JP5529001B2 - 浮体連結式フラップゲート - Google Patents

Description

本発明は、例えば防波壁の開口部に設置され、増水時、増水した水が生活空間或いは地下空間に流れ込まないように、扉体を起立させて前記開口部を遮断する浮体連結式フラップゲートに関するものである。

増水時に、増水した水が生活空間或いは地下空間に流れ込まないように、防波壁の開口部に、開口部を遮断する浮体式フラップゲートが設置される場合がある（例えば特許文献１、２）。

この種の浮体式フラップゲートは、扉体に単数個の大きな浮体を有し、防波壁の開口部から流れ込む水の水圧と扉体自体の浮力を利用して扉体を起立させ、開口部を遮断するものである。

しかしながら、従来の浮体式フラップゲートの扉体は、高さ方向に一体に形成されており、水位が一定の高さに到達した後に一気に扉体全体が起立するので、扉体の動揺が大きく、危険性が高いという問題があった。反対に、倒伏時は、扉体が一気に起立した水位まで低下しても扉体は倒伏を開始せず、それよりも大きく水位が低下してから、一気に扉体全体が倒伏するので、扉体や格納部が損傷するのみならず、周囲に人がいた場合に危険性が高いという問題があった。

また、水が開口部に流れ込み始める流入初期には、扉体が水の流れ込みに追従して起立せず、水の流れ込みより遅れて起立するので、起立するまでの間、開口部から水が侵入するという問題もある。

そこで、出願人は、前記の問題を解決するために、図４に示すような、扉体２を高さ方向に複数個に分割し、これら分割した扉体ブロック２ａ〜２ｃを流入する水の方向に回転可能に連結した浮体連結式フラップゲート１を提案した。

この浮体連結式フラップゲート１は、開口部３から流入する水ｗの水位に応じて、図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、高さ方向に例えば３分割した扉体ブロック２ａ〜２ｃが基端側から順次起立する。

このような浮体連結式フラップゲート１において、高さ方向の先端側の扉体ブロック２ａのみを前記開口部３から流入する水ｗと反対の方向にも所定角度だけ回転可能にした場合は、図４（ｅ）に示すように、水ｗの流入時に先行して浮上することになる。

従って、開口部３から流入した水ｗを倒伏状態の扉体ブロック２ｂ，２ｃの下方側に効果的に導くことができ、開口部３から水ｗが流入し始める流入初期の扉体ブロック２ａ〜２ｃの浮上動作が速くなって、開口部３からの水ｗの流れ込みを防止できる。

しかしながら、先端側の扉体ブロックのみを流入する水と反対の方向にも所定角度だけ回転可能にした場合も、先端側の扉体ブロックの浮上開始は、先端側の扉体ブロックに作用する水圧による起立モーメントが先端側の扉体ブロックの自重による転倒モーメント以上になることが前提であることに変わりはない。

特開２００１−２１４４２５号公報 特開２００３−２５３９１２号公報

本発明が解決しようとする問題点は、浮体連結式フラップゲートは、浸水時、高さ方向の先端側の扉体ブロックに作用する起立モーメントが転倒モーメント以上にならないと浮上を開始しないという点である。

本発明の浮体連結式フラップゲートは、高さ方向の先端側の扉体ブロックに作用する水圧による起立モーメントが前記先端側の扉体ブロックの自重による転倒モーメント以上になる前に浮上を開始できるようにすることを目的としてなされたものである。

本発明の浮体連結式フラップゲートは、
開口部に設置され、開口部から水が流入する際に前記開口部を遮断すべく、高さ方向に分割した複数の扉体ブロックを、前記開口部から流入する水の方向に高さ方向の平面内で回転可能に連結した扉体の、高さ方向の先端側の扉体ブロックのみが前記開口部から流入する水と反対方向にも所定角度だけ回転可能に構成された浮体連結式フラップゲートであって、
前記先端側の扉体ブロックの、流入する水と反対方向への浮上を補助するばね装置を、
1) 前記先端側の扉体ブロックと、この先端側の扉体ブロックと連結された高さ方向の下側の扉体ブロックとの間に、扉体が倒伏した状態において、開口部から流れ込む水の方向と平行となるように設置したこと、
或いは、
2) 前記先端側の扉体ブロックの内部、或いは、前記先端側の扉体ブロックの裏面と相対する路面の内部に、開口部から流れ込む水と直交する方向に設置したことを最も主要な特徴としている。

上記の本発明では、開口部から水が流入した際には、高さ方向の先端側の扉体ブロックに作用する水圧による起立モーメントとばね装置による起立モーメントの合計が前記先端側の扉体ブロックの転倒モーメント以上になると、先端側の扉体ブロックは流入する水と反対方向への浮上を開始する。従って、ばね装置による起立モーメント分だけ先端側の扉体ブロックの浮上が早く開始される。

本発明では、開口部から流入した水によって先端側の扉体ブロックが流入する水と反対方向に浮上するのを補助するばね装置を設けるので、ばね装置による起立モーメント分だけ先端側の扉体ブロックの浮上が早く開始される。従って、より浅い浸水深さで先端側の扉体ブロックの浮上が開始し、初期の流れ込みの更なる低減が可能になる。

本発明の浮体連結式フラップゲートの構成の要部を示した図であり、（ａ）は倒伏状態の図、（ｂ）は先端側の扉体ブロックが先行して浮上した状態を示した図、（ｃ）はばね装置の構造を示した図である。 本発明の浮体連結式フラップゲートの他の構成の要部を示した図であり、（ａ）は倒伏状態の図、（ｂ）は先端側の扉体ブロックが先行して浮上した状態を示した図である。 本発明の浮体連結式フラップゲートのさらに他の構成の要部を示した図であり、（ａ）は倒伏状態の図、（ｂ）は先端側の扉体ブロックが先行して浮上した状態を示した図である。 従来の浮体連結式フラップゲートの扉体ブロックが、流入する水の水位に応じて基端側から順次起立する状態を示した図で、（ａ）は倒伏時、（ｂ）は基端側の扉体ブロックのみが起立した状態、（ｃ）は基端側と中間の扉体ブロックが起立した状態、（ｄ）は全ての扉体ブロックが起立した状態を示した図、（ｅ）は先端側の扉体ブロックが先行して浮上した状態を示した図である。

本発明は、高さ方向の先端側の扉体ブロックに作用する水圧による起立モーメントが前記先端側の扉体ブロックの自重による転倒モーメント以上にならなくても浮上を開始できるようにするという目的を、開口部から流入した水によって先端側の扉体ブロックが浮上するのを補助するばね装置を設けることで実現した。

以下、本発明を実施するための形態を、図１〜図３を用いて詳細に説明する。
図１〜図３は本発明の浮体連結式フラップゲートの構成の要部を示した図である。

図１〜図３において、１１は例えば道路面より低い位置に構築される防波壁の、開口部３の路面ｓに設置される本発明の浮体連結式フラップゲートである。この浮体連結式フラップゲート１１は、海洋（或いは河川）から生活空間（或いは道路面）に水ｗが流入しようとする際、流入する水ｗの水圧と扉体１２の浮力を利用して、基端側を支点として扉体１２を起立させて開口部３を遮断するものである。

この浮体連結式フラップゲート１１を構成する扉体１２は、高さ方向に、例えば鋼製の中空構造である３個の扉体ブロックに分割した構成となされている。以下、これら３個の扉体ブロックを、起立状態にある場合の上方から、先端側の扉体ブロック１２ａ、中間の扉体ブロック１２ｂ、基端側の扉体ブロック（図示せず）と言う。

そして、これら扉体ブロック間、及び、基端側の扉体ブロックと路面ｓを、高さ方向の平面内で、海洋（或いは河川）から流れ込もうとする水ｗの方向に向けて、例えば所定角度の回転が自在な回転部で連結している。図１〜図３では先端側の扉体ブロック１２ａと中間の扉体ブロック１２ｂの回転部１３のみが示されている。

図１に示す本発明の浮体連結式フラップゲート１１は、先端側の扉体ブロック１２ａと中間の扉体ブロック１２ｂの間に、扉体１２が倒伏した状態において、図１（ａ）に示すように、開口部３から流れ込む水の方向と平行となるようにばね装置１４を設置したものである。

このばね装置１４は、開口部３から水ｗが流入した際に、流入する水ｗと反対の方向に先端側の扉体ブロック１２ａが浮上するのを補助するもので、例えば以下に説明する構造のものを採用する。

１４ａは中間の扉体ブロック１２ｂの上端面１２ｂａに、ばね１４ｂによって一端側端面１４ａａを押し付けられるプッシュロッドである。このプッシュロッド１４ａは、倒伏状態にある先端側の扉体ブロック１２ａの裏面１２ａａと平行な移動（図１（ａ）の紙面左右方向の移動）が自在なように、先端側の扉体ブロック１２ａの内部に設けられている。

このプッシュロッド１４ａの他端側にはねじ軸１４ｃが一体に取り付けられ、このねじ軸１４ｃに筒部材１４ｄをねじ結合し、これらプッシュロッド１４ａ、ねじ軸１４ｃ、筒部材１４ｄが一体として先端側の扉体ブロック１２ａ内を移動できるようになっている。

また、前記ばね１４ｂは、その一端側は先端側の扉体ブロック１２ａのリブ１２ａｃに、他端側は筒部材１４ｄのねじ軸１４ｃとの結合側の外周部にねじ結合したナット１４ｅによって位置決めされたばね押さえ１４ｆに支持されている。

このような構成では、筒部材１４ｄの外周部に設けた雄ねじ１４ｄａと、この雄ねじ１４ｄａに結合するナット１４ｅ、及びこのナット１４ｅのねじ込み位置によりその位置を調整されるばね押さえ１４ｆが、ばね１４ｂの付勢力調整機構となる。従って、筒部材１４ｄを回転させてばね押さえ１４ｆの位置を調整することで、ばね１４ｂの付勢力の調整が行えることになる。

１４ｇは前記筒部材１４ｄのねじ軸１４ｃとの結合側と反対の側に設けたストッパで、プッシュロッド１４ａの一端側が先端側の扉体ブロック１２ａから突出する量を規制するために設けられている。

上記構成の図１に示した本発明の浮体連結式フラップゲート１１では、図１（ａ）に示す倒伏時状態では、先端側の扉体ブロック１２ａの自重により、ばね１４ｂは縮んだ状態になっている。

この図１（ａ）に示す倒伏状態から、水ｗが流入した場合は、先端側の扉体ブロック１２ａが先行して浮上し始める。その際、本発明では、浮上開始時期は、先端側の扉体ブロック１２ａの下側に作用する水圧ではなく、先端側の扉体ブロック１２ａの下側に作用する水圧とばね１４ｂによる起立モーメントの合計が、先端側の扉体ブロック１２ａの自重による転倒モーメントよりも大きくなったときである。
。

つまり、先端側の扉体ブロック１２ａの下側に作用する水圧が、先端側の扉体ブロック１２ａの自重による転倒モーメントからばね１４ｂによる起立モーメントを引いた値になった時に、プッシュロッド１４ａの一端側端面１４ａａは中間の扉体ブロック１２ｂの上端面１２ｂａに当接しながら、ストッパ１４ｇが先端側の扉体ブロック１２ａ内部のリブ１２ａｃに接触するまでばね１４ｂが伸長し、先端側の扉体ブロック１２ａの浮上開始を補助する（図１（ｂ）参照）。

従って、ばね１４ｂによる起立モーメントが、先端側の扉体ブロック１２ａの自重による転倒モーメントより僅かに小さくなるように、付勢力調整機構を調整してばね１４ｂの付勢力を決定すれば、水ｗが流入するとすぐに先端側の扉体ブロック１２ａが浮上し始めることになる。

上記の本発明の浮体連結式フラップゲート１１は、先端側の扉体ブロック１２ａと中間の扉体ブロック１２ｂの間にばね装置１４を設置したものであるが、同様の作用を奏するものであれば、図２，３に示す位置にばね装置１５，１６を設置しても良い。

すなわち、図２は、先端側の扉体ブロック１２ａの内部にばね装置１５を設けたものである。また、図３は、倒伏状態にある先端側の扉体ブロック１２ａの裏面１２ａａと相対する路面ｓの内部にばね装置１６を設けたものである。これらの場合は、開口部３から流れ込む水ｗと直交する方向にばね装置１５，１６を設置する。

このうち、図２に示すばね装置１５は、扉体ブロック１２ａの例えば先端内部にガイドパイプ１５ａを一体的に取り付け、このガイドパイプ１５ａの内部に配置したばね１５ｂにより、水ｗが流入した際に、先端側の扉体ブロック１２ａの浮上を補助するようにしたものである。

図２では、扉体ブロック１２ａの表面１２ａｂ側の前記ガイドパイプ１５ａの内部に、ばね１５ｂの付勢力調整用部材１５ｃをねじ嵌合し、ばね１５ｂの一方端部を保持するようにしている。そして、ばね１５ｂの他方端部を保持するロッド部材１５ｄの先端部を前記付勢力調整用部材１５ｃに嵌入し、このロッド部材１５ｄを付勢力調整用部材１５ｃに対して相対移動自在なように取付けている。

このような構成により、付勢力調整用部材１５ｃのガイドパイプ１５ａへのねじ込み量により、ばね１５ｂの付勢力の調整を行うと共に、水ｗが流入した際に、ロッド部材１５ｄが扉体ブロック１２ａの裏面１２ａａから突出するようにしている。なお、１５ｅは付勢力調整用部材１５ｃに取り付ける蓋である。

上記構成の図２に示した本発明の浮体連結式フラップゲート１１では、図２（ａ）に示す倒伏時状態では、先端側の扉体ブロック１２ａの自重により、ばね１５ｂは縮んだ状態になって、先端側の扉体ブロック１２ａの内部に収納されている。

この図２（ａ）に示す倒伏状態から、水ｗが流入し、先端側の扉体ブロック１２ａの下側に作用する水圧が、先端側の扉体ブロック１２ａの自重による転倒モーメントからばね１５ｂによる起立モーメントを引いた値になった時に、ばね１５ｂが伸長してロッド部材１５ｄが扉体ブロック１２ａの裏面側から突出し、先端側の扉体ブロック１２ａの浮上を補助する（図２（ｂ）参照）。

また、図３に示すばね装置１６は、路面ｓの内部にガイドパイプ１６ａを一体的に取り付け、このガイドパイプ１６ａの内部に配置したばね１６ｂにより、水ｗが流入した際に、先端側の扉体ブロック１２ａの浮上を補助するようにしたものである。

図３では、前記ガイドパイプ１６ａの奥側に形成した雌ねじ１６ａａに付勢力調整部材１６ｃをねじ嵌合して相対移動が可能なように取り付け、この付勢力調整部材１６ｃ上に載置したばね１６ｂを覆うように昇降部材１６ｄを配置している。

このような構成により、ガイドパイプ１６ａへの付勢力調整用部材１６ｃのねじこみ量によってばね１６ｂの付勢力の調整を行うと共に、水ｗが流入した際に、昇降部材１６ｄが路面ｓから突出するようにしている。

上記構成の図３に示した本発明の浮体連結式フラップゲート１１では、図３（ａ）に示す倒伏時状態では、先端側の扉体ブロック１２ａの自重により、ばね１６ｂは縮んだ状態になって、路面ｓの内部に収納されている。

この図３（ａ）に示す倒伏状態から、水ｗが流入し、先端側の扉体ブロック１２ａの下側に作用する水圧が、先端側の扉体ブロック１２ａの自重による転倒モーメントからばね１６ｂによる起立モーメントを引いた値になった時に、ばね１６ｂが伸長する。ばね１６ｂが伸長すると、昇降部材１６ｄが路面ｓから突出して先端側の扉体ブロック１２ａの裏面１２ａａを押し、先端側の扉体ブロック１２ａの浮上を補助する（図３（ｂ）参照）。

本発明は、前記の例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

例えば、適用する浮体連結式フラップゲート１１の扉体１２は３分割に限らず、２分割されたものでも良い。

また、ばね装置１５の先端側の扉体ブロック１２ａの内部への設置位置や、ばね装置１６の路面ｓ内部への設置位置は、図２や図３で説明した位置に限らない。

本発明は、扉体が高さ方向に分割されておらず一体の浮体式フラップゲートに適用することも可能である。

３ 開口部
１１ 浮体連結式フラップゲート
１２ 扉体
１２ａ 先端側の扉体ブロック
１２ａａ 裏面
１２ａｂ 表面
１２ｂ 中間の扉体ブロック
１３ 回転部
１４ ばね装置
１４ａ ガイドパイプ
１４ｂ ばね
１４ｃ ねじ軸
１４ｄ 筒部材
１４ｅ ナット
１４ｆ ばね押さえ
１４ｇ ストッパ
１５ ばね部材
１５ａ ガイドパイプ
１５ｂ ばね
１５ｃ 付勢力調整部材
１５ｄ ロッド部材
１６ ばね部材
１６ａ ガイドパイプ
１６ｂ ばね
１６ｃ 付勢力調整部材
１６ｄ 昇降部材

Claims (6)

1. 開口部に設置され、開口部から水が流入する際に前記開口部を遮断すべく、高さ方向に分割した複数の扉体ブロックを、前記開口部から流入する水の方向に高さ方向の平面内で回転可能に連結した扉体の、高さ方向の先端側の扉体ブロックのみが前記開口部から流入する水と反対方向にも所定角度だけ回転可能に構成された浮体連結式フラップゲートであって、
   前記先端側の扉体ブロックの、流入する水と反対方向への浮上を補助するばね装置を、前記先端側の扉体ブロックと、この先端側の扉体ブロックと連結された高さ方向の下側の扉体ブロックとの間に、扉体が倒伏した状態において、開口部から流れ込む水の方向と平行となるように設置したことを特徴とする浮体連結式フラップゲート。
2. 前記ばね装置は、
   先端側の扉体ブロックと連結された高さ方向の下側の扉体ブロックの上端面に一端側端面が当接するように配置されたプッシュロッドと、
   このプッシュロッドの先端面を前記下側の扉体ブロックの上端面に押付けるべく、一端側を先端側の扉体ブロックに、他端側はプッシュロッドの中間部分で支持されたばねを備え、
   前記プッシュロッド中間部分の前記ばねの支持部には前記ばねの付勢力の調整機構が、また前記プッシュロッドの他端側にはプッシュロッドの一端側の突出量を規制するストッパが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の浮体連結式フラップゲート。
3. 開口部に設置され、開口部から水が流入する際に前記開口部を遮断すべく、高さ方向に分割した複数の扉体ブロックを、前記開口部から流入する水の方向に高さ方向の平面内で回転可能に連結した扉体の、高さ方向の先端側の扉体ブロックのみが前記開口部から流入する水と反対方向にも所定角度だけ回転可能に構成された浮体連結式フラップゲートであって、
   前記先端側の扉体ブロックの、流入する水と反対方向への浮上を補助するばね装置を、前記先端側の扉体ブロックの内部、或いは、前記先端側の扉体ブロックの裏面と相対する路面の内部に、開口部から流れ込む水と直交する方向に設置したことを特徴とする浮体連結式フラップゲート。
4. 前記先端側の扉体ブロックの内部に設置する前記ばね装置は、
   扉体ブロックと一体に取り付けられたガイドパイプと、
   このガイドパイプの内部の、前記扉体ブロックの表面側にねじ嵌合される付勢力調整部材と、
   前記ガイドパイプの内部の前記付勢力調整部材より前記扉体ブロックの裏面側に配置されるロッド部材と、
   このロッド部材と前記付勢力調整部材によって両端部を保持されるばねを備え、
   前記ロッド部材の先端部は前記付勢力調整部材の内部に嵌入されて前記付勢力調整部材に対して相対移動が可能なようにしたことを特徴とする請求項３に記載の浮体連結式フラップゲートの扉体構造。
5. 前記先端側の扉体ブロックの裏面と相対する路面内部に設置する前記ばね装置は、
   路面と一体に取り付けられたガイドパイプと、
   このガイドパイプの内部に配置されたばねと、
   このばねを覆うように前記ガイドパイプ内に挿入された昇降部材と、
   前記ばねの付勢力を調整すべく、前記ガイドパイプの奥側に、相対移動が可能なように取り付けられた付勢力調整部材とからなることを特徴とする請求項３に記載の浮体連結式フラップゲートの扉体構造。
6. 前記ばね装置の付勢力は、先端側の扉体ブロックの転倒モーメントよりも小さいことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の浮体連結式フラップゲート。

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