JP2019206802A - 避難用構造物及びそれを用いた構造物並びに移動家屋 - Google Patents
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Abstract
Description
金属製の骨組み構造体と、前記骨組み構造体の外面を覆う外壁と、を含む筐体と、
前記筐体の内部に配置され、水よりも比重の小さい浮力材と、
を有し、
前記筐体内の前記浮力材を除いた空間が避難用空間とされ、前記筐体は、前記外壁に設けられて前記避難用空間に連通するハッチを開閉するハッチカバーを有し、
前記浮力材の全てが水没することで水を排除する容積に水の密度を乗じた重量が、前記筐体及び前記浮力材の総重量よりも大きい避難用構造物に関する。
多目的空間を区画する多目的構造物と、
前記多目的構造物の上に搭載される前記筐体の内部に前記浮力材が配置された請求項1乃至5のいずれか一項に記載の避難用構造物と、
を有し、
前記浮力材の全てが水没することで水を排除する容積に水の密度を乗じた重量が、前記多目的構造物及び前記避難用構造物の総重量よりも大きい構造物に関する。
車両と、
前記車両に着脱自在に搭載される、本発明の一態様(1)〜(5)のいずれかの避難用構造物と、
を有する移動家屋に関する。
車両と、
前記車両に着脱自在に搭載される、本発明の他の態様(6)〜(9)のいずれかの構造物と、
を有する移動家屋に関する。
1.1. 構造物の概要
図1は、本発明の第1実施形態である構造物1を示す。構造物1は、居住、レジャー用途などの多目的空間を区画する多目的構造物100と、避難用空間を区画する避難用構造物200とを有する。多目的構造物100の正面パネル110には、出入口2や窓3が設けられる。多目的構造物100の裏面パネル(図示せず)や側面パネルにも窓3を設けることができる。避難用構造物200の天井パネル230には、避難時の出入口となるハッチ(第2ハッチ)270(図2参照)のハッチカバー271が設けられる。構造物1は、例えば、長さが12m、奥行きが2.2m、高さが4.2mであるが、サイズは収容人数などに応じて適宜変更可能である。
多目的構造物100について、図3〜図5も参照して説明する。図3に、多目的構造物100の骨組構造体100Aを示す。図3に示すように、骨組構造体100Aは、図1に示す正面パネル110、裏面パネル(図示せず)、床パネル120、天井パネル130及び両側の側面パネル140を、鉄鋼又は非鉄金属などの金属で形成される柱や梁等の骨組材101を、垂直材または水平材として組み合わせた骨組構造を有する。骨組材101は、例えば溶接により連結される。本実施形態では、例えば鋼材SUSを用い、溶接により骨組構造体100Aを形成している。
避難用構造物200について、図6及び図7も参照して説明する。図6に、避難用構造物200の骨組構造体200Aを示す。図6に示すように、骨組構造体200Aは、図1に示す正面パネル210、裏面パネル(図示せず)、床パネル220、天井パネル230及び両側の側面パネル240を、金属で形成される柱や梁等の骨組材201を、垂直材、水平材または斜め材として組み合わせた骨組構造を有する点で、多目的構造物100の骨組構造体100Aと同じである。骨組材201は、骨組材102と同様に形成され、本実施形態では鋼材SUSを用い、溶接により骨組構造体200Aを形成している。
図8は、第1ハッチ260に配置される第1ハッチカバー261と、階段160を示している。第1ハッチカバー261は、第1ハッチ260を閉鎖する機能と閉鎖を解除する機能とを有する。特に、第1ハッチカバー261により第1ハッチ260を閉鎖した時には、水密シール性が確保されることが好ましい。多目的構造物100から避難用構造物200への浸水を防止するためである。
1.5.1. 構造物1の総重量W1に基づく重力F1
図1の構造物1の総重量W1は、15,644.33kgである。その内訳の材料別の重量は次の通りである。
(1)骨組構造体100A及び200Aの重量 =6,710,11kg
(2)鋼材の重量 =6,175.14kg
(3)断熱材の重量 = 114,64kg
(4)浮力材の重量 = 976.27kg
(5)石膏材の重量 = 762.17kg
(6)床用ベニヤ板の重量 = 826.00kg
構造物1の総重量W1による重力F1は、重力加速度をG(9.81m/s)とすると、W1×Gである。
(7)構造物1の総重量W1よる重力F1 =153,472.74N
避難時に構造物1内にある構造物1以外の総重量W2として、避難者と、その他(備品家具材、食料、機器等)を想定したとき、総重量W2は2,350kgであると想定した。その内訳次の通りである。
(8)人員一人70kg×5名 = 350kg
(9)その他 =2,000kg
(10)構造物1以外の総重量W2に基づく重力F2=23,053.50N
構造物1の全部または一部を水中に配した時、構造物1が排除した水の質量の大きさだけ軽くなる(アルキメデスの原理)。よって、浮力F3は、V(構造物1が排除した水の体積)×ρ(水の密度)×G(重力加速度)となる。以下の計算では、浮力材212,280のみが排除した水の体積を、構造物1が排除した水の体積として計算する。実際には、浮力材212,280以外の部材も水を排除するのでより大きな浮力が得られるが、浮力計算には含めないものとする。こうして計算すると、多目的構造物100と避難用構造物200の内部空間に浸水したとしても、構造物1は沈没せずに浮上することになり、安全性が高まる。
(11)浮力材212,280の総体積V=21,695m3
(12)水の密度ρ =1,000kg/m3
(13)浮力F3=V×ρ×G =212,827.95N
1.5.4.1. 浮力材による浮力
上述した(7)と(13)との対比から、構造物1の総重量による重力F1よりも浮力F3が大きい(F3>F1)ことから、浮力F3と釣り合う位置で構造物1は沈没することなく浮上することが分かる。つまり、浮力材212,280が水没することで、水を排除する容積Vに水の密度ρを乗じた重量(V×ρ)が、構造物1の総重量W1よりも大きいからである。本実施形態では、水害時を考慮しても、(7)+(10)と(13)との対比から、構造物1に避難者や各種設備を加えた総重量(W1+W2)に基づく重力F1+F2(=176,526.24N)よりも、浮力F3が大きい(F3>F1+F2)ことから、水害時にも構造物1は沈没することなく浮上することが分かる。
避難用構造物200の水密シール性が高ければ、避難中に亘って避難用構造物200の避難用空間250には浸水しない。よって、少なくとも避難用空間250の容量に基づく浮力を利用することができる。
(14)浮力F4=(避難用空間250の容積)×(水の密度ρ)×(重力加速度)
=27.43m3×1000kg/m3×9.81m/s2
=269,088.30N
(15)重力F5=(避難用空間250の容積)×(空気の密度)×(重力加速度)
=27.43m3×1.225kg/m3×9.81m/s2
=329.633N
(16)浮力F6=F4−F5=269,088.30N−329.633N
=268,758.67N
(17)浮力F7=F3+F6=212,827.95N+268,758.67N
=481,586.62N
よつて、(7)+(10)と(17)との対比から、F7>F1+F2であるから、水害時にも構造物1は沈没することなく浮上することが分かる。
避難用構造物200単体の総重量W3は、7,584.8kgである。よって、避難用構造物200単体の総重量W3による重力F8は、次の通りである。
(18)重力F8=7,584.8kg×9.81m/s2
=74,406.89N
一方、避難用構造物200単体にも、少なくとも浮力F3またはF7が作用する。そして、(13)と(18)との対比からF3>F8及び(17)と(18)との対比からF7>F8が成立することから、避難用構造物200が多目的構造物100から切り離されても、避難用構造物200単体でも沈没することなく浮上することが分かる。こうすると、構造物1の安全性や信頼性が向上する。また、多目的構造物100と切り離された状態での避難用構造物200のみでの利用可能性が確保される。
図11は本発明の第2実施形態である移動家屋の斜視図である。図11において、移動家屋300は、車両310の荷台320に、多目的構造物100と避難用構造物200とを備えた構造物1が搭載されている。構造物1の運搬時には、構造物1を荷台320に固定する。移住地に到着したら、構造物1の荷台320に対する固定を解除する。それにより、構造物1は水害時に水没することなく浮上する。このような移動家屋300は、車両310の全高に高さ制限のない国や地域にて利用可能である。また、地球温暖化により水害発生地域については特区として規制緩和され、移動家屋300の利用が認められることもある。
3.1.避難用構造物の構造
図14〜図22は、第1,第2実施形態における避難用構造物200に代えて(図19)、あるいは単体で(図14、図15)使用される避難用構造物400を示している。避難用構造物400が第1,第2実施形態における避難用構造物200と外観上で異なる点は、図14、図15及び図19に示すように、天井パネル430に第1ハッチ461を、床面パネル420に第2ハッチ462を、正面パネル410に第3ハッチ463を、裏面パネル440に第4ハッチ464を有し、これら第1〜第4ハッチ461〜464を開閉する第1〜第4ハッチカバー471〜474を有する点である。よって、直方体の避難用構造物400が単体で使用され、水害時にパネル410〜440のうちのどの面が上向き面となっても、第1〜第4ハッチ461〜464の一つを介して脱出可能となる。
図20〜図22は、水害時に避難用構造物200,400の避難用空間150,450の内部から操作可能な連結部800を示している。連結部800の操作により、避難用構造物200,400を、図13に示す車両310の荷台320、図19に示す多目的構造物100、図25に示す基礎構造(基礎フレーム)600Aまたは図26に示す階上フレーム600B等から、切り離すことが可能となる。連結部800は、図19に拡大して示すように、少なくとも連結/非連結時には床パネルの複数か所(図19では8か所)にて露出される。図20において、フレーム600は多目的構造物100の天井パネル230またはフレーム600A,600Bの一部であり、フレーム700は避難用構造物200,400の床パネル220,420の構成要素である。図20に示す2つの連結部800は、フレーム700をフレーム600に対して着脱自在に連結する。
3.3.1.避難用構造物400自体の総重量による重力F9
避難用構造物400の総重量は7,349kgであり各部の重量は次の通りである。
(1)骨組構造体200Aの重量 =2,812.80kg
(2)鋼材の重量 =2,992.80kg
(3)浮力材の重量 =1,131.03kg
(4)床用ベニヤ板の重量 = 413.00kg
構造物1の総重量W1による重力F9は、重力加速度をG(9.81m/s)とすると、W1×Gである。
(5)構造物400の総重量W1よる重力F9 =72,099.87N
避難時に避難用構造物400内にある構造物400以外の総重量W2に基づく重力F2
避難時に構造物1内にある構造物1以外の総重量W2として、避難者と、その他(備品家具材、食料、機器等)を想定したとき、総重量W2は2,350kgであると想定した。その内訳次の通りである。
(6)人員一人70kg×5名 = 350kg
(7)構造物400以外の総重量W2に基づく重力F10=3,430N
浮力F11は、V(構造物400が排除した水の体積)×ρ(水の密度)×G(重力加速度)となる。以下の計算では、浮力材501〜504のみが排除した水の体積を、構造物400が排除した水の体積として計算する。実際には、浮力材501〜504以外の部材も水を排除するのでより大きな浮力が得られるが、浮力計算には含めないものとする。こうして計算すると、避難用構造物400の内部空間に浸水したとしても、構造物400は沈没せずに浮上することになり、安全性が高まる。
(8)浮力材501〜504の総体積V=20.584m3
(9)水の密度ρ =1,000kg/m3
(10)浮力F11=V×ρ×G =201,929.08 N
浮力F11>F9+F10=75,529.87Nであるから、避難用構造物400は単体で浮上することが分かる。
Claims (11)
- 金属製の骨組み構造体と、前記骨組み構造体の外面を覆う外壁と、を含む筐体と、
前記筐体の内部に配置され、水よりも比重の小さい浮力材と、
を有し、
前記筐体内の前記浮力材を除いた空間が避難用空間とされ、前記筐体は、前記外壁に設けられて前記避難用空間に連通するハッチを開閉するハッチカバーを有し、
前記浮力材の全てが水没することで水を排除する容積に水の密度を乗じた重量が、前記筐体及び前記浮力材の総重量よりも大きいことを特徴とする避難用構造物。 - 請求項1において、
前記浮力材は、前記避難用空間を包囲して配置されることを特徴とする避難用構造物。 - 請求項1または2において、
前記筐体は直方体であり、
前記直方体の長手軸の両端に位置する二面の前記外壁を除く少なくとも四面の前記外壁の各々に、前記ハッチを開閉する前記ハッチカバーが配置されることを特徴とする避難用構造物。 - 請求項3において、
前記少なくとも四面の前記外壁の一つに設けられた前記ハッチは、前記少なくとも四面の前記外壁の一つとは異なる前記外壁の各々に設けられた前記ハッチよりも前記二面の外壁の一方に近づけて配置され、
前記少なくとも四面のパネルの他の一つに設けられた前記ハッチは、前記少なくとも四面の前記外壁の他の一つとは異なる前記外壁の各々に設けられた前記ハッチよりも前記二面のパネルの他方に近づけて配置されることを特徴とする避難用構造物。 - 請求項1乃至4のいずれか一項において、
前記筐体を外部の構造物と連結する連結部を含み、
前記連結部は、前記避難用空間から連結解除が操作可能に構成されていることを特徴とする避難用構造物。 - 多目的空間を区画する多目的構造物と、
前記多目的構造物の上に搭載される前記筐体の内部に前記浮力材が配置された請求項1乃至5のいずれか一項に記載の避難用構造物と、
を有し、
前記浮力材の全てが水中に没することで水を排除する容積に水の密度を乗じた重量が、前記多目的構造物及び前記避難用構造物の総重量よりも大きいことを特徴とする構造物。 - 請求項6において、
前記多目的構造物の天井壁と前記避難用構造物の床壁とを貫通する第1ハッチと、
前記避難用構造物に設けられ、前記第1ハッチを開閉する第1ハッチカバーと、
前記床壁に支持され、前記多目的構造物と前記避難用構造物との間の昇降を可能とする階段と、
をさらに有することを特徴とする構造物。 - 請求項7において、
前記避難用構造物は、前記第1ハッチの周囲に設けられ、前記床より立ち上がる枠部を含み、
前記第1ハッチカバーは、前記枠部に開閉可能に支持されて、前記枠部の天面をシールするシール部を含むことを特徴とする構造物。 - 請求項8において、
前記階段は折り畳みまたは伸縮可能であり、前記第1ハッチで区画される空間と、前記枠部で囲まれた空間との内部に、前記階段が収容可能であることを特徴とする構造物。 - 車両と、
前記車両に着脱自在に搭載される請求項1乃至5のいずれか一項に記載の避難用構造物と、
を有することを特徴とする移動家屋。 - 車両と、
前記車両に着脱自在に搭載される請求項6乃至9のいずれか一項に記載の構造物と、
を有することを特徴とする移動家屋。
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