JP5448954B2 - 回転ヒンジ式取水ゲート - Google Patents

Description

この発明は、扉体を水平軸回りに回転させて水路を開閉する回転ヒンジ式取水ゲート（ゲート、水門）に関するものである。特に、この発明は、河川の水路の流水の一部を取り出して種々の用途に有効利用する回転ヒンジ式取水ゲート（ゲート、水門）に関するものである。

この種の設備（ゲート）は、従来からある（たとえば、特許文献１）。かかる設備（ゲート）は、扉体を越流した流水の一部を取水板の取水スクリーンで濾過して利用するものである。

ところが、従来の設備（ゲート）は、水を貯水する機能しか有していないため、別途取水設備を設ける必要がある。

特開２００５−１２０８０２号公報

この発明が解決しようとする課題は、従来の設備（ゲート）では別途取水設備を設ける必要があるということにある。

この発明（請求項１にかかる発明）は、水路を開閉する扉体と、扉体を回転可能に支持する支持装置と、扉体を開閉（回転）させる開閉装置と、扉体から支持装置までの間に設けられていて水路の上流側の水の一部を通す第１導水管と、第１導水管と連通していて第１導水管中の水を通す中空状のトルクチューブと兼用の第２導水管と、を備えることを特徴とする。

この発明（請求項２にかかる発明）は、第１導水管には取水口が設けられていて、取水口が扉体に水路の上流側に向けられて設けられていて、取水口には止水部材が着脱可能に取り付けられる、ことを特徴とする。

この発明（請求項３にかかる発明）は、取水口には第１導水管への流水中の物が進入するのを防止するスクリーンが設けられている、ことを特徴とする。

この発明（請求項１にかかる発明）の回転ヒンジ式取水ゲート（以下、単に「ゲート」と称する）は、前記の発明が解決しようとする課題により、水路の上流側の水の一部が第１導水管および第２導水管を通るので、第２導水管に第３導水管を接続すると、別途取水設備を設けずに、水路の水の一部を利用することができる。

特に、この発明（請求項１にかかる発明）のゲートは、第２導水管により、第１導水管中の流水を、支持装置を経由して水路内から水路外に容易に取り出して利用することができる。すなわち、この発明（請求項１にかかる発明）のゲートは、支持装置の中空状の支持軸を第２導水管として使用することにより、別個の部材を使用せずに、水路の水の一部を支持装置を経由して水路内から水路外に容易に取り出して利用することができる。

取水した水は、水路の下流側に放流されたり、あるいは、発電、水道、工業用水、農業用水、噴水用水、せせらぎ川などの公園用水などに利用されたりする。なお、この使用目的によりこの発明が限定されるものではない。

また、この発明（請求項１にかかる発明）のゲートは、水路の水の一部を通す第１導水管が扉体から支持装置の第２導水管までの間に設けられているので、扉体の開閉（回転）による河川の水の流量調整の他に、第１導水管および第２導水管を通る水も利用して流量調整を行うことができる。これにより、水の流量調整（流量制御）の幅が広くなる。

この発明（請求項２にかかる発明）のゲートは、第１導水管の取水口を扉体に水路の上流側に向けて設けているので、扉体に止水部材（止水板、止水蓋、止水フランジ、閉止フランジ）を着脱可能に取り付けて取水口を塞ぐことができる。これにより、第１導水管および支持装置の中空状の支持軸である第２導水管のメンテナンスを行うことができ、第１流水路および第２導水管の耐久性を向上させることができる。

また、この発明（請求項３にかかる発明）のゲートは、第１導水管および第２導水管（支持装置の中空状の支持軸）への流水中の物が進入するのを防止するスクリーンを取水口に設けているので、スクリーンにより流水中の物が第１導水管および第２導水管に進入するのを防止することができ、その分、第１導水管および第２導水管の耐久性を向上させることができる。

図１は、この発明にかかるゲートの実施例１を示す横断面（水平断面）説明図であって、ゲート（扉体）が起立している状態を示す図３におけるＩ−Ｉ線断面説明図である。 図２は、同じく、ゲート（扉体）が起立している状態を示す図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面説明図である。 図３は、同じく、ゲート（扉体）が起立している状態を示す図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面説明図である。 図４は、この発明にかかるゲートの実施例２を示す縦断面（垂直断面）説明図であって、ゲート（扉体）が起立している状態を示す図１に対応する縦断面説明図である。 図５は、この発明にかかるゲートの実施例３を示す一部斜視説明図である。 図６は、この発明にかかるゲートの実施例４を示す一部斜視説明図である。

以下、この発明にかかるゲートの実施例のうちの４例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１〜図３は、この発明にかかるゲートの実施例１を示す。以下、この実施例１におけるゲートの構成について説明する。なお、実施例１は、河川より取水した水を水力発電に利用したものである。

図において、符号「１」は水路である。前記水路１は、左右両側の側壁２と、底壁３と、から構成されていて、断面凹形状をなす。前記水路１中には、水４が図中の実線矢印方向に流れている。なお、図５において、符号「５」は、ゲートにより堰き止められている水の表面（水面）を示す。

図において、符号「６」は、実施例１におけるゲートであって、起伏ゲート（トルクチューブ式起伏ゲート）である。前記起伏ゲート６は、回転ヒンジ式のゲートの１つの形式である。前記起伏ゲート６は、扉体（ゲート）７と、支持装置８と、開閉装置９と、２本の第１導水管１０と、１本の第２導水管１１と、１本の第３導水管１２と、を備えるものである。

前記扉体７は、回転して前記水路１を開閉するものである。前記扉体７は、前記水路１を横断方向において遮断するスキンプレート１３を備えている。前記スキンプレート１３は、平板をなす。前記スキンプレート１３には、主桁、補助桁、端縦桁、その他の構成部品などが設けられている。前記スキンプレート１３の基端（前記起伏ゲート６（前記扉体７）が起立状態のとき下端となる端）には、トルクチューブ（トルク軸、支軸）１１が設けられている。前記トルクチューブ１１は、中空状をなし、前記第２導水管１１と兼用するものである。

前記支持装置８は、前記扉体７を水平軸（前記水路１を横断する方向の水平軸）１４回りに回転可能に支持するものである。前記支持装置８は、支持軸すなわち前記第２導水管１１と兼用の前記トルクチューブ１１と、前記第２導水管１１と兼用の前記トルクチューブ１１の両端を前記水平軸１４回りに回転可能に支持する軸受と、から構成されている。前記支持装置８の支持軸は、前記第２導水管１１と兼用の前記トルクチューブ１１であるから、中空状である。前記水平軸１４は、この例では、前記第２導水管１１と兼用の前記トルクチューブ１１の中心軸線である。前記支持装置８の軸受は、前記水路１の左右両側の前記側壁２の外側の機械室などの操作室１５内に設けられている。

前記開閉装置９は、前記扉体７を前記水平軸１４回りに回転させるものである。前記開閉装置９は、油圧シリンダから構成されている。前記開閉装置９は、油圧シリンダのピストンロッドをトルクアームやピンなどを介して前記第２導水管１１と兼用の前記トルクチューブ１１の一端に連結されている。前記開閉装置９は、前記２つの操作室１５のうちの１つの前記操作室１５内に制御装置１６と共に設けられている。前記制御装置１６内には、図示されていない制御盤、制御装置、インバーター、ダミーロード、バッテリーなどが設けられている。なお、前記開閉装置９としては、前記の油圧シリンダのほかに、たとえば、油圧モータやその他の駆動装置であっても良い。

前記２本の第１導水管１０は、配管からなる。前記２本の第１導水管１０は、前記扉体７の背面側すなわち下流側（前記水路１において、水４が前記扉体７により堰き止められる側と反対側、すなわち、水４が前記扉体７により堰き止められていない側）に縦方向（垂直方向）に設けられている。前記２本の第１導水管１０の一端には、取水口１７が設けられている。前記２本の第１導水管１０の他端は、前記支持装置８の支持軸である前記トルクチューブ１１と兼用の前記第２導水管１１に連通するように接続されている。この結果、前記２本の第１導水管１０は、前記扉体７から前記支持装置８までの間に設けられることとなる。

前記２本の発電用導水管１０の前記取水口１７は、前記扉体７の前記スキンプレート１３の中央に前記水路１の上流側（前記水路１において、水４が前記扉体７により堰き止められる側）に向けられて設けられている。前記２本の第１導水管１０は、前記水路１の上流側の水４の一部を前記取水口１７から取り入れて前記第２導水管１１に流すものである（図中の実線矢印を参照）。前記２本の発電用導水管１０の前記取水口１７には、前記２本の第１導水管１０および前記第２導水管１１への流水中の物が進入するのを防止するスクリーン１９がそれぞれ設けられている。

前記第２導水管１１の一端には、前記第３導水管１２の一端が連通するように着脱可能に接続されている。前記第３導水管１２の他端に第４導水管１８（図１中の二点鎖線）の一端を連通するように接続する。これにより、前記第１導水管１０および前記第２導水管１１および前記第３導水管１２中を流通する水４を、前記水路１の下流側に放流したり、あるいは、水道、工業用水、農業用水、噴水用水、せせらぎ川などの公園用水などに利用したりすることができる。

前記第３導水管１２の途中には、仕切り弁２１と水力発電機２０とがそれぞれ設けられている。前記水力発電機２０は、横軸プロペラ水車式水力発電機である。前記水力発電機２０は、前記第３導水管１２内を横方向に流れる水４が通過することにより発電するものである。前記水力発電機２０は、前記開閉装置９および前記制御装置１６が設けられている前記操作室１５（水４がない操作室）内に配置されている。

前記水力発電機２０には、送電線２２が接続されている。前記送電線２２は、前記水力発電機２０から前記制御装置１６に接続されていて、さらに、前記制御装置１６から外部にと配線されている。

前記水路１の前記側壁２および前記底壁３と前記扉体７との間、前記水路１の前記側壁２と前記トルクチューブ１１兼用の中空状の前記第２導水管１１との間、その他水密性が必要な箇所などには、水密ゴムなどの水密部材（図示せず）が設けられている。

この実施例１におけるゲートは、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。

図３の実線に示すように、起伏ゲート６の扉体７が起立状態にあるときには、水路１中の水４は、扉体７により堰き止められている。このとき、扉体７に堰き止められている水４の一部は、扉体７の２個の取水口１７から２本の第１導水管１０中にそれぞれ取り入れられる。その水４は、２本の第１導水管１０、および、トルクチューブ１１と兼用の第２導水管１１、および、第３導水管１２、および、仕切り弁２１、および、水力発電機２０、および、第４導水管１８（以下、単に「導水管など１０、１１、１２、２１、２０、１８」と称する）中を流れ、水路１の下流側に放流されたり、あるいは、水道、工業用水、農業用水、噴水用水、せせらぎ川などの公園用水などに利用されたりする。

水４が水力発電機２０内部を通過する際に、水力発電機２０のプロペラを回転させ、これにより、水力発電機２０が発電する。水力発電機２０で発生した電力（電気）は、送電線２２により制御装置１６の電気設備、もしくは、制御装置１６の電気設備およびその他の電気設備に送られ、制御装置１６の電気設備の電源の全部、もしくは、制御装置１６の電気設備の電源の一部およびその他の電気設備の電源として利用される。

開閉装置９を駆動させると、起伏ゲート６の第２導水管１１と兼用のトルクチューブ１１が回転して、図３の実線に示す起立状態にある起伏ゲート６の扉体７が、図５の点線に示すように、倒伏して倒伏状態となる。すると、河川の水４が水門１の上流側から水門１の下流側に放流される。このように、起伏ゲート６において、河川の水４の流量を調整することができ、また、洪水を防止することができる。このとき、河川の水４の一部が起伏ゲート６の取水口１７に取り込まれて導水管など１０、１１、１２、２１、２０、１８を通って水路１の下流側に放流されたり、あるいは、水道、工業用水、農業用水、噴水用水、せせらぎ川などの公園用水などに利用されたりする。このために、起伏ゲート６の扉体７の倒伏による水４の流量調整に対して、導水管など１０、１１、１２、２１、２０、１８を通る水４の流量調整を行うことができるので、水４の流量調整（流量制御）の幅が広くなる。これにより、河川の水４の流量調整を細やかに精度良く行うことができる。なお、扉体７が倒伏状態であっても、水４が取水口１７に取り込まれれば、水力発電機２０による発電作用や用水利用は行われる。

仕切り弁２１を操作すると、導水管など１０、１１、１２、２１、２０、１８中の水４の流れが水力発電機２０の上流側の仕切り弁２１で止まる。これにより、水力発電機２０を第３導水管１２から取り外して、水力発電機２０のメンテナンスを行うことができる。なお、水力発電機２０のメンテナンスは、水力発電機２０を第３導水管１２から取り外さずに行うこともできる。

また、図２中の二点鎖線に示すように、起伏ゲート６の扉体７のスキンプレート１３に止水部材（止水板、止水蓋、止水フランジ、閉止フランジ）２３を着脱可能に取り付ける。すると、取水口１７が塞がれて、水４の導水管など１０、１１、１２、２１、２０、１８中への流れが止められる。これにより、導水管など１０、１１、１２、２１、２０、１８のメンテナンスを行うことができる。

この実施例１におけるゲートは、以上のごとき構成および作用からなり、以下、その効果について説明する。

この実施例１におけるゲートは、水路１の上流側の水４の一部が第１導水管１０および第２導水管１１を通るので、第２導水管１１に第３導水管１２を接続すると、別途取水設備を設けずに、水路１の水４の一部を利用することができる。

特に、この実施例１におけるゲートは、第２導水管１１により、第１導水管１中の流水４を、支持装置８を経由して水路１内から水路１外に効率良く取り出して利用することができる。すなわち、この実施例１におけるゲートは、支持装置８の中空状の支持軸をトルクチューブ１１と兼用の第２導水管１１として使用することにより、別個の部材を使用せずに、水路１の水４の一部を支持装置８を経由して水路１内から水路１外に容易に取り出して利用することができる。

また、この実施例１におけるゲートは、水路１の水４の一部を通す第１導水管１０が扉体７から支持装置８の中空状の支持軸としてのトルクチューブ１１と兼用の第２導水管１１までの間に設けられているので、扉体７の回転による河川の水４の流量調整に対して、第１導水管１０および第２導水管１１を通る水の流量調整を行うことができる。これにより、水の流量調整（流量制御）の幅が広くなる。

この実施例１におけるゲートは、第１導水管１０の取水口１７を扉体７に水路１の上流側に向けて設けているので、扉体７に止水部材（止水板、止水蓋、止水フランジ、閉止フランジ）２３を着脱可能に取り付けて取水口１７を塞ぐことができる。これにより、第１導水管１０および支持装置８の中空状の支持軸であるトルクチューブ１１と兼用の第２導水管１１のメンテナンスを行うことができ、第１流水路１０および第２導水管１１の耐久性を向上させることができる。

また、この実施例１におけるゲートは、第１導水管１０および第２導水管１１（支持装置の中空状の支持軸であるトルクチューブ１１と兼用）への流水中の物が進入するのを防止するスクリーン１９を取水口１７に設けているので、スクリーン１７により流水中の物が第１導水管１０および第２導水管１１に進入するのを防止することができ、その分、第１導水管１０および第２導水管１１の耐久性を向上させることができる。

図４は、この発明にかかるゲートの実施例２を示す。以下、この実施例２におけるゲートについて説明する。図中、図１〜図３と同符号は、同一のものを示す。

この実施例２におけるゲートは、第３導水管１２から水力発電機２０を取り外して仕切り弁２１を第３導水管１２に設けたままとするものである。その他の構成は、前記の実施例１におけるゲートと同様である。

この実施例２におけるゲートは、以上のごとき構成からなるので、前記の実施例１におけるゲートとほぼ同様の作用効果を達成することができる。特に、この実施例２におけるゲートは、水力発電機２０を取り外したので、発電機能がないが、構造が簡単となり、しかも、水路１の水４を、水道、工業用水、農業用水、噴水用水、せせらぎ川などの公園用水などに利用することができる。なお、第３導水管１２から仕切り弁２１を取り外しても良い。

図５は、この発明にかかるゲートの実施例３を示す。以下、この実施例３におけるゲートについて説明する。図中、図１〜図４と同符号は、同一のものを示す。

この実施例３におけるゲートは、ライジングセクタゲート２４である。ライジングセクタゲート２４は、断面扇形状をなす中空状の扉体２５を円形の端部円盤２６および支持装置（図示せず）および開閉装置（図示せず）を介して水平軸１４回りに回転可能に支持するものである。支持装置の支持軸を中空状の第２導水管１１と兼用とする。その他の構成は、前記の実施例１、２におけるゲートと同様である。ライジングセクタゲート２４は、扉体２５が図５に示す状態にあるときには水路１を閉じていて、扉体２５を図５中の実線矢印方向に回転させることにより、水路１を開くものである。

この実施例３におけるゲートは、以上のごとき構成からなるので、前記の実施例１、２におけるゲートとほぼ同様の作用効果を達成することができる。

図６は、この発明にかかるゲートの実施例４を示す。以下、この実施例４におけるゲートについて説明する。図中、図１〜図５と同符号は、同一のものを示す。

この実施例４におけるゲートは、ドラムゲート２７である。ドラムゲート２７は、ドラム形状をなす扉体２８を支持装置（図示せず）および開閉装置（図示せず）を介して水平軸１４回りに回転可能に支持するものである。支持装置の支持軸を中空状の第２導水管１１と兼用とする。その他の構成は、前記の実施例１〜３におけるゲートと同様である。ドラムゲート２７は、扉体２８が図６に示す状態にあるときには水路１を閉じていて、扉体２８を図６中の実線矢印方向に回転させることにより、水路１を開くものである。

この実施例４におけるゲートは、以上のごとき構成からなるので、前記の実施例１〜３におけるゲートとほぼ同様の作用効果を達成することができる。

なお、この発明にかかるゲートは、河川に使用される回転ヒンジ式のゲート（水門）であって、特に、回転ヒンジ式ゲートのうち、支持装置８の支持軸が水平軸であって、扉体を水平軸回り回転させるゲートである。

また、前記の実施例においては、取水口１７にスクリーン１９を設けるものである。ところが、この発明においては、取水口１７にスクリーン１９を設けなくても良い。

１ 水路
２ 側壁
３ 底壁
４ 水
５ 水の表面（水面）
６ 起伏ゲート
７ 扉体
８ 支持装置
９ 開閉装置
１０ 第１導水管
１１ 第２導水管（トルクチューブ）
１２ 第３導水管）
１３ スキンプレート
１４ 水平軸
１５ 操作室
１６ 制御装置
１７ 取水口
１８ 第４導水管
１９ スクリーン
２０ 水力発電機
２１ 仕切り弁
２２ 送電線
２３ 止水部材（止水板、止水蓋、止水フランジ、閉止フランジ）
２４ ライジングセクタゲート
２５ 扉体
２６ 端部円盤
２７ ドラムゲート
２８ 扉体

Claims (3)

1. 扉体を水平軸回りに回転させて水路を開閉する回転ヒンジ式のゲートにおいて、
   水平軸回りに回転して水路を開閉する扉体と、
   前記扉体を水平軸回りに回転可能に支持する支持装置と、
   前記扉体を水平軸回りに回転させる開閉装置と、
   前記扉体から前記支持装置までの間に設けられていて、水路の上流側の水の一部を通す第１導水管と、
   前記支持装置に設けられていて、かつ、前記第１導水管と連通していて、前記第１導水管中の水を通す第２導水管と、
   を備えることを特徴とする回転ヒンジ式取水ゲート。
2. 前記第１導水管には、取水口が設けられていて、
   前記取水口は、前記扉体に前記水路の上流側に向けられて設けられていて、
   前記取水口には、止水部材が着脱可能に取り付けられる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転ヒンジ式取水ゲート。
3. 前記取水口には、前記第１導水管への流水中の物が進入するのを防止するスクリーンが設けられている、
   ことを特徴とする請求項２に記載の回転ヒンジ式取水ゲート。

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