JP2018096190A - Non-powered sluice gate - Google Patents
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Description
本発明は、無動力制水ゲート(以後オ−トゲ−トと称する)、殊に、流水路端部、所謂カルバ−ト(Culvert)の本川への開口部に設けられる直方体樋管の流出開口部を、常時閉塞する扉体により軽く閉塞し、支川側から本川側への少量の流水の流出を可能にする外、当該支川水路側の流量が増大した場合には前記扉体を大きく開放して無理なく流出させ、しかも、本川側水位の異常上昇に基づく扉体への水圧の上昇により、前記扉体を本川側から前記直方体樋管の流出開口部端面に押圧して前記流出開口部を閉塞し、本川側水位の異常上昇による流水の支川側への逆流を阻止するオ−トゲ−トに関するものである。 The present invention relates to an outflow of a non-powered water control gate (hereinafter referred to as an autogate), in particular, a rectangular parallelepiped pipe provided at the end of a water flow channel, that is, an opening to the main river of a so-called culvert. The opening is lightly closed with a door that is always closed to allow a small amount of running water to flow from the tributary side to the main river side. Open and let it flow out reasonably, and by pressing the door body from the main river side to the end face of the outflow opening of the rectangular parallelepiped pipe due to an increase in water pressure due to an abnormal rise in the water level on the main river side, The present invention relates to an auto gate that blocks the outflow opening and prevents backflow of running water to the tributary side due to an abnormal rise in the water level on the main river side.
従来の流水路端部の水路枠体の開口部流出側開口部に開閉可能な扉体を設け、該扉体を当該流水路の開口部を常時適度に開放する一方、本川側水位の大幅な上昇時等には、水位が大幅に上昇した本川側の水圧により扉体を押圧して流水路端部の流出口を閉塞し、本川側の流水の流水路(支川)側への流入を自動的に阻止するオ−トゲ−トとしては、例えば、図25に模式側面図で示すようなバランスゲート(実開1−111729参照)がある。A door body that can be opened and closed is provided at the outlet side opening of the water channel frame body at the end of the conventional water channel, and the door body always opens the opening of the water channel appropriately, while the water level on the main river side is greatly increased. When the water level rises, the water pressure on the main river side, where the water level has risen significantly, presses the door body to close the outlet at the end of the water channel, and the water flow to the water channel (branch river) on the main river side As an auto gate for automatically blocking the inflow, for example, there is a balance gate (see actual open 1-111729) as shown in a schematic side view in FIG.
この図25に示すオートゲートBとしての制水扉17は、流水路15端部のカルバート15Bの流出口15Cの鉛直状の開口端面15CCを開閉する扉体17Aを、当該カルバート15Bの流出口15Cの開口端面15CCより上方に配設された水平軸17Cに取付部17Bを介して設けると共に、該水平軸17Cに取付具17Dを介して、前記扉体17Aと当該水平軸17Cにほぼバランスするバランスウエイト17Eを設けたものである。The
この制水扉17は、通常はその扉体17Aによりカルバート15Bの流出口15Cの鉛直状の開口端面15CCを軽く閉塞するか、支川側2の流水路15の水流により、扉体17Aを水平軸17Cまわりの時計方向に回動し、流出口15Cの開口端面15CCを開放して本川側1へ流出させる一方、仮に、本川側1水位が支川側2水位より上昇すると、両者の水位差に基づく水圧により扉体17A外側を押圧して、水平軸17Cまわりの反時計方向に回動させ、扉体17Aの内側面で開口端面15CCを閉塞し、本川側1の水の流出口15Cを介する支川側2への逆流を阻止する。This
次に、図26の模式縦断側面説明図に示す従来のフロート式フラップゲート18(実公平4−37947号公報参照)は、流水路15端部のカルバート15Bの流出口15Cの開口端面15CCを、その上部より下部が支川側2(図26では右側)に後退する傾斜状に形成し、当該カルバート15B端部の上側から上方へブラケット19を立上げ、該ブラケット19の本川側1(図26では左側)への延長部に、連結リンク18Dを支軸18Eで揺動可能に吊下し、同連結リンク18D下部に支軸18Cにより、下部にフロート18Fを備える扉体18Aを、その外(本川)側上部から上方へ突設した支持アーム18B上部の、当該扉体18Aの内側面18P(図26では右)側への後退部を揺動可能に支承したもので、前記支軸18Eは当該カルバート15Bの開口端面15CCの直上位置より本川側1に位置し、当該扉体内側面18Pが、カルバート15Bの流出口15Cの傾斜する開口端面15CCとほぼ平行するように吊下したものである。Next, the conventional float type flap gate 18 (refer to Japanese Utility Model Publication No. 4-37947) shown in the schematic longitudinal side view of FIG. 26 has an opening end face 15CC of the outlet 15C of the culvert 15B at the end of the flowing
このフロート式フラップゲート18の扉体18Aは、カルバート15Bの流出口15Cの開口端面15CCの上端部から立上がるブラケット19上端の、本川側1に延びる位置に配設された支軸18Eから連結リンク18Dを介する吊下状態において、フロート18Fを含む扉体18A全体の重心18gcが、支軸18Eの軸心を通過する鉛直面18e−18e上にあり、当該扉体18Aの下部がその上部より支川2(図26では右)側へ後退するように傾斜し、当該扉体18Aの内側面18Pが流出口15Cの開口端面15CCの下部に軽く当接するように開口端面15CCを閉塞する。The door 18A of the float flap gate 18 is connected to a support shaft 18E disposed at a position extending to the
この扉体18Aの内側面18Pに流水路15の水流が当接すると、同扉体18Aが連結リンク18Dを介して、支軸18E(18C)まわりの時計方向(図26)へ回動させて、同水流を本川側1へ流出させる。本川側1の水位が支川側2の水位より上昇すると、その水位差に基づく水圧により扉体18Aの外側が押圧され、扉体18Aを支軸18E(18C)まわりの反時計方向(図26)へ回動して流出口15Cの開口端面15CCを閉塞し、本川側1の水の流出口15Cを介する支川側2への逆流を阻止する。When the water flow of the
なお、このフロート式フラップゲート18の扉体18A全体の重心18fgcは、フロート18Fを除く扉体の重心18ggと、フロート18F(部分)の重心18fg(フロート18Fの体積中心18fcとほぼ一致する)の間で、フロート18Fを除く扉体18Aの重心18gg近くに位置する状態(扉体18Aが浮力等外力を受けない状態)、すなわち、扉体18A全体の重心18fgcが前記支(水平)軸18Eの中心を通過する鉛直面18e−18e上に位置する状態において安定する。この状態において、フロート18Fを除くこの扉体18Aの重心18ggは、前記鉛直面18e−18eより本川1(図26では左)側にLgg、前記フロート18Fの重心18fgは同鉛直面18e−18eより支川2(図26では右)側にLfg、それぞれ僅かずつずれる傾斜状態において静止する。The center of gravity 18fgc of the entire door body 18A of the float flap gate 18 is the center of gravity 18gg of the door body excluding the float 18F and the center of gravity 18fg of the float 18F (part) (substantially coincides with the volume center 18fc of the float 18F). Between the center of gravity 18g of the door body 18A excluding the float 18F (the state where the door body 18A is not subjected to external force such as buoyancy), that is, the center of gravity 18fgg of the entire door body 18A is located on the support (horizontal) shaft 18E. It is stable in a state located on the vertical surface 18e-18e passing through the center. In this state, the center of gravity 18gg of the door body 18A excluding the float 18F is Lgg closer to the main river 1 (left in FIG. 26) than the vertical surface 18e-18e, and the center of gravity 18fg of the float 18F is the vertical surface 18e-18e. Further, Lfg on the tributary river 2 (right side in FIG. 26) side is stopped in an inclined state that is slightly shifted from each other.
また、図27の模式側面説明図に略示するようなオートゲート(特願平10−313953号参照)も知られている。このオートゲートCは支川側2の流水路15の水流を、同流水路15端部のカルバート15Bに設ける直方体樋管27の流出口27Eを介して本川側1へ流出させるもので、その流出口27Eの開口端面27EEを開閉する扉体38を、直方体樋管27(直方体状枠体28)頂部上の水平軸32に設けたアーム33の一端(下端)に取付け、同アーム33の他端(上端)に前記扉体38と、前記水平軸32まわりにほぼバランスするバランスウエイト35を設け、前記アーム33等を介する扉体38の往復回動により流出口27Eの開口端面27EEを開閉可能にしたもので、常時は人手ないし動力を要することなくバランスウエイト35と水平軸32まわりにバランスする扉体38により、流出口27Eの開口端面27EEを僅かに(例えば、4〜5°程度)開放する一方、支川側2の流水路15の水流により前記扉体38を開放して本川側1へ流出させ、本川側1の水位上昇により当該扉体38の外側面を押圧して開口端面27EEを閉塞し、本川側1の水の支川側2への逆流を自動的に阻止する。An automatic gate (see Japanese Patent Application No. 10-313953) as schematically shown in the schematic side view of FIG. 27 is also known. This autogate C allows the water flow in the
しかしながら、図25及び図27に示す従来のオートゲートB及びCにあっては、カルバート15Bの流出口15C、27Eの開口端面15CC、27EEを開閉する扉体17A、38とバランスウエイト17E、35とのバランスにより、扉体17A、38により流出口15C、27Eの開口端面15CC、27EEを軽く閉塞、又は僅かに開放するものであったため、本川側1水位と支川側2水位が共に低い場合や、支川側2水位が本川側1水位より高い場合は別として、本川側1と支川側2がほぼ等高の高水位の場合には、扉体17A、38の内側面17P、38Pとその外側面に作用する水圧がほぼ等圧になって、扉体17A、38の下部が水中に侵漬し、この侵漬部の体積相応の浮力を受け、扉体17A、38とバランスウエイト17E、35との水平軸17C、32まわりのバランス状態が崩れ、扉体17A、38が開口端面15CC、27EEから離間してバランス(静止)することになる。However, in the conventional auto gates B and C shown in FIGS. 25 and 27, the door bodies 17A and 38 and the
この状態において本川側1に波等が発生してその水位が低下すると扉体17A、38が流出口15C、27Cの開口端面15CC、27EEから本川側1へ相応量回動し、開口端面15CC、27EEからさらに離間(開口)する。仮に、その直後に本川側1水位が急上昇すると、大きく開放した扉体17A、38が開口端面15CC、27EEに当接する前に、本川側1の水が両者間から支川側2へ逆流する恐れがあった。In this state, when a wave or the like is generated on the
また、図26のフロート式フラップゲートにあっては、カルバート15B端部の流出口15Cの開口端面15CCを、その上部より下部が本川側1から支川側2へ後退する傾斜状に構成する外、扉体18Aの外側(本川側1、図26では左側)上端から立上がり、その上端が当該扉体18Aの内側面18P(図26では右)側の上方へ後退する形状の支持アーム18Bとして形成する必要があり、しかも、係る形状の支持アーム18Bの上端を、支軸18Cで連結リンク18D下端に連結し、同連結リンク18Dの上部をカルバート15Bの流出口15C上部から上方へ立上がり、上部がカルバート15Bの流出口15C端部の上端より本川側1へ突出するブラケット19の上端部に支(水平)軸18Eにより複数の部材を介して吊下したフロート18F付扉体18Aの重心18gcが、前記支軸18Eの中心線を通る鉛直面18e−18e上にある状態において、扉体18Aの内側面18Pの下部、殊に、同扉体18A下部のフロート18Fの内側面18Pが、支川側2(同図26では右側)へ後退し、フロート18Fを除く扉体18Aの重心18ggが鉛直面18e−18eの左側に位置する傾斜状に静止し、この扉体内側面18Pにより、流出口15Cの傾斜する開口端面15CCを閉塞ないし数度(僅かに)開放させることになる。In addition, in the float type flap gate of FIG. 26, the opening end face 15CC of the outlet 15C at the end of the culvert 15B is formed so as to be inclined so that the lower part from the upper part recedes from the
このフロート式フラップゲート18の扉体18Aは連結リンク18Dを介して支軸18Eから吊下されるから、流出口15Cからの水流で扉体18Aを開放して流出させる際、扉体18Aの全重量Wgの大半は支軸18Eに支承されるから当該水流への抵抗は少なく、水流停止により扉体18Aが自重で通常開度に復帰する反面、支川側2の水流が大量になると、この扉体18Aにはバランスウエイトが設けられていないから、扉体18Aの全重量18Wgが当該水流の流出抵抗となり、急速排出を要する大量水流への流出抵抗が大きくなるという問題点があった。Since the door body 18A of the float flap gate 18 is suspended from the support shaft 18E via the connecting link 18D, when the door body 18A is opened and discharged by the water flow from the outlet 15C, the entire door body 18A is discharged. Since most of the weight Wg is supported by the support shaft 18E, the resistance to the water flow is small, and when the water flow stops, the door body 18A returns to its normal opening due to its own weight, but when the water flow on the
また、仮に、この扉体18Aの内側面18Pとカルバート15Bの開口端面15CCとの間にかなりの隙間があれば、本川側の水位上昇による隙間が閉塞される前に本川側1の水が支川側2へ逆流する恐れがあり、逆に、扉体18Aの内側面18Pを前記傾斜する開口端面15CCに強く当接させれば、支川側2の少量水流によって扉体18Aを開放させる場合に難があり、また、前記連結リンク18Dを長くすれば、扉体18Aのが開口端面15CCに対する角度を大きくすることなく(ほぼ垂下状態のまま)、当該扉体18Aが開口端面15EEから大きく離間して支川側2の大量の水流への抵抗を大きくすることなく流出させられる反面、当該扉体18Aの支軸18Eへの取付構造が大型となり、逆に、連結リンク18Dを短かくすれば、支川側2の大量の水流を本川側1へ流出させる際、扉体18Aの全重量18Wgが当該水流の流出抵抗になるきらいがあった。以上述べたように、図25,26,27に示した先行技術は、或いは、吊下構造が複雑であるとか、浮力が関わる扉体のアンバランスが生じるとか、また、流出抵抗大という問題があった。In addition, if there is a considerable gap between the inner surface 18P of the door 18A and the opening end face 15CC of the culvert 15B, the water on the
本発明は前記のような従来例における問題点に鑑みてなされたもので、詳細は後述するが、上記した先行技術の弱点、即ち、構造の複雑さ、扉体のアンバランス(つまり、扉体への浮力の影響による開閉時の応答の不安定さ)と、流出抵抗が大きいという点を改良したものである。The present invention has been made in view of the problems in the conventional example as described above. Although details will be described later, the weaknesses of the above-described prior art, that is, the complexity of the structure, the imbalance of the door body (that is, the door body). The instability of the response at the time of opening and closing due to the influence of buoyancy on the water) and the point that the outflow resistance is large.
本発明は、前記のような課題を解決するため、次のような構成を採る。
本発明によれば、例えば、支川側から本川側に流れ込む水流を支川側の水位と本川側の水位の高低差に従って選択的に遮断することが出来、しかも、このために外部からの動力や、エネルギーを加える必要が全く無いゲート構造を採用する。本発明による無動力(自立式)制水ゲート(以後、「オートゲート」と呼称する)の構成では、支川側から本川側に観音開きに開く2枚の扉体1,1′によって支川側から本川側に流れ込む水流を、本川側の水位と支川側の水位の高低差に従って選択的に遮断できることになる。The present invention adopts the following configuration in order to solve the above-described problems.
According to the present invention, for example, the water flow flowing from the tributary side to the main river side can be selectively interrupted according to the level difference between the water level on the tributary side and the water level on the main river side. In addition, a gate structure that does not require any energy is adopted. In the structure of the non-powered (self-supporting) water control gate according to the present invention (hereinafter referred to as “auto gate”), the two
更に、これらの2枚の扉体1,1′を、流水路端部、所謂カルバ−ト(Culvert)の開口部に設けられる直方体樋管KK(図8,9参照)の流出口22の開口端面枠26の両側縦桁3に滑らかなヒンジ手段2で、本川側に、所謂観音開きになるように取り付け(図3参照)、これら、それぞれの扉体の上部でヒンジ手段2の位置から最も遠い部分近傍B’点と直方体樋管KKの開口端面枠26の下面中央近傍A点間に、同長の索体5,5を索体連結手段7で滑らかに連結し、且つこの連結手段7に、しかるべき錘8を吊るしたものを張り渡したものである(図10,11参照)。但し、前記直方体樋管KKの流出開口部端面6は、仰角0度(鉛直)であるが、小さな仰角(〜3度程度)を持たせても同様の効果を与えうる。上記索体5,5は、扉体1個に着き1組(索体2本)が備わり、これらと付属部材としての索体連結手段7と1個の錘8が付属し、索体5,5の長さは、扉体1が90度近く開いた場合に、2本直列となり、それ以上開かないような長さとしている。猶、扉体1、1′に取り付けられる水密ゴム11は、図10,11では図示を省略してある。詳細については、図2、3、4を参照されたい。この構成は、言葉で言えば複雑なように見えるが、図10、11を参照すれば、この構造は極めて簡素であることが分かる。以下に、付図を参照して、本発明のオートゲートの構造を説明する。Further, these two
本発明は、図1〜図4及び図8〜図11に示すように、オ−トゲ−トA、殊に、流水路端部、所謂カルバ−ト(Culvert)の開口部に設けられる直方体樋管KK(水路枠体)の流出口22を、常時軽く閉塞する扉体1,1′により軽く閉塞するか、或は、微小角度開放し、支川側Tから本川側Mへの少量の流水の流出を可能にする外、支川側Tの流量が増大した場合には前記扉体1、1′を大きく開放して無理なく流出させ、しかも、本川側水位の異常上昇(図24の外水位L,M,H等の場合)に基づく扉体1,1′への水圧の上昇により、前記扉体を本川側から前記直方体樋管KK(水路枠体)の流出口22側に押圧して前記流出口22を閉塞し、本川側水位の異常上昇による流水の支川側への逆流を阻止するオ−トゲ−トAとして使用されるものである。As shown in FIGS. 1 to 4 and 8 to 11, the present invention is a rectangular parallelepiped provided at the end of an auto gate A, particularly at the end of a flow channel, that is, a so-called carbert opening. A small amount of water flowing from the tributary side T to the main river side M, with the outlet 22 of the pipe KK (water channel frame) lightly closed by the
図1〜図4は、本発明によるオートゲートAを直方体樋管KK(水路枠体)に取り付けたものを、種々の方向から眺めた場合の図である。図1は、オートゲートAの扉体1,1′を閉じた状態で、正面から見た図である。図2は、オートゲートの扉体1,1′ををヒンジ手段2によって開口端面枠26の両側の縦桁3に取り付け、僅かに開放したところを上から見た上面図である。図3は、図1で、両扉体1,1′を90度開放して、本川側から直視した正面図である(扉体1を閉鎖させるメカニズムの構成は略す)。図4は、図3に示した扉体1の裏面に取り付けられた水密ゴムを示すものである。扉体1′の裏面に取り付けられた水密ゴムについては、扉体1の裏面に取り付けられた水密ゴムと左右対称になっているので説明は省略する。1 to 4 are views of the autogate A according to the present invention attached to a rectangular parallelepiped pipe KK (water channel frame) as viewed from various directions. FIG. 1 is a front view of the autogate A with the
さて、具体的な構成は、本発明の1実施例によれば、直方体樋管KK(図2、3、8、9、参照)の開口端面枠26の両サイド縦桁3の外側近傍に設けられたヒンジ手段2と;このヒンジ手段2によって前記縦桁3に対し回動可能に取り付けられた、一対の同形状で矩形の扉体1,1′と;各扉体1,1′の扉体内側面1−1、1′−1の縁辺に設けられ、扉体1,1′が閉じた時に、開口部端面6及び前記開口端面枠26の中央部に縦に付加され、断面が2等辺3角形で底辺が前記開口端面枠26の開口部端面6と同一平面内にある中央補強材4と密着し、且つ、扉体1,1′同志が当接する辺縁に設けられ水密状態を作る水密ゴム11と;前記それぞれの扉体1,1′の扉体内側面1−1、1′−1の上部でヒンジ手段2の位置から最も遠い部分近傍B’点と直方体樋管KKの前記開口端面枠26の下面中央近傍A点間に、索体連結手段7で滑らかに連結し張り渡した同長の索体5,5と;前記索体連結手段7に吊るした錘8と;からなる。(図10,11参照)。Now, according to one embodiment of the present invention, a specific configuration is provided in the vicinity of the outside of both
猶、上述した本発明の第1の実施例では、図2,3,10,11に於いて、扉体1,1′が共に閉じて開口部端面6に当接する上下の2部分間に垂直に、断面が2等辺三角形の中央補強部材4が図示のように設けられているが、本発明の変形実施例では、これを省くことが出来る。その場合は、図5、6,7に示すように、扉体1,1′同志が当接する辺縁に設けられる水密ゴムの構造11−1を適切なものに変えればよい。In the first embodiment of the present invention described above, in FIGS. 2, 3, 10, and 11, the
本発明の1実施例では、両開きの扉体を用いるが、構造的にはそれぞれの扉体が左右対象に独立して作動するので、動作の説明は、片方の扉体について行えば、もう一方の扉体についても同様に理解できるから、煩雑さを避けるため、片方(本川側から見て右側の扉体1)についてのみ説明する。先ず最初に、本発明に従う構成によれば、支川側Tから本川側Mに開く時に扉体1が流水に対する抵抗は、先行技術の上下回動する扉体17A,18A,38(図25,26,27参照)に比べると、扉体1の重量には依存せず、吊下する錘8の重量のみを変えることにより容易に調整でき、また、この錘8も割合小重量で済み、この点で優れているといえる。本発明のオートゲートの最大の利点は、先ず扉体1が回動する場合に、(1)本川側Mの水位上昇時の浮力の影響をほぼ全く受けないことであり、その結果として、扉体1の回動が安定していることである。これは、本発明の構成によれば、扉体1の重心Gが、ヒンジ手段2の回転軸線に垂直な平面内を回動するためである。これは、現在のヒンジ手段の技術向上によるところもあるが、回転運動を扉体1の重心Gがヒンジ手段2の回転軸線に垂直な横水平面内としたことに大きな根拠がある。また、(2)扉体1が閉塞方向に働く力は、扉体1の重量(質量)に無関係に、錘8の重量(従来例の扉体の重量の数分の1程度)のみによって調整できる。これは、支川側Tの流水傾向に従って錘8を変えるだけで容易にオートゲートの動作特性を調整できるという利点ともなる。また、(3)左右の扉体1,1′に異なる重さの錘8、8′(図示略す)を吊下する事により、左右の扉1,1′に異なる開閉特性を持たせることができ、多様な支川側の水流条件に対応できる。これらの優位性(1)、(2)、(3)は、上記した従来技術には無い利点となる。In one embodiment of the present invention, a double-open door is used, but structurally, each door operates independently for the left and right objects, so the explanation of the operation will be performed if one door is used. Similarly, only one side (the
さて、本発明の扉体1の開度と復元回動力の関係を図10〜図16を参照して見てみよう。
一言で言うと、図11のように扉体1が閉塞状態から、或る角度だけ開けば、2本の索体5、5は錘8を吊下したままV字型に開き、このため扉体1は閉鎖する方向に力を受ける。扉体1が閉塞位置に戻れば、錘8は最下位の位置になり、V字の開きは最小となる。さて、図10は、扉体1をヒンジ手段2の周りに90度近く開けたときに、鉛直上方より見た図であり、図11は、扉体1をヒンジ手段2の周りに角度α(90度より小さい)だけ開いた場合の扉体1、索体5、5及び錘8の相対位置関係を示したものである。ここで、点Aは2本の同長の索体5、5の一方が、流水路出口の開口端面枠26の下面に繋止される点であり、点B’は扉体1が略90度開いたときに2本の同長の索体5、5が1直線になった時の、索体5、5の他方の扉体1への繋止位置が空間内で占める点を示し、点Cは2本の索体5、5を連結するリング状などの索体連結部材7の中心点を示す。猶、ここで言う索体の繋留と連結法は、従来知られている方法であって、十分滑らかな連結が得られるものであれば、それらを用いれば十分である。また、図10、11では、水密ゴム11の表示は省略してある。Now, let's look at the relationship between the opening degree of the
In short, as shown in FIG. 11, when the
本発明のオートゲートAに関する、扉体1のヒンジ手段2の周りの開度αと扉体1が閉じた状態に復元する力の関係を分析してみる。図12,13を参照されたい。ここでは、A、B、B’、C、K、Mの各点は対応する位置を表す。図12で、X,Y,Z軸は、空間の直交座標系を表す。図10で示した、扉体1が略90度開いた場合、図11で示した、扉体1が角度αだけ開いた場合、そして扉体1が閉じた場合(図1、9で表される場合)は、より幾何学的な図12、13で、それぞれ矩形KLRB、KLR’B’、そしてKLNAに対応する。さて、図11で、錘8の重量wにより索体5、5が下に引き下げられ、扉体1が角度αだけ開いた場合の力の釣り合いを考える。The relationship between the opening degree α around the hinge means 2 of the
図14に於いて、扉体1の開度α(度)と計算された諸量(図中、式(2)〜(12)で与えられる諸量)を表形式で表したものが図15であり、この表をグラフ化したものが図16である。図16の横軸は、扉体1の開度α(度)を表し、縦軸は扉体1の復元力を吊下した錘の重量で割ったもの、即ち、復元力が錘の何倍になっているかを示す量である。このグラフから分かることは、扉体1の開度α(度)が30度くらいまでの間は、扉体1を閉鎖する方向への引張力は非常に小さいから、図11における索体5、5の開口端面枠26への繋留点A及び扉体1への繋留点B’の位置は正確に決める必要はなく、多少の誤差が有って良いことが分かる(つまり図15で、tanθの値が扉体1の開度が0〜30度では、非常に小さく、従って閉鎖力HL(=HR)も非常に小さいから)。このことは、本発明を実施する際の容易性になり、従って利点ともなりうる。また、このグラフからは、扉体1が、60度に開くまで、扉体1の水流に対する抵抗はやはりかなり小さいことが分かる。これは支川側から本川側に大量の水流があり扉体が大きく開かなければならない場合に、図26に示した従来のフロート式フラップゲートに比べると、流出抵抗が小さく、スムーズな水流の排出を可能にする利点ともなる。また、これ以上の扉体1の開度では扉体1を閉鎖方向に引き戻す力が顕著に上昇することから、支川側から本川側へ大量の水流流出がある場合には、扉体1をしっかりと抑えて、大きくバタつくのを抑える傾向が有る(特に、図25,27に示した先行技術例と比較し)と考えられ、本川側の不意の水位上昇による本川側から支川側への逆流のリスクを最小に出来ることにもなる。14, the opening degree α (degrees) of the
さて、図24を参照して、本発明のオートゲートAの動作を、本川側の水位が、洪水、津波などが原因で異常上昇した時の動作を述べる。普段は、本川側Mの水位(外水位)は、流出路底面24よりもかなり下方に位置するため、支川側T(直方体樋管KK内)の水位(内水位)が流入路底面23よりも高位にある場合は、その水位、流量に応じて、扉体1、1′は、図24中、扉体が閉じた位置から、扉体が開いた位置の間の何処かの位置で、吊下した錘8による閉鎖復元力と釣り合う位置まで開く。以後、支川側の水位、流量が減じる場合は、それに連れて錘8による復元力により、扉体1、1′は上記扉体が閉じた位置まで復帰する。
この後、本川側の水位が、洪水、津波などが原因で外水位L,外水位M,外水位Hなどのように上昇した場合は、錘8による復元力と本川側の水圧により、扉体1、1′は開口端面枠26の開口部端面6に圧接され、本川側から支川側への逆流は起こらない。Now, with reference to FIG. 24, the operation of the auto gate A of the present invention will be described when the water level on the river side rises abnormally due to floods, tsunamis, and the like. Usually, since the water level (outside water level) on the main river side M is located considerably below the outflow channel bottom surface 24, the water level (inside water level) on the tributary river side T (in the rectangular parallelepiped KK) is below the inflow channel bottom surface 23. Is also at a high level, depending on the water level and flow rate, the
After this, when the water level on the main river side rises to the outside water level L, outside water level M, outside water level H, etc. due to floods, tsunamis, etc., due to the restoring force by the
次に、内水位が図24に示すようにある高さで流れている場合、即ち、扉体1、1′がある角度本川側に開いている時に、例えば、本川側の水位が図24の外水位Lまで上昇してきたとすると、支川側の水量に比べて本川側の水量は遥かに大きいので、内水位が外水位Lに等しくなるまで支川側から本川側への水流は続くが、この過程で支川側の水流、水位は低減し、内水位が外水位Lに等しくなった段階で支川側から本川側への水流が停止し、扉体1、1′への内外の水圧は等しくなり、同時に支川側の水流の低減に連れて錘8の復元力が扉体1、1′を閉じた状態にまで戻し、この後、本川側の水位が更に上昇すると、錘8の復元力と本川側の水圧により、扉体1、1′は開口端面枠26の開口部端面6に圧接され、本川側から支川側への逆流は起こらない。Next, when the inner water level is flowing at a certain height as shown in FIG. 24, that is, when the
また、内水位が図24に示すようにある高さで流れている場合、即ち、扉体1、1′がある角度本川側に開いている時に、例えば、本川側の水位が図24の外水位Mまで上昇してくるとすると、外水位がMに達する前に、外水位が内水位と等しくなった段階で、支川側から本川側への水流が停止し、扉体1、1′への内外水圧がひとしくなり、以後は錘8の復元力が扉体1、1′を閉じた状態にまで戻し、次いで錘8の復元力と本川側の水位上昇による水圧により、扉体1、1′は開口端面枠26の開口部端面6に圧接され、以後更に外水位が上昇しても、本川側から支川側への逆流は起こらない。Further, when the inner water level is flowing at a certain height as shown in FIG. 24, that is, when the
さらに、また、内水位が図24に示すようにある高さで流れている場合、即ち、扉体1、1′がある角度本川側に開いている時に、例えば、本川側の水位が図24の外水位Hまで上昇してくるとすると、外水位がHに達する前に、外水位が内水位と等しくなった段階で、支川側から本川側への水流が停止し、以後は錘8の復元力が扉体1、1′を閉じた状態にまで戻し、次いで錘8の復元力と本川側の水位上昇による水圧により、扉体1、1′は開口端面枠26の開口部端面6に圧接され、本川側から支川側への逆流は起こらない。Furthermore, when the inner water level is flowing at a certain height as shown in FIG. 24, that is, when the
一方、支川側(直方体樋管KK内)の水流が無い場合に本川側の水位が、洪水、津波などが原因で外水位L,外水位M,外水位Hなどのように上昇した場合は、支川側(直方体樋管KK内)の水流が無い訳だから、 扉体1、1′は錘8の復元力により開口端面枠26の開口部端面6に軽く圧接されているわけだから、更に本川側の水位上昇による水圧も加わり、開口端面枠26の開口部端面6に更に強く押圧され、本川側から支川側への逆流は起こらない。
このようにして、本発明のオートゲートAは意図された目的を達する事が出来る。On the other hand, when there is no water flow on the tributary side (inside the rectangular parallelepiped pipe KK), the water level on the main river side rises to the outside water level L, outside water level M, outside water level H due to floods, tsunamis, etc. Because there is no water flow on the tributary side (inside the rectangular parallelepiped pipe KK), the
In this way, the autogate A of the present invention can achieve its intended purpose.
以上の説明において、本川側の水位が上昇してきて、支川側の水位よりも少しでも高くなると、扉体1、1′への本川側と支川側の水圧差が、扉体1、1′を開口端面枠26の開口部端面6に向けて押し付ける方向へ働き、扉体1、1′への浮力は、この方向へは働かないので、例え錘8による復元力が小さくても、扉体1、1′は開口部端面6に押圧されることになる。これが、本発明の1つの利点である、扉体の回動が扉体への浮力に影響されないという事実に基いているのは、注目に値する。In the above description, when the water level on the main river side rises and becomes slightly higher than the water level on the tributary side, the water pressure difference between the main river side and the tributary side to the
以下、本発明に係るオートゲートAの実施例を、関連図面を参照して説明する。
先ず最初に、本発明のオートゲートが取り付けられる、カルバ−ト(Culvert)の開口部に設けられる直方体樋管KKの構造について概説する。図17に側面図で示すように、この直方体樋管KKは直方体で、支川側(図17の右側)と本川側(図17の左側)の両面は開放されているが、上下左右の4面は、図中で矩形状天井枠(或は矩形状頂枠)25,矩形状底枠29,開口端面枠26,後枠28で示される矩形枠を組み合わせ、合接部分は隣り合う二枠が融合している。これら四面の矩形枠は、補強のため、図17に示すように、必要に応じて、対角線材及び/又は十字材を付加している。この直方体樋管KKは、鋼鉄、或は、望ましくは水分によるサビに耐性があるステンレス鋼などの丈夫な材質でできており、部分部分の用途に応じて、H型、L型、或は、その他の断面を有する棒材、或は板材を切断、溶接、或は、よく知られている他の方法で組み立てたものである。猶、この直方体樋管KKの開放端面の形状は略正方形であり、扉体を2枚使用する実施例の場合は、1枚の扉体の形状は、この直方体樋管KKの開放端面を縦割り2分割にしたサイズにほぼ等しい面積を有する。Embodiments of the auto gate A according to the present invention will be described below with reference to the related drawings.
First, an outline of the structure of the rectangular parallelepiped tube KK provided at the opening of the culvert to which the autogate of the present invention is attached will be described. As shown in a side view in FIG. 17, this rectangular parallelepiped KK is a rectangular parallelepiped, and both sides of the tributary river side (right side in FIG. 17) and main river side (left side in FIG. 17) are open, The surface is a combination of rectangular frames indicated by a rectangular ceiling frame (or rectangular top frame) 25, a rectangular bottom frame 29, an opening
このように組み立てた、直方体樋管KKは、カルバートの開口部に、扉体を取り付ける部分を除いて、コンクリートなどで、水密に埋め込まれる。これにより、カルバートの終端面に達した支川側の水流は、そこに取り付けられた扉体の開放部分を通じてのみ本川側へ流出が可能となる。猶、図8、9、17の流入路底面23と流出路底面24は、支川側から本川側に向かって僅かの下降勾配を有している場合がある。この場合も、ヒンジ手段の回転軸線は水平面に対し、望ましくは垂直であることは言うまでもない。これは、上記の如く、浮力の影響を受けないようにするためである。The rectangular parallelepiped rod KK assembled in this way is watertightly embedded in the opening of the culvert with concrete or the like except for the portion where the door body is attached. As a result, the water flow on the tributary side that has reached the end face of the culvert can flow out to the main river side only through the open portion of the door attached thereto. The inflow path bottom surface 23 and the outflow path bottom surface 24 of FIGS. 8, 9, and 17 may have a slight downward gradient from the tributary river side toward the main river side. Also in this case, it goes without saying that the rotation axis of the hinge means is preferably perpendicular to the horizontal plane. This is to prevent the influence of buoyancy as described above.
本発明の1実施例によれば、本発明のオートゲートAは:直方体樋管KK(図9,17参照)の開口端面枠26の両サイド縦桁3(図3,5参照)の外側近傍に設けられたヒンジ手段2と;このヒンジ手段2によって前記縦桁3に対し回動可能に取り付けられた、一対の同形状で矩形の扉体1,1′と:各扉体1,1′の扉体内側面1−1、1′−1の縁辺に設けられ、扉体1,1′が閉じた時に、開口部端面6と密着し、且つ、扉体1,1′同志が当接する辺縁に設けられ水密状態を作る水密ゴム11と;前記それぞれの扉体1,1′の扉体内側面1−1、1′−1の上部でヒンジ手段2の位置から最も遠い部分近傍B’点と直方体樋管KKの開口端面枠26の下面中央近傍A点間に、索体連結手段7で滑らかに連結し張り渡した同長の索体5,5と;前記索体連結手段7に吊るした錘8と;からなる(図10,11参照)。ここで「滑らか」という意味は、索体5と索体連結手段7、そして索体5と扉体内側面1−1、1′−1及び開口端面枠26の下面との繋留点での摩擦が十分小さいような接続法を指す。このような滑らかな接続手段は、従来の方法で幾つか知られているものを採用すればよい。According to one embodiment of the present invention, the autogate A of the present invention is: near the outside of both side stringers 3 (see FIGS. 3 and 5) of the
図1は本発明の第1の実施例のオートゲートの本川側から見た正面図であり、扉体1,1′は、鉄鋼或はステンレス鋼製の板材に、同材質の補強用のリブを配したものである。猶、この図は、2つの同形状の扉体1,1′が閉じた状態を表している。図2はこの扉体1,1′を僅か本川側Mに開いた状態を直上から見た上面図である。図3は、図1の扉体1,1′を図2の本川側Mに90度開いた場合の、本川側からみた正面図である。図3に見られるように、扉体1,1′が開口端面枠26の開口部端面6及び開口部の中央に縦に設けられた中央補強部材4と当接する部分には水密ゴムパッキング11が従来知られた方法(例えば、社団法人水門鉄管協会の「水門鉄管技術基準」に推奨される方法等)で取り付けられており、扉体1,1′が閉じられた後に本川側の水位が上昇し、これが水圧で扉体1,1′を上記開口部端面6に押圧する場合は、扉体1,1′と開口部端面6との間は水密状態が保たれ、本川側Mから支川側Tへの水流(この場合は逆流)は遮断される。猶、中央補強部材4は図示のように、断面が2等辺三角形で、その頂角が支川側に向いている。これは支川側Tから本川側Mに向かう水流に対する抵抗を低減するためである。FIG. 1 is a front view of the autogate according to the first embodiment of the present invention as seen from the main river side. The
猶、図8,9に示した直方体樋管KK、その他のオートゲートの構成要素は、全て水に浸漬しても錆びにくい材質、好ましくはステンレス鋼等で出来ていることが肝要である。そして、常時水と接する部分は、必要に応じて選択的に防錆塗料を塗布することも肝要である。猶、扉体1,1′の内側面1−1,1′−1は平坦面であるから、水密パッキングは、扉体内面ではなく、開口部端面6の側に設けても良い事は言うまでもない。この場合は、水密パッキング11を、図3で、開口部端面6と中央補強材4の本川側面上に連続に配することになる。It is important that all the components of the rectangular parallelepiped pipe KK shown in FIGS. 8 and 9 and other autogates are made of a material that does not rust even when immersed in water, preferably stainless steel. It is also important to selectively apply a rust preventive paint to the portion that is always in contact with water as necessary. Since the inner surfaces 1-1 and 1'-1 of the
ここで、直方体樋管KKの流出口開口端面枠26の中央部に縦に取り付けた中央補強部材4は省くことも出来る。この場合は、水密条件を満たすために、扉体1,1′が閉じたときに最接近する両縁に水密用のゴムパッキングを当接するように設ければよい(図5、6,7参照)。このような目的のためのゴムパッキングは、社団法人水門鉄管協会の「水門鉄管技術基準」が推奨する、適当な材質、形状のものを選べば良い。水密用のゴムパッキングを扉体などに取り付けるばあいは、従来用いられている方法(前記基準に紹介されている)を選べばよい。猶、この場合は、各扉体1,1′に付属する索体5、索体連結手段7、錘8及び繋留方法などは、図10,11で説明したものと同等である。Here, the central reinforcing
本発明の第3の実施例としては、図18,19、20、21に示す、縦長矩形状1枚扉体1を採用するオートゲートAを挙げる。図21は実施例1の動作を説明する図11に対応する。この図示されたオートゲートAの他の付属部材としては、図21に示すように、図10、11の索体5、5、索体連結手段7,錘8であり、動作は、既に実施例1として上述したものと同等である。この実施例は、実施例1での中央補強部材4に対応する部材が開口端面枠26の左側縦桁に相当するようになっていることである(図20、21参照)。この実施例の開口端面枠26の形状は、上記した実施例1の開口端面枠26の横幅を半分にし(中央補強部材4は無し)、また、扉体1としては実施例1での扉体1と相似形としている。これに合わせて、このオートゲートAを取り付ける直方体樋管KKも、その断面が実施例1の場合に比べて、流出口端面を縦割りに半分にしたサイズと相似形のものを用いる。As a third embodiment of the present invention, there is an auto gate A that employs a vertically long rectangular
実施例4として、図22,23に示すものを挙げる。この実施例は、上記第1、第2、第3実施例として挙げたオートゲートAの変形例である。この実施例4で導入されるスクリーンは、カルバート中に木の枝など、物に引っかかり安いゴミなどが入り込んで、本発明のオートゲートAの、索体5や錘8に引っ掛かって扉体1,1′の閉鎖を妨げるなどのリスクを排除するための手段である。図22は、両扉体1,1′をいっぱいに開いた時に、本川側から直方体樋管KKを覗き込んだ正面図であり、図23は、スクリーンを横方向、即ち、図22で、矢印S方向から見た図である。この櫛形スクリーン14−2の各部材、スクリーン取付板14−1,櫛の歯単体14−3は、いずれも、水と接しても錆びにくいステンレス鋼などの素材で制作するのが望ましい。猶、図23に見るように、櫛の歯単体14−3は、直線状に描かれているが、望ましくは、直線ではなく、理想的には、下に凸なサイクロイド曲線の一部をなすのがベストであるが、他の曲線、例えば円或は楕円の一部、更には放物線などでも代用できる。注意点は、櫛の歯単体14−3が取付板14−1に取り付けられる箇所から直方体樋管KKの開口部端面6に近づくに連れて順次下降しているような曲線であれば、用を果たすことができよう。更に、重要な点は、図22,23中でhで示した寸法は、図11、21などで、錘8が一番下に下がり、扉体1、1′が閉じた時に錘の下端よりも、櫛の歯単体14−3の下端が下になるようにすれば、スクリーンの効果が十分発揮されることを示すための寸法である。図23の寸法dも、スクリーンの効果が十分発揮されるためには、櫛の歯単体14−3の下端が直方体樋管KKの開口部端面からあまり離れないようにと言う目安を与えるための寸法である。このスクリーンの効果により、直方体樋管KKに流れ込んできた木の枝などの夾雑物は、櫛の歯単体14−3の曲線に沿って流れ下り、錘8の下方を通り抜けて本川側に流出することになる。As Example 4, the one shown in FIGS. This embodiment is a modification of the autogate A mentioned as the first, second and third embodiments. The screen introduced in this
1、1′ 扉体
1−1 扉体1の内側面
1′−1 扉体1′の内側面
2 ヒンジ手段
3 開口端面枠縦桁
4 中央補強部材
5 索体
6 開口部端面
7 索体連結手段
8 錘
11 水密ゴム
21 流入口
22 流出口
23 流水路底面
24 流出路底面
25 矩形状頂枠
26 開口端面枠
28 後枠
29 矩形状底枠DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記直方体樋管KKの開口端面枠26の両サイド縦桁3の外側近傍に設けられたヒンジ手段2と;
このヒンジ手段2によって前記縦桁3に対し回動可能に取り付けられた、一対の同形状で矩形の扉体1,1′と;
前記各扉体1,1′の扉体内側面1−1、1′−1の縁辺に設けられ、扉体1,1′が閉じた時に、開口部端面6と密着し、且つ、扉体1,1′同志が当接する辺縁に設けられ水密状態を作る水密ゴム11と;
前記それぞれの扉体1,1′の扉体内側面1−1、1′−1の上部でヒンジ手段2の位置から最も遠い部分近傍B’点と前記直方体樋管KKの開口端面枠26の下面中央近傍A点間に、索体連結手段7で滑らかに直列に連結し、張り渡した同長の索体5,5と;そして、
前記索体連結手段7に吊るした錘8と;
から構成される。An autogate attached to the main river side open end of the rectangular parallelepiped pipe KK provided at the end of the water channel leading from the tributary side to the main river side:
Hinge means 2 provided in the vicinity of the outside of both side stringers 3 of the open end face frame 26 of the rectangular parallelepiped pipe KK;
A pair of identical and rectangular door bodies 1, 1 ', which are pivotally attached to the stringer 3 by the hinge means 2;
The door bodies 1 and 1 'are provided on the edges of the door body side surfaces 1-1 and 1'-1, and when the door bodies 1 and 1' are closed, the door bodies 1 and 1 'are in close contact with each other, and the door body 1 , 1 'and water-tight rubber 11 which is provided at the edge where the comrades come into contact to create a water-tight state;
The vicinity of the portion B ′ farthest from the position of the hinge means 2 above the side surfaces 1-1, 1′-1 of the door bodies 1, 1 ′ and the lower surface of the open end face frame 26 of the rectangular parallelepiped rod KK. Between the points A in the vicinity of the center, the cable bodies 5 and 5 of the same length smoothly connected in series by the cable body connecting means 7 and stretched;
A weight 8 suspended from the cord connection means 7;
Consists of
前記直方体樋管KKの前記開口端面枠26の開口部端面6の中央に縦に設けられた、断面が二等辺三角形をなし、その底辺が前記開口部端面6と同一平面内に有り、頂点が前記開口部端面6よりも支川側にあるように配置された中央補強部材4が取り付けられている事を特徴とする。The autogate according to claim 1, wherein:
The rectangular parallelepiped pipe KK is provided vertically in the center of the opening end face 6 of the opening end face frame 26, has a cross section of an isosceles triangle, its base is in the same plane as the opening end face 6, and has a vertex. A central reinforcing member 4 disposed so as to be on the tributary river side of the opening end face 6 is attached.
前記直方体樋管KKの開口端面枠26の片側縦桁3の外側近傍に設けられたヒンジ手段2と;
このヒンジ手段2によって前記縦桁に対し回動可能に取り付けられた矩形の扉体1と;
前記扉体1の扉体内側面の縁辺に設けられ、扉体1が閉じた時に、前記開口端面枠26の開口部端面6と密着し、水密状態を作る水密ゴム11と;
前記扉体1の扉体内側面の上部で前記ヒンジ手段2の位置から最も遠い部分近傍B’点と前記直方体樋管KKの開口端面枠26の下面で、ヒンジ手段2から最も遠い端点近傍A点間に、索体連結手段7で滑らかに直列に連結し張り渡した同長の索体5,5と;そして、
前記索体連結手段7に吊るした錘8と;
から構成される。An autogate that is attached to a rectangular parallelepiped KK provided at the end of a water channel that leads from the tributary side to the main river side, and whose shape of the opening end face frame 26 on the main river side is a vertically long rectangle:
Hinge means 2 provided in the vicinity of the outer side of the one-side stringer 3 of the open end face frame 26 of the rectangular parallelepiped pipe KK;
A rectangular door body 1 rotatably attached to the stringer by the hinge means 2;
A watertight rubber 11 provided on an edge of the side surface of the door body 1 of the door body 1 and in close contact with the opening end face 6 of the opening end face frame 26 when the door body 1 is closed;
Near the point B ′ farthest from the position of the hinge means 2 at the upper part of the door body side surface of the door body 1 and near the end point A farthest from the hinge means 2 on the lower surface of the open end face frame 26 of the rectangular parallelepiped pipe KK. Between the same length of the cords 5, 5 smoothly connected in series by the cord connecting means 7, and stretched;
A weight 8 suspended from the cord connection means 7;
Consists of
前記直方体樋管KKの矩形状頂枠25の天井内面に、櫛形スクリーン14−2を取り付けたことを特徴とする。The autogate according to claim 1, 2, 3:
A comb-shaped screen 14-2 is attached to the inner surface of the rectangular top frame 25 of the rectangular parallelepiped pipe KK.
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Cited By (1)
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CN112726529A (en) * | 2020-12-29 | 2021-04-30 | 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 | Concrete plug with self-locking function |
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2016
- 2016-12-09 JP JP2016256805A patent/JP2018096190A/en active Pending
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Legal Events
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---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170424 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180327 |