JPH089858B2 - 流量即応ゲート - Google Patents

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、または用排兼用水路にお
いて、水を分水し、或は水を貯留するために水流を堰上
げるために使用されるゲートにおいて、水量に応じて作
動する流量即応ゲートに関するものである。

（従来の技術） 従来、取水河川から分岐した水路には、その水路に沿
った各地域における水使用のため複数のゲートが設置さ
れ、この設置されたゲートは直上流の水位を一定に保持
する機構を有するものが使用されていた（例えば、実公
昭50-45816号公報）。しかし、各ゲートごとに利水管理
が行われていたため、これらのゲートは当該ゲートの上
・下流側のゲートとは連係して作動せず、上流側のゲー
トから順に水位を保持することとなるので、洪水のとき
には増水した分が下流側に集中することになる。また、
満潮時または洪水時における排水河川の水位上昇等によ
り、水路の下流端の流れが阻止され、水路の排水が困難
になったときには、水路の下流側の水位は上流側から流
れてくる流水により上昇し下流側のゲートの直上流の水
位は維持されなくなる。このように、いつでも水路の下
流域においては、異常時には水が溢れて湛水被害を生じ
る危険があった。また、渇水時のときには、上流域にお
いて優先的に取水されるので下流側水位は低くなり、下
流域においては使用可能な水量は僅かとされることにな
り常に下流域は被害のみを豪ってきたというのが実情で
あった。したがって、特定の地点の水位を一定に保持す
ると云うことは湛水被害を下流にしわ寄せすることにな
って、水路全体の管理の合理性という観点から見れば甚
だ不都合である。このような見地から、本発明者等は、
既に、特願昭63-334211号において、洪水時等において
やむをえず当該ゲートの水位を高くせざるをえない場
合、または、渇水時において水路全体の水位が低くなっ
た場合においても、ほぼ各ゲート間の水位差が一定に保
持されるように開閉する装置を備えたゲートを提案して
いる。

このゲートの構成の概要を第８図および第９図を参照
して説明すると、水路１にはゲート２が横断して設けら
れており、ゲート２の上流の水路と連通された静水池３
には水位差検知フロート４が浮かべられている。水位差
検知フロート４の内部には、水位差検知フロート４の下
端に接続された導水管4aを介してゲート２の下流の水路
の水が導入され、導水管4aには弁体4bが取付られてい
る。また静水池３に隣接して設けたフロート室2Aにはフ
ロート2aが浮かべられている。弁体4bが上位置にあると
きは上流の水がフロート室2Aに流入する一方、フロート
2a内は下流の水路と連通された遊水池2Bに通じ、フロー
ト2a内に水位は下流水位に近付く。また、弁体4bが下位
置にあるときはフロート室2Aは下流水路に連通し、フロ
ート2a内には静水池３に連通し、かつ、小径の開口を介
して遊水池2Bに連通されるので、これによりフロート2a
内に水が流入するようにされている。水位差検知フロー
ト４の上端には弦巻ばね５の一端が固着されている。弦
巻ばね５の他端は上方に水平移動可能に配したカム板６
に形成したカムみぞに沿って移動するローラ6aに連結さ
れ伸縮可能に吊設されている。一方、ゲート２およびフ
ロート2aはワイヤーによって無段減速機2bに連結され、
無段減速機2bはワイヤーを介してカム板６と連結され、
ゲート２の上下動によってカム板６が変位動するように
されている。

次にその作用について説明する。ゲート２が開くにつ
れて、ゲート２の開度に応じた適当な力によって、カム
板６が移動し弦巻ばね５が適度の強さで引っ張られ、ゲ
ート２の上・下流の水位差がゲート２の開度に応じた所
定の値になった状態において水位差検知フロート４が安
定しフロートの作動が停止しゲート２はその状態を維持
する。そして、水位差検知フロート４は水位差が過大と
なれば上昇し、過少となれば下降するので、水位差検知
フロート４の昇降を指標としてゲート２を開閉すればこ
のゲート２の上・下流の水位差は常に一定に保持され
る。すなわち、水位差が過大となると水位差検知フロー
ト４が浮き、弦巻ばね５の張力が減少する。また、水位
差検知フロート４が浮くことによって弁体4bが上位置に
なり、フロート2aが上昇する。そして、カム板６が僅か
に変位動するがゲート２が開いて水位差が設定値になっ
てくると水位差検知フロート４が下降して張力が釣り合
いゲート２が安定する。従って、水路の下流において水
の使用が停止される等によってその地点の水位が上昇す
れば、逆に、当該ゲート２は閉じられ、次々と上流のゲ
ートに波及してゲートが閉じられるので下流に対する湛
水被害は最小限に食い止められる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、水路１を建設するに際しては、予め、各地
点の計画水位が設定され、これに基づいてゲート２を設
計し建設する。また、その後においてもゲート２を開閉
するに際してはなるべくその計画水位を維持し得るよう
に操作することは勿論である。従って、何の異常もない
常時においては上記構成によるゲート２で十分に目的が
達成され得る。

しかしながら、上記ゲートでは、カム板６の変位動は
一義的に決まっているので、何らかの事情により水位が
大幅に変動した場合には、先ず、当該ゲートが水位差を
検知して作動すると上流水位の如何に拘らず設定した水
位差に維持され、次に上・下流のゲートが変動して水位
差により作動することになり、ゲート間で互いにフィー
ドバックをして水路全体の水位差が均衡されるので、突
発的な洪水等の場合には間に合わない。そこで、水位差
検知フロート４を迅速に作動させるため、無段減速機6a
の減速比を人為的に設定し直す必要があるが、突発的な
洪水等の場合には間に合わず、しかも、設定し直すため
にはゲート２を一旦、全閉状態にしなければならないの
で、突発的な洪水や、渇水に対して対応し切れないとい
うことであり、上流域と下流域の不公平を根絶できな
い。また、このために、水利施設に管理要員を配属する
ことは人件費がかかる。また、減速比を設定し直しても
カム板６の変位動が一義的に決まっており、水位が戻っ
たときに設定し直した減速比と相関しないので誤差が大
きく、水位の変動が大きい場合に設定すると水位が戻っ
たときにますます誤差が大きくなって不正確な動作をす
ることとなる。

本発明は突発的な洪水や、渇水に対して対応でき、し
かも誤差の少ない流量即応ゲート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） 本発明は、上記目的を達成するために、水路を横断し
て設けられたゲートの上流水路と小径の流入口を介して
連通する静水池を設け、該静水池に水位差検知フロート
をその内部を前記ゲートの下流水路に連通して浮かべ、
前記水位差検知フロートの上端に弦巻ばねを介してワイ
ヤーロープの一端を連結し、該ワイヤーロープの他端
を、上下動自在に設けた主カム板に形成したカム溝に沿
って移動する主ローラに連結し、鉛直方向に延ばしたレ
ール溝に沿って移動する押し上げローラに前記主カム板
を係合させると共に、該押し上げローラを前記ゲートの
扉体と連動するように設けた梃子の作用腕に滑動可能に
係合させ、さらに、該押し上げローラを前記静水池に浮
かべた水位検知フロートに連動して水平移動させるよう
にしたことを特徴とする。

なお、梃子の作用腕は梃子の動作に余裕があるよう
に、ゲートの全閉状態のときには作用腕は適当な角度を
持って上向きに傾斜しているようにする。

（作用） 上記のように構成することにより、水深（上流水位）
が変化することにより水位検知フロートによって押し上
げローラが水平移動され、さらに、水位差の変動に応じ
て梃子の作用腕が伸縮して主カム板と押し上げローラの
当接位置が変更される。また、ゲートの扉体の下端が水
面と一致している状態（以下、全開状態という）におい
ては水深の如何に拘らず主カム板の上昇値と等しくされ
る。

例えば、流水の水深が小さくなった場合には、ゲート
の全開状態における開角度が小さくなるが、水位に応じ
て押し上げローラと梃子の当接位置が変わり、梃子の腕
長を大きくすることができ、主カム板の上昇値が一定に
保持され、自ら全閉に近い状態においては主カム板を押
し上げる梃子の動作速度が速くなり、また、定性的には
自ら全開に近い状態においては遅くなる。しかし、一般
的には、定量的には、その作用は不十分であるが、全閉
状態においてもなお、梃子が傾斜しているようにすれ
ば、上記の作用が、さらに強化される。従って、全閉時
における梃子の傾斜角を適当に選べば、主カム板のみで
もって、主カム板に形成したカム溝に沿って移動する主
ローラの位置により、その水深とゲート開度に応じた弦
巻ばねの張力が得られる。そして、この張力は上記述べ
たことから、水深、水位によるものであるので上・下流
の水位に対応したゲート開度が得られる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図ないし第７図に基いて
説明する。

第６図に示すように、建設された水路７は、その上流
端を取水河川８に接続し下流端は排水河川９に接続され
ており、それぞれの境界に取水ゲート10と排水ゲート11
が介在されている。水路７は利水と排水の機能を有し、
主要地点において、利水のための計画水位と、これより
も僅かに高く、排水のための計画排水位が設定されてい
る。取水ゲート10は、その下流の水位、排水ゲート11は
その上流の水位が計画排水位となるように自動的に開閉
する構成とされている。

本発明におけるゲート12は水路７の分水地点の直下流
に設置されており、分水地点が近接している場合には省
略され、或は下流の分水地点の水位の変化を感知し得な
いほどに離れすぎている場合には分水工がなくても適当
な間隔をもって設置される。各ゲート12の直上流の計画
水位は予め設定されており、各々のゲート12の直上流の
計画水位を保持するようにされ、しかも、異常な洪水ま
たは渇水のために計画水位を保持できない場合には各々
のゲート12の直上流の実際の水位と計画水位の差を等し
く、上流域と下流域の公平を期すようにする。

次にゲート12の構成を第１図ないし第５図に基づいて
説明する。第３図に示すように、水路７の両壁に亘って
取付台13が水路７の上方位置に設置され、この取付台13
に主軸14が回動自在に水平に設けられており、主軸14
に、水路７に沿って延出した一対のアーム15が固着さ
れ、アーム15の上流端に主軸14を中心とする円弧状の扉
体16が固着されている。扉体16の下端が設定された最高
水位とほぼ等しい高さになれば、ゲート12が自重によっ
て自動的に開くように、この状態において回動部全体の
重心Ｇ位置が主軸14の直上よりもやや下流側に来るよう
に、アーム15の下流端近くにカウンターウエイト17が装
着されている。なお、アーム15の下流端近くの下方に、
アーム15と当接するストッパー18が設けられている。

また、ゲート12より上流側の上流水路と水路の側方に
設けられた静水池19が流入口20を介して連通され、ゲー
ト12より下流側の下流水路は導水口21を介して遊水池22
と連通している。そして、主軸14の一側は水路縁より遊
水池22側に延出され、この延出部にフロートアーム23の
一端が上流に向けて固着されている。フロートアーム23
の上流端には後述するフロート24が懸垂されている。

第１図および第２図に示すように、静水池19には水位
差検知フロート室25が設置され、下部に有する小径の通
水口25aを介して静水池19と連通されている。水位差検
知フロート室25内には、水位差検知フロート26が僅かな
隙間を取って浮かべられ、その内部は通気管27を介して
大気に連通されている。また、水位差検知フロート26の
内部は導水装置によりゲート12の下流の水路に連通され
ている。この構造は、水位差検知フロート26の下端に、
通水口25aに挿通され下方に伸びた導水管28が接続さ
れ、連通管29を介して遊水池22に連通し導水口21に及ぶ
ものである。なお、導水管28と静水池19内連通管29の接
続部は、導水管28がＴ字状の連通管29の鉛直部に挿入さ
れ、鉛直部の上下の開口部は導水管28に固着されたパッ
キン30によって閉塞されており、鉛直部の中央に水平部
が接続されている。

また、フロート24は静水池19と遊水池22との間に設け
たフロート室31内に僅かな隙間を有して収納され、フロ
ート24は単体としては浮き上がらないよう十分に重くさ
れているが、その下部に空気の密閉部24aを有し、上部
は空洞の導水部24bとされ上端に小孔24cを介して大気に
連通され、また、導水部24bは可撓構造を有する通水管3
2を介して、フロート室31をバイパスする制水管33の水
平部に連通されている。

制水管33はＴ字状の構造を有し、静水池19内に制水管
33の鉛直部が開口され、鉛直部の中央から水平部がフロ
ート室31をバイパスして先端は小径の流出口33aをもっ
て遊水池22内に開口されている。前述したように水平部
はフロート室31内において通水管32と接続されている。
また、制水管33の鉛直部の下方の同一鉛直線上に同じく
Ｔ字状の流入管34の鉛直部が置かれ、その水平部は鉛直
部の中央に接続され先端はフロート室31に開口されてい
る。また、制水管33と流入管34の鉛直部分を、上記の導
水管28が貫通し、制水管33の上方と流入管34の下方の開
口部は導水管28に固着されたパッキン30により閉塞さ
れ、制水管33の下方と流入管34の上方の両開口部が適当
な間隔をもって相対し、その間に導水管28に固着された
弁体35が介在され、これの昇降によって、その上下の両
開口部のいずれか一方が狭窄され、または、閉塞され或
は開放されるよう構成されている。また、フロート室31
は小径の流出口31aを介して遊水池22と連通されてい
る。

本発明において、水位差検知フロート26の昇降を、リ
ミットスイッチによって検知し、リミットスイッチの信
号で電動機を正転または逆転させてゲートを開閉するこ
ともできるが、実施例では、無人無動力で水深水位に応
じて作動する装置として構成している。

水位差検知フロート26の上端には水位差補正装置の弦
巻ばね36が取付けられ、水位差検知フロート26は弦巻ば
ね36を介してワイヤーロープ37に懸垂されている。ワイ
ヤーロープ37の保持手段を以下に説明する。

ワイヤーロープ37の上方には上下一対の水平レール38
が、水路の上下流方向に固定されており、その下流端に
固定リール39が一対の水平レール間に回転自在に取付け
られている。第４図に示すように、一対の水平レール38
間には、固定リール39側に誘導リール40を配し他側に主
ローラ41を配してこれらを両側から挟さんだ一対の連結
板42が、それぞれ誘導リール軸43および主ローラ軸44に
貫通支持され、両方の軸の端部に取付けたサイドローラ
45によって水平レール38上を移動自在に設けられてい
る。なお、サイドローラ45は上下一組の水平レール38に
緩く挟まれている。また、主ローラ41は、鉛直方向に摺
動自在となるよう支持された板状の主カム板46に刻まれ
たＳ字状のカム溝46aに嵌合されている。

そして、ワイヤーロープ37は一端を弦巻ばね36に接続
し、途中、固定リール39と誘導リール40を適当な回数だ
け周回し、ワイヤーロープ37の他端は、ワイヤーロープ
37が固定リール39と誘導リール40を周回する回数によっ
て異なるが、最寄りの固定物または、連結板42に固着さ
れる。

次に主カム板46をゲート12の回動部と連動させる連動
装置の構成について説明する。第１図に示すように、ゲ
ート12の主軸14に下流側上方に向けてリンク47が固着さ
れ、その先端に連結部材48が主動ピン48aを介して回動
自在に連結され、連結部材48の他端は上流側に伸びてい
る。一方、連結部材48の上流側にはＬ字状の梃子49が梃
子軸49aを曲り部に配し回動自在に支持されており、Ｌ
字状の梃子49の一端に連結部材48の他端が従動ピン48b
を介して連結されている。この主軸14、主動ピン48a、
従動ピン48bおよび梃子軸49aを結ぶ線は、平行四辺形を
形成している。梃子49は主カム板46が通る鉛直面を挟ん
で一対とされ、梃子49の他端はゲート49が全閉している
状態においても、適当な傾斜をもって上向きに傾斜さ
れ、梃子軸49aを通る斜面を中心として直線状の梃子溝4
9bが切られている。そして、第５図に示すように、それ
ぞれの梃子溝49bにリフトローラ50が移動自在に嵌合さ
れ、これと主カム板46の下端に接する押し上げローラ51
が総合軸52によって貫通されている。ここで梃子49の作
用腕とは梃子軸49aから総合軸52までの長さをいう。全
閉状態における梃子溝49bの傾斜角については後に改め
て説明する。

次に、水深の如何に拘らず主カム板46の上昇値を一定
に制御するストローク制御装置の構成について説明す
る。総合軸52の両端にサイドローラ53が装着され、これ
が一対のＬ字状のローラ位置決め部材54の鉛直部分に切
られたレール溝54a内に嵌合され、ローラ位置決め部材5
4の下部の水平部分の両端と中間において、三本の連結
棒55によって左右のローラ位置決め部材54が一体とさ
れ、梃子軸49aに近い方の二本の連結棒55に一対のガイ
ドローラ56が装着され、、残る一本の連結棒55に位置決
めローラ57が装着されている。ガイドローラ56は上下一
対のガイドレール58に挟まれローラ位置決め部材54を上
下流方向に移動自在に設けている。また、静水池19内に
水位検知フロート59が設けられ、その上端に板状の位置
決めカム60が固着されており、水位検知フロート59と共
に位置決めカム60は上下動自在とされ、適宜の手段によ
って、位置決めカム60は鉛直方向に摺動自在ではある
が、水平方向の位置が一定となるように支持されてい
る。そして、位置決めローラ57は位置決めカム60に切ら
れたＳ字状のカム溝60a内に嵌合されている。

次に主カム板の押し上げ機構、主カム溝の形状等につ
いて説明する。

第７図に示す曲線，およびは、それぞれ水深が
2.00m,1.75mおよび1.50mの場合におけるそのゲート12の
直下流とその下流のゲート12′の直上流の水位差をゲー
ト12の開度率毎に示したものである。ここに云う開度率
とは、それぞれの開度を全開状態における開度（以下、
全開度と云う）で除いた値である。同図から判断される
ように、同一の主カム板46を使うとすれば水深が小さい
場合には、主カム板46を押し上げる速度が、全閉に近い
状態においては速く、全開に近い状態においては遅くな
ければならない。実施例では、水深が小さくなれば、梃
子49の梃子軸49aから作用位置（押し上げローラ51の当
接位置）までの作用腕長が実質的に大きくされるので、
自ら全閉に近い状態においては主カム板46を押し上げる
速度が速くなる。また、全開時の開角度が小さくなるの
で、梃子49の支点の位置（梃子軸49a）と押し上げロー
ラ51の位置と、梃子49の支点の水平線上と押し上げロー
ラ51の鉛直線上との交点の位置からなる三角形を想定す
ると、三角関数の正切の微係数が余弦の自乗に反比例す
るという原理からして、定性的には自ら全開に近い状態
においては遅くなる。しかし、一般的には、定量的に
は、その作用は不十分であるが、全閉状態においてもな
お、梃子49が傾斜しているようにすれば、上記の作用が
さらに強化される。従って、上記の全閉時における梃子
49の傾斜角を適当に選べば、同一の主カム板46でもって
その水深とゲート開度に応じた弦巻ばね36の張力が得ら
れることになる。

水深によってそのゲート12の直下流と、その下流のゲ
ート12′の直上流の水位差（以下、水路内の水位差と云
う）と開度率の関係を示す曲線が異なるので主カム板46
の主カム溝46aを切る対象となった水深以外の場合には
誤差が生ずることは避けられない。従って、主カム溝46
aを切る対象としては、最も使用頻度の多い計画水深と
する場合と、最も水路が危険となる最大水深とする場合
の２つが考えられるが、本実施例においては後者を使用
し、水深2.00mの曲線を対象として主カム溝46aが切られ
ている。

全閉から全開に至る間の主ローラ41の水平方向の移動
距離は、全閉と全開の両状態における弦巻ばね36の張力
の差が、水位差検知フロート26の内断面積に、そのゲー
ト12とその下流のゲート12′との直上流の計画水位の差
を生じた容積の水の重量と等しくなるようにされてい
る。全閉から全開に至るまでの主カム板46の主カム溝46
aは主ローラ41が噛み込みを起こさないよう、上記の主
ローラ41の移動距離に比して十分に大きくされている。
また、弦巻ばね36の長さは、弁体35の昇降に伴う、その
張力の変化によって生ずる水位差の誤差を無視し得るよ
う十分に大きくされている。

次に、梃子49の梃子溝49bの全閉状態における傾斜角
（以下、初期角と云う。）について説明する。上記にお
いて、ゲート12の開運動に伴う主カム板46の上昇値は、
梃子軸49aと押し上げローラ51間の水平距離にゲート12
の回動角に応じた正切の値を乗じたものとなることは勿
論であるが、水深が小さくなれば、全開状態に至るまで
のゲート12の回動角も小さくなる。従って、主カム板46
の上昇値を一定に制御するためには、水位の低下に応じ
て、梃子軸49aと押し上げローラ51間の水平距離を大き
くする必要がある。水深が小さくなった場合、自動的
に、全閉に近い状態においては、自ら主カム板46の上昇
速度が大きくなり、また、全開に近い状態においては、
ゲート12の回動角が小さいので主カム板46の上昇速度は
遅くなるが、初期角を大きくすることによって、容易に
この傾斜も助長できる。今、初期角を30度とし、曲線
を対象として主カム溝46aを切り、これを用いて曲線
およびの場合に使用したとすれば、上記において既に
定義した、水路内の水位差を第４図の○印で示すように
想定してゲート12が開閉することになるが、誤差は極め
て小さく実用上は全く支障がない。

また、全開時に主ローラ41が位置する主カム溝46aの
下方は鉛直に溝が切られ、ゲート12が全開状態よりもさ
らに開いて、アーム15がストッパ18と接触した状態（以
下、休止状態と云う）になるのに支障を来さないように
されている。

上記の通り、本発明にかかる装置によって発生する誤
差は極めて小さいが、下流のゲート12′の直上流の水位
が昇降した場合には、その上流のゲート12の直下流の水
位も昇降するが、その値は下流のゲート12′よりも小さ
く、従って、僅かな誤差がその下流においては拡大さ
れ、しかも、各ゲートの位置の誤差が累積されるので途
中において誤差も人為的に補正し得るよう水位差検知フ
ロート26の上端には補正ウエイト61が脱着自在となるよ
う装着されている。

なお、フロート24の密閉部24aの上端の高さは原則と
してはゲート12が休止した状態において、最高水位とほ
ぼ等しくされているが、洪水の疎通を重視してゲート12
の閉動作を遅らせたい場合にはこれより低くされ、用水
源の確保を重視して閉動作を早めたい場合にはこれより
も高くされる。

以上においてはゲート12をテンダーゲートとし、ま
た、これを無人無動力とする構成について説明したが、
これらは一例にすぎず、さきに申請した特願昭63-33421
1号で紹介したローラゲートに装備してもよく、また、
電動手段を用いてもよい。

次に作用について説明する。

全閉状態では、主カム板46の高さは、ゲート12の上流
の水路の水位が変化しても一定であり、これにより、弦
巻ばね36の張力も変化しない。従って、水位差検知フロ
ート26はゲート12の上下流の水位差が、所定の値のとき
に安定するが、ゲート12が全閉している状態において
は、ゲート12の下流の水面は水平であるので、上下流の
両ゲート間の水位差が所定の値に保持されたままゲート
は全閉状態を続ける。

しかし、任意のゲート12の下流において、分水また
は、排水が開始されて、その下流の水位が低下し、或は
その上流において排水が流入し上流の水位が上昇して、
当該ゲート12の上下流の水位差が過大となれば、水位差
検知フロート26に浮力が働き、これが上昇し始める。そ
の上昇に伴って、弦巻ばね36の張力は減少するが、その
長さが十分に大きくされているので、僅かに上下流の水
位差が大きくなった時点において、水位差検知フロート
26は十分に上昇し、これと一体となった弁体35によっ
て、フロート24内に通ずる制水管33の開口部が狭窄され
てフロート24内の水が通水管32を通って流出口33aから
遊水池22内に排出されて、その水位が低下し、一方、フ
ロート室31内に通じる流入管34の開口部は開放されて、
フロート室31内に水が流入して、その水位が上昇するの
でフロート24に浮力が働いて、これが上昇し、ゲート12
が開かれる。

その際、弁体35に水圧がかかるので、これが振動を起
こし、或は制水管33に吸い付けられるおそれがあるが、
水位差検知フロート26と水位差検知フロート室25の間の
隙間と通水口25aの大きさが小さくされているから、緩
衝作用が働くので、水位差検知フロート26の動き、ひい
てはゲート12の動きは、極めて円滑である。従って、ゲ
ート12が開く際に当然ながら、その上流の水位は若干低
下するが、上記の通り、ゲート12の動作は急激でないの
で、当該ゲート12の上流水位の低下は間もなく、その上
流のゲート12″に感知され、次々と上流のゲート12″が
開き、遂には、水路の上流端の取水ゲート８が開くの
で、水路７内のあらゆるゲート12,12′,12″は直上流の
水位は設定された通りに維持され、ひいては、あらゆる
ゲート地点を通過する流量が、その下流の分水量、また
は、排水量とほぼ一致する。従って、利水においては、
水の過不足を来さず排水においては、湛水被害が集中す
ることはない。

このように、ゲート12の開動作によって、当該ゲート
12の直下流の水位が上昇し、水位差検知フロート26に働
く浮力が減少するが、主カム板46が連動装置（梃子49、
連結部材48）を介してゲート12によって、押し上げら
れ、弦巻ばね36の張力がその分だけ増加するので、最上
流のゲート12″の直上流または、最下流のゲート12′の
直下流の水位が変わらない限り、中間のゲート12の直上
流の水位は変わらず、流量はその下流の分水量または、
排水量に応じて自動的に変化する。

次に、本発明の目的である、水位の変化に対応する作
用について説明する。水路７の水位は、時期によって異
なり、第６図の取水ゲート10の設定水位を変更して、夏
期においては高く、冬期においては低くされるのが普通
である。また、異常渇水の場合は低く、異常洪水の場合
は高くなることはやむを得ないことである。さらに、突
然に大量の分水が開始されれば水位は低く、停止されれ
ば高くなることは避けられない。このような場合に、従
来技術においては一々減速比も人為的に変更する必要が
あり、また、そのために、一旦、ゲート12を全閉状態に
しなければならず、しかも、減速比の変更によって対応
できるのは、誤差の少ないゲート開度が小さい場合に限
られていた。

しかし、実際には、第１図の水路７の水位は、排水河
川９の水位に左右されるので常に変化し、また、ゲート
12の開度は水路７に流入して来る排水量に左右されるの
で、全開に近いが、全開にはならないというケースも予
想されこのような場合には一旦、ゲート12を全閉にする
ことは不可能であるので、減速比の変更は出来ない。こ
れに対して、この実施例においては、水位が変われば直
ちに水位検知フロート59が昇降し、これと一体となった
位置決めカム60に切られたカム溝60aによってこれに嵌
合された位置決めローラ57の水平方向の位置が変更さ
れ、これと一体となったレール溝54a、これに嵌合され
たサイドローラ53および総合軸52を介して押し上げロー
ラ51の位置が水平水深に応じた適正な位置に変更される
ので、全開時における主カム板46の上昇値は、水位の如
何に拘らず自動的に一定にされる。また、既に構成の項
において説明したとおり、梃子溝49bの初期角が適当に
されて、第７図の○印で示す通り、あらゆる水位と開度
率の場合に、理論値と実際に得られる弦巻ばね36の張力
が極めて近似しているので、水位が変わっても上下流の
両ゲート間の水位差は正しく保持される。

以上は個々のゲート12の作用であるが、次は、第６図
により水路７の全体に関する作用について説明する。先
ず、利水時において、突然、大量に取水が開始された場
合の作用について説明する。

この場合には、取水を行う分水箇所の上流のゲート1
2″は開き、その下流のゲート12は閉じるが、下流域に
おいて、若干水位が低下することは避けられないが、水
深が小さくなれば、上下流のゲートに囲まれた水路内に
おいて生ずる水位差は当然大きくなる。従って、その分
だけゲート12の上下流の水位差を小さくしなければ、ゲ
ート間の水位差は大きくなりすぎるが、従来技術におい
ては、自動的にこれを補正する手段がなかったので、水
位が低下した場合には、ゲート間の水位差は大きいまま
であり、従って、最上流の取水ゲート10が開くのに時間
がかかり、水位の回復が遅かった。

これに対して、本発明においては、水位の低下と同時
に、水路７内の水位差の増加が見込まれてゲート12の上
下流の水位差が小さくされるので、水位低下の影響が次
のゲート12′,12″に感知され易くなり、従って、より
広範囲に水位低下の影響が分散されるので、水位低下の
絶対量が小さくなり、また、水位の回復も早い。

次に、洪水時の作用について説明する。上記の通り、
洪水時における水路７の下流端からの排水は、排水河川
９の水位の制約によって全く出来ない場合と全く制約を
受けない場合があり、また、ポンプを用いて排水する場
合等、水路７の下流端からの排水に対する制約の程度は
様々であるが、ここでは様々の場合を一括して説明する
ために、便宜的に、一般的に制約を受けるものと見なし
て説明を進める事とする。洪水中における水路７への流
入量と水路７からの排水量の差が水路内の貯留量となる
ことは勿論である。ゲート12の機能はゲート12間の水位
差を一定に保持することになるので、水路内の水位は貯
留量によって決定され、従って、時々刻々に変化する
が、上記の通り、これが即座に感知され、これとゲート
12の開度に応じて、弦巻ばね36の張力が適切に補正され
るので、全てのゲート12の間の水位差は変わらない。従
って、水路７の途中の或る区間に特に大量の水が流入
し、その区間の水位が上昇すれば、その上流のゲート1
2″は閉じられ、その下流のゲート12′は開かれて、そ
の水量は、水路７の全区間に亘って分散して貯留される
ので、湛水被害が生じ難い。なお、本発明においては、
立地条件を考慮することもなく、全ての場合において、
水位が最高水位に達することと、ゲート12が全開するこ
との２つの条件が充足されれば、ゲート12は自重によっ
て自動的に休止状態となり、水路７の堰上げを停止する
ように構成されている。しかしながら、ある区間で、水
路７からの排水が制約されている場合には、堰上げを停
止すれば水路内の水が下流端に殺到し被害が集中する
が、このような虞れのある地区においては流入量と排水
量の差だけ水路内に安全に貯留して置くために水路７の
幅は極度に大きくされるので、水路７の通水能力は所要
の能力の数十倍にも達する関係上、ゲート12は殆ど全閉
に近い状態で作動し、従って、上記の第２の要件が充足
されないので、水路内の水が下流端に殺到し被害が集中
するという虞れは全くない。

次にゲート12が全開し、さらに休止状態となる作用に
ついて説明する。当該ゲート12の下流のゲート12′の直
上流の水深が、当該ゲート12の直上流と等しいと仮定し
て、当該ゲート開度に応じた直下流の水位を機械的に予
定し、実際の直下流の水位が、これよりも低ければゲー
ト12が開くようにされている。ゲート12が全開し、さら
に休止状態となるのは、前述したことからも、水路７か
らの排水に制約がない場合に限定されるが、水路７から
の排水に制約がないということは、水利学的にいえば低
下背水を起こしながら排水されているということである
ので、その影響は最下流のゲート12′の直下流にもおよ
び、その水位は上記の通り、機械的に予定されている水
位よりも低い。従って、水位差検知フロート26に働く浮
力が大きいのでこれが上昇し、フロート24内の水位が低
下し、フロート室31内の水位が上昇し、フロート24が上
昇し、ゲート12を開こうとするが、水路７の流量が少な
く、その水位が低い場合には、ゲート12には摩擦抵抗の
ほかに回動部全体の重心Ｇ位置が主軸の上流に位置して
いるためにゲート12の扉体16の下端は水中に没してい
る。

しかし、洪水のために流量が増加すれば水路７の末端
の水位と供に、その上流の各ゲート12位置の水位も上昇
しこれに伴って、回動部全体の重心Ｇ位置が、主軸14の
真上に近付くので扉体16の水没深は水位が上昇するにつ
れて徐々に小さくなり、水位がほぼ最高水位に達する
と、回動部全体の重心Ｇ位置が主軸14の下流側に来るの
で、ゲート12は自重によってフロート24内の水を排出し
ながら開き続け、アーム15がストッパ18に圧着されて休
止姿勢となる。

次に、ゲート12が閉じる作用について説明する。洪水
が去って、水路７の水位が低下し、フロート24の密閉部
24aが空中に十分に大きく露出すれば、その重さによっ
てゲート12が閉じることが勿論である。ゲート12が閉じ
るべき時期は現地の事情によって異なるが、密閉部24a
の上端の高さを加減することによって、時期を変えるこ
とができる。また、補正ウエイト61を脱着することによ
って、容易に水位差を加減することができ、それに応じ
てゲート12を作動させることができる。

以上のように、ゲート12の開度に応じて、主カム板46
が連動装置を介して押し上げられ、弦巻ばね36の張力が
適切に補正され、最上流のゲート12″の直上流または、
最下流のゲート12′の直下流の水位が変わらない限り、
中間のゲート12の直上流の水位が変わらず、流量はその
下流の分水量または、排水量に応じて自動的に変化す
る。また、あらゆる水位と開度率の場合に、理論値と実
際に得られる弦巻ばね36の張力が極めて近似しているの
で、水位が変わっても上下流の両ゲート間の水位差は正
しく保持される。また、ゲート12の上下流の水位差の影
響が次のゲート12′,12″に感知され易く、従って、よ
り広範囲に水位変化の影響が分散され水位の変動回復も
迅速に行われるので、各地点の水位差は一定に維持され
ることになり、従って、上流域、下流域の公平さが行わ
れることになる。

（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、上
流水位を検知する水位検知フロートによって主カム板を
押し上げる梃子の作用腕長が設定され、主カム板に形成
したカム溝によってその水深とゲート開度に応じた弦巻
ばねの張力が得られ、ゲートの上下流において、水位変
動があっても迅速に一定の水位差を維持することができ
る。そして、水路内にゲートを複数連設することによっ
て上流域、下流域において一定の水位差を維持すること
ができ公平を期することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による実施例の流量即応ゲートの断面
図、 第２図は実施例における流量即応ゲートの全開時の断面
図、 第３図は実施例における流量即応ゲートの平面図、 第４図は、第１図のIV-IV矢視方向の断面図、 第５図は、第１図のＶ−Ｖ矢視方向の断面図、 第６図は、実施例の水路全体の断面図、 第７図は、実施例のゲートの、ゲートの上下流の水位差
と開度率の関係を示すグラフ、 第８図は、従来の水位差一定とするゲートの平面図、 第９図は、第８図の断面図である。 ７……水路 12……ゲート 19……静水池 20……流入口 26……水位差検知フロート 38……弦巻ばね 37……ワイヤーロープ 41……主ローラ 46……主カム板 46a……主カム溝 49……梃子 51……押し上げローラ 59……水位検知フロート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水路を横断して設けられたゲートの上流水
   路と小径の流入口を介して連通する静水池を設け、該静
   水池に水位差検知フロートをその内部を前記ゲートの下
   流水路に連通して浮かべ、前記水位差検知フロートの上
   端に弦巻ばねを介してワイヤーロープの一端を連結し、
   該ワイヤーロープの他端を、上下動自在に設けた主カム
   板に形成したカム溝に沿って移動する主ローラに連結
   し、鉛直方向に延ばしたレール溝に沿って移動する押し
   上げローラに前記主カム板を係合させると共に、該押し
   上げローラを前記ゲートの扉体と連動するように設けた
   梃子の作用腕に滑動可能に係合させ、さらに、該押し上
   げローラを前記静水池に浮かべた水位検知フロートに連
   動して水平移動させるようにしたことを特徴とする流量
   即応ゲート。