JPH0833003B2 - 自動回動堰 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、河川または水路を堰上げて取水するための
自動回動堰（ゲート）に関するものである。

（従来技術） 河川または水路には、通常、上流水位をほぼ一定に保
持するためにゲートが設置される。従来、このゲートと
してはフロートを利用して作動するようになっているも
のがあり、その一つとして第６図に示すような自動操作
可能なテンターゲート１がある。図において、水路２の
上方を横断して回動自在に設けた主軸３にアーム４が上
下流方向に固着され、アーム４の上流端には主軸３を中
心とする円弧状の扉体５が固着され、水路２を堰上げ可
能に配置されている。一方、アーム４の下流端近くの下
方にカウンターウエイト６が調節自在に装着されてい
る。水路２の側方には静水池７と、越流堰８を介して静
水池７と連通するフロート室９とが設けられており、低
水池７はゲート１の上流側水路に通水口10を介して連通
され、フロート室９は小径の流出口11を介してゲート１
の下流側水路に連通されている。そして、フロート室９
内に収納されたフロート12は、主軸３にアーム４と同方
向に延ばして固着されたフロートアーム13の上流端に懸
垂されている。なお、越流堰８の堰長は流出口11の断面
積に比して十分に大きくされている。

次に上記ゲート１の作用について説明する。ゲート１
の上流側水路と静水池７の水位が、越流堰８の堰頂より
も僅かに高くなると、越流堰８の堰頂が流出口11の断面
積に比して十分に大きくされているので、フロート室９
内の水位が上昇し、その結果、フロート12と扉体５が上
昇して流下量が増加しゲート１の上流水路の水位が低く
なる。一方、静水池７の水位が低下すればフロート室９
内への流入量が減少しフロート室９内の水位の上昇が止
まるのでゲート１は静止する。ゲート１の上流水路の水
位が低下した場合における作用については自明の事であ
るので説明を省略する。

ところで、上記ゲート１においてその開閉精度を上げ
るには、フロート12の平面積を小さくすれば良いが、こ
の場合浮力が小さくなるので、第一に、主軸３から扉体
５までの距離（以下、扉体５のアーム長と云う）を小さ
くして扉体５に装着された水密ゴム（図示略）の抵抗ト
ルクを小さくし、第二に主軸３からフロート12中心まで
の距離すなわちフロートアーム13の長さを大きくする事
が必要である。換言すれば、扉体５のアーム長に対する
フロート12のアーム長の比率（以下、アーム長比とい
う。）を大きくする必要がある。

しかしながら、第６図に示す従来技術においては、水
路２の流水量が多くゲート１の上・下流側の水位差が少
ない場合に、フロート12の昇降し得る高さは極めて少な
く、一方、扉体５の下方を通過する水流の速度は小さい
ので、扉体５が大きく開閉しなければ上流水位を一定に
保持できないという問題がある。このことは、水理学的
な制約のために扉体５とフロート12のアーム長比を極め
て小さくせざるを得ないと云うことを意味し、上記開閉
精度を上げることに関してマイナスとなる。

そこで、本発明者は、第７図に示すようなゲート14を
提案した（特願平１−173532号参照）。従来のゲート１
（第６図参照）と異なる部分は、フロート15内を密閉室
15aとその上部に配した上部室15bとに区画し、上部室15
b内部を密閉室15aを貫通し屈曲自在の連通管16を介して
ゲート14の下流側水路に連通させたことにある。これに
より、上部室15b内部の水が出入しながらフロート15が
昇降するので、フロート15に働く作用力は、フロート15
の昇降に拘らず、フロート室９と下流側水路の水位が大
きく変化しない限り消失する事がないから、フロートア
ーム13の長さには理論上の制約がないので、フロート室
９の底面を低くして、フロート15のアーム長を大きくす
る事ができる。

なお、アーム４の下流端に取付けられたカウンターウ
エイト６は、重さと高さが調節可能とされ、装置全体の
重心位置が、ゲート14の全閉状態においては主軸３の上
流側の斜め上方に、全開状態においては主軸３の下流側
の斜め上方に来るようにされている。以上のことから、
洪水時においては、上記の重心の作用によって、フロー
ト15は上部室15b内部の水を吐き出しながら上昇し、扉
体５の下端が空中に上昇してゲート14が全開する。洪水
が去って、水路２の水位が低くなれば、空中に露出され
たフロート15の下部の密閉室15aの重さによって、フロ
ート15が下降すると共に扉体５が下降する。そこで、再
び堰上げが開始されるようになる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記構成においても、扉体５のアーム
長は依然として大きく、フロート室９の底面は深くな
り、したがって、扉体５とフロート15のアーム長比はあ
まり変わらず、フロート15の平面積は依然として大き
く、設置スペースを必要とすると云う問題は残ったまま
である。

また、扉体５とフロート15のアーム長比が小さいと云
う以外にも、フロート15が直接フロートアーム13に懸垂
されていることで昇降にともなってフロート15が上・下
流方向に変位し、このために、フロート室９内のフロー
ト15との隙間を広く取らねばならず、したがって、フロ
ート15に働いている作用力がなかなか減少せず、また一
方、扉体５の抵抗は動き始めると、静止摩擦抵抗から動
摩擦抵抗に変って減ずるということから、扉体５が過剰
に動くということであり、この結果、流量が少ない場合
には、扉体５が絶えず開閉を繰返し、水面が一定しない
と云う問題があった。

本発明は扉体を操作するフロートの動作を確実にして
安定した堰上げの行える自動回動堰を提供することを目
的とする。

（課題解決のための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、水路両壁の計
画水位より低い位置に主軸を回動自在に設け、該主軸に
この上流側に配した水路を横断する扉体をアームを介し
て固着し、 前記水路に沿い前記扉体の側方にフロートを収容した
フロート室を設けると共に、水路の扉体上流側と連通す
る静水池および水路の扉体下流側と連通する導水池を設
け、前記フロート室と前記静水池とを連通させると共に
前記フロートの内部を前記導水池と連通させ、 前記水路の側壁の主軸の上方位置に支柱を立設し、該
支柱に設けた下部軸により上・下流方向に突出する下部
アームを回動自在に設け、 該下部アームの上流側部とほぼ同じ長さの上部アーム
を、前記支柱に上流側に向けて回動自在に設け、該上部
アーム先部と前記下部アームの上流側部先部とで支持さ
れる鉛直材および該鉛直材に固着した、上流側に突出す
る水平レールを設け、該水平レール上を移動可能に設け
たローラーを、前記フロートに立設した連結部材に軸支
させ、 前記下部アームの下流側部とほぼ同じ長さのリンクを
前記主軸に下流側に向けて固着し、該下部アームの下流
側部先部と該リンク先部とを連結材で回動自在に連結し
たことを特徴とする。

（作 用） 本発明は上記のように構成するものであるので、主軸
が計画水位以下の位置に軸支されるので、水路を開閉す
る扉体の回動角は大きくなるがアーム長は著しく小さく
なり、扉体作動時の抵抗トルクが小さくなる。

一方、フロートの昇降を伝達する下部アームの下部軸
は連結材により主軸の上方に位置させたので、従来のフ
ロート室の上方空間が広くなり、フロート室の製作は底
面を僅かに堀込むだけで良く、また、フロートのアーム
長を大きくすることができ、扉体とフロートのアーム長
比を著しく大きくすることができる。

また、下部アームの上流側部がリンク機構とされ、水
平レールが水平を維持して回動し、ローラーが水平レー
ル上を移動することになるので、フロートは定位置で垂
直に昇降でき、フロートとフロート室内との隙間を極力
小さくすることができる。

したがって、フロートの平面積を小さくするだけでな
くその水面積を小さくすることができる。このため、フ
ロートが僅かに昇降しただけで、フロート室内の水面が
フロートと反対方向に大きく動いて、フロートに働いて
いた作用力が消失し、扉体の無駄な動きがなくなり効率
良く作動する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。第３図に示すように、水路17にはその流れを堰上げ
るゲート18が設けられ、水路17を横断する扉体19には、
その両側端に配置された厚板の縦桁20と、扉体19の下流
側面のほゞ中間の高さの位置に扉体19と一体となってそ
の両側端は縦桁20に固着された箱状の断面を形成する捩
り桁21と、扉体19の下端近くに固着されその両端も縦桁
20に固着された水平桁22（第１図参照）とが、組み付け
られている。そして、両側の縦桁20の下流側のほゞ中間
の高さの位置に各々アーム23,23が固着されている。

アーム23の方向は、ゲート18の全閉状態において、ほ
ゞ水平にされ、その下流側端部に形成された孔に、両側
に柄を有する主軸24の先端が外側から緩く嵌合され、両
者はスプリングピン25によって結合され、一方の主軸23
は水路17の壁内に埋設されている主軸受26に回動自在に
軸支され、他方の主軸24は水路17の壁内に埋設されてい
る主軸受26に軸支されると共に貫通し、後述する並設さ
れた導水池27を横断して外側の壁内に埋設されている副
軸受28（第２図参照）に回動自在に軸支されている。ま
た、扉体19の側方には水路17の壁を隔てて静水池29が設
けられ、さらに下流側に向かって順にフロート室30およ
び導水池27が設けられている。静水池29はゲート18の上
流側水路と壁に穿設された通水口31を介して連通され、
また、静水池29は越流堰32を介してフロート室30と連通
されている。また、フロート室30は底部に配した小径の
流出管33を介して導水池27と連通し、また、導水池27は
水路17の壁に穿設された導水口34を介してゲート18の下
流側水路に連通されている（第1,2図参照）。

次に越流堰32の構成について説明する。第２図に示す
ように、静水池29内に上方を開口したタンク状の注水槽
35が、その上端の高さを所定の堰上がるべき計画水位よ
りも適当に低くされて配置され、注水槽35の下部に注水
管36が角ネジを介して結合され、注水管36の他端はフロ
ート室30の、最も低い状態におけるフロート37の下端よ
りも低い位置に開口されている。注水槽35の流入口35a
付近は筒形の防塵防波筒38によって囲繞されている。ま
た、注水槽35の周長は流出管33の断面に比べて十分に大
きくされており、注水槽35の曲目から水を越流させる事
によって注水槽35の水面積を極力小さくしている。

フロート室30に設けられたフロート37は、その下部に
密閉部37aを形成し、その上方は導水部37bとされ、頂板
に通気口37cが穿たれている。また、フロート室30の上
流側壁面中央および下流側壁面中央の近くの底面にそれ
ぞれ鉛直に突き出された一対のガイド棒39,39が固着さ
れ、このガイド棒39はフロート37に固着されたガイドパ
イプ40に挿通されており、このため、フロート37はガイ
ド棒39に沿って昇降し、フロート37のフロート室30内の
位置は確定するのでフロート37との間の隙間は極力小さ
くされている。また、導水部37bの下端に開口する導水
孔41は密閉部37aを貫通してフロート37の下端におい
て、フロート37の昇降に支障がないよう十分な長さの可
撓性の導水管42と接続され、導水管42の先端はフロート
室30の壁を貫通して導水池27内に開口されている。な
お、流出管33と導水管42の大きさはゲート18の開閉速度
が適当となるように決定されている。

前述した導水池27内を横断した主軸24は、その中央部
の位置に、連結装置43のリンク44が固着されその先端に
下部連結ピン45を介して連結材46が回動自在に接続され
ている。また、導水池27内を横断した主軸24の上方に、
この導水池27の壁上面に立設した一対の支柱47,47に軸
支された下部軸48が主軸24と平行に回動自在に設けられ
ている。この下部軸48に、一対の支柱47,47の内側に位
置して、上・下流方向に延びる一対の下部アーム49,49
が固着され、この下部アーム49の下流側端に、一対の下
部アーム49,49を連結する上部連結ピン50を介して、上
記の連結材46の上端部が回動自在に接続されている。こ
の構成において主軸24、連結装置43の下部連結ピン45と
上部連結ピン50および下部軸48を結ぶ線は平行四辺形を
形成しリンク機構になっている。

次に連動装置51を説明する。下部軸48の上方に支柱47
に軸支されて上部軸52が水平に回動自在に設けられ、上
部軸52に上流側に延びた一対の上部アーム53,53が固着
されている。そして、下部アーム49の上流側先部と上部
アーム53の先部とに連絡し、それぞれ、下部支持ピン54
と上部支持ピン55を介して一本の鉛直材56が設けられて
いる。鉛直材56から上流に向けて直角に、下部レール57
と上部レール58が突き出され、その間に緩く嵌合された
ローラー59を有する連結部材60を介して、上記のフロー
ト37が支持されている。この構成において、下部軸48、
下部支持ピン54、上部支持ピン55および上部軸52を結ぶ
線は平行四辺形を形成しリンク機構になっている。

また、支柱47に軸支された下部軸48に固着された下部
アーム49の下流側の下方には枝アーム61が突き出し、こ
の枝アーム61によってカウンターウエイト62が装着され
ている。下部軸48から見たカウンターウエイト62の位置
は、ゲート18の主軸24からゲート18の重心位置を見た真
反対の方向よりもやゝ上方にされている。なお、支柱47
に支持されて上流側に取り付けられた枠63に前述したガ
イド棒39の先端が固定されている。また、ゲート18のア
ーム23が直立した状態において、アーム23をその下流側
に接する位置で支持するように水路17の側壁にストッパ
ー64が固着されている。

次に構成の詳細について説明する。先ず所定の堰上げ
るべき計画水位と、そのやゝ上方に実用上許容され得る
限度内において上限水位が設定され、下流水位が計画水
位、上流水位が上限水位となるようなゲート18の開度に
おいて、フロート室30とフロート37の導水部37b内の水
位が等しくなれば、ゲート18が閉じるように、カウンタ
ーウエイト62の重さが加減され、またフロート37の平面
積は、フロート室30内の水位が上限水位になればゲート
18が開くよう十分に大きくされている。

カウンターウエイト62の重さと、下流水位が計画水位
で上流水位が上限水位の状態におけるカウンターウエイ
ト62の水平方向の位置は、上流において確定したので、
次に、この状態におけるカウンターウエイト62の高さに
ついて説明をする。この高さを決定するに先立って、先
ず、上記の開度以下の各々の開度において、ゲート18が
確実に開き得る限度内において全体の重心の高さは、な
るべく高くされるが、全体の重心位置がそのようになる
ようにカウンターウエイト62の高さが決定されている。

なお、全体の重心位置の問題について補足する。本発
明においては、上記のとおりゲート18および運動装置51
等は三つの軸に分散されて軸支されているので、全体の
重心と云う用語は適切でないように見えるが、全体が一
体となって回動するので、力学的には、全ての部分が連
動装置51の下部軸48に支持されていると見做す事が出来
る。したがって、ゲート18等の全てが下部端に直接に支
持されているものと仮想して、カウンターウエイト62を
除いた部分の重量と重心位置を予め選定して置けば、カ
ウンターウエイト62の重量と位置は上記の構成要件に基
いて容易に求める事ができる。

フロート37の密閉部37aの上端の高さは、水路17の最
上流に配置するゲート18については、密閉部37aの一部
が空中に露出した事によって生ずる閉方向のトルクと、
ゲート18の摩擦抵抗トルクの和が、自重の偏心力による
開方向のトルクよりも適当に小さくなるようにし、同一
水路に複数のゲート18を設置する場合には、下流に行く
に従って順に小さくなるようにする。

なお、フロート室30への流入手段、下流側水路への連
通する構成については静水池29と導水池27とを連通可能
とした通水管を配置した構成のもの（特願昭63−326668
号参照）を組合わせても良い。また、回動部全体の重心
位置を軸よりも高くして洪水時にゲート18を全開させる
構成となっているが、上流に余水吐がある場合には、む
しろ洪水時にゲート18が全開しない構成とするのが良
い。

次に作用を説明する。

まず、第５図のグラフはゲート開度と水位との関係を
示すもので、上記の構成においてフロート37の平面積と
カウンターウエイト62の重さと位置を決定した下流水位
が計画水位の高さになり、上流水位が上限水位の高さに
なる状態をパターンIIIと称し、ゲート18の全閉状態を
パターンＩ、上記のパターンＩとパターンIIIの中間の
状態をパターンIIと称する事とする。また、曲線は、
ゲートの各開角度毎の下流水位を示し、曲線は、ゲー
ト18が静止するフロート室30内の水位を示すものであ
り、偏心力による開方向のトルクをフロート37に働く浮
力による開方向のトルクが均衡するのに必要なフロート
37の内外水位差が曲線と比較することで理解できる。

上記の構成において既に説明したとおり、パターンII
Iにあっては、フロート室30内の水位が上・下流の水面
の中間の高さにある場合には、自重の偏心による閉方向
のトルクと、フロート37に働く浮力による開方向のトル
クが均衡し、フロート室30の水位が上流水位と等しくな
れば、ゲート18が開くようにフロート37の平面積が決定
されているが、ゲート18の開方向と閉方向の抵抗トルク
が等しい事は勿論であるので、上記の構成は、換言すれ
ばフロート室30内の水位が上流水位と等しく、フロート
37の内外水位差がゲート18の上・下流の水位差と等しく
なった場合に、ゲート18の抵抗トルクの２倍のトルクが
フロート37によって発生する事を期待する事になる。こ
の事は、パターンIIにおいても変りがないが、パターン
IIにおいては、第５図に示すように、流量の減少に応じ
て、フロート37の浮力の根源となる上・下流の水位差が
増加し、一方、ゲート18に働く上・下流の水圧差の増加
にともなう抵抗トルクの増加は若干あるが、自重による
抵抗トルクが大きいので、パターンIIIに比してパター
ンIIにおいてはフロート37の平面積に余裕が生じ、フロ
ート室30内の水位が上流水位と等しくなればフロート37
に浮力が働いてゲート18が開き、下流水位と等しくなれ
ばフロート37に働く浮力が消失し自重の偏心力の作用に
よってゲート18が閉じる。

一方、流出管33部の上・下流の水位差とフロート室30
の通過流量がゲート開度によって異なるので、ゲート18
が静止状態になっている時の上流水位は、流量の如何に
よって若干異なる。しかし、注水槽35の周長が流出管33
の断面に比して十分に大きくされているので、抑々、注
水槽35上の越流水準自体がきわめて小さく、越流水準の
差にもとづく上流水位の差は、実用上はいささかも問題
にならない程に極めて小さい。また、上記の構成からし
て、流量が増減すれば当然ゲート18が開閉するが、フロ
ート室30への流入量は開く時には増加し、閉じる時には
減少する必要があるのでこれも上流水位が若干変動する
要因となる。しかし、上記のとおり注水槽35の周長が大
きく越流水源が極めて小さくされているので、上流水位
が昇降始めると直ちにフロート室30内への流入量が増減
する。また、連動装置51の水平レール57,58とローラー5
9を用いてフロート37の上・下流方向の変位を起こさな
い構造とし、フロート室30の隙間を極力小さくしたの
で、フロート室30内の水位も流水の増減に対して直ちに
昇降し、フロート37の作動によってゲート18は遅滞なく
追随する。したがって、突発的な洪水の場合以外にはフ
ロート室30内への流入量の変化は微々たるものであるの
で、上流水位の変化は極めて小さくほぼ一定と見做し得
る。

次にフロート37の導水部37bの作用について説明す
る。まず水路17の上・下流の水位差が小さい場合には、
扉体19の下方を通過する水流の流速が小さいので、流量
の増減が極めて僅かであっても扉体19は大きく昇降する
事が水理学的に要求される。このため、扉体19とフロー
ト37のアーム長比を大きくすることのほか、フロート37
内の導水部37b内を下流側水路に連通している。したが
って、仮に扉体19の動きが不十分でフロート室30内と下
流側水路の水位が変らなければフロート37の内外の水位
差が変らない事になるので、フロート37に働く作動力は
消失せずフロート37は昇降し得る。したがって、扉体19
の動きは敏捷となり、また、扉体19のアーム23を短く、
かつ、アーム23の回動角を大きくできる。

次に、ゲート18のアーム23を水中に設けた事に関する
作用について説明する。上記理由により、ゲート18の主
軸から、扉体19までの距離を小さく、フロート37までの
距離を大きくする事が可能であり、また、そのようにす
る事によって扉体19に装着される水密ゴムの抵抗トルク
が小さくなり、その結果、フロート37の作動トルクが大
きくなってフロート37の平面積を小さくすることができ
る。このような視点に立って、主軸24を水中に設けたの
でアーム23の長さを極めて小さくすることが可能とな
り、ほぼ扉体19の高さ程度の長さで済み、したがって、
フロート37の平面積が小さくなるだけでなく、ゲート18
が極めて小刻みに動くので、流下量が大きく変化せず上
流水位が安定する。

ゲート18が小刻みに動く事の必要性について補足説明
する。近年、畑地潅漑が普及し、また、上水道と農業用
水の共同事業が行われているが、これらの場合には、水
路断面に比して冬期の流量が極めて少なくゲート18の開
度が2cm内外に過ぎない事がある。従来技術において
は、このような場合に、ゲート18は前述したように大き
く変動するので流下量が激変し上流の水位も安全せず絶
えず変動する。その原因は、静止摩擦係数に比して動摩
擦係数が小さいために、一旦動き始めるとゲート18の抵
抗トルクが激減し、一方、フロート37に働いていた作動
力は、僅かにフロート37が昇降した位置では消失せず、
しかも、扉体19とフロート37のアーム長比が小さいため
に、扉体19が増巾して開閉するためである。

上記のような視点から、本発明においては、前述した
とおり主軸24を水面下に設ける事によって扉体19のアー
ム長が極力小さくされ、一方、フロート37内に水を導入
しフロート室30の底面を深く掘り込む事によって、フロ
ート37のアーム長が極力大きくされている。したがっ
て、比較の問題ではあるが扉体19が僅かに昇降すれば、
フロート37は大きく動く。また、フロート室30内のフロ
ート37との隙間が極力小さくされているので、扉体19が
僅かに昇降した段階において、フロート室30内の水面が
フロート37と逆方向に動いてフロート37に大きな制動力
が生じ、また、フロート37のアーム長が大きくされてい
るので大きな制動トルクが働き、したがって、扉体19の
動きは極めて小刻みとなる。そして、ゲート18の開閉の
度合いが不足であっても、フロート室30内の隙間が極力
小さくされているのでゲート18は矢継早やに動く。した
がって、ゲート18の動きがどのように小刻みであって
も、ゲート18の動きが不足なために上流水位が大きく変
化する事はあり得ない。

なお、上記の計画水位は正確に云えば計画用水位であ
り、人為的に取水量を加減する事によって調節されるも
のであるので、計画上は十数年に一回の渇水の場合にし
か起らない事とされているが、実際には文字通り我田引
水が行われ水需要の最盛期においては、毎年、計画水位
まで水位を上昇させて使用されるのが普通である。した
がって、下流水位が計画水位になった後において流量が
減少すれば、直ちにゲート18が自動的に閉じて上流水位
を確保する必要がある。このような場合でも本発明では
上記の構成において説明したとおり、パターンIIIの状
態において、フロート37の内外水位が等しくなれば自重
の作用によってゲート18が閉じるように構成されてお
り、また、パターンIIにおいては、パターンIIIよりも
重心位置が上流側にあってより閉じ易くなっているので
問題はない。

また注水槽35の上端の高さが計画水位よりもやゝ低く
されているので、パターンIIの大部分の領域においては
上流水位はほぼ計画水位に等しい。しかしながら、下流
水位が計画水位に近くなると上流水位は徐々に計画水位
よりも高くなり、下流水位が計画水位になれば上流水位
は上限水位になる。

次に、洪水になってゲート18が開く作用について説明
する。パターンIIIの開度のまゝで洪水を迎え流量が増
加すれば下流水位も上昇するが、上流水位はそれ以上に
増加するので上・下流の水位差はパターンIIIよりも大
きくなる。したがって、洪水になって流量が計画流量以
上になってもゲート18の開度がパターンIIIのまゝであ
る事は有り得ず、洪水になればゲート18は徐々に開いて
行く（第４図参照）が、下流水位が上昇するので、上流
水位が上限水位以上に高くなる事は避けられない。しか
し、ゲート18が開くにつれて、自重の重心位置が軸の真
上に近づくので、徐々に上・下流の水位差は小さくな
り、さらに、自重の重心位置が回転軸の下流側に来れば
ゲート18は重心の作用によって自発的に開き始める。以
下、この状態をパターンIVと称する事とし、パターンII
IからパターンIVになるまでの間のゲート18の回動角に
ついて説明すると、上記のとおりパターンIIのあらゆる
開角度の状態において、ゲート18が開き得る限度内にお
いて重心の位置がなるべく高くされているので、パター
ンIIIからパターンIVの間の回動角が小さくて済み、し
たがって、パターンIVにおける水位が計画水位よりも著
しく高くなる事はない。

また、或る設計基準によれば、水路17の余裕高、すな
わち水面から水路側壁の上端までの高さは、計画用水位
の場合には20乃至30cm程度が要求されているが、計画洪
水位の場合には10cmまで許容されている。したがって、
フロート37の平面積は通常は上記の構成の説明どおりに
パターンIIIを基準にして決定すれば差支えない。しか
し、社会的な特殊事情のために極めて近接して下流にゲ
ート18が設けられ、堰上げられている場合には、重心位
置が低いためにパターンIIIとIVの間の回動角が大き過
ぎて上流水位が高くなり過ぎる事が絶無とは云い切れな
い。そのような場合には、パターンIVの水位を基準にし
てフロート37の平面積を大きくすれば容易に対処でき
る。

なお、パターンIIIよりもゲート開度が大きくなった
後においては、流量が減少し下流水位が低下しても直ち
に自動的に閉じる事は出来ないが、一旦洪水になった後
においては、一日間程度の間は取水しないのが普通であ
る。しかし、どうしても直ちに堰上げを再開したい場合
には河川等からの取水口において一旦流量を減じてフロ
ート37の密閉部37aを空中に露出させれば直ちに堰上げ
が再開される。

次にパターンIVの後の作用について説明する。パター
ンIVにおいて、ゲート18の自発的な開運動が始まると、
フロート37の導水部37b内の水は導水管42を通して排出
され、フロート室30内の水は注水槽35と流出管口33から
補給され、フロート37の上昇は連結装置43によって扉体
19をさらに回動させる。上記の水の移動は瞬時に行われ
る事がないので適度の速さでゲート18は開き続け、アー
ム23が鉛直となったときに扉体19の上端と下端の高さが
等しくなり、アーム23はストッパー64に圧着されて静止
状態となる。とくに、その最終段階においては、上記の
構成の説明のようにフロート37の密閉部37aの一部が空
中に露出されて閉方向のトルクが開方向よりも適当に小
さくされているので回動速度が特に小さくなり、アーム
23は静かにストッパー64に接触する。この状態をパター
ンＶと称する事とする。

パターンIVからパターンＶになるまでの時間は瞬時で
はないが極めて短かい。したがって、パターンＶの水位
はパターンIVとほゞ等しいが、さらに流量が増加して水
位が上昇してもストッパー64によって静止状態が保持さ
れる。

パターンＶにおける扉体19の姿勢は、上流側から見た
投影面積がもっとも小さく、かつアーム23が垂直状態で
あり、上流側からかゝる水圧をストッパー64によって受
け止め得るもっとも安定した姿勢である。

次に、洪水が去って堰上げを再開する作用について説
明する。流量が減って水位がパターンＶに示す水位より
もやゝ低くなればゲート18は閉じ始め、パターンIIIの
開度になれば、重心の作用によって自発的に閉運動を続
け再び堰上げが開始される。このとき、フロート37内に
水が入りフロート室30内の水が排出される働きがあるの
で、閉運動の速度はそれらの作用によって決まる。

次に、上記のように、ゲート18の開度がパターンIII
の状態になって、自発的な閉動作が開始される時の水路
の水位について考察する。上記のとおり、ゲート18がパ
ターンIVにおいて開き始めた後においては、暫らくの
間、密閉部37aが空中に露出しない事が必要である。何
故ならば、パターンIVにおいては重心の作用は、ゲート
18の摩擦抵抗のほゞ等しいので、いささかでも密閉部37
aが空中に露出すれば開運動を続ける事は出来ない。本
発明では、前述した通りパターンIVにおいては密閉部37
aの上端は水没している。また、パターンIIIとパターン
IVの間においても、密閉部37aの上端が下流水位よりも
高くなればその分だけ上・下流の水位差が大きくなって
好ましくないので、パターンIIIとパターンIVの間にお
いてもゲート18が開く場合には密閉部18aの上端は下流
水位以下でなければならない。一方、ゲート18が閉じる
際には密閉部37aが空中に露出する必要があるので、ゲ
ート18が自発的に閉じ始めるためには水路の水位が計画
水位よりも適当に低くなる必要がある。しかしながら、
既に説明したように洪水時においては分水、すなわち、
堰上げは急ぐ必要がないのが普通であり、また、特殊事
情があって急ぐ場合には、取水ゲートを一旦閉じるか、
或は、最上流のゲート18を人為的に閉じれば一時的に流
下量が減少し水路の下流側水位が低下するので、下流に
配置したゲート18を次々と自動的に堰上げることができ
る。

なお、複数のゲート18が同一の水路に設置されている
場合に、上流のゲート18よりも下流のゲート18が先に閉
じると、水路17の水位は下流のゲート18によって堰上げ
られて上流のゲート18位置における水位が低下せず、上
流のゲート18は洪水時と同様の動作をする虞れがある
が、密閉部37aの上端の高さを下流のものほど順次に低
くすることによって解決される。

次に、ゲート18の力学的な作用について補足する。扉
体19の背面に捩り桁21が設けられているので、フロート
室30および連動装置51が扉体19の片側に設置されてもこ
の荷重による扉体19の左右の捻れが解消され、さらに、
左右一対のアーム23の取付け角度が等しくなってアーム
23には捩りがかからないのでアーム23の板厚を薄くして
流水中に設置できる。また、扉体19の下縁には強大な水
圧がかかるが、水平桁22が固着されて強固になっている
ので応力を軽減することができる。

（発明の効果） 本発明は以上のように構成したものであるので、扉体
の回転中心となる主軸を計画水位より低い位置に設置
し、連結材によってフロートの回動軸（下部軸）を主軸
の上方に設置したことによって、扉体とフロートのアー
ム長比を著しく大きくすることができ、しかも、水平レ
ールとの連結によってフロートとフロート室との隙間を
小さくしたので、フロートの急激な上下動が抑制されて
ゲートの動きが極めて円滑となり、安定した堰上げを行
うことができる。また、全体を小さくすることができて
設置場所も広くなく経済的となるばかりか、ゲート本体
の大部分が常時は水路内に隠れていることになるので景
観を損なうこともない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による実施例のゲートの水路中の縦断面
を示す側面図、第２図は実施例のゲートの側方の静水池
等の縦断面を示す側面図、第３図は実施例のゲートの平
面図、第４図は実施例のゲートの動作を示す側面図、第
５図は実施例のゲートの開度と水位との関係を示すグラ
フ、第６図は従来のゲートの側断面図、第７図は他の従
来のゲートの側断面図である。 17……水路 19……扉体 23……アーム 24……主軸 29……静水池 30……フロート室 37……フロート 43……連結装置 51……連動装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水路両壁の計画水位より低い位置に主軸を
   回動自在に設け、該主軸にこの上流側に配した水路を横
   断する扉体をアームを介して固着し、 前記水路に沿い前記扉体の側方にフロートを収容したフ
   ロート室を設けると共に、水路の扉体上流側と連通する
   静水池および水路の扉体下流側と連通する導水池を設
   け、前記フロート室と前記静水池とを連通させると共に
   前記フロートの内部を前記導水池と連通させ、 前記水路の側壁の主軸の上方位置に支柱を立設し、該支
   柱に設けた下部軸により上・下流方向に突出する下部ア
   ームを回動自在に設け、 該下部アームの上流側部とほぼ同じ長さの上部アーム
   を、前記支柱に上流側に向けて回動自在に設け、該上部
   アーム先部と前記下部アームの上流側部先部とで支持さ
   れる鉛直材および該鉛直材に固着した、上流側に突出す
   る水平レールを設け、該水平レール上を移動可能に設け
   たローラーを、前記フロートに立設した連結部材に軸支
   させ、 前記下部アームの下流側部とほぼ同じ長さのリンクを前
   記主軸に下流側に向けて固着し、該下部アームの下流側
   部先部と該リンク先部とを連結材で回動自在に連結した
   ことを特徴とする自動回動堰。