(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樋門等の構造物における開口部を開閉させるフラップゲートであって、
前記開口部の上方に設けられた扉体回転軸周りに揺動自在でかつ前記開口部を閉鎖する重量バランスにて支持されている扉体と、
前記開口部の外水側の水位の昇降に応じて上下浮動する外部フロートと、
前記外部フロートが下降したときにはその重量が前記扉体を持ち上げる方向の力として伝達されて前記開口部を開放するように作用し、前記外部フロートが浮力により上昇したときにはその上昇に応じて前記扉体を自重により閉鎖方向に回動させて前記開口部を閉鎖するように作用し、内水側からの排水量が増えたときには前記内水側からの水流によって前記扉体を開放方向に回動させて前記開口部を開放するように作用する扉体開閉制御手段と
を有する、フラップゲート。
【請求項２】
前記扉体開閉制御手段が、前記扉体と一体的に前記扉体回転軸周りに揺動自在に軸支されるフロート受けアームと、上下に揺動可能に軸支されているとともにその一端部に前記外部フロートを保持し、他端部に前記フロート受けアームを離間可能に支持するフロート支持アームとを有する、請求項１に記載のフラップゲート。
【請求項３】
前記フロート支持アームが外水側の水路壁面に沿って上下に揺動可能に支持されている、請求項２に記載のフラップゲート。
【請求項４】
前記構造物が前記開口部の戸当たり面に沿って外水側の横方向に延びた横壁を有する場合、前記フロート支持アームが前記横壁に沿って上下に揺動可能に支持されている、請求項２に記載のフラップゲート。
【請求項５】
前記扉体開閉制御手段が、前記扉体と一体的に前記扉体回転軸周りに揺動自在に軸支されるフロート受けアームと、前記外部フロートの上方に設けられる滑車と、この滑車を介して前記外部フロートと前記フロート受けアームとを連結するワイヤとを有する、請求項１に記載のフラップゲート。
【請求項６】
外水側の水路と導水管によって連通されたピットが前記水路外に設けられているとともに、前記ピット内に前記外部フロートが配置されて前記ピット内の水位変動に応じて上下浮動する、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の開口部を開閉するフラップゲートに関し、特に樋門や水門等の開閉に好適なフラップゲートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、樋門や水門には、河口部の防潮や河川の逆流防止のためにフラップゲートが設けられている。
【０００３】
このようなフラップゲートとして、例えば、特開２０１２−５７３２２号公報には、内水側と外水側の合流点の水路の開口端に内外水圧差により揺動する扉体を備えるフラップゲートであって、前記開口端の外側上部に設けられた回転軸と、前記回転軸の下部に設けられた揺動アームと、前記揺動アームに対して所定の角度をもって傾いてこの揺動アームに取り付けられた前記扉体と、前記回転軸を挟んで扉体の反対側に設けられ、前記扉体の揺動を調整するためのバランスウェイトと、前記回転軸の外水側に設けられた調整アームと、前記調整アームに移動可能に設けられ、前記扉体の回転モーメントを調整するための調整ウェイトと、前記扉体の内側下部に設けられ、浮心が該扉体の重心に対して内側となるフロートからなるフラップゲートが開示されている（特許文献１）。
【０００４】
このフラップゲートによれば、ゲート全体のモーメントのバランスを微調整でき、扉体が開口端との間に十分な隙間を持つように支持され、低水位の状態でも水位の変動への反応の良好なフラップゲートを提供することができるとされている。
【０００５】
また、フラップゲートとは異なり、水門を垂直方向に上下させて水路の開口端を開閉させるものがある。例えば、特開２０１４−１５７１０号公報には、側壁部に昇降可能かつ取水口を開閉可能に設けられる遮断ゲートと、取水ダムの上流側の水位の変動に追従して昇降可能なフロートと、このフロートと遮断ゲートとを連結して前記フロートの上昇または下降に追従して前記遮断ゲートを下降または上昇させる連結機構とを備えている取水量制御装置が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−５７３２２号公報
【特許文献２】特開２０１４−１５７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のフラップゲートを含め、従来のフラップゲートは、図２０に示すように、扉体が上部の回転軸を中心に前後に揺動して開口部を閉塞する構造のため、開口部下方の水路底部には、敷き段差と呼ばれる段差が設けられている。この敷き段差があるため、扉体の開度（初期開度）がわずかでも、水路と扉体との隙間が十分確保され、内水側からのわずかな排水も阻害しない。しかしながら、図２１に示すように、敷き段差のない既存の水路や、新設の水路であっても水理上の制約により敷き段差を設けられない水路では、内水側から外水側への水の流れを阻害しないために、扉体の初期開度を大きくとる必要がある。
【０００８】
具体的には、敷き段差のない水路に従来のフラップゲートを設置すると、扉体の下端が円弧状の軌跡を描くため、扉体の下端と水路の底面との間にある程度の隙間が必要となる。この隙間がないと、扉体が完全に閉じる前に扉体の下端が水路の底面に接触して止まってしまい、前記扉体を最後まで閉じられなくなる一方、隙間を設けると水密状態を確保することができなくなるという問題が発生する。
【０００９】
また、図２２に示すように、水路の底面に土砂等の堆積物が堆積することが多いところでは、堆積物によって扉体の揺動が邪魔されるため、扉体を完全に閉塞することができなくなってしまう。
【００１０】
また、特許文献２に記載の発明では、敷き段差のない水路であっても水路の水位に応じて樋門等の開閉を行うことができるため逆流は防止できる。しかし、遮断ゲートの開閉は水路の水位のみに依存するため、水位が上昇して遮断ゲートが閉鎖した場合では、取水ダム側からの水流があってもその水を排水することができない。そのため、取水ダム側の水があふれてしまうという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような問題点等を解決するためになされたものであって、敷き段差のない水路等のように、大きな初期開度が必要な場合であっても、水位の上昇時には、扉体を完全に閉じることができるとともに、排水時には、内水側から外水側への水流の阻害を低減し、スムーズに排水することのできるフラップゲートを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るフラップゲートは、樋門等の構造物における開口部を開閉させるフラップゲートであって、前記開口部の上方に設けられた扉体回転軸周りに揺動自在でかつ前記開口部を閉鎖する重量バランスにて支持されている扉体と、前記開口部の外水側の水位の昇降に応じて上下浮動する外部フロートと、前記外部フロートが下降したときにはその重量が前記扉体を持ち上げる方向の力として伝達されて前記開口部を開放するように作用し、前記外部フロートが浮力により上昇したときにはその上昇に応じて前記扉体を自重により閉鎖方向に回動させて前記開口部を閉鎖するように作用し、内水側からの排水量が増えたときには前記内水側からの水流によって前記扉体を開放方向に回動させて前記開口部を開放するように作用する扉体開閉制御手段とを有する。
【００１３】
また、本発明の一態様として、前記扉体開閉制御手段が、前記扉体と一体的に前記扉体回転軸周りに揺動自在に軸支されるフロート受けアームと、上下に揺動可能に軸支されているとともにその一端部に前記外部フロートを保持し、他端部に前記フロート受けアームを離間可能に支持するフロート支持アームとを有するようにしてもよい。
【００１４】
さらに、本発明の一態様として、前記フロート支持アームが外水側の水路壁面に沿って上下に揺動可能に支持されていてもよい。
【００１５】
また、本発明の一態様として、前記構造物が前記開口部の戸当たり面に沿って外水側の横方向に延びた横壁を有する場合、前記フロート支持アームが前記横壁に沿って上下に揺動可能に支持されていてもよい。
【００１６】
さらに、本発明の一態様として、前記扉体開閉制御手段が、前記扉体と一体的に前記扉体回転軸周りに揺動自在に軸支されるフロート受けアームと、前記外部フロートの上方に設けられる滑車と、この滑車を介して前記外部フロートと前記フロート受けアームとを連結するワイヤとを有するようにしてもよい。
【００１７】
さらにまた、本発明の一態様として、外水側の水路と導水管によって連通されたピットが前記水路外に設けられているとともに、前記ピット内に前記外部フロートが配置されて前記ピット内の水位変動に応じて上下浮動するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、敷き段差のない水路等のように、大きな初期開度が必要な場合であっても、水位の上昇時には、扉体を完全に閉じることができるとともに、排水時には、内水側から外水側への水流の阻害を低減し、スムーズに排水することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るフラップゲートの第一実施形態を示す側面図である。
【図２】本第一実施形態のフラップゲートを示す正面図である。
【図３】本第一実施形態におけるフロート受けアームおよびフロート支持アームの支持状態を示す側面拡大図である。
【図４】本第一実施形態におけるフロート受けアームおよびフロート支持アームの支持状態を示す正面拡大図である。
【図５】本第一実施形態のフラップゲートにおける扉本体が開口部を閉塞する際に扉本体の下端部から開口部に当接した状態を示す側面図である。
【図６】本発明に係るフラップゲートを傾斜した開口部に設置するとともに、揺動アームに対して扉本体を固定した他の実施形態を示す側面図である。
【図７】本第一実施形態において、外部フロートの上昇に追従してフロート支持アームが回動した場合に、フロート受けアームが扉体の閉鎖方向に回動可能となる状態を示すものである。
【図８】本第一実施形態において、外部フロートの上昇に追従してフロート支持アームが回動しフロート受けアームがフロート支持アームから離間した状態を示すものである。
【図９】本第一実施形態のフラップゲートにより開口部が完全に閉鎖された状態を示すものである。
【図１０】本第一実施形態において内水側からの水流によって前記扉体を開放方向に回動して開口部を開口している状態を示すものである。
【図１１】本発明に係るフラップゲートの第二実施形態を示す側面図である。
【図１２】本第二実施形態のフラップゲートを示す正面図である。
【図１３】本第二実施形態のフラップゲートにより開口部が完全に閉鎖された状態を示すものである。
【図１４】本第二実施形態において内水側からの水流によって扉体を開放方向に回動して開口部を開口している状態を示すものである。
【図１５】本発明に係るフラップゲートの第三実施形態を示す正面図である。
【図１６】本第三実施形態のフラップゲートを示す側面図である。
【図１７】本第三実施形態におけるフロート支持アームとフロート受けアームとが交差している状態を示す模式図である。
【図１８】本第三実施形態におけるフロート支持アームが外部フロートの浮力により回動した状態を示す正面図である。
【図１９】本発明に係るフラップゲートの他の実施形態を示す正面図である。
【図２０】敷き段差を有する水路に設置された従来型のフラップゲートを示す側面図および下端部の拡大図である。
【図２１】敷き段差のない水路に従来型のフラップゲートを設置した場合における扉体の揺動軌跡を示す図である。
【図２２】敷き段差のない水路に従来型のフラップゲートを設置した場合における扉体と堆積物との関係を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る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。なお、本発明に係るフラップゲートは、樋門や水門のほか、バルブや防災設備などのように、水路の開閉が必要な開口部を有する全ての構造物に適用しうるものである。また、後述する各実施形態では、本発明に係るフラップゲートを敷き段差のない水路に適用しているが、この構成に限定されるものではなく、敷き段差のある水路にも適用しうるものである。
【００２１】
本第一実施形態のフラップゲート１Ａは、樋門等の構造物６における開口部６１を開閉させるものであって、図１および図２に示すように、前記開口部６１の上方に設けられた扉体回転軸２１に支持される扉体２と、前記開口部６１の外水側の水位の昇降とともに上下浮動する外部フロート３と、この外部フロート３の重量を前記扉体２を持ち上げる方向の力として伝達する扉体開閉制御手段４とを有する。
【００２２】
扉体２は、主に、上方に回転自在に支持される扉体回転軸２１と、この扉体回転軸２１に固定され揺動自在に支持される一対の揺動アーム２２と、構造物６の開口部６１を開閉可能な扉本体２３と、この扉本体２３の開閉バランスを調整するバランスウェイト２４とを有する。
【００２３】
扉体回転軸２１は、図１および図２に示すように、揺動アーム２２を介して扉本体２３を揺動自在に支持するためのものである。本第一実施形態において、扉体回転軸２１は、円柱状に形成されており、構造物６の上部に設置された一対の軸受２５によって、略水平方向に回転自在に支持されている。また、扉体回転軸２１には、一対の揺動アーム２２が貫通された状態で固定されている。さらに、一対の軸受２５は、図１に示すように、開口部６１の上方に設けられた軸受固定具２６を介して構造物に固定されている。
【００２４】
一対の揺動アーム２２は、同一形状に形成されており、略中間部分に貫通された扉体回転軸２１に対して同じ姿勢で固定されている。このため、一対の揺動アーム２２は、扉体回転軸２１周りに揺動自在に支持されることとなる。また、各揺動アーム２２の下端には、扉本体２３が取り付けられているとともに、各揺動アーム２２の上端には、バランスウェイト２４が取り付けられている。
【００２５】
扉本体２３は、構造物６の開口部６１を開閉するためのものであり、開口部６１を閉塞可能な大きさに形成されている。また、本第一実施形態における扉本体２３は、図１に示すように、一対の揺動アーム２２の各下端部に、扉本体用ヒンジ２７を介して、揺動可能に支持されている。このため、扉本体２３は扉体回転軸２１周りに揺動するとともに、扉体用ヒンジ２７周りにおいても揺動するようになっている。また、図５に示すように、扉本体２３が開口部６１を閉塞する際に扉本体２３の下端部から開口部６１に当接しうる傾斜状態で支持されている。
【００２６】
また、扉本体２３を支持する扉体用ヒンジ２７の軸穴２８が、図１に示すように、ヒンジ軸２９の直径よりも上下方向に長い長穴状に形成されており、扉本体２３が水路６２の下面６３と当接した場合に上下方向に変位できるようになっている。
【００２７】
なお、扉本体２３は、揺動アーム２２に対して揺動可能に支持されているものに限定されるものではなく、製作コストを削減するため、図６に示すように、部品点数の多い扉体用ヒンジ２７を用いずに揺動アーム２２に対して固定されていてもよい。また、前記開口部６１は、垂直な戸当たり面を備えたものに限定されるものではなく、扉本体２３と揺動アーム２２との固定角度に応じて外水側に向けて下り傾斜させて、閉鎖した際の扉本体２３の下端部と水路６２の下面６３との隙間をなくすことで、止水ができるようにしてもよい。
【００２８】
バランスウェイト２４は、扉体２全体の開閉バランスを調整するためのものであり、図１および図２に示すように、一対の揺動アーム２２の各上端に跨るようにして取り付けられている。この構成により、扉体回転軸２１を介して、扉本体２３の重心の閉鎖方向における回転モーメントと、バランスウェイト２４の重心の開放方向における回転モーメントとにより、後述するような外部フロート３の重量による持ち上げ力や水流による水圧を受けていない場合において、扉本体２３が開口部６１を閉鎖する重量バランスになる重さに調整されている。
【００２９】
外部フロート３は、開口部６１の外水側の水位の昇降とともに浮動するものであり、浮力を発生させるため空気や発砲ウレタン等を鋼板や合成樹脂等で密閉した構造を有している。また、外部フロート３は、後述するように、扉体２を開放状態に持ち上げるための錘となるものであり、扉体開閉制御手段４を介して前記扉体２を開放状態に持ち上げうる重さを有している。また、本第一実施形態では、図１および図２に示すように、外部フロート３および扉体開閉制御手段４を覆うように、保護カバー３１が設けられており、外部フロート３や扉体開閉制御手段４にゴミ等が付着して動作不良とならないようにしている。なお、本第一実施形態における外部フロート３は、図１に示すように、略円盤状に形成されているが、これに限定されるものではなく、保護カバー３１内で上下浮動し易い形状等から適宜選択することができる。
【００３０】
扉体開閉制御手段４は、前記外部フロート３の重量を前記扉体２を持ち上げる方向の力として伝達するものである。すなわち、図１に示すように、本第一実施形態では、扉体回転軸２１に固定されるフロート受けアーム４１と、このフロート受けアーム４１をてこの原理により前記外部フロート３の重量を前記扉体２を持ち上げる方向の力として伝達するフロート支持アーム４２とを有する。
【００３１】
フロート受けアーム４１は、図３および図４に示すように、一対のアーム側板４３と、これらアーム側板４３の先端側に設けられたコロ４４とから構成されている。一対のアーム側板４３は、同一の略楕円形状に形成されており、基端部分が扉体回転軸２１に固定されている。このため、一対のアーム側板４３は、前記扉体回転軸２１を介して扉体２と一体的に揺動されるようになっている。また、コロ４４は、フロート支持アーム４２に離間可能に支持されるものであるとともに扉体２の傾斜角度に応じてフロート支持アーム４２を摺動させ易くするものであり、本第一実施形態では、円筒状に形成され、一対のアーム側板４３の先端側に回転自在に設けられている。
【００３２】
フロート支持アーム４２は、前記外部フロート３の重量をフロート受けアーム４１に伝達するものであり、本第一実施形態では、水路壁面６４に設けられたフロート回転軸４５により前記水路壁面６４に沿って上下に揺動可能に軸支されている。また、フロート支持アーム４２の一端部には、図１に示すように、前記外部フロート３が設けられており、この外部フロート３の動きに追従して前記フロート支持アーム４２が揺動するようになっている。
【００３３】
また、フロート支持アーム４２の他端部は、図３および図４に示すように、フロート受けアーム４１を下方から持ち上げるよう支持している。このため、フロート支持アーム４２は、扉体２の自重による閉鎖方向（図３の反時計回り方向）へ回動する回転モーメントに対して、フロート受けアーム４１に扉体２を開放方向（図３の時計回り方向）へ回動する回転モーメントを与え、扉体２が閉鎖しないように持ち上げて初期開度を保持する作用を与える。一方、フロート支持アーム４２は、フロート受けアーム４１を離間可能に支持しているため、扉体２の開放方向への回動は自由に行うことができる。よって、内水側からの水流が多くなって扉体２が初期開度以上に開放する場合に、フロート支持アーム４２はなんら制限的な作用を及ぼすことはない。
【００３４】
また、図１、図５、図９および図１０に示すように、外部フロート３が上下浮動する軌道上の下限位置および上限位置には、下限ストッパー４６および上限ストッパー４７がそれぞれ設けられている。下限ストッパー４６は、図１に示すように、扉体２の初期開度を定めるものであり、前記扉体２を開放方向へ所定の角度に持ち上げた位置において、その高さ以下に外部フロート３が降下しないように前記外部フロート３を受け止めるものである。初期開度は、任意に定めることが可能であり、図１に示すように、敷き段差の無い水路において、初期開度を大きく設定することができる。一方、上限ストッパー４７は、外部フロート３の上昇によって扉体２を全閉させうるようにしつつ、前記外部フロート３が水路６２の外への飛び出すのを防止するものであり、本第一実施形態では、前記扉体２を全閉しうる高さより僅か上に設けられている。
【００３５】
次に、本第一実施形態のフラップゲート１Ａにおける各構成の作用について説明する。
【００３６】
まず、扉体２が水流の影響を受けない状態では、図１に示すように、外部フロート３の重量を扉体２の持ち上げ力として伝達し、前記扉体２が開放方向に回動しており初期開度の位置で静止している。本第一実施形態では、この初期開度が大きく開口されているため、扉体２と水路６２の底面との隙間を大きく保つことができる。これにより、敷段差の無い水路であっても、水流が扉体２に干渉することなく内水側から外水側へ適切に排水することができる。
【００３７】
また、扉体２が初期開度位置を保持する等のように開放方向へ回動している状態において、外水側から内水側に向けて風が吹いた場合、扉体２は風力により閉まろうとする回転モーメントが生じる。しかし、扉体２は、外部フロート３の重量によって開放方向に持ち上げられているため当該扉体２は簡単には閉まらない。よって、扉体２が樋門等に衝突して騒音を発したり、破損したりすることがない。
【００３８】
次に、図５に示すように、外水側の水位が上昇して外部フロート３に浮力が働くと、前記外部フロート３は水位に応じて上昇する。フロート支持アーム４２は、前記外部フロート３の浮動に追従してフロート回転軸４５を中心として図７の時計回り方向に回動し、他端部を下降させる。このようにフロート支持アーム４２の他端部が下降すると、フロート受けアーム４１の支持位置が下降するため、扉体２は自重による閉鎖方向（図７の反時計回り方向）の回転モーメントによって閉鎖方向へ回動する。
【００３９】
そして、図８および図９に示すように、外部フロート３が上限ストッパー４７に当接する程度まで上昇すると、フロート支持アーム４２の他端部は前記フロート受けアーム４１のコロ４４から離間する。このような状態では、外部フロート３の重量をフロート支持アーム４２を介して扉体２に伝達できないため、当該扉体２は自重による閉鎖方向の回転モーメントにより全閉する。このとき、扉体２には、バランスウエイト４の重心が、図９に示すように、前記扉体回転軸２１より外水側に位置することによる閉鎖方向（図９の反時計回り方向）の回転モーメント、および水圧荷重による閉鎖方向の回転モーメントが加わる。よって、前記開口部６１は前記扉体２により完全に閉塞される。
【００４０】
また、本第一実施形態では、扉体用ヒンジ２７が、図５に示すように、扉本体２３の下端部から開口部６１に当接する傾斜状態で保持されているため、扉本体２３は、初めに下端部から開口部６１に当接する。扉本体２３の下端部が開口部６１に当接した後、扉体２がさらに閉鎖方向に回動すると、扉本体２３の下端部が開口部６１から反作用の力を受ける。これにより、扉本体２３は背面（内水側の面）が略鉛直方向となるように扉体用ヒンジ２７周りに揺動するため、扉本体２３の下端部が下降する。また、このとき、扉体用ヒンジ２７は、揺動アーム２２の揺動軌跡に沿ってさらに下方へ移動する。したがって、扉本体２３の下端部は、扉体用ヒンジ２７に対する下降分に加えて、扉体回転軸２１に対する扉体用ヒンジ２３の下降分を合わせた下降ストローク分だけ、開口部６１に沿って鉛直下方へ降下することとなる。したがって、本第一実施形態のフラップゲート１Ａは、敷き段差のない水路６２等に設置しても、図９に示すように、扉本体２３が無動力で自動的に開口部６１を完全に閉塞し、洪水や高潮等の災害時に外水側の水が水路に逆流するのを防止する。
【００４１】
また、扉体２によって押し除けられない程度の堆積物が水路６２の底面６３に存在する場合であっても、本第一実施形態では、扉本体２３の下端部が堆積物に当接し、それ以上の降下が阻止されると、ヒンジ軸２９が軸穴２８内を下方へ移動し、残りの下方ストロークを吸収する。これにより、揺動アーム２２の揺動動作が規制されることがなく、扉本体２３が扉体用ヒンジ２７周りに揺動するため、前記扉本体２３により開口部６１が閉鎖されて水密状態を確保し、完全に閉塞できる。
【００４２】
一方、扉体２は、開放方向への回動に対して外部フロート３や扉体開閉制御手段４から何ら規制されていないため、前記外部フロート３の浮動位置に関わらず自由に開放方向へ回動することができる。そのため、扉体２は、内水側から外水側へと流れる水流によって開放方向へ自由に回動し、内水側から外水側へ適切に排水することができる。
【００４３】
特に、図１０に示すように、外水側の水位の上昇に追従して外部フロート３が上限ストッパー４７に当接する上限位置まで上昇した状態にある場合、上述のとおり特許文献２に記載の取水量制御装置を含め従来のフロートの浮動に追従して開閉を自動的に行うゲートでは、取水口等が閉じたまま保持されて排水をすることができないのに対し、本第一実施形態のフラップゲート１Ａにおける扉体２は、内水側から外水側への流水、扉体２に働く浮力等により開放方向（図１０の時計回り方向）へ回動し、内水側から外水側へ適切に排水することができる。
【００４４】
以上のような本第一実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
１．外部フロート３の重量を用いて扉体２を持ち上げることにより扉体２の初期開度を大きくとることができるため、敷段差がない水門等において効果を発揮することができる。
２．外水側の水位変動に追従して外部フロート３を上下浮動させることにより、扉体２を持ち上げる角度を自動的に調節することができる。
３．外部フロート３が上限位置まで上昇した場合には、フロート受けアーム４１がフロート支持アーム４２から離間し、扉体２が開口部６１を全閉可能となるため、外水側から内水側への逆流を防止することができる。
４．内水側からの水流によって扉体２が開放方向へ回動する場合には、外部フロート３はなんら制限的な作用を生じさせないため、仮に外部フロート３が上限位置まで上昇した場合であっても、前記扉体２は開放されて確実に排水することができる。
【００４５】
次に、本発明に係るフラップゲートの第二実施形態について図１１乃至図１４を用いて説明する。なお、本第二実施形態のフラップゲート１Ｂのうち、上述した第一実施形態の構成と同等または相当する構成については、再度の説明を省略する。
【００４６】
本第二実施形態のフラップゲート１Ｂの特徴は、第一実施形態の構成のうち、外部フロート３が水路６２の外に設けられたピット５内に設けられている点、および、扉体開閉制御手段４が滑車４８やワイヤ４９等から構成される点である。以下、各特徴に基づく構成について説明する。
【００４７】
本第二実施形態における外部フロート３は、図１１および図１２に示すように、ピット５内に設けられており、このピット５内の水位変動に応じて上下に浮動可能に構成されている。ピット５は、水路６２の外に鋼管やコンクリート壁等によって形成された縦穴状の空間であり、導水管５１によって外水側の水路６２に連通されている。よって、ピット５には、外水側から水が流入可能となっており、ピット５内の水位が外水側の水位と連動して変動するようになっている。また、本第二実施形態における導水管５１の水を導入する部分には、水路を流れるゴミ等がピット５内に入り込まないように、金網５２等のフィルターが設けられている。
【００４８】
本第二実施形態における扉体開閉制御手段４は、扉体回転軸２１に固定されるフロート受けアーム４１と、外部フロート３の上方に設けられる滑車４８と、この滑車４８を介して前記外部フロート３と前記フロート受けアーム４１とを連結するワイヤ４９とを有する。
【００４９】
滑車４８は、重力方向にかかる外部フロート３の重量を扉体２を持ち上げる方向に変換するものである。本第二実施形態では、図１２に示すように、２つの滑車４８，４８が外部フロート３の上方およびフロート受けアーム４１の上方にそれぞれ回動自在に設けられており、各滑車４８，４８が滑車連結軸５０によって連結されている。なお、滑車４８の数は限定されるものではない。
【００５０】
ワイヤ４９は、外部フロート３の重量を扉体２を持ち上げる方向の力として伝達するためのものである。このワイヤ４９は、一端部が外部フロート３に連結され、前記滑車４８を介して、他端部がフロート受けアーム４１のコロ４４に連結されている。
【００５１】
また、ワイヤ４９の他端部には、前記コロ４４の直径よりも上下方向に長い長穴状に形成された軸穴５０を有しており、扉本体２３が開放方向に回動する場合にワイヤ４９の上下方向の変位に合わせてコロ４４が前記軸穴５３を上下方向にスライドできるようになっている。
【００５２】
以上の構成により、外部フロート３は、外水側の水位変動に連動して変動するピット５内の水位に応じて上下浮動し、前述した第一実施形態と同様の作用によって扉体２を開閉制御する。つまり、ピット５内の外部フロート３の重量によって扉体２を初期開度で開放維持させておき、ピット５内の水位が上昇した場合には前記外部フロート３を上昇させて前記扉体２を閉鎖させ、一方、内水側から排水する場合にはその内水側からの水流によって前記扉体２を開放方向に回動させて排水する。このときワイヤ４９はテンションを解除する方向（弛む方向）に動くため、外部フロート３が開放動作を邪魔することがない。また、本第二実施形態では、ピット５内に水路６２を流れるゴミ等が入り込まないため、外部フロート３にゴミ等が引っかかることはなく、メンテナンスが容易である。よって、外部フロート３の重量によって生じる扉体２を開放するための回転モーメントに対して、ゴミ等の重量による不要な回転モーメントが付加されることもなく、予定通りのバランスや上下位置により扉体２を開閉制御することができる。また、外部フロート３が水路外にあることによって排水の邪魔になることもない。
【００５３】
また、本第二実施形態における扉体開閉制御手段４では、外部フロート３の重量をワイヤによって扉体２を持ち上げる方向の力として伝達し、前記扉体２を所定の初期開度で保持している。ピット５内の水位の上昇に伴い外部フロート３が上昇すると、この外部フロート３のワイヤ４９は上昇し、フロート受けアーム４１側のワイヤ４９は下降する。よって、扉体２は、自重によって、第一実施形態のフラップゲート１Ａと同様、図１３に示すように、閉鎖方向へ回動し、無動力で自動的に開口部６１を完全に閉塞することができる。
【００５４】
さらに、コロ４４が前記軸穴５０を上下方向にスライドできるため、第一実施形態のフラップゲート１Ａと同様、図１４に示すように、扉体２は、内水側から外水側へと流れる水流等によって開放方向（図１４の時計回り方向）へ自由に回動し、内水側から外水側へ適切に排水することができる。
【００５５】
以上のように、本第二実施形態のフラップゲート１Ｂによれば、滑車４８やワイヤ４９等を用いることで、本第一実施形態のフラップゲート１Ａと同様の効果を奏することができる。
【００５６】
次に、本発明に係るフラップゲートの第三実施形態について図１５乃至図１８を用いて説明する。なお、本第三実施形態のフラップゲート１Ｃのうち、上述した第一実施形態および第二実施形態の構成と同等または相当する構成については、再度の説明を省略する。
【００５７】
本第三実施形態のフラップゲート１Ｃの特徴は、第一実施形態の構成のうち、扉体開閉制御手段４のフロート支持アーム４２を開口部６１の戸当たり面６１に沿って形成されている横壁に設けた点である。以下、本第三実施形態の特徴に基づく構成について説明する。
【００５８】
本第三実施形態のフラップゲート１Ｃは、図１５および図１６に示すように、例えば海岸の堤防等の構造物６に設けられている。前記構造物６には、外水側にいわゆる直線状の水路壁面６４が設けられておらず、開口部６１の戸当たり面６１に沿って外水側の横方向に延びた横壁６５が設けられている。
【００５９】
本第三実施形態における扉体開閉制御手段４は、第一実施形態と同様、扉体回転軸２１に固定されるフロート受けアーム４１と、フロート支持アーム４２とを有する。ただし、本第三実施形態では、フロート支持アーム４２を第一実施形態のように水路壁面６４に設けることができない。よって、本第三実施形態におけるフロート支持アーム４２は、開口部６１の戸当たり面６１に沿った横壁６５に設けられている。
【００６０】
本第三実施形態におけるフロート受けアーム４１は、図１７に示すように、円柱状の棒材からなり、扉体回転軸２１に対して外水側に向けて略直角に設けられている。
【００６１】
フロート支持アーム４２は、横壁６５に設けられたフロート回転軸４５によって、前記横壁６５に沿って上下に揺動可能に軸支されている。フロート支持アーム４２の一端部は、第一実施形態と同様、前記外部フロート３を備えており、前記外部フロート３の動きに追従して揺動するようになっている。
【００６２】
また、フロート支持アーム４２の他端部は、図１７に示すように、前記フロート受けアーム４１と略直交しているとともに、前記フロート受けアーム４１の下方に配置されている。よって、前記他端部は、第一実施形態と同様、前記フロート受けアーム４１と離間可能に構成されているとともに、前記フロート受けアーム４１を下方から持ち上げることができるようになっている。
【００６３】
次に、本第三実施形態のフラップゲート１Ｃにおける各構成の作用について説明する。
【００６４】
本第三実施形態において、水路６２および外水側の水位が低く、扉体２が水流の影響を受けない状態では、図１５および図１６に示すように、フロート支持アーム４２は、外部フロート３の重量を扉体２の持ち上げ力として伝達し、前記扉体２を初期開度の位置で静止させる。具体的には、フロート支持アーム４２が、横壁に設けられたフロート回転軸４５を支点として外部フロート３の重量を他端部に伝達し、前記他端部は伝達された前記外部フロート３の重量によってフロート受けアーム４１を下方から持ち上げる。扉体２は、前記他端部からの持ち上げる力により、完全に閉鎖されない所定の初期開度で保持される。
【００６５】
一方、外水側の水位が上昇した場合、外部フロート３に浮力が働き水位に応じて上昇する。フロート支持アーム４２は、図１８に示すように、前記外部フロート３の浮動に追従してフロート回転軸４５を中心として横壁６５に沿って回動し、他端部は下降する。そして、フロート受けアーム４１は、前記他端部の下降にともない下降し、扉体２は自重による閉鎖方向の回転モーメントによって閉鎖方向へ回動する。
【００６６】
また、扉体２は、第一実施形態と同様、離間可能であるため前記外部フロート３の浮動位置に関わらず自由に開放方向へ回動することができる。よって、扉体２は、内水側から外水側へと流れる水流によって開放方向へ自由に回動し、内水側から外水側へ適切に排水することができる。
【００６７】
以上のように、本第三実施形態のフラップゲート１Ｃによれば、外水側に水路壁面６４がなく、横方向に延びる横壁６５に沿って開口部６１が設けられる場合であっても、フロート支持アーム４２を外水側の前記横壁６５に設置することで、本第一実施形態のフラップゲート１Ａと同様の効果を奏することができる。
【００６８】
なお、本発明に係るフラップゲートは、前述した各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。
【００６９】
例えば、各実施形態における扉体２は、バランスウエイトを有しているが、バランスウエイトを有していない扉体であってもよい。
【００７０】
また、第一実施形態における外部フロート３は、水路６２内に設けられているが、図１９に示すように、第二実施形態における外部フロート３と同様、ピット５内に設けてもよく、図示しないが、第三実施形態における外部フロート３も、ピット５内に設けるように構成してもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１  フラップゲート
２  扉体
３  外部フロート
４  扉体開閉制御手段
５  ピット
６  構造物
２１  扉体回転軸
２２  揺動アーム
２３  扉本体
２４  バランスウェイト
２５  軸受
２６  軸受固定具
２７  扉本体用ヒンジ
２８  軸穴
２９  ヒンジ軸
３１  保護カバー
４１  フロート受けアーム
４２  フロート支持アーム
４３  アーム側板
４４  コロ
４５  フロート回転軸
４６  下限ストッパー
４７  上限ストッパー
４８  滑車
４９  ワイヤ
５０  滑車連結軸
５１  導水管
５２  金網
５３  軸穴
６１  開口部（戸当たり面）
６２  水路
６３  下面
６４  水路壁面
６５  横壁
【要約】
【課題】敷き段差のない水路等のように、大きな初期開度が必要な場合であっても、水位の上昇時には、扉体を完全に閉じることができるとともに、排水時には、内水側から外水側への水流の阻害を低減し、スムーズに排水することのできるフラップゲートを提供する。
【解決手段】開口部６１の上方に設けられた扉体回転軸２１周りに揺動自在でかつ開口部６１を閉鎖する重量バランスにて支持されている扉体２と、外水側の水位の昇降に応じて上下浮動する外部フロート３と、この外部フロート３が下降したときには開口部６１を開放するように作用し、外部フロート３が浮力により上昇したときに開口部６１を閉鎖するように作用し、内水側からの排水量が増えたときには前記内水側からの水流によって扉体３を開放方向に回動させて開口部６１を開放するように作用する扉体開閉制御手段４とを有する。
【選択図】  図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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