(57)【要約】【課題】低水位において横軸水中ポンプを全速で連続運転させ、低水位において横軸水中ポンプの原動機を冷却し、低水位における横軸水中ポンプの振動を抑制する。【解決手段】水路を遮断する扉１に筒状の枠体２と該枠体の内部に固定された原動機２２とを具備する横軸水中ポンプ２が設置されると共に、フラップ弁３が排出口ａを覆うように設けられたポンプゲートであって、横軸水中ポンプ３の原動機２２とフラップ弁３との間の水位に基づいてフラップ弁３の開口度を調節する開口調節手段を備える。【選択図】　　　　　　　　図１
2004124559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路を遮断する扉（１）に筒状の枠体（２１）と該枠体の内部に固定された原動機（２２）とを具備する水中ポンプ（２）が設置されると共に、フラップ弁（３）が水中ポンプ（２）の排出口（ａ）を覆うように設けられたポンプゲートであって、
水中ポンプ（２）の原動機（２２）とフラップ弁（３）との間の水位に基づいてフラップ弁（３）の開口度を調節する開口調節手段を備えることを特徴とするポンプゲート。
【請求項２】
開口調節手段は、
水中ポンプ（２）の原動機（２２）とフラップ弁（３）との間の水位に基づいて発生する浮力によって上下運動する浮力体（４）と、
浮力体（４）の上下運動に基づいてフラップ弁（３）の開口度を調節する浮力伝達手段と
を具備することを特徴とする請求項１記載のポンプゲート。
【請求項３】
浮力伝達手段は、
フラップ弁（３）を押圧するフラップ弁押圧部と、
浮力体（４）に固定されると共に弾性体（８）を介してフラップ弁押圧部の押圧力を設定する押圧力調整手段と
を具備することを特徴とする請求項２記載のポンプゲート
【請求項４】
押圧力調整手段は、
浮力体（４）に固定された支持部材（５）と、
弾性体である圧縮バネ（８）と、
圧縮バネ（８）を収納するシリンダ（７）と、
支持部材（５）とシリンダ（７）とを連結する連結板（６）と、
一端が圧縮バネ（８）に当接され、他端が前記フラップ弁押圧部に当接されたロッド（９）と
を具備することを特徴とする請求項３記載のポンプゲート。
【請求項５】
押圧力調整手段は、
ロッド（９）の先端によって押圧される受部材（１２）と、
フラップ弁（３）を押圧する押圧部材（１３）と、
受部材（１２）と押圧部材（１３）とを連結し、水平状態に設定された回転軸を中心として回転することによって受部材（１２）の受けた押圧力を押圧部材（１３）に伝達する回転軸部（１１）と
を具備することを特徴とする請求項３または４記載のポンプゲート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水を強制排水するポンプゲートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水門で川等の水路を遮断した場合には、水位の低い側から水位の高い側に強制的に排水するためにポンプ場等の大掛かりな土木工事を必要とする排水設備を水路の外部に設ける必要があった。そして、上記問題点を解決すべく、水門の扉に水中ポンプを設置することで、水門の扉を閉めた状態でも水中ポンプを稼動させることで水位の低い側の水を強制的に排水できるポンプゲートが開発された。このポンプゲートは、扉に水中ポンプが設けられた水門であるため、その水路内のみで排水設備が収納されるので、水路の外部に大掛かりな土木工事をする必要がない。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６１−２１８４４９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなポンプゲートの水中ポンプは、円筒形状の枠体であるポンプケーシングの内部に原動機と羽根車とが内部に設置されたものであり、排水を行う際に水位が水中ポンプの原動機よりも低い場合には、川等の水によって十分に原動機が冷却されない。すなわち、水位が原動機よりも低い場合には、原動機の発熱損傷を防止するために水中ポンプを停止するか回転数を低下させる必要がある。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、以下の点を目的とするものである。
（１）低水位において水中ポンプを全速で連続運転させる。
（２）低水位において水中ポンプの原動機を冷却する。
（３）低水位における水中ポンプの振動を抑制する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、第１の手段として、水路を遮断する扉に筒状の枠体と該枠体の内部に固定された原動機とを具備する水中ポンプが設置されると共に、フラップ弁が排出口を覆うように設けられたポンプゲートであって、水中ポンプの原動機とフラップ弁との間の水位に基づいてフラップ弁の開口度を調節する開口調節手段を備えるという構成を採用する。
【０００７】
第２の手段として、上記第１の手段において、開口調節手段は、水中ポンプの原動機とフラップ弁との間の水位に基づいて発生する浮力によって上下運動する浮力体と、浮力体の上下運動に基づいてフラップ弁の開口度を調節する浮力伝達手段とを具備するという構成を採用する。
【０００８】
第３の手段として、上記第２の手段において、浮力伝達手段は、フラップ弁を押圧するフラップ弁押圧部と、浮力体に固定されると共に弾性体を介してフラップ弁押圧部の押圧力を設定する押圧力調整手段とを具備するという構成を採用する。
【０００９】
第４の手段として、上記第３の手段において、押圧力調整手段は、浮力体に固定された支持部材と、弾性体である圧縮バネと、圧縮バネを収納するシリンダと、支持部材とシリンダとを連結する連結板と、一端が圧縮バネに当接され、他端が上記フラップ弁押圧部に当接されたロッドとを具備するという構成を採用する。
【００１０】
第５の手段として、上記第３または第４の手段において、押圧力調整手段は、ロッドの先端によって押圧される受部材と、フラップを押圧する押圧部材と、受部材と押圧部材とを連結し、水平状態に設定された回転軸を中心として回転することによって受部材の受けた押圧力を押圧部材に伝達する回転軸部とを具備するという構成を採用する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係わるポンプゲートの一実施形態について説明する。
【００１２】
図１は、横軸ポンプゲートの要部の断面図である。この図において、符号１はゲート（扉）、２は横軸水中ポンプ（水中ポンプ）、２１はポンプケーシング（筒状の枠体）、２２は原動機、２３は羽根車、３はフラップ弁、３１はヒンジ、４は浮子（浮力体）、５は支持部材、６は連結板、７はシリンダ、８は圧縮バネ（弾性体）、９はロッド、１０はロッド案内、１１は回転軸部、１２は受部材、１３は押圧部材、またａは排出口、ｂは吸入口である。
【００１３】
このような各構成要素のうち、浮子４、支持部材５、連結板６、シリンダ７、圧縮バネ８、ロッド９、ロッド案内１０、回転軸部１１、受部材１２及び押圧部材１３は本実施形態におけるフラップ弁３の開口度を調節する開口調節部（開口調節手段）を構成している。また、このような開口調節部の構成要素のうち、支持部材５、連結板６、シリンダ７、圧縮バネ８、ロッド９、ロッド案内１０、回転軸部１１、受部材１２及び押圧部材１３は、本実施形態における浮子４の浮力を伝達する浮力伝達部（浮力伝達手段）を構成し、この浮力伝達部の構成要素のうち支持部材５、連結板６、シリンダ７、圧縮バネ８、ロッド９、ロッド案内１０は本実施形態における浮子４によって昇降される押圧力調整手段を構成し、回転軸部１１、受部材１２及び押圧部材１３は本実施形態におけるフラップ弁３を押圧するフラップ弁押圧部を構成している。
【００１４】
ゲート１は、両側部が図示しない駆体の壁面に設けられた溝に係合し、ゲート１の上方に設置されたゲート昇降機構によって垂直方向に昇降されることで水路を開閉するものである。このゲート１は、例えば鉄板で形成された中空枠体であり、また、水路を遮蔽している際に、ゲート１を通過して水路の水Ｘが流れるような略円筒形に形状設定された貫通孔１ａが形成されている。この貫通孔１ａの上部には、小さな貫通孔１ａ１がさらに設けられている。
【００１５】
横軸水中ポンプ２は、ゲート１が水路を遮蔽している際に上流から下流（水位の低い側から高い側）、に向けて水Ｘを強制流動させるものであり、筒状のポンプケーシング２１と原動機２２と羽根車２３とから構成されている。ポンプケーシング２１は、筒状の枠体であり、一端ａ（排出口）が上記貫通孔１ａの内部に位置するように固定されている。すなわち、ポンプケーシング２１の排出口ａは、該排出口ａより大きな貫通孔１ａの内部に入り込み、排出口ａと貫通孔１ａの間は、ゲート１によって覆われている。また、ポンプケーシング２１は、中心軸（吸入口ｂ（他端）の中心と排出口ａの中心とを結ぶ線）が水平状態になるように姿勢設定されている。
【００１６】
原動機２２は、上記ポンプケーシング２１の内部に固定されるものであって、原動機２２よりも上流側に設置される羽根車２３を上記中心軸を中心として回転させる。すなわち、羽根車２３が回転することによって、水路の水Ｘは、吸入口ｂから排出口ａにむけて強制流動される。これに加え、ポンプケーシング２１の下方には、ポンプケーシング２１の内部、すなわち横軸水中ポンプ２の内部とゲート１の内部とを繋げる通水口が形成されており、原動機２２とフラップ弁３との間の水位とゲート１内部に流入する水Ｘの水位は同じに設定される。
【００１７】
フラップ弁３は、横軸水中ポンプ２の排出口ａを覆うものであり、貫通孔１ａを形成するゲート１の壁面に固定され、回転軸が水平状態に設定されたヒンジ３１によって排出口ａを開閉自在に設置されている。
【００１８】
続いて、上記開口調節部の構成について説明する。
浮子４は、直方体に形状設定され、ゲート１の内部に収納されており、横軸水中ポンプ２の排出口ａとゲート１との内部を繋ぐために設けられる通水口からゲート１の内部に流入してくる水Ｘの水位によって上下運動するものである。この浮子４の浮力は、浮子４が水中に完全に没している場合に水面と浮子４の上面が水面と同一水平面内に位置するように設定されている。
【００１９】
支持部材５は、下面を上記浮子４の上面に固定されることによって上面が上記貫通孔１ａの上方に位置するような直方体形に形状設定されたものである。連結板６は、板状の部材であり、上記支持部材５の上面に固定された状態で、支持部材５の上面から上記フラップ弁３の上方に亘って設置される。この連結板６には、所定形状の貫通孔６ａが設けられており、連結板６上に該貫通孔６ａを覆うように円筒形状のシリンダ７が設けられている。シリンダ７の内部には、圧縮バネ８が収納されており、圧縮バネ８に当接したロッド９がシリンダ７の内部から連結板６に設けられた貫通孔６ａ及びゲート１の貫通孔１ａの上部に設けられた小さな貫通孔１ａ１を通ってゲート１の貫通孔１ａの内部に亘って設置されている。圧縮バネ８の弾性力は、水Ｘがフラップ弁３を押圧する推力に対応して設定される。また、上記ロッド９は、ゲート１の内部に固定されたロッド案内１０によって摺動自在に支持されている。
【００２０】
受部材１２は、上記ロッド９の先端によって押圧される棒状部材である。押圧部材１３は、先端を湾曲され、上記受部材１２よりも長い棒状部材であり、フラップ弁３を押圧するものである。回転軸部１１は、これら受部材１２と押圧部材１３とを連結し、上記ヒンジ３１の回転軸と平行に設定された回転軸を中心に回転することによって受部材１２が受けた押圧力を押圧部材１３に伝達するものである。
【００２１】
次に、このように構成されたポンプゲートの動作について説明する。
【００２２】
横軸水中ポンプ２を駆動する、すなわち、原動機２２を駆動し、羽根車２３を回転させると水路の水Ｘは、吸入口ｂから排出口ａに向けて強制流動される。図１に示すように横軸水中ポンプ２の上流の水位が原動機２２よりも低い低水位Ｘ１の場合、水Ｘは、羽根車２３とフラップ弁３との間に溜まっていく。これは、羽根車２３とフラップ弁３との間の水位が低いために水Ｘのフラップ弁３を押圧する推力が、上記回転軸部１１、受部材１２及び押圧部材１３、すなわち、フラップ弁押圧部を介して、浮子４、支持部材５、連結板６、シリンダ７、圧縮バネ８、ロッド９の重量によって調節されるフラップ弁３に対する押圧力より小さいために、フラップ弁３を開口できないためである。
【００２３】
羽根車２３とフラップ弁３との間の水位が、ある所定の水位に達すると、水Ｘがフラップ弁３を押圧する推力が、圧縮バネ８の弾性力を超えるので、フラップ弁３は開口される。フラップ弁３が開口されることによって、水Ｘは、ゲート１の下流に排出されるが、この場合のフラップ弁３の開口度は、排出される水Ｘが横軸水中ポンプ２による強制流動の流量より少なくなるように設定される。すなわち、羽根車２３とフラップ弁３との間にはさらに水Ｘが溜まっていき、羽根車２３とフラップ弁３との間の水位は、さらに上昇する。
【００２４】
そして、図２に示すように、羽根車２３とフラップ弁３との間の水位が水位Ｘ２を超え、例えば水位Ｘ３まで上昇すると、浮子４は、浮子４の上面が水位Ｘ３の水面上に位置するように浮き上がる。浮子４が浮き上がることによって、フラップ弁押圧部を介して、浮子４、支持部材５、連結板６、シリンダ７、圧縮バネ８、ロッド９の重量によって調節される押圧力が小さくなり、フラップ弁３は、水Ｘの推力によってさらに開口する。また、再び羽根車２３とフラップ弁３との間の水位が水位Ｘ２以下に下がった場合には、浮子４は沈むので、フラップ弁３に浮子４、支持部材５、連結板６、シリンダ７、圧縮バネ８、ロッド９の重量によって調節される押圧力が大きくなり、フラップ弁３の開口度は自動調節される。
【００２５】
本ポンプゲートは、上述した動作を連続的に行う。すなわち、原動機２２を駆動させると水Ｘが羽根車２３とフラップ弁３との間に充満していき、原動機２２が常に水中に位置する状態で水Ｘの排出が行われる。つまり、原動機２２は常に水中に位置するため、原動機２２は水Ｘによって常に冷却されるので低水位であっても横軸水中ポンプ２を全速で連続運転することが可能となる。また、羽根車２３の周りも常に水中に位置するため、羽根車２３の全面に水Ｘが負荷することで、振動の発生を抑制できると共に騒音も減少する。これに加え、本ポンプゲートにおける開口調節部は、外部から動力を得る必要がないので低コストで本ポンプゲートを実施することができる。
【００２６】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下のような変形例も考えられる。
（１）上記実施形態において、回転軸と平行の水流を発生させる横軸水中ポンプ、すなわち軸流ポンプを用いた。しかしながら斜流ポンプを用いても良い。つまり、斜流ポンプを用いることでより羽根車２３からフラップ弁３の間を満水状態にできるため、より低水位での全速の連続運転が可能となる。
【００２７】
（２）上記実施形態において、弾性体８に圧縮バネを用いた。しかしながら、例えばゴムでも良い。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、水路を遮断する扉に筒状の枠体と該枠体の内部に収納された原動機とを具備する横軸水中ポンプが設置されると共に、フラップ弁が排出口を覆うように設けられたポンプゲートであって、横軸水中ポンプの原動機とフラップ弁との間の水位に基づいてフラップ弁の開口度を調節する開口調節手段を備えるの。すなわち、原動機とフラップ弁の間の水位を原動機より上方に調節できるので低水位において横軸水中ポンプを全速で連続運転させ、低水位において横軸水中ポンプの原動機を冷却し、低水位における横軸水中ポンプの振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わるポンプゲートの要部の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係わるポンプゲートにおける水位の上昇に伴う動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１……ゲート（扉）
１ａ……貫通孔
１ａ１……貫通孔
２……横軸水中ポンプ（水中ポンプ）
２１……ポンプケーシング（筒状の枠体）
２２……原動機
２３……羽根車
３……フラップ弁
３１……ヒンジ
４……浮子（浮力体）
５……支持部材
６……連結板
６ａ……貫通孔
７……シリンダ
８……圧縮バネ（弾性体）
９……ロッド
１０……ロッド案内
１１……回転軸部
１２……受部材
１３……押圧部材
ａ……排出口
ｂ……吸入口
【図１】
2004124559.tif 000003
【図２】
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