(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
堰堤の下流側壁側に堰堤と平行な水受け溝を設け、
上記水受け溝の上方を、堰堤上端から斜度５度乃至４５度で下流側に傾斜したフィルタで覆い、
上記水受け溝内に多孔エアー管を当該水受け溝の長手方向に沿って配置し、これを圧力空気源にバルブを介して接続し、
上記水受け溝に取水管を設けた河川の取水装置。
【請求項２】
上記高圧空気源をコンプレッサとアキュムレータとで構成した請求項１記載の河川の取水装置。
【請求項３】
上記取水管に流量計及び濁度計を設け、当該流量計による流量信号及び当該濁度計による濁度信号に応答するバルブ制御装置を設けた請求項１記載の河川の取水装置。
【請求項４】
上記多孔エアー管に噴出空気をフィルタに指向させるエアーガイドを設けた請求項１記載の河川の取水装置。
【請求項５】
上記多孔エアー管を水受け溝の底に配置した請求項１記載の河川の取水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は河川から飲料用、工業用、養殖用などのために水を取り入れる取水装置に関するものであり、取り込んだ水への砂利などの異物の混入を防止することができ、また取水口のメンテナンスを不要にして取水コストを低減することができるものである。
【０００２】
【従来の技術】
飲料水や養殖池のために水を河川から取り込むための従来の取水装置は概略、図８に示す構造からなるものであり、高さ１〜１．５ｍの取水堰１を設け、この取水堰１の上流側の取水口にゲート弁３を設け、この取水口から取り込んだ水を沈砂池２に導き、上記沈砂池２で、泥や砂利や落葉、木片、砂などを除去しているものである。
しかし、落葉の多い季節の河川の水や、雪解け水には、多量の落葉が混じっており、殊に雪解け水には沈みがちな落葉が多量に混入しているので、これらが取水口から流入して沈砂池に流れ込み、沈砂池で沈降し、堆積する。梅雨、台風の季節における河川の流れは砂利や砂、木片を巻き込みながら激しく流れるので、その傾向が一段と強くなる。このために従来の取水装置においては、沈砂池を定期的に清掃する必要があり、また、取り入れた水の処理装置の施工コスト、取り入れた水の処理コスト、取水装置のメンテナンスコストがかさむと言う問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は取水装置のメンテナンスコストを低減するとともに、砂利、砂、落葉、木片などの異物が取水口から流れ込むことを確実に防止できるように、取水装置の構造を根本的に改良することをその課題とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題解決のために講じた手段は、次ぎの要素（イ）〜（ニ）によって構成されるものである。
（イ）堰堤の下流側壁側に堰堤と平行な水受け溝を設けたこと、
（ロ）上記水受け溝の上方を、堰堤上端から斜度５度乃至４５度で下流側に傾斜したフィルタで覆ったこと、
（ハ）上記水受け溝内に多孔エアー管を当該水受け溝の長手方向に沿って配置し、これを圧力空気源にバルブを介して接続したこと、
（ニ）上記水受け溝に取水管を設けたこと。
【０００５】
【作用】
川の流れは堰堤上端を乗り越えて、放物線を描いて下流側に流れ落ちるが、上記フィルタが堰堤上端から下流側に斜度５度乃至４５度で傾斜して配置されているので、上記の放物線状の水流がこのフィルタによって捕らえられ、その上を滑りながら当該フィルタ上を流れることになる。このために堰堤上端を乗り越え、フィルタに捕らえられた水流の一部がフィルタを通過して上記水受け溝に落下する。
水流と共に堰堤を乗り越えた砂利、落葉、砂等は上記フィルタ上を通過するから、これらが上記水受け溝に侵入することはなく、したがって、水受け溝に沈降、堆積することもない。
フィルタの斜度が余り小さいとフィルタを通過する水の割合が高くなるから取水効率は高いがフィルタ上を滑り落ちる水流の勢いが弱いので、砂利、落葉、砂等がフィルタ上に止まって目詰まりを起こしやすく、また反対に、斜度が余り大きいとフィルタ上を滑り落ちる水流の勢いが強いので、砂利、落葉、砂等によるフィルタの目づまりは低減されるが、フィルタを通過する水の割合が小さいので取水効率が低下する。
取水装置の幅は、河川の水量、必要な取水量等によって左右されることであるが、フィルタの単位面積当たりの取水量が少なくて良い場合はその斜度を大きくし、フィルタの単位面積当たりの取水量を多くする必要がある場合はその斜度を小さくする。しかし、フィルタの目詰まりの問題、フィルタの単位面積当たりの取水効率の点から、５度より小さく、４５度より大きい範囲は実用性に乏しい。フィルタによって濾過されて水受け溝に落下した水は水受け溝から取水口に取り込まれる。
フィルタの目詰まりが著しくなり、取水効率が低下すると、水受け溝内の水位が低下し、取水管内の流速が低下し、取水流量が減少する。このときは、電動弁が閉じ水の流動が停止して後、上記多孔エアー管に接続した電磁バルブを開いて圧力空気を多孔エアー管に送り込み、多孔エアー管の空気孔からフィルタに向けて吹き出させる。この空気がフィルタの下面から上方に吹き抜けるのでフィルタに目詰まりしていた砂利、落葉、砂等が吹き飛ばされ水と共の流され、フィルタが清掃される。この後電磁バルブを閉じエアーの供給を停止し、次ぎに電動弁が開いて取水が開始される。したがって、取水効率が回復する。この清掃を所定間隔に行うことによって一定の取水効率が維持される。
また、長い間には水受け溝の底に微小な砂等が堆積することが避けられず、そのために清掃する必要がある場合は、水受け溝の底の排水口を解放すれば上記フィルタのメッシュから落下した水によって自然に洗い流される。したがってこの水受け溝の清掃のためのコストは殆ど零で済む。
【０００６】
【実施態様１】
解決手段における高圧空気源をコンプレッサとアキュムレータで構成したこと。
【０００７】
【作用】
アキュムレータに圧縮空気を蓄えておくことができるので、必要な高圧空気量を上記エアー管に供給することができ、コンプレッサーの容量も小さなもので足りるので、設備コストを低減することができる。
【０００８】
【実施態様２】
解決手段における取水管に流量計と濁度計を設け、当該流量計による流量信号及び当該濁度計による濁度信号に応答するバルブ制御装置を設けたこと。
【０００９】
【作用】
上記フィルタが目詰まりすると取水管から取り込まれる流量が低下するので、この水量の低下を流量計で検知することによって、上記多孔エアー管から高圧空気を吹き出させてフィルタを清掃するタイミングを検知することができる。
流量計による流量が基準値以下になったときその流量信号によってバルブ制御装置が作動して、エアーバルブが開らかれて高圧空気が多孔エアー管に自動的に供給され、フィルタの清掃が自動的に行われる。
また、雨や雪解け水等で河川が濁った場合には取水の濁度が大きくなるので、そのまま取水すると水処理に負担がかかり好ましくない。そこで、取水の濁度を濁度計で検知し基準値以上になった場合はその濁度信号によってバルブ制御装置が作動して、電動弁が閉じられて取水を自動的に停止する。
以上のように、上記フィルタの清掃作業が必要な時に自動的に行われ、また必要以上の濁った水も入ってこなくなるので、本発明の取水装置の運転コストは低い。
【００１０】
【実施態様３】
解決手段における多孔エアー管に噴出空気をフィルタに向けて指向させるエアーガイドを設けたこと。
【００１１】
【作用】
多孔エアー管の空気孔から吹き出される高速空気流がエアーガイドによって上記フィルタに向けてガイドされるので、上記高速空気流によるフィルタの清掃効率が向上する。
【００１２】
【実施態様４】
解決手段における上記多孔エアー管を水受け溝の底に配置したこと。
【００１３】
【作用】
多孔エアー管を水受け溝の底に配置したことにより、多孔エアー管は水受け溝の水面下に沈んだ状態にある。したがって、多孔エアー管からフィルタに向けて吹き出される高速空気流によって水受け溝内の水が高速空気流とともにフィルタに向けて吹き付けられるから、フィルタは極めて効率的に清掃される。
【００１４】
【実施例】
次いで図面を参照しつつ実施例を説明する。
図１に示す実施例は、川幅３ｍの堰堤１０の上端に水受け溝１１を付設した例である。
高さが１．５ｍの堰堤の下流側の壁面に断面Ｌ型のコンクリート構造物を付設して水受け溝１１を設けている。堰堤１０の上端からこの水受け溝１１の側壁１１ａの上端の間に目の小さい金網製フィルタ１２を渡して、水受け溝１１を覆っている。このフィルタ１２の斜度は２０度である。
水受け溝１１の流れ方向幅は堰堤上端を流れる水の流速、取水量によって異なるが、当該溝の内法（溝幅）は５０ｃｍ〜１００ｃｍが適当であり、この実施例では内法を５０ｃｍにしている。また、水受け溝１１の深さは取水管１８の接続位置（溝底からの高さ）及びその管径にもよるが、取水管１８が水面下１０〜１５ｃｍになるようにするのがよい。この実施例では取水管１８の管径が１５ｃｍであるので、溝の深さを２５ｃｍにしている。
フィルタ１２の支持構造は図２に示すとおりであり、水受け溝１１の上にグレーチング１３を渡し、このグレーチング１３の上に多孔鋼板１４を張り、この多孔鋼板１４の上にフィルタ１２を張っている。フィルタ１２を形成する金網は素線径が０．３ｍｍ〜５．０ｍｍで、素線間の隙間が０．３ｍｍ〜３．０ｍｍのものである。
水受け溝１１の底に外径８ｃｍの多孔エアー管１５を堰堤１０の下流側壁面に沿わせて配置してあり、これにフィルタ１２に向けた多数の小孔（空気孔）１５ａを設けてある。また、上記小孔１５ａから吹き出す高速空気流をフィルタ１２に向けて指向させるためのエアーガイド１６を設けている。このエアーガイド１６は、多数の平板をフィルタ１２に向けて配置して構成されており、その間隔及びその高さは水受け溝１１の深さにもよるが、平板の上端が水面よりも数ｃｍ以上下方に位置するようにすればよい。これによって吹き出された高速空気流によって、水受け溝１１内の水は巻き込まれてフィルタに吹き付けられる。
また、堰堤１０の上流の川底の高さを堰堤１０の上端とほぼ同じにしてあり、川底の上層を砂利層１７にしている。これによって堰堤１０の上流での水の流れを整え、堰堤の上端の流れが層状になり、フィルタ上を流れる水流の乱れを小さくすることができる。
取水管１８に流量計２０、電磁弁又は電動弁２１、濁度計１９を設けてあり、また、多孔エアー管１５に電磁弁又は電動弁２２を介してアキュムレータ（空気タンク）２３を設けている。このアキュムレータ２３はその圧力が３〜１０Ｋｇ／ｃｍ２、その容量が１ｍ３〜１０ｍ３であり、これに小型コンプレッサ２４を接続している。
【００１５】
流量計２０からの流量信号が伝送されているので、この流量が基準値以下になると、これに反応してバルブ制御装置２５によって取水管１８の電磁弁又は電動弁２１を閉じて取水を停止し水の流れを止めてのち、他方多孔エアー管１５の電磁弁又は電動弁２２を開いてアキュムレータ２３から多孔エアー管１５に高圧空気を供給する。これによって多数の小孔（空気孔）１５ａからフィルタ１２に向けて高圧空気が吹き出される。この高圧空気の吹き出し時間は１０秒〜４５秒でよく、この時間はバルブ制御装置２５内のタイマーによって制御され、所定時間に達すると、バルブ制御装置２５によって電磁弁又は電動弁２２が自動的に閉じられ、高圧空気の吹き出しが停止し、電磁弁又は電動弁２１が開かれて取水が開始される。タイマー設定の調整によって高圧空気の吹き出し時間は自在に調整できるので、実際のフィルタ１２の清掃状況に応じて適宜調整すればよい。
【００１６】
図６に示す第２の実施例は水量が比較的多い河川から多量に取水するのに適したものであり、堰堤３１の下流側に打設されたコンクリート床３２上に壁３３を設け、堰堤３１、コンクリート床３２、壁３３によって幅広の水受け溝３４を構成しているものである。この実施例のものでは水受け溝の幅が１００ｃｍある。このため一つの多孔エアー管から吹き出される高速空気流でフィルタ全面を清掃するのは困難なので、この実施例では２本の多孔エアー管３５、３５を配置している。
一つのアキュムレータに２本の多孔エアー管３５、３５を接続しておいて、同時に２本の多孔エアー管３５、３５から高圧空気を吹き出させる構造とするときは、両多孔エアー管３５、３５への高圧空気の分配が問題となり、２本の多孔エアー管３５、３５への高圧空気の流量分配弁によって分配する必要がある。この場合は、堰堤３１に近い方の多孔エアー管３５から吹き出された高速空気流はフィルタ１２に到達するまでの距離が長いので、当該多孔エアー管３５への高圧空気の分配量を水受け溝３４の壁３３に近い方の多孔エアー管３５よりも多くする必要がある。このようにして両多孔エアー管３５、３５から吹き出された高速空気流の速度がフィルタ１２の下面においてほぼ同速になるようにする。また、実施例２では高圧空気の使用量が大であるので、アキュムレータ２３の容量をそれに似合ったものにする必要がある。
しかし、両多孔エアー管をバルブによって選択的にアキュムレータに接続する構造にするときは、上記のような高圧空気の分配の問題はない。
その他の点については図６の実施例は図１の実施例と違いはない。
なお、フィルタとしては、ステンレス製薄板に微小孔を多数開けたもの、あるいは流れ方向に対して直角方向に長い微小スリットを多数開けたもの、あるいは細い線材を微小の隙間（例えば０．３〜３．０ｍｍ）を開けて流れ方向に密に並べたものが、フィルタ上の水の流れを滑らかにする上で望ましい。また、流れに直角に並べた方がゴミ、異物が入りにくい。しかし、施工コストを低くする観点からすれば市販の目の小さい金網が望ましい。
【００１７】
【発明の効果】
以上のとおりであるから、本発明の取水装置は従来構造の取水装置に比してその施工費用が安く、堰堤の上流側の川底が土砂の堆積によって上がって取水に支障を生じるということもないから、長年に亘って所定の取水能力を発揮することができ、また堰を開け、堰堤上流の水位を下げ、或は取水口のゲート弁を閉じて沈砂池を清掃するなどのために、長時間に亘って取水を停止する必要はない。
フィルタの目詰まりを高圧空気を使って短時間に、しかも自動的に清掃できるので、取水効率を年中ほぼ一定に維持することができ、また、取水装置のメンテナンスコストには殆ど人手を要しないから、そのコストは著しく低い。
また、取り込まれた水に砂利、砂、落葉が混入することは殆どないから、取り込んだ水の処理装置を簡便なものにすることができ、また、取り込んだ水の処理コストも低減できる。
さらに取水装置は、堰堤の下流側に付設した水受け溝とフィルタ、多孔エアー管、アキュムレータ、コンプレッサであるが、フィルタ、多孔エアー管、アキュムレータ、コンプレッサなどは工業製品であるから比較的安価であり、また、従来の取水装置のように沈砂池は不要であるから、その施工費用も従来の取水装置と違わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の側面図である。
【図２】図１のフィルタの拡大断面図である。
【図３】実施例１の正面図である。
【図４】実施例１の平面図である。
【図５】実施例１の制御系の概念図である。
【図６】実施例２の側面図である。
【図７】実施例２の平面図である。
【図８】従来の取水装置の模式図である。
【符号の説明】
１・・・取水堰
２・・・沈砂池
３・・・ゲート弁
１１、３４・・・水受け溝
１１ａ・・・側壁
１２・・・フィルタ
１５、３５・・・多孔エアー管
１６・・・エアーガイド
１７・・・砂利層
１８・・・取水管
１９・・・濁度計
２０・・・流量計
２１、２２・・・電磁弁又は電動弁
２３・・・アキュムレータ
２４・・・コンプレッサ
２５・・・バルブ制御装置
３１・・・堰堤
３２・・・コンクリート床
３３・・・壁
【図１】
0003656101.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003656101.tif 000004
【図４】
0003656101.tif 000005
【図５】
0003656101.tif 000006
【図６】
0003656101.tif 000007
【図７】
0003656101.tif 000008
【図８】
0003656101.tif 000009