JP3171212U - 水門 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、動力を必要とすることなく、水路を流れる水の量が少ない場合であっても確実に排水し、下流側の水位が上流側の水位よりも高い場合に確実に排水口を閉塞して逆流を防止することができる水門を提供する。【解決手段】水門１は、排水口２ａの上部に設けられた支持アーム５と、一端が軸４によって支持アーム５に回動可能に支持され他端が扉体３の上部に接続された連結部材６と、連結部材６の中間部に設けられたバランスウエイト７とを備えている。バランスウエイト７は、水中で浮力を発生させるものにより構成されている。扉体３は、基準状態で排水口２ａを開放し、水に押圧されるとさらに排水口２ａを開放し、外水域の水位が排水口２ａよりも上昇した場合にバランスウエイト７の浮力によって排水口２ａを閉塞するよう揺動される。【選択図】図１

Description

本考案は、水門に関し、特に河川や海岸、ダムなどに設置される水門に関するものである。

河川や海岸、ダムなどには、水路の上流と下流の水位に応じて扉体を開閉する水門が設けられている。このような水門の従来の技術としては、例えば特許文献１に開示されているように、扉体を昇降させることによって開閉するものが知られている。このような水門は、図４に示すように、水路２’の水を上流側から下流側に排水する場合に、扉体３’を上昇させて水門１’の排水口２ａ’を開放する。また、下流側の水位が上昇した場合には、扉体３’を下降させて水門１’の排水口２ａ’を閉塞し、下流側から上流側に水が逆流するのを防止する。

このような水門１’では一般に、扉体３’の両側部を摺動可能に支持してその昇降移動をガイドする門柱６０’と、この門柱６０’の上方に跨ぐように設けられた床板６１’と、床板６１’上に設けられて扉体３’を昇降駆動する昇降装置６２’とを備えており、昇降装置６２’は、扉体３’が比較的大きい場合に電動モータなどの動力を使用するものや、扉体３’が比較的小さい場合に手動で操作するものが採用されている。なお、昇降装置６２’は一般に、動力を使用するものであっても、停電など動力源を喪失した場合に、手動により扉体３’を昇降させることが可能な補助機構を有している。このような水門１’では一般に、手動で操作する昇降装置６２’の場合は勿論のこと、動力を使用する昇降装置６２’を採用した場合であっても、人がスイッチ操作などを行うことにより扉体３’を昇降させて開閉しており、また、動力源を喪失したときに、人が堤防６４’から管理橋６３’を渡って昇降装置６２’の補助機構を操作しに行くことになる。

また、別の従来の技術としては、水路の排水口の上部にヒンジを介して扉体を揺動可能に設け、下流側の水位が上流側の水位よりも低い場合には水路を流れる水の水圧によって扉体の下部が排水口を開放するようヒンジを中心として揺動し、下流側の水位が上流側の水位よりも高い場合には、その下流側の水の水圧によって扉体の下部が排水口を閉塞して下流側から上流側に逆流するのを防止するようヒンジを中心として揺動する、所謂フラップゲートと呼ばれるものが知られている。このフラップゲートでは、扉体が水路の排水口を常に閉塞するように、その上部がヒンジによって揺動可能に支持されている。

特開平８−８５９３４号公報

上記従来の技術において、特許文献１に開示されているように動力を用いる昇降装置６２’により扉体３’の昇降動作をするものにあっては、特に停電など動力源を喪失した状況となったときに、手動で昇降装置６２’の補助機構を操作して比較的大きな扉体３’を昇降させる必要があるため、上流側と下流側の水位の変動に応じて遅れることなく水門１’の排水口２ａ’を開閉することができないという問題があった。また、扉体３’を昇降させる構造の水門１’にあっては、昇降装置６２’が動力を使用するものであっても、人がスイッチ操作などにより扉体３’を昇降させなければならず、また、門柱６０’に扉体３’の昇降移動を阻害する塵芥などが付着していないかなど、安全確認を人によって行わなければならないなどの問題があった。さらに、扉体３’を昇降させる構造の水門１’にあっては、扉体３’の昇降移動をガイドするための門柱６０’や昇降装置６２’を設置するための床板６１’を設ける必要があるために構造が大型化することから、比較的広い設置面積が必要となり、水門１’を設置する場所が限定されたりコストがかかるなどの問題があった。

また、上記従来の技術のうち、所謂フラップゲートと呼ばれるものにあっては、扉体が水路の排水口を常に閉塞するようにその上部がヒンジによって支持されており、水路を流れる水の量が少なく（上流側の水位が低く）その水圧によっては扉体を開放するように揺動させることが困難である場合には、水路内の水位が充分に上昇して扉体を開放するまで、排水口から排水することができないという問題や、流下する塵芥等が水路に堆積し、水路を詰まらせたり、扉体が開いたときに水路の排水口との間に挟まれて、下流側の水位が高くなったときに排水口を確実に閉塞することができなくなり、その結果、上流側への逆流を確実に防止できなくなるという問題があった。そして、これらの問題を解決するためには、上流側と下流側の水位に関わらず扉体を開閉させるための駆動手段を設ける必要があり、上述した扉体を昇降移動させる水門と同様に、フラップゲートを設置する場所が限定されたりコストがかかるなどの問題があった。

本考案は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、動力を必要とすることなく、水路を流れる水の量が少ない場合であっても確実に排水することができ、且つ、下流側の水位が上流側の水位よりも高い場合に確実に排水口を閉塞して逆流を防止することができ、しかも、設置する場所が限定されることなく、低コストで設置することができる構造の水門を提供することを目的とする。

請求項１の水門に係る考案は、上記目的を達成するため、内水域から外水域に水を流通させる水路に扉体が揺動可能に設けられており、該扉体が揺動することにより前記水路の排水口を開閉する水門であって、前記排水口の上部に設けられた支持アームと、一端が軸によって前記支持アームに回動可能に支持されるとともに他端が前記扉体の上部に接続された連結部材と、該連結部材の中間部に設けられたバランスウエイトとを備えており、
該バランスウエイトは、水中で浮力を発生させるものにより構成されており、該バランスウエイトが前記連結部材の中間部に設けられていることによって、前記扉体は、水路から排出される水に押圧されない状態で前記排水口を開放し、水路から排出される水に押圧されるとさらに前記排水口を開放するよう揺動され、さらに、前記外水域の水位が排水口よりも上昇した場合に前記バランスウエイトが発生する浮力によって前記扉体が前記排水口を閉塞するよう揺動されることを特徴とする。
請求項２の水門に係る考案は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の考案において、前記バランスウエイトは、その内部に空間が形成されており、該空間内に浮力を付与し得る物質が封入されていることを特徴とする。
請求項３の水門に係る考案は、上記目的を達成するため、請求項２に記載の考案において、前記空間内に封入される物質は、常温下で大気圧の空気であることを特徴とする。
請求項４の水門に係る考案は、上記目的を達成するため、請求項２に記載の考案において、前記空間内に封入される物質は、発泡材であることを特徴とする。
請求項５の水門に係る考案は、上記目的を達成するため、請求項１〜４のいずれか１項に記載の考案において、前記連結部材は、第１連結部材と第２連結部材とにより構成されており、前記第１連結部材は、その一端が前記扉体の上部に接続され、その他端が前記バランスウエイトに接続されており、前記第２連結部材は、その一端が前記支持アームに回動可能に軸支され、その他端が前記バランスウエイトに接続されており、第１連結部材と第２連結部材は、互いの間に所定の角度を形成するように、前記バランスウエイトに対して異なる箇所に連結されていることを特徴とする。

請求項１の考案では、支持アームと扉体の上部に端部をそれぞれ接続された連結部材の中間部に、バランスウエイトが設けられている。このバランスウエイトは、扉体と均衡して容易に揺動させるとともに、水中で浮力を発生させ、さらに、扉体が水路から排出される水に押圧されない状態で排水口を僅かに開放した状態に維持するよう機能するものである。そのため、扉体は、動力を用いることなく、バランスウエイトによって水路から排出される水に押圧されない状態で排水口を開放した状態に維持され、その結果、水路を流れる水の量が少ない場合であっても確実に排水することができる。また、水路から排出される水が増量すると、この水によって扉体が押圧されてさらに排水口を開放するようバランスウエイトによって容易に揺動されるため、この増量した水を遅滞なく確実に排水することができる。さらに、外水域の水位が排水口よりも上昇した場合には、連結部材の中間部に設けられたバランスウエイトの発生する浮力によって前記扉体が排水口を閉塞するよう確実に揺動されるため、下流側の水位が上流側の水位よりも高い場合に確実に排水口を閉塞して逆流を防止することができる。そして、これらの扉体の動きには動力を必要とすることなく、しかもバランスウエイトが扉体と均衡させるだけでなく、水中で浮力を発生するため、バランスウエイトと別にフロートを設ける必要がないことからコンパクトな構成となり、水門を設置する場所が限定されることなく、低コストで水門を設置することができる。
請求項２の考案では、請求項１に考案において、前記バランスウエイトの内部に空間が形成されており、この空間内に浮力を付与し得る物質が封入されていることにより、簡単な構成で、動力を用いることなく確実に、扉体が水路から排出される水に押圧されない状態で排水口を開放した状態に維持され、水が増量した場合にはさらに排水口を開放するよう容易に揺動され、また、外水域の水位が排水口よりも上昇した場合には、バランスウエイトの浮力によって扉体が排水口を閉塞するよう揺動されて外水域から内水域への逆流を防止することが可能な水門を具現化することができる。
請求項３の考案では、請求項２に記載の考案において、バランスウエイトの空間内に、常温下で大気圧の空気を封入することにより、安価で水中での浮力を発生することが可能なバランスウエイトを有する水門を具現化することができる。
請求項４の考案では、請求項２に記載の考案において、バランスウエイトの空間内に発泡材を封入することにより、バランスウエイトが破損して内部の空間が密閉されなくなった状況でも、確実に水中で浮力を発生することが可能なバランスウエイトを有する水門を具現化することができる。
請求項５の考案では、請求項１〜４のいずれか１項に記載の考案において、連結部材を、第１連結部材と第２連結部材とにより構成して、第１連結部材の一端に扉体の上部を接続するとともに、他端にバランスウエイトを接続し、第２連結部材の一端を支持アームに回動可能に軸支し、他端をバランスウエイトに接続して、第１連結部材と第２連結部材は、互いの間に所定の角度を形成するように、バランスウエイトに対して異なる箇所に連結されていることによって、扉体が水路から排出される水に押圧されない状態で排水口を開放した状態に維持され、排水口から排出される水に押圧されるとさらに排水口を開放するよう容易に揺動され、さらに、外水域の水位が排水口よりも上昇した場合に排水口を閉塞するよう確実に揺動されるように、容易に適切に調整することが可能な連結部材を有する水門を具現化することができる。

請求項１に記載の考案によれば、排水口の上部に設けられた支持アームと、一端が軸によって前記支持アームに回動可能に支持されるとともに他端が前記扉体の上部に接続された連結部材と、該連結部材の中間部に設けられたバランスウエイトとを備えており、該バランスウエイトは、水中で浮力を発生させるものにより構成されており、バランスウエイトが前記連結部材の中間部に設けられていることによって、前記扉体は、水路から排出される水に押圧されない状態で前記排水口を開放し、水路から排出される水に押圧されるとさらに前記排水口を開放するよう揺動され、さらに、前記外水域の水位が排水口よりも上昇した場合に前記バランスウエイトが発生する浮力によって前記扉体が前記排水口を閉塞するよう揺動されるという簡単な構成により、動力を必要とすることなく、水路を流れる水の量が少ない場合であっても確実に排水することができ、且つ、下流側の水位が上流側の水位よりも高い場合に確実に排水口を閉塞して逆流を防止することができ、しかも、バランスウエイトが扉体と均衡させるだけでなく水中で浮力を発生するため、バランスウエイトと別にフロートを設ける必要がないことからコンパクトに構成できるために設置する場所が限定されることなく、低コストで設置することが可能な構造の水門を提供することができる。
請求項２に記載の考案によれば、請求項１に記載の考案において、前記バランスウエイトは、その内部に空間が形成されており、該空間内に浮力を付与し得る物質が封入されていることにより、動力を必要とすることなく、水路を流れる水の量が少ない場合であっても確実に排水することができ、且つ、下流側の水位が上流側の水位よりも高い場合に確実に排水口を閉塞して逆流を防止することができ、しかも、設置する場所が限定されることなく、低コストで設置することができる構造の水門を容易に提供することができる。
請求項３に記載の考案によれば、請求項２に記載の考案において、前記空間内に封入される物質は、常温下で大気圧の空気であることにより、動力を必要とすることなく、水路を流れる水の量が少ない場合であっても確実に排水することができ、且つ、下流側の水位が上流側の水位よりも高い場合に確実に排水口を閉塞して逆流を防止することができ、しかも、設置する場所が限定されることなく、低コストで設置することができる構造の水門を安価で提供することができる。
請求項４に記載の考案によれば、請求項２に記載の考案において、前記空間内に封入される物質は、発泡材であることにより、動力を必要とすることなく、水路を流れる水の量が少ない場合であっても確実に排水することができ、且つ、下流側の水位が上流側の水位よりも高い場合にバランスウエイトが確実に水中で浮力を発生させて確実に排水口を閉塞して逆流を防止することができ、しかも、設置する場所が限定されることなく、低コストで設置することができる構造の水門を安価で提供することができる。
請求項５に記載の考案によれば、請求項１〜４のいずれか１項に記載の考案において、前記連結部材は、第１連結部材と第２連結部材とにより構成されており、前記第１連結部材は、その一端が前記扉体の上部に接続され、その他端が前記バランスウエイトに接続されており、前記第２連結部材は、その一端が前記支持アームに回動可能に軸支され、その他端が前記バランスウエイトに接続されており、第１連結部材と第２連結部材は、互いの間に所定の角度を形成するように、前記バランスウエイトに対して異なる箇所に連結されていることにより、連結部材を容易に適切に調整して、動力を必要とすることなく、水路を流れる水の量が少ない場合であっても確実に排水することができ、且つ、下流側の水位が上流側の水位よりも高い場合に確実に排水口を閉塞して逆流を防止することができ、しかも、設置する場所が限定されることなく、低コストで設置することができる構造の水門を確実に提供することができる。

本考案の水門の実施の一形態を説明するために扉体の基準状態を示した側面図である。 図１の状態から、外水域の水位が上昇してバランスウエイトが水没し、その浮力により扉体が排水口を閉塞した状態を説明するために示した側面図である。 本考案による水門の変形例を説明するために示した側面図である。 従来の扉体を昇降移動させる水門の概要を説明するために示した側面図である。

本考案の水門の実施の一形態を、主に図１および図２に基づいて説明する。なお、図においては、右方が上流側となり、左方が下流側となる。また、図において、同一の部分または相当する部分には、同一の符号を付するものとする。
本考案の水門１は、概略、内水域から外水域に水を流通させる水路２に扉体３が揺動可能に設けられており、この扉体３が揺動することにより水路２の排水口２ａを開閉するものであって、排水口２ａの上部に設けられた支持アーム５と、一端が軸４によって支持アーム５に回動可能に支持されるとともに他端が扉体３の上部に接続された連結部材６と、連結部材６の中間部に設けられたバランスウエイト７とを備えており、バランスウエイト７は、水中で浮力を発生させるものにより構成されており、バランスウエイト７が連結部材６の中間部に設けられていることによって、扉体３は、水路２から排出される水に押圧されない状態で排水口２ａを開放し、水路２から排出される水に押圧されるとさらに排水口２ａを開放するよう揺動され、さらに、外水域の水位が排水口２ａよりも上昇した場合にバランスウエイト７が発生する浮力によって扉体３が排水口２ａを閉塞するよう揺動されるよう構成されている。

この実施の形態における水路２は、水の流れに対して垂直な断面が略矩形に形成された樋管により構成されている。水路２は、堤防（図４の符号６４’を参照）の内側の支流河川などの内水域（図４における右方）と、河川や海岸、ダムなどの外水域（図４における左方）との間に設けられている。この実施の形態における水路２は、例えば断面が略矩形に形成することができ、また、例えば断面円形に形成することができる。水路２の排水口２ａの端面は略鉛直に成形されている。

水路２の排水口２ａ近傍の上面（以下、スラブと呼ぶ）には、支持アーム５の基部が設けられている。支持アーム５は、後述するように、扉体３が排水口２ａを閉塞したときにバランスウエイト７が干渉しないように湾曲して成形されている。そして、支持アームの先端に設けられた軸４は、排水口２ａの上方であって、排水口２ａの端面よりも外水域側にオフセットされて位置している。扉体３は、水路２の排水口２ａを閉塞し得る大きさおよび形状で、板状に形成されている。

連結部材６は、この実施の形態では、第１連結部材６Ａと第２連結部材６Ｂとにより構成されている。第１連結部材６Ａの一端は扉体３の上部に接続され、他端はバランスウエイト７に接続されている。第２連結部材６Ｂの一端は支持アーム５の軸４に支持されており、他端はバランスウエイト７に接続されている。そして、第１連結部材６Ａと第２連結部材６Ｂは、互いの間に所定の角度を形成するように、バランスウエイト７に対して異なる箇所に連結されている。また、第１連結部材６Ａと第２連結部材６Ｂは、互いの角度や、扉体３とバランスウエイト７のそれぞれ質量、バランスウエイト７が発生させる浮力などに応じて、所定の長さを有している。少なくとも、図１に示したように水路２の排水口２ａから排出される水に扉体３が押圧されない状態（以下、この状態を基準状態という）、および、図２に示したように水路２の排水口２ａよりも外水域の水位が上昇して扉体３が排水口２ａを閉塞した状態（以下、この状態を閉塞状態という）では、バランスウエイト７が軸４よりも排水口２ａ側（内水域側）に位置するよう、バランスウエイト７が連結部材６の中間部に設けられている。この第１連結部材６Ａと第２連結部材６Ｂの長さや、互いの角度などバランスウエイト７に対して接続する位置を調整することにより、揺動する扉体３とバランスウエイト７とを容易に均衡させ、また、基準状態（図１）における扉体３の排水口２ａに対する位置（開度）を調整するよう、後述するようにバランスウエイト７によるモーメントを任意に調整することができる。

バランスウエイト７は、扉体３の質量と連結部材６の長さによるモーメントに応じた質量を有しており、その内部には、密閉可能な空間７ａが形成されている。空間７ａ内には、バランスウエイト７に水中で浮力を発生させ得る物質として、例えば、常温下で大気圧の空気、または、発泡材が封入されている。そのため、バランスウエイト７は、扉体３の質量と均衡して軸４を中心として容易に揺動することができるよう機能するだけでなく、水中で浮力を発生する機能も有している。空間７ａの大きさを適切に調整することにより、水中でバランスウエイト７により発生させる浮力を容易に調整することができる。なお、バランスウエイト７の空間７ａに空気を封入する場合は、バランスウエイト７が水中で浮力を発生させるよう安価に構成することができる。また、バランスウエイト７の空間７ａに発泡材を封入する場合は、バランスウエイト７が破損するなどして空間７ａが密閉されない状態となった場合でも、確実に水中で浮力を発生させるよう構成することができる。しかしながら、本考案は、この実施の形態に限定されることはなく、水中でバランスウエイト７に浮力を発生させ得る物質であれば、空気や発泡材以外のものを採用することができる。

また、本考案は、上述した実施の形態に限定されることはなく、図３に示したように、水路２が樋管により構成されておらず、排水口２ａの周囲に壁面が形成されている場合に、この壁面に支持アームを設け、支持アームの先端の軸４に第２連結部材６Ｂを支持することもできる。この場合には、特に、水路２が上面にスラブ（図１および図２を参照）を有しておらず設置スペースが限られる場合であっても、水門１を確実に設置することができる。

また、連結部材６は、第１連結部材６Ａと第２連結部材６Ｂとに分けて構成することなく一体で屈曲させるように成形して、その一端を扉体３の上部と接続するとともに、その他端を支持アーム５の軸４と接続し、その中間部の所定の位置にバランスウエイト７を設けてもよい。

以上のように構成された水門１では、支持アーム５の先端に設けられた軸４が、排水口２ａの上方であって、排水口２ａの端面よりも外水域側に位置しており、軸４と接続された連結部材６の中間部に設けられたバランスウエイト７が軸４よりも排水口２ａ側に位置している。そのため、図１および図３に示したように、水路を流れる水が少なく扉体３を押圧しない基準状態では、バランスウエイト７の自重によって扉体３が水路２の排水口２ａを僅かに開放した状態となっている。したがって、水路２を流れる僅かな量の水は、排水口２ａから下流の外水域に流出することができ、また、流れる水に含まれる塵芥が扉体３と排水口２ａとの間に挟まれることがない。

そして、水路２を流れる水の量が増加して扉体３を押圧する場合には、その流れる水の水圧によって扉体３が基準状態から、動力を用いることなく、軸４を中心としてさらに扉体３が水路２の排水口２ａを開放するよう回動する。このとき、流れる水の水圧に応じて、バランスウエイト７によって扉体３が容易に回動することができる。また、水路２を流れる水の量が減少してその水圧によって扉体３が押圧されなくなると、動力を用いることなく、直ちに扉体３は基準位置に復帰することとなる。

一方、図２に示したように、外水域の水位が内水域または水路２内の水位よりも高くなり（つまり、排水口２ａの下流側の水位が上流側の水位よりも高くなり）、バランスウエイト７が浸水すると、動力を用いることなく、連結部材６の中間部に設けられたバランスウエイト７の浮力によって扉体３が排水口２ａを閉塞するよう軸４を中心として直ちに且つ確実に回動し、排水口２ａの下流側から上流側に逆流するのを確実に防止することができる。

本考案は、扉体の大きさや重量、想定される水の流量などに応じて、バランスウエイトを連結部材の中間部に対して設ける位置や、バランスウエイトにより発生させる浮力の大きさなどを調整することができる。

１：水門、 ２：水路、 ２ａ：排水口、 ３：扉体、 ４：軸、 ５：支持アーム、 ６：連結部材、 ６Ａ：第１連結部材、 ６Ｂ：第２連結部材、 ７：バランスウエイト、 ７ａ：空間

Claims (5)

1. 内水域から外水域に水を流通させる水路に扉体が揺動可能に設けられており、該扉体が揺動することにより前記水路の排水口を開閉する水門であって、
   前記排水口の上部に設けられた支持アームと、
   一端が軸によって前記支持アームに回動可能に支持されるとともに他端が前記扉体の上部に接続された連結部材と、
   該連結部材の中間部に設けられたバランスウエイトとを備えており、
   該バランスウエイトは、水中で浮力を発生させるものにより構成されており、
   該バランスウエイトが前記連結部材の中間部に設けられていることによって、前記扉体は、水路から排出される水に押圧されない状態で前記排水口を開放し、水路から排出される水に押圧されるとさらに前記排水口を開放するよう揺動され、さらに、前記外水域の水位が排水口よりも上昇した場合に前記バランスウエイトが発生する浮力によって前記扉体が前記排水口を閉塞するよう揺動されることを特徴とする水門。
2. 前記バランスウエイトは、その内部に空間が形成されており、該空間内に浮力を付与し得る物質が封入されていることを特徴とする請求項１に記載の水門。
3. 前記空間内に封入される物質は、常温下で大気圧の空気であることを特徴とする請求項２に記載の水門。
4. 前記空間内に封入される物質は、発泡材であることを特徴とする請求項２に記載の水門。
5. 前記連結部材は、第１連結部材と第２連結部材とにより構成されており、
   前記第１連結部材は、その一端が前記扉体の上部に接続され、その他端が前記バランスウエイトに接続されており、
   前記第２連結部材は、その一端が前記支持アームに回動可能に軸支され、その他端が前記バランスウエイトに接続されており、
   第１連結部材と第２連結部材は、互いの間に所定の角度を形成するように、前記バランスウエイトに対して異なる箇所に連結されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の水門。