JP2000096539A - 取水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フロートを小型化して取水塔の軽量化を図るこ
とができるとともにウインチを必要とせずにメンテナン
スを行うことのできる取水装置を提供する。 【解決手段】 取水管に設けた揺動支点を中心として貯
水側管部13を上下方向に揺動自在に構成するとともにそ
の呑口部13bにフロート16を設け、揺動支点13aを取水範
囲の上限よりも高い位置に配置し、取水管15内に貯水を
吸引充満させる真空ポンプ18を取水管15に接続し、真空
ポンプ18によって取水管内を充水状態にするとともに、
フロート16の浮力で貯水側管部13を揺動させることによ
り、貯水水位の変動に追従しながら取水を行えるように
構成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダム、貯水池等の
貯水及び河川等から取水を行う取水装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、ダム、貯水池等における貯水から
表層取水を行う場合、図６に示すようにフロートを用い
た円形多段式取水装置を用いることがある。

【０００３】この種の取水装置は、水位W.Lの変動に追
従してフロート８０が昇降するようになっており、フロ
ート８０の昇降に伴ってその下部に連結されている多段
式シリンダ８１〜８４が伸縮し、無動力で呑口部８０ａ
から表層取水を行うことができる。なお、各シリンダの
上部内面には、伸縮するシリンダの水密を保つための止
水ゴム８２ａ，８３ａ，８４ａがそれぞれ環状に配設さ
れている。また、操作室８５には、例えば止水ゴムを交
換する等のメンテナンス時においてシリンダを次段のシ
リンダから引き抜くことができるようにフロート８０を
吊り上げるためのウインチ８６が備えられている。な
お、８７はフロート８０を収納する取水塔である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
取水装置では、多段式シリンダの自重を上回る浮力を発
生するフロートが必要であることから、フロートサイ
ズ、例えば直径が大きくなり、そのフロートサイズに見
合う取水塔を構築すると、取水塔が大型化してその構造
重量が増加するという問題があった。

【０００５】本発明は以上のような従来の取水装置にお
ける課題を考慮してなされたものであり、フロートを小
型化して取水塔の軽量化を図ることができ、滑動するシ
リンダを必要としないため止水部のメンテナンスが不要
となり且つメンテナンス用の動力も省略することのでき
る取水装置を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、取水管の一方
側としての貯水側管部を貯水中に浸漬させ、他方側端部
を放流通路に接続し、その取水管を通じて貯水から取水
を行う取水装置において、取水管に設けた揺動支点を中
心として貯水側管部を上下方向に揺動自在に構成すると
ともにその呑口部にフロートを設け、揺動支点を取水範
囲の上限よりも高い位置に配置し、取水管内に貯水を吸
引充満させる貯水吸引手段を取水管に接続し、貯水吸引
手段によって取水管内を充水状態にするとともに、フロ
ートの浮力で貯水側管部を揺動させることにより、貯水
水位の変動に追従しながら取水を行えるように構成した
取水装置である。

【０００７】本発明において、水深が深い場合には上記
構成を有する貯水側管部を水深方向に複数配設し、貯水
水位の変動に応じていずれか一つの貯水側管部から取水
を行うように構成することができる。

【０００８】本発明において、貯水吸引手段の一具体例
としては真空ポンプが示される。

【０００９】本発明において、フロートには取水を円滑
にするための整流部を備えることが好ましい。

【００１０】また、本発明において貯水側管部には、そ
の貯水側管部の揺動時にフロートを水平姿勢に保つ姿勢
保持手段を備えることが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に示した実施の形態に
基づいて本発明を詳細に説明する。

【００１２】図１は、本発明の取水装置の原理図を示し
たものである。同図において、１０は取水管であり、そ
の一方端部１１は貯水中に浸漬され、他方端部１２は取
水塔２０内の水中に浸漬される。

【００１３】３０はウインチ３１の巻き取りまたは巻き
戻しによって昇降する充水ゲートであり、取水塔２０内
に水を充填するため、及び低水量の放流を行う際に開閉
される。３２は圧力トンネルであり、３３は導水管、３
４は導水管３３を開閉する放流ゲートである。また、W.
Lmaxは取水を行う水深範囲の上限であり、W.Lminはその
下限を示している。なお、取水塔２０内の水位W.L1は充
水後における塔内水位を、W.L2は放流開始後水位を、W.
L3は最低塔内水位をそれぞれ示している。

【００１４】次に、各部の構成をさらに詳しく説明す
る。

【００１５】取水管１０は、貯水側に配置される貯水側
管部１３と取水塔側に配置される取水塔側管部１４と両
管部１３，１４を連絡している連絡管部１５を有してい
る。

【００１６】連絡管部１５は取水塔２０の側壁２０ａに
固定されて水平方向に延設されており、貯水側端部に回
転式継手１３ａを備えている。回転式継手１３ａには貯
水側管部１３が接続されており、貯水側管部１３は回転
式継手１３ａを揺動支点として揺動することができる。

【００１７】貯水側管部１３先端の呑口部１３ｂには所
定の間隔を空けて円錐状のフロート１６が取り付けられ
ており、そのフロート１６に作用する浮力によって貯水
側管部１３は、図中、実線で示した取水範囲上限（水深
W.Lmax）と破線で示した取水範囲下限（水深W.Lmin）と
の間で揺動することができるようになっている。

【００１８】取水管１０の連絡管部１５には管路１７を
介して貯水吸引手段としての真空ポンプ１８が接続され
ており、取水管１０内部を真空引きすることができるよ
うになっている。

【００１９】また、取水塔側管部１４は、連絡管部１５
から垂架された直管からなり、その下端に形成された出
口部１４ａは取水塔２０内に充填された水中に浸漬され
ている。

【００２０】上記構成を有する取水装置の動作を以下に
説明する。なお、貯水側水位と取水塔内の水位が同一で
あることを前提とする。

【００２１】真空ポンプ１９を駆動させると、取水管１
０内の空気溜まりが排出されて負圧となり、呑口部１３
ｂ及び取水塔側管部１４からそれぞれ水が吸い上げられ
て連通する。

【００２２】この状態で放流ゲート３４を開くと、取水
塔２０内に充填されている水が圧力トンネル３２と導水
管３３を通過して放流され、取水塔２０内の水位がW.L2
に下降する。

【００２３】水位差が生じると、サイホン効果によって
貯水側の水が取水管１０を通して取水塔２０側に流れ
る。この状態で貯水から連続的に取水が行われ放流が継
続されることになる。

【００２４】次に、放流ゲート３４を閉じて放流を停止
させると、取水塔２０内の水位はW.L2からW.L1に復帰し
て再び貯水水位と同一になり、バルブ１９が開かれて取
水管１０内は大気と連通し、管路１７を通じて取水管１
０内に空気が導入される。すなわち、取水管１０内の水
が排出される。

【００２５】図２は、本発明に係る取水装置をダムの取
水塔に適用した場合の構成を示したものであり、同図
（ａ）は一部切り欠いた状態で取水塔の正面図を示して
おり、同図（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ矢視図を示して
いる。なお、同図に示す取水装置は基本的に、貯水にお
いて比較的温度が高く、沈殿物が含まれない表層部分か
ら取水を行う、いわゆる表層取水を行うためのものであ
る。

【００２６】図２（ａ）及び（ｂ）において、取水装置
４０は、内部に圧力トンネル４１を有するコンクリート
製基台４２と、その基台４２から垂直方向に起立された
角筒状の取水塔４３と、取水塔４３の上部に備えられた
操作室４４とを備えている。

【００２７】取水塔４３には、取水口の高さを変えて第
１取水管５０〜第６取水管５５がそれぞれ縦方向に配設
されている。以下、第２取水管５１を代表して取水構造
を詳しく説明する。

【００２８】第２取水管５１は、貯水側に配置される貯
水側管部５１ａと取水塔４３内に配置される取水塔側管
部５１ｂと両管部５１ａ，５１ｂを連絡している連絡管
部５１ｃから構成されている。

【００２９】連絡管部５１ｃは取水塔４３の側壁４３ａ
に固定された状態で水平方向に延設されており貯水側端
部に回転式継手５１ｄを備えている。貯水側管部５１ａ
はその回転式継手５１ｄを揺動支点として上下方向に揺
動自在である。

【００３０】貯水側管部５１ａ先端の呑口部には円錐状
のフロート５１ｅが備えられており、そのフロート５１
ｅに作用する浮力によって貯水側管部５１ａが、図２
（ｂ）中、実線で示した取水上限位置と破線で示した取
水下限位置との間で揺動することができるようになって
いる。なお、５６は貯水側管部５１ａの揺動上限を規制
するストッパであり、５７は揺動下限を規制するストッ
パである。

【００３１】連絡管部５１ａには吸気配管５８と真空タ
ンク５９を介して真空ポンプ６０が接続されており、取
水管５１内部を真空引きすることができる。なお、真空
タンク５９及び真空ポンプ６０は貯水吸引手段として機
能するものであり、操作室４４内に収納されている。

【００３２】また、連絡管部５１ａには吸気配管５８と
平行して大気連通用配管６１が配設されている。この大
気連通用配管６１の上端部にはバルブ６２が設けられて
おり、このバルブ６２は真空ポンプ６０作動時には閉弁
し、真空ポンプ６０が停止した後に開弁するように制御
される。そしてバルブ６２が開弁すると、取水管５１内
部が大気と連通するようになっている。取水塔側管部５
１ｂは、連絡管部５１ｃから所定長さ垂架された直管か
ら構成されている。

【００３３】上記構成を有する取水管は、取水塔４３の
高さ方向に所定の間隔で配設され、各取水管から延設さ
れた吸気配管５８は真空タンク５９を介して真空ポンプ
６０に接続されている。従って、複数の取水管のいずれ
か一つを選択的に作動させれば、水深が深い貯水に対し
ても水位の変動に応じて取水を行うことが可能になる。

【００３４】図３は図２のＢ−Ｂ矢視図であり、吸気配
管、大気連通用配管、真空タンク、真空ポンプの配置を
示している。同図において、真空タンク５９ａは取水管
５１，５２と、真空タンク５９ｂは取水管５５と、真空
タンク５９ｃは取水管５４と、真空タンク５９ｄは取水
管５０，５３とそれぞれ接続されている。６３は各吸気
配管を開閉するバルブである。なお、６４は非常放流ゲ
ートであるが、取水塔４３内に水を充填する充水ゲート
を兼用している。

【００３５】図４は図３のＣ−Ｃ矢視図であり、取水塔
４３を平面から見たときの各取水管の配置を示してい
る。

【００３６】取水塔４３には第一〜第三の隔室４３ｂ，
４３ｃ，４３ｄが備えられており、第一の隔室４３ｂに
は取水管５０及び５２の貯水側取水管部が配設され、第
三の隔室４３ｄには取水管５１及び５３の貯水側取水管
部が配設され、第二の隔室４３ｃには、取水管５０〜５
５の各取水塔側管部が配設されている。なお、６５はグ
レーチングである。

【００３７】第一及び第三の隔室４３ｂ，４３ｄにはそ
れぞれ縦方向にスリット状の貯水取入口６６，６７が形
成されており、それらの貯水取入口には水中に浮遊する
塵芥を除去するためのスクリーン６８，６９が取り付け
られている。従って、スクリーン６８，６９によって濾
過された水が貯水側取水管部から取り込まれることにな
る。なお、５１ｆは回転式継手５１と同軸に配置される
軸受部であり、貯水側取水管部５１ａを安定して揺動さ
せるようになっている。

【００３８】図５は貯水側取水管部５１ａの呑口部５１
ｇを拡大して示したものである。同図において、貯水側
取水管５１ａの端部にはリング状に形成された管５１ｈ
が取り付けられており、その管５１ｈには一対の回転式
継手５１ｉ，５１ｉが設けられている。これらの回転式
継手５１ｉ，５１ｉによって挟まれたＴ字管５１ｊの下
端に環状のフロート５１ｅが取り付けられており、それ
により、フロート５１ｅは貯水側取水管部５１ａの揺動
に拘わらず常に垂直姿勢を保持することができる。ま
た、フロート５１ｅの下面はすり鉢状の曲面５１ｋに構
成されており、呑口部５１ｇから水を取り込む際に、水
の流れを整える整流部として機能するようになってい
る。

【００３９】フロート５１ｅの開口部分には塵芥の侵入
を防止するためのスクリーン５１ｌが設けられており、
このスクリーン５１ｌは上記したスクリーン６８，６９
よりも目の細かいものが使用されている。

【００４０】なお、上記リング状の管５１ｈ、一対の回
転式継手５１ｉ，５１ｉ及びＴ字管５１ｊは姿勢保持手
段とみなすことができる。

【００４１】本実施形態において、最も高い位置に配置
される第１取水管５０は、その連絡管部が取水最大水位
よりも若干高い位置となるように取水塔４３側壁に取り
付けられる。第２取水管５１〜第６取水管５５について
は等間隔でその高さを減じていき同じく取水塔４３側壁
に取り付けられる。

【００４２】なお、非常放流ゲート６４は、操作室４４
内に設置されているウインチ７０の巻き取りまたは巻き
戻し動作によって開閉できるようになっている。また、
７１は管理橋であり、７２は取水管を保持するためのフ
レームであり、そのフレーム上に上記したグレーティン
グ６５が敷設されている。

【００４３】また、図２（ａ）に示した各水位は取水管
による取水範囲を示したものであり、第１取水管５０は
水位W.L 65,000〜60,400ｍまで、第２取水管５１はW.L
60,400〜55,800ｍまで、第３取水管５２はW.L 55,800〜
51,200ｍまで、第４取水管５３はW.L 51,200〜46,600ｍ
まで、第５取水管５４はW.L 46,600〜42,000ｍまで、第
６取水管５５はW.L 42,000〜37,550ｍまでの範囲につい
て取水を行うようになっている。

【００４４】次に、上記構成を有する取水装置の動作を
図３を参照しながら説明する。取水を行うにあたり、ま
ず充水ゲート６４を開いて取水塔４３内に水を充填し、
貯水水位と取水塔４３内の水位を同一にする。

【００４５】次いで真空ポンプ６０を駆動させると、貯
水側取水管部５１ａの呑口部から水が取り込まれ、取水
塔４３内の水と連通する。

【００４６】この状態で放流ゲート７３が開かれると、
取水塔４３内の水が放出されて水位が低下する。以後は
サイホン効果によって貯水側から取水塔側に連続的に水
が流れるようになる。連続して取水が行われるようにな
った時点で、真空ポンプ６０の作動を停止させる。この
ようにして放流が継続される。

【００４７】また、放流を停止させる必要がある場合、
放流ゲート７３が閉じられる。それにより、取水塔４３
内の水位が上昇し取水塔４３内の水位が貯水水位と同一
になる。この時点でバルブ６２を開くと、取水管５０内
が大気と連通するため、取水塔４３内の水が排出され取
水は停止する。

【００４８】また、貯水の水位が低下した場合には、フ
ロートが水位に追従することにより貯水側取水管部５０
ａはその姿勢を横向きから縦向きに変更しながら取水を
行うが、取水範囲を越えてさらに水位が下降した場合に
は、次段の取水管５１の貯水側取水管部５１ａから取水
を行うことになる。このように、本実施形態によれば、
貯水水位が変動してもいずれかの取水管から取水を行う
ことができる。

【００４９】本発明の取水装置において、上記実施形態
では取水管の一方端部を取水塔内に配置したが、これに
限らず、取水管の一方端部をダムの貯水側側壁に沿わせ
て垂架させ、放流通路に直接接続することもできる。ま
た、貯水側取水管の揺動動作を安定させるため、必要に
応じてガイドレール等を設けることもできる。

【００５０】また、本発明において貯水吸引手段は上記
実施形態では真空ポンプを使用したが、これに限らず、
取水管内を充水状態にし得るものであれば、任意の形式
のポンプまたは導水手段を使用することができる。

【００５１】また、本発明の取水装置は上記ダム用取水
塔に限らず、河川、上水道用貯水池用の取水塔にも適用
することができる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明の取水装置によれば、フロートを小型化して取水
装置の軽量化を図ることができる。

【００５３】また、滑動するシリンダを必要としないた
め止水部のメンテナンスが不要となるという長所を有す
る。また、メンテナンス用の動力も省略することができ
る。

【００５４】さらにまた、従来のシリンダ式取水装置や
多段式の取水装置等のように、大型のスライド機構やゲ
ート開閉装置を必要とせずに取水を行うことが可能にな
るため、取水装置の構成を小型化することができるとと
もに装置の製造コストを大幅に削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る取水装置の基本構成図である。

【図２】本発明の取水装置をダムの取水塔に適用した場
合の構成を示す縦断面図である。

【図３】図２のＢ−Ｂ矢視図である。

【図４】図３のＣ−Ｃ矢視図である。

【図５】呑口部の構成を示す要部拡大斜視図である。

【図６】従来のフロート式取水装置の構成を示す説明図
である。

【符号の説明】

１０ 取水管 １３ 貯水側管部 １３ａ 回転式継手 １３ｂ 呑口部 １４ 取水塔側管部 １６ フロート ２０ 取水塔 ３０ 充水ゲート ３４ 放流ゲート

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】取水管の一方側としての貯水側管部を貯水
   中に浸漬させ、他方側端部を放流通路に接続し、その取
   水管を通じて前記貯水から取水を行う取水装置におい
   て、 前記取水管に設けた揺動支点を中心として前記貯水側管
   部を上下方向に揺動自在に構成するとともにその呑口部
   にフロートを設け、 前記揺動支点を取水範囲の上限よりも高い位置に配置
   し、 前記取水管内に貯水を吸引充満させる貯水吸引手段を前
   記取水管に接続し、 前記貯水吸引手段によって前記取水管内を充水状態にす
   るとともに、前記フロートの浮力で前記貯水側管部を揺
   動させることにより、貯水水位の変動に追従しながら取
   水を行えるように構成したことを特徴とする取水装置。
2. 【請求項２】 水深方向に前記貯水側管部を複数配設
   し、貯水水位の変動に応じていずれか一つの前記貯水側
   管部から取水を行うように構成した請求項１記載の取水
   装置。
3. 【請求項３】 前記貯水吸引手段が真空ポンプから構成
   されている請求項１または２に記載の取水装置。
4. 【請求項４】 前記フロートが取水を円滑にするための
   整流部を備えている請求項１〜３のいずれかに記載の取
   水装置。
5. 【請求項５】 前記貯水側管部に、その貯水側管部の揺
   動時に前記フロートを水平姿勢に保つ姿勢保持手段が備
   えられている請求項１〜４のいずれかに記載の取水装
   置。