JP4493331B2 - 起伏ゲートの開度表示装置 - Google Patents

Description

この発明は、水路の底部に設けた回転中心によって扉体が自在に起立または倒伏することにより、水路の流水を堰上げまたは放流する目的で使用される起伏ゲートにおいて、扉体頭部の高さの現状を陸上の操作者に報知するために使用される起伏ゲートの開度表示装置に関するものである。

水路に設備して流水を堰止めたり、放流したりするゲートには、いくつかの形式がある。
すなわち、スライドゲート、ローラーゲート等は水路の両岸に設けた鉛直のガイドレールによってガイドされる扉体が、陸上の開閉装置によってネジ棒、ラック棒、ワイヤロープ等を介して引上げまたは押下げられる形式である。

またラジアルゲートは、水路の両岸の適当位置の回転中心から上流方向に延ばした支圧材に支えられた円弧形の扉体をワイヤロープを介して陸上の開閉装置によって引上げまたは降下させる形式である。

さらに、起伏ゲートは水路の底部に設けた回転中心によって扉体を自在に起立または倒伏させるものである。起伏ゲートの開閉装置は陸上の開閉装置からワイヤロープを介して扉体の頭部を引く形式のものもあるが、扉体の下流側の河床に設けた油圧ジャッキや空気袋によって扉体を直接押し上げる形式も多く使用される。

これらの諸形式のゲートのうち、スライドゲート、ローラーゲート、ラジアルゲート、ならびに起伏ゲートの１種で扉体の頭部をワイヤロープを介して引く形式のものにあっては、扉体と開閉装置を連結するネジ棒、ラック棒、ワイヤロープ等が荷重による変形の小さな弾性体であるから開閉装置の回転数を管理したり、ネジ棒やラック棒と開閉装置の相対位置を管理すれば、扉体の現在位置を正しく知ることができる。
したがって、各ゲートの開閉装置には開度表示装置が装備され、操作者が正しい扉体の位置を知ることができる。
特にありません。

ところで、起伏ゲートのうちで、扉体の下流側の根元部の河床に設けた油圧ジャッキや空気袋によって扉体を直接押上げる形式のものにあっては、扉体と陸上の開閉装置を連結する荷重による変形の小さな弾性体が存在しない。

すなわち油圧ジャッキを使用するものにあっては、陸上の圧油装置から開閉装置によって作動油を配管を経由して油圧ジャッキに圧入すれば扉体は起立し、逆に作動油を排出すれば扉体は倒伏する。

また空気袋を使用するものにあっては、陸上の空気圧縮機から開閉装置によって圧縮空気を配管を経由して空気袋に圧入すれば扉体は起立し、逆に圧縮空気を排出すれば扉体は倒伏する。

このように扉体の起立や倒伏を制御するものが形状の定まらない液体または気体であるために、扉体の正しい位置を陸上の開閉装置に伝達する手段として利用できない。
そこで従来、このような起伏ゲートにあって、陸上の操作者に扉体の正しい位置を知らせる手段としては傾斜計が使用されることが多くあった。

すなわち、扉体の背面に流水や流下する砂や石、流木などを避けて取付けた傾斜計の発する電気信号をケーブルによって陸上に導き、変換器によって扉体の傾斜角や頭部の高さに変換してデジタルまたはアナログの開度表示装置として報知するのである。

しかしこの方式にあっては、検出器である傾斜計を扉体に取付ける関係から、起立、倒伏操作の都度、ケーブルが屈曲することは回避できず、経年による劣化や流下物による損傷等の故障が発生した。また検出器が、防水処理の経年劣化のために故障することも少なくない。さらに基本的な問題として計測手段が間接的である故に、信頼性が低いという欠点があった。

そこでこの発明の起伏ゲートの開度表示装置では、起伏運動する扉体の側端部の先端近くに永久磁石を取付け、この永久磁石が接近しつつ、一定間隔を保って移動する経路に相対する側面戸当り金物の表面に多数の近接スイッチを取付間隔を管理しつつ配列して取付し、その表面を非磁性体の板で保護すると同時に、樹脂による防水処理を施すこととした。その上で、各近接スイッチのリード線の束を陸上の開度表示板に導いて接続した。このようにすれば、扉体の側端部の先端近くに取付けた永久磁石との関係で、扉体の永久磁石が接近して近接スイッチがＯＮとなり、扉体の永久磁石が離れて近接スイッチがＯＦＦとなる特性を利用して、永久磁石の現在位置を正しく知ることが可能となり、起伏ゲートの開度を表示することが可能となるのである。

この永久磁石と近接スイッチ群により、起伏ゲートの扉体の起立位置を検出する開度表示装置は、以下の優れた特色を有する。
１） 起立・倒伏の運動をする扉体に取付けた永久磁石には防水する必要がなく、電線の接続もないから故障の発生がなく、耐久性に優れ、維持管理が容易である。
２） 近接スイッチはコンクリート製の側壁に取付けられる側面の戸当り金物に固定されるから、これから陸上の開度表示板や電源に接続するケーブルは電線管等により完全に保護されて、劣化、損傷が少なく、防水も完全に処置できるから故障がない。
３） 近接スイッチ群の扉体側表面は流水や流下する土砂、流木等による損傷の危険があるが、非磁性体であるＳＵＳ３０４ステンレス鋼板や強化プラスチックの板により万全に保護される。
４） 永久磁石、近接スイッチともに安価な部品であり、開度表示装置は経済的に優れている。
このように永久磁石と近接スイッチ群によって故障が少なく、安価で、耐久性に優れ、維持管理の容易な起伏ゲートの開度表示装置を提供することが可能となった。

以下、この発明に係る起伏ゲートの開度表示装置の実施の形態を、図面に基いて詳細に説明する。
図１ないし図７はこの発明の起伏ゲートの開度表示装置の１実施例を示すものであり、図１はこの発明の起伏ゲートの開度表示装置を取付けた油圧押上式起伏ゲートの背面図、図２はその断面図でともに起立状態を示し、図３はその断面図で倒伏状態を示し、図４は起伏ゲートの扉体の側端部先端に取付けた永久磁石と側面戸当り金物の表面に間隔を管理しつつ取付けた近接スイッチ群ならびに陸上の開度表示装置の関係を示す起伏ゲートの断面図で半開状態を示し、図５は起伏ゲートの扉体の側端部先端に取付けた永久磁石と側面戸当り金物表面に取付けた近接スイッチの関係を示す詳細断面図であり、図６は近接スイッチ群と開度表示装置の電気配線説明図であり、図７は開度表示板の詳細図である。

図１、図２および図３は水路に設置された油圧押上式起伏ゲートの概要を示す。
断面が長方形の水路の底のコンクリート１に配置され固定された軸受２に対し、回転軸３によって下端の軸受４と結合されることによって起伏自在に水路の底に据付けられた扉体５の背面において、高さの中間位置に回転軸６によって取付けられたローラー７を下流側の水路底のコンクリート８に固定されて、ピストン棒の頭部９によって押上げる油圧ジャッキ１０の底部に接続した油圧管１１が基礎のコンクリートに埋設されるなどして陸上に導かれ、油圧開閉装置に接続している。

油圧開閉装置には油タンク１２、油圧ポンプ１３、起立弁１４、流量調整弁１５、倒伏弁１６、流量調整弁１７が含まれている。
図１、図２においては、油圧開閉装置の油圧ポンプ１３によって油タンク１２から汲み上げた作動油を起立弁１４を開き、流量調整弁１５、油圧管１１を経由して油圧ジャッキ１０の内部に圧入した結果、ピストン棒の頭部９がローラー７を押上げて扉体５を起立させた状態を示している。

図３においては、油圧開閉装置の油圧ポンプ１３を停止させ起立弁１４を閉じた後に倒伏弁１６を開くことにより、油圧ジャッキ１０の内部の作動油が油圧管１１を経由し、流量調整弁１７に制御されつつ油タンク１２に戻った結果、扉体５が倒伏した状態を示している。

この油圧押上式起伏ゲートにおいては、扉体を起立または倒伏させる手段は液体である作動油の圧入または排出であるが、形状の定まらない作動油によって扉体の起立姿勢を知ることは困難である。

図１に扉体５の左岸側の側端部先端に取付けた永久磁石１８と、これに相対する側面戸当り金物１９の位置関係を示す。図４には、側面戸当り金物１９の表面に間隔を管理しつつ取付けした近接スイッチ２０の群、ならびに陸上の開度表示装置を示している。

図４において、軸受２に対して回転軸３によって自在に回転運動を許容された結果、起立および倒伏を行うことが可能である扉体５の回転中心は、側面戸当り金物１９の表面において点２１であり、その扉体５の側端部の先端に取付けた永久磁石１８の中心が、側面戸当り金物１９の表面に接近し、一定の間隔を保ちながら移動する経路は円弧２２に示される。
したがって、側面戸当り金物１９の表面に取付けられる近接スイッチ２０は中心を円弧２２の線上に置き、永久磁石１８の接近と離隔に対する近接スイッチ２０の感度に個体差の生じないようにする。

この実施例においては近接スイッチ２０の取付間隔が等距離となるよう管理してある。この場合には、隣接する近接スイッチ２０の中心と扉体５の回転中心の点２１を結ぶ直線が水平となす角度の変化量が等しいことになる。

ところで、永久磁石１８の中心と中心が一致した近接スイッチ２０の中心と点２１を結ぶ長さＬの直線の水平となす角をθとする時、扉体５の天端の高さＨは下の式で求めることができる。

（数１）
Ｈ＝Ｌ×ｓｉｎθ＋α
この時αは扉体５の天端と永久磁石１８の中心との高低差である。
扉体５の天端の形状が、永久磁石１８の中心を中心とする円形の場合、αはその円形の半径となるから一定数となって簡明であり、それ以外の場合はθの函数となる。

図５は起伏ゲートの扉体５の側端部の先端に取付けた永久磁石１８に対し、接近しつつも一定間隔を設けて相対して設置した側面戸当り金物１９の表面の取付台２４に間隔を管理しつつ小ネジ２５で取付けた近接スイッチ２０の永久磁石１８の側には一面に非磁性体の保護板２６が張ってあり、水路側から検出器内に水が浸入するのを防止すると同時に流下する水、土砂、流木等の衝撃によって近接スイッチ２０の群が破損しないよう保護している。この時近接スイッチ２０の中心２３は、永久磁石１８の中心が移動する経路の円弧２２に一致させてある。

また、この保護板２６の反対側には各近接スイッチ２０に対し２本が接続されているリード線２７が束となって配置され、近接スイッチ２０、リード線２７の束の部分に水が浸入するのを防止する密閉用樹脂２８によって完全に保護されている。

図６は、近接スイッチ２０の群と開度表示装置２９の電気配線の１つの例の説明図である。
近接スイッチ２０は棒状の保護管の内部に永久磁石１８が接近するとＯＮとなって導通し、永久磁石１８が離れるとＯＦＦとなって導通しなくなる接点を有しており、棒状の保護管の両端からリード線が接続されている。

開度表示装置２９に含まれる直流電源３０のプラス極は近接スイッチ２０の群の片側のリード線３１に接続される。近接スイッチ２０の群の反対側のリード線３２は、相互に接触しないよう絶縁しながら束として電線管に納めて陸上の開度表示装置２９に導かれ、その開度表示板３３に設けた表示灯３４の群のうち１個を経由して直流電源３０のマイナス極に接続する。

すなわち、近接スイッチ２０の群の各単体は、開度表示板３３の表示灯３４の群の単体と１対１の関係でリード線３２によって連結される。したがって、永久磁石１８が近接スイッチ２０の群のうちの１個に接近してその単体をＯＮの状態にすれば、直流電源３０によって電流が当該表示灯３４に流れて点灯するので、永久磁石１８の現在位置を開度表示板３３の上において知ることができる。

図７に開度表示板３３の詳細を示す。側面戸当り金物１９に設けた近接スイッチ２０の単体と１対１の関係を有する表示灯３４の各単体には、点灯した点に報知する扉体高が表示されている。
この開度表示板３３は完全起立時の扉体高が１ｍであり、永久磁石１８の中心と扉体５の回転中心を結ぶ直線が水平に対し、θ＝６０°の角度を有する起伏ゲートにおいて、近接スイッチ２０を等間隔で１１個（θ＝６０°の分割数＝１０）配置取付した場合のものである。
以上説明した開度表示装置においては、説明の都合上近接スイッチを等間隔ながら疎に配置してあるが、実用化する場合には近接スイッチを密に配置するので、近接スイッチの群のうち少なくとも１個がＯＮの状態となり、開度表示板には常に開度が表示点灯されている状態とする。したがってこれを点灯でなく数値表示とすることも可能である。

この発明の起伏ゲートの開度表示装置は、起伏運動する扉体５の側端部の先端付近に永久磁石１８を取付けて検出器の扉体側としたものであり、構造が強固で水没しても性能劣化の不安がなく、接続するケーブルも不要で、安価で耐久性に優れている。

また検出器の側面戸当り金物１９側の表面に配列を管理しつつ取付けする近接スイッチ２０は極小形のものが生産されており、安価であるから多数使用して精度を向上させても検出器の価格は高額とはならない。また陸上の開度表示装置２９に接続するリード線の束と近接スイッチ２０の群はコンクリートに固定される側面戸当り金物１９において完全に保護・密閉される。また近接スイッチ２０の群は側面戸当り金物１９の表面に張った非磁性体の保護板２６によって保護され、水の浸入も流水や土砂、流木による衝撃からも保護されて充分に耐久性のある構造である。

さらに陸上に設ける開度表示板３４や直流電源３０も簡単で低価格であるから開度表示装置全体としても耐久性があり、低価格で提供することができる。
したがって本発明の起伏ゲートの開度表示装置は、従来、扉体背面に取付けた傾斜計を検出器とする開度表示装置に代わる油圧押上式起伏ゲートや空気袋押上式起伏ゲートの開度表示装置となり、この種のゲートによる河川や水路の水位制御や流量制御の性能向上、耐久性向上、価格低下に大きな効果を発揮するものである。

この発明の起伏ゲートの開度表示装置を取付けた油圧押上式起伏ゲートの背面図で起立状態を示す。 その断面図で起立状態を示す。 その断面図で倒伏状態を示す。 この発明の起伏ゲートの開度表示装置の検出器である扉体の側端部先端に取付けた永久磁石と側面戸当り金物の表面の近接スイッチ群ならびに陸上の開度表示装置の関係を示す起伏ゲートの断面図で半開状態を示す。 扉体の側端部先端の永久磁石と近接スイッチならびにその保護板、および密閉用樹脂の関係を示す詳細断面図である。 近接スイッチ群と開度表示装置の電気配線説明図である。 開度表示板の詳細図である。

１ コンクリート
２ 軸受
３ 回転軸
４ 軸受
５ 扉体
６ 回転軸
７ ローラー
８ コンクリート
９ 頭部
１０ 油圧ジャッキ
１１ 油圧管
１２ 油タンク
１３ 油圧ポンプ
１４ 起立弁
１５ 流量調整弁
１６ 倒伏弁
１７ 流量調整弁
１８ 永久磁石
１９ 側面戸当り金物
２０ 近接スイッチ
２１ 点
２２ 円弧
２３ 中心
２４ 取付台
２５ 小ネジ
２６ 保護板
２７ リード線
２８ 密閉用樹脂
２９ 開度表示装置
３０ 直流電源
３１ リード線
３２ リード線
３３ 開度表示板
３４ 表示灯

Claims (1)

1. 起伏ゲートの扉体の側端部の先端近くの扉体が起伏運動するに際して、側面戸当り金物の表面に沿って間隙を一定に保持しつつ移動することが可能な個所を選んで永久磁石を取付けるとともに、
   この永久磁石が接近し、かつ間隙を一定に保持しつつ移動する経路に当たる側面戸当り金物の表面の取付台に、多数の近接スイッチを取付間隔を管理しつつ配列して取付し、この近接スイッチの永久磁石の側には一面に非磁性体の保護板が張設してあり、この保護板の反対側には各近接スイッチに対し２本が接続されているリード線が束となって配置され、そして保護板の反対側は近接スイッチおよびリード線の束の部分に水が浸入するのを防止する密閉用樹脂によって完全に密閉されており、
   前記リード線の束を陸上に導いて開度表示板と電源に接続することにより、永久磁石の接近または離隔によって近接スイッチがＯＮ−ＯＦＦすることを利用して永久磁石の現在位置を検出して、起伏ゲートの現在の開度を表示するよう構成したことを特徴とする起伏ゲートの開度表示装置。

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