(57)【要約】【課題】損失水頭を小さくできる立坑構造、および当該立坑構造における遮水方法を提供する。【解決手段】立坑構造１０では、地中に設けられた流路２が立坑１に接続される。立坑１は角落とし設置室１２とメンテナンス室１３を有し、角落とし設置室１２では流路２の断面形状と略同等の形状の開口１４２を有する角落とし１４が設置され、メンテナンス室１３では流路２の延長部分２’の周壁の開口１３１が蓋１３２で塞がれる。また角落とし設置室１２とメンテナンス室１３を区画する隔壁１１には、流路２の断面形状と略同等の形状の開口１１１が設けられる。結果、立坑内流路ｆの断面形状が、流路２と略同等になっている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に設けられた流路が立坑に接続された立坑構造であって、
前記流路を流れる流体が前記立坑内を流れる際の立坑内流路が、前記流体の流れ方向と直交する方向の断面において、前記流路と略同等の断面形状となっていることを特徴とする立坑構造。
【請求項２】
前記流路は、発電所における海水の取水路または放水路であることを特徴とする請求項１に記載の立坑構造。
【請求項３】
前記立坑内の第１の室に角落としが設置され、
前記角落としは開口を有し、
当該開口は、前記流路の前記流体の流れ方向と直交する方向の断面と略同等の形状を有し、前記立坑内流路を構成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の立坑構造。
【請求項４】
前記角落としは、凹部を有する複数の板材によって構成されることを特徴とする請求項３記載の立坑構造。
【請求項５】
前記立坑内の第２の室に、前記立坑内流路を構成する前記流路の延長部分が配置され、
前記延長部分の周壁に開口が設けられ、当該開口が蓋によって塞がれていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の立坑構造。
【請求項６】
前記蓋に、前記蓋を貫通する貫通孔が設けられたことを特徴とする請求項５に記載の立坑構造。
【請求項７】
前記立坑内が隔壁によって第１の室と第２の室に区画され、
前記隔壁は開口を有し、
当該開口は、前記流路の前記流体の流れ方向と直交する方向の断面と略同等の形状を有し、前記立坑内流路を構成することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の立坑構造。
【請求項８】
請求項３または請求項４に記載の立坑構造において前記開口を有する角落としを撤去した後、
開口の無い角落としを前記第１の室に設置することを特徴とする遮水方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立坑構造および立坑構造における遮水方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電所では、タービンの冷却のために大量の海水を使用するものがある。この海水の流れを簡単に示すと、海域⇒取水口⇒取水路⇒取水ピット⇒ポンプ⇒循環水配管⇒タービン⇒循環水配管⇒放水ピット⇒放水路⇒放水口⇒海域となる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一般的に、放水路の放水ピット側および放水口側の端部近くでは図７に示すように立坑１００が設けられ、その両側に流路２００が接続される。図７は立坑１００および流路２００の海水の流れ方向に沿った鉛直断面を示す図である。また図７の線ａ−ａ〜線ｅ−ｅに沿った断面を図８（ａ）〜（ｅ）に示す。以下、図８（ａ）〜（ｅ）のような海水の流れ方向と直交する方向の断面を、単に断面ということがある。
【０００４】
立坑１００は、矩形状の開口１１０１を有する隔壁１１０によって角落とし設置室１２０とメンテナンス室１３０に平面上区画される。角落とし設置室１２０は角落としによる遮水を行うために設けられ、メンテナンス室１３０は流路２００内のメンテナンスや点検等の際に小型重機や作業員が入るために設けられる。角落とし設置室１２０やメンテナンス室１３０の平面は略矩形状である。
【０００５】
放水路中の複数の立坑１００において角落とし設置室１２０に板状の角落としを設置して遮水を行い、立坑１００間の流路２００やメンテナンス室１３０等をドライにし、メンテナンス室１３０から流路２００内に小型重機や作業員を入れてメンテナンス等を行う。角落としは放水路の供用中地上に仮置きされ、遮水時のみ設置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2014-228148号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
立坑１００の両側の流路２００の断面は略円形であるが、立坑１００内では海水の流路の断面が流路２００の略円形から変化し、また流路２００の略円形に戻る。結果、流路２００の内面と海水との摩擦の他、立坑１００での流路の断面変化により流水の流れが乱れることで、放水路全体の損失水頭が大きくなる。
【０００８】
一般的に立坑１００は放水路中の２箇所に設けられ、上記の断面変化による損失水頭は非常に大きなものとなる。例えば放水路長を1900m、放水路の内径を4.6mとし、放水路への貝殻の付着を考慮した場合、放水ピット側および放水口側の立坑１００での損失水頭の合計が放水路全体の約20%と大きな値を占めるという試算結果もある。
【０００９】
放水路全体の損失水頭は設計条件として予め決められているのが一般的であり、損失水頭が守れない場合には、流路２００の径を大きくする、流路２００の内面に付着した貝殻の除去を頻繁に行う、流路２００の内面に貝殻を付着させないために塩素を流すなどの対策が必要になり、施工や維持管理にかかるコストが大きくなる。
【００１０】
以上の説明は放水路について行ったが、取水路においても略同様である。
【００１１】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、損失水頭を小さくできる立坑構造、およびその立坑構造における遮水方法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】
【００１２】
前述した課題を解決するための第１の発明は、地中に設けられた流路が立坑に接続された立坑構造であって、前記流路を流れる流体が前記立坑内を流れる際の立坑内流路が、前記流体の流れ方向と直交する方向の断面において、前記流路と略同等の断面形状となっていることを特徴とする立坑構造である。
【００１３】
本発明では、立坑内流路の断面形状が立坑に接続された流路から変化せず、流体の乱れが無くなるので立坑での損失水頭を小さくすることができる。従って、取水路や放水路等の全体の損失水頭を小さくするために流路の径を大きくする、流路の内面に付着した貝殻の除去を頻繁に行う、流路の内面に貝殻を付着させないために塩素を流すなどの対策の必要は無く、施工や維持管理にかかるコストを抑えることができる。
【００１４】
前記流路は、例えば発電所における海水の取水路または放水路である。
これにより、発電所における海水の取水路や放水路の立坑での損失水頭を小さくしてコストを低減することが可能になる。
【００１５】
前記立坑内の第１の室に角落としが設置され、前記角落としは開口を有し、当該開口は、前記流路の前記流体の流れ方向と直交する方向の断面と略同等の形状を有し、前記立坑内流路を構成することが望ましい。また前記角落としは、凹部を有する複数の板材によって構成されることが望ましい。
これにより、立坑において、角落としを設置する室空間での断面変化を防ぐことができる。また凹部を有する複数の板材によって開口を有する角落としを構成することで、角落としの設置が容易となり、且つ凹部の組み合わせにより上記の開口を形成できる。
【００１６】
前記立坑内の第２の室に、前記立坑内流路を構成する前記流路の延長部分が配置され、前記延長部分の周壁に開口が設けられ、当該開口が蓋によって塞がれていることが望ましい。また、前記蓋に、前記蓋を貫通する貫通孔が設けられることが望ましい。
これにより、立坑内流路において、メンテナンス等に利用する開口による断面変化を防ぐことができる。また上記の蓋に貫通孔を設けることで、水圧により蓋に過大な力が加わるのを防ぐことができる。
【００１７】
前記立坑内が隔壁によって第１の室と第２の室に区画され、前記隔壁は開口を有し、当該開口は、前記流路の前記流体の流れ方向と直交する方向の断面と略同等の形状を有し、前記立坑内流路を構成することが望ましい。
これにより、立坑において、第１の室と第２の室を区画する隔壁の開口での断面変化を防ぐことができる。
【００１８】
第２の発明は、前記の立坑構造において前記開口を有する角落としを撤去した後、開口の無い角落としを前記第１の室に設置することを特徴とする遮水方法である。
このように開口を有する角落としを開口の無い角落としに交換することにより、立坑構造における遮水を好適に行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、損失水頭を小さくできる立坑構造、およびその立坑構造における遮水方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】立坑１と流路２の概略を示す図。
【図２】立坑構造１０を示す図。
【図３】立坑構造１０を示す図。
【図４】立坑１および流路２の断面を示す図。
【図５】立坑内流路ｆを示す図。
【図６】遮水方法について示す図。
【図７】立坑１００と流路２００を示す図。
【図８】立坑１００および流路２００の断面を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２２】
（１．立坑１と流路２）
図１は本発明の実施形態に係る立坑構造１０を構成する立坑１と流路２の概略を示す図である。立坑１は、前記と同様、発電所のタービンの冷却用の海水（流体）が流れる取水路または放水路（流路２）の途中の複数箇所において、遮水及びメンテナンス等のために設けられるものとする。
【００２３】
立坑１は、例えば放水路の放水ピット側と放水口側の端部近く、取水路の取水ピット側と取水口側の端部近く、あるいはこれらの中間部に設けられる。立坑１の両側には流路２が接続される。
【００２４】
（２．立坑構造１０）
図２、図３は立坑構造１０を示す図である。図２は立坑構造１０の海水の流れ方向に沿った鉛直断面を示す図であり、図３は図２の線Ａ−Ａに沿った水平断面を示す図である。また図２の線Ｂ−Ｂ〜線Ｆ−Ｆに沿った断面を図４（ａ）〜（ｅ）に示す。以下、図４（ａ）〜（ｅ）のような海水の流れ方向と直交する方向の断面を、単に断面ということがある。
【００２５】
図２等に示すように、立坑構造１０は、立坑１とその両側の流路２を有する。この立坑構造１０は、図１の左側の立坑構造１０に対応するものとする。
【００２６】
立坑１は有底筒状のコンクリート構造物である。立坑１の平面は略矩形状であるが、これに限ることはない。
【００２７】
流路２は、地中に設けられたコンクリート製のシールドトンネル等の内部に形成される。立坑１の両側の流路２の断面形状は同じであり、本実施形態では略円形である。
【００２８】
立坑１の平面は、前記と同様、鉛直方向の隔壁１１により角落とし設置室１２（第１の室）とメンテナンス室１３（第２の室）に区画される。角落とし設置室１２とメンテナンス室１３の平面は略矩形状である。
【００２９】
隔壁１１の下部には開口１１１が設けられる。図４（ｃ）に示すように開口１１１は略円形であり、立坑１の両側の流路２の断面と略同等の形状となっている。
【００３０】
角落とし設置室１２は板状の角落としを設置するための室空間であり、角落としの厚みに合わせた細幅の平面を有する。図２、３に示すように、角落とし設置室１２の底面と側面には、角落としの位置決めを行うための溝１２１が設けられる。溝１２１の側壁は角落としに当接する戸当りとなる。
【００３１】
取水路または放水路の供用時は、角落とし設置室１２の溝１２１に沿って角落とし１４が設置される。角落とし１４は開口１４２を有する。
【００３２】
図４（ｂ）に示すように、本実施形態では略半円形の凹部を有する略矩形状の２つの板材１４１によって角落とし１４が構成され、両板材１４１を上下に重ねてその凹部同士を組み合わせることで開口１４２が形成される。板材１４１には例えばコンクリートや鋼材が用いられる。開口１４２は略円形であり、立坑１の両側の流路２の断面と略同等の形状となっている。
【００３３】
なお、本実施形態ではこれらの板材１４１の上部に吊り部（不図示）が設けられる。吊り部にワイヤーなどの吊材を取付け、立坑１の上部からクレーンやジャッキ等を用いて角落とし設置室１２への板材１４１の吊り込み、およびその吊り上げを行うことが可能である。
【００３４】
メンテナンス室１３は、取水路や放水路のメンテナンスや点検等を行う際に、小型重機や作業員等の出入りに用いる室空間である。メンテナンス室１３の下部には流路２の延長部分２’が配置される。当該延長部分２’の断面形状は流路２と略同等であり、この延長部分２’は隔壁１１の開口１１１まで達している。
【００３５】
メンテナンス室１３では、上記の延長部分２’の周壁に開口１３１が設けられる。開口１３１は上記した小型重機や作業員等の出入りに用いられる。本実施形態では、この開口１３１における断面変化を防ぐため、開口１３１が蓋１３２によって塞がれる。
【００３６】
蓋１３２は鉄筋コンクリート等により形成され、図４（ｄ）に示すように全体として略扇形の形状を有する。蓋１３２には下方に突出する凸部１３２０が設けられており、この凸部１３２０が上記の開口１３１に挿入される。
【００３７】
凸部１３２０の下面は略円弧状に窪んでおり、凸部１３２０を開口１３１に挿入した時に、当該下面が流路２の延長部分２’の内面に沿って配置される。結果、メンテナンス室１３では、流路２の延長部分２’の開口１３１に対応する位置も、流路２と略同等の断面形状で仕上げられることになる。
【００３８】
蓋１３２の上面は流路２の延長部分２’の周壁外面に沿った略円弧状となっており、その外周部がボルト等の締結具１３２２によって延長部分２’の周壁に締結される。これにより、急激な水位変動が生じた際の蓋１３２の浮き上がりを防止しつつ、蓋１３２の取付け、取外しが可能な構成となっている。
【００３９】
また本実施形態では、水圧により蓋１３２に過大な力が加わるのを防ぐため、蓋１３２を上下に貫通する貫通孔１３２１が設けられる。貫通孔１３２１の直径は例えば200mm程度とするが、これに限ることはない。
【００４０】
取水路または放水路の供用時は、海水が角落とし１４と角落とし設置室１２の間の微小な隙間を通って角落とし設置室１２の内部に満たされる。メンテナンス室１３においても、海水は上記の貫通孔１３２１を通ってメンテナンス室１３の内部に満たされる。結果、立坑１内の水位は海水面と同程度となり、流路２の上端より上に有る。
【００４１】
図５のｆは、海水が立坑１内を流れる際の立坑内流路を示す。本実施形態では、海水が流路２⇒角落とし設置室１２の角落とし１４の開口１４２⇒隔壁１１の開口１１１⇒メンテナンス室１３の流路２の延長部分２’⇒流路２と流れるようになっており、立坑内流路ｆは角落とし１４の開口１４２、隔壁１１の開口１１１、および流路２の延長部分２’から構成される。これらの断面は立坑１の両側の流路２の断面と略同等の形状を有しており、立坑内流路ｆの全体が、流路２と略同等の断面形状でほぼ一定となっている。
【００４２】
このように、本実施形態では立坑内流路ｆの断面形状が流路２から変化しないことから、流水の乱れが無くなり損失水頭が小さくなる。例えば損失水頭を立坑１の両側の流路２と同等の値（例えば流路長1mあたり0.001m）にすることができる。
【００４３】
（３．立坑構造１０における遮水方法）
図６は立坑構造１０における遮水方法について示す図である。図６（ａ）は図２と同様の断面を示す図、図６（ｂ）は図６（ａ）の線Ｇ−Ｇによる断面を示す図である。
【００４４】
取水路または放水路のメンテナンス等を行う際は、前記の角落とし１４を図６に示す角落とし１５に交換する。この際、角落とし１４（板材１４１）を角落とし設置室１２から吊り上げて撤去した後、遮水用の角落とし１５を取水路または放水路の複数の立坑１（図１参照）のそれぞれに設置して遮水を行う。角落とし１５は前記と同様、角落とし設置室１２の溝１２１に沿って設置する。
【００４５】
角落とし１５は略矩形状の複数の板材１５１から構成され、これらを角落とし設置室１２内で上下に積み重ね、その上端が立坑１内の水面より上に来るようにする。板材１５１はコンクリート製あるいは鋼製であり、これらを上下に積み重ねたときに前記の角落とし１４のような開口は形成されない。
【００４６】
これらの板材１５１についても、前記と同様、上部に吊り部（不図示）が設けられる。吊り部にワイヤーなどの吊材を取付け、立坑１の上部からクレーンやジャッキ等を用いて角落とし設置室１２への板材１５１の吊り込み、およびその吊り上げを行うことが可能である。
【００４７】
こうして各立坑１で遮水を行った後、メンテナンス室１３や立坑１間の流路２を排水してドライな状態とし、蓋１３２を開口１３１から取外す。そして、メンテナンス室１３から開口１３１を介して流路２内に小型重機等を搬入して作業員を入れ、流路２のメンテナンス等を行う。メンテナンス等を終えた後は、ドライな状態で開口１３１に蓋１３２を取付ける。
【００４８】
この後、角落とし１５（板材１５１）を角落とし設置室１２から吊り上げて撤去し、角落とし１４（板材１４１）を前記のように角落とし設置室１２に吊り込んで設置すると、図２等と同様に立坑１および流路２に海水を流すことができる。前記したように板材１４１、１５１の吊り込み、吊り上げを行うことで、角落とし１４と角落とし１５の交換を容易に行える。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態では、立坑内流路ｆの断面形状が流路２から変化せず、流水の乱れが無くなるので立坑１での損失水頭を小さくすることができる。従って、取水路や放水路全体の損失水頭を小さくするために流路２の径を大きくする、流路２の内面に付着した貝殻の除去を頻繁に行う、流路２の内面に貝殻を付着させないために塩素を流すなどの対策の必要は無く、施工や維持管理にかかるコストを抑えることができる。
【００５０】
特に本実施形態では、角落とし設置室１２に流路２の断面形状と略同等の形状の開口１４２を有する角落とし１４を設置することで、角落とし設置室１２における断面変化を防ぐことができる。また凹部を有する複数の板材１４１によって開口１４２を有する角落とし１４を構成することで、角落とし１４の設置が容易となり、且つ凹部の組み合わせにより上記の開口１４２を形成できる。また、この角落とし１４を開口の無い角落とし１５に交換することで、立坑構造１０において好適に遮水を行うことができる。
【００５１】
メンテナンス室１３においては、メンテナンス等に利用する流路２の延長部分２’の周壁の開口１３１を蓋１３２で塞ぐことで、開口１３１による断面変化を防ぐことができる。また蓋１３２に貫通孔１３２１を設けることで、水圧により蓋１３２に過大な力が加わるのを防ぐことができる。
【００５２】
さらに、本実施形態では隔壁１１の開口１１１も流路２と略同等の断面形状を有するので、当該開口１１１における断面変化も防ぐことができる。
【００５３】
また本実施形態の立坑１は発電所のタービンの冷却用の海水の取水路または放水路に設けられており、これにより取水路や放水路の立坑１の損失水頭を低減してコストを軽減できる。
【００５４】
しかしながら、本発明はこれに限ることはない。例えば本実施形態の立坑１は上記した海水の取水路または放水路に設けられるが、これに限ることはなく、各種の流路に設けられる立坑に同様の構造を適用可能である。流路を流れる流体も海水に限らず、地下水や雨水等となる場合もある。
【００５５】
また本実施形態では角落とし１４、１５を複数の板材１４１、１５１から構成したが、１枚の板材により構成してもよい。
【００５６】
さらに、本実施形態では流路２の断面が略円形であるが、これに限ることはなく、略楕円形、略矩形など他の形状であってもよい。この場合も本実施形態と同様の手法で立坑内流路ｆの断面変化を抑え、損失水頭を小さくすることができる。
【００５７】
以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００５８】
１、１００：立坑
２、２００：流路
２’：延長部分
１０：立坑構造
１１、１１０：隔壁
１２、１２０：角落とし設置室
１３、１３０：メンテナンス室
１４、１５：角落とし
１１１、１３１、１４２、１３０１：開口
１２１：溝
１３２：蓋
１４１、１５１：板材
ｆ：立坑内流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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