JP7093560B2 - フラップゲート用水密構造体およびこれを備えたフラップゲート - Google Patents

Description

本発明は、水門の開口部を開閉する扉体の下端縁部と水門の底面との間の隙間を開閉することのできるフラップゲート用水密構造体およびこれを備えたフラップゲートに関するものである。

従来、河川・湖・海岸などに設置される樋門や水門には、洪水や高潮などによる逆流を防止するためのゲートが設けられている。このような水門の開口部を開閉するゲートの一例として、扉体を上方に引き上げることで前記水門開口部を開口する引き上げ式ゲートがある。一般的に扉体の昇降には、ラック式の昇降機が用いられている。通常時は、前記水門開口部を開口させておき、内水側から流れる水を外水側へ排水する。外水側の水位が上昇し、内水側への逆流が生じる場合は、操作員が水門へと出向き閉鎖操作を行う。一方、外水側の水位が低くなれば、再び水門の開口操作を行う。このように、引き上げ式ゲートは、水位に応じた操作が必要であり、操作にかかる人員確保等が問題となっている。

これに対し、本願出願人はこれまでに、内水側および外水側の水位に応じて、水門開口部を自動的に開閉することのできるフラップゲートを開発し特許権を得ている（特許文献１）。このフラップゲートを設置する水門開口部には、扉体の内水側面に設置された水密ゴムと密接して水密性を確保するための矩形状の戸当たりが設置されている。この場合、前記水門開口部の底面には戸当たりを設置するために、外水側が一段低くされる段差（「敷段差」ともいう。）が設けられる。そしてフラップゲートは、扉体を数度～十数度程度、傾斜させた状態にすることで前記敷段差の戸当たり面と前記扉体との間に隙間を構成し、内水側からの排水をスムーズに行うようになっている。

このようなフラップゲートの利点に着目し、近年では、引き上げ式ゲートの問題点を解消するため、前記フラップゲートへの改修を行うニーズが高まっている。

ところが、引き上げ式ゲートが設置されていた水門開口部の底面はフラットな状態であり、敷段差は設けられていない。このため、フラップゲートを敷段差のない水門に設置し、敷段差がある場合と同様に扉体を数度～十数度傾斜させた場合、前記扉体の下端と水門開口部の底面との間の隙間が僅かしか形成されない。従って、内水側の水位が低い状態でも排水を妨げるおそれがある。一方、扉体の傾斜角度を大きくして底面との隙間を大きくする方法も考えられるが、外水側の水位が上昇して逆流が生じる状況においては、前記扉体が水圧で自動的に閉鎖するために必要な水位も高くなる。つまり、外水側の水圧によって自動的に閉鎖する反応が遅くなる。そこで、従来、引き上げ式ゲートからフラップゲートへの改修工事では、フラップゲートの設置とともに、水門側に敷段差を設ける工事が必要になっている。

このようなフラップゲートに改修する際の技術的課題を解決すべく、本願出願人は以前に、敷段差のない水門において、扉体よりも外水側に設置された外部フロートの重量で扉体を大きく持ち上げ、水位の上昇にともなう浮力によって扉体をスムーズに閉鎖することのできるフラップゲートを開発し特許権を得ている（特許文献２）。

特許第３５００３８８号公報 特許第５９０５１５２号公報

しかしながら、特許文献２に記載された発明においても水門の設置場所や周辺環境、水門の構造などによって、外部フロートの設置が困難な場合がある。従って、敷段差がなく、しかも外部フロートの設置が困難な場合であっても設置することのできる新たなフラップゲートを開発すべき必要性が生じていた。

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、重力以外の外力が加わらない状態において、敷段差を設けなくても扉体と水門開口部の底面との間の隙間を大きく取ることができるとともに、閉鎖時には水門開口部との水密性を確保することのできる、フラップゲート用水密構造体およびこれを備えたフラップゲートを提供することを目的としている。

本発明に係るフラップゲート用水密構造体は、敷段差を設けなくても扉体と水門開口部の底面との間に隙間を形成し、閉鎖時には水門開口部との水密性を確保するという課題を解決するために、重力以外の外力が加わらない状態で水門の開口部を開口する重量バランスで支持されている扉体を備えたフラップゲートにおける水密構造体であって、前記扉体が前記水門を閉鎖している状態において前記扉体の下端縁部と前記水門の底面との間に隙間を設けるとともに、流水方向に揺動して前記隙間を開閉する隙間開閉部材を有する。

また、本発明の一態様として、扉体が水門開口部を開口している状態において水門開口部の底面との間の隙間を大きく取るという課題を解決するために、前記隙間開閉部材が、重力以外の外力が加わらない状態において、当該隙間開閉部材の備える弾性力によって外水側に開いた開状態に保持されていてもよい。

さらに、本発明の一態様として、開状態に保持されている隙間開閉部材を浮力を利用して閉状態にするという課題を解決するために、開状態に保持されている前記隙間開閉部材を、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を有していてもよい。

また、本発明の一態様として、開状態に保持されている隙間開閉部材を浮力を利用して閉状態にするという課題を解決するために、前記閉操作補助手段が、前記隙間開閉部材の下面に固定されているとともに当該隙間開閉部材よりも内水側に延出されている補助アームと、この補助アームの内水側端部に設置されており、水没時の浮力によって前記内水側端部を引き上げて前記隙間開閉部材を内水側に引き寄せて前記水門開口部の戸当たりに密接させる密接用フロートとを有していてもよい。

さらに、本発明の一態様として、開状態に保持されている隙間開閉部材を浮力を利用して閉状態にするという課題を解決するために、前記閉操作補助手段が、前記隙間開閉部材の下面に固定されているとともに当該隙間開閉部材よりも内水側に延出されている補助アームと、この補助アームの内水側端部に連結されている連結部材と、この連結部材の他端に連結されているとともに前記扉体の内水側面に上下動可能に設けられており、水没時の浮力による上昇にともない前記補助アームの内水側端部を引き上げて前記隙間開閉部材を内水側に引き寄せて前記水門開口部の戸当たりに密接させる密接用フロートとを有していてもよい。

また、本発明の一態様として、扉体の閉鎖時に受ける水圧によって隙間開閉部材が撓むのを抑制するという課題を解決するために、前記隙間開閉部材の上面および下面の少なくともいずれかに前記隙間開閉部材に比べて撓みにくい撓み抑止材が設けられていてもよい。

さらに、本発明の一態様として、扉体の閉鎖時に受ける水圧によって隙間開閉部材が撓んだり、水圧が高いと内水側へと折り返されるのを防止するという課題を解決するために、前記隙間開閉部材には、揺動中心である基端部を内水側から支持する縦断面略くの字状の揺動支持板が設けられているとともに、この揺動支持板と前記隙間開閉部材との間に当該隙間開閉部材の開状態を補助する開状態補助手段が介在されており、前記開状態補助手段は、前記扉体の開口時にはその厚さによって前記隙間開閉部材の開状態を補助し、前記扉体の閉鎖時には前記隙間開閉部材が受ける水圧によって弾性変形して潰れて前記隙間開閉部材を閉方向に揺動させてもよい。

本発明に係るフラップゲートは、敷段差を設けなくても扉体と水門開口部の底面との間に隙間を形成し、閉鎖時には水門開口部との水密性を確保するという課題を解決するために、重力以外の外力が加わらない状態で水門の開口部を開口する重量バランスで支持されている扉体を備えたフラップゲートであって、前記扉体には前記フラップゲート用水密構造体が備えられている。

また、本発明の一態様として、扉体の閉鎖時の水密性を確保するという課題を解決するために、前記フラップゲートにおける戸当たりには、左右の側部戸当たりの下端隅部に前記隙間開閉部材と当接する隙間開閉部材受け部が設けられていてもよい。

さらに、本発明の一態様として、砲水等の流水が外水側から押し寄せた場合の隙間開閉部材の損傷を抑制するという課題を解決するために、前記フラップゲートにおける戸当たりには、下部戸当たりの上面に沿って外水側に連続的に延出形成されるとともに、その上面が平滑に形成されている揺動部損傷防止部材を有していてもよい。

本発明によれば、重力以外の外力が加わらない状態において、敷段差を設けなくても扉体と水門開口部の底面との間の隙間を大きく取ることができるとともに、閉鎖時には水門開口部との水密性を確保することができる。

本発明に係るフラップゲートの第一実施形態を示す斜視図である。 本第一実施形態のフラップゲートが水門の開口部を閉鎖した状態を示す側断面図である。 本第一実施形態における扉体を内水側からみた状態を示す斜視図である。 本第一実施形態のフラップゲート用水密構造体を示す斜視図である。 本第一実施形態のフラップゲート用水密構造体における隙間開閉部材を示す斜視図である。 本第一実施形態における扉体および隙間開閉部材を示す右側面図である。 本第一実施形態における扉体および隙間開閉部材の外水面側を示す斜視図である。 隙間開閉部材の厚さを厚く形成した他の実施形態を示す右側面図である。 本第一実施形態における戸当たりを示す斜視図である。 本第一実施形態のフラップゲートが（ａ）扉体が初期開度で傾斜している状態、（ｂ）扉体が戸当たりに密接している状態および（ｃ）隙間開閉部材が隙間開閉部材受け部に密接している状態を示す右側面図である。 本発明に係るフラップゲートの第二実施形態における扉体および隙間開閉部材を示す右側面図である。 本第二実施形態のフラップゲートにおける扉体およびフラップゲート用水密構造体を示す背面図である。 本第二実施形態のフラップゲートが（ａ）扉体が初期開度で傾斜している状態、（ｂ）扉体が戸当たりに密接している状態および（ｃ）さらに隙間開閉部材が隙間開閉部材受け部に密接している状態を示す側面図である。 本発明に係るフラップゲートの第三実施形態を示す右側面図である。 本第三実施形態のフラップゲートを示す背面図（内水側から見た図）である。 本第三実施形態のフラップゲートにおける扉体が閉じた状態を示す右側面図である。 本発明に係るフラップゲートの第四実施形態を示す斜視図である。 本第四実施形態における戸当たりを示す右側面図である。 隙間開閉部材受け部を（ａ）凹型湾曲状、（ｂ）凸型湾曲状および（ｃ）段状とした実施形態を示す右側面図である。 隙間開閉部材の下部戸当たりと接する先端を（ａ）平面状、（ｂ）円弧状、（ｃ）膨出させた円弧状および（ｄ）中空状とした実施形態を示す右側面図である。

以下、本発明に係るフラップゲート用水密構造体およびこれを備えたフラップゲートの第一実施形態について図面を用いて説明する。

本第一実施形態のフラップゲート１は、軸支された扉体の重量バランスおよび水圧によって水門１００の開口部２００の開閉を自動的に行うものであり、図１に示すように、前記開口部２００を開閉する扉体２と、この扉体２を支持する扉体支持アーム３と、この扉体支持アーム３を連結させて前記扉体２を揺動自在に支持する揺動支持軸４と、この揺動支持軸４に連結されるウエイトアーム５と、このウエイトアーム５の上端に設けられるバランスウエイト６と、前記扉体２の内水側面２１に設置されるフラップゲート用水密構造体７Ａと、前記水門１００の開口部２００に設置される戸当たり８とを有する。以下、各構成について詳細に説明する。

扉体２は、水門１００の開口部２００を開閉する扉であり、本第一実施形態では、前記開口部２００の形状に合わせて矩形状に形成されている。この扉体２は、前記開口部２００を閉鎖可能にするため左右幅は前記開口部２００の左右幅よりも大きく形成されている。上端側は、前記開口部２００を閉鎖する状態において前記開口部２００の上方縁部より上側に位置するように支持されている。一方、下端側は、図２に示すように、前記開口部２００を閉鎖した状態において、水門１００の底面３００との間に隙間Ｃを設けるように支持されている。

扉体支持アーム３は、扉体２を支持するアームであり、本第一実施形態では、２本の扉体支持アーム３，３が前記扉体２の外水側面２２から連続して上方に延出するように設けられている。

揺動支持軸４は、扉体２を流水方向に揺動自在に支持するための軸であり、本第一実施形態では、水門開口部２００の上方に設置された軸受けに回動自在に設けられている。この揺動支持軸４には、扉体支持アーム３が固定されており、前記扉体支持アーム３に支持された扉体２を揺動自在に支持している。

ウエイトアーム５は、上端にバランスウエイト６を設置するためのアームであり、本第一実施形態では、揺動支持軸４を基端として扉体支持アーム３とは逆方向に延出されている。

バランスウエイト６は、扉体２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５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６は、扉体２を１０度の初期開度でバランスさせる重さに調整されている。ここで初期開度とは、重力以外の外力が加わらない状態でバランスしたときの戸当たり８に対する扉体２の角度である。初期開度を設定することで、外水側の水位が低く、内水側への逆流の生じない通常時において、後述する隙間開閉部材７２の下端縁部と水門１００の底面３００との間に設ける隙間ｃを大きくして、内水側からの排水が行われるようになっている。なお、初期開度は、特に限定されるものではなく、前記隙間開閉部材７２の形状や内水側からの排水量、排水時の水位などに応じて、５度～２０度程度が好ましく、８度～１５度がより好ましく、本第一実施形態では、１０度に設定されている。

なお、扉体２を支持する重量バランスは、バランスウエイト６を用いずに扉体２の重心位置と支持位置との位置関係によって水門の開口部を開口する重量バランスに調整してもよい。

フラップゲート用水密構造体７Ａは、水門開口部２００の閉鎖時に当該水門開口部２００に設置された戸当たり８に密接して水密性を確保するものである。本第一実施形態のフラップゲート用水密構造体７Ａは、図３および図４に示すように、扉体２の内水側面２１の外周縁に沿ってフレーム状に形成されたフレーム部７１と、前記扉体２の下端縁部２３と前記水門１００の底面３００との間に設けた隙間Ｃを開閉する隙間開閉部材７２と、この隙間開閉部材７２に設けられる揺動支持板７３と、前記隙間開閉部材７２の開状態を補助する開状態補助手段７４とを有する。

フレーム部７１は、主に、戸当たり８における上部戸当たり８１および左右の側部戸当たり８２，８２に密接して水門開口部２００の上端部および左右の側端部との水密を確保するものである。本第一実施形態におけるフレーム部７１は、扉体２の内水側面２１の外周縁に沿った矩形フレーム状に形成されている。上部および左右側部は、上部戸当たり８１および左右の側部戸当たり８２に密接して水密を確保できるように、断面形状がＰ字状に形成された、いわゆるＰ型ゴムによって形成されている。また、フレーム部７１の下部は、隙間開閉部材７２を固定する固定部７１１として構成され、扉体２の下端縁に沿って水平状に形成されている。このフレーム部７１は、複数のボルト孔７１２を有しており、ボルトとナットを用いて扉体２の内水側面２１に締結固定されている。

隙間開閉部材７２は、開口部２００の閉鎖時に扉体２の下端縁部２３と水門１００の底面３００との間に設けた隙間Ｃを開閉するものである。本第一実施形態における隙間開閉部材７２は、図４に示すように、フレーム部７１の下端縁部から下方に延出するように形成されている。よって、隙間開閉部材７２は、フレーム部７１を扉体２に固定した場合に前記扉体２の下端縁部２３に配置されるようになっている。この隙間開閉部材７２は、水圧などの外力を受けると自らの弾性力によりフレーム部７１側を基点として流水方向に揺動可能に構成されている。

また、隙間開閉部材７２は、重力以外の外力が加わらない状態において、外水側に開いた開状態に保持可能な弾性力を備えている。つまり、隙間開閉部材７２は、自らの弾性力によって、外水側に屈曲された形状を保っている。これにより、扉体２の開口時に、隙間開閉部材７２の下端縁部と水門１００の底面３００との隙間ｃを大きくして、前記隙間開閉部材７２によって排水を妨げるのを防いでいる。

なお、隙間開閉部材７２は、フレーム部７１と同一素材により連続する一体物として形成してもよく、同一素材や別素材にかかわらず別体の部材として形成し、ボルトナットなどで締結固定したり、接着材により接着固定したりして、組合せにより一体的に構成してもよい。

また、隙間開閉部材７２の傾斜角度は特に限定されるものではなく、内水側からの排水量や排水時の水位などに応じて、揺動支持板７３の傾斜角度以上の角度から適宜選択可能であり、例えば、フレーム部７１の垂直面に対し４０度以上に設定することが好ましく、水門１００の底面３００との隙間ｃが大きくなり、かつ良好な水密性が確保できる４５度～５５度程度に設定することがより好ましい。

さらに、隙間開閉部材部７２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、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、戸当たり８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。

揺動支持板７３は、隙間開閉部材７２が外水側からの水圧によって撓んだり、水圧が高いと内水側へと折り返されて水密状態が確保しにくくならないように、外水側に向けて延出された形状を保持するために設けられたものである。具体的には、図６に示すように、隙間開閉部材７２の揺動中心である基端部を内水側から支持するように、縦断面略くの字状に形成されている。本第一実施形態では、ボルト・ナットにより扉体２の下端縁部２３に固定させるための固定板部７３１と、この固定板部７３１の下端から外水側に向けて屈曲した下端屈曲部７３２とを有する。

固定板部７３１は、図３に示すように、隙間開閉部材７２の長手方向に沿って長尺状に設けられている。固定板部７３１は、隙間開閉部材７２を戸当たり８に設置される隙間開閉部材受け部８４に密接させるため、前記隙間開閉部材７２の左右長さよりも短い長さに形成され、両端に隙間を空けるように中央位置に固定されている。

下端屈曲部７３２は、固定板部７３１の下端から外水側に向けて屈曲するように延設されている。前記下端屈曲部７３２の扉体２に対する屈曲角度は、特に限定されるものではなく、外水側の水圧が高いと内水側へと折り返されることがなく、かつ隙間開閉部材７２と隙間開閉部材受け部８４との密接を妨げない角度から適宜選択される。例えば、３５度～４５度の範囲が好ましく、本第一実施形態では３７．５度の角度に屈曲されている。

開状態補助手段７４は、揺動支持板７３と隙間開閉部材７２との間に介在し、隙間開閉部材７２の開状態を補助するものである。本第一実施形態における開状態補助手段７４は、図５に示すように、隙間開閉部材７２の内水面側に形成されている。具体的には、長手方向に沿って凸状に形成された複数の突起が列状に並べられており、それぞれの先端が揺動支持板７３の下端屈曲部７３２に当接するように形成されている。つまり、開状態補助手段７４は、扉体２の開口時にその厚みによって隙間開閉部材７２を外水側に向いた形状に保持するとともに、扉体２の閉鎖時には隙間開閉部材７２が受ける水圧によって水門開口部２００に設置される戸当たり８側に潰れるようにして弾性変形し、前記隙間開閉部材７２を揺動することができる。なお、開状態補助手段７４の形状は機能を損なわない限り他の形状であってもよい。

なお、開状態補助手段７４は、隙間開閉部材部７２の弾性力により開状態を保持するこのができれば、図８に示すように、設置されていなくてもよい。

撓み抑止材７５は、主に閉鎖時に受ける水圧によって隙間開閉部材７２が撓み、戸当たり８との水密性が低下するのを防止するためのものである。本第一実施形態における撓み抑止材７５は、長尺状の薄い鋼板から構成されており、図６および図７に示すように、隙間開閉部材７２の外水側面および内水側面の両面にその長手方向に沿って設置されている。また、隙間開閉部材７２の基端部分（屈曲部分）には、当該隙間開閉部材７２が左右方向に撓むことなく流水方向へ揺動させるとともに、隙間開閉部材７２の破断を防ぐためために、複数個の蝶番（ヒンジ）７６が長手方向に沿って等間隔に設けられている。

なお、撓み抑止材７５は、鋼板から構成されるものに限定されるものではなく、隙間開閉部材７２よりも硬度の高い材料から適宜選択してもよい。また、撓み抑止材７５は、長尺状のものに限定されるものではなく、短尺状のものを隙間開閉部材７２に沿って複数枚ならべた構成でもよい。さらに、撓み抑止材７５を別途設けなくても、図８に示すように、隙間開閉部材７２の揺動させる基端部側よりも厚みを厚くして強度を高めたり、複数枚重ねて強度を高めるようにしてもよい。また、蝶番（ヒンジ）７６についても、隙間開閉部材７２の破断のおそれがない場合では、図８に示すように、別途設けなくてもよい。

戸当たり８は、フラップゲート用水密構造体７Ａと密接することにより開口部２００の水密状態を確保するためのものであり、前記開口部２００に設置される。本第一実施形態における戸当たり８は、図９に示すように、水門開口部２００の上縁部に沿って水平状に形成される上部戸当たり８１と、前記水門開口部２００の左右縁部に沿って形成される左右の側部戸当たり８２と、前記水門１００の底面３００に沿って形成されているとともに左右の側部戸当たり８２から外水側に延設される下部戸当たり８３と、左右の側部戸当たり８２の下端隅部に傾斜状に設けられる隙間開閉部材受け部８４とを有する。

上部戸当たり８１は、フレーム部７１の上部と当接するものであり、水密性を確保するため、外水面側が鉛直面に沿って平坦に形成されている。また、上部戸当たり８１の上部には、揺動支持軸４を軸支する軸受けを設置するための軸受け台８１１が設けられている。

側部戸当たり８２は、フレーム部７１の側部と当接するものであり、上部戸当たり８１の左右両端から下方に向けて延設されている。この側部戸当たり８２は、上部戸当たり８１と同様に、水密性を確保するため外水面側が鉛直面に沿って平坦状に形成されている。

下部戸当たり８３は、隙間開閉部材７２の下端と当接するものであり、側部戸当たり８２の下端から外水側に向けて水平状に延設されている。本第一実施形態における下部戸当たり８３は、隙間開閉部材７２の下端との水密性を確保するため、上面が水平面に沿って平坦状に形成されている。そして、図２に示すように、前記上面が露出した状態でかつ水門１００の底面３００と段差ができないように前記水門１００の底面３００に埋設されている。

隙間開閉部材受け部８４は、隙間開閉部材７２と当接するものであり、具体的には、隙間開閉部材７２の左右両端の内水面側と当接するものである。図９に示すように、左右の側部戸当たり８２の下端隅部に傾斜状に設けられている。本第一実施形態における隙間開閉部材受け部８４は、下端屈曲部７３２における屈曲角度と一致するように、側部戸当たり８２に対して同一角度で外水側に傾斜しており、その上面が平坦状に形成されている。例えば下端屈曲部７３２の屈曲角度が３７．５度であれば、隙間開閉部材受け部８４の傾斜角度も３７．５度に形成される。

次に、本第一実施形態のフラップゲート用水密構造体７Ａおよびこれを備えたフラップゲート１における各構成の作用について説明する。

扉体２は、重力以外の外力が加わらない状態において、バランスウエイト６との重量バランスにより水門１００の開口部２００に対し初期開度に当たる角度で傾斜した状態で支持されている。

このとき隙間開閉部材７２は、図１０（ａ）に示すように、自らの弾性力により扉体２の内水側面２１に沿った面より上方に持ち上げられた状態で保持される。本第一実施形態では、隙間開閉部材７２の内水側面に形成された開状態補助手段７４が揺動支持板７３の下端屈曲部７３２に当接して隙間開閉部材７２を支持する。つまり、開状態補助手段７４が隙間開閉部材７２の自重により傾斜角度が小さくなるのを防止する。

これにより、隙間開閉部材７２は、扉体２の初期開度を比較的小さく設定しても、水門１００の底面３００（下部戸当たり８３）との隙間ｃを大きく保つことが可能になり、下部戸当たり８３と水門１００の底面３００と間に敷段差を設けなくても排水をスムーズに行うことができる。また、敷段差がないため、内水側から流れる土砂やゴミなどが引っ掛かり、滞留するのを防ぐこともできる。

次に、内水側の水位が扉体２の下端よりも高く上昇した場合、扉体２は排出される水の水圧によって外水方向に押され、傾斜角度が大きくなる。このときバランスウエイト６は、揺動支持軸４を基点として扉体２とは逆方向に位置しており、扉体２の傾斜角度が大きくなると、揺動支持軸４よりも内水側に位置することになるため扉体２を開口させる方向のトルクを発揮させる。よって、扉体２は、単体で支持されている状態よりも少ない水圧で傾斜角度を大きくすることができ、開口面積が大きくなって排水をスムーズにすることができる。

一方、外水側の水位が内水側の水位より上昇した場合、水は水位の低い内水側へ逆流する。扉体２は、逆流する水の水圧によって内水方向に押されて、図１０（ｂ）に示すように、水門開口部２００を閉鎖する。このとき、フラップゲート用水密構造体７Ａのフレーム部７１は、上部戸当たり８１および側部戸当たり８２に密接する。ただし、この状態ではまだ扉体２と水門１００の底面３００との隙間Ｃであって、隙間開閉部材７２の下端と下部戸当たり８３との間には隙間ｃがある。そこで、外水側の水は当該隙間から内水側へ流れようとする。

このとき隙間開閉部材７２は、図１０（ｃ）に示すように、外水側から受ける水圧によって押されて内水側に揺動する。本第一実施形態では、開状態補助手段７４が前記水圧によって潰れることで隙間開閉部材７２が水門開口部２００の戸当たり８側に揺動することができる。

戸当たり８側に揺動した隙間開閉部材７２の下端は、下部戸当たり８３に密接する。また、その隙間開閉部材７２の左右両端は左右にある隙間開閉部材受け部８４に密接する。これにより、扉体２の下端縁部２３と水門１００の底面３００との間の隙間Ｃが塞がり、外水側から内水側への水の浸入が防止される。

揺動支持板７３は戸当たり８側に揺動した隙間開閉部材７２の内水面側を支持しているとともに、隙間開閉部材受け部８４は前記隙間開閉部材７２の左右両端の内水面側を支持している。これらにより、前記隙間開閉部材７２は、外水側に向いた形状を保持することができ、外水側の水圧によって前記隙間開閉部材７２が、内水側に折り返されたりするのを防止し、下部戸当たり８３との間に隙間ができるのを防止する。

以上のような本第一実施形態のフラップゲート用水密構造体７Ａおよびこれを備えたフラップゲート１によれば、以下の効果を奏することができる。
１．隙間開閉部材７２が自らの弾性力により外水側に持ち上げられており、水門１００の開口部２００を開口している状態において前記隙間開閉部材７２と前記水門１００の底面３００との間の隙間ｃを大きくとることができるため、内水側から外水側へ流れる排水をスムーズにすることができる。
２．外水側の水位の上昇に伴って水門開口部２００が自動的に閉鎖された時には、水圧によって隙間開閉部材７２が揺動し、下部戸当たり８３および隙間開閉部材受け部８４に密接するため、内水側への逆流を防止することができる。
３．揺動支持板７３によって、隙間開閉部材７２が外水側に向いた形状を保持するため、水圧により内水側に折り返されるのを防止することができる。
４．撓み抑止材７５によって水圧による隙間開閉部材７２の撓みを抑制し、下部戸当たり８３および隙間開閉部材受け部８４との間に隙間ができるのを防止することができる。

次に、本発明に係るフラップゲート用水密構造体およびこれを備えたフラップゲート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。

本第二実施形態のフラップゲート用水密構造体７Ｂは、図１１に示すように、開状態に保持されている隙間開閉部材７２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を有する。

閉操作補助手段９は、隙間開閉部材７２の下面に固定された補助アーム９１と、水没時の浮力によって前記補助アーム９１を揺動させて隙間開閉部材７２を戸当たりに密接させる密接用フロート９２とを有する。

補助アーム９１は、内水側端部に密接用フロート９２を保持することにより、当該密接用フロート９２の水没時の浮力によって前記内水側端部を引き上げるためのアームであり、隙間開閉部材７２の下面に固定されているとともに当該隙間開閉部材７２よりも内水側に延出されている。本第二実施形態における補助アーム９１は、図１１および図１２に示すように、断面がＬ字状に形成されている２本のＬ字アングル材からなり、左右対称位置に設置されている。

密接用フロート９２は、水没時の浮力によって補助アーム９１の内水側端部を引き上げて隙間開閉部材７２を内水側に引き寄せて水門開口部２００の戸当たり８に密接させるためのものである。本第二実施形態における密接用フロート９２は、水没時に浮力を発生させやすい発泡スチロール等の素材により形成されており、図１１および図１２に示すように、左右に設けられた補助アーム９１に架設可能な長さの板状に形成されている。

次に、本第二実施形態のフラップゲート用水密構造体７Ｂおよびこれを備えたフラップゲート１における各構成の作用について説明する。

隙間開閉部材７２は、図１３（ａ）に示すように、自らの弾性力とともに、下面に設けられた補助アーム９１およびその内水側端部に設けられた密接用フロート９２との重量バランスによって、当該隙間開閉部材７２を外水側に持ち上げた状態で保持される。

外水側の水位が内水側の水位より上昇した場合、扉体２は、逆流する水の水圧によって内水方向に押されて、図１３（ｂ）に示すように、水門開口部２００を閉鎖する。そして、隙間開閉部材７２は水圧を受けることで内水側に押されて揺動し、下部戸当たり８３および隙間開閉部材受け部８４と密接し、扉体２の下端縁部２３と水門１００の底面３００との隙間Ｃを閉鎖する。

このとき、内水側から継続して水が流れている場合、閉鎖時間が経過するにつれて内水側の水位は上昇する。密接用フロート９２は、内水側の水位の上昇にともない水没することで生じる浮力によって、補助アーム９１の内水側端部を上方に引き上げる。

補助アーム９１では、内水側端部が引き上げられることにより、隙間開閉部材７２の外水側端部が下方に押し下げる。つまり、隙間開閉部材７２を閉状態に揺動する力が発揮される。

隙間開閉部材７２は、揺動して内水側に引き寄せられ、下部戸当たり８３および隙間開閉部材受け部８４の密接度は高まる。このとき、扉体２の閉鎖時に、内水面側の水位が上昇すると、外水側との水圧差が小さくなる。そのため隙間開閉部材７２を内水側に押す水圧も弱まるが、当該密接用フロート９２の浮力によって弱まる密接度を補うことができる。

以上のような本第二実施形態のフラップゲート用水密構造体７Ｂおよびこれを備えたフラップゲート１によれば、密接用フロート９２の浮力によって隙間開閉部材７２を下部戸当たり８３や隙間開閉部材受け部８４に密接させる力を保持することができる。

次に、本発明に係るフラップゲート用水密構造体およびこれを備えたフラップゲート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。

本第三実施形態のフラップゲート用水密構造体７Ｃは、第二実施形態とは異なる閉操作補助手段９を有するものであり、特に密接用フロート９２の構成が異なるものである。本第三実施形態における密接用フロート９２は、図１４および図１５に示すように、扉体２の内水側面において上下動可能に設けられている。

具体的には、まず密接用フロート９２は矩形板状に形成されている。この矩形状の密接用フロート９２には、図１５に示すように、左右対称位置に一対の摺動用棒材９３が下方に延設されている。一方、扉体２の内水面には、前記摺動用棒材９３を挿通可能な大きさの孔を有する摺動支持部材９４が固定されており、前記摺動用棒材９３は前記摺動支持部材９４によって上下方向に摺動可能に支持されている。

また、密接用フロート９２の内水面側には、当該内水面側を支持する内水面側支持板９５が設置されている。この内水面側支持板９５と扉体２の内水側面との間に形成される空間は浸水可能に構成されており、扉体２の内水面側の水位の上昇とともに、前記空間内の水位も上昇するようになっている。つまり、前記空間内の密接用フロート９２は、扉体２の内水面側の水位の上昇にともなう浮力により上昇することができるように構成されている。この密接用フロート９２は、扉体２の内水側面の任意の高さに設置することができ、浮力を発揮させる水位を任意に設定することができる。

また、前記摺動用棒材９３の下端部と、補助アーム９１の内水側端部とは、ロープやワイヤーなどの連結部材９６により連結されている。本第三実施形態における連結部材９６は、前記密接用フロート９２に浮力が生じていない状態において、補助アーム９１の内水側端部に対して張力がかからないように連結されている。そして、浮力により密接用フロート９２が上昇すると、連結部材９６に張力が生じ、図１６に示すように、補助アーム９１の内水側端部を引き上げるようになっている。

そして、本第三実施形態における閉操作補助手段９では、密接用フロート９２や連結部材９６、補助アーム９１等に内水側から流れてきた塵などが引っ掛かり補助アーム９１の内水側端部の引き上げを妨げないように、扉体２の内水面側全体を覆う保護カバー９７が設けられている。

以上のような本第三実施形態のフラップゲート用水密構造体７Ｃおよびこれを備えたフラップゲート１によれば、第二実施形態と同様に、密接用フロート９２の浮力によって補助アーム９１の内水側端部を引き上げ、隙間開閉部材７２を下部戸当たり８３や隙間開閉部材受け部８４に密接させる力を保持することができる。

次に、本発明に係るフラップゲート用水密構造体およびこれを備えたフラップゲートの第四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ないし第三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。

本第四実施形態における戸当たりは、図１７および図１８に示すように、下部戸当たり８３から下流側に延出形成された揺動部損傷防止部８５を有する。この揺動部損傷防止部８５は、鉄砲水等の流水が内水側および外水側から押し寄せた場合に、扉体２の閉鎖よりも先に揺動した隙間開閉部材７２を当接させるものである。一般的に水門の底面はコンクリート等を打設しただけの粗い面で構成されており、隙間開閉部材７２の先端が直接当接して損傷してしまうと水密を確保するのが困難になる。このため揺動部損傷防止部８５を設けることで鉄砲水等の流水が押し寄せた場合に、隙間開閉部材７２の損傷を防止するようになっている。

本第四実施形態における揺動部損傷防止部８５は、図１８に示すように、その上面が下部戸当たり８３の上面とほぼ同一面となるように、前記下部戸当たり８３の上面に沿って外水側に連続的に延出形成されている。また、揺動部損傷防止部８５の上面は、前記下部戸当たり８３の上面と同様に平滑に形成されている。

以上のような本第四実施形態のフラップゲート用水密構造体７Ａおよびこれを備えたフラップゲート１によれば、内水側水位の急激な上昇により隙間開閉部材７２が閉鎖した状態で扉体２が開き始める場合や、外水側から押し寄せる水により隙間開閉部材７２が扉体２の閉鎖よりも前に揺動した場合であっても、その先端は揺動部損傷防止部８５に接触し、損傷を防止することができる。

なお、本発明に係るフラップゲート用揺動型水密構造体およびこれを備えたフラップゲートは、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、フラップゲート１には、扉体２を強制的に揺動させる油圧シリンダーなどの駆動装置を設けてもよい。

また、前述した隙間開閉部材受け部８４は、傾斜平面状に形成されており、特に隙間開閉部材７２と密接する面は平坦面に形成されているが、これに限定されるものではなく、隙間開閉部材７２との密接性を確保できる限り、例えば、凹状湾曲面（図１９（ａ））、凸状湾曲面（図１９（ｂ））、段状面（図１９（ｃ））等に任意に形成されていてもよい。また、図示しないが隙間開閉部材７２の密接面も隙間開閉部材受け部８４の形状に応じた形状に形成してもよい。

さらに、下部戸当たり８３と接する隙間開閉部材７２の先端（下端）の形状は、閉鎖時に水門１００の底面３００（下部戸当たり８３）と接する面積が広くなるように、平面状（図２０（ａ））、円弧状（図２０（ｂ））または膨出させた円弧状（図２０（ｃ））に形成したり、弾力性を高めて接する面積が更に広くなるように先端の内部を中空状（図２０（ｄ））に形成してもよい。

また、第二実施形態および第三実施形態の閉操作補助手段９は、いずれか一方を有した構成を有したものに限定されるものではなく、両方を有していてもよい。即ち、図示しないが、補助アーム９１の内水側端部に直づけされた密接用フロート９２と、扉体２の内水面側に上下動可能に設けられた密接用フロート９２とを両方有していてもよい。

１ フラップゲート
２ 扉体
３ 扉体支持アーム
４ 揺動支持軸
５ ウエイトアーム
６ バランスウエイト
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ フラップゲート用水密構造体
８ 戸当たり
９ 閉操作補助手段
２１ 内水側面
２２ 外水側面
２３ 下端縁部
７１ フレーム部
７２ 隙間開閉部材
７３ 揺動支持板
７４ 開状態補助手段
７５ 撓み抑止材
７６ 蝶番（ヒンジ）
８１ 上部戸当たり
８２ 側部戸当たり
８３ 下部戸当たり
８４ 隙間開閉部材受け部
８５ 揺動部損傷防止部
９１ 補助アーム
９２ 密接用フロート
９３ 摺動用棒材
９４ 摺動支持部材
９５ 内水面側支持板
９６ 連結部材
９７ 保護カバー
７１１ 固定部
７１２ ボルト孔
７３１ 固定板部
７３２ 下端屈曲部
８１１ 軸受け台
１００ 水門
２００ 開口部
３００ 底面
Ｃ 扉体と底面との隙間
ｃ 隙間開閉部材と底面との隙間

Claims (10)

1. 重力以外の外力が加わらない状態で水門の開口部を開口する重量バランスで支持されている扉体を備えたフラップゲートにおける水密構造体であって、
   前記扉体が前記水門を閉鎖している状態において前記扉体の下端縁部と前記水門の底面との間に隙間を設けているとともに、流水方向に揺動して前記隙間を開閉する隙間開閉部材を有する、フラップゲート用水密構造体。
2. 前記隙間開閉部材が、重力以外の外力が加わらない状態において、当該隙間開閉部材の備える弾性力によって外水側に開いた開状態に保持されている、請求項１に記載のフラップゲート用水密構造体。
3. 開状態に保持されている前記隙間開閉部材を、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を有する、請求項２に記載のフラップゲート用水密構造体。
4. 前記閉操作補助手段が、
   前記隙間開閉部材の下面に固定されているとともに当該隙間開閉部材よりも内水側に延出されている補助アームと、
   この補助アームの内水側端部に設置されており、水没時の浮力によって前記内水側端部を引き上げて前記隙間開閉部材を内水側に引き寄せて水門の前記開口部の戸当たりに密接させる密接用フロートとを有する、
   請求項３に記載のフラップゲート用水密構造体。
5. 前記閉操作補助手段が、
   前記隙間開閉部材の下面に固定されているとともに当該隙間開閉部材よりも内水側に延出されている補助アームと、
   この補助アームの内水側端部に連結されている連結部材と、
   この連結部材の他端に連結されているとともに前記扉体の内水側面に上下動可能に設けられており、水没時の浮力による上昇にともない前記補助アームの内水側端部を引き上げて前記隙間開閉部材を内水側に引き寄せて水門の前記開口部の戸当たりに密接させる密接用フロートとを有する、
   請求項３に記載のフラップゲート用水密構造体。
6. 前記隙間開閉部材の上面および下面の少なくともいずれかに前記隙間開閉部材に比べて撓みにくい撓み抑止材が設けられている、請求項１から請求項５のいずれかに記載のフラップゲート用水密構造体。
7. 前記隙間開閉部材には、揺動中心である基端部を内水側から支持する縦断面略くの字状の揺動支持板が設けられているとともに、この揺動支持板と前記隙間開閉部材との間に当該隙間開閉部材の開状態を補助する開状態補助手段が介在されており、
   前記開状態補助手段は、前記扉体の開口時にはその厚さによって前記隙間開閉部材の開状態を補助し、前記扉体の閉鎖時には前記隙間開閉部材が受ける水圧によって弾性変形して潰れて前記隙間開閉部材を閉方向に揺動させる、請求項１から請求項６のいずれかに記載のフラップゲート用水密構造体。
8. 重力以外の外力が加わらない状態で水門の開口部を開口する重量バランスで支持されている扉体を備えたフラップゲートであって、前記扉体には請求項１から請求項７のいずれかに記載のフラップゲート用水密構造体が備えられている、前記フラップゲート。
9. 前記フラップゲートにおける戸当たりには、左右の側部戸当たりの下端隅部に前記隙間開閉部材と当接する隙間開閉部材受け部が設けられている、請求項８に記載のフラップゲート。
10. 前記フラップゲートにおける戸当たりには、下部戸当たりの上面に沿って外水側に連続的に延出形成されるとともに、その上面が平滑に形成されている揺動部損傷防止部材を有する、請求項８または請求項９に記載のフラップゲート。

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