JP2004293032A

JP2004293032A - ゲート構造

Info

Publication number: JP2004293032A
Application number: JP2003075591A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Nishimura; 敬一西村
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2003-02-04
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2004-10-21
Anticipated expiration: 2023-03-19
Also published as: JP4093090B2

Abstract

【課題】扉体を基盤に枢支する部分に加わる荷重を小さくできるゲート構造を提供する。
【解決手段】基盤１に偏芯ヒンジ機構４を介して起立・倒伏自在に設けられ、通常時に倒伏され水を堰き止めるときに起立される扉体２と、上記基盤１に偏芯ヒンジ機構４の上方に位置して設けられ、倒伏時の扉体２の上面２ａの一部が起立時に当接する上側戸当たり部７と、上記基盤１に偏芯ヒンジ機構４の下方に位置して設けられ、倒伏時の扉体２の下面２ｂの一部が起立時に当接する下側戸当たり部１４とを備えている。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通常時に倒伏されている扉体を水を堰き止めるときに起立させるゲート構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
港湾等に設けられるゲート構造として図９に示すタイプ（逆フラップ式ゲート構造）が知られている。図示するように、このゲート構造は、根元部が基盤ｗに回動軸ｘを介して枢支された扉体ｙを有する。扉体ｙは、通常時には倒伏され、水を堰き止めるときには回動軸ｘ廻りに回動されて起立され、基盤ｗに設けられた戸当たり部ｚに当接され、起立角度が保持される。
【０００３】
かかる逆フラップ式のゲート構造は、シリンダやワイヤロープ等の機械的設備で水圧荷重を支持するものではなく、回動された扉体ｙが基盤ｗの戸当たり部ｚに当接して起立角度を拘束するものなので、構造が単純化するという利点があり、頻繁に扉体ｙの角度を変える必要のないドックゲート等に採用されている。
【０００４】
なお、関連する先行技術文献としては、特開平１１−６１７８５号公報が知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−６１７８５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記逆フラップ式のゲート構造は、力学的には、図１０に示すように、片持部と２つの支点とを有する片側張出梁とみなすことができる。すなわち、水圧を受ける扉体ｙを片持梁とみなし、戸当たり部ｚを第１支点（反力Ｓ１を受ける）とみなし、回動軸ｘを第２支点（反力Ｓ２を受ける）とみなすことができる。そして、扉体ｙに加わる水圧をＦ、第１支点の反力をＳ１、第２支点の反力をＳ２とすると、モーメントのバランス式及び力のバランス式により次式が得られる。
【０００７】
Ｓ１＝Ｆ（ａ＋ｂ）／ｂ …▲１▼
Ｓ２＝Ｓ１−Ｆ＝Ｆ（ａ／ｂ）…▲２▼
通常、第１支点から水圧中心点までの長さａおよび第２支点から水圧中心点までの長さａ＋ｂは、第１支点と第２支点との長さｂの数倍以上ある。よって、第１支点の反力Ｓ１及び第２支点の反力Ｓ２は、水圧加重Ｆよりも大きくならざるを得ない。
【０００８】
ここで、反力Ｓ１を支持する戸当たり部ｚは、図９の紙面裏表方向（水平方向）に連続して設置できるので、反力Ｓ１を分散支持することができる。しかし、反力Ｓ２を支持する回動軸ｘ及びその支持金具は、図９の紙面裏表方向（水平方向）に所定間隔を隔てて間欠的に設けられるので、その間隔に加わる水圧荷重Ｆが反力Ｓ２として回動軸ｘ及びその支持金具に集中することになる。
【０００９】
よって、機械加工部品である回動軸ｘ及びその支持金具等を、上記荷重（反力Ｓ２）に耐えるように丈夫に精度良く製作する必要があり、高コスト化を招く。特に、扉体ｙの高さが数十メートル規模の大型ゲート（防潮ゲート）においては、回動軸ｘ及びその支持金具等が非常に大きくなり、コストアップが著しい。
【００１０】
また、反力Ｓ２を支持する回動軸ｘ及びその支持金具には、波浪による水圧荷重Ｆの変動も作用するため、これも考慮して強度設計・製作しなければならず、さらなるコストアップを招く。
【００１１】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、扉体を基盤に枢支する部分に加わる荷重を小さくできるゲート構造を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係るゲート構造は、基盤に偏芯ヒンジ機構を介して起立・倒伏自在に設けられ、通常時に倒伏され水を堰き止めるときに起立される扉体と、上記基盤に偏芯ヒンジ機構の上方に位置して設けられ、倒伏時の扉体の上面の一部が起立時に当接する上側戸当たり部と、上記基盤に偏芯ヒンジ機構の下方に位置して設けられ、倒伏時の扉体の下面の一部が起立時に当接する下側戸当たり部とを備えたものである。
【００１３】
上記偏芯ヒンジ機構は、上記基盤に設けられた第１ピンと、上記扉体に設けられた第２ピンと、これらピンを偏芯して連結するクランク部材とを有するものであってもよい。
【００１４】
上記第１ピンの外周に第２ピンを軸芯をずらして回動自在に装着し、該第２ピンの中心と上記第１ピンの中心との間を仮想的なクランク部材としてもよい。
【００１５】
上記第２ピンに、従動片を設けると共に、上記扉体側に、扉体が倒伏状態から起立状態に回動するに伴って、上記従動片に当接して第２ピンを回動する駆動片を設けてもよい。
【００１６】
上記扉体の起立時の水圧作用面と、上記偏芯ヒンジ機構の偏芯軸芯同士を結ぶ仮想線と、上記上側戸当たり部の扉体当接面と、上記下側戸当たり部の扉体当接面とを、平行に配置してもよい。
【００１７】
上記上側戸当たり部と起立した扉体との間、および上記下側戸当たり部と起立した扉体との間に、それぞれ弾性材を介設してもよい。
【００１８】
また、基盤に第１ブラケットを介して設けられた第１ピンと、該第１ピンの外周に偏芯して回動自在に装着された第２ピンと、上記第２ピンの外周に回動自在に装着された第２ブラケットと、該第２ブラケットに設けられた扉体と、上記第２ピンに設けられた従動片と、上記第２ブラケットに設けられ、扉体が倒伏状態から起立状態に回動するに伴って、上記従動片に当接して第２ピンを回動する駆動片と、上記基盤に第１ピンの上方に位置して設けられ、倒伏時の扉体の上面の一部が起立時に当接する上側戸当たり部と、上記基盤に第１ピンの下方に位置して設けられ、倒伏時の扉体の下面の一部が起立時に当接する下側戸当たり部とを備えたゲート構造であってもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。
【００２０】
図１に本実施形態に係るゲート構造の倒伏時の側断面図を示し、図２に起立時の側断面図を示す。図例は、本発明に係るゲート構造を、港湾等に設置される高さ数十メートルの大型の防潮ゲートに適用した例を示すが、これに限らず湖沼や河川等に設置される小型の可動堰に適用してもよい。
【００２１】
図示するように、このゲート構造（防潮ゲート）は、港湾の海底に設けられた基盤１に装着される。基盤１には、倒伏された扉体２が嵌ると共に扉体２の起立を許容する凹部３が形成されている。凹部３には、偏芯ヒンジ機構４を介して扉体２が起立・倒伏自在に設けられている。凹部３は、倒伏された扉体２が嵌る第１凹部３ａと、その端部にそれより深く形成されて扉体２の起立を許容するための第２凹部３ｂとからなる。
【００２２】
第１凹部３ａには、倒伏された扉体２を支持するため、樹脂やゴム等の弾性体からなる受け台５が設けられている。扉体２は、図１に示すように通常時に倒伏されて凹部３に嵌り込み、図２に示すように水（海水）を堰き止めるときに起立される。扉体２の起立角度は、図例では鋭角（直角以下）であるが、直角でもよく、鈍角（直角以上）でもよい。
【００２３】
扉体２は、図１及び図２の紙面裏表方向（水平方向）に沿って連続的に成形され、倒伏時にその上面２ａが基盤１（海底）と面一となるように成形されている。また、扉体２は、中空構造となっており、内部に水（海水）と空気（ガス）とが所望の割合で充填され、浮力が調節できるようになっている。すなわち、扉体２は、その内部の水と空気との割合を調節することで、浮力と自重とのバランスを調節し、偏芯ヒンジ機構４を中心として起立・倒伏されるようになっている。
【００２４】
基盤１の第２凹部３ｂには、偏芯ヒンジ機構４の上方に位置して、上側戸当たり部７が設けられている。上側戸当たり部７には、倒伏時の扉体２の上面２ａの一部（上側支持部６）が起立時に当接される。上側戸当たり部７は、扉体２の起立角度を決めるストッパとして機能し、図１及び図２の紙面裏表方向（水平方向）に沿って連続的に形成されている。他方、扉体２の上側支持部６は、倒伏時の扉体２の上面２ａの一部に、水平から屈曲された部分に水平方向に沿って連続的に形成されている。
【００２５】
基盤１の上側戸当たり部７には、扉体２の上側支持部６が当接されたときの衝撃を吸収する弾性材８（樹脂、ゴム、軟質メタル等）が介設されている。弾性材８は、水平方向に沿って連続的に形成されており、扉体２の左右の水位差を保つための水のシール材を兼ねている。図例では、弾性材８は、図４に示すように、表面が緩やかな凸状に形成されたゴム材からなり、ボルトナット９により上側戸当たり部７に取り付けられている。
【００２６】
他方、扉体２の上側支持部６には、扉体２が起立したときに、弾性材８に押し付けられる平滑な板体１０が取り付けられており、シール性を高めている。図２にも示すように、板体１０と上側戸当たり部７の扉体当接面１１とは、扉体２の起立時において略平行になるように設定されている。また、扉体２の起立時における水圧作用面１２と上側戸当たり部７の扉体当接面１１とは、略平行になるように設定されている。
【００２７】
なお、図４に示す板体１０は、弾性材８のみで十分なシール性を発揮できれば、省略することもできる。また、図例では、弾性材８は、上側戸当たり部７に設けられているが、これとは逆に上側支持部６に設けてもよい。この場合、上記板体１０は、上側戸当たり部７に設けられる。また、上側戸当たり部７と上側支持部６との双方に、弾性材８を設けてもよい。
【００２８】
また、基盤１の第２凹部３ｂには、偏芯ヒンジ機構４の下方に位置して、下側戸当たり部１４が設けられている。下側戸当たり部１４には、倒伏時の扉体２の下面２ｂの一部（下側支持部１３）が起立時に当接される。下側戸当たり部１４も、上側戸当たり部７と同様に、扉体２の起立角度を決めるストッパとして機能し、水平方向に沿って連続的に形成されている。他方、扉体２の下側支持部１４は、起立時の扉体２の下端に、偏芯ヒンジ機構４を超えて下方に延長された部分に設けられており、水平方向に沿って連続的に形成されている。
【００２９】
基盤１の下側戸当たり部１４には、扉体２の下側支持部１３が当接されたときの衝撃を吸収する弾性材１５（樹脂、ゴム、軟質メタル等）が介設されている。弾性材１５は、水平方向に沿って連続的に形成されており、扉体２の左右の水位差を保つための水のシール材を兼ねている。図例では、弾性材１５は、図５に示すように、表面が緩やかな凸状に形成されたゴム材からなり、ボルトナット１６により下側戸当たり部１４に取り付けられている。
【００３０】
他方、扉体２の下側支持部１３には、扉体２が起立したときに、弾性材１５に押し付けられる平滑な板体１７が取り付けられており、シール性を高めている。板体１７と下側戸当たり部１４の扉体当接面１８とは、扉体２の起立時において略平行になるように設定されている。また、扉体２の起立時における水圧作用面１２と下側戸当たり部１４の扉体当接面１８とは、略平行になるように設定されている。
【００３１】
なお、図５に示す板体１７は、弾性材１５のみで十分なシール性を発揮できれば、省略することもできる。また、図例では、弾性材１５は、下側戸当たり部１４に設けられているが、これとは逆に下側支持部１３に設けてもよい。この場合、上記板体１７は、下側戸当たり部１４に設けられる。また、下側戸当たり部１４と下側支持部１３との双方に、弾性材１５を設けてもよい。
【００３２】
扉体２を凹部３に枢支する偏芯ヒンジ機構４は、図１及び図２に示すように、凹部３（第２凹部３ｂ）にブラケット１９を介して設けられた第１ピン２０と、第１ピン２０に偏芯して扉体２に設けられた第２ピン２１と、これら第１及び第２ピン２０、２１を連結すると共に第１ピン２０を中心とした第２ピン２１の回動を許容するクランク部材２２とを有する。
【００３３】
ブラケット１９及び第１ピン２０は、図１及び図２の紙面裏表方向（水平方向）に所定間隔を隔てて間欠的に複数設けられている。そして、それらに取り付けられるクランク部材２２及び第２ピン２１も、紙面裏表方向（水平方向）に所定間隔を隔てて間欠的に複数設けられている。
【００３４】
第２ピン２１は、扉体２の下面２ｂの根元側に、下側支持部１３より上側に位置して形成された窪み部２３に設けられている。窪み部２３は、ブラケット１９の一部及びクランク部材２２を収容し、扉体２が起立・倒伏するときに、ブラケット１９及びクランク部材２２と干渉しない形状に形成されている。
【００３５】
また、本実施形態では、図２に示すように、扉体２の起立時の水圧作用面１２と、扉体２の起立時の偏芯ヒンジ機構４の第１ピン２０と第２ピン２１とを結ぶ仮想線と、上側戸当たり部７の扉体当接面１１と、下側戸当たり部１４の扉体当接面１８とは、略平行に配置されている。
【００３６】
以上の構成からなる本実施形態の作用を述べる。
【００３７】
図１に示すように、扉体２は、通常時には、その中空の内部に水が充填されて、倒伏状態となっている。高潮発生時などのときには、図２に示すように、扉体２の内部には空気が充填されて水が排出される。すると、扉体２は、浮力が自重にうち勝って起立してくる。
【００３８】
扉体２は、ある程度まで起立すると、自重による倒伏方向（図２中時計方向）の回転モーメントよりも、水圧作用面の水圧による起立方向（図２中反時計方向）の回転モーメントの方が大きくなり、上側支持部６が上側戸当たり部７の弾性材８に当接し、下側支持部１３が下側戸当たり部１４の弾性材１５に当接するまで、回動して起立する。他方、扉体２に取り付けられた第２ピンは、扉体２が浮力によって上方に持ち上げられることにより、クランク部材２２を介して凹部３に取り付けられた第１ピン２０に対してその上方に回動する。
【００３９】
この状態において、扉体２に加わる水圧及び波浪による水圧変動は、クランク部材２２が第１ピン２０を中心として回動するため第１ピン２０には加わらず、クランク部材２２が第２ピン２１を中心として回動することで第２ピン２１にも加わらず、全て上側戸当たり部７及び下側戸当たり部１４に支持される。すなわち、扉体２を回動させる力（水圧）は、クランク部材２２が第１ピン２０を中心として回動することによって第１ピン２０から逃がされ、クランク部材２２が第２ピン２１を中心として回動することによって第２ピン２１から逃がされる。
【００４０】
よって、第１ピン２０及び第２ピン２１には、扉体２の浮力と自重の差分の力しか作用しないことになり、極めて小さな力しか作用しない。従って、機械加工部品である第１ピン２０、第２ピン２１、クランク部材２２及びブラケット１９等を小型化でき、低コスト化を推進できる。特に、扉体２の高さが数十メートル規模の大型の防潮ゲートにおいては、各機械加工部品（第１ピン２０、第２ピン２１、クランク部材２２及びブラケット１９等）の小型化による低コスト化のメリットは大きい。
【００４１】
また、図例では、図２に示すように、扉体２の起立時の水圧作用面１２と、扉体２の起立時の偏芯ヒンジ機構４の第１ピン２０と第２ピン２１とを結ぶ仮想線とが略平行に配置されているため、クランク部材２２が第１ピン２０を中心とした接線方向に回動されることになり、第１ピン２０及び第２ピン２１にこじり力が加わることがない。但し、扉体２の起立時の水圧作用面１２と、扉体２の起立時の偏芯ヒンジ機構４の第１ピン２０と第２ピン２１とを結ぶ仮想線とは、必ずしも厳密に平行である必要はない。平行でない場合に第１ピン２０及び第２ピン２１に生じるこじり力は微小だからである。
【００４２】
図２の扉体２に作用する力の模式図を図３に示す。上側戸当たり部７の弾性材８から水圧中心までの距離をａ、上側戸当たり部７の弾性材８から下側戸当たり部１４の弾性材１５までの距離をｂ’、扉体２に加わる水圧をＦ、上側戸当たり部７の反力をＳ１’、下側戸当たり部１４の反力をＳ２’とすると、モーメントのバランス式及び力のバランス式により次式が得られる。
【００４３】
Ｓ１’＝Ｆ（ａ＋ｂ’）／ｂ’ …▲３▼
Ｓ２’＝Ｓ１’−Ｆ＝Ｆ（ａ／ｂ’）…▲４▼
ここで、図９及び図１０に示す先行技術と本実施形態とを比較すると、上側の反力支持点（Ｓ１、Ｓ１’）の位置は実質的に変わらないものの、下側の反力支持点については、先行技術では扉体ｙの回動軸ｘが反力を受ける第２支点となっているのに対して本実施形態は第１ピン２０及び第２ピン２１は反力を受けずその延長部分に設けられた下側支持部１３で反力を受けているので、支点間距離が長くなってｂ’＞ｂとなる。よって、従来技術の欄で述べた▲１▼式▲２▼式と上記▲３▼式▲４▼式とを比較すると、Ｓ１’＜Ｓ１、Ｓ２’＜Ｓ２となり、本実施形態の方が先行技術よりも支点反力を小さくでき、扉体２や凹部３の強度設計上、有利となる。
【００４４】
また、本実施形態では、図２に示すように、扉体２の起立時の水圧作用面１２と、扉体２の起立時の偏芯ヒンジ機構４の第１ピン２０と第２ピン２１とを結ぶ仮想線と、上側戸当たり部７の扉体当接面１１と、下側戸当たり部１４の扉体当接面１８とが略平行に配置されているため、上側戸当たり部７の扉体当接面１１と、下側戸当たり部１４の扉体当接面１８とには、それぞれ垂直方向に反力が作用することになる。よって、扉体２を効率よく安定して支持できる。
【００４５】
また、本実施形態においては、反力を受ける支点（上側戸当たり部７の弾性材８、下側戸当たり部１４の弾性材１５）は、図１及び図２の紙面裏表方向（水平方向）に沿って連続的に設けられているので、反力を水平方向に分散支持することができる。他方、図９に示す先行技術の場合には、第２支点である回動軸ｘ及びその支持金具は、図９の紙面裏表方向（水平方向）に所定間隔を隔てて間欠的に設けられるので、その間隔に加わる水圧荷重Ｆが反力Ｓ２として回動軸ｘに集中してしまう。
【００４６】
すなわち、本実施形態は、扉体２を枢支する第１ピン２０及び第２ピン２１では反力を支持せず、その上下に配置された上側支持部６と下側支持部１３とで反力を支持するようにしているので、上側支持部６及び上側戸当たり部７の弾性材８を水平方向に連続的に成形すると共に、下側支持部１３及び下側戸当たり部１４の弾性材１５を水平方向に連続的に成形することで、そこに作用する反力を分散支持することができる。また、上記弾性材８、１５は、それぞれ水平方向に沿って連続的に成形されているので、水をシールして扉体２の左右の水位差を保持する。
【００４７】
また、図４に示す上側戸当たり部７に設けた弾性材８の幅を、図５に示す下側戸当たり部１４に設けた弾性材１５の幅よりも広くしているのは、図３から明らかなように、上側戸当たり部７における反力Ｓ１’の方が下側戸当たり部１４における反力Ｓ２’よりも大きいからである。ここで、各弾性材８、１５の幅をそれぞれ更に広くすれば、単位面積当たりの反力（支圧応力）を更に小さくできることは勿論である。
【００４８】
また、本実施形態においては、第１ピン２０及び第２ピン２１が水圧荷重Ｆの反力を支持しないため、構造が不静定にならず静定梁構造となる。よって、製作誤差などによって支点（上側戸当たり部７の弾性材８、下側戸当たり部１４の弾性材１５）の位置が多少ずれても、静定構造であるがゆえ、支点反力は殆ど変わらない。
【００４９】
仮に、第１ピン２０、第２ピン２１及びクランク部材２２が存在せず、ブラケット１９に直接扉体２を枢支する構造であれば、扉体２は３つの支点で支持される不静定梁構造となるため、各支点の僅かな位置誤差によって支持反力が大きく変動する可能性があるが、本実施形態ではそのようなことはない。よって、本実施形態は比較的製造公差を大きく設定でき、低コスト化に繋がる。
【００５０】
別の実施形態を図６乃至図８に示す。
【００５１】
この実施形態は、偏芯ヒンジ機構４のみが前実施形態と異なっており、その他は同様の構成となっているため、相違点のみを説明する。この実施形態の偏芯ヒンジ機構４は、図６乃至図８に示すように、凹部３（基盤１）に第１ブラケット２４を介して取り付けられた第１ピン２５を有する。第１ピン２５には、第１滑り軸受２６を介して、第２ピン２７が偏芯して装着されている。第２ピン２７には、第２滑り軸受２８を介して、円筒状のカラー２９が装着されている。カラー２９には、第２ブラケット３０を介して扉体２が取り付けられている。
【００５２】
すなわち、この実施形態における偏芯ヒンジ機構４は、凹部３（基盤１）に設けられた第１ピン２５と、第１ピン２５に偏芯して扉体２に設けられた第２ピン２７と、これらピン２５、２７を連結すると共に第１ピン２５を中心とした第２ピン２７の回動を許容するクランク部材とを有するものであって、第１ピン２５の外周に第２ピン２７を軸芯をずらして回動自在に装着し、かかる偏芯装着された第２ピン２７自身をクランク部材としたものである。そして、図７にて、第１ピン２５の中心と第２ピン２７の中心とを結んで仮想的にハッチングが施された部分３１がクランク部材に相当する。
【００５３】
詳しくは、第１ブラケット２４は、図８に示すように、カラー２９を左右から挟むように配置され、扉体２の水平方向に所定間隔を隔てて複数設けられている。各第１ブラケット２４、２４の内側対向面には、図６（ｂ）に示すように、スラスト用の滑り軸受３２が設けられている。そして、各第１ブラケット２４には第１ピン２５が固設され、第１ピン２５には第１滑り軸受２６を介して第２ピン２７が偏芯して装着され、第２ピン２７には第２滑り軸受２８を介してカラー２９が装着され、カラー２９には第２ブラケット３０を介して扉体２が取り付けられている。なお、第１ブラケット２４に第１ピン２５を回転自在に装着し、その第１ピン２５に第１滑り軸受２６を省略して第２ピン２７を固設し、以降同様の構成としてもよい。
【００５４】
第１ピン２５の中心と第２ピン２７の中心との距離（偏芯量）が、第１ピン２５（固定軸）の軸半径よりも大きい場合には図１及び図２に示す前実施形態のようにクランク部材２２を設ける必要があるが、第１ピン２５（固定軸）の軸半径よりも小さい場合には本実施形態のように第１ピン２５（固定軸）に偏芯させて第２ピン２７（移動軸）を回転可能に装着し、第２ピン２７（移動軸）自身をクランク部材とする方が構造を単純化できる。
【００５５】
本実施形態における扉体２の起立・倒伏を図７を用いて説明すると、図７（ａ）に示すように、扉体２の内部に水を注入した状態では、扉体２はその自重によって倒伏して沈み込み、第１ピン２５の中心の下方に第２ピン２７の中心が位置される。この状態から、扉体２の内部に空気を注入すると、図７（ｂ）に示すように、浮力によって扉体２が第１ピン２５を中心として回動し、起立し始める。
【００５６】
そして、更に扉体２の内部に空気を注入すると、図７（ｃ）に示すように、浮力によって扉体２が第１ピン２５を中心として回動し、同時に第２ピン２７が第１ピン２５及びカラー２９に対して滑って上方に持ち上げられる。その後、扉体２は、図２に示すように、上側戸当たり部７の弾性材８及び下側戸当たり部１４の弾性材１５に当接するまで起立する。そして、本実施形態においても、前実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００５７】
別の実施形態を図１１〜図１７に示す。
【００５８】
図１１及び図１２に示すように、この実施形態は、前実施形態の偏芯ヒンジ機構４に改良を施したものである。すなわち、本実施形態に係る偏芯ヒンジ機構４０は、基盤１（凹部３）に第１ブラケット４１を介して設けられた第１ピン（固定ピン）４２と、第１ピン４２の外周に偏芯して第１滑り軸受４３を介して回動自在に装着された第２ピン（偏芯ピン）４４と、第２ピン４４の外周に第２滑り軸受４５を介して回動自在に装着された第２ブラケット４６と、第２ブラケット４６に設けられた扉体４７とを備える。ここで、第１ピン４２の中心Ｘと第２ピン４４の中心Ｙとを結ぶハッチング部分が、仮想的なクランク部材Ｚとなる。
【００５９】
第２ピン４４の周面には、従動片（従動ピン）４８が設けられている。ここで、第１ピン４２の中心Ｘから第２ピン４４の中心Ｙに向かう方向（クランク部材Ｚの方向）を偏芯軸の向きとすると、従動片４８は、図例ではその偏芯軸（クランク部材Ｚ）の方向線上に配置されているが、原理的には第２ピン４４の外周上であればどこでもよい。また、第２ブラケット４６の側面には、扉体４７が倒伏状態のときに、従動片４８から少し離れた回転方向後方の位置に、駆動片（駆動ピン）４９が設けられている。駆動片４９と従動片４８とを僅かに離間した理由は、製作誤差や予期せぬ扉体４７の動揺により、不要に駆動片４９と従動片４８とが接触することを防止するためである。
【００６０】
また、図１７に示すように、基盤１（凹部３）には、第１ピン４２の上方に位置して、倒伏時の扉体４７の上面の一部が起立時に当接する上側戸当たり部５０が設けられている。また、基盤１（凹部３）には、第１ピン４２の下方に位置して、倒伏時の扉体４７の下面の一部が起立時に当接する下側戸当たり部５１が設けられている。なお、その他の構成は前実施形態と同様となっている。
【００６１】
以上の構成からなる本実施形態の作用を述べる。
【００６２】
図１３に示すように、扉体４７が倒伏状態のときは、鉛直下向きに働く扉体４７の自重Ｇ（厳密には扉体４７の自重と浮力との差、扉体４７の倒伏時には自重の方が大きい）により、偏芯軸（クランク部材Ｚ）の向きは鉛直下向きとなっている。このとき、駆動片４９と従動片４８とは僅かに離間している。そして、扉体４７を起立させるときには、扉体４７の内部に空気（ガス）を注入する。
【００６３】
すると、図１４に示すように、扉体４７に生じる浮力Ｆが自重に打ち勝って、扉体４７（即ち扉体４７に設けられた第２ブラケット４６）が回動する。詳しくは、第２ブラケット４６は、その駆動片４９が第２ピン４４に設けた従動片４８に当接するまでは、第２ピン４４の中心（偏芯中心）Ｙ廻りに回動する。このとき、第２ブラケット４６と第２ピン４４との間の摩擦力が第２ピン４４と第１ピン４２との間の摩擦力よりも大きければ、第２ブラケット４６の回動に伴って第２ピン４４も連れ廻るが、摩擦力の関係が逆の場合には、第２ピン４４は回転しない。図１４では、第２ピン４４が回転しないケースを示す。
【００６４】
その後、図１５に示すように、扉体４７が更に回動すると、それに伴って第２ブラケット４６の駆動片４９が第２ピン４４の従動片４８を押すため、第２ピン４４が第２ブラケット４６と一体的に第１ピン４２の中心（固定中心）Ｘ廻りに回動する。ここで、仮に、駆動片４９及び従動片４８がないとすると、第２ピン４４は、図例のように第１ピン４２との摩擦力の方が第２ブラケット４６との摩擦力よりも大きい場合、回動しないことになる。これに対し、本実施形態では、上記駆動片４９が従動片４８を押すことによって、摩擦力の大小関係に拘わらず、第２ピン４４を確実に回動させることができる。
【００６５】
そして、第２ピン４４が回動すると、仮想的なクランク部材Ｚも一体的に回動し、クランク部材Ｚの偏芯軸芯Ｙ（第２ピン４４の中心Ｙ）に、鉛直上向きに扉体の浮力Ｆが作用する。すなわち、扉体４７は、回動しつつ同時に内部に充填された空気によって上方に持ち上げられるため、その浮力が第２ピン４４を持ち上げる方向に作用する。そして、第２ピン４４を持ち上げようとする浮力は、第２ピン４４が第１ピン４２に偏芯装着されているので、クランク部材Ｚの偏芯軸芯Ｙに上向きに作用するのである。これにより、第２ピン４４は、その従動片４８が駆動片４９に押されてある程度回動された後には、図１６に示すように、扉体４７の浮力Ｆによって固定中心Ｘ（第１ピン４２の中心Ｘ）廻りに回動する。
【００６６】
詳しくは、第２ピン４４は、図１５から図１６に回動するに伴って、第２ピン４４を回動させるモーメントの実質的なアーム長（クランク部材Ｚの水平面に対する投影長さ）が大きくなる。よって、第２ピン４４は、途中まではその従動片４８が駆動片４９に押されて回動されるものの、所定角度（上記モーメントが第２ピン４４と第１ピン４２との摩擦力よりも大きくなる角度）以上回動された後には、扉体４７の浮力Ｆによって発生するモーメントによって回動する。
【００６７】
図１７に示すように、扉体４７は、更に回動すると、上側戸当たり部５０及び下側戸当たり部５１によって回動が止められ、所定角度に起立する。このとき、扉体４７は、各戸当たり部５０、５１によって回転が拘束され、各戸当たり部５０、５１の方向（扉体４７面の直角方向）の変位が拘束されるものの、それに対する直角方向（扉体４７面の平行方向）の向きの変位は拘束されない。よって、偏芯軸（クランク部材Ｚ）は、後者の方向（扉体４７面の平行方向）の浮力Ｆの分力Ｆｘによって、この方向に向くことになる。
【００６８】
すなわち、仮に、扉体４７の回動位置が固定されているとすると、第２ブラケット４６の穴の位置が動かないため第２ピン４４は偏芯回動せず、扉体４７が浮力Ｆによって上昇すると共に回動することで、第２ブラケット４６の穴の位置が動き、第２ピン４４が偏芯回動するのである。そして、図１７に示すように、扉体４７が各戸当たり部５０、５１によって回動が規制されて第２ブラケット４６の穴の位置が固定されると、そのときの第２ブラケット４６の穴の位置に合うように第２ピン４４が偏芯回動する。なお、このとき、偏芯軸（クランク部材Ｚ）と扉体４７とは平行となる。
【００６９】
この結果、第２ピン４４は、クランク部材Ｚが扉体４７と平行となるまで回動し、その状態で停止する。よって、扉体４７の左右の水位差による水圧荷重は、全て各戸当たり部５０、５１で支持することになり、第１ピン４２には、上記浮力Ｆの分力Ｆｘのみが働くことになる。なお、その他、基本的な作用・効果は、前実施形態と同様である。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るゲート構造によれば、次のような優れた効果を発揮できる。
【００７１】
（１）扉体に加わった水圧荷重の反力を、偏芯ヒンジ機構の各偏芯軸で支持することなく、上側戸当たり部及び下側戸当たり部で支持することができる。よって、扉体を基盤に枢支する部分に加わる荷重を小さくできる。また、扉体に波浪等の水圧荷重の変動が生じても、その変動が扉体を基盤に枢支する部分に影響を与えることはない。
【００７２】
（２）偏芯ヒンジ機構の下方に下側戸当たり部を設けているので、上側戸当たり部との支点間距離ｂ’を長くでき、モーメントバランス式▲３▼及び▲４▼から明らかなように、上側戸当たり部及び下側戸当たり部における反力を小さくできる。
【００７３】
（３）偏芯ヒンジ機構の各偏芯軸が反力荷重を支持しないため、構造が不静定とならず静定構造となる。よって、設計・製作が容易となる。
【００７４】
（４）駆動片及び従動片によって、第２ピンを確実に回動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るゲート構造の倒伏時の側断面図である。
【図２】上記ゲート構造の起立時の側断面図である。
【図３】上記ゲート構造の扉体に加わる力の模式図である。
【図４】上記ゲート構造の上側戸当たり部の側断面図である。
【図５】上記ゲート構造の下側戸当たり部の側断面図である。
【図６】上記ゲート構造の偏芯ヒンジ機構の変形例を示す説明図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面断面図である。
【図７】上記偏芯ヒンジ機構の作動を示す説明図であり、（ａ）は扉体の倒伏時、（ｂ）は扉体の起立中、（ｃ）は扉体の起立後の様子を示す図である。
【図８】上記偏芯ヒンジ機構の正面図である。
【図９】従来例を示すゲート機構の側断面図である。
【図１０】上記ゲート機構の扉体に加わる力の模式図である。
【図１１】上記ゲート構造の偏芯ヒンジ機構の変形例を示す側断面図（図１２のＸＩ−ＸＩ線断面図）である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。
【図１３】上記偏芯ヒンジ機構の作動説明図である。
【図１４】上記偏芯ヒンジ機構の作動説明図である。
【図１５】上記偏芯ヒンジ機構の作動説明図である。
【図１６】上記偏芯ヒンジ機構の作動説明図である。
【図１７】上記偏芯ヒンジ機構の作動説明図である。
【符号の説明】
１基盤
２扉体
２ａ上面
２ｂ下面
４ヒンジ機構
７上側戸当たり部
８弾性材
１１扉体当接面
１２水圧作用面
１４下側戸当たり部
１５弾性材
１８扉体当接面
２０第１ピン
２１第２ピン
２２クランク部材
３１クランク部材
４１第１ブラケット
４２第１ピン
４４第２ピン
４６第２ブラケット
４７扉体
４８従動片
４９駆動片
５０上側戸当たり部
５１下側戸当たり部

Claims

基盤に偏芯ヒンジ機構を介して起立・倒伏自在に設けられ、通常時に倒伏され水を堰き止めるときに起立される扉体と、上記基盤に偏芯ヒンジ機構の上方に位置して設けられ、倒伏時の扉体の上面の一部が起立時に当接する上側戸当たり部と、上記基盤に偏芯ヒンジ機構の下方に位置して設けられ、倒伏時の扉体の下面の一部が起立時に当接する下側戸当たり部とを備えたことを特徴とするゲート構造。
上記偏芯ヒンジ機構は、上記基盤に設けられた第１ピンと、上記扉体に設けられた第２ピンと、これらピンを偏芯して連結するクランク部材とを有するものである請求項１記載のゲート構造。
上記第１ピンの外周に第２ピンを軸芯をずらして回動自在に装着し、該第２ピンの中心と上記第１ピンの中心との間を仮想的なクランク部材とした請求項２記載のゲート構造。
上記第２ピンに、従動片を設けると共に、上記扉体側に、扉体が倒伏状態から起立状態に回動するに伴って、上記従動片に当接して第２ピンを回動する駆動片を設けた請求項３記載のゲート構造。
上記扉体の起立時の水圧作用面と、上記偏芯ヒンジ機構の偏芯軸芯同士を結ぶ仮想線と、上記上側戸当たり部の扉体当接面と、上記下側戸当たり部の扉体当接面とを、平行に配置した請求項１乃至４記載のゲート構造。
上記上側戸当たり部と起立した扉体との間、および上記下側戸当たり部と起立した扉体との間に、それぞれ弾性材を介設した請求項１乃至５記載のゲート構造。
基盤に第１ブラケットを介して設けられた第１ピンと、該第１ピンの外周に偏芯して回動自在に装着された第２ピンと、上記第２ピンの外周に回動自在に装着された第２ブラケットと、該第２ブラケットに設けられた扉体と、上記第２ピンに設けられた従動片と、上記第２ブラケットに設けられ、扉体が倒伏状態から起立状態に回動するに伴って、上記従動片に当接して第２ピンを回動する駆動片と、上記基盤に第１ピンの上方に位置して設けられ、倒伏時の扉体の上面の一部が起立時に当接する上側戸当たり部と、上記基盤に第１ピンの下方に位置して設けられ、倒伏時の扉体の下面の一部が起立時に当接する下側戸当たり部とを備えたことを特徴とするゲート構造。