JP6432025B2 - 免震体験装置及びこの装置の利用方法 - Google Patents

Description

本発明は、免震体験装置に関し、特に免震機能の有無による揺れの影響を対比できる免震体験装置に関する。

従来、免震体験装置は、電動モータあるいは内燃機関で駆動する起震装置と、免震機構を備えた小部屋とから構成されていた。起震装置や小部屋といった構成要素の重量や必要とするスペースを考慮すると、体験者がその個人宅や公民館で免震体験をしてもらうには大袈裟な準備と広すぎるスペースを要する装置もしくはシステムであった。そのため、住宅展示場など比較的大規模な施設において、免震体験のイベントが開催されているのが通常であった。
このような大袈裟なシステムを設営するための工数も多大になるため、免震機構を備えた小部屋と起震装置を予め組み込んだ、免震体験用の大型トレーラを構築して、免震体験のイベント会場に乗り付け、電源等を確保して、そのまま免震体験ができるようにする方式も提案されているが、個人宅や公民館で実施するに十分なほどに手軽でコンパクトなシステムとは言えなかった。

また、起震装置の回転運動をクランク等を介して体験用小部屋へ伝達するため、予め設定した一定振幅の往復運動による震動しか再現することができなかった。そのため、単調な揺れの繰り返しによる地震に対する免震体験となり、迫真性に乏しい問題もあった。

特許文献1には、実際の地震動の再現性に優れ、手間をかけずに容易に設置することが可能な免震体験装置が提案されている。
ここでは、従来のクランク機構によって体験者が乗る可動台を稼働する方式を廃して、電動モータの駆動により回転する回転軸により可動台を回転させる起振機構で水平面上を円運動して揺動するように構成されているため、従来のクランク機構と比較し、電動モータの駆動力を効率的に伝達して可動台を揺動させることができる。これにより、電動モータの負荷を低減することができ、所定の地震動に精度よく相当させて可動台を揺動させることが可能になる。

しかしながら、電動モータは従来技術と同様に必須であり、十分に手軽でコンパクトな免震体験装置もしくはシステムと言えるものではなかった。
可動台を円軌道で揺動させるとしても、単調な揺れの繰り返しという印象を払拭するほどの迫真性を実現するとまでは言えるものではなかった。
さらには、従来のシステムによる免震体験では、免震機構を動作させていない状態と免震機構を動作させている状態とを時間的に前後して体験してもらう方式であったため、比較効果が明瞭とまでは言えなかった。

特開２００８−２５６８９１号公報

本願発明の課題は、手動で動作する手軽でコンパクトな免震体験装置を提供することである。また、同時に免震機能無しの状態と免震機能有りの状態とを比較して、免震機能の有無による違いをより明瞭に観察できる免震体験装置とすることも課題となる。さらには、手動動作を担当するオペレーターが容易に所望の振幅や振幅パターンの震動を再現し、迫真性を向上させた装置とすることを課題とする。

本発明の第1の観点の発明では、体験者を収容して、横揺れ地震を模した震動の再現をし、この再現震動に対する免震効果を観察するための免震体験装置であって、
ａ）上記再現震動の横揺れ方向に敷設された第1レールを有するベースと、
ｂ）上記第１レール上に往復運動自在に載せられ、上記横揺れ方向に敷設された第２レールを有する震動台と、
ｃ）上記第２レール上を往復運動自在に載せられた免震台と、
ｄ）一端が上記ベースに設けられた梃子支点において上記横揺れ方向に回転自在に支持され、
中間に上記震動台との連結部を設け、
他端に対するオペレーターの往復操作に応じた梃子作用により上記震動台に力を印加する操作アームと、
ｅ）上記ベースにおける上記震動台の初期位置からの上記震動台の移動距離を横揺れ幅として示す揺れ幅表示手段と、
ｆ）上記震動台の上面に固定設置された第１体験者収容手段と、
ｇ）上記免震台の上面に設置された第２体験者収容手段と、
から構成される免震体験装置が提供される。

ここで、上記震動台と上記免震台との間に上記横揺れ方向に伸縮自在に繋がれ、上記操作アームに印加される力がないとき上記免震台を上記震動台上における初期載置位置へ復元させるように構成された弾性体を含むとしてもよい。

上記振れ幅表示手段は、上記ベースに設けられた揺れ幅の目盛りと、上記震動台の揺れと連動して移動する指針とから構成され、上記往復操作を行うオペレーターの視野に設けられることにより、所望の再現に必要な振幅に再現中の振幅を近づける支援を行うとしてもよい。
例えば、ベースの上面でオペレーターの視線を震動台が遮らないような位置に目盛りを表記して、目盛り上を往復する震動台に震動台の揺れと連動するように設置した指針とから構成する。指針は静止した初期状態で振幅０を指すように調整する。
ここで、オペレーターが目盛り上を往復する指針が指す値を目安に操作アームに印加する力を加減できる。これが、再現したい地震の振幅に再現中の振幅を近づける支援の効果である。

本発明の第２の観点の発明では、上記免震体験装置の利用方法であって、
上記第1体験者収容手段と上記第２体験者収容手段との両方に体験者を収容し動作させることにより、同時に免震機能無しの体験者と免震機能有りの体験者とを観察するステップを含むことを特徴とする免震体験装置利用方法が提供される。

実施例1に係る免震体験装置と操作するオペレーターのイメージを示した正面図である。 図２は、実施例1に係る免震体験装置を示した平面図である。 図３は、図２のＡ―Ａ’線を含む垂直面で切った免震体験装置の断面を矢印方向に見た断面図である。 図４は、図３の断面に示された各構成要素の操作アーム１０１１の往復操作による動作を示す連続図である。 図５は、ベース単体の平面図である。 図６は、ベース単体の底面図である。 図７は、震動台の平面図である。 図８は、震動台の底面図である。 図９は、免震台の底面図である。 図１０は、オペレーターによる免震体験装置をセットアップする手順を示したフローチャートである。 図１１は、オペレーターによる免震体験を実演する動作を示したフローチャートである。

以下に示す実施例は、本願発明の好適な実施の例を示したものであり、これに限定して本願発明が解釈されるものではない。

図１は、実施例1に係る免震体験装置と操作するオペレーターのイメージを示した正面図である。
地面１０００、ベース１００１、固定足１００２、第１レール１００３、震動台１００４、第1車輪１００５、第２レール１００６、免震台１００７、第２車輪１００８、第１体験者収容部１００９、第２体験者収容部１０１０、操作アーム１０１１、連結部材１０１２、連結固定部１０１３そして震動を実演する操作を担当するオペレーター１０１４という大まかな構成である。

ベース１００１は、固定足１００２によって地面１０００に固定設置される。
第１レール１００３は、後の平面図で説明するように、ベース上面に再現する震動の方向に平行に設置される。
震動台１００４は、図示されない３つの車輪を含む合計６つの第１車輪１００５によって往復自在に第１レールに乗せられる。
第２レール１００６と第２車輪１００８とは、震動台１００４に起こされた再現震動を免震台１００７に伝えない免震機能を模する。
震動台と免震台との間には、第１バネ１０１６と第２バネ１０１７とが接続されており、免震台を初期位置に戻るように弱いテンションが掛けられている。

免震機能とは、水平方向に柔軟に変位可能なアイソレータを設置することで、地面の動きに追随しない機能をいう。アイソレータとしては、金属板とゴムを交互に重ねた積層ゴムタイプ、ボールスライドレールタイプなどがある。
ここでは、第２レールと第２車輪とによって、ボールスレイドレール方式の免震機能を再現している。

第１体験者収容部１００９は、震動台１００４に取付金具１０１５によって固定される。第１体験者は、再現震動の影響を直接受けるため震動台から投げ出される恐れがあるため、安全上の理由で固定する。
第２体験者収容部１０１０は、免震台１００７に乗せる。免震台は再現震動の影響が遮断されるため、固定は不要である。
操作アーム１０１１は、後で説明するベースに設けられたアーム端支持部を梃子支点として、オペレーター１０１４がアーム端支持部と反対側のアーム端周辺を往復操作することにより、梃子作用により連結部材を介して水平方向の力を震動台に印加する。連結部材１０１２は、連結固定部１０１３において震動台１００４にビス止めされる。
このようにオペレーターの操作の力を梃子作用により増大させて震動台に印加する構成を採用するため、モータ等の重量があって、大きなスペースを取る構成要素を不要とするため手軽で、コンパクトな免震体験装置とすることができる。

図２は、実施例1に係る免震体験装置を示した平面図である。
ベース１００１、震動台１００４、免震台１００７、第１体験者収容部１００９、第２体験者収容部１０１０、操作アーム１０１１、連結部材１０１２、連結固定部１０１３については、図１と同じ番号を付してある。
中間支持部収納孔２００１が連結部材１０１２に設けられ、この中間支持部収納孔に操作アーム１０１１が上下動自在に貫通した中間支持部２００４が中間支え軸２００５によって、アーム操作の方向に回転自在に組み込まれている。そのためアーム操作の梃子作用によって垂直成分を含む力が加わっても、連結部材に水平方向以外の応力が掛からずに、スムーズにアーム操作による力を連結部の横揺れに変換することができる。
揺れ幅目盛り２００２がベースに設けられ、震動台の端部２００３が指す目盛り値によって再現震動の振幅をオペレーターが視認することができる。
ここでは、震動台の端部２００３の位置で揺れ幅目盛りの値を視認する構成を採用しているが、震動台に指針を設けてベース上の揺れ幅目盛りを指し示す方式や震動台の移動に連動する指針を有する表示器をオペレーターが視認できる位置に設ける方式など適宜変更されうる。

図３は、図２のＡ―Ａ’線を含む垂直面で切った免震体験装置の断面を矢印方向に見た断面図である。
ベース１００１、震動台１００４、免震台１００７、第１体験者収容部１００９、第２体験者収容部１０１０、操作アーム１０１１そして連結部材１０１２については、図１と同じ番号を付してある。
また、中間支持部収納孔２００１、中間支持部２００４そして中間支え軸２００５は、図２と同一の番号を付してある。
ベースに設けたアーム端支持部３００２を収容する支持部収納溝３００１が設けられれいる。支持部収納溝の内部にアーム端支持部３００２が、支持部収納溝の内壁に固定された支え軸３００３を介して、操作アームの回転に連動して回転自在に軸支されている。このアーム端支持部には、操作アームの一端が差し込まれており、操作アーム１０１１の他端における操作が形成する往復運動の梃子支点となって、操作アーム中間の連結部材１０１２から印加する力を増大させる。

図４は、図３の断面に示された各構成要素の操作アーム１０１１の往復操作による動作を示す連続図である。
４００１は免震体験開始前の初期位置の様子、４００２はオペレーターが押す操作をしたときの様子そして４００３はオペレーター自身の側に引く操作した時の様子である。
ここで矢印４００４は、オペレーターによる操作アームを押す操作の動きを示すイメージである。同様に矢印４００５は、オペレーターによる操作アームを引く操作の動きを示すイメージである。

中間支持部収納孔２００１には、操作アーム１０１１を上下動自在に差し込んだ中間支持部が軸支されており、操作アームの操作に沿って回転自在である。これにより、梃子支点となるアーム端支持部を中心とする操作アームの円軌道の往復運動による上下の応力を連結部材１０１２から逃がし、連結部材の垂直方向の高さを一定に保つことができる。このような動作により、操作アームの円軌道の往復運動を震動台１００４の水平方向の震動に変換する。
また、アーム端支持部３００２も、操作アーム１０１１の端を後で説明する差し込み溝に差し込んだだけであり、操作アームに係る可動部の組み立てを大変容易にして、免震体験装置の移動に伴う組み立てを手軽なものとしている。
さらには、アーム端支持部は操作アームの往復動作に連動して、自在に回転するので、操作アームの往復運動によるアーム端のガタツキを回避し、差し込み溝から操作アームが抜けるなどのトラブルを回避し、オペレーターの震動再現操作を容易にする。

図５は、ベース単体の平面図である。図１〜３において既に記載した構成要素については、同一の番号を付してある。
ベース１００１の上面には、再現震動の方向に第１レール５００１が平行に敷設されている。
支持部収納溝３００１は、アーム端支持部３００２を収容する空間を形成する。アーム端支持部３００２は、差し込み溝５００２を有しており、この差し込み溝に操作アームの端を差し込んで動作させる。
操作アームの往復動作に応じて、支え軸を中心にアーム端支持部３００２が回転するので、操作アームが差し込み溝からは容易には外れない機構となっている。

図６は、ベース単体の底面図である。図１〜３において既に記載した構成要素については、同一の番号を付してある。
ベース１００１の底面には４つの固定足１００２が設けられている。固定足は、免震体験装置の移動や設置を手軽にするために、ねじ込み方式で着脱自在に固定される。ねじ込み量を調整することで、傾きを調整することもできる。

図７は、震動台の平面図である。図１において既に記載した構成要素については、同一の番号を付してある。
初期位置設定用フック７００１は、後で説明する初期位置回帰のための第１バネと第２バネを接続する機構である。
震動台１００４には、再現震動の方向に第２レール１００６が平行に敷設されている。第２レールは、図７には図示されない第２車輪１００８と対になって、非常にコンパクトで手軽に組み立てられる、免震機能の再現機構を構成する。

図８は、震動台の底面図である。図１において既に記載した構成要素については、同一の番号を付してある。
免震台１００４の底面には、第１レールに乗り、震動台を支持する６つの第１車輪１００５が設置されている。

図９は、免震台の底面図である。図１において既に記載した構成要素については、同一の番号を付してある。
免震台１００７の底面には、第２レールに乗り、震動台を支持する４つの第２車輪１００８が設置されている。第１リング９００１を一端に備える第１バネ１０１６は、他端を免震台端９００２に繋がれている。さらに、第２リング９００４を一端に備える第２バネ１０１７が、他端を免震台端９００５に繋がれている。
そして、第１リングと第２リングとは、免震台上で、震動台の上面に設けた初期位置設定用フック７００１に接続され、２つのバネの引きが釣り合う位置で静止し、免震台の初期位置となる。

図１０は、オペレーターによる免震体験装置をセットアップする手順を示したフローチャートである。
ベース組み立てステップ１０００１において、オペレーターが固定足をベースに組み込む。
ベース固定ステップ１０００２において、オペレーターが組み立てたベースを免震体験の会場の適切な位置に配置する。この際、固定足の高さ調整を行い、免震体験の作動時にガタツキが無いようにする。
震動台セットステップ１０００３において、オペレーターは、震動台の第１車輪がベースの第１レールにかみ合うように載せて、震動台が初期位置に静止するようにセットする。
操作アームセットステップ１０００４において、オペレーターは、操作アームを連結部の中間支持部に貫通させ、操作アームの一端をアーム端支持部の差し込み溝に差し込む。
免震台セットステップ１０００５において、オペレーターは、免震台の第２車輪が震動台の第２レールにかみ合うように載せる。
バネ連結ステップ１００６において、オペレーターは、第1バネと第2バネのそれぞれのリングを初期位置設定用フックに接続する。
第１体験者収容部セットステップ１００７において、オペレーターは、第１体験者収容部である椅子を震動台上で、免震体験作動時においても免震台と干渉しない位置に固定する。固定方法としては、Ｌ字の固定金具によるビス止めを採用する。
第２体験者収容部セットステップ１００８において、オペレーターは、第２体験者収容部である椅子を免震台上に置く。

以上が、免震装置のセットアップ手順である。固定や連結のために一部ビス止めすることを除いて、工具なしで組み立てることができるので、組み立ても大袈裟にならなず、手軽に組み立てられる装置となっている。
また、モータ等の動力が不要であるため、取扱いに注意を要する燃料、配線を有する電源等の配慮がいらず、この点でも大袈裟にならず手軽である。

図１１は、オペレーターによる免震体験を実演する動作を示したフローチャートである。
体験者乗り込みステップ１１００１ステップにおいて、組み立てが完了した免震体験装置の第１及び第２の体験者収納部である椅子に第１及び第２の体験者が乗り込む。
操作開始ステップ１１００２において、オペレーターは体験者及び観察者に対して、これから再現する地震強度を伝え、震度６で１０ｃｍを目安に、震度５で１ｃｍを目安に、震度４で数ミリを目安に揺れ幅目盛りの目標を視認する。
震動調整ステップ１１００３において、オペレーターは再現する地震強度の目安となる目盛りの値に操作アームに対する往復操作を調整しつつ、印加する力に強弱のパターンを加えて迫真性を演出する。
観察・体験ステップ１１００４において、第１の体験者は、免震機能のない揺れを体験しつつ、隣で同じ揺れに対して免震機能の恩恵を受けている第２の体験者を観察することができる。逆に、免震機能の恩恵を受けている第２の体験者は、免震機能のない揺れを体験している第１の体験者を観察することができる。さらには、免震機能体験の見学者は、同時に同じ揺れに対して、免震機能の有無による被る揺れの違いを比較観察することにより、免震機能の効果を明瞭に認識することができる。

免震機能を備えた住宅等の建物を施工、販売する建設業界及び住宅販売業界において、免震機能の紹介や営業に利用可能である。さらには、住民に地震に備えることの必要性を紹介する啓蒙活動を必要としている地方自治体などの公共部門においても利用可能である。

１００１ ベース
１００３ 第１レール
１００４ 震動台
１００５ 第1車輪
１００６ 第２レール
１００７ 免震台
１００８ 第２車輪
１００９ 第１体験者収容部
１０１０ 第２体験者収容部
１０１１ 操作アーム
１０１２ 連結部材１０１２

Claims (4)

1. 体験者を収容して、横揺れ地震を模した震動の再現をし、この再現震動に対する免震効果を観察するための免震体験装置であって、
   ａ）前記再現震動の横揺れ方向に敷設された第1レールを有するベースと、
   ｂ）前記第１レール上に往復運動自在に載せられ、前記横揺れ方向に敷設された第２レールを有する震動台と、
   ｃ）前記第２レール上を往復運動自在に載せられた免震台と、
   ｄ）一端が前記ベースに設けられた梃子支点において前記横揺れ方向に回転自在に支持され、
   中間に前記震動台との連結部を設け、
   他端に対するオペレーターの往復操作に応じた梃子作用により前記震動台に力を印加する操作アームと、
   ｅ）前記ベースにおける前記震動台の初期位置からの前記震動台の移動距離を横揺れ幅として示す揺れ幅表示手段と、
   ｆ）前記震動台の上面に固定設置された第１体験者収容手段と、
   ｇ）前記免震台の上面に設置された第２体験者収容手段と、
   から構成される免震体験装置。
2. 前記震動台と前記ベースとの間に前記横揺れ方向に伸縮自在に繋がれ、前記操作アームに印加される力がないとき前記免震台を前記震動台上における初期載置位置へ復元させるように構成された弾性体を含みことを特徴とする請求項１に記載の免震体験装置。
3. 前記振れ幅表示手段は、前記ベースに設けられた揺れ幅の目盛りと、前記震動台の揺れと連動して移動する指針とから構成され、前記往復操作を行うオペレーターの視野に設けられることにより、所望の再現に必要な振幅に再現中の振幅を近づける支援を行うことを特徴とする請求項1又は２に記載の免震体験装置。
4. 請求項１に記載の免震体験装置の利用方法であって、
   前記第1体験者収容手段と前記第２体験者収容手段との両方に体験者を収容し動作させることにより、同時に免震機能無しの体験者と免震機能有りの体験者とを観察するステップを含むことを特徴とする免震体験装置利用方法。
   
   

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