JP4425448B2 - ゲート開閉装置 - Google Patents
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Description
【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)
- 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。 - 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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