JP4425448B2 - ゲート開閉装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排水路や取水路などの水路に設けられ、必要に応じて水路を開閉するためのゲート開閉装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８に、従来のゲート開閉装置の第１の例を示す。従来より、河川の樋門ゲートや用水ゲートを開閉するゲート開閉装置が知られている。図８に示すゲート開閉装置１０１は、門柱１０３と、この門柱１０３上に設置された開閉機１０４と、この開閉機１０４によって昇降するラック１０５と、このラック１０５に接続されたローラゲート１１０とを備えている。開閉機１０４は、ラック１０５を昇降させることによって、ローラゲート１１０を吊り上げる。ローラゲート１１０は、門柱１０３の戸溝１０６内に沿って、垂直方向に摺動して、水路１０２を開閉する。このようなゲート開閉装置１０１は、樋門ゲートのときには、河川水を排出してその流入を防止し、取水ゲートのときには、用水路から取水する。
【０００３】
図９に、従来のゲート開閉装置の第２の例を示す。
図９に示すゲート開閉装置２０１は、フラップゲート２１０と、このフラップゲート２１０の上部を回転自在に支持するヒンジ２０３とを備えている。このゲート開閉装置２０１は、水路２０２の内側から作用する水圧によって、フラップゲート２１０を開閉する。
【０００４】
図１０に、従来のゲート開閉装置の第３の例を示す。
図１０に示すゲート開閉装置３０１は、門柱３０３と、この門柱３０３上に設置されたウインチ３０４と、フラップゲート３１０と、このフラップゲート３１０の上部を回転自在に支持するヒンジ３０５と、フラップゲート３１０の下部に接続されたワイヤロープ３０６とを備えている。このゲート開閉装置３０１は、ウインチ３０４によってワイヤロープ３０６を巻き取り、フラップゲート３１０を回転させて、水路３０２を開閉する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来より種々のゲート開閉装置が提案されている。しかしながら、図８および図１０に示すゲート開閉装置１０１，３０１の場合、門柱１０３，３０３を備えているために、このゲート開閉装置１０１，３０１を樋門ゲートに使用すると、門柱１０３，３０３が洪水などのときに水の流れを遮って支障をきたす可能性があった。また、このゲート開閉装置１０１，３０１を用水路に使用すると、門柱１０３，３０３によって基礎地盤に伝わる荷重が大きくなり、不等沈下を生ずる可能性があった。さらに、開閉機１０４やウインチ３０４を操作するために、門柱先端部まで行くための管理用の橋などを設ける必要があり、これらが門柱１０３，３０３とともに周囲の景観を損ねたり、工事費が高くなってしまうという問題があった。
【０００６】
また、 図９および図１０に示すゲート開閉装置２０１，３０１の場合、回動式のフラップゲート２１０，３１０と水路２０２，３０２との間に浮遊物などが挟まると、フラップゲート２１０，３１０が完全に閉まらなくなり、水路２０２，３０２を確実に開閉できなくなる可能性があった。また、フラップゲート２１０，３１０の閉鎖が不完全であると、堤内側に河川水が逆流する可能性があった。その結果、このゲート開閉装置２０１，３０１は、河川水が逆流しても災害が発生しないような堤内の地盤の高い位置にその使用場所が限定されていた。また、このゲート開閉装置２０１，３０１は、フラップゲート２１０，３１０を中間位置まで回転させたときに、開口断面を正確に決定することができないために、取水には不向きであるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためのなされたもので、装置全体の構成がコンパクトで、流路を確実に開閉することができるゲート開閉装置を提供することを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下のような解決手段を採用することにより、前記課題を解決したものである。なお、分かりやすくするために後述する実施の形態に対応する符号を付したが、これに限定されるものではない。
【０００９】
すなわち、請求項１記載の発明は、水路（２）の開口部（３）を開閉するゲート（４）と、該ゲート（４）を開口部傾斜面に沿って直線状に引き上げることによって、開口部（３）を閉鎖状態から略半開状態に切り替えた後、ゲート（４）を回動させながら引き上げていくことによって、開口部（３）を半開状態から全開状態に切り替えるゲート開閉機構（５）とを備え、前記ゲート開閉機構（５）が、回動手段（９、１０、１１）によって回動されるトルク軸（１２）と、該トルク軸（１２）に取り付けられた回動アーム（１３）と、該回動アーム（１３）の先端部にリンク中央部（１４ａ）を回動自在に連結されたＴ字形リンク（１４）と、該Ｔ字形リンク（１４）の一方の先端部と前記ゲート（４）の上端部とを回動自在に連結する小リンク（１５）と、前記Ｔ字形リンク（１４）の他方の先端部に取り付けられたガイドローラ（１６）と、全閉位置から半開位置までは前記ゲート（４）が水路（２）の開口部（３）に沿って直線運動するとともに、半開位置から全開位置までは円弧運動しながら開閉するように前記ガイドローラ（１６）の移動軌跡を拘束しながら案内するガイドレール（１７）とを含むことを特徴とするゲート開閉装置（１）である。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のゲート開閉装置（１）において、水路（２）の開口部（３）の左右両側縁に位置して、前記ゲート（４）の左右両側縁に設けられたローラ（６）と転がり接触してゲート（４）をその移動軌跡に沿って案内するローラガイド（７）を設けたことを特徴とするゲート開閉装置（１）である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１〜図４に、本発明の一実施の形態を示す。図１は実施の形態に係るゲート開閉装置のゲート閉鎖状態の断面図、図２は実施の形態に係るゲート開閉装置のゲート閉鎖状態の正面図、図３は実施に形態に係るゲート開閉装置のゲート閉鎖状態の平面図、図４はトルク軸を回動する油圧シリンダ部分の略示拡大側面図、図５はガイドローラとガイドレール部分の拡大斜視図である。
【００１２】
ゲート開閉装置１は、河川水などを排出してその流入を阻止する排水樋門ゲートや、河川水を取水する用水樋門ゲートなどに設置されるもので、河川水などが流れる水路２の樋門位置に、水路の大きさに応じて１つまたは複数個並設されるものである。
【００１３】
ゲート開閉装置１は、水路２の開口部３を開閉するゲート４と、このゲート４を開閉駆動するゲート開閉機構５とから構成されている。ゲート４は、その左右両側縁の上下位置にそれぞれローラ６を備えており、この左右両側縁の計４個のローラ６が水路２の開口部３の両側縁に沿って形成したローラガイド７に接して案内されることにより、滑らかに昇降できるように構成されている。
【００１４】
ゲート開閉機構５は、図１中に示すように、ゲート４を、実線で示した全閉位置から二点鎖線で示した全開位置まで自在に引き上げあるいは引き下ろして開閉するための駆動機構であって、水路２の上部コンクリート躯体８上に設けられている。
【００１５】
この実施の形態の場合、前記ゲート開閉機構５は、その基端側をコンクリート躯体８に上下方向揺動自在に埋め込み固定された油圧シリンダ９と、この油圧シリンダ９のピストンロッド１０によって回動されるトルクアーム１１と、該トルクアーム１１によってゲート全閉位置と全開位置の間で回動されるトルク軸１２と、該トルク軸１２の軸両端部にそれぞれ取り付けられた回動アーム１３と、リンク中央部１４ａを該回動アーム１３の先端部に回動自在に連結されたＴ字形リンク１４と、このＴ字形リンク１４の一方の先端部とゲート２の上端部を回動自在に連結する小リンク１５と、Ｔ字形リンク１４の他方の先端部に取り付けられたガイドローラ１６と、ゲート４が後述する所定の軌跡に沿って移動して開閉されるように前記ガイドローラ１６を拘束しながら案内するガイドレール１７とから構成されている。
【００１６】
ガイドローラ１６を案内するガイドレール１７は、図５にその詳細を示すように、断面コ字形をした一対のレール１７ａ，１７ｂを所定の隙間１８ａ，１８ｂをおいて対向配置したもので、この断面コ字形のレール１７ａ，１７ｂの間の隙間１８ａを通ってＴ字形リンク１４の先端部がガイドレール１７内へ入り込み、その先端部に設けたガイドローラ１６がレール１７ａ，１７ｂ上を転がりながら移動できるように構成されている。なお、前記隙間１８ａ，１８ｂの幅は、Ｔ字形リンク１４が入り込めるとともに、ゲート４の開閉時に回動する回動アーム１３もその間を通り抜けることができる程度の幅とされている。
【００１７】
また、前記ガイドレール１７は、側面から見たときの全体形状が、前半部は水平状態に、後半部は所定の角度で斜め下方に向かって傾斜する形状に形づくられており、このような形状とすることによって、後述する動作説明から明らかとなるように、ゲート４が全閉状態から半開状態に達するまでは、ゲート４を水路２の開口部３に沿って直線的に並行移動させ、さらに、半開状態から全開状態に至る間はゲート４を回転しながら傾斜させていくことによって、円弧状に引き上げることができるように構成されている。
【００１８】
また、ゲート４の左右両側縁の計４個のローラ６を案内するローラガイド７は、ゲート４が前記直線運動と円弧運動からなる移動軌跡に沿って滑らかに移動していくことができるようにするために、その側面から見たときの形状を、水路２の開口部３の部分は開口部に沿って直線状とされ、開口部３の上方位置からゲート４の円弧軌跡に沿った傾斜面となるように形成されている。このように、ローラガイド７の側面視形状をゲート４の直線運動と円弧運動からなる移動軌跡に沿った形状とすることにより、ローラ６が滑らかに転がっていくことできるとともに、ローラ６を介してゲート４の重量を支え、かなりの重さになるゲート４の重量が直接ゲート開閉機構５にかからないようにするものである。
【００１９】
つぎに、上記構成になるゲート開閉装置のゲート開閉動作について、図６および図７の開閉状態図を参照しながら説明する。なお、図７（ａ）〜（ｅ）は、図６（ａ）〜（ｈ）の続きを示すもので、すべての開閉過程を１図で描ききれないために二図に分けて描いたものである。
【００２０】
図１の実線で示す状態では、水路２の開口部３はゲート４によって完全に閉鎖されている（図６（ａ）参照）。この状態において、油圧シリンダ９を作動させ、ピストンロッド１０を介してトルクアーム１１を図４中の矢印（イ）の向きに回動させると、トルク軸１２も一緒になって矢印（イ）方向に回動する。トルク軸１２が回動すると、トルク軸１２の両端部に固着されている回動アーム１３も、図１中に示すように矢印（イ）方向に回動する。
【００２１】
回動アーム１３が矢印（イ）方向に回動すると、回動アーム１３の先端部に回動自在に連結されたＴ字形リンク１４も矢印（イ）方向に一緒になって回動するが、このＴ字形リンク１４の一方の端部に設けられたガイドローラ１６はガイドレール１７に案内されながら水平方向に移動していく。したがって、Ｔ字形リンク１４は、回動アーム１３によって回動されながら、これと同時にガイドレール１７に沿って水平移動される。
【００２２】
この結果、Ｔ字形リンク１４の反対側の先端部、すなわち小リンク１５の接続された側の先端部は、水路２の開口部３に沿って直線的に上昇していく。したがって、このＴ字形リンク１４の先端部に小リンク１５を介して連結されたゲート４も、開口部３に沿って直線的に上昇していき、水路２の開口部３に沿った直線運動によってゲート４が開いていく（図６（ａ）、（ｂ）参照）。そして、回動アーム１３が引き続いて回動されていくと、ゲート４は回動アーム１３の回動に伴ってさらに直線的に上昇していく（図６（ｃ）〜（ｅ）参照）。
【００２３】
そして、回動アーム１３が全閉位置から矢印（イ）方向に約５０°程度回動されると、ゲート４はほぼ半開状態となる（図６（ｆ）参照）。ゲート４がこの半開位置に達すると、Ｔ字形リンク１４先端のガイドローラ１６は、ガイドレール１７の傾斜部の入り口付近に達する。
【００２４】
この状態で回動アーム１３がさらに回動されていくと、Ｔ字形リンク１４先端のガイドローラ１６は、ガイドレール１７の傾斜部に沿って斜め下方へと徐々に下がっていく。このように、Ｔ字形リンク１が矢印（イ）方向に回動されながらガイドレール１７に沿って斜め下方に向かって下がっていくと、ガイドローラ１６と反対側の先端部、すなわち、小リンク１５の接続された側の先端部は、円弧状に回動する。
【００２５】
したがって、小リンク１５に接続されたゲート４の動きも、それまでの直線運動から円弧運動に変化し、その姿勢が徐々に傾斜していく（図６（ｇ）〜図７（ｄ）参照）。そして、回転アーム１３が矢印（イ）方向に約１１０°回動されると、ゲート４は完全に引き上げられ、全開状態となる（図７（ｅ）、図１中の鎖線状態）。この時点で油圧シリンダ９はリミットスイッチあるいは手動によって停止され、水路２の開口動作が終了する。
【００２６】
ゲート４は、全開状態では、図示するように水路２の上部コンクリート躯体８上に位置して傾斜状態で保持さる。
【００２７】
ゲート４を閉じるには、油圧シリンダ９を逆向きに作動させ、トルク軸１２を矢印（イ）と反対方向に回動すればよい。これによって、ゲート４は図７（ｅ）の全開状態から図６（ａ）の全閉状態に向かって徐々に移動していき 図６（ａ）のように再び水路２の開口部３を閉じることができる。
【００２８】
上記したように、実施の形態に係るゲート開閉装置の場合、全閉状態から半開状態の間はゲート４を水路２の開口部３に沿って直線運動させ、半開状態から全開状態の間はゲート４を円弧運動させている。したがって、全開時には、ゲート４は傾斜した状態で水路２の上部コンクリート躯体８上に退避されるため、従来のローラゲートやフラップゲート（図８、図１０参照）のような門柱が不要となる。このため、景観を損ねることがなく、また工事費を低減することができる。また、水路２を閉鎖する際、従来のフラップゲート（図９参照）のようにゲートと水路の間に浮遊物を挟み込んでゲートが閉鎖不能となることも防止できる。
【００２９】
また、開閉動作時、ゲート４は、その左右両側縁に設けたローラ６によって水路２の開口部３の左右両側縁に設けたローラガイド７上を転がりながら移動していく。このため、ゲート移動時の摩擦を小さくすることができ、ゲート４の姿勢を容易に変えることができるとともに、ゲート４に水圧がかかってもゲート４を容易に開閉することができる。さらに、かなりの重さになるゲート４の重量のほとんどをローラガイド７で受け止め、ゲート４の重量が直接ゲート開閉機構５に作用しないようにすることができ、ゲート開閉機構５を保護することできるので、装置全体の寿命を延ばすことができる。
【００３０】
なお、上記実施の形態では、油圧シリンダ９を用いてトルク軸１２を回動するようにしたが、モータによって回動してもよいものである。また、ゲート４の移動軌跡および移動量は、回動アーム１３の長さ、Ｔ字形リンク１４の大きさ、ガイドレールの長さと傾斜形状を替えることによって任意に調節することができる。また、ゲート４の取り付けられる水路２の開口部３の傾斜角度も図示するようにわずかな傾斜を与えて形成してもよいし、垂直もしくはほぼ垂直に形成してもよいものである。このように、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形または変更が可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のゲート開閉装置によれば、水路を開閉するゲートを水路の開口部に沿って直線的に移動させていくことによって全閉状態から半開状態に切り替え、かつ、ゲートを傾斜させながら円弧状に移動させていくことによって半開状態から全開状態に切り替えるようにしたので、従来のローラゲートのような門柱などを不要とすることができ、装置をコンパクトに構成することができる。このため、周囲の景観を損ねることがなくなるとともに、工事費も低減することができる。
【００３２】
また、コンパクト化によって装置の全重量を軽くすることができるので、基礎地盤に伝わる荷重を小さくすることができ、不等沈下なども防止することができる。さらに、従来のフラップゲートのようにゲートと水路の間に浮遊物などが挟まってゲートが閉まらなくなるというようなこともなくなり、ゲートを完全かつ確実に閉鎖することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態に係るゲート開閉装置のゲート閉鎖状態の断面図である。
【図２】 実施の形態に係るゲート開閉装置のゲート閉鎖状態の正面図である。
【図３】実施の形態に係るゲート開閉装置のゲート閉鎖状態の平面図である。
【図４】 トルク軸を回動する油圧シリンダ部分の略示拡大側面図である。
【図５】 ガイドローラとガイドレール部分の略示拡大斜視図である。
【図６】 （ａ）〜（ｈ）はゲートの開閉状態図である。
【図７】 （ａ）〜（ｅ）はゲートの開閉状態図（図６の続き）である。
【図８】 従来のゲート開閉装置の第１の例を示す略示断面図である。
【図９】 従来のゲート開閉装置の第２の例を示す略示断面図である。
【図１０】 従来のゲート開閉装置の第３の例を示す略示断面図である。
【符号の説明】
１ ゲート開閉装置
２ 水路
３ 開口部
４ ゲート
５ ゲート開閉機構
６ ローラ
７ ローラガイド
８ 上部コンクリート躯体
９ 油圧シリンダ
１０ ピストンロッド
１１ トルクアーム
１２ トルク軸
１３ 回動アーム
１４ Ｔ字形リンク
１４ａ リンク中央部
１５ 小リンク
１６ ガイドローラ
１７ ガイドレール
１７ａ、１７ｂ レール
１８ａ、１８ｂ レール間の隙間

Claims (2)

1. 水路の開口部を開閉するゲートと、該ゲートを開口部傾斜面に沿って直線状に引き上げることによって、開口部を閉鎖状態から略半開状態に切り替えた後、ゲートを回動させながら引き上げることによって、開口部を半開状態から全開状態に切り替えるゲート開閉機構とを備え、
   前記ゲート開閉機構が、回動手段によって回動されるトルク軸と、該トルク軸に取り付けられた回動アームと、該回動アームの先端部にリンク中央部を回動自在に連結されたＴ字形リンクと、該Ｔ字形リンクの一方の先端部と前記ゲートの上端部とを回動自在に連結する小リンクと、前記Ｔ字形リンクの他方の先端部に取り付けられたガイドローラと、全閉位置から半開位置までは前記ゲートが水路の開口部に沿って直線運動するとともに、半開位置から全開位置までは円弧運動しながら開閉するように前記ガイドローラの移動軌跡を拘束しながら案内するガイドレールとを含むことを特徴とするゲート開閉装置。
2. 水路の開口部の左右両側縁に位置して、前記ゲートの左右両側縁に設けられたローラと転がり接触してゲートをその移動軌跡に沿って案内するローラガイドを設けたことを特徴とする請求項１記載のゲート開閉装置。

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