JP5718732B2 - 浮体式フラップゲート - Google Patents

Description

本発明は、例えば防波堤の開口部に設置され、増水時、増水した水が生活空間や地下空間に流れ込まないように、扉体を浮上させて前記開口部を遮断する浮体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や地下空間に流れ込まないように、流入しようとする水の浮力を利用して扉体を浮上させ、例えば防波堤の開口部を遮断する浮体式フラップゲートがある（例えば特許文献１）。

しかしながら、特許文献１で開示された浮体式フラップゲートは、流入初期の速度が速い場合には扉体の浮上動作が遅れ、生活空間や地下空間に越流する問題がある。

この問題を防止するために、一端にカウンタウエイトを取り付けたロープの他端を、滑車を介して扉体に繋いだ浮体式フラップゲートが提案されている（例えば特許文献２）。

この特許文献２で提案された浮体式フラップゲートは、カウンタウエイトの重さで浮体式フラップゲートの浮力不足を補うことで、流入初期における扉体の浮上動作の遅れを解決している。

しかしながら、特許文献２はもとより特許文献１で開示された浮体式フラップゲートも、津波・高波の来襲によって起立した扉体は、津波・高波が引く際には、水位の低下に伴って倒伏するので、ピット内に流れ込んだ漂流物を挟み込むことが予想される。

また、浮体式フラップゲートは、特許文献２で開示されたものであっても、水位の上昇を利用して無動力で起立するため、メンテナンス時の作動確認や、津波の来襲に備えた事前準備のための起立を行うことができない。

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、従来の浮体式フラップゲートは、津波・高波の来襲によって起立した扉体は、津波・高波が引く際には、水位の低下に伴って倒伏するので、ピット内に流れ込んだ漂流物を挟み込むことが予想されるという点である。また、水位の上昇を利用して無動力で起立するため、メンテナンス時の作動確認や、津波の来襲に備えた事前準備のための起立を行うことができないという点である。

本発明は、上記問題を解決すべく、扉体の起立状態を維持する機能を備えた浮体式フラップゲート、望ましくは更に扉体の開閉する機能を備えた浮体式フラップゲートを提供することを目的としてなされたものである。

本発明の浮体式フラップゲートは、
開口部或いは出入口に設置され、水が流入する際、前記開口部或いは前記出入口を遮断すべく、前記流入する水の方向に高さ方向の平面内で、基端側を支点として先端側が起立揺動する扉体の先端側に一端を繋いだロープの他端に取付けたカウンタウエイトの重量で前記流入初期の扉体の浮上動作を補助する浮体式フラップゲートであって、
前記ロープを巻き取るドラムの回転軸に、扉体を起立させる方向にのみ回転が可能な一方向クラッチを設置するとともに、前記一方向クラッチを正逆回転させるウオームギヤ減速装置を備えたことを最も主要な特徴としている。

上記の本発明では、扉体が起立する際の動作を、起立方向のみの一方向に限定するので、起立時、扉体は倒伏側への不要な揺り戻し動作をすることがない。また、起立完了時には、起立完了状態を維持し、起立状態で作用波力が変動した場合にも扉体が動揺することがない。さらに、津波が引いて水位が低下した際も、扉体は起立状態を維持する。

またさらに、平常時の作動確認や、津波の来襲に備えた事前準備のための起立を行うことができる。

本発明では、起立時、扉体は倒伏側への不要な揺り戻し動作をすることがない。また、起立完了時には、起立完了状態を維持し、起立状態で作用波力が変動した場合にも扉体が動揺することがない。従って、衝撃的な荷重が扉体に作用するのを防ぐことができる。さらに、津波が引いて水位が低下した際も、起立状態を維持するので、津波が引いた後にピット内に流れ込んだ漂流物の清掃作業を行うことが可能となる。

本発明の浮体式フラップゲートの概略構成図で、（ａ）は側面側から見た図、（ｂ）は（ａ）図を平面側から見た図、（ｃ）は（ａ）図を背面側から見た図である。 本発明の浮体式フラップゲートの平常時における概略構成図で、（ａ）は側面側から見た図、（ｂ）は（ａ）図を平面側から見た片側部分の拡大図、（ｃ）は（ａ）図を背面側から見た片側部分の拡大部図である。 本発明の浮体式フラップゲートの手動による起立又は倒伏時の操作を説明する図で、（ａ）は側面側から見た図、（ｂ）は（ａ）図を背面側から見た片側部分の拡大図である。 流入初期における本発明の浮体式フラップゲートの起立動作を説明する図で、（ａ）は側面側から見た図、（ｂ）は（ａ）図を背面側から見た片側部分の拡大図、（ｃ）は一方向クラッチ部分の斜視図である。 起立動作時における本発明の浮体式フラップゲートの動作を説明する図で、（ａ）は側面側から見た図、（ｂ）は（ａ）図を背面側から見た片側部分の拡大図である。 水位低下後における本発明の浮体式フラップゲートを説明する図５と同様の図である。 本発明の浮体式フラップゲートの連結構造を説明する図で、（ａ）は平面から見た図、（ｂ）は側面から見た図である。 本発明の浮体式フラップゲートを構成する一方向クラッチの構造を説明するする図である。

本発明は、扉体の起立状態を維持するという目的を、一端を扉体の先端側に、他端にカウンタウエイトを取り付けたロープを巻き取るワイヤドラムの回転軸に、扉体を起立させる方向にのみ回転が可能な一方向クラッチを設置することで実現した。

以下、本発明を実施するための形態を、図１〜図８を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の浮体式フラップゲートの概略構成を示した図である。

図１において、１は例えば防波堤の、開口部の路面rsに設置される２つの浮体を高さ方向に連結した扉体を有する本発明の浮体式フラップゲートである。この浮体式フラップゲート１を構成する扉体２は、先端側２ｂの浮体が所定の角度だけ起立方向に自由に回動するように成されている。

この浮体式フラップゲート１は、海洋（或いは河川）から生活空間や地下空間に水ｗが流入しようとする際、流入する水ｗの水圧を利用して、基端側２ａを支点として先端側２ｂを起立揺動させて開口部を水密状態に遮断するものである。

この浮体式フラップゲート１を構成する扉体２は、遮断する開口部の幅が広い場合は、複数の扉体２を開口部の幅方向に連結した構成とされ、各扉体２間は扉間水密ゴムによって連結されている。また、両側の扉体２の、防波堤の開口部に設けた戸当りと相対する側には水密ゴムが設けられている。

図１〜図７に示す本発明の浮体式フラップゲート１は、例えば複数の扉体２の先端をビーム３によって連結し、その両側に浮力補助装置４を構成するワイヤロープ４ａの一端側を接続すると共に、両端にはガイドローラ５を回転自在に取り付けている。

６は扉体２の先端の起立・倒伏軌跡に合わせて前記開口部の側壁ＳＷの上部に配置したレールであり、扉体２の起立・倒伏時に前記ガイドローラ５を案内する。７は同じく前記側壁ＳＷの上部に配置したロープガイドローラであり、浮力補助装置４を構成するワイヤドラム４ｂに他端側を巻き付けた前記ワイヤロープ４ａを案内する。

図１〜図７に示した実施例では、前記ワイヤドラム４ｂとカウンタウエイト用のワイヤドラム４ｃを同一の回転軸４ｄに直列配置し、カウンタウエイト用のワイヤドラム４ｃに一端側を巻き付けたカウンタウエイト用ワイヤロープ４ｅの他端にカウンタウエイト４ｆを繋いでいる。

また、図１〜図７に示した実施例では、前記回転軸４ｄに扉体２を起立させる方向にのみ回転が可能な一方向クラッチ９を設置し、この一方向クラッチ９に、その回転軸を正逆させて扉体２を起立又は倒伏する扉体開閉装置８を設けている。

前記一方向クラッチ９は、図８に示すように、前記回転軸４ｄに連結された軸９ａに、扉体２を起立させる方向にのみ回転が可能な機構９ｂ、軸受９ｃを介してケーシング９ｄを保持した構成である。

一方、前記扉体開閉装置８は、一方向クラッチ９のケーシング９ｄに取付けたスプロケット８ａと、ウオームギヤ減速装置８ｂと、このウオームギヤ減速装置８ｂの出力軸に取付けたスプロケット８ｃと、両スプロケット８ａ，８ｃに掛け渡したチェーン８ｄと、前記ウオームギヤ減速装置８ｂの入力軸を正逆回転するハンドル８ｅとから構成されている。なお、図示省略したが、ウオームギヤ減速装置８ｂの出力軸にはウオームホイールが、入力軸にはウオームが取り付けられている。

このウオームギヤ減速装置８ｂは、出力軸側からの作動を許さないものであれば、その内部機構は限定されない。また、ウオームギヤ減速装置８ｂから回転軸４ｄへの動力伝達手段も前記スプロケット８ａ，８ｃとチェーン８ｄを使用したものに限らず、ウオームギヤ減速装置８ｂと一方向クラッチ９の回転軸間の距離によってはギヤで伝達するものでも良い。さらに、ウオームギヤ減速装置８ｂを一方向クラッチ９の回転軸近傍の上方位置に設置する場合は、ハンドル８ｅではなく鎖車等を使用してウオームギヤ減速装置８ｂを正逆回転しても良い。

また、前記一方向クラッチ９は、一方向のみ自由回転を許し、開閉荷重相当のトルクを伝達できるものであれば、爪車、カムクラッチ等、その形式は限定されない。

上記構成の浮体式フラップゲート１の機能を以下に説明する。

（メンテナンス時の作動確認や津波の来襲に備えた事前準備のための起立等：図３参照）
メンテナンス時の作動確認や津波の来襲に備えた事前準備のために扉体２を起立する際は、両側に設けたハンドル８ｅを同時に例えば正回転して一方向クラッチ９のケーシング９ｄを回転させる。このケーシング９ｄの回転と一体で回転軸４ｄが回転してワイヤドラム４ｂを正回転させることで、図２に示す平常時の倒伏状態から、扉体２を起立する。この際、ハンドル８ｅを正回転する力は、後述する流入初期におけるカウンタウエイト４ｆの補助力により軽減される。この起立操作時、ハンドル８ｅの回転を中断しても、ウオームギヤ減速装置８ｂを構成するウオームギヤや一方向クラッチ９の作用により、扉体２が倒伏することはない。

また、メンテナンス時の作動確認後に、起立状態から図２に示す平常時の状態に倒伏する場合は、両側に設けたハンドル８ｅを同時に逆回転して回転軸４ｄを介してワイヤドラム４ｂを逆回転させることで、図２に示す平常時の倒伏状態にする。

（流入初期時：図４参照）
流入初期は、自らの浮力とカウンタウエイト４ｆの補助力によって、扉体２の先端側２ｂの浮体が所定の角度だけ先行して起立する（図４（ａ）参照。）。この時、ウオームギヤ減速装置８ｂの出力軸は固定されているが、一方向クラッチ９により回転軸４ｄは正回転方向に回転するので、カウンタウエイト４ｆの重力は扉体２を起立させる方向に働く。

（水の流入時：図５参照）
扉体２の先端側２ｂの浮体が先行して起立した後、さらに水位が上昇すると、扉体２の底部に水圧が作用し、扉体２自らの浮力とカウンタウエイト４ｆの補助力の合力が扉体２を起立させる方向に働き、扉体２を起立させる。この時、扉体２の起立により弛んだワイヤロープ４ａは、カウンタウエイト４ｆの降下によりワイヤドラム４ｂに巻き取られる。また、扉体２が起立限まで到達する前に水位が低下しても、一方向クラッチ９の作用によりワイヤドラム４ｂは逆回転せず、起立状態を維持する。なお、扉体２の起立時は、一方向クラッチ９のケーシング９ｄは固定され、回転軸４ｄのみが起立方向へ回転する。

（起立時）
起立状態にある扉体２は、一方向クラッチ９の作用により、倒伏方向への不要な揺り戻し動作をすることがない。また、起立完了時には、起立完了状態を維持し、起立状態で作用波力が変動した場合にも、扉体２が動揺（起立限→倒伏側への揺動→起立限への復帰）することがない。従って、衝撃的な荷重が扉体２に作用するのを防ぐことができる。また、扉体２にテンションロッド１３が設置されている場合（図６参照）は、このテンションロッド１３に衝撃的な荷重が作用することも防ぐことができる。

（水位低下後：図６参照）
先に説明したように、水の流入により起立した扉体２は、水位が低下しても、一方向クラッチ９の作用によりワイヤドラム４ｂは逆回転せず、起立状態を維持する。従って、水位が低下した後、扉体２を収納するピット１０に漂流物などの異物１１が流れ込んでいる場合は、この異物１１を撤去した後、両側に設けたハンドル８ｅを同時に逆回転して回転軸４ｄを介してワイヤドラム４ｂを逆回転させ、図２に示す平常時の倒伏状態にする。

上記の本発明の浮体式フラップゲート１において、図７に示すように、ビーム３の突出部３ａを隣接する扉体２間に挿入し、この突出部３ａと隣接する扉体２をピン１２で連結する構造とすれば、当該連結部が隣接する扉体２間の間隔を保持する役割を果たす。その際、扉体２に設けたピン１２の受部に、ピン１２との間で扉体２の厚さ方向にある程度の隙間ｄが存在するようにしておけば（図７（ｂ）参照。）、起立時、水圧や波圧荷重は個々の扉体２に分散しながら、複数の扉体２が一枚の壁を形成するように拘束する役目を果たす。

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、前記実施例では、ワイヤロープ４ａ，４ｅを使用しているが、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、アラミド系、ポリアリレート系、超高密度ポリエチレンなどの繊維ロープを使用しても良い。

また、上記の実施例では、複数の浮体を高さ方向に連結した浮体連結式フラップゲートを示したが、扉体が単一の浮体で構成された浮体式フラップゲートに適用しても良い。

１ 浮体式フラップゲート
２ 扉体
３ ビーム
４ 浮力補助装置
４ａ ワイヤロープ
４ｂ ワイヤドラム
４ｃ カウンタウエイト用ワイヤドラム
４ｄ 回転軸
４ｅ カウンタウエイト用ワイヤロープ
４ｆ カウンタウエイト
８ 扉体開閉装置
８ｂ ウオームギヤ減速装置
９ 一方向クラッチ

Claims (1)

1. 開口部或いは出入口に設置され、水が流入する際、前記開口部或いは前記出入口を遮断すべく、前記流入する水の方向に高さ方向の平面内で、基端側を支点として先端側が起立揺動する扉体の先端側に一端を繋いだロープの他端に取付けたカウンタウエイトの重量で前記流入初期の扉体の浮上動作を補助する浮体式フラップゲートであって、
   前記ロープを巻き取るドラムの回転軸に、扉体を起立させる方向にのみ回転が可能な一方向クラッチを設置するとともに、前記一方向クラッチを正逆回転させるウオームギヤ減速装置を備えたことを特徴とする浮体式フラップゲート。

Images