特許 7442197 跳水防止ガイド付き取水装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-22

(45)【発行日】2024-03-04

(54)【発明の名称】跳水防止ガイド付き取水装置

(51)【国際特許分類】

   E03B 3/04 20060101AFI20240226BHJP

   E02B 5/08 20060101ALI20240226BHJP

   E02B 9/04 20060101ALI20240226BHJP

【ＦＩ】

E03B3/04

E02B5/08 101Z

E02B9/04 E

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021006403

(22)【出願日】2021-01-19

(65)【公開番号】P2022110783

(43)【公開日】2022-07-29

【審査請求日】2023-01-31

(73)【特許権者】

【識別番号】594150741

【氏名又は名称】日本エンヂニヤ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100068663

【弁理士】

【氏名又は名称】松波 祥文

(72)【発明者】

【氏名】牧志 龍男

【審査官】荒井 良子

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－０７４２３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０３Ｂ ３／０４

Ｅ０２Ｂ ５／０８

Ｅ０２Ｂ ９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上面開口部に取水スクリーンが斜め後ろ下がりに設置され、該取水スクリーンの上方に連続した流入受板が斜め後ろ下がりに設置されたボックス状本体の左右両側面を構成する側面板のそれぞれに、跳水防止面を有する跳水防止ガイドが前記流入受板ないしは取水スクリーンの左右両端部の上方に設置され、前記流入受板から流入する表流水の跳水を前記跳水防止面で防止しつつ、前記取水スクリーンから表流水が取水されるように構成した取水装置であって、それぞれの前記跳水防止面は、前記流入受板ないしは前記取水スクリーンの表面との相互の間隔が、表流水の流入方向では、下流に向かって狭くなる角度にて配置され、前記表流水の流入方向と直交する方向では、内側に向かって広くなる角度にて内側へ突出して配置され、前記跳水防止ガイドが設置されていることを特徴とする取水装置。

【請求項2】

前記間隔が、下流に向かって狭くなる角度は３０°以下であって、内側に向かって広くなる角度は６０°以下であることを特徴とする請求項1に記載の取水装置。

【請求項3】

前記跳水防止ガイドは、形状は底面が直角三角形の三角柱であり、底面の斜辺を含む側面が跳水防止面であることを特徴とする請求項１または２に記載の取水装置。

【請求項4】

前記取水スクリーンはウェッジワイヤースクリーンであることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の取水装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水を必要とする水道施設や水力発電施設などにおいて、河川や用水路からの表流水を効率よく取水するための取水装置に関する。

【背景技術】

【0002】

河川水を取水して、水道水などとして供給するため、河川や用水路などの水源より表流水を取水するための装置として、ボックス状本体の上面開口部に取水スクリーンを下流側に向かって斜め下り勾配に取り付けた取水装置が、本出願人より提供されており、図６～図８にこの取水装置を示す（特許文献１を参照）。図６は外観斜視図であり、図７に示すように、この取水装置３０は取水堰４０に設置され、取水堰４０を越流した河川の表流水が流入受板３３から取り込まれ、取水スクリーン３２の表面を流下する際に、取水スクリーン３２を透過した水はボックス状の装置本体３１に取水され、取水スクリーン３２の目開きより大きい落ち葉や土砂などの塵芥は取水スクリーン３２を透過せず、取水スクリーン３２に取り込まれない水（余剰水）と一緒に下流に流れ去ることで除塵されるため、塵芥による目詰まりが非常に少なく、安定した取水量が確保できる。また、河川や用水路の著しい増水によって、表流水の流速が増した場合には、表流水の跳水現象が発生し、表流水は取水スクリーン３２を飛び越えて下流に流下し、余剰水となり、取水量の低下を来すため、取水装置３０には、跳水防止ガイド３４が取り付けられ、跳水現象を防止して取水量の低下を防いでいる。

【0003】

しかしながら、図８の側面説明図に示すように、前記跳水防止ガイド３４は、流入受板３３と取水スクリーン３２の一部を覆うように取り付けられ、この両者の隙間は上流から下流に向かってほぼ一定ないしは若干広がるように配置されており、跳水防止ガイド３４と流入受板３３との隙間に流れ込んだ表流水のみが取水スクリーン３２から装置内部に取り込まれ、導水管３７より導水流３８として取水される。そのため、増水して流入受板３３での水深が増すと、跳水防止ガイド３４を乗り越えた表流水が流下して、余剰水が増加する。また、跳水防止ガイド３４と流入受板３３との隙間への転石の噛み込みや流木の引掛りが発生し易く、取水スクリーン３２に表流水が導かれない部分ができ取水量の低下が発生する。噛み込まれた転石や引掛かった流木は容易に除去できず、足元が滑りやすい河川においての除去作業は危険な作業となる。

【0004】

また、跳水防止ガイド３４は、増水により表流水の流速が増したり、流入受板３３上の水深が増したりした際にも必要な取水量を確保するために、流入受板３３から取水スクリーン３２の上方部に亘り、両側部から中央部に向けて一定量覆うことのできる幅に設定されている。この場合、取水量の確保のために跳水防止ガイド３４の幅を大きくすると、取付け固定されている側板３５からの寸法が長くなり、機械的強度が低下し、大きな転石が直撃すると変形し跳水防止ガイド３４と流入受板３３とが適切な間隔を維持できなくなり、さらに転石の噛み込みが発生しやすくなる。そのため、装置の全幅に制限が生じ、取水量の大きい装置とするために取水スクリーン３２の面積を広げようとすると取水スクリーン３２の寸法を水の流れ方向に延長せざるを得ず、装置の高さが高くなり設置する取水堰４０の高さを高くする必要がある。取水堰４０の高さを高くすると、取水堰４０より上流側の河川水位が上昇し、護岸工事が余分に発生するといった建設コストにも影響を及ぼす。

【0005】

そして、河川表流水に混入してくる落ち葉、流木などの異物を中央部へ寄せ集め表流水の流勢で洗い流すため、流入受板３３を覆う跳水防止ガイド３４の上流部分(前半部分)における内側部分を斜めに切り落としてテーパー部を形成している。この異物の洗い流しの効率をよくするために、表流水の流れ方向における跳水防止ガイド３４におけるこの部分の長さを長くしようとすると、装置全体の水の流れ方向である前後寸法が長くなり、取水装置３０を設置する取水堰４０の堤体を厚くする必要があることから取水堰の建設コスト上昇を招き、加えて、装置の重量が重くなることで重機が入れないような山間部の道路事情が悪い現場への運搬や取水堰への据付工事が困難になるなど装置の運搬や据付工事に関するコストの上昇にもつながる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特許第３０７５９２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明が解決しようとする課題は、ボックス状本体の上面開口部に取水スクリーンが下流側に向かって斜め下り勾配に取り付けられた従来の取水装置における跳水防止ガイドの問題点である転石の噛み込みや流木の引掛りがなく、装置のサイズを大きくする必要もなく、余剰水を減少し、取水量を確保できる跳水防止ガイドが設置された取水装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の取水装置は、面開口部に取水スクリーンが斜め後ろ下がりに設置され、該取水スクリーンの上方に連続した流入受板が斜め後ろ下がりに設置されたボックス状本体の左右両側面を構成する側面板のそれぞれに、跳水防止面を有する跳水防止ガイドが前記流入受板ないしは取水スクリーンの左右両端部の上方に設置され、前記流入受板から流入する表流水の跳水を前記跳水防止面で防止しつつ、前記取水スクリーンから表流水が取水されるように構成した取水装置であって、それぞれの前記跳水防止面は、前記流入受板ないしは前記取水スクリーンの表面との相互の間隔が、表流水の流入方向では、下流に向かって狭くなる角度にて配置され、前記表流水の流入方向と直交する方向では、内側に向かって広くなる角度にて内側へ突出して配置され、前記跳水防止ガイドが設置されていることを特徴とする。

【0009】

上記間隔が、下流に向かって狭くなる角度は３０°以下であって、内側に向かって広くなる角度は６０°以下であることが好ましい。そして、前記跳水防止ガイドは、形状は底面が直角三角形の三角柱であり、底面の斜辺を含む側面が跳水防止面であることが好ましく、前記取水スクリーンはウェッジワイヤースクリーンであることが好ましい。

【発明の効果】

【0010】

本発明の跳水防止ガイドでは、増水で流入受け板上の水深が増すと跳水防止ガイドの跳水防止面に水流がぶつかり、流入受板から離脱しようとした表流水は内側かつ斜め下に向きが変えられ、左右の跳水防止ガイドから離れた内側に流れ込み跳水防止面にぶつからない水も巻き込みながら、離脱することが抑え込まれ、取水スクリーン上に表流水が誘導され装置内部に取り込まれる。そのため、本発明の跳水防止ガイドでは、従来の跳水防止ガイドと比較してより小さな幅の跳水防止面を流入受板や取水スクリーンの両側部のみに配置されることで、効率的に跳水を抑え込むことができ、取水装置のサイズを大きくすることなく効率よく取水ができる。そして、跳水防止面は流入受板ないしは取水スクリーンの両側部に配置されているため、跳水防止面は流入受板ないしは取水スクリーンの表面との相互の間隔が、表流水の流入方向では、下流に向かって狭くなるよう配置されているものの、水流方向と直角の向きでは、内側に向かって大きくなるよう配置され、流木や転石が入り込んでも水流によって内側に押し出されるようになり、それらを噛み込むことが皆無である。

【0011】

上記の通り、本発明の取水装置は、小さくとも効率の良い跳水ガイドを設置することで装置のサイズを大きくすることなく、コストを抑えると共に、設置建設コストを低減することができる。さらに、流木や転石などによる除去作業や補修作業を減少し、装置の維持メンテナンスコストを低減でき、安定した取水ができる取水装置となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の取水装置の外観斜視図。

【図2】取水装置を堰堤に設置した例の斜視説明図。

【図3】表流水の流入方向での跳水防止面と、流水受板および取水スクリーンの表面との配置を示す断面説明図。

【図4】流入方向と直交する方向での跳水防止面と取水スクリーン表面との配置を示す断面説明図。

【図5】跳水防止ガイドによる表流水の跳水防止作用の説明図。

【図6】従来の跳水防止ガイドを設置した取水装置の外観斜視図。

【図7】従来の取水装置を堰堤に設置した例の斜視説明図。

【図8】従来の跳水防止ガイドと、流水受板および取水スクリーンの表面との配置を示す断面説明図。

【図9】従来の跳水防止ガイドによる表流水の跳水防止作用の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１は本発明の取水装置１であり、図２には取水堰４０に設置されている取水装置１を示しており、前記した図７にて示した従来の取水装置と同様に、取水堰４０を越流した河川の表流水が流入受板３から取り込まれ、取水スクリーン２の表面を流下しながら、取水スクリーン２を透過した水はボックス状の装置本体３１に取水される。

【0014】

取水装置１の跳水防止ガイド４は、底面が直角三角形の三角柱であり、底面の斜辺を含む側面が跳水防止面５である形状を例としており、跳水防止面５を内側に向け、取水スクリーン２と上流側にて連続して設置された流入受板３との接続部ないしはその近傍の左右両側部の上方にて、左右の側面板６に設置されている。この装置では、流入受板３から流入する表流水の跳水を設置された左右の跳水防止ガイド４の跳水防止面５で防止すると共に、表流水の流れを取水スクリーン２の表面に向けて、表流水を取水するように構成されている。跳水防止ガイド４は流入受板３ないしは取水スクリーン２の左右両端部の上方にて、左右の側面板６に取付けられるが、効率よく表流水の流れを取水スクリーン２の表面に向けるためには、流入受板３と取水スクリーン２との接続部ないしはその近傍の上方に設置することが好ましい。そして、跳水防止面５は、流入受板３ないしは取水スクリーン２との相互の間隔が、表流水の流入方向では、下流に向かって狭くなる角度に配置され、表流水の流入方向と直交する方向では、内側に向かって広くなる角度にて内側へ突出して配置されるように、跳水防止ガイド４が設置されている。

【0015】

図３は、表流水の流入方向における、跳水防止面５と流入受板３または取水スクリーン２の表面との相互の配置を示す断面説明図であり、跳水防止面５は、表流水の流入方向では、流入受板３または取水スクリーン２の表面と下流に向かって間隔が狭くなる角度に配置されている。図３に示すＸ方向が表流水の流入方向であり、一点鎖線Ｘ_１Ｘ_２で示すのは流入受板３または取水スクリーン２の表面と平行する面を示し、跳水防止面５はこの平行する面と角度ａにて下流に向かって間隔が狭くなる角度に配置されている。角度ａは３０°以下であることが好ましく、表流水の流入方向であるＸ方向での跳水防止面５の長さＬは、取水スクリーン２のＸ方向での長さの1/2～1/１0の長さであることが好ましい。

【0016】

図４は、表流水の流入方向と直交する方向における、左右の跳水防止面５と取水スクリーン２の表面との相互の配置を示す断面図であり、左右の跳水防止面５は、取水スクリーン２の表面と内側に向かって間隔が広くなる角度ｂにて内側へ突出して配置されている。図４に示すＹ方向が表流水の流入方向と直交する方向であり、一点鎖線Ｙ_１Ｙ_２で示すのが取水スクリーン２と平行する面を示し、左右の跳水防止面５はこの平行する面と角度ｂにて間隔が広くなる方向に突出して配置される。角度ｂは６０°以下であることが好ましく、流入方向と直交する方向での跳水防止板５が突出する幅ｄは、取水スクリーン２の幅Ｄの1/5～1/20の長さであることが好ましい。

【0017】

本発明の跳水防止ガイド４における跳水防止面５は、前記したように増水で流入受け板３上の水深が増した場合でも、流入受板３から離脱しようとした表流水を取水スクリーン２上に誘導して装置内部に取り込む跳水防止作用を発揮する。図５はこの跳水防止面５の作用の説明図であり、図９には従来の跳水防止ガイド３４の作用の説明である。両図の（イ）は上面説明図、（ハ）は側面説明図、（ロ）、（ニ）は上流側から下流側をみた正面説明図である。いずれの場合でも、通常は両端の側面板６、３５に挟まれた流入受板３、３３の表面上に達した表流水は、流入受板３、３３の表面に沿って流下し、取水スクリーン２、３２に達し、装置内部に取り込まれる。一方、豪雨などによる著しい増水によって流速が増した表流水は流入受板３、３３の表面から離脱し、取水スクリーン２．３２を飛び越える跳水により下流に流下して余剰水となり、装置内部に取り込まれなくなる。図９に示す従来の取水装置３０では、跳水防止ガイド３４と流入受板３３との隙間に流れ込んだ表流水Ａ_２のみが、跳水防止ガイド３４によって流れの方向を下向きに変えられることで、離脱を押さえ込まれて取水スクリーン３２装置内に取り込まれる。しかし、左右の跳水防止ガイド３４の間を流下したり、跳水防止ガイド３４の上を乗り越えたりした表流水Ｂ_２は、取水スクリーン３２を飛び越えて離脱して余剰水Ｃ_２となってしまう。

【0018】

一方、図５に示した本発明の取水装置１では、増水で流入受板３の表面上の水深が増すと、左右の側板６のそれぞれに設置された跳水防止ガイド４の跳水防止面５に表流水Ａ_１がぶつかり、表流水Ａ_１の流れの向きが内側かつ斜めの方向に変えられて、跳水防止面に直接ぶつからない表流水Ａ_３も共に巻き込まれて取水スクリーン２の表面に流れ込み、中央を流れる一部の表流水Ｂ_１が余剰水Ｃ_１となる以外は、取水スクリーン２の表面から離脱すことなく装置に取り込まれる。

【0019】

以上のように、本発明の跳水防止ガイドは従来の跳水防止ガイドに比べ小さいサイズにもかかわらず、増水時における表流水の跳水を防止して、表流水を取水スクリーン上に誘導することができる。そのため、本発明の取水装置は、装置のサイズを大きくすることなく、コストを抑えると共に、設置建設コストを低減することができ、さらに、跳水防止ガイドのサイズと形状から流木や転石などを噛み込むことがなく、除去作業や補修作業が減少し、装置の維持メンテナンスコストを低減することができ、低コストで安定した取水ができる取水装置となる。

【0020】

跳水防止ガイドは前記説明したような三角柱だけでなく、前記した条件を満たすように設置できる跳水防止面を有するものであれば、その形状は特段限定されず、錐体や多面体だけでなく、一方の片の外面が跳水防止面である、断面がＬ、Ｔ、Ｖ字状の部材や、跳水防止面の裏側を支柱で支える形状でもよい。さらには、跳水防止面は平面だけでなく、曲面であってもよい。

【0021】

取水装置に取付けられる取水スクリーンはウェッジワイヤースクリーンであり、スクリーンを構成するワイヤーバーは水流方向と平行または直交して配置されるが、直交して配置されていることが好ましく、取水スクリーンに用いられるワイヤーバーの断面は三角形状であり、三角形の底辺がスクリーン表面となるように配置されていることが好ましい。

【符号の説明】

【0022】

１ 取水装置 ２ 取水スクリーン
３ 流入受板 ４ 跳水防止ガイド
５ 跳水防止面 ６ 側面板
７ 後面板
３０ 取水装置（従来） ３１ 装置本体（従来）
３２ 取水スクリーン ３３ 流入受板
３４ 跳水防止ガイド（従来） ３５ 側面板（従来）
３６ 後面板 ３７ 導水管
３８ 導水流 ４０ 取水堰
Ｘ 流入方向 Ｙ 流入方向の直交方向
Ａ_１、Ａ_２ 取水可能表流水 Ｂ_１、Ｂ_２ 取水不可表流水
Ｃ_１、Ｃ_２ 余剰水

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】