JP6063848B2 - 機器の水没防止構造 - Google Patents

Description

本発明は、津波や水害時などにポンプ等の機器が水没することを防止する、機器の水没防止構造に関する。

例えば、地下タンク内の油を自家発電機に供給するポンプは、その吸込揚程の関係上、地下タンクに近い地上面（ＧＬ）に設置されることが多く、水没に対する対策も採られていないのが一般的であった。ところが、東日本大震災以降、ポンプの水没防止対策が重要視され、現在、各種の水没防止対策が検討され講じられつつある。

従来、ポンプの水没防止対策としては、特許文献１に開示されているように、ポンプを水密ボックス（水密構造部）内に配置することが知られている。また、ポンプとして油中ポンプを使用し、そのポンプを地下タンク内の油中に設置することも知られている。

しかしながら、特許文献１の水密ボックスを使用した水没防止構造では、ポンプを水密ボックスで完全に覆うことを基本としているため、通常使用時においてポンプからの発熱がそのまま水密ボックス内にこもり、特に長期間連続して使用すると熱によりポンプが故障するおそれがある。また、ポンプが送油ポンプである場合には、油の蒸気が水密ボックス内に滞留するため、爆発等の危険性が非常に高い状態となる。更に特許文献１には、水密ボックスの下方は水密でなくてもよい旨の記載があるが、この場合、水密ボックスの下方の開口部から勢いよく水が浸入してくると水密ボックス内で水が激しく波立ち、結果として水密ボックス内のポンプに水がかかってしまう。

一方、油中ポンプ（水中ポンプ）を使用する場合、油中ポンプ（水中ポンプ）は通常のポンプに比べはるかに高価であり、また、故障時にメンテナンスを行う際には地下タンク内部から取り出す必要がある等、相当の費用や手間がかかる。

なお、水没防止の対策は、ポンプに限らず、電気・電子機器や制御盤等及び機械式機器、原子力関連機器等その他あらゆる機器においても必要である。

特開２００１−３０４１６３号公報

本発明が解決しようとする課題は、電気・電子機器や制御盤等及び機械式機器、原子力関連機器等その他あらゆる機器の水没を防止できるとともに、機器からの発熱や油の蒸気を逃がすことができ、しかも浸入する水の勢いを低減できる、機器の水没防止構造を提供することにある。

本発明によれば以下の（１）〜（３）の態様の機器の水没防止構造が提供される。
（１）密閉ボックス内に配置された機器の水没防止構造において、
前記密閉ボックスは、底面部及び／又は前記機器の配置位置より下方の側面部にのみ開口部を有しその他は密閉構造であり、
前記密閉ボックスの少なくとも周囲を取り囲むように包囲体を設置し、前記包囲体の開口部に、当該開口部から浸入する水の勢いを低減する水流抵抗手段を配置し、
前記機器が配置される部分における前記密閉ボックス内の空間が、上方に向けて順次狭くなっていることを特徴とする機器の水没防止構造。
（２）密閉ボックス内に配置された機器の水没防止構造において、
前記密閉ボックスは、底面部及び／又は前記機器の配置位置より下方の側面部にのみ開口部を有しその他は密閉構造であり、
前記密閉ボックスの少なくとも周囲を取り囲むように包囲体を設置し、前記包囲体の開口部に、当該開口部から浸入する水の勢いを低減する水流抵抗手段を配置し、
前記機器が送油ポンプであることを特徴とする機器の水没防止構造。
（３）密閉ボックス内に配置された機器の水没防止構造において、
前記密閉ボックスは、底面部及び／又は前記機器の配置位置より下方の側面部にのみ開口部を有しその他は密閉構造であり、
前記密閉ボックスの少なくとも周囲を取り囲むように包囲体を設置し、前記包囲体の開口部に、当該開口部から浸入する水の勢いを低減する水流抵抗手段を配置し、
前記包囲体が、その外側面に傾斜面を有することを特徴とする機器の水没防止構造。

このように、本発明では、開口部を有する密閉ボックスを使用する。したがって、機器からの発熱や油の蒸気は前記開口部より逃がすことができる。また、密閉ボックスが水没したとしても、前記開口部は密閉ボックスの底面部及び／又は機器の配置位置より下方の側面部にのみ設けられているので、前記開口部から水が浸入してきても密閉ボックスの空気により、密閉ボックス内に水が充満することがなく、密閉ボックス内に設置した機器が水没することを防止できる。更に本発明では、密閉ボックスの少なくとも周囲を取り囲むように包囲体を設置し、この包囲体の開口部に、当該開口部から浸入する水の勢いを低減する水流抵抗手段を配置している。これにより、包囲体内に浸入する水の勢いが低減され、包囲体内にある密閉ボックスの開口部から浸入する水の勢いも低減される。したがって、密閉ボックス内で水が激しく波立つことがなく緩やかな水位上昇となり、機器に水がかかることを防止できる。

なお、本発明において水密ボックスの開口部は、機器の水没防止の点からは、水密ボックスの底面部にのみ設けることが好ましいが、機器の配置位置より下方の側面部であれば、機器が配置されている部分における密閉ボックスの空気により、機器が配置されている部分にまで水が充満することを防止することが可能であり、機器が水没することを防止可能である。

本発明において前記水流抵抗手段は、水に浮くフロート体、水流抵抗体及びパンチングプレートから選択される１種又は２種以上の組合せによって構成することができる。組合せとしては、水に浮くフロート体と、水流抵抗体及び／又はパンチングプレートとの組合せとすることができ、この場合、フロート体は水の浸入方向の上流側に配置することが好ましい。このようにフロート体を上流側に配置すると、水と共に侵入してくる瓦礫や浮遊物がフロート体でせき止められ、下流側の水流抵抗体やパンチングプレートが瓦礫や浮遊物で塞がってしまうことを防止できる。

上述のとおり本発明の水没防止構造は、密閉ボックスの開口部から油の蒸気も逃がすことができるので、上記（２）の態様のとおり油の蒸気の滞留が問題となる送油ポンプの水没防止構造として特に好適である。無論、本発明の水没防止構造は、送油ポンプ以外のポンプ、電気・電子機器や制御盤等及び機械式機器、原子力関連機器等その他あらゆる機器の水没防止構造としても適用できる。

また、上記（１）の態様のとおり本発明において、機器が配置される部分における密閉ボックス内の空間は、上方に向けて順次狭くなっていることが好ましい。これにより、密閉ボックスの開口部から水が浸入してきたときに、密閉ボックス内の上部に形成される空気溜まりの高さ寸法を大きく確保することができ、その空気溜まりとなる領域に配置される機器の水没を確実に防止できる。

上記（３）の態様のとおり本発明において、前記包囲体は、その外側面に傾斜面を有するものとすることができる。この傾斜面により津波等の水流の力を受け流すことができる。

なお、本発明において包囲体は、密閉ボックスを覆う（密閉ボックスの全体を取り囲む）ケース又は建屋とすることができる。

本発明は以下の効果を奏する。

（１）密閉ボックスに開口部を設けているので密閉ボックス内は常時は外気と通じており、ポンプ等の機器からの発熱や油の蒸気を逃がすことができる。したがって、熱による機器の故障の発生を防止できる。また、油の蒸気による爆発の発生も防止でき、非常に安全である。

（２）密閉ボックス開口部は、密閉ボックスの底面部及び／又は機器の配置位置より下方の側面部にのみ設けられているので、密閉ボックスが水没したとしても、密閉ボックス内に空気溜まりが形成されるので、その空気溜まりとなる領域に機器を配置することで機器の水没は防止できる。したがって、津波や水害等の災害時においても機器が使用不可になることがなくなり、機器の運転を継続できるので、災害の拡大を防止できるとともに、早急な災害復旧が可能となる。

（３）密閉ボックスの少なくとも周囲を取り囲むように包囲体を設置し、この包囲体の開口部に水流抵抗手段を配置しているので、包囲体内に浸入する水の勢いが低減され、包囲体内にある密閉ボックスの開口部から浸入する水の勢いも低減される。これにより、密閉ボックス内で水が激しく波立つことがなく緩やかな水位上昇となり、機器に水がかかることを防止できる。

（４）通常の安価な機器にて津波や水害等の災害に対する対応が可能であり、また、故障時のメンテナンス等の作業性も良好であるので、経済性及び利便性に優れた水没防止構造が提供可能である。

本発明を適用する自家発電設備の全体構成を示す。 本発明の水没防止構造を図１のポンプに適用した一実施例を示す正面図である。 図２の水没防止構造において密閉ボックスが水没した状態を示す正面図である。 図１の実施例の変形例を示す正面図である。 ケースの開口部に配置する水流抵抗手段の変形例を示す正面図である。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。 密閉ボックス７０を覆う包囲体を建屋とした場合における水流抵抗手段の例を示す正面図である。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。 本発明の水没防止構造の他の実施例を示す正面図である。

以下、図面に示す実施例に基づき、本発明の実施の形態を説明する。以下に示す実施例は、本発明の水没防止構造を、地下タンク内の油を自家発電機に供給するポンプに適用したものである。

図１は、その自家発電設備の全体構成を示す。同図の自家発電設備では、地下タンク１０内の油がポンプ（送油ポンプ）２０により、サービスタンク３０を介して自家発電機４０に供給される。ポンプ２０は、防油堤５０の内部に配置される。

図２は本発明の水没防止構造を図１のポンプに適用した一実施例を示す正面図である。ポンプ２０は密閉ボックス６０内に配置され、密閉ボックス６０は包囲体としてのケース７０内に配置されている。

密閉ボックス６０は四角錐台状に形成されており、その底面部にのみ開口部６１を有し、その他は密閉構造とされている。この密閉ボックス６０は、防油堤５０（図１参照）内の基礎９０の上方に配置される。具体的には、密閉ボックス６０の底面部の四隅部分に等辺山形鋼からなる脚部６２を連結し、この脚部６２の先端（底面部）に正方形状の支持プレート６３を固定し、この支持プレート６３を基礎９０に固定する。

密閉ボックス６０内に配置されるポンプ２０には、図１に示した地下タンク１０に通じる吸引管１００と、サービスタンク３０に通じる吐出管１１０とが接続されている。吸引管１００及び吐出管１１０が密閉ボックス６０及びケース７０を貫通する部分は、水密にシールされている。

ポンプ２０は、密閉ボックス６０の底面部の周縁部から立ち上げられた架台６４上に載置され、密閉ボックス６０内の上部に配置されている。このポンプ２０の配置の高さレベルは、密閉ボックス６０の開口部６１から水が浸入してきたときに密閉ボックス６０内の上部に形成される空気溜まりの領域にポンプ２０が位置するように設定する。

ケース７０は密閉ボックス６０を覆うように配置され、その底面を基礎９０（図１参照）に固定することで設置される。ケース７０は左右２箇所に開口部７１を有し、これらの開口部７１に水流抵抗手段８０が配置されている。なお、ケース７０自体は密閉構造である必要はない。

本実施例において水流抵抗手段は、水に浮くフロート体８１とプレート状の水流抵抗体８２の組合せからなる。

フロート体８１は、その一端がケース７０の底面部にヒンジ機構によって取り付けられており、ケース７０の開口部７１を開閉する方向（略鉛直方向）に移動可能である。すなわち、フロート体８１は、常時はその自重により下方に位置し開口部７１を開放する。一方、水が到来したときは、水の浮力で上昇して開口部７１を閉塞する方向に移動し、開口部７１から浸入する水の勢いを低減する（フロート体８１はパッキン等のシール部材を有していないので、フロート体８１が上昇しても開口部７１から水は浸入するが、その勢いは低減される。）。

水流抵抗体８２は、水の流路を確保した上で開口部７１を上方又は下方（本実施例では上方）から覆うように配置されている。これにより、開口部７１からケース７０内に水が浸入してきたとしても、その水の勢いが水流抵抗体８２により低減される。

図３は、ケース７０の開口部７１から水が浸入して密閉ボックス６０が水没すると共に、密閉ボックス６０の開口部６１から水が密閉ボックス６０内に浸入した状態を示す。図３に示すように、密閉ボックス６０が水没して密閉ボックス６０の開口部６１から水が浸入してきても、密閉ボックス６０内の空気により密閉ボックス６０内には空気溜まりが形成され、密閉ボックス６０内が完全に水没することはない。この空気溜まりの領域にポンプ２０が位置するようにすれば、ポンプ２０が水没することはない。この空気溜まりの高さ寸法は、密閉ボックス６０の水没レベルと密閉ボックス６０内の空間の形状により決定されるが、本実施例のように、密閉ボックス６０を四角錐台状に形成し、密閉ボックス６０内の空間が上方に向けて順次狭くなるようにすれば、空気溜まりの高さ寸法を大きく確保することができる。なお、図３の例は、密閉ボックス６０の水没レベルを水位３４ｍと想定して、そのときに形成される空気溜まりの領域にポンプ２０が位置するように、ポンプ２０の配置の高さレベルを設定している。

また、本実施例ではケース７０の開口部７１に水流抵抗手段８０（フロート体８１及び水流抵抗体８２）を配置しているので、ケース７０内に浸入する水の勢いが低減され、ケース７０内にある密閉ボックス６０の開口部６１から浸入する水の勢いも低減される。これにより、密閉ボックス６０内で水が激しく波立つことがなく緩やかな水位上昇となり、ポンプ２０に水がかかることを防止できる。更に本実施例では、フロート体８１を水の浸入方向の上流側に配置し水流抵抗体８２を下流側に配置しているので、水と共に侵入してくる瓦礫や浮遊物がフロート体８１でせき止められ、下流側の水流抵抗体８２が瓦礫や浮遊物で塞がってしまうことを防止できる。

加えて本実施例では、密閉ボックス６０を四角錐台状に形成しているので、その外側面の傾斜により津波等の水流の力を受け流すことができる。また、図４に示すように、ケース７０を四角錐台状に形成し、その外側面の傾斜により津波等の水流の力を受け流すようにすることもできる。

以上のように本実施例によれば、密閉ボックス６０が水没したとしても、密閉ボックス６０内のポンプ２０が水没することを防止でき、ポンプ２０の運転を継続できる。また、密閉ボックス６０内の空間は、常時は開口部６１，７１を介して外気と通じているので、ポンプ２０からの発熱や油の蒸気を逃がすことができる。特に、油の蒸気は空気（大気）より重いので、密閉ボックス６０の底面部の開口部６１から効率的に逃がすことができる。加えて、ケース７０の開口部７１に水流抵抗手段８０を配置したことで、浸入する水の勢いが低減され、ポンプ２０に水がかかることを防止できる。

なお、密閉ボックス６０の形状については、上述のとおり、空気溜まりの高さ寸法を大きく確保する点からは、密閉ボックス６０内の空間が上方に向けて順次狭くなるようにすることが最も好ましいが、少なくともポンプ２０が配置される部分における密閉ボックス内の空間が上方に向けて順次狭くなるようにすれば、同様に空気溜まりの高さ寸法を大きく確保することができる。

また、本実施例では、水流抵抗手段８０をフロート体８１及び水流抵抗体８２の組合せで構成したが、いずれか一方で水流抵抗手段を構成することもできる。

以下、ケース７０の開口部７１に配置する水流抵抗手段８０の変形例を示す。

図５は、水流抵抗手段８０として、水流抵抗体８２を上流側に配置しフロート体８１を下流側に配置した例である。また、図６は、開口部７１をケース７０の下部側面部に設け、その開口部７１に水流抵抗手段８０としてフロート体８１及び水流抵抗体８２を配置した例である。これらの例においても水流抵抗手段８０は、フロート体８１及び水流抵抗体８２のいずれか一方で構成することができる。

図７及び図８は、水流抵抗手段８０をフロート体８１単独で形成した例である。また、図９は、水流抵抗手段８０をパンチングプレート８３単独で形成した例である。

図１０は、水流抵抗手段８０をフロート体付きの水流抵抗体８４で形成した例である。フロート体付きの水流抵抗体８４は、水流抵抗体本体８４ａの長手方向一端にフロート体８４ｂを取り付けたもので、水流抵抗体本体８４ａの長手方向中央付近がケース７０に軸支され、その軸周りに回転可能となっている。したがって、水が到来してない通常時は、図１０（ａ）に示すようにフロート体８４ｂが下に位置して開口部７１は大きく開放されるが、水が到来すると、図１０（ｂ）に示すようにフロート体８４ａの浮力により水流抵抗体本体８４ａが回転し開口部７１のほぼ全体を覆うようになる。これにより、開口部７１から浸入する水の勢いが低減される。なお、図１０の例では、水流抵抗手段８０として水流抵抗体８２も配置しているが、この水流抵抗体８２は省略可能である。

次に、密閉ボックス６０を覆う包囲体を建屋とした例を示す。図１１〜１６は、建屋１２０の開口部１２１に水流抵抗手段８０としてフロート体８１を配置した例である。図１７及び図１８は、建屋１２０の開口部１２１に水流抵抗手段８０として水流抵抗体８２を配置した例である。図１９は、建屋１２０の開口部１２１に水流抵抗手段８０としてパンチングプレート８３を配置した例である。図２０は、建屋１２０を四角錐台状とした例である。このように本発明は様々な変形例を包含するものである。

なお、以上の実施例では、包囲体として、密閉ボックス６０を覆う（密閉ボックス６０の全体を取り囲む）ケース７０あるいは建屋１２０を設置したが、本発明において包囲体は密閉ボックス６０を覆う必要はなく、図２１に示すように、単に密閉ボックス６０の周囲を取り囲むように包囲体１３０を設置することもできる。この場合、包囲体１３０の高さは、密閉ボックス６０の開口部６１の位置より高くすることが好ましく、密閉ボックス６０の高さより高くすることがより好ましい。なお、図２１の例では、包囲体１３０の開口部１３１に水流抵抗体としてフロート体８１を配置したが、水流抵抗体の変形例は既に示したとおりであり、図２１にもその変形例が適用可能である。

また、以上の実施例では、送油ポンプに本発明の水没防止構造を適用したが、送油ポンプ以外のポンプにも本発明が適用できることは言うまでもない。また、本発明の水没防止構造は、ポンプ以外の機器にも適用可能であり、例えば、電気・電子機器や制御盤等及び機械式機器、原子力関連機器等その他あらゆる機器の水没防止対策（冠水防止対策）として本発明を適用することができる。

１０ 地下タンク
２０ ポンプ（送油ポンプ）
３０ サービスタンク
４０ 自家発電機
５０ 防油堤
６０ 密閉ボックス
６１ 開口部
６２ 脚部
６３ 支持プレート
６４ 架台
７０ ケース（包囲体）
７１ 開口部
８０ 水流抵抗手段
８１ フロート体
８２ 水流抵抗体
８３ パンチングプレート
８４ フロート体付きの水流抵抗体
８４ａ 水流抵抗体
８４ｂ フロート体
９０ 基礎
１００ 吸引管
１１０ 吐出管
１２０ 建屋（包囲体）
１２１ 開口部
１３０ 包囲体
１３１ 開口部

Claims (6)

1. 密閉ボックス内に配置された機器の水没防止構造において、
   前記密閉ボックスは、底面部及び／又は前記機器の配置位置より下方の側面部にのみ開口部を有しその他は密閉構造であり、
   前記密閉ボックスの少なくとも周囲を取り囲むように包囲体を設置し、前記包囲体の開口部に、当該開口部から浸入する水の勢いを低減する水流抵抗手段を配置し、
   前記機器が配置される部分における前記密閉ボックス内の空間が、上方に向けて順次狭くなっていることを特徴とする機器の水没防止構造。
2. 密閉ボックス内に配置された機器の水没防止構造において、
   前記密閉ボックスは、底面部及び／又は前記機器の配置位置より下方の側面部にのみ開口部を有しその他は密閉構造であり、
   前記密閉ボックスの少なくとも周囲を取り囲むように包囲体を設置し、前記包囲体の開口部に、当該開口部から浸入する水の勢いを低減する水流抵抗手段を配置し、
   前記機器が送油ポンプであることを特徴とする機器の水没防止構造。
3. 密閉ボックス内に配置された機器の水没防止構造において、
   前記密閉ボックスは、底面部及び／又は前記機器の配置位置より下方の側面部にのみ開口部を有しその他は密閉構造であり、
   前記密閉ボックスの少なくとも周囲を取り囲むように包囲体を設置し、前記包囲体の開口部に、当該開口部から浸入する水の勢いを低減する水流抵抗手段を配置し、
   前記包囲体が、その外側面に傾斜面を有することを特徴とする機器の水没防止構造。
4. 前記水流抵抗手段が、水に浮くフロート体、水流抵抗体及びパンチングプレートから選択される１種又は２種以上の組合せからなる請求項１〜３のいずれかに記載の機器の水没防止構造。
5. 前記水流抵抗手段が、水に浮くフロート体と、水流抵抗体及び／又はパンチングプレートとの組合せからなり、前記フロート体が水の浸入方向の上流側に配置されている請求項１〜３のいずれかに記載の機器の水没防止構造。
6. 前記包囲体が、前記密閉ボックスを覆うケース又は建屋からなる請求項１〜５のいずれかに記載の機器の水没防止構造。