JP5645141B2 - 取水装置 - Google Patents

Description

本発明は、土木工事を不要とした設置が可能であり、しかも塵芥、堆砂の問題がなく、低水位での取水も可能な取水装置に関する。

河川、湖沼、ため池などの水源から揚水ポンプによって取水する場合には水底への土木工事が必要となっている。土木工事としては、特許文献１に記載されるように、水底を掘削して箱枠を形成し、この箱枠に有孔管からなる取水管を差し込み、取水管周囲に中詰材を詰めた網袋を敷き詰めて濾過壁を構築することにより施工される。取水管を水底に施工する理由は、水位の上下変動に対しても取水を安定して確保するためである。しかしながら、水底への施工では土木工事が必要となることから大規模な工事となり、しかも長期間を要し、高額な工事費を必要とする問題を有している。

これに対し、取水管を水に浮かせた状態とし、取水管の浮遊状態で取水を行う取水装置が特許文献２に記載されている。この取水装置は、取水管の周囲にブイなどのフロートを取り付けると共に、取水管の吸込口の下側に網目体からなるストレーナ（フィルタ）を取り付けた構造として湖沼などの水面に配置されるものである。取水管は取水口が陸上の揚水ポンプにホースによって連結されており、揚水ポンプの駆動によって取水管に水が引き込まれて取水が行われる。

この取水装置を水面に配置するのに際しては、フロートの浮力によって取水管が水面から垂直状態に起立した状態で浮遊しており、垂直状態での取水が行われる。このような構造では、大規模な土木工事を必要とすることなく、簡単に設置することが可能となる。

特開２００４−１２４３８０号公報 特開平１０−１５３１３号公報

しかしながら、特許文献２に記載の取水装置では、取水管の吸込口の下側にストレーナが位置し、吸込口の上側にフロートが位置しているため上下方向（水深方向）が長い構造となる。このため水底の塵芥や堆砂を吸い込み易い問題があるばかりでなく、浅い深度では起立状態を維持できず、浅い深度での取水が難しい問題がある。又、吸い込んだ塵芥や堆砂を除去するための清掃メンテナンスが頻発に必要となっている。

本発明はこのような従来の問題点を考慮してなされたものであり、水に浮遊して取水する構造とすることにより大規模な土木工事を不要とし、簡単な設置とすることができ、しかも取水に際しての塵芥や堆砂の吸い込みを抑制でき、浅い深度での取水も可能であり、頻発なメンテナンスを不要とした取水装置を提供することを目的とする。

本発明の取水装置は、長さ方向の一端が吸込口、他端が取水口となっている横長の取水管と、この取水管の取水口に連結ホースを介して連結されて取水管内に水を引き込む揚水ポンプと、前記吸込口が内部に位置し、前記取水口が外部に位置するように前記取水管が長手方向に沿って挿入される横長中空状の保持管と、前記吸込口が水中に位置するように前記保持管に水中での浮力を付与するフロートとを備え、前記保持管は長さ方向に沿った上下２分割位置よりも下側部分に複数の吸水孔が形成され、他の部分が閉鎖されており、横向き状態で水中に浮遊し、前記保持管は長手方向の両端が開口した筒体からなり、一端側の開口部がキャップを被せることにより閉鎖され、他端側の開口部が前記取水管挿通状態のソケットを被せることにより閉鎖されることにより前記上下２分割位置よりも下側部分の吸水孔からのみ水を吸い込み、前記取水管は前記保持管内で長手方向への移動可能に保持管に挿入され、前記保持管への挿入状態では前記吸込口だけが保持管内で開口しており、前記吸込口にフィルタノズルが取り付けられて前記ソケットから外れることが防止されて前記保持管からの抜け止めがなされていることを特徴とする。

この場合、前記取水管の長手方向の中心軸と、前記保持管の長手方向の中心軸とが一致した状態で取水管が保持管に挿入されていることが好ましい。

又、前記保持管は連結ロープによって陸側に繋留されていることが好ましい。

本発明の取水装置によれば、取水管が保持管内に挿入された２重管構造であるため、取水管に作用する揚水ポンプの吸引力が取水管の外側の保持管で緩和される。このため水底に存在している沈降物の吸い込みを抑制できることから、良質の水を取水できる。又、保持管においては、上下の２分割位置よりも下側部分に吸水孔が形成されるのに対し、下側部分を除いた他の部分が閉鎖されているため、水面から沈降する沈降物の吸い込みを抑制でき、良質の水を取水できる。さらに保持管が横向き状態で水中に浮遊して取水するため、水深が低くても取水することができ、浅い水深の水源であっても効率良く、確実に取水することができる。さらに、又、設置に際して水底への土木工事が不要であるから、短期間での設置及び安価な設置が可能となる。

本発明の一実施形態の取水装置を示す平面図である。 本発明の一実施形態の取水装置を示す側面図である。 保持管及び取水管を示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態の取水装置１を図１〜図３により説明する。図１は取水装置１の全体を示す平面図、図２は全体を示す側面図、図３は保持管及び取水管の組み付け状態を示す断面図である。

図１〜図３に示すように、この実施形態の取水装置１は、取水管２と、揚水ポンプ３と、一次フィルタとしての保持管４と、フロート５とを備えており、陸６に繋留された状態で河川７の水中に配置される。以下の実施形態では水源を河川７として説明するが、湖沼、ため池、タンク、その他の水源であれば適宜適用することができる。

図３に示すように取水管２は横長の中空状の管体によって形成されており、長手方向の一端（図３における左端）が吸込口２１、他端（図３における右端）が取水口２２となっている。取水管２は直径３０〜１００ｍｍ程度の円筒状の金属管又はプラスチック管等によって形成されている。金属管の場合には、ＳＵＳ等の耐食性金属を用いるか、外面に耐食性メッキが施されることが好ましい。取水管２における吸込口２１には、二次フィルタとしての網目体、パンチングメタル等からなるフィルタ（図示省略）が設けられており、吸込口２１から異物等を吸い込むことが防止されている。

フィルタは取水管２よりも大径に形成されたフィルタノズル２３の内部に張設されており、フィルタノズル２３を取水管２の吸込口２１部分に螺合、嵌合等して取り付けることによりフィルタが吸込口２１に設けられる。このように大径のフィルタノズル２３を取水管２に取り付けることにより、取水管２がソケット１１（後述）から外れることがなくなり、取水管２が保持管４から抜け出ることが防止される。

図２に示すように揚水ポンプ３は陸６の上に設置され、取水管２と揚水ポンプ３とが連結ホース８を介して連結されている。連結ホース８としては蛇腹管、ゴムホース、フレキシブルパイプその他の柔軟性又はフレキシブル性を有したホースが用いられる。連結ホース８が柔軟性又はフレキシブル性を有することにより、河川７側に配置される後述の保持管４が水面の上昇や下降、水の流れや風向きによって移動してもその移動に追随した状態で取水を継続することが可能となっている。かかる連結ホース８は取水管２の取水口２２に連結されることにより、取水管２と揚水ポンプ３を連結しており、揚水ポンプ３が駆動することにより連結ホース８を介して取水管２内に水を引き込むことができる。

保持管４は耐食性金属、耐食性メッキが施された金属或いはプラスチック等の材料によって横長の中空筒体によって形成されている。保持管４は取水管２よりも大径の筒体からなり、その内部に取水管２が挿入される。この実施形態において、保持管４は一端側（図２及び図３における左端側）に開口部４１及び他端側（図２及び図３における右端側）に開口部４２を有しており、これにより長手方向の両端が開口した筒体となっている。この実施形態において保持管４としては円筒管が用いられる。取水管２は保持管４における他端側の開口部４２から保持管４の内部に挿入される。

図３に示すように取水管２は吸込口２１が保持管４内部に位置し、取水口２２が保持管４の外部に位置するように保持管４内に挿入される。このとき、吸込口２１が保持管４の長さ方向の中間部分（好ましくは半分の長さ）に位置するように取水管２が保持管４に挿入される。このように取水管２が保持管４に挿入されることにより、この実施形態の取水装置１は、２重管構造で取水するようになっている。すなわち、水はまず保持管４内に吸い込まれ、その後、保持管４内から取水管２に引き込まれて取水されるものである。

このような２重管構造とすることにより、取水管２に作用する揚水ポンプ３の吸引力が保持管４で緩和される。このため、保持管４の水の吸い込み力が過度となることがなく、水底の塵芥や堆砂などの沈降物の吸い込みを抑制することができる。

保持管４においては、長さ方向に沿った上下２分割位置（図３における分割位置９）よりも下側部分４３に数ｍｍ径の小径の吸水孔４４がパンチング等によって複数穿設されている。吸水孔４４は河川７の水を保持管４の内部に導入するためのものである。一方、保持管４における上下２分割位置９よりも上側部分４５は、吸水孔４４が形成されることなく閉鎖されている。

これにより吸水孔４４が穿設されている下側部分４３を上側部分４５が上方で覆った状態となり、水面から沈降する塵芥、砂、虫、その他の沈降物を上側部分４５から保持管４の内部に吸い込むことを防止するだけなく、水だけを下側部分４３の吸水孔４４から吸い込むことが可能となっている。

この実施形態において、上下２分割位置９は水平面で保持管４を２分割した半分位置となっており、下側部分４３は下半分の円周部分、上側部分４５は上半分の円周部分となっている。これに限らず、下側部分４３を下半分よりも小さな部分としても良く、これにより上側部分４５の面積が大きくなるため、沈降物の吸込防止力が大きくなるメリットがある。

図２及び図３に示すように保持管４の一端側の開口部４１には、金属やプラスチックによって円板状に成形されたキャップ１０が着脱自在に嵌め込まれている。キャップ１０が嵌め込まれることにより、一端側の開口部４１にキャップ１０が被せられて開口部４１が閉鎖される。

又、保持管４の他端側の開口部４２には、金属やプラスチックによって形成されたソケット１１が着脱自在に被せられる。ソケット１１には取水管２が挿通しており、取水管２の挿通状態でソケット１１が開口部４２に嵌め合わせられることにより開口部４２に被せられる。これにより保持管４における他端側の開口部４２が閉鎖されている。保持管４をこのような構造とすることにより、保持管４には吸水孔４４が形成された上下２分割位置９の下側部分４３だけから水が吸い込まれ、下側部分４３を除いた他の部分からは水が吸い込まれることがない。これにより水面からの沈降物が保持管４内に入り込むことを確実に防止することができる。

又、このように保持管４に対してキャップ１０の嵌め込み及び取水管２が挿通したソケット１１の嵌め合わせによって組み付けられる構造では、組み付け及び分解が容易となる。このため、メンテナンス作業を容易に行うことができるメリットがある。

ソケット１１は取水管２が挿通すると共に挿通した取水管２を周囲から保持する摺動筒１２を有している。取水管２は摺動筒１２に保持された状態で軸方向にスライド移動可能となっている。この移動により、取水管２の吸込口２１が保持管４の内部で長手方向への位置変更可能となっている。従って、水の流れなどによる移動への追従が可能となっている。この場合、取水管２の吸込口２１部分には、摺動筒１２よりも大径のフィルタノズル２３が取り付けられており、取水管２が保持管４から抜け出ることを防止している。

又、摺動筒１２による取水管２の保持は、取水管２の長手方向の中心軸と、保持管４の長手方向の中心軸とが一致するようになされる（図２及び図３参照）。このように内側の取水管２の長手方向の中心軸と、外側の保持管４の長さ方向の中心軸とが一致することにより、取水管２と保持管４との間が離れているため保持管４内に水底の塵芥や堆砂が吸い込まれても取水管２にまで到達することがなく、取水管２に良質な水が導入される。又、これにより水底近くでの取水ができることから比較的浅い深度での取水が可能となる。

フロート５は保持管４に浮力を付与するものであり、チェーン等の複数の吊り下げ部材１３を介して保持管４に連結されている。フロート５としては、独立発泡構造の発泡体、球状、ドーナツ状、筒状等の中空状の浮き体、その他のものを用いることができる。このフロート５は取水管２の吸込口２１が水中に位置するように保持管４に対して水中での浮力を付与するものであり、水位の変動があっても保持管４は常に一定の深度で浮遊することが可能となっている。

フロート５による浮力により、保持管４は河川７の水底から浮き上がり且つ水面から一定深度で沈んだ状態で水中内を横向き状態で浮遊する。保持管４が横向き状態で浮遊することにより、浅い水深での取水が可能となるため、浅い水深の河川７に対しても適用することができる。

以上の構造に加えて保持管４には連結ロープ１４が連結される。図１に示すように連結ロープ１４は保持管４に連結された状態で陸６側に延びており、陸６に設けたアンカー杭１５に結束されている。これにより保持管４は連結ロープ１４を介して陸６側に繋留されるため、漂流防止やメンテナンスにおける回収作業が容易となっている。

以上の構造の取水装置１は図２に示すように、取水管２の吸込口２１が水中に位置するように保持管４が横向き状態で水中に浮遊し、この状態で揚水ポンプ３を駆動する。この駆動により取水管２に引き込み力が作用するため、保持管４の下側部分４３に形成されている吸込孔４４から河川７の水が吸い込まれ、取水管２に引き込まれて取水が行われる。

このような実施形態の取水装置１によれば、揚水ポンプ３に連結された取水管２が保持管４内に挿入された２重管構造となっているため、取水管２に作用する揚水ポンプ３の吸引力が取水管２の外側の保持管４で緩和される。このため保持管４内では吸引力が過度となることがなく、浅い深度であっても水底の塵芥や堆砂などの沈降物の吸い込みを抑制でき、良質な水を取水できる。これにより浅い深度での取水も容易となる。

又、保持管４においては、長さ方向に沿った上下２分割位置よりも下側部分４３に複数の吸水孔４４が穿設されるのに対し、下側部分４３を除く他の部分が閉鎖されているため、水面から沈降する塵芥、砂、その他の沈降物を保持管４内に吸い込むことを抑制することができる。これによっても良質な水を取水することができる。さらに保持管４を一次フィルタとし、取水管２のフィルタを二次フィルタとしているため、塵芥、堆砂等の沈降物を２段階で遮断することができ、沈降物の吸い込みをさらに確実に抑制することができる。このように水中の沈降物が吸い込みを抑制できることから、沈降物を除去するためのメンテナンスを少なくすることができ、稼働効率が向上する。

さらに、保持管４が横向き状態で水中に浮遊するため、水深が低くても取水することができる。このため浅い水深の河川であっても効率良く確実に取水することができる。又、取水管２の長手方向の中心軸と、保持管４の長手方向の中心軸とが一致していることにより、取水管２と保持管４との間が離れているため、保持管４内へ塵芥や堆砂が吸い込まれても取水管２に到達することがなく、良質な水を取水することができる。

さらに、本実施形態の取水装置１は、水中に浮遊した状態で取水する構造であるから、水底等への土木工事が不要となり、短期間での設置、安価での設置が可能となる。

本発明は以上の実施形態に限定されることなく種々変更が可能である。例えば、取水管２や保持管４としては、矩形筒状、多角形筒状等の円筒以外の形状であっても良い。又、取水管２と保持管４との間が離れる構造であれば、取水管２の長手方向の中心軸と保持管４の長手方向の中心軸と一致させる必要がない。さらに、揚水ポンプ３としては陸６上に配置することなく、船上に配置しても良い。この場合には、連結ロープ１４は船と保持管４との間に設けられる。

又、保持管４は両端部が開口した筒状としているが、取水管２が挿入される側と反対側（一端側）の端部を閉鎖した形状の有底筒体を用いても良い。さらには、上下２分割位置９の下側部分４３は吸水孔４４が設けられる構造であれば良く、下側部分４３を網目体やパンチングメタルによって形成し、この下側部分４３を上側部分４５に半田やボルト等により接合した構造としても良い。

１ 取水装置
２ 取水管（二次フィルタ）
３ 揚水ポンプ
４ 保持管（一次フィルタ）
５ フロート
６ 陸
８ 連結ホース
９ 分割位置
１０ キャップ
１１ ソケット
１４ 連結ロープ
２１ 吸込口
２２ 排水口
４１、４２ 開口部
４３ 下側部分
４４ 吸水孔
４５ 上側部分

Claims (3)

1. 長さ方向の一端が吸込口、他端が取水口となっている横長の取水管と、
   この取水管の取水口に連結ホースを介して連結されて取水管内に水を引き込む揚水ポンプと、
   前記吸込口が内部に位置し、前記取水口が外部に位置するように前記取水管が長手方向に沿って挿入される横長中空状の保持管と、
   前記吸込口が水中に位置するように前記保持管に水中での浮力を付与するフロートとを備え、
   前記保持管は長さ方向に沿った上下２分割位置よりも下側部分に複数の吸水孔が形成され、他の部分が閉鎖されており、横向き状態で水中に浮遊し、
   前記保持管は長手方向の両端が開口した筒体からなり、一端側の開口部がキャップを被せることにより閉鎖され、他端側の開口部が前記取水管挿通状態のソケットを被せることにより閉鎖されることにより前記上下２分割位置よりも下側部分の吸水孔からのみ水を吸い込み、
   前記取水管は前記保持管内で長手方向への移動可能に保持管に挿入され、前記保持管への挿入状態では前記吸込口だけが保持管内で開口しており、前記吸込口にフィルタノズルが取り付けられて前記ソケットから外れることが防止されて前記保持管からの抜け止めがなされていることを特徴とする取水装置。
2. 前記取水管の長手方向の中心軸と、前記保持管の長手方向の中心軸とが一致した状態で取水管が保持管に挿入されていることを特徴とする請求項１記載の取水装置。
3. 前記保持管は連結ロープによって陸側に繋留されていることを特徴とする請求項１又は２記載の取水装置。

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