JP7452808B1 - 核シェルター - Google Patents

Abstract

【課題】金属壁とコンクリート壁とを組み合わせて良好な防護能力を奏するとともに、施工のしやすい核シェルター。【解決手段】基礎部、側壁部および天井壁部に囲まれる防護空間を形成する核シェルターであって、前記側壁部は、長手方向が高さ方向であり、長手方向に直交する断面においてコの字型またはC字型の断面形状を有し、前記防護空間が形成される内側又は前記内側の反対側である外側のいずれか一方に開口する溝が形成してある溝金属材と、前記溝の開口を塞ぐように設けられる蓋金属材と、で構成される金属側壁単位と、前記金属側壁単位における前記溝に充填してあり硬化したコンクリートで構成されるコンクリート側壁単位と、をそれぞれ複数有し、複数の前記金属側壁単位および前記コンクリート側壁単位は、前記防護空間の前記側壁部の少なくとも一部を構成するように水平方向に連続して配列してある核シェルター。【選択図】図１

Description

本発明は、外部で放射能レベルが上昇するような事態が生じた際においても一定期間生存可能な防護空間を形成する核シェルターに関する。

万が一自然災害や戦争などが生じた場合、原子力発電所の事故、核兵器の使用、宇宙空間からの放射性物質の飛来などにより、環境の放射能レベルが上昇する事態が想定される。このような危機的状況において生物が生存するためには、環境の放射能レベルが一定以下に低下するまでの期間、放射線から防護された防護空間に留まることが有効であり、そのような防護空間を形成する核シェルターが注目されている。

放射線からの防護空間を形成する核シェルターでは、放射線を遮蔽する壁を形成する必要があり、金属の壁により放射線の遮蔽壁を形成するものと、コンクリートの壁により放射線の遮蔽壁を形成するものとが提案されている。遮蔽壁の材料として考えた場合、金属はガンマ線やエックス線などの遮蔽能力が高く、鋼材などの形態で加工が容易であるなどの利点があるが、厚みを増すと重量が急激に重くなり、単位体積あたりの材料コストが高いという問題がある。一方、コンクリートは、中性子線の遮蔽能力が高く単位体積あたりの材料コストが低いという利点がある一方で、施工に手間がかかり、クラックが生じやすいという問題がある。

そこで、金属とコンクリートの利点を両方とも生かしつつ、お互いの欠点を補う技術として、金属とコンクリートのハイブリッドの壁を有する核シェルターが考えられる（特許文献１、特許文献２等参照）。しかし、金属壁とコンクリート壁とを組み合わせた従来の技術では、施工のしやすさや、構造材としての壁の強度などの点で課題を有する。

特許第５１３６１３０号明細書 特許第３８３６１１１号明細書

そこで、本発明は、金属壁とコンクリート壁とを組み合わせて良好な防護能力を奏するとともに、施工のしやすい核シェルターを提供する。

本発明に係る核シェルターは、基礎部、側壁部および天井壁部に囲まれる防護空間を形成する核シェルターであって、
前記側壁部は、
長手方向が高さ方向であり、長手方向に直交する断面においてコの字型またはC字型の断面形状を有し、前記防護空間が形成される内側又は前記内側の反対側である外側のいずれか一方に開口する溝が形成してある溝金属材と、前記溝の開口を塞ぐように設けられる蓋金属材と、で構成される金属側壁単位と、
前記金属側壁単位における前記溝に充填してあり硬化したコンクリートで構成されるコンクリート側壁単位と、をそれぞれ複数有し、
複数の前記金属側壁単位および前記コンクリート側壁単位は、前記防護空間の前記側壁部の少なくとも一部を構成するように水平方向に連続して配列してある。

このような核シェルターでは、金属側壁単位とコンクリート側壁単位とによるハイブリッドの壁により良好な防護能力を奏する。また、金属側壁単位は、コンクリートを施工する際の型枠の役目も果たすため、本発明に係る核シェルターは施工がしやすい。また、金属側壁単位がコの字型またはC字型の断面形状を有するため壁の構造強度が高い。さらに、金属側壁単位およびコンクリート側壁単位の配列数を調整することにより、核シェルターの大きさを、シェルターを設置する土地の広さなどに合わせて容易にアレンジできる。

また、たとえば、前記溝金属材において同じ前記金属側壁単位の前記蓋金属材に垂直な溝材横壁には、隣接する複数の前記金属側壁単位における前記溝金属材の前記溝同士を連通させる横連通部が形成されていてもよく、
隣接する複数の前記コンクリート側壁単位は、前記横連通部を介して互いに繋がっていてもよい。

このような核シェルターでは、隣接するコンクリート側壁単位同士が接続しており、隣接する金属側壁単位同士およびコンクリート側壁単位同士が強固に連結されており、側壁部の構造的な強度が高い。

また、たとえば、前記側壁部は、水平方向に延びており、前記横連通部を介して隣接する複数の前記金属側壁単位における前記溝金属材の前記溝同士および隣接する複数の前記コンクリート側壁単位同士を繋ぐ金属の横棒を有してもよい。

このような核シェルターは、隣接する金属側壁単位同士およびコンクリート側壁単位同士が、金属の横棒が入ったコンクリートでより強固に連結される。

また、たとえば、前記側壁部は、前記溝に配置され前記コンクリート側壁単位に埋め込まれるワイヤーメッシュを有してもよく、前記ワイヤーメッシュは前記横棒に固定してあってもよい。

このような核シェルターは、ワイヤーメッシュによりコンクリート側壁単位の強度が向上し、また、横棒に固定することにより、施工時においてワイヤーメッシュを、適切な位置に容易に配置できる。

また、たとえば、前記横連通部の連通部底部には底部切り欠きが形成されており、前記底部切り欠きに前記横棒が配置してあってもよい。

このような核シェルターは、底部切り欠きに横棒を配置することにより、施工時において横棒を、適切な位置に容易に配置できる。

また、たとえば、前記金属側壁単位における前記溝金属材の前記溝は前記外側に開口していてもよく、
前記溝金属材において同じ前記金属側壁単位の前記蓋金属材に平行な溝材主壁における前記内側を向く面には、前記溝材主壁より面積の狭い板材が溶接されていてもよい。

このような板材が溝材主壁に溶接されていることにより、溝材主壁自体に穴を形成することなく、パネルや配線などを、溝材主壁の内側に容易に設置することが可能である。

また、たとえば、前記金属側壁単位は、前記溝金属材において同じ前記金属側壁単位の前記蓋金属材に平行な溝材主壁と前記蓋金属材とを、前記溝金属材において同じ前記金属側壁単位の前記蓋金属材に垂直な一対の溝材横壁の間で接続する接続部を有してもよい。

このような接続部を有することで、流動性のあるコンクリート材料（生コン）を金属側壁単位に流し込んだ際に、蓋金属材が溝材主壁に対して離間する方向に変形する問題を防止できる。

また、たとえば、前記防護空間を囲む前記側壁部は、少なくとも８つの前記金属側壁単位および前記コンクリート側壁単位を有してもよく、２以上の前記金属側壁単位および前記コンクリート側壁単位をそれぞれ有する４以上の辺により、前記防護空間を囲んでいてもよい。

このように所定数以上の金属側壁単位およびコンクリート側壁単位により側壁部を形成することにより、施工し易く、形状のアレンジも容易であり、良好な防護能力を有する核シェルターを実現できる。

また、本発明に係る核シェルターにおいて、前記天井壁部は、
長手方向が水平方向であり、長手方向に直交する断面においてコの字型またはC字型の断面形状を有し、上方に開く上溝が形成してある天井溝金属材と、
前記天井溝金属材における前記上溝に充填してあり硬化したコンクリートで構成されるコンクリート天井壁単位と、をそれぞれ複数有してもよく、
複数の前記天井溝金属材および前記コンクリート天井壁単位は、前記防護空間の前記天井壁部の少なくとも一部を構成するように水平方向に連続して配列してあってもよい。

このような核シェルターは、天井壁部についても、天井溝金属材とコンクリート天井壁単位とによるハイブリッドの壁により良好な防護能力を奏する。また、天井溝金属材は、コンクリートを施工する際の型枠の役目も果たすため、本発明に係る核シェルターは施工がしやすい。また、天井溝金属材がコの字型またはC字型の断面形状を有するため天井壁の構造強度が高い。さらに、天井溝金属材およびコンクリート天井壁単位の配列数を調整することにより、核シェルターの大きさに合わせた天井壁部を形成できる。また、天井壁部に用いる天井溝金属材は、側壁部に用いる溝金属材と略共通の形状とすることも可能であり、パーツの製造を合理化することができる。

また、たとえば、前記天井溝金属材において高さ方向が法線方向となる天井材主壁には、前記金属側壁単位の前記溝金属材の前記溝に通じる縦連通部が形成されていてもよい。

このような核シェルターは、天井溝金属材を取り付けた後に、容易に金属側壁単位における溝金属材の内部に硬化前のコンクリートを流し込んでコンクリート側壁単位を形成することができるため、施工が容易である。

また、たとえば、前記コンクリート天井壁単位は、前記縦連通部を介して、前記コンクリート側壁単位に繋がっていてもよい。

このような核シェルターは、コンクリート天井壁単位とコンクリート側壁単位とが繋がっていることにより、壁の構造的強度を高めることができる。

また、たとえば、前記天井溝金属材において前記水平方向が法線方向となる天井材横壁には、隣接する複数の前記天井溝金属材の前記溝同士を連通させる天井横連通部が形成されていてもよく、
隣接する複数の前記コンクリート天井壁単位同士は、前記天井横連通部を介して互いに繋がっていてもよい。

このような核シェルターでは、隣接するコンクリート天井壁単位同士が接続しており、隣接する天井溝金属材同士およびコンクリート天井壁単位同士が強固に連結されており、側壁部の構造的な強度が高い。

また、たとえば、前記金属側壁単位および前記コンクリート側壁単位は、高さ方向の長さが第１の長さである第１金属側壁単位および第１コンクリート側壁単位と、高さ方向の長さが第１の長さとは異なる第２の長さである第２金属側壁単位および第２コンクリート側壁単位とを、高さ方向に連結して構成してあってもよく、
水平方向に隣接する２つの前記金属側壁単位および前記コンクリート側壁単位の一方では、前記第１金属側壁単位および前記第１コンクリート側壁単位が前記第２金属側壁単位および前記第２コンクリート側壁単位より上に位置し、水平方向に隣接する２つの前記金属側壁単位および前記コンクリート側壁単位の他方では、前記第１金属側壁単位および前記第１コンクリート側壁単位が前記第２金属側壁単位および前記第２コンクリート側壁単位より下に位置してもよい。

このような核シェルターでは、第１金属側壁単位および第１コンクリート側壁単位と、第２金属側壁単位および第２コンクリート側壁単位とを、上下の位置を変えて互い違いに配置することにより、第１単位と第２単位との継ぎ目が水平方向に連続することを防止し、側壁部の強度を適切に保ちつつ、防護空間の高さを確保することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る核シェルターの主要部を示す外観図である。 図２は、図１に示す核シェルターの天井壁部を除く部分を示す斜視図である。 図３は、図２に示す核シェルターの側壁部等を上方から見た平面図である。 図４は、図２に示す核シェルターの側壁部等を第１の側面方向から見た図である。 図５は、図２に示す核シェルターの側壁部等を第２の側面方向から見た図である。 図６は、図２に示す核シェルターに用いる金属側壁単位を示す第１の概念図である。 図７は、側壁部を構成する複数の金属側壁単位およびコンクリート側壁単位の構造を示す概念図である。 図８は、図２に示す核シェルターに用いる設置枠部を示す外観図である。 図９は、図１に示す核シェルターの天井壁部などを示す平面図である。 図１０は、図２に示す核シェルターに用いる金属側壁単位およびコンクリート側壁単位の断面図である。 図１１は、本発明の第２実施形態に係る核シェルターの主要部を示す外観図である。

第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態に係る核シェルター１０の主要部を示す外観図である。核シェルター１０は、基礎部１４、側壁部２０および天井壁部５０等を有しており、基礎部１４、側壁部２０および天井壁部５０に囲まれる防護空間１２（図２参照）を内部に形成する。

図１に示すように、核シェルター１０は、コンクリートで形成された基礎部１４の上に、後述するコンクリートの壁と金属の壁とを組み合わせた側壁部２０および天井壁部５０を設けることにより形成する。核シェルター１０の基礎部１４は、たとえば、核シェルター１０の天井壁部５０の頂点が地表面より下になるように、地面を掘削して適切な深さの穴を形成したのち、穴の底面にコンクリートの床面を形成することにより設けられる。核シェルター１０としては、地上に設置することも考えられるが、地下に設けられる地下核シェルターであることが、環境の放射能レベルが上昇するような危機的な事態で発生する熱や爆風を避ける観点で好ましい。

図２は、図１に示す核シェルター１０の主要部分について、天井壁部５０を非表示とした状態を表す斜視図である。なお、図１および図２では、側壁部２０および天井壁部５０におけるコンクリート部分（コンクリート側壁単位４０およびコンクリート天井壁単位７０等を含む）については、図示していない。

図２に示すように、核シェルター１０の側壁部２０は、金属で構成される金属側壁単位３０、３０－１、３０－２と、金属側壁単位３０、３０－１、３０－２の内部に形成してある溝３２ａに充填してあり硬化したコンクリートで構成されるコンクリート側壁単位４０（図２では不図示、図７および図１０等参照）と、をそれぞれ複数有する。また、図３は、図２に示す核シェルター１０の側壁部２０等を上方から見た平面図である。図３でも、図２と同様に、天井壁部５０を非表示とした状態を表してあり、また、側壁部２０についてはコンクリート側壁単位４０を図示していない。図６および図１０を用いて後述するように、それぞれの金属側壁単位３０、３０－１、３０－２は、長手方向が高さ方向である四角筒状の形状を有する。

図２および図３に示すように、核シェルター１０の側壁部２０は、上方から見て略矩形（長方形）であり、防護空間１２の周りを取り囲むように形成されている。図３に示すように、本実施形態に係る核シェルター１０の側壁部２０では、長い方の一辺で１２の金属側壁単位３０、３０－１、３０－２が配列してあり（図４参照）、短い方の一辺で７つの金属側壁単位３０、３０－１、３０－２（図５参照）が配列してある。

図６は、図１～図２に示す側壁部２０が有する金属側壁単位３０の一つを示す概念図である。図６に示すように、金属側壁単位３０は、溝金属材３２と、蓋金属材３８とで構成される。溝金属材３２および蓋金属材３８は、たとえば、所定の厚みの金属板材に対して、切削および折り曲げ等の機械加工を行うことにより形成する。溝金属材３２や蓋金属材３８の材質としては、特に限定されないが、鉄、アルミニウム、鉛、ステンレスなどの金属または合金を例示するこことができ、鉄又は鉄系合金が、放射線の遮蔽性能や耐久性の観点から好ましい。

また、金属側壁単位３０を構成する溝金属材３２や蓋金属材３８に用いる金属板材の厚さは、特に限定されず、たとえば厚さ１．０～１０ｍｍ程度とすることが好ましく、厚さ１．２～４．５ｍｍとすることがより好ましい。このような板厚とすることで、金属側壁単位３０が好適な放射線の遮蔽性能を奏するとともに、施工中における生コンや、施工後におけるコンクリートや天井壁部５０を支えるために適切な構造的強度を奏し、かつ、過度に重量やコストが上昇する問題を防止できる。

図６に示すように、溝金属材３２は、長手方向３２ｎが核シェルター１０の高さ方向であり、長手方向３２ｎに直交する水平方向の断面においてコの字型またはC字型の断面形状を有する。なお、ここでコの字型の断面形状は溝形鋼の断面のように溝の開口側に返しが無い断面形状であり、C字型の断面形状はリップ溝形鋼の断面のように溝の開口側に返しがある断面形状である。溝金属材３２には、核シェルター１０の防護空間１２が形成される内側または内側の反対側である外側のいずれか一方に開口する溝３２ａが形成してある。

図３および図６に示す溝金属材３２に形成される溝３２ａは外側に開口しており、このような溝金属材３２を用いる核シェルター１０は、溝金属材３２と蓋金属材３８の接合部分が外側を向き、側壁部２０における内側を向く面をより美しく仕上げられるため好ましい。ただし、核シェルター１０を設置する土地の境界が、側壁部２０の外縁に対してあまり余裕がない場合などは、溝金属材に形成される溝が内側に開口する構成は、溝金属材に対する蓋金属材３８の接合作業などを内側から行うことができるため好ましい。

図６では、説明の便宜上、蓋金属材３８が溝金属材３２に対して離間した分解図の形で金属側壁単位３０を表しているが、核シェルター１０の蓋金属材３８は、溝金属材３２に形成されており内側へ開く溝３２ａの開口３２ｂを塞ぐように、溝金属材３２の内側に設けられる。蓋金属材３８の概略形状は、溝３２ａの内側への開口形状とほぼ同じか、開口形状よりやや大きい平板板状であるが、蓋金属材３８は、他部材に対する接合しろなどを形成するために、端部に折り曲げ部分を有してもよい。図６では図示していないが、蓋金属材３８は、溝金属材３２に対してねじ止めや溶接などによって固定・接合されている。蓋金属材３８の溝金属材３２に対する固定には、たとえばワンタッチビスなどを用いることができる。

図６に示す金属側壁単位３０において、蓋金属材３８が塞ぐ溝３２ａの開口は、溝３２ａにおける内側を向く開口３２ｂであり、金属側壁単位３０および溝３２ａの端部上開口３２ｃについては、蓋金属材３８によって塞がれておらず上側へ開口している。一方、金属側壁単位３０および溝３２ａの下側の開口については、溝３２ａにコンクリート側壁単位４０（図１０参照）を形成する際に、生コンが溝３２ａから流出するのを防ぐために、蓋金属材３８や溝金属材３２の延長部材または他部材によって塞がれていてもよい。ただし、設置フレーム１６（図８参照）により金属側壁単位３０の下側の開口からの生コンの流出がせき止められるような場合には、金属側壁単位３０および溝３２ａの下側の開口も、端部上開口３２ｃと同様に開口していてもよい。

図１０は、図２に示す核シェルター１０の側壁部２０が有する金属側壁単位３０およびコンクリート側壁単位４０の１つを示す断面図である。図１０に示すように、コンクリート側壁単位４０は、金属側壁単位３０における溝３２ａに充填してあり硬化したコンクリートで構成される。コンクリート側壁単位４０は、図１および図２に示すように側壁部２０の金属側壁単位３０を形成したのち、各金属側壁単位３０の溝３２ａ内に生コンを流し込むことにより、金属側壁単位３０を型枠として形成される。

図２および図３に示すように、側壁部２０における複数の金属側壁単位３０、３０－１、３０－２およびその内部に形成されるコンクリート側壁単位４０（図１０参照）は、防護空間１２の側壁部２０の少なくとも一部を構成するように、水平方向に連続して配列してある。金属側壁単位３０、３０－１、３０－２は、溝３２ａが外側向く姿勢で配列してあり、金属側壁単位３０、３０－１、３０－２の下端部は、図８に示す設置フレーム１６にボルト等により固定される。図６に示す設置フレーム１６は、金属側壁単位３０、３０－１、３０－２の基礎部１４に対する固定を仲介するフレームであり、たとえばH型鋼などを用いて構成される。

図１～図５に示す核シェルター１０では、上方から見て防護空間１２を囲む側壁部２０の全体が、金属側壁単位３０、３０－１、３０－２およびその内部に形成されるコンクリート側壁単位４０により形成されている。この場合、天井壁部５０または基礎部１４には開閉式の扉部（不図示）が形成され、核シェルター１０の防護空間１２への人の出入りは、天井壁部５０または基礎部１４の扉を介して行われる。

ただし、これとは異なり、側壁部２０の一部を、図２等に示す金属側壁単位３０、３０－１、３０－２やコンクリート側壁単位４０に換えて金属等の扉部で構成し、核シェルター１０における防護空間１２への出入り口を、側壁部２０に形成してもよい。ただし、防護空間１２を取り囲む側壁部２０は、少なくとも８つの金属側壁単位３０、３０－１、３０－２およびコンクリート側壁単位４０を有することが好ましく、２以上の金属側壁単位３０、３０－１、３０－２およびコンクリート側壁単位４０をそれぞれ有する４以上の辺により、防護空間１２を囲むことが好ましい。このように、側壁部２０の多くの部分、たとえば７０％以上を金属側壁単位３０、３０－１、３０－２およびコンクリート側壁単位４０のハイブリッド構造とすることにより、核シェルター１０は良好な防護能力と施工しやすさとを、高いレベルで両立できる。

図６に示すように、金属側壁単位３０の溝金属材３２は、１つの溝材主壁３５と、溝材主壁３５の両端部から同じ金属側壁単位３０の蓋金属材３８へ延びて溝材主壁３５と蓋金属材３８とを接続する一対の溝材横壁３３、３４を有する。溝材主壁３５は、溝金属材３２において、同じ金属側壁単位３０の蓋金属材３８に平行である。また、溝材横壁３３、３４は、溝金属材３２において、同じ金属側壁単位３０の蓋金属材３８および溝材主壁３５に対して垂直である。

図６に示すように、溝材横壁３３には、横連通部３３ａが形成されている。図６では示されていないが、溝材横壁３４にも、溝材横壁３３と同じ高さに、同じ形状の横連通部３４ａ（図７参照）が形成されている。溝材横壁３３、３４には、それぞれ３つの横連通部３３ａ、３４ａが形成されているが、横連通部３３ａ、３４ａの数は特に限定されない。また、図６に示す横連通部３３ａは、溝材横壁３３に形成される略円形の貫通孔であるが、横連通部３３ａ、３４ａの形状は図６に示すもののみには限定されない。

図７は、側壁部２０を構成する複数の金属側壁単位３０およびコンクリート側壁単位４０の構造を示す概念図である。図７に示すように、側壁部２０に含まれる所定の金属側壁単位３０に着目すると、溝金属材３２の溝材横壁３３が、右隣の金属側壁単位３０における溝金属材３２の溝材横壁３４に対向する。また、その溝金属材３２の溝材横壁３４が、左隣の金属側壁単位３０における溝金属材３２の溝材横壁３３に対向する。

したがって、図７に示すように、溝材横壁３３、３４に形成される横連通部３３ａ、３４ａは、隣接する複数の金属側壁単位３０、３０－１、３０－２における溝金属材３２の溝３２ａ同士を連通させる。さらに、隣接する複数のコンクリート側壁単位４０は、横連通部３３ａ、３４ａを介して互いに繋がっている。なお、側壁部２０が有する金属側壁単位３０、３０－１、３０－２のうち、各辺の端部に位置する金属側壁単位３０－１、３０－２（図２参照）は、溝材横壁３３、３４のいずれか一方のみに横連通部３３ａ、３４ａが形成されており、他方には横連通部３３ａ、３４ａが形成されていない点のみ、これらの間に位置する金属側壁単位３０とは異なるが、それ以外の形状は、図６で説明した金属側壁単位３０と同様である。

図６に示すように、側壁部２０は、金属側壁単位３０およびコンクリート側壁単位４０を水平方向に連結する金属の横棒４６を有する。横棒４６としては、たとえば直径６～２０ｍｍ程度の異形丸棒など用いることができる。ただし、横棒４６は鉄などの金属の棒であればよく、横棒４６の詳細形状については限定されない。

図６に示すように、横棒４６は水平方向に延びており、金属側壁単位３０の溝材横壁３３、３４に形成される横連通部３３ａ、３４ａを挿通する。図７に示すように、横棒４６は、横連通部３３ａ、３４ａを介して隣接する複数の金属側壁単位における溝金属材３２の溝３２ａ同士および隣接する複数のコンクリート側壁単位４０同士を繋いでいる。図７に示すように隣接する金属側壁単位３０およびコンクリート側壁単位４０が連結されていることにより、核シェルター１０の側壁部２０は、非常に良好な構造的強度を発揮する。

また、図６および図１０に示すように、横連通部３３ａ、３４ａの連通部底部には底部切り欠き３３ａａが形成されており、底部切り欠き３３ａａに横棒４６が配置してある。横連通部３３ａ、３４ａに底部切り欠き３３ａａが形成されていることにより、横棒４６を容易に定位置に配置することができる。

また、図７および図１０に示すように、側壁部２０は、溝金属材３２の溝３２ａに配置されコンクリート側壁単位４０に埋め込まれるワイヤーメッシュ４７を有する。ワイヤーメッシュ４７は、横棒４６に対して、針金等で連結・固定してある。ワイヤーメッシュ５７の材質としては、たとえば横棒４６と同様に、鉄等の金属が挙げられる。このような側壁部２０は、横棒４６に固定されて適切な位置に配置されるワイヤーメッシュ４７がコンクリート側壁単位４０の強度を高め、非常に良好な構造的強度を発揮する。

また、図１０に示すように、金属側壁単位３０は、同じ金属側壁単位３０における溝材主壁３５と蓋金属材３８とを、同じ金属側壁単位３０における一対の溝材横壁３３、３４の間で接続する接続部３７を有する。接続部３７は、ネジ溝付棒３７ａと、ネジ溝付棒３７ａが螺合する複数のナット３７ｂ等を有する。ネジ溝付棒３７ａの一端は、溝材主壁３５における外側（蓋金属材３８側）を向く面である主壁第２面３５ｂに固定されるナット３７ｂに螺合しており、ネジ溝付棒３７ａの他端近傍に螺合する一対のナット３７ｂは、蓋金属材３８を挟むことで蓋金属材３８をネジ溝付棒３７ａに接続および固定する。このようなネジ溝付棒３７ａとナット３７ｂとを有する接続部３７は、溝材主壁３５と蓋金属材３８とを接続し、溝３２ａに充填される硬化前または硬化中のコンクリートから受ける力により、蓋金属材３８と溝材主壁３５とが離間する方向に変形する問題を防止できる。

また、図１０に示すように、溝材主壁３５における内側を向く面である主壁第１面３５ａには、溝材主壁３５より面積の狭い板材３６が溶接されている。このような板材３６が溝材主壁３５に溶接されていることにより、溝材主壁３５自体に穴を形成することなく、パネルや配線などを、溝材主壁３５の内側に容易に設置することが可能である。

図１に示すように、天井壁部５０は、金属で構成されており上方に開く上溝６２ａが形成してある天井溝金属材６２、６２－１、６２－２と、天井溝金属材６２における上溝６２ａに充填してあり硬化したコンクリートで構成されるコンクリート天井壁単位７０（図１では不図示、図９参照）とを、それぞれ複数有する。天井溝金属材６２、６２－１、６２－２は、長手方向６２ｎが水平方向であり、長手方向に直交する断面においてコの字型またはＣ字型の断面形状を有する。

図９は、図１に示す核シェルター１０を上方から見た平面図による天井壁部５０の概念図である。図９では、中央の４つの天井溝金属材６２の上溝６２ａについてのみ、上溝６２内にコンクリート天井壁単位７０が充填されている様子を示しているが、実際の核シェルター１０の天井壁部５０では、すべての天井溝金属材６２、６２－１、６２－２にコンクリート天井壁単位７０が配置されている。

すなわち、図１および図９に示すように、核シェルター１０では、複数の天井溝金属材６２、６２－１、６２－２およびコンクリート天井壁単位７０は、防護空間１２（図２参照）の天井壁部５０の少なくとも一部を構成するように水平方向に連続して配列してある。

天井溝金属材６２、６２－１、６２－２の概略形状は、図６に示す溝金属材３２と同様である。すなわち、図１および図９に示す天井溝金属材６２は、高さ方向が法線方向となる天井材主壁６５と、水平方向が法線方向となる一対の天井材横壁６３、６４とを有する。図１に示すように、天井材主壁６５には、金属側壁単位３０の溝金属材３２の溝３２ａ（図２参照）に通じる縦連通部６５ａ、６５ｂが形成されている。

縦連通部６５ａ、６５ｂは、天井溝金属材６２、６２－１、６２－２の天井材主壁６５の内、下方の金属側壁単位３０の溝３２ａに対向する位置に形成されている。天井壁部５０の両端部に配置される天井溝金属材６２－１、６２－２には、複数の縦連通部６５ａ、６５ｂが形成されており、天井壁部５０の両端部以外に配置される天井溝金属材６２には、一つの縦連通部６５ａが形成されている。

このような縦連通部６５ａ、６５ｂが天井溝金属材６２、６２－１、６２－２に形成されていることにより、コンクリート側壁単位４０（図７参照）を、天井溝金属材６２、６２－１、６２－２を設けた後に形成することができる。すなわち、各シェルター１０における金属板部分である金属側壁単位３０および天井溝金属材６２を組み立てた後に、コンクリート側壁単位４０とコンクリート天井壁単位７０をまとめて形成することにより、核シェルター１０の施工を簡略化できる。

また、天井溝金属材６２、６２－１、６２－２から金属側壁単位３０、３０－１、３０－２に生コンを流し込んで形成することなどにより、図９に示すコンクリート天井壁単位７０は、縦連通部６５ａ、６５ｂを介して、コンクリート側壁単位４０（図７、図１０参照）に繋がっている。このように、天井壁部５０のコンクリート天井壁単位７０とコンクリート側壁単位４０とが繋がっていることにより、核シェルター１０は、側壁部２０と天井壁部５０の金属部分とコンクリート部分とが一体に連結し、非常に高い構造的強度を奏する。

図１に示すように、天井溝金属材６２の天井材横壁６３、６４には、隣接する複数の天井溝金属材６２、６２－１、６２－２の上溝６２ａ同士を連通させる天井横連通部６３ａ、６４ａが形成されている。天井溝金属材６２、６２－１、６２－２に形成される天井横連通部６３ａ、６４ａは、図６等に示す溝材横壁３３、３４に形成される横連通部３３ａ、３４ａと同様の形状である。図９に示す隣接する複数のコンクリート天井壁単位７０同士は、図１に示す天井横連通部６３ａ、６４ａを介して繋がっている。また、図９では図示していないが、天井壁部５０は、図７に示す側壁部２０が有する横棒４６と同様に、天井横連通部６３ａ、６４ａを介して隣接する複数の天井溝金属材６２の上溝６２ａ同士および隣接するコンクリート天井壁単位７０同士を繋ぐ天井横棒を有してもよい。

なお、図１では図示していないが、天井溝金属材６２における上溝６２ａの端部横開口６２ｃは、天井溝金属材６２の天井材横壁６３、６４若しくは天井材主壁６５が折り返されることにより、または、端部横開口６２ｃに他の板材等が取り付けられることにより塞がれている。これにより、生コンを上溝６２ａに流し込んで硬化させ、コンクリート天井壁単位７０を容易に形成できる。一方、天井溝金属材６２における上溝６２ａの上方向の開口は、図６に示す溝３２ａの開口３２ｂとは異なり、蓋金属材３８のような板材で塞がれてはいない。ただし、これとは異なり、放射線の防護力向上等などの目的で、天井溝金属材６２における上溝６２ａを塞ぐ蓋部材が設けられていてもよい。

図１～図１０を用いて説明した核シェルター１０は、金属側壁単位３０とコンクリート側壁単位４０とによるハイブリッドの壁により放射線等に対して良好な防護能力を奏する。また、金属側壁単位３０は、コンクリートを施工する際の型枠の役目も果たすため、核シェルター１０は施工がしやすい。また、金属側壁単位３０がコの字型またはC字型の断面形状を有するため壁の構造強度が高い。さらに、金属側壁単位３０およびコンクリート側壁単位４０の配列数を調整することにより、核シェルター１０の大きさを、シェルターを設置する土地の広さなどに合わせて容易にアレンジできる。

また、核シェルター１０は、天井壁部５０についても、天井溝金属材６２とコンクリート天井壁単位７０とによるハイブリッドの壁により、放射線等に対して良好な防護能力を奏する。また、天井溝金属材６２の上溝６２と金属側壁単位３０の溝３２とは互いに繋がっており、天井溝金属材６２および金属側壁単位３０がコンクリートを施工する際の型枠の役目を果たすため、核シェルターはコンクリートの壁を容易に形成できる。天井溝金属材６２がコの字型またはC字型の断面形状を有するため天井壁部５０の構造強度が高い。また、天井壁部５０に用いる天井溝金属材６２は、側壁部２０に用いる溝金属材３２と略共通の形状とすることも可能であり、パーツの製造を合理化することができる。

上述した実施形態に係る核シェルター１０は、本発明の一実施形態にすぎず、他の多くの実施形態や変形例が、本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。たとえば、側壁部２０は、複数の金属側壁単位３０やコンクリート側壁単位４０を上下に連結して形成することも可能である。図１１は、第２実施形態に係る核シェルター１１０を示す外観図である。

核シェルター１１０の金属側壁単位１３０は、高さ方向の長さが第１の長さである第１金属側壁単位１３０．１と、高さ方向の長さが第１の長さとは異なる第２の長さである第２金属側壁単位１３０．２とを、高さ方向に連結して構成してある。また、水平方向に隣接する２つの金属側壁単位１３０の一方では、第１金属側壁単位１３０．１が第２金属側壁単位１３０．２より上に位置し、水平方向に隣接する２つの金属側壁単位１３０の他方では、第１金属側壁単位１３０．１が第２金属側壁単位１３０．２より下に位置する。第１金属側壁単位１３０．１の内部に形成される第１コンクリート側壁単位および第２金属側壁単位１３０．２の内部に形成される第２コンクリート側壁単位についても、第１金属側壁単位１３０．１と第２金属側壁単位の配置関係と同様の配置関係となっている。

このような核シェルター１１０では、第１金属側壁単位１３０．１および第１コンクリート側壁単位と、第２金属側壁単位１３０．２および第２コンクリート側壁単位とを、上下の位置を変えて互い違いに配置することにより、第１単位と第２単位との継ぎ目が水平方向に連続することを防止し、側壁部１２０の強度を適切に保ちつつ、防護空間の高さを確保することができる。なお、核シェルター１１０の天井壁部１５０についても、長さの異なる２種類の天井溝金属材１６２．１および天井溝金属材１６２．２やコンクリート天井壁単位を互い違いに配列することができ、天井壁部１５０の強度向上を図ることができる。

また、図１および図１１に示す核シェルター１０、１１０において、側壁部２０、１２０の外面および内面、並びに天井壁部５０、１５０の内面および外面の一部または全体を、樹脂などで被覆してもよい。側壁部２０、１２０や天井壁部５０、１５０を被覆するライニング材またはコーティング材としては特に限定されないが、たとえば、ポリウレア、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルなどが挙げられ、耐久性および施工の容易さなどから、ポリウレアが特に好ましい。側壁部２０、１２０や天井壁部５０、１５０を樹脂で被覆することで、隣接する金属側壁単位および天井溝金属材の隙間を介した防護空間への浸水等を、好適に防止できる。

また、核シェルター１０に用いるコンクリート側壁単位４０やコンクリート天井壁単位７０、基礎部１４等を構成するコンクリートは、無機質セメント結晶増殖材（たとえばザイペックス（登録商標））などのコンクリート改質材を含むものであることも好ましい。無機質セメント結晶増殖材を含むコンクリートは、水などの劣化因子の浸入を遮断し、側壁部２０、１２０や天井壁部５０、１５０の耐久性能を向上させることができる。

１０、１１０…核シェルター
１２…防護空間
１４…基礎部
１６…設置フレーム
２０、１２０…側壁部
３０、３０－１、３０－２、１３０、１３０．１、１３０．２…金属側壁単位
３２…溝金属材
３２ｎ…長手方向
３２ａ…溝
３２ｂ…開口
３２ｃ…端部上開口
３３…溝材横壁
３３ａ…横連通部
３３ａａ…底部切り欠き
３４…溝材横壁
３４ａ…横連通部
３５…溝材主壁
３５ａ…主壁第１側面
３６…板材
３７…接続部
３７ａ…ネジ溝付棒
３７ｂ…ナット
３８…蓋金属材
４０…コンクリート側壁単位
４６…横棒
４７…ワイヤーメッシュ
５０、１５０…天井壁部
６２、６２－１、６２－１…天井溝金属材
６２ｎ…長手方向
６２ａ…上溝
６２ｃ…端部横開口
６３、６４…天井材横壁
６３ａ、６４ａ…天井横連通部
６５…天井材主壁
６５ａ、６５ｂ…縦連通部
７０…コンクリート天井壁単位

Claims (13)

1. 基礎部、側壁部および天井壁部に囲まれる防護空間を形成する核シェルターであって、
   前記側壁部は、
   長手方向が高さ方向であり、長手方向に直交する断面においてコの字型またはC字型の断面形状を有し、前記防護空間が形成される内側又は前記内側の反対側である外側のいずれか一方に開口する溝が形成してある溝金属材と、前記溝の開口を塞ぐように設けられる蓋金属材と、で構成される金属側壁単位と、
   前記金属側壁単位における前記溝に充填してあり硬化したコンクリートで構成されるコンクリート側壁単位と、をそれぞれ複数有し、
   複数の前記金属側壁単位および前記コンクリート側壁単位は、前記防護空間の前記側壁部の少なくとも一部を構成するように水平方向に連続して配列してある核シェルター。
2. 前記溝金属材において同じ前記金属側壁単位の前記蓋金属材に垂直な溝材横壁には、隣接する複数の前記金属側壁単位における前記溝金属材の前記溝同士を連通させる横連通部が形成されており、
   隣接する複数の前記コンクリート側壁単位は、前記横連通部を介して互いに繋がっている請求項１に記載の核シェルター。
3. 前記側壁部は、水平方向に延びており、前記横連通部を介して隣接する複数の前記金属側壁単位における前記溝金属材の前記溝同士および隣接する複数の前記コンクリート側壁単位同士を繋ぐ金属の横棒を有する請求項２に記載の核シェルター。
4. 前記側壁部は、前記溝に配置され前記コンクリート側壁単位に埋め込まれるワイヤーメッシュを有し、前記ワイヤーメッシュは前記横棒に固定してある請求項３に記載の核シェルター。
5. 前記横連通部の連通部底部には底部切り欠きが形成されており、前記底部切り欠きに前記横棒が配置してある請求項３に記載の核シェルター。
6. 前記金属側壁単位における前記溝金属材の前記溝は前記外側に開口しており、
   前記溝金属材において同じ前記金属側壁単位の前記蓋金属材に平行な溝材主壁における前記内側を向く面には、前記溝材主壁より面積の狭い板材が溶接されている請求項１に記載の核シェルター。
7. 前記金属側壁単位は、前記溝金属材において同じ前記金属側壁単位の前記蓋金属材に平行な溝材主壁と前記蓋金属材とを、前記溝金属材において同じ前記金属側壁単位の前記蓋金属材に垂直な一対の溝材横壁の間で接続する接続部を有する請求項１に記載の核シェルター。
8. 前記防護空間を囲む前記側壁部は、少なくとも８つの前記金属側壁単位および前記コンクリート側壁単位を有し、２以上の前記金属側壁単位および前記コンクリート側壁単位をそれぞれ有する４以上の辺により、前記防護空間を囲む請求項１に記載の核シェルター。
9. 前記天井壁部は、
   長手方向が水平方向であり、長手方向に直交する断面においてコの字型またはC字型の断面形状を有し、上方に開く上溝が形成してある天井溝金属材と、
   前記天井溝金属材における前記上溝に充填してあり硬化したコンクリートで構成されるコンクリート天井壁単位と、をそれぞれ複数有し、
   複数の前記天井溝金属材および前記コンクリート天井壁単位は、前記防護空間の前記天井壁部の少なくとも一部を構成するように水平方向に連続して配列してある請求項１に記載の核シェルター。
10. 前記天井溝金属材において高さ方向が法線方向となる天井材主壁には、前記金属側壁単位の前記溝金属材の前記溝に通じる縦連通部が形成されている請求項９に記載の核シェルター。
11. 前記コンクリート天井壁単位は、前記縦連通部を介して、前記コンクリート側壁単位に繋がっている請求項１０に記載の核シェルター。
12. 前記天井溝金属材において前記水平方向が法線方向となる天井材横壁には、隣接する複数の前記天井溝金属材の前記上溝同士を連通させる天井横連通部が形成されており、
    隣接する複数の前記コンクリート天井壁単位同士は、前記天井横連通部を介して互いに繋がっている請求項９に記載の核シェルター。
13. 前記金属側壁単位および前記コンクリート側壁単位は、高さ方向の長さが第１の長さである第１金属側壁単位および第１コンクリート側壁単位と、高さ方向の長さが第１の長さとは異なる第２の長さである第２金属側壁単位および第２コンクリート側壁単位とを、高さ方向に連結して構成してあり、
    水平方向に隣接する２つの前記金属側壁単位および前記コンクリート側壁単位の一方では、前記第１金属側壁単位および前記第１コンクリート側壁単位が前記第２金属側壁単位および前記第２コンクリート側壁単位より上に位置し、水平方向に隣接する２つの前記金属側壁単位および前記コンクリート側壁単位の他方では、前記第１金属側壁単位および前記第１コンクリート側壁単位が前記第２金属側壁単位および前記第２コンクリート側壁単位より下に位置する請求項１に記載の核シェルター。