JP2018096088A - 取水設備及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な構成で安価であり、既設の取水設備に対しても適用が可能な、取水を継続しつつスクリーンに付着する塵芥を除去可能な取水設備及びその使用方法を提供する。
【解決手段】取水口２１ａ、２１ｂを２以上有する水路１１と、前記取水口２１ａ、１２ｂそれぞれに設置され塵芥を捕捉するスクリーン３１ａ、３１ｂと、前記各スクリーン３１ａ、３１ｂの下流側に配置され膨張しスクリーン３１ａ、３１ｂが配置された第１取水部１７ａ、第２取水部１７ｂを閉鎖可能な閉鎖手段４０と、を有し、１以上の取水口２１ａ、２１ｂからの取水を継続し、他の取水口２１ａ、２１ｂからの取水を停止可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、河川等から水を取り込む取水口を備える取水設備に関し、特に取水口を２以上備える取水設備及びその使用方法に関する。

河川やダムの取水口にはスクリーンが設置され、導水路への塵芥の流入を防いでいる。通常、スクリーンに付着する塵芥は、併設された除塵機あるいは重機、人力などにより定期的に除去される。水位平常時は前記方法で対応可能であるが、スクリーンの天端が水没するような状況下では除塵機等を使用できない。このような場合には、スクリーンの下流側に位置する取水口ゲートを全閉とし、スクリーンにかかる水圧を無くし、付着した塵芥を流下させることで対応することも可能である（例えば特許文献１参照）。

取水口ゲートが１つしか設けられていない取水設備で特許文献１の方法を用いると、取水を継続することができないなどの支障が生じるため、取水口を２分割し、分割したそれぞれにスクリーン及び取水口ゲートを設置し、これを切換えながら運転する方法が提案されている（例えば特許文献２参照）。

この他、取水を継続しつつスクリーンに付着する塵芥を取り除く方法として、スクリーンに可動スクリーンを使用し、水の流れに対するスクリーンの位置を変更し、付着した塵芥を流下させる方法（例えば特許文献３参照）、さらにはスクリーンに塵芥を付着させない方法として、スクリーンに水を噴射する方法もある（例えば特許文献４参照）。

特開２００７−７７６２４号公報 特開２００５−２００９８６号公報 特開２００５−４２５０９号公報 特開平７−２０７６４４号公報

特許文献３及び特許文献４の方法は、塵芥が連続的に多量に流下した場合には、塵芥不能となり取水できなくなる恐れがある。これに対して取水口を分割し、分割したそれぞれにスクリーン及び取水口ゲートを設置し、これを切換えながら運転する方法は、塵芥が連続的に多量に流下した場合であっても除塵、取水が可能である。しかしながらこのような方法を既存の取水設備に適用するには、取水口ゲートを新たに設置する等の大掛かりな工事が必要となる。また取水口の高さが７ｍ以上もあるような水路に取水口ゲートを設置するには多大なコストがかかる。

本発明の目的は、簡便な構成で安価であり、既設の取水設備に対しても適用が可能な、取水を継続しつつスクリーンに付着する塵芥を除去可能な取水設備及びその使用方法を提供することである。

本発明は、取水口を２以上有する水路と、前記取水口それぞれに設置され塵芥を捕捉するスクリーンと、前記各スクリーンの下流側に配置され膨張しスクリーンが配置されたそれぞれの水路を閉鎖可能な閉鎖手段と、を有し、１以上の取水口からの取水を継続し、他の取水口からの取水を停止可能なことを特徴とする取水設備である。

本発明の取水設備において、前記閉鎖手段は、流体が充填されると膨張し、充填された流体が排出されると収縮する閉鎖体と、前記閉鎖体に前記流体を供給し、また前記閉鎖体に充填された前記流体を排出させる流体供給排出手段と、を備えることを特徴とする。

また本発明の取水設備において、前記各水路を塞ぐ前記閉鎖体は、２以上の閉鎖体で構成され、さらに前記２以上の閉鎖体のそれぞれについて膨張方向を規制する膨張規制手段を備え、前記閉鎖体は、膨張したとき前記膨張規制手段により膨張方向が規制されることを特徴とする。

また本発明の取水設備において、さらに前記閉鎖体の膨張又は収縮を制御する制御手段を備えることを特徴とする。

本発明は、前記取水設備の使用方法であって、前記取水口は、河川から水を取り込む取水口であり、１以上の取水口からの取水を継続し、他の取水口からの取水を前記閉鎖手段により水路を塞ぐことで停止させるステップと、取水を停止した前記取水口に設置された前記スクリーンに付着した塵芥を、河川の水流を利用して取り除くステップと、を含むことを特徴とする取水設備の使用方法である。

本発明によれば、簡便な構成で安価であり、既設の取水設備に対しても適用が可能な、取水を継続しつつスクリーンに付着する塵芥を除去可能な取水設備及びその使用方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態の取水設備１の構成を示す平面図である。 本発明の第１実施形態の取水設備１の構成を示す側面図である。 本発明の第１実施形態の取水設備１において第２取水部１７ｂを閉鎖した状態を示す側面図である。 本発明の第１実施形態の取水設備１において第２取水部１７ｂを閉鎖した状態を示す背面図である。 本発明の第１実施形態の取水設備１の制御装置６１の構成図である。 本発明の第１実施形態の取水設備１の使用例を示す平面図である。 本発明の第１実施形態の取水設備１の使用例の手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態の取水設備２の構成を示す平面図である。 本発明の第２実施形態の取水設備２の閉鎖手段４０周りの構成を示す側面図である。 本発明の第２実施形態の取水設備２において第２取水部１７ｂを閉鎖した状態を示す背面図である。

図１及び図２は、本発明の第１実施形態の取水設備１の構成を示す平面図及び側面図である。図３及び図４は、図１の取水設備１の第２取水部１７ｂを閉鎖した状態を示す側面図及び背面図である。なお、図４では供給管５４を省略している。本実施形態の説明において、同種の構成を区別する必要のない場合は、添え字を付さず、区別する必要があるときは添え字を付す。例を示せば、取水口２１と記した場合、取水口２１ａと取水口２１ｂとを含み、取水口２１ａと記した場合は、取水口２１ｂは含まれない。

取水設備１は、河川から水を取り込みこれを水力発電所に送る取水設備であり、河川水に同伴する塵芥１５１（図６参照）をスクリーン３１で捕捉し、スクリーン３１に付着した塵芥１５１を取り除きながら連続取水を可能とする取水設備である。図１に示す取水設備１は、河川に設けられた取水堰（取水ダム）１０１から取水を行う。

取水設備１は、２つの取水口２１ａ、２１ｂを備える導水路１１と、各取水口２１ａ、２１ｂに設置されたスクリーン３１ａ、３１ｂと、スクリーン３１ａが設置された第１取水部１７ａ、スクリーン３１ｂが設置された第２取水部１７ｂを閉鎖する閉鎖手段４０と、閉鎖手段４０を制御する制御装置６１とを備える。

導水路１１は、横幅の広い入口部１３を有し、入口部１３の先端が取水堰１０１の堤体１０３に臨むように設けられている。入口部１３には、ここを幅方向に２分割する分割壁１５が、入口部１３の先端から中央部に掛けて設けられている。これによりこの部分に第１取水部１７ａ及び第２取水部１７ｂが形成され、第１取水部１７ａの先端部が取水口２１ａ、第２取水部１７ｂの先端部が取水口２１ｂとなっている。第１取水部１７ａ及び第２取水部１７ｂは、入口部１３の後流１９で合流し１本の導水路１１となっている。

入口部１３の末端には、取水口ゲート２３が設けられている。取水口ゲート２３は、下流に設置されている水力発電所への送水量を調節するゲートであり、図示を省略した駆動装置により上下動可能に設置されている。この取水口ゲート２３は、従来の導水路に設置されている取水口ゲートと変わりない。

本実施形態では、入口部の第１取水部１７ａ及び第２取水部１７ｂと、取水口ゲート２３の下流側の導水路１１との幅が略同一となっているが、これら幅は特に限定されるものではない。本発明に係る取水設備は、入口部に２つの取水部、あるいは２つの導水路と、これらが合流する導水路に幅広く適用することができる。

堤体１０３には、２つの取水口２１の他に、取水口２１に対して直交する位置に排砂ゲート１１１が設けられている。排砂ゲート１１１は、河川水に同伴して運ばれ取水堰１０１内に堆積する土砂を排出するためのゲートであり、排砂ゲート１１１を開放することで堆積した土砂は水と一緒に堤体１０３より下流の河川に排出される。

第１取水部１７ａ及び第２取水部１７ｂには、それぞれスクリーン３１ａ、３１ｂ等が設けられているが、第１取水部１７ａと第２取水部１７ｂの構造、そこに設置されるスクリーン３１ａ、３１ｂ等は同一であるので、第１取水部１７ａを主に説明する。なお、第１取水部１７ａと第２取水部１７ｂとに設置されるスクリーン３１ａ、３１ｂ等を区別するため前者には添え字ａを、後者には添え字ｂを付する。

スクリーン３１ａは、導水路１１に取り込む水に塵芥１５１が含まれないように第１取水部１７ａの取水口２１ａに設置されている。スクリーン３１ａは、間隔を開けて縦方向に平行に配置された金属製の複数の帯板材３２ａを有し、これらが横方向に配置された連結材３３ａで連結されてなる（図４参照）。連結材３３ａは、スクリーン３１ａの補強材でもあり、山形鋼、溝形鋼などが使用され、本実施形態では、高さ方向に５段設けられている。連結材３３ａの段数は、特に限定されるものではない。

スクリーン３１ａは、取水口２１ａを塞ぐように、側面視において上端が下流側で水面に対して傾斜角θで、傾斜した状態で堤体１０３、分割壁１５に固定されている（図２参照）。

閉鎖手段４０は、第１取水部１７ａ及び第２取水部１７ｂを閉鎖する閉鎖体４１ａ、４１ｂと、閉鎖体４１ａ、４１ｂを取付ける取付座４３ａ、４３ｂと、閉鎖体４１ａ、４１ｂに流体を供給・排出する流体供給排出手段５１とを備える。閉鎖体４１ａと閉鎖体４１ｂ、取付座４３ａと取付座４３ｂとは同一の構成からなる。

閉鎖体４１ａは、第１取水部１７ａを取水不能に閉鎖する部材であり、伸縮性、水密性、気密性を有するゴム球である。閉鎖体４１ａは、流体供給排出手段５１を介して供給される加圧水、あるいは圧縮空気を受け入れ膨張し、供給された加圧水、あるいは圧縮空気が排出されると収縮し扁平状となる。閉鎖体４１ａは、膨張し第１取水部１７ａを取水不能に閉鎖し、収縮することで第１取水部１７ａを取水可能に開放することができればよく、ゴム球以外のものであってもよい。

閉鎖体４１ａの形状は、球状に限定されるものではなく、取付座４３ａと協働し、第１取水部１７ａを取水不能に閉鎖できればよく、第１取水部１７ａを容易に閉鎖できるものが好ましい。また閉鎖体４１ａは、安価で入手し易く、製造容易なものが好ましい。一方で、流体供給排出手段５１を介して供給される加圧水、あるいは圧縮空気に耐え得る強度が必要である。これらの点からゴム球は、閉鎖体４１ａとして好ましいといえる。

取付座４３ａは、閉鎖体４１ａを固定するための部材であり、金属製の平板で矩形形状を有する。取付座４３ａは、スクリーン３１ａの連結材３３ａに水面と平行となるように取付けられている。このようにスクリーン３１ａに取付座４３ａを取付ければ、取付座４３ａを支持する架台、枠体等が不要となり、安価にまた簡単に取付座４３ａさらには閉鎖体４１ａを設置することができる。このとき必要に応じてスクリーン３１ａに補強材を取付け補強してもよい。

取付座４３ａの横幅はスクリーン３１ａの横幅と同一であり、長さＬは上下の連結材３３ａの間隔と略同一である。取付座４３ａの長さＬは、これに限定されるものではないが、閉鎖体４１ａが膨張したときこれを規制し、閉鎖体４１ａが第１取水部１７ａを閉鎖するように設定されている。

取付座４３ａは、閉鎖体４１ａを固定するための取付座であると同時に、下方に位置する閉鎖体４１ａの上方への膨張を規制する膨張規制手段としても機能する。一例を示せば、下から２段目の取付座４３ａは、下から２段目の閉鎖体４１ａの取付座であり、かつ最下段の閉鎖体４１ａの膨張を規制する膨張規制手段である（図３、図４参照）。

取付座４３ａの膨張規制手段としての作用を説明する。球状の閉鎖体４１ａに加圧水、あるいは圧縮空気を供給し、自由膨張させると球状となる。これに対して第１取水部１７ａは、正面視において矩形であるので、球状物でここを閉鎖しようとすると角に隙間ができ易い。そこで本実施形態では、図４に示すように背面視において閉鎖体４１ａに対して上下に板状の取付座４３ａを、右に堤体１０３、左に分割壁１５を配置する。

図４に示すように閉鎖体４１ａと同様に配置された閉鎖体４１ｂに加圧水、あるいは圧縮空気を供給しこれを膨張させると、背面視において、まず閉鎖体４１ｂの側部４５ｂの一部が堤体１０３に、他方の側部４６ｂが分割壁１５に、上部４７ｂが一段上の取付座４３ｂに、下部４８ｂが取付座４３ｂに当接する。さらに加圧水、あるいは圧縮空気が供給されることで、堤体１０３等に対する密着面積が増加し、最終的に第２取水部１７ｂが取水不能に閉鎖される。これから取付座４３ｂは、閉鎖体４１ｂの上下方向の膨張を規制する膨張規制手段として機能することが分かる。

閉鎖体４１ａを取付座４３ａに固定する際には、取付座４３ａの上面全体に閉鎖体４１ａを固定させなくてもよい。閉鎖体４１ａを取付座４３ａの上面の一部に固定しても、閉鎖体４１ａが膨張すれば自然と取付座４３ａの上面全体に押付けられる。このように取付座４３ａに対する閉鎖体４１ａの固定は、容易である。

本実施形態において、最上段の閉鎖体４１には閉鎖体４１の上方への膨張を規制する手段である取付座４３が設けられていない。このため上部が丸くなっているが（図４参照）、これは取水口２１近傍の河川の最高水位Ｈ_０が最上段の閉鎖体４１の中間部であり、閉鎖体４１の上部の角を塞ぐ必要がないことによる。もちろん最上段の閉鎖体４１に対しても上方への膨張を規制する手段を設けてもよい。

本実施形態では、第１取水部１７ａを３個の閉鎖体４１ａを用いて取水不能に塞ぐが、閉鎖体４１ａの個数は、第１取水部１７ａの大きさ、取水堰１０１内の最高水位Ｈ_０に基づき適宜決定すればよい。第１取水部１７ａが小さく、又は水位が低いような場合は、閉鎖体４１ａは１個で対応可能である。

大型の第１取水部１７ａに対して、閉鎖体４１ａを１個設置し、これで第１取水部１７ａを取水不能に塞ぐことも可能であるが好適な方法とは言い難い。この方法の場合、閉鎖体４１ａが大きくなり製造が難しくコストが高くなる。また大きな閉鎖体４１ａは、扁平状態であっても面積が広いので場所を取る。これに対して適当な大きさの閉鎖体４１ａを複数個設置すれば、閉鎖体４１ａを安価かつ容易に製造可能であり、設置のための面積も狭くてよい。

閉鎖体４１は、膨張した際にスクリーン３１に密接していなくてもよい。図３では、閉鎖体４１ｂの一部のみがスクリーン３１ｂに接している。図３に示すように閉鎖体４１ｂは、第２取水部１７ｂを取水不能に閉鎖できればよく、このとき閉鎖体４１ｂがスクリーン３１ｂと全く接していなくてもよい。

閉鎖体４１ａが第１取水部１７ａを、又は閉鎖体４１ｂが第２取水部１７ｂを取水不能に閉鎖するとは、完全に水を止めることはもちろん、実質的に取水不能に閉鎖されているとみなされる場合を含む。本取水設備１において、閉鎖体４１ａ、４１ｂを用いて第１取水部１７ａ、又は第２取水部１７ｂを閉鎖させるのは、スクリーン３１ａ、３１ｂを通過する水の流れを堰止めることで、塵芥１５１のスクリーン３１前面への押し付け力を開放することにある。

本実施形態においては、後述の使用方法で説明するように出水時の河川の水流によってスクリーン３１に付着する塵芥１５１を取り除くことができる程度に、塵芥１５１のスクリーン３１前面への押し付け力が開放されていればよい。よって閉鎖体４１ａ、４１ｂを用いて第１取水部１７ａ、又は第２取水部１７ｂを閉鎖したとき、多少の水漏れがあってもよい。

流体供給排出手段５１は、閉鎖体４１を膨張、収縮させる装置であり、閉鎖体４１を膨張させる作動流体である加圧水を閉鎖体４１に供給し、又は閉鎖体４１が扁平状となるまで閉鎖体４１に充填された加圧水を排出する。流体供給排出手段５１は、閉鎖体４１ａと閉鎖体４１ｂとに独立し加圧水を供給し、加圧水を排出可能に構成されている。

流体供給排出手段５１は、加圧ポンプ５２、加圧ポンプ５２を駆動する駆動装置５３、閉鎖体４１に加圧水を供給する供給管５４、水を吸い込む吸込管５９を備える。

加圧ポンプ５２は正転、逆転可能なポンプであり、駆動装置５３と連結し正転、逆転する。加圧ポンプ５２の正転時には、吸込管５９を介して導水路１１から水を吸込み、これを加圧し供給管５４を通じて閉鎖体４１に加圧水を供給する。一方、加圧ポンプ５２の逆転時には、閉鎖体４１内の水を供給管５４を介して吸込み、吸込管５９を通じて導水路１１に放出する。

供給管５４は、基端を加圧ポンプ５２の吐出部（正転時）に接続する母管５５と、母管５５に接続し閉鎖体４１ａに水を供給する第１供給管５６ａ、閉鎖体４１ｂに水を供給する第２供給管５６ｂとを備える。第１供給管５６ａは、先端が３本に分岐し、各分岐管が各閉鎖体４１ａに接続する。第１供給管５６ａは、母管５５との接続部近傍に仕切弁５７ａを、さらに仕切弁５７ａと分岐管との間に圧力検出器５８ａを備える。第２供給管５６ｂも第１供給管５６ａと同一の構成からなる。

加圧ポンプ５２の起動停止、正転逆転及び仕切弁５７の開閉は、制御装置６１からの指令に基づき行われる。加圧水の供給は、閉鎖体４１ａ又は閉鎖体４１ｂを膨張させ、第１取水部１７ａ又は第２取水部１７ｂを閉鎖するに必要な圧力（必要到達圧）を予め求めておき、圧力検出器５８ａ、５８ｂがその圧力に達した時点で停止すればよい。一方、閉鎖体４１ａ又は閉鎖体４１ｂからの加圧水の排出は、圧力検出器５８ａ、５８ｂが大気圧に達した時点で停止すればよい。

流体供給排出手段５１は、閉鎖体４１ａと閉鎖体４１ｂとに独立して加圧水を供給し、独立して加圧水を排出可能に構成されていればよく、上記構成に限定されるものではない。また本実施形態では、閉鎖体４１を開閉する作動流体に加圧水を使用するが、他の作動流体であってもよい。例えば、圧縮空気を閉鎖体４１を開閉する作動流体としてもよい。圧縮空気の供給は、空気コンプレッサを用いることで容易に実現することができる。

制御装置６１は、加圧ポンプ５２及び仕切弁５７の動作を制御する制御手段であり、図５に制御装置６１の構成図を示す。

制御装置６１は、後述する第１設定値Ｘ_１、第２設定値等Ｘ_２を入力する入力手段６２、圧力検出器５８、及び水位検出手段である水位検出器７１からの信号を取り込む入力部６３、加圧ポンプ５２及び仕切弁５７に動作信号を出力する出力部６４、データ、プログラムを格納する記憶部６５、各種演算を行う演算部６６及び各部の制御を行う制御部６７を備える。

制御装置６１は、水位検出手段である水位検出器７１と接続し、各所の水位に基づき予め定めた手順に則り、加圧ポンプ５２の起動停止、正転逆転及び仕切弁５７の開閉を制御する。加圧ポンプ５２及び仕切弁５７の動作を制御する手順は、プログラミング化され制御装置６１に格納されている。このような制御装置６１は、コンピュータ、プログラムロジックコントローラ等を用いて実現される。加圧ポンプ５２及び仕切弁５７の動作を制御する手順は、後述の使用例のところで併せて説明する。

さらに取水設備１は、各所の水位を検出する水位検出手段７１を備える。水位検出手段７１は各所に設置された水位検出器７１で構成され、水位検出器７１は、設置された場所の水位を検出し、検出したデータを制御装置６１に送る。水位検出器７１は、取水口２１の近傍の河川に水位検出器７１ｄ、第１取水部１７ａのスクリーン３１ａの下流に水位検出器７１ａ、第２取水部１７ｂのスクリーン３１ｂの下流に水位検出器７１ｂ、取水口ゲート２３の下流に水位検出器７１ｃが設置されている。

次に取水設備１の使用方法を示す。図６は、取水設備１の使用例を示す平面図、図７は、本発明の第１実施形態の取水設備１の使用例の手順を示すフローチャートである。なお、以下に示す使用方法は、取水設備１の使用方法の代表例であり、取水設備１の使用方法がこれに限定されるものではない。ここに示す取水設備１の使用方法は、取水口２１を通じて連続的に取水を行いつつ、出水時に河川水の流れを利用してスクリーン３１に付着する塵芥を取り除くものである。

通常時、第１取水口２１ａ及び第２取水口２１ｂを通じて取水し、導水路１１を経由して水力発電所に所定量の水を送る（ステップＳ１）。このとき河川水に同伴する塵芥１５１は、第１スクリーン３１ａ及び第２スクリーン３１ｂで捕捉され、水力発電所には塵芥１５１を含まない水が送られる。このとき閉鎖体４１は、いずれも扁平状態である。ここで通常時とは、河川の水位が堤体１０３、排砂ゲート１１１を越えない状態をいう。

取水を継続すると、時間経過とともに第１スクリーン３１ａ及び第２スクリーン３１ｂに付着する塵芥１５１の量は増加する。第１スクリーン３１ａ及び第２スクリーン３１ｂに付着する塵芥１５１の量が増加すると取水量が低下するため、以下の要領で第１スクリーン３１ａ及び第２スクリーン３１ｂに付着する塵芥１５１を取り除く。

制御装置６１は、河川の水位Ｈが堤体１０３、排砂ゲート１１１を超える水位Ｈ_０であるか否か、取水口２１近傍の河川に設置された水位検出器７１ｄのデータに基づき判断する（ステップＳ２）。なお堤体１０３、排砂ゲート１１１の頂部までの水位Ｈ_０は、制御装置６１に予め入力されている。河川の水位Ｈが堤体１０３、排砂ゲート１１１を超える水位Ｈ_０であれば、後述のようにスクリーン３１に付着する塵芥１５１を河川水の流れを利用して取り除くことができる。

スクリーン３１に塵芥１５１が多く付着すると、これらが抵抗となり取水口２１近傍の河川の水位Ｈとスクリーン３１の下流の水位との間に大きな水位差ΔＨが生じる。つまり水位差ΔＨを検知することでスクリーン３１への塵芥１５１の付着量が分かる。制御装置６１は、ステップＳ２において河川の水位Ｈが堤体１０３、排砂ゲート１１１を越える水位Ｈ_０まで上昇していると判断すると、続いて第１スクリーン３１ａ前後の水位差ΔＨａ、第２スクリーン３１ｂ前後の水位差ΔＨｂが第１設定値Ｘ_１を超えているか否か判定する（ステップＳ３）。

第１スクリーン３１ａ前後の水位差ΔＨａは、水位検出器７１ｄの水位データから第１取水部１７ａに設置された水位検出器７１ａの検出する水位データを減算し算出する。第２スクリーン３１ｂ前後の水位差ΔＨｂも同じ要領で算出する。

第１設定値Ｘ_１は、第１スクリーン３１ａ又は第２スクリーン３１ｂに付着する塵芥１５１を取り除く必要があるか否かを判断するための指標であり、第１スクリーン３１ａ又は第２スクリーン３１ｂに付着した塵芥１５１の量と、そのときの水位差ΔＨａ、ΔＨｂとの関係を予め取得し、それに基づき決定される。

制御装置６１は、ステップＳ３において、第１スクリーン３１ａ及び第２スクリーン３１ｂの水位差ΔＨａ、ΔＨｂが共に第１設定値Ｘ_１を超えていると判断すると、水位差ΔＨａと水位差ΔＨｂとを比較し、水位差ΔＨの大きい方のスクリーン３１を優先順位１とする（ステップＳ４）。これは塵芥１５１の付着量の多い方から優先して塵芥１５１を取り除くための順位付けである。

第１スクリーン３１ａが優先順位１位の場合、制御装置６１は、第１取水部１７ａを閉鎖すべく、加圧ポンプ５２を正転稼働させ、仕切弁５７ａを開け、圧力検出器５８ａが必要到達圧となるまで閉鎖体４１ａに加圧水を供給する（ステップＳ５）。このとき第２取水口２１ｂを通じての取水は継続中であるため、仕切弁５７ｂは閉じられ、閉鎖体４１ｂは扁平状態である。制御装置６１は、圧力検出器５８ａが必要到達圧まで達すると、仕切弁５７ａを閉じ閉鎖体４１ａの膨張状態を保持する。仕切弁５７ａが閉じられた時点で加圧ポンプ５２も停止させる。

第１取水部１７ａが閉鎖されると、第１取水部１７ａの水の流れが停止するのでスクリーン３１ａに付着する塵芥１５１に対する押付け力がなくなる。このような状態の塵芥１５１は河川水に押し流され、河川水と共に堤体１０３、排砂ゲート１１１を越え河川の下流側に放出される（図６参照）。

制御装置６１は、水位差ΔＨａが第２設定値Ｘ_２以下か否か判断する（ステップＳ６）。第２設定値Ｘ_２は、スクリーン３１ａに付着する塵芥１５１が十分に除去されたか否かを判断するための指標であり、第１設定値Ｘ_１と同様に、第１スクリーン３１ａ又は第２スクリーン３１ｂに付着した塵芥１５１の量と、そのときの水位差ΔＨａ、ΔＨｂとの関係を予め取得し、それに基づき決定される。

制御装置６１は、ステップＳ６において水位差ΔＨａが第２設定値Ｘ_２以下であると判断すると、仕切弁５７ａを開け加圧ポンプ５２を逆回転稼働させ、閉鎖体４１ａ内の加圧水を排出する（ステップＳ７）。制御装置６１は、圧力検出器５８ａが大気圧まで低下すると、仕切弁５７ａを閉じ閉鎖体４１ａを扁平状態に保持する。仕切弁５７ａが閉じられた時点で加圧ポンプ５２も停止させる。

ステップＳ５及びステップＳ６の操作により、スクリーン３１ａに付着する塵芥１５１が除去され、ステップＳ７の操作により第１取水部１７ａを通じての取水が再開される。

制御装置６１は、スクリーン３１ｂについてもステップＳ５からステップＳ７の操作を行い、スクリーン３１ｂに付着する塵芥１５１を取り除き、取水を再開する（ステップＳ８）。

以上のように本方法は、第１取水部１７ａ、第２取水部１７ｂを交互に切換えながら操作することで取水を継続しつつスクリーン３１に付着する塵芥１５１を取り除くことができる。いずれか一方のスクリーン３１、例えばスクリーン３１ｂのみ塵芥１５１を除去する必要があり、スクリーン３１ａについては塵芥１５１を除去する必要がない場合は、スクリーン３１ｂのみ塵芥１５１を除去すればよいことは言うまでない。

本実施形態に示す取水設備１は、制御装置６１さらには水位検出手段７１を備え、制御装置６１が予め定められた手順に従い、流体供給排出手段５１を自動制御するので無人でスクリーン３１に付着する塵芥１５１を取り除くことができるが、制御装置６１を以下のように変形させれば上記操作を手動で行うこともできる。

第１実施形態の取水設備１の変形例を示す。第１の変形例では、制御装置６１に、水位検出手段７１のデータと加圧ポンプ５２の起動等とを切り離した半自動制御プログラムを搭載し、上記自動制御プログラムと半自動制御プログラムとを選択可能に構成する。半自動制御プログラムは、水位データを制御に取り込まないだけであり、加圧ポンプの起動、正転逆転、仕切弁５７の開閉は自動制御する。半自動制御プログラムは、水位検出手段７１と切り離されているので河川の水位に関係なく起動させることができる。

半自動制御プログラムが搭載された第１変形例の取水設備１は、次のように使用することができる。作業員がパトロール中にスクリーン３１に塵芥１５１が付着しているのを発見した場合、半自動制御プログラムを起動させることで第１取水部１７ａ、又は第２取水部１７ｂを閉鎖させることができる。河川の水位が上昇していないケースでは、河川水を利用して塵芥１５１を堤体１０３を乗り越えるように流下させることはできないが、塵芥１５１がスクリーン３１に押付けられていないので熊手等で簡単に塵芥１５１を除去することができる。

第２変形例では、制御装置６１を自動制御と手動操作とを切換え可能に構成する。制御装置６１に、自動制御と手動操作との切換えスイッチ、加圧ポンプ５２の起動停止及び正転逆転スイッチ、仕切弁５７ａ、５７ｂの開閉スイッチを設け、任意のタイミングで第１取水部１７ａ、又は第２取水部１７ｂを閉鎖、開放できるようにする。このように構成された第２の変形例の取水設備１では、第１変形例の取水設備１と同様に使用することができる。

図８及び図９は、本発明の第２実施形態の取水設備２の構成を示す平面図及び閉鎖手段４０周りの構成を示す側面図である。図１０は、本発明の第２実施形態の取水設備２において第２取水部１７ｂを閉鎖した状態を示す背面図である。図１〜図７に示す第１実施形態の取水設備１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。なお、図１０では供給管５４を省略している。

取水設備２は、第１実施形態の取水設備１と同様に河川から水を取り込み、導水路１１を介して需要先に送水する。取水設備２の構成は、取水設備１と基本的に同一であるが、ここでは河川に取水堰（取水ダム）１０１が設けられていない。以下、取水設備２について、取水設備１との相違点を中心に説明する。

取水設備２は、閉鎖体４２を用いて第１取水部１７ａ、第２取水部１７ｂのいずれか一方を閉鎖し、他方から取水を継続する点において取水設備１と同じであるが、ここで使用する閉鎖体４２は、閉鎖体４１と構成、使用方法が若干異なる。

第１取水部１７ａを閉鎖する閉鎖体４２ａ、第２取水部１７ｂを閉鎖する閉鎖体４２ｂは、各スクリーン３１ａ、スクリーン３１ｂに対して、それぞれ２列かつ４段、計８個取付けられている（図１０参照）。この閉鎖体４２は、第１実施形態の閉鎖体４１と同様に、スクリーン３１の連結材３３に固定された取付座４３に取付けられている。さらにスクリーン３１には、各段の取付座４３の中心に縦方向に仕切板４４（４４ａ、４４ｂ）が取付けられている。

仕切板４４は、金属製の平板であり、閉鎖体４２が膨張したとき一方の側部が仕切板４４に密着し、第１取水部１７ａ又は第２取水部１７ｂを閉鎖する。つまり仕切板４４は、閉鎖体４２を膨張させ第１取水部１７ａ又は第２取水部１７ｂを閉鎖させる際に、堤体１０３及び分割壁１５と同様に機能する。

第１取水部１７ａ又は第２取水部１７ｂを閉鎖する閉鎖体４２は、本実施形態に示すように複数個の閉鎖体４２を上下方向のみならず左右方向に配置してもよいため、断面積の大きい取水部にも適用可能である。また仕切板４４を設けることで小型の閉鎖体４２を使用することが可能となり、閉鎖体４２を安価に入手することができる。

また仕切板４４を設けると、仕切板４４と堤体１０３と上下の取付座４３とで囲われる部分（図１０のＡ部参照）を正方形に近付けることができる。断面が正方形であれば円球の閉鎖体４２で比較的簡単に閉鎖できる。円球の閉鎖体４２は安価で入手が容易であるので好ましい。

また取水設備２は、取水設備１と比較して第１取水部１７ａ又は第２取水部１７ｂを閉鎖する閉鎖体４２の使い方が異なる。取水設備２において、第１取水部１７ａ又は第２取水部１７ｂを取水不能に閉鎖体４２を膨張させる点においては取水設備１と同じであるが、膨張させる閉鎖体４２の個数が異なる。

第１実施形態の取水設備１では、第１取水部１７ａ又は第２取水部１７ｂを閉鎖する際に、閉鎖体４１ａ又は閉鎖体４１ｂを全て膨張させる。これに対して第２実施形態の取水設備２では、第１取水口２１ａ又は第２取水部２１ｂの水位に対応し、これに応じた閉鎖体４２ａ又は閉鎖体４２ｂを膨張させることができる。図１０においては、８個の閉鎖体４２ｂに対して上段の２個を除き、６個の閉鎖体４２ｂを膨張させている。

第１実施形態の取水設備１では、出水時の河川水の流れを利用してスクリーン３１に付着した塵芥１５１を除去するため、閉鎖体４１は、堤体１０３又は排砂ゲート１１１を超える高さの水位Ｈ_０を閉鎖する必要がある。堤体１０３又は排砂ゲート１１１を超える高さの水位Ｈ_０は一定であるので、水位に応じて閉鎖する閉鎖体４１を変える必要はない。

これに対して第２実施形態の取水設備２では、河川に取水堰（取水ダム）１０１が設けられていない。このため平常時であっても河川水の流れを利用してスクリーン３１に付着した塵芥１５１を除去することができる。第２実施形態の取水設備２では、平常時の取水口２１の水位の変動を考慮し、閉鎖する閉鎖体４２を調節可能としている。具体的には、閉鎖体４２ａ又は閉鎖体４２ｂの各段毎に加圧水を供給可能に仕切弁５７及び圧力検出器５８が設けられている。制御装置６１も閉鎖体４２ａ又は閉鎖体４２ｂの各段毎に加圧水を供給、排出可能に制御する。

次に取水設備２の使用方法を示す。取水設備２の代表的な使用方法は、取水口２１を通じて連続的に取水を行いスクリーン３１を介して塵芥１５１を取り除き、需要先に塵芥１５１を含まない水を送水する。さらにスクリーン３１に付着する塵芥１５１は、一方の取水部１７から取水を継続した状態で、他方の取水部１７を閉鎖し、閉鎖した取水部１７のスクリーン３１に付着する塵芥１５１を河川水の流れを利用して取り除く。

上記のように取水設備２と取水設備１との間で基本的な使用方法に差はないが、取水設備２が設置される河川には取水堰（取水ダム）１０１がないので、平常時であっても河川水を利用してスクリーン３１に付着する塵芥１５１を除去することができる。ここでのスクリーン３１に付着する塵芥１５１の除去は、図７のステップＳ４〜ステップＳ８と同じ要領で行うことができる。

このとき制御装置６１は、河川の水位を検出する水位検出器７１ｄのデータに基づき、第１取水部１７ａ又は第２取水部１７ｂを取水不能に閉鎖するに必要な閉鎖体４２にのみ加圧水を供給するように制御する。これにより不要な閉鎖体４２を膨張させる必要がなく、効率的に第１取水部１７ａ又は第２取水部１７ｂを取水不能に閉鎖することができる。取水設備２において、第１実施形態に示す取水設備１と同様に、出水時にスクリーン３１に付着する塵芥１５１を除去してもよいことは言うまでもない。

次に取水設備２の他の使用例を示す。取水設備２の上記使用方法は、スクリーン３１に付着する塵芥１５１を除去する条件として、スクリーン３１前後の水位差を検出し、この水位差が第１設定値Ｘ_１を超えていることを条件とする。この方法は、スクリーン３１に多くの塵芥１５１が付着している場合にのみ、スクリーン３１を清掃する効率的な方法であるが、この方法の場合、水位検出手段７１が必要である。この点は第１実施形態の取水設備１についても同じである。

取水堰（取水ダム）１０１のない河川に設置された取水設備２の場合、水位によらず所定時間経過後に第１取水部１７ａを閉鎖し、スクリーン３１ａに付着する塵芥１５１を河川水の流れを利用して取り除き、第１取水部１７ａを開放後、スクリーン３１ｂを同じ要領で清掃してよい。この方法の場合、制御装置６１に計時機能、あるいはカレンダー機能を搭載すれば、水位検出手段７１を設けなくても実行することができる。

上記実施形態を用いて説明したように本発明に係る取水設備は、取水を継続しつつスクリーンに付着する塵芥を除去することができるので、水路式発電所の取水設備等として好適に使用することができる。さらに塵芥を捕捉するスクリーンを備える取水部を閉鎖する閉鎖体に、加圧水などを充填し膨張させ取水部を塞ぐ閉鎖手段を用いるので、取水口ゲートと比べ設置が容易で、コスト的にも安価である。また本発明に係る取水設備は、構成が簡単であるので既設の取水設備に対しても比較的簡単な工事で適用することができる。

また本発明に係る取水設備は、スクリーンのおもて面側は、従来のスクリーンと同様の形状であるため河川水位が平常時には、重機による除塵も可能である。また本発明に係る取水設備は、取水量調整やスクリーンの下流を作業する際に、閉鎖手段を仮締切としても使用することができる。また本発明に係る取水設備及びその方法は、沈砂池、水槽および上下水道の処理施設等、幅広い分野に活用することができる。

以上、第１及び第２実施形態の取水設備１、２及びそれらの変形例、さらには使用方法を説明したが、本発明に係る取水設備及びその方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を変更しない範囲で変更して使用することができる。例えば上記実施形態に示す取水設備では、取水口は２つであるが、取水口は３つ以上であってもよい。この場合には、上記要領で各取水部に閉鎖手段を設置し、上記要領で１又は２以上の取水口から取水を継続し、残りの取水口に設置されたスクリーンに付着する塵芥を除去すればよい。

上記実施形態では、スクリーンの設置されている場所を第１取水部、第２取水部と記したが、ここを第１水路、第２水路、あるいは第１導水路、第２導水路と表してもよいことは言うまでもない。

図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更及び修正を容易に想定するであろう。従って、そのような変更及び修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。

１、２ 取水設備
１１ 導水路
１５ 分割壁
１７ａ 第１取水部
１７ｂ 第２取水部
２１、２１ａ、２１ｂ 取水口
２３ 取水口ゲート
３１、３１ａ、３１ｂ スクリーン
３３、３３ａ、３３ｂ 連結材
４０ 閉鎖手段
４１、４１ａ、４１ｂ 閉鎖体
４２、４２ａ、４２ｂ 閉鎖体
４３、４３ａ、４３ｂ 取付座
４４、４４ａ、４４ｂ 仕切板
５１ 流体供給排出手段
５２ 加圧ポンプ
５６ａ 第１供給管
５６ｂ 第２供給管
５７ａ、５７ｂ 仕切弁
５８ａ、５８ｂ 圧力検出器
６１ 制御装置
７１ 水位検出手段
７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ 水位検出器
１０１ 取水堰（取水ダム）
１０３ 堤体
１５１ 塵芥

Claims (5)

1. 取水口を２以上有する水路と、
   前記取水口それぞれに設置され塵芥を捕捉するスクリーンと、
   前記各スクリーンの下流側に配置され膨張しスクリーンが配置されたそれぞれの水路を閉鎖可能な閉鎖手段と、
   を有し、
   １以上の取水口からの取水を継続し、他の取水口からの取水を停止可能なことを特徴とする取水設備。
2. 前記閉鎖手段は、流体が充填されると膨張し、充填された流体が排出されると収縮する閉鎖体と、
   前記閉鎖体に前記流体を供給し、また前記閉鎖体に充填された前記流体を排出させる流体供給排出手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の取水設備。
3. 前記各水路を塞ぐ前記閉鎖体は、２以上の閉鎖体で構成され、
   さらに前記２以上の閉鎖体のそれぞれについて膨張方向を規制する膨張規制手段を備え、
   前記閉鎖体は、膨張したとき前記膨張規制手段により膨張方向が規制されることを特徴とする請求項２に記載の取水設備。
4. さらに前記閉鎖体の膨張又は収縮を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の取水設備。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の取水設備の使用方法であって、
   前記取水口は、河川から水を取り込む取水口であり、
   １以上の取水口からの取水を継続し、他の取水口からの取水を前記閉鎖手段により水路を塞ぐことで停止させるステップと、
   取水を停止した前記取水口に設置された前記スクリーンに付着した塵芥を、河川の水流を利用して取り除くステップと、
   を含むことを特徴とする取水設備の使用方法。

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