(57)【要約】【課題】鋼板製起伏ゲートの一種である空圧式起伏ゲートにおいて、洪水時に扉体の下流側に流木や土石等が滞留して倒伏を阻害する事故が発生したときに、ゴム引布製起伏堰のように阻害率を軽減する技術を確立して治水上の安全性を向上させる。【解決手段】空圧式起伏ゲートは、ゲートの径間を等分割した数個の単位ゲートを並べて設置することが可能であるという特性を利用し、単位ゲートの扉体の群を相互に連結する中間水密ゴムを扉体に固定する押えボルトの強度を通常時の作用応力に対して十分の強さであり、流木や土石等が扉体の背面に滞留して一部の扉体の倒伏を阻害した時に、阻害された扉体と阻害されなかった扉体の間に発生する応力では確実に破断する強さであるようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面が長方形の水路の底を横断して並べて設置したアンカーボルトと主押え板とが、３辺が閉じ１辺が開いた平らな長方形に製作したゴム引布製の空気袋の開いた辺の縁を、ゴム引布製の扉体繋留板の上流側の縁を介して、水路の底に押し付けることによって、開いた辺を密閉しつつ、水路の底に空気袋と扉体繋留板を固定し、
加えて扉体繋留板の下流側の縁に、鋼板製の扉体の上流面の下端部をボルトと押え板により取り付けることによって、鋼板製の扉体が水路の底に起伏自在に取り付けられると同時に、鋼板製扉体の下流側の根元部分に空気袋が位置し、鋼板製の扉体を枕状に支持するようにした上で、
陸上の空気操作装置から空気袋に空気管を接続し、空気袋の内部に空気操作装置から圧縮空気を送入すれば空気袋が膨張して鋼板製の扉体を起立させ、逆に空気袋から圧力を有する空気を排出すれば、空気袋が平らに収縮して扉体が倒伏するようにしたゲート幅の小さい（２〜５ｍ程度）空圧式起伏ゲートを単位ゲートとして、扉体の起伏時の回転中心の延長方向に並べて設置することにより、幅の大きい（１０〜２００ｍ程度）水路の起伏ゲートとした空圧式起伏ゲートにおいて、
隣接する扉体の側端部に重ねた位置にあり押え板と押えボルトによって固定して、両扉体の間に生ずる隙間からの漏水を防止しつつ、両扉体を１体に結合する中間水密ゴムの押えボルトの強度を、ボルトの材質の選択やボルトの軸部に加工した直径減少部によって適当な値に設定することにより、中間水密ゴムによる両扉体の連結部は、通常の起伏操作時の相対的な先行遅行による張力や堆砂の通常程度の偏りにより扉体群全体としての捩れを生ずる時等に中間水密ゴムに作用する通常時の張力に対しては必要な強度を保有するものの、一部の扉体の下流側に流木や土石が介在して倒伏が不可能となった時には、中間水密ゴムに作用する大きな張力によって押えボルトが破断して両扉体間の連結を解放することにより、流木や土石による倒伏の阻害を受けない単位ゲートの扉体の倒伏を可能にするようにしたことを特徴とする空圧式起伏ゲート。
【請求項２】
請求項１の空圧式起伏ゲートにおいて、
断面が長方形の水路の底を横断して並べて設置したアンカーボルトの代りの、水路の底を横断して設置したアンカー金物に並べて設けた雌ねじにねじ込むボルトと主押え板とが３辺が閉じ１辺が開いた平らな長方形に製作したゴム引布製の空気袋の開いた辺を、ゴム引布製の扉体繋留板の上流側の縁を介して、水路の底に押し付けることによって、開いた辺を密閉しつつ、水路の底に空気袋と扉体繋留板を固定したことを特徴とする空圧式起伏ゲート。
【請求項３】
請求項１または２の空圧式起伏ゲートにおいて、
扉体を水路の底に起伏自在に取り付けるゴム引布製の扉体繋留板の代りに、主押え板の下流の縁から突出した軸受と扉体下端部の軸受とを回転軸で起伏自在に結合したことを特徴とする空圧式起伏ゲート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水路の底部に設けた回転中心によって扉体が自在に起立または倒伏を行なうことにより、水路の流水を堰上げ、または放流する目的で使用される起伏ゲートの一種であり、鋼板製の扉体の下流側根元部に枕状に位置する空気袋に陸上の空気操作装置から空気管を接続して圧縮空気を送入すれば、空気袋が膨張して扉体を起立させ、逆に空気袋から圧力を有する空気を排出すれば、空気袋が平らに収縮して扉体が倒伏するようにした空圧式起伏ゲートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような空圧式起伏ゲートにあっては、扉体を空気袋が堰幅全体に位置して支持するので、扉体に作用する荷重と空気袋の内部の空気圧が一定の関係を持つことになり、同一のゲート幅であれば数個の空圧式起伏ゲートを一括して起伏操作することが可能となる。
そこで、ゲート幅の小さい（２〜５ｍ程度）空圧式起伏ゲートを単位ゲートとして、扉体の起伏時の回転中心の延長方向に並べて設置して幅の広い（１０〜２００ｍ）水路の起伏ゲートとし、全体を１本の空気管で空気操作装置に接続して一括操作することが多い。
【０００３】
このように、複数の単位ゲートを並べて設置した空圧式起伏ゲートにおいては、隣接する単位ゲートの扉体は、両方の扉体の側端部に重ねて押えボルトと押え板によって固定した帯状の中間水密ゴムによって、両扉体の間に生ずる隙間からの漏水を防止しつつ結合される。
この中間水密ゴムによる扉体群の結合は、単位ゲート群による空圧式起伏ゲートに全体として柔軟性を与えると同時に経済性に優れた起伏ゲートの提供を可能にする。
柔軟性の効果は倒伏した扉体の上に堆砂した状態での起立操作の時に扉体群が、堆砂の部分的な多少に対応して捩れて排砂を効果的に進行させる等が指摘できる。
経済性は、扉体や空気袋を製造や運搬、据付けに容易な大きさとすることによって得られるもので、ゲートの径間に一致させた部品を製造据付する場合に比較して格段に安価となる。
【特許文献１】特にありません。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようにゲート幅の小さい単位ゲートの群を並べて構成した空圧式起伏ゲートは優れた特性を有するのであるが、洪水時に山崩れ等によって発生した流木等が扉体の下流側に滞留すると倒伏操作が著しく阻害されるという欠点がある。
【０００５】
もっとも、このような倒伏阻害が発生した場合でも、柔軟な中間水密ゴムで連結された扉体群は全体としての柔軟性があるので、倒伏阻害を直接受けた扉体以外は若干の倒伏は可能である。
【０００６】
しかし、堰体そのものが柔軟なゴム引布で構成されるゴム引布製起伏堰のような大きな洪水流下断面の確保が可能な空圧式起伏ゲートが提供されれば、河川の洪水時の安全性向上に非常に有効であるとして、新しい技術の開発が求められた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、この発明の空圧式起伏ゲートでは、一部の扉体が倒伏阻害を受けた場合には、単位ゲートの境界において隣接する扉体を結合している中間水密ゴムの部分を切離すことが検討された。
【０００８】
その結果、中間水密ゴムを扉体の側端部に固定する押えボルトの破断によって隣接する扉体間の結合を開放することにした。
【発明の効果】
【０００９】
洪水時に一部の扉体が流木等によって倒伏を阻害された場合には、これに隣接する扉体は、倒伏操作によって空気袋の支持を失うので中間水密ゴムによって倒伏を阻害された扉体からの引留めの張力を受けることになる。
この時、中間水密ゴムや押え板並びに押えボルトに作用する力の大きさは計算により推定することが可能である。
そこで、この時の荷重によって破断する部品として押えボルトを選択する。
押えボルトの強度はボルトの太さや材質によって幅広い選択の可能性があるばかりでなく、ボルト軸部の一部を細くして弱点を意識的に作ることによっても調節することが可能で好都合である。
その結果、一部の扉体が倒伏阻害を受けても他の扉体を倒伏させて、洪水の流下断面を確保するという技術の目的の達成の確実性を大きく高めることができた。
またこのことにより、中間水密ゴムと押え板は破損せずに再利用の可能性があって経済的であり、早期のゲート機能の回復が可能である。
さらにこの処置により発生する費用は常時市場で調達することが可能な安価なボルトの購入費と中間水密ゴムの再取付けの作業費であり、非常に安価である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の空圧式起伏ゲートの実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
図１、図２、図３、図４、図５、図６ならびに図７はこの空圧式起伏ゲートの１実施例を示すものであり、図１は空圧式起伏ゲートの正面図、図２は断面図でともに起立状態を示し、図３は断面図で倒伏状態を示し、図４は単位ゲート境界部の断面図で起立状態を示し、図５は図４に示すＡ−Ａ断面図で中間水密ゴムの正常な取付常態を示し、図６は隣接する扉体の間で開度に差が生じ中間水密ゴムが大きく歪んだ状態を示し、図７は軸部に直径を細くした弱点部を設けたボルトの説明図である。
【００１１】
図１、図２および図３において、断面が長方形の水路の底のコンクリートの上面１に、水路を横断して並べて設置したアンカーボルト２が主押え板３によって、３辺が閉じ１辺が開いた平らな長方形に製作したゴム引布製の空気袋４の開いた辺の縁５，６ならびにゴム引布製の繋留板７の上流の縁８の３枚を一緒に、水路底のコンクリートの上面１に押し付けることによって、空気袋４の開いた辺を密閉すると同時に、空気袋４と繋留板７を水路底に固定する。
【００１２】
この空気袋４の開いた辺の下方のゴム引布９の縁５の端には、樹脂製のロッド１０によって補強繊維の折曲半径が過小とならないように保護した縁端の折返し定着部１１があり、水路底のコンクリートの上面１の上流側にある溝状部分の下流側の角１２に掛かって、ゴム引布９が作用する張力によって所定の位置から引抜かれないようにする。
【００１３】
また繋留板７の上流の縁８の端には、樹脂製のロッド１３によって補強繊維の折曲半径が過小とならないように保護した縁端の折返し定着部１４があり、主押え板３の上流側の下隅の凹部１５によって上にも横にも移動しないよう確保されるので、繋留板７が作用する張力によって所定の位置から引抜かれないようになる。
【００１４】
同時に、空気袋４の開いた辺の上方のゴム引布１６の縁６の端には、樹脂製のロッド１７によって補強繊維の折曲半径が過小とならないように保護した縁端の折返し定着部１８があり、繋留板７の上流側の縁８の端にある折返し定着部１４の上流側１９に掛かって、ゴム引布１６が作用する張力によって所定の位置から引抜かれないようにする。
すなわち、繋留板７と空気袋４の上方のゴム引布１６も、主押え板３とアンカーボルト２によって所定の位置から引抜かれないようになる。
【００１５】
このように構成した上で、アンカーボルト２にねじ込むナット２０によって主押え板３を繋留板７、空気袋４の開いた辺のゴム引布９ならびに１６の３枚のゴム引布を水路底のコンクリートの上面１に対して強く押し付けることにより、空気袋４の開いた辺を密閉しつつ、空気袋４と繋留板７を水路底に固定する。
【００１６】
次に、繋留板７の下流側の縁２１を鋼板製の扉体２２の上流面の下端２３に添う位置に押え板２４とボルト２５によって固定し、鋼板製の扉体２２を繋留板７によって水路底のコンクリートの上面１に起伏自在に繋留する。
この場合も繋留板７の下流の縁２１の縁端には、樹脂製のロッド２６によって補強繊維の折曲半径が過小とならないように保護した縁端の折返し定着部２７があり、繋留板７が作用する張力によって所定の位置から引抜かれないようにする。
【００１７】
このように構成すれば、鋼板製の扉体２２の下端２３は主押え板３の下流側の縁に添う位置において空気袋４の上に載った状態となるので、空気袋４が膨張すれば鋼板製の扉体２２が起立し、逆に空気袋４が平らに収縮すれば鋼板製の扉体２２が倒伏することになる。
【００１８】
さらに、水路の底の空気袋４より下流側の適当な位置のコンクリートの上面２８に設置したアンカーボルト２９と押え板３０で一端をコンクリートの上面２８に固定した十分な強度を有する引留帯３１の他端を、鋼板製の扉体２２の下流側の面の空気袋４の接触するより上の適当な位置にボルト３２と押え板３３で固定することにより、鋼板製の扉体２２が所定の姿勢まで起立した時には、この引留帯３１に作用する張力により停止するようにする。
【００１９】
この引留帯３１においても、その端部には樹脂製のロッド３４によって補強繊維の折曲半径が過小とならないように保護した補強繊維の折返し定着部３５があって、引留帯３１が作用する張力によって所定の位置から引抜かれないようにする。
【００２０】
次に鋼板製の扉体２２の頭部の曲げ加工部３６は、起立時には越流する水を下流側に導くことにより、水や一緒に流下する流木等が空気袋４や引留帯３１等を打たないよう保護する。
また倒伏時には、鋼板製の扉体２２の頭部の曲げ加工部３６が支持台３７に支持されて、コンクリートの上面１、コンクリートの上面２８、ならびに鋼板製の扉体２２の下流面によって必要な空間を確保するから、空気袋４や引留帯３１は鋼板製の扉体２２に押し潰されることがない。
【００２１】
このように構成した上で、空気袋４の下方の口金４１に接続した空気管４２を水路のコンクリートに埋設するなどして陸上に導き、空気操作装置の排気用開閉弁４３、排気用流量調節弁４４、排気放出部４５、給気用開閉弁４６、給気用流量調節弁４７、空気圧縮機４８に、図１、図２および図３のように接続する。
【００２２】
その上で空気圧縮機４８から給気用流量調節弁４７、給気用開閉弁４６、空気管４２、口金４１を経由して空気袋４の内部に空気を圧入した結果、鋼板製の扉体２２が起立した状態の断面図が図２であり、扉体２２の頭部の曲げ加工部３６が、越流する水を下流に導いて、空気袋４や帯３１を直接打たないよう保護している。
この状態の断面図が図２であり、上流側から見たのが図１である。
【００２３】
他方、空気圧縮機４８を停止し、給気用開閉弁４６を閉じ、排気用開閉弁４３を開いて、空気袋４の内部の圧力を有する空気を、排気用流量調節弁４４によって制御しつつ、排気放出部４５から大気中へ放出した結果、扉体２２が完全に倒伏した状態の断面図が図３である。
【００２４】
図４に空圧式起伏ゲートが起立した時の単位ゲートの境界部の断面図を示す。空気袋４は単位ゲートの幅の中央付近では図２のように膨張し扉体２２を押起すのであるが、単位ゲートの側端付近では不完全な形にしか膨張できない。しかし扉体２２は自身の剛性によって起立している。そして隣接する扉体２２の境界において両扉体２２の隙間を越えて設置された中間水密ゴム３８が押え板３９と押えボルト４０によって両方の扉体２２に固定され隙間からの漏水を防止しつつ、両方の扉体２２を連結している。
この時の中間水密ゴム３８の付近の断面の説明図が図５であり、図１並びに図４のＡ−Ａ断面を示したものである。基本的には隣接する単位ゲートは同一の形状寸法に製作据付されているので、両単位ゲートの扉体２２は同調して起立倒伏するから中間水密ゴム３８に格別の外力が作用することはない。中間水密ゴム３８は両単位ゲートの扉体２２の隙間からの漏水を防止している。
この状況をゲート全体として上流から見たのが図１であり、扉体２２は起立している。図１に示した空圧式起伏ゲートは３基の単位ゲートを並べて設置してある。起立した３個の扉体２２の左端と右端は側面戸当５２との隙間からの漏水を防止する側面水密ゴム４９が押え板５０と押えボルト５１によって扉体２２の側端に取付けられている。また起立した３個の扉体２２の境界においては、隣接する扉体２２と扉体２２の間の隙間からの漏水を
防止する中間水密ゴム３８が押え板３９と押えボルト４０によって扉体２２の側端に取付けられている。
【００２５】
この状態での中間水密ゴム３８の状況や扉体２２との関係を断面Ａ−Ａで示したものが図５並びに図６である。
図５の状態では、隣接した２個の扉体２２は同調しており中間水密ゴム３８は曲がっていないのであるが、隣接した扉体２２が受ける荷重に偏りのある場合には、隣接した２個の扉体２２が同調せず、起立または倒伏の進行に差が発生して断面Ａ−Ａが図６の状況となる。
いま、図６が起立操作中の断面Ａ−Ａであるとすれば、例えば右側の扉体２２に堆砂が載った場合には右側の扉体２２の起立が遅れて進行するので、左側の扉体２２の起立が先行し中間水密ゴム３８が斜めになって引張力を右側の扉体２２に伝えることになる。
この中間水密ゴム３８の引張力は、押え板３９から押えボルト４０を経由して右側の扉体２２に伝えられる。同時に左側の扉体２２に対してはその押えボルト４０によって伝えられる。
【００２６】
このように、隣接した扉体２２に作用する荷重に大小の差が発生することは、流れの中心の偏りによる水面高の差や堆砂の偏りまたは流木の越流等により有り得るけれど中間水密ゴム３８や押えボルト４０に余り大きな応力を発生させることはない。
これに対し、起立している扉体２２の背部に越流した流木が滞留してその位置の単位ゲートの扉体２２の倒伏を阻害した状態で倒伏操作が行なわれると、倒伏を阻害された扉体２２が阻害されない扉体２２を中間水密ゴム３８、押え板３９、押えボルト４０によって引留める事態となり、非常に大きな応力が発生する。
この時押えボルト４０に作用する応力の算定は可能であるから、この応力において破断するボルトを押えボルト４０として採用することが可能である。
すなわち、押えボルト４０の破断強さの選択は下記ａとｂを総合して達成することができる。
ａ．ボルトの呼びと材質の選択
ボルトの呼びはＭ１０，Ｍ１２，Ｍ１６等を選択し、材質は引留強さ
５００Ｎ／ｍｍ2のステンレス鋼に対し６５Ｎ／ｍｍ2の塩化ビニルを比較する等である。
ｂ．ボルトの軸部に直径を細くした弱点を作る。
直径を７０％にすれば、引張強さは約５０％に低下する。
【００２７】
図７に軸部に細い弱点部５３を作ったボルトの説明図を示す。このボルトを押えボルト４０として使用した場合、洪水時に流木等によって一部扉体２２に倒伏阻害が生じて単位ゲートの境界に大きな応力が作用して押えボルト４０が破断した場合、扉体２２に設けた雌ねじにねじ込まれた雄ねじ部での破断の場合より、破断したボルトの除去が容易であって、復旧作業が迅速に安価に終了する利益がある。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
鋼製起伏ゲートでは、洪水時に扉体の下流側に流木や土石等が滞留して扉体の倒伏を阻害した結果、洪水が安全に流下できずに堤防を越えて市街地に流入して大きな被害が発生した記録がある。
このような事故は極く稀ではあっても、一度発生すると重大な社会問題となるから、可能性を少しでも排除して、安全性を完全なものに近づける技術が必要である。
その意味で、この発明の空圧式起伏ゲートによれば、万一、一部の扉体の倒伏が阻害された場合にも、他の扉体が倒伏して洪水の流下する可能性を従来になく効果的に拡大する技術が提供されることになった。
このことは、日本のように急流部の多い河川に多数の取水設備を設けている社会にとって有意義であり、利用の可能性は非常に大きいと思われる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の空圧式起伏ゲートの一実施例を示し、起伏ゲートが起立した状態の正面図（視点上流側）である。
【図２】空圧式起伏ゲートが起立した状態の断面図である。
【図３】空圧式起伏ゲートが倒伏した状態の断面図である。
【図４】空圧式起伏ゲートが起立した状態の単位ゲートの境界部の断面図である。
【図５】中間水密ゴムの正常な取付状態の説明図である。
【図６】隣接する扉体の間で開度に差が生じた結果、中間水密ゴムが大きく歪んだ状態の説明図である。
【図７】軸部に細い弱点部を作ったボルトの説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  コンクリートの上面
２  アンカーボルト
３  主押え板
４  空気袋
５  縁
６  縁
７  繋留板
８  上流の縁
９  ゴム引布
１０  ロッド
１１  折返し定着部
１２  角
１３  ロッド
１４  折返し定着部
１５  凹部
１６  ゴム引布
１７  ロッド
１８  折返し定着部
１９  上流側
２０  ナット
２１  下流の縁
２２  鋼板製の扉体
２３  下端
２４  押え板
２５  ボルト
２６  ロッド
２７  折返し定着部
２８  コンクリートの上面
２９  アンカーボルト
３０  押え板
３１  引留帯
３２  ボルト
３３  押え板
３４  ロッド
３５  折返し定着部
３６  曲げ加工部
３７  支持台
３８  中間水密ゴム
３９  押え板
４０  押えボルト
４１  口金
４２  空気管
４３  排気用開閉弁
４４  排気用流量調節弁
４５  排気放出部
４６  給気用開閉弁
４７  給気用流量調節弁
４８  空気圧縮機
４９  側面水密ゴム
５０  押え板
５１  押えボルト
５２  側面戸当
５３  弱点部
【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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