JP2022165003A - ロール式多段津波緩衝堰 - Google Patents

Abstract

【課題】前特許第５２０７０９１号で登録した多段津波緩衝堰の屏風形式の折り畳み部分が全て開くように、前特許第６１１８９５３号でガイドワイヤを設置するなどの工夫を考案して特許登録したが、この考案では、ガイドワイヤなどの付帯設備や工夫が必要となることから、それらを省くように改善すること、【解決手段】多段防波立扉を屏風形式で折り畳んで収納した場合、津波の進行方向と逆向きに移動する防波立扉が一段置きに存在し、その動作を補助する必要がある。そこで、多段防波立扉の全ての段が津波の進行方向と同じ向きに移動するようにロール式に巻いて折り畳むこととし、各段の防波立扉の厚みのために生じる接合部分の隙間に防波立扉と同じ幅長さの構造体を配置することにより隙間を塞ぎ問題点を解消した。そして、更にはその構造体の面積分津波減災性能を向上させることとした。【選択図】図１

Description

津波や高波などの海からの波により起こる浸水などによる水害を抑えるために設置する防波堤に関するものである。

今までの津波防御用の防波堤は、鉄筋の入ったコンクリートなどを使った固定式のものが主体であり、大がかりで、材料費や工事費が膨大であった。 又、今までに発明されていた可動式のものは、空気室を設置するなどにより、複雑な工夫により動作されるもので、材料費や工事費が嵩むし、信頼性が必ずしも高くなかった。
又、軽質材の構造体の一端を固定し浸水中に入って浮力で他端を立ち上がらせて防波堤効果をもたらす概念は既知であるが、強度的な課題や適用場所が限られる課題があった。

特許第５２０７０９１号 特許第５６８３０５６号 特許第６１１８９５３号

前特許第５２０７０９１号で、可動式津波緩衝堰である防波立扉（商標登録名；登録第６１４７９９３号）の基本的な考案（固定式の防波堤でかかる膨大な材料費や工事費を低減させること。他の可動式の防波堤で必要である複雑な工夫や動作を避け、自然の力をうまく活用した設計により、高い信頼性で動作が行われるようにすること。廉価な材料の構造体の持つ強度の弱さに対応する設置機構、動作機構を検討し、実用性を高めること）を行い、前特許第５６８３０５６号で防波立扉を多段にし屏風形式で折り畳むことによって、対応できる津波高さを上げながら、収納スペースを抑える考案を行った。 そして、前特許第６１１８９５３号では、屏風形式の折り畳み部分が上手く全て開くようにガイドワイヤを設置するなどの工夫を考案して特許登録した。
以上のような状況の中で、多段防波立扉を安定して展開させる工夫をすることと、ガイドワイヤの設置などの付帯設備をできるだけ省くことが課題であった。

前特許第５２０７０９１号で下記を行った。
材料費を節減するために、木製材料を使い、固定式ではなく、必要に応じて防波堤として機能する津波自動対応の防波堤を考案した。 構造体を自動的に防波堤として機能させるために、必要なメカニズムとして、津波による浮力を採用し、高い信頼性で充分な作動力を与えるように工夫した。
軽質材の構造体の一端を固定し他端を立ち上がらせて防波堤効果をもたらす概念は既知となっているが、強度的な課題や適用する場所の課題があったので、当発明では、以下のように解決を図った。
（１） 構造体を主として木材で個別に（ユニット形式で）製作し、複数の構造体（ユニット）を、直列に、更にはその直列に並んだものを並列に並べて、海岸線などの大規模な津波防止に対応させる。
（２） 構造体内部に空間を持たせ、その空間部に浸水した水を取り込み、強度と重量を増す。「浸水の取り込むこと」と、「取り込んだ水分を併せた構造体の重量を津波に持ちあげさせること」によって、津波の強度を弱めさせる。副次効果として、構造体全部を材料で製作する必要がなく、材料費の低減が図れる。
（３） 浸水を完全に遮蔽する強度を木材を中心とした構造体が持つことは困難であるので、密閉形式とはせず、構造体の後方への津波の浸水を許しながら、浸水高さが構造体の持つ防止高さになるまでは構造体が立ち上がりながら津波の浸水強度を弱め、持つ防止高さ以降は水中に入ってほぼ直立しながら後続の津波の陸上への浸水を防止する方式とした。よって構造体は水中に屹立した状態で、後続の波の侵行を防止するのに十分な強度を持てば良い。
これらの点から、有効に動作し、防波堤として充分に機能する仕組みを考案した。

そして、前特許第５６８３０５６号で下記を行った。
津波対応高さを向上させるために、構造体を多段にして、津波浸水時にその津波高さに応じて多段部分が順次に立ち上がる工夫を考案した。 これにより、後続の津波の大部分の侵入を抑え、想定高さの高い津波の威力を低減する仕組みとして活用できるようになった。

更に、前特許第６１１８９５３号で下記を行った。
（１） 多段防波立扉の各段が、早い津波速度に押されて、折り畳まれたまま移動しないように、又、引き波の時に陸側に折り畳まれてしまって2度目の津波でうまく動作しなくなるのを避けるために、補助支柱の先端と防波立扉設置位置の海側の地点を動き代のあるガイドワイヤで繋ぎ、防波立扉最上点に設置したリングに通して置くことで、多段防波立扉が想定通りに動作できるようにさせる。
（２） 引き波の時に、多段防波立扉の下側になる段が先に倒れて上の段が陸側に倒れて折り畳まれ、2度目以降の津波でうまく動作しなくなるのを避けるために、防波立扉各段の接触面に凹凸を付け、陸側に折り畳まれないようにする。

しかしながら、多段防波立扉は、屏風形式で折り畳んで収納した場合、津波の進行方向と逆向きに移動する防波立扉が一段置きに存在し、その動作を補助する必要があって、安定して動作することが難しく、この点を改善することが望まれていた。 そこで、ロール式に折り畳んだ2段防波立扉の実験結果から、各段の防波立扉の動く方向と津波の進行方向を同一にしておけば、問題なく、つまり折り畳まれた箇所が開かなくなることなく、立ち上がって展開することが分かっていたので、これと同様に3段以上の多段防波立扉でも同様にできないかを検討した。この時の課題は、各段の防波立扉が少なくとも150mm程度の厚みがあるため、特に3段以上の防波立扉をロール式に巻くように折り畳むのと、どうしても各段の間にその厚みに応じた隙間ができてしまい、津波減災機能が低下すると考えていたことで、そのためにロール式の折り畳みを採用していなかった。
この問題を解決するために、２段以上の防波立扉をロール状に折り畳んだ時にできる防波立扉間の隙間に当たる部分にジョイントとなる接合用の同じ幅長さの構造体を繋ぎこむことを考案した。これによって、各段の防波立扉をロール状に巻いて畳み込み、多段防波立扉の各段が適正に動作するための前特許第６１１８９５３号で考案したガイドワイヤの設置を不要とした。

更に、2段式の防波立扉の実験で、接合部のリングワイヤに余裕を持たせることによって、防波立扉をロール式に収納することができることが分かっていたので、これを3段以上の多段防波立扉で採用できないか検討した。 2段式防波立扉の実験では、実験波の進行に対応して先ず最下段の１段目は立ち上がった状態になって、後方サポート部の地表面部に叩きつけられるように移動し、当初２段目は１段目に折り畳まれたまま状態にあるが、実験波の高さが上がって来ると回転して１段目の上に立ち上がる。そして更に実験波の高さが上がると、2段目が浮き上がり、1段目と2段目の間に隙間が空く、そして津波高さが下がると2段目が下がって来て隙間が塞がった。ここでこの時の問題を考え直してみると、防波立扉の津波減災はその立ち上がった時の面積分で津波減災を行うのが主体であるので、防波立扉の構造体がサポートに沿って浮き上がろうと浮き上がるまいと津波を押し返そうとする防波立扉の面積は同じであるし、逆に浮き上がった方がより運動エネルギーの高い高所の津波の進行を抑えることになるので、わずかであるが効果は高いと考えられることから、津波減災上は問題ないと判断した。

２段以上の多段防波立扉をロール式に折り畳むことにより、多段防波立扉が津波の浸水に対応して安定して展開し立ち上がりを行うことができるようになり、立ち上がった防波立扉の高さに相応する津波減災効果が達成できるし、更に接合部の構造体を採用した場合は、追加した接合部の面積分、津波を多く押し返すことができ、より多く津波減災に寄与することができる。 又、前特許第６１１８９５３号で考案したガイドワイヤの設置を省略できることとなり、その分製作が容易となる。

図１は、ロール式多段防波立扉（構造体接合タイプ）の構造図である。 図２は、ロール式多段防波立扉（構造体接合タイプ）が展開する動作図である。 図３は、ロール式多段防波立扉（ワイヤ接合タイプ）の構造図である。

前特許第５６８３０５６号では2段以上の多段になった防波立扉を、各段の厚みの影響を受けることなく、収納できるように、屏風形式で折り畳んでいた。一方、屏風形式で折り畳むと、防波立扉は津波の進行方向と同方向に立ち上がる段の防波立扉は問題なく立ち上がるが、逆方向に立ち上がる段は上手く立ち上がることができず、折り畳まれたままで立ち上がり、適切に展開するのが難しいことが3段防波立扉の実験で分かった。 そこで、当発明では、各段の防波立扉をロール式に収納し、各段が展開する時の立ち上がり方向が常に津波の進行方向と一致するようにした。ここでの課題は、各段の防波立扉を接合して適正に津波減災に寄与させることであるのに、防波立扉の各段に相応の厚みがあるために、最下段の防波立扉と地表面の間に、又各段の防波立扉間とに隙間ができることで、そのために、津波減災性能に大きな影響が出ると判断し、この方式を採用しなかった。この隙間の課題を解決するために、当発明では、それらの防波立扉の接合部の隙間にジョイントとなる防波立扉と同じ幅長さの構造体を配置し、隙間を最少とすることとした。これによって、このロール式の折り畳み収納で、多段防波立扉の展開を安定させることとなり、前特許第６１１８９５３号で考案したガイドワイヤの工夫を使用しなくて良くなり、この点での多段防波立扉の製作が簡便になった。そして、その接合の構造体の高さ分、防波立扉が立ち上がった時の防波堤としての高さを増加させ、津波をより多く押し返し、津波減災性能を向上させることにもなった。

引き続いて、更にロール式多段防波立扉の製作をより容易にするために、接合構造体を省略することと、各段の防波立扉の製作高さをできるだけ統一することが望ましいと考え、リングワイヤのみでの、つまり接合構造体を使わない、接合を検討した。
上記段落「０００６」で述べたように、2段防波立扉の実験から、余裕を持たせたリングワイヤで接続することも可能で、その時に津波の進行高さによって、防波立扉はサポートに沿って浮きがって接合部に隙間ができたりするが、津波を押し返す面積は同じであり、逆に運動エネルギーの高い高所の津波の進行を抑えるので、津波減災性能は若干向上すると考えられることが分かっている。 このことから、3段以上の防波立扉であっても、接合部のリングワイヤに余裕を持たせることによって、多段防波立扉をロール式に折り畳んで収納し、多段防波立扉の接合部に隙間ができても当初の津波減災面積の低下はないし、この方が製作が容易であるので、この方式もロール式多段津波緩衝堰の一方式として採用した。但し、この場合は接合部に構造体が入らないので、津波を押し返す面積が接合構造体が入る場合より少なく、津波減災性能もその分少なくなる。

ロール式多段防波立扉は地表面に水平に設置する場合以外に、地表面に垂直に設置したり、家屋の外壁の上に垂直に設置したり、岸壁に沿わせて設置したりする場合も考えられる。そのような場合を含め、接合構造体による接合、又は接合構造体を使わないリングワイヤでの接合の利点を考慮し、両者を自由に組み合わせて設置することにより、適用性を高め、設置場所に応じた最適な津波減災性能を図ることが可能と考えられる。このことから、これらの両者を組み合わせて各段の接合を行うことも考案した。

１．接合構造体１、 ２．防波立扉‐1段目、
３．接合構造体２、 ４．防波立扉‐２段目、
５．接合構造体３、 ６．防波立扉‐３段目
７．接合構造体４、 ８．防波立扉‐４段目
９．防波立扉‐５段目、 １０．リングワイヤ
１１．サポート（鋼鉄製）、 １２．接合用の軸

Claims (3)

1. 特許第５６８３０５６号の可動式多段津波緩衝堰として機能する機構において、2段以上になっている多段防波立扉の各段間の接合部及び最下部の防波立扉とその接合する軸との接合部を、ジョイントとなる防波立扉と同じ幅長さの構造体を入れて繋ぐことによって、ロール式に折り畳んで収納し、各段の構造体の展開時の動作方向を常に浸水方向と一致させることにより浸水時に円滑に展開して浸水を多段で緩衝するようにし、更に各段の接合部の構造体も水害減災に役立たせるように工夫された多段可動式津波緩衝堰。
2. 特許第５６８３０５６号の可動式多段津波緩衝堰として機能する機構において、2段以上になっている多段防波立扉の各段間の接合部及び最下部の防波立扉とその接合する軸との接合部を、巻き込む各段の防波立扉の厚みに応じた長さのリングワイヤで接続することによりロール式に折り畳んで収納し、各段の展開時の構造体の動作方向を常に浸水方向と一致させることにより津波侵入時に円滑に展開して浸水を緩衝するように工夫された多段可動式津波緩衝堰。
3. 特許第５６８３０５６号の可動式多段津波緩衝堰として機能する機構において、その設置場所、設置方向や接合部間の距離に応じて、2段以上になっている多段防波立扉の各段間の接合部及び最下部の防波立扉とその接合する軸との接合部を、ジョイントとなる防波立扉と同じ幅長さの構造体を入れて繋ぐか、巻き込む各段の防波立扉の厚みに応じた長さのリングワイヤで接続するかのどちらかを採用することによって、ロール式に折り畳んで収納し、各段の構造体の展開時の動作方向を常に浸水方向と一致させることにより浸水時に円滑に展開して浸水を緩衝するように工夫された多段可動式津波緩衝堰。

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