(57)【要約】【課題】水路の水位に応じて水門のゲートを常時昇降させる。【解決手段】水門ゲート昇降装置１００は、供給される作動水の圧力によって駆動しゲート５を昇降させる流体圧アクチュエータ２０と、流体圧アクチュエータ２０へ供給される作動水の圧力を生成する流体圧生成部３０と、を備える。流体圧生成部３０は、ゲート５に設けられる第１流路部３１及び第２流路部３２を有し、第１流路部３１及び第２流路部３２を通じてゲート５の上流側と下流側とを連通する。第１流路部３１の流路断面積は、第２流路部３２の流路断面積よりも小さく設定され、流体圧アクチュエータ２０は、第１流路部３１内の圧力と第２流路部３２内の圧力との圧力差に応じて駆動する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水門に設けられたゲートを昇降させて水路の水位を調整する水門ゲート昇降装置であって、
供給される作動流体圧によって駆動し前記ゲートを昇降させる流体圧アクチュエータと、
前記流体圧アクチュエータへ供給される作動流体圧を生成する流体圧生成部と、を備え、
前記流体圧生成部は、前記ゲートに設けられる第１流路部及び第２流路部を有し、前記第１流路部及び前記第２流路部を通じて前記ゲートの上流側と下流側とを連通し、
前記第１流路部の流路断面積は、前記第２流路部の流路断面積よりも小さく設定され、
前記流体圧アクチュエータは、前記第１流路部内の圧力と前記第２流路部内の圧力との圧力差に応じて駆動することを特徴とする水門ゲート昇降装置。
【請求項２】
前記水路が前記ゲートにより閉鎖された状態における前記第１流路部の高さは、前記ゲートの上流側の目標水位に応じて設定されることを特徴とする請求項１に記載の水門ゲート昇降装置。
【請求項３】
前記流体圧アクチュエータと前記第１流路部とを接続する第１通路と、
前記流体圧アクチュエータと前記第２流路部とを接続する第２通路と、
前記第１通路及び前記第２通路を開閉する開閉弁と、をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の水門ゲート昇降装置。
【請求項４】
前記流体圧アクチュエータの駆動方向を切り換える切換弁をさらに備え、
前記切換弁は、前記第１流路部内の圧力を前記流体圧アクチュエータの第１ポートに導き前記第２流路部内の圧力を前記流体圧アクチュエータの第２ポートに導いて前記第１流路部内の圧力と前記第２流路部内の圧力との圧力差に応じて前記ゲートを昇降するように前記流体圧アクチュエータを駆動させる第１位置と、前記第１流路部内の圧力を前記流体圧アクチュエータの前記第２ポートに導き前記第２流路部内の圧力を前記流体圧アクチュエータの前記第１ポートに導いて前記ゲートを下降させる方向に前記流体圧アクチュエータを駆動させる第２位置と、を有することを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載の水門ゲート昇降装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水門ゲート昇降装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ソーラーパネルと、ソーラーパネルで発電された電力により駆動する電動モータと、を備えた水門ゲート昇降装置が開示されている。この水門ゲート昇降装置では、電動モータによって水門のゲートを昇降している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】登録実用新案第３０８５５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の水門ゲート昇降装置は、ゲートを昇降させる電動モータの駆動力をソーラー発電により賄っている。このため、曇天や雨天が続くとソーラーパネルによる発電が行われず、電動モータによってゲートを正常に昇降させることができなくなり、結果として水路の水位を調整することが困難になるおそれがある。
【０００５】
ソーラーパネルによる発電が行われないときには、送電網に接続して電力が供給される状態とすることも考えられるが、停電により電力が供給されなくなると、やはり電動モータによってゲートを正常に昇降させることができなくなる。
【０００６】
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、水路の水位に応じて水門のゲートを常時昇降可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、水門に設けられたゲートを昇降させて水路の水位を調整する水門ゲート昇降装置が、供給される作動流体圧によって駆動しゲートを昇降させる流体圧アクチュエータと、流体圧アクチュエータへ供給される作動流体圧を生成する流体圧生成部と、を備え、流体圧生成部は、ゲートに設けられる第１流路部及び第２流路部を有し、第１流路部及び第２流路部を通じてゲートの上流側と下流側とを連通し、第１流路部の流路断面積は、第２流路部の流路断面積よりも小さく設定され、流体圧アクチュエータは、第１流路部内の圧力と第２流路部内の圧力との圧力差に応じて駆動することを特徴とする。
【０００８】
この発明では、ゲートに設けられた第１流路部及び第２流路部を通じて流れる水を作動流体として利用し第１流路部内の圧力と第２流路部内の圧力との圧力差に応じた駆動力を生じる流体圧アクチュエータによってゲートが昇降される。このように、本発明では、ゲートを昇降させるために電動モータ等の外部動力源を用いていないため、電力が供給されない状況においても水路の水位に応じてゲートを常時昇降させることが可能である。
【０００９】
また、本発明は、水路がゲートにより閉鎖された状態における第１流路部の高さが、ゲートの上流側の目標水位に応じて設定されることを特徴とする。
【００１０】
この発明では、ゲートに設けられる第１流路部の高さが、ゲートの上流側の目標水位に応じて設定される。水門ゲート昇降装置によって調整されるゲートの上流側の水位は、水路がゲートにより閉鎖された状態における第１流路部の高さによって変化する。このため、各水門の目標水位に応じて、ゲートに設けられる第１流路部の高さを適宜変更することによって、ゲートの上流側の水位が各水門の目標水位となるようにすることができる。
【００１１】
また、本発明は、水門ゲート昇降装置が、流体圧アクチュエータと第１流路部とを接続する第１通路と、流体圧アクチュエータと第２流路部とを接続する第２通路と、第１通路及び第２通路を開閉する開閉弁と、をさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
この発明では、第１通路及び第２通路が開閉弁により開放されているとき、流体圧アクチュエータはゲートの上流側の水位が目標水位となるようにゲートを昇降させる一方、第１通路及び第２通路が開閉弁により閉鎖されると、流体圧アクチュエータの駆動が停止されることでゲートの位置が保持される。このため、開閉弁を操作することによって、ゲートの上流側の水位の調整を行うことができるとともに、ゲートを任意の位置で停止させることができる。
【００１３】
また、本発明は、水門ゲート昇降装置が、流体圧アクチュエータの駆動方向を切り換える切換弁をさらに備え、切換弁は、第１流路部内の圧力を流体圧アクチュエータの第１ポートに導き第２流路部内の圧力を流体圧アクチュエータの第２ポートに導いて第１流路部内の圧力と第２流路部内の圧力との圧力差に応じてゲートを昇降するように流体圧アクチュエータを駆動させる第１位置と、第１流路部内の圧力を流体圧アクチュエータの第２ポートに導き第２流路部内の圧力を流体圧アクチュエータの第１ポートに導いてゲートを下降させる方向に流体圧アクチュエータを駆動させる第２位置と、を有することを特徴とする。
【００１４】
この発明では、切換弁が第１位置にあるとき、流体圧アクチュエータは、ゲートの上流側の水位が目標水位となるようにゲートを昇降させる一方、切換弁が第２位置にあるとき、流体圧アクチュエータは、水路がゲートにより閉鎖されるようにゲートを下降させる。このため、切換弁を操作することによって、ゲートの上流側の水位の調整を行うことができるとともに、水路をゲートにより閉鎖させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、水路の水位に応じて水門のゲートを常時昇降させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る水門ゲート昇降装置を下流側から見た概略図である。
【図２】図２は、図１のII−II線に沿う断面を示した断面図である。
【図３】図３は、本発明の第２実施形態に係る水門ゲート昇降装置を下流側から見た概略図である。
【図４】図４は、本発明の第３実施形態に係る水門ゲート昇降装置を下流側から見た概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
＜第１実施形態＞
図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態に係る水門ゲート昇降装置１００について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る水門ゲート昇降装置１００を下流側から見た概略図であり、図２は、図１のII−II線に沿う断面を示した断面図である。
【００１９】
河川や河川から分岐した水路には複数の水門が設けられ、水門を開閉することによって、水門の上流側において水路から分岐する灌漑水路等の分岐水路を通じて田畑等に供給される水の量を調整している。水門ゲート昇降装置１００は、このような水門のゲートを昇降させるために設けられる。
【００２０】
水門ゲート昇降装置１００が設けられる水門１は、図１及び図２に示すように、水路３が形成されたコンクリート製の基礎体２と、水路３に対して直交するように基礎体２に支持される平板状のゲート５と、を備える。また、基礎体２には、ゲート５よりも上流側において水路３に開口する分岐水路４が設けられる。分岐水路４は、その下端４ａが水路３の底面から所定の第１高さＨ１となる位置に開口しており、水路３の水位が第１高さＨ１を超えると分岐水路４を通じて田畑等へ水が供給される状態となる。
【００２１】
水門ゲート昇降装置１００は、水路３を流れる水を作動流体として利用しゲート５を昇降させる流体圧アクチュエータとしての水圧シリンダ２０と、水圧シリンダ２０へ供給される作動水の圧力を生成する流体圧生成部３０と、を備える。
【００２２】
水圧シリンダ２０は、筒状のシリンダチューブ２１と、シリンダチューブ２１に挿入されるピストンロッド２２と、ピストンロッド２２の基端に連結されシリンダチューブ２１の内周面に沿って摺動するピストン２３と、を有する。シリンダチューブ２１の内部は、ピストン２３によってロッド側室２１ａと反ロッド側室２１ｂとの２つの圧力室に仕切られ、反ロッド側室２１ｂには第１ポート２１ｃを通じて水が出入りし、ロッド側室２１ａには第２ポート２１ｄを通じて水が出入りする。
【００２３】
上記構成の水圧シリンダ２０は、ゲート５の上方に一対設けられており、ゲート５を挟んで基礎体２に立設される一対の脚部２５ａと脚部２５ａの上端部を連結し水路３を跨いで架け渡される連結部２５ｂとを有する保持枠２５によって保持される。
【００２４】
具体的には、各水圧シリンダ２０は、保持枠２５の連結部２５ｂにシリンダチューブ２１が連結され、ゲート５の上部にピストンロッド２２が連結された状態、すなわち、ピストンロッド２２が鉛直方向下方に向かって延びた状態で設置される。なお、各水圧シリンダ２０は、保持枠２５の連結部２５ｂにピストンロッド２２が連結され、ゲート５の上部にシリンダチューブ２１が連結された状態で設置されてもよい。
【００２５】
上記構成の水圧シリンダ２０は、ロッド側室２１ａの圧力と比べて反ロッド側室２１ｂの圧力が低くなると、ゲート５を上方へと引き上げる方向の荷重である引き上げ荷重を発生させる。引き上げ荷重の大きさは、反ロッド側室２１ｂの圧力とロッド側室２１ａの圧力との圧力差に応じて変化する。
【００２６】
水圧シリンダ２０が生じる引き上げ荷重が、ゲート５を上方へと引き上げるために必要な必要荷重を上回ると、ゲート５は水圧シリンダ２０により上方へと引き上げられ、水路３はゲート５の上昇量に応じて開放される。必要荷重の大きさは、ゲート５の自重等によって決まるため、ゲート５毎に異なる。
【００２７】
一方、水圧シリンダ２０が生じる引き上げ荷重が、必要荷重を下回ると、上昇中のゲート５は自重により下降し、水路３は閉鎖される。このように水圧シリンダ２０は、ロッド側室２１ａ及び反ロッド側室２１ｂに導かれる作動水の圧力に応じてゲート５を昇降させ、水路３を開放または閉鎖させることが可能である。
【００２８】
流体圧生成部３０は、ゲート５に設けられゲート５の上流側に開口する第１流路部３１と、ゲート５に設けられゲート５の下流側に開口する第２流路部３２と、を有する。第１流路部３１と第２流路部３２とは、同軸上に形成された孔であり、ゲート５の上流側と下流側とは、第１流路部３１及び第２流路部３２を通じて連通する。
【００２９】
また、第１流路部３１の内径は、第２流路部３２の内径よりも小さく、つまり、第１流路部３１の流路断面積は、第２流路部３２の流路断面積よりも小さく設定されている。このため、いわゆるベンチュリ効果によって、流路断面積が小さい第１流路部３１の圧力は負圧となり、第１流路部３１及び第２流路部３２を通じて流れる水の流速が早いほど、第１流路部３１の圧力は第２流路部３２の圧力と比べて小さくなる。
【００３０】
このように流体圧生成部３０では、第１流路部３１及び第２流路部３２を通じて流れる水の流速、すなわち、ゲート５の上流側の水位とゲート５の下流側の水位との水位差に応じて、第１流路部３１と第２流路部３２とにおいてそれぞれ異なる大きさの圧力が生成される。
【００３１】
第１流路部３１の圧力は、第１流路部３１の内周面に開口する第１通路４１と、反ロッド側室２１ｂに開口する第１ポート２１ｃと第１通路４１とを接続する第１接続通路４４と、を通じて反ロッド側室２１ｂへと導かれる。また、第２流路部３２の圧力は、第２流路部３２の内周面に開口する第２通路４２と、ロッド側室２１ａに開口する第２ポート２１ｄと第２通路４２とを接続する第２接続通路４５と、を通じてロッド側室２１ａへと導かれる。
【００３２】
このため、ロッド側室２１ａの圧力と反ロッド側室２１ｂの圧力との圧力差は、流体圧生成部３０の第１流路部３１と第２流路部３２とにおいてそれぞれ生成される圧力の圧力差に等しくなり、結果として、水圧シリンダ２０は流体圧生成部３０において生成された作動水の圧力に応じた引き上げ荷重を発生させることになる。
【００３３】
次に、上記構成の水門ゲート昇降装置１００の作動について説明する。
【００３４】
ゲート５の上流側の水位が例えば図２において実線で示される第１上流水位ＵＬ１のように、第１流路部３１が開口する位置よりも低いときは、第１流路部３１及び第２流路部３２に水が流入しないため、第１流路部３１と第２流路部３２との圧力は等しくなる。
【００３５】
このため、ロッド側室２１ａの圧力と反ロッド側室２１ｂの圧力も等しくなり、水圧シリンダ２０は、引き上げ荷重を発生させることなくゲート５の重さによって伸長した状態となる。この結果、水路３はゲート５によって閉鎖された状態となる。
【００３６】
一方、ゲート５の上流側の水位が、例えば図２において破線で示される第２上流水位ＵＬ２のように、第１流路部３１が開口する位置よりも高くなった場合、水は第１流路部３１及び第２流路部３２に流入する。このときゲート５の下流側の水位である下流水位ＤＬ１が図２に示すように第２流路部３２が開口する位置よりも低く、ゲート５の上流側の水位と下流側の水位との水位差が比較的大きいと、第１流路部３１及び第２流路部３２を流れる水の流速が早くなる。
【００３７】
第１流路部３１及び第２流路部３２を流れる水の流速が早いほど、第１流路部３１の圧力と第２流路部３２の圧力との圧力差が大きくなり、水圧シリンダ２０のロッド側室２１ａの圧力と反ロッド側室２１ｂの圧力との圧力差も大きくなる。
【００３８】
そして、ロッド側室２１ａの圧力と反ロッド側室２１ｂの圧力との圧力差が大きくなり、水圧シリンダ２０が生じる引き上げ荷重が、ゲート５を上方へと引き上げるために必要な必要荷重を上回ると、ゲート５は水圧シリンダ２０によって上方へと引き上げられる。この結果、水路３はゲート５の上昇量に応じて開放された状態となる。
【００３９】
このようにゲート５が水圧シリンダ２０により引き上げられると、第１流路部３１が開口する位置が第２上流水位ＵＬ２に近づき、第１流路部３１が開口する位置と第２上流水位ＵＬ２との高さの差は小さくなる。このため、ゲート５が上昇するにつれて第１流路部３１及び第２流路部３２を流れる水の流速は徐々に低下することになる。
【００４０】
加えて、ゲート５が上昇して水路３が開放されたことによってゲート５の上流側の水位が徐々に低下すると、第１流路部３１が開口する位置とゲート５の上流側の水位との高さの差はさらに小さくなる。このため、第１流路部３１及び第２流路部３２を流れる水の流速はさらに低下することになる。
【００４１】
したがって、ゲート５がある程度上昇すると、第１流路部３１及び第２流路部３２を流れる水の流速が低下することで、第１流路部３１の圧力と第２流路部３２の圧力との圧力差が徐々に小さくなるため、水圧シリンダ２０が生じる引き上げ荷重も徐々に小さくなる。
【００４２】
そして、水圧シリンダ２０が生じる引き上げ荷重が必要荷重を下回ると、上昇中のゲート５は自重によって下降し始める。
【００４３】
ゲート５が徐々に下降すると、今度は第１流路部３１が開口する位置が第２上流水位ＵＬ２から離れることになるため、第１流路部３１が開口する位置と第２上流水位ＵＬ２との高さの差が徐々に大きくなる。このため、ゲート５が下降するにつれて、第１流路部３１及び第２流路部３２を流れる水の流速は再び徐々に早くなり、第１流路部３１の圧力と第２流路部３２の圧力との圧力差、及びこれに相関する水圧シリンダ２０が生じる引き上げ荷重も再び徐々に大きくなる。
【００４４】
そして、水圧シリンダ２０が生じる引き上げ荷重が必要荷重を再び上回ると、ゲート５は水圧シリンダ２０によって再び上方へと引き上げられる。
【００４５】
このように、ゲート５の上流側の水位が比較的高い場合には、流体圧生成部３０により生成される作動水の圧力によって駆動する水圧シリンダ２０によってゲート５が上昇し水路３が開放されることで、ゲート５の上流側の水位は徐々に所定の目標水位へと近づくことになる。
【００４６】
なお、ゲート５の上流側の水位が、第２上流水位ＵＬ２のように第１流路部３１が開口する位置よりも高い場合であっても、下流水位ＤＬ１が第２上流水位ＵＬ２と同程度であると、第１流路部３１及び第２流路部３２を流れる水の流速が遅くなり、第１流路部３１の圧力と第２流路部３２の圧力とはほぼ同等となる。このような場合は、水圧シリンダ２０が生じる引き上げ荷重が必要荷重を上回りにくくなるため、水路３はゲート５によって閉じられた状態に維持される。
【００４７】
また、上述のようにゲート５が昇降を繰り返すことによって調整されるゲート５の上流側の水位は、水路３がゲート５により閉鎖された状態における水路３の底面から第１流路部３１の下端までの高さである第２高さＨ２によって変化し、第２高さＨ２を高くするほど高くなる。このため、第２高さＨ２は、ゲート５の上流側の目標水位に応じて予め設定される。
【００４８】
なお、ゲート５の上流側の目標水位は、一般的に、分岐水路４を通じて田畑等へ供給される水の量に応じて水門１毎に設定されることから、水路３がゲート５により閉鎖された状態において分岐水路４が設けられる高さと第１流路部３１が設けられる高さの関係を各水門１の目標水位に応じて適宜設定してもよい。具体的には、分岐水路４の下端４ａから第１流路部３１の下端までの高さである第３高さＨ３がゲート５の上流側の目標水位に応じて設定される。
【００４９】
以上の第１実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【００５０】
水門ゲート昇降装置１００では、ゲート５に設けられた第１流路部３１及び第２流路部３２を通じて流れる水を作動流体として利用し第１流路部３１内の圧力と第２流路部３２内の圧力との圧力差に応じた駆動力を生じる水圧シリンダ２０によってゲート５が昇降される。
【００５１】
このように、水門ゲート昇降装置１００では、電動モータ等の外部動力源を用いることなく、水路３を流れる水を利用する水圧シリンダ２０によりゲート５を常時昇降させてゲート５の上流側の水位が目標水位となるよう調整している。このため、電力が供給されない状況においてもゲート５を常時昇降させることが可能であるとともに、ゲート５を昇降させるために電気エネルギーではなく水路３を流れる水のエネルギーが利用されることでエネルギーの消費を抑制することができる。
【００５２】
また、ゲート５を昇降させる流体圧アクチュエータとしては、油圧ではなく水圧で駆動する水圧シリンダ２０が用いられるため、油漏れ等が防止されることで環境負荷を低減することができる。
【００５３】
＜第２実施形態＞
次に図３を参照して、本発明の第２実施形態に係る水門ゲート昇降装置２００について説明する。以下では、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、上記第１実施形態に係る水門ゲート昇降装置１００と同一の機能を有する構成には図中に同一の符号を付して説明を省略する。図３は、本発明の第２実施形態に係る水門ゲート昇降装置２００を下流側から見た概略図である。
【００５４】
水門ゲート昇降装置２００の基本的な構成は、上記第１実施形態に係る水門ゲート昇降装置１００と同様である。上記第１実施形態に係る水門ゲート昇降装置１００では、第１通路４１と第１接続通路４４とが直接接続され、第２通路４２と第２接続通路４５とが直接接続されているのに対して、水門ゲート昇降装置２００では、第１通路４１及び第２通路４２が、切換弁５０を介して第１接続通路４４及び第２接続通路４５に接続される点で主に相違する。
【００５５】
切換弁５０は、第１通路４１と第１接続通路４４とを接続するとともに第２通路４２と第２接続通路４５とを接続する第１位置５１と、第１通路４１と第２接続通路４５とを接続するとともに第２通路４２と第１接続通路４４とを接続する第２位置５２と、第１通路４１及び第２通路４２と第１接続通路４４及び第２接続通路４５との連通を遮断する第３位置５３と、を有する３位置切換弁である。
【００５６】
切換弁５０の位置の切り替えは、図示しないレバーを作業者が操作することにより行われる。なお、切換弁５０の位置の切り替えは、手動により行われるものに限定されず、ソレノイド等により電気的に行われるものであってもよい。
【００５７】
上記構成の切換弁５０の位置が第１位置５１にあるときは、第１流路部３１内の圧力が第１ポート２１ｃを通じて反ロッド側室２１ｂに導かれ、第２流路部３２内の圧力が第２ポート２１ｄを通じてロッド側室２１ａに導かれる。つまり、水圧シリンダ２０と流体圧生成部３０とは、上記第１実施形態に係る水門ゲート昇降装置１００と同様に接続される。このため、水門ゲート昇降装置２００は、上記第１実施形態に係る水門ゲート昇降装置１００と同様に作動し、第１流路部３１及び第２流路部３２を流れる水の流速に応じてゲート５を昇降させ、ゲート５の上流側の水位を調整することが可能である。
【００５８】
一方、切換弁５０の位置が第２位置５２に切り換えられると、ロッド側室２１ａには第１流路部３１内の圧力が第２ポート２１ｄを通じて導かれ、反ロッド側室２１ｂには第２流路部３２内の圧力が第１ポート２１ｃを通じて導かれる。つまり、第１流路部３１の圧力が第２流路部３２の圧力よりも低くなると、ロッド側室２１ａの圧力の方が反ロッド側室２１ｂの圧力よりも低くなる。このため、水圧シリンダ２０は、ゲート５を下方へと押し下げる方向の荷重である押し下げ荷重を発生させる。
【００５９】
例えば、河川の増水によりゲート５の上流側の水位が異常に高くなった場合に水路３を開放し下流側へと放水してしまうと下流領域で水が溢れ、田畑等において湛水被害が生じるおそれがある。このように水路３を開放させたくないときには、切換弁５０の位置を第２位置５２に切り換えることによって、水圧シリンダ２０により押し下げ荷重を発生させ、ゲート５が上昇しないようにすることが可能である。
【００６０】
また、切換弁５０の位置が第１位置５１にありゲート５の上流側の水位を調整するためにゲート５が上昇している際に、何らかの理由でゲート５を下降させたいときには、切換弁５０の位置を第２位置５２に切り換えることによって、水圧シリンダ２０により押し下げ荷重を発生させ、ゲート５を強制的に下降させることが可能である。
【００６１】
切換弁５０の位置が第３位置５３に切り換えられると、第１通路４１及び第２通路４２と第１接続通路４４及び第２接続通路４５との連通が遮断され、ロッド側室２１ａ及び反ロッド側室２１ｂに対する作動水の流出入が停止し、水圧シリンダ２０の駆動が停止する。
【００６２】
このため、ゲート５が上昇しているときに切換弁５０の位置を第３位置５３に切り換えることによってゲート５が上昇した状態、すなわち、水路３が開放された状態を維持することが可能であり、また、ゲート５が水路３を閉鎖しているときに切換弁５０の位置を第３位置５３に切り換えることによって水路３が閉鎖された状態を維持することが可能である。
【００６３】
このように切換弁５０の位置を切り換えることによって、水圧シリンダ２０の駆動方向を切り換えたり、水圧シリンダ２０の駆動を停止したりすることが可能となることから、水門１の状態を水位調整状態や開放状態、閉鎖状態といった任意の状態とすることができる。
【００６４】
なお、切換弁５０は、３つの位置を有するものに限定されず、第１位置５１と第３位置５３との２つの位置のみを有するものであってもよく、この場合、切換弁５０は、第１位置５１において通路を開放し第３位置５３において通路を閉鎖する開閉弁として機能する。
【００６５】
以上の第２実施形態によれば、上記第１実施形態による効果に加えて、以下に示す効果を奏する。
【００６６】
水門ゲート昇降装置２００では、第１通路４１及び第２通路４２と第１接続通路４４及び第２接続通路４５との間に介装される切換弁５０の位置を切り換えることにより、水圧シリンダ２０の駆動方向を切り換えたり、水圧シリンダ２０の駆動を停止したりすることが可能である。このため、必要に応じてゲート５を上昇させた位置に保持したり、下降させた位置に保持したりすることで、水門１の状態を任意の状態とすることができる。
【００６７】
＜第３実施形態＞
次に図４を参照して、本発明の第３実施形態に係る水門ゲート昇降装置３００について説明する。以下では、上記第１及び第２実施形態と異なる点を中心に説明し、上記第１及び第２実施形態に係る水門ゲート昇降装置１００，２００と同一の機能を有する構成には図中に同一の符号を付して説明を省略する。図４は、本発明の第３実施形態に係る水門ゲート昇降装置３００を下流側から見た概略図である。
【００６８】
水門ゲート昇降装置３００の基本的な構成は、上記第１及び第２実施形態に係る水門ゲート昇降装置１００，２００と同様である。上記第１及び第２実施形態に係る水門ゲート昇降装置１００，２００では、流体圧アクチュエータとして水圧シリンダ２０が用いられているのに対して、水門ゲート昇降装置３００では、流体圧アクチュエータとして水圧モータ６０が用いられている点で主に相違する。
【００６９】
水門ゲート昇降装置３００は、供給される作動水の圧力によって駆動する水圧モータ６０と、水圧モータ６０によって駆動されるウインチ６１と、ウインチ６１に巻き取られるワイヤロープ６２と、保持枠２５の連結部２５ｂに枢止されワイヤロープ６２を案内するガイドローラ６３と、を有する。ワイヤロープ６２の一端は、図示しない連結部材を介してゲート５の上部に連結される。
【００７０】
水圧モータ６０は、第１ポート６０ａと、第２ポート６０ｂと、を有し、第１ポート６０ａと第２ポート６０ｂとに供給される作動水の圧力差によって正逆両方向に回転駆動する。
【００７１】
水圧モータ６０は、第１ポート６０ａに導かれる作動水の圧力の方が第２ポート６０ｂに導かれる作動水の圧力よりも低い場合、ワイヤロープ６２を巻き取る方向にウインチ６１を駆動し、第２ポート６０ｂに導かれる作動水の圧力の方が第１ポート６０ａに導かれる作動水の圧力よりも低い場合、ワイヤロープ６２を繰り出す方向にウインチ６１を駆動するように構成される。
【００７２】
第１ポート６０ａには、切換弁５０を介して第１流路部３１に開口する第１通路４１または第２流路部３２に開口する第２通路４２に接続される第１接続通路４４が接続されており、第２ポート６０ｂには、切換弁５０を介して第１通路４１または第２通路４２に接続される第２接続通路４５が接続されている。
【００７３】
上記構成の水門ゲート昇降装置３００では、切換弁５０の位置が第１位置５１にあるときは、第１流路部３１内の圧力が水圧モータ６０の第１ポート６０ａに導かれ、第２流路部３２内の圧力が水圧モータ６０の第２ポート６０ｂに導かれる。
【００７４】
このため、第１流路部３１及び第２流路部３２を流れる水の流速に応じて第１流路部３１の圧力と第２流路部３２の圧力との間に圧力差が生じると、水圧モータ６０は、ワイヤロープ６２を巻き取る方向にウインチ６１を駆動する。
【００７５】
このときウインチ６１に巻き取られるワイヤロープ６２を介してゲート５に作用する引き上げ荷重がゲート５を上方へと引き上げるために必要な必要荷重を上回ると、ゲート５は上方へと引き上げられる。一方、ワイヤロープ６２を介してゲート５に作用する引き上げ荷重が必要荷重を下回るとゲート５は自重によって下降する。
【００７６】
このように、切換弁５０の位置が第１位置５１にあるとき、水圧モータ６０は、上記第１実施形態に係る水門ゲート昇降装置１００の水圧シリンダ２０と同様に、流体圧生成部３０で生成された作動水の圧力に応じて駆動し、ゲート５を昇降させることが可能である。
【００７７】
一方、切換弁５０の位置が第２位置５２に切り換えられると、第１ポート６０ａには第２流路部３２内の圧力が導かれ、第２ポート６０ｂには第１流路部３１内の圧力が導かれる。
【００７８】
このため、第１流路部３１及び第２流路部３２を流れる水の流速に応じて第１流路部３１の圧力と第２流路部３２の圧力との間に圧力差が生じると、水圧モータ６０は、ワイヤロープ６２を繰り出す方向にウインチ６１を駆動する。
【００７９】
したがって、ゲート５が上昇した状態にあるときに、何らかの理由でゲート５を下降させたいときには、切換弁５０の位置を第２位置５２に切り換えることによって、ゲート５を強制的に下降させることが可能である。
【００８０】
また、切換弁５０の位置が第３位置５３に切り換えられると、第１ポート６０ａ及び第２ポート６０ｂに対する作動水の流出入が停止し、水圧モータ６０の回転が停止する。
【００８１】
このため、ゲート５が上昇しているときに切換弁５０の位置を第３位置５３に切り換えることによってゲート５が上昇した状態、すなわち、水路３が開放された状態を維持することが可能であり、また、ゲート５が水路３を閉鎖しているときに切換弁５０の位置を第３位置５３に切り換えることによって水路３が閉鎖された状態を維持することが可能である。
【００８２】
以上の第３実施形態によれば、上記第１実施形態による効果及び上記第２実施形態による効果と同様の効果を得ることができる。
【００８３】
次に、上記各実施形態の変形例について説明する。
【００８４】
上記各実施形態では、流体圧生成部３０の第１流路部３１が上流側に設けられ、第２流路部３２が下流側に設けられている。流体圧生成部３０の構成はこれに限定されず、第２流路部３２よりも流路断面積が小さい第１流路部３１において圧力が低下すればどのような構成であってもよく、例えば、第１流路部３１の上流側に第２流路部３２が設けられていてもよいし、第１流路部３１よりも流路断面積が大きい二つの第２流路部３２の間に第１流路部３１が設けられていてもよい。
【００８５】
また、上記第１及び第２実施形態では、水圧シリンダ２０は、２つ設けられている。水圧シリンダ２０の数は２つに限定されず、１つだけであってもよいし、３つ以上設けられていてもよい。また、上記第３実施形態では、水圧モータ６０は、２つ設けられている。水圧モータ６０の数は２つに限定されず、１つだけであってもよいし、３つ以上設けられていてもよい。
【００８６】
以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
【００８７】
水門ゲート昇降装置１００，２００，３００は、供給される作動水の圧力によって駆動しゲート５を昇降させる流体圧アクチュエータ２０，６０と、流体圧アクチュエータ２０，６０へ供給される作動水の圧力を生成する流体圧生成部３０と、を備え、流体圧生成部３０は、ゲート５に設けられゲート５の上流側に開口する第１流路部３１と、ゲート５に設けられゲート５の下流側に開口する第２流路部３２と、を有し、第１流路部３１及び第２流路部３２を通じてゲート５の上流側と下流側とを連通し、第１流路部３１の流路断面積は、第２流路部３２の流路断面積よりも小さく設定され、流体圧アクチュエータ２０，６０は、第１流路部３１内の圧力と第２流路部３２内の圧力との圧力差に応じて駆動する。
【００８８】
この構成では、ゲート５に設けられた第１流路部３１及び第２流路部３２を通じて流れる水を作動流体として利用し第１流路部３１内の圧力と第２流路部３２内の圧力との圧力差に応じた駆動力を生じる流体圧アクチュエータ２０，６０によってゲート５が昇降される。このように、水門ゲート昇降装置１００，２００，３００では、ゲート５を昇降させるために電動モータ等の外部動力源を用いていない。このため、電力が供給されない状況においてもゲート５を常時昇降させることが可能であるとともに、ゲート５を昇降させるために電気エネルギーではなく水路３を流れる水のエネルギーが利用されることでエネルギーの消費を抑制することができる。
【００８９】
また、この構成では、ゲート５を昇降させる流体圧アクチュエータとして、油圧ではなく水圧で駆動する流体圧アクチュエータ２０，６０が用いられるため、油漏れ等が防止されることで環境負荷を低減することができる。
【００９０】
また、水路３がゲート５により閉鎖された状態における第１流路部３１の高さは、ゲート５の上流側の目標水位に応じて設定される。
【００９１】
この構成では、ゲート５に設けられる第１流路部３１の高さが、ゲート５の上流側の目標水位に応じて設定される。水門ゲート昇降装置１００，２００，３００によって調整されるゲート５の上流側の水位は、水路３がゲート５により閉鎖された状態における第１流路部３１の高さによって変化する。このため、各水門１の目標水位が異なる場合、各水門１の目標水位に応じて、ゲート５に設けられる第１流路部３１の高さを適宜変更することによって、ゲート５の上流側の水位が各水門１の目標水位となるようにすることができる。
【００９２】
また、水門ゲート昇降装置２００，３００は、流体圧アクチュエータ２０，６０と第１流路部３１とを接続する第１通路４１と、流体圧アクチュエータ２０，６０と第２流路部３２とを接続する第２通路４２と、第１通路４１及び第２通路４２を開閉する切換弁５０と、をさらに備える。
【００９３】
この構成では、第１通路４１及び第２通路４２が切換弁５０により開放されているとき、流体圧アクチュエータ２０，６０はゲート５の上流側の水位が目標水位となるようにゲート５を昇降させる一方、第１通路４１及び第２通路４２が切換弁５０により閉鎖されると、流体圧アクチュエータ２０，６０の駆動が停止されることでゲート５の位置が保持される。このため、切換弁５０を操作することによって、ゲート５の上流側の水位の調整を行うことが可能であるとともに、ゲート５を任意の位置で停止させることが可能である。このように、第１通路４１及び第２通路４２を開閉する切換弁５０を設けることによって、水門１の状態を水位調整状態や開放状態、閉鎖状態といった任意の状態とすることができる。
【００９４】
また、水門ゲート昇降装置２００，３００は、流体圧アクチュエータ２０，６０の駆動方向を切り換える切換弁５０をさらに備え、切換弁５０は、第１流路部３１内の圧力を流体圧アクチュエータ２０，６０の第１ポート２１ｃ，６０ａに導き第２流路部３２内の圧力を流体圧アクチュエータ２０，６０の第２ポート２１ｄ，６０ｂに導いて第１流路部３１内の圧力と第２流路部３２内の圧力との圧力差に応じてゲート５を昇降するように流体圧アクチュエータ２０，６０を駆動させる第１位置５１と、第１流路部３１内の圧力を流体圧アクチュエータ２０，６０の第２ポート２１ｄ，６０ｂに導き第２流路部３２内の圧力を流体圧アクチュエータ２０，６０の第１ポート２１ｃ，６０ａに導いてゲート５を下降させる方向に流体圧アクチュエータ２０，６０を駆動させる第２位置５２と、を有する。
【００９５】
この構成では、切換弁５０が第１位置５１にあるとき、流体圧アクチュエータ２０，６０は、ゲート５の上流側の水位が目標水位となるようにゲート５を昇降させる一方、切換弁５０が第２位置５２にあるとき、流体圧アクチュエータ２０，６０は、水路３がゲート５により閉鎖されるようにゲート５を下降させる。このため、切換弁５０を操作することによって、ゲート５の上流側の水位の調整を行うことが可能であるとともに、水路３をゲート５により閉鎖させることが可能である。このように、流体圧アクチュエータ２０，６０の駆動方向を切り換える切換弁５０を設けることによって、水門１の状態を水位調整状態と閉鎖状態とに切り換えることができる。
【００９６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【００９７】
１００，２００，３００・・・水門ゲート昇降装置、１・・・水門、３・・・水路、４・・・分岐水路、５・・・ゲート、２０・・・水圧シリンダ（流体圧アクチュエータ）、３０・・・流体圧生成部、３１・・・第１流路部、３２・・・第２流路部、４１・・・第１通路、４２・・・第２通路、５０・・・切換弁（開閉弁）、５１・・・第１位置、５２・・・第２位置、５３・・・第３位置、６０・・・水圧モータ（流体圧アクチュエータ）
【図１】
2020076241.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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