JP3749456B2 - ポンプゲート - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポンプゲートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば河川（本川）に支川が流れ込むような場所には、支川側にこれを開閉するゲートを設置し、大雨などの河川増水時に前記ゲートを閉じることで本川側の水が支川に逆流するのを防止する。一方ゲートを閉じたときに支川の上流から流れてくる水は、ポンプによって本川側に強制的に排水する。そしてこの種のゲートの中には、省スペース化のため、ゲート自体に排水用のポンプを取り付けた構造のポンプゲートがある。
【０００３】
従来、この種のポンプゲートのポンプ取付形式には立軸型と横軸型とがあった。図８は立軸型のポンプゲートを示す概略側断面図である。同図に示すポンプゲート８０は、水路１００を開閉するゲート８１の上流側にコラム型水中ポンプ８３を取り付けて構成されている。このポンプ８３はポンプ軸（ポンプの主軸）が水面に対して垂直方向を向くように設置されている。
【０００４】
一方図９は横軸型のポンプゲートを示す概略側断面図である。同図に示すポンプゲート９０は、ゲート９１のスキンプレート９３に横軸水中ポンプ９５を取り付けて構成されている。このポンプ９５はポンプ軸が水面に対して水平方向を向くように設置されている。
【０００５】
なお上記何れのポンプゲート８０，９０においても、ポンプ８３，９５の吐出側は水平方向に向けられており、吐出口８５，９７には逆流防止用のフラップ弁８９，９９が取り付けられている。そしてこれらフラップ弁８９，９９の閉鎖時の衝撃を低減するため、吐出口８５，９７の面は垂直な面に対して所定角度（１５°程度）傾けている。
【０００６】
しかしながら上記立軸型のポンプゲート８０の場合、ポンプ８３の真下から垂直に吸い込んだ水を最終的に水平方向に向けるために流路が９０°曲げられているので、損失水頭が大きくなってしまうという欠点がある。またポンプ８３の縦方向寸法が長いため、ポンプゲート８０の高さが高くなり、ポンプゲート８０全体の外形が大きくなり重量が重くなり高価なものになってしまうという欠点もあった。
【０００７】
一方横軸型のポンプゲート９０の場合、ポンプ９５の流路に屈曲する部分がなくまたその長さも短くできるので、前記立軸型よりも損失水頭を小さくでき、且つ構造も簡単でポンプ９５及びゲート９１の小型・軽量化が図れる。
【０００８】
しかしながら横軸型のポンプゲート９０においては、吸込口９６を横に向けているので真下から吸い込む場合に比べて水面から空気を吸い込み易くなり、空気を吸い込むと振動騒音が発生するので、結局最低吸込水位を高くしなければならないという欠点があった。この欠点を防止するにはポンプ９５の吸込側を９０°下方向に曲げて吸込口９６を真下に向ければよい。このように構成すれば低水位排水が可能になる。しかしながらポンプ９５を屈曲するので屈曲による損失水頭とポンプ９５の全長が長くなることによる損失水頭がそれぞれ生じてしまうという欠点がある。
【０００９】
一方上記何れのポンプゲート８０，９０においても、フラップ弁８９，９９の閉鎖時の衝撃を低減するため、吐出口８５，９７の面を垂直面に対して所定角度（１５°程度）傾けるようにカットしているが、そうすると構造が複雑になり加工工数が増大してコスト高になってしまうという欠点があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、低水位排水が可能で、損失水頭が小さく、構造も簡単で小型・軽量化が図れ、さらにフラップ弁閉鎖時の衝撃を容易に低減することができるポンプゲートを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため本発明は、水路を開閉するゲート自体にポンプを組み込み、ゲートによって閉じた水路の一方の側の水を排水する構造のポンプゲートにおいて、前記ポンプは軸流ポンプ又は斜流ポンプであり、且つ前記ポンプの吸込側が吐出側よりも下方に位置するようにポンプのポンプ軸を傾斜して設置し、さらに前記ポンプの吐出口の面をポンプ軸に対して垂直な面に形成すると共に、この吐出口にフラップ弁を取り付けたことを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記ゲートのスキンプレートに傾斜面を設け、この傾斜面に前記ポンプを取り付けることでポンプのポンプ軸を水平方向に対して傾斜して設置したことを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、前記ポンプの吸込口の部分に、吸込渦防止装置を設置したことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかるポンプゲート１を用いたポンプゲート設備を示す概略側断面図である。同図に示すようにこのポンプゲート設備は、水路５０を開閉するポンプゲート１と、ポンプゲート１に取り付けた吊り上げ部材５３を上下動することでポンプゲート１を上下動する引き上げ開閉機５７と、引き上げ開閉機５７をポンプゲート１の上部に据え付けるための架台６１とを具備して構成されている。
【００１６】
そして本川増水時は引き上げ開閉機５７を駆動してポンプゲート１を下降して水路５０を閉じ、ポンプゲート１の内部に組み込んだポンプＰを駆動することで水路５０の上流側の水を下流側に排水する。
【００１７】
ここでポンプゲート１はゲート１０とこれに組み込むポンプＰとによって構成されている。ポンプＰとしては軸流ポンプ又は斜流ポンプが用いられ、筒状のケーシングＰ１内に水中モータＰ３と水中モータＰ３によって回転駆動されるポンプ軸（ポンプの主軸）Ｐ５とポンプ軸Ｐ５に固定した羽根車Ｐ６とを収納している。
【００１８】
このポンプＰは、ポンプＰの吸込側が吐出側よりも下方に位置するように、ポンプ軸Ｐ５を所定角度傾斜して設置している。またポンプＰの吸込ベルマウスＰ７は、その吸込口Ｐ９が真下を向くように下方向に湾曲している。
【００１９】
一方ポンプＰの吐出口Ｐ１１の面は、ポンプ軸Ｐ５に対してほぼ垂直な面に形成されており、この吐出口Ｐ１１にフラップ弁２０を取り付けている。フラップ弁２０はその上部が吐出口Ｐ１１の上部に回動自在に固定されている。
【００２０】
本発明においてポンプＰの吸込側が吐出側よりも下方に位置するようにポンプ軸Ｐ５を傾斜して設置したのは以下の理由による。
▲１▼低水位排水可能
ポンプＰの吸込口Ｐ９が斜めに傾いて下降した分だけ低くなるので、ポンプＰを水平に設置した場合に比べてより低水位排水が可能になる。
【００２１】
▲２▼損失水頭の低減，小型・軽量化とフラップ弁構造の簡素化
ポンプＰを水平に設置した場合であっても、吸込ベルマウスＰ７を下方向に折り曲げて吸込口を真下に向ければ、ポンプＰを傾斜して設置し吸込口を真下に向けた場合と同じ低水位排水が可能になる。しかしながらポンプＰを傾斜して設置し吸込口を真下に向けたものは水平に設置したものに比べて損失水頭の低減と小型・軽量化が図れる。即ち図２に点線で示すようにポンプＰを水平に設置する場合は吸込ベルマウスＰ７を９０°屈曲させる必要があるが、ポンプＰを傾斜して設置する場合は図２に実線で示すように吸込ベルマウスＰ７を９０°以下の角度だけ屈曲させれば良いので、図２に斜線部Ｓ１で示す部分だけ吸込ベルマウスＰ７の長さを短くできる。即ち吸込ベルマウスＰ７の長さの削減と屈曲角度の減少によって損失水頭が低減化されポンプ効率が向上し、同時に小型・軽量化が図れる。
【００２２】
またポンプＰを水平に設置した場合、フラップ弁２０の閉鎖時の衝撃を小さくするため、吐出口Ｐ１１の面を垂直方向に対して所定角度θ２（１５°程度）だけ傾斜させる必要があるが、ポンプＰを傾斜して設置した場合は吐出口Ｐ１１の面をポンプ軸Ｐ５に対して垂直方向に形成していても傾斜角度θ１（例えば１５°程度）分だけ傾斜することになる。従ってポンプＰを傾斜して設置した場合は、ケーシングＰ１の吐出口Ｐ１１の面を傾斜させるために突出する部分、即ち斜線部Ｓ２で示す部分だけポンプＰの長さを短くできる。またフラップ弁２０の構造が簡素化され、吐出口Ｐ１１を斜めに傾斜するように加工する必要がないので加工が容易になり、加工工数が減少して製造コストの低減化が図れる。
【００２３】
▲３▼始動可能最低吸込水位の低水位化
図３に点線で示すようにポンプＰを水平方向に設置した場合に比べて、同図に実線で示すようにポンプＰを吸込側が低くなるように傾けて設置した場合は、ポンプＰ内に収納している羽根車の位置が低くなる。ポンプＰがその始動時に排水を開始するためには、羽根車が水没していなければならないので、羽根車の位置が低くなるとその分始動可能最低吸込水位が低くなる。
【００２４】
ところでポンプＰはゲート１０の水圧を受ける面であるスキンプレート（止水板）に取り付けることとなるが、ポンプＰをスキンプレートに対して斜めに傾斜して取り付けようとすると、その取付構造が複雑になる恐れがある。これは垂直に設置したスキンプレートに対してポンプＰを斜めに傾斜して取り付けるため、ポンプＰの外周に斜めに傾斜するフランジを設けなければならないからである。そこで図４，図５に示す実施形態では、ポンプＰのフランジはポンプ軸に対して垂直な通常の構造とし、その代わりにスキンプレートの方を傾斜させることとし、これによってその取付構造を簡素化した。
【００２５】
即ち例えば図４（ａ），（ｂ）に示すようにゲート１０のスキンプレート１１全体を傾斜させ、この傾斜面にポンプＰのフランジ３０を固定したり、図４（ｃ），（ｄ）に示すようにスキンプレート１１の一部に傾斜面を設けてこの傾斜面にポンプＰのフランジ３０を固定したりする。また図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すようにスキンプレート１１がゲート１０の下流側に設置された場合も、スキンプレート１１の少なくともポンプＰを取り付ける部分に傾斜面を設け、この傾斜面の部分にポンプＰを取り付ける。
【００２６】
次に図６は本発明の更に他の実施形態にかかるポンプゲート１を用いたポンプゲート設備を示す概略側断面図である。また図７は吸込ベルマウスＰ７の部分の要部拡大図である。両図において図１に示す実施形態と相違する点は、ポンプＰの吸込口Ｐ９の部分に、吸込渦防止装置４０を設置したことのみである。この吸込渦防止装置４０は、吸込ベルマウスＰ７の外周をリング状に覆う渦防止用整流板４１を、数枚の垂直板（リブ）４３で支持することによって、渦防止用整流板４１と吸込ベルマウスＰ７の外周面との間に所定の隙間を設けて構成されている。
【００２７】
このように渦防止用整流板４１を設置すれば、ポンプＰによる揚水の際に水面側から吸込口Ｐ９に向かう流れが、主流Ｆと、吸込ベルマウスＰ７と渦防止用整流板４１との間に形成される副流路Ｇとに分流され、これによって局部的な下向きの強い流れが防止されて連続的な空気吸込渦の発生が防止される。即ちこの吸込渦防止装置４０を設けることによって水位が低下しても水面からの連続的な空気吸込渦の発生が防止されるので、通常の吸込ベルマウスを下に向けた場合より低水位排水が可能になる。
【００２８】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば上記吸込渦防止装置４０の構造が上記実施形態に限定されないことは言うまでもなく、要は空気吸込渦の発生を防止するものであればどのような構造の吸込渦防止装置４０であってもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば以下のような優れた効果を有する。▲１▼ポンプの吸込側が吐出側よりも下方に位置するようにポンプのポンプ軸を傾斜して設置したので、低水位排水が可能で、損失水頭が低減化されてポンプ効率が向上し、同時に小型・軽量化が図れる。
【００３０】
▲２▼ポンプの吐出口の面をポンプ軸に対してほぼ垂直な面に形成すると共に、この吐出口にフラップ弁を取り付けるという簡素な構造であっても、このフラップ弁は傾斜するので、閉鎖時の衝撃を小さくできる。
【００３１】
▲３▼ポンプ内に収納している羽根車の位置を低くできるので、ポンプ始動時の始動可能最低吸込水位の低水位化が図れる。
【００３２】
▲４▼ゲートのスキンプレートに傾斜面を設け、この傾斜面にポンプを取り付けることでポンプのポンプ軸を水平方向に対して傾斜させたので、ポンプのスキンプレートへの取付構造が簡素化され、製造の容易化が図れる。
【００３３】
▲５▼ポンプの吸込口の部分に吸込渦防止装置を設置したので、連続的な空気吸込渦の発生が防止され、通常の吸込ベルマウスよりさらに低水位排水が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるポンプゲート１を用いたポンプゲート設備を示す概略側断面図である。
【図２】ポンプＰを傾斜させた場合と水平の場合の比較図である。
【図３】ポンプＰを傾斜させた場合と水平の場合の比較図である。
【図４】ポンプＰのスキンプレート１１への各種取付構造を示す図である。
【図５】ポンプＰのスキンプレート１１への各種取付構造を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態にかかるポンプゲート１を用いたポンプゲート設備を示す概略側断面図である。
【図７】吸込ベルマウスＰ７の要部拡大図である。
【図８】従来の立軸型のポンプゲートを示す概略側断面図である。
【図９】従来の横軸型のポンプゲートを示す概略側断面図である。
【符号の説明】
１ ポンプゲート
１０ ゲート
１１ スキンプレート
２０ フラップ弁
３０ フランジ
４０ 吸込渦防止装置
４１ 渦防止用整流板
４３ 垂直板（リブ）
５０ 水路
Ｐ ポンプ
Ｐ１ ケーシング
Ｐ３ 水中モータ
Ｐ５ ポンプ軸（ポンプの主軸、羽根車の回転軸）
Ｐ６ 羽根車
Ｐ７ 吸込ベルマウス
Ｐ９ 吸込口
Ｐ１１ 吐出口

Claims (3)

1. 水路を開閉するゲート自体にポンプを組み込み、ゲートによって閉じた水路の一方の側の水を排水する構造のポンプゲートにおいて、
   前記ポンプは軸流ポンプ又は斜流ポンプであり、且つ前記ポンプの吸込側が吐出側よりも下方に位置するようにポンプのポンプ軸を傾斜して設置し、
   さらに前記ポンプの吐出口の面をポンプ軸に対して垂直な面に形成すると共に、この吐出口にフラップ弁を取り付けたことを特徴とするポンプゲート。
2. 前記ゲートのスキンプレートに傾斜面を設け、この傾斜面に前記ポンプを取り付けることでポンプのポンプ軸を水平方向に対して傾斜して設置したことを特徴とする請求項１記載のポンプゲート。
3. 前記ポンプの吸込口の部分に、吸込渦防止装置を設置したことを特徴とする請求項１又は２記載のポンプゲート。

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