(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路を開閉するゲート自体に排水用のポンプを組み込み、ゲートによって水路を閉じた状態で前記ポンプを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、
前記ポンプとしてノンクロッグポンプ又はスクリュー式渦巻型ポンプを用い、
且つ前記ノンクロッグポンプ又はスクリュー式渦巻型ポンプは、羽根車の回転軸が横軸になるように設置されることで羽根車の回転面がポンプゲートの面に対して略平行になるようにポンプゲートに取り付けられていることを特徴とする閉塞回避型ポンプゲート。
【請求項２】
前記ノンクロッグポンプ又はスクリュー式渦巻型ポンプは、ポンプ流路を形成するケーシングを具備し、このケーシングの下部内に羽根車を収納し、羽根車を収納したケーシングの外側に羽根車を回転駆動する駆動手段を取り付けて構成されていることを特徴とする請求項１記載の閉塞回避型ポンプゲート。
【請求項３】
水路を開閉するゲート自体に排水用のポンプを組み込み、ゲートによって水路を閉じた状態で前記ポンプを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、
前記ポンプとしてノンクロッグポンプ又はスクリュー式渦巻型ポンプを用い、
且つ前記ノンクロッグポンプ又はスクリュー式渦巻型ポンプは、ポンプ流路を形成するケーシングを具備し、このケーシング内に羽根車を収納し、羽根車を収納したケーシングの外側に羽根車を回転駆動する駆動手段を取り付けて構成されていることを特徴とする閉塞回避型ポンプゲート。
【請求項４】
前記駆動手段は、閉塞回避型ポンプゲートの下流側の河川水に接するように構成されていることを特徴とする請求項２又は３記載の閉塞回避型ポンプゲート。
【請求項５】
前記駆動手段は、前記ポンプ流路端部の吐出口の下方であって、この吐出口から吐出される排水がかかる位置に設置されていることを特徴とする請求項２又は３記載の閉塞回避型ポンプゲート。
【請求項６】
前記ノンクロッグポンプ又はスクリュー式渦巻型ポンプの羽根車の材質を、弾性材料としたことを特徴とする請求項１乃至５の内の何れか１項記載の閉塞回避型ポンプゲート。
【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他方の側に排水するポンプを備えたポンプゲートに関し、特にポンプにノンクロッグ型又はスクリュー式渦巻型ポンプを備えた閉塞回避型ポンプゲートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば河川（本流）に支流が流れ込むような場所には、支流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河川が増水したとき、前記ゲートを閉じることで河川の水が支流に逆流するのを防止する。一方ゲートを閉じたときに支流の上流から流れてくる水は、ポンプによって河川側（下流側）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、ゲート自体に前記排水用のポンプを取り付けた構造のポンプゲートがあり、利用されてきた。
【０００４】
しかしながら上記従来のポンプゲートにおいては、ポンプとして立軸ポンプ、横軸ポンプの何れを用いた場合でも、回転するポンプの羽根車の間を水が流れていく構造であるため、通路面積の狭い羽根車では大きな塵芥を吸引すると羽根車に詰まりが生じ故障してしまう。このためポンプゲートの上流側には、大掛かりな除塵設備（自動除塵機等）を設置しなければならず、建設コスト、運転コストが高価なものとなっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上述の点に鑑みて、大きな塵芥でも排水することができて、除塵設備を簡素化または省略できるポンプゲートとして、図９のようなボルテックスポンプを用いたボルテックスポンプゲート２００が考えられる。このボルテックスポンプゲート２００は、枠体３５に取り付けた流路用ケーシング２１５の下部に羽根車収納部２１７を設け、その中に羽根車２１９を収納し、これを水中モータ２２３で駆動し、吸込口１４からフラップ弁２２７に揚水して排水するように構成している。しかしながら、このボルテックスポンプゲート２００は無閉塞性に関しては優れているが、比較的ポンプ効率が低く、また高揚程の排水には不向きであることや、流路用ケーシング２１５の外部に羽根車収納部２１７を持つ必要があるため、ポンプゲート設備自体が大型化する欠点を持つ。
【０００６】
そこで本発明の目的は、大きな塵芥でも排水することができて除塵設備を簡素化又は省略できるばかりか、ボルテックスポンプゲートに比べて高効率，高揚程の排水ができ、或いはゲート設備自体のコンパクト化が図れるポンプゲートを提供することにある。
【０００７】
【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は、ポンプゲートのポンプとしてノンクロッグポンプ又はスクリュー式渦巻型ポンプを用い、且つ前記ノンクロッグポンプ又はスクリュー式渦巻型ポンプを、羽根車の回転軸が横軸になるように設置することで羽根車の回転面がポンプゲートの面に対して略平行になるようにポンプゲートに取り付けて、閉塞回避型ポンプゲートを構成した。
前記閉塞回避型ポンプゲートは、ボルテックスポンプを用いたポンプゲートの無閉塞性には及ばないが、高い閉塞回避性を持ち、且つノンクロッグポンプゲートはゲート自体を小型化でき、スクリュー式渦巻型ポンプゲートは高効率・高揚程の性能を持つ。
また本発明にかかる閉塞回避型ポンプゲートは、前記ノンクロッグポンプ又はスクリュー式渦巻型ポンプは、ポンプ流路を形成するケーシングを具備し、このケーシングの下部内に羽根車を収納し、羽根車を収納したケーシングの外側に羽根車を回転駆動する駆動手段を取り付けて構成されていることを特徴とする。
また本発明にかかる閉塞回避型ポンプゲートは、水路を開閉するゲート自体に排水用のポンプを組み込み、ゲートによって水路を閉じた状態で前記ポンプを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、前記ポンプとしてノンクロッグポンプ又はスクリュー式渦巻型ポンプを用い、且つ前記ノンクロッグポンプ又はスクリュー式渦巻型ポンプは、ポンプ流路を形成するケーシングを具備し、このケーシング内に羽根車を収納し、羽根車を収納したケーシングの外側に羽根車を回転駆動する駆動手段を取り付けて構成されていることを特徴とする。
また本発明にかかる閉塞回避型ポンプゲートは、前記駆動手段は、閉塞回避型ポンプゲートの下流側の河川水に接するように構成されていることを特徴とする。
また本発明にかかる閉塞回避型ポンプゲートは、前記駆動手段は、前記ポンプ流路端部の吐出口の下方であって、この吐出口から吐出される排水がかかる位置に設置されていることを特徴とする。
前記ノンクロッグポンプ又はスクリュー式渦巻型ポンプの羽根車の材質は、弾性材料としても良い。また前記ポンプの羽根車形状は、一枚羽根または複数枚羽根であっても良い。
【０００８】
【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は本発明の第１実施形態にかかるノンクロッグポンプゲート１００を示す斜視図であり、図２は前記ノンクロッグポンプゲート１００を反対側から見た斜視図である。両図に示すようにノンクロッグポンプゲート１００は、２台の同一規格のユニット型ノンクロッグポンプ１０，１０を並列に接続固定し、その両側に枠部材４０，４０を取り付けて構成されている。そして両ユニット型ノンクロッグポンプ１０，１０にそれぞれ１台ずつ取り付けられている排水用のポンプとしてノンクロッグポンプＮが使用されている。以下各構成部品について説明する。
【０００９】
図３は一台のユニット型ノンクロッグポンプ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台のユニット型ノンクロッグポンプ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。
【００１０】
図３，図４及び図１，図２に示すようにこのユニット型ノンクロッグポンプ１０は、下流側が開放された箱型の枠体３５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の下部内に羽根車１９を収納し、羽根車収納部の外側に前記羽根車１９に接続されるように減速機２１を取り付け、減速機２１の上に水中電動機（駆動手段）２３を取り付け、前記枠体３５の羽根車１９に対向する部分に吸込口１４を設け、ノンクロッグポンプＮを構成している。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。なお前記羽根車１９は、一枚羽根であっても複数枚の羽根を持つ形状であっても良い。
【００１１】
ここで前記羽根車１９はその回転軸２０が横軸（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の面（即ちノンクロッグポンプゲート１００の面）に対して略平行になるようにしている。このノンクロッグポンプＮ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枠体３５の厚み（即ちノンクロッグポンプゲート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、これによって枠体３５全体（即ちノンクロッグポンプゲート１００全体）の厚みを薄くし、その重量を軽量化し、ポンプゲート設備を小型化し、建設コストも減少したのである。
【００１２】
またこの実施形態における水中電動機（駆動手段）２３は、枠体３５の下流側の面から突出するように設置されることで下流側の河川水に接するように構成されていると同時に、前記逆流防止弁２７を開いて吐出口２５から吐出される排水がかかる位置、即ち吐出口２５の下方に設置されている。
【００１３】
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ノンクロッグポンプゲート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が収納されている空間内の流体に遠心力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。
【００１４】
ここで本発明においては排水用のポンプとして羽根車内の通路面積が大きいノンクロッグポンプＮを用いているので、大きな塵芥が水と共に吸込口１４から吸い込まれても、この塵芥は羽根車１９の間を通過して、遠心力を与えられてそのまま吐出流路３１に運ばれて排水されるので、大きな塵芥もポンプに詰まることなくこれを排水できる。従ってこのノンクロッグポンプゲート１００の上流側に、従来設置が必要であった大掛かりな除塵設備（自動除塵機等）の設置を簡素化又は省略でき、これによって建設コスト、運転コストの低減化が図れる。
【００１５】
以上のようにポンプゲートに組み込むポンプとしてノンクロッグポンプＮを用いれば、ボルテックスポンプに比べて無閉塞性は若干劣るが、揚程の高さは高くなり、効率が向上する。さらに効率が向上することでモータの出力が小さくなる事、ボルテックスポンプゲートに比べて外部の羽根車収納部を要しない事、スクリュー式渦巻型ポンプに比べて羽根車製作コストが安価である事から、軽量化，低価格化，コンパクト化が図れる。従って特にコンパクト化、軽量化、低価格化を求める場合はこのノンクロッグポンプが最適である。
【００１６】
図５（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の第２実施形態にかかるスクリュー式渦巻型ポンプゲート１００−２ａ，ｂを示す斜視図である。これらの実施形態において前記第１実施形態と同一部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。同図において前記実施形態と相違する点は、排水用のポンプとしてノンクロッグポンプＮの代わりにスクリュー式渦巻型ポンプＳを使用した点である。
【００１７】
図６は図５ (ａ)に示すスクリュー式渦巻型ポンプゲート１００−２ａに用いた一台のユニット型横軸スクリュー式渦巻型ポンプ１０−２ａを示す図であり、図６（ａ）は概略側断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）に示す状態の１台のユニット型横軸スクリュー式渦巻型ポンプ１０−２ａの枠体３５の透視図である。また図７は図５ (ｂ)に示すスクリュー式渦巻型ポンプゲート１００−２ｂに用いた一台のユニット型立軸スクリュー式渦巻型ポンプ１０−２ｂを示す図であり、図７ (ａ)は概略断面図、図７ (ｂ)はその枠体３５の正面から見た図、図７ (ｃ)は吐出側から見た図である。
【００１８】
図５，図６，図７に示すようにこれらのユニット型スクリュー式渦巻型ポンプ１０−２ａ，１０−２ｂは、ケーシング１５内にスクリュー式渦巻型ポンプＳの羽根車１９−２を収納し、羽根車収納部の外側に前記羽根車１９−２に接続されるように減速機２１を取り付け、減速機２１の上に水中電動機（駆動手段）２３を取り付け、前記枠体３５の羽根車１９−２に対向する部分に吸込口１４を設け、スクリュー式渦巻型ポンプＳを構成している。このスクリュー式渦巻型ポンプＳは、スクリューと遠心羽根を一体化した特殊な一枚羽根の羽根車１９−２を持つポンプであり、羽根車１９−２の吸込側先端には、異物を軸心側に導く効果があり、導かれた異物は羽根にのって確実に排出される。この羽根車１９−２はポンプゲートの面に対して直交軸，平行軸の何れとなるように設置しても良い。また前記羽根車形状は一枚羽根であっても、複数枚以上の羽根を持つ形状であっても良い。
【００１９】
そして水中電動機２３を駆動して羽根車１９−２を回転すると、羽根車１９−２が収納されている空間内の流体に遠心力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が、本発明においては排水用のポンプとして羽根車１９−２内の通路面積が大きいスクリュー式渦巻型ポンプＳを用いているので、大きな塵芥が水と共に吸込口１４から吸い込まれても、この塵芥は羽根車１９−２の間を通過して、遠心力を与えられてそのまま吐出流路３１に運ばれて排水されるので、大きな塵芥をもポンプに詰まることなくこれを排水できる。従ってこのスクリュー式渦巻型ポンプゲート１００−２ａ，ｂの上流側に、従来設置が必要であった大掛かりな除塵設備（自動除塵機等）の設置が不要になり、除塵設備を簡素化又は省略でき、これによって建設コスト、運転コストの低減化が図れる。
【００２０】
以上のようにポンプゲートに組み込むポンプとしてスクリュー式渦巻型ポンプＳを用いれば、ボルテックスポンプに比べて無閉塞性は若干劣るが、揚程の高さはノンクロッグポンプＮよりもさらに高くなり、効率もノンクロッグポンプＮよりもさらに向上する。従って特に高揚程、高効率を求める場合はこのスクリュウ式渦巻型ポンプが最適である。
【００２１】
ところで以上のことから除塵設備を簡素化又は省略すると、このノンクロッグポンプゲート１００又はスクリュー式渦巻型ポンプゲート１００−２ａ，ｂによって塵芥などを排出する可能性が高くなり、羽根車１９，１９−２には塵芥などが衝突する可能性が高くなる。そこで羽根車１９，１９−２の材質として、従来の鋳物や鋼鈑製の他に、柔らかなラバーや合成樹脂等の弾性材料を用い、塵芥などが一時的に羽根車１９，１９−２に詰まってポンプが急激に拘束された場合における減速機等の動力伝達部への衝撃やかじり付きを緩和するようにしてもよい。なお場合によっては羽根車１９，１９−２の翼面だけを弾性材料で構成してもよい。
【００２２】
なお前記水中電動機２３は下流側の水に接しているのでこれによって冷却され、また吐出口２５から吐出された排水がかかることによっても冷却されるので、その冷却が効果的に行える。
【００２３】
上記実施形態では複数台（２台）のユニット型ノンクロッグポンプ１０，１０を接続固定することでポンプゲート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ノンクロッグポンプ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ノンクロッグポンプ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。ユニット型スクリュー式渦巻型ポンプ１０−２ａ，ｂについても同様である。
【００２４】
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８に示すように、ノンクロッグポンプゲート１００−３を構成する１つの枠体３５−３の所望の位置にノンクロッグポンプＮを取り付けてもよい。スクリュー式渦巻型ポンプゲートについても同様である。
【００２５】
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。例えば取り付けるノンクロッグポンプやスクリュー式渦巻型ポンプの台数は、１台又は３台以上であっても良い。またポンプを駆動する駆動手段は、電動機以外に、油圧モータなど、他のどのような駆動手段であっても良い。また減速機は、必要な場合に取り付ければ良く、その伝達方式は、歯車方式、ベルト方式、チェーン方式など、どのような手段であっても良い。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば以下のような優れた効果を有する。▲１▼ポンプゲートの排水用ポンプとしてノンクロッグポンプ又はスクリュー式渦巻型ポンプを用いたので、大きな塵芥でも排水することができ、除塵設備を簡素化又は省略でき、設備全体の小型化が図れるばかりか、メンテナンスも容易になり、建設コスト、運転コストのコストダウンも図れる。特にノンクロッグポンプを用いた場合は、さらにコンパクト化、軽量化、低価格化に効果がある。また特にスクリュー式渦巻型ポンプを用いた場合は、さらに高揚程、高効率が実現できる。
【００２７】
▲２▼羽根車の材質を弾性材料で構成した場合は、塵芥などによってポンプが急激に拘束された場合でも減速機等の動力伝達部への衝撃やかじり付きを緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるノンクロッグポンプゲート１００を示す斜視図である。
【図２】ノンクロッグポンプゲート１００を反対側から見た斜視図である。
【図３】一台のユニット型ノンクロッグポンプ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】ユニット型ノンクロッグポンプ１０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】図５ (ａ)， (ｂ)は何れも本発明の第２実施形態にかかるスクリュー式渦巻型ポンプゲート１００−２ａ，ｂを示す斜視図である。
【図６】一台のユニット型横軸スクリュー式渦巻型ポンプ１０−２ａを示す図であり、図６（ａ）は概略側断面図、図６（ｂ）は図５（ａ）に示す状態の１台のユニット型スクリュー式渦巻型ポンプ１０−２の枠体３５の透視図である。
【図７】一台のユニット型立軸スクリュー式渦巻型ポンプ１０−２ｂを示す図であり、図７ (ａ)は概略断面図、図７ (ｂ)はユニット型立軸スクリュー式渦巻型ポンプ１０−２ｂを正面から見た図、図７ (ｃ)は吐出側から見た図である。
【図８】他の実施形態に係るノンクロッグポンプゲート１００‐３を示す斜視図である。
【図９】ボルテックスポンプゲートを示す側断面図である。
【符号の説明】
１  水路
１００  ノンクロッグポンプゲート
１０  ユニット型ノンクロッグポンプ
Ｎ  ノンクロッグポンプ
１４  吸込口
１５  ケーシング
１９  羽根車
２０  回転軸
２１  直交軸減速機
２３  水中電動機（駆動手段）
２５  吐出口
２７  逆流防止弁（フラップ弁）
３５  枠体
１００−２ａ  横軸スクリュー式渦巻型ポンプゲート
１００−２ｂ  立軸スクリュー式渦巻型ポンプゲート
１０−２ａ  ユニット型横軸スクリュー式渦巻型ポンプ
１０−２ｂ  ユニット型立軸スクリュー式渦巻型ポンプ
Ｓ  スクリュー式渦巻型ポンプ
１９−２  羽根車
１００−３  ノンクロッグポンプゲート
３５−３  枠体
【図１】
0003749407.tif 000002
【図２】
0003749407.tif 000003
【図３】
0003749407.tif 000004
【図４】
0003749407.tif 000005
【図５】
0003749407.tif 000006
【図６】
0003749407.tif 000007
【図７】
0003749407.tif 000008
【図８】
0003749407.tif 000009
【図９】
0003749407.tif 000010