JP6837250B2 - 交換型フラップゲートおよび交換型フラップゲートの設置方法 - Google Patents

Description

本発明は、水門に設けられた既設の昇降式ゲートをフラップ式のゲートに交換するための交換型フラップゲートおよび交換型フラップゲートの設置方法に関するものである。

従来、河川や海へ雨水や下水等を放出する水路に水門が設けられている。この水門には水路を開閉可能なゲートが設置されており、前記ゲートは通常時には水路を開けた状態にして水を外水側（下流側）に排水する。一方、外水側の水位が所定以上に上昇した異常時には水門を閉じて内水側（上流側）への逆流を防止する。

このような水門に設置されるゲートには様々な種類がある。昇降式ゲートは、水路を塞ぐことのできる大きさの扉体を吊り下げ、当該扉体を昇降機により上下方向に昇降させることで開閉するようになっている。このゲートは、閉鎖時の水密性が確保しやすく、構造が比較的単純であることからこれまでに数多く設置されている。ただし、昇降式ゲートの開閉には、前記昇降機を操作する人員が必要であることから維持管理の負担が大きいという問題が生じている。

また、他のゲートとして扉体の上部にヒンジを設け揺動可能に吊り下げてなるフラップ式のゲートがある。このフラップゲートは、水圧によって自動的に開閉することができるため維持管理が容易であるという利点がある。そこで、近年、既設の昇降式ゲートが経年劣化などにより交換が必要となった際に、フラップゲートに交換したいというニーズが高まっている。

しかし、昇降式ゲートが設置されていた場所にフラップゲートを設置するには、揺動する扉体に当接される戸当たりを新設する必要がある。このため、水門側に大掛かりな改修工事が必要になり、設置コストが高くなるという問題がある。

また、昇降式ゲートの水門において、ゲートを開口したときの開口面積は、大雨などによる最大の排水量を計算し、その排水量に基づき設計されている。つまり、フラップゲート設置後の開口面積が、昇降式ゲート設計時の開口面積よりも狭くなると、大雨などの非常時に排水しきれずに内水側が洪水になるおそれがある。よって、フラップゲート交換時に開口面積を狭めないようにする必要がある。

ところで、特開２０１４−１３６８８５号公報では、昇降式ゲートの扉体にフラップ弁を設けた引き上げ式フラップインゲートに関する発明が提案されている（特許文献１）。

特開２０１４−１３６８８５号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発明は交換の目的で構成されていないため、これを既設の昇降式ゲートから交換する場合、フラップ弁を備えた扉体は、既設の昇降式ゲートの扉体よりも重いため、既設の昇降機では引き上げられない。よって、より重いものを引き上げられる昇降機に交換する必要がある。

また、前記引き上げ式フラップインゲートを既設の昇降機によって吊り下げると、扉体の重心がフラップ弁側に片寄るため、扉体は重心側に傾き、戸当たりとの隙間ができて水密性が低下してしまう。よって、昇降機は、前記扉体の重心位置に合わせた位置に設置し直さねばらなず大掛かりな改修が必要になる。

本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたものであって、既設の昇降式ゲートの構造体を活用して改修費用や改修時間を抑えつつ、既設の昇降式ゲートをフラップ式のゲートに交換することのできる交換型フラップゲートおよび交換型フラップゲートの設置方法を提供することを目的としている。

本発明に係る交換型フラップゲートは、既設の昇降式ゲートにおいて使用していた戸当たりや昇降機を利用して改修費用や改修時間を抑えつつフラップ式のゲートに交換するという課題を解決するために、水門に設けられた左右一対の既設戸当たりに沿って扉体が上下方向に昇降する既設の昇降式ゲートを、フラップ式のゲートに交換するための交換型フラップゲートであって、既設の前記昇降式ゲートの扉体が外された前記左右一対の既設戸当たりに沿って昇降可能に設置されるとともに、その中央に通水可能な通水開口部が形成されている可動戸当たりと、前記水門の構造体に固定された軸受設置台によって流水方向に揺動可能に支持されているとともに、降下位置にある前記可動戸当たりの前記通水開口部を開閉しうるフラップ式扉体とを有する。

また、本発明の一態様として、既設の昇降機により昇降する構造物の軽量化と水門の底部におけるゴミや土砂などの堆積を抑制するという課題を解決するために、前記可動戸当たりが、上部戸当たりと、この上部戸当たりの左右端から下方に垂下された一対の左右戸当たりとにより前記通水開口部の下方を開口するように門形に形成されていてもよい。

さらに、本発明の一態様として、水門側の改修を極力低減できる構造にするという課題を解決するために、前記可動戸当たりが、上部戸当たりと、この上部戸当たりの左右端から下方に垂下された一対の左右戸当たりと、これら左右戸当たりの下端同士を連結する下部戸当たりとを有する矩形型に形成されていてもよい。

また、本発明の一態様として、比較的小さな初期開度で開いている状態のときに、水門の底面との間に排水の妨げとならない十分な隙間が形成されるようにするという課題を解決するために、前記フラップ式扉体は、前記通水開口部を閉鎖している状態においてその下端縁部と前記水門の底面との間に隙間を設けるように構成されているとともに、前記下端縁部には流水方向に揺動して前記隙間を開閉する隙間開閉部材が取り付けられていてもよい。

さらに、本発明の一態様として、可動戸当たりを所定の下降位置にズレなく配置させるという課題を解決するために、前記水門の底部に固定戸当たりが固定されているとともにその上面に凸状固定部材が設けられており、前記一対の左右戸当たりの下端面には、前記可動戸当たりが降下した際に前記凸状固定部材と嵌合する凹状固定穴が形成されていてもよい。

また、本発明の一態様として、可動戸当たりを下降位置に配置された状態における内水側から流れる水を排水し易くし、可動戸当たりの内水側におけるゴミや土砂などの堆積を抑制するという課題を解決するために、前記一対の左右戸当たりは、その内水側背面が、前記通水開口部に向けて外水方向に下り傾斜状に形成されていてもよい。

さらに、本発明の一態様として、既設の昇降機を活用することにより改修費用や改修時間の低減をさせるという課題を解決するために、前記可動戸当たりが、昇降式ゲートの扉体を昇降させていた既設の昇降機によって昇降可能に支持されていてもよい。

本発明に係る交換型フラップゲートの設置方法は、既設の昇降式ゲートにおいて使用していた戸当たりや昇降機を利用して改修費用や改修時間を抑えつつフラップ式のゲートに交換するという課題を解決するために、水門に設けられた左右一対の既設戸当たりに沿って扉体が上下方向に昇降する既設の昇降式ゲートを、フラップ式のゲートに交換する交換型フラップゲートの設置方法であって、既設の前記昇降式ゲートの扉体を昇降機および前記水門の左右一対の既設戸当たりから取り外す昇降式ゲート取外工程と、前記左右一対の既設戸当たりの間に、中央に通水可能な通水開口部が形成されている可動戸当たりをスライド可能に配置するとともに、前記昇降機に昇降可能に取り付ける可動戸当たり取付工程と、前記水門の構造体に軸受設置台を固定し、当該軸受設置台にフラップ式扉体を流水方向に揺動可能に支持させて、降下位置にある前記可動戸当たりの前記通水開口部を開閉可能に構成したフラップ式扉体設置工程とを有する。

本発明によれば、既設の昇降式ゲートの構造体を活用して改修費用や改修時間を抑えつつ、既設の昇降式ゲートをフラップ式のゲートに交換することができる。

本発明に係る交換型フラップゲートの第一実施形態を示す正面側斜視図である。 本第一実施形態の交換型フラップゲートを設置する昇降式ゲートが取り付けられていた水門を示す正面図である。 水門の既設戸当たり部分を示す斜視図である。 本第一実施形態における可動戸当たりを示す正面側斜視図である。 本第一実施形態における可動戸当たりを示す背面側斜視図である。 本第一実施形態における可動戸当たりが既設左右戸当たりの隙間で下降する際に可動戸当たり側密接用くさび部および既設戸当たり側密接用くさび部の作用によって既設左右戸当たりの背面に密着する状態を示す模式図である。 本第一実施形態における水門の底部に固定された固定戸当たりを示す正面側斜視図である。 本第一実施形態におけるフラップ式扉体を示す正面側斜視図である。 本第一実施形態におけるフラップ式扉体を示す背面側斜視図である。 本第一実施形態の交換型フラップゲートの設置方法の工程順を示す図である。 本第一実施形態における可動戸当たり取付工程後の水門の状態を示す正面図である。 本第一実施形態の交換型フラップゲートが水圧や風圧など重力以外の外力を受けていない状態で設置されている状態を示す正面側斜視図である。 本第一実施形態において隙間開閉部材が持ち上げられて水門の底面と扉本体との間に隙間ができている状態を示す拡大斜視図である。 本第一実施形態において内水側からの水圧によって扉本体が揺動軸周りに回動し通水開口部を大きく開口した状態を示す正面側斜視図である。 本第一実施形態において外水側からの水圧によって扉本体が揺動軸周りに回動し通水開口部を閉鎖した状態を示す正面側斜視図である。 本第一実施形態において水門の設計上の最大の排水量により排水可能とするために可動戸当たりを上昇させた状態を示す正面側斜視図である。 本発明に係る交換型フラップゲートの第二実施形態におけるフラップ式扉体を示す正面側斜視図である。 本第二実施形態における矩形状の可動戸当たりを示す正面側斜視図である。 本発明に係る交換型フラップゲートの第三実施形態における可動戸当たりを示す背面側斜視図である。 本第三実施形態における可動戸当たりの通水開口部を通過する水の流れを示す底面図である。 第三実施形態の他の実施例であって矩形型の可動戸当たりを示す背面斜視図である。

以下、本発明に係る交換型フラップゲートおよび交換型フラップゲートの設置方法の一実施形態について図面を用いて説明する。

本第一実施形態の交換型フラップゲート１は、水門２に設けられた左右一対の既設戸当たり３に沿って扉体が上下方向に昇降する既設の昇降式ゲートを、フラップ式のゲートに交換するためのものであって、図１に示すように、既設の前記昇降式ゲートの扉体（以下、「昇降式扉体」という）を外して設置される可動戸当たり４と、前記水門２の底部２４に固定される固定戸当たり５と、前記水門２の構造体２１に設置されたフラップ式扉体６とを有する。以下、各構成について説明する。

本第一実施形態における水門２は、昇降式ゲートが設置されていた水門であって、本第一実施形態では、図２に示すように、水路１０に設置された略矩形状の構造体２１と、この矩形状構造体２１に設けられた既設戸当たり３と、前記矩形状構造体２１の上部に設けられて昇降式扉体を昇降させていた昇降機２２とを有する。

既設戸当たり３は、昇降式扉体の戸当たりとして水門２に設置されていたものであり、本第一実施形態では、前記昇降式扉体の左右側辺部に密接する左右一対の既設左右戸当たり３１と、前記昇降式扉体の上辺部に沿って密接する既設上部戸当たり３２とを有する。前記既設左右戸当たり３１は、前記昇降式扉体を上下方向に昇降させる際のガイドとして機能していたものであり、図３に示すように、既設左右戸当たり３１の前方に配置されたガイド部材３３と前記昇降式扉体の厚さに相当する隙間を形成するようにして並設されている。

昇降機２２は、昇降式扉体を上下方向に昇降させるために設置されていた既設の機械であって、前記矩形状構造体２１の上部に設置されている。昇降機２２は、図１に示すように、ハンドル操作などによって昇降する昇降ロッド２３を備えている。前記昇降ロッド２３を昇降させる機構は、適宜選択されるものであり、ラック式やスピンドル式などが例示される。

可動戸当たり４は、新たに設置されるフラップ式扉体６の戸当たりとなるものであり、その中央に通水可能な通水開口部４１が形成されている。この可動戸当たり４は、昇降式扉体が取り外された既設戸当たり３の枠内に嵌め入れられ、既設の左右戸当たり３１に沿って昇降可能に設置される。

本第一実施形態における可動戸当たり４は、図４および図５に示すように、上部戸当たり４２と、この上部戸当たり４２の左右端から下方に垂下された一対の左右戸当たり４３とを有する。ただし、前記左右戸当たり４３の下端同士を連結する構造は有していない。つまり、可動戸当たり４は、通水開口部４１の下方を開口するように門形に形成されている。

上部戸当たり４２は、降下位置にあるときに、内水側背面が既設上部戸当たり３２と当接し、外水側正面がフラップ式扉体６の扉本体６１の上辺部に当接する部分である。この上部戸当たり４２は、既設左右戸当たり３１の間隔に合わせて長さが決められる。なお、内水側とは水門を基準として内側、すなわち水流の上流側を意味し、外水側とは水門を基準として外側、すなわち水流の下流側を意味する。

また、上部戸当たり４２の上端面の左右中央位置には、可動戸当たり４を既設の昇降機２２に支持させるための昇降連結部４４が設けられている。本第一実施形態における昇降連結部４４には、前記既設の昇降機２２における昇降ロッド２３の下端部にピン接続可能なピン孔４５が形成されている。

左右戸当たり４３は、上部戸当たり４２の左右端から下方に垂下された左右一対の構造を有しており、降下位置にあるときに内水側背面４３ａが既設左右戸当たり３１に当接し、外水側正面がフラップ式扉体６の扉本体６１の左右辺部に当接するようになっている。具体的には、各左右戸当たり４３は、各既設左右戸当たり３１の幅よりも幅が広く形成されており、これにより内側辺部が既設左右戸当たり３１の内側辺部より内方に設けられるため、外水側正面がフラップ式扉体６の戸当たりとして機能するようになっている。

また、一対の左右戸当たり４３の下端面には、図４および図５に示すように、後述する固定戸当たり５の上面に設けられた凸状固定部５１と嵌合する凹状固定穴４６が形成されている。

また、図４および図６に示すように、可動戸当たり４の外水側正面には、降下させた際に既設戸当たり３との密接度を高めるための可動戸当たり側密接用くさび部４７と、降下位置にあるときに左右方向のズレを防止する左右ズレ防止突設部４８とが設けられている。可動戸当たり側密接用くさび部４７は、前後幅が下方に向けて縮小するくさび状に形成されており、左右戸当たり４３の上下２箇所に分離されて設けられている。そして、可動戸当たり４が、既設左右戸当たり３１の隙間でガイドされつつ下降すると、可動戸当たり側密接用くさび部４７が、既設戸当たり３側に設けられた既設戸当たり側密接用くさび部３４に摺接し、当該可動戸当たり４が内水側の既設左右戸当たり３１に押しつけられて密着する。

左右ズレ防止突設部４８は、既設左右戸当たり３１の内側縁部に沿って摺動し易いように円柱状に形成されている。また、左右ズレ防止突設部４８は、上部戸当たり４２の左右端と、左右戸当たり４３の下端近傍とにそれぞれ設けられている。可動戸当たり４が既設左右戸当たり３１の間に下降された際に、左右にズレる力が作用しても左右ズレ防止突設部４８が既設左右戸当たり３１のいずれかの内側縁部に当接し、横ズレするのを防止する。

また、可動戸当たり４の内水側背面には、図５および図６に示すように、外周縁に沿って既設戸当たり３との水密性を高めるための水密ゴム４９が取り付けられている。

固定戸当たり５は、図７に示すように、水門２の底部２４に固定される構造であり、その上面に設けられた凸状固定部材５１と、後述するフラップ式扉体６の隙間開閉部材７との水密を確保するために傾斜状に形成された隙間開閉部材受け部５２とを有する。固定戸当たり５は、可動戸当たり４が下降位置にあるときに、一対の左右戸当たり４３の下端面と水門２の底部２４との隙間の水密を確保するための構造である。この固定戸当たり５は、前記左右戸当たり４３に対応する位置にそれぞれ左右一対で設置されている。つまり、一対の固定戸当たり５間の水門２の底部２４には構造物が設けられていない状態になっている。

凸状固定部材５１は、可動戸当たり４が下降位置にあるときに前後左右にズレることなく固定するためのものであり、本第一実施形態では、円柱状のピン形状に形成されている。

また、隙間開閉部材受け部５２は、フラップ式扉体６の隙間開閉部材７の内水側背面と当接するものであり、左右の固定戸当たり５の上面から水門２の底面２５まで外水側に突き出るように傾斜している。

フラップ式扉体６は、軸支された扉本体６１の重量バランスおよび水圧によって可動戸当たり４の通水開口部４１を自動的に開閉するものであり、図８および図９に示すように、前記通水開口部４１を開閉する扉本体６１と、この扉本体６１を支持する扉本体支持アーム６２と、この扉本体支持アーム６２を連結させて前記扉本体６１を揺動自在に支持する揺動軸６３と、この揺動軸６３に連結されるウエイトアーム６４と、このウエイトアーム６４の上端に設けられるバランスウエイト６５と、前記扉本体６１と水門２の底部２４との間の隙間を開閉する隙間開閉部材７とを有する。

扉本体６１は、可動戸当たり４の通水開口部４１を開閉する扉であり、本第一実施形態では、前記通水開口部４１の形状に合わせて矩形状に形成されている。この扉本体６１は、前記通水開口部４１の左右幅よりも大きく、かつ既設左右戸当たり３１の内側縁の左右幅よりも狭く形成されている。また、可動戸当たり４が下降位置にあるときに前記通水開口部４１を閉鎖した状態において、下端側が水門２の底面２５の間に隙間を設けるように支持されている。

扉本体支持アーム６２は、扉本体６１を支持するアームであり、本第一実施形態では、２本の扉本体支持アーム６２が前記扉本体６１の外水側正面から連続して上方に延出するように設けられている。

揺動軸６３は、扉本体６１を流水方向に揺動自在に支持する軸であり、水門２の構造体２１に固定されている軸受設置台６７に対し軸受け６６を介してその両端が支持されている。つまり、本発明におけるフラップ式扉体６は、可動戸当たり４に支持されていない。

本第一実施形態における揺動軸６３は、図１に示すように、水門２から連続する水路１０の上端面に設けられた軸受け６６および軸受設置台６７によって前記水路１０を左右方向に跨ぐように設けられている。なお、揺動軸６３を支持する軸受け６６および軸受設置台６７の固定位置は、水路１０の上端面に限定されるものではなく、例えば、水路１０の内側面や既設戸当たり３が固定されている門柱部分などであってもよい。

ウエイトアーム６４は、上端にバランスウエイト６５を設置するためのアームであり、揺動軸６３を基端として扉本体支持アーム６２とは逆方向に延出されている。

バランスウエイト６５は、扉本体６１の初期開度を設定する重量バランスを調整するためのものであり、ウエイトアーム６４の上端に設置されている。本第一実施形態におけるバランスウエイト６５は、扉本体６１を５度〜２０度程度の間で任意に設定される初期開度でバランスさせる重さに調整されている。

なお、初期開度は、５度〜２０度の範囲に限定されるものではなく、２０度以上や５度以下に設定してもよい。また、扉本体６１は、ウエイトアーム６４およびバランスウエイト６５を用いずに扉本体６１の重心位置と支持位置との位置関係によって可動戸当たり４の通水開口部４１を開閉する重量バランスで支持されていてもよい。

隙間開閉部材７は、扉本体６１と水門２の底部２４との間に設けた隙間を開閉するためのものであり、本第一実施形態では、この隙間開閉部材７を外水側に持ち上げて開状態に操作する開操作補助手段８と、この開操作補助手段８により開状態に保持されている前記隙間開閉部材７を水没時の浮力によって閉状態に操作する閉操作補助手段９とを有する。

隙間開閉部材７は、通水開口部４１の閉鎖時に扉本体６１の下端縁部と水門２の底部２４との間に設けた隙間を開閉するものである。隙間開閉部材７は、主に、天然ゴムや合成ゴムで構成されているところ、これらに炭素材や繊維材等を適宜添加、または混合したゴム素材で構成されることが好ましい。ただし、隙間開閉部材７の材質はこれらに限定されるものではなく、柔軟性や弾力性を備え、隙間開閉部材受け部５２や水門２の底部２４と密接することで水密を確保可能な素材から適宜選択してもよい。

本第一実施形態における隙間開閉部材７は、扉本体６１の下端縁部から下方に延出するように形成されている。この隙間開閉部材７は、開操作補助手段８および閉操作補助手段９によって隙間が開閉操作されるようになっている。なお、隙間開閉部材７による隙間の開閉操作は開操作補助手段８および閉操作補助手段９によるものに限定されるものではなく、水圧などの外力を受けると自らの弾性力により前記扉本体６１側を基点として流水方向に揺動可能に構成されていてもよい。

開操作補助手段８は、隙間開閉部材７を外水側に持ち上げて開状態に操作するものである。本第一実施形態における開操作補助手段８は、上下動可能な昇降ウエイト８１と、この昇降ウエイト８１の自重による重力方向の張力を持ち上げ方向に変換する方向変換機構を介して前記隙間開閉部材７を外水側に持ち上げて開状態に操作する持ち上げ操作部８２とを有する。

昇降ウエイト８１は、扉本体６１に対して上下動可能なウエイトであり、本第一実施形態では、図８に示すように、扉本体６１の外水側正面に左右対称に２つ配置される。本第一実施形態における昇降ウエイト８１は、水没時の浮力によって水位上昇にともない上昇する浮揚機能を備えており、図示しないが、鋼板によって中空の箱状に形成された外装材と、この外装材の内部に収容され水没時に浮力を発生させやすい発泡スチロール等からなる内装材とから構成されている。また、当該昇降ウエイト８１は次に説明する持ち上げ操作部８２によって上下動可能に支持されている。

なお、昇降ウエイト８１の形状は特に限定されるものではなく、昇降可能な形状から適宜選択してもよい。また、昇降ウエイト８１の設置数は２つに限定されるものでなく、隙間開閉部材７の開閉操作に必要な重量および浮力が得られる１つ以上の設置数から適宜選択してもよい。

持ち上げ操作部８２は、昇降ウエイト８１の自重による重力方向の張力を持ち上げ方向に変換するものであり、本第一実施形態では、方向変換機構として作用するシーソー部８２１と、このシーソー部８２１と隙間開閉部材７とを連結する持ち上げ連結部８２２とを有する。

シーソー部８２１は、扉本体６１の外側面に対して垂直に設けられた支持軸周りに揺動可能なものであり、一端部には昇降ウエイト８１が固定されており、他端には持ち上げ連結部８２２が回動自在に支持されている。前記昇降ウエイト８１に浮力が発生していない場合には、シーソー部８２１は昇降ウエイト８１の自重による重力方向の張力によって当該昇降ウエイト８１側に傾き、他端側の前記持ち上げ連結部８２２を持ち上げるようになっている。

持ち上げ連結部８２２は、シーソー部８２１の支持軸を挟んで昇降ウエイト８１とは逆側の他端部と、隙間開閉部材７の外水側正面とを連結するものである。つまり、持ち上げ連結部８２２は、シーソー部８２１を介することで前記昇降ウエイト８１の自重の重力方向の張力を前記隙間開閉部材７に伝達し、当該隙間開閉部材７を持ち上げる。

また、本第一実施形態における持ち上げ連結部８２２は、剛体により構成されることにより、昇降ウエイト８１および持ち上げ操作部８２は閉操作補助手段９としても機能する。つまり、本第一実施形態では、昇降ウエイト８１が水没する時に発生する浮力によってシーソー部８２１が支持軸周りに揺動して持ち上げ連結部８２２側が下降する。このとき持ち上げ連結部８２２が可撓性のない剛体により構成されていることで、昇降ウエイト８１の浮力が前記隙間開閉部材７を閉方向に揺動させる。そして、前記隙間開閉部材７を水門２の底部２４および隙間開閉部材受け部５２に押し付けることにより水密性能を高めるようになっている。

また、図示しないが、昇降ウエイト８１および持ち上げ操作部８２に浮遊物や塵などが付着して重量バランスなどが崩れるのを防止するため、扉本体６１の外水側には保護カバーが設けられていることが好ましい。

なお、持ち上げ操作部８２は、隙間開閉部材７の自重や水圧により水門２の底部２４や隙間開閉部材受け部５２との水密性能が確保できる場合には、可撓性を有するワイヤーやロープにより構成されていてもよい。

次に、本第一実施形態の交換型フラップゲート１の設置方法について説明する。

交換型フラップゲート１の設置方法は、図１０に示すように、既設の昇降式ゲートを既設戸当たり３から取り外す昇降式ゲート取外工程（Ｓ１）と、交換型フラップゲート１の可動戸当たり４を既設戸当たり３にスライド可能に設置するとともに、既設の昇降機２２に取り付ける可動戸当たり取付工程（Ｓ２，Ｓ３）と、前記水門２の構造体２１に軸受設置台６７を固定し、当該軸受設置台６７にフラップ式扉体６を流水方向に揺動可能に支持させるフラップ式扉体設置工程（Ｓ４，Ｓ５）とを有する。

昇降式ゲート取外工程は、水門２から既設の昇降式扉体を取り外す工程（Ｓ１）である。本第一実施形態では、昇降機２２の昇降ロッド２３から前記昇降式扉体を取り外すとともに、前記既設戸当たり３の無い位置まで引き上げて取り外す。この昇降式扉体が取り外された後の水門２は、図２に示すように、前記既設戸当たり３と、前記昇降機２２とを残した状態となる。

可動戸当たり取付工程は、既設の昇降式扉体を取り外した左右一対の既設戸当たり３の間に、可動戸当たり４を上下スライド可能に設置する工程（Ｓ２）、および前記昇降式扉体を取り付けていた昇降機２２に昇降可能に取り付ける工程（Ｓ３）である。本第一実施形態では、可動戸当たり４を既設戸当たり３の上方位置まで引き上げ、既設左右戸当たり３１とガイド部材３３との間に挿入し、可動戸当たり４を下降位置まで下げた状態で、上部戸当たり４２の上端面の左右中央位置に設けた昇降連結部４４に既設の昇降機２２の昇降ロッド２３の下端部とピン接続して取り付ける。

また、本第一実施形態の可動戸当たり取付工程では、水門２の底部２４であって既設左右戸当たり３１とガイド部材３３との間に固定戸当たり５を配置し、前記底部２４に固定する。

フラップ式扉体設置工程は、水門２の構造体２１に軸受設置台６７を固定する工程（Ｓ４）、および当該軸受設置台６７にフラップ式扉体６を流水方向に揺動可能に支持させる工程（Ｓ５）である。本第一実施形態では、図１に示すように、水門２から連続する水路１０の上端面に左右一対の軸受設置台６７を設置する。このとき、軸受設置台６７は、フラップ式扉体６の大きさおよびその下端縁部と水門２の底面２５との間に設ける隙間に応じて高さ位置および左右位置を調整して設置する。そして、フラップ式扉体６は揺動軸６６に軸受け６６を組み込み、一体にした状態で前記軸受設置台６７に取り付ける。そして、前記扉本体６１が５度〜２０度程度の間で予め設定される初期開度でバランスを保持するようにバランスウエイト６５の重さを調整する。

次に、本第一実施形態の交換型フラップゲート１の各構成の作用について説明する。

可動戸当たり４は、図１２に示すように、下降位置に配置する。フラップ式扉体６の扉本体６１は、水圧や風圧など重力以外の外力を受けていない状態において、所定の初期開度で支持されている。これにより、水門２の底面２５と扉本体６１の下端縁との間に隙間が形成され、内水側から流れる水を外水側へ排水することができる。特に、本第一実施形態における扉本体６１は、図１３に示すように、水門２の底部２４との間に隙間を設けるように支持されているとともに、この隙間を開閉する隙間開閉部材７が開操作補助手段８によって持ち上げられた状態である。よって、扉本体６１の初期開度が５度〜２０度程度において、水門２の底面２５と扉本体６１との間に十分な隙間を確保でき、排水を妨げない。

また、本第一実施形態における可動戸当たり４は、下部戸当たりを有しない門形に形成されており、固定戸当たり５間の水門２の底面２５の中央位置にも構造物を設けなかったため、内水側から流れてくる土砂やゴミなどが堆積しにくい構造になっている。

内水側からの排水量が増えて水位が上昇すると、扉本体６１の下端側に水圧を受ける。この場合、図１４に示すように、前記扉本体６１は前記水圧によって揺動軸６３周りに回動し排水方向に傾く。扉本体６１が水圧によって排水方向に傾くことで、水門２の底面２５との隙間は拡大し、通水開口部４１が大きく開口する。本第一実施形態では、揺動軸６３を中心として扉本体６１とは逆方向にバランスウエイト６５を設けているため、僅かな水圧でも回動しやすく構成されている。よって、内水側から受ける水圧で大きく開口し、スムーズに排水を行うことができる。

一方、外水側の水位が上昇し、内水側に逆流が生じると、扉本体６１には内水側に押される水圧を受ける。水圧を受けた扉本体６１は、図１５に示すように、揺動軸６３周りに回動して可動戸当たり４に当接する。

本第一実施形態の可動戸当たり４は上部戸当たり４２と左右戸当たり４３とからなる門形に形成されているため、扉本体６１の背面側の上縁部および左右縁部に当接する。一方、本第一実施形態における可動戸当たり４の通水開口部４１は下方が開口しており、隙間開閉部材７は、前記開口を逆流する流れから水圧を受ける。隙間開閉部材７は、逆流する流れの水圧を受けて揺動し、扉本体６１の下端縁部と水門２の底面２５との隙間を閉じるとともに、水門２の底面２５および隙間開閉部材受け部５２に当接する。なお、左右戸当たり４３の下端面にある凹状固定穴４６に、固定戸当たり５の上面に設けられた凸状固定部材５１が嵌合されているため、隙間開閉部材７は前後および左右にずれることなく、水門２の底面２５および隙間開閉部材受け部５２に当接することができる。

これにより隙間開閉部材７は、前記隙間を閉鎖し、逆流を防止することができる。本第一実施形態では、開操作補助手段８として機能した昇降ウエイト８１および持ち上げ操作部８２が閉操作補助手段９としても機能する。つまり、持ち上げ操作部８２は、昇降ウエイト８１の浮力を下方に押し下げる力に変換し、隙間開閉部材７を水門２の底面２５および隙間開閉部材受け部５２に押し付ける。よって、隙間開閉部材７は、扉本体６１の下端縁部と水門２の底部２４との間の隙間を確実に閉鎖することができる。

また、水門２の最大の排水量で排水可能にする場合は、図１６に示すように、昇降機２２を操作して可動戸当たり４を上昇させる。可動戸当たり４は、フラップ式扉体６を備えておらず、かつ通水開口部４１が開口されているため、既設の昇降式扉体よりも軽い。また、重量バランスが前後方向に大きく片寄るようなこともない。よって、既設の昇降機２２で持ち上げることができる。

可動戸当たり４が持ち上げられると、前記可動戸当たり４によって狭められていた開口面積が拡大する。これにより、既設の昇降式ゲートを設置した際に設計された開口面積を確保することができる。また、フラップ式扉体６は、水圧により排水側に揺動するため、排水の妨げにならない。よって、設計上の最大の排水量で排水することができる。

以上のような本第一実施形態の交換型フラップゲート１および交換型フラップゲート１の設置方法によれば、以下の効果を奏することができる。
１．既設の昇降式ゲートを活用してフラップ式のゲートに交換することができる。
２．戸当たりを可動式にしたため、既設の昇降式ゲートを設置した際に設計された開口面積を確保することができ、当初の最大の排水量で排水することができる。
３．可動戸当たり４とは別にフラップ式扉体６を水門２の構造体２１側に設置したことにより、可動戸当たり４を軽くすることができ、かつ重量バランスが前後方向に片寄らないため、既設の昇降機２２を使って昇降させることができる。
４．可動戸当たり４を門形に形成し、水門２の底面２５の中央位置に構造物を設けない構成により、内水側から流れてくる土砂やゴミなどが堆積し難い。
５．扉本体６１の下端縁部と水門２の底面２５との間に隙間を設けることで、僅かな初期開度でも通水開口部４１を大きく開口でき、充分な排水量を確保することができる。
６．扉本体６１は水圧で押されて閉方向に回動するとともに、隙間開閉部材７が水門２の底面２５との隙間を閉鎖するので、逆流を確実に防止することができる。
７．凸状固定部材５１および凹状固定穴４６が嵌合する構成により可動戸当たり４が下降した際に所定の位置に納まりやすい。

次に、本発明に係る交換型フラップゲートおよび交換型フラップゲートの設置方法の第二実施形態について図面を用いて説明する。なお、前述した第一実施形態で説明した構成と同一または相当する構成については同一の符号を付して再度の説明を省略する。

本第二実施形態の交換型フラップゲート１は、可動戸当たり４を第一実施形態のものと異なる形状にしたものであり、具体的には、図１７および図１８に示すように、左右戸当たり４３の下端同士を連結してなる下部戸当たり５０を有する形状にして、可動戸当たり４を矩形型に形成したものである。

このように、可動戸当たり４を矩形型に形成した場合は、下部戸当たり５０の下端面と、水門２の底面２５との水密を確保することができるため、固定戸当たり５を水門２の底部２４に設ける必要がなくなる。また、可動戸当たり４が矩形型に形成されている場合は、下部戸当たり５０によって水門２の底面２５との隙間が閉鎖できるため、隙間開閉部材７や開操作補助手段８、閉操作補助手段９を設けなくてもよい。よって、製作費用や設置日数などを抑制することができる。

次に、本発明に係る交換型フラップゲートおよび交換型フラップゲートの設置方法の第三実施形態について図面を用いて説明する。なお、前述した第一実施形態および第二実施形態で説明した構成と同一または相当する構成については同一の符号を付して再度の説明を省略する。

本第三実施形態の交換型フラップゲート１は、可動戸当たり４の通水開口部４１から排水される水の流れをスムーズにしたものであり、具体的には、図１９に示すように、門形に形成されている可動戸当たり４において、一対の左右戸当たり４３，４３の内水側背面４３ａを通水開口部４１に向けて外水方向に下り傾斜状に形成している。

これにより、上流から通水開口部４１に流れ込む水は、図２０に示すように、左右戸当たり４３の内水側背面４３ａの傾斜に沿って通水開口部４１の外水に向けて淀みなく流れる。また、流速が速いまま保たれるため、上流から流れてくるゴミや土砂が左右戸当たり４３の内水側背面４３ａ周辺に堆積するのを防止できる。

また、一対の左右戸当たり４３，４３の内水側背面４３ａを外水方向に下り傾斜状に形成する可動戸当たり４は、門形に限定するものに限られず、図２１に示すように、矩形型の可動戸当たり４にしてもよい。なお、矩形型の可動戸当たり４においては、図示しないが、下部戸当たり５０の内水側背面を、左右戸当たり４３の内水側背面４３ａと同様な作用効果を得るために、通水開口部４１に対して外水方向に下り傾斜状に形成してもよい。

なお、本発明に係る交換型フラップゲートおよび交換型フラップゲートの設置方法は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。例えば、図示しないが、水門２または可動戸当たり４には、当該可動戸当たり４の左右端部に昇降をガイドするガイドローラーを設けてもよい。

１ 交換型フラップゲート
２ 水門
３ 既設戸当たり
４ 可動戸当たり
５ 固定戸当たり
６ フラップ式扉体
７ 隙間開閉部材
８ 開操作補助手段
９ 閉操作補助手段
１０ 水路
２１ 構造体
２２ 昇降機
２３ 昇降ロッド
２４ 底部
２５ 底面
３１ 既設左右戸当たり
３２ 既設上部戸当たり
３３ ガイド部材
３４ 既設戸当たり側密接用くさび部
４１ 通水開口部
４２ 上部戸当たり
４３ 左右戸当たり
４３ａ 左右戸当たりの内水側背面
４４ 昇降連結部
４５ ピン孔
４６ 凹状固定穴
４７ 可動戸当たり側密接用くさび部
４８ 左右ズレ防止突設部
４９ 水密ゴム
５０ 下部戸当たり
５１ 凸状固定部材
５２ 隙間開閉部材受け部
６１ 扉本体
６２ 扉本体支持アーム
６３ 揺動軸
６４ ウエイトアーム
６５ バランスウエイト
６６ 軸受け
６７ 軸受設置台
８１ 昇降ウエイト
８２ 持ち上げ操作部
８２１ シーソー部
８２２ 持ち上げ連結部

Claims (8)

1. 水路を開閉可能なゲートとして水門に設けられた、左右一対の既設戸当たりに沿って扉体が上下方向に昇降する既設の昇降式ゲートを、フラップ式のゲートに交換するための交換型フラップゲートであって、
   既設の前記昇降式ゲートの扉体が外された前記左右一対の既設戸当たりに沿って昇降可能に設置されるとともに、その中央に通水可能な通水開口部が形成されている可動戸当たりと、
   前記水路を形成する構造体または前記既設戸当たりが固定されている門柱部分に固定される軸受設置台と、
   前記軸受設置台によって流水方向に揺動可能に支持されるとともに、降下位置にある前記可動戸当たりの前記通水開口部を開閉しうるフラップ式扉体と
   を有する、前記交換型フラップゲート。
2. 前記可動戸当たりが、上部戸当たりと、この上部戸当たりの左右端から下方に垂下された一対の左右戸当たりとにより前記通水開口部の下方を開口するように門形に形成されている、請求項１に記載の交換型フラップゲート。
3. 前記可動戸当たりが、上部戸当たりと、この上部戸当たりの左右端から下方に垂下された一対の左右戸当たりと、これら左右戸当たりの下端同士を連結する下部戸当たりとを有する矩形型に形成されている、請求項１に記載の交換型フラップゲート。
4. 前記フラップ式扉体は、前記通水開口部を閉鎖している状態においてその下端縁部と前記水門の底面との間に隙間を設けるように構成されているとともに、前記下端縁部には流水方向に揺動して前記隙間を開閉する隙間開閉部材が取り付けられている、請求項２に記載の交換型フラップゲート。
5. 前記水門の底部に固定戸当たりが固定されているとともにその上面に凸状固定部材が設けられており、前記一対の左右戸当たりの下端面には、前記可動戸当たりが降下した際に前記凸状固定部材と嵌合する凹状固定穴が形成されている、請求項２に記載の交換型フラップゲート。
6. 前記一対の左右戸当たりは、その内水側背面が、前記通水開口部に向けて外水方向に下り傾斜状に形成されている、請求項２から請求項４のいずれかに記載の交換型フラップゲート。
7. 前記可動戸当たりが、昇降式ゲートの扉体を昇降させていた既設の昇降機によって昇降可能に支持されている、請求項１から請求項６のいずれかに記載の交換型フラップゲート。
8. 水路を開閉可能なゲートとして水門に設けられた、左右一対の既設戸当たりに沿って扉体が上下方向に昇降する既設の昇降式ゲートを、フラップ式のゲートに交換する交換型フラップゲートの設置方法であって、
   既設の前記昇降式ゲートの扉体を昇降機および前記水門の左右一対の既設戸当たりから取り外す昇降式ゲート取外工程と、
   前記左右一対の既設戸当たりの間に、中央に通水可能な通水開口部が形成されている可動戸当たりをスライド可能に配置するとともに、前記昇降機に昇降可能に取り付ける可動戸当たり取付工程と、
   前記水路を形成する構造体または前記既設戸当たりが固定されている門柱部分に軸受設置台を固定する軸受設置台固定工程と、
   前記軸受設置台にフラップ式扉体を流水方向に揺動可能に支持させて、降下位置にある前記可動戸当たりの前記通水開口部を開閉可能に構成したフラップ式扉体設置工程と
   を有する、前記交換型フラップゲートの設置方法。