JP2020200699A - ポンプゲート - Google Patents

Abstract

【課題】 昇降部材の重心移動によるゲートへの負荷を軽減し、且つ、簡素なゲート構造でゲートの水密性を高めることを可能としたポンプゲートを提供する。【解決手段】 扉体と連結管と水中ポンプを昇降部材として昇降装置にて昇降自在に案内するポンプゲートにおいて、上流側と下流側を連通する開口を有する扉体と、扉体の上流側開口部に固定する連結管と、連結管の上流端に連結する水中ポンプとを備え、連結管は昇降部材の軸線方向の重心上に連通孔を設けた吊環を有するもので、昇降部材のスムーズな昇降が可能となるとともに、各構成要素が軽量化でき、水路の基礎やコンクリート躯体の強度も従来のポンプゲートより低く工期も短縮可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は、扉体を昇降させて水路を開閉するポンプゲートに関し、昇降装置を扉体と水中ポンプを連結する連結管に接続して昇降部材を鉛直方向に昇降させるポンプゲートに関する。

現在、本川と支川が合流するような場所には、支川側に開閉ゲートを設置し、大雨などで川が増水した場合に開閉ゲートを閉じることで、本川側の水が支川側に逆流するのを防止している。
その際、支川の上流より流れてくる水を本川に強制排水するために、水中ポンプを開閉ゲートに取り付けた構造のポンプゲートを用いることは従来から知られている。

また、メンテナンス時に水中ポンプを容易に着脱するために排水管上部にガイドレールを設けるとともに、排水管下流側をゲートに貫通させて排水管上流側に水中ポンプを係止した状態で、ゲート上部をゲート躯体上部に設けられた昇降装置のスピンドル下端部と連結してゲートを開閉するポンプゲートが先行文献１に開示されている。

さらに、扉体への負荷を軽減するために、扉体に連結した連通ガイド筒の上流側に係止した水中ポンプの下部に自立用スタンドを設けるとともに、ゲート躯体上部にゲート用とポンプ用の２つの昇降装置を備えた状態で扉体を開閉するポンプゲートが特許文献２に開示されている。

そして、水中ポンプの重心が移動して止水ゲート扉体が傾斜するのを防ぐために、水中ポンプを止水ゲート扉体から延出形成された円筒状のポンプ収容部に収容して、昇降機構の下端部をポンプ収容部上部に連結した状態で止水ゲート扉体を開閉させるポンプゲートが特許文献３に開示されている。

特許第４６２８０２９号公報 特開２００７−２１１４５１号公報 特許第４９６１２７６号公報

従来のポンプゲートは、水中ポンプを直接扉体に固定していたため、メンテナンス時のポンプの着脱に手間を有していた。また、ゲート閉鎖時に重心がポンプ側に移動することでゲートが傾斜し、水路床とゲートの間に隙間が発生して高い水密性を得ることが出来ないという課題を有していた。さらに、扉体を昇降装置の端部と連結していたため、ゲート昇降時に水中ポンプの荷重によって重心が水中ポンプ側へ移行してスムーズな昇降を行うことが出来なかった。そして、扉体頂部に昇降装置との連結部材を備えているので、引上代が必要でゲート躯体の高さが高くなり、景観を損なうといった課題も有していた。

特許文献１は、排水管上部にガイドレールを設けたことで水中ポンプをガイドレールに沿って昇降させることで容易に着脱できるため、水中ポンプのメンテナンスが容易である。しかし、ゲート上部に開閉機構のスピンドルの下端部を固定した状態でゲートを昇降させる際、水中ポンプの荷重によって重心が上流側へ移行することでゲートが傾斜してスムーズに昇降出来ない場合がある。そのため、ゲートの重量を増加させて重心位置がゲート上に位置するように調整していたが、ゲートの重量を増加させるということは昇降する対象物の荷重が重くなることを意味し、昇降装置自体が大型化するという課題があった。

特許文献２は、水中ポンプ下部に自立用のスタンド部が備わっているため、扉体を降下して水路を閉鎖すると水中ポンプが水平姿勢で自立スタンド部に固定される。これによって、水中ポンプ下降時に水中ポンプの荷重が扉体に掛かり、扉体が傾斜することを防ぐとともに水路床と扉体の間に隙間が発生するのを防止して高い水密性を保つことができる。また、扉体と水中ポンプに昇降装置を別々に取り付けており、それぞれの重心位置で部材を昇降させるため水中ポンプの荷重が扉体に掛かるのを防ぎ、スムーズな昇降が可能となっている。しかし、スムーズな昇降を行うにはゲート開閉時に水中ポンプと扉体を時間差で昇降させる必要があり、緊急時には時間ロスとなる。また、複数台の昇降装置が必要であり、それを載置するための架台等の周辺機器も複数台分必要となり、機器や電力等の費用が多くかかるという課題があった。

特許文献３は、扉体に延出形成された円筒状のポンプ収容部の上部に昇降機構の端部を連結しており、重量中心位置を垂直に昇降させることが出来て、水中ポンプの荷重によって重心が上流側へ移行してゲートが傾斜することを防いでスムーズな昇降が可能となる。しかし、ポンプ収容部内に水中ポンプを収納しているため、強度的にポンプ収容部の部材重量が重くなるとともに、水中ポンプのメンテナンス時に水中ポンプを着脱するのに手間を要するという課題があった。

本発明は、扉体を昇降させて水路を開閉するポンプゲートにおいて、扉体と水中ポンプを連結する連結管の上部に吊環を設け、昇降部材の重心上に吊環の連通孔と昇降装置の端部とを接続して昇降させることで、扉体へのポンプ荷重の負荷が軽減され、簡素な扉体構造でスムーズな昇降が可能となるポンプゲートを提供する。

本発明のポンプゲートは、水路の底面から側壁に沿って上方に延設するゲート躯体に内設された扉体に水中ポンプを接続し、昇降部材の吊環に昇降装置を連結して昇降自在としたポンプゲートにおいて、上流側と下流側を連通する開口を有する扉体と、扉体の上流側開口部に固定する連結管と、連結管の上流端に着脱自在に連結する水中ポンプと、を備え、連結管は昇降部材の軸線方向の重心上に連通孔を設けた吊環を有するもので、ゲートの水密性の向上だけでなく扉体構造の簡素化や軽量化を図ることができ、昇降装置が必要以上に大型化することがない。

前記連結管の管部周囲に扉体に固定するためのフランジを有し、吊環を連結管の軸線方向に沿って管部およびフランジに固定すると、扉体への負荷を軽減し、強度部材としても機能する。

前記連通孔が、連結管の軸線方向に昇降装置を連結する位置を調整する位置調整手段を有すると、昇降装置の端部を連結する位置を、容易に重心近傍に調整することができる。

前記連結管に、ポンプゲート降下時に端部が水路の底部に接面する支脚を備えると、扉体を閉止する際に水中ポンプの水平姿勢を維持することが可能となり、荷重モーメントが扉体に掛かることを防ぎ、ゲートの水密性が向上する。

本発明では、連結管上部に吊環が設けられており、ポンプゲートの重心位置上方には吊環の連通孔が備えられていることを特徴とし、重心位置に設けた連通孔と昇降装置の端部を接続できるため、スムーズにポンプゲートを昇降することが可能となる。重心位置での昇降が可能となるため、従来のように扉体の重量を増加して重心調整をする必要がない。

また、水中ポンプの下部にポンプゲートの荷重を受ける支脚を設けることで扉体を閉止する際に水中ポンプの水平姿勢を維持することが可能となり、荷重モーメントが扉体に掛かることを防ぐ。これによって、扉体が傾斜するのを防いで戸当たりとの間に隙間が発生するのを防ぐことができるためゲートの水密性が向上する。

さらに、昇降装置の下端部をゲート上部ではなく、扉体から延出した連結管の吊環の連通孔に接続しているため、昇降装置の下端部をゲートの上部に連結させた場合と比べて、上方への引上代が少なくなり、結果として扉体の全体高さを低減させることが可能となり、景観へ配慮した構造となる。また、連結管上部の吊環はリブとしての効果も得られ、扉体への負荷を軽減することで扉体の強度向上にも繋がる。従って、連結管上部に設けた吊環は、強度部材としても機能し、部材信頼性も高くなる。

本発明に係るポンプゲートの概略側断面図である。 同じく、連結管の正面図である。 同じく、連結管の側面図である。 連結管とゲートの接続部の要部拡大図面である。 他の実施例のポンプゲートである。

図１は本発明に係るポンプゲートの概略側断面図である。水路に断面コの字状の凹部を有するコンクリート製の基礎が設けられており、この基礎にポンプゲート１が設置されている。ポンプゲート１は、ゲート躯体２と、扉体３と、連結管４と、水中ポンプ５および昇降装置６で構成されている。扉体３と連結管４と水中ポンプ５が昇降部材であり、昇降装置６により昇降自在に案内される。

ゲート躯体２は、水路の底面から両側壁に沿って上方に延設する一対の戸当たり７，７と、その戸当たり７，７の上端を連結する橋架部８とを備える。

扉体３は、ゲート躯体２に内設された鋼板製の矩形体であり、両側方が戸当たり７により鉛直方向に昇降自在に案内される。平常時は扉体３が上昇した状態で水路を開放しており、水路内の水流が上流側から下流側へと自然流下する。増水時に下流側の水位が上昇した際には、扉体３を下降させて水路を閉止し、下流側からの逆流を防止する。扉体３の最大上昇位置近傍にゲート躯体２の橋架部８が位置する。扉体３の中央部やや下方には上流側と下流側を貫通する開口９を有している。

連結管４は、扉体３の開口９にその一部を内挿するように取り付ける。連結管４の上流側には水中ポンプ５を接続している。

図２，３はそれぞれ連結管の正面図および側面図である。円筒形状の管部１０周囲には連結管４を扉体３に着脱自在に固定するためのフランジ１１が設けられている。メンテナンス時には扉体３を地上に引き上げた状態で連結管４を容易に点検・交換等を行うことができる。

連結管４の上流端には水中ポンプ５を係止または固定するための係止部１２が設けられており、水中ポンプ５を着脱自在に接続する。水中ポンプ５との接続方法は、コ字状のクランクを上方から降下させて係止する、フランジをボルトで固定する等の公知の方法を用いてよい。

連結管４の下流端にはフラップ弁１３が設けられており、水中ポンプ５の可動時に吐出圧力に応じて上部のヒンジ機構１４を支点にフラップ弁１３を開閉させる構成となっている。

連結管４の上部には吊環１５を備えている。吊環１５は連結管４の軸線方向に沿って板状に形成されており、連結管４の管部１０およびフランジ１１に固定している。吊環１５には昇降部材（扉体３、連結管４、水中ポンプ５）の重心となる位置上に連通孔１６を有しており昇降装置６を連結する。連通孔１６が軸線方向の重心上に位置しているため、扉体３がゲート躯体２の戸当たり７に片当たりすることなくスムーズに昇降できる。なお、強度に影響がない範囲で吊環１５の上流側を傾斜させる等の軽量化を施してもよい。また、連結管４の管部１０とフランジ１１の間には必要に応じてリブを設けてもよい。

昇降装置６を連結する位置を調整する手段として、連通孔１６を連結管４の軸線方向に複数設置、あるいは長孔を施す等、公知の技術を用いて全体の重心位置に最も近い位置にて昇降装置６を連結できる構造にしてもよい。

本実施例では、吊環１５を板状で形成しているが、本作用を奏する構成であれば吊環１５の形状や位置、個数等は設計条件に応じて適宜決定できる。

連結管４の下部には支脚１７を備えている。支脚１７は連結管４の中心近傍に位置して下方へ向かって延設した構成となっており、端部が水路の底部に接面する。水路底部の接面部には受板１８等の補強材を設置してもよい。ポンプゲート１下降時の状態において、扉体３から上流側に突出した構造物の重量を支えることが可能で、扉体３に作用する荷重モーメントを受けることができ、扉体３とゲート躯体２の水密性を高める。

本実施例では、支脚１７を板状で形成しているが、本作用を奏する構成であれば棒状等、支脚１７の形状や位置、個数等は設計条件に応じて適宜決定できる。

図４は、連結管とゲートの接続部の要部拡大図である。連結管４のフラップ弁１３は、扉体３の開口９内にて開閉する。フラップ弁１３上部にはヒンジ機構１４があるため、扉体３の開口９は連結管４の直径に対して大きく、特に上方に余裕がある構造となっている。そのため、連結管４のフランジ１１幅は下方に比較して上方が大きく形成されている。連結管４と扉体３との固定部には、必要に応じてパッキン等のシール部材を用いて水密性を高めてもよい。

図１に示す水中ポンプ５は、水中モータを内設した横軸水中ポンプであり、水中ポンプ５に付設した吊環（図示せず）にて昇降させて連結管４に着脱自在に連結する。連結管４との接続方法は、コ字状のクランクを上方から降下させて係止する、フランジをボルトで固定する等の公知の方法を用いてよい。いずれの構成であってもメンテナンス時に水中ポンプ５の着脱を容易に行うことが可能である。なお、本実施例の水中ポンプ５は横軸水中ポンプであるが、水中ポンプ５の型式（立軸、横軸）等は、設計条件に応じて適宜決定できる。

昇降装置６は、端部を連結管４の吊環１５に連結する吊上部材１９と、この吊上部材１９の昇降を行う装置本体２０と、ゲート躯体２の橋架部８に設置される案内用滑車２１とで構成される。吊上部材１９は公知の係止部材（図示せず）を介して連通孔１６と接続する。装置本体２０は水路の上部コンクリート躯体上に設置されており、自動あるいは手動にて吊上部材１９の昇降を行うことができる。案内用滑車２１は連通孔１６の上方に位置しており、ポンプゲート１を鉛直方向に昇降させる。本実施例では、吊上部材１９としてワイヤーを使用しており、装置本体２０でワイヤーの巻き取り及び送り出しを行う。

図５は他の実施例のポンプゲートである。 ポンプゲート１上方にコンクリート躯体を立設し、そこに昇降装置６を載置してスピンドルあるいはラック端部を連結管４の連通孔１６に連結している。連通孔１６は軸線方向の重心上に位置しているため、ポンプゲート１が前後に傾斜することなくスムーズに昇降できる。なお、本実施例で開示したポンプゲート１以外であっても、ポンプゲート１を鉛直方向に昇降させる構造である場合、本発明の連結管４を用いることにより、スムーズに昇降が可能となる。

本発明のポンプゲートは、昇降装置端部をポンプゲートの重心位置に設けた吊環の連通孔に連結させた構造とすることで、ゲートの水密性の向上だけでなく扉体構造の簡素化や軽量化を図ることができ、昇降装置が必要以上に大型化することがない。
扉体と戸当たりの摺動部での片当たりがないため、部材の耐用年数が延びるとともに、各構成要素が軽量化できるため、水路の基礎やコンクリート躯体の強度も従来のポンプゲートより低く工期も短縮できる。住宅地に隣接している水路にも景観を損なうことなく設置することが可能で、
環境に配慮したポンプゲートとなる。

１ ポンプゲート
２ ゲート躯体
３ 扉体
４ 連結管
５ 水中ポンプ
９ 開口
１０ 管部
１１ フランジ
１５ 吊環
１６ 連通孔
１７ 支脚

Claims (4)

1. 水路の底面から側壁に沿って上方に延設するゲート躯体（２）に内設された扉体（３）に水中ポンプ（５）を接続し、昇降部材の吊環（１５）に昇降装置（６）を連結して昇降自在としたポンプゲート（１）において、
   上流側と下流側を連通する開口（９）を有する扉体（３）と、
   扉体（３）の上流側開口部に固定する連結管（４）と、
   連結管（４）の上流端に着脱自在に連結する水中ポンプ（５）と、を備え、
   連結管（４）は昇降部材の軸線方向の重心上に連通孔（１６）を設けた吊環（１５）を有する
   ことを特徴とするポンプゲート。
2. 前記連結管（４）の管部（１０）周囲に扉体（３）に固定するためのフランジ（１１）を有し、
   吊環（１５）を連結管（４）の軸線方向に沿って管部（１０）およびフランジ（１１）に固定する
   ことを特徴とする請求項１に記載のポンプゲート。
3. 前記連通孔（１６）は、連結管（４）の軸線方向に昇降装置（６）を連結する位置を調整する位置調整手段を有する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のポンプゲート。
4. 前記連結管（４）に、ポンプゲート（１）降下時に端部が水路の底部に接面する支脚（１７）を備えた
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のポンプゲート。

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