フラップゲート

【課題】上流側低水位あるいは大容量の排水時において円滑な排水を行いまた、河川側水位と樋管側水位が同程度となった状態では逆流の発生を防止するフラップゲートの提供。
【解決手段】河川堤防等に設けられる樋管の河川側出口に、開閉自在の扉体１が河川側からの流水に対し止水可能に上部ヒンジ機構により懸垂状態で設置され、樋管側からの流水に対して扉体１が河川方向に回転作動して樋管を開放するフラップゲートにおいて、扉体１の下部には浮力を発生させる浮体構造部１ｅが形成され、扉体１の上部には扉体の重心位置Ｗをフラップゲートの下流方向に移動させるバランスウェイトが設置され、扉体１の重心位置Ｗと扉体１を懸垂状態に吊す吊芯位置が浮体構造部の浮力中心を通る鉛直線Ｖ２より下流側に配置されているフラップゲート。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樋門等に逆流防止を目的として設置され、ゲート上下流側の水位変動に対応して自動開閉する上ヒンジ方式のフラップゲートに関する。
【背景技術】
【０００２】
河川堤防の樋管に、河川水の逆流防止を目的として上ヒンジ方式のフラップゲートが設置されている。
【０００３】
図１４において、扉体１１が上部支持金物１２、連結金物１２ａ、連結ピン１２ｂからなるヒンジ機構によって開閉自在に設置されている。図中、１３は戸当金物、３１は樋管側河床、３２は河川側河床、３３は堤防、ＷＬ１は上流側（樋管側）水位、ＷＬ２は下流側（河川側）水位である。
【０００４】
図１４（ａ）に示すように、上流水位ＷＬ１と下流水位ＷＬ２が同等程度の水位状態では扉体１１は全閉し、水密ゴム１１ｄが戸当金物１３に圧着して止水する。なお、ヒンジ機構の連結金物１２ａは扉体１１の水密ゴム１１ｄと戸当金物１３との良好な圧着性を確保するものである。
【０００５】
図１４（ｂ）に示すように、上流側水位ＷＬ１が下流水位ＷＬ２を超えて上昇する場合、扉体１１はヒンジ機構を回転中心として扉体下端を下流側に開放する形態で開放作動し、矢印アが示す水流方向で、上流側から下流側に排水する。
【０００６】
フラップゲートは、ゲート上下流水位の変動に対応し、無動力、無人操作でゲート開閉を行うことができるため、最も一般的な自動ゲート設備として利用されている。
【０００７】
しかしながら、従来のフラップゲートには、次に述べるような問題点、課題点がある。
図１５（ａ）に示すように、従来のフラップゲートは懸垂された扉体１１が常時一定の閉作動力で樋管を閉鎖しているため、上流側水位が低い場合は扉体１１が十分に開放作動せず、樋管内に排水困難な低水位ＷＬ３を発生させてしまう場合がある。また、これにより樋管内に土砂の堆積や流木等３４の滞留が発生し易くなる。さらに、図１５（ｂ）に示すように、滞留した流木等３４が扉体１１と戸当金物１３間に挟まり込んで不完全閉作状態を発生させ易くまた、一旦挟まり込んだ流木等３４が外れ難く、この状態で河川増水した場合は河川水が樋管内に逆流する問題点がある。
【０００８】
さらに、図１６に示すように、扉体１１の開放角度θが大きくなると扉体１１の閉作動力が増大する特性を有するため、支川から大量の排水が行われる場合でも扉体が十分に開放作動せず、扉体１１が流水を遮る形態となり比較的大きな上下流水位差△ｈが発生するなど、円滑な排水を阻害するという問題点がある。
【０００９】
図１５に示す問題の原因は、フラップゲートの全閉時の閉作動力にある。図１７に示すように、従来のフラップゲートでは全閉時の扉体１１を上流側に５°程度傾斜させて設置される。図１７において、Ｗは扉体１１の質量、Ｘ１は重心位置、Ｌ９は重心位置とヒンジ機構吊芯との水平距離を示す。この状態で、閉方向の回転モーメントＭ１（＝Ｗ×Ｌ９）が全閉時閉作動力として作用し、扉体１１を戸当金物１３に押し当てる。フラップゲートは、この全閉時閉作動力によって上下流同等水位状態でも確実に扉体１１を全閉作動させることを可能とする。反面、開放作動時は抵抗力として作用するため、上流側が低水位の状態では排水不良や土砂・流木等の堆積発生の原因となる。
【００１０】
図１６に示す問題点は、図１８に示すように扉体１１が開放作動するに伴い扉体重心位置Ｘ１と吊芯間の距離Ｌ１０が大きくなることにより、扉体質量による閉方向の回転モーメントＭ１（＝Ｗ×Ｌ１０）が増大することによる。この問題点を解消するため、図１９に示すように、扉体１１の下部を浮体構造（フロート）１１ｅとし、下流側水位ＷＬ２によって発生する浮力Ｆにより排水時の開放作動性を向上させる方法がある。しかしながら、図１９に示す従来のフラップゲートの設置形態においては扉体下部に大きな浮力を発生させると全閉時の閉作動力を減少させる問題点がある。この形態では浮力Ｆによるヒンジ機構回りの回転モーメントＭ２（＝Ｆ×Ｌ１１）は開放作動方向に作用し、扉体質量Ｗによる閉作動力と反対に作用する。浮芯距離Ｌ１１が重心距離Ｌ１２より大きいため、浮力Ｆを大きくすると確実な全閉作動に支障が発生する危険性がある。
【００１１】
このような従来のフラップゲートの問題点に対し、特許文献１には、上ヒンジ方式の扉体の支持軸回りにバランスウェイトを設け、比較的小さな作動力で扉体の開閉作動を可能としたうえ、自重と下流側水圧によって起立・倒伏作動する浮体式扉体とを連動アームで連結させて一体の自動ゲートとし、常時樋管を全開放状態として円滑な排水を行い、水位上昇時は浮体式扉体の起立作動と連動させて扉体を全閉作動させる自動ゲートが開示されている。
【００１２】
しかしながら、特許文献１のゲートは、上下の扉体の連結機構が複雑であり、長期間における現場での使用では設備の維持管理が困難であるという問題点がある。
【００１３】
これに対し、特許文献２には、扉体を浮体構造としたうえ、突出した上部ヒンジを支点とする回転アームの先端に扉体を設置し、河川水上昇時には扉体浮力によって全閉作動させるが、所定以下の水位では扉体を常時開放状態に支持して円滑な排水を行わせるゲートが開示されている。
【００１４】
また、特許文献３には上部ヒンジを回転中心とする回転アームの一端に扉体を、他端にバランスウェイトを設けて扉体の回転作動が僅かな作動力で可能としたうえ、扉体の樋管側面部上方にフロートを設け、一定の水位上昇によってフロートに発生する浮力によって自動閉作動を行わせ、所定の水位以下では常時ゲート下部を開放状態として円滑な排水を行うゲートが開示されている。
【００１５】
しかしながら、特許文献２に開示されたゲートでは扉体全体の概ね５０〜６０％以上が没水状態となって閉作動する浮力が発生する。また、特許文献３に開示されたゲートでは扉体の樋管側面部の上方に設置したフロートによって閉作動力が発生する構造であるため、上方に設置したフロートに浮力が発生するまで概ね樋管内高の１／２以上の水位上昇が必要である。特許文献２、３のゲートは、いずれも扉体が全閉作動するまでに樋管内高の１／２〜２／３以上のゲート上下流水位の上昇が必要な機構であり、扉体全閉時以外は止水出来ない構造により、全閉状態までは河川側から樋管側への逆流が発生する。これにより中水位以下での逆流を防止することが困難となる課題点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特許第３８２２７１５号明細書
【特許文献２】特許第３３５０９０２号明細書
【特許文献３】特許第３５００３８８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上流側が低水位の状態においても扉体が容易に開放作動して排水を行い、大容量の排水時においては扉体が大きく開放作動して円滑な排水を行いまた、河川側水位と樋管側水位が同程度となった状態では樋管を確実に全閉作動させて逆流の発生を防止することが可能で構造が簡単なフラップゲートを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本願の請求項１の発明は、河川堤防等に設けられる樋管の河川側出口に、開閉自在の扉体が河川側からの流水に対し止水可能に上部ヒンジ機構により懸垂状態で設置され、樋管側からの流水に対して扉体が河川方向に回転作動して樋管を開放するフラップゲートにおいて、前記扉体の下部にはゲート全閉時は閉作動力として作用し且つゲート開放作動時には開放作動力として作用する浮力を発生させる浮体構造部が形成され、前記扉体の上部には扉体の重心位置をフラップゲートの下流方向に移動させるバランスウェイトが設置され、前記扉体の前記重心位置と前記扉体を懸垂状態に吊す吊芯位置が前記浮体構造部の浮力中心を通る鉛直線より下流側に配置されていることを特徴とするフラップゲートである。
【００１９】
この構成により、扉体下部に発生する浮力をゲート開放作動時には開放作動力として活用することで排水を促進し、ゲート全閉時は閉作動力として活用する事が可能となる。
【００２０】
本願の請求項２の発明は、前記扉体の質量、浮力は、前記扉体の重力により閉作動力として作用し且つ全閉状態では小さく且つ扉体開放作動とともに増加する回転モーメント（Ｓ１）と、前記扉体の前記下部浮体構造に作用する浮力により扉体の開放に伴い開作動力として作用する回転モーメント（Ｓ２）との絶対値が、｜Ｓ１｜＞｜Ｓ２｜となるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のフラップゲート。
【００２１】
本願の請求項３の発明は、前記扉体の下部戸当金物が上部戸当金物より上流側となるよう傾斜した形態で配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のフラップゲートである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、扉体の重心と吊芯間隔を小さくすることで全閉時における扉体自重による閉作動力を小さくして上流側低水位による小さな水圧でも扉体を開放作動させることができるので、上流側低水位において扉体が容易に開放作動して円滑な排水を行うことが可能となる。
【００２３】
本発明は、扉体下端に浮体構造部を設けているので、発生する浮力をゲート開放作動時には開放作動力として活用することで排水を促進し、ゲート全閉時は閉作動力として活用することが可能となる。
【００２４】
本発明は、扉体の重力により閉作動力として作用し、かつ全閉状態では小さく且つ扉体開放作動とともに増加する回転モーメント（Ｓ１）と、扉体の前記下部浮体構造に作用する浮力により扉体の開放に伴い開作動力として作用する回転モーメント（Ｓ２）との絶対値が、｜Ｓ１｜＞｜Ｓ２｜となるように扉体の質量、浮力を設定すること、ならびにゲート全閉状態では上記浮力が閉作動方向に作用することにより、下流側水位が上昇した場合、下流側水位によって扉体下部の浮体構造部に浮力が発生して閉作動力が高まり、扉体を確実に全閉作動させることができる。全閉位置では扉体に作用する浮力が閉作動方向に作用することで、上下流同等水位状態において一定の閉作動力が確保されて確実な止水ができる。
【００２５】
本発明は、扉体下部の浮体構造部が水没した状態での排水作動では、浮力が開放作動力として作用し扉体質量による閉作動力を削減することができるため、大容量の排水に対し扉体を大きく開放作動させて円滑に排水することができる。
【００２６】
さらに、本発明は、上記状態においても安定した閉作動力が常に確保されていることから、全てのゲート作動範囲において、河川側水位と樋管側水位が同等程度となる前に、扉体は全閉位置に回転作動し逆流発生を防止する。
【００２７】
また、本発明は、樋管内高の１／３程度以下の低水位における逆流発生を許容し得る現場条件においては、扉体の下部戸当金物が上部戸当金物より上流側となるよう配置することにより、下流側水位が低い状態では懸垂された扉体と戸当金物間に隙間を設けることで上流側からの排水を円滑に流下させることができる。通常時、扉体下部を開放状態として円滑な排水を行い、下流水位上昇とともに扉体に作用する浮力を閉作動側に作用させ、水位上昇とともに扉体自動閉作動を行わせ、樋管内高の１／５〜１／３程度の低水位状態で早期にゲート全閉状態とすることができる。
【００２８】
本発明は、駆動手段を必要とせず、ヒンジ機構により扉体を懸垂するので、簡単な構造のフラップゲートが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のフラップゲートの設置概要図で、（ａ）が下流側からの鳥瞰図、（ｂ）がゲート設置部の断面概要図である。
【図２】本発明のフラップゲート概要図で、（ａ）がゲート開放作動状態図、（ｂ）がヒンジ部の構造概要図である。
【図３】本発明のフラップゲートの扉体概要図で、（ａ）が上流側（樋管側）から見た概要図、（ｂ）が下流側（河川側）から見た概要図である。
【図４】本発明のフラップゲートにおける扉体下部の構造概要図である。
【図５】本発明の実施例１のフラップゲートの設置形態図で、（ａ）がゲート全閉時の側断面図、（ｂ）がゲート全開時の側断面図である。
【図６】本発明の実施例１のフラップゲートの設置条件図である。
【図７】本発明の実施例１のフラップゲートの作動力形態図で、（ａ）が無水状態のゲート全閉時、（ｂ）が上流から排水状態の開放作動時である。
【図８】本発明の実施例１のフラップゲートの作動力形態図で、上下流同等水位でゲート全閉状態時を示す。
【図９】本発明の実施例１のフラップゲートの作動力形態図で、一定水位で上流から排水状態時を示す。
【図１０】本発明の実施例１のフラップゲートの開放度と作動力の特性を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施例２の設置条件図を示す。
【図１２】本発明の実施例２の上流からの低水位排水状態の作動力形態図である。
【図１３】本発明の実施例２の作動力形態図で、（ａ）が全閉作動水位時、（ｂ）は全閉状態で下部浮体構造部の全没水の状態図である。
【図１４】従来のフラップゲートの概要図で、（ａ）が全閉状態、（ｂ）が開放作動状態を示す。
【図１５】従来のフラップゲートの問題点を示す概要図で、（ａ）は樋管内の排水不良と流木等の堆積発生、（ｂ）は扉体と戸当金物間に流木等が挟まり込んだ状態を示す。
【図１６】従来のフラップゲートの排水作動時の問題点を示す概要図である。
【図１７】従来のフラップゲートの全閉時における重心位置を示す概要図である。
【図１８】従来のフラップゲートの扉体開放状態における重心位置を示す概要図である。
【図１９】従来のフラップゲートにおいて扉体下部を浮体構造とした事例での全閉状態における重心位置と浮心位置を示す概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００３１】
＜実施例１＞
図１において、河川堤防３３に設けられた樋管３１の河川側出口に、樋管３１を閉鎖する形態で扉体１がヒンジ機構の吊金物２により戸当金物３に接する状態で、かつ河川方向に回転自在に懸垂されて設置される。３２は河川側水路である。
【００３２】
図２（ａ）に示すように、本発明の扉体１は吊金物２によるヒンジ機構により揺動可能に懸垂されて開放作動可能である。ヒンジ機構は、図２（ｂ）に示すように、扉体１の連結部１ａと吊金物２が連結板２ａを介して各々連結ピン２ｂによって連結されている。このヒンジ機構により扉体１は自在に回転作動可能となり、また全閉時の扉体１の水密ゴム１ｄが円滑に戸当金物３に圧着して河川側から樋管方向への止水を行う。図２（ａ）に示すように、ゲート開放作動状態では扉体１の水密ゴム１ｄが上部戸当金物３ａ、下部戸当金物３ｂ、側部戸当金物３ｃから離れる形態で樋管３１の水路を開放し、樋管側から河川方向に排水を行う。
【００３３】
図３に示すように、本発明の扉体１は、上端桁にヒンジ機構の吊金物２との連結部１ａ、扉体上部にバランスウェイトアーム１ｂが固定設置され、バランスウェイトアーム１ｂの先端にバランスウェイト１ｃが設置されている。このバランスウェイトアーム１ｂ、バランスウェイト１ｃによって扉体１の重心位置をゲート下流方向に移動させることが可能な構造となっている。
【００３４】
また、扉体１の上流面部に水密ゴム１ｄが設置され、扉体下部下流側を浮体構造１ｅとすることで、ゲート全閉時においてはゲート下流側水位により扉体に浮力を発生させる構造としている。浮体構造部１ｅは、例えば図４に示すように、扉体下部のスキンプレート１ｅアと縦桁１ｅイ、横桁１ｅウに囲まれた部分を背板１ｅエで覆い、この内空部分を完全気密式構造とすることによって形成する。但し、発生する最大浮力の大きさは扉体１の重量の１／２以下とし、扉体全没水状態における全ての作動範囲で扉体１の自重による閉作動力を喪失させないものとする。
【００３５】
図５（ａ）に示すように、本設置形態では、ゲート全閉時にヒンジ機構によって懸垂された扉体１が概ね垂直となるように設置される。また、図５（ｂ）に示すように、ゲート全開作動した状態においてバランスウェイト１ｃがヒンジ機構や土木構造物等と干渉せず、扉体１が確実に開放作動可能な形態で設置される。
【００３６】
図６において、扉体１は全閉状態とし、Ｘ１は扉体１の全質量Ｗの重心点、Ｖ１はＸ１を通過する鉛直線とする。またＸ２は扉体１の下部浮体構造１ｅの全浮力Ｆの浮心、Ｖ２はＸ２を通過する鉛直線とする。扉体１の吊中心位置を通過する鉛直線をＶ３とし、Ｖ１、Ｖ３はＶ２より河川側とし、かつＶ３はＶ１と同一、又は若干樋管側に配置される。
【００３７】
この設置条件により、図７（ａ）に示すように、ゲート下流側に水位がない状態で、扉体１にはＶ３とＶ１間の距離Ｌ１と質量Ｗによる回転モーメントＭ１（＝Ｗ×Ｌ１）によって閉方向への作動力が発生している。Ｌ１は比較的小さいため、Ｍ１も小さい力となり比較的小さな作動力で扉体１は開放作動することができる。図７（ｂ）に示すように、上流側水位ＷＬ１が比較的小さい水位であっても、扉体１は簡単に開放作動し、円滑に排水することができる。図７（ｂ）では、扉体１が開放作動したことにより扉体１の回転モーメントＭ１（＝Ｗ×Ｌ１’）は図７（ａ）より大きくなるが、ＷＬ１の水圧とバランスした状態まで開放作動する。
【００３８】
また、図６に示すＶ３とＶ１を同一線上に設定した場合、扉体１は全閉状態で吊合状態となり、この場合の初期閉作動力は概ね０の状態となる。したがって、上流側からの流水に対しさらに開放作動し易くなる。
【００３９】
図８に示すように、下流側水位の上昇とともに、浮力Ｆが発生してゲート閉方向の回転モーメントＭ２（＝Ｆ×Ｌ２）を発生させる。これにより、上下流が同水位状態であっても、発生した浮力Ｍ２によってゲート閉作動力を確保する。
【００４０】
扉体１の開放作動によって図６に示す鉛直線Ｖ１、Ｖ２は下流側に移動する。図６に示す鉛直線Ｖ２がＶ３より下流側に移動すると浮力Ｆは開放作動側に作用する。
【００４１】
図９に示すように、扉体１の浮体構造部１ｅが水没した状態で排水作動を行う場合、質量Ｗによる回転モーメントＭ１（＝Ｗ×Ｌ３）はゲート閉作動方向に作用するが、浮力Ｆによる回転モーメントＭ２（＝Ｆ×Ｌ４）は開放作動方向に作用する。この結果、ゲートを開放作動させるために必要な作動力はＭ２相当分が減少することとなり、排水時の上流側水位ＷＬ１と下流側水位ＷＬ２の水位差が小さくなり、円滑な排水が行える。
【００４２】
図１０に示す本発明のフラップゲートにおける自動作動力グラフにおいて、横軸はゲート開放度を示し、原点は開度０（＝全閉状態）とし、右方向でゲートが開放する。縦軸は開閉方向作動力を示し、中心線０を境に、正方向（上方向）がゲート閉作動力、負方向（下方向）がゲート開作動力を示す。Ｓ１は扉体１の重力Ｗによる回転モーメントＭ１であり、本設置形態では常に閉作動力として作用し、全閉状態では小さく扉体開放作動とともに増加する特性を有する。Ｓ２は扉体１の下部浮体構造１ｅに作用する全浮力Ｆによる回転モーメントＭ２であり、全閉状態では閉作動方向に作用するが、扉体１の開放作動とともに閉作動力として低下し、図６に示す鉛直線Ｖ２が同Ｖ３と同一線となる角度で０となり、開放に伴い開作動力として作用する。この結果、浮力Ｆが作用している水位条件下では、扉体の閉作動力はＳ１とＳ２を加算した回転モーメントＳ３となる。
【００４３】
本発明のフラップゲートでは、この自動作動力グラフにおけるＳ１がＳ２のうち開作動力の絶対値より常に大きくなるように、すなわち｜Ｓ１｜＞｜Ｓ２｜に扉体１の質量Ｗ、浮力Ｆが設定される。
【００４４】
この結果、図１０に示すように、浮力Ｆが作用する水位条件下では、扉体の閉作動力Ｓ３がゲート開度の増加に対して安定した値となる特性を有することなる。これは、上流からの排水量に応じて容易にゲートが開放作動することとなり、排水作動性を高める。また、常に閉作動力が確保されていることより、上流側からの排水圧力が低下した場合は速やかに自動閉作動を行い、上下流水位が逆転する前にゲートを全閉作動させることができる。
【００４５】
以上のように、本発明のフラップゲートは、ゲート下流側に水位がない状態、又は下流側水位が低い状態ではゲート閉作動力が小さく、上流側からの排水流に対し容易に開放作動して円滑に排水する。下流水位が上昇すると扉体下部より浮力Ｆが扉体閉作動方向に作用し、ゲートを確実に閉作動させて下流から上流方向への逆流発生を防止することができる。また、一定水位での上流水から下流方向へ排水する状態においては、浮力Ｆが開放作動方向に作用し、排水量に応じて容易にゲート開放度を増加させて円滑な排水を行うことができる。
【００４６】
＜実施例２＞
図１１において、樋管３１の開口の周囲に設けられた枠状の戸当金物を、上部戸当金物３ａより下部戸当金物３ｂが上流側となるように傾斜した形態で配置し、扉体１を実施例１と同様にヒンジ機構によって概ね垂直となるように扉体１を懸垂させて設置する。傾斜角度は５度〜１０度程度の範囲とする。図１１は、重心Ｘ１を通過する鉛直線Ｖ１と扉体吊芯の鉛直線Ｖ２を同一線上とし、扉体１を垂直に懸垂した設置状態を示す。なお、本実施例では、Ｖ１を扉体１の吊中心位置を通過する鉛直線Ｖ３と同一線上に設定している。
【００４７】
この状態で、扉体１は下部戸当金物３ｂより離れ、扉体１の下端と下部戸当金物３ｂ間に隙間を設けた形となって樋管を開放した状態となっている。扉体１の吊芯を樋管側に少量移動すると扉体１の下端が上流方向に移動する形で傾斜する。この場合も扉体下端と下部戸当金物３ｂ間にゴミ等が通過できる隙間を確保するようにする。
【００４８】
図１２に示すように、下流側に水位がない状態では扉体１は釣合い状態で懸垂されておりまた、扉体下端が開放されていることより上流からの排水が円滑に行われ、また流木塵芥等が円滑に流下することができる。
【００４９】
図１３（ａ）に示すように、下流側水位が上昇すると扉体１の下部浮体構造部１ｅに浮力Ｆによる回転モーメントＭ２（＝Ｆ×Ｌ７）が扉体閉方向に作用し、扉体１の質量Ｗにより懸垂状態へ復元しようとする回転モーメントＭ１（＝Ｗ×Ｌ６）を上回った状態で自動閉作動を行い、所定水位（概ね樋管高さの１／５〜１／３程度の水位）で全閉状態となる。
【００５０】
図１３（ｂ）に示すように、下流側水位ＷＬ２が更に上昇すると浮力Ｆが増加し、閉作動力を増加して扉体１を下部戸当金物３ｂに圧着させて止水する。下流水位ＷＬ２の上昇による自動閉作動力は、上下流同等水位状態で確実に作用するよう設計されるため、下流水位ＷＬ２が上流水位ＷＬ１を超えた状態では更に水位差水圧が閉作動方向に作用し、早期にゲートを全閉作動させる。
【００５１】
反対に上流水位ＷＬ１が下流水位ＷＬ２を超えて上昇すると扉体１は開放作動を開始し、図１２に示すように比較的小さな水位差で円滑な排水を行う。
【符号の説明】
【００５２】
１：扉体１ａ：連結部
１ｂ：バランスウェイトアーム１ｃ：バランスウェイト
１ｄ：水密ゴム１ｅ：扉体下部の浮体構造部
１ｅア：扉体のスキンプレート１ｅイ：扉体の端縦桁
１ｅウ：扉体の横桁１ｅエ：扉体の背板
２：吊金物（ヒンジ機構）２ａ：連結金物（ヒンジ機構）
２ｂ：吊ピン３：戸当金物
３ａ：上部戸当金物３ｂ：下部戸当金物
３ｃ：側部戸当金物１１：扉体
１１ｄ：水密ゴム１１ｅ：扉体下部の浮体構造部
１２：吊金物１２ａ：吊板
１２ｂ：吊ピン１３：戸当金物
３１：樋管側水路３２：河川側水路
３３：堤防３４：流木等
ＷＬ１：ゲート上流側（樋管側）水位
ＷＬ２：ゲート下流側（河川側）水位
ＷＬ３：扉体閉により樋管側に発生した排水困難な水位
Ｗ：扉体とバランスウェイトの全体質量
Ｆ：水中部の扉体下部浮体構造により発生する浮力
Ｘ１：Ｗの重心位置
Ｘ２：Ｆの浮心位置
Ｖ１：Ｘ１を通過する鉛直線
Ｖ２：Ｘ２を通過する鉛直線
Ｖ３：扉体の吊芯位置を通過する鉛直線
Ｌ１〜Ｌ１１：扉体の吊芯から扉体の重心、または浮心までの水平距離
矢印ア：流水方向
△ｈ：排水時の上下流水位差

【特許請求の範囲】
【請求項１】
河川堤防等に設けられる樋管の河川側出口に、開閉自在の扉体が河川側からの流水に対し止水可能に上部ヒンジ機構により懸垂された状態で設置され、樋管側からの流水に対して前記扉体が河川方向に回転作動して樋管を開放するフラップゲートにおいて、
前記扉体の下部にはゲート全閉時は閉作動力として作用し且つゲート開放作動時には開放作動力として作用する浮力を発生させる浮体構造部が形成され、前記扉体の上部には前記扉体の重心位置をフラップゲートの下流方向に移動させるバランスウェイトが設置され、前記扉体の前記重心位置と前記扉体を懸垂状態に吊す吊芯位置が前記浮体構造部の浮力中心を通る鉛直線より下流側に配置されていることを特徴とするフラップゲート。
【請求項２】
前記扉体の質量、浮力は、前記扉体の重力により閉作動力として作用し且つ全閉状態では小さく且つ扉体開放作動とともに増加する回転モーメント（Ｓ１）と、前記扉体の前記下部浮体構造に作用する浮力により扉体の開放に伴い開作動力として作用する回転モーメント（Ｓ２）との絶対値が、｜Ｓ１｜＞｜Ｓ２｜となるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のフラップゲート。
【請求項３】
前記扉体の下部戸当金物が上部戸当金物より上流側となるよう傾斜した形態で配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のフラップゲート。

【図１】