JP2006083591A - ポンプゲート - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構造でありながらポンプを引き上げても水の逆流がなく、また下流側水路の水位が高くてもポンプを円滑に取り外すことができ、さらに止水性能を高めるとともにポンプゲートの面間寸法を短縮することができるポンプゲートを提供する。
【解決手段】 着脱可能なポンプ６を備えた止水ゲート扉体５が開閉手段１０によって昇降して、水路１に設けたゲート４の放流用開口部７を開閉する正圧型のポンプゲートにおいて、止水ゲート扉体５に、止水ゲート扉体５の上流側と下流側とを連通させる扉体貫通孔５ａが設けられ、ポンプ６の吸入口側が扉体貫通孔５ａの下流側に接続され、扉体貫通孔５ａに、下流側から上流側への逆流を遮断する逆止弁９が設けられているように構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水路と河川の境界部などに設置されるポンプゲートに関し、特に着脱可能なポンプを備えた正圧型のポンプゲートに関する。

洪水時において、河川（外水域）の水が水路（内水域）に逆流するのを防止するとともに、内水域の水を外水域へ排水するために、内水域と外水域との境界部に設置されるポンプゲートとして、大別して正圧型のものと逆圧型のものが知られている。正圧型は、ゲートの下流側（外水域側）に止水ゲート扉体を設けたもので、外水域の水位が高くなったときに止水ゲート扉体が水圧差でゲートに押圧されるので、止水性が高いという利点がある。一方逆圧型は、ゲートの上流側（内水域側）に止水ゲート扉体を設けたもので、止水性はあまり高くないものの、ポンプ等が内水域側に設置されるので、他の内水域側の施設（たとえば防塵設備のタラップなど）を利用してメンテナンスを行い易いという利点がある。たとえば特許文献１および２には正圧型、特許文献３および４には逆圧型のポンプゲートがそれぞれ示されている。

図８は、特許文献１に示される構造と類似の、従来の正圧型ポンプゲートを示す縦断側面図である。この図において、水路１はポンプゲートによって上流側水路１ａ（内水域）と下流側水路１ｂ（外水域）とに仕切られている。排水の方向を白抜き矢印で示す。

このポンプゲートは、水路１に立設した水門柱２と水路１の床に横設した床部材３とによりコンクリート製のゲート４を構築し、水門柱２に設けられている戸当り２ａに止水ゲート扉体５の左右（図８の紙面に垂直な方向）両側部の上流側面を当接させるとともに、止水ゲート扉体５の左右両端部をゲート４に設けた案内溝４ａに摺動可能に嵌め込むことで、ゲート４によって止水ゲート扉体５を昇降自在に支持したものである。止水ゲート扉体５の上端部にはスピンドル８の下端部が結合されている。スピンドル８の上端部は開閉手段１０に組み込まれている。開閉手段１０は、水門柱２の頂部フロア２ｂに設けられ、ギヤボックス１０ａ、操作ハンドル１０ｂおよび図外の電動機などを備えてスピンドル８を介して止水ゲート扉体５を昇降させるように構成されている。

止水ゲート扉体５の下端付近には、この止水ゲート扉体５の上流側と下流側とを連通させる扉体貫通孔５ａが設けられ、その下流側には連結管６ａを介してポンプ５６が設けられている。ポンプ５６は、たとえば横型軸流タイプのポンプであり、吸入口を上流側に向けて設置されている。なお上流側の水位が下流側の水位よりも高いときには、ポンプ５６が停止していても上流側から下流側への自然流下が可能となっている。

ポンプ５６の吐出口（下流側）にはフラップ支持部５９ａによって揺動可能に支持されたフラップ弁５９が設けられている。フラップ弁５９は下流側水路１ｂから上流側水路１ａへの逆流を防止する逆止弁であって、ポンプ５６の作動時または自然流下時には、その水流によって跳ね上げられ（二点鎖線で示す）、通水を可能にする。一方、ポンプ５６が停止中かつ下流側の水位が上流側の水位よりも高いときには自重および水圧差によってポンプ５６の吐出口を塞ぎ（実線で示す）、逆流を防止する。

連結管６ａは扉体貫通孔５ａとポンプ５６とを連結する管で、止水ゲート扉体５に固定されている。ポンプ５６は、着脱装置１７を介して連結管６ａに着脱可能に支持されている。連結管６ａの上部にはポンプ５６の着脱の際に昇降動作のガイドとなるガイドパイプ１２の下端が固定されている。ガイドパイプ１２の上端側は頂部フロア２ｂに設置されたガイドパイプ受け部１２ｂに上下動可能に支持されている。ポンプ５６の上部には、係合部１３が設けられている。係合部１３は、ガイドパイプ１２に係合しつつガイドパイプ１２に対して摺動可能となっている。従って、ポンプ５６を着脱させる際には係合部１３によってガイドパイプ１２に沿って昇降させることができる。係合部１３には、ポンプ５６を昇降させる際に吊持されるブラケット１５が固定されている。

頂部フロア２ｂの上方には、ポンプ５６の着脱の際にこれを昇降させるためのポンプ昇降手段１４が設けられている。ポンプ昇降手段１４は、常設のものでも良く、必要に応じて設置する移動式のものでも良い。ポンプ昇降手段１４は、ホイスト型の巻き上げ機であって、ワイヤロープ１４ａとフック１４ｂとを備えている。ポンプ５６を昇降させる際に、フック１４ｂをブラケット１５に係合させて昇降させる。

前記構成において、上流側水路１ａの水位が下流側水路１ｂの水位より高い場合には、止水ゲート扉体５を必要なだけ上昇させ、放流用開口部７を開口することによって自然流下させることができる。また上流側から下流側への排水量が少ないときには、止水ゲート扉体５を閉じた状態で、且つポンプ５６を停止させていても、自然流下によって上流側水路１ａから下流側水路１ｂへの排水を行うことができる。またポンプ５６を連結管６ａから切離し、引き上げた状態であっても、連結管６ａを通して自然流下させることができる。

一方、上流側水路１ａの水位が下流側水路１ｂの水位より低く、上流側水路１ａからの排水の必要がないときは、止水ゲート扉体５を閉じてポンプ５６を停止させる。このとき、フラップ弁５９がポンプ５６の吐出口を塞ぐので、下流側水路１ｂから上流側水路１ａへの逆流を防止することができる。また上流側水路１ａからの排水が必要な場合には、ポンプ５６を作動させることにより、上流側水路１ａの方が低水位であっても下流側水路１ｂ側へ排水することができる。フラップ弁５９はポンプ５６の吐出流によって自動的に開く。なお、上流側水路１ａ側水位が下流側水路１ｂ側水位より低い場合、その水圧差によって止水ゲート扉体５がゲート４側に押圧されており、これによって止水効果がより高められている。

しかしながら、図８に示すような従来構造では、上流側水路１ａの水位が下流側水路１ｂの水位より低く、逆流を防止する必要のあるときに、ポンプ５６を引き上げて点検やメンテナンスを行うことができないという問題があった。すなわちポンプ５６を引き上げると連結管６ａおよび扉体貫通孔５ａを通って水が逆流してしまうからである。

また、ゲート４を閉じた状態でポンプ５６を連結管６ａから取り外す際、下流側水路１ｂの水位が高い場合、ポンプ５６が水圧差で連結管６ａ側に押圧されているため、円滑な取り外し作業ができないという問題もあった。

これらの問題について、例えば特許文献１には、フラップ弁５９をポンプ５６のケーシングに着脱自在とするとともに、切離したフラップ弁５９を連結管６ａにも直接装着できるような構造が開示されている。つまり、連結管６ａからポンプ５６を切離して引き上げた後、ポンプ５６からフラップ弁５９を切離し、これをあらためて連結管６ａに直接装着することによってポンプ５６を引き上げた後の逆流を防止している。
特開２００２−１２１７３０号公報 実用新案登録第３０８８５２４号公報 特開２００２−１８０４４３号公報 特開２００１−３４２９９９号公報

特許文献１に示される構造では、フラップ弁５９をポンプ５６にも連結管６ａにも着脱可能とする必要があり、構造が複雑になることが避けられなかった。

また、図８や特許文献１および２に示されるような従来構造は、ポンプ５６が止水ゲート扉体５から下流側水路１ｂ側へ突出したような構造であるため、ポンプ５６を含めた止水ゲート扉体５の重心が下流側水路１ｂ側寄りとなっている。これは止水ゲート扉体５とゲート４との密着度を低下させ、止水性能を低下させる要因となっている。そこで従来から、ポンプ５６を含めた止水ゲート扉体５の重心を、できるだけゲート４側に近づけたいという要求があった。

またさらに、ポンプゲートをより狭いスペースに設置できるようにするため、ポンプゲートの面間寸法（ポンプ５６を含めた止水ゲート扉体５の厚さ）を短縮したいという要求もあった。

本発明は以上のような事情に鑑み、簡単な構造でありながらポンプを引き上げても水の逆流がなく、また下流側水路の水位が高くてもポンプを円滑に取り外すことができ、さらに止水性能を高めるとともにポンプゲートの面間寸法を短縮することができるポンプゲートを提供することを目的とする。

前記課題を解決するための本発明のポンプゲートは、着脱可能なポンプを備えた止水ゲート扉体が開閉手段によって昇降して、水路に設けたゲートの放流用開口部を開閉する正圧型のポンプゲートにおいて、前記止水ゲート扉体に、該止水ゲート扉体の上流側と下流側とを連通させる扉体貫通孔が設けられ、前記ポンプの吸入口側が前記扉体貫通孔の下流側に接続され、前記扉体貫通孔に、下流側から上流側への逆流を遮断する逆止弁が設けられていることを特徴とする。

このポンプゲートにおいて、前記逆止弁の上流側の面に、流れ方向に沿う整流板が立設されているように構成しても良い。

また前記逆止弁が、その閉弁状態において上流側が凸となる方向に湾曲しており、開弁時にその湾曲形状によって流路を絞るように構成すればより好適である。

また前記逆止弁の上端が、前記ポンプの吸入口上端よりも低位置となるように構成しても良い。たとえば前記扉体貫通孔の上流側上端が、前記ポンプの吸入口上端よりも低位置となるように構成すれば良い。

本発明のポンプゲートによれば、扉体貫通孔（ポンプの吸入口側）に逆止弁（たとえばフラップ弁）を設けるようにしているので、従来ポンプの吐出口に設けられていたフラップ弁を廃止することができる。ポンプ吐出口のフラップ弁を廃止しても、本発明の逆止弁によって、止水ゲート扉体を閉じたときの下流側水路側から上流側水路側への逆流を確実に防止することができる。

しかも逆止弁が止水ゲート扉体の内部である扉体貫通孔に設けられているので、ポンプを引き上げても逆止弁の逆流防止作用は存続する。したがって、上流側水路の水位が下流側水路の水位より低い場合であっても、逆流を防止しつつ、ポンプを引き上げて点検やメンテナンスを行うことができる。

また、ポンプを連結管から取り外す際、下流側水路の水位が高い場合であっても、ポンプ吐出口が塞がれないので、吸入口側との水圧差がなく、円滑に取り外し作業を行うことができる。

しかも逆止弁（フラップ弁）をポンプや連結管に着脱可能とする機構も必要とせず、簡単な構造となっている。またポンプを着脱する際にも、単にポンプを切離して上昇させる、または降下させて装着させるという１回の作業で効率良く行うことができる。

そしてまた、逆止弁を止水ゲート扉体の内部に設けたため、その分ポンプを含めた止水ゲート扉体の重心をゲート側寄りとすることができ、より止水効果を高めることができる。

また、従来は単なる水路であった扉体貫通孔のスペース（止水ゲート扉体の厚み）を有効利用して逆止弁を設けているので、逆止弁の面間長さ分の全長が短縮され、ポンプゲートの面間寸法が短縮される。したがってより狭いスペースへのポンプゲートの設置を可能にしている。

さらに、逆止弁の上流側の面に、流れ方向に沿う整流板を立設すると、上流側水路の水位が比較的低いときに発生し易い空気吸い込み渦を整流効果によって抑制することができる。したがって、空気の吸い込みによる振動や出力低下を効果的に防止することができる。

また逆止弁を、その閉弁状態において上流側が凸となる方向に湾曲しており、開弁時にその湾曲形状によって流路を絞るように構成することによっても、空気吸い込み渦を効果的に抑制する整流作用を得ることができる。

また逆止弁の上端を、ポンプの吸入口上端よりも低位置とすることにより、空気吸い込み渦が発生する上流側水路の下限水位をより低くすることができ、一層効果的に空気の吸い込みを抑制することができる。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、図８に示す従来構造と同一の部分には同一符号を付して重複説明を省略する。

図１は、当実施形態のポンプゲートを示す縦断側面図である。また図２は、図１に示す止水ゲート扉体５の下端付近の拡大図であり、図３は図２のIII−III線断面図である。止水ゲート扉体５の下端付近には、この止水ゲート扉体５の上流側と下流側とを連通させる扉体貫通孔５ａが設けられている。そして扉体貫通孔５ａには、扉体貫通孔５ａの上流側上面に設けられたフラップ支持部９ａによって揺動可能に支持されたフラップ弁９（逆止弁）が設けられている。フラップ弁９は、扉体貫通孔５ａの下面に設けられた止水シート９ｃによって上流側への揺動が規制されている。図１、図２において、フラップ弁９が最も上流側に揺動し、止水シート９ｃと接している状態（全閉状態）を実線で示し、フラップ弁９が最も下流側に揺動している状態（全開状態）を二点鎖線で示す。

フラップ弁９は、その閉弁状態において上流側が凸となる方向に湾曲しており、開弁時にその湾曲形状によって流路を絞るように構成されている。図２に示す全開状態において、フラップ弁９の湾曲頂部では、ポンプ６の吸入口上端よりも高さΔｈだけ低くなっており、流路が絞られている。

フラップ弁９の上流側の面に、流れ方向に沿う整流板９ｂが立設されている。当実施形態では、図３に示すように縦に並ぶ４列の整流板９ｂが立設されている。

扉体貫通孔５ａの下流側には連結管６ａを介してポンプ６が設けられている。ポンプ６は、たとえば横型軸流タイプのポンプであり、吸入口を上流側に向けて設置されている。なお上流側の水位が下流側の水位よりも高いときには、ポンプ６が停止していても上流側から下流側への自然流下が可能となっている。またポンプ６の吐出口にはフラップ弁が設けられていない。

以上のように、当実施形態のポンプゲートは、図８に示す従来のポンプゲートに対し、ポンプ５６の吐出口に設けられていたフラップ弁５９を、吸入口側の扉体貫通孔５ａに設けたような構成となっている。またフラップ支持部９ａは扉体貫通孔５ａに固定されており、フラップ弁９の着脱機構を有していない。したがって、全体として部品点数の増加や構造の複雑化が殆どない。

また、フラップ弁９を扉体貫通孔５ａ（止水ゲート扉体５の内部）に設けたため、その分ポンプ６を含めた止水ゲート扉体５の重心がゲート４寄りになっており、より止水効果が高められている。

そしてまた、従来は単なる水路であった扉体貫通孔５ａのスペース（止水ゲート扉体５の厚み）を有効利用してフラップ弁９を設けているので、フラップ弁９の面間長さ分の全長が短縮され、ポンプゲートの面間寸法が短縮されている。したがってより狭いスペースへのポンプゲートの設置が可能となっている。

次に、当実施形態のポンプゲートの作動について説明する。上流側水路１ａの水位が下流側水路１ｂの水位より高い場合には、止水ゲート扉体５を必要なだけ上昇させ、放流用開口部７を開口することによって自然流下させることができる。また上流側から下流側への排水量が少ないときには、止水ゲート扉体５を閉じた状態で、且つポンプ６を停止させた状態であっても、自然流下によって上流側水路１ａから下流側水路１ｂへの排水を行うことができる。またポンプ６を連結管６ａから切離し、ポンプ昇降手段１４によって引き上げた状態であっても、連結管６ａを通して自然流下させることができる。これらの自然流下の際、フラップ弁９は排水流によって下流側に跳ね上げられ、自動的に開く。

一方、上流側水路１ａの水位が下流側水路１ｂの水位より低く、上流側水路１ａからの排水の必要がないときは、止水ゲート扉体５を閉じてポンプ６を停止させる。このとき、フラップ弁９が扉体貫通孔５ａを塞ぐので、下流側水路１ｂから上流側水路１ａへの逆流を防止することができる。また上流側水路１ａからの排水が必要な場合には、ポンプ６を作動させることにより、上流側水路１ａの方が低水位であっても下流側水路１ｂ側へ排水することができる。フラップ弁９はポンプ６の吸入流によって自動的に開く。なお、フラップ弁９を扉体貫通孔５ａに設けることによってポンプ６を含めた止水ゲート扉体５の重心がゲート４寄りになっているため、より止水効果が高められている。

また、整流板９ｂの整流作用やフラップ弁９の湾曲による流路の絞り作用によって、上流側水路１ａの水位が比較的低いときであっても、ポンプ６の空気吸い込み渦を効果的に抑制することができる。また、フラップ弁９の湾曲形状によって、空気吸い込み渦の発生限界水位を実質的に高さΔｈだけ低減することができる。これらの効果により、上流側水路１ａの水位がより低い場合であっても、空気の吸い込みによるポンプ６の振動や出力低下を効果的に防止することができる。

次に、ポンプ６の点検やメンテナンス（以下点検等という）を行う場合について説明する。図４は、ポンプ６の点検等を行うためにポンプ昇降手段１４によってポンプ６を引き上げた状態を示す。図４に示すように、ポンプ６を引き上げてもフラップ弁９は扉体貫通孔５ａ内に残存している。そしてこのとき、上流側水路１ａの水位より下流側水路１ｂの水位が高くてもフラップ弁９の逆流防止作用が有効となって、下流側水路１ｂから上流側水路１ａへの逆流が確実に防止されている。

このとき、フラップ弁９より下流側の水圧が下流側水路１ｂの水圧と等しくなっている。したがって、点検等のためにポンプ６を連結管６ａから引き上げる際、ポンプ６の吸入口側と吐出口側との水圧差がなく、ポンプ６を円滑に連結管６ａから取り外すことができる。

なおポンプ６の着脱作業においては、ポンプ６の上昇または降下という１回の作業で済み、あらためてフラップ弁９を着脱させるというような作業を必要としないので効率的である。

次に、当実施形態の変形例について説明する。図５は、当実施形態の第１変形例であって、扉体貫通孔５ａ付近の横断平面図である。この変形例では、逆止弁として、フラップ弁９に代えて観音開き式のマイターゲート２９を採用している。閉弁状態を実線で、開弁（全開）状態を二点鎖線で示す。マイターゲート２９は、扉体貫通孔５ａの両側壁付近に立設されたマイターゲート支持部２９ａに揺動可能に支持されている。マイターゲート２９は、閉弁時に、両扉の戸口側が互いに当接することにより、それ以上の上流側への揺動が規制されている。また開弁時には、ストッパ２９ｃにより、必要以上の開弁が規制されている。マイターゲート２９の上流側には、整流板９ｂと同様の整流板２９ｂが、流れに沿うように水平方向に列設されている。このマイターゲート２９によっても、フラップ弁９と同様の逆流防止作用を得ることができる。

図６は、当実施形態の第２変形例であって、図２に対応する拡大断面図である。扉体貫通孔５ａ内に、前記実施形態のフラップ弁９や整流板９ｂと同様のフラップ弁３９や整流板３９ｂがそれぞれ設けられているが、フラップ弁３９を揺動可能に支持するフラップ支持部３９ａが前記実施形態のフラップ支持部９ａよりも低位置に設けられている（高さΔｇが延長されている）。このように構成することにより、空気吸い込み渦の発生限界水位をより低くすることができる。

図７は、当実施形態の第３変形例であって、図２に対応する拡大断面図である。止水ゲート扉体５には、前記実施形態の扉体貫通孔５ａに対応する扉体貫通孔４５ａが設けられている。その扉体貫通孔４５ａ内に、前記実施形態のフラップ弁９、フラップ支持部９ａおよび整流板９ｂに対応するフラップ弁４９、フラップ支持部４９ａおよび整流板４９ｂがそれぞれ設けられている。扉体貫通孔４５ａは、上流側の上下高さが下流側の上下高さよりも小なるように設定されており、その分、上流側では幅が拡大されている。そして全体的に上流側の開口位置が低くなっている。したがって、上流側の開口部上端高さΔｍが大幅に低くなっている。このように構成しても、空気吸い込み渦の発生限界水位をより低くすることができる。

以上、本発明の実施形態およびその変形例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々の変形を行っても良い。例えば、扉体貫通孔５ａの断面形状は矩形でなくても良く、台形、円、楕円その他の形状であっても良い。扉体貫通孔５ａの断面形状にかかわらず、それにあわせた逆止弁の形状とし、閉弁時に扉体貫通孔５ａを完全に閉塞するように構成すれば良い。

また逆止弁は、扉体貫通孔５ａ内で確実に逆流を防止できる構造であれば良く、前記フラップ弁９，３９，４９やマイターゲート２９に限定するものではない。

本発明の実施形態に係るポンプゲートの縦断側面図である。 図１に示す止水ゲート扉体の下端付近の拡大図である。 図２のIII−III線断面図である。 ポンプを引き上げた状態におけるポンプゲートの縦断側面図である。 図１に示す実施形態の第１変形例であって、扉体貫通孔付近の横断平面図である。 図１に示す実施形態の第２変形例であって、止水ゲート扉体の下端付近の拡大縦断側面図である。 図１に示す実施形態の第３変形例であって、止水ゲート扉体の下端付近の拡大縦断側面図である。 従来構造のポンプゲートの縦断側面図である。

符号の説明

１ 水路
１ａ 上流側水路
１ｂ 下流側水路
４ ゲート
５ 止水ゲート扉体
５ａ，４５ａ 扉体貫通孔
６ ポンプ
７ 放流用開口部
９，３９，４９ フラップ弁（逆止弁）
９ｂ，２９ｂ，３９ｂ，４９ｂ 整流板
１０ 開閉手段
２９ マイターゲート（逆止弁）

Claims (5)

1. 着脱可能なポンプを備えた止水ゲート扉体が開閉手段によって昇降して、水路に設けたゲートの放流用開口部を開閉する正圧型のポンプゲートにおいて、
   前記止水ゲート扉体に、該止水ゲート扉体の上流側と下流側とを連通させる扉体貫通孔が設けられ、
   前記ポンプの吸入口側が前記扉体貫通孔の下流側に接続され、
   前記扉体貫通孔に、下流側から上流側への逆流を遮断する逆止弁が設けられていることを特徴とするポンプゲート。
2. 前記逆止弁の上流側の面に、流れ方向に沿う整流板が立設されていることを特徴とする請求項１記載のポンプゲート。
3. 前記逆止弁が、その閉弁状態において上流側が凸となる方向に湾曲しており、開弁時にその湾曲形状によって流路を絞るように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載のポンプゲート。
4. 前記逆止弁の上端が、前記ポンプの吸入口上端よりも低位置となるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のポンプゲート。
5. 前記扉体貫通孔の上流側上端が、前記ポンプの吸入口上端よりも低位置となるように構成されていることを特徴とする請求項４記載のポンプゲート。

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