JP6150540B2 - 取水口遮断ゲート装置 - Google Patents

Description

本発明は、渓流に設けられ、一部の水を水力発電所の導水路に導入するための取水口を開閉する取水口遮断ゲート装置に関する。

従来より、水力発電所の導水路に、河川を流れる水の一部を導入することによって、河川の水を水力発電に利用することが行われている。ここで、国土交通省より、河川からの取水量が許可取水量を越えないように適正に取水管理を行うように指示が出されている。このため、各取水口に遮断ゲートを設置する等、必要な対策を実施している。

また、従来、この種の技術としては、特許文献１に記載された自動越流ゲート装置がある。この自動越流ゲート装置は、取水口を開閉する越流ゲートを有しており、この越流ゲートはフロートの上昇に伴って上昇し、ある水位になると取水口を完全に封鎖するというものである。

実開平５−９６１２７公報

ところで、山間部における河川上流域、所謂、渓流から取水する場合には、電源設備がない場合が多く、モータのような動力装置を設置して遮断ゲートの開閉を自動的行うことが難しい。このため、取水量を制限するために、作業員が現地に赴いて手動によってゲートを開閉することが行われている。しかし、例えば、集中豪雨によって渓流の水位が急激に上がった場合には、作業員の作業負担が大きくなる。

また、特許文献１に記載された自動越流ゲート装置においては、越流ゲートを持ち上げるだけの浮力を確保するため、大型のフロートが必要となる。このため、既設の取水口に対して新たに自動越流ゲート装置を設置するためには、設置スペースを広く取る必要があるため、取水口の位置によっては設置できない場合がある。

本発明は、このような問題点を解決し、渓流から取水するための取水口の開閉を自動的に行うとともに、取水口を開閉するための機構の簡易化を実現した取水口遮断ゲート装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、次に記載する構成を備えている。

（１） 河川に設けられた取水口を開閉し、水力発電所に水を流すための導水路に対する前記河川の水の導入及び遮断を行う遮断ゲートと、当該遮断ゲートを上下方向にスライド移動自在に支持するフレーム状の支持体と、ロック状態において、前記遮断ゲートを前記取水口の上方に位置付けて前記取水口を開放状態で維持するロック部と、前記河川の水面に浮かべるフロートと、当該フロートに設けられ、前記河川の水面位置が上昇して前記フロートが所定の高さに到達した時に、前記ロック部のロック状態を解除するリンク部とを備え、前記遮断ゲートは、ロック状態が解除された場合に落下して前記取水口を閉鎖することを特徴とする取水口遮断ゲート装置。

（１）によれば、フロートが所定の高さに到達しない場合には、遮断ゲートは取水口の上方で保持されるため、取水口は全開状態となる。また、フロートが所定の高さに到達した場合には、リンク部によってロック部が動作してロック状態が解除されるため、遮断ゲートが降下して取水口は全閉状態となる。このように、フロートが所定の高さに到達した場合に、遮断ゲートを降下させるという簡単な構成で、遮断ゲートによる取水口の閉鎖を自動的に行うことが可能になり、これにより、超過取水を防止することが可能になる。しかも、取水口の開閉は、支持体に沿って遮断ゲートを上下にスライドさせるという簡単な構造であるため、既設の取水口に対して遮断ゲートを設けることが容易に可能になる。

（２） （１）において、前記ロック部は、前記遮断ゲートに取り付けられかつ上下方向に延びるゲートシャフトと、当該ゲートシャフトに取り付けられた円板部材と、基端部が前記支持体に回動自在に取り付けられかつ先端部が前記円板部材に係合してロック状態とするフック部材とを有し、前記リンク部は、前記フロートに取り付けられかつ上下方向に延びるフロートシャフトと、当該ゲートシャフトの所定位置に取り付けられ、前記フロートが所定の高さに到達した時に、前記円板部材から離間する方向に前記フック部材を回動させてロック状態を解除させる伝達部材とを有することを特徴とする取水口遮断ゲート装置。

（２）によれば、フロートシャフトが所定の高さに到達した場合に、フック部材を回動させて円板との係合状態を解除するという簡単な構成で、遮断ゲートによる取水口の閉鎖を自動的に行いことが可能になり、これにより、超過取水を防止することが可能になる。

（３） （１）、（２）において、前記フロートは、ロック状態において、前記取水口の上端よりも上方に配置されることを特徴とする取水口遮断ゲート装置。

（３）によれば、河川の水位が取水口に到達するまでフロートが動作することがないため、河川から安定して取水することが可能になる。

（４） （１）〜（３）によれば、前記フロートの上下方向への移動をガイドするガイド部材を更に備えたことを特徴とする取水口遮断ゲート装置。

（４）によれば、フロートがガイド部材に沿って上下方向に移動するため、フロートが河川の水位を確実に検知することが可能になる。

本発明によれば、渓流から取水するための取水口の開閉を自動的に行い、超過取水を防止するとともに、取水口を開閉するための機構の簡易化を実現した取水口遮断ゲート装置を提供することが可能になる。

本発明の一実施形態における取水口遮断ゲート装置１を設置する場所を示す説明図である。 本発明の一実施形態における取水口遮断ゲート装置１の要部構成を示す斜視図である。 図２に示す取水口遮断ゲート装置１をえん堤１０２に設置した状態を側面図である。 図３をＡＡ方向視した正面図である。 戸板４０ａによる遮断ゲート１０の支持構造を示す斜視図である。 取水口遮断ゲート装置１のロック部１２がロック解除状態である場合を示す正面図である。 ロック部１２の動作を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態における取水口遮断ゲート装置１を設置する場所を示す説明図である。

渓流１００には、渓流１００の底部に積もった土砂を排出するためのえん堤１０２が設置されている。えん堤１０２には、図示しないゲートが設けられており、このゲートを所定のタイミングで開くことにより、渓流１００の底部の土砂が、えん堤１０２によって堰き止められた水とともに下流側に放出される。

渓流１００におけるえん堤１０２近傍には、渓流１００を流れる水の一部を取水する取水口１０４が設けられている。また、渓流１００の下方に、水力発電所に水を導く導水路１１０が設けられている。更に、取水口１０４と導水路１１０とを連結する開放水路１２０が設けられている。

このため、えん堤１０２によって堰き止められている水の一部は取水口１０４に流入し、取水口１０４に流入した水は、開放水路１２０及び導水路１１０を介して水力発電所に送られることによって発電に用いられる。取水口遮断ゲート装置１は、取水口１０４を開閉するための装置であり、開放水路１２０が通っている渓流１００の土手に設置されている。

図２は、本発明の一実施形態における取水口遮断ゲート装置１の要部構成を示す斜視図である。取水口遮断ゲート装置１は、遮断ゲート１０と、ロック部１２と、フロート２０と、リンク部２２とを備えている。

遮断ゲート１０は、取水口１０４（図３参照）よりも大きいサイズの長方形のスキンプレートと、このスキンプレートの表裏面に取付けられる鋼板とからなる。鋼板は、遮断ゲート１０を鉛直下方に降下させるための錘となる。

ロック部１２は、ロック状態において、遮断ゲート１０を取水口１０４の上方に位置付けた状態で保持するものであり、ゲートシャフト１４と、円板１５と、フック１６と、取付部材１７とを備えている。

ゲートシャフト１４は、長尺のボルト体からなり、下端部が長尺の遮断ゲート１０の上部の中央に連結され、上端部は鉛直上方に延びている。

円板１５は、ゲートシャフト１４に螺合しており、ゲートシャフト１４の端部に配置されている。円板１５の両側にはナットが配置されており、円板１５は、両側の巻上ナットによって締め付けられることによって、ゲートシャフト１４に固定されている。

フック１６は、長方形の板状部材における長手方向の一端部が鉤状に形成され、他端部が斜めに形成された略Ｃ字型の部材である。フック１６の他端部には貫通孔が形成されている。なお、以下の説明において、フック１６の一端部を先端部、フック１６の他端部を基端部と称する場合がある。

取付部材１７は、支持体４０にフック１６を回動自在に固定するための部材であり、一対の延在片１７ａ、１７ａを備えている。一対の延在片１７ａ、１７ａの間隔は、フック１６の厚さより若干広くなるように設定されている。また、一対の延在片１７ａ、１７ａにはそれぞれ貫通孔が形成される。そして、一対の延在片１７ａ、１７ａの間にフック１６の基端部を挿入し、一対の延在片１７ａ、１７ａの貫通孔とフック１６の貫通孔とを一致させた状態で、貫通孔にピン１７ｂを挿入することによって、フック１６が延在片１７ａ、１７ａに回動可能に取り付けられる。

取付部材１７が、支持体４０（図３参照）に固定された場合、一対の延在片１７ａ、１７ａは下方に向けられる。このため、フック１６の先端部は、延在片１７ａ、１７ａから垂下するとともに、円板１５に近づいたり離れたりする方向に揺動する。

また、フック１６の先端部の鉤状部分は、円板１５の内側に位置している。このため、ゲートシャフト１４を上方に移動させて、円板１５の下側にフック１６の先端部を配置した時に、フック１６の先端部の鉤状部分が円板１５に係合する。なお、フック１６の先端部の鉤状部分が円板１５に係合している状態が、ロック部１２におけるロック状態、フック１６の先端部の鉤状部分が円板１５に係合していない状態が、ロック部１２におけるロック解除状態である。

フロート２０は、えん堤１０２内の水面に浮かべられる部材であり、水位の変化に従って上下方向に位置が変化する。フロート２０は、ロック状態において、取水口１０４の上端よりも上方に配置されている。このため、フロート２０はえん堤１０２内の水位が取水口１０４を越えた時に、水面上に浮かぶようになる。

リンク部２２は、フロート２０の上下動をフック１６に伝達する部材であり、フロートシャフト２４と、伝達片２６とを備えている。

フロートシャフト２４は、長尺のボルト体からなり、下端部がフロートシャフト２４の上面の中央に連結され、上端部は鉛直上方に延びている。

伝達片２６は、側面視Ｌ字型の２つの連結部材２６ａ、２６ａによって構成されている。２つの連結部材２６ａ、２６ａは、フロートシャフト２４を挟むことができる程度の幅を持って対向配置される。このため、伝達片２６は、略Ｔ字型に構成されている。伝達片２６の一端部は、フロートシャフト２４の他端部においてフロートシャフト２４を挟むように配置されている。また、フロートシャフト２４は、伝達片２６の一端部において、伝達片２６の長手方向に沿って所定の距離だけ移動可能である。また、伝達片２６の一端部は、フロートシャフト２４の軸方向に沿って所定の距離だけ移動可能である。このため、伝達片２６の他端部は、伝達片２６の一端部を回転軸として上下方向に回動可能である。また、伝達片２６の他端部は、フック１６の中央部に溶接されている。

図３は、図２に示す取水口遮断ゲート装置１を取水口に設置した状態を示す側面図、図４は、図３をＡＡ方向視した正面図である。

取水口遮断ゲート装置１は、図３に示すように、ガイド部３０と、支持体４０とを更に備えている。ガイド部３０は、内部にフロート２０を収納する有底の四角筒体である。ガイド部３０は、フロート２０よりも長く形成されており、フロート２０はガイド部３０に沿って上下動する。また、ガイド部３０は、内部にえん堤１０２によって堰き止められている水が流入、流出可能に形成されている。

支持体４０は、遮断ゲート１０を上下方向にスライド移動可能に支持するフレーム状の部材であり、図４に示すように、一対の戸板４０ａと、２本の梁４０ｂとによって構成されている。

一対の戸板４０ａは、上下方向に立設され、遮断ゲート１０の両側部を支持するものである。また、梁４０ｂは、一対の戸板４０ａ、４０ａの最上端及び一対の戸板４０ａ、４０ａの中央部に配置され、一対の戸板４０ａ、４０ａを水平方向に連結している。戸板４０ａの最上端の配置された梁４０ｂの中央部には、図４に示すように、取付部材１７が固定されている。

図５は、戸板４０ａによる遮断ゲート１０の支持構造を示す斜視図である。戸板４０ａは、上下方向に延びる略四角筒型の長尺部材であり、４つの側面における１つの側面に上下方向に延びる切欠４０ｃが形成されている。

一対の戸板４０ａ、４０ａは、切欠４０ｃが互いに対向するように立設され、遮断ゲート１０の両端部が切欠４０ｃ、４０ｃに挿入される。

また、遮断ゲート１０の両端部の表裏面には、アタッチメント付チェーン５０が配置されている。アタッチメント付チェーン５０は、アレイ形状の板状部材を回転軸によって連結してなるチェーンにおいて、板状部材にＬ字状の曲げ部を形成したものであり、この曲げ部を平面に当接、固定可能にすること、すなわち、平面に固定する機能を備えたものである。また、アタッチメント付チェーン５０の回転軸は、単独で軸周りに回転可能である。

アタッチメント付チェーン５０は、回転軸が戸板４０ａにおける切欠４０ｃのエッジに対向するように遮断ゲート１０に固定される。

そして、遮断ゲート１０が一対の戸板４０ａ、４０ａに挿入された場合、戸板４０ａにおける切欠４０ｃのエッジ部分の両側部に、アレイ形状の板状部材が配置される。このため、遮断ゲート１０の水平方向の移動が規制されるようになり、戸板４０ａにおける切欠４０ｃのエッジ部分がアタッチメント付チェーン５０から外れることが防止される。しかも、遮断ゲート１０をスライドさせた際に、アタッチメント付チェーン５０の回転軸が回転するため、戸板４０ａと遮断ゲート１０との間にかかる抵抗を小さくすることができる。

図３、図４に示す取水口遮断ゲート装置１は、ロック部１２がロック状態である場合を示すものであり、取水口１０４の上方に遮断ゲート１０が位置付けられており、取水口１０４は開放されている。
図６は、取水口遮断ゲート装置１のロック部１２がロック解除状態である場合を示す正面図である。ロック部１２がロック解除状態である場合には、遮断ゲート１０が降下して取水口１０４が全閉される。

次に、図７を参照しながら、ロック部１２の動作について説明する。

ロック部１２がロック解除状態にあり、遮断ゲート１０が降下して取水口１０４が全閉されている状態から、作業員によって遮断ゲート１０が持ち上げられると、図７（ａ）に示すように、円板１５がフック１６の鉤状部分の斜面に当接する。更に遮断ゲート１０が持ち上げられると、図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、円板１５がフック１６の斜面を押圧することにより、フック１６が回動する。そして、円板１５がフック１６の斜面を越えた時に、図７（ｄ）に示すように、フック１６が自重によってゲートシャフト１４側に回動して、フック１６の鉤状部分が円板１５の下方に配置される。この状態で、作業員が遮断ゲート１０から手を離すことにより、フック１６が円板１５に係合してロック状態となり、遮断ゲート１０の下方への移動が規制される。

ロック状態においては、図４に示すように、遮断ゲート１０が取水口１０４の上部で保持され、取水口１０４が全開状態となる。そして、図１に示す、えん堤１０２付近の水位が取水口１０４の位置に到達した場合に、水の一部が取水口１０４内に流入し、開放水路１２０を介して導水路１１０に導入されて水力発電所に送られる。

また、図７（ｄ）に示すように、ロック部１２がロック状態である時に、例えば集中豪雨のためにえん堤１０２付近の水位が短時間で上昇し、取水口１０４を越えたとする。この時、フロート２０は水位の上昇とともに上昇する。フロート２０が上昇するとフロートシャフト２４とともに伝達片２６が上昇する。伝達片２６が上昇すると、伝達片２６に連結されているフック１６が、ゲートシャフト１４から離間する方向に回動し、やがて、図７（ｂ）、（ａ）に示すように、フック１６と円板１５との係合が解除されてロック解除状態となり、遮断ゲート１０が降下する。そして、図６に示すように、遮断ゲート１０が降下して取水口１０４が全閉される。これにより、渓流１００の水の導水路１１０への導入が遮断される。

以上、説明したように構成された本実施形態によれば、通常は、ロック部１２をロック状態とすることにより、遮断ゲート１０は取水口１０４の上方で保持されるため、取水口１０４は全開状態となる。また、フロート２０が所定の高さに到達した場合には、リンク部２２によってロック部１２が動作してロック状態が解除されるため、遮断ゲート１０が降下して取水口１０４は全閉状態となる。このように、フロート２０が所定の高さに到達した場合に、遮断ゲート１０を降下させるという簡単な構成で、取水口１０４の遮断を自動的に行うことが可能になり、これにより、渓流１００からの超過取水を防止することが可能になる。特に、フック１６を回動させて円板１５との係合状態を解除するという簡単な構成で、取水口１０４の遮断を自動的に行いかつ超過取水を防止することが可能になる。

また、本実施形態によれば、フロート２０は、ロック状態において、取水口１０４の上端部よりも上方に配置されているため、えん堤１０２付近の水位が取水口１０４に到達するまでフロート２０が動作することがなくなる。このため、渓流１００から安定して取水することが可能になる。

また、本実施形態によれば、フロート２０を上下方向にガイドするガイド部３０を更に備えたことにより、フロート２０がガイド部３０に沿って上下方向に移動するため、フロート２０がえん堤１０２内の水位を確実に検知することが可能になる。

また、本実施形態によれば、フック１６における円板１５の外周端部に当接する部分が斜面として形成されていることにより、降下した状態の遮断ゲートを手動で持ち上げた場合に、円板１５がフック１６を押圧するようになり、フック１６が自動的に回動するようになる。これにより、円板１５がフック１６の鉤状部分を越えた時点でロック状態となり、円板１５がフック１６の上方に位置付けられる。その結果、取水口１０４の上方に遮断ゲート１０を位置付けた状態で保持することが容易に可能になり、簡単に取水口１０４を全開状態に保つことが可能になる。

１ 取水口遮断ゲート装置
１０ 遮断ゲート
１２ ロック部
１４ ゲートシャフト
１５ 円板
１６ フック
１７ 取付部材
１７ａ 延在片
１７ｂ ピン
２０ フロート
２２ リンク部
２４ フロートシャフト
２６ 伝達片
２６ａ 連結部材
３０ ガイド部
４０ 支持体
４０ａ 戸板
４０ｂ 梁
４０ｃ 切欠
５０ アタッチメント付チェーン
１００ 渓流
１０２ えん堤
１０４ 取水口
１１０ 導水路
１２０ 開放水路

Claims (3)

1. 河川に設けられた取水口を開閉し、水力発電所に水を流すための導水路に対する前記河川の水の導入及び遮断を行う遮断ゲートと、
   当該遮断ゲートを上下方向にスライド移動自在に支持するフレーム状の支持体と、
   ロック状態において、前記遮断ゲートを前記取水口の上方に位置付けて前記取水口を開放状態で維持するロック部と、
   前記河川の水面に浮かべるフロートと、
   当該フロートに設けられ、前記河川の水面位置が上昇して前記フロートが所定の高さに到達した時に、前記ロック部のロック状態を解除するリンク部とを備え、
   前記遮断ゲートは、ロック状態が解除された場合に落下して前記取水口を閉鎖し、
   前記ロック部は、前記遮断ゲートに取り付けられかつ上下方向に延びるゲートシャフトと、当該ゲートシャフトに取り付けられた円板部材と、基端部が前記支持体に回動自在に取り付けられかつ先端部が前記円板部材に係合してロック状態とするフック部材とを有し、
   前記リンク部は、前記フロートに取り付けられかつ上下方向に延びるフロートシャフトと、当該ゲートシャフトの所定位置に取り付けられ、前記フロートが所定の高さに到達した時に、前記円板部材から離間する方向に前記フック部材を回動させてロック状態を解除させる伝達部材とを有することを特徴とする取水口遮断ゲート装置。
2. 前記フロートは、ロック状態において、前記取水口の上端よりも上方に配置されることを特徴とする請求項１記載の取水口遮断ゲート装置。
3. 前記フロートの上下方向への移動をガイドするガイド部材を更に備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の取水口遮断ゲート装置。
   

Images