(57)【要約】【課題】  工事費を削減することができる取水量の制限装置を提供する。【解決手段】  取水ダム１５の上流側の側壁部１６に設けられた取水口１８を通じて取水する取水量の制限装置１であって、前記側壁部１６に昇降可能、かつ前記取水口１８を開閉可能に設けられる遮断ゲート４と、前記側壁部１６の内面側に浮動可能に設けられるとともに、前記取水ダム１５の上流側の水位の変動に追従して昇降可能なフロート３と、前記フロート３と前記遮断ゲート４とを連結して、前記フロート３の上昇又は下降に追従して、前記遮断ゲート４を下降又は上昇させる連結機構５とを備えている。【選択図】        図１
2014015710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取水ダムの上流側の側壁部に設けられた取水口を通じて取水する取水量の制限装置であって、
前記側壁部に昇降可能、かつ前記取水口を開閉可能に設けられる遮断ゲートと、
前記側壁部の内面側に浮動可能に設けられるとともに、前記取水ダムの上流側の水位の変動に追従して昇降可能なフロートと、
前記フロートと前記遮断ゲートとを連結して、前記フロートの上昇又は下降に追従して、前記遮断ゲートを下降又は上昇させる連結機構とを備えていることを特徴とする取水量の制限装置。
【請求項２】
前記側壁部の内面側には導水管が設けられ、該導水管の内部に前記取水ダムの上流側の水が導入されるとともに、該導水管の内部に前記フロートが浮動可能、かつ昇降可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の取水量の制限装置。
【請求項３】
前記側壁部の前記取水口に対応する部分には、鉛直方向を向く案内溝が設けられ、該案内溝内に前記遮断ゲートが昇降可能に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の取水量の制限装置。
【請求項４】
前記連結機構は、前記側壁部に第１ピンを介して揺動自在に設けられる水平ロッドと、上端が前記水平ロッドの一端に第２ピンを介して回動自在に連結され、下端が前記フロートの上部に連結される第１鉛直ロッドと、上端が前記水平ロッドの他端に第２ピンを介して回動自在に連結され、下端が前記遮断ゲートの上部に連結される第２鉛直ロッドとを備えていること特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の取水量の制限装置。
【請求項５】
前記導水管には、前記フロートの上昇を制限するストッパーが設けられていることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の取水量の制限装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、取水量の制限装置に関し、特に、取水ダムの取水口を通じての取水量が許可された取水量を超過するのを防止するのに有効な取水量の制限装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水力発電所において、取水ダムから取水口を通じて導水路に河川水、渓流水等を取り込む場合、国土交通省により許可された取水量を超えないようにするために、何らかの超過取水防止対策を施す必要がある。
【０００３】
例えば、取水口に板材からなる遮断ゲートを昇降可能に設置し、大雨等によって水位が取水口よりも高い位置まで上昇した場合に、作業員が遮断ゲートを自重により下降させて取水口を遮断することにより、許可された取水量を超えないように、取水口を通じての取水量を調整している。
【０００４】
ところで、取水ダムは、電力の供給が困難な山奥に設置されることが多いため、遮断ゲートの昇降を電気的に制御することは難しい。このため、大雨等の際には、作業員が現場に駆けつけて、手作業により遮断ゲートを下降させて取水口を遮断し、取水口からの取水を停止させる作業を行わなければならず、その作業に非常に手間がかかる。
【０００５】
取水に関する技術の例が特許文献１、２に記載されている。特許文献１に記載の技術（簡易型取水設備）は、ダムの底部に開口させた取水管の上流側端部に、地山に合わせて上下方向に配置した取水導管の下端を接続し、取水導管を地山に固定し、取水導管の上下方向の所定の位置に所定の間隔ごとに取水口を開口させ、各取水口に、上端に呑口を有し、中間部に開閉弁を組み込んだ呑口管の下端を連設し、各呑口管の近傍にフロートを配置し、フロートと開閉弁との間に、フロートの昇降によって開閉弁を開閉操作するリンク機構を介在させたものである。
【０００６】
このような構成の取水設備にあっては、ダム水位がフロートよりも上方にある場合、開閉弁は、フロートが浮力を受けることによりリンク機構を介して閉位置に保たれることにより、非取水状態が維持され、ダム水位の下降に追従してフロートが下降することにより、開閉弁がリンク機構を介して開かれることにより、呑口管から表層水が呑み込まれ、取水が開始され、ダム水位がフロートよりも下方まで下降すると、開閉弁は全開となり、開閉弁全開によって取水が行われる。
【０００７】
特許文献２に記載の技術（取水設備）は、堰堤の上部に設けられた操作架台と下部に設けられた下呑口との間に中芯を立設し、水位の変動に追従して昇降可能にフロートを設け、中芯に沿って昇降可能、かつ伸縮可能に遮水体を設け、フロートの昇降に追従して遮水体を昇降、伸縮させるように構成したものである。
【０００８】
このような構成の取水設備にあっては、表層水は、フロートと遮水体との間の上呑口を通じて遮水体の内部に流入し、遮水体の内部を通じて下呑口から放流管に導かれることになるので、水位の変動に影響されることなく、常に表層水を上呑口、遮水体の内部、及び下呑口を通じて放流管に導くことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−３３３６７号公報
【特許文献２】特開２００５−６８７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１、２に記載のような技術は、無動力で開閉弁及び遮水体を作動させることができるので、電力の供給が困難な山奥の取水ダムの取水口にも適用できるが、このような技術を適用しても、取水口を通じての取水量が許可された取水量を超えないように、取水口を通じての取水量を調整することはできない。
【００１１】
本発明は、上記のような問題に鑑みなされたものであって、取水ダムの取水口を通じての取水量が許可された取水量を超えるのを確実に防止できる取水量の制限装置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】
【００１２】
上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、本発明は、取水ダムの上流側の側壁部に設けられた取水口を通じて取水する取水量の制限装置であって、前記側壁部に昇降可能、かつ前記取水口を開閉可能に設けられる遮断ゲートと、前記側壁部の内面側に浮動可能に設けられるとともに、前記取水ダムの上流側の水位の変動に追従して昇降可能なフロートと、前記フロートと前記遮断ゲートとを連結して、前記フロートの上昇又は下降に追従して、前記遮断ゲートを下降又は上昇させる連結機構とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の取水量の制限装置によれば、取水ダムの上流側の水位の変動に追従してフロートが上昇又は下降し、フロートの上昇又は下降に追従して連結機構を介して遮断ゲートが下降又は上昇することにより、側壁部の取水口を遮断又は開口させることができる。
従って、大雨等によって取水ダムの上流側の水位が急激に上昇するような場合であっても、水位の上昇に追従してフロートを上昇させて、連結機構を介して遮断ゲートを押し下げることにより、取水口を遮断することができるので、大雨等の際に、取水口を通じての過剰な取水を行うようなことはなく、取水口を通じての取水量を許可された取水量の範囲内に抑えることができる。
また、無動力で遮断ゲートを下降又は昇降させることができるので、電力の供給が困難な山奥に設置された取水ダムにも適用することができる。
さらに、フロートを昇降可能に設けるとともに、遮断ゲートを昇降可能に設けて、フロートと遮断ゲートとの間を連結機構で連結すればよいので、大掛かりな工事を必要とすることなく、簡単な改良工事で済むので、工事に要する費用を大幅に削減することができる。
【００１４】
また、本発明において、前記側壁部の内面側には導水管が設けられ、該導水管の内部に前記取水ダムの上流側の水が導入されるとともに、該導水管の内部に前記フロートが浮動可能、かつ昇降可能に設けられていることとしてもよい。
【００１５】
本発明の取水量の制限装置によれば、導水管の内部にフロートが設けられているので、取水ダムの上流側を流下する流木等がフロートに接触して、フロートが損傷するようなことはなく、フロートの機能を長期的に維持することができる。
【００１６】
また、本発明において、前記側壁部の前記取水口に対応する部分には、鉛直方向を向く案内溝が設けられ、該案内溝内に前記遮断ゲートが昇降可能に設けられていることとしてもよい。
【００１７】
本発明の取水量の制限装置によれば、遮断ゲートは、案内溝内に昇降可能に設けられているので、取水ダムの上流側を流下する塵芥や流木等によって遮水ゲートの昇降が影響を受けるようなことはなく、フロートの上昇又は下降に追従して遮水ゲートを確実に下降又は上昇させることができる。
【００１８】
また、本発明において、前記連結機構は、前記側壁部に第１ピンを介して揺動自在に設けられる水平ロッドと、上端が前記水平ロッドの一端に第２ピンを介して回動自在に連結され、下端が前記フロートの上部に連結される第１鉛直ロッドと、上端が前記水平ロッドの他端に第２ピンを介して回動自在に連結され、下端が前記遮断ゲートの上部に連結される第２鉛直ロッドとを備えていることとしてもよい。
【００１９】
本発明の取水量の制限装置によれば、連結機構の第１鉛直ロッド及び第２鉛直ロッドは、第２ピン及び第３ピンを介して水平ロッドの両端に回動自在に連結されているので、フロートの上昇又は下降に追従して連結機構を介して遮断ゲートを下降又は上昇させる際に、連結機構の各ロッドの連結部に過大な荷重が作用するのを避けることができる。
【００２０】
さらに、本発明において、前記導水管には、前記フロートの上昇を制限するストッパーが設けられていることとしてもよい。
【００２１】
本発明の取水量の制限装置によれば、フロートの上昇をストッパーにより制限することができるので、フロートが所定の位置よりも上昇して、連結機構の第１鉛直ロッド、水平ロッド、及び第２鉛直ロッドに過大な曲げモーメントが作用するのを防止でき、第１鉛直ロッド、水平ロッド、及び第２鉛直ロッドが変形、損傷等するのを防止できる。
【発明の効果】
【００２２】
以上、説明したように、本発明の取水量の制限装置によれば、工事費を削減できるとともに、無動力で取水口を遮断することができるので、電力の供給が困難な山奥の取水ダムにも適用することができる。また、大雨等によって水位が急激に上昇する場合であっても、現場に作業員が駆けつけて、遮断ゲートを下降させて取水口を遮断する必要はなく、取水量の調整を容易に、確実に行うことができ、取水口を通じての取水量を許可された取水量の範囲内に確実に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による取水量の制限装置の一実施の形態を示した平面図であって、取水ダムの側壁部と取水量の制限装置との関係を示した平面図である。
【図２】図１のＡ方向から見た取水量の制限装置の拡大図であって、取水口を開口させた状態を示した説明図である。
【図３】図１のＡ方向から見た取水量の制限装置の拡大図であって、取水口を遮断した状態を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図３には、本発明による取水量の制限装置の一実施の形態が示されている。本実施の取水量の制限装置１は、図１に示すように、取水ダム１５から取水口１８を通じて導水路１９に河川水、渓流水等を取り込む場合に、国土交通省により許可された取水量を超えないように、取水口１８を通じての取水量を制限するのに有効なものである。
【００２５】
すなわち、本実施の形態の取水量の制限装置１は、図１〜図３に示すように、取水ダム１５の上流側の側壁部１６に昇降可能、かつ側壁部１６に設けられた取水口１８を遮断可能に設けられる遮断ゲート４と、遮断ゲート４よりも上流側の側壁部１６に鉛直に設けられるとともに、内部に取水ダム１５の上流側の河川水、渓流水等の水が導入され、かつ取水ダム１５の上流側の河川水、渓流水等の水位の変動に追従して水位が変動する導水管２と、導水管２の内部に浮動可能に設けられるとともに、導水管２の水位の変動に追従して昇降するフロート３と、フロート３と遮断ゲート４とを連結する連結機構５とを備えている。
【００２６】
遮断ゲート４は、四角形断面の取水口１８よりも大きい四角形板状をなすものであって、例えば、アルミ板、カーボン板、合成樹脂板、集成板等の板材を材料として、取水口１８よりも一回り大きい四角形板状に形成されている。
【００２７】
遮断ゲート４は、取水口１８に対応する側壁部１６に設けられた、鉛直方向を向く案内溝１７内に昇降可能に設けられている。案内溝１７は、上端が側壁部１６の上面に開口し、下端が取水口１８の下面よりも下方に位置し、幅方向の両端が取水口１８側面よりも外側に位置するように、取水口１８に対応する側壁部１６に設けられている。
【００２８】
遮断ゲート４が案内溝１７内を上昇し、下端が取水口１８の上端と略同一位置まで上昇することにより、取水口１８が全開された状態となり、遮断ゲート４が案内溝１７内を下降し、下端が案内溝１７の下端に当接することにより、取水口１８が全閉された状態となる。
【００２９】
導水管２は、合成樹脂管、アルミ管、鋼管等の管部材から形成される円筒状又は角筒状をなすものであって、遮断ゲート４よりも上流側の側壁部１６に鉛直方向を向くように設けられた、内面側（河川、渓流側）が開口する凹部２０内に設置されている。
【００３０】
導水管２の内部には、導水管２の下端から渓流、河川等の水が導かれるようになっており、導水管２の内部の水位は、渓流、河川等の水位の変動に追従して変動するようになっている。
【００３１】
なお、側壁部１６に凹部２０を設けずに、側壁部１６の内面側に導水管２を直接に設置し、河川水、渓流水等を導水管２の下端開口から導水管２の内部に導くように構成してもよい。
【００３２】
フロート３は、導水管２の内部に導かれた水に浮動可能、かつ導水管２の内部の水位の変動に追従して導水管２の内部を昇降可能に構成され、このフロート３の昇降に追従して、後述する連結機構５を介して遮断ゲート４が案内溝１７内を昇降するように構成されている。
【００３３】
フロート３は、導水管２の内部の水位の変動に追従して、導水管２の内部を昇降可能なものであれば特に制限はなく、各種の材質、形状のものを用いることができる。
【００３４】
連結機構５は、側壁部１６の上部に設置された基台１３に第１ピン１０を介して連結され、第１ピン１０の軸周りに搖動可能な水平ロッド６と、上端が水平ロッド６の一端に第２ピン１１を介して回動自在に連結され、下端がフロート３の上部に連結される第１鉛直ロッド８と、上端が水平ロッド６の他端に第３ピン１２を介して回動自在に連結され、下端が遮断ゲート４の上部に連結される第２鉛直ロッド９とを備えている。
【００３５】
第１鉛直ロッド８の下端、及び第２鉛直ロッド９の下端は、フロート３の上部、及び遮断ゲート４の上部にピン結合され、フロート３及び遮断ゲート４が昇降する際に、第１鉛直ロッド８及び第２鉛直ロッド９に過大な曲げモーメントが作用するのを防止している。
【００３６】
なお、第１鉛直ロッド８及び第２鉛直ロッド９の曲げモーメントを考慮する必要がない場合には、第１鉛直ロッド８及び第２鉛直ロッド９の下端をフロート３の上部、及び遮断ゲート４の上部に剛結合してもよい。
【００３７】
導水管２の一部には、導水管２内を昇降するフロート３の上昇を制限するストッパー１４が設けられ、このストッパー１４により、フロート３が所定以上に上昇するのを制限することにより、第１鉛直ロッド８、水平ロッド６、及び第２鉛直ロッド９に過大な曲げモーメントが作用して、それらが変形、損傷等するのが防止される。
【００３８】
例えば、遮断ゲート４の下端が案内溝１７の下端に当接した位置に相当する、導水管２内のフロート３の位置を上昇限とし、これ以上にフロート３が上昇するのをストッパー１４によって制限することにより、第１鉛直ロッド８、水平ロッド６、及び第２鉛直ロッド９を保護している。
【００３９】
なお、ストッパー１４としては、例えば、フロート３の一部に設けられた係合孔内に係合可能な係合ピンと、係合ピンが係合孔内に係合された状態にロックするばねとから構成されるもの等が挙げられる。この種のストッパーを使用する場合には、作業員が係合ピンを元の位置に復帰させることにより、フロート３を昇降可能な状態に復帰させることができる。
【００４０】
上記のように構成した本実施の形態の取水量の制限装置１は、取水ダム１５の上流側の水位の変動に追従して、導水管２の内部の水位が変動することにより、フロート３が導水管２の内部を上昇又は下降し、フロート３に追従して連結機構５の第１鉛直ロッド８、水平ロッド６、及び第２鉛直ロッド９を介して遮断ゲート４が案内溝１７内を下降又は上昇し、遮断ゲート４によって取水口１８が遮断され、又は開口される。
【００４１】
例えば、取水ダム１５の上流側の水位が平常状態（水位ａ）にある場合には、導水管２の内部がそれに対応した水位ａとなり、この水位ａに対応した位置にフロート３が浮動状態で位置することにより、連結機構５の第１鉛直ロッド８、水平ロッド６、及び第２鉛直ロッド９を介して遮断ゲート４が取水口１８よりも上方の位置に位置決めされる。これにより、取水口１８が全開された状態となり、取水口１８を介しての取水ダム１５の上流側からの渓流水、河川水等の導水管側への取水が許容される。
【００４２】
この場合、フロート３の浮力と、遮断ゲート４側の重量とが平衡状態にあることにより、遮断ゲート４が取水口１８を全開させた状態が維持される。
【００４３】
一方、大雨等によって取水ダム１５の上流側の水位が上昇して、取水口１８を超えるような水位ｂになった場合には、この水位に対応した位置までフロート３が上昇し、フロート３の上昇に追従して、連結機構５の第１連結ロット８、水平ロッド６、及び第２連結ロッド９を介して遮断ゲート４が押し下げられ、遮断ゲート４の下端が案内溝１７の下端に当接することにより、取水口１８が全閉された状態となる。これにより、取水口１８を介しての取水ダム１５の上流側からの渓流水、河川水等の導水管側への取水が停止される。
【００４４】
この場合、導水管２に近接する位置に設けられたストッパー１４により、フロート３がそれ以上に上昇するのが制限されるので、フロート３が上昇限を超えて上昇するようなことはなく、連結機構５の第１鉛直ロッド８、水平ロッド６、及び第２鉛直ロッド９に過大な曲げモーメントが作用して、それらが変形、損傷等するようなことはなく、連結機構５の機能を維持することができる。
【００４５】
上記のように構成した本実施の形態の取水量の制限装置１にあっては、大雨等によって取水ダム１５の上流側の水位が上昇して、取水口１８を超えるような水位になった場合に、その水位の上昇に追従して導水管２の内部のフロート３が上昇し、フロート３の上昇に追従して連結機構５の第１鉛直ロッド８、水平ロッド６、及び第２鉛直ロッド９を介して遮断ゲート４が押し下げられ、取水口１８が遮断ゲート４で遮断され、取水口１８を全閉状態とすることができ、取水口１８を通じての導水路側への取水を停止させることができる。
【００４６】
従って、大雨等の際に、取水ダム１５の上流側の水位が取水口１８を超えるような水位になっても、取水口１８を通じて過剰に取水するようなことはなく、取水口１８を通じての取水量を許容された取水量に抑えることができる。
【００４７】
また、フロート３の上昇に追従して遮断ゲート４を押し下げるように構成したので、電力の供給が困難な山奥に設置された取水ダム１５からの取水にも適用することができる。
【００４８】
また、取水ダム１５の上流側の水位の変動（上昇）に追従してフロート３を上昇させて、フロート３の上昇に追従して遮断ゲート４を押し下げるように構成したので、大雨等の際に取水ダム１５の上流側の水位が急激に上昇しても、作業員が現場に駆けつけて遮断ゲート４を下降させて取水口１８を遮断する必要はなく、取水口１８を通じての取水量の調整を容易に行うことができる。
【００４９】
また、導水管２の内部にフロート３を設けたので、取水ダム１５の上流側を流下する流木等がフロート３に接触して、フロート３が損傷するようなことはなく、フロート３の機能を長期的に維持することができる。
【００５０】
さらに、取水ダム１５の側壁部１６に案内溝１７を設けて、案内溝１７内に遮断ゲート４を昇降可能に設けるとともに、側壁部１６の内面側に導水管２を設けて、導水管２の内部にフロート３を設け、フロート３と遮断ゲート４との間を連結機構５の第１鉛直ロッド８、水平ロッド６、及び第２鉛直ロッド９で連結するだけでよいので、既存の取水ダム１５の取水口１８に適用する場合に、大掛かりな工事を必要とすることなく、簡単な改良工事で済むので、改良に要する費用を大幅に削減することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１  取水量の制限装置
２  導水管
３  フロート
４  遮断ゲート
５  連結機構
６  水平ロッド
８  第１鉛直ロッド
９  第２鉛直ロッド
１０  第１ピン
１１  第２ピン
１２  第３ピン
１３  基台
１４  ストッパー
１５  取水ダム
１６  側壁部
１７  案内溝
１８  取水口
１９  導水路
２０  凹部
【図１】
2014015710.tif 000003
【図２】
2014015710.tif 000004
【図３】
2014015710.tif 000005