ポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置
【課題】 ポンプの吸入側の水面上にフロートを浮かべて、このフロートにより低水位での運転時にポンプの吸入側の水面上に発生する渦を防止し、ポンプの吸入側に設けられる下向きのカバーを不要にすることのできるポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置を提供することにある。
【解決手段】 ゲート１ａの上流側水路２ａの水を下流側水路２ｂに強制排出するポンプ３が昇降式のゲート１ａに取り付けられたポンプ付ゲートにおいて、ポンプ１の吸入側の水面上にフロート５を水位の変動に連動して昇降自在に浮かべ、このフロート５により低水位での運転時にポンプ３の吸入側の水面上に発生する渦を防止する。
【解決手段】 ゲート１ａの上流側水路２ａの水を下流側水路２ｂに強制排出するポンプ３が昇降式のゲート１ａに取り付けられたポンプ付ゲートにおいて、ポンプ１の吸入側の水面上にフロート５を水位の変動に連動して昇降自在に浮かべ、このフロート５により低水位での運転時にポンプ３の吸入側の水面上に発生する渦を防止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ゲートの上流側水路の水を下流側水路に強制排出するポンプが昇降式のゲートに取り付けられたポンプ付ゲートに係り、特に、ポンプの吸入側の水面上にフロートを浮かべて、このフロートにより低水位での運転時にポンプの吸入側の水面上に発生する渦を防止するポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポンプ付ゲートで強制排水運転を行う場合、低水位での運転時にポンプの吸入口と水面との距離が短くなると、水面上に渦が発生し、ポンプへの流れ込み排水効率の低下を生じる。
このため、一般的にポンプの吸入側に下向きのベルマウス状のカバーを取り付けて、渦の発生を防止し、渦の吸入防止の対策としている。
【特許文献３】特開２００４−３６５５９
【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、排水運転においては、ポンプの吸入側に取り付けた下向きのベルマウス状のカバーによって吸入軸芯が水平なポンプ軸に対して下向きとなっているため、吸入抵抗となり排水効率が低下するという新たな課題があった。
この対策としては、ポンプの吸入口の形状を工夫することだけの対策しかとられていない。また、これらの対策では製作費用が嵩み高価のものとなりやすい。
【０００４】
この発明は、上記のような課題に鑑み、その課題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、ポンプの吸入側の水面上にフロートを浮かべて、このフロートにより低水位での運転時にポンプの吸入側の水面上に発生する渦を防止し、ポンプの吸入側に設けられる下向きのカバーを不要にすることのできるポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の目的を達成するために、請求項１の発明は、ゲートの上流側水路の水を下流側水路に強制排出するポンプが昇降式のゲートに取り付けられたポンプ付ゲートにおいて、ポンプの吸入側の水面上にフロートを水位の変動に連動して昇降自在に浮かべ、このフロートにより低水位での運転時にポンプの吸入側の水面上に発生する渦を防止する手段よりなるものである。
【０００６】
また、請求項２の発明は、ゲートの上流側水路の水を下流側水路に強制排出するポンプが昇降式のゲートに取り付けられたポンプ付ゲートにおいて、ポンプの吸入側の水面上にフロートを水位の変動に連動して昇降自在に浮かべ、該フロートを水面に浮かぶ平面型フロートと該平面型フロートの左右両端に下向きに設けられた側部フロートとから構成し、フロートの両側の水路の左右両側壁に該フロートの昇降を案内するフロートガイド溝を形成し、左右のフロートガイド溝の下端面の高さ位置を、左右の側部フロートの下端側がフロートガイド溝の下端面に当接した位置でフロートを構成する平面型フロートがポンプの最低運転水位で水面に浮かぶ高さになる位置にし、平面型フロートにより低水位での運転時にポンプの吸入側の水面上に発生する渦を防止する手段よりなるものである。
【０００７】
また、請求項８の発明は、ゲートの上流側水路の水を下流側水路に強制排出するポンプが昇降式のゲートに取り付けられたポンプ付ゲートにおいて、ポンプの吸入側の水面上に平面型のフロートを水位の変動に連動して昇降自在に浮かべ、該フロートの両側の水路の左右両側壁に該フロートの昇降を案内するフロートガイド溝を形成し、左右のフロートガイド溝の下端面の高さ位置を、平面型のフロートの左右両端側の下端側がフロートガイド溝の下端面に当接した位置で平面型のフロートがポンプの最低運転水位で水面に浮かぶ高さになる位置にし、平面型のフロートにより低水位での運転時にポンプの吸入側の水面上に発生する渦を防止する手段よりなるものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上の記載より明らかなように、請求項１、項２及び請求項８の発明に係るポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置によれば、ポンプの吸入側の水面上に浮かべたフロートにより低水位での運転時にポンプの吸入側の水面上に発生する渦を防止し、ポンプの吸入側に設けられる下向きのカバーを不要にすることのできる。また、水面上に発生する渦を防止しできるので、ポンプの吸入側のベルマウス軸芯をポンプ軸芯と一致させることができ、しかもこれらの軸芯を水平にすることにより排水効率が低下するのを防ぐことができる。
【０００９】
また、請求項２及び請求項８の発明に係るポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置によれば、フロートの両側の水路の左右両側壁に該フロートの昇降を案内するフロートガイド溝を形成することにより、フロートの昇降をスムーズに行わせることができると共に、ポンプの吸入側の水面上の渦発生水域からフロートが逸脱するのを防ぐことができる。
【００１０】
また、請求項３及び請求項９の場合には、開閉フロートが上向きに開動することによって、点検又は自然排水のためにゲートを引き上げるときに、フロートの一部を構成する平面型フロートが上昇するポンプの妨げになるのを回避することができる。
【００１１】
また、請求項４の場合には、側部フロートに設けた浮力調整部によってフロートの浮力を調整することができる。
【００１２】
また、請求項５の場合には、側部フロートの下端側に設けた喫水深調整ネジによって、最低運転水位でのフロートの喫水深さを調整することができる。
【００１３】
また、請求項６及び請求項１０の場合には、フロートの一部を構成する平面型フロートの上流端部下面側に設けた水面剥離防止曲面によって、流下水が水没している平面型フロートの下面角から剥離するのを防いで、平面型フロートの下面側で渦が発生するのを防ぐことができる。
【００１４】
また、請求項７及び請求項１１の場合には、フロートの一部を構成する平面型フロートの下流端に設けた制水板によって、平面型フロートの下流端とゲートとの隙間からの渦流水の吸入を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に記載の発明を実施するための最良の形態に基づいて、この発明をより具体的に説明する。
【００１６】
〔最良の形態−１〕
ここで、図１は側断面図、図２は正面図である。
【００１７】
図１、図２において、ポンプ付ゲート１は、ゲート１ａの上流側水路２ａの水を下流側水路２ｂや下流側水路２ｂに設けられた調圧水槽に強制排出するポンプ３がゲート１ａに取り付けられた構造からなり、水路２に対してその横断方向に水路２を遮断するようにして設置されている。ポンプ付ゲート１は扉体としてのゲート１ａが昇降することにより、水路２を開閉する構造になっている。
【００１８】
ポンプ付ゲート１は、自然排水時にはゲート１ａを上昇させて排水し、強制排水時にはゲート１ａを閉じた状態でゲート１ａに取り付けられたポンプ３を利用して、ゲート１ａの上流側水路２ａの水を下流側水路２ｂに強制排水する構造になっている。
【００１９】
ゲート１ａは、四角形で板状のスキンプレート、スキンプレートの上流側水路２ａの臨む側の表面に取り付けられた縦横の補強桁などから構成されている。ゲート１ａのスキンプレートはこれらの補強桁によって補強されて剛性が高められている。
【００２０】
ポンプ付ゲート１が設置された水路２の左右両側面には、上下方向にゲート１ａの左右側端を昇降摺動案内する図示しないガイド溝がそれぞれ形成されていて、ゲート１ａはこのガイド溝に沿って昇降する構造になっている。ゲート１ａの左右側端にはガイド溝との摺動抵抗を少なくする水路２の横断方向に平行な水平軸回りのローラー１ｂが上下にそれぞれ設けられていて、ゲート１ａが昇降する場合にガイド溝に沿ってスムーズに昇降できるようになっている。
【００２１】
ゲート１ａの上端には、ゲート１ａを昇降させるための図示しない例えばワイヤーロープの下端側が連結される連結具１ｃが取り付けられている。連結具１ｃは例えば上端の左右両側に２基取り付けられたりする。連結具１ｃに下端側が連結された図示しない例えばワイヤーロープの上端側はその上方に設けられた図示しない巻取りドラムに巻き取られていて、図示しない駆動モーターにより巻取りドラムを正逆回転させてワイヤーロープを巻き上げたり巻き下げたりして、ワイヤーロープの下端側が連結されたゲート１ａを昇降させる構造になっている。
【００２２】
水路２の上流側水路２ａに臨む側のゲート１ａの下部の表面には、上流側水路２ａに向けて突出した状態でポンプ３が垂直なゲート１ａに対して略水平に取り付けられている。ポンプ３はゲート１ａが閉じられた状態でゲート１ａの上流側水路２ａの水を下流側水路２ｂに向けて強制排水する機能を果たす。図面ではポンプ３はゲート１ａの下部の左右両側に例えば２基取り付けられている。ポンプ３には例えば軸流ポンプが使用される。
【００２３】
例えば軸流ポンプからなるポンプ３は、水が通過する導水管３ａ、導水管３ａの内部中央に取り付けられた図示しない例えばインペラハブ、インペラハブに電動機の駆動力を伝達する図示しない伝導軸などから構成されている。
【００２４】
ポンプ３の導水管３ａは、内部が円筒形に形成され、上流側水路２ａに臨む先端側の吸入口３ｂがラッパ状に形成され、又ラッパ状の吸入口３ｂは前方に向けて水平に開口していて、吸入軸芯とポンプ軸とは水平な同一線上にあるため、吸入抵抗となるのが防がれて排水効率が低下するのが回避されている。また、ポンプ３の導水管３ａはその吸入口３ｂがゲート全閉状態で水路の底部近くの高さになるようにゲート１ａに取り付けられている。
【００２５】
導水管３ａの後端の周縁側はゲート１ａの表面に取り付けられたポンプ取付板１ｄに形成された図示しない孔にボルトなどによって一体的に取り付けられている。つまりポンプ３の導水管３ａはポンプ取付板１ｄを介してゲート１ａの表面に取り付けられている。
【００２６】
ポンプ３の導水管３ａの後端側には開閉扉４が取り付けられている。開閉扉４には例えばフラップゲートが使用されている。例えばフラップゲートからなる開閉扉４は、ポンプ３が表面に取り付けられたポンプ取付板１ｄの裏面側に背中合わせに、下流側水路２ｂに向けて取り付けられている。例えばフラップゲートからなる開閉扉４はゲート１ａのスキンプレートに形成された開口部を通じて下流側水路２ｂに臨んでいる。
【００２７】
開閉扉４は、ポンプ取付板１ｄの裏面側に取り付けられた吐出管４ａの下流側水路２ｂに向けて臨んでいる先端側表面に開閉自在に取り付けられている。例えばフラップゲートからなる開閉扉４は、その上端部が下流側水路２ｂに臨む吐出管４ａの上方のポンプ取付板１ｄの裏面側にヒンジ構造４ｂで連結されている。
【００２８】
例えばフラップゲートからなる開閉扉４は、上端のヒンジ構造４ｂを回転中心として、ゲート１ａの下流側水路２ｂに向けて開き、ゲート１ａの上流側水路２ａに向けて閉じる、所謂逆止弁の構造になっている。開閉扉４は、下流側水路２ｂの水圧が高い場合には閉じて下流側水路２ｂからの逆流を防ぎ、ポンプ３の駆動による強制排水時には、ポンプ３からの吐出排水の水圧によって開いてゲート１ａの上流側水路２ａの水を下流側水路２ｂに排水できるようになっている。
【００２９】
吐出管４ａ及び閉じた状態の開閉扉４は、ゲート１ａの内部側つまりゲート１ａの厚み側となるポンプ取付板１ｄとスキンプレートとの間内に収容されている。ゲート１ａの内部側に取り付けられた吐出管４ａ及び閉じた状態の開閉扉４は上下に昇降するゲート１ａの厚み内に収まっていて、ゲート１ａが昇降する際に吐出管４ａ及び開閉扉４が昇降の妨げとなることはない。
【００３０】
フロート５は、低水位での運転時にポンプ３の吸入側の水面上に発生する渦を防止する機能を果たすもので、ポンプ３の吸入側つまり導水管３ａの吸入口３ｂの水面上に水位の変動に連動して昇降自在に浮かべられている。フロート５はゲート１ａの上流側水路２ａの水面上に配置されている。
【００３１】
フロート５は、水に浮く浮体物から構成され、又ポンプ３の導水管３ａの吸入口３ｂの水面上に位置する平面型フロート６と、平面型フロート６の左右両端側に下向きに設けられた垂直型の側部フロート７とから構成されている。フロート５は、平面型フロート６と左右の垂直型の側部フロート７とにより、正面からみて下向きにコ字状に形成されている。
【００３２】
フロート５が配置された上流側水路２ａの左右両側壁には、フロートガイド溝２ｃがそれぞれ形成されている。フロート５はこの左右のフロートガイド溝２ｃに案内されて作用する浮力によって水面の変動に追従して昇降する。また、フロートガイド溝２ｃの下端面は、ポンプ３の最低運転水位で水面に浮かぶフロート５を支持する位置になっている。
【００３３】
つまり、フロート５を構成する左右の側部フロート７の下端側がフロートガイド溝２ｃの下端面に当接した位置で、フロート５を構成する平面型フロート６がポンプ３の最低運転水位で水面に浮かぶ高さになるように、左右のフロートガイド溝２ｃの下端面の位置が設定されている。
【００３４】
平面型フロート６は、平面からみて方形状の形状を有している。方形状の平面型フロート６の左右両端側は、上流側水路２ａの左右両側壁に形成されたフロートガイド溝２ｃ内に案内されている。方形状の平面型フロート６の上流端側はその下方のポンプ３の導水管３ａの吸入口３ｂよりも更に上流側水路２ａ側に延びていて、ポンプ３の吸入側の水面上に発生する渦の部分を完全に覆う位置まで延びている。方形状の平面型フロート６の下流端は上流側水路２ａのゲート１ａの正面近くまで延びているが、平面型フロート６の下流端はゲート１ａの正面との間に隙間があり、昇降するゲート１ａに接触しないように配置されている。
【００３５】
方形状の平面型フロート６は一定の厚みを有していて、水面の波によって変形し難い構造になっている。平面型フロート６の上流端部下面側には、流下水が水没している平面型フロート６の下面角から剥離しないように、下方に突出し下流側に向かって滑らかな上向きの曲面からなる水面剥離防止曲面６ａが形成されている。
【００３６】
ポンプ３の導水管３ａの昇降進路上となる平面型フロート６の下流側寄り部分は、自然排水を行うときやポンプ３の点検の際にゲート１ａを引き上げる場合に平面型フロート６が邪魔にならないように上向き回りに開いて、ゲート１ａと一体となって上昇するポンプ３の導水管３ａの通過を妨げない構造になっている。
【００３７】
即ち、平面型フロート６の下流側寄り部分には開閉フロート６ｂが取り付けられている。開閉フロート６ｂは、上流側端部が例えばヒンジ構造によって平面型フロート６に連結されていて、このヒンジ構造を回動中心として上向きに開動して開く構造になっている。開閉フロート６ｂは平面型フロート６の一部を構成するものである。
【００３８】
ゲート１ａを引き上げる場合には、ゲート１ａと一体となって上昇するポンプ３の導水管３ａが開閉フロート６ｂを押し上げることにより開口され、開閉フロート６ｂはヒンジ構造を回動中心として上向きに開いて進路の邪魔になるのを回避するようになっている。ゲート１ａの全閉時には手動により開いていた開閉フロート６ｂを閉じられる。
【００３９】
開閉フロート６ｂは平面型フロート６の一部となる下流側寄り部分に平面からみてコ字状に取り付けられている。つまり、平面型フロート６はその下流側寄り部分がコ字状に切り欠かれて凹所が形成されていて、この凹所部分に開閉フロート６ｂが取り付けられている。この平面型フロート６の凹所の内周縁は内周側に一部突出する段差状になっており、その段差状の凹所の内周縁に当接する開閉フロート６ｂの外周縁もこれと上下に係合する段差状の形状に形成されている。そして、この平面型フロート６の凹所の内周縁の段差部分の表面には渦の連行防止ゴム６ｃが取り付けられている。
【００４０】
設計条件つまり流速、最低運転水位とポンプ３の位置などの関係によっては平面型フロート６の下流端にはゲート１ａ側からの渦流水の吸入を防ぐために、必要に応じて制水板６ｄが設置される場合がある。制水板６ｄはゲート１ａ寄りの平面型フロート６の下流側端部に下方に向けて取り付けられている。制水板６ｄは平面型フロート６の下面から下方に突出しており、又下流側端部の幅方向にわたって突出して取り付けられている
【００４１】
この制水板６ｄは、ゲート１ａを開いて上流水を自然排水させる場合に、流下物がスムーズに流れるように、下流側水路２ｂに向けて上向きに回動できるように、制水板６ｄの上端が平面型フロート６の下流端にヒンジ構造で連結されている。
【００４２】
左右の側部フロート７は、平面型フロート５ａの左右両端から下向きに鉛直にそれぞれ設けられており、フロートガイド溝２ｃ内に配置されて、フロートガイド溝２ｃ内を浮力によって昇降する構造になっている。左右の側部フロート７は、フロート５の浮力や喫水深さの調整ができるようになっている。
【００４３】
例えば左右の側部フロート７の内部には浮力調整部７ａが設けられている。浮力調整部７ａは例えば浮力調整タンク用の空洞が形成され、この浮力調整タンク内に水を注入又は排出してフロート５の浮力の調整ができるようになっている。
【００４４】
また、例えば左右の側部フロート７の下端側には喫水深調整ネジ７ｂが下向きに突出進退自在に取り付けられていて、側部フロート７の下端からの喫水深調整ネジ７ｂの突出長さを調整することで、側部フロート７の下端側がフロートガイド溝２ｃの下端面に当接する高さを調整して、最低運転水位でのフロート５の喫水深さを調整できる構造になっている。
【００４５】
平面型フロート６の左右両端側の上面には、上流側水路２ａの左右両側壁に形成されたフロートガイド溝２ｃとの摺動抵抗を少なくするフロートガイド溝２ｃの奥側表面に平行な水平軸回りのローラー６ｅがそれぞれ設けられている。又左右の側部フロート７の下部にも、フロートガイド溝２ｃとの摺動抵抗を少なくするフロートガイド溝２ｃの奥側表面に平行な水平軸回りの水平軸回りのローラー７ｃがそれぞれ設けられている。フロート５は、これらの上下に設けられたローラー６ｅ、ローラー７ｃによって、上流側水路２ａの水位が変動する場合に作用する浮力によってフロートガイド溝２ｃに沿ってスムーズに昇降できるようになっている。
【００４６】
次に、上記発明を実施するための最良の形態の構成に基づく作用について以下説明する。
ゲート１ａを閉じた状態で上流側水路２ａの水を下流側水路２ｂに強制排水するために、ポンプ３を駆動させると、ゲート１ａの上流側水路２ａの水はポンプ３の水平な導水管３ａの吸入口３ｂに向けて吸引されることになる。このとき、ポンプ３の導水管３ａの吸入口３ｂの上方の水面上にはフロート５の平面型フロート６が浮かべてある。
【００４７】
ポンプ３の水平な導水管３ａの吸入口３ｂから水が吸引される場合において、特に上流側水路２ａの水位が最低運転水位又はこれに近い低水位ときには、吸入口３ｂの上方水面には吸い込みによる渦が発生するが、この吸い込みによる渦が発生し易い水面域には平面型フロート６が浮いていて、この平面型フロート６が吸い込みによる渦の発生を邪魔にするために、吸い込みによる渦の発生が防がれる。
【００４８】
このように、低水位の強制排水時において、ポンプ３の導水管３ａの吸入口３ｂの上方の水面での吸い込みによる渦の発生を防ぐことができるため、ポンプ３の導水管３ａの吸入口３ｂの軸芯をポンプ軸に対して下向きにする必要がなく、吸入口３ｂの軸芯をポンプ軸と平行な水平にすることができ、吸入口３ｂの軸芯をポンプ軸に対して下向きにすることによって、生じる排水効率の低下を防ぐことができる。
【００４９】
ところで、ゲート１ａの上流側水路２ａの水位が変動する場合、フロート５は作用する浮力により水面の水位の変動に追従して、水面の高さ位置で昇降する。フロート５の昇降は水路２の左右側壁に形成されたフロートガイド溝２ｃに案内されて行われる。水面の変動に追従するフロート５の昇降は平面型フロート６及び左右の側部フロート７に設けられたローラー６ｅ、ローラー７ｃによってスムーズに行われる。
【００５０】
また、ゲート１ａの上流側水路２ａの水位が強制排水の最低運転水位より更に低下した場合には、水面の水位の変動に追従するフロート５は、その左右両側の側部フロート７の下端側が上流側水路２ａの底面より高い位置に形成されたフロートガイド溝２ｃの下端面に当接することにより、更に低下した水面に追従することなく、ポンプ３の導水管３ａの上方位置でその降下が止まり、フロート５の平面型フロート６は更に低下した水面から離れて導水管３ａの上方位置で停止し、フロート５の平面型フロート６がポンプ３の導水管３ａに当たるのが回避される。
【００５１】
最低運転水位より更に低下していた上流側水路２ａの水位が上昇して、その水面が平面型フロート６の停止位置まで上昇すると、平面型フロート６には浮力が作用し始めて、この浮力によってフロート５は上昇する水面に追従して上昇する。
【００５２】
このように、フロート５は変動する水面に追従して昇降する一方で、最低運転水位より更に水位が低下した場合には、左右の側部フロート７の下端側がフロートガイド溝２ｃの底面に当接することで停止して、フロート５の平面型フロート６がポンプ３の導水管３ａに当たることがない。
【００５３】
また、ゲートの点検或いは自然排水のために、ゲート１ａを全開状態に引き上げる場合には、ゲート１ａと一体となって上昇するポンプ３の導水管３ａが上方側の平面型フロート６の開閉フロート６ｂを下側から押し上げる。押し上げられた開閉フロート６ｂは一端のヒンジ構造部分を中心として上向きに回動して開き、ポンプ３は平面型フロート６の開閉フロート６ｂの開いた部分を通過してその上方にゲート１ａと共に引き上げられる。
【００５４】
引き上げられていたゲート１ａが全閉するために降下する場合には、ポンプ３は平面型フロート６の開閉フロート６ｂの開いた部分を通過してその下方にゲート１ａと共に引き下げられる。その後、開いていた開閉フロート６ｂは作業の手で閉じられる。
【００５５】
また、ゲートの点検或いは自然排水のために、ゲート１ａを全開状態に引き上げる場合、開閉扉４はポンプ取付板１ｄとスキンプレートとの間にあってゲート１ａの内部側にあるため、ゲート１ａを昇降させる際に開閉扉４がこれの妨げとなることはない。
【００５６】
〔最良の形態−２〕
ここで、図３は側断面図、図４は正面図である。
【００５７】
図３、図４において、ポンプ付ゲート１１は、ゲート１１ａの上流側水路１２ａの水を下流側水路１２ｂや下流側水路１２ｂに設けられた調圧水槽に強制排出するポンプ１３がゲート１１ａに取り付けられた構造からなり、水路１２に対してその横断方向に水路１２を遮断するようにして設置されている。ポンプ付ゲート１１は扉体としてのゲート１１ａが昇降することにより、水路１２を開閉する構造になっている。
【００５８】
ポンプ付ゲート１１は、自然排水時にはゲート１１ａを上昇させて排水し、強制排水時にはゲート１１ａを閉じた状態でゲート１１ａに取り付けられたポンプ１３を利用して、ゲート１１ａの上流側水路１２ａの水を下流側水路１２ｂに強制排水する構造になっている。
【００５９】
ゲート１１ａは、四角形で板状のスキンプレート、スキンプレートの上流側水路１２ａの臨む側の表面に取り付けられた縦横の補強桁などから構成されている。ゲート１１ａのスキンプレートはこれらの補強桁によって補強されて剛性が高められている。
【００６０】
ポンプ付ゲート１１が設置された水路１２の左右両側面には、上下方向にゲート１１ａの左右側端を昇降摺動案内する図示しないガイド溝がそれぞれ形成されていて、ゲート１１ａはこのガイド溝に沿って昇降する構造になっている。ゲート１１ａの左右側端にはガイド溝との摺動抵抗を少なくする水路１２の横断方向に平行な水平軸回りのローラー１１ｂが上下にそれぞれ設けられていて、ゲート１１ａが昇降する場合にガイド溝に沿ってスムーズに昇降できるようになっている。
【００６１】
ゲート１１ａの上端には、ゲート１１ａを昇降させるための図示しない例えばワイヤーロープの下端側が連結される連結具１１ｃが取り付けられている。連結具１１ｃは例えば上端の左右両側に２基取り付けられたりする。連結具１１ｃに下端側が連結された図示しない例えばワイヤーロープの上端側はその上方に設けられた図示しない巻取りドラムに巻き取られていて、図示しない駆動モーターにより巻取りドラムを正逆回転させてワイヤーロープを巻き上げたり巻き下げたりして、ワイヤーロープの下端側が連結されたゲート１１ａを昇降させる構造になっている。
【００６２】
水路１２の上流側水路１２ａに臨む側のゲート１１ａの下部の表面には、上流側水路１２ａに向けて突出した状態でポンプ１３が垂直なゲート１１ａに対して略水平に取り付けられている。ポンプ１３はゲート１１ａが閉じられた状態でゲート１１ａの上流側水路１２ａの水を下流側水路１２ｂに向けて強制排水する機能を果たす。図面ではポンプ１３はゲート１１ａの下部の左右両側に例えば２基取り付けられている。ポンプ１３には例えば軸流ポンプが使用される。
【００６３】
例えば軸流ポンプからなるポンプ１３は、水が通過する導水管１３ａ、導水管１３ａの内部中央に取り付けられた図示しない例えばインペラハブ、インペラハブに電動機の駆動力を伝達する図示しない伝導軸などから構成されている。
【００６４】
ポンプ１３の導水管１３ａは、内部が円筒形に形成され、上流側水路１２ａに臨む先端側の吸入口１３ｂがラッパ状に形成され、又ラッパ状の吸入口１３ｂは前方に向けて水平に開口していて、吸入軸芯とポンプ軸とは水平な同一線上にあるため、吸入抵抗となるのが防がれて排水効率が低下するのが回避されている。また、ポンプ１３の導水管１３ａはその吸入口１３ｂがゲート全閉状態で水路の底部近くの高さになるようにゲート１１ａに取り付けられている。
【００６５】
導水管１３ａの後端の周縁側はゲート１１ａの表面に取り付けられたポンプ取付板１１ｄに形成された図示しない孔にボルトなどによって一体的に取り付けられている。つまりポンプ１３の導水管１３ａはポンプ取付板１１ｄを介してゲート１１ａの表面に取り付けられている。
【００６６】
ポンプ１３の導水管１３ａの後端側には開閉扉１４が取り付けられている。開閉扉１４には例えばフラップゲートが使用されている。例えばフラップゲートからなる開閉扉１４は、ポンプ１３が表面に取り付けられたポンプ取付板１１ｄの裏面側に背中合わせに、下流側水路１２ｂに向けて取り付けられている。例えばフラップゲートからなる開閉扉１４はゲート１１ａのスキンプレートに形成された開口部を通じて下流側水路１２ｂに臨んでいる。
【００６７】
開閉扉１４は、ポンプ取付板１１ｄの裏面側に取り付けられた吐出管１４ａの下流側水路１２ｂに向けて臨んでいる先端側表面に開閉自在に取り付けられている。例えばフラップゲートからなる開閉扉１４は、その上端部が下流側水路１２ｂに臨む吐出管１４ａの上方のポンプ取付板１１ｄの裏面側にヒンジ構造１４ｂで連結されている。
【００６８】
例えばフラップゲートからなる開閉扉１４は、上端のヒンジ構造１４ｂを回転中心として、ゲート１１ａの下流側水路１２ｂに向けて開き、ゲート１１ａの上流側水路１２ａに向けて閉じる、所謂逆止弁の構造になっている。開閉扉１４は、下流側水路１２ｂの水圧が高い場合には閉じて下流側水路１２ｂからの逆流を防ぎ、ポンプ１３の駆動による強制排水時には、ポンプ１３からの吐出排水の水圧によって開いてゲート１１ａの上流側水路１２ａの水を下流側水路１２ｂに排水できるようになっている。
【００６９】
吐出管１４ａ及び閉じた状態の開閉扉１４は、ゲート１１ａの内部側つまりゲート１１ａの厚み側となるポンプ取付板１１ｄとスキンプレートとの間内に収容されている。ゲート１１ａの内部側に取り付けられた吐出管１４ａ及び閉じた状態の開閉扉１４は上下に昇降するゲート１１ａの厚み内に収まっていて、ゲート１１ａが昇降する際に吐出管１４ａ及び開閉扉１４が昇降の妨げとなることはない。
【００７０】
フロート１５は、低水位での運転時にポンプ１３の吸入側の水面上に発生する渦を防止する機能を果たすもので、ポンプ１３の吸入側つまり導水管１３ａの吸入口１３ｂの水面上に水位の変動に連動して昇降自在に浮かべられている。フロート１５はゲート１１ａの上流側水路１２ａの水面上に配置されている。
【００７１】
フロート１５は、水に浮く浮体物から構成され、又ポンプ１３の導水管１３ａの吸入口１３ｂの水面上に位置する平面型の構造から構成されている。フロート１５は、正面からみて水平板状に形成されている。
【００７２】
フロート１５が配置された上流側水路１２ａの左右両側壁には、フロートガイド溝１２ｃがそれぞれ形成されている。フロート１５はこの左右のフロートガイド溝１２ｃに案内されて作用する浮力によって水面の変動に追従して昇降する。また、フロートガイド溝１２ｃの下端面は、ポンプ１３の導水管１３ａより上方位置の高さに形成されていて、ポンプ１３の最低運転水位で水面に浮かぶフロート１５を支持する位置になっている。
【００７３】
つまり、フロート１５の左右両端の下端がフロートガイド溝１２ｃの下端面に当接した位置で、平面型のフロート１５がポンプ１３の最低運転水位で水面に浮かぶ高さになるように、左右のフロートガイド溝１２ｃの下端の位置が設定されている。
【００７４】
フロート１５は、平面からみて方形状の形状を有している。方形状のフロート１５の左右両端側は、上流側水路１２ａの左右両側壁に形成されたフロートガイド溝１２ｃ内に案内されている。方形状のフロート１５の上流端側はその下方のポンプ１３の導水管１３ａの吸入口１３ｂよりも更に上流側水路１２ａ側に延びていて、ポンプ１３の吸入側の水面上に発生する渦の部分を完全に覆う位置まで延びている。方形状のフロート１５の下流端は上流側水路１２ａのゲート１１ａの正面近くまで延びているが、フロート１５の下流端はゲート１１ａの正面との間に隙間があり、昇降するゲート１１ａに接触しないように配置されている。
【００７５】
方形状の平面型のフロート１５は一定の厚みを有していて、水面の波によって変形し難い構造になっている。平面型のフロート１５の上流端部下面側には、流下水が水没している平面型のフロート１５の下面角から剥離しないように、下方に突出し下流側に向かって滑らかな上向きの曲面からなる水面剥離防止曲面１５ａが形成されている。
【００７６】
ポンプ１３の導水管１３ａの昇降進路上となる平面型のフロート１５の下流側寄り部分は、自然排水を行うときやポンプ１３の点検の際にゲート１１ａを引き上げる場合に平面型のフロート１５が邪魔にならないように上向き回りに開いて、ゲート１１ａと一体となって上昇するポンプ１３の導水管１３ａの通過を妨げない構造になっている。
【００７７】
即ち、平面型のフロート１５の下流側寄り部分には開閉フロート１５ｂが取り付けられている。開閉フロート１５ｂは、上流側端部が例えばヒンジ構造によって平面型のフロート１５に連結されていて、このヒンジ構造を回動中心として上向きに開動して開く構造になっている。開閉フロート１５ｂは平面型のフロート１５の一部を構成するものである。
【００７８】
ゲート１１ａを引き上げる場合には、ゲート１１ａと一体となって上昇するポンプ１３の導水管１３ａが開閉フロート１５ｂを押し上げることにより開口され、開閉フロート１５ｂはヒンジ構造を回動中心として上向きに開いて進路の邪魔になるのを回避するようになっている。ゲート１１ａの全閉時には手動により開いていた開閉フロート１５ｂを閉じられる。
【００７９】
開閉フロート１５ｂは平面型のフロート１５の下流側寄り部分に平面からみてコ字状に取り付けられている。つまり、平面型のフロート１５はその下流側寄り部分がコ字状に切り欠かれて凹所が形成されていて、この凹所部分に開閉フロート１５ｂが取り付けられている。この平面型のフロート１５の凹所の内周縁は内周側に一部突出する段差状になっており、その段差状の凹所の内周縁に当接する開閉フロート１５ｂの外周縁もこれと上下に係合する段差状の形状に形成されている。そして、この平面型のフロート１５の凹所の内周縁の段差部分の表面には渦の連行防止ゴム１５ｃが取り付けられている。
【００８０】
設計条件つまり流速、最低運転水位とポンプ１３の位置などの関係によっては平面型のフロート１５の下流端にはゲート１１ａ側からの渦流水の吸入を防ぐために、必要に応じて制水板１５ｄが設置される場合がある。制水板１５ｄはゲート１１ａ寄りの平面型のフロート１５の下流側端部に下方に向けて取り付けられている。制水板１５ｄは平面型のフロート１５の下面から下方に突出しており、又下流側端部の幅方向にわたって突出して取り付けられている
【００８１】
この制水板１５ｄは、ゲート１１ａを開いて上流水を自然排水させる場合に、流下物がスムーズに流れるように、下流側水路１２ｂに向けて上向きに回動できるように、制水板１５ｄの上端が平面型のフロート１５の下流端にヒンジ構造で連結されている。
【００８２】
平面型のフロート１５の左右両端側の上面には、上流側水路１２ａの左右両側壁に形成されたフロートガイド溝１２ｃとの摺動抵抗を少なくするフロートガイド溝１２ｃの奥側表面に平行な水平軸回りのローラー１５ｅがそれぞれ設けられている。フロート１５は、左右両端側に設けられたローラー１５ｅによって、上流側水路１２ａの水位が変動する場合に作用する浮力によってフロートガイド溝１２ｃに沿ってスムーズに昇降できるようになっている。
【００８３】
次に、上記発明を実施するための最良の形態の構成に基づく作用について以下説明する。
ゲート１１ａを閉じた状態で上流側水路１２ａの水を下流側水路１２ｂに強制排水するために、ポンプ１３を駆動させると、ゲート１１ａの上流側水路１２ａの水はポンプ１３の水平な導水管１３ａの吸入口１３ｂに向けて吸引されることになる。このとき、ポンプ１３の導水管１３ａの吸入口１３ｂの上方の水面上には平面型のフロート１５が浮かべてある。
【００８４】
ポンプ１３の水平な導水管１３ａの吸入口１３ｂから水が吸引される場合において、特に上流側水路１２ａの水位が最低運転水位又はこれに近い低水位ときには、吸入口１３ｂの上方水面には吸い込みによる渦が発生するが、この吸い込みによる渦が発生し易い水面域には平面型のフロート１５が浮いていて、この平面型のフロート１５が吸い込みによる渦の発生を邪魔にするために、吸い込みによる渦の発生が防がれる。
【００８５】
このように、低水位の強制排水時において、ポンプ１３の導水管１３ａの吸入口１３ｂの上方の水面での吸い込みによる渦の発生を防ぐことができるため、ポンプ１３の導水管１３ａの吸入口１３ｂの軸芯をポンプ軸に対して下向きにする必要がなく、吸入口１３ｂの軸芯をポンプ軸と平行な水平にすることができ、吸入口１３ｂの軸芯をポンプ軸に対して下向きにすることによって、生じる排水効率の低下を防ぐことができる。
【００８６】
ところで、ゲート１１ａの上流側水路１２ａの水位が変動する場合、フロート１５は作用する浮力により水面の水位の変動に追従して、水面の高さ位置で昇降する。フロート１５の昇降は水路１２の左右側壁に形成されたフロートガイド溝１２ｃに案内されて行われる。水面の変動に追従するフロート１５の昇降は左右両端側に設けられたローラー１５ｅによってスムーズに行われる。
【００８７】
また、ゲート１１ａの上流側水路１２ａの水位が強制排水の最低運転水位より更に低下した場合には、水面の水位の変動に追従するフロート１５は、その左右両側の下端側がポンプ１３の導水管１３ａの高さより高い位置に形成されたフロートガイド溝１２ｃの下端面に当接することにより、更に低下した水面に追従することなく、ポンプ１３の導水管１３ａの上方位置でその降下が止まり、平面型のフロート１５は更に低下した水面から離れて導水管１３ａの上方位置で停止し、平面型のフロート１５がポンプ１３の導水管１３ａに当たるのが回避される。
【００８８】
最低運転水位より更に低下していた上流側水路１２ａの水位が上昇して、その水面が平面型のフロート１５の停止位置まで上昇すると、平面型のフロート１５には浮力が作用し始めて、この浮力によってフロート１５は上昇する水面に追従して上昇する。
【００８９】
このように、フロート１５は変動する水面に追従して昇降する一方で、最低運転水位より更に水位が低下した場合には、平面型のフロート１５の左右の両端側の下端側がフロートガイド溝１２ｃの下端面に当接することで停止して、平面型のフロート１５がポンプ１３の導水管１３ａに当たることがない。
【００９０】
また、ゲートの点検或いは自然排水のために、ゲート１１ａを全開状態に引き上げる場合には、ゲート１１ａと一体となって上昇するポンプ１３の導水管１３ａが上方側の平面型のフロート１５の開閉フロート１５ｂを下側から押し上げる。押し上げられた開閉フロート１５ｂは一端のヒンジ構造部分を中心として上向きに回動して開き、ポンプ１３は平面型のフロート１５の開閉フロート１５ｂの開いた部分を通過してその上方にゲート１１ａと共に引き上げられる。
【００９１】
引き上げられていたゲート１１ａが全閉するために降下する場合には、ポンプ１３は平面型のフロート１５の開閉フロート１５ｂの開いた部分を通過してその下方にゲート１１ａと共に引き下げられる。その後、開いていた開閉フロート１５ｂは作業の手で閉じられる。
【００９２】
また、ゲートの点検或いは自然排水のために、ゲート１１ａを全開状態に引き上げる場合、開閉扉１４はポンプ取付板１１ｄとスキンプレートとの間にあってゲート１１ａの内部側にあるため、ゲート１１ａを昇降させる際に開閉扉１４がこれの妨げとなることはない。
【００９３】
〔最良の形態−３〕
ここで、図５は側断面図、図６は正面図である。
【００９４】
図５、図６において、ポンプ付ゲート２１は、ゲート２１ａの上流側水路２２ａの水を下流側水路２２ｂや下流側水路２２ｂに設けられた調圧水槽に強制排出するポンプ２３がゲート２１ａに取り付けられた構造からなり、水路２２に対してその横断方向に水路２２を遮断するようにして設置されている。ポンプ付ゲート２１は扉体としてのゲート２１ａが昇降することにより、水路２２を開閉する構造になっている。
【００９５】
ポンプ付ゲート２１は、自然排水時にはゲート２１ａを上昇させて排水し、強制排水時にはゲート２１ａを閉じた状態でゲート２１ａに取り付けられたポンプ２３を利用して、ゲート２１ａの上流側水路２２ａの水を下流側水路２２ｂに強制排水する構造になっている。
【００９６】
ゲート２１ａは、四角形で板状のスキンプレート、スキンプレートの上流側水路２２ａの臨む側の表面に取り付けられた縦横の補強桁などから構成されている。ゲート２１ａのスキンプレートはこれらの補強桁によって補強されて剛性が高められている。
【００９７】
ポンプ付ゲート２１が設置された水路２２の左右両側面には、上下方向にゲート２１ａの左右側端を昇降摺動案内する図示しないガイド溝がそれぞれ形成されていて、ゲート２１ａはこのガイド溝に沿って昇降する構造になっている。ゲート２１ａの左右側端にはガイド溝との摺動抵抗を少なくする水路２２の横断方向に平行な水平軸回りのローラー２１ｂが上下にそれぞれ設けられていて、ゲート２１ａが昇降する場合にガイド溝に沿ってスムーズに昇降できるようになっている。
【００９８】
ゲート２１ａの上端には、ゲート２１ａを昇降させるための図示しない例えばワイヤーロープの下端側が連結される連結具２１ｃが取り付けられている。連結具２１ｃは例えば上端の左右両側に２基取り付けられたりする。連結具２１ｃに下端側が連結された図示しない例えばワイヤーロープの上端側はその上方に設けられた図示しない巻取りドラムに巻き取られていて、図示しない駆動モーターにより巻取りドラムを正逆回転させてワイヤーロープを巻き上げたり巻き下げたりして、ワイヤーロープの下端側が連結されたゲート２１ａを昇降させる構造になっている。
【００９９】
水路２２の上流側水路２２ａに臨む側のゲート２１ａの下部のポンプ取付箇所の表面は開口されており、この開口された内部にはポンプ２３の先端がゲート２１ａの表面から上流側水路２２ａに突出しない状態で取り付けられている。またポンプ２３は下流側水路２２ｂに向けて突出した状態で垂直なゲート２１ａに対して略水平に取り付けられている。ポンプ２３はゲート２１ａが閉じられた状態でゲート２１ａの上流側水路２２ａの水を下流側水路２２ｂに向けて強制排水する機能を果たす。図面ではポンプ２３はゲート２１ａの下部の左右両側に例えば２基取り付けられている。ポンプ２３には例えば軸流ポンプが使用される。
【０１００】
例えば軸流ポンプからなるポンプ２３は、水が通過する導水管２３ａ、導水管２３ａの内部中央に取り付けられた図示しない例えばインペラハブ、インペラハブに電動機の駆動力を伝達する図示しない伝導軸などから構成されている。
【０１０１】
ポンプ２３の導水管２３ａは、内部が円筒形に形成され、上流側水路２２ａに臨む先端側の吸入口２３ｂがラッパ状に形成され、又ラッパ状の吸入口２３ｂは前方に向けて水平に開口していて、吸入軸芯とポンプ軸とは水平な同一線上にあるため、吸入抵抗となるのが防がれて排水効率が低下するのが回避されている。また、ポンプ２３の導水管２３ａはその吸入口２３ｂがゲート全閉状態で水路の底部近くの高さになるようにゲート２１ａに取り付けられている。
【０１０２】
導水管２３ａの前部側の周縁側はゲート２１ａの下流側水路２２ｂに臨む表面に取り付けられたポンプ取付板２１ｄに形成された図示しない孔にボルトなどによって一体的に取り付けられている。つまりポンプ２３の導水管２３ａはポンプ取付板２１ｄを介してゲート２１ａの下流側水路２２ｂに臨む表面に取り付けられている。
【０１０３】
ポンプ２３の導水管２３ａの後端側には開閉扉２４が取り付けられている。開閉扉２４には例えばフラップゲートが使用されている。例えばフラップゲートからなる開閉扉２４は、下流側水路２２ｂに向けて取り付けられている。
【０１０４】
開閉扉２４は、導水管２３ａの後端側に取り付けられた吐出管２４ａの下流側水路２２ｂに向けて臨んでいる先端側表面に開閉自在に取り付けられている。例えばフラップゲートからなる開閉扉２４は、その上端部が下流側水路２２ｂに臨む導水管２３ａの後端と吐出管２４ａとを接合するフランジの上部にヒンジ構造２４ｂで連結されている。
【０１０５】
例えばフラップゲートからなる開閉扉２４は、上端のヒンジ構造２４ｂを回転中心として、ゲート２１ａの下流側水路２２ｂに向けて開き、ゲート２１ａの上流側水路２２ａに向けて閉じる、所謂逆止弁の構造になっている。開閉扉２４は、下流側水路２２ｂの水圧が高い場合には閉じて下流側水路２２ｂからの逆流を防ぎ、ポンプ２３の駆動による強制排水時には、ポンプ２３からの吐出排水の水圧によって開いてゲート２１ａの上流側水路２２ａの水を下流側水路２２ｂに排水できるようになっている。
【０１０６】
フロート２５は、低水位での運転時にポンプ２３の吸入側の水面上に発生する渦を防止する機能を果たすもので、ポンプ２３の吸入側つまり導水管２３ａの吸入口２３ｂの前方のゲート２１ａの上流側水路２２ａの水面上に水位の変動に連動して昇降自在に浮かべられている。フロート２５はゲート２１ａの上流側水路２２ａの水面上に配置されている。
【０１０７】
フロート２５は、水に浮く浮体物から構成され、又ポンプ２３の導水管２３ａの吸入口２３ｂの前方のゲート２１ａ水面上に位置する平面型の構造から構成されている。フロート２５は、正面からみて水平板状に形成されている。
【０１０８】
フロート２５が配置された上流側水路２２ａの左右両側壁には、フロートガイド溝２２ｃがそれぞれ形成されている。フロート２５はこの左右のフロートガイド溝２２ｃに案内されて作用する浮力によって水面の変動に追従して昇降する。また、フロートガイド溝２２ｃの下端面は、ポンプ２３の導水管２３ａより上方位置の高さに形成されていて、ポンプ２３の最低運転水位で水面に浮かぶフロート２５を支持する位置になっている。
【０１０９】
つまり、フロート２５の左右両端の下端がフロートガイド溝２２ｃの下端面に当接した位置で、平面型のフロート２５がポンプ２３の最低運転水位で水面に浮かぶ高さになるように、左右のフロートガイド溝２２ｃの下端の位置が設定されている。
【０１１０】
フロート２５は、平面からみて方形状の形状を有している。方形状のフロート２５の左右両端側は、上流側水路２２ａの左右両側壁に形成されたフロートガイド溝２２ｃ内に案内されている。方形状のフロート２５の上流端側はその下方のポンプ２３の導水管２３ａの吸入口２３ｂよりも更に上流側水路２２ａ側に延びていて、ポンプ２３の吸入側の水面上に発生する渦の部分を完全に覆う位置まで延びている。方形状のフロート２５の下流端は上流側水路２２ａのゲート２１ａの表面に接している。
【０１１１】
方形状の平面型のフロート２５は一定の厚みを有していて、水面の波によって変形し難い構造になっている。平面型のフロート２５の上流端部下面側には、流下水が水没している平面型のフロート２５の下面角から剥離しないように、下方に突出し下流側に向かって滑らかな上向きの曲面からなる水面剥離防止曲面２５ａが形成されている。
【０１１２】
ゲート１ａの表面と接する平面型のフロート２５の下流端には、ゲート２１ａの表面との隙間を無くし渦の発生、空気の混入を防ぐために、水密ゴム２５ｂが設けられている。また、最低運転水位でフロート２５の下流端の水密ゴム２５ｂが当接するゲート２１ａの表面には受け座２１ｅがゲート２１ａの幅方向に設けられている。
【０１１３】
平面型のフロート２５の左右両端側の上面には、上流側水路２２ａの左右両側壁に形成されたフロートガイド溝２２ｃとの摺動抵抗を少なくするフロートガイド溝２２ｃの奥側表面に平行な水平軸回りのローラー２５ｃがそれぞれ設けられている。フロート２５は、左右両端側に設けられたローラー２５ｃによって、上流側水路２２ａの水位が変動する場合に作用する浮力によってフロートガイド溝２２ｃに沿ってスムーズに昇降できるようになっている。
【０１１４】
次に、上記発明を実施するための最良の形態の構成に基づく作用について以下説明する。
ゲート２１ａを閉じた状態で上流側水路２２ａの水を下流側水路２２ｂに強制排水するために、ポンプ２３を駆動させると、ゲート２１ａの上流側水路２２ａの水はポンプ２３の水平な導水管２３ａの吸入口２３ｂに向けて吸引されることになる。このとき、ポンプ２３の導水管２３ａの吸入口２３ｂの上方の水面上には平面型のフロート２５が浮かべてある。
【０１１５】
ポンプ２３の水平な導水管２３ａの吸入口２３ｂから水が吸引される場合において、特に上流側水路２２ａの水位が最低運転水位又はこれに近い低水位ときには、吸入口２３ｂの上方水面には吸い込みによる渦が発生するが、この吸い込みによる渦が発生し易い水面域には平面型のフロート２５が浮いていて、この平面型のフロート２５が吸い込みによる渦の発生を邪魔にするために、吸い込みによる渦の発生が防がれる。
【０１１６】
このように、低水位の強制排水時において、ポンプ２３の導水管２３ａの吸入口２３ｂの上方の水面での吸い込みによる渦の発生を防ぐことができるため、ポンプ２３の導水管２３ａの吸入口２３ｂの軸芯をポンプ軸に対して下向きにする必要がなく、吸入口２３ｂの軸芯をポンプ軸と平行な水平にすることができ、吸入口２３ｂの軸芯をポンプ軸に対して下向きにすることによって、生じる排水効率の低下を防ぐことができる。
【０１１７】
ところで、ゲート２１ａの上流側水路２２ａの水位が変動する場合、フロート２５は作用する浮力により水面の水位の変動に追従して、水面の高さ位置で昇降する。フロート２５の昇降は水路２２の左右側壁に形成されたフロートガイド溝２２ｃに案内されて行われる。水面の変動に追従するフロート２５の昇降は左右両端側に設けられたローラー２５ｅによってスムーズに行われる。
【０１１８】
また、ゲート２１ａの上流側水路２２ａの水位が強制排水の最低運転水位より更に低下した場合には、水面の水位の変動に追従するフロート２５は、その左右両側の下端側がポンプ２３の導水管２３ａの高さより高い位置に形成されたフロートガイド溝２２ｃの下端面に当接することにより、更に低下した水面に追従することなく、ポンプ２３の導水管２３ａの上方位置でその降下が止まり、平面型のフロート２５は更に低下した水面から離れて導水管２３ａの吸入口３ｂの前方の上方位置で停止し、平面型のフロート２５がポンプ２３の導水管２３ａの吸入口２３ｂの前方に降下するのが回避される。
【０１１９】
最低運転水位より更に低下していた上流側水路２２ａの水位が上昇して、その水面が平面型のフロート２５の停止位置まで上昇すると、平面型のフロート２５には浮力が作用し始めて、この浮力によってフロート２５は上昇する水面に追従して上昇する。
【０１２０】
このように、フロート２５は変動する水面に追従して昇降する一方で、最低運転水位より更に水位が低下した場合には、平面型のフロート２５の左右の両端側の下端側がフロートガイド溝２２ｃの下端面に当接することで停止して、平面型のフロート２５がポンプ２３の導水管２３ａに当たることがない。
【０１２１】
また、ゲートの点検或いは自然排水のために、ゲート２１ａを全開状態に引き上げる場合には、ゲート２１ａと一体となって上昇するポンプ２３の導水管２３ａは下流側水路２２ｂに向けて突出しているために、平面型のフロート２５は上昇の妨げになることはない。また、引き上げられていたゲート２１ａが全閉するために降下する場合も、平面型のフロート２５は降下の妨げになることはない。
【０１２２】
なお、この発明は上記発明を実施するための最良の形態に限定されるものではなく、この発明の精神を逸脱しない範囲で種々の改変をなし得ることは勿論である。例えば上記の最良の形態においては、開閉扉４、１４、２４としてフラップゲートの場合で説明したがこれに限定されるものではなく、フラップゲートに代えて例えば電動の仕切弁・バタフライバルブ、マイターゲート（観音扉）などでもよい。
また、最良の形態−３においては、フロート２５は平面型で説明したが、これに限定されるものではなく、最良の形態−１のように、フロート２５の左右両端側に下向きに側部フロートがそれぞれ設けられるものでもよい。この場合には、最良の形態−１と同様に、側部フロートには浮力調整部、喫水深調整ネジ、ローラーが設けられる。又フロートガイド溝２２ｃの下端面の位置も現在よりも低い最良の形態−１と同様の位置となる。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】この発明を実施するための最良の形態−１を示す側断面図である。
【図２】この発明を実施するための最良の形態−１を示す正面図である。
【図３】この発明を実施するための最良の形態−２を示す側断面図である。
【図４】この発明を実施するための最良の形態−２を示す正面図である。
【図５】この発明を実施するための最良の形態−３を示す側断面図である。
【図６】この発明を実施するための最良の形態−３を示す正面図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１ ポンプ付ゲート
１ａ ゲート
１ｂ ローラー
１ｃ 連結具
１ｄ ポンプ取付板
２ 水路
２ａ 上流側水路
２ｂ 下流側水路
２ｃ フロートガイド溝
３ ポンプ
３ａ 導水管
３ｂ 吸入口
４ 開閉扉
４ａ 吐出管
４ｂ ヒンジ構造
５ フロート
６ 平面型フロート
６ａ 水面剥離防止曲面
６ｂ 開閉フロート
６ｃ 渦の連行防止ゴム
６ｄ 制水板
６ｅ ローラー
７ 側部フロート
７ａ 浮力調整部
７ｂ 喫水深調整ネジ
７ｃ ローラー
１１ ポンプ付ゲート
１１ａ ゲート
１１ｂ ローラー
１１ｃ 連結具
１１ｄ ポンプ取付板
１２ 水路
１２ａ 上流側水路
１２ｂ 下流側水路
１２ｃ フロートガイド溝
１３ ポンプ
１３ａ 導水管
１３ｂ 吸入口
１４ 開閉扉
１４ａ 吐出管
１４ｂ ヒンジ構造
１５ フロート
１５ａ 水面剥離防止曲面
１５ｂ 開閉フロート
１５ｃ 渦の連行防止ゴム
１５ｄ 制水板
１５ｅ ローラー
２１ ポンプ付ゲート
２１ａ ゲート
２１ｂ ローラー
２１ｃ 連結具
２１ｄ ポンプ取付板
２１ｅ 受け座
２２ 水路
２２ａ 上流側水路
２２ｂ 下流側水路
２２ｃ フロートガイド溝
２３ ポンプ
２３ａ 導水管
２３ｂ 吸入口
２４ 開閉扉
２４ａ 吐出管
２４ｂ ヒンジ構造
２５ フロート
２５ａ 水面剥離防止曲面
２５ｂ 水密ゴム
２５ｃ ローラー
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ゲートの上流側水路の水を下流側水路に強制排出するポンプが昇降式のゲートに取り付けられたポンプ付ゲートに係り、特に、ポンプの吸入側の水面上にフロートを浮かべて、このフロートにより低水位での運転時にポンプの吸入側の水面上に発生する渦を防止するポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポンプ付ゲートで強制排水運転を行う場合、低水位での運転時にポンプの吸入口と水面との距離が短くなると、水面上に渦が発生し、ポンプへの流れ込み排水効率の低下を生じる。
このため、一般的にポンプの吸入側に下向きのベルマウス状のカバーを取り付けて、渦の発生を防止し、渦の吸入防止の対策としている。
【特許文献３】特開２００４−３６５５９
【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、排水運転においては、ポンプの吸入側に取り付けた下向きのベルマウス状のカバーによって吸入軸芯が水平なポンプ軸に対して下向きとなっているため、吸入抵抗となり排水効率が低下するという新たな課題があった。
この対策としては、ポンプの吸入口の形状を工夫することだけの対策しかとられていない。また、これらの対策では製作費用が嵩み高価のものとなりやすい。
【０００４】
この発明は、上記のような課題に鑑み、その課題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、ポンプの吸入側の水面上にフロートを浮かべて、このフロートにより低水位での運転時にポンプの吸入側の水面上に発生する渦を防止し、ポンプの吸入側に設けられる下向きのカバーを不要にすることのできるポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の目的を達成するために、請求項１の発明は、ゲートの上流側水路の水を下流側水路に強制排出するポンプが昇降式のゲートに取り付けられたポンプ付ゲートにおいて、ポンプの吸入側の水面上にフロートを水位の変動に連動して昇降自在に浮かべ、このフロートにより低水位での運転時にポンプの吸入側の水面上に発生する渦を防止する手段よりなるものである。
【０００６】
また、請求項２の発明は、ゲートの上流側水路の水を下流側水路に強制排出するポンプが昇降式のゲートに取り付けられたポンプ付ゲートにおいて、ポンプの吸入側の水面上にフロートを水位の変動に連動して昇降自在に浮かべ、該フロートを水面に浮かぶ平面型フロートと該平面型フロートの左右両端に下向きに設けられた側部フロートとから構成し、フロートの両側の水路の左右両側壁に該フロートの昇降を案内するフロートガイド溝を形成し、左右のフロートガイド溝の下端面の高さ位置を、左右の側部フロートの下端側がフロートガイド溝の下端面に当接した位置でフロートを構成する平面型フロートがポンプの最低運転水位で水面に浮かぶ高さになる位置にし、平面型フロートにより低水位での運転時にポンプの吸入側の水面上に発生する渦を防止する手段よりなるものである。
【０００７】
また、請求項８の発明は、ゲートの上流側水路の水を下流側水路に強制排出するポンプが昇降式のゲートに取り付けられたポンプ付ゲートにおいて、ポンプの吸入側の水面上に平面型のフロートを水位の変動に連動して昇降自在に浮かべ、該フロートの両側の水路の左右両側壁に該フロートの昇降を案内するフロートガイド溝を形成し、左右のフロートガイド溝の下端面の高さ位置を、平面型のフロートの左右両端側の下端側がフロートガイド溝の下端面に当接した位置で平面型のフロートがポンプの最低運転水位で水面に浮かぶ高さになる位置にし、平面型のフロートにより低水位での運転時にポンプの吸入側の水面上に発生する渦を防止する手段よりなるものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上の記載より明らかなように、請求項１、項２及び請求項８の発明に係るポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置によれば、ポンプの吸入側の水面上に浮かべたフロートにより低水位での運転時にポンプの吸入側の水面上に発生する渦を防止し、ポンプの吸入側に設けられる下向きのカバーを不要にすることのできる。また、水面上に発生する渦を防止しできるので、ポンプの吸入側のベルマウス軸芯をポンプ軸芯と一致させることができ、しかもこれらの軸芯を水平にすることにより排水効率が低下するのを防ぐことができる。
【０００９】
また、請求項２及び請求項８の発明に係るポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置によれば、フロートの両側の水路の左右両側壁に該フロートの昇降を案内するフロートガイド溝を形成することにより、フロートの昇降をスムーズに行わせることができると共に、ポンプの吸入側の水面上の渦発生水域からフロートが逸脱するのを防ぐことができる。
【００１０】
また、請求項３及び請求項９の場合には、開閉フロートが上向きに開動することによって、点検又は自然排水のためにゲートを引き上げるときに、フロートの一部を構成する平面型フロートが上昇するポンプの妨げになるのを回避することができる。
【００１１】
また、請求項４の場合には、側部フロートに設けた浮力調整部によってフロートの浮力を調整することができる。
【００１２】
また、請求項５の場合には、側部フロートの下端側に設けた喫水深調整ネジによって、最低運転水位でのフロートの喫水深さを調整することができる。
【００１３】
また、請求項６及び請求項１０の場合には、フロートの一部を構成する平面型フロートの上流端部下面側に設けた水面剥離防止曲面によって、流下水が水没している平面型フロートの下面角から剥離するのを防いで、平面型フロートの下面側で渦が発生するのを防ぐことができる。
【００１４】
また、請求項７及び請求項１１の場合には、フロートの一部を構成する平面型フロートの下流端に設けた制水板によって、平面型フロートの下流端とゲートとの隙間からの渦流水の吸入を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に記載の発明を実施するための最良の形態に基づいて、この発明をより具体的に説明する。
【００１６】
〔最良の形態−１〕
ここで、図１は側断面図、図２は正面図である。
【００１７】
図１、図２において、ポンプ付ゲート１は、ゲート１ａの上流側水路２ａの水を下流側水路２ｂや下流側水路２ｂに設けられた調圧水槽に強制排出するポンプ３がゲート１ａに取り付けられた構造からなり、水路２に対してその横断方向に水路２を遮断するようにして設置されている。ポンプ付ゲート１は扉体としてのゲート１ａが昇降することにより、水路２を開閉する構造になっている。
【００１８】
ポンプ付ゲート１は、自然排水時にはゲート１ａを上昇させて排水し、強制排水時にはゲート１ａを閉じた状態でゲート１ａに取り付けられたポンプ３を利用して、ゲート１ａの上流側水路２ａの水を下流側水路２ｂに強制排水する構造になっている。
【００１９】
ゲート１ａは、四角形で板状のスキンプレート、スキンプレートの上流側水路２ａの臨む側の表面に取り付けられた縦横の補強桁などから構成されている。ゲート１ａのスキンプレートはこれらの補強桁によって補強されて剛性が高められている。
【００２０】
ポンプ付ゲート１が設置された水路２の左右両側面には、上下方向にゲート１ａの左右側端を昇降摺動案内する図示しないガイド溝がそれぞれ形成されていて、ゲート１ａはこのガイド溝に沿って昇降する構造になっている。ゲート１ａの左右側端にはガイド溝との摺動抵抗を少なくする水路２の横断方向に平行な水平軸回りのローラー１ｂが上下にそれぞれ設けられていて、ゲート１ａが昇降する場合にガイド溝に沿ってスムーズに昇降できるようになっている。
【００２１】
ゲート１ａの上端には、ゲート１ａを昇降させるための図示しない例えばワイヤーロープの下端側が連結される連結具１ｃが取り付けられている。連結具１ｃは例えば上端の左右両側に２基取り付けられたりする。連結具１ｃに下端側が連結された図示しない例えばワイヤーロープの上端側はその上方に設けられた図示しない巻取りドラムに巻き取られていて、図示しない駆動モーターにより巻取りドラムを正逆回転させてワイヤーロープを巻き上げたり巻き下げたりして、ワイヤーロープの下端側が連結されたゲート１ａを昇降させる構造になっている。
【００２２】
水路２の上流側水路２ａに臨む側のゲート１ａの下部の表面には、上流側水路２ａに向けて突出した状態でポンプ３が垂直なゲート１ａに対して略水平に取り付けられている。ポンプ３はゲート１ａが閉じられた状態でゲート１ａの上流側水路２ａの水を下流側水路２ｂに向けて強制排水する機能を果たす。図面ではポンプ３はゲート１ａの下部の左右両側に例えば２基取り付けられている。ポンプ３には例えば軸流ポンプが使用される。
【００２３】
例えば軸流ポンプからなるポンプ３は、水が通過する導水管３ａ、導水管３ａの内部中央に取り付けられた図示しない例えばインペラハブ、インペラハブに電動機の駆動力を伝達する図示しない伝導軸などから構成されている。
【００２４】
ポンプ３の導水管３ａは、内部が円筒形に形成され、上流側水路２ａに臨む先端側の吸入口３ｂがラッパ状に形成され、又ラッパ状の吸入口３ｂは前方に向けて水平に開口していて、吸入軸芯とポンプ軸とは水平な同一線上にあるため、吸入抵抗となるのが防がれて排水効率が低下するのが回避されている。また、ポンプ３の導水管３ａはその吸入口３ｂがゲート全閉状態で水路の底部近くの高さになるようにゲート１ａに取り付けられている。
【００２５】
導水管３ａの後端の周縁側はゲート１ａの表面に取り付けられたポンプ取付板１ｄに形成された図示しない孔にボルトなどによって一体的に取り付けられている。つまりポンプ３の導水管３ａはポンプ取付板１ｄを介してゲート１ａの表面に取り付けられている。
【００２６】
ポンプ３の導水管３ａの後端側には開閉扉４が取り付けられている。開閉扉４には例えばフラップゲートが使用されている。例えばフラップゲートからなる開閉扉４は、ポンプ３が表面に取り付けられたポンプ取付板１ｄの裏面側に背中合わせに、下流側水路２ｂに向けて取り付けられている。例えばフラップゲートからなる開閉扉４はゲート１ａのスキンプレートに形成された開口部を通じて下流側水路２ｂに臨んでいる。
【００２７】
開閉扉４は、ポンプ取付板１ｄの裏面側に取り付けられた吐出管４ａの下流側水路２ｂに向けて臨んでいる先端側表面に開閉自在に取り付けられている。例えばフラップゲートからなる開閉扉４は、その上端部が下流側水路２ｂに臨む吐出管４ａの上方のポンプ取付板１ｄの裏面側にヒンジ構造４ｂで連結されている。
【００２８】
例えばフラップゲートからなる開閉扉４は、上端のヒンジ構造４ｂを回転中心として、ゲート１ａの下流側水路２ｂに向けて開き、ゲート１ａの上流側水路２ａに向けて閉じる、所謂逆止弁の構造になっている。開閉扉４は、下流側水路２ｂの水圧が高い場合には閉じて下流側水路２ｂからの逆流を防ぎ、ポンプ３の駆動による強制排水時には、ポンプ３からの吐出排水の水圧によって開いてゲート１ａの上流側水路２ａの水を下流側水路２ｂに排水できるようになっている。
【００２９】
吐出管４ａ及び閉じた状態の開閉扉４は、ゲート１ａの内部側つまりゲート１ａの厚み側となるポンプ取付板１ｄとスキンプレートとの間内に収容されている。ゲート１ａの内部側に取り付けられた吐出管４ａ及び閉じた状態の開閉扉４は上下に昇降するゲート１ａの厚み内に収まっていて、ゲート１ａが昇降する際に吐出管４ａ及び開閉扉４が昇降の妨げとなることはない。
【００３０】
フロート５は、低水位での運転時にポンプ３の吸入側の水面上に発生する渦を防止する機能を果たすもので、ポンプ３の吸入側つまり導水管３ａの吸入口３ｂの水面上に水位の変動に連動して昇降自在に浮かべられている。フロート５はゲート１ａの上流側水路２ａの水面上に配置されている。
【００３１】
フロート５は、水に浮く浮体物から構成され、又ポンプ３の導水管３ａの吸入口３ｂの水面上に位置する平面型フロート６と、平面型フロート６の左右両端側に下向きに設けられた垂直型の側部フロート７とから構成されている。フロート５は、平面型フロート６と左右の垂直型の側部フロート７とにより、正面からみて下向きにコ字状に形成されている。
【００３２】
フロート５が配置された上流側水路２ａの左右両側壁には、フロートガイド溝２ｃがそれぞれ形成されている。フロート５はこの左右のフロートガイド溝２ｃに案内されて作用する浮力によって水面の変動に追従して昇降する。また、フロートガイド溝２ｃの下端面は、ポンプ３の最低運転水位で水面に浮かぶフロート５を支持する位置になっている。
【００３３】
つまり、フロート５を構成する左右の側部フロート７の下端側がフロートガイド溝２ｃの下端面に当接した位置で、フロート５を構成する平面型フロート６がポンプ３の最低運転水位で水面に浮かぶ高さになるように、左右のフロートガイド溝２ｃの下端面の位置が設定されている。
【００３４】
平面型フロート６は、平面からみて方形状の形状を有している。方形状の平面型フロート６の左右両端側は、上流側水路２ａの左右両側壁に形成されたフロートガイド溝２ｃ内に案内されている。方形状の平面型フロート６の上流端側はその下方のポンプ３の導水管３ａの吸入口３ｂよりも更に上流側水路２ａ側に延びていて、ポンプ３の吸入側の水面上に発生する渦の部分を完全に覆う位置まで延びている。方形状の平面型フロート６の下流端は上流側水路２ａのゲート１ａの正面近くまで延びているが、平面型フロート６の下流端はゲート１ａの正面との間に隙間があり、昇降するゲート１ａに接触しないように配置されている。
【００３５】
方形状の平面型フロート６は一定の厚みを有していて、水面の波によって変形し難い構造になっている。平面型フロート６の上流端部下面側には、流下水が水没している平面型フロート６の下面角から剥離しないように、下方に突出し下流側に向かって滑らかな上向きの曲面からなる水面剥離防止曲面６ａが形成されている。
【００３６】
ポンプ３の導水管３ａの昇降進路上となる平面型フロート６の下流側寄り部分は、自然排水を行うときやポンプ３の点検の際にゲート１ａを引き上げる場合に平面型フロート６が邪魔にならないように上向き回りに開いて、ゲート１ａと一体となって上昇するポンプ３の導水管３ａの通過を妨げない構造になっている。
【００３７】
即ち、平面型フロート６の下流側寄り部分には開閉フロート６ｂが取り付けられている。開閉フロート６ｂは、上流側端部が例えばヒンジ構造によって平面型フロート６に連結されていて、このヒンジ構造を回動中心として上向きに開動して開く構造になっている。開閉フロート６ｂは平面型フロート６の一部を構成するものである。
【００３８】
ゲート１ａを引き上げる場合には、ゲート１ａと一体となって上昇するポンプ３の導水管３ａが開閉フロート６ｂを押し上げることにより開口され、開閉フロート６ｂはヒンジ構造を回動中心として上向きに開いて進路の邪魔になるのを回避するようになっている。ゲート１ａの全閉時には手動により開いていた開閉フロート６ｂを閉じられる。
【００３９】
開閉フロート６ｂは平面型フロート６の一部となる下流側寄り部分に平面からみてコ字状に取り付けられている。つまり、平面型フロート６はその下流側寄り部分がコ字状に切り欠かれて凹所が形成されていて、この凹所部分に開閉フロート６ｂが取り付けられている。この平面型フロート６の凹所の内周縁は内周側に一部突出する段差状になっており、その段差状の凹所の内周縁に当接する開閉フロート６ｂの外周縁もこれと上下に係合する段差状の形状に形成されている。そして、この平面型フロート６の凹所の内周縁の段差部分の表面には渦の連行防止ゴム６ｃが取り付けられている。
【００４０】
設計条件つまり流速、最低運転水位とポンプ３の位置などの関係によっては平面型フロート６の下流端にはゲート１ａ側からの渦流水の吸入を防ぐために、必要に応じて制水板６ｄが設置される場合がある。制水板６ｄはゲート１ａ寄りの平面型フロート６の下流側端部に下方に向けて取り付けられている。制水板６ｄは平面型フロート６の下面から下方に突出しており、又下流側端部の幅方向にわたって突出して取り付けられている
【００４１】
この制水板６ｄは、ゲート１ａを開いて上流水を自然排水させる場合に、流下物がスムーズに流れるように、下流側水路２ｂに向けて上向きに回動できるように、制水板６ｄの上端が平面型フロート６の下流端にヒンジ構造で連結されている。
【００４２】
左右の側部フロート７は、平面型フロート５ａの左右両端から下向きに鉛直にそれぞれ設けられており、フロートガイド溝２ｃ内に配置されて、フロートガイド溝２ｃ内を浮力によって昇降する構造になっている。左右の側部フロート７は、フロート５の浮力や喫水深さの調整ができるようになっている。
【００４３】
例えば左右の側部フロート７の内部には浮力調整部７ａが設けられている。浮力調整部７ａは例えば浮力調整タンク用の空洞が形成され、この浮力調整タンク内に水を注入又は排出してフロート５の浮力の調整ができるようになっている。
【００４４】
また、例えば左右の側部フロート７の下端側には喫水深調整ネジ７ｂが下向きに突出進退自在に取り付けられていて、側部フロート７の下端からの喫水深調整ネジ７ｂの突出長さを調整することで、側部フロート７の下端側がフロートガイド溝２ｃの下端面に当接する高さを調整して、最低運転水位でのフロート５の喫水深さを調整できる構造になっている。
【００４５】
平面型フロート６の左右両端側の上面には、上流側水路２ａの左右両側壁に形成されたフロートガイド溝２ｃとの摺動抵抗を少なくするフロートガイド溝２ｃの奥側表面に平行な水平軸回りのローラー６ｅがそれぞれ設けられている。又左右の側部フロート７の下部にも、フロートガイド溝２ｃとの摺動抵抗を少なくするフロートガイド溝２ｃの奥側表面に平行な水平軸回りの水平軸回りのローラー７ｃがそれぞれ設けられている。フロート５は、これらの上下に設けられたローラー６ｅ、ローラー７ｃによって、上流側水路２ａの水位が変動する場合に作用する浮力によってフロートガイド溝２ｃに沿ってスムーズに昇降できるようになっている。
【００４６】
次に、上記発明を実施するための最良の形態の構成に基づく作用について以下説明する。
ゲート１ａを閉じた状態で上流側水路２ａの水を下流側水路２ｂに強制排水するために、ポンプ３を駆動させると、ゲート１ａの上流側水路２ａの水はポンプ３の水平な導水管３ａの吸入口３ｂに向けて吸引されることになる。このとき、ポンプ３の導水管３ａの吸入口３ｂの上方の水面上にはフロート５の平面型フロート６が浮かべてある。
【００４７】
ポンプ３の水平な導水管３ａの吸入口３ｂから水が吸引される場合において、特に上流側水路２ａの水位が最低運転水位又はこれに近い低水位ときには、吸入口３ｂの上方水面には吸い込みによる渦が発生するが、この吸い込みによる渦が発生し易い水面域には平面型フロート６が浮いていて、この平面型フロート６が吸い込みによる渦の発生を邪魔にするために、吸い込みによる渦の発生が防がれる。
【００４８】
このように、低水位の強制排水時において、ポンプ３の導水管３ａの吸入口３ｂの上方の水面での吸い込みによる渦の発生を防ぐことができるため、ポンプ３の導水管３ａの吸入口３ｂの軸芯をポンプ軸に対して下向きにする必要がなく、吸入口３ｂの軸芯をポンプ軸と平行な水平にすることができ、吸入口３ｂの軸芯をポンプ軸に対して下向きにすることによって、生じる排水効率の低下を防ぐことができる。
【００４９】
ところで、ゲート１ａの上流側水路２ａの水位が変動する場合、フロート５は作用する浮力により水面の水位の変動に追従して、水面の高さ位置で昇降する。フロート５の昇降は水路２の左右側壁に形成されたフロートガイド溝２ｃに案内されて行われる。水面の変動に追従するフロート５の昇降は平面型フロート６及び左右の側部フロート７に設けられたローラー６ｅ、ローラー７ｃによってスムーズに行われる。
【００５０】
また、ゲート１ａの上流側水路２ａの水位が強制排水の最低運転水位より更に低下した場合には、水面の水位の変動に追従するフロート５は、その左右両側の側部フロート７の下端側が上流側水路２ａの底面より高い位置に形成されたフロートガイド溝２ｃの下端面に当接することにより、更に低下した水面に追従することなく、ポンプ３の導水管３ａの上方位置でその降下が止まり、フロート５の平面型フロート６は更に低下した水面から離れて導水管３ａの上方位置で停止し、フロート５の平面型フロート６がポンプ３の導水管３ａに当たるのが回避される。
【００５１】
最低運転水位より更に低下していた上流側水路２ａの水位が上昇して、その水面が平面型フロート６の停止位置まで上昇すると、平面型フロート６には浮力が作用し始めて、この浮力によってフロート５は上昇する水面に追従して上昇する。
【００５２】
このように、フロート５は変動する水面に追従して昇降する一方で、最低運転水位より更に水位が低下した場合には、左右の側部フロート７の下端側がフロートガイド溝２ｃの底面に当接することで停止して、フロート５の平面型フロート６がポンプ３の導水管３ａに当たることがない。
【００５３】
また、ゲートの点検或いは自然排水のために、ゲート１ａを全開状態に引き上げる場合には、ゲート１ａと一体となって上昇するポンプ３の導水管３ａが上方側の平面型フロート６の開閉フロート６ｂを下側から押し上げる。押し上げられた開閉フロート６ｂは一端のヒンジ構造部分を中心として上向きに回動して開き、ポンプ３は平面型フロート６の開閉フロート６ｂの開いた部分を通過してその上方にゲート１ａと共に引き上げられる。
【００５４】
引き上げられていたゲート１ａが全閉するために降下する場合には、ポンプ３は平面型フロート６の開閉フロート６ｂの開いた部分を通過してその下方にゲート１ａと共に引き下げられる。その後、開いていた開閉フロート６ｂは作業の手で閉じられる。
【００５５】
また、ゲートの点検或いは自然排水のために、ゲート１ａを全開状態に引き上げる場合、開閉扉４はポンプ取付板１ｄとスキンプレートとの間にあってゲート１ａの内部側にあるため、ゲート１ａを昇降させる際に開閉扉４がこれの妨げとなることはない。
【００５６】
〔最良の形態−２〕
ここで、図３は側断面図、図４は正面図である。
【００５７】
図３、図４において、ポンプ付ゲート１１は、ゲート１１ａの上流側水路１２ａの水を下流側水路１２ｂや下流側水路１２ｂに設けられた調圧水槽に強制排出するポンプ１３がゲート１１ａに取り付けられた構造からなり、水路１２に対してその横断方向に水路１２を遮断するようにして設置されている。ポンプ付ゲート１１は扉体としてのゲート１１ａが昇降することにより、水路１２を開閉する構造になっている。
【００５８】
ポンプ付ゲート１１は、自然排水時にはゲート１１ａを上昇させて排水し、強制排水時にはゲート１１ａを閉じた状態でゲート１１ａに取り付けられたポンプ１３を利用して、ゲート１１ａの上流側水路１２ａの水を下流側水路１２ｂに強制排水する構造になっている。
【００５９】
ゲート１１ａは、四角形で板状のスキンプレート、スキンプレートの上流側水路１２ａの臨む側の表面に取り付けられた縦横の補強桁などから構成されている。ゲート１１ａのスキンプレートはこれらの補強桁によって補強されて剛性が高められている。
【００６０】
ポンプ付ゲート１１が設置された水路１２の左右両側面には、上下方向にゲート１１ａの左右側端を昇降摺動案内する図示しないガイド溝がそれぞれ形成されていて、ゲート１１ａはこのガイド溝に沿って昇降する構造になっている。ゲート１１ａの左右側端にはガイド溝との摺動抵抗を少なくする水路１２の横断方向に平行な水平軸回りのローラー１１ｂが上下にそれぞれ設けられていて、ゲート１１ａが昇降する場合にガイド溝に沿ってスムーズに昇降できるようになっている。
【００６１】
ゲート１１ａの上端には、ゲート１１ａを昇降させるための図示しない例えばワイヤーロープの下端側が連結される連結具１１ｃが取り付けられている。連結具１１ｃは例えば上端の左右両側に２基取り付けられたりする。連結具１１ｃに下端側が連結された図示しない例えばワイヤーロープの上端側はその上方に設けられた図示しない巻取りドラムに巻き取られていて、図示しない駆動モーターにより巻取りドラムを正逆回転させてワイヤーロープを巻き上げたり巻き下げたりして、ワイヤーロープの下端側が連結されたゲート１１ａを昇降させる構造になっている。
【００６２】
水路１２の上流側水路１２ａに臨む側のゲート１１ａの下部の表面には、上流側水路１２ａに向けて突出した状態でポンプ１３が垂直なゲート１１ａに対して略水平に取り付けられている。ポンプ１３はゲート１１ａが閉じられた状態でゲート１１ａの上流側水路１２ａの水を下流側水路１２ｂに向けて強制排水する機能を果たす。図面ではポンプ１３はゲート１１ａの下部の左右両側に例えば２基取り付けられている。ポンプ１３には例えば軸流ポンプが使用される。
【００６３】
例えば軸流ポンプからなるポンプ１３は、水が通過する導水管１３ａ、導水管１３ａの内部中央に取り付けられた図示しない例えばインペラハブ、インペラハブに電動機の駆動力を伝達する図示しない伝導軸などから構成されている。
【００６４】
ポンプ１３の導水管１３ａは、内部が円筒形に形成され、上流側水路１２ａに臨む先端側の吸入口１３ｂがラッパ状に形成され、又ラッパ状の吸入口１３ｂは前方に向けて水平に開口していて、吸入軸芯とポンプ軸とは水平な同一線上にあるため、吸入抵抗となるのが防がれて排水効率が低下するのが回避されている。また、ポンプ１３の導水管１３ａはその吸入口１３ｂがゲート全閉状態で水路の底部近くの高さになるようにゲート１１ａに取り付けられている。
【００６５】
導水管１３ａの後端の周縁側はゲート１１ａの表面に取り付けられたポンプ取付板１１ｄに形成された図示しない孔にボルトなどによって一体的に取り付けられている。つまりポンプ１３の導水管１３ａはポンプ取付板１１ｄを介してゲート１１ａの表面に取り付けられている。
【００６６】
ポンプ１３の導水管１３ａの後端側には開閉扉１４が取り付けられている。開閉扉１４には例えばフラップゲートが使用されている。例えばフラップゲートからなる開閉扉１４は、ポンプ１３が表面に取り付けられたポンプ取付板１１ｄの裏面側に背中合わせに、下流側水路１２ｂに向けて取り付けられている。例えばフラップゲートからなる開閉扉１４はゲート１１ａのスキンプレートに形成された開口部を通じて下流側水路１２ｂに臨んでいる。
【００６７】
開閉扉１４は、ポンプ取付板１１ｄの裏面側に取り付けられた吐出管１４ａの下流側水路１２ｂに向けて臨んでいる先端側表面に開閉自在に取り付けられている。例えばフラップゲートからなる開閉扉１４は、その上端部が下流側水路１２ｂに臨む吐出管１４ａの上方のポンプ取付板１１ｄの裏面側にヒンジ構造１４ｂで連結されている。
【００６８】
例えばフラップゲートからなる開閉扉１４は、上端のヒンジ構造１４ｂを回転中心として、ゲート１１ａの下流側水路１２ｂに向けて開き、ゲート１１ａの上流側水路１２ａに向けて閉じる、所謂逆止弁の構造になっている。開閉扉１４は、下流側水路１２ｂの水圧が高い場合には閉じて下流側水路１２ｂからの逆流を防ぎ、ポンプ１３の駆動による強制排水時には、ポンプ１３からの吐出排水の水圧によって開いてゲート１１ａの上流側水路１２ａの水を下流側水路１２ｂに排水できるようになっている。
【００６９】
吐出管１４ａ及び閉じた状態の開閉扉１４は、ゲート１１ａの内部側つまりゲート１１ａの厚み側となるポンプ取付板１１ｄとスキンプレートとの間内に収容されている。ゲート１１ａの内部側に取り付けられた吐出管１４ａ及び閉じた状態の開閉扉１４は上下に昇降するゲート１１ａの厚み内に収まっていて、ゲート１１ａが昇降する際に吐出管１４ａ及び開閉扉１４が昇降の妨げとなることはない。
【００７０】
フロート１５は、低水位での運転時にポンプ１３の吸入側の水面上に発生する渦を防止する機能を果たすもので、ポンプ１３の吸入側つまり導水管１３ａの吸入口１３ｂの水面上に水位の変動に連動して昇降自在に浮かべられている。フロート１５はゲート１１ａの上流側水路１２ａの水面上に配置されている。
【００７１】
フロート１５は、水に浮く浮体物から構成され、又ポンプ１３の導水管１３ａの吸入口１３ｂの水面上に位置する平面型の構造から構成されている。フロート１５は、正面からみて水平板状に形成されている。
【００７２】
フロート１５が配置された上流側水路１２ａの左右両側壁には、フロートガイド溝１２ｃがそれぞれ形成されている。フロート１５はこの左右のフロートガイド溝１２ｃに案内されて作用する浮力によって水面の変動に追従して昇降する。また、フロートガイド溝１２ｃの下端面は、ポンプ１３の導水管１３ａより上方位置の高さに形成されていて、ポンプ１３の最低運転水位で水面に浮かぶフロート１５を支持する位置になっている。
【００７３】
つまり、フロート１５の左右両端の下端がフロートガイド溝１２ｃの下端面に当接した位置で、平面型のフロート１５がポンプ１３の最低運転水位で水面に浮かぶ高さになるように、左右のフロートガイド溝１２ｃの下端の位置が設定されている。
【００７４】
フロート１５は、平面からみて方形状の形状を有している。方形状のフロート１５の左右両端側は、上流側水路１２ａの左右両側壁に形成されたフロートガイド溝１２ｃ内に案内されている。方形状のフロート１５の上流端側はその下方のポンプ１３の導水管１３ａの吸入口１３ｂよりも更に上流側水路１２ａ側に延びていて、ポンプ１３の吸入側の水面上に発生する渦の部分を完全に覆う位置まで延びている。方形状のフロート１５の下流端は上流側水路１２ａのゲート１１ａの正面近くまで延びているが、フロート１５の下流端はゲート１１ａの正面との間に隙間があり、昇降するゲート１１ａに接触しないように配置されている。
【００７５】
方形状の平面型のフロート１５は一定の厚みを有していて、水面の波によって変形し難い構造になっている。平面型のフロート１５の上流端部下面側には、流下水が水没している平面型のフロート１５の下面角から剥離しないように、下方に突出し下流側に向かって滑らかな上向きの曲面からなる水面剥離防止曲面１５ａが形成されている。
【００７６】
ポンプ１３の導水管１３ａの昇降進路上となる平面型のフロート１５の下流側寄り部分は、自然排水を行うときやポンプ１３の点検の際にゲート１１ａを引き上げる場合に平面型のフロート１５が邪魔にならないように上向き回りに開いて、ゲート１１ａと一体となって上昇するポンプ１３の導水管１３ａの通過を妨げない構造になっている。
【００７７】
即ち、平面型のフロート１５の下流側寄り部分には開閉フロート１５ｂが取り付けられている。開閉フロート１５ｂは、上流側端部が例えばヒンジ構造によって平面型のフロート１５に連結されていて、このヒンジ構造を回動中心として上向きに開動して開く構造になっている。開閉フロート１５ｂは平面型のフロート１５の一部を構成するものである。
【００７８】
ゲート１１ａを引き上げる場合には、ゲート１１ａと一体となって上昇するポンプ１３の導水管１３ａが開閉フロート１５ｂを押し上げることにより開口され、開閉フロート１５ｂはヒンジ構造を回動中心として上向きに開いて進路の邪魔になるのを回避するようになっている。ゲート１１ａの全閉時には手動により開いていた開閉フロート１５ｂを閉じられる。
【００７９】
開閉フロート１５ｂは平面型のフロート１５の下流側寄り部分に平面からみてコ字状に取り付けられている。つまり、平面型のフロート１５はその下流側寄り部分がコ字状に切り欠かれて凹所が形成されていて、この凹所部分に開閉フロート１５ｂが取り付けられている。この平面型のフロート１５の凹所の内周縁は内周側に一部突出する段差状になっており、その段差状の凹所の内周縁に当接する開閉フロート１５ｂの外周縁もこれと上下に係合する段差状の形状に形成されている。そして、この平面型のフロート１５の凹所の内周縁の段差部分の表面には渦の連行防止ゴム１５ｃが取り付けられている。
【００８０】
設計条件つまり流速、最低運転水位とポンプ１３の位置などの関係によっては平面型のフロート１５の下流端にはゲート１１ａ側からの渦流水の吸入を防ぐために、必要に応じて制水板１５ｄが設置される場合がある。制水板１５ｄはゲート１１ａ寄りの平面型のフロート１５の下流側端部に下方に向けて取り付けられている。制水板１５ｄは平面型のフロート１５の下面から下方に突出しており、又下流側端部の幅方向にわたって突出して取り付けられている
【００８１】
この制水板１５ｄは、ゲート１１ａを開いて上流水を自然排水させる場合に、流下物がスムーズに流れるように、下流側水路１２ｂに向けて上向きに回動できるように、制水板１５ｄの上端が平面型のフロート１５の下流端にヒンジ構造で連結されている。
【００８２】
平面型のフロート１５の左右両端側の上面には、上流側水路１２ａの左右両側壁に形成されたフロートガイド溝１２ｃとの摺動抵抗を少なくするフロートガイド溝１２ｃの奥側表面に平行な水平軸回りのローラー１５ｅがそれぞれ設けられている。フロート１５は、左右両端側に設けられたローラー１５ｅによって、上流側水路１２ａの水位が変動する場合に作用する浮力によってフロートガイド溝１２ｃに沿ってスムーズに昇降できるようになっている。
【００８３】
次に、上記発明を実施するための最良の形態の構成に基づく作用について以下説明する。
ゲート１１ａを閉じた状態で上流側水路１２ａの水を下流側水路１２ｂに強制排水するために、ポンプ１３を駆動させると、ゲート１１ａの上流側水路１２ａの水はポンプ１３の水平な導水管１３ａの吸入口１３ｂに向けて吸引されることになる。このとき、ポンプ１３の導水管１３ａの吸入口１３ｂの上方の水面上には平面型のフロート１５が浮かべてある。
【００８４】
ポンプ１３の水平な導水管１３ａの吸入口１３ｂから水が吸引される場合において、特に上流側水路１２ａの水位が最低運転水位又はこれに近い低水位ときには、吸入口１３ｂの上方水面には吸い込みによる渦が発生するが、この吸い込みによる渦が発生し易い水面域には平面型のフロート１５が浮いていて、この平面型のフロート１５が吸い込みによる渦の発生を邪魔にするために、吸い込みによる渦の発生が防がれる。
【００８５】
このように、低水位の強制排水時において、ポンプ１３の導水管１３ａの吸入口１３ｂの上方の水面での吸い込みによる渦の発生を防ぐことができるため、ポンプ１３の導水管１３ａの吸入口１３ｂの軸芯をポンプ軸に対して下向きにする必要がなく、吸入口１３ｂの軸芯をポンプ軸と平行な水平にすることができ、吸入口１３ｂの軸芯をポンプ軸に対して下向きにすることによって、生じる排水効率の低下を防ぐことができる。
【００８６】
ところで、ゲート１１ａの上流側水路１２ａの水位が変動する場合、フロート１５は作用する浮力により水面の水位の変動に追従して、水面の高さ位置で昇降する。フロート１５の昇降は水路１２の左右側壁に形成されたフロートガイド溝１２ｃに案内されて行われる。水面の変動に追従するフロート１５の昇降は左右両端側に設けられたローラー１５ｅによってスムーズに行われる。
【００８７】
また、ゲート１１ａの上流側水路１２ａの水位が強制排水の最低運転水位より更に低下した場合には、水面の水位の変動に追従するフロート１５は、その左右両側の下端側がポンプ１３の導水管１３ａの高さより高い位置に形成されたフロートガイド溝１２ｃの下端面に当接することにより、更に低下した水面に追従することなく、ポンプ１３の導水管１３ａの上方位置でその降下が止まり、平面型のフロート１５は更に低下した水面から離れて導水管１３ａの上方位置で停止し、平面型のフロート１５がポンプ１３の導水管１３ａに当たるのが回避される。
【００８８】
最低運転水位より更に低下していた上流側水路１２ａの水位が上昇して、その水面が平面型のフロート１５の停止位置まで上昇すると、平面型のフロート１５には浮力が作用し始めて、この浮力によってフロート１５は上昇する水面に追従して上昇する。
【００８９】
このように、フロート１５は変動する水面に追従して昇降する一方で、最低運転水位より更に水位が低下した場合には、平面型のフロート１５の左右の両端側の下端側がフロートガイド溝１２ｃの下端面に当接することで停止して、平面型のフロート１５がポンプ１３の導水管１３ａに当たることがない。
【００９０】
また、ゲートの点検或いは自然排水のために、ゲート１１ａを全開状態に引き上げる場合には、ゲート１１ａと一体となって上昇するポンプ１３の導水管１３ａが上方側の平面型のフロート１５の開閉フロート１５ｂを下側から押し上げる。押し上げられた開閉フロート１５ｂは一端のヒンジ構造部分を中心として上向きに回動して開き、ポンプ１３は平面型のフロート１５の開閉フロート１５ｂの開いた部分を通過してその上方にゲート１１ａと共に引き上げられる。
【００９１】
引き上げられていたゲート１１ａが全閉するために降下する場合には、ポンプ１３は平面型のフロート１５の開閉フロート１５ｂの開いた部分を通過してその下方にゲート１１ａと共に引き下げられる。その後、開いていた開閉フロート１５ｂは作業の手で閉じられる。
【００９２】
また、ゲートの点検或いは自然排水のために、ゲート１１ａを全開状態に引き上げる場合、開閉扉１４はポンプ取付板１１ｄとスキンプレートとの間にあってゲート１１ａの内部側にあるため、ゲート１１ａを昇降させる際に開閉扉１４がこれの妨げとなることはない。
【００９３】
〔最良の形態−３〕
ここで、図５は側断面図、図６は正面図である。
【００９４】
図５、図６において、ポンプ付ゲート２１は、ゲート２１ａの上流側水路２２ａの水を下流側水路２２ｂや下流側水路２２ｂに設けられた調圧水槽に強制排出するポンプ２３がゲート２１ａに取り付けられた構造からなり、水路２２に対してその横断方向に水路２２を遮断するようにして設置されている。ポンプ付ゲート２１は扉体としてのゲート２１ａが昇降することにより、水路２２を開閉する構造になっている。
【００９５】
ポンプ付ゲート２１は、自然排水時にはゲート２１ａを上昇させて排水し、強制排水時にはゲート２１ａを閉じた状態でゲート２１ａに取り付けられたポンプ２３を利用して、ゲート２１ａの上流側水路２２ａの水を下流側水路２２ｂに強制排水する構造になっている。
【００９６】
ゲート２１ａは、四角形で板状のスキンプレート、スキンプレートの上流側水路２２ａの臨む側の表面に取り付けられた縦横の補強桁などから構成されている。ゲート２１ａのスキンプレートはこれらの補強桁によって補強されて剛性が高められている。
【００９７】
ポンプ付ゲート２１が設置された水路２２の左右両側面には、上下方向にゲート２１ａの左右側端を昇降摺動案内する図示しないガイド溝がそれぞれ形成されていて、ゲート２１ａはこのガイド溝に沿って昇降する構造になっている。ゲート２１ａの左右側端にはガイド溝との摺動抵抗を少なくする水路２２の横断方向に平行な水平軸回りのローラー２１ｂが上下にそれぞれ設けられていて、ゲート２１ａが昇降する場合にガイド溝に沿ってスムーズに昇降できるようになっている。
【００９８】
ゲート２１ａの上端には、ゲート２１ａを昇降させるための図示しない例えばワイヤーロープの下端側が連結される連結具２１ｃが取り付けられている。連結具２１ｃは例えば上端の左右両側に２基取り付けられたりする。連結具２１ｃに下端側が連結された図示しない例えばワイヤーロープの上端側はその上方に設けられた図示しない巻取りドラムに巻き取られていて、図示しない駆動モーターにより巻取りドラムを正逆回転させてワイヤーロープを巻き上げたり巻き下げたりして、ワイヤーロープの下端側が連結されたゲート２１ａを昇降させる構造になっている。
【００９９】
水路２２の上流側水路２２ａに臨む側のゲート２１ａの下部のポンプ取付箇所の表面は開口されており、この開口された内部にはポンプ２３の先端がゲート２１ａの表面から上流側水路２２ａに突出しない状態で取り付けられている。またポンプ２３は下流側水路２２ｂに向けて突出した状態で垂直なゲート２１ａに対して略水平に取り付けられている。ポンプ２３はゲート２１ａが閉じられた状態でゲート２１ａの上流側水路２２ａの水を下流側水路２２ｂに向けて強制排水する機能を果たす。図面ではポンプ２３はゲート２１ａの下部の左右両側に例えば２基取り付けられている。ポンプ２３には例えば軸流ポンプが使用される。
【０１００】
例えば軸流ポンプからなるポンプ２３は、水が通過する導水管２３ａ、導水管２３ａの内部中央に取り付けられた図示しない例えばインペラハブ、インペラハブに電動機の駆動力を伝達する図示しない伝導軸などから構成されている。
【０１０１】
ポンプ２３の導水管２３ａは、内部が円筒形に形成され、上流側水路２２ａに臨む先端側の吸入口２３ｂがラッパ状に形成され、又ラッパ状の吸入口２３ｂは前方に向けて水平に開口していて、吸入軸芯とポンプ軸とは水平な同一線上にあるため、吸入抵抗となるのが防がれて排水効率が低下するのが回避されている。また、ポンプ２３の導水管２３ａはその吸入口２３ｂがゲート全閉状態で水路の底部近くの高さになるようにゲート２１ａに取り付けられている。
【０１０２】
導水管２３ａの前部側の周縁側はゲート２１ａの下流側水路２２ｂに臨む表面に取り付けられたポンプ取付板２１ｄに形成された図示しない孔にボルトなどによって一体的に取り付けられている。つまりポンプ２３の導水管２３ａはポンプ取付板２１ｄを介してゲート２１ａの下流側水路２２ｂに臨む表面に取り付けられている。
【０１０３】
ポンプ２３の導水管２３ａの後端側には開閉扉２４が取り付けられている。開閉扉２４には例えばフラップゲートが使用されている。例えばフラップゲートからなる開閉扉２４は、下流側水路２２ｂに向けて取り付けられている。
【０１０４】
開閉扉２４は、導水管２３ａの後端側に取り付けられた吐出管２４ａの下流側水路２２ｂに向けて臨んでいる先端側表面に開閉自在に取り付けられている。例えばフラップゲートからなる開閉扉２４は、その上端部が下流側水路２２ｂに臨む導水管２３ａの後端と吐出管２４ａとを接合するフランジの上部にヒンジ構造２４ｂで連結されている。
【０１０５】
例えばフラップゲートからなる開閉扉２４は、上端のヒンジ構造２４ｂを回転中心として、ゲート２１ａの下流側水路２２ｂに向けて開き、ゲート２１ａの上流側水路２２ａに向けて閉じる、所謂逆止弁の構造になっている。開閉扉２４は、下流側水路２２ｂの水圧が高い場合には閉じて下流側水路２２ｂからの逆流を防ぎ、ポンプ２３の駆動による強制排水時には、ポンプ２３からの吐出排水の水圧によって開いてゲート２１ａの上流側水路２２ａの水を下流側水路２２ｂに排水できるようになっている。
【０１０６】
フロート２５は、低水位での運転時にポンプ２３の吸入側の水面上に発生する渦を防止する機能を果たすもので、ポンプ２３の吸入側つまり導水管２３ａの吸入口２３ｂの前方のゲート２１ａの上流側水路２２ａの水面上に水位の変動に連動して昇降自在に浮かべられている。フロート２５はゲート２１ａの上流側水路２２ａの水面上に配置されている。
【０１０７】
フロート２５は、水に浮く浮体物から構成され、又ポンプ２３の導水管２３ａの吸入口２３ｂの前方のゲート２１ａ水面上に位置する平面型の構造から構成されている。フロート２５は、正面からみて水平板状に形成されている。
【０１０８】
フロート２５が配置された上流側水路２２ａの左右両側壁には、フロートガイド溝２２ｃがそれぞれ形成されている。フロート２５はこの左右のフロートガイド溝２２ｃに案内されて作用する浮力によって水面の変動に追従して昇降する。また、フロートガイド溝２２ｃの下端面は、ポンプ２３の導水管２３ａより上方位置の高さに形成されていて、ポンプ２３の最低運転水位で水面に浮かぶフロート２５を支持する位置になっている。
【０１０９】
つまり、フロート２５の左右両端の下端がフロートガイド溝２２ｃの下端面に当接した位置で、平面型のフロート２５がポンプ２３の最低運転水位で水面に浮かぶ高さになるように、左右のフロートガイド溝２２ｃの下端の位置が設定されている。
【０１１０】
フロート２５は、平面からみて方形状の形状を有している。方形状のフロート２５の左右両端側は、上流側水路２２ａの左右両側壁に形成されたフロートガイド溝２２ｃ内に案内されている。方形状のフロート２５の上流端側はその下方のポンプ２３の導水管２３ａの吸入口２３ｂよりも更に上流側水路２２ａ側に延びていて、ポンプ２３の吸入側の水面上に発生する渦の部分を完全に覆う位置まで延びている。方形状のフロート２５の下流端は上流側水路２２ａのゲート２１ａの表面に接している。
【０１１１】
方形状の平面型のフロート２５は一定の厚みを有していて、水面の波によって変形し難い構造になっている。平面型のフロート２５の上流端部下面側には、流下水が水没している平面型のフロート２５の下面角から剥離しないように、下方に突出し下流側に向かって滑らかな上向きの曲面からなる水面剥離防止曲面２５ａが形成されている。
【０１１２】
ゲート１ａの表面と接する平面型のフロート２５の下流端には、ゲート２１ａの表面との隙間を無くし渦の発生、空気の混入を防ぐために、水密ゴム２５ｂが設けられている。また、最低運転水位でフロート２５の下流端の水密ゴム２５ｂが当接するゲート２１ａの表面には受け座２１ｅがゲート２１ａの幅方向に設けられている。
【０１１３】
平面型のフロート２５の左右両端側の上面には、上流側水路２２ａの左右両側壁に形成されたフロートガイド溝２２ｃとの摺動抵抗を少なくするフロートガイド溝２２ｃの奥側表面に平行な水平軸回りのローラー２５ｃがそれぞれ設けられている。フロート２５は、左右両端側に設けられたローラー２５ｃによって、上流側水路２２ａの水位が変動する場合に作用する浮力によってフロートガイド溝２２ｃに沿ってスムーズに昇降できるようになっている。
【０１１４】
次に、上記発明を実施するための最良の形態の構成に基づく作用について以下説明する。
ゲート２１ａを閉じた状態で上流側水路２２ａの水を下流側水路２２ｂに強制排水するために、ポンプ２３を駆動させると、ゲート２１ａの上流側水路２２ａの水はポンプ２３の水平な導水管２３ａの吸入口２３ｂに向けて吸引されることになる。このとき、ポンプ２３の導水管２３ａの吸入口２３ｂの上方の水面上には平面型のフロート２５が浮かべてある。
【０１１５】
ポンプ２３の水平な導水管２３ａの吸入口２３ｂから水が吸引される場合において、特に上流側水路２２ａの水位が最低運転水位又はこれに近い低水位ときには、吸入口２３ｂの上方水面には吸い込みによる渦が発生するが、この吸い込みによる渦が発生し易い水面域には平面型のフロート２５が浮いていて、この平面型のフロート２５が吸い込みによる渦の発生を邪魔にするために、吸い込みによる渦の発生が防がれる。
【０１１６】
このように、低水位の強制排水時において、ポンプ２３の導水管２３ａの吸入口２３ｂの上方の水面での吸い込みによる渦の発生を防ぐことができるため、ポンプ２３の導水管２３ａの吸入口２３ｂの軸芯をポンプ軸に対して下向きにする必要がなく、吸入口２３ｂの軸芯をポンプ軸と平行な水平にすることができ、吸入口２３ｂの軸芯をポンプ軸に対して下向きにすることによって、生じる排水効率の低下を防ぐことができる。
【０１１７】
ところで、ゲート２１ａの上流側水路２２ａの水位が変動する場合、フロート２５は作用する浮力により水面の水位の変動に追従して、水面の高さ位置で昇降する。フロート２５の昇降は水路２２の左右側壁に形成されたフロートガイド溝２２ｃに案内されて行われる。水面の変動に追従するフロート２５の昇降は左右両端側に設けられたローラー２５ｅによってスムーズに行われる。
【０１１８】
また、ゲート２１ａの上流側水路２２ａの水位が強制排水の最低運転水位より更に低下した場合には、水面の水位の変動に追従するフロート２５は、その左右両側の下端側がポンプ２３の導水管２３ａの高さより高い位置に形成されたフロートガイド溝２２ｃの下端面に当接することにより、更に低下した水面に追従することなく、ポンプ２３の導水管２３ａの上方位置でその降下が止まり、平面型のフロート２５は更に低下した水面から離れて導水管２３ａの吸入口３ｂの前方の上方位置で停止し、平面型のフロート２５がポンプ２３の導水管２３ａの吸入口２３ｂの前方に降下するのが回避される。
【０１１９】
最低運転水位より更に低下していた上流側水路２２ａの水位が上昇して、その水面が平面型のフロート２５の停止位置まで上昇すると、平面型のフロート２５には浮力が作用し始めて、この浮力によってフロート２５は上昇する水面に追従して上昇する。
【０１２０】
このように、フロート２５は変動する水面に追従して昇降する一方で、最低運転水位より更に水位が低下した場合には、平面型のフロート２５の左右の両端側の下端側がフロートガイド溝２２ｃの下端面に当接することで停止して、平面型のフロート２５がポンプ２３の導水管２３ａに当たることがない。
【０１２１】
また、ゲートの点検或いは自然排水のために、ゲート２１ａを全開状態に引き上げる場合には、ゲート２１ａと一体となって上昇するポンプ２３の導水管２３ａは下流側水路２２ｂに向けて突出しているために、平面型のフロート２５は上昇の妨げになることはない。また、引き上げられていたゲート２１ａが全閉するために降下する場合も、平面型のフロート２５は降下の妨げになることはない。
【０１２２】
なお、この発明は上記発明を実施するための最良の形態に限定されるものではなく、この発明の精神を逸脱しない範囲で種々の改変をなし得ることは勿論である。例えば上記の最良の形態においては、開閉扉４、１４、２４としてフラップゲートの場合で説明したがこれに限定されるものではなく、フラップゲートに代えて例えば電動の仕切弁・バタフライバルブ、マイターゲート（観音扉）などでもよい。
また、最良の形態−３においては、フロート２５は平面型で説明したが、これに限定されるものではなく、最良の形態−１のように、フロート２５の左右両端側に下向きに側部フロートがそれぞれ設けられるものでもよい。この場合には、最良の形態−１と同様に、側部フロートには浮力調整部、喫水深調整ネジ、ローラーが設けられる。又フロートガイド溝２２ｃの下端面の位置も現在よりも低い最良の形態−１と同様の位置となる。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】この発明を実施するための最良の形態−１を示す側断面図である。
【図２】この発明を実施するための最良の形態−１を示す正面図である。
【図３】この発明を実施するための最良の形態−２を示す側断面図である。
【図４】この発明を実施するための最良の形態−２を示す正面図である。
【図５】この発明を実施するための最良の形態−３を示す側断面図である。
【図６】この発明を実施するための最良の形態−３を示す正面図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１ ポンプ付ゲート
１ａ ゲート
１ｂ ローラー
１ｃ 連結具
１ｄ ポンプ取付板
２ 水路
２ａ 上流側水路
２ｂ 下流側水路
２ｃ フロートガイド溝
３ ポンプ
３ａ 導水管
３ｂ 吸入口
４ 開閉扉
４ａ 吐出管
４ｂ ヒンジ構造
５ フロート
６ 平面型フロート
６ａ 水面剥離防止曲面
６ｂ 開閉フロート
６ｃ 渦の連行防止ゴム
６ｄ 制水板
６ｅ ローラー
７ 側部フロート
７ａ 浮力調整部
７ｂ 喫水深調整ネジ
７ｃ ローラー
１１ ポンプ付ゲート
１１ａ ゲート
１１ｂ ローラー
１１ｃ 連結具
１１ｄ ポンプ取付板
１２ 水路
１２ａ 上流側水路
１２ｂ 下流側水路
１２ｃ フロートガイド溝
１３ ポンプ
１３ａ 導水管
１３ｂ 吸入口
１４ 開閉扉
１４ａ 吐出管
１４ｂ ヒンジ構造
１５ フロート
１５ａ 水面剥離防止曲面
１５ｂ 開閉フロート
１５ｃ 渦の連行防止ゴム
１５ｄ 制水板
１５ｅ ローラー
２１ ポンプ付ゲート
２１ａ ゲート
２１ｂ ローラー
２１ｃ 連結具
２１ｄ ポンプ取付板
２１ｅ 受け座
２２ 水路
２２ａ 上流側水路
２２ｂ 下流側水路
２２ｃ フロートガイド溝
２３ ポンプ
２３ａ 導水管
２３ｂ 吸入口
２４ 開閉扉
２４ａ 吐出管
２４ｂ ヒンジ構造
２５ フロート
２５ａ 水面剥離防止曲面
２５ｂ 水密ゴム
２５ｃ ローラー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲートの上流側水路の水を下流側水路に強制排出するポンプが昇降式のゲートに取り付けられたポンプ付ゲートにおいて、ポンプの吸入側の水面上にフロートを水位の変動に連動して昇降自在に浮かべ、このフロートにより低水位での運転時にポンプの吸入側の水面上に発生する渦を防止することを特徴とするポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置。
【請求項２】
ゲートの上流側水路の水を下流側水路に強制排出するポンプが昇降式のゲートに取り付けられたポンプ付ゲートにおいて、ポンプの吸入側の水面上にフロートを水位の変動に連動して昇降自在に浮かべ、該フロートを水面に浮かぶ平面型フロートと該平面型フロートの左右両端に下向きに設けられた側部フロートとから構成し、フロートの両側の水路の左右両側壁に該フロートの昇降を案内するフロートガイド溝を形成し、左右のフロートガイド溝の下端面の高さ位置を、左右の側部フロートの下端側がフロートガイド溝の下端面に当接した位置でフロートを構成する平面型フロートがポンプの最低運転水位で水面に浮かぶ高さになる位置にし、平面型フロートにより低水位での運転時にポンプの吸入側の水面上に発生する渦を防止することを特徴とするポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置。
【請求項３】
昇降するポンプの進路上になる平面型フロートの一部には上向きに開動する開閉フロートが設けられた請求項２記載のポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置。
【請求項４】
側部フロートにはフロートの浮力を調整する浮力調整部が設けられた請求項２記載のポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置。
【請求項５】
側部フロートの下端側には最低運転水位でのフロートの喫水深さを調整できる喫水深調整ネジが設けられた請求項２記載のポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置。
【請求項６】
平面型フロートの上流端部下面側には、下方に突出し下流側に向かって滑らかな上向きの曲面からなる水面剥離防止曲面が形成された請求項２記載のポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置。
【請求項７】
平面型フロートの下流端には、ゲート側からの渦流水の吸入を防ぐ制水板が設置される請求項２記載のポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置。
【請求項８】
ゲートの上流側水路の水を下流側水路に強制排出するポンプが昇降式のゲートに取り付けられたポンプ付ゲートにおいて、ポンプの吸入側の水面上に平面型のフロートを水位の変動に連動して昇降自在に浮かべ、該フロートの両側の水路の左右両側壁に該フロートの昇降を案内するフロートガイド溝を形成し、左右のフロートガイド溝の下端面の高さ位置を、平面型のフロートの左右両端側の下端側がフロートガイド溝の下端面に当接した位置で平面型のフロートがポンプの最低運転水位で水面に浮かぶ高さになる位置にし、平面型のフロートにより低水位での運転時にポンプの吸入側の水面上に発生する渦を防止することを特徴とするポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置。
【請求項９】
昇降するポンプの進路上になる平面型のフロートの一部には上向きに開動する開閉フロートが設けられた請求項８記載のポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置。
【請求項１０】
平面型のフロートの上流端部下面側には、下方に突出し下流側に向かって滑らかな上向きの曲面からなる水面剥離防止曲面が形成された請求項８記載のポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置。
【請求項１１】
平面型のフロートの下流端には、ゲート側からの渦流水の吸入を防ぐ制水板が設置される請求項８記載のポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置。
【請求項１】
ゲートの上流側水路の水を下流側水路に強制排出するポンプが昇降式のゲートに取り付けられたポンプ付ゲートにおいて、ポンプの吸入側の水面上にフロートを水位の変動に連動して昇降自在に浮かべ、このフロートにより低水位での運転時にポンプの吸入側の水面上に発生する渦を防止することを特徴とするポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置。
【請求項２】
ゲートの上流側水路の水を下流側水路に強制排出するポンプが昇降式のゲートに取り付けられたポンプ付ゲートにおいて、ポンプの吸入側の水面上にフロートを水位の変動に連動して昇降自在に浮かべ、該フロートを水面に浮かぶ平面型フロートと該平面型フロートの左右両端に下向きに設けられた側部フロートとから構成し、フロートの両側の水路の左右両側壁に該フロートの昇降を案内するフロートガイド溝を形成し、左右のフロートガイド溝の下端面の高さ位置を、左右の側部フロートの下端側がフロートガイド溝の下端面に当接した位置でフロートを構成する平面型フロートがポンプの最低運転水位で水面に浮かぶ高さになる位置にし、平面型フロートにより低水位での運転時にポンプの吸入側の水面上に発生する渦を防止することを特徴とするポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置。
【請求項３】
昇降するポンプの進路上になる平面型フロートの一部には上向きに開動する開閉フロートが設けられた請求項２記載のポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置。
【請求項４】
側部フロートにはフロートの浮力を調整する浮力調整部が設けられた請求項２記載のポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置。
【請求項５】
側部フロートの下端側には最低運転水位でのフロートの喫水深さを調整できる喫水深調整ネジが設けられた請求項２記載のポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置。
【請求項６】
平面型フロートの上流端部下面側には、下方に突出し下流側に向かって滑らかな上向きの曲面からなる水面剥離防止曲面が形成された請求項２記載のポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置。
【請求項７】
平面型フロートの下流端には、ゲート側からの渦流水の吸入を防ぐ制水板が設置される請求項２記載のポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置。
【請求項８】
ゲートの上流側水路の水を下流側水路に強制排出するポンプが昇降式のゲートに取り付けられたポンプ付ゲートにおいて、ポンプの吸入側の水面上に平面型のフロートを水位の変動に連動して昇降自在に浮かべ、該フロートの両側の水路の左右両側壁に該フロートの昇降を案内するフロートガイド溝を形成し、左右のフロートガイド溝の下端面の高さ位置を、平面型のフロートの左右両端側の下端側がフロートガイド溝の下端面に当接した位置で平面型のフロートがポンプの最低運転水位で水面に浮かぶ高さになる位置にし、平面型のフロートにより低水位での運転時にポンプの吸入側の水面上に発生する渦を防止することを特徴とするポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置。
【請求項９】
昇降するポンプの進路上になる平面型のフロートの一部には上向きに開動する開閉フロートが設けられた請求項８記載のポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置。
【請求項１０】
平面型のフロートの上流端部下面側には、下方に突出し下流側に向かって滑らかな上向きの曲面からなる水面剥離防止曲面が形成された請求項８記載のポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置。
【請求項１１】
平面型のフロートの下流端には、ゲート側からの渦流水の吸入を防ぐ制水板が設置される請求項８記載のポンプ付ゲートの渦吸い込み防止装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−２５７８２４（Ｐ２００６−２５７８２４Ａ）
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−７９８９４（Ｐ２００５−７９８９４）
【出願日】平成１７年３月１８日（２００５．３．１８）
【出願人】（０００１９６４７３）西田鉄工株式会社 (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１８日（２００５．３．１８）
【出願人】（０００１９６４７３）西田鉄工株式会社 (9)
【Ｆターム（参考）】
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