(57)【要約】【課題】  上流側の水理条件、例えば水面のうねりや波等による扉体の過応答、過剰な動作を防止する上流水位制御ゲートの過応答防止装置を提供する。【解決手段】  上流水位制御ゲート１の過応答防止装置は、フロート５の上下運動に伴って、注水槽８内への水の流入を制御する流入制御手段を備え、この流入制御手段を、注水槽８とフロート５とを連結手段３１で連結し、フロート５の上下運動に対応して、その動作量に比例する動作量を連結手段３１を介して注水槽８に伝達し、注水槽８を昇降させる構成にしたので、ハンチングが発生し難い。さらには、うねりや波等が発生しても、注水槽８には水が一気に流入しないので、扉体が過応答することなく安定した状態を保持できると共に、扉体は水位の変化に対応しながら適切な昇降速度で昇降し、上流側の水位を適切に保持することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路を開閉可能とする扉体に連結され前記水路を横断する回転軸と、浮力による上下運動によって前記回転軸を回動させ前記扉体を昇降させるフロートと、前記水路の側方に設け前記フロートを収容するフロート室と、該フロート室の上流側に設け前記フロート室に連通すると共に前記扉体の上流側の水路に連通する静水池と、該静水池に配設され前記フロート室と連通する注水槽と、前記フロート室に設けた流出口とを備えた上流水位制御ゲートの過応答防止装置において、
前記フロートの上下運動に伴って、前記注水槽内への水の流入を制御する流入制御手段を備えることを特徴とする上流水位制御ゲートの過応答防止装置。
【請求項２】
前記流入制御手段は、前記注水槽を上下移動可能に配設すると共に、前記注水槽と前記フロートとを連結手段で連結し、前記フロートの上下運動に伴って、その動作量に比例する動作量を前記連結手段を介して前記注水槽に伝達し、前記注水槽を昇降させて、前記注水槽への水の流入を制御する構成であることを特徴とする請求項１に記載の上流水位制御ゲートの過応答防止装置。
【請求項３】
前記連結手段は、前記フロートの上方に延びる連結桿にリンク材を介して連結され、前記連結桿の上下運動に伴って支点を中心に回転する上部回転アームと、該上部回転アームにリンク材を介して連結され、前記上部回転アームの回転量に比例して支点を中心に回転し、前記注水槽を昇降させる下部回転アームとを備えることを特徴とする請求項２に記載の上流水位制御ゲートの過応答防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上流水位制御ゲートに関するものであって、特に、ゲートの上流側の水理条件に影響されない上流水位制御ゲートの過応答防止装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、水路には、ゲートの上流側、又は下流側の水位に応じて、扉体を自動で昇降させて、水路を開閉するゲートが配設されている。特に、上流側の水位に応じて扉体を自動で昇降させて、水路を開閉する従来の上流水位制御ゲートを図６に基いて、図４及び図５も参照しながら説明する。
図４〜図６に示すように、従来の上流水位制御ゲート５０は、水路２を開閉可能とする扉体３と、この扉体３に連結され水路２を横断する回転軸４と、浮力による上下運動によって回転軸４を回動させ扉体３を昇降させるフロート５と、水路２の側方に位置しフロート５を収容するフロート室７と、このフロート室７の上流側に設けフロート室７に連通すると共に扉体３の上流側の水路２ａに連通する静水池６と、この静水池６の上流設定水位面２０に上端が設定されフロート室７と連通する注水槽８と、フロート室７に設けた流出口１８ａとから概略構成されている。
【０００３】
扉体３は、水路２を横断する回転軸４の上流側に配設され、回転軸４に固定され水路方向に延在する２本のゲートアーム９の上流側端部に固定されている。一方、ゲートアーム９の下流側端部にはカウンタウェイト１０が固定されている。
水路２の側方には、２つの仕切板１５、１６が水路方向に間隔を置いて配設され、上流側から静水池６、フロート室７、遊水池１１に区分されている。また、扉体３の上流側の水路２ａは静水池６と連通し、扉体３の下流側の水路２ｂは遊水池１１と連通している。
【０００４】
静水池６には、注水槽８が配設され、その開口された上端８ａが上流設定水位面２０に設定されている。この注水槽８には、外周に防塵防波筒８ｂが被覆されており、注水槽８の下部からはフロート室７と連通する注水管１７が延設されている。
フロート室７にはフロート５が収容されると共に、このフロート室７は流出口１８ａを介して遊水池１１に連通しており、フロート５は連通管１８を介して遊水池１１に連通している。また、フロート５には連結桿１９が上方に延設され、この連結桿１９の下方にはフロートアーム２１の上流側端部が枢着されると共に、フロートアーム２１の下流側端部は、回転軸４と連動し遊水池１１の上方に位置する回転軸２２に固定されている。
また、遊水池１１の上方には回転軸２２を囲むように架台２３が配設され、この架台２３の上部には、突起部２４が配設されている。この突起部２４にはフロート補助アーム２５の下流側端部に固定された軸部２６が挿通されており、フロート補助アーム２５は、突起部２４に、軸部２６を中心に回転自在に支持され、このフロート補助アーム２５の上流側端部は、フロート５から延設した連結桿１９の上部に枢着されている。
【０００５】
次に、従来の上流水位制御ゲート５０の作用を図６に基いて、図４及び図５も参照しながら説明する。
扉体３の上流側の水位２ａが上昇し、静水池６の水位が注水槽８の上端８ａ（上流設定水位面２０）を越えると、水が注水槽８の上端８ａから注水管１７を経由してフロート室７内へ流れ込む。注水管１７からフロート室７への流入量が流出口１８ａからの流出量を上回ると、フロート室７内の水位が上昇して、フロート５が浮力により上昇すると共に、フロートアーム２１及び回転軸２２が時計周り方向に回動して、回転軸２２と連動する回転軸４にゲートアーム９を介して連結された扉体３が回動上昇して水路２が開放される。
一方、水路２の上流側の水位２ａが上流設定水位面２０よりも下降すると、水が注水槽８の上端８ａからフロート室７内へ流入せず、フロート室７の水は流出口１８ａから遊水池１１へ排出されるので、フロート５が下降し、このフロート５に連動して扉体３も下降して水路２を閉鎖することになる。
【０００６】
また、上述した構造とは別の上流側水位を調節するゲートとして、特許文献１には、フロート室内の水位が所定位置に上昇したときに、フロート内に流入する流入口をフロートの側壁に設けるとともにこの側壁に流出口を水路の下流排水槽側に設け、このフロートの流出口と下流側排水槽との間に連通するサイホン管を配置し、フロート内への注水量・排水量をサイホン管の開閉弁によって制御し、フロートの上下動に伴うゲートの開閉を制御して水路の上流側水位を調節することが開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２４２１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、図６に示す従来の上流水位制御ゲート５０では、静水池６に、上端８ａが上流設定水位面２０に設定された注水槽８が配設され、静水池６の水位が、注水槽８の上端８ａを越えると、水が注水槽８の上端８ａからフロート室７内へ流れ込み、フロート５が上昇して、回動軸２２、４が回動し扉体３を上昇させる形態であるが、この形態では、水位が上流設定水位面２０を越え、扉体３が上昇し始める時に、上流側の水理条件、例えばうねりや波等の発生により、注水槽８内に一気に水が流入した場合等、扉体３が応答して過剰に開き過ぎ、上流側の水位を適切に保持することが難しかった。さらには、うねりや流量が極めて少ない場合等においても、静水池６の水位が上流設定水位面を境に上下に揺動し、水が注水槽８に時間差で流入することになり、水位変動の変化率によっては、扉体３が過応答して水路２の開閉を繰り返し、扉体３の上流側の水面にうねりを増幅させ、さらに下流側にも、有害な波やうねりを発生させるという問題があった。
【０００９】
また、特許文献１では、フロートの流出口と下流側排水槽とを連通するサイホン管を配置し、フロート内への注水量・排水量をサイホン管の開閉弁によって制御し、フロートの上下動に伴うゲートの開閉を制御して水路の上流側水位を調節しているが、ゲートの開閉に伴う作動機構が複雑化しているので、設置時及び設置後の上限設定水位等の調節が煩雑となる虞があり、まだ改善の余地がある。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、上流側の水理条件、例えば水面のうねりや波等による扉体の過応答、過剰な動作を防止すると共に、設置時及び設置後の上限設定水位面等の調節、及びメンテナンスが容易である上流水位制御ゲートの過応答防止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】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明は、水路を開閉可能とする扉体に連結され前記水路を横断する回転軸と、浮力による上下運動によって前記回転軸を回動させ前記扉体を昇降させるフロートと、前記水路の側方に設け前記フロートを収容するフロート室と、該フロート室の上流側に設け前記フロート室に連通すると共に前記扉体の上流側の水路に連通する静水池と、該静水池に配設され前記フロート室と連通する注水槽と、前記フロート室に設けた流出口とを備えた上流水位制御ゲートの過応答防止装置において、前記フロートの上下運動に伴って、前記注水槽内への水の流入を制御する流入制御手段を備えることを特徴とするものである。
このように構成することにより、水位が上昇し注水槽内に水が流入し始めると同時に、流入制御手段により注水槽内への水の流入を規制するので、その水位で、うねりや波が発生しても、水が注水槽内に一気に流入しないので、扉体が過応答することなく安定した状態を保つことができ、適切な水位を保持することができる。
さらに、扉体の上流側の水位が注水槽の上端を越え、水位がさらに上昇する場合には、水が注水槽の上端からフロート室内に流入し、浮力によりフロートが上昇すると同時に、流入制御手段により、水位が上昇するにつれて、注水槽内に所望の水量が流入されるので、フロート及び扉体を水位の変化に対応して徐々に上昇させることができ、適切な水位を保持することができる。なお、この作用効果は、水位が低下して扉体が下降する場合にも同様の効果を奏する。
【００１２】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明において、前記流入制御手段は、前記注水槽を上下移動可能に配設すると共に、前記注水槽と前記フロートとを連結手段で連結し、前記フロートの上下運動に伴って、その動作量に比例する動作量を前記連結手段を介して前記注水槽に伝達し、前記注水槽を昇降させて、前記注水槽への水の流入を制御する構成であることを特徴とするものである。
このように構成することにより、水位が注水槽の上端に達し、注水槽内に水が流入すると、フロートの上昇量に比例して注水槽も上昇するので、その水位でうねりや波等が発生した場合でも、注水槽には水が一気に流入しないので、扉体が過応答することなく安定した状態を保ち、適切な水位を保持することができる。
さらに、静水池の水位が注水槽の上端（上流下限水位面）を越えた場合、水が注水槽内に流れ始め、フロートが上昇すると同時にフロートの上昇量に比例して注水槽も上昇し、その後、水位が上流下限水位面からしだいに上昇すると、フロートと連動して、注水槽も徐々に上昇するために、注水槽内に流れ込む水の量がしだいに減少され、扉体は水位の変化に対応しながら徐々に上昇して、水位が上流上限水面まで達した時点で、全開の状態となる。
これによって、水位が上流下限水位面から上昇するにつれて、扉体は水位の変化に対応しながら徐々に上昇するので、扉体の過剰な上昇を防ぐことができ、適切な水位を保持することができる。なお、この作用効果は、水位が低下して扉体が下降する場合にも同様の効果を奏する。
【００１３】
請求項３に記載した発明は、請求項２に記載した発明において、前記連結手段は、前記フロートの上方に延びる連結桿にリンク材を介して連結され、前記連結桿の上下運動に伴って支点を中心に回転する上部回転アームと、該上部回転アームにリンク材を介して連結され、前記上部回転アームの回転量に比例して支点を中心に回転し、前記注水槽を昇降させる下部回転アームとを備えることを特徴とするものである。
このように構成することにより、簡易な構造でフロートの上下運動に伴って、注水槽を昇降させることが可能となり、設置が容易となり設置後のメンテナンスも容易となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の上流水位制御ゲートの過応答防止装置は、フロートの上下運動に伴って、注水槽内への水の流入を制御する流入制御手段を備え、この流入制御手段を、注水槽とフロートとを連結手段で連結し、フロートの上下運動に対応して、その動作量に比例する動作量を連結手段を介して注水槽に伝達し、注水槽を昇降させる構成としたので、扉体は、上流上限水位面と上流下限水位面との間で、水位の変化に対応しながら適切な昇降速度で昇降することが可能となり、常時適切な水位を保持することができる。また、水位が注水槽の上端に達し、注水槽内に水が流入すると、フロートの上昇量に比例して注水槽も上昇するので、その水位でうねりや波が発生した場合でも、注水槽には一気に水が流入しないので、扉体が過応答することなく安定した状態を保持できハンチングを防止できる。そのため、水路の水面にはうねり等が増幅されず、フリーボード（水路天端と水面との高低差）を最低限にすることができ、土木工事費の低減を図れる。
【００１５】
また、本発明の上流水位制御ゲートの過応答防止装置によれば、簡易な構造で構成されているので、取水条件、ゲートの動き等の実情に応じて、注水槽の上端が配設される上流下限水位面と、注水槽が上昇して停止する上流上限水位面との差分、すなわち上流設定水位面の変動分を、現地で容易に調節でき、期別に応じて最適な水位制御が可能となり、設置時及び設置後の調節やメンテナンスが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図１〜図５に基いて詳細に説明する。本発明を実施するための最良の形態の説明において、従来例と同一部材及び相当する部品は、同一の符号を使用して説明する。
図１、図４及び図５に示すように、本発明の実施の形態に係る上流水位制御ゲート１の過応答防止装置は、水路２を開閉可能とする扉体３と、この扉体３に連結され水路２を横断する回転軸４と、浮力による上下運動によって回動軸４を回動させ扉体３を昇降させるフロート５と、水路２の側方に位置しフロート５を収容するフロート室７と、このフロート室７の上流側に設けフロート室７に連通すると共に扉体３の上流側の水路２ａに連通する静水池６と、この静水池６に上下移動可能に配設されフロート室７と注水管１７ａを介して連通する注水槽８と、フロート室７に設けた流出口１８ａと、フロート５の上下運動に伴って、注水槽８内への水の流入を制御する流入制御手段とから概略構成されている。
ここで、従来例と同一の形態は、ここでの説明を省略し、従来例と相違する形態のみを以下に説明する。
【００１７】
注水槽８は、その上端８ａが静水池６の上流下限水位面４０に設定されると共に、外周を覆う防塵防波筒８ｂの側壁に、後述する下部回転アーム３７から下方に延設する注水槽固定部材３９が固定され、上下移動可能に配設されている。この注水槽８の下部にはフロート室７と連通する注水管１７ａが接続されており、この注水管１７ａの途中部位には伸縮自在の蛇腹ホース１７ｂが接続されている。ここで、注水槽８の上端８ａの高さ（上流下限水位面４０）は、図示しない設定ハンドルを手動で回すことにより適宜の高さに調整することが可能である。
【００１８】
流入制御手段は、注水槽８とフロート５とを連結手段３１で連結し、フロート５の上下運動に伴って、その動作量に比例する動作量を連結手段３１を介して注水槽８に伝達して注水槽８を昇降させ、注水槽８内への水の流入を制御する構成である。
【００１９】
連結手段３１は、フロート５の上方に延設する連結桿１９と、この連結桿１９とその上部に枢着されたリンク材３２を介して連結される上部回転アーム３３と、この上部回転アーム３３とリンク材３４を介して連結される下部回転アーム３７とから構成されている。
【００２０】
上部回転アーム３３は、略長円形状に形成され、その下流側端部に軸部２６が固定され、この軸部２６が突起部２４に回転自在に支持されると共に、上部回転アーム３３は、突起部２４に軸部２６を中心に回転自在に支持されている。一方、上部回転アーム３３の上流側端部に固定された軸部３８にはリンク材３２の下流側端部が枢着されており、リンク材３２の上流側端部は、連結桿１９の上部に枢着されている。ここで、リンク材３２の長さは、現地で容易に適宜の長さに設定することが可能である。
また、上部回転アーム３３の上流側端部に固定された軸部３８には、リンク材３４の下流側端部が回転自在に枢着され、リンク材３４は、上部回転アーム３３の回転量に対応して、所定の回転角度で回動する構成となっている。
【００２１】
また、静水池６とフロート室７とを区画する仕切板１５には、その上部から上流側方向に延設する固定部材３５が配設されている。
下部回転アーム３７は、略長円形状に形成され、その下流側端部には軸部３６が固定され、この軸部３６が固定部材３５の上流側端部に回転自在に支持されると共に、下部回転アーム３７は、固定部材３５に軸部３６を中心に回転自在に支持されている。一方、下部回転アーム３７の上流側端部に固定された軸部３８には、リンク材３４の上流側端部が枢着されている。ここで、リンク材３４の長さは、現地で容易に適宜の長さに設定することが可能である。
また、下部回転アーム３７には、軸部３８が挿通される下方の位置に注水槽固定部材３９が固定され、この注水槽固定部材３９の下端は、注水槽８の外周を覆う防塵防波筒８ｂの側壁に固定されている。
【００２２】
次に、本発明の上流水位制御ゲートの過応答防止装置の作用を、図１〜図３に基いて説明する。
まず、フロート５及び連結桿１９が上昇すると、連結桿１９に連結されるリンク材３２及び上部回転アーム３３が軸部２６を中心に時計方向に回動すると同時に、上部回転アーム３３の上流側端部に連結されたリンク材３４が、上部回転アーム３３の回転量に対応して所定の回転角度で時計回り方向に回動する。そして、リンク材３４の下流側端部に固定された下部回転アーム３７が、軸部３６を中心に時計回り方向に回動し、下部回転アーム３７に注水槽固定部材３９を介して連結された注水槽８が上昇する。
【００２３】
つまり、静水池６の水位が注水槽８の上端８ａ（上流下限水位面４０）を越えると、水が注水槽８内に流れ始め、フロート５が上昇すると同時にフロート５の上昇量に比例して注水槽８も上昇し、その後、静水池６の水位が上流下限水位面４０からしだいに上昇すると、フロート５と連動して注水槽８も徐々に上昇するために、注水槽８内に流れ込む水の量がしだいに減少して、フロート５と連動する扉体３は、上流側の水路２ａの水位の変化に対応しながら徐々に上昇し、水位が上流上限水位面４１まで達した時点で、全開の状態となる。
これによって、水位が上流下限水位面４０から上昇するにつれて、扉体３は急激な動作をせず、水位の変化に対応しながら徐々に上昇するので、扉体３の過剰な上昇（開き過ぎ）を防ぐことができ、上流側の水位を適切に保持することができる。
さらに、水位が注水槽８の上端８ａに達し、注水槽８内に水が流入すると、フロート５の上昇量に比例して注水槽８も上昇するので、その水位でうねりや波等が発生した場合でも、注水槽８内には水が一気に流入しないので、扉体３が過応答することなく安定した状態を保持でき、上流側の水位を適切に保持することができる。
【００２４】
一方、フロート５及び連結桿１９が下降すると、連結桿１９に連結されるリンク材３２及び上部回転アーム３３が軸部２６を中心に反時計方向に回動すると同時に、上部回転アーム３３の上流側端部に連結されたリンク材３４が、上部回転アーム３３の回転量に対応して所定の回転角度で反時計回り方向に回動する。そして、リンク材３４の下流側端部に固定された下部回転アーム３７が、軸部３６を中心に反時計回り方向に回動し、下部回転アーム３７に注水槽固定部材３９を介して連結された注水槽８が下降する。
【００２５】
つまり、静水池６の水位が注水槽８の上端である上流上限水位面４１からしだいに低下すると、フロート室７内の水位が低下し、フロート５が下降し始めると同時にフロート５の下降量に比例して注水槽８も下降するために、注水槽８内に流れ込む水の量がしだいに増加して、フロート５と連動する扉体３は、水位の変化に対応しながら徐々に下降し、水位が上流下限水位面４０まで達した時点で、全閉の状態となる。
これによって、水位が上流上限水位面４１から上流下限水位面４０まで下降するにつれて、扉体３は急激な動作をせず、水位の変化に対応しながら徐々に下降するので、扉体３の過剰な下降（閉じ過ぎ）を防ぐことができ、上流側の水位を適切に保持することができる。
【００２６】
そこで、上流設定水位は、上流上限水位４１と上流下限水位４０との差分だけ、変動することになるが、その差が大きいと扉体３は動きが安定傾向となり、その差が小さいと扉体３は動きが不安定となる。この上流上限水位４１と上流下限水位４０の差は、扉体３の上流の取水条件、下流側への影響等を勘案して決定されることになる。
【００２７】
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る上流水位制御ゲートの過応答防止装置によれば、フロート５の上下運動に伴って、その動作量に比例して注水槽８が昇降するので、上流下限水位面４０から水位が上昇すると、フロート５の上昇量に比例して注水槽８も上昇し、注水槽８に流入する水が徐々に減少するために、扉体３は水位の変化に対応して徐々に上昇することが可能となる。また、上流上限水位面４１から水位が下降し始めると、フロート５の下降量に比例して注水槽８も下降し、注水槽８に流入する水が徐々に増加するために、扉体３は水位の変化に対応して徐々に下降することが可能となり、扉体３の開き過ぎ、閉じ過ぎの過剰な動きを防ぐことができる。
また、水位が注水槽８の上端８ａに達し、注水槽８内に水が流入すると、フロート５の上昇量に比例して注水槽８も上昇するので、その水位でうねりや波等が発生しても、注水槽８内には水が流入せず、うねりや波等により扉体３が過応答し難くなる。
【００２８】
なお、流入制御手段は、フロート５の上下運動に伴って、注水槽８を昇降させる連結手段３１により、注水槽８内への水の流入を制御する構成を説明したが、注水槽８を固定して、注水槽８の上端８ａの開口にバルブを配設し、このバルブとフロート５とを連結し、フロート５の上下運動に連動してバルブを開閉させることによって、注水槽８内への水の流入を制御することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、上流側にうねりや波等が発生しやすい水路や河川の上流側の水位を適切に調節する装置として特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る上流水位制御ゲートの過応答防止装置の側面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る上流水位制御ゲートの過応答防止装置の扉体が水路を全閉した状態を示す側面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る上流水位制御ゲートの過応答防止装置の扉体が水路を全開した状態を示す側面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る上流水位制御ゲートの過応答防止装置の平面図である。
【図５】図５は、図４のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図６】図６は、従来の上流水位制御ゲートの側面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１          上流水位制御ゲート
２          水路
３          扉体
４、２２    回転軸
５          フロート
６          静水池
７          フロート室
８          注水槽
１８ａ      流出口
３１        連結手段
１９        連結桿
３２、３４  リンク材
３３        上部回転アーム
３７        下部回転アーム
【図１】
2005023748.tif 000003
【図２】
2005023748.tif 000004
【図３】
2005023748.tif 000005
【図４】
2005023748.tif 000006
【図５】
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【図６】
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