JP2013100681A - 浮体式フラップゲート - Google Patents

Abstract

【課題】流入初期に越流せず、水位低下時にも倒伏がし難くならず、かつ急激に倒伏しないようにする。
【解決手段】浮体式フラップゲート１１である。ワイヤロープ１４の一端を扉体１２の先端部に、他端は固定及び移動兼用滑車１５、固定滑車１６、吊り下げ滑車１８を介してドラム１９に取り付ける。常時は、扉体１２の傾斜角が例えば４５度の時にカウンタウエイト１７が最下点となる位置に固定及び移動兼用滑車１５が位置し、カウンタウエイト１７の昇降で扉体１２の起立補助、起立完了時の衝撃吸収、倒伏時の水位追従を行う。人為的な起伏操作時は、カウンタウエイト１７の降下を阻止して回転機構２１でドラム１９を正逆回転し、固定及び移動兼用滑車１５を固定滑車１６に対して接離移動させて扉体１２を起伏する。
【効果】流入初期には越流を、倒伏完了前には急激な倒伏を防止できる。また、起立完了時の衝撃を緩和でき、倒伏初期の水位ヘの追従性が良くなる。
【選択図】図１

Description

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、扉体を浮上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り発生する浮力を利用して扉体を浮上させ、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、流入初期の速度が速い場合には扉体１の浮上動作が遅れ、生活空間や地下空間に越流する問題がある（図６（ａ）参照）。

また、水位が低下した際には、扉体１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という危険な挙動を示す（図６（ｂ）参照）。

前記問題点の内、流入初期の越流を防ぐために、一端にカウンタウエイトを取付けたロープの他端を、滑車を介して扉体に繋いだ浮体式フラップゲートが提案されている（例えば特許文献２の図６）。

この特許文献２の図６で提案された浮体式フラップゲートは、カウンタウエイトの重さで浮体式フラップゲートの浮力不足を補うことで、流入初期の扉体の浮上動作の遅れを解決している。

しかしながら、特許文献２の図６で提案された浮体式フラップゲートのように、常時、扉体の浮上動作を助ける方向にカウンタウエイトの重さを作用させる場合は、水位低下時の倒伏がし難くなる。

特開２００１−２１４４２５号公報 特開２００３−２５３９１２号公報

本発明が解決しようとする問題点は、流入初期に扉体の浮上動作が遅れて生活空間や地下空間へ越流する浮体式フラップゲートの問題を解決すべく、扉体の浮上動作を常時補助する装置を設置した場合、水位低下時の倒伏がし難くなるという点である。

本発明は、流入初期に扉体の浮上動作が遅れて生活空間や地下空間へ越流することがなく、また、水位低下時にも倒伏がし難くなることがなく、かつ急激に倒伏するという危険な挙動もないようにすることを目的としてなされたものである。

加えて、本発明は、点検時に起立させたい場合や、事前に起立させておきたい場合に、これらの起立を容易に行えるようにすることを第２の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、
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、
前記扉体の先端部にロープの一端を取付ける一方、ロープの他端は、固定及び移動兼用滑車、固定滑車、及びカウンタウエイトの吊り下げ滑車を介してドラムに取り付けると共に、前記ドラムには回転機構を設けてこのドラムの回転時のみ、ドラムの回転に伴って前記固定及び移動兼用滑車を固定滑車に接近移動可能に構成することで、
前記ドラムが非回転の常時は、起立又は倒伏途中における扉体の水平面に対する傾斜角が所定の範囲内の角度になった時に前記カウンタウエイトが最下点となるような位置に、前記固定及び移動兼用滑車が位置した状態で、水の流入、流出に伴ってカウンタウエイトが昇降することで、扉体の起立補助、起立完了時の衝撃吸収、倒伏時の水位追従を行い、
人為的な扉体の起伏操作時は、ストッパで前記カウンタウエイトの降下を阻止した状態で、回転機構により前記ドラムを正逆回転させることで、前記固定及び移動兼用滑車を前記固定滑車に対して接離移動させて扉体を起伏揺動させるようにしたことを最も主要な特徴としている。

上記の本発明では、常時は、ドラムが非回転で、起立又は倒伏途中における扉体の水平面に対する傾斜角が所定の範囲内の角度、例えば起立完了時の扉体傾斜角が水平に対して９０度の場合は１０度〜８０度内の角度になった時にカウンタウエイトが最下点となる位置に、固定及び移動兼用滑車が位置しているので、次のように扉体の起伏揺動が行われる。

扉体の起立時は、カウンタウエイトが最下点となる位置までは、扉体はカウンタウエイトによって起立方向に引っ張られて起立を補助される。そして、カウンタウエイトが最下点となる位置を超えると、カウンタウエイトが抵抗となって扉体の起立速度が減速する。

また、扉体の倒伏時は、カウンタウエイトが最下点となる位置までは、扉体はカウンタウエイトによって倒伏方向に引っ張られて水位の低下への追従を補助される。そして、カウンタウエイトが最下点となる位置より倒伏すると、カウンタウエイトが抵抗となって扉体の倒伏速度が減速する。

一方、人為的な扉体の起伏操作時は、次のように扉体の起伏揺動を行う。
まず、ストッパでカウンタウエイトの降下を阻止する。扉体の起立時は、前記カウンタウエイトの降下を阻止した状態で回転機構を駆動し、ドラムを回転させる。ドラムの回転により、固定及び移動兼用滑車が固定滑車に向けて接近移動しつつロープがドラムに巻き取られて倒伏状態の扉体が起立揺動する。

また、扉体の倒伏時は、前記カウンタウエイトの降下を阻止した状態で回転機構を駆動してドラムを反転させれば、ドラムの反転により、固定及び移動兼用滑車が固定滑車から離反する方向に移動しつつロープがドラムから巻き戻されて起立状態の扉体が倒伏揺動する。

本発明では、常時は、起立又は倒伏途中における扉体の水平面に対する設定傾斜角を分岐点として、扉体の起立又は倒伏を補助したり、起立又は倒伏の抵抗となるので、流入初期には越流を防止できるのと共に、倒伏完了前には急激な倒伏を防止できる。また、起立完了時の衝撃を緩和できるのと共に、倒伏初期には水位ヘの追従性が良くなる。

一方、人為的な扉体の起伏操作時は、ストッパでカウンタウエイトの降下を阻止した後に、ドラムを正逆方向に回転させるだけで扉体の起伏を行うことができる。

本発明の浮体式フラップゲートの概略構成図である。 本発明の浮体式フラップゲートの人為的な扉体の起伏動作を行う機構について説明する図で、（ａ）は側面方向から見た図、（ｂ）は平面方向から見た図である。 本発明の浮体式フラップゲートにおける扉体の傾斜角度とカウンタウエイトによる扉体起立方向の旋回力の一例を示した図である。 本発明の浮体式フラップゲートの、常時における動作原理を説明する図で、（ａ）は流入初期、（ｂ）は起立又は倒伏中期、（ｃ）は起立後期、（ｄ）は倒伏初期、（ｅ）は倒伏後期を示した図である。 本発明の浮体式フラップゲートの、人為的な扉体の起伏操作時における動作原理を説明する図で、（ａ）は起立前、（ｂ）は起立中期、（ｃ）は起立完了期、（ｄ）は倒伏後期を示した図である。 従来の浮体式フラップゲートの問題点を説明する図で、（ａ）は流入初期、（ｂ）は水位低下時を示した図である。

本発明は、流入初期に生活空間や地下空間へ越流せず、また、水位低下時にも倒伏がし難くならず、かつ急激に倒伏しないようにするという目的を、起立又は倒伏途中における扉体の水平面に対する設定傾斜角を分岐点として、扉体の起立又は倒伏を補助したり、起立又は倒伏の抵抗となるようにすることで実現した。

また、点検時に起立させたい場合や、事前に起立させておきたい場合に、これらの起立を容易に行えるようにするという目的を、ストッパでカウンタウエイトの降下を阻止した後に、ドラムを回転させることで実現した。

以下、本発明を実施するための形態を、図１〜図５を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の浮体式フラップゲートの概略構成を示した図である。

図１において、１１は例えば防波堤の、開口部の路面rsに設置される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１１は、海洋（或いは河川）から生活空間や地下空間に水ｗが流入しようとする際、流入する水ｗによって発生する浮力および水圧を利用して、基端側１２ａを支点として扉体１２の先端側１２ｂ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。

この浮体式フラップゲート１１を構成する扉体１２は、遮断する開口部の幅が広い場合は、複数の扉体１２を開口部の幅方向に連結した構成とされ、各扉体１２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１２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。

図１に示す本発明の浮体式フラップゲート１１は、例えば扉体１２の先端部の幅方向全域に１本のロッド１３が取付けられ、水圧荷重の支持とワイヤロープ１４の一端を取付ける機能を有している。

前記ワイヤロープ１４の他端は、固定及び移動兼用滑車１５、固定滑車１６、及びカウンタウエイト１７を吊り下げた吊り下げ滑車１８を介してドラム１９に取り付けられている。

このうち、固定及び移動兼用滑車１５は、戸当り２０の、倒伏時の扉体１２の先端上方から扉体１２の基端側に向けて水平移動が自在なように取り付けられている。また、固定滑車１６は、扉体１２の基端側の前記固定及び移動兼用滑車１５と同一高さ位置に設置されている。

一方、ドラム１９は、前記固定滑車１６を挟んで前記固定及び移動兼用滑車１５と反対側に設置され、これらドラム１９と固定滑車１６の間にカウンタウエイト１７の吊り下げ滑車１８が昇降自在にワイヤロープ１４によって吊り下げられている。

２１は前記ドラム１９の回転機構であり、例えば図２に示すように、ウォームギヤ減速機の出力軸に取り付けたスプロケット２１ａとドラム１９の回転軸１９ａに取り付けたスプロケット２１ｂ間にチェーン２１ｃで巻き回してドラム１９を正逆回転するようになっている。なお、図２中の２２はドラム１９を回転自在に支持する軸受である。

また、本発明では、前記ドラム１９の回転により固定及び移動兼用滑車１５が固定滑車１６に対して接離移動可能なように構成している。

例えば図２では、固定及び移動兼用滑車１５の反固定滑車１６側にスプロケット２２ａを回転自在に配置し、このスプロケット２２ａと前記回転軸１９ａに取り付けたスプロケット２２ｂ間に巻き回したチェーン２２ｃに固定及び移動兼用滑車１５の回転軸１５ａを取り付けたものを示している。このような構成の場合、ドラム１９の回転に同調して固定及び移動兼用滑車１５が固定滑車１６に対して接離移動するようになる。

また、図２では、前記固定及び移動兼用滑車１５の固定滑車１６への接離移動を円滑に行うため、固定及び移動兼用滑車１５の回転軸１５ａの両端に車輪２２ｄを取り付け、子の車輪が固定及び移動兼用滑車１５と固定滑車１６間に敷設されたガイドレール２２ｅ上を移動するものを示している。

本発明例のように、起立完了時の扉体１２の傾斜角θを例えば水平より９０度とするならば、常時における前記固定及び移動兼用滑車１５は、扉体１２が起立揺動したときの水平面に対する傾斜角θ（図３参照）が例えば４５度になった時に前記カウンタウエイト１７が最下点となる位置となるようにしている。

発明者らの調査結果によれば、起立完了時の扉体傾斜角が水平より例えば９０度のフラップゲートでは、カウンタウエイト１７が最下点となる前記傾斜角θは１０度〜８０度の範囲であれば問題がないことが分かっている。なお、起立完了時の扉体傾斜角が水平より９０度未満、例えば７５度のフラップゲートでは、カウンタウエイト１７が最下点となる前記傾斜角θの問題の無い範囲の上限は、起立完了時の扉体傾斜角が水平より９０度の場合の８０度よりも小さい値になることは言うまでもない。

上記構成の本発明の浮体式フラップゲート１１では、ドラム１９が非回転の常時は、回転機構２１は扉体１２が倒伏する位置となるようにしておき、ドラム１９の回転、及び固定及び移動兼用滑車１５がウォームギヤ減速機のセルフロック機構により固定された状態としておく。そして、このような状態下における扉体１２の起立時、及び扉体１２の倒伏時は、以下に説明するような機能を奏する。

（扉体１２の起立時）
流入初期は、カウンタウエイト１７が降下し、扉体１２は起立方向に引っ張られて起立を補助される（図４（ａ）参照）。そして、水平面に対する扉体１２の傾斜角θが例えば４５度になると、扉体１２とワイヤロープ１４が一直線になり（図４（ｂ）参照）、カウンタウエイト１７は最下端の位置となる。水平面に対する扉体１２の傾斜角θが例えば４５度を超えると、扉体１２の起立揺動により、カウンタウエイト１７が上昇するので、カウンタウエイト１７が抵抗となって扉体１２の起立速度を減速し、起立完了時の衝撃力を緩和する（図４（ｃ）参照）。

（起立状態の扉体１２の倒伏時）
倒伏初期は、カウンタウエイト１７が下降し、扉体１２は倒伏方向に引っ張られて水位の低下に追従して倒伏する（図４（ｄ）参照）。そして、水平面に対する扉体１２の傾斜角θが例えば４５度になると、扉体１２とワイヤロープ１４が一直線になり（図４（ｂ）参照）、カウンタウエイト１７は最下端の位置となる。水平面に対する扉体１２の傾斜角が例えば４５度より小さくなると、扉体１２の倒伏により、カウンタウエイト１７が上昇するので、カウンタウエイト１７が抵抗となって扉体１２の倒伏速度を減速し、倒伏完了時の衝撃力を緩和する（図４（ｅ）参照）。

本発明の浮体式フラップゲート１１における上記の扉体１２の傾斜角度θとカウンタウエイト２０による扉体起立方向の旋回力の関係（例えば起立完了時の扉体傾斜角が水平より９０度のフラップゲートの場合）を図３に示す。

上記のように、本発明の浮体式フラップゲート１１では、ドラム１９が非回転の常時は、カウンタウエイト１７を有する起立・倒伏機構を使って複数の機能を働かせることで、扉体１２の起立補助、衝撃緩和、水位追従が可能となる。

一方、上記構成の本発明の浮体式フラップゲート１１では、点検時に起立させたい場合や、事前に起立させておきたい場合等の人為的な扉体１２の起伏操作時は、以下に説明するようにして扉体１２を起伏させる。

先ず、扉体１２の起立に先立ち、下限ストッパ２３ａをセットしてカウンタウエイト１７が降下するのを阻止する。上限ストッパ２３ｂは、カウンタウエイト１７の上昇を阻止するために、カウンタウエイト１７の上昇限位置に固定されている（図５（ａ）参照）。

（扉体１２の起立時）
下限ストッパ２３ａをセットしてカウンタウエイト１７の昇降動を阻止した後は、回転機構２１を駆動してドラム１９を正回転させる。ドラム１９の正回転に伴い、固定及び移動兼用滑車１５が、図５（ｂ）のように固定滑車１６に向けて接近移動しつつワイヤロープ１４をドラム１９に巻き取り、図５（ｃ）のように倒伏状態の扉体１２を起立揺動する。

（起立状態の扉体１２の倒伏時）
扉体１２の倒伏時は、カウンタウエイト１７の昇降動を阻止した状態で回転機構２１を駆動してドラム１９を反転させる。ドラム１９の反転に伴い、固定及び移動兼用滑車１５が、図５（ｄ）のように固定滑車１６から離反する方向に移動しつつワイヤロープ１４をドラムから巻き戻し、図５（ａ）のように起立状態の扉体１２を倒伏させる。

本発明は、前記の例に限るものではなく、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。

例えば、前記実施例では、扉体１２の先端部の幅方向全域に１本のロッド１３を取り付けたものを示したが、扉体１２の両側に各々ロッド１３を取り付けても良い。また、ロッド１３の代わりに、扉体１２の先端部に吊りピースを取付け、その吊りピースにワイヤロープ１４の一端を取付けても良い。

また、前記実施例では、ワイヤロープ１４を使用しているが、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、アラミド系、ポリアリレート系、超高密度ポリエチレンなどの繊維ロープを使用しても良い。

また、前記実施例では扉体１２が単一の浮体で構成された浮体式フラップゲートを示したが、複数の浮体を高さ方向に連結した浮体連結式フラップゲートに適用しても良い。

また、前記回転機構２１の正逆回転は電動で行うものであっても、手動で行うものであっても良い。また、エンジン等を用いるものでも良い。

また、減速機は前記実施例のようにセルフロック機構を有するウォームギヤを使用したものが望ましいが、扉体１２の起伏動作時以外にロックする機能があれば、セルフロック機構を有さないギヤを使用したものにブレーキなどを併用したものでも良い。

また、回転機構２１からドラム１９への動力の伝達、ドラム１９から固定及び移動兼用滑車１５への動力の伝達は、チェーン２１ｃ、２２ｃとスプロケット２１ａ，２１ｂ、２２ａ，２２ｂに限らず、巻き上げに合わせて位置を規定できるものであれば、ワイヤ駆動、送りねじ駆動等を使用しても良い。

１１ 浮体式フラップゲート
１２ 扉体
１２ａ 基端側
１２ｂ 先端側
１３ ロッド
１４ ワイヤロープ
１５ 固定及び移動兼用滑車
１６ 固定滑車
１７ カウンタウエイト
１８ カウンタウエイトの吊り下げ滑車
１９ ドラム
２１ 回転機構
２３ａ 下限ストッパ
２３ｂ 上限ストッパ

Claims (1)

1. 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、
   前記扉体の先端部にロープの一端を取付ける一方、ロープの他端は、固定及び移動兼用滑車、固定滑車、及びカウンタウエイトの吊り下げ滑車を介してドラムに取り付けると共に、前記ドラムには回転機構を設けてこのドラムの回転時のみ、ドラムの回転に伴って前記固定及び移動兼用滑車を固定滑車に接離移動可能に構成することで、
   前記ドラムが非回転の常時は、起立又は倒伏途中における扉体の水平面に対する傾斜角が所定の範囲内の角度になった時に前記カウンタウエイトが最下点となるような位置に、前記固定及び移動兼用滑車が位置した状態で、水の流入、流出に伴ってカウンタウエイトが昇降することで、扉体の起立補助、起立完了時の衝撃吸収、倒伏時の水位追従を行い、
   人為的な扉体の起伏操作時は、ストッパで前記カウンタウエイトの降下を阻止した状態で、回転機構により前記ドラムを正逆回転させることで、前記固定及び移動兼用滑車を前記固定滑車に対して接離移動させて扉体を起伏揺動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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