるため、流下物が衝突することによる横軸軸流ポンプ
の破損を防止することができる。

【００１０】水中モータは冷却のために水没している必
要があり、水中モータを水没させたるためにはゲート扉
体に対して横軸軸流ポンプの吐出側の水位を高く設定す
る必要がある。しかし、本発明のゲートポンプでは、駆
動軸や軸継手を介することなく、水中モータの出力軸が
横軸軸流ポンプの回転軸に対して、横軸軸流ポンプに内
蔵された減速機によって直接連結されている。従って、
横軸軸流ポンプの回転軸から水中モータの上端までの長
さを抑制することができ、横軸軸流ポンプの上方に水中
モータを配置した場合（縦置き）でも、水中モータを水
没させるために必要な吐出側水位の高さを低減すること
ができる。

【００１１】一方、横軸軸流ポンプの側方に水中モータ
を配置した場合（横置き）には、水中モータの高さを抑
制することができ、水中モータを水没させるために必要
な吐出側水位の高さを低減することができる。また、こ
の場合、上記のように横軸軸流ポンプの回転軸から水中
モータの上端までの長さを抑制することができるため、
２組以上の横軸軸流ポンプ及び水中モータを水平方向に
並べてもゲート扉体の幅の増大を最小限に抑制すること
ができる。

【００１２】具体的には、上記減速機は、上記水中モー
タの出力軸の先端に固定された第１の傘歯歯車と、上記
横軸軸流ポンプの回転軸に固定された第２の傘歯歯車と
を備え、これら第１及び第２の傘歯歯車が互いに噛み合
うものであることが好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、図面に示す本発明の実施形
態について詳細に説明する。図１に示すように、支川１
の本川２への合流地点に、本川２の堤防３の下方を通っ
て支川１からの水流Ｆを本川２へ導くための吐出水路
（樋管）４が埋設されている。

【００１４】この吐出水路４の堤防３よりも支川１側に
は吐出水槽６が設けられており、この吐出水槽６内に図
２から図４に示す本実施形態のポンプゲート７が設置さ
れている。吐出水槽６の上壁６ａに開口部６ｂが設けて
あり、吐出水槽６の内部は大気に開放されている。

【００１５】吐出水路４の本川２への合流箇所には川表
ゲート８が設置されている。この川表ゲート８のゲート
扉体９の上端には、開閉装置１０により昇降駆動される
昇降用スピンドル１１が連結されており、開閉装置１０
によりゲート扉体９を昇降して、吐出水路４を開閉でき
るようなっている。この川表ゲート８は、通常時は開放
されているが、洪水等により本川２が異常水位まで上昇
すると閉鎖される。

【００１６】次に、上記ポンプゲート７の構造について
詳細に説明すると、図３に示すように、ポンプゲート７
のゲート扉体１５の両側面には回転自在の戸車１６ａ〜
１６ｄが配設されており、これらの戸車１６ａ〜１６ｂ
は吐出水槽６の側壁６ｃ，６ｄに固定された垂直方向に
延びる戸当りレール１７ａ，１７ｂにより案内される。
また、ゲート扉体１５の上面には昇降用スピンドル１８
ａ，１８ｂの下端が連結されており、これらの昇降用ス
ピンドル１８ａ，１８ｂは吐出水槽６の上壁６ａに配置
された開閉装置１９ａ，１９ｂにより昇降駆動される。
よって、ゲート扉体１５を開閉装置１９ａ，１９ｂによ
り昇降させて、吐出水路４を開閉することができる。

【００１７】通常、ゲート扉体１５の閉鎖時には支川１
の水位Ｈ１よりも本川２及び吐出水槽６内の水位Ｈ２が
高く、図において矢印Ｐで示すようにポンプゲート７の
ゲート扉体１５に対して水流Ｆの下流側から上流側に向
けて水圧が作用する。そのためゲート扉体１５の上流側
に水密ゴム（図示せず。）による水密構造を設けてい
る。

【００１８】ゲート扉体１５には、２組の横軸軸流ポン
プ２５，２５と水中モータ２６，２６が、水平方向に並
んで内蔵されている。横軸軸流ポンプ２５はゲート扉体
１５の下部に配置されており、水中ポンプ２６は横軸軸
流ポンプ２５の垂直方向上方に配置されている。

【００１９】図４に示すように、横軸軸流ポンプ２５は
両端開口の円筒状であるポンプケーシング２８を備え、
このポンプケーシング２８は軸線Ｌ１が水平方向を向く
ようにゲート扉体１５の下部に内蔵されている。図２に
示すように、ポンプケーシング２８は、その一端（上流
側）に吸込口２９が連結され、他端（水流Ｆの下流側）
に吐出口３０が連結されている。これらポンプケーシン
グ２８、吸込口２９及び吐出口３０により、ゲート扉体
１５を水平方向に貫通する流路３１が形成されている。
上記吐出口３０の先端には逆流防止用のフラップ弁３２
が取り付けられている。このフラップ弁３２は、上記水
圧Ｐを受けることにより吐出口３０を閉鎖して本川２か
ら支川１への逆流を防止する一方、横軸軸流ポンプ２５
が水流を吐出すると吐出口３０を開放する。

【００２０】また、図４に示すように、上記ポンプケー
シング２８は図において上方から流路３１内に延びる両
端開口の筒状部２８ａを備え、この筒状部２８ａの下端
にインナーケーシング３４が一体に形成されている。こ
のインナーケーシング３４には、水平方向、すなわち水
流Ｆの方向に延びるプロペラ軸（回転軸）３６が、軸受
３７ａ，３７ｂにより回転自在に支持されている。プロ
ペラ軸３６の先端側は、インナーケーシング３４の内部
からポンプケーシング２８内に突出しており、ポンプ羽
根車３９が固定されている。プロペラ軸３６とインナー
ケーシング３４との間には、インナーケーシング３４内
への浸水を防止するためのシール３５が取り付けられて
いる。また、プロペラ軸３６の軸線Ｌ２方向中央部より
やや先端側には減速機４１を構成する傘歯歯車（第２の
傘歯歯車）４２が固定されている。

【００２１】水中モータ２６は、横軸軸流ポンプ２５の
垂直方向上方に配置され、その出力軸４６の軸線Ｌ３は
横軸軸流ポンプ２５のプロペラ軸３６に対して直交する
方向、すなわち垂直方向下向きに延びている。水中モー
タ２６のケーシング２７は、両端開口の筒状でありステ
ータ５０及びロータ５１を収容した本体２７ａ、この本
体２７ａの上端開口を閉鎖するトッププレート２７ｂ、
本体２７ａの下端開口を閉鎖するボトムプレート２７
ｃ、及び本体２７ａの内部からボトムプレート２７ｃを
貫通して下方に延びる筒状部２７ｄを備えている。ボト
ムプレート２７ｃは横軸軸流ポンプ２５のポンプケーシ
ング２８にボルトにより固定されている。また、上記ケ
ーシング２７の筒状部２７ｄは、ポンプケーシング２８
の筒状部２８ａに挿入され、その下端は横軸軸流ポンプ
２５のインナーケーシング３４に対して固定されてい
る。

【００２２】上記のように垂直方向下向きに延びる水中
モータ２６の出力軸４６の下端は、上記ケーシング２７
の筒状部２７ｄの下端から、横軸軸流ポンプ２５のイン
ナーケーシング３４の内部に突出している。この出力軸
４６の下端に、減速機４１を構成する傘歯歯車（第２の
傘歯歯車）４３が固定されている。なお、筒状部２７ｄ
には出力軸４６を支持するための軸受３７ｃと、横軸軸
流ポンプ２５と水中モータ２６の内部を遮断するための
シール４５とが取り付けられている。また、ケーシング
２７の本体２７ａにも、出力軸４６を支持するための軸
受４９ａ，４９ｂ，４９ｃが取り付けられている。

【００２３】上記減速機４１を構成する傘歯歯車４２，
４３は互いに噛み合っており、水中モータ２６の出力軸
４６の回転は、この減速機４１を介して横軸軸流ポンプ
２５のプロペラ軸３６に伝達される。プロペラ軸３６側
の傘歯歯車４２の歯数を、出力軸４６側の傘歯歯車４３
の歯数よりも大きく設定しており、水中モータ２６の出
力軸４６の回転は、横軸軸流ポンプ２５のプロペラ軸３
６に減速して伝達される。

【００２４】横軸軸流ポンプ２５を作動させる際には、
上記川表ゲート８のゲート扉体９を開放する一方、ポン
プゲート７のゲート扉体１５を閉鎖する。この状態で水
中モータ２６を作動させると、出力軸４６の回転が減速
機４１を介して横軸軸流ポンプ２５のプロペラ軸３６に
伝達され、ポンプ羽根車３９が回転する。ポンプ羽根車
３９が回転すると、上記吸入口２９からゲート扉体１５
よりも上流の水が流路３１内に吸い込まれ、フラップ弁
３２を押し上げて吐出口３０からゲート扉体１５の下流
に吐出される。この吐出された水は吐出水路４を経て本
川２に流入する。上記のように吐出水槽６の内部を大気
開放しているため、横軸軸流ポンプ２５が吐出する水流
の圧力振動が堤防３に伝達されるのを防止することがで
きる。

【００２５】本実施形態のポンプゲート７では、上記の
ように水中モータ２６の出力軸４６の回転を横軸軸流ポ
ンプ２５のプロペラ軸３６に減速機４１を介して伝達す
る構成としているため、比較的小型軽量である高回転の
水中モータ２６を使用することができる。よって、横軸
軸流ポンプ２５の重量と水中モータ２６の重量を併せた
総重量を低減し、それによってゲート扉体１５の重量を
低減することができる。また、上記横軸軸流ポンプ２５
はその上方に位置する水中モータ２６により駆動される
ため、横軸軸流ポンプ２５のプロペラ軸３６の軸線Ｌ２
の方向の寸法を縮小し、それによってゲート扉体１５の
厚さを低減することができる。さらに、横軸軸流ポンプ
２５と水中モータ２６の両方がゲート扉体１５内に内蔵
されており、かつ、横軸軸流ポンプ２５の上方に水中モ
ータ２６が配置されているため、ゲート扉体１５の重量
バランスが良好である。さらにまた、横軸軸流ポンプ２
５がゲート扉体１５内に内蔵されているため、流下物が
衝突することによる横軸軸流ポンプ２５の破損を防止す
ることができる。

【００２６】水中モータ２６は冷却のために水没してい
る必要があり、水中モータ２６を水没させるためには、
一般にゲート扉体９に対して横軸軸流ポンプ２５の吐出
側の水位を高く設定する必要がある。しかし、本実施形
態のゲートポンプでは、駆動軸や軸継手を介することな
く、水中モータ２６の出力軸４６が横軸軸流ポンプ２５
のプロペラ軸３６に対して、横軸軸流ポンプ２５のイン
ナーケーシング３４に内蔵された減速機４３によって直
接連結されている。従って、横軸軸流ポンプ２５のプロ
ペラ軸３６から水中モータ２６の上端までの長さＡ（本
実施形態では横軸軸流ポンプ２５の上方に水中モータ２
６を配置した縦置きであるのでこの長さＡは高さとな
る。）を抑制することができ、水中モータ２６を水没さ
せるために必要な吐出側水位Ｈ２（図１参照）を低減す
ることができる。

【００２７】上記実施形態では、堤防の下方を通って支
川と本川をつなぐ吐出水路の支川側にポンプゲートを設
置しているが、ポンプゲートの設置箇所はこれに限定さ
れない。例えば、図５に示すように、支川１の途中（支
川と本川の合流地点及び堤防からある程度離れた地点）
に本発明のポンプゲート７を設けてもよい。この場合、
支川１の両岸に一対の水門柱５２ａ,５２ｂを設け、こ
れらの水門柱５２ａ，５２ｂの上端をコンクリートスラ
ブ５３で連結する。また、各水門柱５２ａ,５２ｂに戸
当りレール（図５には図示せず）を設け、コンクリート
スラブ５３に開閉装置１９ａ，１９ｂを設ける。図５に
示すポンプゲート７のその他の構造は、上記図１から図
４に示すものと同一であるので、同一の要素には同一の
符号を付して詳細な説明は省略する。

【００２８】また、図６に示すように、横軸軸流ポンプ
２５の側方に水中モータ２５を配置（横置き）してもよ
い。この場合、川底から水中モータ２５までの高さを抑
制することができ、水中モータ２５を水没させるために
必要な吐出側水位Ｈ２をさらに低減することができる。
また、この場合、上記のように横軸軸流ポンプ２５のプ
ロペラ軸３６から水中モータ２５の上端までの長さＡを
抑制することができるため、２組の横軸軸流ポンプ２５
及び水中モータ２６を水平方向に並べているにもかかわ
らず、ゲート扉体１７の幅の増大を最小限に抑制するこ
とができる。図６に示すポンプゲート７のその他の構造
は、上記図１から図４に示すものと同一であるので、同
一の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略す
る。

【００２９】本発明は、上記実施形態に限定されるもの
ではなく、種々の変形が可能である。例えば、ゲート扉
体に内蔵される横軸軸流ポンプ及び水中モータは１組で
あってもよく、３組以上であってもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のポンプゲートは、ゲート扉体内に内蔵され、その回転
軸が水平方向に延びる横軸軸流ポンプと、ゲート扉体内
に内蔵され、その出力軸が横軸軸流ポンプの回転軸に対
して直交する方向に伸びる水中モータとを備え、横軸軸
流ポンプに内蔵された減速機を介して水中モータの出力
軸の回転を横軸軸流ポンプの回転軸に減速して直接伝達
する構成としているため、以下の効果がある。まず、横
軸軸流ポンプ及び水中モータの総重量を低減し、ゲート
扉体の重量を低減することができる。また、横軸軸流ポ
ンプの回転軸方向の寸法を縮小し、ゲート扉体の厚さを
低減することができる。さらに、ゲート扉体の重量バラ
ンスが良好である。さらにまた、流下物が衝突すること
による横軸軸流ポンプの破損を防止することができる。
また、水中モータを水没させるために必要な吐出側水位
の高さを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態にかかるポンプゲートの設
置例を示す縦断面図である。

【図２】 本発明の実施形態にかかるポンプゲートを示
す縦断面図である。

【図３】 本発明の実施形態にかかるポンプゲートを示
す図２のIII-III線での断面図である。

【図４】 軸流ポンプを示す縦断面図である。

【図５】 本発明の他の実施形態に係るポンプゲートの
他の設置例を示す縦断面図である。

【図６】 本発明の他の実施形態にかかるポンプゲート
を示す縦断面図である。

【符号の説明】 １ 支川 ２ 本川 ３ 堤防 ４ 吐出水路 ６ 吐出水槽 ６ａ 上壁 ６ｂ 開口部 ６ｃ，６ｄ 側壁 ７ ポンプゲート ８ 川表ゲート ９ ゲート扉体 １０ 開閉装置 １１ 昇降用スピンドル １５ ゲート扉体 １６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ 戸車 １７ａ，１７ｂ 戸当りレール １８ａ，１８ｂ 昇降用スピンドル １９ａ，１９ｂ 開閉装置 ２５ 横軸軸流ポンプ ２６ 水中モータ ２７ ケーシング ２７ａ 本体 ２７ｂ トッププレート ２７ｃ ボトムプレート ２７ｄ 筒状部 ２８ ポンプケーシング ２９ 吸込口 ３０ 吐出口 ３１ 流路 ３２ フラップ弁 ３４ インナーケーシング ３４ａ 第１部分 ３４ｂ 第２部分 ３５ シール ３７ａ，３７ｂ，３７ｃ 軸受 ３６ プロペラ軸（回転軸） ３９ ポンプ羽根車 ４１ 減速機 ４２，４３ 傘歯車 ４６ 出力軸 ４８ａ，４８ｂ 軸封装置 ４９ａ，４９ｂ，４９ｃ 軸受 ５０ ステータ ５１ ロータ ５２ａ，５２ｂ 水門柱 ５３ コンクリートスラブ Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 軸線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2D019 AA41 3H022 AA01 BA03 BA06 CA06 DA00 3J009 DA17 EA06 EA32 EA44 FA30

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水路を開閉する昇降可能なゲート扉体
   に、排水用のポンプを設けたポンプゲートであって、 上記ゲート扉体内に内蔵され、その回転軸が水平方向に
   延びる排水用の横軸軸流ポンプと、 上記ゲート扉体内に内蔵され、その出力軸が上記横軸軸
   流ポンプの回転軸に対して直交する方向に延びる水中モ
   ータと、 上記水中モータの出力軸と上記回転軸を直接連結し、上
   記水中モータの出力軸の回転を上記横軸軸流ポンプの回
   転軸に減速して伝達する、上記水中モータに内蔵された
   減速機とを備えるポンプゲート。
2. 【請求項２】 上記減速機は、上記水中モータの出力軸
   の先端に固定された第１の傘歯歯車と、上記横軸軸流ポ
   ンプの回転軸に固定された第２の傘歯歯車とを備え、こ
   れら第１及び第２の傘歯歯車が互いに噛み合うものであ
   ることを特徴とする請求項１に記載のポンプゲート。