(57)【要約】    【課題】  補助動力以外の動力を必要せずに内水区域から外水区域に排水することができる排水機場施設を提供することである。    【解決手段】  底部が閉鎖された円筒形状の施設本体（１２）と、施設本体の内部を上部分（１２ｂ）と下部分（１２ｃ）に水密状態に分割するフロート構造体（２０）と、施設本体のほぼ中央に配置され、下部分と外水区域とを連通させる排水管（１４）と、内水区域から上部分への水の流入を遮断する流入水路ゲート（１６）と、上部分と下部分とを連通させるゲート付き通水管（１８）とを備え、通水管のゲート（１８ａ）を閉鎖し上部分と下部分との連通を遮断した状態で流入水路ゲートから上部分内に内水区域の水を流入させ、フロート構造体に水の重量を作用させて下降させ、下部分内の水を、水圧により、排水管から外水区域に排出させるように構成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内水区域から外水区域に排水するための排水機場施設であって、
底部が閉鎖された円筒形状の施設本体と、
前記施設本体の内部を、上部分と下部分とに実質的に水密状態に分割するフロート構造体と、
前記施設本体のほぼ中央に配置され、前記下部分と外水区域とを連通させる排水管と、  内水区域から前記上部分への水の流入を遮断する流入水路ゲートと、
前記上部分と前記下部分とを連通させるゲート付き通水管とを備え、
前記通水管のゲートを閉鎖し前記上部分と前記下部分との連通を遮断した状態で前記流入水路ゲートから前記上部分内に内水区域の水を流入させ、前記フロート構造体に水の重量を作用させて下降させ、前記下部分内の水を、水圧により、排水管から外水区域に排出させるように構成されていることを特徴とする排水機場施設。
【請求項２】
前記フロート構造体が、リング状の上側骨組部分、前記上側骨組部分の下側に位置し、前記上側骨組部分と同一の平面形状をもつ浮体、及び前記浮体の下側に位置し、前記上側骨組部分及び浮体と同一の平面形状をもつ下側骨組部分からなるフロート部分と、前記フロート部分の外周から外方に延びたリング状の外側シート部分と、前記フロート部分の内周から内方に延びたリング状の内側シート部分とを有することを特徴とする請求項１に記載の排水機場施設。
【請求項３】
前記外側シート部分又は前記内側シート部分が、前記施設本体の内周又は前記排水管の外周に沿って設けられ、断面がＪ形の取付具の外面に、その縁部を添わせ、止め具で前記施設本体又は前記排水管に固定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の排水機場施設。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、排水機場施設に関する。より詳細には、本発明は、補助動力以外の動力を必要とせずに内水を外水に排水する排水機場施設に関する。
【背景技術】
【０００２】
内水より外水の水位が高い場合に、内水の氾濫を防止する排水施設として、排水機場が知られている。排水機場は、氾濫区域に資産が集中している我が国の社会条件から、治水対策上重要な施設である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、排水機場は、その機能を発揮する時期が洪水時に限定されるため、使用頻度が極めて少ないのに対して、内水全域から集まってくる降雨等の水を排水する必要があるため、大容量のポンプ設備等の機械設備を必要とするという特色を備えている。従って、排水機場は、下記のような課題を有している。
（１）ポンプ設備等の機械設備を必要とするため、イニシャルコストが高くなる。
（２）機械設備を主とした設備であるため、日常の保守点検作業が重要となる。また、その作業は、設備メーカーに依存するところが大きい。
（３）大規模な機械設備であるため、大きな動力を必要とする。災害時の動力設備の故障は、大きな被害を発生させるため、機能保持のための設備点検・整備費が高額かつ永続的に必要となる。
【０００４】
したがって、本発明は、補助動力以外の動力を必要とせずに内水区域から外水区域に排水することができる排水機場施設を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願請求項１に記載の排水機場施設は、底部が閉鎖された円筒形状の施設本体と、前記施設本体の内部を、上部分と下部分とに実質的に水密状態に分割するフロート構造体と、前記施設本体のほぼ中央に配置され、前記下部分と外水区域とを連通させる排水管と、内水区域から前記上部分への水の流入を遮断する流入水路ゲートと、前記上部分と前記下部分とを連通させるゲート付き通水管とを備え、前記通水管のゲートを閉鎖し前記上部分と前記下部分との連通を遮断した状態で前記流入水路ゲートから前記上部分内に内水区域の水を流入させ、前記フロート構造体に水の重量を作用させて下降させ、下部分内の水を、水圧により排水管から外水区域に排出させるように構成されていることを特徴とするものである。
【０００６】
本願請求項２に記載の排水機場施設は、前記請求項１の施設において、前記フロート構造体が、リング状の上側骨組部分、前記上側骨組部分の下側に位置し、前記上側骨組部分と同一の平面形状をもつ浮体、及び前記浮体の下側に位置し、前記上側骨組部分及び浮体と同一の平面形状をもつ下側骨組部分からなるフロート部分と、前記フロート部分の外周から外方に延びたリング状の外側シート部分と、前記フロート部分の内周から内方に延びたリング状の内側シート部分とを有することを特徴とするものである。
【０００７】
本願請求項３に記載の排水機場施設は、前記請求項１又は２の施設において、前記外側シート部分又は前記内側シート部分が、前記施設本体の内周又は前記排水管の外周に沿って設けられ、断面がＪ形の取付具の外面に、その縁部を添わせ、止め具で前記施設本体又は前記排水管に固定されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、流入水路ゲート１６及び通水管１８のゲート１８ａの操作等に補助的な動力を必要とするものの、施設の主要部においては実質的に無動力で作動させることができるので、現有施設と比較して必要な機械設備が減少し、地価が安価な場所ではコスト削減を実現することができ、施設のランニングコストも削減される。また、構造が簡単で機械設備が少ないため、保守点検作業が容易になり、設備メーカーへの依存度も減少する。さらに、上述のように、動力の所要容量が小さく、運転時間も限定されるので、近年の蓄電技術の著しい進展によってもたらされる太陽光等の自然エネルギーの利用も将来の動力として期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態に係る排水機場施設について詳細に説明する。図１は、本発明の好ましい実施の形態に係る排水機場施設を模式的に示した全体断面図である。図１において全体として参照符号１０で示される本発明の好ましい実施の形態に係る排水機場施設は、施設本体１２を備えている。施設本体１２は、円筒形状を有し、底部は底板１２ａで閉鎖されている。施設本体１２の内部は、後述するフロート構造体２０によって、上部分１２ｂと下部分１２ｃに実質的に水密状態に分割されている。
【００１０】
施設本体１２のほぼ中央には、下部分１２ｃと外水区域とを連通させる排水管１４が配置されている。より詳細に説明すると、排水管１４は、その一端１４ａが施設本体１２内の下部分１２ｃのほぼ中央に位置し、垂直方向上方に延びた後、施設本体１２の上方の個所で水平方向に方向転換し、他端１４ｂが外水区域まで延びている。
【００１１】
施設本体１２の内水区域側の上部には、内水区域から施設本体１２の上部分１２ｂへの水の流入を遮断する流入水路ゲート１６が配置されている。また、施設本体１２には、上部分１２ｂと下部分１２ｃとを連通させる通水管１８が設けられており、通水管１８には、連通を遮断するゲート１８ａが設置されている。
【００１２】
フロート構造体２０は、リング状の上側骨組部分２０ａと、上側骨組部分２０ａの下側に位置し、上側骨組部分２０ａと同一の平面形状をもつ浮体２０ｂと、浮体２０ｂの下側に位置し、上側骨組部分２０ａ及び浮体２０ｂと同一の平面形状をもつ下側骨組部分２０ｃとからなるフロート部分を有する。フロート構造体２０は又、フロート部分の外周から外方に延びたリング状の外側シート部分２０ｄと、フロート部分の内周から内方に延びたリング状の内側シート部分２０ｅとを有する。上側骨組部分２０ａ、浮体２０ｂ及び下側骨組部分２０ｃは、後述する理由のため、外径がＤ1 が施設本体１２の内径よりも小さく、内径Ｄ2 が排水管１４の外径よりも大きいリング状に形作られている。また、上側骨組部分２０ａ及び下側骨組部分２０ｃは、ＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）やアルミニウム等の軽量の硬質材料で作られており、浮体２０ｂは、発泡スチロール等の低密度材料で作られている。さらに、外側及び内側シート部分２０ｄ、２０ｅは、不透水性シート材料で作られている。
【００１３】
図４は、フロート構造体２０の外側シート部分２０ｄの施設本体１２への固定個所を示した図である。施設本体１２の内周に沿って設けられ、断面が“Ｊ”形の取付具２２の外面に、外側シート部分２０ｄの縁部を添わせ、外側シート部分２０ｄ及び取付具２２をボルト等の止め具２４で施設本体１２の内面に固定される。その際、水密性を確保するため、外側シート部分２０ｄの縁部及び取付具２２と施設本体１２の内面との間に、水密ゴム２６を介在させるのが好ましい。また、フロート構造体２０は、後述するように、反転状態（図４において破線で図示）になるので、取付具２２を上下対にして設けるのが好ましい。さらに、外側シート部分２０ｄの縁部には、繰り返し力が作用するので、二重にするのが好ましい。なお、取付具２２は好ましくは、硬質ゴム又は金属で形成される。
【００１４】
内側シート部分２０ｅの施設本体１２への固定も、上述の外側シート部分２０ｄの固定と実質的に同一である。
【００１５】
次に、図５を参照して、以上のように構成された排水機場施設１０の作動について説明する。まず、通水管１８のゲート１８ａを閉鎖して施設本体１２の上部分１２ｂと下部分１２ｃとの連通を遮断する。次いで、流入水路ゲート１６を開放する（図５（ａ）参照）。すると、流入水路ゲート１６から施設本体１２の上部分１２ｂ内に、内水区域の水が流入して、施設本体１２内の水位が徐々に上昇する。施設本体１２内の水位が上昇すると、フロート構造体２０に作用する水の重量により、フロート構造体２０は次第に下降し、ついには反転した状態になる。すると、施設本体１２の下部分１２ｃ内の水は、水圧により、排水管１４を上昇して、外水区域に排出される（図５（ｂ）参照）。次いで、流入水路ゲート１６を閉鎖し、通水管１８のゲート１８ａを開放すると、フロート構造体２０は、浮力により上昇する（図５（ｃ）参照）。以上の操作を繰り返すことにより、内水区域の水を外水区域に排出することができる。
【００１６】
本発明は、以上の発明の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００１７】
例えば、排出作業を繰り返すと、フロート部分の直下にエアが蓄積されるおそれがあるので、フロート部分にエア抜き手段（図示せず）を設けるのが好ましい。また、排水作業の際、施設本体１２の上部分１２ｂの水位が上昇し過ぎないように、揚水ポンプ（図示せず）を設けるのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の好ましい実施の形態に係る排水機場施設を模式的に示した全体断面図である。
【図２】本発明の好ましい実施の形態に係る排水機場施設を模式的に示した平面図である。
【図３】フロート部分を示した図であって、図３（ａ）は、フロート部分が固定個所の上方にある状態のフロート構造体を模式的に示した斜視図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の状態におけるフロート構造体を模式的に示した断面図、図３（ｃ）は、フロート部分が固定個所の下方にある状態のフロート構造体を模式的に示した斜視図である。
【図４】図１の部分４の拡大図である。
【図５】図１の施設の作動状態を示した一連の図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０  排水機場施設
１２  施設本体
１２ａ  底板
１２ｂ  上部分
１２ｃ  下部分
１４  排水管
１６  流入水路ゲート
１８  通水管
２０  フロート構造体
【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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