(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源としての第一の電動機からの出力をクラッチを介して伝達して扉体を昇降させ、前記クラッチが遮断されたときに扉体がその自重によって降下するようにした自動降下式ゲート装置において、
前記クラッチは常時出力を伝達する逆作動クラッチであり、前記クラッチを機械的に操作して遮断する第二の電動機を備え、該第二の電動機の電源として前記クラッチを遮断する程度の電力を充電できる蓄電器または蓄電池を備えたことを特徴とする緊急遮断ゲート装置。
【請求項２】
前記蓄電器は、化学反応を伴わない起電方式の蓄電器である請求項１に記載された緊急遮断ゲート装置。
【請求項３】
前記化学反応を伴わない起電方式の蓄電器は、電気二重層式キャパシタである請求項２に記載された緊急遮断ゲート装置。
【請求項４】
前記第二の電動機は直流式電動機である請求項２または３に記載された緊急遮断ゲート装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川や各種水路、貯水池等の水路に設けたゲートを緊急時に遮断させる緊急遮断ゲート装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水路に設けた自重降下式ゲートとして、例えば特許文献１に記載されたものが提案されている。この自重降下式ゲートは、コントローラに緊急遮断信号が入力されると、電磁クラッチの結合を解除してタイマーをスタートさせる。電磁クラッチの解除によって電動機及び減速機を備えた閉操作機構部と扉体昇降機構部との連動が遮断され、扉体は自重によって降下されて水門を全閉する。
一方、上流側の水位が高い異常事態では、扉が自重降下されず全閉されないため、タイマーによる所定時間経過後に電磁クラッチを結合させて電動機を起動させ、扉体を強制的に降下させて水門を全閉させる。
【０００３】
また、他の自重降下式ゲート装置として図５に記載されたものがある。この自重降下式ゲート装置１では、開閉機台２に設けた歯車減速機構６に噛合させたウオームねじ棒３がゲートの水門を開閉する扉体に連結され、このウオームねじ棒３は湿式多板電磁クラッチ４を介して電動機５に連結させておく。そして、ゲートの水位を検知して、コントローラからの指示信号によって電動機５を駆動させ、その回転力を多板電磁クラッチ４を介して歯車減速機構６からウオームねじ棒３に伝達させ、ウオームねじ棒３の回転によって扉を昇降させて水門を開閉作動させるようにしている。
【０００４】
そして、水門の上流側の水位が急上昇する等の緊急時に、停電した場合には、電動機５を駆動できない。このような場合には、予め充電しておいた大型の蓄電池からの放電により多板電磁クラッチ４を分離して扉が自重で降下するようにしている。また、蓄電池を設けていない場合には、多板電磁クラッチ４に設けた手動急閉レバー７を作業員が機械的に操作することで、多板電磁クラッチ４を分離して扉が自重で降下するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２３４５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された自重降下式ゲートでは、停電時に電気を供給できず、電磁クラッチも電動機も作動しないため、制御盤に電磁クラッチを作動させるための巨大な蓄電池を設置する必要があった。巨大な蓄電池を設置することは高コストになるため、設置しない場合もあった。
また、図５に示す自重降下式ゲート装置１においても、停電時に多板電磁クラッチ４に放電する大型の蓄電池を設置することは高コストになるという不具合があった。また、停電時に手動急閉レバー７を手動で操作して多板電磁クラッチを機械的に遮断すれば、停電による不具合を回避できるが、地震や洪水等の緊急時に自重降下式ゲート装置の設置位置まで作業員が駆けつけられないことがあり、手動急閉レバー７を操作できない場合があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、停電時等の緊急時であっても手動操作や大型の蓄電池によらずにゲートを遮断できるようにした緊急遮断ゲート装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による緊急遮断ゲート装置は、駆動源としての第一の電動機からの出力をクラッチを介して伝達して扉体を昇降させ、クラッチが遮断されたときに扉体がその自重によって降下するようにした自重降下式ゲート装置において、クラッチは常時出力を伝達する逆作動クラッチであり、クラッチを機械的に操作して遮断する第二の電動機を備え、その第二の電動機の電源としてクラッチを遮断する程度の電力を充電できる蓄電器または蓄電池を備えたことを特徴とする。
本発明による緊急遮断ゲート装置によれば、緊急時に扉体を自重降下させてゲートを閉鎖させようとする場合、電源が失われて停電したとしても、蓄電器または蓄電池に予め充電された電力を第二の電動機に供給して第二の電動機を作動させて機械的にクラッチを遮断させることができるため、扉体を自重で降下させて閉鎖させることができる。
【０００９】
また、蓄電器は、化学反応を伴わない起電方式の蓄電器が好ましい。
特に、蓄電器は電気二重層式キャパシタであることが好ましい。
蓄電器が電気二重層式キャパシタであるため容量は小さく直流電流であるが、放電によって第二の電動機を駆動させてクラッチを遮断させる程度の電力はある。
【００１０】
また、第二の電動機は直流式電動機であることが好ましい。
電気二重層式キャパシタは直流であるため第二の電動機も直流式のものを用いることでクラッチを遮断できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による緊急遮断ゲート装置によれば、緊急時にゲートを閉鎖させる場合、停電によって電源が失われたとしても、蓄電器または蓄電池に予め充電された電力を第二の電動機に供給することで第二の電動機を作動させてクラッチを遮断させることができるため、扉体を自重で降下させて閉鎖させることができる。
しかも、本発明による緊急遮断ゲート装置によれば、大きな蓄電池を設けて充電しておかなくても、クラッチを遮断する程度の電力を第二の電動機に付与する電力を充電できる蓄電器または蓄電池があればよいため、低コストである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態による緊急遮断ゲート装置を備えたゲートの説明図である。
【図２】図１に示す緊急遮断ゲート装置の要部構成図である。
【図３】図２に示す電磁クラッチによるクラッチアーム作動機構を示す断面図である。
【図４】図２に示す緊急遮断ゲート装置の電磁クラッチを示す要部断面図である。
【図５】従来の緊急遮断ゲート装置の要部斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態による緊急遮断ゲート装置について添付図面を参照して説明する。
図１において、河川や貯水池等に設けられた水路Ｈに設置された自然流下式のゲート１０に自動降下式ゲート１１が設置されている。水路Ｈにおけるゲート１０の下流側には図示しないポンプ場や処理場等の施設が設置されている。自動降下式ゲート１１には本発明の実施形態による緊急遮断ゲート装置１２が含まれ、自動降下式ゲート装置１１は操作盤１３によって開閉操作されている。
図１及び図２に示す緊急遮断ゲート装置１２は、スピンドル１４の下端に扉体１５が取り付けられ、扉体１５はゲート１０のガイド壁１０ａに沿って昇降してゲート１０に設けられた水門１０ｂを開閉させる。また、ゲート１０にはその上流側に水路Ｈの水位を検出する水位検知計１６が取り付けられている。
【００１４】
図２において、緊急遮断ゲート装置１２は、扉体１５を昇降させる駆動源として例えば三相電動機１８を備えており、三相電動機１８の駆動軸１９にはウオームギヤ２０が固着され、駆動軸１９の他端には手動ハンドル２１が連結されている。このウオームギヤ２０と扉体１５のスピンドル１４との間には、第一連結軸２３と第二連結軸２４がクラッチ、例えば逆作動式クラッチ２５を介して連結されている。そして、第一連結軸２３の他端にはウオームギヤ２０に噛合するウオームホイール２７が設けられ、第二連結軸２４の他端にはスピンドル１４のウオームラック１４ａに噛合するラックギヤ２８が設けられている。
【００１５】
逆作動式クラッチ２５は、常態では三相電動機１８の出力を第一連結軸２３及び第二連結軸２４を介してスピンドル１４に伝達するものであり、緊急時には逆作動式クラッチ２５における出力伝達を遮断するための緊急遮断機構３０が設置されている。緊急遮断機構３０は、蓄電器としての電気二重層式キャパシタ３１と、このキャパシタ３１から電力の供給を受けて駆動される直流電動機３２と、直流電動機３２の出力を逆作動式クラッチ２５に伝達して出力伝達を遮断する機械式の伝達機構３３とを備えている。
電気二重層式キャパシタ３１は、従来のＤＣ電源による蓄電池と違って、化学反応を伴わない起電方式のコンデンサであり、短時間で充放電が行え、充放電による劣化が少ないので寿命が長く充放電時に電圧が直線的に変化する。
【００１６】
また、伝達機構３３は、例えば図２に示すように、直流電動機３２の駆動軸３４に設けられた第一ギヤ３５と、第一ギヤ３５に噛合する第二ギヤ３６を固着していてジョイントを介して逆作動式クラッチ２５に回転力を伝達する作動軸３７とを備えている。
また、駆動軸３４の先端には手動によって回転力を作動軸３７に付与して逆作動式クラッチ２５を遮断させるための手動操作レバー３８が設けられている。
【００１７】
次に、逆作動式クラッチ２５について、図３及び図４により説明する。
逆作動式クラッチ２５は公知の構成を備えている。即ち、図３において、作動軸３７は逆作動式クラッチ２５内に延びてその先端にはカム３９が固着されている。カム３９には、アーマチュア４０に設けられた略円弧状のクラッチアーム４１が連結されている。
図４に示す逆作動式クラッチ２５の構成を概略で説明すると、電磁石本体４２にコイル４３が樹脂でモールドされており、環状の電磁石を形成している。
【００１８】
また、電磁石本体４２に対向するアウターボディ４５の内側にはアウターディスク４６とインナーディスク４７が交互に嵌ってディスク群４８を形成しており、これらディスク群４８の電磁石本体４２側に設けられたアーマチュア４０は軸方向に移動可能にガイドピン４９とリングに嵌っている。そして、アーマチュア４０は電磁石本体４２内に設けられた押しバネ５０によって常時ディスク群４８側に押さえ付けられている。また、ディスク群４８に対してアーマチュア４０と反対側には、リング状の調整ナット５１がディスク群４８の内周側に設けたボス５２にねじ込まれている。
【００１９】
この逆作動式クラッチ２５は、コイル４３に通電しない場合には、ディスク群４８は押しバネ５０によってアーマチュア４０と調整ナット５１で押さえつけられているため、ディスク群４８の摩擦によって第一連結軸２３の回転力は第二連結軸２４に伝達される。そして、図示しないブラシによってコイル４３に通電されるとアーマチュア４０は矢印Ａ方向、すなわち電磁石本体４２側へ引きつけられてディスク群４８の摩擦力が消滅するので、逆作動式クラッチ２５はディスク群４８による回転力の伝達から遮断される。
また、停電状態になると、緊急遮断ゲート装置１２における電気二重層式キャパシタ３１の電力が直流電動機３２に供給され、作動軸３７が回転するためカム３９が一体に回転し、クラッチアーム４１を介してアーマチュア４０を矢印Ａ方向に移動させるため、逆作動式クラッチ２５は回転力の伝達を遮断され、第一連結軸２３の回転力は第二連結軸２４に伝達されない。
【００２０】
そのため、直流電動機３２を駆動するための電気二重層式キャパシタ３１の電力は、カム３９を回転させることでアーマチュア４０を電磁石本体４２側に移動させて逆作動式クラッチ２５の回転力伝達を遮断する程度の大きさが少なくともあればよい。そのため、電気二重層式キャパシタ３１は化学反応を伴わない起電方式の小型のコンデンサ（蓄電器）であればよい。また、通常の小型蓄電池でもよい。
【００２１】
本実施形態による緊急遮断ゲート装置１２は上述の構成を備えており、次にその作用を説明する。
自動降下式ゲート１１において、常態では逆作動式クラッチ２５はアウターディスク４６とインナーディスク４７が交互に嵌るディスク群４８がアーマチュア４０と調整ナット５１とで押さえつけられており、三相電動機１８の回転力は第一連結軸２３から摩擦力によって逆作動式クラッチ２５を介して第二連結軸２４へ伝達されている。
そのため、水位検出計１６によってゲート１０の水位を測定し、その水位に応じて操作盤１３から指示される信号によって三相電動機１８の回転力を制御し、スピンドル１４を介して扉体１５が上下動され、その昇降位置が制御される。これによって水門１０ｂの開口面積を増減調整してゲート１０の水位を制御している。
【００２２】
そして、大雨や台風等の災害時にゲート１０の水位が上昇する場合、操作盤１３からの指示信号により電磁石本体４２内のコイル４３に通電されると、図３でアーマチュア４０は電磁石本体４２側（矢印Ａ方向）へ引きつけられ、逆作動式クラッチ２５におけるディスク群４８の摩擦力が消滅するので、三相電動機１８からの回転力の伝達は逆作動式クラッチ２５で遮断される。すると、扉体１５は自重で降下して水門１０ｂが閉鎖される。
これによって、水路Ｈの下流側が増水して異常水位になることを抑制して、下流側のポンプ場や処理場等の施設を浸水から保護する。
【００２３】
ところで、災害時に停電によって電源が失われると、操作盤１３や三相電動機１８の作動が遮断されてしまうため、逆作動式クラッチ２５を遮断させて扉体１５を自動降下させることができない。ゲート１０の水位が急上昇したとしても、逆作動式クラッチ２５に電気が供給されないので逆作動式クラッチ２５は遮断されない。
この場合、緊急遮断ゲート装置１２に設けられた充電状態にある電気二重層式キャパシタ３１で停電が検知されると、直流電動機３２に向けて直流電流が放電される。この放電を受けて直流電動機３２が回転駆動することで、駆動軸３４に設けられた第一ギヤ３５が回転させられ、第一ギヤ３５に噛合する第二ギヤ３６が連動して作動軸３７が回転させられる。
【００２４】
すると、作動軸３７の先端に固着されたカム３９が回転し、これに連結されたクラックアーム４１が矢印Ａ方向即ち電磁石本体４２方向に押されることでアーマチュア４０が同一方向に押される。
これによって、逆作動式クラッチ２５のアウターディスク４６とインナーディスク４７が交互に嵌ったディスク群４８の相互の摩擦力が消滅し、逆作動式クラッチ２５は分離・遮断される。そのため、扉体１５はその自重によって降下し、水門１０ｂを閉鎖させることができる。
【００２５】
なお、作業員が自動降下式ゲート１１の近傍にいる場合、或いは電気二重層式キャパシタ３１が放電された後で、扉体１５を降下させる必要がある場合には、手動操作レバー６０を操作してカム３９を回転させ、クラッチアーム４１とアーマチュア４０を電磁石本体４２側へ移動させれば逆作動式クラッチ２５を遮断することができる。
なお、直流電動機３２の作動は、停電検知により自動で作動させてもよく、或いはタイマーや人的判断による離隔した操作スイッチのＯＮ操作によって作動させてもよい。
【００２６】
上述のように本実施形態による緊急遮断ゲート装置１２によれば、台風等の災害時に、ゲート１０の水位が上昇した場合、停電によって電源が失われると操作盤１３や三相電動機１８の作動が遮断されてしまうため、逆作動式クラッチ２５を遮断させて扉体１５を自動降下させることができないが、この場合でも、本実施形態による緊急遮断ゲート装置１２では、電気二重層式キャパシタ３１に予め充電された電力を直流電動機３２に供給して直流電動機３２を作動させて逆作動式クラッチ２５を遮断させることができるため、扉体１５を自重で降下させて閉鎖させることができる。
しかも、本実施形態による緊急遮断ゲート装置１２によれば、大きな蓄電池を設けて充電しておかなくても、逆作動式クラッチ２５を遮断する程度の電力を付与できる電気二重層式キャパシタ３１があればよいため、小型の電気二重層式キャパシタ３１を用いることができて低コストである。
【００２７】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜の変更が可能であり、これらはいずれも本発明に含まれる。以下に、本発明の変形例について説明するが、上述の実施形態と同一または同様な部分、部材には同一の符号を用いて説明を省略する。
例えば、図２に示す緊急遮断ゲート装置１２において、必ずしも手動操作レバー３８を設置しなくてもよい。この場合でも、停電時に電気二重層式キャパシタ３１からの直流電流の放電によって逆作動式クラッチ２５を遮断できる。
【００２８】
また、手動操作レバー３８を設ける場合でも、手動操作レバー３８は直流電動機３２に連結された駆動軸３４に取り付ける構成に限定されることなく、作動軸３７に取り付けるようにしてもよい。
また、上述の実施形態では、クラッチとして電磁石で遮断することができる電磁式逆作動式クラッチ２５を用いたが、機械的操作で遮断する機械的式逆作動クラッチを用いてもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１０  ゲート
１１  自動降下式ゲート
１２  緊急遮断ゲート装置
１４  スピンドル
１５  扉体
１８  三相電動機
２３  第一連結軸
２４  第二連結軸
２５  逆作動式クラッチ
３１  電気二重層式キャパシタ
３２  直流電動機
３８  手動操作レバー
３９  カム
４０  アーマチュア
４２  電磁石本体
４６  アウターディスク
４７  インナーディスク
４８  ディスク群  
【図１】
0005851278.tif 000002
【図２】
0005851278.tif 000003
【図３】
0005851278.tif 000004
【図４】
0005851278.tif 000005
【図５】
0005851278.tif 000006