JP2007186945A - フラップゲート及びストローク可変型シリンダ - Google Patents

Abstract

【課題】扉体の揺動が容易で、少ない回転角で扉体の強制的開閉ができ、現場での水密性の調整が容易なフラップゲート及びそのストローク可変型シリンダを提供する。
【解決手段】水路の開口端を開閉する扉体３を揺動させる回転軸と、回転軸の両端部に突出する支持軸１１ａと、回転軸の略中央に設けられた第１のカム部と、支持軸１１ａにそれぞれ設けられた第２と第３のカム部１５と、第１のカム部に遊嵌状に設けられた第１の咬み合いヒンジと、第２と第３のカム１５に遊嵌状に設けられた第２と第３の咬み合いヒンジ１６と、第１の咬み合いヒンジに設けられ、第１のカム部と係合して回転軸を軸中心に回動させてトルクアーム１４と、トルクアーム１４を回転軸の軸中心に回動させるストローク可変型シリンダ１９と、第２と第３の咬み合いヒンジ１６に設けられ、扉体３を支持する揺動アーム１７とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、海岸の防潮堤、河川の排水樋門或いはダムの保安ゲート等に使用され、水路の導出口を扉体で強制的に開閉し得るとともに水密性の良いフラップゲート、及び施工現場にて、フラップゲートの水密性等の調整が容易になし得るストローク可変型シリンダに関するものである。

周知のようにフラップゲートは、ゲート（扉体）がその上部の水平軸を丁番式で軸支して水路の導出口（開口端）で揺動するように設けられ、内外水圧差に応じて自動的にゲートが開閉するようにした水門であり、ゲートを軸支する形態には一点ヒンジと二点ヒンジとがある。

図１１（ａ），（ｂ）は、従来のフラップゲートを示す要部側断面図であり、図１１（ａ）は一点ヒンジ式、図１１（ｂ）は二点ヒンジ式によるフラップゲートであり、水路１の開口端２に設けられる。図１１（ａ）のフラップゲートは、扉体３を支持アーム４で支え、支持アーム４がヒンジ６ａで吊金具５に軸支されている。扉体３の裏面には水密ゴム８が設けられ、開口端２を扉体３で閉じた際に漏水がないようにしている。図１１（ｂ）のフラップゲートは、吊金具５にヒンジ６ａでリンク部７の一端が軸支され、リンク部７の他端に扉体３を支える支持アーム４がヒンジ６ｂで軸支されている。

さらに、本出願人による従来例としては、回転軸に扉体が咬み合いヒンジで揺動するように設けられ、急激に海水，湖水等が上昇した場合等の緊急時に水路の開口端を扉体が強制的に閉鎖するようになされたものである。（例えば、特許文献１参照）

また、本出願人による他の従来例は、水圧差が小さくても扉体の揺動が可能であり、緊急時は強制的に閉じることが可能なものであるが、極めて精巧な構造である。一方、防潮堤の開口部がコンクリート構造体であり、その寸法精度は必ずしも設計通りではなく、現場にて水密性など調整をする必要が生じることがあり、より施工が容易なフラップゲートが要求されていた。（例えば、特許文献２参照）

実願平６−１５１３１号公報（実用新案登録第３０１１１６５号）（明細書全文，図面全図） 特願２００２−２１４８０８号公報（明細書全文，図面全図）

本発明は、上記のような課題に鑑みなされたものであり、内外水圧差が小さくても扉体の揺動が容易であって、トルクアームの少ない回転角で扉体の強制的開閉可能な状態に移行し得るとともに扉体による開口端閉鎖時の水密性が良好であり、しかも施工現場でのフラップゲートの水密性などの調整が容易なフラップゲートを提供するものであり、施工現場でのフラップゲートの水密性等の調整が容易なものとするストローク可変型シリンダを提供することを目的とするものである。

本発明は、上記課題を達成したものであって、請求項１の発明は、水路の開口端に内外水圧差により揺動する扉体を備えるフラップゲートにおいて、
前記扉体の強制開閉手段に連動して回動する回転軸が前記開口端上部に軸支され、前記回転軸の両端から軸方向に支持軸が突出し、前記扉体が前記支持軸に揺動するように設けられ、前記扉体が前記開口端近傍で略平行に移動するように、前記支持軸中心が前記回転軸中心に対して偏心した位置に設けられ、かつ前記強制開閉手段にストローク調整型シリンダを用いて該シリンダのピストンロッドのストロークを調整し、前記扉体による前記開口端の水密性を調整するようにしたことを特徴とするフラップゲートである。

また、請求項２の発明は、水路の開口端を開閉するために扉体と、
前記扉体を揺動させるための回転軸と、
前記回転軸の両端部に軸方向に突出する支持軸と、
前記回転軸の略中央に設けられた第１のカム部と、
前記支持軸のそれぞれに設けられた第２と第３のカム部と、
前記第１のカム部と遊嵌状に設けられる第１の咬み合いヒンジと、
前記第２と第３のカム部と遊嵌状に設けられる第２と第３の咬み合いヒンジと、
前記第１の咬み合いヒンジに設けられ、前記第１のカム部と係合して前記回転軸を軸中心に回動させるトルクアームと、
前記トルクアームを前記回転軸の軸中心に回動させるための駆動手段と、
前記第２と第３の咬み合いヒンジにそれぞれ設けられ、前記扉体を支持する揺動アームとを備え、
前記駆動手段にストローク可変型圧シリンダが用いられ、該シリンダのピストンロッドのストローク範囲を調整して前記トルクアームの回動範囲を調整し、前記扉体による前記開口端の水密性を調整することを特徴とするフラップゲートである。

また、請求項３の発明は、前記シリンダが、シリンダチューブの一端にヘッドカバーが設けられ、該シリンダチューブも他端にロッドカバーが設けられ、該シリンダチューブ内を摺動するピストンを設けたピストンロッドの一端を受けるロッド受部が、前記ロッドカバーの軸中心に螺設され、該ロッドカバーに螺設した該ロッド受部を螺合させて軸中心の前後方向に移動させ、前記ピストンロッドのストローク長を可変することを特徴とする請求項１又は２に記載のフラップゲートである。

また、請求項４の発明は、前記第１の咬み合いヒンジに前記第１のカム部が遊嵌状に収納され、かつ前記第２と第３の咬み合いヒンジに前記第２と第３のカム部がそれぞれ遊嵌状に収納され、前記トルクアームが回動することなく、前記扉体が自由に揺動する自由揺動区間と、前記トルクアームの回動によって、前記第１の咬み合いヒンジに前記第１のカム部が係合し、かつ前記第２と第３の咬み合いヒンジがそれぞれ前記第２と第３のカム部に係合することによって、前記扉体の強制開区間と強制閉区間とをそれぞれ設定し、かつ前記シリンダのストローク長を調整して、前記扉体による前記開口端の水密性を調整するようにしたことを特徴とする請求項２〜３の何れかに記載のフラップゲートである。

また、請求項５の発明は、前記第２と第３の咬み合いヒンジに前記第２と第３のカム部が遊嵌状に収納され、前記回転軸の回動に関わりなく、内外水圧差により前記扉体が揺動する自由揺動区間を設定していることを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載のフラップゲートである。

また、請求項６の発明は、シリンダチューブの一開口端にヘッドカバーが設けられ、該シリンダチューブの他開口端にロッドカバーが設けられ、該シリンダチューブ内を摺動する一端にピストンを設けたピストンロッドを受けるロッド受部が、前記ロッドカバーの軸中心に螺設され、該ロッドカバーに螺設した該ロッド受部を螺合させて軸中心の前後方向に移動させ、前記ピストンロッドのストローク長を可変することを特徴とするストローク可変型シリンダである。

請求項１の発明では、水路の開口端に内外水圧差により揺動する扉体を備えるフラップゲートにおいて、前記扉体の強制開閉手段に連動して回動する回転軸が前記開口端上部に軸支され、前記回転軸の両端から軸方向に支持軸が突出し、前記扉体が前記支持軸に揺動するように設けられ、前記扉体が前記開口端近傍で略平行に移動するように、前記支持軸中心が前記回転軸中心に対して偏心した位置に設けられ、かつ前記強制開閉手段にストローク可変整型シリンダを用いて該シリンダのピストンロッドのストロークを調整し、前記扉体による前記開口端の水密性を調整するようにしたことを特徴とするフラップゲートであるので、扉体が回転軸の回動なしで僅かな内外水圧差により扉体が揺動し、水路側の圧力が増大すれば、回転軸を回動して排水することができる利点があるとともに、施工現場でストローク可変型シリンダのピストンロッドのストローク長を調整して、扉体の水平方向の可動範囲を調整して良好な水密性を得ることが可能な利点がある。また、扉体が開口端近傍で略平行に揺動するので、水路の開口端の戸当部に扉体が略均等な圧力で閉鎖され、閉鎖時の扉体の水密性が向上する利点がある。

また、請求項２の発明では、水路の開口端を開閉するために扉体と、
前記扉体を揺動させるための回転軸と、
前記回転軸の両端部に軸方向に突出する支持軸と、
前記回転軸の略中央に設けられた第１のカム部と、
前記支持軸のそれぞれに設けられた第２と第３のカム部と、
前記第１のカム部と遊嵌状に設けられる第１の咬み合いヒンジと、
前記第２と第３のカム部と遊嵌状に設けられる第２と第３の咬み合いヒンジと、
前記第１の咬み合いヒンジに設けられ、前記第１のカム部と係合して前記回転軸を軸中心に回動させるトルクアームと、
前記トルクアームを前記回転軸の軸中心に回動させるための駆動手段と、
前記第２と第３の咬み合いヒンジにそれぞれ設けられ、前記扉体を支持する揺動アームとを備え、
前記駆動手段にストローク調整型の油圧シリンダが用いられ、該油圧シリンダのピストンロッドのストローク範囲を調整して前記トルクアームの回動範囲を調整し、前記扉体による前記開口端の水密性を調整することを特徴とするフラップゲートであるので、扉体が回転軸の回動なしで僅かな内外水圧差により扉体が揺動し、水路側の水圧が増大すれば、扉体を押して回転軸を回動させて排水することができる利点があり、また、通常の使用状態（扉体を自重で垂下した状態）からトルクアームを回転軸中心に僅かに回動させることによって、扉体の強制開閉動作へと移行させることができる利点がある。また、施工現場でストローク可変型シリンダのピストンロッドのストローク長を調整して、扉体の良好な水密性を得ることが可能な利点がある。

また、請求項３の発明では、前記シリンダが、シリンダチューブの一端にヘッドカバーが設けられ、該シリンダチューブも他端にロッドカバーが設けられ、該シリンダチューブ内を摺動するピストンを設けたピストンロッドの一端を受けるロッド受部が、前記ロッドカバーの軸中心に螺設され、該ロッドカバーに螺設した該ロッド受部を螺合させて軸中心の前後方向に移動させ、前記ピストンロッドのストローク長を可変することを特徴とする請求項１又は２に記載のフラップゲートであり、ロッドカバーに螺設されたロッド受部を軸方向前後に移動させてストローク長を調整可能なストローク可変型シリンダが用いられているので、ピストンロッドが調整された範囲内を移動し、施工時、蓋体の水密性が悪い場合、ロッド受部を前方方向に移動させてピストンロッドのストローク長を拡大するか、又はピストンロッドのストローク長を縮小して、蓋体と水路開口端との最適な水密性を設定することができる。即ち、このフラップゲートは現場で最良の状態に水密性を設定できる利点がある。

また、請求項４の発明では、前記第１の咬み合いヒンジに前記第１のカム部が遊嵌状に収納され、かつ前記第２と第３の咬み合いヒンジに前記第２と第３のカム部がそれぞれ遊嵌状に収納され、前記トルクアームが回動することなく、前記扉体が自由に揺動する自由揺動区間と、前記トルクアームの回動によって、前記第１の咬み合いヒンジに前記第１のカム部が係合し、かつ前記第２と第３の咬み合いヒンジがそれぞれ前記第２と第３のカム部に係合することによって、前記扉体の強制開区間と強制閉区間とをそれぞれ設定し、かつ前記シリンダのストローク長を調整して、前記扉体による前記開口端の水密性を調整するようにしたことを特徴とする請求項２〜３の何れかに記載のフラップゲートであるので、扉体が内外水圧差により自由に揺動する区間（自由揺動区間）が設定されるとともに、トルクアームを回動軸中心に時計・反時計回りに回動させることにより、第１の咬み合いヒンジに第１のカム部とが係合し、かつ第２と第３の咬み合いヒンジに第２と第３のカム部が係合することによって、扉体を強制的に開状態に設定する区間（強制開区間）と、扉体を強制的に閉じる区間（強制閉区間）とを設定することができ、少ないトルクアームの回転角で強制開区間、強制閉区間を設定することができる利点があるとともに、施工現場にてシリンダのストローク長を調整することによって、扉体と開口端との水密性の調整が容易なものとなる利点がある。また、咬み合いヒンジのヒンジ係合部が回転中心に対象に設けられ、かつその係合部であるカム部の凸部が軸中心に対象に設けられており、トルクアームの僅かな回転角で扉体を強制的に開閉動作に移行させることができるので、緊急時に素早く扉体の強制的な水路開口端の開閉がなし得る利点がある。

また、請求項５の発明では、前記第２と第３の咬み合いヒンジに前記第２と第３のカム部が遊嵌状に収納され、前記回転軸の回動に関わりなく、内外水圧差により前記扉体が揺動する自由揺動区間を設定していることを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載のフラップゲートであるので、扉体が回転軸の回動に関わりなく、回動し得るように設定されており、扉体がスムーズに揺動し得るようにしている。このような構成にすることにより、回転軸が回動することがないので、扉体が回動する際の摩擦力を少なくして、僅かな内外水圧差によって、扉体が揺動する利点がある。

また、請求項６の発明では、シリンダチューブの一開口端にヘッドカバーが設けられ、該シリンダチューブの他開口端にロッドカバーが設けられ、該シリンダチューブ内を摺動する一端にピストンを設けたピストンロッドを受けるロッド受部が、前記ロッドカバーの軸中心に螺設され、該ロッドカバーに螺設した該ロッド受部を螺合させて軸中心の前後方向に移動させ、前記ピストンロッドのストローク長を可変することを特徴とするストローク可変型シリンダであるので、ロッドカバーに螺設されたロッド受部を軸方向手前に螺合させて引き出したり、軸方向後方に螺合させて押し込むことが可能であり、ピストンロッドのストローク長を容易に調整することが可能であり、施工現場でのストローク長の調整が簡単にでき、蓋体の水平移動距離を調整して水密性を良好なものとすることができる。

以下、本発明に係るフラップゲート及びストローク可変型シリンダの実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、図１は本発明に係るフラップゲートの実施形態を示す要部側断面図、図２は本実施形態の正面図、図３（ａ）は本実施形態の回転機構部の断面図であり、同図（ｂ）は回転軸と支持軸の模式図、図４（ａ）はトルク部、同図（ｂ）は揺動アーム部の咬み合いヒンジ部を示す概略拡大断面図である。図５（ａ）はストローク可変型シリンダであり、同図（ｂ）はその要部断面図である。図６（ａ）は基本ストローク長を示し、同図（ｂ）はストローク長が最大の状態を示す図である。図７，図８は本実施形態の自由揺動区間及び強制閉区間の動作を説明するための模式図である。図９（ａ）はトルク部、同図（ｂ）は揺動アームの咬み合いヒンジ部を示す概略拡大断面図である。図１０（ａ），（ｂ）は本実施形態の強制開区間の動作を説明するための模式図である。

本実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。本実施形態のフラップゲートは防潮堤や排水樋門などの水路１の開口端（導出口）２に設けられ、内外水圧差によって扉体３を揺動させるか、又は強制的な手段で扉体３を揺動させて、水路１の開口端２の開閉がなされており、水路１の開口端２を開閉するために扉体３と、扉体３を揺動させるための回転軸１１と、回転軸１１の両端部に突出する支持軸１１ａと、回転軸１１の略中央に設けられたカム部１３と、支持軸１１ａにそれぞれ設けられたカム部１５と、カム部１３とに遊嵌状に設けられる咬み合いヒンジ１２と、左右のカム部１５がそれぞれ遊嵌状に設けられる咬み合いヒンジ１６と、咬み合いヒンジ１２に設けられ、カム部１３と係合することによって、回転軸１１を軸中心に回動させるトルクアーム１４と、トルクアーム１４を回転軸１１の軸中心に回動させるための駆動手段としての油圧又は空圧等のストローク可変型シリンダ１９と、左右のカム部１５とそれぞれ係合する咬み合いヒンジ１６にそれぞれ設けられ、扉体３を支持する揺動アーム１７とを備えている。また、カム部１３は、その軸中心に対称に突出する凸部１３ａ，１３ｂを備え、カム部１５は、その軸中心に対称に突出する凸部１５ａ，１５ｂを備えている。

ストローク可変型シリンダ１９は、図５，図６に示すように、シリンダチューブ１９の一端にヘッドカバー２３が設けられ、他端にロッドカバー２４が設けられ、シリンダチューブ１９内にピストン２０ａが設けられたピストンロッド（以下、ロッドと称する）２０が摺動するように設けられ、ロッドカバー２４の内面に雌ネジ２４ａが形成され、雌ネジ２４ａに螺合する雄ネジ２５ａが形成されたロッド受部（可動雄ネジ）２５が軸中心に螺設され、ロッド受部２５の軸中心にロッド２０を受けるシール部材２６が設けられている。ロッド受部（可動雄ネジ）２５にはＯリング２７が設けられ、Ｏリング２７がロッドカバー２４の内面に密着している。また、ヘッドカバー２３とロッドカバー２４には、貫通孔１８ｃ，１８ｄが設けられたピンジョイント１８ａ，１８ｂが設けられている。

このストローク可変型シリンダ１９は、雄ネジ２５ａが形成されたロッド受部２５が、ロッドカバー２４の雌ネジ２４ａに螺設されており、ロッド受部２５を軸方向前後に移動させることが可能であり、ロッド受部２５を手前に移動させると、ロッド２０のストローク長が長くなり、ロッド受部２５を軸方向後方に移動させるとロッド２０のストローク長は縮小される。図６（ａ）は基準ストロークを示し、図６（ｂ）は基準ストロークに伸張可能長Ｌを加算した最大ストロークを示しており、このロッド受部２５は、最大ストローク長（基準ストローク長＋伸張可能長Ｌ）の伸張可能長Ｌの範囲内でロッド２０のストローク長を可変させることができる。

ストローク可変型シリンダ１９のストローク長を設定した後、ロッド受部２５をロックナット２８で固定してストローク長を設定する。ストローク可変型シリンダ１９のストローク長を最大にした場合、図１に示すように、トルクアーム１４の回動可能角度を最大Ｐｈまで調整することができる。それにより、図３（ｂ）に示すように、水平方向の可動範囲である寸法ｈに加えて、可動範囲ｈ′まで拡張することができる。即ち、ストローク可変型シリンダ１９は、ストローク長を可動範囲ｈ′の範囲内で可変させることによって、蓋体３が水路１の開口端２を閉じた際の水密性を調整することができる。従って、ストローク長を長く設定すれば、蓋体３は水路１の開口端２側に近接するように移動し、ストローク長を短くすれば、蓋体３は水路１の開口端２の手前側に離れるように移動しようとするので、施工現場で、蓋体３と開口端２の水密性に応じて、ストローク長を調整し水密性が最良となるように設定することができる。

次に、本実施形態についてさらに詳細に説明すると、扉体３は揺動アーム１７によって支持され、扉体３の下端部分にはフロート部３ａが設けられて重量を軽減するとともに扉体３に浮力が与えられている。扉体３には、開口端２の戸当部１ｂに対応する部分に水密ゴム８が設けられて閉鎖時の水密性が維持されている。扉体３は揺動アーム１７に支持されており、水路１の開口端２の上部に固定された吊り金具９の先端部に軸受１０が設けられ、軸受１０に円柱状の回転軸１１が軸支され、回転軸１１の軸方向に突出する支持軸１１ａに揺動アーム１７が軸支されている。

回転軸１１の両端部に突出する円柱状の支持軸１１ａの軸中心は、回転軸１１の軸中心より下方に設けられている。図３（ｂ）には、軸中心Ｓ_１ ，Ｓ_２ 間の鉛直方向の寸法ｔで示した。また、支持軸１１ａの軸中心は、仮想支持軸１１ａ′で示したように、回転軸１１の軸中心の直下よりも開口端２側に偏心させた方がより好ましい。図３（ｂ）には、軸中心Ｓ_１ ，Ｓ_２ 間の水平方向の寸法ｈで示した。また、図３（ｂ）に示すように、水平方向への移動寸法ｈ′はストローク調整による範囲を示し、扉体３の水平方向の移動範囲を調整することができる。すなわち、支持軸１１ａの軸中心Ｓ_２ は、回転軸１１の軸中心Ｓ_１ に対して寸法ｔ，ｈの位置に偏心させた位置として、扉体３の局部的な水平移動を容易とし、扉体３の水密ゴム８が開口端２の戸当部１ｂに均等な圧力で密着して閉鎖され、その閉鎖時の水密性を良好なものとするものであり、ストローク長を調整したとしても水平方向の寸法ｈが変化するのではなく、扉体３の水平移動の寸法ｈにストローク長による水平移動の寸法ｈ′を加算することができる。なお、扉体３の水平移動とは、疑似的な水平移動であって、扉体３の回転運動の微視的観点からの動作である。

また、回転軸１１の略中央には、回転軸１１が挿通された咬み合いヒンジ１２が設けられ、咬み合いヒンジ１２は、回転軸１１の軸中心にヒンジ係合部１２ａ，１２ｂが設けられて扇状開口部１２ｃ，１２ｄ（回転軸１１の軸中心とする軸周縁の開口）が形成され（図４（ａ）参照）、扇状開口部１２ｃ，１２ｄに回転軸１１に固定されたカム部１３の凸部１３ａ，１３ｂが収納されている。

咬み合いヒンジ１２にはトルクアーム１４が固定され、トルクアーム１４の先端部には、シリンダ１９のロッド２０の先端部（ピンジョイント）１８ａが支持棒２１により連結され、シリンダ１９の他端部１８ｂが開口端２の上部奥に回動自在に固定されている。トルクアーム１４が回転軸１１の軸中心に回動して咬み合いヒンジ１２のヒンジ係合部１２ａ，１２ｂが所定の角度を回動すると、カム部１３の凸部１３ａ，１３ｂに当接し、回転軸１１が回動するように構成されている。

一方、回転軸１１の両端部に突出した支持軸１１ａには、カム部１５が設けられており、咬み合いヒンジ１６の支持軸１１ａの軸中心にヒンジ係合部１６ａ，１６ｂが設けられて、扇状開口部１６ｃ，１６ｄ（支持軸１１ａの軸中心とする軸周縁の開口）が形成され、扇状開口部１６ｃ，１６ｄにカム部１５の凸部１５ａ，１５ｂが遊嵌状に収納されて（図４（ａ），（ｂ）参照）、咬み合いヒンジ１６のそれぞれに設けられた揺動アーム１７によって、扉体３が支持軸１１ａに軸支されている。

トルクアーム１４は、シリンダ１９のロッド２０の伸縮によって、回転軸１１の軸中心に任意の回転角に設定することができる。ロッド２０が最も収縮した位置Ｐ_１ から最も伸長した位置Ｐｈまでの範囲を伸縮動作を行うことによって、トルクアーム１４は回転軸１１の軸中心に回転角θ（１１５°）＋αの範囲を回動することができる。トルクアーム１４を回転角θ＋αの範囲を軸中心に回動させることで、扉体３を強制開区間Ａ，自由揺動区間Ｂ，又は強制閉区間Ｃの何れかに設定することができる。なお、回転角αはストローク可変型シリンダ１９のストローク長を可変した際の回転角であり、トルクアーム１４の回動角を回転角αの範囲で調整することができる。

強制開区間Ａは、トルクアーム１４を扉体３の強制動作が開始される位置（基準位置）から時計回りに位置Ｐ_１ まで回動させることで、回転角θａが扉体３を強制的に開くことができる区間である。また、自由揺動区間Ｂは、トルクアーム１４を基準位置から反時計回りに位置Ｐ_２ までの角度θｂの区間で、内外水圧差で扉体３が自由に揺動する区間である。また、トルクアーム１４の基準位置から角度θｆ（２０°）の範囲がアーム単独揺動区間であり、さらにトルクアーム１４を反時計回りに位置Ｐ_２ まで回動させた回転角θｃ（１５°）の範囲が、扉体３を開口端２に強制的に閉じる強制閉区間Ｃである。

次に、上記実施形態のフラップゲートの自由揺動区間，強制閉区間，強制開区間の動作について、図７〜図１０を参照して説明する。先ず、図７（ａ）〜（ｃ）を参照して、通常の使用状態であるフラップゲートの自由揺動区間Ｂの動作について説明する。図７（ａ）は、扉体３の自重で垂下してトルクアーム１４が基準位置（強制動作が開始される位置）にある場合を示している。図７（ａ）の状態から扉体３に水流による圧力が加わると、図７（ｂ）に示したように、咬み合いヒンジ１６が支持軸１１ａの軸中心に時計回り（矢印Ｎ方向）に回動して、咬み合いヒンジ１６が１５°回動して、ヒンジ係合部１６ａ，１６ｂがカム部１５の凸部１５ａ，１５ｂに当接する。この時、扉体３は１５度開く。咬み合いヒンジ１６が矢印Ｎ方向に１５°回動してヒンジ係合部１６ａ，１６ｂがカム部１５に当接すると、回転軸１１が回動する。この時、トルクアーム１４が設けられた咬み合いヒンジ１２には、カム部１３が遊嵌状に収納されており、遊嵌状の開口部の角度が回転軸１１の軸中心に回転角２０°であるので、図７（ｃ）に示したように、時計回り（矢印Ｍ方向）に支持軸１１ａの回動に連れて回転軸１１が回動して、カム部１３の凸部１３ａ，１３ｂは、ヒンジ係合部１２ａ，１２ｂに当接する。このように動作して、揺動アーム１７に支持された扉体３は、内外水圧差によりトルクアーム１４の回転角θｂ（３５°）の範囲を揺動する。

続いて、図８（ａ）〜（ｃ）及び図７を参照して、フラップゲートの強制閉間Ｃの動作について説明する。図８（ａ）は扉体３の自重で垂下した状態であり、図７（ａ）と同一である。潮位等の水位が急激に上昇した際に、フラップゲートは強制的に閉鎖される。図８（ａ）の状態で、トルクアーム１４を下方に２０°反時計回りにＰ_３ の位置まで回動させると、図８（ｂ）に示したように、咬み合いヒンジ１２のヒンジ係合部１２ａ，１２ｂがカム部１３の凸部１３ｂ，１３ａに当接する。さらにトルクアーム１４を下方に角度θｃ（１５°）反時計回り（矢印Ｎ方向）に回転軸１１が回動すると、図８（ｃ）に示したように、カム部１５の凸部１５ａ，１５ｂが咬み合いヒンジ１６のヒンジ係合部１６ａ，１６ｂに当接し、回転軸１１と支持軸１１ａが回動し、扉体３が開口端２を強制的に閉鎖する。

続いて、図９（ａ），（ｂ）を参照して、強制閉間Ｃについて詳細に説明する。なお、蓋体３はストローク可変型シリンダ１９によるストローク長が調整されて水密性が良好に設定されているものとする。本実施形態のフラップゲートの強制閉状態では、扉体３が略平行に移動し、水路１の開口端２の戸当部１ｂに密着する。フラップゲートの強制閉区間では、図９（ａ）に示したように、トルクアーム１４を位置Ｐ_３ から反時計回り（矢印Ｍ）に角度θｃ回動させると、咬み合いヒンジ１２のヒンジ係合部１２ａ，１２ｂが軸中心に２０°回動してカム部１３の凸部１３ａ，１３ｂに当接し、回転軸１１が回動し、回転軸１１の回動に連れて、支持軸１１ａは、その中心が回動しながら回転運動を行う。支持軸１１ａは弧を描いて回動し、支持軸１１ａに設けたカム部１５が反時計回り（矢印Ｎ）に回動して、扉体３が開口端２を閉鎖する。

回転軸１１の軸中心Ｓ_１ に対して支持軸１１ａの軸中心Ｓ_２ は、下方であって、かつ開口端２側に偏倚しているので、支持軸１１ａの軸中心Ｓ_２ が回転軸１１の軸中心Ｓ_１ に弧を描くように回動して、扉体３を支持する揺動アーム１７は支持軸１１ａの軸中心Ｓ_２ に回動しつつ回転軸１１の軸中心Ｓ_１ に回動する。回転軸１１と支持軸１１ａとの両方の円運動によって、扉体３は開口端２の戸当部１ｂ近傍で略平行に移動して開口端２の戸当部１ｂに均等な圧力で当接する。すなわち、このようにトルクアーム１４の回動する回転軸１１の回転運動が中心軸の下方前方にずれた支持軸１１ａに伝達されて、強制閉鎖時の扉体３の回動の軌跡が前方に移動するような楕円状の軌跡をたどって、扉体３は開口端２の戸当部１ｂ近傍であたかも平行に移動するように動作する。

次に、図１０（ａ），（ｂ）を参照して強制開区Ａ間の動作について説明する。図１０（ａ）は、図７（ａ）と同一である。この状態から、図１０（ｂ）に示したように、トルクアーム１４を軸中心に時計回りに角度θａ（８０°）回動させると、咬み合いヒンジ１２のヒンジ係合部１２ａ，１２ｂがカム部１３の凸部１３ａ，１３ｂに当接して、回転軸１１が時計回り（矢印Ｍ）に回動し、それに連れて支持軸１１ａが時計回り（矢印Ｎ）に回動する。支持軸１１ａに設けられたカム部１５の凸部１５ａ，１５ｂは、咬み合いヒンジ１６のヒンジ係合部１６ａ，１６ｂに当接して、扉体３は軸中心線から時計回りに８０°回動して、扉体３は強制的に開かれる。

上記のように、本実施形態では、トルクアームの回転運動を第１の咬み合いヒンジを介して、回転軸に伝達し、回転軸の回転運動をカム部で第２，第３の咬み合いヒンジに伝達して、扉体を揺動させるようにしたフラップゲートであり、第１の咬み合いヒンジに軸対象に２０°の遊びが設けられ、第２，第３の咬み合いヒンジに軸対象に１５°の遊びが設けられており、これらの遊びが軸中心に対象に設けられているので、トルクアームの僅かな回動によって、強制動作へと移行させることができ、しかも、この回転軸の軸中心に対して支持軸の軸中心を下方開口端側にずらすことで、扉体が開口端近傍で略水平方向に移動するようにし、扉体の水密性を良好なものとしている。また、ストローク可変型シリンダのストローク長を調整することによって、トルクアームの回動可能な範囲を調整することができ、施工現場での蓋体の開口端との水密性を調整して最良の状態に設定することができる。

なお、上記実施形態では、水路の開口端面が傾斜しているが、この実施形態に限定することなく、開口端面は鉛直面であってもよい。

本発明の活用例としては、フラットゲートとして利用することができる。

本発明に係るフラップゲートの実施形態を示す要部側断面図である。 本実施形態の正面図である。 （ａ）は本実施形態の回転機構部の断面図であり、（ｂ）は回転軸と支持軸との模式図である。 （ａ）はトルク部、（ｂ）は揺動アーム部の咬み合いヒンジ部を示す概略断面図である。 （ａ）は本実施形態に使用されるストローク可変型シリンダの外観図であり、（ｂ）はその要部断面図である。 ストローク可変型シリンダのストローク長を説明するための図であり、（ａ）は基本ストローク長を示し、（ｂ）は最大ストローク長を示している。 本実施形態の自由揺動区間Ｂの動作を説明するための模式図である。 本実施形態の強制閉区間Ｃの動作を説明するための模式図である。 （ａ）はトルク部、（ｂ）は揺動アームの咬み合いヒンジ部を示す概略断面図である。 本実施形態の強制開区間Ａの動作を説明するための模式図である。 従来のフラップゲートを説明するための要部側面図である。

符号の説明

１ 水路
２ 開口端
３ 扉体
３ａ フロート部
８ 水密ゴム
９ 吊り金具
１０ 軸受
１１ 回転軸
１２，１６ 咬み合いヒンジ
１２ａ，１２ｂ，１６ａ，１６ｂ ヒンジ係合部
１３，１５ カム部
１３ａ，１３ｂ，１５ａ，１５ｂ 凸部
１４ トルクアーム
１７ 揺動アーム
１８ シリンダーの他端部
１８ａ，１８ｂ ピンジョイント
１８ｃ，１８ｄ 貫通孔
１９ シリンダー
２０ ピストンロッド
２０ａ ピストン
２１ ピン
２２ シリンダチューブ
２３ ヘッドカバー
２３ａ ポート
２４ ロッドカバー
２４ａ ポート
２５ ロッド受部
２６ シール部材
２７ Ｏリング
２８ ロックナット

Claims (6)

1. 水路の開口端に内外水圧差により揺動する扉体を備えるフラップゲートにおいて、
   前記扉体の強制開閉手段に連動して回動する回転軸が前記開口端上部に軸支され、前記扉体が前記回転軸の両端から軸方向に突出した支持軸に揺動するように設けられ、前記扉体が前記開口端近傍で略平行に移動するように、前記支持軸中心が前記回転軸中心に対して偏心した位置に設けられ、かつ前記強制開閉手段にストローク可変型シリンダを用いて該シリンダのピストンロッドのストロークを調整し、前記扉体による前記開口端の水密性を調整するようにしたことを特徴とするフラップゲート。
2. 水路の開口端を開閉するために扉体と、
   前記扉体を揺動させるための回転軸と、
   前記回転軸の両端部に軸方向に突出する支持軸と、
   前記回転軸の略中央に設けられた第１のカム部と、
   前記支持軸のそれぞれに設けられた第２と第３のカム部と、
   前記第１のカム部と遊嵌状に設けられる第１の咬み合いヒンジと、
   前記第２と第３のカム部と遊嵌状に設けられる第２と第３の咬み合いヒンジと、
   前記第１の咬み合いヒンジに設けられ、前記第１のカム部と係合して前記回転軸を軸中心に回動させるトルクアームと、
   前記トルクアームを前記回転軸の軸中心に回動させるための駆動手段と、
   前記第２と第３の咬み合いヒンジにそれぞれ設けられ、前記扉体を支持する揺動アームとを備え、
   前記駆動手段にストローク可変型シリンダが用いられ、該シリンダのピストンロッドのストローク範囲を調整して前記トルクアームの回動範囲を調整し、前記扉体による前記開口端の水密性を調整することを特徴とするフラップゲート。
3. 前記シリンダが、シリンダチューブの一端にヘッドカバーが設けられ、該シリンダチューブも他端にロッドカバーが設けられ、該シリンダチューブ内を摺動するピストンを設けたピストンロッドの一端を受けるロッド受部が、前記ロッドカバーの軸中心に螺設され、該ロッドカバーに螺設した該ロッド受部を螺合させて軸中心の前後方向に移動させ、前記ピストンロッドのストローク長を可変することを特徴とする請求項１又は２に記載のフラップゲート。
4. 前記第１の咬み合いヒンジに前記第１のカム部が遊嵌状に収納され、かつ前記第２と第３の咬み合いヒンジに前記第２と第３のカム部がそれぞれ遊嵌状に収納され、前記トルクアームが回動することなく、前記扉体が自由に揺動する自由揺動区間と、前記トルクアームの回動によって、前記第１の咬み合いヒンジに前記第１のカム部が係合し、かつ前記第２と第３の咬み合いヒンジがそれぞれ前記第２と第３のカム部に係合することによって、前記扉体の強制開区間と強制閉区間とをそれぞれ設定し、かつ前記シリンダのストローク長を調整して、前記扉体による前記開口端の水密性を調整するようにしたことを特徴とする請求項２〜３の何れかに記載のフラップゲート。
5. 前記第２と第３の咬み合いヒンジに前記第２と第３のカム部が遊嵌状に収納され、前記回転軸の回動に関わりなく、内外水圧差により前記扉体が揺動する自由揺動区間を設定していることを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載のフラップゲート。
6. シリンダチューブの一開口端にヘッドカバーが設けられ、該シリンダチューブの他開口端にロッドカバーが設けられ、該シリンダチューブ内を摺動する一端にピストンを設けたピストンロッドを受けるロッド受部が、前記ロッドカバーの軸中心に螺設され、該ロッドカバーに螺設した該ロッド受部を螺合させて軸中心の前後方向に移動させ、前記ピストンロッドのストローク長を可変することを特徴とするストローク可変型シリンダ。

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