JP4814404B1 - 引上げ式開閉機 - Google Patents

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Abstract

【課題】 構造を単純化して製造・建設コストの抑制を図るとともに、大型化を可能とした引上げ式開閉機を提供する。
【解決手段】 水路Cの放水口cを開閉する扉体2と、この扉体2を自由端部33にて回動自在に軸支するとともに基端部34を前記水路C上方にて回動自在に軸支された扉開閉アーム3と、この扉開閉アーム3を前記基端部34を中心に正逆方向に回動させるアーム回動手段4とを有し、前記アーム回動手段4によって前記扉開閉アーム3を正逆方向に回動させることにより前記扉体2を昇降させて前記放水口cを開閉させる引上げ式開閉機1であって、前記扉体2が所定の高さ以上の位置に昇降された場合、その先端部51を前記扉体2の水路側の扉面23に当接させて前記扉体2を支持するとともに、前記扉開閉アーム3に連動して同方向に回動することで前記扉体2の昇降を補助する扉開閉補助アーム5を有する。
【選択図】 図2

Description

本発明は、水路の放水口を任意に開閉するための引上げ式開閉機に関するものである。
従来、河川や海へ雨水や下水等を放出する水路の放水口に、水門が設けられている。この水門は、通常時には水路を開けた状態にして水路の水を河川等に放水し、河川等の水位が所定以上に上昇した異常時には放水口を閉じて水路への水の浸入を防止するものである。
これまでに種々の水門が提案されており、例えば、水門の扉体を直線状に引き上げるスライドゲートおよびローラゲート、扉体を水圧や浮力により自動的に回動させるフラップゲートおよびフロート式ゲート等がある。
しかし、スライドゲート等は、扉体を引き上げるための高い門柱が必要であり、建設コストが高く、景観を損なうという問題があった。また、扉体を昇降させる際に、扉体に設けられた水密ゴムが戸当たりと擦れて摩耗するため、水密ゴムの交換等の維持管理が必要であって面倒であった。
一方、フラップゲート等は、スライドゲート等と比べ、扉体が回転し水路を開口するため水密ゴムが戸当たりと擦れることがなく、維持管理が容易であるというメリットがある。また、構造も比較的単純であり、製造・建設コストが抑えられるというメリットもある。しかし、フラップゲート等は、水圧や浮力により自動的に回動するため、扉体と水路との間にゴミ等が挟まると密閉することができず、異常時に水路側へと水が入り込む虞があった。
そこで、本出願人は、以上のような問題を解決するものとして、特開2002−88748号公報において、水門上部に複動型第1油圧シリンダにより往復回動するトルク軸を水平状に設け、このトルク軸に基部を固定した第1リンクの端部を扉体に軸着するとともに、前記扉体から上方へ突出する取付片上の軸と、前記水門上で前記トルク軸よりやや流出口の開口縁側に位置する第2支軸とを、短小な第2リンクで連結し、前記複動型第1油圧シリンダの縮小による前記トルク軸の時計方向回動により、前記流出口を閉塞する扉体をほぼ鉛直状に小距離引上げた後、同トルク軸の同方向へのさらなる回動により、前記扉体下部を外側へ回動させながら上昇させて、前記流出口を全開放可能にする一方、前記複動型第1油圧シリンダの伸長により、前記流開放状態の扉体を同流出口側へ回動させながら降下させた後、同扉体をほぼ鉛直状に降下させて当該流出口を閉塞させるようにしたことを特徴とするオーバーリンクゲートの提案を行った(特許文献1)。この特許文献1に記載のオーバーリンクゲートによれば、確実に動作し、しかも、大型構築物を設置することなく低コストで設置でき、維持管理も容易であるとされている。
特開2002−88748号公報
しかしながら、特許文献1に記載された発明においては、更なる構造の単純化と製造・建設コストの低コスト化へ要望があった。また、扉体を回動させるためには、動作の異なる2つの油圧シリンダの制御が必要であるため、制御プログラムの作成にかかるコストが高くなるとともに、製作期間が長期化する等の課題があった。
また、大型の水門を製造・建設する場合、特許文献1に記載された発明においては、扉体が上端部のみで支えられるため、扉体の重量が上端部に集中してしまい、大型化に伴う扉体の重量の増加は、強度設計上の制約となっていた。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、構造を単純化して製造・建設コストの抑制を図るとともに、大型化を可能とした引上げ式開閉機を提供することを目的としている。
本発明に係る引上げ式開閉機は、水路の放水口を開閉する扉体と、この扉体を自由端部にて回動自在に軸支するとともに基端部を前記水路上方にて回動自在に軸支された扉開閉アームと、この扉開閉アームを前記基端部を中心に正逆方向に回動させるアーム回動手段とを有し、前記アーム回動手段によって前記扉開閉アームを正逆方向に回動させることにより前記扉体を昇降させて前記放水口を開閉させる引上げ式開閉機であって、前記扉体が所定の高さ以上の位置に昇降された場合、その先端部を前記扉体の水路側の扉面に当接させて前記扉体を支持するとともに、前記扉開閉アームに連動して同方向に回動することで前記扉体の昇降を補助する扉開閉補助アームを有する。
また、本発明の一態様として、前記扉開閉アームの回転軸上に設けられて前記扉開閉アームに連動して回動するとともに、前記扉体が所定の高さ以上の位置に昇降された場合、前記扉開閉補助アームに係合して前記アーム回動手段の回動力を前記扉開閉補助アームに伝達する回動伝達部材を有してもよい。
さらに、本発明の一態様として、前記扉開閉アームと一体的に形成されてこの扉開閉アームに連動して回動するとともに、前記扉体が所定の高さ以上の位置に昇降された場合、前記扉開閉補助アームに係合して前記アーム回動手段の回動力を前記扉開閉補助アームに伝達する回動伝達部材を有してもよい。
さらにまた、本発明の一態様として、前記扉体の左右両端部には、回転自在なガイドローラが設けられているとともに、このガイドローラに対向する位置には、前記扉体を閉じた状態から前記扉開閉補助アームが前記扉体の昇降を補助する高さ近傍まで前記ガイドローラを案内するガイドレールが設けられてもよい。
本発明によれば、構造を単純化して製造・建設コストの抑制を図るとともに、大型化を可能とすることができる。
本発明に係る引上げ式開閉機の第一実施形態により水路を閉じた状態を示す正面図である。 本発明に係る引上げ式開閉機の第一実施形態により水路を閉じた状態を示す側面図である。 本第一実施形態における扉体の水路側に設けられた水密部材を示す拡大断面図である。 本第一実施形態における一方の扉開閉アームを示す側面図である。 本第一実施形態における他方の扉開閉アームを示す側面断面図である。 本第一実施形態における扉開閉補助アームを示す側面図である。 本第一実施形態における扉開閉補助アームを示す平面図である。 本第一実施形態における回転伝達部材を示す側面図である。 本第一実施形態における回転伝達部材を示す正面図である。 本第一実施形態における扉体が所定の高さまで上昇した状態を示す側面図である。 本第一実施形態における扉体が所定の高さ以上に上昇した状態を示す側面図である。 本発明に係る引上げ式開閉機の第二実施形態により水路を閉じた状態を示す正面図である。 本発明に係る引上げ式開閉機の第二実施形態により水路を開閉する状態を示す側面図である。 本第二実施形態における扉開閉アームを示す側面図である。
以下、本発明に係る引上げ式開閉機の第一実施形態について図面を用いて説明する。図1および図2は本第一実施形態の引上げ式開閉機1により水路Cが閉じられた状態を示す正面図および側面図である。
本第一実施形態の引上げ式開閉機1は、図1および図2に示すように、主に、水路Cの放水口cを開閉する扉体2と、この扉体2を回動自在に軸支する扉開閉アーム3と、この扉開閉アーム3を正逆方向に回動させるアーム回動手段4と、前記扉開閉アーム3に連動して同方向に回動することで扉体2の昇降を補助する扉開閉補助アーム5と、この扉開閉補助アーム5にアーム回動手段4の回動力を伝達する回動伝達部材6と、扉体2の左右両端部に設けられたガイドローラ7と、このガイドローラ7に対向する位置に設けられて案内するガイドレール8とから構成される。以下、各構成の詳細について説明する。
扉体2は、水路Cの放水口cを開閉するための扉であり、鋼板等によって形成され、放水口cを塞ぐのに十分な大きさを有している。また、扉体2の上端部の左右対称位置には、扉体2を扉開閉アーム3の自由端部33に軸支させるための支持板21が上方に向けて突き出るように設けられている。なお、支持板21の設置数は、特に限定されるものではなく、扉体2の重量や支持板21の強度等を考慮して適宜選択されるものである。
また、水路Cの戸当たりc’と当接する部分には、図3に示すような、弾性を有するゴム製品等により断面が略P字状に形成された、水密緩衝部材22が設けられている。この水密緩衝部材22は、戸当たりc’との水密を維持する。なお、水密緩衝部材22は、断面形状は略P字状のものに限定されるものではなく、水密が維持できる形状から適宜選択されるものである。
扉開閉アーム3は、アーム回動手段4によって回動されて扉体2を昇降させるためのものである。本第一実施形態では、図1に示すように第一扉開閉アーム31および第二扉開閉アーム32により構成されている。第一扉開閉アーム31は、図4に示すように略L字板状に形成されている。また、第二扉開閉アーム32は、図5に示すように略L字板状に形成されているとともに、基端部34側を上方に膨らませて、アーム回動手段4と連結するための連結部35が形成されている。また、各扉開閉アーム3,3の自由端部33には扉体2の支持板21を軸支するための軸孔36が形成されており、基端部34には扉開閉アーム3自体を軸支するための軸孔36が形成されている。
また、各扉開閉アーム3,3の基端部34は、前記軸孔36を介して回転軸37に固定されている。よって、本第一実施形態の第一扉開閉アーム31および第二扉開閉アーム32は、回転軸37を介して一体的に回動するようになっている。
また、上述の構造を有する第一実施形態における扉開閉アーム3は、自由端部33において扉体2の支持板21を回動自在に軸支するとともに、基端部34の回転軸37は水路C上方にて回動自在に軸支される。
アーム回動手段4は、扉開閉アーム3を基端部34の回転軸37を中心に正逆両方向に回動させるものである。本第一実施形態では、図2に示すような伸縮自在な油圧シリンダー41により構成されている。また、この油圧シリンダー41の一端が第二扉開閉アーム32の連結部35に回動自在に連結されており、他端が水路C上方に設けられた軸受42に回動自在に連結されている。よって、油圧シリンダー41が縮むことで扉開閉アーム3は回転軸37を中心に図2の時計回り方向に回動する。また、油圧シリンダー41が伸びることで扉開閉アーム3は回転軸37を中心に図2の反時計回り方向に回動する。
なお、アーム回動手段4は、油圧シリンダー41を使用するものに限定されるものではなく、使用条件に応じて空気圧を利用した空気圧シリンダーや正逆方向に回転可能な電気モータ等から適宜選択してもよい。
扉開閉補助アーム5は、扉体2が所定高さ以上の位置に昇降された場合、その先端部51を扉体2の水路側の扉面23に当接させて扉体2を支持するとともに、開閉扉アーム3に連動して同方向に回動することにより、扉体2の昇降を補助するものである。本第一実施形態では、以下のように構成される。
まず、扉開閉補助アーム5は、図6および図7に示すように、先端部51に扉体2との当接時の衝撃を吸収するための樹脂材等から構成される緩衝材を有し、基端部52側に回動伝達部材6による回動力を受ける回動受部53を有している。この回動受部53は回動伝達部材6に当接されて力を受けやすいような平面状に形成されている。また、基端部52は前記回転軸37に回動自在に軸支されている。
また、扉開閉補助アーム5の基端部52から先端部51の緩衝材までの長さは、図2に示すように、当該扉開閉補助アーム5を水路C上方に設置した状態で、先端部51が水路Cの戸当たりc’よりも放水方向に突出する長さを要する。これは、図10に示すように、扉体2が所定の高さまで上昇した際に、扉体2が上方の戸当たりc’に接触する前にその先端部51を扉体2の水路側の扉面23に当接させて支持するためである。
扉開閉補助アーム5の回動受部53は、図2および図5に示すように、扉開閉アーム3の回転軸37を中心とする半径方向に沿って平面状に形成されているが、これに限定されるものではなく、回動伝達部材6に係合してアーム回動手段4の回動力が適切に伝達される位置および形状から適宜選択されるものである。
回動伝達部材6は、図2および図10に示すように、扉体2が所定の高さ以上の位置に昇降された場合、扉開閉補助アーム5に係合して、アーム回動手段4の回動力を扉開閉補助アーム5に伝達するものである。本第一実施形態における回動伝達部材6は、図8および図9に示すように、2枚の板材61,61と、これらの板材61,61の先端を連結するように固定された板状の伝達板部62とから構成されており、前記回転軸37の左右略中央において固定されている。
伝達板部62は、扉開閉補助アーム5の回動受部53に係合して力を伝えやすくするため、回動受部53と同様、扉開閉アーム3の回転軸37を中心とする半径方向に沿って平面状に形成されている。なお、伝達板部62の形状は、上記のものに限定されるものではなく、後述する第二実施形態における伝達板部62を含めて適宜選択されるものである。
また、図2および図10に示すように、扉体2が閉じた状態における回動受部53と伝達板部62との位置関係は、扉体扉開閉補助アーム5の先端部51が扉体2の水路側の扉面23に当接したときに、回動伝達部材6が扉開閉補助アーム5に回動力の伝達を開始しうるように設定されている。本第一実施形態では、扉体2が閉じた状態における回動受部53と伝達板部62とで形成される角度が90度以下であり、約65〜75度が望ましい範囲である。
次に、ガイドローラ7とガイドレール8について説明する。ガイドローラ7およびガイドレール8は、閉じた状態における扉体2と戸当たりc’との水密状態を維持するとともに、扉体2の昇降時に扉体2が必要以上に開かないように動きを案内するものである。
ガイドローラ7は、図1および図2に示すように、扉体2の左右両端部に回転自在に設けられている。ガイドレール8は、前記ガイドローラ7に対向する位置に設けられ、水路cの戸当たりc’面とともにガイドローラ7を案内するものである。具体的には、ガイドレール8の下方から、扉体2を閉じた状態に維持するための狭持部81と、この狭持部81より上方において下降してくる扉体2のガイドローラ7を狭持部81へ案内する案内部82と、この案内部82より上方において水路C側からの水圧や風圧により押された扉体2が必要以上に開かないように押止する押止部83とからなる。また、押止部83は、扉体2の昇降を補助する高さ近傍まで形成されている。
次に、本第一実施形態の引上げ式開閉機1の各構成における作用について、詳細に説明する。
まず、図1および図2に示すように本第一実施形態の引上げ式開閉機1によって水路Cが閉じられた状態における各構成の作用について説明する。
水路Cが閉じられた状態において、扉体2は、水密緩衝部材22を介して水路Cの戸当たりc’と当接している。また、アーム回動手段4の油圧シリンダー41は伸びている状態である。さらに、扉体2に設けられたガイドローラ7は、ガイドレール8の狭持部81と、水路Cの戸当たりc’との間に狭持され、水密緩衝部材22と戸当たりc’とが密着するように扉体2の動きを制限している。よって、水路Cの放水口cは扉体2によって完全に閉じた状態にある。
次に、水路Cを閉じた状態から開放される場合について説明する。まず、水路Cを閉じた状態から開けるには、扉開閉アーム3を回動させて扉体2を上昇させる。本第一実施形態では、アーム回動手段4の油圧シリンダー41を縮めることにより扉開閉アーム3を図2および図10における時計回りに回動させる。
図2、図10および図11の一点鎖線は、扉開閉アーム3の自由端部33の軌跡を示すものである。この軌跡に沿って扉開閉アーム3が扉体2を持ち上げるため、扉体2は上昇しつつ放水口cから離れる方向へ移動する。このとき、扉体2の支持板21と扉開閉アーム3の自由端部33とが回動自在に軸支されているため、扉体2は略垂直状態を維持しながら上昇する。なお、水圧や風圧により扉体2が揺れることもあるが、ガイドローラ7がガイドレール8の案内部82や押止部83によって案内されるので、必要以上に扉体2が開くことはない。
さらに、扉体2は、扉開閉アーム3の自由端部33が回転軸37の高さより高くなると、上昇するとともに水路C側へと近づく軌道をとり、そのまま前記扉開閉アーム3を回動させた場合、扉体2が水路Cに接触ないし衝突してしまう。そこで、本第一実施形態では、扉体2が所定の高さまで上昇すると、図10に示すように、扉開閉補助アーム5の先端部51が扉体2の水路側の扉面23に当接して支えるようになっている。よって、扉体2が水路Cと接触ないし衝突するのを回避できる。
また、回動伝達部材6は、回転軸37と一緒に回動し、扉体2が所定の高さまで上昇すると、ほぼ同時に、回動伝達部材6の伝達板部62が扉開閉補助アーム5の回動受部53に当接する。
そして、図11に示すように、扉体2が所定の高さ以上まで上昇すると、回動伝達部材6は扉開閉アーム3の回動に連動し、扉開閉補助アーム5が同期して同方向に回動する。これにより、扉体2は、水路側の扉面23を扉開閉補助アーム5により支持されながら回動する。よって、扉体2からの加重を扉開閉補助アーム5に分散し、扉体2の加重が当該扉体2の支持板21に集中してしまうのを防ぐことができる。
なお、ガイドレール8が、扉体2の昇降を補助する高さ近傍までしか形成されていないため、扉体2が扉開閉補助アーム5に補助されながら開く際の邪魔にはならない。
そして、扉体2を適当な高さまで上昇させると、水路Cの開放が完了する。
一方、水路Cを閉じる場合は、アーム回動手段4の油圧シリンダー41を伸ばすことにより、扉開閉アーム3を図1における反時計回りに回転させる。この際、扉体2は扉開閉補助アーム5に支持されながら上昇するときと同じ経路に沿って下降する。また、閉鎖経路の途中において、ガイドローラ7がガイドレール8の案内部82の傾斜に沿って案内され、狭持部81と戸当たりc’との間に狭持されることによって、水路Cが閉じられる。
以上のような本第一実施形態の引上げ式開閉機1によれば、以下の効果を得ることができる。
1.大型の水門であっても安定的に扉体2の昇降をさせることができる。
2.アーム回動手段4を使って簡易な構造によって扉体を昇降可能であるため、製作期間の短縮、製造・建設コストの抑制および容易な維持管理が図れる。
3.扉体2を上昇させた際に、扉体2の重さを扉開閉アーム3と扉開閉補助アーム5とに分散して駆動部への負荷を軽減することができる。
4.扉体2の重心近くに支点を置くことができるため、扉体2を僅かな力で安定的に上昇させることができる。
5.ガイドローラ7およびガイドレール8を設けることにより、扉体2と戸当たりc’との水密を維持することができる。
次に、本発明に係る引上げ式開閉機1の第二実施形態について図面を用いて説明する。なお、本第二実施形態の構成のうち、上述した第一実施形態の構成と同等または相当する構成については同一の符号を付し、再度の説明を省略する。
本第二実施形態の引上げ式開閉機1は、図12および図13に示すように、扉体2と、扉開閉アーム3と、アーム回動手段4と、扉開閉補助アーム5と、回動伝達部材6と、ガイドローラ7と、ガイドレール8とから構成される。
本第二実施形態における扉開閉アーム3は、第一扉開閉アーム31および第二扉開閉アーム32とから構成される。ただし、第一実施形態とは異なり、各扉開閉アーム3は連結されておらず、それぞれの基端部34は回転軸37によって水路C上方で回動自在に設置されている。
また、本第二実施形態における回動伝達部材6は、図14に示すように、扉開閉アーム3と一体的に形成されている。具体的には、扉開閉アーム3に対して回転軸37の近傍位置に設けられ、伝達板部62が右側または左側に突出するように設けられている。
本第二実施形態における扉開閉補助アーム5は、第一扉開閉補助アーム54と第二扉開閉補助アーム55とからなり、扉開閉アーム3に設けられた回動伝達部材6と係合しうるように、それぞれの回転軸37の右側または左側に回動自在に設けられている。
また、アーム回動手段4は、2つの油圧シリンダー41,41により、第一扉開閉アーム31および第二扉開閉アーム32にそれぞれ連結されている。
次に、本第二実施形態の引上げ式開閉機1における各構成の作用を以下に説明する。
本第二実施形態におけるアーム回動手段4は、2つの油圧シリンダー41,41を同期させて伸縮させることにより第一扉開閉アーム31および第二扉開閉アーム32を回動させる。従って、複雑な制御を必要とせずに各油圧シリンダー41,41の動作を連動させて駆動することができる。
第一扉開閉アーム31および第二扉開閉アーム32が回動することにより扉体2が吊り上げられて上下に昇降する。また、第一扉開閉アーム31および第二扉開閉アーム32の回動に伴ってこれらと一体的に構成されている回動伝達部材6が同方向に回動する。
そして、回動伝達部材6は、扉体2が所定の高さまで上昇すると、第一扉開閉補助アーム54および第二扉開閉補助アーム55に回動力を伝達する。第一扉開閉補助アーム54および第二扉開閉補助アーム55は、それぞれの先端部51が扉体2の水路側の扉面23に当接することにより、扉体2を2つの支点で安定的に支えることになる。
以上のような本第二実施形態の引上げ式開閉機1によれば、アーム回動手段4として2つの油圧シリンダー41,41を用いることにより、より大型化する扉体2の開閉動作を安全に行うことができる。また、2つの扉開閉補助アーム54,55により扉体2を支持するため、より安定的に扉体2の回動を補助することができる。
なお、本発明に係る引上げ式開閉機1は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。
例えば、図示しないが、扉開閉補助アーム5の扉体2に対する当接状態について、扉面23に係合しうる溝等を設け、扉体2が所定の高に以上に上昇したとき、扉開閉補助アーム5がこの溝に係合して扉体2を支持するようにしてもよい。
1 引上げ式開閉機
2 扉体
3 扉開閉アーム
4 アーム回動手段
5 扉開閉補助アーム
6 回動伝達部材
7 ガイドローラ
8 ガイドレール
21 支持板
22 水密緩衝部材
23 水路側の扉面
31 第一扉開閉アーム
32 第二扉開閉アーム
33 自由端部
34 基端部
35 連結部
36 軸孔
37 回転軸
41 油圧シリンダー
42 軸受
51 先端部
52 基端部
53 回動受部
54 第一扉開閉補助アーム
55 第二扉開閉補助アーム
61 板材
62 伝達板部
81 狭持部
82 案内部
83 押止部
C 水路
c 放水口
c’ 戸当たり

Claims (4)

  1. 水路の放水口を開閉する扉体と、この扉体を自由端部にて回動自在に軸支するとともに基端部を前記水路上方にて回動自在に軸支された扉開閉アームと、この扉開閉アームを前記基端部を中心に正逆方向に回動させるアーム回動手段とを有し、前記アーム回動手段によって前記扉開閉アームを正逆方向に回動させることにより前記扉体を昇降させて前記放水口を開閉させる引上げ式開閉機であって、
    前記扉体が所定の高さ以上の位置に昇降された場合、その先端部を前記扉体の水路側の扉面に当接させて前記扉体を支持するとともに、前記扉開閉アームに連動して同方向に回動することで前記扉体の昇降を補助する扉開閉補助アームを有する引上げ式開閉機。
  2. 前記扉開閉アームの回転軸上に設けられて前記扉開閉アームに連動して回動するとともに、前記扉体が所定の高さ以上の位置に昇降された場合、前記扉開閉補助アームに係合して前記アーム回動手段の回動力を前記扉開閉補助アームに伝達する回動伝達部材を有する請求項1に記載の引上げ式開閉機。
  3. 前記扉開閉アームと一体的に形成されてこの扉開閉アームに連動して回動するとともに、前記扉体が所定の高さ以上の位置に昇降された場合、前記扉開閉補助アームに係合して前記アーム回動手段の回動力を前記扉開閉補助アームに伝達する回動伝達部材を有する請求項1に記載の引上げ式開閉機。
  4. 前記扉体の左右両端部には、回転自在なガイドローラが設けられているとともに、このガイドローラに対向する位置には、前記扉体を閉じた状態から前記扉開閉補助アームが前記扉体の昇降を補助する高さ近傍まで前記ガイドローラを案内するガイドレールが設けられている請求項1から請求項3のいずれかに記載の引上げ式開閉機。
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