JP2016084580A - 緊急放流システム、及び、それに用いられる緊急開放弁 - Google Patents

Abstract

【課題】地震発生時にため池の水位を自動的に所定の高さまで下降できる緊急放流システムと、これに用いられる緊急開放弁を提供する。
【解決手段】緊急放流システムは、ため池Ｒ内とため池Ｒ外とを接続する放流流路１４を遮断及び開放する、ため池Ｒ内に設置された弁本体２を備える。弁本体２は、弁箱と、弁箱に回転可能に支持された弁軸、弁軸に取付けられて弁箱の開口部を開閉する弁体とを有する。本システムは、地震を感知する、ため池Ｒ外に設置された地震感知機構４と、地震感知機構４が地震を感知したときに、弁体が開口部を開く方向に弁軸を回転させる、ため池Ｒ外に設置された駆動機構３と、駆動機構３の駆動力を弁軸へ伝達する、駆動機構３と弁本体２とに連結された伝達機構５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、地震発生時にため池内の水を外部へ放流してその水位を所定の高さまで下降させる緊急放流システム、及び、該システムに用いられる緊急開放弁に関する。

近年、地震発生直後の堤体保全を目的として、ため池の水位を一日で所定の高さまで下降させる緊急放流システムを設計することが提案されている。具体的には、緊急放流システムが、ため池の水位を、地震発生から一日で「常時満水位−２ｍ」または「常時満水位−（貯水深さ×１／３）」のうち、いずれか高い水位まで放流できる放流能力を有することが条件とされている。

特許文献１に、緊急放流システムの一例が開示されている。この文献の緊急放流システムでは、地震が発生したときに、作業者がハンドルを操作すると、ため池内の緊急放流口を塞ぐ扉体が開き、ため池内の水が緊急放流口から外部へ放流されるようになっている。それによって、ため池の水位が緊急放流口の高さにまで下降するようになっている。

上記の通り、特許文献１の緊急放流システムは、作業者のハンドル操作を必要とするものであり、地震発生時に水位が自動的に下降するものではない。

特開２００３−７４０４１号公報

したがって、本発明が解決しようとする課題は、地震発生時にため池の水位を自動的に所定の高さまで下降させることができる緊急放流システム、及び、該システムに用いられる緊急開放弁を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る緊急放流システムは、
ため池内とため池外とを接続する放流流路を遮断及び開放する、ため池内に設置された弁本体を備え、前記弁本体は、弁箱と、前記弁箱に回転可能に支持された弁軸と、前記弁軸に取り付けられて前記弁箱の開口部を開閉する弁体とを有し、さらに、
地震を感知する、ため池外に設置された地震感知機構と、
前記地震感知機構が地震を感知したときに、前記弁体が前記開口部を開く方向に前記弁軸を回転させる、ため池外に設置された駆動機構と、
前記駆動機構の駆動力を前記弁軸へ伝達する、前記駆動機構と前記弁本体とに連結された伝達機構と、を備え、
地震が発生した時に前記放流流路を開放することで、前記放流流路を通じてため池内の水を放出してため池の水位を所定の高さまで下降させる、ことを特徴とする。

好ましくは、前記駆動機構は、前記地震感知機構が地震を感知したときに回転する駆動軸を備え、前記伝達機構は、ユニバーサルジョイントと、一端が前記弁軸に連結され他端が前記ユニバーサルジョイントを介して前記駆動軸に連結された伝達軸とを備える。

好ましくは、前記弁本体は、前記弁軸及び前記弁軸に連結された前記伝達軸が堤体の傾斜面に沿ってのびるように堤体に設置され、前記駆動機構は、前記駆動軸が水平にのびるように堤頂に設置される。

好ましくは、前記弁本体は、前記ため池内の前記所定の高さに設置される。

本発明に係る緊急開放弁は、地震が発生したときに、ため池内の水を放流流路を通じて放流してため池の水位を所定の高さまで下降させるために、前記放流流路を開放する緊急開放弁であって、
弁箱と、前記弁箱に回転可能に支持された弁軸と、前記弁軸に取り付けられて前記弁箱の開口部を開閉する弁体とを有し、ため池内に設置される弁本体と、
地震を感知する、ため池外に設置される地震感知機構と、
前記地震感知機構が地震を感知したときに前記弁体が前記開口部を開く方向に前記弁軸を回転させる、ため池外に設置される前記駆動機構と、
前記駆動機構の駆動力を前記弁軸へ伝達する伝達機構と、を備え、
前記駆動機構は、前記地震感知機構が地震を感知したときに回転する駆動軸を備え、
前記伝達機構は、ユニバーサルジョイントと、一端が前記弁本体の前記弁軸に連結され他端が前記ユニバーサルジョイントを介して前記駆動機構の前記駆動軸に連結された伝達軸とを備える、ことを特徴とする。

本発明の緊急放流システムによれば、地震が発生したとき、地震感知機構がこれを感知する。次いで、ため池外の駆動機構が、伝達機構を介して、ため池内の弁本体の弁軸を回転して、放流流路を開放する。すると、ため池内の水は放流流路を通って外部へ放流されて、ため池の水位が所定の高さまで下降する。このように、本発明の緊急放流システムは、地震発生時に、作業者の操作なく自動的に、ため池の水位を所定の高さまで下降させることができる。

本発明に係る緊急放流システムの一実施形態を示すもので、図１Ａは概略平面図であり、図１Ｂは概略縦断面図である。 図１における弁本体の概略的構成を示すもので、図２Ａは平面図、図２Ｂは側面図である。 図１における駆動機構及び地震感知機構の概略的構成を示す図である。 ハンドル装置の図示を省略した図３の側面図である。 付勢手段の構成を示す断面図であり、図５Ａはピストンロッドが退避した状態を示し、図５Ｂはピストンロッドが進出した状態を示す図である。 ロック手段の一部の構成を示す図であり、図６Ａは駆動軸がロックされた状態を示し、図６Ｂは駆動軸のロックが解除された状態を示す。 地震感知機構、ロック手段、ロック解除手段の構成を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明に係る緊急放流システム及び緊急開放弁の好ましい一実施形態について説明する。

［全体構成］
図１Ａは、緊急放流システムの概略平面図であり、堤体内の構成は一点鎖線で示されている。図１Ｂは、緊急放流システムの概略縦断面図である。
緊急放流システムは、地震が発生したときに、ため池Ｒの水をため池Ｒ外へ放流して、ため池Ｒの水位を所定の高さに下降させるものである。

図１Ｂを参照して、ため池Ｒには堤体１が備えられている。堤体１には傾斜面１０が形成されており、ため池Ｒの周囲の一部を構成している。堤体１内には、傾斜面１０に沿ってのびる斜樋管１１が設けられている。斜樋管１１には、ため池Ｒ内の水を取得するための取水口（図示されない）がその長さ方向に沿って適宜の間隔をあけて形成されている。

堤体１の底部には、底樋管１２が設けられている。底樋管１２は、一端がため池Ｒ内に位置し図示されない他端がため池Ｒ外に位置するよう堤体１を貫通し、かつ、一端から多他端に向かって僅かに下方に傾斜してのびている。底樋管１２の一端には扉体１５が設けられており、通常は閉じられている。底樋管１２は一端側において斜樋管１１の下端に接続されている。底樋管１２の他端は開かれている。

図示されない操作装置のハンドルを操作することにより、斜樋管１１の取水口が開かれ、ため池Ｒ内の水が斜樋管１１及び底樋管１２を通ってため池Ｒ外に流れる。それによって、ため池Ｒからの取水ができる。
上記は、ため池Ｒに一般的に備えられている取水施設である。

本実施形態の緊急放流システムでは、ため池Ｒに既設のこの取水施設の一部及び緊急開放弁が利用されている。
分岐管１３が堤体１内の斜樋管１１から分岐してため池Ｒ内にまでのびている。この分岐管１３と、上記の斜樋管１１及び底樋管１２とによって、ため池Ｒ内とため池Ｒ外とを接続する放流流路１４が構成されている。

［緊急開放弁］
緊急開放弁は、ため池Ｒ内に設けられ、放流流路１４を開放及び遮断する弁本体２を備えている。弁本体２は、堤体１の傾斜面１０に形成された段差に設置される。弁本体２は、地震が発生したときに下降させたい水位の高さ（本実施形態では符号Ｌ２で示される高さ）に設置される。

図２Ａ、図２Ｂを参照して、弁本体２は、内部に開口部を有する弁箱２０（図２Ａ）と、弁箱２０に回転可能に支持された弁軸２１と、弁軸２１に取り付けられ、弁箱２０の開口部を開閉するように弁軸２１周りに回転する弁体とを備えている。

弁軸２１が鉛直方向ではなく堤体１の傾斜面１０に沿ってのびるように、弁箱２０の一端が分岐管１３の端部（即ち、放流流路１４の一端）に接続されている。弁箱２０の他端は、ラッパ口２２の小径側の端部に接続されている。ラッパ口２２の大径側の端部はため池内に開かれている。なお、大径側の端部にはスクリーン２３が取り付けられている。

弁体が弁軸２１周りに回転して弁箱２０内の弁座に当接すると弁箱２０の開口部が閉じられ、それによって放流流路１４が遮断される。弁体が弁軸２１周りに回転して弁座から離れると弁箱２０の開口部が開かれ、それによって放流流路１４が開放される。こうして、弁本体２は弁軸２１の回転によって放流流路１４を遮断及び開放する。

図１を参照して、緊急開放弁は、弁体が弁箱２０の開口部を開く方向に弁軸２１を回転させる駆動機構３と、地震を感知する地震感知機構４とをため池Ｒ外に備えている。本実施形態では、これらは堤体１の堤頂１６に設置されている。駆動機構３及び地震感知機構４は堤頂１６の水平面に配置された設置台１７に取り付けられている。このように、弁本体２はため池Ｒ内に設置され、駆動機構３はため池Ｒ外に設置されており、これらは互いに離れて設置されている。そこで、緊急開放弁は、弁本体２と駆動機構３とに連結され、駆動機構３の駆動力を弁本体２の弁軸２１へ伝達する伝達機構５を備えている。

図３、図４を参照して、駆動機構３は、フレーム３０と、フレーム３０に対して軸周りに回転可能に支持されて水平方向にのびる駆動軸３１とを備えている。さらに、駆動機構３は、弁体が弁箱２０の開口部を開く方向に駆動軸３１を回転付勢するスプリング式の付勢手段６と、付勢手段６による付勢に抗して駆動軸３１をロックするロック手段７とを備えている。また、駆動軸３１を手動操作するためのハンドル装置３２が備えられている。なお、図４ではハンドル装置３２の構成は図示されない。

図４、図５を参照して、付勢手段６は、スプリング６０と、該スプリング６０を収納するシリンダケース６１と、シリンダケース６１内をその長手方向に沿って摺動するピストンロッド６２とを備えている。図５の通り、シリンダケース６１内は、ピストンロッド６２のピストン部６２０によってピストン室６１０とロッド室６１１とに区画されている。スプリング６０はピストン室６１０に収納されている。

さらに、ピストンロッド６２と駆動軸３１とを連結し、ピストンロッド６２の移動と駆動軸３１の回転とを連動させる連動連結部が設けられている。連動連結部は、ピストンロッド６２のロッド部６２１に取り付けられた連結ピン６３と、駆動軸３１に取り付けられ、連結ピン６３が嵌る切欠き６４０を有する連結片６４とからなる。この構成によって図５Ａ、図５Ｂの通り、ピストンロッド６２が直線移動すると駆動軸３１が回転するようになっている。

図５Ａの通り、ピストンロッド６２が退避しているとき、スプリング６０はピストンロッド６２とシリンダケース６１の間に挟まれて圧縮されており、その弾性付勢力によってピストンロッド６２を付勢する。それによって駆動軸３１が回転付勢される。

図４を参照して、ロック手段７は、フレーム３０に対して回転自在に支持された回転軸７０と、下端が回転軸７０に取り付けられて回転軸７０周りに揺動可能な揺動アーム７１と、揺動アーム７１の上端に取り付けられたフック７２と、係止切欠き７４が形成されたロックプレート７３とを備えている。

図４、図５Ａ、図６Ａを参照して、退避したピストンロッド６２はスプリング６０によって付勢されているとき、ピストンロッド６２の先端にあるピン７５が揺動アーム７１の係止切欠き７６に嵌って係止されている。揺動アーム７１はピストンロッド６２を介してスプリング６０の弾性付勢力を受けているが、図４の通り、揺動アーム７１のフック７２がロックプレート７３の係止切欠き７４に挿入されて係止されることにより、揺動アーム７１の揺動が規制されている。その結果、駆動軸３１が回転しないようにロックされている。

さらに、図７を参照して、駆動機構３は、ロック手段７による駆動軸３１のロックを解除するロック解除手段８を備えている。ロック解除手段８は、ロックプレート７３を回転可能に支持する支軸８０と、ロックプレート７３の回転を規制する規制ピン８１とを備える。ロック解除手段８は、ロックプレート７３に形成され規制ピン８１が嵌る規制孔８２と、規制孔８２から抜け出た規制ピン８１の移動を許容する規制解除孔８３とを有している。規制解除孔８３は、支軸８０を中心とする円弧状に形成されており、規制孔８２は、規制解除孔８３の一端から、支軸８０を中心とする円の径方向にのびるように形成されている。

さらに、ロック解除手段８は、一端側で規制ピン８１を支持し、ロック手段７による駆動軸３１のロックを解除するために作動するロック解除アーム８４を備えている。ロック解除アーム８４は、第１アーム部８４１と、第２アーム部８４２と、第３アーム部８４３とからなる。第１アーム部８４１は、支軸８５ａに回転可能に支持され、第２アーム部８４２は、支軸８５ｂに回転可能に支持され、第３アーム部８４３は、第１及び第２アーム部８４１、８４２を連結している。規制ピン８１は、第２アーム部８４２に取り付けられている。

ピストンロッド６２が図５Ａのように退避しているとき、スプリング６０の付勢力が揺動アーム７１及びフック７２を介してロックプレート７３に作用し、ロックプレート７３を回転させようとするが、規制ピン８１が規制孔８２に嵌りロックプレート７３の回転は規制されているので、揺動アーム７１が揺動しない。こうして、ロック手段７による駆動軸３１のロック状態が保持されている。

［地震感知機構］
地震感知機構４は、回転可能に支持された回転体４０を備えており、回転体４０には支持アーム４１と係止ピン４２とが設けられる。支持アーム４１の先端には重り４３が取り付けられる。重り４３は重力により下降しようとするが、係止ピン４２が掛金４４に係止されて、回転体４０が回転できないため、重り４３は当該位置に保持されている。また、カム４５が回転体４０に取り付けられ、重り４３の動作に連動して動くようになっている。カム４５は、ロック解除アーム８４の規制ピン８１とは反対側の端部上方に位置している。

さらに、地震感知機構４は、吊り下げ支持された振り子４６と、上下に震動可能に設けられたスプリング４７と、掛金４４を押し上げるための作動子４８とを備える。

地震が発生したときに、地震の振動によって、振り子４６及びスプリング４７の双方または一方が振動する。地震の振動（地震の大きさ）が設定値以上のとき、作動子４８が振り子４６またはスプリング４７の振動により作動し、掛金４４を押し上げる。それによって、掛金４４による係止ピン４２の係止が解かれ、重り４３が自重により所定の位置まで下降する。
以上のように、地震感知機構４は、地震の振動によって下降する重り４３よって地震を無電源で感知する。

［伝達機構］
図１を参照して、伝達機構５は、弁本体２と駆動機構３との間を堤体１の傾斜面１０に沿ってのびる伝達軸５０を備えている。伝達軸５０は、複数のロッド５０ａをジョイント５１で直線状に繋ぎ合わせることによって構成されている。伝達軸５０は、堤体１の傾斜面１０に適宜の間隔で設置された振止部材５２に回転可能に挿通されている。

図２を参照して、伝達軸５０の一端は、傾斜面１０に沿ってのびる弁軸２１に通常のジョイント５３を介して連結されている。図３を参照して、伝達軸５０は傾斜面１０に沿ってのびる一方、駆動軸３１は水平方向にのびており、両者は非平行である。そこで、伝達機構５は、ユニバーサルジョイント５４を備えており、伝達軸５０の他端はこのユニバーサルジョイント５４を介して駆動軸３１に連結されている。この構成により、駆動機構３の駆動軸３１の回転が、伝達軸５０の回転によって弁本体２の弁軸２１に伝達されて、弁軸２１が回転する。

このように、伝達機構５は、伝達軸５０及びユニバーサルジョイント５４によって、互いに離れた位置にあり非平行な弁軸２１と駆動軸３１とを互いに連動するように連結する。

［放流動作］
上記構成からなる緊急放流システムの動作について説明する。
通常、緊急放流システムは待機状態にある。即ち、回転付勢された駆動軸３１は回転しないようにロックされ（図４、図５Ａ、図６Ａ参照）、弁本体２の弁体は弁箱２０の開口部を閉じており、放流流路１４は遮断されている。
本実施形態では、ため池Ｒの水位は満水位Ｌ１にある。

図７を参照して、待機状態において、一定以上の大きさの地震が発生すると、地震感知機構４が地震を感知する。
重り４３が地震の振動によって下降し、これに連動してカム４５も下降してロック解除アーム８４の一端を押し下げる。ロック解除アーム８４は、支軸８５ａ周りに回転して他端が上昇する。そして、その他端に取り付けられた規制ピン８１が規制孔８２から離脱し規制解除孔８３へ移動する。規制ピン８１が規制孔８２から離脱することで、ロックプレート７３が回転可能になる。それによって、ロックプレート７３による揺動アーム７１の揺動規制が解除される。即ち、ロック解除手段８は地震が感知されたときにロック手段７による駆動軸３１のロックを解除する。
このロック解除動作については、特開２０１４−６２６２２号公報に開示された構成と同様であり、その詳細な説明については省略する。

図６Ａ、図６Ｂを参照して、揺動アーム７１の揺動規制が解除されると、ピストンロッド６２は、スプリング６０の付勢力によって、揺動アーム７１を揺動させながら進出する。なお、揺動アーム７１が揺動するときに、フック７２がロックプレート７３を回転させながら係止切欠き７４を抜け出るようになっている（図７参照）。

図５Ａ、図５Ｂを参照して、ピストンロッド６２のこの進出動作に連動して駆動軸３１が回転する。

図２、図３を参照して、駆動軸３１が回転すると、ユニバーサルジョイント５４を介してこれに連結された伝達軸５０が回転し、伝達軸５０に連結された弁軸２１が回転する。この弁軸２１の回転によって弁体が弁箱２０の開口部を開く。それによって、放流流路１４が開放される。

図１を参照して、ため池Ｒ内の水は、弁箱２０の開口部、及び、放流流路１４（分岐管１３、斜樋管１１、底樋管１２）を通じてため池Ｒ外へ放流される。この放流は、ため池Ｒの水位が満水位Ｌ１から弁本体２の設置高さＬ２になるまで続く。

以上のように、緊急放流システムでは、地震感知機構４が地震を感知し、ため池Ｒ外の駆動機構３が伝達機構５を介してため池Ｒ内の弁本体２の弁軸２１を回転し、放流流路１４を開放する。そして、ため池Ｒ内の水が、放流流路１４を通じてため池Ｒ外へと放流されて、ため池Ｒの水位が所定の高さにまで下降する。

このように、本発明の緊急放流システムは、地震発生時に自動的にため池Ｒの水位を所定の高さまで下降させることができる。従って、作業者の操作は必要ない。
本発明の緊急放流システムは、ため池Ｒ内の水を、地震発生から一日で、「常時満水位−２ｍ」または「常時満水位−（貯水深さ×１／３）」のうち、いずれか高い水位まで自動的に放流することが可能である。
本発明の緊急放流システムは、ため池Ｒに既設の取水施設の一部を利用しているので経済的である。

以上、本発明に係る好ましい実施形態について説明したが、本発明は本実施形態に限定されない。
例えば、地震感知機構４は無電源で地震を感知する構成であったが、例えば、地震計などで地震を感知し、地震を感知したとき電磁ソレノイド等でロック解除アーム８４の一端を押しさげるような電源を必要とする構成でもよい。

駆動機構３は、スプリング６０の弾性付勢力によって駆動軸３１を回転付勢していたが、例えば、ウエイトの重力付勢力によって駆動軸３１を回転付勢する構成でもよい。また、駆動機構３は無電源で作動する構成であったが、例えば、地震が感知されたときモーターによって駆動軸３１を回転させるような電源を必要とする構成でもよい。

ただし、地震発生時には停電が想定されるので、本実施形態のように無電源で作動する構成が好ましい。

上記実施形態の緊急放流システムは、ため池Ｒの水位を満水位Ｌ１から下降させているが、ため池Ｒの水位は貯水量・使用量によって左右されるものであり、ため池Ｒの水位を満水位Ｌ１から下降させるものだけに本発明の範囲が限定されないことは明らかである。

１ 堤体
１０ 傾斜面
１４ 放流流路
１６ 堤頂
２ 弁本体
２０ 弁箱
２１ 弁軸
３ 駆動機構
３１ 駆動軸
４ 地震感知機構
５ 伝達機構
５０ 伝達軸
５４ ユニバーサルジョイント
Ｒ ため池

Claims (5)

1. ため池内とため池外とを接続する放流流路を遮断及び開放する、ため池内に設置された弁本体を備え、前記弁本体は、弁箱と、前記弁箱に回転可能に支持された弁軸と、前記弁軸に取り付けられて前記弁箱の開口部を開閉する弁体とを有し、さらに、
   地震を感知する、ため池外に設置された地震感知機構と、
   前記地震感知機構が地震を感知したときに、前記弁体が前記開口部を開く方向に前記弁軸を回転させる、ため池外に設置された駆動機構と、
   前記駆動機構の駆動力を前記弁軸へ伝達する、前記駆動機構と前記弁本体とに連結された伝達機構と、を備え、
   地震が発生した時に前記放流流路を開放することで、前記放流流路を通じてため池内の水を放出してため池の水位を所定の高さまで下降させる、ことを特徴とする緊急放流システム。
2. 前記駆動機構は、前記地震感知機構が地震を感知したときに回転する駆動軸を備え、
   前記伝達機構は、ユニバーサルジョイントと、一端が前記弁軸に連結され他端が前記ユニバーサルジョイントを介して前記駆動軸に連結された伝達軸とを備えることを特徴とする請求項１に記載の緊急放流システム。
3. 前記弁本体は、前記弁軸及び前記弁軸に連結された前記伝達軸が堤体の傾斜面に沿ってのびるように堤体に設置され、
   前記駆動機構は、前記駆動軸が水平にのびるように堤頂に設置されることを特徴とする請求項２に記載の緊急放流システム。
4. 前記弁本体は、前記ため池内の前記所定の高さに設置されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の緊急放流システム。
5. 地震が発生したときに、ため池内の水を放流流路を通じて放流してため池の水位を所定の高さまで下降させるために、前記放流流路を開放する緊急開放弁であって、
   弁箱と、前記弁箱に回転可能に支持された弁軸と、前記弁軸に取り付けられて前記弁箱の開口部を開閉する弁体とを有し、ため池内に設置される弁本体と、
   地震を感知する、ため池外に設置される地震感知機構と、
   前記地震感知機構が地震を感知したときに前記弁体が前記開口部を開く方向に前記弁軸を回転させる、ため池外に設置される前記駆動機構と、
   前記駆動機構の駆動力を前記弁軸へ伝達する伝達機構と、を備え、
   前記駆動機構は、前記地震感知機構が地震を感知したときに回転する駆動軸を備え、
   前記伝達機構は、ユニバーサルジョイントと、一端が前記弁本体の前記弁軸に連結され他端が前記ユニバーサルジョイントを介して前記駆動機構の前記駆動軸に連結された伝達軸とを備える、
   ことを特徴とする緊急開放弁。

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