特許第6158503号(P6158503)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(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】6158503
(24)【登録日】2017年6月16日
(45)【発行日】2017年7月5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 20060101AFI20170626BHJP
   E02B 7/50 20060101ALI20170626BHJP
【FI】
   E02B7/44
   E02B7/50
【請求項の数】3
【全頁数】12
(21)【出願番号】特願2012-275870(P2012-275870)
(22)【出願日】2012年12月18日
(65)【公開番号】特開2014-118774(P2014-118774A)
(43)【公開日】2014年6月30日
【審査請求日】2015年4月21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】森井 俊明
(72)【発明者】
【氏名】板垣 暢
(72)【発明者】
【氏名】吉識 竜太
(72)【発明者】
【氏名】乃村 和浩
(72)【発明者】
【氏名】仲保 京一
【審査官】 亀谷 英樹
(56)【参考文献】
【文献】 特開2012−241449(JP,A)
【文献】 特開2003−253912(JP,A)
【文献】 特開2001−214425(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
E02B 3/04−3/14
E02B 7/20、7/26
E02B 7/32、7/40
E02B 7/42、7/44
E02B 7/50、8/04
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るために、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の回転軸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、
前記扉体の先端面に一端を取り付けたロープの他端に取り付けられたカウンタウエイトと、前記ロープを案内し、起立途中又は倒伏途中における扉体の水平面に対する傾斜角が所定角度になった時に前記カウンタウエイトが最下点となるように設置した滑車群と、を少なくとも有する、扉体の起立補助・起立完了時の衝撃吸収・倒伏時の水位追従機構を、倒伏状態にある前記扉体の先端面に設けられた前記ロープの取付け部と直接互いに向かい合う位置に設けた収納体内に配置し、前記ロープの他端側を前記収納体の前面に設けたスリットから前記収納体の内部に引き込む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、前記傾斜角が所定角度になった時にばねが自然長となるように滑車群を設置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。
【請求項3】
前記滑車群は、少なくとも2個の定滑車を有するものであることを特徴とする請求項1又は2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、例えば防波堤や防潮壁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するため、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するため、流入しようとする水の浮力を利用し、基端側の回転軸を支点として扉体を浮上させ、例えば防波堤や防潮壁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。
【0008】
そこで、出願人は、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な浮体式フラップゲートを提案した(特許文献3)。
【0009】
この浮体式フラップゲート11は、例えば図12に示すように、扉体12の先端側両側面に設置したロッド13に一端を取り付けたロープ14の他端を、定滑車15a,15b及び動滑車15cを介して側部戸当り17に固定し、動滑車15cにカウンタウエイト16を取り付けた構成である。
【0010】
そして、起立途中又は倒伏途中における扉体12の水平面に対する傾斜角θが例えば45°になった時に前記カウンタウエイト16が最下点となるように、前記定滑車15aを設置している。
【0011】
上記構成の浮体式フラップゲート11では、増水による扉体12の起立時、水平面に対する傾斜角θが45°になるまでは、扉体12はカウンタウエイト16によって起立方向に引っ張られて起立を補助する(図13(a)(b)参照)。そして、傾斜角θが45°を超えると、カウンタウエイト16が抵抗となって扉体12の起立速度が減速する(図13(c)参照)。
【0012】
一方、水位低下による扉体12の倒伏時は、傾斜角θが45°になるまでは、扉体12はカウンタウエイト16によって倒伏方向に引っ張られて低下する水位への追従を補助する(図13(d)参照)。そして、傾斜角θが45°より小さくなると、カウンタウエイト16が抵抗となって扉体12の倒伏速度が減速する。
【0013】
ところで、前記浮体式フラップゲート11では、側部戸当り17に形成したガイド孔17aに前記ロッド13を貫通させ、側部戸当り17の内部空間に、定滑車15a,15b及び動滑車15cやカウンタウエイト16を設置している。前記ガイド孔17aは扉体12の起立限のストッパも兼ねている。
【0014】
しかしながら、側部戸当り17の内部空間に定滑車15a,15b及び動滑車15cやカウンタウエイト16を設置する場合、以下の問題を内在することになる。
【0015】
定滑車、動滑車、カウンタウエイトの設置、及び動滑車とカウンタウエイトの移動を可能とする内部空間が必要であるため、側部戸当りが大きくなって美観が損なわれる。一方、側部戸当りに前記内部空間を確保できない場合は、設置できないことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0016】
【特許文献1】特開2001−214425号公報
【特許文献2】特開2003−253912号公報
【特許文献3】特開2012−241449号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0017】
本発明が解決しようとする問題点は、滑車群、カウンタウエイトの設置、及びカウンタウエイトの移動を可能とする空間を側部戸当りの内部に形成する場合は、側部戸当りが大きくなって美観が損なわれるという点である。一方、側部戸当りの内部に前記空間を確保できない場合は、設置できないという点である。
【課題を解決するための手段】
【0018】
本発明は、側部戸当りが大きくなって美観が損なわれることがなく、滑車群、カウンタウエイトの設置、及びカウンタウエイトの移動を可能とする空間を側部戸当りの内部に確保できない場合も設置できるようにすることを目的としてなされたものである。
【0019】
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るために、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の回転軸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、
前記扉体の先端面に一端を取り付けたロープの他端に取り付けられたカウンタウエイト又はばねと、前記ロープを案内し、起立途中又は倒伏途中における扉体の水平面に対する傾斜角が所定角度になった時に前記カウンタウエイトが最下点又は前記ばねが自然長となるように設置した滑車群と、を少なくとも有する、扉体の起立補助・起立完了時の衝撃吸収・倒伏時の水位追従機構を、倒伏状態にある前記扉体の先端面に設けられた前記ロープの取付け部と直接互いに向かい合う位置に設けた収納体内に配置し、前記ロープの他端側を前記収納体の前面に設けたスリットから前記収納体の内部に引き込むことを最も主要な特徴としている。
【0020】
上記の本発明では、扉体の起立補助・起立完了時の衝撃吸収・倒伏時の水位追従機構を、倒伏状態にある扉体の先端面のロープ取付け部と相対する位置に設けた収納体内に配置するので、扉体の側部に前記機構の収納スペースが不要になる。以下、扉体の起立補助・起立完了時の衝撃吸収・倒伏時の水位追従機構を、扉体動作等補助ユニットという。
【発明の効果】
【0021】
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傾斜角θが所定角度のときを分岐点として、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。従って、流入初期の越流や倒伏完了前の急激な倒伏を防止でき、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。
【0022】
また、本発明では、起立完了時に、カウンタウエイト及びロープによって扉体に作用する水圧荷重を支持するので、扉体の起伏揺動を案内するガイド孔を省略することができる。
【0023】
また、本発明では、扉体動作等補助ユニットを倒伏状態にある扉体の先端面のロープ取付け部と相対する位置に設けた収納体内に配置するので、扉体の側部に扉体動作等補助ユニットの収納スペースが不要になる。従って、側部戸当りが設置できない場所であっても設置可能になり、場合によっては、既設壁を側壁として使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【0024】
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、(d)は起立限手前の扉体の先端面部分と扉体動作等補助ユニットを配置した収納体の斜視図である。
図2】扉体動作等補助ユニットを構成する滑車群の配置位置について説明する図で、(a)は起立限時、(b)は倒伏時を示す。
図3】本発明の浮体式フラップゲートの扉体動作等補助ユニットの第1の形態(柱型)を示した図で、(a)側面から見た図、(b)は(a)のA−A断面図、(c)はA−A断面部における扉体との相対位置を平から見た図である。
図4】本発明の浮体式フラップゲートの扉体動作等補助ユニットの第2の形態(薄型)を示した図3と同様の図である。
図5】本発明の浮体式フラップゲートの扉体動作等補助ユニットの第3の形態(コンパクト型)を示した図3と同様の図である。
図6】本発明の浮体式フラップゲートの扉体動作等補助ユニットの第4の形態(幅広型)を示した図3と同様の図である。
図7】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)は出水前の倒伏時、(b)は浸水初期、(c)は起立中期、(d)は起立後期、(e)は起立限、(f)は倒伏初期、(g)は倒伏後期を示した図である。
図8】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9】(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30°の場合、(b)は倒伏時及び起立限時の図である。
図10】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30°の場合、(b)は倒伏時及び起立限時の場合を示す。
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。
図12】出願人が先に提案した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)は正面から見た図である。
図13】出願人が先に提案した浮体式フラップゲートの動作原理を説明する図で、(a)は浸水初期、(b)は起立中期、(c)は起立後期、(d)は倒伏初期を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
本発明は、側部戸当りが大きくなって美観が損なわれることがなく、扉体動作等補助ユニットの収納スペースを側部戸当りの内部に確保できない場合も設置できるようにするという目的を、扉体動作等補助ユニットを、倒伏状態にある扉体の先端面のロープ取付け部と相対する位置に設けた収納体内に配置することで実現した。
【実施例】
【0026】
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。
【0027】
図1において、21は例えば防波堤や防潮壁の、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21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22aの回転軸22cを支点として扉体22の先端側22b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。
【0028】
本発明の浮体式フラップゲート21は、図1に示すように、扉体22の先端面22dにワイヤロープ24の一端を取付けている。この扉体22の先端面22dへのワイヤロープ24の取付け例として、図1では、扉体22の先端面22dの例えば両側にブラケット23を取付け、これらブラケット23にワイヤロープ24の一端を取付けている。このワイヤロープ24の他端は、倒伏時の扉体22の先端面22dの、前記ブラケット23と相対する位置に設けた収納体25の前面に設けたスリット25aから内部に引き込まれている。
【0029】
なお、前記スリット25aは、図1(d)のように、スリット25aと平行に切り目27aを入れたゴム板27で塞いでおけば、収納体25の内部へ塵などが入ることを防止できる。
【0030】
前記収納体25の内部には、例えば、カウンタウエイト26aと、上下2個の定滑車26b,26cからなる滑車群と、前記カウンタウエイト26aの上昇限を規定するストッパ26dを備えた扉体動作等補助ユニット26が関連配置されている。
【0031】
そして、収納体25のスリット25aから内部に引き込まれた前記ワイヤロープ24の他端は、下方の定滑車26cから上方の定滑車26bに巻き回された後、カウンタウエイト26aに取り付けられて、カウンタウエイト26aを吊り下げている。
【0032】
前記上下2個の定滑車26b,26cは、前記ワイヤロープ24を案内し、起立途中又は倒伏途中における扉体22の水平面に対する傾斜角θが所定角度になった時に前記カウンタウエイト26aが最下点となるような位置に設置する。なお、発明者らの調査結果によれば、前記所定角度の傾斜角θは15°〜60°の範囲であれば問題がないことが分かっている。
【0033】
つまり、下方に位置する定滑車26cは、扉体22が起立限になった時にカウンタウエイト26aがストッパ26dに当接する一方(図2(a)参照)、倒伏時にはストッパ26dにぴったり当接するか、或いは当接しないように、その設置位置を決定する(図2(b)参照)。
【0034】
すなわち、ワイヤロープ24の一端から、下方に位置する定滑車26cへのワイヤロープ24の巻き付け終了までの長さが、倒伏時の前記長さ(B1+A1)よりも起立限時の前記長さ(B2+A2)が長くなるように、前記定滑車26cの設置位置を決定する。或いは、倒伏時の前記長さ(B1+A1)と起立限時の前記長さ(B2+A2)が同じになるように、前記定滑車26cの設置位置を決定する。
【0035】
このようにすることで、扉体22の起立限位置を保ったまま、1個の定滑車とする場合に比べて、上方の定滑車26bの設置位置を低い位置にすることなく、扉体22を所定の起立限(角度)で支持することができる。また、上方の定滑車26bを高い位置に設置することで、カウンタウエイト26aの揚程を確保することができる。
【0036】
このカウンタウエイト26aの形状や、カウンタウエイト26aと滑車群の設置位置関係は、図1,2に示したものに限らず、図3図6に例示したものでも良い。
【0037】
図3は、滑車群を構成する下方の定滑車26cを2個とし、上方の定滑車26bとの間でカウンタウエイト26aを昇降動させるものである(柱型)。この柱型の場合、図1,2と同じカウンタウエイト26aを使用しても、扉体動作等補助ユニット26を収納する収納体25の奥行きD(図3(a)の紙面左右方向の長さ)を短くすることができる。
【0038】
図4は、図1,2に示したカウンタウエイト26aよりも薄形の直方体状として、扉体動作等補助ユニット26を収納する収納体25の扉体幅方向長さL(図4(b)の紙面上下方向の長さ)を短くしたものである(薄型)。この薄型の場合、扉体22の倒伏時、対をなす扉体動作等補助ユニット26を収納する収納体25間の間隔W(図4(c)参照)を広くできる。
【0039】
図5は、図1,2に示したカウンタウエイト26aの、下方の定滑車26cとの相対部分を凹ませ、当該凹ませた部分に下方の定滑車26cを挿入可能としたものである(コンパクト型)。このコンパクト型の場合、図1,2と同タイプであっても、扉体動作等補助ユニット26を収納する収納体25の奥行きDを短くすることができる。
【0040】
図1図5の例では、上方の定滑車2bと下方の定滑車2cのワイヤロープ24の案内面が同じ方向となるように配置しているが、図6に示したように、上方の定滑車2bと下方の定滑車2cのワイヤロープ24の案内面が角度をなして配置したものでも良い(幅広型)。
【0041】
本発明の浮体式フラップゲート21は、倒伏状態にある扉体22の先端面22dのロープ取付け部との相対位置に設けた収納体25の内部に扉体動作等補助ユニット26を配置するので、扉体22の側部に扉体動作等補助ユニット26の収納スペースが不要になる。
【0042】
従って、扉体動作等補助ユニット26の収納スペースを有する側部戸当りが設置できない場所であっても浮体式フラップゲート21を設置することが可能になり、場合によっては、既設壁を側壁として使用することも可能である。
【0043】
また、本発明の浮体式フラップゲート21は、扉体22の倒伏時にはワイヤロープ24が収納体25の内部に収納されているので、美観が損なわれることがない。
【0044】
上記構成の本発明の浮体式フラップゲート21では、扉体22の起立時、及び扉体22の倒伏時は、以下に説明するような作用を奏する。
【0045】
(扉体22の起立時:図7(a)〜(e))
浸水初期は、(a)図に示す出水前の倒伏状態から、カウンタウエイト26aが降下し、扉体22は起立方向に引っ張られて起立を補助される((b)図参照)。そして、水平面に対する扉体22の傾斜角θが例えば30°になると、扉体22とワイヤロープ24が一直線になり((c)図参照)、カウンタウエイト26aは最下端の位置となる。
【0046】
水平面に対する扉体22の傾斜角θが30°を超えると、扉体22の起立揺動によりカウンタウエイト26aが上昇するので、カウンタウエイト26aが抵抗となって扉体22の起立速度を減速し((d)図参照)、起立完了時((e)図参照)の衝撃力を緩和する。
【0047】
(起立状態の扉体22の倒伏時:図7(f),(g))
倒伏初期は、カウンタウエイト26aが下降し、扉体22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((f)図参照)。そして、水平面に対する扉体22の傾斜角θが例えば30°になると、扉体22とワイヤロープ24が一直線になり、カウンタウエイト26aは最下端の位置となる((c)と同じ状態)。
【0048】
水平面に対する扉体22の傾斜角θが例えば30°より小さくなると、扉体22の倒伏によりカウンタウエイト26aが上昇するので、カウンタウエイト26aが抵抗となって扉体22の倒伏速度を減速し((g)図参照)、倒伏完了時((a)図と同じ状態)の衝撃力を緩和する。
【0049】
本発明の浮体式フラップゲート21を構成する扉体動作等補助ユニット26は、図1図6に示した構成でなくても良い。
【0050】
例えば、図8に示すように、カウンタウエイト26aの代わりに、圧縮コイルばね31を取り付けても良い。
【0051】
圧縮コイルばね31を使用する場合、例えば扉体22の傾斜角θが30°の時に、図9(a)に示すように圧縮コイルばね31が自然長となるようにして、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22の倒伏時又は起立限時に、図9(b)に示すように圧縮コイルばね31が圧縮されて、扉体22の起立方向又は倒伏方向の旋回力が最大となるように設置する。
【0052】
一方、圧縮コイルばね31に代えて引張りコイルばね32を使用する場合は、扉体22の傾斜角θが30°で、図10(a)に示すように引張りコイルばね32が自然長となるようにし、扉体22の倒伏時又は起立限時で、図10(b)に示すように引張りコイルばね32が伸ばされるようにする。
【0053】
前記圧縮コイルばね31或いは引張りコイルばね32は、図9図10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。
【0054】
また、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、中径で長さが中間の第2の圧縮ばね、小径で長さの長い第3の圧縮ばねからなる組合せコイルばねを用いて引張力を非線形とするものでも良い。
【0055】
この組合せコイルばねでは、扉体の倒伏時では、3つの圧縮ばねが全て縮んでいる状態である。そして、扉体の起立初期から起立前期までは、3つの圧縮ばねがそれぞれ伸び始め、起立前期になると第1の圧縮ばねが元の性質に戻る。
【0056】
次に、起立前期から扉体の起立中期までは、第2の圧縮ばねと第3の圧縮ばねが順次元の性質に戻り、3つの圧縮ばね全てが自然長に戻る。
【0057】
起立中期から扉体の起立完了までは、第3の圧縮ばね、第2の圧縮ばね、第1の圧縮ばねが順次縮んでいき、起立完了時には3つの圧縮ばね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。
【0058】
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。
【0059】
例えば、前記実施例では、ワイヤロープ24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。
【0060】
また、上記の例では本発明の浮体式フラップゲート21を防波堤や防潮壁の開口部に設置する場合について説明したが、本発明の浮体式フラップゲート21の設置場所は防波堤や防潮壁の開口部に限らず、施設や地下通路の入口等に設置することもできる。
【符号の説明】
【0061】
21 浮体式フラップゲート
22 扉体
22a 基端側
22b 先端側
22c 回転軸
22d 先端面
24 ワイヤロープ
25 収納体
25a スリット
26 扉体動作等補助ユニット
26a カウンタウエイト
26b、26c 定滑車
31 圧縮コイルばね
32 引張りコイルばね
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13