特開 2023-84626 雨量警報装置

(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】P2023084626

(43)【公開日】2023-06-19

(54)【発明の名称】雨量警報装置

(51)【国際特許分類】

   G01W 1/14 20060101AFI20230612BHJP

   G08B 21/24 20060101ALI20230612BHJP

   G08B 21/10 20060101ALI20230612BHJP

【ＦＩ】

G01W1/14 G

G08B21/24

G08B21/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】書面

(21)【出願番号】P 2021209938

(22)【出願日】2021-12-07

(71)【出願人】

【識別番号】505035873

【氏名又は名称】茂木 芳次

(72)【発明者】

【氏名】茂木 芳次

【テーマコード（参考）】

5C086

【Ｆターム（参考）】

5C086AA12

5C086AA45

5C086CA19

5C086CB21

5C086FA02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】台風や局地的な集中豪雨などで生命にかかわる甚大な被害を受ける前に、各時刻の雨の状態から危険を事前に予知して警報を自動的に発する雨量警報装置を提供する。
【解決手段】雨量警報装置は、受水器１と、流量一定の流出部３と、受水器１を支持する圧縮ばね４と、測定位置に応じて変位する可動接点５と、可動接点５が所定位置となったときに接触する固定接点６と、を備える。受水器１の雨量により圧縮ばね４は収縮し、可動接点５と固定接点６が接触すると警報器７が鳴動する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

受水器１と流量一定の流出部３とを備えた測定容器を支持する圧縮ばね４と測定位置に応じて変位する可動接点５が所定位置となったときに接触する固定接点６と、前記可動接点５と固定接点６が接触すると鳴動する警報器７とを備えた雨量警報装置。

【請求項2】

前記受水器１は上方が上部内径Ｒ_１である略円形で開口し、受水器１の傾斜壁１ａは下方に向けて直径が小さくなる方向に傾斜し狭まる円錐形であり、第１の傾斜壁１ａと水平面が作る角度αをなし、受水器１の下端に流出部３が設けられており、前記流出部は第１の傾斜壁１ａに連続する第２の傾斜壁３ａによって形成され、傾斜壁３ａと水平面とにより傾斜角度βをなし、傾斜角度αに対し傾斜角度βが大きく、この流出部３は、この漏斗状の長さｈと、この開口の上部内径Ｒ_２、流出部３の小孔１１の穴径Ｒ_３からなり、Ｒ_１＞Ｒ_２＞Ｒ_３の関係とされていることを特徴とする請求項１に記載の雨量警報装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、台風や局地的な集中豪雨などで生命にかかわる甚大な被害を受ける前に各時刻の雨の状態から危険を事前に予知して警報を自動的に発し、避難を促し洪水災害や土石流災害から自助手段として各家庭などに備えるようにした雨量警報装置。

【背景技術】

【0002】

今までは、危険を予測して洪水警報発令、その後解除、再び洪水警報を発令したが、真夜中でもあり避難が困難になった。間もなく局地的に猛烈な雨が降り周辺各地で土砂崩れや土石流が発生した事例があった。これは２０１４年８月２０日に広島市で起きた集中豪雨で、死者、行方不明者多数の犠牲者が出て大惨事になった事故。その後、気象庁によるとこの広島県上空に、当時停滞した雨雲のレーダー画像解析から積算雨量が２５６ｍｍに達したと報告された。人命にかかわるこの大惨事の被害を最小限に食い止めるには、局地的に的確な予報が要求されるが、局地的予測はいまだ困難とされている。積乱雲が同じ場所に停滞する現象の予測は難しいと気象庁も言っている。これは一例であるが当時、新潟や福島、京都福知山などでも同様に予測しにくく被害が出て、自治体の対応に限界がきていた。この広島の例では避難指示の遅れが指摘されていて自治体もこれを認めている。
その後、幾つかの事例が挙げられるがその一つ、２０１８年７月６日広島県東広島市などでも、的確な警報が出されたとは言い難い。

【0003】

雨雲のレーダー画像から時刻ごとの雨量は解析できても、局地的な豪雨を事前に予測するのは、気象関係者が鋭意開発中というが、今の予報技術では困難であるという。広島県内の土砂災害警戒区域は３万２０００か所に上り、これが指定され（２０１９年８月）、都道府県の中でも突出して多い。全国約５７万４０００か所が指定された（２０１９年３月）。広島県は日頃からの備えがどこよりも求められている。さらに非常に激しく降る雨は年々増える傾向にあり、土石流の起こりやすい目安の「１時間に５０ｍｍ以上の雨」が全国で降った回数は２０１４年当時、年平均２００回以上でこの数字は増える傾向にある。一因として「地球温暖化の影響」も考えられている。２０１８年７月の西日本豪雨では、広島県内の土砂災害の犠牲者８７人のうち４１人が警戒区域内で被害に遭った。

【0004】

避難指示が出れば早急に避難所に入るのが原則だ。ただ、状況が急変し局地的な豪雨が夜間であったり、雨が強く危険を感じたりする場合には、屋外への非難がかえって危険な場合もある。臨機応変に判断し行動することが必要だ。危険を察知して自宅の上層階への非難、あるいは山側の部屋から離れるなどの対応が求められる。ただこの際に必要なことは危険雨量をいちはやく、その地域における当事者や自治体関係者が直接知る必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０００－３２８６４２

【特許文献2】特開２００１－０３２３５３

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

以上述べてきたように、現在の気象分析技術では狭い範囲の局地的な豪雨を正確に、予測することが難しく、今後も困難が予想される。積乱雲が次々にできる「線状降水帯」が原因で急速に発達して、局地的に大雨となるため予測は難しいという。上述の広島の消防局の危機管理部長も避難指示の遅れを認めている。また、台風接近で、特別警報を発表すべきである町トップの出張中の不在（東京都大島町）は、危機意識の欠落を印象付けた。普段から、あらゆる事態を想定し、自ら率先して身を守りたい。降雨量と共に、河川流域の地形、地質、居住環境の実態によって危険度は異なる。年ごとに繰り返される土砂災害事故で、あるアンケート調査によると、情報だけで危機感をもった人は少なく、目の前の激しい気象現象に直面して「ただごとではない」と感じたというのである。このことからも災害を現象として一刻も早く事前に察知する必要がある。この独自に設置した計測器で、時間ごとの雨量からの流出残量を計測し、早期に危険を予知して自動的に警報を発し、危機の接近を当事者が直接知る事が出来るようにする必要がある。またこのような情報の共有化も必要である。

【課題を解決するための手段】

【0007】

受水器１と流量一定の流出部３とを備えた測定容器を支持する圧縮ばね４と測定位置に応じて変位する可動接点５が所定位置となったときに接触する固定接点６と、前記可動接点５と固定接点６が接触すると鳴動する警報器７とを備えた雨量警報装置。
前記受水器１は上方が上部内径Ｒ_１である略円形で開口し、受水器１の傾斜壁１ａは下方に向けて直径が小さくなる方向に傾斜し狭まる円錐形であり、第１の傾斜壁１ａと水平面が作る角度αをなし、受水器１の下端に流出部３が設けられており、前記流出部は第１の傾斜壁１ａに連続する第２の傾斜壁３ａによって形成され、傾斜壁３ａと水平面とにより傾斜角度βをなし、傾斜角度αに対し傾斜角度βが大きく、この流出部３は、この漏斗状の長さｈと、この開口の上部内径Ｒ_２、流出部３の小孔１１の穴径Ｒ_３からなり、Ｒ_１＞Ｒ_２＞Ｒ_３の関係とされていることを特徴とする請求項１に記載の雨量警報装置。

【0008】

危険雨量が迫った際に、予め設定される、危険度から算出される危険流出残量と受水器１の受口面積から算出される重量を感知して警報が鳴り、危険を察知して避難が可能になる。局部・局地的にしかも急激に発生する集中豪雨を直接の影響を受ける当事者が、被害にあう前に危険な雨量を警報により自ら感知して、実感できるようにした。これにより、雨が情報よりも急激に増すか、また夜間で避難が困難なときなど、家の中でより安全な高層階や部屋の中でも山側から離れて身の安全を自ら守ることができるようになる。また、地域としても、情報を共有することで、より狭い範囲において的確な情報が発信できる。

【発明の効果】

【0009】

表４では、土砂災害が発生する危険性があるとされる雨量の５０ｍｍ／時に達した当時の時刻が示されている。時間差とは、土砂災害発生までの時間差。流出残量とは各々の危険度に応じた危険流出雨量に達した時の流出残量である。これらの結果から、土砂災害発生までの時間差では、雨量５０ｍｍ／時では、時間にぶれもあり状況に応じた限定が難しい。これに対し流出残量では、１時間前後から３０分以内で、危険が緊急に迫っていることが分かる。地域差や各自の体力に応じた効果的な非難が選定され身の安全を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態を示す雨量警報装置の概略図。

【図2】雨量警報装置の受水器１と流出部３の概略図。

【図3】Ａ部拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明は上記目的を達成するために考案されたものである。この雨量警報装置を作製するにあっては、降雨量を測定するのに必要な測定容器と、その容器の雨の受け皿の口径とその容器の底部に設けた小孔の大きさである。通常、容器と底部の小孔から流れ出る流速は水深に依存する。従って流速の測定が必要になる。その前提としてのモデルケースとして次のテストを行った。この水深と流速の測定結果は表１のようになる。

【実施例0012】

【表1】

容器の内寸が口径８ｃｍ^２×８ｃｍ^２×高さ１０ｃｍの立体でのテスト。
これは、初期水深４０ｍｍのとき、穴径２ｍｍでは８２ｇ／分であり、穴径３ｍｍでは、１８６ｇ／分である。この結果から初期水深が大きいほど流れきる時間（分）で割った流速は大きくなっている。

【0013】

表１の結果から流速は水深と穴径で決まる。しかし初期水深によって流速は変わり一定ではない。そのため流速が一定になる条件を求めるため、受水器１の形状、流出部３の形状と小孔１１の穴径につき次の実験を行った。

【実施例0014】

【表2】

受水器、流出部の各径、各寸法の詳細は図２に記載。
このテストに先立ち、受水器１の下部に流出部３をもたない小孔のみのテストをしたが、終了時の液キレが悪く、いつまでもボタ落ちが続きさらに残量もあり中止した。

【0015】

表２の結果から、流出部３の形状がｈ／Ｒ_２＝１．２７以下は不良、１．６４以上必要、受水器１の高さＨが一定であり、流出部３が一定であれば受水器１の内径Ｒ_１によらず流速は一定となる。Ｎｏ．７は穴径が小さすぎ流速が不安定である。
追加で、穴径０．７５ｍｍのＮｏ．９について２６０ｇをテストしたら ７．３分であり、２６０／７．３＝３５．６ｇ／分となり全体でも一定流速の関係は良好であった。

【0016】

流速関係が良好なものにつき以下検討する。上の表２で、穴径が１ｍｍのＮｏ．３、４、５、６について見ると、３を除きほぼ同じである。３を除き平均をみると、５０／１＝５０ｇ／分 １００／１．８＝５５．６ｇ／分 １２５／２．２＝５６．８ｇ／分
これらの平均は５４．１ｇ／分 すなわち５４１ｇ／１０分となる。これはＲ_１の大小によらず一定である。

【0017】

穴径が０．７５ｍｍのＮｏ．８、９について見て上と同様に平均してみると ３６０ｇ／１０分である。この流速の違いは、流出部３の穴径と形状に関係する。土石流の起こりやすいとされる１時間当たり降水量５０ｍｍを想定し、８．３ｍｍ／１０分で流出するものとするときの、受口９の大きさと実際の流速の関係は、それぞれ次のようになる。
穴径 １ｍｍのとき、受口は ５４１／０．８３＝６５２ｃｍ^２ この時内径Ｒ_１＝２８．８ ｃｍ
穴径 ０．７５ｍｍのとき、受口は ３６０／０．８３＝４３４ｃｍ^２ この時内径Ｒ_１＝２３．６ｃｍ
Ｎｏ．１０についてみると、流速は受口の大きさＲ_１によらないことから、Ｒ_１が２０ｃｍのときを計算すると、Ｒ_１は高さＨと比例関係にあるとして、穴１ｍｍのとき計算するとＨ＝６．９ｃｍとなる。このＨ＝６．９ｃｍを使って実験したのがＮｏ．１０である。
表２の結果から、流速は５０／１．８＝２７．８ １００／４．０＝２５ １２５／５．０＝２５
この平均は２５．９ｇ／分
これは計算でも算出でき、高さＨの比の２乗に比例するとし
流出量は ５４．１×（６．９／１０）^２＝２５．８ｇ／分
実験の結果とも実によく合致する。
上の様にして、Ｒ_１＝２０ｃｍであれば、２５８／３１４＝０．８２ｍｍとなり、１０分当たりの流速はほぼ８．３ｍｍとなる。

【0018】

本発明を広島豪雨の例にして表３に示す。雨量は各時刻の雨雲のレーダー画像解析の報告によるもの。（１４．８．２７読売新聞記事）
この表３に、上の流速８．３ｍｍ／１０分を当てはめて計算している。
雨量（ｍｍ／１０分）は各時刻における前後５分の１０分間の雨量、雨量（ｍｍ／時）は各時刻の、前１時間の総雨量を示す。表３の結果から計算して、２：２０ごろに５０ｍｍ／時に達して、流出後の量は１４．８ｍｍとなる。この５０ｍｍ／時は、一般に言われる土石流が発生するという時間帯である。
次に危険流出残量につき説明する。この危険流出残量の算出には先ず危険度を設定する。この際、流出量５０ｍｍ／６０分を基準とし、これは８．３ｍｍ／１０分でありこの時間当たりの雨量８．３×６の係数６に対し３．５と４．０及び４．５
を選びこれを危険度と呼ぶ。危険流出残量は危険度３．５を例に計算すると
危険流出残量＝５０－８．３×３．５＝２０．９ｍｍとなる。同様にして
危険度４．０では 危険流出残量＝５０－８．３×４．０＝１６．８ｍｍ
危険度４．５では 危険流出残量＝５０－８．３×４．５＝１２．６ｍｍ
ここで、危険度を設定するにあたっては、大雨の際の流域の地形構造、そこの地質、そこに住む人の環境や「住居の構造」などによって決められるものである。一般には、危険度４．０を平均的な標準として４．０～４．５の範囲で決め、３．５は災害発生までの時間に余裕が少なくてもよい比較的安全地帯に適用される。また、４．５は小さい残量で警告することになり災害発生までの時間に余裕を持たせ、危険度の大きい方４．５がより危険地帯で適用されることになる。この際には過去の経験値を含め、自治体などの指示を仰ぐことが欠かせない。

【0019】

表３につき更に詳細に見てみると、先ず時間当たり雨量は、２：２０ごろ、前後から計算して２：１９に５０ｍｍ／時に到達している。流出残量から、各々の危険流出時間を同様に前後から計算してみると、危険流出残量１２．６ｍｍでは、２：２７に到達している。１６．８ｍｍでは２：３８に、２０．９ｍｍでは２：４０各々が到達している。