JP2017185952A - 水難救助用球状型シェルター - Google Patents

Abstract

【課題】人が居住できる内球を水に浮く外球に対して回転自在に収納し、外球が回転しても内球の回転を抑制し、津波や洪水の一時避難とする。【解決手段】壁体に通常出入り口と緊急出入り口が形成され、内部に複数の人が入れる居住空間が確保され、底部に水溜りが形成された水密的な内球と、内球の外側に間隙を隔てて外球が被覆される二重球体構造の水に浮かぶ水難災害時の球状型シェルターであり、間隙に複数のボールが設けられて内球と外球とが任意の方向に相対回転可能に構成され、かつ、外球の吃水面下の位置と内球の水溜りに面する位置にそれぞれ通孔を形成して水が間隙を介して外球の外部と内球の水溜りの間を自由に流通できるようにするとともに、内球の通常出入り口と緊急出入り口の外側の外球に通常出入り口と緊急出入り口よりも大きな窓が形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、津波や洪水といった水難災害、水難事故(以下、水難災害という)が起きたときに安全に避難ができる水難救助用球状型シェルター(以下、単にシェルターという)に関するものである。

この種の災害時には高所に避難するのが一般的であるが、急なときや大量の水が押し寄せたときには間に合わないことがある。このため救命ボートのようなものを災害が予想される個所に据え付けたりしているが、急なときには準備が間に合わない。仮に、間に合ったとしても、大きな波や流れの速い水では転覆してしまう。また、流されている間に物にぶつかって破壊したりする。このように、艇状のものでは浸水したり壊れて沈没してしまう。

このため、次のようなものが提案されている。特許文献１は家屋に蓋部分を強化したユニットバスを収容した浴室を設け、水難災害時には流されている家屋から浴室が飛び出し、更に浴室からユニットバスが飛び出るから、ユニットバスに乗っている限りは難を逃れられるというものである。特許文献２は水に浮くカプセルであり、水難災害時にはこのカプセルに入って危険を回避しようとするものである。特許文献３は陸に設けたアンカーに鎖等で繋がれた同じく水に浮く建屋(シェルター)を設け、水難災害時にはこのシェルターに入って難を逃れようというものである。

しかし、これらに共通するのは、シェルターが基本的に縦形又は横形の箱型になっていることである。津波や洪水の水(以下、津波水という)は波高が高く、流速の早い乱流、激流であり、流れる方向も流速も部分的に違う。このため、いくら底に錘を付けたとしても、姿勢の復元作用は弱く、姿勢を崩して横転し、その状態で流されて行くこともある。また、特に上層部の水密は弱く、水が入って濡れたり、溺れたりすることもある。何よりも、箱型は破損し易く、物に衝突すると、簡単に破壊する。さらに、これらのシェルターは基本的に一人用であり、箱に入っている者は非常に不安感を覚える。

特開２０１３−１５１８１０号公報 特開２０１３−０８３０４２号公報 特開２０１３−０６３７５３号公報

そこで、本発明は中に人が避難できる内球と、内球を覆う外球との二重球体構造であり、間に間隙を設けてここにボールを介在させてベアリング効果を派出させ、外球は津波水の動きに翻弄されるものの。外球内の内球はボールの作用で少なくとも回動、傾動、搖動を極力抑えて姿勢を安定させ、安全を図ろうとしたものである。

津波水が押し寄せると、外球は津波水の流れに沿って倒れ、揺れ、回転、上下、左右に動く、つまり、回転を伴わない平行移動(便宜のため、これを並動という)と、あらゆる方向に回動、傾動、搖動といった動きの合成的な挙動をする。しかし、このとき、内球を水密状態にして外球に対して自由に回転できるようにするとともに、内球の底を重くしておけば、内球の姿勢変動は抑制され、中で人は耐えられるものになる。加えて、内球、外球ともに球形であるから、外力に対して力を分散させ易く、変形、破壊を起こし難い。さらに、最大の特徴は、いかなる大波、荒波でも、内球(外球も)は沈み込んだままにはならないということであり(直ぐに浮力で浮き上がる)、溺れたりすることはない。

以上の課題の下、本発明は、請求項１に記載した、壁体に通常出入り口と緊急出入り口が形成され、内部に複数の人が入れる居住空間が確保され、底部に水溜りが形成された水密的な内球と、内球の外側に間隙を隔てて外球が被覆される二重球体構造の水に浮かぶ水難災害時の球状型シェルターであり、間隙に複数のボールが設けられて内球と外球とが任意の方向に相対回転可能に構成され、かつ、外球の水面下の位置と内球の水溜りに面する位置にそれぞれ通孔を形成して水が間隙を介して外球の外部と内球の水溜りの間を自由に流通できるようにするとともに、内球の通常出入り口と緊急出入り口の外側の外球に通常出入り口と緊急出入り口よりも大きな窓が形成されていることを特徴とする水難災害時の球状型シェルターを提供したものである。

また、本発明は、以上の球状型シェルターにおいて、請求項２に記載された、窓が外側への開閉式又は開放式である構成、請求項３に記載された、ボールが内球の表面に凹みを形成して回転可能に埋設されている構成、請求項４に記載された、通常出入り口が側面に形成され、緊急出入り口が頂面に形成される構成、請求項５に記載された、外球の外面に複数の突起が形成される構成、請求項６に記載された、内球の内部に少なくとも椅子、食料や飲料水の備蓄箱、トイレが設けられており、トイレの排出筒が水溜りに突入している水洗式トイレである構成を提供する。

まず、発明者がこのシェルターの模型を作って種々の波に曝して観察したところ、外球は球体でもあることから、津波水の流れに沿って不規則な変動、つまり、並動と回転をしながら流されて行く。しかし、外球内の内球の底を重くしておけば、内球は大して回動、傾動、搖動をしないし、仮にそうなっても早期に復帰することを見出した。具体的にいえば、外球が大揺れに揺れ、３６０°回転しても内球はせいぜいが６０°程度で収まるということを確認している。この程度であると、内球の中に水は入ってこず、中の人はシートベルト等で椅子に身体を固定しておけば身の安全は図られる。また、大波を被って球体が沈み込んでも、しばらく(数秒)待てば浮上するし、その間、窒息や溺れは生じない。さらに、外球が物にぶつかっても回転により巧みにその力を逃がし、容易に変形や破壊を起こさないことを確認している。

本発明に係るシェルターの外形図であり、右半分は中央断面図、左下は外球の正面図、左上は内球の正面図である。 本発明に係るシェルターの中央断面正面図である。 本発明に係るシェルターの正面図である。 本発明に係るシェルターの別の例の一部断面正面図である。 本発明に係るシェルターの別の例の一部断面平面図である。 本発明に係るシェルターの更に別の例の正面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。このシェルターは、内球１と、内球１の外側を一定の間隙２を隔てて被覆する外球３との二重球体構造をしている。素材は水に浮いて強度が高いことが条件であり、強化樹脂が最適である。強化樹脂であれば多少の弾力性もあり、衝突したときの力の逃がしにも役立つ。間隙２にはボール４をベアリングとして介在させ、このボール４で内球１と外球３とを自由に回転できるようにしている。このボール４も軽さを要求されるために高強度の樹脂等で作られていきる。ボール４の球径は適切なベアリング効果を出させるため２００〜３００ｍｍ程度が標準となるが、これに限定されるものではない。なお、内球１は一体成形できても、外球３は最初から球体にはできないから(内球１に被覆できない)、部分的なものを作って接合するが、大きさによって４〜８分割したものを貼り合わせたりすることになる。ただ、上下２分割のものが好ましい。

本例の場合、内球１の表面にボール４の径に応じた凹み５を抉り、この凹み５にボール４を回転可能に嵌め込んでいる。内球１とボール４との位置が変わらないようにするためである。したがって、内球１と外球３とが回転するときは、ボール４は内球１の凹み５の中では自転するが、外球３に対しては転がり接触する。つまり、ボール４は凹み５の中で回転しつつ外球３に擦れて移動するのであるが内球１に対する位置は変わらない。この構成によると、当然ながら、凹み５の最大径はボール４の半径までとなるが、滑り接触を避けて抵抗を少なくする意味では凹み５は浅いほどよい。ボール４は内球１の表面にバランスよく配される必要があり、本例では、３０°間隔の直径線と両側位置の極方向に鉢巻状(周方向)に２〜４線設けているが、個数、方向ともこれに限らない。ただ、底部分は内球１の重量を担うために配置の密度を高めている。

外球３の表面には突起６が適当間隔で突設されている。この突起６は外球３が何かに衝突したときの緩衝材となるものである。つまり、衝突の衝撃を吸収し、外球３の球形形状と相まって衝突の力を分散し、変形、破壊を阻止するものである。この点で、突起６は衝突の衝撃を吸収する角がないものが適する(本例では半球状のものを示した)。内球１の内部には複数の人(後述するが、５〜２０人)が入れるようになっており、このシェルターは通常は津波や洪水が予想される個所の地上に据え付けられており、いざというときには内球１の中に人が入る。そして、津波水が来れば浮上して押し流されるが、中の人は持ちこたえてその間に救助されるのを待つということになる。なお、どんな荒波でも転覆しないという最大の利点を生かして船舶に積み込む救難ボートに代えることもできる。、

内球１の壁体には人が出入りできる出入り口が設けられている。一般的には、内球１の内部には少なくとも床面７が設けられており(天井８が設けられることもある)、上方の頂部には緊急出入り口９が設けられており、側面には通常出入り口１０が設けられている。本例の場合、いずれの出入り口９、１０とも、開閉は内側から操作できて内側に開くようにしているが、このとき、通常出入り口１０は水面のレベルよりは高くして出入りを容易にするのが好ましい。また、内球１内の容積をできるだけ広くとるためにも、床面７のレベルは外球３を水に浮かべたときに水面のレベル等に大体等しくなるように設定されている。以上より、内球１内において、床面７より上方の空間が人が避難するときの居住空間１ａとなる。

加えて、出入口９,１０の外側の外球３の壁体にはそれぞれ窓１１、１２が設けられている。なお、窓１１、１２は開閉式と開放式とがあるが、本例のようにボール４の保持は外球３に当てるしかない場合は開閉式として外側に開く円形のハッチ式としている(内側には出入り口９、１０に当たって開けないから)。この場合、窓１１、１２の広さは出入り口９、１０よりもやや広いものにしている。同じにすると、間隙２に人が挟まれる危険があるのと、内外球１、２の相対回転による両者の位置がずれても開けるようにするためである。なお、上記した突起６は外球２の窓１２の個所では除かれるのが適する。

このシェルターは災害時の短時日(最長でも一週間程度)過ごせれはよいのであるから、内球1の居住空間１ａの中には最低限の居住設備を備えるだけでよい。具体的には、床面７の上に人が座ることができる円形の形をした強固な椅子１３、トイレ１４、緊急出入り口９から人が出入りするときの梯子(図示省略)等が設けられている。また、床面７下に飲料水や食料を保管する備蓄庫１５がバランスよく設けられている（天井８があるときはその上にも備蓄児１６かもう蹴られている）。この場合、椅子１３はスペースやバランスを考えて二重円形にしているし、クッション材が貼られている。また、図示はされていないが、手摺りや人を固定する強固な三点シートベルト等も設けられている。

トイレ１４は内球１内に囲い１４ａで覆われて設けられており、内部に筒状の排出筒１７を有してその上端は強固なロックができる蓋１７ａで覆われている。排出筒１７の下端は床面７下の後述する備蓄庫１５の周囲に形成される水溜り１８の中に突入されていて汚物を排出する。したがって、このトイレ１４は水洗式である。さらに、排出筒１７の中には水が跳ね上がって来るのを防止する跳ね止め１７ｂも設けられている。この場合の跳ね止め１７ｂは上面が４５°程度の下り斜面、下面が水平な板状のものを交互に組み合わせたもので、水の跳ね上がりを防止している。このため、固形の汚物は排出筒１７を逆流せず、水溜り１８から孔２０、２１や間隙２を通って外球３の外に出て行き、水溜り１８内には逆流しない。

内球１の底部は重量が重くしてあることは前述した。起き上がり小法師やダルマの原理と同じで、外球３が回転しても内球１は極力その姿勢を保持し、崩れても素早く復帰できるようにするためである。この重さは上記した備蓄庫１５と水溜り１８によるものであり、重い方がその効果が大きい。そのため、素材の重量や容積で最適になるように設定しているが、場合によっては別の素材を用いることがある。つまり、底に錘を取り付ける錘効果を出すためであり、この錘効果によって外球３の吃水線１９の位置が決まる。一般に、床面７は内球１の中心より下げた位置に設定し、外球３の吃水１９とほぼ同じ程度にしている。なお、このシェルターを穏やかな水面に浮かべた場合、内球１内の底面７や天井８は水平になるが、この姿勢を以下では正規姿勢という。

さらに、外球３の底部の吃水線１９下には間隙２と通ずる通孔２０が形成されており、内球１の底部の水溜り１８に面して間隙２と通ずる通孔２１も形成されている。したがって、水は通孔２０、２１から間隙２を介して水溜り１８と外球３の外部とを自由に流通する。つまり、間隙２の中にも吃水線１９以下には水がたまっていることになる。この吃水線１９の位置は津波水のレベルによって大きく変わるが、最終的には穏やかな水平面になる。なお、水溜り１８の水は内球１がどのような姿勢であっても、床面７よりは上方の居住空間１ａには入ってこないようにシールされている。この点で、水溜り１８は内球１内に封入されているといえる。このようなことから、内球１は水密的になっているといえる。これに対して、外球３内は通孔２０等が存在するから水密的でなくてもよい。以上より、内球１の居住空間１ａは姿勢如何に拘わらず、水が入ってこず、人は溺れないようになっている。

このシェルターが水難災害時に濁流に流されているとき、外球３は任意の方向に変動(並動と回転)することは前述した。また、波に被されて大きく水面下に沈み込むことがあるのも前述した。このとき、内球１は外球３に追随して並動するものの、回転(回動、傾動、搖動)についてはボール４と水溜り１８等による錘効果で比較的回転しないことも前述した。ただ、このとき、外球３の窓１２が開放されていると、ボール４が窓１２の個所に来ると、外れて脱落するおそれがある。したがつて、窓１２は開閉式にして常時は閉めておき、ボール４の接触面を確保する必要がある。

そこで、ボール４に通常のベアリンクのようにリテーナ２２を設けることが考えられる。図４にその一部正面図、図５に一部平面図を示すが、リテーナ２２で各ボール４を保持するのである。なお、図４のリテーナ２２は周方向に延びる帯状のものであるが、内球１全体を包む球面状のものにしてもよい。これによると、内球１におけるボール４の個所に摩擦抵抗を増やす凹み５を設ける必要もないし、窓１１、１２を常時開けておく解放型にしてもよく、構造が簡単になる。リテーナ２２が帯状であろうが、球面状であろうが、通常出入り口１０が確保できて人が出入りできるものでなければならない。したがって、通常出入り口１０とそれに伴う窓１２の位置にはリテーナ２２を避けるか、邪魔になる場合は一部を欠いたりすることもある。この他、各窓１１、１２にボール４が存在するときにはそのボール４を除いておく。

図６は更に別の例の正面図であるが、本例のものは、内球１の床面７が水平になっている正規姿勢をしているときにその赤道に廻りに土星の輪のようなリング２３を設けたものである。これも強化樹脂で作成するが、この位置には窓１１があるから、その部分は欠如させる必要がある(リング２３があっても人が出入りできればそのままでよい)。波を被っての沈み込みをリング２３の抵抗によって緩和する作用があるからであり、傾きや揺れを抑制する作用もある。この他、図示は省略するが、内球１の緊急出入り口９の中心には１５０ｍｍ程度の大きさの小ハッチ９ａを設けておく。正規姿勢における小ハッチ９ａが位置する外側(間隙２)には空気が存在するから、ここを開けて空気を取り入れることができる。また、緊急出入り口９と窓１１を複数設ける場合もある。その場合、二個であれば対極の位置、三個以上であれは等分の位置が好ましい。外球３が回転して角度が変わったような場合、緊急出入り口９に近いものを使用できるからである。

以上のシェルターのサイズ等は特に限定されないが、通常考えられるものとして以下のようなものがある。、
外球３の直径 人員 対称
ａ ３ｍ ５人 家庭用
ｂ ５ｍ １０〜１５人 地区用
ｃ ８〜１０ｍ ２０〜３０人 地域用

この他、図示は省略するが、内球１の中に人が出入りするときの安全のために内球１と外球２の相対的な動きを止めるブレーキのようなものを設けることもある。また、各図面において、１９は前記のように正規姿勢野時の吃水線を示す水面であるが、これは一例にすぎずこれに限らない。ただ、外球３(当然に内球１も)については水面下の丈が長いほど姿勢は安定する他、内球１は底面の重量が重いほど回転が少ないし、姿勢復帰の作用が強い。さらに、内球１の中には床面７以上の水が入らないようになっているが、床面７上の居住空間１ａには空気が存在しなければならないので、上記した小ハッチ９ａの他に水密化された空気取り入れ口のようなものを設けるのが好ましい。この他、酸素吸入器もあった方が好ましいし(緊急用として)、内部にはラジオや送受信機を備えておくといったことが考えられる。以上のシェルターには推進器がないが、大型のものでは、蓄電池とモーターからなる簡易型のものを備えていてもよい。

以上により、津波水が押し寄せたとき、高台等への避難が間に合わないときは、人々はこのシェルターに入ればよい。津波水が来れば、シェルターは自然に浮き上がって大きく変動しながら流されて行くが、その場合でも内球１の回転は比較的小さいから、中の避難者は持ちこたえられる。さらに、大きな波を被れば外球３は一時的に沈むこともあるが、内球１の居住空間１ａは水密的に作られているから、少々の沈み込みでは床面７上には水が入らず、浮き上がるのが数秒間と考えられるので溺れることもない。また、流されている間に種々の物に衝突するが、外球３が球形であること、外球３の表面には突起６が設けられていることから、この衝撃を逃がし、変形や破壊が起こり難い。流れが収まると、助けを呼ぶか、助けが来てくれるが、このときの便利のために、内外球１、２の上部は外が見えて採光が図れるように透明にしておく。この場合、内球１の中には複数の人が入るから、互いに助け合ったり、励ましたりすることができ、救命率が上がる。

本発明は、以上のとおりであるが、要点を記すと以下のようになる。
１)このシェルターは浸水したり、沈んだりしない構造である。つまり、人が溺れる心配はない。
２)人が入る内球は外球に対して間隙に存在するボールによって回転可能であり、内球の底に形成された錘効果で、倒れ、揺れ、回転は極めて小さ軀、人は耐えられる。つまり、外球の変動に対して独立している。
３)外球は球形であって表面に角のない突起が付いているから、流されている間に物に衝突しても、衝撃を吸収し、変形や壊れが少ない。
４)内外球とも上部は採光と視認のために透明になっている。また、上部の出入り口には空気取り入れ口となる小ハッチが付いている。
５)内球の内部には人が居住できるように椅子や食料、水を収納しておく備蓄庫等が備えられている。
６)同じく水洗式のトイレも備えられている。
７)このシェルターは津波や洪水等の水難だけではなく、船舶に積み込む救難ボートにも適用できる。
８)家庭用、地域用等と種々のサイズのものが考えられる。
９)大きな浮力を得る球体であり、絶対に沈没、沈下しない構造である。

１ 内球
１ａ内球内の居住空間
２ 間隙
３ 外球
４ 球体
５ 凹み
６ 突起
７ 床面
８ 天井
９ 緊急出入り口
９ａ 小ハッチ
１０ 通常出入り口
１１ 窓
１２ 窓
１３ 椅子
１４ トイレ
１４ａトイレ用の囲い
１５ 備蓄庫
１６ 備蓄庫
１７ 排出筒
１７ａトイレの蓋
１７ｂ跳ね止め
１８ 水溜り
１９ 吃水線
２０ 外球の通孔
２１ 内球の通孔
２２ リテーナ
２３ リング

Claims (6)

1. 壁体に通常出入り口と緊急出入り口が形成され、内部に複数の人が入れる居住空間が確保され、底部に水溜りが形成された水密的な内球と、内球の外側に間隙を隔てて外球が被覆される二重球体構造の水に浮かぶ水難災害時の球状型シェルターであり、間隙に複数のボールが設けられて内球と外球とが任意の方向に相対回転可能に構成され、かつ、外球の吃水面下の位置と内球の水溜りに面する位置にそれぞれ通孔を形成して水が間隙を介して外球の外部と内球の水溜りの間を自由に流通できるようにするとともに、内球の通常出入り口と緊急出入り口の外側の外球に通常出入り口と緊急出入り口よりも大きな窓が形成されていることを特徴とする水難災害時の球状過だシェルター。
2. 窓が外側への開閉式又は開放式である請求項1の水難災害時の球状救助箱。
3. 球体が内球の表面に凹みを形成して回転可能に埋設されている請求項１又は２の球状救助箱。
4. 通常出入り口が側面に形成され、緊急出入り口が頂面に形成される請求項１〜３いずれかの水難災害時の球状救助箱。
5. 外球の外面に複数の突起が形成される請求項１〜４いずれかの水難災害時の球状救助箱。
6. 内球の内部に少なくとも椅子、食料や飲料水の備蓄箱、トイレが設けられており、トイレの排出筒が水溜りに突入している水洗式トイレである請求項１〜５いずれかの水難災害時の球状救助箱。