JPH03103525A

JPH03103525A - エアリフト式閘門

Info

Publication number: JPH03103525A
Application number: JP1239873A
Authority: JP
Inventors: Toshikatsu Omachi; 大町　利勝
Original assignee: KASEN JOHO CENTER
Current assignee: KASEN JOHO CENTER
Priority date: 1989-09-18
Filing date: 1989-09-18
Publication date: 1991-04-30
Also published as: CA2009660C; CA2009660A1; US5013184A; JPH042126B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、エアリフト式閘門に関する。

（従来の技術）例えば、パナマ運河は太平洋と大西洋を直接つなぐ水路
として知られ、このパナマ運河には複数段からなる閘門
が採用されている。

この従来の閘門は、第６図（Ａ＞に示されているように
、下段水路１０１と上段水路１０３との間に下段閘室１
０５、上段閘室１０７が設けられ、さらに下段水路１０
１と下段閘室１０５との間には、下段閘門下流側ゲート
１０９が設けられている。また、下段閘室１０５と上段
閘室１０７との間には上段閘室下流側ゲート１１１が設
けられ、さらに上段閘室１０７と上段水路１０３との間
には上段閘門上流側ゲート１１３が設けられている。

そして、下段水路１０１の下部と下段閘室１０５の下部
とは配管１１５で接続され、配管１１５の途中には開閉
弁１１７が設けられている。下段閘室１０５の下部と上
段閘室１０７の下部とは配管１１９で接続され、配管１
１９の途中には開閉弁１２１が設けられている。上段閘
室１０７の下部と」二段水路１０３の下部とは配管１２
３で接続され、配管１２３の途中には開閉弁１２５が設
けられている。しかも、下段閘室１０５、上段閘室１０
７それぞれにはそれ相当の水が予め供給されでいる。

例えば、今下段水路１０１に浮んでいる船舶Ｋを上段水
路１０３へ上界させる場合には、まず、第６図（Ａ）に
おいて下段閘門下流側ゲート１０９を開かせることによ
って、船舶Ｋは下段水路１０１から下段閘室１０５に導
びかられた後、下段閘門下流側ゲート１０９が閉じられ
る。この場合、船舶Ｋの排水量相当の水が下流水路１０
１に放流される。

次に、第６図（Ｂ）に示すごとく、開閉弁１２１を開か
せて水が上段閘室１０７から下段閘室１０５へ配管１１
９を通って注水された後、第６図（Ｃ）に示されている
ように、下段閘室１０５の水面と上段閘室１０７の水面
の水位が均衡すると、開閉弁１２１を閉じ上段閘室下流
側ゲート１１１を開かせて船舶Ｋは上段閘室１０７へ導
入される。

その後上段閘室下流側ゲート１１１が閉じられる。

第６図（Ｄ）において、開閉弁１２５を開かせることに
Ｊ：り、水が上段水路１０３から上段閘室１０７へ配管
１２３を通って注水された後、第６図（Ｅ）に示されて
いるように、上段閘室１０７の水面と上段水路１０３の
水面との水位が均衡すると、開閉弁１２５を閉じ、上段
閘門上流側ゲート１１３をＩｊｔｌかせて、船舶Ｋを上
段水路１０３へ導入して上段閘門上流側ゲート１１３が
閉じられる。この場合、船舶Ｋの排水駄相当の水が上段
水路１０３から上段閘室１０７へ供給される。同時に、
下段閘室１０５内の水を下段水路１０１に開閉弁１１７
を開かせて配管１１５を通って放流し、初期状態に戻し
ている。

また、上段水路１０３から下段水路１０１へ船舶Ｋを下
降させる場合には、上述した操作の逆操作により行なわ
れる。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上）ボしたような閘門１０５，１０７で船舶
Ｋを、下段水路１０１から上段水路１０３へ，Ｅ昇させ
、また上段水路１０３から下段水路１０１へ下降させる
１サイクルの閘門操作には、非常に多くの水が必要であ
る。

そして、例えば、パナマ運河を例にとってみると、水資
源の面から見た余裕は非常に限られており、現状におい
てもガツン湖への流入量が少ない渇水年には、多ｂ１の
閘門操作用水の消費により上段水路であるガツン湖の水
位が低下し、通航船舶の吃水深の制限を行なう必要が生
じている。

したがって、将来運河通航量が増加し、現在よりも大型
の船舶を通航させるため大型閘門を増設した場合には、
閘門操作用水の確保が必要であると共に、いかに閘門操
作用水を節水するかが課題となっている。

そして、閘門操作用水を節水する方法として、水平仮貯
水池を用いて、閘室からの落し水を段階的に水平仮貯水
池に貯留し、結果として節水の一手段である閘門段数の
増加と同じ効果を期待するものもあるが、この方法でｂ
現在からみて約６０％の節水が可能であってもそれ以上
の節水を期待することはむずかしい。

この発明の目的は、上記課題点を改善するため、複数の
閘室を備えた閘門で、閘門操作用水量が少なくても船舶
が通航可能なエアリフト式閘門を提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記目的を達或するために、この発明は、下段水路と上
段水路との間に下段閘室と、適数の中段閘室と、上段閘
室を備えた閘門であって、各閘室の下部にエアの供給に
より膨縮自在なエアチＩＩンバを設け、隣接したエアチ
Ｖンバ同士および下段閘室のエアチ１７ンバと上段閘室
のエアチ１？ンバとを接続部材（給排気管〉で接続する
と共に、この各接続部材に開閉自在な弁を設けてエアリ
フト式閘門を構成した。しかも、前記エアヂＶンバは可
撓性袋状体で構成されていることが好ましい。

（作用）この発明のエアリフト式閘門を採用することにより、船
舶が下段水路から上段水路へ上界したり、あるいは上段
水路から下段水路へ下降したりする場合、船舶がいる閘
室から次の閘室へ導入する際、船舶がいる閘室の下部に
設けられたエアチャンバにエアを供給して船舶がいる閘
室の水面と次の閘室の水面との水位を均衡させて船舶が
次の閘室へ導びくようにしたから、各閘室に供給されて
いる水は船舶が浮んで進行でぎる程度でよく、さらにこ
のシステムを稼動させるために上段水路から閘室へわず
かな水を供給するだけであるから、大幅な節水が図られ
る。

（実施例〉以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図を参照するに、下段水路１と上段水路３との間に
は、下段閘室５、中段閘室７および上段閘室９とからな
る閘閂１１が設けられている。しかも、下段水路１と下
段閘室５との間には下段閘室下流側ゲート１３が、下段
閘室５と中段閘室７との間には、中段閘室下流側グート
１５が、中段閘室７と上段閘室９との間には上段閘室下
流側ゲート１７が、および上段閘室９と上段水路３との
問には上段閘室−Ｌ流側グート１９がそれぞれ設けられ
ている。

下段閘室５、中段閘室７および上段閘室９のそれぞれの
庇部には、エアチャンバ２１，２３．２５が設｛ブられ
ている。そして、エアチャンバ２１とエアチｔ７ンバ２
３とは接続部材としての例えば配管２７で、エアチャン
パ２３とエアチャンバ２５とは配管２９で、およびエア
チャンバ２５とエアチ１ｒンバ２１とは配管３１で接続
されている。

前記配管２７，２９．３１のそれぞれ途中には開閉自在
な開閉弁３３．３５．３７が設けられている。

第１図において、下段水路１の水面をＤＷＬ、上段水路
３の水面をＵ　Ｗ　Ｌ、下段閘室５、中段閘室７および
上段閘室９の高水位、低水位をｌ−Ｉ　Ｗ　ｌ、Ｌ　Ｗ
　Ｌとしている。サーチャージ水位をＳ　Ｗ　ｌ−、総
昇降高さを口、サーヂャージ水深さをｈｓおよび各閘室
一段当りの昇降高さをｌｌ１［（口−ｈｓ）／３］とし
ている。さらに各エアチャンバ２１，２３．２５の外側
をエアーシエルと呼ぶ。

なお、エアおよびエアーシエルの移動は水面を下げよう
とする側の閘室の水深を上げようとする閘室の水深より
も若干深くし、その重量差によって行なうものとして設
計されている。

上記構成により、船舶Ｋを下段水路１から上段水路３へ
上昇させる動作を第２図の（Ａ）〜（Ｇ）を用いて説明
する。

まず、第２図（Ａ）において、下段水路１に浮んでいる
船舶Ｋは、下段閘室下流側ゲート１３を間かせることに
よって、下段閘室５に導かれる。

そして、下段閘室下流側ゲート１３が閉じられる。

この時、閘室７の水深は口ｉ＋ｈｓ，閘室５の水深は口
１である。

この状態で開閉弁３３を聞かせる，と、第２図（Ｂ）に
示す如く、工７チャンバ２３内のエアが配賀２７を通っ
てエアチャンバ２１に入ってエアチ１７ンバ２１が膨脹
して下段閘室５の水面が」ニ弄すると共に、エアヂャン
バ２３が縮んで中段閘室７の水面が下降する。次いで、
第２図（Ｃ）において、開閉弁３３を閉じ、中段閘室７
のサーチ１７一ジ水Ｖｓを下段水路１に放流して、中段
閘室７と下段閘室５の水面が均衡する。

中段閘室下流側ゲート１５を開かせることによって、船
舶］くは中段閘室７へ導入され、さらに中段閘室下流側
ゲー［一１５が閉じられる。この時、閘室７の水深はｌ
ｉ　１　、閘室９の水深はＨ１＋ｈｓである。

この状態で開閉弁３５を開かせることによって、第２図
（Ｄ）に示寸ように、エアチ１７ンバ２５内のエアが配
管２９を通ってエアチャンバ２３に仇給される。而して
、中段閘室７の水面が−Ｌ胃ずると共に、上段閘室９の
水面が下降する。

次に、第２図（Ｅ）の状態で、開閉弁３５を閉じ、−１
二段閘室９のサーチャージ水ＶＳを下段閘室５に移し、
中段閘ｖ７と上段閘室９の水面が均衡ざれる。而して、
上段閘室下流側ゲート１７を開かせると、船舶］くが上
段閘室９に導かれた後、」ニ段閘室下流側ゲート１７が
閉じられる。この時、閘室９の水深は口１、閘室５の水
深は口’１＋ｈＳである。

この状態で開閉弁３７を開かせることにより、第２図（
「）に示すように、エアチャンバ２１内のエアが配管３
１を通って、エアチャンバ２５に供給されて、上段閘室
９の水面が上昇すると共に、下段閘室５の水面が下降す
る。

さらに、第２図（Ｇ）において、開閉弁３７を閉じ、−
Ｅ段水路３から上段閘室９ヘサーチャージ水Ｖｓを補給
して上段閘室９の水面と上流水路３の水面とを均衡させ
た後、上段閘室上流側ゲート１９を開かせることにより
、船舶Ｋが上段水路３へ導かれる。そして、上段閘室」
二流側ゲート１９を閉じた後、下段閘室５のサーチャー
ジ水Ｖｓを下段水路１へ放流すると共に、上段水路３か
ら中段閘室７にサーチャージ水Ｖｓを補給して初期状態
の第２図（Ａ）に戻って、船舶Ｋが下段水路１から上段
水路３へ上昇されたこととなる。

船舶Ｋを上段水路３から下段水路１へ下降させる動作を
第３図の（Ａ）〜（Ｇ）を用いて説明する。

まず、第３図（Ａ＞において、上段水路３に浮かんでい
る船舶Ｋは、上段閘室上流側ゲート１９を開かせること
により、上段閘室９へ導入される。

船舶Ｋが上段閘室９に導入された後、上段閘室上流側ゲ
ート１つが閉じる。この時、閘室９の水深は口１＋ｈｓ
、閘室７の水深は口１である。

この状態で開閉弁３５を開かせると、第３図（Ｂ）に示
すように、エアチャンバ２５のエアが配管２９を通って
エアチャンバ２３に供給されて上段閘室９の水面が下降
すると共に、中段閘室７の水面がＥ弄する。次いで、第
３図（Ｃ）において、開閉弁３５を閉じ、上段閘室９の
サーチｊｙ　一ジ水ｖＳを下段水路１へ放流して上段閘
室９と中段閘室７の水面が均衡する。

上段閘室下流側ゲート１７を開かせることによって、船
舶Ｋは中段閘室７へ導入されて、上段閘室下流側ゲート
１７が閉じ、上段水路３から中段閘室７にサーチャージ
水Ｖｓを補給する。この時、閘室７の水深は口１＋ｈｓ
，閘室５の水深はＨ１である。この状態で開閉弁３３を
開かせることによって、第３図（Ｄ）に示すように、エ
アチャンバ２３のエアが配管２７を通ってエアチャンバ
２１に供給される。而して、中段閘室７の水面が下降す
ると共に、下段閘室５の水面が上昇する。

次に、第３図（Ｅ）の状態で、開閉弁３３を閉じ、中段
閘室７のサーチ１７−ジ水ＶＳを下段水路１に放流して
中段閘室７と下段閘室５の水面が均衡される。而して、
中段閘室下流側ゲート１５を開かせると、船舶Ｋが下段
閘室５に導かれた後、中段閘室下流側ゲート１５が閉じ
る。

第３図（「〉において、さらに上段水路３からサーチャ
ージ水ＶＳを下段閘室５へ補給する。この時、閘室５の
水深は口１＋ｈｓ，閘室９の水深は口１で、この状態で
開閉弁３７を開かせると、エアチャンバ２１内のエアが
配管３１を通ってエアチャンバ２５に供給される。而し
て、下段閘室５の水面が下降すると共に、上段閘室９の
水面が上昇する。

さらに、第３図（Ｇ）において、開閉弁３７を閉じ、下
段閘室５内のサーチ４７−ジ水Ｖｓを下段水路１へ放流
して、下段閘室５と下段水路１の水面が均衡する。次に
、下段閘室下流側ゲート１３を開かせることにより、船
舶Ｋが下段水路１に導入された後、下段閘室下流側ゲー
ト１３を閉じると共に、上段水路３から上段閘室９にサ
ーチャージ水Ｖｓを補給して、初期状態に戻って、船舶
Ｋが上段水路３から下段水路１へ下降されたこととなる
。

このように、船舶Ｋを下段水路１から−Ｅ段水路３へ上
昇させるときの消費水量は、第２図の（Ａ）〜（Ｇ）で
説明したごとく、上段水路３からの供給は船舶排水最相
当の水と、エアシエールの移動に必要なサーチ１Ｆ−ジ
水Ｖｓ２回分に相当する水量である。

同様に、船舶Ｋを上段水路３から下段水路１へ下降させ
るときの消費水徂は、上段水路３から３回分のサーチャ
ージ水Ｖｓが補給される一方、船舶排水冶相当の水が下
段水路１から上段水路３へ移動する。

つまり、例えばパナマ運河のように、一旦、上段水路３
に達した後、再び閘門１１を経て下段水路１に戻る一連
の操作を全体として見て見ると、運河の通゛航に際し必
要な水は、サーチャージ水ＶＳ５回分のみであり、水の
消費は最少限に押えられて大幅に水の消費を節約するこ
とができる。いま、仮にサーチャージ水深を２０ｃｍと
すると、本実施例で消費される水出は、現在のパナマ運
河で使われている槍の１０分の１以下にすることができ
る。

エアヂャンバ２１．２３．２５の構造を第４図および第
５図に示すごとき、エア室を蒲鉾状に並べて、材質を可
撓性袋状体とすることによって、エアチャンバ全体とし
ての形状の確保が可能となると共に、各エア室が分離独
立することで、膜材破目時の安全性の向上ならびにエア
チャンバに働く揚圧力を閘室底全体に分散できるという
効果が発揮ざれる。

しかも、第５図に示すごとく、一側壁の上下方向に複数
の発光部３９を設け、他側壁の上下方向に前記発光部３
つと対応した位置に光センサ４１を設けることによって
、エアチャンバ２１．２３．２５の膨縮状態を検出する
ことがでぎる。この膨縮状態を検出してエアチャンバ２
１，２３．２５に供給するエアをコントロールすること
かでぎる。

なお、この発明は前述した実施例に限定されることなく
、適宜の変更を行なうことにより、その他の態様で実施
し得るものである。例えば本実施例では、システムの稼
動エネルギー源してサーチャージ水を使用しているが、
サーチャージ水の代りに、送気ボンブにより強制的にエ
アーの交換を行なうことでも対応可能である。

また、本実施例では３段式の閘室による例で説明したが
、それ以外の複数式の閘室あるいは第７図（Ａ）、（Ｂ
）、（Ｃ）に示すように一段式の閘門であっても応用可
能である。なお第７図（Ａ）（Ｂ）、（Ｃ）において、
４３はマイターゲート、４５は平衡空気槽である。

［発明の効果ラ以上のごとき実施例の説明より理解されるように、この
発明によれば、船舶がＦ段水路から上段水路へ上昇した
り、あるいは上段水路から下段水路へ下降したりする場
合、船舶がいる閘室から次の閘室へ導入する際、船舶が
いる閘室の下部に設けられたエアチャンバにエアを供給
して船舶がいる閘室の水面と次の閘室の水面との水位を
均衡させて船舶を次の閘室へ導くようにしたから、各閘
室に供給されている水は船舶が浮んで進行できる稈でよ
く、さらに上段水路からわずかな水を閘室に供給するだ
けであるから、消費水量を大幅に節約することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の主要部に係るエアリフト式閘門の一
例を示すＲ要図、第２図（Ａ）〜（Ｇ）は船舶上昇時の
エアリフト式閘門の動作説明図、第３図（Ａ）〜（Ｇ）
は船舶下降時のエアリフト式閘門の動作説明図、第４図
はエアチャンバの一例を示す正面図、第５図は第４図に
おけるＶ−ｖ線にＨ）った断面図、第６図（Ａ）〜（Ｅ
）は従来の閘門の構成ならびに動作を説明する概要図、
第７図＜Ａ）はエアリフト式閘門を一段式閘門に応用し
た例の概念図の平面図、第７図（Ｂ）は第７図（Ａ＞に
おける正面図、第７図（Ｃ）は第７図（Ａ）における側
面図である。１・・・下段水路　　　　　３・・・上段水路５・・・
下段閘室　　　　　７・・・中段閘室９・・・上段閘室
　　　　　１１・・・閘門１３・・・下段閘室下流側ゲ
ート１５・・・中段閘室下流側ゲート１７・・・上段閘室下流側ゲート１つ・・・上段閘室上流側ゲート２１．２３．２５・・・エアチャンバ２７．２９．３１・・・配管３３．３５．３７・・・開閉弁Ｋ・・・船舶

Claims

【特許請求の範囲】

（１）下段水路と上段水路との間に下段閘室と、適数の
中段閘室と、上段閘室を備えた閘門であって、各閘室の
下部にエアの供給により膨縮自在なエアチャンバを設け
、隣接したエアチャンバ同士および下段閘室のエアチャ
ンバと上段閘室のエアチャンバとを接続部材で接続する
と共に、この各接続部材に開閉自在な弁を設けてなるこ
とを特徴とするエアリフト式閘門。
（２）前記請求項（１）において、エアチャンバが可撓
性袋状体で構成されていることを特徴とするエアリフト
式閘門。