(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路を開閉するゲートに排水用のポンプを組み込み、前記ポンプを動力伝達機構を介して駆動機に接続し、ゲートによって水路を閉じた状態で前記ポンプを駆動機によって運転することにより閉じた水路の一方の側の水を排水するように構成してなるポンプゲートにおいて、
前記ゲートは下流側が解放された箱型の枠体であり、
枠体の内部には吸込流路と吸込流路から上方向に向かう吐出流路とを形成するケーシングが取り付けられ、
前記ポンプは遠心型ポンプであり、回転軸が水路の流れに略水平になるように前記ケーシングの下部に設置され、
前記動力伝達機構は水路の流れに略垂直な面内で動力を伝達する動力伝達機構であり、前記遠心型ポンプの下流側に設置され、
前記駆動機は水中電動機であり、前記動力伝達機構から枠体の上流側の面に向けて取り付けることで前記ケーシングの隣に設置されることを特徴とするポンプゲート。
【請求項２】
前記動力伝達機構は、ベルト方式の減速機であ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】
前記ケーシングの吐出流路端部の吐出口にフラップ弁を取り付けることを特徴とする請求項１又は２記載のポンプゲート。
【請求項４】
枠体内部の左右両側に一対の遠心型ポンプ及びケーシング及び動力伝達機構及び水中電動機を取り付け、さらにこれら一対の遠心型ポンプ及びケーシング及び動力伝達機構及び水中電動機を両者を仕切る中心線を中心にして左右対称に設置したことを特徴とする請求項１又は２又は３記載のポンプゲート。
【請求項５】
前記ポンプゲートは、その上部を中心に回動するように設置することで水路を開閉するフラップ式ポンプゲートであることを特徴とする請求項１乃至４の内の何れかに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、水路を開閉すると共に、閉じた水路の一方の側の水を排水するポンプを備えたポンプゲートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば本川に支川が流れ込むような場所には、支川側にこれを開閉するゲートが設置される。そして大雨などによって本川が増水したとき、前記ゲートを閉じることで本川の水が支川に逆流するのを防止する。一方ゲートを閉じたときに支川の上流から流れてくる水は、ポンプによって本川側に強制的に排水される。
【０００３】
そしてこの種のゲートの中には、省スペース化のため、ゲート自体に排水用のポンプを取り付けたポンプゲートがあり、利用されてきた。図９（ａ），（ｂ），（ｃ）はこの種の従来のポンプゲートを示す図である。即ち図９（ａ）に示すポンプゲート８０は、水路を開閉するスキンプレート８３を取り付けたゲート８１の上流側の面に、排水用のポンプ８５を取り付けた構造であり、ゲート８１を降ろして水路を閉じた状態でポンプ８５を運転して、上流側に溜まった水を下流側に排水する。しかしながらこのポンプゲート８０は、ポンプ８５とゲート８１が分かれているため大型化してしまう。
【０００４】
一方図９（ｂ），（ｃ）に示すポンプゲート８０−２，３の場合は、スキンプレート８３を取り付けたゲート８１の内部にポンプ８５を組み込み、スキンプレート８３に設けた吸水口８７から上流側の水を吸い込んでフラップ弁８９から下流側に排水するように構成されている。これらのポンプゲート８０−２，３によれば、前記図９（ａ）に示すポンプゲート８０よりも薄型化が図れる。
【０００５】
しかしながら図９（ｂ）に示すポンプゲート８０‐２は、ポンプ８５の羽根車８５ａと駆動機８５ｂとが何れもゲート８１の内部にあり、羽根車８５ａの回転面がゲート８１（スキンプレート８３）の面に垂直なように設置されているので、さらなるゲート８１の薄型化が図れない。
【０００６】
また図９（ｃ）に示すポンプゲート８０−３の場合は、ポンプ８５とフラップ弁８９が直列に取り付けられているのでこの部分の長さが長くなり、やはりさらなる薄型化が図れない。
【０００７】
またこれらポンプゲート８０，８０−２，８０−３は何れも重量バランスが良くない。
【０００８】
【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ありその目的は、薄型化が図れ、重量バランスの良いポンプゲートを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため本発明にかかるポンプゲートは、水路を開閉するゲートに排水用のポンプを組み込み、前記ポンプを動力伝達機構を介して駆動機に接続し、ゲートによって水路を閉じた状態で前記ポンプを駆動機によって運転することにより閉じた水路の一方の側の水を排水するように構成してなるポンプゲートにおいて、前記ゲートは下流側が解放された箱型の枠体であり、枠体の内部には吸込流路と吸込流路から上方向に向かう吐出流路とを形成するケーシングが取り付けられ、前記ポンプは遠心型ポンプであり、回転軸が水路の流れに略水平になるように前記ケーシングの下部に設置され、前記動力伝達機構は水路の流れに略垂直な面内で動力を伝達する動力伝達機構であり、前記遠心型ポンプの下流側に設置され、前記駆動機は水中電動機であり、前記動力伝達機構から枠体の上流側の面に向けて取り付けることで前記ケーシングの隣に設置されることを特徴とする。
また前記ポンプゲートは、前記動力伝達機構がベルト方式の減速機であることを特徴とする。
また前記ポンプゲートは、前記ケーシングの吐出流路端部の吐出口にフラップ弁を取り付けることを特徴とする。
また前記ポンプゲートは、枠体内部の左右両側に一対の遠心型ポンプ及びケーシング及び動力伝達機構及び水中電動機を取り付け、さらにこれら一対の遠心型ポンプ及びケーシング及び動力伝達機構及び水中電動機を両者を仕切る中心線を中心にして左右対称に設置したことを特徴とする。
また前記ポンプゲートは、その上部を中心に回動するように設置することで水路を開閉するフラップ式ポンプゲートであることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の１実施形態に係る薄型ポンプゲート１００を示す斜視図であり、図２は前記薄型ポンプゲート１００を反対側から見た斜視図である。両図に示すようにこの薄型ポンプゲート１００は、２台の同一規格のユニット型ポンプ１０，１０を並列に接続固定し、その両側と上側に枠部材４０を取り付けて構成されている。以下各構成部品について説明する。
【００１１】
図３は１台のユニット型ポンプ１０を示す図であり、図３（ａ）は概略側断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ概略断面図である。また図４は図１に示す状態の１台のユニット型ポンプ１０においてその枠体３５の上流側の面を切り欠いた状態を示す斜視図である。
【００１２】
図３，図４，及び図１，図２に示すようにこのユニット型ポンプ１０は、下流側が開放された箱型の枠体３５（上流側の面がスキンプレート３５１となる）の裏面側の内部に、ポンプ流路（吸込流路２９と吐出流路３１）を形成するケーシング１５を取り付け、ケーシング１５の下部に突出する羽根車収納部１７を設け、この羽根車収納部１７内に羽根車１９を収納し、羽根車収納部１７の外側（下流側）に前記羽根車１９に接続されるように減速機２１を取り付け、減速機２１の端部に水中電動機（駆動機）２３を取り付け、前記枠体３５のスキンプレート３５１の羽根車１９に対向する部分に吸込口１４を設け、吸込口１４と羽根車１９の間にボルテックス空間Ｇを設けることで、ボルテックスポンプＶを形成して構成されている。吐出流路３１端部の吐出口２５には逆流防止弁（フラップ弁）２７が取り付けられている。
【００１３】
ここで前記羽根車１９はその回転軸２０が横軸（水路の流れに略水平）になるように設置されることで、羽根車１９の回転面が枠体３５（スキンプレート３５１）の面（即ち薄型ポンプゲート１００の面）に対して略平行になるようにしている。
【００１４】
また前記減速機２１は、羽根車１９の回転軸２０と水中電動機２３の駆動軸２４とを平行に設置した状態で駆動軸２４の出力を減速して回転軸２０に伝達するように構成している。具体的には駆動軸２４に取り付けた歯車２１１と、中間歯車２１２と、回転軸２０に取り付けた歯車２１３とを噛み合わせ、これによって水路の流れに略垂直な面内で減速を行う減速機を構成し、これらをケーシング２１５内に収納して構成されている。
【００１５】
また水中電動機２３は、歯車２１１からスキンプレート３５１側に向けて取り付けられている。つまり水中電動機２３はスキンプレート３５１と減速機２１の間の位置に設置されている。
【００１６】
ところでボルテックスポンプＶは羽根車１９の直径が大きいので、羽根車１９の回転軸２０が縦軸（垂直）になるように設置すると（即ち図９（ｂ）に示すように設置すると）枠体３５の厚み（即ち薄型ポンプゲート１００の厚み）がかなり厚くなり、重量が増し、その分ポンプゲート設備が大型化し、またポンプゲートの建設コストが増加してしまう。そこでこの実施形態においては、羽根車１９を前述のように設置した。これによって枠体３５全体の厚みを薄くした。
【００１７】
また本発明においては回転軸２０と水中電動機２３の間を水路の流れに略垂直な面内で減速を行う減速機２１によって接続し、さらに水中電動機２３をスキンプレート３５１と減速機２１の間の位置に設置したので、羽根車１９の下流側に張り出す部分が減速機２１の厚み分だけとなり、この点からもユニット型ポンプ１０、ひいては薄型ポンプゲート１００全体の厚みの薄型化が図れる。
【００１８】
そして図１に示す吊り上げ部材４１，４１の上部に設けた図示しない上下駆動手段によってこの薄型ポンプゲート１００を水路１内に下降して水路１を閉じ、水路１内を下流側から逆流してくる水を遮断する。このとき逆流防止弁２７は閉じた状態のままである。一方上流側から流れてくる水を下流側に排水するため、図３に示す水中電動機２３を駆動して羽根車１９を回転すると、羽根車１９の前方のボルテックス空間Ｇに渦流が生じてその遠心力で揚水され、吸込口１４から吸い込まれた上流側の水は吸込流路２９と吐出流路３１を介して吐出口２５から逆流防止弁２７を開いて下流側に排水される。
【００１９】
上記実施形態では複数台（２台）のユニット型ポンプ１０，１０を接続固定することで薄型ポンプゲート１００を構成しているので、水路によって異なるポンプゲートの幅や必要とされる排水量に応じて、同一規格のユニット型ポンプ１０を必要な台数だけ１台又は複数台接続することで容易に対応できるばかりか、製造するユニット型ポンプ１０は同一形状・構造のものを１種類又は少量の排水量，排水揚程の異なる種類だけ生産しておけば良いのでその設計・製造が容易になる。しかしながら本発明は、ユニット型のものに限定されるものではなく、図５に示すように、薄型ポンプゲート１００を構成する一つの枠体３５の所望の位置にポンプＶ等を取り付けても良い。
【００２０】
そして本発明によれば、以上のように薄型ポンプゲート１００の厚みを薄くできるので、その重量が軽量化され、ポンプゲート設備が小型化し、建設コストも減少する。また重量バランスが良くなり、美観にも優れる。
【００２１】
また本発明に係る薄型ポンプゲート１００は厚みの薄型化ができるので、図１，図２に示すような引き上げ式のゲートの他に、図６に示すように上部に設けた軸５０を中心にして薄型ポンプゲート１００を回動することで水路を開閉するフラップ式ポンプゲートとしても利用できるようになった。即ち図９（ａ）〜（ｃ）に示す従来のポンプゲート８０，８０−２，３の場合は、その厚みが厚く、これをフラップ式ゲートとして用いることはできなかったが、本願発明の薄型ポンプゲート１００はその厚みが薄いので、ポンプ付きでないゲートの場合と同様に、これをフラップ式ゲートとして用いることが可能になった。これによってポンプゲート設備が引き上げ式よりコンパクトになり、美観に優れ、土木構造がシンプルで建設コストを縮減できる。
【００２２】
図７は本発明のさらに他の実施形態にかかる薄型ポンプゲート１００を示す斜視図である。この薄型ポンプゲート１００において図５に示す薄型ポンプゲート１００と相違する点は、枠体３５に取り付けた左右両側のポンプＶなどを、両者を仕切る中心線を中心にして左右対称に設置した点のみである。このように構成すれば、さらに薄型ポンプゲート１００の左右の重量バランスが良くなる。この実施形態を図１，図２に示すユニット型ポンプ１０，１０を用いた薄型ポンプゲート１００に適用しても良いことは言うまでもない。
【００２３】
図８は本発明に用いる１台のユニット型ポンプ１０の他の実施形態を示す図であり、図８（ａ）は概略側断面図、図８（ｂ）は枠体３５の上流側の面を切り欠いた状態を示す斜視図である。
【００２４】
同図に示すユニット型ポンプ１０において前記図３，図４に示すユニット型ポンプ１０と相違する点は、減速機２１と駆動機２３の部分である。その他の部分は図３，図４に示すものと同一なので、その詳細な説明は省略する。
【００２５】
即ちこの実施形態においては、水中電動機２３の駆動軸２４の出力を、かさ歯車による直交軸動力伝達機構２４１と、水路の流れにほぼ垂直な面内で減速を行う減速機２１を介して回転軸２０に伝達するように構成されている。具体的には水中電動機２３の駆動軸２４を水路の流れに垂直に設置し、直交軸動力伝達機構２４１によって水路の流れに平行に設置した軸２４３に動力を伝達し、この軸２４３に取り付けた歯車２１１と、回転軸２０に取り付けた歯車２１３とを噛み合わせ（歯車２１１，２１３によって減速機２１が構成される）、これら（直交軸動力伝達機構２４１を含む）をケーシング２１５内に収納して構成されている。
【００２６】
水中電動機２３の出力容量が大きく、このため水中電動機２３を図３，図４に示すように羽根車１９と平行して設置できない場合は、この実施形態のように動力伝達機構に直交軸動力伝達機構２４を加え、水中電動機２３を立軸（垂直）に設置してもよい。もちろん他の理由によってこのように設置しても良い。
【００２７】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。例えば以下の通りである。
【００２８】
▲１▼上記実施形態ではポンプとしてボルテックスポンプを用いたが、本発明はこれに限定されず、ノンクロッグ型ポンプ又はスクリュー式渦巻型ポンプ、その他の遠心型ポンプなどを用いても良い。要はポンプの駆動軸が水路の流れに略水平になるように設置できる構造のものであれば良い。
【００２９】
▲２▼取り付けるポンプの台数は、１台又は３台以上であっても良い。
【００３０】
▲３▼ポンプを駆動する駆動機は、電動機以外に、油圧モータなど、他のどのような駆動機であっても良い。
【００３１】
▲４▼減速機は歯車機構に限定されず、ベルト方式、チェーン方式など、他のどのような減速機であっても良い。要は水路の流れに略垂直な面内で減速を行う減速機であれば良い。またポンプと駆動機間を接続するのは減速機に限られず、減速をしない動力伝達機構（例えば１：１の回転比で動力を伝達するもの）であっても良い。
【００３２】
▲５▼ゲートの設置方法は、正圧ゲート方式、逆圧ゲート方式のどちらにも利用できる。図３ (ａ)，図８ (ａ)に示すユニット型ポンプ１０は、ポンプゲート設置場所の条件によって、正圧ゲート方式、逆圧ゲート方式の何れも容易に設計でき、設置可能となるように、その枠体３５の上下端部の形状を構成している。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、ポンプゲートの薄型化が図れ、その重量を軽量化でき、重量バランスが良くなり、美観にも優れ、ポンプゲート設備の小型化、建設コスト削減が図れる。
【００３４】
また、ポンプゲートの厚みの薄型化により、引き上げ式のゲートの他に、フラップ式ゲートとしても利用することができるようになり、ポンプゲート設備が引き上げ式よりコンパクトになり、美観に優れ、土木構造がシンプルで建設コストを縮減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態に係る薄型ポンプゲート１００を示す斜視図である。
【図２】薄型ポンプゲート１００を反対側から見た斜視図である。
【図３】１台のユニット型ポンプ１０を示す図であり、図３（ａ）は概略側断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ概略断面図である。
【図４】図１に示す状態の１台のユニット型ポンプ１０においてその枠体３５の上流側の面を切り欠いた状態を示す斜視図である。
【図５】他の実施形態に係る薄型ポンプゲート１００を示す斜視図である。
【図６】  本発明に係る薄型ポンプゲート１００を用いて構成したフラップ式ゲートを示す図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態にかかる薄型ポンプゲート１００を示す斜視図である。
【図８】１台のユニット型ポンプ１０の他の実施形態を示す図であり、図８（ａ）は概略側断面図、図８（ｂ）は枠体３５の上流側の面を切り欠いた状態を示す斜視図である。
【図９】図９（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ従来のポンプゲート８０，８０−２，３を示す図である。
【符号の説明】
１  水路
１００  薄型ポンプゲート
１０  ユニット型ポンプ
１４  吸込口
１５  ケーシング
１７  羽根車収納部
１９  羽根車
２０  回転軸
２１  減速機（動力伝達機構）
２１１，２１２，２１３  歯車
２１５  ケーシング
２３  水中電動機（駆動機）
２４  駆動軸
２５  吐出口
２７  逆流防止弁（フラップ弁）
２９  吸込流路
３１  吐出流路
３５  枠体
３５１  スキンプレート
Ｖ  ポンプ
４０  枠部材
４１  吊り上げ部材
【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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