JP2005068755A - シャッター装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 シャッターカーテンの閉じ移動時に蓄圧される戻しばねの戻しばね力による巻取体回りのトルクを、シャッターカーテンを開き移動させるために必要なシャッターカーテン開き移動トルクと容易に対応させることができるシャッター装置を提供すること。
【解決手段】 シャッターカーテン１の開閉移動時にこのカーテン１を繰り出し、巻き取るための巻取体４は、回転しない中心軸２０と、中心軸２０を中心に回転可能な複数のホイール部材２１を連結バー２２で連結した回転体２３とからなり、シャッターカーテン１の上端部は回転体２３に結合され、戻しばねは、外端部３０Ａが回転体２３と一体に回転する駆動部材３１に係止され、内端部３０Ｂが中心軸２０と一体化されている不動部材３３に係止されたぜんまいばね３０となっている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、巻取体による巻き取り、繰り出しによってシャッターカーテンの上下方向の開閉移動がなされるシャッター装置に係り、特に、シャッターカーテンの繰り出し時に戻しばねに戻しばね力が蓄圧され、この蓄圧された戻しばね力がシャッターカーテンの巻き取り時に巻取体の回転付勢力として利用されるシャッター装置に関する。

巻取体による巻き取り、繰り出しによってシャッターカーテンの上下方向への開閉移動がなされるシャッター装置には、巻取体に戻しコイルばねが配設され、この戻しコイルばねが、シャッターカーテンの下方への繰り出しのために巻取体が回転したときに蓄圧され、この蓄圧された戻しばね力が、シャッターカーテンを上方へ巻き上げるときの巻取体の回転付勢力として利用されるようになっている戻しコイルばね付きのシャッター装置がある（例えば、下記の特許文献１）。

また、下記の特許文献２に開示されている戻しコイルばねの付きシャッター装置では、２個のコイルばねがばねジョイントを介して直列に連結され、シャッターカーテンを開き移動させるための巻取体による所定の巻き取り途中までは、これらのコイルばねの両方の戻しばね力が回転付勢力として利用されてシャッターカーテンの巻き上げがなされるが、巻き取り途中において、ばねジョイントと、巻取体と一体に回転するストッパ部材とが係合することにより、これらのばねジョイントとストッパ部材との相対回転が阻止され、これにより、２個のコイルばねのうちの１個のコイルばねの戻しばね力がシャッターカーテンの巻き上げのための回転付勢力として利用されなくなり、この結果、上記所定の巻き取り途中より以後は、シャッターカーテンを上昇させるための付勢力が小さくなってシャッターカーテンは全開位置に達するようになっている。
特開平１１−２６７９３５号（段落番号００３４、図２） 特開平５−９３４８７号（要約、段落番号００１２，００１８〜００２３、図１、図４）

シャッターカーテンの上下方向の開閉移動が巻取体による巻き取り、繰り出しによってなされるシャッター装置では、シャッターカーテンを上向きに開き移動させるために必要なシャッターカーテン開き移動トルクの大きさは、巻取体から繰り出されているシャッターカーテンの自重による巻取体回りの自重トルクと、これ以外のトルクとの合計、例えば、シャッターカーテンを開き移動させるときに生ずるガイドレールとシャッターカーテンとの摩擦力等の抵抗力による巻取体回りの抵抗トルクとの合計となる。これらのトルクのうち、自重トルクは、巻取体から繰り出されているシャッターカーテンの自重と、巻取体の中心からこの自重が作用している位置までの水平距離との積算値となり、これらの自重と水平距離の両方は巻取体からのシャッターカーテンの繰り出し量と関係している。このようなことから、上記シャッターカーテン開き移動トルクは、一般的には、巻取体の回転数に対して直線的に変化せず、曲線的に変化するものとなっている。

しかし、従来のシャッター装置において、シャッターカーテンの閉じ移動時に蓄圧された戻しばね力がシャッターカーテンの開き移動時に巻取体の回転付勢力として利用されるようになっている戻しばねは、コイルばねとなっており、このコイルばねの戻しばね力は、巻取体の回転数に対して直線的に変化するものとなっているため、この戻しばね力による巻取体回りのトルクは、巻取体の回転数に対して直線的に変化することになる。

このため、従来の戻しコイルばね付きのシャッター装置によると、たとえ、２個のコイルばねを直列に連結しても、シャッターカーテンの閉じ移動時に蓄圧されるコイルばねの戻しばね力による巻取体回りのトルクを、上述のように巻取体の回転数に対して曲線的に変化するものとなっているシャッターカーテン開き移動トルクと対応させることが難しい。

本発明は、渦巻きばねのばね定数は一定ではなく、そのばね力は非線形の特性を有していることに本発明者が着目してなされたものである。
本発明の目的は、シャッターカーテンの閉じ移動時に蓄圧される戻しばねの戻しばね力による巻取体回りのトルクを、シャッターカーテンを開き移動させるために必要なシャッターカーテン開き移動トルクと容易に対応させることができるようになるシャッター装置を提供するところにある。

本発明に係るシャッター装置は、上下方向へ開閉移動可能となったシャッターカーテンと、このシャッターカーテンの開閉移動のため前記シャッターカーテンを巻き取り、繰り出す回転を行う巻取体と、前記シャッターカーテンの下方への繰り出し時における前記巻取体の回転によって戻しばね力が蓄圧され、この蓄圧された戻しばね力が前記シャッターカーテンの巻き取り時の前記巻取体の回転付勢力として利用される戻しばねと、を有しているシャッター装置において、この戻しばねが、一端から他端に向かって渦巻き状に巻回している渦巻きばねとなっていることを特徴とするものである。

一端から他端に向かって渦巻き状に巻回している渦巻きばねでは、一端が外径側の端部となっていて他端が内径側の端部となっており、これらの端部の間は円周方向に巻回しながら半径方向へ延伸している。このような巻回状態となっている渦巻きばねでは、同じ半径で巻回しながら軸方向へ延伸しているコイルばねと異なり、ばね定数が一定となっておらず、蓄圧された戻しばね力は非線形の特性を有することになる。

このため、シャッターカーテンの閉じ移動時の渦巻きばねに戻しばね力を蓄圧し、この戻しばね力をシャッターカーテンの開き移動時における巻取体の回転付勢力として利用している本発明によると、渦巻きばねの戻しばね力による巻取体回りのトルクを、シャッターカーテンを開き移動させるために必要なトルクであって、巻取体の回転数に対して曲線的に変化するものとなっているシャッターカーテン開き移動トルクと容易に対応させることができる。

これにより、渦巻きばねの戻しばね力による巻取体回りのトルクと、シャッターカーテン開き移動トルクとの差を小さくでき、シャッターカーテンを容易に開き移動させることができる。また、シャッターカーテンの全開位置から全閉位置までの開閉移動領域の全体又は略全体について、渦巻きばねの戻しばね力による巻取体回りのトルクと、シャッターカーテン開き移動トルクとの差を小さくすることも可能となり、これにより、シャッターカーテンの容易な開き移動を、シャッターカーテンの開閉移動領域の全体又は略全体について達成することも可能となる。

本発明において、シャッターカーテン開き移動トルクの特性に応じて、渦巻きばねの巻き締め初期から巻き締め終期までのうちの任意な範囲を利用することができる。すなわち、渦巻きばねの巻き締め初期から巻き締め終期までの全体範囲を利用してもよく、巻き締め初期を含む初期範囲と巻き締め終期を含む終期範囲とを除いた中間範囲だけを利用してよく、これらの初期範囲と終期範囲とのうちの一方と、上記中間範囲とを利用してもよい。

また、渦巻きばねは、巻き締め初期において外層部と内層部とのうちの一方が蜜巻き部となっていて他方が粗巻き部となっているとともに、巻き締め終期において前記一方が粗巻き部となって前記他方が蜜巻き部となるものでもよい。このような渦巻きばねにおいては、巻き締め初期を含む初期範囲と巻き締め終期を含む終期範囲とを除いた中間範囲を、シャッターカーテンの全開位置から全閉位置までの開閉移動領域と対応する範囲として利用することが好ましい。

これによると、渦巻きばねの戻しばね力による巻取体回りのトルクを、シャッターカーテンを開き移動させるために必要なシャッターカーテン開き移動トルクと一層正確に対応させることができる。

なお、ここでいう密巻き部には、内外径方向に隣接している２つの巻き部が互いに接触している場合と、接触してない場合との両方が含まれる。また、粗巻き部には、この粗巻き部が１回転以下となっている巻き部によって形成されている場合と、１回転以上となっている巻き部によって形成されている場合との両方が含まれる。

また、本発明において、シャッターカーテンの全開位置から全閉位置までの開閉移動領域の全体又は略全体について、渦巻きばねの戻しばね力による巻取体回りのトルクの大きさを、シャッターカーテンを上向きに開き移動させるために必要な巻取体回りのシャッターカーテン開き移動トルクよりも小さく、かつシャッターカーテンを下向きに閉じ移動させるようとする巻取体回りのシャッターカーテン閉じ移動トルクよりも大きくしてもよい。

これによると、シャッターカーテンに特別の閉じ移動力や開き移動力を加えない限り、シャッターカーテンの開閉移動領域の全体又は略全体におけるいずれの位置でもシャッターカーテンを停止させることができる。また、手動操作や自動装置でシャッターカーテンに閉じ移動や開き移動を行わせるときには、上記特別の閉じ移動力や開き移動力に相当する比較的小さな閉じ移動力や開き移動力をこの手動操作や自動装置によってシャッターカーテンに加えることにより、シャッターカーテンを所望どおり移動させることができる。

なお、ここでいう、シャッターカーテンの開閉移動領域の略全体について、渦巻きばねの戻しばね力による巻取体回りのトルクの大きさを、シャッターカーテンを上向きに開き移動させるために必要な巻取体回りのシャッターカーテン開き移動トルクよりも小さく、かつシャッターカーテンを下向きに閉じ移動させるようとする巻取体回りのシャッターカーテン閉じ移動トルクよりも大きくする、とは、前述した巻取体がある回転角度になったときにおいて、渦巻きばねの戻しばね力による巻取体回りのトルクの大きさが、シャッターカーテンを上向きに開き移動させるために必要な巻取体回りのシャッターカーテン開き移動トルクと、シャッターカーテンを下向きに閉じ移動させようとする巻取体回りのシャッターカーテン閉じ移動トルクとの間の大きさとなっていなくてもよいとの意味である。

このような巻取体の回転角度の一例は、巻取体とシャッターカーテンの上端部との連結部が、巻取体の中心に対して水平となる位置に達したときである。このときには、シャッターカーテンの上端部に、この上端部を巻取体に連結するための吊り元部材等の連結部材が設けられ、この連結部材の厚さ分だけ巻取体の中心からシャッターカーテンの繰り出し位置までの水平距離が大きくなるため、巻取体から繰り出されているシャッターカーテンの自重による巻取体回りのシャッターカーテン閉じ移動トルクやシャッターカーテン開き移動トルクが大きくなる。

また、シャッターカーテンが全開位置に達しているときに、渦巻きばねの戻しばね力による巻取体回りのトルクの大きさが、巻取体回りのシャッターカーテンの開き移動トルクよりも大きくなるようにしてもよい。これによると、シャッターカーテンが全開位置に達すると、渦巻きばねの戻しばね力による巻取体回りのトルクによってシャッターカーテンには上方への付勢力が付与されることになり、これにより、シャッターカーテンの閉じ側の端部である下端部に設けられている座板等のエンド部材を、まぐさ等のシャッターカーテン全開位置規定部材に当接させることができるため、シャッターカーテンを全開位置にこの当接力をもって停止させることがきる。

以上において、渦巻きばねは、一端から他端に向かって渦巻き状に巻回している限りにおいて、ばね性を有する任意な材料で形成されていてよい。すなわち、渦巻きばねは、板材を渦巻き状に巻回したものでもよく、断面が円形や矩形等となった線材を渦巻き状に巻回したもの等でもよい。

渦巻きばねを、板材を渦巻き状に巻回したもの、言い換えると、渦巻きばねをぜんまいばねとすると、板材の厚さは小さいため、渦巻きばね全体の直径を小さくでき、これにより、シャッター装置における渦巻きばね配置箇所について、渦巻きばね半径方向の寸法の小型化を達成できる。

また、渦巻きばねは、軸方向の同一位置又は略同一位置において巻回しているばねでもよく、軸方向に次第に変位しながら巻回しているばね、言い換えると、円錐形ばねやたる形ばね等でもよい。

渦巻きばねを、軸方向の同一位置又は略同一位置において巻回しているばねとすると、渦巻きばねの軸方向長さを短くでき、これにより、シャッター装置における渦巻きばね配置箇所について、軸方向の寸法の小型化を達成できる。

渦巻きばねをシャッターカーテンの繰り出し時における巻取体の回転で蓄圧し、この蓄圧された戻しばね力をシャッターカーテンの巻き取り時における巻取体の回転付勢力として利用できるようにするためには、シャッター装置に、渦巻きばねの外側に配置された部分を有する外側部材と、渦巻きばねの内部に配置された内部部材とを設け、これらの外側部材と内部部材とのうちの一方をシャッターカーテンの巻き取り時と繰り出し時に回転する回転部材とし、他方を回転しない非回転部材とすればよい。

そして、渦巻きばねの外端部を外側部材に連結し、内端部を内部部材に連結することになるが、これを実現するための一例は、渦巻きばねの外端部を外向きに屈曲して外側部材の係止部に係止し、内端部を内向きに屈曲して内部部材の係止部に係止することである。

これによると、渦巻きばねの渦巻き状に巻回している部分の影響を受けずに、これらの外端部と内端部とを外側部材と内部部材とに簡単な構造で容易に連結することができ、また、外端部と内端部とが渦巻きばねの巻き締めを阻害することもない。

このようにシャッター装置に、渦巻きばねの外側に配置された部分を有する外側部材を設ける場合には、この部分を、渦巻きばねの全体を覆う軸方向の幅寸法を有するものとすることが好ましい。

これによると、渦巻きばねを外側部材によって外力から保護でき、渦巻きばねの損傷を防止できる。

以上において、渦巻きばねの個数は１個でもよく、複数個でもよい。また、渦巻きばねを複数個とする場合には、それぞれの渦巻きばねを分離して配置してもよく、２個又は３個以上の渦巻きばね同士を連結して配置してもよい。

また、巻取体に対する渦巻きばねの配置位置は任意である。

その第１番目の例は、巻取体の構成部材に中空部材がある場合に、この中空部材の内部に渦巻きばねを収納配置することである。これによると、中空部材の内部スペースを渦巻きばね配置スペースとして活用して戻しばねの配設を行える。

第２番目の例は、渦巻きばねを巻取体の外周に巻回状態で配設することである。

第３番目の例は、巻取体が、この巻取体の中心部に配置された第１部材と、巻取体の中心部から半径方向へ離れた位置に配置された第２部材とを含んで構成されている場合に、渦巻きばねの配置位置をこれらの第１部材と第２部材との間とすることである。これによると、巻取体のデッドスペースを有効利用して渦巻きばねの配置を行え、巻取体等が大型化するのをなくすことができる。

第４番目の例は、これまでの例と異なり、渦巻きばねを巻取体の配置位置とは別の位置に配設し、渦巻きばねと巻取体とを歯車等による回転する中間部材を介して連結することである。これによっても、巻取体と渦巻きばねとを中間部材を介して接続でき、シャッターカーテンの繰り出し時における巻取体の回転により渦巻きばねに戻しばね力を蓄圧でき、この戻しばね力をシャッターカーテンの巻き取り時における巻取体の回転付勢力として利用できる。

また、巻取体の構成も任意である。

その第１番目の巻取体の例は、巻取体を回転自在な１本の軸とすることである。この場合における１本の軸とは、複数本の軸で形成されているが、これらの軸が軸方向に直列に結合されていて１本となっているものでもよい。また、この１本の軸は、中空軸でもよく、中実軸でもよい。

第２番目の巻取体の例は、中心部に回転しない非回転中心軸を設け、この非回転中心軸を中心に回転自在となったホイール部材を非回転中心軸の軸方向に離して複数配置し、これらのホイール部材同士を、非回転中心軸から半径方向に離れた位置に配置された連結部材で連結することである。

第３番目の巻取体の例は、中心部に回転する回転中心軸を設け、この回転中心軸に固定された複数のホイール部材を回転中心軸の軸方向に離して複数設け、これらのホイール部材同士を、回転中心軸から半径方向に離れた位置に配置された連結部材で連結することである。

これらの例のうち、第２番目と第３番目の例では、巻取体が、この巻取体の中心部に配置された第１部材（非回転中心軸、回転中心軸）と、巻取体の中心部から半径方向へ離れた位置に配置された第２部材（連結部材）とを含んで構成されていることになるため、巻取体をこれらの第２番目と第３番目の例のように構成する場合には、上述した巻取体に対する渦巻きばねの配置位置についての第３番目の例を適用することが可能となる。

また、本発明において、シャッターカーテンの全部又は主要部は任意な材料で形成されていてよく、例えば、複数のスラットの連設で形成されていてもよく、複数のパネルの連設で形成されていてもよく、布等のスクリーンで形成されていてもよく、リンクで連結された複数のパイプで形成されていてもよく、ネットで形成されていてもよく、これらのうちの少なくとも２つの複合等で形成されていてもよく。

さらに、本発明は任意な用途のシャッター装置に適用でき、例えば、出入口や窓等の開口部をシャッターカーテンで開閉する開口部用シャッター装置にも適用でき、シャッターカーテンで防災区画を形成する防災用シャッター装置にも適用でき、トラックの荷台に設置されるトラック用シャッター装置にも適用でき、車庫用シャッター装置等にも適用できる。そして、本発明を防災用シャッター装置に適用する場合には、その防災用シャッター装置は、火災等の異常事態発生時にシャッターカーテンがエレベータとエレベータホールとの間を閉鎖するエレベータ用防災シャッター装置でもよい。

このように本発明は、任意な用途のシャッター装置に適用でき、そして、シャッターカーテンの上下方向への開閉方向は、鉛直方向でもよく、この鉛直方向に対する傾き角度を有する傾斜方向でもよい。

また、本発明は、手動式シャッター装置、自動式シャッター装置、手動と自動の併用式シャッター装置、重力閉鎖式シャッター装置、手動と重力の併用式シャッター装置、自動と重力の併用式シャッター装置等の任意な形式のシャッター装置に適用できるものであって、シャッターカーテンの巻取体による下方への繰り出しは、例えば、手動操作とシャッターカーテンの自重とによる手動式でもよく、モータ等の駆動力とシャッターカーテンの自重とによる自動式でもよく、シャッターカーテンの自重のみによる重力式でもよく、手動式と自動式の併用式でもよく、また、シャッターカーテンの巻取体による上方への巻き取りは、例えば、手動式でもよく、モータ等の駆動力による自動式でもよく、これらの手動式と自動式の併用式でもよい。

さらに、本発明は、シャッターカーテンの巻取体からの繰り出しがばね等による付勢手段の付勢力が付加されてなされるシャッター装置にも適用できる。このような付勢手段付きのシャッター装置に本発明を適用する場合においては、前述したシャッターカーテンを下向きに閉じ移動させようとする巻取体回りのシャッターカーテン閉じ移動トルクには、付勢手段の付勢力による巻取体回りのトルクが含まれる。また、シャッターカーテンが上向きに開き移動する際にこの付勢手段の付勢力に対抗するための対抗力が必要な場合には、前述したシャッターカーテンを上向きに開き移動させるために必要な巻取体回りのシャッターカーテン開き移動トルクには、この対抗力による巻取体回りのトルクが含まれる。

本発明によると、シャッターカーテンの閉じ移動時に蓄圧される戻しばねの戻しばね力による巻取体回りのトルクを、シャッターカーテンを開き移動させるために必要なシャッターカーテン開き移動トルクと容易に対応させることができるという効果を得られる。

以下に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。図１には、本実施形態に係るシャッター装置の全体正面図が示され、このシャッター装置は、シャッターカーテン１で建物の出入口１０を開閉するための出入口用シャッター装置である。

また、このシャッター装置は、シャッターカーテン１の自重や手動操作によりシャッターカーテン１を下向きに閉じ移動させ、手動操作によりシャッターカーテン１を上向きに開き移動させる形式のものとなっている。

出入口１０の左右両側を形成している壁や柱等による建物躯体１１には、上下に延びるガイドレール２が取り付けられ、これらのガイドレール２の内部に、シャッターカーテン１の幅方向両端部である左右両端部がスライド自在に挿入され、シャッターカーテン１はガイドレール２に案内されて上下方向に開閉移動可能となっている。出入口１０の上部には、シャッターケース３が配設され、このシャッターケース３の内部に巻取体４が左右のブラケット５で支持されて水平に架設されている。シャッターカーテン１の上端部はこの巻取体４に連結され、シャッターカーテン１の上下方向の開閉移動は、巻取体４からのシャッターカーテン１の繰り出し、巻取体４によるシャッターカーテン１の巻き取りによりなされ、このシャッターカーテン１の開閉移動は、シャッターケース３の下面３Ａに設けられているまぐさのスリットをシャッターカーテン１が挿通してなされる。

シャッターカーテン１は、閉じ側の先端部である下端部に設けられた座板１Ａと、この座板１Ａの上部に多数連設されたスラット１Ｂとを含んで構成され、座板１Ａがシャッターケース３の下面３Ａのまぐさの高さ位置に達しているときに、シャッターカーテン１は全開位置となっており、座板１Ａが出入口１０の床１０Ａに達したときに、シャッターカーテン１は全閉位置となる。このため、これらの全開位置から全閉位置までの領域が、シャッターカーテン１の開閉移動領域Ｌである。

シャッターカーテン１を構成している多数のスラット１Ｂのうち、シャッターカーテン１が全閉位置となったときに腰と同じ高さ程度にある所定のスラット１Ｂには、左右２個の手掛け部６が設けられ、シャッターカーテン１が全閉位置となっているときに、これら手掛け部６に手を掛けてシャッターカーテン１を持ち上げたり、座板１Ａに操作棒の先端を係合してこの操作棒でシャッターカーテン１を上昇させることにより、シャッターカーテンを巻取体４に巻き取らせてシャッターカーテン１を全開位置まで開き移動させることができる。また、全開位置に達しているシャッターカーテン１の座板１Ａに操作棒の先端を係止してこの操作棒でシャッターカーテン１を下降させたり、手掛け部６に手を掛けてシャッターカーテン１を押し下げることを行うことにより又は行わないことにより、シャッターカーテン１の自重を利用して、シャッターカーテン１を巻取体４から繰り出させて全閉位置まで閉じ移動させることができる。

図２には、巻取体４の構造が示されている。巻取体４は、図１で説明した左右のブラケット５で回転不能に支持されて回転しない中心軸２０と、この中心軸２０にそれぞれが軸受け２４で回転自在に支持され、中心軸２０の軸方向に離れて配置された複数のホイール部材２１と、これらのホイール部材２１同士を連結している連結バー２２とで構成されており、複数のホイール部材２１と連結バー２２とにより、中心軸２０を中心に回転する回転体２３が形成されている。

この回転体２３にシャッターカーテン１の上端部が連結され、中心軸２０を中心とする回転体２３の正逆回転により、シャッターカーテン１の巻取体４による繰り出し、巻き取りがなされる。

巻取体４の構成部材の分解斜視図である図３で示されているとおり、ホイール部材２１は、半径方向への立ち上がり量を有する側壁部２１Ａと、この側壁部２１Ａの外周端から軸方向へ延びる外周壁部２１Ｂとからなるカップ状であり、側壁部２１Ａの中心部に、中心軸２０が挿通した前記軸受け２４が配置されている。

図２で示すように、本実施形態では、中心軸２０の軸方向におけるそれぞれのホイール部材２１の配置位置に渦巻きばねであるぜんまいばね３０が配設されている。ばね性を有する板材を渦巻き状に巻回することによって形成されているこのぜんまいばね３０の配設のために、それぞれのホイール部材２１の配置位置に、図３で示したぜんまいばね駆動部材３１と、不動部材３３とが配設されている。ぜんまいばね駆動部材３１は、ホイール部材２１と同じく、側壁部３１Ａと、この側壁部３１Ａの外周端から軸方向へ延びる外周壁部３１Ｂとからなるカップ状であるが、側壁部３１Ａの中心部には中心軸２０が貫通した孔３２が形成され、この側壁部３１Ａがホイール部材２１の側壁部２１Ａにボルト・ナット等による結合具３４で結合されている。このため、ぜんまいばね駆動部材３１は、回転体２３と一体に回転する回転部材となっている。不動部材３３は、中心軸２０よりも少し大径のパイプ材からなり、この不動部材３３は中心軸２０の外周に嵌合されているとともに、中心軸２０にボルト・ナット等による結合具３５で結合されている。このため、不動部材３３は、中心軸２０と同じく回転しない非回転部材となっている。

また、ぜんまいばね駆動部材３１の外周壁部３１Ｂには長孔状の係止孔３６が形成され、不動部材３３には、一方の端部から切り込まれた係止溝３７が形成されている。

図４は、図２のＳ４−Ｓ４線断面図である。この図４に示されているとおり、ぜんまいばね駆動部材３１の係止孔３６には、ぜんまいばね３０の外向きに屈曲された外端部３０Ａが挿入係止され、不動部材３３の係止溝３７には、ぜんまいばね３０の内向きに屈曲された内端部３０Ｂが挿入係止されている。すなわち、ぜんまいばね３０は、それぞれのホイール部材２１の配置位置において、中心軸２０の回りに巻回された状態でぜんまいばね駆動部材３１と不動部材３３との間に配設され、また、ぜんまいばね３０は、中心軸２０の軸方向の同一位置又は略同一位置において渦巻き状に巻回している。

ぜんまいばね３０の巻回方向は、ホイール部材２１と連結バー２２とからなる前記回転体２３が中心軸２０を中心にシャッターカーテン１を繰り出す方向に回転（図４における右方向への回転）したときに、ぜんまいばね３０が巻き締められる方向である。このため、シャッターカーテン１を繰り出しときの回転体２３の回転により、ぜんまいばね３０には戻しばね力が蓄圧されることになる。また、この蓄圧された戻しばね力は、シャッターカーテン１を巻き取るときの回転体２３の回転付勢力として利用され、これにより、前述した手掛け部６や操作棒を用いた手動操作によってシャッターカーテン１を上方へ開き移動させる際、この開き移動を軽く行うことができるようになっている。

図５には、ぜんまいばね３０の巻き締め初期の状態が示され、図６には、巻き締め終期の状態が示されている。これらの図５及び図６は、図４と比較してホイール部材２１と連結バー２２が除外されて示されている。図５の巻き締め初期では、ぜんまいばね３０の外層部が密巻き部３０Ｃとなっていて、内層部が粗巻き部３０Ｄとなっており、図６の巻き締め終期では、ぜんまいばね３０の外層部が粗巻き部３０Ｅとなっていて、内層部が密巻き部３０Ｆとなっている。

このような巻き締め状態で巻き締められるぜんまいばね３０のばね定数は一定となっておらず、ぜんまいばね３０は、非線形の戻しばね力の特性を有しているため、図５の巻き締め初期からぜんまいばね３０の巻き締めが始まると、内層部が粗巻き部３０Ｄとなっているこの巻き締め初期を含む初期範囲では、戻しばね力は大きな増加率で増加し、その後、戻しばね力の増加率は次第に低下する。そして、外層部が粗巻き部３０Ｅとなる図６の巻き締め終期を含む終期範囲に達すると、戻しばね力の増加率は再び大きくなり、巻き締め終期において戻しばね力は最大値に達する。

図７は、横軸を巻取体４の回転体２３の回転数とし、縦軸を巻取体４の中心軸２０回りのトルクとしたグラフである。この図７には、巻取体４の回転体２３の回転数に対するぜんまいばね３０の戻しばね力による巻取体４の中心軸２０回りのトルクＡ，Ｂの関係が示されている。ぜんまいばね３０は、上述した非線形となった戻しばね力の特性を有しているため、ぜんまいばね３０が図５から図６の状態になるときには、ぜんまいばね３０の戻しばね力による巻取体４の中心軸２０回りのトルクＡは、巻き締め初期範囲αで大きな増加率で増加し、その後、増加率は中間範囲βで次第に小さくなり、巻き締め終期範囲γにおいて再び増加率は大きくなる。また、ぜんまいばね３０が図６から図５の状態になるときにおけるトルクＢは、トルクＡと同様な特性となるが、トルクＡと比較すると、ぜんまいばね３０の材料や巻き込み状態等に基づくヒステリヒスによる差が生ずる。

図７には、シャッターカーテン１を上向きに開き移動させようとしたときに必要となる巻取体４の中心軸２０回りのトルクＣも示されている。このトルクＣは、巻取体４から繰り出されている図４で示すシャッターカーテン１の自重（座板１Ａの重量を含む）Ｗによる中心軸２０回りの自重トルクと、シャッターカーテン１を上方へ開き移動させようとした際に、図１で示したガイドレール２とシャッターカーテン１との摩擦等に基づき生ずる抵抗力による中心軸２０回りの抵抗トルクとの合計値である。シャッターカーテン１の自重Ｗによる自重トルクは、自重Ｗと、図４で示す中心軸２０の中心部からこの自重Ｗが作用している位置までの水平距離Ｒとを積算した値となる。

また、図７には、シャッターカーテン１を下向きに閉じ移動させようとする巻取体４の中心軸２０回りのトルクＤも示されている。このトルクＤは、巻取体４から繰り出されているシャッターカーテン１の自重Ｗによる中心軸２０回りの自重トルクから、シャッターカーテン１が下向きに閉じ移動しようとしたときにガイドレール２とシャッターカーテン１との摩擦等に基づき生ずる抵抗力による中心軸２０回りの抵抗トルクを差し引いた値となる。

なお、自重Ｗによる自重トルクの大きさと、自重Ｗに基づき生ずる抵抗力による抵抗トルクの大きさとが同じである場合には、シャッターカーテン１を下向きに閉じ移動させようとする巻取体４の中心軸２０回りのトルクは、ゼロとなる。そして、シャッターカーテン１の開閉移動領域Ｌの全体において、これらの自重トルクと抵抗トルクの大きさが同じである場合には、トルクＤは、シャッターカーテン１の開閉移動領域Ｌの範囲において、図７のグラフの横軸と一致する。

トルクＣとトルクＤの両方における自重トルクは、上述のように、巻取体４から繰り出されているシャッターカーテン１の自重Ｗと、中心軸２０の中心部からこの自重Ｗが作用している位置までの水平距離Ｒとの関数となっており、これらの自重Ｗと水平距離Ｒのいずれも、巻取体４からのシャッターカーテン１の繰り出し量と関係している。このため、シャッターカーテン１を上向きに開き移動させるために必要な中心軸２０回りのトルクＣも、シャッターカーテン１を下向きに閉じ移動させようとする中心軸２０回りのトルクＤも、図７で示されているとおり、巻取体４の回転数に対して直線的に変化せず、曲線的に変化する。

このようなトルクＣ，Ｄの変化特性は、前述したぜんまいばね３０の戻しばね力による中心軸２０回りのトルクＡ，Ｂのうち、初期範囲αと終期範囲γとを除いた中間範囲βにおける中心軸２０回りのトルクの特性と近似している。また、中間範囲βにおける中心軸２０回りのトルクＡ，Ｂの大きさを、トルクＣよりも小さくかつトルクＤよりも大きくすることができる。

言い換えると、本実施形態に係るシャッター装置では、初期範囲αと終期範囲γとを除いた中間範囲βにおいて、戻しばね力による中心軸２０回りのトルクの特性がシャッターカーテン１の開閉移動に関するトルクＣ，Ｄの変化特性と近似しているぜんまいばね３０であって、中間範囲βにおける戻しばね力による中心軸２０回りのトルクの大きさが、トルクＣよりも小さくかつトルクＤよりも大きくなっているぜんまいばね３０を用意し、このぜんまいばね３０を、図４で示したように、ぜんまいばね駆動部材３１と不動部材３３を用いて巻取体４に配置している。

そして、本実施形態に係るシャッター装置では、中間範囲βが、図１で示したシャッターカーテン１の全開位置から全閉位置までの開閉移動領域Ｌの全体と対応するように、渦巻きばね３０の使用範囲が設定されている。このため、本実施形態では、渦巻きばね３０の初期範囲αと終期範囲γは使用されていない。

なお、シャッターカーテン１が全開位置に達しているときに、シャッターカーテン１に予定外の下向きの外部力が作用してもシャッターカーテンが下向きに閉じ移動しないようにするため、巻取体４に、この巻取体４の回転体２３の回転を阻止する手動式のブレーキ装置を設けたり、前記まぐさ等の配置箇所に、座板等のシャッターカーテン構成部材に係脱自在に係合する係合部材を備えた手動式のストップ装置を設けたりし、シャッターカーテン１を下向きの閉じ移動させる際には、手動操作によってこれらのブレーキ装置やストップ装置を解除できるようにしてもよい。

また、本実施形態では、図５及び図６で示した巻き締め初期及び巻き締め終期におけるぜんまいばね３０の密巻き部３０Ｃ，３０Ｆは、内外径方向に隣接している２つの巻き部同士が互いに離間しているものとなっているが、これらの巻き部同士は全体又は一部において接触しているものでもよい。また、図５及び図６において、巻き締め初期及び巻き締め終期におけるぜんまいばね３０の粗巻き部３０Ｄ，３０Ｅは、１回転以下の巻き部となっているが、これらの巻き部は１回転以上の巻き部となっていてもよい。

以上説明した本実施形態によると、シャッターカーテン１の下方への繰り出し時に戻しばね力が蓄圧され、この蓄圧された戻しばね力がシャッターカーテン１の上方への巻き取り時における巻取体４の回転体２３の回転付勢力として利用される戻しばねは、渦巻きばねであるぜんまいばね３０となっており、このぜんまいばね３０は、ばね定数が一定となっていなくて、非線形の戻しばね力の特性を有しているため、ぜんまいばね３０の戻しばね力による中心軸２０回りのトルクＡ，Ｂを、図７のグラフで示されているように、シャッターカーテン１を開き移動させるために必要なトルクや、シャッターカーテン１を閉じ移動させようとするトルクであって、巻取体４の回転体２３の回転数に対して曲線的に変化するものとなっているトルクＣ，Ｄと容易に対応させることができる。

これにより、開き移動の途中で停止させたシャッターカーテン１を再び開き移動させるためには、図７のグラフにおいて、トルクＣとトルクＡの差のトルクに相当する持ち上げ力をシャッターカーテン１に加えればよく、また、閉じ移動の途中で停止させたシャッターカーテン１を再び閉じ移動させるためには、トルクＢとトルクＤの差のトルクに相当する押し下げ力をシャッターカーテン１に加えればよく、シャッターカーテン１の開閉操作を容易に行える。

また、ぜんまいばね３０は巻き締め初期から巻き締め終期までの全部の範囲が使用されているのではなく、外層部が蜜巻き部３０Ｃとなっていて内層部が粗巻き部３０Ｄとなっている巻き締め初期を含む初期範囲αと、外層部が粗巻き部３０Ｅとなっていて内層部が蜜巻き部３０Ｆとなっている巻き締め終期を含む終期範囲γとを除いた中間範囲βが、シャッターカーテン１の全開位置から全閉位置までの開閉移動領域Ｌと対応する範囲となって利用されているため、ぜんまいばね３０の戻しばね力による巻取体回りのトルクを、シャッターカーテンを開き移動させるために必要なシャッターカーテン開き移動トルクＣや、シャッターカーテン１を閉じ移動させようとするシャッターカーテン閉じ移動トルクＤと一層正確に対応させることができる。

さらに、本実施形態によると、シャッターカーテン１の全開位置から全閉位置までの開閉移動領域Ｌの全体について、ぜんまいばね３０の戻しばね力による中心軸２０回りのトルクＡ、Ｂの大きさは、シャッターカーテン１を上向きに開き移動させるために必要な中心軸２０回りのシャッターカーテン開き移動トルクＣよりも小さく、かつシャッターカーテン１を下向きに閉じ移動させるようとする中心軸２０回りのシャッターカーテン閉じ移動トルクＤよりも大きいため、シャッターカーテン１に特別の閉じ移動力や開き移動力を加えない限り、シャッターカーテン１の開閉移動領域Ｌの全体におけるいずれの位置でもシャッターカーテン１を停止させることができる。また、シャッターカーテン１を閉じ移動、開き移動させるときには、小さな閉じ移動力や開き移動力を加えればよく、このため、シャッター装置の操作性が向上する。

なお、図７で示したトルクＥは、戻しばね力が巻取体４の回転数に対して直線的に変化する特性、言い換えると、線形の特性となっているコイルばねによる中心軸２０回りのトルクを示している。このコイルばねによる中心軸２０回りのトルクＥは、巻取体４の回転数に対して単に比例的に変化するだけであるため、トルクＥをシャッターカーテン開き移動トルクＣやシャッターカーテン閉じ移動トルクＤと対応させることは困難であり、また、シャッターカーテン１の全開位置から全閉位置までの開閉移動領域Ｌの全体について、トルクＥの大きさを、シャッターカーテン開き移動トルクＣよりも小さくかつシャッターカーテン閉じ移動トルクＤよりも大きくすることは難しい。

また、本実施形態で渦巻きばねとして採用しているぜんまいばね３０は、厚さが小さな板材を渦巻き状に巻回したものであって、その直径を小さくできるため、このぜんまいばね３０を配置したぜんまいばね配置箇所の半径方向の寸法を小さくできる。

また、本実施形態のぜんまいばね３０は、中心軸２０の軸方向の同一位置又は略同一位置において巻回しているばねとなっているため、ぜんまいばね３０の軸方向長さを短くでき、これにより、ぜんまいばね３０の配置箇所の軸方向の寸法も小さくできる。

さらに、本実施形態によると、前記ぜんまいばね駆動部材３１は、その外周壁部３１Ｂがぜんまいばね３０の外側に配置された部分となった外側部材になっているとともに、前記不動部材３３は、ぜんまいばね３０の内部に配置された内部部材となっており、巻取体４の回転体２３に結合されて回転する部材となっているぜんまいばね駆動部材３１の係止孔３６に、ぜんまいばね３０の外向きに屈曲された外端部３０Ａが係止され、巻取体４の回転しない中心軸２０に結合されて非回転部材となっている不動部材３３の係止溝３７に、ぜんまいばね３０の内向きに屈曲された内端部３０Ｂが係止されているため、ぜんまいばね３０の渦巻き状に巻回している部分の影響を受けずに、これらの外端部３０Ａと内端部３０Ｂとをぜんまいばね駆動部材３１と不動部材３３とに簡単な構造で容易に連結することができ、また、外端部３０Ａと内端部３０Ｂがぜんまいばね３０の巻き締めを阻害することもない。

また、ぜんまいばね駆動部材３１におけるぜんまいばね３０の外側に配置された外周壁部３１Ｂは、図２で示されているとおり、ぜんまいばね３０の全体を覆う軸方向の幅寸法を有しており、このため、この外周壁部３１Ｂによってぜんまいばね３０を外力から保護でき、ぜんまいばね３０が損傷するのを防止できる。

さらに、本実施形態では、巻取体４が、この巻取体４の中心部に配置された第１部材としての中心軸２０と、巻取体４の中心部から半径方向へ離れた位置に配置され、それぞれのホイール部材２１を連結している第２部材としての連結バー２２とを含んで構成され、ぜんまいばね３０配置位置は、これらの中心軸２０と連結バー２２との間となっているため、巻取体４のデッドスペースを有効利用してぜんまいばね３０の配設を行えることになり、巻取体４全体が大型化することはない。

図８は、ぜんまいばね３０の戻しばね力による中心軸２０回りのトルクＡ、Ｂの大きさが、シャッターカーテン１を上向きに開き移動させるために必要な中心軸２０回りのシャッターカーテン開き移動トルクＣ’よりも小さく、かつシャッターカーテン１を下向きに閉じ移動させるようとする中心軸２０回りのシャッターカーテン閉じ移動トルクＤ’よりも大きくなっている範囲が、シャッターカーテン１の全開位置から全閉位置までの開閉移動領域Ｌ’の全体ではなく、全開位置と、この全開位置から下向きのある距離までの範囲とを除いた略全体となっている実施形態を示す。

このような実施形態は、シャッターカーテン１の開閉移動距離が大きいシャッター装置、言い換えると、シャッターカーテン１の全開位置が高い位置となっているシャッター装置に特に有効に適用でき、手を上げても届かない高い位置にシャッターシャッター１が達しているときに、トルクＡ，ＢがトルクＣ’，Ｄ’よりも大きくなっていることにより、座板１Ａが前記まぐさに当接する全開位置までシャッターカーテン１を自動的に開き移動させることができる。

なお、図８で示されているα’は、このような実施形態において、巻き締め終期範囲γと共にシャッターカーテン１の開閉移動のために使用されないぜんまいばね３０の巻き締め初期範囲であり、β’は中間範囲である。この中間範囲β’が、シャッターカーテン１の開閉移動領域Ｌ’と対応する範囲となる。

本発明は、シャッターカーテンの下方への繰り出し時における巻取体の回転によって戻しばね力が蓄圧され、この蓄圧された戻しばね力がシャッターカーテンの巻き取り時の巻取体の回転付勢力として利用される戻しばねを備えているシャッター装置に利用できる。

本発明の一実施形態に係るシャッター装置の全体を示す正面図である。 巻取体を示す正面図である。 巻取体の構成部材を示す分解斜視図である。 図２のＳ４−Ｓ４断面図である。 図４で示されたぜんまいばねの巻き締め初期を示す断面図である。 図４で示されたぜんまいばねの巻き締め終期を示す断面図である。 ぜんまいばねの戻しばね力による巻取体回りのトルクと、シャッターカーテンの開閉移動に関する巻取体回りのトルクとを示すグラフである。 ぜんまいばねの戻しばね力による巻取体回りのトルクと、シャッターカーテンの開閉移動に関する巻取体回りのトルクとについての別実施形態を示すグラフである。

符号の説明

１ シャッターカーテン
２ ガイドレール
４ 巻取体
２０ 巻取体の第１部材である中心軸
２２ 巻取体の第２部材である連結バー
３０ ぜんまいばね
３０Ａ ぜんまいばねの外端部
３０Ｂ ぜんまいばねの内端部
３０Ｃ，３０Ｆ 密巻き部
３０Ｄ，３０Ｅ 粗巻き部
３１ 外側部材であるぜんまいばね駆動部材
３１Ｂ ぜんまいばねの外側に配置された部分である外周壁部
３３ 内部部材である不動部材
Ａ ぜんまいばねの戻しばね力による巻取体回りのトルクであって、ぜんまいばねの巻き締め初期から巻き締め終期へ到るときのトルク
Ｂ ぜんまいばねの戻しばね力による巻取体回りのトルクであって、ぜんまいばねの巻き締め終期から巻き締め初期へ到るときのトルク
Ｃ，Ｃ’ シャッターカーテンを上向きに開き移動させるために必要な巻取体回りのトルク
Ｄ，Ｄ’ シャッターカーテンを下向きに閉じ移動させようとする巻取体回りのトルク
Ｌ シャッターカーテンの開閉移動領域
α，α’ 初期範囲
β，β’ 中間範囲
γ 終期範囲

Claims (8)

1. 上下方向へ開閉移動可能となったシャッターカーテンと、このシャッターカーテンの開閉移動のため前記シャッターカーテンを巻き取り、繰り出す回転を行う巻取体と、前記シャッターカーテンの下方への繰り出し時における前記巻取体の回転によって戻しばね力が蓄圧され、この蓄圧された戻しばね力が前記シャッターカーテンの巻き取り時の前記巻取体の回転付勢力として利用される戻しばねと、を有しているシャッター装置において、この戻しばねが、一端から他端に向かって渦巻き状に巻回している渦巻きばねとなっていることを特徴とするシャッター装置。
2. 請求項１に記載のシャッター装置において、前記渦巻きばねは、外層部と内層部とのうちの一方が蜜巻き部となっていて他方が粗巻き部となっていた巻き締め初期から、前記一方が粗巻き部となって前記他方が蜜巻き部となる巻き締め終期までを有している渦巻きばねであるとともに、前記巻き締め初期を含む初期範囲と前記巻き締め終期を含む終期範囲とを除いた中間範囲が、前記シャッターカーテンの全開位置から全閉位置までの開閉移動領域と対応する範囲となって利用されていることを特徴とするシャッター装置。
3. 請求項１又は２に記載のシャッター装置において、前記シャッターカーテンの全開位置から全閉位置までの開閉移動領域の全体又は略全体について、前記渦巻きばねの戻しばね力による前記巻取体回りのトルクの大きさが、前記シャッターカーテンを上向きに開き移動させるために必要な前記巻取体回りのシャッターカーテン開き移動トルクよりも小さく、かつ前記シャッターカーテンを下向きに閉じ移動させるようとする前記巻取体回りのシャッターカーテン閉じ移動トルクよりも大きくなっていることを特徴とするシャッター装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のシャッター装置において、前記渦巻きばねは、板材を渦巻き状に巻回して形成されているぜんまいばねであることを特徴とするシャッター装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のシャッター装置において、前記渦巻きばねは、軸方向の同一位置又は略同一位置において渦巻き状に巻回していることを特徴とするシャッター装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のシャッター装置において、前記渦巻きばねの外側に配置された部分を有する外側部材と、前記渦巻きばねの内部に配置された内部部材とを有し、これらの外側部材と内部部材とのうちの一方は前記シャッターカーテンの巻き取り時と繰り出し時に回転する回転部材であって、他方は回転しない非回転部材であり、前記渦巻きばねの外端部は外向きに屈曲されて前記外側部材の係止部に係止され、前記渦巻きばねの内端部は内向きに屈曲されて前記内部部材の係止部に係止されていることを特徴とするシャッター装置。
7. 請求項６に記載のシャッター装置において、前記外側部材における前記渦巻きばねの外側に配置された前記部分は、前記渦巻きばねの全体を覆う軸方向の幅寸法を有していることを特徴とするシャッター装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載のシャッター装置において、前記巻取体は、この巻取体の中心部に配置された第１部材と、前記巻取体の中心部から半径方向へ離れた位置に配置された第２部材とを含んで構成され、前記渦巻きばねの配置位置は、これらの第１部材と第２部材との間であることを特徴とするシャッター装置。

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