JPS6023583Y2 - 貯槽排出通路の開閉弁の駆動装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は貯槽排出通路の開閉弁の駆動装置に係り、特に
貯槽の排出通路に設けられた開閉弁を貯液が有する位置
エネルギを利用して駆動する流体駆動装置によって開閉
するようにした貯槽排出通路の開閉弁の駆動装置に関す
る。

〔従来の技術〕

一般に貯槽に貯えられた貯液を外部に排出させるために
、これの側壁に排出通路を設け、且つこの排出通路に開
閉弁を設け、この開閉弁を適宜開閉させることによって
貯液の排出を行なうように威されているものが広く見受
けられる。

特にダム等のように、その排出水量が多く、且つ排出通
路が水面からかなり下方に設けられているような場合に
、その排出通路に設けられている開閉弁には多大な水圧
が加わり、これを開閉させるために油圧シリンダが一般
に採用されている。

ここで少し詳しく説明すると、ダムの堤体の水面下方部
分には、外部に通づる貫通礼状の排出通路が設けられ、
且つこの通路の途中には、開閉弁であるゲート弁が通路
の路長平方向に対して垂直方向に設けられ、これが通路
を横切るようにスライドし、排出通路を遮断開放させて
、これの開閉を行なっていた。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで、このゲート弁をスライドさせるためには、上
記述べたように複動シリンダのごとき油圧シリンダをゲ
ート弁の近傍に設け、且っ複動シリンダのピストンとゲ
ート弁を作動杆で連結し、ゲート弁のスライドを行なっ
ていたのであるが、これには以下に述べるような諸問題
点があった。

すなわち複動シリンダを作動させるためには、切換弁・
油圧ポンプを駆動させるためのモータおよび油タンク等
をそれぞれ管で連結し、油圧回路を組まなければならな
い。

従って複動シリンダを作動させるためには上記述べたよ
うに付属設備が必要となるために、高価になると共に、
複雑にならざるを得なかった。

またピストンとゲート弁とを連結する作動杆を支承する
部分を通して、シリンダから排出通路へと何等かの原因
によって油が漏れ出してしまう虞れがあり、（特に複動
シリンダ作動時に）、これが河川に流出した場合にこれ
の水質に悪影響を与え、特に油の漏れ出しが著しい場合
には、下流域において公害問題等が発生する虞れがあっ
た。

また複動シリンダを作動させるための油圧ポンプがモー
タにより駆動されているために、これが設置されている
狭い操作室内において、これを駆動した場合にかなりの
騒音および振動が発生して大変好ましくなかった。

〔考案の目的〕

本考案は以上述べてきたような従来の貯蔵排出通路の開
閉弁の駆動装置の諸問題点に鑑みこれを有効に解決する
ために威されたものである。

本考案の目的は次に述べるところにある。

流体シリンダを貯液によって作動させ（その位置エネル
ギを利用する）、これによって開閉弁の駆動を威し、も
って経済的且つ安全に排出通路を開閉することができる
貯槽排出通路の開閉弁の駆動装置を提供する。

〔考案の概要〕

本考案は上記目的を達成するために、貯槽の下方に設け
られ、落差を利用して貯液を排出させる排出通路に、こ
れを開閉すべく設けらた開閉弁の駆動装置において、上
記排出通路にこれを開閉するように動力方向に昇降移動
自在に設けられた開閉弁と、その開閉弁を開閉させるた
め昇降移動させるための複動式流体シリンダと、上記貯
槽の少なくとも貯液面下に位置されて設けられ貯槽から
貯液を重力方向下方に流出させて落差による流体圧を発
生させるための流体通路と、上記流体シリンダに作動流
体として上記流体通路から貯液を流入排出させるための
クローズド・センタ弁とから構成され、貯槽内に収容さ
れる貯液の位置エネルギ（落差）を利用して複動式流体
シリンダを駆動し、この複動式流体シリンダにより貯槽
の排出通路に設けられる開閉弁を開閉するようにしたも
のである。

実施例 次に本考案の好適な一実施例を添付図面に従って詳述す
る。

第１図は本考案に係る貯槽排出通路の開閉弁の駆動装置
を示す概略断面図、第２図および第３図は本考案に係る
駆動装置を作動させた場合を示す概略断面図である。

第１図に示すようにダム１の堤体２には、その下方にこ
れを貫通して設けられた排出通路３が形成されている。

そしてこの排出通路３には、これを遮断・開放させるた
めの開閉弁であるゲート弁の一種の仕切弁４が設けられ
ている。

仕切弁４は排出通路３の流れに直角に差し込まれた弁体
であり、これを流れの直角方向にスライド（図中では上
方）させて、流量の加減および遮断を子るためのもので
、特にダム１等のようにその流体が高圧高速で且つ流量
の多い場合に広く採用されているものである。

そして、この仕切弁４を上方にスライドさせるための装
置としてダム１の堤体２に本考案に係る貯槽排出通路の
開閉弁の駆動装置５（以下単に駆動装置と呼ぶ）が設け
られている。

この駆動装置５は流体シリンダである複動式流体シリン
ダ（以下単に複動シリンダと言う）６、切換弁であるク
ローズド・センタ弁７およびこれらを連結する配管８と
から主に構成されている。

管８は堤体２によって区画された貯槽（ダメ）の少なく
とも貯液面下に位置されて設けられ、貯槽から貯液の重
力方向下方に流出させて落差による流体圧を発生させる
ための流体通路を形成する。

そして、この駆動装置５の最大の特長としては、複動シ
リンダ６の作動流体がダム１の貯水９であることで、そ
の位置エネルギ（落差を利用して）を有効に利用して行
ない、何等貯水９の圧送ポンプ等を必要としないことで
ある。

複動シリンダ６は、仕切弁４の上方に設けられ、且つそ
のピストン６ａの移動方向が、仕切弁４のスライド方向
と同一に威され、また仕切弁４とピストン６ａとは作動
杆１０によって連結されている。

また複動シリンダ６を設ける場合に一番重要なことは、
その設置高さが貯氷９の液面（貯水量が変動することも
考慮に入れて）よりも下方になるように設けることであ
る（可能な限り下方に設置する方が良好である）。

そして、この複動シリンダ６に設けられた２つの流体・
流入・吐出口６ｂ、６ｃはそれぞれ配管８ａ、８ｂを介
してクローズド・センタ弁７の一方側の流入・流出ロア
ａ、７ｂに連結されている。

そしてクローズド・センタ弁７の他方側の流入ロアＣは
管ｂｃを介してダム１の堤体２の内壁２ａに設けられた
貯水取入口２ｂと連結し、貯水９を流入し得るように威
されている。

また管８Ｃの途中にはフィルタ１１が設けられ、貯水９
中に含まれるゴミ・汚物等がここで除去されるように威
されている。

一方、クローズド・センタ弁７の流出ロアｄは管８ｄを
介して堤体２の外部へと連通ずるように威されている。

次に本考案に係る駆動装置５の作用を述べる。

仕切弁４を上方に移動させて排出通路３を連通させ、貯
水９を外部に排出する場合には次にような操作を行なう
。

まずクローズド・センタ弁７を図中向かつて右側に移動
させ、第２図に示すような回路を構成する。

すなわち貯水取入口２ｂより貯水９は流入し、管８ｃ、
フィルタ１１、管８ｂを介して複動シリンダ６の流体の
流入・吐出口６Ｃからこれの室６ｄに流入する。

するとこの室６ｄに流入した貯水の圧力によってピスト
ン６ａは上方に押し上げられ、且つ同時に上方の室６ｅ
内の貯水を流入・吐出口６ｂから管８ａｓ管８ｄを介し
て堤体２の外部に放出する。

そしてこのピストン８ａの動きは作動杆１０を介して仕
切弁４に伝達され、通路３は図に示すように開放される
。

このように仕切弁４が開放されることにより貯水９は通
路３を通して外部に排出される。

また上記とは逆に仕切弁４を下方に移動させて排出通路
３を遮断する場合には、第１図においてクローズド・セ
ンタ弁７を図中向かつて左側に移動させ、第３図に示す
ような回路を構成するように威す。

すなわち貯水取入口２ｂより貯水９は流入し、管８ｃ、
フィルタ１１、管８ａを介して複動シリンダ６の流体の
流入・吐出口６ｂからこれの室６ｅに流入する。

するとこの室６ｅに流入した貯水の圧力によってピスト
ン６ａは下方に押し下げられ、且つ同時に下方の室６ｄ
内の貯水水を流入・吐出口６ｃから管８ｂ、管８ｄを介
して堤体２の外部に放出する。

そして、このピストン６ａの動きは作動杆１０を介して
仕切弁４に伝達され、通路３は図に示すように徐々に遮
断され、排出通路３からの貯水９の流出を阻止する。

次に本考案に係る開閉弁の駆動装置５の作動について詳
述する。

また第２図にすような排出通路３を開く場合について説
明する。

貯水９が複動シリンダ６の室６ｄに流入しピストン６ａ
を押し上げようとする力をＦとすると、Ｆは次のように
なる。

まず貯水９面と複動シリンダ６までの高さをｈとすると
、流入吐出ロ６ｃ点レベルの貯水９のゲージ圧Ｐ□はほ
ぼＰ□−γｈｋｇ／ａｙ＋となる（ここでγは水の比重
量である）。

従ってＦは、ピストンの表面積をＡとするとＦ−γｈＡ
ｋｇとなる。

また一方力Ｆと反対方向に向かってピストン６ａを押し
下げようとする力はピストン６ａ、作動杆１０および仕
切弁４の総自重Ｗと貯水の圧力によって仕切弁４に加わ
る力Ｆ２によって生じる貯水と仕切弁４面および作動杆
１０とその支承部との間の摩擦力Ｆ３等である。

そしてこれらの摩擦係数を一つにくるめてμとすると、
摩擦力Ｆ３−Ｆ２μとなる。

ここでＦ２は、仕切弁４の圧力中心から水面までの高さ
をＡ２として、且つ仕切弁４が貯水９に臨む面積をＡ２
とすると、（ｈｚ・Ａ２も仕切弁４が移動するにつれて
変化するのでその最大値すなわち仕切弁４が排出通路３
を遮断している場合を考える）Ｆ２−γｈ２Ａ２となり
、摩擦力Ｆ３−γｈ２Ａ、、μとなる。

従って仕切弁４を開くためには次のような関係の成立が
必要である。

すなわち（Ｆ＞Ｆ３＋Ｗ）であり、この関係式において
摩擦力Ｆ３は変動するが、その最大値には限りがあり、
また総自重Ｗには変化はない。

従って（Ｆ３＋Ｗ）にもその最大値には上限があること
が判る。

しかし一方ピストン６ａを押し上げる力Ｆはその表面積
Ａを大とすればいくらでも大きくすることができ、また
複動シリンダ６の高さｈが高い程有利であることが判る
。

以上述べたように充分に（Ｆ＞Ｆ３＋Ｗ）を成立させる
ことができ、且つこのように駆動装置５を製作設置すれ
ば良いことがわかる。

また仕切弁４を閉める場合には、上記と同様に考擦して
（Ｆ 十Ｗ＞Ｆ３ ）が成立し、この場合はピストン６
ａを押し下げる力Ｆに総自重Ｗが加わるので、前記仕切
弁４を開く場合が成立すれば容易にこの閉める場合も遠
戚し得ることができる。

また貯水９の取入口２ｂの高さ方向の位置は、水面下で
あればどこに形成しても良いのであるが、あまり水面に
近づいて形成すると、その水面が下降した場合に貯水９
を取り入れ得なくなる虞れがある。

またその管８全体が水面下にあれば（水面の下降も考慮
に入れて）どのような経路を取ろうとも図示するように
配管されていれば良いのであるが、複動シリンダ６まで
の管８の長さがあまり長くなったり、曲がりくねったり
するとこれを貯水９が流れる間に管摩擦抵抗によって圧
力損失が生ずる虞れがあるので管８の長さはできるだけ
短く、且つ直線的にすることが望ましい。

以上述べてきたような駆動装置５を採用すれば、仕切弁
４を開閉させるために行なわれる操作は切換弁であるク
ローズド・センタ弁を操作するのみで良く、頗る簡単で
ある。

また駆動装置５を構成する要素としては複動シリンダ６
及びクローズド・センタ弁７のみであり、前記したよう
な油圧ポンプ、これを駆動するためのモータ及び油タン
クが不要であり、頗る簡略化でき、信頼性が向上すると
共にこれを設ける場合においても極く経済的である。

また現在のダム１の排出通路３を開閉するための仕切弁
４の開閉速度はＱ、１ｍ／ｍｉｎと、その速度は非常に
遅くて良い。

従って複動シリンダ６内に流入させなければならない貯
水量も極く少なくて済み、よって管８の径も小にし得る
と共に、これの切換えを行なうクローズド・センタ弁７
も小型のもので済み、従ってこれを作動させるためのソ
レノイド等が消費する電力も極く少量で済み、前記した
ように油圧ポンプを駆動させるためのモータが必要とす
る電力が省かれると共に、その電力消費量は無視し得る
程の量であり極めて経済的である。

また複動シリンダ６の作動流体が貯水であるため、これ
が万が一外部に漏れ出して河川に流れ込んだとしても何
等問題はなく、公害問題等が発生する虞れは全くない。

また同様に作動流体に貯水を用いているので、この点に
おいても経済的である。

また複動シリンダ６のピストン６ａを、作動すせるため
の力Ｆはこれが設けられている高さｈが高くなる程大き
くなる。

従ってこの高さｈが大で、排出通路３の口径が小の場合
（すなわち摩擦力Ｆ３や仕切弁４に連結されたロッド１
０やピストンの総自重Ｗが小になる）に頗る有効な駆動
装置５であると言える。

また油圧ポンプ等を必要とせず、貯水が有する位置エネ
ルギによって発生する水圧によって行なわれるために、
何等振動源となるような駆動部がなく、この駆動装置５
を操作室内に設置した場合に振動や騒音が発生するよう
な虞れはない〔考案の効果〕 以上要するに本考案によれば次のような優れた効果を発
揮する。

（１）貯液の位置エネルギを有効に利用することにより
、経済的、且つ安全に排出通路を開閉することができる
。

（２）駆動装置全体を簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案に係る貯槽排出通路の開閉弁の駆動装
置を示す概略断面図、第２図及び第３図は本考案に係る
駆動装置を作動させた場合を示す概略断面図である。 尚、図中３は流体通路である排出通路、４は開閉弁であ
る仕切弁、５は駆動装置、６は流体シリンダである複動
式流体シリンダ、８は流体通路（管）である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 貯槽の下方に設けられ、落差を利用して貯液を排出させ
   る排出通路に、これを開閉すべく設けられた開閉弁の駆
   動装置において、上記排出通路にこれを開閉するように
   重力方向に昇降移動自在に設けられた開閉弁と、該開閉
   弁を開閉させるため昇降移動させるための複動式流体シ
   リンダと、上記貯槽の少なくとも貯液面下に位置されて
   設けられ貯槽から貯液を重力方向下方に流出させて落差
   による流体圧を発生させるための流体通路と、上記流体
   シリンダに作動流体として上記流体通路から貯液を流入
   排出させるためのクローズド・センタ弁とを備えたこと
   を特徴とする貯槽排出通路の開閉弁の駆動装置。