(57)【要約】【課題】フラップ弁や完全止水弁やサイフォンブレーク弁等を用いなくても、容易にゲートの止水性（信頼性）を高く維持できるポンプゲートを提供すること。【解決手段】水路を開閉するゲート１１−１にポンプ１３−１を設置し、ゲート１１−１によって閉じた水路の一方の側の水をポンプ１３−１によって他方の側に排水する構造のポンプゲート１０−１である。ポンプ１３−１の配管をサイフォン配管１５−１とし、且つポンプ１３−１をサイフォン配管１５−１の吐出側に設置する。ポンプ駆動用の電動機１７−１として可逆運転可能な電動機を用いる。【選択図】図１
2005054540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路を開閉するゲートにポンプを設置し、ゲートによって閉じた水路の一方の側の水を前記ポンプによって他方の側に排水する構造のポンプゲートにおいて、
前記ポンプの配管をサイフォン配管とし、且つ前記ポンプをサイフォン配管の吐出側に設置することを特徴とするポンプゲート。
【請求項２】
前記ポンプ駆動用の電動機として可逆運転可能な電動機を用いたことを特徴とする請求項１に記載のポンプゲート。
【請求項３】
水路を開閉するゲートにポンプを設置し、ゲートによって閉じた水路の一方の側の水を前記ポンプによって他方の側に排水する構造のポンプゲートにおいて、
前記ポンプの配管をサイフォン配管とし、前記ポンプをサイフォン配管の吸込側に設置するとともに、前記ポンプを先行待機型ポンプで構成したことを特徴とするポンプゲート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はポンプゲートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、本川と支川との合流部に、小規模排水施設としてのポンプゲートを設置し、支川の氾濫防止を可能としている。ここでポンプゲートは、水中ポンプをゲート（水門）に設備することで、省スペース化を可能とした小規模排水設備である。即ち例えば、本川に支川が流れ込むような場所に、支川側を開閉するポンプゲートを設置し、大雨などの本川増水時に前記ポンプゲートを閉じることで本川側の水が支川に逆流するのを防止する。一方ポンプゲートを閉じたときに支川の上流から流れてくる水は、ポンプによって水位の高い本川側に強制的に排水する。
【０００３】
図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は従来のポンプゲートの各種例を示す概略構成図である。即ち図３（ａ）に示すポンプゲート１００−１は、ゲート１０１−１に水中ポンプ１０３−１の配管１０４−１を貫通するように取り付け、さらに配管１０４−１の吐出口に逆流防止用のフラップ弁（止水弁）１０７−１を取り付けて構成されている（例えば特許文献１）。そして水中ポンプ１０３−１を駆動すれば、ゲート１０１−１で仕切られた吸込側の水が、吐出側に排水される。水中ポンプ１０３−１の駆動を停止すれば、フラップ弁１０７−１が閉じられて水位の高い吐出側から水位の低い吸込側への水の逆流は防止される。
【０００４】
図３（ｂ）に示すポンプゲート１００−２は、ゲート１０１−２にこれを乗り越えるサイフォン配管１０９−２を具備する水中ポンプ１０３−２を設置し、サイフォン配管１０９−２の途中にサイフォンブレーク弁１１１−２を取り付けて構成されている。そして水中ポンプ１０３−２を駆動すれば、吸込側の水が水中ポンプ１０３−２に吸い込まれ、サイフォン配管１０９−２を満たしながら吐出側に排水される。吸込側の水位が低下してサイフォン配管１０９−２の吸込口から空気が吸引されるようになると、水中ポンプ１０３−２に振動が発生するので、そのような場合は水中ポンプ１０３−２を停止する。水中ポンプ１０３−２の停止だけではサイフォン配管１０９−２内を満たす水によって形成されているサイフォンによって、水位の高い吐出側から水位の低い吸込側へ水が逆流するので、水中ポンプ１０３−２の停止と同時にサイフォンブレーク弁１１１−２を開き、負圧となってるサイフォン配管１０９−２内に空気を導入することでサイフォンを破壊し、前記逆流を防止する。
【０００５】
図３（ｃ）に示すポンプゲート１００−３は、ゲート１０１−３にこれを乗り越えるサイフォン配管１０９−３を具備する水中ポンプ１０３−３を設置し、サイフォン配管１０９−３の途中にサイフォンブレーク弁１１１−３と真空ポンプ１１３−３とを取り付けて構成されている。そして水中ポンプ１０３−３を駆動すれば、吸込側の水が水中ポンプ１０３−３に吸い込まれ、サイフォン配管１０９−３を満たしながら吐出側に排水されていく。サイフォン配管１０９−３内に水を満たす際、同時に真空ポンプ１１３−３を駆動してサイフォン配管１０９−２内の空気を抜くことで、迅速にサイフォンを形成する。そして図３（ｂ）の場合と同様に、吸込側の水位が低下してサイフォン配管１０９−３の吸込口から空気が吸引されるようになった場合は、水中ポンプ１０３−３の駆動を停止し、且つサイフォンブレーク弁１１１−３を開き、これによってサイフォン配管１０９−３内に空気を導入してサイフォンを破壊し、水位の高い吐出側から水位の低い吸込側への水の逆流を防止する。
【０００６】
しかしながら上記図３（ａ）に示すポンプゲート１００−１の場合、吐出側から吸込側への水の逆流防止をフラップ弁１０７−１のみによって行っているため、ゲートの止水性（信頼性）が低い。そのため完全な止水を行うには、仕切弁等の完全止水弁を別途設ける必要があり、コストの増大やポンプゲート１００−１の大型化を招いてしまう。
【０００７】
また上記図３（ｂ），（ｃ）に示すポンプゲート１００−２，３の場合、サイフォンブレーク弁１１１−２，３が故障，閉塞した場合にはサイフォンが破壊されず、吐出側から吸込側へ大きな逆流を発生させてしまう危険性がある。
【特許文献１】特開２００３−３４５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、フラップ弁や完全止水弁やサイフォンブレーク弁等を用いなくても、容易にゲートの止水性（信頼性）を高く維持できるポンプゲートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願の請求項１に記載の発明は、水路を開閉するゲートにポンプを設置し、ゲートによって閉じた水路の一方の側の水を前記ポンプによって他方の側に排水する構造のポンプゲートにおいて、前記ポンプの配管をサイフォン配管とし、且つ前記ポンプをサイフォン配管の吐出側に設置することを特徴とするポンプゲートにある。
【００１０】
本願の請求項２に記載の発明は、前記ポンプ駆動用の電動機として可逆運転可能な電動機を用いたことを特徴とする請求項１に記載のポンプゲートにある。
【００１１】
本願の請求項３に記載の発明は、水路を開閉するゲートにポンプを設置し、ゲートによって閉じた水路の一方の側の水を前記ポンプによって他方の側に排水する構造のポンプゲートにおいて、前記ポンプの配管をサイフォン配管とし、前記ポンプをサイフォン配管の吸込側に設置するとともに、前記ポンプを先行待機型ポンプで構成したことを特徴とするポンプゲートにある。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、ポンプをサイフォン配管の吐出側に設置したので、吸込側の水路の水位が低下してサイフォン配管から空気が吸引されるようになると、自動的にサイフォン配管内のサイフォンが破壊される。従って従来のようにサイフォンブレーク弁を設ける必要はなく、サイフォンブレーク弁の故障や閉塞による大きな逆流の危険もなくなる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、ポンプ駆動用の電動機として可逆運転可能な電動機を用いたので、サイフォン配管の吐出側にポンプを設置しても、ポンプを逆転運転することで容易にサイフォン配管内にサイフォンを形成できる。従って呼び水を供給する機構や真空ポンプ等を別途設置する必要がなくなる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、ポンプをサイフォン配管の吸込側に設置するとともに、ポンプとしてドライ運転可能な先行待機型ポンプを使用しているので、サイフォン配管の吸込側から空気が流入してもポンプの運転に何ら支障は生じず、そのまま運転した状態でサイフォンを破壊でき、従ってサイフォンブレーク弁を設ける必要はなく、サイフォンブレーク弁の故障や閉塞による大きな逆流の危険もなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施の形態にかかるポンプゲート１０−１の概略構成図である。同図に示すようにポンプゲート１０−１は、水路を開閉するゲート（水門）１１−１自体にポンプ１３−１を設置し、ゲート１１−１によって閉じた水路の一方の側（吸込側）の水を前記ポンプ１３−１によって他方の側（吐出側）に排水する構造に構成されている。そして本実施の形態においては、前記ポンプ１３−１によって排水するための配管をサイフォン配管１５−１によって構成し、且つ前記ポンプ１３−１をサイフォン配管１５−１の吐出側に設置し、さらにポンプ１３−１駆動用の電動機１７−１として可逆運転可能な電動機を用いている。なおサイフォン配管１５−１は、その最上位置における管底が水路の最高水位ＨＷＬ以上の位置になるように設置されている。
【００１６】
ここで上記構成のポンプゲート１０−１の動作を説明する。まずゲート１１−１によって水路を閉じ、次に電動機１７−１を逆転することでポンプ１３−１を逆転運転し、これによって吐出側の水をサイフォン配管１５−１の吐出口から吸い込ませて、サイフォン配管１５−１内にサイフォンを形成する。
【００１７】
本実施の形態において電動機１７−１を可逆運転可能な電動機としたのは以下の理由による。即ちポンプ１３−１をサイフォン配管１５−１の吐出側に設置したので、ポンプ１３−１の吸込側には長い吸込側の配管が設けられることとなり、ポンプ１３−１を正転運転するだけでは、容易にサイフォン配管１５−１の吸込口から水を吸い上げてサイフォンを形成することができない。一方サイフォン配管１５−１の吸込口から容易に水を吸い上げるようにするには、別途呼び水を供給する機構を設置したり、真空ポンプによってサイフォン配管１５−１内を負圧にしたりする必要がある。そこで本実施の形態においては、呼び水を供給する機構や真空ポンプ等を別途設置しなくても、容易にサイフォン配管１５−１内にサイフォンを形成できるようにするため、電動機１７−１を可逆運転可能な電動機としてポンプ１３−１を逆転運転させることとしたのである。
【００１８】
そして上述のようにしてサイフォン配管１５−１にサイフォンが形成されると、電動機１７−１を逆転運転から正転運転に切り換え、これによってポンプ１３−１を正転運転することでポンプゲート１０−１の吸込側から吐出側に排水運転を行っていく。
【００１９】
前記ポンプ１３−１による排水運転が進んで吸込側の水路の水位が低下して規定水位（ポンプの配管の吸込口が空気を吸い込み始める水位）以下になると、サイフォン配管１５−１の吸込口から空気が吸引されるようになり、サイフォン配管１５−１内のサイフォンが破壊される。同時に電動機１７−１を停止してポンプ１３−１の運転を停止することで、排水を停止する。本実施の形態ではポンプ１３−１をサイフォン配管１５−１の吐出側に設置したので、運転中のポンプ１３−１に大量の空気が入り込む前にサイフォンが破壊される。従って従来のように別途サイフォンブレーク弁を設ける必要はなく、サイフォンブレーク弁の故障や閉塞による大きな逆流が生じる危険もなくなる。
【００２０】
上記実施の形態において、ポンプ１３−１始動時の一時的な逆流が許容されない場合は、電動機１７−１を可逆運転可能な電動機とする代わりに、サイフォン配管１５−１にその内部を負圧にする真空ポンプを取り付け、ポンプ１３−１始動時に真空ポンプによってサイフォン配管１５−１内を負圧にしてその吸込口から水を吸い込ませ、これによってサイフォン配管１５−１内にサイフォンを形成する。この場合、真空ポンプの設置は必要になるが、ポンプ１３−１をサイフォン配管１５−１の吐出側に設置しているので、上記実施の形態と同様に、サイフォンブレーク弁の設置は不要になる。
【００２１】
図２は本発明の他の実施の形態にかかるポンプゲート１０−２の概略構成図である。同図に示すポンプゲート１０−２においても前記ポンプゲート１０−１と同様に、水路を開閉するゲート（水門）１１−２自体にポンプ１３−２を設置し、ゲート１１−２によって閉じた水路の一方の側（吸込側）の水を前記ポンプ１３−２によって他方の側（吐出側）に排水する構造に構成されている。そして本実施の形態においては、前記ポンプ１３−２によって排水するための配管をサイフォン配管１５−２によって構成し、前記ポンプ１３−２をサイフォン配管１５−２の吸込側に設置するとともに、前記ポンプ１３−２を先行待機型ポンプで構成している。ここで先行待機型ポンプとは、大気中で空のまま運転（ドライ運転）することができるポンプであり、大気中で空のまま始動してその後流入してくる水を待つ先行待機運転（ドライ運転）可能な構造を有するポンプをいう。またポンプ１３−２の吸込側には小径のパイプからなる空気流入管１９−２が接続されている。空気流入管１９−２の他端は大気に開放されている。なおこの実施の形態においてもサイフォン配管１５−２は、その最上位置における管底が水路の最高水位ＨＷＬ以上の位置になるように設置されている。
【００２２】
ここで上記構成のポンプゲート１０−２の動作を説明する。まずゲート１１−２によって水路を閉じ、電動機１７−２を正転駆動することでポンプ１３−２を始動する。これによって吸込側の水がサイフォン配管１５−２の吸込口から吸い込まれてゆき、サイフォン配管１５−２内にサイフォンが形成され、そのままポンプ１３−２の駆動を継続することで、ポンプゲート１０−２の吸込側から吐出側に排水運転が行われる。
【００２３】
ポンプ１３−２による排水運転が進んで吸込側の水路の水位が低下し、規定水位（ポンプの吸込口が空気を吸い込み始める水位）以下になると、サイフォン配管１５−２の吸込口から空気が吸引されるようになり、自然にサイフォン配管１５−２内のサイフォンが破壊される。このとき本実施の形態においては、ポンプ１３−２としてドライ運転可能な先行待機型ポンプを使用しているので、空気が流入してサイフォンが破壊された後でも、その運転に何ら支障は生じない。従ってサイフォンブレーク弁の設置は不要になる。但し、ポンプ１３−２の吸込口には水と共に空気が流入するので、大量の空気が吸い込まれたり、少量の空気が吸い込まれたりしてその量が一定せず、このためポンプ１３−２及びポンプゲート１０−２に振動を生じる恐れがある。そこでこの実施の形態では前述のようにポンプ１３−２の吸込側に小径の空気流入管１９−２を接続し、吸込側の水路の水位が規定水位以下になったときに一定量の空気を継続的にポンプ１３−２に供給するようにしており、これによって前記振動をなくしている。そしてサイフォンが破壊された後、ポンプ１３−２の運転を停止することで、排水を停止する。本実施の形態ではポンプ１３−２に空気を吸い込んでも問題ないので、従来のようにサイフォンブレーク弁を設ける必要はなく、サイフォンブレーク弁の故障や閉塞による大きな逆流が生じる危険もない。
【００２４】
なお上記実施の形態において、ポンプ１３−２を停止させる方法として、吸込側水位が低下して自然にサイフォンブレークが行われた後に生じる電動機１７−２の負荷特性（電流、力率等）の変化を検出してサイフォンブレーク（吸込側水位低下）が生じたことを判断し、これによってポンプ１３−２の運転を停止させるように構成しても良い。
【００２５】
また各方式とも、ポンプ故障時に、サイフォンブレークが行なわれず、逆流を起こす可能性がある場合には、故障時用、つまり非常時用のサイフォンブレーク弁を設けることにより、対応が可能である。なお、この非常時用のサイフォンブレーク弁は、常時、つまり普通停止時には使用する必要がないので、逆流防止に関する信頼性は損なわれない。また上記実施の形態では、吸込側に空気流入管を設け先行待機運転をしているが、空気流入管を設けなくても先行待機運転ができればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施の形態にかかるポンプゲート１０−１の概略構成図である。
【図２】本発明の他の実施の形態にかかるポンプゲート１０−２の概略構成図である。
【図３】図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は従来のポンプゲートの例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０−１  ポンプゲート
１１−１  ゲート（水門）
１３−１  ポンプ
１５−１  サイフォン配管
１７−１  電動機
１０−２  ポンプゲート
１１−２  ゲート（水門）
１３−２  ポンプ
１５−２  サイフォン配管
１７−２  電動機
１９−２  空気流入管
【図１】
2005054540.tif 000003
【図２】
2005054540.tif 000004
【図３】
2005054540.tif 000005