| 【発明の名称】 |
フラップ弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】田中 利和
【氏名】森村 克
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| 【要約】 |
【課題】通常時に、少ない流水量であっても弁体をわずかに開動させて確実に排水することができ、排水先側の水位上昇時に、迅速に閉動させることができるフラップ弁を提供する。
【解決手段】樋管１１に接続した弁箱１６と、弁箱１６の排水口１９を開閉するフラップ弁体２０と、フラップ弁体２０を弁棒２１の廻りに揺動自在に支持する支持部材と、フラップ弁体２０を開方向へ付勢するカウンターウエイト２４とを有し、カウンターウエイト２４の自重によってフラップ弁体２０に開方向モーメントＭ２が作用するとともに、フラップ弁体２０の自重によってフラップ弁体２０に閉方向モーメントＭ１が作用し、河川１２の水位Ａが上昇した時に、カウンターウエイト２４に働く浮力によって、開方向モーメントＭ２が減少して、フラップ弁体２０が閉動する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項1】 排水管に接続して配置する弁箱と、上記弁箱の排水口を開閉するフラップ弁体と、上記フラップ弁体を水平支軸廻りに揺動自在に支持する支持部と、上記フラップ弁体を開方向へ付勢するカウンターウエイトとを有し、上記カウンターウエイトの重さによってフラップ弁体に開方向のモーメントが作用するとともに、上記フラップ弁体の重さによってフラップ弁体に閉方向のモーメントが作用し、排水先側の水位上昇時に、カウンターウエイトに働く浮力によって、上記開方向のモーメントが減少し、排水先側の水位下降時に、カウンターウエイトに働く浮力の減少によって、上記開方向のモーメントが増大することを特徴とするフラップ弁。
【請求項2】 開方向のモーメントの減少によってカウンターウエイトが所定位置から上昇して、フラップ弁体が閉動し、開方向のモーメントの増加によってカウンターウエイトが所定位置まで下降して保持部材で保持され、フラップ弁体が所定角度開くことを特徴とする請求項１記載のフラップ弁。
【請求項3】 フラップ弁体は水平支軸に取付けられ、水平支軸は、弁箱に設けられた支持部に、回動自在に支持され、上記水平支軸にアームの一端が取付けられ、カウンターウエイトにリンクの下端が接続され、上記アームの他端と上記リンクの上端とが連結ピンを介して連結され、上記連結ピンは、リンクの上端部に形成された上下方向の長孔に挿入され、この長孔に沿って上下に移動自在に構成されており、カウンターウエイトが所定位置まで下降して保持部材で保持された状態で、フラップ弁体は、上記連結ピンの長孔内での移動範囲に応じて、所定角度以上に開動可能に構成されていることを特徴とする請求項２記載のフラップ弁。
【請求項4】 弁箱に、フラップ弁体を強制的に開閉する開閉機が設けられていることを特徴とする請求項３記載のフラップ弁。
【請求項5】 開閉機でフラップ弁体を強制的に開動した際、カウンターウエイトが所定位置まで下降して保持部材で保持され、さらに、連結ピンが長孔内を移動して、フラップ弁体が所定角度よりも大きな角度で全開されることを特徴とする請求項４記載のフラップ弁。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、河川樋管等の排水管に装着されるフラップ弁に係り、弁体の開閉動作を補助するカウンターウエイトを備えたフラップ弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、図７に示すように、陸地側もしくは排水処理場から河川１へ排水するために、堤防２を貫通して樋管３を配置しており、樋管３の先端にフラップ弁４を装着している。このフラップ弁４の弁体５は、樋管３内を流れる水流を受けて開動し、弁体５の自重を利用して閉動するように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の従来形式では、樋管３内を流れる水流が少ない時には、弁体５をその自重に抗して開動させることが困難であり、樋管３内の流れを阻害する恐れがある。本発明は、通常時に、少ない流水量であっても弁体をわずかに開動させて確実に排水することができ、排水先側の水位上昇時に、迅速に閉動させることができるフラップ弁を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、本第１発明におけるフラップ弁は、排水管に接続して配置する弁箱と、上記弁箱の排水口を開閉するフラップ弁体と、上記フラップ弁体を水平支軸廻りに揺動自在に支持する支持部と、上記フラップ弁体を開方向へ付勢するカウンターウエイトとを有し、上記カウンターウエイトの重さによってフラップ弁体に開方向のモーメントが作用するとともに、上記フラップ弁体の重さによってフラップ弁体に閉方向のモーメントが作用し、排水先側の水位上昇時に、カウンターウエイトに働く浮力によって、上記開方向のモーメントが減少し、排水先側の水位下降時に、カウンターウエイトに働く浮力の減少によって、上記開方向のモーメントが増大するものである。
【０００５】これによると、通常時、フラップ弁体はカウンターウエイトの重さによって開方向へ付勢されているため、開方向のモーメントが閉方向のモーメントよりも増大し、これにより、上記フラップ弁体がわずかに開動する。したがって、少ない流水量であっても確実に排水口から排水先へ排水される。また、排水先側の水位が通常時よりも上昇した場合、カウンターウエイトに浮力が働いて、開方向のモーメントが閉方向のモーメントよりも減少するため、フラップ弁体が迅速に閉動し、排水口が自動的に閉じられる。これにより、排水先側の水が逆流してフラップ弁から排水管内に流れ込むのを防止することができる。
【０００６】その後、排水先側の水位が下降して通常時に戻った場合、カウンターウエイトに働く浮力の減少とともに、開方向のモーメントが閉方向のモーメントよりも増大するため、フラップ弁体がわずかに開動する。また、本第２発明におけるフラップ弁は、開方向のモーメントの減少によってカウンターウエイトが所定位置から上昇して、フラップ弁体が閉動し、開方向のモーメントの増加によってカウンターウエイトが所定位置まで下降して保持部材で保持され、フラップ弁体が所定角度開くものである。
【０００７】これによると、排水先側の水位が通常時よりも上昇した場合、カウンターウエイトに浮力が働いて、開方向のモーメントが閉方向のモーメントよりも減少するため、フラップ弁体が迅速に閉動し、この際、カウンターウエイトが開方向のモーメントの減少によって所定位置から上昇する。また、排水先側の水位が下降した場合、カウンターウエイトに作用する浮力の減少とともに、開方向のモーメントが閉方向のモーメントよりも増大するため、フラップ弁体が迅速に開動して所定角度開き、この際、カウンターウエイトが所定位置まで下降して保持部材で保持される。これにより、少ない流水量であっても確実に排水口から排水先へ排水される。
【０００８】また、本第３発明におけるフラップ弁は、フラップ弁体は水平支軸に取付けられ、水平支軸は、弁箱に設けられた支持部に、回動自在に支持され、上記水平支軸にアームの一端が取付けられ、カウンターウエイトにリンクの下端が接続され、上記アームの他端と上記リンクの上端とが連結ピンを介して連結され、上記連結ピンは、リンクの上端部に形成された上下方向の長孔に挿入され、この長孔に沿って上下に移動自在に構成されており、カウンターウエイトが所定位置まで下降して保持部材で保持された状態で、フラップ弁体は、上記連結ピンの長孔内での移動範囲に応じて、所定角度以上に開動可能に構成されているものである。
【０００９】これによると、通常時、カウンターウエイトが所定位置まで下降して保持部材で保持されることによって、フラップ弁体が所定角度開かれる。そして、排水管内の流水量が増加した場合、フラップ弁体が排水管内を流れる水流を受けるため、開方向のモーメントが増加し、フラップ弁体はさらに開動しようとする。この際、水平支軸が回動してアームが揺動し、連結ピンが長孔内を移動するため、フラップ弁体は、所定角度に規制（固定）されることなく、流水量の増加に応じて所定角度以上に開動する。
【００１０】この際、カウンターウエイトは保持部材で所定位置に保持されたままの状態であり、カウンターウエイトが所定位置からさらに下動しなくても、連結ピンが長孔内を移動することによって、フラップ弁体が所定角度以上に開動する。したがって、カウンターウエイトの上下動に要するスペースを上下方向で短縮することができる。
【００１１】また、本第４発明におけるフラップ弁は、弁箱に、フラップ弁体を強制的に開閉する開閉機が設けられているものである。これによると、緊急時などにおいて、排水管内の流水量や排水先側の水位に関係無く、開閉機を用いてフラップ弁体を強制的に開閉することができる。また、開閉機は弁箱に設けられているため、排水管が地中に沈降しても、開閉機は弁箱と一体に下方へ変位するため、弁箱に対する開閉機の取付位置が狂うことはない。
【００１２】また、本第５発明におけるフラップ弁は、開閉機でフラップ弁体を強制的に開動した際、カウンターウエイトが所定位置まで下降して保持部材で保持され、さらに、連結ピンが長孔内を移動して、フラップ弁体が所定角度よりも大きな角度で全開されるものである。これによると、開閉機でフラップ弁体を強制的に開動した際、フラップ弁体が所定角度よりも大きな角度で全開される。この際、カウンターウエイトは保持部材で所定位置に保持されたままの状態であり、カウンターウエイトが所定位置からさらに下動しなくても、連結ピンが長孔内を移動することによって、フラップ弁体が所定角度よりも大きな角度で全開する。したがって、カウンターウエイトの上下動に要するスペースを上下方向で短縮することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。図６に示すように、樋管１１（排水管の一例）は、陸地側もしくは排水処理場から排水先の河川１２へ排水するために、堤防１３を貫通して配設されている。この樋管１１の先端にはフラップ弁１５が装着されている。このフラップ弁１５は、排水時に開放され、上記河川１２の増水時に閉栓して河川水の逆流を防止するものである。
【００１４】上記フラップ弁１５の構成を以下に説明する。図１，図２に示すように、上記フラップ弁１５の弁箱１６は、樋管１１の先端に接続され、かつ脚部１７を介して床部１８（保持部材の一例）に取付け固定されている。上記弁箱１６には、排水口１９を開閉するフラップ弁体２０が弁棒２１（水平支軸の一例）を介して取付けられている。すなわち、上記弁棒２１は、弁箱１６の上部に設けられた左右一対の円筒状の支持部材２２（支持部の一例）に水平に挿入されて、回動自在に支持されている。上記フラップ弁体２０の上部が弁棒２１の中央部に取付けられ、これにより、フラップ弁体２０は弁棒２１の廻りに揺動自在に支持される。
【００１５】上記弁棒２１の両端部にはそれぞれ、リンク機構２３を介して、上記フラップ弁体２０を開方向へ付勢する左右一対のカウンターウエイト２４が設けられている。上記両カウンターウエイト２４はそれぞれ、中空構造のフロート部２５と、重さ調節用のウエイト部２６とで構成されている。また、上記左右両リンク機構２３はそれぞれアーム２８とリンク２９と上部連結ピン３０と下部連結ピン３１とで構成されている。上記アーム２８の一端は弁棒２１の端部に取付けられている。また、上記リンク２９の下端は、下部連結ピン３１を介して、回動自在にカウンターウエイト２４に連結されている。さらに、上記アーム２８の他端は弁箱１６の入口３５側に向けられており、アーム２８の他端とリンク２９の上端とが上部連結ピン３０を介して回動自在に連結されている。また、上記リンク２９の上端部には上下方向の長孔３２が形成されている。上記上部連結ピン３０は、長孔３２に挿入され、この長孔３２に沿って上下移動自在に構成されている。
【００１６】また、上記弁箱１６の上部には、フラップ弁体２０を強制的に開閉する油圧シリンダー装置３６（開閉機の一例）が設けられている。上記シリンダー装置３６のピストンロッド３７の先端は、開閉用アーム３８を介して、弁棒２１に連結されている。上記開閉用アーム３８の一端は弁棒２１に取付けられ、他端は連結ピン３９を介してピストンロッド３７の先端に連結されている。尚、開閉用アーム３８の他端部には、前後方向へ長い円弧状の長孔４０が形成されている。上記連結ピン３９は、長孔４０に挿入され、この長孔４０に沿って前後移動自在に構成されている。
【００１７】また、図６に示すように、上記堤防１３の上に設置された操作室４１には、上記シリンダー装置３６のピストンロッド３７を出退させるための手動ポンプ４２が据え付けられている。また、フラップ弁１５の排水口１９の周囲は格子状のスクリーン４３で覆われている。このスクリーン４３によって、河川１２のごみ等がフラップ弁１５の内部へ侵入したり或いはフラップ弁体２０と弁箱１６との間に噛み込むといった不具合を防止し得る。
【００１８】以下に、上記構成における作用を説明する。図３に示すように、上記フラップ弁体２０の弁棒２１の廻りには、フラップ弁体２０を閉動（閉方向へ揺動）させようとする閉方向モーメントＭ１と、フラップ弁体２０を開動（開方向へ揺動）させようとする開方向モーメントＭ２とが作用する。そして、Ｍ１＞Ｍ２の場合、フラップ弁体２０は閉方向へ揺動し、Ｍ１＜Ｍ２の場合、フラップ弁体２０は開方向へ揺動する。
【００１９】尚、上記閉方向モーメントＭ１は、フラップ弁体２０の自重によって発生し、開度に応じてフラップ弁体２０の重心と弁棒２１との水平距離が変化するにつれて変わるが、各開度においてはそれぞれ一定である。また、上記開方向モーメントＭ２は、カウンターウエイト２４の自重によって発生し、カウンターウエイト２４の自重が大きいほど増大する。
【００２０】通常時は、図３に示すように、河川１２の水位Ａは床部１８の上面１８ａ（所定位置に相当）よりも低く、Ｍ１＜Ｍ２となるため、フラップ弁体２０は開動し、所定角度αだけわずかに開く。すなわち、両カウンターウエイト２４が、自重によって床部１８の上面１８ａまで下降し、床部１８に保持される。この際、上部連結ピン３０は長孔３２の上端部に位置し、リンク２９がカウンターウエイト２４により引き下げられることで、アーム２８の他端が下方へ揺動し、これにより、弁棒２１が一方へ回転して、フラップ弁体２０が開動する。そして、カウンターウエイト２４が床部１８の上面１８ａまで下降した時点で、フラップ弁体２０の開動が停止する。
【００２１】このようにして、フラップ弁体２０が所定角度αだけわずかに開くため、樋管１１内の流水量が少ない場合であっても、樋管１１内の水流Ｂが確実に排水口１９から河川１２へ排水される。また、この状態で、樋管１１内の流水量が増加した場合、図４に示すように、フラップ弁体２０が樋管１１内を流れる水流Ｂを受けて押されるため、上記開方向モーメントＭ２が増加し、フラップ弁体２０が所定角度αからさらに開動しようとする。この際、弁棒２１が一方へさらに回転して、アーム２８の他端が下方へさらに揺動するとともに、上部連結ピン３０が長孔３２内の上端部から下部へ移動する。このため、フラップ弁体２０は、上記所定角度αに規制（固定）されることなく、樋管１１内の流水量の増加に応じて所定角度α以上に開動する。これにより、樋管１１内の流水量が増加した場合であっても、樋管１１内の水流Ｂを十分にフラップ弁１５から河川１２へ排水することができる。
【００２２】この際、カウンターウエイト２４は床部１８の上面１８ａに保持されたままの状態であり、カウンターウエイト２４が床部１８の上面１８ａからさらに下降しなくても、上部連結ピン３０が長孔３２内の上端部から下部へ移動することによって、上記フラップ弁体２０が所定角度α以上に開動する。したがって、カウンターウエイト２４の上下動に要するスペースＳ（図１参照）を上下方向で短縮することができる。
【００２３】さらに、図１に示すように、降雨等によって河川１２の水位Ａが床部１８の上面１８ａよりも上昇した場合、河川水４４によって両カウンターウエイト２４に浮力Ｆが働いて、この浮力Ｆの分だけカウンターウエイト２４の自重が軽くなるため、開方向モーメントＭ２が減少し、Ｍ１＞Ｍ２となる。したがって、フラップ弁体２０が迅速に閉動し、排水口１９を自動的に閉じる。この際、弁棒２１が他方へ回転して、アーム２８の他端が上方へ揺動し、これにより、リンク２９が引き上げられて、カウンターウエイト２４が床部１８の上面１８ａから上昇する。
【００２４】このようにして、フラップ弁体２０が閉じられるため、河川１２の河川水４４が逆流してフラップ弁１５から樋管１１内へ流れ込むのを防止することができる。その後、河川１２の水位Ａが下降した場合、カウンターウエイト２４に作用する浮力Ｆの減少とともに、開方向モーメントＭ２が増大し、Ｍ１＜Ｍ２となることによって、図３に示すように、カウンターウエイト２４が床部１８の上面１８ａまで下降して保持されるとともに、フラップ弁体２０が開動して所定角度αだけ開く。
【００２５】尚、上記のようなフラップ弁体２０の開閉の際には、開閉用アーム３８の長孔４０に連結ピン３９が挿入されているため、シリンダー装置３６のピストンロッド３７が固定されていても、上記長孔４０の範囲にわたって開閉用アーム３８が揺動可能となるため、フラップ弁体２０は束縛されることなく開閉される。また、緊急時等において、樋管１１内の流水量や河川１２の水位Ａに関係無く、シリンダー装置３６を作動させてフラップ弁体２０を強制的に開閉することができる。すなわち、手動ポンプ４２を操作して、図５に示すように、ピストンロッド３７を退入させることによって、連結ピン３９が開閉用アーム３８の長孔４０の一端部（すなわち入口３５側の端部）に移動して、開閉用アーム３８と共に弁棒２１が一方へ回転し、アーム２８の他端が下方へ揺動し、リンク２９が下降して両カウンターウエイト２４が床部１８の上面１８ａに保持される。そして、上記弁棒２１が一方へさらに回転し、アーム２８の他端が下方へさらに揺動することによって、上部連結ピン３０が長孔３２内の上端部から下端部まで移動し、以って、フラップ弁体２０が所定角度αよりも大きな角度で全開される。
【００２６】この際、カウンターウエイト２４は床部１８の上面１８ａに保持されたままの状態であり、カウンターウエイト２４が床部１８の上面１８ａからさらに下降しなくても、上部連結ピン３０が長孔３２内の上端部から下端部まで移動することによって、上記フラップ弁体２０が所定角度αよりも大きな角度で全開する。したがって、カウンターウエイト２４の上下動に要するスペースＳ（図１参照）を上下方向で短縮することができる。
【００２７】また、フラップ弁体２０を強制的に閉じる場合には、ピストンロッド３７を突出させることによって、上記開く場合の逆の動作が行われる。さらに、上記シリンダー装置３６は弁箱１６に設けられているため、樋管１１が地中に沈降しても、シリンダー装置３６は弁箱１６と一体に下方へ変位するため、弁箱１６に対するシリンダー装置３６の取付位置が狂うことはない。
【００２８】上記実施の形態では、図２に示すように、弁棒２１の両端に、リンク機構２３を介してカウンターウエイト２４を左右一対設けているため、フラップ弁体２０の左右両側方でバランスがとれる。しかしながら、上記バランスに支障がなければ、弁棒２１のいずれか一端のみに、リンク機構２３を介してカウンターウエイト２４を設けてもよい。
【００２９】上記実施の形態では、フラップ弁４から排水先である河川１２へ排水しているが、海や湖沼へ排水してもよい。
【００３０】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、通常時、フラップ弁体はカウンターウエイトの重さによって開方向へ付勢されているため、開方向のモーメントが閉方向のモーメントよりも増大し、これにより、上記フラップ弁体がわずかに開動する。したがって、少ない流水量であっても確実に排水口から排水先へ排水される。
【００３１】また、排水先側の水位が通常時よりも上昇した場合、カウンターウエイトに浮力が働いて、開方向のモーメントが閉方向のモーメントよりも減少するため、フラップ弁体が迅速に閉動し、排水口が自動的に閉じられる。これにより、排水先側の水が逆流してフラップ弁から排水管内に流れ込むのを防止することができる。
【００３２】その後、排水先側の水位が下降して通常時に戻った場合、カウンターウエイトに働く浮力の減少とともに、開方向のモーメントが閉方向のモーメントよりも増大するため、フラップ弁体がわずかに開動する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１０５２
【氏名又は名称】株式会社クボタ
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| 【出願日】 |
平成１１年１１月１７日（１９９９．１１．１７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８０８７
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 義弘
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１４１０７７（Ｐ２００１−１４１０７７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月２５日（２００１．５．２５） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３２６２０７ |
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