(57)【要約】【課題】設置に多大な土木工事を必要とすることなく、簡単に設置でき、砂等の堆積物からポンプ等の取水又は排水機器を保護することができ、メンテナンスが容易でポンプ等の取水又は排水機器を良好な運転状況に維持できる安価な取水又は排水装置を提供すること。【解決手段】取水場の斜面に設置され下端が水中に位置する機器設置用筒１３と、該機器設置用筒１３内に設置される水中モータポンプ３０と、該水中モータポンプ３０のポンプ部吸込口３１に接続される可撓性を有する吸込パイプ１４と、該水中モータポンプ３０のポンプ部吐出口３２に接続され機器設置用筒１３内を通って地上の所定位置に伸びる送水管３３と、吸込パイプ１４の吸込口１４ｂを水中に支持する浮上装置１５を具備する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
斜面に設置され下端が水中に位置する機器設置用筒と、該機器設置用筒内に設置される水中モータポンプと、該水中モータポンプの吸込口に接続される可撓性を有する吸込パイプと、該水中モータポンプの吐出口に接続され前記機器設置用筒内を通って地上の所定位置に伸びる送水管と、前記吸込パイプの吸込口を水中に支持する浮上装置を具備することを特徴とする取水又は排水装置。
【請求項２】
請求項１に記載の取水又は排水装置において、
前記水中モータポンプは前記機器設置用筒内の傾斜面に沿って牽引機構により昇降できるようになっていることを特徴とする取水又は排水装置。
【請求項３】
請求項２に記載の取水又は排水装置において、
前記吸込パイプの吐出口は機器設置用筒の下端に固定されており、前記水中モータポンプを前記機器設置用筒内の傾斜面に沿って最下端まで下降させた状態で該水中モータポンプの吸込口は前記吸込パイプの吐出口に自動的に接続されるようになっていることを特徴とする取水又は排水装置。
【請求項４】
請求項１に記載の取水又は排水装置において、
前記水中モータポンプの吸込口の中心が前記機器設置用筒の中心と合致するように、該水中モータポンプに車輪を設けたことを特徴とする取水又は排水装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の取水又は排水装置において、
前記吸込パイプの吸込口は前記浮上装置により水面近傍の水中に開口して支持されていることを特徴とする取水又は排水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は取水又は排水装置に関し、特に水位変動が大きく、且つ砂などの堆積が多い河川等から取水するのに好適な取水又は排水装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このように水位変動が大きく、且つ砂などの堆積物の多い河川等から取水する方法としては、土木建造物を設けて、立型ポンプ等の取水機器を設置する場合が多い。また、ポンプ等の取水又は排水機器を砂等から保護する対策としては、河川等の取水位置から流路を設け、土木建造物により砂等の浸入を防ぎ取水機器を保護する場合や、取水機器の接液部品に対して硬度の高い耐摩耗性の材料を用い、砂等の浸入による摩耗に耐え得るようにしている。またポンプ等の取水機器のメンテナンスを行う場合は、上記のように土木建造物に設置したクレーンや移動用の大型クレーンを用いポンプや機器を吊り上げメンテナンスを行う所定の場所に移送し、メンテナンスを行っている。
【０００３】
しかしながら、上記のように予め土木建造物を設置して立型ポンプ等の取水機器を設置する方法や、河川の取水位置から流路を設け土木建造物により砂等の浸入を防ぐ方法や、メンテナンス時に土木建造物に設置したクレーンや移動用の大型クレーンを用いる方法は、大掛かりな土木建造物の設置や大型の移動用クレーンが必要であり、多額の建設費と設置するための土地が必要となるという問題がある。また、堆積する砂の除去の為に、多大な復旧費用を必要とするという問題もあった。
【０００４】
また、メンテナンス作業にクレーン等の機器を必要とするばかりではなく、ポンプ等の取水機器の引き上げ、メンテナンス後の再設置等の困難な作業を必要とする。また、流入する多量の砂によりポンプにキャビテーションが発生し、ポンプインペラ等の回転体を損壊するという問題もある。また、取水機器の接液部に硬度の高い耐摩耗性の材料を用いる方法は、ポンプ等の取水機器が高価となり、その結果取水装置全体が高価なものになるという問題もある。
【０００５】
【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、上記問題点を除去し、設置に多大な土木工事を必要とすることなく、簡単に設置でき、砂等の堆積物からポンプ等の取水機器を保護することができ、メンテナンスが容易でポンプ等の取水機器を良好な運転状況に維持できる安価な取水又は排水装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、斜面に設置され下端が水中に位置する機器設置用筒と、該機器設置用筒内に設置される水中モータポンプと、該水中モータポンプの吸込口に接続される可撓性を有する吸込パイプと、該水中モータポンプの吐出口に接続され機器設置用筒内を通って地上の所定位置に伸びる送水管と、吸込パイプの吸込口を水中に支持する浮上装置を具備することを特徴とする取水又は排水装置にある。
【０００７】
取水又は排水装置を上記構成とすることにより、機器設置用筒内に設置される水中モータポンプにより、浮上装置で吸込口が水中に支持された吸込パイプを通して吸水するから、水中モータポンプのポンプ部等の接液部に砂が浸入することなく、取水又は排水機器の接液部にキャビテーションの発生やポンプインペラ等の回転体の損壊もない。また、水中モータポンプ等の取水又は排水機器を設置するための設備が主として斜面に設置した機器設置用筒、吸込パイプ、該吸込パイプの吸込口を水中に支持する浮上装置で構成されるから、大掛かりな土木建造物の設置も必要ない。また、取水又は排水機器に砂等の浸入がないことから、取水又は排水機器の接液部に耐摩耗性の高い高価な材料を用いたものを使用する必要なく、通常の機器を使用できる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の取水又は排水装置において、水中モータポンプは機器設置用筒内の傾斜面に沿って牽引機構により昇降できるようになっていることを特徴とする。
【０００９】
上記のように牽引機構により水中モータポンプを機器設置用筒内の傾斜面に沿って昇降できるようになっているので、メンテナンス時、該水中モータポンプを地上のメンテナンスを行う場所に移動するのが容易で、メンテナンス作業が極めて容易となる。従って、メンテナンス作業のためにクレーン等の大掛かりな機器を必要とすることなく、またこれらの機器を設置するための土木建造物の設置やその設置場所を確保する必要もない。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の取水又は排水装置において、吸込パイプの吐出口は機器設置用筒の下端に固定されており、水中モータポンプを機器設置用筒内の傾斜面に沿って最下端まで下降させた状態で該水中モータポンプの吸込口は吸込パイプの吐出口に自動的に接続されるようになっていることを特徴とする。
【００１１】
上記のように水中モータポンプを機器設置用筒内の最下端まで下降させた状態で該水中モータポンプの吸込口は吸込パイプの吐出口に自動的に接続されるようになっているので、水中モータポンプの設置作業が極めて容易となる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の取水又は排水装置において、水中モータポンプの吸込口の中心が機器設置用筒の中心と合致するように、該水中モータポンプに車輪を設けたことを特徴とする。
【００１３】
上記のように水中モータポンプの吸込口の中心が機器設置用筒の中心と合致するように、該水中モータポンプに車輪を設けたことにより、水中モータポンプはそのポンプ部吸込口の中心が常に機器設置用筒の中心と合致するように機器設置用筒の内壁面を下降するので、ポンプ部吸込口の中心位置は常に一定であり、吸込パイプの取付け中心位置にポンプ部吸込口が到達する。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の取水又は排水装置において、吸込パイプの吸込口は浮上装置により水面近傍の水中に開口して支持されていることを特徴とする。
【００１５】
上記のように吸込パイプの吸込口は水面近傍の水中に開口して支持されているので、水面近傍の水中には砂等（比重が水より大きいか或いは小さい固形物）が少ないから、吸込口から吸い込まれる水の中に含まれる砂等も少なく、水中モータポンプのポンプ部に浸入する砂等も極めて少なくなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る取水装置の全体の概略構成を示す図である。図示するように、河川１０の堤防１１等の傾斜面１２にスチール製等の機器設置用筒１３を設置する。該機器設置用筒１３は円筒状で下端が水中に位置し、上端が堤防１１の頂部近傍まで延在して設置されている。機器設置用筒１３の下端には可撓性を有する吸込パイプ１４が取付けられ、該吸込パイプ１４の吸込口１４ｂは浮上装置１５により水面１６の近傍の水中に支持されている。
【００１７】
機器設置用筒１３の下方内部には、水中モータポンプ３０が配置され、該水中モータポンプ３０のポンプ部吸込口３１が吸込パイプ１４に接続されている。水中モータポンプ３０のポンプ部吐出口３２には送水管３３が接続され、該送水管３３は機器設置用筒１３内を通って堤防１１の頂部を経て所定の送水場所まで延在している。水中モータポンプ３０には車輪３４が設けられ、後に詳述するように牽引機構により機器設置用筒１３内を斜面に沿って昇降できるようになっている。
【００１８】
図２は機器設置用筒の下端部近傍を示す図で、図２（ａ）は機器設置用筒の下端部近傍の断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。機器設置用筒１３の下端には吸込パイプ１４の吐出口がフランジ１４ｃを介して取付けられる。また、機器設置用筒１３の下端内面１３ａには弾性パッキン１７が設けられている。
【００１９】
水中モータポンプ３０が後述する牽引機構により牽引されながら矢印Ｂに示すように下降し、ポンプ部吸込口３１がフランジ３１ａを介して弾性パッキン１７に当接することにより、吸込パイプ１４と水中モータポンプ３０のポンプ部吸込口３１が接続される。特に水中モータポンプ３０の運転中は送水管３３を通して水を送る揚水力により、水中モータポンプ３０は機器設置用筒１３の下端側に強く押圧されるから、フランジ３１ａは弾性パッキン１７に密着し、気密性が維持される。
【００２０】
機器設置用筒１３は円筒状であり、水中モータポンプ３０はポンプ部吸込口３１の中心が常に機器設置用筒１３の中心と合致するように車輪３４を介して、機器設置用筒１３の内壁面を下降するので、ポンプ部吸込口３１の中心位置は常に一定であり、機器設置用筒１３の中心位置に取付けられた吸込パイプ１４の取付け中心位置にポンプ部吸込口３１中心が到達する。また、水中モータポンプ３０の車輪３４を案内するレール等の案内手段を機器設置用筒１３内に設けてもよい。
【００２１】
図３は水中モータポンプ３０を機器設置用筒１３の傾斜面に沿って昇降させるための牽引機構の概略構成例を示す図である。水中モータポンプ３０の端部にはロープ３５の一端が固着されており、該ロープ３５は堤防１１の頂部に設けた案内用の滑車３６を経由してその他端がウインチ３７に固着され、該ウインチ３７により巻取り巻戻しされるようになっている。即ち、ウインチ３７のロープ３５の巻取りにより水中モータポンプ３０は上昇し、巻戻しにより下降する。
【００２２】
機器設置用筒１３の出入口１３ｂには隣接して、水中モータポンプ３０の車輪３４を案内するガイドレール３８が設けられ、水中モータポンプ３０の機器設置用筒１３への出入りを案内するようになっている。該ガイドレール３８は例えば図５に示すように底板３８ａに所定の間隔（水中モータポンプ３０の一対の車輪３４、３４が収容できる間隔）で平行に２本の案内板３８ｂを立設した構成のものを用いる。この２本の案内板３８ｂの間に水中モータポンプ３０の車輪３４が位置するようにすることにより、水中モータポンプ３０の機器設置用筒１３への出入りは案内される。また、上記例ではガイドレール３８の案内板３８ｂを断面Ｌ字状としたが、案内板３８ｂは断面円形のパイプ或いは断面山形の長尺材でもよい。
【００２３】
水中モータポンプ３０のメンテナンス時は、ウインチ３７を駆動して、水中モータポンプ３０を機器設置用筒１３の傾斜面に沿って引き上げる。メンテナンスする場所には、図４に示すように、図５に示す構成のガイドレールが配設され、該ガイドレール３８に案内されてメンテナンス場に移送される。
【００２４】
メンテナンスの終了した水中モータポンプ３０は例えば人手により、機器設置用筒１３の出入口１３ｂ近傍まで移送し、更にガイドレール３８により、出入口１３ｂに挿入した後、ウインチ３７を巻戻し、下降させ上記のように機器設置用筒１３の下端部で吸込パイプ１４の吐出口に水中モータポンプ３０のポンプ部吸込口３１を自動的に接続する。
【００２５】
上記のように、水中モータポンプ３０を堤防１１の傾斜面に設けた機器設置用筒１３内に設置することにより水中モータポンプ３０を河川１０の砂から完全に保護することができる。即ち、機器設置用筒１３の下端には吸込パイプ１４の吐出口が取付けられ、該吸込パイプ１４の吸込口１４ｂは浮上装置１５により水面１６の近傍の水中に支持されている（水面１６の近傍の水中には砂が混入していない）から、機器設置用筒１３内に河川の砂等が浸入することがない。従って、水中モータポンプ３０のポンプ部に砂等が浸入することがないから、ポンプの接液部に耐摩耗性の高い材料を使用しない通常の水中モータポンプを使用することができる。
【００２６】
また、取水設備を主として河川１０の取水する場所の堤防１１の傾斜面に設置した機器設置用筒１３と、吸込パイプ１４、吸込パイプ１４の吸込口１４ｂを水中に浮上させる浮上装置１５、ウインチ３７や滑車３６等を有する牽引機構及び若干の付属設備で構成できるから、大掛かりな土木建造物の設置が必要ない。
【００２７】
また、水中モータポンプ３０のメンテナンス時は、牽引機構のウインチ３７により水中モータポンプ３０を地上に引き上げることが容易にできるから、メンテナンス作業が極めて容易となるとともにメンテナンス作業のためにクレーン等の大掛かりな機器を必要とすることがない。従って、取水設備を設置するための広い敷地を確保する必要もない。
【００２８】
なお、上記例では河川の堤防等の傾斜面に取水装置を構成する設備を設置する例を説明したが、河川に限定されるものではなく、例えば水路、湖沼池等の土手、堤防、岸辺等の傾斜面に取水装置を構成する設備を設置するようにしてもよい。また上記実施形態例では取水設備を例に説明したが、本発明は取水設備に限定されるものではなく、排水設備にも利用できることは当然である。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように各請求項に記載の発明によれば、下記のような優れた効果が得られる。
【００３０】
請求項１に記載の発明によれば、機器設置用筒内に設置される水中モータポンプにより、浮上装置で吸込口が水中に支持された吸込パイプを通して取水するから、水中モータポンプのポンプ部等の接液部に砂が浸入することなく、取水又は排水機器の接液部にキャビテーションの発生やポンプインペラ等の回転体の損壊もない。また、大量の砂の流下に依り機器設置用筒が砂に埋没することがあっても水中モータポンプ機器を安全に保つことができる。
【００３１】
また、水中モータポンプ等の取水又は排水機器を設置するための設備が主として斜面に設置した機器設置用筒、吸込パイプ、該吸込パイプの吸込口を水中に支持する浮上装置で構成されるから、大掛かりな土木建造物の設置も必要ない。従って、設置が容易で安価な取水又は排水装置を提供できる。
【００３２】
また、取水又は排水機器に砂等の浸入がないことから、取水又は排水機器の接液部に耐摩耗性の高い高価な材料を用いたものを使用する必要なく、水中モータポンプ等の取水又は排水機器に安価な通常の取水又は排水機器を使用できる。
【００３３】
請求項２に記載の発明によれば、牽引機構により水中モータポンプを機器設置用筒内の傾斜面に沿って昇降できるようになっているので、メンテナンス時、該水中モータポンプを地上のメンテナンスを行う場所に移動するのが容易で、メンテナンス作業が極めて容易となる。従って、メンテナンス作業のためにクレーン等の大掛かりな機器を必要とすることなく、またこれらの機器を設置するための土木建造物の設置やその設置場所を確保する必要もない。
【００３４】
請求項３に記載の発明によれば、水中モータポンプを機器設置用筒内の最下端まで下降させた状態で該水中モータポンプの吸込口は吸込パイプの吐出口に自動的に接続されるようになっているので、水中モータポンプの設置作業が極めて容易となる。特にメンテナンス後の水中モータポンプの再設置が極めて容易となる。
【００３５】
請求項４に記載の発明によれば、水中モータポンプの吸込口の中心が機器設置用筒の中心と合致するように、該水中モータポンプに車輪を設けたことにより、水中モータポンプはそのポンプ部吸込口の中心が常に機器設置用筒の中心と合致するように機器設置用筒の内壁面を下降するので、ポンプ部吸込口の中心位置は常に一定であり、吸込パイプの取付け中心位置にポンプ部吸込口が到達し、水中モータポンプの吸込口は吸込パイプの吐出口に接続される。
【００３６】
請求項５に記載の発明によれば、吸込パイプの吸込口は水面近傍の水中に開口して支持されているので、水面近傍の水中には砂等（比重が水より大きいか或いは小さい固形物）が少ないから、吸込口から吸い込まれる水の中に含まれる砂等も少なく、水中モータポンプのポンプ部に浸入する砂等も極めて少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る取水装置の全体の概略構成を示す図である。
【図２】本発明に係る取水装置の機器設置用筒の下端部近傍を示す図で、図２（ａ）は断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明に係る取水装置の牽引機構の概略構成例を示す図である。
【図４】本発明に係る取水装置の水中モータポンプをメンテナンス場に移送した状態を示す図である。
【図５】本発明に係る取水装置のガイドレールの構成例を示す図である。
【符号の説明】
１０            河川
１１            堤防
１２            傾斜面
１３            機器設置用筒
１４            吸込パイプ
１５            浮上装置
１６            水面
１７            弾性パッキン
３０            水中モータポンプ
３１            ポンプ部吸込口
３２            ポンプ部吐出口
３３            送水管
３４            車輪
３５            ロープ
３６            滑車
３７            ウインチ
３８            ガイドレール
【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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