(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路を開閉するゲートと、
前記ゲートを略垂直方向に駆動して、前記流路を閉鎖状態から半開状態に切り替え、かつ、前記ゲートを傾斜させて、前記流路を半開状態から全開状態に切り替える切替手段とを含み、
前記切替手段は、
前記ゲートを駆動する駆動部と、
前記ゲートを略垂直方向にガイドする第１のガイド部と、
前記第１のガイド部に接続し、前記ゲートを略円弧状の曲線に沿ってガイドする第２のガイド部とを含むとともに、
前記駆動部は、
回転駆動するアームと、
前記アームと前記ゲートとを連結するリンクと、
前記第１のガイド部材から前記ゲートが離れないように、前記アームの回転に連動して、前記第１のガイド部に前記ゲートを引き戻す引き戻し装置とを含むこと、
を特徴とするゲート開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排水路や取水路などを開閉するゲート開閉装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来のゲート開閉装置（従来例１）を示す断面図である。従来より、河川の樋門ゲートや用水ゲートを開閉するゲート開閉装置が知られている。図４に示すゲート開閉装置１０１は、門柱１０３と、この門柱１０３上に設置された開閉機１０４と、この開閉機１０４によって昇降するラック１０５と、このラック１０５に接続されたローラゲート１１０とを備えている。開閉機１０４は、ラック１０５を昇降させることによって、ローラゲート１１０を吊り上げる。ローラゲート１１０は、門柱１０３の戸溝１０６内に沿って、垂直方向に摺動して、水路１０２を開閉する。このようなゲート開閉装置１０１は、樋門ゲートのときには、河川水を排出し流入を防止し、取水ゲートのときには、用水路から取水する。
【０００３】
図５は、従来の他のゲート開閉装置（従来例２）を示す断面図である。図５に示すゲート開閉装置２０１は、フラップゲート２１０と、このフラップゲート２１０の上部を回転自在に支持するヒンジ２０３とを備えている。このゲート開閉装置２０１は、水路２０２の内側から作用する水圧によって、フラップゲート２１０を開閉する。
【０００４】
図６は、従来の更に他のゲート開閉装置（従来例３）を示す断面図である。図６に示すゲート開閉装置３０１は、門柱３０３と、この門柱３０３上に設置されたウインチ３０４と、フラップゲート３１０と、このフラップゲート３１０の上部を回転自在に支持するヒンジ３０５と、フラップゲート３１０の下部に接続されたワイヤロープ３０６とを備えている。このゲート開閉装置３０１は、ウインチ３０４によってワイヤロープ３０６を巻き取り、フラップゲート３１０を回転させて、水路３０２を開閉する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図４及び図６に示すゲート開閉装置１０１，３０１は、門柱１０３，３０３を備えているために、このゲート開閉装置１０１，３０１を樋門ゲートに使用すると、門柱１０３，３０３が洪水のときに支障になる可能性があった。また、このゲート開閉装置１０１，３０１を用水路に使用すると、門柱１０３，３０３によって基礎地盤に伝わる荷重が大きくなって、不等沈下を生ずる可能性があった。さらに、開閉機１０４やウインチ３０４を操作するために、管理用の橋などを設ける必要があり、これらが門柱１０３，３０３とともに周囲の景観を損ねたり、工事費が高くなってしまうという問題があった。
【０００６】
図５及び図６に示すゲート開閉装置２０１，３０１は、フラップゲート２１０，３１０と水路２０２，３０２との間に浮遊物などが挟まると、フラップゲート２１０，３１０が不完全な状態で閉鎖して、水路２０２，３０２を確実に開閉できない可能性があった。また、フラップゲート２１０，３１０の閉鎖が不完全であると、堤内側に河川水が逆流する可能性があった。その結果、このゲート開閉装置２０１，３０１は、河川水が逆流しても災害が発生しないような、堤内の地盤の高い箇所に使用が限定されていた。また、このゲート開閉装置２０１，３０１は、フラップゲート２１０，３１０を中間位置まで回転させたときに、開口断面を正確に決定することができないために、取水には不向きであるという問題があった。
【０００７】
本発明の課題は、コンパクトで流路を確実に開閉することができるゲート開閉装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、後述する本発明の実施の形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、流路（２）を開閉するゲート（１０）と、前記ゲートを略垂直方向に駆動して、前記流路を閉鎖状態から半開状態に切り替え、かつ、前記ゲートを傾斜させて、前記流路を半開状態から全開状態に切り替える切替手段（２ｂ，２ｃ，１１，１２，１３，１４，１６，１７，１８）とを含むゲート開閉装置（１）である。
【０００９】
そして、前記切替手段は、前記ゲートを駆動する駆動部（１１，１２，１３，１４，１８）と、前記ゲートを略垂直方向にガイドする第１のガイド部（２ｂ，２ｃ）と、前記第１のガイド部に接続し、前記ゲートを略円弧状の曲線に沿ってガイドする第２のガイド部（１６，１７）とを含むことを特徴とするものである。
【００１０】
さらに、前記駆動部は、回転駆動するアーム（１１，１２）と、前記アームと前記ゲートとを連結するリンク（１３，１４）と、前記第１のガイド部材から前記ゲートが離れないように、前記アームの回転に連動して、前記第１のガイド部に前記ゲートを引き戻す引き戻し装置（１８）とを含むことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施の形態について、さらに詳しく説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係るゲート開閉装置の正面図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係るゲート開閉装置の閉鎖状態の側面図である。図３は、本発明の第１の実施の形態に係るゲート開閉装置の全開状態の側面図である。
【００１２】
ゲート開閉装置１は、河川水などを排出して流入を防止する排水樋門ゲートなどを開閉する装置である。ゲート開閉装置１は、ゲート１０と、アーム１１，１２と、リンク１３，１４と、トルク軸１５と、ガイド部材１６，１７と、引き戻し装置１８とを備えている。
【００１３】
水路２は、河川水などが流れる流路である。水路２は、開口部２ａと、ガイド面２ｂ，２ｃとを備えている。開口部２ａは、図１に示すように、その断面形状が長方形であり、吐口幅が吐口高さよりも広い。ガイド面２ｂ，２ｃは、ゲート１０を略垂直方向に移動自在にガイドする部分である。ガイド面２ｂ，２ｃは、開口部２ａの幅方向の両端部にそれぞれ形成されている。
【００１４】
ベース３は、トルク軸１５、ガイド部材１６，１７及び引き戻し装置１８などを固定する基礎部分である。ベース３は、水路２の上部に設けられている。
【００１５】
ゲート１０は、水路２を開閉する開閉部材である。ゲート１０は、開口部２ａよりも面積が広い板状の扉である。ゲート１０は、水流の方向に対して略垂直方向に移動して、開口部２ａを開閉する。ゲート１０には、水流の方向と反対方向に水圧がかかっている。ゲート１０は、ローラ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと、軸受１０ｅ，１０ｆと、ピン１０ｇ，１０ｈとを備えている。
【００１６】
ローラ１０ａ，１０ｃは、ガイド面２ｂと転がり接触し、ローラ１０ｂ，１０ｄは、ガイド面２ｃと転がり接触する回転体である。ローラ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは、ゲート１０に回転自在に取り付けられている。軸受１０ｅ，１０ｆは、それぞれピン１０ｇ，１０ｈを回転自在に支持する部材である。軸受１０ｅ，１０ｆは、ゲート１０の上端部に取り付けられている。ピン１０ｇは、軸受１０ｅとリンク１３とを回転自在に連結し、ピン１０ｈは、軸受１０ｆとリンク１４とを回転自在に連結する部材である。
【００１７】
アーム１１，１２は、回転動作によって、ゲート１０を駆動する部材である。図１に示すように、アーム１１は、一方の端部がトルク軸１５に取り付けられ、他方の端部がリンク１３に回転自在に連結されている。アーム１２は、一方の端部がトルク軸１５に取り付けられ、他方の端部がリンク１４に回転自在に連結されている。アーム１１，１２は、図２に示す実線位置にあるときには、ゲート１０によって水路２を閉鎖状態にしており、二点鎖線位置にあるときには、ゲート１０によって水路２を半開状態にする。また、アーム１１，１２は、図３に示す二点鎖線位置にあるときには、ゲート１０によって水路２を半開状態にしており、実線位置にあるときには、ゲート１０によって水路２を全開状態にする。アーム１１，１２は、それぞれ先端部にピン１１ａ，１２ａを備えている。ピン１１ａは、アーム１１とリンク１３とを回転自在に連結し、ピン１２ａは、アーム１２とリンク１４とを回転自在に連結する部材である。
【００１８】
リンク１３は、ゲート１０とアーム１１とを回転自在に連結する連結部材であり、リンク１４は、ゲート１０とアーム１２とを回転自在に連結する連結部材である。リンク１３，１４は、アーム１１，１２が回転するときに、それぞれピン１１ａ，１２ａを中心に回転して、ゲート１０が略垂直方向に移動可能なように支持する。
【００１９】
トルク軸１５は、アーム１１，１２を回転する駆動軸である。トルク軸１５は、図１に示すように、軸受１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、スプロケット１５ｄ，１５ｅ，１５ｆとを備えている。軸受１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、トルク軸１５を回転自在に支持する部材である。軸受１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、ベース３に取り付けられている。スプロケット１５ｄは、トルク軸１５を回転するための部材である。スプロケット１５ｄには、図示しない駆動モータが発生する駆動力を伝達するために、チェーンが巻き掛けられている。スプロケット１５ｅ，１５ｆは、クランク軸１８ａを回転するための部材である。スプロケット１５ｅ，１５ｆには、トルク軸１５の回転に連動して、クランク軸１８ａを回転するために、図示しないチェーンが巻き掛けられている。
【００２０】
ガイド部材１６，１７は、略円弧状の曲線に沿って、ゲート１０を移動自在にガイドする部材である。ガイド部材１６，１７は、略円弧状に形成されている。ガイド部材１６，１７は、それぞれガイド面２ｂ，２ｃに接続されている。ガイド部材１６は、ローラ１０ａをガイドするガイド面１６ａと、ローラ１０ｃをガイドするガイド面１６ｂとを備えている。ガイド部材１７は、ローラ１０ｂをガイドするガイド面１７ａと、ローラ１０ｄをガイドするガイド面１７ｂとを備えている。ガイド面１６ａ，１７ａは、ガイド面１６ｂ，１７ｂよりも曲率半径が小さい。
【００２１】
引き戻し装置１８は、ガイド面２ｂ，２ｃからゲート１０が離れないように、アーム１２の回転に連動して、ガイド面２ａ，２ｂにゲート１０を引き戻す装置である。引き戻し装置１８は、アーム１１，１２、リンク１３，１４及びトルク軸１８とともに、ゲート１０を駆動する駆動装置を構成する。引き戻し装置１８は、クランク軸１８ａと、クランク１８ｂと、ロッド１８ｃと、スプロケット１８ｄと、チェーン１８ｅと、チェーンガイド１８ｆとを備えている。なお、図２及び図３に示す引き戻し装置１８は、ピン１０ｇ側に連結されており、ピン１０ｈ側に連結される引き戻し装置については、図示を省略する。
【００２２】
クランク軸１８ａは、アーム１１，１２及びトルク軸１５と連動して回転する駆動軸である。クランク軸１８ａは、チェーン１８ｅを所定量だけ引き戻すように、トルク軸１５との間で所定の回転比率に設定されている。クランク１８ｂは、クランク軸１８ａを中心に回転する部材である。クランク１８ｂは、一方の端部がクランク軸１８ａに取り付けられており、他方の端部がロッド１８ｃに回転自在に取り付けられている。ロッド１８ｃは、クランク１８ｂの回転運動を直線運動に変換する部材である。ロッド１８ｃは、一方の端部がクランク１８ｂに回転自在に連結されており、他方の端部がスプロケット１８ｄに回転自在に連結されている。スプロケット１８ｄは、チェーン１８ｅを巻き掛ける部材である。スプロケット１８ｄは、クランク１８ｂに連動して往復移動する。チェーン１８ｅは、ゲート１０を引き戻す部材である。チェーン１８ｅは、一方の端部が図示しない支持部材によってベース３に固定されており、他方の端部がピン１０ｇに接続されている。チェーン１８ｅは、スプロケット１８ｄ及びトルク軸１５に巻き掛けられている。チェーンガイド１８ｆは、チェーン１８ｅを挟み込みガイドする一対の回転体である。チェーンガイド１８ｆは、ベース３に回転自在に取り付けられている。
【００２３】
つぎに、本発明の第１の実施の形態に係るゲート開閉装置の動作を説明する。図１及び図２に示す状態では、ゲート１０によって水路２が閉鎖されている。トルク軸１５が駆動して、アーム１１，１２がＡ方向に回転すると、リンク１３，１４がゲート１０を吊り上げる。アーム１１，１２が回転すると、ゲート１０は、ガイド面２ａ，２ｂから離れながら上昇を開始して、再びガイド面２ａ，２ｂに接触しようとする。このときに、引き戻し装置１８は、アーム１１，１２の回転に連動して、クランク１８ｂをＢ方向に回転し、スプロケット１８ｄをＣ方向に移動する。チェーン１８ｅがピン１０ｇ，１０ｈをＣ方向に引き戻すと、リンク１３，１４がピン１１ａ，１２ａを中心に回転する。その結果、ゲート１０は、ガイド面２ｂ，２ｃ側に引き戻されて、ガイド面２ｂ，２ｃに沿って垂直方向に上昇する。図２に示す実線位置から二点鎖線位置までアーム１１，１２が回転すると、ゲート１０が水路２を略１／２程度開き、水路２が閉鎖状態から半開状態になる。
【００２４】
図３に示すように、アーム１１，１２がＡ方向にさらに回転すると、ローラ１０ａ，１０ｂは、それぞれガイド面１６ａ，１７ａにガイドされ、ローラ１０ｃ，１０ｄは、それぞれガイド面１６ｂ，１７ｂにガイドされる。このために、ゲート１０は、アーム１１，１２の回転動作に追従して、垂直方向の上昇から円弧状の上昇に変化し、姿勢が徐々に傾斜する。図３に示す実線位置から二点鎖線位置までアーム１１，１２が回転すると、ゲート１０は、水平方向に対して傾斜した状態で水路２の上部に退避して、水路２が半開状態から全開状態になる。なお、図３に示す状態から、アーム１１，１２及びクランク１８ｃが逆回転すると、ゲート１０が下降して、水路２が全開状態から閉鎖状態になる。
【００２５】
本発明の第１の実施の形態に係るゲート開閉装置は、以下に記載するような効果を有する。
（１）本発明の第１の実施の形態は、水路２を開閉するゲート１０を略垂直方向に駆動して、水路２を閉鎖状態から半開状態に切り替え、かつ、このゲート１０を傾斜させて、水路２を半開状態から全開状態に切り替えている。このように、ゲート開閉装置１は、ローラゲートによる垂直方向の開閉機構と、フラップゲートによる円弧状の開閉機構とを備えている。その結果、水路２を閉鎖状態と半開状態とに切り替えるときには、ゲート１０が略垂直方向に駆動するために、ゲート１０と水路２との間に浮遊物を挟み込み、閉鎖不能になるのを防止することができる。また、水路２を半開状態と全開状態とに切り替えるときには、ゲート１０が傾斜するために、門柱が不要になり、景観を損ねることがなく、工事費を安くすることができる。
【００２６】
（２）本発明の第１の実施の形態は、アーム１１，１２及びリンク１３，１４が駆動するゲート１０を、ガイド面２ｂ，２ｃが略垂直方向にガイドするとともに、ガイド部材１６，１７が略円弧状の曲線に沿ってガイドする。このために、水路２の開閉状態に応じて、ゲート１０の姿勢を容易に変えることができる。
【００２７】
（３）本発明の第１の実施の形態は、ガイド面２ｂ，２ｃからゲート１０が離れないように、アーム１１，１２の回転に連動して、引き戻し装置１８がガイド面２ｂ，２ｃにゲート１０を引き戻している。このために、ガイド面２ｂ，２ｃに沿ってゲート１０が移動するために、ゲート１０と水路２との間に浮遊物を挟み込み、閉鎖不能になるのを確実に防止することができる。
【００２８】
（４）本発明の第１の実施の形態は、ローラ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄをガイド面２ｂ，２ｃと転がり接触させて、ゲート１０を上昇又は下降させている。このために、ゲート１０に水圧がかかっても、ガイド面２ｂ，２ｃとゲート１０との間の摩擦力を低下させて、ゲート１０を容易に開閉することができる。
【００２９】
（他の実施の形態）
本発明は、以上説明した実施の形態に限定するものではなく、以下に記載するように、種々の変形又は変更が可能であって、これらも本発明の均等の範囲内である。
（１）本発明の実施の形態は、排水樋門ゲートを例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、用水路から取水する取水ゲートなどについても適用することができる。
【００３０】
（２）本発明の実施の形態は、ゲート１０によって水路２を略１／２程度開く場合を例に挙げて説明したが、アーム１１，１２の長さを可変することによって、ゲート１０の垂直方向の昇降量を任意に調節することができる。
【００３１】
（３）本発明の実施の形態は、チェーン１８ｅによってゲート１０を引き戻す場合を例に挙げて説明したが、ワイヤロープによってゲート１０を引き戻してもよい。
【００３２】
（４）本発明の実施の形態は、トルク軸１５が発生する駆動力をチェーンによってクランク軸１８ａに伝達して、クランク軸１８ａの回転をトルク軸１５の回転と連動させている。この場合に、トルク軸１５とクランク軸１８ａの回転比率を、スプロケット１５ｅ，１５ｆの歯数によって調節することができる。
【００３３】
（５）本発明の実施の形態は、１つの駆動モータによって、トルク軸１５とクランク軸１８ａとを回転する場合を例に挙げて説明したが、これらを別々の駆動モータによって駆動してもよい。また、トルク軸１５の回転機構は、シリンダやトルクアクチュエータなどの油圧式や、歯車、チェーンなどの機械式であってもよい。同様に、クランク軸１８ａの回転機構は、シリンダやトルクアクチュエータなどの油圧式や、歯車、チェーンなどの機械式や、電動モータなどであってもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明によれば、流路を開閉するゲートを略垂直方向に駆動して、流路を閉鎖状態から半開状態に切り替え、かつ、ゲートを傾斜させて、流路を半開状態から全開状態に切り替えるので、装置をコンパクトにすることができるとともに、流路を確実に開閉することができる。
【００３５】
また、ゲートを第１のガイド部に沿って略垂直方向にガイドしながら引き上げた後、略円弧状の曲線からなる第２のガイド部に沿って引き上げているので、水路の開閉状態に応じて、ゲートの姿勢を容易に変えることができる。
【００３６】
さらに、ゲートがガイド面から離れないようにするため、アームの回転に連動して、引き戻し装置によってゲートをガイド面に引き戻すようにしているので、ゲートは常にガイド面に沿って移動するようになる。このため、ゲートと水路との間に浮遊物を挟み込み、ゲートが閉鎖不能になるというような事故を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態に係るゲート開閉装置の正面図である。
【図２】  本発明の第１の実施の形態に係るゲート開閉装置の閉鎖状態の側面図である。
【図３】  本発明の第１の実施の形態に係るゲート開閉装置の全開状態の側面図である。
【図４】  従来のゲート開閉装置（従来例１）を示す断面図である。
【図５】  従来のゲート開閉装置（従来例２）を示す断面図である。
【図６】  従来のゲート開閉装置（従来例３）を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ゲート開閉装置
２  流路
２ａ  開口部
２ｂ，２ｃ  ガイド面
１０  ゲート
１０ａ〜１０ｄ  ローラ
１１，１２  アーム
１３，１４  リンク
１５  トルク軸
１６，１７  ガイド部材
１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ  ガイド面
１８  引き戻し装置
１８ａ  クランク軸
１８ｂ  クランク
１８ｃ  ロッド
１８ｄ  スプロケット
１８ｅ  チェーン
【図１】
0004092024.tif 000002
【図２】
0004092024.tif 000003
【図３】
0004092024.tif 000004
【図４】
0004092024.tif 000005
【図５】
0004092024.tif 000006
【図６】
0004092024.tif 000007