特許 5762822 浮体式フラップゲート

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5762822

(24)【登録日】2015年6月19日

(45)【発行日】2015年8月12日

(54)【発明の名称】浮体式フラップゲート

(51)【国際特許分類】

   E02B 7/44 20060101AFI20150723BHJP

   E02B 7/50 20060101ALI20150723BHJP

   E06B 5/00 20060101ALI20150723BHJP

【ＦＩ】

   E02B7/44

   E02B7/50

   E06B5/00 Z

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2011-113767(P2011-113767)

(22)【出願日】2011年5月20日

(65)【公開番号】特開2012-241449(P2012-241449A)

(43)【公開日】2012年12月10日

【審査請求日】2013年12月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005119

【氏名又は名称】日立造船株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089462

【弁理士】

【氏名又は名称】溝上 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100116344

【弁理士】

【氏名又は名称】岩原 義則

(74)【代理人】

【識別番号】100129827

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 進

(72)【発明者】

【氏名】仲保 京一

(72)【発明者】

【氏名】山川 善人

(72)【発明者】

【氏名】森井 俊明

(72)【発明者】

【氏名】乾 真規

(72)【発明者】

【氏名】木村 雄一郎

【審査官】 石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２５３９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２５６５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０３７１６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｂ ７／２０

Ｅ０２Ｂ ７／４０

Ｅ０２Ｂ ７／４４

Ｅ０２Ｂ ７／４６

Ｅ０２Ｂ ７／５０

Ｅ０６Ｂ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

開口部或いは出入口に設置され、水が流入する際、前記開口部或いは前記出入口を遮断すべく、前記流入する水の方向に高さ方向の平面内で扉体の先端側が基端側を支点として起立揺動可能に構成した浮体式フラップゲートであって、
前記扉体の先端部にロープの一端を取付け、ロープの他端は、倒伏時の前記扉体の先端上方に設置された第１の定滑車、及び前記扉体の基端側の前記第１の定滑車と同一高さ位置に設置された第２の定滑車を介してカウンタウエイトに取付け、起立又は倒伏途中における扉体の水平面に対する傾斜角が１０度〜８０度になった時に前記カウンタウエイトが最下点となって、前記傾斜角を分岐点として前記扉体の起立又は倒伏の補助となったり、起立又は倒伏の抵抗となるようにしたことを特徴とする浮体式フラップゲート。

【請求項2】

前記カウンタウエイトに代えて、ロープの他端にばねを取付け、前記傾斜角が１０度〜８０度になった時にばねが自然長となって、前記傾斜角を分岐点として前記扉体の起立又は倒伏の補助となったり、起立又は倒伏の抵抗となるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の浮体式フラップゲート。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば防波堤の開口部に設置され、増水時、増水した水が生活空間や地下空間に流れ込まないように、扉体を浮上させて前記開口部を遮断する浮体式フラップゲートに関するものである。

【背景技術】

【0002】

増水時に、増水した水が生活空間や地下空間に流れ込まないように、流入しようとする水の浮力を利用して扉体を浮上させ、例えば防波堤の開口部を遮断する浮体式フラップゲートがある（例えば特許文献１）。

【0003】

しかしながら、特許文献１で開示された浮体式フラップゲートは、流入初期の速度が速い場合には扉体１の浮上動作が遅れ、生活空間や地下空間に越流する問題がある（図１１（ａ）参照）。

【0004】

また、水位が低下した際には、扉体１は、扉体１の１／３程度の高さの水位までは起立状態を維持し、その後急激に倒伏するという危険な挙動を示す（図１１（ｂ）参照）。

【0005】

前記問題点の内、流入初期の越流を防ぐために、一端にカウンタウエイトを取付けたロープの他端を、滑車を介して扉体に繋いだ浮体式フラップゲートが提案されている（例えば特許文献２）。

【0006】

この特許文献２で提案された浮体式フラップゲートは、カウンタウエイトの重さで浮体式フラップゲートの浮力不足を補うことで、流入初期の扉体の浮上動作の遅れを解決している。

【0007】

しかしながら、特許文献２で提案された浮体式フラップゲートのように、常時、扉体の浮上動作を助ける方向にカウンタウエイトの重さを作用させる場合は、水位低下時の倒伏がし難くなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００１−２１４４２５号公報

【特許文献2】特開２００３−２５３９１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明が解決しようとする問題点は、流入初期に扉体の浮上動作が遅れて生活空間や地下空間へ越流する浮体式フラップゲートの問題を解決すべく、扉体の浮上動作を常時補助する装置を設置した場合、水位低下時の倒伏がし難くなるという点である。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、流入初期に扉体の浮上動作が遅れて生活空間や地下空間へ越流することがなく、また、水位低下時にも倒伏がし難くなることがなく、かつ急激に倒伏するという危険な挙動もないようにすることを目的としてなされたものである。

【0011】

本発明の浮体式フラップゲートは、
開口部或いは出入口に設置され、水が流入する際、前記開口部或いは前記出入口を遮断すべく、前記流入する水の方向に高さ方向の平面内で扉体の先端側が基端側を支点として起立揺動可能に構成した浮体式フラップゲートであって、
前記扉体の先端部にロープの一端を取付け、ロープの他端は、倒伏時の前記扉体の先端上方に設置された第１の定滑車、及び前記扉体の基端側の前記第１の定滑車と同一高さ位置に設置された第２の定滑車を介してカウンタウエイト又はばねに取付け、起立又は倒伏途中における扉体の水平面に対する傾斜角が１０度〜８０度になった時に、前記カウンタウエイトが最下点又はばねが自然長となって、前記傾斜角を分岐点として前記扉体の起立又は倒伏の補助となったり、起立又は倒伏の抵抗となるようにしたことを最も主要な特徴としている。

【0012】

上記の本発明では、扉体の起立時は水平面に対する傾斜角が１０度〜８０度になるまでは、扉体はカウンタウエイト又はばねによって起立方向に引っ張られて起立を補助される。そして、水平面に対する扉体の傾斜角が１０度〜８０度を超えると、カウンタウエイト又はばねが抵抗となって扉体の起立速度が減速する。

【0013】

一方、扉体の倒伏時は、水平面に対する傾斜角が１０度〜８０度になるまでは、扉体はカウンタウエイト又はばねによって倒伏方向に引っ張られて水位の低下への追従を補助される。そして、水平面に対する扉体の傾斜角が１０度〜８０度より小さくなると、カウンタウエイト又はばねが抵抗となって扉体の倒伏速度が減速する。

【発明の効果】

【0014】

本発明では、起立又は倒伏途中における扉体の水平面に対する設定傾斜角を分岐点として、扉体の起立又は倒伏の補助となったり、起立又は倒伏の抵抗となるので、流入初期には越流を防止できると共に、倒伏完了前には急激な倒伏を防止できる。また、起立完了時の衝撃を緩和できると共に、倒伏初期には水位ヘの追従性が良くなる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の浮体式フラップゲートの概略構成図で、（ａ）は側面から見た図、（ｂ）は正面から見た図、（ｃ）は平面から見た図である。

【図2】本発明の浮体式フラップゲートの動作原理を説明する図で、（ａ）は流入初期、（ｂ）は起立又は倒伏中期、（ｃ）は起立後期、（ｄ）は倒伏初期、（ｅ）は倒伏後期を示した図である。

【図3】本発明の浮体式フラップゲートにおける扉体の傾斜角度とカウンタウエイトによる扉体起立方向の旋回力の一例を示した図である。

【図4】カウンタウエイトを動滑車に接続した場合の本発明の浮体式フラップゲートの概略構成を側面から見た図である。

【図5】カウンタウエイトに代えて線形の圧縮コイルばねを使用した本発明の浮体式フラップゲートの概略構成を側面から見た図である。

【図6】（ａ）（ｂ）は扉体の傾斜角に対する線形の圧縮コイルばねの動作状態を説明する図で、（ａ）は傾斜角が４５度の場合、（ｂ）は傾斜角が０度及び９０度の場合、（ｃ）は本発明の浮体式フラップゲートにおける扉体の傾斜角度とばねによる扉体起立方向の旋回力の関係の一例を示した図である。

【図7】扉体の傾斜角に対する線形の引張りコイルばねの動作状態を説明する図で、（ａ）は傾斜角が４５度の場合、（ｂ）は傾斜角が０度及び９０度の場合を示す。

【図8】非線形の組合せコイルばねを説明する図である。

【図9】本発明の浮体式フラップゲートにおける扉体の傾斜角度とばねによる扉体起立方向の旋回力の関係の他の例を示した図である。

【図10】扉体の両側にロッドを取付けた本発明の浮体式フラップゲートの当該部分の説明図である。

【図11】従来の浮体式フラップゲートの問題点を説明する図で、（ａ）は流入初期、（ｂ）は水位低下時を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明は、流入初期に生活空間や地下空間へ越流せず、また、水位低下時にも倒伏がし難くならず、かつ急激に倒伏しないようにするという目的を、起立又は倒伏途中における扉体の水平面に対する設定傾斜角を分岐点として、扉体の起立又は倒伏の補助となったり、起立又は倒伏の抵抗となるようにすることで実現した。

【実施例】

【0017】

以下、本発明を実施するための形態を、図１〜図１０を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の浮体式フラップゲートの概略構成を示した図である。

【0018】

図１において、１１は例えば防波堤の、開口部の路面rsに設置される本発明の浮体式フラップゲートである。この浮体式フラップゲート１１は、海洋（或いは河川）から生活空間や地下空間に水ｗが流入しようとする際、流入する水ｗの水圧を利用して、基端側１２ａを支点として扉体１２の先端側１２ｂを起立揺動させて開口部を水密状態に遮断するものである。

【0019】

この浮体式フラップゲート１１を構成する扉体１２は、遮断する開口部の幅が広い場合は、複数の扉体１２を開口部の幅方向に連結した構成とされ、各扉体１２間は扉間水密ゴムによって連結されている。また、両側の扉体１２の、防波堤の開口部に設けた戸当りと相対する側には水密ゴムが設けられている。

【0020】

図１に示す本発明の浮体式フラップゲート１１は、例えば扉体１２の先端部の幅方向全域に１本のロッド１３が取付けられ、水圧荷重の支持とワイヤロープ１４の一端を取付ける機能を有している。

【0021】

前記ワイヤロープ１４の他端は、倒伏時の扉体１２の先端上方の戸当り１５に設置された第１の定滑車１６、及び扉体１２の基端側の前記第１の定滑車１６と同一高さ位置に設置された第２の定滑車１７を介してカウンタウエイト２０に取付けられている。従って、このカウンタウエイト２０の重量が扉体１２に作用するようになっている。

【0022】

本発明例では、起立完了時の扉体１２の傾斜角θが９０度であるため、上記第１の定滑車１６の設置位置は、扉体１２が起立揺動したときの水平面に対する傾斜角θ（図３参照）が例えば４５度になった時に前記カウンタウエイト２０が最下点となるように設置している。なお、発明者らの調査結果によれば、前記傾斜角θは１０度〜８０度の範囲であれば問題がないことが分かっている。

【0023】

上記構成の本発明の浮体式フラップゲート１１では、扉体１２の起立時、及び扉体１２の倒伏時は、以下に説明するような機能を奏する。

【0024】

（扉体１２の起立時）
流入初期は、カウンタウエイト２０が降下し、扉体１２は起立方向に引っ張られて起立を補助される（図２（ａ）参照）。そして、水平面に対する扉体１２の傾斜角θが４５度になると、扉体１２とワイヤロープ１４が一直線になり（図２（ｂ）参照）、カウンタウエイト２０は最下端の位置となる。水平面に対する扉体１２の傾斜角θが４５度を超えると、扉体１２の起立揺動により、カウンタウエイト２０が上昇するので、カウンタウエイト２０が抵抗となって扉体１２の起立速度を減速し、起立完了時の衝撃力を緩和する（図２（ｃ）参照）。

【0025】

（起立状態の扉体１２の倒伏時）
倒伏初期は、カウンタウエイト２０が下降し、扉体１２は倒伏方向に引っ張られて水位の低下に追従して倒伏する（図２（ｄ）参照）。そして、水平面に対する扉体１２の傾斜角θが４５度になると、扉体１２とワイヤロープ１４が一直線になり（図２（ｂ）参照）、カウンタウエイト２０は最下端の位置となる。水平面に対する扉体１２の傾斜角が４５度より小さくなると、扉体１２の倒伏により、カウンタウエイト２０が上昇するので、カウンタウエイト２０が抵抗となって扉体１２の倒伏速度を減速し、倒伏完了時の衝撃力を緩和する（図２（ｅ）参照）。

【0026】

本発明の浮体式フラップゲート１１における上記の扉体１２の傾斜角度θとカウンタウエイト２０による扉体起立方向の旋回力の関係を図３に示す。

【0027】

上記のように、本発明の浮体式フラップゲート１１では、カウンタウエイト２０を有する起立・倒伏機構を使って複数の機能を働かせることで、扉体１２の起立補助、衝撃緩和、水位追従が可能となる。

【0028】

本発明の浮体式フラップゲート１１は、図４に示すように、第２の定滑車１７のあとに動滑車１８を配置し、この動滑車１８にカウンタウエイト２０を取り付ける一方、ワイヤロープ１４の他端は、動滑車１８を介して戸当り１５に設置した固定部材１９に固定するようにしても良い。

【0029】

また、本発明の浮体式フラップゲート１１は、図５に示すように、カウンタウエイト２０の代わりに、圧縮コイルばね２２を取り付けても良い。図示省略したが、引張りコイルばねを取り付けても良い。なお、図５中の２３は動滑車１８と固定部材１９間に設置された第３の定滑車である。この圧縮コイルばね２２或いは引張りコイルばねは、図５のように動滑車１８を介さず、図１、図２のように直接ワイヤロープ１４の他端と接続しても良い。

【0030】

圧縮コイルばね２２を使用する場合、起立完了時の扉体１２の傾斜角θが９０度のフラップゲートでは、扉体１２の傾斜角θが４５度の時に、図６（ａ）に示すようにばねが自然長となるようにして、図６（ｃ）に示すようにばねによる扉体起立方向の旋回力が最小となるように設置する。そして、扉体１２の傾斜角θが０度及び９０度で、図６（ｂ）に示すようにばねが圧縮されて、図６（ｃ）に示すようにばねによる扉体起立方向の旋回力が最大となるように設置する。

【0031】

一方、引張りコイルばね２４を使用する場合は、扉体１２の傾斜角θが４５度で、図７（ａ）に示すようにばねが自然長となるようにし、扉体１２の傾斜角θが０度及び９０度で、図７（ｂ）に示すようにばねが伸ばされるようにする。

【0032】

前記圧縮コイルばね２２或いは引張りコイルばね２４は、図６や図７に示したような線形のコイルばねに限らず、テーパコイルばね、円錐形コイルばね、鼓形コイルばね、樽形コイルばね、不等ピッチコイルばねのような非線形特性を有するばねを使用しても良い。

【0033】

また、図８に示すような、軸中心側から順番に、例えば大径で長さの短い第１の圧縮ばね２５ａ、中径で長さが中間の第２の圧縮ばね２５ｂ、小径で長さの長い第３の圧縮ばね２５ｃからなる組合せコイルばね２５を用いて引張力を非線形とするものでも良い。

【0034】

この図８に示す組合せコイルばね２５では、扉体１２の傾斜角θが０度の場合は、３つの圧縮ばね２５ａ〜２５ｃが全て縮んでいる状態である。そして、扉体１２の傾斜角θが１０〜３０度位の起立初期から起立前期までは、３つの圧縮ばね２５ａ〜２５ｃがそれぞれ伸び始め、起立前期になると第１の圧縮ばね２５ａが元の性質に戻る。

【0035】

次に、起立前期から扉体１２の傾斜角θが４５度の起立中期までは、第２の圧縮ばね２５ｂと第３の圧縮ばね２５ｃが順次元の性質に戻り、３つの圧縮ばね２５ａ〜２５ｃ全てが自然長に戻る。

【0036】

起立中期から扉体１２の傾斜角θが９０度の起立完了までは、第３の圧縮ばね２５ｃ、第２の圧縮ばね２５ｂ、第１の圧縮ばね２５ａが順次縮んでいき、起立完了時には３つの圧縮ばね２５ａ〜２５ｃが全て縮んだ状態になる。
なお、倒伏時は前記起立時と逆になる。

【0037】

このような非線形の組合せコイルばね２５による扉体起立方向の旋回力と扉体１２の傾斜角度θの関係を図９に示す。

【0038】

また、図１、図２、図４、図５に示した例では、扉体１２の先端部の幅方向全域に１本のロッド１３を取り付けたものを示したが、図１０に示すように、扉体１２の両側にのみロッド１３を取り付けても良い。

【0039】

本発明は、前記の例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

【0040】

例えば、前記実施例では、ワイヤロープ１４を使用しているが、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、アラミド系、ポリアリレート系、超高密度ポリエチレンなどの繊維ロープを使用しても良い。

【0041】

また、図１、図２、図４、図５では扉体１２が単一の浮体で構成された浮体式フラップゲートを示したが、複数の浮体を高さ方向に連結した浮体連結式フラップゲートに適用しても良い。

【0042】

また、動滑車１８やカウンタウエイト２０、ばね２２，２４，２５を取り付ける位置は戸当り１５の外部でも良いが、これらカウンタウエイト２０の重量、定滑車及び動滑車１８の個数、ばね２２，２４，２５の特性は、扉体１２の規模に応じて適宜最適に設定することは言うまでもない。

【0043】

また、ロッド１３の代わりに、扉体１２の先端部に吊りピースを取付け、その吊りピースにワイヤロープ１４の一端を取付けても良い。

【符号の説明】

【0044】

１１ 浮体式フラップゲート
１２ 扉体
１３ ロッド
１４ ワイヤロープ
１６ 第１の定滑車
１７ 第２の定滑車
１８ 動滑車
２０ カウンタウエイト
２２ 圧縮コイルばね
２４ 引張りコイルばね
２５ 組合せコイルばね

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】