(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運搬車に設置された駆動水供給ポンプにより河川や貯水池内に設けた複数組の水車を駆動し、それらの水車に直結された排水ポンプにより河川や貯水池内の水を排水する排水システムにおいて、前記排水ポンプとは別に河川又は貯水池内に設置された河川内ポンプと、運搬車の荷台に設置され前記河川内ポンプからの水を貯蔵する給水タンクと、前記給水タンク内の水を供給する駆動水供給ポンプとを備え、前記駆動水供給ポンプからの水を各水車に送る配管と、各水車に連結された各排水ポンプからの配管とを有することを特徴とする排水システム。
【請求項２】
前記給水タンクに放出管を設けた請求項１に記載の排水システム。
【請求項３】
前記水車に直結された前記排水ポンプの排水配管中に設けられた弁のみにより前記排水ポンプの排水流量を調節する請求項１または２に記載の排水システム。
【請求項４】
任意の１台の排水ポンプの排水流量調節弁により流量を調節した場合に、他の排水ポンプ群の排水流量を自動的に調節するように水車に直結した各排水ポンプの排水配管中の弁を流量制御装置により制御する請求項１または２に記載の排水システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運搬車に設置された駆動水供給ポンプにより河川や貯水池内に設けた複数の組の水車を駆動し、それらの水車に直結された排水ポンプにより河川や貯水池内の水を排水する排水システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の通り、大きい河川に流入する小さい河川の河口には水門を設け、大きい河川の水位が上昇したときに、水門を閉じてポンプ装置により小さい河川の水を大きい河川に排水する排水システムは知られている。
【０００３】
しかしながら、小さい河川の水量が予測値を大きく越えた緊急時に、人力により排水ポンプおよび配管を至急に設置して、排水作業を行わなくてはならない場合、排水が必要となる場所に電動機駆動の小型ポンプを用いようとすると、電動モータの重量が大きいなどの理由により、人力で持ち運べる重量以下では、排水ポンプの容量に制限があり、充分な排水作業ができない。
【０００４】
そのために運搬車、例えばトラックにより比較的容量の大きい排水ポンプを運搬することも考えられるが、排水ポンプを運搬車に設置してその動力取出装置から駆動すると、運搬車の荷台より低い水面から水を吸込むための吸込ヘッドの問題が生じ、例えば水中ポンプ等を運搬するとその動力源の問題が生ずる。すなわち運搬車に発電機を載置すると、いたずらに重量が嵩んで好ましくない。
【０００５】
また緊急時のために必要な配管等は人力で設置せざるを得ないが、緊急用の排水ポンプ自体、軽いことが望まれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、緊急時において、容易に運搬でき、しかも人力による設置が簡単にできる排水システムを提供するにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、電動機等の重量の嵩む装置を必要とせず、軽量な持ち運び可能な排水システムを提供するにある。
【０００８】
本発明の別の目的は、排水ポンプの回転数の制御を行うことなく、また万一排水ポンプに故障が生じても好適な排水作業を行うことがてきる排水システムを提供するにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、運搬車に設置された駆動水供給ポンプにより河川や貯水池内に設けた複数組の水車を駆動し、それらの水車に直結された排水ポンプにより河川や貯水池内の水を排水する排水システムにおいて、前記排水ポンプとは別に河川又は貯水池内に設置された河川内ポンプと、運搬車の荷台に設置され前記河川内ポンプからの水を貯蔵する給水タンクと、前記給水タンク内の水を供給する駆動水供給ポンプとを備え、前記駆動水供給ポンプからの水を各水車に送る配管と、各水車に連結された各排水ポンプからの配管とを有している。
【００１１】
そして本発明によれば、前記給水タンクに放出管を設けている。
【００１２】
さらに本発明によれば、前記水車に直結された前記排水ポンプの排水配管中に設けられた弁のみにより前記排水ポンプの排水流量を調節するようになっている。
あるいは本発明によれば、任意の１台の排水ポンプの排水流量調節弁により流量を調節した場合に、他の排水ポンプ群の排水流量を自動的に調節するように水車に直結した各排水ポンプの排水配管中の弁を流量制御装置により制御するようになっている。
【００１３】
このように本発明によれば、可搬の重量制限内で排水ポンプの容量を拡大するために、排水ポンプの駆動源として、軽量化された水車を取り付け、水車を含む排水ポンプの構造を簡単化して、全体の重量をモータ駆動の場合と比較して軽減し、単位重量当りの排水能力を増大させるとともに、それでもなお人力で運べる限界による排水ポンプの総吐出可能限界流量を、排水ポンプの複数台運転により補うようになっている。
【００１４】
さらに、緊急を要する場所において、電気動力が手に入らない場合に、動力源となるのは搬送車のみであるから、当該排水システムの全動力源となるトラックあるいはトラックに積載する動力源の容量を極力低下させるため、駆動水供給ポンプと水車および配管とからなる系に給水タンクを設けて動力供給水循環型とし、動力供給水の温度上昇に見合った該供給水を河川にもどして、別の低温の河川水だけを供給することにより、その機能をもつ河川内ポンプの必要動力を低下させることができる。
【００１５】
水車と排水ポンプを組み合わせた水車駆動排水ポンプにおいては、水車駆動用の水源から水車までに接続される配管が一定であれば、当該水車に供給される流量により回転数が変化する。一方、水車に直結されたポンプは、その配管系が一定であれば、回転数の変化に伴なって、流量が増減し、そのときの必要動力は回転数の３乗に比例するものの、回転数と必要動力は１対１の関係になる。
【００１６】
このような関係から水車を駆動源とするポンプは、排水ポンプの負荷に対して１義的に回転数が決定される。言い換えれば、水車側の動力となる供給水の圧力と流量が一定であれば、水車＋排水ポンプの運転点は、何の制御もなしに一定点になる。
【００１７】
そのため、複数台の水車駆動排水ポンプを組合せても、各排水ポンプの排水吐出配管中にのみ、流量調節弁を設けることにより、動力用清水供給配管中には調節弁を設けずに、各排水ポンプからの排水量を調節して全体系を一定に保つことが可能である。
【００１８】
その際に、全体ポンプ配管系の１つの流量調節弁を変化させると、他のポンプの排水量に影響を及ぼし、他のポンプが吐出す排水量が変化する。
【００１９】
即ち、１の排水ポンプの排水量を少なくすれば他の排水ポンプの排水量が平均して増大し、反対に１の排水ポンプの排水量を多くすれば他の排水ポンプの排水量が平均して減少する。このようにすると全体の排水量は多少変化するが、これらの全体システムが同一の目的、たとえば全体システムで灌漑や当該地域の排水を行う場合には、大きな支障とはならない。
【００２０】
このように本発明によれば、現場において、人手により簡単に設置できる排水システムを得ることができ、作動も円滑に行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１は本発明の参考技術を示し、図において、運搬車であるトラック１には清水槽２と駆動水供給ポンプ４とが設けられている。この駆動水供給ポンプ４はトラック１の動力取出口６で駆動されるようになっているが、この動力取出口６からの動力で発電機３を駆動し、その電力で駆動してもよい。
【００２３】
この駆動水供給ポンプ４の入口は配管７を介して清水槽２に連結され、その出口は配管８を介してヘッダＨ１に接続されている。そしてヘッダＨ１から延びる配管１１、１２、１３、１４はそれぞれ排水しようとする水中に設置された排水ポンプ２１、２２、２３、２４に直結された水車３１、３２、３３、３４に連結されている。このように複数の水車駆動ポンプを用いることにより、比較的に軽量で取扱いやすくすることができる。図示の例では４台の水車駆動ポンプが示されているが、この台数は任意である。そして、水車３１〜３４の出口はそれぞれ戻り配管５１、５２、５３、５４を介してヘッダＨ２に接続され、そのヘッダＨ２は配管９を介してトラック１に載置した冷却装置５に接続され、この冷却装置５で冷却された清水は清水槽２に戻されるようになっている。しかしながら、循環に伴い清水の水温が上昇しないような寒冷地等の場合は、冷却装置５は必ずしも必要ではない。
【００２４】
そして各排水ポンプ２１、２２、２３、２４の吐出口はそれぞれ吐出弁４１、４２、４３、４４を介して排水管６１、６２、６３、６４に接続されている。したがって、駆動水供給ポンプ４が作動すると、加圧された動力伝達媒体である清水は、各々の配管１１〜１４を通して複数の排水ポンプ２１〜２４の駆動源として直結されている水車３１〜３４に供給される。この水車３１〜３４を駆動源として排水ポンプ２１〜２４が作動して、目標とする液体（主に濁水）を排水する。ここに、複数の水車駆動排水ポンプ２１〜２４は陸上設置型あるいは、水中設置型のいずれでもよい。また、水車３１〜３４あるいは排水ポンプ２１〜２４の材質には、特に限定しないが耐食性に優れた軽い材料を用いる。
【００２５】
当該駆動水供給ポンプ４及び各水車３１〜３４の配管系１１〜１４内の清水は、各々の水車の後流側において清水タンクへ駆動水戻り配管５１〜５４を通って戻される。
【００２６】
本明細書において、清水とは水道水又は土砂の混入のない工業用水に準じた水をいい、緊急時に搬送車１により現地に持ち込まれる場合もあれば、現地の近くにおいて供給される場合もあり、その選択は任意である。
【００２７】
清水を用いるのは、河川水の中に土砂などが多量に混入する場合は、運転時に駆動水供給ポンプ４や各水車３１〜３４が、土砂などによる摩耗することを少なくするための配慮からである。
【００２８】
全システムの内、当該駆動水供給ポンプ４及び各水車３１〜３４の配管１１〜１４及び５１〜５４内の清水は、循環して使用されるため、駆動水供給ポンプ４により供給される動力の大部分は、系内の機器（水車３１〜３４あるいは配管１１〜１４及び５１〜５４）の抵抗によって消失する。したがって、該清水の温度が上昇するため給水タンク２あるいは該配管系（５１〜５４）内に循環する駆動用清水の冷却装置５を設置して清水を冷却する。
【００２９】
ここに、図１においては、各排水ポンプの排水配管系（６１〜６４）に設けられた吐出弁４１〜４４が唯一の調整用機器であり、複数の排水ポンプ２１〜２４の配管系相互の弁間の調整を行わない場合を示している。
【００３０】
それでも、排水ポンプの吐出量と圧力は、ポンプの全揚程により決定されるためポンプの吐出し配管中に設けられた制御弁を制御することにより、必要流量と圧力が排水に与えられる。
【００３１】
したがって本技術の実施に際して、比較的に軽い直結した水中ポンプユニット２１〜２４、３１〜３４および必要な配管をトラック１に載置しておき、現場において水中ポンプユニットを所定の水路内に設けるか（水中ポンプの場合）、あるいは陸上に設置して（陸上ポンプの場合）、ポンプの吸込口を水路中に設置する。そして必要な配管の接続作業を行えばよい。これらの作業は人力により行われるが、軽量の部品で構成されているので作業は容易である。
【００３２】
図２は一例として、排水ポンプ用水車が２台の場合の駆動水供給ポンプ４の配管系統と、その場合の駆動水供給ポンプ４の性能曲線を示し、横軸に吐出し量Ｑを、そして縦軸に全揚程Ｈを示し、配管の抵抗をＲ１、Ｒ２で示している。この図から解るように点Ａで運転される。
【００３３】
排水ポンプ２１〜２４駆動用の水車３１〜３４の吐出し配管５１〜５４は、給水タンク２へ戻されるため、水車駆動排水ポンプ２１〜２４の設置高さが異なっても、駆動水供給ポンプ４の実揚程は同一になる。
【００３４】
なお、水車出口直後の圧力は、低いほど各水車３１〜３４の全揚程が上がるため、給水タンク２を大気開放して、駆動水供給ポンプ４の加圧水の全エネルギを各水車３１〜３４と配管系（１１〜１４及び５１〜５４）で消費するのが好ましい。
【００３５】
図３は１台の水車、例えば水車３１の性能曲線を示し、横軸に流量を縦軸に揚程Ｈおよび圧力Ｐを示してある。排水ポンプ２１を直結することにより回転数ｎは一定となる。図中Ｈｔ´は各水車ポンプユニットの使用できる揚程を示している。
【００３６】
図４は排水ポンプ例えばポンプ２１の性能曲線を示すＨＱ線図である。この運転圧力ＰＴ´は図３の圧力ＰＴより若干低く、線ＲＶはポンプの吐出弁の開度を調整した場合である同配管系６１の全揚程は、吸込側の水面から吐出し側の水面までの高さの差即ち、実揚程と配管内損失水頭からなり、ポンプ配管系統（２１及び６１）により異なる。
【００３７】
図２ないし図４において、供給ポンプから各水車までの実揚程Ｈ１、Ｈ２および配管の損失Ｒ１、Ｒ２が一定であるから、一応各水車の運転損失も一定と考えて、供給ポンプの運転点は一義的に決定する。
【００３８】
各水車においては、図２のＨ−Ｑ曲線からも解る通り、供給ポンプの運転点から各配管の損失を差し引いた点Ｈｔ´で運転される。すると負荷になるポンプがない場合（ｎ１回転、Ｐｔ１ｋｗ）、（ｎ２回転、Ｐｔ２ｋｗ）、（ｎ３回転Ｐｔ３ｋｗ）の何れかで運転される。この変化は曲線Ｘで示す通りである。
【００３９】
ところが水車の負荷として排水ポンプがあるために、その配管系は実揚程と配管損失から決まり、回転数が変化したときに、ポンプが必要とする動力は曲線Ｙの通り変化する。この曲線Ｘと曲線Ｙとの交点が運転点となる。
【００４０】
また自動演算装置では、１つの弁開度が変化したときに、上記の運転点を計算しなおして、もしも供給ポンプ側に動力の余裕があれば、他の弁を開いたときの抵抗曲線を計算しなおして他の水車の出力を上昇させるようになる。
【００４１】
本発明は、予め河川水に土砂などの固形物の混入が少ないことが判明している場合に、動力搬送水として河川水を用いて実施するものである。その実施例が図５に示されている。
【００４２】
図５において、河川あるいは貯水池などから動力の媒体をする清水を河川内ポンプ１０１〜１０３で汲み上げ給水タンク２へ送り、駆動水供給ポンプ４においてこの清水を加圧し、供給管１１〜１４により各水車３１〜３４に供給されるようになっている。なお給水タンク２ａには放出管２ｂおよびレベル計２ｃが設けられ、また配管ＰにはストレーナＳが設けられている。その他の点は実質的に図１の技術と同様である。
【００４３】
図５の例では図３のように各水車３１〜３４に供給された水はそのまま排出されているが、図６の例では配管７１〜７４を介してヘッダＨ３で集められ、そして配管８０を介して河川や貯水池に戻されるようになっている。
【００４４】
これらの図５、図６の実施例では、各水車３１〜３４駆動用の全流量を河川内ポンプ１０１〜１０３で汲上げなければならないので、その流量にみあった動力が必要である。また、給水タンク２ａは大気開放型でも密閉型でもよい。
【００４５】
図７に示す実施例は、給水タンク２、駆動水供給ポンプ４および各水車３１〜３４への動力供給配管系１１〜１４及び５１〜５４において、該供給系内の水温が上昇した場合に、供給動力を温度換算した単位時間あたりの熱量分だけ、それらの各配管系内の水を例えばヘッダＨ４からの配管８１で河川に戻し同量の水を河川内ポンプ１０１〜１０３で該系内に供給するシステムを示している。
【００４６】
このようにすれば、河川内ポンプ１０１〜１０３は、上記の河川に戻る量に見合った分だけの河川水量を系に供給すればすむため、同ポンプの動力は図６の実施例より減少する。
【００４７】
これらの図５〜７の実施例では各排水ポンプ２１〜２４の配管系にのみ、吐出流量調節弁間４１〜４４が設けられており、複数の排水ポンプ配管系相互の吐出流量調節用弁間の調整を行わなくても、各水車３１〜３４及び排水ポンプ２１〜２４の運転点が不安定に移動することはない。
【００４８】
図８には、ポンプ吐出流量調節弁４１〜４４に関して、１台の調節弁制御装置１１０で相互の弁間の調整を行う場合の機器および配管系統図を示している。この制御装置１１０には図２ないし図４に示すグラフが記憶されており、図２〜４に示す計算を駆動水供給ポンプ４と複数の水車３１〜３４及び同水車駆動排水ポンプ２１〜２４について演算して、各流量調節弁にその開度を指示する。そのため簡単なマイコン又はパソコンですむが、流量調節弁４１〜４４は、与えられた開度を目標地としてその値に合った開度を制御しうる制御弁にする必要がある。または、吐出流量制御装置において、各弁の開度表示のみを行って、その指示にしたがって操作員が手動で各流量調節弁の開度を調整してもよく、このほうが安価にすることができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば下記のすぐれた効果を奏する。
（ａ）  水車駆動ポンプを用いたので、重量が軽くなり、緊急時に人力により、該排水ポンプが素早く必要個所に設置され、必要配管が接続されて、短時間内に排水を開始することができる。
（ｂ）  したがって現場設置を簡単に行うことができる。
（ｃ）  重量物は運搬車に載置されており、すみやかに緊急時の排水作業を行うことができる。
（ｄ）  複数の水車駆動ポンプを設けたので１台当りの重量を人力作業に適する重量にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考技術を示す機器および配管系統図。
【図２】供給ポンプの性能曲線図。
【図３】水車の性能曲線図。
【図４】水車に直結するポンプの性能曲線図。
【図５】本発明の一実施例を示す機器および配管系統図。
【図６】図５の変形例を示す図。
【図７】本発明の別の実施例を示す機器および配管系統図。
【図８】ポンプ吐出弁に関して相互の弁間の調整を行う場合を示す機器及び配管系統図。
【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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