(57)【要約】【課題】  据付け性が良く、製造コストも削減できるとともに、開閉制御が簡単で低動力で良く、故障も少ないエアーチューブ式選択取水設備を提供する。【解決手段】  水底４に立設される支柱部材５で支持されて、水底４と水面Ｌとの間に上下多段で積み重ねられるリング状のエアーチューブ７が設けられ、このエアーチューブ７の内方に位置する水底４には取水取入れ口４ａが設けられて、上記エアーチューブ７は、空気の供給で膨張して隣り合うエアーチューブ７の間の取水口１２を閉じるとともに、所定水位のエアーチューブ７の空気の排出で収縮して隣り合うエアーチューブ７の間の取水口１２を開くようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水底に立設される支柱部材で支持されて、水底と水面との間に上下多段で積み重ねられるリング状のエアーチューブが設けられ、このエアーチューブの内方に位置する水底には取水取入れ口が設けられて、上記エアーチューブは、空気の供給で膨張して隣り合うエアーチューブの間の取水口を閉じるとともに、所定水位のエアーチューブの空気の排出で収縮して隣り合うエアーチューブの間の取水口を開くようにしたことを特徴とするエアーチューブ式選択取水設備。
【請求項２】
上記支柱部材に、エアーチューブの上下間隔を保持するとともに、各エアーチューブを支持するリング状の棚板が設けられている請求項１記載のエアーチューブ式選択取水設備。
【請求項３】
上記棚板にスペーサスリーブが設けられ、このスペーサスリーブは、上記支柱部材で上下移動可能に支持されるとともに、その長さは、上記上下間隔の高さに設定されて、上記エアーチューブ、棚板およびスペーサスリーブが１段毎の取水口ユニットとして構成されている請求項２記載のエアーチューブ式選択取水設備。
【請求項４】
上記棚板は、内方に湾曲若しくは屈曲されている請求項２または３記載のエアーチューブ式選択取水設備。
【請求項５】
上記エアーチューブの上部に、リング状の整流板が取付けられ、この整流板は、上記棚板と同じ断面形状に形成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載のエアーチューブ式選択取水設備。
【請求項６】
上記棚板に、エアーチューブに代えてブロック体が支持されてなる連結ユニットが設けられ、この連結ユニットは、上記取水口ユニットの間の必要箇所に介装されている請求項２〜５のいずれか１項に記載のエアーチューブ式選択取水設備。
【請求項７】
上記支柱部材は、ダムの堤体に支持されている請求項１〜６のいずれか１項に記載のエアーチューブ式選択取水設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、取水水深を任意に選択できるエアーチューブ式選択取水設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、選択取水設備としては、ダムの堰堤に深さの異なる取水口を多段で形成して、各取水口のゲートを開閉することで取水水深を選択するか、あるいは底部若しくは堰堤に固定されたテレスコープで上下できるシリンダー若しくは半円筒ゲートで必要な取水水深から取水を行うようにしたものが提案されている。
【０００３】
また、遮水膜の昇降で取水水深を任意に選択できる遮水膜式選択取水設備も提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２７５８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の選択取水設備は、構造体の重量が重いので、据付け性が悪いとともに、製造コストが高いという問題があった。
【０００５】
また、水中での可動部分が多いために、開閉制御が複雑で、動力がかかり、故障も多いという問題があった。
【０００６】
さらに、既存のダムに新たに選択取水設備を設置するには、土木の大幅な変更を伴うばかりか、放流の一時停止、ときにはダム湖をドライにしなければならないから、施工が困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題を解消するためになされたもので、据付け性が良く、製造コストも削減できるとともに、開閉制御が簡単で低動力で良く、故障も少ないエアーチューブ式選択取水設備を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、水底に立設される支柱部材で支持されて、水底と水面との間に上下多段で積み重ねられるリング状のエアーチューブが設けられ、このエアーチューブの内方に位置する水底には取水取入れ口が設けられて、上記エアーチューブは、空気の供給で膨張して隣り合うエアーチューブの間の取水口を閉じるとともに、所定水位のエアーチューブの空気の排出で収縮して隣り合うエアーチューブの間の取水口を開くようにしたことを特徴とするエアーチューブ式選択取水設備を提供するものである。
【０００９】
請求項２のように、上記支柱部材に、エアーチューブの上下間隔を保持するとともに、各エアーチューブを支持するリング状の棚板が設けられている構成とすることが好ましい。
【００１０】
請求項３のように、上記棚板にスペーサスリーブが設けられ、このスペーサスリーブは、上記支柱部材で上下移動可能に支持されるとともに、その長さは、上記上下間隔の高さに設定されて、上記エアーチューブ、棚板およびスペーサスリーブが１段毎の取水口ユニットとして構成されていることが好ましい。
【００１１】
請求項４のように、上記棚板は、内方に湾曲若しくは屈曲されている構成とすることが好ましい。
【００１２】
請求項５のように、上記エアーチューブの上部に、リング状の整流板が取付けられ、この整流板は、上記棚板と同じ断面形状に形成されている構成とすることが好ましい。
【００１３】
請求項６のように、上記棚板に、エアーチューブに代えてブロック体が支持されてなる連結ユニットが設けられ、この連結ユニットは、上記取水口ユニットの間の必要箇所に介装されている構成とすることが好ましい。
【００１４】
請求項７のように、上記支柱部材は、ダムの堤体に支持されている構成とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、上下多段で積み重ねられたリング状のエアーチューブの全てに空気を供給して膨張させている時には、隣り合うエアーチューブの間の取水口が閉じられるので取水されない。そして、所定水位のエアーチューブの空気を排出して収縮させると、隣り合うエアーチューブの間の取水口が開かれるので、この取水口からダム湖等の水がエアーチューブの内方に取入れられて、水底の取水取入れ口から配管等に供給されるようになる。
【００１６】
このように、エアーチューブを用いることで、構造体の重量を大幅に軽減できるので、据付け性が向上するとともに、製造コストも削減できるようになる。
【００１７】
また、取水口の開閉は、エアーチューブに対する空気の給排だけで行えるから、従来のように構造体を動かす必要がないので、開閉制御が簡単で、低動力で良いとともに、故障も少なくなる。
【００１８】
さらに、既存のダムに新たに選択取水設備を設置する際でも、土木の大幅な変更や、放流の一時停止等が不要であるから、施工が簡単かつ短期間で行えるようになる。
【００１９】
請求項２によれば、支柱部材にリング状の棚板を設けたから、この棚板でエアーチューブの浮上力が押えられて上下間隔が保持できるとともに、エアーチューブを支持できるようになる。
【００２０】
請求項３によれば、棚板にスペーサスリーブを設け、このスペーサスリーブを支柱部材で上下移動可能に支持するとともに、その長さを上下間隔の高さに設定して、エアーチューブ、棚板およびスペーサスリーブを１段毎の取水口ユニットとして構成することにより、取水口ユニットがシンプルな構造となって、据付け等の取り扱いがより改善されるようになる。また、スペーサスリーブで取水口ユニットを支柱部材に対して上下移動できるようになるので、メンテナンス時には水面上に各取水口ユニットを浮かせて処置できるようになる。
【００２１】
請求項４のように、棚板を内方に湾曲若しくは屈曲させたり、請求項５のように、エアーチューブの上部に、棚板と同じ断面形状のリング状の整流板を取付けることで、取水流況が改善されるようになる。
【００２２】
請求項６によれば、棚板に、エアーチューブに代えてブロック体を棚板に支持した連結ユニットを設けて、この連結ユニットを取水口ユニットの間の必要箇所に介装することにより、エアーチューブの浮上力が押えられるとともに、エアーチューブのコストも削減できるようになる。
【００２３】
請求項７によれば、支柱部材をダムの堤体に支持することにより、支柱部材の支持がより強固になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
図１および図２は、ダム湖２に設置した第１実施形態のエアーチューブ式選択取水設備１Ａである。ダム湖２にはコンクリート製ダム堤体３が設けられ、このダム堤体３の前方にはコンクリート製水底４が設けられている。
【００２６】
上記水底４には、円周上等角度間隔（本例では９０度間隔）で計４本の外側支柱部材（棒状体）５が水面Ｌ上まで延在するように立設され、この外側支柱部材５の下端部は、アンカー６で水底４に強固に固定されている。
【００２７】
上記各外側支柱部材５の内側部には、水底４と水面Ｌとの間に上下多段（本例では１０段）で積み重ねられるリング状のエアーチューブ７が設けられている。なお、水底４には、最下段のエアーチューブ７を乗せるためのブロック体８が設けられている。上記エアーチューブ７は、例えば大型トラック用のタイヤチューブのように空気の給排で膨張・収縮可能なものを想定すれば良く、材質としては、ラバー製でも気密布製であっても良い。
【００２８】
上記各エアーチューブ７は、図２に詳細に示すように、空気の供給で膨張したときの浮上力を押えるために、上記外側支柱部材５に挿通させて溶接等で固定した止め金具９で支持されている。なお、後述する第２実施形態のエアーチューブ式選択取水設備１Ｂのような内側支柱部材（棒状体）１４を立設して、この内側支柱部材１４に溶接等で固定した止め金具でも支持するようにすることも可能である。
【００２９】
上記各エアーチューブ７の内方に位置する水底４には取水取入れ口４ａ（図１参照）が設けられている。
【００３０】
上記各エアーチューブ７には、上記堤体３の上位置等に設けられたコンプレッサ１０のエアー給排用配管１１がそれぞれ接続されていて、図１（ａ）のように、空気の供給で膨張して隣り合うエアーチューブ７の間の取水口１２を閉じるとともに、図１（ｂ）のように、所定水位（本例では、上から７段目）のエアーチューブ７の空気の排出で収縮して隣り合うエアーチューブ７の間の取水口１２を開くようになる。
【００３１】
第１実施形態のエアーチューブ式選択取水設備１Ａであれば、上下多段で積み重ねられたエアーチューブ７の全てに空気を供給して膨張させている時には、隣り合うエアーチューブ７の間の取水口１２が閉じられるので取水されない。
【００３２】
そして、所定水位のエアーチューブ７の空気を排出させると、エアーチューブ７は、図２（ｂ）に７´で示すように収縮するから、隣り合うエアーチューブ７の間の取水口１２が開かれるので、この取水口１２からダム湖２の水がエアーチューブ７の内方に取入れられて（矢印ａ参照）、水底４の取水取入れ口４ａから配管等に供給されるようになる。
【００３３】
このように、エアーチューブ７を用いることで、構造体の重量を大幅に軽減できるので、据付け性が向上するとともに、製造コストも削減できるようになる。
【００３４】
また、取水口１２の開閉は、エアーチューブ７に対する空気の給排だけで行えるから、従来のように構造体を動かす必要がないので、開閉制御が簡単で、コンプレッサ１０を動かすだけの低動力で良いとともに、故障も少なくなる。
【００３５】
さらに、既存のダムに新たに選択取水設備を設置する際でも、ダム堤体３の前方の水底４に設置できるから、土木の大幅な変更や、放流の一時停止等が不要であるので、施工が簡単かつ短期間で行えるようになる。
【００３６】
図３および図４は、第２実施形態のエアーチューブ式選択取水設備１Ｂである。第１実施形態のエアーチューブ式選択取水設備１Ａと相違するのは、上記外側支柱部材５の内方に、同じ位置間隔で計４本の内側支柱部材（棒状体）１４を立設している。
【００３７】
また、上記エアーチューブ７よりやや大径なリング状の棚板１５をエアーチューブ７と同数だけ設け、各棚板１５の内外のフランジ穴部１５ａを各支柱部材５，１４に挿通させて、各エアーチューブ７の上下間隔Ｈを保持する位置で各支柱部材５，１４に溶接等で固定している。なお、前述した第１実施形態のエアーチューブ式選択取水設備１Ａのように、内側支柱部材１４を廃止して、外側支柱部材５だけに棚板１５を溶接等で固定することも可能である。
【００３８】
そして、上記エアーチューブ７は、対応する棚板１５の上面で支持している。
【００３９】
第２実施形態のエアーチューブ式選択取水設備１Ｂであれば、第１実施形態のエアーチューブ式選択取水設備１Ａの作用効果に加えて、各支柱部材５，１４にリング状の棚板１５を設けたから、この棚板１５でエアーチューブ７の浮上力が押えられて上下間隔Ｈが保持できるとともに、エアーチューブ７を支持できるようになる。
【００４０】
図５および図６は、第３実施形態のエアーチューブ式選択取水設備１Ｃである。第２実施形態のエアーチューブ式選択取水設備１Ｂと相違するのは、上記棚板１５の各フランジ穴部１５ａの上面位置に、上記上下間隔Ｈの高さに設定した長さのスペーサスリーブ１７を固定して、フランジ穴部１５ａと貫通させるとともに、このスペーサスリーブ１７を各支柱部材５，１４に挿通させて上下移動可能に支持するようにする。
【００４１】
そして、上記エアーチューブ７、棚板１５およびスペーサスリーブ１７が１段毎の取水口ユニットＵとして、このユニットＵを水底４と水面Ｌとの間に上下多段で積み重ねる。
【００４２】
第３実施形態のエアーチューブ式選択取水設備１Ｃであれば、第１，２実施形態のエアーチューブ式選択取水設備１Ａ，１Ｂの作用効果に加えて、取水口ユニットＵがシンプルな構造となって、据付け等の取り扱いがより改善されるようになる。
【００４３】
また、スペーサスリーブ１７で取水口ユニットＵを支柱部材５，１４に対して上下移動できるようになるので、図８（ｂ）に示すように、メンテナンス時には、クレーン等１８を利用して水面Ｌ上に各取水口ユニットＵを順次に浮かせて処置できるようになる。
【００４４】
図７（ａ）は、第４実施形態のエアーチューブ式選択取水設備１Ｄである。第３実施形態のエアーチューブ式選択取水設備１Ｃと相違するのは、棚板１５を内方に湾曲若しくは屈曲させた湾曲部１５ｂを形成した点である。
【００４５】
すなわち、エアーチューブ７の空気を排出させると、エアーチューブ７は、７´で示すように、棚板１５のフラットな上面において不規則な凹凸で収縮し、この凹凸によって、取水口１２からの取水流況が乱れたり、エアーチューブ７に流れ力が加わるおそれがある。
【００４６】
そこで、棚板１５を内方に湾曲若しくは屈曲させることで、取水口１２から矢印ａのようにエアーチューブ７の内方に取入れられるダム湖２の水の水圧によって、収縮したエアーチューブ７´が湾曲部１５ｂに沿うよう扁平に押圧されるようになるので、取水流況の乱れが改善されるとともに、エアーチューブ７に流れ力が加わるおそれが少なくなる。
【００４７】
図７（ｂ）に示すように、上記棚板１５に湾曲部１５ｂを形成する構成に加えて、上記エアーチューブ７の上部にリング状の整流板１９を取付け、この整流板１９を内方に湾曲若しくは屈曲させて湾曲部１９ａを形成することが好ましい。すなわち、整流板１９を棚板１５と同じ断面形状に形成している。なお、棚板１５がフラットな断面形状であれば、整流板１９もフラットな断面形状に形成する。この整流板１９は、フランジ穴部１９ｂをスペーサスリーブ１７に挿通させて上下移動可能に支持されるようにする。
【００４８】
上記棚板１５および整流板１９は、基本的には鋼板製であるが、網状のものでも良く、合成樹脂製であっても良い。
【００４９】
この構成あれば、取水口１２から矢印ａのようにエアーチューブ７の内方に取入れられるダム湖２の水の水圧によって、整流板１９を介して収縮したエアーチューブ７´が各湾曲部１９ａ，１５ｂに沿うよう扁平に押圧されるとともに、整流板１９によって覆われるようになるので、取水流況の乱れがより改善されるとともに、エアーチューブ７に流れ力が加わるおそれなくなる。
【００５０】
上記各実施形態では、所定水位として、上から７段目のエアーチューブ７を収縮させ、取水口１２を開いて取水するものであったが、図８（ａ）に例示するように、上から２段目と７段目のエアーチューブ７を収縮させ、取水口１２を開いて取水することもできる。その他に任意のエアーチューブ７を収縮させて、ダム湖２のいずれかの層の取水口１２を開いて同時に取水することも可能である。
【００５１】
このように、上層と中層、中層と下層のように、複数の水深位置から取水する場合にも容易に対処することができる。勿論、全てのエアーチューブ７を収縮させて、全ての層の取水口１２を開いて同時に取水することも可能である。
【００５２】
上記各実施形態では、上下１０段でエアーチューブ７若しくは取水口ユニットＵを積み重ねたものであったが、図９に示すように、上記棚板１５に、エアーチューブ７に代えてブロック体２０を支持した連結ユニットＲを設けて、この連結ユニットＲを上記取水口ユニットＵの間の必要箇所に介装することもできる。図９（ａ）は、取水口ユニットＵと連結ユニットＲとを交互に配置した例を示し、図９（ｂ）は、上層、中層、下層に取水口ユニットＵを配置し、これの層の間に連結ユニットＲを配置して例を示している。
【００５３】
すなわち、細かな取水位置の制御を必要とする水深水域には取水口ユニットＵを配置し、ほとんど取水しない水深水域には連結ユニットＲを配置して、コスト削減や開閉制御の簡単化を図ることができる。
【００５４】
また、連結ユニットＲを浮上力が少ない構成とすれば、エアーチューブ７の浮上力を押えることができる。
【００５５】
上記各実施形態のエアーチューブ式選択取水設備１Ａ〜１Ｄは、水底４に対して自立させた独立タワー式であったが、図１０に示すように、ダム堤体３から前方に突出する一対の側壁３ａを設けて、この側壁３ａの間に選択取水設備１Ａ〜１Ｄを配置するとともに、上記側壁３ａにバースクリーン２１のフレーム２２を取付けて、外側支柱部材５の適所を側壁３ａの両内面およびスクリーン２２に金具２３で固定することもできる。
【００５６】
また、図１１に示すように、ダム堤体３の前方に選択取水設備１Ａ〜１Ｄを配置するとともに、ダム堤体３の前面にバースクリーン２１のフレーム２２を取付けて、外側支柱部材５の適所をスクリーン２２に金具２３で固定することもできる。
【００５７】
このような構成であれば、外側支柱部材５の支持がより強固になる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】第１実施形態のエアーチューブ式選択取水設備であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は取水時の側面図である。
【図２】（ａ）は外側支柱部材とエアーチューブの平面断面図、（ｂ）は（ａ）の正面断面図である。
【図３】第２実施形態のエアーチューブ式選択取水設備であり、（ａ）は側面断面図、（ｂ）は取水時の側面断面図である。
【図４】（ａ）は外側支柱部材と棚板の平面断面図、（ｂ）は（ａ）の正面断面図である。
【図５】第３実施形態のエアーチューブ式選択取水設備であり、（ａ）は外側支柱部材とスペーサスリーブと棚板の平面断面図、（ｂ）は（ａ）の正面断面図である。
【図６】取水口ユニットの分解斜視図である。
【図７】（ａ）は、第４実施形態のエアーチューブ式選択取水設備の要部正面断面図、（ｂ）は（ａ）の変形例である。
【図８】（ａ）（ｂ）は、エアーチューブ式選択取水設備の使用例の側面断面図である。
【図９】（ａ）（ｂ）は、エアーチューブ式選択取水設備の使用例の側面断面図である。
【図１０】ダム堤体とフレームに固定したエアーチューブ式選択取水設備であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面断面図である。
【図１１】ダム堤体とフレームに固定したエアーチューブ式選択取水設備であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１Ａ〜１Ｄ  エアーチューブ式選択取水設備
３      ダム堤体
４      水底
４ａ    取水取入れ口
５      外側支柱部材
７      エアーチューブ
９      止め金具
１１    エアー給排用配管
１２    取水口
１４    内側支柱部材
１５    棚板
１７    スペーサスリーブ
１９    整流板
２０    ブロック体
２２    フレーム
Ｈ      上下間隔
Ｌ      水面
Ｒ      連結ユニット
Ｕ      取水口ユニット
【図１】
2005188034.tif 000003
【図２】
2005188034.tif 000004
【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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