(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重力以外の外力が加わらない状態で水門の開口部を開口する重量バランスで支持されている扉体を備えたフラップゲートにおける水密構造体であって、
前記扉体が前記水門を閉鎖している状態において前記扉体の下端縁部と前記水門の底面との間に隙間を設け、流水方向に揺動して前記隙間を開閉する隙間開閉部材と、
この隙間開閉部材を外水側に持ち上げて開状態に操作する開操作補助手段と、を有する、フラップゲート用水密構造体。
【請求項２】
開状態に保持されている前記隙間開閉部材を、水没時の浮力によって閉状態に操作する閉操作補助手段を有する、請求項１に記載のフラップゲート用水密構造体。
【請求項３】
前記開操作補助手段が、前記隙間開閉部材の下面に固定されているとともに当該隙間開閉部材よりも内水側に延出されている補助アームと、この補助アームの内水側端部に設置されて前記隙間開閉部材を重量バランスにより外水側に持ち上げて開状態にする開状態保持用ウエイトと、を有する、請求項１または請求項２に記載のフラップゲート用水密構造体。
【請求項４】
閉操作補助手段が、前記補助アームの内水側端部に設置されており、水没時の浮力によって前記隙間開閉部材を内水側に引き寄せて前記水門開口部の戸当たりに密接させる密接用フロートを備える、請求項３に記載のフラップゲート用水密構造体。
【請求項５】
閉操作補助手段が、前記補助アームの内水側端部に連結されている連結部材と、この連結部材の他端に連結されているとともに前記扉体の内水側面に上下動可能に設けられており、水没時の浮力による上昇にともない前記補助アームの内水側端部を引き上げて前記隙間開閉部材を内水側に引き寄せて前記水門開口部の戸当たりに密接させる密接用フロートと、を備える、請求項３に記載のフラップゲート用水密構造体。
【請求項６】
前記開操作補助手段が、上下動可能な昇降ウエイトと、この昇降ウエイトの自重による重力方向の張力を持ち上げ方向に変換する方向変換機構を介して前記隙間開閉部材を外水側に持ち上げて開状態に操作する持ち上げ操作部と、を有する、請求項１または請求項２に記載のフラップゲート用水密構造体。
【請求項７】
前記昇降ウエイトが、水没時の浮力によって水位上昇にともない上昇する浮揚機能を備える、請求項６に記載のフラップゲート用水密構造体。
【請求項８】
前記持ち上げ操作部が、揺動可能に支持されているとともに一端部に前記昇降ウエイトが設けられたシーソー部と、このシーソー部の他端部と前記隙間開閉部材とを連結して当該隙間開閉部材を外水側に持ち上げる持ち上げ連結部と、を有する、請求項６または請求項７に記載のフラップゲート用水密構造体。
【請求項９】
前記持ち上げ連結部が、剛体により構成されており、前記昇降ウエイトの水没時の浮力によって前記隙間開閉部材を閉状態に操作する閉操作補助手段としても機能する、請求項８に記載のフラップゲート用水密構造体。
【請求項１０】
重力以外の外力が加わらない状態で水門の開口部を開口する重量バランスで支持されている扉体を備えたフラップゲートであって、前記扉体には請求項１から請求項９のいずれかに記載のフラップゲート用水密構造体が備えられてる、前記フラップゲート。
【請求項１１】
前記フラップゲートにおける戸当たりには、左右の側部戸当たりの下端隅部に前記隙間開閉部材と当接する隙間開閉部材受け部が設けられている、請求項１０に記載のフラップゲート。
【請求項１２】
前記フラップゲートにおける戸当たりには、下部戸当たりの上面に沿って外水側に連続的に延出形成されるとともに、その上面が平滑に形成されている揺動部損傷防止部材が設けられている、請求項１０または請求項１１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、水門の開口部を開閉する扉体の下端縁部と水門の底面との間の隙間を開閉することのできるフラップゲート用水密構造体およびこれを備えたフラップゲートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、河川・湖・海岸などに設置される樋門や水門には、洪水や高潮などによる逆流を防止するためのゲートが設けられている。このような水門の開口部を開閉するゲートの一例として、扉体を上方に引き上げることで前記水門開口部を開口する引き上げ式ゲートがある。一般的に扉体の昇降には、ラック式の昇降機が用いられている。通常時は、前記水門開口部を開口させておき、内水側から流れる水を外水側へ排水する。外水側の水位が上昇し、内水側への逆流が生じる場合は、操作員が水門へと出向き閉鎖操作を行う。一方、外水側の水位が低くなれば、再び水門の開口操作を行う。このように、引き上げ式ゲートは、水位に応じた操作が必要であり、操作にかかる人員確保等が問題となっている。【０００３】
これに対し、本願出願人はこれまでに、内水側および外水側の水位に応じて、水門開口部を自動的に開閉することのできるフラップゲートを開発し特許権を得ている（特許文献１）。このフラップゲートを設置する水門開口部には、扉体の内水側面に設置された水密ゴムと密接して水密性を確保するための矩形状の戸当たりが設置されている。この場合、前記水門開口部の底面には戸当たりを設置するために、外水側が一段低くされる段差（「敷段差」ともいう。）が設けられる。そしてフラップゲートは、扉体を数度〜十数度程度、傾斜させた状態にすることで前記敷段差の戸当たり面と前記扉体との間に隙間を構成し、内水側からの排水をスムーズに行うようになっている。【０００４】
このようなフラップゲートの利点に着目し、近年では、引き上げ式ゲートの問題点を解消するため、前記フラップゲートへの改修を行うニーズが高まっている。【０００５】
ところが、引き上げ式ゲートが設置されていた水門開口部の底面はフラットな状態であり、敷段差は設けられていない。このため、フラップゲートを敷段差のない水門に設置し、敷段差がある場合と同様に扉体を数度〜十数度傾斜させた場合、前記扉体の下端と水門開口部の底面との間の隙間が僅かしか形成されない。このため内水側の水位が低い状態でも排水を妨げるおそれがある。一方、扉体の傾斜角度を大きくして底面との隙間を大きくする方法も考えられるが、外水側の水位が上昇して逆流が生じる状況においては、前記扉体が水圧で自動的に閉鎖するために必要な水位も高くなる。つまり、外水側の水圧によって自動的に閉鎖する反応が遅くなる。そこで、従来、引き上げ式ゲートからフラップゲートへの改修工事では、フラップゲートの設置とともに、水門側に敷段差を設ける工事が必要になっている。【０００６】
このようなフラップゲートに改修する際の技術的課題を解決すべく、本願出願人は以前に、敷段差のない水門において、扉体よりも外水側に設置された外部フロートの重量で扉体を大きく持ち上げ、水位の上昇にともなう浮力によって扉体をスムーズに閉鎖することのできるフラップゲートを開発し特許権を得ている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３５００３８８号公報
【特許文献２】特許第５９０５１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に記載された発明においても水門の設置場所や周辺環境、水門の構造などによって、外部フロートの設置が困難な場合がある。従って、敷段差がなく、しかも外部フロートの設置が困難な場合であっても設置することのできる新たなフラップゲートを開発すべき必要性が生じていた。【０００９】
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、重力以外の外力が加わらない状態において、敷段差を設けなくても扉体と水門開口部の底面との間の隙間を大きく取ることができるとともに、閉鎖時には水門開口部との水密性を確保することのできる、フラップゲート用水密構造体およびこれを備えた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】
【００１０】
本発明に係るフラップゲート用水密構造体は、敷段差を設けなくても扉体と水門開口部の底面との間に隙間を設け、閉鎖時には水門開口部との水密性を確保するという課題を解決するために、重力以外の外力が加わらない状態で水門の開口部を開口する重量バランスで支持されている扉体を備えたフラップゲートにおける水密構造体であって、前記扉体が前記水門を閉鎖している状態において前記扉体の下端縁部と前記水門の底面との間に隙間を設け、流水方向に揺動して前記隙間を開閉する隙間開閉部材と、この隙間開閉部材を外水側に持ち上げて開状態に操作する開操作補助手段とを有する。【００１１】
また、本発明の一態様として、浮力を用いて開状態に保持されている隙間開閉部材の閉操作を自動的に行うという課題を解決するために、前記開操作補助手段により開状態に保持されている前記隙間開閉部材を、水没時の浮力によって閉状態に操作する閉操作補助手段を有するようにしてもよい。【００１２】
さらに、本発明の一態様として、隙間開閉部材に設けられた補助アームによって前記隙間開閉部材を開状態に保持するという課題を解決するために、前記開操作補助手段が、前記隙間開閉部材の下面に固定されているとともに当該隙間開閉部材よりも内水側に延出されている補助アームと、この補助アームの内水側端部に設置されて前記隙間開閉部材を重量バランスにより外水側に持ち上げて開状態にする開状態保持用ウエイトとを有するようにしてもよい。【００１３】
また、本発明の一態様として、隙間開閉部材の閉状態における水密性能を向上させるという課題を解決するために、前記閉操作補助手段が、前記補助アームの内水側端部に設置されており、水没時の浮力によって前記隙間開閉部材を内水側に引き寄せて前記水門開口部の戸当たりに密接させる密接用フロートを備えていてもよい。【００１４】
さらに、本発明の一態様として、隙間開閉部材の閉状態における水密性能を向上させるという課題を解決するために、前記閉操作補助手段が、前記補助アームの内水側端部に連結されている連結部材と、この連結部材の他端に連結されているとともに前記扉体の内水側面に上下動可能に設けられており、水没時の浮力による上昇にともない前記補助アームの内水側端部を引き上げて前記隙間開閉部材を内水側に引き寄せて前記水門開口部の戸当たりに密接させる密接用フロートとを備えていてもよい。【００１５】
また、本発明の一態様として、隙間開閉部材に設けられた上下動可能な昇降ウエイトによって前記隙間開閉部材を開状態に保持するという課題を解決するために、前記開操作補助手段が、上下動可能な昇降ウエイトと、この昇降ウエイトの自重による重力方向の張力を持ち上げ方向に変換する方向変換機構を介して前記隙間開閉部材を外水側に持ち上げて開状態に操作する持ち上げ操作部とを有するようにしてもよい。【００１６】
さらに、本発明の一態様として、開状態に保持された隙間開閉部材を浮力により閉状態にし易くするという課題を解決するために、前記昇降ウエイトが、水没時の浮力によって水位上昇にともない上昇する浮揚機能を備えていてもよい。【００１７】
また、本発明の一態様として、隙間開閉部材に設けられた上下動可能な昇降ウエイトによって前記隙間開閉部材を開状態に保持するという課題を解決するために、前記持ち上げ操作部が、揺動可能に支持されているとともに一端部に前記昇降ウエイトが設けられたシーソー部と、このシーソー部の他端部と前記隙間開閉部材とを連結して当該隙間開閉部材を外水側に持ち上げる持ち上げ連結部とを有するようにしてもよい。【００１８】
さらに、本発明の一態様として、隙間開閉部材の閉状態における水密性能を向上させるという課題を解決するために、前記持ち上げ連結部が、剛体により構成されており、前記昇降ウエイトの水没時の浮力によって前記隙間開閉部材を閉状態に操作する前記閉操作補助手段としても機能するようにしてもよい。【００１９】
本発明に係るフラップゲートは、敷段差を設けなくても扉体と水門開口部の底面との間に隙間を設け、閉鎖時には水門開口部との水密性を確保するという課題を解決するために、重力以外の外力が加わらない状態で水門の開口部を開口する重量バランスで支持されている扉体を備えたフラップゲートであって、前記扉体には請求項１から請求項９のいずれかに記載のフラップゲート用水密構造体が備えられてる。【００２０】
また、本発明の一態様として、扉体の閉鎖時の水密性能を確保するという課題を解決するために、前記フラップゲートにおける戸当たりには、左右の側部戸当たりの下端隅部に前記隙間開閉部材と当接する隙間開閉部材受け部が設けられていてもよい。【００２１】
さらに、本発明の一態様として、砲水等の流水が外水側から押し寄せた場合の隙間開閉部材の損傷を抑制するという課題を解決するために、前記フラップゲートにおける戸当たりには、下部戸当たりの上面に沿って外水側に連続的に延出形成されるとともに、その上面が平滑に形成されている揺動部損傷防止部材を有していてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、重力以外の外力が加わらない状態において、敷段差を設けなくても扉体と水門開口部の底面との間の隙間を大きく取ることができるとともに、閉鎖時には水門開口部との水密性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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正面側斜視図である。
【図２】本第一実施形態のフラップゲートにおいて保護カバーを外した状態を示す正面側斜視図である。
【図３】本第一実施形態のフラップゲートが水門の開口部を閉鎖した状態を示す側断面図である。
【図４】本第一実施形態における扉体を内水側からみた状態を示す斜視図である。
【図５】本第一実施形態における昇降ウエイトの自重によって隙間開閉部材を開状態に操作している状態を示す正面図である。
【図６】本第一実施形態における昇降ウエイトの水没時の浮力によって隙間開閉部材を閉状態に操作している状態を示す正面図である。
【図７】本第一実施形態における戸当たりを示す斜視図である。
【図８】本第一実施形態における昇降ウエイトの自重によって隙間開閉部材を開状態に操作している状態を示す側面図である。
【図９】本第一実施形態における扉体が内水側の水圧により大きく開口している状態を示す側面図である。
【図１０】本第一実施形態における扉体が外水側から受ける水圧により水門を閉鎖している状態を示す側面図である。
【図１１】本第一実施形態における昇降ウエイトの水没時の浮力によって隙間開閉部材を閉状態に操作している状態を示す側面図である。
【図１２】本発明に係るフラップゲートの第二実施形態における扉体および隙間開閉部材を示す側面図である。
【図１３】本第二実施形態のフラップゲートにおける扉体およびフラップゲート用水密構造体を示す背面図である。
【図１４】本第二実施形態のフラップゲートが（ａ）扉体が初期開度で傾斜している状態、（ｂ）扉体が戸当たりに密接している状態および（ｃ）さらに隙間開閉部材が隙間開閉部材受け部に密接している状態を示す側面図である。
【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右側面図である。
【図１６】本第三実施形態のフラップゲートを示す背面図（内水側から見た図）である。
【図１７】本第三実施形態のフラップゲートにおける扉体が閉じた状態を示す右側面図である。
【図１８】本発明に係るフラップゲートの第四実施形態を示す正面図である。
【図１９】本第四実施形態のフラップゲートを示す側面図である。
【図２０】本発明に係るフラップゲートの第五実施形態を示す斜視図である。
【図２１】本第五実施形態における戸当たりを示す右側面図である。
【図２２】隙間開閉部材受け部を（ａ）凹型湾曲状、（ｂ）凸型湾曲状および（ｃ）段状とした実施形態を示す右側面図である。
【図２３】隙間開閉部材の下部戸当たりと接する先端を（ａ）平面状、（ｂ）円弧状、（ｃ）膨出させた円弧状および（ｄ）中空状とした実施形態を示す右側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係るフラップゲート用水密構造体およびこれを備えた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。
【００２５】
本第一実施形態のフラップゲート１は、軸支された扉体の重量バランスおよび水圧によって水門１００の開口部２００の開閉を自動的に行うものであり、図１ないし図３に示すように、前記開口部２００を開閉する扉体２と、この扉体２を支持する扉体支持アーム３と、この扉体支持アーム３を連結させて前記扉体２を揺動自在に支持する揺動支持軸４と、この揺動支持軸４に連結されるウエイトアーム５と、このウエイトアーム５の上端に設けられるバランスウエイト６と、前記扉体２と戸当たり８との水密を確保するフラップゲート用水密構造体７Ａと、前記水門１００の開口部２００に設置される戸当たり８とを有する。以下、各構成について詳細に説明する。
【００２６】
扉体２は、水門１００の開口部２００を開閉する扉であり、本第一実施形態では、前記開口部２００の形状に合わせて矩形状に形成されている。この扉体２は、前記開口部２００を閉鎖可能にするため左右幅は前記開口部２００の左右幅よりも大きく形成されている。上端側は、前記開口部２００を閉鎖する状態において前記開口部２００の上方縁部より上側に位置するように支持されている。一方、下端側は、図３に示すように、前記開口部２００を閉鎖した状態において、水門１００の底面３００との間に隙間Ｃを設けるように支持されている。
【００２７】
扉体支持アーム３は、扉体２を支持するアームであり、本第一実施形態では、２本の扉体支持アーム３，３が前記扉体２の外水側面２２から連続して上方に延出するように設けられている。
【００２８】
揺動支持軸４は、扉体２を流水方向に揺動自在に支持するための軸であり、本第一実施形態では、水門開口部２００の上方に設置された軸受けに回動自在に設けられている。この揺動支持軸４には、扉体支持アーム３が固定されており、前記扉体支持アーム３に支持された扉体２を揺動自在に支持している。
【００２９】
ウエイトアーム５は、上端にバランスウエイト６を設置するためのアームであり、本第一実施形態では、揺動支持軸４を基端として扉体支持アーム３とは逆方向に延出されている。
【００３０】
バランスウエイト６は、扉体２の初期開度を設定する重量バランスを調整するためのものであり、ウエイトアーム５の上端に設置されている。本第一実施形態におけるバランスウエイト６は、扉体２を１０度の初期開度でバランスさせる重さに調整されている。ここで初期開度とは、重力以外の外力が加わらない状態でバランスしたときの戸当たり８に対する扉体２の角度である。初期開度を設定することで、外水側の水位が低く、内水側への逆流の生じない通常時において、後述する隙間開閉部材７２の下端縁部と水門１００の底面３００との間に設ける隙間ｃを大きくして、内水側からの排水が行われるようになっている。なお、初期開度は、特に限定されるものではなく、前記隙間開閉部材７２の形状や内水側からの排水量、排水時の水位などに応じて、５度〜２０度程度が好ましく、８度〜１５度がより好ましく、本第一実施形態では、１０度に設定されている。
【００３１】
なお、扉体２を支持する重量バランスは、バランスウエイト６を用いずに扉体２の重心位置と支持位置との位置関係によって水門の開口部を開口する重量バランスに調整してもよい。
【００３２】
フラップゲート用水密構造体７Ａは、水門開口部２００の閉鎖時に当該水門開口部２００に設置された戸当たり８に密接して水密性を確保するものである。本第一実施形態のフラップゲート用水密構造体７Ａは、図１ないし図４に示すように、扉体２の内水側面２１の外周縁に沿ってフレーム状に形成されたフレーム部７１と、前記扉体２の下端縁部２３と前記水門１００の底面３００との間に設けた隙間Ｃを開閉する隙間開閉部材７２と、この隙間開閉部材７２を外水側に持ち上げて開状態に操作する開操作補助手段７３と、この開操作補助手段７３により開状態に保持されている前記隙間開閉部材７２を水没時の浮力によって閉状態に操作する閉操作補助手段７４とを有する。
【００３３】
フレーム部７１は、主に、戸当たり８における上部戸当たり８１および左右の側部戸当たり８２，８２に密接して水門開口部２００の上端部および左右の側端部との水密を確保するものである。本第一実施形態におけるフレーム部７１は、図４に示すように、扉体２の内水側面２１の外周縁に沿った矩形フレーム状に形成されている。上部および左右側部は、上部戸当たり８１および左右の側部戸当たり８２に密接して水密を確保できるように、断面形状がＰ字状に形成された、いわゆるＰ型ゴムによって形成されている。また、フレーム部７１の下部は、隙間開閉部材７２を固定する固定部７１１として構成され、扉体２の下端縁に沿って水平状に形成されている。このフレーム部７１は、複数のボルト孔７１２を有しており、ボルトとナットを用いて扉体２の内水側面２１に締結固定されている。
【００３４】
隙間開閉部材７２は、開口部２００の閉鎖時に扉体２の下端縁部２３と水門１００の底面３００との間に設けた隙間Ｃを開閉するものである。本第一実施形態における隙間開閉部材７２は、図３に示すように、フレーム部７１の下端縁部から下方に延出するように形成されている。よって、隙間開閉部材７２は、フレーム部７１を扉体２に固定した場合に前記扉体２の下端縁部２３に配置されるようになっている。この隙間開閉部材７２は、水圧などの外力を受けると自らの弾性力によりフレーム部７１側を基点として流水方向に揺動可能に構成されている。
【００３５】
隙間開閉部材７２は、主に、天然ゴムや合成ゴムで構成されているところ、これらに炭素材や繊維材等を適宜添加、または混合したゴム素材で構成されることが好ましい。ただし、これらに限定されるものではなく、柔軟性や弾力性を備え、戸当たり８と密接することで水密を確保可能な素材から適宜選択してもよい。また、隙間開閉部材７２は弾性変形するものに限定する必要はなく、開操作補助手段７３および閉操作補助手段７４によって隙間Ｃの開閉操作ができればよい。
【００３６】
なお、隙間開閉部材７２は、フレーム部７１と同一素材により連続する一体物として形成してもよく、同一素材や別素材にかかわらず別体の部材として形成し、ボルトとナットなどで締結固定したり、接着材により接着固定したりして、両者の組合せにより一体的に構成してもよい。また、隙間開閉部材７２は、図示しないが、フレーム部７１側の基点にヒンジ（蝶番）等を設けて流水方向に揺動可能に構成してもよい。さらに、隙間開閉部材７２は、重力以外の外力が加わらない状態において、外水側に開いた開状態に保持可能な弾性力を備えていてもよい。
【００３７】
開操作補助手段７３は、隙間開閉部材７２を外水側に持ち上げて開状態に操作するものである。本第一実施形態における開操作補助手段７３は、上下動可能な昇降ウエイト７３１と、この昇降ウエイト７３１の自重による重力方向の張力を持ち上げ方向に変換する方向変換機構を介して前記隙間開閉部材７２を外水側に持ち上げて開状態に操作する持ち上げ操作部７３２とを有する。
【００３８】
昇降ウエイト７３１は、扉体２に対して上下動可能なウエイトであり、本第一実施形態では、図２に示すように、扉体２の外水面側に左右対称に２つ配置される。本第一実施形態における昇降ウエイト７３１は、水没時の浮力によって水位上昇にともない上昇する浮揚機能を備えている。具体的には、鋼板によって中空の箱状に形成された外装材と、この外装材の内部に収容され水没時に浮力を発生させやすい発泡スチロール等からなる内装材とから構成されている。また、当該昇降ウエイト７３１は次に説明する持ち上げ操作部７３２によって上下動可能に支持されている。
【００３９】
なお、昇降ウエイト７３１の形状は特に限定されるものではなく、昇降可能な形状から適宜選択してもよい。また、昇降ウエイト７３１の設置数は２つに限定されるものでなく、隙間開閉部材７２の開閉操作に必要な重量および浮力が得られる１つ以上の設置数から適宜選択してもよい。
【００４０】
持ち上げ操作部７３２は、昇降ウエイト７３１の自重による重力方向の張力を持ち上げ方向に変換するものであり、本第一実施形態では、方向変換機構として作用するシーソー部７３３と、このシーソー部７３３と隙間開閉部材７２とを連結する持ち上げ連結部７３４とを有する。
【００４１】
シーソー部７３３は、扉体２の外側面に対して垂直に設けられた支持軸７３５周りに揺動可能なものであり、一端部には昇降ウエイト７３１が固定されている。前記昇降ウエイト７３１に浮力が発生していない場合、図５に示すように、シーソー部７３３は昇降ウエイト７３１の自重による重力方向の張力によって当該昇降ウエイト７３１を固定している側に傾くことで、他端側を持ち上げるようになっている。
【００４２】
持ち上げ連結部７３４は、シーソー部７３３の支持軸７３５を挟んで昇降ウエイト７３１とは逆側の他端部と、隙間開閉部材７２の外水側とを連結するものである。つまり、持ち上げ連結部７３４は、シーソー部７３３を介することで前記昇降ウエイト７３１の自重の重力方向の張力を前記隙間開閉部材７２に伝達し、当該隙間開閉部材７２を持ち上げる。
【００４３】
また、本第一実施形態における持ち上げ連結部７３４は、剛体により構成されることにより、昇降ウエイト７３１および持ち上げ操作部７３２は閉操作補助手段７４としても機能する。閉操作補助手段７４は、開操作補助手段７３により開状態に保持されている隙間開閉部材７２を、水没時の浮力によって閉状態に操作するものである。つまり、本第一実施形態では、図６に示すように、昇降ウエイト７３１が水没する時に発生する浮力によりシーソー部７３３の昇降ウエイト７３１側が上昇することにより、持ち上げ連結部７３４側が下降する。このとき持ち上げ連結部７３４が可撓性のない剛体により構成されていることで、昇降ウエイト７３１における浮力が前記隙間開閉部材７２を閉方向に揺動させる。そして、前記隙間開閉部材７２を戸当たり８に押し付けることにより前記戸当たり８との水密性能を高めるようになっている。
【００４４】
また、本第一実施形態における昇降ウエイト７３１および持ち上げ操作部７３２には、浮遊物や塵などが付着して重量バランスなどが崩れるのを防止するため、図１に示すように、扉体２の外水側に保護カバー７５が設けられている。
【００４５】
なお、昇降ウエイト７３１および持ち上げ操作部７３２は、隙間開閉部材７２の自重や水圧により戸当たり８との水密性能が確保できる場合には、持ち上げ連結部７３４は可撓性を有するワイヤーやロープにより構成されていてもよい。
【００４６】
戸当たり８は、フラップゲート用水密構造体７Ａと密接することにより開口部２００の水密状態を確保するためのものであり、前記開口部２００に設置される。本第一実施形態における戸当たり８は、図７に示すように、水門開口部２００の上縁部に沿って水平状に形成される上部戸当たり８１と、前記水門開口部２００の左右縁部に沿って形成される左右の側部戸当たり８２と、前記水門１００の底面３００に沿って形成されているとともに左右の側部戸当たり８２から外水側に延設される下部戸当たり８３と、左右の側部戸当たり８２の下端隅部に傾斜状に設けられる隙間開閉部材受け部８４とを有する。
【００４７】
上部戸当たり８１は、フレーム部７１の上部と当接するものであり、水密性を確保するため、外水面側が鉛直面に沿って平坦に形成されている。また、上部戸当たり８１の上部には、揺動支持軸４を軸支する軸受けを設置するための軸受け台８１１が設けられている。
【００４８】
側部戸当たり８２は、フレーム部７１の側部と当接するものであり、上部戸当たり８１の左右両端から下方に向けて延設されている。この側部戸当たり８２は、上部戸当たり８１と同様に、水密性を確保するため外水面側が鉛直面に沿って平坦状に形成されている。
【００４９】
下部戸当たり８３は、隙間開閉部材７２の下端と当接するものであり、側部戸当たり８２の下端から外水側に向けて水平状に延設されている。本第一実施形態における下部戸当たり８３は、隙間開閉部材７２の下端との水密性を確保するため、上面が水平面に沿って平坦状に形成されている。そして、図３に示すように、前記上面が露出した状態でかつ水門１００の底面３００と段差ができないように前記水門１００の底面３００に埋設されている。
【００５０】
隙間開閉部材受け部８４は、隙間開閉部材７２と当接するものであり、具体的には、隙間開閉部材７２の左右両端の内水面側と当接するものである。図７に示すように、左右の側部戸当たり８２の下端隅部に傾斜状に設けられている。本第一実施形態における隙間開閉部材受け部８４は、側部戸当たり８２に対して所定の角度で外水側に傾斜しており、その上面が平坦状に形成されている。
【００５１】
次に、本第一実施形態における各構成の作用について説明する。
【００５２】
扉体２は、重力以外の外力が加わらない状態において、バランスウエイト６との重量バランスにより水門１００の開口部２００に対し初期開度に当たる角度で傾斜した状態で支持されている。
【００５３】
このとき開操作補助手段７３は、図５および図８に示すように、隙間開閉部材７２を外水側に持ち上げて開状態に操作する。つまり、昇降ウエイト７３１は自重により重力方向への張力を発生させる。このとき持ち上げ操作部７３２のシーソー部７３３は、方向変換機構として作用し前記重力方向への張力を持ち上げ方向へと変換する。この持ち上げ方向へと変換された力は持ち上げ連結部７３４を介して隙間開閉部材７２を外水側に持ち上げる。
【００５４】
これにより、隙間開閉部材７２は、水門１００の底面３００（下部戸当たり８３）との隙間ｃを大きく保つことが可能になり、下部戸当たり８３と水門１００の底面３００と間に敷段差を設けなくても排水をスムーズに行うことができる。また、敷段差がないため、内水側から流れる土砂やゴミなどが引っ掛かり、滞留するのを防ぐこともできる。
【００５５】
次に、内水側の水位が扉体２の下端よりも高く上昇した場合、図９に示すように、扉体２は排出される水の水圧によって外水方向に押され、傾斜角度が大きくなる。このときバランスウエイト６は、揺動支持軸４を基点として扉体２とは逆方向に位置しており、扉体２の傾斜角度が大きくなると、揺動支持軸４よりも内水側に位置することになるため扉体２を開口させる方向のトルクを発揮させる。よって、扉体２は、単体で支持されている状態よりも少ない水圧で傾斜角度を大きくすることができ、開口面積が大きくなって排水をスムーズにすることができる。
【００５６】
一方、外水側の水位が内水側の水位より上昇した場合、水は水位の低い内水側へ逆流する。扉体２は、逆流する水の水圧によって内水方向に押されて、図１０に示すように、水門開口部２００を閉鎖する。このとき、フラップゲート用水密構造体７Ａのフレーム部７１は、上部戸当たり８１および側部戸当たり８２に密接する。ただし、この状態ではまだ扉体２の下端縁部２３と水門１００の底面３００との隙間Ｃであって、隙間開閉部材７２の下端と下部戸当たり８３との間には隙間ｃがあり外水側から内水側へ水が流れる。よって、隙間開閉部材７２は、当該隙間ｃを流れる水圧を受ける。
【００５７】
また、隙間開閉部材７２は、昇降ウエイト７３１の水没時にはその浮力による持ち上げ方向の力から解放される。よって、隙間開閉部材７２は、図６および図１１に示すように、外水側から受ける水圧によって押されて内水側に揺動する。戸当たり８側に揺動した隙間開閉部材７２の下端は、下部戸当たり８３に密接する。また、その隙間開閉部材７２の左右両端は左右にある隙間開閉部材受け部８４に密接する。これにより、扉体２の下端縁部２３と水門１００の底面３００との間の隙間Ｃが塞がり、外水側から内水側への水の浸入が防止される。
【００５８】
また、本第一実施形態における持ち上げ連結部７３４が、剛体によって構成されているため、昇降ウエイト７３１および持ち上げ操作部７３２が閉操作補助手段７４として機能する。つまり、この水没時の浮力はシーソー部７３３の昇降ウエイト７３１側を持ち上げる。そしてシーソー部７３３は、昇降ウエイト７３１側を持ち上げる力を他端側を押し下げる力に変換する。ここで持ち上げ連結部７３４は、剛体によって構成されているため、押し下げる力が隙間開閉部材７２に伝わる。隙間開閉部材７２は、この押し下げる力によって戸当たり８と密接する力となり、隙間開閉部材７２と戸当たり８との水密性能を高めることができる。
【００５９】
以上のような本第一実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
１．隙間開閉部材７２が開操作補助手段７３により外水側に持ち上げられており、水門１００の開口部２００を開口している状態において前記隙間開閉部材７２と前記水門１００の底面３００との間の隙間ｃを大きくとることができるため、内水側から外水側へ流れる排水をスムーズにすることができる。
２．外水側の水位の上昇に伴って水門開口部２００が自動的に閉鎖された時には、開操作補助手段７３が持ち上げられていた力から解放され、水圧よって隙間開閉部材７２が揺動し、下部戸当たり８３および隙間開閉部材受け部８４に密接するため、内水側への逆流を防止することができる。
３．持ち上げ連結部７３４が、剛体により構成されているため、昇降ウエイト７３１および持ち上げ操作部７３２は閉操作補助手段７４として機能し、昇降ウエイト７３１の水没時の浮力による隙間開閉部材７２を戸当たり８側へと押し下げる力によって隙間開閉部材７２と戸当たり８との水密性能を高めることができる。
【００６０】
次に、本発明の第二実施形態について図面を用いて説明する。なお、前述した第一実施形態で説明した構成と同一または相当する構成については同一の符号を付して再度の説明を省略する。
【００６１】
本第二実施形態のフラップゲート用水密構造体７Ｂは、図１２に示すように、開操作補助手段７３として、隙間開閉部材７２に設けられた補助アーム７３６と、この補助アーム７３６の内水側端部に設置される開状態保持用ウエイト７３７とを有するとともに、閉操作補助手段７４として密接用フロート７４１を備える。
【００６２】
補助アーム７３６は、内水側端部に開状態保持用ウエイト７３７を設置することにより隙間開閉部材７２を外水側に持ち上げて開状態に操作するためのアームであり、隙間開閉部材７２の下面に固定されているとともに当該隙間開閉部材７２よりも内水側に延出されている。本第二実施形態における補助アーム７３６は、図１２および図１３に示すように、断面がＬ字状に形成されている２本のＬ字アングル材からなり、左右対称位置に設置されている。
【００６３】
開状態保持用ウエイト７３７は、補助アーム７３６の内水側端部に設置されており、前記内水側端部を自重より押し下げる力によって隙間開閉部材７２を外水側に持ち上げるためのものである。本第二実施形態における開状態保持用ウエイト７３７は、補助アーム７３６に架設可能な長さの板状に形成されており、補助アーム７３６の内水側端部に設置する枚数を調整することで、隙間開閉部材７２を外水側に持ち上げる角度を調整できるようになっている。なお、開状態保持用ウエイト７３７は、その形状や素材等を特に限定されるものではなく、適宜変更・選択してもよい。
【００６４】
密接用フロート７４１は、水没時の浮力によって補助アーム７３６の内水側端部を引き上げて隙間開閉部材７２を内水側に引き寄せて水門開口部２００の戸当たり８に密接させるためのものである。密接用フロート７４１は、水没時に浮力を発生させやすい発泡スチロール等の素材からなり、本第二実施形態では、図１２および図１３に示すように、左右に設けられた補助アーム７３６に架設可能な長さの板状に形成されている。そして、開状態保持用ウエイト７３７とともに補助アーム７３６の内水側端部に設置されている。
【００６５】
次に、本第二実施形態における各構成の作用について説明する。
【００６６】
隙間開閉部材７２は、図１４（ａ）に示すように、下面に設けられた補助アーム７３６およびその内水側端部に設けられた開状態保持用ウエイト７３７や密接用フロート７４１との重量バランスによって、当該隙間開閉部材７２を外水側に持ち上げた状態で保持される。
【００６７】
外水側の水位が内水側の水位より上昇した場合、扉体２は、逆流する水の水圧によって内水方向に押されて、図１４（ｂ）に示すように、水門開口部２００を閉鎖する。そして、隙間開閉部材７２は外水側から内水側へと流れる水圧を受ける。
【００６８】
また、内水側の水位が上昇して密接用フロート７４１が水没すると、密接用フロート７４１に浮力が生じる。この密接用フロート７４１の浮力は、補助アーム７３６の内水側端部を上方に引き上げる。
【００６９】
補助アーム７３６では、内水側端部が引き上げられることにより、隙間開閉部材７２の外水側端部を下方に押し下げる。つまり、隙間開閉部材７２を閉状態に揺動する力が発揮される。
【００７０】
隙間開閉部材７２は、水圧および密接用フロート７４１の浮力によって内水側に押されて揺動し、下部戸当たり８３および隙間開閉部材受け部８４と密接し、扉体２の下端縁部２３と水門１００の底面３００との隙間Ｃを閉鎖する。このとき密接用フロート７４１は、浮力によって隙間開閉部材７２を内水側に引き寄せるため、隙間開閉部材７２と下部戸当たり８３および隙間開閉部材受け部８４との密接度は高まる。扉体２の閉鎖時には、内水面側の水位が上昇にともない、外水側との水圧差が小さくなって隙間開閉部材７２を内水側に押す水圧が弱まるが、当該密接用フロート７４１の浮力によって弱まる密接度を補うことができる。
【００７１】
以上のような本第二実施形態によれば、補助アーム７３６の内水側端部に設けられた開状態保持用ウエイト７３７と隙間開閉部材７２との重量バランスによって、前記隙間開閉部材７２を外水側に持ち上げることができる。また、密接用フロート７４１の浮力によって隙間開閉部材７２を下部戸当たり８３や隙間開閉部材受け部８４に密接させる力を高めることができる。
【００７２】
次に、本発明の第三実施形態について図面を用いて説明する。なお、前述した第一実施形態および第二実施形態で説明した構成と同一または相当する構成については同一の符号を付して再度の説明を省略する。
【００７３】
本第三実施形態のフラップゲート用水密構造体７Ｃは、第二実施形態とは閉操作補助手段７４における密接用フロート７４１の構成が異なるものである。本第三実施形態における密接用フロート７４１は、図１５および図１６に示すように、扉体２の内水側面において上下動可能に設けられている。
【００７４】
具体的に密接用フロート７４１は、矩形板状に形成されている。この矩形状の密接用フロート７４１には、図１６に示すように、左右対称位置に一対の摺動用棒材７４２が下方に延設されている。一方、扉体２の内水面には、前記摺動用棒材７４２を挿通可能な大きさの孔を有する摺動支持部材７４３が固定されており、前記摺動用棒材７４２は前記摺動支持部材７４３によって上下方向に摺動可能に支持されている。
【００７５】
また、密接用フロート７４１の内水面側には、当該内水面側を支持する内水面側支持板７４４が設置されている。この内水面側支持板７４４と扉体２の内水側面との間に形成される空間は浸水可能に構成されており、扉体２の内水面側の水位の上昇とともに、前記空間内の水位も上昇するようになっている。つまり、前記空間内の密接用フロート７４１は、扉体２の内水面側の水位の上昇にともなう浮力により上昇することができるように構成されている。この密接用フロート７４１は、扉体２の内水側面の任意の高さに設置することができ、浮力を発揮させる水位を自由に選択することができるという利点を有する。
【００７６】
また、本第三実施形態における密接用フロート７４１は、連結部材７４５によって補助アーム７３６の内水側端部に連結されている。具体的には、前記連結部材７４５は、ロープやワイヤーなどからなり、一端に補助アーム７３６の内水側端部が連結されているとともに、他端に密接用フロート７４１の前記摺動用棒材７４２の下端部が連結されている。そして、前記密接用フロート７４１に浮力が生じていない状態においては、補助アーム７３６の内水側端部に対して張力がかからないように連結されている。一方、水没時の浮力により密接用フロート７４１が上昇すると、連結部材７４５に張力が生じ、図１７に示すように、補助アーム７３６の内水側端部を引き上げるようになっている。
【００７７】
そして、本第三実施形態における閉操作補助手段７４には、密接用フロート７４１や連結部材７４５、補助アーム７３６等に内水側から流れてきた塵などが引っ掛かり補助アーム７３６の内水側端部を引き上げの妨げとならないように、扉体２の内水面側全体を覆う保護カバー７５が設けられている。
【００７８】
以上のような本第三実施形態によれば、第二実施形態と同様に、密接用フロート７４１の浮力によって補助アーム７３６の内水側端部を引き上げ、隙間開閉部材７２を下部戸当たり８３や隙間開閉部材受け部８４に密接させる力を高めることができる。
【００７９】
次に、本発明の第四実施形態について図面を用いて説明する。なお、前述した第一実施形態ないし第三実施形態で説明した構成と同一または相当する構成については同一の符号を付して再度の説明を省略する。
【００８０】
本第四実施形態における昇降ウエイト７３１は、図１８および図１９に示すように、扉体２の外水側面において上下動可能に設けられている。また、第一実施形態の昇降ウエイト７３１と同様に、水没時の浮力によって水位上昇にともない上昇する浮揚機能を備える。
【００８１】
また、本第四実施形態における持ち上げ操作部７３２は、昇降ウエイト７３１の自重による重力方向の張力を持ち上げ方向に変換する滑車７３８と、前記昇降ウエイト７３１と隙間開閉部材７２とを連結する持ち上げ連結部７３４とを有する。本第四実施形態における持ち上げ連結部７３４は、可撓性を有するワイヤーやロープにより構成されている。
【００８２】
以上のような本第四実施形態によれば、昇降ウエイト７３１に浮力が発生していない場合には、昇降ウエイト７３１の自重による重力方向の張力は、滑車７３８によって隙間開閉部材７２を持ち上げる力となり、前記隙間開閉部材７２を外水側に持ち上げて開状態に操作することができる。よって、内水側から外水側へ流れる排水をスムーズにすることができる。
【００８３】
一方、昇降ウエイト７３１が水没して浮力が発生した場合には、隙間開閉部材７２は外水側に持ち上げられる力から解放され、外水側から内水側への水圧によって隙間開閉部材７２が戸当たり８側に揺動する。これにより隙間開閉部材７２が、扉体２の下端縁部２３と水門１００の底面３００との間の隙間Ｃを閉鎖することで、内水側への逆流を防止することができる。
【００８４】
次に、本発明の第五実施形態について図面を用いて説明する。なお、前述した第一実施形態ないし第四実施形態で説明した構成と同一または相当する構成については同一の符号を付して再度の説明を省略する。
【００８５】
本第五実施形態における戸当たり８は、図２０および図２１に示すように、下部戸当たり８３から下流側に延出形成された揺動部損傷防止部８５を有する。この揺動部損傷防止部８５は、鉄砲水等の流水が内水側および外水側から押し寄せた場合に、扉体２の閉鎖よりも先に揺動した隙間開閉部材７２を当接させるものである。一般的に水門の底面はコンクリート等を打設しただけの粗い面で構成されており、隙間開閉部材７２の先端が直接当接して損傷してしまうと水密を確保するのが困難になる。このため揺動部損傷防止部８５を設けることで鉄砲水等の流水が押し寄せた場合に、隙間開閉部材７２の損傷を防止するようになっている。
【００８６】
本第五実施形態における揺動部損傷防止部８５は、図２１に示すように、その上面が下部戸当たりの上面とほぼ同一面となるように、前記下部戸当たりの上面に沿って外水側に連続的に延出形成されている。また、揺動部損傷防止部８５の上面は、前記下部戸当たりの上面と同様に平滑に形成されている。
【００８７】
以上のような本第五実施形態によれば、隙間開閉部材７２が扉体２の閉鎖よりも前に揺動しても、その先端は揺動部損傷防止部８５に接触し、損傷を防止することができる。
【００８８】
なお、本発明は、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、フラップゲート１には、扉体２を強制的に揺動させる油圧シリンダーなどの駆動装置を設けてもよい。
【００８９】
また、前述した隙間開閉部材受け部８４は、傾斜平面状に形成されており、特に隙間開閉部材７２と密接する面は平坦面に形成されているが、これに限定されるものではなく、隙間開閉部材７２との密接性を確保できる限り、例えば、凹状湾曲面（図２２（ａ））、凸状湾曲面（図２２（ｂ））、段状面（図２２（ｃ））等に任意に形成されていてもよい。また、図示しないが隙間開閉部材７２の密接面も隙間開閉部材受け部８４の形状に応じた形状に形成してもよい。
【００９０】
さらに、下部戸当たり８３と接する隙間開閉部材７２の先端（下端）の形状は、閉鎖時に水門１００の底面３００（下部戸当たり８３）と接する面積が広くなるように、平面状（図２３（ａ））、円弧状（図２３（ｂ））または膨出させた円弧状（図２３（ｃ））に形成したり、弾力性を高めて接する面積が更に広くなるように先端の内部を中空状（図２３（ｄ））に形成してもよい。
【００９１】
また、第二実施形態および第三実施形態の閉操作補助手段７４は、いずれか一方を有する構成に限定されるものではなく、両方を有していてもよい。即ち、図示しないが、補助アーム７３６の内水側端部に直づけされた密接用フロート７４１と、扉体２の内水面側に上下動可能に設けられた密接用フロート７４１とを両方有していてもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１  フラップゲート
２  扉体
３  扉体支持アーム
４  揺動支持軸
５  ウエイトアーム
６  バランスウエイト
７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ  フラップゲート用水密構造体
８  戸当たり
２１  内水側面
２３  下端縁部
７２  隙間開閉部材
７３  開操作補助手段
７４  閉操作補助手段
８２  側部戸当たり
８３  下部戸当たり
８４  隙間開閉部材受け部
８５  揺動部損傷防止部
７３１  昇降ウエイト
７３２  持ち上げ操作部
７３３  シーソー部
７３４  持ち上げ連結部
７３６  補助アーム
７３７  開状態保持用ウエイト
７４１  密接用フロート
７４５  連結部材
１００  水門
２００  開口部
３００  底面
Ｃ  扉体と底面との隙間
ｃ  隙間開閉部材と底面との隙間
【要約】
【課題】  重力以外の外力が加わらない状態において、敷段差を設けなくても扉体と水門開口部の底面との間の隙間を大きく取ることができるとともに、閉鎖時には水門開口部との水密性を確保することのできる、フラップゲート用水密構造体およびこれを備えたフラップゲートを提供する。
【解決手段】  重力以外の外力が加わらない状態で水門１００の開口部２００を開口する重量バランスで支持されている扉体２を備えたフラップゲート１における水密構造体であって、扉体２が水門１００を閉鎖している状態において扉体２の下端縁部２３と水門１００の底面３００との間に隙間Ｃを設け、流水方向に揺動して隙間Ｃを開閉する隙間開閉部材７２と、この隙間開閉部材７２を外水側に持ち上げて開状態に操作する開操作補助手段７３とを有する。【図１】
0006775268.tif 000002
【図２】
0006775268.tif 000003
【図３】
0006775268.tif 000004
【図４】
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【図５】
0006775268.tif 000006
【図６】
0006775268.tif 000007
【図７】
0006775268.tif 000008
【図８】
0006775268.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0006775268.tif 000011
【図１１】
0006775268.tif 000012
【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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【図２３】
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