JP6147591B2 - 防潮扉の油圧式開閉装置 - Google Patents

Description

本発明は、防潮扉の油圧式開閉装置に関する。

従来、防潮堤等の開口部に取付けられた防潮扉が油圧シリンダで開閉操作される防潮扉の油圧式開閉装置がある（特許文献１参照）。

油圧シリンダによる防潮扉の開閉操作は、通常は、油圧回路の切換弁を電動（遠隔操作を含む。以下同様。）若しくは手動で切り換え操作することで行うようになっている。

ここで、特許文献１では、高潮、高波、津波の発生の緊急時に、切換弁でバイパス回路を開放しておく操作が必要である。その後は人為的な操作をしなくても、扉体に作用する水圧力によって、扉体を自動的に起立・閉扉させるとするものである。

ところで、数年前の東日本大震災時には、地震の影響で商用電源が広範囲で消失（停電）し、防潮扉を開閉するための切換弁を遠隔操作できなくなる事態が発生している。仮に現場に出かけて手動で切換弁を操作したとしても、油圧回路の油圧ポンプが駆動しないので、切換弁を切り換え操作しても、防潮扉を閉扉させることができない。

特開２００６−２５７８２９号公報

そのため、ハンドル等の手動操作で防潮扉を全閉する必要があるが、現場は津波の到来直前で非常に危険であり、避難する時間も少なくなることから、その作業に従事せざるを得なかった多数の作業者が犠牲になったという事実がある。

また、防潮扉を全閉して津波の浸入を阻止したとしても、陸側から回り込んできた海水を海側に排除するために（内水排除）、防潮扉を全開操作する必要があるが、津波が到来した直後には、その余裕すら無かったという事実がある。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、商用電源等の消失で、切換弁の操作や油圧ポンプの駆動ができない事態が生じても、防潮扉の全閉・全開が自動的に行える防潮扉の油圧式開閉装置を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために、本発明は、防潮堤等の開口部に取付けられた防潮扉が油圧シリンダで開閉操作される防潮扉の油圧式開閉装置である。前記油圧シリンダの油圧回路に、中立位置と、前記油圧シリンダを往動させる閉扉位置と、前記油圧シリンダを復動させる開扉位置とに電動若しくは手動で切り換え操作可能な操作式切換弁が設けられている。一方、常時は油圧を畜えるアキュムレータが設けられている。また、前記操作式切換弁の中立位置において、海側の水位変動に連動して昇降するフロートの上昇時に前記油圧シリンダに油圧を供給して往動させる閉扉位置と、前記フロートの下降時に前記油圧シリンダに供給された油圧を油タンクに戻して復動させる開扉位置とに切り換えるフロート式切換弁が設けられている。さらに、前記フロート式切換弁の閉扉位置で前記アキュムレータ
の油圧を前記油圧シリンダの往動側に供給する供給位置と、前記フロート式切換弁の開扉位置で前記油圧シリンダの油圧を油タンクに戻す戻し位置とに切り換えるシャトル弁が設けられている。

本発明によれば、油圧シリンダの油圧回路に操作式切換弁を設けることで、商用電源等が消失していない時は、油圧シリンダを往動させる閉扉位置と、油圧シリンダを復動させる開扉位置とに電動若しくは手動で切り換え操作することができる。これにより、津波が陸側に浸入するのを阻止でき、陸側から回り込んできた海水を海側に内水排除することができる。

この油圧回路に、新たにアキュムレータとフロート式切換弁とシャトル弁とを設けている。そして、今、地震の影響で、商用電源等が消失し、操作式切換弁の操作や油圧ポンプの駆動ができない事態が生じているとする。なお、操作式切換弁は、操作されていないので、中立位置のままである。

先ず、津波が到来すると、海側の水位が上昇し、これに連動してフロートが上昇することで、フロート式切換弁が油圧シリンダに油圧を供給して往動させる閉扉位置に切り換えられる。

これにより、アキュムレータの油圧で、その油圧を油圧シリンダの往動側に供給する供給位置にシャトル弁が自動的に切り換えられる。そのため、アキュムレータの油圧が油圧シリンダの往動側に供給されるので、アキュムレータの油圧によって、防潮扉が自動的に閉扉されるようになる。

ついで、津波の到来が終わると、海側の水位が下降し、これに連動してフロートが下降することで、フロート式切換弁が油圧シリンダの油圧を油タンクに戻す戻し位置に切り換えられる。

これにより、防潮扉に作用する内水圧で、油圧シリンダの油圧を油タンクに戻す戻し位置にシャトル弁が自動的に切り換えられるから、内水圧によって、防潮扉が自動的に開扉されるようになる。

このようにして、商用電源等の消失（停電）で、操作式切換弁の操作や油圧ポンプの駆動ができない事態が生じても、防潮扉の全閉・全開が自動的に行えるようになる。

また、アキュムレータとフロート式切換弁とシャトル弁とを設ければよいから、構造が極めて簡単でコスト安であり、既存の油圧回路にも適用することが可能となる。

前記防潮扉は、防潮堤等の開口部の左右側壁にそれぞれヒンジ結合され、合掌状に閉扉するマイタゲートである構成とすることができる。

この構成によれば、防潮扉が合掌状に閉扉するマイタゲートであるから、津波の到来時に津波の波力で閉扉しやすく、内水排除時に内水圧で開扉しやすくなる。

本発明によれば、商用電源等の消失で、切換弁の操作や油圧ポンプの駆動ができない事態が生じても、防潮扉の全閉・全開が自動的に行えるようになる。

本発明に係る防潮扉の平面図である。 （ａ）は図１の正面図、（ｂ）は図２の側面断面図である。 油圧シリンダの油圧回路図である。 操作式切換弁の操作位置を示し、（ａ）は閉扉時の油圧回路図、（ｂ）は開扉時の油圧回路図である。 フロート式切換弁の操作位置を示し、（ａ）は閉扉時の油圧回路図、（ｂ）は開扉時の油圧回路図である。 防潮扉の油圧式開閉装置の作用を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は防潮扉１の平面図、図２（ａ）は図１の正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の側面断面図である。図３は油圧シリンダの油圧回路図である。

防潮堤等２の開口部３に防潮扉１が取付けられ、この防潮扉１は、油圧シリンダ４Ａ，４Ｂで開閉操作されるようになっている。

防潮堤等２の開口部３は、例えば横幅（純径間）Ｗが１２ｍ、高さ（呑口高）Ｔが４．７ｍ程度のものである。

防潮扉１の扉体５Ａ，５Ｂは左右一対であり、各扉体５Ａ，５Ｂは、開口部３の左右の各側壁３ａに複数個のヒンジ金具６で海側と陸側に前後揺動自在にそれぞれヒンジ結合されている。扉体５Ａ，５Ｂは、例えばアルミ合金製である。

この防潮扉１は、マイタゲートであり、図１のように、各扉体５Ａ，５Ｂは、海側で合掌状に閉扉（実線参照）するとともに、海側で約９０度に開扉（二点鎖線参照）するようになっている。

開口部３の各側壁３ａと各扉体５Ａ，５Ｂとが油圧シリンダ４Ａ，４Ｂでそれぞれ連結されている。各油圧シリンダ４Ａ，４Ｂは、例えばステンレス製である。

各油圧シリンダ４Ａ，４Ｂは、往動すると（実線参照）、各扉体５Ａ，５Ｂが閉扉されるとともに、復動すると（二点鎖線ｆ参照）、各扉体５Ａ，５Ｂが開扉されるようになっている。

開口部３の海側の各側壁３ａには、水位検出機構付き非常時油圧発生装置１０が設置されている。この非常時油圧発生装置１０には、後述するフロート２６やフロート式切換弁２３等が収納されている。

また、防潮堤等２の陸側には、電動油圧ユニット１１と、現場操作用の操作盤１２と、停電時自動運転用の蓄電池ユニット１３が設置されている。なお、蓄電池ユニット１３には太陽光発電パネルを搭載可能である。

図３では、左右の扉体５Ａ，５Ｂの各油圧シリンダ４Ａ，４Ｂの油圧回路をそれぞれ図示している。しかし、各油圧シリンダ４Ａ，４Ｂの油圧回路は同一であるため、以下では、左側の扉体５Ａの油圧シリンダ４Ａの油圧回路のみを説明する。

油圧回路には、電動モータ１５ａで駆動される油圧ポンプ１５と、ソレノイド（電動）１６ａ若しくはハンドル（手動）１６ｂで切り換え操作可能な操作式切換弁１６とが設けられている。なお、１７はメンテナンス用の多機能弁、１８はリリーフ弁、１９は油タンク、２０はオイルフィルターである。

操作式切換弁１６は、中立位置Ｎと、油圧シリンダ４Ａを往動させる閉扉位置Ｃと、油圧シリンダ４Ａを復動させる開扉位置Ｏとの３位置に、電動若しくは手動で切り換え操作可能である。

そして、図４（ａ）のように、遠隔操作や現場での操作盤１２のボタン操作によるソレノイド（電動）１６ａの駆動、若しくは現場でのハンドル（手動）１６ｂの操作によって、操作式切換弁１６が閉扉位置Ｃに切り換えられる。すると、油圧ポンプ１５からシャトル弁（後述）２４を介して油圧シリンダ４Ａの往動室４ｂに油圧が供給されながら、復動室４ｃの油圧が油タンク１９に戻される。これにより、ピストンロッド４ａは伸張方向に移動して（矢印ａ参照）、扉体５Ａが閉扉方向（矢印ｂ参照）に揺動されるようになる。

また、図４（ｂ）のように、操作式切換弁１６が開扉位置Ｏに切り換えられると、油圧ポンプ１５から油圧シリンダ４Ａの復動室４ｃに油圧が供給されながら、往動室４ｂの油圧がシャトル弁（後述）２４を介して油タンク１９に戻される。これにより、ピストンロッド４ａは縮小方向に移動して（矢印ｃ参照）、扉体５Ａが開扉方向（矢印ｄ参照）に揺動されるようになる。

図３に戻って、油圧シリンダ４Ａの油圧回路には、アキュムレータ２２とフロート式切換弁２３とシャトル弁２４とが設けられている。アキュムレータ２２は、常時は油圧を畜えるものである。

フロート式切換弁２３は、図５（ａ）のように、操作式切換弁１６の中立位置Ｎにおいて、海側の水位変動に連動して昇降するフロート２６の上昇時に（矢印参照）、油圧シリンダ４Ａの往動室４ｂに油圧を供給して往動させる閉扉位置Ｃに切り換えられる。また、図５（ｂ）のように、フロート２６の下降時に（矢印参照）、油圧シリンダ４Ａの往動室４ｂに供給された油圧を油タンク１９に戻して復動させる開扉位置Ｏに切り換えられる。

シャトル弁２４は、フロート式切換弁２３の閉扉位置Ｃでアキュムレータ２２の油圧を油圧シリンダ４Ａの往動側に供給する供給位置Ｑと、フロート式切換弁２３の開扉位置Ｏで油圧シリンダ４Ａの油圧を油タンク１９に戻す戻し位置Ｒとに切り換えられる。

前記のような防潮扉１の油圧式開閉装置の作用を、図６のフローチャートを参照しながら説明する。

ステップＳ１で地震が発生し、ステップＳ２で設定震度を超過しているか否かを判断し、ＹＥＳであれば、ステップＳ３で商用電源が使用可能か否かを判断する。

ステップＳ３でＹＥＳであれば、ステップＳ４で地震感知器の感知信号に基づいて自動運転が開始される。この自動運転では、操作式切換弁１６が閉扉位置Ｃに切り換えられることで、前述の図４（ａ）のように、ピストンロッド４ａの伸張方向の移動で、扉体５Ａが閉扉方向に揺動されるようになる。

ステップＳ５で監視カメラにより扉体５Ａの閉扉状態を監視し、ステップＳ６で扉体５Ａの全閉を確認すると、ステップＳ７で扉体５Ａの全閉が完了する。

ステップＳ３でＮＯであれば、ステップＳ８で独立電源（蓄電池ユニット１３）が使用可能か否かを判断する。

ステップＳ８でＹＥＳであれば、ステップＳ９で地震感知器の感知信号に基づいて自動運転が開始される。この自動運転では、操作式切換弁１６が閉扉位置Ｃに切り換えられることで、前述の図４（ａ）のように、ピストンロッド４ａの伸張方向の移動で、扉体５Ａが閉扉方向に揺動されるようになる。

ステップＳ１０で監視カメラにより扉体５Ａの閉扉状態を監視し、ステップＳ１１で扉体５Ａの全閉を確認すると、ステップＳ７で扉体５Ａの全閉が完了する。

ステップＳ８でＮＯであれば、商用電源も独立電源も消失した停電状態であり、操作式切換弁１６の操作や油圧ポンプ１５の駆動ができない事態が生じている。

その場合には、操作式切換弁１６は、操作されていないので、中立位置Ｎのままである。津波が到来すると、海側の水位が上昇する。これに連動して、ステップＳ１２でフロート２６が上昇することで、ステップＳ１３で、図５（ａ）のように、フロート式切換弁２３が油圧シリンダ４Ａに油圧を供給して往動させる閉扉位置Ｃに切り換えられる。

これにより、アキュムレータ２２の油圧で、その油圧を油圧シリンダ４Ａの往動側に供給する供給位置Ｑにシャトル弁２４が自動的に切り換えられる。そして、アキュムレータ２２の油圧が油圧シリンダ４Ａの往動側に供給されるので、アキュムレータ２２の油圧によって、防潮扉１が自動的に閉扉されるようになる。

ステップＳ１４で防潮扉１の自動閉扉動作が可能であると（ＹＥＳ）、ステップＳ１５で監視カメラにより扉体５Ａの閉扉状態を監視し、ステップＳ１６で扉体５Ａの全閉を確認すると、ステップＳ１７で扉体５Ａの全閉が完了する。

なお、ステップＳ１４で、例えばフロート２６が上昇しない等の故障で防潮扉１の自動閉扉動作が不能であると（ＮＯ）、緊急時であるから、ステップＳ１８でシャトル弁２４を手動で供給位置Ｑに切り換えれば、アキュムレータ２２の油圧によって、防潮扉１が自動的に閉扉されるようになる。それをステップＳ１９で監視カメラにより扉体５Ａの閉扉状態を監視し、ステップＳ２０で扉体５Ａの全閉を確認すると、操作が完了する。

これらにより、津波が陸側に浸入するのを阻止することができる。

なお、ステップＳ２でＮＯであっても、場合によってはステップＳ２１で待機し、ステップＳ２２で状況により、遠隔または現場で操作式切換弁１６を閉扉位置Ｃに切り換えることができる。そして、ステップＳ２３で監視カメラにより扉体５Ａの閉扉状態を監視し、ステップＳ２４で扉体５Ａの全閉を確認すると、ステップＳ７で扉体５Ａの全閉が完了する。

一方、津波の到来が終わって、陸側から回り込んできた海水を海側に排除する場合を説明する。

ステップＳ３での商用電源の使用が可能である場合や、ステップＳ８での独立電源（蓄電池ユニット１３）の使用が可能である場合には、図４（ｂ）で説明したように、操作式切換弁１６を開扉位置Ｏに切り換える。これにより、扉体５Ａが開扉方向（矢印ｄ参照）に揺動されるようになる。

今、商用電源も独立電源も消失した停電状態であり、操作式切換弁１６の操作や油圧ポンプ１５の駆動ができない事態が生じているとする。

ステップＳ１２でフロート２６が上昇することで、ステップＳ１３で、図５（ａ）のように、フロート式切換弁２３が油圧シリンダ４Ａに油圧を供給して往動させる閉扉位置Ｃに切り換えられている。

この状態で、津波の到来が終わると、海側の水位が下降し、図５（ｂ）のように、これに連動してフロート２６が下降することで、フロート式切換弁２３が油圧シリンダ４Ａの油圧を油タンク１９に戻す開扉位置Ｏに切り換えられる。

これにより、防潮扉１に作用する内水圧で、油圧シリンダ４Ａの油圧を油タンク１９に戻す戻し位置Ｒにシャトル弁２４が自動的に切り換えられるから、内水圧によって、防潮扉１が自動的に開扉されるようになる。

これにより、陸側から回り込んできた海水を海側に内水排除することができる。

このようにして、商用電源等の消失（停電）で、操作式切換弁の操作や油圧ポンプの駆動ができない事態が生じても、防潮扉１の全閉・全開が自動的に行えるようになる。

また、アキュムレータ２２とフロート式切換弁２３とシャトル弁２４とを設ければよいから、構造が極めて簡単でコスト安であり、既存の油圧回路にも適用することが可能となる。

さらに、防潮扉１が合掌状に閉扉するマイタゲートであれば、津波の到来時に津波の波力で閉扉しやすく、内水排除時に内水圧で開扉しやすくなる。

なお、マイタケート以外にもローラゲートやフラップゲート等にも適用可能である。

前記実施形態では、防潮堤の開口部の防潮扉を例にとったが、水路や通路用トンネルの開口部にも適用することができる。

１ 防潮扉
２ 防波堤等
３ 開口部
３ａ 側壁
４Ａ，４Ｂ 油圧シリンダ
５Ａ，５Ｂ 扉体
６ ヒンジ金具
１５ 油圧ポンプ
１９ 油タンク
２２ アキュムレータ
２３ フロート式切換弁
２４ シャトル弁
２６ フロート

Claims (2)

1. 防潮堤等の開口部に取付けられた防潮扉が油圧シリンダで開閉操作される防潮扉の油圧式開閉装置において、
   前記油圧シリンダの油圧回路に、中立位置と、前記油圧シリンダを往動させる閉扉位置と、前記油圧シリンダを復動させる開扉位置とに電動若しくは手動で切り換え操作可能な操作式切換弁が設けられる一方、
   常時は油圧を畜えるアキュムレータと、
   前記操作式切換弁の中立位置において、海側の水位変動に連動して昇降するフロートの上昇時に前記油圧シリンダに油圧を供給して往動させる閉扉位置と、前記フロートの下降時に前記油圧シリンダに供給された油圧を油タンクに戻して復動させる開扉位置とに切り換えるフロート式切換弁と、
   前記フロート式切換弁の閉扉位置で前記アキュムレータの油圧を前記油圧シリンダの往動側に供給する供給位置と、前記フロート式切換弁の開扉位置で前記油圧シリンダの油圧を油タンクに戻す戻し位置とに切り換えるシャトル弁とが設けられていることを特徴とする防潮扉の油圧式開閉装置。
2. 前記防潮扉は、防潮堤等の開口部の左右側壁にそれぞれヒンジ結合され、合掌状に閉扉するマイタゲートであることを特徴とする請求項１に記載の防潮扉の油圧式開閉装置。

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