(57)【要約】【課題】  簡単な構造で、用水路を流れる異物が付着しない取水口スクリーンを提供する。【解決手段】  取水口スクリーンは、取水口の上流側において用水路の側壁に接触又は近接して配置される前端部と、取水口の下流側において用水路の側壁から離れて配置される後端部と、前端部と後端部との間に渡された複数のスクリーンバーとを備える。複数のスクリーンバーの各々は、互いに上下に間隔をあけて並置され、水の流れを受ける面の縦断面形状が凹形状に形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
用水路の側壁に設けられた取水口に配置される取水口スクリーンであって、
取水口の上流側において用水路の側壁に接して又は近接して配置される前端部と、
取水口の下流側において用水路の側壁から離れて配置される後端部と、
前記前端部と前記後端部との間に渡された複数のスクリーンバーと
を備え、
前記複数のスクリーンバーの各々は、互いに上下に間隔をあけて並置され、水の流れを受ける面の縦断面形状が凹形状に形成された、取水口スクリーン。
【請求項２】
前記複数のスクリーンバーの各々は、流れを受ける面の縦断面形状が、２つの直線が端部で連続するアングル形状に形成されたものであることを特徴とする、請求項１に記載の取水口スクリーン。
【請求項３】
前記複数のスクリーンバーの各々は、流れを受ける面の縦断面形状が、２つの直線の端部が弧によって連続する略アングル形状に形成されたものであることを特徴とする、請求項１に記載の取水口スクリーン。
【請求項４】
前記複数のスクリーンバーの各々は、流れを受ける面の縦断面形状が弧形状に形成されたものであることを特徴とする、請求項１に記載の取水口スクリーン。
【請求項５】
前記複数のスクリーンバーは、側壁に対して１５度以上６０度以下の角度で配置されたことを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の取水口スクリーン。
【請求項６】
前記複数のスクリーンバーは、側壁に対して１５度以上３０度以下の角度で配置されたことを特徴とする、請求項５に記載の取水口スクリーン。
【請求項７】
前記複数のスクリーンバーの少なくとも１つが、前記凹形状の内面に設けられた１つ又は複数の空気噴出孔を有することを特徴とする、請求項１に記載の取水口スクリーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用水を河川から取得する用水路に設けられる取水口に取り付けられ、用水路を流れる異物が取水口に流入することを防止するとともに、異物によって目詰まりを起こさない取水口スクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
農業用水などに用いられる用水を河川から取得する用水路には、用水路から必要な用水を分水する取水口が設けられている。取水口には、通常、用水路の水に浮遊する流木や枯れ草などを始めとする異物が取水口に流れ込まないように、異物をせき止めるための取水口スクリーンが配置される。従来の取水口スクリーンとして、取水口の全面を覆うように流れに平行に設置された網状のものが用いられることが多い。しかし、こうした取水口スクリーンは、用水路を流れる異物が表面に付着して目詰まりを起こし、水の流れを阻害するため、定期的な異物除去作業を要する。また、取水口スクリーンは、遠隔地に設置されることが多く、定期的な異物除去が難しい場合もある。
【０００３】
こうした課題に対応した装置として、例えば特許文献１〜特許文献４の装置が提案されている。
特許文献１の装置は、流れに対して平行に取水口に配置され、横方向に移動する金網のスクリーンベルトを備えたものであり、スクリーンベルトに付着した異物は、スクリーンベルトの移動によって除去されるようになっている。特許文献２の装置は、流れに対して平行に取水口に配置され、多数の円板からなる複数の円筒状スクリーンが、隣接する円板同士が重なりあうように取水口に配置されたものであり、円板が回転することによって表面に異物が付着することを防止するようになっている。
【０００４】
特許文献３の装置は、流れに対して平行に取水口に配置されたスクリーンの前面に取り付けられ、配管からエアを噴出させることによって異物を除去する装置に関する。また、特許文献４の装置は、取水口の前に、水の流れの上流側から下流側に向けて取水口から徐々に離れるように斜めに取り付けられたスクリーンに関する。スクリーンは、断面が楔形のウェッジバーの配列から構成されており、ウェッジバーは、楔形の底辺側（最大厚み側）が流れの本流側に向けて配置される。スクリーンは、下流側にコイルばねが設けられることによって、下流側端部が自然に又は人為的に振動し、異物のふるい落としが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−７６８１５号公報
【特許文献２】特開平１０−３１１０２０号公報
【特許文献３】特開２００４−６８２６９号公報
【特許文献４】特開平８−３０２６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び特許文献２に提案される装置は、スクリーンが本流の流れに対して平行に配置されており、スクリーンからの水の反発力がほとんど生じないため、異物が付着しやすい。また、これらの装置は、可動部を有しているため構造が複雑で高価であり、複雑な構造の隙間に異物が挟まるため、頻繁にメンテナンスを要する。特許文献４に提案される装置は、楔形のスクリーンが本流の流れに対して斜めに取り付けられているので、特許文献１及び特許文献２の装置との比較では、スクリーンからの水の反発力による異物付着防止効果が多少は得られると考えられる。しかし、複数の楔形のスクリーンバーは、平らな底面が本流側を向いた状態で並んでいるため、本流に対して平面が面することになり、水の反発力は大きくない。また、特許文献３に提案される装置は、噴出するエアにより異物付着を防止するとされるが、エアの噴出圧力を相当程度大きくしなければ水流に対抗して異物を押し退けることが難しく、スクリーンも本流の流れに対して平行に配置されているため、結局は定期的な異物除去作業を要する。
【０００７】
本発明は、スクリーンを構成するスクリーンバーの形状を適切に選択することにより、簡単な構造で、用水路を流れる異物が付着しない取水口スクリーン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】
【０００８】
本発明は、用水路の側壁に設けられた取水口に配置される取水口スクリーンを提供する。取水口スクリーンは、取水口の上流側において用水路の側壁に接して又は近接して配置される前端部と、取水口の下流側において用水路の側壁から離れて配置される後端部と、前端部と後端部との間に渡された複数のスクリーンバーとを備える。複数のスクリーンバーの各々は、互いに上下に間隔をあけて並置され、水の流れを受ける面の縦断面形状が凹形状に形成されている。
【０００９】
一実施形態においては、複数のスクリーンバーの各々は、流れを受ける面の縦断面形状が、２つの直線が端部で連続するアングル形状に形成されたものであることが好ましい。別の実施形態においては、複数のスクリーンバーの各々は、流れを受ける面の縦断面形状が、２つの直線の端部が弧によって連続する略アングル形状に形成されたものであることが好ましく、さらに別の実施形態においては、複数のスクリーンバーの各々は、流れを受ける面の縦断面形状が弧形状に形成されたものであることが好ましい。
【００１０】
一実施形態においては、複数のスクリーンバーは、側壁に対して１５度以上６０度以下の角度で配置されることが好ましく、側壁に対して１５度以上３０度以下の角度で配置されることがより好ましい。
【００１１】
一実施形態においては、複数のスクリーンバーの少なくとも１つが、凹形状の内面に設けられた１つ又は複数の空気噴出孔を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の取水口スクリーンは、用水路を流れる異物による目詰まりを起こさず、定期的な異物除去作業を必要としないため、維持が容易であり、維持コストの低減が可能である。また、取水口スクリーンは、構造が簡単であるため、安価に製造及び設置が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態による取水口スクリーンの斜視図を示し、（ａ）は、取水口スクリーン単体の斜視図であり、（ｂ）は、取水口スクリーンが用水路の取水口の前に設置された状態の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による取水口スクリーンの平面図を示し、（ａ）は、スクリーン部の背面図（１）、右側面図（２）及び上面図（３）であり、（ｂ）は、異物除去部の正面図（１）、右側面図（２）及び上面図（３）である。
【図３】本発明の取水口スクリーンを構成するスクリーンバーの好ましい形状の斜視図を示し、（ａ）はスクリーンバーの縦断面がアングル形状の場合、（ｂ）は縦断面が最奥部に弧状の部分を有する略アングル形状の場合、（ｃ）は縦断面が弧形状の場合である。
【図４】本発明の取水口スクリーンの最適な形状及び設置角度を検討するための数値流体解析で用いた解析モデルの斜視図である。
【図５】本発明の取水口スクリーンの最適な形状及び設置角度を検討するための数値流体解析で用いた計算条件である。
【図６Ａ】数値流体解析の結果を示す図であり、スクリーンバーの縦断面形状がＶ字型（水の流れの方向に対するスクリーンバーの傾斜角θは３０°）の場合における、スクリーンバー周辺を流れる水の速度ベクトルである。図の右方が水の流れの上流側である。
【図６Ｂ】数値流体解析の結果を示す図であり、スクリーンバーの縦断面形状がＶ字型の角にＲをつけたもの（水の流れの方向に対するスクリーンバーの傾斜角θは３０°）である場合における、スクリーンバー周辺を流れる水の速度ベクトルである。図の右方が水の流れの上流側である。
【図６Ｃ】数値流体解析の結果を示す図であり、スクリーンバーの縦断面形状がＵ字型（水の流れの方向に対するスクリーンバーの傾斜角θは３０°）の場合における、スクリーンバー周辺を流れる水の速度ベクトルである。図の右方が水の流れの上流側である。
【図７Ａ】数値流体解析の結果を示す図であり、スクリーンバーの形状がＶ字型の場合において、水の流れの方向に対するスクリーンバーの傾斜角θが１５°のときのスクリーンバー周辺を流れる水の速度ベクトルである。図の右方が水の流れの上流側である。
【図７Ｂ】数値流体解析の結果を示す図であり、スクリーンバーの形状がＶ字型の場合において、水の流れの方向に対するスクリーンバーの傾斜角θが３０°のときのスクリーンバー周辺を流れる水の速度ベクトルである。図の右方が水の流れの上流側である。
【図７Ｃ】数値流体解析の結果を示す図であり、スクリーンバーの形状がＶ字型の場合において、水の流れの方向に対するスクリーンバーの傾斜角θが４５°のときのスクリーンバー周辺を流れる水の速度ベクトルである。図の右方が水の流れの上流側である。
【図７Ｄ】数値流体解析の結果を示す図であり、スクリーンバーの形状がＶ字型の場合において、水の流れの方向に対するスクリーンバーの傾斜角θが６０°のときのスクリーンバー周辺を流れる水の速度ベクトルである。図の右方が水の流れの上流側である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明にかかる取水口スクリーンは、例えば農業用水などに用いられる水を河川から取得するための用水路において、用水路の側壁に設けられた取水口の前に取り付けられることにより、用水路を流れる異物が取水口に流入することを防止する。この取水口スクリーンは、異物が付着しないように構成されているため、異物による目詰まりが生じない。
【００１５】
図１及び図２は、本発明の一実施形態による取水口スクリーン１（以下、スクリーン１という）を示す。図１（ａ）は、スクリーン１単体の斜視図であり、図１（ｂ）は、スクリーン１が用水路４０の取水口４２の前に設置された状態の斜視図である。また、図２（ａ）は、スクリーン部１０の平面図であり、図２（ｂ）は、異物除去部３０の平面図である。図２（ａ）におけるスクリーン部１０は、取水口４２側からみた背面図（１）と、用水路側（正面）からみて右側面図（２）と、上面図（３）とが示されている。図２（ｂ）における異物除去部３０は、用水路側からみた正面図（１）と、右側面図（２）と、上面図（３）とが示されている。
【００１６】
スクリーン部１０は、細長い複数のスクリーンバー１２を備える。複数のスクリーンバー１２は、その長さ方向が、用水路４０を流れる水の流れの方向ＤＷの上流側から下流側に向かって沿うように配置される。複数のスクリーンバー１２は、各々が互いに上下方向に間隔を空けた状態で、高さ方向に並置される。具体的には、上下方向に隣接するスクリーンバー１２の一方の下辺と他方の上辺との間に、所定の間隔Ｓが設けられるように並置される。
【００１７】
スクリーン部１０の幅、すなわちスクリーンバー１２の長さは、取水口４２の大きさに応じて適宜設計することができる。また、スクリーン部１０の高さ、すなわち、最上部のスクリーンバー１２の上辺から最下部のスクリーンバー１２の下辺までの長さは、用水路４０の深さ及び水の深さに応じて適宜設計することができる。スクリーンバー１２の数及びそれぞれの高さは、スクリーン部１０の高さと、スクリーンバー１２間の所定の間隔Ｓと、用水路４０を流れる水の水深とに応じて適宜設計することができる。所定の間隔Ｓは、間隔Ｓを通る水の水量と取水口４２に流入させる水の水量とを勘案して決めることができるが、好ましくは、複数の間隔Ｓの面積の合計が、取水口４２の開口面積の１．５倍程度となるように設計される。スクリーンバーの材質は、特に限定されるものではないが、耐久性及び防錆性が高いものであることが好ましい。
【００１８】
図３は、スクリーンバー１２の水の流れを受ける面（水の流れの方向ＤＷの上流側に向いた面）１２ｓの好ましい形状を示す斜視図である。複数のスクリーンバー１２の各々は、水の流れを受ける面１２ｓの縦断面形状が凹形状になるように形成されている。面１２ｓの凹形状は、限定されるものではないが、例えば、横断面形状を、２つの直線が端部で連続するアングル形状（図３（ａ））、２つの直線の端部が弧によって連続する略アングル形状（図３（ｂ））、又は弧の一部である弧形状（図３（ｃ））とすることができる。図１のスクリーン１のスクリーンバー１２は、図３（ａ）に示されるアングル形状のスクリーンバーとして示されている。スクリーンバー１２の面１２ｓが凹形状を有することによって、スクリーン部１０に異物が付着することを防止する効果が生じる。
【００１９】
出願人は、面１２ｓが凹形状のスクリーンバー１２を用いることによってスクリーン部１０に異物が付着することを防止する効果が生じる理由を、以下のように推測している。スクリーンバー１２に向かって流れて面１２ｓに当たった水は、面１２ｓに沿って上下方向に向かう還流及び面１２ｓから離れる方向に向かう還流（間隔Ｓの部分では、上下から向かってきた還流がぶつかり、スクリーンバーから離れて逆方向に向かう還流になると考えられる）となる。スクリーンバー１２に接近しようとする異物は、これらの還流による抵抗を受け、スクリーンバー１２に接することなく、その長さ方向に沿って流れる水とともに、下流に運ばれる。一方、スクリーン部１０から離れた位置においてスクリーン１の方向に流れている異物は、スクリーンバー１２に沿って下流に向かう水の流れによって、スクリーンバー１２に接近することなく下流に流れていく。したがって、用水路４０を流れる異物は、スクリーン部１０に付着しない。一方、流れを受ける面が凹形状ではないスクリーンバーの場合（例えば特許文献４に記載のスクリーンバーの場合）は、スクリーンバーの面及びスクリーンの間における還流が生じないか、又は生じたとしても小さいため、スクリーンバーに向かう異物に対する抵抗力の効果が生じない。
【００２０】
複数のスクリーンバー１２の面１２ｓの形状は、限定されるものではないが、奥部に弧形状を有する略アングル形状（図３（ｂ））又は弧の一部である弧形状（図３（ｃ））が好ましく、アングル形状（図３（ａ））であることがより好ましい。出願人は、面１２ｓが略アングル形状又は弧形状の場合には、面１２ｓに当たった後に面１２ｓに沿って上下方向に向かう還流及び面１２ｓから離れる方向に向かう還流が、アングル形状より少なくなると考えている。これは、略アングル形状又は弧形状においては、面１２ｓに当たった水はなめらかな弧の部分で合流するため、その部分に沿って下流に向かう水が、平面が奥部で直線状に交わる（すなわち面１２ｓになめらかな形状の部分が存在しない）アングル形状の場合より多くなるためであると考えられる。したがって、略アングル形状又は弧形状の場合には、面１２ｓに向かって流れ込む水に対する抵抗が小さくなり、水流を押し返す力が弱くなるため、これらの形状よりアングル形状の方が、異物付着効果の点でより好ましい。また、間隔Ｓの部分において面１２ｓから離れる方向に向かう還流は、間隔Ｓの部分に向かう水に対する抵抗となることから、この還流が強いほど、間隔Ｓを通過する水の速度が遅くなると考えられる。間隔Ｓを通過する水の速度が早い場合には、通過する水に異物が引かれて間隔Ｓの部分に付着しやすいが、アングル形状の場合には還流が強く、間隔Ｓを通過する水の速度が遅いため、アングル形状は、略アングル形状又は弧形状と比較して異物付着効果の点でより好ましい。
【００２１】
面１２ｓがアングル形状又は略アングル形状の場合、アングルの角度、すなわち面１２ｓを構成する２つの平面の角度は、特に限定されるものではない。しかし、水の流れが早い場合には、角度が大きい方がより好ましく、水の流れが遅い場合には、角度が小さい方がより好ましい。出願人は、この理由を以下のように推測している。流速の早い水が角度の大きい面１２ｓに当たった場合には、面１２ｓに沿って上下に向かう還流量が、角度の小さい面１２ｓに当たった場合より大きくなり、これらの還流がスクリーンバー１２間の間隔Ｓに向かう水の流れの抵抗となる。これに対して、流速の早い水が角度の小さい面１２ｓに当たった場合には、面１２ｓから離れて逆方向に向かう還流量が、角度の大きい面１２ｓの場合より大きく、相対的に間隔Ｓに向かう水の流れに対する抵抗が小さくなる。そのため、面１２ｓの角度の小さいスクリーンバー１２の場合には、間隔Ｓに流入する水の速度がより早くなり、異物がその流れに引かれて間隔Ｓの部分に付着しやすいと考えられる。したがって、水の流れが早い場合には、面１２ｓを構成する２つの面の角度が大きい方がより好ましい。
【００２２】
一方、流速の遅い水が角度の大きい面１２ｓに当たった場合には、凹形状の内部において渦が生じるため、面１２ｓに向かう水に対する反発力が弱くなる。これに対して、流速の遅い水が角度の小さい面１２ｓに当たった場合には、渦の発生が少なく、面１２ｓからの還流が生じて面１２ｓに向かう水に対する反発力が、角度の大きい面１２ｓより大きくなると考えられる。したがって、水の流れが遅い場合には、面１２ｓを構成する２つの面の角度が小さい方がより好ましい。
【００２３】
複数のスクリーンバー１２の各々には、その背面側において、スクリーンバー１２と平行に補強部材１３が設けられている。また、スクリーンバー１２及び補強部材１３の各々は、スクリーンバー１２の長さ方向と概ね直交する方向の長さを有する支持部材１４、１６に取り付けられている。支持部材１４は、スクリーンバー１２の水の流れを受ける面１２ｓとは反対側において流れの上流側に配置され、スクリーンバー支持部材１６は、スクリーンバー１２の水の流れを受ける面１２ｓとは反対側において流れの下流側に配置される。２つの支持部材１４、１６がスクリーンバー１２の両端部付近に配置された構成に限定されるものではなく、３つ以上の支持部材がスクリーンバー１２の長さ方向の適切な箇所に設けられた構成とすることもできる。
【００２４】
スクリーン１は、スクリーン１の一方の端部１ａ（すなわち、スクリーンバー１２の端部１２ａ）が用水路４０の側壁４４に接して、又は側壁４４に近接して取り付けられ、スクリーン１の他方の端部１ｂ（すなわち、スクリーンバー１２の端部１２ｂ）が側壁４４から離れて配置されるように設置される。したがって、スクリーン１は、取水口４２の前に、用水路４０の水の流れの方向ＤＷに対して角度を設けて配置されることになる。スクリーン１は、例えば、スクリーンバー１２の一方の端部１２ａに取り付けられた連結具１８ａと、用水路４０の側壁４４に取り付けられた連結具４６ａとを、連結棒５０を用いて連結することによって、側壁４４に取り付けることができる。
【００２５】
水の流れの方向ＤＷに対するスクリーン部１０の傾斜角θ（すなわち、用水路４０の側壁４４とスクリーンバー１２との間の角度）は、１５度以上６０度以下であることが好ましく、１５度以上４５度以下であることがより好ましく、１５度以上３０度以下であることが最も好ましい。傾斜角θが１５度より小さい場合には、面１２ｓに当たる水の力が弱いため、面１２ｓに沿って上下に移動する還流が弱く、その結果として、間隔Ｓに向かう水に対する抵抗が小さくなり、間隔Ｓを通過する水の速度が速くなる。一方、傾斜角θが６０度より大きい場合には、スクリーン部１０に当たる水の力が強くなるため、間隔Ｓを通過する水の速度も速い。したがって、いずれの場合にも、間隔Ｓを通過する水に異物が引かれて間隔Ｓの部分に付着しやすいと考えられる。これらに対して、傾斜角θが１５度以上３０度以下の場合は、還流による抵抗と間隔Ｓを通過する流速とが適度にバランスし、結果として異物の付着が少なくなるものと考えられる。
【００２６】
スクリーン１の他方の端部１ｂ（スクリーンバー１２の端部１２ｂ）と側壁４４との間には、スクリーン１の後方に回り込んだ異物が取水口４２に入ることを防止するための異物除去部３０が取り付けられることが好ましい。本実施形態においては、異物除去部３０は、枠３２と、所定の間隔を設けて枠３２に取り付けられた、上下方向の複数の棒状部材３４とを備える。しかし、異物除去部は、特に限定されるものではなく、柵や金網などといった汎用のスクリーンを異物除去部として用いることもできる。
【００２７】
異物除去部３０は、一方の端部に取り付けられた連結具３６ａと、スクリーン部１０の他方の端部に取り付けられた連結具１８ｂとを、連結棒５２を介して連結することによって、スクリーン部１０に取り付けることができる。また、異物除去部３０は、他方の端部に取り付けられた連結具３６ｂと、用水路４０の側壁４４に取り付けられた連結具４６ｂとを、連結棒５４を介して連結することによって、側壁４４に取り付けることができる。
【００２８】
複数のスクリーンバー１２の少なくとも１つに、水の流れを受ける面１２ｓから空気を噴出することができるように、複数の空気噴出孔（図示せず）が設けられることが好ましい。空気噴出孔から噴出させた空気は、スクリーンバー１２の面１２ｓに沿って上昇し、スクリーンバー１２間の間隔Ｓにからみついた異物を押し上げる効果があるため、スクリーン部１０に異物が付着することをより効果的に防止することができる。空気噴出孔は、特に異物が集中しやすい部分、例えば水面近くに位置する複数のスクリーンバー１２に設けられていることが好ましい。空気噴出孔を設ける位置は、流れを受ける面１２ｓの面内であれば特に限定されないが、凹形状の奥であることがより好ましい。スクリーンバー１２の各々に設けられる空気噴出孔の数及び間隔は、異物の付着をより効果的に防止することができる数であれば特に限定されない。
【００２９】
複数のスクリーンバー１２の各々において、流れを受ける面１２ｓとは反対側のいずれかの位置に、空気噴出孔から噴出される空気を供給するための空気供給管（図示せず）が設けられることが好ましい。また、空気供給管の各々に空気を供給するための機構は特に限定されるものではなく、一般的な圧縮空気を生成して空気供給管に供給するためのコンプレッサ及び送気管（図示せず）が適切な位置に設けられていればよい。空気の噴出圧力は、必要とするエネルギーと異物除去効果とのバランスで決めればよく、特に限定されるものではないが、０．３ＭＰａ〜１．０ＭＰａ程度であればよい。
【００３０】
（シミュレーションによる取水口スクリーンの形状及び設置角度の検討）
本発明による取水口スクリーンのスクリーンバーの形状及び設置角度を検討することを目的として、コンピュータ・シミュレーションを行った。本シミュレーションにおいては、本発明に係る取水口スクリーンを取り付けた水路を３次元ＣＡＤソフトウェア（Ｄａｓｓａｕｌｔ  Ｓｙｓｔｅｍｅｓ  ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ社のＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ）及びモデリングツール（ＡＮＳＹＳ社のＡＮＳＹＳ  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｍｏｄｅｌｅｒ）により３Ｄ解析モデル化し、この解析モデルを用いて数値流体解析を行った。数値流体解析には、有限体積法によって数値解析を行う汎用の熱流体解析ソフトウェア（ＡＮＳＹＳ社のＡＮＳＹＳ−Ｆｌｕｅｎｔ１８．０）を用いた。
【００３１】
図４及び図５は、数値流体解析に用いた解析モデル及び条件を示す。図４は、解析モデルの斜視図及び流路のサイズを示し、図５は、解析対象水路の条件、解析の際の計算条件及び水の物性値を示す。図５においては、スクリーンはフィルターと表現されている。解析モデルにおけるスクリーンのスクリーンバー形状は、Ｖ字型のもの（以下の記載及び図面においては、「Ｖ字」と表す）、Ｖ字型の角にＲ（Ｒ１０）を付けたもの（同様に、「Ｒ１０」と表す）及びＵ字型（四分円）のもの（同様に、「Ｕ９０」と表す）とした。Ｖ字のスクリーンバーは、水の流れを受ける面１２ｓがアングル形状（図３（ａ））のものに対応する。同様に、Ｒ１０のスクリーンバーは面１２ｓが略アングル形状（図３（ｂ））のものに対応し、Ｕ９０のスクリーンバーは面１２ｓが弧形状（図３（ｃ））のものに対応する。
【００３２】
なお、図４に示されるように、解析対象である水路の大きさは、幅３０００ｍｍ、高さ２０００ｍｍ、長さ５０００ｍｍであり、スクリーンの大きさは、幅１５００ｍｍ、高さ２０００ｍｍ、厚さ１００ｍｍである。一方、解析モデルのサイズは、幅３０００ｍｍ、高さ４８０ｍｍ、長さ５０００ｍｍであり、解析対象の水路と比較して高さが減少している。これは、計算する格子数を削減して解析時間を短縮する目的で、スクリーンバーの数を少なく（すなわち、スクリーンバーを低く）し、それに合わせて解析モデルの高さを減少させたためである。スクリーンバーの数は、解析モデルにおいては５個とした。
【００３３】
図６Ａ〜図６Ｃは、水の流れの方向ＤＷに対するスクリーンバーの傾斜角θ（図１（ｂ）を参照）が３０°の場合に、スクリーンバーの形状によってスクリーンバー周辺を流れる水の速度及び方向がどのように変化するかを示すシミュレーション結果である。これらの図においては、スクリーンバーを横方向（スクリーン部１０の左方向）からみたときの速度ベクトルが示されている。各図の左端には速度スケール（単位はｍ／ｓ）が示されており、色が濃いほど速度が速いことを表す。図６Ａは、Ｖ字のスクリーンバーの場合であり、図６Ｂは、Ｒ１０のスクリーンバーの場合であり、図６Ｃは、Ｕ９０のスクリーンバーの場合である。
【００３４】
図６Ａ〜図６Ｃを比較すると、スクリーンバーの流れを受ける面に沿って上下に向かうベクトルが、Ｖ字（図６Ａ）、Ｒ１０（図６Ｂ）、Ｕ９０（図６Ｃ）の順で多いことがわかる。これらのベクトルで表される水の流れは、面に当たった後に面に沿って上下方向に向かう還流及び面から離れる方向に向かう還流になると考えられ、これらの還流が強いほど、スクリーンバーに向かう水に対する抵抗が大きくなり、異物付着防止効果が大きい。また、スクリーンバー間の間隔を通過した水の速さは、Ｖ字、Ｒ１０、Ｕ９０の順で速いこともわかる。間隔を通過した水の速度が遅いほど、通過する水に引かれて間隔の部分に付着する異物が少なくなる。したがって、スクリーンバーの好ましい形状に関する上述の説明のとおり、異物付着防止効果は、Ｖ字、Ｒ１０、Ｕ９０の順で大きいと考えられる。
【００３５】
図７Ａ〜図７Ｄは、スクリーンバーの形状がＶ字の場合に、水の流れの方向に対するスクリーンバーの傾斜角θによってスクリーンバー周辺を流れる水の速度及び方向がどのように変化するかを示すシミュレーション結果である。これらの図においては、スクリーンバーを横方向（スクリーン部１０の左方向）からみたときの速度ベクトルが示されている。各図の左端には速度スケール（単位はｍ／ｓ）が示されており、色が濃いほど速度が速いことを表す。図７Ａは、スクリーンバーの傾斜角θが１５°の場合であり、図７Ｂは傾斜角が３０°の場合、図７Ｃは傾斜角が４５°の場合、図７Ｄは傾斜角が６０°の場合である。
【００３６】
図７Ａ〜図７Ｄを比較すると、傾斜角が１５度の場合には、間隔Ｓを通過する水の速度が速く、傾斜角３０度の場合はそれより若干遅いか同程度であり、傾斜角４５度、６０度となるにつれて速くなることがわかる。間隔を通過する水の速度が速いと、その水に引かれて間隔の部分に異物が付着しやすいと考えられる。一方、スクリーンバーの水を受ける面に沿って上下に移動する水（還流）は、傾斜角が大きくなるにつれて量が多くなっている。還流が多いほど、スクリーンバーに向かう水に対する抵抗が大きくなる。したがって、スクリーンバーの好ましい傾斜角に関する上述の説明のとおり、角度が１５度又は３０度の場合には、角度がより大きい場合と比較して、還流による抵抗と間隔を通過する流速とが適度なバランスとなり、異物の付着防止効果がより高くなるものと考えられる。
【符号の説明】
【００３７】
１  取水口スクリーン
１０  スクリーン部
１２  スクリーンバー
１２ａ  一方の端部
１２ｂ  他方の端部
１２ｓ  水の流れを受ける面
１３  補強部材
１４、１６  支持部材
１８ａ、１８ｂ  連結具
３０  異物除去部
３２  枠
３４  棒状部材
３６ａ、３６ｂ  連結具
４０  用水路
４２  取水口
４４  側壁
４６ａ、４６ｂ  連結具
５０、５２、５４  連結棒
Ｓ  スクリーンバーの間隔
ＤＷ  水の流れの方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年10月25日(2019.10.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
用水路の側壁に設けられた取水口に配置される取水口スクリーンであって、
取水口の上流側において用水路の側壁に接して又は近接して配置される前端部と、
取水口の下流側において用水路の側壁から離れて配置される後端部と、
前記前端部と前記後端部との間に渡された複数のスクリーンバーと、
前記後端部と用水路の側壁との間に取り付けられ、前記複数のスクリーンバーの長さより短い幅を有する異物除去部と
を備え、
前記複数のスクリーンバーの各々は、互いに上下に間隔をあけて並置され、水の流れを受ける面の縦断面形状が凹形状に形成された、取水口スクリーン。
【請求項２】
前記複数のスクリーンバーの各々は、流れを受ける面の縦断面形状が、２つの直線が端部で連続するアングル形状に形成されたものであることを特徴とする、請求項１に記載の取水口スクリーン。
【請求項３】
前記複数のスクリーンバーの各々は、流れを受ける面の縦断面形状が、２つの直線の端部が弧によって連続する略アングル形状に形成されたものであることを特徴とする、請求項１に記載の取水口スクリーン。
【請求項４】
前記複数のスクリーンバーの各々は、流れを受ける面の縦断面形状が弧形状に形成されたものであることを特徴とする、請求項１に記載の取水口スクリーン。
【請求項５】
前記複数のスクリーンバーは、側壁に対して１５度以上６０度以下の角度で配置されたことを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の取水口スクリーン。
【請求項６】
前記複数のスクリーンバーは、側壁に対して１５度以上３０度以下の角度で配置されたことを特徴とする、請求項５に記載の取水口スクリーン。
【請求項７】
前記複数のスクリーンバーの少なくとも１つが、前記凹形状の内面に設けられた１つ又は複数の空気噴出孔を有することを特徴とする、請求項１に記載の取水口スクリーン。
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月21日(2020.2.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
用水路の側壁に設けられた取水口に配置される取水口スクリーンであって、
取水口の上流側において用水路の側壁に接して又は近接して配置される前端部と、
取水口の下流側において用水路の側壁から離れて配置される後端部と、
前記前端部と前記後端部との間に渡された複数のスクリーンバーと、
前記後端部と、前記前端部が接する又は近接する用水路の側壁と同じ側の側壁との間に取り付けられ、前記複数のスクリーンバーの長さより短い幅を有する異物除去部と
を備え、
前記複数のスクリーンバーの各々は、互いに上下に間隔をあけて並置され、水の流れを受ける面の縦断面形状が凹形状に形成された、取水口スクリーン。
【請求項２】
前記複数のスクリーンバーの各々は、流れを受ける面の縦断面形状が、２つの直線が端部で連続するアングル形状に形成されたものであることを特徴とする、請求項１に記載の取水口スクリーン。
【請求項３】
前記複数のスクリーンバーの各々は、流れを受ける面の縦断面形状が、２つの直線の端部が弧によって連続する略アングル形状に形成されたものであることを特徴とする、請求項１に記載の取水口スクリーン。
【請求項４】
前記複数のスクリーンバーの各々は、流れを受ける面の縦断面形状が弧形状に形成されたものであることを特徴とする、請求項１に記載の取水口スクリーン。
【請求項５】
前記複数のスクリーンバーは、側壁に対して１５度以上６０度以下の角度で配置されたことを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の取水口スクリーン。
【請求項６】
前記複数のスクリーンバーは、側壁に対して１５度以上３０度以下の角度で配置されたことを特徴とする、請求項５に記載の取水口スクリーン。
【請求項７】
前記複数のスクリーンバーの少なくとも１つが、前記凹形状の内面に設けられた１つ又は複数の空気噴出孔を有することを特徴とする、請求項１に記載の取水口スクリーン。