JP5708990B2 - 水門閉止装置 - Google Patents

Description

本発明は、河川等が増水した時に用水路に必要以上の水や土砂が流入する事を防ぐために水門に設置する水門閉止装置に関する。

従来、河川等から取水するために設置される小規模の水門ではハンドルや手で水門の扉を開閉したりしている。この場合急な増水に対しては、人家から離れた場所にあったり、また作業が夜間に及ぶ等対応が困難な事が多い。そのために特許文献１に示したように、フロートにより水位の変化を検知して、ラックとピニオンを介してブレーキレバーを操作し、ワイヤロープに接続された堰板を転倒して水門を開閉する方法が示されている。又特許文献２は同じくフロートを用いテコの原理を利用した伝達手段を用いて開閉弁を自動的に動作させる技術が示されている。よってこれらの装置を用いると特定の水位を超えた時に自動的に水門を閉止することができる。

特開２００５−１８８０８４号公報 特開２０１０−１７８７１２号公報

しかし前記の方法等は構造が複雑であり、設置場所を広く必要としコストも高くなると考えられる。さらには特許文献１では、ラックとピニオンを使用して居るので屋外環境下では塵埃の影響が大きいと予想され設置に際しては装置全体が大型化すると共に、土木構造物等の施工コストが増加し、トータルコストが増加する懸念があった。

又、特許文献２では水位調節用が目的であり急な増水等において静止状体の池や水田等では機能すると思われるが流れの有る水路等に用いる場合はフロートを安定的に動作させる設備が必要になる。そこで、本発明は、水路の水量が増大した場合に、自動的に閉止板のロックを解除させることにより用水路への余剰の水と土砂等の挟雑物の流入を閉止することの出来る水門の閉止装置を提供することを目的とした。

本発明は、上記課題を解決するために、農業用水等の河川からの取入れ口に設置する水門において、水位を検知するためのフロートと、用水路の導入口を閉止する閉止板と、水路を開状態に閉止板を保持するための保持機構とこれらを収容する箱体を備えた水門の閉止装置である。河川の水位が大雨等により増加した時に予め設定した危険水位（特定水位という。）に達した時に水門閉止装置のフロートが閉止板を保持するための保持機構のロックを解除し、解除された閉止板が閉止板回転軸を中心として回動落下し、導入口を閉止させるようにしたことを特徴としている。これにより異常な河川等の増水時のおける余剰の水と土砂等の挟雑物の用水路への流入を防止することができる。

本構成において、導入口を開状態に閉止板を保持するための保持機構は、一端に閉止板に付設したロックピンを受ける切欠きを有し、他端がアームの支点を介して閉止板の位置を少なくとも保持できるだけの質量を有したフロート受け部を備えたものである。水位の上昇をフロートが検知し、特定の水位に達した時にフロートが、アームの切欠きのない側の受け部を押し上げることによりロックピンはアームの支点を介して閉止板を解除可能なようにしたことを特徴としている。閉止板回転軸は導入口、開口時における静止状態において閉止板の重心を通過する法線上の下方に設け、ロックピンは閉止板保持機構とロック状態を保持できる位置に設けることができる。この時重心の位置は閉止板回転軸を通過する法線に近い位置に選ぶ場合は保持機構のフロート側の質量で調整することができる。

さらに、水門閉止装置取水口側に流木片等の異物の水路内侵入防止機構を設けることにより、水門閉止装置内に異物侵入を防ぐことが出来、より確実に閉止板の動作を行うことができる。このときの水路内侵入防止機構は、一方の板に取水口となる穴を設けた２枚の板の対向するそれぞれの面に取水口外周に頂部が丸みを有した円錐状断面を有する壁を設け、取水口までの流路に1以上の屈曲部を形成する様に流路制御壁を設けたものであり、水門閉止装置取水口側に取り付け、アスペクト比の比較的大きい異物の水門閉止装置に侵入することを防ぐようにしている。

以上述べたように本発明の水門閉止装置を用いることにより、河川等の水量が増して水位が上昇しても用水路への導入口を自動的に閉止することで、用水路への余剰の水とゴミ、木くずや土砂等の挟雑物の流入を防ぐことができる。その結果、用水路の決壊の危険や土砂等の堆積による用水路のトラブルの低減にもつながる。さらに、装置の構造が簡単なので製作や設置コストが安価であり、設置工事が簡単などの利点を有する。また、水門を閉止するための電力や人力等を必要としないので維持コストが少なく、作業の危険を少なくすることが可能となる。

本実施形態の水門閉止装置の全体図 水門閉止装置に停留物の水路内侵入防止機構を取り付けたときの正面図 水門閉止装置に停留物の水路内侵入防止機構を取り付けたときのＡ―Ａ´断面図 河川に水門閉止装置を取り付けたときの使用状態図

本発明は、図４のように河川等１９から用水を取り込む用水取り入れ口２２の手前に水門閉止装置１を設置し、急な増水時における余剰な水や土砂等の農業用水路への流入を防止するためのものである。なお、取水先は河川に限らず単なる水路であってもよい。一方、取水した水を取り込む先は農業用水路又は一般の小規模水路でも使用することが出来る。この時の水路は、暗渠の構造でもＵ字溝または堀溝でもよい。

この水門閉止装置は、図１の様にフロート６とフロート下部に取り付けたフロート棒５とフロート６の上下移動を一定方向にガイドするためのフロート棒支持金具４よりなる水位検知部と、一端に導入口を開状態に閉止板２を保持するためのロックピン９を受け止める切欠き９′を備え、他端がアーム８の支点１０を介して閉止板２の位置を少なくとも保持できるだけの質量を有したフロート受け部７を形成するアーム８とを備えた閉止板保持部と、その保持部のロックが解除されたときに、閉止板回転軸３を中心として閉止板２が回動落下し、用水路への導入口１１を閉止する閉止板部と、これらを納め，アーム８を通す開口部を設けた隔壁１ｃをフロート室１ｂとの導入口１１のある部位（以後、導入口室という。）の間に備えた筺体1よりなる。

水位検知部のフロート６はフロート室１ｂに収められ、水位の変化がフロート６に伝わりフロート６が水位の変化に応じて容易に移動可能なものであれば良く、フロート６の移動をガイドするフロート棒５は必ずしも用いなくてもよい。フロート室１ｂは外部からの異物の浸入を防ぎフロート６の移動を確実にするために設けることが好ましい。

閉止板保持部は、用水路の導入口１１を開状態とするためにアーム８の切り欠き９´に閉止板上の閉止板ロックピン９が架かった状態においてアーム支点１０を介して他端とバランスが取れるかあるいはやや他端が加重過多となるような構成とし、水位の上昇によりフロート６がフロート受け部７に接触した時点でバランスが崩れ閉止板ロックピン９が解除され閉止板２が落下するような構造としている。そして、閉止板保持部のアーム８は、フロート室隔壁１ｃに設けた開口部を貫通させることで、必要以上にフロート側端の位置が低下しないよう規制され、当該端は浮上するフロート６の浮力により閉止板ロックピン９がアームの切り欠き９´から開放され、閉止板２が落下するようにモーメントバランスになっていることが必要である。

閉止板２は、一般に導入口１１を遮蔽するのに十分な大きさを備え、導入口１１開放時にアームの切り欠き９´の位置に閉止板ロックピン９を置いたときにアーム８のフロート側と釣合うか又はモーメントバランスがフロート側に傾くような位置に閉止板ロックピン９と閉止板回転軸３を配置し、閉止板が回動可能なように筐体背部に取り付けられる。また、閉止板位置決め金具２ｂを導入口１１周囲の適切な位置に設置することにより閉止板２を精確かつ安定的に導入口１１を閉止するよう位置させるものであり濁流の水圧による閉止板２のネジレ等も防止するものである。

筐体１は、フロート室１ｂと背面に用水路等に接続する導入口１１が設けられ、導入口室とフロート室はアーム８を導通する開口部を設けた隔壁で仕切ることができる。これはゴミ状物などからフロート６を保護するためでフロートの動作を確実にするために設けると良い。この隔壁と上面、前面にはゴミの侵入を防ぐため網などを取り付けることが出来る。背面の導入口１１には管部１１´を接続し、用水路に合わせて、それを延長してもよい。

さらに導入口部１１に流入する粗大なゴミなどを除くために、筐体１の導入口室前面に互いに対向するガイドレール１２ａを設け、異物の水路内進入防止機構である網目材料１８を張付けたフィルターを装着した取水口開口板１２をスライド出来るようにして取り付けると確実に閉止板２の動作を行い、かつ用水路の閉塞がなく好ましい。このフィルターの網目の大きさは、使用する河川、用水路における挟雑物の状況により決めるとよい。

取水口開口板１２のフィルターの代わりに、図２及び図３に示したように一方の板に取水口となる穴を設けその外周に頂部が丸みを有した円錐状断面を有する壁１３を設け、さらに他方となる流路制御板１５には水流を妨げずかつ予想される挟雑物の平均的な幅より小さな間隔で取水口の開口板１２側の壁と同様の断面形状の壁１４を設け、それらを少なくとも重なりかつ水流が確保できるように流路となる隙間を形成させた異物の水路内進入防止機構を取り付けても良い。なお、図３の矢印はその時の水流を示したものである。流路制御板１５の円錐状の壁を導入口の形状に対応したものとし、それを対抗する位置に設置した場合には挟雑物の滞留をほとんどなくすことができる。

以下、図に基づいて本発明の実施形態を説明する。河川から用水路の引き入れ口に設置した水門閉止装置の例を実施例１に示した。

本水門閉止装置は以下のように製作した。図１のように筺体１の背面板には導入口１１となる開口部と、用水路壁又は河川側壁に水門閉止装置本体を取り付けるためのボルト穴を開けたフランジ部１ａを背面板の両端に設け、側面板は挟雑物の流入を防ぐための壁体とし、フロート室１ｂとの隔壁１ｃも設けた。フロート６、フロート棒５、フロート棒支持金具４よりなる水位検知部と閉止板２との均衡を保持するコの字形のアーム８をフロート室１ｂの隔壁の空隙を通して設置し、水位検知部を取り付け後、閉止板２とのモーメントバランスに注意しながらアームの支点１０を決めアーム８に穴を開け、アームの支点１０とし、ボルトを通し、アーム８がスムーズに可動可能なように取り付けた。そして予め筐体背面板に移動可能なように取り付けた閉止板２を手で持ち上げ、アームのＶ字状切り欠き９´に閉止板ロックピン９を留め置いた。特にアームの切り欠き９´を有する側の端は、閉止板ロックピン９を掛け易いよう、丸みを帯びた形状に加工した。筺体１の導入口室部前面両端に取水口開口板１２を取り付けるための取水口の開口板ガイドレール１２ａを取り付け、フロート室１ｂ前面は内部の状況を確認できるように網目材料とした。そして、フロート部１ｂの上端は用水路に必要な設定水位に相当する位置に一致させるようにした。フロート室全面には孔径３０ミリメートル網目板を取り付けた。

図４は、この水門閉止装置を幅約３メートル、深さ３０から５０センチメートルの河川より直径３０センチメートルの暗渠２２に引き込む小水路に予め必要な基礎工事を行った上で設置し、雨量が激しく水位の上昇が見られた後に当該閉止装置が検知し、作動の可能性のあるときに水位と当該装置の作動状況を確認したところ、フロート６がフロート受け部７に接触した瞬間閉止板が自重で落下し、閉止板位置決め金具２ｂで留められ、流入する水圧により確実に流路が絶たれ、水門閉止装置が確実に作動し、その結果、水とゴミ等の挾雑物の流入を食い止めることができた。また用水路への土砂の流入もわずかであった。河川の水位が復帰したときに再び閉止板２を手で持ち上げアームの切り欠き９´にセットし、次の異常時に備えた。

図２及び図３は、水門閉止装置の前面の網目状の取水口開口板１２の代わりに取水口開口部外周に頂部が丸みを有した円錐状壁１３を設け、用水の流路の確保できる形状で対向する円錐状壁１４を設けた流路制御板１５の付属した取水口開口板１２を取り付けた水路閉止機構を実施例１と同様に河川に設置した。このときの流路制御板１５は流入口に相当する入り口側の開口部外周に頂部が丸みを有した円錐状断面１４の壁を設け、５０から６０ミリメートルの間隔で取水口開口板１２側の壁と同様の形状の円錐状壁１４を設けたものである。河川の水位が閉止板の動作開始直前までになるところを観察し、その結果、比較的アスペクト比の大きな挟雑物は制御板入り口にまとわり付くもののすぐ流れに押されて除去され、効果的に挾雑物を除くことができた。また、流路制御板は、導入口部全面に設けたガイドレールを介して網目状の取水口の開口板と容易に取替えでき、水量や挾雑物の過多など河川の状況に応じ、使用可能であった。

１ 筺体
１ａ フランジ部
１ｂ フロート室
１ｃ フロート室隔壁
２ 閉止板
２ｂ 閉止板位置決め金具
３ 閉止板回転軸
４ フロート棒支持金具
５ フロート棒
６ フロート
７ フロート受部
８ アーム
９ 閉止板ロックピン
９’ 切欠き
１０ アームの支点
１１ 導入口
１１´導入口延長管部
１２ 取水口開口板
１２ａ取水口板ガイドレール
１３ 取水口側円錐状壁
１４ 流路制御板側円錐状壁
１５ 流路制御板
１６ 流路制御板取り付ボルト
１７ 取水口板取手
１８ 金網
１９ 水位
２０ 川底
２１ 河川側壁
２２ 用水取入口

Claims (2)

1. 用水取り入れ口に設置する水門における、水位を検知するためのフロートと、水路の導入口を閉止する閉止板と、用水路を開状態に閉止板を保持するための保持機構を備えた水門閉止装置において、用水路の導入口を開状態に閉止板を保持するための保持機構が、用水路の導入口を閉止する水門に閉止板支持シャフトを軸にして回動可能なように取り付けられた閉止板と、一端に閉止板に付設したロックピンを受ける切欠きを有し、他端がアームの支点を介して閉止板の位置を少なくとも保持できるだけの質量を有したフロート受け皿を有するアームとを備え、水位の上昇をフロートにより検知し、特定の水位に達した時にフロートが、アームの切欠きのない側の受け皿を押し上げることによりロックピンを保持機構支持金具を介して解除可能なようにしたことを特徴とする水門閉止装置。
2. 水門閉止装置取水口側に停留物の水路内侵入防止機構が取水口外周に頂部が丸みを有した円錐状断面を有する壁を設け、取水口までの流路に１以上の屈曲部を形成する様に流路制御板を設けたことを特徴とする請求項１に記載の水門閉止装置

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