JP5809904B2

JP5809904B2 - フラップゲート

Info

Publication number: JP5809904B2
Application number: JP2011207763A
Authority: JP
Inventors: 弘之堀川
Original assignee: 中部美化企業株式会社
Priority date: 2011-09-22
Filing date: 2011-09-22
Publication date: 2015-11-11
Anticipated expiration: 2031-09-22
Also published as: JP2013068015A

Description

本発明は、河川の増水時や満潮時に排水孔からの逆流を防止するフラップゲートに関する。

従来からフラップゲートは、扉体の一方を吊り下げて片側方向にのみに揺動可能な構造で、内水の水位が高いときは、水圧によって扉体を押し開いて排水する一方、扉体外側の河川の増水時や満潮時には水圧で扉体を閉塞するものが知られている。
しかしながら、このようなフラップゲートでは、内水を排出することを可能とするものの、雑物の堆積や流木等が扉体と排水孔との隙間に混入した場合には、閉塞が不完全になることで河川から内水へ逆流するという問題があった。

これに対し、浮扉体を連結する側面くの字状に曲折したアームが、下流側に位置する支点を中心に揺動可能に設けられ、下流の水位が堤内側水位の所定の水位に達すると、支点を中心とする浮力モーメントが、浮扉体とアームとの合計重量によるモーメントより大きくなることによって、浮心位置が支点よりも前方（開口縁部側）に位置して浮扉体を閉塞する樋門・樋管ゲート（フラップゲート）が知られている（特許文献１）。

特開２００１−１６４５４１号公報

しかしながら、上記特許文献１のフラップゲートでは、扉体と開口縁部との隙間に異物が混入した場合であっても、扉体による閉塞が完全に行われるものの、浮扉体が開いた状態で設置した場合や、河川の水位が滞留していたり、水位上昇が緩やかな場合には、浮扉体が閉塞しないといった問題が生じていた。

そこで、本発明は、異物が混入した場合や排水の少ない場合であっても扉体が開き易く、水位が滞留していたり、水位上昇が緩やかな場合であっても扉体が閉塞することを可能とするフラップゲートを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、河川側へ開口する排水孔を備えた壁面に取り付けられ、前記排水孔の上側の前記壁面にヒンジ結合されて前記排水孔に対して前後へ揺動可能な吊り下げ部材と、その吊り下げ部材の下端に連結されて前記排水孔を開閉可能な扉体とを備えたフラップゲートであって、
前記壁面と前記吊り下げ部材とのヒンジ結合位置を前後方向へ調整可能とし、
前記扉体における前記排水孔と反対側の外面に、前記吊り下げ部材が連結されて前記ヒンジ結合位置よりも前記排水孔と反対側へ突出するバランス部材を一体に固着すると共に、前記扉体と前記バランス部材との比重を互いに異ならせて、前記バランス部材の比重をａ、体積をｃ、前記扉体の比重をｂ、体積をｄとした場合に、以下の式（１）の関係が成り立つようにそれぞれの比重及び体積を決定することで、前記河川の水位が前記扉体に達しない状態では、前記扉体と前記バランス部材とを合わせた重心位置が前後方向で前記ヒンジ結合位置よりも前記排水孔側に位置して前記扉体を前記排水孔を開口させる傾斜姿勢とし、前記河川の水位が前記扉体の下端より上方に達する状態では、前記扉体を前記傾斜姿勢へ付勢するモーメントよりも前記バランス部材により前記モーメントと逆方向に働くモーメントの方を上回らせて、前記扉体を前記排水孔を閉塞する起立姿勢とすることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のフラップゲートにおいて、前記吊り下げ部材と前記バランス部材とをヒンジ結合したことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のフラップゲートにおいて、前記吊り下げ部材と前記バランス部材とのヒンジ結合位置を前後方向へ調整可能としたことを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の発明によれば、異物が混入する場合や排水の少ない場合であっても扉体が開き易く、また、河川の水位が滞留していたり、水位の上昇が緩やかな場合であっても扉体で確実に閉塞することが可能である。他にも、現場状況に応じて扉体の前後位置を調整できる。
また、請求項２に記載の発明によれば、重心位置とヒンジ結合との距離を近づけることが可能であるから、扉体の初期の開き角度を大きく設けることが可能である。
更に、請求項３に記載の発明によれば、ヒンジの位置が調整可能なので扉体の初期の開き角度、若しくは、扉体の閉まり始めの高さの調整が可能である。

（ａ）は、フラップゲートの平面の構成を示す説明図であり、（ｂ）は、側面の構成を示す説明図である。（ａ）は、フラップゲートが閉じた状態を示す説明図であり、（ｂ）は、フラップゲートが開いた状態を示す説明図である。（ａ）（ｂ）は、扉体の変更例を示す説明図である。フラップゲートの変更例を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１（ａ）は、フラップゲート１の全体の構成を示したもので、図１（ｂ）は、側面図を示したものである。
まず初めに、本発明のフラップゲート１は、図２に示すように、河川側へ開口する排水孔２１を備えた壁面２０に取り付けられ、この排水孔２１の上側の壁面にヒンジ１５で結合されて排水孔２１に対して前後（図１（ｂ）及び図２の左側を前方とする）へ揺動可能な吊り下げ部材７と、その吊り下げ部材７の下端に連結されて排水孔２１を開閉可能な扉体２とを備えた構成である。

このうち、扉体２は、比重約０．７４の繊維強化発泡ウレタン（ＦＦＵ−７４）等の合成樹脂からなる四角形の板材で、図１（ｂ）に示すように、水位２３側（扉体２の後方側）周縁にはクロロプレンゴムからなる止水ゴム１２が貼着されており、閉塞時には排水孔２１を閉塞し、水が流下することを防止する構造である。
一方、扉体２の水位２２側（扉体２の前方側）には、左右の吊り金具４，４を介して比重約７．９３のステンレスで逆Ｌ字状に形成されるバランス部材３が表面に取り付けられている。

そして、バランス部材の比重をａ、体積をｃ、扉体の比重をｂ、体積をｄとした場合に、以下の式（１）の関係が成り立つようにそれぞれの比重及び体積を決定している。

次に、ヒンジ１５において、取付プレート８には、長手方向左右に吊り金具１１，１１が設けられており、この吊り金具１１には、円柱形状の吊り棒９を挿入可能とする孔が穿設されている。また、吊り下げ部材７先端の一方にも、吊り棒９を挿入可能とする孔が穿設されている。そして、吊り下げ部材７先端の一方の孔と吊り金具１１の孔とに吊り棒９を挿入することで、取付プレート８に対して吊り下げ部材７先端の一方を揺動可能としている。
なお、吊り棒９の両端には、吊り棒９が吊り金具１１や吊り下げ部材７から抜ける事を防止する割りピン１０，１０が挿入されている。

一方、ここでは、吊り下げ部材７，７と、バランス部材３とにおいてもヒンジ１６で結合されている。
このヒンジ１６において、扉体２の吊り金具４には、円柱形状の吊り棒５を挿入可能とする孔が穿設されている。また、吊り下げ部材７先端の他方にも、吊り棒５を挿入可能とする孔が穿設されている。そして、吊り下げ部材７先端の他方の孔と吊り金具４の孔とに吊り棒５を挿入することで、扉体２に対して吊り下げ部材７先端の他方を揺動可能としている。
すなわち、ヒンジ１５とヒンジ１６とにより、揺動箇所を２箇所とするダブルヒンジが採用されている。なお、吊り棒５の両端にも、吊り棒５が吊り金具４や吊り下げ部材７からの抜けを防止する割りピン６，６が挿入されている。

以上の如く構成されたフラップゲート１により、水位２３の水が、排水孔２１から扉体２前方の河川の水位２２へと流下する過程について説明する。
まず初めに、図２（ａ）に示すように、水位２２が扉体２に達しない状態では、扉体２の重心位置とバランス部材３の重心位置とを合わせた重心位置Ｇが、前後方向でヒンジ１６の吊り棒５の位置より後方の排水孔２１側に位置するため、吊り棒５を中心とした時計回り方向のモーメントが発生する。よって、扉体２は、排水孔２１を開口させる傾斜姿勢となり、水位２３側の水が水位２２側へと流下する。

ここで、扉体２とバランス部材３とでは比重が異なることから、扉体２の重心位置とバランス部材３の重心位置とが重なり合った状態の水平方向の重心位置Ｇは、バランス部材３の断面一次モーメントをSy1、体積をA1、比重をB1とし，扉体２の断面一次モーメントをSy2、体積をA2、比重をB2とした場合に、下記の関係式から求められる。

この場合、水位２２が扉体２に達しない状態の重心が、水位２２が扉体２の下端より上方に達する状態の重心より低く、しかも、その差が大きい程に扉体２の初期の傾斜姿勢（角度）が大きくなることから、水位２２が上昇する時に扉体２の起立姿勢時に生じる回転モーメントを大きくすることが可能である。

その後、図２（ｂ）に示すように、水位２２が扉体２の下端より上方に達する状態では、扉体２の水中重量が少なくなるため、時計回り方向のモーメントが減少して、比重の大きいバランス部材３によって発生する反時計回り方向のモーメントの方が大きくなるため、扉体２が反時計方向に回転する。よって、扉体２が排水孔２１を閉塞する起立姿勢となる。
そして、水位２２が更に上昇すると、水位２２の水が扉体２を押圧することから、扉体２で排水孔２１周縁がより強固に閉塞され、水位２３側の水が水位２２側へと流下することがない。

このように構成されるフラップゲート１は、壁面と吊り下げ部材とのヒンジ結合位置を前後方向へ調整可能とし、扉体２における排水孔２１と反対側の外面に、吊り下げ部材７が連結されてヒンジ結合位置よりも排水孔２１と反対側へ突出するバランス部材３を一体に固着すると共に、扉体２とバランス部材３との比重を互いに異ならせて、バランス部材３の比重をａ、体積をｃ、扉体２の比重をｂ、体積をｄとした場合に、上記の式（１）の関係が成り立つようにそれぞれの比重及び体積を決定する。
それにより、河川の水位２２が扉体２に達しない状態では、扉体２とバランス部材３とを合わせた重心位置Ｇが前後方向でヒンジ１５の位置よりも排水孔２１側に位置して扉体２を排水孔２１を開口させる傾斜姿勢とし、河川の水位２２が扉体２の下端より上方に達する状態では、扉体２を傾斜姿勢へ付勢するモーメントよりもバランス部材３によりモーメントと逆方向に働くモーメントの方を上回らせて、扉体２を排水孔２１を閉塞する起立姿勢とする。これにより、異物が混入した場合や排水の少ない場合であっても扉体２が開き易く、また、河川の水位２２が滞留していたり、水位の上昇が緩やかな場合であっても扉体２で確実に閉塞することが可能である。

なお、本発明のフラップゲートの構成は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、水位の変動により、扉体が前後に回転して開閉を行うものであれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で必要に応じて適宜変更することができる。
例えば、バランス部材３の形状は、必ずしも逆Ｌ字状である必要はなく、適宜変更可能である。

他にも、ヒンジ結合は、揺動箇所が一箇所のシングルヒンジを採用しても良く、適宜変更可能である。すなわち、吊り金具４と吊り下げ部材７の下方端部とを一体に形成し、吊り金具１１に対して吊り下げ部材７の上方端部を揺動可能とする構成である。その結果、扉体２の揺動軌跡が一定の円弧を描くことにより、排水孔２１を閉塞する際には、扉体２が排水孔２１の摩擦の影響を受けることがない。

また、扉体２の形状は、必ずしも四角形である必要はなく、図３（ａ）に示す円形状の板材や、図３（ｂ）に示す下側が半円形状の板材としても良い。更に、排水孔２１を閉塞し、水の流下を制御する形状であれば他の形状に変更しても良く、適宜変更可能である。

他にも、吊り金具１１に穿設される孔は、図４に示すように、吊り棒９の貫通孔を前後方向の長孔２５とすると共に、吊り棒５の貫通孔を前後方向の長孔２８に変更しても良く、適宜変更可能である。
従って、壁面２０と吊り下げ部材７とのヒンジ１５の位置を、長孔２５により前後方向へ調整可能とすることにより、現場状況に応じて扉体２の前後位置を調整できる。この場合、ヒンジ１５の位置調整及び固定は、取付プレート８表面の長手方向左右にボルト２６頭部を溶接し、このボルト２６上に螺合されるナット２７，２７で、吊り棒９を挟み込んで、ナット２７，２７のネジ送りで吊り棒９を前後移動させて行う。

更に、吊り下げ部材７とバランス部材３とのヒンジ１６の位置を、長孔２８により前後方向へ調整可能とすることにより、重心位置とヒンジ１６との距離を近づけることも可能であるから、ヒンジ１６の位置が調整可能なので扉体２の初期の開き角度、若しくは、扉体の閉まり始めの高さの調整が可能である。この場合、ヒンジ１６の位置調整及び固定は、吊り金具４内側に溶接したナット３０にボルト２９を前方から螺合させ、ボルト２９の回転によるネジ送りで吊り棒５を後方へ押圧して行う。

１・・フラップゲート、２・・扉体、３・・バランス部材、４・・吊り金具、５・・吊り棒、６・・割りピン、７・・吊り下げ部材、８・・取付プレート、９・・吊り棒、１０・・割りピン、１１・・吊り金具、１２・・止水ゴム、１５・・ヒンジ（取付プレート側）、１６・・ヒンジ（吊り金具側）、２０・・壁面、２１・・排水孔、２２・・水位（扉体の前方側）、２３・・水位（扉体の後方側）、２５・・長孔（取付プレート側）、２６・・ボルト（取付プレート側）、２７・・ナット、２８・・長孔（吊り金具側）、２９・・ボルト（吊り金具側）、３０・・ナット。

Claims

河川側へ開口する排水孔を備えた壁面に取り付けられ、前記排水孔の上側の前記壁面にヒンジ結合されて前記排水孔に対して前後へ揺動可能な吊り下げ部材と、その吊り下げ部材の下端に連結されて前記排水孔を開閉可能な扉体とを備えたフラップゲートであって、
前記壁面と前記吊り下げ部材とのヒンジ結合位置を前後方向へ調整可能とし、
前記扉体における前記排水孔と反対側の外面に、前記吊り下げ部材が連結されて前記ヒンジ結合位置よりも前記排水孔と反対側へ突出するバランス部材を一体に固着すると共に、前記扉体と前記バランス部材との比重を互いに異ならせて、前記バランス部材の比重をａ、体積をｃ、前記扉体の比重をｂ、体積をｄとした場合に、以下の式（１）の関係が成り立つようにそれぞれの比重及び体積を決定することで、前記河川の水位が前記扉体に達しない状態では、前記扉体と前記バランス部材とを合わせた重心位置が前後方向で前記ヒンジ結合位置よりも前記排水孔側に位置して前記扉体を前記排水孔を開口させる傾斜姿勢とし、前記河川の水位が前記扉体の下端より上方に達する状態では、前記扉体を前記傾斜姿勢へ付勢するモーメントよりも前記バランス部材により前記モーメントと逆方向に働くモーメントの方を上回らせて、前記扉体を前記排水孔を閉塞する起立姿勢とすることを特徴とするフラップゲート。
前記吊り下げ部材と前記バランス部材とをヒンジ結合したことを特徴とする請求項１に記載のフラップゲート。
前記吊り下げ部材と前記バランス部材とのヒンジ結合位置を前後方向へ調整可能としたことを特徴とする請求項２に記載のフラップゲート。