JPH02171409A

JPH02171409A - 自動水位制御ゲート

Info

Publication number: JPH02171409A
Application number: JP32666888A
Authority: JP
Inventors: Kunikazu Aragata; 荒ケ田　国和; Hirokatsu Uchida; 内田　浩勝
Original assignee: Hokoku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Hokoku Kogyo Co Ltd
Priority date: 1988-12-24
Filing date: 1988-12-24
Publication date: 1990-07-03
Anticipated expiration: 2011-07-10
Also published as: JP2514841B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、自動水位制御ゲートに関し、具体的には、水
路から分水するために、上流水路の水位を、流量の如何
にかかわらず、一定の高さに維持し、または、溜池等か
ら排水路への放流量を一定に維持するために、下流水路
の水位を一定の高さに保持する無人無動力ゲートに係る
ものである。

〔従来技術］ゲート上流の水位を無人無動力でもって一定に保持する
従来技術としては、第４図および第５図に示すように、
テンターゲートからなるゲート１の上流水路２に、流入
口２９、静水池３０および欠口層３１を介して連通され
、また、ゲート１の下流水路５に小径の流出口３２を介
して連通されたフロート室８内に、フロート９がゲート
１に懸垂され、上流水位が高ければ欠口層３１からの流
入量が増加して、フロート９が上昇しゲート１が開かれ
、逆に上流水位が低ければ、欠口層３１からの流入量が
減少して、フロート９が下降し、ゲートｌが閉じて、上
流水位が、はシ一定に維持されるものであった。

下流水位を一定に保持する従来技術としては、かって、
テンターゲート１の軸３３の下流側に固着されたフロー
ト（図示せず）を、下流水路５に浮べただけの簡単な構
造のものがあったが、普及するに至らず、現状において
は、電気的手段が用いられている。

【発明が解決すべき課題〕

先ず、上流水位を一定に保持するための従来技術におい
ては、フロート９の上昇下降のストロークが上下流の水
位差以内に制約されているので、ゲートｌの軸３３とフ
ロート９間の距離を著しく小さくする必要があり、また
、フロート９の運動の進行に伴って、作動力が小さ（な
り、したがって、第一に、フロート９の平面積を著しく
大きくすることが必要であり、第二に、同じ理由によっ
て、対象となるゲート１の種類が抵抗の少ないテンター
ゲートに限られそいた。

また、第三の問題点として、上流水位を一定に保持する
場合において、極端に流量が少なく、ゲート１の開度が
小さい時には、波動による僅かな上流水位の変化に伴っ
て、ゲート１が全閉し、下流への水流が途絶して、下流
における水の利用に支障をきたしていた。

本発明においては、上記従来技術の第一と第二との問題
点を解決するために、先ず、フロート内にも水を導入し
、フロート室とフロートへの水の流入量または流出量を
、下流水路または下流水路の水位によって、弁を介して
、加減するように設け、また、上流水位を一定にする場
合における第三の問題点を解決するために、先ず、水路
の管理水位として、上限水位と下限水位を設定して、上
流の水位が上限水位以下となれば、流量調節弁により、
フロート室への流入は遮断されるが、別に、上流の水位
が下限水位を超える場合には、少量の水がフロート室へ
補給されるようにし、また、ゲートの開度が小さ（なれ
ば、フロート室からの流出量をフロートひいてはゲート
と連動する流出抑制弁を用いて抑制するようにした自動
水位制御ゲートを提供するにある。

［課題を解決するための手段］本発明は上記目的を達成するために、ゲート上流または
下流の、いずれか一方の、水位を制御しようとする側の
水路に、水位検知槽が連通され、その反対側の水路に導
水槽が連通され、フロート室が、導水調節口を介して、
上＝２水位検知槽と、自然導水口を介して、上記導水槽
と連通され、上記フロート室に収納されたフロートの殆
んどの部分が、通水調節口を介して上記水位検知槽と、
自然通水口を介して、上記導水槽と連通され、上記導水
調節口と通水調節口が、上記水位検知槽の水面に浮べた
浮体により、互に逆方向に開閉されて、上記フロートに
よりゲートを開閉して、水路の水位を制御するよう構成
したこと並びにフロート室が、補水装置を介して、水位
検知槽と、漏水口を介して、導水槽とそれぞれ連通され
、ゲートと連動する流出抑制弁により、自然導水口が開
閉されるよう構成したことを特徴とする自動水位制御ゲ
ートである。

〔作　用］フロート室とフロート内、すなわち、フロート内外に水
が導入され、それぞれの流入量または流出量が、水路の
水位如何により、弁を通じて加減されるので、フロート
内外の水位差は、上下流水路の水位差とはゾ等しくなり
、フロートに大きな作動力が働き、しかも、その大きさ
は、水路の水位が変化し、弁が動かない限り、フロート
の動きによって減少することがなく、しかも、フロート
が動き得る大きさを上下流水路の水位差の何倍にもする
ことができる。

したがって、フロート乎面積が極めて小さくなって、先
ず、従来技術の第一の問題点が解決され、同時に抵抗の
大きい種類のゲートも動かし得るので、第二の問題点も
解決される。

また、上流水位が下限値（水位）を超える場合には、フ
ロート室へ少量の水が補給され、且つ、ゲートの開度が
小さくなれば、フロート室からの流出量が抑制されるの
で、ゲートが全閉されることはない、第三の問題点も解
決される。

しかし、上流水位が下限水位と等しくなれば、フロート
室への流入が途絶し、一方、極く少量の水が常時流出し
ているので、ゲートは全閉し、したがって、上流水位が
下限水位を下回ることはない。

さらに、水路の流量が多く、ゲート開度が大きい場合に
は、フロート室からの流出量は抑制されないので、正規
の弁からの流入がなければ、フロート室からの流出を補
うことができず、したがって、自動的に上限水位が維持
されるので、本来の目的が損われることもない。

下流水位を一定に維持する作用については、一部使用条
件が付加される他は、上述の作用と変わらない。詳細は
実施例にゆする。

【実施例１以下、本発明の好適一実施例を図面を参照しながら詳述
する。なお、従来のものと共通する構成要素については
同一符号を使用するものとする。

先ず、上流水位を一定に保持する場合の構成について、
第１図、第２図により説明する。

図示するように、ゲートｌの上流側の水路２は通水口３
により水位検知槽４に連通され、ゲートｌの下流側の水
路５は導水口６により導水槽７に連通され、上記水位検
知槽４と導水槽７の間に、フロート室８が設けられ、こ
れにフロート９が収納されている。

上記フロート室８に開口された導水管ｌＯの他端は、導
水調節口１０ａとなって、水位検知槽４内に上向きに開
口され、下向きも一応は開口されるがパツキン１５ｃが
充填されることになっている８また、フロート室８の下
流側に開口された自然導水管１１の他端は、自然導水口
１１ａとなって、導水槽７内に上向きに開口されている
。

フロート９は、下方の一部が区画された密閉室９ａと、
その上方に形成された導水室９ｂとで形成され、その頂
部附近には、この場合には単なる孔からなる通気装置１
２が設けられ、上記導水室９ｂの底部には連通管１３の
一端が接続され、この連通管は密閉室９ａを貫通して、
このフロート９の運動に追随し得るよう途中が屈曲自在
とされて、他端はフロート室８内を貫通する通水管１４
に接続されている０通水管１４の一端は、水位検知槽４
内に通水調節口１４ａとして下向きに開口され、上方も
一応は開口され、他端は、自然通水口１４ｂとして導水
槽７内に開口されている。自然導水口１１ａおよび自然
通水口１４ｂの大きさは、フロート室８およびフロート
９の太きさと、ゲート１の所要の開閉速度に応じて、適
当に定められているが、これらに比して導水調節口１０
ａと通水調節口１４ａの大きさは、十分に大きくされ、
両者の間隔は、その間に置かれた流量調節弁１５の弁体
１５ａが何処にあっても、いずれか一方の口が必ず狭窄
されるように十分に小さくされている。

弁体１５ａは、連結棹１５ｂに固着され、導水調節口１
０ａおよび通水調節口１４ａの反対側の開口部は、いず
れも、連結棹１５ｂに固着されたパツキン１５ｃによっ
て閉塞され、連結棹１５ｂの上端近くに、適当な高さを
もって、調節自在に、水位検知浮体１５ｄが装着され、
小さな隙間からなる連通口１６ａにより水位検知槽４と
連通された格納層１６内に収納されている。

次に、ゲートｌとフロート９を連動させる構成の一例に
ついて説明する６両者の上方に跨って、軸１７が水平に
回転自在に支持され、これに、それぞれ、フロート９の
真上およびゲート１の側端近くにおいて固着された一個
の主動スブロケット１８と一対の従動スプロケット１９
に、それぞれ主動チェーン２０および従動チェーン２１
が懸架され、それぞれの一端にフロート９とゲート１が
懸垂され、他端には、フロート用カウンターウェイト２
２とゲート用カウンターウェイト２３が懸垂されている
。

なお、逆流のおそれがある場合に導水調節口１０ａ等か
らの逆流を防止し、また下流水位が著しく高くなる場合
に、導水槽７からの氾濫を防止するため、このような場
合には導水口６が管状とされて、逆流を防止するため、
これに適宜の制水弁（図示せず）が装着されることは勿
論である。

次に、各構成要素の詳細について説明する。

ゲートｌの重量は、如何なる状態においても、自重によ
って閉じ得るよう十分に太き（され、フロート９の重量
も、これに働く最も大きな浮力よりは大きくされている
。フロート用カウンターウェイト２２およびゲート用カ
ウンターウェイト２３の合計重量は、上流・水路２の水
位を制御部する場合には、水路Ｗの流量Ｑが多く、堰上
げなくても、上流水路２の水位が所定の高さに達してい
る時、換言すれば、フロート室８内とフロート９内の水
位かは譬等しい場合においては、逆流のおそれがない時
には、さらにゲートｌが上昇するようにゲート１とフロ
ート９の合計重量よりも大きくされ、逆流のおそれがあ
る場合には、ゲートｌが閉じるよう十分に小さくされて
いる。また、主動スプロケット１８の径は、従動スプロ
ケット１９よりも、十分に小さくされている。

次に、作用について説明する。

先ず、流量が減少して上流水位が下降すれば、水位検知
浮体１５ｄが露出し、弁体１５ａが下降して導水調節口
１０ａが狭められ、通水調節口１４ａが拡げられて、そ
のためフロート室８内の水位は下降して下流水位に近づ
き、フロート９内の水位は上流水位に近づいて、フロー
ト９に下向きの作動力が作用し、ゲート１が閉じて上流
水路２の水位が高くなる。

逆に、流量が増加してゲート１の上流水位が上昇すれば
、上述の作用と逆の作用によって。

ゲートｌが開き上流水位が低くなる。その際、水位検知
浮体１５ｄが僅かに動けば、格納槽１６内の水面がその
動きと反対の方向に動き、作動力が失われ、同様の現象
がフロート室８内にも生ずるのでゲートｌが一気に大き
く動くことはない、また、導水調節口１０ａと通水調節
口１４ａの間隔が適当にされているので、ゲートｌの開
運動と閉運動の場合における弁体１５ａひいては水位検
知浮体１５ｄの位置の差は極めて小さく、また、弁体１
５ａにか＼る水圧は、パツキン１５ｃにか＼る水圧と相
殺される構成となっているので、弁の抵抗は極めて小さ
く、したがって、ゲートｌが開く場合と、閉じる場合の
上流水位の差は極めて小さいので、流量の如何にか１わ
らず、上流水位をはシ一定に保持できる。また、水位検
知浮体１５ｄは調節自在に装着されているので、上記の
制御水位を任意に選択することもできる。

また、洪水となって、下流水位が所定の堰上げるべき水
位とは譬等しくなれば、フロート用カウンターウェイト
２２とゲート用カウンターウェイト２３の重量の合計値
が逆流のおそれがない場合には、十分に大きくされてい
るので、フロート９は、導水室９ｂ内の水を吐き出しな
がら上昇を続け、ゲートｌの下端が空中に飛び上るので
、洪水の疎通に支障をきたすことは全くなく、逆に、逆
流のおそれがある場合には、カウンターウェイトが小さ
くされているので、ゲートｌが全開せず、よって、逆流
することがない。

なお、洪水が去ってから、再び堰上げを開始するには、
水路Ｗの最上流部に設けられた取水ゲート（図示せず）
を閉じるか、或は、水路Ｗの途中に設けられた余水吐ゲ
ート（図示せず）を開けば、水路Ｗひいてはフロート室
８内の水位が低下し、フロート９の密閉室９ａが空中に
露出して、フロート９とゲート１が下降するが、主動ス
プロケット１８の径が従動スブロケット１９の径より十
分に小さくされているので、ゲート１が先に下降して、
全開に近い状態となり、水路Ｗの水が堰上げられて、通
水口３、水位検知槽４、通水調節口１４ａ　、通水管１
４、連通管１３を通じて導水部９ｂ内に水が浸入して、
上述した作用が行われ、再び水位が調節されるようにな
る。

次に、下流水位を一定に保持する構成について説明する
。

第１図および第２図において、上述した上流水位を一定
に保持する場合には、実線矢印（イ）の如（、左側が上
流水路２であるが、こ霜月１々魯陥席び碧山ぶ土倉目り
。「・か碧る。

その他に、この場合には、フロート用カウンターウェイ
ト２２とゲート用カウンターウェイト２３の合計重量は
、ゲート１とフロート９の合計重量よりも十分に小さく
され、また、ゲート１を全閉する必要がある場合には、
通水口３に制水間２４が付され、自然導水管１１に停止
弁２５が装着され、上流の水位が著しく高くなる場合に
は、導水槽１１が頂板（図示せず）で密封され、上記条
件が重った場合には、通気装置１２に水の通過を阻止し
、空気の通過を許容する空気弁（図示せず）が用いられ
る。

そこで、下流水位を一定に保持する場合、下流水位が所
定の水位より低くなれば、流量調節弁１５の弁体１５ａ
が下降して導水調節口１０ａが全閉され、通水調節口１
４ａが全開されて、フロート室８内の水位は上流水位と
は譬等しくなり、フロート９内の水位は下流水位と等し
くなり、フロート９に浮力が働くが、上述のようにカウ
ンターウェイトの合計重量が、フロート９のゲートｌの
合計重量に比べて十分に小さくされているので、ゲート
ｌが全開せず、よって、上下流の水位差が皆無となるこ
とはなく、したがって、上流水路５００の水位が高くな
り、下流水位が所定の水位よりも高くなれば、直ちに、
弁体１５ａが上昇して、フロート室８内とフロート９内
の水位が、それぞれ下流水位と上流水位にはｆ等しくな
って、フロート９とゲート１が閉じられて下流水位が低
くされる。

また、ゲート１が開くに、フロート室８から水が溢れる
ことがない点について補足説明する。

下流水位が所定値よりも低くなると、上述のとおり弁体
１５ａが下降して、導水調節口１０ａが塞がれて、フロ
ート室８内の水が上昇し１通水調節口１４ａが開かれて
、フロート９内の水位が低くなるが、上述の上流水位を
一定に保持する場合において説明したとおり、この場合
にも、自然導水口１１ａに比して通水調節口１４ａが十
分に大きくされていることは勿論であるので、フロート
９内の水位の下降速度は早く、フロート室８内の水位の
上昇速度は遅く、したがって、フロート室８内の水が限
界に達する前にゲートｌが開いて、導水調節口１０ａが
開かれて、フロート室８からの溢水は防止される。

次に、ゲートｌを全閉し、放流を停止する作用について
説明する。

制水間２４を閉じれば、水位検知槽４内の水位が上昇し
、弁体１５ａが通水調節口１４ａを塞ぎ、フロート９内
の水位が高まってフロート９が下降し、同時にゲートｌ
は自動的に閉じる。しかし、この段階では、自然導水口
１１ａから流下する流れがあるが、停止弁２５によりこ
の流れも止まる。

このように、水位を制御する場合に、上流水位の場合と
下流水位の場合には、若干構成を異にして行う必要があ
るが、相違するのは、下流水位を一定にする場合には、
上流水位が著しく高い場合があることと、ゲートを全開
にすることがあり得ること等の使用条件の差に起因する
派生的な部分構成が相違するだけで、基本的には全（同
一の構成でもって、目的が達成される。

［応用例］次に、上流水位を一定に制御する場合において、ゲート
開度を僅かに確保して置く時の構成について説明する。

はとんどの用水路においては、最小流量が最大流量の数
分の一以上であるので、既に説明した構成で十分である
。しかし、近年、畑地かんがいが普及してきたため、稀
に最小流量が最大流量の数十分の−ということがあり、
そのような場合には、ゲート１の開度が極めて小さいの
で、波動によってゲート１がしばしば全閉し、下流にお
ける水の利用に支障をきたすことがある。

本応用例は、極めて稀ではあるが、このような場合にお
いて、ゲート１が全閉することを防止し、併せて、水路
の貯留機能を利用する方法に関するものである。畑地か
んがいでは、スプリンクラが多（使用され、直径３０ｍ
を散水するスプリンクラで圧力３．０Ｋｇ／ｃｒｒ？の
能力のポンプが使用されている。したがって、水路から
水を導入する場合、水路の水位が成る程度低下しても支
障はないが、その限界を下限水位とし、流量が多（、ゲ
ートが全開するお′それが全（ない場合に、一定に保持
しようとする水位を上限水位とする。上限水位を保持す
る構成と作用については既に説明した。

こ＼では、そのゲートの開度を僅かに確保して上流水位
を一定に制御する応用例であり、先ず、その構成を説明
する。

第３図に示すように、補水管２６ａにネジでもって、調
節自在に嵌合され、上端が下限水位と等しくされた補水
槽２６ｂからなる補水装置２６が導水管１０に接続され
、自然導水管１１に極めて小径の漏水口２７が穿たれ、
フロート９に自然導水管１１の自然導水口１１ａに向い
合った流出抑制弁２８が固着を避けて懸垂されている。

補水管２６ａが自然導水管１１に比して、また、漏水口
２７が補水管２６ａに比して十分に小さくされ、流水抑
制弁２８が水圧に抗し得るよう十分に重くされているこ
とは勿論である。

次に作用について説明する。

流量が多く、ゲート開度が大きい場合には、流出抑制弁
２８は自然導水口１１ａから離れており、自然導水管１
１からの流出量は多く、また、補水管２６ａの大きさは
、自然導水管１１に比して十分に小さくされているので
、補水装置２６からの流入量だけではほとんど影響がな
く、フロート室８内の水位は低くなってゲートｌが閉じ
、上流水位が高くなって自動的に流量調節弁１５ａが上
昇して導水調節口１０ａが半開きとなり、上流水位が上
限水位に維持される。

しかし、流量が減少してゲート開度が小さくなると、流
出抑制弁２８が下降して、自然導水口１１ａがほとんど
塞がれて、フロート室９内の水位かはメ上流水位に近く
なるので、ゲート１は閉じなくなり、流量が減少すれば
、上流水位が上限水位よりも低くなる。このようにして
、上流水位が下限水位まで低下すると、補水装置２６か
らフロート室９内への流入量はな（なり、方、僅かなが
ら漏水口２７からの流出があるので、ゲートｌは全閉し
、下限水位が維持される。その際に、流出抑制弁２８は
フロートｌに固着されていないので、破損することはな
い。

〔効　果〕

本発明は次の効果を発揮する。

■　従来技術においては、もっともフロート乎面積を小
さくするように、経済的に、ゲートの軸とフロート懸垂
位置の距離を定めても、上下流の水位差の約９０パーセ
ントはフロートの下降に費され、ゲートの開方向、閉方
向に動く作動力には、それぞれ上下流の水位差の５パ一
セント程度が利用されるだけであったが、本発明におい
ては、上下流水位差の全てが、ゲートの開方向または閉
方向の作動力として働くから、効率がよい。

■　また、従来技術においては、フロートの下降量が上
下流の水位差に制約されるので、フロートのストローク
をゲートのそれの数分の一程度にせざるを得なかったが
、本発明においては、弁磯構を備えたフロート構造とす
ることで、フロートの下降ストロークの上下流の水位差
による制約を弱め、ゲートのストロークの約坏にフロー
トのそれを設定すればよいので、フロートの平面積は従
来のものの数十分の−となり、極めて経済的であるばか
りでなく、ゲートの種類に制約されることがなくなった
。

■　流量抑制弁を設けることによって、フロート室内の
水位をはｆ上流水位近くに保持できることで、水路流量
が減少しても、ゲートの開度を一定に保ち、下流への水
流を途絶せず、下流における水利用に支障をきたさない
。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の自動水位制御ゲートを示し
、そのうち、第１図は自動水位制御ゲートの一部破断乎
面図、第２図は第１図ＩＩ−ＩＩ　Ｎ！Ａ断面図、第３
図は応用例として変形を加えた第２図に相当する部分の
断面図、第４図は従来の自動水位制御ゲートの一部破断
乎面図、第５図は第４図Ｖ−Ｖ線断面図である。ｌ・・・ゲート、　　　　２，５００・・・上流水路、
３・・・通水口　　　　　４・・・水位検知槽、５・・
・下流水路、７・・・導水槽、９・・・フロート、１０ａ・・・導水調節口、１１ａ・・・自然導水口、１３・・・連通管、１４ａ・・・通水調節口、１５・・・流量調節弁、１５ｂ・・・連結稈。１５ｄ・・・水位検知浮体、１６ａ・・・連通口、２６ａ・・・補水管、２８・・・流出抑制弁。特許出願人豊国６・・・導水口８・・・フロート室、１０・・・導水管、１１・・・自然導水管、１２・・・通気装置、１４・・・通水管、１４ｂ・・・自然通水口、１５ａ・・・流量調節弁体。１５ｃ・・・パツキン１６・・・格納槽２６・・・補水装置、２６ｂ・・・補水槽、工業株式（ばか２名）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ゲート上流または下流の、いずれか一方の、水位
を制御しようとする側の水路に、水位検知槽が連通され
、その反対側の水路に導水槽が連通され、フロート室が
、導水調節口を介して、上記水位検知槽と、自然導水口
を介して、上記導水槽と連通され、上記フロート室に収
納されたフロートの殆んどの部分が、通水調節口を介して上記水位検知槽と、自然通水口
を介して、上記導水槽と連通され、上記導水調節口と通水調節口が、上記水位検知槽の
水面に浮べた浮体により、互に逆方向に開閉されて、上
記フロートによりゲートを開閉して、水路の水位を制御
するよう構成したことを特徴とする自動水位制御ゲート。
（２）フロート室が、補水装置を介して、水位検知槽と
、漏水口を介して、導水槽とそれぞれ連通され、ゲート
と連動する流出抑制弁により、自然導水口が開閉される
よう構成したことを特徴とする特許請求の範囲第（１）
項記載の自動水位制御ゲート。