JPH02178410A - 下流遠隔地点との水位差を一定に保持するゲートの制御装置 - 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、用水路、排水路および用排水路に設置された
ゲートを下流の遠隔地点との水位差が一定になるよう開
閉する制御装置に関するものである。

［従来の技術１ 従来、用水路または用排兼用水路の複数個所に設置され
るゲートは、水路の全長に亘って公平を期するために、
それぞれの地点の水位が渇水時において、−様に低く、
洪水時においては、−様に高くなるよう開閉されるべき
ものであるが、そのためにはそれぞれのゲートがその−
のゲート（以下当該ゲートという、）の直上流の水位と
その下流のゲートの直上流の水位の差が一定となるよう
開閉する必要がある。

したがって、上記弊害を避けるために、地区内の各地点
の水位を測定し、送信網を布設して管理室に表示し、そ
の情報に基づいて管理者が総合的に判断して各ゲートを
遠隔操作するいわゆる集中制御方式が近年出現している
が、莫大な費用を要するので普及せず、一般には当該ゲ
ートの直上流の水位を一定に保持するよう開閉されるゲ
ートが用いられ、特に、それでは下流域に洪水が集中し
、洪水被害が甚大となる場合には人為的に開閉がなされ
ていた。

〔発明が解決しようとする課題］ は、第一に渇水時には上流において優先的に分水される
ので、下流で水不足が生じ、第二に豊水時には下流にお
いて余水を生じて水が無駄となり、第三に余水な安全に
放流するための余水吐を築造する必要が生じ工費が嵩む
ものである。

また、用排兼用水路においては、下流域に洪水が殺到し
、甚大な洪水被害を生ずる。その被害を防止するために
集中制御もすれば経費が嵩み、またこれを避けていちい
ち人為的にゲート操作することが不都合なことは言うま
でもない０本発明はそれら従来技術の問題点を解決する
ために創作されたもので、構造が簡単で、無人無動力で
操作できる新規なゲートの制御装置を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明では、水路の全長に
亘る各地の水位を渇水時には一様に低く、洪水時には一
様に高くなるようにその各地点に設置されるゲートにお
いて、それぞれのゲートの側方に、各ゲートの上流に連
通する水位差検知フロート室９を設け、該水位差検知フ
ロート室９内には該ゲート６の下流に連通する水位差検
知フロートｌＯを設け、該水位差検知フロート１０には
当該ゲート６の直上流と直下流の水位差Ｈ＋−ｈ１が、
当該ゲート６の上下流に隣接する各ゲートにより区画さ
れる水路部分間の所定の水位差Ｈ，−Ｈ，よりも当該ゲ
ート６の開度に応じて上記下流に区画される水路部分の
上、下流端の水位差分ｈ＋−Ｈｉだけ少ない状態におい
て該水位差検知フロートｌＯが均衡するよう当該ゲート
６の開度に応じた大きさの力を加える水位差補正装置１
２を設け、前記水位差検知フロートｌＯの昇降によって
当該ゲート６の開閉を制御するよう構成したことを特徴
とする。

［作　用〕 上記構成により、当該ゲート６とその下流のゲート６ａ
との各直上流の水位差Ｈ，−Ｈ，（以下。

所定水位差という、）は、当該ゲート６の上下流の水位
差Ｈ＋−ｈ＋（以下、上下流水位差という、）に、両ゲ
ート６．６ｄの間の水路の上流端と下流端の水位差ｈ＋
−Ｈａ（以下、水路の水位差という、）を加えた値に等
しく、水路の水位差り、−Ｈｚは自ら当該ゲート６の開
度によって定まり、したがって当該ゲート６の上下流の
水位差Ｈ，−ｈ、も当該ゲート６の開度によって定まる
。

したがって、本発明においては当該ゲート６の上下流の
水位差Ｈ＋−ｈ＋が水位差検知フロート１０によって検
知され、その結果が設定水位の許容誤差の範囲内の水位
差であれば、水位差補正装置１２が作動して当該ゲート
６の開度を適正な静止位置に調整する。このようにして
上下流の両ゲート６．６ｄの直上流の水位差Ｈ＋−Ｈｚ
も所定の位置に保持される０例えば水路１の上流端１ａ
において、水位が所定の用水位Ｈａとなるようにされ、
その下流の各ゲート間の水位差ｈ＋−Ｈ２が所定の値と
なるようにされていれば、各ゲート地点において用水位
が常時において所定の高さになることは勿論であるが渇
水時においては上流域において分水し過ぎれば、下流域
の水位が低下するが、一方、下流域において分水し過ぎ
ても、上流域の水位が低下し、各ゲート地点の水位は、
−様に低下するので公平であり、従来技術の下流域にお
ける水不足の問題は解消され、また、水を消費しなけれ
ばゲート（６）が全閉して、水が流下して来ないので、
水が無駄に放水されることは全くなく、余水吐も不要で
あまた、洪水時において、水路（１）の下流端（１ｂ）
に接続されている河川（３）の水位が高出来ない状態に
おいては、各ゲート（６）は全閉されて、各ゲート（６
）に挾まれた各区間の水位は、それぞれ増加するが、各
区間毎の水位の上昇値に差が生じて、上流の区間の水位
の上昇値が、下流のそれに比べて僅かに大きくなれば、
ゲート（６）が開いて、水位の上昇値が一様に是正され
て、再びゲート（６）は全閉され、したがって、下流域
に洪水が殺到して、湛水被害が集中することもなく、さ
らに、下流河川（３）の水位が低下して、下流端（ｌｂ
）のゲート（５）が開いて、排水が可能になれば、全て
のゲー斗（６）が開いて、全力を挙げて排水が行われ、
下流端の水位が用水位近くまで低下すれば、下流端（１
ｂ）のゲート（５）が閉じ、順次上流のゲート（６）が
閉じて、水路（１）内の水が用水源として確保され、こ
の点についても従来技術の問題点は解決される。

その上に、本発明においては、いわば水路自体を情報網
としてい利用しているから下流のゲート位置の水位をそ
の上流のゲート位置に送信する設備を要しないので、極
めて経済的に理想的な水の管理が自動的に行われ、した
がって、人為的操作は一切必要としない。

〔実施例〕

以下、本発明の好適な実施例を図面を参照しながら詳述
する。

先ず、水路全体の構成について、第１図により説明する
。

水路１の用水の一部は取水河川２から、ゲート４を介し
て取水されているが、一部は、水路１内に貯留された雨
水が用水源として利用され、洪水時において過剰となっ
た水はゲート５を介して、排水河川３に排水され、その
中間分水のために堰止げも要し、または、洪水の流下量
を制御する必要のある各地点に、本発明にか＼る制御装
置によって開閉されるゲート６が設置されている。

水路１の各地点について、分水のために必要な計画用水
位が設定され、ゲート６が全開している状態において、
水路ｌ内を流下する水量をもって、計画用水量とされ、
また、洪水が安全に流下し得る水位をして計画洪水量と
計画洪水量が設定され、水路１の最上流には、そのゲー
トの直下流の水位が計画用水位となるよう開閉されるゲ
ート４が設置され、最下流には、その直上流の水位が、
計画用水位より、僅かに高い一定の水位となるよう開閉
され、排水河川３が増水して逆流するおそれがある場合
には、全閉するようにされたゲート５が設けられ、ゲー
ト４の直下流を分水のために堰止を要し、または、排水
を用水源として貯留するために、堰止める必要のある箇
所に、本発明にかする装置によって制御され、また開閉
されるゲート６が設けられている。

ゲート６を開閉する本発明にかＳる装置については、後
述することとして、先ず制御装置の構成について説明す
る。

水位または水位差の誤差を少くすることは望しいが１反
面、あまりに誤差を少くしようとすれば、装置が過大と
なるので、先ず、計画用水位を中心として、その上下に
、許容限度の範囲内で上限水位と下限水位を設定するこ
ととして、以下にその構成について説明する。

第２図及び第３図に示すように、ゲート６の上流水路１
ｕに流入ロアをもって連通された静水池８内に、水位差
検知フロート室９が設けられ、その内外は小さな隙間か
らなる通水口９ａを介して連通され、その中に、水位差
検知フロート１０が収納されている。ところで、ゲート
６は、洪水時には、全開される必要があるが、洪水が去
れば、再び、堰上げを開始する必要がある。したがって
、本発明においては、計画用水位または計画洪水位に、
許容し得る限度内において誤差を認めて、計画水位の上
下に、上限水位と下限水位を設定し、水位差検知フロー
ト１０の下限水位から上限水位までの高さの部分は密閉
させ、密閉部１０ａを設けることとする。密閉部１０ａ
の高さを決定する水位は、−船釣には、計画用水位であ
るが、特に、低湿地帯において排水河川の増水中におい
て、排水ができないか、或いは、ポンプ排水であるがた
めに、排水の一部を水路内に貯留して置く計画の場合に
は、計画洪水位が対象となるが、いずれにして漁、水位
差検知フロート１０の内外水位が計画用水位または、計
画洪水位の状態において、このフロート１０が均衡され
るよう後に述べる手段によって調整されており、また、
このフロートｌＯの平面積は、フロート内外の水位が上
限水位の場合には、これが上昇し、下限水位の場合には
下降するよう十分に大きくされている。

上記の密閉部１０ａの下方の導水部１０ｂの上端には通
気管１０ｃが開口され、その他端は大気中に開口され、
その上端近くの部分が軸受１０ｄに上り、摺動自在に支
持され、その上下に、一対のストッパー１０ｅが固着さ
れ、導水部１０ｂの下端には導水管１０ｆの一端が開口
され、その下端は閉塞されて、下端近くの部分の側方に
孔１０ｈが穿たれて、導水装置１１の一部をなす連結管
１１ａの鉛直部分内に開口され、その上下の開口部は、
導水管１０ｆに固着された一対のパツキンＬｏｇによっ
て閉塞され、連結管１１ａの鉛直部分の途中から水平に
分岐した他端は、遊水池１１ｂ内に開口され、さらに、
導水口１１ｃを介して、ゲート６の下流水路１ｄに連通
されている。

次に、水位差補正装置１２の構成について説明する。

水路の設計においては、コンクリートの粗度係数は０．
０１５とするよう規定されているが、その場合の上下流
の両ゲート間の水路の上下流端の水位差ｈ＋−Ｈ＊を縦
軸にし、ゲート開度を横軸にして、両者の関係を図示す
れば、第４図の曲線工で示す通りである。したがって、
水位差補正装置１２は、ゲート６の上下流の水位差Ｈ＋
−ｈ＋が、所定の水位差Ｈ＋−Ｈａよりもゲート６の開
度に応じて、第１図に示す、水路の上下流端の水位差分
ｈｒ−Ｈｚだけ少ない状態において、水位差検知フロー
ト１０が均衡するよう、ゲートの開度に応じた大きさの
力を、水位差検知フロートｌＯに加えるものであるが、
その具体的構成は次の通りである。

先ず、第２図および第３図により、カムを用いた例によ
り説明する。

洪水が去って、下流水位が下限水位まで低下し、ゲート
６が僅かに閉じて、上流水位が計画用水位の時に水位差
検知フロート１０が均衡するよう、水位差検知フロート
１０はツル巻バネ１２ｆを介してカム１２ａに引張られ
て調節されているが、カム１２ａには、上記の第４図の
曲ＲＪＡ　Ｉに相似する溝１２ｕが刻まれ、これに懸垂
軸１２ｂが緩く嵌合され、懸垂軸１２ｂの両側に軸１２
ｃが固着され、この軸１２ｃの両側に案内輪１２ｄが回
動自在に装着され、軸１２ｃの両端に懸垂棒１２ｅの両
端が緩く嵌合され、これに上記ツル巻バネ１２ｆの一端
が固着され、一対の案内輪１２ｄの両側は、鉛直なガイ
ドレール１２ｇによって緩く拘束され、カム１２ａは、
両側を軸受１２１１により摺動自在に支持され、その上
端に連動装置１３のギヤラック１３ａが固着され、これ
と無段変速機１３ｂの出力軸１３ｇに固着されたギヤ１
３ｃが噛み合い、無段変速機１３ｂの入力軸１３ｈはゲ
ート６の開閉機１４と連結されている。

カム１２ａの溝１２ｕの高さと水位差検知フロートｌＯ
の平面積に応じて、ツル巻バネ１２ｆの強さが定められ
、ゲート６が全閉している状態においては、ゲート６の
上下流の水位差Ｈ＋−ｈ＋が所定の大きさになるように
されていることは勿論である。

また、無段変速機１３ｂは、内部に特殊なチェーン（図
示せず）が用いられていて、入力側と出力側の位相がず
れないように構成されている。

次に、カム１２ａの代りに無数のバネを用いた例につい
て第５図により説明する。

この場合にも、下流水位が下限水位で、上流水位が計画
用水位の状態において、水位差検知フロートｌＯが均衡
するよう後記の補正ウェイト１２０を用いて、調節され
ていることは、上記の場合と変りはない。

さて、次に具体的な構成について説明する。

第５図に示す通り、上記の上側のストッパーｆｏｅに代
って、蓋板１２ｈが通気管１０ｃの上端に固着され、こ
れから上方に偶数の心棒１２ｉが固着されて上方に突出
し、これら心棒１２ｉの突出部分には順次、懸垂棒１２
ｊに固着された押上板１２にと、懸垂棒１２ｊに摺動自
在に装着された下部ウェイト１２Ｉ２とを貫通して受板
１２０１が固着され、その中心を懸垂棒１２ｊが貫通し
、さらに、この受板１２ｍの上方に延び、その外側に林
立している上記心棒１２ｉの突出部分に上部ウェイト１
２０が装着され、さらに、上方に延びる心棒１２ｉの突
出部分には補正ウェイト１２０が装着されている。そし
て、上記受板１２ｍの上方において、下部ウェイト１２
Ｉ２と一体で懸垂棒１２ｊを鞘状に囲繞する筒部外側に
上記受板１２ｍと係合可能のストッパー１２９が固着さ
れ、また、上記押上板１２にと下部ウェイト１２４２と
の間、及び、上記受板１２ｎ＋と上部ウェイト１２ｎと
の間のそれぞれの各心棒１２ｉの回りに、下方から順に
スペーサー１２ｑ　、バネ１２ｒ、およびキャップ１２
ｓが装着されている。上下対称の位置にあるバネ１２ｒ
の長さは等しいが各間隙で組をなすバネ１２ｒの長さは
それぞれ異なり、そのバネ１２ｒの長さは次導のように
定められている。

第４図において、下流水位が下限水位に達するまでの水
路内の水位差を部分する水平線と、曲線工の交点を通る
鉛直線を引き、上下の水位差をバネの組数で等分する鉛
直線上の点を下から順にａ、ｂ、ｃ、・・・とし、先ず
横軸上の任意の点Ａからａを結ぶ直線がもつとも、曲線
Ｉと近似する点Ａを定め、次にＡａ綿線上点Ｂと、点す
を結ぶ直線が、もつとも曲線Ｉに近似する点Ｂを定め、
以下、同じ作業を繰返せば、Ａ。

ａ、Ｂｂ等の水平距離は、それぞれの組のバネの自由長
に等しい。

また、自由長に対する圧縮長の比、すなわち、圧縮率は
、全てのバネについて等しくされ、圧縮率は、バネの強
度が水位差検知フロート１０の内断面積に所定の水位差
を生じた体積の水の重さと等しくなるようにされ、各バ
ネのスペーサー１２ｑの高さは、全てのバネの圧縮率が
同時に所定の値に達するように定められ、また、下部ウ
ェイト１２βの下端と上端の高さは、これらが、それぞ
れ押上板１２にと上部ウェイト１２ｎに接離することに
よって、各バネが所定の圧縮率以上に圧縮されないよう
に適当に定められ、また、下部ウェイト１２Ｉ２と上部
ウェイト１２ｎの重さは、それぞれバネが、もつとも圧
縮された状態におけるバネの強さに等しい大きさとされ
、基準状態において、水位差検知フロートｌＯと、これ
と一体となって動く水位差補正装置１２の部分が正しく
均衡するよう、心棒１２ｉの上端に補正ウェイト１２０
が付加され、下部ウェイト１２ｆ２と受板１２ｍの間の
間隔と、心棒１２ｉの上端の高さは、洪水時において、
ゲート６が十分に開き得るよう大きくされている。また
、懸垂棒１２ｊの上方２ケ所が受軸１２ｔによって、摺
動自在に支持され、その間に連動装置１３のギアラック
１３ａが固着されていることは、前記の場合と変りはな
い、上記においては、機械的方法のみについて説明した
が、上記ツル巻バネ１２ｆを引張る電気的方法は一般的
な技術であり、市版の演算器にゲート開度を入力し、制
御装置を介して電動機を動かして、ツル巻バネ１２ｆを
引張ることもできる。

次に、上記において説明した制御装置により、周知の電
気的手段を用いた装置を介して、ゲート６を制御する構
成について説明する。

第３図において、ゲート６の上方に電動機１４ａによっ
て駆動される開閉機１４が設けられ、水位差検知フロー
ト１０に一対の指針１５が装着され、その上方と下方の
正面に、検知器１Ｇが設けられ、これと上記電動機１４
ａが制御装置１７を介して結線され、指針１５が上方の
検知器１６の正面に来れば、ゲート６が開き、下方の検
知器１６の正面に来れば、ゲート６が閉じ、然らざる状
態においては、ゲート６は静止するように構成され、上
記の通り、一対の指針１５を用いることによって、水位
差検知フロートｌＯの動きが極めて小さくて済むように
され、また、上記ストッパー１０ｅによって、指針１５
が検知器１６の外側に逸脱しないようにされている。ま
た、無段減速機１３ｂの減速比が調節自在とされている
ことは勿論であるが、減速比の変更は、必ず、ゲートが
全閉じている状態において行うべきことは勿論である。

次に、作用について説明する。

先ず、下流水位が下限水位で、上流水位が計画用水位の
場合には、上記の通り、水位差検知フロートｌＯが均衡
するよう構成されているので、第３図において、水位差
検知フロート１０く、したがって、ゲート６は静止して
いる。

しかし、下流水位が下限水位で、ゲート６の開度が不足
して、上流水位が上限水位であれ昇し、上方の指針１５
が上方の検知器１６の正面に来て、ゲート６が開かれ、
また、ゲート６の開度が過大で、上流水位が下限水位に
達すれば、水位差検知フロートｌＯが重くなって下降し
、下方の指針１５が下方の検知器１６の正面に来てゲー
ト６が閉じ、したがって、下流水位が下限水位の場合に
は、上流水位は、必ず、上限水位と下限水位の間にある
。

次に、下流水位が下限水位以下の場合について説明する
。

下流水位が下限水位以下の場合には、あらゆる下限水位
の場合に、当該ゲート６の上下流の水位差）１．−ｈ、
が、当該ゲート６と下流のゲート６ｄの上流側の水位の
差Ｈ，−Ｈ，よりも、両ゲート６．６ｄに挾まれた水路
内において生ずる水位差分ｈ１Ｈまたけ少なくなるよう
にされており、また、その水位差Ｈ＋−ｈ１が許容誤差
以上に大きければ、水位差検知フロート１０が上昇し、
許容誤差以上に小さければ、水位差検知フロートｌＯが
下降するように構成されているので、両ゲート間の水位
差り、−Ｌが許容誤差以上に大きくも。

小さくもならないことは勿論である。

次に、下流水位が下限水位以上の場合の作用について説
明する。

水位差検知フロート１０の密閉部１０ａが計画用水位を
対象として設けである場合には、下流水位が上限水位に
達すれば、密閉部１０ａに働（浮力によって、水位差検
知フロート１０が上昇するので、ゲート６は全開する。

また、密閉部１０ａが計画洪水位を対象として設けであ
る場合には、ゲート６の下流水位が、計画洪水位に達す
るまで、ゲート６の上下流の間には、上限水位と下限水
位の差だけの僅かな水位差が生ずるが、次の貯留状態に
おける有害な作用を阻止するためには、止むを得ない。

次に、排水河川が増水して、排水が不能となり、第１図
のゲート５が全閉した場合の作用について説明する。

ゲート５が閉じれば、その直上流のゲート６の直下流の
水位が上昇するので、所定の水位差を保つべく、ゲート
６が閉じ、以下、順に閉じてゲート４も全閉する。した
がって、この状態においては、全てのゲートが閉じて、
水路１に流入する排水が貯留されて、各区間の水位は徐
々に上昇するが、もし成る区間だけの水位上昇が特に著
しい場合には、その下流のゲート６が開くので、各区間
の水位は等しく上昇する。また、このような場合には、
密閉部１０ａは、計画洪水位を対象にして設けであるの
で、水位の上昇にともなって、突然に開いて、下流域に
洪水が殺到することはない。

次に、ポンプで排水する場合の作用について説明する。

洪水の来襲を予期して、最下流で排水を始めれば、各ゲ
ート６は直ちに開いて、予め水路を空にすることができ
、洪水になって、ポンプの能力以上の水が水路１内に流
入してきても、各区間に一様に貯留され、ポンプの能力
以上に水が流下して来ることはない。

次に、水路の粗度係数の問題について説明する。

上記の通り、水路を構成するコンクリートの粗度係数は
０．０１５とするように規定されているが、築造直後に
おける粗度係数は０．０１２程度といわれており、粗度
係数が上記の値０．０１５に達するのは、十数後のこと
であり、また、築造の状態が良ければ、半永久的に設計
値には達しない。したがって、築造直後についてはもと
より、長年月を経過した後においても、実際の粗度係数
が設計値と相違することを考慮して、自滅速比を大きく
することによって行われる。すなわち、粗度係数を０．
０１２とした場合におけるゲートの開度と、水路内の水
位差の関係は、第４図の曲線ＩＩで表わされている。同
第４図において、Ｓ、は曲線Ｉと等しい計画用水量を流
した場合のゲート開度であるが、その時の水路内の水位
差ｈ０を通る水平線を引き、これと曲線■との交点の開
度が３２であり、減速比を、設計の減速比に８１を乗じ
、Ｓ２で除した値とした場合におけるゲート開度と水路
内の水位差の関係を図示すれば、曲線ＴＩの近傍に印し
た点を結ぶ曲線となり、正確な計算値に極めて近似した
曲線が得ればよい。

次に、分水する水位を変更する場合の作用について説明
する。

普通に計画用水位といわれる水位は、用水を分水する場
合における最高の水位であり、これより高い水位でもっ
て分水されることはないが、非かんがい期等において、
分水量が極めて少く、一方、水路の水位も高いままにし
て置くと必要以上の水が、分水路に流れ込み、畑作物に
湿害を与えるので、分水位を成る程度低くされることが
ある。このような場合には、ゲート開度は、普通は数種
以下であって、流量が極めて少なく、したがって、水路
内において生ずるる必要は全（ないが、今、仮りに、分
水量を３０糎低くし、しかも、開度が５０糎まで大きく
開く節によって修正すれば、曲線ＩＩＩの近傍に打たれ
て、極めて正確に対応し得る。

また、上記の調節は、ゲート６と水位差補正装置１２の
位相を狂わせないために、必ずゲートが全閉している状
態の時に行うべきことは勿論である。

また、水位差検知フロート室９と水位差検知フロート１
０の間の隙間が極めて小さくされているので、その水位
差検知フロートＩＯが昇降する場合には、上記水位差検
知フロート室９内の水面が逆方向に動いて、フロートの
作動力が減殺され、したがって、フロートが一気に大き
く働くことはない。

上述の通り、実施例その１において説明した制御装置は
（第３図）、既成の電気的技術を併用すれば、自動運転
ができるから、無人運転の目的が達成され、したがって
、それ自体で完結されるものである。しかし、折角、無
人化が達成されるのであれば、同時に、無動力化も達成
することが望しいので、上記制御装置によって制御され
る無動力の開閉装置について、以下に説明する。

先ず、上記制御装置は、基本的には、同等変化がないが
、細部については相違するので、その点について説明す
る。

第一に、ストッパー１０ｅ　、開閉機１４、指針１５、
検知器１６および制御装置１７が不要となり、第二に１
位置の関係上、無段減速機１３ｂの入力軸と後述する駆
動軸２４を直結することが困難であるので、両者に一対
の連動スプロケット１３ｄが装着され、これに連動チェ
ーン１３ｅが懸架され、その両端に弛取１３ｆが懸垂さ
れている６また、連結管１１ａが後記のフロート室１８
を貫通してから、同じく遊水池１１ｂ内に開口されてい
る１以上が制御装置に関する相違点である。

次に、開閉装置の構成について、第６図と第７図により
説明する０図示するように、静水池８と遊水池１１ｂの
間にフロート室１８が設けられて、これにフロート１９
が収納されている。フロート室１８の下部に、丁字形の
流入管２０の一端が開口され、その他端は水位差検知フ
ロートｌＯの導水管１０ｆを囲繞し、流入管２０の上方
の開口部からなる弁座２０ａは、導水管１０ｆに固着さ
れた弁体１０ｈにより開閉自在とされ、下方の開口部は
、同じく、導水管１０ｆに固着されたパツキンｌｏｇに
より閉塞され、フロート室１８の下部の水路１側の壁に
流出管２１が開口され、水路壁を貫通して、ゲート６の
下流の水路内の流水中に、流入管２０に比して、十分に
小さな大きさをもって開口されている。

また、フロート１９の下部の密閉部１９ａは文字通り密
閉され、その上部の導水部１９ｂの上方には、小径の通
気口１９ｃが穿たれて、大気と連通され、導水部１９ｂ
の下端には、通水管２２の一端が開口されて、密閉部１
９ａを貫通し、数個所の節点が屈曲自在とされて、他端
は、フロート室１８内において、制水管２３に接合され
、この利水管２３の一端は、フロート室１８の壁を貫通
して導水管１０ｆを囲繞し、その下方の入口からなる弁
座２３ａは、上記導水管１０ｆに固着された弁体１０ｅ
によって開閉され、上方の出口は、同じ（導水管１０ｆ
に固着されたパツキンｌＯｄにより閉塞され、上記制水
管２３の他端は、フロート室１８を貫通して、遊水池１
１ｂ内に、それの管径に比して十分に小さな口径をもっ
て開口されている。

次に、フロート１９とゲート６を連動させる構成の一例
について説明する。

ゲート６とフロート１９の上方に跨って、駆動軸２４が
回転自在に水平に支持され、そのフロート１９の中心と
、ゲート６の両端近くを通る鉛直面内の位置に、それぞ
れ、主動スプロケット２５と一対の従動スプロケット２
６が固着され、それぞれに主動チェーン２７と従動チェ
ーン２８が懸架され、それぞれの同じ側にフロート１９
とゲート６、他端にはフロート用ウェイト２９とゲート
用ウェイト３０が懸垂され、また、縦動チェーン２８の
ゲート６の側に、パターン切替ウェイト３１が装着され
ている。

さらに、構成の詳細について説明する。

先ず、洪水となってゲート６が全開する水位（以下、全
開水位という、）と、洪水が去ってゲート６が再び堰上
げを開始する水位（以下。

復元水位という、）の水位差が所定の大きさ以内となる
よう、従動スプロケット２６に対する主動スプロケット
２５の径は十分に小さ（され、第で突込まれ、上流水位
が計画用水位■となった状態において、パターン切替ウ
ェイト３１は駆動軸２４の左上方にあり、ゲート６と連
動する全ての部分が均衡するよう、フロート用ウェイト
２９とゲート用ウェイト３０の重さが定められている。

フロート１９とゲート６の重さが、ゲート６が開閉する
際に、それぞれを懸垂しているチェーン２７．２８が弛
まないよう十分に大きくされていることは勿論である。

次に、パターン切替ウェイト３１の位置について補足す
る。

水路の設計においては、計画用水位の他に計画洪水位が
策定されるが、計画洪水位と計画用水位の差は、一般の
用水路においては、洪水を貯留することがないので小さ
（され、したがって、全開水位をなるべく低くし、計画
用水位に近づけることが望ましく、また、復元水位は、
相当に低くすることが可能であり、一方、いわゆるクロ
ークと称されるような特殊な水路にお必要があるので、
計画洪水位と計画用水位の差は大きくされ、したがって
、全開水位は相当に高くする余地があり、また、用水源
として、洪水を貯留する必要があるので、復元水位は、
計画用水位よりも低くすることはできない０以上、上述
の事項を要約すれば、全開水位と復元水位は、前者にお
いては低く、後者においては高（されるべきであるから
、パターン切替ウェイト３１の高さは、上記の状態にお
いて（第８図（Ａ））　、前者については、駆動軸２４
よりも相当高くされ、後者については駆動軸２４に近づ
けて低くされるが、パターン切替ウェイト３１の高さを
余り高くすると、下流水位が下限水位■よりも低い状態
において、ゲート６を開（方向の力が不足し、ゲートが
開かなくなるので、全開水位を低くするには限度がある
。

また、パターン切替ウェイト３１の重、さは、第８図（
Ｂ）に示すように、下流水位が、全開水位■に達し、パ
ターン切替ウェイト３１がＸの位置まで移動すれば、ゲ
ート６の下端が水面と等しい高さＸｔまで上昇し、以降
、水路の水位の変化を待たずに、ゲート６が自動的に開
きはじめるよう、十分に太き（されている、また、フロ
ー）１９の密閉部１９ａの上端の高さ店も、第８図（Ｃ
）に示すように、ゲート６の下端が十分に高い高さ■も
、第８図（Ｃ）に示すように、ゲート實の下端が十分に
高い高さ贋まで上昇するよう、十分に低くされている。

なお、フロート室１８とフロート１９の間の隙間は極力
小さくされている。

次に、第７図に示す開閉機の作用について説明する。

先ず、第８図（Ａ）において、ゲート６の下流水位が下
限水位ＩＶの場合には、上流水位が計画用水位Ｖｌの状
態において、水位差検知フロートＩＯと、フロート１９
が均衡するよう構成されているので、この状態において
は、第７図に示すように、水位差検知フロートｌＯと連
動する弁体１０ｈにより、フロート１９内に通ずる制水
管２３の弁座２３ａが閉塞され、一方、フロート室１８
内に通ずる流入管２０の弁座２０ａは解放されて、フロ
ート１９内は下限水位ＴＶとなり、フロート室１８内は
、計画用水位■となって、フロート１９が均衡し、ゲー
ト６は静止している。

しかし、下流における水の使用量または排出量が減少す
れば、上流水位は、その直上流のゲート６ｕによって（
第１図）、一定に保持されているが、下流の水位が上昇
するので、水位差検知フロートＩＯの内外水位差が小さ
くなり、これが重くなって下降し、これと連動する弁体
ＬＯｈにより、フロート室１８内に通ずる流入管２０の
弁座２０ａが狭搾され、フロート室１８内への流入量が
減少して、フロート室１８内の水位が低くなり、一方、
フロー）１９内に通ずる制水管２３の弁座２３ａは解放
されて、フロート１９内への流入量が増加しフロート１
９内の水位が上昇し、両々相俟って、フロート１９が重
くなって下降し、ゲート６が閉じるが、その際、ゲート
６が閉じ、流量が減少して、上下流のゲートに挾まれた
水路内において生ずる水位差ｔｌ＋−Ｈｚが少なくなっ
た分だけ当該ゲート６の上下流の水位差Ｈ，−ｈｌが大
きくなった状態において、水位差検知フロート１０が均
衡するように、水位差補正装置１２によって調整されて
いるので、ゲート６が十分に閉じて、ゲート６の上下流
の水位差Ｈ，−ｈ１が適正になれば、水位差検知フロー
ト１０が、再び、僅かに上昇して、フロート１９に働く
上記の作用が消失し、ゲート６は静止する。

また、上述とは逆に、下流における水の使用量が増加す
れば、当該ゲート６の下流の水位が低下するので、水位
差検知フロート１０内の水位が低下し、これが上昇して
、その作用により、フロート１９内の水位は低く、フロ
ート室１８内の水位は高くなり、ゲート６が開かれるが
、この場合にも、ゲート６の各開度において、当該ゲー
ト６とその下流のゲート間の水位差り、−Ｈ２が一定と
なるような、当該ゲート６の上下流の水位差Ｈ＋　　ｈ
＋の状態において、水位差検知フロート１０が均衡する
ように水位差補正装置１２によって、調整されているの
で、上記二点間の水位差Ｈ，−Ｈ２が一定になることは
云うまでもない。なお、上記ゲート６の開閉運動を補足
すると次の通りである。即ち、水位差検知フロート１０
と、フロート１９のいずれも、フロート室９゜１８の間
の隙間は極力小さくされている。したがって、水路の水
位の変化が急激であれば、両フロート１０．１９の対応
は、迅速になされるが、水路の水位変化が緩慢な場合に
は、フロート１０、１９が僅かに動いた段階において、
フロート室９．１８の水面が、フロート１０．１９と逆
方向に動いて、過剰な作用力が消失して、フロート１０
、１９は極めて小刻みに動くので、ゲート６が一旦、過
大に動いて、後に逆戻りするようなことを繰返すことは
ない。

次に、ゲート６が全開する作用について説明する。

洪水となって、第８図（Ａ）の状態よりも、下流水位が
上昇すれば、流量が増加し、ゲートの下の流速が増加す
るので、上流水位は、下流水位以上に上昇し、ゲート６
の上下流の水位差Ｈ＋−ｈＩが大きくなるので、水位差
検知フロート１０が上昇し、その作用によってフロート
１９が上昇してゲート６は開き続け、下流水位が第８図
（Ｂ）に示す全開水位■に達すれば、パターン切替ウェ
イト３１は、右側の位置Ｘまで移動して、ゲート６を抑
え付ける力が減少するので、フロート１９の内外水位差
がなくてもゲート６が開き続けて、ゲート６の下端は、
水面と等しい高さＸＩまで上昇し、さらに、ゲート６が
開く程、パターン切替ウェイト３１が右側に移動しゲー
ト６を抑え付ける力が減少し、遂にはゲート６を引上げ
る力に変るので、導水部１９ｂ内の水を排出しながら、
ゲート６は開き続け、最後は第８図（Ｃ）に示すように
、密閉部１９ａの上部が空中に露出して、ゲート６の下
端畢は、十分に空中高（持上げられて全開状態となる。

次に、洪水中におけるゲート６の挙動について説明する
。

洪水がさらに強くなって、水路の水位が上昇すれば、フ
ロー）１９が上昇し、ゲート６が開くことは勿論である
が、ゲート６が開（につれて、パターン切替ウェイト３
１が右側にきて（第８図（Ｃ））、ゲート６を引上げよ
うとする力が強くなり、また、上述の通り、全開水位と
復元水位の差を小さくする目的でもって、−ａ的に、主
動スプロケット２５の径は、従動スプロケット２６に比
べて、十分に小さくされているので、水路の水位が高い
程、ゲート６の下端との高低差、すなわち、いわゆる、
フリーボードが大きくなり、洪水が弱くなって、再び、
水位が、第８図（Ｃ）に示す、■に達した場合には、ゲ
ート６の開度は、ゲートの抵抗の関係上、同図よりも、
僅かに大きい程度まで、自動的に復元する。

次に洪水が去って、再び、堰上げを開始する作用につい
て説明する。

上述よりも、さらに水位が低下すれば、その低下に伴っ
て、徐々にゲート６の開度は小さくなり、水位が復元水
位まで低下すれば、パターン切替ウェイト３１が駆動軸
２４の真横近くになり、また、フロート１９の内外水位
差も当初はなくて、フロート１９が重くなっているので
、ゲート６は再び閉じられて、自動的に堰上げが開始さ
れる。

このようにして、実施例その２においては、無人無動力
で開閉装置の操作が行なわれる６なお、ゲートを自動運
転することは、従来から広く一般に行われて来たが、そ
の方法は、単に、当該ゲートの上流または下流の水位を
一定管理に莫大な経費を要するので、−殻内ではな現場
の条件が厳しく、従来の自動運転では、問題を生ずるよ
うな地区においては、人為的に操作するしか方法がなか
った。

すなわち、従来の問題点は、用排水のいずれの場合にお
いても、下流における水の使用状況や、湛水状況を考慮
することなく、その地点だけの事情だけで自動運転がな
されていたため、下流においては、用水の場合には、著
しく過不足を生じ、また排水の場合には、洪水の到来を
察知して、予め、排水しようとしても、上流のゲートが
開かず、洪水の最盛期になれば、−斉に上流の各ゲート
が開いて排水が殺到し、下流域に湛水被害が集中してい
た。

したがって、このような弊害をなくすために、近年、集
中管理と称して、情報網を布設し、情報を管理事務所に
集め、その情報に基いて、人間が判断し、ゲートその他
の施設を遠隔操作する方法が出現しているが、施設の建
設とい。

これに対して、本発明の観点は次の通りである。

すなわち、第一の観点は、別に情報網を設けなくても、
水路の形状は不変であるから、水路自体が情報網として
機能させるものであるということである。第二の観点は
、人間が判断するにしても、判断の基準がなければなら
ず、また、その基準は、最も合理的でなければならない
が、その基準は、水路の築造前において、水路上の各点
間の水位差を一定にすることに決められているというこ
とである。すなわち、水路を築造するには、予め、計画
縦断面が作られ、各地点の水位が明記されている。仮令
、異常渇水、異常洪水に際して、上記各地点の水位を守
ることができない場合には、せめて、その趣旨を汲んで
、各地点間の水位差を守ることが最善の方法であること
は疑問の余地のないところであり、徒らに、管理者を置
いて、任意に操作させるということは、水路管理に対す
る定見の欠如に起因するものであるといわなければなら
ない。

（効　果〕 以上、要するに、本発明によれば、次の優れた効果を発
揮する。

■　上記観点に基ずく本発明のゲートの開閉の制御装置
によれば、従来技術の集中管理の情報網を何等要しない
で、極めて簡単な構造る。

■　本発明のゲートの開閉の制御装置によれば、水路自
体の構成を利用して水路全体の適正な水位調整が無人無
動力で自動操作できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にか＼る装置によって制御または開閉
されるゲートの設置位置を示す縦断面図、第２図は同上
装置の要部の拡大平面図、第３図は第２図ＩＩＩ　−Ｉ
ＩＩ線断面図、第４図は当該ゲートと、その下流のゲー
ト間において生ずる水位差と、当該ゲートの開度の関係
を示す図表、第５図は、第３図に示す制御装置に代わる
制御装置の断面図、第６図は本発明にか＼る装置の他の
実施例の要部の拡大平面図、第７図は、第６図■−■線
断面図、第８図はＡ、Ｂ。 Ｃは、第７図に示す開閉機の作用の説明図である。ｌ・
・・水路、２・・・取水河川、３・・・排水河ｊ４．５
．６・・・ゲート、７・・・流入口、８・・・静水池、
９・・・水位差検知フロート室、９ａ・・・通水口、Ｉ
Ｏ・・−水位差検知フロート、　１０ａ・・・密閉部、
　１０ｂ・・・導水部、　１０ｃ・・・通気管、　ｌＯ
ｄ・・・軸受、　１０ｅ・・・ストッパー、　ｌＯｆ・
・・導水管、　１０ｇ・・・パツキン、１０ｈ・・・弁
体、１１・・・導水装置、ｌｌａ・・・連結管、１１ｂ
・・・遊水池、　　ｌｌｃ・・・導水口、１２・・・水
位差補正装置、　１２ａ・・・カム、　１２ｂ・・・懸
垂軸、　１２ｃ・・・軸、１２ｄ・・・案内軸、　１２
ｅ・・・懸垂棒、　１２ｆ・・・ツル巻きバネ、　１２
ｇ・・・ガイドレール、　１２ｈ・・・蓋板、　１２ｉ
・・・心棒、　１２ｊ・・・懸垂軸、　１２ｋ・・・押
上板、ｌｉ・・・下部ウェイト、　１２ｍ・・・受板、
　１２ｎ・・・上部ウェイト、　１２０・・・補正ウェ
イト、　１２ｐ・・・ストッパー１２ｑ・・・スペーサ
、　１２ｒ・・・バネ、　１２ｓ・・・キャップ、１２
ｔ・・・軸受、１３・・・連動装置、１３ａ・・・ギヤ
ラック、　１３ｂ・・・無断減速機、　１３ｃ・・・ギ
ヤ、　１３ｄ・・・連動スプロケット、　１３ｅ・・・
連動チェーン、１３ｆ・・・弛取り、１４・・・開閉機
、１４ａ・・・電動機、１５・・・指針、１６・・・検
知器、１７・・・制御装置、１８・・・フロート室、１
９・・・フロート、　１９ａ・・・密閉部、１９ｂ・・
・導水部、　１９ｃ・・・通気口、２０・・・流入管、
２０ａ・・・弁座、２１・・・流出管、２２・・・通水
管、２３・・・制水管、　２３ａ・・・弁座、２４・・
・駆動軸、２５・・・主動スプロケット、２６・・・従
動スプロケット、２７・・・主動チェーン、２８・・・
従動チェーン、２９・・・フロート用ウェイト、３０・
・・ゲート用ウェイト、３１・・・パターン切替ウェイ
ト 第３図 第 図 第 図 手続ネ甫正書　（方式） １．事件の表示 特願昭６３−３３４２１１号 ２、発明の名称 下流遠隔地点との水位差を一定に保持するゲートの制御
装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　豊国王業株式会社 ４、代　理　人 住所　東京都千代田区神田駿河台ｌの６お茶の水スクエ
アＢ館 氏名　ｆ６２７１）　　萼　　　優　美平成１年３月３
１日（発送臼　１．４．２５）６、補正の対象 明細書の浄書および図面の浄書 ７、補正の内容

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）水路の全長に亘る各地点の水位を渇水時には一様
   に低く、洪水時には一様に高くなるようにその各地点に
   設置されるゲートにおい て、それぞれのゲートの側方に、各ゲートの上流に連通
   する水位差検知フロート室を設 け、該水位差検知フロート室内には該ゲートの下流に連
   通する水位差検知フロートを設 け、該水位差検知フロートには、当該ゲートの直上流と
   直下流の水位差Ｈ＿１−ｈ＿１が、当該ゲートの上下流
   に隣接する各ゲートにより区画される水路部分間の所定
   の水位差Ｈ＿１−Ｈ＿２よりも、当該ゲートの開度に応
   じて、上記下流に区画される水路部分の上下流端の水位
   差分ｈ＿１−Ｈ＿２だけ少ない状態において、該水位差
   検知フロートが均衡するよう当該ゲートの開度に応じた
   大きさの力を加える水位差補正装置を設け、上記水位差
   検知フロートの昇降に よって、当該ゲートの開閉を制御するよう構成したこと
   を特徴とする下流遠隔地点との水位差を一定に保持する
   ゲートの制御装置。
2. （２）ゲートの開閉装置を、ゲートと連動するフロート
   と、これを収納するフロート室内と が、小開口をもって当該ゲート下流の水路と連通され、
   また、上記フロートとフロート室のそれぞれが、十分に
   大きな開口部をもっ て、当該ゲート上流の水路と連通され、上記開口部を水
   位差検知フロートの昇降に同調して作動する弁体を介し
   て開閉するよう構成したことを特徴とする特許請求の範
   囲第（１）項記載の下流遠隔地点との水位差を一定に保
   持するゲートの制御装置。