(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水底に扉体を回転自在に支持し、前記扉体の回転中心から先端側に浮力室を設けると共に該浮力室より基端側に空気収納容器を設け、該空気収納容器と前記浮力室とを開閉弁を有する空気配管で接続し、前記浮力室に水が充満され前記扉体が倒伏状態で、前記開閉弁を開として前記浮力室と前記空気収納容器とを連通することで、該空気収納容器から前記浮力室に空気が流入し、該浮力室が空気で置換され、前記扉体が起立する様構成したことを特徴とするフラップゲート。
【請求項２】
前記扉体は少なくとも先端部が中空構造となっており、該先端部に前記浮力室が形成され、前記空気収納容器は、前記扉体の基部に設けられた蓄圧タンクである請求項１のフラップゲート。
【請求項３】
前記扉体は少なくとも先端部、基端部が中空構造となっており、前記先端部に前記浮力室が形成され、前記基端部により前記空気収納容器が形成された請求項１のフラップゲート。
【請求項４】
前記扉体は少なくとも、中間部が中空構造であり、該中間部に前記浮力室が形成された請求項１のフラップゲート。
【請求項５】
前記浮力室には、リリース弁が設けられ、該リリース弁を介して前記浮力室内の空気を放出可能とし、前記浮力室への水の再充満を可能とした請求項１〜請求項４のいずれか１つのフラップゲート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、津波或は高潮による被害を防止する為、防波堤として港湾、水路等に設けられるフラップゲートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
津波或は高潮等の発生時に、津波或は高潮が港湾、水路の出入口から流入することを防止する為に、防波堤として機能するフラップゲートが設けられる。
【０００３】
フラップゲートは大規模な装置となり、フラップゲートを開閉するには極めて大きな動力を必要とする。
【０００４】
この為、特許文献１に示される様に、フラップゲートの扉体を密閉中空構造とし、フラップゲートを閉とする場合は、扉体の外部にある供給装置から扉体内部に空気を充満させ、浮力によって扉体を起立させ、又フラップゲートを開とする場合は、扉体内部を空気から水に置換し、浮力をなくして扉体を倒伏させる様にしたものがある。
【０００５】
図１１により、従来のフラップゲートについて説明する。
【０００６】
海底に扉体１を支持すると共に収納する函体２が構築される。
【０００７】
該函体２には前記扉体１の形状に合わせて扉体収納部３が凹設され、又該扉体収納部３に連続して扉尻収納凹部４が凹設されている。前記扉体収納部３の底面に回転支持部５が設けられ、該回転支持部５に前記扉体１が回転自在に支持されている。
【０００８】
該扉体１の扉尻部は該扉体１の回転により前記扉尻収納凹部４内を回動し、該扉尻収納凹部４の上部に突出している庇部１０に前記扉体１が当接することで回転が拘束される様になっている。
【０００９】
該扉体１の下面（起立状態では湾外側の面）には全面にスキンプレートが設けられ、該扉体１上面は枠材によって構成され、開放されている。又該扉体１の先端部には気密な空間である浮力室６が形成される。
【００１０】
前記函体２の内部には、空気・水貯溜室７が形成され、該空気・水貯溜室７と前記浮力室６とは空気配管８及び水配管９によって接続されている。
【００１１】
前記空気配管８の基端は、前記空気・水貯溜室７の上部に開口し、先端は前記浮力室６の最上位置又はその近傍に開口する。前記水配管９の基端は前記空気・水貯溜室７の下部に開口し、先端は前記浮力室６の最下位置又はその近傍に開口する。
【００１２】
前記空気配管８には、第１開閉弁１１が設けられ、前記水配管９には第２開閉弁１２、第３開閉弁１３が設けられる。前記第１開閉弁１１、前記第２開閉弁１２、前記第３開閉弁１３は遠隔操作可能な電磁弁、電動弁、空気作動弁等となっている。尚、該第３開閉弁１３は前記水配管９が分岐して外部の水に連通するのを開閉するものである。
【００１３】
図１１〜図１４により上記フラップゲートの開閉動作について説明する。
【００１４】
図１１は待機状態を示しており、前記浮力室６には水が充満し、前記空気・水貯溜室７は空気が充満している。尚、該空気・水貯溜室７に空気を充満させるには、平常時にポンプ等の排水手段で該空気・水貯溜室７の水を排水すると共に外部から空気を補給する。
【００１５】
前記扉体１を浮上させるには、前記第３開閉弁１３を閉じた状態で、前記第１開閉弁１１、前記第２開閉弁１２を開放する。
【００１６】
水のヘッド差により、前記浮力室６内の水が前記水配管９を通って前記空気・水貯溜室７に流下し、同時に該空気・水貯溜室７の空気が前記空気配管８を通って前記浮力室６に流入する。而して、前記浮力室６の水は空気に置換され、前記扉体１の先端部に浮力が作用し、即ち前記扉体１の起立方向の回転力が作用し、前記扉体１の先端部が水面に浮上する（図１２）。
【００１７】
尚、前記扉体１が浮上した状態で、前記第１開閉弁１１、前記第２開閉弁１２を閉塞し、前記浮力室６に空気を封込める（図１２）。
【００１８】
次に、水位が上昇すると、水位の上昇に追従して前記浮力室６が浮上し、更に前記扉体１が起立し、水が該扉体１先端を越えて流入することを防止する（図１３）。
【００１９】
次に、該扉体１を倒伏（沈降）させる場合は、前記第２開閉弁１２を閉じ、前記第１開閉弁１１、前記第３開閉弁１３を開放すると共に前記空気・水貯溜室７を図示しない配管等により大気と連通させる（図１４）。
【００２０】
前記浮力室６の空気が前記空気配管８、前記空気・水貯溜室７を介して大気に放出され、前記浮力室６には前記第３開閉弁１３、前記水配管９を介して周囲の水が流入する。やがて、前記浮力室６に水が充満し、前記扉体１は沈降する。
【００２１】
尚、前記空気・水貯溜室７に貯溜された水は、上述した様に、ポンプ等の排水手段で該空気・水貯溜室７の水を排水する。又同時に外部から空気を補給し、前記空気・水貯溜室７を空気で充満して待機状態とする。
【００２２】
上記フラップゲートでは、前記扉体１浮上作動で必要な空気を、前記函体２内の空気・水貯溜室７に貯めておく構造であるので、前記函体２に前記空気・水貯溜室７を形成しなければならず、工事が大掛りとなり、工事コストが高くなるという問題がある。
【００２３】
【特許文献１】特開２００３−２０１７１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明は斯かる実情に鑑み、函体に空気室等の付随機能を持たせることなく、フラップゲート、及び付随する構造を簡略化し、コストの低減を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明は、水底に扉体を回転自在に支持し、前記扉体の回転中心から先端側に浮力室を設けると共に該浮力室より基端側に空気収納容器を設け、該空気収納容器と前記浮力室とを開閉弁を有する空気配管で接続し、前記浮力室に水が充満され前記扉体が倒伏状態で、前記開閉弁を開として前記浮力室と前記空気収納容器とを連通することで、該空気収納容器から前記浮力室に空気が流入し、該浮力室が空気で置換され、前記扉体が起立する様構成したフラップゲートに係るものである。
【００２６】
又本発明は、前記扉体は少なくとも先端部が中空構造となっており、該先端部に前記浮力室が形成され、前記空気収納容器は、前記扉体の基部に設けられた蓄圧タンクであるフラップゲートに係るものである。
【００２７】
又本発明は、前記扉体は少なくとも先端部、基端部が中空構造となっており、前記先端部に前記浮力室が形成され、前記基端部により前記空気収納容器が形成されたフラップゲートに係るものである。
【００２８】
又本発明は、前記扉体は少なくとも、中間部が中空構造であり、該中間部に前記浮力室が形成されたフラップゲートに係るものである。
【００２９】
又本発明は、前記浮力室には、リリース弁が設けられ、該リリース弁を介して前記浮力室内の空気を放出可能とし、前記浮力室への水の再充満を可能としたフラップゲートに係るものである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、水底に扉体を回転自在に支持し、前記扉体の回転中心から先端側に浮力室を設けると共に該浮力室より基端側に空気収納容器を設け、該空気収納容器と前記浮力室とを開閉弁を有する空気配管で接続し、前記浮力室に水が充満され前記扉体が倒伏状態で、前記開閉弁を開として前記浮力室と前記空気収納容器とを連通することで、該空気収納容器から前記浮力室に空気が流入し、該浮力室が空気で置換され、前記扉体が起立する様構成したので、前記空気収納容器を函体に設ける必要がなく、函体の工事規模を小さくでき、工事費の低減が図れるという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
【００３２】
図１〜図５により本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００３３】
先ず、図１により第１の実施の形態に係るフラップゲートの構成について説明する。尚、図１〜図５中、図１１中で示したものと同等のものには同符号を付してある。
【００３４】
海底に構築される函体２に扉体収納部３、及び該扉体収納部３に連続する扉尻収納凹部４が凹設され、前記扉体収納部３の底面には回転支持部５が設けられ、該回転支持部５に扉体１が回転自在に支持される。又、前記函体２の底面には前記回転支持部５に沿って検査廊１８が設けられている。
【００３５】
前記扉体１は図１１に於いて説明したものと同等の構成を有し、下面全面に亘ってスキンプレートが設けられ、先端部には気密な浮力室６が形成されている。
【００３６】
前記扉体１の基部の内部に、空気収納容器として蓄圧タンク１９が設けられ、該蓄圧タンク１９には圧縮空気が封入される様になっており、封入される空気圧は前記浮力室６にかかる水圧より充分大きく、空気量は前記蓄圧タンク１９を充満させるに充分な量となっている。
【００３７】
前記浮力室６と前記蓄圧タンク１９とを接続する空気配管８が上面に沿って設けられ、該空気配管８の先端は、前記浮力室６の内部に開口している。又、該浮力室６の最下位置、又前記扉体１の下面に沿って水配管９が設けられ、該水配管９の先端は前記浮力室６の最下位置近傍に先端が開口し、基端は前記扉体１の側板、又はスキンプレートを通して水中に開口している。
【００３８】
前記空気配管８には第１空気弁２１が設けられ、又前記浮力室６の最上位置、その近傍に放出管（図示せず）が連通され、該放出管にリリース弁である第２空気弁２２が設けられている。前記水配管９には第１液体弁２３が設けられている。前記第１空気弁２１、前記第２空気弁２２、前記第１液体弁２３は、遠隔操作可能な電磁弁、電動弁、空気作動弁等となっている。
【００３９】
尚、前記蓄圧タンク１９に圧縮空気を封入する方法としては、前記検査廊１８に圧縮ポンプを設け、該圧縮ポンプと前記蓄圧タンク１９とを接続し、該蓄圧タンク１９に圧縮空気を封入してもよい。尚、前記蓄圧タンク１９に圧縮空気を封入する場合は、定常時に長時間掛けてよいので、圧縮ポンプの容量は小さくてよい。
【００４０】
又、前記蓄圧タンク１９に圧縮空気を封入する他の方法としては、台船の圧縮機を利用してもよい。台船の圧縮機を前記蓄圧タンク１９に接続し、該蓄圧タンク１９に圧縮空気を封入する等である。
【００４１】
図１〜図５により、上記フラップゲートの作動について説明する。
【００４２】
図１は待機状態を示しており、前記浮力室６には水が充満し、前記蓄圧タンク１９には圧縮空気が封入されている。前記第１空気弁２１、前記第２空気弁２２、前記第１液体弁２３は閉である。尚、前記扉体１に前記蓄圧タンク１９の空気による浮力が働くことになるが、ヒンジピン近傍に浮力中心がある為、起立しようとするモーメントは、扉体自重による倒伏しようとするモーメントより小さい為、浮上することはない。
【００４３】
前記扉体１を浮上させる場合、前記第２空気弁２２を閉じた状態で、前記第１空気弁２１、前記第１液体弁２３を開く。
【００４４】
前記蓄圧タンク１９の空気が前記空気配管８を通って前記浮力室６に流入する。該浮力室６の水は前記水配管９、前記第１液体弁２３を介して水中に流出する。前記浮力室６は、水から空気に置換され、浮力が発生し、やがて扉体自重の倒伏モーメントよりも浮力起立モーメントが大きくなり、起立方向に回転する（図２参照）。
【００４５】
前記浮力室６が空気に完全に置換されると、前記扉体１の先端が水面より露出する様に起立する（図３参照）。尚、水位の低い状態では、完全な起立状態ではないが、図４に示す様に、水位が上昇すると、水位の上昇に追従して起立して越流を防止する。又、完全に起立した状態では、前記扉体１の上面が庇部１０に当接すると共に前記扉体１の基端が前記扉尻収納凹部４の前記庇部１０とは反対側の壁面に当接して、前記扉体１に湾外からの水圧が作用した場合の回転力を支持する（図４参照）。
【００４６】
次に、図５に於いて、フラップゲートを閉じる場合、前記扉体１を倒伏（沈降）させる場合を説明する。
【００４７】
前記第１空気弁２１を閉じた状態で、前記第２空気弁２２、前記第１液体弁２３を開放する。前記浮力室６の空気が前記第２空気弁２２を介して放出され、同時に水中から水が前記第１液体弁２３、前記水配管９を通って前記浮力室６に流入する。浮力が減少して前記扉体１が沈降する。
【００４８】
前記浮力室６内の空気が、完全に放出されることで、該浮力室６に水が充満し、前記扉体１が完全に倒伏する。前記第１液体弁２３を閉とし、前記蓄圧タンク１９に圧縮空気を封入することで、待機状態が完成する。
【００４９】
本発明では、前記扉体１の基部に前記蓄圧タンク１９を設けるので、前記函体２に前記空気・水貯溜室７を形成する必要がなくなり、前記函体２が小型化し、工事が簡単になる。又、前記浮力室６と前記蓄圧タンク１９間の前記空気配管８、前記水配管９の設置は、前記扉体１内部だけの工事でよく、構造が簡単となり、又作業性も改善される。
【００５０】
図６〜図１０により本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００５１】
先ず、図６により第２の実施の形態に係るフラップゲートの構成について説明する。尚、図６〜図１０中、図１中で示したものと同等のものには同符号を付し、説明の詳細を省略する。
【００５２】
第２の実施の形態では、前記蓄圧タンク１９を省略し、前記扉体１の基部に空気収納容器として機能する空気室２５を形成する。該空気室２５の容積は少なくとも前記浮力室６の容積と同じか、好ましくは該浮力室６の容積に比べて充分大きく設定する。尚、前記空気室２５の空気による浮力が働くことになるが、ヒンジピン近傍に浮力中心がある為、起立しようとするモーメントは、扉体自重による倒伏しようとするモーメントより小さい為、浮上することはない。
【００５３】
前記空気室２５と前記浮力室６とを空気配管８によって接続し、該空気配管８には第１空気弁２１が設けられる。尚、前記空気配管８の基端が前記空気室２５に開口する位置は、該空気室２５の最上位か、最上位の近傍とされ、前記空気配管８の先端が前記浮力室６に開口する位置は、該浮力室６の最上位か、最上位の近傍とされる。
【００５４】
前記空気室２５と前記浮力室６とは水配管９によって接続され、該水配管９の基端が前記空気室２５に開口する位置は、該空気室２５の先端側の壁部の最下位か、最下位の近傍とされ、前記水配管９の先端が前記浮力室６に開口する位置は、該浮力室６の最下位か、最下位の近傍とされる。
【００５５】
又、前記水配管９には、分岐して水中に開口する分岐管２６が設けられ、前記水配管９に第１液体弁２３、前記分岐管２６に第２液体弁２７がそれぞれ設けられる。更に、前記空気室２５の最下位置には、排水弁２８が設けられる。又、該排水弁２８は前記空気室２５に空気を充満させる場合を除いて閉である。尚、前記分岐管２６の開口位置は、前記扉体１の側面か、スキンプレートとする。
【００５６】
図６〜図１０により、第２の実施の形態に係るフラップゲートの作動を説明する。
【００５７】
図６は待機状態を示しており、前記浮力室６には水が充満し、前記空気室２５には空気が充満している。前記第１空気弁２１、前記第２空気弁２２、前記第１液体弁２３、前記第２液体弁２７は閉である。
【００５８】
前記扉体１を浮上させる場合、前記第２空気弁２２、前記第２液体弁２７を閉じた状態で、前記第１空気弁２１、前記第１液体弁２３を開く。
【００５９】
前記空気室２５の空気が前記空気配管８を通って前記浮力室６に流入する。該浮力室６の水は前記水配管９、前記第１液体弁２３を介して前記空気室２５に流入する。前記浮力室６は、水から空気に置換され、浮力が発生し、やがて扉体自重の倒伏モーメントより浮力起立モーメントが大きくなり前記扉体１の起立方向に回転する。該扉体１が回転することで、前記浮力室６が前記空気室２５より上方に位置することになり、前記浮力室６への空気の流入、水の排出は急速に行われる。又、前記浮力室６の水が前記空気室２５に溜ることで、前記扉体１の起立状態が安定する。
【００６０】
又、該扉体１の起立状態が水位に追従することは、第１の実施の形態と同様である（図９参照）。
【００６１】
次に、図１０に於いて、フラップゲートを閉じる場合、前記扉体１を倒伏させる場合を説明する。
【００６２】
前記第１空気弁２１、前記第１液体弁２３を閉じた状態で、前記第２空気弁２２、前記第２液体弁２７を開放する。港外側の水位は、前記浮力室６の最下位置より上方に位置するので、水中から水が前記第２液体弁２７、前記水配管９を通って前記浮力室６に流入し、同時に前記浮力室６の空気が前記第２空気弁２２を介して放出され、浮力が減少して前記扉体１が沈降する。
【００６３】
前記浮力室６内の空気が、完全に放出されることで、該浮力室６に水が充満し、前記扉体１が完全に倒伏する。
【００６４】
前記空気室２５に空気を充満させる場合は、前記第１空気弁２１、前記第１液体弁２３を閉とし、前記排水弁２８を開とし、又前記検査廊１８から空気を前記空気室２５に供給する。該空気室２５を完全に排水し、前記排水弁２８を閉じれば、待機状態が完成する。
【００６５】
尚、台船の圧縮ポンプを前記空気室２５に接続し、該空気室２５に空気を圧送し、空気圧で前記空気室２５内の水を前記排水弁２８から排出する様にしてもよい。
【００６６】
第２の実施の形態では、前記空気室２５に圧縮空気を封入することがないので、該空気室２５を耐圧構造とする必要がなく、構造が簡単となる。
【００６７】
尚、上記実施の形態では、前記浮力室６を先端部に設けたが、設ける位置は前記扉体１の先端に限られるものではなく、該扉体１の中間部分でもよい。前記浮力室６を基端側に設けた場合、低い水位でも起立角度が大きくなり、水の流入抑止効果が大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るフラップゲートの断面図である。
【図２】該第１の実施の形態の水面浮上過程を示す作動説明図である。
【図３】該第１の実施の形態の水面浮上状態を示す作動説明図である。
【図４】該第１の実施の形態の起立状態を示す作動説明図である。
【図５】該第１の実施の形態の沈降過程を示す作動説明図である。
【図６】（Ａ）は本発明の第２の実施の形態に係るフラップゲートの断面図であり、（Ｂ）は図６（Ａ）のＡ矢視図である。
【図７】該第２の実施の形態の水面浮上過程を示す作動説明図である。
【図８】該第２の実施の形態の水面浮上状態を示す作動説明図である。
【図９】該第２の実施の形態の起立状態を示す作動説明図である。
【図１０】該第２の実施の形態の沈降過程を示す作動説明図である。
【図１１】従来のフラップゲートの断面図である。
【図１２】該フラップゲートの水面浮上状態を示す作動説明図である。
【図１３】該フラップゲートの起立状態を示す作動説明図である。
【図１４】該フラップゲートの沈降過程を示す作動説明図である。
【符号の説明】
【００６９】
１              扉体
２              函体
５              回転支持部
６              浮力室
８              空気配管
９              水配管
１９            蓄圧タンク
２１            第１空気弁
２２            第２空気弁
２３            第１液体弁
２５            空気室
２６            分岐管
２７            第２液体弁
２８            排水弁
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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