JPH01280114A - 自動操作装置を備えた上流水位調節ゲート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は水路を分水させるために水路を塞き止め水位を
一定の高さに上昇させたシ、または水路の余剰水のみを
排水する目的をもって設置されるゲートを無人無動力で
自動操作する自動操作装置を備えた上流水位調節ゲート
に関する。

（従来の技術） 従来よシ、水路を分水させるために、水路中に設置し、
水路を塞き止め水位を一定の高さに上昇させ、また余剰
の水は排水させるようにしたものとして使用されている
ものにテンタゲートがある。

この従来使用されているテンタゲートを第４図、第５図
を用いて説明する。

ゲート１の設置された水路の側壁の外面部にはゲート１
上流側の水が、側壁に設けた流入口２を通して、流れ込
む静水池３が設置られ、静水池３には、十分に巾を大き
くされた欠口堰４を介してフロート室５が連通している
。また７０−ト室５とゲート１下流側の水路との間の側
壁には小径の流出口６が設けられている。これ１％−ふ
り１ゲート１上流、静水池、フロート室、そしてゲート
１下流と連通する水路が形成される。さらにフロート室
５内には全部分が密閉された７０−ト７が収納されてい
る。

ゲート１は回動自在に水平に支持された軸１ａに、一対
のアーム１ｂが固着されている。そして一対のアーム１
ｂの上流端に軸１ａを中心とする円筒の一部から成る扉
体１−ｃが固着され、他端の下方にはカウンタウェイＭ
ｄが装着され、さらに軸１ａから上流側の上方に向って
突き出されたフロートアーム１ｅの５１ｊＫバー１ｆが
回動自在に懸垂されて、その下端にフロート７が固着さ
れている。フロートアーム１ｅは、アーム１ｂの上流側
の長さに比して十分に小さくされ、カウンターウェイト
１ｄの重さはフロート７のほぼ中間の高さに吃水線があ
る状態において均衡するようにされ、バー１ｆの長さは
、上記の吃水線と扉体１ｃの下端が同時に堰上げすべき
水位と等しくなるようにされている。

上記構成において、ゲート１の上流の水路の水位（以下
上流水位と云う、下流についても同じ）が低く々って、
入口堰４上の越流深が小さく々れば、フロート室５内の
水位が下降してゲート１が閉じられるがフロートアーム
１ｅの長さが十分に小さくされているので、降下量が同
じならフロートアーム１ｅの長いものよシ大きく回転し
、ゲート１はびったシと閉じられて、水路の水は排水さ
れなくなるので上流水位が高く々る。（なお、フロート
アーム１ｅの回転角度が同じなら降下量は小さくなる。

）上流水位が高くなれば、ゲート１が開かれて水は排水
され、上流水位は低くされる。しかし入口堰４の巾は大
きくされ、流出口６の径は小さくされているので、フロ
ート室５の水位は、上流水位が僅かに変動（たとえば上
流側の水位が増加する）するだけで大きく変動する。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら上記従来のゲートにおいては、テンバーゲ
イトをバーによって開くために極めて大きなフロートが
必要となって、大変不経済であった。またゲートが全閉
状態に近い状態において、下流水位が高い場合には、フ
ロート室の水位が上シフロートの浮力が急激に大きくな
）ゲートが開くので、ゲートの使用が事実上困難であっ
た。したがって、分水地点のゲートが接近している場所
においてはゲート使用に著しく支障をきたしていた。さ
らに扉体を作動させる力はフロートアームの長さやフロ
ートの大きさく比例するので、作動力を大きくする場合
は、フロートアームやフロートが大きく力るので、トン
ネル内等狭い場所においては使用できかい問題があった
。

また、下流水位が堰上げるべき水位（流れを塞き止め水
位を上げる以下計画水位と云う）に近づいた場合、下流
水位によってゲートが上昇したままとなシ、このため上
流水位の下降が早くなったシ、水が逆流したシして、計
画水位に対する上流水位の誤差が大きくなることや洪水
に々って、堰上げる必要がなくカつでも、開いたゲート
の下端が水面附近に留まシ、その後、数十糎水位が上昇
するまで待た々いとゲートは上昇することができず、流
木、その粗大物の流れを阻げるという問題点があった。

また従来においては、上流水位と下流水位の水位差を利
用して、フロートを昇降させて、ゲートを開閉するもの
であったが、その利用し得る水位差（以下利用可能水位
差と云う）を増大させて大きくする工夫がまされていな
かったので、上流と下流の水路の水位差が小さい場合、
下流側の水位によってフロートが昇降するので、ゲート
の作動が正確に打力われず、上流水位の誤差が大きくな
る問題点があった。

さらＫ、従来においてはフロートの全部分が密閉されて
いるので、フロートが均衡する吃水＃３（以下中立線と
云う）が、フロー）Ｋ付随して下降するので、水量が少
なくなれば、少しずつフロートを下降させようとしても
、中立線が大きく一気に降下してしまう問題点もあった
。

そこで、フロートの降下量を小さくするために、７０−
トアーム１ｅの長さをゲート８のアーム１ｂの上流側の
長さの数分の−に短かくして、フロート７の降下作用を
弱めていたが前記利用可能水位差、のほとんど９割位ま
で中立線が無駄に下降し、作動力と役立てられるのは利
用可能水位差の１割に過ぎなかった。

本発明は上記問題点を解決することを課題としてなされ
たものである。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するための手段として、本発明の自動操
作装置を備えた上流水位調節ゲートは上下方向可動のゲ
ート１を設けた水路の側壁の外側に、該側壁に設けた流
入口２を介して、ゲート１上流の水が流れ込む静水池３
を設け、該静水池３内に内部にフロート７を備えたフロ
ート室５を設け、前記静水池３内に該静水池５上部と前
記フロート室５下部とを連通させる注水装置９を設ける
と共に前記フロート室５の下部から前記ゲート１の下流
の水路に連通ずる吸水管１０を設け、前記フロート７の
内部に密閉部７ｂと、静水池３の水を導入する導水部７
ａとを設けると共に該導水部７ａ上端に通気孔７ｄを設
け、前記フロート７の上部と前記ゲート１の上部に、前
記フロート７の動きを前記ゲート１に伝達する連動装置
１２を設けた構成としたものである。

本発明においては、フロート室５内に一端が開口された
吸水管の他端を水路側壁から突出させてゲートの直下流
の水底のやや上方に開口させる。またフロート室内の管
の一端を狭搾させる。

これによって、水路の流勢を利用して、フロート室の水
を積極的に吸出して７０−ト室の利用可能水位差を大き
くする。これによってフロートは降下する。

また、フロート７は上下に密閉部を設け、中間部に水が
入る導水部を設ける。そしてそれによって中立線が過大
に低下しないようにするとともに上部の中央の部分を密
閉部（中子部と云う）にして適度に中立線を低下させる
。

なお導水部の下端はゲートが使用を停止されて引き揚げ
られた状態（以下使用停止状態と云う）において計画水
位と等しくなる高さとされ、中子部の高さは扉体の下端
が計画水位と等しい状態（以下全開状態と云う）におい
て計画水位と等しくなる高さとする。

以下、全てのゲート１の開度について、それぞれの開度
の状態において、水の流入が全くない場合のフロート室
５の水位を最低水位、これと計画水位の中間の水位を中
間水位とするが、先ず、全開状態においてはフロートの
下部の全部が密閉される部分（以下密閉部と云う）の大
きさによって、中立線が中間水位と一致するようにし、
これよシ閉じた状態においては１、中子部’７ｃが導水
部”７ａの水中に水没する事によって中立線がほぼ中間
水位に一致するようにする。

（作用） 以上のように構成したので、水流に直角に吸水管１０を
突き出して開口した場合の作用は、ピトー・管を水流に
直角に向けて流水中に入れると、管内の水面が流水の水
面よシ水流の速度水頭分だけ低くなることから、下流水
位が計画水位に近くなっても、７０−ト室５内の利用可
能水深は十分に大きくなるので、上流水位の誤差が大き
く々る事は々く、また全閉に近い状態においては利用可
能水位差が大きくなってかつフロート７が小さく彦る。

またフロート７め改良については、導水部７＆と中子部
７ｃとが連携されて、全てのゲート開度の場合に、中立
線がはｙ中間水位と等しくされて、利用可能水位差が無
駄なく部分されて開と閉の作動力として役立てられてい
るので極めてフロート７が小さくなって経済的となシ、
また、全閉に近い状態において、下流水位が著しく高い
場合にも作動が容易である。また大きな作動力が得られ
て、テンタゲート以外の抵抗の大きな機種のものも操作
し得る。また洪水に々って下流水位が計画水位と等しく
なれば、堰上げ作用は自動的に停止され、計画水位よシ
、僅かに水位が高くなればフロート室５の水位と、７　
ｏ　−）　７内の水位が等しくなって密閉部の作用によ
って、ゲート８は上昇を始め導水部ニア−＆の水は逆流
して排出され、中立線の標高は変らないので、−旦上昇
を始めれば水路の水位が、そのままであっても上昇を続
け、人為的に使用を停止するために引き揚げられる停止
状態まで自動的に上昇し、ストッパーに押し付けられて
静止した姿勢で洪水を迎えるので、仮に、流木等流下し
て来ても同等支障を来たさず、通過さすことができる。

′また、洪水が去って再び堰上げるべき状態とかれば、
フロート室５の水位が吸水管１０の作用によって低くな
るので、ゲート８は自動的に下降し始め、導水部７ａに
水が流入して下降が続けられ、再び堰上げ作用が開始さ
れる。以上吸水管と導水部によって従来技術の問題点は
解決される。

（実施例） 次に本発明の一実施例を第１図乃至第３図にもとづいて
説明する。第１図及び第２図と同一の部分には同一の符
号を付して詳ａカ説明は省略する。図においてローラゲ
ート８（以下ゲートと云う）を設けた上流水路の側壁に
、その側壁に形成された流入口２を介して静水池３が設
けられている。そしてこの流入口２よ）静水池３に流れ
込だ水の水面のや一下方に水を受ける注水槽９９ａとそ
の底部に開口接続したＬ状の注水管□、９ｂとからなる
注水ｒ１９の注水槽９ａが開口している。注水装置９の
注水管　ｑｂの他端は静水池３内に収納されたフロート
室５の下部に開口している。この注水槽９ａの一辺は十
分に大きくされているが深さは１０ｃｒｎ程度とされて
いる。またフロート室５の下部には７０−ト室５の水を
ローラゲート８よシ下流の水路に配水する吸水管１０の
一端が開口し、その他端は、水路の側壁を直角に貫通し
て水路中に突出し、ローラゲート８の直下流の水路の底
面よシ、や＼上方に開口されている。

この吸水管１０のフロート室５側の開口部は狭搾されて
おυ、フロート室５の下端近くから上方に直行し、水路
の底面よシや＼上方において水平とＡシ、水路の側壁を
直角に貫き、壁面から突出して、先述したとおシ水路に
開口している。静水池３内にフロート室５が設けられて
おシ、フロート室５内にはフロート７が収納されている
。フロート７の内部には３つの室が設けられ、上部と下
部には密閉された中子部７ｃと密閉部７ｂとが設けられ
他の部分は水が流入する導水部、／７ａとなっている。

導水部７ａの上端のフロート壁には流入する水のために
小径の通気孔７ｄが設けられ大気と連通している。

この導水部７ａの底面には、密閉部７ｂを貫通して、静
水池３の水を流入させる通水装［１１の一端が開口して
いる。通水装置１１は、フロート室５内においてはフロ
ート７の底部を出たところで３ケ所がスイベル継手とさ
れてジグザグに走行され伸縮自在に表っている。さらに
通水装置１１はフロート室５の底部の壁を貫通して静水
池３に入シ、上方に屈曲して直行し、その他端は水路の
はｙ中間の高さにおいて、静水池３内の水中に開口され
ている。こｆ′ＬＫよってフロート７内の導水部・’７
−　ａと静水池３が通水装置１１によって連通される。

またフロート７とローラゲート８の上部にはフロート７
の動きをローラゲート８に伝達する連動装［１２が設け
られている。連動装ｆｆ１１２は、フロート７とローラ
ゲート８の上部に水平で回動自在に支持された連動軸１
２ａにピンホイールから々る主動ホイール１２ｂ及び従
動ホイール、１Ｚｃが装着され、それぞれにいずれもビ
ンラックから成る主動ラック１２ｄ及び従動ラック、１
２ｅが噛合さｉ、その下端す々わち主動ラックｌ／、２
　ｄの下端にフロート７、従動ラック１２ｅの下端にロ
ーラゲート８が固着している。な訃詳述すれば、従動ホ
イーｋ　１２　ｃに対する主動ホイール１２ｂの径の比
は、これを小さくする事による装装置自体の工費の増加
とこれを大きくする事によるフロート室５の堀）作業の
ための土木工事費の増加が勘案されて適当に決定されて
いる。

さらに構成の詳細について説明をする。流入口２とロー
ラゲート８の間の距離は、ゲート、８の下方が部分的に
圧力水頭が低く々っているので、その影響を受けないよ
うに十分に犬きくされ、その高さは、水路の底面よシや
＼高くされ、静水池３の大きさけとくに制限は々く、フ
ロート室５を収納するのみであシ、７０−ト室５と７０
−ト７の間の側方隙間は極力小さくされているが、下方
の隙間は十分に犬きくされている。

フロート７の平面状はローラゲート８の全ての開度につ
いてその抵抗と７０−ト室５の最低水位から所要の平面
状を求めてその中の最大の平面状とされる。フロート７
の下方の密閉部、７ｂの上端の位置はローラゲート８が
使用停止状態にされた状態において、計画水位と等しく
なるようにされ、その密閉部７ｂの高さはフロート７、
ローラゲート８及び連動装置１２を総合した中立線の位
置がゲート８の全開状態におけるフロート室７の中間水
位（計画水位の中間の水位）と等しくなるようにされ、
中子部７ｃの下端はゲート８の全開状態において計画水
位。

と等しくなるようにされ、フロート７とローラゲート８
の動きが等しくされた場合にはローラゲート８の下端の
高さと等しくされ、その形状は四角錐体であるがその大
きさは次のように定められる。

すなわち全開状態を出発として、閉じられる前の７四−
ト室の最低水位から例えばＩＱｃｍ閉じられた後のフロ
ート室７の最低水位を差引いた値の半分に、フロート７
の平面状を剰じた値を１０ｏ＋＋で除して正方形の角柱
の平面状を求めさらに２分の１乗して、正方、形の断面
の一辺の長さを求め、とれを繰返して、各四角柱の真中
の高さを結ぶ折線と近似する四角柱体とされるが、幾つ
の角錐台によって近似させるかと云う事は下流水路の特
性によって異なる。

ローラゲート８については公知のものであシ、特に説明
すべき事項はない。

以上のように構成された自動操作装置を備えた上流水位
調節ゲー）Ｋついて作用を説明する。

上流水位が注水槽’ｐｍの上端と等しくなれはフ０−ト
室５内の水位は下流水位よシも速度水頭分だけ低く々シ
、ゲート８が全閉に近い状態においては、速度水頭はほ
ぼ上下流の水位差に等しいので利用可能水位差は、理論
的には従来技術の２倍になるが極限まで、フロート室５
内の水位が低下するＫは時間がかかシ、また注水槽′９
ａからの流入がないと信号が途切れて好ましく彦いので
実用上利用可能水位差はｔ５倍に抑えられている。した
がって、上流水位が注水槽　９ａの上端と等しくなる事
はない。また上流水位が上昇する場合には、注水槽９ａ
の周長は十分に大きくがっていることと吸水管１ｏの上
流端は狭搾されているので、僅かく上流水位が上昇すれ
ば、フロート室５内の水位は、はぼ上流水位と等しくな
シ、要すれば上流水位が僅か忙変動すればフロート室５
内の水位は上流水位と、これよシ、上下流水位差のｔ５
倍低い最低水位の間において上下することになる。また
フロート７の中子部７ｃの大きさが、適当されていて、
中立線の高さは全ての状態におＡて、上記の上流水位と
最低水位の中間の中間水位とほぼ等しくされているので
、開閉自在である事は勿論であシ、上流水位が僅かく低
下すると、フロート室５内の水位が大きく低下し、フロ
ート７が降下して、ローラゲート８が閉じ上流水位が僅
かに上昇するとフロート室５内の水位が大きく上昇して
、ローラゲート８は静止状態となるが、その際フロート
７が僅かに降下すると、フロート室５内のフロート７の
側方の隙間が極力小さくされているので、フロート７の
底面にあった水が隙間に移動して水面が大きく上昇し、
作動力が消失し、ゲートは停止され、したがって、その
動きは、極めて小刻みであシ、肉眼では、ゲート８の連
動は確認できない。開く場合の作動罠ついても、同様で
ある事は勿論であるが、鉄砲水等異常表出水があシ、急
激に開く必要がある場合には、フロート７の上昇に伴な
って、フロート室５内の水面が、吸水管１０にひかれて
低下しても絶えず水が補給し続けられるので、ローラゲ
ート８は停止する事なく連線的に上昇を続ける。ここで
利用可能水位差の利用効率について補足する。前述した
通シ、従来技術においては利用可能水位差の１割が作動
力として利用されるに過ぎなかった本発明においては明
らかに５割が利用されるので利用効率は５倍となる。

次に従動ホイール１２ｃに対する主動ホイール１２ｂの
径の比について補足する。この比率は自重に対する所要
の作動力の比に比例するので通常は５割程度であシ、従
来技術においては、扉体の動きに対する７０−ト７の動
きは４乃至６分の１であったが本発明のフロート７の利
用効率は少なくとも２倍となった。したがって本発明は
吸水管１０の使用によってｔ５倍、導水部の使用によっ
て１０倍、合計１５倍にフロート７０作動力が強化され
た。

（発明の効果） 以上詳細に説明したよりに、本発明によれば、フロート
に水を導入する導入部を設けると共にフロート室に、フ
ロート室内の水を排水させる吸水管を設けたものである
から、フロートの作動力を飛躍的に高めることができる
。これによってこの技術をあらゆる機種に適用でき、適
用範囲が広がる効果がある。また洪水時においては、予
め十分な高さまで自動的に上昇してから洪水を迎える事
にな夛、しかも無人無動力であるから中小河川に最適の
ゲートとなるので利珀範囲が拡大される。さらに構造も
簡単、作動原理も簡明であるため保守も容易であるなど
のすぐれた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す平面図、第２図はゲー
ト及びフロートの中間開きの状態を示すために第１図を
■−■線で縦断面した図、第３図はゲート及びフロート
の停止状態を示すために第１図を■−■線で縦断面した
図、第４１・・・ゲート　　　　２・−流入口 ３・・・静水池　　　　５・・・フロート室７・・・フ
ロート　　７ａ・・・導水部７ｂ・・・密閉部（７ｃ　
＝・中子部）　　７ｄ−通気孔９・・・注水装置　　１
０・・・吸水管１２・・・連動装置 特許出願人　　　　豊国工業株式会社 １　・デート ２・・５気人ロ ア・フロート １０　　喰水喀 １２・連動儀置 第２図 第３図 手続補正口 昭和６３年　５月１２日 昭和６３年４月３０日提出の特許願 ２、発明の名称 自動操作装置を備えた上流水位調節ゲート３、補正をす
る者 事件との関係　特許出願人 名称　豊国工業株式会社 ４、代理人 住所　東京都千代田区神田駿河台１の６主婦の友ビル 明細書の浄書（内容に変更なし） 手続補正口 昭和６３年　９月１３日 昭和６３年特許願第１０７９５４号 ２、発明の名称 自動操作装置を備えた上流水位調節ゲート３、補正する
者 事件との関係　特許出願人 名　称　　豊国工業株式会社 ４、代　理　人 住所　東京都千代田区神田駿河台１の６（ほか２名） ７、補正の内容 （１）明細書第４頁第１８行の「考案が解決しようとす
る課題」とあるのを「発明が解決しようとする課題」と
補正する。 （２）明細書第４頁第２０行「テンターゲイト」とある
のを「テンタゲート」と補正する。 （３）明細書第１８頁第５行「四角錐体であるが」とあ
るのを「三角柱体であるが」と補正する。 （４）明細書第１６頁第１４行「近似する四角柱体」と
あるのを「近似する三角柱体」と補正する。 （５）明細書第１８頁第５行ｒ過ぎなかった本発明にお
いて」とあるのを「過ぎなかったが本発明において」と
補正する。 （６）図面第２図を添付図に補正する。 ′２２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）上下方向可動のゲートを設けた水路の側壁の外側
   に、該側壁に設けた流入口を介して、ゲート上流の水が
   流れ込む静水池を設け、該静水池内に内部にフロートを
   備えたフロート室を設け、前記静水池内に該静水池上部
   と前記フロート室下部とを連通させる注水装置を設ける
   と共に前記フロート室の下部から前記ゲートの下流の水
   路に連通する吸水管を設け、前記フロートの内部に密閉
   部と、静水池の水を導入する導水部とを設けると共に該
   導水部上端に通気孔を設け、前記フロートの上部と前記
   ゲートの上部に、前記フロートの動きを前記ゲートに伝
   達する連動装置を設けたことを特徴とする自動操作装置
   を備えた上流水位調節ゲート。