JPH0260806B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は水路を速やかに開閉して、下流の水路
内に堆積している泥やごみを洗い流す機能を備え
たテンターゲートに関するものである。

（従来の技術） 一般にテンターゲートは、水路の上流および下
流の水位が所定の水位になるように自動調節する
ためにのみ用いられる。

その代表的な従来例として、第５図（実公昭50
−45816号公報）に示すように、水路１を横切る
ように設けられた回動軸２に一対のレバー３を回
動可能に取り付け、水路１の上流側に位置するレ
バー３の一端には水路１を開閉するゲート４を設
け、レバー３の他端には錘５を固着している。そ
してこの錘５はアーム５ａを介してレバー３の下
方に固定されている。水路１の側方には連通口９
を介して水路１に連通するフロート室６が形成さ
れ、このフロート室６内には、回動軸２に固定さ
れたアーム１２にピン連結されて揺動可能なアー
ム１１に吊下げられたフロート１０が設けられて
いる。８は切口堰である。

この従来例において、ゲート４の上流側水路の
水位が上昇すると、その水は切口堰８の上縁を越
流してフロート室６内に流入し、フロート室６内
の水位が上昇する。これによりフロート１０に大
きな浮力が生じる。この浮力と錘５およびゲート
４の自重間の重量バランスにより、ゲート４が開
き上流側の水を放流して上流側の水路の水位を下
げる。

次に上流側水路の水位が低下したときは、上流
側水路の水は切口堰８の上縁から越流できないの
で、フロート室６内の水位が低下し、これに伴い
フロート１０の浮力も減少してフロート１０の自
重が働くようになる。そしてゲート４は、フロー
ト１０の自重とゲート４の自重および錘５の重量
とのバランスにより閉められる。これにより、上
流側水路の水位は上昇する。

このようにして、フロート１０の浮力または自
重とゲート４の自重および錘５の重量のバランス
により、ゲート４は水路の水位に応じて開閉し自
動的に水路の水位が調節されるようになつてい
る。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来のテンターゲートにおいて、錘はレバ
ーに吊下げ固定されていたのでつぎのような問題
がある。

すなわち、従来のテンターゲートは、フロート
の浮力または自重とゲートの自重および錘の重量
とのバランスにより、水路の水位変動に追従して
自動的にゲートを開閉して水路の水位が常に一定
になるようにのみ自動制御するようにしていたの
で、レバーに錘を固定して上記重量バランスが最
適なようにその重量バランスを固定化していた。
また、水位変動に対する追従性をよくするため
に、ゲート、レバーおよび錘を含む総体的な力学
的重心が、回動軸の下側になるように錘をレバー
の下側に設け、ゲートおよび錘を回動軸に安定し
た状態にして支持し、重量バランス上ゲートの開
閉に影響しないように配慮していた。そして回動
軸を回動中心として揺動するレバーの揺動を安定
させるように上記重量バランスを決定していた。

したがつて、ゲートの動きは上記重量バランス
を維持するように水位の変動に応じて揺動し、た
とえば閉まる方向に動き始めた動作をそのまま全
閉になるまでその動作を連続させるという動きや
また開く方向に動き始めた動作をそのまま全開に
なるまでその動作を連続させるという動きをさせ
ることはできない。

そこで、たとえば下流側に堆積した泥やごみを
除去する場合には、その作業が完了するまで人為
的にゲートを全閉にしていなければならない。

そのために長時間余分な人手を要するとともに
何らかの原因で作業中に水が放流された場合には
非常に危険であるという問題がある。

またゲートを繰り返し開閉しながら、一気に水
を放流して泥やごみを洗い流す場合でも、ゲート
の開閉は人手によらなければならず、多大の労力
と時間を要するという問題がある。

（課題を解決するための手段） 本発明は重量バランスの調整を可能にして、通
常の水路水位を調整できるようにするとともに、
泥やごみを除去するときには、自動的にかつ速や
かにゲートの全閉全開を繰り返し行なうようにし
て上記課題をことごとく解決したものであり、そ
の手段は、水路を横切るように掛け渡された回動
軸にレバーを支持し、このレバーの一端に水路を
開閉するゲートを設けるとともにレバーの他端に
錘を設け、一方前記水路の側方に該水路と連通し
てフロート室を設け、該フロート室内に前記回動
軸にアームを介して吊下げられたフロートを設
け、該フロートの浮力、前記錘およびゲートの自
重とのバランスによりゲートを開閉するようにし
たテンターゲートにおいて、支持棒を上方に向け
てレバーに立設し、該支持棒に前記錘を支持し、
該支持棒はレバーの軸方向に移動可能であるとと
もに、錘を支持棒に対して上下動可能に取り付
け、前記レバー、ゲート、フロートおよび錘の力
学的重心の位置を回動軸の上方において上下方向
およびレバーの軸方向に調整可能にしたことを特
徴とする。

（作用） 本発明はこのように構成したので、通常の水路
の水位を調整するときには、回動軸に対する錘の
位置および錘の高さを調節してゲート、レバーお
よび錘を含む総体的な力学的重心の位置を移動
し、通常の水路の水位を調整するのに最適なフロ
ートの浮力または自重とゲートの自重および錘の
重量とのバランスを調整する。

次にゲートを速やかに開閉して、下流側に堆積
した泥やごみを除去するときには、回動軸に対す
る錘の位置および錘の高さを調節してゲート、レ
バーおよび錘を含む総体的な力学的重心の位置を
移動し、ゲートを速やかに開閉するのに最適なフ
ロートの浮力または自重とゲートの自重および錘
の重量とのバランスを調整する。

この重量バランスの調整により、ゲートは自動
的に速やかに全開または全閉して水を繰り返し放
流し、泥やごみを洗い流す。

（実施例） 以下本発明の一実施例についてに説明する。

第１図において水路１を横切るように設けられ
た回動軸２に一対のレバー３が回動可能に取り付
けられている。水路１の上流側に位置してレバー
３の一端には水路１を開閉するゲート４が設けら
れ、一方レバー３の他端には錘５が取り付けられ
ている。この錘５の取り付けは、摺動部材１５を
介してレバー３の軸方向に移動可能にかつレバー
３の上側に位置して立設された支持棒５ａに上下
動可能になつている。第２図に示すように、水路
１の側方には連通口１３を介して水路１に連通す
るフロート室６が形成され、このフロート室６内
には、回動軸２に固定されたアーム１２にピン連
結されて揺動可能なアーム１１に吊下げられたフ
ロート１０が設けられている。１４はゲート４が
全開になつたときにレバー３が略水平になるよう
にするためのストツパである。

この第１図に示す実施例の場合の錘５は、レバ
ー３の上方に垂直に立設された支持棒５ａに取り
付けられているが、第３図に示すようにレバー３
に対して一定角度傾斜してレバー３の上側に設け
た支持棒５ａに取り付けるようにしてもよい。

以上のように構成した本実施例の作用について
次に説明する。第１図において、摺動部材１５を
摺動し、かつ、錘５を上下に移動して回動軸２に
対する錘５の位置および錘５の高さを調節し、ゲ
ート４、レバー３および錘５を含む総体的な力学
的重心Ｇ（以下単に力学的重心Ｇという）の位置
を調節する。第１図に示す力学的重心Ｇは、レバ
ー３の上側に位置し回動軸２に対してややゲート
４側になるように調整されている。したがつてこ
の場合の力学的重心Ｇにかかる重量は、ゲート４
が閉まる方向に働くことになる。そして錘５の高
さをそのままにして摺動部材１５を摺動して錘５
を回動軸２に付近けることにより、力学的重心Ｇ
は更にゲート４側に移動し、この力学的重心Ｇに
かかる重量によりゲート４を閉めようとする力は
更に大きな力となつてゲート４が閉まる方向に働
くことになる。また、摺動部材１５をそのままに
して、錘５の高さに高くすると、第４図に示すよ
うにゲート４が閉まり始めてレバー３が傾斜する
にしたがい、力学的重心Ｇのゲート４側への移動
量が大きくなる。このことは、力学的重心Ｇがゲ
ート４の閉まり方向にたいして閉まり始めから次
第に大きく作用し、ゲート４が一旦閉まり始める
と水位に関係なく全閉になるまで閉まる方向に連
続的に動くことを意味し、ゲート４は閉まり始め
はゆつくりとなり、その閉まり速度はだんだん早
くなつて全閉になる。

また逆に、摺動部材１５および錘５の上下移動
により、力学的重心Ｇを回動軸２に対してゲート
４とは反対側に移動させた場合には、力学的重心
Ｇはゲート４が全開の方向に働くようになる。

このように摺動部材１５の移動による錘５の位
置調整はゲート４を開閉する力の大きさの調整に
主に寄与し、錘５の高さ調整は水位に関係なくゲ
ート４を全開または全閉になるまで連続的なゲー
ト４の動きを与えるのに主に寄与する。

したがつて摺動部材１５により回動軸２に対す
る錘５の位置および錘５の上下方向えの移動の両
方の調整により、力学的重心Ｇはゲート４を閉め
る方向に働かせたり、また、ゲート４を開く方向
に働かせたりすることが可能になる。

(a) 先ず通常の水路の水位制御について説明す
る。この場合の力学的重心Ｇの調整は、ゲート
４の開閉に影響しないように錘５の高さを最も
低くして、ゲート４の自重、錘５の重量および
フロート１０の浮力またはフロート１０の自重
とのバランスがとれるようにするために、力学
的重心Ｇが回動軸２の位置に出来る限り近くな
るように摺動部材１５を摺動して回動軸２に対
する錘５の位置を調整する。

これにより、通常のテンターゲートとして水
路１の水位が自動調整される。

(b) 次にゲート４を速やかに開いて水を放流し下
流の水路内に堆積した泥やごみを洗い流し、放
流して水位が下つた時ゲート４を速やかに閉め
て上流側に水を溜め、繰り返し水を放流する場
合について説明する。この場合は上記(a)の通常
に水位制御における重量バランスを崩し、水位
に関係なくゲート４を連続して開きまた連続し
て閉じるようにすることを意味する。

先ず、ゲート４を速やかに開くためには、力
学的重心Ｇをゲート４が開くように働く側に移
動させることになる。

すなわち、摺動部材１５を摺動して錘５を回動
軸２に対して離れる方向に移動し、かつ、錘５を
上方に移動する。これら摺動部材１５および錘５
の移動量は、ゲート４の自重、錘５の重量および
フロート１０の浮力またはフロート１０の自重と
のバランスを考えて行なう。

上記重量バランスにおいて、フロート１０の浮
力またはフロート１０の自重に関係するには、フ
ロート室６内の水位であるので、たとえば第１図
に示すように上記重量バランスとの関係で上限水
位（H.W.L）が設定される。このように上限水
位（H.W.L）が設定されると、水位がこの上限
水位（H.W.L）になるまでゲート４は閉じた状
態を保持し水位がこの上限水位（H.W.L）にな
つたときにゲート４は開き始めることになる。

次にゲート４を速やかに閉めるためには、力学
的重心Ｇをゲート４が閉まるように働く側に移動
させることになる。

すなわち、摺動部材１５を摺動して錘５を回動
軸２に近付ける方向に移動し、かつ、錘５を上方
に移動する。これら摺動部材１５および錘５の移
動量は、同様にゲート４の自重、錘５の重量およ
びフロート１０の浮力またはフロート１０の自重
とのバランスを考えて行なう。上記重量バランス
において、フロート１０の浮力またはフロート１
０の自重に関係するのは、やはりフロート室６内
の水位であるので、たとえば第４図に示すように
上記重量バランスとの関係で下限水位（L.W.L）
が設定される。このように下限水位（L.W.L）が
設定さされると、水位がこの下限水位（L.W.L）
になるまでゲート４は開いた状態を保持し水位が
この下限水位（L.W.L）になつたときにゲート４
は閉まり始めることになる。

したがつて水を繰り返し放流するには、ゲート
４を閉めるための重量バランスとゲート４を開け
るための重量バランスの両方を同時に満足するよ
うにしなければならない。

たとえば第１図を用いて説明すると、先ずゲー
ト４を開いて水路１の水を放流し、水位が設定さ
れた下限水位（L.W.L）になつたときゲート４を
閉めなければならない。この状態のときのゲート
４を閉める方向に働く力はゲート４の自重とフロ
ート１０の自重（以下閉める方向の重力という）
であり、一方ゲート４を開ける方向に働く力は力
学的重心Ｇに掛る重量と錘５の重量（以下開く方
向の重力という）である。そこでゲート４を閉め
るためには、閉める方向の重力の方が開く方向の
重力よりも大きくなければならず、この条件を満
たすように力学的重心Ｇの位置が調整される。

次にゲート４が閉められて水位が設定された上
限水位（H.W.L）になつたとき、ゲート４を速
やかにひらかなければならない。この状態におい
て、ゲート４を開く方向の重力はフロート１０の
浮力と錘５の重量であり、閉める方向の重力はゲ
ート４の自重と力学的重心Ｇに働く重量である。
そこでゲート４を開くためには、閉める方向の重
力の方が開く方向の重力よりも小さくなければな
らず、この条件を満たすように力学的重心Ｇの位
置が調整される。このような二つの状態が同時に
満足するように力学的重心Ｇの位置がきめられ
る。このように力学的重心Ｇをきめることによ
り、ゲート４が閉められて水位が設定された上限
水位（H.W.L）に達するまではゲート４は閉め
られた状態を維持し、水位が設定された上限水位
（H.W.L）に達した時にゲート４は連続的に全開
になるまで開く。この開く過程においてゲート４
は最初フロート１０の浮力により開くきつかけが
与えられて最初はゆつくりと開き始め、ある開度
になつたときにゲート４は高い位置にある力学的
重心の作用により、ゲート４の開き速度が急速に
速くなり水路内の水が一気に放流される。そして
放流さされて水位が下がり、その水位が設定され
た下限水位（L.W.L）に達するまでの間ゲート４
は開いた状態を維持する。そしてその水位が設定
された下限水位（L.W.L）に達した時にゲート４
は閉まり始める。

このようにゲート４は設定された下限水位また
は設定された上限水位になるまでの間は全開また
は全閉の状態を維持し、水位が設定された下限水
位または設定された上限水位に達した時に連続的
に全閉または全開になるまで作動して自動的に水
を繰り返し放流する。これにより堆積している泥
やごみは洗い流される。

上記説明は上流側の水位を基準にしてゲート４
を開閉し下流側に水を間欠的に放流して下流側の
泥やごみを洗い流す場合について説明したが、こ
れの応用例として下流側の水位を基準にして間欠
的に水を放流する場合がある。例えばフアームポ
ンド（畑用潅漑用水池）の水位が一定水位に低下
した時に放流してフアームポンドの水位を間欠的
に維持するような場合には、第３図のようにアー
ム１２を下流側に向け、全体の重心Ｇの位置を回
動軸２に対して下流側になるようにその位置を調
整する。これにより前述と同様のゲート４は下流
水位がHWLになれば全閉しLWLになれば全開す
る。上記の説明を数式を用いてより具体的に説明
すれば次の通りである。

(1) ゲートの連続的開閉動作の条件 河川の規模や状況に合わせて第６図に示すよう
に上限水位と下限水位の中間水位MWLを設定す
る。そしてこの中間水位MWLのときにフロート
１０の自重ｗと浮力F1とが相殺（ｗ＝F1）され
てレバー３が水平になるように支持棒５ａをレバ
ー３に沿つて移動し距離L1を調整する。すなわ
ちこの調整による力のバランスは力学的重心Ｇが
回動軸２の垂直上方に位置しておりかつゲート４
と錘５の自重による回動軸２に働くモーメント
M1，M2とが等しく釣合うように調整する。これ
を数式で示せばM1＝M2である。また第６図にお
いてアーム１２の長さをｒとするとアーム１２の
水平長さはrsinθで表わすことができる。そこで
中間水位MWLから水位が上昇するとフロート１
０の自重ｗと浮力F1との間の上記バランスが崩
れて（F1−ｗ）rsinθのモーメントが回動軸２の
回りに働きこのモーメントはゲート４を開く方向
の力となる。そしてこの（F1−ｗ）の値は水位
が上昇する程大きくなる（但しrsinθの値はある
段階で小さくなる）のでこの力はゲート４を連続
して開く力として働く。一方水位が中間水位
MWLから下がるとフロート１０の自重ｗと浮力
F1との間の上記バランスが崩れて（ｗ−F1）
rsinθのモーメントが回動軸２の回りに働きこの
モーメントはゲート４を閉める方向の力となる。
そしてこの（ｗ−F1）の値は水位が下降する程
大きくなる（但しrsinθの値はある段階で小さく
なる）のでこの力はゲート４を連続して閉める力
として働く。

(2) 上限およ下限水位の条件 回動軸２には摩擦抵抗Ｔが存在する。そこへ上
記モーメント（F1−ｗ）rsinθと摩擦抵抗Ｔとの
間において水位が中間水位MWLから上昇して
（F1−ｗ）rsinθ≧Ｔの条件が整つたときにゲート
４が開き始める。この時の水位を上限水位HWL
として設定し、逆に水位が中間水位MWLから下
降して（ｗ−F1）rsinθ≧Ｔの条件が整つたとき
にゲート４が閉まり始める水位を下限水位LWL
として設定する。このように上限水位HWLと下
限水位LWLを設定することによりゲート４は回
動軸２の摩擦抵抗Ｔとフロート１０の浮力および
自重とのバランスにより水位が上限水位HWLま
たは下限水位LWLになるまで開いた状態または
閉めた状態を維持し、水位が上限水位HWLに達
したときにゲート４はフロート１０の浮力により
連続的に開き始め、水位が下限水位LWLに達し
たときにゲート４はフロート１０の自重により連
続的に閉まり始めることになる。これを式で表わ
すと次のようになる。

１／2LA×rsinθ≧Ｔ …(1) ここでＬは上限水位HWLと下限水位LWLとの
間の水位差、Ａはフロート１０の底面積である。

(3) ゲートの閉状態を一定水位まで保持する条件 第７図に示すようにゲート４が閉まつている状
態では重心Ｇはゲート４側に移動している。ゲー
ト４、アーム３、フロート１０および錘５の全体
の重量をＷとすると自重ＧにはＷの荷重が掛かつ
ておりそのときの回動軸２に働くモーメントは WHg sinα …(2) でありゲート４を閉める方向に働く力である。こ
こでαはアーム３の回転角度、Hgは第６図に示
すように重心Ｇの高さである。

そこで錘５の高さＨを加減して重心Ｇの高さ
Hgを調整することにより中間水位MWLにおけ
る回動軸２の回りに生ずるフロート１０の浮力に
よるモーメント（第１式）と重心Ｇに掛る重力Ｗ
によるモーメント（第２式）とが同一になるよう
にその条件を設定する。このように条件を設定す
ることにより、水位が下限水位LWLから中間水
位MWLまで上昇する間は WHg sinα≧１／2LA×rsinθの条件が満たさ
れているのでこの間ゲート４は閉まつた状態を保
持する。そして水位が中間水位MWLを越えると
上記条件が逆になりフロート１０の浮力によりゲ
ート４は開き始める。しかしながら理論的には上
記条件によりゲート４は開き始めるが実際にはゲ
ート４には水圧による軸２の摩擦抵抗T′が新た
に加わるのでこれら抵抗と浮力によるモーメント
との関係は １／2LA×rsin（θ＋α）≧Ｔ＋T′ …(3) となる。この第３式の条件は水位が上限水位が
HWLに達するまでの間満たされているから水位
が上限水位HWLになつたときにゲート４は開き
始めることになる。

(4) ゲートの全閉全開作動開始条件 ゲートの全閉全開作動開始条件はゲート４が開
き始める上限水位と閉まり始める下限水位の条件
を与える第１式とゲートの閉状態を一定水位まで
保持する条件を与える第３式とを同時に満足する
条件として与えられる。

そこでこの第１式と第３式を連立させて解けば
次のようになる。

sin（θ＋α）／sinθ≧１＋（T′／Ｔ）…(4) この第(4)式においてこの条件を満足するように
θを決定することにより水位が上限水位HWLに
なるまで閉めた状態を維持して水を蓄え、水位が
上限水位HWLになつた時にゲート４が開かれて
一気に水を放流しこの放流により水位が下限水位
LWLになるまでゲート４は開いた状態を維持し
水位が下限水位LWLに達した時にゲート４は閉
まり始めて水を蓄えるようになる。

(c) 次に水を堰き止めて下流の水路を清掃する場
合には摺動部材１５を摺動して錘５を回動軸２
の位置まで移動し、かつ、錘５を最も高い位置
にすることによりゲート４を閉めた状態に保持
することが可能になる。

（発明の効果） 以上詳述した通り本発明によれば、テンターゲ
ートの錘をレバーに沿つて移動可能にするととも
に錘の取り付け高さをも調整可能にしたので、力
学的重心の移動が可能になり、ゲートの自重、錘
の重量およびフロートの浮力またはフロートの自
重のバランスとの関係で力学的重心に働く重量を
ゲートの開閉に利用することができる。

その結果、通常の水路水位の自動制御ができる
とともに、ゲートを速やかに連続的に開いて水を
放流し、また連続的にゲートを速やかに閉めて水
を溜めて水を繰り返し放流し、下流に堆積した泥
やごみを自動的に洗い流すことができるとともに
フアームポンドなどのように水を間欠的に補給す
ることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を側面から示す模式
図、第２図は第１図の平面図、第３図は他の実施
例を側面から示す模式図、第４図は第１図の作動
状態を示す模式図、第５図は従来のテンターゲー
トの模式図、第６図はレバー水平時におけるゲー
トの開閉動作の条件を導き出すための模式図、第
７図はゲート全閉時におけるゲートの開閉動作の
条件を導き出すための模式図である。 １……水路、２……回動軸、３……レバー、４
……ゲート、５ａ……支持棒、５……錘、１０…
…フロート、１２……アーム、１５……摺動部
材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 水路を横切るように掛け渡された回動軸にレ
   バーを支持し、このレバーの一端に水路を開閉す
   るゲートを設けるとともにレバーの他端に錘を設
   け、一方前記水路の側方に該水路と連通してフロ
   ート室を設け、該フロート室内に前記回動軸にア
   ームを介して吊下げられたフロートを設け、該フ
   ロートの浮力、前記錘およびゲートの自重とのバ
   ランスによりゲートを開閉するようにしたテンタ
   ーゲートにおいて、支持棒を上方に向けてレバー
   に立設し、該支持棒に前記錘を支持し、該支持棒
   はレバーの軸方向に移動可能であるとともに、錘
   を支持棒に対して上下動可能に取り付け、前記レ
   バー、ゲート、フロートおよび錘の力学的重心の
   位置を回転軸の上方において上下方向およびレバ
   ーの軸方向に調整可能にしたことを特徴とするテ
   ンターゲート。