JP3967711B2 - 堰の袋体固定構造 - Google Patents

Description

本発明は、ダムや堰等の水路の底部に設けた袋体を固定した回転軸によりゲートを起立または倒伏を行うことにより、水路の流水を堰上げまたは放流することができる堰の袋体固定構造に関する。

従来、ダムや堰の水路を堰止めて水量を調整するゲートとしては、起状ゲートと称するものがあった。この起状ゲートは水圧力を受ける鋼板に対して十分に強固な横桁や縦桁を配置した鋼製扉体の頭部にワイヤロープやチェーンを取り付けて、これを陸上の巻上機で巻き取りまたは巻き戻しすることで、起立させたり倒伏する形式のものや、鋼製扉体を油圧ジャッキで押し上げて起立させ、油圧ジャッキを縮めて倒伏させる形式の起伏装置などがあった。

ところが、近年ゲートの起伏部に配置した袋は、袋内の空気圧や流水の水圧力や河川の流下物などの衝撃力に耐えるように袋は布で補強されたゴム製の袋体が開発され、この袋体を堰等の水路の底部に固定し、袋体に空気を圧入すれば袋体が膨らんで流水を堰上げ、袋体に設けられた開閉弁を開いて内部の圧力空気を放出すれば、袋体の自重と水圧力によって潰れて水を放出することができる堰における袋体の固定方法が開発されてきている。この堰における袋体の固定方法として特表平１１−５１１５２３号公報（特許文献１）に示すようなものがあった。

この堰の袋体固定方法は、対向する縁を有する膨張式気嚢を作るように複数のエラストマーシートを互いに重ねたエラストマーで、縁の少なくとも一つが楔形で、対向する縁に開口を有する袋体を使用するものである。この袋体の一つの縁を板状の鋼製扉体の下端部にボルト止めで結合された定着ゴムと共に、クランプ金具でコンクリートにボルトで固定されている。

また、起伏ゲートの扉体を主起伏ゲートと副起伏ゲートとで構成し、堰外の下流側に配置した副起伏ゲートを空気操作による袋体を膨縮させて起伏させ、堰内の上流側に配置した主起伏ゲートを起伏するものが知られている（特許文献２）。この副起伏ゲートの袋体は従来の方法で封止されており、起伏ゲートに直接堰内の水圧がかからない構成である。
特表平１１−５１１５２３号公報図面 特開２００３−６４６５１号公報図面

しかしながら、上述した従来の堰における袋体の固定装置においては、図６に示すように、袋体１０１と定着ゴム１０２を併せて一緒にコンクリート基礎部１００へボルト１０３で固定しているため、維持点検や修理の場合時に鋼製扉体１０４（水路ゲート）のみを取り外す場合は、その都度ボルトを緩め、袋体１０１を取り外すことになるので、袋体１０１の気密状態も解除されてしまうようになっていた。そのため、再度組み立てを行う場合には、袋体１０１の気密確保作業をやり直すことになり、多大な労力を必要とする問題があった。
また、定着ゴム１０２が鋼製扉体１０４の回転中心となるため、定着ゴム１０２の伸びや作用荷重方向の変動のために常に回転中心位置が変化してしまう。そのため、制御操作に使用する扉体高さ（貯水高さ）の検出に用いるための扉体傾斜角や回転中心位置と扉体上端部までの距離の幾何学的な算出が困難になってしまうという問題もあった。

更に、特許文献２に記載される袋体の固定方法は副起伏ゲート側に袋体を固定してあるので、十分な止水は要求されない。

本発明は、上述した従来の問題に鑑みなされたもので、袋体の気密のための固定と鋼製扉体のコンクリート基礎部への定着を個別に行うことにより施工性を改善し、扉体の回転中心を金属製にすることにより一定化して制御操作のための扉体高さの検出を容易にする堰の袋体固定構造を提供するものである。

本発明は、上記課題を解決するため、コンクリート基礎部に設けられた戸当り金物に取付基部が回転軸により回転自在に支承された扉体と、この扉体の荷重を受ける軸受け金具と前記扉体の外れを防止する外れ止め軸受け金具とからなる前記扉体の固定部材と、前記扉体の背後に配置され前記戸当り金物に取付基部が固定されて圧縮空気により膨縮自在な袋体と、この袋体の開口部を挟み込む気密金具からなる封止部材と、を有し、前記扉体の金属製の回転軸は、前記戸当り金物に固着された金属製の前記軸受け金具により回転自在に支承され、この軸受け金具は半円状に形成され、扉体の下部においてこの軸受け金具から扉体が着脱可能で、前記扉体の傾斜角度が大きくなるほど前記扉体の取付基部において前記軸受け金具によって前記袋体の封止部材の封止力が増大する堰の袋体固定構造の構成である。

上記構成によれば、扉体の固定部材と袋体の封止部材がそれぞれ別個に構成され、その上、扉体の傾斜角度が大きくなって袋体の内圧が高まったときには気密金具の気密性が増加するようになっているので、気密性が十分に保持される。しかもメンテナンス等の解体作業や組立作業も個別に行うことができるので、工事の施工性や作業能率を向上することが可能となる。

また、上記構成によれば、扉体の固定部材を軸受け金具と外れ止め軸受け金具に分割することにより、扉体の荷重を安定的に受けることができると共に外れることも防止され、取り外し作業も容易に行うことが可能となる。そして、袋体の気密も開口部を挟み込む気密金具により安定して保持することが可能となる。

更に、本発明における扉体の回転軸は金属で形成され、前記戸当り金物に固着された軸受け金具により回転自在に支承され、この回転中心が常に一定になるように半円状の金属製軸受けである構成、及び袋体の開口部は、気密金具により封止され、前記気密金具は凹状に形成された戸当り金物の上部に取り付けられた軸受け金具との接触面がテーパー状に形成されている構成によって前記本発明の課題は達成できる。

本発明は、上記構成によって、扉体の回転中心を金属製にすることにより回転中心が一定化するので、制御操作のための扉体高さの検出を容易にすることができ、また袋体が膨脹して内部の圧力が上昇し、気密金具からゴムが抜け出ようとする力が働くほど、軸受け金具のテーパー部により気密金具を締め込む力が働き、内部の気密を確かにすることができる。

上述のように構成された堰の袋体固定構造は、扉体と袋体がそれぞれ別個にコンクリート基礎部への定着し、扉体の取付基端部において扉体の傾斜角度によって袋体の気密性が変化するから袋体の内圧の増加に充分に対向することができ、メンテナンス等の解体作業や組立作業も個別に行うことができるので、工事の施工性や作業能率を向上することが可能となる。
また、袋体は扉体を取り外した場合でも取付基部が独立固定されているので気密機能に影響がなく、袋体の取付基部がコンクリート構造物に直接固定していないので、戸当たり金具への取り付け以前に袋体単独で気密性能試験を行うことができるので、製品の品質管理を容易にすることができる。

また、扉体の回転中心を金属製にすることにより回転中心が一定化するので、制御操作のための扉体高さの検出を容易にすることができる。
さらに、袋体が膨脹して内部の圧力が上昇し、気密金具からゴムが抜け出ようとする力が働くほど、軸受け金具のテーパー部により気密金具を締め込む力が働き、内部の気密を確かにすることができ、信頼性の高い装置とするこができる。

本発明に係る堰の袋体固定構造を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の堰の袋体固定構造を示す斜視図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１の堰の袋体固定構造に使用する扉体を示す斜視図、図４は図１のＢ−Ｂ断面の矢視図、図５は図１のＣ−Ｃ断面の矢視図である。

本発明に係る堰の袋体固定構造、図１または図２に示すように、コンクリート基礎部１に設けられた戸当り金物２に取付基部が回転軸により回転自在に支承された扉体１０と、前記扉体１０の背後に配置され前記戸当り金物２に取付基部が固定されて圧縮空気により膨縮自在な袋体２０とを有し、前記扉体１０の取付基部と前記袋体２０の取付基部は別体の取り付けで固定されたものである。

また、この堰の袋体固定構造は、図２に示すように、袋体２０の下部に吸排気用の配管３が接続されている。この配管３は図示しないエアコンプレッサなどに接続されている。このエアコンプレッサにより袋体２０の内部に圧縮空気を送り込み、袋体２０を膨張させると袋体２０の前部に配置されている扉体１０を自重や水圧荷重に打ち勝って起立させることができる。一方、図示しない空気制御装置により袋体２０の内部から空気を排出すれば、扉体１０の自重や水圧荷重によって袋体２０が押し潰されつつ倒伏する。このようにして、袋体２０は、膨縮することにより扉体１０を容易にかつ確実に任意の起立姿勢に保持できるので、堰の水位制御や流量制御が可能となる。

この堰の袋体固定構造に使用する扉体１０は、図３に示すように、鋼鉄製のゲートであり、弧状に形成されている。この扉体１０の表面側には、複数のリブ１１が取り付けられて扉体１０の強度を補強している。この扉体１０は、袋体２０を転石や流木などの直撃から保護するもので、振動現象も起こりにくい構造となっており、十分な安全性が確保される構造となっている。

この扉体１０の取付基部には回転軸１２が形成されており、図４、図５に示す戸当たり金物２に固着された金属製の軸受け金具５と外れ止め軸受け金具６と係合して扉体１０を回動可能な構造にしている。この扉体１０は、回転軸１２を中心として回動運動するので、回動の中心が一定となり、扉体１０の高さは扉体１０の起立角度と相関関係があり、起立角度を検出することにより、容易に扉体１０の高さを得ることができるようになる。また、回転軸１２は扉体１０の荷重を支える太部１２ａと、太部１２ａより直径が細く形成された外れ止め用の細部１２ｂに形成されており、太部１２ａは軸受け金具５に係合し、細部１２ｂは外れ止め軸受け金具６に係合するようになっている。

この扉体１０の取付基部を支持する軸受け金具５は、図４に示すように、下流側に略半円形の係合凹部５ａが形成されており、固定ボルト５ｂにより戸当たり金具２の取り付けブラケット２ａに固着される。この係合凹部５ａに回転軸１２の太部１２ａが係合することにより扉体１０が回転自在に支承される。この係合凹部５ａは下流側に略半円形の凹部であることにより、扉体１０の取り外しを簡単に行うことが可能となる。また、扉体１０に作用する荷重は、回転軸１２の位置では上流側（図中左方向）に作用するため、係合凹部５ａの形状で十分耐え得るものである。

また、図５に示す外れ止め軸受け金具６は、回転軸１２の細部１２ｂが係合するもので、略半円形の係合凹部６ａが下向きに形成されており、この係合凹部６ａを受ける軸受け金具６ｂが固定ボルトにより戸当たり金具２の取り付けブラケット２ａに固着されている。この外れ止め軸受け金具６は、扉体１０や袋体２０の点検時には逆方向に荷重が作用することも想定されるので、全方向の荷重に対して扉体１０が外れることを防止するものである。この外れ止め軸受け金具６は、上方向からのみ固定ボルトにより固定されているので、この固定ボルトを外せば簡単に扉体１０を取り外しできるようになっている。そして、この外れ止め軸受け金具６に係合する回転軸１２の細部１２ｂは、太部１２ａより直径が細く形成されているので、外れ止め軸受け金具６を取り付けた状態の上面高さは、軸受け金具５の上面高さと同一になるように形成されている。

また、袋体２０は、図に示すように、ゴム等のエラストマー材料より断面三角形または四角形、或いは円筒形に形成された一面に開口部２０ａが形成されたものである。この袋体２０の下面には、内部に空気出し入れするための配管３に接続する接続口２０ｂが取り付けられている。

また、袋体２０の取付基部は、図４または図５に示すように、袋体２０の開口部２０ａを気密金具２１で挟み込み固定ボルト２２で締めつけて気密状態を保持している。この気密金具２１の後端側２１ａは、戸当たり金具２の側面により規制されており、前端側２１ａは下側が大きいテーパー状に形成さており、戸当たり金具２内に設置された状態では、軸受け金具５に形成されたテーパー部５ｃと係合するようになっている。そのため、袋体２０の取付基部は、施工後は、戸当たり金具２と軸受け金具５に挟み込まれるので、戸当たり金具２の内部から抜け出せない状態となり、袋体２０内の圧力が上昇し、気密金具２１から開口部２０ａが抜け出そうとすればするほど、テーパー部５ｃにより気密金具２１を締めつける力が作用し、気密を確かな状態にするものである。

このように構成された堰の袋体固定構造を設置する場合は、まず袋体２０の開口部２０ａを気密金具２１で挟み込み固定ボルト２２で締めつけて気密状態にする。次いで、図４または図５に示すように、気密金具２１で閉口した取付基部をコンクリート基礎部１に固定せず、コンクリート基礎部１に埋め込まれた凹状の戸当たり金具２に挿入する。次いで、この気密金具２１の上方から扉体１０の軸受け金具５のテーパー部５ｃが気密金具２１の前端部２１ａのテーパーに当たるように固定する。すると、袋体２０の気密金具２１は戸当たり金具２と軸受け金具５に挟み込まれて固定される。

また、軸受け金具５と外れ止め軸受け金具６はそれぞれ分割して製作され、取り付けられる。扉体１０も施工性を高めるため分割して製作され、取り付けが行われる。取り付け後は、分割部分の隙間から漏水するので、図２に示すように、漏水を防止するため扉体１０と戸当たり金具２の間を板状の下部水密ゴム４で結合する。

上述した実施の形態によれば、袋体２０の気密のための封止と扉体１０のコンクリート基礎部１への定着を個別に行うことにより施工性やメンテナンスの作業性を改善することができる。また、扉体１０の回転中心を金属製の回転軸１２と軸受け金具５，６とすることにより、回転の中心が一定化するので、制御操作のための扉体高さの検出を容易にすることができる。

本発明の堰の袋体固定構造を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１の堰の袋体固定構造に使用する扉体を示す斜視図である。 図１のＢ−Ｂ断面の矢斜視図である。 図１のＣ−Ｃ断面の矢斜視図である。 従来の堰の袋体固定方法を示す断面図である。

符号の説明

１ コンクリート基礎部
２ 戸当たり金具
３ 配管
４ 下部水密ゴム
５ 軸受け金具
６ 外れ止め軸受け金具
１０ 扉体
１１ リブ
１２ 回転軸
２０ 袋体
２１ 気密金具
２２ 固定ボルト

Claims (2)

1. コンクリート基礎部に設けられた戸当り金物に取付基部が回転軸により回転自在に支承された扉体と、この扉体の荷重を受ける軸受け金具と前記扉体の外れを防止する外れ止め軸受け金具とからなる前記扉体の固定部材と、前記扉体の背後に配置され前記戸当り金物に取付基部が固定されて圧縮空気により膨縮自在な袋体と、この袋体の開口部を挟み込む気密金具からなる封止部材と、
   を有し、前記扉体の金属製の回転軸は、前記戸当り金物に固着された金属製の前記軸受け金具により回転自在に支承され、この軸受け金具は前記扉体の回転中心が常に一定になるように半円状に形成され、扉体の下部においてこの軸受け金具から扉体が着脱可能で、前記扉体の傾斜角度が大きくなるほど前記扉体の取付基部において前記軸受け金具によって前記袋体の封止部材の封止力が増大することを特徴とする堰の袋体固定構造。
2. 前記袋体の開口部は、気密金具により封止され、前記気密金具は凹状に形成された戸当り金物の上部に取り付けられた軸受け金具との接触面がテーパー状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の堰の袋体固定構造。

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