JP6552124B2 - 潜水式シェルター - Google Patents

Description

本発明は、津波火災等の災害時に使用する潜水式シェルターに関する。

平成２３年３月１１日に発生した東日本大震災では、地震により各地で建物の倒壊・火災が相次ぎ、さらに、過去最大級の津波・津波火災が発生したことによって、多くの尊い人命が失われた。津波火災の発生原因や延焼の理由は、船舶や車から漏れ出した燃料（重油、灯油、ガスなど）が津波によって流され漂流物に衝突して着火し浸水域に漂流したことで被害を拡大させたものと考えられる。今後も、南海トラフ大地震等の発生が予想されている。地震・津波対策に対する意識は近年益々高まっており、地震災害に利用する避難シェルターは、津波に対して避難可能であるとともに、高い耐火性能を有することが求められる。

特許文献１では、天井壁の上に水槽を設け、火災発生等によって、周囲温度が上昇したときに水槽内の水を利用して構造体内部の温度上昇を未然に防止する建物内に設置された防災シェルターが開示されている。

特許文献２では、外殻構造材が、空気を内包した不沈材料にて形成された芯材と、芯材の外面の略全体を覆うようにポリウレア樹脂を積層したポリウレア樹脂層を有している水上浮遊型シェルターが開示されている。

特開２０１１−８４８８３号公報 特開２０１５−５１７３２号公報

しかしながら、特許文献１で開示されている防災シェルターは、建物内に設置されているため、津波による建物の崩壊、及び漂流物が出入り口を塞ぐ等によって脱出できない事態が生じる。さらに津波による海水面の上昇が長期間にわたる場合にも、脱出が困難となる。

特許文献２で開示されている水上浮遊型シェルターは、空気を内包した不沈材料にて形成された芯材、具体的には発泡スチロールを有しているため、長時間の津波火災では、発泡スチロールが溶ける虞があり、シェルターとしての耐火性能に問題が残る。また、製造するには、発泡スチロール製の六角形、半六角形、五角形の平板部材を作成し、これらを相互に組んで上半球部材、及び下半球部材を作成し、これらを金属製の補強フレームで固定し、多層のポリウレア樹脂層を形成する等の多くの工程を踏まなくてはならない。そのため、製造に時間がかかり、コストアップの要因となる。

本発明の課題は、津波火災に対して安全に避難できるとともに、不測の事態でも脱出可能な安価なシェルターを提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、潜水式シェルターであって、貯留水が溜められた貯水槽と、架台を昇降、及び静止させる昇降装置と、架台に固定された筐体を備え、筐体は、底部と、扉が設けられた側壁と、天井とを有し、昇降装置は、筐体の全体が貯留水の中に水没する状態から、扉が貯留水の水面上に位置する状態まで、昇降可能であることを特徴とする。

この構成によれば、架台に固定された筐体は、昇降装置の上昇・下降によって筐体の全体が貯留水の中に水没する状態から、扉が貯留水の水面上に位置する状態まで、昇降可能である。平時において、筐体に設けられた扉を、水面上に位置する状態で静止しておき、地震による津波火災の発生が予測されるときは、筐体内部に避難し、昇降装置を下降させ、筐体を貯留水の中に沈める。水中に沈められた筐体は、水の潜熱効果によって内部の温度上昇が抑制される。

津波火災の収束を確認した後、昇降装置を上昇させ、平時に置かれていた状態に戻す。その後、扉を開き、筐体の外部に脱出する。このような手順を踏むことにより、津波火災から安全に避難することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の潜水式シェルターにおいて、天井は、非常ハッチが設けられ、筐体は、架台に着脱自在に固定され、筐体の重量は、貯留水の中に水没したとき筐体が受ける浮力を超えないことを特徴とする。

津波火災が収束して、筐体を上昇させようとしたとき、昇降装置の故障により筐体が上昇できない事態が想定される。しかし、この構成によれば、筐体は、架台に着脱自在に固定され、筐体の重量は、貯留水の中に水没したとき筐体が受ける浮力を超えないので、筐体を架台から切り離すことによって、筐体は貯留水の水面上に浮上する。また、筐体は天井に非常ハッチが設けられているので、非常ハッチを開けて、筐体の外部に脱出することができる。すなわち、昇降装置が故障して動作しない状態となったとしても、津波火災の収束後、筐体から脱出することができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の潜水式シェルターにおいて、底部は、内部錘を含むことを特徴とする。

この構成によれば、筐体の底部は、内部錘を含むので、筐体の重心は底部寄りに設定される。これにより、筐体が架台から切り離され水中を上昇するとき、その上昇姿勢は安定する。

請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の潜水式シェルターにおいて、筐体に着脱自在に固定されたシンカーをさらに備え、筐体が貯留水の中に水没したとき、筐体と、架台と、シンカーを加算した重量は、筐体と、架台と、シンカーとが受ける浮力の合計よりも大きいことを特徴とする。

一般に、架台に上昇力が作用する状態で架台を下降させることは、昇降装置に過大な負荷がかかる。特に、自重で下降する機能を有する昇降装置では、架台の下降が困難となる。例えば、ワイヤーの巻き上げ、又は巻き下げによって架台を上昇、又は下降させる昇降装置では、巻き上げ機でワイヤーを巻き上げることによって架台は上昇し、巻き上げ機に作用する制動力を開放することにより、架台はその自重で自然に下降する構造となっている。それゆえ、架台に固定された筐体が水中で浮遊可能である場合、下降させることはできない。しかし、この構成によれば、筐体に着脱自在に固定されたシンカーを備えており、筐体が貯留水の中に水没したとき、筐体と、架台と、シンカーを加算した重量は、筐体と、架台と、シンカーとが受ける浮力の合計よりも大きく設定されている。すなわち筐体は、水中に水没する設定となっている。従って、上述した構造の昇降装置を用いた場合でも、筐体を水没させることができる。

請求項５に係る発明は、請求項1から４のいずれか1項に記載の潜水式シェルターにおいて、貯水槽に水を供給する送水管と、貯留水を、配水する配水管を備えることを特徴とする。

貯留水を長期間そのままの状態で貯水槽に溜めておくと、腐敗微生物や腐敗細菌が増殖し、有毒な悪臭を発生させる。すなわち、極めて劣悪な環境下の水中に、筐体を沈める事態が生じることとなる。しかし、この構成によれば、貯水槽に水を供給する送水管と、貯留水を配水する配水管を備えるので、送水管で貯水槽に水を供給するとともに、配水管で貯水槽の内の水を排出することにより、貯留水は長期間に渡り貯水槽に留まることはない。これにより、貯留水の腐敗を防止することができる。

請求項６に係る発明は、請求項1から５のいずれか1項に記載の潜水式シェルターにおいて、非常排出用のゴム栓と、該ゴム栓を介して前記貯水槽の第１底板に接続された排水管と、筐体の内部から、ゴム栓を打ち抜き可能な打ち抜きボルトを備えることを特徴とする。

架台から筐体を切り離すことができない場合、水没した筐体は、水面上に浮上することができず、筐体内に避難した人々は筐体から脱出することができない。しかし、この構成によれば、非常排出用のゴム栓と、ゴム栓を介して貯水槽の底部に接続された排水管と、筐体の内部から、ゴム栓を打ち抜き可能な打ち抜きボルトを備えるので、この打ち抜きボルトでゴム栓を打ち抜き、貯留水を排水することができる。周りの水が無くなることにより、架台に固定された筐体の内部から外部に脱出することができる。

請求項７に係る発明は、請求項1から６のいずれか1項に記載の潜水式シェルターにおいて、筐体は、鋼製であることを特徴とする。

この構成によれば、筐体は鋼製であるので、強度に優れた筐体を安価に作製することができる。

請求項８に係る発明は、請求項1から７のいずれか1項に記載の潜水式シェルターにおいて、貯水槽の外部域と扉を往来することができるスロープを備えることをと特徴とする。

この構成によれば、貯水槽の外部域と扉を往来することができるスロープを備えるので、外部域から簡単に筐体内部に避難することができる。

本実施形態の潜水式シェルターの側面断面図である。 本実施形態の潜水式シェルターが水没した状態を示す側面断面図である。 本実施形態の潜水式シェルターがシンカーを切り離し浮上する状態を示す側面断面図である。 筐体の内部の平面断面図である 筐体、シンカー、及び架台の固定状態を示す断面図である。 打ち抜きボルトの固定状態を示す断面図である。

本実施形態の潜水式シェルター１について、図１〜図６を参照し、説明する。図１に示す通り、潜水式シェルター１は、貯留水Ｗが溜められた貯水槽２、架台３５を昇降させる昇降装置３、及び架台３５に着脱可能に固定された筐体５、及び架台３５を介して筐体５に着脱可能に固定されたシンカー３７等から構成されている。

図１に示す通り、貯水槽２は、第１貯水槽２１、及び第２貯水槽２２で構成されている。第１貯水槽２１は、貯留水Ｗを溜めておくものであり、地中に設けられた有底の角筒形状の構造物である。貯留水Ｗの水位は、筐体５に設けられた扉５２ａ（図４参照）が水面上に位置する状態に設定されている。第１側壁２１ａに貯留水Ｗを供給するための送水管９２、及び所定の場所（例えば、家屋内）に配水するための配水管９３が接続されている。送水管９２を経由して第１貯水槽２１に水を供給し、同時に配水管９３を経由して第１貯水槽２１に滞留した貯留水Ｗを排出することにより、第１貯水槽２１内において、貯留水Ｗの長期間の滞留を回避することができる。その結果、貯留水Ｗの腐敗を防止することができる。家屋内に配水された水は、庭への散水、風呂用の水に用いることが好ましい。貯留水Ｗを常時使用することにより、水の有効利用が図れるとともに、第１貯水槽２１内の環境を良好に保つことができる。

第２貯水槽２２は、第１貯水槽２１の上方の地上に設けられており、筐体５が潜行するとき、第１貯水槽２１からあふれ出た貯留水Ｗを溜めるためのものである。第１側壁２１ａの上端部から外部方向に水平に延びる第２底板２２ｂと、第２底板２２ｂの端部から上方に垂直に延びる第２側壁２２ａから成り、第２側壁２２ａは、地面Ｇ上に突出した状態で第１貯水槽２１の外周を取り囲むように設けられている。第２貯水槽２２の外周は盛土されており、堤２５が形成されている。また、第２側壁２２ａを乗り越え、外部領域ＥＤと扉５２ａとの間を往来できるスロープ２７が設けられている。第１貯水槽２１、及び第２貯水槽２２の平面形状、及び深さは、筐体５の全体が水没し、かつ貯留水Ｗが第２貯水槽２２からあふれ出ないよう適切に定める。なお、第１、２貯留槽２１、２２は鉄筋コンクリート製であることが好ましい。

昇降装置３について説明する。なお、昇降装置３が上昇・下降するメカニズムは、２段式の立体駐車場のものとほぼ同じである。

第１底板２１ｂに、四方に組まれた４本の基礎梁３９ａが固定されている。基礎梁３９ａの四隅から上方に垂直に延びる４本のガイド柱３１と、ガイド柱３１の上端に四方に組まれた４本の固定梁３９ｂより成っている骨組みを有している。なお、基礎梁３９ａ、ガイド柱３１、及び固定梁３９ｂはＨ形鋼材である。４本のガイド柱３１は、Ｈ形鋼が形成する凹部が対向する２本のガイド柱３１が、２組構成されるように配設されている。

架台３５は、基礎梁３９ａ、ガイド柱３１、及び固定梁３９ｂが形成する仮想空間内を上昇・下降する平面視矩形の板である。架台３５の４隅に、ローラー３８が固定されている。ローラー３８は、４本のガイド柱３１の凹部に沿ってスライドできる状態に配設されている。また、平時において、架台３５と、ガイド柱３１を固定するための固定ピン（図示略）が配設されている。なお、架台３５と、ガイド柱３１を固定ピンによって固定する方法は、一般的方法であることから説明は省略する。

昇降装置３にワイヤー、及び滑車が仕込まれている。ワイヤー、及び滑車の仕込みは、例えば２段式の立体駐車場に用いるものとほぼ同じであることから、説明は省略する。固定梁３９ｂの上部にワイヤーを巻き取るための防水性能を具備したウインチ８が設けられている。ウインチ８は、筐体５の内部から操作可能な電動駆動のもので、静止状態を保てるブレーキ機構を有している。

固定梁３９ｂの上端部に設けられたウインチ８を駆動し、昇降装置３に仕込まれたワイヤーを巻き上げることにより架台３５の４隅に固定されたローラー３８が、４本のガイド柱３１の凹部に沿ってスライドしながら上昇する。これにより、架台３５は上昇する。また、ブレーキ機構を動作することで、架台３５は静止状態を保つ。さらに、ブレーキ機構を徐々に開放することで、架台３５は自重によってゆっくりと降下する。

筐体５は、架台３５に着脱可能に固定されている。筐体５は、内部に避難空間を形成した、有底、有天井の円筒体である。側面５２には扉５２ａが、天井５１には非常ハッチ５１ａが水密に取り付けられている。底部５７は底面５３と床５４で構成される２重構造となっており、底面５３、床５４、及び側面５２で形成される空間には、コンクリート５６（内部錘）が充填されている（図５参照）。なお、非常ハッチ５１ａには、透明ののぞき窓を設けることが好ましい。こののぞき窓から上方を視認することにより、火災の鎮静状況を確認することができる。

シンカー３７は、筐体５を潜行させるための錘であり、平面視で、矩形の板状の構造体である。また、架台３５の下面に配設されるとともに、着脱可能に固定されている。すなわち、筐体５、架台３５、及びシンカー３７は、相互に着脱可能に固定されている。

図４、５を参照し、筐体５、架台３５、及びシンカー３７の固定状態について説明する。図４に示す通り、筐体５の底部５７の中央部に筐体５、架台３５、及びシンカー３７を相互に着脱可能に固定するための貫通ボルト６０がボルト挿入筒６４に螺着した状態で配設されている。

ボルト挿入筒６４は、底部５７に形成された穿孔孔５８に底面５３の方向から床５４に向かって挿入し筐体ナット６２を螺着することにより底部５７に装着される。図５に示す通り、ボルト挿入筒６４の端部に設けられたつば部と、筐体ナット６２で底部５７を挟圧することにより、ボルト挿入筒６４は、底部５７に水密に装着される。

貫通ボルト６０の胴体部は、ボルト挿入筒６４、架台３５、及びシンカー３７に形成された雌ネジに相互に密着した状態で螺着し、貫通ボルト６０の頭部はワッシャー６８を介してボルト挿入筒６４の端部、及び筐体ナット６２に固定されている。これにより、筐体５、架台３５、及びシンカー３７は相互に固定される。また、貫通ボルト６０を回転し、シンカー３７との螺着を解くことにより、シンカー３７は、架台３５との固定が開放される。同様に、架台３５との螺着を解くことにより、架台３５は、筐体５との固定が開放される。なお、貫通ボルト６０の回転は、バッテリーで駆動する電動工具、例えばインパクトレンチを用いて行うのが好ましい。これにより、容易にシンカー３７、及び架台３５との螺着を解くことができる。

本実施形態では、１本の貫通ボルト６０により、筐体５、架台３５、及びシンカー３７を相互に固定していたが、複数の貫通ボルト６０で固定してもよい。また、１個のシンカー３７を固定していたが、複数のシンカー３７を固定してもよい。

さらに、本実施形態ではシンカー３７は架台３５の底面に固定していたが、架台３５の上面に載置し、筐体５、シンカー３７、及び架台３５を相互に固定してもよい。

図１に示す通り、第１貯水槽２１の第１底板２１ｂにゴム栓９１ａを介して排水管９１が接続している。排水管９１は、非常時に貯留水Ｗを、貯水槽２の外部に排出するための管である。図６に示す通り、架台３５には、ゴム栓９１ａの直上に貫通孔３５ｈが形成されている。底部５７についても、ゴム栓９１ａの直上の位置に打ち抜きボルト筒６９が水密に固定されている。打ち抜きボルト筒６９の底部５７への固定はボルト挿入筒６４の固定方法とほぼ同じであるので、説明は省略する。

打ち抜きボルト筒６９に打ち抜きボルト５６ａが螺着されている。打ち抜きボルト５６ａは、ゴム栓９１ａを打ち抜くためのものであり、先端部が先細り形状であるとともに、胴体部に雄ネジが形成されている。先端部はゴム栓９１ａの少し上方に位置し、頭部は床５４の上方に突出している。打ち抜きボルト５６ａを回転し、下方に移動させることによって、ゴム栓９１ａに孔が開き、その孔から貯留水Ｗが排水管９１を経由して貯水槽２の外部に放出される。なお、打ち抜きボルト５６ａの回転は、バッテリーで駆動する電動工具、例えばインパクトレンチを用いて行うのが好ましい。これにより、容易にゴム栓９１ａに孔を開けることができる。

津波火災が発生したときの避難方法について説明する。

地震が発生し、津波の襲来が予測されるときは、スロープ２７を利用して、外部領域ＥＤから、第２貯水槽２２内に入る。ガイド柱３１と架台３５を固定していた固定ピンを外し、扉５２ａを開き、筐体５の内部に避難し、扉５２ａを閉じる。

筐体５の内部に設けられている下降スイッチ（図示略）をオンにして、昇降装置３を動作させ架台３５を降下させる。具体的には、ウインチ８の制動を徐々に解き、自重を利用することにより架台３５は下降する。そのため、自重が浮力よりも小さい場合は水中を潜行することはできない。本実施形態では、筐体５、シンカー３７、及び架台３５を加算した重量は、筐体５、シンカー３７、及び架台３５が貯留水Ｗの中に水没したときの浮力の合計を超えない、すなわち自重により降下する状態に設定されているので、作用する浮力によって架台３５の降下が妨げられることはない。架台３５の下降が終了した段階で、筐体５は、その全体が水没した状態となる。津波火災が長時間続いたとしても、水の潜熱効果によって、全体が水没した筐体５の内部の温度上昇は抑制される。

津波火災の収束を確認した後、上昇スイッチ（図示略）をオンにして、架台３５を上昇させ、平時に置かれていた状態に戻す。架台３５の上昇は、ウインチ８を作動させ、ワイヤーを巻き上げることによって行われる。扉５２ａを開き、筐体５の外部に脱出する。

何らかの原因で、架台３５が上昇しない場合は、貫通ボルト６０を回転し、架台３５、及びシンカー３７との固定を解く。筐体５の重量は、貯留水Ｗの中に水没したとき筐体５が受ける浮力を超えない、すなわち筐体５が水上に浮遊する状態に設定されている。従って、固定を解かれた筐体５は水面上を浮遊する。天井５１に設けられた非常ハッチ５１ａは水面上に位置した状態となる。非常ハッチ５１ａを開き外部に脱出する。

また、上述した非常時の脱出方法に加えて、打ち抜きボルト５６ａを利用して外部に脱出することもできる。具体的には、打ち抜きボルト５６ａの頭部を回転することによって、ゴム栓９１ａに孔をあける。この孔から排水管９１を経由して貯留水Ｗを外部に排出する。貯留水Ｗの水位が下がり、天井５１が水面上に浮上した段階で、非常ハッチ５１ａを開け外部に脱出する。

本実施形態では、津波火災が発生した場合の避難について説明したが、通常の火災についても同様に避難可能であることは勿論である。

津波の襲来、特に津波火災に対して安心安全な環境を提供でき、その産業上の利用価値は大である。

１ ：潜水式シェルター
２ ：貯水槽
３ ：昇降装置
５ ：筐体
８ ：ウインチ
２１ ：第１貯水槽
２１ａ ：第１側壁
２１ｂ ：第１底板
２２ ：第２貯水槽
２２ａ ：第２側壁
２２ｂ ：第２底板
２７ ：スロープ
３１ ：ガイド柱
３５ ：架台
３５ｈ ：貫通孔
３７ ：シンカー
３８ ：ローラー
３９ａ ：基礎梁
３９ｂ ：固定梁
５１ ：天井
５１ａ ：非常ハッチ
５２ ：側面
５２ａ ：扉
５３ ：底面
５４ ：床
５６ ：コンクリート（内部錘）
５６ａ ：打ち抜きボルト
５７ ：底部
５８ ：穿孔孔
６０ ：貫通ボルト
６２ ：筐体ナット
６４ ：ボルト挿入筒
６８ ：ワッシャー
６９ ：打ち抜きボルト筒
９１ ：排水管
９１ａ ：ゴム栓
９２ ：送水管
９３ ：配水管
ＥＤ ：外部領域
Ｇ ：地面
Ｗ ：貯留水

Claims (8)

1. 貯留水が溜められた貯水槽と、
   架台を昇降、及び静止させる昇降装置と、
   前記架台に固定された筐体と、を備え、
   前記筐体は、底部と、扉が設けられた側壁と、天井とを有し、
   前記昇降装置は、前記筐体の全体が前記貯留水の中に水没する状態から、前記扉が前記貯留水の水面上に位置する状態まで、昇降可能であることを特徴とする潜水式シェルター。
2. 前記天井は、非常ハッチが設けられ、
   前記筐体は、前記架台に着脱自在に固定され、
   前記筐体の重量は、前記貯留水の中に水没したとき前記筐体が受ける浮力を超えないことを特徴とする請求項１に記載の潜水式シェルター。
3. 前記底部は、内部錘を含むことを特徴とする請求項２に記載の潜水式シェルター。
4. 前記筐体に着脱自在に固定されたシンカーをさらに備え、
   前記筐体が前記貯留水の中に水没したとき、前記筐体と、前記架台と、前記シンカーを加算した重量は、前記筐体と、前記架台と、前記シンカーとが受ける浮力の合計よりも大きいことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の潜水式シェルター。
5. 前記貯水槽に水を供給する送水管と、
   前記貯留水を配水する配水管と、を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の潜水式シェルター。
6. 非常排出用のゴム栓と、
   該ゴム栓を介して前記貯水槽の第１底板に接続された排水管と、
   前記筐体の内部から、前記ゴム栓を打ち抜き可能な打ち抜きボルトと、を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の潜水式シェルター。
7. 前記筐体は、鋼製であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の潜水式シェルター。
8. 前記貯水槽の外部域と前記扉を往来することができるスロープと、を備えることをと特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の潜水式シェルター。

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