JP2016003448A

JP2016003448A - 取水装置

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Publication number: JP2016003448A
Application number: JP2014122448A
Authority: JP
Inventors: 栄次磯野; Eiji Isono; 雅秀助永; Masahide Sukenaga; 孝司上野; Koji Ueno
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2014-06-13
Filing date: 2014-06-13
Publication date: 2016-01-12
Anticipated expiration: 2034-06-13
Also published as: JP6005691B2

Abstract

【課題】水位が低下しても取水量が不足することを抑制する取水装置を提供する。
【解決手段】水路１１の流水量を制御するための取水装置１０であって、下端面２２と水路１１の底部９０の間に取水用の開口部２４を形成する取水ゲート２０と、取水ゲート２０の下端が水路１１と接しない範囲で昇降可能に支持するゲート支持部３０と、ゲート支持部３０を固定することで取水ゲート２０の昇降を抑制するロック部４０と、取水ゲート２０よりも上流側の水路１１の水位の変動に伴い鉛直方向に移動するフロート部５２と、フロート部５２の移動に伴って鉛直方向に移動し、フロート部５２が所定の位置まで上昇した場合にロック部４０のゲート支持部３０の固定を解除する駆動ロッド５４と、取水ゲート２０よりも上流側の水路１１の水位に応じて開口部２４の遮蔽量を変化させる流量調整部６０と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水力発電所等において河川等から取水するための取水装置に関する。

水力発電所において山間部の河川等から取水する場合に、電源がなく自動制御ができないときは、手動式の巻上機によって取水ゲートの開度を調整し、所定の水量を取水している。電源がないことにより、取水ゲートの開度は固定され、水位に応じた操作は実施していない。したがって、河川水位が上昇すると、取水量は増加し、河川水位が低下すると、取水量は減少する。

ところで、河川水の取水については、事前に水利使用許可を得ており、許可水量以上の取水は認められない。したがって、想定される最高水位でも取水量が許可水量を越えないように固定開度を設定する必要がある。したがって、通常の低水位時の取水量は僅かとなり、クリーンな水力エネルギーを有効に利用できないという問題がある。

このため、例えば特許文献１には、水位上昇に伴うフロートの上昇により補助ゲートを降下させて、水位上昇時に補助ゲートにより取水ゲートを閉じる技術が提案されている。

特開２０１１−１０２４８２号公報

しかし、水位上昇に伴う取水量制限のために取水ゲートを閉じた場合、その後に水位が低下しても取水ゲートが閉じ続けられるため、取水量が不足する場合がある。取水量が不足した場合、例えば水力発電所の発電機が停止する可能性がある。

本発明は、水位が低下しても取水量が不足することを抑制する取水装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の取水装置は、水路に配置され、前記水路の流水量を制御するための取水装置であって、前記水路に設けられ、下端面と前記水路の底部との間に取水用の開口部を形成する取水ゲートと、前記取水ゲートを、前記取水ゲートの下端が前記水路と接しない範囲で昇降可能に支持するゲート支持部と、前記ゲート支持部に取付けられ、前記ゲート支持部を固定することで前記取水ゲートの昇降を抑制するロック部と、前記水路の前記取水ゲートよりも上流側に設けられ、前記取水ゲートよりも上流側の前記水路の水位の変動に伴い鉛直方向に移動するフロートと、前記フロートに取付けられて前記フロートの移動に伴って鉛直方向に移動し、前記フロートが所定の位置まで上昇した場合に前記ロック部の前記ゲート支持部の固定を解除するロッドと、前記取水ゲートの下端部に設けられ、前記取水ゲートよりも上流側の前記水路の水位に応じて前記開口部の遮蔽量を変化させる流量調整部と、を有する。

この取水装置は、所定の水位になれば取水ゲートの固定を解除するロック部を有し、また、取水口の水位に応じて開口部の遮蔽量を変化させる流量調整部を有する。従って、取水装置は、許可水量以上の取水を抑制しながら、その後に水位が低下した場合にも、開口部の遮蔽量を調整することにより取水量が不足することを抑制することができる。

前記取水装置において、前記流量調整部は、前記取水ゲートの下端部に沿って設けられ、前記取水ゲートの下端部から鉛直方向下方に延在する板部と、前記板部の流水の下流方向側の面に設けられ、浮力を有する浮体部と、前記取水ゲートの下端部と前記板部の上端部とを、前記板部が前記取水ゲートの下端部と前記板部の上端部との間を回転軸として前記流水の上流方向に向かって回転可能に連結する連結部と、を有し、前記浮体部に働く浮力による流水の上流方向への回転モーメントと、前記取水ゲートよりも上流側の前記水路の水位に応じた水圧による流水の下流方向への回転モーメントとの関係に応じて、前記板部の回転量が変化することが好ましい。この取水装置は、流量調整部が浮体部及び板部を有することにより、より適切に開口部の遮蔽量を調整することができる。

前記取水装置において、前記浮体部は、前記板部と反対側の面が円弧状であることが好ましい。この取水装置は、浮体部の面が円弧状であるため、流量調整部が取水口の水面に追従し、より適切に開口部の遮蔽量を調整することができる。

前記取水装置において、前記浮体部は、前記板部と反対側の面に、鉛直方向に沿って溝が設けられていることが好ましい。この取水装置は、浮体部に溝が設けられることにより、流量調整部が取水口の水面に追従し、より適切に開口部の遮蔽量を調整することができる。

前記取水装置において、前記板部は、鉛直方向下方から前記流水の上流方向に向かって、０度以上９０度以下の範囲で回転することが好ましい。この取水装置は、板部が鉛直方向下方から前記流水の上流方向に向かって、０度以上９０度以下の範囲で回転するため、取水口の水位が再度上昇した場合において、流量調整部を適切に閉じることができ、開口部をより適切に遮蔽することができる。

前記取水装置において、前記取水ゲートは、前記取水ゲートの下降を所定の下降位置までに制限するストッパー部を有することが好ましい。この取水装置は、取水ゲートの下降を所定の位置までに制限するため、水位が低下しても取水量が不足することを抑制する。

前記取水装置において、前記ストッパー部は、前記取水ゲートの前記所定の下降位置を表示する表示部を有することが好ましい。この取水装置は、取水ゲートの所定の下降位置を表示するため、作業者が取水ゲートの下降位置を容易に認識することができる。

本発明によれば、水位が低下しても取水量が不足することを抑制することができる。

図１は、本実施形態に係る取水装置の構成を示す模式図である。図２は、図１の矢印Ａの方向から見た本実施形態に係る取水装置の模式図である。図３は、図１の矢印Ｂの方向から見た本実施形態に係る取水装置の模式図である。図４は、取水口と出水口とを示す模式図である。図５は、ゲート支持部の内部構造を表す模式図である。図６は、流量調整部の構成を示す模式図である。図７は、取水口の所定の水位における取水装置の動作を示す模式図である。図８は、取水口の所定の水位における取水装置の動作を示す模式図である。図９は、取水口の所定の水位における取水装置の動作を示す模式図である。

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、本実施形態に係る取水装置の構成を示す模式図である。図２は、図１の矢印Ａの方向から見た本実施形態に係る取水装置の模式図である。図３は、図１の矢印Ｂの方向から見た本実施形態に係る取水装置の模式図である。図１及び図２に示すように、取水装置１０は、取水ゲート２０と、ゲート支持部３０と、ロック部４０と、フロートガイド部５０と、フロート部５２と、ロッドとしての駆動ロッド５４と、流量調整部６０と、第１の開度調整ロッド７０と、第２の開度調整ロッド７２とを有する。取水装置１０は、水路１１に配置され、取水ゲート２０により取水量を制御しながら、水路１１の流水１００を、取水装置１０よりも流水１００の上流方向Ｘ１側に設けられる取水口１２から取水する。取水装置１０は、取水した流水１００を、取水装置１０より流水１００の下流方向Ｘ２側に設けられる出水口１３から出水する。

図４は、取水口と出水口とを示す模式図である。図２及び図４に示すように、取水口１２は、水路１１内に設けられ、水路１１の底部９０と、流水１００の流れ方向に沿って設けられて底部９０から延伸する２つの取水壁部８２，８４と、取水壁部８２，８４の先端を連結する取水屋根部８６とに囲まれる空間に形成される。取水屋根部８６には、開口部８８が設けられている。

図３及び図４に示すように、出水口１３は、水路１１の底部９０と、流水１００の流れ方向に沿って設けられて底部９０から延伸する２つの出水壁部９２，９４と、出水壁部９２，９４の先端を連結した出水屋根部９６とに囲まれる空間に形成される。出水壁部９２，９４の鉛直方向の高さは、取水壁部８２，８４の鉛直方向の高さよりも小さい。出水屋根部９６は、流水１００の上流側の端部から鉛直方向上方に延伸する出水壁部９３を有する。

図４に示すように、取水口１２と出水口１３とは、取水壁部８２と出水壁部９２と、取水壁部８４と出水壁部９４と、取水屋根部８６の下流方向Ｘ２側の端部と出水壁部９３の鉛直方向上方の端部とが連結することにより、互いに連結されている。なお、取水口１２は、取水装置１０が流水１００を取水することができればよく、構造はこれに限られない。また、出水口１３は、取水装置１０が流水１００を出水することができればよく、構造はこれに限られない。

図１に示すように、取水ゲート２０は、流水１００の流れ方向に対向し、取水口１２に設けられる壁状の部材である。本実施形態において、取水ゲート２０は、流水１００の下流方向Ｘ２側の面の一部が出水壁部９３と接している。取水ゲート２０は、出水壁部９３と共に、取水口１２から出水口１３への流水１００の流れをせき止める。ただし、取水ゲート２０は、取水口１２から出水口１３への流水１００の流れをせき止めるものであれば、出水壁部９３と接していなくてもよい。

取水装置１０は、取水ゲート２０の下端面２２と水路１１の底部９０とにより、取水用の開口部２４を形成する。取水装置１０は、開口部２４を介して、取水口１２からの流水１００を取水し、出水口１３に出水する。また、取水ゲート２０は、鉛直方向に沿って昇降することができる。取水ゲート２０は、鉛直方向下方に降下することにより、開口部２４の開口面積を減少させ、鉛直方向上方に上昇することにより、開口部２４の開口面積を増加させる。取水ゲート２０の昇降方法については後述する。

図５は、ゲート支持部の内部構造を表す模式図である。図１及び図５が示すように、ゲート支持部３０は、ピニオンカバー部３１と、ラックカバー部３２と、ピニオン部３３と、ラック部３５と、基台部３７と、とを有する。ゲート支持部３０は、ラックアンドピニオン構造を有し、取水ゲート２０を取水ゲート２０の下端面２２が水路１１の底部９０と接しない範囲で昇降可能に支持する。

ピニオンカバー部３１は、取水屋根部８６の開口部８８に設けられ、取水屋根部８６と出水壁部９３とを連結する土台部７１に設けられる箱状の部材である。ピニオンカバー部３１は、内部にピニオン部３３と、ラック部３５の一部と、基台部３７を収納する。

図５に示すように、ピニオン部３３は、複数の歯３３ａを有する円形の歯車であり、基台部３７に、水平方向を中心軸として回転可能に取付けられている。ラック部３５は、平板状の棒に、軸方向に沿って複数の歯３５ａを設けた部材である。ラック部３５は、鉛直方向に沿って、かつ、ピニオン部３３の外周の接線方向に沿って設けられている。ラック部３５は、一部がピニオンカバー部３１に収納され、他の一部がラックカバー部３２に収納される。また、ラック部３５は、鉛直方向下方の端部において、取水ゲート２０の鉛直方向上端部と接続されている。

ピニオン部３３の歯３３ａと、ラック部３５の複数の歯３５ａの間の歯間３５ｂとは、少なくとも１つ同士が噛み合っている。ピニオン部３３は、自身の回転運動をラック部３５に伝達して、ラック部３５を鉛直方向に移動させる。同様に、ラック部３５は自身の鉛直方向の移動をピニオン部３３に伝達して、ピニオン部３３を回転させる。本実施形態において、ピニオン部３３の時計回りの回転運動は、ラック部３５の鉛直方向下方の移動に連動している。また、ピニオン部３３の反時計回りの回転運動は、ラック部３５の鉛直方向上方の移動に連動している。ただし、これらの関係は逆でもよく、ピニオン部３３の時計回りの回転運動は、ラック部３５の鉛直方向上方の移動に連動していてもよい。

ラック部３５は、取水ゲート２０と接続されているため、取水ゲート２０は、ラック部３５の鉛直方向の移動に伴って昇降する。ピニオン部３３には、レバーが取り付けられており、作業者がレバーを回すことにより、ピニオン部３３を回転させ、ラック部３５及び取水ゲート２０を、手動で昇降させることができる。

また、ピニオン部３３には、ロック部４０が取り付けられている。ロック部４０は、取水屋根部８６の鉛直方向上部からピニオン部３３に向かって延在する。図１及び図５に示すように、ロック部４０は、棒状の部材であり、接触部４２と、支点部４４と、固定部４６とを有する。接触部４２は、ロック部４０の一方の端部であって、取水屋根部８６の鉛直方向上部に設けられている。固定部４６は、ロック部４０の他方の端部であって、ピニオン部３３の歯間３３ｂと噛み合っている。支点部４４は、接触部４２と固定部４６との間に設けられている。支点部４４は、土台部７１と固定されており、ロック部４０を回転可能に支持している。また、ロック部４０は、支点部４４と接触部４２との間の被支持部４５が、土台部７１に取付けられた支持部４３に鉛直方向下方から支持されている。ロック部４０は、支持部４３に支持されているため、被支持部４５が支持部４３に支持されている位置から支持部４３と離れる方向に向かって回転可能であるが、被支持部４５が支持部４３に支持されている位置から支持部４３に向かって回転しない。すなわち、本実施形態においては、ロック部４０は、被支持部４５が支持部４３に支持されている位置から、時計回りに回転可能であるが、反時計回りには回転しない。

上述のように、ロック部４０の固定部４６は、ピニオン部３３の歯間３３ｂと噛み合っている。ロック部４０は、ピニオン部３３を固定し、ピニオン部３３の回転をロックしている。より詳しくは、ロック部４０は、支持部４３に支持されているため、ピニオン部３３が時計回りに回転することを抑制する。すなわち、ロック部４０は、ラック部３５及び取水ゲート２０を固定し、取水ゲート２０を所定の位置に固定して、取水ゲート２０が鉛直方向下方に移動することを抑制する。

ロック部４０は、接触部４２が駆動ロッド５４に跳ね上げられることにより、支点部４４を中心に時計回りに回転する。ロック部４０は、支点部４４を中心に時計回りに回転することにより、ロック部４０の固定部４６と、ピニオン部３３の歯間３３ｂとの噛み合いが解除される。ロック部４０の固定部４６と、ピニオン部３３の歯間３３ｂと噛み合いが解除されれば、ピニオン部３３は時計回りに回転可能となる。そして、ラック部３５及び取水ゲート２０の固定は解除され、取水ゲート２０は自重で降下する。

図１に示すように、フロートガイド部５０は、両端が開口する円筒状の部材である。フロートガイド部５０は、外周が取水屋根部８６の開口部８７に支持されることにより取水口１２に設けられる。フロートガイド部５０は、一方の端部５１が取水屋根部８６の開口部８７の鉛直方向上部に位置して鉛直方向下方に延在する。フロートガイド部５０は、他方の端部が水路１１の底部９０上に底部９０と所定の間隔をもって位置する。また、フロートガイド部５０の一方の端部５１には、ロック部４０の接触部４２が配置されている。

フロート部５２は、内部に空気を収納する筒状（半円筒状）の中空の部材である。フロート部５２は、流水１００に対して浮力を有する。フロート部５２は、フロートガイド部５０の内部に設けられる。フロート部５２は、フロートガイド部５０の内部で、取水口１２内の水位の変動に応じて、鉛直方向に移動する。すなわち、フロート部５２は、取水口１２内の水位が上昇すれば、それに伴い鉛直方向上方に移動し、取水口１２内の水位が下降すれば、それに伴い鉛直方向下方に移動する。なお、フロート部５２は、流水１００に対して浮力を有するものであれば、筒状の中空の部材に限られず、例えば多孔性の部材であってもよい。

駆動ロッド５４は、図１に示すように、棒状の部材である。駆動ロッド５４は、一方の端部５５がフロート部５２に取付けられる。駆動ロッド５４は、フロートガイド部５０に沿って、一方の端部５５から他方の端部５６に向かって鉛直方向上方に延在する。駆動ロッド５４は、取水口１２内の水位の変動に応じて、フロート部５２の移動に伴い鉛直方向に移動する。駆動ロッド５４は、所定の位置まで上昇すると、他方の端部５６がフロートガイド部５０の一方の端部５１の位置に達し、ロック部４０の接触部４２と接触する。駆動ロッド５４は、ロック部４０の接触部４２と接触して接触部４２を鉛直方向上部に跳ね上げて、ロック部４０によるピニオン部３３の固定を解除する。

図６は、流量調整部の構成を示す模式図である。図１及び図６に示すように、流量調整部６０は、板部６１と、浮体部６６と、連結部６８とを有する。流量調整部６０は、連結部６８により、取水ゲート２０の下端部に取付けられる。流量調整部６０は、取水口１２の水位に応じて連結部６８を回転軸として回転することにより、取水ゲート２０の開口部２４の遮蔽量を変化させる。

板部６１は、板状の部材である。板部６１は、一方の端部６２に連結部６８が取り付けられている。板部６１は、連結部６８を介して、取水ゲート２０の取水口１２側の面の下端部に取付けられている。板部６１は、取水ゲート２０の水平方向に沿って、かつ、取水ゲート２０の下端部から鉛直方向下方に向かって他方の端部６３に延在するように、取水ゲート２０に取付けられている。

板部６１は、下流方向Ｘ２側の面６４の一部であって一方の端部６２側の面である接触面６５が取水ゲート２０の取水口１２側の面と接している。板部６１は、接触面６５にゴム状の弾性体を有する。板部６１は、接触面６５にゴム状の弾性体を有することにより、板部６１及び取水ゲート２０を保護し、また、板部６１と取水ゲート２０との間の水密性を向上させる。なお、板部６１は、板部６１及び取水ゲート２０を保護し、また、板部６１と取水ゲート２０との間の水密性を向上させるものであれば、接触面６５にゴム状の弾性体を設けることに限られない。

浮体部６６は、鋼又はＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics 強化繊維プラスチック）等により製造され、内部に空気を収納する中空の部材である。浮体部６６は、流水１００に対して浮力を有する。浮体部６６は、板部６１の面６４に設けられる。浮体部６６は、板部６１に取付けられている面と反対側の面６７が円弧状となっている。より詳しくは、面６７は、板部６１の一方の端部６２から他方の端部６３に向かって円弧状となっている。また、面６７には、板部６１の一方の端部６２から他方の端部６３に向かって複数の溝部６９が設けられている。本実施形態において、溝部６９は、水平方向にそって５個設けられているが、板部６１の一方の端部６２から他方の端部６３に向かって、面６７に設けられていれば、これに限られない。また、浮体部６６は、流水１００に対して浮力を有するものであれば、上述の材料に限られず、また中空の部材でなくてもよい。浮体部６６は、例えば多孔性の部材であってもよい。

連結部６８は、取水ゲート２０の水平方向に沿って設けられ、上述のように、板部６１と、取水ゲート２０の取水口１２側の面の下端部とを連結している。本実施形態において、連結部６８は、ヒンジである。連結部６８は、板部６１が連結部６８を中心軸として流水１００の上流方向Ｘ１に向かって回転できるように、板部６１と取水ゲート２０の取水口１２側の面の下端部とを連結している。より詳しくは、連結部６８は、板部６１の他方の端部６３が鉛直方向下方から流水１００の上流方向Ｘ１に向かって０度以上９０度以下の範囲内で回転するように、板部６１と取水ゲート２０の取水口１２側の面の下端部とを連結することが好ましい。なお、連結部６８は、板部６１が流水１００の上流方向Ｘ１に向かって回転できるように、板部６１と取水ゲート２０の取水口１２側の面の下端部とを連結するものであれば、ヒンジに限られない。

このように、流量調整部６０は、流水１００に対して浮力を有する浮体部６６と、板部６１及び浮体部６６を流水１００の上流方向Ｘ１に回転可能とする連結部６８とを有する。浮体部６６は、浮力による流水１００の上流方向Ｘ１への回転モーメントが作用する。また、板部６１は、取水口１２の水位に応じた水圧による流水１００の下流方向Ｘ２への回転モーメントが作用する。流量調整部６０は、浮体部６６に作用する浮力による上流方向Ｘ１への回転モーメントが、板部６１に作用する取水口１２の水位に応じた水圧による流水１００の下流方向Ｘ２への回転モーメントを下回った場合は、板部６１及び浮体部６６が流水１００の上流方向Ｘ１に向かって回転しない。流量調整部６０は、浮体部６６に作用する浮力による上流方向Ｘ１への回転モーメントが、板部６１に作用する取水口１２の水位に応じた水圧による流水１００の下流方向Ｘ２への回転モーメントを上回った場合は、板部６１及び浮体部６６が流水１００の上流方向Ｘ１に向かって回転する。流量調整部６０は、浮力による上流方向Ｘ１への回転モーメントと、取水口１２の水位に応じた水圧による流水１００の下流方向Ｘ２への回転モーメントとの関係に応じて、板部６１及び浮体部６６の流水１００の上流方向Ｘ１に向かう回転量を変化させる。

第１の開度調整ロッド７０は、図１及び図２に示すように、一方の端部が取水ゲート２０の鉛直方向上端部に取付けられ、土台部７１に設けられた開口部７７を介して鉛直方向上方に延在する棒状の部材である。第１の開度調整ロッド７０は、取水ゲート２０の昇降に伴って、鉛直方向に移動する。また、第１の開度調整ロッド７０の外周であって、土台部７１よりも鉛直方向上方の所定の位置には、円板部７４が設けられている。円板部７４は、開口部７７よりも径が大きい。従って、第１の開度調整ロッド７０及び取水ゲート２０は、円板部７４が土台部７１に接する位置まで降下すると、円板部７４と土台部７１とが接触することにより、それ以上降下しない。すなわち、円板部７４及び第１の開度調整ロッド７０は、取水ゲート２０の下降を所定の位置までに制限するストッパー部となる。

本実施形態において、円板部７４及び第１の開度調整ロッド７０は、取水ゲート２０の下端面２２が水路１１の底部９０と接さないように、取水ゲートの下降位置を制限する。従って、ゲート支持部３０は、円板部７４及び第１の開度調整ロッド７０により、取水ゲート２０を取水ゲート２０の下端面２２が水路１１の底部９０と接しない範囲で昇降可能に支持する。ただし、取水装置１０は、円板部７４及び第１の開度調整ロッド７０の位置を調整することにより、ゲート支持部３０が取水ゲート２０を取水ゲート２０の下端面２２が水路１１の底部９０と接するように支持するようにしてもよい。すなわち、この場合、取水装置１０は、円板部７４及び第１の開度調整ロッド７０の位置を調整することにより、取水ゲート２０を全閉とすることができる。

本実施形態においては、第１の開度調整ロッド７０の外周及び円板部７４の内周には、ねじが設けられている。円板部７４は、第１の開度調整ロッド７０の外周とのねじの締付量を制御することにより、円板部７４の第１の開度調整ロッド７０の軸方向での位置を変化させることができる。従って、円板部７４は、取水ゲート２０の最大下降位置を変化させることができる。また、本実施形態において、第１の開度調整ロッド７０及び円板部７４には、鉛直方向の高さを示す目盛が設けられている。作業者は、この目盛を読み取ることにより、設定した取水ゲート２０の所定の下降位置を容易に認識することができる。

第２の開度調整ロッド７２は、図１及び図２に示すように、一方の端部が取水ゲート２０の鉛直方向上端部に取付けられ、土台部７１に設けられた開口部７８を介して鉛直方向上方に延在する棒状の部材である。第２の開度調整ロッド７２は、ゲート支持部３０を介して、第１の開度調整ロッド７０に隣接して設けられている。第２の開度調整ロッド７２は、取水ゲート２０の昇降に伴って、鉛直方向に移動する。また、第２の開度調整ロッド７２の外周であって、土台部７１よりも鉛直方向上方の所定の位置には、ナット７６が設けられている。ナット７６は、開口部７８よりも径が大きく、円板部７４より径が小さい。従って、第２の開度調整ロッド７２及び取水ゲート２０は、ナット７６が土台部７１に接する位置まで降下すると、ナット７６と土台部７１とが接触することにより、それ以上降下しない。すなわち、ナット７６及び第２の開度調整ロッド７２は、取水ゲート２０の下降を所定の位置までに制限するストッパー部となる。

本実施形態において、ナット７６及び第２の開度調整ロッド７２は、取水ゲート２０の下端面２２が水路１１の底部９０と接さないように、取水ゲートの下降位置を制限する。従って、ゲート支持部３０は、ナット７６及び第２の開度調整ロッド７２により、取水ゲート２０を取水ゲート２０の下端面２２が水路１１の底部９０と接しない範囲で昇降可能に支持する。ただし、取水装置１０は、ナット７６及び第２の開度調整ロッド７２の位置を調整することにより、ゲート支持部３０が取水ゲート２０を取水ゲート２０の下端面２２が水路１１の底部９０と接するように支持するようにしてもよい。すなわち、この場合、取水装置１０は、ナット７６及び第２の開度調整ロッド７２を調整することにより、取水ゲート２０を全閉とすることができる。

本実施形態においては、第２の開度調整ロッド７２の外周及びナット７６の内周には、ねじが設けられている。ナット７６は、第２の開度調整ロッド７２の外周とのねじの締付量を制御することにより、ナット７６の第２の開度調整ロッド７２の軸方向での位置を変化させることができる。従って、ナット７６は、取水ゲート２０の最大下降位置を変化させることができる。また、本実施形態において、第１の開度調整ロッド７０及びナット７４には、鉛直方向の高さを示す目盛が設けられている。作業者は、この目盛を読み取ることにより、取水ゲート２０の鉛直方向での位置を容易に認識することができる。なお、本実施形態においては、第１の開度調整ロッド７０と円板部７４とにより取水ゲート２０の最大下降位置を決定し、ナット７６は、円板部７４と鉛直方向で同じ高さに位置するように、位置を調整される。円板部７４は、ナット７６よりも径が大きいため、位置の微調整が可能となる。なお、本実施形態において、開度調整ロッドは２つであるが、これに限られず、１つあるいは３つ以上であってもよい。

次に、取水口１２の水位の変化に伴う取水装置１０の動作について説明する。図７、図８及び図９は、取水口の所定の水位における取水装置の動作を示す模式図である。図７は、取水口１２の水位が通常の水位１０２である場合を示している。図８は、取水口１２の水位が上昇して設定水位１０３になっている場合を示している。図９は、取水口１２の水位が設定水位１０３から下降して、所定水位１０５になっている場合を示している。

取水ゲート２０の鉛直方向での位置は、作業者がゲート支持部３０のピニオン部３３に取付けられたレバーを操作して取水ゲート２０を所定の位置まで移動させ、ロック部４０でピニオン部３３をロックすることにより、決定される。この場合の取水ゲート２０の位置は、図７に示されるように、取水ゲート２０の下端部と水路１１の底部９０との距離が距離Ｙ１になるように決定される。この場合、流量調整部６０の下端部と水路１１の底部９０との距離は、距離Ｚ１となる。この場合において、流水１００が取水口１２から出水口１３に流れる流路である有効流路２４Ａは、開口部２４から流量調整部６０が遮蔽する箇所を除いた部分である。すなわち、図７における有効流路２４Ａは、流量調整部６０の下端部と水路１１の底部９０との間の、鉛直方向の距離が距離Ｚ１となる開口部分である。本実施形態において、距離Ｙ１及びＺ１は、任意に設定することができる。

図８に示すように、増水などで取水口１２の水位が上昇し設定水位１０３（例えば、流量０．９ｍ^３／ｓに対応）になると、フロート部５２が取水口１２の水位に伴って上昇することにより、駆動ロッド５４がロック部４０の接触部４２を鉛直方向上部に跳ね上げて、ロック部４０によるピニオン部３３の固定を解除する。そして、取水ゲート２０が、自重により第１の開度調整ロッド７０及び円板部７４により決定された位置まで降下する。図８に示されるように、本実施形態における取水ゲートの降下位置は、取水ゲート２０の下端部と水路１１の底部９０との距離が距離Ｙ２となる位置である。

取水口１２の水位が設定水位１０３である場合、浮体部６６に作用する浮力による上流方向Ｘ１への回転モーメントが、板部６１に作用する取水口１２の水位に応じた水圧による流水１００の下流方向Ｘ２への回転モーメントを下回っている。そのため、図８に示されるように流量調整部６０は、流水１００の上流方向Ｘ１に向かって回転せず、板部６１及び浮体部６６は、鉛直方向下方に向かって延在している。この場合、流量調整部６０の下端部と水路１１の底部９０との距離は距離Ｚ２となる。

図８に示されるように、取水口１２の水位が設定水位１０３になった場合において、流水１００が取水口１２から出水口１３に流れる流路である有効流路２４Ｂは、流量調整部６０の下端部と水路１１の底部９０との間の、鉛直方向の距離が距離Ｚ２となる開口部分である。また、有効流路２４Ｂを通って出水口１３より出水された流水１００の水位１０４は、流量調整部６０の下端部、すなわち距離Ｚ２に対応する水位となっている。本実施形態において、距離Ｙ２及び距離Ｚ２は、取水口１２の水位が設定水位１０３以上になった場合においても、取水量が許可水量を超えないように設定されるものであれば、任意に設定することができる。また、ロック部４０がピニオン部３３の固定を解除する水位である設定水位１０３も、取水量が許可水量を超えないものであれば、任意に設定することができる。

図９に示すように、取水口１２の水位が設定水位１０３から所定水位１０５まで下降した場合、取水ゲート２０の位置は図８に示す位置から変わらない。この場合の取水ゲート２０の下端部と水路１１の底部９０との距離は、距離Ｙ２のままである。従って、この場合において、流量調整部６０は、鉛直方向下方に向かって延在している場合においては、流量調整部６０の下端部と水路１１の底部９０との距離が距離Ｚ２である位置のままである。

ここで、所定水位１０５は、鉛直方向の高さが距離Ｚ２よりも大きい。また、取水口１２の水位が所定水位１０５である場合、浮体部６６に作用する浮力による上流方向Ｘ１への回転モーメントが、板部６１に作用する取水口１２の水位に応じた水圧による流水１００の下流方向Ｘ２への回転モーメントを上回る。従って、図９に示すように流量調整部６０は、流水１００の上流方向Ｘ１に向かって回転する。より詳しくは、取水口１２が所定水位１０５である場合、流量調整部６０は、流量調整部６０の下端部と水路１１の底部９０との距離が、距離Ｚ３となるように、流水１００の上流方向Ｘ１に向かって回転する。この場合、流量調整部６０の下端部は、浮体部６６の面６７が流水１００の水面（所定水位１０５の位置）と接する位置である。すなわち、流量調整部６０は、流量調整部６０の下端部が流水１００と接するように回転する。従って、距離Ｚ３は、所定水位１０５と対応する位置である。

この場合において、流水１００が取水口１２から出水口１３に流れる流路である有効流路２４Ｃは、流量調整部６０の下端部と水路１１の底部９０との間の、鉛直方向の距離が距離Ｚ３となる開口部分である。このように、取水口１２の水位が設定水位１０３以上となり、その後水位が所定水位１０５まで低下した場合、流量調整部６０が流水１００の上流方向Ｘ１に向かって回転するため、有効流路が大きくなる。

流量調整部６０の回転量、すなわち流量調整部６０の下端部と水路１１の底部９０との距離は、取水口１２の水位に応じて変化する。すなわち、浮体部６６に作用する浮力による上流方向Ｘ１への回転モーメントと板部６１に作用する取水口１２の水位に応じた水圧による流水１００の下流方向Ｘ２への回転モーメントとの関係に応じて、流量調整部６０の回転量が変化する。例えば、取水口１２の水位が所定水位１０５よりも上昇した場合、浮力による回転モーメントが大きくなるため、流量調整部６０は、さらに上流方向Ｘ１へ回転し、有効流路が大きくなる。なお、流量調整部６０が回転を始める場合、すなわち浮力による回転モーメントが水圧による回転モーメントを上回る場合の取水口１２の水位は、例えば、取水口１２の水位が板部６１の一方の端部６２と他方の端部６３の鉛直方向における中央部に位置した場合であるが、これに限られず任意に設定することができる。

なお、取水口１２の水位が所定水位１０５まで下降して、取水装置１０が流量調整部６０の回転により有効流路を大きくしながら取水を所定の期間継続した後、作業者がゲート支持部３０のピニオン部３３に取付けられたレバーを操作することにより、取水ゲート２０の位置を図７で示す位置に戻す。

このように、本実施形態に係る取水装置１０は、所定の水位になれば取水ゲート２０の固定を解除するロック部４０を有し、また、取水口１２の水位に応じて開口部２４の遮蔽量を変化させる流量調整部６０を有する。従って、取水装置１０は、許可水量以上の取水を抑制しながら、その後に水位が低下した場合にも、有効流路の開口面積を調整することにより取水量が不足することを抑制することができる。また、この流量調整部６０は、取水ゲート２０に取付けるものなので、既設の取水ゲートにも容易に取り付けることができる。

さらに、本実施形態に係る流量調整部６０は、板部６１と、浮体部６６とを有する。従って、本実施形態に係る取水装置１０は、水位が高く流量調整部６０が閉じている場合は板部６１により、開口部２４を確実に遮蔽することができる。また、流量調整部６０は、浮体部６６に働く浮力による回転モーメントが板部６１に働く取水口１２の水位に起因する水圧による回転モーメントを上回った場合に、流水１００の上流方向Ｘ１に向かって回転する。そして、流量調整部６０の回転量は、浮体部６６に働く浮力と、板部６１に働く取水口１２の水位に起因する水圧とのバランスに応じて変化する。従って、本実施形態に係る取水装置１０は、取水口１２の水位に応じて、適切に有効流路の開口面積を調整することができる。

さらに、本実施形態に係る流量調整部６０は、浮体部６６の面６７が円弧状である。従って、流量調整部６０は、流水１００の抵抗を抑制して、取水口１２の流水１００の水面（取水口１２の水位）に適切に追従することができる。また、本実施形態に係る流量調整部６０は、浮体部６６の面６７に溝部６９を有する。流量調整部６０は、溝部６９により、流水１００の抵抗を抑制して、取水口１２の流水１００の水面（取水口１２の水位）に適切に追従することができる。そのため、流量調整部６０は、取水口１２の水位に応じて適切に回転して、有効流路の開口面積をより好適に調整することができる。

また、本実施形態に係る流量調整部６０は、鉛直方向下方から流水１００の上流方向Ｘ１に向かって０度以上９０度以下の範囲内で回転する。従って、取水装置１０は、取水口１２の水位が再度上昇した場合において、流量調整部６０を適切に閉じる（鉛直方向下方に位置させる）ことができ、開口部２４をより適切に遮蔽することができる。

また、本実施形態に係る取水装置１０は、ラックアンドピニオン構造を有するゲート支持部３０により、取水ゲート２０を昇降可能に支持する。従って、取水装置１０は、取水ゲート２０を好適に昇降することができる。ただし、ゲート支持部３０は、取水ゲート２０を昇降可能に支持するものであれば、ラックアンドピニオン構造に限られず、例えばワイヤで取水ゲート２０を支持し、そのワイヤを巻き上げることにより取水ゲート２０を昇降させるものであってもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これら実施形態の内容によりこの発明が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

１０取水装置
１１水路
１２取水口
１３出水口
２０取水ゲート
３０ゲート支持部
４０ロック部
５０フロートガイド部
５２フロート部
５４駆動ロッド
６０流量調整部
６１板部
６６浮体部
６８連結部
７０第１の開度調整ロッド
７２第２の開度調整ロッド
９０底部
１００流水
Ｘ１上流方向
Ｘ２下流方向

Claims

水路に配置され、前記水路の流水量を制御するための取水装置であって、
前記水路に設けられ、下端面と前記水路の底部との間に取水用の開口部を形成する取水ゲートと、
前記取水ゲートを、前記取水ゲートの下端が前記水路と接しない範囲で昇降可能に支持するゲート支持部と、
前記ゲート支持部に取付けられ、前記ゲート支持部を固定することで前記取水ゲートの昇降を抑制するロック部と、
前記水路の前記取水ゲートよりも上流側に設けられ、前記取水ゲートよりも上流側の前記水路の水位の変動に伴い鉛直方向に移動するフロートと、
前記フロートに取付けられて前記フロートの移動に伴って鉛直方向に移動し、前記フロートが所定の位置まで上昇した場合に前記ロック部の前記ゲート支持部の固定を解除するロッドと、
前記取水ゲートの下端部に設けられ、前記取水ゲートよりも上流側の前記水路の水位に応じて前記開口部の遮蔽量を変化させる流量調整部と、を有する取水装置。
前記流量調整部は、
前記取水ゲートの下端部に沿って設けられ、前記取水ゲートの下端部から鉛直方向下方に延在する板部と、
前記板部の流水の下流方向側の面に設けられ、浮力を有する浮体部と、
前記取水ゲートの下端部と前記板部の上端部とを、前記板部が前記取水ゲートの下端部と前記板部の上端部との間を回転軸として前記流水の上流方向に向かって回転可能に連結する連結部と、を有し、
前記浮体部に働く浮力による流水の上流方向への回転モーメントと、前記取水ゲートよりも上流側の前記水路の水位に応じた水圧による流水の下流方向への回転モーメントとの関係に応じて、前記板部の回転量が変化する請求項１に記載の取水装置。
前記浮体部は、前記板部と反対側の面が円弧状である請求項２に記載の取水装置。
前記浮体部は、前記板部と反対側の面に、鉛直方向に沿って溝が設けられている請求項３に記載の取水装置。
前記板部は、鉛直方向下方から前記流水の上流方向に向かって、０度以上９０度以下の範囲で回転する請求項２から請求項４に記載の取水装置。
前記取水ゲートは、前記取水ゲートの下降を所定の下降位置までに制限するストッパー部を有する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の取水装置。
前記ストッパー部は、前記取水ゲートの前記所定の下降位置を表示する表示部を有する請求項６に記載の取水装置。