WO2019235053A1 - 起伏ゲート - Google Patents
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- WO2019235053A1 WO2019235053A1 PCT/JP2019/015291 JP2019015291W WO2019235053A1 WO 2019235053 A1 WO2019235053 A1 WO 2019235053A1 JP 2019015291 W JP2019015291 W JP 2019015291W WO 2019235053 A1 WO2019235053 A1 WO 2019235053A1
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- door body
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
- E02B7/00—Barrages or weirs; Layout, construction, methods of, or devices for, making same
- E02B7/20—Movable barrages; Lock or dry-dock gates
- E02B7/40—Swinging or turning gates
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
- E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
- E06B5/00—Doors, windows, or like closures for special purposes; Border constructions therefor
Definitions
- This application relates to a relief gate.
- the undulating gate disclosed in Patent Document 1 includes a door body that rises due to the buoyancy of water when submerged.
- the raising and lowering gate is provided with an auxiliary driving unit that generates a rising moment for assisting the rising operation of the door body. That is, a wire rope is attached to the tip of the door body, and a counterweight is attached to the wire rope. A tensile force by a counterweight acts on the door body in a lying state, and the standing action of the door body is assisted by this tensile force.
- the auxiliary drive unit so that the magnitude of the standing moment of the door body is as close as possible to the magnitude of the lodging moment in order to reduce the manual force required to stand up.
- the magnitude of the standing moment by the auxiliary drive unit becomes close to the magnitude of the lodging moment, for example, the door body in the lying state may easily move in the standing direction due to some cause such as wind. .
- the erected door body may easily move in the lying down direction for some reason.
- the technology disclosed in the present application has been made in view of such circumstances, and the purpose of the technique is to reduce the magnitude of the rising moment of the door body as much as possible in the raising gate provided with the auxiliary drive unit for the standing motion of the door body. It is intended to prevent the door body in the lying state or the standing state from easily moving in the standing direction or the lying direction while being close to the size of.
- the undulating gate of the present application includes a door body and an auxiliary drive unit.
- the door body has a rotation shaft, and rotates around the rotation shaft to stand.
- the auxiliary drive unit applies a tensile force for assisting the standing operation of the door body to the door body.
- the auxiliary drive unit includes a fluid pressure circuit and a transmission unit.
- the fluid pressure circuit includes an accumulator and a fluid pressure actuator.
- the fluid pressure actuator is connected to the accumulator via a main passage, and is supplied with fluid pressure accumulated in the accumulator.
- the transmission unit is connected to the door body and causes the operating force of the fluid pressure actuator generated when the fluid pressure of the accumulator is supplied to act on the door body as the tensile force, and the action of the tensile force.
- the vertical distance of the rotation shaft with respect to the direction is configured to be the longest during the standing of the door body.
- the door body in the lying state or standing state can easily move in the standing direction or in the lying direction while making the magnitude of the rising moment of the door body as close as possible to the magnitude of the falling moment. Can be prevented.
- FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration when the undulating gate according to the first embodiment is tilted when viewed from the upstream side.
- FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of the undulating gate according to the first embodiment when the undulating gate is collapsed, including the auxiliary driving unit.
- FIG. 3 is a view corresponding to FIG. 2 showing a schematic configuration at the time of standing operation by the manual pump.
- FIG. 4 is a diagram illustrating a main part of the auxiliary drive unit during the standing-up operation by the manual pump.
- FIG. 5 is a graph showing changes in accumulator hydraulic pressure and operating hydraulic pressure with respect to the standing angle of the door body.
- FIG. 6 is a graph showing a change in tensile force with respect to the standing angle of the door body.
- FIG. 7 is a graph showing changes in the lodging moment and the standing moment with respect to the standing angle of the door body.
- FIG. 8 is a view for explaining the lever length with respect to the standing angle of the door body.
- FIG. 9 is a diagram corresponding to FIG.
- FIG. 10 is a view corresponding to FIG. 2 illustrating a schematic configuration when the undulating gate according to the second embodiment is overturned.
- FIG. 11 is a view corresponding to FIG. 7 illustrating changes in the lying moment and the standing moment with respect to the standing angle of the door body according to the second embodiment.
- FIG. 12 is a graph showing a change in necessary manual force with respect to the standing angle of the door body according to the second embodiment.
- FIG. 13 is a diagram illustrating a main part when the undulating gate according to the third embodiment is overturned.
- FIG. 14 is a view corresponding to FIG. 13 illustrating the rising and falling of the undulating gate according to the third embodiment.
- FIG. 15 is a diagram for explaining the lever length with respect to the standing angle of the door body according to the third embodiment.
- Embodiment 1 of the present application will be described with reference to FIGS.
- the undulating gate 1 of this embodiment is installed on the road surface R (land), for example, and prevents water from entering the living space or underground space due to floods, tsunamis, or heavy rain.
- the undulation gate 1 is a floating type undulation gate (sometimes called a floating type flap gate) that automatically performs a standing up operation and a overturning operation using water to be infiltrated.
- the hoisting gate 1 includes a door body 10, a door stop 16, and an auxiliary drive unit 20.
- water enters from the left side.
- upstream side and downstream side described below mean the upstream side (left side in FIGS. 2 and 3) and the downstream side (right side in FIGS. 2 and 3) in the water intrusion direction.
- the door body 10 has a main body 11 formed in a slightly flat and substantially rectangular body, and a connecting portion 13.
- the main body 11 has a rotation shaft 12 on the base end side (for example, the right side in FIG. 2), and is provided so as to be rotatable about the rotation shaft 12.
- the pivot shaft 12 extends in the width direction of the door body 10.
- the door body 10 rises when the main body 11 rotates clockwise in FIG. 2, and performs a lying operation when the main body 11 rotates counterclockwise in FIG. 2.
- the door 10 is in a lying state (the state shown in FIG. 2) during normal times (that is, when water does not enter), and intruded water in an emergency (that is, when water enters). It is configured to rotate and stand up from the lying down state by buoyancy. That is, the door body 10 automatically starts to stand up using the ingress water.
- a storage portion 17 formed in a concave shape is provided on the road surface R.
- the storage unit 17 is formed in a rectangular shape larger than the door body 10 in plan view, and stores the fallen door body 10.
- the upper surface portion of the door body 10 (main body 11) and the road surface R are substantially flush with each other.
- a vehicle or a person passing on the road surface R passes through the upper surface of the door body 10. That is, the fallen door 10 forms part of the road surface R.
- one connecting portion 13 is provided at each end of the main body 11 in the width direction (the left-right direction in FIG. 1).
- the connection part 13 is provided in the downstream side surface (namely, upper surface part of the main body 11 at the time of a fall) of the main body 11, and protrudes from the downstream side surface.
- a wire rope 46 of the auxiliary driving unit 20 to be described later is connected to the connecting unit 13, and a tensile force for assisting the standing operation of the door body 10 acts.
- the connecting portion 13 may be provided only at one end portion in the width direction of the main body 11.
- the door stop 16 is provided on the left side and the right side of the door body 10 as viewed from the upstream side.
- the door body 10 is provided with a watertight portion 14 on a side surface portion of the main body 11, which is a portion facing the door stop 16, and is watertight when the water tight portion 14 contacts the door stop 16.
- the watertight portion 14 is made of, for example, watertight rubber.
- the auxiliary driving unit 20 assists the standing operation of the door body 10.
- the auxiliary drive unit 20 is provided one by one at positions corresponding to both ends in the width direction of the door body 10 on the downstream side of the door body 10.
- the auxiliary drive unit 20 includes a hydraulic circuit 21 and a transmission unit 45.
- the hydraulic circuit 21 is common except for a hydraulic cylinder 23 described later. Further, when the connecting portion 13 is provided only at one end portion in the width direction of the main body 11 as described above, the auxiliary driving portion 20 is provided only at a position corresponding to the one end portion.
- the hydraulic circuit 21 includes an accumulator 22, a hydraulic cylinder 23, a main passage 24, a booster circuit 27, and first and second bypass passages 37 and 39.
- the hydraulic circuit 21 and the hydraulic cylinder 23 correspond to a fluid pressure circuit and a fluid pressure actuator according to the claims of the present application, respectively.
- the hydraulic circuit 21 is filled with hydraulic oil as a working fluid.
- the accumulator 22 is not illustrated, for example, a rubber diaphragm filled with nitrogen gas is accommodated in the container.
- the main passage 24 has one end connected to the accumulator 22 and the other end connected to the hydraulic cylinder 23. That is, the hydraulic cylinder 23 is connected to the accumulator 22 via the main passage 24, and the hydraulic pressure (fluid pressure) accumulated in the accumulator 22 is supplied.
- the hydraulic cylinder 23 is a so-called single-acting type.
- the main passage 24 is provided with on-off valves 25 and 26 on the accumulator 22 side and the hydraulic cylinder 23 side.
- the booster circuit 27 is provided in the middle of the main passage 24 and boosts the hydraulic pressure of the accumulator 22 supplied to the hydraulic cylinder 23.
- the booster circuit 27 is provided between the two on-off valves 25 and 26 in the main passage 24.
- the booster circuit 27 includes a first passage 28 and a second passage 29, a manual pump 30, and four check valves 35 and 36.
- the first passage 28 and the second passage 29 are connected in parallel with each other in the middle of the main passage 24.
- the manual pump 30 includes a first piston portion 31 and a second piston portion 32 that are connected to each other, and a handle 33.
- the first piston portion 31 communicates with the first passage 28 and the second piston portion 32 communicates with the second passage 29.
- the manual pump 30 is a double-acting manual pump.
- Two check valves 35 and 36 are provided in each of the first passage 28 and the second passage 29. Specifically, the two check valves 35 are provided in the first passage 28 with the communication portion of the first piston portion 31 therebetween. The two check valves 36 are provided in the second passage 29 with the communication portion of the second piston portion 32 therebetween. The four check valves 35 and 36 are configured to allow only the flow of hydraulic oil (fluid) from the accumulator 22 side toward the hydraulic cylinder 23 side.
- the discharge operation and the inflow operation are alternately performed by the first piston portion 31 and the second piston portion 32 by reciprocating the handle 33.
- the handle 33 when the handle 33 is rotated to the second piston portion 32 side (right side in FIG. 3), hydraulic oil flows in at the first piston portion 31, The hydraulic fluid is discharged from the piston portion 32. That is, the hydraulic oil flows from the accumulator 22 into the first piston portion 31 via the first passage 28, while the hydraulic oil is pressurized in the second piston portion 32 and discharged to the second passage 29.
- the first bypass passage 37 is connected to the main passage 24 and bypasses the booster circuit 27.
- One end of the first bypass passage 37 is connected between the on-off valve 25 and the booster circuit 27 in the main passage 24, and the other end is connected between the booster circuit 27 and the on-off valve 26 in the main passage 24.
- An opening / closing valve 38 is provided in the first bypass passage 37.
- the first bypass passage 37 is configured to release the hydraulic pressure (fluid pressure) on the hydraulic cylinder 23 side of the main passage 24 from the booster circuit 27 to the accumulator 22 side of the booster circuit 27 by opening the on-off valve 38. Has been.
- One end of the second bypass passage 39 is connected between the booster circuit 27 in the main passage 24 and the connection portion of the second bypass passage 39.
- the other end of the second bypass passage 39 is connected to the accumulator 22 side with respect to the on-off valve 38 in the first bypass passage 37.
- a relief valve 41 is provided in the second bypass passage 39. The relief valve 41 opens when the hydraulic pressure on the hydraulic cylinder 23 side becomes a predetermined abnormal high pressure, and releases the hydraulic pressure to the accumulator 22 side.
- the main passage 24 is connected to the hydraulic cylinder 23 by branching into two ends on the hydraulic cylinder 23 side.
- the two main passages 24 branched are provided with the above-described on-off valves 26 one by one.
- the transmission unit 45 is connected to the door body 10 and causes the operating force of the hydraulic cylinder 23 generated when the hydraulic pressure of the accumulator 22 is supplied to act on the door body as a tensile force.
- the transmission unit 45 includes a wire rope 46, a moving pulley 47, and a fixed pulley 48.
- the hydraulic cylinder 23 and the transmission unit 45 are installed in each of the two casings 18.
- the hydraulic cylinder 23 is disposed so that the rod side faces downward, and is configured such that the piston rod 23a extends downward when the hydraulic pressure of the accumulator 22 is supplied. That is, in the hydraulic cylinder 23, the piston rod 23a expands and contracts in the vertical direction.
- the wire rope 46 has one end engaged with the piston rod 23a, the other end connected to the door body 10, and exerts a tensile force on the door body 10 by the extension operation of the piston rod 23a. More specifically, the moving pulley 47 is provided on the piston rod 23a and moves up and down together with the piston rod 23a. The other end of the wire rope 46 is connected to the connecting portion 13 of the door body 10. One end of the wire rope 46 is fixed to the housing 18 or the like via a fixed pulley 48 and a moving pulley 47 in this order.
- the hydraulic pressure accumulated in the accumulator 22 (hereinafter also referred to as the hydraulic pressure P of the accumulator 22) is used as the main passage 24 and the booster circuit 27. And is supplied to the hydraulic cylinder 23 via the main passage 24. At that time, the on-off valves 25 and 26 are opened, and the on-off valve 38 is closed.
- a downward operating force is generated when the hydraulic pressure P of the accumulator 22 is supplied.
- the operating force of the hydraulic cylinder 23 acts as a tensile force F on the connecting portion 13 via the moving pulley 47 and the wire rope 46.
- the tensile force F is a force that assists the standing operation of the door body 10.
- the door body 10 When the water enters the door body 10, the door body 10 starts to stand up by the buoyancy of the water. Then, the door body 10 rises as the water level rises, and when the rising angle ⁇ reaches the rising completion angle, the rising operation is completed. At that time, since the tensile force F by the auxiliary drive unit 20 is acting on the connecting portion 13 of the door body 10, the door body 10 is pulled in the standing direction to assist the standing operation.
- the standing angle ⁇ is an inclination angle of the door body 10 with respect to the horizontal direction, as shown in FIG. 3.
- the auxiliary driving unit 20 is configured such that the tensile force F acting on the connecting unit 13 automatically changes during the period from when the door body 10 falls down until the completion of standing.
- the accumulated hydraulic pressure P is released and decreases.
- the maximum pressure Pmax and the minimum pressure Pmin are set as the effective range of the hydraulic pressure P.
- the hydraulic pressure P of the accumulator 22 decreases approximately proportionally until the standing angle ⁇ of the door body 10 reaches the standing-up completion angle ⁇ c from 0 ° (the lying state shown in FIG. 2).
- the accumulator 22 is designed so that the hydraulic pressure P does not fall below the minimum pressure Pmin when the rising angle ⁇ of the door body 10 reaches the rising completion angle ⁇ c.
- the pulling force F decreases approximately proportionally until the standing angle ⁇ of the door body 10 reaches the standing-up completion angle ⁇ c from 0 ° (the lying state shown in FIG. 2). That is, the tensile force F by the auxiliary drive unit 20 decreases as the standing angle ⁇ increases. Since the tensile force F acts via the moving pulley 47, it becomes half of the operating force of the hydraulic cylinder 23.
- the falling moment Md at which the door body 10 tries to fall decreases as the standing angle ⁇ increases. That is, the falling moment Md is the maximum when the standing angle ⁇ is 0 °, and the minimum when the standing angle ⁇ is the standing completion angle ⁇ c.
- the standing moment Mu is configured to decrease as the standing angle ⁇ increases.
- the standing moment Mu is designed to be smaller than the magnitude of the falling moment Md when the standing angle ⁇ is between 0 ° and the standing completion angle ⁇ c.
- the standing up completion angle ⁇ c is, for example, 70 °.
- the standing moment Mu is represented by the product of the tensile force F by the auxiliary driving unit 20 and the lever length of the connecting unit 13.
- the lever length of the connecting portion 13 is the distance between the vertical axes of the rotating shaft 12 with respect to the pulling direction of the wire rope 46.
- the lever length becomes the longest when the standing angle ⁇ is the first angle ⁇ r (an angle larger than 0 ° and smaller than the standing completion angle ⁇ c).
- the lever length becomes longer as the rising angle ⁇ increases when the rising angle ⁇ is between 0 ° and the first angle ⁇ r.
- the lever length when the standing angle ⁇ is the first angle ⁇ r is R2
- the lever length R2 is longer than the lever length R1 when the standing angle ⁇ is 0 °.
- the lever length decreases as the standing angle ⁇ increases.
- the lever length when the rising angle ⁇ is the first angle ⁇ r is R2
- the lever length R2 is longer than the lever length R3 when the rising angle ⁇ is the rising completion angle ⁇ c. That is, the standing angle ⁇ at which the lever length is the longest is set to an angle in the middle of the standing operation. In this way, the lever length is designed to gradually increase until the door body 10 stands up to some extent from the lying state, and gradually decreases thereafter.
- the rising angle ⁇ reaches the first angle ⁇ r from 0 °
- the tensile force F decreases, but the lever length increases, so the rising moment Mu does not decrease that much. Therefore, when the standing angle ⁇ is between 0 ° and the first angle ⁇ r, the degree of decrease of the standing moment Mu can be made smaller than the degree of decrease of the lodging moment Md. Then, when the rising angle ⁇ is 0 °, the rising moment Mu is smaller than the lodging moment Md, and the difference between the two moments Mu and Md becomes smaller as the rising angle ⁇ increases from 0 °.
- the standing moment Mu generated by the hydraulic pressure P of the accumulator 22 is smaller than the falling moment Md when the standing angle ⁇ is between 0 ° and approximately the first angle ⁇ r. Further, when the rising angle ⁇ is between the substantially first angle ⁇ r and the rising completion angle ⁇ c, the difference between the rising moment Mu and the falling moment Md is slightly reduced. That is, the auxiliary driving unit 20 has a tensile force so that the standing moment Mu generated by the action of the tensile force F is smaller than the falling moment Md in the initial stage of the standing motion of the door body 10 including the lying state of the door body 10. Change F. In addition, the auxiliary driving unit 20 changes the tensile force F so that the standing moment Mu is slightly smaller than the falling moment Md in the later stage of the standing operation including the standing completion state of the door body 10.
- the hoisting gate 1 of the present embodiment can forcibly raise the door body 10 by operating the manual pump 30 when performing maintenance or inspection. That is, the undulating gate 1 can raise the door body by the manual pump 30 even when there is no water intrusion (buoyancy due to the ingress water does not act).
- the standing moment Muc is represented by the product of the tensile force Fc and the lever length of the connecting portion 13. As shown in FIG. 7, the standing moment Muc is naturally larger than the standing moment Mu generated by the hydraulic pressure P of the accumulator 22 when the standing angle ⁇ is between 0 ° and the standing completion angle ⁇ c.
- the standing moment Muc is substantially equal to the falling moment Md when the standing angle ⁇ is between 0 ° and the standing completion angle ⁇ c. That is, the operating hydraulic pressure Pc and the tensile force Fc change so that the standing moment Muc is balanced with the lodging moment Md (see FIGS. 5 and 6).
- the standing moment of the door body 10 is increased from the standing moment Mu to the standing moment Muc by operating the manual pump 30.
- the standing moment Mu is set to be smaller than the lodging moment Md. Therefore, the operating force (manual force) of the manual pump 30 necessary for increasing the standing moment Mu to the standing moment Muc is slightly large.
- the difference between the standing moment Mu and the lodging moment Md is set to be smaller than the initial time of the standing motion. Therefore, the operating force (manual force) of the manual pump 30 necessary for increasing the standing moment Mu to the standing moment Muc is small.
- the door body 10 that has been erected does not basically fall down. That is, in the hydraulic circuit 21, the flow of hydraulic oil from the hydraulic cylinder 23 toward the accumulator 22 is blocked by the check valves 35 and 36, the on-off valve 38 and the relief valve 41. As shown in FIG. 9, by opening the on-off valve 38, the door body 10 in the standing state is laid down. That is, when the on-off valve 38 is opened, the flow of the hydraulic oil in the hydraulic cylinder 23 into the accumulator 22 through the main passage 24 and the first bypass passage 37 is allowed. That is, the operating hydraulic pressure Pc of the hydraulic cylinder 23 escapes to the accumulator 22 side. Thereby, the door body 10 falls down. In the accumulator 22, the hydraulic pressure P is accumulated by the inflow of hydraulic oil.
- the undulating gate 1 of the above embodiment includes the auxiliary drive unit 20 that applies the tensile force F for assisting the standing operation of the door body 10 to the door body 10.
- the auxiliary drive unit 20 includes a hydraulic circuit 21 (fluid pressure circuit) and a transmission unit 45.
- the hydraulic circuit 21 includes an accumulator 22 and a hydraulic cylinder 23 (fluid pressure actuator) connected to the accumulator 22 via a main passage 24 and supplied with a hydraulic pressure P (fluid pressure) accumulated in the accumulator 22.
- the transmission unit 45 is connected to the door body 10 and causes the operating force of the hydraulic cylinder 23 generated by the supply of the hydraulic pressure P of the accumulator 22 to act on the door body 10 as a tensile force F, and the tensile forces F and Fc.
- the vertical distance (lever length) of the rotating shaft 12 with respect to the action direction is configured to be the longest in the middle of standing of the door body 10.
- the standing moment Mu is smaller than the lodging moment Md, and the latter stage of the standing action (the standing angle ⁇ is It is possible to design so that the difference between the standing moment Mu and the falling moment Md is slightly reduced between the substantially first angle ⁇ r and the standing completion angle ⁇ c).
- the hydraulic circuit 21 of the above embodiment includes a first passage 28 and a second passage 29, a manual pump 30, and check valves 35 and 36, and includes a booster circuit 27 that boosts the hydraulic pressure P of the accumulator 22. ing.
- the first passage 28 and the second passage 29 are connected in parallel to each other in the middle of the main passage 24.
- the manual pump 30 is a double-acting type having a first piston portion 31 communicating with the first passage 28 and a second piston portion 32 communicating with the second passage 29.
- Two check valves 35 and 36 are provided in each of the first passage 28 and the second passage 29, and are provided with the communication portions of the piston portions 31 and 32 therebetween, and are operated from the accumulator 22 side toward the hydraulic cylinder 23 side. Allow only oil (fluid) flow.
- the discharge operation and the inflow operation are alternately performed by the first piston portion 31 and the second piston portion 32.
- the hydraulic oil flows from the accumulator 22 into the first piston portion 31.
- the hydraulic pressure P of the accumulator 22 acts as an inflow pressure from the first piston portion 31.
- the hydraulic pressure P of the accumulator 22 acts as an inflow pressure from the second piston portion 32.
- the hydraulic circuit 21 of the above embodiment includes a first bypass passage 37 (bypass passage) and an on-off valve 38.
- the first bypass passage 37 is connected to the main passage 24 and bypasses the booster circuit 27.
- the on-off valve 38 is provided in the first bypass passage 37 and opens to release the hydraulic pressure (fluid pressure) on the hydraulic cylinder 23 side of the main passage 24 from the booster circuit 27 to the accumulator 22 side of the booster circuit 27. Is. According to this configuration, the door body 10 in the standing state can be easily laid down by opening the on-off valve 38.
- the hydraulic cylinder 23 of the above-described embodiment is arranged so that the rod side faces downward, and the piston rod 23a extends downward when the hydraulic pressure P of the accumulator 22 is supplied. Therefore, the own weight of the piston rod 23 a is applied as the operating force of the hydraulic cylinder 23. Thereby, the required hydraulic pressure P of the accumulator 22 can be reduced.
- the transmission part 45 of the said embodiment has one end engaged with the piston rod 23a, the other end connected to the door body 10, and a wire rope that applies a tensile force F to the door body 10 by the extension operation of the piston rod 23a. 46. Therefore, the operating force of the hydraulic cylinder 23 can be applied to the door body 10 as the tensile force F with a simple configuration.
- the hydraulic circuit 51 of the present embodiment includes an accumulator 52, a hydraulic cylinder 53, and a main passage 54.
- the main passage 54 has one end connected to the accumulator 52 and the other end connected to the hydraulic cylinder 53.
- the hydraulic cylinder 53 is connected to the accumulator 52 via the main passage 54, and the hydraulic pressure P of the accumulator 52 is supplied.
- a downward operating force is generated, and a tensile force F acts on the connecting portion 13.
- the tensile force F is a force that assists the standing operation of the door body 10.
- the main passage 54 is provided with on-off valves 55 and 56 on the accumulator 52 side and the hydraulic cylinder 53 side.
- the auxiliary driving unit 20 is configured such that the tensile force F acting on the connecting unit 13 automatically changes during the period from when the door body 10 is lying down to when the standing up is completed. That is, the hydraulic pressure P and the pulling force F of the accumulator 52 decrease substantially proportionally as the rising angle ⁇ of the door body 10 increases as in the first embodiment (see FIGS. 5 and 6).
- the tensile force F generated by the auxiliary driving unit 20 acts on the connecting unit 13, a standing moment Mu for raising the door body 10 is generated.
- the rising moment Mu is configured to decrease as the rising angle ⁇ increases as in the first embodiment.
- the standing moment Mu and the falling moment Md are configured such that the magnitude relationship between them is reversed during the standing operation.
- the standing moment Mu is designed to be smaller than the falling moment Md when the standing angle ⁇ is between 0 ° and approximately the first angle ⁇ r (initial stage of the standing operation). Further, the standing moment Mu is designed to be larger than the falling moment Md when the standing angle ⁇ is substantially between the first angle ⁇ r and the standing completion angle ⁇ c (the latter stage of the standing operation).
- the difference between the two moments Mu and Md decreases as the standing angle ⁇ increases. Further, in the later stage of the standing motion, the difference between both moments Mu and Md increases as the standing angle ⁇ increases.
- the design of the standing moment Mu as described above can be made by changing the effective range of the hydraulic pressure P of the accumulator 52 or shifting the first angle ⁇ r having the longest lever length to the standing completion side.
- the standing angle ⁇ is between 0 ° and approximately the first angle ⁇ r (the initial stage of the standing operation)
- the standing moment Mu is smaller than the lodging moment Md, so a manual force is required.
- the maximum manual force is required when the standing angle ⁇ is 0 °, and the manual force decreases as the rising angle ⁇ increases.
- the standing angle ⁇ is substantially between the first angle ⁇ r and the standing completion angle ⁇ c (the latter stage of the standing operation)
- the standing moment Mu is larger than the lodging moment Md, so that the manual force is substantially zero. That is, when the standing angle ⁇ is substantially equal to or greater than the first angle ⁇ r, the door body 10 stands up to the standing-up completion state only by the auxiliary force (tensile force F) by the auxiliary driving unit 20 without applying manual force.
- the standing moment Mu in the initial stage of the standing motion, the standing moment Mu is smaller than the lodging moment Md, and in the later stage of the standing motion, the standing moment Mu is larger than the lodging moment Md. Can be designed.
- the manual force required to erect the door body 10 can be made as small as possible or substantially zero in the later stage of the erecting operation.
- the falling moment Md is larger than the rising moment Mu in the initial stage of the standing operation, it is possible to prevent the lying door body 10 from easily moving in the standing direction due to wind or the like.
- the standing moment Mu is larger than the lodging moment Md in the later stage of the standing operation, it is possible to prevent the door body 10 in the standing state from easily moving in the falling direction due to wind or the like.
- the door body 10 has torque arms 15 provided at both ends in the width direction of the main body 11.
- the torque arm 15 is provided in the vicinity of the rotating shaft 12 on the base end side of the main body 11.
- the tip of the torque arm 15 is a connecting portion 15a to which a wire rope 66 of a transmitting portion 65 described later is connected.
- the hydraulic cylinder 61 and the transmission unit 65 are installed in each of the two housings 19.
- the transmission unit 65 includes a wire rope 66, a moving pulley 67, and two fixed pulleys 68 and 69.
- One end of the wire rope 66 is engaged with the piston rod 61a of the hydraulic cylinder 61, the other end is connected to the connecting portion 15a of the torque arm 15, and a tensile force F is applied to the door body 10 by the extension operation of the piston rod 61a.
- the moving pulley 67 is provided on the piston rod 61a and moves up and down together with the piston rod 61a.
- One end of the wire rope 66 is fixed to the housing 19 or the like via two fixed pulleys 68 and 69 and a movable pulley 67 in order.
- the hydraulic force P of the accumulator 22 is supplied to the hydraulic cylinder 61, whereby the tensile force F acts on the door body 10.
- the operating oil pressure Pc boosted by the booster circuit 27 is supplied to the hydraulic cylinder 61, whereby a tensile force Fc acts on the door body 10.
- the lever length of the connecting portion 15a is configured to be the longest in the middle of standing of the door body 10 (when the rising angle ⁇ is the first angle ⁇ r). As shown in FIG. 15, the lever length of the connecting portion 15 a is the distance between the vertical axes of the rotating shaft 12 with respect to the pulling direction of the wire rope 66 (the direction in which the tensile forces F and Fc act). For example, if the lever length when the standing angle ⁇ is the first angle ⁇ r is R2, the lever length R2 is longer than the lever length R1 when the standing angle ⁇ is 0 °.
- the lever length when the standing angle ⁇ is the first angle ⁇ r is R2
- the lever length R2 is longer than the lever length R3 when the standing angle ⁇ is the standing completion angle ⁇ c. That is, the lever length is designed to gradually increase until the door body 10 rises to some extent from the lying state, and then gradually decreases after that. Also in the present embodiment configured as described above, the same effects as those of the first embodiment are achieved.
- the hydraulic circuits 21 and 51 are used as the fluid pressure circuit, but a circuit using other fluid pressure such as water or air may be used.
- the hydraulic cylinder is used as the fluid pressure actuator, but other actuators driven by fluid pressure may be used.
- connection position of the wire ropes 46 and 66 in the door body 10 is not restricted to the location mentioned above.
- the floating type undulation gate 1 has been described.
- the present invention can be similarly applied to a manual type undulation gate in which the door body 10 is erected and laid down manually instead of the buoyancy of intrusion water.
- the technique disclosed in the present application is useful for the relief gate.
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Abstract
起伏ゲート10は、回動軸12を有し、回動軸12を中心として回動し起立する扉体10と、扉体10の起立動作を補助するための引張力を扉体10に作用させる補助駆動部20とを備える。補助駆動部20は、アキュムレータ22と、アキュムレータ22に主通路24を介して接続され、アキュムレータ22に蓄積されている油圧が供給される油圧シリンダ23とを有する油圧回路21と、扉体10に連結され、アキュムレータ22の油圧が供給されることによって発生する油圧シリンダ23の作動力を引張力として扉体10に作用させると共に、引張力の作用方向に対する回動軸12の垂直間距離が扉体10の起立途中で最長となるように構成された伝達部45とを備える。
Description
本願は、起伏ゲートに関する。
従来より、洪水や津波による浸水を防止するための起伏ゲートが知られている。例えば特許文献1に開示の起伏ゲートは、浸水時に水の浮力によって起立する扉体を備えている。また、この起伏ゲートには、扉体の起立動作を補助するための起立モーメントを発生させる補助駆動部が設けられている。即ち、扉体の先端部にワイヤロープが取り付けられ、そのワイヤロープにカウンタウエイトが取り付けられている。倒伏状態の扉体にはカウンタウエイトによる引張力が作用し、この引張力によって扉体の起立動作が補助される。
ところで、上述したような起伏ゲートでは、メンテナンスや点検を行う際には扉体を手動で起立させることが望まれる場合がある。そのため、起立させるのに必要な手動力を小さくすべく、扉体の起立モーメントの大きさが倒伏モーメントの大きさにできるだけ近づくように、補助駆動部の設計を行うことが望ましい。しかしながら、補助駆動部による起立モーメントの大きさが倒伏モーメントの大きさに近くなると、例えば、通常時において倒伏状態の扉体が風等の何らかの原因で容易に起立方向に動作してしまうおそれがある。また、メンテナンス時や点検時において、起立させた扉体が何らかの原因で容易に倒伏方向に動作してしまうおそれがある。
本願に開示の技術は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、扉体の起立動作の補助駆動部を備えた起伏ゲートにおいて、扉体の起立モーメントの大きさをできるだけ倒伏モーメントの大きさに近づけつつも、倒伏状態または起立状態の扉体が容易に起立方向または倒伏方向に動作してしまうことを防止することにある。
本願の起伏ゲートは、扉体と、補助駆動部とを備えている。前記扉体は、回動軸を有し、該回動軸を中心として回動し起立する。前記補助駆動部は、前記扉体の起立動作を補助するための引張力を前記扉体に作用させるものである。そして、前記補助駆動部は、流体圧回路と、伝達部とを備えている。前記流体圧回路は、アキュムレータと、流体圧アクチュエータとを有している。前記流体圧アクチュエータは、前記アキュムレータに主通路を介して接続され、前記アキュムレータに蓄積されている流体圧が供給される。前記伝達部は、前記扉体に連結され、前記アキュムレータの流体圧が供給されることによって発生する前記流体圧アクチュエータの作動力を前記引張力として前記扉体に作用させると共に、前記引張力の作用方向に対する前記回動軸の垂直間距離が前記扉体の起立途中で最長となるように構成されている。
本願の起伏ゲートによれば、扉体の起立モーメントの大きさをできるだけ倒伏モーメントの大きさに近づけつつも、倒伏状態または起立状態の扉体が容易に起立方向または倒伏方向に動作してしまうことを防止することができる。
以下、本願の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本願に開示の技術、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
(実施形態1)
本願の実施形態1について図1~図9を参照しながら説明する。本実施形態の起伏ゲート1は、例えば路面R(陸上)に設置され、洪水や津波、大雨によって水が生活空間や地下空間に浸入するのを防止するものである。起伏ゲート1は、浸入しようとする水を利用して自動的に起立動作および倒伏動作を行う浮体式起伏ゲート(浮体式のフラップゲートとも呼ばれることもある)である。
本願の実施形態1について図1~図9を参照しながら説明する。本実施形態の起伏ゲート1は、例えば路面R(陸上)に設置され、洪水や津波、大雨によって水が生活空間や地下空間に浸入するのを防止するものである。起伏ゲート1は、浸入しようとする水を利用して自動的に起立動作および倒伏動作を行う浮体式起伏ゲート(浮体式のフラップゲートとも呼ばれることもある)である。
図1~図3に示すように、起伏ゲート1は、扉体10と、戸当り16と、補助駆動部20とを備えている。なお、図2および図3において水は左側から浸入するものとする。また、以降で記載する「上流側」および「下流側」とは、水の浸入方向における上流側(図2および図3において左側)および下流側(図2および図3において右側)を意図する。
扉体10は、やや扁平な略矩形体に形成された本体11と、連結部13とを有している。本体11は、基端側(例えば、図2において右側)に回動軸12を有しており、回動軸12を中心として回動自在に設けられている。回動軸12は、扉体10の幅方向に延びている。扉体10は、本体11が図2において右回りに回動することで起立動作を行い、本体11が図2において左回りに回動することで倒伏動作を行う。扉体10は、通常時(即ち、水が浸入してこないとき)は倒伏した状態(図2に示す状態)になっており、非常時(即ち、水が浸入してきたとき)には浸入水の浮力によって倒伏状態から回動し起立するように構成されている。つまり、扉体10は浸入水を利用して自動的に起立動作を開始する。
路面Rには、凹状に形成された格納部17が設けられている。格納部17は、平面視で扉体10よりも大きい矩形に形成されており、倒伏した扉体10が格納される。扉体10が格納部17に格納された状態、即ち扉体10が倒伏した状態では、扉体10(本体11)の上面部と路面Rとが略面一となる。通常時は、路面Rを通行する車両や人は扉体10の上面部を通行することになる。つまり、倒伏状態の扉体10は路面Rの一部を構成する。
連結部13は、図1に示すように、本体11の幅方向(図1における左右方向)における両端部に1つずつ設けられている。連結部13は、本体11の下流側面(即ち、倒伏時の本体11の上面部)に設けられており、その下流側面から突出している。連結部13には、後述する補助駆動部20のワイヤロープ46が連結され、扉体10の起立動作を補助するための引張力が作用する。なお、例えば扉体10の幅が短い場合、連結部13は本体11の幅方向における片側の端部にのみ設けるようにしてもよい。
図1に示すように、戸当り16は、上流側から視て、扉体10の左側方と右側方に設けられている。扉体10は、戸当り16と対向する部分である本体11の側面部に、水密部14が設けられており、水密部14が戸当り16と接することにより水密される。水密部14は、例えば水密ゴムにより構成されている。
補助駆動部20は、扉体10の起立動作を補助するものである。補助駆動部20は、扉体10よりも下流側において扉体10の幅方向両端部に対応する位置に1つずつ設けられている。補助駆動部20は、油圧回路21と、伝達部45とを備えている。なお、後述する油圧シリンダ23を除いた油圧回路21は共通である。また、上述したように連結部13を本体11の幅方向における片側の端部にのみ設けた場合、補助駆動部20はその片側の端部に対応する位置のみに設けられる。
油圧回路21は、アキュムレータ22と、油圧シリンダ23と、主通路24と、昇圧回路27と、第1および第2バイパス通路37,39とを有している。油圧回路21および油圧シリンダ23はそれぞれ、本願の請求項に係る流体圧回路および流体圧アクチュエータに相当する。油圧回路21は、作動流体としての作動油が充填されている。
アキュムレータ22は、図示しないが、例えば窒素ガスが封入されたゴム製の隔膜が容器内に収納されている。アキュムレータ22では、窒素ガスが圧縮されることによって作動油が流入し油圧(流体圧)が蓄積され、窒素ガスが膨張することによって作動油が流出し油圧(流体圧)が放出される。主通路24は、一端がアキュムレータ22に接続され、他端が油圧シリンダ23に接続されている。つまり、油圧シリンダ23は、アキュムレータ22に主通路24を介して接続され、アキュムレータ22に蓄積されている油圧(流体圧)が供給される。油圧シリンダ23は、いわゆる単動式のものである。主通路24には、アキュムレータ22側と油圧シリンダ23側に開閉弁25,26が設けられている。
昇圧回路27は、主通路24の途中に設けられ、油圧シリンダ23に供給されるアキュムレータ22の油圧を昇圧するものである。昇圧回路27は、主通路24において2つの開閉弁25,26の間に設けられている。昇圧回路27は、第1通路28および第2通路29と、手動ポンプ30と、4つのチェック弁35,36とを有している。
第1通路28および第2通路29は、主通路24の途中において互いに並列に接続されている。手動ポンプ30は、互いに連結された第1ピストン部31および第2ピストン部32と、ハンドル33とを有している。第1ピストン部31は第1通路28と連通し、第2ピストン部32は第2通路29と連通している。手動ポンプ30は、複動式の手動ポンプである。
4つのチェック弁35,36は、第1通路28と第2通路29に2つずつ設けられている。詳しくは、2つのチェック弁35は、第1通路28において第1ピストン部31の連通部を間に置いて設けられている。2つのチェック弁36は、第2通路29において第2ピストン部32の連通部を間に置いて設けられている。4つのチェック弁35,36は、アキュムレータ22側から油圧シリンダ23側へ向かう作動油(流体)の流れのみを許容するように構成されている。
こうして構成された昇圧回路27では、ハンドル33を往復動させることにより、第1ピストン部31と第2ピストン部32とで交互に吐出動作および流入動作が行われる。具体的には、図3に示すように、ハンドル33を第2ピストン部32側(図3において右側)に回動させると、第1ピストン部31で作動油の流入動作が行われ、第2ピストン部32で作動油の吐出動作が行われる。つまり、アキュムレータ22から作動油が第1通路28を介して第1ピストン部31に流入する一方、第2ピストン部32において作動油が昇圧されて第2通路29に吐出される。
逆に、図4に示すように、ハンドル33を第1ピストン部31側(図4において左側)に回動させると、第2ピストン部32で作動油の流入動作が行われ、第1ピストン部31で作動油の吐出動作が行われる。つまり、アキュムレータ22から作動油が第2通路29を介して第2ピストン部32に流入する一方、第1ピストン部31において作動油が昇圧されて第2通路29に吐出される。こうして、各ピストン部31,32で作動油の吐出動作および流入動作が交互に行われる。なお、図4では、油圧シリンダ23や扉体10を省略している。
第1バイパス通路37は、主通路24に接続され、昇圧回路27をバイパスするものである。第1バイパス通路37は、一端が主通路24における開閉弁25と昇圧回路27との間に接続され、他端が主通路24における昇圧回路27と開閉弁26との間に接続されている。第1バイパス通路37には、開閉弁38が設けられている。第1バイパス通路37は、開閉弁38を開弁することにより、主通路24において昇圧回路27よりも油圧シリンダ23側の油圧(流体圧)を昇圧回路27よりもアキュムレータ22側へ逃がすように構成されている。
第2バイパス通路39の一端は、主通路24における昇圧回路27と第2バイパス通路39の接続部との間に接続されている。第2バイパス通路39の他端は、第1バイパス通路37において開閉弁38よりもアキュムレータ22側に接続されている。第2バイパス通路39には、リリーフ弁41が設けられている。リリーフ弁41は、油圧シリンダ23側の油圧が所定の異常高圧になると開弁し、その油圧をアキュムレータ22側へ逃がすものである。
なお、主通路24は、油圧シリンダ23側の端部が2つに分岐してそれぞれ油圧シリンダ23に接続されている。分岐した2つの主通路24には、上述した開閉弁26が1つずつ設けられている。
伝達部45は、扉体10に連結され、アキュムレータ22の油圧が供給されることによって発生する油圧シリンダ23の作動力を引張力として扉体に作用させるものである。伝達部45は、ワイヤロープ46と、動滑車47と、定滑車48とを有している。
油圧シリンダ23および伝達部45は、2つの筐体18のそれぞれに設置されている。油圧シリンダ23は、ロッド側が下向きとなるように配置され、アキュムレータ22の油圧が供給されることによってピストンロッド23aが下方へ伸長するように構成されている。つまり、油圧シリンダ23はピストンロッド23aが上下方向に伸縮する。
ワイヤロープ46は、一端側がピストンロッド23aに係合し、他端が扉体10に連結され、ピストンロッド23aの伸長動作によって扉体10に引張力を作用させる。より詳しくは、動滑車47は、ピストンロッド23aに設けられており、ピストンロッド23aと共に上下動する。ワイヤロープ46の他端は、扉体10の連結部13に連結されている。ワイヤロープ46の一端は、定滑車48および動滑車47を順に介して、筐体18等に固定されている。
こうして構成された補助駆動部20では、手動ポンプ30を操作していないときは、アキュムレータ22に蓄積されている油圧(以下、アキュムレータ22の油圧Pともいう。)が、主通路24、昇圧回路27および主通路24を介して油圧シリンダ23に供給される。その際、開閉弁25,26は開放されており、開閉弁38は閉鎖されている。油圧シリンダ23では、アキュムレータ22の油圧Pが供給されることによって下向きの作動力が発生する。油圧シリンダ23の作動力は、動滑車47およびワイヤロープ46を介して連結部13に引張力Fとして作用する。この引張力Fは、扉体10の起立動作を補助する力となる。
扉体10は、水が浸入してくると、その浸入水の浮力によって起立動作を開始する。そして、扉体10は、水位の上昇に伴って起立していき、起立角度θが起立完了角度に達すると起立動作が完了する。その際、扉体10の連結部13には補助駆動部20による引張力Fが作用しているため、扉体10は起立方向に引っ張られ起立動作が補助される。なお、起立角度θは、図3に示すように、水平方向に対する扉体10の傾斜角である。
補助駆動部20のより詳細な構成および動作について、図4~図9も参照しながら説明する。
補助駆動部20は、扉体10の倒伏時から起立完了までの間において、連結部13に作用する引張力Fが自動的に変化するように構成されている。アキュムレータ22では、扉体10が起立するに従って、蓄積されている油圧Pは放出され減少していく。アキュムレータ22は、油圧Pの有効範囲として、最高圧力Pmaxと最低圧力Pminが設定されている。図5に示すように、アキュムレータ22の油圧Pは、扉体10の起立角度θが0°(図2に示す倒伏状態)から起立完了角度θcになるまで、ほぼ比例的に減少する。アキュムレータ22は、扉体10の起立角度θが起立完了角度θcになった際、油圧Pが最低圧力Pminを下回らないように設計されている。
油圧シリンダ23では、アキュムレータ22の油圧Pが供給されることにより、下向きの作動力が発生し、連結部13に引張力Fが作用する。図6に示すように、引張力Fは、扉体10の起立角度θが0°(図2に示す倒伏状態)から起立完了角度θcになるまで、ほぼ比例的に減少する。つまり、補助駆動部20による引張力Fは、起立角度θが大きくなるに従って減少する。なお、引張力Fは、動滑車47を介して作用するため、油圧シリンダ23の作動力の半分となる。
補助駆動部20による引張力Fが扉体10の連結部13に作用することにより、扉体10を起立させるための起立モーメントMuが発生する。一方、扉体10が倒伏しようとする倒伏モーメントMdは、図7に示すように、起立角度θが大きくなるに従って減少する。つまり、倒伏モーメントMdは、起立角度θが0°のとき最大であり、起立角度θが起立完了角度θcのとき最小である。
図7に示すように、起立モーメントMuは、起立角度θが大きくなるに従って減少するように構成されている。そして、起立モーメントMuは、起立角度θが0°から起立完了角度θcまでの間において倒伏モーメントMdの大きさよりも小さくなるように設計されている。なお、起立完了角度θcは例えば70°である。
より詳しくは、図8に示すように、起立モーメントMuは、補助駆動部20による引張力Fと連結部13のレバー長さとの積で表される。連結部13のレバー長さは、ワイヤロープ46の引っ張り方向に対する回動軸12の垂直間距離である。レバー長さは、起立角度θが第1角度θr(0°よりも大きく起立完了角度θcよりも小さい角度)のときに最長となる。
レバー長さは、起立角度θが0°から第1角度θrの間では、起立角度θが大きくなるに従って長くなる。例えば、起立角度θが第1角度θrのときのレバー長さをR2とすると、そのレバー長さR2は起立角度θが0°のときのレバー長さR1よりも長い。起立角度θが第1角度θr以上では、起立角度θが大きくなるに従ってレバー長さは短くなる。例えば、起立角度θが第1角度θrのときのレバー長さをR2とすると、そのレバー長さR2は起立角度θが起立完了角度θcのときのレバー長さR3よりも長い。つまり、レバー長さが最長となる起立角度θは、起立動作の途中となる角度に設定されている。こうして、レバー長さは、扉体10が倒伏状態からある程度起立するまでは次第に長くなり、それ以降では次第に短くなるように設計されている。
このように、起立角度θが0°から第1角度θrに達するまでは、引張力Fは減少する一方、レバー長さは長くなるため、起立モーメントMuはそれ程減少しない。そのため、起立角度θが0°から第1角度θrの間において、起立モーメントMuの減少度合いを、倒伏モーメントMdの減少度合いよりも小さくすることができる。そうすると、起立角度θが0°のときでは起立モーメントMuは倒伏モーメントMdよりも小さいところ、両モーメントMu,Mdの差は、起立角度θが0°から大きくなるに従って小さくなる。
以上のように、アキュムレータ22の油圧Pによって発生する起立モーメントMuは、起立角度θが0°から略第1角度θrの間では、倒伏モーメントMdよりも小さくなる。また、起立角度θが略第1角度θrから起立完了角度θcの間では、起立モーメントMuと倒伏モーメントMdとの差が若干小さくなる。つまり、補助駆動部20は、扉体10の倒伏状態を含む扉体10の起立動作の初期では、引張力Fの作用によって発生する起立モーメントMuが倒伏モーメントMdよりも小さくなるように、引張力Fを変化させる。また、補助駆動部20は、扉体10の起立完了状態を含む起立動作の後期では、起立モーメントMuが倒伏モーメントMdよりも若干小さくなるように、引張力Fを変化させる。
本実施形態の起伏ゲート1は、メンテナンスや点検を行う際には、手動ポンプ30を操作することによって扉体10を強制的に起立させることができる。つまり、起伏ゲート1は、水の浸入がない(浸入水による浮力が作用しない)ときでも、手動ポンプ30によって扉体を起立させることができる。
図3および図4に示すように、油圧回路21では、手動ポンプ30を手動操作することにより、アキュムレータ22から放出された油圧Pが、作動油圧Pc(P+ΔP)まで昇圧されて油圧シリンダ23に供給される。その際、開閉弁25,26は開放されており、開閉弁38は閉鎖されている。油圧シリンダ23では、作動油圧Pcが供給されることにより、下向きの作動力が発生してピストンロッド23aが下方へ伸長し、扉体10の連結部13には引張力Fcが作用する。
引張力Fcが連結部13に作用することにより、扉体10を起立させるための起立モーメントMucが発生する。起立モーメントMucは、引張力Fcと連結部13のレバー長さとの積で表される。図7に示すように、起立モーメントMucは、当然ながら、起立角度θが0°から起立完了角度θcの間に亘って、アキュムレータ22の油圧Pによって発生する起立モーメントMuよりも大きい。
また、図7に示すように、起立モーメントMucは、起立角度θが0°から起立完了角度θcの間に亘って、倒伏モーメントMdと略同等となる。つまり、作動油圧Pcおよび引張力Fcは、起立モーメントMucが倒伏モーメントMdとバランスする大きさになるように、変化する(図5、図6参照)。
このように、扉体10の起立モーメントは、手動ポンプ30を操作することによって、起立モーメントMuから起立モーメントMucまで増大される。上述したように、起立動作の初期では、起立モーメントMuは倒伏モーメントMdよりも小さくなるように設定されている。そのため、起立モーメントMuを起立モーメントMucまで増大させるために必要な手動ポンプ30の操作力(手動力)はやや大きい。また、起立動作の後期では、起立モーメントMuと倒伏モーメントMdとの差が、起立動作の初期よりも小さくなるように設定されている。そのため、起立モーメントMuを起立モーメントMucまで増大させるために必要な手動ポンプ30の操作力(手動力)は小さくてすむ。
起立完了した扉体10は、基本的には倒伏しない。即ち、油圧回路21では、チェック弁35,36、開閉弁38およびリリーフ弁41によって、油圧シリンダ23からアキュムレータ22へ向かう作動油の流れが阻止されている。図9に示すように、開閉弁38を開弁することにより、起立状態の扉体10を倒伏させる。つまり、開閉弁38を開放すると、油圧シリンダ23の作動油が、主通路24および第1バイパス通路37を介してアキュムレータ22に流入する流れが許容される。即ち、油圧シリンダ23の作動油圧Pcがアキュムレータ22側に逃げる。これにより、扉体10が倒伏する。アキュムレータ22では、作動油の流入によって油圧Pが蓄積される。
以上のように、上記実施形態の起伏ゲート1は、扉体10の起立動作を補助するための引張力Fを扉体10に作用させる補助駆動部20を備えている。そして、補助駆動部20は、油圧回路21(流体圧回路)と、伝達部45とを備えている。油圧回路21は、アキュムレータ22と、アキュムレータ22に主通路24を介して接続され、アキュムレータ22に蓄積されている油圧P(流体圧)が供給される油圧シリンダ23(流体圧アクチュエータ)とを有する。伝達部45は、扉体10に連結され、アキュムレータ22の油圧Pが供給されることによって発生する油圧シリンダ23の作動力を引張力Fとして扉体10に作用させると共に、引張力F,Fcの作用方向に対する回動軸12の垂直間距離(レバー長さ)が扉体10の起立途中で最長となるように構成されている。
上記の構成によれば、起立動作の初期(起立角度θが0°から略第1角度θrの間)では、起立モーメントMuが倒伏モーメントMdよりも小さくなり、起立動作の後期(起立角度θが略第1角度θrから起立完了角度θcの間)では、起立モーメントMuと倒伏モーメントMdとの差が若干小さくなるように、設計することができる。
これにより、起立モーメントMuを倒伏モーメントMdにある程度近づけることができる。そのため、メンテナンス時や点検時において、手動ポンプ30を操作して扉体10を起立させる際、起立動作の後期では手動ポンプ30の操作力(手動力)をある程度小さくすることができる。また、起立動作の初期では倒伏モーメントMdが起立モーメントMuよりも大きいため、倒伏状態の扉体10が風等によって容易に起立方向に動作してしまうことを防止することができる。
また、上記実施形態の油圧回路21は、第1通路28および第2通路29と、手動ポンプ30と、チェック弁35,36とを有し、アキュムレータ22の油圧Pを昇圧する昇圧回路27を備えている。第1通路28および第2通路29は、主通路24の途中において互いに並列に接続されている。手動ポンプ30は、第1通路28と連通する第1ピストン部31および第2通路29と連通する第2ピストン部32を有する複動式のものである。チェック弁35,36は、第1通路28および第2通路29に2つずつ設けられ、ピストン部31,32の連通部を間に置いて設けられ、アキュムレータ22側から油圧シリンダ23側へ向かう作動油(流体)の流れのみを許容する。
上記の構成によれば、手動ポンプ30を操作することにより、第1ピストン部31と第2ピストン部32とで交互に吐出動作および流入動作が行われる。例えば、第1ピストン部31で流入動作が行われ、第2ピストン部32で吐出動作が行われるときは、アキュムレータ22から第1ピストン部31に作動油が流入するので、第2ピストン部32では第1ピストン部31からアキュムレータ22の油圧Pが流入圧として作用する。また、第2ピストン部32で流入動作が行われ、第1ピストン部31で吐出動作が行われるときは、アキュムレータ22から第2ピストン部32に作動油が流入するので、第1ピストン部31では第2ピストン部32からアキュムレータ22の油圧Pが流入圧として作用する。こうして、吐出側のピストン部31,32にアキュムレータ22の油圧Pが流入圧として作用するため、手動ポンプ30において必要な操作力(手動力)を軽減することができる。
また、扉体10が起立した状態では、油圧回路21では、油圧シリンダ23からアキュムレータ22へ向かう作動油の流れがチェック弁35,36によって阻止される。そのため、扉体10の起立動作の後期では起立モーメントMuが倒伏モーメントMdよりも小さくなるように設定されていても、起立状態の扉体10が風等によって容易に倒伏方向に動作してしまうことを防止することができる。
また、上記実施形態の油圧回路21は、第1バイパス通路37(バイパス通路)と、開閉弁38とを有する。第1バイパス通路37は、主通路24に接続され、昇圧回路27をバイパスするものである。開閉弁38は、第1バイパス通路37に設けられ、開弁することにより、主通路24において昇圧回路27よりも油圧シリンダ23側の油圧(流体圧)を昇圧回路27よりもアキュムレータ22側へ逃がすものである。この構成によれば、開閉弁38を開弁することにより、容易に起立状態の扉体10を倒伏させることができる。
また、上記実施形態の油圧シリンダ23は、ロッド側が下向きとなるように配置され、アキュムレータ22の油圧Pが供給されることによってピストンロッド23aが下方へ伸長するように構成されている。そのため、油圧シリンダ23の作動力としてピストンロッド23aの自重が加えられる。これにより、アキュムレータ22の必要な油圧Pを低減することができる。
また、上記実施形態の伝達部45は、一端側がピストンロッド23aに係合し、他端が扉体10に連結され、ピストンロッド23aの伸長動作によって扉体10に引張力Fを作用させるワイヤロープ46を有する。そのため、簡易な構成で油圧シリンダ23の作動力を引張力Fとして扉体10に作用させることができる。
また、上記実施形態の起伏ゲート1では、扉体10が倒伏した状態(図2に示す状態)において、油圧回路21の開閉弁26を閉鎖しておくことにより、生活空間等に影響のない少ない浸水量のときに、扉体10が無用に起立してしまうことを防止することができる。この場合、多量の浸水量が見込まれる際には、開閉弁26は開放される。
(実施形態2)
本願の実施形態2について図10~図12を参照しながら説明する。本実施形態は、上記実施形態1の油圧回路21において、昇圧回路27と、2つのバイパス通路37,39と、開閉弁38およびリリーフ弁41とを省略するようにしたものである。本実施形態の起伏ゲート1は、メンテナンスや点検を行う際には、扉体10を手で持ち上げて起立させる。ここでは、上記実施形態1と異なる点について説明する。
本願の実施形態2について図10~図12を参照しながら説明する。本実施形態は、上記実施形態1の油圧回路21において、昇圧回路27と、2つのバイパス通路37,39と、開閉弁38およびリリーフ弁41とを省略するようにしたものである。本実施形態の起伏ゲート1は、メンテナンスや点検を行う際には、扉体10を手で持ち上げて起立させる。ここでは、上記実施形態1と異なる点について説明する。
図10に示すように、本実施形態の油圧回路51は、アキュムレータ52と、油圧シリンダ53と、主通路54とを有している。主通路54は、上記実施形態1と同様、一端がアキュムレータ52に接続され、他端が油圧シリンダ53に接続されている。油圧シリンダ53は、アキュムレータ52に主通路54を介して接続され、アキュムレータ52の油圧Pが供給される。油圧シリンダ53では、アキュムレータ52の油圧Pが供給されることにより、下向きの作動力が発生し、連結部13に引張力Fが作用する。この引張力Fは、扉体10の起立動作を補助する力となる。主通路54には、アキュムレータ52側と油圧シリンダ53側に開閉弁55,56が設けられている。
本実施形態においても、補助駆動部20は、扉体10の倒伏時から起立完了までの間において、連結部13に作用する引張力Fが自動的に変化するように構成されている。つまり、アキュムレータ52の油圧Pおよび引張力Fは、上記実施形態1と同様、扉体10の起立角度θが大きくなるに従ってほぼ比例的に減少する(図5,図6参照)。補助駆動部20による引張力Fが連結部13に作用することにより、扉体10を起立させるための起立モーメントMuが発生する。
図11に示すように、起立モーメントMuは、上記実施形態1と同様、起立角度θが大きくなるに従って減少するように構成されている。そして、起立モーメントMuと倒伏モーメントMdとは、互いの大小関係が起立動作の途中で逆転するように構成されている。
具体的に、起立角度θが0°から略第1角度θrの間(起立動作の初期)では、起立モーメントMuは倒伏モーメントMdよりも小さくなるように設計されている。また、起立角度θが略第1角度θrから起立完了角度θcの間(起立動作の後期)では、起立モーメントMuは倒伏モーメントMdよりも大きくなるように設計されている。そして、起立動作の初期では、両モーメントMu,Mdの差は、起立角度θが大きくなるに従って小さくなる。また、起立動作の後期では、両モーメントMu,Mdの差は、起立角度θが大きくなるに従って大きくなる。
上述したような起立モーメントMuの設計は、アキュムレータ52の油圧Pの有効範囲を変更したり、レバー長さが最長となる第1角度θrを起立完了側にシフトしたりすることで可能である。
これにより、扉体10を手で持ち上げて起立させるのに必要な手動力は、図12に示すような傾向となる。
具体的に、起立角度θが0°から略第1角度θrの間(起立動作の初期)では、起立モーメントMuが倒伏モーメントMdよりも小さいため、手動力が必要となる。この場合、起立角度θが0°のときに最大の手動力が必要となり、起立角度θが大きくなるに従って、その手動力は小さくなる。
また、起立角度θが略第1角度θrから起立完了角度θcの間(起立動作の後期)では、起立モーメントMuが倒伏モーメントMdよりも大きいため、実質、手動力はゼロとなる。つまり、起立角度θが略第1角度θr以上では、手動力を付与しなくても、扉体10は補助駆動部20による補助力(引張力F)のみで起立完了状態まで起立していく。
以上のように、本実施形態によれば、起立動作の初期では、起立モーメントMuが倒伏モーメントMdよりも小さくなり、起立動作の後期では、起立モーメントMuが倒伏モーメントMdよりも大きくなるように、設計することができる。
これにより、メンテナンスや点検を行う際において、扉体10を起立させるのに必要な手動力は、起立動作の後期ではできるだけ小さくまたは実質ゼロにすることができる。また、起立動作の初期では倒伏モーメントMdが起立モーメントMuよりも大きいため、倒伏状態の扉体10が風等によって容易に起立方向に動作してしまうことを防止することができる。また、起立動作の後期では起立モーメントMuが倒伏モーメントMdよりも大きいため、起立状態の扉体10が風等によって容易に倒伏方向に動作してしまうことを防止することができる。
(実施形態3)
本願の実施形態3について図13~図15を参照しながら説明する。本実施形態は、上記実施形態1の補助駆動部20において、伝達部および連結部の構成を変更するようにしたものである。ここでは、上記実施形態1と異なる点について説明する。
本願の実施形態3について図13~図15を参照しながら説明する。本実施形態は、上記実施形態1の補助駆動部20において、伝達部および連結部の構成を変更するようにしたものである。ここでは、上記実施形態1と異なる点について説明する。
図13および図14に示すように、扉体10は、本体11の幅方向における両端部に設けられたトルクアーム15を有している。トルクアーム15は、本体11の基端側において回動軸12の近傍に設けられている。トルクアーム15の先端は、後述する伝達部65のワイヤロープ66が連結される連結部15aとなっている。
油圧シリンダ61および伝達部65は、2つの筐体19のそれぞれに設置されている。伝達部65は、ワイヤロープ66と、動滑車67と、2つの定滑車68,69とを有している。ワイヤロープ66は、一端側が油圧シリンダ61のピストンロッド61aに係合し、他端がトルクアーム15の連結部15aに連結され、ピストンロッド61aの伸長動作によって扉体10に引張力Fを作用させる。動滑車67は、ピストンロッド61aに設けられており、ピストンロッド61aと共に上下動する。ワイヤロープ66の一端は、2つの定滑車68,69および動滑車67を順に介して、筐体19等に固定されている。
本実施形態においても、手動ポンプ30を操作していないときは、アキュムレータ22の油圧Pが油圧シリンダ61に供給されることにより、扉体10に引張力Fが作用する。また、手動ポンプ30を操作して扉体10を起立させる際には、昇圧回路27によって昇圧された作動油圧Pcが油圧シリンダ61に供給されることにより、扉体10に引張力Fcが作用する。
また、本実施形態においても、連結部15aのレバー長さは、扉体10の起立途中(起立角度θが第1角度θrのとき)で最長となるように構成されている。図15に示すように、連結部15aのレバー長さは、ワイヤロープ66の引っ張り方向(引張力F,Fcの作用方向)に対する回動軸12の垂直間距離である。例えば、起立角度θが第1角度θrのときのレバー長さをR2とすると、そのレバー長さR2は起立角度θが0°のときのレバー長さR1よりも長い。また、起立角度θが第1角度θrのときのレバー長さをR2とすると、そのレバー長さR2は起立角度θが起立完了角度θcのときのレバー長さR3よりも長い。つまり、レバー長さは、扉体10が倒伏状態からある程度起立するまでは次第に長くなり、それ以降では次第に短くなるように設計されている。以上のように構成された本実施形態においても、上記実施形態1と同様の作用効果を奏する。
なお、本願に開示の技術は、上記の各実施形態において以下のように構成するようにしてもよい。
例えば、上記実施形態では、流体圧回路として油圧回路21,51を用いたが、水や空気等の他の流体圧を利用した回路を用いるようにしてもよい。
また、上記実施形態では、流体圧アクチュエータとして油圧シリンダを用いたが、流体圧によって駆動されるその他のアクチュエータを用いるようにしてもよい。
また、上記実施形態において、扉体10におけるワイヤロープ46,66の連結位置は上述した箇所に限るものではない。
また、上記実施形態では、浮体式の起伏ゲート1について説明したが、浸入水の浮力ではなく手動によって扉体10を起立および倒伏させる手動式の起伏ゲートについても同様に適用することができる。
以上のように、本願に開示の技術は、起伏ゲートについて有用である。
1 起伏ゲート
10 扉体
12 回動軸
20 補助駆動部
21,51 油圧回路(流体圧回路)
22,52 アキュムレータ
23,53,61 油圧シリンダ(流体圧アクチュエータ)
23a,53a,61a ピストンロッド
24,54 主通路
27 昇圧回路
28 第1通路
29 第2通路
30 手動ポンプ
31 第1ピストン部
32 第2ピストン部
35,36 チェック弁
37 第1バイパス通路(バイパス通路)
38 開閉弁
45,65 伝達部
46,66 ワイヤロープ
F 引張力
P 油圧(流体圧)
R1~R3 レバー長さ(垂直間距離)
10 扉体
12 回動軸
20 補助駆動部
21,51 油圧回路(流体圧回路)
22,52 アキュムレータ
23,53,61 油圧シリンダ(流体圧アクチュエータ)
23a,53a,61a ピストンロッド
24,54 主通路
27 昇圧回路
28 第1通路
29 第2通路
30 手動ポンプ
31 第1ピストン部
32 第2ピストン部
35,36 チェック弁
37 第1バイパス通路(バイパス通路)
38 開閉弁
45,65 伝達部
46,66 ワイヤロープ
F 引張力
P 油圧(流体圧)
R1~R3 レバー長さ(垂直間距離)
Claims (5)
- 回動軸を有し、該回動軸を中心として回動し起立する扉体と、
前記扉体の起立動作を補助するための引張力を前記扉体に作用させる補助駆動部とを備え、
前記補助駆動部は、
アキュムレータと、該アキュムレータに主通路を介して接続され、前記アキュムレータに蓄積されている流体圧が供給される流体圧アクチュエータとを有する流体圧回路と、
前記扉体に連結され、前記アキュムレータの流体圧が供給されることによって発生する前記流体圧アクチュエータの作動力を前記引張力として前記扉体に作用させると共に、前記引張力の作用方向に対する前記回動軸の垂直間距離が前記扉体の起立途中で最長となるように構成された伝達部とを備えている
ことを特徴とする起伏ゲート。 - 請求項1に記載の起伏ゲートにおいて、
前記流体圧回路は、
前記主通路の途中において互いに並列に接続された第1通路および第2通路と、
前記第1通路と連通する第1ピストン部および前記第2通路と連通する第2ピストン部を有する複動式の手動ポンプと、
前記第1通路および第2通路のそれぞれにおいて、前記ピストン部の連通部を間に置いて設けられ、前記アキュムレータ側から前記流体圧アクチュエータ側へ向かう流体の流れのみを許容する2つのチェック弁とを有し、
前記アキュムレータの流体圧を昇圧する昇圧回路を備えている
ことを特徴とする起伏ゲート。 - 請求項2に記載の起伏ゲートにおいて、
前記流体圧回路は、
前記主通路に接続され、前記昇圧回路をバイパスするバイパス通路と、
前記バイパス通路に設けられ、開弁することにより、前記主通路において前記昇圧回路よりも前記流体圧アクチュエータ側の流体圧を前記昇圧回路よりも前記アキュムレータ側へ逃がす開閉弁とを有している
ことを特徴とする起伏ゲート。 - 請求項1に記載の起伏ゲートにおいて、
前記流体圧アクチュエータは、前記アキュムレータに蓄積されている油圧が供給される油圧シリンダである
ことを特徴とする起伏ゲート。 - 請求項4に記載の起伏ゲートにおいて、
前記油圧シリンダは、ロッド側が下向きとなるように配置され、前記アキュムレータの油圧が供給されることによってピストンロッドが下方へ伸長するように構成され、
前記伝達部は、一端側が前記ピストンロッドに係合し、他端が前記扉体に連結され、前記ピストンロッドの伸長動作によって前記扉体に引張力を作用させるワイヤロープを有している
ことを特徴とする起伏ゲート。
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2018
- 2018-06-04 JP JP2018106708A patent/JP7045265B2/ja active Active
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2019
- 2019-04-08 WO PCT/JP2019/015291 patent/WO2019235053A1/ja active Application Filing
Patent Citations (2)
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