(57)【要約】      （修正有）【課題】河川、池、湖沼等から取水を行うに際して取水量を調節する。【解決手段】取水構造であって、取水源となる水が貯留される貯留部１０と、水を取水する側に導く流路２０と、貯水構造を有し、自重と流路を流れる水から受ける浮力との関係に応じて上下に移動可能に支持された浮動ゲート３０と、貯留部１０の水位が所定の高さを超えた場合に貯留部１０の水を貯水構造に導く導水構造とを備える。また貯留部１０に貯留されている水の水位が貯水空間３２に貯水されている水の水位よりも低く、浮動ゲート３０が流路２０を流れる水に対し所定の深さを超えて沈んだ場合に、貯水空間３２と貯留部１０とを自動的に連通させて貯水空間３２に貯水されている水を貯留部１０に流入させる環水構造を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
取水源となる水が貯留される貯留部と、
前記水を取水する側に導く流路と、
貯水構造を有し自重と前記流路を流れる水から受ける浮力との関係に応じて上下に移動可能に支持された浮動ゲートと、
前記貯留部の水位が所定の高さを超えた場合に前記貯留部の水を前記貯水構造に導く導水構造と、
を備えることを特徴とする取水構造。
【請求項２】
請求項１に記載の取水構造であって、
前記浮動ゲートは、前記貯水構造を構成する内部空間と、前記導水構造を構成する開口部とを備える壁体であり、
前記開口部は前記浮動ゲートの前記貯留部側の壁面に設けられており、前記開口部は前記貯留部の水位が所定の高さを超えた場合に前記貯留部の水を前記内部空間に流入させる
ことを特徴とする取水構造。
【請求項３】
請求項２に記載の取水構造であって、
前記貯留部に貯留されている水の水位が前記内部空間に貯水されている水の水位よりも低く、かつ前記浮動ゲートが前記流路を流れる水に対して所定の深さを超えて沈んだ場合に、前記内部空間と前記貯留部とを自動的に連通させて前記内部空間に貯水されている水を前記貯留部に流入させる環水構造を備える
ことを特徴とする取水構造。
【請求項４】
請求項３に記載の取水構造であって、
前記環水構造は開閉弁を備え、
前記浮動ゲートが前記流路を流れる水に対して所定の深さを超えて沈んだ場合に前記開閉弁が開くことにより、前記内部空間と前記貯留部とが連通して前記内部空間に貯水されている水を前記貯留部に流入させる
ことを特徴とする取水構造。
【請求項５】
請求項１に記載の取水構造であって、
前記浮動ゲートの上昇を所定の高さで制止するストッパーが設けられていることを特徴とする取水構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、取水構造に関し、とくに河川、池、湖沼等からの取水に際して取水量を自動的に調節するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
河川法などの法令は、河川、池、湖沼、及びこれらに併設されるダム、堰堤等の取水源からの取水に際し、認可取水量（制限取水量）を定めている。取水を行う者はこの制限取水量を超える取水を行ってはならないことになっている。このため、取水量を調節する装置が取水設備に設けられていることがある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、上部フロート、上止水弁体、下止水弁体および下部フロートをこの順で配置するシャフトからなるフロート弁組立と、取水源と本水路通路間に取水開口を形成する開口板を有し、フロート弁組立を、開口上側に上部フロート、上止水弁体が配置され、下側に下止水弁体および下部フロートを配置する取水構造と、を含み、上部フロートは取水源の水位に、下部フロートが本水路の水位の影響を受け、本水路通路の水位が予め定めた一定水位間にあるときにのみ取水開口を開の状態にして取水状態を形成するように構成した取水制御装置が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、導入口と取水口を有する取水升と、取水口の周辺に設けられた弾性材料よりなる水密手段と、取水升の導入口の上流に設けられた整流手段と、取水升中に取水升の垂直な壁面に複数のローラにより接触し、前後左右の移動が制限され昇降可能に案内され、かつ背面で水密手段に接触し、取水升の水位変動に対応して上下し、越流水深を一定に保つような浮力を提供するフロートを含む浮動ゲートとから構成した浮動ゲート型取水装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２７７８０８号公報
【特許文献２】特開２０００−１２００４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、水力発電所の渓流取水設備のような小規模な取水施設においては、取水の調節を行う装置が必ずしも設けられていないことも多い。そのため、降雨等による出水時には現場において取水ゲートの開度を調節する等の煩雑な運用が発生する。
【０００７】
本発明はこのような背景に鑑みてなされたもので、河川、池、湖沼等からの取水に際して取水量を自動的に調節することが可能な取水構造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】
【０００８】
上記の課題を解決するための本発明の一つは、取水構造であって、取水源となる水が貯留される貯留部と、前記水を取水する側に導く流路と、貯水構造を有し自重と前記流路を流れる水から受ける浮力との関係に応じて上下に移動可能に支持された浮動ゲートと、前記貯留部の水位が所定の高さを超えた場合に前記貯留部の水を前記貯水構造に導く導水構造と、を備えることとする。
【０００９】
本発明によれば、降雨等により貯留部の水嵩が増して貯留部の水位が所定の高さを超えると貯留部の水が貯水構造に導かれ、それにより浮動ゲートの自重が増して浮動ゲートが自動的に沈降し、流路を流れる水の量が制限される。このように、本発明によれば、貯留部の水位の上昇に応じて取水量を自動的に調節することができる。
【００１０】
本発明のうちの一つは、上記取水構造であって、前記浮動ゲートは、前記貯水構造を構成する内部空間と、前記導水構造を構成する開口部とを備える壁体であり、前記開口部は前記浮動ゲートの前記貯留部側の壁面に設けられており、前記開口部は前記貯留部の水位が所定の高さを超えた場合に前記貯留部の水を前記内部空間に流入させることとする。
【００１１】
本発明によれば、浮動ゲートを壁体として構成し、その壁面に開口部を設けるという簡易な構造により、貯留部の水位の上昇に応じて取水量を自動的に調節する構成を実現することができる。
【００１２】
本発明のうちの一つは、上記取水構造であって、前記貯留部に貯留されている水の水位が前記内部空間に貯水されている水の水位よりも低く、かつ前記浮動ゲートが前記流路を流れる水に対して所定の深さを超えて沈んだ場合に、前記内部空間と前記貯留部とを自動的に連通させて前記内部空間に貯水されている水を前記貯留部に流入させる環水構造を備えることとする。
【００１３】
本発明によれば、貯留部の水の水位が浮動ゲートの内部空間の水の水位よりも低く、かつ浮動ゲートが流路を流れる水に対して所定の深さを超えて沈んだ場合に、内部空間と貯留部とを自動的に連通させて内部空間に貯水されている水を貯留部に環水させるので、浮動ゲートの内部空間に貯水された水を自動的に排出して浮動ゲートを自動的に浮上させることができる。
【００１４】
本発明のうちの一つは、上記取水構造であって、前記環水構造は開閉弁を備え、前記浮動ゲートが前記流路を流れる水に対して所定の深さを超えて沈んだ場合に前記開閉弁が開くことにより、前記内部空間と前記貯留部とが連通して前記内部空間に貯水されている水を前記貯留部に流入させることとする。
【００１５】
本発明によれば、開閉弁が自動的に開くことによって内部空間と貯留部とを連通させるという簡易な構造により、浮動ゲートの内部空間に貯水された水を自動的に排出させ、浮動ゲートを自動的に浮上させる構成を実現することができる。
【００１６】
本発明のうちの一つは、上記取水構造であって、前記浮動ゲートが所定の高さを超えて上昇しないようにするストッパーが設けられていることとする。
【００１７】
本発明によれば、浮動ゲートが所定の高さを超えて上昇しないようにすることができる。
【００１８】
その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、河川、池、湖沼等からの取水に際して取水量を自動的に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態として説明する取水構造１００を説明する図である。
【図２】図１において破線で囲まれる部分を拡大して示した図である。
【図３】降雨等により貯留部１０の水が増し、貯留部１０の水位が開口部３１の下端を超えている状況を示す図である。
【図４】貯留部１０の水が浮動ゲート３０の貯水空間３２に流入した結果、浮動ゲート３０の貯水空間３２に所定量の水が貯水され、浮動ゲート３０の下端が流路２０の底に到達し、流路２０を完全に閉塞している状況を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２２】
図１に実施形態として説明する取水構造１００を示している。同図に示すように、取水構造１００は、河川、池、湖、ダム等の、取水源となる水５が貯留される貯留部１０、貯留部１０の水５を水力発電所等の取水側に導くための流路２０、及び流路２０を開放又は閉塞するための浮動ゲート３０を含んで構成されている。
【００２３】
浮動ゲート３０は、ステンレス鋼やコンクリート等を素材として構築された、略直方体状の中空の浮体（壁体）である。浮動ゲート３０は、当該取水構造１００の周囲に構築された躯体等に固設されたガイド４０によって、上下方向に移動可能な状態に支持されている。
【００２４】
浮動ゲート３０の内部には、水を貯水するための略直方体状の貯水空間３２（貯水構造）が形成されている。浮動ゲート３０の貯留部１０に面する側の壁面の一部には、貯水空間３２に通じる開口部３１が設けられている。開口部３１は、降雨等により貯留部１０の水嵩が増して貯留部１０の水位が所定の高さを超えた際、貯留部１０の水を貯水空間３２に自動的に流入させるようにその位置及び形状が設定されている。
【００２５】
浮動ゲート３０の所定位置には、貯留部１０の水を貯水空間３２にスムーズに流入させるため、貯水空間３２内の空気を浮動ゲート３０の外部に逃がす排気口３３が設けられている。尚、上記排気口３３に代えて、開口部３１を大きく開口させることにより開口部３１自体に排気機能をもたせるようにしてもよい。
【００２６】
浮動ゲート３０は、自重と流路２０を流れる水から受ける浮力との関係に応じて上下に自由に移動することができる。また浮動ゲート３０の直上にはストッパー５０が設けられ、浮動ゲート３０が所定の高さを逸脱して上昇しないようになっている。
【００２７】
同図に示すように、流路２０と貯留部１０とは、流路２０の底に設けられた開口６１と、貯留部１０の底に設けられた開口６２とを結ぶ環水路６０を介して連結されている。環水路６０は、例えば、流路２０の底に設けられた開口６１と貯留部１０の底に設けられた開口６２とを結ぶトンネル構造によって実現される。
【００２８】
図２は、図１において破線で囲まれる部分を拡大して示した図である。同図に示すように、浮動ゲート３０の底面３５には所定形状の底面開口３５５が設けられている。この底面開口３５５の周囲には、浮動ゲート３０の底面３５から下方に向けて延出する筒状の誘導部材３６が設けられている。誘導部材３６は、後述する開閉弁３６２の支持体として機能するとともに、浮動ゲート３０が沈降した際、浮動ゲート３０を誘導して誘導部材３６を環水路６０に嵌合させるように作用する。
【００２９】
誘導部材３６の内周側の所定高さ位置には、浮動ゲート３０の貯水空間３２と環水路６０との間を連通させ（以下、この状態を開放状態と称する。）、もしくは、浮動ゲート３０の貯水空間３２と流路２０との間を閉塞させる（以下、この状態を閉塞状態と称する。）開閉弁３６２が設けられている。尚、開閉弁３６２は、浮動ゲート３０が最下位まで沈降した際、後述する棒状部材６３の上端が当接することにより必要な開度に開放されるような位置に設けられている。
【００３０】
開閉弁３６２は、誘導部材３６の内周３６１と開閉弁３６２の周縁３６２１とを連結するヒンジ３６３を支点として開閉する。上記閉塞状態は、開閉弁３６２が誘導部材３６の内周３６１の所定位置に設けられた係止部３６４に当接することによって達成される。
【００３１】
図１に示すように、開閉弁３６２の直下には、浮動ゲート３０が流路２０を流れる水に所定の深さを超えて沈んだ場合に、開閉弁３６２を開放させる棒状部材６３が設けられている。棒状部材６３は、環水路６０の内壁面６０１の所定部位から鉛直上方に立設されている。
【００３２】
浮動ゲート３０が、流路２０を流れる水に対し所定の深さを超えて沈んだ場合、棒状部材６３の上端が開閉弁３６２の下面に当接し、これにより開閉弁３６２は上方に押し上げられて開放状態になる。尚、流路２０を流れる水に影響を与えないように、棒状部材６３の上端位置は環水路６０の開口６１よりも低い位置に設定されている。
【００３３】
次に、以上の構成からなる取水構造１００の具体的な動作について説明する。
【００３４】
図３は、降雨等によって貯留部１０の水嵩が増して貯留部１０の水位が開口部３１の下端を超えている状況を示している。この状況では、貯留部１０の水５が重量により開口部３１から浮動ゲート３０の貯水空間３２に自動的に流入して浮動ゲート３０の自重が次第に増加し、その結果、浮動ゲート３０は自重と浮動ゲート３０が受ける浮力とが均衡する位置まで沈み込む。
【００３５】
このように、本実施形態の取水構造１００にあっては、貯留部１０の水嵩が増して貯留部１０の水位が所定の高さを超えると貯留部１０の水が浮動ゲート３０の貯水空間３２へと導かれ、これにより浮動ゲート３０の自重が増して浮動ゲート３０は浮力を失い、浮動ゲート３０は下方に移動し、浮動ゲート３０は自重と浮動ゲート３０が受ける浮力とが均衡する位置まで沈み込み、その結果、流路２０を流れる水の量（取水量）が自動的に制限される。これによれば、貯留部１０の水位の上昇に応じて取水量が自動的に調節することができ、貯留部１０の水位の変動に起因する過取水を確実に防ぐことができる。
【００３６】
図４は、貯留部１０の水が浮動ゲート３０の貯水空間３２に流入した結果、浮動ゲート３０の貯水空間３２に所定量の水が貯水されて浮動ゲート３０が完全に沈み込み、浮動ゲート３０の下端が流路２０の底に到達して流路２０を完全に閉塞している状況を示している。
【００３７】
同図に示すように、この状況では、棒状部材６３の上端が開閉弁３６２の下面に当接して開閉弁３６２は上方に押し上げられ開閉弁３６２は開放状態になる。またこの状態では、貯水空間３２と流路２０との間は遮断され、一方、浮動ゲート３０の貯水空間３２は環水路６０を介して貯留部１０と繋がった状態となる。
【００３８】
ここでこの状況において、もし貯留部１０の水位が浮動ゲート３０の貯水空間３２の水位よりも低い場合、貯水空間３２の水は、開閉弁３６２から環水路６０を通って貯留部１０に自動的に環水される。またこの貯水空間３２から貯留部１０への水の移動は、貯水空間３２の水位と貯留部１０の水位とが均衡したところで停止する。
【００３９】
このように、本実施形態の取水構造１００によれば、貯留部１０の水位が浮動ゲート３０の貯水空間３２の水位よりも低く、かつ、浮動ゲート３０が流路２０を流れる水に対して所定の深さを超えて沈んだ場合に、貯水空間３２と貯留部１０とを自動的に連通させて貯水空間３２に貯水されている水を貯留部１０に流入させる。そのため、浮動ゲート３０の貯水空間３２に貯水された水を自動的に排出させ、浮動ゲート３０を自動的に浮上させることができる。
【００４０】
以上に説明したように、本実施形態の取水構造１００によれば、開閉弁３６２が自動的に開いて貯水空間３２と貯留部１０とを連通させるという簡易な構造により、浮動ゲート３０の貯水空間３２に貯水された水を自動的に排出させ、浮動ゲート３０を自動的に浮上させる構成を実現することができる。また浮動ゲート３０を壁体として構成し、その壁面に開口部３１を設けるという簡易な構造により、貯留部１０の水位の上昇に応じて取水量を自動的に調節する構成を実現することができる。
【００４１】
尚、以上に説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【００４２】
例えば、予め設定した最大取水量（例えば、河川法における規制取水量）の範囲内で取水を行う必要がある場合は、浮動ゲート３０の重量や開口部３１の位置、大きさ等を適切に調節することで、取水量が最大取水量を超えないようにすることができる。また貯水空間３２に貯水された水を浮動ゲート３０の外部に排出するための排水構造を設けることによっても、取水量が最大取水量を超えないようにすることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０  貯留部
２０  流路
３０  浮動ゲート
３１  開口部
３２  貯水空間
３５  底面
３６  誘導部材
３６２  開閉弁
５０  ストッパー
６０  環水路
１００  取水構造
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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