浮体連結式フラップゲート
【課題】浸水初期における扉体の起立動作速度を向上させ、公共空間側に水が越流しないようにする。
【解決手段】水が流入する開口部或いは前記出入口を遮断すべく、高さ方向に分割した複数の扉体ブロックを、前記流入する水の方向に高さ方向の平面内で回転可能に連結して扉体を構成した浮体連結式フラップゲート１１である。高さ方向の先端側の扉体ブロック１２ａが倒伏状態にある場合の扉体先端面１２ａａと対向する位置に、水の流入方向に導水管１４を設ける。導水管１４は、流入する水を取り込み可能な開口を形成した取水部１４ａと、この取水部１４ａで取り込んだ水を前記扉体先端面１２ａａの高さ方向上側の部分に向けて噴出可能なノズル部１４ｄとを備えている。
【効果】起立動作の遅れによる越流を防止でき、防災設備としての信頼性が向上する。
【解決手段】水が流入する開口部或いは前記出入口を遮断すべく、高さ方向に分割した複数の扉体ブロックを、前記流入する水の方向に高さ方向の平面内で回転可能に連結して扉体を構成した浮体連結式フラップゲート１１である。高さ方向の先端側の扉体ブロック１２ａが倒伏状態にある場合の扉体先端面１２ａａと対向する位置に、水の流入方向に導水管１４を設ける。導水管１４は、流入する水を取り込み可能な開口を形成した取水部１４ａと、この取水部１４ａで取り込んだ水を前記扉体先端面１２ａａの高さ方向上側の部分に向けて噴出可能なノズル部１４ｄとを備えている。
【効果】起立動作の遅れによる越流を防止でき、防災設備としての信頼性が向上する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防潮堤の開口部や建物・地下空間の出入口等に設置され、増水時、増水した水が防潮堤の後背地や建物・地下空間に流れ込まないように、扉体を起立させて前記開口部や出入口を遮断する浮体連結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、増水した水が防潮堤の後背地や、建物・地下空間に流れ込まないように、防潮堤の開口部や建物・地下空間の出入口に、浮体式フラップゲートが設置される場合がある（例えば特許文献１，２）。
【０００３】
この種の浮体式フラップゲートは、扉体に単数個の大きな浮体を有し、前記開口部や出入口から流れ込む水の水圧と扉体自体の浮力を利用して扉体を起立させ、開口部や出入口を水密遮断するものである。
【０００４】
上記従来の浮体式フラップゲートは、倒伏状態のときは建物の出入口に設けた凹状のピットに扉体が格納された状態となっており、増水時にピット内に水を導くための構造は、前記出入口の外側の斜面に設けた流水口とピットの側壁の間に、導水路を設けたものであった（例えば特許文献１）。また、防潮堤の開口部に設ける浮体式フラップゲートの場合は、扉体を格納する扉体格納室の側壁に、海側と貫通する導排水管を設けたものであった（例えば特許文献２）。これらは、増水時にピット（扉体格納室）内に水を導入して、その静水圧のみによって扉体の起立を開始させるものである。
【０００５】
しかしながら、前記の構造の場合、水が導水路を通ってピット内に流れ込み扉体が起立動作を開始するまでには一定の時間を要する。そのため、流速が速く水面が段状の壁のような形で進んで来る段波性の津波が襲来すると、扉体が浮上し始める前に扉体の上部を越流して、公共空間側に流れ込むおそれが高い。
【０００６】
また上記の問題点に加え、上記従来の浮体式フラップゲートは、扉体が高さ方向に一体に形成されており、水位が一定の高さに到達した後に扉体が一気に起立するので、扉体の動揺が大きく、危険であった。反対に、倒伏時は、扉体が起立した水位まで水位が低下しても扉体は倒伏を開始せず、それよりも大きく水位が低下してから、扉体が一気に倒伏するので、扉体や扉体の格納部が損傷し易く、周囲に人がいた場合には危険である。
【０００７】
そこで、出願人は、前記の問題を解決するために、図５に示すような、扉体２を高さ方向に複数個に分割し、これら分割した扉体ブロック２ａ〜２ｃを流入する水の方向に回転可能に連結した浮体連結式フラップゲート１を提案した。
【０００８】
この浮体連結式フラップゲート１は、開口部３から流入する水ｗの水位に応じて、図７（ａ）〜（ｄ）に示すように、高さ方向に例えば３分割した扉体ブロック２ａ〜２ｃが基端側から順次起立する。
【０００９】
このような浮体連結式フラップゲート１において、高さ方向の先端側の扉体ブロック２ａのみを前記開口部３から流入する水ｗと反対の方向にも所定角度だけ回転可能にした場合は、図５（ｅ）に示すように、水ｗの流入時に先行して浮上することになる。
【００１０】
従って、開口部３から流入した水ｗを倒伏状態の扉体ブロック２ｂ，２ｃの下方側に効果的に導くことができ、開口部３から水ｗが流入し始める流入初期の扉体ブロック２ａ〜２ｃの浮上動作が速くなって、開口部３からの水ｗの流れ込みを防止できる。
【００１１】
しかしながら、先端側の扉体ブロックのみを流入する水と反対の方向にも所定角度だけ回転可能にした場合も、段波津波の襲来時には、扉体ブロック２ａの扉体先端が先行浮上し始める前に扉体ブロック２ａ〜２ｃの上部を越波して、公共空間に流れ込むおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平９−１３７６３１号公報
【特許文献２】特開２００６−２５７８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明が解決しようとする問題点は、段波津波が襲来した場合、扉体の起立動作が遅れると、水が扉体の上部を越流して公共空間側に流れ込むという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、浸水初期における扉体の起立動作速度を向上させることにより、段波津波のような流速の速い水が流入した場合でも、公共空間側に越流しないようにすることを目的としてなされたものである。
【００１５】
本発明の浮体連結式フラップゲートは、
開口部或いは出入口に設置され、水が流入する前記開口部或いは前記出入口を遮断すべく、高さ方向に分割した複数の扉体ブロックを、前記流入する水の方向に高さ方向の平面内で回転可能に連結して扉体を構成した浮体連結式フラップゲートであって、
高さ方向の先端側の扉体ブロックが倒伏状態にある場合の扉体先端面と対向する位置に、水の流入方向に導水管を設け、
前記導水管は、流入する水を取り込み可能な開口を形成した取水部と、この取水部で取り込んだ水を前記扉体先端面の高さ方向上側の部分に向けて噴出可能なノズル部と、を備えたことを最も主要な特徴としている。
【００１６】
上記の本発明では、先端側の扉体ブロックが倒伏状態にある場合の扉体先端面と対向する位置に、前記扉体先端面の高さ方向上側の部分に向けて噴出可能なノズル部を備えた導水管を設置したので、前記ノズル部から噴出される水の動水圧が扉体先端面の上部に作用し、浸水初期における先端側の扉体ブロックの起立動作速度が向上する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、導水管のノズル部から噴出される水の動水圧を利用して浸水初期における先端側の扉体ブロックの起立動作速度を向上させるので、起立動作の遅れによる越流を防止でき、防災設備としての信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】開口部の路面に設置される本発明の浮体連結式フラップゲートを側面から見た概略図である。
【図２】本発明の浮体連結式フラップゲートの概略図で、（ａ）は全体構成を示した斜視図、（ｂ）は導水管の構成を示した斜視図、（ｃ）は先端側の扉体ブロックが倒伏状態のときにノズル部から噴出される水が作用する位置を示した図、（ｄ）は先端側の扉体ブロックが起立し始めた状態のときにノズル部から噴出される水が作用する位置を示した図である。
【図３】扉体上面が路面と同じ高さとなるように埋設して設置される本発明の浮体連結式フラップゲートを側面から見た概略図である。
【図４】滞留水排出用の分岐管を備えた導水管の概略斜視図である。
【図５】従来の浮体連結式フラップゲートの扉体ブロックが、流入する水の水位に応じて基端側から順次起立する状態を示した図で、（ａ）は倒伏時、（ｂ）は基端側の扉体ブロックのみが起立した状態、（ｃ）は基端側と中間の扉体ブロックが起立した状態、（ｄ）は全ての扉体ブロックが起立した状態を示した図、（ｅ）は先端側の扉体ブロックが先行して浮上した状態を示した図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、段波津波が襲来した場合でも、浸水初期における扉体の起立動作速度を向上させて越流を防止するという目的を、先端側の扉体ブロックが倒伏状態にある場合の扉体先端面と対向する位置に、水の流入方向に前記導水管を設置することで実現した。
【実施例】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態を、図１〜図４を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の浮体連結式フラップゲートの概略構成を示した図である。
【００２１】
図１において、１１は例えば防潮堤の開口部の路面ｓに設置される本発明の浮体連結式フラップゲートである。この浮体連結式フラップゲート１１は、海洋（或いは河川）から防潮堤の後背地（或いは道路面）に水ｗが流入しようとする際、流入する水ｗの水圧と扉体１２の浮力を利用して、基端側を支点として扉体１２を、想像線で示したように起立させて開口部を水密状態に遮断するものである。
【００２２】
この浮体連結式フラップゲート１１を構成する扉体１２は、高さ方向に、例えば鋼製の中空構造である２個の扉体ブロックに分割した構成となされている。以下、これら２個の扉体ブロックを、起立状態にある場合の上方から、先端側の扉体ブロック１２ａ、基端側の扉体ブロック１２ｂと言う。
【００２３】
そして、これら扉体ブロック１２ａと１２ｂの間、及び基端側の扉体ブロック１２ｂと路面ｓの間を、高さ方向の平面内で、海洋（或いは河川）から流れ込もうとする水の方向に向けて、例えば所定角度の回転が自在な回転部１３ａ，１３ｂで連結している。扉体ブロック１２ａ，１２ｂ間、及び基端側の扉体ブロック１２ｂと路面ｓの間は水密ゴム（図示せず）によって水密状態となっている。
【００２４】
また、本実施例では、先端側の扉体ブロック１２ａのみが前記流入する水と反対方向にも所定角度だけ回転が可能なように構成し、水の流入時に先行して浮上するようにしている。
【００２５】
図１に示す本発明の浮体連結式フラップゲート１１は、先端側の扉体ブロック１２ａが倒伏状態にある場合の扉体先端面１２ａａと対向する位置に、開口部から流れ込む水の方向（矢印Ａの方向）と平行となるように導水管１４を設置したものである。この導水管１４は、流入する水を取り込む開口を有した取水部１４ａと、流路断面積を水の進行方向に向けて次第に小さくした中間部１４ｂと、導水管１４の角度を変更するための円弧状の部分を備えた屈曲部１４ｃと、前記取水部１４ａで取り込んだ水を前記扉体先端面１２ａａの高さ方向上側の部分に向けて噴出可能なノズル部１４ｄとを備えた構成である。この実施例では導水管１４の横断面形状は矩形であるが、円形、六角形など他の形状でも良い。
【００２６】
１５ａは扉体１２の上面との段差をなくすと共に導水管１４を保護するためにその上部を覆うカバー部を、１５ｂは前記カバー部１５ａの先端と路面ｓの間を水の流入方向に直線状に結んでスロープを形成する仕切板を示している。導水管１４は、これらカバー部１５ａ，仕切板１５ｂからなる収容部１５に設置されている。
【００２７】
浮体連結式フラップゲート１１は、防潮堤の開口部の路面の幅に応じて水の流入方向と交差する方向に扉体ブロック１２ａ，１２ｂを複数設置することも可能である。その場合、図２（ａ）に示すように、先端側の扉体ブロック１２ａが倒伏状態にある場合の扉体先端面と対向する位置に設ける導水管１４は、水の流入方向と交差する向きに複数並設して、複数の扉体ブロック１２ａの幅方向全域で起立促進効果が得られるように構成する。
【００２８】
図２（ａ）の例では、１つの扉体ブロック１２ａに対して例えば４個の導水管１４が割り当てられるようにしている。仕切板１５ｂは、各取水部１４ａに水が効率良く導入されるように、取水部１４ａの側壁の位置毎に垂直に立てた状態で設置している。
【００２９】
前記取水部１４ａは、導水管１４の一端に設けられ、段波津波のような流速の速い水を効果的に取り込むために、水の流入方向に向かって、図２（ｂ）に示すような、矩形状の開口１４ａａを形成したものである。取水部１４ａは、縦方向及び横方向のサイズを空間の制約が許す範囲でできるだけ大きくして取水量を増やすようにする。
【００３０】
一方、前記ノズル部１４ｄは、動水圧を高めた水が噴出されるように、断面積を適切に絞るようにする。そのために、取水部１４ａとノズル部１４ｄの中間に設けた前記中間部１４ｂで、導水管１４の流路断面積を水の進行方向に向けて徐々に小さくしている。このような中間部１４ｂを設ける場合は、空間上の制約が許す範囲で緩やかな傾斜面とすることが望ましい。
【００３１】
ノズル部１４ｄの断面積は、取水部１４ａの断面積よりも小さくするが、具体的には、取水部１４ａの断面積に対し１０〜３０％の範囲とすることが望ましい。流路断面積の縮小率が１０％よりも小さい場合は、流路における圧損が大きくなり過ぎて水の導入を妨げるおそれがある。逆に、縮小率が３０％を超える場合は、十分な流速が得られずに扉体ブロック１２ａの起立促進効果が小さくなる。
【００３２】
ノズル部１４ｄは、図２（ｃ）に示すように、先端側の扉体ブロック１２ａの扉体先端面１２ａａの高さ方向上側の部分１２ａｂに向けて水を噴出可能な向きに設置する。すると、扉体先端面１２ａａの前記上側の部分１２ａｂにノズル部１４ｄから噴出される水の動水圧が作用して、扉体ブロック１２ａの浮上開始時間が短縮される。
【００３３】
また、前記ノズル部１４ｄから噴出させる水の噴出方向は、水平面に対し先端側の扉体ブロック１２ａの起立方向に傾斜させる。すると、扉体先端面１２ａａに、扉体ブロック１２ａの起立方向と一致した斜め上方向の動水圧が作用して、扉体ブロック１２ａの起立促進効果が高まる。
【００３４】
加えて、ノズル部１４ｄは、図２（ｄ）に示すように、先端側の扉体ブロック１２ａが若干浮上した状態では、扉体ブロック１２ａが倒伏状態にある場合の下面１２ａｄに向けて水を噴出可能となる向きに設置する。すると、扉体ブロック１２ａが起立動作を開始した後も、扉体ブロック１２ａの下面側から動水圧が作用して、起立促進効果が得られる時間が長くなる。
【００３５】
前記屈曲部１４ｃは、ノズル部１４ｄの噴出角度を上記のように所要の角度に傾けるためのもので、その形状は図２（ｂ）に示すように円弧状であるが、例えば角状であっても良い。
【００３６】
ノズル部１４ｄの噴出方向を、水平面に対し先端側の扉体ブロック１２ａの起立方向に傾斜させる場合は、水平面に対し３０〜５０度の範囲とすることが望ましい。３０度よりも小さい場合は、扉体先端面１２ａａを水平方向に押す力の方が大きくなって扉体の起立促進に必要な上方向の力が不足する。５０度を超える場合は、屈曲部１４ｃでの圧損が大きい上、水の導入を妨げるおそれがある。本実施例では、扉体ブロック１２ａに与える上向きの力と屈曲部１４ｃでの圧力損失の双方を勘案の上、ノズル部１４ｄの水平面に対する角度は４５度とした。
【００３７】
なお、図２（ｃ）において、１２ａｃは、ノズル部１４ｄの上方の隙間をなくして収容部１５と扉体１２の上面を連続させるために、扉体ブロック１２ａの扉体先端面１２ａａの上端から水平方向に突出させた突出部である。この突出部１２ａｃによって、水の流れの一部を受け止めるので、倒伏状態にある先端側の扉体ブロック１２ａの扉体先端面１２ａａの前記上側部分１２ａｂに、水の動水圧がより効果的に作用する。
【００３８】
このように本発明は、前記導水管１４を浮体連結式フラップゲート１１の起立促進装置として用いるものであり、段波津波のような一気に流入する水の動水圧を積極的に利用して、浸水初期における先端側の扉体ブロック１２ａの浮上開始時間を短縮したり浮上速度を向上させるものである。
【００３９】
なお、上記のような構成の導水管１４は、単数個の扉体で構成される浮体式フラップゲートの扉体先端面と対向する位置に設置することも可能ではあるが、単一の扉体の場合は重量が大きいため、ノズル部１４ｄから噴出する水の動水圧による扉体の起立促進効果は左程期待できない。本発明は、扉体を高さ方向に複数個に分割し、これら分割した扉体ブロックを流入する水の方向に回転可能に連結した浮体連結式フラップゲートに適したものである。
【００４０】
また、本発明を浮体連結式フラップゲートに適用する場合、高さ方向の先端側の扉体ブロックは、基端側の扉体ブロックや中間の扉体ブロックなど、先端側の扉体ブロック以外の扉体ブロックよりも重量を軽くする方が、ノズル部１４ｄから噴出される水の動水圧による起立促進効果が高くなる。
【００４１】
次に、扉体１２の上面が路面ｓ１と同じ高さとなるように、浮体連結式フラップゲート１１を埋設して設置する場合について説明する。図３において、１１は例えば建物・地下空間の出入口に設置される本発明の浮体連結式フラップゲートである。この場合、浮体連結式フラップゲート１１と、カバー部１５ａ及び仕切板１５ｂからなる収容部１５は、倒伏状態の扉体１２と同じ高さを有すると共に、水が流入してくる側は傾斜面ｓ２とされたピット１６内に設置する。カバー部１５ａ及び仕切板１５ｂの形状は、傾斜面ｓ２の形状と合致したものとし、収容部１５の上面も路面ｓ１と高さ位置が揃うようにしている。そして、前記カバー部１５ａ内に導水管１４を設置する。
【００４２】
この埋設型の場合も、導水管１４の取水部１４ａの先端は、水の流入方向（矢印Ａの方向）に向かって、図４に示す開口１４ａａのように矩形状に開口させ、傾斜面ｓ２に沿って流入してくる水が段波津波のような流速の速い水の場合でも取り入れ量が多くなるようにしている。
【００４３】
上記埋設型の場合、導水管１４の内部に雨水などが溜まることが考えられるが、導水管１４の内部が最初から水で満たされていれば、流入する水の動水圧の伝搬が早まるため、扉体ブロック１２ａの起立促進効果については何ら問題はなく、起立開始時間についてはむしろ短縮されることが期待できる。
【００４４】
しかし、導水管１４内に滞留した水の腐敗などが懸念される場合は、滞留水の排水が必要になる。そこで、埋設型の構成とする場合は、図４に示すように、導水管１４に、水の流入方向と交差する向きに、滞留水を排出するための分岐管１７を設ける。分岐管１７の他端を導水管１４との分岐部よりも低い位置に開放することにより、導水管１４内に滞留した雨水を外部に排出することができる。
【００４５】
また、前記出入口の幅に応じて水の流入方向と交差する向きに導水管１４を複数並設した構成の場合は、隣接する導水管１４の側壁の下部に連通孔１８を設けると共に、幅方向両端の導水管１４についてのみ他の導水管１４と隣接していない側の側壁の下部に前記分岐管１７を設ける。すると、各導水管１４内の滞留水は、幅方向両端に設けた何れかの分岐管１７に流れ込み、外部に排出される。
【００４６】
本発明は、前記の例に限るものではなく、各請求項に記載した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。
【００４７】
例えば、適用する浮体連結式フラップゲート１１の扉体１２は２分割に限らず、例えば図５に示したような３分割されたものでも良い。
【００４８】
また、導水管１４は、浮体連結式フラップゲート１１の幅方向全域に並設する構成に限らず、必要箇所のみに設置しても良い。
【符号の説明】
【００４９】
１１ 浮体連結式フラップゲート
１２ 扉体
１２ａ 先端側の扉体ブロック
１２ａａ 扉体先端面
１２ａｂ 扉体先端面の高さ方向上側の部分
１４ 導水管
１４ａ 取水部
１４ａａ 開口
１４ｄ ノズル部
１７ 分岐管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防潮堤の開口部や建物・地下空間の出入口等に設置され、増水時、増水した水が防潮堤の後背地や建物・地下空間に流れ込まないように、扉体を起立させて前記開口部や出入口を遮断する浮体連結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、増水した水が防潮堤の後背地や、建物・地下空間に流れ込まないように、防潮堤の開口部や建物・地下空間の出入口に、浮体式フラップゲートが設置される場合がある（例えば特許文献１，２）。
【０００３】
この種の浮体式フラップゲートは、扉体に単数個の大きな浮体を有し、前記開口部や出入口から流れ込む水の水圧と扉体自体の浮力を利用して扉体を起立させ、開口部や出入口を水密遮断するものである。
【０００４】
上記従来の浮体式フラップゲートは、倒伏状態のときは建物の出入口に設けた凹状のピットに扉体が格納された状態となっており、増水時にピット内に水を導くための構造は、前記出入口の外側の斜面に設けた流水口とピットの側壁の間に、導水路を設けたものであった（例えば特許文献１）。また、防潮堤の開口部に設ける浮体式フラップゲートの場合は、扉体を格納する扉体格納室の側壁に、海側と貫通する導排水管を設けたものであった（例えば特許文献２）。これらは、増水時にピット（扉体格納室）内に水を導入して、その静水圧のみによって扉体の起立を開始させるものである。
【０００５】
しかしながら、前記の構造の場合、水が導水路を通ってピット内に流れ込み扉体が起立動作を開始するまでには一定の時間を要する。そのため、流速が速く水面が段状の壁のような形で進んで来る段波性の津波が襲来すると、扉体が浮上し始める前に扉体の上部を越流して、公共空間側に流れ込むおそれが高い。
【０００６】
また上記の問題点に加え、上記従来の浮体式フラップゲートは、扉体が高さ方向に一体に形成されており、水位が一定の高さに到達した後に扉体が一気に起立するので、扉体の動揺が大きく、危険であった。反対に、倒伏時は、扉体が起立した水位まで水位が低下しても扉体は倒伏を開始せず、それよりも大きく水位が低下してから、扉体が一気に倒伏するので、扉体や扉体の格納部が損傷し易く、周囲に人がいた場合には危険である。
【０００７】
そこで、出願人は、前記の問題を解決するために、図５に示すような、扉体２を高さ方向に複数個に分割し、これら分割した扉体ブロック２ａ〜２ｃを流入する水の方向に回転可能に連結した浮体連結式フラップゲート１を提案した。
【０００８】
この浮体連結式フラップゲート１は、開口部３から流入する水ｗの水位に応じて、図７（ａ）〜（ｄ）に示すように、高さ方向に例えば３分割した扉体ブロック２ａ〜２ｃが基端側から順次起立する。
【０００９】
このような浮体連結式フラップゲート１において、高さ方向の先端側の扉体ブロック２ａのみを前記開口部３から流入する水ｗと反対の方向にも所定角度だけ回転可能にした場合は、図５（ｅ）に示すように、水ｗの流入時に先行して浮上することになる。
【００１０】
従って、開口部３から流入した水ｗを倒伏状態の扉体ブロック２ｂ，２ｃの下方側に効果的に導くことができ、開口部３から水ｗが流入し始める流入初期の扉体ブロック２ａ〜２ｃの浮上動作が速くなって、開口部３からの水ｗの流れ込みを防止できる。
【００１１】
しかしながら、先端側の扉体ブロックのみを流入する水と反対の方向にも所定角度だけ回転可能にした場合も、段波津波の襲来時には、扉体ブロック２ａの扉体先端が先行浮上し始める前に扉体ブロック２ａ〜２ｃの上部を越波して、公共空間に流れ込むおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平９−１３７６３１号公報
【特許文献２】特開２００６−２５７８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明が解決しようとする問題点は、段波津波が襲来した場合、扉体の起立動作が遅れると、水が扉体の上部を越流して公共空間側に流れ込むという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、浸水初期における扉体の起立動作速度を向上させることにより、段波津波のような流速の速い水が流入した場合でも、公共空間側に越流しないようにすることを目的としてなされたものである。
【００１５】
本発明の浮体連結式フラップゲートは、
開口部或いは出入口に設置され、水が流入する前記開口部或いは前記出入口を遮断すべく、高さ方向に分割した複数の扉体ブロックを、前記流入する水の方向に高さ方向の平面内で回転可能に連結して扉体を構成した浮体連結式フラップゲートであって、
高さ方向の先端側の扉体ブロックが倒伏状態にある場合の扉体先端面と対向する位置に、水の流入方向に導水管を設け、
前記導水管は、流入する水を取り込み可能な開口を形成した取水部と、この取水部で取り込んだ水を前記扉体先端面の高さ方向上側の部分に向けて噴出可能なノズル部と、を備えたことを最も主要な特徴としている。
【００１６】
上記の本発明では、先端側の扉体ブロックが倒伏状態にある場合の扉体先端面と対向する位置に、前記扉体先端面の高さ方向上側の部分に向けて噴出可能なノズル部を備えた導水管を設置したので、前記ノズル部から噴出される水の動水圧が扉体先端面の上部に作用し、浸水初期における先端側の扉体ブロックの起立動作速度が向上する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、導水管のノズル部から噴出される水の動水圧を利用して浸水初期における先端側の扉体ブロックの起立動作速度を向上させるので、起立動作の遅れによる越流を防止でき、防災設備としての信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】開口部の路面に設置される本発明の浮体連結式フラップゲートを側面から見た概略図である。
【図２】本発明の浮体連結式フラップゲートの概略図で、（ａ）は全体構成を示した斜視図、（ｂ）は導水管の構成を示した斜視図、（ｃ）は先端側の扉体ブロックが倒伏状態のときにノズル部から噴出される水が作用する位置を示した図、（ｄ）は先端側の扉体ブロックが起立し始めた状態のときにノズル部から噴出される水が作用する位置を示した図である。
【図３】扉体上面が路面と同じ高さとなるように埋設して設置される本発明の浮体連結式フラップゲートを側面から見た概略図である。
【図４】滞留水排出用の分岐管を備えた導水管の概略斜視図である。
【図５】従来の浮体連結式フラップゲートの扉体ブロックが、流入する水の水位に応じて基端側から順次起立する状態を示した図で、（ａ）は倒伏時、（ｂ）は基端側の扉体ブロックのみが起立した状態、（ｃ）は基端側と中間の扉体ブロックが起立した状態、（ｄ）は全ての扉体ブロックが起立した状態を示した図、（ｅ）は先端側の扉体ブロックが先行して浮上した状態を示した図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、段波津波が襲来した場合でも、浸水初期における扉体の起立動作速度を向上させて越流を防止するという目的を、先端側の扉体ブロックが倒伏状態にある場合の扉体先端面と対向する位置に、水の流入方向に前記導水管を設置することで実現した。
【実施例】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態を、図１〜図４を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の浮体連結式フラップゲートの概略構成を示した図である。
【００２１】
図１において、１１は例えば防潮堤の開口部の路面ｓに設置される本発明の浮体連結式フラップゲートである。この浮体連結式フラップゲート１１は、海洋（或いは河川）から防潮堤の後背地（或いは道路面）に水ｗが流入しようとする際、流入する水ｗの水圧と扉体１２の浮力を利用して、基端側を支点として扉体１２を、想像線で示したように起立させて開口部を水密状態に遮断するものである。
【００２２】
この浮体連結式フラップゲート１１を構成する扉体１２は、高さ方向に、例えば鋼製の中空構造である２個の扉体ブロックに分割した構成となされている。以下、これら２個の扉体ブロックを、起立状態にある場合の上方から、先端側の扉体ブロック１２ａ、基端側の扉体ブロック１２ｂと言う。
【００２３】
そして、これら扉体ブロック１２ａと１２ｂの間、及び基端側の扉体ブロック１２ｂと路面ｓの間を、高さ方向の平面内で、海洋（或いは河川）から流れ込もうとする水の方向に向けて、例えば所定角度の回転が自在な回転部１３ａ，１３ｂで連結している。扉体ブロック１２ａ，１２ｂ間、及び基端側の扉体ブロック１２ｂと路面ｓの間は水密ゴム（図示せず）によって水密状態となっている。
【００２４】
また、本実施例では、先端側の扉体ブロック１２ａのみが前記流入する水と反対方向にも所定角度だけ回転が可能なように構成し、水の流入時に先行して浮上するようにしている。
【００２５】
図１に示す本発明の浮体連結式フラップゲート１１は、先端側の扉体ブロック１２ａが倒伏状態にある場合の扉体先端面１２ａａと対向する位置に、開口部から流れ込む水の方向（矢印Ａの方向）と平行となるように導水管１４を設置したものである。この導水管１４は、流入する水を取り込む開口を有した取水部１４ａと、流路断面積を水の進行方向に向けて次第に小さくした中間部１４ｂと、導水管１４の角度を変更するための円弧状の部分を備えた屈曲部１４ｃと、前記取水部１４ａで取り込んだ水を前記扉体先端面１２ａａの高さ方向上側の部分に向けて噴出可能なノズル部１４ｄとを備えた構成である。この実施例では導水管１４の横断面形状は矩形であるが、円形、六角形など他の形状でも良い。
【００２６】
１５ａは扉体１２の上面との段差をなくすと共に導水管１４を保護するためにその上部を覆うカバー部を、１５ｂは前記カバー部１５ａの先端と路面ｓの間を水の流入方向に直線状に結んでスロープを形成する仕切板を示している。導水管１４は、これらカバー部１５ａ，仕切板１５ｂからなる収容部１５に設置されている。
【００２７】
浮体連結式フラップゲート１１は、防潮堤の開口部の路面の幅に応じて水の流入方向と交差する方向に扉体ブロック１２ａ，１２ｂを複数設置することも可能である。その場合、図２（ａ）に示すように、先端側の扉体ブロック１２ａが倒伏状態にある場合の扉体先端面と対向する位置に設ける導水管１４は、水の流入方向と交差する向きに複数並設して、複数の扉体ブロック１２ａの幅方向全域で起立促進効果が得られるように構成する。
【００２８】
図２（ａ）の例では、１つの扉体ブロック１２ａに対して例えば４個の導水管１４が割り当てられるようにしている。仕切板１５ｂは、各取水部１４ａに水が効率良く導入されるように、取水部１４ａの側壁の位置毎に垂直に立てた状態で設置している。
【００２９】
前記取水部１４ａは、導水管１４の一端に設けられ、段波津波のような流速の速い水を効果的に取り込むために、水の流入方向に向かって、図２（ｂ）に示すような、矩形状の開口１４ａａを形成したものである。取水部１４ａは、縦方向及び横方向のサイズを空間の制約が許す範囲でできるだけ大きくして取水量を増やすようにする。
【００３０】
一方、前記ノズル部１４ｄは、動水圧を高めた水が噴出されるように、断面積を適切に絞るようにする。そのために、取水部１４ａとノズル部１４ｄの中間に設けた前記中間部１４ｂで、導水管１４の流路断面積を水の進行方向に向けて徐々に小さくしている。このような中間部１４ｂを設ける場合は、空間上の制約が許す範囲で緩やかな傾斜面とすることが望ましい。
【００３１】
ノズル部１４ｄの断面積は、取水部１４ａの断面積よりも小さくするが、具体的には、取水部１４ａの断面積に対し１０〜３０％の範囲とすることが望ましい。流路断面積の縮小率が１０％よりも小さい場合は、流路における圧損が大きくなり過ぎて水の導入を妨げるおそれがある。逆に、縮小率が３０％を超える場合は、十分な流速が得られずに扉体ブロック１２ａの起立促進効果が小さくなる。
【００３２】
ノズル部１４ｄは、図２（ｃ）に示すように、先端側の扉体ブロック１２ａの扉体先端面１２ａａの高さ方向上側の部分１２ａｂに向けて水を噴出可能な向きに設置する。すると、扉体先端面１２ａａの前記上側の部分１２ａｂにノズル部１４ｄから噴出される水の動水圧が作用して、扉体ブロック１２ａの浮上開始時間が短縮される。
【００３３】
また、前記ノズル部１４ｄから噴出させる水の噴出方向は、水平面に対し先端側の扉体ブロック１２ａの起立方向に傾斜させる。すると、扉体先端面１２ａａに、扉体ブロック１２ａの起立方向と一致した斜め上方向の動水圧が作用して、扉体ブロック１２ａの起立促進効果が高まる。
【００３４】
加えて、ノズル部１４ｄは、図２（ｄ）に示すように、先端側の扉体ブロック１２ａが若干浮上した状態では、扉体ブロック１２ａが倒伏状態にある場合の下面１２ａｄに向けて水を噴出可能となる向きに設置する。すると、扉体ブロック１２ａが起立動作を開始した後も、扉体ブロック１２ａの下面側から動水圧が作用して、起立促進効果が得られる時間が長くなる。
【００３５】
前記屈曲部１４ｃは、ノズル部１４ｄの噴出角度を上記のように所要の角度に傾けるためのもので、その形状は図２（ｂ）に示すように円弧状であるが、例えば角状であっても良い。
【００３６】
ノズル部１４ｄの噴出方向を、水平面に対し先端側の扉体ブロック１２ａの起立方向に傾斜させる場合は、水平面に対し３０〜５０度の範囲とすることが望ましい。３０度よりも小さい場合は、扉体先端面１２ａａを水平方向に押す力の方が大きくなって扉体の起立促進に必要な上方向の力が不足する。５０度を超える場合は、屈曲部１４ｃでの圧損が大きい上、水の導入を妨げるおそれがある。本実施例では、扉体ブロック１２ａに与える上向きの力と屈曲部１４ｃでの圧力損失の双方を勘案の上、ノズル部１４ｄの水平面に対する角度は４５度とした。
【００３７】
なお、図２（ｃ）において、１２ａｃは、ノズル部１４ｄの上方の隙間をなくして収容部１５と扉体１２の上面を連続させるために、扉体ブロック１２ａの扉体先端面１２ａａの上端から水平方向に突出させた突出部である。この突出部１２ａｃによって、水の流れの一部を受け止めるので、倒伏状態にある先端側の扉体ブロック１２ａの扉体先端面１２ａａの前記上側部分１２ａｂに、水の動水圧がより効果的に作用する。
【００３８】
このように本発明は、前記導水管１４を浮体連結式フラップゲート１１の起立促進装置として用いるものであり、段波津波のような一気に流入する水の動水圧を積極的に利用して、浸水初期における先端側の扉体ブロック１２ａの浮上開始時間を短縮したり浮上速度を向上させるものである。
【００３９】
なお、上記のような構成の導水管１４は、単数個の扉体で構成される浮体式フラップゲートの扉体先端面と対向する位置に設置することも可能ではあるが、単一の扉体の場合は重量が大きいため、ノズル部１４ｄから噴出する水の動水圧による扉体の起立促進効果は左程期待できない。本発明は、扉体を高さ方向に複数個に分割し、これら分割した扉体ブロックを流入する水の方向に回転可能に連結した浮体連結式フラップゲートに適したものである。
【００４０】
また、本発明を浮体連結式フラップゲートに適用する場合、高さ方向の先端側の扉体ブロックは、基端側の扉体ブロックや中間の扉体ブロックなど、先端側の扉体ブロック以外の扉体ブロックよりも重量を軽くする方が、ノズル部１４ｄから噴出される水の動水圧による起立促進効果が高くなる。
【００４１】
次に、扉体１２の上面が路面ｓ１と同じ高さとなるように、浮体連結式フラップゲート１１を埋設して設置する場合について説明する。図３において、１１は例えば建物・地下空間の出入口に設置される本発明の浮体連結式フラップゲートである。この場合、浮体連結式フラップゲート１１と、カバー部１５ａ及び仕切板１５ｂからなる収容部１５は、倒伏状態の扉体１２と同じ高さを有すると共に、水が流入してくる側は傾斜面ｓ２とされたピット１６内に設置する。カバー部１５ａ及び仕切板１５ｂの形状は、傾斜面ｓ２の形状と合致したものとし、収容部１５の上面も路面ｓ１と高さ位置が揃うようにしている。そして、前記カバー部１５ａ内に導水管１４を設置する。
【００４２】
この埋設型の場合も、導水管１４の取水部１４ａの先端は、水の流入方向（矢印Ａの方向）に向かって、図４に示す開口１４ａａのように矩形状に開口させ、傾斜面ｓ２に沿って流入してくる水が段波津波のような流速の速い水の場合でも取り入れ量が多くなるようにしている。
【００４３】
上記埋設型の場合、導水管１４の内部に雨水などが溜まることが考えられるが、導水管１４の内部が最初から水で満たされていれば、流入する水の動水圧の伝搬が早まるため、扉体ブロック１２ａの起立促進効果については何ら問題はなく、起立開始時間についてはむしろ短縮されることが期待できる。
【００４４】
しかし、導水管１４内に滞留した水の腐敗などが懸念される場合は、滞留水の排水が必要になる。そこで、埋設型の構成とする場合は、図４に示すように、導水管１４に、水の流入方向と交差する向きに、滞留水を排出するための分岐管１７を設ける。分岐管１７の他端を導水管１４との分岐部よりも低い位置に開放することにより、導水管１４内に滞留した雨水を外部に排出することができる。
【００４５】
また、前記出入口の幅に応じて水の流入方向と交差する向きに導水管１４を複数並設した構成の場合は、隣接する導水管１４の側壁の下部に連通孔１８を設けると共に、幅方向両端の導水管１４についてのみ他の導水管１４と隣接していない側の側壁の下部に前記分岐管１７を設ける。すると、各導水管１４内の滞留水は、幅方向両端に設けた何れかの分岐管１７に流れ込み、外部に排出される。
【００４６】
本発明は、前記の例に限るものではなく、各請求項に記載した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。
【００４７】
例えば、適用する浮体連結式フラップゲート１１の扉体１２は２分割に限らず、例えば図５に示したような３分割されたものでも良い。
【００４８】
また、導水管１４は、浮体連結式フラップゲート１１の幅方向全域に並設する構成に限らず、必要箇所のみに設置しても良い。
【符号の説明】
【００４９】
１１ 浮体連結式フラップゲート
１２ 扉体
１２ａ 先端側の扉体ブロック
１２ａａ 扉体先端面
１２ａｂ 扉体先端面の高さ方向上側の部分
１４ 導水管
１４ａ 取水部
１４ａａ 開口
１４ｄ ノズル部
１７ 分岐管
【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、水が流入する前記開口部或いは前記出入口を遮断すべく、高さ方向に分割した複数の扉体ブロックを、前記流入する水の方向に高さ方向の平面内で回転可能に連結して扉体を構成した浮体連結式フラップゲートであって、
高さ方向の先端側の扉体ブロックが倒伏状態にある場合の扉体先端面と対向する位置に、水の流入方向に導水管を設け、
前記導水管は、流入する水を取り込み可能な開口を形成した取水部と、この取水部で取り込んだ水を前記扉体先端面の高さ方向上側の部分に向けて噴出可能なノズル部と、を備えたことを特徴とする浮体連結式フラップゲート。
【請求項２】
前記ノズル部の断面積は、前記取水部の断面積よりも小さくしたことを特徴とする請求項１に記載の浮体連結式フラップゲート。
【請求項３】
前記ノズル部の噴出方向を、水平面に対し前記先端側の扉体ブロックの起立方向に傾斜させたことを特徴とする請求項１又は２に記載の浮体連結式フラップゲート。
【請求項４】
前記導水管に、水の流入方向と交差する向きに、滞留水を排出するための分岐管を設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の浮体連結式フラップゲート。
【請求項１】
開口部或いは出入口に設置され、水が流入する前記開口部或いは前記出入口を遮断すべく、高さ方向に分割した複数の扉体ブロックを、前記流入する水の方向に高さ方向の平面内で回転可能に連結して扉体を構成した浮体連結式フラップゲートであって、
高さ方向の先端側の扉体ブロックが倒伏状態にある場合の扉体先端面と対向する位置に、水の流入方向に導水管を設け、
前記導水管は、流入する水を取り込み可能な開口を形成した取水部と、この取水部で取り込んだ水を前記扉体先端面の高さ方向上側の部分に向けて噴出可能なノズル部と、を備えたことを特徴とする浮体連結式フラップゲート。
【請求項２】
前記ノズル部の断面積は、前記取水部の断面積よりも小さくしたことを特徴とする請求項１に記載の浮体連結式フラップゲート。
【請求項３】
前記ノズル部の噴出方向を、水平面に対し前記先端側の扉体ブロックの起立方向に傾斜させたことを特徴とする請求項１又は２に記載の浮体連結式フラップゲート。
【請求項４】
前記導水管に、水の流入方向と交差する向きに、滞留水を排出するための分岐管を設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の浮体連結式フラップゲート。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１９７６１９（Ｐ２０１２−１９７６１９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６３００６（Ｐ２０１１−６３００６）
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【出願人】（０００００５１１９）日立造船株式会社 (764)
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【出願人】（０００００５１１９）日立造船株式会社 (764)
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