(57)【要約】【課題】非常時に排水を止めトラブル処理をスムースに行う。【解決手段】排水口３を有する排水樋門２に第１ゲート６、第２ゲート９及び第３ゲート１４を設け、段階的に開閉できる構成とした。第２ゲート９の昇降用に設けられた第１開閉装置４により第１ゲート６も第２ゲート９との相対動作で開閉させる。水中ポンプ１７の設置された第３ゲート１４を第２開閉装置５で昇降させる。水中ポンプ１７にトラブルが発生したときは、第２ゲート９を降下させて排水口３を完全に閉鎖させ、排水流れを止め、非常時対応を容易にする。【選択図】　　　　図１
2004036167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水口を有する排水樋門に設置されるゲートポンプ設備であって、
前記排水樋門の昇降方向に案内され下部にゲート排水口を有して前記排水樋門の排水口を開閉する第１ゲートと、
前記第１ゲートに案内され、この第１ゲートに相対的に昇降動作して前記第１ゲートのゲート排水口を開閉し且つ前記第１ゲートと係合して昇降する第２ゲートと、
前記排水樋門上部に設けられ一端が前記第２ゲートに結合し前記第１ゲートと前記第２ゲートを段階的に昇降開閉させる第１開閉装置と、
前記第１ゲートに沿って昇降し前記ゲート排水口を開閉する第３ゲートと、
前記排水樋門上部に設けられ前記第３ゲートを昇降開閉させる第２開閉装置と、
前記第３ゲートに設けられ前記ゲート排水口が開放されたとき上流から下流への自然排水または、強制排水を可能とする水中ポンプと、
この水中ポンプの吐出口側に設けられ、自然排水又は強制排水のときに開き自然排水の流れに逆流するときに閉じる逆止弁と
からなる非常時対応型ゲートポンプ設備。
【請求項２】
請求項１に記載の非常時対応型ゲートポンプ設備において、
前記第３ゲートにゲート排水口を有して相対し、排水止水のための止水体を前記第１ゲートに一体的に設けたことを特徴とする非常時対応型ゲートポンプ設備。
【請求項３】
請求項１に記載の非常時対応型ゲートポンプ設備において、
前記第２ゲートが上昇時に当接し前記第１ゲートを前記第２ゲートとともに上昇させる当接体を、前記第１ゲートに設けたことを特徴とする非常時対応型ゲートポンプ設備。
【請求項４】
請求項１に記載の非常時対応型ゲートポンプ設備において、
前記第３ゲートが前記第１ゲートを離れて前記排水樋門上部に移動することを可能とするための案内部材を、前記排水樋門に設けたことを特徴とする非常時対応型ゲートポンプ設備。
【請求項５】
請求項１に記載の非常時対応型ゲートポンプ設備において、
前記第１開閉装置には、一端が前記第２ゲートに連結し他端が開閉機構部に連結するラック棒が含まれていることを特徴とする非常時対応型ゲートポンプ設備。
【請求項６】
請求項１に記載の非常時対応型ゲートポンプ設備において、
前記第２開閉装置には、一端が前記第３ゲートに連結し他端が開閉機構部に連結するラック棒が含まれていることを特徴とする非常時対応型ゲートポンプ設備。
【請求項７】
請求項１に記載の非常時対応型ゲートポンプ設備において、
前記第２ゲートは、前記第３ゲートが異常になったときこの第３ゲートが下降状態であっても下降して前記ゲート排水口を閉鎖する構成になっていることを特徴とする非常時対応型ゲートポンプ設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、河川、水路等の排水樋門に設置されるゲートポンプ設備に関する。更に詳しくは、非常時に対応が可能なように３つのゲート構成で排水樋門の開閉を行うようにしたゲートポンプ設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
海と河川の境界部あるいは本川（下流側で外水側ともいう）と支川（上流側で内水側ともいう）との境界部に設けられる排水樋門のゲートは、通常は水位が高い上流の支川の水を水位の低い下流の本川に流すため開放されているが、例えば台風等で下流の本川の水位が高くなって逆流する場合（支川側水位が規定以上になるとき）は閉じなければならない。通常は支川側の水位が本川側の水位より高くなっており、支川側から本川側に向かって自然排水が行われる。
【０００３】
又、本川側の水位が支川側の水位より高くなり逆流する場合は、排水樋門のゲートを閉じ逆流を防止している。又、排水樋門等のゲートに排水ポンプを組み込んだゲートポンプがある。この場合には、本川側の水位が支川側の水位より規定以上に高くなる逆流のときに排水樋門等のゲートを閉じ、水中ポンプで強制的に排水を行っている。従来から自然排水はゲートを開いて行い、逆流のときはポンプで強制排水を行っている。又、ゲートポンプにおいては、排水ポンプに逆止弁が設けられていて、排水ポンプが排水運転操作を停止した場合に、吐出口から逆流するのを防止している。
【０００４】
本川側と支川側との水位差が頻繁に交互に変わるような場合、例えば、降雨の場合は本川側の水位と支川側の水位との差が不安定になり、どちらの水位が高いか判断がつきにくい場合がある。さらに、短時間で本川側と支川側の水位の変動が繰り返し行われることがある。その場合でも、その都度ゲートの開閉動作を排水樋門上部と水路底間において繰り返し行っている。
【０００５】
このように本川側と支川側の水位の差が微妙で交互に高低を繰り返し、高低差の一定しない不安定な状態においても、通常は支川側の水位が高くなればゲートを排水樋門上部の高所まで持ち上げゲートを開いて自然排水を行っている。本川側の水位が高くなればゲートを水路底まで下降させゲートを閉じ、水中ポンプにより強制排水を行っている。しかしこのように不安定な状態の場合においても、開閉動作を頻繁に行わねばならないので、管理、操作上問題である。本来ゲートは頻繁に開閉操作を行うものでないのに、頻繁に操作を繰り返すことで、結果的に運転回数が多くなりメンテナンス等運転管理上の負担が増大する。
【０００６】
さらに、水位差のない場合においても運転と停止を繰り返すことになるので、水中ポンプへの負担が大きく、水中ポンプを機械的に損傷してしまうおそれも生じていた。このようなトラブルの際には、水中ポンプを水路から上方へ引き上げ、水路上方の高所でメンテナンスを行う必要がある。排水が流れている状態の場合は特に危険であり、困難な作業が伴う。
【０００７】
又、排水ポンプを引き上げないタイプのゲートポンプにトラブルが発生した場合においては、ポンプの運転を停止して逆止弁の閉鎖で逆流を防止し、水位が下がったところでメンテナンス作業を行っている。又、排水ポンプはできるだけ低い水位まで排水のできることが要求され、そのために吸い込み渦の防止対策の施された方法も実施されている。
【０００８】
更に、このようなゲート設備は、一般に住宅に隣接する狭い場所に設置されることが多く、引き上げ開閉形式の場合は、開閉装置を排水樋門の上部に据え付けるため、コンクリート製の排水樋門構造物が高くなって周囲の景観を損なっている。又、開閉装置を設置するために鋼製架台も必要であるが、これを住宅地等の狭い場所に設置するのは困難な工事を必要とし危険が伴い、費用もかかる。一方水路の状態によって排水口を適切に段階的に開閉のできるゲートであることも要望されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
現状で特にゲートポンプの水中ポンプにトラブルが発生した場合は、前述のように引き上げて行えばトラブルに対し直ぐ対処できる。しかし、排水は常時流れており、水路に水中ポンプがない状態であると、逆流を防止できない問題点がある。又、トラブル処理が長期間になる場合は、排水管理の上でも問題が生じ、どうしても何らかの形で排水を止めねばならぬ事態も出てくる。排水の流れはトラブルの有無に関わらず変化しているので、トラブルがあっても正常に近い排水管理の状態を維持することが理想である。本発明は前述のような背景のもとに、従来実施されている方法等の特徴点を生かし、従来の問題点を解決し新しい設備として創案されたもので、以下の目的を達する。
【００１０】
本発明の目的は、第１ゲートに第２ゲートを案内させて第１ゲートと相対的に開閉が可能な構成にして、上流側、下流側の水位差に応じて段階的に相互のゲートを開閉し、排水能率を高めたゲートポンプ設備の提供にある。
【００１１】
本発明の他の目的は、第１ゲートと第２ゲートに対し独立して水中ポンプを有する第３ゲートを設け、低水位であっても吸い込み渦の発生を防止し、安定してしかも確実に排水のできるゲートポンプ設備の提供にある。
【００１２】
本発明の更に他の目的は、水中ポンプにトラブルが発生しても水路を閉じることができ、逆流等の排水流れを防止できるゲートポンプ設備の提供にある。
【００１３】
本発明の更に他の目的は、水中ポンプにトラブルが発生した場合は、水中ポンプを水路上に引き上げることができ、メンテナンスを容易にし、コスト低減を図ったゲートポンプ設備の提供にある。
【００１４】
本発明の更に他の目的は、設備の高さを低くして、周辺の景観を損なわず、環境保全を配慮したゲートポンプ設備の提供にある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、次の手段を採る。即ち、
本発明１の非常時対応型ゲートポンプ設備は、排水口を有する排水樋門に設置されるゲートポンプ設備であって、前記排水樋門の昇降方向に案内され下部にゲート排水口を有して前記排水樋門の排水口を開閉する第１ゲートと、前記第１ゲートに案内され、この第１ゲートに相対的に昇降動作して前記第１ゲートのゲート排水口を開閉し且つ前記第１ゲートと係合して昇降する第２ゲートと、前記排水樋門上部に設けられ一端が前記第２ゲートに結合し前記第１ゲートと前記第２ゲートを段階的に昇降開閉させる第１開閉装置と、前記第１ゲートに沿って昇降し前記ゲート排水口を開閉する第３ゲートと、前記排水樋門上部に設けられ前記第３ゲートを昇降開閉させる第２開閉装置と、前記第３ゲートに設けられ前記ゲート排水口が開放されたとき上流から下流への自然排水または、強制排水を可能とする水中ポンプと、この水中ポンプの吐出口側に設けられ、自然排水又は強制排水のときに開き自然排水の流れに逆流するときに閉じる逆止弁とから構成されている。
【００１６】
ゲート構成を第１ゲートと第２ゲートを１つの開閉装置で、第３ゲートを他の開閉装置で各々独立して開閉のできる多段階の開閉構成にした。第３ゲートにトラブル等が発生しても一方の開閉装置で排水樋門の排水口を閉じることができるので、逆流の防止を行い、排水流れのない状態で安全にトラブル処理ができる。
【００１７】
また、前記発明１において、前記第３ゲートにゲート排水口を有して相対し、排水止水のための止水体を前記第１ゲートに一体的に設けてもよい。この止水体は第１ゲートの一部であってもよく、又、第１ゲートと同形状のものであってもよい。
【００１８】
止水体は第３ゲートの案内部を構成し、第３ゲートが下降してゲート排水口を閉鎖したときゲート上部を外板構造で閉鎖し、止水体と第３ゲートとの間には水密装置が設けられ止水する。この止水体を設けることでゲート排水口は厚くなり、自然排水が第１ゲート側から第３ゲート側へ流れる場合の実施例に適用したときは、排水の吸い込み流れはゲート排水路の壁面に沿う流れになるため、吸い込み渦発生の防止に効果的である。
【００１９】
さらに、前記発明１において、前記第２ゲートが上昇時に当接し前記第１ゲートを前記第２ゲートとともに上昇させる当接体を前記第１ゲートに設けてもよい。第１ゲートの開閉は第２ゲートの開閉動作を利用する。第１ゲートの上部にストッパーの役目をなす当接体を設けた構成にし、第１ゲートと第２ゲートを相対的に動作させ段階的な開閉を行う。第２ゲートが下降し第１ゲートが排水口を閉じた後、続いて第２ゲートでゲート排水口を閉じることが可能な構成である。
【００２０】
さらに、前記発明１において、前記第３ゲートが前記第１ゲートを離れて前記排水樋門上部に移動することを可能とするための案内部材を、前記排水樋門に設けてもよい。第３ゲートを第１ゲートから離れた上部位置に引き上げることで、第３ゲートの水中ポンプのメンテナンスが容易に行える構成である。
【００２１】
さらに、前記発明１において、前記第１開閉装置には、一端が前記第２ゲートに連結し他端が開閉機構部に連結するラック棒が含まれていてもよい。構成が簡素でゲートを上昇、下降とも強制的に開閉ができる構成なので、開閉動作を確実に行うことができる。
【００２２】
さらに、前記発明１において、前記第２開閉装置には、一端が前記第３ゲートに連結し他端が開閉機構部に連結するラック棒が含まれていてもよい。構成が簡素でゲートを上昇、下降とも強制的に開閉ができる構成なので、開閉動作を確実に行うことができる。
【００２３】
さらに、前記発明１において、前記第２ゲートは、前記第３ゲートが異常になったときこの第３ゲートが下降状態であっても下降して前記ゲート排水口を閉鎖する構成になっていてもよい。非常時の対応に好適で、排水流れを止めて第３ゲートを引き上げることが可能である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の非常時対応型ゲートポンプ設備１の全体構成を示した側面断面図である。本発明のゲートは３つのゲートで構成され、図１は、第３ゲートが排水樋門水路底の最下位置に設置され、又第１ゲートも水路底に設置された第１段階の開閉状態を示す。第２ゲートは開放状態である。この図の場合、排水は水中ポンプのみを通過して流れる。ゲートは閉鎖状態にあるが、排水が少ない場合に、排水を第３ゲートに設けられた水中ポンプ内を通過させることで、自然排水は可能である。
【００２５】
図２は、図１同様の側面断面図で、第３ゲートが上昇して開放し、自然排水状態を示した第２段階の開閉構成図である。図１の場合の構成では、自然排水を続けていて水量が多くなると、排水は水中ポンプ内の通過のみで行っているので、水中ポンプの通過能力を越えると水中ポンプに塵芥がかかり水中ポンプを損傷するおそれがある。又、逆流であった流れが急に上流からの流れに変わり、水中ポンプの通過排水のみで自然排水を行うことができないような場合に、水中ポンプを引き上げて第２段階の開閉状態とする。
【００２６】
図３は、図１同様の側面断面図で、第３ゲートを更に上昇させ上方へ引き上げるとともに、第１，第２ゲートをも上昇させた状態を示している。この場合は排水樋門の排水口全部が開放される状態となる。排水の量が多い場合に対応するものである。図４は第３ゲートを尚も上昇させ排水樋門の最上部に位置させた状態である。この図の場合は、第３ゲートのトラブルやメンテナンス等に対応する構成である。第１ゲートと第２ゲートは、逆流を防止するため水路底に位置し、排水口を閉じる。
【００２７】
図５は図１の正面図で、図６は部分平面図で、中心線を境に（ａ）部の図は、図２のＸ−Ｘ断面図を示し、（ｂ）部の図は、図１のＹ−Ｙ断面図を示している。平面図においては左右対称図となるので、説明の便宜上、２つの部分の分割表示としている。図７は上部フレームの構成を示した部分図で、図１のＺ−Ｚ断面図である。概略以上のような構成になっているが、次に、本発明のゲートポンプ設備１の詳細な構成を図に従って説明する。
【００２８】
通常、水路の排水は上流側（内水側）Ａから下流側（外水側）Ｂへ自然排水の形で流れている。ゲートポンプ設備１の基体である排水樋門２はコンクリートで構成され、この排水樋門２は略四角形状の門体を構成し、下部が排水口３になっている。この排水樋門２の上部には、ゲートを開閉するための２つの開閉装置４，５が取り付けられている。
【００２９】
ゲートは３つ有し、１つは、親ゲートに相当する第１ゲート６を構成し、排水樋門２の側壁に直接案内され上下方向に昇降する。第１ゲート６は排水樋門２の排水口３を閉鎖する状態で設置されているが、上部は鋼板で構成され水の通過の出来ない構成で、下部は開放されゲート排水口７を有し水の通過が可能な構成になっている。従って図１の状態は、排水樋門２の排水口３の上半分は、閉じられ、下半分が開放された状態になっている。又、第１ゲート６には水密装置６ｇが設けられ、この排水樋門２に対して水密状態を構成している。
【００３０】
この第１ゲート６は、上流側に止水フレーム８が設けられ、この止水フレーム８と第１ゲート６の間に挟持された状態で第２ゲート９が設けられている。この第２ゲート９は、第１ゲート６上を相対的に上下方向に移動可能である。第２ゲート９が上部に移動したときは、第１ゲート６の下部即ちゲート排水口７が開放状態となる。又、第２ゲート９が下方向に移動したときは、第１ゲート６のゲート排水口７は閉鎖される。
【００３１】
従ってこの場合は、排水口３を全て閉鎖する状態となる。第２ゲート９の上部にはラック棒１０の一端が吊り金具１１を介して取り付けられている。このラック棒１０の他端は第１開閉装置４の駆動機構に連結している。このラック棒１０の先端部は第１開閉装置４の外部に張り出すので外側をカバー１０ａで覆っている。又、第１ゲート６と止水フレーム８との間に跨って上部フレーム１２が設けられている。ラック棒１０はこの上部フレーム１２を貫通させているが、第２ゲート９の上端部はこの第２ゲート９が上昇するとき、上部フレーム１２に当接するようになっている。
【００３２】
この上部フレーム１２はストッパーになっていて、第２ゲート９が上昇したとき第２ゲート９の上端部はこの上部フレーム１２に当接し、尚も上昇したときは第１ゲート６を吊り下げた状態で、図３に示すように排水口３を開放する。逆に第２ゲート９が下降するときは第１ゲート６も自重で第２ゲート９とともに底部が水路底に達するまで下降する。第１ゲート６が水路底に達した後は、第２ゲート９のみが下降することになる。
【００３３】
又、この第２ゲート９には第１ゲート６に相対して水密装置９ｇが設けられ、第１ゲート６との間に水密状態を構成する。この第２ゲート９の移動は排水樋門２上部に設けられた第１開閉装置４によって行われる。この第１開閉装置４の開閉機構は公知の手段によっている。第１開閉装置４は、モーター、減速機構等を有していて、自動的に駆動できる装置であり、その構造は図示していないが、ハンドルの手動操作によってもラック棒１０を上下させゲートを開閉させることができる装置である。開閉の伝達手段にラック棒を使用することは、チェーンと異なり上昇、下降とも剛体による押し引き可能な動作となるので、確実なゲート開閉動作ができる。簡素な伝達手段である。
【００３４】
更に、この排水樋門２の上流側は壁がなく開放状態になっていて、第１ゲート６は排水樋門２の壁側に設けられた案内部を構成する戸当金物１３を介して案内され、昇降方向に移動可能である。第１ゲート６が下降すると、第１ゲート６は矩形状の排水口３の上半分を覆って閉じているが、排水口３から上昇すると上半分は開かれる。
【００３５】
この排水樋門２には、前述のとおり、第１ゲート６の案内及び水密のための戸当金物１３がコンクリートに埋設されて取り付けられている。この戸当金物１３は、排水樋門２の水路底に第１ゲート６の側底部及び第３ゲート１４の底部が当接するための水底戸当金物と、排水口３の上部には上部戸当金物と、排水樋門２の各側壁にあって第１ゲート３の昇降方向案内のため凹状の側壁戸当金物とで構成されている。
【００３６】
戸当金物１３は、鋼板及び型鋼等の構成でコンクリートに埋設されている。一方第１ゲート６の側板両側部及び上部には、水密装置６ｇが取り付けられている。排水樋門２の戸当金物１３の側壁戸当金物及び上部戸当金物に接して第１ゲート６が降下し、排水口３の上半分を閉じたとき、排水口３周囲に下流側から上流側に跨って水が隙間を通して戸当金物１３と第１ゲート６の水密装置６ｇとの間で浸水するのを防止している。但し、ゲート排水口７の水の移動は内外水位差によって発生する。
【００３７】
第１ゲート６は、桁構造になっていて、排水樋門２側に位置する端縦桁６ｄに、摺動材６ｅが第１ゲート６の側面に取り付けられている。この摺動材６ｅは、排水樋門２の案内ガイドである戸当金物１３に対し摺動し、第１ゲート６は規制されながら昇降方向に案内される。この第１ゲート６は、上、下流側が外板６ａとなっていて、排水の流れを直接受ける。内部には縦桁６ｃ、横桁６ｂ等で補強され水圧に耐えるようになっている。
【００３８】
上流側の外板６ａは摺動材９ｅとして、第２ゲート９の水密装置９ｇの摺動板となっている。第１ゲート６の端縦桁６ｄ側にはクサビ６ｈが設けられている。第１ゲート６が下降し排水樋門２の下部に位置決めされ排水口３を閉じるとき、排水樋門２の戸当金物１３との間でこのクサビ６ｈが相互にくい込む構成となり、第１ゲート６が排水樋門２に押圧し固定された状態となる。クサビ６ｈがあることで、第１ゲート６と排水樋門２との間のガタを解消することになる。
【００３９】
従って、第３ゲート１４上の水中ポンプ１７が運転したとき、第１ゲート６の振動を防止させることができ、振動に伴う悪影響が避けられる。又、この第１ゲート６に対しては、上流側に端縦桁６ｄを介して止水フレーム８が設けられ、第１ゲート６と一体化されている。この止水フレーム８も断面形状は第１ゲート６と略同じ構成になっている。外側に外板８ａが設けられ、内部に縦桁８ｃ、横桁８ｂで補強されている。又、端縦桁８ｄが設けられ第１ゲート６の端縦桁６ｄとの間で案内溝１５を形成している。
【００４０】
又、上流側の外板８ａは摺動材８ｅとして、第３ゲート１４の水密装置１４ｇの摺動板となっている。この止水フレーム８は、端縦桁６ｄを介して第１ゲート６と一体的に設けられているが、第１ゲート６と同様の機能を有し第１ゲート６の一部と見なしてもよい。第１ゲート６と略同形の構成としたことで厚みを有し、ゲート排水口７の水路行程は長くなっている。第１ゲート６の上方部は、第２ゲート９が引き上げられるときの上昇端となっていて上部フレーム１２が設けられ、引き上げ時のストッパーを構成している。
【００４１】
この上部フレーム１２は剛性のある構成となっていて、鋼板１２ａ、補強桁１２ｂ及び水密装置１２ｃを有する鋼板及び型鋼の構成である。この上部フレーム１２は、第１ゲート６と止水フレーム８に跨って固定されている。又、第１ゲート６の下端部６ｉは、第３ゲート１４が降下したときの降下端になっていて、降下ストッパーの役目をなす端桁を構成し、第３ゲート１４が第１ゲート６から外れないようになっている。
【００４２】
第１ゲート６と止水フレーム８との間に挟まれて、第２ゲート９が昇降方向移動自在に設けられている。第１ゲート６には、止水フレーム８との間に案内溝１５が設けられ、この案内溝１５に沿って第２ゲート９が第１ゲート６と同方向に案内され昇降移動する。この第２ゲート９も第１ゲート６と同様に桁構造をなし、外側に外板９ａを構成し、排水樋門２に近い部分の端縦桁９ｄが第１ゲート６の案内溝１５にはまり込んでいる。
【００４３】
この第２ゲート９と相対する第１ゲート６の面は、摺動材９ｅが設けられていて、水密装置９ｇの摺動面となっている。第２ゲート９が閉じたとき水の出入りを防止する。更に、この第２ゲート９は、第１ゲート６と同様に縦桁９ｃと横桁９ｂによって補強されている。第２ゲート９の端縦桁９ｄにはクサビ９ｈが設けられている。第２ゲート９が下降し第１ゲート６の下部に位置決めされゲート排水口７を閉じるとき、第１ゲート６との間でこのクサビ９ｈが相互にくい込む構成となり、第２ゲート９が第１ゲート６に押圧し固定された状態となる。
【００４４】
この結果、第２ゲート９と第１ゲート６との間にはガタが解消され、前述のクサビ６ｈと合わせ２つのゲートは排水樋門２にしっくりと固定された状態になり、第３ゲート１４上の水中ポンプ１７が運転したとき振動を防止でき、振動に伴う悪影響が避けられる。
【００４５】
この第２ゲート９上部には、前述のように吊り金具１１を介してラック棒１０が取り付けられている。このラック棒１０は水路幅方向に沿って２個取り付けられ、排水樋門２上部に設けられた第１開閉装置４に連結している。実施の形態では、水路幅が広いことを考慮して２個のラック棒を介させているが、水路幅が狭い場合は、１個であってもよい。止水フレーム８の上流側には、上下方向に昇降する第３ゲート１４が設けられている。この第３ゲート１４は止水フレーム８とガイドフレーム１６間の案内溝１５ａに規制され上下方向に移動する。
【００４６】
又、この第３ゲート１４は排水樋門２に設けられた２本の案内バー２１によっても案内されている。第３ゲート１４も鋼板及び型鋼による構造になっていて、前述の第１ゲート６，第２ゲート９と同様に、外板１４ａ、横桁１４ｂ、縦桁１４ｃ、端縦桁１４ｄ、吊り金具１４ｆ、水密装置１４ｇ、ポンプ取り付け枠１４ｈ及びクサビ１４ｉより構成されている。
【００４７】
この第３ゲート１４の上流側壁面に水中ポンプ１７が取り付けられている。この水中ポンプ１７は第３ゲート１４に取り付けられていることで、この設備はゲートポンプ構成をなしている。この水中ポンプ１７は横軸ポンプで、吸い込み口１７ｃ側がフランジ１７ａを介して第３ゲート１４の壁面であるポンプ取り付け枠１４ｈに取り付けられ、吐出口１７ｂが下流側に向けられている。水中ポンプ１７が停止しているときは、排水はこの水中ポンプ１７内を通過でき自然排水が可能である。
【００４８】
又吐出口１７ｂ側には、フラップ弁１８（逆止弁）が取り付けられていて、フラップ弁１８の弁が上下方向に揺動する。流れが自然排水あるいは強制排水の場合には上下方向に揺動して開放し、流れが下流から上流に逆流する場合には弁が閉じて排水の逆流を防止する。
【００４９】
本実施の形態においては、水中ポンプ１７を横形としているが、横形に限定されるものではない。立軸水中ポンプであってもよい。また、サンドポンプ等のものであってもよく、この場合は河床の清掃もできる。水中ポンプ１７が駆動し内蔵する羽根が回転すると、水は水中ポンプ内を上流側Ａから下流側Ｂに流れる。
【００５０】
このフラップ弁１８は、揺動動作が横方向に揺動して開閉する観音開きのようなタイプであってもよい。このフラップ弁１８は一種の蓋を構成し、水中ポンプ１７が運転され前述の方向に水が水中ポンプ１７内を流れる場合は、フラップ弁１８は水流の勢いで上方に持ち上げられる。下流側Ｂの水位が上流側Ａの水位より高くなり、水中ポンプ１７の運転を停止したときは、フラップ弁１８は下がり水中ポンプ１７の吐出口１７ｂを塞ぎ、逆流を防止する。
【００５１】
次に第３ゲート１４の第２開閉装置５について説明する。この第２開閉装置５の基本構造は、基本的に第１開閉装置４と同様の機構になっている。水中ポンプ１７を搭載した第３ゲート１４の上部には、吊り金具１４ｆが取り付けられている。この吊り金具１４ｆには、吊りピン１９が設けられ、この吊りピン１９にラック棒２０が連結されている。ラック棒２０には、長手方向にラックが設けられている。このラック棒２０の移動機構は第２開閉装置５内にあり、図示していないが、公知の手段、例えば歯車等でラック棒２０を第２開閉装置５によって上下方向に移動させる。
【００５２】
ハンドルで操作、あるいはモータ駆動等で操作すると、ラック棒２０が上下方向に移動するようになっている。ラック棒２０は前述のとおり２つ設けられていて、２つのラック棒２０の駆動系は連結手段により連結されている。このラック棒２０の場合も前述同様に２個としているが、水路幅が狭い場合は１個であってもよい。一方のラック棒２０を駆動すると他方のラック棒２０も一体的に動作し上下動する。このラック棒２０の上端部は排水樋門２の上部に設けられたカバー２０ａで覆われている。この第３ゲート１４の開閉伝達手段にラック棒２０を使用することで、前述のラック棒１０と同様の効果を奏し、確実な開閉動作ができる。
【００５３】
従って、第３ゲート１４の開閉操作は、第２開閉装置５によりラック棒２０が上下方向に移動することにより行われる。また、上流側の水路には、図示しない除塵機が設けられ、上流から流れてくる流木等の塵芥類を除去し、水中ポンプ１７へ塵芥類が侵入するのを防止している。第３ゲート１４は２本のラック棒２０により支持され、前述のように止水フレーム８とガイドフレーム１６との案内溝１５ａに沿って上下方向に移動可能である。次にゲートの開閉状態について説明する。
【００５４】
図１の第１段階の開閉状態は、逆流があって水中ポンプを運転する場合、あるいは例えば降雨が弱まり下流の水位が下がり、上流水位と同じかわずかに下流水位が下がるような水量が少ないとき、水中ポンプ１７の運転を止めて水中ポンプ１７内を通して自然排水を行うような状態の場合である。逆流があったときは、フラップ弁１８により阻止することができる。第１ゲート６が排水樋門２の排水口３を塞いでいるが、ゲート排水口７は開放されている。第３ゲート１４が第１ゲート６のゲート排水口７を塞ぎ、逆流を防止する構成になっている。
【００５５】
降雨が続き、下流側の水が上流側に逆流する危険が生じたときは、第３ゲート１４を降下させ図１の状態にして強制排水を行う。水密装置を有効に機能させるため止水フレーム８の下端に設けられた下端部６ｉに第３ゲート１４が当接し、第１ゲート６及び止水フレーム８は一層強く水路を閉じる。
【００５６】
この場合、第１ゲート６及び第２ゲート９の各水密装置６ｇ，９ｇにより排水口３，ゲート排水口７は水密状態となっている。第１ゲート６，第３ゲート１４が閉じた状態で排水を行うときは、前述のとおり水中ポンプ１７で強制排水を行う。このとき、上部フレーム１２は、水密装置１２ｃによりラック棒１０通過に伴う第１ゲート６及び止水フレーム８上部の水密状態を維持する。又、急に水流が自然流に変わったときは、水中ポンプ１７を停止させて、排水を水中ポンプ１７を通過させて上流から下流へ流す。このときフラップ弁１８は水流の勢いで揺動し上方に持ち上げられ開放状態となる。
【００５７】
このフラップ弁１８は、水平軸を支点に上下方向に揺動するフラップ型の弁である。下流側の水位が上流側より高くなり逆流するときは、このフラップ型のゲートを構成するフラップ弁１８が自重と逆流の水圧で下って水中ポンプ１７の吐出口１７ｂを塞ぎ、流れが水中ポンプ１７内に逆流するのを防止している。
【００５８】
次に第２段階の開閉状態は、第３ゲート１４を第２開閉装置５の駆動で上方へ移動させ、第１ゲート６のゲート排出口７のみが開放された状態である。前述のように、自然排水の水量が多くなり、水中ポンプの通過能力を越えるため、水中ポンプ１７に負担を与えないように水中ポンプ１７を上方へ退避させた状態である。従ってこの場合、水中ポンプ１７は運転されない。
【００５９】
続いて第３段階の開閉状態は、引き続き第３ゲート１４を上方へ引き上げ、同時に第２ゲート９を引き上げて上部フレーム１２とともに第１ゲート６を引き上げ排水口３を完全に開放させ、第３ゲート１４を水路上で停止させた状態である。この状態は、排水樋門２の排水口３が全面開放され、第１ゲート６のゲート排水口７も開放された状態となる。
【００６０】
次に第４段階の場合は、非常時又はメンテナンスのときの開閉状態を示している。この第４段階の開閉状態において、第３ゲート１４を独立して第１ゲート６から離し、排水樋門２の上部に引き上げることができる。この状態は、メンテナンスを含め非常時の場合である。即ち、トラブル等が発生したとき先ず第２ゲート９を降下させ、続いて第３ゲート１４上の水中ポンプ１７を排水樋門２上部に上昇させる。
【００６１】
第２ゲート９の降下に伴い第１ゲート６を降下させ排水口３を閉鎖する。尚も第２ゲート９を降下させ第１ゲート６のゲート排水口７を閉鎖する。実際の動作は、図１の状態で水中ポンプ１７が強制排水中にトラブルを発生した場合、水中ポンプ１７の引き上げに合わせて第２ゲート９を降下させるだけでよい。このようにして、ゲート排水口７を閉じ排水の流れを完全に停止させる。
【００６２】
第２ゲート９を降下させた後第３ゲート１４を引き上げるが、このとき始めはガイドフレーム１６と止水フレーム８との案内溝１５ａをガイドにして、第３ゲート１４は引き上げられる。この位置以上に尚も排水樋門２上部へ引き上げるときは、第３ゲート１４を案内溝１５ａを離れて移動させ、案内バー２１を利用してメンテナンスのできる位置まで引き上げる。その後トラブル等が解消したならば、再び第３ゲート１４を降下させゲート排水口７を閉じ、第２ゲート９を引き上げ強制排水の可能な状態にする。
【００６３】
トラブル等がなく通常の場合、排水口３の全面開放のためには、第１ゲート６の下半分はゲート排水口７になっているので、第１ゲート６を第１ゲート６高さの半分のみ引き上げるだけでよい。これにより、従来に比べ排水樋門２の高さを低くすることができ、メンテナンスが極めて容易に行うことができる。
【００６４】
（実施の形態２）
図８から図１３は、非常時対応型ゲートポンプ設備の他の実施例を示す図である。排水樋門２に対する第１ゲート６の取り付け構成及び第１ゲート６に対する第２ゲート９の取り付けの基本構成は、前述の場合と同様であり、又、第３ゲート１４の取り付け構成も前述同様であるので詳細説明は省略する。
実施の形態１との相違点は、排水流れの方向が上流側と下流側が反対になっていることである。実施の形態２においては、第１ゲート６側を上流とし、第３ゲート１４側を下流としている。この場合第３ゲート１４の水中ポンプ１７の取り付け方向は逆になる。又、吐出口１７ｂが外側に配置されることで、第３ゲート１４に対する取り付け位置が実施の形態１と異なる。
【００６５】
従って第３ゲート１４は実施の形態１の第３ゲート１４とは形状が異なる。排水は第１ゲート６側から第３ゲート１４側に流れ、ゲート排水口７から水中ポンプ１７側に向かって流れ込むことになる。前述のように、ゲート排水口７近傍は、第１ゲート６，第２ゲート９，止水フレーム８の重なり部分となっていて、壁面は厚みのある流路を形成している。このため、水中ポンプ１７による吸い込みの際、空気吸い込みに伴う渦発生を防止している。ゲート排水口７の側壁が厚みを有していることから、空気吸い込み渦発生を防止する効果がある。
【００６６】
図８は図１に相当する図で、前述のように第３ゲート１４の水中ポンプ１７の取り付け位置は異なる。自然排水は矢印のように流れるので流れによる押圧力は止水フレーム８側にかかり、各水密装置に対しては浮き方向に力がかかることになる。フラップ弁１８は実施の形態１においては第３ゲート１４に内蔵された状態であったが、本実施の形態では第３ゲート１４の外方に位置する。
【００６７】
図９は図２に相当する図であり、図１０は図３に相当する図であり、基本的には、前述の構成のとおりである。又、図１１は、図４に相当する図である。この例の場合も基本的には前述のとおりであるが、フラップ弁関係が外方にあることから、フラップ弁関係のメンテナンスを容易に行える構成である。図１２は図５に相当する図で、水中ポンプ１７部分の向きが異なるが、その他の構成は図５同様である。図１３は図６に相当する図で、図１３の（ｃ）部は図９のＵ−Ｕ断面図を示し、図１３の（ｄ）は、図８のＶ−Ｖ断面図を示している。
【００６８】
以上、本発明の実施の形態をスライドゲートで説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、ローラゲートでも可能である。又、止水フレームを別部材として構成したが、第１ゲートの一部として一体的に構成されたものでもよい。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。尚、直接明細書及び図面に記載がないいずれの形状や材質であっても、本願発明の作用、効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲である。実施の形態に限定されないことはいうまでもない。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、ゲートポンプによる水路の開閉方式を２系統の昇降多段のゲートポンプ構成にしたので、以下のような優れた効果を奏する。メンテナンスを含めゲートポンプの水中ポンプにトラブルが発生したとき等の非常時の場合、水中ポンプ側と独立して設置されているゲートを直ちに閉じて水流を止め、水中ポンプに損傷を与えることが回避でき、トラブル等が解消したときは、直ちに元の状態に復帰でき、内外水位差に応じた操作が容易に行えるようになった。
【００７０】
又、特に川表設置の場合に、水中ポンプの吸い込みによる渦発生の防止できる構造になった。更に、排水樋門の高さを低くすることが可能となり、ゲートポンプ設備を低く構成することができた。このため、工事費がかからずコスト低減となった。水中ポンプをゲート上方の開放された側へ引き上げることを可能としたので、水中ポンプのメンテナンス等が容易に且つ安全に行うことができる。排水樋門を低くすることができたので、美観を損ねることのない設備となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、実施の形態１におけるゲート開閉第１段階を示す本発明のゲートポンプ設備の側面断面図である。
【図２】図２は、実施の形態１におけるゲート開閉第２段階を示す本発明のゲートポンプ設備の側面断面図である。
【図３】図３は、実施の形態１におけるゲート開閉第３段階を示す本発明のゲートポンプ設備の側面断面図である。
【図４】図４は、実施の形態１におけるゲート開閉第４段階を示す本発明のゲートポンプ設備の側面断面図である。
【図５】図５は、図１の正面図である。
【図６】図６は、部分平面図で、（ａ）は、図２のＸ−Ｘ断面図を、（ｂ）は図１のＹ−Ｙ断面図を示す。
【図７】図７は、部分平面図で、図１のＺ−Ｚ断面図を示す。
【図８】図８は、実施の形態２におけるゲート開閉第１段階を示す本発明のゲートポンプ設備の側面断面図である。
【図９】図９は、実施の形態２におけるゲート開閉第２段階を示す本発明のゲートポンプ設備の側面断面図である。
【図１０】図１０は、実施の形態２におけるゲート開閉第３段階を示す本発明のゲートポンプ設備の側面断面図である。
【図１１】図１１は、実施の形態２におけるゲート開閉第４段階を示す本発明のゲートポンプ設備の側面断面図である。
【図１２】図１２は、図８の正面図である。
【図１３】図１３は、部分平面図で、（ｃ）は、図９のＵ−Ｕ断面図を、（ｄ）は図８のＶ−Ｖ断面図を示す。
【符号の説明】
１…非常時対応型ゲートポンプ設備
２…排水樋門
３…排水口
４…第１開閉装置
５…第２開閉装置
６…第１ゲート
７…ゲート排水口
８…止水フレーム
９…第２ゲート
１０…ラック棒
１２…上部フレーム
１４…第３ゲート
１７…水中ポンプ
１８…フラップ弁
２０…ラック棒
２１…案内バー
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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