JP6870820B2 - ワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置 - Google Patents

Description

本発明は、昇降動作により水門又は陸閘を開閉する扉体を動力で上昇させる一方、該扉体を自重で降下させるワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置に関するものである。

一般に、河川等の水路には、適宜に水路を閉止して、水を貯留したり、水位を高めて分岐水路等に水を流したり、水路内の水の流量を調整したりするために、該水路を閉止又は開通させる水門（ウオーターゲート）が設けられる。また、防潮堤や河川の堤防などの途切れ部には、通常時には通行等のために開かれ、津波や増水の際には閉じられる陸閘（フラッドウオールゲート）が設けられる。そして、このような水門又は陸閘としては、扉体を動力で上昇させて水路又は途切れ部を開通させる一方、自重で降下させて水路又は途切れ部を閉止するようにした自重降下式のゲート開閉装置が広く用いられている。このような自重降下式のゲート開閉装置は、地震や台風などの災害時において動力源が機能を喪失したときでも扉体を自重で降下させて水門又は陸閘を閉じることができるので、洪水や津波による被害を防止又は軽減するのに有利である。

そして、自重降下式のゲート開閉装置は、一般に、扉体を懸下するワイヤロープと、ワイヤロープを巻回する回転可能なワイヤドラムとを有し、電動機や減速機などを備えたドラム駆動機構によりワイヤドラムを回転させワイヤロープを巻回して扉体を吊り上げ、ゲートを開くようにしている（ワイヤロープウインチ式）。また、ゲートを閉じるときには、電動機とワイヤドラムとの力学的係合を解除し、扉体を自重で降下させ、ワイヤロープの巻回を解いてゲートを閉じるようにしている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特開２０１３−５００１９号公報 特開２０１４−４７４７１号公報 特開２０１５−７１９２２号公報

しかしながら、例えば特許文献１〜３に開示された従来のワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置においては、ドラム駆動機構が、電動機、複数のブレーキ装置、差動歯車機構、減速装置等を備えた非常に大掛かりなものであり、またその構造が複雑であるので、その建設費や運転費が高くなるといった問題がある。なお、後記のように、常用の電動機に加えて予備電動機ないしは予備エンジンを設置する場合は、その構造が一層複雑なものとなり、建設費や運転費が一層高くなる。

また、従来のワイヤロープウインチ式のゲートでは、通常、電動機や制御盤などは商用電源から供給される電力で動作するので、地震や台風などの災害時において、商用電源が機能しないとき（電源喪失）、あるいは電動機や制御盤が破損又は破壊されたとき（以下、このような状況を「緊急時」という。）には、ゲートの開閉が困難であるといった問題がある。そこで、ワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置では、緊急時におけるゲートの開閉を可能にする設備を設けるのが望ましい。

例えば、国土交通省に係る「ダム・堰施設技術基準（案）」や「ゲート用開閉装置（機械式）設計要領（案）」によれば、水門設備（ゲート）は、「開閉用予備動力設備」として、操作の安全性や確実性を考慮して予備電動機を設置するとともに、機側に専用の予備発電設備を設けるのが望ましい、との指針が示されている。さらに、フォールトトレラント、すなわち構成要素の一部が故障又は停止しても予備の系統に切り替えるなどして機能を保ち、正常に可動させ続けることを可能にする手段として、ゲート開閉装置には主動力のほかに設備の重要度に応じた適切な予備動力源を設け、故障時でも最低限の開閉機能を確保するといった動力源の二重化が推奨されている。

なお、一般に、ワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置には手動ハンドルが付設されるが、緊急時に手動ハンドルでゲートを迅速に開閉することは極めて困難である。また、既設の電動機の予備動力源として、切替装置に「可搬式シャフト開閉機」を接続するといった対応も考えられるが、一般に用いられている可搬式シャフト開閉機では、ゲート開閉速度が約０．０１ｍ／ｍｉｎと非常に遅く、またフレキシブルシャフトの異常発熱によりその操作を適宜に停止・冷却させる必要があり、予備動力源としては実用性に欠けるといった問題がある。また、可搬式シャフト開閉機に代わる開閉機構を用いるとしても、切替装置の内部歯車は手動操作を前提として開発されたものであるので、内部歯車の強度の観点から、ゲート開閉速度の高速化は困難である。このため、より実用的な予備動力源が必要とされている。

そこで、商用電源のバックアップとして、予備発電機を設けるといった対応も考えられる。しかしながら、このような対応は、設備費が非常に高くつき、また電動機や制御盤が破損し又は破壊されたときには用をなさないといった問題がある。

また、ワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置の一般的な予備動力方式として、予備電動機を設置し、あるいは予備エンジンを設置するなどといった、予備動力源を常設する方法も考えられる。このような予備動力源の常設は、故障時の社会的影響度が非常に高い設備におけるバックアップとして、迅速性に優れたものであるものの、いずれも多額の設備投資と維持管理費用が必要であり、またかなり大きな設置スペースを必要とするといった問題がある。なお、予備電動機を設置する方法は、切替操作が不要で、操作方法が常用電動機と同様に容易であるといった利点があるものの、制御盤が破損し又は破壊されたときには用をなさないといった問題がある。また、予備エンジンを設置する方法は、電源喪失時や制御盤の故障時でも運転が可能であるといった利点があるものの、始動不良が生じやすいため定期的な試運転が必要であるといった問題がある。

本発明は、前記従来の問題を解決するためになされたものであって、緊急時において迅速にゲートを開閉することを可能する、構造が簡素かつコンパクトであり、設置及び維持に要する費用が少ないワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置を提供することを解決すべき課題とする。

前記課題を解決するためになされた本発明の第１の態様に係るワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置は、昇降動作により水門又は陸閘を開閉する扉体を動力で上昇させる一方、該扉体を自重（重力）で降下させるように構成されている。そして、このゲート開閉装置は、ワイヤロープと、回転可能なワイヤドラムと、減速機と、電動機と、油圧モータと、油圧回路と、緊急油圧装置とを備えている。

ここで、ワイヤロープは扉体を懸下する（吊り下げる）。ワイヤドラムはワイヤロープを巻回する（巻きつける）。減速機は、ワイヤドラムの回転シャフトと歯車対を介して力学的に係合し、又は前記回転シャフトに同軸状に連結されて該回転シャフトを回転駆動し又は該回転シャフトによって回転駆動（逆回転駆動）される出力シャフトと、入力シャフトと、入力シャフトの回転を減速して出力シャフトに伝達し、又は出力シャフトの回転を増速して入力シャフトに伝達する歯車機構（噛合歯車機構）とを有する。電動機は、入力シャフトと歯車対を介して力学的に係合し、又は前記入力シャフトに同軸状に連結されて、該入力シャフトを回転駆動し又は該入力シャフトによって回転駆動される電動機回転軸を有する。油圧モータは、入力シャフト、又は入力シャフト及び出力シャフト以外の歯車機構の歯車回転軸（中間シャフト）と歯車対を介して力学的に係合し、又は前記入力シャフトもしくは前記歯車回転軸に同軸状に連結されて入力シャフトもしくは歯車回転軸（中間シャフト）を回転駆動し、又は入力シャフトもしくは歯車回転軸（中間シャフト）によって回転駆動（逆回転駆動）される油圧モータ回転軸を有する。油圧回路は、油圧モータと作動油貯槽との間で作動油を循環させる。緊急油圧装置は、油圧回路に任意に（又は適宜に）接続して油圧モータに対して作動油を給排することが可能である。

本発明の第２の態様に係るワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置は、ワイヤロープと、回転可能なワイヤドラムと、減速機と、電動機と、油圧モータと、油圧回路と、緊急油圧装置とを備えている。このゲート開閉装置において、油圧モータは、電動機回転軸と歯車対を介して力学的に係合し、又は前記電動機回転軸に同軸状に連結されるとともに、電動機回転軸を介して又は電動機回転軸を介することなく、入力シャフトを回転駆動し又は入力シャフトによって回転駆動（逆回転駆動）される油圧モータ回転軸を有する。このゲート開閉装置のその他の構成は、本発明の第１の態様に係るゲート開閉装置と同様である。

本発明の第２の態様に係るワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置において、油圧モータ回転軸は、電動機回転軸が入力シャフトと力学的に係合する側と反対側で電動機回転軸と力学的に係合するものであってもよい。また、油圧モータ回転軸は、電動機回転軸が入力シャフトと力学的に係合する側で電動機回転軸と係合するものであってもよく、この場合は入力シャフトと電動機回転軸と油圧モータ回転軸との間に、電動機回転軸と油圧モータ回転軸とを差動させる動力切換装置を配設してもよい。

本発明の第１〜第２の態様に係るゲート開閉装置において、油圧回路は、油圧モータの一方の作動油給排ポートと作動油貯槽とを接続する第１作動油通路と、油圧モータの他方の作動油給排ポートと作動油貯槽とを接続する第２作動油通路とを有しているのが好ましい。この場合、第１作動油通路に、該第１作動油通路を開閉する第１開閉弁と、第１開閉弁より油圧モータ側で該第１作動油通路と連通する第１外部接続ポートとが介設される一方、第２作動油通路に、該第２作動油通路を開閉する第２開閉弁と、第２開閉弁より油圧モータ側で該第２作動油通路と連通する第２外部接続ポートとが介設されているのが好ましい。また、緊急油圧装置は、一方の端部に第１外部接続ポート（及び／又は第２外部接続ポート）に接続することが可能なポート接続具が取り付けられ、他方の端部に作動油容器（例えば、作動油貯槽）に導入することが可能な作動油給排口が設けられた第１油路と、一方の端部に第２外部接続ポート（及び／又は第１外部接続ポート）に接続することが可能なポート接続具が取り付けられ、他方の端部に作動油容器（例えば、作動油貯槽）に導入することが可能な作動油給排口が設けられた第２油路と、第１油路又は第２油路に介設され、単独で動作する動力源によって駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプよりポート接続具側で第１油路及び第２油路にわたって（またがって）介設され、第１油路及び第２油路における作動油給排経路を切り換える油路切換装置（例えば、油路切換弁）とを備えているのが好ましい。

本発明の第３の態様に係るワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置は、ワイヤロープと、ワイヤドラムと、減速機と、油圧モータと、作動油給排装置と、緊急油圧装置とを備えている。このゲート開閉装置において、油圧モータは、入力シャフトと力学的に係合し（又は連結され）、該入力シャフトを回転駆動し又は該入力シャフトによって回転駆動（逆回転駆動）される油圧モータ回転軸を有する。作動油給排装置は、油圧モータに接続された２つの作動油給排通路を介して、油圧モータに対して作動油を給排する。緊急油圧装置は、作動油給排通路に任意に（又は適宜に）接続して油圧モータに対して作動油を給排することが可能である。なお、このゲート開閉装置は、電動機を備えていない。このゲート開閉装置のその他の構成は、本発明の第１の態様に係るゲート開閉装置と同様である。

本発明の第３の態様に係るゲート開閉装置において、作動油給排通路は、油圧モータの一方の作動油給排ポートに接続された第１作動油通路と、油圧モータの他方の作動油給排ポートに接続された第２作動油通路とを有しているのが好ましい。この場合、第１作動油通路に、該第１作動油通路を開閉する第１開閉弁と、第１開閉弁より油圧モータ側で該第１作動油通路と連通する第１外部接続ポートとが介設される一方、第２作動油通路に、該第２作動油通路を開閉する第２開閉弁と、第２開閉弁より油圧モータ側で該第２作動油通路と連通する第２外部接続ポートとが介設されているのが好ましい。また、緊急油圧装置は、一方の端部に第１外部接続ポート（及び／又は第２外部接続ポート）に接続することが可能なポート接続具が取り付けられ、他方の端部に作動油容器（例えば、作動油貯槽）に導入することが可能な作動油給排口が設けられた第１油路と、一方の端部に第２外部接続ポート（及び／又は第１外部接続ポート）に接続することが可能なポート接続具が取り付けられ、他方の端部に作動油容器（例えば、作動油貯槽）に導入することが可能な作動油給排口が設けられた第２油路と、第１油路又は第２油路に介設され、単独で動作する動力源（例えば、ディーゼルエンジン）によって駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプよりポート接続具側で第１油路及び第２油路にわたって（またがって）介設され、第１油路及び第２油路における作動油給排経路を切り換える油路切換装置とを備えているのが好ましい。

本発明の第１〜第３の態様に係るゲート開閉装置は、複数のブレーキや差動歯車機構などといった大掛かりで複雑な動力伝達機構を必要とせず、また従来のような大掛かりな予備電動機ないしは予備エンジンを設置する必要がないので、該ゲート開閉装置ないしはこれを備えた自重降下式のゲートの構造をコンパクト化することができ、かつ簡素化することができる。また、地震や台風などの災害時において商用電源等の動力源が機能を喪失したときでも、緊急油圧装置により扉体を昇降させてゲート（水門又は陸閘）を開閉することができるので、洪水や津波による災害を防止又は軽減することができる。この場合、緊急油圧装置は、他の予備動力源に比べて、非常に簡素かつコンパクトであり、また低コストであるので、予備動力源として極めて有利なものである。

図１（ａ）は本発明の実施形態１に係るワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置の模式的な一部断面側面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すゲート開閉装置を構成する減速機の拡大された一部断面側面図である。 図２は、図１（ａ）に示すゲート開閉装置の作動油供給装置の構成を示す油圧回路図である。 図３は、図１（ａ）に示すゲート開閉装置で用いられる緊急油圧装置の模式的な側面図である。 図４は、本発明の実施形態１の変形例に係るワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置の一部断面平面図である。 図５（ａ）は本発明の実施形態２に係るワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置の模式的な一部断面側面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に示すゲート開閉装置を構成する減速機の拡大された一部断面側面図である。 図６は、図５（ａ）に示すゲート開閉装置の作動油供給装置の構成を示す油圧回路図である。 図７（ａ）は本発明の実施形態３に係るワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置の模式的な一部断面側面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）に示すゲート開閉装置を構成する減速機の拡大された一部断面側面図である。 図８は、図７（ａ）に示すゲート開閉装置の作動油供給装置の構成を示す油圧回路図である。 図９（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施態様２に係るゲート開閉装置における電動機と油圧モータの係合形態のいくつかの具体例を示す模式図である。 図１０（ａ）〜（ｄ）は、入力シャフトと電動機回転軸と油圧モータ回転軸との間に、電動機回転軸と油圧モータ回転軸とを差動させる動力切換装置を配設した本発明の実施態様２に係るゲート開閉装置の具体例を示す模式図である。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明のいくつかの実施形態を具体的に説明する。
（実施形態１）
以下、図１〜図３を参照しつつ、本発明の実施形態１に係る、自重降下式の水門に用いられるワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置Ｓ１を説明する。なお、実施形態１に係るゲート開閉装置Ｓ１は、自重降下式の陸閘にも応用することができる。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、河川や農業用水路などの水路（図示せず）に設置された水門１は、昇降動作により水門を開閉する扉体２を動力で上昇させる一方、該扉体２を自重で降下させるようになっている。すなわち、水門１は、扉体２の昇降動作によって開閉される。扉体２はワイヤロープ３によって懸下され、このワイヤロープ３はワイヤドラム４に巻回されている。ワイヤドラム４は、その中心部に位置する回転シャフト５に同軸状に取り付けられ、回転シャフト５と一体回転する。回転シャフト５は、回転シャフト支持部６によって回転可能に支持されている。

回転シャフト５及びワイヤドラム４が、後で説明する電動機２５又は油圧モータ２９により回転駆動されて所定の回転方向（例えば、回転シャフト支持部側からみて時計回り方向）に回転すると、ワイヤロープ３がワイヤドラム４に巻き取られ、扉体２は上昇する。また、扉体２が自重（重力）で下降すると、ワイヤロープ３によってワイヤドラム４が前記所定の回転方向と反対方向に回転させられ、ワイヤロープ３の巻回が解かれる。回転シャフト５は、その中心軸の伸びる方向に関してワイヤドラム４と反対側で、連結具７（カップリング）によってヘリカル減速機８（以下「減速機８」という。）の出力シャフト９に同軸状に連結されている。ここで、回転シャフト５と出力シャフト９とを、連結具７で連結するのではなく、歯車対等を介して力学的に係合させ、動力を伝達させるようにしてもよい。なお、ゲート開閉装置Ｓ１にヘリカル減速機以外の減速機を用いることができるのはもちろんである。

減速機８は、出力シャフト９に加えて、入力シャフト１１と、入力シャフト１１と出力シャフト９の間に配置された第１〜第３中間シャフト１２〜１４とを備えている。詳しくは図示していないが、出力シャフト９、入力シャフト１１及び第１〜第３中間シャフト１２〜１４は、減速機８のハウジング１０に固定された軸受によって回転可能に支持されている。そして、入力シャフト１１には、第１歯車１５が同軸状に取り付けられている。第１中間シャフト１２には、第２歯車１６と第３歯車１７とが同軸状に取り付けられている。第２中間シャフト１３には、第４歯車１８と第５歯車１９とが同軸状に取り付けられている。第３中間シャフト１４には、第６歯車２０と第７歯車２１とが同軸状に取り付けられている。出力シャフト９には、第８歯車２２が同軸状に取り付けられている。第１〜第８歯車１５〜２２には、ヘリカルギヤが用いられている。なお、ヘリカルギヤ以外の歯車を用いてもよいのはもちろんである。

ここで、第１歯車１５と第２歯車１６は１より大きい所定の歯車比（例えば、５.１）で噛み合い、第３歯車１７と第４歯車１８は１より大きい所定の歯車比（例えば、３.６）で噛み合い、第５歯車１９と第６歯車２０は１より大きい所定の歯車比（例えば、４.０）で噛み合い、第７歯車２１と第８歯車２２は１より大きい所定の歯車比（例えば、４.３）で噛み合っている。つまり、減速機８は、入力シャフト１１から出力シャフト９へ、約３１５の変速比でトルクを増大させ、第１中間シャフト１２から出力シャフト９へは、約６２の変速比でトルクを増大させる。なお、扉体２の自重による降下時において、出力シャフト９から入力シャフト１１又は第１中間シャフト１２にトルクが伝達される場合（逆駆動される場合）の変速比は、入力シャフト１１又は第１中間シャフト１２から出力シャフト９へトルクが伝達される場合の変速比の逆数となる（増速される）。

ゲート開閉装置Ｓ１は、電源が正常に機能する通常時において扉体２を上昇させるときに、入力シャフト１１を回転駆動する電動機２５を備えている。電動機２５の回転子に固定された電動機回転軸（図示せず）は連結具ないしはカップリング（図示せず）を介して入力シャフト１１に同軸状に連結されている。電動機２５へは、電源（図示せず）から、導線２６及び制御盤２７を介して商用電力が供給されるようになっている。なお、入力シャフト１１と電動機回転軸とを、連結具ないしはカップリングで連結するのではなく、歯車対等を介して力学的に係合させ、動力を伝達させるようにしてもよい。

さらに、ゲート開閉装置Ｓ１は油圧モータ２９を備えている。油圧モータ２９の出力軸である油圧モータ回転軸３１は、カップリング３２を介して第１中間シャフト１２に同軸状に連結されている。なお、第１中間シャフト１２と油圧モータ回転軸３１とを、カップリング３２で連結するのではなく、歯車対等を介して力学的に係合させ、動力を伝達させるようにしてもよい。そして、油圧モータ２９と、作動油を貯留する作動油貯槽３４との間に、第１作動油通路３５及び第２作動油通路３６を有し油圧モータ２９に対して作動油を給排する油圧回路Ｃ１が設けられている。作動油貯槽３４は、比較的小容量（例えば、０．２〜０．５ｍ^３）のタンクであり、油圧モータ２９より高い位置（例えば、１〜１０ｍ、あるいは５〜２０ｍ高い位置）に配置されている。

ワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置Ｓ１では、緊急時にワイヤドラム４を回転させるための回転力が必要であるので、ワイヤドラム４を回転駆動するアクチュエータとして、開閉揚程、開閉速度、コスト、レイアウト性の観点から、一般にコンパクトかつ簡素な構造である油圧モータ２９を用いている。油圧モータ２９は、機械式のゲート開閉装置における電動機と減速機とを組み合わせた機能を有しており、一般産業用として十分な生産管理がなされ、品質及び信頼性が高く、使用実績も多い機械である。

前記のとおり、ゲート開閉装置Ｓ１では、電動機２５が入力シャフト１１に連結される一方、油圧モータ２９が第１中間シャフト１２に連結され、電動機２５と油圧モータ２９との間には、とくには動力源の切替装置ないしは作動歯車機構は設けられていない。一般的には、この種のゲート開閉装置において２つの動力源を設ける場合、一方の動力源と他方の動力源の間に、切替装置や差動歯車機構が設置されるが、この場合はゲート開閉機構の部品点数が増え、構造が複雑化し、その設置に多額の費用を要することとなる（例えば、３００〜５００万円）。そこで、本発明に係るゲート開閉装置Ｓ１では、緊急操作のための使用を主たる目的としていることから、切替装置や差動歯車機構は設けず、機器レイアウトのコンパクト化や、部品点数の削減による故障発生率の低減を図り、さらにコスト縮減を図り、水門を管理する多数の機関や施設への展開ないしは応用を促進するようにしている。

なお、緊急油圧装置Ｒは、後で説明するように、可搬式として様々なゲート開閉装置に対応することができる。一方、油圧モータ２９は可搬式とせず、減速機８に固定する常設式としている。これは、およそ次の理由による。すなわち、油圧モータ２９の出力を既存のゲート開閉装置に入力するには、強力なトルクと一定の回転が必要であり、精密な据付管理（水平度、軸芯高さ）が必要とされる。したがって、油圧モータ２９を可搬式とした場合、熟練した操作員による据付管理が必要となる。さらに、開閉トルクと回転数（必要油量）は各ゲート開閉装置に固有の設計条件となるため、種々のゲート開閉装置で共通に用いることが可能な油圧モータを作成するのは困難である。そこで、油圧モータ２９は、総合的な見地から常設式としている。なお、油圧モータ２９は非常に安価であるので、各ゲート開閉装置に油圧モータ２９を常設しても、さほどコストはかからず、実質的には設置の支障とはならない。

ゲート開閉装置Ｓ１では、油圧モータ回転軸３１を、カップリング３２を介して第１中間シャフト１２に連結しているので、既存の減速機８を利用する場合は、該減速機８ないしは第１中間シャフト１２を、油圧モータ回転軸３１と連結することが可能なように改造又は作成する必要がある。この場合、減速機８全体を工場に持ち込むことなく、ハウジング１０の上蓋を開き、第１中間シャフト１２とこれに取り付けられた第２、第３歯車１６、１７を取り外して工場へ持ち込み、第２、第３歯車１６、１７は再利用し、第１中間シャフト１２のみを新調又は加工すればよい。したがって、油圧モータ回転軸３１を第１中間シャフト１２に連結するこの方式は、納期及びコストの点から非常に有利である。

ゲート開閉装置Ｓ１では、油圧モータ回転軸３１を、カップリング３２を介して第１中間シャフト１２に連結しているが、油圧モータ回転軸３１を入力シャフト中心軸が伸びる方向に関して電動機２５と反対側の端部で、カップリングを介して入力シャフト１１に同軸状に連結してもよい。また、油圧モータ回転軸３１を、カップリングを介して第１中間シャフト１２以外の中間シャフト（例えば、第３中間シャフト１３）に同軸状に連結してもよい。このように、実施形態１に係るゲート開閉装置Ｓ１では、油圧モータ２９から減速機８への回転力（トルク）の入力を、減速機８の構造（例えば、段数）に応じて自由に設定することができる。

図２は、油圧モータ２９に対して作動油を給排する油圧回路Ｃ１の油圧回路図である。なお、図２は、便宜上、油圧回路Ｃ１に緊急油圧装置Ｒが接続された状態を示しているが、通常時には、油圧回路Ｃ１に緊急油圧装置Ｒは接続されない。図２に示すように、油圧回路Ｃ１を構成する第１作動油通路３５の一方の端部は油圧モータ２９の第１作動油給排ポート４０に接続され、他方の端部は作動油貯槽３４に接続され、作動油貯槽３４内に貯留された作動油に浸漬されている。また、第２作動油通路３６の一方の端部は油圧モータ２９の第２作動油給排ポート４１に接続され、他方の端部は作動油貯槽３４に接続され、作動油貯槽３４内に貯留された作動油に浸漬されている。

油圧回路Ｃ１には、第１作動油通路３５と第２作動油通路３６とを接続する第１バイパス通路４２が設けられ、この第１バイパス通路４２に第１作動油通路３５内ないしは第２作動油通路３６内の作動油の圧力を調整するリリーフ弁４３が介設されている。さらに、第１バイパス通路４２より油圧モータ側に、第１作動油通路３５と第２作動油通路３６とを接続する第２バイパス通路４４が設けられ、この第２バイパス通路４４に、第１作動油通路３５内又は第２作動油通路３６内の作動油の流量を調整する流量調整弁４５が介設されている。

第１バイパス通路４２より作動油貯槽側において、第１作動油通路３５には一連型の多目的ストップバルブである第１多機能弁４６が設けられる一方、第２作動油通路３６には一連型の多目的ストップバルブである第２多機能弁４７が設けられている。ここで、第１、第２多機能弁４６、４７を、前記とは異なる位置、例えば油圧モータ２９に近い位置で第１、第２作動油通路３５、３６に設けてもよい。なお、第１多機能弁４６及び第２多機能弁４７は、例えば災害時等において停電等により電動機２５が機能しないときに、油圧回路Ｃ１に緊急油圧装置Ｒを接続するために用いられるが、その用途はこのような緊急油圧装置Ｒの接続に限られる訳ではなく、例えば油圧計の接続や作動油の漏れの点検などといった種々の操作に用いることができる。

第１多機能弁４６は、手動式の開閉弁４６ａと、第１外部接続ポート４６ｂと、第２外部接続ポート４６ｃとを備えている。開閉弁４６ａは、第１バイパス通路４２より作動油貯槽側において第１作動油通路３５に介設され、手動操作で第１作動油通路３５を開閉することができる。また、第１外部接続ポート４６ｂは、開閉弁４６ａより作動油貯槽側で第１作動油通路３５と連通し、第２外部接続ポート４６ｃは、開閉弁４６ａより油圧モータ側で第１作動油通路３５と連通している。第２多機能弁４７は、第１多機能弁４６と同様の構造を有するものであり、開閉弁４７ａと第１外部接続ポート４７ｂと第２外部接続ポート４７ｃとを備えている。なお、第１、第２多機能弁４６、４７の各外部接続ポート４６ｂ、４６ｃ、４７ｂ、４７ｃは同一構造である。

緊急油圧装置Ｒは、第１油路５０及び第２油路５１と、外部から定常的にエネルギ（例えば、商用電力）を供給されることなく単独で動作する原動機５２（例えば、ディーゼルエンジン）によって駆動される油圧ポンプ５３と、第１油路５０と第２油路５１とにわたって（またがって）設けられた手動式の油路切換弁５４とを備えている。そして、第１油路５０の一方の端部には、第１多機能弁４６の第２外部接続ポート４６ｃの接続具に接続することができる、逆止弁を備えた接続具５０ａが取り付けられる一方、第２油路５１の一方の端部には、第２多機能弁４７の第２外部接続ポート４７ｃの接続具に接続することができる、逆止弁を備えた接続具５１ａが取り付けられている。また、第１、第２油路５０、５１の他方の端部には、それぞれ作動油給排口５０ｂ、５１ｂ（開口部）が設けられている（図３参照）。なお、第１、第２油路５０、５１の各接続具５０ａ、５１ａは、第１、第２多機能弁４６、４７のいずれの外部接続ポート４６ｂ、４６ｃ、４７ｂ、４７ｃにも接続することができるものである。

油路切換弁５４は、第１、第２油路５０、５１内の作動油の流れを順方向又は逆方向に切り換える。具体的には、油路切換弁５４は手動操作され、油圧ポンプ５３から吐出された高圧の作動油を第１油路５０（油路切換弁５４に対して油圧ポンプ５３と反対側の部分）を介して外部に供給する第１の状態と、第２油路５１（油路切換弁５４に対して油圧ポンプ５３と反対側の部分）を介して外部に供給する第２の状態と、作動油を外部には供給しない第３の状態のいずれかにセットすることができる。

図３に示すように、緊急油圧装置Ｒは可搬式のものであり、移動用の車輪５５が取り付けられたフレーム５６内に配設された、軽量かつコンパクトな構造のものである。したがって、緊急油圧装置Ｒは、適当な場所に保管しておけば、地震等による災害時ないしは緊急時には、迅速かつ容易に移動させて油圧回路Ｃ１に接続し、扉体２で水門１を支障なく開閉することができる。この緊急油圧装置Ｒは、容易に移動させることができるので、複数のゲート開閉装置で共用することができる。

なお、緊急油圧装置Ｒ（特許出願中：特願2013-092670）は、本願出願人（独立行政法人水資源機構及び株式会社ユーテック）が共同で開発したものであり、油圧シリンダ方式のゲート・バルブの予備動力として電源喪失時（商用電源喪失時、予備発電機故障時）、制御盤（機側操作盤）故障時あるいは油圧ユニット故障時のいずれの場合においても、現地に持ち込み、油圧ユニットの露出配管部にある多機能弁に接続するだけで、ゲート開閉装置を動作させることができるものである。

前記のとおり、緊急油圧装置Ｒは複数のゲート開閉装置Ｓ１で共用することができるので、ゲート開閉装置Ｓ１毎に装備する必要はない。したがって、非常に経済的である。一般に、ゲート開閉装置の予備動力源は、ゲート開閉装置の故障によって生じる社会的影響度を考慮する必要がある。そこで、すべての設備に予備動力源を常設するのではなく、故障時の緊急操作に対し社会的影響度から、一定の許容度がある施設には複数の設備に共用が可能な可搬式の予備動力源を持ち込む方法を採用したほうが、設備費及び維持管理費の点で有利となる。

一般に、ワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置に用いられている可搬式の予備動力源はシャフト開閉機が主流であるが、シャフト開閉機には前記のとおりの問題がある。これに対して、緊急油圧装置Ｒは実用的で安価な予備動力源である。一般に、施設管理者の立場からは、可搬式の予備動力を複数台保有することは、維持管理上、手間やコストの面から不利となる。しかしながら、緊急油圧装置Ｒを用いる場合は、例えば油圧シリンダ方式のゲート開閉装置ですでに保有している緊急油圧装置を利用して、ワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置Ｓ１を開閉することができる。

以下、本発明の実施形態１に係るゲート開閉装置Ｓ１の操作手順の一例を説明する。
（１） 通常時に水門を開く場合
電源が正常に機能する通常時に水門１を開く場合は、制御盤２７を操作して電動機２５に電力を供給し、これを回転させる。このとき、電動機回転軸の回転は減速機８によって減速され、ワイヤドラム４に伝達される。その結果、ワイヤドラム４は所定の回転方向に回転し、ワイヤロープ３を巻き取って扉体２を上昇させる。これにより、水門１が開かれる。扉体２が所定の位置まで上昇したときに、電動機２５への電力の供給を停止するとともにワイヤドラム４をロックする。これにより、扉体２はその位置に固定・保持される。

このとき、油圧モータ回転軸３１が第１中間シャフト１２によって回転駆動される。その結果、油圧モータ２９はポンプとして機能し、油圧モータ内の油室と作動油貯槽３４との間で第１、第２作動油通路３５、３６を介して作動油が循環する。すなわち、作動油は空回り状態となり、これにより固着や油切れによる発錆等のトラブルが防止され、緊急操作時の信頼を向上させることができる。この場合、第１中間シャフト１２及び油圧モータ回転軸３１の回転速度は比較的小さいので、作動油の循環量は比較的少なく、作動油の流れはさほど第１中間シャフト１２の回転抵抗とはならない。したがって、電動機２５ないし減速機８は、油圧モータ２９によってほとんど制動されることはない。

（２） 通常時に水門を閉じる場合
通常時に水門１を閉じる場合は、電動機２５への電力を停止した状態で、ワイヤドラム４のロックを解除する。これにより、扉体２は重力（自重）により、上昇時に比べて高速で下降し、これに伴ってワイヤロープ３のワイヤドラム４に巻回されていない部分が下方に移動する。その結果、ワイヤロープ３によってワイヤドラム４が、水門１を開く場合とは逆の方向に回転させられる。このワイヤドラム４ないしは回転シャフト５の回転は、減速機８の出力シャフト９に伝達され、減速機８の歯車機構により増速されて、第１中間シャフト１２さらには入力シャフト１１に伝達される。

このとき、油圧モータ回転軸３１が第１中間シャフト１２によって回転駆動される。なお、電動機回転軸も回転駆動され空回りする。その結果、油圧モータ２９はポンプとして機能し、油圧モータ２９内の油室と作動油貯槽３４との間で第１、第２作動油通路３５、３６を介して作動油が循環する。かくして、扉体２は適切な速度で下降し、水路の底に激突することなく水門１を閉じる。

（３） 緊急時に水門を開く場合
地震、台風等の災害により電源、制御盤２７あるいは電動機２５が正常に機能しない緊急時に水門１を開く場合は、第１、第２多機能弁４６、４７の開閉弁４６ａ、４７ａを手動操作で閉じた上で、第１油路５０の接続具５０ａを第１多機能弁４６の第２外部接続ポート４６ｃに接続するとともに、第２油路５１の接続具５１ａを第２多機能弁４７の第２外部接続ポート４７ｃに接続する。そして、第１、第２油路５０、５１の他方の端部の作動油給排口５０ｂ、５１ｂを作動油貯槽３４内の作動油中に導入（浸漬）する。なお、作動油給排口５０ｂ、５１ｂを、作動油貯槽３４以外の作動油容器に貯留された作動油に導入（浸漬）してもよい。

次に、原動機５２を始動し、原動機５２の駆動力で油圧ポンプ５３を作動させる。この後、油路切換弁５４を、第１油路５０を介して外部に作動油を供給する第１の状態にセットする。これにより、作動油貯槽３４内の作動油は、油圧ポンプ５３によって、第１油路５０と、第１多機能弁４６の第２外部接続ポート４６ｃと、第１作動油通路３５と、第１作動油給排ポート４０とを経由して、油圧モータ２９の油室に高圧状態で供給される。その結果、油圧モータ回転軸３１が回転させられる。油圧モータ回転軸３１を回転させて圧力が低下した作動油は、第２作動油給排ポート４１と、第２作動油通路３６と、第２多機能弁４７の第２外部接続ポート４７ｃと、第２油路５１とを経由して、作動油貯槽３４内に還流する。

かくして、油圧モータ回転軸３１の回転は減速機８によって減速され、ワイヤドラム４に伝達される。その結果、ワイヤドラム４は所定の回転方向に回転し、ワイヤロープ３を巻き取って扉体２を上昇させる。これにより、水門１が開かれる。扉体２が所定の位置まで上昇したときに、油路切換弁５４を、作動油を外部には供給しない第３の状態にセットするとともに、ワイヤドラム４をロックする。これにより、扉体２はその位置に固定・保持される。

（４） 緊急時に水門を閉じる場合
緊急時に水門１を閉じる場合の操作は、前記の通常時に水門１を閉じる場合の操作と実質的に同一であり、扉体２は適切な速度で下降し、水路の底に激突することなく水門１を閉じる。

本発明の実施態様１に係るゲート開閉装置Ｓ１によれば、従来のこの種のゲート開閉装置のように複数のブレーキや差動歯車を設ける必要がないので、該ゲート開閉装置Ｓ１ないしはこれを備えた自重降下式の水門１の構造をコンパクト化することができ、かつ簡素化することができる。また、地震や台風などの災害時において電源等の動力源が機能を喪失したときでも、緊急油圧装置Ｒにより扉体２を昇降させて水門１を開閉することができるので、洪水や津波による災害を防止又は軽減することができる。

（実施形態１の変形例）
以下、図４を参照しつつ、本発明（実施態様１）を既設のワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置（例えば、福岡県女男石頭首工土砂吐ゲート）に応用した実施形態１の変形例に係るゲート開閉装置Ｓ１’を説明する。図４に示すように、この変形例に係るゲート開閉装置Ｓ１’は、基本的には図１に示すゲート開閉装置Ｓ１と同様のものであるが、以下の点で相違する。まず、電動機２５（電動機回転軸）は、図１に示すゲート開閉装置Ｓ１のように電動機回転軸が連結具を介して入力シャフト１１に直接連結されるのではなく、複数の連結具からなる屈曲したリンク機構６０と、油圧押上ブレーキ装置６１（ミューリフタブレーキ）とを介して、減速機８の入力シャフト１１に連結されている。また、減速機８の出力シャフト９は、減速歯車対６２（例えば、歯車比５．５の歯車対）を介してワイヤドラム４の回転シャフトに連結されている。このような図１に示すゲート開閉装置Ｓ１との相違は、ゲート開閉装置Ｓ１’が既設のワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置に本発明を応用したことにより生じたものである。

さらに、図４に示すゲート開閉装置Ｓ１’では、第１作動油通路３５に、第１多機能弁ではなく２つの開閉弁とこれらの開閉弁間で該第１作動油通路３５と連通する外部接続ポートとを有する第１外部接続機構６３が設けられる一方、第２作動油通路３６に、第２多機能弁ではなく２つの開閉弁とこれらの開閉弁間で該第２作動油通路３６と連通する外部接続ポートとを有する第２外部接続機構６４が設けられている。図４に示す例では、緊急油圧装置Ｒは、既設の作動油タンク６５内の作動油を用いることができる。なお、緊急油圧装置Ｒが作動油貯槽３４内の作動油を用いてもよいのはもちろんである。

このゲート開閉装置Ｓ１’において、緊急油圧装置Ｒの使用は、およそ次のような操作手順で行われる。
（１）ゲート開閉装置Ｓ１’の油圧モータ２９の近傍に緊急油圧装置Ｒを搬入して配置する。
（２）第１、第２油路５０、５１の端部の作動油給排口５０ｂ、５１ｂを、既設の作動油タンク６５内又は作動油貯槽３４内の作動油に導入（浸漬）する。
（３）第１、第２作動油通路３５、３６の作動油貯槽側の各開閉弁を閉じる一方、油圧モータ側の各開閉弁を開いた上で、第１油路５０の接続具５０ａを第１外部接続機構６３の外部接続ポートに接続し、第２油路５１の接続具５１ａを第２外部接続機構６４の外部接続ポートに接続する。
（４）電動機２５のブレーキ及び油圧押上式ブレーキ装置６１を手動で開放する。
（５）緊急油圧装置Ｒの原動機５２を始動する（図２、図３参照）。
（６）緊急油圧装置Ｒの油路切換弁５４のレバーを操作して、油圧ポンプ５３から油圧モータ２９に作動油を供給し、水門１を開閉する（図２、図３参照）。

なお、既設のワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置に本発明の実施態様１を応用したこのゲート開閉装置Ｓ１’では、操作上、ワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置に特有の故障である「ワイヤロープ弛み」と「ワイヤロープ過負荷」とに注意する必要がある。ゲート開閉装置Ｓ１’の電源及び制御盤（機側操作盤）が正常に機能している場合、ワイヤロープ端末装置に内蔵された検出装置により警報が発報されるが、電源喪失時や制御盤の故障時にはこのような発報がないため、若干の操作員を必要とする。例えば、緊急油圧装置Ｒの操作に１名、ゲート開度の確認に１名、ワイヤロープ端末装置及び扉体・ワイヤロープの左右岸の確認に２名の合計４名の操作員を配置するのが好ましい。

かくして、ゲート開閉装置Ｓ１’によれば、大規模災害時に想定される電源喪失時、あるいは予備発電機や制御盤（機側操作盤）や常用電動機などの機器の故障時に、確実に水門１を開閉することができ、水門１が本来の持つべき機能を維持することができる。このように、本発明の実施態様１は、既設のワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置にも容易に応用することができ、多数の機関や施設のワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置に導入されているゲート用のヘリカル減速機に、安価で構造が簡単なアクチュエータである油圧モータ２９を設置することができるので、多数の施設への展開が可能である。

（実施形態２）
以下、図５〜図６を参照しつつ、本発明の実施形態２に係るワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置Ｓ２を説明する。しかしながら、実施形態２に係るゲート開閉装置Ｓ２の基本構成は、図１〜図２に示す実施形態１に係るゲート開閉装置Ｓ１と共通であるので、説明の重複を避けるため、以下では主として図１〜図２に示す実施形態１に係るゲート開閉装置Ｓ１との相違点を説明する。図５〜図６に示すゲート開閉装置Ｓ２の構成要素において、図１〜図２に示すゲート開閉装置Ｓ１の構成要素と共通するものについては、同一の参照番号を付している。なお、実施形態２に係るゲート開閉装置Ｓ２は、自重降下式の陸閘にも応用することができる。

図５〜図６に示すように、実施形態２に係るゲート開閉装置Ｓ２では、油圧モータ２９は、電動機２５の後側、すなわち電動機回転軸７０の中心軸が伸びる方向に関して減速機８と反対側（図５（ａ）中の位置関係では右側）に配置され、油圧モータ回転軸３１は第１中間シャフト１２には連結されていない。油圧モータ回転軸３１は、電動機回転軸７０の中心軸が伸びる方向に関して入力シャフト１１と反対側で、カップリング３２を介して、電動機回転軸７０に同軸に連結されている。したがって、電動機回転軸７０と油圧モータ回転軸３１は一体的に回転する。ゲート開閉装置Ｓ２のその他の構成は、図１〜図２に示すゲート開閉装置Ｓ１と同様である。ゲート開閉装置Ｓ２の油圧回路Ｃ２は、実施形態１に係るゲート開閉装置Ｓ１の油圧回路Ｃ１実質的には同一である。なお、図６は、油圧回路Ｃ２に緊急油圧装置Ｒが接続された状態を示しているが、通常時には、油圧回路Ｃ２に緊急油圧装置Ｒは接続されない。

実施形態２に係るゲート開閉装置Ｓ２は、電動機２５のみを特殊品にするだけでよい、といった利点があるが、一般に水門用の電動機は特殊品である場合が多く、このような特殊品のさらなる特殊品は、その製作に要する時間が多少長くなるとともに、多少コストが上昇する可能性がある。

図５に示すゲート開閉装置Ｓ２では、電動機回転軸７０と油圧モータ回転軸３１は、カップリング３２を介して同軸状に連結されている。しかしながら、電動機回転軸７０と油圧モータ回転軸３１の間の動力伝達機構はこのようなものに限られる訳ではなく、電動機回転軸７０と油圧モータ回転軸３１とを力学的に係合させて両者間で動力を伝達することができるものであれば、どのようなものでもよい。

図９（ａ）〜（ｄ）に、電動機回転軸７０と油圧モータ回転軸３１とを力学的に係合させる動力伝達機構のいくつかの具体例を示す。図９（ａ）に示す動力伝達機構は、図５に示すゲート開閉装置Ｓ２の場合と同様のものであり、電動機回転軸７０と油圧モータ回転軸３１は、カップリング３２を介して同軸状に連結されている。図９（ｂ）に示す動力伝達機構では、電動機回転軸７０と油圧モータ回転軸３１は互いに平行に配置され、スプロケット機構７２（又は歯車機構）により互いに力学的に係合している。図９（ｃ）に示す動力伝達機構では、電動機２５の電動機回転軸７０は屈曲したリンク機構７３を介して減速機８の入力シャフト１１に連結される一方、電動機回転軸７０と油圧モータ回転軸３１は互いに平行に配置され、スプロケット機構７４（又は歯車機構）により互いに力学的に係合している。なお、図９（ａ）〜（ｃ）に示す動力伝達機構では、油圧モータ回転軸３１は、電動機回転軸７０が入力シャフト１１と力学的に係合する側と反対側で電動機回転軸７０と力学的に係合している。

図９（ｄ）に示す動力伝達機構では、電動機回転軸７０と油圧モータ回転軸３１は互いに平行に配置され、両者はそれぞれ歯車機構７５により入力シャフト１１と力学的に係合している。なお、図９（ｄ）に示す動力伝達機構では、油圧モータ回転軸３１は、電動機回転軸７０が入力シャフト１１と力学的に係合する側で電動機回転軸７０と係合している。

電動機回転軸７０が入力シャフト１１と力学的に係合する側で、油圧モータ回転軸３１が電動機回転軸７０と力学的に係合する場合は、例えば図１０（ａ）〜（ｄ）に示すように、入力シャフト１１と電動機回転軸７０と油圧モータ回転軸３１との間に、電動機回転軸７０と油圧モータ回転軸３１とを差動させる動力切換装置７６ａ、７６ｂを配設してもよい。

図１０（ａ）〜（ｂ）に示す動力伝達機構では、動力切換装置７６ａは、差動歯車機構７７とスプロケット式動力伝達機構７８と歯車式動力伝達機構７９とを備えている。ここで、電動機２５ないしは電動機回転軸７０が固定又は係止されたときには、油圧モータ回転軸３１と入力シャフト１１との間で動力が伝達される。逆に、油圧モータ２９ないしは油圧モータ回転軸３１が固定又は係止されたときには、電動機回転軸７０と入力シャフト１１との間で動力が伝達される。

また、図１０（ｃ）〜（ｄ）に示す動力伝達機構では、動力切換装置７６ｂは遊星歯車機構８０を備えている。ここで、電動機２５ないしは電動機回転軸７０が固定又は係止されたときには、油圧モータ回転軸３１と入力シャフト１１との間で動力が伝達される。逆に、油圧モータ２９ないしは油圧モータ回転軸３１が固定又は係止されたときには、電動機回転軸７０と入力シャフト１１との間で動力が伝達される。なお、図１０（ａ）〜（ｂ）に示す動力切換装置７６ａ、７６ｂは単なる例示であり、これらとは構造が異なる他の動力切換装置を用いてもよいのはもちろんである。

以下、図５〜図６に示す実施形態２に係るゲート開閉装置Ｓ２の操作手順の一例を説明する。
（１） 通常時に水門を開く場合
通常時に水門１を開く場合は、基本的には実施形態１に係るゲート開閉装置Ｓ１の場合と同様の操作で、扉体２が上昇させられ、水門１が開かれる。ただし、油圧モータ回転軸３１は電動機回転軸７０によって回転駆動される。その結果、油圧モータ２９はポンプとして機能し、油圧モータ２９内の油室と作動油貯槽３４との間で第１、第２作動油通路３５、３６を介して作動油が循環する。この場合、油圧モータ回転軸３１の回転速度は比較的小さいので、作動油の流量は比較的少なく、作動油の流れはさほど入力シャフト１１（電動機回転軸７０）の回転抵抗とはならない。

（２） 通常時に水門を閉じる場合
通常時に水門１を閉じる場合は、基本的には実施形態１に係るゲート開閉装置Ｓ１の場合と同様の操作で、扉体２が下降させられ、水門１が閉じられる。ただし、油圧モータ回転軸３１は電動機回転軸７０を介して回転駆動される。その結果、油圧モータ２９はポンプとして機能し、油圧モータ内の油室と作動油貯槽３４との間で第１、第２作動油通路３５、３６を介して作動油が循環する。かくして、扉体２は適切な速度で下降し、水路の底に激突することなく水門１を閉じる。

（３） 緊急時に水門を開き又は閉じる場合
緊急時に水門１を開く場合は、基本的には実施形態１に係るゲート開閉装置Ｓ１の場合と同様の操作で、扉体２が上昇させられ、水門１が開かれる。また、緊急時に、水門１を閉じる場合の操作は、前記の通常時に水門１を閉じる場合の操作と同様であり、扉体２は適切な速度で下降し、水路の底に激突することなく水門１を閉じる。

かくして、本発明の実施形態２に係るゲート開閉装置Ｓ２によれば、実施形態１に係るゲート開閉装置Ｓ１の場合と同様に、複数のブレーキや差動歯車機構を必要としないので、該ゲート開閉装置Ｓ２ないしはこれを備えた自重降下式の水門１の構造をコンパクト化することができ、かつ簡素化することができる。また、地震や台風などの災害時において電源等の動力源が機能を喪失したときでも、緊急油圧装置Ｒにより扉体２を昇降させて水門１を開閉することができるので、洪水や津波による災害を防止又は軽減することができる。

（実施形態３）
以下、図７〜図８を参照しつつ、本発明の実施形態３に係るワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置Ｓ３を説明する。しかしながら、実施形態３に係るゲート開閉装置Ｓ３の基本構成は、図１〜図２に示す実施形態１に係るゲート開閉装置Ｓ１と共通であるので、説明の重複を避けるため、以下では主として図１〜図２に示す実施形態１に係るゲート開閉装置Ｓ１との相違点を説明する。図７〜図８に示すゲート開閉装置Ｓ３の構成要素において、図１〜図２に示すゲート開閉装置Ｓ１の構成要素と共通するものについては、同一の参照番号を付している。なお、実施形態３に係るゲート開閉装置Ｓ３は、自重降下式の陸閘にも応用することができる。

図７に示すように、実施形態３に係るゲート開閉装置Ｓ３では、減速機８の入力シャフト１１を駆動する電動機は設けられず、減速機８の入力シャフト１１は、作動油供給装置Ｃ３によって作動油が給排される油圧モータ２９によって回転駆動される。詳しくは図示していないが、油圧モータ回転軸３１は、カップリング（図示せず）を介して入力シャフト１１に同軸状に連結されている。なお、入力シャフト１１と油圧モータ回転軸３１の間の動力伝達機構はこのようなものに限られる訳ではなく、入力シャフト１１と油圧モータ回転軸３１とを力学的に係合させて両者間で動力を伝達することができるものであれば、どのようなものでもよい。

ゲート開閉装置Ｓ３の作動油供給装置Ｃ３は、基本的には通常時に油圧モータ２９を動作させるためのものであるので、実施形態１に係るゲート開閉装置Ｓ１の油圧回路Ｃ１とは構成がかなり異なる。しかし、緊急油圧装置Ｒは、実施形態１に係るゲート開閉装置Ｓ１の場合と同様である。以下、ゲート開閉装置Ｓ３の作動油供給装置Ｃ３の構成及び機能を具体的に説明する。

図８に示すように、作動油供給装置Ｃ３には、それぞれ一方の端部が油圧モータ２９の第１、第２作動油給排ポート４０、４１に接続された第１、第２作動油通路８１、８２と、第１、第２作動油通路８１、８２の他方の端部に接続された油路切換弁８３と、それぞれ一方の端部が油路切換弁８３に接続された第３、第４作動油通路８４、８５と、作動油を貯留する作動油タンク８６と、モータ８７によって駆動される油圧ポンプ８８とが設けられている。なお、図８は、作動油供給装置Ｃ３に緊急油圧装置Ｒが接続された状態を示しているが、通常時には、作動油供給装置Ｃ３に緊急油圧装置Ｒは接続されない。

ここで、油圧ポンプ８８は第３作動油通路８４に介設され、作動油タンク８６内の作動油を吸入した上で、加圧して吐出し、第３作動油通路８４を介して油路切換弁８３に供給する。また、油圧ポンプ８８より油路切換弁側の第３作動油通路８４と（油圧ポンプ８８より下流側の部分）と第４作動油通路８５とを接続するバイパス作動油通路８９が設けられ、このバイパス作動油通路８９に、第３作動油通路８４内の油圧を調整するリリーフ弁９０が介設されている。また、第１作動油通路８１と第２作動油通路８２の間には、リリーフ弁及び複数の逆止弁を備えた、第１作動油通路８１内の油圧を調整する油圧調整装置９１が設けられている。

さらに、油圧モータ２９の近傍において第１作動油通路８１に手動式の第１、第２開閉弁９２、９３が介設され、第１開閉弁９２と第２開閉弁９３の間に、第１作動油通路８１と連通する第１外部接続ポート９４が設けられている。また、油圧モータ２９の近傍において第２作動油通路８２に手動式の第３、第４開閉弁９５、９６が介設され、第３開閉弁９５と第４開閉弁９６の間に、第２作動油通路８２と連通する第２外部接続ポート９７が設けられている。

油路切換弁８３は、油圧モータ２９への作動油の給排経路を切り換える。詳しくは図示していないが、油路切換弁８３は制御盤２７（図７参照）によって制御されるソレノイド弁であり、油圧ポンプ８８から吐出された作動油を、第１作動油通路８１を介して油圧モータ２９の第１作動油給排ポート４０に供給する第１の状態と、第２作動油通路８２を介して油圧モータ２９の第２作動油給排ポート４１に供給する第２の状態と、油圧モータ２９には作動油を供給しない第３の状態のいずれかにセットすることができる。

かくして、油圧モータ２９においては、第１作動油通路８１を介して第１作動油給排ポート４０に作動油が供給される一方、油室モータ内の作動油が第２作動油給排ポート４１から第２作動油通路８２を介して排出されたときには、油圧モータ回転軸３１（図７参照）は所定の方向（扉体２を上昇させる方向）に回転させられる。このとき、減速機８の入力シャフト１１は、油圧モータ２９によって回転駆動され、後で説明するように扉体２が上昇する。なお、第２作動油通路８２を介して第２作動油給排ポート４１に作動油が供給される一方、油室モータ内の作動油が第１作動油給排ポート４０から第１作動油通路８１を介して排出されたときには、油圧モータ回転軸（図示せず）は前記所定の方向とは逆方向に回転させられる。

以下、本発明の実施形態３に係るゲート開閉装置Ｓ３の操作手順の一例を説明する。
（１） 通常時に水門を開く場合
作動油供給装置Ｃ３が正常に機能する通常時に水門１を開く場合は、制御盤２７を操作してモータ８７に電力を供給し、これを回転させて油圧ポンプ８８を動作させる。そして、油路切換弁８３を第１の状態にセットし、第１作動油通路８１を介して油圧モータ２９の第１作動油給排ポート４０に作動油を供給する。これにより、油圧モータ回転軸（図示せず）が前記所定の方向に回転し、減速機８の入力シャフト１１が扉体２を上昇させる方向に回転させられる。入力シャフト１１の回転は減速機８によって減速され、ワイヤドラム４に伝達される。その結果、ワイヤドラム４は所定の回転方向に回転し、ワイヤロープ３を巻き取って扉体２を上昇させる。これにより、水門１が開かれる。扉体２が所定の位置まで上昇したときに、油圧モータ２９を停止させるとともにワイヤドラム４をロックする。これにより、扉体２はその位置に固定・保持される。

（２） 通常時に水門を閉じる場合
通常時に水門１を閉じる場合は、油路切換弁８３を第３の状態にセットし、第１作動油通路８１の油路切換弁側の端部と第２作動油通路８２の油路切換弁側の端部とを、油路切換弁８３を介して連通させる。この後、ワイヤドラム４のロックを解除する。これにより、扉体２は重力（自重）により比較的高速で下降し、これに伴ってワイヤロープ３のワイヤドラム４には巻回されていない部分が下方に移動する。その結果、ワイヤロープ３によってワイヤドラム４が、水門１を開く場合とは逆の方向に回転させられる。このワイヤドラム４ないしは回転シャフト５の回転は、減速機８の出力シャフト９に伝達され、減速機８の歯車機構により増速されて、入力シャフト１１に伝達される。

このとき、油圧モータ回転軸３１（図７参照）が入力シャフト１１によって回転駆動される。その結果、油圧モータ２９はポンプとして機能し、油圧モータ２９内の油室と油路切換弁８３との間で第１、第２作動油通路８１、８２を介して作動油が循環する。かくして、扉体２は適切な速度で下降し、水路の底に激突することなく水門１を閉じる。

（３） 緊急時に水門を開く場合
地震、台風等の災害により作動油供給装置Ｃ３が正常に機能しない緊急時に水門１を開く場合は、第２、第４開閉弁９３、９６を手動操作で閉じ、第１、第３開閉弁９２、９５を開いたままにしておく。そして、第１油路５０の接続具５０ａを第１外部接続ポート９４に接続するとともに、第２油路５１の接続具５１ａを第２外部接続ポート９７に接続する。この後、第１、第２油路５０、５１の他方の端部の作動油給排口５０ｂ、５１ｂを作動油タンク８６内の作動油中に導入（浸漬）する。

次に、原動機５２を始動し、原動機５２の駆動力で油圧ポンプ５３を作動させる。この後、油路切換弁５４を、第１油路５０を介して外部に作動油を供給する第１の状態にセットする。これにより、作動油タンク８６内の作動油は、油圧ポンプ５３によって、第１油路５０と、第１外部接続ポート９４と、第１作動油通路８１と、第１作動油給排ポート４０とを経由して、油圧モータ２９の油室に高圧状態で供給される。その結果、油圧モータ回転軸（図示せず）が回転させられる。油圧モータ回転軸（図示せず）を回転させて圧力が低下した作動油は、第２作動油給排ポート４１と、第２作動油通路８２と、第２外部接続ポート９７と、第２油路５１とを経由して、作動油タンク８６内に還流する。

かくして、油圧モータ回転軸３１（図７参照）の回転は減速機８によって減速され、ワイヤドラム４に伝達される。その結果、ワイヤドラム４は所定の回転方向に回転し、ワイヤロープ３を巻き取って扉体２を上昇させる。これにより、水門１が開かれる。扉体２が所定の位置まで上昇したときに、油路切換弁５４を、作動油を外部には供給しない第３の状態にセットするとともに、ワイヤドラム４をロックする。これにより、扉体２はその位置に固定・保持される。

（４） 緊急時に水門を閉じる場合
緊急時に水門１を閉じる場合の動作は、前記の通常時に水門１を閉じる場合の操作と同様であり、扉体２は適切な速度で下降し、水路の底に激突することなく水門１を閉じる。

本発明の実施形態３に係るゲート開閉装置Ｓ３によれば、従来のこの種のゲート開閉装置のように複数のブレーキや差動歯車を必要としないので、該ゲート開閉装置Ｓ３ないしはこれを備えた自重降下式の水門１の構造をコンパクト化することができ、かつ簡素化することができる。また、地震や台風などの災害時において電源等の動力源が機能を喪失したときでも、緊急油圧装置Ｒにより扉体２を昇降させて水門１を開閉することができるので、洪水や津波による災害を防止又は軽減することができる。

Ｓ１〜Ｓ３ ゲート開閉装置、Ｓ１’ ゲート開閉装置、Ｃ１〜Ｃ３ 油圧回路、Ｒ 緊急油圧装置、１ 水門、２ 扉体、３ ワイヤロープ、４ ワイヤドラム、５ 回転シャフト、６ ドラム支持部、７ 連結具、８ 減速機、９ 出力シャフト、１０ ハウジング、１１ 入力シャフト、１２ 第１中間シャフト、１３ 第２中間シャフト、１４ 第３中間シャフト、１５ 第１歯車、１６ 第２歯車、１７ 第３歯車、１８ 第４歯車、１９ 第５歯車、２０ 第６歯車、２１ 第７歯車、２２ 第８歯車、２５ 電動機、２６ 導線、２７ 制御盤、２９ 油圧モータ、３１ 油圧モータ回転軸、３２ カップリング、３４ 作動油貯槽、３５ 第１作動油通路、３６ 第２作動油通路、４０ 第１作動油給排ポート、４１ 第２作動油給排ポート、４２ 第１バイパス通路、４３ リリーフ弁、４４ 第２バイパス通路、４５ 流量調整弁、４６ 第１多機能弁、４７ 第２多機能弁、５０ 第１油路、５１ 第２油路、５２ 原動機、５３ 油圧ポンプ、５４ 作動油切換弁、５５ 車輪、５６ フレーム、６０ リンク機構、６１ 油圧押上ブレーキ装置、６２ 減速歯車対、６３ 第１外部接続機構、６４ 第２外部接続機構、６５ 作動油タンク、７０ 電動機回転軸、７２ スプロケット機構、７３ リンク機構、７４ スプロケット機構、７５ 歯車機構、７６ａ 動力切換装置、７６ｂ 動力切換装置、７７ 差動歯車機構、７８ スプロケット式動力伝達機構、７９ 歯車式動力伝達機構、８０ 遊星歯車機構、８１ 第１作動油通路、８２ 第２作動油通路、８３ 油路切換弁、８４ 第３作動油通路、８５ 第４作動油通路、８６ 作動油タンク、８７ モータ、８８ 油圧ポンプ、８９ バイパス作動油通路、９１ 油圧調整装置、９２ 第１開閉弁、９３ 第２開閉弁、９４ 第１外部接続ポート、９５ 第３開閉弁、９６ 第４開閉弁、９７ 第２外部接続ポート。

Claims (6)

1. 昇降動作により水門又は陸閘を開閉する扉体を動力で上昇させる一方、前記扉体を自重で降下させるワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置であって、
   前記扉体を懸下するワイヤロープと、
   前記ワイヤロープを巻回する回転可能なワイヤドラムと、
   前記ワイヤドラムの回転シャフトと歯車対を介して力学的に係合し、又は前記回転シャフトに同軸状に連結されて該回転シャフトを回転駆動し又は該回転シャフトによって回転駆動される出力シャフトと、入力シャフトと、前記入力シャフトの回転を減速して前記出力シャフトに伝達し、又は前記出力シャフトの回転を増速して前記入力シャフトに伝達する歯車機構とを有する減速機と、
   前記入力シャフトと歯車対を介して力学的に係合し、又は前記入力シャフトに同軸状に連結されて該入力シャフトを回転駆動し又は該入力シャフトによって回転駆動される電動機回転軸を有する電動機と、
   前記入力シャフト、又は前記入力シャフト及び前記出力シャフト以外の前記歯車機構の歯車回転軸と歯車対を介して力学的に係合し、又は前記入力シャフトもしくは前記歯車回転軸に同軸状に連結されて前記入力シャフトもしくは前記歯車回転軸を回転駆動し、又は前記入力シャフトもしくは前記歯車回転軸によって回転駆動される油圧モータ回転軸を有する油圧モータと、
   前記油圧モータと作動油貯槽との間で作動油を循環させる油圧回路と、
   前記油圧回路に任意に接続して前記油圧モータに対して作動油を給排することが可能な緊急油圧装置とを備えていることを特徴とするゲート開閉装置。
2. 昇降動作により水門又は陸閘を開閉する扉体を動力で上昇させる一方、前記扉体を自重で降下させるワイヤロープウインチ式のゲート開閉装置であって、
   前記扉体を懸下するワイヤロープと、
   前記ワイヤロープを巻回する回転可能なワイヤドラムと、
   前記ワイヤドラムの回転シャフトと歯車対を介して力学的に係合し、又は前記回転シャフトに同軸状に連結されて該回転シャフトを回転駆動し又は該回転シャフトによって回転駆動される出力シャフトと、入力シャフトと、前記入力シャフトの回転を減速して前記出力シャフトに伝達し、又は前記出力シャフトの回転を増速して前記入力シャフトに伝達する歯車機構とを有する減速機と、
   前記入力シャフトと歯車対を介して力学的に係合し、又は前記入力シャフトに同軸状に連結されて前記入力シャフトを回転駆動し又は該入力シャフトによって回転駆動される電動機回転軸を有する電動機と、
   前記電動機回転軸と歯車対を介して力学的に係合し、又は前記電動機回転軸に同軸状に連結されるとともに、前記電動機回転軸を介して又は前記電動機回転軸を介することなく、前記入力シャフトを回転駆動し又は該入力シャフトによって回転駆動される油圧モータ回転軸を有する油圧モータと、
   前記油圧モータと作動油貯槽との間で作動油を循環させる油圧回路と、
   前記油圧回路に任意に接続して前記油圧モータに対して作動油を給排することができる緊急油圧装置とを備えていることを特徴とするゲート開閉装置。
3. 前記油圧モータ回転軸は、前記電動機回転軸が前記入力シャフトと係合する側と反対側で前記電動機回転軸と係合することを特徴とする、請求項２に記載のゲート開閉装置。
4. 前記油圧モータ回転軸は、前記電動機回転軸が前記入力シャフトと係合する側で前記電動機回転軸と係合することを特徴とする、請求項２に記載のゲート開閉装置。
5. 前記入力シャフトと前記電動機回転軸と前記油圧モータ回転軸との間に、前記電動機回転軸と前記油圧モータ回転軸とを差動させる動力切換装置が配設されていることを特徴とする、請求項４に記載のゲート開閉装置。
6. 前記油圧回路は、前記油圧モータの一方の作動油給排ポートと前記作動油貯槽とを接続する第１作動油通路と、前記油圧モータの他方の作動油給排ポートと前記作動油貯槽とを接続する第２作動油通路とを有し、
   前記第１作動油通路に、該第１作動油通路を開閉する第１開閉弁と、前記第１開閉弁より油圧モータ側で該第１作動油通路と連通する第１外部接続ポートとが介設され、
   前記第２作動油通路に、該第２作動油通路を開閉する第２開閉弁と、前記第２開閉弁より油圧モータ側で該第２作動油通路と連通する第２外部接続ポートとが介設され、
   前記緊急油圧装置は、
   一方の端部に前記第１外部接続ポートに接続することが可能なポート接続具が取り付けられ、他方の端部に作動油容器に導入することが可能な作動油給排口が設けられた第１油路と、
   一方の端部に前記第２外部接続ポートに接続することが可能なポート接続具が取り付けられ、他方の端部に作動油容器に導入することが可能な作動油給排口が設けられた第２油路と、
   前記第１油路又は前記第２油路に介設され、単独で動作する動力源によって駆動される油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプよりポート接続具側で前記第１油路及び前記第２油路にわたって介設され、前記第１油路及び前記第２油路における作動油給排経路を切り換える油路切換装置とを有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載のゲート開閉装置。

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