(57)【要約】【課題】水門の扉体をその平衡状態を維持しながら安定して自重降下させる。【解決手段】水門開閉装置１は、昇降手段、発電機構２９及び可変抵抗器２７を含む開閉装置本体１５が、扉体３の幅方向両側にそれぞれ独立して一対配置されたものであり、発電機構２９は、扉体３を自重で降下させる際、扉体３の降下動作を受けて電力を発生するものである。各可変抵抗器２７は、発電機構２９において発生する電力を消費するためのものであり、各発電機構２９に抵抗を付与する。更に、水門開閉装置１は、自重降下中に扉体３の幅方向が水門２の幅方向に対して傾斜した場合に、可変抵抗器２７の各々の抵抗値を制御し、発電機構２９の各々において発電ブレーキによる制動力を調整することで、扉体３の傾斜姿勢を補正する制御装置５５を備えている。これにより、平衡状態を維持しながら、扉体３を安定して自重降下させることが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水門を開閉する扉体に連結され、該扉体を昇降させる昇降手段と、
前記扉体を自重により降下させる際、前記扉体の降下動作を受けて電力を発生する発電機構と、
前記電力を消費するための可変抵抗器と、
を含む開閉装置本体が、前記扉体の幅方向両側にそれぞれ独立して一対配置され、
前記扉体の自重降下中、該扉体の幅方向が前記水門の幅方向に対して傾斜した場合、前記可変抵抗器の各々の抵抗値を制御し、前記発電機構の各々において発電ブレーキによる制動力を調整することで、前記扉体の傾斜姿勢を補正する制御装置を備えることを特徴とする水門開閉装置。
【請求項２】
前記発電機構は、前記昇降手段の一部を成し、通電時に回転駆動により前記扉体を昇降させ、非通電時に前記扉体の降下動作を受けて前記電力を発生する電動機であることを特徴とする請求項１記載の水門開閉装置。
【請求項３】
前記昇降手段は、回転駆動により前記扉体を昇降させる電動機を含み、
前記発電機構と前記電動機とを別個に備えることを特徴とする請求項１記載の水門開閉装置。
【請求項４】
前記制御装置が、単相電源又は直流電源により作動することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の水門開閉装置。
【請求項５】
水門を開閉する扉体に連結され、該扉体を昇降させる昇降手段と、
前記扉体を自重により降下させる際、前記扉体の降下動作を受けて電力を発生する発電機構と、
前記電力を消費するための可変抵抗器と、
を含む開閉装置本体が、前記扉体の幅方向両側にそれぞれ独立して一対配置された水門開閉装置の開閉制御方法であって、
前記扉体を自重で降下させる際、前記扉体の自重降下を受けて発生する前記電力を前記可変抵抗器を利用して消費し、前記発電機構において発電ブレーキによる制動力を発生させることで、前記扉体の自重降下速度を調整しつつ降下させ、
前記扉体の自重降下中、該扉体の幅方向が前記水門の幅方向に対して傾斜した場合、前記可変抵抗器の各々の抵抗値を制御し、前記発電機構の各々において発電ブレーキによる制動力を調整することで、前記扉体の自重降下を継続させながら、前記扉体の傾斜姿勢を補正することを特徴とする水門開閉装置の開閉制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水門を開閉すると共に扉体を自重で降下させる水門開閉装置及びこの水門開閉装置の開閉制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、水門を開閉するには、通常、電動機を開閉方向に駆動させることで、扉体を昇降させている。しかしながら、大規模な災害、例えば、高潮、局地的な豪雨等による洪水や地震等による津波が発生した場合には、水門を扉体の自重によって速やかに閉鎖する必要がある。そのため、水門を速やかに閉じる、すなわち水門の閉鎖時間を短縮するために、扉体の自重を利用して、扉体を高速で降下させる自重降下機能付きの水門開閉装置が多数採用されている。
【０００３】
これに加え、従来の水門開閉装置では、水門を開閉する扉体を昇降させる電動機と、扉体を自重により降下させる際、扉体の自重降下速度を略一定に制動する自重降下制動装置と、を備えた開閉装置本体が、扉体の幅方向両側にそれぞれ独立して一対配置された水門開閉装置が採用されている。そして、この水門開閉装置では、開閉装置本体が、扉体の幅方向両側にそれぞれ独立して一対配置されているので、扉体を自重降下制動装置の作動により自重降下させる際、扉体の幅方向が水門の幅方向に対して傾斜する状況が発生する場合があり、自重降下の途中にその傾斜姿勢を補正する必要があった。
【０００４】
そして、これを対策した従来技術として、特許文献１には、扉体を自重降下させる際、各開閉装置本体の自重降下制動装置の作動による自重降下を含むように制御して、扉体の降下中、扉体の幅方向が水門の幅方向に対して傾斜した場合、各開閉装置本体の電動機の回転駆動をＯＮ、ＯＦＦすることで、扉体の降下を継続させながら、その傾斜姿勢を補正する開閉制御方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５９３６５８９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の発明に係る水門開閉装置の開閉制御方法では、扉体の自重降下中、扉体の幅方向が水門の幅方向に対して傾斜した場合、一対の開閉装置本体の電動機の回転駆動をＯＮ、ＯＦＦすることで、扉体の傾斜姿勢を補正しているが、扉体が比較的高速で自重降下していることもあり、スムーズに（滑らかに）その傾斜姿勢が補正されるように改善する必要があった。しかも、特許文献１の発明に係る水門開閉装置の開閉制御方法では、災害時などに、三相電源（動力電源）を喪失した際、電動機を駆動させることができないので、扉体を一対の自重降下制動装置の作動によって自重降下させる際、扉体の平衡状態を維持することができず、言い換えれば扉体の幅方向が水門の幅方向に対して傾斜した場合、その傾斜姿勢を補正することができなかった。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、水門の扉体をその平衡状態を維持しながら安定して自重降下させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
【０００９】
（１）水門を開閉する扉体に連結され、該扉体を昇降させる昇降手段と、前記扉体を自重により降下させる際、前記扉体の降下動作を受けて電力を発生する発電機構と、前記電力を消費するための可変抵抗器と、を含む開閉装置本体が、前記扉体の幅方向両側にそれぞれ独立して一対配置され、前記扉体の自重降下中、該扉体の幅方向が前記水門の幅方向に対して傾斜した場合、前記可変抵抗器の各々の抵抗値を制御し、前記発電機構の各々において発電ブレーキによる制動力を調整することで、前記扉体の傾斜姿勢を補正する制御装置を備える水門開閉装置（請求項１）。
【００１０】
本項に記載の水門開閉装置は、昇降手段、発電機構及び可変抵抗器を含む開閉装置本体が、水門を開閉する扉体の幅方向両側にそれぞれ独立して一対配置されたものであり、各昇降手段は、扉体を昇降させるように扉体に連結される。発電機構の各々は、扉体をその自重により降下させる際に、扉体の降下動作を受けて電力を発生するものであり、発電可能な電動機や発電機によって構成される。すなわち、発電機構は、動力電源の供給の如何に関わらず、例えば災害時等に動力電源の供給が遮断された状態であっても、扉体の降下する際のエネルギーを回転運動として受け、その回転運動から電力を発生するように動作する。又、可変抵抗器の各々は、上述したように発電機構において発生する電力を消費するためのものであり、各発電機構に抵抗を付与する。換言すれば、可変抵抗器は、電力を熱として消費する、発電機構の外部の抵抗器として機能するものである。
【００１１】
更に、本項に記載の水門開閉装置は、扉体の自重降下中に、扉体の幅方向が水門の幅方向に対して傾斜した場合に、その扉体の傾斜姿勢を補正する制御装置を備えている。ここで、例えば災害時等に動力電源が喪失している状態では、扉体を自重で降下させて水門を閉じる場合があり、この際、発電機構は、上述したように、扉体の自重降下のエネルギーを回転運動として受け、この回転運動から電力を発生する。そして、このように発生した電力は、可変抵抗器を利用して消費される。すると、発電機構において、発電ブレーキによる制動力が発生し、これにより、自重降下中の扉体は、発電ブレーキによる制動力を受けながら、速度が調整されつつ降下することになる。制御装置は、このように自重降下する扉体の傾斜姿勢を補正するものである。具体的に、制御装置は、可変抵抗器の各々の抵抗値を制御し、発電機構の各々において発電ブレーキによる制動力を調整することで、扉体の傾斜姿勢を補正する。
【００１２】
例えば、一方の発電機構と同じ開閉装置本体の昇降手段に連結されている扉体の幅方向一側方が、他方の発電機構と同じ開閉装置本体の昇降手段に連結されている扉体の幅方向他側方よりも、先行して降下している場合、制御装置は、一方の発電機構においてより大きい制動力を作用させるべく制御を行う。すなわち、一方の発電機構に抵抗を付加している可変抵抗器の抵抗値を、より大きい値へと調整し、一方の発電機構の電力の消費量を増大させる。すると、一方の発電機構においてより大きい制動力が作用し、この一方の発電機構と同じ開閉装置本体の昇降手段に連結されている、扉体の幅方向一側方の降下速度が抑制されるため、扉体の傾斜姿勢が補正されることとなる。しかも、発電機構において作用する制動力を調整して、扉体の傾斜姿勢を補正しているため、扉体の傾斜が滑らかに補正されるものである。これにより、平衡状態が維持されながら、扉体が安定して自重降下されるものとなる。
【００１３】
（２）上記（１）項において、前記発電機構は、前記昇降手段の一部を成し、通電時に回転駆動により前記扉体を昇降させ、非通電時に前記扉体の降下動作を受けて前記電力を発生する電動機である水門開閉装置（請求項２）。
本項に記載の水門開閉装置は、扉体の降下動作を受けて電力を発生する発電機構が、扉体を昇降させる昇降手段の一部を成す電動機で構成されるものである。すなわち、この発電機構としての電動機は、通電時には回転駆動により扉体を昇降させ、非通電時には扉体の降下動作を受けて電力を発生するものである。このため、電動機は、何ら問題なく動力電源が供給されている通常の運用時には、動力電源を受けて回転駆動され、その回転方向に応じて扉体を上昇或いは下降させる。一方、例えば災害時等に動力電源の供給が遮断された非通電状態において、電動機は、回転動作が不可になるのではなく、扉体の降下する際のエネルギーを回転運動として受け、その回転運動から電力を発生するように動作可能な状態となる。このように、通常運用時に扉体を昇降させる電動機が、扉体の自重降下時に発電ブレーキを作用させるための発電機構としても利用されることで、装置全体がシンプルに構成されるものである。
【００１４】
（３）上記（１）項において、前記昇降手段は、回転駆動により前記扉体を昇降させる電動機を含み、前記発電機構と前記電動機とを別個に備える水門開閉装置（請求項３）。
本項に記載の水門開閉装置は、昇降手段の各々が、回転駆動により扉体を昇降させる電動機を含み、この電動機と、扉体の自重降下時の降下動作を受けて電力を発生する発電機構とを、別個に備えているものである。これにより、通常の運用時に扉体を昇降させる電動機が、扉体の自重降下時に電力を発生する発電機構として共用されることなく、扉体の自重降下時にはそれ専用の発電機構が使用されるため、通常運用時の扉体の昇降速度より、扉体の自重降下速度が大幅に速められるものである。
【００１５】
（４）上記（１）から（３）項において、前記制御装置が、単相電源又は直流電源により作動する水門開閉装置（請求項４）。
本項に記載の水門開閉装置は、例えば災害時等に三相電源（動力電源）が喪失した場合に、発電機構が、上記（１）項に記載したように、扉体の降下動作から電力を発生するように動作可能なものである。更に、制御装置は、無停電電源装置や小型のポータブル発電機の単相電源、又は直流電源装置やバッテリの直流電源を使用して作動されるものである。これにより、三相電源が喪失した場合でも、何ら支障なく、扉体がその平衡状態を維持されながら安定して自重降下されるものとなる。
【００１６】
（５）上記（１）から（４）項において、前記制御装置は、前記開閉装置本体の構成として一対備えられ、各制御装置が無線通信にて互いに接続される水門開閉装置。
本項に記載の水門開閉装置は、制御装置までもが独立して一対配置される構成でありながら、制御装置間が無線通信により接続されることで、扉体の幅方向両側に配置される開閉装置本体の間（言い換えれば一対の門柱の間）の比較的長い距離に、ケーブルを沿わす必要がないものである。これにより、大規模な災害が発生した場合であっても、上記のように長距離に沿わせたケーブルが切断されること等に起因する、信号の伝達不能が抑制されるものである。
【００１７】
（６）水門を開閉する扉体に連結され、該扉体を昇降させる昇降手段と、前記扉体を自重により降下させる際、前記扉体の降下動作を受けて電力を発生する発電機構と、前記電力を消費するための可変抵抗器と、を含む開閉装置本体が、前記扉体の幅方向両側にそれぞれ独立して一対配置された水門開閉装置の開閉制御方法であって、前記扉体を自重で降下させる際、前記扉体の自重降下を受けて発生する前記電力を前記可変抵抗器を利用して消費し、前記発電機構において発電ブレーキによる制動力を発生させることで、前記扉体の自重降下速度を調整しつつ降下させ、前記扉体の自重降下中、該扉体の幅方向が前記水門の幅方向に対して傾斜した場合、前記可変抵抗器の各々の抵抗値を制御し、前記発電機構の各々において発電ブレーキによる制動力を調整することで、前記扉体の自重降下を継続させながら、前記扉体の傾斜姿勢を補正する水門開閉装置の開閉制御方法（請求項５）。
本項に記載の水門開閉装置の開閉制御方法は、上記（１）項の水門開閉装置に適用されることで、上記（１）項の水門開閉装置と同等の作用を奏するものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は上記のような構成であるため、水門の扉体をその平衡状態を維持しながら安定して自重降下させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係る水門開閉装置の構成の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る水門開閉装置の、図１と構成が異なる別例を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る水門開閉装置の開閉制御方法の一例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面に基づき説明する。ここで、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については、詳しい説明を省略することとし、又、図面の全体にわたって、同一部分若しくは対応する部分は、同一の符号で示している。
図１は、本発明の実施の形態に係る水門開閉装置１の構成の一例を示している。図示のように、水門開閉装置１は、水門２を構成する左右一対の門柱５、５間に扉体３を昇降自在に支持している。扉体３の上部には左右一対のシーブ６、６がそれぞれ配置されている。左右一対の門柱５、５の上方にはワイヤロープ巻取ドラム７、７がそれぞれ配置されている。
【００２１】
各シーブ６、６には、独立したワイヤロープ１０、１０がそれぞれ巻回されている。一方のワイヤロープ１０は対応するシーブ６に巻回されて、そのワイヤロープ１０の一端が一方の門柱５の上端に係止され、その他端が対応するワイヤロープ巻取ドラム７に巻回されている。同様に、他方のワイヤロープ１０は対応するシーブ６に巻回されて、そのワイヤロープ１０の一端が他方の門柱５の上端に係止され、そのワイヤロープ１０の他端が対応するワイヤロープ巻取ドラム７に巻回されている。なお、本実施形態では、ワイヤロープ１０及びワイヤロープ巻取ドラム７が採用されているが、チェーン及びスプロケットを採用してもよい。
【００２２】
又、水門開閉装置１は、扉体３の幅方向両側にそれぞれ独立して一対配置された開閉装置本体１５、１５と、作業者等から操作が入力される操作盤５６とを備えている。開閉装置本体１５の各々は、回転軸１７、減速機１９、電動機２３、ブレーキ手段２５、可変抵抗器２７、開度偏差計５２、及び、制御装置５５を具備している。回転軸１７は、対応するワイヤロープ巻取ドラム７に一体的に連結されており、更に、回転軸１７には平歯車１７ａが一体的に連結されている。減速機１９は、出力軸１８を有し、この出力軸１８に平歯車１８ａが一体的に連結されている。そして、回転軸１７の平歯車１７ａと出力軸１８の平歯車１８ａとが噛み合うことで、回転軸１７と減速機１９の出力軸１８とは、相互に回転トルクを伝達するように構成されている。
【００２３】
電動機２３は、減速機１９の入力軸２１に連結されており、又、操作盤５６からの信号伝達のために、操作盤５６に接続されている。電動機２３は、三相電源（動力電源）により駆動し、この電動機２３の回転駆動によって、減速機１９の入力軸２１が回転する。更に、電動機２３は、図１に示す実施形態では発電機構２９を成すものであり、三相電源が供給されていない非通電時において、扉体３の降下動作を受けて電力を発生する。すなわち、発電機構２９を成す電動機２３は、詳しくは後述するが、非通電時に、回転不可の状態とはならずに、後述するブレーキ手段２５によるブレーキが解除された状態では、入力軸２１の回転を受けて回転可能な状態になる。本発明の実施の形態に係る水門開閉装置１で用いられる発電機構２９を成す電動機２３は、通電時には回転駆動により減速機１９の入力軸２１を回転させ、非通電時には扉体３の降下動作を受けて電力を発生するものであればよく、例えば、誘導モータに直流電流を流して固定磁界を作り発電したり、同期モータ等が利用できる。誘導モータを利用する場合に必要となる直流電源は、直流電源装置やバッテリによって供給すればよい。なお、本実施形態では、ワイヤロープ１０、ワイヤロープ巻取ドラム７、減速機１９及び電動機２３が、昇降手段に相当する。
【００２４】
ブレーキ手段２５は、減速機１９の入力軸２１の回転運動を解放又は拘束するものであり、減速機１９と電動機２３との間に設けられている。このようなブレーキ手段２５には、油圧押上げブレーキ、電磁ブレーキやディスクブレーキ等が採用される。又、ブレーキ手段２５は、三相電源又は単相電源によって作動し、操作盤５６からの信号伝達のために、この操作盤５６に接続されている。一方、可変抵抗器２７は、電動機２３（発電機構２９）において発生した電力を消費するためのものであり、電動機２３に対して抵抗を付加するように接続される。又、可変抵抗器２７は、後述する制御装置５５によってその抵抗値が制御されるように、制御装置５５と接続されている。可変抵抗器２７には、電動機２３に対して必要十分な抵抗を付加することが可能な、種々の可変抵抗器を利用することができる。本水門開閉装置１に特化した専用の可変抵抗器２７を設計して使用してもよい。なお、可変抵抗器２７の抵抗値を変更するため等に、可変抵抗器２７自体に電力が必要な場合は、単相電源又は直流電源が用いられるものとする。
【００２５】
他方、開度偏差計５２は、水門２の幅方向に対する扉体３の傾斜姿勢を検出するものであり、水門２の開放領域が左右のいずれかに偏った状態、すなわち、扉体３が平衡状態に維持されておらず、扉体３の幅方向が水門２の幅方向に対して傾斜している状態を検出する。開度偏差計５２は、信号伝達のために、対応する制御装置５５と有線通信により接続されている。そして、本実施形態において、開度偏差計５２は、開閉装置本体１５の回転軸１７の位相を測定して、その測定結果を対応する制御装置５５に伝達する。開度偏差計５２は、単相電源又は直流電源によって作動する。開度偏差計５２には、各種のセンサを利用できる。
【００２６】
又、制御装置５５は、扉体３の自重降下中に、扉体３の幅方向が水門２の幅方向に対して傾斜した場合、可変抵抗器２７の抵抗値を制御して、扉体３の傾斜姿勢を補正するものである。一対の制御装置５５、５５の間は、本実施形態では無線通信により接続されており、制御装置５５の各々は、対応する開度偏差計５２から受けた測定結果（開閉装置本体１５の回転軸１７の位相）を、双方の制御装置５５の間で共有する。そして、各制御装置５５にて、共有した開閉装置本体１５、１５の回転軸１７、１７の位相に基づいて、回転軸１７、１７間の位相差を算出し、扉体３の傾斜姿勢を算出する。実質的に同様であるが、開度偏差計５２を介して開閉装置本体１５、１５の回転軸１７、１７の回転速度の差を測定し、そこから扉体３の傾斜姿勢を算出するようにしてもよい。
【００２７】
更に、各制御装置５５は、算出した扉体３の傾斜姿勢に基づいて、扉体３の傾斜姿勢を補正するために、可変抵抗器２７の抵抗値を調整する。抵抗値の調整は、可変抵抗器２７の構成に適した方法で実行されるものとする。制御装置５５の詳しい制御フローは、図３を参照しながら後述する。制御装置５５は、信号伝達のために操作盤５６に接続されており、単相電源又は直流電源により作動する。制御装置５５には、各種のコンピュータ装置が利用可能である。なお、一対の制御装置５５、５５の間は、有線通信によって接続されていてもよい。又、上述したように、電動機２３、ブレーキ手段２５及び制御装置５５に接続される操作盤５６は、単相電源又は直流電源にて作動する。
【００２８】
続いて、図２には、図１に示した水門開閉装置１と一部の構成が異なる、本発明の実施の形態に係る水門開閉装置１´を示している。図１の水門開閉装置１との比較において、図２の水門開閉装置１´は、減速機１９が、第１入力軸２１と第２入力軸２２との２つの入力軸を有する差動減速機１９´になっている点、及び、電動機２３とは別個に発電機構２９が設けられている点が、大きく異なっている。なお、図２の水門開閉装置１´について、図１の水門開閉装置１との相違部分のみ説明をすることとし、図１の水門開閉装置１と同様の部分の構成については、説明を省略する。
【００２９】
水門開閉装置１´の差動減速機１９の第１入力軸２１には、電動機２３が連結されている。電動機２３は、操作盤５６からの信号伝達のために、操作盤５６に接続されている。電動機２３は、三相電源（動力電源）によって駆動し、この電動機２３の駆動によって、第１入力軸２１が回転する。第１入力軸２１には、差動減速機１９と電動機２３との間に、第１ブレーキ手段２５が設けられている。この第１ブレーキ手段２５は、第１入力軸２１の回転運動を拘束及び解放するためのものであり、例えば、油圧押上げブレーキ、電磁ブレーキやディスクブレーキ等が採用される。又、第１ブレーキ手段２５は、三相電源又は単相電源によって作動し、操作盤５６からの信号伝達のために、この操作盤５６に接続されている。
【００３０】
一方、差動減速機１９の第２入力軸２２には、発電機構２９が連結されており、差動減速機１９と発電機構２９との間に、第２ブレーキ手段２６が設けられている。この第２ブレーキ手段２６は、第２入力軸２２の回転運動を拘束及び解放するためのものであり、第１ブレーキ手段２５と同様に、油圧押上げブレーキ、電磁ブレーキやディスクブレーキ等が採用される。又、第２ブレーキ手段２６は、単相電源又は直流電源によって作動し、制御装置５５からの信号伝達のために、この制御装置５５に接続されている。図２の実施形態では、ワイヤロープ１０、ワイヤロープ巻取ドラム７、差動減速機１９´及び電動機２３が、昇降手段に相当する。
【００３１】
発電機構２９は、詳しくは後述するが、第２ブレーキ手段２６によるブレーキが解除された状態において、扉体３の降下動作により回転する差動減速機１９´の第２入力軸２２の回転を受けて、電力を発生する。本実施形態で用いられる発電機構２９は、例えば、各種の発電可能な電動機や発電機で構成される。発電機構２９には、制御装置５５によって抵抗値が制御され、発電機構２９に対してその制御された抵抗を付加する可変抵抗器２７が接続されている。
【００３２】
次に、図３に示すフロー図の流れに沿って、図１及び図２に示したような水門開閉装置１、１´を利用する、本発明の実施の形態に係る水門開閉装置の開閉制御方法について説明する。ここでは、特に、災害時等に三相電源を喪失した場合、水門２の扉体３を自重降下させる際の開閉制御方法を詳細に説明する。三相電源が喪失した状態において、電動機２３は、回転駆動が不可となるが、図１の水門開閉装置１の電動機２３、或いは、図２の水門開閉装置１´の発電機構２９は、扉体３の降下動作を受けての電力の発生は可能な状態である。更に、三相電源を喪失した場合でも、操作盤５６、制御装置５５、図１のブレーキ手段２５、図２の第２ブレーキ手段２６、及び、開度偏差計５２は、無停電電源装置や小型のポータブル発電機の単相電源、又は直流電源装置やバッテリの直流電源にて作動することができ、又、可変抵抗器２７は、制御装置５５による制御を受けて作動することができる。なお、特に断り書きのない限り、図１の水門開閉装置１を利用した開閉制御方法を中心に説明することとし、それらの説明と図２の水門開閉装置１´を利用した場合とで異なる点については、付加的に説明するものとする。
【００３３】
Ｓ１０（開始操作入力）：作業者により、操作盤５６を介して、扉体３を自重降下させるための操作を入力する。すると、この入力信号が、一対の開閉装置本体１５、１５の制御装置５５、５５の双方に伝達される。
Ｓ２０（ブレーキ手段解除）：作業者により、操作盤５６を介して、一対の開閉装置本体１５、１５のブレーキ手段２５、２５を解除するための操作を入力する。すると、この入力信号がブレーキ手段２５の各々へと伝達され、各ブレーキ手段２５が解除されることで、減速機１９の入力軸２１の回転運動が解放される。
一方、図２の水門開閉装置１´では、上記Ｓ１０において入力信号が伝達された、各開閉装置本体１５の制御装置５５からの信号により、各開閉装置本体１５の第２ブレーキ手段２６が解除され、差動減速機１９´の第２入力軸２２の回転運動が解放される。他方、差動減速機１９´の第１入力軸２１は、電動機２３が電源喪失により機能せず、第１ブレーキ手段２５（非通電時、第１入力軸２１の回転運動を拘束）によって回転不能となる。
【００３４】
Ｓ３０（扉体自重降下開始）：上記Ｓ２０において減速機１９の入力軸２１（差動減速機１９´の第２入力軸２２）の回転運動が解放されたため、扉体３は、その自重により降下を開始する。扉体３の降下が開始されると、扉体３の降下動作は、シーブ６及びワイヤ巻取ドラム７を介して、回転軸１７の回転動作へと変換され、更に、回転軸１７の回転動作は、平歯車１７ａ及び平歯車１８ａを介して、減速機１９（差動減速機１９´）の出力軸１８の回転動作となって伝達される。すると、減速機１９（差動減速機１９´）において、出力軸１８の回転動作が、入力軸２１（第２入力軸２２）の回転運動に変換されて伝達され、入力軸２１（第２入力軸２２）が回転する。
【００３５】
Ｓ４０（発電ブレーキ作動）：上記Ｓ３０において扉体３の自重降下が開始されたことで、減速機１９の入力軸２１（差動減速機１９´の第２入力軸２２）が回転するため、この回転運動が電動機２３（発電機構２９）へと入力される。すると、電動機２３（発電機構２９）は、入力軸２１（第２入力軸２２）の回転運動を受けて、電力を発生する。ここで、電動機２３（発電機構２９）には、可変抵抗器２７によって、予め所定の抵抗値が付与されている。このため、電動機２３（発電機構２９）において発生した電力は、可変抵抗器２７によって付与されている抵抗値に応じて熱として消費され、その結果、電動機２３（発電機構２９）では、入力された回転運動に対して制動力が作用し、発電ブレーキがかかることとなる。この発電ブレーキによる制動力は、可変抵抗器２７によって付与される抵抗値に応じたものとなる。可変抵抗器２７により予め付与する上述した所定の抵抗値は、可変抵抗器２７の抵抗値と扉体３の降下速度との関係等から、適切な値を選定して設定するものとする。このような発電ブレーキが電動機２３（発電機構２９）の各々において作動することで、扉体３は、適切な降下速度に抑制された状態で自重降下することになる。なお、水門２の閉鎖速度を増減する、すなわち、扉体３の降下速度を増減させる際には、制御装置５５からの信号により、可変抵抗器２７の抵抗値を制御することで、扉体３の降下速度を増減させることができる。又、扉体３の自重降下中、扉体３の着床面からの高さに応じて、可変抵抗器２７の抵抗値を制御することで、扉体３の降下速度を適宜変化させてもよい。
【００３６】
Ｓ５０（扉体傾斜判定）：制御手段５５により、自重降下中の扉体３が傾斜しているか否かを判定する。ここで、扉体３が、電動機２３（発電機構２９）による発電ブレーキを受けて、適宜降下速度で自重降下している間、常時、各開度偏差計５２によって、各開閉装置本体１５の回転軸１７の位相が測定されており、その測定結果が制御装置５５の各々に伝達されて、双方の制御装置５５、５５にて共有される。そして、各制御装置５５は、各開度偏差計５２からの測定結果に基づいて、双方の開閉装置本体１５の回転軸１７間の位相差を算出し、この位相差が基準値を超えた場合に、扉体３が傾斜していると判定する。このような判定の結果、扉体３が傾斜していると判定した場合（ＹＥＳ）にはＳ６０へ移行し、扉体３が傾斜していないと判定した場合（ＮＯ）にはＳ１００へ移行する。
【００３７】
Ｓ６０（可変抵抗器の抵抗値調整）：制御手段５５により、対応する可変抵抗器２７の抵抗値を調整する。本実施形態では、扉体３の、先行して降下している幅方向一側方に連結された、開閉装置本体１５の制御装置５５の制御により、同開閉装置本体１５の可変抵抗器２７の抵抗値を増大させる。
Ｓ７０（扉体一側方の降下速度変更）：上記Ｓ６０における可変抵抗器２７の調整により、先行して降下している扉体３の一側方に連結された開閉装置本体１５の、電動機２３（発電機構２９）に付加される抵抗値が増大するため、この電動機２３（発電機構２９）における発電ブレーキによる制動力が増大する。すると、先行して降下していた扉体３の一側方の降下速度が減少し、扉体３の傾き度合いが減少する。
【００３８】
Ｓ８０（傾斜補正判定）：制御手段５５により、双方の開度偏差計５２、５２からの測定結果に基づいて、扉体３の傾斜補正が完了したか否かを判定する。すなわち、上記Ｓ７０において扉体３の一側方の降下速度が減少された状態で、双方の開閉装置本体１５の回転軸１７間の位相差を算出し、この位相差が基準値より小さい場合に、扉体３の傾斜補正が完了したと判定する。その結果、扉体３の傾斜補正が完了したと判定した場合（ＹＥＳ）はＳ９０へ移行し、扉体３の傾斜補正が完了していないと判定した場合（ＮＯ）は本Ｓ８０へと再度復帰する。すなわち、扉体３の傾斜補正が完了するまで、先行して降下している扉体３の一側方の降下速度が減少した状態を維持する。なお、回転軸１７間の位相差を比較する際に用いる基準値は、本Ｓ８０と上記Ｓ５０とにおいて、異なる値であってもよい。
【００３９】
Ｓ９０（可変抵抗器の抵抗値復帰）：先行して降下していた扉体３の一側方に連結された、開閉装置本体１５の制御装置５５により、上記Ｓ６０において抵抗値が調整された同開閉装置本体１５の可変抵抗器２７の抵抗値を、調整前の所定の抵抗値へと戻す。これにより、扉体３は、一側方の降下速度が可変抵抗器２７の抵抗値の調整前と同じ速度に復帰し、自重降下を続けることとなる。
【００４０】
ここで、本発明の実施の形態に係る水門開閉装置の開閉制御方法では、一側方よりも遅れて降下している扉体３の他側方の降下速度を速めることで、扉体３の傾斜姿勢を補正するようにしてもよい。この場合は、上記Ｓ６０において、遅れて降下している扉体３の他側方に連結された、開閉装置本体１５の制御装置５５の制御により、同開閉装置本体１５の可変抵抗器２７の抵抗値を減少させることで、上記Ｓ７０において、扉体３の他側方の降下速度を増大させればよい。更に、先行して降下している扉体３の一側方の降下速度が遅くなり、かつ、一側方よりも遅れて降下している扉体３の他側方の降下速度が速まるように、上記Ｓ６０において、一方の可変抵抗器２７の抵抗値を増大させると共に、他方の可変抵抗器２７の抵抗値を減少させてもよい。なお、制御装置５５の各々により各可変抵抗器２７の抵抗値を調整する際の、抵抗値の増減の幅や増減速度は、可変抵抗器２７の抵抗値と扉体３の降下速度との関係や、扉体３の傾斜度合い等に基づいて、適切な増減の幅や増減速度を適宜選定して使用すればよい。
【００４１】
Ｓ１００（扉体着床判定）：図示しない検知センサ等により、扉体３が着床したか否かを判定する。その結果、扉体３が着床したと判定した場合（ＹＥＳ）はＳ１１０へ移行し、扉体３がまだ着床していないと判定した場合（ＮＯ）はＳ５０へ復帰する。すなわち、扉体３が着床するまでの間、上記Ｓ５０における扉体３の傾斜監視、上記Ｓ６０〜Ｓ９０における扉体３が傾斜した場合の姿勢補正、及び、本Ｓ１００における扉体３の着床監視を、繰り返し実行するものである。
【００４２】
Ｓ１１０（ブレーキ手段作動）：作業者により、操作盤５６を介して、一対の開閉装置本体１５、１５のブレーキ手段２５、２５を作動させるための操作を入力する。すると、この入力信号がブレーキ手段２５の各々へと伝達され、各ブレーキ手段２５が作動することで、減速機１９の入力軸２１の回転運動が拘束される。
一方、図２の水門開閉装置１´については、上記Ｓ１００で扉体３の着床が図示しない検知センサ等にて検知されると、各開閉装置本体１５の制御装置５５からの信号により、各開閉装置本体１５の差動減速機１９´の第２ブレーキ手段２６が作動し、第２入力軸２２の回転運動が拘束される。
【００４３】
ところで、本発明の実施の形態に係る水門開閉装置１、１´において、動力電源が供給されている通常時に水門２を開閉する際には、操作盤５６からの信号により、ブレーキ手段２５を解除して入力軸２１の回転運動を解放する、或いは、第１ブレーキ手段２５を解除して第１入力軸２１の回転運動のみを解放する。そして、操作盤５６からの信号により、各電動機２３を開閉方向に駆動させることで、扉体３を昇降させるようにしている。又、扉体３の昇降時、制御装置５５において、各開度偏差計５２からの測定結果に基づいて、扉体３の幅方向が水門２の幅方向に対して傾斜していると判定された場合には、操作盤５６からの信号により、扉体３の、先行して昇降している幅方向一側方に連結された開閉装置本体１５の電動機２３をＯＮ、ＯＦＦして、扉体３を傾斜補正するようにしている。この際、電動機２３の回転駆動速度を調整することで、扉体３の傾斜補正を行ってもよい。更に、三相電源を使用できる状態で、扉体３を自重降下させる際は、図１の水門開閉装置１については、操作盤５６からの制御等によって、電動機２３に対する三相電源の供給を意図的に遮断し、図２の水門開閉装置１´については、第１ブレーキ手段２５を作動させて第１入力軸２１の回転運動を拘束した状態のまま、図３に関連して説明した方法と同様の方法で、扉体３を自重降下させればよい。
【００４４】
さて、上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。すなわち、本発明の実施の形態に係る水門開閉装置１、１´は、図１及び図２に示すように、昇降手段、発電機構２９及び可変抵抗器２７を含む開閉装置本体１５が、水門２を開閉する扉体３の幅方向両側にそれぞれ独立して一対配置されたものであり、各昇降手段は、扉体３を昇降させるように扉体３に連結される。発電機構２９の各々は、扉体３をその自重により降下させる際に、扉体３の降下動作を受けて電力を発生するものであり、発電可能な電動機や発電機によって構成される。すなわち、発電機構２９は、動力電源の供給の如何に関わらず、例えば災害時等に動力電源の供給が遮断された状態であっても、扉体３の降下する際のエネルギーを回転運動として受け、その回転運動から電力を発生するように動作する。又、可変抵抗器２７の各々は、上述したように発電機構２９において発生する電力を消費するためのものであり、各発電機構２９に抵抗を付与する。換言すれば、可変抵抗器２７は、電力を熱として消費する、発電機構２９の外部の抵抗器として機能するものである。
【００４５】
更に、本発明の実施の形態に係る水門開閉装置１、１´は、扉体３の自重降下中に、扉体３の幅方向が水門２の幅方向に対して傾斜した場合に、その扉体３の傾斜姿勢を補正する制御装置５５を備えている。ここで、例えば災害時等に動力電源が喪失している状態では、扉体３を自重で降下させて水門２を閉じる場合があり、この際、発電機構２９は、上述したように、扉体３の自重降下のエネルギーを回転運動として受け、この回転運動から電力を発生する。そして、このように発生した電力は、可変抵抗器２７を利用して消費される。すると、発電機構２９において、発電ブレーキによる制動力が発生し、これにより、自重降下中の扉体３は、発電ブレーキによる制動力を受けながら、速度が調整されつつ降下することができる（図３のＳ４０参照）。制御装置５５は、このように自重降下する扉体３の傾斜姿勢を補正するものである。具体的に、制御装置５５は、可変抵抗器２７の各々の抵抗値を制御し、発電機構２９の各々において発電ブレーキによる制動力を調整することで、扉体３の傾斜姿勢を補正する。
【００４６】
例えば、一方の発電機構２９と同じ開閉装置本体１５の昇降手段に連結されている扉体３の幅方向一側方が、他方の発電機構２９と同じ開閉装置本体１５の昇降手段に連結されている扉体３の幅方向他側方よりも、先行して降下している場合、制御装置５５は、一方の発電機構２９においてより大きい制動力を作用させるべく制御を行う。すなわち、一方の発電機構２９に抵抗を付加している可変抵抗器２７の抵抗値を、より大きい値へと調整し、一方の発電機構２９の電力の消費量を増大させる（図３のＳ６０参照）。すると、一方の発電機構２９においてより大きい制動力が作用し、この一方の発電機構２９と同じ開閉装置本体１５の昇降手段に連結されている、扉体３の幅方向一側方の降下速度が抑制される（図３のＳ７０参照）ため、扉体３の傾斜姿勢を補正することができる。しかも、発電機構２９において作用する制動力を調整して、扉体３の傾斜姿勢を補正しているため、扉体３の傾斜を滑らかに補正することができる。これにより、平衡状態を維持しながら、扉体３を安定して自重降下させることが可能となる。
【００４７】
又、図１に示す本発明の実施の形態に係る水門開閉装置１のように、扉体３の降下動作を受けて電力を発生する発電機構２９が、扉体３を昇降させる昇降手段の一部を成す電動機２３で構成されてもよいものである。すなわち、この発電機構２９としての電動機２３は、通電時には回転駆動により扉体３を昇降させ、非通電時には扉体３の降下動作を受けて電力を発生するものである。このため、電動機２３は、何ら問題なく動力電源が供給されている通常の運用時には、動力電源を受けて回転駆動され、その回転方向に応じて扉体３を上昇或いは下降させることができる。一方、例えば災害時等に動力電源の供給が遮断された非通電状態において、電動機２３は、回転動作が不可になるのではなく、扉体３の降下する際のエネルギーを回転運動として受け、その回転運動から電力を発生するように動作することができる。このように、通常運用時に扉体３を昇降させる電動機２３を、扉体３の自重降下時に発電ブレーキを作用させるための発電機構２９としても利用することで、装置全体をシンプルに構成することが可能となる。
【００４８】
或いは、図２に示す本発明の実施の形態に係る水門開閉装置１´のように、昇降手段の各々が、回転駆動により扉体３を昇降させる電動機２３を含み、この電動機２３と、扉体３の自重降下時の降下動作を受けて電力を発生する発電機構２９とを、別個に備えるものであってもよい。このような構成によれば、通常の運用時に扉体３を昇降させる電動機２３が、扉体３の自重降下時に電力を発生する発電機構２９として共用されることなく、扉体３の自重降下時にはそれ専用の発電機構２９を使用することができるため、通常運用時の扉体３の昇降速度より、扉体３の自重降下速度を大幅に速めることが可能となる。
【００４９】
又、本発明の実施の形態に係る水門開閉装置１、１´は、例えば災害時等に三相電源（動力電源）が喪失した場合に、発電機構２９が、上述したように、扉体３の降下動作から電力を発生するように動作可能なものである。更に、制御装置５５は、無停電電源装置や小型のポータブル発電機の単相電源、又は直流電源装置やバッテリの直流電源を使用して作動されるものである。これにより、三相電源が喪失した場合でも、何ら支障なく、平衡状態を維持しながら扉体３を安定して自重降下させることができる。
更に、本発明の実施の形態に係る水門開閉装置１、１´は、図１及び図２に示したように、制御装置５５までもが独立して一対配置される構成でありながら、制御装置５５間が無線通信により接続されることで、扉体３の幅方向両側に配置される開閉装置本体１５の間（言い換えれば一対の門柱５の間）の比較的長い距離に、ケーブルを沿わす必要がないものである。これにより、大規模な災害が発生した場合であっても、上記のように長距離に沿わせたケーブルが切断されること等に起因する、信号の伝達不能を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１、１´：水門開閉装置、２：水門、３：扉体、７：ワイヤ巻取ドラム（昇降手段）、１０：ワイヤロープ（昇降手段）、１５：開閉装置本体、１９：減速機（昇降手段）、１９´：差動減速機（昇降手段）、２３：電動機（昇降手段）、２７：可変抵抗器、２９：発電機構、５５：制御装置
【図１】
2019206897.tif 000003
【図２】
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【図３】
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