JP2764311B2 - 自動水位調節開閉ゲート装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、取水のために河川等を堰上げ、または用水
路から余剰の水を放水するための自動水位調節開閉ゲー
ト装置に関する。

（従来技術） 流量の如何に拘らずゲートを自動的に開閉して、上流
の水位を一定の高さに堰上げるものとして、第５図に示
すテンダーゲート装置がある。

この装置は水路Ｃに沿って水槽Ｔが設けられており、
水槽Ｔは堰体４で上流静水池５とフロート室３に分割さ
れていて、そして水路Ｃにはゲート１が軸14を中心とし
て水路Ｃを開閉するために回動自在に取付けられ、フロ
ート室３に浮べられたフロート２と連動するように設け
られている。20はカウンターウエイトである。上流静水
池５はゲート上流水路と流水口６で連通し、フロート室
３は流出口７でゲート下流水路と連通している。

このように構成された装置は、上流水位が上昇する
と、水は堰体４を越流してフロート室３内への流入量が
増加して、その水位が上昇し、フロート２と共にゲート
１が上昇して開き、上流水位が低下する。上流水位が低
下すると、逆の動作となり、ゲート１が閉じるので、従
ってゲート１の上流水位が自動的にほぼ一定に保持され
ることになる。

（発明が解決しようとする課題） 従来のゲート装置は上流静水池の水位が堰高を越える
と、直ちに、堰の越流が生じ、これによってフロート室
のフロートが上昇することになるが、フロートの作動力
が弱いのでテンダーゲートでなければならず、したがっ
て、ゲートの軸が邪魔になって洪水位の高い河川におい
て使用することができず、また、洪水になれば水位の上
昇に伴ってゲートが開くものの、ゲートが水面附近にあ
るために流木等の疎通に不安があって、その意味におい
ても河川および余水吐に使用することは適当でなかっ
た。

また、従来において、フロートの作動力が弱くテンダ
ーゲートしか動かせなかった原因として、フロート平面
積がもっとも小さくなるようにゲートとフロートの作動
比を決定しても、ゲートの開閉に伴うフロートの上昇、
下降量がゲートの上下流水位差の90パーセントにも達
し、フロートに開方向または閉方向に働く力はそれぞれ
５パーセント程度で非常に小さく、またその場合のゲー
トに対するフロートの作動比は数分の一に過ぎないため
にテンダーゲートしか動かせなかったものである。そこ
で、本発明は、フロートの一部に導水室を設け、フロー
トが昇降するときに導水室内の水をフロート室内に移行
させるようにすると共にフロートの昇降に連繋してゲー
トに先行して迅速に昇降するようにした自動水位調節開
閉ゲート装置を提供するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するために、水路を開閉する
ゲート１を設け、前記水路Ｃの近傍に水槽Ｔを設け、前
記水槽Ｔを上流静水池５、フロート室３、下流静水池11
とに分割し、前記ゲート上流と前記上流静水池を連通
し、ゲート下流と前記下流静水池を連通し、前記フロー
ト室３にはゲートの昇降動作に連動するフロート２を浮
べ、前記フロート２は前記上流静水池５の中に設置した
通水槽8bに連通した導水室2bを備え、前記通水槽8bは前
記上流静水池５の中に設置した導水槽9bと連通してお
り、通水槽8bの上端は前記導水槽9bの上端より僅かに低
い位置をとり、前記導水槽9bは前記フロート室３の底部
近くで連通しており、前記フロート室３は前記下流静水
池11と流出管10で連結されており、流出管10の開口部に
は前記下流静水池11の中に位置するフロート12dの浮力
で閉止され弁体12aを配置したことを特徴とする自動水
位調節開閉ゲート装置としたものである。

（作用） 本発明は上記構成からなるものであるから、フロート
の導水室に上流の河川水が導入されているので、フロー
トに働く力はフロートの上昇下降によって変らず、した
がってフロートに河川の上下流水位差の半分の高さに相
当する大きな力が、それぞれ開方向または閉方向に働
き、またゲートに対するフロートの作動比を約半分にで
きるので、抵抗の大きなローラーゲートを採用可能とす
ることができる。

また、下流水位が所定の高さに達すれば、フロート室
からの水の排出が停止され、ゲートは開運動を始める
が、フロートの上昇に伴ってフロート内の水がフロート
室に移動するので、ゲートの開運動に伴って上流河川水
位が低下し、河川からのフロート室への水の流入がなく
なってもゲートの開運動は継続されるので洪水の疎通に
不安を生じないものである。

（実施例） 以下、本発明の実施例について第１図および第２図に
基づいて説明する。

水路Ｃにはゲート１が、水路Ｃを遮る位置関係で上下
摺動自在に取付けられている。水路Ｃの上方には水路を
横切る方向に軸14が設置されており、ゲート１はこの軸
14に固設した従動スプロケット16,16に巻回したチェン1
8の一端に取付けられており、その他端にはゲート用カ
ウンターウエイト20が取付けられている。水路Ｃの近傍
に一つの水槽Ｔが構築されており、その水槽Ｔ内は、上
流静水池５、フロート室３、下流静水池11に分割されて
いる。

そして、後述の構造で、ゲート１の上流の水路から流
入口６を通って、上流静水池５、フロート室３、下流静
水池11を通り流出口７からゲート１の下流の水路に至る
水流経路が構成されている。

フロート室３には、ゲート１の昇降動作と連動するフ
ロート２が浮かべられている。このフロート２は下方の
密閉室2aと上方の導水室2bとからなり、導水室2bは通気
口2bを有し、大気に連通している。更に、導水室2bは密
閉室2aの中を通って下方に延びた通水管8aを介して、仕
切室を貫通し、上流静水池５の中に取付けた通水槽8bに
連通している。通水管8aはフロート室３の中にあっては
ジグザグに折曲されかつ屈曲自在となっている。通水管
8aは通水槽8bの底部に開口し、通水槽8bは上流静水池５
の水面のやや下方に開口している。

上流静水池５の中には、通水槽8bのほかに導水槽9bが
取付けられていて、導水槽9bは通水槽8bより僅かに高い
位置に開口している。導水槽9bの底部には導水管9aの上
端が接続され、その下端はフスート室３の下方に開口す
るように仕切壁に取付けられている。

また、通水槽8bと導水槽9bとはそれらの底部附近で連
通管13で相互に連通するように設けられている。

フロート室３と下流静水池11との仕切壁には、Ｔ字状
の流出管10が下流静水池11内において直線部を上下方向
に向けた状態で取付けられている。Ｔ字状の流出管10の
直線部の下縁は弁座になっており、制水用の弁体12aが
これに当接する位置に配設されている。弁体12aには連
結杆12bが一体に取付けられており、これは流出管10の
直線部の中を通って上方に延びている。連結杆12bには
パッキング12cとフロート12dが夫々取付けられており、
そしてパッキング12cは流出管10の上方開口部を閉塞す
る位置にあり、またフロート12dは連結杆12bの中間に位
置する。連結杆12bの上端部には、第３図において拡大
して示すように、ピン12eが突設されており、このピン1
2eには、下流静水池11の壁面に上下方向に揺動自在に軸
支されたカム板12fのカム溝が係合している。壁面とカ
ム板12fの側部中間部には引きばね12hが張設されている
ので、ばね12hの作用で、カム板2fは上方または下方の
いずれかの位置をとる。図中12gは枢着軸である。

フロート２は前出の軸14に固設された主動スプロケッ
ト15に巻回したチェーン17の一端に取付けられその他端
にはフロート用カウンターウエイト19が取付けられてい
る。

次に、装置の詳細について述べる。

ゲート１の重量は、ゲートが自重によって閉じ得るよ
う十分に大きくされている。

また、フロート２の導水室2bの高さと主動スプロケッ
ト15に対する従動スプロケット16の径は、ゲート１が一
気に十分に高く開くように十分に大きなものとし、密閉
室2aの容積は、この部分が全部水没しておれば、ゲート
１が開き始め、その大部分が露出すれば、ゲート１が最
後まで閉じて、全閉状態となるよう十分に大きくされて
いる。また、フロート２の重さもこれに働く最大の浮力
よりも大きくされ、フロート２とフロート室３との間の
隙間は極力小さくされている。

導水管8aの大きさはゲート１の所要の開速度に応じて
適当に定められ、これを基準にして連通管13、流出管10
および導水管9aが順次大きくされ、導水管9aに対する導
水槽9bの大きさも十分に大きくされている。

なお、フロート用カウンターウエイト19とゲート用カ
ウンターウエイト20の重さは、フロート室３内の水位が
フロート２の導水室2bの水位より密閉室2aの高さの半分
だけ低い状態において全体が均衡されるようにする。

本発明の実施例の作用について述べる。

非洪水時において、制水用弁体12aのフロート12dは空
中に露出され、弁体12aは自重で下降しているので、流
出管10の開口部は開かれている。この状態においては、
カム板12fが時計方向に回動されて、連結杆12bをばね12
hで押し下げているので、弁体12aは安定した状態にあ
り、フロート室３から下流静水池11へ常時水が流出しつ
づける。一方、上流河川水位が導水槽9bの上端より低
く、通水槽8bの上端より高ければ、連通管13を通じて、
導水管9aに上流河川水が流入するが、既述のように流出
管10の大きさは連通管13よりも十分に大きくされている
ので、流入量よりも流出量が多くて、フロート室３内の
水位は低下を続ける。フロート２の下降によってゲート
１が閉じられてゆくと、上流河川の水位は徐々に上昇す
る。したがって、上流河川水位が導水槽9bの上端より低
い状態が続くことはないが、上流河川水位が上昇し、導
水槽9bからの流入量が或る程度に達すると、フロート室
３の流出量と流入量が均衡し、ゲート１は静止する。

反対に、上流河川水位が上記の状態よりも僅かに上昇
すると、フロート室３への流入量が増加し、これによっ
てフロート室３内の水位が上昇し、これに従ってフロー
ト２が上昇し、ゲート１が開かれるが、フロート２の上
昇に伴って、フロートの導水室2b内の水が排出されるの
で、フロートに上向きにかかる力は、フロート室３内の
水位が変わらない限り、フロートの上昇によって変るこ
とはないので、ゲート１が十分に開き、上流河川水位が
低下し、フロート室３内の水位が元に戻るまでゲートの
開運動は続けられている。

このように、フロート２の動きはフロート室３の水位
以外の制約を受けないので、ゲート１が一気に大きく動
くおそれがあるが、フロート２とフロート室３の間の隙
間が極力小さくされているので、フロート２が極めて僅
かに上昇しただけで、フロート室３内の水位が大きく低
下し、フロート２に働く浮力が消失し、ゲート１は停止
され、極めて小刻みに動くので、ゲート１が開き過ぎて
再び閉じるようなことはなく、しかも、隙間が小さいた
めに僅かに流入量が増加すれば即刻フロート室３の水位
が上昇するのでゲート１の動き始めも早い。

このようにして、流量に応じてゲート１が自動的に開
閉されるが、上記の構成と作用からして、下流河川水位
が低くフロート室３からの流出量が多い程、流入量が多
く、ひいては上流河川水位は高くなるが、導水槽9bの大
きさが十分に大きくされているので、その上端の越流深
は最大の場合においても極めて小さく、従ってその差に
よって生ずる上流水位の差は問題にならない。

洪水となり、ゲートが閉じて堰上げが開始されたとき
の下流河川水位よりも十分に水位が高くなると、弁装置
のフロート12dが水没し、その浮力によってばね12hの力
に抗してカム板12fが反時計回りに回動されて弁体12aが
流出管10の開口部に圧着され、フロート室３から下流静
水池11への流出は止まり、フロート室３の水位が上昇す
るが、フロート２の密閉室2bの容積は十分に大きくして
あるので、フロート室３内の水位が上流河川水位ひいて
はフロート２内の水位と等しくなる前にフロート２が上
昇し、ゲート１が開き始める。ゲート１が僅かに開いた
段階において、上流河川水位が低くなって導水槽9bから
フロート室への流入は途絶するが、フロートの導水室2b
内の水が連通管13を通じてフロート室３内へ移行し続け
るので、フロート２は上昇を続け、フロートの密閉室2a
のほぼ半分が空中に露出し、第４図に示すように、ゲー
ト１が高く持ち上げられて静止され、上流河川の水位は
低下して下流水位と等しくなる。

更に、増水して水位が上昇すると、導水槽9bの上端と
等しくなる状態において、水面はもっとも上昇すること
になるが、すでにゲート１は十分に高く持ち上げられて
いるので、洪水の疎通はもとより流木等の流下にも全く
支障はなく、さらに水位が上昇しても、従動スプロケッ
ト16の径が主動スプロケット15に比して十分に大きくさ
れているから、河川水位の上昇速度よりゲート１の上昇
速度が速いので、洪水の疎通に支障をきたすことはな
い。また、河川の洪水の初期における流量は、必ずしも
一様に増加せず、小刻みな増減を繰返すものであるが、
ゲート１が開くときの水位と、閉じるときの水位差はば
ね12hの強さを変えることによって任意になしうるの
で、ゲート１が開閉を繰返すこともない。

ゲート１とフロート２の連動装置の作用については、
自明のことであるので省略するが、上記において説明し
た構成以外の構成もとりうるものであって、例えばスプ
ロケットとチェーンの代りにピンホイールとピンラック
を用いることができる。

（効果） 本発明は、前記構成からなるものであるから、簡単な
構造で、無人無動力で、常時は上流河川水位を一定の高
さに保持し、洪水となれば予め空中高くゲートを開いて
洪水の疎通を容易とし、洪水が去れば再び自動的に堰上
げを開始することができる。また、フロートは従来装置
のフロートに比較して数十分の一の大きさで、ゲートの
昇降動作を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のゲート装置の平面図、第２図は第１図
の水槽部分の縦断面図、第３図は第２図の弁装置の上部
部分の拡大図、第４図は本発明の作動説明図、第５図は
従来のテンダーゲートの水槽部分の縦断面図である。 Ｃ……水路、Ｔ……水槽、１……ゲート、２……フロー
ト、2a……密閉室、2b……導水室、３……フロート室、
５……上流静水池、６……流水口、７……流出口、8b…
…通水槽、9a……導水管、9b……導水槽、10……流出
管、11……下流静水池、、12a……弁体、12d……フロー
ト。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水路を開閉するゲート１を設け、前記水路
   Ｃの近傍に水槽Ｔを設け、前記水槽Ｔを上流静水池５、
   フロート室３、下流静水池11とに分割し、前記ゲート上
   流と前記上流静水池を連通し、ゲート下流と前記下流静
   水池を連通し、前記フロート室３にはゲートの昇降動作
   に連動するフロート２を浮べ、前記フロート２は前記上
   流静水池５の中に設置した通水槽8bに連通した導水室2b
   を備え、前記通水槽8bは前記上流静水池５の中に設置し
   た導水槽9bと連通しており、通水槽8bの上端は前記導水
   槽9bの上端より僅かに低い位置をとり、前記導水槽9bは
   前記フロート室３の底部近くで連通しており、前記フロ
   ート室３は前記下流静水池11と流出管10で連結されてお
   り、流出管10の開口部には前記下流静水池11の中に位置
   するフロート12dの浮力で閉止され弁体12aを配置したこ
   とを特徴とする自動水位調節開閉ゲート装置。