特開 2024-94864 水嚢、および防水堤

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024094864

(43)【公開日】2024-07-10

(54)【発明の名称】水嚢、および防水堤

(51)【国際特許分類】

   E02B 3/04 20060101AFI20240703BHJP

   E04H 9/14 20060101ALI20240703BHJP

【ＦＩ】

E02B3/04 301

E04H9/14 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022211730

(22)【出願日】2022-12-28

(71)【出願人】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100188891

【弁理士】

【氏名又は名称】丹野 拓人

(72)【発明者】

【氏名】能見 基彦

(72)【発明者】

【氏名】中塩 雄二

【テーマコード（参考）】

2D118

2E139

【Ｆターム（参考）】

2D118AA20

2D118GA48

2E139AA07

2E139AC19

2E139AC20

(57)【要約】

【課題】作成および設置が容易であり、かつ、設置場所に制約を生じにくい水嚢および防水堤を提供する。
【解決手段】水嚢は、水を貯蔵可能な容器と、前記容器に水を流入させる第１バルブと、重力方向において前記第１バルブよりも上方に設けられて前記容器から空気を排出する第２バルブと、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水を貯蔵可能な容器と、
前記容器に水を流入させる第１バルブと、
重力方向において前記第１バルブよりも上方に設けられて前記容器から空気を排出する第２バルブと、を備える、
水嚢。

【請求項2】

前記容器に空気を注入可能な空気注入口をさらに備え、
前記容器は、前記空気注入口から空気を注入することで膨張可能である、
請求項１に記載の水嚢。

【請求項3】

前記容器を設置面に固定するための固定部をさらに備える、
請求項１または２に記載の水嚢。

【請求項4】

前記容器は、設置面に当接する底部を有し、
前記第１バルブは、前記底部の近傍に設けられている、
請求項１または２に記載の水嚢。

【請求項5】

前記容器は、設置面に当接する底部と、前記重力方向において前記底部と対向する天頂部と、を有し、
前記第２バルブは、前記天頂部に設けられている、
請求項１または２に記載の水嚢。

【請求項6】

前記容器から水を排出可能な排水口をさらに備える、
請求項１または２に記載の水嚢。

【請求項7】

前記容器は、設置面に当接する底部と、前記重力方向において前記底部と対向する天頂部と、を有し、
前記底部の強度は、前記天頂部の強度よりも高い、
請求項１または２に記載の水嚢。

【請求項8】

重力方向に交差する左右方向において並べられた複数の水嚢と、
前記重力方向および前記左右方向の双方に交差する前後方向において前記複数の水嚢と隣接するように配され、前記前後方向における水の流れを抑制する抑制部と、を備え、
前記水嚢は、
水を貯蔵可能な容器と、
前記容器に水を流入させる第１バルブと、
前記重力方向において前記第１バルブよりも上方に位置して前記容器から空気を排出する第２バルブと、を有する、
防水堤。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水嚢、および防水堤に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、建築物や地下施設等の浸水を防止する手段として、土嚢や水嚢が知られている。また、特許文献１には、建築物の上部に降った雨水が袋体に導入されることで形成される防水壁（防水堤）が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－５９７１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、土嚢は重く、人間の手によって運搬するためには多大な労力を要する場合があった。また、袋体に土を封入する作業が煩雑であった。これらの問題から、短時間で土嚢の作成および設置を行うことは困難であった。同様に、従来の水嚢においても、袋体に水を封入する作業が煩雑であった。また、特許文献１に記載の防水壁には、近くに建築物が存在しない場合、または、天候が雨でない場合に使用できないという問題があった。

【0005】

本発明は、このような事情を考慮してなされ、作成および設置が容易であり、かつ、設置場所に制約を生じにくい水嚢および防水堤を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の態様１に係る水嚢は、水を貯蔵可能な容器と、前記容器に水を流入させる第１バルブと、重力方向において前記第１バルブよりも上方に設けられて前記容器から空気を排出する第２バルブと、を備える。

【0007】

また、本発明の態様２は、態様１の水嚢において、前記容器に空気を注入可能な空気注入口をさらに備え、前記容器は、前記空気注入口から空気を注入することで膨張可能である。

【0008】

また、本発明の態様３は、態様１または態様２の水嚢において、前記容器を設置面に固定するための固定部をさらに備える。

【0009】

また、本発明の態様４は、態様１から態様３のいずれか一つの水嚢において、前記容器は、設置面に当接する底部を有し、前記第１バルブは、前記底部の近傍に設けられている。

【0010】

また、本発明の態様５は、態様１から態様４のいずれか一つの水嚢において、前記容器は、設置面に当接する底部と、前記重力方向において前記底部と対向する天頂部と、を有し、前記第２バルブは、前記天頂部に設けられている。

【0011】

また、本発明の態様６は、態様１から態様５のいずれか一つの水嚢において、前記容器から水を排出可能な排水口をさらに備える。

【0012】

また、本発明の態様７は、態様１から態様６のいずれか一つの水嚢において、前記容器は、設置面に当接する底部と、前記重力方向において前記底部と対向する天頂部と、を有し、前記底部の強度は、前記天頂部の強度よりも高い。

【0013】

上記課題を解決するために、本発明の態様８に係る防水堤は、重力方向に交差する左右方向において並べられた複数の水嚢と、前記重力方向および前記左右方向の双方に交差する前後方向において前記複数の水嚢と隣接するように配され、前記前後方向における水の流れを抑制する抑制部と、を備え、前記水嚢は、水を貯蔵可能な容器と、前記容器に水を流入させる第１バルブと、前記重力方向において前記第１バルブよりも上方に位置して前記容器から空気を排出する第２バルブと、を有する。

【発明の効果】

【0014】

本発明の上記態様によれば、作成および設置が容易であり、かつ、設置場所に制約を生じにくい水嚢および防水堤を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態に係る防水堤を示す斜視図である。

【図2】図１に示すＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。

【図3A】本発明の実施形態に係る水嚢の使用方法について説明する図である。

【図3B】図３Ａに続く状態を示す図である。

【図3C】図３Ｂに続く状態を示す図である。

【図3D】図３Ｃに続く状態を示す図である。

【図4】本発明の変形例に係る水嚢を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態に係る防水堤および水嚢について図面に基づいて説明する。

【0017】

図１に示すように、本実施形態に係る防水堤３は、複数の水嚢１と、抑制部２と、を備える。防水堤３は、設置面Ｓに設置されて用いられる。なお、本明細書における語句「設置面Ｓ」は、防水堤３が設置される面を意味する。例えば、防水堤３が屋外で用いられる場合には、語句「設置面Ｓ」は、地面や舗装面等を指す場合がある。防水堤３が屋内で用いられる場合には、語句「設置面Ｓ」は、建築物中における床面などを指す場合がある。

【0018】

防水堤３は、集中豪雨、河川の氾濫等に起因した浸水を抑制する堰として機能する。複数の水嚢１は、河川等から水が流れてくる方向と交差する方向に並んだ状態で設置面Ｓに設置される。

【0019】

（方向定義）
本明細書では、重力と平行な方向を、単に重力方向Ｚと称する。重力方向Ｚに交差する（例えば、直交する）方向であって、複数の水嚢１が並べられた方向を左右方向Ｘと称する。重力方向Ｚおよび左右方向Ｘの双方に交差する（例えば、直交する）方向を、前後方向Ｙと称する。前後方向Ｙは、防水堤３に向けて水が流れてくる方向でもある。また、重力方向Ｚにおける上方を、単に上方と称し、＋Ｚの向きとして表す。重力方向Ｚにおける下方を、単に下方と称し、－Ｚの向きとして表す。前後方向Ｙにおいて、防水堤３に向けて水が流れてくる向きを、後方と称し、－Ｙの向きとして表す。前後方向Ｙにおいて、防水堤３に向かう水の流れに逆らう向きを、前方または水害側と称し、＋Ｙの向きとして表す。また、重力方向Ｚから見ることを、平面視と称する。

【0020】

図２に示すように、本実施形態に係る水嚢１は、容器１０と、第１バルブ１１と、第２バルブ１２と、空気注入口１３と、固定部２０と、を備える。第１バルブ１１、第２バルブ１２および空気注入口１３は容器１０に設けられている。容器１０は、液密な内部空間Ｉを有する。内部空間Ｉには水が貯蔵可能である。

【0021】

本実施形態に係る容器１０は、可撓性を有する素材で形成されている。そして、容器１０は、空気注入口１３（後述）から空気を注入することで、図１に示すような略直方体状の形状に膨張する（図３Ａおよび図３Ｂも参照）。なお、「略直方体状」には、製造誤差や内圧による膨らみを無視すれば直方体状とみなせる場合も含まれる。空気を注入しない状態において、容器１０は、例えばシート状に圧縮可能に構成されていてもよい（図３Ａを参照）。

【0022】

図１および図２に示すように、容器１０は、底部１０ａと、天頂部１０ｂと、周部１０ｃと、を有する。底部１０ａは、容器１０のうち設置面Ｓに当接する部分である。略直方体状の容器１０においては、容器１０の下面が底部１０ａに該当する。天頂部１０ｂは、容器１０のうち底部１０ａと重力方向Ｚにおいて対向する部分である。言い換えれば、天頂部１０ｂは、容器１０のうち底部１０ａと平面視において重なる部分である。直方体状の容器１０においては、容器１０の上面が天頂部１０ｂに該当する。周部１０ｃは、底部１０ａの外周縁と天頂部１０ｂの外周縁とを接続する筒状の部分である。

【0023】

内部空間Ｉに貯蔵された水の圧力に起因する破れを防止するため、容器１０の強度（例えば、引張強度）はある程度高いことが好ましい。特に、底部１０ａは設置面Ｓと接触するため、容器１０のうち底部１０ａ以外の部分と比較して、摩擦による破れが生じやすい。さらに、上方から下方に向かうにつれて水圧は大きくなるため、水圧に起因する破れは底部１０ａにおいて特に生じやすい。

【0024】

これらの問題を鑑み、底部１０ａの強度は、天頂部１０ｂの強度よりも高くなっていてもよい。この場合、容器１０の破損を抑制しつつも、容器１０全体の強度を高める場合と比較して容器１０の重量を抑えることができる。なお、容器１０の強度を高める方法は特に限定されない。例えば、容器１０の厚みを大きくする方法、容器１０に多層構造を採用する方法、容器１０に強度（引張強度）の高い材質を適用する方法その他の方法を用いることができる。また、容器１０は、上方から下方に向かうにしたがって漸次強度が高くなるように構成されていてもよい。

【0025】

図２に示すように、本実施形態に係る第１バルブ１１は、周部１０ｃのうち、底部１０ａの近傍に設けられている。第１バルブ１１は、水害側（＋Ｙ側）に面している。第１バルブ１１は、容器１０に固定されている。第１バルブ１１は、容器１０の内部空間Ｉに水を流入させるバルブである。本実施形態に係る第１バルブ１１は、容器１０の内部空間Ｉにおける圧力よりも容器１０の外側における水圧が高くなった場合に開となるチェックバルブである。なお、以下の説明においては、「容器１０の内部空間Ｉにおける圧力」を単に「容器１０の内圧」と称する。

【0026】

第２バルブ１２は、第１バルブ１１よりも上方に設けられている。具体的に、本実施形態に係る第２バルブ１２は、天頂部１０ｂに設けられている。第２バルブ１２は、容器１０に固定されている。第２バルブ１２は、容器１０の内部空間Ｉから空気を排出するバルブである。本実施形態に係る第２バルブ１２は、容器１０の内圧が所定の圧力Ｐ以上となった場合に開となるリリーフバルブである。第２バルブ１２は、容器１０の内圧を所定の圧力Ｐ以下に保つ。

【0027】

第２バルブ１２に係る圧力Ｐは、大気圧Ｐ_０よりも大きく設定される。これは、内部空間Ｉに封入された空気によって容器１０を自立させるためである。一方、第２バルブ１２は、容器１０の内圧を一定値（Ｐ）以下に保つことで、容器１０の破裂を防ぐ役割を有する。また、容器１０の内圧がある一定値（Ｐ）以下に制限されることで、第１バルブ１１が開きやすくなり、内部空間Ｉに水が流入しやすくするという効果も得られる。したがって、容器１０を自立させつつ、容器１０の破裂を防いだり内部空間Ｉに水を流入させやすくしたりする観点から、圧力Ｐの値は、大気圧Ｐ_０よりも僅かに大きい程度に設定することが好ましい。圧力Ｐの値は、例えば、１．０１Ｐ_０～１．１Ｐ_０程度であってもよい。

【0028】

空気注入口１３は、容器１０の内部空間Ｉに空気を注入可能な部分である。空気注入口１３は、意図しない空気の排出を抑制する逆止弁等を備えていてもよい。空気注入口１３は、例えば、エアーコンプレッサー４（図３Ａおよび図３Ｂ参照）が接続可能に構成されていてもよい。

【0029】

固定部２０は、容器１０に固定されている。本実施形態に係る固定部２０には、容器１０および固定部２０を設置面Ｓに固定するための固定手段２１が取り付けられる。固定手段２１は、例えば、杭や重りである。ただし、固定手段２１の種類はこれらに限定されず、適宜変更可能である。固定手段２１が杭等である場合、固定部２０は、固定手段２１が挿通される孔２０ａを有していてもよい。なお、容器１０が十分重く水によって流されることが想定されにくい場合等には、水嚢１が固定部２０を備えていなくてもよい。

【0030】

図１に示すように、抑制部２は、前後方向Ｙにおいて複数の水嚢１と隣接するように配されている。より具体的に、本実施形態に係る抑制部２は、複数の水嚢１の後方に配置されている。抑制部２は、複数の水嚢１にわたって左右方向Ｘに延びている。抑制部２は、隣接する水嚢１同士の隙間から漏れ出た水の流れを抑制する役割を有する。

【0031】

本実施形態に係る抑制部２は、図２に示すように、左右方向Ｘに交差する断面において、重力方向Ｚに延びる防水板３１と、前後方向Ｙに延びる固定板３２と、を含む。これにより、本実施形態に係る抑制部２は、左右方向Ｘに交差する断面においてＬ字状の形状を有する。防水板３１は、前後方向Ｙにおける水の流れを抑制する。固定板３２は、防水板３１によってせき止められた水の重みによって抑制部２を設置面Ｓに固定する。抑制部２は、抑制部２を設置面Ｓに固定するための固定部を有していてもよい。また、抑制部２に水を貯めるため、抑制部２の側面部（不図示）に板状の部材を取り付けてもよい。

【0032】

なお、前後方向Ｙにおける水の流れを抑制可能であれば、抑制部２の構成は上記の例に限定されず、適宜変更可能である。例えば、抑制部２はシート状の部材であってもよい。あるいは、抑制部２として複数の水嚢１を採用してもよい。すなわち、防水堤３は、複数の水嚢１が左右方向Ｘに並べられた列を複数有する構成であってもよい。なお、水嚢１同士の隙間が十分小さく水の漏出が十分少ない場合等において、防水堤３は抑制部２を備えていなくてもよい。

【0033】

次に、以上のように構成された水嚢１およびそれを用いた防水堤３の使用方法について説明する。

【0034】

まず、図３Ａに示すように、防水堤３を設置したい場所に、複数の水嚢１を設置する。このとき、容器１０に空気は注入されておらず、容器１０はシート状に圧縮されている。また、容器１０を設置面Ｓに設置するにあたっては、固定手段２１を取り付けた固定部２０を設置面Ｓに固定してもよい。複数の水嚢１は、水が流れてくる方向に交差する方向（左右方向Ｘ）に並べて設置する。また、必要に応じて複数の水嚢１の後方に抑制部２を設置する。

【0035】

次に、空気注入口１３から容器１０の内部空間Ｉに空気を注入する。空気を注入する方法は特に限定されないが、例えばエアーコンプレッサー４を用いることができる。内部空間Ｉに空気が注入されると、容器１０は膨張する。やがて容器１０の内圧が第２バルブ１２の圧力Ｐに達すると、図３Ｂに示すように、第２バルブ１２から空気が流出する。これにより、容器１０の膨張が完了し、容器１０が自立する。

【0036】

水害側（＋Ｙ側）から流れてきた水は、図３Ｃに示すように、容器１０にせき止められる。これにより、容器１０の前側（＋Ｙ側）の水面ＷＳが上昇する。そして、水面ＷＳの高さが第１バルブ１１の高さから所定の距離Δｈ１だけ高くなると、容器１０にせき止められた水の圧力によって第１バルブ１１が開く。これにより、図３Ｄに示すように、第１バルブ１１から内部空間Ｉへと水が流入する。容器１０に水が流入すると、水の重みによって容器１０が設置面Ｓに固定される。

【0037】

なお、距離Δｈ１の値は、容器１０の内圧（すなわち、第２バルブ１２の圧力Ｐ）に基づいて決定する。例えば、第２バルブ１２の圧力Ｐが１．０１Ｐ_０に設定されている場合、距離Δｈ１の値は１ｃｍとなる。第２バルブ１２の圧力Ｐが１．１Ｐ_０に設定されている場合、距離Δｈ１の値は１０ｃｍとなる。第２バルブ１２の圧力Ｐの値を極力小さくすることで、距離Δｈ１の値を小さくし、内部空間Ｉへと速やかに水を流入させることができる。

【0038】

水害側からさらに水が流れてくると、水面ＷＳはさらに上昇する。これに伴い、せき止められた水の圧力も上昇し、第１バルブ１１から内部空間Ｉへとさらに水が流入する。このとき、第２バルブ１２から空気が流出することで、容器１０の内圧が一定（Ｐ）に保たれ、容器１０の破裂が防止される。

【0039】

このように、本実施形態に係る水嚢１は、事前に水を注入せずとも、水嚢１に向けて流れてくる水を利用することで、水の流れを抑制する防水手段として機能する。したがって、事前に土や水を封入する作業を要する従来の土嚢や水嚢と比較して、より容易に作成および設置を行うことができる。また、例えば特許文献１に記載の防水堤とは異なり、建築物や降雨等を必要としないため、設置場所の制約も生じにくい。

【0040】

なお、水嚢１は空気注入口１３を有していなくてもよい。この場合においても、剛性を有する素材で容器１０を形成することにより、容器１０を自立させることができる。また、容器１０が剛性を有さない場合においても、例えば、水に触れると膨張する素材（例えば、重曹等の膨化剤）を容器１０に封入しておくことで、容器１０に空気注入口１３を設けなくとも容器１０を膨張させることができる。

【0041】

以上説明したように、本実施形態に係る水嚢１は、水を貯蔵可能な容器１０と、容器１０に水を流入させる第１バルブ１１と、重力方向Ｚにおいて第１バルブ１１よりも上方に設けられて容器１０から空気を排出する第２バルブ１２と、を備える。

【0042】

この構成によれば、事前に水を注入せずとも、水嚢１に向けて流れてくる水を利用することで、水嚢１を水の流れを抑制する防水手段として機能させることができる。したがって、水嚢１の作成および設置を容易に行うことができる。また、建築物や降雨等を必要としないため、設置場所の制約も生じにくい。

【0043】

また、本実施形態に係る水嚢１は、容器１０に空気を注入可能な空気注入口１３をさらに備え、容器１０は、空気注入口１３から空気を注入することで膨張可能である。この構成によれば、容器１０に空気に注入することで容器１０を膨張させ、容器１０を自立させることができる。また、使用時以外においては容器１０を圧縮しておくことがで、水嚢１の収納性や運搬性を高めることができる。

【0044】

また、本実施形態に係る水嚢１は、容器１０を設置面Ｓに固定するための固定部２０をさらに備える。この構成により、水嚢１を設置面Ｓに対して確実に固定することができる。

【0045】

また、容器１０は、設置面Ｓに当接する底部１０ａを有し、第１バルブ１１は、底部１０ａの近傍に設けられている。この構成により、例えば第１バルブ１１が天頂部１０ｂ付近にある場合と比較して、容器１０の内部空間Ｉへの水の流入を促進することができる。

【0046】

また、容器１０は、重力方向Ｚにおいて底部１０ａと対向する天頂部１０ｂを有し、第２バルブ１２は、天頂部１０ｂに設けられている。この構成によれば、例えば第２バルブ１２が周部１０ｃに設けられている場合と比較して、第２バルブ１２が水没しにくくなる。これにより、空気を排出するという第２バルブ１２の機能がより確実に発揮される。

【0047】

また、底部１０ａの強度は、天頂部１０ｂの強度よりも高くてもよい。この構成によれば、容器１０の破損を抑制しつつ、容器１０全体の強度を高める場合と比較して容器１０の重量を抑えた構成が実現しやすくなる。

【0048】

また、本実施形態に係る防水堤３は、重力方向Ｚに交差する左右方向Ｘにおいて並べられた上記の水嚢１を複数と、重力方向Ｚおよび左右方向Ｘの双方に交差する方向において前後方向Ｙと隣接するように配され、前後方向Ｙにおける水の流れを抑制する抑制部２と、を備える。この構成により、水嚢１同士の隙間から漏れ出た水の流れを抑制し、例えば複数の水嚢１を一列に並べたのみの構成と比較して防水堤３の防水効果を高めることができる。

【0049】

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

【0050】

図４は、本発明の変形例に係る水嚢１Ａを示す図である。図４に示す水嚢１Ａは、前記実施形態に係る水嚢１とは異なり、容器１０の内部空間Ｉから水を排出可能な排水口１４を備えている。この構成によれば、容器１０から水を排出することで水嚢１Ａの再利用を促進することができる。

【0051】

また、第２バルブ１２が第１バルブ１１よりも上方に配されていれば、第１バルブ１１の位置および第２バルブ１２の位置は適宜変更可能である。例えば、第２バルブ１２は周部１０ｃに配されていてもよい。

【0052】

また、第１バルブ１１の種類はチェックバルブに限られず、第２バルブ１２の種類はリリーフバルブに限られない。第１バルブ１１から容器１０に水が流入し、第２バルブ１２から空気を排出可能であればバルブ１１、１２の種類は適宜変更可能である。例えば、第１バルブ１１はリリーフバルブであってもよい。

【0053】

また、容器１０の形状は直方体状に限定されず、適宜変更可能である。例えば、容器１０の形状を、上方から下方に向かうにしたがって漸次内部空間Ｉが広がるような形状にすることで、容器１０の姿勢を安定させることができる。言い換えれば、容器１０が転倒しにくくなる。

【0054】

また、容器１０は袋状の一体部材でなくてもよい。容器１０は、予め平面状に展開された一体部材を箱型に組み上げることで形成されていてもよい。あるいは、容器１０は、複数の部材を組み合わせることによって形成されていてもよい。

【0055】

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0056】

１、１Ａ…水嚢 ２…抑制部 ３…防水堤 １０…容器 １０ａ…底部 １０ｂ…天頂部 １１…第１バルブ １２…第２バルブ １３…空気注入口 １４…排水口 Ｚ…重力方向 Ｘ…左右方向 Ｙ…前後方向

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4】