JP6901941B2 - フラップゲート - Google Patents

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Description

本発明は、河川、河口等の本流路に合流する用水路等の支流路の排水口を各流路の流量に応じて開閉することで支流への逆流等を防止するフラップゲートに関する。
従来から、河川等の本流路に合流する用水路等の支流路の排水口を前記各流路の流量に応じて開閉することで、本流路から支流路への逆流を防止するフラップゲートが知れられており、出願人も特許文献1に開示されるようなフラップゲートを開発し提案している。
図5に示すように、特許文献1に開示されるフラップゲート100は、支流路111の排水口111aの位置から排水方向(X方向)に突出して延在する延在部102を備えた支持桁101と、前記延在部102の下方に配置される、フロート104を備えたゲート本体103と、このゲート本体103が揺動可能となるようにゲート本体103を前記延在部102に支持するリンク機構とを備えている。
リンク機構は、支持桁101に揺動自在に支持される第1リンク106と、第1リンク106よりも排水方向側の位置で支持桁101に揺動自在に支持される第2リンク107とを含む平行リンク機構であり、両リンク106、107の下端にゲート本体103が支持されている。第1リンク106は、上方かつ第2リンク107側、すなわち本流路110側に延びる上延設片106bを備えており、バランスウエイト105がこの上延設片106bの先端(上端)に保持されている。この構成により、本流路110及び支流路111の水流が所定水量未満のときには、バランスウエイト105の重みで、排水口111aから所定間隙t2だけ離れた中間揺動位置B1(実線で示す位置)にゲート本体103が保持され、本流路110の水量が前記所定水量以上になると、フロート104の浮力によってゲート本体103が上昇し、排水口111aを閉じる閉止位置B2(破線で示す位置)に当該ゲート本体103が配置されるようになっている。
特許第6114169号公報
しかしながら、特許文献1のフラップゲートでは、第1リンク106に上方かつ本流路110側に延びる上延設片106bが設けられ、この上延設片106bの先端にバランスウエイト105が保持されているため、実際に施行した場合には、本流路110の法面113から外方にバランスウエイト105が突出し、例えば本流路110が増水した場合には、本流路110を流れてくる漂流物がバランスウエイト105に衝突してリンク機構が損傷を受けたり、バランスウエイト105に漂流物が付着して作動不良を誘発することが考えられる。また、バランスウエイト105が目立ってしまい、悪戯の対象になることも考えられる。
本発明は、上記課題を解消するためになされたもので、本流路が増水した場合でも漂流物によるトラブルが生じ難いフラップゲートを提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明は、法面を有した本流路に合流する支流路の排水口を、前記各流路の流量に応じて開閉するフラップゲートであって、前記支流路の上方であってかつ前記法面よりも低い位置に設けられ、前記排水口の位置から排水方向に突出して延在する延在部を備えた支持桁と、前記支持桁の前記延在部の下方に配置されるゲート本体と、前記ゲート本体の下端部に設けられたフロートと、バランスウエイトを含み、前記排水口を閉じる閉止位置と前記排水口を開く開放位置との間で前記ゲート本体が揺動可能となるように、かつ、前記各流路の水流が所定水量未満のときには、前記バランスウエイトの重みで前記ゲート本体が前記閉止位置と前記開放位置との間の所定の中間揺動位置に保持されるように、前記ゲート本体を前記支持桁に支持するリンク機構と、を備え、前記リンク機構は、前記ゲート本体の全可動域に亘って前記法面の下方に位置し、かつ、前記バランスウエイトが前記支流路の上方に位置するように構成されていることを特徴とするフラップゲートを提供する。
このフラップゲートの構成によれば、リンク機構が、ゲート本体の全可動域に亘って法面の下方に位置するように構成されているので、本流路が増水した場合でも、漂流物がバランスウエイトに衝突したり、リンク機構の各部に付着し難くい。また、法面よりも下方にバランスウエイトが位置するため目立ち難く、悪戯の対象となり難くなる。
また、バランスウエイトを法面から外方に飛び出させることなく、当該バランスウエイトが変位するスペースを支持桁上方に良好に確保することが可能となる。そのため、ゲート本体の全可動域に亘って法面の下方に位置するような上記クランク機構を構築する上で有利となる。
上記フラップゲートにおいて、より具体的には、前記リンク機構は、前記支持桁に揺動自在に支持される第1リンクと、前記第1リンクの前記排水方向側に配置されて前記支持桁に揺動自在に支持される第2リンクと、前記第1リンクを挟んで前記第2リンクと反対側に配置されて前記支持桁に揺動自在に支持される第3リンクと、前記第1リンクと前記第3リンクとを連結する第4リンクとを備え、前記第1リンクは、前記支持桁による支持位置から下方に延びるゲート本体支持片と、前記支持位置から上方かつ前記第3リンク側に延びる第4リンク連結片とを備え、前記第2リンクは、前記支持桁による支持位置から下方に延び、前記ゲート本体が前記中間揺動位置に配置された状態で前記ゲート本体支持片と平行となるように配置され、前記第3リンクは、その一端部と他端部との間に位置しかつ前記他端部が前記支流路の上方に位置するように前記支持桁に回動自在に支持される第3リンク支持部を備え、前記第4リンクは、前記第1リンクの第4リンク連結片と前記第3リンクの前記一端部とのそれぞれに回動自在に連結され、前記ゲート本体は、前記中間揺動位置にある状態から前記第3リンクが前記第3リンク支持部回りの一方向側に揺動するのに伴い前記閉止位置に変位するように、前記第1リンクのゲート本体支持片の下端および前記第2リンクの下端に回動自在に支持され、前記バランスウエイトは、前記第3リンクの前記他端部に保持されている。
この構成によれば、ゲート本体の全可動域に亘って法面の下方に位置するようにリンク機構を構成しながら、ゲート本体を良好に閉止位置と開放位置との間で揺動させることが可能となる。
この場合、前記ゲート本体が前記中間揺動位置にある状態において、当該中間揺動位置から前記閉止位置に前記ゲート本体が揺動する際の前記第1リンクの揺動方向とは反対方向への当該第1リンクの揺動を規制する、リンク揺動規制部材を備え、前記第2リンクは、前記支持桁に回動自在にかつ当該支持桁に対して相対的に移動可能に連結されているのが好適である。
この構成によると、例えば支流路が増水して中間揺動位置にある状態のゲート本体に排水方向の押圧力がかかった場合、第1、3,4リンクの揺動が規制された状態で第2リンクの上端部が支持桁に対して相対的に移動する。これにより、ゲート本体は、第1リンクのゲート本体支持片との連結部回りに揺動して開放位置に変位する。従って、リンク機構の可動範囲を極力制限しながら、すなわち、リンク機構を法面から外方に飛び出させるような構成を採用することなく、ゲート本体をより大きく揺動させることが可能となる。
前記リンク揺動規制部材は、前記第3リンクに当接して前記一方向側とは反対の他方向側への当該第3リンクの揺動を規制する第3リンク当て止め部を備えているのが好適である。
前記リンク揺動規制部材は、第1リンクに直接当接してその揺動を規制するものでもよいが、上記構成によれば、法面の位置との関係で、第3リンク回りの比較的余裕のあるスペースを利用してリンク揺動規制部材を設けることが可能となる。
本発明によれば、本流路が増水した場合でも漂流物によるトラブルが生じ難いフラップゲートを提供することが可能となる。
本発明のフラップゲートの側面図である。 前記フラップゲートの正面図である。 ゲート本体が排水口を閉めた閉止位置にある状態の側面図である。 ゲート本体が排水口を開放する際の側面図である。 従来のフラップゲートの側面図である。
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明のフラップゲートの側面図であり、図2は、前記フラップゲートの正面図である。
本発明のフラップゲート1は、河川、河口等の本流路10に合流する用水路等の支流路11の排水口12を、各流路10、11の流量に応じて開閉することで本流路10から支流路11への逆流等を防止するものである。本流路10は、法面10aを有しており、また、この実施形態では、支流路11の排水口12は、矩形状を呈している。
フラップゲート1は、図1、図2に示すように、支流路11の上方であってかつ法面10aよりも低い位置に設けられた左右一対の支持桁2と、排水口12を開閉するゲート本体3と、ゲート本体3に浮力を付与するフロート4と、ゲート本体3を前記支持桁2に支持するリンク機構5とを備えている。
各支持桁2は、内外一対の外支持桁2a及び内支持桁2bを備えている。外支持桁2aと内支持桁2bとは、所定間隔を隔てて配置されている。
外支持桁2a及び内支持桁2bは、排水口12の位置から排水方向(X方向)に突出して延在する延在部21を備えている。
ゲート本体3は、排水口12を閉め得る大きさからなる矩形状の本体部31と、本体部31の上端部の左右両端に設けられた吊りブラケット32とを備えている。
ゲート本体3は、排水口12を閉じる閉止位置A2(図3の実線に示す位置)と排水口12を開く開放位置A3(図4の一点鎖線で示す位置)との間で揺動可能となるように、かつ、各流路10、11の水流が所定水量未満のときには、後述のバランスウエイト56の重みでゲート本体3が閉止位置A2と開放位置A3との間における所定の中間揺動位置A1(図1に示す位置)に保持されるようになっている。中間揺動位置A1は、ゲート本体3が排水口12から所定間隙t1だけ離れた位置、すなわち閉止位置A2から所定間隙t1だけ離れた位置である。したがって、ゲート本体3が中間揺動位置A1にある状態では、排水口12が開放され、これにより支流路11の流水が排水口12を通じて本流路10に流入する。
フロート4は、ゲート本体3の下端部に、その左端から右端の幅全体にわたって配置されている。
リンク機構5は、くの字状の第1リンク51と、第1リンク51の排水方向(X方向)側に配置される直線状の第2リンク52と、第1リンク51を挟んで第2リンク52と反対側に配置される直線状の第3リンク53と、第1リンク51と第3リンク53とを連結する直線状の第4リンク54と、第3リンク53の揺動を規制するリンク揺動規制部材55と、バランスウエイト56とを備えており、ゲート本体3の全可動域に亘って前記法面10aの下方に位置するように構成されている。
第1リンク51は、ゲート本体支持片511と、ゲート本体支持片511と略垂直をなす第4リンク連結片512と、支持桁2の延在部21に回動自在に支持される第1リンク支持部513とを備えている。第1リンク支持部513は、ゲート本体支持片511と第4リンク連結片512との間の位置に設けられている。
ゲート本体支持片511は、第1リンク支持部513の位置(すなわち、支持桁2による支持位置)から支持桁2の下方に延び、下端部にゲート本体3の前記吊りブラケット32と回動自在に連結されるゲート本体連結部511aを備えている。第4リンク連結片512は、第1リンク支持部513の位置から支持桁2の上方かつ第3リンク53側に向かって延びている。
第2リンク52は、第1リンク51のゲート本体支持片511と略同じ長さに形成されており、ゲート本体3が中間揺動位置A1にある状態で、ゲート本体支持片511と平行になるように配置される。第2リンク52の上端部には、リンク長手方向に延びる長孔からなる第2リンク連結部521が設けられている。この第2リンク連結部521を介して第2リンク52が延在部21側の支軸に支持されることにより、第2リンク52が支持桁2の延在部21に対して回動自在にかつリンク長手方向に相対的に移動可能に連結されている。
第2リンク52の下端部は、ゲート本体3の吊りブラケット32に回動自在に連結されている。
第3リンク53は、その一端部532と他端部533との中間部に、支持桁2に回動自在に支持される第3リンク支持部531を備えている。第3リンク53の前記一端部532は第1リンク51側に配置され、第3リンク53の前記他端部533は第3リンク支持部531を挟んで第1リンク51と反対側に配置されている。
第3リンク53の他端部533は、支流路11の上方に配置されている。この実施形態では、第3リンク53の他端部533および第3リンク支持部531は支流路11の上方に配置されているが、この形態に限らず、少なくとも第3リンク53の他端部533が支流路11の上方に配置されていればよく、適宜変更できる。
第4リンク54は、第1リンク51の第4リンク連結片512と第3リンク53の前記一端部532とにそれぞれ回動自在に連結されている。
このようなリンク機構5の構成により、第3リンク53が第3リンク支持部531回りに揺動すると、具体的には図1の時計回り(本発明の一方向側、図1中のZ1方向側)に揺動すると、ゲート本体3が第4リンク54及び第1、第2リンク51、52を介して中間揺動位置A1から図3の実線に示す閉止位置A2に揺動する。
リンク揺動規制部材55は、ゲート本体3が中間揺動位置A1にある状態において、第3リンク53が図1の反時計回り(本発明の他方向側、図1中のZ2方向側)に揺動することを規制するものである。リンク揺動規制部材55は、支持桁2に固定的に固定されており、第3リンク53に当接して当該第3リンク53の揺動を規制する第3リンク当て止め部551を備えている。第3リンク当て止め部551は、ゲート本体3が中間揺動位置A1にある状態において第3リンク53に上方側から当接する。
バランスウエイト56は、左右の第3リンク53の前記他端部533、つまり第1リンク51とは反対側の端部に架け渡された状態で当該第3リンク53に保持されている。これにより、バランスウエイト56は、支流路11の上方に配置されている。
このように構成されたリンク機構5は、各流路10、11の水流が所定水量未満のときには、バランスウエイト56の重みでゲート本体3が閉止位置A2と開放バランスウエイト位置A3との間の中間揺動位置A1に保持されるように設定されている。
詳しくは、図1に示すように、ゲート本体3が中間揺動位置A1にある状態で、第1リンク51の第1リンク支持部513からゲート本体連結部511aまでの水平距離をa、第1リンク支持部513から第4リンク連結片512と第4リンク54との連結部までの水平距離をd、第3リンク53の第3リンク支持部531から第3リンク53と第4リンク54との連結部までの水平距離をe、第3リンク支持部531からバランスウエイト56の中心までの水平距離をb、ゲート本体3の重量をWg、バランスウエイト56の重量をWbとすると、ゲート本体3の重量Wgによりゲート本体3に働く第1リンク支持部513回りの開モーメントM1(図1では時計回りのモーメント)、およびバランスウエイト56の重量Wbによりゲート本体3に働く第1リンク支持部513回りの閉モーメントM2(図1の反時計回りのモーメント)は下記式で示される。
M1=Wg×a
M2=Wb×b×(d/e)
そして、この実施形態では、M1=M2となるように、上記水平距離a、b、d、e及び重量Wg、Wbが設定されている。
この構成により、各流路10、11の水流が所定水量未満のとき(図1の状態)には、バランスウエイト56の重みでゲート本体3が中間揺動位置A1に保持される。
次に、この実施形態のフラップゲート1の動作について説明する。図1の状態から、本流路10の水位が高くなると、ゲート本体3にはフロート4の浮力Fが作用し、これによりゲート本体3には第1リンク支持部513回りの閉モーメントM3(図3では反時計回りのモーメント)が働く。
詳しくは、フロート4の浮力をFとし、第1リンク支持部513からフロート4の中心までの距離をcとすると、ゲート本体3には、上記モーメントM1、M2に加えて更に閉モーメントM3=F×cが働く。その結果、ゲート本体3の第1リンク支持部513回りのモーメントM1〜M3の関係は、M1<M2+M3となり、図3の実線に示すように、ゲート本体3が中間揺動位置A1から閉止位置A2に揺動する。これにより、排水口12がゲート本体3により閉止され、本流路10から支流路11への水の逆流が防止される。
尚、ゲート本体3が閉止位置A2にある状態において、図3に示すように、第1リンク支持部513から第4リンク連結片512と第4リンク54との連結部までの水平距離をd1、第3リンク53の第3リンク支持部531から第3リンク53と第4リンク54との連結部までの水平距離をe1、第3リンク支持部531からバランスウエイト56の中心までの水平距離をb1、第1リンク支持部513からフロート4の中心までの水平距離をc1とすると、ゲート本体3の第1リンク支持部513回りのモーメントM1〜M3は、
M1=Wg×a1
M2=Wb×b1×(d1/e1)
M3=F1×c1
となる。よって、ゲート本体3の第1リンク支持部513回りのモーメントM1〜M3の関係は、M1<M2+M3となり、ゲート本体3は、閉止位置A2で本流路10側から支流路11に押し付けられた状態になる。
次に、図1の状態から、支流路11の水位が高くなると、ゲート本体3は、支流路11の水圧によって本流路10側に押圧される。その押圧力により、第3リンク53は、第1、第4リンク51、54を介して図1の反時計回り(図1中のZ2方向側)に揺動するように力を受ける。しかし、第3リンク53は、リンク揺動規制部材55によって反時計回りの揺動が規制されるため、第1、第4のリンク51、54の揺動も規制される。
そのため、前記押圧力を受けてゲート本体3が本流路10側に押圧されると、ゲート本体3は、ゲート本体連結部511a回りに揺動することとなる。この際、図4に示すよういに、第2リンク52が、支持桁2の延在部21に対して回動しつつリンク長手方向に移動することで、ゲート本体3の揺動が許容される。これにより、ゲート本体3が前記押圧力に応じて、すなわち支流路11の流量に応じて、図4中の実線に示す半開位置A4、さらには一点鎖線に示す開放位置A3まで揺動することとなる。これにより、支流路11から本流路10へ水が円滑に流入し、本流路10から支流路11への逆流が防止される。
なお、このようにゲート本体3が開放位置A3まで揺動した場合でも、第2リンク52が法面10aから外方に飛び出すことが無いように、当該第2リンク52の長さや第2リンク連結部521の寸法が設定されている。
以上説明したように、本発明のフラップゲート1によれば、ゲート本体3の全可動域に亘って、バランスウエイト56を含む機構全体が法面10aの下方に位置するようにリンク機構5が構成されているので、本流路10が増水した場合でも、漂流物がリンク機構5に衝突したり、リンク機構5の各部に付着し難くい。特に、バランスウエイト56が支流路11の上方に配置されているため、漂流物がバランスウエイト56に衝突したり、付着するおそれが少ない。従って、上記フラップゲート1によれば、漂流物がバランスウエイト56に衝突してリンク機構5が損傷を受けたり、バランスウエイト56やその他の部分に漂流物が付着してゲート本体3の作動不良を誘発するといった、漂流物によるトラブルが生じ難くなる。また、法面10aよりも下方にバランスウエイト56が位置するためリンク機構5が目立ち難く、よって、悪戯の対象にもなり難くなる。
また、上記フラップゲートによれば、ゲート本体3が中間揺動位置A1にある状態で支流路11が増水し、これによりゲート本体に押圧力が作用した場合には、第1、3,4のリンク51、53,54の揺動が規制されて、前記押圧力の大きさに応じてゲート本体3が第1リンク51のゲート本体連結部511a回りに揺動する。つまり、ゲート本体3が半開位置A4、さらには開放位置A3まで揺動する。そのため、リンク機構5の可動範囲を極力制限しながら、すなわち、リンク機構5を法面10aから外方に飛び出させることなく、ゲート本体3をより大きく揺動させることができる。
この場合、リンク揺動規制部材55は、上記の通り、第3リンク53に当接することにより当該第3リンク53の揺動を規制するものなので、法面10aの位置との関係で、第3リンク53回りの比較的余裕のあるスペースを利用してリンク揺動規制部材55を設けることができるという利点がある。つまり、スペース的に余裕がある第3リンク53回りにリンク揺動規制部材55を設けることで、当該リンク揺動規制部材55が法面10aから外方に飛び出ることを避けることができる。
以上説明したフラップゲートは、本発明に係るフラップゲートの好ましい実施形態の例示であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。例えば、以下のような構成を採用することもできる。
上記実施形態では、リンク揺動規制部材55は、第3リンク53の揺動を規制するように構成されているが、この形態のものに限らず、適宜変更できる。例えば、リンク揺動規制部材55は、第1リンク51や第4リンク54の揺動を規制するものであってもよい。また、ゲート本体3が中間揺動位置A1にある状態で、第3リンク53の一端部532が支流路11を形成する支流路形成部に当接することで、第3リンク53が第3リンク支持部531回りに他方向側に揺動できないように構成したものでもよい。要するに、リンク揺動規制部材55は、ゲート本体3が中間揺動位置A1にある状態において、当該中間揺動位置A1から閉止位置A2にゲート本体3が揺動する際の第1リンク51の揺動方向とは反対方向への第1リンク51の揺動を直接的に又は間接的に規制し得る構成であればよい。
1 フラップゲート
2 支持桁
3 ゲート本体
4 フロート
5 リンク機構
10 本流路
10a 法面
11 支流路
12 排水口
51 第1リンク
52 第2リンク
53 第3リンク
54 第4リンク
55 リンク揺動規制部材
56 バランスウエイト

Claims (4)

  1. 法面を有した本流路に合流する支流路の排水口を、前記各流路の流量に応じて開閉するフラップゲートであって、
    前記支流路の上方であってかつ前記法面よりも低い位置に設けられ、前記排水口の位置から排水方向に突出して延在する延在部を備えた支持桁と、
    前記支持桁の前記延在部の下方に配置されるゲート本体と、
    前記ゲート本体の下端部に設けられたフロートと、
    バランスウエイトを含み、前記排水口を閉じる閉止位置と前記排水口を開く開放位置との間で前記ゲート本体が揺動可能となるように、かつ、前記各流路の水流が所定水量未満のときには、前記バランスウエイトの重みで前記ゲート本体が前記閉止位置と前記開放位置との間の所定の中間揺動位置に保持されるように、前記ゲート本体を前記支持桁に支持するリンク機構と、を備え、
    前記リンク機構は、前記ゲート本体の全可動域に亘って前記法面の下方に位置し、かつ、前記バランスウエイトが前記支流路の上方に位置するように構成されている、ことを特徴とするフラップゲート。
  2. 請求項1に記載のフラップゲートにおいて、
    前記リンク機構は、前記支持桁に揺動自在に支持される第1リンクと、前記第1リンクの前記排水方向側に配置されて前記支持桁に揺動自在に支持される第2リンクと、前記第1リンクを挟んで前記第2リンクと反対側に配置されて前記支持桁に揺動自在に支持される第3リンクと、前記第1リンクと前記第3リンクとを連結する第4リンクとを備え、
    前記第1リンクは、前記支持桁による支持位置から下方に延びるゲート本体支持片と、前記支持位置から上方かつ前記第3リンク側に延びる第4リンク連結片とを備え、
    前記第2リンクは、前記支持桁による支持位置から下方に延び、前記ゲート本体が前記中間揺動位置に配置された状態で前記ゲート本体支持片と平行となるように配置され、
    前記第3リンクは、その一端部と他端部との間に位置しかつ前記他端部が前記支流路の上方に位置するように前記支持桁に回動自在に支持される第3リンク支持部を備え、
    前記第4リンクは、前記第1リンクの第4リンク連結片と前記第3リンクの前記一端部とのそれぞれに回動自在に連結され、
    前記ゲート本体は、前記中間揺動位置にある状態から前記第3リンクが前記第3リンク支持部回りの一方向側に揺動するのに伴い前記閉止位置に変位するように、前記第1リンクのゲート本体支持片の下端および前記第2リンクの下端に回動自在に支持され、
    前記バランスウエイトは、前記第3リンクの前記他端部に保持されている、ことを特徴とするフラップゲート。
  3. 請求項に記載のフラップゲートにおいて、
    前記ゲート本体が前記中間揺動位置にある状態において、当該中間揺動位置から前記閉止位置に前記ゲート本体が揺動する際の前記第1リンクの揺動方向とは反対方向への当該第1リンクの揺動を規制する、リンク揺動規制部材を備え、
    前記第2リンクは、前記支持桁に回動自在にかつ当該支持桁に対して相対的に移動可能に連結されている、ことを特徴とするフラップゲート。
  4. 請求項に記載のフラップゲートにおいて、
    前記リンク揺動規制部材は、前記第3リンクに当接して前記一方向側とは反対の他方向側への当該第3リンクの揺動を規制する第3リンク当て止め部を備えている、ことを特徴とするフラップゲート。
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