(57)【要約】【課題】外水側からの水圧によって意図せず連通口が開くことを抑制できるゲート装置を提供することを目的とする。【解決手段】扉部４とこの扉部４に対して略直角に設けられて、内水側Ａから外水側Ｂに向かって水路１００に沿って延びるアーム部５とを備えたゲート本体２と、アーム部５の端部を支点としてゲート本体２を水平軸回りに揺動自在に支持する支持体３と、ゲート本体２を変位させる駆動装置６とを備える。ゲート本体２は、その自重で閉塞位置に留まることが可能で、かつ、当該閉塞位置に配置された状態において、前記支点から扉部４の重心位置までの水路に沿った水平方向の長さＬ１が、扉部４の下端部と同一高さ位置に降ろした支点からの垂線の長さＬ２以上である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路を開閉するためのゲート装置であって、
前記水路における内水側と外水側との連通口を開閉する扉部と、前記水路に沿った方向であって前記内水側から前記外水側に向かう方向を第１方向と定義したときに、前記扉部の上端から前記第１方向に延びるアーム部と、を備えた側面視Ｌ字型のゲート本体と、
前記第１方向における前記アーム部の端部を支点として、前記扉部が前記連通口を閉塞する閉塞位置と前記連通口を開放する開放位置とに亘って前記ゲート本体を水平軸回りに揺動自在に支持する支持体と、
閉塞位置から開放位置に前記ゲート本体を変位させる駆動装置と、を備え、
前記ゲート本体は、その自重で前記閉塞位置に留まることが可能で、かつ、当該閉塞位置に配置された状態において、前記支点から前記扉部の重心位置までの水路に沿った水平方向の長さが、前記扉部の下端部と同一高さ位置に降ろした前記支点からの垂線の長さ以上である、ことを特徴とするゲート装置。
【請求項２】
請求項１に記載のゲート装置において、
前記ゲート本体が閉塞位置に配置されたときの前記支点から前記扉部の重心位置までの水路に沿った水平方向の長さをＬ１、前記扉部の重量をＷ１、前記閉塞位置において前記扉部と前記連通口の周縁部との間に介在するシール部材が前記扉部を開放位置に向かって押圧する押圧力をＰｒ、前記外水側から前記扉部に作用する、水路に沿った水平方向の水圧をＰ、当該水圧Ｐが作用する位置の中心を通る、水路に沿った水平な直線上に前記支点から降ろした垂線の長さをＹと定義したときに、前記ゲート本体は、下記式を充足する、ことを特徴とするゲート装置。
（Ｗ１×Ｌ１）≧｛（Ｐ＋Ｐｒ）×Ｙ｝
【請求項３】
請求項１又は２に記載のゲート装置において、
前記扉部は、前記ゲート本体が閉塞位置に配置された状態で、内水側から外水側への送水を可能とする水中ポンプを備えている、ことを特徴とするゲート装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載のゲート装置において、
前記駆動装置は、前記支点より前記第１方向側の位置にワイヤ巻取部を有し、前記扉部又は前記アーム部をワイヤで引き上げることにより、前記ゲート本体を変位させるウインチである、ことを特徴とするゲート装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載のゲート装置において、
前記ゲート装置において、前記ゲート本体は、錘を着脱可能な錘載置部を備えている、ことを特徴とするゲート装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水路を開閉するゲート装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水路の内水側と外水側との連通口を開閉するゲート装置は、従来から知られており、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示されたゲート装置は、水路の連通口を開閉する扉部を有するゲート本体と、扉部が前記連通口を閉塞する閉塞位置と前記連通口を開放する開放位置とに亘って前記ゲート本体を水平軸回りに揺動自在になるように前記扉部の上端部を支持する支持体と、閉塞位置から開放位置に前記扉部を変位させる扉開閉用の駆動装置としての油圧シリンダとを備えている。油圧シリンダは、シリンダ本体からピストンロッドを突出させたロッド突出駆動状態と、シリンダ本体にピストンロッドを引き込んだロッド引き込み駆動状態とに切り替えが可能であり、油圧シリンダがロッド突出駆動状態に制御されることにより、扉部（ゲート本体）が開放位置から閉塞位置に変位し、扉部が閉塞位置に保たれるように油圧シリンダがロッド突出駆動状態に制御されることにより、連通路が閉塞状態に保たれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１１５３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１のゲート装置では、扉部が閉塞位置に配置させている状態、すなわち油圧シリンダのロッド突出駆動状態において当該油圧シリンダに不具合が生じる場合も起こり得る。油圧シリンダに不具合が生じると、ロッド突出駆動状態を維持できなくなり、その結果、扉部が外水側からの水圧によって閉塞位置から揺動し、意図せず連通口が開口するおそれがある。
【０００５】
本発明は、外水側からの水圧によって意図せず連通口が開くことを抑制できるゲート装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明は、水路を開閉するためのゲート装置であって、前記水路における内水側と外水側との連通口を開閉する扉部と、前記水路に沿った方向であって前記内水側から前記外水側に向かう方向を第１方向と定義したときに、前記扉部の上端から前記第１方向に延びるアーム部と、を備えた側面視Ｌ字型のゲート本体と、前記第１方向における前記アーム部の端部を支点として、前記扉部が前記連通口を閉塞する閉塞位置と前記連通口を開放する開放位置とに亘って前記ゲート本体を水平軸回りに揺動自在に支持する支持体と、閉塞位置から開放位置に前記ゲート本体を変位させる駆動装置と、を備え、前記ゲート本体は、その自重で前記閉塞位置に留まることが可能で、かつ、当該閉塞位置に配置された状態において、前記支点から前記扉部の重心位置までの水路に沿った水平方向の長さが、前記扉部の下端部と同一高さ位置に降ろした前記支点からの垂線の長さ以上である、ことを特徴とする。
【０００７】
このゲート装置によれば、ゲート本体は、その自重で閉塞位置に留まることが可能で、かつ、当該閉塞位置に配置された状態において、支点から扉部の重心位置までの水路に沿った水平方向の長さが、扉部の下端部と同一高さ位置に降ろした前記支点からの垂線の長さ以上であるため、閉塞位置の扉部に外水側から大きな水圧がかかった場合でも、ゲート本体がその自重によって閉塞位置に留まり易い。そのため、駆動装置に不具合等が生じた場合に、外水側からの水圧によって連通口が開くことが抑制される。
【０００８】
また、ゲート本体は、その自重で閉塞位置に留まることが可能なため、駆動装置については、ゲート本体を開放位置に変位させるためだけの機能で済む。よって、駆動装置の構成を簡素化することが可能となる。
【０００９】
また、第１方向（内水側から外水側に向かう方向）におけるアーム部の端部を支点として揺動するため、扉部の上端部分を支点としてゲート本体が変位する従来のゲート装置に比べて、同一開度における扉部の変位量が小さくなる。そのため、ゲート本体作動時の安定性及び安全性を確保する上で優れたものになる。
【００１０】
前記ゲート装置において、前記ゲート本体が閉塞位置に配置されたときの前記支点から前記扉部の重心位置までの水路に沿った水平方向の長さをＬ１、前記扉部の重量をＷ１、前記閉塞位置において前記扉部と前記連通口の周縁部との間に介在するシール部材が前記扉部を開放位置に向かって押圧する押圧力をＰｒ、前記外水側から前記扉部に作用する、水路に沿った水平方向の水圧をＰ、当該水圧Ｐが作用する位置の中心を通る、水路に沿った水平な直線上に前記支点から降ろした垂線の長さをＹと定義したときに、前記ゲート本体は、（Ｗ１×Ｌ１）≧｛（Ｐ＋Ｐｒ）×Ｙ｝を充足するものであるのが望ましい。
【００１１】
ゲート本体が閉塞位置に配置されたときに、ゲート本体には、自重による閉方向のモーメント（Ｗ１×Ｌ１）が扉部にかかる一方、水路における水圧及びシール部材の弾発力による開モーメント｛（Ｐ＋Ｐｒ）×Ｙ｝が扉部にかかるが、上記式を充足する構成によれば、自重による閉モーメントが水圧及びシール部材の弾発力による開モーメントよりも大きいものになる。よって、水路の流量に拘わらず、ゲート本体を常に自重で閉塞位置に止めることが可能となる。なお、上記「水圧Ｐ」は、当該水路において想定される水圧の最大値である。
【００１２】
上記各態様のゲート装置において、前記扉部は、前記ゲート本体が閉塞位置に配置された状態で、内水側から外水側への送水を可能とする水中ポンプを備えている、構成とできる。
【００１３】
本発明のゲート装置は、上述した通り、同一開度における扉部の変位量を従来装置よりも小さく抑えることが可能なため、ゲート本体作動時の安定性及び安全性を確保するという観点から、扉部に水中ポンプが搭載される上記のようなゲート装置に特に有用となる。
【００１４】
前記ゲート装置において、前記駆動装置は、前記支点より前記第１方向側の位置にワイヤ巻取部を有し、前記扉部又は前記アーム部をワイヤで引き上げることにより、前記ゲート本体を変位させるウインチである、構成とできる。
【００１５】
この構成によれば、比較的簡素かつ安価な構成でゲート本体を開閉操作することが可能となる。すなわち、上述の通り、ゲート本体はその自重で閉塞位置に留まることが可能なため、駆動装置としては、主にゲート本体を引き上げるためのウインチを用いた比較的簡素な構成でゲート本体を開閉操作する事が可能となる。
【００１６】
しかも、ウインチを用いた上記のような駆動装置によれば、ワイヤの引き回しの仕方などの自由度が高いため、駆動装置の設置位置の自由度が向上する。
【００１７】
前記ゲート装置において、前記ゲート本体は、錘を着脱可能な錘載置部を備えているものであってもよい。
【００１８】
この構成によれば、洪水時等のように扉部に外水側から大きな水圧がかかるおそれのある場合や、メンテナンスによる部品交換等の事情によりゲート本体の重量が軽減された場合に、錘載置部に錘をセットすることによりゲート本体の重量を補うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明した本発明のゲート装置によれば、外水側からの水圧によって意図せず連通口が開くことを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係るゲート装置が、水路に設置された状態の側面図である。
【図２】図１のゲート装置の寸法関係を説明するための概略側面図である。
【図３】他の実施形態のゲート装置の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るゲート装置が、水路に設置された状態の側面図である。
【００２２】
本発明のゲート装置１は、水路１００における内水側Ａと外水側Ｂとの境界部に形成された連通口１１１を開閉するためのもので、この実施形態では、ゲート装置１は、水路１００に設けられたコンクリート製の基礎１１０に設置されている。この基礎１１０は、この実施形態においては、水路１００における内水側Ａと外水側Ｂとを連通するように形成された連通口１１１と、連通口１１１における、下縁を除く周縁部に形成された被扉押圧部１１２とを備えている。この被扉押圧部１１２には、合成ゴム等の弾性材から構成されたシール部材１１２ａ（本発明のシール部材に相当する）が付設されている。
【００２３】
この実施形態のゲート装置１は、図１に示すように、ゲート本体２と、ゲート本体２を揺動自在に支持する支持体３と、ゲート本体２を変位させる駆動装置６とを備えている。
【００２４】
ゲート本体２は、水路１００の連通口１１１を開閉する扉部４と、この扉部４を保持したアーム部５とを備えている。
【００２５】
扉部４は、略矩形板状の扉本体４１と、扉本体４１に付設された水中ポンプ４２とを備えている。
【００２６】
扉本体４１は、水路１００の連通口１１１よりも大きく、かつ、基礎１１０の被扉押圧部１１２の全体を押圧できる大きさを有し、扉本体４１が水路１００の連通口１１１を閉塞した図１に示す閉塞位置で被扉押圧部１１２の全体を押圧して水密状態になるように構成されている。図示を省略するが、扉本体４１の下面には、前記閉鎖位置において、当該扉本体４１の下面と水路１００との間を水密状態にするシール部が設けられている。
【００２７】
水中ポンプ４２は、扉部４が閉塞位置にある状態で作動することにより、扉本体４１に設けられた図示しない通水用貫通孔を介して水路１００の内水側Ａから外水側Ｂに強制的に送水を行うためのものである。なお、水中ポンプ４２は、外水側Ｂから内水側Ａに水の逆流を防止するための逆止弁４２１を備えている。
【００２８】
アーム部５は、この実施形態では、扉部４（扉本体４１）の幅方向の両側に各々配設された一対構造を有する（図１では１つだけ示されている）。各アーム部５の一端部は、扉本体４１の上端部に固定的に連結されている。
【００２９】
また、このアーム部５の他端部は、扉部４の閉塞位置で、内水側Ａから外水側Ｂに向かう方向（第１方向）に水路１００に沿って扉本体４１の上端部から延びており、ゲート本体２は、このアーム部５と扉部４とで側面視略Ｌ字型を呈している。そして、このアーム部５の他端部に、支持体３に連結される軸支部５２が設けられている。
【００３０】
支持体３は、アーム部５の軸支部５２を回動自在に支持した支持軸３１を備えている。この支持軸３１は、水路１００に沿う方向と直交する水路幅方向に、水平状に延びるように配設されて基礎１１０に回動自在に支持されている。
【００３１】
この支持軸３１にアーム部５の軸支部５２が支持されることにより、扉部４が水路１００の連通口１１１を閉塞する閉塞位置（図１中の実線で示す位置）と連通口１１１を開放する開放位置（図１中の二点鎖線で示す位置）とに亘ってゲート本体２が支持軸３１を支点にして支持軸３１（水平軸）回りに揺動自在に支持される。
【００３２】
また、図２に示すように、上記支点となる支持軸３１から扉部４の重心位置Ｏ１までの水路１００に沿った水平方向の長さＬ１は、扉部４が閉塞位置に配置された状態において、扉部４（扉本体４１）の下端部と同一高さ位置に降ろした前記支持軸３１からの垂線の長さＬ２以上とされている。当例では、Ｌ１＞Ｌ２となっている。
【００３３】
また、扉部４が閉塞位置にある状態において、当該扉部４の重量によってゲート本体２にかかる、図の反時計方向の閉モーメントＭ２が、水圧によってゲート本体２にかかる、図の時計方向の開モーメントＭ１よりも大きくなるように設定されている。
【００３４】
詳しくは、自重によってゲート本体２にかかる、図の反時計方向の閉モーメントＭ２は、扉部４の重量をＷ１とすると、Ｍ２＝Ｌ１×Ｗ１となる。一方、水圧によってゲート本体２にかかる、図の時計方向の開モーメントＭ１は、シール部材１１２ａが扉部４を開放位置に向かって押圧する押圧力をＰｒ、外水側Ｂから扉部４に作用する、水路に沿った水平方向の水圧をＰ、水圧Ｐが作用する位置の中心（扉本体４１のうち水圧Ｐが作用する面の中心位置）を通る、水路に沿った水平な直線上に支持軸３１から降ろした垂線の長さをＹとすると、Ｍ１＝（Ｐ＋Ｐｒ）×Ｙとなる。そして、自重による閉モーメントＭ２が水圧による開モーメントＭ１よりも大きくなるように、即ち、（Ｌ１×Ｗ１）≧｛（Ｐ＋Ｐｒ）×Ｙ｝となるように設定されている。なお、上記「水圧Ｐ」は、当該水路１００において想定される水圧の最大値である。
【００３５】
駆動装置６は、この実施形態では、ウインチから構成されており、図１に示すように駆動装置本体６１と、ワイヤ巻取部６２と、ワイヤ巻取部６２に巻き取られるワイヤ６３とを備えている。
【００３６】
ワイヤ６３は、先端部が駆動装置本体６１から、アーム部５に回転自在に設けられたアーム係合用プーリ５３に巻回され、アーム係合用プーリ５３で折り返されて駆動装置本体６１に戻されている。そして、その戻されたワイヤ６３の先端部が駆動装置本体６１に設けられたワイヤ係止部６１１に係止されている。
【００３７】
次に、実施形態のゲート装置１の動作について説明する。ゲート本体２を閉塞位置に配置するには、例えば、駆動装置６のワイヤ巻取部６２からワイヤ６３を送り出す。これにより、ゲート本体２は扉部４の自重Ｗ１によって図の反時計方向に揺動し、自ずと閉塞位置に配置される。
【００３８】
扉本体４１が閉塞位置にある状態において、例えば、従来例のように扉本体４１の上端部が支持軸１３１（図２中に一点鎖線で示す仮想軸）で支持されていると仮定した場合には、扉部４の重量Ｗ１による閉モーメントＭ３は、扉部４の重心位置Ｏ１から支持軸１３１までの水平距離をＬ３とすると、Ｍ３＝Ｌ３×Ｗ１となる。一方、本実施形態では、扉部４の重量Ｗ１によってゲート本体２にかかる閉モーメントＭ２は、Ｌ１×Ｗ１である。Ｌ１は、Ｌ３よりも十分に大きいので、閉モーメントＭ２は従来例に較べて十分に大きくなる。したがって、ゲート本体２は、扉部４の自重Ｗ１で閉塞位置に留まることが可能であり、かつ、閉塞位置の扉部４に水路１００の外水側Ｂから大きな水圧がかかった場合でも、扉部４の自重Ｗ１によって揺動し難く、閉塞位置に留まり易い。よって、駆動装置６については、ゲート本体２を開放位置に変位させるためだけの機能で済む、すなわち、従来のようにゲート本体２を閉塞位置に保つために引き込み駆動する必要がなく、よって、駆動装置６の構成を簡素化することが可能となる。
【００３９】
また、ゲート本体２が閉塞位置にある状態で、水中ポンプ４２を作動させることにより、図示しない通水用貫通孔を介して、水路１００の内水側Ａから外水側Ｂへ強制的に適宜量の水を送水することが可能となる。
【００４０】
ゲート本体２を開放位置に配置して連通口１１１を開放するには、駆動装置６を作動させてワイヤ巻取部６２にワイヤ６３を巻き取る。この巻き取りに際して、図１中に点線で示すように、ワイヤ６３が巻回されたアーム係合用プーリ５３が駆動装置本体６１側に引き寄せられる。これにより、ゲート本体２が支持軸３１を支点として揺動し、開放位置にゲート本体２が配置される。
【００４１】
ここで、ゲート本体２の揺動に際し、仮に、扉本体４１の上端部が支持軸１３１（図２に一点鎖線で示す）で支持されているとした場合、すなわち従来例のゲート装置を想定した場合、連通口１１１を開放すべく扉部４（下端４４）を水路１００の底面から高さｈの位置まで変位させたときの当該扉部４の移動軌跡は符号Ｌ５で示す通りである。一方、上記実施形態のゲート本体２を、前記支持軸３１を支点として同様に水路１００の底面から高さｈの位置まで変位させた場合の当該扉部４の移動軌跡は符号Ｌ４で示す通りである。これらの軌跡Ｌ４、Ｌ５からも明らかなように、同じ開度であっても、上記実施形態のゲート装置１によれば、従来例のゲート装置に比べて扉部４の変位量（重心位置の変位量）を小さく抑えることができる。したがって、上記実施形態のゲート装置１によれば、ゲート本体２の作動時の安定性及び安全性を確保する上で有利なものとなる。
【００４２】
なお、上記実施形態では、ゲート本体２の閉モーメントＭ２は、主に扉部４の自重（Ｗ１）によるものであるが、例えば、図３に示すように、錘７を着脱可能な錘載置部８を扉部４に設け、扉部４の自重と錘７の重量とよる閉モーメントＭ２が得られるようにゲート装置１を構成してもよい。この場合にゲート本体２に働く閉モーメントＭ２は、Ｍ２＝Ｌ１×Ｗ１＋Ｌ６×Ｗ２となる。ここで、Ｌ６は、支持軸３１から（錘７を含む）錘載置部８の重心位置Ｏ２までの水平方向の長さである。すなわち、この構成の場合いは、ゲート装置１は、（Ｗ１×Ｌ１＋Ｌ６×Ｗ２）≧｛（Ｐ＋Ｐｒ）×Ｙ｝を充足すれば良い。
【００４３】
この構成によれば、ゲート本体２に働く閉モーメントＭ２がより大きくなる。したがって、例えば洪水時等のように扉部４に外水側Ｂから大きな水圧がかかるおそれのある場合や、メンテナンスによる部品交換等の事情によりゲート本体の重量が軽減された場合等に、状況に応じて錘載置部８に適宜重さの錘７を載置することで、確実に扉部４を閉塞位置に維持することが可能となる。
【００４４】
また、このように扉部４が錘載置部８を備える構成において、錘載置部８の位置は、支持軸３１から（錘７を含む）錘載置部８の重心位置Ｏ２までの水平方向の長さＬ６が、支持軸３１から扉部４の重心位置Ｏ１までの長さＬ１よりも大きくなる位置が好ましい。これにより、扉部４に働く閉モーメントＭ２を効率良く大きくすることができる。但し、錘載置部８の位置は、支持軸３１から（錘７を含む）錘載置部８の重心位置Ｏ２までの水平方向の長さＬ６が、支持軸３１から扉部４の重心位置Ｏ１までの長さＬ１よりも小さくなる位置又は同じ位置でも支障はない。
【００４５】
また、上記実施形態では、駆動装置６はウインチにより構成されているが、駆動装置６は、例えば油圧シリンダなどから構成されていてもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、アーム部５にアーム係合用プーリ５３が備えられ、このアーム係合用プーリ５３に巻回されたワイヤ６３を駆動装置６によって巻き取ることによりアーム部５を引き上げる、すなわちゲート本体２を揺動させるが、例えば扉部４（扉本体４１）の上方に駆動装置６を配置し、アーム係合用プーリ５３を介さずに、駆動装置６によって扉部４を直接引き上げることでゲート本体２を揺動させるようにしてもよい。
【００４７】
また、上記実施形態では、アーム部５は、扉部４（扉本体４１）の幅方向の両側に各々配設された一対構造であるが、例えばアーム部５は、扉部４の幅方向の中央部に一つだけ配設された構成、或いは、扉部４の幅方向に沿って３つ以上のものが設けられた構成であってもよい。
【００４８】
また、上記実施形態では、扉部４に水中ポンプ４２が設けられているが、本発明は、扉部４に水中ポンプ４２が設けられていないタイプのゲート装置についても適用可能である。なお、設計上、扉部４２に水中ポンプ４２が備えられる上記ゲート装置１と水中ポンプを備えない扉部を有するゲート装置との間で扉部が共通使いされるような場合には、図３に示すような錘載置部を備えた扉部の構成を採用することにより、水中ポンプ４２を備えない扉部においては、錘によって重量を補うことが可能となる。
【００４９】
また、洪水時等のように扉部４に外水側Ｂから大きな水圧がかかることが予想される場合には、ゲート本体２を変位させる駆動装置として、上述した駆動装置６に加えて、油圧シリンダ式の駆動装置を設けておくようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１  ゲート装置
２  ゲート本体
３  支持体
４  扉部
５  アーム部
６  駆動装置
３１  支持軸
４２  水中ポンプ
１００  水路
Ａ  内水側
Ｂ  外水側
【図１】
2020186589.tif 000003
【図２】
2020186589.tif 000004
【図３】
2020186589.tif 000005