JP5873743B2 - 浮体式フラップゲート - Google Patents

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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、扉体を起立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による浮力を利用して扉体を起立させ、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、水位が一定の高さに到達した後に一気に起立するので、扉体の動揺が大きく危険性が高い。反対に、倒伏時、扉体は、扉体１の１／３程度の高さの水位までは起立状態を維持し、その後急激に倒伏するので、扉体や扉体の格納部に対する衝撃が大きく、危険性が高い。
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、水位が一定の高さに到達した後に一気に起立するので、扉体の動揺が大きく危険性が高いという点である。また、倒伏時は、扉体１の１／３程度の高さの水位までは起立状態を維持し、その後急激に倒伏するので、扉体や扉体の格納部に対する衝撃が大きく、危険性が高いという点である。
本発明は、起立時における扉体の動揺を抑制するのと共に倒伏開始時における水位追従性を向上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。
本発明の浮体式フラップゲートは、
例えば、
防波堤の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扉体の先端側が基端側の回転軸を支点として起立揺動可能に構成した浮体式フラップゲートであって、
ロッドの先端部にロッドに沿う所定量の移動が自在なように円筒状ケースを嵌め、この円筒状ケースとロッド間に、常時は円筒状ケースをロッドの基端側に押付けるように付勢する圧縮ばねを介在させ、この圧縮ばねの初期圧縮力を、ロッドの先端に取り付けた、円筒状ケース内を移動自在なセットピースで調整すべく構成したテンションロッド装置の、前記円筒状ケースを前記扉体に回転自在に取り付け、前記ロッドの基端側は扉体の起立揺動に伴い路面に沿って扉体の基端側に接近移動自在に設置し、前記扉体の起立時に前記ロッドの基端側が最も前記扉体の基端側に移動した後と、前記扉体の倒伏開始時に、前記扉体に倒伏方向の付勢力を作用させるようにしたことを最も主要な特徴としている。
上記構成の本発明では、起立時は、所定の起立角度を超えると、圧縮ばねが初期状態より圧縮されて円筒状ケースがロッドの先端側に移動し、テンションロッド装置の両支点間の距離が長くなるので、前記圧縮により生じたばね力が扉体の倒伏方向に作用する。
また、起立完了状態の扉体には圧縮ばねの圧縮により生じたばね力が扉体の倒伏方向に作用しているので、倒伏開始時は、水位に追従した倒伏動作が可能になる。
本発明では、所定の起立角度を超えると、圧縮ばねを初期状態より圧縮して円筒状ケースがロッドの先端側に移動し、テンションロッド装置の両支点間の距離が長くなる。従って、圧縮により生じたばね力が扉体を倒伏する方向に作用し、起立完了時に発生する衝撃力が緩和される。
また、起立完了状態の扉体には圧縮ばねの圧縮により生じたばね力が作用して扉体を倒伏方向に引っ張っているので、倒伏開始時は、水位に追従した倒伏動作が可能になって、急激に倒伏することがなくなる。従って、扉体や扉体の格納部に対する衝撃が緩和される。
倒伏状態にある第１の本発明の浮体式フラップゲートを側面から見た概略構成図である。 起立途中（扉体傾斜角度が６０°）の第１の本発明の浮体式フラップゲートを側面から見た概略構成図である。 起立完了時（扉体傾斜角度が７５°）の第１の本発明の浮体式フラップゲートを側面から見た概略構成図である。 初期圧縮力の付与時（扉体傾斜角度が０〜６０°）の圧縮ばねの状態を示した図である。 起立完了時の圧縮ばねの状態を示した図である。 第２の本発明の浮体式フラップゲートにおける図１と同様の図である。 第２の本発明の浮体式フラップゲートにおける図２と同様の図である。 第２の本発明の浮体式フラップゲートにおける図３と同様の図である。
本発明は、起立時の扉体の動揺抑制と倒伏開始時の水位追従性を向上するという目的を、扉体と路面間を、ロッドと、その先端部にロッドに沿う移動自在に嵌めた円筒状ケースの間に介在させた圧縮ばねの初期圧縮力を、円筒状ケース内を移動自在なセットピースで調整可能としたテンションロッド装置で繋ぐことで実現した。
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。
（第１の本発明の浮体式フラップゲート：図１〜図３）
図１〜図３において、１は例えば防波堤の、開口部の路面rsに設置される第１の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は、海洋（或いは河川）から生活空間や地下空間等の後背域に水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の回転軸２ａａを支点として扉体２の先端側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。なお、図１〜図３では、扉体２の前記回転軸２ａａは路面rsに設けた扉体受座３に取り付けられたものを示している。
この浮体式フラップゲート１を構成する扉体２は、図１〜図３では、上部扉体２Ａと下部扉体２Ｂで形成され、上部扉体２Ａは下部扉体２Ｂとの連結点２Ｃを支点として下部扉体２Ｂに対して所定角度だけさらに起立方向に回動できる構成のものを示している。
また、この扉体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の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。
第１の本発明の浮体式フラップゲート１は、前記扉体２（下部扉体２Ｂ）の側面に先端側を回転自在に取り付け、基端側は扉体２の起立揺動に伴い路面rsに設けたレール４に沿って扉体２の基端側２ａに接近移動が自在なように、テンションロッド装置５を設置した構成である。
このテンションロッド装置５は、基端側である路面rs側に配置されるロッド５ａと、先端側である扉体２側に配置される有底の円筒状ケース５ｂと、これら円筒状ケース５ｂとロッド５ａの間に介在させる圧縮ばね５ｃと、この圧縮ばね５ｃに圧縮力を付与するセットピース５ｄを組み合わせて構成されている。
すなわち、前記円筒状ケース５ｂは、ロッド５ａに沿う移動が自在なように、その底部５ｂａがロッド５ａの基端側となるようにロッド５ａの先端部に嵌められている。また、前記セットピース５ｄは、この円筒状ケース５ｂ内を移動自在な大きさとなされ、ロッド５ａの先端部に設けた雄ねじ５ａａに螺合するナット５ｅによって、ロッド５ａの先端から抜け出ないようになされている。
そして、円筒状ケース５ｂの底部５ｂａとセットピース５ｄにより挟持される前記圧縮ばね５ｃの初期圧縮力を、ナット５ｅの前記雄ねじ５ａａへのねじ込み量によって調整し、常時は円筒状ケース５ｂをロッド５ａの基端側５ａｂに押付けた状態にしておく（図４参照）。
上記構成の本発明の浮体式フラップゲート１では、扉体２の起立時、及び扉体２の倒伏時は、以下に説明するような作用を奏する。
・倒伏状態時：図１、図４
扉体２が倒伏状態の場合、テンションロッド装置５のロッドの基端側５ａｂは、扉体２の基端側２ａから最も離反した位置にあり、円筒状ケース５ｂはロッド５ａの基端側５ａｂに押付けられた状態を維持している（テンションロッド装置５の支点間距離はＬmin）。
・起立動作時：図２
水ｗの流入に伴って扉体２が起立すると、扉体２の起立に伴って円筒状ケース５ｂがロッド５ａの基端側５ａｂに押付けられた状態を維持したまま、テンションロッド装置５のロッド５ａの基端側５ａｂは扉体２の基端側２ａに移動する。
そして、円筒状ケース５ｂがロッド５ａの基端側５ａｂに押付けられた状態を維持したまま、テンションロッド装置５のロッド５ａの基端側５ａｂが最も扉体２の基端側２ａに移動した状態のときに、扉体２の起立角度θが例えば６０°となるようにしておく。この起立角度θの設定は、テンションロッド装置５の支点間距離Ｌminと、扉体２の回転軸２ａａとテンションロッド装置５の先端側における扉体２との取付位置間の距離Ｈによって決定される。
図２の状態から更に水ｗが流入して扉体２が起立すると、圧縮ばね５ｃが図４の状態から圧縮されてテンションロッド装置５の支点間距離が伸び、圧縮によって発生するばね力が扉体２を倒伏する方向に作用する。従って、扉体２の起立速度が減速されて、起立完了時に発生する衝撃力を緩和する。
・起立完了時：図３
起立完了時には、圧縮ばね５ｃが図５の状態まで圧縮されてテンションロッド装置５の支点間距離がＬmaxとなり、圧縮ばね５ｃの圧縮により生じたばね力が作用して扉体２を倒伏方向に引っ張っている。
・倒伏開始時：図３
起立完了状態からの倒伏開始時には、圧縮ばね５ｃの圧縮により生じたばね力で扉体２を倒伏方向に引っ張っているので、倒伏動作が速くなって水位に追従した倒伏が可能になる。従って、扉体２や扉体２の格納部に対する衝撃が緩和される。
（第２の本発明の浮体式フラップゲート：図６〜図８）
この第２の本発明の浮体式フラップゲート１１は、図１〜図３で説明したテンションロッド装置５の円筒状ケース５ｂに上部ロッド１２ａの基端部１２ａａを回転自在に取り付け、その先端部１２ａｂを扉体２に回転自在に取り付けたテンションロッド装置１２としたものである。
この図６〜図８に示した構成のテンションロッド装置１２の場合は、図１〜図３に示した構成のテンションロッド装置５の場合のように、基端側を扉体２の起立揺動に伴い路面rsに沿って扉体２の基端側２ａに接近移動自在にする必要はなく、路面rsに回転自在に取り付ければよい。
上記構成の第２の本発明の浮体式フラップゲート１１では、扉体２の起立時、及び扉体２の倒伏時、テンションロッド装置１２は以下に説明するような状態となる。
・倒伏状態時：図６
扉体２が倒伏状態の場合、テンションロッド装置１２は円筒状ケース５ｂと上部ロッド１２ａの連結点１２ｂで２つ折りになった状態となっている。
・起立動作時：図７
水ｗの流入に伴って扉体２が起立すると、扉体２の起立に伴って、円筒状ケース５ｂがロッド５ａの基端側５ａｂに押付けられた状態を維持したまま、テンションロッド装置１１は上部ロッド１２ａが円筒状ケース５ｂとの連結点１２ｂを支点として回動する。
そして、円筒状ケース５ｂがロッド５ａの基端側５ａｂに押付けられた状態を維持したまま、テンションロッド装置１２の上部ロッド１２ａが連結点１２ｂを支点として回動してロッド５ａと一直線になったときに、扉体２の起立角度θが例えば６０°となるようにしておく。この起立角度θの設定は、テンションロッド装置１２の支点間距離Ｌminと、扉体２の回転軸２ａａとテンションロッド装置１２の先端側における扉体２との取付位置間の距離Ｈによって決定される。
図７の状態から更に水ｗが流入して扉体２が起立すると、圧縮ばね５ｃが圧縮されてテンションロッド装置１２の支点間距離が伸び、圧縮によって発生するばね力が扉体２を倒伏する方向に作用し、扉体２の起立速度が減速されて、起立完了時に発生する衝撃力を緩和することは第１の発明と同様である。
・起立完了時及び倒伏開始時：図８
起立完了時には、圧縮ばね５ｃが最も圧縮されてテンションロッド装置１２の支点間距離がＬmaxとなり、圧縮ばね５ｃの圧縮により生じたばね力が作用して扉体２を倒伏方向に引っ張っている。そして、この起立完了状態からの倒伏開始時には、圧縮ばね５ｃの圧縮により生じたばね力で扉体２を倒伏方向に引っ張っているので、倒伏動作が速くなって水位に追従した倒伏が可能になって、扉体２や扉体２の格納部に対する衝撃が緩和される。
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。
上記の例では、上部扉体２Ａと下部扉体２Ｂ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２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。
また、上記の例では、テンションロッド装置５，１２の先端側を扉体２の側面に取り付けているが、扉体２の水の流入側に取り付けても良い。但し、この場合は、路面rsにテンションロッド装置５，１２の格納部を設けておく必要がある。
１，１１ 浮体式フラップゲート
２ 扉体
２ａ 基端側
２ａａ 回転軸
２ｂ 先端側
５ テンションロッド装置
５ａ ロッド
５ａｂ 基端側
５ｂ 円筒状ケース
５ｃ 圧縮ばね
５ｄ セットピース
１２ テンションロッド装置
１２ａ 上部ロッド

Claims (2)

  1. 防波堤の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扉体の先端側が基端側の回転軸を支点として起立揺動可能に構成した浮体式フラップゲートであって、
    ロッドの先端部にロッドに沿う所定量の移動が自在なように円筒状ケースを嵌め、この円筒状ケースとロッド間に、常時は円筒状ケースをロッドの基端側に押付けるように付勢する圧縮ばねを介在させ、この圧縮ばねの初期圧縮力を、ロッドの先端に取り付けた、円筒状ケース内を移動自在なセットピースで調整すべく構成したテンションロッド装置の、前記円筒状ケースを前記扉体に回転自在に取り付け、前記ロッドの基端側は扉体の起立揺動に伴い路面に沿って扉体の基端側に接近移動自在に設置し、前記扉体の起立時に前記ロッドの基端側が最も前記扉体の基端側に移動した後と、前記扉体の倒伏開始時に、前記扉体に倒伏方向の付勢力を作用させるようにしたことを特徴とする浮体式フラップゲート。
  2. 防波堤の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扉体の先端側が基端側の回転軸を支点として起立揺動可能に構成した浮体式フラップゲートであって、
    ロッドの先端部にロッドに沿う所定量の移動が自在なように円筒状ケースを嵌め、この円筒状ケースとロッド間に、常時は円筒状ケースをロッドの基端側に押付けるように付勢する圧縮ばねを介在させ、この圧縮ばねの初期圧縮力を、ロッドの先端に取り付けた、円筒状ケース内を移動自在なセットピースで調整すべく構成し、前記円筒状ケースには上部ロッドの基端側を回転自在に取り付けたテンションロッド装置の、前記上部ロッドの先端側を前記扉体に、前記ロッドの基端側を路面に、それぞれ回転自在に取り付け、前記扉体の起立時に前記上部ロッドが基端側を支点として回動して前記ロッドと一直線になった後と、前記扉体の倒伏開始時に、前記扉体に倒伏方向の付勢力を作用させるようにしたことを特徴とする浮体式フラップゲート。
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