(57)【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、
前記排水樋門に昇降開閉自在に設置される第１ゲートと、
前記第１ゲートに搭載され、この第１ゲートと同じ方向に昇降開閉自在で上昇時に前記第１ゲートの一端に当接する第２ゲートと、
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開閉装置と、
前記第２ゲートに搭載され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横軸の水中ポンプと、
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
からなる段階的開閉式ゲートポンプ設備。
【請求項２】
請求項１に記載の段階的開閉式ゲートポンプ設備において、
前記第１ゲートの前記上流側壁面は、前記第２ゲート側に向けて下り勾配をなし傾斜面を構成していることを特徴とする段階的開閉式ゲートポンプ設備。
【請求項３】
請求項１に記載の段階的開閉式ゲートポンプ設備において、
前記第１ゲートの一端に、前記第２ゲートが当接する当接体を設けていることを特徴とする段階的開閉式ゲートポンプ設備。
【請求項４】
請求項１に記載の段階的開閉式ゲートポンプ設備において、
前記開閉装置は、前記第１ゲートと前記第２ゲートを個別に段階的に昇降させる液圧駆動装置を前記排水樋門内に有していることを特徴とする段階的開閉式ゲートポンプ設備。
【請求項５】
請求項１に記載の段階的開閉式ゲートポンプ設備において、
前記開閉装置は前記排水樋門上に設置され、前記第２ゲートに連結したワイヤを巻き上げるワイヤ巻き上げドラムと、このワイヤ巻き上げドラムを回転駆動させる駆動装置から構成されていることを特徴とする段階的開閉式ゲートポンプ設備。
【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、２つのゲート構成で段階的に開閉を可能とする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（外水ともいう）と支川（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。通常はこのように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】
また、逆に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水中ポンプを組み込んだいわゆるゲートポンプの場合には、逆流があった場合排水樋門等のゲートを閉じ、ゲートに設けられた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。
【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て水中ポンプにより強制排水を行っている。しかしこのような不安定の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、水中ポンプを水路から上方へ引き上げ、高所でメンテナンスを行うことになり困難な作業が伴う。又、修復作業も頻繁に行わねばならず、危険で困難な作業となる。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、設備として引き上げるための開閉装置を据え付ける必要から大掛かりなコンクリート製の構造物又は鋼製架台となっている。
【０００７】
このため狭いが故に困難な工事を余儀なくされ、工事費もかかる上、設備等が周辺の景観を著しく損ねている。ゲートの開閉を必要最低限にとどめ、頻繁に開閉せずに自然排水ができることが求められている。低水位であっても安定して排水ができ、それを実現するための吸い込み渦防止方法も提案されているが、完全ではない。このような従来の方法による問題点に対して、水路の状態に合わせて適切に開閉のできるゲート設備の開発が要望されていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前述のような背景のもとに創案されたもので、以下の目的を達する。
本発明の目的は、第１ゲートに第２ゲートを搭載し、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。
本発明の他の目的は、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。
本発明の更に他の目的は、設置工事を容易にし、且つメンテナンスも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。
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。
【０００９】
【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の段階的開閉式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、前記排水樋門に昇降開閉自在に設置される第１ゲートと、前記第１ゲートに搭載され、この第１ゲートと同じ方向に昇降開閉自在で上昇時に前記第１ゲートの一端に当接する第２ゲートと、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開閉装置と、前記第２ゲートに搭載され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横軸の水中ポンプと、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っている。
【００１０】
第１ゲートは、排水樋門に設けられた摺動面に案内され、水面側と水底側とを往復昇降する。第２ゲートも同様に、第１ゲートに設けられた摺動面に案内され、第１ゲート上を水面側と水底側とを往復昇降する。開閉装置は、第１ゲート開閉用又は第２ゲート開閉用と個別に設けられたものであってもよく、２つのゲートを開閉するものであってもよい。
【００１１】
本発明２の段階的開閉式ゲートポンプ設備は、前記発明１において、前記第１ゲートの前記上流側壁面が、前記第２ゲート側に向けて下り勾配をなし傾斜面を構成していてもよい。低水位運転時の空気吸い込み渦の発生を抑えることができる。
本発明３の段階的開閉式ゲートポンプ設備は、前記発明１において、前記第１ゲートの一端に、前記第２ゲートが当接する当接体を設けていてもよい。剛性のある筐体として構成する。
【００１２】
本発明４の段階的開閉式ゲートポンプ設備は、前記発明１において、前記開閉装置が、前記第１ゲートと前記第２ゲートを個別に段階的に昇降させる液圧駆動装置を前記排水樋門内に有していてもよい。ゲートの開閉動作を自動的に行うことができ、又、液圧シリンダーをゲート内に格納した構成なので、装置が排水樋門外部に露呈されず美観を損ねない。
【００１３】
本発明５の段階的開閉式ゲートポンプ設備は、前記発明１において、前記開閉装置が、前記排水樋門上に設置され、前記第２ゲートに連結したワイヤを巻き上げるワイヤ巻き上げドラムと、このワイヤ巻き上げドラムを回転駆動させる駆動装置から構成されていてもよい。構成は簡素化され、自動運転が可能である。又、装置は排水樋門外部に大きくはみ出ることはないので、美観を損ねることはない。
【００１４】
【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、本発明の段階的開閉式ゲートポンプ設備１の全体構成を示した側断面図で、逆流を防止する状態で強制排水状態を示した第１段階の開閉構成図である。水流が少ない場合は、排水を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。図２は、図１と同様の側断面図であり、非常時の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の場合で、水流が多くなって自然排水を続けると、排水は水中ポンプのみで行っているので、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、一時的にこの第２段階の開閉状態にする。
【００１５】
図３は、図１同様の側断面図で、通常の排水状態を示した第３段階の開閉構成図である。通常、水路の排水は上流側Ａから下流側Ｂへ自然排水の形で流れている。図４は、図１の正面図で、図５は、図１の平面図である。段階的開閉式ゲートポンプ設備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の上部には、ゲートを開閉するための開閉装置４が取り付けられている。ゲートは２つ有し、１つは、親ゲートに相当する第１ゲート３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。
【００１６】
この第１ゲート３の開閉は、排水樋門２の上部に設置された開閉装置４によって行われ、この第１ゲート３はラック棒５を介して後述する第２ゲート１５によって間接的に開閉される。通常第１ゲート３は、支川側の河川等の水路である上流側Ａと、本川側である下流側Ｂとの境界に設置されている。排水樋門２は略四角形状の門体を構成し、下部中央部が排水口６になっている。第１ゲート３が下降すると、第１ゲート３は矩形状の排水口６の上部半分を閉じる。第１ゲート３が排水口６から上昇すると、排水口６は全開される。
【００１７】
この排水樋門２には、第１ゲート３のガイド及び水密のための戸当金具がコンクリートに埋設されて取り付けられている。この戸当金具は、排水樋門２の水路底７に第１ゲート３の側底部及び第２ゲート１５の底部が当接するための水底戸当金具８と排水口６の上部には上部水底戸当金具８ａと、排水樋門２の各側壁９に第１ゲート３の昇降方向案内のための側壁戸当金具１０が凹状に設けられている。これら水底戸当金具８，８ａ，１０は、鋼板及び型鋼等で構成されコンクリートに埋設されている。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るが、ハンドルによって手動操作により開閉させることができる装置でもある。この開閉装置４は、排水樋門２上に架台２ａを介して設置されている。
【００１８】
この架台２ａは、鋼板及び型鋼等で構成されたもので、排水樋門２上にボルト等で固定され、排水樋門２の上部カバーを兼ね開閉装置４を支持している。従って、この架台２ａを取り外すと、排水樋門２上は開放状態になる。大掛かりなメンテナンスのときは、開閉装置４、架台２ａを取外して、第１ゲート３と第２ゲート１５のゲート一式を容易に取り外せる構成である。
【００１９】
一方、第１ゲート３の外両側部及び上部には、水密装置１１が取り付けられていて、排水樋門２の側壁戸当金具１０及び上部水底戸当金具８ａに接して第１ゲート３が降下し排水口６の上部約半分を閉じたとき、排水口６周囲に下流側から上流側に跨って水が側壁戸当金具１０と第１ゲートの水密装置１１との間で移動するのを完全に防止している。但し、排水口６の下部開口部（排水口１３）よりの水の移動は、内外水位差により行われる。
【００２０】
第１ゲート３は、桁構造になっていて、排水樋門２側に位置する端縦桁３ａに、摺動材１２が第１ゲート３の各サイドに取り付けられている。この摺動材１２は、排水樋門２の案内ガイドである側壁戸当金具１０にはまり込み、規制され昇降方向に案内される。
【００２１】
この第１ゲート３は、上流側が外板３ｂとなっていて、排水の流れを直接受ける。内部には縦桁３ｃ、横桁３ｄ（図６参照）等で補強され水圧に耐えるようになっている。第１ゲート３の端縦桁３ａ側にはクサビ３ｅが設けられている。第１ゲート３が下降し排水樋門２の下部に位置決めされ排水口６を閉じるとき、排水樋門２との間でこのクサビ３ｅが相互にくい込む構成となり、第１ゲート３が排水樋門２に押圧し固定された状態となる。
【００２２】
この結果、第１ゲート３と排水樋門２との間にはガタがないので、第２ゲート上の水中ポンプ１７が運転したとき第１ゲート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。第１ゲート３の上方部は、第２ゲート１５が持ち上げられるときの上昇端となっていて、引き上げストッパー３ｆを構成している。この引き上げストッパー３ｆは剛性のある構成となっていて、鋼板のフレーム構成である。又、第１ゲート３の下端部は、第２ゲート１５が降下したときの降下端になっていて降下ストッパー３ｇを構成し、第２ゲート１５が第１ゲート３から外れないようになっている。
【００２３】
又、第１ゲート３下部には排水口１３が設けられている。この排水口１３に排水がスムースに流れるように、周囲の壁面が傾斜している。即ち、第１ゲート３を構成する外板３ｂが水面側より水底側方向の排水口１３縁部へ向けて下り勾配をなし、第１ゲート３の厚みを小さくする方向に傾斜している。この構成は、側壁側も同様の構成にすることは可能である。
【００２４】
この結果、水流はこの傾斜面に沿ってスムースに流れ、空気吸い込み渦の発生を抑えることができる。これは水中ポンプ１７が第２ゲート１５に取り付けられ水路底に近い位置に設置されるので、水中ポンプ１７に吸い込まれる排水はこの傾斜した外板壁に沿って流れ、吸い込み渦の発生を防止できるからである。この結果、傾斜面を構成することは、水中ポンプ１７に対して空気吸い込み渦を発生させない効果がある。
【００２５】
この空気吸い込み渦発生を防止する点において、第１ゲート３自体を厚みのある構成体としているので、排水口１３の側壁が厚み幅を有し流れ方向に長くなっているだけでも空気吸い込み渦発生を防止する効果はある。傾斜面にすることで、壁面に沿う流れのために長くなるので一層効果はある。
【００２６】
第１ゲート３には、案内溝１４が設けられ、この案内溝１４に沿って第２ゲート１５が第１ゲート３と同じ方向に案内され昇降する。この第２ゲート１５も第１ゲート３同様に桁構造をなし、排水樋門２に近い部分の端縦桁１５ａが第１ゲート３に設けられた案内溝１４にはまり込んでいる。第１ゲート３側に位置する端縦桁１５ａに摺動材１８が取り付けられている。この摺動材１８に隣接して外板１５ｂに水密装置１９が設けられ、第２ゲート１５が閉じたとき水の出入りを防止している。
【００２７】
更に、この第２ゲート１５は、第１ゲート３と同様に縦桁１５ｃと横桁１５ｄによって補強されている。第２ゲート１５の端部の縦桁部にはクサビ１５ｅが設けられている。第２ゲート１５が下降し第１ゲート３の下部に位置決めされ排水口１３を閉じるとき、第１ゲート３との間でこのクサビ１５ｅが相互にくい込む構成となり、第２ゲート１５が第１ゲート３に押圧し固定された状態となる。
【００２８】
この結果、第２ゲート１５と第１ゲート３との間にはガタがないので、前述のクサビ３ｅと合わせ２つの第１ゲート３と第２ゲート１５とは排水樋門２にしっくりと固定された状態になるので、第２ゲート１５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。第２ゲート１５の案内幅を調整している。この第２ゲート１５上部には、吊り金具１６を介してラック棒５が取り付けられている。このラック棒５は水路幅方向に沿って２個取り付けられ、排水樋門２上部に設けられた開閉装置４に連結している。
【００２９】
この第２ゲート１５の下流側中央部壁面に水中ポンプ１７が取り付けられている。この水中ポンプ１７は第２ゲート１５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２ゲート１５の壁面に取り付けられ、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内を通過して自然排水が可能である。又吐出口１７ｂ側には、フラップ弁２０（逆止弁）が取り付けられていて、流れが自然排水あるいは強制排水の場合には開放し、流れが下流から上流に逆流する場合には閉じて排水の逆流を防止する。
【００３０】
本実施の形態において、水中ポンプ１７は横軸の水中ポンプである。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。この水中ポンプ１７の吐出口１７ｂ側にはフラップ弁２０が取り付けられ、このフラップ弁２０は上下方向に揺動する。
【００３１】
このフラップ弁２０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２０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２０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２０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。
【００３２】
次にゲートの開閉機構について説明する。水中ポンプ１７を搭載した第２ゲート１５の上部には、吊り金具１６が取り付けられている。この吊り金具１６には、吊りピン２１が設けられ、この吊りピン２１にラック棒５が連結されている。ラック棒５には、長手方向にラックが設けられている。このラック棒５の移動機構は開閉装置４内にあり、図示していないが、公知の手段、例えば歯車等で構成される駆動手段である。
【００３３】
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５が上下方向に移動するようになっている。ラック棒５は前述のとおり２つ設けられていて、２つのラック棒５の駆動系は連結手段により連結している。一方のラック棒５を駆動すると他方のラック棒５も一体的に動作し上下動する。このラック棒５の上端部は排水樋門２の上部に設けられたカバー２２で覆われている。
【００３４】
従って、第２ゲート１５の開閉操作は、開閉装置４によりラック棒５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への塵芥類の侵入を防止している。第２ゲート１５は２本のラック棒５により支持され、前述のように第１ゲート３の案内溝１４に沿って上下方向に移動可能である。
【００３５】
図１の第１段階の開閉状態は、台風等により外水側の水位が内水側より異常に高くなって逆流する場合であって、第１ゲート３が排水樋門２の排水口６を塞ぎ、第２ゲート１５は第１ゲート３の排水口１３を塞ぎ、第１ゲート３の降下ストッパー３ｇに当接して２つのゲートが下方に位置決めされた状態であり、逆流を完全に防止している。
【００３６】
この場合、第１ゲート３及び第２ゲート１５の各水密装置１１，１９により各排水口６，１３は水密状態となっている。２つの第１ゲート３，第２ゲート１５が閉じた状態で排水を行うときは、水中ポンプ１７で強制排水を行う。又、急に水流が自然流に変わったときは、水中ポンプ１７を停止させても、排水は水中ポンプ１７を通過して上流から下流へ流れる。このときフラップ弁２０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。
【００３７】
このフラップ弁２０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２０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。
【００３８】
次に第２段階の開閉状態は、第２ゲート１５を開閉装置４の駆動で移動させ第１ゲート３の引き上げストッパー３ｆに当接させ、第１ゲート３の排水口１３のみ開放された状態である。前述のように、上流側と下流側の水位に高低差があまりなく、水流が少ない自然排水の場合に適用し、水中ポンプ１７に負担を与えないように水中ポンプ１７を上方へ退避させている。
【００３９】
続いて第３段階の開閉状態は、引き続き第２ゲート１５を第１ゲート３との当接状態を維持しつつ上方へ持ち上げ排水樋門２上端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６が水路幅に亘って開放され、第１ゲート３の排水口１３も開放された状態となる。逆の動作によっても第２ゲート１５の降下動作で同じ第２段階、第１段階の状態を実現できる。このようにしてゲートを３段階に開閉させることができる。
【００４０】
この第３段階の開閉状態において、水中ポンプ１７を排水樋門２の上部に持ち来すことができるので、即ち、第２ゲート１５上の水中ポンプ１７を先ず第１ゲート３の上端に上昇させ、この状態で第１ゲート３を排水樋門２の上端まで上昇させると、必然的に水中ポンプ１７は排水樋門２の上端部に持ち来すことができるので、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、通常メンテナンスが極めて容易に行うことができる。
【００４１】
（実施の形態２）
図６から図９は、段階的開閉式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３の取り付け構成及び第１ゲート３に対する第２ゲート１５の取り付け構成は、前述の場合と同様であるので詳細説明は省略する。本実施の形態２は、ゲート開閉動作の駆動方法を変えた例である。本実施の形態は、第１ゲート３と第２ゲート１５の各々の昇降動作を第１液圧シリンダー２３で行う段階的開閉式ゲートポンプ設備である。第１ゲート３の引き上げストッパー３ｆに第１液圧シリンダー２３の本体が取り付けられ、本体部分が第１ゲート３の内部下方向に向けて設けられている。
【００４２】
この第１液圧シリンダー２３は排水樋門２の両側に設けられ、第１ゲート３昇降動作のバランスを図っている。引き上げストッパー３ｆ部分において、第１液圧シリンダー２３の本体端部から第１シリンダーロッド２４が突き出ていて、この第１シリンダーロッド２４が圧液を受けて第１液圧シリンダー２３のストロークに応じて移動する。圧液供給の制御系は省略されているが、この圧液は２つの第１液圧シリンダー２３に常に同時に供給される。
【００４３】
第１シリンダーロッド２４の先端部は、排水樋門２側壁のコンクリートに取り付けられたステイ部材２５にピン２６を介して取り付けられている。従って、この構成は圧液が供給されると第１シリンダーロッド２４は動かず、第１液圧シリンダー２３の本体が昇降方向に移動する構成である。これに伴い第１液圧シリンダー２３の本体と一体になっている第１ゲート３が昇降する。第２ゲート１５も同様な構成で第２液圧シリンダー２７の本体が第２ゲート１５の上端桁部に取り付けられている。この第２液圧シリンダー２７も水路幅方向に昇降バランスを考慮して２箇所に設けられている。
【００４４】
圧液は第１液圧シリンダー２３の場合と同様に、常に同時に２つの第２液圧シリンダー２７に供給される。圧液の供給で移動する第２シリンダーロッド２８の先端部は、第１ゲート３の引き上げストッパー３ｆ部材に固定されている。従って、前述同様、圧液の供給で第２液圧シリンダー２７の本体移動に伴い第２ゲート１５が第１ゲート３に対し相対移動する。第２ゲート１５が上昇しストローク端に達したとき、第１ゲート３の引き上げストッパー３ｆに当接する。
【００４５】
この当接状態を維持して第１液圧シリンダー２３の本体に圧液が供給されると、第１ゲート３は第２ゲート１５を支持したままさらに上昇しストローク端で停止する。この場合、第１液圧シリンダー２３及び第２液圧シリンダー２７への圧液供給順序はどちらが先であっても構わない。この状態を示したのが図７で、第３段階の開閉状態を示す。実施の形態１と対比すると、図６は図１に相当し第１段階の開閉状態を示し、図７は、図３に相当する。
【００４６】
図２に対応する例は図示していないが、図６の状態で、第２液圧シリンダー２７のみを作動させ第２ゲート１５を上昇させれば、図２に相当する第２段階のゲート位置となる。このような構成により、各ゲートは昇降動作の組み合わせで段階的に３つの位置に選択的に配置が可能である。水中ポンプ１７は下流側の第２ゲート１５の面に取り付けられ、この第２ゲート１５は上流側に水密装置１９が設けられ、第１ゲート３の案内溝１４に案内されている。
【００４７】
水中ポンプ１７は、第２ゲート１５面へ、吸い込み口１７ｃ側のフランジ１７ａによって取り付けられている。本実施の形態２の場合、排水樋門２上には、実施の形態１で示す開閉装置４及び架台２ａは設けられていない。このため排水樋門２上は何もない状態であり、ステイ部材２５を上端に設けるようにすれば排水樋門２自体をさらに低くでき、結果的に本設備全体を一層低くすることが可能である。
【００４８】
（実施の形態３）
本実施の形態３は、ゲートの開閉動作にワイヤを使用した巻き上げ装置を適用したものである。図１０、図１１にその開閉装置であるワイヤ巻き上げ装置２９を示す。排水樋門２に対する各ゲートの取り付け構成は、前述の場合と同様であるので詳細説明は省略する。本実施の形態３は、ゲート開閉動作の駆動方法を変えた例である。第２ゲート１５の上端桁上にワイヤ３０を取り付ける。このワイヤ３０は、第２ゲート１５の昇降のバランスをとるため水路幅に亘って２つ設けられている。
【００４９】
ワイヤ３０の第２ゲート１５への取り付けは、公知の方法でよいが、ワイヤ３０は初期状態で延びるものであるので、第２ゲート１５に取り付け長さを変えられるように調整手段を有する取り付け具３１で固定する構成とする。この取り付け具３１の調整手段は、例えばねじによって調整するもので、位置が決まれば、ナットで固定する。この調整手段により２つの第２ゲート１５の昇降位置のバランスが保たれる。
【００５０】
一方排水樋門２上部には、架台２ｂ上にこのワイヤ３０を巻き上げるための巻き上げドラム３２が各々のワイヤ３０に対応して設けられていて、１つの巻き上げドラム３２側にモーター３３が設けられ、巻き上げドラム３２を回転駆動する。このモーター３３は減速モーターである。２つの巻き上げドラム３２は、軸体３４で連結しているので、一方の巻き上げドラム３２を回転させると、他方の巻き上げドラム３２も一体となって回転する。図１０のゲートの状態は、第１ゲート３が水底に降下し、第２ゲート１５も降下していて、水路を閉じ逆流を防止する第１段階の状態を示している。
【００５１】
この状態から各ゲートを開放させる場合は、モーター３３の駆動によりワイヤ３０を巻き上げると、第２ゲート１５が持ち上げられ、この第２ゲート１５の上端部が第１ゲート３の引き上げストッパー３ｆに当接する。この位置が第２段階で、図１１のＸで、第２ゲート１５の一部１５ｆが移動した位置を示している。この位置決めは、図示していないが位置決め用に設けられたセンサーによっている。このセンサーの信号でモーター３３を停止しブレーキングする。更に第２ゲート１５を排水樋門２上方へ上昇させる場合は、続いてワイヤ３０を巻き上げて第２ゲート１５が第１ゲート３に当接した状態を維持し２つの第１ゲート３，第２ゲート１５を共に持ち上げる。
【００５２】
排水樋門２上部に達したところで、前述同様に図示しないセンサーによって第２ゲート１５を所定位置に位置決めする。この位置が第３段階で、図１１のＹで、第２ゲート１５の一部１５ｆが移動した位置を示している。水路は完全に開放され自然排水の行われる状態となる。逆にゲートを閉じる場合は、巻き上げドラムを逆転させると、前述と逆の工程で各段階の開閉位置を設定できる。
【００５３】
２つのゲートは自重で降下し、第２段階、第１段階と必要に応じてゲートの位置を設定することができる。ワイヤ巻き上げ装置２９に対しては、危険防止のためこの装置を囲う覆い３５を設ける。この実施の形態３で示すワイヤ巻き上げ装置２９は、排水樋門２上部に張り出し突き出た構成のものでないので、ゲートポンプ設備を低く構成することが可能である。又、この実施の形態３の構成は、実施の形態１と同様に、架台２ｂを取り外してメンテナンスのできる構成である。
【００５４】
以上、本発明の実施の形態を３つのケースについて、３段階にゲートの位置を変え排水を行う構成を説明したが、本発明の対象はこれに限定されるものではない。必要があれば、３段階以上のゲート位置の設定も可能である。水流環境によっては、ゲートの高さ位置を現地の水路状態に合わせて排水口の大きさを設定するようにしてもよい。
【００５５】
これは例えば、第１ゲート３に対する第２ゲート１５の開閉高さあるいは排水樋門に対する第１ゲート３の開閉高さを調整のできるストッパーを用いることで実現できる。又、開閉装置の一部として、ラック棒、液圧シリンダー、ワイヤを各実施の形態について２つ設けることで説明したが、水路の狭い場合には、１つでよい。また、逆止弁をフラップゲートとして説明したが、他の形式、例えばマイター型のゲートであってもよい。
【００５６】
さらに、第１ゲート３、第２ゲート１５ともゲート形式は、スライドゲートで説明したが、ゲート形式は、ローラゲートであってもよい。又、スライドゲートとローラゲートの組合せで有っても良い。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の段階的開閉式ゲートポンプ設備は、ゲート位置を段階的に複数の位置に設置することができる構成にしたので、水流の状態に係わらず全ての場合にゲートを水底から樋門上部まで開閉動作を行わなければならない状態は回避でき、水流の状態に応じて段階的に最適なゲート開閉位置を設定することができるようになった。又、ゲートの操作すべき開閉距離が短くなり、操作も簡易で楽になった。
【００５８】
更に、開閉装置も樋門上部に張り出す部分を小さ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。水中ポンプをゲート上方へ持ち来すことが可能となったことで、排水樋門を高くしなくても水中ポンプを水面上に引き上げメンテナンスが容易な構成となった。結果的に排水樋門全体を低くすることができるようになり美観を損ねない効果のある設備となった。
【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、図１の正面図である。
【図５】図５は、本発明のゲートポンプ設備の平面断面図である。
【図６】図６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７】図７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８】図８は、図６の正面図である。
【図９】図９は、実施の形態２における本発明のゲートポンプ設備の平面断面図である。
【図１０】図１０は、実施の形態３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１１】図１１は、図１０の正面図である。
【符号の説明】
１…段階的開閉式ゲートポンプ設備
２…排水樋門
３…第１ゲート
３ｆ…引き上げストッパー
４…開閉装置
５…ラック棒
６…排水口
８…水底戸当金具
１０…側壁当当金具
１３…排水口
１４…案内溝
１５…第２ゲート
１７…水中ポンプ
２０…フラップ弁
２３…第１液圧シリンダー
２７…第２液圧シリンダー
３０…ワイヤ
【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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