(57)【要約】【課題】簡単な構成で、容易にかつ確実に排水口に対して扉体を全周にわたって均一に接触させ閉塞することができる水門を提供する。【解決手段】水門１は、排水口２ａの上部に設けられた支持アーム５と、中間部が軸４によって支持アーム５に回動可能に支持され、一端が扉体３の上部に接続された連結部材６と、連結部材６の他端に設けられたバランスウエイト７とを備えている。バランスウエイト７は、水中で浮力を発生させるものにより構成されており、扉体３が連結部材６に対して相対的に揺動可能に支持されている。水位が高くなりバランスウエイト７の浮力によって扉体３が排水口２ａを閉塞するよう連結部材６が回動するときに、扉体３の一部が最初に排水口２ａの端面に接する場合であっても、排水口２ａの下流側の水圧Ｐによって扉体３が排水口２ａに対して押圧され、扉体３が連結部材６に対して相対的に回動する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
内水域から外水域に水を流通させる水路に扉体が揺動可能に設けられており、該扉体が揺動することにより前記水路の排水口を開閉する水門であって、
前記排水口の上部に設けられた支持アームと、
中間部が軸によって前記支持アームに回動可能に支持されるとともに一端が前記扉体を支持する連結部材と、
該連結部材の他端に設けられたバランスウエイトとを備えており、
該バランスウエイトは、水中で浮力を発生させるものにより構成されており、
該バランスウエイトが前記連結部材の他端に設けられていることによって、前記扉体は、水路から排出される水に押圧されない状態で前記排水口を開放し、水路から排出される水に押圧されるとさらに前記排水口を開放するよう揺動され、さらに、前記外水域の水位が排水口よりも上昇した場合に前記バランスウエイトが発生する浮力によって前記扉体が排水口を閉塞するよう揺動されるものにおいて、
前記扉体が前記連結部材に対して相対的に揺動可能に支持されていることを特徴とする水門。
【請求項２】
前記扉体が、その側面の上部に設けられた上部支持軸と、該上部支持軸から下方に所定距離隔てた位置に設けられた下部支持軸とを有しており、
前記連結部材が、前記上部支持軸を中心に回動可能に支持する上部軸穴と、前記上部支持軸を中心として扉体が回動するのに伴って前記下部支持軸が所定の範囲内で移動するのを許容する下部軸穴とを有することを特徴とする請求項１に記載の水門。
【請求項３】
前記下部軸穴が長穴であることを特徴とする請求項２に記載の水門。
【請求項４】
前記水路の排水口と前記扉体との互いに接する面のいずれか一方に、シール部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の水門。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、水門に関し、特に河川や海岸、ダムなどに設置される水門に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
河川や海岸、ダムなどには、水路の上流と下流の水位に応じて扉体を開閉する水門が設けられている。このような水門の従来の技術としては、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示された水門１’は、本願の図２にも示すように、内水域から外水域に水を流通させる水路２に扉体３’が揺動可能に設けられており、この扉体３’が揺動することにより水路２の排水口２ａを開閉するものであって、排水口２ａの上部に設けられた支持アーム５と、中間部が軸４によって支持アーム５に回動可能に支持されるとともに一端が扉体３’の上部に接続された連結部材６’と、この連結部材６’の他端に設けられたバランスウエイト７とを備えており、このバランスウエイト７は、水中で浮力を発生させるものにより構成されており、バランスウエイト７が連結部材６’の他端に設けられていることによって、扉体３’は、水路２の排水口２ａから排出される水に押圧されない状態で排水口２ａを僅かに開放し、水路２ａから排出される水に押圧されるとさらに排水口２ａを開放するよう揺動され、さらに、外水域の水位が排水口２ａよりも上昇した場合にバランスウエイト７が発生する浮力によって扉体３’が排水口２ａを閉塞するよう揺動される構成とされている。
【０００３】
このように構成された水門１’では、水路２を流れる水が少なく扉体３’を押圧しない基準状態では、バランスウエイト７の自重によって扉体３’が水路２の排水口２ａを僅かに開放した状態となっている。したがって、水路２を流れる僅かな量の水は、排水口２ａから下流の外水域に流出することができ、また、流れる水に含まれる塵芥が扉体３と排水口２ａとの間に挟まれることがない。
【０００４】
そして、水路２を流れる水の量が増加して扉体３’を押圧する場合には、その流れる水の水圧によって扉体３’が基準状態から、動力を用いることなく、軸４を中心としてさらに扉体３’が水路２の排水口２ａを開放するよう回動する。このとき、流れる水の水圧に応じて、バランスウエイト７によって扉体３が容易に回動することができる。また、水路２を流れる水の量が減少してその水圧によって扉体３’が押圧されなくなると、動力を用いることなく、直ちに扉体３’は基準位置に復帰することとなる。
【０００５】
一方、図２に示したように、外水域の水位が内水域または水路２内の水位よりも高くなり（つまり、排水口２ａの下流側の水位が上流側の水位よりも高くなり）、バランスウエイト７が浸水すると、動力を用いることなく、連結部材６’の他端に設けられたバランスウエイト７の浮力によって扉体３’が排水口２ａを閉塞するよう軸４を中心として直ちに且つ確実に回動し、排水口２ａの下流側から上流側に逆流するのを確実に防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実用新案登録第３１７１２１３号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の技術においては、連結部材６の一端を扉体３の上部に接続するために、扉体３’と連結部材６の一端とが溶接などにより強固に固定されていた。そのため、扉体３’と連結部材６’の接続角度や、連結部材６’の湾曲形状、および連結部材６’の支持アーム５に支持される位置、あるいは、水路２の排水口２ａ近傍の上面に設けられる支持アーム５の位置が適切でない場合、水路２の排水口２ａよりも外水域の水位が上昇したときに扉体３’が排水口２ａの全周にわたって均一に接触することができず、したがって、排水口２ａを確実に閉塞することができず、その結果、排水口２ａを介して外水域から水路２の内部に水が漏入し、内水域への逆流を確実に防止できないという問題が発生することとなる。
【０００８】
そして、このような問題を回避するためには、水路２の排水口２ａよりも外水域の水位が上昇した閉塞状態のときに扉体３’が排水口２ａの全周にわたって均一に接触するように、連結部材６’の湾曲形状を精度よく成形し、また、扉体３’と連結部材６’を正確な角度で接続したり支持アーム５に連結部材６’を正確な位置で支持させるよう組み立て、さらに、水路２の排水口２ａ近傍の上面に対して支持アーム５を正確な位置に設ける必要がある。
【０００９】
さらにまた、扉体３’が排水口２ａの全周にわたって均一に接触するように、これらの成形精度、組立精度、設置精度に配慮しても、気温変化や扉体の開閉による衝撃、流通する水の水圧などによって連結部材６’や、アーム５、扉体３’などの各構成部材が変形すると、閉塞状態で扉体３’が排水口２ａの全周にわたって均一に接触させることができず、上記問題を回避できなくなる。
【００１０】
本考案は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、容易にかつ確実に
排水口に対して扉体を全周にわたって均一に接触させ閉塞することができる水門を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の水門に係る考案は、上記目的を達成するため、内水域から外水域に水を流通させる水路に扉体が揺動可能に設けられており、該扉体が揺動することにより前記水路の排水口を開閉する水門であって、前記排水口の上部に設けられた支持アームと、中間部が軸によって前記支持アームに回動可能に支持されるとともに一端が前記扉体を支持する連結部材と、該連結部材の他端に設けられたバランスウエイトとを備えており、該バランスウエイトは、水中で浮力を発生させるものにより構成されており、該バランスウエイトが前記連結部材の他端に設けられていることによって、前記扉体は、水路から排出される水に押圧されない状態で前記排水口を開放し、水路から排出される水に押圧されるとさらに前記排水口を開放するよう揺動され、さらに、前記外水域の水位が排水口よりも上昇した場合に前記バランスウエイトが発生する浮力によって前記扉体が排水口を閉塞するよう揺動されるものにおいて、前記扉体が前記連結部材に対して相対的に揺動可能に支持されていることを特徴とする。
請求項２の水門に係る考案は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の考案において、前記扉体が、その側面の上部に設けられた上部支持軸と、該上部支持軸から下方に所定距離隔てた位置に設けられた下部支持軸とを有しており、前記連結部材が、前記上部支持軸を中心に回動可能に支持する上部軸穴と、前記上部支持軸を中心として扉体が回動するのに伴って前記下部支持軸が所定の範囲内で移動するのを許容する下部軸穴とを有することを特徴とする。
請求項３の水門に係る考案は、上記目的を達成するため、請求項２に記載の考案において、前記下部軸穴が長穴であることを特徴とする。
請求項４の水門に係る考案は、上記目的を達成するため、請求項１〜３のいずれか１項に記載の考案において、前記水路の排水口と前記扉体との互いに接する面のいずれか一方に、シール部材が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項１の考案では、一端が扉体を支持するとともに中間部が軸によって支持アームに回動可能に支持された連結部材の他端に、バランスウエイトが設けられている。このバランスウエイトは、扉体と均衡して容易に揺動させるとともに、水中で浮力を発生させ、さらに、扉体が水路から排出される水に押圧されない状態で排水口を僅かに開放した状態に維持するよう機能するものである。そのため、扉体は、動力を用いることなく、バランスウエイトによって水路から排出される水に押圧されない状態で排水口を開放した状態に維持され、その結果、水路を流れる水の量が少ない場合であっても確実に排水することができる。また、水路から排出される水が増量すると、この水によって扉体が押圧されてさらに排水口を開放するようバランスウエイトによって容易に揺動されるため、この増量した水を遅滞なく確実に排水することができる。さらに、外水域の水位が排水口よりも上昇した場合には、連結部材の他端に設けられたバランスウエイトの発生する浮力によって前記扉体が排水口を閉塞するよう確実に揺動されるため、下流側の水位が上流側の水位よりも高い場合に確実に排水口を閉塞して逆流を防止することができる。そして、これらの扉体の動きには動力を必要とすることなく、しかもバランスウエイトが扉体と均衡させるだけでなく、水中で浮力を発生するため、バランスウエイトと別にフロートを設ける必要がないことから、低コストで水門を設置することができる。そして、バランスウエイトの浮力により連結部材の揺動によって最初に扉体の一部だけが排水口に接した場合であっても、その後に下流側の水圧により扉体が連結部材に対して相対的に揺動するため、排水口に対して扉体が全周にわたって均一に接触して確実に閉塞することとなる。
請求項２の考案では、請求項１に記載の考案において、前記扉体が、その側面の上部に設けられた上部支持軸と、該上部支持軸から下方に所定距離隔てた位置に設けられた下部支持軸とを有しており、前記連結部材が、前記上部支持軸を中心に回動可能に支持する上部軸穴と、前記上部支持軸を中心として扉体が回動するのに伴って前記下部支持軸が所定の範囲内で移動するのを許容する下部軸穴とを有することにより、前記扉体が前記連結部材に対して相対的に揺動可能に支持することが可能な構造を具現化することができる。
請求項３の考案では、請求項２に記載の考案において、前記下部軸穴が長穴であることにより、下部軸穴の、前記上部支持軸を中心として扉体が回動するのに伴って前記下部支持軸が所定の範囲内で移動するのを許容することが可能な構造を具現化することができる。
請求項４の考案では、請求項１〜３のいずれか１項に記載の考案において、前記水路の排水口と前記扉体との互いに接する面のいずれか一方に、シール部材が設けられていることにより、さらに排水口と扉体との間から水が漏れるのを確実に防止することが可能な水門を具現化することができる。
【考案の効果】
【００１３】
請求項１に記載の考案によれば、前記扉体が前記連結部材に対して相対的に揺動可能に支持されているという簡単な構成により、下流側の水位が上流側の水位よりも高い場合に確実に扉体が排水口を閉塞して下流から上流への逆流を防止することが可能な構造の水門を提供することができる。
請求項２に記載の考案によれば、請求項１に記載の考案において、扉体が、その側面の上部に設けられた上部支持軸と、該上部支持軸から下方に所定距離隔てた位置に設けられた下部支持軸とを有しており、前記連結部材が、前記上部支持軸を中心に回動可能に支持する上部軸穴と、前記上部支持軸を中心として扉体が回動するのに伴って前記下部支持軸が所定の範囲内で移動するのを許容する下部軸穴とを有することにより、下流側の水位が上流側の水位よりも高い場合に確実に排水口を閉塞して逆流を防止することができる構造の水門を容易に提供することができる。
請求項３に記載の考案によれば、請求項２に記載の考案において、前記下部軸穴が長穴であることにより、下流側の水位が上流側の水位よりも高い場合に確実に排水口を閉塞して逆流を防止することができる構造の水門を容易に提供することができる。
請求項４に記載の考案によれば、請求項１〜３のいずれか１項に記載の考案において、前記水路の排水口と前記扉体との互いに接する面のいずれか一方に、シール部材が設けられていることにより、下流側の水位が上流側の水位よりも高い場合に確実に排水口を閉塞して逆流を防止することができる構造の水門を容易に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本考案の水門の実施の一形態を説明するために、外水域の水位が上昇してバランスウエイトが水没し、その浮力により連結部材が揺動して扉体の一部が最初に排水口に接した状態（ａ）と、その後外水域の水圧によって扉体が連結部材に対して相対的に揺動して排水口に対して全面にわたって均等に接して閉塞した状態（ｂ）を説明するために示した側面図である。
【図２】従来の技術を説明するために示した側面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１５】
本考案の水門の実施の一形態を、図１の（ａ）および（ｂ）に基づいて説明する。なお、図においては、右方が上流側となり、左方が下流側となる。
本考案の水門１は、概略、内水域から外水域に水を流通させる水路２に扉体３が揺動可能に設けられており、この扉体３が揺動することにより水路２の排水口２ａを開閉するものであって、排水口２ａの上部に設けられた支持アーム５と、中間部が軸４によって支持アーム５に回動可能に支持されるとともに一端が扉体３を支持する連結部材６と、この連結部材６の他端に設けられたバランスウエイト７とを備えており、このバランスウエイト７は、水中で浮力を発生させるものにより構成されており、バランスウエイト７が連結部材６の他端に設けられていることによって、扉体３’は、水路２の排水口２ａから排出される水に押圧されない状態で排水口２ａを僅かに開放し、水路２ａから排出される水に押圧されるとさらに排水口２ａを開放するよう揺動され、さらに、外水域の水位が排水口２ａよりも上昇した場合にバランスウエイト７が発生する浮力によって扉体３’が排水口２ａを閉塞するよう揺動される構成とされており、さらに、扉体３が連結部材６に対して相対的に揺動可能に支持されている。
そして、この実施の形態においては、扉体３が連結部材６に対して相対的に揺動可能に支持されるための構造として、扉体３が、その側面の上部に設けられた上部支持軸３０と、この上部支持軸３０から下方に所定距離隔てた位置に設けられた下部支持軸３１とを有しており、連結部材６が、上部支持軸３０を中心に回動可能に支持する上部軸穴６０と、上部支持軸３０を中心として扉体３が回動するのに伴って下部支持軸３１が所定の範囲内で移動するのを許容する下部軸穴６１とを有している。
さらにまた、この実施の形態においては、水路２の排水口２ａと扉体３との互いに接する面のいずれか一方に、シール部材８が設けられている。
【００１６】
この実施の形態における水路２は、水の流れに対して垂直な断面が略矩形に形成された樋管により構成されている。水路２は、堤防の内側の支流河川などの内水域と、河川や海岸、ダムなどの外水域との間に設けられている。この実施の形態における水路２は、例えば断面が略矩形に形成することができ、また、例えば断面円形に形成することができる。水路２の排水口２ａの端面は略鉛直に成形されている。
【００１７】
水路２の排水口２ａ近傍の上面（以下、スラブと呼ぶ）には、支持アーム５の基部が設けられている。支持アーム５は、後述するように、排水口２ａのほぼ上方に軸４が位置するように湾曲して成形されている。扉体３は、水路２の排水口２ａを閉塞し得る大きさおよび形状で、板状に形成されている。この実施の形態では、扉体３の排水口２側の面であって、少なくとも排水口２ａと接する部分全体に、弾性を有するゴムなどからなるシール部材８が設けられている。扉体３が排水口２ａに接する状態では、シール部材８が扉体３と排水口２ａとに間に介在して扉体３が排水口２ａを確実に水密に閉塞することができる。なお、シール部材８は、排水口２ａの扉体３と接する端面に設けることもできる。
【００１８】
連結部材６の中間部は、支持アーム５の先端に設けられた軸４により回動可能に支持されている。連結部材６の一端は扉体３の上部を支持し（この支持構造については後で詳しく説明する）、他端はバランスウエイト７に接続されている。そして、連結部材６は、外水域の水位が排水口２ａよりも上昇した場合にバランスウエイト７が発生する浮力によって扉体３が排水口２ａを閉塞し得るように、扉体３が排水口２ａを閉塞した状態で、バランスウエイト７が扉体３よりも上流側に位置するよう湾曲して形成されている。なお、連結部材６の軸４から扉体３を支持する一端までの長さ、および、軸４からバランスウエイト７と接続される他端までの長さや、湾曲させる程度は、扉体３とバランスウエイト７のそれぞれ質量、バランスウエイト７が発生させる浮力などに応じて、設定することができる。水路２の排水口２ａから排出される水に扉体３が押圧されない状態（以下、この状態を基準状態という）、および、図１に示したように水路２の排水口２ａよりも外水域の水位が上昇して扉体３が排水口２ａを閉塞する状態（以下、この状態を閉塞状態という）では、バランスウエイト７が軸４よりも上流側（内水域側）に位置するよう、バランスウエイト７が連結部材６の先端に設けられている。この連結部材６の軸４に対する両端の長さや、湾曲度などを調整することにより、揺動する扉体３とバランスウエイト７とを容易に均衡させ、また、基準状態における扉体３の排水口２ａに対する位置（開度）を調整するよう、後述するようにバランスウエイト７によるモーメントを任意に調整することができる。
【００１９】
バランスウエイト７は、扉体３の質量と連結部材６の長さによるモーメントに応じた質量を有しており、その内部には、密閉可能な空間７ａが形成されている。空間７ａ内には、バランスウエイト７に水中で浮力を発生させ得る物質として、例えば、常温下で大気圧の空気、または、発泡材が封入されている。そのため、バランスウエイト７は、扉体３の質量と均衡して軸４を中心として容易に揺動することができるよう機能するだけでなく、水中で浮力を発生する機能も有している。空間７ａの大きさを適切に調整することにより、水中でバランスウエイト７により発生させる浮力を容易に調整することができる。なお、バランスウエイト７の空間７ａに空気を封入する場合は、バランスウエイト７が水中で浮力を発生させるよう安価に構成することができる。また、バランスウエイト７の空間７ａに発泡材を封入する場合は、バランスウエイト７が破損するなどして空間７ａが密閉されない状態となった場合でも、確実に水中で浮力を発生させるよう構成することができる。しかしながら、本考案は、この実施の形態に限定されることはなく、水中でバランスウエイト７に浮力を発生させ得る物質であれば、空気や発泡材以外のものを採用することができる。
【００２０】
扉体３の側面には、その上部に上部支持軸３０がそれぞれ設けられており、この上部支持軸３０から所定の間隔をおいた下方に下部支持軸３１がそれぞれ設けられている。一方、連結部材６の下方端（一方端）には、上部支持軸３０を回動可能に軸支するための上部軸孔６０がそれぞれ設けられており、また、この上部軸穴６０から所定の距離をおいて、下部支持軸３１を所定の範囲で移動可能に受ける下部軸穴６１がそれぞれ設けられている。この下部軸穴６１は、連結部材６の幅方向に延びる直線状または円弧状の長穴により構成されている。
【００２１】
以上のように構成された水門１では、支持アーム５の先端に設けられた軸４が、排水口２ａの上方に位置しており、軸４と接続された連結部材６の先端（他端）に設けられたバランスウエイト７が軸４よりも上流側に位置している。そのため、水路を流れる水が少なく扉体３を押圧しない基準状態では、バランスウエイト７の自重によって扉体３が水路２の排水口２ａを僅かに開放した状態となっている。したがって、水路２を流れる僅かな量の水は、排水口２ａから下流の外水域に流出することができ、また、流れる水に含まれる塵芥が扉体３と排水口２ａとの間に挟まれることがない。
【００２２】
そして、水路２を流れる水の量が増加して扉体３を押圧する場合には、その流れる水の水圧によって扉体３が基準状態から、動力を用いることなく、軸４を中心としてさらに扉体３が水路２の排水口２ａを開放するよう回動する。このとき、流れる水の水圧に応じて、バランスウエイト７によって扉体３が容易に回動することができる。また、水路２を流れる水の量が減少してその水圧によって扉体３が押圧されなくなると、動力を用いることなく、直ちに扉体３は基準位置に復帰することとなる。
【００２３】
一方、図１に示したように、外水域の水位が内水域または水路２内の水位よりも高くなり（つまり、排水口２ａの下流側の水位が上流側の水位よりも高くなり）、バランスウエイト７が浸水すると、動力を用いることなく、連結部材６の他端に設けられたバランスウエイト７の浮力によって連結部材６の一端に支持された扉体３が排水口２ａを閉塞するよう軸４を中心として直ちに且つ確実に回動する。このとき、図１の（ａ）に示したように、扉体３の一部（図１の（ａ）では上部）が最初に排水口２ａの端面に接する場合がある。しかしながら、このような場合であっても、図１の（ｂ）に示すように排水口２ａの下流側の水圧Ｐによって扉体３が排水口２ａに対して押圧されて、扉体３の上部支持軸３０が連結部材６の上部軸穴６０に対して回動するとともに、下部支持軸３１が長穴である下部軸穴６１を移動する、すなわち、扉体３が連結部材６に対して相対的に回動する。そのため、扉体３と連結部材６との間に無理な力が加わることなく、扉体３が排水口２ａの端面全体に接して閉塞することとなる。そして、扉体３と排水口２ａとの間にシール部材８が介在していることにより水密が保たれ、排水口２ａの下流側から上流側に逆流するのを確実に防止することができる。
【００２４】
なお、扉体３の下部が最初に排水口２ａの端面に接する場合であっても、上部が最初に排水口２ａの端面に接する場合（図１の（ａ））と同様に、扉３体が連結部材６に対して相対的に回動するため、扉体３が排水口２ａの端面全体に接することとなる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本考案は、扉体３の側面に設ける上部支持軸３０と下部支持軸３１の位置や、下部支持軸３１の移動範囲を必要に応じて任意に設定することができる。
【符号の説明】
【００２６】
１：水門、  ２：水路、  ２ａ：排水口、  ３：扉体、  ４：軸、  ５：支持アーム、  ６：連結部材、  ７：バランスウエイト、  ７ａ：空間、  ３０：上部支持軸、  ３１：下部支持軸、  ６０：上部軸穴、  ６１：下部軸穴
【図１】
0003178969.tif 000003
【図２】
0003178969.tif 000004