(57)【要約】  小さな駆動力装置で水門扉の昇降開閉にかかる自動化が可能になって、低コストで設置することができる水門扉の昇降開閉装置を提供する。  水門扉１１を、入力軸１３に着脱可能なハンドル１５で手動昇降開閉が可能に、昇降用の減速機構１２を備え、ハンドル１５が装着可能な入力軸の軸連結部１３ａに、継手部２０ａを介して直列に連結・延長されるように設けられた延長入力軸２０と、延長入力軸２０を軸受けする延長入力軸の軸受部と２１、延長入力軸の軸受部２１を支持すると共に、延長入力軸２０をカバーするように、昇降用の減速機構の筐体１２ａに固定されるケーシング２２と、延長入力軸２０を回転させる動力源として設けられ、電動モータ３１、及びその動力を受けて延長入力軸２０に減速動力を伝達する動力源用の減速機構３２によって構成され、ケーシング２２に内包された動力減速装置部３０とを具備する。
2012090984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水門扉を、入力軸に着脱可能なハンドルを用いて該入力軸を回すことで手動によって昇降開閉が可能に、昇降用の減速機構を備える水門扉の昇降開閉装置において、
前記ハンドルが装着可能な前記入力軸の軸連結部に、継手部を介して直列に連結・延長されるように設けられ、前記継手部側とは反対側の端部が、ハンドルへの軸連結部になっている延長入力軸と、
該延長入力軸を軸受けする延長入力軸の軸受部と、
該延長入力軸の軸受部が装着されて前記延長入力軸を支持するように、前記昇降開閉装置の本体に固定されるベースフレーム部を備えると共に、前記延長入力軸をカバーするようにカバー部を備えるケーシングと、
前記延長入力軸の延長方向の中途部に連係されて該延長入力軸を回転させて水門扉を昇降させる動力源として設けられ、電動モータ、及び該電動モータの動力を受けて前記延長入力軸に減速動力を伝達する動力源用の減速機構によって構成され、前記ケーシングに固定・内包された動力減速装置部とを具備することを特徴とする水門扉の昇降開閉装置。
【請求項２】
前記電動モータの電源は、太陽電池によって蓄電されるバッテリーであることを特徴とする請求項１記載の水門扉の昇降開閉装置。
【請求項３】
前記ケーシングが、前記昇降用の減速機構が設けられた筐体に固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の水門扉の昇降開閉装置。
【請求項４】
前記動力減速装置部の動力源側と、前記延長入力軸への連係部側との接続及び断続をする動力接続用のクラッチが設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の水門扉の昇降開閉装置。
【請求項５】
前記ハンドルによって手動で前記延長入力軸を介して前記入力軸を作動させる機構について、前記ハンドルと、前記延長入力軸との接続及び断続をするハンドル接続用のクラッチが設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の水門扉の昇降開閉装置。
【請求項６】
水面高低検出装置、地震検知装置、雨量測定装置、遠隔操作装置、タイマー装置の少なくとも一つによって与えられる信号に基づいて自動的に水門扉の開閉制御を行う制御装置を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の水門扉の昇降開閉装置。
【請求項７】
水門扉の開閉位置検出装置が、前記延長入力軸の回転動作を検知して水門扉の高さを検出するセンサー機構によって構成され、前記ケーシング内に設置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の水門扉の昇降開閉装置。
【請求項８】
水門扉を、入力軸に着脱可能なハンドルを用いて該入力軸を回すことで手動昇降開閉が可能に、昇降用の減速機構を備える水門扉の昇降開閉装置が設置された水門装置が、既存の水門装置であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の水門扉の昇降開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水門扉を、入力軸に着脱可能なハンドルを用いて該入力軸を回すことで手動によって昇降開閉が可能に、昇降用の減速機構を備える水門扉の昇降開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水門扉の昇降開閉装置を備える比較的小さな水門装置としては、ウォームギヤとウォームホイールなどから成る減速機構を備え、ハンドルを用いて手動で水門扉を開閉できるものが、用水路や排水路などの水路に広く使用されている。【０００３】
従来の水門扉の昇降開閉装置としては、例えば、扉体の上部にピンラックを連結し、このピンラックに噛合するピニオンを設け、このピニオンを回転して扉体を開閉するハンドルを設けたもの（特許文献１参照）が、周知になっている。【０００４】
また、水門扉の開閉作業を自動化するため、例えば、水門扉の手動ハンドルに係合する可搬電動機構を設け、可搬電動機構は、架台と、架台に搭載する電動モータとからなり、水門扉を開閉する際、電動モータに取り付けた係合部を手動ハンドルに係合させ、電動モータにより手動ハンドルを回転させる（特許文献２参照）ものが提案されている。これにより、水門扉の開閉が電動化される。手動により開閉する水門扉を、回転を電動化して緊急時などにおいて水門扉の開閉作業を簡略化できる（特許文献２参照）。【０００５】
しかしながら、上記の可搬電動機構を用いる水門では、一時的に使用されるもので、常時において水門を管理・制御できるものではない。従って、夜間の洪水時などの必要なときに、自動的且つ適切に作動させることができない。また、装置が大型化しやすく、その可搬電動機構を収容する場所が必要となるため、コスト的にも低廉に構成することが難しいものになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平０７−３５５２５号公報（第１頁）
【特許文献２】特開２００１−１１５４３６号公報（第１頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
水門扉の昇降開閉装置に関して解決しようとする問題点は、手動による操作が可能な比較的小さな水門装置の分野において、水門扉の昇降開閉にかかる自動化が可能になって、低コストで設置できるものが提供されていないことにある。
そこで本発明の目的は、小さな駆動力装置で水門扉の昇降開閉にかかる自動化が可能になって、低コストで設置することができる水門扉の昇降開閉装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかる水門扉の昇降開閉装置の一形態によれば、水門扉を、入力軸に着脱可能なハンドルを用いて該入力軸を回すことで手動によって昇降開閉が可能に、昇降用の減速機構を備える水門扉の昇降開閉装置において、前記ハンドルが装着可能な前記入力軸の軸連結部に、継手部を介して直列に連結・延長されるように設けられ、前記継手部側とは反対側の端部が、ハンドルへの軸連結部になっている延長入力軸と、該延長入力軸を軸受けする延長入力軸の軸受部と、該延長入力軸の軸受部が装着されて前記延長入力軸を支持するように、前記昇降開閉装置の本体に固定されるベースフレーム部を備えると共に、前記延長入力軸をカバーするようにカバー部を備えるケーシングと、前記延長入力軸の延長方向の中途部に連係されて該延長入力軸を回転させて水門扉を昇降させる動力源として設けられ、電動モータ、及び該電動モータの動力を受けて前記延長入力軸に減速動力を伝達する動力源用の減速機構によって構成され、前記ケーシングに固定・内包された動力減速装置部とを具備する。【０００９】
本発明にかかる水門扉の昇降開閉装置の一形態によれば、前記電動モータの電源は、太陽電池によって蓄電されるバッテリーであることを特徴とすることができる。【００１０】
本発明にかかる水門扉の昇降開閉装置の一形態によれば、前記ケーシングが、前記昇降用の減速機構が設けられた筐体に固定されていることを特徴とすることができる。【００１１】
本発明にかかる水門扉の昇降開閉装置の一形態によれば、前記動力減速装置部の動力源側と、前記延長入力軸への連係部側との接続及び断続をする動力接続用のクラッチが設けられたことを特徴とすることができる。【００１２】
本発明にかかる水門扉の昇降開閉装置の一形態によれば、前記ハンドルによって手動で前記延長入力軸を介して前記入力軸を作動させる機構について、前記ハンドルと、前記延長入力軸との接続及び断続をするハンドル接続用のクラッチが設けられたことを特徴とすることができる。【００１３】
本発明にかかる水門扉の昇降開閉装置の一形態によれば、水面高低検出装置、地震検知装置、雨量測定装置、遠隔操作装置、タイマー装置の少なくとも一つによって与えられる信号に基づいて自動的に水門扉の開閉制御を行う制御装置を備えることを特徴とすることができる。
本発明にかかる水門扉の昇降開閉装置の一形態によれば、水門扉の開閉位置検出装置が、前記延長入力軸の回転動作を検知して水門扉の高さを検出するセンサー機構によって構成され、前記ケーシング内に設置されていることを特徴とすることができる。【００１４】
本発明にかかる水門扉の昇降開閉装置の一形態によれば、水門扉を、入力軸に着脱可能なハンドルを用いて該入力軸を回すことで手動昇降開閉が可能に、昇降用の減速機構を備える水門扉の昇降開閉装置が設置された水門装置が、既存の水門装置であることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の水門扉の昇降開閉装置によれば、小さな駆動力装置で水門扉の昇降開閉にかかる自動化が可能になって、低コストで設置することができるという特別有利な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る水門扉の昇降開閉装置の形態例を示す側断面図である。
【図２】図１の形態例を用いた水門装置を示す正面図である。
【図３】本発明に係る水門扉の昇降開閉装置のシステムを示すブロック図である。
【図４】本発明に係る水門扉の昇降開閉装置の他の形態例を示す側断面図である。
【図５】クラッチ機構の形態例を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る水門扉の昇降開閉装置の形態例を、添付図面（図１〜５）に基づいて詳細に説明する。
この水門扉の昇降開閉装置は、水門扉１１（図２参照）を、入力軸１３に着脱可能なハンドル１５を用いてその入力軸１３を回すことで手動によって昇降開閉が可能に、昇降用の減速機構１２を備えるものである。
【００１８】
２０は延長入力軸であり、ハンドル１５が装着可能な入力軸１３の軸連結部１３ａに、継手部２０ａを介して直列に連結・延長されるように設けられている。
本形態例の継手部２０ａは、図１に示すように、入力軸１３に外嵌する形状で、ボルトを締め付けることで、入力軸１３に延長入力軸２０を一体的に連結・固定できる形態になっている。なお、連結構造は、これに限定されるものではなく、例えば、キー溝とキーとを備える連結構造やカップリング構造など、他の周知の方法を用いることができるのは勿論である。
【００１９】
２１は延長入力軸の軸受部であり、本形態例では軸受がなされる部位間のスパンを大きくとって安定的になるように、延長入力軸２０の継手部２０ａ側とは反対側のハンドルへの軸連結部２０ｂの近傍において軸受けするように設けられている。
この延長入力軸の軸受部２１としては、ボールベリングなどの摺動抵抗が小さな軸受構造を、適宜に用いることができるのは勿論である。
【００２０】
２２はケーシングであり、延長入力軸の軸受部２１を支持すると共に、ハンドルへの軸連結部２０ｂの除いた延長入力軸２０を内包するように設けられ、昇降用の減速機構１２が設けられた筐体１２ａに固定されている。本実施例では、図１に示すようにケーシング２２を筐体１２ａにボルトを用いて固定する構造になっている。
このケーシング２２によれば、箱状に設けられており、延長入力軸の軸受部２１や後述する動力減速装置部３０を、風雨から好適に保護できると共に、それらの構造を好適に支持・保持できる。なお、２３はカバーであり、後述する延長入力軸の軸連結部２０ｂを覆って、延長入力軸の軸受部２１を含めて内包・保護するように、ケーシング２２に着脱可能に設けられている。
【００２１】
３０は動力減速装置部であり、延長入力軸２０を回転させて水門扉１１を昇降させる動力源として設けられ、電動モータ３１、及びその電動モータ３１の動力を受けて延長入力軸２０に減速動力を伝達する動力源用の減速機構３２によって構成され、ケーシング２２に内包されている。
この動力減速装置部３０は、手動で回転できる入力軸１３を回転させるトルクを有すればよく、その減速率を適宜に選択することで、極めて小型の動力駆動装置によって構成できる。本形態例の電動モータ３１としては、例えば、ＤＣ２４Ｖ、１００Ｗの定格出力のものを用いて、巾２．８ｍの水門扉を昇降開閉できる。なお、動力減速装置部３０によって減速されるため、水門扉の昇降開閉に係る速度は、例えば５〜１５分程度と遅くなる。しかし、作業者が現場へ行って手動で行う場合に比べれば、迅速、確実且つ効率的に行うことができる。
【００２２】
本形態例の電動モータ３１の電源は、太陽電池４０によって蓄電されるバッテリー４１になっている（図３参照）。このバッテリー４１は、操作盤５５に内蔵されており、電動モータ３１の消費電力が小さいため比較的小型のものでよい。
このように、本発明にかかる水門扉の昇降開閉装置は、電源を自ら持つため、設置場所を選ばない。水門は、電力電線のとどいていない場所も多く、そうした設置場所にも好適に対応できる。また、省エネルギーを実現でき、電力料を支払う必要がなく、ランニングコストを低減できる。さらに、地震などの災害の際に、電力会社による送電が途絶えた場合でも問題がなく、独立して確実に作動できるため、信頼性の高いシステムになっている。
【００２３】
また、本形態例では、減速動力の伝達部材３２ａである歯車が、延長入力軸２０の中途部に装着されており、その歯車を含む複数の歯車によって構成される動力源用の減速機構３２で、電動モータ３１からの動力が減速されるように設けられている。これによれば、簡単な構造で、適切な減速比を得ることができる。
なお、減速機構としては、これに限定されるものではなく、ウォームギヤや遊星歯車などの他の減速手段を利用してもよいのは勿論である。なお、図４に示す形態例では、電動モータ３１の回転速度を５０分の１程度に減速する動力源用の減速機構３２機構が、電動モータ３１に直結されて配設されている。
【００２４】
また、本形態例では、水面高低検出センサー５１と、開閉リミットスイッチ５２と構成要素とする水面高低検出装置によって与えられる信号に基づいて自動的に水門扉１１の開閉制御を行う制御装置５０を備える。なお、５３は充放電コントローラである。
この制御装置５０によれば、常時の水門扉１１にかかる昇降開閉操作について、自動化を好適に行うことができる。さらに、通信手段を設けることによって、遠隔操作を行うことができるように、構成してもよい。また、タイマーによる制御を行っても良い。
すなわち、水面高低検出装置、地震検知装置、雨量測定装置、遠隔操作装置、タイマー装置の少なくとも一つによって与えられる信号に基づいて自動的に水門扉の開閉制御を行う制御装置５０を備えることができる。
【００２５】
また、本形態例では、延長入力軸２０の継手部２０ａ側とは反対側の端部が、ハンドルへの軸連結部２０ｂになっている。
これによれば、非常時などに手動操作ができる。なお、本形態例の軸連結部２０ｂは、カバー２３によって保護されるように収納されているため、このカバー２３を開いてハンドル１５を装着して回動操作を行うようにすればよい。
【００２６】
さらに、本形態例では、動力減速装置部３０が、延長入力軸の軸受部２１が固定されたケーシング２２の壁部２２ａの内面に固定されている。
これによれば、ユニット化した動力減速装置部３０を、ケーシング２２によって、水門装置を構成する水門扉の昇降開閉装置の本体の一部である昇降用の減速機構１２部へ簡単に設置できる。すなわち、設置作業や保守管理の効率を向上できる。
【００２７】
水門扉１１を、入力軸１３に着脱可能なハンドル１５を用いてその入力軸１３を回すことで手動昇降開閉が可能に、昇降用の減速機構１２を備える水門扉の昇降開閉装置が設置された水門装置１０が、既存の水門装置であっても、本発明にかかる構成は、好適に後付け設置ができる。従って、水門扉の昇降開閉装置を低コストで好適に設置することができる。
【００２８】
次に、水門装置１０の構成例について、図２に基づいて簡単に説明する。
１１ａはラックシャフトであり、水門扉１１の上端面の両端の部分に鉛直方向へ延びるように一対が固定されている。１４は門型枠体であり、両側の部分に一対の支柱状ガイド部１４ａ、１４ａを備えている。この一対の支柱状ガイド部１４ａ、１４ａには上下に延びるガイド溝が形成されており、そのガイド溝によって、水門扉１１が上下方向に移動（昇降）可能に案内されている。
【００２９】
１６動力伝達機構部であり、門型枠体１４の上端面の両端の部分に設けられ、ラックとピニオンの噛合部が内蔵された箱体になっている。１７は水平駆動伝達シャフトであり、昇降用の減速機構１２から、離れた側の動力伝達機構部１６へ回転駆動力を伝達するように設けられている。１９はラックシャフトのカバーであり、ラックシャフト１１ａの上方から覆うように上端を閉じた筒状に形成されている。
なお、以上の形態例では一対のラックシャフト１１ａ、１１ａを備えるものについて説明したが、本発明は、一本の昇降用シャフト（ラックシャフトや螺子シャフトなど）の場合にも適用できるのは勿論である。
【００３０】
次に、図４及び５に基づいて、本発明に係る水門扉の昇降開閉装置の他の形態例を説明する。本形態例は、図１の形態例と比較して、動力接続用のクラッチ６０、ハンドル接続用のクラッチ７０を備え、水面高低検出装置８０がケーシング２２内に内蔵されていることが相違する。なお、図１の形態例と同等の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３１】
本形態例のケーシング２２は、延長入力軸の軸受部２１が装着されて延長入力軸２０を支持するように、昇降開閉装置の本体に固定されるベースフレーム部２２ｂを備えると共に、延長入力軸２０を含む構成要素をカバーするようにカバー部２２ｃを備える。なお、昇降開閉装置の本体とは、水門装置の可動する部材を除いた固設部位の全体のことであり、昇降用の減速機構が設けられた筐体１２ａを含む部位である。
【００３２】
ところで、ケーシング２２と昇降開閉装置の本体との間に、取り付け用のフレームを介在させて、そのケーシング２２を装着・固定するようにしてもよい。その取り付け用のフレームによれば、ケーシング２２を含む構成要素を標準化して生産性を向上できると共に、種々の取り付け仕様に対応できる。また、このケーシング２２に装着される軸受部２１の配設位置は、図４に示すように、減速動力の伝達部材３２ａを挟むように、延長入力軸２０の中途部で受けるようにしてもよい。これによれば、減速動力の伝達部材３２ａにかかるラジアルとスラストの両方向の力を適切に受けて延長入力軸２０を支持できる。
【００３３】
６０は動力接続用のクラッチであり、動力減速装置部３０の動力源側（電動モータ３１及び減速機構３２の側）と、延長入力軸２０への連係部３３側との接続及び断続をするように設けられている。
この動力接続用のクラッチ６０には、例えば図５に示すような、軸線方向へ移動可能に設けられた接続軸３５を介して接続されるカムクラッチを用いることができる。６１はクラッチレバーであって、これを操作して接続軸３５が電動モータ３１側へ移動された際には動力が接続され、反対に接続軸３５が連係部３３側へ移動された際には動力が断続される。なお、本形態例の連係部３３とは、減速動力の伝達部材３２ａに連係する構成であり、その連係にはヘリカルギヤ、傘歯車やねじ歯車を用いることができる。これにより、電動モータ６１及び動力源用の減速機構３２の回転軸に対して直交する延長入力軸２０へ動力を適切に伝達できる。
【００３４】
７０はハンドル接続用のクラッチであり、ハンドル１５によって手動で延長入力軸２０を介して入力軸１３を作動できるように、ハンドル１５と、延長入力軸２０との接続及び断続をすることが可能に設けられている。このハンドル接続用のクラッチ７０には、上述したようなカムクラッチや、周知のクラッチ機構を適宜選択的に用いることができる。
動力接続用のクラッチ７０が断続され、ハンドル接続用のクラッチ７０が接続された状態では、入力軸１３と延長入力軸２０の延長方向及び作動方向は同一であり、作業者は本発明にかかる構成が装着される前と同等の感覚でハンドル１５を操作することができる。これによれば、予期しない事態についても適切に対応できる。
【００３５】
８０は水門扉の開閉位置検出装置であり、延長入力軸２０の回転動作を検知して水門扉の高さを検出するセンサー機構によって構成され、ケーシング２２内に設置されている。８１は開閉位置スイッチ検出体であり、８２は回転軸ネジである。この回転軸ネジ８２が回転することによって開閉位置スイッチ検出体８１が、軸線方向に移動し、間隔をおいて配された一対の開閉位置スイッチ８３にそれぞれ近接することで水門扉の開閉位置検出装置８０のスイッチの入切がなされ、水門扉が開閉する。回転軸ネジ８２の回転は、開閉検出機構用の伝達部８５を介して、延長入力軸２０と一体の入力軸１３の回転が反映される。また、本形態例の開閉検出機構用の伝達部８５は歯車による減速機構になっており、開閉位置スイッチ検出体８１の移動長さは、水門の実際の昇降長さに対して減速比に比例して縮小されている。なお、このセンサー機構としては、本形態例に限定されず、例えばエンコーダ装置を利用できる。
【００３６】
以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。
【符号の説明】
【００３７】
１０  水門装置
１１  水門扉
１２  昇降用の減速機構
１２ａ  昇降用の減速機構の筐体
１３  入力軸
１３ａ  入力軸の軸連結部
１５  ハンドル
２０  延長入力軸
２０ａ  継手部
２０ｂ  延長入力軸の軸連結部
２１  延長入力軸の軸受部
２２  ケーシング
２２ａ  ケーシングの壁部
２２ｂ  ベースフレーム部
２２ｃ  カバー部
３０  動力減速装置部
３１  電動モータ
３２  動力源用の減速機構
３２ａ  減速動力の伝達部材
４０  太陽電池
４１  バッテリー
５０  制御装置
５１  水面高低検出センサー
５２  開閉リミットスイッチ
６０  動力接続用のクラッチ
７０  ハンドル接続用のクラッチ
８０  水門扉の開閉位置検出装置
【図１】
2012090984.tif 000003
【図２】
2012090984.tif 000004
【図３】
2012090984.tif 000005
【図４】
2012090984.tif 000006
【図５】
2012090984.tif 000007
【国際調査報告】
2012090984.tif 000008
2012090984.tif 000009
2012090984.tif 000010
2012090984.tif 000011