JP2015110867A - 防災避難シェルター - Google Patents

Abstract

【課題】東日本震災で二万人以上の市民が避難を完了することなくして亡くなった。また、伊豆大島では、台風による大雨が原因で発生した土石流による被害やフィリッピンのレイテ島に押し寄せた高潮など、今までの経験以上の巨大な災害が発生した。それは、避難施設までの移動距離は高齢者、子供、障害者などにとって非常に長距離であったり、避難設備が不足していたりが原因であった。そこで、避難時間を大幅に短縮する工法を考案した。
【解決手段】
コンクリート基礎（８）に固着したシェルタードック（２）の内部には、防水ハッチ（５）を装備したシェルター本体（１）及びシェルタードック（２）の内側の上部には、プラットホーム（３）を備えたシェルターを開発した。
【選択図】図１

Description

本発明は、防災危険地域における防災避難シェルターに関する。

先ほど発生した東日本大震災において、午後２時過ぎの明るい時間帯にも関わらず
二万人を超す死亡者が発生した。主な原因を考察すると、二つの重要な原因が考えられる。その壱は、どうせ津波なんて来ないであろうという安堵に基づいた避難行動の開始の遅れ。
その弐としては、自宅等から避難場所への移動距離の長さや、土地の標高差がありすて、
短時間に避難を完了することが出来ないまま津波に呑み込まれてしまったことが原因と考
えられる。

要するに、避難時間が短すぎるということである。通常の社会生活において、緊急避難
行動を開始するに当たって最も不利な状況を仮定してみる。冬季、雨天、真夜中、就寝時、入浴時、停電、高齢者、病人、子供、離島、海岸線、小規模集落などが要件として考えられる。
このような要件が少なくとも２つ、３つ重なった条件を持つ市民が、最低限の準備を整えて５分以内に自宅から避難行動を開始することが出来るであろうか。ほとんどの人は、不可能と言わざるを得ない。避難時間の短縮のためにこの工法を考案した。

また、東日本大震災以後も伊豆大島における土石流の流失による生き埋めの被害やフィリピンのレイテ島を襲った台風による高潮被害に対しての避難方法等が開発されていない。
このように近年に特徴的な自然災害から人命を守るシェルター等の開発が必要とされる。

仮にもし、自宅の敷地内などの身近な所に避難用の防災シェルター等があったならば、多くの人が津波や土石流に巻き込まれる災害から救うことが出来たであろう。このような背景により、今回のシェルターを開発することとなった。

特開２００３ ―２０６６３号公報

従来の常識的な考えでは、シェルター本体がコンクリート製のものを地下に埋設する方
法が一般的であった。かつ、出入り口が１か所のみの場合がほとんどあり、緊急時に脱出が不可能になる危険性があった。また、地下埋設型は酸素の取り入れ方法に問題点があった。

現在発売されているシェルターには、２種類ある。１つは、海面浮上式である。確かに
津波に呑まれて溺死する危険性は軽減されているが、いったん引き潮に乗ってしまい外洋
に出てしまったらならば、容易に発見されることはない。津波の発生が深夜ならば、早朝まで捜索は行われないことを前提に考えれば、救助されるまでに相当な距離外洋に流され
てしまっている。もう１つは地下埋設型で完全密閉式のものである。これも確かに、溺死
する危険性がかなり軽減されているものの、酸素ボンベと二酸化炭素吸着式清浄機を併用
しても、６時間から８時間の酸素の確保しかできない。かりにもし、それまでにシェルターから脱出もしくは、外気取り入れが出来ない場合は、シェルター内で酸素欠乏にて死にいたる。このような問題点をすべて解決した発明を考案した。

地上に設置された基礎コンクリート（８）と１つ以上の水密扉（７）及び１つ以上の脱出ハッチ（４）を装備したシェルタードック（２）であり、その内部には、１つ以上の防水ハッチ（５）を装備したシェルター本体（１）とシェルタードック（２）の内側の上部にプラットホーム（３）を装備したことを特徴とする防災避難シェルターであり、かつ
シェルター本体（１）に幅止め（１５）を装備したことを特徴とする請求項１に記載の防災避難シェルターであり、かつシェルタードック（２）の内部で床面から上部まで連結した内部梯子（１１）を装備したことを特徴とする請求項１乃至２に記載の防災避難シェルターであり、かつシェルター本体（１）外周には、上昇時に使用するウイング（１９）及び、シェルタードック（２）内部には、シェルター本体（１）を受け止めるために装備したブラケット（２０）を装備したことを特徴とする請求項１乃至３に記載の防災避難シェルターであり、かつ地上部には脱出エントランス基礎（４４）が装備され、その上方には、脱出を確保するために組み立てられた脱出エントランス（３３）を装備することを特徴とする請求項１乃至４に記載の防災避難シェルター

本発明は、コンクリート構造物等の内部に設置するシェルター本体１を考案した。ガラス繊維、カーボン繊維、ケプラー繊維、強化プラッチック、コンクリート又は、金属の軽量資材によりシェルター本体を工場内製造にて完成品または、準完成品のものを使用することとした。形状については、立方体、円筒体、多面体とし軽量材料の物性上可能な範囲とする。

また、地上部には入口の為の防水扉７及び、自力脱出する為の脱出ハッチ４を装備したシェルタードック２を配置した。

シェルター本体１のサイズも比較的小さいものを前提とした。収容人数が１人から３０人程度のものを想定して、容積量も１ .０〜４０ｍ３までのものとした。

小規模なシェルターを沢山作るという意味は、近隣にあるすべてのシェルターが
瓦礫によって脱出が不可能となることはありえないからである。

東日本震災の実例から考えて、自衛隊、消防隊、警察などの到着は少なくても２４時間
近くはかかることを前提としておいた方がよい。仮に、早期に到着して捜索を開始しても、手がかりの少ない初期のうちは闇雲に探す非効率な行動になってしまう。

だが、小規模シェルターからの脱出に成功した被災者は、現地の状況を誰よりも把握し
ているので、救出活動へのアプローチ活動が迅速となる。

この工法は、現場での施工時間も短い。特に、国内の離島、海岸線の小規模集落に設置するにも、大型の建設機械等の用意は必要ないので、普及の速度も期待できる。近い将来には、全世界の海抜ゼロメートル地帯への普及ができる。

もう一つの利点は、政府などの援助を待たずに個人負担で工事に着手できることが、最
大の利点である。今後の普及速度の高速化も可能となる。

本発明の縦断面図 本発明の水没時の縦断面図 本発明の津波撤収後の縦断面図 本発明のウイングとブラケット装備時の縦断面図 本発明の縦断面図 （１）ウイングの正面図 （２）ブラケット及びウイングの縦断面図 本発明の水密扉 （１）正面図 （２）縦断面図 本発明の防水ハッチ （１）縦断面図 （２）平面図 本発明の脱出エントランス装備の縦断面図 本発明の脱出エントランス装備の脱出時の縦断面図

図１の説明をする。地盤面に設置された基礎コンクリート８は、地中内部に打設されたＰＣ杭９と密着している。ＰＣ杭９は、Φ１００〜６００ｍｍのものを使用する。使用本数は、ボーリング調査等により地盤の支持力により決定する。基礎コンクリート８は、ＰＣ杭との接合及びシェルタードック２の部品としての役割をもつ。一般的には、普通ポルトランドセメントを使用するが、海岸に近くて塩害による被害が起こりやすい場合には、高炉セメントＢ種等を使用して長期に保全できるように対処する。内部には異形鉄筋が配置されており、ＪＩＳ規格のものを使用する。異形鉄筋が樹脂等により表面に被膜等を施されたもので、所定の強度が確保されたものであれば積極的に使用する。

シェルタードック２は、壁及び天井の構成材料は、基礎コンクリート８とほぼ同じものを使用する。壁の厚さは、２００〜５００ｍｍとした。これは、東日本大震災において津波に呑み込まれたにも関わらず、残存する建物の構造を参考とした。また、長期保全に有利な繊維コンクリートなども所定の強度が得られれば、積極的に使用する。

プラットホーム３について、シェルタードック２の内側の上部に取り付けられ、脱出時の重要な部品である。水密扉７から容易に脱出できれば問題はない。しかし、津波による瓦礫や土石流による土砂により、水密扉７が開放できない場合が予測される。その時に、内部梯子１１を使用して、プラットホーム３まで駆け上る。プラットホーム３を足がかりとして、脱出ハッチ４の開放作業を行い、屋外に脱出をする。使用材料は、鋼材、樹脂繊維等と工場で製造されたものを現地でとりつける。

プラットホーム３を設置する位置は、シェルタードック２及びシェルター本体１の浮力計算に基づいて最大に上昇できるところに選定するが、人の脱出作業が可能な空間高として、最低でも１〜１．５ｍは確保することとした。今回の実施例では、シェルタードック２は、立方体又は長方体を前提としている。四側面にそれぞれに、工場製造されたパネル形状のものを固定する。

シェルター本体１の構造について述べる。化学繊維を使用する場合については、比重が０．８〜２．６の物を使用する。金属製の場合は、外部、内部シェルター本体の材料の比重は、１．７５〜７．８０のものを使用する。化学繊維材料は液体樹脂加工後の厚さは、１ .２〜９ .０ｍｍまでとする。金属材料の厚さは、１ .０〜９ .０ｍｍまでとする。コンクリート製で造る場合は、コンクリートの比重０．６〜２．３５ｇ／ｃｍ^３とした。
また、シェルター本体１の材料の構成は、外部は金属材料で造り、内部は樹脂材料で造る複合形態も考案した。コンクリート材料も使用して複合的な構造体とした。

また、シェルター本体１は１層又は、２層構造とし、内部と外部との空間は隔壁を設置し、浮力を得るためのバラストタンクの構造とした。また、不幸にもシェルター本体１が地中より露出してしまった場合には、浮力により水平バランスを保ったままで浮上することができる。シェルター本体１が露出した時のために、ハニカム構造の衝撃吸収材を中間層の内部に取り付けることとした。中間層が、断熱層となり寒冷地などに於いての避難時には、効力が発揮できる。

シェルター本体１のサイズは、１人当たり１ .５ｍ^３の必要空間として換算とする。一般家族用が４人の収容とする。４人 ×１ .５ｍ３＝６ .０ｍ^３となる。幅１ .５ｍ、高さ１ .５ｍ、長さ２.７ｍほどの内部サイズとなる。既設建物や収容人数などの条件によってシェルター本体のサイズの変更が可能である。このシェルター内の酸素容量では、３０分程しか酸素呼吸が持たないので、事前に搭載してある酸素ボンベからの酸素供給を行う。酸素ボンベについては、収容人数、子供、大人などの条件によって異なるので、１２時間はシェルター内部に滞在できるための容量を確保する。

幅止め１５について説明する。シェルター本体１が浮力により上昇する際に、シェルタードック２の中心に近い状態を確保するためのものである。最高に上昇した場合に、防水ハッチ５が支障なく開放できるように考案した。浮上がシェルタードック２内でどちらかに偏ってしまっては、防水ハッチ５の開閉に支障を来すので、それを防止するためのものである。

防水扉６は、実施例では装着するように図面上に表示したが、防水扉の重量は約２５０ｋｇあるので、シェルター本体１が水位を確保して浮上出来ない可能性がある。であるから、シェルター本体１の総重量を基準に検討する必要がある。水平な浮上に支障がない場合には、防水扉６の装備を行うこととした。

図２の説明をする。これは、津波発生時の断面図である。仮に水密扉７の破損などにより、
シェルタードック２の内部に海水等が浸入した場合を想定したものである。水没空間１３部分まで海水に浸かる。しかし、脱出空間１２の部分は空気が確保される。シェルター本体１が浮力を利用して、プラットホーム３に乗り移る標高まで上昇することが出来る。東日本大震災の経験上、津波の第３波が撤退したのは約１２時間後ときいている。シェルタードック２が、水没する時間の約１２時間はシェルター本体１又は、シェルタードック２の内部にとどまる必要がある。また、脱出空間１２から余裕空間１４を減算したスペースが、プラットホーム３に上って、脱出作業を行うことの出来る空間である。

図３の説明をする。最終的に津波が撤退した時の事例である。地盤沈下及び大潮の影響等で海水面が大幅に上昇して海水等が浸入してシェルタードック２が水没してしまった場合である。シェルター本体１は、浮力により最大でプラットホーム３のすぐ近くまで上昇できる。このような場合には、シェルター本体１に装備されている防水ハッチ５を開放するだけで、プラットホーム３に乗り移ることができる。また、シェルター本体１が最大に上昇できなくても、内部梯子１１を使用してプラットホーム３まで駆け上がることが可能である。

脱出ハッチ４を開放してから、シェルタードック２の頭頂部に脱出できる。海水の海抜によっては、外部梯子１６を使用して、救命ボートに乗り込むことが出来る。実施例では、シェルタードック２の高さを６ｍ程度と仮定したが、東日本大震災において６ｍ以上の水没、地盤沈下した事例は報告されていない。

図４の説明をする。シェルター本体１に幅止め１５のみの取付けを行った場合だと、シェルタードック２内に浸水した水の水位により、シェルター本体１の浮上の停止位置が変動する。津波が撤退後に水密扉７から脱出できない場合は、プラットホーム３を経由して脱出ハッチ４を開放してから外部に出る方法となる。しかし、シェルター本体１に避難した者が高齢者、身体障害者、視覚障害者などの場合に、内部梯子１１を自力で登らせることは大変危険である。この危険回避のために考案した。

シェルター本体１の外側には、約９０°程度可動することの出来るウイング１９を装備した。また、シェルタードック２の内壁には、ブラケット２０を複数個装備した。実施例では、ウイング１９もブラケット２０も４側面に取り付いており、縦方向にも複数段状にも取り付けた。この理由は、水平な状態で上昇出来ない場合でも斜めにウイング１９とブラケット２０が噛み合うことで、上部で静止できることを考案した。実施段階において、複数段状のウイング１９とブラケット２０を必要としない場合は、随時減少させることができることとした。

図５（１）（２）の説明をする。
ウイング１９は、ベースプレート２６とサイドプレート２５によりシェルター本体１に固着されている。また、可動範囲を拘束するための制御プレート２４により、動きを制御されている。ウイング１９が浮上する時は、筋違２１の表面を滑り、さらに上昇が完了するとスプリング２７の力により水平方向まで戻される。その後は、シェルタードック２内部の水位が低下しても、シェルター本体１が下方に降下することはない。

図６より水密扉７、防水扉６、防水ハッチ５についての詳細を説明する。工場内での取付又は現場施工でコンクリート内に埋め込まれた扉框３５にヒンジ３６によって接合されて扉は一体化されている。扉框３５に溶接された扉ブラケット３７は鋼製でシェルタードック２のコンクリート壁の中に十分に固定出来るサイズとした。扉の中央部にある内部ハンドル３８、又は外部ハンドル３９を左右に回すことにより扉ツメ４２の開閉が行われる。回転軸４０と一体化された楕円プレート４１は、回転することにより斜行プレート４２を上下させて、その力が平行プレート４３を上下に動かす。平行プレート４３に固定されたツメ４２は、回転金物４３を中心として上下又は左右に動く。扉ツメ４２は、Ｖ字型の形状をしており、回転金物４３を中心として回転動作をする。この動作によってハッチの開閉動作が確保される。扉は鋼製鉄板で厚さは、５〜２０ｍｍのものとした。扉框３５は、水密扉７の構造耐力に適合できる耐力構造とした。また、外部ハンドル３９は簡易に脱着できるものとした。津波到来の時に瓦礫等で破壊されないように考案した。回転軸４０の端部を６角形等に加工して、外部ハンドルの受け側も６角形状のものとした。

図７より、脱出ハッチ４を框と嵌め殺しの鋼製鉄板の組み合わせに変更できることも考案した。プラットホーム３の上からドライバーなど工具を使用して鋼製鉄板を取り外しできる構造のものとした。可動性のあるハッチであると製造費が高額になるで、脱出の際のみ開口部が確保できるように考案した。

鋼製プレート２９とハッチ框３０とからなり、間に水密パッキン３１をステンレスボルト３４によって挟み込むことにより、水密を確保した。鋼製プレート２９は鉄製又はステンレス鋼製であり、厚さは５〜２０ｍｍものとした。ハッチ框３０も鋼製であり、工場内で製造されたものをコンクリート内部に埋め込んだものとした。ステンレスボルト３４は、ステンレス製でボルトの外径はφ１０〜４０ｍｍ程度ものとした。

図８の説明を行う。該発明は、津波対策及び土石流対策のために考案した。しかし、土石流による被害が全く予想されない場合には、シェルタードック２の埋設深度を地中内へ設置することも考案した。それは、津波による横方向からの力学的モーメントに対抗するために少しでも有利に構築する為である。また、敷地地盤のＮ値が確保されればＰＣ杭を省略できる。その結果として、全建設コストが削減できる。

また、地上での高さを制限することで、脱出エントランス３３を装備することが出来る。
脱出エントランス３３は、重量鉄骨Ｈ鋼、丸鋼、四角鋼などで櫓として構成されている。震災瓦礫により、脱出ハッチ４が塞がれるのを防止する働きがある。脱出エントランス基礎４４は、シェルタードック２との接触部分に於いて、衝撃吸収材１７を挟みこんでいる。その根拠は、津波による横方向のモーメント力を受けた時に、シェルタードック２に力学的影響を軽減する目的である。衝撃吸収材１７は、発泡ウレタン等を使用する。

図９より、津波によっての水没後の数時間から１２時間程度は、水の流入によりすべての脱出ハッチ４水密扉７は開けることが出来ない。しかし、その後は自力で脱出を試みることが出来る。もし、震災瓦礫によって自力脱出できない場合においても、脱出ハッチ４及び水密扉７が少しでも空けば、生存の為の酸素の確保ができる。震災瓦礫に埋まってしまってもどれか１つのハッチがわずかでも開けば外部救助までの時間が稼げる。

海外に生産を拡大した場合には、津波災害だけでなく、高潮、土石流等の災害から人命を守ることができる。アジア、アフリカ、太平洋の島国の離島など開発途上国の普及にも、非常に有効な発明である。今回の発明は、２１世紀以降の全世界に於いて大多数の人命を救う工法と考える。

１ シェルター本体
２ シェルタードック
３ プラットホーム
４ 脱出ハッチ
５ 防水ハッチ
６ 防水扉
７ 水密扉
８ 基礎コンクリート
９ ＰＣ杭
１０ 台座
１１ 内部梯子
１２ 脱出空間
１３ 水没空間
１４ 余裕空間
１５ 幅止め
１６ 外部梯子
１７ 衝撃吸収材
１８ 建築階段
１９ ウイング
２０ ブラケット
２１ 筋違
２２ ボルト
２３ 回転ピン
２４ 制御プレート
２５ サイドプレート
２６ ベースプレート
２７ スプリング
２８ スプリング押え
２９ 鋼製プレート
３０ ハッチ框
３１ 水密パッキン
３２ 筋違受け
３３ 脱出エントランス
３４ ステンレスボルト
３５ 扉框
３６ ヒンジ
３７ 扉ブラケット
３８ 内部ハンドル
３９ 外部ハンドル
４０ 回転軸
４１ 楕円プレート
４２ 扉ツメ
４３ 回転金物
４４ 脱出エントランス基礎

Claims (5)

1. 地上に設置された基礎コンクリート（８）と１つ以上の水密扉（７）及び１つ以上の脱出ハッチ（４）を装備したシェルタードック（２）であり、その内部には、１つ以上の防水ハッチ（５）を装備したシェルター本体（１）とシェルタードック（２）の内側の上部にプラットホーム（３）を装備したことを特徴とする防災避難シェルター
2. シェルター本体（１）に幅止め（１５）を装備したことを特徴とする請求項１に記載の防災避難シェルター
3. シェルタードック（２）の内部で床面から上部まで連結した内部梯子（１１）を装備したことを特徴とする請求項１乃至２に記載の防災避難シェルター
4. シェルター本体（１）外周には、上昇時に使用するウイング（１９）及び、シェルタードック（２）内部には、シェルター本体（１）を受け止めるために装備したブラケット（２０）を装備したことを特徴とする請求項１乃至３に記載の防災避難シェルター
5. 地上部には、脱出エントランス基礎（４４）が装備され、その上方には、脱出を確保するために組み立てられた脱出エントランス（３３）を装備することを特徴とする請求項１乃至４に記載の防災避難シェルター

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