ゲートとバルブ

ゲート(水門)とバルブ(弁)の内、水力発電設備及びダム設備に用いられている物について紹介しています。

正式にはゲートとバルブを総称して水門扉と称し、
全開時に水流を制御する部分(扉体、弁体)が流路、管路内に残るものをバルブ、残らないものをゲートと区分するそうですが、
当サイトでは流路の断面が円形のものをバルブ、四角形又はそれに準ずるものをゲートと区分しています。

設置場所から見た分類

クレストゲート[crest gate]
ダム天端(てんば)に設けられたゲートのこと。クレストには棟飾り、頂上などの意味があります。
一般的に洪水時の放流に用いられますが、コンジットゲートを持たないダムでは通常時も使用されます。
使用されるゲートとしては、テンターゲート(ラジアルゲート)、ローラーゲートなどがあります。
コンジットゲート[conduit gate]
ダム堤体中腹のコンジット(暗渠)に設けられたゲートのこと。
一般的に通常時の放流に用いられます。
使用されるゲートとしては、高圧スライドゲート、高圧ローラーゲート、高圧ラジアルゲートなどがあります。
コースターゲート[coaster gate]
主にコンジットゲートの上流側の堤体面に設けられます。
コンジットゲートの補修時等に水を止めておくのに用いられます。
予備ゲートと呼ばれることもあります。
使用されるゲートとしては、スライドゲート、ローラーゲートなどがあります。
フラッシュボード[flush board]
河川浮遊物を下流に流すための板
形状としてはフラップゲートに近いです。
クレストゲートの上部に設けられることが多いですが単独で設けられることもあります。
けっしゃばん(欠瀉板、決寫板)と呼ばれることもあります。
放流管[discharge pipe]
その名の通り放流するための管路で堤体に鋼等のパイプ(管)を埋め込みます。
コンジットゲートとの違いは言葉の通り四角状の渠と円筒状の管の違いです。
通常は河川維持水の放流など、小流量の放流に使用されます。
コンジットゲートよりも下部に設けられることが多く、コンジットゲートの補修時などの排水管としての役割を持っていることもあります。

一般的なゲート、バルブとは若干違いますが、ダム湖より取水するために以下の設備も用いられます。

選択取水設備(選択取水塔)
通常、取水する場合は固定されている水が流れ込む場所(呑口)の水位でしか取水できませんが、
河川維持水などである程度取水する水の温度を変えたい場合や、水力発電所などで濁りの少ない部分の水を使用したい場合などに取水位置を段階的又は連続的に変化させて取水することができる水門設備です。
選択取水塔は堤体又は岸から離して設置される塔状の物を指します。
表面取水設備(表面取水塔)
上記の選択取水設備(選択取水塔)の表面付近の取水に特化した物を指します。
黒部川第四発電所の放流水が低温になるため黒部ダムの取水口に設けられたのが初めてのようです。

構造から見た分類(ゲート)

スライドゲート[slide gate]
板状の扉体が支持物に設けられた溝を上下に動くタイプのゲート。
扉体と溝の間の摩擦が大きいため、水門を閉める際に押し下げる力が必要なので通常、扉体はシャフトで上下されます。
通常、扉体は上下方向へ動きますが左右方向に動く「横引スライドゲート」というゲートもあります。
主に小規模の水門に用いられますが、桁構造を用いたある程度大きな物もダム等で用いられています。
ローラーゲート[roller gate]
スライドゲートの扉体にローラーを取り付け扉の開閉の抵抗を少なくしたゲート。
扉体と溝の間の摩擦が小さく、扉体の自重で閉まるのでワイヤーで上下されます。
レール及びローラーは水圧を受け止める側のみ設けられています。
主に大規模の水門に用いられており、桁構造の物は最も一般的と言える水門です。
前後方向の厚みが薄いという利点がありますが、上方に扉体を引き上げるため高さは結構増加します。
扉体側では無く戸溝側にローラーを設けた物はストーニーゲートと呼ばれます。
キャタピラーゲート[Caterpillar gate]
扉体の両側にキャタピラー(履帯、無限軌道)の様にローラーを並べて設けたゲート。
個々のローラーに分散されて力が掛かる為、水圧の大きい所に設置されるコンジットゲートなどで用いられています。
(キャタピラー[Caterpillar]は米国Caterpillar社の登録商標です)
テンターゲート[Tainter gate]
ラジアルゲート[radial gate]
弧状の扉体を持ち、軸へ放射状に扉体を支える腕が伸びており、軸を中心に扉体が上下するゲート。
フラップゲート[flap gate](起伏ゲート)
水路の底に板(扉体)を敷き、その上流側を固定し支点にして下流側を引き上げることによってせき止めるゲート。
板の上下は板の上方からワイヤーで引き上げたり、板の下部よりシリンダーやラバーチューブで押し上げる方法が採られます。
ラバーチューブで押し上げるタイプはSR堰と呼ばれます。
常に扉体の上方を越流するため、水位調節が容易、浮遊物が滞留しづらいという利点があります。
ローリングゲート[rolling gate]
円筒形の扉体を回転させ、ラックピニオンギヤ又は鋼帯に巻き付ける事により上下させるゲート。
ドラムゲート[drum gate]
扇形で中空の扉体を主に浮力により上下させるゲート。
ラバーゲート[rubber gate](ゴム布引製起伏堰)
繊維強化された合成ゴムの筒(ラバーチューブ)の両端を閉じ、そこに水や空気を送り込み膨らませて水をせき止めるタイプのゲート。
一般的にラバーダムとして紹介されることが多いです。
堰堤の上部に設備が出っ張らない、全開時にほぼ河床と同じ高さまで低くなるという利点があります。

構造から見た分類(バルブ)

ハウエルバンガーバルブ[Howell-Bunger (fixed cone dispersion) valve](固定コーンバルブ)
先端の円錐状の部分(コーン)により放流された水流を分散、コーンが固定されたバルブ
ダムの放流管に広く用いられています。
最外周部に水流をある程度まとめる覆いが付いたタイプをリングジェットバルブとも呼びます。
バルブを下向きにして水槽に放流し減勢するタイプをコーンスリーブバルブとも呼びます。
ホロージェットバルブ[hollow jet valve](可動ニードルバルブ)
先端の太い針状の部分(ニードル)により放流された水流を分散、ニードルが動くバルブ
ダムの放流管に広く用いられています。
ジェットフローバルブ[jet flow valve]
バルブオリフィス部及び放流管の形状を工夫することにより水流がスムーズに放出されるように考慮されたバルブ。
オリフィスバルブに水流を絞る為の構造(コニカルノズル[conical nozzle])が設けられ、更に直後の管路が広がっているため水流が勢い良く射出されます。
ダムの放流管に広く用いられています。
バタフライバルブ(蝶形弁)[butterfly valve]
バイプレーンバルブ(複葉弁)[butterfly valve with a biplane disc]、[biplane butterfly valve]
管路内径と同じ大きさの円形の板を管路内部で回転させることにより水流を調整するバルブ。
複葉弁は蝶形弁の板を薄く2枚にし、整流効果でスムーズな水の流れを狙ったバルブ。
水力発電所の管路の開閉(入口弁、鉄管弁)に多く使用されています。
ゲートバルブ(仕切弁)[gate valve]
スルース(スリース)バルブ[sluice valve]
管路の途中に溝を設け、円盤を管に対して垂直に上下させて開閉を行うバルブ。
水力発電所の管路の開閉(入口弁、鉄管弁)にも使用されています。
水道用としては最も広く用いられています。
オリフィスバルブ[orifice valve]
管路の途中に溝を設け、穴(オリフィス)の開いた板を管に対して垂直に上下させて開閉を行うバルブ。
水力発電所の管路の開閉(入口弁、鉄管弁)にも使用されています。
ロータリーバルブ[rotary valve]
円筒を回転させることにより開閉を行うバルブ。
水力発電所の管路(特に径の大きい管路や落差の大きい管路)の開閉(入口弁、鉄管弁)に使用されています。
ジョンソンバルブ[Johnson valve]
ニードル状の弁体を前後させることにより開閉を行うバルブ。
水力発電所の管路の開閉(入口弁、鉄管弁)に使用されていました。
ウシオバルブ[Ushio valve]
牛尾海軍技術中将によって発明された、元々は潜水艦の排水用バルブ。
恐らく現役の物は無いと思われます。
ダムの放流管、水道用管路の開閉に用いられていました。


2017-05-31キャタピラーゲート追加、ホロージェットバルブ及びジョンソンバルブのコーンをニードルに修正、フラップゲート説明にSR堰追加、ハウエルバンガーバルブに派生タイプ追加、各バルブ説明の入口弁に鉄管弁を併記。
2015-07-19説明追加。
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