JP2005097964A - ポンプゲート装置 - Google Patents

Abstract

【課題】河川の氾濫等により停電が発生して、電力が確保できない場合でも排水が可能なポンプゲート装置を提供する。
【解決手段】開閉手段７により開閉自在な扉体４を有する止水ゲート３と、扉体４に設置されて、支川２側の水を本川１側に排水する排水ポンプ１０と、止水ゲート３の上方に設置され、かつ駆動軸１５及び動力伝達手段１３を介して排水ポンプ１０を駆動する油圧モータ２０と、止水ゲート３近傍の陸上に設置された内燃機関よりなる動力源２２と、動力源２２により駆動され、かつ吐出圧を油圧モータ２０へ供給する油圧ポンプ２３とから構成したことから、河川の氾濫等により停電したため電力が確保できない場合でも、油圧モータ２０により排水ポンプ１０を駆動して支川２側の水を本川１側へ強制排水することができるため、支川２側が氾濫するのを未然に防止できる。
【選択図】図３

Description

本発明は河川の本川と支川の分岐点等に設置するポンプゲート装置に関する。

従来河川の本川と支川の分岐点には、支川より本川へ流入する水の流量を調整したり、本川側より支川側へ水が逆流するのを防止するため止水ゲートが設置されている。
またこれら止水ゲートの中には、開閉自在に設けられた扉体に排水ポンプを設置したものがある（例えば特許文献１）。

特開２００３−１２９９８号公報

前記特許文献１に記載された「ポンプゲート」は、止水ゲートに開閉自在に設けられた扉体に、水中モータにより回転駆動される横軸ポンプを設置した構成となっていて、通常時は止水ゲートの扉体を開放することにより、支川側の水を本川側へ排水するようになっている。
また多量の降雨により本川側の水位が支川側より上昇した場合は、扉体を閉鎖して、本川側の水が支川側へ逆流するのを防止すると同時に、扉体に設けた横軸ポンプよりなる排水ポンプを水中モータにより回転駆動して、支川側の水を本川側へ強制的に排水している。

しかし前記特許文献１に記載されたゲートポンプのように、電動機よりなる水中モータにより排水ポンプを駆動するようにしたものでは、次のような問題がある。
すなわち電力を動力源とする水中モータにより排水ポンプを駆動する前記ポンプゲートでは、多量の降雨等により河川が氾濫し、停電等により電力が確保できない場合、水中モータによる排水ポンプの駆動が不能となるため、支川側の水を本川側へ強制的に排水できなくなり、その結果支川側でも河川の氾濫による洪水が発生する危険がある。
また非常時以外は扉体を開放した上、排水ポンプを休止状態しているが、電力に商用電源を使用している場合、排水ポンプが休止状態でも電力の基本料金は支払わなければならないため、維持コストが嵩む等の問題がある。
さらに水中モータは長期間使用されない状態にあっても、定期的に点検し、必要に応じて部品等を交換する等のメンテナンスを必要とするが、扉体に取り付けられた水中モータを脱着する作業を水面上で行わなければならないため、メンテナンス作業に手間がかかる等の問題もある。

本発明は前記従来の問題を解決するためになされたもので、河川の氾濫等により停電が発生して、電力が確保できない場合でも排水が可能なポンプゲート装置を提供することを目的とするものである。

本発明のポンプゲート装置は、河川の本川と支川の分岐点に設置されたポンプゲート装置であって、開閉手段により開閉自在な扉体を有する止水ゲートと、扉体に設置されて、支川側の水を本川側に排水する排水ポンプと、止水ゲートの上方に設置され、かつ駆動軸及び動力伝達手段を介して排水ポンプを駆動する油圧モータと、止水ゲート近傍の陸上に設置された内燃機関よりなる動力源と、動力源により駆動され、かつ吐出圧を油圧モータへ供給する油圧ポンプとから構成したものである。

前記構成により、河川の氾濫等により停電したため電力が確保できない場合でも、油圧モータにより排水ポンプを駆動して支川側の水を本川側へ強制排水することができるため、支川側が氾濫するのを未然に防止できると共に、商用電源を使用しないので基本料金の支払いが不要となり、これによって維持コストの削減が図れるようになる。
また油圧モータを止水ゲートの上方に設置したことにより、河川が増水しても油圧モータが水没することがないため、油圧モータに設けられたシールの劣化等により油漏れが発生しても、漏れた油により河川の水が汚染される心配がない上、油圧モータの点検や修理等のメンテナンスが陸上から行えるため、メンテナンス時の作業性が向上する。
さらに従来の電動機よりなる水中モータを駆動して排水ポンプ駆動するようにしたものでは、水中モータの回転速度を変える場合、高価なインバータ装置を使用する必要があったが、本発明のポンプゲート装置のように、油圧モータにより排水ポンプを駆動するようにしたものでは、油圧モータへ供給する圧油の流量を制御したり、内燃機関の回転数を制御するだけで油圧モータの回転数を変えることができるため、支川側の水位が低いために排水量が少なくてよい場合は、低速で排水ポンプを駆動し、また支川側の水位が高いために排水量を多くする場合は、高速で排水ポンプを駆動する等、支川側の水位に応じた排水ポンプの運転が可能になる。

本発明のポンプゲート装置は、排水ポンプを、扉体に取り付けられたケーシングと、ケーシング内に水平に支承された回転軸と、回転軸に取り付けられた羽根車とからなる横軸ポンプより構成し、また動力伝達手段を、ケーシング内に固定されたケース内に設けられ、かつ駆動軸の回転を回転軸に伝達するベベルギヤにより構成したものである。

このようなポンプゲート装置では、本川側の水位が上昇してきたことを作業員が確認した後に扉体を下降させるため、急激に水位が上昇した場合には、扉体の下降操作が遅れる虞がある。
しかし前記構成により、従来の排水ポンプのケーシング内に水中モータを設けたポンプゲートに比べて、ケーシングの内周面とケースの外周面の間に断面積の大きい流水路が確保できるため、排水ポンプの排水効率が向上すると共に、扉体を閉鎖した状態で排水ポンプを停止しても、断面積の大きい流水路により支川側の水が本川側へ自然流下されるため、本川側の水位が上昇する以前に扉体を下降させておくことにより、急激な増水に対しても、操作の遅れがなく対応できる。

本発明のポンプゲート装置は、駆動軸を扉体の上方にほぼ垂直立設された保護管内に設け、かつ保護管の上部に油圧モータを取り付けると共に、油圧モータと油圧ポンプの間を高圧ホースよりなる油圧供給管により接続したものである。

前記構成により、駆動軸の一部が水没しても、水中に浮遊するゴミ等が駆動軸に巻きつくことがないため油圧モータに過負荷が加わることがなく、これによって油圧モータが故障して排水が不能となることがないと共に、油圧モータと油圧ポンプの間が高圧ホースよりなる油圧供給管により接続したことにより、扉体を開閉した際油圧モータが上下動しても、油圧供給管が油圧モータの上下動を妨げることがない。

本発明はポンプゲート装置によれば、河川の氾濫等により停電したため電力が確保できない場合でも、油圧モータにより排水ポンプを駆動して支川側の水を本川側へ強制排水することができるため、支川側が氾濫するのを未然に防止できると共に、商用電源を使用しないので基本料金の支払いが不要となり、これによって維持コストの削減が図れるようになる。

本発明の実施の形態を、図面を参照して詳述する。
図１はポンプゲート装置の概略的な構成図、図２はポンプゲート装置の正面図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図、図５図及び図６は作用説明図である。
図１ないし図４に示すポンプゲート装置は、河川の本川１と、支川２分岐点に設置された止水ゲート３を有している。
止水ゲート３は分岐点の支川２側に設置されていて、コンクリートにより形成されたほぼ箱形構造となっており、支川２側の壁体３ａに止水を行う扉体４が設けられている。
扉体４は、例えば鋼板を溶接することにより形成された中空な盤状となっていて、壁体３ａの内側に上下方向に布設された一対の戸当り５に、両側部に設けられた複数のローラ６が回転自在に支承されており、止水ゲート３の上部に設置された開閉手段７により上下方向へ開閉自在となっている。

開閉手段７は、下端側が扉体４の上面に固着された一対のスピンドルまたはラック棒７ａの上端側は、止水ゲート３上に設置されたギヤボックス７ｂを貫通して、ギヤボックス７ｂの上方へ突設されている。各ギヤボックス７ｂの間には同期軸７ｃが横架されていて、この同期軸７ｃにより各スピンドルまたはラック棒７ａが同時に昇降するよう同期されていると共に、一方のギヤボックス７ｂには、扉体４を開閉するための駆動源７ｄが設けられていて、この駆動源７ｄにより戸当り５に沿って扉体４を上下動することにより、壁体３ａの下側に開口された排水口３ｂが開閉できるようになっている。

一方止水ゲート３に設けられた扉体４には、１基ないし複数基、例えば２基の排水ポンプ１０が図１に示すように水平方向に間隔を存して設置されている。
排水ポンプ１０は図４に示すように、例えば横軸ポンプより構成されていて、吸水口１０ｂ側が扉体４に形成された取り付け孔４ａ内に水平に嵌着された円筒状のケーシング１０ａを有しており、ケーシング１０ａの排水口１０ｃ側は本川１側へ突出されていて、排水口１０ｃ側の上部には、上端部がピン１１により回動自在に枢着された逆止弁１２が設けられており、本川１側の水位が支川２側の水位より高くなった場合、本川１側の水圧により排水口１０ｃを閉鎖するようになっている。

また排水ポンプ１０のケーシング１０ａ内には、ケーシング１０ａの内径より十分に小径な筒状のケース１３ａを有する動力伝達手段１３が水平方向に設けられており、ケース１３ａの外周面には、複数の支持リブ１３ｂによって動力伝達手段１３がケーシング１０ａの中心部に保持されていると共に、ケーシング１０ａの内周面とケース１３ａの外周面には、吸水口１０ｂより吸入した水を排水口１０ｃへと流通させる流水路１３ｃが形成されている。
動力伝達手段１３、例えばベベルギヤ減速機より構成されていて、ケース１３ａ内には、一端側がケース１３ａ内より吸水口１０ｂ側へ突出するよう排水ポンプ１０の回転軸１０ｄが水平に設けられており、この回転軸１０ｄの一端に羽根車１０ｅが固着されている。回転軸１０ｄのほぼ中間部と他端部は、ケース１３ａ内に設けられた軸受け１４に回転自在に支承されており、回転軸１０ｄの他端側に、動力伝達手段１３のベベルギヤ１３ｃが固着されている。

ケース１３ａの排水口１０ｃ側端部外周面には、上端部がケーシング１０ａの外周面に液密に嵌着された筒状部１３ｅが上方へ向けて突設されていて、この筒状部１３ｅ内に上方から嵌挿された駆動軸１５の下端はケース１３ａ内に達しており、駆動軸１５ａの下端に固着されたベベルギヤ１３ｄは、回転軸１０ｄに固着されたベベルギヤ１３ｃに噛合されている。
駆動軸１５は筒状部１３ｅの上方にほぼ垂直に設けられた保護管１６内に収容されていて、下端側が筒状部１３ｅの上部とケース１３ａに設けられた軸受け１７に回転自在に支承されており、筒状部１３ｅの上部に設けられた軸受け１７の上側には、軸封手段１８が設けられていて、河川の水がケース１３ａ内へ侵入しないようにシールしていると同時に，ケース１３ａ内に封入された潤滑油がケース１３ａ内より外部へ漏出しないようにシールしている。
保護管１６の上端側は、扉体４の昇降と共に上下動できるように止水ゲート３の上部に上下動自在に支承されていると共に、保護管１６の上端には、例えばギヤモータよりなる油圧モータ２０が設けられていて、この油圧モータ２０に駆動軸１５の上端が接続されている。

一方止水ゲート３近傍の陸上には、動力室２１が設置されていて、この動力室２１内にディーゼルエンジン等の内燃機関よりなる動力源２２と、動力源２２により駆動される油圧ポンプ２３が設置されている。
油圧ポンプ２３と油圧ポンプモータ２０の間は高圧ホース等の油圧供給管２４により接続されていて、油圧ポンプ２３より吐出された圧油が油圧供給管２４を介して油圧モータ２０へ供給されるようになっている。

次に前記構成されたポンプゲート装置の作用を説明する。
本川１の水位に対して支川２の水位が高い通常時は、図１に示すように止水ゲート３に設けられた開閉手段７により扉体４を上方へ開放して、支川２側の水を本川１側へ自然流下させるが、このとき扉体４に設置された排水ポンプ１０は停止状態であり、動力室２１内の動力源２２も停止している。

一方多量の降雨等により本川１側の水位が支川２側の水位より上昇すると、支川２側の水が本川１側に流入しないばかりか、本川１側の水が支川側へ逆流する。
このときには止水ゲート３に設けられた開閉手段７により扉体４を図５に示すように下降させて、止水ゲート３の排水口３ｂを閉鎖して、本川１側の水が支川２側へ逆流するのを防止すると共に、動力室２１内に設置された動力源２２を起動して、動力源２２により油圧ポンプ２３を駆動する。
油圧ポンプ２３より吐出された圧油は、油圧供給管２４を介して油圧モータ２０へ供給されるため、油圧モータ２０が圧油により駆動される。油圧モータ２０には駆動軸１５が接続されているため、油圧モータ２０の回転は駆動軸１５より動力伝達手段１３のベベルギヤ１３ｄ，１３ｃを介して回転軸１０ｄへと伝達され、扉体４の閉鎖により水中に没した排水ポンプ１０の羽根車１０ｅがケーシング１０ａ内で回転し、これによって扉体４により堰き止められた支川２側の水が排水ポンプ１０により本川１側へ強制排水されるようになる。

以上のように多量の降雨等により本川１側の水位が支川側２の水位より上昇した場合は、止水ゲート３の扉体４に設置した排水ポンプ１０を油圧モータ２０により駆動されて、支川２側の水を強制的に本川１側へと排水するため、支川２側に多量の雨水等が流れ込んだ場合でも、支川２が氾濫するのを未然に防止することができる。
また河川が氾濫したため停電が発生し、電力の供給が停止された場合でも、内燃機関よりなる動力源２２により油圧ポンプ２３を駆動し、油圧ポンプ２３より吐出された圧油により油圧モータ２０を回転させて排水ポンプ１０を駆動するようにしたことにより、支川２側の排水が困難となることがないため、支川２側が氾濫するのを未然に防止することができる。

一方本川１側の水位が低下した場合は動力源２２を停止させると排水ポンプ１０も停止するが、排水ポンプ１０のケーシング１０ａ内周面と動力伝達手段１３のケース１３ａの外周面との間には、十分な断面積を有する流水路１０ｆが形成されていて、この流水路１０ｆ内を支川２側より本川１側へ水が自然流下するため、扉体４を閉鎖した状態でも支川２側の水を本川１側へ排水することができる。
これによって従来の電動機よりなる水中モータを駆動して排水ポンプ駆動するようにしたものでは、水中モータの回転速度を変える場合、高価なインバータ装置を使用する必要があったが、油圧モータ２０により排水ポンプ１０を駆動するようにしたものでは、油圧モータ２０へ供給する圧油の流量を制御したり、内燃機関の回転数を制御するだけで油圧モータ２０の回転数を変えることができるため、支川２側の水位が低いために排水量が少なくてよい場合は、低速で排水ポンプ１０を駆動し、また支川１側の水位が高いために排水量を多くする場合は、高速で排水ポンプ１０を駆動する等、支川側の水位に応じた排水ポンプ１０の運転が可能になる。
また排水ポンプ１０を駆動する油圧モータ２０は、止水ゲート３より上方に設置されているため、本川１や支川２の水位が上昇しても水中に水没することがなく、これによって高圧油により駆動される油圧モータ２０内の圧油の一部がシールの劣化等により漏洩しても、本川１や支川２を流れる水に混入することがないため、水の汚染を未然に防止することもできる。

本発明のポンプゲート装置は、本川と支川の分岐点のみならず、放水路や農業用水路、運河等にも適用できる。

本発明の実施の形態になるポンプゲート装置の概略的な構成図である。 本発明の実施の形態になるポンプゲート装置の正面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図２のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図である。 本発明の実施の形態になるポンプゲート装置の作用説明図である。 本発明の実施の形態になるポンプゲート装置の作用説明図である。

符号の説明

１ 本川
２ 支川
３ 止水ゲート
４ 扉体
１０ 排水ポンプ
１０ａ ケーシング
１０ｄ 回転軸
１０ｅ 羽根車
１３ 動力伝達手段
１３ａ ケース
１３ｃ ベベルギヤ
１３ｄ ベベルギヤ
１５ 駆動軸
１６ 保護管
２０ 油圧モータ
２２ 動力源
２３ 油圧ポンプ
２４ 油圧供給管

Claims (3)

1. 河川の本川と支川の分岐点に設置されたポンプゲート装置であって、開閉手段により開閉自在な扉体を有する止水ゲートと、前記扉体に設置されて、前記支川側の水を前記本川側に排水する排水ポンプと、前記止水ゲートの上方に設置され、かつ駆動軸及び動力伝達手段を介して前記排水ポンプを駆動する油圧モータと、前記止水ゲート近傍の陸上に設置された内燃機関よりなる動力源と、前記動力源により駆動され、かつ吐出圧を前記油圧モータへ供給する油圧ポンプとを具備したことを特徴とするポンプゲート装置。
2. 前記排水ポンプを、前記扉体に取り付けられたケーシングと、前記ケーシング内に水平に支承された回転軸と、前記回転軸に取り付けられた羽根車とからなる横軸ポンプより構成し、また前記動力伝達手段を、前記ケーシング内に固定されたケース内に設けられ、かつ前記駆動軸の回転を前記回転軸に伝達するベベルギヤにより構成してなる請求項１に記載のポンプゲート装置。
3. 前記駆動軸を扉体の上方にほぼ垂直立設された保護管内に設け、かつ前記保護管の上部に前記油圧モータを取り付けると共に、前記油圧モータと前記油圧ポンプの間を高圧ホースよりなる油圧供給管により接続してなる請求項１または２に記載のポンプゲート装置。
   

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