JP2007277808A - 取水制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 隧道の水位の上限値と下限値を設定して、その間の水位にあるときにのみ、本取水口以外の取水を可能にする取水制御装置を提供する。
【解決手段】 本発明による取水制御装置のフロート弁組立は、上部フロート１，上止水弁体１ａ，下止水弁体３および下部フロート５をこの順で配置するシャフト２含んでいる。取水構造１０は、取水源と本水路通路間に取水開口を形成する開口板１１を有し、前記フロート弁組立を、前記開口板１１の上に上部フロート１，上止水弁体１ａが配置され下側に下止水弁体３および下部フロート５が配置する取水構造とを含んでいる。上部フロート１は取水源の水位９に、下部フロート５が本水路通路（隧道１３）の水位の影響を受け、本水路通路の水位が予め定めた一定水位間にあるときにのみ前記取水開口を開の状態にして取水状態を形成するように構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、水力発電や農業用等の水路に取水するための取水制御装置、さらに詳しく言えば、種々の取水源，または取水後の利用，環境条件等に応じて取水，取水の停止等の取水調節を行うために水路水位変動に連動するダブルフロート式取水制御装置に関する。

河川からの取水について多くの提案がなされている。本件出願人も以下の特許文献１記載の発明をしている。
流れ込み式水力発電所の渓流取水設備は、ダムに位置する本取水口からの取水量が最大取水量以下の場合に限り、その不足分を取水する渇水時の補給設備である。このため、設備稼働率が低く、一般的な取水制御装置の採用は、費用対効果の観点から難しい。
そこで、従来は取水期間を渇水時に限定するとともに、渓流取水からの取水量を固定することで、全体の取水量が過取水とならないよう、水利使用規則の遵守に努めてきた。
特開２０００−１２００４７号公報（浮動ゲート型取水装置）

しかしながら非渇水期においても、本取水口からの取水量の不足量に応じて適正な取水を可能とすることで、未利用エネルギーを有効活用し発電所の収益向上を図りたいという強い要請がある。
ダムの取水口（本取水口）ゲートを介して供給された発電用水は略水平な隧道を介して発電所上流に運ばれる。隧道の水位は概ねダムの取水口（本取水口）ゲートの開度に対応しているから、隧道の水位を監視することにより、ダムからの取水量を監視できる。したがって、隧道の水位を監視し、ダムの取水口（本取水口）ゲートからの取水量が最大取水量以下（いわゆる水不足）の場合に他の利用可能な渓流からの取水が考えられる。

一方、本取水口からの取水において、出水時に隧道内への土砂流入を防止することから、増水限界流量を設定して取水ゲートを閉じることがある。こうした場合には渓流からの取水の質も同様に期待できないので取水を制限する必要がある。
本発明の目的は隧道の水位の上限値と下限値を設定して、その間の水位にあるときにのみ、本取水口以外の取水を可能にする取水制御装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明による請求項１記載の取水制御装置は、上部フロート，上止水弁体，下止水弁体および下部フロートをこの順で配置するシャフトからなるフロート弁組立と、取水源と本水路通路間に取水開口を形成する開口板を有し、前記フロート弁組立を、前記開口上側に上部フロート，上止水弁体が配置され下側に下止水弁体および下部フロートを配置する取水構造と、を含み、上部フロートは取水源の水位に下部フロートが本水路の水位の影響を受け、本水路通路の水位が予め定めた一定水位間にあるときにのみ前記取水開口を開の状態にして取水状態を形成するように構成することができる。

本発明による請求項２記載の取水制御装置は、請求項１記載の取水制御装置において、前記放水路はダム取水口からの発電用水を供給する隧道であり、前記取水源は前記隧道の上を横切って流れる渓流に繋がる取水源とすることができる。
本発明による請求項３記載の取水制御装置は、請求項１記載の取水制御装置において、前記一定水位の上限は隧道上流から十分な発電用水が供給されている水位であり、下限は発電可能な水量の限界または発電を希望しない場合の水位とすることができる。
本発明による請求項４記載の取水制御装置は、請求項１記載の取水制御装置において、前記シャフトは上部フロートの上限位置を規制して滑動可能に支持する上部フロート軸を備えて一体に構成することができる。
本発明による請求項５記載の取水制御装置は、請求項１記載の取水制御装置において、前記上部フロートと上止水弁体は、前記上部フロートの下側の円錐面が上止水弁体を形成するように一体に構成することができる。

本発明では、導水路の水位変動を浮体で検知して本取水口からの取水量を把握するとともに、その浮力を利用して渓流取水の取水口開度を自動制御し、適正な取水を可能とする。また、出水時に導水路内への土砂流入を防止するため本取水口が取水停止した場合には、導水路の水位低下を検知し、渓流取水の取水口開度を全閉とする機能も付与できる。
さらに、本装置は無電源で自動取水制御を行うことから、電源のない渓流奥地での適用が可能である。

以下図面等を参照して本発明による装置の実施の形態を説明する。
図１は、本発明による取水制御装置で使用するフロート弁組立の実施例の正面図であり、図２は、本発明による取水制御装置の動作状態を示す説明図である。
フロート弁組立は、図１に示すように、上部フロート１，上部フロート１と一体に設けられている上止水弁体１ａ，下止水弁体３および下部フロート５がこの順でシャフト２により連結されている。
このフロート弁組立は、図２に示されているように取水源と本水路通路（隧道１３）間に取水構造１０の垂直円筒孔１０ａ中に上下浮動可能に支持されている。

図１に示すように上部フロート１はステンレス等の金属板を加工した浮体であり、上部フロート１の下側の円錐面は上止水弁体１ａを形成している。上止水弁体と上部フロートを別々に構成しても良い。
シャフト２は、上部フロート軸２ａ，止水弁調整金物２ｂ，主軸２ｃおよび制限ナット２ｄから構成されている。
上部フロート軸２ａは上部フロート１の上限位置を制限ナット２ｄにより規制して滑動可能に支持しており下端は止水弁調整金物２ｂに結合されている。
止水弁調整金物２ｂに対する下止水弁３の取り付け位置は調節可能である。
止水弁調整金物２ｂの下端は、主軸２ｃに結合され、主軸２ｃは下部フロート５に結合されている。

図２に示されているように取水源と本水路通路（隧道１３）間の取水構造１０は前記フロート弁組立を受け入れて、隧道１３に連通する垂直円筒孔１０ａが設けられている。この垂直円筒孔１０ａは取水開口（この実施例では直径１８０ｍｍ）を有する開口板１１が設けられている。
垂直円筒孔１０ａは水平通路１０ｂを介して渓流導水路壁面８に連通している。
渓流導水路の水位９は僅かな変動はあるが、概ね渓流の水位に保たれている。
前記フロート弁組立は、前記開口板１１の上下に位置し、下止水弁体３が下位に位置するように配置され、下部フロート５は隧道１３内に固定的に設けられている防波管１２に案内されて、上下可能に支持されている。

次に主として、図２を参照して、渓流から隧道１３への取水の態様を説明する。図２において隧道１３には右手（上流の本取水ダム）の取水ゲートを介して発電用水が供給されている。隧道１３の水位（図中の１５，１６，１７）は上流の本取水ダムの給水ゲートの操作によって決まる。図において１３ａは隧道の天井、１３ｂは底、１９は水流方向を示す。
渓流は隧道１３の上を交差（紙面に直角）方向に流れており渓流沿いに取水路が形成されている。
渓流に沿って必要ならば、取水池が設けられ取水構造１０の壁面８は取水源に対面し水平通路１０ｂが設けられている。
この実施例は、特定の発電所の例であって隧道１３の水位が隧道１３の底１３ｂからの水位が１４７１ｍｍの時を取水上限水位１６とし、隧道１３の底１３ｂからの水位が６０６ｍｍの時を取水下限水位１７と設定してある。

図２の（Ａ）は、渓流（渓流の水位９）から隧道１３への取水の状態を示している。
このとき隧道の水位は前記取水上限水位１６と取水下限水位１７の間にある。
上部フロート１は渓流導水路の水位９の影響下にあり浮力を受けており、下部フロート５は隧道１３の水位１５の影響下にある。
その結果、フロート弁組立は図示の位置に浮上して取水開口が開き渓流から開口板１１の開口を介して取水される。図中２０は取水流を示す流線である。

図２の（Ｂ）は、隧道には十分な水量が上流から供給されており、渓流（渓流の水位９）から隧道１３への取水が制限されている状態を示している。
隧道の水位が取水上限水位１６に達すると、下部フロート５は浮上し下止水弁体３が開口板１１の開口を下側から塞ぎ渓流からの取水を制限する。上部フロート１は渓流の水位に止まっている。

図２の（Ｃ）は、隧道１３の水位が前述の取水下限水位１７にあり、隧道１３に渓流からの取水を制限している状態を示している。
この水位は発電停止のための取水停止の場合と、集中豪雨等発電のための給水が好ましくない状態で、給水を停止した状態に対応する。
隧道内１３の水位が最小値の時、下部フロート５が重りとなり、上部フロート１を引き下げて上部フロート１の底部（上止水弁体１ａ）が取水孔（開口板１１の開口）を閉鎖する。

本発明による取水制御装置は、従来の渇水期のみの渓流取水に対して非渇水期においても、本取水口からの取水量に応じて適正な取水が可能となり、発生電力量の増加が期待できる。水力発電による電力供給の分野で広く利用できる。
また渓流取水のための土木工事も特段の困難はなく、隧道に関連して合理的な取水構造を容易に形成できる利点がある。

本発明による取水制御装置で使用するフロート弁組立の実施例の正面図である。 本発明による取水制御装置の動作状態を説明するための説明図である。

符号の説明

１ 上部フロート
１ａ 上止水弁体
２ シャフト
２ａ 上部フロート軸
２ｂ 止水弁調整金物
２ｃ 主軸
２ｄ 制限ナット
３ 下止水弁体
５ 下部フロート
８ 渓流導水路壁面
９ 渓流導水路水位
１０ 取水構造（渓流からの発電用水取り入れコンクリート構造）
１０ａ 垂直円筒孔
１０ｂ 水平通路
１１ 開口板
１２ 防波管
１３ 隧道
１３ａ 隧道天井
１３ｂ 隧道底
１５ 取水範囲内水位
１６ 取水上限水位（１４７１ｍｍ）
１７ 取水下限水位（ ６０６ｍｍ）

Claims (5)

1. 上部フロート，上止水弁体，下止水弁体および下部フロートをこの順で配置するシャフトからなるフロート弁組立と、
   取水源と本水路通路間に取水開口を形成する開口板を有し、前記フロート弁組立を、前記開口上側に上部フロート，上止水弁体が配置され下側に下止水弁体および下部フロートを配置する取水構造と、を含み、
   上部フロートは取水源の水位に下部フロートが本水路の水位の影響を受け、本水路通路の水位が予め定めた一定水位間にあるときにのみ前記取水開口を開の状態にして取水状態を形成するように構成した取水制御装置。
2. 前記本水路はダム取水口からの発電用水を供給する隧道であり、前記取水源は前記隧道の上を横切って流れる渓流に繋がる取水源である請求項１記載の取水制御装置。
3. 前記一定水位の上限は隧道上流から十分な発電用水が供給されている水位であり、下限は発電可能な水量の限界または発電を希望しない場合の水位である請求項２記載の取水制御装置。
4. 前記シャフトは上部フロートの上限位置を規制して滑動可能に支持する上部フロート軸を備えて一体に構成されている請求項１記載の取水制御装置。
5. 前記上部フロートと上止水弁体は、前記上部フロートの下側の円錐面が上止水弁体を形成するように一体に構成されている請求項１記載の取水制御装置。

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