JP3713590B2 - 水門の操作装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、河川や用水路にあって流水を止めたり、流したりする水門のうち、小型の水門を開閉操作するための水門の操作装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、小型の水門の操作装置には、
Ａ）操作棒にネジを切り、これにはめ合わせた雌ネジを駆動機構によって回転させることによって操作棒を上方向または下方向に移動させるもの。
Ｂ）操作棒を２本の矩形断面の棒鋼と、これをハシゴ状に結合する多数のピンによって一体に構成してラックとなし、ラックにかみ合った歯車を駆動機構によって回転させることにより操作棒を上方向または下方向に移動させるもの。
Ｃ）操作棒を往復運動する油圧ジャッキのピストンに結合し、作動油の圧入、排出を操作することによって操作棒を上方向または下方向に移動させるもの。
等があり、多種類実用化されてきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来の水門の操作装置は機構が複雑で、設備費が高価であるばかりでなく、日常の点検、給油等にも時間と費用が多く必要となり、設置者にとって重い負担である。
【０００４】
またネジ面や機構各部の潤滑油や作動油は水中に落ちて環境を汚し、近隣住民の悪評の原因となっている。
【０００５】
さらに、Ｃ）の油圧ジャッキ方式では、操作棒の移動量が大きくなると油圧ジャッキが極端に高価となるという欠点もあった。
【０００６】
加えて、管理上の必要から扉体の自重降下をおこなう場合は、速度制御のためにさらに複雑な機構を追加する必要があり、設備費が高価となるという問題があった。
【０００７】
この発明は従来例の上記欠点を解消して、力を伝達する媒体として安価でかつ環境を汚す心配のない空気を使用し、しかも従来のエアジャッキの機構ではなく空気袋に送り込んだ空気の圧力によって操作棒を駆動しようとするもので、機構を非常に簡単にすることができる水門の操作装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわちこの発明の水門の操作装置は、水路に設けて水を流したり止めたりする水門の扉体と、扉体を上下に操作する操作手段とからなる水門の操作装置であって、
扉体に操作棒を介して取り付けた受圧板と、
受圧板の昇降をガイドするガイド部と、
上記受圧板の上下にそれぞれ配置した上側および下側空気袋と、
上側および下側空気袋のそれぞれに空気を送り込む空気圧縮機と、
上側および下側空気袋と空気圧縮機との間に設置され、上側および下側空気袋のいずれに空気を送り込むかを切換ないし調整する切換弁および流量調整弁とを備え、
いずれかの空気袋に圧縮空気を送り込んで受圧板を移動させることにより、扉体を上下に移動させ、
扉体を開閉するようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
この発明の水門の操作装置は、水路に設けて水を流したり止めたりする水門の扉体と、扉体を上下に操作する操作手段とからなる水門の操作装置であって、
扉体に操作棒を介して取り付けた受圧板と、
受圧板の昇降をガイドするガイド部と、
上記受圧板の上下にそれぞれ配置した上側および下側空気袋と、
上側および下側空気袋のそれぞれに送気管を介して空気を送り込む空気圧縮機および流量調整弁と、
上側および下側空気袋から空気を排出する放出用流量調整弁と、
上側および下側空気袋と空気圧縮機および流量調整弁、放出用流量調整弁の間に設置され、上側および下側空気袋のいずれに空気を送り込むかを切り換える四方切換弁とを備え、
空気圧縮機により四方切換弁を操作して圧縮空気を下側空気袋に送入して、受圧板を移動させることにより扉体を引き上げ、
四方切換弁を切り換えて圧縮空気を上側空気袋に送入して、受圧板を移動させることにより扉体を下降させ、
四方切換弁を中立位置とし、下側空気袋の送気管に設けた開閉弁を閉じて扉体を所定の位置に保持することができるようにして、
扉体を開閉するようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
この発明の水門の操作装置は、受圧板の上下にそれぞれ配置した上側および下側の空気袋が複数の単位袋からなり、各単位袋間に形状保持板を接着し介在させて積層するとともに、各単位袋間を通気孔によって連結したことにより、空気袋の形状保持姓能を向上したことをも特徴とするものである。
【００１１】
この発明の水門の操作装置は、受圧板の上側空気袋が、負の圧力で横方向の形状が著しく変形しないように補強骨によって補強され、かつ空気吸入部を備えた吸入用手動弁を口径の大きい送気管で上側空気袋と連結したことを特徴とするものである。
【００１２】
この発明の水門の操作装置は、受圧板の上側空気袋が、負の圧力で横方向の形状が著しく変形しないように補強骨によって補強され、かつ上側空気袋と下側空気袋とを途中に流量調整弁と開閉弁とを有するバイパス管で連結したことを特徴とするものである。
【００１３】
この発明の水門の操作装置は、扉体と受圧板とを連結する操作棒にピンを挿入してピンを操作棒ガイド部の所定位置に支持するとともに、下側空気袋の送気管に設けた開閉弁を閉じて扉体が自重によって降下しないように保持し、
扉体を自重で降下させるときには、四方切換弁を扉体下降ポジションとし、ピンを操作棒から引き抜くとともに吸入用手動弁を開放し、
次いで下側空気袋の送気管に設けた開閉弁を開いて扉体を自重によって降下するようにしたことを特徴とするものである。
【００１４】
この発明の水門の操作装置は、扉体と受圧板とを連結する操作棒にピンを挿入してピンを操作棒ガイド部の所定位置に支持するとともに、下側空気袋の送気管に設けた開閉弁を閉じて扉体が自重によって降下しないように保持し、
扉体を自重で降下させるときには、ピンを操作棒から引き抜くとともバイパス管の開閉弁を開放するようにしたことを特徴とするものである。
【００１５】
この発明の水門の操作装置は、受圧板の面積を充分大きくすることにより、使用する圧縮空気の圧力を１ｋｇｆ／ｃｍ2 程度以下として、圧力変化による圧縮空気の体積変化を極力小さくしたことを特徴とするものである。
【００１６】
この発明の水門の操作装置は、空気圧縮機がタンクを付設され、空気圧縮機によってタンクに貯えられた圧縮空気を使用して、緊急時の操作を行なうようにしたことを特徴とするものである。
【００１７】
従来、水門の操作装置においては、操作荷重が変動しやすくその変動幅が大きい、しかも操作速度が毎分０．１〜３ｍと低速でその上平滑な運動であることが求められる。すなわち操作荷重の変動幅が大きいことが特徴であり、加えて圧縮空気で駆動するエアシリンダ等では荷重が変動すると駆動機構の動きが止まったり、激しく動いたりする現象があり、危険であると考えられてきた。
【００１８】
すなわち、空気のように圧力の変化によって体積が大きく変化する気体は、水門の操作装置の力を伝達する媒体としては不適当であると判断していたのである。
【００１９】
しかしながら、受圧板の面積を充分大きくすることによって使用する圧縮空気の最大圧力を極く低いものとすれば、荷重の変化による圧力の変化は微小となるから体積の変化も微小となって操作状態は安定し、媒体として液体を使用した操作装置に近い状態となるのである。
【００２０】
すなわち、操作棒が動いたり止まったりする現象は発生しにくくなり、万一荷重変動のために一担止まった後に再び動く場合でも、その一挙の移動量も移動速度も小さいので、危険感はないのである。
【００２１】
また圧縮空気を従来のエアシリンダの構造に導入して力を発生させる場合、シリンダとピストン、またピストンロッドとの間に要求される高度の気密性はエアシリンダを高価なものとするばかりでなく、気密を保ちつつ摺動する部分の摩擦力が大きいため、低い圧力の圧縮空気による駆動には不適当である。
【００２２】
この課題の解決のために低い圧力の圧縮空気を一担空気袋に入れ、この空気袋によって大きい面積の受圧板に力を加えて移動させ、ひいては水門の扉体を移動させることにした。したがって操作棒とその摺動支持のための支持台、受圧板とそのガイド部との間には気密性は要求されることなく、したがって各摺動部分の摩擦力は非常に小さい値となる。
【００２３】
以上のようにして、従来応用が不可能とされてきた圧縮空気の利用を水門の操作装置に導入したことにより、従来の操作装置の抱えていた
ａ）機構が複雑で高価である。
ｂ）点検、維持管理が困難で経費がかかる。
ｃ）油脂等が環境を汚す。
といった数々の課題を解決することができる。
【００２４】
すなわち、自由に無償で利用できる空気を利用し、各部の機構も簡単で加工精度も低くて済むため安価な水門の操作装置とすることができる。また点検、維持管理は容易であり、もし空気が漏れても、あるいは放出しても環境を汚す心配のない水門の操作装置を提供することができるようになった。
【００２５】
したがってこの発明によれば、簡単な構造で安価であり、取扱いや点検、維持管理、修理等が容易な水門の操作装置を提供することができる。
【００２６】
加えて、この発明の水門の操作装置が使用する空気は環境そのものであり、環境を汚染するものではないから水門の操作装置自体が環境に悪影響を及ぼす心配もまったくない。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の水門の操作装置の実施の形態を、図面に基いて詳細に説明する。
【００２８】
図１と図２はこの発明の水門の操作装置の１実施例を示すものである。
【００２９】
図１および図２において、水門の扉体１を引き上げ、または押し下げる操作棒２は、ピン３によって扉体１と結合され、その上部はケース５の内部に伸びており、上端に受圧板４が取り付けられている。この受圧板４の下側には円筒状の下側空気袋７があり、送気管９により手動開閉弁１６を経て四方切換弁１１に接続されている。他方、受圧板４の上側には円柱状の上側空気袋８が設けてあり、送気管１０によって四方切換弁１１に接続されている。
【００３０】
加えて、四方切換弁１１の反対側には、送気管１４によって流量調整弁１２を経由して空気圧縮機１３が接続され、また別途放出用流量調整弁１５が接続されている。
【００３１】
ところで、四方切換弁１１は３種のポジションを選択することができる。すなわち、
▲１▼送気管９と放出用流量調整弁１５を接続し、同時に送気管１０を送気管１４により流量調整弁１２を経由して空気圧縮機１３に接続するポジション。
▲２▼４つの接続口が閉じた状態となるポジション。
▲３▼送気管９を送気管１４により流量調整弁１２を経由して空気圧縮機１３に接続し、同時に送気管１０を放出用流量調整弁１５に接続するポジション。
である。これを利用して水門の扉体１に対し、上昇、停止、下降の操作を行なうのである。
【００３２】
なお上記受圧板４はその面積を充分大きくして最大使用圧力を低く押さえることが望ましい。すなわち、負荷の変動によって操作棒２が止まったり、動いたりする現象が発生しにくくなり、万一そのような場合が起きても操作棒２の急激な動きを防止することができる。
【００３３】
例えば、空気の最大圧力を０．５ｋｇｆ／ｃｍ2としたときの、受圧板の面積と可能な操作荷重を試算してみると下記の通りの値を得ることができる。
受圧板直径 ３００ｍｍ→ 面積＝ ７０６ｃｍ2，操作荷重＝ ３５３ｋｇｆ
受圧板直径 ５００ｍｍ→ 面積＝１９６３ｃｍ2，操作荷重＝ ９８２ｋｇｆ
受圧板直径 ８００ｍｍ→ 面積＝５０２６ｃｍ2，操作荷重＝２５１３ｋｇｆ
受圧板直径１０００ｍｍ→ 面積＝７８５４ｃｍ2，操作荷重＝３９２７ｋｇｆ
したがって、水門の操作装置として充分実用に供することができる。
図１は空気圧縮機１３を稼働させつつ、四方切換弁１１を▲１▼のポジションとすることにより、流量調整弁１２によって流量を抑制されつつ送気管１４と送気管１０によって圧縮空気を上側空気袋８に送り込み、同時に下側空気袋７の内部の空気が送気管９によって開放された手動開閉弁１６を経由して放出用流量調整弁１５によって流量を抑制されつつ、大気中に放出されるようにした結果、扉体１、操作棒２、ピン３ならびに受圧板４が速度を制御されつつ降下した状態を示す。
図２は四方切換弁１１を▲３▼のポジションとすることにより、流量調整弁１２によって流量を抑制されつつ送気管１４と送気管９によって開放された手動開閉弁１６を経由して圧縮空気を下側空気袋７に送り込み、同時に上側空気袋８の内部の空気が送気管１０を経由して放出用流量調整弁１５によって流量を抑制されつつ大気中に放出されるようにした結果、扉体１、操作棒２、ならびに受圧板４が速度を抑制されつつ上昇した状態を示す。
【００３４】
この状態で四方切換弁１１を▲２▼のポジションとしたときには、四方切換弁１１を経由する空気の流れは止まるから、扉体１等は静止している。
【００３５】
しかし、この実施例のように下側空気袋７が扉体１、操作棒２、ピン３ならびに受圧板４の重量を支持する場合、下側空気袋７の内部の空気が漏れると扉体１等は少しづつ降下して不都合であるから、長時間扉体１等を静止させる場合には、手動開閉弁１６を全閉として空気の漏れを極力小さくする。
この空気の漏れの問題に、さらに高度の配慮をしたものが図３と図４に示すもう１つの実施例である。
【００３６】
図３および図４において、水門の扉体１を引き上げ、または押し下げる操作棒２は、ピン３によって扉体１と結合され、その上部はケース５の下部のガイド部６に支持されてケース５の内部に伸び、受圧板４が取り付けられている。受圧板４の上部には操作棒延長部１９が取り付けられ、ケース５の上部のガイド部２３に支持されてケース５の上方に突き抜けている。
【００３７】
操作棒延長部１９にはピン孔２０が数箇所開けられており、これに挿入したピン２１が、ケース５の上部の支持部２２に支持されると扉体１、操作棒２、ピン３、受圧板４ならびに操作棒延長部１９が自重で降下することは防止される。
【００３８】
受圧板４の下には円筒状の下側空気袋７があり、送気管９によって手動開閉弁１６を経て四方切換弁１１に接続されている。他方受圧板４の上には、外径と内径を保持する補強骨２５を有する円筒状の上側空気袋８があり、口径を大きくして抵抗を小さくした送気管２４によって手動開閉弁１７を経て空気吸入部１８に接続されると同時に、送気管２４から分岐した送気管１０によって四方切換弁１１に接続されている。
【００３９】
加えて、四方切換弁１１の反対側には、送気管１４によって流量調整弁１２を経由して空気圧縮機１３が接続され、また放出用流量調整弁１５が接続されている。
【００４０】
以上のように構成して、手動開閉弁１６を全開、手動開閉弁１７を全閉とすれば、図１および図２の実施例と同様に四方切換弁１１の３種のポジションを選択することにより、扉体１の上昇、下降、または停止の操作を行なうことができる。
【００４１】
図３は、四方切換弁１１を▲３▼の状態にして空気圧縮機１３から送気管９、手動開閉弁１６を経由して下側空気袋７に圧縮空気を流量調整弁１２によって流量を抑制されつつ送り込み、また上側空気袋８の内部の空気が送気管２４、送気管１０から放出用流量調整弁１５によって流量を抑制されつつ大気中に放出されるようにした結果、受圧板４が下側空気袋７から力を受けて、受圧板４、操作棒延長部１９、操作棒２、ピン３、扉体１が上昇したことを示している。なお、引き続いて操作棒延長部１９のピン孔２０の１箇所にピン２１を挿入し、ピン２１はケース５の上部の支持部２２に支持されたので、扉体１等が降下することが抑止されている状態である。
【００４２】
この状態では、下側空気袋７から空気が漏れても、扉体１等が降下する心配はない。
【００４３】
図４は図３の状態において、操作棒延長部１９のピン孔２０からピン２１を引き抜いて、扉体１等の降下が可能とした後、扉体１等を降下させた状態を示している。
【００４４】
ピン２１を引き抜いた状態で扉体１等を降下させるには、四方切換弁１１を▲１▼のポジションとして空気圧縮機１３から圧縮空気を送る方法もあるが、圧縮空気を使用せず、扉体１等の自重によって降下させることができる。すなわち、一担手動開閉弁１６を全閉として扉体１等の重量を受圧板４を経由して下側空気袋７の空気圧で支持した後に、操作棒延長部１９のピン孔２０からピン２１を引き抜き、さらに四方切換弁１１を▲１▼のポジションとし、引き続いて手動開閉弁１７を全開としてから、手動開閉弁１６を静かに開くと、扉体１等は速度を放出用流量調整弁１５によって抑制されつつ自重で降下する。
【００４５】
言い換えると、扉体１等の重量を受圧板４を経由して支持する下側空気袋７の内部の空気は、送気管９、手動開閉弁１６を経由して放出用流量調整弁１５によって流量を抑制されつつ、大気中に放出される。
【００４６】
他方、上側空気袋８の内部は負圧状態となるから、空気吸入部１８から手動開閉弁１７、送気管２４を経由して大気を吸い込む。このときの抵抗を小さくするため、送気管２４、手動開閉弁１７等は口径を大きくするとともに、管路の延長を短くする。
【００４７】
また、上側空気袋８は負圧のため形状が乱れる心配があるので、補強骨２５によって円筒形状を保つようにする。
【００４８】
図５と図６は図３および図４の実施例において、緊急時の動力源として圧縮空気のタンク２８に貯蔵した圧縮空気を使用する場合を示す。
【００４９】
手動開閉弁２６を閉じ、手動開閉弁２７を開いて空気圧縮機１３を稼働させると、タンク２８内部に圧縮空気を貯えることができる。その後に手動開閉弁２７を閉じ、手動開閉弁２６を開いておけば、操作装置は所定通りに操作することができる。
【００５０】
図５は図３と同様、引き上げた扉体１等の重量を操作棒延長部１９の孔２０にピン２１を挿入し、ピン２１がケース５上端の支持部２２に支持されて扉体１、操作棒２等の自重による降下を抑止している状態である。この状態で扉体１等を降下させたいときには、ピン２１を引き抜く必要があるが、支持部２２とピン２１との間に加えられた力が大きいときはピン２１を引き抜くことは困難であるから、扉体１等を少し押し上げてやる必要がある。このとき、空気圧縮機１３が順調に始動すればよいが、万一不調等の緊急事態が発生したときには、タンク２８の内部に貯えた圧縮空気を利用する。
【００５１】
すなわち、手動開閉弁１６を開き、四方切換弁１１を▲３▼のポジションとした後に、手動開閉弁２７を開くと圧縮空気が下側空気袋７に流入して扉体１等を引き上げることができる。
【００５２】
しかる後、手動開閉弁１６と手動開閉弁２７とを閉じ、引き続いてピン２１を引き抜いてから四方切換弁１１を▲１▼のポジションとして、最後に手動開閉弁１６を開けば、扉体１等は自重で降下することができる。
【００５３】
図６は扉体１等が降下した状態を示すが、この状態から扉体１等を引き上げたいとき、空気圧縮機１３が順調に始動すればよいが、万一不調等の緊急事態が発生したときには、タンク２８の内部の貯えた圧縮空気を利用する。
【００５４】
すなわち、手動開閉弁１６の全開、手動開閉弁１７の全閉を確認した後、四方切換弁１１を▲３▼のポジションとし、引き続いて手動開閉弁２７を開けば、圧縮空気が下側空気袋７に流入して扉体１等を引き上げることができる。
【００５５】
図７は、この発明の水門の操作装置において利用可能な空気袋の他の例を示し、図３および図５と同じ状態を示す。水門の扉体を引き上げ、または押し下げる操作棒２は、その上部をケース５の下部のガイド部６に支持されてケース５の内部に伸び、受圧板４が取り付けられている。受圧板４の上部には操作棒延長部１９が取り付けられ、ケース５の上部のガイド部２３に支持されてケース５の上方に突き抜けている。
【００５６】
上記操作棒延長部１９にはピン孔２０が数箇所開けられており、これに挿入したピン２１が、ケース５の上部の支持部２２に支持されると扉体１、操作棒２、ピン３、受圧板４ならびに操作棒延長部１９が自重で降下することは防止される。
【００５７】
上記受圧板４の下側には、複数の単位袋３１を備え、かつ各単位袋３１間に形状保持板３２を接着し介在させて積み重ねた下側空気袋積層体３３が設置されている。そして各単位袋３１間は通気孔３４によって連結されている。また、各単位空気袋３１の内部には補強骨３５があって各単位空気袋３１が常に円筒形状を保つようになっている。上記下側空気袋積層体３３は、送気管９により手動開閉弁を経て四方切換弁に接続されている。
【００５８】
また受圧板４の上側にも、複数の単位袋４１を備え、かつ各単位袋４１間に形状保持板４２を接着し介在させて積み重ねた上側空気袋積層体４３が設置されている。そして各単位袋４１間は通気孔４４によって連結されている。また、各単位空気袋４１の内部には補強骨４５があって各単位空気袋４１が常に円筒形状を保つようになっている。上記上側空気袋積層体４３は、送気管２４によって四方切換弁に接続されている。
【００５９】
なお上記下側空気袋積層体３３および上側空気袋積層体４３は、それぞれ単位袋３１，４１と形状保持板３２，４２とを単位袋３１，４１の膨らむ範囲を残して接着しておくことが望ましい。
【００６０】
図８は、この発明の水門の操作装置において利用可能な空気袋の他の例を示し、図４および図６と同じ状態を示す。この状態では、上側空気袋積層体４３に圧縮空気が流入して膨らみ、下側空気袋積層体３３は縮小している。
【００６１】
図９は、この発明の水門の操作装置において利用可能な単位袋の要部を示す平面図で、この例では単位袋５１は正方形に形成されている。このような正方形の単位袋５１は、ゴム布等によって作製する場合に円形の単位袋に比較して作製が非常に容易である。５２は単位袋５１が負圧となって外部から空気を吸い込む際、単位袋５１の外周側が内側に引き込まれて接着部が剥離しないようにするために設けた補強骨（外周部拡張骨）である。この補強骨５２は、渦巻状補強骨５３によって常に外方向に押されており、よって単位袋５１の正方形の形状が保持される。上記渦巻状補強骨５３は、単位袋５１が膨張したときは直径が小さくなり、扁平につぶれたときは直径が大きくなる。
【００６２】
図１０および図１１は、この発明の水門の操作装置において扉体を自重降下させることに配慮した実施例である。
【００６３】
図１０および図１１において、水門の扉体１を引き上げ、または押し下げる操作棒２はピン３によって扉体１に結合され、その上部はケース５の下部のガイド部６に支持されてケース５の内部に伸び、受圧板４が取り付けられている。受圧板４の上部には操作棒延長部１９が取り付けられ、ケース５の上部のガイド部２３に支持されてケース５の上方に突き抜けている。
【００６４】
操作棒延長部１９にはピン孔２０が数箇所開けられており、これに挿入したピン２１がケース５の上部の支持部２２に支持されると扉体１、操作棒２等が自重で降下することは防止される。
【００６５】
受圧板４の下には円筒状の下側空気袋７があり、送気管９によって手動開閉弁１６を経て四方切換弁１１に接続されている。
【００６６】
他方、上記受圧板４の上には、外径と内径を保持する補強骨２５を有する円筒状の上側空気袋８があり、送気管１０によって四方切換弁１１に接続されている。さらに送気管９は、途中に流量調整弁６２と手動開閉弁６３を有するバイパス管６１によって送気管１０に連結している。
【００６７】
加えて、四方切換弁１１の反対側には送気管１４によって、流量調整弁１２を経由して空気圧縮機１３が接続され、また放出用流量調整弁１５が接続されている。
【００６８】
以上のように構成して手動開閉弁１６を全開とし、そして手動開閉弁６３を全閉とすれば、図１および図２の実施例と同様に四方切換弁１１の▲１▼〜▲３▼の３種のポジションを選択することにより、扉体１の上昇、降下、または停止の操作を行なうことができる。
【００６９】
図１０は四方切換弁１１を▲３▼のポジションにして空気圧縮機１３から送気管９、手動開閉弁１６を経由して下側空気袋７に圧縮空気を流量調整弁１２によって流量を制御しつつ送り込み、また上側空気袋８の内部の空気が送気管１０から放出用流量調整弁１５によって流量を制御されつつ大気中に放出されるようにした結果、受圧板４が下側空気袋７から力を受けて受圧板４、操作棒延長部１９、操作棒２、ピン３、扉体１が上昇した状態を示している。
【００７０】
引き続いて操作棒延長部１９のピン孔２０の１箇所にピン２１を挿入し、ピン２１はケース５の上部の支持部２２に支持されたので扉体１等が降下することは抑止されている。したがってこの状態では下側空気袋７から空気が漏れても扉体１等が降下する心配はない。
【００７１】
図１１は図１０の状態において、操作棒延長部１９のピン孔２０からピン２１を引き抜いて扉体１等の降下を可能とした後、扉体１等を降下させた状態を示している。ピン２１を引き抜いた状態で扉体１等を降下させるには、四方切換弁１１を▲１▼のポジションとして空気圧縮機１３から上側空気袋８に圧縮空気を送る方法もあるが、圧縮空気を使用せず、扉体１を自重によって降下させることができる。
【００７２】
すなわち、一旦、手動開閉弁１６を全閉として扉体１の重量を受圧板４を経由して下側空気袋７の空気圧で支持した後に、操作棒延長部１９のピン孔２０からピン２１を引き抜き、引き続いて手動開閉弁６３を静かに開くと、扉体１等は速度を流量調整弁６２によって制御されつつ自重で降下する。
【００７３】
言い換えると、扉体１の重量を受圧板４を経由して支持する下側空気袋７の内部の空気は、流量調整弁６２に流量を制御されつつ送気管９、バイパス管６１、送気管１０を経由して上側空気管８に移動する。この場合は上側空気袋８の内部の負圧状態はそれほどではないが、上側空気袋８の形状が乱れる心配はあるので、補強骨２５によって円筒形状を保つようにする。
【００７４】
【発明の効果】
この発明の水門の操作装置によれば、簡単な構造で安価であり、操作や点検、維持管理、修繕等が容易であるばかりでなく、環境を汚染する心配のない、新規な水門の操作装置を提供することができるようになった。すなわち、
（１）面積の大きい受圧板の採用
受圧板の面積を充分大きくしたことにより、最大使用圧力を低く押さえることができ、負荷の変動によって操作棒が止まったり、動いたりする現象が発生しにくくなり、万一そのような場合が起きても操作棒の急激な動きを防止することができるようになった。
（２）空気袋の採用
従来のように、操作装置をエアジャッキのように精密に加工したシリンダ、ピストン、ピストンロッドを組み合わせ、各摺動部が高度の気密性を保ちつつ運動するものとすると、油圧ジャッキを使用する場合と同様に非常に高価になり、さらに摺動部の摩擦力が大きい値となって上記（１）で説明した低い圧力での駆動は不可能である。
【００７５】
この問題を解決するため、低い圧力の圧縮空気を空気袋に送り込んで、この空気袋によって大きい面積の受圧板を押すことにしたので、受圧板とケースの内面、操作棒とケースの支持部には充分に隙間を与えることが可能となり、摺動部の摩擦力を非常に小さい値とすることができた。さらにケース、受圧板、操作棒等の操作装置を構成する部材は加工が簡単となり、非常に安価に製造することができるようになった。
（３）自重降下機能の容易性
小型の水門には自重降下の機能を要求されるものが多数存在する。このため従来の操作装置においては、降下時の速度制御などに複雑な機構が必要となり、操作装置を高価なものとしている。この発明の水門の操作装置では自重降下機能を付加することは追加費用が少額で済み、その操作もバルブ操作で簡単である。
（４）落下事故に対する安全性
従来の操作装置においては、ブレーキが故障すると扉体が自由落下に近い速度で落下する危険があったが、充分大きい面積の受圧板をケース内に納めているので、送気管が破損したり、空気袋に穴が開いても、自由落下状態で扉体が降下することはない。
（５）圧縮タンクの利用による緊急操作の確実性
実施例で説明した通り、洪水の際等に緊急操作が必要となる水門にあっては、万一空気圧縮機の不具合の場合に備えてタンクに圧縮空気を蓄えておくと、操作の確実性を飛躍的に向上させることができる。
（６）空気圧縮機が市販品であることの経済性、優位性
使用する空気圧縮機の種類は、電動、エンジン駆動、手動ハンドル駆動、足踏ペダル駆動等、多様であり、水門の設置場所の条件、状況、水門の大きさ、操作頻度等によって選択する。この場合、いずれにしても製造者が規格を定めて多量に製造する工業製品であるから、安価に短い納期で入手できるばかりでなく、修理部品等も入手しやすく、修繕等の専門技術者も全国各地に居住しているため、点検、維持管理、修繕が容易であるという優位性がある。
（７）操作に電気を使用しない安全性
操作系は圧縮空気用の機器と配管とから構成されており、暴風雨の中でも操作作業を求められる水門の操作装置としては感電事故の危険性がないので安全である。
（８）環境に対する安全性
力を伝達する媒体が空気であり、大気中に放出しても、また水門の操作装置から漏れても環境を汚染することがなく、安全である。また、空気圧縮機を含む圧縮空気用機器類を除いては摺動部ないし滑動部に油脂を使用しないので、漏れた油脂類が環境を汚染する心配がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の水門の操作装置の一実施例を示し、扉体が降下した状態の概略正面図である。
【図２】扉体が上昇した状態の概略正面図である。
【図３】この発明の水門の操作装置の他の実施例を示し、扉体の降下を抑止するためのピンと、ピンを受け入れる孔を有する操作棒の延長部を具備しており、扉体が上昇し、ピンが操作棒の延長部の孔に挿入されて扉体の降下を抑止している状態の概略正面図である。
【図４】図３の実施例において、ピンを引き抜いて扉体を操作棒とともに自重落下させた状態の概略正面図である。
【図５】この発明の水門の操作装置の別の実施例を示し、図３の例において緊急用のタンクを付加した状態の概略正面図である。
【図６】図４の例において緊急用のタンクを付加した状態の概略正面図である。
【図７】この発明の水門の操作装置に適用される空気袋の１例で、形状保持板と補強骨を有する単位袋との積層体の構造を示す概略正面図であり、受圧板が上方に移動している。
【図８】受圧板を下方に移動したときの形状保持板と補強骨を有する単位袋との積層体の概略正面図である。
【図９】補強骨を有する正方形の平面形状を有する単位空気袋の概略平面図である。
【図１０】この発明の水門の操作装置の第４の実施例を示し、扉体の降下を抑止するためのピンとピンを受け入れる孔を有する操作棒の延長部を具備し、同時に上側空気袋と下側空気袋とを連結し、途中に流量調整弁と手動開閉弁を有するバイパス管を具備しており、扉体が上昇し、ピンが操作棒の延長部の孔に挿入されて扉体の降下を抑止している状態の概略正面図である。
【図１１】図１０の実施例において、ピンを引き抜いて扉体を操作棒とともに自重降下させた状態の概略正 面図である。
【符号の説明】
１ 扉体
２ 操作棒
３ ピン
４ 受圧板
５ ケース
６ 下部のガイド部
７ 下側空気袋
８ 上側空気袋
９ 送気管
１０ 送気管
１１ 四方切換弁
１２ 流量調整弁
１３ 空気圧縮機
１４ 送気管
１５ 放出用流量調整弁
１６ 手動開閉弁
１７ 手動開閉弁
１８ 空気吸入部
１９ 操作棒延長部
２０ ピン孔
２１ ピン
２２ 支持部
２３ 上部のガイド部
２４ 送気管
２５ 補強骨
２６ 手動開閉弁
２７ 手動開閉弁
２８ タンク
２９ 送気管
３１ 単位袋
３２ 形状保持板
３３ 下側空気袋積層体
３４ 通気孔
３５ 補強骨
４１ 単位袋
４２ 形状保持板
４３ 上側空気袋積層体
４４ 通気孔
４５ 補強骨
５１ 単位袋
５２ 補強骨（外周部拡張骨）
５３ 渦巻状補強骨（拡張バネ）
６１ バイパス管
６２ 流量調整弁
６３ 手動開閉弁
【発明の属する技術分野】
この発明は、河川や用水路にあって流水を止めたり、流したりする水門のうち、小型の水門を開閉操作するための水門の操作装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、小型の水門の操作装置には、
Ａ）操作棒にネジを切り、これにはめ合わせた雌ネジを駆動機構によって回転させることによって操作棒を上方向または下方向に移動させるもの。
Ｂ）操作棒を２本の矩形断面の棒鋼と、これをハシゴ状に結合する多数のピンによって一体に構成してラックとなし、ラックにかみ合った歯車を駆動機構によって回転させることにより操作棒を上方向または下方向に移動させるもの。
Ｃ）操作棒を往復運動する油圧ジャッキのピストンに結合し、作動油の圧入、排出を操作することによって操作棒を上方向または下方向に移動させるもの。
等があり、多種類実用化されてきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来の水門の操作装置は機構が複雑で、設備費が高価であるばかりでなく、日常の点検、給油等にも時間と費用が多く必要となり、設置者にとって重い負担である。
【０００４】
またネジ面や機構各部の潤滑油や作動油は水中に落ちて環境を汚し、近隣住民の悪評の原因となっている。
【０００５】
さらに、Ｃ）の油圧ジャッキ方式では、操作棒の移動量が大きくなると油圧ジャッキが極端に高価となるという欠点もあった。
【０００６】
加えて、管理上の必要から扉体の自重降下をおこなう場合は、速度制御のためにさらに複雑な機構を追加する必要があり、設備費が高価となるという問題があった。
【０００７】
この発明は従来例の上記欠点を解消して、力を伝達する媒体として安価でかつ環境を汚す心配のない空気を使用し、しかも従来のエアジャッキの機構ではなく空気袋に送り込んだ空気の圧力によって操作棒を駆動しようとするもので、機構を非常に簡単にすることができる水門の操作装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわちこの発明の水門の操作装置は、水路に設けて水を流したり止めたりする水門の扉体と、扉体を上下に操作する操作手段とからなる水門の操作装置であって、
扉体に操作棒を介して取り付けた受圧板と、
受圧板の昇降をガイドするガイド部と、
上記受圧板の上下にそれぞれ配置した上側および下側空気袋と、
上側および下側空気袋のそれぞれに空気を送り込む空気圧縮機と、
上側および下側空気袋と空気圧縮機との間に設置され、上側および下側空気袋のいずれに空気を送り込むかを切換ないし調整する切換弁および流量調整弁とを備え、
いずれかの空気袋に圧縮空気を送り込んで受圧板を移動させることにより、扉体を上下に移動させ、
扉体を開閉するようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
この発明の水門の操作装置は、水路に設けて水を流したり止めたりする水門の扉体と、扉体を上下に操作する操作手段とからなる水門の操作装置であって、
扉体に操作棒を介して取り付けた受圧板と、
受圧板の昇降をガイドするガイド部と、
上記受圧板の上下にそれぞれ配置した上側および下側空気袋と、
上側および下側空気袋のそれぞれに送気管を介して空気を送り込む空気圧縮機および流量調整弁と、
上側および下側空気袋から空気を排出する放出用流量調整弁と、
上側および下側空気袋と空気圧縮機および流量調整弁、放出用流量調整弁の間に設置され、上側および下側空気袋のいずれに空気を送り込むかを切り換える四方切換弁とを備え、
空気圧縮機により四方切換弁を操作して圧縮空気を下側空気袋に送入して、受圧板を移動させることにより扉体を引き上げ、
四方切換弁を切り換えて圧縮空気を上側空気袋に送入して、受圧板を移動させることにより扉体を下降させ、
四方切換弁を中立位置とし、下側空気袋の送気管に設けた開閉弁を閉じて扉体を所定の位置に保持することができるようにして、
扉体を開閉するようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
この発明の水門の操作装置は、受圧板の上下にそれぞれ配置した上側および下側の空気袋が複数の単位袋からなり、各単位袋間に形状保持板を接着し介在させて積層するとともに、各単位袋間を通気孔によって連結したことにより、空気袋の形状保持姓能を向上したことをも特徴とするものである。
【００１１】
この発明の水門の操作装置は、受圧板の上側空気袋が、負の圧力で横方向の形状が著しく変形しないように補強骨によって補強され、かつ空気吸入部を備えた吸入用手動弁を口径の大きい送気管で上側空気袋と連結したことを特徴とするものである。
【００１２】
この発明の水門の操作装置は、受圧板の上側空気袋が、負の圧力で横方向の形状が著しく変形しないように補強骨によって補強され、かつ上側空気袋と下側空気袋とを途中に流量調整弁と開閉弁とを有するバイパス管で連結したことを特徴とするものである。
【００１３】
この発明の水門の操作装置は、扉体と受圧板とを連結する操作棒にピンを挿入してピンを操作棒ガイド部の所定位置に支持するとともに、下側空気袋の送気管に設けた開閉弁を閉じて扉体が自重によって降下しないように保持し、
扉体を自重で降下させるときには、四方切換弁を扉体下降ポジションとし、ピンを操作棒から引き抜くとともに吸入用手動弁を開放し、
次いで下側空気袋の送気管に設けた開閉弁を開いて扉体を自重によって降下するようにしたことを特徴とするものである。
【００１４】
この発明の水門の操作装置は、扉体と受圧板とを連結する操作棒にピンを挿入してピンを操作棒ガイド部の所定位置に支持するとともに、下側空気袋の送気管に設けた開閉弁を閉じて扉体が自重によって降下しないように保持し、
扉体を自重で降下させるときには、ピンを操作棒から引き抜くとともバイパス管の開閉弁を開放するようにしたことを特徴とするものである。
【００１５】
この発明の水門の操作装置は、受圧板の面積を充分大きくすることにより、使用する圧縮空気の圧力を１ｋｇｆ／ｃｍ2 程度以下として、圧力変化による圧縮空気の体積変化を極力小さくしたことを特徴とするものである。
【００１６】
この発明の水門の操作装置は、空気圧縮機がタンクを付設され、空気圧縮機によってタンクに貯えられた圧縮空気を使用して、緊急時の操作を行なうようにしたことを特徴とするものである。
【００１７】
従来、水門の操作装置においては、操作荷重が変動しやすくその変動幅が大きい、しかも操作速度が毎分０．１〜３ｍと低速でその上平滑な運動であることが求められる。すなわち操作荷重の変動幅が大きいことが特徴であり、加えて圧縮空気で駆動するエアシリンダ等では荷重が変動すると駆動機構の動きが止まったり、激しく動いたりする現象があり、危険であると考えられてきた。
【００１８】
すなわち、空気のように圧力の変化によって体積が大きく変化する気体は、水門の操作装置の力を伝達する媒体としては不適当であると判断していたのである。
【００１９】
しかしながら、受圧板の面積を充分大きくすることによって使用する圧縮空気の最大圧力を極く低いものとすれば、荷重の変化による圧力の変化は微小となるから体積の変化も微小となって操作状態は安定し、媒体として液体を使用した操作装置に近い状態となるのである。
【００２０】
すなわち、操作棒が動いたり止まったりする現象は発生しにくくなり、万一荷重変動のために一担止まった後に再び動く場合でも、その一挙の移動量も移動速度も小さいので、危険感はないのである。
【００２１】
また圧縮空気を従来のエアシリンダの構造に導入して力を発生させる場合、シリンダとピストン、またピストンロッドとの間に要求される高度の気密性はエアシリンダを高価なものとするばかりでなく、気密を保ちつつ摺動する部分の摩擦力が大きいため、低い圧力の圧縮空気による駆動には不適当である。
【００２２】
この課題の解決のために低い圧力の圧縮空気を一担空気袋に入れ、この空気袋によって大きい面積の受圧板に力を加えて移動させ、ひいては水門の扉体を移動させることにした。したがって操作棒とその摺動支持のための支持台、受圧板とそのガイド部との間には気密性は要求されることなく、したがって各摺動部分の摩擦力は非常に小さい値となる。
【００２３】
以上のようにして、従来応用が不可能とされてきた圧縮空気の利用を水門の操作装置に導入したことにより、従来の操作装置の抱えていた
ａ）機構が複雑で高価である。
ｂ）点検、維持管理が困難で経費がかかる。
ｃ）油脂等が環境を汚す。
といった数々の課題を解決することができる。
【００２４】
すなわち、自由に無償で利用できる空気を利用し、各部の機構も簡単で加工精度も低くて済むため安価な水門の操作装置とすることができる。また点検、維持管理は容易であり、もし空気が漏れても、あるいは放出しても環境を汚す心配のない水門の操作装置を提供することができるようになった。
【００２５】
したがってこの発明によれば、簡単な構造で安価であり、取扱いや点検、維持管理、修理等が容易な水門の操作装置を提供することができる。
【００２６】
加えて、この発明の水門の操作装置が使用する空気は環境そのものであり、環境を汚染するものではないから水門の操作装置自体が環境に悪影響を及ぼす心配もまったくない。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の水門の操作装置の実施の形態を、図面に基いて詳細に説明する。
【００２８】
図１と図２はこの発明の水門の操作装置の１実施例を示すものである。
【００２９】
図１および図２において、水門の扉体１を引き上げ、または押し下げる操作棒２は、ピン３によって扉体１と結合され、その上部はケース５の内部に伸びており、上端に受圧板４が取り付けられている。この受圧板４の下側には円筒状の下側空気袋７があり、送気管９により手動開閉弁１６を経て四方切換弁１１に接続されている。他方、受圧板４の上側には円柱状の上側空気袋８が設けてあり、送気管１０によって四方切換弁１１に接続されている。
【００３０】
加えて、四方切換弁１１の反対側には、送気管１４によって流量調整弁１２を経由して空気圧縮機１３が接続され、また別途放出用流量調整弁１５が接続されている。
【００３１】
ところで、四方切換弁１１は３種のポジションを選択することができる。すなわち、
▲１▼送気管９と放出用流量調整弁１５を接続し、同時に送気管１０を送気管１４により流量調整弁１２を経由して空気圧縮機１３に接続するポジション。
▲２▼４つの接続口が閉じた状態となるポジション。
▲３▼送気管９を送気管１４により流量調整弁１２を経由して空気圧縮機１３に接続し、同時に送気管１０を放出用流量調整弁１５に接続するポジション。
である。これを利用して水門の扉体１に対し、上昇、停止、下降の操作を行なうのである。
【００３２】
なお上記受圧板４はその面積を充分大きくして最大使用圧力を低く押さえることが望ましい。すなわち、負荷の変動によって操作棒２が止まったり、動いたりする現象が発生しにくくなり、万一そのような場合が起きても操作棒２の急激な動きを防止することができる。
【００３３】
例えば、空気の最大圧力を０．５ｋｇｆ／ｃｍ2としたときの、受圧板の面積と可能な操作荷重を試算してみると下記の通りの値を得ることができる。
受圧板直径 ３００ｍｍ→ 面積＝ ７０６ｃｍ2，操作荷重＝ ３５３ｋｇｆ
受圧板直径 ５００ｍｍ→ 面積＝１９６３ｃｍ2，操作荷重＝ ９８２ｋｇｆ
受圧板直径 ８００ｍｍ→ 面積＝５０２６ｃｍ2，操作荷重＝２５１３ｋｇｆ
受圧板直径１０００ｍｍ→ 面積＝７８５４ｃｍ2，操作荷重＝３９２７ｋｇｆ
したがって、水門の操作装置として充分実用に供することができる。
図１は空気圧縮機１３を稼働させつつ、四方切換弁１１を▲１▼のポジションとすることにより、流量調整弁１２によって流量を抑制されつつ送気管１４と送気管１０によって圧縮空気を上側空気袋８に送り込み、同時に下側空気袋７の内部の空気が送気管９によって開放された手動開閉弁１６を経由して放出用流量調整弁１５によって流量を抑制されつつ、大気中に放出されるようにした結果、扉体１、操作棒２、ピン３ならびに受圧板４が速度を制御されつつ降下した状態を示す。
図２は四方切換弁１１を▲３▼のポジションとすることにより、流量調整弁１２によって流量を抑制されつつ送気管１４と送気管９によって開放された手動開閉弁１６を経由して圧縮空気を下側空気袋７に送り込み、同時に上側空気袋８の内部の空気が送気管１０を経由して放出用流量調整弁１５によって流量を抑制されつつ大気中に放出されるようにした結果、扉体１、操作棒２、ならびに受圧板４が速度を抑制されつつ上昇した状態を示す。
【００３４】
この状態で四方切換弁１１を▲２▼のポジションとしたときには、四方切換弁１１を経由する空気の流れは止まるから、扉体１等は静止している。
【００３５】
しかし、この実施例のように下側空気袋７が扉体１、操作棒２、ピン３ならびに受圧板４の重量を支持する場合、下側空気袋７の内部の空気が漏れると扉体１等は少しづつ降下して不都合であるから、長時間扉体１等を静止させる場合には、手動開閉弁１６を全閉として空気の漏れを極力小さくする。
この空気の漏れの問題に、さらに高度の配慮をしたものが図３と図４に示すもう１つの実施例である。
【００３６】
図３および図４において、水門の扉体１を引き上げ、または押し下げる操作棒２は、ピン３によって扉体１と結合され、その上部はケース５の下部のガイド部６に支持されてケース５の内部に伸び、受圧板４が取り付けられている。受圧板４の上部には操作棒延長部１９が取り付けられ、ケース５の上部のガイド部２３に支持されてケース５の上方に突き抜けている。
【００３７】
操作棒延長部１９にはピン孔２０が数箇所開けられており、これに挿入したピン２１が、ケース５の上部の支持部２２に支持されると扉体１、操作棒２、ピン３、受圧板４ならびに操作棒延長部１９が自重で降下することは防止される。
【００３８】
受圧板４の下には円筒状の下側空気袋７があり、送気管９によって手動開閉弁１６を経て四方切換弁１１に接続されている。他方受圧板４の上には、外径と内径を保持する補強骨２５を有する円筒状の上側空気袋８があり、口径を大きくして抵抗を小さくした送気管２４によって手動開閉弁１７を経て空気吸入部１８に接続されると同時に、送気管２４から分岐した送気管１０によって四方切換弁１１に接続されている。
【００３９】
加えて、四方切換弁１１の反対側には、送気管１４によって流量調整弁１２を経由して空気圧縮機１３が接続され、また放出用流量調整弁１５が接続されている。
【００４０】
以上のように構成して、手動開閉弁１６を全開、手動開閉弁１７を全閉とすれば、図１および図２の実施例と同様に四方切換弁１１の３種のポジションを選択することにより、扉体１の上昇、下降、または停止の操作を行なうことができる。
【００４１】
図３は、四方切換弁１１を▲３▼の状態にして空気圧縮機１３から送気管９、手動開閉弁１６を経由して下側空気袋７に圧縮空気を流量調整弁１２によって流量を抑制されつつ送り込み、また上側空気袋８の内部の空気が送気管２４、送気管１０から放出用流量調整弁１５によって流量を抑制されつつ大気中に放出されるようにした結果、受圧板４が下側空気袋７から力を受けて、受圧板４、操作棒延長部１９、操作棒２、ピン３、扉体１が上昇したことを示している。なお、引き続いて操作棒延長部１９のピン孔２０の１箇所にピン２１を挿入し、ピン２１はケース５の上部の支持部２２に支持されたので、扉体１等が降下することが抑止されている状態である。
【００４２】
この状態では、下側空気袋７から空気が漏れても、扉体１等が降下する心配はない。
【００４３】
図４は図３の状態において、操作棒延長部１９のピン孔２０からピン２１を引き抜いて、扉体１等の降下が可能とした後、扉体１等を降下させた状態を示している。
【００４４】
ピン２１を引き抜いた状態で扉体１等を降下させるには、四方切換弁１１を▲１▼のポジションとして空気圧縮機１３から圧縮空気を送る方法もあるが、圧縮空気を使用せず、扉体１等の自重によって降下させることができる。すなわち、一担手動開閉弁１６を全閉として扉体１等の重量を受圧板４を経由して下側空気袋７の空気圧で支持した後に、操作棒延長部１９のピン孔２０からピン２１を引き抜き、さらに四方切換弁１１を▲１▼のポジションとし、引き続いて手動開閉弁１７を全開としてから、手動開閉弁１６を静かに開くと、扉体１等は速度を放出用流量調整弁１５によって抑制されつつ自重で降下する。
【００４５】
言い換えると、扉体１等の重量を受圧板４を経由して支持する下側空気袋７の内部の空気は、送気管９、手動開閉弁１６を経由して放出用流量調整弁１５によって流量を抑制されつつ、大気中に放出される。
【００４６】
他方、上側空気袋８の内部は負圧状態となるから、空気吸入部１８から手動開閉弁１７、送気管２４を経由して大気を吸い込む。このときの抵抗を小さくするため、送気管２４、手動開閉弁１７等は口径を大きくするとともに、管路の延長を短くする。
【００４７】
また、上側空気袋８は負圧のため形状が乱れる心配があるので、補強骨２５によって円筒形状を保つようにする。
【００４８】
図５と図６は図３および図４の実施例において、緊急時の動力源として圧縮空気のタンク２８に貯蔵した圧縮空気を使用する場合を示す。
【００４９】
手動開閉弁２６を閉じ、手動開閉弁２７を開いて空気圧縮機１３を稼働させると、タンク２８内部に圧縮空気を貯えることができる。その後に手動開閉弁２７を閉じ、手動開閉弁２６を開いておけば、操作装置は所定通りに操作することができる。
【００５０】
図５は図３と同様、引き上げた扉体１等の重量を操作棒延長部１９の孔２０にピン２１を挿入し、ピン２１がケース５上端の支持部２２に支持されて扉体１、操作棒２等の自重による降下を抑止している状態である。この状態で扉体１等を降下させたいときには、ピン２１を引き抜く必要があるが、支持部２２とピン２１との間に加えられた力が大きいときはピン２１を引き抜くことは困難であるから、扉体１等を少し押し上げてやる必要がある。このとき、空気圧縮機１３が順調に始動すればよいが、万一不調等の緊急事態が発生したときには、タンク２８の内部に貯えた圧縮空気を利用する。
【００５１】
すなわち、手動開閉弁１６を開き、四方切換弁１１を▲３▼のポジションとした後に、手動開閉弁２７を開くと圧縮空気が下側空気袋７に流入して扉体１等を引き上げることができる。
【００５２】
しかる後、手動開閉弁１６と手動開閉弁２７とを閉じ、引き続いてピン２１を引き抜いてから四方切換弁１１を▲１▼のポジションとして、最後に手動開閉弁１６を開けば、扉体１等は自重で降下することができる。
【００５３】
図６は扉体１等が降下した状態を示すが、この状態から扉体１等を引き上げたいとき、空気圧縮機１３が順調に始動すればよいが、万一不調等の緊急事態が発生したときには、タンク２８の内部の貯えた圧縮空気を利用する。
【００５４】
すなわち、手動開閉弁１６の全開、手動開閉弁１７の全閉を確認した後、四方切換弁１１を▲３▼のポジションとし、引き続いて手動開閉弁２７を開けば、圧縮空気が下側空気袋７に流入して扉体１等を引き上げることができる。
【００５５】
図７は、この発明の水門の操作装置において利用可能な空気袋の他の例を示し、図３および図５と同じ状態を示す。水門の扉体を引き上げ、または押し下げる操作棒２は、その上部をケース５の下部のガイド部６に支持されてケース５の内部に伸び、受圧板４が取り付けられている。受圧板４の上部には操作棒延長部１９が取り付けられ、ケース５の上部のガイド部２３に支持されてケース５の上方に突き抜けている。
【００５６】
上記操作棒延長部１９にはピン孔２０が数箇所開けられており、これに挿入したピン２１が、ケース５の上部の支持部２２に支持されると扉体１、操作棒２、ピン３、受圧板４ならびに操作棒延長部１９が自重で降下することは防止される。
【００５７】
上記受圧板４の下側には、複数の単位袋３１を備え、かつ各単位袋３１間に形状保持板３２を接着し介在させて積み重ねた下側空気袋積層体３３が設置されている。そして各単位袋３１間は通気孔３４によって連結されている。また、各単位空気袋３１の内部には補強骨３５があって各単位空気袋３１が常に円筒形状を保つようになっている。上記下側空気袋積層体３３は、送気管９により手動開閉弁を経て四方切換弁に接続されている。
【００５８】
また受圧板４の上側にも、複数の単位袋４１を備え、かつ各単位袋４１間に形状保持板４２を接着し介在させて積み重ねた上側空気袋積層体４３が設置されている。そして各単位袋４１間は通気孔４４によって連結されている。また、各単位空気袋４１の内部には補強骨４５があって各単位空気袋４１が常に円筒形状を保つようになっている。上記上側空気袋積層体４３は、送気管２４によって四方切換弁に接続されている。
【００５９】
なお上記下側空気袋積層体３３および上側空気袋積層体４３は、それぞれ単位袋３１，４１と形状保持板３２，４２とを単位袋３１，４１の膨らむ範囲を残して接着しておくことが望ましい。
【００６０】
図８は、この発明の水門の操作装置において利用可能な空気袋の他の例を示し、図４および図６と同じ状態を示す。この状態では、上側空気袋積層体４３に圧縮空気が流入して膨らみ、下側空気袋積層体３３は縮小している。
【００６１】
図９は、この発明の水門の操作装置において利用可能な単位袋の要部を示す平面図で、この例では単位袋５１は正方形に形成されている。このような正方形の単位袋５１は、ゴム布等によって作製する場合に円形の単位袋に比較して作製が非常に容易である。５２は単位袋５１が負圧となって外部から空気を吸い込む際、単位袋５１の外周側が内側に引き込まれて接着部が剥離しないようにするために設けた補強骨（外周部拡張骨）である。この補強骨５２は、渦巻状補強骨５３によって常に外方向に押されており、よって単位袋５１の正方形の形状が保持される。上記渦巻状補強骨５３は、単位袋５１が膨張したときは直径が小さくなり、扁平につぶれたときは直径が大きくなる。
【００６２】
図１０および図１１は、この発明の水門の操作装置において扉体を自重降下させることに配慮した実施例である。
【００６３】
図１０および図１１において、水門の扉体１を引き上げ、または押し下げる操作棒２はピン３によって扉体１に結合され、その上部はケース５の下部のガイド部６に支持されてケース５の内部に伸び、受圧板４が取り付けられている。受圧板４の上部には操作棒延長部１９が取り付けられ、ケース５の上部のガイド部２３に支持されてケース５の上方に突き抜けている。
【００６４】
操作棒延長部１９にはピン孔２０が数箇所開けられており、これに挿入したピン２１がケース５の上部の支持部２２に支持されると扉体１、操作棒２等が自重で降下することは防止される。
【００６５】
受圧板４の下には円筒状の下側空気袋７があり、送気管９によって手動開閉弁１６を経て四方切換弁１１に接続されている。
【００６６】
他方、上記受圧板４の上には、外径と内径を保持する補強骨２５を有する円筒状の上側空気袋８があり、送気管１０によって四方切換弁１１に接続されている。さらに送気管９は、途中に流量調整弁６２と手動開閉弁６３を有するバイパス管６１によって送気管１０に連結している。
【００６７】
加えて、四方切換弁１１の反対側には送気管１４によって、流量調整弁１２を経由して空気圧縮機１３が接続され、また放出用流量調整弁１５が接続されている。
【００６８】
以上のように構成して手動開閉弁１６を全開とし、そして手動開閉弁６３を全閉とすれば、図１および図２の実施例と同様に四方切換弁１１の▲１▼〜▲３▼の３種のポジションを選択することにより、扉体１の上昇、降下、または停止の操作を行なうことができる。
【００６９】
図１０は四方切換弁１１を▲３▼のポジションにして空気圧縮機１３から送気管９、手動開閉弁１６を経由して下側空気袋７に圧縮空気を流量調整弁１２によって流量を制御しつつ送り込み、また上側空気袋８の内部の空気が送気管１０から放出用流量調整弁１５によって流量を制御されつつ大気中に放出されるようにした結果、受圧板４が下側空気袋７から力を受けて受圧板４、操作棒延長部１９、操作棒２、ピン３、扉体１が上昇した状態を示している。
【００７０】
引き続いて操作棒延長部１９のピン孔２０の１箇所にピン２１を挿入し、ピン２１はケース５の上部の支持部２２に支持されたので扉体１等が降下することは抑止されている。したがってこの状態では下側空気袋７から空気が漏れても扉体１等が降下する心配はない。
【００７１】
図１１は図１０の状態において、操作棒延長部１９のピン孔２０からピン２１を引き抜いて扉体１等の降下を可能とした後、扉体１等を降下させた状態を示している。ピン２１を引き抜いた状態で扉体１等を降下させるには、四方切換弁１１を▲１▼のポジションとして空気圧縮機１３から上側空気袋８に圧縮空気を送る方法もあるが、圧縮空気を使用せず、扉体１を自重によって降下させることができる。
【００７２】
すなわち、一旦、手動開閉弁１６を全閉として扉体１の重量を受圧板４を経由して下側空気袋７の空気圧で支持した後に、操作棒延長部１９のピン孔２０からピン２１を引き抜き、引き続いて手動開閉弁６３を静かに開くと、扉体１等は速度を流量調整弁６２によって制御されつつ自重で降下する。
【００７３】
言い換えると、扉体１の重量を受圧板４を経由して支持する下側空気袋７の内部の空気は、流量調整弁６２に流量を制御されつつ送気管９、バイパス管６１、送気管１０を経由して上側空気管８に移動する。この場合は上側空気袋８の内部の負圧状態はそれほどではないが、上側空気袋８の形状が乱れる心配はあるので、補強骨２５によって円筒形状を保つようにする。
【００７４】
【発明の効果】
この発明の水門の操作装置によれば、簡単な構造で安価であり、操作や点検、維持管理、修繕等が容易であるばかりでなく、環境を汚染する心配のない、新規な水門の操作装置を提供することができるようになった。すなわち、
（１）面積の大きい受圧板の採用
受圧板の面積を充分大きくしたことにより、最大使用圧力を低く押さえることができ、負荷の変動によって操作棒が止まったり、動いたりする現象が発生しにくくなり、万一そのような場合が起きても操作棒の急激な動きを防止することができるようになった。
（２）空気袋の採用
従来のように、操作装置をエアジャッキのように精密に加工したシリンダ、ピストン、ピストンロッドを組み合わせ、各摺動部が高度の気密性を保ちつつ運動するものとすると、油圧ジャッキを使用する場合と同様に非常に高価になり、さらに摺動部の摩擦力が大きい値となって上記（１）で説明した低い圧力での駆動は不可能である。
【００７５】
この問題を解決するため、低い圧力の圧縮空気を空気袋に送り込んで、この空気袋によって大きい面積の受圧板を押すことにしたので、受圧板とケースの内面、操作棒とケースの支持部には充分に隙間を与えることが可能となり、摺動部の摩擦力を非常に小さい値とすることができた。さらにケース、受圧板、操作棒等の操作装置を構成する部材は加工が簡単となり、非常に安価に製造することができるようになった。
（３）自重降下機能の容易性
小型の水門には自重降下の機能を要求されるものが多数存在する。このため従来の操作装置においては、降下時の速度制御などに複雑な機構が必要となり、操作装置を高価なものとしている。この発明の水門の操作装置では自重降下機能を付加することは追加費用が少額で済み、その操作もバルブ操作で簡単である。
（４）落下事故に対する安全性
従来の操作装置においては、ブレーキが故障すると扉体が自由落下に近い速度で落下する危険があったが、充分大きい面積の受圧板をケース内に納めているので、送気管が破損したり、空気袋に穴が開いても、自由落下状態で扉体が降下することはない。
（５）圧縮タンクの利用による緊急操作の確実性
実施例で説明した通り、洪水の際等に緊急操作が必要となる水門にあっては、万一空気圧縮機の不具合の場合に備えてタンクに圧縮空気を蓄えておくと、操作の確実性を飛躍的に向上させることができる。
（６）空気圧縮機が市販品であることの経済性、優位性
使用する空気圧縮機の種類は、電動、エンジン駆動、手動ハンドル駆動、足踏ペダル駆動等、多様であり、水門の設置場所の条件、状況、水門の大きさ、操作頻度等によって選択する。この場合、いずれにしても製造者が規格を定めて多量に製造する工業製品であるから、安価に短い納期で入手できるばかりでなく、修理部品等も入手しやすく、修繕等の専門技術者も全国各地に居住しているため、点検、維持管理、修繕が容易であるという優位性がある。
（７）操作に電気を使用しない安全性
操作系は圧縮空気用の機器と配管とから構成されており、暴風雨の中でも操作作業を求められる水門の操作装置としては感電事故の危険性がないので安全である。
（８）環境に対する安全性
力を伝達する媒体が空気であり、大気中に放出しても、また水門の操作装置から漏れても環境を汚染することがなく、安全である。また、空気圧縮機を含む圧縮空気用機器類を除いては摺動部ないし滑動部に油脂を使用しないので、漏れた油脂類が環境を汚染する心配がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の水門の操作装置の一実施例を示し、扉体が降下した状態の概略正面図である。
【図２】扉体が上昇した状態の概略正面図である。
【図３】この発明の水門の操作装置の他の実施例を示し、扉体の降下を抑止するためのピンと、ピンを受け入れる孔を有する操作棒の延長部を具備しており、扉体が上昇し、ピンが操作棒の延長部の孔に挿入されて扉体の降下を抑止している状態の概略正面図である。
【図４】図３の実施例において、ピンを引き抜いて扉体を操作棒とともに自重落下させた状態の概略正面図である。
【図５】この発明の水門の操作装置の別の実施例を示し、図３の例において緊急用のタンクを付加した状態の概略正面図である。
【図６】図４の例において緊急用のタンクを付加した状態の概略正面図である。
【図７】この発明の水門の操作装置に適用される空気袋の１例で、形状保持板と補強骨を有する単位袋との積層体の構造を示す概略正面図であり、受圧板が上方に移動している。
【図８】受圧板を下方に移動したときの形状保持板と補強骨を有する単位袋との積層体の概略正面図である。
【図９】補強骨を有する正方形の平面形状を有する単位空気袋の概略平面図である。
【図１０】この発明の水門の操作装置の第４の実施例を示し、扉体の降下を抑止するためのピンとピンを受け入れる孔を有する操作棒の延長部を具備し、同時に上側空気袋と下側空気袋とを連結し、途中に流量調整弁と手動開閉弁を有するバイパス管を具備しており、扉体が上昇し、ピンが操作棒の延長部の孔に挿入されて扉体の降下を抑止している状態の概略正面図である。
【図１１】図１０の実施例において、ピンを引き抜いて扉体を操作棒とともに自重降下させた状態の概略正 面図である。
【符号の説明】
１ 扉体
２ 操作棒
３ ピン
４ 受圧板
５ ケース
６ 下部のガイド部
７ 下側空気袋
８ 上側空気袋
９ 送気管
１０ 送気管
１１ 四方切換弁
１２ 流量調整弁
１３ 空気圧縮機
１４ 送気管
１５ 放出用流量調整弁
１６ 手動開閉弁
１７ 手動開閉弁
１８ 空気吸入部
１９ 操作棒延長部
２０ ピン孔
２１ ピン
２２ 支持部
２３ 上部のガイド部
２４ 送気管
２５ 補強骨
２６ 手動開閉弁
２７ 手動開閉弁
２８ タンク
２９ 送気管
３１ 単位袋
３２ 形状保持板
３３ 下側空気袋積層体
３４ 通気孔
３５ 補強骨
４１ 単位袋
４２ 形状保持板
４３ 上側空気袋積層体
４４ 通気孔
４５ 補強骨
５１ 単位袋
５２ 補強骨（外周部拡張骨）
５３ 渦巻状補強骨（拡張バネ）
６１ バイパス管
６２ 流量調整弁
６３ 手動開閉弁
Claims (9)
- 水路に設けて水を流したり止めたりする水門の扉体と、扉体を上下に操作する操作手段とからなる水門の操作装置であって、
扉体に操作棒を介して取り付けた受圧板と、
受圧板の昇降をガイドするガイド部と、
上記受圧板の上下にそれぞれ配置した上側および下側空気袋と、
上側および下側空気袋のそれぞれに空気を送り込む空気圧縮機と、
上側および下側空気袋と空気圧縮機との間に設置され、上側および下側空気袋のいずれに空気を送り込むかを切換ないし調整する切換弁および流量調整弁とを備え、
いずれかの空気袋に圧縮空気を送り込んで受圧板を移動させることにより、扉体を上下に移動させ、
扉体を開閉するようにしたことを特徴とする水門の操作装置。 - 水路に設けて水を流したり止めたりする水門の扉体と、扉体を上下に操作する操作手段とからなる水門の操作装置であって、
扉体に操作棒を介して取り付けた受圧板と、
受圧板の昇降をガイドするガイド部と、
上記受圧板の上下にそれぞれ配置した上側および下側空気袋と、
上側および下側空気袋のそれぞれに送気管を介して空気を送り込む空気圧縮機および流量調整弁と、
上側および下側空気袋から空気を排出する放出用流量調整弁と、
上側および下側空気袋と空気圧縮機および流量調整弁、放出用流量調整弁の間に設置され、上側および下側空気袋のいずれに空気を送り込むかを切り換える四方切換弁とを備え、
空気圧縮機により四方切換弁を操作して圧縮空気を下側空気袋に送入して、受圧板を移動させることにより扉体を引き上げ、
四方切換弁を切り換えて圧縮空気を上側空気袋に送入して、受圧板を移動させることにより扉体を下降させ、
四方切換弁を中立位置とし、下側空気袋の送気管に設けた開閉弁を閉じて扉体を所定の位置に保持することができるようにして、
扉体を開閉するようにしたことを特徴とする水門の操作装置。 - 受圧板の上下にそれぞれ配置した上側および下側の空気袋が複数の単位袋からなり、各単位袋間に形状保持板を接着し介在させて積層するとともに、各単位袋間を通気孔によって連結したことにより、空気袋の形状保持姓能を向上したことを特徴とする請求項１または２に記載の水門の操作装置。
- 受圧板の上側空気袋が、負の圧力で横方向の形状が著しく変形しないように補強骨によって補強され、かつ空気吸入部を備えた吸入用手動弁を口径の大きい送気管で上側空気袋と連結したことを特徴とする請求項２または３に記載の水門の操作装置。
- 受圧板の上側空気袋が、負の圧力で横方向の形状が著しく変形しないように補強骨によって補強され、かつ上側空気袋と下側空気袋とを途中に流量調整弁と開閉弁とを有するバイパス管で連結したことを特徴とする請求項２または３に記載の水門の操作装置。
- 扉体と受圧板とを連結する操作棒にピンを挿入してピンを操作棒ガイド部の所定位置に支持するとともに、下側空気袋の送気管に設けた開閉弁を閉じて扉体が自重によって降下しないように保持し、
扉体を自重で降下させるときには、四方切換弁を扉体下降ポジションとし、ピンを操作棒から引き抜くとともに吸入用手動弁を開放し、
次いで下側空気袋の送気管に設けた開閉弁を開いて扉体を自重によって降下するようにしたことを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の水門の操作装置。 - 扉体と受圧板とを連結する操作棒にピンを挿入してピンを操作棒ガイド部の所定位置に支持するとともに、下側空気袋の送気管に設けた開閉弁を閉じて扉体が自重によって降下しないように保持し、
扉体を自重で降下させるときには、ピンを操作棒から引き抜くとともバイパス管の開閉弁を開放するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の水門の操作装置。 - 受圧板の面積を充分大きくすることにより、使用する圧縮空気の圧力を１ｋｇｆ／ｃｍ2 程度以下として、圧力変化による圧縮空気の体積変化を極力小さくしたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の水門の操作装置。
- 空気圧縮機がタンクを付設され、空気圧縮機によってタンクに貯えられた圧縮空気を使用して、緊急時の操作を行なうようにしたことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の水門の操作装置。
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