JP2015175200A - 水路開口部開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単で、メンテナンスも従来に比べて少なくて済む水路開口部開閉装置の提供。【解決手段】水路開口部２の河川又は海域側に、上下動自在なゲート壁４を備え、そのゲート壁４には、水路開口部２を河川又は海域側に解放するための水路開放部１０と水路開口部を閉鎖するための水路閉鎖部１１とを上下に隣り合う配置に備えるとともに河川又は海域側の水位の変動に対応して上下動する浮体１５を備え、河川又は海域側水位の上下動に対応した浮体１５の上下動作によってゲート壁４を上下動させて水路開口部２を自動開閉させる。【選択図】 図１

Description

本発明は、河川又は海に通じる取水路や放水路等の水路開口部に設けられ、河川又は海域の水位の上下に応じ、浮力を利用して水路開口部を自動開閉する水路開口部開閉装置に関する。

一般に、陸域から河川域又は海域に通じる樋門等の水路開口部に、津波・高潮などの異常潮位時あるいは河川増水時において水路内への浸水を防止するための開口部開閉装置が使用されている。

この種の開口部開閉装置には、開口部の外側にヒンジを介して上下に回動させることによって開口部を開閉するフラップゲート（例えば特許文献１）や、水路の開口部外や、水路内に平常時は伏せた状態の起伏式ゲートを設置しておき、必要時にこれを起き上がらせて水路を遮蔽するようにしたもの（例えば特許文献２）が多く使用されている。

更には、河川又は海域側の水位の変動を浮体に連動させ、これによって起伏ゲートを起き上がらせるようにしたもの（例えば特許文献３）や水路開口部を開閉するゲートを上下にスライドさせるようにしたもの（例えば特許文献４）が開発されている。

特開２０１３−９６１２２号公報 特開２０１４−１４９８号公報 特開２０１１−２４６９９０号公報 特開２００４−３６３１９７号公報

上述した従来の水路開口部開閉装置にあって、フラップゲートや起伏式ゲートは、水路を遮断するゲートがヒンジ構造によって回動可能としているため、メンテナンスが必要であり、場合によっては必要時に動作しない事態が発生するという問題がある。特に常に水底にある起伏式ゲートでは、ヒンジ構造部分が常に水中にあるため、メンテナンスための経費が大きくなる。

空気注入など、機械制御の場合には、電源喪失といったトラブルや稼働状況の監視体制の構築などが必要となる等、コスト高となるという問題がある。

また、特許文献３及び４のような浮体を使用し、水位の変動に対応させてゲートをスライド又は起伏させる構造のものは、浮体の浮力をゲートに作用させるための機構部分の構造が複雑であり、設備費が大きく、また精密構造であることと周囲の環境が水分や塩分の多いことが多く、メンテナンスのための経費が大きくなる等の問題がある。

更に従来の水路開口部開閉装置は、平常時において水路開口部が常時水底にある場合と、水面より高い位置にある場合とにおいて、主として高波や高潮或は豪雨等によって、異常に水位が上昇した際に水路内が瞬時に高圧となり、陸側におけるマンホールなどの開口から水が噴出することを防止するものであるが、例えば原子力発電所や火力発電所における冷却水取り入れ口のように、海水を常時汲み上げ続ける必要がある水路では、津波発生時の引き波時の水位低下によって水路開口部が大気中に露出すると冷却水の汲み上げが停止するとともに、水路内の水が逆流して排出され、冷却機能が損なわれるという問題があった。

更に、取水路と放水路とを兼用した水路にあっては、取水時および放水時のどちらの流向にも対応できるようにしておく必要があるが、従来の装置では、取水と放水とを共用した水路に対しての機能が不十分であった。

本発明は、このような従来の問題に鑑み、水路開口部が、平常時において水面より高い位置にある場合、常時水中にある場合の何れの場合であっても容易に対応させることができ、更に水中の取水口が津波発生時の水位の急上昇及び引き波時の水位急低下の何れにも対応でき、取水と放水とを共用した水路に対しても対応が可能であり、構造が簡単で、メンテナンスも従来に比べて少なくて済む水路開口部開閉装置の提供を目的としてなされたものである。

上述した従来の問題を解決するための請求項１に記載の発明に係る水路開口部開閉装置の特徴は、河川又は海域に通じる取水や排水のための水路開口部に設けられ、河川又は海域の水位の上下に応じて浮力を利用して前記水路開口部を開閉する水路開口部開閉装置において、前記水路開口部の河川又は海域側に、該水路開口部に沿って上下動自在なゲート壁を備え、該ゲート壁には、前記水路開口部を前記河川又は海域側に解放するための水路開放部と前記水路開口部を閉鎖するための水路閉鎖部とを上下に隣り合う配置に備えるとともに、前記河川又は海域側の水位の変動に対応して上下動する浮体を備え、前記河川又は海域側水位の上下動に対応した浮体の上下動作によって前記ゲート壁を上下動させ前記水路開口部を自動開閉させるようにしたことにある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記ゲート壁は、その水路開放部の下側に水路閉鎖部を備え、該ゲート壁の下端に前記浮体が固定され、前記河川又は海域側の平常時水位より上側にある水路開口部に対して設置され、該河川又は海域側の水位の異常上昇によって前記水路閉鎖部が水路開口部を閉鎖するようにしたことにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記ゲート壁は、その水路開放部の下側に水路閉鎖部を備え、該ゲート壁の上端に前記浮体が固定され、前記河川又は海域側の平常時水位より下側にある水路開口部に対して設置され、該河川又は海域側の水位の異常上昇によって前記水路閉鎖部が水路開口部を閉鎖するようにしたことにある。

請求項４に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記ゲート壁は、その水路開放部の下側及び上側にそれぞれ水路閉鎖部を備え、前記河川又は海域側の平常時水位より下側にある水路開口部に対して設置され、該河川又は海域側の水位の異常上昇によって下側の水路閉鎖部が水路開口部を閉鎖するとともに前記水位の異常降下によって上側の水路閉鎖部が水路開口部を閉鎖するようにしたことにある。

請求項５に記載の発明の特徴は、請求項１〜４の何れか１構成に加え、前記ゲート壁は前記水路開放部の両側に縦向きに設置した一対のガイドレールに沿って上下に移動可能に支持され、該ガイドレール間の下端側に前記ゲート壁の降下側高さを規制する下部ストッパーを備えるとともに、該ガイドレール間の上端側に前記ゲート壁の上昇側高さを規制する上部ストッパーを備えたことにある。

本発明は、請求項１に記載のように、河川又は海域に通じる取水や排水のための水路開口部に設けられ、河川又は海域の水位の上下に応じて浮力を利用して前記水路開口部を開閉する水路開口部開閉装置において、前記水路開口部の河川又は海域側に、該水路開口部に沿って上下動自在なゲート壁を備え、該ゲート壁には、前記水路開口部を前記河川又は海域側に解放するための水路開放部と前記水路開口部を閉鎖するための水路閉鎖部とを上下に隣り合う配置に備えるとともに、前記河川又は海域側の水位の変動に対応して上下動する浮体を備え、前記河川又は海域側水位の上下動に対応した浮体の上下動作によって前記ゲート壁を上下動させ前記水路開口部を自動開閉させるようにしたことにより、人力でも機械制御でもない自然の営力を用いたものであるため、停電時や管理者のいない状況においても自動的に作動させることができ、またゲート壁の動作機構も浮力による上下のスライドであるため、複雑な連動機構が不要であり、ヒンジ等の機械構造を使用しないため、構造が簡単で設置及びメンテナンスが容易となる。

また、津波、高潮などの異常潮位時あるいは河川洪水時における水位の上昇と同時にゲート壁が浮力で上昇し、水路内への浸水を防止し、水路内への水と空気の浸入を許さないため、水路内で作用する外力は静水圧のみとなり、水路内壁へ作用する外力を低減できる。

更に、万が一、ゲート壁が上昇限界に達せずに水路開口部が完全に閉鎖されず、水路内に浸水したとしても、ゲート壁が上昇することにより水路開口部の入口断面積が減少するため、トータルでの溢水量が減少する。

本発明は、請求項２に記載のように、ゲート壁は、その水路開放部の下側に水路閉鎖部を備え、該ゲート壁の下端に前記浮体が固定され、河川又は海域側の平常時水位より上側にある水路開口部に対して設置され、該河川又は海域側の水位の異常上昇によって前記水路閉鎖部が水路開口部を閉鎖するようにしたことにより、河川又は海域側水位より高い放水口に対する設置が容易となる。

本発明は、請求項３に記載のように、ゲート壁は、その水路開放部の下側に水路閉鎖部を備え、該ゲート壁の上端に前記浮体が固定され、河川又は海域側の平常時水位より下側にある水路開口部に対して設置され、該河川又は海域側の水位の異常上昇によって前記水路閉鎖部が水路開口部を閉鎖するようにしたことにより、河川又は海域側水位より低い取水口や放水口に対する設置が容易となる。

本発明は、請求項４に記載のように、ゲート壁は、その水路開放部の下側及び上側にそれぞれ水路閉鎖部を備え、河川又は海域側の平常時水位より下側にある水路開口部に対して設置され、該河川又は海域側の水位の異常上昇によって下側の水路閉鎖部が水路開口部を閉鎖するとともに水位の異常降下によって上側の水路閉鎖部が水路開口部を閉鎖するようにしたことにより、水位上昇時の水路開口部の閉鎖とともに、水位異常低下時に対しても水路開口部が閉鎖され、例えば冷却水の取水口のように設備内の冷却水の減少が不都合を来すような場合において、水位低下時の漏水が防止できる。

本発明は、請求項５に記載のように、ゲート壁は、水路開放部の両側に縦向きに設置した一対のガイドレールに沿って上下に移動可能に支持され、該ガイドレール間の下端側に前記ゲート壁の降下側高さを規制する下部ストッパーを備えるとともに、該ガイドレール間の上端側に前記ゲート壁の上昇側高さを規制する上部ストッパーを備えることにより、浮力とゲート壁の移動を制御するガイドレール及びストッパーのみの簡易な構造で、従来技術と同等以上の効果が得られる。

本発明の第一実施例を示す縦断面図である。 同上の横断面図である。 （ａ）（ｂ）は図１に示す実施例のゲート壁動作状態を示す説明図である。 （ａ）（ｂ）は本発明の第二実施例のゲート壁動作状態を示す説明図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の第三実施例のゲート壁動作状態を示す説明図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれゲート壁に対する浮体設置状態の他の例を示す正面図である。

本発明に係る水路開口部開閉装置の実施の形態を図面について説明する。

図において符号１は、陸域から河川又は海域に通じる取水や排水のための水路であり、２はその水路開口部である。水路開口部２の両側部には縦向きに配置された一対のガイドレール３，３が設置されている。

ガイドレール３，３間には、これにガイドされて上下に移動可能にゲート壁４が支持されている。ガイドレール３，３間の上端部間には、ゲート壁４の上昇側の移動を規制することによって最上昇位置を規定する上部ストッパー５が固定されているとともに、下端部間には、ゲート壁４の降下側の移動を規制することによって最降下位置を規定する下部ストッパー６が固定されている。

ゲート壁４は、上下に長い長方形の平板状に形成され、これに表裏に開口した水路開放部１０が形成されている。この水路開放部１０の下側に隣り合う配置に水路閉鎖部１１を備えている。

水路開放部１０は、これが水路開口部２と重なる位置にあるときに水路開口部２が開かれるようになっており、ゲート壁４が降下して下部ストッパー６に降下が規制された最降下位置にあるときに水路開放部１０が水路開口部２と重なる位置となって水路開口部２が開かれ、ゲート壁４が上昇して上部ストッパー５に上昇が規制された最上昇位置にあるときに水路閉鎖部１１によって水路開口部２が閉鎖されるようになっている。

ゲート壁４の下端には浮体１５が固定されており、河川又は海域側の水位Ｗが異常に上昇した際に、浮体１５に作用する浮力によってゲート壁４が上昇されるようになっている。

この水路開口部開閉装置は、図３（ａ）に示すように、水路開口部２が河川又は海域側の水位Ｗより上にある放水用の水路に使用するものであり、平常時における河川又は海域側水位Ｗの平常時の変動には影響されない水位Ｗより高い位置に浮体１５か位置するように設定しておき、津波や高潮が発生した時に、これによって浮体１５に浮力が作用し、その時の水位が予め想定した高さより高くなった時に、図３（ｂ）に示すようにゲート壁４が水路開口を閉鎖する位置まで上昇して停止するように上部ストッパー５の位置を設定している。

この例では、平常時の河川又は海域側水位Ｗが水路開口部２より低い位置にあり、水位Ｗの上昇によって徐々にゲート壁４が上昇し、津波の押し波が水路開口部２に達した際にはゲート壁４によって水路開口部２が閉鎖されることとなり、水路１内に急激な圧力の上昇を来さない。

上述した例は、水路開口部２が河川又は海域側の平常時水位Ｗより上にある個所に適応させた例を示しているが、この他、平常時の水位Ｗが水路開口部２より高い位置にある取水口或は放水口に対して適応させる場合には、図４（ａ）に示すようにゲート壁４の上端に浮体１５を固定し、前述と同様に平常時における河川又は海域側水位Ｗの平常時の変動には影響されない水位Ｗより高い位置に浮体１５が位置するよう下部ストッパー６の位置を設定しておき、津波や高潮が発生した時に、これによって浮体１５に浮力が作用し、その時の水位が予め想定した高さより高くなった時に、図４（ｂ）に示すようにゲート壁４が水路開口を閉鎖する位置まで上昇して停止するように上部ストッパー５の位置を設定しておいてもよい。

更に、平常時の水位Ｗが水路開口部２より高い位置にある、原子力発電所等の冷却水取水口に対して適応させる場合等には、津波発生による押し波時の異常水位上昇時に水路開口部２を閉鎖する他、引き波時の異常に水位が低下した際に、取水口からの放水を防止する必要から水路開口部２を閉鎖する必要がある。

この場合には、図５（ａ）に示すようにゲート壁４の水路開放部１０の上側に上水路閉鎖部１１ａを、下側に下水路閉鎖部１１ｂを設けておき、浮体１５をゲート壁４の上端に固定しておき、平常時は浮体１５の浮力によって水路開放部１０が水路開口部２の高さにあってこれを解放している状態に維持させておく。

そして、津波や高潮の押し波時に異常に水位が上昇した場合には、図５（ｂ）に示すように浮体１５の浮力によってゲート壁４を上部ストッパー５に当接する位置まで上昇されるようにし、この時下水路閉鎖部１１ｂによって水路開口部２を閉鎖するようにする。

引き波時に異常に水位が低下した場合には、図５（ｃ）に示すように水位低下と共にゲート壁４が下部ストッパー６に当接する位置まで降下されるようにし、この時上水路閉鎖部１１ａによって水路開口部２を閉鎖するようにしてもよい。

この例では、上述したように、河川又は海域側水位の異常上昇時及び異常低下時の何れにおいても、水路開口部２を閉鎖することができ、水位異常上昇時の水路内圧の上昇が防止できるとともに、水位異常低下時における水路内の水の排出が防止でき、原子力発電所その他の施設の冷却水の取水口や放水口に使用することにより、水位異常低下時の設備内における冷却水の異常な減少を防止することができる。

上述した各例においては、何れも横向きに長い浮体１５をゲート壁４の上端又は下端に固定した場合を示しているが、上端又は下端に限定されるものではなく、ゲート壁４の上端又は下端と水路開放部１０との間の任意の位置に横向きの浮体１５を固定し、水位の異常な上昇時又は低下時に、浮体１５の浮力によってゲート壁４が上向き又は下向きに移動し、水路開口部２が閉鎖されるようにしてもよい。この場合浮体１５は、１個に限るものではなく複数個上下に並べて設置してもよい。

更に、上記各実施例は、何れも浮体１５を横向きに設置した場合を示しているが、図６に示すように、ゲート壁４に対し縦向き、即ち上下方向に長い浮体４をゲート壁４の移動方向に向けて固定してもよく、この場合、図６（ａ）に示すように、ゲート壁４の下側、図６（ｂ）に示すようにゲート壁４の上側、図６（ｃ）に示すようにゲート壁４の中央部分等、ゲート壁４の移動に必要な各位置に設置することができる。これらの場合、図示のように、ゲート壁４の両側部に浮体１５を固定することが好ましい。

このように浮体１５を縦向きに設置することにより、浮体１５にゲート壁４を移動させる大きさの浮力が生じるまでの水位変動幅を大きくすることができ、通常時の波や潮の干満による水位変動幅では作動しないものとすることが容易となる。

Ｗ 水位
１ 水路
２ 水路開口部
３ ガイドレール
４ ゲート壁
５ 上部ストッパー
６ 下部ストッパー
１０ 水路開放部
１１ 水路閉鎖部
１１ａ 上水路閉鎖部
１１ｂ 下水路閉鎖部
１５ 浮体

Claims (5)

1. 河川又は海域に通じる取水や排水のための水路開口部に設けられ、河川又は海域の水位の上下に応じて浮力を利用して前記水路開口部を開閉する水路開口部開閉装置において、
   前記水路開口部の河川又は海域側に、該水路開口部に沿って上下動自在なゲート壁を備え、
   該ゲート壁には、前記水路開口部を前記河川又は海域側に解放するための水路開放部と前記水路開口部を閉鎖するための水路閉鎖部とを上下に隣り合う配置に備えるとともに、前記河川又は海域側の水位の変動に対応して上下動する浮体を備え、
   前記河川又は海域側水位の上下動に対応した浮体の上下動作によって前記ゲート壁を上下動させ前記水路開口部を自動開閉させるようにしたことを特徴とする水路開口部開閉装置。
2. 前記ゲート壁は、その水路開放部の下側に水路閉鎖部を備え、該ゲート壁の下端に前記浮体が固定され、前記河川又は海域側の平常時水位より上側にある水路開口部に対して設置され、該河川又は海域側の水位の異常上昇によって前記水路閉鎖部が水路開口部を閉鎖するようにした請求項１に記載の水路開口部開閉装置。
3. 前記ゲート壁は、その水路開放部の下側に水路閉鎖部を備え、該ゲート壁の上端に前記浮体が固定され、前記河川又は海域側の平常時水位より下側にある水路開口部に対して設置され、該河川又は海域側の水位の異常上昇によって前記水路閉鎖部が水路開口部を閉鎖するようにした請求項１に記載の水路開口部開閉装置。
4. 前記ゲート壁は、その水路開放部の下側及び上側にそれぞれ水路閉鎖部を備え、前記河川又は海域側の平常時水位より下側にある水路開口部に対して設置され、該河川又は海域側の水位の異常上昇によって下側の水路閉鎖部が水路開口部を閉鎖するとともに前記水位の異常降下によって上側の水路閉鎖部が水路開口部を閉鎖するようにした請求項１に記載の水路開口部開閉装置。
5. 前記ゲート壁は、前記水路開放部の両側に縦向きに設置した一対のガイドレールに沿って上下に移動可能に支持され、該ガイドレール間の下端側に前記ゲート壁の降下側高さを規制する下部ストッパーを備えるとともに、該ガイドレール間の上端側に前記ゲート壁の上昇側高さを規制する上部ストッパーを備えてなる請求項１〜４の何れか１に記載の水路開口部開閉装置。

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