(57)【要約】【課題】  通常時には全開状態を保持するとともに、所定の震度以上の地震が発生した場合には自動的に水門の開口部を閉鎖することができる、津波用および高潮用フラップゲートを提供する。【解決手段】  扉体支持軸２２周りに揺動自在でかつ開口部１１を閉鎖または僅かに開口する重量バランスにて支持されている扉体３と、扉体３を開閉させる油圧シリンダー４と、所定の震度以上の地震の発生を検出する地震検出手段５と、油圧シリンダー４に供給される作動油の油圧を制御する油圧制御手段６とを有しており、油圧制御手段６は、通常時に油圧シリンダー４に供給される作動油の油圧を制御して扉体３を全開状態に保持するとともに、地震検出手段５が所定の震度以上の地震を検出した場合に油圧シリンダー４に作動油を供給する配管路６４を自動的に開放して油圧シリンダー４にかかる油圧を解除し、扉体３を重量バランスによって閉鎖状態にさせる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
津波による逆流を防止するため地震発生時に水門の開口部を閉鎖する津波用および高潮用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支持軸周りに揺動自在でかつ前記開口部を閉鎖または僅かに開口する重量バランスにて支持されている扉体と、
この扉体を開閉させる油圧シリンダーと、
所定の震度以上の地震の発生を検出する地震検出手段と、
前記油圧シリンダーに供給される作動油の油圧を制御する油圧制御手段と
を有しており、
前記油圧制御手段は、通常時に前記油圧シリンダーに供給される作動油の油圧を制御して前記扉体を全開状態に保持するとともに、前記地震検出手段が所定の震度以上の地震を検出した場合に前記油圧シリンダーに前記作動油を供給する配管路を自動的に開放して前記油圧シリンダーにかかる油圧を解除し、前記扉体を前記重量バランスによって閉鎖状態にさせる、前記津波用および高潮用フラップゲート。
【請求項２】
前記油圧制御手段は、前記配管路を開閉する電磁弁と、この電磁弁の開閉を制御する弁開閉制御装置とを有しており、前記地震検出手段が所定の震度以上の地震を検出した場合に、前記弁開閉制御装置が前記電磁弁を自動的に開状態に制御して前記配管路を開放する、請求項１に記載の津波用および高潮用フラップゲート。
【請求項３】
前記油圧制御手段は、前記配管路を開閉する電磁弁と、この電磁弁の開閉を制御する弁開閉制御装置と、前記電磁弁を開方向に付勢する付勢部材とを有しており、通電中には、前記弁開閉制御装置が前記電磁弁を閉状態に保持し、停電が発生した場合には、前記弁開閉制御装置による前記電磁弁の保持力が解除されるとともに、前記付勢部材が開方向の付勢力によって前記電磁弁を開状態にして前記配管路を開放する、請求項１または請求項２に記載の津波用および高潮用フラップゲート。
【請求項４】
前記油圧制御手段は、レバー操作によって前記配管路を開放しうる開放弁と、前記レバーの下方に配置されるとともに水位に応じて浮き沈みするフロートと、このフロートを収納するとともに内部に前記開口部より下流側の外水を導入する導水管を備えるフロート管とを有しており、前記フロート管内の水位が所定の水位未満の場合には、前記開放弁が閉状態を保持し、前記フロート管内の水位が前記外水の水位に応じて前記所定の水位以上の上昇した場合には、浮力によって上昇した前記フロートが前記レバーを操作することで前記開放弁を開状態にして前記配管路を開放する、請求項１から請求項３のいずれかに記載の津波用および高潮用フラップゲート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、津波や高潮による逆流を防止する津波用および高潮用フラップゲートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水門や樋門には、排水を行うために河川や湖、海岸等に向けて開口部が設けられている。また、前記開口部には、津波や高潮等による逆流を防止するためゲートが設けられている。この逆流を防止するゲートは、従来、管理人が手動により開閉操作するものが多く、人件費等の管理コストが高いという問題がある。また、現地へ向かう途中や開閉作業時に津波や高潮等に巻き込まれる危険があるといった問題もある。
【０００３】
そこで、このような問題を解決するために、水流の変動に応じて自動的に開閉を行うゲートが提案されている。例えば、特開２０１２−５７３２２号公報には、内水側と外水側の合流点の開口部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、前記開口部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持って傾いて前記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）。この特許文献１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、扉体が開口部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記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−５７３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された発明においては、上流からの漂流物が扉体で遮られ開口部の近傍に堆積し、開閉の妨げになるという問題があり、通常時は扉体を全開にさせておきたいというニーズがある。
【０００６】
一方、津波は水門を介して逆流して上流域に多大な被害を与えるため、津波が発生するおそれのある大きな地震が発生した場合には、速やかに水門の開口部を自動的に閉鎖させる必要がある。しかしながら、特許文献１に記載された発明においては、扉体の開閉は内外水圧差によるものであるため、大きな地震が発生しても自動的に閉鎖されることはない。
【０００７】
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、通常時には全開状態を保持するとともに、所定の震度以上の地震が発生した場合には自動的に水門の開口部を閉鎖することができる、津波用および高潮用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】
【０００８】
本発明に係る津波用および高潮用フラップゲートは、地震による津波の被害を抑制するために、所定の震度以上の地震を検出した場合には水門の開口部を人の操作を介在させずに自動的に閉鎖させるという課題を解決するために、津波による逆流を防止するため地震発生時に水門の開口部を閉鎖する津波用および高潮用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支持軸周りに揺動自在でかつ前記開口部を閉鎖または僅かに開口する重量バランスにて支持されている扉体と、この扉体を開閉させる油圧シリンダーと、所定の震度以上の地震の発生を検出する地震検出手段と、前記油圧シリンダーに供給される作動油の油圧を制御する油圧制御手段とを有しており、前記油圧制御手段は、通常時に前記油圧シリンダーに供給される作動油の油圧を制御して前記扉体を全開状態に保持するとともに、前記地震検出手段が所定の震度以上の地震を検出した場合に前記油圧シリンダーに前記作動油を供給する配管路を自動的に開放して前記油圧シリンダーにかかる油圧を解除し、前記扉体を前記重量バランスによって閉鎖状態にさせる。
【０００９】
また、本発明の一態様として、配管路を開放するのに電磁弁を利用するという課題を解決するために、前記油圧制御手段は、前記配管路を開閉する電磁弁と、この電磁弁の開閉を制御する弁開閉制御装置とを有しており、前記地震検出手段が所定の震度以上の地震を検出した場合に、前記弁開閉制御装置が前記電磁弁を自動的に開状態に制御して前記配管路を開放するようにしてもよい。
【００１０】
さらに、本発明の一態様として、停電の発生により電磁弁の開閉を電気的に制御できない場合に自動的に配管路を開放するという課題を解決するために、前記油圧制御手段は、前記配管路を開閉する電磁弁と、この電磁弁の開閉を制御する弁開閉制御装置と、前記電磁弁を開方向に付勢する付勢部材とを有しており、通電中には、前記弁開閉制御装置が前記電磁弁を閉状態に保持し、停電が発生した場合には、前記弁開閉制御装置による前記電磁弁の保持力が解除されるとともに、前記付勢部材が開方向の付勢力によって前記電磁弁を開状態にして前記配管路を開放するようにしてもよい。
【００１１】
また、本発明の一態様として、地震検出手段や油圧制御手段等の故障や不具合により配管路の開放ができない場合、所定の震度未満の地震で津波が発生した場合または地震の有無にかかわらず高潮が発生した場合に、津波や高潮による水位の上昇に応じて自動的に配管路を開放するという課題を解決するために、前記油圧制御手段は、レバー操作によって前記配管路を開放しうる開放弁と、前記レバーの下方に配置されるとともに水位に応じて浮き沈みするフロートと、このフロートを収納するとともに内部に前記開口部より下流側の外水を導入する導水管を備えるフロート管とを有しており、前記フロート管内の水位が所定の水位未満の場合には、前記開放弁が閉状態を保持し、前記フロート管内の水位が前記外水の水位に応じて前記所定の水位以上の上昇した場合には、浮力によって上昇した前記フロートが前記レバーを操作することで前記開放弁を開状態にして前記配管路を開放するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、通常時には全開状態を保持するとともに、所定の震度以上の地震が発生した場合には自動的に水門の開口部を閉鎖することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る津波用および高潮用フラップゲートの一実施形態を示す側面図である。
【図２】本実施形態の津波用および高潮用フラップゲートにおける扉体支持手段、扉体および油圧シリンダーを示す斜視図である。
【図３】本実施形態における扉体支持手段および油圧シリンダーを示す斜視図である。
【図４】本実施形態における扉体を示す斜視図である。
【図５】本実施形態におけるウェイトアーム、扉体ボス部および支持アームを示す側面図である。
【図６】本実施形態における油圧シリンダーおよび油圧制御手段を示す模式図である。
【図７】本実施形態における収縮モードで連結された油圧シリンダーおよび油圧制御手段を示す模式図である。
【図８】本実施形態における伸張モードで連結された油圧シリンダーおよび油圧制御手段を示す模式図である。
【図９】本実施形態における保持モードで連結された油圧シリンダーおよび油圧制御手段を示す模式図である。
【図１０】本実施形態における閉モードによって配管路が閉じられている油圧シリンダーおよび油圧制御手段を示す模式図である。
【図１１】本実施形態における開モードによって配管路が開放されている油圧シリンダーおよび油圧制御手段を示す模式図である。
【図１２】本実施形態における配管路開放ユニットを示す（ａ）正面断面図および（ｂ）側面断面図である。
【図１３】本実施形態における開放弁によって配管路が開放されている油圧シリンダーおよび油圧制御手段を示す模式図である。
【図１４】他の実施形態におけるフロートと開放弁のレバーとの連結方法を示す図である。
【図１５】本実施形態の津波用および高潮用フラップゲートにより開口部を閉鎖した状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る津波用および高潮用フラップゲートの一実施形態について図面を用いて説明する。
【００１５】
本実施形態の津波用および高潮用フラップゲート１は、図１に示すように、水門１０の開口部１１の上方に設けられる扉体支持手段２と、この扉体支持手段２によって支持される扉体３と、この扉体３を開閉させる油圧シリンダー４と、所定の震度以上の地震の発生を検出する地震検出手段５と、油圧シリンダー４に供給される作動油の油圧を制御する油圧制御手段６とを有している。以下、各構成について詳細に説明する。
【００１６】
なお、本発明における水門１０は、樋門、樋管、門樋等を含むものであって、河川、湖または海等に河川の水や生活排水等を排出する開口部１１を有する。また、本実施形態における開口部１１は、図２に示すように、左右横長矩形状に開口しており、津波用および高潮用フラップゲート１を２台併設させることによって前記開口部１１全体を閉鎖するようになっているが、以下では、一方の津波用および高潮用フラップゲート１についてのみ説明を行い、他方の津波用および高潮用フラップゲート１は同じ構造および作用のため説明は省略する。
【００１７】
扉体支持手段２は、水門１０の開口部１１の上方で扉体３を揺動自在に支持するものである。本実施形態における扉体支持手段２は、大型化した前記扉体３を多点で支持することができるように、図２に示すように、４つの扉体支持ユニット２１を有する。なお、扉体支持ユニット２１の総数は、４つに限定されるものではなく、扉体３の重量等に応じて適宜選択可能であるが、大型化した扉体３を支持する場合は、少なくとも３つ以上であることが好ましい。
【００１８】
各扉体支持ユニット２１は、図３に示すように、扉体３を支持する扉体支持軸２２と、この扉体支持軸２２の両端を支持する軸受ブラケット２３とを有する。
【００１９】
扉体支持軸２２は、円柱状の棒材である。また、左右中央位置には扉体ボス部３３と軸受ブラケット２３との隙間幅に合わせて一段高くなるように嵌め入れられた左右一対のスペーサー２４を有する。また、扉体支持軸２２の左右両端は、回転できないように軸受ブラケット２３に固定されている。４つの扉体支持軸２２は、扉体３をスムーズに揺動することができるように、互いに同軸線上に配置されている。
【００２０】
なお、本実施形態では、大型化した扉体３を多点で支持するため、複数に分割された扉体支持軸２２を用いているが、これに限定されるものではなく扉体３の重量が比較的軽い場合には扉体支持軸２２を長尺状の１本で構成してもよい。
【００２１】
軸受ブラケット２３は、開口部１１の上方において扉体支持軸２２を固定するためのものであり、図３に示すように、先端部２５には前記扉体支持軸２２を挿通させる挿通孔２６が形成されている。また、その先端部２５は、図１に示すように、水門１０を構成する構造体の外側上面から外水側に突出するように設置されている。
【００２２】
また、中央２箇所の扉体支持ユニット２１における左右一対の軸受ブラケット２３，２３には、図３に示すように、油圧シリンダー４の先端部に設けられたガイドローラ４８を案内するガイド部材７が設けられている。このガイド部材７は、後述する係合ストッパー８が移動する弧状軌跡に沿って弧状に形成されている。なお、前記ガイド部材７は、軸受ブラケット２３に設けられているものに限定されるものではなく、例えば、水門１０を構成する構造体の外側上面に固定されていてもよい。
【００２３】
扉体３は、水門１０の開口部１１を開閉させるものであり、本実施形態では、図４に示すように、水門１０の開口部１１を閉鎖しうる扉体本体３１と、各扉体支持軸２２のそれぞれに滑り軸受または転がり軸受からなる軸受３２を介して回動自在に軸支されている複数の扉体ボス部３３と、これらの各扉体ボス部３３に固定されているとともに前記扉体本体３１を支持している複数の支持アーム３４と、前記扉体ボス部３３に固定されるウェイトアーム３５とを有している。
【００２４】
扉体本体３１は、開口部１１を完全に閉鎖することができるように前記開口部１１より一回り大きい大きさに形成されており、本実施形態では、略矩形状に形成されている。この扉体本体３１は、鋼板等からなり、その外水側面には津波の水圧等の外力に耐え得るようにＨ形鋼、Ｉ形鋼、Ｃ形鋼等の鋼材によって形成された格子状の補強枠３６が溶接等によって固定されている。なお、補強枠３６に用いられる鋼材は、ＪＩＳ等の標準規格のものに限定されるものではなく、規格外のものから適宜選択してもよい。
【００２５】
また、扉体本体３１の内水側面には、扉体用フロート３７が設けられている。この扉体用フロート３７は、外水側の水位や内水側の水位に応じて得られる浮力によって、扉体３の開閉を補助するものであり、本実施形態では、図１に示すように、前記開口部１１に当接しない所定の高さの位置で、内水面側に突出するように設けられている。
【００２６】
扉体ボス部３３は、扉体支持軸２２に対して回動自在に軸支されるものであり、扉体本体３１の重量を支持可能な肉厚の円筒状に形成されている。この扉体ボス部３３において扉体支持軸２２と接する内周面には、前記扉体支持軸２２との摩擦力を低減させるための滑り軸受または転がり軸受からなる軸受３２が設けられている。本実施形態では、各扉体ボス部３３により大型化した扉体３を支持するため、より耐荷重性能の高い滑り軸受を用いている。この扉体ボス部３３は、図２に示すように、扉体支持軸２２において左右方向にずれないようにスペーサー２４同士の中間位置で軸支されている。
【００２７】
なお、本実施形態では、扉体ボス部３３が、固定された扉体支持軸２２周りに回転するように構成されているが、これに限定されるものではなく、扉体ボス部３３を扉体支持軸２２に固定し、当該扉体支持軸２２を軸受ブラケット２３によって回転自在に軸支してもよい。また、軸受３２は滑り軸受に限定されるものではなく、扉体本体３１の重量等に応じて摩擦力の低減能力の高い転がり軸受を用いてもよい。
【００２８】
支持アーム３４は、扉体ボス部３３に固定されているとともに、扉体本体３１を支持するものである。本実施形態における支持アーム３４は、図４に示すように、前記扉体ボス部３３から下方に向けて延出されており、前記扉体本体３１の外水面側に固定されている。
【００２９】
ウェイトアーム３５は、扉体３の開閉をスムーズにするために扉体３全体の重量バランスを調整するバランスウェイト３８を支持するものであり、図５に示すように、支持アーム３４（扉体本体３１）を垂直状態にしたときに扉体ボス部３３から外水側の斜め上方向に延出するように固定されている。本実施形態では、図２に示すように、４つの扉体ボス部３３のうち左右両端に位置する扉体ボス部３３にはそれぞれ１本のウェイトアーム３５が固定されており、中央に位置する２つの扉体ボス部３３には左右一対のウェイトアーム３５，３５が固定されている。
【００３０】
また、ウェイトアーム３５には、図１および図５に示すように、油圧シリンダー４のピストンロッド４１の先端部に係合して前記油圧シリンダー４による油圧動力を伝達するための係合ストッパー８が設けられている。つまり、本実施形態におけるウェイトアーム３５は、油圧シリンダー４によって扉体３を揺動させるトルクを発生させるためのトルクアームとしての機能を兼ね備えている。
【００３１】
係合ストッパー８は、図５に示すように、半円状に形成されており、その凹状の面が外水側に向くように設けられている。これにより前記係合ストッパー８は、油圧シリンダー４によって開方向に揺動される場合にのみ、前記ピストンロッド４１の先端部の先端軸４７に係合するようになっており、閉方向の揺動に対しては離脱可能となっている。本実施形態における係合ストッパー８は、図４に示すように、扉体ボス部３３に対して左右一対に設けられた各ウェイトアーム３５，３５に設けられており、前記ピストンロッド４１の先端部において左右に突出した先端軸４７の左右両方に係合可能に構成されている。
【００３２】
また、ウェイトアーム３５は、上端部にバランスウェイト３８を支持している。バランスウェイト３８は、扉体３が開状態の場合において、扉体支持軸２２周りに扉体本体３１側が若干重くなる重量バランスになる重さに調整されており、重力以外の外力が加わらなければ、扉体３が自身の重量バランスによって開口部１１を閉鎖または従来のフラップゲートの初期開度と同程度の角度で僅かに開口するようになっている。本実施形態では、開口部１１を完全に閉鎖するバランスに調整されている。バランスウェイト３８は、図２および図４に示すように、ウェイトアーム３５の上端部において各ウェイトアーム３５の間に支持されている。特に、本実施形態では、左右一対の前記ウェイトアーム３５，３５が固定された前記扉体ボス部３３が並設されおり、これら扉体ボス部３３同士の間で隣り合う前記ウェイトアーム３５間にも前記バランスウェイト３８が支持されている。これにより、複数の扉体支持軸２２によって扉体本体３１を多点支持するために生じるウェイトアーム３５間のスペースを有効に利用している。
【００３３】
油圧シリンダー４は、油圧によって伸縮するアクチュエータである。本実施形態における油圧シリンダー４は、図６に示すように、主に筒状のシリンダーケース４２と、このシリンダーケース４２内で油圧により往復運動するピストンロッド４１とを有している。
【００３４】
ピストンロッド４１は、前記シリンダーケース４２内で往復運動するピストン部４３と、このピストン部４３から延設されておりその先端部が前記シリンダーケース４２から突出されているロッド部４４とを有する。ピストン部４３は、前記シリンダーケース４２内を先端側油室４５と後端側油室４６の２つの油室に分割するようになっており、一方の油室に作動油を注入し他方の油室から作動油を排出させることでシリンダーケース４２に沿って移動するようになっている。つまり、ピストン部４３がシリンダーケース４２に沿って移動するのに伴い、シリンダーケース４２からロッド部４４が突出する長さが変わることで、油圧シリンダー４全体が伸縮するようになっている。
【００３５】
また、本実施形態におけるロッド部４４には、図２および図３に示すように、その先端部に当該ロッド部４４と直交するように先端軸４７が設けられている。この先端軸４７は、左右に突出するように設けられており、左右一対の前記ウェイトアーム３５，３５のそれぞれに設けられている係合ストッパー８と係合するようになっている。また、前記先端軸４７の左右端には、軸受ブラケット２３に設けられたガイド部材７に沿って移動しやすいように、タイヤのように円形状に形成されたガイドローラ４８が回転自在に設けられている。
【００３６】
次に、地震検出手段５について説明する。地震検出手段５は、所定の震度以上の地震の発生を検出するためのものである。本実施形態における地震検出手段５は、地震の震度を計測する地震計としての機能とともに、所定の震度以上の震度が検出されたか否かを判別し、所定の震度以上であると判別された場合にはその地震情報をデータ信号として油圧制御手段６の弁開閉制御装置６６に送信する機能を有している。なお、本実施形態では、地震検出手段５が、所定の震度以上の震度が検出されたか否かの判別を行っているがこれに限定されるものではなく、地震検出手段５では地震の震度を検出してその震度に係る情報を油圧制御手段６の弁開閉制御装置６６に送信し、所定の震度以上の震度であるか否かの判別は、弁開閉制御装置６６が行うようにしてもよい。
【００３７】
次に、油圧制御手段６は、油圧シリンダー４の油圧を制御するものであり、通常時には油圧シリンダー４に供給される作動油の油圧を制御して扉体３を全開状態に保持するとともに、地震検出手段５が所定の震度以上の地震を検出した場合には前記油圧シリンダー４に前記作動油を供給する配管路６４を自動的に開放して前記油圧シリンダー４にかかる油圧を解除し、前記扉体３をその重量バランスによって閉鎖状態にさせるものである。なお、本実施形態における閉鎖状態には、開口部１１を完全に閉鎖した状態とともに、従来のフラップゲートの初期開度と同程度の角度で僅かに開口した状態が含まれる。
【００３８】
本実施形態における油圧制御手段６は、図６に示すように、主に、油圧ユニット７０と、弁開閉制御装置６６とを有している。また、前記油圧ユニット７０は、油圧シリンダー４に作動油を送り込む油圧ポンプ６１と、前記油圧シリンダー４の各油室への作動油の送り込み先を切り換える切換用電磁弁６２と、前記作動油を貯留する作動油タンク６３と、これら各構成を連結する配管路６４と、この配管路６４を開放する電磁弁６５と、扉体３の全開状態を保持するパイロットチェックバルブ７１とを有している。また、本実施形態では、前記電磁弁６５が作動しなかった場合や所定の震度未満の地震で津波が発生した場合、または高潮が発生した場合のバックアップ用として、外水側の水位に応じて前記配管路６４を開放する開放弁９２を含む配管路開放ユニット９を有している。
【００３９】
油圧ポンプ６１は、油圧シリンダー４に作動油を供給するものであり、前記油圧シリンダー４への給油に用いられる一般的な油圧ポンプからなる。
【００４０】
切換用電磁弁６２は、油圧ポンプ６１に連通させる先端側油室４５と後端側油室４６との切り換えを行う切換用弁体６７と、図示しないが、この切換用弁体６７を切り換えさせるソレノイドとを有する。
【００４１】
切換用弁体６７は、図７に示すように、油圧ポンプ６１と油圧シリンダー４の先端側油室４５とを連結するとともに後端側油室４６と作動油タンク６３とを連結して前記油圧シリンダー４を収縮させる収縮モードと、図８に示すように、前記収縮モードとは逆に油圧ポンプ６１と油圧シリンダー４の後端側油室４６とを連結するとともに先端側油室４５と作動油タンク６３とを連結して前記油圧シリンダー４を伸張させる伸張モードと、図９に示すように、パイロットチェックバルブ７１により油圧ポンプ６１、油圧シリンダー４および作動油タンク６３の配管路６４を遮断して油圧シリンダー４の長さを保持させる保持モードとを有している。
【００４２】
ソレノイドは、電磁力を利用して電気エネルギーを機械的運動に変換するものであり、本実施形態では、切換用弁体６７を左右に切り換えさせることによって収縮モード、伸張モードまたは保持モードに適宜切り換えられるようになっている。
【００４３】
パイロットチェックバルブ７１は、保持モードの場合に配管路６４における作動油の流通を遮断して扉体３の全開状態を保持するものであり、油圧ポンプ６１による作動油が供給されるまで油圧シリンダー４側の圧力を保持するようになっている。
【００４４】
電磁弁６５は、油圧シリンダー４に連結された配管路６４を開放して前記油圧シリンダー４にかかる油圧を解除するための油圧開放弁である。本実施形態における電磁弁６５は、弁体６８と、この弁体６８を適宜切り換えさせるソレノイドと、このソレノイドによる電磁力が失われた場合に前記弁体６８をその付勢力によって開放側に移動させる付勢部材６９とを有する。
【００４５】
本実施形態における弁体６８は、油圧シリンダー４と切換用電磁弁６２との間の配管路６４に連通するように設けられており、図１０に示すように、前記油圧シリンダー４の各油室と切換用電磁弁６２とを連通させて前記配管路６４を閉状態とする閉モードと、図１１に示すように、前記油圧シリンダー４の先端側油室４５と後端側油室４６とを連通させて前記配管路６４を開状態とする開モードとを有している。つまり、開モードは、先端側油室４５と後端側油室４６とを連通させることで配管路６４を開放し、油圧シリンダー４にかかる油圧を一気に解除するモードである。
【００４６】
電磁弁６５のソレノイドは、前記弁体６８を適宜切り換えさせることによって閉モードと開モードとを適宜切り換えられるようになっている。このソレノイドは、通常時においては、次に説明する付勢部材６９の付勢力に反して前記弁体６８を閉モードに保持するようになっている。一方、停電時においては、前記保持力が喪失するようになっている。
【００４７】
付勢部材６９は、弁体６８に対して開モードの位置方向に付勢力を発揮するものである。本実施形態における付勢部材６９は、弦巻バネによって構成されており、前記ソレノイドによって閉モードで保持されている弁体６８を、当該ソレノイドによる保持力の喪失にともない自動的に開モードの位置に移動させるようになっている。なお、付勢部材６９は、弦巻バネに限定されるものではなく、ゴムや板バネなどの各種弾性材から適宜選択してもよい。
【００４８】
弁開閉制御装置６６は、切換用電磁弁６２および電磁弁６５を制御するものであり、本実施形態では、スイッチ操作などによって前記切換用電磁弁６２および前記電磁弁６５のソレノイドに適宜電流を供給して制御する。また、弁開閉制御装置６６は、地震検出手段５から所定の震度以上の震度が検出されることで送信された地震情報に係るデータ信号を受信した場合には、電磁弁６５のソレノイドに電流を供給して開モードに切り換え、配管路６４を開放して前記油圧シリンダー４にかかる油圧を解除するようになっている。
【００４９】
配管路開放ユニット９は、地震検出手段５、弁開閉制御装置６６および電磁弁６５の故障や不具合などの何らかの理由によって前記電磁弁６５が開モードの位置に移動されなかった場合、所定の震度未満の地震によって津波が発生した場合、さらには地震の有無にかかわらず高潮が発生した場合に、津波や高潮によって上昇した外水の水位に伴い配管路６４を自動的に開放するものである。本実施形態における配管路開放ユニット９は、図１２に示すように、レバー９１の操作によって配管路６４の油圧を開放しうる開放弁９２と、前記レバー９１に連結されているとともに水位に応じて浮き沈みするフロート９３と、このフロート９３を収納するとともに内部に前記開口部１１より下流側の外水を導入する導水管９４を備えるフロート管９５とを有している。
【００５０】
開放弁９２は、レバー９１の操作によって配管路６４の油圧を開放しうるものである。この開放弁９２は、図６に示すように、電磁弁６５と同様に、油圧シリンダー４と切換用電磁弁６２との間の配管路６４に連通するように設けられており、本実施形態では、図１２に示すように、前記配管路６４をフロート管９５内に引き入れて当該フロート管９５内に配置されている。また、本実施形態における開放弁９２は、レバー９１の操作がされると、図１３に示すように、先端側油室４５と後端側油室４６とを連通し、配管路６４を開放するようになっている。
【００５１】
レバー９１は、棒状の部材であって、図１２に示すように、フロート管９５内において基端部を中心に揺動自在に軸支されている。本実施形態では、レバー９１の先端側に前記開放弁９２が連結されており、当該レバー９１を上方に押し上げる操作を行うことにより弁が開いて配管路６４が開放されるようになっている。なお、開放弁９２は、レバー９１を上方に押し上げる操作により弁が開くものに限定されるものではなく、支点を利用してレバー９１を押し下げる操作により弁が開くように構成してもよい。また、開放弁９２に連結するのはレバー９１の先端側に限定されるものではなく、図１４に示すように、基端部側に連結してもよい。
【００５２】
フロート９３は、開放弁９２のレバー９１の下方に配置されるとともに、水位に応じて浮き沈みすることにより前記レバー９１の操作を行うものである。本実施形態におけるフロート９３は、図１２に示すように、滑車９６を介してウェイト９７に連結されている。ウェイト９７は、フロート９３の重量と、フロート９３の浮力との調整を行うものである。また、前記フロート９３は、開放弁９２のレバー９１の真下に配置されており、フロート管９５内の水位が所定の高さまで上昇すると開放弁９２のレバー９１に当接して当該レバー９１を上方に押し上げる構造になっている。
【００５３】
なお、フロート９３によるレバー９１の操作は、フロート９３がレバー９１に当接して押し上げるものに限定されるものではなく、例えば図１４に示すように、棒材等からなる剛体によって前記開放弁９２のレバー９１に連結させることで浮力によって上昇したときに前記レバー９１を直接押し上げるようにしてもよい。また、開放弁９２のレバー９１が下方に押し下げることで配管路６４を開放する機構の場合は、図示しないが、フロート９３とレバー９１との間にリンク機構や歯車機構を介在させて前記フロート９３の上昇により前記レバー９１を押し下げるようにしてもよい。
【００５４】
フロート管９５は、フロート９３を収容する管であり、内部に外水を導入するための導水管９４を備えている。このフロート管９５は、図１に示すように、水門１０に対して外水側に配置されており、導水管９４から外水を導入することによって、外水と内部の水位とが同じ水位になるようになっている。
【００５５】
次に、本実施形態の津波用および高潮用フラップゲート１における各構成の作用について説明する。
【００５６】
本実施形態における油圧制御手段６では、通常時、扉体３が開口部１１からの排水の邪魔にならないように全開状態に保持している。そこで、まず扉体３を全開状態に保持する場合について説明する。
【００５７】
弁開閉制御装置６６が、油圧シリンダー４を収縮させるため、切換用電磁弁６２のソレノイドに電流を供給して切換用弁体６７を収縮モードに切り換えさせる。また、弁開閉制御装置６６は、配管路６４が開放されないように電磁弁６５のソレノイドに電流を供給して弁体６８を閉モードに保持させる。これにより、図７に示すように、油圧ポンプ６１と油圧シリンダー４の先端側油室４５とが連結されるとともに後端側油室４６と作動油タンク６３とが連結される。
【００５８】
油圧ポンプ６１は、配管路６４を介して油圧シリンダー４の先端側油室４５に作動油を注入する。ピストンロッド４１のピストン部４３は注入された作動油の油圧によって押され後端側に移動する。一方、油圧シリンダー４の後端側油室４６内に溜まっていた作動油は前記ピストン部４３によって押されて配管路６４を介して作動油タンク６３に排出される。このようにピストン部４３が油圧によって移動することで、油圧シリンダー４全体の長さが収縮する。
【００５９】
また、油圧シリンダー４の収縮に際して、ピストンロッド４１の先端部に設けられた先端軸４７が、ウェイトアーム３５に設けられた係合ストッパー８に係合する。本実施形態では、扉体ボス部３３に対して左右一対に設けられたウェイトアーム３５のそれぞれに設けられた係合ストッパー８に係合する。よって、先端軸４７は、左右均等にウェイトアーム３５を引きつけることができ、ロット部に捻り応力がかからなくてすむ。
【００６０】
油圧シリンダー４が収縮する際には、ガイドローラ４８がガイド部材７の円弧に沿って移動する。このため先端軸４７を係合ストッパー８に係合した状態を保ちながらスムーズに移動することができる。さらに、ウェイトアーム３５の上端にバランスウェイト３８を設けており、扉体本体３１側はわずかに重くなるようにバランスされているため、全開させるのに要する収縮力は僅かであり、軽い力で開方向に回転させることができる。
【００６１】
そして、油圧シリンダー４が完全に収縮することにより、図１に示すように、ウェイトアーム３５は内水側に引っ張られ、扉体本体３１は全開状態となる。この状態で弁開閉制御装置６６が、図９に示すように、切換用電磁弁６２のソレノイドに電流を供給して切換用弁体６７を保持モードに切り換える。これにより、パイロットチェックバルブ７１が、油圧ポンプ６１、油圧シリンダー４および作動油タンク６３の配管路６４を遮断し、作動油の移動ができなくなる。よって、油圧シリンダー４の長さがこの収縮状態で保持され、扉体３は全開状態に保持される。
【００６２】
次に、所定の震度以上の地震が発生した場合について説明する。地震検出手段５は、地震の震度を計測し、所定の震度以上の地震を検出した場合には、その地震情報を油圧制御手段６の弁開閉制御装置６６に送信する。
【００６３】
弁開閉制御装置６６では、地震検出手段５から所定以上の震度の地震情報を受信すると、電磁弁６５のソレノイドに電流を供給して閉モードの位置にあった弁体６８を、図１１に示すように、開モードに切り換えさせる。これにより、油圧シリンダー４の先端側油室４５と後端側油室４６とが連通され、配管路６４が開放される。本実施形態では配管路６４の開放に電磁弁６５を使用しているため、当該電磁弁６５の作動速度が速く、配管路６４を一気に開放することができる。また、扉体３が全開状態に保持している状態では、先端側油室４５の油圧が後端側油室４６の油圧よりも高く維持されている。よって、配管路６４が開放されると、作動油は先端側油室４５から後端側油室４６に流れ込み、ピストンロッド４１は、前記先端側油室４５方向へと移動する。そして、油圧シリンダー４にかかっていた油圧が全て解除される。油圧が解除されたピストンロッド４１は、シリンダーケース４２内を先端側油圧室４５方向に自由に移動できるようになる。
【００６４】
扉体３は、ウェイトアーム３５側に対して扉体本体３１側が重たい重量バランスで支持されているため、全開状態を維持できなくなり、図１５に示すように、その自重によって開口部１１を閉鎖する。以上のように、本実施形態の津波用および高潮用フラップゲート１では、所定の震度以上の地震によって津波が発生したとしても、前記開口部１１が自動的に閉鎖状態にされているため、津波による内水側（上流側）への逆流を防止することができる。
【００６５】
次に、停電により電源の供給が遮断された場合について説明する。大きな地震が発生した場合、一時的または長期的に停電することがある。そのため、停電により地震検出手段５および油圧制御手段６に電気が供給されなくなると電気的な作動ができなくなってしまう。
【００６６】
本実施形態の津波用および高潮用フラップゲート１では、停電により電気の供給が遮断されると、電磁弁６５のソレノイドの電磁力が喪失し、弁体６８を閉モードで保持していた保持力が解除される。このとき付勢部材６９は、図１１に示すように、付勢力により電磁弁６５の弁体６８を閉モードの状態から開モードとなる方向に移動させる。これにより、油圧シリンダー４の先端側油室４５と後端側油室４６とが連通され、配管路６４が開放される。その他は弁開閉制御装置６６によって配管路６４が開放される場合と同様であり、油圧シリンダー４にかかる油圧が解除され、図１５に示すように、扉体３はその自重によって開口部１１を閉鎖する。
【００６７】
このように、本実施形態の津波用および高潮用フラップゲート１では、停電により電気の供給が遮断されても、自動的に開口部１１を閉鎖することができる。
【００６８】
次に、故障や不具合などの何等かの原因で電磁弁６５による配管路６４の開放が行われなかった場合、所定の震度未満の地震によって津波が発生した場合、または地震の有無にかかわらず高潮が発生した場合について説明する。大きな地震が発生し、通電はしているものの、地震検出手段５、油圧制御手段６および電磁弁６５の故障や不具合等により、前記電磁弁６５の弁体６８が自動的に開モードにならないことが考えられる。また、震源地が遠いと震度が所定の震度未満であったとしても津波が発生することもある。さらには、地震の有無にかかわらず高潮が発生することもある。
【００６９】
そこで、本実施形態の津波用および高潮用フラップゲート１では、配管路開放ユニット９が、津波や高潮によって上昇した外水の水位にともない配管路６４を自動的に開放する。具体的には、フロート管９５が、導水管９４を介して外水を内部に流れ込ませる。フロート管９５内の水位は同水位になるため、津波により外水側の水位が上昇すると管内の水位も合わせて上昇する。フロート９３は、水位の上昇とともにその浮力によって上昇する。本実施形態におけるフロート９３は、滑車９６を介してウェイト９７が設けられているため、反応よく水位とともに上昇する。
【００７０】
そして、フロート９３が、所定の水位以上に上昇するとレバー９１に当接し、当該レバー９１を上方に押し上げる。このフロート９３によるレバー９１の操作によって、図１３に示すように、開放弁９２は配管路６４を開放する。その他は弁開閉制御装置６６または付勢部材６９によって配管路６４が開放される場合と同様であり、油圧シリンダー４にかかる油圧が解除され、図１５に示すように、扉体３はその自重によって開口部１１を閉鎖する。
【００７１】
このように、本実施形態の津波用および高潮用フラップゲート１では、何等かの原因で電磁弁６５による配管路６４の開放が行われなかった場合、所定の震度未満の地震によって津波が発生した場合、または地震の有無にかかわらず高潮が発生した場合であっても、自動的に開口部１１を閉鎖することができる。
【００７２】
なお、開口部１１を閉鎖した本実施形態の津波用および高潮用フラップゲート１は、従来のフラップゲートと同様に、上流からの水流による水圧によって開方向に揺動することが可能である。よって、復旧までの間も開口部１１から排水させることができ、内水側（上流側）に排水があふれることはない。
【００７３】
以上のような本実施形態の津波用および高潮用フラップゲート１によれば、以下の効果を奏することができる。
１．通常時には水門１０の開口部１１を全開状態に保持することができるため、開口部１１に漂流物が堆積するのを防ぐことができる。
２．所定の震度以上の地震が発生した場合には、扉体３自身の重量バランスによって自動的に閉鎖することができるため、地震による津波が発生しても逆流を防ぎ、被害を抑制することができる。
３．作動速度の速い電磁弁６５によって配管路６４を一気に開放することができる。
４．停電により電磁弁６５を電気的に制御できなくなっても、付勢部材６９の付勢力により配管路６４を開放して、開口部１１を自動的に閉させることができる。
５．地震検出手段５や油圧制御手段６等が故障や不具合により配管路６４の開放ができない場合、所定の震度未満の地震によって津波が発生した場合、または地震の有無にかかわらず高潮が発生した場合であっても、津波や高潮による水位の上昇に応じて自動的に配管路６４を開放して、開口部１１を自動的に閉させることができる。
【００７４】
なお、本発明に係る津波用および高潮用フラップゲートは、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、本実施形態におけるウェイトアーム３５は、トルクアームとしての機能を兼ね備えているが、扉体ボス部３３あるいは扉体支持軸２２に別途トルクアームを設けてもよい。
【００７５】
また、本実施形態では、左右横長矩形状の大開口を、津波用および高潮用フラップゲート１を２台併設させることによって前記開口部１１全体を閉鎖するようになっているが、これに限定されるものではなく、前記大開口を開閉可能な左右横長矩形状の１枚の扉体本体３１を有する１台の津波用および高潮用フラップゲート１によって前記開口部１１全体を閉鎖するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１  津波用および高潮用フラップゲート
２  扉体支持手段
３  扉体
４  油圧シリンダー
５  地震検出手段
６  油圧制御手段
７  ガイド部材
８  係合ストッパー
９  配管路開放ユニット
１０  水門
１１  開口部
２１  扉体支持ユニット
２２  扉体支持軸
２３  軸受ブラケット
２４  スペーサー
２５  先端部
２６  挿通孔
３１  扉体本体
３２  軸受
３３  扉体ボス部
３４  支持アーム
３５  ウェイトアーム
３６  補強枠
３７  扉体用フロート
３８  バランスウェイト
４１  ピストンロッド
４２  シリンダーケース
４３  ピストン部
４４  ロッド部
４５  先端側油室
４６  後端側油室
４７  先端軸
４８  ガイドローラ
６１  油圧ポンプ
６２  切換用電磁弁
６３  作動油タンク
６４  配管路
６５  電磁弁
６６  弁開閉制御装置
６７  切換用弁体
６８  弁体
６９  付勢部材
７０  油圧ユニット
７１  パイロットチェックバルブ
９１  レバー
９２  開放弁
９３  フロート
９４  導水管
９５  フロート管
９６  滑車
９７  ウェイト
【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】
2019027216.tif 000011
【図１０】
2019027216.tif 000012
【図１１】
2019027216.tif 000013
【図１２】
2019027216.tif 000014
【図１３】
2019027216.tif 000015
【図１４】
2019027216.tif 000016
【図１５】
2019027216.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月8日(2018.8.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
津波による逆流を防止するため地震発生時に水門の開口部を閉鎖する津波用および高潮用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支持軸周りに揺動自在に支持されているとともに上方向に延出させたウェイトアームを備える扉体と、
前記ウェイトアームに支持されているとともに前記扉体が前記開口部を閉鎖または僅かに開口するように扉体全体の重量バランスを調整するバランスウェイトと、
その先端部を前記ウェイトアームに係合させて前記扉体を開閉させる油圧シリンダーと、
所定の震度以上の地震の発生を検出する地震検出手段と、
前記油圧シリンダーに供給される作動油の油圧を制御する油圧制御手段と
を有しており、
前記油圧制御手段は、通常時に前記油圧シリンダーを収縮制御して前記ウェイトアームを内水側に引っ張ることにより前記扉体を全開状態に保持するとともに、前記地震検出手段が所定の震度以上の地震を検出した場合に前記油圧シリンダーに前記作動油を供給する配管路を自動的に開放して前記油圧シリンダーにかかる油圧を解除し、前記扉体を前記重量バランスによって閉鎖状態にさせる、前記津波用および高潮用フラップゲート。
【請求項２】
前記油圧制御手段は、前記配管路を開閉する電磁弁と、この電磁弁の開閉を制御する弁開閉制御装置と、前記電磁弁を開方向に付勢する付勢部材とを有しており、通電中には、前記弁開閉制御装置が前記電磁弁を閉状態に保持し、停電が発生した場合には、前記弁開閉制御装置による前記電磁弁の保持力が解除されるとともに、前記付勢部材が開方向の付勢力によって前記電磁弁を開状態にして前記配管路を開放する、請求項１に記載の津波用および高潮用フラップゲート。
【請求項３】
前記扉体支持軸とこの扉体支持軸の両端を固定する軸受ブラケットとを有する扉体支持ユニットを少なくとも３つ以上有しているとともに、それぞれの扉体支持軸が互いに同軸線上に配置されており、
前記扉体は、前記水門の開口部を閉鎖しうる扉体本体と、前記各扉体支持軸のそれぞれに滑り軸受または転がり軸受を介して回動自在に軸支されている複数の扉体ボス部と、これらの各扉体ボス部に固定されているとともに前記扉体本体を支持している複数の支持アームとを有しており、前記扉体が複数の前記扉体支持ユニットによって多点支持されてなる、請求項１または請求項２に記載の津波用および高潮用フラップゲート。