JP4066860B2 - フラップゲート - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、河川や海に水を排水するために敷設された樋管等の排水路に設置されて、該河川や海等から排水路に水が逆流することを防止するフラップゲートに関するものであって、特に河川や海等の水面に波浪が発生するような状況において、良好に機能するフラップゲートに関する。
【０００２】
【従来技術】
河川や海等から排水路に水が逆流することを防止するためゲートとして、従来からフラップゲートが多く使用されている。
フラップゲートは扉体が水平支軸廻りに揺動するゲートであり、排水路側から水を排水する際には、水の流れを受けて扉体が排水口を開くようにして揺動し、また、河川や海等の水面が上昇して排水路側に水が逆流しようとした際には外水圧を受けて扉体が排水口を閉じるよう揺動する。
フラップゲートに関する先行技術として、例えば特許文献１の従来技術に記載されるような構造のフラップゲートが公知である。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１２９５４１号公報
【０００４】
特許文献１に開示されている従来技術としてのフラップゲートは、図４にその外観の一例を示したようなダブルヒンジ構造のヒンジ装置で扉体が軸支されたフラップゲートである。
ここで、特許文献１に開示されている従来技術としてのフラップゲートが、ダブルヒンジ構造のヒンジ装置を使用している理由を以下、簡略に説明する。
シングルヒンジ構造のヒンジ装置を用いて軸支した扉体は、１箇所しかないヒンジで下方に向けて回転することによって、弁座の戸当りに当接する。
扉体が戸当りに当接する際の角度は、前記ヒンジによって扉体が回転した角度により決定されてしまい、構造上の自由度はない。
従って、シングルヒンジ構造のヒンジ装置を用いて扉体を軸支したフラップゲートは、扉体が弁座の戸当りに当接する際の角度の調整が難しく、万一何らかの理由によって前記角度が少しでも適正な範囲からずれた状態になると、扉体が戸当りに適切な角度で当接しなくなるため、扉体と戸当りの間から水が漏れて、ゲートとしての機能を果たさなくなるという問題を有している。
【０００５】
それに比較して、ダブルヒンジ構造のヒンジ装置を用いたフラップゲートは、２箇所のヒンジにより、扉体が戸当りに当接する際の角度の自由度が高い。
そのため、水圧により押された扉体は、戸当りと密接度を高める方向に自然に角度を調整しながら当接するという挙動を示す。
従って、ダブルヒンジ構造のヒンジ装置を用いて扉体を軸支したフラップゲートは、扉体と戸当りの間から水が漏れにくいという優れた作用効果を備えている。特許文献１に記載の従来技術は、前述した理由により、ダブルヒンジ構造のヒンジ装置で扉体が軸支されたフラップゲートである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のフラップゲートは、例えば図７に記載したように排水路の先端に設置されることが一般的であって、排水路の先端は、通常、堤防より下流の海側あるいは河川側にある。従って、その使用環境は天候変化等といった自然条件に大きく影響を受ける。
特にヒンジ装置を介して扉体を吊り下げているだけのフラップゲートは、排水路先の海面等の水面に波浪が生じた場合に、その影響が重大である。
例えば、海面が上昇してきた際に、扉体が波浪によって大きく揺られると、扉体が排水口を閉めつづけることができない状態となってしまうため、海面が上昇してきた際に排水口を閉止するという本来の機能を十分に果たせなくなる。
【０００７】
特にダブルヒンジ構造のヒンジ装置で扉体を軸支したフラップゲートは、従来技術の欄で前述したような利点があるものの、台風等の波浪に対して適した構造ではない。ダブルヒンジ構造のヒンジ装置を用いたフラップゲートの扉体と弁座の戸当りが波浪で衝突する際の挙動を図５（１）及び（２）に概念的に図示する。ダブルヒンジ構造のヒンジ装置を使用したフラップゲートは、例えば、図５（１）に示すように、扉体の下端部が部分的に弁座に衝突する、あるいは、図５（２）に示すように扉体の上端部が部分的に弁座に衝突する状況となって、衝突した部分が破損しやすいという問題を有している。
【０００８】
また、台風程に強くない波浪であっても、扉体が図６に示したような形で、揺動して、弁座の戸当りに何度も繰り返し打ち付けられるというような挙動を示す場合がある。この場合は、扉体が弁座の戸当りに接触する際の当接音が、大きな騒音となり近隣の迷惑になるという問題となる。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、河川や海等の水面に波浪が発生するような状況においても、良好に機能するフラップゲートを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明によるフラップゲートは、
（１） ヒンジ装置を介して水路上部に軸支した扉体により水路の出口を開閉するフラップゲートにおいて、該ヒンジ装置は水路上部に固設した第１の軸受け、扉体の上部に固設した第２の軸受け、及び吊りアームとを備えて、該第１の軸受けにより該吊りアームの上端部を軸支し、該第２ の軸受けにより該吊りアームの下端部を軸支するダブルヒンジ構造であって、該吊りアームが下流側に揺動した際に当接して該吊りアームの遊間距離を制限する移動制限装置を備えて、該移動制限装置は、水路上部に固設した支持部と、該支持部に支持されて吊りアームに当接するストッパとからなり、該ストッパの吊りアームとの当接面に弾性体を配する構成とした。
【００１１】
（２） 上記（１）記載のフラップゲートにおいて、前記吊りアームの遊間距離が２〜５ｍｍの範囲とした。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態の１例を詳細に説明する。
図１〜図３は本発明の実施形態に係り、図１はフラップゲートの構成を説明する要部断面図である。図２はフラップゲートのヒンジ装置を下流側からみた図であり、１）は移動制限装置を配した場合を図示し、（２）は説明のため移動制限装置を配さない場合を図示している。図３はフラップゲート全体の構成を説明するために配置を示した図であり、（１）はフラップゲートを下流側からみた図であり、（２）はフラップゲートの断面を側面からみた図である。図６はフラップゲートを排水路に設置した際のイメージを概念的に説明する配置図である。
【００１４】
本実施の形態によるフラップゲート１は、扉体２０とヒンジ装置１０とを備えており、扉体２０は、図１及び図３に示したように、縦桁２６と横桁２４により形成した矩形の枠にプレート２２を配して形成されている。
扉体２０は、水路上部にヒンジ装置１０を介して軸支されており、扉体２０が自重で下方に降りた際に水路の出口である排水口５０を覆うようにして当接し、排水口５０から流れ出る水を閉止できる構成となっている。
【００１５】
また、排水口５０の周辺には、扉体２０が密接して当接する弁座として、戸当り４２を枠上に形成している。扉体２０が自重で下方に降りた際には、扉体２０のプレート外周縁に周設したパッキン２９が戸当り４２に当接して、水をシールする構造となっている。
なお、扉体２０は、ダブルヒンジ構造のヒンジ装置１０を介して水路上部に軸支されている。
【００１６】
次に、ヒンジ装置１０の構造を図１及び図２を用いて説明する。
ヒンジ装置１０は、水路上部に固設した第１の軸受け１１、扉体２０の上部に固設した第２の軸受け１２、及び吊りアーム１５とで構成されている。
そして、第１の軸受け１１と吊りアーム１５の上端部は、軸受けにピン１１Ｂにより軸着されており、第２の軸受け１２と吊りアーム１５の下端部は、軸受けにピン１２Ｂにより軸着されている。
【００１７】
ヒンジ装置１０がダブルヒンジ構造である本実施形態の場合は、第１の軸受け１１による吊りアーム１５の回転と、第２の軸受け１２による吊りアーム１５と回転により、扉体２０の角度が決定されるため、扉体２０が戸当り４２に当接する際の角度に自由度がある。
従って、水面の水圧により押された扉体２０は、戸当り４２と水密性を高める方向に自然に角度を調整しながら当接できる構造となっている。
【００１８】
次に移動制限装置２の構造について説明する。
ここで、図２（１）は移動制限装置２を配した場合を図示し、図２（２）は説明のため移動制限装置２を配さない場合を図示している。
本実施形態による移動制限装置２は、吊りアーム１５が下流側方向にある回転角度まで回転した際に当接する位置に配されたストッパ５と、ストッパ５を前記位置に支持して固定する支持部８Ａ及び８Ｂからなる。
支持部８Ａ及び８Ｂは、その配置を図３に示すように、水路上部の軸受け１１に隣接して、第１の軸受け１１を両側から挟むような配置で配されている。
そして、ストッパ５は２つの支持部８Ａと８Ｂの間に架渡すようにして配されて、吊りアーム１５の下流側に配されている。
なお、本実施形態によるストッパ５は、Ｔ字型のストッパ金物５Ａを基板として、吊りアームと当接する部分には衝撃吸収のための弾性体として緩衝ゴム５Ｂを重ねた２層構造である。
【００１９】
また、本実施形態においては、衝撃吸収のための弾性体として緩衝ゴム５Ｂを重ねた２層構造としたが、衝撃吸収のための弾性体としてバネを利用した構造としても良い。
【００２０】
理由は後述するが、ストッパ５の位置を調整することによって、吊りアーム１５が上流側の限界まで回転した状態から、ストッパ５に当接するまでの移動距離である遊間距離を２〜５ｍｍの間にすることが好ましい。
本発明における遊間距離の定義は、吊りアーム１５が、上流側に限界まで回転した状態からストッパ５に当接するまでに水平方向に移動できる距離であって、吊りアーム１５の両端部の軸着位置（本実施形態においてはピン１１Ｂ、１２Ｂの軸の中心位置）を基準位置として、前記２つの基準位置から等位置にある吊りアーム１５の中間点（吊りアーム１５の長手方向の中間位置）が移動した距離とする。図１に示した実施形態においては、前記遊間距離を５ｍｍとした。
【００２１】
また、本実施形態においては、吊りアーム１５と移動制限装置２の遊間距離が調整しやすいようにするため、支持部８Ａ、８Ｂとストッパ５と別々に構成して組合せる構成としたが、移動制限装置２の構成はこれに限られるものではなく、支持部８Ａ、８Ｂとストッパ５とを一体に構成した移動制限装置２であっても良く、例えば、Ｔ字型の金属プレートを門型に曲げることにより、支持部８Ａ、８Ｂとストッパ５を一体として構成しても良い。
【００２２】
以上、説明した本実施形態によるフラップゲート１の動作について説明する。
本実施形態におけるフラップゲート１において、水を排水する際には、水の流れを受けて扉体２０が水路の排水口５０を開くようにして揺動する。
この際のヒンジ装置１０の挙動を説明すると、第１の軸受け１１によるヒンジ部は、前記ストッパ５にて、回転が規制されているためわずかしか回転できず、揺動は主として第２の軸受け１２の回転に支配されて、あたかもシングルヒンジのヒンジ装置で扉体２０を軸支したフラップゲート１のように挙動する。
【００２３】
また、河川や海等の水面が上昇して排水路側に水が逆流しようとした際には水の流れを受けて扉体２０は排水口５０を閉じるように揺動する。
ここで、前述したように扉体２０の揺動は主として第２の軸受け１２の回転に支配されて、あたかもシングルヒンジのヒンジ装置で扉体２０を軸支したフラップゲート１のように挙動している。
しかし、扉体２０が水路出口に近づいてきた時点で、第１の軸受け１１によるヒンジが、わずかな遊間距離分回転して、ダブルヒンジ構造のヒンジ装置として機能することにより、水圧により押された扉体２０は、戸当り４２と水密性を高める方向に自然に角度を調整しながら当接するという挙動を示す。
従って、本実施形態によるフラップゲート１は、扉体２０と戸当り４２の間から水が漏れにくいというダブルヒンジ構造のフラップゲート１の優れた作用効果を備えている。
【００２４】
次に、台風等によって大きな波浪がきた場合を説明する。
前述したように図１に示したフラップゲート１の扉体２０の揺動は主として第２の軸受け１２の回転に支配されて、あたかもシングルヒンジのヒンジ装置で扉体２０を軸支したフラップゲート１のように挙動している。従って、扉体２０が大きく揺られても、図５（１）及び（２）に示したように扉体が通常の挙動で想定しないような角度で弁座の戸当り４２に衝突することはない。
その結果、ダブルヒンジ構造のヒンジ装置を用いたフラップゲートの持つ、扉体２０が、急激な角度で部分的に戸当り４２に打ちつけられて破損するという従来の問題を解決できた。
【００２５】
また、同様な理由から台風など強くない波浪に対しても、扉体２０が図６に示したような形で、揺動し弁座の戸当り４２に何回も繰り返し打ち付けられるというような挙動を示すことがない。従って、扉体２０が弁座の戸当り４２に接触する際の当接音が、大きな騒音となって近隣の迷惑になるという従来の問題を解決できた。
【００２６】
ここで、吊りアーム１５と移動制限装置２の遊間距離について説明する。
本実施形態によるフラップゲート１は、先の説明からも明らかなように、移動制限装置２のストッパ５の位置を調整して、吊りアーム１５と移動制限装置２の遊間距離を調整することによって、揺動時の扉体２０の挙動が制御する。
重要なことは、扉体２０に配したヒンジ装置１０が、ダブルヒンジ構造のヒンジとして有効に機能する必要があるのは、扉体２０が戸当り４２と当接する際だけで良いということであって、扉体２０が下流側に回転して排水口５０を大きく開いている場合には、むしろシングル構造のヒンジのような挙動を示したほうが、フラップゲート１の扉体２０の挙動として好ましい。本願発明者らはこの点に着目し、吊りアーム１５の下流側方向に、吊りアーム１５に当接して吊りアーム１５の遊間距離を制限する移動制限装置２を配した。
【００２７】
上記のような理由から、前記遊間距離が大きくなりすぎても小さくなりすぎても、本発明における機能を果たさない。
しかし、遊間距離の好ましい範囲は、原理的にフラップゲート１の扉体形状と大きさ、またパッキン等のシール構造に依存して、フラップゲート１それぞれによって最適な遊間距離がことなる。
従って、実務上はトライアンドエラーによって最適な遊間距離を求めることが容易であり、実際の設置にあたっては、ストッパ５の位置を調整して、騒音などが出ない遊間距離にしておくことが好ましく、そのためには、支持部８Ａ、８Ｂと当接部５の係合位置を調整可能にして、予めフラップゲート１の遊間距離を調整できる構造としておくことが好ましい。
【００２８】
しかしながら、フラップゲートそれぞれによって最適な遊間距離がことなるといっても、その遊間距離は、通常概ね１０ｍｍまでの範囲が限界であって、それ以上になると、図６のような挙動を示して騒音が発生する。
また、遊間距離を１ｍｍ未満にすると、現実的にはシングルヒンジのヒンジ装置としてしか機能しないため、本願発明にあるような効果は得られない。
【００２９】
従って、本願発明を適用するための必要な遊間距離は、概ね１〜１０ｍｍの範囲である。
また、本実施形態の図１にあるような扉体２０に水密ゴムによるゴムパッキン２９を配した構造で、扉体２０の大きさが縦０．５ｍ×横１ｍ〜縦３ｍ×横４ｍｍ程度の大きさであれば、２〜５ｍｍの範囲が適正である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によるフラップゲートは、扉体を軸支するヒンジ装置をダブルヒンジ構造のヒンジ装置とし、２つのヒンジの間に架けた吊りアームの遊間距離を制限して調整する移動制限装置を配することにより、ダブルヒンジ構造のヒンジ装置を用いた従来型のフラップゲートが有する波浪に弱いという欠点を克服して、ダブルヒンジ構造のヒンジ装置を用いたフラップゲートが有する優れた作用効果（戸当りと水密性を高める方向に自然に角度を調整する）を備える。
【００３１】
また、前記遊間距離を２〜５ｍｍの範囲とすることによって、前記作用効果をより効果的に発揮することができる
【００３２】
さらに、前記ストッパの吊りアームと当接する面に衝撃吸収のための弾性体を配することによって、吊りアームとストッパとの当接音を抑えて、騒音の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるフラップゲートの構成を説明する要部断面図である。
【図２】本発明に係わるフラップゲートのヒンジ装置を下流からみた図であり、（２）は説明のため移動制限装置を外した場合の図である。
【図３】本発明に係わるフラップゲート全体の構成を説明するための図である。
【図４】従来型のフラップゲート全体の構成を説明するための図である。
【図５】従来型のフラップゲートの挙動を説明する図である（台風時）。
【図６】従来型のフラップゲートの挙動を説明する図である（波浪時）。
【図７】従来型のフラップゲートを排水路に設置した際のイメージを概念的に説明する配置図である。
【符号の説明】
１ フラップゲート
２ 移動制限装置
５ ストッパ
５Ａ ストッパ金物
５Ｂ 緩衝ゴム
１０ ヒンジ装置
１１ 第１の軸受け
１１Ｂ 軸受けピン
１２ 第２の軸受け
１２Ｂ 軸受けピン
１５ 吊りアーム
２０ 扉体
２９ パッキン（水密ゴム）
３０ 水路壁面
２４ 横桁
２６ 縦桁
４２ 戸当り
５０ 水路
１００ 堤防

Claims (2)

1. ヒンジ装置を介して水路上部に軸支した扉体により水路の出口を開閉するフラップゲートにおいて、
   該ヒンジ装置は水路上部に固設した第１の軸受け、扉体の上部に固設した第２の軸受け、及び吊りアームとを備えて、該第１の軸受けにより該吊りアームの上端部を軸支し、該第２の軸受けにより該吊りアームの下端部を軸支するダブルヒンジ構造であって、
   該吊りアームが下流側に揺動した際に当接して該吊りアームの遊間距離を制限する移動制限装置を備えて、該移動制限装置は、水路上部に固設した支持部と、該支持部に支持されて吊りアームに当接するストッパとからなり、該ストッパの吊りアームとの当接面に弾性体を配することを特徴とするフラップゲート。
2. 前記吊りアームの遊間距離が２〜５ｍｍの範囲である請求項１記載のフラップゲート。

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