(57)【要約】【課題】維持管理が簡易であり、水路断面の阻害とならない排水ポンプ機場を提供すること。【解決手段】ゲート２にて閉ざされた水路１の水をポンプ４で排水する排水ポンプ機場であって、水路１中にポンプ４の全体の重力より大きい浮上力を有する浮上体３を設け、該浮上体３にポンプ４をポンプ吸込口が水中に位置するように設置した。また、浮上体は水路１底面に立設した複数の支柱により水位に追従して上下動自在に支持されている。これにより水路断面が縮小され自然流下排水の阻害となることがない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路の水をポンプで排水する排水ポンプ機場であって、
前記水路中に前記ポンプ全体の重力より大きい浮上力を有する浮上体を設け、該浮上体に前記ポンプをポンプ吸込口が水中に位置するように設置したことを特徴とする排水ポンプ機場。
【請求項２】
請求項１に記載のポンプ機場において、
前記浮上体は前記水路底面に立設した複数の支柱により水位に追従して上下動自在に支持されていることを特徴とする排水ポンプ機場。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のポンプ機場において、
前記ポンプはポンプケーシングを除くポンプ回転部と、該ポンプ回転部を駆動するモータ部を一体の組立体として該組立体を前記ポンプケーシングに着脱自在に配置した構成であることを特徴とする排水ポンプ機場。
【請求項４】
請求項３に記載の排水ポンプ機場において、
前記組立体と前記ポンプケーシングの着脱部は該組立体に設けたフランジと該ポンプケーシングに設けたフランジが当接する構成であり、両フランジの当接面をテーパ又はインロー形状としたことを特徴とする排水ポンプ機場。
【請求項５】
請求項３に記載の排水ポンプ機場において、
前記組立体と前記ポンプケーシングの着脱部は該組立体に設けたフランジと該ポンプケーシングに設けたフランジが当接する構成であり、該ポンプケーシング側のフランジ上面にはガイドピンが立設し、該組立体側フランジには該ガイドピンが貫通する穴が設けられていることを特徴とする排水ポンプ機場。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の排水ポンプ機場において、
前記ポンプは複数台の立軸ポンプであり、該立軸ポンプの１台又は２台以上をその羽根車の高さ位置を異ならせたことを特徴とする排水ポンプ機場。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に水路に開閉するゲートを備え、該ゲートで閉じた一方の水路の水をポンプで汲み揚げ他方の水路に排水する排水ポンプ機場、又は開閉するゲートを備えない水路の水をポンプで汲み揚げ他の水路に排水する排水ポンプ機場に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば河川（本流）に支流が流れ込む場所には、支流側に水路を開閉するゲートが設置されている。そして大雨等により河川が増水したとき、前記ゲートを閉じることで、河川の水が支流に逆流するのを防止する。一方ゲートを閉じたときに支流の上流から流れてくる水は、ポンプによって河川に強制的に排水している。このような排水ポンプ機場として、図１に示すような水中ポンプ方式と、図２に示すようなポンプゲート方式がある。
【０００３】
水中ポンプ方式は、図１に示すように、水中モータポンプ１００は、水中モータ１０１、インペラ１０２及びポンプケーシング１０３から構成されている。インペラ１０２は主軸１０４の下端に取付けられ、水中モータ１０１によって駆動されるようになっている。水中モータ１０１の運転により、インペラ１０２が回転し、ポンプピット１０５から水を吸込みベル１０６を通して吸い上げポンプケーシング１０３を通して吐出配管、即ち着脱曲管１０７に吐出すようになっている。
【０００４】
ポンプケーシング１０３は、スライディングガイド１０８を介して着脱曲管１０７の支持棒１０９にかけどめされ、自重によるモーメントでポンプケーシング１０３の吐出フランジ１０３ａが着脱曲管１０７のフランジ１０７ａに押し付けられ位置決めされている。また、スライディングガイド１０８はガイド棒１１０に沿って下動し、スライディングガイド１０８の爪部１０８ａが着脱曲管１０７の支持棒１０９に確実にかけどめされるので、水中モータポンプ１００の取付け、取外しの際に、作業員がポンプピット１０５内に入りボルトの締め付けや位置の調整を行う必要がなく、便利な構成となっている。
【０００５】
ポンプゲート方式は、図２に示すように、ゲート（水門）２０１と水中モータポンプ２０２を一体化したもので、ゲート２０１で水路２０３を閉じ、一方の水路２０３（支流側の水路）から水中モータポンプ２０２で吸い込んだ水はゲート２０１を貫通する吐出管（吐出管がゲート２０１を乗り越える場合もある）を通して、他方の水路２０３（河川側）に排水されるようになっている。また、吐出管の吐出口にはフラップ弁（図示せず）が設けられ、逆流防止（止水）するように構成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記水中ポンプ方式は、水中ポンプが常時水没状態にあり、定期的（通常年１回）に引上げ、ポンプ及びモータの点検が必要であるため、次のような問題がある。
（ａ）常時水没しているため、河川断面が縮小され自然流下排水の阻害となる場合がある。（ｂ）維持管理時のポンプ引上げの為、着脱方式を採用しているが、排水量の大きいポンプでは、容量の大きいクレーン設備を設けないと、引上げができない。
（ｃ）ポンプ引上げに際し、ポンプ上部に床面がある場合には、ポンプ引上げ用の開口が大きくなり、土木建築駆体の設計条件に影響を与える。
（ｄ）ポンプ用モータは、水中モータとなり、通常の陸上モータに比べてコンパクト化が難しく、高価である。また、高圧用水中モータポンプは絶縁に高度な技術が要求されるため、通常はモータ電圧に低圧が採用されている。
【０００７】
上記ポンプゲート方式は、従来の水中モータポンプを設置していないゲート（水門）と比べ、フラップ弁による逆流防止を行なっているため、次のような問題がある。
（ａ）止水性が低下する（フラップ弁の止水性（信頼性）は低い）
（ｂ）完全な止水を行うには仕切弁等の完全止水弁を別途設ける必要があり、ポンプ部の構造が大きくなる。
【０００８】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので上記問題を除去し、維持管理が簡易であり、水路断面の阻害とならない排水ポンプ機場を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、水路の水をポンプで排水する排水ポンプ機場であって、前記水路中に前記ポンプ全体の重力より大きい浮上力を有する浮上体を設け、該浮上体に前記ポンプをポンプ吸込口が水中に位置するように設置したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のポンプ機場において、前記浮上体は前記水路底面に立設した複数の支柱により水位に追従して上下動自在に支持されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のポンプ機場において、前記ポンプはポンプケーシングを除くポンプ回転部と、該ポンプ回転部を駆動するモータ部を一体の組立体として該組立体を前記ポンプケーシングに着脱自在に配置した構成であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の排水ポンプ機場において、前記組立体と前記ポンプケーシングの着脱部は該組立体に設けたフランジと該ポンプケーシングに設けたフランジが当接する構成であり、両フランジの当接面をテーパ又はインロー形状としたことを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の排水ポンプ機場において、前記組立体と前記ポンプケーシングの着脱部は該組立体に設けたフランジと該ポンプケーシングに設けたフランジが当接する構成であり、該ポンプケーシング側のフランジ上面にはガイドピンが立設し、該組立体側フランジには該ガイドピンが貫通する穴が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の排水ポンプ機場において、前記ポンプは複数台の立軸ポンプであり、該立軸ポンプの１台又は２台以上をその羽根車の高さ位置を異ならせたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明によれば、水路中にポンプ全体の重力より大きい浮上力を有する浮上体を設け、該浮上体にポンプをポンプ吸込口が水中に位置するように設置したので、ポンプ全体が浮上体で水面上に浮いた状態となるから、河川断面が縮小され自然流下排水の阻害となることがない。ポンプ用モータも浮上体上に設置されるので通常の陸上モータが使用でき、コンパクト化が容易で、且つ安価にでき、モータ電圧の高圧化も容易となる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、浮上体は水路底面に立設した複数の支柱により水位に追従して上下動自在に支持されているので、浮上体が安定した状態となり、例えば該浮上体上にメンテナンス要員が乗ってメンテナンス作業を実施できる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、ポンプはポンプケーシングを除くポンプ回転部と、該ポンプ回転部を駆動するモータ部を一体の組立体として該組立体をポンプケーシングに着脱自在に配置した構成とするので、組立体自体はポンプ装置全体に比べて、重量が小さいから、大きいクレーン設備を必要としない。また、ポンプ上部に床面がある場合には、ポンプ引上げ用の開口を大きくする必要なく、土木建築駆体の設計条件に与える影響が少ない。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、組立体とポンプケーシングの着脱部は該組立体に設けたフランジと該ポンプケーシングに設けたフランジが当接する構成であり、両フランジの当接面をテーパ又はインロー形状としたので、組立体を上部から吊下げ下降させて、ポンプケーシングのフランジに組立体のフランジが当接して載置するだけで、組立体は位置決めされ、その自重で安定した状態となる。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、組立体とポンプケーシングの着脱部は該組立体に設けたフランジと該ポンプケーシングに設けたフランジが当接する構成であり、該ポンプケーシング側のフランジ上面にはガイドピンが立設し、該組立体側フランジには該ガイドピンが貫通する穴が設けられているので、組立体側フランジの貫通穴にガイドピンを貫通させ、組立体を吊下げ下降させて、ポンプケーシングのフランジに組立体のフランジを載置するだけで、組立体は位置決めされ、その自重で安定した状態となる。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、複数台の立軸ポンプの１台又は２台以上をその羽根車の高さ位置を異ならせので、排水ポンプ機場全体から見たとき、排水開始をポンプ単位で段階的に行なわせることができ、一度に複数台の立軸ポンプが急激に排水開始することによる水路のサージ現象が緩和でき、また急激な衝撃力が浮上体に作用することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基いて説明する。図３は本発明に係る排水ポンプ機場の平面図である。図示するように、本排水ポンプ機場は例えば図示しない河川（本流）に支流が流れ込む場所の支流側に設けた水路１にゲート２が設置している。そしてゲート２で仕切られた水路の支流側の水面に浮上する浮上体３を設け、該浮上体３に１台又は複数台（図では２台）のポンプ４を設置している。そして大雨等により河川の水位が上昇し、支流に逆流する場合、ゲート２で水路１を閉じ、支流側の水路１に流入する水をポンプ４で吸上げ吐出弁５及び送水管６を通してゲート２で仕切られた水路の河川側に排水するようになっている。
【００２２】
図４は上記浮上体３とポンプ４の構成例を示す図である。ポンプ４はポンプ部とモータ部が一体に形成されたモータポンプであり、モータ１１、インペラ１２及びポンプケーシング１３から構成され、インペラ１２は主軸１４の下端に取付けられ、モータ１１によって駆動されるようになっている。モータ１１の運転により、インペラ１２が回転し、水路１から水を吸込みベル１５を通して吸上げポンプケーシング１３の吐出口に接続された吐出管１６、伸縮管１７を通って送水管６（図３参照）に排水される。なお、図４では図３の吐出弁５は省略している。吸込みベル１５の吸込口は浮上体３の下面に開口し、ポンプケーシング１３、吐出管１６は浮上体３内に埋設されている。ポンプケーシング１３と中間ケーシング２０はそれぞれフランジ１３ａ、２０ａを介して接続されている。なお、本実施例の場合、モータは水冷モータを採用してあり、１８は水冷ジャケット、１９はメカニカルシール、２１は浸水溜まり室、２２は浸水検出器、２３は吊上げ用チェーンである。
【００２３】
上記のようにポンプ４を浮上体３に設けることにより、モータ１１は水中に没することがないから、陸上モータを採用することが可能で、高電圧、高出力に対応できる。また、ポンプ４は浮上体３に設置されているから、水路１に設置するもののように、水路１の断面が縮小され自然流下排水の阻害となることもない。また、浮上体３はポンプ４、吐出管１６及び伸縮管１７の全重量以上の浮上力を有するものであれば、どのようなものでもよく、例えば外壁が水の浸透しない材料で構成されたケーシング内に発泡スチロール等の比重の軽い材料を充填した構成でもよい。また、外壁を鉄板等で構成し内部を空間とする構成のものでもよい。
【００２４】
また、水中モータポンプを水路１に設置する従来の排水ポンプ機場の場合は、有害な空気吸引渦を発生する場合がある。上記のようにポンプ４の吸込みベル１５の吸込口を浮上体３の下面に開口させて設置した場合、吸込みベル１５の吸込口から浮上体３の下面に端部までの距離Ｌと外周面の水平面に対する傾斜角θを適正に選択することにより、空気吸込渦の発生を防止することが可能となる。また、図示は省略するが、空気吸込渦の発生を防止するように適正なＬとθが得られるように、気水分離板を設けても空気吸込渦発生の防止の効果を上げることができる。
【００２５】
上記のように浮上体３にポンプ４や吐出管１６及び伸縮管１７を設置した場合、ポンプ４に異常が発生した場合、又は点検のため定期的にポンプ４を陸上に引上げる必要がある場合、大きな浮上体３、ポンプ４及び吐出管１６を吊上げるには大型のクレーンが必要となる。そこで、ここでは、ポンプケーシング１３のフランジ１３ａに中間ケーシング２０に設けたフランジ２０ａを脱着自在にする。これによりポンプケーシング１３を除くポンプ４（ポンプケーシング１３を除くポンプ回転部とモータ部の組立体）を吊上用チェーン２３を介してクレーン等で吊上げることにより、図６に示すようにポンプケーシング１３を除くポンプ４がポンプケーシング１３から離脱する。
【００２６】
このとき、ポンプケーシング１３に設けたフランジ１３ａと中間ケーシング２０に設けたフランジ２０ａの着脱部は、図７に示すようにフランジ１３ａとフランジ２０ａの当接面が外周側から内側に向かって傾斜するテーパ又はインロー形状となっている。これにより、ポンプ４をポンプケーシング１３に設けたフランジ１３ａに中間ケーシング２０に設けたフランジ２０ａを介して載置するだけで、該ポンプ４はその自重によりその中心軸がポンプケーシング１３の中心軸と一致するように位置決めされた状態で、安定して設置される。
【００２７】
また、上記着脱部の構造は、図８に示すように、ポンプケーシング１３に設けたフランジ１３ａの上面に複数本のガイドピン２４を立設すると共に、中間ケーシング２０に設けたフランジ２０ａに該ガイドピン２４が貫通するガイドピン貫通穴を設けた構造としてもよい。これにより、ポンプケーシング１３を除くポンプ４を吊上用チェーン２３で吊上げた状態で、各ガイドピン２４をフランジ２０ａのガイドピン貫通穴に貫通させ、この状態で、ポンプ４を下降させ、フランジ２０ａがフランジ１３ａに当接した状態で、該ポンプ４はその中心軸がポンプケーシングの中心軸と一致するように位置決めされた状態で、安定して設置される。なお、着脱部の構造は、図７に示すように、フランジ１３ａとフランジ２０ａの当接面をテーパ又はインロー形状とし、フランジ１３ａの上面に複数本のガイドピンを設け、フランジ２０ａに該ガイドピンが貫通する貫通穴を設けた構造としてもよい。
【００２８】
上記のようにポンプ４のポンプケーシング１３から上部を該ポンプケーシング１３から脱離できる構成とすることにより、ポンプケーシング１３を除くポンプ４、即ちモータ部とポンプ回転部等は中心軸を中心に対称な略バランスのとれた構造となっているから、図６に示すように吊上用チェーン２３でポンプ４のモータ部とポンプ回転部等からなる組立体を吊上げた際、該組立体は左右に傾くことなく、均整のとれた状態なる。
【００２９】
上記例では浮上体３を水路１内壁にチェーン等（図示せず）で繋留して使用する場合を示したが、図９に示すように、浮上体３の安定のため、水路１の底面に立設した複数本（図では４本）の支柱２５に浮上体３を上下に摺動自在に配置してもよい。なお、ここでは浮上体３に設置するポンプ４、吐出管１６及び伸縮管１７の図示は省略している。このよう構成することにより、浮上体３は水路の水位の変動により、４本の支柱２５に支持案内されながら上下動する。また、水路の壁２７の上部から浮上体３の上面に達する渡り板２６を設けることにより、ポンプ４のメンテナンスを行なう場合、メンテナンス要員が浮上体３上面に降りて容易にメンテナンスを実施できる。
【００３０】
上記例ではポンプケーシング１３に渦巻ケーシングを有するポンプ４を例に説明したが、これに限定されるものではなく、図１０に示すように直立した吐出管３１内に水中モータ３２を配置し、該水中モータ３２の主軸３３にポンプ３４のインペラ３５を連結した構造の立軸斜流ポンプ３０を用い、該立軸斜流ポンプ３０の吸込みベル３６の吸込口を浮上体３の下面に開口するように、立軸斜流ポンプ３０を浮上体３に設けた構成としてもよいことは当然である。
【００３１】
また、図１１に示すように、立軸斜流ポンプ３０を浮上体３に複数台（図では３台）設置する場合は、これら立軸斜流ポンプ３０の１台又は２台以上をそのインペラ３５の高さ位置を異ならせる。これにより、排水ポンプ機場全体から見たとき、排水開始を立軸斜流ポンプ３０単位で段階的に行なわせることができ、一度に複数台の立軸斜流ポンプ３０が排水開始することによる水路１のサージ現象を緩和でき、また急激な衝撃力が浮上体３に作用させることもない。
【００３２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来の水中ポンプ方式の排水ポンプ機場の構成例を示す断面図である。
【図２】従来のポンプゲート方式の排水ポンプ機場の構成例を示す断面図である。
【図３】本発明に係る排水ポンプ機場の構成例を示す平面図である。
【図４】本発明に係る排水ポンプ機場のポンプ及び浮上体の構成例を示す断面図である。
【図５】本発明に係る排水ポンプ機場のポンプ及び浮上体の構成例を示す断面図である。
【図６】本発明に係る排水ポンプ機場のポンプ及び浮上体の構成例を示す断面図である。
【図７】ポンプケーシングのフランジと中間ケーシングのフランジの着脱部の構成例を示す断面図である。
【図８】ポンプケーシングのフランジと中間ケーシングのフランジの着脱部の構成例を示す断面図である。
【図９】本発明に係る排水ポンプ機場の浮上体の構成例を示す断面図である。
【図１０】本発明に係る排水ポンプ機場のポンプ及び浮上体の構成例を示す断面図である。
【図１１】本発明に係る排水ポンプ機場のポンプ及び浮上体の構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１      水路
２      ゲート
３      浮上体
４      ポンプ
５      吐出弁
６      送水管
１１    モータ
１２    インペラ
１３    ポンプケーシング
１４    主軸
１５    吸込みベル
１６    吐出管
１７    伸縮管
１８    水冷ジャケット
１９    メカニカルシール
２０    中間ケーシング
２１    浸水溜まり室
２２    浸水検知器
２３    吊上げ用チェーン
２４    ガイドピン
２５    支柱
２６    渡り板
２７    水路の壁
３０    立軸斜流ポンプ
３１    吐出管
３２    水中モータ
３３    主軸
３４    ポンプ
３５    インペラ
３６    吸込みベル
【図１】
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【図２】
2006170132.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006170132.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006170132.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006170132.tif 000011
【図１０】
2006170132.tif 000012
【図１１】
2006170132.tif 000013