JP2001159126A - 作動装置付浮体式起伏型ゲート設備及び同設備の監視システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動作動による開閉障害が発生した場合でも
容易に障害を排除することが可能な作動装置付浮体式起
伏型ゲート設備を提供する。 【解決手段】 河川、堤防等に設けられる浮体式起伏型
扉体１１に回転作動用駆動軸２０を取付け、水路側部に
設けた作動室内に、駆動軸２０に結合された駆動用アー
ム２１及びそれを回転作動させる両ロッド式シリンダー
２２を配置し、ポンプによってシリンダー２２を伸縮さ
せる液圧回路を設けると共に、ポンプとシリンダー２２
との間に、ポンプの作動液の通路をシリンダー２２の伸
側液室または縮側液室のいずれか一方または閉塞位置に
切り替える３方向制御弁と、シリンダーの伸側と縮側を
連通位置または閉塞位置に切り替える切替弁とを設け
て、通常は河川水位の変動に対し無動力・自動開閉作動
を行うが、自動作動に障害が発生した場合は管理者が任
意に全閉・全開操作するようにした作動装置付浮体式起
伏型ゲート設備。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、河川の樋門・樋管
に本河川水の逆流防止を目的として設置されるゲート設
備のうち、河川の上下流水位により自動・無動力で作動
する浮体式起伏型ゲート設備において、堆積した泥土等
による閉作動障害、または開閉作動途中の塵芥等の噛込
みによるゲートの不完全閉塞が発生した場合等に、強制
的にゲートを開閉作動させて障害を排除する装置を備え
付けた浮体式起伏型ゲート設備、及びこのゲート設備の
動作異常状態を監視するシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】河川堤防の樋門・樋管には、河川増水時
（洪水時等）、堤防内または支川に本河川水が逆流しな
いように昇降式のゲート設備が一般的に設置されてきた
が、近年、ゲートの開閉を河川水位の状況に応じて自動
的、かつ無動力で適宜に行える浮体式起伏型ゲートの設
置が行われるようになってきた。

【０００３】このゲート形式は、水路河床に下部ヒンジ
方式で設置された浮体式扉体が、上下流水位の変動で自
在に起立・倒伏できる構造で、下流側水を上流側に逆流
させないことを目的として、感潮河川、または干拓堤防
内側潮遊池等で広く採用されてきたものである。

【０００４】図７に樋門・樋管等の出口を開放・閉塞す
るゲート設備として設置された従来の浮体式起伏型ゲー
ト設備を示す。図７（ア）は閉作動途中の状態を示す側
断面図であり、図７（イ）は全閉状態を示す側断面図で
ある。

【０００５】この図中、４０は浮体式起伏型扉体、４１
は扉体回転支承金物、４２は側部戸当金物である。ま
た、記号ＷＬ１は下流側水位、ＷＬ２は上流側の水位を
示す。止水部は下部戸当金物と扉体下部間に取付けられ
扉体起伏作動に追従して変形可能な下部止水ゴム４３、
扉体の側部に取付けられ扉体起伏作動に従い側部戸当金
物を摺動する側部ゴム４４、並びに上部戸当金物に取付
けられた上部水密ゴム４５によって構成され、全閉状態
時には浮体式起伏型扉体４０が下流側水位によって起立
し、扉体スキンプレートが上部水密ゴム４５に圧着し、
側部水密ゴム４４と連続して止水する構造となってい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、任意に
開閉操作可能な機能を有しない浮体式起伏型ゲート設備
を樋門・樋管等の暗渠形式水路の出口を開放・閉塞する
主ゲート設備として設置した場合、不完全な開閉作動に
よる障害が発生する可能性がある。

【０００７】即ち、扉体倒伏状態のときに扉体上に泥
土、砂利、転石等が堆積し、その重さにより扉体の浮力
による初期起立作動が妨害され、本河川増水時に円滑な
扉体起立作動の障害となる。

【０００８】または、自動作動途中に水面に浮遊する塵
芥等が浮体式扉体と上部戸当金物（上部水密部）との間
に噛込み、扉体の閉塞作動を妨害する。

【０００９】樋門・樋管のゲート設備に不完全閉塞状態
が発生すると、増水した本河川水が堤防内側に逆流し、
宅地または農地に湛水被害が発生する。更には堤防の洗
掘・決壊という重大な災害に発展する危険性がある。

【００１０】本発明は、上下流水位の変動に対し、無動
力でかつ適宜に自動開閉作動を行うことが可能な浮体式
起伏型ゲートの機能を備えた上、任意に全開・全閉操作
が可能な作動装置を備え付けることで、自動作動による
開閉障害が発生した場合でも容易に障害を排除すること
が可能な作動装置付浮体式起伏型ゲート設備を提供する
ことを目的とする。

【００１１】同時に、作動装置付浮体式起伏型ゲート設
備を設置した樋門・樋管を安全に管理、または監視する
場合に必要な作動障害発生確認のための作動装置付浮体
式起伏型ゲート設備監視システムを提供する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の作動装置付浮体式起伏型ゲート設備は、河
川、堤防等に設けられる樋門・樋管ゲートにおいて、水
路下部床にヒンジ方式で設置され、河川水位の変動によ
って無動力、かつ自動的に樋門・樋管の通水断面を開
放、または閉塞するよう起立・倒伏作動する浮体式起伏
型扉体からなる逆流防止用のゲート設備において、前記
浮体式起伏型扉体に回転作動用駆動軸を取付け、水路側
部に設けた作動室内に、前記駆動軸に結合された駆動用
アーム及び同駆動用アームを回転作動させる両ロッド式
シリンダーを配置し、ポンプによって前記シリンダーを
伸縮させる液圧回路を設けると共に、前記ポンプと前記
シリンダーとの間に、前記ポンプの作動液の通路を前記
シリンダーの伸側液室または縮側液室のいずれか一方ま
たは閉塞位置に切り替える３方向制御弁と、前記シリン
ダーの伸側と縮側を連通位置または閉塞位置に切り替え
る切替弁とを設け、これにより、前記３方向制御弁を閉
塞位置に操作し、前記切替弁を連通位置に操作したとき
は、前記シリンダー内の伸側液室と縮側液室の作動液が
互いに自由に移動することを可能とすることで前記シリ
ンダーが前記扉体の無動力、かつ自動的な動作を制限し
ないようにし、前記切替弁を閉塞位置に操作し、前記３
方向制御弁を前記シリンダーの伸側液室または縮側液室
のいずれか一方に切り替えたときは、前記ポンプから送
られる作動液により前記扉体を任意に起伏作動させるこ
とができるようにしたものである。

【００１３】また、本発明の作動装置付浮体式起伏型ゲ
ート設備監視システムは、前記ゲート設備において、前
記浮体式起伏型扉体に取付けた回転作動用駆動軸の回転
によってゲート開度を検知できる開度検知装置と、樋門
・樋管の上下流側各々に設置した水位計と、これらの開
度検知装置及び水位計により測定された扉体の開度及び
上下流水位の値の比較によって、下流側水位が上流側水
位以上であるときに前記扉体の上部頂高が下流側水位以
下である場合は閉作動異常と、上流側水位が下流側水位
より一定値以上高いときに扉体の上部高さが上流側水位
より高い場合は開作動異常と判定する手段を設けたもの
である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１に本発明の設置状態の概要図を示す。
図１（ア）は浮体式起伏型ゲートを設置した樋管断面図
を示し、図１（イ）は本河川上部側より見た設備設置概
要図を示す。

【００１５】これらの図中、１は樋管、２は河川、３は
河川堤防、４は作動装置付浮体式起伏型ゲート設備、５
は駆動装置室、６は操作室、７は油圧ユニット、８は制
御盤、９は上流側水位を計測するための水位計、１０は
下流側水位を計測するための水位計を示す。作動装置付
浮体式起伏型ゲート設備４は樋管１の河川２側出口に設
置され、その側部に駆動装置室５が配置されている。操
作室６は堤防上に配置され、油圧ユニット７、制御盤８
が設置されている。

【００１６】図２、図３は作動装置付浮体式起伏型ゲー
ト設備の概要図である。図２は作動装置付浮体式起伏型
ゲート設備の概要鳥瞰図であり、（ア）は起伏作動途中
の状態、（イ）は全閉状態を示す。（本図は、機器配置
を明確にするため、樋管右側壁、駆動装置室壁、同床、
右側部水密板金物を省略している。）図３（ア）は作動
装置付浮体式起伏型ゲート設備の全閉状態を示す側断面
図、図３（イ）は作動装置と浮体式起伏型扉体の側面図
である。（作動装置と浮体式起伏型扉体との間にある駆
動装置室壁、右側部水密板金物を省略している。）

【００１７】これらの図中、１１は浮体式起伏型扉体、
１２は下部戸当金物、１３は側部水密金物、１４は上部
戸当金物、１５は下部支承金物、１６は上部支持金物、
１７は下部水密ゴム、１８は側部水密ゴム、１９は上部
水密ゴム、２０は駆動軸、２１は駆動アーム、２２は両
ロッド式油圧シリンダー、２３は歯車（スプロケッ
ト）、２４はリンクチェーン、２５はゲート開度検知装
置、２６は浮体式起伏型扉体の頂部金物部、２７は浮体
式起伏型扉体の下部水密板部、２８は駆動軸用軸受金
物、２９は両ロッド式油圧シリンダー支持金物である。

【００１８】浮体式起伏型扉体１１は下部支承金物１５
にヒンジ式で起伏回転自在に取付けられており、この回
転中心と同心で駆動軸２０が浮体式起伏型扉体１１に強
固に取付けられ、駆動軸２０は軸受金物２８に支持され
た上、駆動アーム２１が結合されている。両ロッド式油
圧シリンダー２２は固定された支持金物２９に揺動式に
設置され、両ロッド式油圧シリンダー２２のロッド先端
と駆動アームの先端がピン式で組合わされている。これ
らの機構によって、浮体式起伏型扉体１１が水位変動に
従って起伏開閉作動をすると駆動軸２０が回転し駆動ア
ーム２１を介して両ロッド式油圧シリンダー２２のシリ
ンダーロッドを伸縮作動させる。逆に両ロッド式油圧シ
リンダー２２のシリンダーロッドが伸作動すると浮体式
起伏型扉体１１が起立閉作動を行い、縮作動すると浮体
式起伏型扉体１１が倒伏閉作動を行う機構となってい
る。

【００１９】下部戸当金物１２に取付けられた下部水密
ゴム１７は浮体式起伏型扉体１１の下部水密部２７と、
浮体式起伏型扉体１１の側部に取付けられた側部水密ゴ
ム１８は側部水密金物１３と摺動し、かつ連続して水密
する構造となっている。上部戸当金物１４に取付けられ
た上部水密ゴム１９は全閉時に浮体式起伏型扉体１１の
スキンプレートに圧着し、かつ側部水密ゴム１８と連続
して水密部を形成する。

【００２０】作動装置付浮体式起伏型ゲートの全閉時、
浮体式起伏型扉体１１の頂部金物２６が上部支持金物１
６に支持され、浮体式起伏型扉体１１は、前記支点と下
部支持金物１５とを両支点をなした両端支持梁として水
圧に対抗する。

【００２１】駆動軸２０の端部に取付けられた歯車（ス
プロケット）２３はリンクチェーン２４を介してゲート
開度検知装置２５に駆動軸の回転状態を伝達し、ゲート
開度検知装置２５は駆動軸２０の回転状態よりゲート開
度状態を検知し、開度信号を操作盤８に伝達する。

【００２２】図４、５は作動装置付浮体式起伏型ゲート
の油圧回路図を示す。図４は浮体式起伏型ゲートが自動
起伏作動するときの回路図を示す。図５は任意操作によ
りゲート開閉操作を行うときの油圧回路図で、（ア）は
閉操作時の回路図、（イ）は開操作時の回路図を示す。
図中、３０は両ロッド式油圧シリンダー２２のシリンダ
ーチューブ、３１はシリンダーピストン、３２はシリン
ダーロッドを示す。また、３３は切替弁、３４は３方向
制御弁、３５は油圧ポンプ、３６はリリーフバルブ、３
７は油圧計、３８は油タンクである。記号ａは両ロッド
式油圧シリンダー２２の縮作動側油室の油口、ｂは両ロ
ッド式油圧シリンダー２２の伸作動側油室の油口であ
る。矢印記号ア、ウ、エ、カ、キは作動油の流れ方向を
示し、矢印記号イ、オ、クはシリンダーロッド３２の作
動方向を示す。

【００２３】図４の状態では、切替弁３３が開放されて
いること、並びにピストン３１・ロッド３２がシリンダ
ーチユーブ３０内で移動しても両ロッド式油圧シリンダ
ー２２内の作動油の総量が変化しないことによって作動
油は矢印記号アに示すとおりａ、ｂの両油口より自由に
移動可能な状態である。従って、ロッド３２に作用する
外力によって両ロッド式油圧シリンダー２２は矢印記号
イに示すとうり容易に伸縮可能な状態であり、浮体式起
伏型扉体の起伏開閉作動に追従することが可能である。

【００２４】図５（ア）は切替弁３３によって作動油の
自由な移動を遮断し、方向制御弁３４を操作し油圧ポン
プ３５によって作動油を油口ｂに供給することで両ロッ
ド式油圧シリンダー２２を伸作動させている。作動油は
方向制御弁３４によって矢印記号ウの方向へ流れ油口ｂ
へ供給され、同量の作動油が油口ａより矢印記号エの方
向へ流れ方向制御弁３４を通過して油タンク３８へ流れ
ている。この結果シリンダーロッド３２は矢印記号オの
方向へ伸作動する。

【００２５】図５（イ）は前記と同様、切替弁３３によ
って作動油の自由な移動を遮断し、方向制御弁３４を操
作し油圧ポンプ３５によって作動油を油口ａに供給する
ことで両ロッド式油圧シリンダー２２を縮作動させてい
る。作動油は方向制御弁３４によって矢印記号キの方向
へ流れ油口ａに供給され、同量の作動油が油口ｂより矢
印記号カの方向へ流れ方向制御弁３４を通過して油タン
ク３８へ流れている。この結果シリンダーロッド３２は
矢印記号クの方向へ縮作動する。

【００２６】通常、油圧回路は図４の状態とし、浮体式
起伏型ゲート設備を上下流水位変動による無動力・自動
作動可能な状態とする。自動作動に障害が生じた場合、
または設備の点検時等に図５に示す回路に切り替え任意
に浮体式起伏型ゲートを開閉操作する。

【００２７】本河川が増水し浮体式起伏型ゲート設備が
没水すると、作動状況を目視することが不可能となる。
このような場合、河川の水位状態とゲートの開度情報に
よって浮体式起伏型ゲート設備の作動状況を確認するこ
ととなる。

【００２８】図６（ア）（イ）（ウ）は作動装置付浮体
式起伏型ゲートの自動起伏作動中に作動不良が生じた状
態を示す。図中記号、ＷＬＡは上流側水位、ＷＬＢは下
流側水位、Ｇｈはゲート頂部の垂直高、Δｈ１は上下流
水位差、Δｈ２はゲート頂部の垂直高Ｇｈと上流側水位
ＷＬＡとの差を示す。

【００２９】図６（ア）はゲートの閉作動不良状態を示
す。樋管上下流が同水位で上昇しているが、扉体が完全
に水没している状態である。正常な自動作動では扉体の
上部が水面上に突出する様起立作動していなければなら
ない。図６（イ）もゲートの閉作動不良状態を示す。樋
管下流側水位が上流側水位よりも上昇しているが、扉体
が十分に起立作動出来ず、扉体頂部が下流側水位以下で
あるため、下流側より上流側へ河川水が逆流している状
態である。図６（ウ）はゲートの開作動不良状態を示
す。樋管上流側水位が下流側水位に対し一定値以上高く
なっても、扉体頂部が上流側水位より高く、排水不良の
状態となっている。正常な自動作動では、上流側水位が
下流側水位に対し一定値以上高くなつた場合、扉体は円
滑に倒伏し上流水を排水しなければならない。

【００３０】浮体式起伏型ゲート設備の自動作動を安全
に管理するためには、前述のような作動不良の発生を的
確に検知し、作動不良状態を解消しなければならない。
本発明では、図２に示す開度検知装置２５によってゲー
トの開度を、上流側水位計９、上流側水位計１０によっ
て各水位を操作盤内の演算機に伝達する。演算機内にお
いて、上流側水位ＷＬＡ、下流側水位ＷＬＢ、ゲート頂
部の垂直高Ｇｈ、上下流水位差Δｈ１、ゲート頂部の垂
直高Ｇｈと上流側水位ＷＬＡとの差Δｈ２を判定し、こ
れらの数値を次の２つの理論式によって作動不良発生の
判定を行う。

【００３１】 条件 １．ゲートが全閉状態ではない。 ２．上流側水位ＷＬＡ≦下流側水位ＷＬＢ であるとき、 状態 ゲート頂部の垂直高Ｇｈ≦下流側水位ＷＬＢ であれば、 判定 ゲート閉作動異常 とする。

【００３２】 条件 １．ゲートが全開状態ではない。 ２．上下流水位差Δｈ１の規定値≦上下流水位差Δｈ１ であるとき、 状態 Δｈ２の規定値≦Δｈ２ であれば 判定 ゲート開作動異常 とする。

【００３３】前記の理論により判定された作動異常を、
操作盤上に表示、または操作盤内に設置された情報発信
装置等によって施設管理事務所に警報を発信すること
で、施設管理者が作動異常状態を適宜に知ることができ
る。この場合、施設管理者は作動装置を任意に操作し不
良状態を解消することが可能となる。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明により、本発明の作動装置付
浮体式起伏型ゲート設備は、樋門・樋管等の逆流防止ゲ
ートとして、通常は河川水位の変動に対し無動力・自動
開閉作動を行うが、自動作動に障害が発生した場合は管
理者が任意に全閉・全開操作することが可能であり、同
時にゲート開度計・上下流水位計を組合わせて的確な作
動管理システムを構築することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ア）は浮体式起伏型ゲートを設置した樋管断
面図、（イ）は本河川上部側より見た設備設置概要図を
示す。

【図２】（ア）は作動装置付浮体式起伏型ゲート設備の
起伏作動途中を示す概要鳥瞰図、（イ）は作動装置付浮
体式起伏型ゲート設備の全閉状態を示す概要鳥瞰図。
（図２は、機器配置を明確にするため、樋管右側壁、駆
動装置室壁、同床、右側部水密板金物を省略した概要図
である。）

【図３】（ア）は作動装置付浮体式起伏型ゲート設備の
全閉状態を示す側断面図、（イ）は作動装置と浮体式起
伏型扉体の側面図である。（作動装置と浮体式起伏型扉
体との間にある駆動装置室壁、右側部水密板金物を省略
した図である。）

【図４】 浮体式起伏型ゲートが自動起伏作動するとき
の油圧回路図を示す。

【図５】（ア）は任意操作によりゲート閉操作を行うと
きの油圧回路図、（イ）は任意操作によりゲート開操作
を行うときの油圧回路図を示す。

【図６】（ア）はゲートの閉作動不良状態を示し、
（イ）はゲートの閉作動不良状態を示し、（ウ）はゲー
トの開作動不良状態を示す。

【図７】（ア）は従来の浮体式起伏型ゲート設備の閉作
動途中の状態を示す側断面図、（イ）は従来の浮体式起
伏型ゲート設備の全閉状態を示す側断面図である。

【符号の説明】

１ 樋管、２ 河川、３ 河川堤防、４ 作動装置付浮
体式起伏型ゲート設備、５ 駆動装置室、６ 操作室、
７ 油圧ユニット、８ 制御盤、９ 上流側水位を計測
するための水位計、１０ 下流側水位を計測するための
水位計、１１ 浮体式起伏型扉体、１２ 下部戸当金
物、１３ 側部水密金物、１４ 上部戸当金物、１５
下部支承金物、１６ 上部支持金物、１７ 下部水密ゴ
ム、１８ 側部水密ゴム、１９ 上部水密ゴム、２０
駆動軸、２１ 駆動アーム、２２ 両ロッド式油圧シリ
ンダー、２３ 歯車（スプロケット）、２４ リンクチ
ェーン、２５ ゲート開度検知装置、２６ 浮体式起伏
型扉体の頂部金物部、２７ 浮体式起伏型扉体の下部水
密板部、２８ 駆動軸用軸受金物、２９ 両ロッド式油
圧シリンダー支持金物、３０ シリンダーチューブ、３
１ シリンダーピストン、３２ シリンダーロッド、３
３ 切替弁、３４ ３方向制御弁、３５ 油圧ポンプ、
３６ リリーフバルブ、３７ 油圧計、３８ 油タン
ク、４０ 従来型の浮体式起伏型扉体、４１ 扉体回転
支承金物、４２ 側部戸当金物

フロントページの続き (72)発明者 木下 光栄 福岡県直方市溝堀１−１−１ 建設省九州 地方建設局 遠賀川工事事務所内 (72)発明者 田原 秀樹 福岡県直方市溝堀１−１−１ 建設省九州 地方建設局 遠賀川工事事務所内 (72)発明者 藤井 道博 佐賀県佐賀市高木瀬西６丁目10番１号 株 式会社協和製作所内 Ｆターム(参考） 2D019 AA41

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 河川、堤防等に設けられる樋門・樋管ゲ
   ートにおいて、水路下部床にヒンジ方式で設置され、河
   川水位の変動によって無動力、かつ自動的に樋門・樋管
   の通水断面を開放、または閉塞するよう起立・倒伏作動
   する浮体式起伏型扉体からなる逆流防止用のゲート設備
   において、 前記浮体式起伏型扉体に回転作動用駆動軸を取付け、水
   路側部に設けた作動室内に、前記駆動軸に結合された駆
   動用アーム及び同駆動用アームを回転作動させる両ロッ
   ド式シリンダーを配置し、ポンプによって前記シリンダ
   ーを伸縮させる液圧回路を設けると共に、前記ポンプと
   前記シリンダーとの間に、前記ポンプの作動液の通路を
   前記シリンダーの伸側液室または縮側液室のいずれか一
   方または閉塞位置に切り替える３方向制御弁と、前記シ
   リンダーの伸側と縮側を連通位置または閉塞位置に切り
   替える切替弁とを設け、 これにより、前記３方向制御弁を閉塞位置に操作し、前
   記切替弁を連通位置に操作したときは、前記シリンダー
   内の伸側液室と縮側液室の作動液が互いに自由に移動す
   ることを可能とすることで前記シリンダーが前記扉体の
   無動力、かつ自動的な動作を制限しないようにし、前記
   切替弁を閉塞位置に操作し、前記３方向制御弁を前記シ
   リンダーの伸側液室または縮側液室のいずれか一方に切
   り替えたときは、前記ポンプから送られる作動液により
   前記扉体を任意に起伏作動させることができるようにし
   たことを特徴とする作動装置付浮体式起伏型ゲート設
   備。
2. 【請求項２】 河川、堤防等に設けられる樋門・樋管ゲ
   ートにおいて、水路下部床にヒンジ方式で設置され、河
   川水位の変動によって無動力、かつ自動的に樋門・樋管
   の通水断面を開放、または閉塞するよう起立・倒伏作動
   する浮体式起伏型扉体からなる逆流防止用のゲート設備
   において、 前記浮体式起伏型扉体に取付けた回転作動用駆動軸の回
   転によってゲート開度を検知できる開度検知装置と、樋
   門・樋管の上下流側各々に設置した水位計と、これらの
   開度検知装置及び水位計により測定された扉体の開度及
   び上下流水位の値の比較によって、下流側水位が上流側
   水位以上であるときに前記扉体の上部頂高が下流側水位
   以下である場合は閉作動異常と、上流側水位が下流側水
   位より一定値以上高いときに扉体の上部高さが上流側水
   位より高い場合は開作動異常と判定する手段を設けたこ
   とを特徴とする作動装置付浮体式起伏型ゲート設備の監
   視システム。