JP2017534006A - 格子状開口用の携帯型フレキシブルシール装置 - Google Patents

Abstract

容易に取り付けられ、能動的に所定の位置に固定される軽量水密カバー。洪水の水の浸入点として働く地下鉄の通気孔の格子および他の侵入しやすい開口などの開口から、洪水の水が真勇するのを防ぐ信頼性のある封止を提供する。

Description

本発明は、水または他の液体が、地中シャフト、パイプ、あるいは、非防水グレーチングで覆われた建物の貫通開口に侵入するのを防ぐ携帯型フレキシブルシール装置に関する。本発明は、高潮、強雨、給水本管の破裂などによる地下鉄、建物、雨水排水システム、および、その他の設備への不必要な浸水を防止できる。また、本発明は、設備または人を有害廃棄物の流出からの保護、あるいは、化学攻撃、生物攻撃、および／または、放射能攻撃から保護を提供できる。本発明は、数インチ（１インチ＝２．５４センチメートル）から数十フィート（１フィート＝１２インチ＝３０．４８センチメートル）までの液頭圧の存在下で、格子状の開口を水密にする信頼性のあるカバーデバイスおよび方法を提供すると共に、しっかり固定されて、カバーデバイスが、風の作用、水の作用、あるいは、破壊行為（vandalism）により取り除かれるのを防ぐ。

孔をシール（封止）する装置を提供しているが、風および／または水による負荷の存在下で能動的なシール（positive seal）を確保するための機械的システムを含んでいない先行特許（WO 2009091599 A1, US 6530722 B1, US 7887257 B2）が存在している。他の特許（US 7879233 B2）は、ベントカバーの詳細を提供しているが、その機能は、雨水管に侵入する不必要な固形物質あるいはデブリ（debris）をフィルタにかけることを対象としており、雨水の侵入を防ぐことを対象としていない。さらに他の特許（WO 2005075757 A1）は、排水口用のシール装置に基づいており、中央チャンバを砂、金属ペレットなどで満たしてシールを容易にすることに依存している。また、US 7950075 B2には、フレキシブルなポリマー材料の使用に基づいたシール装置の発明が記載されているが、排水口まわりの水密なシールを確保し、装置を決まった位置で固定するために能動的に加えられる力に対する対策（provision）が含まれていない。

水害（flood damage）の経済的影響は、世界中で深刻な問題である。水害のコストは増加しており、世界的な気候変動の影響が理解されるにつれて、さらに増加すると予測される。海水面の上昇、および、より大きな内陸の嵐は、沿岸および内陸領域における水害の頻度を増加させる可能性を有している。素早く適用され、かつ、嵐で目の当たりにされる全ての脅威に対して有効な水害軽減解決用の装置が必要とされている。この装置は、浅水事象（shallow water events）に対して開口をシールするだけでなく、数フィートの静水圧、場合によっては、ハリケーンの風および可動水からの負荷にも耐える必要があり、さらに、破壊行為に対する不正開封防止機構である必要がある。本発明の携帯型フレキシブルシール装置は、この要求を満たすように創り出されている。

差し迫った要求の１つの例は、地下鉄システムの保護である。地下鉄は、一般に路上に開口し、剛性金属または複合材料の格子（グレーチング）で覆われている通気孔を有している。この地下鉄システムには、通常の嵐のときに水害を防ぐことができるポンプおよび排水システムが設けられている。しかし、多くの都市では、水体（body of water）の近くに位置しており、気候変動、および、大波あるいは高潮による海水面の上昇に対して次第に弱くなっている。例えば、２０１２に、ハリケーンサンディは、高潮に起因する数十億ドルの水害をニューヨーク市の地下鉄インフラに与えた。地下鉄システムに入り込む液体の侵入経路は多く存在しているけれども、主な侵入源は、通気孔であると特定されている。本発明の携帯型フレキシブルシール装置は、嵐の前に地下鉄の通気孔を素早くシールして、浸水を防ぐために創り出された。ハリケーンサンディの前に、合板シートが設置され、通気孔からの浸水を防いでいた。しかし、これらは、効果的ではなかった。通気孔の入口を海水面よりも上に上昇させて、降雨流出（storm run-off）および雨水によるトンネルの浸水を低減させるような幾つかの他のアプローチが研究されている。しかし、これらのアプローチは、現存する通気孔カバーを変更する必要があり、非常に高価なものとなる場合があると共に、都市の構造上あるいは歴史上の保存ニーズにとって受け入れ可能なものではない場合が多い。

危険な海岸変遷に加えて、気候変動がまた、激しい浸水をもたらす嵐および降雨の強度を高めている。世界中の内陸の都市および町が、通気用、廃水用、および、他のダクティングまたはコネクティングシャフト／パイプを介して、交通網、商業用および工業用ビル、および、他の財産に、水を侵入させる浸水事象を経験している。格子状開口は、多くの形があり、その方向（orientation）も様々であるので、シール装置は、サイズ、形状、および、重力の影響に適用可能である必要がある。

本発明は、格子（グレーチングあるいはグリル）により覆われた開口を介して表面に接続されている地下領域（すなわち、例えば建物内部の洪水位（flood level）以下の領域）への水あるいは他の液体の侵入を防ぐ、または、最小化するシール装置（すなわち、カバー）に関する。このシール装置は、地表面に対して、水平、垂直、あるいは、その間の方向にある開口をシールするために用いることができる。また、このシール装置は、格子状カバーを取り囲む領域に押し付けることにより水密シールとして機能する柔軟な材料を介して、開口の周辺を覆ってシールすることにより、機能する。

前記シール装置は、コーティング布（coated fabric）により封入されていると共に、凹凸のある表面に適用でき、角に取り付けることで２つの面を同時にシールでき、移動および保管のために折り畳み可能な特有の剛性板の分割アセンブリを備えている。前記シール装置は、長方形、正方形、曲線、および、円形を含む様々な幾何学的形状で設計可能な平面構造物であって、屈曲可能でありかつ非平面の開口をシールする蝶番点を有する平面構造物である。前記シール装置の主な構造的要素は、剛性板のアレンジメントと、剛性板を挟みかつ前記カバーが液体を通さなくなる柔軟膜と、前記カバーをグレーチングに取り付けるアンカーアセンブリと、支点として機能する剛性リブと、カバーの裏面の柔軟な外周シールとを含んでいる。前記シール装置を他の平板シール装置から区別する前記シール装置の動作の基本原理は、格子状開口周りの水密ガスケットに圧力を与える支点およびレバーシステムの使用である。剛性板は、カバーの外周から支点（すなわち、一般的に、カバーの縁からカバーの中心までの１／３から１／２の距離であるが、この距離は、任意の状況に適合させるために増減できる。）まで延びている。よって、カバーの中央部分は、コーティング布あるいは膜材料のみが存在しており、アセンブリの重量を大きく低減する。

アンカーアセンブリは、カバーをグレーチングに強固に固定する方向を提供し、支点と併せて、締め付ける力を外周シールに集中させるレバー機能を作り出す。各剛性セクションは、グレーチングの内部部分に支えられている支点を有している。カバーをグレーチングに取り付けるために用いられる締結具の受け手となるカバーアセンブリの孔は、格子の利用可能な開口を通って締結具を容易に挿入するのに十分な大きさである。締結具の頭部には、締結具を格子に対して締め付けたときに孔をその外周周りでシールするガスケットが設けられている。締結具自身は、その端部にフックを有する大きなボルトに類似している。締結具がカバーの孔に挿入されたとき、フックは、ボルトが締め付けられたときに格子の底を掴んで、カバーを所定の位置に固定する。

剛性板は、平面の配置に沿って剛性板間に隙間あるいは空間を有するように配置されている。これらの剛性板は、剛性板の両側に密接に接着されているフレキシブルコーティング繊維材料（flexible coated textile material）の層の間に封入されている。剛性板が２つのフレキシブル層の間に隙間無く挟まれているので、シールのために固く、かつ、表面の幾何学的形状に適合するためにフレキシブルである蝶番（ヒンジ）を有する一体化されたカバーを形成している。剛性板間の隙間はまた、剛性平面構造物のねじり剛性を低減し、外周周りのガスケットシールの締め付け力を最大化すると共に、独立した一連の外周シール圧縮システムを作り出し、グレーチングの表面形状が平面ではないとしてもシールの締め付け力を一定にする。多くの格子状構造物周りのランド（land）は時間とともに変化し、グレーチングおよびその外周の支持形状は波状になるため、これは重要である。地盤沈下あるいは木の根が、グレーチングを有する歩道にひびを入れ、面外に動かす都市では、これは見てすぐに分かる。カバーにおける剛性補強材のセグメンテーションがない場合、カバーは、シングルフラットプレートとなり、グレーチングの一部に他の部分よりも先に接触して、圧縮圧力をシールに加える能力を失うため、液体が漏れる可能性がある。

剛性板間の隙間は、フレキシブル上層およびフレキシブル底層によってのみ支持されているので、ヒンジとして機能する。このデザインによって、ヒンジの位置を確実に制御できる。大面積のカバーのための実施形態の１つでは、カバーの戦略的位置（strategic locations）に大きな隙間が組み込まれて、コンパクトな保管のため、そして、容易な取り扱い若しくは移動のために、カバーを折り畳み可能にしている。

前記シール装置は、枠のような頑丈な周辺構成を伴う任意の格子状開口を、シングルデバイスに適合するサイズにすることができる。また、前記シール装置は、マルチプルユニットに隣接させて、グレーチングまたはグリルによって覆われた非標準開口あるいは大開口をシールすることができる。これは、必要な異なるサイズの数を制限すると共に、ユニバーサルデザインによる取り付けを簡略化する。ベントカバーのサイズよりも大きい開口のシールは、開口の表面領域に対して接近した複数のベントカバーを用いて、そして、ベントカバー間の不浸透性のガスケット材料の移行部分（transitional pieces）を用いて、隣接領域をシールすることで達成できる。カバー間の移行するガスケットは、カバーの外周シールの下の所定の場所に固定され、カバー間の水密接合を提供する。

前記シール装置は、この装置の外周周りのシール界面において、グレーチングに対して、そして、開口縁における凹凸のある位相面に対して十分に共形であり、水密シールを可能にする。前記シール装置を使用場所に容易に持ち運び可能にするために、前記シール装置は、フレキシブルコーティング繊維または膜、剛性複合または金属板、および、発泡若しくは押出で形成されたフレキシブルガスケット材料を含む軽量材料から作られている。

図１は、取り付け後の適切な位置におけるアンカーを有するベントカバーの側面を示す。 図２は、ベントカバーのアンカーの概略図を示す。 図３は、ベントカバーの取り付けられた位置に関して底から見た図を示す。 図４は、取り付け位置におけるアンカーを有するベントカバーの上面図を示す。 図５は、ベント開口のグレーチング上に取り付けられたベントカバーの断面図を示す。 図６は、ベント開口のグレーチングと係合するフックを有するアンカーの位置を示す。 図７は、アンカーを取り除いて折り畳まれた状態のベントカバーを示す。

図１は、ベントカバーの一実施形態の側面図を示している。この実施形態において、ベントカバーは、矩形状を有し、剛性積層板１０１と、アンカーアセンブリ１０２と、支点における剛性リブと、圧縮ガスケットシール１０３とを含んでいる。圧縮ガスケットシールは、剛性積層板の縁周りの連続ラインに取り付けられて、液状媒体およびシール（封止）が要求される他の汚染物の侵入に対するバリアを作り出す。ベントカバーは、その設置および機能に関して２つの面を有している。アンカープレートが設けられている面が、ベントカバーの上面であり、ガスケットシールおよび剛性リブが設けられている面が、ベントカバーの底面である。

図２は、アンカーアセンブリの一実施形態の斜視図を示している。アンカープレート２０１は、ボルト２０６に接続されている。この実施形態において、保持ピン２０１がアンカープレートに取り付けられて、グレーチングあるいはグリル２１０のバー（bar）間へのアンカーアセンブリの配置を容易にしている。しかし、保持ピンは、アンカーアセンブリの機能に必須ではなく、省略できる。アンカープレートは、ガスケットシールとベントカバーの支点との間に配置されている。この実施形態において、アンカープレートは、剛性積層板の孔に挿入されたときにアンカーアセンブリに対するシールとして機能する圧縮材料２０３の層を下部に有している。このアンカープレートおよび圧縮材料は、共に、アンカープレートの締め付けによるベントカバーの上面に対する力を均一に分散させる機能を実行すると共に、浸水中に水に対するシールとして機能する。この層は、リテーナーリング２０４によって、アンカーアセンブリの設定された適当な位置に保持されている。また、アンカーアセンブリのボルト締め（bolting）を容易するねじ山２０６を有するアンカーアセンブリは、フック２０５と、フックがアンカーアセンブリから誤って落ちるのを防止する終端部２０７とを有している。

図３は、ベントカバーの底面図を示している。剛性リブ３０１は、締結具が締められたときにガスケット１０３に対して最大の力を伝達することを目的とするカバーの締結具挿入孔からの最適な距離に配置され、ガスケットシールが格子状開口を通って侵入する水の最小化においてどれほど有効であるかに、直接関係している。

図４は、ベントカバーの上面図を示しており、アンカーアセンブリの位置がアンカープレートにより示されている。

図５は、グレーチング上に取り付けられた状態のカバーの断面図を示している。フックは、グレーチングのバーに接触して配置され、係止されている。

図６は、グレーチングのバーに係止されたアンカーアセンブリのフックの拡大図を示している。

図７は、中央部で折り畳まれて、容易な移動および設置が可能なベントカバーを示している。

Claims (19)

1. 格子状開口を有する格子に取り付け可能なサイズおよび形状を有し、建物、地下建造物およびシステムで構成されるグループから選択された少なくとも１つへの水および他の汚染物質の侵入から格子状開口を封止する外周シールを備えた携帯型フレキシブルカバー装置であって、
   前記携帯型フレキシブルカバー装置を前記格子に取り付けるためのアンカーをさらに備えた装置。
2. 前記携帯型フレキシブルカバー装置が、
   前記携帯型フレキシブルカバー装置が取り付けられたときに凹凸のある表面に適合できるようにコーティング布または膜により封入された一連の剛性板を備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記剛性板が、前記携帯型フレキシブルカバー装置の領域の全てを取り囲んでいない、請求項２に記載の装置。
4. 一連の締結具が前記アンカーを前記格子に取り付けるために設けられている、請求項１に記載の装置。
5. 機械的に有利な特徴に基づいたレバーおよび支点が、前記締結具と共に設けられて、前記外周シールに圧縮を加える、請求項４に記載の装置。
6. 前記携帯型フレキシブルカバー装置の前記アンカーを前記格子に取り付けて、強風、激しい水の流れ、および、デブリ衝撃にさらされても、前記携帯型フレキシブルカバー装置を決まった位置に留まらせる締結具が設けられている、請求項１に記載の装置。
7. フラットな構成および非フラットな格子で構成されるグループから選択された少なくとも１つと組み合わされている、請求項１に記載の装置。
8. 前記外周シールが、前記格子状開口周りの不整形に適合している、請求項５に記載の装置。
9. 前記外周シールが、シングル発泡フレキシブル材料、マルチプル発泡フレキシブル材料、および、押出フレキシブル材料で構成されたグループから選択された少なくとも１つでできている、請求項８に記載の装置。
10. 前記外周シールが、表面形状に適合可能であり、かつ、圧縮されたときに水密封止を作り出す適合性材料で構成されている、請求項８に記載の装置。
11. 地表面に対して、水平、垂直、および、中間位置のいずれか１つに位置している開口を封止するために用いられる、請求項１に記載の装置。
12. コンパクトな保管および移動のために、１回以上折り畳み可能であり、１以上の面が折り畳み可能である、請求項１に記載の装置。
13. 前記外周シールが、水の数インチから数フィートの静圧の中でその封止機能を維持する、請求項１に記載の装置。
14. 前記外周シールが、数日にわたって水密であり、長時間使用のシナリオを可能にさせる、請求項１に記載の装置。
15. 前記携帯型フレキシブルカバー装置の構成要素が、異なるサイズの格子状開口を封止するためにサイズを増減可能である、請求項１に記載の装置。
16. 複数の前記携帯型フレキシブルカバー装置が接触可能であると共に接触状況下でガスケット材料と相互に隣接可能であり、隣接させた２以上の前記携帯型フレキシブルカバー装置で、大きな前記格子状開口を封止可能である、請求項１に記載の装置。
17. 積層された剛性板と、フレキシブル繊維をベースにした材料およびフィルムとを備える、請求項１に記載の装置。
18. 締結具をさらに備え、
    前記締結具が、前記携帯型フレキシブルカバー装置の孔を貫通し、前記孔を封止し、前記締結具が緊張するように前記携帯型フレキシブルカバー装置を下の前記格子に取り付ける、請求項１に記載の装置。
19. 前記格子の前記格子状開口が、前記格子の対向壁によって画定され、前記締結具が、前記格子の前記対向壁に取り付け可能な形状を有している、請求項４に記載の装置。

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