(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向に横設される前面視略鋸刃形状の除塵スクリーンと、前記除塵スクリーンの下流側に形成される堰部とを有し、除塵スクリーンを通過する水をろ過して取水する構成の取水装置であって、前記堰部は、下部を支点として上部を下流側に回動して開閉可能とする取水装置。
【請求項２】
前記堰部は、
除塵スクリーンの下流側端面に面する堰体と、
前記堰体とウェイトを連結する連結アームと、
前記連結アームを回動自在に支持する回転軸体と、
前記堰体を閉じる方向に付勢する弾性部材と、
を有する構成とした、ことを特徴とする請求項１に記載の取水装置。
【請求項３】
前記ウェイトは、前記ウェイトを取り付ける支持部材に対し、取り付け位置を変更自在とした、ことを特徴とする請求項２に記載の取水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、河川等の水源から用水を取り込むための取水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、河川等の水源より取り込んだ水を、融雪水、農業用水、工業用水、生活用水等として利用することが行われている。このような用水としての利用のためには、水源の水に含まれる塵芥を除去する必要があるため、一般的には、複数の貯水槽と、汲み上げポンプからなる浄水施設の構成により水中の塵芥を除去している。
そして、本願出願人は、水源から水を取り込む段階で水中の塵芥を取り除くための取水装置を開発しすでに実施を行っている。この取水装置に関する技術としては、すでに特許出願済みの文献に示されるものである（特許文献１参照）。
前記文献に示されるところの取水装置では、河床に取水装置を配置し、河川から水を取り込む段階にて、正面視略「Ｖ」字状のスクリーンにより第一段階の浄水を行い、貯水槽に浄水後の水を供給できるとともに、「Ｖ」字状とすることにより、スクリーン自体が自浄作用を呈し、目詰まりが発生しないという有利な効果を有するものである。
【０００３】
【特許文献１】
特願２００１−２５４１２５号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、出願人が試験を繰り返すなかで、一点の不具合が観察された。これは、前記文献開示の取水装置に備えるスクリーンの下流側端部に設けられる「堰部」において、浮遊物が引っかかり停留しやすいというものである。そして、この不具合の原因を検討したところ、前記「堰部」の構成は、複数の「板体」が左右方向に横架される「棒体」に垂設されて開閉自在とするものであるが、前記「棒体」の部分に、特にツル状・枝状の浮遊物が引っかかりやすいことが確認された。そして、このようなツル状・枝状の浮遊物がひとたび引っかかってしまうと、上流から流れてくる落ち葉等の比較的小さな塵芥までもがこれらツル等に引っかかってしまい、スクリーンの自浄作用の発揮を妨げるといった問題にもつながることが確認された。このように、前記「棒体」が障害物となることが原因で、浮遊物が停滞することが確認されたのである。
そこで、以上の検討結果より、新たな「堰部」の構成の開発が必要となるが、従来の構成において実現される自浄作用、メンテナンスフリーといった特に有利な効果を踏襲したままで、さらなる進化が図れるかを検討した。
本発明は、以上の検討の結果によるものであり、新たな「堰部」の構成を有する取水装置を提案するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上のごとくであり、次に該課題を解決する為の手段を説明する。
即ち、請求項１に記載のごとく、水平方向に横設される前面視略鋸刃形状の除塵スクリーンと、前記除塵スクリーンの下流側に形成される堰部とを有し、除塵スクリーンを通過する水をろ過して取水する構成の取水装置であって、前記堰部は、下部を支点として上部を下流側に回動して開閉可能とすることである。
【０００６】
また、請求項２に記載のごとく、前記堰部は、
除塵スクリーンの下流側端面に面する堰体と、
前記堰体とウェイトを連結する連結アームと、
前記連結アームを回動自在に支持する回転軸体と、
前記堰体を閉じる方向に付勢する弾性部材と、
を有する構成としたことである。
【０００７】
また、請求項３に記載のごとく、前記ウェイトは、前記ウェイトを取り付ける支持部材に対し、取り付け位置を変更自在としたことである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る取水装置の全体構成を示す斜視図、図２は同じく設置状態を示す側面断面図、図３の（ａ）は取水装置の後部における除塵スクリーンの形状を示す正面断面図、（ｂ）は同じく中途部における正面断面図、（ｃ）は同じく前部における正面断面図、図４は河川に設置した例を示す図、図５は堰の構成を示す後面斜視図、図６は取水装置の前部の構成を示す正面斜視図、図７は堰体の開閉機構を示す側面一部断面図、図８は同じく堰体の開閉動作を示す側面一部断面図である。
【０００９】
取水装置１の全体構成と、河川への設置例について説明する。
図１に示される取水装置１は、正面視略「Ｖ」字状の除塵スクリーン２ａ・２ａ・・・を左右方向に複数連設して正面視略鋸刃状または略波形状の除塵スクリーン２を構成し、図２に示すごとく、河床Ｇに形成した取水槽３０の上部開口を塞ぐようにして設置される構成としている。このようにして、除塵スクリーン２により塵芥を除去された水が除塵スクリーン２の網目を通過して取水槽３０内へ流入するようになっている。
また、図１に示すごとく、取水装置１の取水槽３０への設置を可能とすべく、前記除塵スクリーン２の左右側及び後側（以下後方を上流側とする）は設置フレーム３で構成されており、取水槽３０の上部開口部分に設置できるようにしている。
そして、取水装置１の前部（以下前方を下流側とする）には、堰部５が形成されており、除塵スクリーン２の前端部に形成される略「Ｖ」字状の開口を開閉式の堰体１０により閉じられるようにして水の流れを妨げ、河川の水を取水槽３０へ導くようにしている。
【００１０】
以上の取水装置１を用いた施設では、図２及び図３（ｃ）に示すように、除塵スクリーン２を通過した水は取水槽３０の側部に設けた取水管３１を通して貯水槽３２（図３（ｃ））に流入し貯水され、ポンプ装置３３により汲み上げられて用水として利用される。
また、図３の（ａ）（ｂ）（ｃ）には、上流から下流にかけての三位置における除塵スクリーン２の正面断面形状を示すものであり、下流になる程に「Ｖ」字の谷を深く、広がり角度を小さくするようにして、谷底付近の流速が下流になるに従って増加するようにしている。これにより、除塵スクリーン２の表面への塵芥の付着の防止や、さらに、付着した塵芥の除去が行われるといった「自浄作用」を呈することができるようになっている。尚、この「自浄作用」に関し、最前部における「Ｖ」字の開き角を略３０度（スクリーンの勾配が略５０度）とし、最後部における「Ｖ」字の開き角を略１６０度とする形状が好適であることが試験により確認されている。
図４では、取水装置１を実際に河川に設置した例を示している。尚、除塵スクリーン２の「Ｖ」字の数に関しては、特に限定されるものでなく、取水量や、河川の幅に応じて任意に設計するものである。また、複数の取水装置１を左右方向に並設する形態としてもよい。また、本発明の取水装置１は、水の流れが存在する水路一般に設置されることを想定しており、河川と称されるものに限定されるものではない。
また、図２に示す設置例は一例であって、この他、取水槽３０と同等の枠体（筐体）を一体的に取水装置１に設ける構成とし、河川によっては、枠体と一体化した取水装置１を設置するようにしてもよい。
【００１１】
次に、取水装置１の堰部５の構成の詳細について説明する。
図５に示すごとく、長方形の堰体１０が左右方向に配され、該堰体１０の後面側を複数の連結アーム１１・１１で支えることにより、前記除塵スクリーン２の前側開口を塞ぐ堰部５を構成している。
図６に示すごとく、除塵スクリーン２の前端部に形成される略山形状の開口は、蓋体２１・２１・・・により閉じられ、図５に示すごとく、該蓋体２１・２１・・・の前方に前記堰体１０が配される位置関係としている。この蓋体２１・２１・・・は、除塵スクリーン２側に固定されており、除塵スクリーン２を通過しない水が取水槽３０に流入するのを妨げている。
そして、図５に示すごとく、左右に位置するいずれかの蓋体２１・２１の上部にそれぞれに貫通孔２２・２２を穿設し、該貫通孔２２・２２に前記連結アーム１１・１１が挿嵌されている。
【００１２】
図１、図５及び図７に示すごとく、前記設置フレーム３（図１）の前部であって除塵スクリーン２の下方（図７）には、支持軸６が横架されており、該支持軸６は筒状の回転軸体７に挿入され、回転軸体７を回転自在に支持している。
図７及び図８に示すごとく、該回転軸体７は、二本の棒状の支持アーム１２ａ・１２ｂを介して前記連結アーム１１・１１を支持しており、これらアームを介して、前記堰体１０を前後方向に開閉自在に支持している。図７は、堰体１０を閉じた状態、図８は、堰体１０を開いた状態（２位置）を示している。尚、配される連結アーム１１・１１の本数は、特に二本に限定されるものでなく、三本、四本というようにより多く設ける構成としてもよい。
【００１３】
図７に示すごとく、前記連結アーム１１は、略１２０度の曲率を有する円弧状の棒体であり、前端部を蓋体２１に形成した貫通孔２２より前方に突出させ、該前端部に堰体１０の後面が固設されている。一方、該連結アーム１１の後端部には、カウンターウェイト１３が固設されている。
図７に示すごとく、二本の支持アーム１２ａ・１２ｂは、互いに略６０度の角度を形成するように回転軸体７から放射状に延設され、延設端部に連結アーム１１の円弧形状の内周側が固定されている。
そして、前記連結アーム１１には、前側の支持アーム１２ａと、蓋体２１との間で挟装されるように弾性体としてスプリング１５が巻着されており、該スプリング１５の付勢力により、支持アーム１２ａの図７における時計方向の回動、即ち、水圧による堰体１０の開放を規制するようにしている。つまり、堰体１０を閉じる方向に付勢している。但し、弾性体はスプリングに限定するものではなく、板バネやゴム等により構成することもでき、また、弾性体は堰体１０と本体側（設置フレーム３）の間に介装して閉じる方向に付勢する構成であってもかまわない。
また、前記カウンターウェイト１３も同様に、連結アーム１１の後部側に重心を位置させるようにして、支持アーム１２ｂの蓋体２１の方向への揺動、即ち、水圧による堰体１０の開放を規制するようにしている。
【００１４】
また、図５に示すごとく、前記回転軸体７より支持部材を半径方上流側に突設し、該支持部材に対して半径方向または前後方向に位置調整可能に構成している。つまり、回転軸体７の左右略中央部より後方へはウェイト支持軸１６が突設され、該ウェイト支持軸１６には、バランサーウェイト１７が取り付けられている。前記ウェイト支持軸１６にはオネジ部１６ａが形成され、同オネジ部１６ａには、バランサーウェイト１７の軸心部を摺動自在に貫通して後部に固設したナット体１８を螺合させる構成としており、バランサーウェイト１７を回転させるとナット体１８の回転により前後に移動するようになっている。そして、該バランサーウェイト１７の固定は、同じくウェイト支持軸１６に螺合させる固定ナット体１９による締結により行われる。つまり、前記バランサーウェイト１７のウェイト支持軸１６に対する取り付けの前後位置は変更自在とし、固定ナット体１９でロックするようにしている。但し、バランサーウェイト１７とカウンターウェイト１３・１３は一体的に構成することもでき、更に分割することも可能である。また、前記スプリング１５のバネ力を調整するように構成することもできる。そして、図５に示すごとく、このバランサーウェイト１７の前後移動は、河川の水流による力Ｐ１・Ｐ１・Ｐ１が堰体１０を開方向に押圧するのに対し、閉方向に作用する力のバランスを調整するために行なわれるものである。即ち、バランサーウェイト１７の荷重Ｗ１に前記カウンターウェイト１３・１３の荷重と前記スプリング１５・１５の反力を加えた合計の荷重Ｗ２・Ｗ３と、水流による力Ｐ１・Ｐ１・Ｐ１とのバランスを調整することにより、堰体１０の開閉力（Ｎ：ニュートン）の設定を行うものである。
開閉力（Ｎ：ニュートン）＝｜３×Ｐ１−（Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３）｜
【００１５】
以上のバランサーウェイト１７の移動による堰体１０の開閉力の調整により、水流の押圧に対する堰体１０の開き易さが調整され、河川の流速（水量）に応じて所定の取水量を確保するよう設定できるようになっている。即ち、堰体１０が全開であるとした場合には、除塵スクリーン２にろ過されないままに下流に流れる流量が多くなるが、これでは十分な水量を取水槽３０に取り込めないので、堰体１０を閉じ側に付勢して水の流れを妨げることにより、所定の取水量を確保しようとするものである。
尚、ここでいう所定の取水量とは、取水装置１の上を通過する全量の略７割の水の量を目安としている。
【００１６】
そして、このバランサーウェイト１７の移動操作は、設置後においても容易に行えるように、該バランサーウェイト１７の前方に配する蓋体２１ａ（図６）を開閉式として、除塵スクリーン２の内部に存するバランサーウェイト１７を回転させての調整を実行可能としている。図６に示すごとく、該蓋体２１ａを開く操作は、蓋体２１ａの前面側に配されるノブ２１ｂを緩めることにより、蓋体２１ａの下部に設けた蝶番２１ｃ・２１ｃを中心として前方に押し倒すことで行われる。前記ノブ２１ｂは、除塵スクリーン２側に設けた螺孔に螺合させて蓋体２１ａを除塵スクリーン２側に固定するものであり、蓋体２１ａの裏側（後側）には、図示せぬ係止部を設けて、蓋体２１ａの表側（前側）には引き抜かれることがないようにしている。これにより、ノブ２１ｂが脱落、紛失しないようにしている。
以上の構成により、設置の前段階における堰体１０の上記開閉力の調整はもとより、設置後における堰体１０の調整も容易に行えるようになっている。
【００１７】
また、図６に示すごとく、除塵スクリーン２の前端部の谷底部には、三角形状の板状のガイド体２３・２３・・・が前高後低に敷設されており、図８に示すごとく、矢印２３ａの流れを作ることにより、堰体１０の下部と蓋体２１ａの下部との間に生じる隙間２４へ向かって、ツル状・枝状の浮遊物が挿入されるのを防止している。
【００１８】
以上に説明したように本発明の取水装置１は、水平方向に横設される前面視略鋸刃形状の除塵スクリーン２と、前記除塵スクリーン２の前側に配される堰部５とを有し、除塵スクリーン２を通過する水をろ過して取水する構成の取水装置１であって、前記堰部５は、堰体１０の上部を下方に下げる側を開とする上側開放型の構成となっている。より具体的には、前記堰体１０は、下部を支点として上部を下流側に回動して開閉可能とするものであり、前記回動支点は、除塵スクリーン２よりも下方に配する構成としている。
この構成により、除塵スクリーン２の前部の上方に棒体等の障害物が存在せずに、除塵スクリーン２の上方が開放されていることから、ツル状・枝状の浮遊物が引っかかるといった不具合が生じることもない。
尚、この構成により得られるところの効果は、堰体１０の上部を下方に下げる側を開とする上側開放型、つまりは、堰体１０が下がるようにしてせき止め状態が開放される構成であって、堰体１０の上方には水の流れを妨げる障害物が存在しないものであればよく、上記で説明したごとくの堰体１０を回動式とする他、上下垂直方向に移動させる構成、もしくは、上下斜め方向に移動させる構成等とすることも考えられる。
【００１９】
そして、前記堰部５は、除塵スクリーン２の前端面に面する堰体１０と、除塵スクリーン２の前部の前面視略山形状の開口を塞ぐ蓋体２１・２１に設けた貫通孔に挿通され、前記堰体１０を前部にて支持する連結アーム１１・１１と、該連結アーム１１・１１を支持アーム１２ａ・１２ｂを介して回動自在に支持する回転軸体７と、前記連結アーム１１・１１の後部に固設されるカウンターウェイト１３・１３と、前記回転軸体７より後方に延設したウェイト支持軸１６に取り付けられるバランサーウェイト１７と、前記連結アーム１１・１１に巻着され前記支持アーム１２ａと前記蓋体２１・２１との間に挟装されるスプリング１５・１５を有する構成としている。
この構成により、水流が堰体１０を押圧する力と、前記ウェイト１３・１７の荷重及びスプリング１５の反力を合わせた力との間でバランスをとるようにして堰体１０の開閉が行われ、堰体１０によって水の流れを妨げることにより、十分な水量が確保されるようになっている。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は以上のごとく構成したので、次のような効果を奏するのである。即ち、請求項１に記載のごとく、水平方向に横設される前面視略鋸刃形状の除塵スクリーンと、前記除塵スクリーンの下流側に形成される堰部とを有し、除塵スクリーンを通過する水をろ過して取水する構成の取水装置であって、前記堰部は、下部を支点として上部を下流側に回動して開閉可能とするので、除塵スクリーンの前部の上方に棒体等の障害物が存在せずに、除塵スクリーンの上方が開放されていることから、ツル状・枝状の浮遊物が引っかかるといった不具合が生じることもない。これにより、自浄作用、メンテナンスフリーといった特に有利な効果を踏襲したままに、従来の課題を解決することができる。
【００２１】
また、請求項２に記載のごとく、前記堰部は、
除塵スクリーンの下流側端面に面する堰体と、
前記堰体とウェイトを連結する連結アームと、
前記連結アームを回動自在に支持する回転軸体と、
前記堰体を閉じる方向に付勢する弾性部材と、
を有する構成としたので、堰体によって水の流れを妨げることにより、十分な水量が確保されるようになっている。
【００２２】
また、請求項３に記載のごとく、前記ウェイトは、前記ウェイトを取り付ける支持部材に対し、取り付け位置を変更自在としたので、河川の流速（水量）に応じて所定の取水量を確保するように設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る取水装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】同じく設置状態を示す側面断面図である。
【図３】図３の（ａ）は取水装置の後部における除塵スクリーンの形状を示す正面断面図である。（ｂ）は同じく中途部における正面断面図である。（ｃ）は同じく前部における正面断面図である。
【図４】河川に設置した例を示す図である。
【図５】堰の構成を示す後面斜視図である。
【図６】取水装置の前部の構成を示す正面斜視図である。
【図７】堰体の開閉機構を示す側面一部断面図である。
【図８】同じく堰体の開閉動作を示す側面一部断面図である。
【符号の説明】
１      取水装置
２      除塵スクリーン
５      堰部
１０    堰体
【図１】
0003692351.tif 000002
【図２】
0003692351.tif 000003
【図３】
0003692351.tif 000004
【図４】
0003692351.tif 000005
【図５】
0003692351.tif 000006
【図６】
0003692351.tif 000007
【図７】
0003692351.tif 000008
【図８】
0003692351.tif 000009