JP3544503B2

JP3544503B2 - 作動装置付浮体式起伏型ゲート設備

Info

Publication number: JP3544503B2
Application number: JP34166499A
Authority: JP
Inventors: 高志小阪; 光栄木下; 秀樹田原; 道博藤井
Original assignee: Kyowa Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kyowa Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-12-01
Filing date: 1999-12-01
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2019-12-01
Also published as: JP2001159126A

Description

【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。
【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。
【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１６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、３７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】

【００３２】

【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、３１シリンダーピストン、３２シリンダーロッド、３３切替弁、３４３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

Claims

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。