(57)【特許請求の範囲】
【請求項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の回転軸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り付け、ロープの他端は少なくとも定滑車を介してカウンタウエイトに取り付けると共に、
前記定滑車は、前記扉体が起立又は倒伏の途中に前記カウンタウエイトが最下点となり、前記カウンタウエイトの上限位置では前記扉体が起立完了位置又は倒伏位置となる位置に設置し、
前記カウンタウエイトは、水の流入側の前面上部と下流側の後面下部に摩擦部材を取り付け、これら摩擦部材を取付けた状態の前記流入する水の方向の長さがカウンタウエイトを格納する格納部の同方向の内壁間の長さよりも短くなるようにするとともに、カウンタウエイトの重心位置より下流側の下側にずれた位置で前記ロープの他端と連結することで、前記カウンタウエイトが最下点まで下降する起立前期又は倒伏前期には、カウンタウエイトに作用する重力から、前面上部及び後面下部の摩擦部材とカウンタウエイトの格納部の内壁との接触による摩擦力を減じた力が起立補助力又は倒伏補助力として作用し、前記カウンタウエイトが最下点から上限位置まで上昇する起立後期又は倒伏後期には、カウンタウエイトに作用する重力と、前面上部及び後面下部の摩擦部材がカウンタウエイトの格納部の内壁に接触することによる摩擦力により起立速度又は倒伏速度を減速するようにしたことを特徴とする浮体式フラップゲート。
【請求項２】
前記カウンタウエイトに取り付けた摩擦部材と相対する前記格納部の内壁にも摩擦部材を取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の浮体式フラップゲート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、扉体を起立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。
【背景技術】
【０００２】
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の浮力を利用して扉体を起立させ、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）。
【０００３】
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、流入初期の水ｗの速度が速い場合には扉体１の起立動作が遅れ、生活空間や地下空間に越流する問題がある（図９（ａ）参照）。
【０００４】
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９（ｂ）参照）。
【０００５】
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）。
【０００６】
この特許文献２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、流入初期の扉体の起立動作の遅れを解決している。
【０００７】
しかしながら、特許文献２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。
【０００８】
一方で、前記問題点の内、急な起伏動作を回避するために、ダンパを設けた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３）。
【０００９】
しかしながら、特許文献３で提案された浮体式フラップゲートのように、ダンパにより倒伏速度を減衰する場合は、そのダンパ回路が起立の際の起立速度も減衰することになって、越流が発生するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−２１４４２５号公報
【特許文献２】特開２００３−２５３９１２号公報
【特許文献３】特許第４３８８４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明が解決しようとする問題点は、流入初期に扉体の起立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。
【００１２】
また、急な倒伏動作を回避するためにダンパを設けた場合は、そのダンパ回路が起立の際の起立速度も減衰することになって、越流が発生するおそれがあるという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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。
【００１４】
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の回転軸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り付け、ロープの他端は少なくとも定滑車を介してカウンタウエイトに取り付けると共に、
前記定滑車は、前記扉体が起立又は倒伏の途中に前記カウンタウエイトが最下点となり、前記カウンタウエイトの上限位置では前記扉体が起立完了位置又は倒伏位置となる位置に設置し、
前記カウンタウエイトは、水の流入側の前面上部と下流側の後面下部に摩擦部材を取り付け、これら摩擦部材を取付けた状態の前記流入する水の方向の長さがカウンタウエイトを格納する格納部の同方向の内壁間の長さよりも短くなるようにするとともに、カウンタウエイトの重心位置より下流側の下側にずれた位置で前記ロープの他端と連結することで、前記カウンタウエイトが最下点まで下降する起立前期又は倒伏前期には、カウンタウエイトに作用する重力から、前面上部及び後面下部の摩擦部材とカウンタウエイトの格納部の内壁との接触による摩擦力を減じた力が起立補助力又は倒伏補助力として作用し、前記カウンタウエイトが最下点から上限位置まで上昇する起立後期又は倒伏後期には、カウンタウエイトに作用する重力と、前面上部及び後面下部の摩擦部材がカウンタウエイトの格納部の内壁に接触することによる摩擦力により起立速度又は倒伏速度を減速するようにしたことを最も主要な特徴としている。
【００１５】
上記の本発明では、カウンタウエイトが最下点から上昇する扉体の起立後期又は倒伏後期に、格納部の内壁に前記前面上部及び後面下部の摩擦部材が接触する。
【００１６】
この場合、カウンタウエイトに作用する重力から前記前面上部の摩擦部材と格納部の内壁との接触による摩擦力を減じた力と釣り合う張力がロープに作用してロープが上方へ引っ張られ、格納部の内壁とカウンタウエイトの前記前面上部に取り付けた摩擦部材の接触点を支点としてカウンタウエイトが回転する。この回転により前記後面下部の摩擦部材も前記内壁に接触するので、格納部の内壁と摩擦部材との接触による摩擦力が増大し、カウンタウエイトが上昇する際の抵抗となる。これにより、カウンタウエイトに作用する重力と摩擦力による抵抗により扉体の起立速度や倒伏速度が減速する。
【００１７】
また、扉体の起立動作時における、カウンタウエイトが最下点となるまでの起立前期は、カウンタウエイトに作用する重力から、前記前面上部の摩擦部材と格納部の内壁との接触による摩擦力を減じた力が、扉体に作用して扉体の起立を補助する。
【００１８】
一方、扉体の倒伏動作時における、カウンタウエイトが最下点となるまでの倒伏前期は、前記起立前期と同様の力が扉体を倒伏させる方向に作用して扉体の倒伏を補助する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、扉体の起立又は倒伏の前期は、カウンタウエイトにより扉体が起立又は倒伏する方向に引っ張られて、初期の起立又は倒伏の動作の開始が速くなるので、流入初期の越流を効果的に防止でき、また、倒伏初期の水位への追従性が良くなる。また、扉体の起立又は倒伏の後期は、カウンタウエイトに作用する重力に加えて、摩擦力による抵抗が発生して起立又は倒伏動作を減速することができ安全である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の浮体式フラップゲートの概略構成図で、（ａ）は側面から見た図、（ｂ）は正面から見た図、（ｃ）は平面から見た図である。
【図２】本発明の浮体式フラップゲートにおけるカウンタウエイトの詳細を示した図で、（ａ）は側面から見た図、（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ方向から見た図である。
【図３】本発明の浮体式フラップゲートを説明する図で、（ａ）は扉体の格納状態のカウンタウエイト吊り下げ時、（ｂ）は格納状態の静止時で、夫々紙面左側は側面から見た全体図、紙面右側はカウンタウエイトの拡大図である。
【図４】本発明の浮体式フラップゲートの起立動作時を説明する図で、（ａ）は扉体の起立時のカウンタウエイトが最下点に位置する状態、（ｂ）は起立後期の状態で、夫々紙面左側は側面から見た全体図、紙面右側はカウンタウエイトの拡大図である。
【図５】本発明の浮体式フラップゲートの起立状態における静止時を説明する図で、紙面左側は側面から見た全体図、紙面右側はカウンタウエイトの拡大図である。
【図６】本発明の浮体式フラップゲートの倒伏動作時を説明する図で、（ａ）は扉体の倒伏時のカウンタウエイトが最下点に位置する状態、（ｂ）は倒伏後期の状態で、夫々紙面左側は側面から見た全体図、紙面右側はカウンタウエイトの拡大図である。
【図７】カウンタウエイトの格納部の他の例を示した図である。
【図８】カウンタウエイトとロープの連結態様の他の例を示した図で、（ａ）は側面から見た図、（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ方向から見た図である。
【図９】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。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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ことを目的とするものである。そして、その目的を、重心位置より下流側の下側にずれた位置でロープと連結したカウンタウエイトに摩擦部材を取り付けることで、カウンタウエイトが最下点から上昇する起立後期又は倒伏後期に、前面上部及び後面下部の摩擦部材をカウンタウエイトの格納部の内壁に接触させることで実現した。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態を、図１〜図８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。
【００２３】
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の水圧を利用して、基端側の回転軸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。
【００２４】
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の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１３と相対する側には水密ゴムが設けられている。
【００２５】
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本のロッド部材１４が取り付けられ、水圧荷重の支持とワイヤロープ１５の一端を取り付ける機能を有している。
【００２６】
前記ワイヤロープ１５の他端は、倒伏時の扉体１２の先端上方の戸当り１３に設置された第１の定滑車１６、及び扉体１２の基端側の前記第１の定滑車１６と同一高さ位置に設置された第２の定滑車１７を介して、戸当り１３に設けた格納部１３ａ内のカウンタウエイト１８に取付けられている。
【００２７】
実施例では、起立完了時の扉体１２の傾斜角θが９０度であるため、上記第１の定滑車１６の設置位置は、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４参照）が例えば４５度になった時に前記カウンタウエイト１８が最下点となるように設置している。なお、発明者らの調査結果によれば、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。
【００２８】
本発明では、例えば図２に示すように、前記カウンタウエイト１８は直方体形状となされ、前記格納部１３ａにおける水ｗの流入側（海洋側或いは河川側）の前面上部と下流側（生活空間や地下空間）の後面下部に、それぞれ摩擦部材１９ａ，１９ｂを取り付けている。
【００２９】
そして、カウンタウエイト１８が最下点から上昇する起立後期又は倒伏後期に、前面上部の摩擦部材１９ａ及び後面下部の摩擦部材１９ｂは格納部１３ａの内壁に接触する。これら摩擦部材１９ａ，１９ｂは格納部１３ａに疵をつけないように、格納部１３ａの内壁よりも軟らかく、かつ耐摩耗性に優れた樹脂製若しくは銅合金製のものを使用する。
【００３０】
また、前記カウンタウエイト１８とワイヤロープ１５の他端との連結は、カウンタウエイト１８の両側面の重心ＣＧより下流側の下側にずれた位置に例えばピン２０を取り付け、これらピン２０に嵌合するブッシュ２１ａを有するコ字状の保持具２１を介して連結する。
【００３１】
上記構成の本発明の浮体式フラップゲート１１では、カウンタウエイト１８は扉体１２に対して、以下のように作用する。
【００３２】
（扉体１２の格納時：図３参照）
扉体１２の格納時に、最上点に位置するカウンタウエイト１８の前記前面上部に取り付けた摩擦部材１９ａが格納部１３ａの内壁に接触するようにカウンタウエイトを吊り下げる（図３（ａ））。この際、カウンタウエイト１８の重心は吊り位置からずれているため、吊り位置を中心にカウンタウエイト１８は回転して、前記前面上部の摩擦部材１９ａを格納部１３ａの内壁へ押し付ける。
【００３３】
前記前面上部の摩擦部材１９ａを押し付けた反力によって、カウンタウエイト吊り位置は下流側へ移動し、前記後面下部の摩擦部材１９ｂも前記内壁に接触した状態となる（図３（ｂ））。この状態では、両摩擦部材１９ａ，１９ｂは格納部１３ａの内壁に接触しているだけで、摩擦力は発生していない。
【００３４】
（扉体１２の起立時：図４参照）
扉体１２の起立開始時、扉体１２の起立に伴ってカウンタウエイト１８は、通常、図３（ｂ）の状態から図３（ａ）の状態となる。その後、図４（ａ）に示す、カウンタウエイト１８が最下点に下降するまでの扉体１２の起立前期は、前記前面上部に取り付けた摩擦部材１９ａと格納部１３ａの内壁との接触による上向きの摩擦力（矢印ア）により、ピン２０を中心とする回転モーメント（矢印イ）がカウンタウエイト１８に発生する。
【００３５】
この回転モーメントにより、前記摩擦部材１９ａ，１９ｂが格納部１３ａの内壁から離れる方向の力（矢印ウ）が発生して前記摩擦力が扉体１２の格納時の吊り下げ時より小さくなる。
【００３６】
そして、カウンタウエイト１８に作用する重力から、前記小さくなった摩擦部材１９ａ，１９ｂと格納部１３ａの内壁との摩擦力を減じた力が、起立補助力として扉体１２に作用する。
【００３７】
一方、カウンタウエイト１８が最下点から上昇する、図４（ｂ）に示す起立後期は、ワイヤロープ１５が上方へ引っ張られて、格納部１３ａの内壁とカウンタウエイト１８の前記前面上部に取り付けた摩擦部材１９ａの接触点ｐを支点とした回転モーメント（矢印オ）がカウンタウエイト１８に発生し、カウンタウエイト１８が回転する。
【００３８】
この回転により前記後面下部の摩擦部材１９ｂも格納部１３ａの内壁に接触するので、前記内壁と摩擦部材１９ａ，１９ｂとの接触による下向きの摩擦力（矢印カ、キ）が増大し、カウンタウエイト１８が上昇する際の抵抗となる。これにより、カウンタウエイト１８に作用する重力と摩擦力による抵抗により起立後期における扉体１２の起立速度が減速する。
【００３９】
（扉体１２の起立状態における静止時：図５参照）
扉体１２が起立状態で静止しているときは、カウンタウエイト１８の重心は吊り位置からずれているため、吊り位置を中心にカウンタウエイト１８が回転して、前記前面上部の摩擦部材１９ａを格納部１３ａの内壁へ押し付ける。その反力によって、カウンタウエイト１８の吊り位置は下流側へ移動し、前記後面下部の摩擦部材１９ｂも前記内壁１３ａに接触する。
【００４０】
この状態では、両摩擦部材１９ａ，１９ｂは格納部１３ａの内壁に接触しているだけで、摩擦力は発生していない点は倒伏状態における静止時と同じである。
【００４１】
（扉体１２の倒伏動作時：図６参照）
図６（ａ）に示す、カウンタウエイト１８が最下点に下降するまでの扉体１２の倒伏前期は、前記前面上部に取り付けた摩擦部材１９ａと格納部１３ａの内壁との接触による上向きの摩擦力（矢印ア）により、ピン２０を中心とする回転モーメント（矢印イ）がカウンタウエイト１８に発生する。
【００４２】
この回転モーメントにより、前記摩擦部材１９ａ，１９ｂが格納部１３ａの内壁から離れる方向の力（矢印ウ）が発生して前記摩擦力が扉体１２の格納状態時の吊り下げ時より小さくなる。
【００４３】
そして、カウンタウエイト１８に作用する重力から、前記小さくなった摩擦部材１９ａ，１９ｂと格納部１３ａの内壁との摩擦力を減じた力が、倒伏補助力として扉体１２に作用する。
【００４４】
一方、カウンタウエイト１８が最下点から上昇する倒伏後期は（図６（ｂ））、ワイヤロープ１５が上方へ引っ張られて、格納部１３ａの内壁とカウンタウエイト１８の前記前面上部に取り付けた摩擦部材１９ａの接触点ｐを支点とした回転モーメント（矢印オ）がカウンタウエイト１８に発生し、カウンタウエイト１８が回転する。
【００４５】
この回転により前記後面下部の摩擦部材１９ｂも前記内壁に接触するので、格納部１３ａの内壁と摩擦部材１９ａ，１９ｂとの接触による下向きの摩擦力（矢印カ、キ）が増大し、カウンタウエイト１８が上昇する際の抵抗となる。これにより、カウンタウエイト１８に作用する重力と摩擦力による抵抗により倒伏後期における扉体１２の倒伏速度が減速する。
【００４６】
次に、扉体１２の倒伏動作時における倒伏速度の減速の程度を具体的な数値を挙げて説明する。
【００４７】
（カウンタウエイト１８・摩擦部材１９ａ，１９ｂの寸法等：図３（ａ）参照）
・カウンタウエイト１８の寸法：前後面長さ１００mm×高さ２００mm×幅２０mm
・摩擦部材１９ａ，１９ｂの寸法：上下とも、前後面長さ１０mm×高さ１０mm×幅２０mm
・カウンタウエイト１８に作用する重力：５００Ｎ
【００４８】
（カウンタウエイト１８・摩擦部材１９ａ，１９ｂと格納部１３ａとの位置関係：図３（ａ）参照）
・後面下部の摩擦部材１９ｂと格納部１３ａの内壁との隙間ｄ：４０mm
・カウンタウエイト１８とワイヤロープ１５との連結位置：
カウンタウエイト１８の重心ＣＧから５０mm下方の位置（カウンタウエイト１８の重心ＣＧと連結位置間の長さＬ：７１mm、水平線に対するカウンタウエイト１８の重心ＣＧと連結位置を結ぶ線との成す角度θ1：４５°）
・水平線に対するカウンタウエイト１８の重心ＣＧと後面下端を結ぶ線とのなす角度θ2：６３°）
【００４９】
図５に示す、扉体１２の起立状態における静止時は、両摩擦部材１９ａ，１９ｂは格納部１３ａの内壁に接触しているだけで、摩擦力は発生していない。
【００５０】
この場合のカウンタウエイト１８の傾転角度は１２°となって、回転モーメントＭｘは２９７１８Ｎ・mm、摩擦部材１９ａ，１９ｂの格納部１３ａの内壁への押付け力は共に１７０Ｎとなる。
【００５１】
前記静止時から、図６に示すように倒伏する場合は、ワイヤロープ１５が上方へ引っ張られるので、両摩擦部材１９ａ，１９ｂの格納部１３ａの内壁への接触部での押付け力は共に２３５Ｎに増加する。従って、動摩擦係数を０．４とした場合、下向きに発生する摩擦力は共に９４Ｎとなって、ワイヤロープ１５の張力は、５００Ｎから６８８Ｎに増加し、扉体１２の倒伏速度を減速することになる。
【００５２】
本発明は、前記の例に限るものではなく、各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。
【００５３】
例えば、図７に示すように、カウンタウエイト１５に取り付けた摩擦部材１９ａ，１９ｂと相対する格納部１３の内壁にも、摩擦力向上若しくは内壁保護のために摩擦部材２２を取り付けても良い。
【００５４】
また、ワイヤロープ１５とカウンタウエイト１８との連結は、保持具２１を使用したものに限らず、図８に示すように、カウンタウエイト１８に直接取り付けても良い。但し、この場合は、カウンタウエイト１８の姿勢保持が不安定になるので、カウンタウエイト１８の側面の例えば４隅に、摩擦係数の小さい例えば樹脂製の摺動部材２３を取り付けて、カウンタウエイト１８の姿勢を保持することが望ましい。
【００５５】
また、前記実施例では、戸当り１３の格納部１３ａにカウンタウエイト１５を設けているが、戸当り１３の外部に設けても良い。
【００５６】
また、前記実施例では、ワイヤロープ１５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。
【００５７】
また、前記の実施例では扉体１２が単一の浮体で構成された浮体式フラップゲート１１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。
【００５８】
また、前記実施例では、扉体１２の先端部の幅方向全域に１本のロッド部材１４を取り付けたものを示したが、扉体１２の両側にのみロッド部材を取り付けたものでも良い。
【符号の説明】
【００５９】
１１    浮体式フラップゲート
１２    扉体
１２ａ    回転軸
１２ｂ    先端側
１３    戸当り
１３ａ    格納部
１４    ロッド部材
１５    ワイヤロープ
１６    第１の定滑車
１７    第２の定滑車
１８    カウンタウエイト
１９ａ，１９ｂ    摩擦部材
２２    摩擦部材
【図１】
0005873759.tif 000002
【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】
0005873759.tif 000008
【図８】
0005873759.tif 000009
【図９】
0005873759.tif 000010