JP7321619B1 - 滑車昇降式シェルター扉 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な設備で容易に地上と地下シェルター間を往来できる滑車昇降式シェルター扉を提供する。【解決手段】シェルター扉１は、シェルター１００の天井１０１に設けられた開口部１１０を開閉するための扉本体１０、支柱１２を介して扉本体１０に接続する昇降台２０、滑車装置７０、滑車装置７０に接続する錘部Ｗ、錘部Ｗに接続する駆動部６０を備える。さらに、扉本体１０および昇降台２０の昇降方向Ｄ１への移動を誘導する誘導装置５０を備える。扉本体１０が開口部１１０を閉鎖している状態で、駆動部としてのウインチ６０を駆動して、錘部Ｗを床１０２から天井１０１の方向に移動させると、扉本体１０および昇降台２０は同期して天井１０１から床１０２の方向に向かって昇降方向Ｄ１に移動する。これにより、扉本体１０は開口部１１０を開閉する。昇降台２０と天井１０１がほぼ面一となったとき、扉本体１０および昇降台２０の上昇は制限される。【選択図】 図１

Description

本発明は、室内側に設けられる滑車装置によって開閉する滑車昇降式シェルター扉に関する。

地下シェルターは、本体が地下に埋設されることから、津波、火災などの自然災害に対して極めて安全に避難できる施設である。また、放射線遮蔽性能を容易に高めることが可能であることから、核シェルターとしての利用も期待できる。

しかし、地下シェルターの出入りは、重量のあるシェルター扉を開閉して、さらに昇降を伴うことが一般的である。重量のあるシェルター扉の開閉は、多大な労力を要すると考えられる。また、昇降は階段やタラップを利用するのが一般的であり、高齢者の方々や、歩行が不自由な方々には負担が大きなことも事実である。

特許文献１は、パンタグラフ式のリフトを利用して人や物資の安全かつ容易で迅速な避難移動を可能にした防災地下シェルターが提案されている。この地下シェルターは、地上面から掘り込まれた埋設ピット内に設置されるシェルタードッグユニットと、シェルタードッグユニット地上出入口と地下シェルタードッグ地下出入口との間にエレベーターがパンタグラフ式リフト機構で構成されるエレベーター、およびエレベーターを駆動させる蓄電バッテリーが設けられている。さらに、蓄電池の全電力消費時又は商用電源の停電時に手動でクランクを回して空気濾過システムを作動させるバックアップ装置が設けられている。

特許文献２は、上部が開放され、四方が壁から成る地下に埋設されたコンクリート製のシェルタードッグに連結した地下シェルターにおいて、シェルタードッグ内の内周寄りの床に固定された１本又は複数本のシェルターレールに沿って昇降駆動装置により上下移動ができる筐体を設けた地下シェルターが提案されている。

特開２０２０－９０８７６号公報 特開２０１４－１９８９８４号公報

しかしながら、特許文献１で提案されている発明は、地下シェルター内の地下空間に移動しようとすると、防水装甲ドアを開放してエレベーターに乗り込んだ後に、解放した防水装甲ドアを再び閉じてエレベーターで降下する手順を踏む必要がある。さらにエレベーターで降下した後に、中仕切りドアを開閉することを要する。上述のように、地上から地下空間への移動は多くの手順を踏む必要がある。また、防水装甲ドアは、爆風に伴う衝撃波・風圧・振動・放射線・爆弾の破片・ダスト・ガス・火災及び熱・電磁波・洪水に対し、内部を防護する性能を有するものであることから重量の重い扉であると考えられる。このような重量扉の開閉は、手足の不自由な方々にとっては大きな負担となる。特許文献２についは、シェルタードックそのものを昇降させる仕組みであることから、地下シェルターを構成するそれぞれの設備の大規模化は避けられない。

本発明は、これらの問題点に着目してなされたものであり、簡単な設備で容易に地上と地下シェルター間を往来できるリフトアップ式シェルター扉を提供するものである。

上記課題を解決するための発明は、滑車昇降式シェルター扉であって、シェルターの天井に設けられる開口部を開閉する扉本体と、シェルターの床に対向して設けられ、支柱を介して扉本体に接続する昇降台と、力の作用する方向を変換する滑車装置と、滑車装置に接続する錘部と、錘部に接続する駆動部とを備え、開口部を閉鎖した状態で、駆動部を駆動して、錘部を天井から床の方向に移動させたとき、扉本体および昇降台は同期して床から天井の方向に向かって昇降方向に移動して扉本体は開口部を開放し、開口部を開放した状態で 、駆動部を駆動して、錘部を床から天井の方向に移動させたとき、扉本体および昇降台は同期して天井から床の方向に向かって昇降方向に移動して扉本体は開口部を閉鎖する。

この構成よれば、扉本体の移動は滑車装置と錘部を利用して行われるので、錘部の重量を適切に設定することで、扉本体を昇降方向に移動させるときの駆動部の負荷の低減を図ることができる。

好ましくは、昇降台と前記天井との間の段差が解消されたとき、昇降台の床から天井に向かう昇降方向の移動を制限するストッパーをさらに備えることである。

この構成によれば、ストッパーによって、昇降台と前記天井との間の段差が解消されたとき、特段の操作を必要とすることなく昇降装置の床から天井に向かう昇降方向の移動が制限できるので、天井から昇降台へ、あるいは昇降台から天井への移動が容易になる。

好ましくは、扉本体および昇降台の昇降方向への移動を誘導する誘導装置をさらに備え、誘導装置は、昇降方向に延びるガイドレールと、昇降台に取り付けられるスライド部を有し、スライド部は、ガイドレールに嵌合した状態でスライドできることである。

この構成によれば扉本体および昇降台の昇降方向への移動を誘導する誘導装置をさらに備え、誘導装置は、昇降方向に延びるガイドレールと、昇降台に取り付けられるスライド部を有し、スライド部は、ガイドレールに嵌合した状態で昇降方向にスライドできるので、扉本体および昇降台の円滑な昇降が可能となる。また、昇降中の地震力などによる不意な外力がスライド部に負荷された場合でも、昇降台の昇降方向以外の不要な変位は抑制される。

好ましくは、滑車装置は、天井に取付けられた一対の天井第１シーブと、昇降台に取り付けられた一対の昇降台第１シーブと、滑車第１ワイヤーとを有し、錘部は、滑車第１ワイヤーのそれぞれの端部に接続する一対の錘を有し、駆動部は一対の錘のそれぞれに接続する一対の駆動源を有し、滑車第１ワイヤーは、一方の錘に接続し、一方の天井第１シーブを経由し、さらに一対の昇降台第１シーブを経由し、さらに他方の天井第１シーブを経由して他方の錘に接続することである。

この構成によれば、滑車装置はいわゆる動滑車であることから、扉本体等を昇降させるときの駆動部の駆動力の低減を図ることができる。また、錘を用いて扉本体等の重量のバランスを図ることで、駆動部の駆動力のさらなる低減を図ることができる。

好ましくは、対向して設けられる二組のトラス部材をさらに備え、扉本体、昇降台、支柱、およびトラス部材は協働してトラス構造を構成することである。

この構成によれば、扉本体、昇降台、支柱、およびトラス部材は協働してトラス構造を構成するので、昇降中の扉本体と昇降台の相対変位を抑制することができる。

好ましくは、滑車装置は、トラス構造の下端交差部に取り付けられた昇降台第２シーブと、天井に取り付けられた天井第２シーブと、滑車第２ワイヤーとを有し、滑車第２ワイヤーの一端は天井に接続し、昇降台第２シーブ、前記天井第２シーブを経由して他端は前記錘部に接続することである。

この構成によれば、滑車装置はいわゆる動滑車であることから、扉本体等を昇降させるときの駆動部の駆動力の低減を図ることができる。また、錘を用いて扉本体等の重量のバランスを図ることで、駆動部の駆動力のさらなる低減を図ることができる。

上述の扉本体は、コンクリート製、鉄筋コンクリート製、およびコンクリートと鋼の合成構造より成る一群から選択された一つとなる重量扉である。

扉本体を、コンクリート製、鉄筋コンクリート製、およびコンクリートと鋼の合成構造より成る一群から選択された一つとなる重量扉とすることで、その重量効果によって意図しない不用意な開閉を防止できる。さらに、扉本体の強度を容易に高めることができるとともに、高い放射線遮蔽性能を容易に具備できる。

本実施形態１における扉本体が開口部を開放する状態の正面断面図である。 同、開口部を閉鎖する状態の正面断面図である。 滑車装置の平面配置図である。 誘導装置の部分断面図である。 本実施形態２における扉本体が開口部を開放する状態の正面断面図である。 誘導装置の変形例の部分断面図である。

以下、図１～３を参照して本発明の滑車昇降式シェルター扉１（以後、シェルター扉１と記す。）の実施形態１を詳述する。

図１、２に示す通り、シェルター扉１は、シェルター１００の天井１０１に設けられた開口部１１０を開閉するための扉本体１０、支柱１２を介して扉本体１０に接続する昇降台２０、力の作用する方向を変換する滑車装置７０、滑車装置７０に接続する錘部Ｗ、錘部Ｗに接続するウインチ６０（駆動部、駆動源）を備えている。さらに、扉本体１０および昇降台２０の昇降方向Ｄ１への移動を誘導する誘導装置５０を備えている。シェルター１００は一部または全部が地下１２０に設けられている、いわゆる地下シェルターである。

扉本体１０が上限位置で開口部１１０を開放している状態で（図１参照）、ウインチ６０を駆動して、錘部Ｗを床１０２から天井１０１の方向に移動させると、扉本体１０および昇降台２０は同期して天井１０１から床１０２の方向に向かって昇降方向Ｄ１に沿って下降移動する。これにより、扉本体１０は下限位置に到達して開口部１１０を閉鎖する（図２参照）。また、扉本体１０が下限位置で開口部１１０を閉鎖している状態で、ウインチ６０を駆動して、錘部Ｗを天井１０１から床１０２の方向に移動させると、扉本体１０および昇降台２０は同期して床１０２から天井１０１の方向に向かって昇降方向Ｄ１に沿って上限位置まで上昇移動する。これにより、扉本体１０は開口部１１０を開放する。閉扉時の下限位置で昇降台２０の上面と天井１０１の上面とがほぼ面一となったとき、すなわち、閉扉時に昇降台２０と天井１０１との間の段差が解消されたとき、扉本体１０および昇降台２０の下降移動は制限される。ここで、「ほぼ面一」とは、当該技術分野における社会通念上の段差も含み、例えば０～１０ｍｍ程度の範囲内での段差を含み、段差の全くないフラットな面一も含む概念とする。また、バリアーフリーなどを考慮しない場合には、「ほぼ面一」に限らず、大なり小なりの段差があってもよい（以下同じ）。

扉本体１０は、平面視矩形の平板であり、外縁上端部は突出して階段形状をなしている。また、突出した部分の下面に、突出下面１１が設けられている。一方で、開口部１１０は外縁下端部が突出して、扉本体１０の外縁上端部に対応する形状となる階段形状をなしている。また、また突出した部分の上面に、突出上面１１１が設けられている。突出上面１１１と突出下面１１が接触することで、扉本体１０の下降移動は下限位置で制限されて、開口部１１０は扉本体１０によって閉鎖される。突出下面１１と突出上面１１１との間に生じる隙間の水密性能を向上させるために、突出下面１１、あるいは突出上面１１１のいずれかにパッキン等（図示略）をシール部材として装着することが好ましい。

扉本体１０と天井１０１は、厚さがほぼ同じであり、開口部１１０が扉本体１０によって閉鎖されたとき、天井１０１の上面と扉本体１０の上面は、ほぼ面一となっている。

扉本体１０は、鉄筋コンクリート製を例示するが、これに限るものではない。コンクリート製、鋼製、コンクリートと鋼板の構成構造のいずれかであってもよい。扉本体１０の厚さとしては、２０ｃｍ～４０ｃｍであることが好ましい。より好ましくは３０ｃｍ～４０ｃｍである。これにより所定の放射線遮蔽性能を具備できる。

昇降台２０は、平面視矩形の平板であり、支柱１２を介して扉本体１０と接続している。支柱１２は昇降台２０の四隅に設けられて、昇降方向Ｄ１に延びており、扉本体１０の四隅に接続している。列状に並ぶ支柱１２と支柱１２との間に、手摺１３が設けられている。手摺１３は、昇降時における昇降台２０からの落下防止を目的としたものである。

昇降台２０の外縁端部に、渡り板２１の一側端部が枢支部（図示略）により回動可能に接続している。昇降台２０が上昇して、天井１０１の上面とほぼ面一となったとき、すなわち昇降台２０と天井１０１の段差が解消されたとき、渡り板２１を天井１０１の方向に回動することで、渡り板２１を昇降台２０と天井１０１との間に架け渡すことができる（図１に実線と一点鎖線で示す渡り板２１参照）。これにより、昇降台２０と天井１０１との間に生じる隙間を塞ぐことができて、天井１０１から昇降台２０へ、あるいは昇降台２０から天井１０１への円滑な移動が可能となる。

滑車装置７０は、一対の天井第１シーブ７１ａ、７１ｂ、および一対の昇降台第１シーブ７２ａ、７２ｂを有している。図３に示す通り、一対の天井第１シーブ７１ａ、７１ｂの各外輪、および一対の昇降台第１シーブ７２ａ、７２ｂの各外輪は、天井１０１に対して垂直であって扉本体１０の短手方向Ｅの両端の中心を通過する仮想平面Ｓ上に配置されている。

一対の天井第１シーブ７１ａ、７１ｂは、開口部１１０を挟んで天井１０１の下面に取り付けられている。また、一対の昇降台第１シーブ７２ａ、７２ｂは、昇降台２０の下面で長手方向のそれぞれの端部の下面に取り付けられている。すなわち、平面視で一対の天井第１シーブ７１ａ、７１ｂは、一対の昇降台第１シーブ７２ａ、７２ｂを挟んだ状態になっている。

一対の天井第１シーブ７１ａ、７１ｂと一対の昇降台第１シーブ７２ａ、７２ｂとの間に第１滑車ワイヤー７５が架け渡されている。具体的には第１滑車ワイヤー７５は、天井第１シーブ７１ａ、７１ｂの上端部に接しており、昇降台第１シーブ７２ａ、７２ｂの下端部に接している。これにより、一対の天井第１シーブ７１ａ、７１ｂ、一対の昇降台第１シーブ７２ａ、７２ｂ、および第１滑車ワイヤー７５で動滑車を構成し、第１滑車ワイヤー７５の各端部を天井１０１から床１０２に向かって移動させることで扉本体１０、昇降台２０は同期して床１０２から天井１０１に向かって昇降方向Ｄ１に沿って上昇移動する。

錘部Ｗは一対の錘Ｗａ、Ｗｂを有しており、それぞれの錘Ｗａ、Ｗｂは、第１滑車ワイヤー７５のそれぞれの端部に接続している。錘部Ｗは、昇降構造部ＬＳが上昇（床１０２から天井１０１に向かって昇降方向Ｄ１に移動）するときに要する、昇降構造部ＬＳへの上昇付勢力を低減するためのものである。すなわち、各シーブ（７１ａ、７１ｂ、７２ａ、７２ｂ）が図１のように配置された状態で、錘部Ｗの重量が、昇降構造部ＬＳの重量の５０％を超えるときは、錘部Ｗに特段の負荷をかけなくても、昇降構造部ＬＳは上昇する。錘部Ｗの重量は、錘部Ｗに負荷をかけない状態で、昇降構造部ＬＳが昇降方向Ｄ１に上昇しない重量に設定することが好ましい。すなわち、昇降構造部ＬＳの重量の５０％の重量を超えないことが好ましい。より好ましくは、昇降構造部ＬＳの重量の４０％～４５％である。なお、昇降構造部ＬＳとは、扉本体１０と同期して上昇・下降する構造の部分である。具体的には、扉本体１０、支柱１２、昇降台２０、一対の昇降台第１シーブ７２ａ、７２ｂ等で構成されている。

図示左右に配置された一対のウインチ６０のそれぞれは、一対の錘Ｗａ、Ｗｂのそれぞれに接続している。ウインチ６０を駆動してワイヤー６１を巻き上げることで、昇降構造部ＬＳは昇降方向Ｄ１に沿って上昇し、ワイヤー６１を巻き戻すことで昇降構造部ＬＳは自重も働いて昇降方向Ｄ１に沿って下降する。一対のウインチ６０は同時に駆動してもよいし、一方のウインチ６０を最初に駆動した後に、時間差をもって他方のウインチ６０を駆動してもよい。

扉本体１０が開口部１１０を開放して上限位置に達したとき、あるいは開口部１１０を閉鎖して下限位置に達したとき、ウインチ６０の駆動を停止する近接センサやリミットスイッチを備えることが好ましい。

前述の誘導装置５０は、昇降構造部ＬＳを昇降方向Ｄ１に円滑に昇降さるための装置であり、４本のガイドレール５１と、４本のガイドレール５１に沿ってスライド可能に接続するスライド部２２を有している。ガイドレール５１は、ガイド凹部２５に嵌合されて昇降方向Ｄ１に沿って延びるガイド凸部５５を有する部材であり、ガイドレール５１の一端は天井１０１に、他端は床１０２にそれぞれ固定されている。

スライド部２２は、昇降台２０の四隅下端部から床１０２の方向に向かって延びる部材であり、図４に示す通り、ガイド凸部５５を覆う状態でガイドレール５１に沿ってスライド可能に嵌め込まれるガイド凹部２５を有している。ガイド凹部２５がガイド凸部５５に嵌め込まれることで、仮に昇降台２０の昇降途中に、スライド部２２に不測の外力が負荷されたときでも、スライド部２２の昇降方向Ｄ１以外の不要な移動は制限される。

ガイドレール５１の上端部にストッパー５８が装着されている。扉本体１０が上限位置に達したとき、スライド部２２がストッパー５８に当接する。この時、昇降台２０は天井１０１とほぼ面一となる高さから上方の上限位置に離れ、スライド部２２の上昇変位は制限される。なお、ストッパー５８とスライド部２２との間に、圧縮コイルスプリングやゴム部材などの緩衝材を設けストッパー５８に対するスライド部２２のあたりを緩和させることが好ましい。

図５、６を参照して、シェルター扉１の実施形態２について詳述する。実施形態１と実施形態２は共通する構成が含まれることから、主に異なる構成について説明する。また、実施形態１と同様の構成については同じ符号を付し、異なる構成については２００番台の符号を付す。

実施形態２は、昇降台２０と扉本体１０の一体化を図るために、二組のトラス構造２８０が対向して設けられている。トラス構造２８０はトラス部材２８１、昇降台２０、扉本体１０、および支柱１２で構成されている。トラス部材２８１は、垂直材２８２と斜材２８３を有している。垂直材２８２の下端部と斜材２８３の下端部が交差する交差部に昇降台第２シーブ２７２が取付けられている。

滑車装置２３０は、天井第２シーブ２７１、昇降台第２シーブ２７２、および滑車第２ワイヤー２７５を有している。天井１０１に天井第２シーブ２７１が取付けられている。昇降台第２シーブ２７２と天井第２シーブ２７１は滑車第２ワイヤー２７５を介して接続している。滑車第２ワイヤー２７５の一端は天井１０１の下面に固定され、中間部が昇降台第２シーブ２７２の下端部および、天井第２シーブ２７１の上端部を経由して下端が錘部Ｗに接続している。なお、上述の一端、中間部および下端といった呼称は、滑車第２ワイヤー２７５に帰属するものである。

実施形態１と同様な機能を有する誘導装置２５０は、図６に示す構成となっている。ガイドレール２５１は、円筒を用いており、スライド部２２２はガイドレールの外周部に環状に設けられる円環を用いている。さらに、スライド部２２２は、ベアリング等（図示略）を介してガイドレール２５１に接続する構造としてもよい。

錘部Ｗは、ウインチ６０を駆動してワイヤー２６１を巻き取り、巻き戻しすることで、昇降方向Ｄ１に昇降する。具体的には、ワイヤー２６１を巻き取ることで錘部Ｗは降下し、同時に昇降構造部ＬＳ２００は上昇する。ワイヤー２６１を巻き戻すことで、錘部Ｗは上昇し、同時に昇降構造部ＬＳ２００は自重の作用も働いて降下する。本実施形態２では、天井第２シーブ２７１と昇降台第２シーブ２７２の２台の滑車を設けたことから、昇降構造部ＬＳ２００の昇降高さは、ワイヤー２６１の巻き取り・巻き戻し長さの二分の一となるが、昇降構造部ＬＳ２００へ加えるウインチ６０の駆動力は半分で済む（ただし、仕事量としては変わらない）。

本実施形態は例示であり、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で改変できることは勿論である。例えば、駆動部や駆動源としては、ウインチ６０の替わりに油圧ジャッキ等を用いてもよい。

本発明に係るリフトアップ式昇降装置は、歩行が困難で車椅子での移動を余儀なくされる方々も、容易に、しかも短時間にシェルターに避難できることから産業用の利用可能性は大である。

１ ：シェルター扉
１０ ：扉本体
１２ ：支柱
２０ ：昇降台
２２、２２２ ：スライド部
３０、２３０ ：滑車装置
５０、２５１ ：誘導装置
５１、２５１ ：ガイドレール
５８ ：ストッパー
６０ ：ウインチ（駆動部、駆動源）
７１ａ、７１ｂ ：天井第１シーブ
７２ａ、７２ｂ ：昇降台第１シーブ
７５ ：滑車第１ワイヤー
１００ ：シェルター
１０１ ：天井
１０２ ：床
１１０ ：開口部
２７１ ：天井第２シーブ
２７２ ：昇降台第２シーブ
２７５ ：滑車第２ワイヤー
ＴＳ２００ ：トラス構造
Ｄ１ ：昇降方向

Claims (7)

1. シェルターの天井に設けられる開口部を開閉する扉本体と、
   前記シェルターの床に対向して設けられ、支柱を介して前記扉本体に接続する昇降台と、
   力の作用する方向を変換する滑車装置と、
   前記滑車装置に接続する錘部と、
   前記錘部に接続する駆動部と、を備え、
   前記開口部を閉鎖した状態で、前記駆動部を駆動して、前記錘部を前記天井から前記床の方向に移動させたとき、前記扉本体および前記昇降台は同期して前記床から前記天井の方向に向かって昇降方向に移動して前記扉本体は前記開口部を開放し、
   前記開口部を開放した状態で、前記駆動部を駆動して、前記錘部を前記床から前記天井の方向に移動させたとき、前記扉本体および前記昇降台は同期して前記天井から前記床の方向に向かって昇降方向に移動して前記扉本体は前記開口部を閉鎖する滑車昇降式シェルター扉。
2. 前記昇降台と前記天井との間の段差が解消されたとき、前記昇降台の前記床から前記天井に向かう昇降方向の移動を制限するストッパーをさらに備える請求項１に記載の滑車昇降式シェルター扉。
3. 前記扉本体および前記昇降台の昇降方向への移動を誘導する誘導装置をさらに備え、
   前記誘導装置は、昇降方向に延びるガイドレールと、前記昇降台に取り付けられるスライド部を有し、
   前記スライド部は、前記ガイドレールに嵌合した状態で昇降方向にスライドできる請求項１に記載の滑車昇降式シェルター扉。
4. 前記滑車装置は、前記天井に取付けられた一対の天井第１シーブと、前記昇降台に取り付けられた一対の昇降台第１シーブと、滑車第１ワイヤーとを有し、
   前記錘部は、前記滑車第１ワイヤーのそれぞれの端部に接続する一対の錘を有し、
   前記駆動部は一対の前記錘のそれぞれに接続する一対の駆動源を有し、
   前記滑車第１ワイヤーは、一方の前記錘に接続し、一方の前記天井第１シーブを経由し、さらに一対の前記昇降台第１シーブを経由し、さらに他方の前記天井第１シーブを経由して他方の前記錘に接続する請求項１に記載の滑車昇降式シェルター扉。
5. 対向して設けられる二組のトラス部材をさらに備え、
   前記扉本体、前記昇降台、前記支柱、および前記トラス部材は協働してトラス構造を構成する請求項１に記載の滑車昇降式シェルター扉。
6. 前記滑車装置は、前記トラス構造の下端交差部に取り付けられた昇降台第２シーブと、前記天井に取り付けられた天井第２シーブと、滑車第２ワイヤーとを有し、
   前記滑車第２ワイヤーの一端は前記天井に接続し、前記昇降台第２シーブ、前記天井第２シーブを経由して他端は前記錘部に接続する請求項５に記載の滑車昇降式シェルター扉。
7. 前記扉本体は、コンクリート製、鉄筋コンクリート製、およびコンクリートと鋼の合成構造より成る一群から選択された一つとなる重量扉である請求項１～６のいずれか１項に記載の滑車昇降式シェルター扉。

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