JPH06200514A - 貯溜量配分ゲート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水路の全域に亘って複数のゲートに均等に流
水を貯留するもので、ゲート操作を効率の良いものにす
る。 【構成】 水路２を横断して扉体３を設け、水路２側方
に静水池７とフロート室４とを設け、フロート室４に扉
体３と連動する、内部に扉体３下流側の水を導入するフ
ロート５を浮かべ、静水池７に水位検知フロート23およ
び、内部に扉体３下流側の水を導入する水位差検知フロ
ート16を浮かべ、水位差検知フロート16を吊下げたロー
プ21をピン44に固定して、フロート５および水位検知フ
ロート23により、押し上げローラー26を上下動させる構
成とし、押し上げローラー26の作動をラック39およびギ
ヤ41によって回転運動に変換し、ピン44をこれによって
回動させて水位差検知フロート16を平衡させ、水位差検
知フロート16によって当該ゲート１の直上流および直下
流の水位差を調整する。これによって、２点間のゲート
の直上流の水位差を一定にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、潅漑、生活用水等に利
用される水路に設けた複数のゲートにおいて、流水を均
等に貯溜するための貯溜量配分ゲートに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、河川から分岐された水路に使用さ
れるゲートには、上流水位一定型のゲートがある。排水
路においてはその下流端にポンプを設置しこれを作動さ
せて下流河川に排水するようにしたものがある。排水さ
れる水量は経済的に小さくされているので、洪水の最盛
期においては、排水路に流入した水量の大部分を一旦排
水路に貯溜した後で排水するようにされているが、下流
域で不利にならないように、水路の全線について状況を
把握し、全てのゲートを同時に少しづつ開閉する必要が
あるので、電気的な集中制御装置を要し、甚だ設備扉と
人件費が嵩んでいた。したがって、下流域の水利が勘案
され、二点間のゲートの水位差を一定とするゲートが提
案されている（特願平２−２０８４０号参照）。この二
点間の水位差を一定とするゲートを図６ないし図８に基
づいて説明する。

【０００３】図６に示すように、ゲート１は、水路２を
横断し回転軸を介して回動自在に設けられた扉体３と、
水路２の側方に設けられ、フロート室４に収納されたフ
ロート５とがフロートアーム６を介して連動するように
設けられている。フロート室４の上流側と下流側にはそ
れぞれ静水池７と遊水池８が連設されており、扉体３の
上流側と下流側の水路２が、それぞれ側壁に開けられた
流入口９と導水口10とを介して連通されている。

【０００４】図７に示すように、フロート室４は、下方
制水口11によって静水池７と連通し、下方流出口12によ
って遊水池８と連通されている。また、フロート室４を
貫通する通水管13によって静水池７と遊水池８とが連通
され、通水管13は中間部から分岐した接続管を介してフ
ロート５内と連通されている。通水管13の下流側の上方
流出口14は上流側の上方制水口15より小さくされ、上方
制水口15と下方制水口11とは静水池７内の水中で、静水
池７内に浮かべられた水位差検知フロート16と連結した
弁体17を介在し間隔を取って対向している。この水位差
検知フロート16内には下流側の水路２の水が導入されて
いる。

【０００５】水位差検知フロート16の上方には固定リー
ル18が設置され、固定リール18の側方には一対の連結板
19に貫通した誘導リール軸20a に回転自在に設けた誘導
リール20が位置されており、ロープ21の一端は弦巻きば
ね22を介して水位差検知フロート16と連結されている。
ロープ21の他端は誘導リール20と固定リール18を数回、
周回した後に連結板19に固着されている。

【０００６】一方、静水池７には水位検知フロート23が
浮かべられ、水位検知フロート23の上部に鉛直板24が固
着され上下部に有する溝孔24a と固定軸25により、水位
によって鉛直板24が水位検知フロート23と共に上流・下
流側に移動可能とされている。また、鉛直板24には上下
方向の溝孔24b が開けられて押し上げローラー26が挿通
され、鉛直板24上に、矩形状の主カム27が下端を押し上
げローラー26に支持されて側面にガイドレール28を配し
て上下移動可能に設けられている。押し上げローラー26
は梃子軸29a を中心に回動するＬ字形状の梃子29の上面
に係合され、扉体３と連動する梃子29を介して昇降する
ようになっている。また、図８に示すように、主カム27
には主カム溝27a が形成され、主ローラー30が嵌合され
ている。主ローラー30は連結板19に貫通した主ローラー
軸30a に支持され、主ローラー30と誘導リール20とが連
結板19によって連結されており、主ローラー軸30a と誘
導リール軸20a との端部に４個のサイドローラー31が装
着され、上下左右に設けられた水平レール32に支持され
ている。

【０００７】そして、ゲート２の開度と連係して回動す
る梃子29の、その一方のアームの勾配は当該水路２の上
流の水深に応じて適正な上流と下流の水位差が得られる
ように算定され、梃子軸29a に対し押し上げローラー26
の位置は、当該ゲートの直上流の水位を水位検知フロー
ト23が検知することによって、押し上げローラー26が水
位に応じて水平方向に移動し、常に、扉体３の下端が水
面と一致した状態（以下、全開状態と言う。）において
は、主カム27を押し上げる高さが一定となる距離にあ
る。

【０００８】次に従来の上記装置の作用について説明す
る。先ず、当該ゲート１の直上流と下流のゲート１の直
上流の水位差を一定にするには、勾配と両ゲート間の距
離をファクタとしてゲート開度を操作し、当該ゲート１
の直上流と直下流の水位差を調節することになる。上流
の水深に変化がなく下流において水が摂取されれば、当
該ゲート１の直上流と直下流の水位差を少なくすること
で、両ゲートの直上流の水位差は一定となる。すなわ
ち、下流水位が低くなると、フロート５内の水の流出に
先立ち水位差検知フロート16内の水の流出が先行し、弁
体17が作動することによって確実にフロート５内の水が
減少し扉体３の開度が大きくなる。そして、ゲート開度
および上流水位によって主カム27の位置が、設定条件に
合わせて上下、前後方向に移動し、水位差検知フロート
16が設定された水位差で安定しフロート５も停止する。
これによって、ゲート間の直上流の水位差は一定とな
る。

【０００９】また、上流の水深が変化した場合、全閉状
態から全開状態に至るまでの扉体３の回動角が変わる
が、水位検知フロート23と梃子29の勾配とによって、梃
子軸29a と押し上げローラー26との間の距離を変えるこ
とができ、ゲート開度に則した操作力を得ることができ
る。なお、水深が小さくなれば、全閉に近い状態におい
て両ゲート間の水位差の増加割合が大きく、換言すれば
全開に近い状態において水位差の増加割合は小さくなる
必要があるが、水深が小さくなれば全閉から全開に至る
までのゲート１の回動角が小さくなるので、全開に近い
状態における水位差の増加割合は自然に少なくなる。ま
た、その変化の程度は、全閉状態における梃子29の勾配
によっても加減できる。従って、あらゆる開度と水位の
場合において、好適な操作力で上流と下流の両ゲート間
の水位差を一定とすることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
技術においては、主カム27を操作する主要部材が約十数
個の部材によって構成されており、非常に複雑であると
言う問題があった。また、弁体17の昇降に伴う弦巻きば
ね22の張力の変化を無視し得る程に小さくするために
は、弦巻きばね22の伸縮量を大きくする必要があるの
で、ロープ21を誘導リール20と固定リール18に数回、周
回させて、バネの伸びを大きくしてあるが、その倍率に
は精度の面から自ずから制約がある。また、主カム27の
カム溝の勾配が十分に大きくないと噛み込みを起すの
で、主カム27の押し上げ高さを大きくする必要がある。
このことから、梃子29の長さが大きくなり、ひいては装
置全体の規模が大きくなると言う問題があった。また、
どのように主カム27の押し上げ高さを大きくしても、主
カム27と主ローラー30の移動方向が直交しているので、
主カム27を押し上げるための力が必要以上に大きくな
り、梃子29や水位検知フロート23等の部材が大きくなる
と言う問題があった。

【００１１】本発明は上記従来のゲートの水位検知フロ
ート、梃子およびこれらと連係する主カムを改良して性
能向上を図った貯溜量配分ゲートを提供することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の従来技
術の課題を解決するために、水路を横断して扉体を配設
し、該扉体側方の水路壁側に、該扉体の上流側水路に通
じる静水池と、扉体と連動するフロートを有するフロー
ト室とを設け、前記静水池に、水位検知フロートと、前
記扉体の下流側水路の水をフロート内部に導入する水位
差検知フロートとを設置し、前記フロート内および前記
フロート室内に前記上流側水路から水を供給し、かつ、
一方を選択して前記下流側水路に水を放出するための弁
体を前記水位差検知フロートと連結し、前記水位検知フ
ロートの上方に、該水位検知フロートと前記扉体と連動
する梃子とによって変位する押し上げローラーを取付
け、該押し上げローラーに連動するピンに前記水位差検
知フロートを吊下げたロープを接続し、下流側ゲートの
直上流の水位を算定して得たデータに基づいて前記押し
上げローラーを移動させ、前記水位差検知フロートの張
力を調整してゲート開度を決める貯溜量配分ゲートにお
いて、前記押し上げローラーに上下方向に配したラック
を昇降自在に係合させ、該ラックに対向させて固定した
カム板に、アームを固着したギヤをラックと噛合させて
回転自在に設け、該カム板にギヤの回転軸を中心とした
円弧状のカム溝を穿設し、前記アームに円弧状のカム溝
内を移動するピンを設け、該ピンに水位差検知フロート
を吊上げるロープを取付けたことを特徴とする。

【００１３】

【作用】上記、構成によれば、先ず、水位検知フロート
と梃子とによって押し上げローラーを上流の水深に合わ
せて上下に移動させることができる。押し上げローラー
が昇降することで、固定されているカム板のギヤが回転
することになる。これに伴いアームが回動して円弧状の
溝内のピンを溝に沿って移動させることで、ピンと連結
したロープの張力と水位差検知フロートの浮力を均衡す
ることが出来る。このように、押し上げローラーの上下
方向の力を、ラックとギヤによって容易に回転力に変換
できる。また、ギヤに比してアームの長さを大きくすれ
ば、ラックの高さ位置の変動は小さくすることができ
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。先ず、本発明は従来技術の改良に掛かるもの
であるから、従来技術で説明した構成部材と同一のもの
は同一符号を付して説明を省略する。図１，２に示すよ
うに、水位差検知フロート16の下方は従来技術と同様で
あるが、上部には弦巻きばね22を介してロープ21が接続
され、ロープ21は滑車33を中継して張設されている。ま
た、静水池７内に浮かべた水位検知フロート23の上部に
は、水路幅方向に向き合った一対の鉛直レール34が設け
られ、上下方向に延びる一対の溝34a を有している。ま
た、鉛直レール34には下流側上方および上流側下方に位
置して一対の位置決めレール35が連設され、位置決めレ
ール35はそれぞれ固定された位置決めローラ36に貫通さ
れている。位置決めレール35は水位検知フロート23の昇
降によって位置決めローラ36との係合位置を変え、水位
検知フロート23を上流側、下流側に移動させるように構
成されている。

【００１５】一方、扉体３から連接アーム37を介してリ
ンクされたＬ字形状の梃子29は、梃子軸29a を中心に回
動自在にされ、梃子29の上流側アームは水路幅方向に一
対にされ梃子溝29b が切られており、その長さは水位変
動の範囲に応じ得るよう、十分に大きくされている（図
４参照）。

【００１６】また、梃子軸29a より上流側に上部、下部
に一対のラック軸受38を配し摺動自在に支持されたラッ
ク39が、梃子29の一対の上流側アームの間に設けられて
いる。ラック39は上方摺動部39a 、ラック部39b 、およ
び下方摺動部39c が棒状に形成され、中間部位にラック
溝部39d が連設されている。そして、鉛直レール34の溝
34a 、梃子溝29b およびラック溝部39d に押し上げロー
ラー26が緩く挿通されている。この構造において、位置
決めレール35の形状はあらゆる水位の場合に、ラック39
の押し上げ高さが一定になるようになっており、ラック
溝部39d はゲート１の全閉状態において、梃子29と平行
にされる。

【００１７】ラック39と対向して一対のカム板40が固定
され、ラック部39b に噛み合うギヤ41が回転軸42を介し
て回動自在に支持されている。ギヤ41の回転は前記の押
し上げ行程でほぼ 180°作動するようになっている。ま
た、カム板40にはギヤ41の外周から離れてほぼ円周方向
に沿って約半円弧状のカム溝40a が穿設されており、ギ
ヤ41には先部が２つに別れてアーム溝43a を形成したア
ーム43が、アーム溝43a とカム溝40a とが直交するよう
に共通な回転軸42を有して固着されている（図３参
照）。このアーム溝43a とカム溝40a とで区画された孔
にピン44が貫通されている。ピン44の端部にはブッシュ
45が嵌められ、これに滑車33に懸垂されたロープ21の一
端が定着されている。ピン44の運動方向はカム溝40a の
接線方向に近いので、アーム43を動かす力は小さくする
ことができる。アーム43はゲート１が全閉した状態にお
いて、最も滑車33に近付くようになっている。また、図
５に示す実線，はそれぞれ上流の水深が 2.0ｍと
1.5ｍの場合の、上下流のゲート１間の水位差を一定に
したときにおけるゲート１の開度と直下流の水位の関係
を示す理論上の曲線であり、二点鎖線で示す−90°〜
＋90°までの正弦曲線に極めて近似し差異は極めて僅か
であるので、ピン44を円弧状に移動させることができ
る。

【００１８】なお、水位差検知フロート16の上部には重
り16a が取付けられ、弦巻きばね22のバネ定数は、ゲー
ト１の開閉のための弁体17の昇降に伴う張力の変化を無
視できるように十分に小さくされている、また、カム溝
40ａの形状は、先ず全閉状態における梃子29の勾配を仮
定し、その水路の最も水位が高い状態における水理的な
特性、即ち図５の実線に合わせてカム溝40a の形状を
計算し、その形状で、最も水位が低い状態において実際
と適合するかどうかと言うことを検定し、最も適合する
梃子29の勾配が採用されている。

【００１９】次は、便宜上の構成の簡略化の事について
説明する。上記の実施例においては、フロート５内の水
位も制御する事例について説明したが、ラディアルゲー
トの場合には重心の位置を軸よりも高くし、ローラーゲ
ートの場合にはチェーンに重りを付して、ゲートが閉じ
るための抵抗の大きさが大きくなるのに比例して、閉じ
る方向の力が大きくなるようにすれば、フロート５内の
水位は制御せずに、単に下流水路の水を導入するだけで
も十分である。従って、構造が幾分簡単になるが、その
反面において、一般的にはフロートが大きくなるので、
一概に判断できない。しかし、ゲートの一回当たりの動
きを小刻みにするために、フロート５とフロート室４間
のすき間を小さくし、一方，フロート５の平面積を大き
くするような場合には、フロート５の作動力に余裕があ
るので、構造の簡略化をする方が有利である。また、装
置全体を収納する操作室46を建造することもある。

【００２０】次は作用について説明する。洪水などで上
流の水深が大きくなると、ゲート１の直上流と直下流の
水位差はこのままでは小さく不適である。この場合、上
流水位が上がって水位差検知フロート16が下降し、下方
制水口11が狭搾されてフロート室４内の水位が低下す
る。これにより、フロート５が下降しゲート１が閉じて
水位差は大きくなる。その場合に、フロート５の入り口
の上方制水口12が解放して、フロート５内の水位が上昇
すれば、尚更、閉じやすいが重心や重力の作用によって
も閉じ得る事は言うまでもない。また、水位差が過大に
なれば、ゲート１が開いて水位差が是正される事も勿論
である。

【００２１】上流のゲート１が全閉した状態において
は、当該ゲート１の直下流と下流のゲート１の直上流の
水位差はない。しかし、上流のゲート１が開くにつれ
て、その水位差が大きくなるので、当該ゲート１の上下
流の水位差を小さくする必要があるが、カム板40により
当該ゲート１の開度毎に回転軸42とピン44の距離を変え
る構成になっているので、開度が大きくなるにつれて水
位差検知フロート16を引き上げる力が正確に増加し、従
って当該ゲート１の上下流の水位差が正確に小さくなる
ので、当該ゲート１と下流のゲート１の直上流の水位の
差は、上流のゲート１の開度のいかんに拘らず一定とな
る。

【００２２】洪水が去って水深が小さくなれば、全閉状
態から全開状態に至るまでの間のゲート１の回動角が小
さくなるが、水位検知フロート23が下降し、位置決めレ
ール35と梃子軸29a によって、ラック39の押し上げ高さ
が一定になるような位置に鉛直レール34と押し上げロー
ラー26が移動される。また、水深が小さくなると、梃子
29の回動角が小さくなるので、全開に近い領域における
水位の増加割合が自然に小さくなるが、小さくなり過ぎ
ないように梃子29に適当な勾配がつけてあるので、水深
が変わっても正確に水位差を補正できる。図５の実線
上の○印は実線に合わせて作製されたカムを用いて、
水深 1.5ｍの場合に制御して得られる水位であり、かな
りの精度で制御し得る事が解る。

【００２３】このように精度は極めて高いが、構造は著
しく簡単となった。また、ギヤ41径を小さくし、アーム
43の長さとカム板40の大きさを大きくすれば、何らの支
障もなく、ラック39の押し上げ高さを小さくし、ひいて
は梃子29等の大きさを小さくできる。また、ピン44を作
動させるためのラック39を押し上げる力も小さくてよい
ので、水位検知フロート23等の大きさも小さくすること
ができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明は以上のように構成したものであ
るので、人の介入なくして２点間のゲートの水位差を一
定にすることができるので、その貯溜は水路の全延長に
わたって一様になされ、水利上の欠陥も是正されること
になる。また、押し上げローラーの操作を小さな力で行
うことができるので、これに関する部材を小さくするこ
とができ、操作室等も建造しやすく、水路の無人管理の
普及に一段と拍車がかかるものと考える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例の貯溜量配分ゲートの側断
面図である。

【図２】実施例の貯溜量配分ゲートの平面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ方向からの断面図である。

【図４】図１のＣ−Ｃ方向からの断面図である。

【図５】本発明の原理を示す水位差と開度の関係を示す
グラフである。

【図６】従来の貯溜量配分ゲートの平面図である。

【図７】従来の貯溜量配分ゲートの側断面図である。

【図８】図７のＡ−Ａ方向からの断面図である。

【符合の説明】

２…水路 ３…扉体 ４…フロート室 ５…フロート ７…静水池 16…水位差検知フロート 17…弁体 21…ロープ 23…水位検知フロート 26…押し上げローラー 29…梃子 39…ラック 40…カム板 40a …カム溝 41…ギヤ 42…回転軸 43…アーム 44…ピン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水路を横断して扉体を配設し、該扉体側
   方の水路壁側に、該扉体の上流側水路に通じる静水池
   と、扉体と連動するフロートを有するフロート室とを設
   け、前記静水池に、水位検知フロートと、前記扉体の下
   流側水路の水をフロート内部に導入する水位差検知フロ
   ートとを設置し、前記フロート内および前記フロート室
   内に前記上流側水路から水を供給し、かつ、一方を選択
   して前記下流側水路に水を放出するための弁体を前記水
   位差検知フロートと連結し、前記水位検知フロートの上
   方に、該水位検知フロートと前記扉体と連動する梃子と
   によって変位する押し上げローラーを取付け、該押し上
   げローラーに連動するピンに前記水位差検知フロートを
   吊下げたロープを接続し、下流側ゲートの直上流の水位
   を算定して得たデータに基づいて前記押し上げローラー
   を移動させ、前記水位差検知フロートの張力を調整して
   ゲート開度を決める貯溜量配分ゲートにおいて、 前記押し上げローラーに上下方向に配したラックを昇降
   自在に係合させ、該ラックに対向させて固定したカム板
   に、アームを固着したギヤをラックと噛合させて回転自
   在に設け、該カム板にギヤの回転軸を中心とした円弧状
   のカム溝を穿設し、前記アームに円弧状のカム溝内を移
   動するピンを設け、該ピンに水位差検知フロートを吊上
   げるロープを取付けたことを特徴とする貯溜量配分ゲー
   ト。