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技術 津波避難地下シェルター

出願人 小島一剛
発明者 小島一剛
出願日 2013年5月20日 (8年6ヶ月経過) 出願番号 2013-105943
公開日 2014年10月23日 (7年1ヶ月経過) 公開番号 2014-198984
状態 特許登録済
技術分野 異常な外部の影響に耐えるための建築物
主要キーワード ギャーボックス 衝撃吸収ダンパ 駆動ギアボックス 出入り口内 脱出通路 連結ワイヤー 身体的弱者 螺子ボルト
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年10月23日)のものです。
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図面 (13)

課題

老人、子供、障害者などにとって避難施設までの移動距離避難時間を大幅に短縮する工法を提供する。

解決手段

移動式シェルターは、コンクリート製のシェルタードック2に連結した地下シェルターであって、シェルターレール3に沿って、上下の移動ができ、下方には鋼鉄製の防水フロントパネルを備え、シェルター本体1が、降下することによって自動的に密閉される構成とする。

概要

背景

先ほど発生した東日本震災において、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、土地標高差がありすぎて、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、老人病人、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考案した。ましてや、身体障害者寝たきり介護者などは避難が不可能と言ってもよい。

仮にもし、自宅内避難用地下シェルターがあったならば、ほとんどの障害者や老人や被介護者が津波に巻き込まれることから救うことが出来たであろう。

概要

老人、子供、障害者などにとって避難施設までの移動距離、避難時間を大幅に短縮する工法を提供する。移動式シェルターは、コンクリート製のシェルタードック2に連結した地下シェルターであって、シェルターレール3に沿って、上下の移動ができ、下方には鋼鉄製の防水フロントパネルを備え、シェルター本体1が、降下することによって自動的に密閉される構成とする。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

上部が開放され、四方が壁から成る地下に埋設されたシェルタードック(2)と該シェルタードック(2)内の内周寄りの床に1本もしくは複数のシェルターレール(3)と、前記シェルターレール(3)に当設されて昇降駆動装置に連結されることにより昇降可能な筐体で構成されるシェルター本体(1)とから成ると共に、前記シェルターレール(3)が固定されていて、前記シェルター本体(1)は、扉によって密閉可能とされる少なくとも1つの出入り口を備えた筐体からなり、該筐体の外壁には複数の横ぶれ防止(27)が設けられており、該横ぶれ防止(27)を介して前記筐体は、前記シェルターレール(3)に当設されてなることを特徴とする津波避難地下シェルター

請求項2

昇降駆動装置がシェルターレール(3)に縦に固設されたラック(11)とそのラック(11)とシェルター本体(1)に固設された電動モーター(14)により回転駆動されるピニオン(10)の噛み合いによりシェルター本体(1)が昇降する機構、一端が巻き取ドラムに巻かれ他端がシェルター本体(1)に固設された巻上げワイヤー(30)巻き取りドラムモーターにより回転する機構、又は、シェルター本体(1)の底面又は側面とシェルタードック(2)内の床上の間に固設した油圧シリンダー装置によりシェルター本体(1)が昇降する機構の何れかの機構の昇降駆動装置を備えたことを特徴とする請求項1記載の津波避難地下シェルター。

請求項3

扉によって密閉可能とする少なくとも1つの出入り口は、シェルタードック(2)内の床上に立設された防水フロントパネル(4)である扉が、シェルター本体(1)の壁の一面が開放されると共に、シェルター本体(1)を降下させたとき、出入り口内周に形成された収納空間(45)に嵌装される扉であるか、又は、壁の一部に開口を設けて出入り口とし、当該出入り口を覆うハッチである扉の何れかであることを特徴とする請求項1又は2の何れかに記載の津波避難地下シェルター。

技術分野

0001

本発明は、身体障害者居住する住宅建築の地下の防災避難シェルターに関する。

背景技術

0002

先ほど発生した東日本震災において、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。

0003

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、土地標高差がありすぎて、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。

0004

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、老人病人、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考案した。ましてや、身体障害者、寝たきり介護者などは避難が不可能と言ってもよい。

0005

仮にもし、自宅内避難用地下シェルターがあったならば、ほとんどの障害者や老人や被介護者が津波に巻き込まれることから救うことが出来たであろう。

先行技術

0006

特開2003—20663号公報

発明が解決しようとする課題

0007

従来の常識的な工法では、シェルター本体を比重1.8〜2.35g/cm2を持ったコンクリート材料を使用して地下に現場施工する方法が一般的であった。しかし、従来の工法で地階に現場施工されたシェルターであっても、短時間の間に障害者、寝たきり被介護者、老人などが避難を完了することはなかなか不可能に近い状況である。また、従来型の地下埋設型シェルターは瓦礫に埋まってしまうと、脱出が不可能だけでなく、酸素取り入れが困難な問題点もあった。

0008

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を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、酸素ボンベ二酸化炭素吸着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。このような問題点をすべて解決した発明を考案した。

課題を解決するための手段

0009

上記のいずれの種類のシェルターであっても、身体障害者対策として津波避難備品として使用することはほとんど不可能である。そこで、身体的弱者でも容易に避難できるシェルターを考案した。

0010

地下シェルターへの避難方法は、階段スロープ昇降装置が考えられるが、身体障害者が自力又は、介助されながらでも階段や梯子下りるという行為は、津波の到来時に於いて、まったくと言ってよいほど不可能に近い。スロープを使用しての避難を考えても、構造物が大がりとなるので、個人住宅にはこの形式設備を整えることは、経済的や敷地面積的に言って困難である。仮に、昇降装置を使用しての津波からの避難を考えると、電力の供給が止まってしまったならば地下へ降下する為の手段がなくなってしまう。

0011

また、現在販売されている地下埋設型シェルター及び各専門業界が公表しているシェルターなどには、身体的弱者が自力で津波からの避難が出来得るようには考案されていない。確かに健常者のための避難シェルターでさえ、完成品に近いものは未だに公表されていない。また、設計段階での優位性ばかりの強調がなされるばかりで、実際的には小学校での大規模なシェルターで避難場所にたどり着くことが出来るのかも疑わしいものが大多数である。そんな状況のなかで、身体的弱者のことまで考える余地がないというのも否定できないのである。

0012

このような状況であるにも関わらず、身体的弱者の人でも津波から避難することが可能なシェルターを今回開発した。

発明の効果

0013

収容人数が1人から10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。最少の収容人数が1人用であれば、シェルター本体2の容積は幅2.5m、奥行5.5m、高さ2.5mのサイズで34.38m3のサイズで十分と考える。小さ目のシェルターを考案した最大の理由は、出来るだけ既設建物の内部又は、隣接して設置できるようにするためである。寝たきりの被介護者は、1日の大半は屋内にいるので、居室がすなわち地下シェルターである必然性がある。このためには、今回の発明が重要な役割を果たす。

0014

地震が発生した場合において、電力会社からの送電が停止するという前提で考案した。
シェルター本体1を静止させている無励磁ブレーキ15の開放レバー16を開放するだけで、重力加速度のみの外力で地階まで降下して移動できるのである。
外部からの電力の供給が止まっても地下避難できることを最大の特徴とした。停電の時に利用できる外力は、重力、浮力慣性力しか使用できないことに着眼した。また、機械的構造も出来る限り単純なものとして、メンテナンスの必要性を極力減らすことを考案した。

0015

この工法は、狭小敷地内に設置でき工期も比較的に短期間に出来うるものである。1人〜4人対応のシェルターシステム設置に必要な敷地内の面積は約15.0m2で設置できるように考案した。従来の工法では、構造が健常者中心の発案のであったりした。この発明は特に、国内の離島、海岸線の小規模集落に設置するにも、比較的短期間での完成が可能である。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。工場製造済みシェルタードック1やシェルター本体2、国内の離島や小規模集落、ましてや開発途上国には普及が進む可能性がある。

0016

上部が開放され、四方が壁から成る地下に埋設されたシェルタードック(2)と該シェルタードック(2)内の内周寄りの床に1本もしくは複数のシェルターレール(3)と、前記シェルターレール(3)に当設されて昇降駆動装置に連結されることにより昇降可能な筐体で構成されるシェルター本体(1)とから成ると共に、前記シェルターレール(3)が固定されていて、前記シェルター本体(1)は、扉によって密閉可能とされる少なくとも1つの出入り口を備えた筐体からなり、該筐体の外壁には複数の横ぶれ防止(27)が設けられており、該横ぶれ防止(27)を介して前記筐体は、前記シェルターレール(3)に当設されてなることを特徴とする地下シェルター
昇降駆動装置がシェルターレール(3)に縦に固設されたラック(11)とそのラック(11)とシェルター本体(1)に固設された電動モーター(14)により回転駆動されるピニオン(10)の噛み合いによりシェルター本体(1)が昇降する機構、一端が巻き取ドラムに巻かれ他端がシェルター本体(1)に固設された巻上げワイヤー(30)巻き取りドラムモーターにより回転する機構、又は、シェルター本体(1)の底面又は側面とシェルタードック(2)内の床上の間に固設した油圧シリンダー装置によりシェルター本体(1)が昇降する機構の何れかの機構の昇降駆動装置を備えたことを特徴とする請求項1記載の地下シェルター。
扉によって密閉可能とする少なくとも1つの出入り口は、シェルタードック(2)内の床上に立設された防水フロントパネル(4)である扉が、シェルター本体(1)の壁の一面が開放されると共に、シェルター本体(1)を降下させたとき、出入り口内周に形成された収納空間(45)に嵌装される扉であるか、又は、壁の一部に開口を設けて出入り口とし、当該出入り口を覆うハッチである扉の何れかであることを特徴とする請求項1又は2の何れかに記載の地下シェルター。

図面の簡単な説明

0017

本発明の上方から見た平面模式図を示す。
図1のA−A線断面図であり、右に90度回転した図。
図1のB−B線断面図である。
本発明のシェルター本体の構造斜視図を示す。
本発明の横ぶれ防止部材の平面から見た概要(1)は横ぶれ防止部材がシェルター本体の外壁に設けられた図 (2)は、横ぶれ防止部材の(1)のC部の拡大図
本発明の別の実施例であり、シェルター本体が上昇時の縦断面図を示す。(1)は全体断面図を示す。(2)は、スタビライザーの(1)のD部の詳細断面図を示す。
本発明のシェルター本体の下降時の防水フロントパネルの概要図面図を示す。(1)は概要図を示す (2)は、(1)のE及びFの拡大図を示す。
本発明の防水フロントパネルの概要図を示す (1)正面図 (2)は(1)のC−C断面図を示す。
昇降駆動装置の平面図であり、ラックとピニオンを用いた実施例を示す。
昇降駆動装置の平面図であり、ワイヤーとモーターを用いた実施例を示す。
昇降駆動装置の平面図であり、油圧シリンダー装置を用いた実施例を示す。
シェルターレールの断面詳細図を示す。

実施例

0018

図1より、シェルター本体1は鋼製材料または樹脂鋼製材との複合材料により構成されている。地階に鉄筋コンクリートで造られたシェルタードック2の上方からシェルターレール3に沿って降下することにより、地下に設地されたシェルタードック2の内部に収納される。また、シェルターレール3は構造耐力を増加させるために、頭つなぎ7と幅止め6と一体化されている。昇降方法は、シェルター本体1の天井部分に設置された機械構造により駆動する。メインギアボックス9は、内部に電動モーター14と無励磁ブレーキ15と複数の歯車で構成されている。今回の実施例では駆動装置を天井部のみに装備したが、シェルター本体1のサイズや重量によっては床下面に装備したり、天井及び床面下の双方に装備することも想定している。

0019

基本的に、敷地内にシェルタードック1を埋設できる空間が必要である。もし、単独での設置ではなくて建築物内に設置する場合は、新築工事又は、増築工事が前提となる。シェルタードック2を設置するにあたって敷地の内部の地面に縦横の外周ともにシェルタードック1の外形寸法よりも2m程度大きい寸法で掘り下げる。深さは、シェルタードック1の深さよりも少し低めとなる約3m程度掘削を行う。事前調査の場合によっては、土留工事を行う必要となる場合がある。もし必要となれば、土留工事も同時に進める。土留工事としては、鋼製矢板鋼製腹起しを使用することが前提として考えられる。

0020

小型、中型掘削機を使用して所定の深さまで彫り上げる。掘削作業中は、掘削法面の挙動注意を払いながら作業を進める。特に1.5m以降の掘削深度には、注意を要する。掘削完了後は、エンジン式プレートにて転圧を行い、続いて砕石を敷きならす。砕石の材料は、再生骨材JIS規格RC25を使用する。砕石の敷均し後は、エンジンプレートにて転圧して、平坦化を図る。

0021

続いて、均しコンクリート44の打設を行う。厚さは5〜10cmとする。コンクリート材料は、普通ポルトランドセメントを使用する。工事日程の短縮が必要な場合は、早強コンクリートを使用して硬化時間の短縮を行う。コンクリートの圧縮強度は180kgf/cm2、スランプ値は12〜18cmとする。木コテ押えは、極力水平に仕上げる。工場製作でシェルター本体が単体の物は、そのまま据え付けを行う。

0022

シェルタードック2の設置について述べる。シェルタードック2が工場にて製造された物の場合は、機械クレーンによって吊り下げて均しコンクリート44の上に静かにおろす。分割で製造されたものの場合には、すべてのシェルタードック2の据え付け後に、一体化となり水密性を確保するために、現場打ち生コンクリートの打設を行う。生コンクリートは、普通ポルトランドセメント、高炉セメントを使用する。この時にシェルターレール3のベースプレート55部分を定着する為のアンカーセット56も同時に生コンクリート内へ打設する。

0023

また、要求されるシェルター本体1のサイズによってシェルタードック2のサイズも比例して大きくなる。そのような場合において、中型トラック大型トラックによっても運搬できないサイズのシェルタードック1となる場合は、現場に於いて生コンクリート打設によって構築する工法も考案した。シェルタードック2が、現場施工となる場合には、床、壁の部分ともに在来工法によって構築される。作業工程としては、鉄筋組立て、型枠組立て、生コンクリート打設、コンクリート養生、型枠解体とした作業工程の繰り返しにより壁の構築方法とした。なお、床盤施工に於いて雨水抜きのための水抜口58も設置する。コンクリート内に塩化ビニールパイプ内径50〜150mmの物を垂直方向でコンクリート製の床盤を貫通する長さで装備する。工場製作の場合は、同じサイズのものを工場製作中に設置する。鉄筋は、JIS規格D16を縦横150mmの間隔でダブル配筋とする。生コンクリートは、普通ポルトランドセメント、高炉セメント2種を使用する。コンクリートの強度は、18N/cm2以上のものを使用する。コンクリートの壁厚は、200〜300mmとする。

0024

図2より、今回の発明の中心となる部材は、シェルターレール3である。シェルタードック2の底面に垂直に配置された1本乃至複数本からなるシェルターレール3に沿ってシェルター本体1が昇降する。今回の実例は、重量鉄骨H鋼300を使用して、フランジ部分に鉄製ラック11をそれぞれ一組溶接する。このラック11に噛み合った歯車形状のピニオン10の一組が相互に挟み込んで回転することによって昇降する仕組みである。シェルターレール3の基礎部は、H鋼300に鉄板厚=15〜25mmの鋼製鉄板のベースプレート55が溶接されている。このベースプレート55は、シェルタードック2の床部分に埋られたアンカーセット56と共にステンレス製ナット又は、ダブルナットを用いて固定される。ボルト外径は、20〜50mmのものを複数使用する。また、頭つなぎ7と幅止め6と一体化することにより構造上の強度を確保する。頭つなぎ7と幅止め6も重量鉄骨H300を使用するか、それと同等の構造耐力を持った鋼製部材を使用する。また、構造上に於いて空間に余裕が存在する場合は、斜め材を取り付けてシェルターレール3の構造耐力を補強することも考案した。

0025

通常ハッチ17、脱出ハッチ21は外開きとした。ハッチを外開きにした理由は、寝たきり被介護者は自力でシェルター本体から脱出することは不可能なので、耐水性能を考慮するうえで外開きの方が有益と考えて外開きとした。脱出は両方とも耐水性能は、10〜30m耐水性能を有するものとした。自力脱出を前提とするならば、シェルタードック2の一部に脱出用の開口部と水密扉を設置して、そこからトンネル状の建築脱出通路54を経由して、地上までの脱出経路を確保する。なお、脱出通路に使われる素材としては、コンクリート製、鉄板製、合成樹脂などが使用するものとする。

0026

図3より、このシェルターの利用者は基本的には身体的弱者なので、自力で脱出することはほとんど考えられないので、ハッチの数を増やすことによって水密性が低下することを抑制する意味でも極力最少減とした。短期的な電力回復や、自家発電機による電動モーター14の動力供給による上昇行動による救出を前提として考えた。そのためには、酸素ボンベ、簡易トイレ給水タンクなどの生命維持装備をシェルター内に装備することとした。また、どうしても自力脱出を前提とするときは、シェルター本体に大きめの通常ハッチ17を取り付ける。

0027

シェルターの本体のサイズを幅=2.5m、高さ=2.5m、奥行=5.5mと特定して、この立方体表面積を求める。2.5m×2.5m×2枚=12.5m2 、2.5m×5.5m×4枚=55.0m2 となり12.5m2+55.0m2=67.5m2となる。外壁を10mmの鉄板で製造すると、67.5m2×0.010mm=0.675m3となる。鉄の比重に換算すると、0.675×7.8m3/ton=5.265tonとなる。今回のサイズを実施例とした理由は、普通自動車用のシェルターとしての汎用性も考慮に入れたからである。

0028

図4より、四角鋼管25による骨組みの内側に製作するシェルター本体1は基本的には、床、天井、壁の全ては鉄板で厚10mmのものを使用して、すべて密閉性を有して一体化した構造体とした。また、素材は鉄製、コンクリート製、化学繊維樹脂製又は、前記をふくめた複合製のものとした。シェルター本体1への日常出入りは、通常ハッチ17を使用して出入りをすることとした。通常ハッチ17は、扉ととも鉄製とした。扉と框の間には、止水ゴムを挟み水密性を確保する構造とした。脱出ハッチ21は、必要に応じてシェルター本体1に装備するものとする。通常ハッチ17は日本人成人の平均身長値を参考として、日常的に使用されることなので幅800mm、高さ1700mmの寸法であまり支障がないサイズとした。耐水強度も、東日本大震災からの実例を参考にして10〜30mの耐水性を有するものとした。

0029

また、ギアボックスなどを搭載する鉄骨の骨組みを計算する。四角鋼管25によってシェルター本体1を補強する。四角鋼管25は鉄製四角鋼管であり、断面寸法は100×100mm、厚み=6mmの材料である。力学的な負荷が多くかかる場所なので厚みを厚くしたものを使用する。使用材利用計算を行うと四角鋼管の全長は、5.5m×4本=22.0m、2.5m×16本=40.0mとなり、総合計は62.0mとなる。材料比重16.98kg/m×62.0m=1052kgとなる。

0030

よってシェルター本体1の駆動系装備を除く重量は、5.265ton+1.052ton=6.317tonとなる。駆動系装備を仮に1tonとすると、総重量は6.317ton+1.0ton=7.317tonとなる。
現在販売されているラック式エレベーターの電動モーターを参考にすると、三相200V交流式で駆動するものは、10KWで過不足なく作動できる。一般に市販されている昇降装置と比べて昇降速度は低速での昇降で十分と考えているので、比較的小さめの電動モーターで駆動できるように考案した。

0031

図5より、横ぶれ防止27について説明する。駆動装置がラックとピニオンの組み合わせ形式でない場合、昇降する際にシェルター本体1が横揺れをおこす。その場合に、横ぶれを防止するために考案した。シェルター本体の外壁の部分に構成の横ぶれ防止27を設地して、その三方向に金属製ステーイとしてキャスタースタンド41を取り付ける。そのキャスタースタンド41には、ベアリングを内蔵したキャスター42を取り付ける。キャスター42の素材は、ゴム又は、強化シリコン素材をしようする。市場に優れた素材が販売されていれば、積極的に利用するものとした。キャスタースタンド41もステンレス鋼を使用することとした。チタン製など経済的に安価で入手できて性能が高いものであれば、積極的に使用することとした。

0032

図6より、このシェルター本体1が地上階に外部からの直接の出入りが必要な場合に、外部に接する壁を開放した状態で使用できる型式のものも考案した。防水フロントパネル4は、シェルター本体1の外部開放側の壁である。一部が開放型のシェルター本体1を考案した理由は、自動車車庫としての利用を根拠とした。近年の電気自動車ハイブリッド自動車の普及速度を考えると我が国の自動車の多くは、大型電池を搭載した自動車に移行する可能性が大きいことを開発の根拠とした。また、病院検査室内に設置されている検査機器としてのCT,MRIなどの高額な機器水没してしまうと使用が不可能となるので、これらにも有効な効果が期待できる。

0033

また、もう一つの計画案では避難生活を助ける民間施設であるコンビニエンスストアー薬剤店、家電用品店などは、津波の被害を受けることなく販売目的商品を温存することが可能となる。また、平常時には、防犯機能を持った店舗となる。時計貴金属などの商品単価が高額な商品を取り扱う店舗において、日常的にシェルター本体1を降下させておくことで防犯効果が増加する。今回の発明は、用途は限りなく広がるものと考える。

0034

図6—1より、防水フロントパネル4はクサビ上の形状をしており、収納空間45に格納されることにより水密性を確保するように考案した。
防水フロントパネル4は、シェルタードック2の壁面にスタビライザー5を複数使用して定着されている。防水フロントパネル4は最初からシェルター本体1に一部分を内蔵され重複空間36を構成する。シェルター本体1が降下することにより随時に防水フロントパネル4は、収納空間45の中に格納され、格納される長さが順次増加していく構造とした。図6—2より、スタビライザー5は、強度を持った金属製であり、防水フロントパネル4とシェルタードック2の壁面にケミカルアンカー又は、全螺子ボルトによって固定されている。シェルタードック2に定着させる側の部位は、全螺子式になっていて前後に微調整が可能な構造となっている。また、防水フロントパネル4に定着させる側の部位は密閉式又は半密閉式油圧式ダンパーの構造となっている。

0035

図7—1より、収納が完了した状態に於いて、収納空間45の上方部には余裕空間36—1を確保することにより、シェルター本体1の重量により、より一層、防水フロントパネル4との噛み合わせを強固にするように考案した。防水フロントパネル4の下部には、収納空間45に格納されずに残る部位の残余空間36—2を装備した。

0036

図7—2より、フロントパネル上部ベース32、フロントパネル下部ベース31について説明する。両方ともに鋼製鉄板の15〜25mmのものを使用する。フロントパネル下部ベース31は、シェルタードック2の床部分にケミカルアンカーとステンレス製のボルト及びナットを使用して固定されている。この上にフロントパネル上部ベース32が複数の面打ちベアリング43を介して乗っている。面打ちベアリング43は、ステンレス製の球体を単体で構成しているベアリングである。防水フロントパネル4は、この面打ちベアリング43とスタビライザー5があることによって、シェルター本体1に内蔵されている収納空間45に密着することが出来る。

0037

図8—1より、防水フロントパネル4をシェルター本体1と密着させるシステムも考案した。ハンドル46を左右に回転させると回転軸47と同軸上に取り付けられた楕円盤48も回転する。楕円盤に固定された斜行プレート51が斜め上下に動くことにより、平行プレート50が上下に動き、最終的にV型形状をしたツメ53が回転軸を中心として左右に動くことにより、ツメ受け金物52との噛み合わせの開閉を行うことができる。今回の実施例では楕円形状としたが、半円形状のものでも取付けることが可能である。また、2枚の円形盤で中間にギアの噛み合わせを利用して、円起動運動上下運動に変換できるものも可能である。また、ハンドル46を始めとした部材は、ステンレス鋼又はメッキを施した鋼材とした。また、より一層密着度を高めるために、防水フロントパネル4とツメ52の裏側に水密パッキンを挟むことも考案した。水密パッキンの詳細な位置は、試作の段階で決定するものとした。

0038

図8—2より、フロントパネル上部ベース32が所定の動きができるもう一つの構造は、フロントパネル下部ベース31の端部に垂直方向に溶接されたアジャスター33とアジャスター33に全螺子の方法で装備されたアジャスターボルト34と少し離れて定着しているズレ止ボルト35によりことによる。フロントパネル上部ベース32は、アジャスターボルト34に拘束されているのでシェルタードック2の方向には動くことができない。また、スタビライザー5により反対方向に圧縮力を受ける。また、フロントパネル上部ベース32に開けられた移動空間32−1の間をズレ止ボルト35が左右に自由に動くことができる。

0039

図9より、ピニオン10は、プロペラシャフト18、ドライブシャフト19、短尺ドライブシャフト26を介してメインギアボックス9に繋がる。メインギアボックス9の内部は、複数の歯車を介して電動モーター14と無励磁ブレーキ15に繋がる。このメインギアボックス9内には、駆動ギア24を備えたものとした。電力供給停止の時に、重力での降下する場合には、無励磁ブレーキ15が付属していないと、急な加速度で降下してしまうからである。また、電動モーター14を装備した理由は、平常時の点検作業補修作業、電力を使用しての降昇を考慮して装備した。また、ギアの素材は、一般的に自動車製造に使用している汎用品を流用する。開放レバー16は、無励磁ブレーキ15によって電動モーター14の回転軸を挟み込んだ状態からブレーキパットを開放するための装置である。

0040

今回の実施例では、ラック11、ピニオン10、ドライブシャフト19、ギャーボックス9、電動モーター14は、シェルターレール3が4本に対しての装備とした。シェルター本体1が、非常に軽重量なものとして設計された場合は、シェルターレール3が1本で降下できるものとした。降下時の安定性を考えると、2本乃至4本を適用した方が安定性についてはより一層向上する。幅止め6は、シェルターレール3が地震の揺れによって所定の間隔が変形しないように間隔を確保ために設置した。材料は、重量鉄骨製の素材を使用することとした。

0041

図9より、昇降装置の説明を行う。メインギアボックス9に内蔵された電動モーター14が昇る際の動力源である。複数のギアを経由してプロペラシャフト18に動力伝達を行う。そして、分岐ギアボックス12に内蔵された駆動ギア24からクラウンギア22を経由してドライブシャフト19に伝達を行う。最終的には、駆動ギアボックス13に内蔵されている伝達ギア23に伝わり、直接的にピニオン10を駆動するものと、バックギアの働きを持ったもう一つの伝達ギア23によってピニオン10を駆動する。プロペラシャフト18、ドライブシャフト19の材質は、一般自動車製造に使用されているクロムモリブデン鋼又は、ニッケルクロムモリブデン鋼を使用する。

0042

ギアの比率は、電動モーター14に直接ついている駆動ギアを1.0とすると、伝達ギア23は10.0で、クラウンギア22は10.0で、ピニオン10は5.0と設定した。シェルター本体1の重量やシェルターレール3の本数または、電動モーター14の出力によってもこのギア比は、そのつど変更となる。最終的なギア比は、電源創出した状態で重力による落下の速度に合わせて決定する。

0043

ギャーボックス9は、内部に電動モーター14、無励磁ブレーキ15を内蔵することによって、平常時は電力によって昇降する。電力供給が停止した場合には、重力により降下するが着地前後の衝撃を吸収するために、無励磁ブレーキ15を装備した。ギャーボックス9に付いた開放レバー16を操作することにより、電力を使用しなくても地下へ降下することができる。地震発生時に於いて、停電でも地下へ降下して避難を完了することができる。ギャーボックス9には、付属の整流器によって交流100Vを直流の12V、24Vに変換して電磁石を作動させて、デスクからアーマーチュアを開放している。津波などによる停電が起きると、電磁石の働きがなくなり、ばねの力によってブレーキディスクがアーマーチュアによって挟まれることによってドライブシャフト19が静止する。

0044

図12より、ラックとピニオンについて説明をする。シェルターレール3は、今回の実施例では重量鉄骨H鋼400乃至600で構成されており、H鋼のウェッブ部分に溶接されたラック11にしたがってピニオン10の回転によって昇降する。ピニオン10は、ドライブシャフト19又は、短尺ドライブシャフト26により駆動力を与えられている。H鋼を使用せずに四角形鋼を使用する場合には、四側面の内で相対する2側面にラック11を溶接する。なお、シェルターレール3は、床部分に接合するために鋼製の鉄板で厚さは15〜30mmのベースプレート55が製作され、アンカーセット56を取り付けるために外径20〜50mmの穴が複数あけられている。また、アンカーセット56は鋼製で造られており、外径は20〜50mmのものを使用することにより床部分のコンクリートの内部に固定されている。ナット57は、アンカーセット56と共にベースプレート55を固定するために使用される。素材は、防錆処理された鋼製もしくは、ステンレス鋼とした。ナット57は、緩みを防止するためにダブルナットとした。
具体的な方式には、登山鉄道で使用されてきたリッゲンバッハ式、アプト式、シュトルプ式、ロッヒル式等を使用する。また、近年に於いて新規開発されたラックとピニオンのもので有益性のあるものであれば使用する。ラックとピニオンの詳細は、シェルター本体1の総重量と関係性が大きいので経済性を含めて、具体的な設計段階に於いて最も適合した方式を採用する。また、ラック11とピニオン10の歯車の数やモジュール詳細設計を行う段階で決定する。

0045

図10より、昇降装置については初めに考案したシェルターレール3に沿ってラック11、ピニオン10の構造で起動するもののほか、滑車28による構造も考案した。鋼製鉄板で造られたシェルター本体1の天井の上部に鉄製の滑車28を固定する。一方では、重量鉄骨でつくられた頭つなぎ7の上部にはメインギアボックス9と吊上げフック29を各々装備し、前記の2つを巻上げワイヤー30によって結合する。
滑車28を使用して降下する形式の場合は、シェルターレール3の内部には、ラックの代わりに横ぶれ防止27をつけることとした。シェルター本体1が、降下する時にシェルターレール3に沿って、降下するためのものを考案した。横ぶれ防止27は、鉄製材料を使用しシェルター本体1に溶接する。頭つなぎ7の上部には吊り上げフック29とメインギアボックス9を装備して連結ワイヤー30でつながれている。滑車28は、シェルター本体1が出来るだけ安定できるようにメインギアボックス29と吊り上げフック29との2点間の間隔を調整した位置に装備することした。

0046

図11より、油圧式ジャツキによる昇降方法も考案した、シェルタードック2の床盤に油圧ジャツキ37の本体は、ケミカルアンカーを使用して固定する。油圧ジャツキ37は、2段から6段式のものを使用する。油圧ジャツキ37の頭部は、シェルター本体1に装備された鋼製のジャツキブラケット39に固定される。ジャツキコントローラー38の中には、油圧ポンプ電動機、パワーユニット制御盤が内蔵されている。ジャツキコントローラー38から圧力配管40を経由して、油圧ジャツキ37へ圧縮されたオイルが送られて油圧ジャツキ37が拡張することにより、シェルター本体が上昇する。

0047

シェルター本体1が下降する場合は、ジャツキコントローラー38に開放操作をすることにより油圧ジャツキが収縮することにより、シェルター本体は、電力の供給を受けることなく降下することが出来る。ジャツキコントローラー38内蔵される電動機の能力は、30Kwのもので考案した。市販されている積載荷重トン油圧式エレベーターの多くは、電動機の能力は60kwで設計されている。つり合い重りを使用していないので電動機の高出力が要求されるが、上昇速度は通常のエレベーターリフトと比べて、低速でも構わないので汎用品の能力とした。

0048

今回発明したシェルターシステムは、自動車の駐車場と使用する以外は、シェルタードック2の上部に建築外壁8を施すことが望ましい。木造軽量鉄骨、重量鉄骨、鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリートのいずれでもかまわない。だだし、震災瓦礫に埋もれる可能性を回避するためには、重量鉄骨、鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリートで建築外壁8を構築することが望ましい。また、非常の脱出方法として建築脱出通路54も装備することがより救命確率を上昇させることができる。

0049

国内において生産を拡大した場合には、部品については、東地域の業者選定する予定である。国内需要を想定すると他の発明と異なり、復旧のために建物の内部改修工事を必然とされるので、地方の建築、建設業者への工事の発注量の増加として考えれば、内需拡大対策となる。また、昨今の海水面上昇による水害の大規模化に対して少なからず貢献でるのではないかと考える。なお、今回の発明のように小規模のシェルターは、21世紀以降の前世界に於いて多数の人命を救う手段と考える。

0050

1シェルター本体
2 シェルタードック
3 シェルターレール
4防水フロントパネル
5スタビライザー
6 幅止め
7頭つなぎ
8建築外壁
9メインギアボックス
10ピニオン
11 ラック
12分岐ギアボックス
13駆動ギアボックス
14電動モーター
15無励磁ブレーキ
16開放レバー
17 通常ハッチ
18プロペラシャフト
19ドライブシャフト
20衝撃吸収ダンパ
21脱出ハッチ
22クラウンギア
23伝達ギア
24駆動ギア
25四角鋼管
26短尺ドライブシャフト
27 横ぶれ防止
28滑車
29 吊り上げフック
30巻上げワイヤー
31 フロントパネル下部ベース
32 フロントパネル上部ベース
32−1移動空間
33アジャスター
34アジャスターボルト
35ズレ止ボルト
36重複空間
36−1余裕空間
36−2残余空間
37油圧ジャツキ
38 ジャツキコントローラー
39 ジャツキブラケット
40圧力配管
41キャスタースタンド
42キャスター
43面打ちベアリング
44 均しコンクリート
45収納空間
46ハンドル
47回転軸
48楕円盤
49補強盤
50 平行プレート
51斜行プレート
52ツメ受け金物
53 ツメ
54建築脱出通路
55ベースプレート
56アンカーセット
57ナット
58 水抜口

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