ゲート
【課題】送電線を放流水にさらされることなく引き出すこと。
【解決手段】この発明は、水力発電機１１に接続されている送電線２２を、支持装置８を経由して水路１内から水路１外に引き出す中空状の送電線引き出し部材１２を備える。この結果、この発明は、支持装置８の中空状の支持軸をトルクチューブ１２と兼用の中空状の送電線引き出し部材１２として使用することにより、別個の部材を使用せずに、送電線２２を支持装置８を経由して水路１内から水路１外に放流水にさらされることなく引き出すことができる。
【解決手段】この発明は、水力発電機１１に接続されている送電線２２を、支持装置８を経由して水路１内から水路１外に引き出す中空状の送電線引き出し部材１２を備える。この結果、この発明は、支持装置８の中空状の支持軸をトルクチューブ１２と兼用の中空状の送電線引き出し部材１２として使用することにより、別個の部材を使用せずに、送電線２２を支持装置８を経由して水路１内から水路１外に放流水にさらされることなく引き出すことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水力発電機を備える回転ヒンジ式のゲート（水門）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水力発電機を備えるゲートは、上下方向に可動する形式のゲートについては従来からある（たとえば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４）。かかるゲートは、水路を開閉する扉体に水力発電機を設けるものであって、放流されるだけであった位置エネルギーを持っている水を有効利用して発電するものである。
【０００３】
かかるゲートにおいては上下方向に可動するゲート以外の回転ヒンジ式のゲートにも水力発電が可能とするものである。
【０００４】
かかるゲートにおいては河川の通水阻害物にならないように水力発電機をコンパクトに配置しなければならない。
【０００５】
かかるゲートにおいては水力発電機のメンテナンスができることが重要である。
【０００６】
かかるゲートにおいては、水力発電機に接続されている送電線（電力線）を水路内から水路外に放流水にさらされることなく引き出すことが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１３８３８号公報
【特許文献２】特開２００５−３５１２４６号公報
【特許文献３】特開２００６−２２６１１号公報
【特許文献４】特開２００７−２０５２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明が解決しようとする課題は、回転ヒンジ式のゲートにも水力発電が可能とすることにある。
【０００９】
この発明が解決しようとする課題は、河川の通水阻害物にならないように水力発電機をコンパクトに配置することにある。
【００１０】
この発明が解決しようとする課題は、送電線を放流水にさらされることなく引き出すことにある。
【００１１】
この発明が解決しようとする課題は、水力発電機を経由して放流される水を土木構造物に影響を与えることなく放流することにある。
【００１２】
この発明が解決しようとする課題は、水力発電機のメンテナンスが可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明（請求項１にかかる発明）は、水路を開閉する扉体と、扉体を開閉するために支持する支持装置と、扉体を開閉させる開閉装置と、扉体に設けられていて水路の上流側の水を水路の下流側に放流する発電用導水管と、発電用導水管の途中に設けられていて発電用導水管中の流水により発電する水力発電機と、水力発電機に接続されている送電線を、支持装置を経由して水路内から水路外に引き出す中空状の送電線引き出し部材を備える、ことを特徴とする。
【００１４】
この発明（請求項２にかかる発明）は、発電用導水管の水力発電機よりも上流側には流水を止めることができる仕切り弁が設けられている、ことを特徴とする。
【００１５】
この発明（請求項３にかかる発明）は、発電用導水管の取水口が扉体に水路の上流側に向けられて設けられていて、発電用導水管の放流口が水路の下流側の壁に向けられて設けられている、ことを特徴とする。
【００１６】
この発明（請求項４にかかる発明）は、取水口には、水力発電機への流水中の物が進入するのを防止するスクリーンが設けられている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
この発明（請求項１にかかる発明）のゲートは、前記の発明が解決しようとする課題により、水路の上流側の水が発電用導水管中を通って水路の下流側に放流されると、その発電用導水管中の流水により水力発電機が発電する。このように、この発明（請求項１にかかる発明）のゲートは、放流されるだけであった位置エネルギーを持っている水を有効利用して発電することができる。
【００１８】
特に、この発明（請求項１にかかる発明）のゲートは、中空状の送電線引き出し部材により、水力発電機に接続されている送電線を、支持装置を経由して水路内から水路外に放流水にさらされることなく引き出すことができる。すなわち、この発明（請求項１にかかる発明）のゲートは、支持装置の中空状の支持軸を中空状の送電線引き出し部材として使用することにより、別個の部材を使用せずに、送電線を支持装置を経由して水路内から水路外に放流水にさらされることなく引き出すことができる。
【００１９】
また、この発明（請求項１にかかる発明）のゲートは、扉体と水力発電機とが共に昇降する昇降式のゲート（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４の一部）のように、水力発電機に接続されている送電線を扉体および水力発電機の昇降に伴って巻き取ったり巻き戻したりする装置が不要であり、その分、部品点数を軽減することができ製造コストを安価にすることができる。
【００２０】
さらに、この発明（請求項１にかかる発明）のゲートは、水路の上流側の水を水路の下流側に放流する発電用導水管が扉体に設けられているので、扉体の回転による河川の水の流量調整に対して、発電用導水管を通る水の流量調整を行うことができる。これにより、水の流量調整（流量制御）の幅が広くなる。
【００２１】
この発明（請求項２にかかる発明）のゲートは、発電用導水管の水力発電機よりも上流側に仕切り弁を設けているので、この仕切り弁で発電用導水管の流水を止めることにより、仕切り弁よりも下流側の部品特に水力発電機のメンテナンスを行うことができ、水力発電機の耐久性を向上させることができる。
【００２２】
この発明（請求項３にかかる発明）のゲートは、発電用導水管の取水口を扉体に水路の上流側に向けて設けているので、扉体に止水部材（止水板、止水蓋、止水フランジ、閉止フランジ）を着脱可能に取り付けて取水口を塞ぐことにより、発電用導水管および水力発電機のメンテナンスを行うことができ、発電用流水路および水力発電機の耐久性を向上させることができる。
【００２３】
また、この発明（請求項３にかかる発明）のゲートは、発電用導水管の放流口を水路の下流側の壁に向けているので、水路の下流側の壁を戸当りとすることにより、戸当りの水の減勢作用で、放流口から放流される水の勢いを減衰させることができ、その分、水路の下流側の構築物への水の浸食作用を抑制することができる。
【００２４】
この発明（請求項４にかかる発明）のゲートは、水力発電機への流水中の物が進入するのを防止するスクリーンを取水口に設けているので、スクリーンにより流水中の物が水力発電機に進入するのを防止することができ、その分、水力発電機や発電用導水管の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、この発明にかかるゲートの実施例１を示す横断面（水平断面）説明図であって、ゲート（扉体）が起立している状態を示す図５におけるＩ−Ｉ線断面説明図である。
【図２】図２は、同じく、ゲート（扉体）が起立している状態を示す図５におけるＩＩ−ＩＩ線断面説明図である。
【図３】図３は、同じく、ゲート（扉体）が起立している状態を示す図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面説明図である。
【図４】図４は、同じく、ゲート（扉体）が起立している状態を示す図１におけるＩＶ−ＩＶ線断面説明図である。
【図５】図５は、同じく、ゲート（扉体）が起立している状態を示す図１におけるＶ−Ｖ線断面説明図である。
【図６】図６は、同じく、ゲート（扉体）が倒伏している状態を示す図１におけるＶ−Ｖ線断面説明図である。
【図７】図７は、この発明にかかるゲートの実施例２を示す縦断面（垂直断面）説明図であって、ゲート（扉体）が起立している状態を示す図５に対応する縦断面説明図である。
【図８】図８は、同じく、ゲート（扉体）が倒伏している状態を示す図６に対応する縦断面説明図である。
【図９】図９は、この発明にかかるゲートの実施例３を示す一部斜視説明図である。
【図１０】図１０は、この発明にかかるゲートの実施例４を示す一部斜視説明図である。
【図１１】図１１は、この発明にかかるゲートの実施例５を示す一部斜視説明図である。
【図１２】図１２は、この発明にかかるゲートの実施例６を示す一部斜視説明図である。
【図１３】図１３は、この発明にかかるゲートの実施例７を示す一部斜視説明図である。
【図１４】図１４は、この発明にかかるゲートの実施例８を示す一部斜視説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、この発明にかかるゲートの実施例のうちの８例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２７】
図１〜図６は、この発明にかかるゲートの実施例１を示す。以下、この実施例１におけるゲートの構成について説明する。
【００２８】
図において、符号「１」は水路である。前記水路１は、左右両側の側壁２と、河床３と、から構成されていて、断面凹形状をなす。前記水路１中には、水４が図中の実線矢印方向に流れている。なお、図５において、符号「５」は、ゲートにより堰き止められている水の表面（水面）を示す。
【００２９】
図において、符号「６」は、実施例１におけるゲートであって、起伏ゲート（トルクチューブ式起伏ゲート）である。前記起伏ゲート６は、回転ヒンジ式のゲートの１つの形式である。前記起伏ゲート６は、扉体（ゲート）７と、支持装置８と、開閉装置９と、２本の発電用導水管１０と、２台の水力発電機１１と、中空状の送電線引き出し部材１２と、を備えるものである。
【００３０】
前記扉体７は、回転して前記水路１を開閉するものである。前記扉体７は、前記水路１を横断方向において遮断するスキンプレート１３を備えている。前記スキンプレート１３は、平板をなす。前記スキンプレート１３には、主桁、補助桁、端縦桁、その他の構成部品などが設けられている。前記スキンプレート１３の基端（前記起伏ゲート６（前記扉体７）が起立状態のとき下端となる端）には、トルクチューブ（トルク軸、支軸）１２が設けられている。前記トルクチューブ１２は、中空状をなし、中空状の前記送電線引き出し部材１２と兼用するものである。
【００３１】
前記支持装置８は、前記扉体７を水平軸（前記水路１を横断する方向の水平軸）１４回りに回転可能に支持するものである。前記支持装置８は、支持軸すなわち前記送電線引き出し部材１２と兼用の前記トルクチューブ１２と、前記送電線引き出し部材１２と兼用の前記トルクチューブ１２の両端を前記水平軸１４回りに回転可能に支持する軸受と、から構成されている。前記支持装置８の支持軸は、前記送電線引き出し部材１２と兼用の前記トルクチューブ１２であるから、中空状である。前記水平軸１４は、この例では、前記送電線引き出し部材１２と兼用の前記トルクチューブ１２の中心軸線である。前記支持装置８の軸受は、前記水路１の左右両側の前記側壁２の外側の機械室などの操作室１５内に設けられている。
【００３２】
前記開閉装置９は、前記扉体７を前記水平軸１４回りに回転させるものである。前記開閉装置９は、油圧シリンダから構成されている。前記開閉装置９は、油圧シリンダのピストンロッドをトルクアームやピンなどを介して前記送電線引き出し部材１２と兼用の前記トルクチューブ１２の一端に連結されている。前記開閉装置９は、前記２つの操作室１５のうちの１つの前記操作室１５内に発電制御盤１６と共に設けられている。前記発電制御盤１６内には、図示されていない制御盤、制御装置、インバーター、ダミーロード、バッテリーなどが設けられている。なお、前記開閉装置９としては、前記の油圧シリンダのほかに、たとえば、油圧モータやその他の駆動装置であっても良い。
【００３３】
前記２本の発電用導水管１０は、配管からなる。前記２本の発電用導水管１０は、前記扉体７の背面側すなわち下流側（前記水路１において、水４が前記扉体７により堰き止められる側と反対側、すなわち、水４が前記扉体７により堰き止められていない側）に横方向（水平方向）に設けられている。前記２本の発電用導水管１０の両端には、取水口１７と放流口１８とがそれぞれ設けられている。
【００３４】
前記２本の発電用導水管１０の前記取水口１７は、前記扉体７の前記スキンプレート１３の中央に前記水路１の上流側（前記水路１において、水４が前記扉体７により堰き止められる側）に向けられて設けられている。前記２本の発電用導水管１０の前記放流口１８は、前記水路１の下流側の側壁２に向けられて設けられている。前記発電用導水管１０は、前記水路１の上流側の水４を前記取水口１７から取り入れて前記放流口１８から前記水路１の下流側に放出するものである（図中の実線矢印を参照）。
【００３５】
前記２台の水力発電機１１は、横軸プロペラ水車式水力発電機であって、前記２本の発電用導水管１０の途中（前記取水口１７と前記放流口１８との間）にそれぞれ設けられている。前記水力発電機１１は、前記発電用導水管１０内を前記取水口１７から前記放流口１８に横方向に流れる水４が通過することにより発電するものである。前記水力発電機１１は、前記扉体７の前記スキンプレート１３の前記水路１の下流側に架台（台座）２０を介して着脱可能に取り付けられている。前記水力発電機１１は、水４がない前記水路１の下流側に配置されている。
【００３６】
前記２本の発電用導水管１０の前記取水口１７には、前記２台の水力発電機１１への流水中の物が進入するのを防止するスクリーン１９がそれぞれ設けられている。前記２本の発電用導水管１０の前記２台の水力発電機１１よりも上流側には、流水を止めることができる仕切り弁２１がそれぞれ設けられている。
【００３７】
前記２台の水力発電機１１には、送電線２２がそれぞれ接続されている。前記送電線２２は、前記水力発電機１１から前記トルクチューブ１２と兼用の中空状の前記送電線引き出し部材１２中に水密に配線されている。前記送電線２２は、前記トルクチューブ１２と兼用の中空状の前記送電線引き出し部材１２中から前記支持装置８を経由して前記水路１内から前記水路１外に引き出されている。前記送電線２２は、前記発電制御盤１６に接続されていて、さらに、前記発電制御盤１６から外部にと配線されている。
【００３８】
前記水路１の前記側壁２および前記河床３と前記扉体７との間、前記水路１の前記側壁２と前記トルクチューブ１２兼用の中空状の前記送電線引き出し部材１２との間、その他水密性が必要な箇所などには、水密ゴムなどの水密部材（図示せず）が設けられている。
【００３９】
この実施例１におけるゲートは、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。
【００４０】
図５に示すように、起伏ゲート６の扉体７が起立状態にあるときには、水路１中の水４は、扉体７により堰き止められている。このとき、扉体７に堰き止められている水４の一部は、扉体７の２個の取水口１７から２本の発電用導水管１０中にそれぞれ取り入れられる。その水４は、２本の発電用導水管１０中の２個の仕切り弁１９および２台の水力発電機１１を通って、２本の発電用導水管１０の２個の放流口１７から水路１の下流側の側壁２に向けて放出される。
【００４１】
水４が２台の水力発電機１１内部を通過する際に、２台の水力発電機１１のプロペラを回転させ、これにより、２台の水力発電機１１が発電する。２台の水力発電機１１で発生した電力（電気）は、送電線２２により発電制御盤１６の電気設備、もしくは、発電制御盤１６の電気設備およびその他の電気設備に送られ、発電制御盤１６の電気設備の電源の全部、もしくは、発電制御盤１６の電気設備の電源の一部およびその他の電気設備の電源として利用される。
【００４２】
開閉装置９を駆動させると、起伏ゲート６の中空状の送電線引き出し部材１２と兼用のトルクチューブ１２が回転して、図５に示す起立状態にある起伏ゲート６の扉体７が、図６に示すように、倒伏して倒伏状態となる。すると、河川の水４が水門１の上流側から水門１の下流側に放流される。このように、起伏ゲート６において、河川の水４の流量を調整することができ、また、洪水を防止することができる。このとき、河川の水４の一部が起伏ゲート６の取水口１７に取り込まれて発電用導水管１０および仕切り弁２１および水力発電機１１を通って放流口１８から放流される。このために、起伏ゲート６の扉体７の倒伏による水４の流量調整に対して、発電用導水管１０を通る水４の流量調整を行うことができるので、水４の流量調整（流量制御）の幅が広くなる。これにより、河川の水４の流量調整を細やかに精度良く行うことができる。なお、扉体７が倒伏状態であっても、水４が取水口１７に取り込まれれば、水力発電機１１による発電作用は行われる。
【００４３】
仕切り弁２１を操作すると、発電用導水管１０中の水４の流れが水力発電機１１の上流側の仕切り弁２１で止まる。これにより、水力発電機１１を起伏ゲート６の扉体７および発電用導水管１０から取り外して、水力発電機１１のメンテナンスを行うことができる。なお、水力発電機１１のメンテナンスは、水力発電機１１を起伏ゲート６の扉体７および発電用導水管１０から取り外さずに行うこともできる。
【００４４】
また、図３中の二点鎖線に示すように、起伏ゲート６の扉体７のスキンプレート１３に止水部材（止水板、止水蓋、止水フランジ、閉止フランジ）３７を着脱可能に取り付ける。すると、取水口１７が塞がれて、水４の発電用導水管１０中および水力発電機１１中への流れが止められる。これにより、発電用導水管１０および水力発電機１１のメンテナンスを行うことができる。
【００４５】
この実施例１におけるゲートは、以上のごとき構成および作用からなり、以下、その効果について説明する。
【００４６】
この実施例１におけるゲートは、トルクチューブ１２と兼用の中空状の送電線引き出し部材１２により、水力発電機１１に接続されている送電線２２を、支持装置８を経由して水路１内から水路１外に放流水にさらされることなく引き出すことができる。すなわち、この実施例１におけるゲートは、支持装置８の中空状の支持軸をトルクチューブ１２と兼用の中空状の送電線引き出し部材１２として使用することにより、別個の部材を使用せずに、送電線２２を支持装置８を経由して水路１内から水路１外に放流水にさらされることなく引き出すことができる。
【００４７】
特に、この実施例１におけるゲートは、扉体と水力発電機とが共に昇降する昇降式のゲート（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４の一部）のように、水力発電機に接続されている送電線を扉体および水力発電機の昇降に伴って巻き取ったり巻き戻したりする装置が不要であり、その分、部品点数を軽減することができ製造コストを安価にすることができる。
【００４８】
この実施例１におけるゲートは、発電用導水管１０の水力発電機１１よりも上流側に仕切り弁２１を設けているので、この仕切り弁２１で発電用導水管１０の流水を止めることにより、仕切り弁２１よりも下流側の部品特に水力発電機１１のメンテナンスを行うことができ、水力発電機１１の耐久性を向上させることができる。特に、この実施例１におけるゲートは、起伏ゲート６の扉体７の背面側すなわち水路１の下流側に水力発電機１１を設けているので、水力発電機１１は、水４の中に没することがない。この結果、水力発電機１１のメンテナンスを簡単に行うことができる。
【００４９】
この実施例１におけるゲートは、発電用導水管１０の取水口１７を扉体７のスキンプレート１３に水路１の上流側に向けて設けているので、扉体７のスキンプレート１３に止水部材（止水板、止水蓋、止水フランジ、閉止フランジ）３７を着脱可能に取り付けて取水口１７を塞ぐことにより、発電用導水管１０および水力発電機１１のメンテナンスを行うことができ、発電用流水路１０および水力発電機１１の耐久性を向上させることができる。
【００５０】
また、この実施例１におけるゲートは、発電用導水管１０の放流口１８を水路１の下流側の側壁２に向けているので、水路１の下流側の側壁２を戸当りとすることにより、戸当りの水の減勢作用で、放流口１８から放流される水４の勢いを減衰させることができ、その分、水路１の下流側の構築物への水の浸食作用を抑制することができる。
【００５１】
この実施例１におけるゲートは、水力発電機１１への流水中の物が進入するのを防止するスクリーン１９を取水口１７に設けているので、スクリーン１９により流水中の物が水力発電機１１に進入するのを防止することができ、その分、水力発電機１１や発電用導水管１０の耐久性を向上させることができる。
【００５２】
なお、この実施例１においては、２本の発電用導水管１０と２台の水力発電機１１を使用するものである。ところが、この発明においては、１本の発電用導水管１０と１台の水力発電機１１を、または、３本以上の発電用導水管１０と３台以上の水力発電機１１を使用するものであっても良い。
【実施例２】
【００５３】
図７、図８は、この発明にかかるゲートの実施例２を示す。以下、この実施例２におけるゲートについて説明する。図中、図１〜図６と同符号は、同一のものを示す。
【００５４】
この実施例２におけるゲートは、取水口１７を扉体７のスキンプレート１３の上部に設け、水力発電機１１として縦軸プロペラ水車式水力発電機を使用するものである。その他の構成は、前記の実施例１におけるゲートと同様である。
【００５５】
この実施例２におけるゲートは、以上のごとき構成からなるので、前記の実施例１におけるゲートとほぼ同様の作用効果を達成することができる。特に、この実施例２におけるゲートは、水力発電機１１として縦軸プロペラ水車式水力発電機を使用するものであるから、前記の実施例１におけるゲートの水力発電機１１として横軸プロペラ水車式水力発電機を使用するものと比較して、扉体７の下流側からの水力発電機１１の突出量が小さい。このために、この実施例２におけるゲートは、前記の実施例１におけるゲートと比較して、水門１の下流側の河床３の深さを浅くすることができ、その分、水門１の設計や工事が容易となる。
【実施例３】
【００５６】
図９は、この発明にかかるゲートの実施例３を示す。以下、この実施例３におけるゲートについて説明する。図中、図１〜図８と同符号は、同一のものを示す。
【００５７】
この実施例３におけるゲートは、ラジアルゲート２３である。ラジアルゲート２３は、円弧形状をなす扉体（スキンプレート）２４を支持装置（図示せず）および開閉装置（図示せず）を介して水平軸１４回りに回転可能に支持するものである。支持装置の支持軸を中空状の送電線引き出し部材１２と兼用とする。その他の構成は、前記の実施例１、２におけるゲートと同様である。ラジアルゲート２３は、扉体２４が図９に示す状態にあるときには水路１を閉じていて、扉体２４を図９中の実線矢印方向に回転させることにより、水路１を開くものである。
【００５８】
この実施例３におけるゲートは、以上のごとき構成からなるので、前記の実施例１、２におけるゲートとほぼ同様の作用効果を達成することができる。なお、この実施例３におけるゲートは、前記のラジアルゲート２３以外に、高圧ラジアルゲート、引っ張りラジアルゲートにも適用することができる。
【実施例４】
【００５９】
図１０は、この発明にかかるゲートの実施例４を示す。以下、この実施例４におけるゲートについて説明する。図中、図１〜図９と同符号は、同一のものを示す。
【００６０】
この実施例４におけるゲートは、ドラムゲート２５である。ドラムゲート２５は、ドラム形状をなす扉体２６を支持装置（図示せず）および開閉装置（図示せず）を介して水平軸１４回りに回転可能に支持するものである。支持装置の支持軸を中空状の送電線引き出し部材１２と兼用とする。その他の構成は、前記の実施例１〜３におけるゲートと同様である。ドラムゲート２５は、扉体２６が図１０に示す状態にあるときには水路１を閉じていて、扉体２６を図１０中の実線矢印方向に回転させることにより、水路１を開くものである。
【００６１】
この実施例４におけるゲートは、以上のごとき構成からなるので、前記の実施例１〜３におけるゲートとほぼ同様の作用効果を達成することができる。
【実施例５】
【００６２】
図１１は、この発明にかかるゲートの実施例５を示す。以下、この実施例５におけるゲートについて説明する。図中、図１〜図１０と同符号は、同一のものを示す。
【００６３】
この実施例５におけるゲートは、セクタゲート２７である。セクタゲート２７は、２枚の４分の１円形形状をなす扉体２８を支持装置（図示せず）および開閉装置（図示せず）を介して垂直軸２９回りに回転可能に支持するものである。支持装置の支持軸を中空状の送電線引き出し部材１２と兼用とする。その他の構成は、前記の実施例１〜４におけるゲートと同様である。セクタゲート２７は、２枚の扉体２８が図１１に示す状態にあるときには水路１を閉じていて、２枚の扉体２８を図１１中の実線矢印方向にそれぞれ回転させることにより、水路１を開くものである。
【００６４】
この実施例５におけるゲートは、以上のごとき構成からなるので、前記の実施例１〜４におけるゲートとほぼ同様の作用効果を達成することができる。
【実施例６】
【００６５】
図１２は、この発明にかかるゲートの実施例６を示す。以下、この実施例６におけるゲートについて説明する。図中、図１〜図１１と同符号は、同一のものを示す。
【００６６】
この実施例６におけるゲートは、ライジングセクタゲート３０である。ライジングセクタゲート３０は、断面扇形状をなす中空状の扉体３１を円形の端部円盤３２および支持装置（図示せず）および開閉装置（図示せず）を介して水平軸１４回りに回転可能に支持するものである。支持装置の支持軸を中空状の送電線引き出し部材１２と兼用とする。その他の構成は、前記の実施例１〜５におけるゲートと同様である。ライジングセクタゲート３０は、扉体３１が図１２に示す状態にあるときには水路１を閉じていて、扉体３１を図１２中の実線矢印方向に回転させることにより、水路１を開くものである。
【００６７】
この実施例６におけるゲートは、以上のごとき構成からなるので、前記の実施例１〜５におけるゲートとほぼ同様の作用効果を達成することができる。
【実施例７】
【００６８】
図１３は、この発明にかかるゲートの実施例７を示す。以下、この実施例７におけるゲートについて説明する。図中、図１〜図１２と同符号は、同一のものを示す。
【００６９】
この実施例７におけるゲートは、スイングゲート３３である。スイングゲート３３は、平板形状をなす扉体３４を支持装置（図示せず）および開閉装置（図示せず）を介して垂直軸２９回りに回転可能に支持するものである。支持装置の支持軸を中空状の送電線引き出し部材１２と兼用とする。その他の構成は、前記の実施例１〜６におけるゲートと同様である。スイングゲート３３は、扉体３４が図１３に示す状態にあるときには水路１を閉じていて、扉体３４を図１３中の実線矢印方向に回転させることにより、水路１を開くものである。
【００７０】
この実施例７におけるゲートは、以上のごとき構成からなるので、前記の実施例１〜６におけるゲートとほぼ同様の作用効果を達成することができる。なお、この実施例７におけるゲートは、前記のスイングゲート３３以外に、平板形状の扉体を２枚使用するマイタゲートにも適用することができる。
【実施例８】
【００７１】
図１４は、この発明にかかるゲートの実施例８を示す。以下、この実施例８におけるゲートについて説明する。図中、図１〜図１３と同符号は、同一のものを示す。
【００７２】
この実施例８におけるゲートは、バイザゲート３５である。バイザゲート３５は、半円筒形状もしくはアーチ形状をなす扉体３６を支持装置（図示せず）および開閉装置（図示せず）を介して水平軸１４回りに回転可能に支持するものである。支持装置の支持軸を中空状の送電線引き出し部材１２と兼用とする。その他の構成は、前記の実施例１〜７におけるゲートと同様である。バイザゲート３５は、扉体３６が図１４に示す状態にあるときには水路１を閉じていて、扉体３６を図１４中の実線矢印方向に回転させることにより、水路１を開くものである。
【００７３】
この実施例８におけるゲートは、以上のごとき構成からなるので、前記の実施例１〜７におけるゲートとほぼ同様の作用効果を達成することができる。
【００７４】
なお、この発明にかかるゲートは、河川に使用されるゲートであって、小電力（たとえば、１０ｋｗ以下の電力）を発電するのに適しているゲート、すなわち、水力発電機を備える回転ヒンジ式のゲート（水門）である。
【００７５】
また、前記の実施例においては、仕切り弁２１を設けるものである。ところが、この発明においては、仕切り弁２１を設けなくても良い。
【００７６】
さらに、前記の実施例においては、放流口１８を水路１の下流側の側壁２に向けて設けるものである。ところが、この発明においては、放流口１８を水路１の下流側の側壁２に向けずに、任意の方向に向けて設けるものでも良い。
【００７７】
さらにまた、前記の実施例においては、取水口１７にスクリーン１９を設けるものである。ところが、この発明においては、取水口１７にスクリーン１９を設けなくても良い。
【符号の説明】
【００７８】
１ 水路
２ 側壁
３ 河床
４ 水
５ 水の表面（水面）
６ 起伏ゲート
７ 扉体
８ 支持装置
９ 開閉装置
１０ 発電用導水管
１１ 水力発電機
１２ 送電線引き出し部材（トルクチューブ）
１３ スキンプレート
１４ 水平軸
１５ 操作室
１６ 発電制御盤
１７ 取水口
１８ 放流口
１９ スクリーン
２０ 架台
２１ 仕切り弁
２２ 送電線
２３ ラジアルゲート
２４ 扉体（スキンプレート）
２５ ドラムゲート
２６ 扉体
２７ セクタゲート
２８ 扉体
２９ 垂直軸
３０ ライジングセクタゲート
３１ 扉体
３２ 端部円盤
３３ スイングゲート
３４ 扉体
３５ バイザゲート
３６ 扉体
３７ 止水部材（止水板、止水蓋、止水フランジ、閉止フランジ）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水力発電機を備える回転ヒンジ式のゲート（水門）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水力発電機を備えるゲートは、上下方向に可動する形式のゲートについては従来からある（たとえば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４）。かかるゲートは、水路を開閉する扉体に水力発電機を設けるものであって、放流されるだけであった位置エネルギーを持っている水を有効利用して発電するものである。
【０００３】
かかるゲートにおいては上下方向に可動するゲート以外の回転ヒンジ式のゲートにも水力発電が可能とするものである。
【０００４】
かかるゲートにおいては河川の通水阻害物にならないように水力発電機をコンパクトに配置しなければならない。
【０００５】
かかるゲートにおいては水力発電機のメンテナンスができることが重要である。
【０００６】
かかるゲートにおいては、水力発電機に接続されている送電線（電力線）を水路内から水路外に放流水にさらされることなく引き出すことが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１３８３８号公報
【特許文献２】特開２００５−３５１２４６号公報
【特許文献３】特開２００６−２２６１１号公報
【特許文献４】特開２００７−２０５２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明が解決しようとする課題は、回転ヒンジ式のゲートにも水力発電が可能とすることにある。
【０００９】
この発明が解決しようとする課題は、河川の通水阻害物にならないように水力発電機をコンパクトに配置することにある。
【００１０】
この発明が解決しようとする課題は、送電線を放流水にさらされることなく引き出すことにある。
【００１１】
この発明が解決しようとする課題は、水力発電機を経由して放流される水を土木構造物に影響を与えることなく放流することにある。
【００１２】
この発明が解決しようとする課題は、水力発電機のメンテナンスが可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明（請求項１にかかる発明）は、水路を開閉する扉体と、扉体を開閉するために支持する支持装置と、扉体を開閉させる開閉装置と、扉体に設けられていて水路の上流側の水を水路の下流側に放流する発電用導水管と、発電用導水管の途中に設けられていて発電用導水管中の流水により発電する水力発電機と、水力発電機に接続されている送電線を、支持装置を経由して水路内から水路外に引き出す中空状の送電線引き出し部材を備える、ことを特徴とする。
【００１４】
この発明（請求項２にかかる発明）は、発電用導水管の水力発電機よりも上流側には流水を止めることができる仕切り弁が設けられている、ことを特徴とする。
【００１５】
この発明（請求項３にかかる発明）は、発電用導水管の取水口が扉体に水路の上流側に向けられて設けられていて、発電用導水管の放流口が水路の下流側の壁に向けられて設けられている、ことを特徴とする。
【００１６】
この発明（請求項４にかかる発明）は、取水口には、水力発電機への流水中の物が進入するのを防止するスクリーンが設けられている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
この発明（請求項１にかかる発明）のゲートは、前記の発明が解決しようとする課題により、水路の上流側の水が発電用導水管中を通って水路の下流側に放流されると、その発電用導水管中の流水により水力発電機が発電する。このように、この発明（請求項１にかかる発明）のゲートは、放流されるだけであった位置エネルギーを持っている水を有効利用して発電することができる。
【００１８】
特に、この発明（請求項１にかかる発明）のゲートは、中空状の送電線引き出し部材により、水力発電機に接続されている送電線を、支持装置を経由して水路内から水路外に放流水にさらされることなく引き出すことができる。すなわち、この発明（請求項１にかかる発明）のゲートは、支持装置の中空状の支持軸を中空状の送電線引き出し部材として使用することにより、別個の部材を使用せずに、送電線を支持装置を経由して水路内から水路外に放流水にさらされることなく引き出すことができる。
【００１９】
また、この発明（請求項１にかかる発明）のゲートは、扉体と水力発電機とが共に昇降する昇降式のゲート（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４の一部）のように、水力発電機に接続されている送電線を扉体および水力発電機の昇降に伴って巻き取ったり巻き戻したりする装置が不要であり、その分、部品点数を軽減することができ製造コストを安価にすることができる。
【００２０】
さらに、この発明（請求項１にかかる発明）のゲートは、水路の上流側の水を水路の下流側に放流する発電用導水管が扉体に設けられているので、扉体の回転による河川の水の流量調整に対して、発電用導水管を通る水の流量調整を行うことができる。これにより、水の流量調整（流量制御）の幅が広くなる。
【００２１】
この発明（請求項２にかかる発明）のゲートは、発電用導水管の水力発電機よりも上流側に仕切り弁を設けているので、この仕切り弁で発電用導水管の流水を止めることにより、仕切り弁よりも下流側の部品特に水力発電機のメンテナンスを行うことができ、水力発電機の耐久性を向上させることができる。
【００２２】
この発明（請求項３にかかる発明）のゲートは、発電用導水管の取水口を扉体に水路の上流側に向けて設けているので、扉体に止水部材（止水板、止水蓋、止水フランジ、閉止フランジ）を着脱可能に取り付けて取水口を塞ぐことにより、発電用導水管および水力発電機のメンテナンスを行うことができ、発電用流水路および水力発電機の耐久性を向上させることができる。
【００２３】
また、この発明（請求項３にかかる発明）のゲートは、発電用導水管の放流口を水路の下流側の壁に向けているので、水路の下流側の壁を戸当りとすることにより、戸当りの水の減勢作用で、放流口から放流される水の勢いを減衰させることができ、その分、水路の下流側の構築物への水の浸食作用を抑制することができる。
【００２４】
この発明（請求項４にかかる発明）のゲートは、水力発電機への流水中の物が進入するのを防止するスクリーンを取水口に設けているので、スクリーンにより流水中の物が水力発電機に進入するのを防止することができ、その分、水力発電機や発電用導水管の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、この発明にかかるゲートの実施例１を示す横断面（水平断面）説明図であって、ゲート（扉体）が起立している状態を示す図５におけるＩ−Ｉ線断面説明図である。
【図２】図２は、同じく、ゲート（扉体）が起立している状態を示す図５におけるＩＩ−ＩＩ線断面説明図である。
【図３】図３は、同じく、ゲート（扉体）が起立している状態を示す図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面説明図である。
【図４】図４は、同じく、ゲート（扉体）が起立している状態を示す図１におけるＩＶ−ＩＶ線断面説明図である。
【図５】図５は、同じく、ゲート（扉体）が起立している状態を示す図１におけるＶ−Ｖ線断面説明図である。
【図６】図６は、同じく、ゲート（扉体）が倒伏している状態を示す図１におけるＶ−Ｖ線断面説明図である。
【図７】図７は、この発明にかかるゲートの実施例２を示す縦断面（垂直断面）説明図であって、ゲート（扉体）が起立している状態を示す図５に対応する縦断面説明図である。
【図８】図８は、同じく、ゲート（扉体）が倒伏している状態を示す図６に対応する縦断面説明図である。
【図９】図９は、この発明にかかるゲートの実施例３を示す一部斜視説明図である。
【図１０】図１０は、この発明にかかるゲートの実施例４を示す一部斜視説明図である。
【図１１】図１１は、この発明にかかるゲートの実施例５を示す一部斜視説明図である。
【図１２】図１２は、この発明にかかるゲートの実施例６を示す一部斜視説明図である。
【図１３】図１３は、この発明にかかるゲートの実施例７を示す一部斜視説明図である。
【図１４】図１４は、この発明にかかるゲートの実施例８を示す一部斜視説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、この発明にかかるゲートの実施例のうちの８例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２７】
図１〜図６は、この発明にかかるゲートの実施例１を示す。以下、この実施例１におけるゲートの構成について説明する。
【００２８】
図において、符号「１」は水路である。前記水路１は、左右両側の側壁２と、河床３と、から構成されていて、断面凹形状をなす。前記水路１中には、水４が図中の実線矢印方向に流れている。なお、図５において、符号「５」は、ゲートにより堰き止められている水の表面（水面）を示す。
【００２９】
図において、符号「６」は、実施例１におけるゲートであって、起伏ゲート（トルクチューブ式起伏ゲート）である。前記起伏ゲート６は、回転ヒンジ式のゲートの１つの形式である。前記起伏ゲート６は、扉体（ゲート）７と、支持装置８と、開閉装置９と、２本の発電用導水管１０と、２台の水力発電機１１と、中空状の送電線引き出し部材１２と、を備えるものである。
【００３０】
前記扉体７は、回転して前記水路１を開閉するものである。前記扉体７は、前記水路１を横断方向において遮断するスキンプレート１３を備えている。前記スキンプレート１３は、平板をなす。前記スキンプレート１３には、主桁、補助桁、端縦桁、その他の構成部品などが設けられている。前記スキンプレート１３の基端（前記起伏ゲート６（前記扉体７）が起立状態のとき下端となる端）には、トルクチューブ（トルク軸、支軸）１２が設けられている。前記トルクチューブ１２は、中空状をなし、中空状の前記送電線引き出し部材１２と兼用するものである。
【００３１】
前記支持装置８は、前記扉体７を水平軸（前記水路１を横断する方向の水平軸）１４回りに回転可能に支持するものである。前記支持装置８は、支持軸すなわち前記送電線引き出し部材１２と兼用の前記トルクチューブ１２と、前記送電線引き出し部材１２と兼用の前記トルクチューブ１２の両端を前記水平軸１４回りに回転可能に支持する軸受と、から構成されている。前記支持装置８の支持軸は、前記送電線引き出し部材１２と兼用の前記トルクチューブ１２であるから、中空状である。前記水平軸１４は、この例では、前記送電線引き出し部材１２と兼用の前記トルクチューブ１２の中心軸線である。前記支持装置８の軸受は、前記水路１の左右両側の前記側壁２の外側の機械室などの操作室１５内に設けられている。
【００３２】
前記開閉装置９は、前記扉体７を前記水平軸１４回りに回転させるものである。前記開閉装置９は、油圧シリンダから構成されている。前記開閉装置９は、油圧シリンダのピストンロッドをトルクアームやピンなどを介して前記送電線引き出し部材１２と兼用の前記トルクチューブ１２の一端に連結されている。前記開閉装置９は、前記２つの操作室１５のうちの１つの前記操作室１５内に発電制御盤１６と共に設けられている。前記発電制御盤１６内には、図示されていない制御盤、制御装置、インバーター、ダミーロード、バッテリーなどが設けられている。なお、前記開閉装置９としては、前記の油圧シリンダのほかに、たとえば、油圧モータやその他の駆動装置であっても良い。
【００３３】
前記２本の発電用導水管１０は、配管からなる。前記２本の発電用導水管１０は、前記扉体７の背面側すなわち下流側（前記水路１において、水４が前記扉体７により堰き止められる側と反対側、すなわち、水４が前記扉体７により堰き止められていない側）に横方向（水平方向）に設けられている。前記２本の発電用導水管１０の両端には、取水口１７と放流口１８とがそれぞれ設けられている。
【００３４】
前記２本の発電用導水管１０の前記取水口１７は、前記扉体７の前記スキンプレート１３の中央に前記水路１の上流側（前記水路１において、水４が前記扉体７により堰き止められる側）に向けられて設けられている。前記２本の発電用導水管１０の前記放流口１８は、前記水路１の下流側の側壁２に向けられて設けられている。前記発電用導水管１０は、前記水路１の上流側の水４を前記取水口１７から取り入れて前記放流口１８から前記水路１の下流側に放出するものである（図中の実線矢印を参照）。
【００３５】
前記２台の水力発電機１１は、横軸プロペラ水車式水力発電機であって、前記２本の発電用導水管１０の途中（前記取水口１７と前記放流口１８との間）にそれぞれ設けられている。前記水力発電機１１は、前記発電用導水管１０内を前記取水口１７から前記放流口１８に横方向に流れる水４が通過することにより発電するものである。前記水力発電機１１は、前記扉体７の前記スキンプレート１３の前記水路１の下流側に架台（台座）２０を介して着脱可能に取り付けられている。前記水力発電機１１は、水４がない前記水路１の下流側に配置されている。
【００３６】
前記２本の発電用導水管１０の前記取水口１７には、前記２台の水力発電機１１への流水中の物が進入するのを防止するスクリーン１９がそれぞれ設けられている。前記２本の発電用導水管１０の前記２台の水力発電機１１よりも上流側には、流水を止めることができる仕切り弁２１がそれぞれ設けられている。
【００３７】
前記２台の水力発電機１１には、送電線２２がそれぞれ接続されている。前記送電線２２は、前記水力発電機１１から前記トルクチューブ１２と兼用の中空状の前記送電線引き出し部材１２中に水密に配線されている。前記送電線２２は、前記トルクチューブ１２と兼用の中空状の前記送電線引き出し部材１２中から前記支持装置８を経由して前記水路１内から前記水路１外に引き出されている。前記送電線２２は、前記発電制御盤１６に接続されていて、さらに、前記発電制御盤１６から外部にと配線されている。
【００３８】
前記水路１の前記側壁２および前記河床３と前記扉体７との間、前記水路１の前記側壁２と前記トルクチューブ１２兼用の中空状の前記送電線引き出し部材１２との間、その他水密性が必要な箇所などには、水密ゴムなどの水密部材（図示せず）が設けられている。
【００３９】
この実施例１におけるゲートは、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。
【００４０】
図５に示すように、起伏ゲート６の扉体７が起立状態にあるときには、水路１中の水４は、扉体７により堰き止められている。このとき、扉体７に堰き止められている水４の一部は、扉体７の２個の取水口１７から２本の発電用導水管１０中にそれぞれ取り入れられる。その水４は、２本の発電用導水管１０中の２個の仕切り弁１９および２台の水力発電機１１を通って、２本の発電用導水管１０の２個の放流口１７から水路１の下流側の側壁２に向けて放出される。
【００４１】
水４が２台の水力発電機１１内部を通過する際に、２台の水力発電機１１のプロペラを回転させ、これにより、２台の水力発電機１１が発電する。２台の水力発電機１１で発生した電力（電気）は、送電線２２により発電制御盤１６の電気設備、もしくは、発電制御盤１６の電気設備およびその他の電気設備に送られ、発電制御盤１６の電気設備の電源の全部、もしくは、発電制御盤１６の電気設備の電源の一部およびその他の電気設備の電源として利用される。
【００４２】
開閉装置９を駆動させると、起伏ゲート６の中空状の送電線引き出し部材１２と兼用のトルクチューブ１２が回転して、図５に示す起立状態にある起伏ゲート６の扉体７が、図６に示すように、倒伏して倒伏状態となる。すると、河川の水４が水門１の上流側から水門１の下流側に放流される。このように、起伏ゲート６において、河川の水４の流量を調整することができ、また、洪水を防止することができる。このとき、河川の水４の一部が起伏ゲート６の取水口１７に取り込まれて発電用導水管１０および仕切り弁２１および水力発電機１１を通って放流口１８から放流される。このために、起伏ゲート６の扉体７の倒伏による水４の流量調整に対して、発電用導水管１０を通る水４の流量調整を行うことができるので、水４の流量調整（流量制御）の幅が広くなる。これにより、河川の水４の流量調整を細やかに精度良く行うことができる。なお、扉体７が倒伏状態であっても、水４が取水口１７に取り込まれれば、水力発電機１１による発電作用は行われる。
【００４３】
仕切り弁２１を操作すると、発電用導水管１０中の水４の流れが水力発電機１１の上流側の仕切り弁２１で止まる。これにより、水力発電機１１を起伏ゲート６の扉体７および発電用導水管１０から取り外して、水力発電機１１のメンテナンスを行うことができる。なお、水力発電機１１のメンテナンスは、水力発電機１１を起伏ゲート６の扉体７および発電用導水管１０から取り外さずに行うこともできる。
【００４４】
また、図３中の二点鎖線に示すように、起伏ゲート６の扉体７のスキンプレート１３に止水部材（止水板、止水蓋、止水フランジ、閉止フランジ）３７を着脱可能に取り付ける。すると、取水口１７が塞がれて、水４の発電用導水管１０中および水力発電機１１中への流れが止められる。これにより、発電用導水管１０および水力発電機１１のメンテナンスを行うことができる。
【００４５】
この実施例１におけるゲートは、以上のごとき構成および作用からなり、以下、その効果について説明する。
【００４６】
この実施例１におけるゲートは、トルクチューブ１２と兼用の中空状の送電線引き出し部材１２により、水力発電機１１に接続されている送電線２２を、支持装置８を経由して水路１内から水路１外に放流水にさらされることなく引き出すことができる。すなわち、この実施例１におけるゲートは、支持装置８の中空状の支持軸をトルクチューブ１２と兼用の中空状の送電線引き出し部材１２として使用することにより、別個の部材を使用せずに、送電線２２を支持装置８を経由して水路１内から水路１外に放流水にさらされることなく引き出すことができる。
【００４７】
特に、この実施例１におけるゲートは、扉体と水力発電機とが共に昇降する昇降式のゲート（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４の一部）のように、水力発電機に接続されている送電線を扉体および水力発電機の昇降に伴って巻き取ったり巻き戻したりする装置が不要であり、その分、部品点数を軽減することができ製造コストを安価にすることができる。
【００４８】
この実施例１におけるゲートは、発電用導水管１０の水力発電機１１よりも上流側に仕切り弁２１を設けているので、この仕切り弁２１で発電用導水管１０の流水を止めることにより、仕切り弁２１よりも下流側の部品特に水力発電機１１のメンテナンスを行うことができ、水力発電機１１の耐久性を向上させることができる。特に、この実施例１におけるゲートは、起伏ゲート６の扉体７の背面側すなわち水路１の下流側に水力発電機１１を設けているので、水力発電機１１は、水４の中に没することがない。この結果、水力発電機１１のメンテナンスを簡単に行うことができる。
【００４９】
この実施例１におけるゲートは、発電用導水管１０の取水口１７を扉体７のスキンプレート１３に水路１の上流側に向けて設けているので、扉体７のスキンプレート１３に止水部材（止水板、止水蓋、止水フランジ、閉止フランジ）３７を着脱可能に取り付けて取水口１７を塞ぐことにより、発電用導水管１０および水力発電機１１のメンテナンスを行うことができ、発電用流水路１０および水力発電機１１の耐久性を向上させることができる。
【００５０】
また、この実施例１におけるゲートは、発電用導水管１０の放流口１８を水路１の下流側の側壁２に向けているので、水路１の下流側の側壁２を戸当りとすることにより、戸当りの水の減勢作用で、放流口１８から放流される水４の勢いを減衰させることができ、その分、水路１の下流側の構築物への水の浸食作用を抑制することができる。
【００５１】
この実施例１におけるゲートは、水力発電機１１への流水中の物が進入するのを防止するスクリーン１９を取水口１７に設けているので、スクリーン１９により流水中の物が水力発電機１１に進入するのを防止することができ、その分、水力発電機１１や発電用導水管１０の耐久性を向上させることができる。
【００５２】
なお、この実施例１においては、２本の発電用導水管１０と２台の水力発電機１１を使用するものである。ところが、この発明においては、１本の発電用導水管１０と１台の水力発電機１１を、または、３本以上の発電用導水管１０と３台以上の水力発電機１１を使用するものであっても良い。
【実施例２】
【００５３】
図７、図８は、この発明にかかるゲートの実施例２を示す。以下、この実施例２におけるゲートについて説明する。図中、図１〜図６と同符号は、同一のものを示す。
【００５４】
この実施例２におけるゲートは、取水口１７を扉体７のスキンプレート１３の上部に設け、水力発電機１１として縦軸プロペラ水車式水力発電機を使用するものである。その他の構成は、前記の実施例１におけるゲートと同様である。
【００５５】
この実施例２におけるゲートは、以上のごとき構成からなるので、前記の実施例１におけるゲートとほぼ同様の作用効果を達成することができる。特に、この実施例２におけるゲートは、水力発電機１１として縦軸プロペラ水車式水力発電機を使用するものであるから、前記の実施例１におけるゲートの水力発電機１１として横軸プロペラ水車式水力発電機を使用するものと比較して、扉体７の下流側からの水力発電機１１の突出量が小さい。このために、この実施例２におけるゲートは、前記の実施例１におけるゲートと比較して、水門１の下流側の河床３の深さを浅くすることができ、その分、水門１の設計や工事が容易となる。
【実施例３】
【００５６】
図９は、この発明にかかるゲートの実施例３を示す。以下、この実施例３におけるゲートについて説明する。図中、図１〜図８と同符号は、同一のものを示す。
【００５７】
この実施例３におけるゲートは、ラジアルゲート２３である。ラジアルゲート２３は、円弧形状をなす扉体（スキンプレート）２４を支持装置（図示せず）および開閉装置（図示せず）を介して水平軸１４回りに回転可能に支持するものである。支持装置の支持軸を中空状の送電線引き出し部材１２と兼用とする。その他の構成は、前記の実施例１、２におけるゲートと同様である。ラジアルゲート２３は、扉体２４が図９に示す状態にあるときには水路１を閉じていて、扉体２４を図９中の実線矢印方向に回転させることにより、水路１を開くものである。
【００５８】
この実施例３におけるゲートは、以上のごとき構成からなるので、前記の実施例１、２におけるゲートとほぼ同様の作用効果を達成することができる。なお、この実施例３におけるゲートは、前記のラジアルゲート２３以外に、高圧ラジアルゲート、引っ張りラジアルゲートにも適用することができる。
【実施例４】
【００５９】
図１０は、この発明にかかるゲートの実施例４を示す。以下、この実施例４におけるゲートについて説明する。図中、図１〜図９と同符号は、同一のものを示す。
【００６０】
この実施例４におけるゲートは、ドラムゲート２５である。ドラムゲート２５は、ドラム形状をなす扉体２６を支持装置（図示せず）および開閉装置（図示せず）を介して水平軸１４回りに回転可能に支持するものである。支持装置の支持軸を中空状の送電線引き出し部材１２と兼用とする。その他の構成は、前記の実施例１〜３におけるゲートと同様である。ドラムゲート２５は、扉体２６が図１０に示す状態にあるときには水路１を閉じていて、扉体２６を図１０中の実線矢印方向に回転させることにより、水路１を開くものである。
【００６１】
この実施例４におけるゲートは、以上のごとき構成からなるので、前記の実施例１〜３におけるゲートとほぼ同様の作用効果を達成することができる。
【実施例５】
【００６２】
図１１は、この発明にかかるゲートの実施例５を示す。以下、この実施例５におけるゲートについて説明する。図中、図１〜図１０と同符号は、同一のものを示す。
【００６３】
この実施例５におけるゲートは、セクタゲート２７である。セクタゲート２７は、２枚の４分の１円形形状をなす扉体２８を支持装置（図示せず）および開閉装置（図示せず）を介して垂直軸２９回りに回転可能に支持するものである。支持装置の支持軸を中空状の送電線引き出し部材１２と兼用とする。その他の構成は、前記の実施例１〜４におけるゲートと同様である。セクタゲート２７は、２枚の扉体２８が図１１に示す状態にあるときには水路１を閉じていて、２枚の扉体２８を図１１中の実線矢印方向にそれぞれ回転させることにより、水路１を開くものである。
【００６４】
この実施例５におけるゲートは、以上のごとき構成からなるので、前記の実施例１〜４におけるゲートとほぼ同様の作用効果を達成することができる。
【実施例６】
【００６５】
図１２は、この発明にかかるゲートの実施例６を示す。以下、この実施例６におけるゲートについて説明する。図中、図１〜図１１と同符号は、同一のものを示す。
【００６６】
この実施例６におけるゲートは、ライジングセクタゲート３０である。ライジングセクタゲート３０は、断面扇形状をなす中空状の扉体３１を円形の端部円盤３２および支持装置（図示せず）および開閉装置（図示せず）を介して水平軸１４回りに回転可能に支持するものである。支持装置の支持軸を中空状の送電線引き出し部材１２と兼用とする。その他の構成は、前記の実施例１〜５におけるゲートと同様である。ライジングセクタゲート３０は、扉体３１が図１２に示す状態にあるときには水路１を閉じていて、扉体３１を図１２中の実線矢印方向に回転させることにより、水路１を開くものである。
【００６７】
この実施例６におけるゲートは、以上のごとき構成からなるので、前記の実施例１〜５におけるゲートとほぼ同様の作用効果を達成することができる。
【実施例７】
【００６８】
図１３は、この発明にかかるゲートの実施例７を示す。以下、この実施例７におけるゲートについて説明する。図中、図１〜図１２と同符号は、同一のものを示す。
【００６９】
この実施例７におけるゲートは、スイングゲート３３である。スイングゲート３３は、平板形状をなす扉体３４を支持装置（図示せず）および開閉装置（図示せず）を介して垂直軸２９回りに回転可能に支持するものである。支持装置の支持軸を中空状の送電線引き出し部材１２と兼用とする。その他の構成は、前記の実施例１〜６におけるゲートと同様である。スイングゲート３３は、扉体３４が図１３に示す状態にあるときには水路１を閉じていて、扉体３４を図１３中の実線矢印方向に回転させることにより、水路１を開くものである。
【００７０】
この実施例７におけるゲートは、以上のごとき構成からなるので、前記の実施例１〜６におけるゲートとほぼ同様の作用効果を達成することができる。なお、この実施例７におけるゲートは、前記のスイングゲート３３以外に、平板形状の扉体を２枚使用するマイタゲートにも適用することができる。
【実施例８】
【００７１】
図１４は、この発明にかかるゲートの実施例８を示す。以下、この実施例８におけるゲートについて説明する。図中、図１〜図１３と同符号は、同一のものを示す。
【００７２】
この実施例８におけるゲートは、バイザゲート３５である。バイザゲート３５は、半円筒形状もしくはアーチ形状をなす扉体３６を支持装置（図示せず）および開閉装置（図示せず）を介して水平軸１４回りに回転可能に支持するものである。支持装置の支持軸を中空状の送電線引き出し部材１２と兼用とする。その他の構成は、前記の実施例１〜７におけるゲートと同様である。バイザゲート３５は、扉体３６が図１４に示す状態にあるときには水路１を閉じていて、扉体３６を図１４中の実線矢印方向に回転させることにより、水路１を開くものである。
【００７３】
この実施例８におけるゲートは、以上のごとき構成からなるので、前記の実施例１〜７におけるゲートとほぼ同様の作用効果を達成することができる。
【００７４】
なお、この発明にかかるゲートは、河川に使用されるゲートであって、小電力（たとえば、１０ｋｗ以下の電力）を発電するのに適しているゲート、すなわち、水力発電機を備える回転ヒンジ式のゲート（水門）である。
【００７５】
また、前記の実施例においては、仕切り弁２１を設けるものである。ところが、この発明においては、仕切り弁２１を設けなくても良い。
【００７６】
さらに、前記の実施例においては、放流口１８を水路１の下流側の側壁２に向けて設けるものである。ところが、この発明においては、放流口１８を水路１の下流側の側壁２に向けずに、任意の方向に向けて設けるものでも良い。
【００７７】
さらにまた、前記の実施例においては、取水口１７にスクリーン１９を設けるものである。ところが、この発明においては、取水口１７にスクリーン１９を設けなくても良い。
【符号の説明】
【００７８】
１ 水路
２ 側壁
３ 河床
４ 水
５ 水の表面（水面）
６ 起伏ゲート
７ 扉体
８ 支持装置
９ 開閉装置
１０ 発電用導水管
１１ 水力発電機
１２ 送電線引き出し部材（トルクチューブ）
１３ スキンプレート
１４ 水平軸
１５ 操作室
１６ 発電制御盤
１７ 取水口
１８ 放流口
１９ スクリーン
２０ 架台
２１ 仕切り弁
２２ 送電線
２３ ラジアルゲート
２４ 扉体（スキンプレート）
２５ ドラムゲート
２６ 扉体
２７ セクタゲート
２８ 扉体
２９ 垂直軸
３０ ライジングセクタゲート
３１ 扉体
３２ 端部円盤
３３ スイングゲート
３４ 扉体
３５ バイザゲート
３６ 扉体
３７ 止水部材（止水板、止水蓋、止水フランジ、閉止フランジ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水力発電機を備える回転ヒンジ式のゲートにおいて、
回転して水路を開閉する扉体と、
前記扉体を回転軸回りに回転可能に支持する支持装置と、
前記扉体を回転軸回りに回転させる開閉装置と、
前記扉体に設けられていて、前記水路の上流側の水を前記水路の下流側に放流する発電用導水管と、
前記発電用導水管の途中に設けられていて、前記発電用導水管中の流水により発電する水力発電機と、
前記水力発電機に接続されている送電線を、前記支持装置を経由して前記水路内から前記水路外に引き出す中空状の送電線引き出し部材と、
を備えることを特徴とするゲート。
【請求項２】
前記発電用導水管の前記水力発電機よりも上流側には、流水を止めることができる仕切り弁が設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載のゲート。
【請求項３】
前記発電用導水管には、取水口と放流口とが設けられていて、
前記取水口は、前記扉体に前記水路の上流側に向けられて設けられていて、
前記放流口は、前記水路の下流側の壁に向けられて設けられている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のゲート。
【請求項４】
前記取水口には、前記水力発電機への流水中の物が進入するのを防止するスクリーンが設けられている、ことを特徴とする請求項３に記載のゲート。
【請求項１】
水力発電機を備える回転ヒンジ式のゲートにおいて、
回転して水路を開閉する扉体と、
前記扉体を回転軸回りに回転可能に支持する支持装置と、
前記扉体を回転軸回りに回転させる開閉装置と、
前記扉体に設けられていて、前記水路の上流側の水を前記水路の下流側に放流する発電用導水管と、
前記発電用導水管の途中に設けられていて、前記発電用導水管中の流水により発電する水力発電機と、
前記水力発電機に接続されている送電線を、前記支持装置を経由して前記水路内から前記水路外に引き出す中空状の送電線引き出し部材と、
を備えることを特徴とするゲート。
【請求項２】
前記発電用導水管の前記水力発電機よりも上流側には、流水を止めることができる仕切り弁が設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載のゲート。
【請求項３】
前記発電用導水管には、取水口と放流口とが設けられていて、
前記取水口は、前記扉体に前記水路の上流側に向けられて設けられていて、
前記放流口は、前記水路の下流側の壁に向けられて設けられている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のゲート。
【請求項４】
前記取水口には、前記水力発電機への流水中の物が進入するのを防止するスクリーンが設けられている、ことを特徴とする請求項３に記載のゲート。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−２０２４１０（Ｐ２０１１−２０２４１０Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７０８４３（Ｐ２０１０−７０８４３）
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（５０６１２２２４６）三菱重工鉄構エンジニアリング株式会社 (111)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（５０６１２２２４６）三菱重工鉄構エンジニアリング株式会社 (111)
【Ｆターム（参考）】
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