JP5116460B2

JP5116460B2 - 水路用の水位調整ゲート

Info

Publication number: JP5116460B2
Application number: JP2007336595A
Authority: JP
Inventors: 頼雄大場
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2027-12-27
Also published as: JP2009155946A

Description

本発明は、河川から分岐した導水路などの水路内を流下する流水の水位を一定に維持するための水路用の水位調整ゲートに関し、詳しくは、水路内の流水を水路外へ排水するためのオーバーフロー部が設けられた水路で使用される水路用の水位調整ゲートに関する。

小規模な水力発電所は、図５に示すように、河川Ｒから分岐した水路（以下、「導水路」という。）１００内を流下する流水を使用して発電する。導水路１００は、上流側から取水口１１０、オーバーフロー部１２０、流路１３０が設けられている。

取水口１１０は、河川Ｒに築造された堰Ｄの際（きわ）で上流側に設けられ、導水路１００に流入する流水の水量を調整するための取水口ゲート１１１が設けられている。

また、オーバーフロー部１２０は、河川Ｒに沿って、底壁部（図５において図示せず）と一対の対峙した側壁部１２１，１２２とによって断面ほぼＵ字形に構築されている。ただし、河川Ｒ側の側壁部１２１は他方の側壁部１２２よりも低くされ、導水路１００に流入した流水が所定量よりも多くなると、この流水（過取水）をオーバーフローによって河川Ｒに戻すようにされている。

また、流路１３０は、前記オーバーフロー部１２０に連続し、落葉や土砂などの塵芥が導水路１００内に流入しないように天板部１３１が設けられている。なお、流路１３０の下流側は、水力発電所まで地中に埋設されることがある。

このような小規模な水力発電所用に構築された導水路１００は、大規模な流れ込み式水力発電所で使用されるような自動制御装置によって作動する取水口ゲートを備えることがコスト面から許されず、作業員が取水口ゲート１１１を手動で操作することによって導水路１００内に流入する流水量を調整し、そして、取水口ゲート１１１によって調整できない過取水をオーバーフロー部１２０からオーバーフローによって河川Ｒに戻すようにしている。

なお、水路の水位を自動的に調整することができるようにした自動水位調整ゲートが特許文献１に開示されている。この自動水位調整ゲートは、水路の幅を有して水路を開閉する扉体と、この扉体を先端部に固定した一対のゲートアームと、このゲートアームのほぼ中心を固定し、かつ、水路を横断する回転軸と、この回転軸を浮力により上下運動して回転させるフロートと、このフロートを収容し、かつ、水路の上流側の水位によってフロートを上下させるフロート室とを備えている。この自動水位調整ゲートは、フロートの昇降に連動して、扉体が上下し、水路を開閉する。

また、矩形形状開水路内の上流水位を一定の計画水位に保持する自動ゲートが特許文献２に開示されている。この自動ゲートは、一対の軸受部が開水路の計画上流水位と同じ高さに水路壁に設けられ、この一対の軸受部に回転軸が横架され、この回転軸に上流側アームと下流側アームとがそれぞれ上流側と下流側とに向けて突設され、上流側アームの先端に第一スキンプレートが設けられ、この第一スキンプレートの上流側の面にフロート部を付設した第二スキンプレートが設けられ、下流側アームの先端に前後バランス体が設けられ、この前後バランス体にバラストウェートを入れる上部カバーが付設されたものとされている。この自動ゲートは、フロート部の浮力と前後バランス体との釣り合いにより、上流水位が所望の計画水位を保持するように上部カバー内にバランスウェートが入れられる。

特開２００５−２３７４７号公報登録実用新案第３０３６２３３号公報

小規模な水力発電所に給水するための導水路１００は、河川Ｒの水量に応じて、作業員が取水口１１０の取水口ゲート１１１を操作し、増水しても、過取水がオーバーフロー部１２０から河川Ｒに戻され、適量の流水が流路１３０の方へ流下するようにされている。しかし、作業員による操作では、特に夜間において迅速に対応することができないことから、過取水がすべてオーバーフロー部１２０から河川Ｒに戻されず、流路１３０の方へ流下してしまうことがある。さらに、頻繁な操作は作業者にとって大きな負担となる。

また、特許文献１，２に開示された装置は、いずれも機構が複雑であるだけでなく、既設の水路に設置することができない。

そこで、本発明は、作業員がゲートを操作しなくても、過取水を確実にオーバーフロー部から排出し、また、既設の水路にも設置することができるようにした水路用の水位調整ゲートを提供することを課題とする。

本発明に係る水路用の水位調整ゲートは、水路を形成する一対の対峙した側壁部が設けられ、一方の側壁部が他方の側壁部よりも低くされることにより、所定量よりも多く流入した流水を一方の側壁部から排出するオーバーフロー部に配置される水路用の水位調整ゲートであって、前記一対の側壁部間に配置されるパネル体と、該パネル体の下端部が流水の水面上に浮いた状態と水中に沈んだ状態とに揺動可能にパネル体を保持する支持部材と、流水の水中に沈んだパネル体の下端部を浮上させる浮具手段とが備えられ、該浮具手段は、前記他方の側壁部に水路の幅方向に沿って固定されたバーと、該バーと前記パネル体とに架け渡された引張部材とを備えた牽引具によって構成されていることを特徴としている。

この水路用の水位調整ゲートによれば、支持体に保持され、一対の側壁部間に配置されたパネル体は、水路内の流水の水量が平常時において、下端部が水面上に浮かんだ状態とされ、所定量の流水が流下し、そして、水路内の流水が増水すると、下端部が水中に沈んだ状態とされ、増水による過取水が確実にオーバーフロー部から排出され、所定量の流水が流下するようにされている。そして、水中に沈んだパネル体の下端部は、水路内の流水が平常に戻ると、浮具手段によって水面上に浮いた状態とされる。

そして、浮具手段がバーと引張部材とを備えた牽引具によって構成されていることにより、水路内の流水が増水すると、引張部材が引っ張られてパネル体の下端部が水中に沈み、水路内の流水が平常に戻ると、引張部材がパネル体の下端部を強制的に引き上げ、水面上に浮いた状態とする。

また、前記本発明に係る水路用の調整ゲートにおいて、前記浮具手段は、パネル体の下端部にプレートによって密閉空間を設ける浮子を備えていることが好ましい。

この水路用の水位調整ゲートによれば、浮具手段がパネル体の下端部にプレートによって密閉空間を設けた浮子を備えていることにより、水路内の流水が増水すると、浮子が浮力に抗して沈下し、パネル体の下端部が水中に沈み、水路内の流水が平常に戻ると、浮子の浮力によってパネル体の下端部が水面上に浮いた状態となる。
そして、浮具手段が牽引具及び浮子を備えていることにより、牽引具と浮子が協働して、水中に沈んだパネル体の下端部を浮き上がらせることができる。

また、前記本発明に係る水路用の水位調整ゲートにおいて、前記浮子は、浮力を調整する錘が前記密閉空間内に任意量封入されて構成されていることが好ましい。

この水路用の水位調整ゲートによれば、浮子が密閉空間内に錘を任意量封入したものとされ、浮力が調整されることにより、パネル体の下端部が水量に応じて適切な深さで水中に沈むようにすることができる。

また、前記本発明に係る水路用の水位調整ゲートにおいて、前記パネル体の下端部に、上流側に向かって凹面を形成した曲面板が備えられていることが好ましい。

この水路用の水位調整ゲートによれば、パネル体の下端部に曲面板が備えられ、この曲面板が上流に向かって凹面を形成したものとされていることにより、水路内の過取水がパネル体の上面を滑って流下することなく、下端部を押し下げ、水中に沈むようにすることができる。

また、前記本発明に係る水路用の水位調整ゲートにおいて、前記パネル体の下端部が水中に所定量以上沈まないようにするストッパが備えられていることが好ましい。

この水路用の水位調整ゲートによれば、ストッパが備えられていることにより、パネル体の下端部が再度、水面に浮上することができなくなるまで沈み込まないようにすることができる。

また、前記本発明に係る水路用の水位調整ゲートにおいて、前記パネル体に貫通穴が形成され、前記ストッパが、該貫通穴を貫通するロッドと、該ロッドを上端部で固定し、かつ、前記他方の側壁部に水路の幅方向に沿って固定されたバーと、水中に沈んだパネル体の下端側の下面に当接するようにロッドの下端部に取り付けられた衝止体とを備えていることが好ましい。

この水路用の水位調整ゲートによれば、パネル体に貫通穴が形成され、この貫通穴を貫通するロッドが上端側で他方の側壁部に水路の幅方向に沿って固定されたバーに固定され、下端側にパネル体の下面に当接する衝止体が取り付けられたストッパにより、パネル体が水中に沈み込み、衝止体に衝止されることにより、パネル体が浮上することができなくなるまで沈み込まないようにすることができる。

本発明に係る水路用の水位調整ゲートによれば、オーバーフロー部の一対の側壁部間にパネル体が配置され、水路内の流水の水量が平常時において、パネル体の下端部が水面に浮かんだ状態とされ、水路内の流水が増水すると、パネル体の下端部が水中に沈んだ状態とされ、過取水が確実にオーバーフロー部から排出されることにより、作業員がゲートを操作しなくても、適量の流水を流下させることができる。

本発明に係る水路用の水位調整ゲートの一実施形態について図１ないし図４を参照しながら説明する。ただし、従来と同一部分は、同一符号を付して説明する。

本実施形態における水位調整ゲートは、図５に示すような小規模な水力発電所において発電するための導水路１００、灌漑用水路その他の水路（以下、「導水路」として説明する。）で使用される。この導水路１００は、河川Ｒから流水を取り入れる取水口１１０、過取水をオーバーフローによって排出するオーバーフロー部１２０、そして天板部１３１によってトンネル状に形成されるが流路１３０が上流側から下流側に設けられている。

そして、この水路用の水位調整ゲートは、図１に示すように、オーバーフロー部１２０の一対の側壁部１２１，１２２の間隔の幅を有して、一対の側壁部１２１，１２２間に配置されるパネル体１０と、このパネル体１０を揺動可能に保持する支持部材２０と、パネル体１０の下端部に設けられた浮具手段Ｆとを備えている。

パネル体１０は、下端部が導水路１００内の流水の水面上に浮いた状態と、水中に沈んだ状態とに揺動する。そのため、支持部材２０は、パネル体１０の上端部と流路１３０の天板部１３１の露出した端縁とを接続する蝶番によって構成されている。あるいは、支持部材２０は、図示しないが、オーバーフロー部１２０の下流端の側壁部１２１，１２２に一対の軸受を固定し、パネル体１０の上端に突起状の支軸を設け、支軸を軸受に嵌めるようにしてもよい。

また、浮具手段Ｆは、牽引具３０と浮子４０とを組み合わせて構成される。牽引具３０は、オーバーフロー部１２０の一方の側壁部１２２に導水路１００の幅方向に沿って固定されたバー３１と、このバー３１とパネル体１０とに架け渡された引張部材３２とを備えている。この引張部材３２の弾性力を調整することができるように、バー３１には雌ネジが形成され、雄ネジを形成したロッド３３が雌ネジに螺合され、ロッド３３の下端部とパネル体１０の下端部とに引張部材３２が接続される。引張部材３２としては、耐候性に優れた引張バネやゴムなどが使用される。

また、浮子４０は、パネル体１０の下端部に密閉空間４１を設けるプレート４２，４３によって構成される。プレート４２，４３は、パネル体１０の下端縁からほぼ鉛直姿勢に立設された曲面板４２と、この曲面板４２の上端縁から水平姿勢でパネル体１０に架設された天板４３とを組み合わせたものとされている。曲面板４２は、上流側に向かって凹面を形成したものであり、流下してくる流水がパネル体１０の上面を滑ることなく、パネル体１０の下端部を押し下げることができるようにされている。

そして、天板４３には、密閉空間４１内にバラスト材のような錘４４を入れるための孔４５が空けられ、この孔４５はキャップ４６によって塞がれる。孔４５は雌ネジによって形成し、キャップ４６はつまみネジによって構成してもよい。なお、錘４４は、天板４３上やパネル体１０の下端部の下面などに固定するようにしてもよい。

そして、水路用の水位調整ゲートには、パネル体１０が水中に所定量以上沈まないようにするためのストッパ５０が備えられている。そのため、パネル体１０には、貫通穴１１が形成され、ストッパ５０は、この貫通穴１１を貫通するロッド５１と、このロッド５１を上端側で固定し、かつ、オーバーフロー部１２０の一方の側壁部１２２に導水路１００の幅方向に沿って固定されたバー５２と、水中に沈んだパネル体１０の下端側の下面に当接するようにロッド５１の下端側に取り付けられた衝止体５３とを備えている。ロッド５１は雄ネジを形成したものとされ、バー５２にはこの雄ネジと螺合する雌ネジを固着し、衝止体５３をナットによって構成することにより、パネル体１０が沈む限度を調整することができるようにされている。

この水路用の水位調整ゲートは、以上のように構成され、次に使用状態について説明する。導水路１００のオーバーフロー部１２０内の流水の水量が平常時においては、図３に示すように、パネル体１０は、牽引具３０に引っ張られ、また、浮子４０の浮力によって下端部が水面上に浮かんだ状態とされる。したがって、オーバーフロー部１２０に流下してきた流水は、所定量で流路１３０の方へ流下する。

そして、導水路１００のオーバーフロー部１２０内の流水が増水すると、流水が曲面板４２を押圧し、パネル体１０の下端部を押し下げる。したがって、パネル体１０は、図４に示すように、下端部が水中に沈んだ状態とされる。すると、増水した流水は、パネル体１０の上面に乗り上げる状態となり、オーバーフロー部１２０から強制的にオーバーフローによって排出される。したがって、流路１３０の方には所定量の流水が流下する。

なお、パネル体１０は、増水した流水の量に合わせて水中に沈む。また、水中に沈んだパネル体１０は、ストッパ５０によって沈み込みすぎることがない。

そして、導水路１００のオーバーフロー部１２０内の流水が平常に戻ると、パネル体１０の下端部が牽引具３０に引っ張られ、また、浮子４０の浮力によって上昇し、下端部が水面に浮かんだ状態となる。

なお、本発明は、前記の実施形態に限定することなく特許請求の範囲に記載した技術的事項の範囲内において種々変更することができる。例えば、浮子４０は、曲面板４２と天板４３とパネル体１０の下端部とによって構成せず、防水性を備えた袋体をパネル体１０の下端部に取り付けてもよい。

また、図示した牽引具３０及びストッパ５０は、一対で構成したが、１本又は３本以上で構成してもよい。さらに、ストッパ５０は、沈んだパネル体１０の下面を衝止する突起をオーバーフロー部１２０の側壁部１２１，１２２に突設したものとしてもよい。あるいは、ストッパ５０は、使用状況に応じて、備えなくてもよい。

本発明に係る水路用の水位調整ゲートの一実施形態を示す一部断面斜視図である。本発明に係る水路用の水位調整ゲートの一実施形態を示す側面図である。本発明に係る水路用の水位調整ゲートの一実施形態であって、水量が平常時の状態を示す断面側面図である。本発明に係る水路用の水位調整ゲートの一実施形態であって、増水した状態を示す断面側面図である。水路の一例である導水路及び河川の概略斜視図である。

符号の説明

１０……パネル体
１１……貫通穴
２０……支持部材
３０……牽引具
４０……浮子
４１……密閉空間
４２……プレート（曲面板）
４３……プレート（天板）
４４……錘
５０……ストッパ
５１……ロッド
５２……バー
５３……衝止体
Ｆ………浮具手段

Claims

水路を形成する一対の対峙した側壁部が設けられ、一方の側壁部が他方の側壁部よりも低くされることにより、所定量よりも多く流入した流水を一方の側壁部から排出するオーバーフロー部に配置される水路用の水位調整ゲートであって、
前記一対の側壁部間に配置されるパネル体と、該パネル体の下端部が流水の水面上に浮いた状態と水中に沈んだ状態とに揺動可能にパネル体を保持する支持部材と、流水の水中に沈んだパネル体の下端部を浮上させる浮具手段とが備えられ、
該浮具手段は、前記他方の側壁部に水路の幅方向に沿って固定されたバーと、該バーと前記パネル体とに架け渡された引張部材とを備えた牽引具によって構成されていることを特徴とする水路用の水位調整ゲート。
前記浮具手段は、パネル体の下端部にプレートによって密閉空間を設ける浮子を備えていることを特徴とする請求項１に記載の水路用の水位調整ゲート。
前記浮子は、浮力を調整する錘が前記密閉空間内に任意量封入されて構成されていることを特徴とする請求項２に記載の水路用の水位調整ゲート。
前記パネル体の下端部に、上流側に向かって凹面を形成した曲面板が備えられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の水路用の水位調整ゲート。
前記パネル体の下端側が水中に所定量以上沈まないようにするストッパが備えられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の水路用の水位調整ゲート。
前記パネル体に貫通穴が形成され、前記ストッパが、該貫通穴を貫通するロッドと、該ロッドを上端部で固定し、かつ、前記他方の側壁部に水路の幅方向に沿って固定されたバーと、水中に沈んだパネル体の下端側の下面に当接するようにロッドの下端部に取り付けられた衝止体とを備えていることを特徴とする請求項５に記載の水路用の水位調整ゲート。