JP2005511214A - 可変速救命装置 - Google Patents

Abstract

可変速救命装置は、シェルと、ドラムと、命綱と、抵抗ホイールハブモータとを備える。命綱の一端は、シェルに配置されたドラムに固定され、巻き付けられる。抵抗ホイールハブモータは、ドラムに配置されるとともに、ホイールハブと、可変速制動アセンブリと、変速装置と、回転子とを備え、主軸によってシェル中に支持される。ホイールハブは、ドラムに固定的に連結され、可変速制動装置によって速度上昇を制動した後、回転子を駆動し、回転子の回路が、外部接続線を介して単方向・ブレークオーバ・ダイオードにリンクする。本発明は、安全で、信頼性の高い、簡単に用い得る可変速救命装置を提供する。

Description

本発明は、火災や地震時に自分自身の身を守るために、又は、高層建築物に取り残された人々を救助するために用いられる救命装置に関する。

自然災害、特に火災や地震は、人間に多大な損害をもたらす。高層建築物で発生する災害の場合、一般市民用の救命装置には、それらの特別な用途、使用環境、及び有効保存期間のために、より高い適用可能性や安全性が必要である。しかしながら、高層建築物に用いる従来の救命装置は、不合理な構造であるため、救助隊員が、火災時の高層建築物に取り残された人々を適時に救出するのは困難である。従来の救命装置は、以下の不利な点を有する。

１．一般的に、摩擦ブレーキを利用しているため、耐用年数が短く、また、信頼性が低い。その結果、普通の人が自分自身の身を守るために使用するよりもむしろ熟練した消防士が使用するのに適している。

２．これらの装置は、下降速度の調整が不可能である。体重が増すにつれて速度が増す。その結果、火を通り抜けたり、子供を救出したりするには、不利である。また、必要に応じて、空中で停止できない。

３．歯車と該歯車に配置された命綱との間に生じる抵抗によって人体の下降速度が減速される。命綱は、撚り合わせ線で覆われたスチール製であるため、命綱は、耐火性がなく、また、火を通り抜ける時に安全でない。

４．命綱が、歯車の間や命綱の間を動く場合に磨耗が生じ、磨耗した命綱は、破損し易く、また、抵抗力が低下することによって、下降速度が速くなり、安全性が低下する。
５．定期的な保守及び修理が必要であり、常時用いることが不可能である。

６．使用高さが制限される（一般的に１００ｍ未満）。
７．使用時、２つの命綱が相対的に動き、従って、使用者が怪我をし易い。
８．本体が命綱から分離しているため、用いるのが不便である。

従って、本発明の目的は、従来技術の上記欠点を克服する可変速救命装置であって、安全で、信頼性が高く、用いるのが便利な可変速救命装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に基づく可変速救命装置は、シェルと、シェル内に配置されたドラムと、ドラムに巻き付けられ一端がドラムに固定された命綱とを備える。ドラムに配置される抵抗ホイールハブモータが、ホイールハブと、可変速制動アセンブリと、回転子とを備えるとともに、主軸によってシェル内に支持される。ホイールハブは、ドラムに固定的に連結され、可変速制動アセンブリを介して速度上昇を制動した後、回転子を駆動する。単方向ダイオード（Ｄ）が、回転子の回路において直列に接続される。

負荷抵抗は、回転子の回路に直列に接続される。
負荷抵抗の２つの端部は、可変速スイッチと並列に接続される。
負荷抵抗は、可変抵抗である。

電圧を変更するための複数の単方向ダイオード（Ｄ１〜Ｄｎ）は、回転子の回路に直列に接続される。
単方向ダイオード（Ｄ１〜Ｄｎ）の２つの端部は、可変速スイッチと並列に接続されて、直列に接続された単方向ダイオードの数を変更する。

可変速制動アセンブリには、ホイールハブに固定的に連結された可変速軸受と、可変速軸受によって駆動される制動軸受と、制動軸受によって駆動される偏心軸と、が含まれる。偏心軸は、回転子を駆動する。

更に、本可変速救命装置には、主軸に固定された背面カバーと、回転軸受を介して可変速軸受と偏心軸との間に配置された支持軸と、背面カバー及び支持軸に固定的に連結された固定子と、が含まれる。

本可変速救命装置は、命綱引き戻し孔と、大歯車と、小歯車とが含まれる命綱引き戻しアセンブリを更に備える。シェルに配置された命綱引き戻し孔は、軸受を介して大歯車と連結され、大歯車は、主軸上に配置された小歯車を駆動する。

本可変速救命装置は、シェルに配置されたロック孔と、手動回転ロックピンと、自動遠心力ロックピンと、バネと、ドラム内の側面に固定された中空ロックブロックとを含む保安ロックアセンブリを更に備える。バネの一端は、ドラムに固定的に連結され、その他端は、ロックブロック内に配置された自動遠心力ロックピンと連結される。また、手動ロックピンは、必要に応じて、ロック孔に沿って中空ロックブロックに挿入され得る。

上記技術的解決策による本発明の有利な効果は、以下の通りである。
１．制動の方法は、科学的で、新規性があり、初めてのものである。本発明の救命装置は、位置エネルギーを機械エネルギー及び電磁エネルギーに変換し得る。電圧を変更するための一組の単方向ダイオード及び／又は電流を変更するための負荷抵抗は、下降速度を調整できるように、抵抗ホイールハブモータの回転子の回路に接続される。下降中、救命装置は、位置エネルギを機械エネルギ及び電磁エネルギに変換し、次に、機械エネルギが、モータの回転子を駆動して回転させることによって、電流が生じる。帯電した回転子が磁界中で回転すると、抵抗力が生じる。ホイールハブに加わる力が大きいほど、その回転速度は速くなり、また、回転子によって生じる抵抗力は大きくなる。従って、ホイールハブに加わる外力と、回転子によって生じる抵抗力とが平衡状態になり、それによって、制動が実現し、また、ホイールハブが一定速度で回転できる。

２．モータブレーキの使用は、先進技術であり、また、モータブレーキを用いることにより、救命装置に使用される従来の摩擦ブレーキと比較して、安全性と信頼性を高めることができる。

３．救命装置は、電力よりもむしろ体重を動力として用いる。使用者は、所定の安全速度（０．３〜１．５ｍ／ｓ）で着地し、そして災害現場を離れることができる。
４．電流を変更するための負荷抵抗値及び電圧を変更するための単方向ダイオードの数は、下降速度を切り換え得るように、調整可能である。負荷抵抗Ｒの値が大きいほど、下降速度は速い。逆に、負荷抵抗Ｒの値が小さいほど、下降速度は遅い。接続される単方向ダイオードの数が多いほど、下降速度は速い。反対に、接続される単方向ダイオードの数が少ないほど、下降速度は遅い。専門家は、可変速スイッチをより高速に切り換え調整して安全に火を通り抜けることができ、それによって、下降時間が短縮される。また必要に
応じて、専門家は、保安ロックアセンブリによって空中で停止し得る。

５．機械エネルギを電気エネルギに変換することによって、従来の救命装置に存在する命綱に対する歯車の突き出しにより生じる安全性と信頼性の低下という欠点が、克服される。

６．命綱は、ステンレス鋼製であり、従って、耐火性が高く、また、どのような方向でも繰り返し使用され得る。
７．使用前に救命装置を保守する必要はなく、また、救命装置は雨中又は水中の環境下で使用され得る。

８．本発明の試作品を製作した。その各技術指標は、安全保障部の国家消防装置監督・検査局によって検査され、品質基準の要求事項に達するか又はそれらを凌ぐものであった。

９．自動遠心力ロックピン技術によって、下降速度が安全領域を超える場合、救命装置は、制動をかけて、使用者の安全を保証する。
従って、本発明は、簡易な、洗練され、安全で、信頼性が高く、利便性の高い可変速救命装置を提供する。

図１乃至図３ａを参照すると、本発明に基づく可変速救命装置は、シェル２と、シェル２に配置されたドラム７と、命綱１２と、ドラム７に配置された抵抗ホイールハブモータと、命綱引き戻しアセンブリと、保安ロックアセンブリとを備える。シェル２は、最上部に吊り下げユニット１を、また、最下部に孔１３を有する。命綱１２は、ドラム７の周囲に巻き付けられ、その一端がドラム７に固定されている。命綱の他端は、孔１３を通ってリング１６に連結する。抵抗ホイールハブモータは、主軸６によってシェル２内に支持される。命綱引き戻しアセンブリは、命綱引き戻し孔３と、大歯車４と、小歯車５とを備える。シェル２に配置された命綱引き戻し孔３は、軸受を介して大歯車４と連結される。大歯車４は、主軸に配置された小歯車５を駆動する。保安ロックアセンブリは、シェル２に配置されたロック孔１０と、手動回転ロックピン９と、自動遠心力ロックピン２４と、バネ８と、ドラムの側面に固定された中空ロックブロック１１を備える。手動ロックピン９は、ロック孔１０に沿って中空ロックブロック１１に挿入される。バネ８の一端は、ドラム７に固定的に連結され、その他端は、ロックブロック１１内に配置された自動遠心力ロックピン２４に連結される。ホイールハブ３８が、ある速度で回転すると、自動遠心力ロックピン２４は、遠心力によりロックブロック１１から離れ、主軸６と固定的に連結されたシェル２をロックする。従って、ホイールハブ３８の回転が停止されることによって制動の目的を達成し得る。

図２に示すように、抵抗ホイールハブモータは、ハブカバー２９，３２と、ホイールハブ３８と、背面カバー３１と、回転子２１と、固定子１８と、可変速制動アセンブリと、支持軸３９と、整流ブラシ３５と、外部リード線１７と、単方向ダイオードＶＤと、外部負荷抵抗Ｒを備える。可変速制動アセンブリは、可変速軸受１９と、制動軸受２６と、偏心軸２２とを備える。ホイールハブ３８は、ドラム７に固定的に連結され、かつ、ネジ３０によってハブカバーにも固定的に連結される。ハブカバー２９，３２は、軸受２３，３３を介して主軸６上に支持される。背面カバー３１は、主軸６にリベット留めされる。軸受３４及び回転可能な偏心軸２２は、主軸６上に搭載される。整流ブラシ３５は、ネジによって背面カバー３１に連結される。支持軸３９は、偏心軸２２に圧入された軸受２５に固定される。固定子１８は、ネジ２０及びネジ３６によって、それぞれ支持軸３９及び背面カバー３１と固定的に連結される。可変速軸受１９は、ネジ２７によって、ハブカバー
２９と固定的に連結される。軸受２８及び制動軸受２６は、可変速軸受１９と支持軸３９との間、並びに可変速軸受１９と偏心軸２２との間にそれぞれ配置される。回転子２１は、ネジ山によって偏心軸２２と連結される。回転子２１の巻き線は、整流ブラシ３５、外部リード線１７、単方向ダイオードＶＤ、及び外部負荷抵抗Ｒと共に回転子の回路を形成する。外部負荷抵抗Ｒの２つの端部は、可変速スイッチ１５（Ｋ）と接続される。外部負荷抵抗Ｒ及び可変速スイッチ１５の双方は、速度調整器のスリーブ１４に配置される。

抵抗ホイールハブモータは、以下の様に動作する。ホイールハブ３８は、外力により回転する。その回転速度が、可変速軸受１９によって増大した後、制動軸受２６及び偏心軸２２によって駆動される回転子２１は、固定子１８の磁界中の磁力線を高速で切る。従って、電流が、整流ブラシ３５、外部リード線１７、及び外部負荷抵抗Ｒによって形成された回転子の回路に生じる。帯電した回転子２１は、磁界中で回転し、従って、抵抗力を生じる。最後に、ホイールハブ３８に加わる外力と回転子２１によって生じる抵抗力との間、及び制動軸受２６と偏心軸２２の間に生じる抵抗力との間で平衡が達成されると、ホイールハブ３８は、一定速度で回転する。負荷抵抗Ｒの値を調整することによって、回転子の回路の電流値を変更することができ、それによって、磁界中での回転子の抵抗力を変え得る。従って、回転子の回転速度が変更され、よって、ホイールハブの回転速度が変わり、命綱の下降速度が制御される。

ホイールハブに加わる力が大きいほど、その回転速度は速く、また、制動軸受と偏心軸との間に生じる抵抗力が大きい。一方、回転子の回転速度が速いほど、回転子の回路の電流は大きく、かつ回転子が磁力線を切ることにより生じる抵抗力が大きい。最後に、ホイールハブに加わる外力と、回転子によって生じる抵抗力との間、及び偏心軸２２に加わる抵抗力との間に平衡が達成される。このプロセス中、負荷抵抗Ｒは、電気エネルギの一部を放散熱エネルギに変換する。

負荷抵抗Ｒの値が大きいほど、下降速度は速い。反対に、負荷抵抗Ｒの値が小さいほど、下降速度は遅い。可変速スイッチ１５が閉じると、負荷抵抗Ｒは、作用しない。この時、回転子コイルの内部抵抗ｒのみが、回転子回路において作用する。その結果、回転子の回路の電流は、最大となり、磁力線を切ることにより生じる抵抗力は、最大となり、また、下降速度は、最も遅くなる。

必要に応じて、負荷抵抗Ｒ及び可変速スイッチ１５は、摺動抵抗等の可変抵抗と置き換え得るが、この可変抵抗は、連続的に調整可能であり、回転子の回路における負荷抵抗の値を容易に変更し得る。その結果、回転子の回転速度を調整して、命綱の下降速度を制御し得る。

図３ｂに示すように、抵抗ホイールハブモータにある回転子の回路における電流を調整するための他の回路図を提供する。負荷抵抗Ｒは、複数の単方向ダイオード（Ｄ１〜Ｄｎ）で置き換える。接続される単方向ダイオードの数は、可変速スイッチ１５を制御することによって変更し得る。従って、異なる数の単方向ダイオードに対して異なる電圧降下が生じ、回転子の回路における電流値が変化する。従って、これに伴って、磁力線を切ることにより生じる抵抗力が変化し、それによって命綱の下降速度が調整される。接続される単方向ダイオードの数が多いほど、下降速度は速い。反対に、接続される単方向ダイオードの数が少ないほど、下降速度は遅い。

本発明の可変速救命装置は、通常、非常時に建築物の窓に固定したり、一時的に吊り下げたり、また、高所の踊り場に固定して用いられ得る。これらの使用方法は、それぞれ以下の通りである。

非常時に窓に固定する場合、その使用方法は、
１）災害が起こった時、窓を開け、片持ち梁に救命装置を固定し、救命装置の保安ロックをロックすることと、
２）窓の外に片持ち梁を延ばすことと、
３）アームピットの下に安全ベルトを置き、救命装置のリングに安全ベルトの安全フックを掛けることと、
４）安全ベルトを握り、窓の外に出て、救命装置の下に身体を置くことと、
５）保安ロックを解除し、地面に安全に着地することと（救命装置を専門家が用いる場合、専門家は、速度は地面からの距離が４ｍの時に遅くなるという条件で、下降速度を調整することによって、より速い速度で火を通り抜けたり下降したりできる）、
６）下降中、身体の回転を防止するために、手又は足が建築物の壁に接触できるようにすることと、
７）専門家が保安ロックを用い、空中で停止する必要がある場合、速度を減速し、次に保安ロックを解除することと、
が含まれる。

一人が装置で着地した後、階上の人々は、その命綱及び安全ベルトをロッカーによって回収し、他の人が用い得る。このようにして、多くの人々が救出され得る。
専門家がこの装置を用いる場合、最初に装置をロックし、次に、地面から４ｍ離れたところに到達した時に、速度を減速できるように、彼ら自身を逆に吊り下げる必要がある。

装置を一時的に吊り下げる場合、装置は、上述したように、窓又はバルコニー付近にある建築物の安定した部分（例えば、配管、及びドアや窓の枠）に固定され、上述したように、安全ベルトに連結して、壁に沿って動作する必要がある。

装置を高所の踊り場に固定する場合、踊り場に固定リングを取り付ける必要がある。非常時、救命装置は、固定リングに連結され、下降領域に障害物が無いことを確認した後、上述のように動作する。

更に、可変速軸受、制動軸受、及び偏心軸を含む上記実施形態の可変速制動アセンブリは、クラッチ、シフトギア等、他の変速装置に置き換えて、下降速度を制御し得る。

本発明による可変速救命装置の実施形態の構造を示す概略図。 図１の可変速救命装置の抵抗ホイールハブモータを示す概略断面図。 図２の抵抗ホイールハブモータの回転子回路を示す回路図。 図２の抵抗ホイールハブモータの回転子回路を示す他の回路図。

Claims (10)

1. 可変速救命装置であって、
   シェルと、
   前記シェル内に配置されたドラムと、
   前記ドラムの周囲に巻き付けられ、一端を前記ドラムに固定された命綱とを備え、
   前記ドラムに配置された抵抗ホイールハブモータが、ホイールハブと、可変速制動アセンブリと、回転子とを有し、かつ主軸によって前記シェル中に支持され、前記ホイールハブは、前記ドラムに固定的に連結されるとともに、前記可変速制動アセンブリを介して前記回転子を駆動し、単方向ダイオードが、前記回転子の回路に直列に接続されている可変速救命装置。
2. 請求項１に記載の可変速救命装置であって、負荷抵抗が、前記回転子の回路に直列に接続されている可変速救命装置。
3. 請求項２に記載の可変速救命装置であって、前記負荷抵抗の２つの端部は、可変速スイッチと並列に接続する可変速救命装置。
4. 請求項３に記載の可変速救命装置であって、前記負荷抵抗は、可変抵抗である可変速救命装置。
5. 請求項１に記載の可変速救命装置であって、
   電圧を変更するための複数の単方向ダイオード（Ｄ１〜Ｄｎ）が、前記回転子の回路に直列に接続されている可変速救命装置。
6. 請求項５に記載の可変速救命装置であって、
   前記単方向ダイオード（Ｄ１〜Ｄｎ）の２つの端部は、可変速スイッチと並列に接続されて、直列に接続した前記単方向ダイオードの数を変更する可変速救命装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の可変速救命装置であって、
   前記可変速制動アセンブリは、可変速軸受と、前記可変速軸受によって駆動される制動軸受と、前記制動軸受によって駆動される偏心軸とを備え、前記ホイールハブは、前記可変速軸受に固定的に連結され、前記偏心軸は、前記回転子を駆動する可変速救命装置。
8. 請求項７に記載の可変速救命装置であって、
   前記主軸に固定された背面カバーと、前記可変速軸受と前記偏心軸との間に配置された支持軸と、前記背面カバーと前記支持軸に固定的に連結された固定子とを更に備える可変速救命装置。
9. 請求項１乃至６の何れか１項に記載の可変速救命装置であって、
   命綱引き戻し孔と、大歯車と、小歯車とを含む命綱引き戻しアセンブリを更に備え、前記シェルに配置された前記命綱引き戻し孔は、軸受を介して前記大歯車と連結され、前記大歯車は、前記主軸に配置された前記小歯車を駆動する可変速救命装置。
10. 請求項１乃至６の何れか１項に記載の可変速救命装置であって、
    前記シェルに配置されたロック孔と、手動回転ロックピンと、自動遠心力ロックピンと、バネと、前記ドラム内の側面に固定された中空ロックブロックとを含む保安ロックアセンブリを更に備え、前記バネの一端は、前記ドラムに固定的に連結され、その他端は、前記ロックブロック内に配置された前記自動遠心力ロックピンと連結され、前記手動ロックピンは、前記ロック孔に沿って前記中空ロックブロックに挿入され得る可変速救命装置。

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