JP2003064648A

JP2003064648A - 水門装置

Info

Publication number: JP2003064648A
Application number: JP2001256536A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Muto; 一成武藤; Eiji Miyamori; 英次宮森; Yoshiharu Yamada; 義治山田
Original assignee: Sakai Iron Works Co Ltd
Current assignee: Sakai Iron Works Co Ltd
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2003-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】内外の水域の水位差を検出して水門の扉体を
開閉させる水位センサの配線配管工事が小規模で行える
水門装置の提供。【解決手段】河川等の外水水域１ａと小川等の内水水
域１ｂの間の堤防３に設置される水門の扉体４に、外水
水域１ａの水位を検出する第１水位センサ２０ａと内水
水域１ｂの水位を検出する第２水位センサ２０ｂを設置
して、扉体４が閉じたときに水位検出動作を行わせる。
第１、第２水位センサ２０ａ，２０ｂの一対からなり、
共通のハウジング２１に内蔵させた一体型複合水位セン
サ３０を扉体４の閉成時に水没する部所の任意の１箇所
に固定する。扉体４の複合水位センサ３０と扉体４の上
方に設置される水門管理室７の電気系を配線すること
で、小規模な配線や配管工事を低コストで実現できる。

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、河川や湖
沼、海岸等の堤体（堤防等）に設置される水門装置に関
し、詳しくは河川や湖沼等の外水水域と、この外水水域
に流れ込む農業用水路等の内水水域（溝、小川、暗渠
等）を仕切る堤体やダムに設置される水門装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】外水水域である河川の堤防に設置されて
河川（外水）の水位と、この河川に流れ込む農業用水路
等の内水水域の水位を監視して、必要時に内水水域から
外水水域に内水を放流する等の管理運転を行う水門装置
は、堤防を貫通させた水路の出口に開閉可能に設置した
扉体と、外水と内水の水位差を検出して扉体を開閉動作
させる扉開閉機構を備える。

【０００３】この水門装置は、河川の水位が内水の水位
より高い場合は扉体を閉じて内水水域側の洪水等を防止
し、河川の水位が内水の水位より下がって水位差が所定
値以上になると扉体を開いて、内水水域の内水を河川に
放流するようにしている。また、外水水域と内水水域の
水位差に基づいて扉体を開閉させる扉開閉機構は、内外
両水域の水位を水圧から検出する半導体圧力センサ等の
圧力式水位センサを用いたものや、内外両水域の水位を
超音波で検出する超音波式水位センサを用いたもの等が
あり、その具体例を図４と図５に示す。

【０００４】図４に示される水門装置は、河川や海等の
外水水域１ａと農業用水路等の内水水域１ｂを仕切る堤
体（以下、必要に応じて堤防と称する）３を貫通する水
路に扉体４を設置したもので、外水水域１ａの外水２ａ
の水位Ｈａを外水水域１ａの底に設置した圧力式第１水
位センサ５ａで検出し、内水水域１ｂの内水２ｂの水位
Ｈｂを内水水域１ｂの底に設置した圧力式第２水位セン
サ５ｂで検出する。

【０００５】通常、内水水域１ｂの水路では内水２ｂが
図４の左方向に流れ、この水路の下流側が堤防３の下部
を貫通するトンネル水路１ｃとなり、このトンネル水路
１ｃの外水水路１ａと連通する出口に扉体４が開閉可能
に設置される。

【０００６】扉体４は例えば引上げ式ゲートで、これを
昇降ワイヤー６で真上に引き上げるとトンネル水路１ｃ
の出口が開いて、外水水域１ａと内水水域１ｂの間で水
位差に基づいた水の流入流出が行われる。外水２ａの水
位Ｈａは、この水位Ｈａに比例する扉体４の近くの外水
２ａの水圧を検出する圧力式第１水位センサ５ａの電気
信号で検出される。内水２ｂの水位Ｈｂは、扉体４の近
くの内水２ｂの水圧を検出する圧力式第２水位センサ５
ｂの電気信号で検出される。

【０００７】扉体４は、垂直な鋼板をＨ鋼等で補強した
構造で、堤防３に建造された水門管理室７（図４鎖線参
照）に設置された扉駆動手段８によって上下に開閉駆動
制御される。扉駆動手段８は、扉体４を吊り下げる昇降
ワイヤー６と、昇降ワイヤー６を昇降させる正逆回転式
モータ（図示せず）と、このモータの正逆回転の駆動を
制御する制御回路９等で構成される。

【０００８】また、扉駆動手段８に水位差変換器１０が
付設され、この水位差変換器１０に第１、第２水位セン
サ５ａ，５ｂから水位検出の電気信号が入力されると、
この両入力信号に基づいて外水２ａの水位Ｈａと内水２
ｂの水位Ｈｂの大小関係から水位差の電気信号を制御回
路９に出力する。制御回路９は内外の両水位Ｈａ，Ｈｂ
の水位差をデジタル表示等するレベルコントローラで、
扉体４を例えば次のように開閉制御する。

【０００９】図４の実線に示すように外水２ａの水位Ｈ
ａが、内水２ｂの水位Ｈｂより高い場合は、扉体４がト
ンネル水路１ｃの出口を塞ぐ閉成位置に保持されて、外
水水域１ａが増水して外水２ａが大量に内水水域１ｂに
逆流して洪水等の水害が発生しないようにしてある。

【００１０】外水水域１ａの水位Ｈａが、図４の鎖線で
示すように低下して内水水域１ｂの水位Ｈｂより低くな
り、このときの外水２ａの水位Ｈａ’と内水２ｂの水位
Ｈｂの水位差が予め設定された所定値（通常において１
ｍ）を超えると、これを水位差変換器１０が検知して制
御回路９に扉開放指令信号を出力して、扉駆動手段８が
扉体４を閉成位置から上限の開成位置まで引き上げ、そ
のまま開成位置に保持する。

【００１１】図５に示す水門装置は、図４のものとは異
なるセンサを用いた他例であり、この水門装置では、図
４の圧力式第１、第２水位センサ５ａ，５ｂの代わりに
超音波式第１、第２水位センサ１１ａ，１１ｂを使用す
る。なお、水位センサ以外の構造は図４の水門装置の構
造と同様ゆえに重複説明は省略する。

【００１２】図５の超音波式第１水位センサ１１ａは、
外水水域１ａの外水２ａの真上の定位置に下向きに設置
されて、外水２ａの水面に向けて発振した超音波と水面
からの反射波との時間差から外水２ａの水位Ｈａを検出
する。同様にして超音波式第２水位センサ１１ｂは、内
水水域１ｂの内水２ｂの水面に超音波を発振して内水２
ｂの水位Ｈｂを検出する。

【００１３】この両超音波式第１、第２水位センサ１１
ａ，１１ｂからの水位検出信号が水位差変換器１０に入
力されて、外水２ａと内水２ｂの水位差が検出され、図
４の水門装置と同様にして扉体４の開閉動作が行われ
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】図４の水門装置におい
ては、扉体４の表側の外水水域１ａと裏側の内水水域１
ｂの各々に設置された水位センサ５ａ，５ｂと堤防３上
に建造された水門管理室７の扉開閉機構とを配線および
配管しているが、この配線配管の工事費が高く付く問題
があった。

【００１５】すなわち、堤防３は安全管理の面から、堤
防内に配線や配管類を埋設することや、堤防面に配線の
ための杭を打ち込む等の工事内容が厳しく規定されてい
る。そのため、堤防３の内外に設置した各水位センサ５
ａ、５ｂと水門管理室７との間の配線配管工事は、図４
の鎖線で示す配線・配管１２ａ，１２ｂのような堤防３
を乗り越える規模の大きな工事が必要となり、この工事
に多くの時間と経費を要していた。特に、水門が設置さ
れる堤防３は、表側と裏側に小段や犬走り等の大きな凹
凸の在る大型堤防が通常で、このような大型堤防の凹凸
を越える配線や配管の工事は尚一層に面倒であり、さら
に、配線や配管の全長が長くなって設備材料費が高く付
く。

【００１６】また、堤防３の内外に別々に設置された一
対の水位センサ５ａ，５ｂの取付位置の高さが同一の場
合と相違する場合で検出される水位差に誤差成分が生じ
ることから、各水位センサ５ａ，５ｂに対して取付位置
の高さの微調整や取付位置高さの差に基づく水位差補正
等を行うが、この作業が複雑で長時間を要する。さら
に、堤防３の内外に大きく離されて設置された各水位セ
ンサ５ａ，５ｂを同時的に保守点検することが困難で、
水没させた各水位センサ５ａ，５ｂを簡単に目視点検す
ることが困難である不便さもあった。

【００１７】図５に示す水門装置の場合、一対の超音波
式水位センサ１１ａ，１１ｂの内の水門管理室７に近接
させて配置できる水位センサ１１ａの配線工事は、図５
の鎖線で示す配線１３ａのように短くて簡単にできる
が、他の水位センサ１１ｂの配線１３ｂは堤防３を乗り
越えて行う必要があるために、この配線１３ｂの配線工
事費が高くなって配線配管の総工費を高くしていた。ま
た、超音波を発振し受信する超音波式水位センサ１１
ａ，１１ｂは圧力センサに比べて高価であり、さらに、
超音波を妨げる物品の近くや水中に設置できないといっ
た取付場所に制限があって汎用性に欠ける。

【００１８】本発明は以上の問題点に鑑みてなされたも
ので、外水水域と内水水域の水位差を検出して扉体を開
閉させる扉開閉機構を備えた水門装置における扉開閉機
構の点検作業等を容易にし、総工費を低減させた水門装
置を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、外水水域と内水水域の間の堤体に設置されて
内外両水域の水位差に基づいて開閉制御される水門の扉
体に、外水水域の水位を検出する第１水位センサと内水
水域の水位を検出する第２水位センサを設置したことを
特徴とする（請求項１）。

【００２０】ここで、第１水位センサと第２水位センサ
は、扉体の閉成時に水没される部分の任意の位置に設置
される圧力式水位センサが好適であるが、圧力式に限定
されない。また、第１水位センサと第２水位センサの一
対、或いは、必要に応じて複数対が１つの扉体に取り付
けられる。

【００２１】また、本発明は、上記第１水位センサ及び
第２水位センサが、扉体の内外表裏面に付勢される外水
及び内水の水圧から外水及び内水の水位を独自に検出す
る一対の圧力式水位センサであることを特徴とする（請
求項２）。この場合、一対の圧力式第１水位センサと第
２水位センサを、閉成時に水没される扉体の同一高さの
１箇所、或いは、同一高さの異なる２箇所、或いは、高
さの異なる２箇所に設置して、各々で外水と内水の水圧
から水位を検出する。

【００２２】上記請求項２の発明においては、一対の圧
力式水位センサが共通のハウジングに収納されて一体化
された一体型複合水位センサであることが望ましい（請
求項３）。このように一対の圧力式第１水位センサと圧
力式第２水位センサを一体型とすることで、一対の圧力
式水位センサの相対位置関係が一定して水位差検出の誤
差成分が微小となり、また、一対の圧力式水位センサの
扉体への取付けが簡単になり、扉体での取付位置が広範
囲で任意に選択できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１乃至図３に基づいて実施形態
を説明する。この実施形態は図４の水門装置に適用した
もので、図４と同一又は相当部分には同一符号を付して
説明の重複を避ける。

【００２４】図１（Ａ）に示される水門装置は、図１
（Ｂ）に示すように扉体４に外水水位検出用の第１水位
センサ２０ａと内水水位検出用の第２水位センサ２０ｂ
の一対を設置したことを特徴としている。なお、図１
（Ａ）に示される扉体４は、水門管理室７の扉駆動手段
８で上下駆動制御されて内水水域１ｂのトンネル流路１
ｃの出口を開閉し、扉駆動手段８は水位差変換器１０と
制御回路９により駆動制御される。また、扉体４は、図
４と同様で、外水水域１ａの水位Ｈａが内水水域１ｂの
水位Ｈｂより低くなり、その水位差が所定量（例えば１
ｍ）を超えると開いて内水２ｂを外水水域１ａに放流す
る。

【００２５】扉体４に設置される一対の第１水位センサ
２０ａと第２水位センサ２０ｂは、図４と同様な圧力式
水位センサが適用可能であり、図１の実施形態では閉成
位置にある扉体４の水没する下部に取り付けた一対の圧
力式第１水位センサ２０ａと圧力式第２水位センサ２０
ｂが示される。また、この一対の圧力式第１、第２水位
センサ２０ａ，２０ｂは、共通のハウジング２１に内蔵
されて一体化された一体型複合水位センサ３０として構
成される。

【００２６】一体型複合水位センサ３０のハウジング２
１の具体例を図１（Ｂ）に示すと、ハウジング２１は直
管状の水平部２１ｄと、水平部２１ｄに直交させて連結
された中空の垂直部２１ｅを有する逆Ｔ字状の硬質パイ
プで、水平部２１ｄの片端部外周にハウジング取付用フ
ランジ２１ｆが固定される。水平部２１ｄの両端部内に
圧力式第１、第２水位センサ２０ａ，２０ｂが固定さ
れ、この各水位センサ２０ａ，２０ｂから配線コード２
２が垂直部２１ｅを通って水門管理室７まで真上に延び
る。水門管理室７には図示しないコードリールが設置さ
れ、このコードリールに配線コード２２の途中が巻き取
られた状態で配線コード２２の先端が水位差変換器１０
に配線される。コードリールは扉体４の上下動作に対応
して配線コード２２の巻き取りと繰り出しをする。

【００２７】また、扉体４は例えば図３に示すような垂
直な矩形の鋼板である扉板４ｄと、この扉板４ｄの裏面
に固定されたＨ形鋼等の補強骨材４ｅを有し、扉板４ｄ
の両端部が水路壁２６に上下動可能に嵌着される。扉板
４ｄの下部に板厚方向に貫通穴４ｆが形成され、この貫
通穴４ｆにハウジング水平部２１ｄのフランジ２１ｆの
在る片端部が挿通されて、フランジ２１ｆが扉表面板４
ｄの裏面にボルト２３で固定される。貫通穴４ｆに挿通
されるハウジング水平部２１ｄの片端部に第１水位セン
サ２０ａが内蔵され、水平部２１ｄの他端部に第２水位
センサ２０ｂが内蔵される。

【００２８】この両水位センサ２０ａ，２０ｂを内蔵す
るハウジング水平部２１ｄの両端は、図２（Ａ）（Ｂ）
に示すような小穴の感圧ポート２４ａ，２４ｂを有する
蓋板２５ａ，２５ｂで閉塞されて、各水位センサ２０
ａ，２０ｂに水圧が感圧ポート２４ａ，２４ｂを通して
与えられる。蓋板２５ａ，２５ｂに小さな穴の感圧ポー
ト２４ａ，２４ｂを形成することで、水中のゴミ類から
水位センサ２０ａ，２０ｂを保護して、水圧検知の機能
低下を抑制する。

【００２９】扉体４がトンネル水路１ｃの出口を塞ぐ閉
成状態にあるとき、扉体４の下部に設置された一体型複
合水位センサ３０の一対の感圧ポート２４ａ，２４ｂが
同一高さ位置に在って、一方の感圧ポート２４ａが外水
水域１ａの外水２ａに開口し、他方の感圧ポート２４ｂ
が内水水域１ｂの内水２ｂに開口する。

【００３０】そして、一方の感圧ポート２４ａから第１
水位センサ２０ａに外水２ａの水圧が付勢されて、第１
水位センサ２０ａが外水２ａの水位Ｈａに相当する電気
信号を水位差変換器１０に出力する。同時に他方の感圧
ポート２４ｂから第２水位センサ２０ｂに内水２ｂの水
圧が付勢されて、第２水位センサ２０ｂが内水２ｂの水
位Ｈｂに相当する電気信号を水位差変換器１０に出力す
る。

【００３１】水位差変換器１０は、図４の場合と同様に
して第１、第２水位センサ２０ａ，２０ｂからの電気信
号で外水２ａと内水２ｂの水位差を検出する。外水水位
Ｈａが内水水位Ｈｂより大きい場合は水位差変換器１０
が動作せずに扉体４が閉じられたまま保持され、外水水
位Ｈａが内水水位Ｈｂより小さくなって、水位差が所定
値（例えば１ｍ）を超えると水位差変換器１０から制御
回路９に扉開放指令信号が出力されて、扉体４が上昇し
てトンネル水路１ｃの出口が開かれ、内水２ｂが外水水
域１ａに放流される。

【００３２】以上の実施の形態の水門装置の場合、扉体
４に設置された一体型複合水位センサ３０と水門管理室
７との配線工事は、扉体４から真上に配線コード２２を
敷設する等の簡単な作業で、しかも、最短距離の配線長
さの作業で施工できる。さらに、この配線工事は、堤防
３に何ら工事を施すこと無く、堤防３の凹凸の大小や形
状に関係なく施工できる。したがって、水門装置におけ
る扉開閉機構を設置するための工事費、材料費の大幅な
低減が可能となる。

【００３３】また、扉体４の下部の１箇所に設置された
一体型複合水位センサ３０における一対の第１、第２水
位センサ２０ａ，２０ｂが常に同一高さに在るので、両
者の取付位置の高さの変動により生じる水位差誤差の補
正をする必要がなくて、常に高精度な水位差検出が可能
となる。このような一体型複合水位センサ３０の扉体４
への取付箇所は、扉体４が閉成時に水没する下部の任意
の１箇所であればよく、これにより扉体４の構造が特定
されず、既存の水門の扉体が適用可能となる。

【００３４】さらに、一体型複合水位センサ３０の保守
点検で、一対の第１水位センサ２０ａと第２水位センサ
２０ｂの保守点検が同時にできると共に、扉体４が閉成
位置に在るときは水没するが開成位置に在るときは通常
水面から露出していて、扉体４の開成時に水位センサ３
０の目視点検が容易になる。

【００３５】以上の実施形態は１つの扉体４に一対の第
１、第２水位センサを取り付けたが、これらセンサとは
別に、故障発生等を見越して補助的に水位差検出を行う
第１、第２水位センサを追加して１つの扉体に設置して
もよい。また、一対の第１、第２水位センサの単品を１
つの扉体の同一高さの２箇所、或いは、異なる高さの２
箇所に設置してもよく、異なる高さの２箇所に設置した
場合は両者の高さの差が一定しているので、高さ変動に
よる水位差誤差が発生しない。

【００３６】

【発明の効果】本発明のように水門の扉体に内外水域の
水位を検出する第１水位センサと第２水位センサの両方
を設置したので、水位センサと扉体の近くに設置される
水門管理室等との配線配管の工事が、内外水域間の堤体
に邪魔されること無く、而も、配線や配管の全長を最短
にして施工できるようになって、水門装置における水位
センサ設備の配線配管工事が小規模的に低コストで短時
間で行える。

【００３７】また、扉体に設置される第１水位センサと
第２水位センサを圧力式水位センサの一対で構成するこ
とで、この一対を扉体の水没する部分の任意の箇所に取
り付けても、一対の高さの差が一定して誤差の少ない安
定した水位差の検出が行えるようになり、水位差検出に
よる扉体の開閉動作の信頼性が良くなる。

【００３８】また、一対の圧力式の第１水位センサと第
２水位センサを１つのハウジングに内蔵させて一体化さ
せた一体型複合水位センサを扉体に取り付けるようにす
ることで、扉体への水位センサ取付作業が１回の作業で
簡単容易となり、また、一体型にすることで第１水位セ
ンサと第２水位センサの製造コストが低減されると共
に、第１水位センサと第２水位センサが常に同一位置関
係に在って両者による水位差検出の精度が安定し、向上
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の実施形態である水門装置の概
要を示す側面図、（Ｂ）は（Ａ）における扉体の部分断
面を含む拡大図である。

【図２】（Ａ）は図１（Ｂ）の扉体の左拡大部分正面
図、（Ｂ）は扉体の右拡大部分裏面図である。

【図３】図１（Ａ）における水門装置の扉体の拡大正面
図である。

【図４】従来の水門装置の概要を示す側面図である。

【図５】他の従来の水門装置の概要を示す側面図であ
る。

【符号の説明】

１ａ外水水域１ｂ内水水域２ａ外水２ｂ内水３堤体（堤防）４扉体２０ａ第１水位センサ２０ｂ第２水位センサ２１ハウジング３０一体型複合水位センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田義治大阪府堺市出島西町３番地の１株式会社酒井鉄工所内Ｆターム(参考） 2D019 AA44 2F014 AA07 AA14 AB04 AC00 BA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外水水域と内水水域の間の堤体に設置さ
れて内外両水域の水位差に基づいて開閉制御される水門
の扉体に、外水水域の水位を検出する第１水位センサと
内水水域の水位を検出する第２水位センサを設置したこ
とを特徴とする水門装置。
【請求項２】上記第１水位センサ及び第２水位センサ
が、扉体の内外表裏面に付勢される外水及び内水の水圧
から外水及び内水の水位を独自に検出する一対の圧力式
水位センサであることを特徴とする請求項１記載の水門
装置。
【請求項３】上記一対の圧力式水位センサが共通のハ
ウジングに収納されて一体化された一体型複合水位セン
サであることを特徴とする請求項２記載の水門装置。