JP2003213657A - 水車式ゲート装置 - Google Patents

水車式ゲート装置

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JP2003213657A
JP2003213657A JP2002012239A JP2002012239A JP2003213657A JP 2003213657 A JP2003213657 A JP 2003213657A JP 2002012239 A JP2002012239 A JP 2002012239A JP 2002012239 A JP2002012239 A JP 2002012239A JP 2003213657 A JP2003213657 A JP 2003213657A
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JP
Japan
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water
turbine type
water turbine
gate device
stop body
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JP2002012239A
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Kyoichi Nakaho
京一 仲保
Yasuhiko Okura
康彦 大倉
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Hitachi Zosen Corp
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    • Y02E60/16Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

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  • Hydraulic Turbines (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】底部に土砂や流芥が溜まることがなく、良好な
流れを保持できる。 【解決手段】堤部4b間にマウント4の底部4aに接近
して横断方向に設置されて水平軸心周りに回転自在に支
持された回転体5の外周部に、一定角度ごとに略半径方
向に複数の翼体7を突設されるとともに、回転体5の下
部で翼体7にかかる上流水の水圧により回転されて下流
側に排水する水車形止水体2を設け、前記水車形止水体
2の回転抵抗を調整することにより、上流側水位Huを
調整可能な発電装置を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば河口堰や
河川の取水部、遡上用魚道などに設置されて水位を調整
可能な水車を用いた水車式ゲート装置に関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば河口堰で海水の流入を防止して
淡水の利用を促進したり、河川の取水部で、水位を調整
するゲート装置としては、扉体を昇降させたり、扉体を
回動させて起伏するゲート装置が一般的であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のゲ
ート装置では、通常オーバーフローした水を下流側に排
出するため、底部に土砂が堆積したり、流芥が溜まりや
すく、ヘドロ化することもあった。
【0004】また従来のゲート装置では、流水の落差が
大きいため、魚類の遡上のためにゲートとは別に魚道を
設置する必要があった。本発明は上記問題点を解決し
て、底部に土砂や流芥が溜まることがなく、良好な流れ
を確保することができる水車式ゲート装置を提供するこ
とを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1記載の発明は、堤部間の底部に接近して横断
方向に設置されて水平軸心周りに回転自在に支持された
回転体の外周部に、一定角度ごとに略半径方向に複数の
翼体を突設されるとともに、該翼体に負荷される上流水
の水圧により回転させて下流側に排水する水車形止水体
を設け、前記水車形止水体の回転抵抗を調整することに
より、上流側水位を調整可能な水位調整手段を設けたも
のである。
【0006】上記構成によれば、水圧により回転される
水車形止水体の下部から翼体間の空間部を介して排水さ
れるので、排水に同伴して土砂や流芥を容易に排出する
ことができ、水車形止水体の上流側に土砂や流芥が堆積
することがない。したがって、堆積する土砂やヘドロの
回収作業も不要で、安定した流れを確保することができ
る。また水位調整手段により、水車形止水体の回転抵抗
を増減するたけで、容易に実施することができ、開閉の
ための駆動設備を簡略化することができる。
【0007】請求項2記載の発明は、請求項1記載の構
成において、翼体のうち少なくとも一部に、下流側から
上流側に水をくみ上げ可能なバケット部を形成したもの
である。
【0008】上記構成によれば、バケット部により遡上
する魚類を水と共に掬い取って、下流側から上流側に送
り込むことができる。したがって、従来から必要であっ
た魚道を不要にすることができる。
【0009】請求項3記載の発明は、請求項2記載の水
車形止水体を魚道に設置したものである。上記構成によ
れば、水車形止水体の直径に対応して、上流側水位と下
流側水位との落差を大きく設定することができ、20c
m程度の落差を多段に形成する従来の魚道に比較して、
その長さを大幅に短縮することができる。
【0010】請求項4記載の発明は、請求項1乃至3の
いずれかに記載の構成において、水位調整手段を、負荷
調整可能なエネルギー変換装置により構成したものであ
る。上記構成によれば、水車形止水体の回転運動エネル
ギーを、電力や動力に変換して有効利用することができ
る。
【0011】
【発明の実施の形態】ここで、本発明に係る水車式ゲー
ト装置の実施の形態を図1〜図7に基づいて説明する。
【0012】図1〜図3に示すように、この水車式ゲー
ト装置1は、水路の底部に横断方向に円弧凹部状の底部
4aが形成されたマウント4の堤部4b間に、所定の隙
間をあけて円筒状の水車形止水体2が水平軸心O周りに
回転自在に配置され、この水車形止水体2の回転抵抗を
調整して水位を調整可能な水位調整手段である発電装置
(エネルギー変換装置)3により、上流側水位Huを調
整することができる。
【0013】前記水車形止水体2は、円筒体5aと左右
端板5bとで形成されるとともに、左右端板5bにそれ
ぞれ突設された回転軸5cが軸受6を介して水平軸心O
周りに回転自在に支持された回転体5と、回転体5の外
周部で左右端板5b間に一定角度(図では45°)ごと
に半径方向に突設された翼体7と、これら翼体7のうち
の一枚の翼体7と、この翼体7の外端部から回転方向前
方に沿って取り付けられた受板8aと左右端板5bとに
より形成されて下流側から水をくみ上げて上流側に移送
可能なバケット部8とで構成され、前記軸受6はそれぞ
れマウント4の両側の堤部4bに固定されている。前記
バケット部8により、図4(a)〜(c)に示すよう
に、下流側から水をくみ上げて上流側に移送すること
で、遡上する魚類をいっしょにくみ上げて通過させるこ
とができるように構成されている。
【0014】ここでは、1枚の翼板7の全幅にわたって
受け板8aを取り付けてバケット部8を形成したが、遡
上する魚類の大きさや数に対応して、バケット部8の容
量や数を設定することができる。たとえば数多くの魚類
が遡上する魚道に設置する場合には、複数の翼板7にそ
れぞれバケット部8を設けてもよく、また遡上する魚類
が少ない場合には、1枚の翼板7の一部にバケット部8
を設けてその容量を小さくすることもできる。
【0015】さらにマウント4の底部4aと水車形止水
体2と隙間は小さいほど漏水を少なくすることができ、
翼体7の先端部にシール用摺接材(ゴム板など)を取り
付けて底部4aに摺接させ、隙間を無くすることもでき
る。またマウント4の底部4aには、常時翼体7の少な
くとも1枚、好ましくは2枚以上が接近、または摺接し
て配置され、漏水が少なくなるように構成されている。
【0016】さらに発電装置3は、水車形止水体2から
動力を取出す動力伝達機構9と、発電負荷調整装置(図
示せず)およびブレーキ装置(図示せず)を有する発電
機10とで構成されている。動力伝達機構9は、水車形
止水体2の端板5bと面板との間に周方向に一定間隔ご
とに複数のピンを取り付けたピンギヤ9aと、このピン
ギヤ9aに噛み合うピニオン9bにより構成されてい
る。また発電機10では、発電負荷調整装置により発電
負荷を調整することで、水車形止水体2の回転抵抗を変
化させて排水量を調整し上流側水位Huを調整すること
ができる。また発電機10により得られた電力は、コン
バータ10aを介してバッテリー10bに蓄電し、照明
用などに利用したり、交流に変換して売電することもで
きる。さらに蓄電力により電動モータを介して、あるい
は動力を直接利用してエアポンプ(動力変換装置)を駆
動し、エアホースからエアを水中に吹き込んで水質浄化
を行う曝気式ラグーンを構成することもできる。
【0017】この水車式ゲート装置1は、図5に示すよ
うに、たとえば河口堰11に複数個を並列設置され、こ
れにより潮汐で海水が河口堰11内に流入するの防止し
て、河口堰11内の淡水が利用される。また図6に示す
ように、取水口13を有する取水堰12に設けられた
り、図7に示すように、堰やダム堤に形成された魚道1
4に複数段に設置される。なお、ゲート装置1の上流に
は、大型ゴミや人を巻き込むのを防止するために、防護
柵や防護ネット21が設けられる。
【0018】上記実施の形態において、上流水は、水車
形止水体2の回転により下流側に流送される。そして発
電負荷調整装置により水車形止水体2の回転抵抗を増加
させて回転速度を低下させ、流量を減少させることで、
上流側水位Huを高く調整し、また反対に発電負荷調整
装置により水車形止水体2の回転抵抗を減少させて回転
速度を増大させ、流量を増加させることで、上流側水位
Huを低く調整することができる。また発電機10のブ
レーキ装置により、水車形止水体2の回転を停止してメ
ンテナンス作業を安全に実施することができる。
【0019】上記実施の形態によれば、上流側から流入
する上流水を水車形止水体2の下部から下流側に排出す
るので、上流水に同伴された土砂や流芥を、水車形止水
体2の上流側に溜まることがなくスムーズに下流側に排
出することができ、上流側に堆積物が溜まってヘドロを
形成することもなく、また堆積物の撤去作業も不要とな
る。また従来の開閉式ゲートに比較して、発電負荷調整
装置により水車形止水体2の回転抵抗を増減するだけ
で、上流側水位Huの調整が容易に行うことができ、従
来の開閉式ゲートの開閉駆動機構に比較して、設備を簡
略化することができる。
【0020】また水車形止水体2の翼板7にバケット部
8を設けたので、遡上する魚類を容易に上流側に移動さ
せることができ、別に魚道を設置する必要がない。さら
に上記水車形止水体2では、上流側水位Huと下流側水
位Hdの差を大きくできるので、魚道13に設置した場
合には、魚道13の距離を短くすることができ、ダム堤
などでは、上下流間に水車形止水体2を複数段に設置す
ることで、たとえば20cmずつの段差を有する従来の
魚道に比較して、魚道の長さを大幅に短縮することがで
きる。
【0021】さらにまた、発電装置10により得られた
電力を照明用や売電などに有効利用することができる。
また上記実施の形態では、水車形止水体2をマウント4
の円弧凹状底部4aに配置したが、図4に仮想線で示す
ように、平坦状の底部4cに設置してもよい。
【0022】
【発明の効果】以上に述べたごとく請求項1記載の発明
によれば、水圧により回転される水車形止水体の下部か
ら翼体間の空間部を介して排水されるので、排水に同伴
して土砂や流芥を容易に排出することができ、水車形止
水体の上流側に土砂や流芥が堆積することがない。した
がって、堆積する土砂やヘドロの回収作業も不要で、安
定した流れを確保することができる。また水位調整手段
により、水車形止水体の回転抵抗を増減するたけで、容
易に実施することができ、開閉のための駆動設備を簡略
化することができる。
【0023】請求項2記載の発明によれば、バケット部
により遡上する魚類を水と共に掬い取って、下流側から
上流側に送り込むことができる。したがって、従来から
必要であった魚道を不要にすることができる。
【0024】請求項3記載の発明によれば、水車形止水
体の直径に対応して、上流側水位と下流側水位との落差
を大きく設定することができ、20cm程度の落差を多
段に形成する従来の魚道に比較して、その長さを大幅に
短縮することができる。
【0025】請求項4記載の発明によれば、水車形止水
体の回転運動エネルギーを、電力や動力に変換して有効
利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る水車式ゲート装置の実施の形態を
示す中央縦断面図である。
【図2】同水車式ゲート装置を示す側面断面図である。
【図3】同水車式ゲート装置を示す正面半断面図であ
る。
【図4】(a)〜(c)はそれぞれ同水車式ゲート装置
の動作を示す概略中央縦断面図図である。
【図5】同水車式ゲート装置を河口堰に設置した状態を
示す概略平面図である。
【図6】同水車式ゲート装置を取水用水門に設置した状
態を示す概略平面図である。
【図7】同水車式ゲート装置をダム堤部の魚道に設置し
た状態を示す概略側面図である。
【符号の説明】
1 ゲート装置 2 水車形止水体 3 発電装置 4 マウント 4a 底部 4b 堤部 5 回転体 5a 円筒体 5b 端板 5c 回転軸 6 軸受 7 翼体 8 バケット部 8a 受け板 9 動力伝達機構 9a ピンギヤ 9b ピニオン 10 発電機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3H072 AA13 BB08 BB16 BB40 CC42 CC71 3H074 AA08 AA12 BB10 CC11 CC31

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】堤部間の底部に接近して横断方向に設置さ
    れ水平軸心周りに回転自在に支持された回転体と、該回
    転体の外周部に一定角度ごとに略半径方向に突設された
    複数の翼体とを具備し、前記回転体下部の翼体に負荷さ
    れる上流水の水圧により回転されて下流側に排水する水
    車形止水体を設け、 前記水車形止水体の回転抵抗を調整して上流側水位を調
    整可能な水位調整手段を設けたことを特徴とする水車式
    ゲート装置。
  2. 【請求項2】水車形止水体の外周部の少なくとも一部
    に、水車形止水体の回転方向下流側から上流側に水をく
    み上げ可能なバケット部を形成したことを特徴とする請
    求項1記載の水車式ゲート装置。
  3. 【請求項3】請求項2記載の水車形止水体を魚道に設置
    したことを特徴とする水車式ゲート装置。
  4. 【請求項4】水位調整手段を、負荷調整可能なエネルギ
    ー変換装置により構成したことを特徴とする請求項1乃
    至3のいずれかに記載の水車式ゲート装置。
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