JP2015063145A - 二重浮体構造体（津波シェルター） - Google Patents

Abstract

【課題】津波に襲われた時、浮上して漂流しながら救助を待つ、津波シェルターの提供。
【解決手段】二重浮体構造１０は、激流を流れ下る軟式テニスボールをイメージし、球形空洞部２３を内包する外部浮体２０と、その空洞部に内蔵された半球形内部浮体３０を備える。外部浮体２０は、球形空洞部２３を形成する内表面２１と、球体或いは変形した略球体の外表面２２との間に空気を内包して浮力体を形成し、内部浮体３０は、前記空洞部内に収まる半球状の浮力体であって、平面部の凹状居住部が避難する人の居住空間となっている。津波襲来時、避難する人は空洞部内にあって外へ投げ出される事がなく、二重の浮力体によって安全が確保されている津波シェルターとして、二重浮体構造体１０を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、津波に遭遇した時、海面上に浮上し、海面で救助されるのを待つ二重浮体構造をした津波シェルターに関する。
詳しくは、様々な方向から襲い来る津波に外部浮体が対峙して海面上に浮上し、外部浮体には球状の空洞部が内包されており、この空洞部に居住部を有する内部浮体を内蔵する事によって、比較的安定した方位を保ちながら救助を待つ事が出来る津波シェルターに係るものである。

近い将来、発生が予測されている南海沖巨大地震によって、太平洋岸の平野部の大都市は大津波の襲来が予測されており、高台の無い平地では、安全で確実な津波シェルターが求められています。

このような津波災害に備え、地上に津波避難シェルターを設置し、或いは浮上式シェルターなどの取組が行われている。

そこで、例えば特許文献１には、自由漂流型シェルターであって、漂流中の姿勢安定装置が設けられたシェルターが考案されている。

特開２０１２−２５４７８３号 特開２０１３−１３９２５５号

しかしながら、特許文献１に記載された津波用シェルターは、定型シェルターであるから平時の保管或いは緊急時の移動が大変であり、漂流時の天候、気温、飲料水など、人の生死に係わる現象が考慮されていない。

本発明は、以上の点を鑑み創案されたものであり、平時はコンパクトに折りたたんで収納する事ができ、津波襲来時の激しい動きに外部浮体が対処し、外部浮体に内包された空洞部内で内部浮体の安全が確保され、様々な外圧によって外部浮体が破損しても内部浮体の浮力で安全が確保される、二重浮体構造体の提供を課題とする。

上記の目的を達成するために本発明は、略球形の空洞部を内包する外部浮体の前記空洞部に、半球形の内部浮体が内蔵されている二重浮体構造体であって、前記外部浮体は、所定体積を有し、少なくとも一部が密閉できる軟質部材で形成されており、前記外部浮体の内表面は、前記空洞部を取囲むように形成されており、前記外部浮体の外表面は、少なくとも一部が前記内表面から離れた外側に形成され前記内表面と前記外表面の間の少なくとも一部は空気を密封する事ができる或いは空気と水を封入する事ができる或いは空気が封入された部材と水が充填されている或いは空気と水と水を吸水する事ができる部材が充填されている、或いは前記外部浮体の外表面は、前記内表面と一体化されて表裏関係にある、外部浮体であって、前記内部浮体は、前記空洞部よりも小さい直径の半球形浮体であって、前記半球形浮体の外表面は、前記空洞部の外周面に準じて形成されており、前記半球形浮体の内表面は、前記半球形浮体の切断面から前記半球形浮体の前記外表面の方向に凹状に形成され、前記半球形浮体の前記外表面と前記内表面の間の少なくとも一部は、空気を密封する事ができる或いは空気と水を封入する事ができる或いは空気が封入された部材と水が充填されている或いは空気が封入された部材で成形されている、内部浮体であって、前記外部浮体には、外部から前記内部浮体へ人が出入りする事ができる開閉部が設けられている二重浮体構造体を備える。

また、本発明の名称は二重浮体構造体（津波シェルター）と記載していますが、これは形態が二重浮体構造であるため、構造を表す場面では二重浮体構造体と記載し、使用目的が津波シェルターであるため、津波遭遇場面では津波シェルターと記載しましたが、本発明では同一物件を示すものと定義し、重複記載しました。

また本発明の外部浮体の外表面は、津波襲来時や漂流時において、様々な障害物との接触や摩擦或いは圧迫等の危険が想定され、これら危険からの回避が容易な、略球形、或いは略卵型、或いは略円球錐形、或いは略楕円球形、或いは略円盤ドーム型（通称＝空飛ぶ円盤型）、或いは視界を確保するために少なくとも一部が平面になっている丸い形、或いは多面体、或いはこれらを組合せた形状である事が好ましい。

また本発明の外部浮体や内部浮体に空気と水を一緒に封入する事は、身近な自然物質であると同時に、比重が大きく異なる物質でありながら両者は方円の器に従う物質であり、同時に封入しても即座に分離し、分離する事で浮体の姿勢が制御され、また非常に流動性に富むために、圧迫や衝突の危険から柔軟に対処する事ができるため好ましい。

前記の様に、外部浮体や内部浮体に空気と水の両方を入れる事は好ましいが、地震によって断水が生じた場合など、水が容易に入手できない事態も予測されるため、水の充填は好ましくはあるが必須要件ではなく、空気のみ充填しても二重浮体構造体の浮力機能及び防御機能は十分に発揮されます。

また本発明の二重浮体構造体は、陸上の予期せぬ場所に漂着する場合、或いは洋上での漂流が長くなる場合も予測されるため、飲料水や非常食、通信手段、電波や音波や光の反射板、発光手段、救助用の牽引手段、或いは補助浮体などの装着が好ましい。

また本発明の二重浮体構造体を使用する時は突発的であるため、冬の寒気や夏の高温、昼夜の区別、或いは晴雨など、大きく異なる外的環境に対処する必要があり、外部浮体の開閉部が自由意志で操作できる事が好ましい。

また本発明の二重浮体構造体は、平時はコンパクトにして必要時に拡大させ、様々な危険から柔軟に対処する必要があるため、外部浮体は、所定強度を有し、変形する事が出来る軟質部材で形成される事が好ましい。

また本発明の二重浮体構造体は、漂流中に洋上火災から回避しなければならい事態も予測されるため、難燃性部材や、簡単な推進補助具の装着が好ましい。

また洋上での漂流に備え、内部浮体の居住部の床下を収納庫にして飲料水などを収納しておけば、非常食が確保されると同時に下方重量が増して姿勢が安定するため好ましい。

また外部浮体の内表面と内部浮体の外表面との隙間に、吸水性樹脂と水を充填すると、吸水性樹脂が水を吸収してゾル状に拡大し、潤滑剤の役目を発揮し、内部浮体の滑りを助けて姿勢安定に役立つため好ましい。

また強風が吹く気象条件下では、大きな浮体構造が帆船の様な作用を持ち、風向によっては数十キロもの沖合まで流される場合も想定されるため、水中抵抗手段を海中に吊下げて水の抵抗を利用し、風による移動を制限できる事が好ましい。

予測されている東南海沖巨大地震は、震源地が近いため地震発生から短時間の内に津波襲来が予測されていますが、地震によって平時の移動手段は寸断されており、避難する高所や、高層建築のない地域の人達は、安全な避難手段がありません。
しかし現在の日本では、洋上に、無事に浮かんでさえいれば、必ず救助してくれます。
従って本発明は、津波の猛威に対抗せず、安全に浮上する事だけに専念し、漂流しながら救助を待つ避難手段として、二重浮体構造体（津波シェルター）を提供します。

本発明の二重浮体構造体の外部浮体は、川の激流を流れ下る軟式テニスボールをイメージし、津波によって全方向から襲い来る海水の浸入を防止し、襲来初期の激しい振動、圧迫、摩擦などの衝撃を回避するため、球体構造、或いは変形した球状構造にして、浮上する事に専念しました。

また外部浮体に空気と水を同時に封入する事によって、水が下方に集中し、空気が上方に集まって姿勢が安定し、水の分だけ浮力が減少して沈むため、漂流時の波や風の影響を和らげる効果が期待されます。

また外部浮体や内部浮体に水が充填される事は、（間に軟質の幕が存在しても）海水に接する部分は同じ水（真水と海水の差は微弱）であり、危険物との衝突や圧迫から逃れるために最も有利な形態であると確信しています。
この現象は、川の上流域の流れが激しく岩にぶつかる場面において、比重が同程度になっている（ぬれ落ち葉）が、岩に衝突する事なく直近で水に押し戻され、スムースに流れ下る様子から、容易に推測されます。

また避難する人が居る内部浮体は、空気が密閉された壁（外部浮体）の中の空間にあり、その壁は、冬の寒気を遮断してくれる防寒壁であり、開閉を調節する事で夏の直射日光や高温から避ける遮閉壁でもあります。

また外部浮体は、難燃性部材や推進補助具を利用する事によって、洋上火災などから逃れるすべを備え、ＳＯＳ発信装置や反射板或いは牽引手段を装着する事によって、救出され易くなる等の効果が期待できます。

また外部浮体が、津波襲来時の激しい振動で上下左右に揺り動かされても、避難する人は、球形空洞部内に位置する事によって外部へ投げ出される事がなく、球形空洞部と内部浮体の外表面が同形状である事から、内部浮体は、空洞部内で横滑りする事によって外部浮体よりも安定し、避難する人の安全が確保されます。

また、外部浮体が鋭利な物体によって破袋する事があるとすれば、それは中央部から下方の部位で起きる確率が高く、それより上方の空気は失われる事がありません。
また外部浮体の浮力部は分割されており、外部浮体の浮力が完全に消滅する事は、極めてまれな事と推測します。

しかし、万一外部浮体の浮力が失われた時、内部浮体の浮力によって洋上に浮かんでいられる事が、（浮体が二重構造になっている）もう一つの特徴です。

また、収納庫に貯蔵された飲料水や非常食によって数日間の生命維持が図れますが、万一無人島など予期せぬ場所に漂着した場合、或いは漂流が長引いて飲料水が枯渇した場合など、外部浮体や内部浮体に注入した水が、命をつなぐ飲料水となる事でしょう。

本発明の基本形である球形の二重浮体構造体（主に外部浮体）を表した断面図であって、洋上を漂流する津波シェルターの概要を示した。 外部浮体の内表面と外表面が一体化した、二重浮体構造体の断面図であって、主に内部浮体の概要を示した。 図１の、外部浮体の外表面の一部に平面状の窓が設置されている、二重浮体構造体の断面図です。 外部浮体が卵型をした二重浮体構造体の断面図です。 外部浮体が円球錐形をした二重浮体構造体の断面図です。 外部浮体が楕円球形をした二重浮体構造体の断面図です。 外部浮体が空飛ぶ円盤型をした二重浮体構造体の断面図です。 図１の、外部浮体の外表面の開閉部を表した平面図であって、実施例で採用した変則３分割法を記載しました。 水中抵抗手段が外部浮体（例えば卵型）に取付けられている状態と、その水中抵抗手段が海中に吊下げられた使用状態を表した概略図です。

本発明の二重浮体構造体（津波シェルター）の形態について、図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。

図１の二重浮体構造体１０は、内部浮体３０に複数の人５０が避難した津波シェルターであって、襲来した津波の初期衝撃に耐えて海面上６０に浮上し、平穏な姿勢に戻って洋上を漂流している、津波シェルター１０（二重浮体構造体）の概要を表した断面図です。

図１二重浮体構造体１０の構成は、球形空洞部２３を内包する球形外部浮体２０と、その球形空洞部２３に内蔵されている内部浮体３０を表示し、外部浮体２０の上方にＳＯＳ発信機２７、牽引用フック２７、などの付帯物が取付けられている概要を示した。

従って外部浮体２０は、球形空洞部２３を形成する軟質部材の内表面２１と、それより大きな球形外表面２２を形成する軟質部材によって構成し、球形内表面２１は空形外表面２２の下方に偏在して形成し、内外両表面の内部２４は、空気を密封できます。

また中央部側方から上面にかけて開閉部２６を設け、開閉部２６の操作は内外両方から行う事ができますが、この開閉部２６の仕様については、図８にて説明します。

この内外両表面の内部（外部浮体内部２４）は、開閉部２６を境にして分割されてそれぞれが独立し、空気を密封する、或いは空気と水を封入して密閉できる空間を形成しますが、普段は折りたたんで収納する事が出来ます。

また内部浮体３０の仕様についても、図２と同一であるため図２にて説明します。

さて、津波が予測された時、最初に二重浮体構造体１０を浮上可能な戸外へ移動させ、次に下記に示す内部浮体３０の諸準備を行い、内部浮体の準備終了後に、外部浮体内部２４に水を注入し、空気ポンプで空気を注入して密閉し（或いは圧縮空気を開放し）、避難する人５０が乗り込み、開閉部２６を閉じれば、津波シェルター１０が完成し、津波の襲来に備えて待機します。

水と空気が封入された外部浮体２０は、水は下方２５に集合し、上方２４に空気が密封されており、いかなる方向から津波が襲来しても、（一時的にはきりもみ状態になっても）大きな空洞部の浮力で素早く海面上に浮かび上がり、水と空気の比重差によって外部浮体２０の姿勢は安定し、流れに従って漂流すると予測されます。

図２の外部浮体２０は、表裏一体となった球形外部浮体２０の空洞部２３に、半球形の内部浮体３０が内蔵されている二重浮体構造体１０です。

一体化された球形の外部浮体２０は、上下左右が同一で漂流中の位置関係が定まらないため、側方に複数の補助球体２７或いはドーナツ型補助浮体２７を接続する事で、漂流中の姿勢を維持させる事が出来ます。

図２の内部浮体３０は、外部浮体２０の球形空洞部２３内に収まる半球形浮体であって、外表面３２は、外部浮体の内表面２１に準じて半球形に形成されており、内表面３１には凹状居住部３３が設けられ、人と物を固定するシートベルトやロープを設置しています。

また凹状居住部３３の床下に収納庫３６を設け、飲料水、非常食、通信手段、補修用テープ、或いはロープや推進補助具などの収納に利用します。
この凹状居住部３３と収納庫３６を含めた平面側が、内部浮体３０の内表面３１です。

また凹状居住部３３の床面に、内部浮体内部３４へ通じる注水口３７を設け、水の注入に利用します。

内部浮体の内部３４（内外両表面の内側）には、空気を内包する小型部材（例えば球形の発砲スチロール等）を、空間体積の６０％〜８０％程度まで充填しますので、収納時の内部浮体は、グニャグニャした不定形の袋状です。
或いは内部浮体３０は、発泡プラスチックで成形する事も可能です。

また外部浮体の内表面２１と内部浮体の外表面３２との隙間に、３Ｌ程度の水を吸水する事が出来る吸水性樹脂（吸水ポリマー）を水に溶ける袋に入れて投入しておきます。

さて非常時、二重浮体構造体１０が津波シェルター１０に変身する時です。
二重浮体構造体１０を浮上可能な場所（例えば戸外）へ移動させ、凹状居住部３３の床下に備えた注水口３７から水を注水し、内部浮体３０を揺すりながら内部浮体３の形態が完成するまで注水し、注水口３７を閉鎖します。
従って、内部浮体３０の浮力は、空気を内包する小型部材とその隙間にある空気が浮力体となりますが、断水にて注水が困難な場合は、空気のみ注入する事も可能です。

次に、飲料水や非常食を収納庫に収めますが、津波到着が速い地域においては普段から収納庫に収めておく事が大切であると同時に、給気手段は圧縮空気が内蔵されたタイプが好ましい。

続いて、図１の外部浮体２０の準備作業に取り掛かり、外部浮体の形状が完成した時点で、外部浮体の内表面２１と内部浮体の外表面３２との隙間に、２Ｌ程度の水を注水し、準備が完了します。

全ての準備が完了したら、内部浮体３０に避難する人５０が乗り込み、待機します。
この時点での津波シェルター１０の状況は、内部浮体３０では、下方空間３５に水が、上方空間３４に発砲部材が集まって形態が安定し、外部浮体２０と内部浮体３０の外表面３２との隙間に入れた水が吸水ポリマーに吸収され、吸水ポリマーは体積を増してゾル状に変化して潤滑剤となって、内部浮体の横滑りを助け、外部浮体も浮上する体制が整っています。

漂流した以後の出来事は、運を天に任せるしか方法がありませんが、少なくとも数日分の飲料水と非常食は準備する必要があると思います。

図３は、図１二重浮体構造体１０の外部浮体２０の外表面２２の一部に、外部が観察できる窓として平面状の透明部材を取付け、平面部２８とした二重浮体構造体１０です。

図４の二重浮体構造体１０は、外部浮体２０の外表面２２が卵型になって外部浮体２０の上方空間２４が広くなり、下方空間２５が狭くなった分だけ外部浮体２０が深く沈み、姿勢が安定する二重浮体構造体１０を表しました。

図５の円球錐形をした二重浮体構造体１０は、外部浮体２０の外表面２２が円球錐形の外部浮体２０となっており、外部浮体の上方空間２４と下方空間２５共に狭くなり、外部浮体２０がより深く沈みこむ二重浮体構造体１０を表しました。

図６の略楕円球形をした二重浮体構造体１０は、球形空洞部を取囲む外部浮体２０の外表面２２が楕円球形になっており、洋上を漂流する時は楕円部が周囲に広がってより安定した姿勢が維持されます。

しかし、この楕円球形をした二重浮体構造体１０は、外部浮体の体積が大きくなるため製作コストが割高になり、充填する空気量も多くなり、大きくなった外部浮体は津波襲来時に遭遇する危険が増すという欠点をも併せ持っています。

図７は、空飛ぶ円盤型の二重浮体構造体１０であって、洋上を漂流する時は図５の楕円球形よりさらに安定した姿勢が維持されますが、楕円球形と同様の欠点を持っています。

図３、図４、図５、図６、図７、の内部浮体やその他の仕様に関しては、図１及び図２の仕様に準じているため、個々の説明は省略します。

図８は、球形外部浮体２０の開閉部２６を上方から見た平面図であって、二分割にする方法、四分割にする方法、均等三分割にする方法などありますが、本発明では図示した変則三分割法を採用しました。

この方法を採用した理由は、少ない分割方法であって形態が安定し、人や内部浮体の出し入れが容易で、気候変動に対して柔軟に対処できるなど、優れた特徴があるため採用しました。
また開閉部２６は、素早く操作できる事、内外から自由に操作できる事、水の浸入を概略阻止できる事など、の要件を満たすものとして、両面操作式のチャックが好ましい。

また外部浮体２０は、海面上に浮上する事を主目的としたため、洋上で漂流する時、水没している体積に対して水面上の体積が圧倒的に大きくなっています。

従って外部浮体２０は、強風に対して帆船の様な作用を持ち、数十キロもの沖合まで流される場合も想定されるため、水中抵抗手段図９−４２を海中に吊下げ、水の抵抗を利用して移動を制限する方法を講じました。

図９の外部浮体２０Ａは、外部浮体に準じた形状の水中抵抗手段４１を外部浮体の底に接続し、円周部を外部浮体２０Ａの外側に沿って上方にまくり上げて仮止めし、上方（２０Ｂの状態では下方）に小さい錘を内蔵しました。

図９の外部浮体２０Ｂは、現実に使用する時の形態であって、水中抵抗手段４２の仮止めを解除し、開放された水中抵抗手段４２が円周部の錘によって海中に沈み、海中で（お椀を伏せた）様な形状になり、風で移動しようとする外部浮体に大きな抵抗を加え、必然的に二重浮体構造体１０の移動が制限されます。

１０ 二重浮体構造体（津波シェルター）
２０ 外部浮体
２１ 外部浮体の内表面
２２ 外部浮体の外表面
２３ 外部浮体の球形空洞部
２４ 外部浮体内部、及び、空気が封入されている上方部
２５ （外部浮体内部の内）水が充填されている下方部
２６ 外部浮体の開閉部
２７ 外部浮体の付帯物（通信手段、反射手段、牽引手段、補助浮体など）
２８ 外部浮体の外表面の平面部
３０ 内部浮体
３１ 内部浮体の内表面
３２ 内部浮体の外表面
３３ 内部浮体の凹状居住部
３４ 内部浮体内部、及び、空気が封入されている上方部
３５ （内部浮体内部の内）水が充填されている下方部
３６ 内部浮体の収納庫
３７ 注水口
２０Ａ 水中抵抗手段がセットされている外部浮体
４１ 外部浮体にセットされている水中抵抗手段
２０Ｂ 水中抵抗手段が吊下げられている外部浮体
４２ 外部浮体から吊下げられた水中抵抗手段
５０ 避難する人
６０ 海面

Claims (9)

1. 略球形の空洞部を内包する外部浮体の前記空洞部に、半球形の内部浮体が内蔵されている二重浮体構造体であって、
   前記外部浮体は、所定体積を有し、少なくとも一部が密閉できる軟質部材で形成されており、前記外部浮体の内表面は、前記空洞部を取囲むように形成されており、前記外部浮体の外表面は、少なくとも一部が前記内表面から離れた外側に形成され前記内表面と前記外表面の間の少なくとも一部は空気を密封する事ができる或いは空気と水を封入する事ができる或いは空気が封入された部材と水が充填されている或いは空気と水と水を吸水する事ができる部材が充填されている、或いは前記外部浮体の外表面は、前記内表面と一体化されて表裏関係にある、外部浮体であって、
   前記内部浮体は、前記空洞部よりも小さい直径の半球形浮体であって、前記半球形浮体の外表面は、前記空洞部の外周面に準じて形成されており、前記半球形浮体の内表面は、前記半球形浮体の切断面から前記半球形浮体の前記外表面の方向に凹状に形成され、前記半球形浮体の前記外表面と前記内表面の間の少なくとも一部は、空気を密封する事ができる或いは空気と水を封入する事ができる或いは空気が封入された部材と水が充填されている或いは空気が封入された部材で成形されている、内部浮体であって、
   前記外部浮体には、外部から前記内部浮体へ人が出入りする事ができる開閉部が設けられている
   二重浮体構造体。
2. 前記外部浮体の外表面は、略球形、或いは略卵型、或いは略円球錐形、或いは略楕円球形、或いは略円盤ドーム型、或いは少なくとも一部が平面になっている丸い形、或いは多面体、或いはこれらを組合せた形状に形成されている
   請求項１に記載されている二重浮体構造体。
3. 前記外部浮体に、通信手段、或いは光や音波や電波の反射手段、或いは発光手段、或いは牽引手段、或いは補助浮体、の設備が、接続されている或いは取付けられている
   請求項１に記載されている二重浮体構造体。
4. 前記内部浮体に、収納庫が付設されている、或いは人や物の固定手段が取付けられている
   請求項１に記載されている二重浮体構造体。
5. 前記外部浮体の少なくとも一部が、耐火材、或いは親水材、或いは難燃材、で形成されている或いは取付けられている
   請求項１に記載されている二重浮体構造体。
6. 前記外部浮体に、推進手段、或いは推進補助手段、を取付ける事ができる
   請求項１に記載されている二重浮体構造体。
7. 前記外部浮体の前記内表面と前記内部浮体の前記外表面との隙間に、吸水樹脂が充填されている、或いは水が充填されている、或いは吸水樹脂と水が充填されている、或いは潤滑材が充填されている或いは塗布されている
   請求項１に記載されている二重浮体構造体。
8. 前記外部浮体に、水中抵抗手段が、付設されている或いは接続されている
   請求項１に記載されている二重浮体構造体。
9. 前記二重浮体構造体には、圧縮空気が充填された給気手段が内蔵されている、或いは圧縮空気を注入する事ができる、或いは空気ポンプが付設されている
   請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８のいずれかに記載されている二重浮体構造体。

Images