JPH042126B2

JPH042126B2 -

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Publication number: JPH042126B2
Application number: JP1239873A
Authority: JP
Priority date: 1989-09-18
Filing date: 1989-09-18
Publication date: 1992-01-16
Also published as: US5013184A; CA2009660A1; JPH03103525A; CA2009660C

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１０５、上段閘室１０７が設けられ、さ
らに下段水路１０１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１０
５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１１９の途中には開閉
弁１２１が設けられている。上段閘室１０７の下
部と上段水路１０３の下部とは配管１２３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
１０７それぞれにはそれ相当の水が予め供給され
ている。

例えば、今下段水路１０１に浮んでいる船舶Ｋ
を上段水路１０３へ上昇させる場合には、まず、
第６図Ａにおいて下段閘門下流側ゲート１０９を
開かせることによつて、船舶Ｋは下段水路１０１
から下段閘室１０５に導びかれた後、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１０１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１１９を通つて注水された後、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
とにより、水が上段水路１０３から上段閘室１０
７へ配管１２３を通つて注水された後、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
を開かせて、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の排水量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１２
７を開かせて配管１１５を通つて放流し、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、上述したような閘門１０５，１０７
で船舶Ｋを、下段水路１０１から上段水路１０３
へ上昇させ、また上段水路１０３から下段水路１
０１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つてみる
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、多量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。

したがつて、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
となつている。

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、この方法でも現在からみて約60％
の節水が可能であつ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）上記目的を達成するために、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つて、各閘室
の下部にエアの供給により膨縮自在なエアチヤン
バを設け、隣接したエアチヤンバ同士および下段
閘室のエアチヤンバと上段閘室のエアチヤンバと
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、前記エアチヤンバは可
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
ヤ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きる程度でよく、
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とからなる閘門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、中段閘室下流側ゲート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
間には上段閘室上流側ゲート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
れぞれの底部には、エアチヤンバ２１，２３，２
５が設けられている。そして、エアチヤンバ２１
とエアチヤンバ２３とは接続部材としての例えば
配管２７で、エアチヤンバ２３とエアチヤンバ２
５とは配管２９で、およびエアチヤンバ２５とエ
アチヤンバ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UWL、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
HWL、LWLとしている。サーチヤージ水位を
SWL、総昇降高さをＨ、サーチヤージ水深さを
hsおよび各閘室一段当りの昇降行高さをＬ［（Ｈ−
hs）／３］としている。各閘室の最小水深をＨ１
としている。さらに各エアチヤンバ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、その重量差によつ
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を開か
せることによつて、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H1＋hs、閘室５の水深は
H1である。

この状態で開閉弁３３を開かせると、第２図Ｂ
に示す如く、エアチヤンバ２３内のエアが配管１
２７を通つてエアチヤンバ２１に入つてエアチヤ
ンバ２１が膨脹して下段閘室５の水面が上昇する
と共に、エアチヤンバ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のサーチヤージ水
V_s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
つて、船舶Ｋは中段閘室７へ導入され、さらに中
段閘室下流側ゲート１５が閉じられる。この時、
閘室７の水深はH1、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つ
て、第２図Ｄに示すように、エアチヤンバ２５内
のエアが配管２９を通つてエアチヤンバ２３に供
給される。而して、中段閘室７の水面が上昇する
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、
上段閘室９のサーチヤージ水V_sを下段閘室５に
移し、中段閘室７と上段閘室９の水面が均衡され
る。而して、上段閘室下流側ゲート１７を開かせ
ると、船舶Ｋが上段閘室９に導かれた後、上段閘
室下流側ゲート１７が閉じられる。この時、閘室
９の水深はH1、閘室５の水深はH1＋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Ｆに示すように、エアチヤンバ２１内のエ
アが配管３１を通つて、エアチヤンバ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、上段水路３から上段閘室９へサーチヤージ水
V_s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１
９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、上段閘室上流側ゲート１９を
閉じた後、下段閘室５のサーチヤージ水V_s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にサーチヤージ水V_sを補給して初期状態
の第２図Ａに戻つて、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１９が閉じる。この時、閘室９の水深は
H1＋hs、閘室７の水深はH1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、エアチヤンバ２５のエアが配管２
９を通つてエアチヤンバ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
が上昇する。次いで、第３図Ｃにおいて、開閉弁
３５を閉じ、上段閘室９のサーチヤージ水V_s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
つて、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にサーチヤージ水V_sを補給する。この時、
閘室７の水深はH1＋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つ
て、第３図Ｄに示すように、エアチヤンバ２３の
エアが配管２７を通つてエアチヤンバ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のサーチヤージ水V_s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Ｆにおいて、さらに上段水路３からサー
チヤージ水V_sを下段閘室５へ補給する。この時、
閘室５の水深はH1＋hs、閘室９の水深はH1で、
この状態で開閉弁３７を開かせると、エアチヤン
バ２１内のエアが配管３１を通つてエアチヤンバ
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内のサーチヤージ水V_s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にサーチヤージ
水V_sを補給して、初期状態に戻つて、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から上段水路
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
舶排水量相当の水と、エアーシエルの移動に必要
なサーチヤージ水V_s２回分に相当する水量であ
る。

同様に、船舶Ｋを上段水路３から上段水路１へ
下降させるときの消費水量は、上段水路３から３
回分のサーチヤージ水V_sが補給される一方、船
舶排水量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、サーチヤージ水
V_s５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、仮にサーチヤージ水深を20cmとすると、本
実施例で消費される水量は、現在のパナマ運河で
使われている量の10分の１以下にすることができ
る。

エアチヤンバ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つて、
エアチヤ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
破損時の安全性の向上ならびにエアチヤンバに働
く揚圧力を閘室底全体に分散できるという効果が
発揮される。

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３９と対応した位置に光センサ４１
を設けることによつて、エアチヤンバ２１，２
３，２５の膨縮状態を検出することができる。こ
の膨縮状態を検出してエアチヤンバ２１，２３，
２５に供給するエアをコントロールすることがで
きる。

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
ヤージ水を使用しているが、サーチヤージ水の代
りに、送気ポンプ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つて
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］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、船舶が下段水路から上段
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
けられたエアチヤ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
程でよく、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
閘門の一例を示す概略図、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図はエアチヤンバの一例を示す正面図、
第５図は第４図におけるＶ−Ｖ線に沿つた断面
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、１９……上段閘室上流側ゲート、２
１，２３，２５……エアチヤンバ、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つ
て、各閘室の下部にエアの供給により膨縮自在な
エアチヤンバを設け、隣接したエアチヤンバ同士
および下段閘室のエアチヤンバと上段閘室のエア
チヤ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、エアチヤンバが可撓
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。