(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの水路にそれぞれ設けられ、それぞれの前記水路の水位に応じて上下方向にそれぞれ移動する２つのフロートと、
前記２つの水路を接続する流水経路の途中に設けられ、開放位置から閉塞位置へ自重により降下可能であり、前記開放位置では前記流水経路を連通させ、前記閉塞位置では前記流通経路を遮断する扉体と、
外部からの機械的入力が付与されることによりオン位置とオフ位置との間において切り替わる操作部を有し、前記操作部が前記オン位置のときには前記扉体を前記開放位置において支持し、前記操作部が前記オフ位置のときには前記扉体の前記閉塞位置への降下を許す支持機構と、
前記２つのフロートのうち、１つのフロートが上方に移動して当該フロートの設けられた水路に対して設定された基準水位に達したときには、前記２つのフロートのうち、他のフロートの上下方向における位置に拘わらず、前記機械的入力を前記操作部に付与して前記操作部を前記オン位置から前記オフ位置へ切り換える制御機構とを備えていることを特徴とするゲート装置。
【請求項２】
前記制御機構は、前記２つのフロートのうちの１つでも、当該フロートの設けられた水路に対して設定された基準水位に達したときには、前記機械的入力を前記操作部に付与して前記操作部を前記オン位置から前記オフ位置へ切り換えることを特徴とする請求項１に記載のゲート装置。
【請求項３】
前記制御機構は、
前記各フロートの上方への移動を所定の運動に変換するフロート側変換機構と、
前記各フロートに対応するフロート側変換機構により変換された運動を当該フロートが配置された位置から前記操作部が配置された位置まで伝達する伝達機構と、
前記伝達機構により伝達された各運動を前記機械的入力に変換する操作部側変換機構とを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のゲート装置。
【請求項４】
前記２つのフロートは第１のフロートおよび第２のフロートであり、
前記伝達機構は棒状に形成された１本の連動部材を有し、
前記第１のフロートに対応する前記フロート側変換機構は、前記第１のフロートと前記連動部材の一端部との間に設けられ、前記第１のフロートの上方への移動を前記連動部材の軸周りの回動に変換し、
前記第２のフロートに対応する前記フロート側変換機構は、前記第２のフロートと前記連動部材の他端部との間に設けられ、前記第２のフロートの上方への移動を前記連動部材の軸周りの回動に変換し、
前記操作部側変換機構は、前記連動部材の一端部と他端部との間の部分と前記操作部との間に設けられ、前記連動部材の軸周りの回動を前記機械的入力に変換することを特徴とする請求項３に記載のゲート装置。
【請求項５】
前記２つのフロートは第１のフロートおよび第２のフロートであり、
前記伝達機構は、棒状に形成された第1の連動部材と、棒状に形成された第２の連動部材と、前記第２の連動部材の一端部と前記第１の連動部材の他端部との間に設けられ、前記第２の連動部材の軸周りの回動を前記第１の連動部材に伝達して前記第１の連動部材を軸周りに回動させる回動伝達ユニットとを有し、
前記第１のフロートに対応する前記フロート側変換機構は、前記第１のフロートと前記第１の連動部材の一端部との間に設けられ、前記第１のフロートの上方への移動を前記第１の連動部材の軸周りの回動に変換し、
前記第２のフロートに対応する前記フロート側変換機構は、前記第２のフロートと前記第２の連動部材の他端部との間に設けられ、前記第２のフロートの上方への移動を前記第２の連動部材の軸周りの回動に変換し、
前記操作部側変換機構は、前記第１の連動部材の一端部と他端部との間の部分と前記操作部との間に設けられ、前記第１の連動部材の軸周りの回動を前記機械的入力に変換することを特徴とする請求項３に記載のゲート装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自重降下式のゲート装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、水路式水力発電を行う場合、河川と水力発電所との間に取水路を形成し、取水路を介して河川から取水を行う。また、河川からの取水量は制限されているため、河川と接続する取水路の入口にゲート装置を設け、ゲート装置により河川から取水路に流入する水量を制限する。
【０００３】
水路式水力発電所を山奥に設置する場合には、山奥に電力設備を設けることが困難であるため、取水路の入口に設けるゲート装置として、フロートを備えた自重降下式のゲート装置を採用することが多い。
【０００４】
自重降下式ゲート装置は、自重降下式の扉体を有する。通常時、扉体は所定の開度が設定された状態で取水路入口の上方に支持されており、この結果、河川と取水路との間は連通している。また、ゲート装置は、河川の水位に応じて上下方向に移動するフロートを有している。河川の水位が基準水位に達し、これに伴ってフロートが上方へ移動すると、これに連動して扉体の支持が解除され、扉体がその自重により降下する。この結果、河川と取水路との間が遮断される。
【０００５】
下記の特許文献１には自重降下式のゲート装置が記載され、特許文献２には、取水量制限に利用可能な取水制限装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１０２４８２号公報
【特許文献２】特開２００７−２７７８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、水路式水力発電所へ供給する水の取水方法として、本川と水力発電所との間に形成した取水路を介して本川から主たる取水を行い、さらに、支川から当該取水路へ補給水を供給する方法がある。例えば、水力発電所が深い山奥にあり、取水箇所が河川の上流である場合には、取水路が長く、数カ所の支川と交差することがある。このような場合には、許可を得て、支川からも取水を行うことにより、支川からの水で本川からの水を補うことができる。
【０００８】
しかし、この方法を採用する場合、次のような問題がある。すなわち、支川から取水を行う場合には、支川と取水路とが接続される箇所にゲート装置を設け、このゲート装置により支川から取水路への取水量を制限する必要がある。ここで、支川からの取水は、河川法等の要請により、（ａ）支川からの取水量が所定の基準量未満であること、および（ｂ）本川からの取水量が許可最大取水量未満であることといった２つの条件を満たさなければならない。このような条件の下で支川からの取水を行うためには、支川からの取水量が所定の基準量以上となったときには、本川からの取水量が許可最大取水量未満であっても、支川と取水路との間を遮断しなければならず、かつ、本川からの取水量が許可最大取水量以上となったときには、支川からの取水量が所定の基準量未満であっても、支川と取水路との間を遮断しなければならない。これを実現するためには、本川および支川のそれぞれの水位に応じ、ゲート装置の扉体の降下を制御しなければならない。
【０００９】
しかしながら、上述したような従来の自重降下式ゲート装置は、本川と支川といった２つ以上の水路のそれぞれの水位に応じて扉体を降下させる構造を備えていない。また、上記特許文献１に記載されたゲート装置も、上記特許文献２に記載された取水制御装置も、同様に、２つ以上の水路のそれぞれの水位に応じて扉体を降下させる構造を備えていない。
【００１０】
また、上述したような従来の自重降下式ゲート装置を支川と取水路とが接続される箇所に２つ設置し、支川の水位に応じて第１のゲート装置の扉体を降下させると共に、本川の水位に応じて第２のゲート装置の扉体を降下させる方法が考えられる。なお、本川の水位に代え、取水路において支川からの水が流入する箇所よりも下流側の箇所の水位に応じて第２のゲート装置の扉体を降下させてもよい。このような方法によれば、支川からの取水を行うに当たり、上記２つの条件を満たすことができる。しかしながら、２つの自重降下式ゲート装置を設けることは設備費用の上昇を招き、また設置場所の確保が困難であるという問題がある。
【００１１】
一方、本川の水位を検出し、その検出結果を示す電気信号を出力する第１の水位検出装置と、支川の水位を検出し、その検出結果を示す電気信号を出力する第２の水位検出装置と、ＣＰＵを有するコントローラを備えたゲート装置とをそれぞれ設置し、第１の水位検出装置および第２の水位検出装置からそれぞれ出力される電気信号をゲート装置に入力し、ゲート装置のＣＰＵにより、それぞれの電気信号に従って扉体の降下を制御する方法も考えられる。しかし、この方法の場合、各水位検出装置およびゲート装置に電力を供給する必要が生じる。山奥に電源設備を設置することは困難であるため、水力発電所を山奥に設置する場合には、この方法を採用することは難しい。また、電源設備を設置することが容易である場合でも、２つの水位検出装置、ゲート装置および電源設備を設置する必要があるため、設備費用が高くなる。
【００１２】
本発明は例えば上述したような問題に鑑みなされたものであり、本発明の課題は、電源設備を用いることなく、複数の水路の水位に基づいて扉体の降下を制御することができるゲート装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明のゲート装置は、２つの水路にそれぞれ設けられ、それぞれの前記水路の水位に応じて上下方向にそれぞれ移動する２つのフロートと、
前記２つの水路を接続する流水経路の途中に設けられ、開放位置から閉塞位置へ自重により降下可能であり、前記開放位置では前記流水経路を連通させ、前記閉塞位置では前記流通経路を遮断する扉体と、
外部からの機械的入力が付与されることによりオン位置とオフ位置との間において切り替わる操作部を有し、前記操作部が前記オン位置のときには前記扉体を前記開放位置において支持し、前記操作部が前記オフ位置のときには前記扉体の前記閉塞位置への降下を許す支持機構と、
前記２つのフロートのうち、１つのフロートが上方に移動して当該フロートの設けられた水路に対して設定された基準水位に達したときには、前記２つのフロートのうち、他のフロートの上下方向における位置に拘わらず、前記機械的入力を前記操作部に付与して前記操作部を前記オン位置から前記オフ位置へ切り換える制御機構とを備えていることを特徴とする。
また、本発明の第２のゲート装置は、上述した本発明の第１のゲート装置において、前記制御機構は、前記２つのフロートのうちの１つでも、当該フロートの設けられた水路に対して設定された基準水位に達したときには、前記機械的入力を前記操作部に付与して前記操作部を前記オン位置から前記オフ位置へ切り換えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の第３のゲート装置は、上述した本発明の第１または第２のゲート装置において、前記制御機構は、前記各フロートの上方への移動を所定の運動に変換するフロート側変換機構と、前記各フロートに対応するフロート側変換機構により変換された運動を当該フロートが配置された位置から前記操作部が配置された位置まで伝達する伝達機構と、前記伝達機構により伝達された各運動を前記機械的入力に変換する操作部側変換機構とを備えていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の第４のゲート装置は、上述した本発明の第３のゲート装置において、前記２つのフロートは第１のフロートおよび第２のフロートであり、前記伝達機構は棒状に形成された１本の連動部材を有し、前記第１のフロートに対応する前記フロート側変換機構は、前記第１のフロートと前記連動部材の一端部との間に設けられ、前記第１のフロートの上方への移動を前記連動部材の軸周りの回動に変換し、前記第２のフロートに対応する前記フロート側変換機構は、前記第２のフロートと前記連動部材の他端部との間に設けられ、前記第２のフロートの上方への移動を前記連動部材の軸周りの回動に変換し、前記操作部側変換機構は、前記連動部材の一端部と他端部との間の部分と前記操作部との間に設けられ、前記連動部材の軸周りの回動を前記機械的入力に変換することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の第５のゲート装置は、上述した本発明の第３のゲート装置において、前記２つの複数のフロートは第１のフロートおよび第２のフロートであり、前記伝達機構は、棒状に形成された第１の連動部材と、棒状に形成された第２の連動部材と、前記第２の連動部材の一端部と前記第１の連動部材の他端部との間に設けられ、前記第２の連動部材の軸周りの回動を前記第１の連動部材に伝達して前記第１の連動部材を軸周りに回動させる回動伝達ユニットとを有し、前記第１のフロートに対応する前記フロート側変換機構は、前記第１のフロートと前記第１の連動部材の一端部との間に設けられ、前記第１のフロートの上方への移動を前記第１の連動部材の軸周りの回動に変換し、前記第２のフロートに対応する前記フロート側変換機構は、前記第２のフロートと前記第２の連動部材の他端部との間に設けられ、前記第２のフロートの上方への移動を前記第２の連動部材の軸周りの回動に変換し、前記操作部側変換機構は、前記第１の連動部材の一端部と他端部との間の部分と前記操作部との間に設けられ、前記第１の連動部材の軸周りの回動を前記機械的入力に変換することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、電源設備を用いることなく、複数の水路の水位に基づいて扉体の降下を制御することができる。したがって、例えば、電源設備の設置が困難な山奥において水力発電を行う場合、本川および支川からの取水を適法に、または少ない設備費用で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態によるゲート装置およびその周辺の取水路および支川等を示す斜視図である。
【図２】図１中のゲート装置等を上から見た説明図である。
【図３】図１中のゲート装置を正面から見た説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態によるゲート装置における支持機構、取水路フロート、支川フロートおよび制御機構等を示す斜視図である。
【図５】図４中の支川フロート、フロート接続部材、フロートレバーおよび連動部材の端部等を拡大して示す斜視図である。
【図６】図４中の操作部、連動部材、中継レバー、入力レバーおよび中継部材等を拡大して示す斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施形態によるゲート装置の動作を示す説明図である。
【図８】本発明の第１の実施形態によるゲート装置の動作を示す説明図である。
【図９】本発明の第１の実施形態によるゲート装置の動作を示す説明図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態によるゲート装置における支持機構、取水路フロート、支川フロートおよび制御機構等を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態によるゲート装置における支持機構、取水路フロート、支川フロートおよび制御機構等を示す説明図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態によるゲート装置における支持機構、取水路フロート、支川フロート、他のフロートおよび制御機構等を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（第１の実施形態）
図１ないし図３は、本発明の第１の実施形態によるゲート装置および当該ゲート装置が設けられた取水路および支川等を示している。図４ないし図６は、当該ゲート装置が有する２つのフロート、支持機構および制御機構を示している。
図１において、本発明の第１の実施形態によるゲート装置１は、第１の水路としての取水路２と第２の水路としての支川３とが立体的に交差している箇所に設けられている。取水路２は、本川および水力発電所（いずれも図示せず）の間に形成されている。取水路２には本川を流れる水が本川から分岐して流入し、本川から水力発電所に向けて流れている。図１ないし図３において、各図中の左方に本川があり、右方に水力発電所がある。一方、支川３は、例えば遠い下流側で本川に合流する河川である。図１および図２において、各図中の上方が上流側であり、下方が下流側である。取水路２と支川３とは例えば山地等の起伏の有する場所に形成され、支川３は取水路２よりも高い場所に位置している。支川３と取水路２とは立体的に交差しているが、両者は合流はしていない。
【００２２】
取水路２と支川３とが交差している箇所には、補給室５が設置されている。補給室５は、支川３を流れる水の一部を補給水として取水路２に供給するための設備である。補給室５は、取水路２が形成された位置から支川３が形成された位置まで上下方向に延びた４枚の側壁部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄと、取水路２が形成された位置と支川３が形成された位置との上下方向略中間の位置に水平方向に広がる底部７とにより囲まれた室である。
【００２３】
４枚の側壁部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄのうち、支川３に面した側壁部６Ｂには流入口８が形成され、流入口８にはスクリーン９が取り付けられている。また、取水路２に面した側壁部６Ａには流出口１０が形成され、流出口１０にはゲート装置１が設けられている。後述するように、ゲート装置１の扉体２１が開放位置（図７参照）に位置し、流出口１０が開いているときには、支川３からの水は、流入口８、補給室５内、流出口１０を順次通過して取水路２に流れ込む。このように、支川３と取水路２との間には、支川３の水を取水路２に供給するための、流入口８、補給室５内および流出口１０からなる流水経路が形成されている。
【００２４】
ゲート装置１は、上述したように補給室５に形成された流出口１０に設けられている。ゲート装置１は、自重降下式のゲート装置である。ゲート装置１は、図３に示すように、扉体２１、戸当り２２および架台２３を備えている。扉体２１は流出口１０を開閉する板状の部材である。戸当り２２は扉体２１の左右方向両側にそれぞれ配置され、補給室５の底部７および側壁部６Ａに固定されている。扉体２１の左縁部および右縁部はこれらの戸当り２２に上下方向に移動可能な状態で支持されている。架台２３は各戸当り２２の上端部に固定されている。
【００２５】
また、ゲート装置１は支持機構２５を備えている。支持機構２５は、扉体２１を昇降可能に支持すると共に、扉体２１の降下を制御する機構である。支持機構２５は、シャフト２６および操作部２７を備えている。シャフト２６の中間部は、架台２３において補給室５内に向いた面に上下方向に移動可能な状態で支持されている。また、シャフト２６の下端側は扉体２１に固定され、シャフト２６の上端側は操作部２７に接続されている。
【００２６】
操作部２７は、図１に示すように架台２３の上面に固定されている。また、図４に示すように、操作部２７のケーシング２８内には入力軸２９が設けられ、さらにケーシング２８内には図示しないクラッチ（またはロック機構）等が設けられている。操作部２７において、外部から機械的入力として回転入力が入力軸２９に付与され、入力軸２９が図４中の軸線Ｂ−Ｂを中心に回動すると、ケーシング２８内のクラッチのオン、オフが切り替わる。例えば、入力軸２９が左方向（反時計回り）に回動するとクラッチがオンになり、右方向（時計回り）に回動するとクラッチがオフになる。クラッチがオンのときには、シャフト２６が架台２３に固定され、上下動ができない状態となり、この結果、扉体２１も上下動ができない状態となる。一方、クラッチがオフのときには、シャフト２６が上下動可能な状態となり、この結果、扉体２１も上下動可能な状態となる。
【００２７】
扉体２１が戸当り２２の上部の開放位置（図７参照）に位置した状態で、クラッチをオンにすると、扉体２１が開放位置に支持され、流出口１０が開いた状態となり、その状態が維持される。この状態で、クラッチをオフにすると、扉体２１の下方への移動が許され、扉体２１がその自重により降下する。扉体２１が完全に降下して閉塞位置（図８または図９参照）になったとき、流出口１０が閉じる。その後、クラッチのオン、オフに拘わらず、扉体２１は自重により閉塞位置にとどまるので、流出口１０は閉じたままとなる。なお、閉じた流出口１０を再び開ける場合には、作業員が、クラッチをオフにした状態で扉体２１を手動で開放位置まで移動させた後、クラッチをオンにして扉体２１を開放位置に支持させる。
【００２８】
さらに、ゲート装置１は、図４に示すように、取水路フロート３１、支川フロート３２、フロート収容部３３、３４、制御機構３５および制御機構ケース３６を備えている。取水路フロート３１は、取水路２において、流出口１０からの水が取水路２に流れ込む箇所（流込地点）よりも下流側の水位を観測することが望ましい。このため、本実施形態における取水路フロート３１は、取水路２において、流出口１０からの水が取水路２に流れ込む箇所よりも下流側の箇所に設置され、当該箇所の水位に応じて上下方向に移動する。取水路フロート３１は、図１に示すように、補給室５の側壁部６Ｄの一部に取り付けられたフロート収容部３３内に収容されている。フロート収容部３３は筒状に形成され、下端部が取水路２を流れる水に浸かり、上端側が制御機構ケース３６の近傍まで延びている。なお、取水路フロート３１の設置位置は、流込地点以降の水位を計測可能であれば、流込地点よりも上流側でもよい。取水路フロート３１の設置位置を流込地点よりも上流側とした場合には、例えば、水面下に位置するフロート収容部３３の下端部に、流込地点よりも下流側に延びる導水管を取り付けることで、流込地点よりも下流側の水位を観測することが可能になる。
【００２９】
支川フロート３２は、支川３に設置され、支川３の水位に応じて上下方向に移動する。支川フロート３２は、図１に示すように、支川３の側壁の一部に取り付けられたフロート収容部３４内に収容されている。フロート収容部３４は筒状に形成され、下端部が支川３を流れる水に浸かり、上端側が制御機構ケース３６の近傍まで延びている。なお、支川３は取水路２よりも高い位置を流れているので、支川フロート３２は取水路フロート３１よりも高い位置に配置されている。これに伴い、フロート収容部３４の上下方向の寸法は、フロート収容部３３の上下方向の寸法よりも短い。
【００３０】
制御機構３５は、取水路２の水位の上昇に伴う取水路フロート３１の上方への移動と、支川３の水位の上昇に伴う支川フロート３２の上方への移動とを操作部２７にそれぞれ伝達すると共に、取水路フロート３１および支川フロート３２のそれぞれの移動を回転入力に変換して入力軸２９に入力する機構である。制御機構３５は一部（後述するフロートレバー４４、４５、中継レバー４６および連動部材４１）は、図１に示すように、補給室５の側壁部６Ｂ、６Ｄの上部に固定された制御機構ケース３６内に収容されている。
【００３１】
図４に示すように、制御機構３５は、連動部材４１、フロート接続部材４２、４３、フロートレバー４４、４５、中継レバー４６、入力レバー４７および中継部材４８を備えている。
【００３２】
連動部材４１は、金属等により直線状に形成された１本の棒状の部材である。連動部材４１はその伸長方向が左右方向となるように配置されている。連動部材４１は、その右端部が取水路フロート３１の上方に位置し、左端部が支川フロート３２の上方に位置し、中間部が操作部２７の前方を通過している。連動部材４１は、軸線Ａ−Ａを中心に回動可能な状態で制御機構ケース３６に支持部４９を介して支持されている。連動部材４１は、取水路２の水位の上昇に伴う取水路フロート３１の上方への移動と支川３の水位の上昇に伴う支川フロート３２の上方への移動とを操作部２７に伝達する伝達機構として機能する。
【００３３】
また、図５に示すように、フロート接続部材４３およびフロートレバー４５は、支川フロート３２と連動部材４１の左端部との間に設けられている。フロート接続部材４３は、金属等により直線状に形成された一本の棒状の部材である。フロート接続部材４３はその伸長方向が上下方向となるように配置されている。フロート接続部材４３は、その下端部が支川フロート３２に接続され、上端部が連動部材４１の左端部近傍まで延びている。フロート接続部材４３の上端側には、右方向に突出するピン５１が固定されている。フロートレバー４５は連動部材４１と直行する方向に伸長し、その基端側が連動部材４１の左端部に固定され、先端側がフロート接続部材４３のピン５１に接触可能な位置まで伸長している。フロート接続部材４３およびフロートレバー４５は、支川フロート３２の上方への移動を連動部材４１の回動に変換するフロート側変換機構として機能する。
【００３４】
また、図４に示すように、フロート接続部材４２およびフロートレバー４４は、取水路フロート３１と連動部材４１の右端部との間に設けられている。フロート接続部材４２は、金属等により直線状に形成された一本の棒状の部材であり、その伸長方向が上下方向となるように配置されている。フロート接続部材４２は、その下端部が取水路フロート３１に接続され、上端部が連動部材４１の右端部近傍まで延びている。フロート接続部材４２の上端側には、左方向に突出するピン５０が固定されている。フロートレバー４４は連動部材４１と直行する方向に伸長し、その基端側が連動部材４１の右端部に固定され、先端側がフロート接続部材４２のピン５０に接触可能な位置まで伸長している。フロート接続部材４２およびフロートレバー４４は、取水路フロート３１の上方への移動を連動部材４１の回動に変換するフロート側変換機構として機能する。
【００３５】
また、図６に示すように、中継レバー４６は、連動部材４１の右端部と左端部との間、本実施形態においては連動部材４１の中間部であって、操作部２７と前後方向にほぼ対抗する位置に配置されている。中継レバー４６は連動部材４１と直行する方向に伸長し、その基端側が連動部材４１に固定されている。入力レバー４７は、操作部２７の入力軸２９と直交する方向に伸長し、その基端側が入力軸２９に固定されている。中継部材４８は、金属等により直線状に形成された棒状の部材である。中継部材４８はその伸長方向が前後方向となるように配置されている。中継部材４８の前端部は中継レバー４６の先端部に回転可能に接続され、後端部は入力レバー４７の先端部に回転可能に接続されている。中継レバー４６、入力レバー４７および中継部材４８は、連動部材４１の回動を操作部２７の入力軸２９に入力する操作部側変換機構として機能する。
【００３６】
図７ないし図９はゲート装置１の動作を示している。ゲート装置１は、取水路２の水位が基準水位Ｌ１未満であり、かつ支川３の水位が基準水位Ｌ２未満である場合には、扉体２１を開放位置で支持し、流出口１０を開け、支川３から取水路２へ水を供給する。また、ゲート装置１は、取水路２の水位が基準水位Ｌ１に達したときには、支川３の水位が基準水位Ｌ２未満である場合であっても、扉体２１を降下させ、流出口１０を閉じ、支川３から取水路２への水の供給を停止する。また、ゲート装置１は、支川３の水位が基準水位Ｌ２に達したときには、取水路２の水位が基準水位Ｌ１未満である場合であっても、扉体２１を降下させ、流出口１０を閉じ、支川３から取水路２への水の供給を停止する。ここで、基準水位Ｌ１は、取水路２に対する基準水位であり、本川からの取水量（本実施形態においては支川３から補給水として取水した取水量を含む）が許可最大取水量と等しいときの取水路２の水位を示すように設定されている。また、基準水位Ｌ２は、支川３に対する基準水位であり、支川３からの取水量が所定の基準量と等しいときの支川３の水位を示すように設定されている。
【００３７】
まず、取水路２の水位が基準水位Ｌ１未満であり、かつ、支川３の水位が基準水位Ｌ２未満である場合におけるゲート装置１の状態を図７を参照しながら説明する。この場合、取水路２の水位と共に取水路フロート３１が基準水位Ｌ１よりも下方に位置しており、これに伴い、フロート接続部材４２が低い位置に下がっている。この結果、ピン５０がフロートレバー４４の下方に位置し、フロートレバー４４から離れている。同様に、支川３の水位と共に支川フロート３２が基準水位Ｌ２よりも下方に位置しており、これに伴い、フロート接続部材４３が低い位置に下がっている。この結果、ピン５１がフロートレバー４５の下方に位置し、フロートレバー４５から離れている。このような状態では、各フロートレバー４４、４５は、図７に示すように、その基端側よりも先端側が下向きに傾いた姿勢となり、停止している。
【００３８】
ここで、制御機構３５は、連動部材４１を図４中の矢示Ｄ方向に付勢するばね等の付勢手段と、フロートレバー４４、４５を図７に示す姿勢で停止させるストーパとを備えている（いずれも図示せず）。ピン５０、５１がフロートレバー４４、４５から離れると、上記付勢手段の付勢力により連動部材４１が矢示Ｄ方向に回動する。この結果、フロートレバー４４、４５の先端側が図７中の矢示Ｅ方向に回動し、上記ストッパにより図７に示す位置で停止する。
【００３９】
さらに、このような状態では、中継レバー４６の先端側、中継部材４８および入力レバー４７の先端側がそれぞれ矢示Ｆ方向に移動している。この結果、操作部２７の入力軸２９はオン位置Ｐに位置している。この場合、操作部２７のクラッチがオンになっており、扉体２１は図７に示すように開放位置に支持されており、流出口１０は開いている。この結果、流通経路は連通しており、支川３からの水が流通経路を介して取水路２に供給されている。
【００４０】
次に、支川３の水位は基準水位Ｌ２未満であるが、取水路２の水位が上昇し、基準水位Ｌ１に達した場合におけるゲート装置１の動作を図８を参照しながら説明する。この場合、取水路２の水位の上昇により取水路フロート３１が上方に移動し、基準水位Ｌ１に達する。これに伴い、フロート接続部材４２が上昇し、ピン５０がフロートレバー４４の先端側に接触し、フロートレバー４４の先端側を上方に押し上げる。この結果、フロートレバー４４が図８中の矢示Ｇ方向に回動し、これに連動して連動部材４１が図４中の矢示Ｈ方向に回動し、これに連動して中継レバー４６が回動し、中継レバー４６の先端側、中継部材４８および入力レバー４７の先端側が図８中の矢示Ｊ方向に移動する。これにより、操作部２７の入力軸２９がオン位置Ｐからオフ位置Ｑに切り替わり、操作部２７のクラッチがオフになる。この結果、扉体２１の下方への移動が許可されるので、扉体２１がその自重により降下し、図８に示すように閉塞位置に移動し、流出口１０が閉じる。これにより、流通経路が遮断され、支川３から取水路２への水の供給が止まる。なお、フロートレバー４４が図８中の矢示Ｇ方向に回動し、これに連動して連動部材４１が図４中の矢示Ｈ方向に回動したとき、これに連動してフロートレバー４５も図８中の矢示Ｇ方向に回動する。
【００４１】
次に、取水路２の水位は基準水位Ｌ１未満であるが、支川３の水位が上昇し、基準水位Ｌ２に達した場合におけるゲート装置１の動作を図９を参照しながら説明する。この場合、支川３の水位の上昇により支川フロート３２が上方に移動し、基準水位Ｌ２に達する。これに伴い、フロート接続部材４３が上昇し、ピン５１がフロートレバー４５の先端側に接触し、フロートレバー４５の先端側を上方に押し上げる。この結果、フロートレバー４５が図９中の矢示Ｇ方向に回動し、これに連動して連動部材４１が図４中の矢示Ｈ方向に回動し、これに連動して中継レバー４６が回動し、中継レバー４６の先端側、中継部材４８および入力レバー４７の先端側が図９中の矢示Ｊ方向に移動する。これにより、操作部２７の入力軸２９がオン位置Ｐからオフ位置Ｑに切り替わり、操作部２７のクラッチがオフになる。この結果、扉体２１がその自重により降下し、図９に示すように閉塞位置に移動し、流出口１０が閉じる。これにより、流通経路が遮断され、支川３から取水路２への水の供給が止まる。なお、フロートレバー４５が図９中の矢示Ｇ方向に回動し、これに連動して連動部材４１が図４中の矢示Ｈ方向に回動したとき、これに連動してフロートレバー４４も図９中の矢示Ｇ方向に回動する。
【００４２】
以上説明した通り、本発明の実施形態によるゲート装置１によれば、取水路２の水位が基準水位Ｌ１に達し、それゆえ本川からの取水量が許可最大取水量以上となる場合には、支川３の水位が基準水位Ｌ１未満であり、それゆえ支川３からの取水量が所定の基準量未満である場合でも、支川３と取水路２との間を遮断することができる。また、支川３の水位が基準水位Ｌ２に達し、それゆえ支川３からの取水量が所定の基準量以上となる場合には、取水路２の水位が基準水位Ｌ１未満であり、それゆえ本川からの取水量が許可最大取水量未満であっても、支川３と取水路２との間を遮断することができる。すなわち、ゲート装置１によれば、当該１つのゲート装置１を設置するだけで、取水路２および支川３のそれぞれの水位のうちのいずれかが当該水路に対して設定された基準水位に達したときに、支川３と取水路２との間を遮断することができる。
【００４３】
したがって、水力発電のために取水を行うに当たり、本川と水力発電所との間に形成した取水路を介して本川から主たる取水を行うと共に、支川から当該取水路へ補給水を供給するといった方法を適法に実施することができる。また、この取水方法を実施するに当たり、１つのゲート装置１を設けるだけでよいので、設備費用を削減することができる。また、この取水方法を自重降下式のゲート装置１で実現することができ、それゆえ電源設備を設ける必要がないので、深い山奥であっても比較的容易にゲート装置を設置することができ、また、電源設備を不要とすることによっても設備費用の削減を図ることができる。
【００４４】
（第２の実施形態）
図１０は本発明の第２の実施形態によるゲート装置における支持機構、取水路フロート、支川フロートおよび制御機構等を示している。なお、図１０において、図１ないし図９に示す第１の実施形態によるゲート装置１の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。第２の実施形態によるゲート装置の特徴は、制御機構６１において、２本の連動部材６２、６３を設けると共に、連動部材６２の左端部と連動部材６３の右端部との間に、連動部材６３の回動を連動部材６２に伝達する回動伝達ユニットとして回動伝達レバー６４、６５および回動伝達部材６６を設けた点にある。
【００４５】
すなわち、図１０において、各連動部材６２、６３は、第１の実施形態における連動部材４１と同様に、金属等により直線状に形成された棒状の部材であり、その伸長方向が左右方向となるように配置されている。また、連動部材６２は、操作部２７の前方に配置され、連動部材６３は操作部２７の左後方に配置されている。
【００４６】
また、連動部材６２の左端部には回動伝達レバー６４の基端側が固定され、連動部材６３の右端部には回動伝達レバー６５の基端側が固定され、回動伝達レバー６４の先端側と回動伝達レバー６５の先端側は回動伝達レバー６６により接続されている。回動伝達レバー６６は、金属等により直線状に形成された棒状の部材である。連動部材６３が一方向に回動すると、これに連動して回動伝達レバー６５が同方向に回動し、これに連動して回動伝達部材６６が前方向（または後ろ方向）に移動し、これに連動して回動伝達レバー６４が一方向に回動し、これに連動して連動部材６３が同方向に回動する。このように、回動伝達レバー６４、６５および回動伝達部材６６により、連動部材６２の回動方向と回動角度がそのまま連動部材６３に伝達される。
【００４７】
一方、連動部材６２の右端部にはフロートレバー４４の基端側が固定されている。これにより、第１の実施形態と同様に、フロート接続部材４２およびフロートレバー４４により、取水路フロート３１の上方への移動が連動部材６２の回動に変換される。
【００４８】
また、連動部材６３の左端部にはフロートレバー４５の基端側が固定されている。これにより、第１の実施形態と同様に、フロート接続部材４３およびフロートレバー４５により、支川フロート３２の上方への移動が連動部材６３の回動に変換される。
【００４９】
他方、連動部材６２の中間部には中継レバー４６の基端側が固定され、中継レバー４６は、第１の実施形態と同様に、中継部材４８および入力レバー４７を介して操作部２７の入力軸２９に接続されている。
【００５０】
このような構成を有する本発明の第２の実施形態によるゲート装置によれば、取水路フロート３１の上方への移動を、フロート接続部材４２、フロートレバー４４、連動部材６２、中継レバー４６、中継部材４８および入力レバー４７を介して操作部２７の入力軸２９に伝達することができると共に、取水路フロート３１の当該移動を回転入力に変換して入力軸２９に付与することができる。また、支川フロート３２の上方への移動を、フロート接続部材４３、フロートレバー４５、連動部材６３、回動伝達レバー６５、回動伝達部材６６、回動伝達レバー６４、連動部材６２、中継レバー４６、中継部材４８および入力レバー４７を介して操作部２７の入力軸２９に伝達することができると共に、取水路フロート３２の当該移動を回転入力に変換して入力軸２９に付与することができる。したがって、本発明の第２の実施形態によるゲート装置によっても、本発明の第１の実施形態によるゲート装置１と同様の作用効果を得ることができる。
【００５１】
さらに、本発明の第２の実施形態によるゲート装置によれば、それぞれ独立した２本の連動部材６２、６３を有するので、取水路フロート３１および支川フロート３２等の配置の自由度が高い。したがって、ゲート装置を様々な地形を有する様々な場所に設置することができる。
【００５２】
（第３の実施形態）
図１１は本発明の第３の実施形態によるゲート装置における支持機構、取水路フロート、支川フロートおよび制御機構等を示している。なお、図１１において、図１ないし図９に示す第１の実施形態によるゲート装置１の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。第３の実施形態によるゲート装置の特徴は、制御機構７１において、２本の連動部材７２、７３を設けると共に、連動部材７３の回動を連動部材７２に伝達する回動伝達ユニットとして、傘歯車７４、７５を用いた点にある。図１１において、傘歯車７４は連動部材７２の左端側に固定され、傘歯車７５は連動部材７３の後端部に固定され、傘歯車７４と傘歯車７５とは互いに噛合している。本発明の第３の実施形態によるゲート装置によれば、本発明の第２の実施形態によるゲート装置と同様の作用効果を得ることができる。特に、傘歯車７４、７５を用いたので、連動部材７２および連動部材７３を互いに交わる方向（例えば９０度）に設置することができる。したがって、取水路フロート３１および支川フロート３２等の配置の自由度をより一層高めることができる。
【００５３】
（第４の実施形態）
図１２は本発明の第４の実施形態によるゲート装置における支持機構、取水路フロート、支川フロートおよび制御機構等を示している。なお、図１２において、図１ないし図９に示す第１の実施形態によるゲート装置１の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。第４の実施形態によるゲート装置の特徴は、制御機構８１において、３本の連動部材８２、８３、８４と、これら連動部材８２、８３、８４をそれぞれ接続する傘歯車８５、８６、８７とを設けることにより、３つのフロート３１、３２、８８のそれぞれの上方への移動を回転入力に変換して操作部２７の入力軸２９に付与する構成を実現した点にある。図１２において、傘歯車８５は連動部材８２の左端部に固定され、傘歯車８６は連動部材８３の後端部に固定され、傘歯車８７は連動部材８４の前端部に固定されている。そして、傘歯車８５と傘歯車８６とが互いに噛合し、傘歯車８５と傘歯車８７とが互いに噛合している。また、連動部材８４の後端部とフロート８８との間には、フロート接続部材８９およびフロートレバー９０が設けられ、フロート接続部材８９およびフロートレバー９０により、フロート８８の上方への移動を連動部材８４の回動に変換するフロート側変換機構が形成されている。本発明の第４の実施形態によるゲート装置によれば、３つの水路のそれぞれの水位に応じて扉体２１の降下を制御することができる。
【００５４】
また、第４の実施形態を変形することにより、４つ以上のフロートのそれぞれの上方への移動を回転入力に変換して操作部２７の入力軸２９に付与する構成を実現することも可能である。このような構成を有するゲート装置によれば、４つ以上の水路のそれぞれの水位に応じて扉体２１の降下を制御することができる。
【００５５】
なお、上述した各実施形態では、フロート３１、３２等の上方への移動を連動部材４１等の回動に変換する場合を例にあげたが、本発明はこれに限らない。例えば、各フロートの上方への移動を、連動部材の水平方向のスライド移動に変換し、この連動部材のスライド移動により入力レバー４７を回動させて、入力軸２９へ回転入力を付与してもよい。
【００５６】
また、上述した各実施形態では、連動部材４１等の回動を、中継レバー４６、中継部材４８および入力レバー４７を介して入力軸２９に伝達する場合を例にあげたが、本発明はこれに限らない。例えば、連動部材４１等を入力軸２９と同軸に配置し、または入力軸２９と連動部材４１とを一体化し、連動部材４１の回動をそのまま入力軸２９への回転入力としてもよい。
【００５７】
また、上述した各実施形態では、本川から分岐した取水路に支川の水を供給する場合を例にあげたが、本発明はこれに限らない。本発明は、例えば、支川から分岐した取水路に本川の水を供給する場合や、本川を流れる水の一部と支川を流れる水の一部を補給室内で合流させ、合流後の水を取水路に供給する場合にも適用することができる。また、本発明は、本川と支川の関係にない独立した複数の河川から取水する場合にも適用することができる。さらに、水路は、河川に限らず湖沼でもよく、また取水路に限らず、種々の用途に向けられた用水路でもよい。
【００５８】
また、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うゲート装置もまた本発明の技術思想に含まれる。
【符号の説明】
【００５９】
１  ゲート装置
２  取水路（水路）
３  支川（水路）
５  補給室（流水経路）
８  流入口（流水経路）
１０  流出口（流水経路）
２１  扉体
２５  支持機構
２６  シャフト
２７  操作部
２９  入力軸
３１  取水路フロート（第１のフロート）
３２  支川フロート（第２のフロート）
３５、６１、７１、８１  制御機構
４１、６２、６３、７２、７３、８２、８３、８４  連動部材（伝達機構）
４２、４３、８９  フロート接続部材（フロート側変換機構）
４４、４５、９０  フロートレバー（フロート側変換機構）
４６  中継レバー（操作部側変換機構）
４７  入力レバー（操作部側変換機構）
４８  中継部材（操作部側変換機構）
５０、５１  ピン（操作部側変換機構）
６４、６５  回動伝達レバー（伝達機構、回動伝達ユニット）
６６  回動伝達部材（伝達機構、回動伝達ユニット）
７４、７５、８５、８６、８７  傘歯車（伝達機構、回動伝達ユニット）
８８  フロート（第３のフロート）
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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