(57)【要約】      （修正有）【課題】運搬及びドラフト管への取り付け作業を容易にし、ドラフト管の内壁との接触面積を高めるとともに、ドラフト管の形状に制限なく使用可能な止水部材を提供する。【解決手段】止水部材１は、フランシス水車Ｔからの吸出水を放水路Ｒに導くためのドラフト管Ｄの内部に設置され、フランシス水車Ｔ内部の冠水を防止する止水部材である。止水部材１は、上面部２、側面部３及び底面部４が膨張収縮可能なゴム状の弾性体で構成され、止水部材１のジョイント部から空間部８に空気を注入することによって円錐台に形成され、外周面がドラフト管Ｄの内壁に密着される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フランシス水車のドラフト管内に設置し、前記フランシス水車内部の冠水を防止する止水部材であって、
前記止水部材は、
膨張収縮可能なゴム状の弾性体で構成され、
内部に気体を注入することによって円錐台に形成され、外周面が前記ドラフト管の内壁に密着されることを特徴とする止水部材。
【請求項２】
前記止水部材は、円形状の上面を有する上面部と、前記上面部よりも直径が大きく形成された底面部と、これら上面部と底面部とに一体に形成された側面部とから構成されていることを特徴とする請求項１記載の止水部材。
【請求項３】
前記側面部は、前記上面部及び前記底面部よりも伸び率が高いゴム状の弾性体で構成されていることを特徴とする請求項２記載の止水部材。
【請求項４】
前記止水部材は、
前記円錐台の上面部の直径を調整することができる上面径調整機構と、
前記円錐台の底面部の直径を調整することができる底面径調整機構と、
を備えていることを特徴とする請求項２又は３記載の止水部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フランシス水車の長期に渡る点検及び整備をする際に、河川増水時にドラフト管から内部への水の流入を防止する止水部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
フランシス水車の点検、整備などの長期間に渡る作業においては、河川の洪水時に水車内部の冠水を防ぐため、ドラフト管に閉止板等の止水部材を取り付ける対策が行われている。
【０００３】
このような、冠水対策の一例としては、ドラフト管の形状に合わせた板状の止水部材を溶接してドラフト管に取り付けることによって河川から流入してくる水を止水しているが、溶接熱によってドラフト管に形状変形が生じるおそれがあるとともに、鉄板の取り外しに伴う時間がかかり労力も要する。
【０００４】
そこで、簡便にドラフト管における止水を施す例として、鋼材の止水部材をフランジなどにボルトによって固定する方法や、弾性体の止水部材を空気や液体などで膨張させてドラフト管の内壁に圧接させる方法が考えられる。
【０００５】
鋼材の止水部材をフランジなどにボルトによって固定する方法としては、発電機ユニットへ水を送水するための水圧鉄管に脱着可能に取り付けられ水の流れを停止する閉鎖部材と、発電機ユニットに脱着可能に取り付けられる支持部材と、閉鎖部材と支持部材とを連結する連結部材とを備える止水装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００６】
また、弾性体の止水部材を空気や液体などで膨張させてドラフト管の内壁に圧接させる方法としては、構造物のジョイント部または空隙部に設置し、液体または気体を注入して膨張させることにより止水する袋状の止水部材を用いた止水材の構造であって、前記止水部材は、補強層を埋設したゴム状弾性体から成る膨張収縮可能な袋状である止水材の構造（特許文献２参照）や、水車からの吸出水を放水路に導くための吸出管（ドラフト管）の内部に設置され、前記吸出管を止水するための吸出管用止水装置であって、前記吸出管内を前記水車側と前記放水路側とに仕切る仕切部と、気体を入れると膨らんで前記仕切部と前記吸出管の内周面との間を密閉し、前記吸出管の内周面を押圧して前記仕切部を前記吸出管内に保持するシール部と、を備えた吸出管用止水装置が知られている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許４２８６８２４号公報
【特許文献２】特開２００２−２１０９９号公報
【特許文献３】特開２００７−１９８１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の止水装置においては、止水部材が鋼材であるため、運搬が容易ではなく、ドラフト管への取り付け及び取り外しに時間と労力を要する不都合がある。また、この鋼材はボルトによりドラフト管に取り付けられるため、取り付け場所に制約がありフランジ部等のボルト孔を有しないドラフト管には使用できない不都合がある。さらに、発電所ごとにドラフト管の形状が異なるため、その形状に合わせて止水部材を作製しなければならない不都合がある。
【０００９】
また、特許文献２の止水材の構造においては、ドラフト管は河川方向に向かうに従いテーパー状に拡径されて形成されており、袋状に形成された止水材では略球状に形成されるためドラフト管の内壁との接触面積が少なく止水力が弱い不都合がある。
【００１０】
さらに、特許文献３の吸出管用止水装置は、ドラフト管内を水車側と放水路側とに仕切る仕切板を足場支持部などの管内の凹部に嵌合させることによって吸出管用止水装置を固定させているため、管内に凹部がない場合には使用できず、特定のドラフト管の形状に使用が制限される不都合がある。
【００１１】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、運搬及びドラフト管への取り付け作業を容易にし、ドラフト管の内壁との接触面積を高めるとともに、ドラフト管の形状に制限されることなく使用可能な止水部材を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を達成するために、本発明に係る止水部材は、フランシス水車のドラフト管内に設置し、前記フランシス水車内部の冠水を防止する止水部材であって、前記止水部材は、膨張収縮可能なゴム状の弾性体で構成され、内部に気体（例えば、空気）を注入することによって円錐台に形成され、外周面が前記ドラフト管の内壁に密着されることを特徴としている。
【００１３】
止水部材が、膨張収縮可能なゴム状の弾性体で構成され、内部に気体を注入することによって円錐台に形成され、外周面が前記ドラフト管の内壁に密着されることにより、止水部材に空気が注入される前は、体積を減少させて水力発電所への運搬を容易にすることが可能となる。また、空気が注入された後は、円錐台に形成されることによって、ドラフト管の内壁に密着するため、止水部材の取り付け作業を容易にするとともに内壁との接触面積を高めることが可能となり、高い止水力を保持することが可能となる。さらに、止水部材の止水力が高められることにより、フランジ部におけるボルト固定や凹部における嵌合固定を行うことなく使用できドラフト管の形状に制限されることなく使用可能となる。 
【００１４】
また、止水部材は、円形状の上面を有する上面部と、前記上面部よりも直径が大きく形成された底面部と、これら上面部と底面部とに一体に形成された側面部とから構成されていることが望ましい。
【００１５】
さらに、側面部は、上面部及び底面部よりも伸び率が高いゴム状の弾性体で構成されていることが望ましい。
ここで、伸び率の高いゴム状の弾性体は、上面部及び底面部に使用される同じ弾性率の弾性体の厚さを薄肉にしたものでもよいし、上面部及び底面部に使用される弾性体よりも弾性率の低いものでもよい。
【００１６】
さらにまた、止水部材は、円錐台の上面部の直径を調整することができる上面径調整機構と、前記円錐台の底面部の直径を調整することができる底面径調整機構と、を備えていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
以上述べたように、本発明に係る止水部材によれば、止水部材が、膨張収縮可能なゴム状の弾性体で構成され、内部に気体を注入することによって円錐台に形成され、外周面が前記ドラフト管の内壁に密着されることにより、止水部材に空気が注入される前は、体積を減少させて水力発電所への運搬を容易にすることが可能となり、作業労力を軽減することで利便性の向上を図るが可能となる。また、空気が注入された後は、円錐台に形成されることによって、ドラフト管の内壁に密着するため、止水部材の取り付け作業を容易にするとともに内壁との接触面積を高めることが可能となり、高い止水力を保持することが可能となる。さらに、止水部材の止水力が高められることにより、フランジ部におけるボルト固定や凹部における嵌合固定を行うことなく使用することが可能となるため、止水部材の設置時間の短縮を図るとともに、ドラフト管の形状に制限されることなく使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、空気が注入される前における止水部材の全体を現す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は上面図である。
【図２】図２は、空気が注入されたのちの止水部材を示す斜視図である。
【図３】図３は、フランシス水車に本止水部材を設置した場合における位置関係を示す断面図である。
【図４】図４は、止水部材をドラフト管に設置した状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の止水部材ついて図面を参照して説明する。
【実施例】
【００２０】
図１及び２に示されるように、止水部材１は、円状の上面を形成する上面部２と、上面部２よりも直径が大きく形成された円状の底面部４と、上面部２と底面部４との間に一体に形成される側面部３とから構成され、その内部には空間部８を有している。
【００２１】
上面部２は、側面部３よりも厚いシート状のゴムで形成され、その直径ｒ１を調整可能な上面径調整機構２１が外周縁に設けられている。また上面部２の周縁付近には、空間部８に空気を流入出するための逆支弁を有するジョイント部５が設けられている。
【００２２】
上面部２及び底面部４の直径を調節する上面径調整機構２１及び底面径調整機構４１は、例えば、上面部２及び底面部４の周縁部に環状袋部２０，４０を一体に形成して内部にワイヤ挿通路２２，４２を形成し、このワイヤ挿通路２２，４２に円環状となる可撓性のワイヤ２３，４３を内装し、このワイヤ２３，４３の両端を環状袋部２０，４０に形成された開口部２４，４４から引出し、この引き出されたワイヤ２３，４３の引出し量を調節具２５，４５にて調整することで上面部２や底面部４の直径が調整可能となっている。尚、上面径調整機構２１及び底面径調整機構４１は、この例に限らず、他の構成を採用してもよい。
【００２３】
底面部４は、上面部２と同様の厚みのシート状のゴムで形成され、上面径調整機構２１と同様に底面部４の直径ｒ２を調整可能な底面径調整機構４１が外周縁に設けられている。
【００２４】
側面部３は、上面部２及び底面部４よりも薄いシート状のゴムで構成され、上面部２と底面部４とを一体にして形成される。すなわち、側面部３は、上面部２と底面部４よりも伸び率が高いゴムで構成される。このような素材を組み合わせることで、空間部８に空気を注入した際に積極的に側面部３方向に膨張するため円錐台状に形成することが可能である。また、側面部３の表面は、フランジ等がないドラフト管の形状においても内壁に密着可能に平らに形成されている。
【００２５】
また図２に示すように、止水部材１は、ジョイント部５に配管６を介してエアコンプレッサ７に接続して空間部８に空気を注入すると円錐台状に形成される。ここで、上面径調整機構２１と底面径調整機構４１によって上面部２と底面部４の直径を調整することで、さまざまなドラフト管の内壁に沿うようにして円錐台を形成することが可能である。また、配管６は、自由に角度を変更することが可能なものであり、空気の遮断、挿通、外部への開放が可能なバルブ９が設けられている。
【００２６】
次に、本発明の止水部材１の設置方法について、図３及び４に基づいて説明する。
フランシス水車Ｔの出力軸Ｔ１に発電機（図示せず）が連結されている。また、ケーシングＴ２には取水管Ｓが接続され、フランシス水車Ｔの吸出口Ｔ３にはドラフト管Ｄが一体にして形成されている。そして、取水口（図示せず）からの水が取水管Ｓを介してフランシス水車Ｔに供給されてフランシス水車Ｔが回転し、フランシス水車Ｔからの吸出水がドラフト管Ｄを介して放水路Ｒに導かれるようになっている。また、ドラフト管Ｄの上端部側（フランシス水車Ｔ側）には、作業者などが出入りするためのマンホールＤ１が設けられている。
【００２７】
このようなドラフト管Ｄ内に止水部材１を設置するには、まず、作業者は、止水部材１を空間部８の空気を抜いた状態でマンホールＤ１からドラフト管Ｄ内に搬入する。次いで、作業者は、止水部材１を設置した場合に上面部２が内壁面に接するドラフト管Ｄの直径Ｒ１及び底面部４が内壁面に接するドラフト管Ｄの直径Ｒ２を測定し、上面径調整機構２１によって上面部２の直径ｒ１とドラフト管Ｄの直径Ｒ１とを等しく調整するとともに、底面径調整機構４１によって底面部４の直径ｒ２とドラフト管Ｄの直径Ｒ２とを等しく調整する。そして、止水部材１の位置を調整しつつ、エアコンプレッサ７から空間部８に空気（圧縮空気）を入れ、止水部材１を膨らませて内壁に密接させるとともに、空間部８を一定の高圧にする。
【００２８】
すなわち、側面部３によってドラフト管Ｄの内周面との間が強く圧接されて密着し放水路Ｒ側（下流側）からの水がフランシス水車Ｔ側に流入（逆流）せず、かつ、ドラフト管Ｄの内壁を圧接して止水部材１がドラフト管Ｄ内に強固に保持されるような高圧に、空間部８を加圧する。
【００２９】
一方、止水部材１を撤去するには、作業者は、配管６のバルブ９から空気を抜き取り止水部材１を収縮させてマンホールＤ１からドラフト管Ｄ外に搬出する。
【００３０】
このようにして止水部材１を設置することによって、側面部３が空気を注入することによってドラフト管Ｄの内壁に沿うように形成されることにより、止水部材１に空気が注入される前は、体積を減少させてドラフト管Ｄへの運搬を容易にすることが可能となる。また、空気が注入された後は、ドラフト管Ｄの内壁に沿うように側面部３が形成されることによって、側面部３全体でドラフト管の内壁に密着するため、止水部材の設置を容易にするとともに内壁との接触面積を高めることが可能となり、高い止水力を保持することが可能となる。さらに、止水部材１の止水力が高められることにより、ドラフト管Ｄの形状に制限されることなく使用することが可能となる。
【００３１】
以上、この発明の実施形態について説明したが、具体的な構成は、本実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。具体的には、側面部３に使用するゴムは、上面部２及び底面部４に使用されるゴムよりも弾性率が低く同程度の厚みを有するものを使用してもよい。また、エアコンプレッサ７の代わりに空気を圧縮したボンベ等によって空間部８を膨らませてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１  止水部材
２  上面部
３  側面部
４  底面部
８  空間部
２１  上面径調整機構
４１  底面径調整機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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