JP2019511657A - 開閉力を機械的に増幅するドアの掛け金 - Google Patents

Abstract

掛け金付きドアハンドルの開閉動作の双方において、梃の作用(leverage)を発揮するドアの掛け金を提供する。ドアの掛け金は、ドアの一端に取り付けたドア側軸と、冷凍庫に取り付けた撃鉄とを有する。掛け金回転部品は、ドア側軸に軸支された基部軸受と、この基部軸受に取り付けたハンドルとを有し、この基部軸受をドア側軸周りに手動で回転させる。カムが基部軸受に取り付けられ、この基部軸受の回転によって撃鉄に係合する。カムは、閉側カム区分と開側カム区分とを含む。開側カム区分は、掛け金回転部品が開側回転方向に回転するにしたがって、撃鉄に係合すると共に、この撃鉄に沿ってスライドする。閉側カム区分は、掛け金回転部品が閉側回転方向に回転するにしたがって、撃鉄に係合すると共に、この撃鉄に沿ってスライドする。

Description

本発明は、全体としては簡単なドアの掛け金に関し、特に極低温冷凍機に好適な掛け金付きドアハンドルの開閉動作において、梃の作用(leverage)を発揮させるドアの掛け金に関する。使用者が本発明による掛け金付きのハンドルを回転する場合には、ドアのガスケットを圧縮するための閉じ力を与え、そして凍ったガスケットや他の抵抗力から引き離すための開き力を与える。ドアがガスケットに凍り付き、そのためドアを開けることが困難となることは、極低温冷凍機に関する特有の問題である。

超低温冷凍機は、通常マイナス７０℃からマイナス１４５℃の温度で作動する。ドアのガスケットシールは、保管庫（cabinet ）内へ３０％以上の熱漏れを生じさせる。ガスケットシールを適正に圧縮することは、冷凍温度より暖かい外気に対して、良好な熱抵抗を発揮するガスケットシールを得るために必須である。適正に圧縮されたガスケットシールに対して、掛け金を使用することによって、体力が最も少ない人が出し得る力を超えない開き操作力で、ドアを開くことができることが望ましい。このことは、ドアの掛け金を掛けるときに大きな操作力を必要としてはならず、また片手の操作によってドアを閉めて掛け金を掛け得ることを意味する。

超低温冷凍機の保管庫の扉を開けると、大気中の水蒸気がドアのガスケットや保管庫の遮熱部品に凝縮する傾向がある。ある条件の下では、ドアを開いた後に閉めると、凝縮した水蒸気が凍り付いて、ドアのガスケットが保管庫の枠に接着し、この接着を剥がして再度ドアを開けるためには大きな力が必要となる。従来技術では、電気的にあるいは温かい冷媒回路によって、ドアの枠を加熱するようにしていた。たいていはこれでうまく行くが、時として、ドアがドアのフレームに凍り付き、したがって多くの場合、こじり棒（prying bar）を使用して、外部からかなり大きな力を掛けて、ドアをこじり開ける必要がある。

ドアを閉じてから直ぐにドアを開ける必要があるときに、よく似た問題が生じる。かかる場合には、ドアを開けたときに保管庫に流入した外気は、冷える。保管庫内で空気の温度が低下すると、凍庫内の空気の圧力も低下して、かなり大きな負圧がドアに生じ、ドアを閉じた状態に保持しようとする。通常は、真空遮断装置（vacuum breaker）によって、ドア内外の差圧によるこの問題を改善している。しかしながら、真空遮断装置によってドアの内外圧力を同じにするためには、多少の時間、多分１０分ほど掛かる。少し前に開けて閉じた保管庫を利用する必要がある者は、保管庫内の圧力が外気圧力と同じになるまで待たなければならない。凍り付いた、差圧で閉じた状態に保持された、あるいは両方の状態にあるドアを開くことを助ける、簡単なドアの掛け金を提供できれば、大いに役に立つ。

ドアを開ける際には、外気に対する良好な遮熱性が得られるように、ドアのガスケットを適正に圧縮しなければならない。ドアにガスケットを圧縮する力は大きいので、体力が最も少ない人が必要な圧縮力を出すことができるよう、十分な梃の作用が必要となる。この梃の作用による力は、氷結した水分によってドアがガスケットに密着した場合や、保管庫の内圧が低いレベルに下がって、ドアが開くことを妨げる大きな力が生じた場合に、ドアをより容易に開けるという逆の操作においても利用できなければならない。

極低温冷凍機の掛け金の好ましい他の特徴は、片手による簡単な操作によって、ドアの掛け金を動かして、この掛け金を外してドアを開き、同じくドアを押して閉じ、そしてドアに掛け金を掛けることができることである。その理由は、利用者がドアを開閉する際は、通常片手で、例えばガラス瓶容器を持って、保管庫に入れたり取り出したりするからである。

したがって本発明の目的は、体力が最も少ない人が片手で操作できる以上の力を要しないで、ガスケットに十分な圧力を付与することができ、梃の作用を利用して片手でドアを開けることができる、ドアの掛け金の機構を提供することにある。

本発明の掛け金は、ドアに掛け金を掛けたり外したりするだけではなく、ドアの開閉の双方において、力を機械的に増幅する梃として作動する。この力の機械的な増幅は、掛け金のハンドルの回転角度の関数として変化し、これによってドアを開閉している利用者が加えるドアの開閉力を変化させると共に、ドアを押し開く、あるいは閉じる速度を変化させる。この掛け金は、力の機械的な増幅の結果として付与される力と、力の機械的な増幅が変化する割合との双方が、掛け金のハンドルの回転によって変るように設計される。これらは、ドアの開閉にしたがって変化する保管庫とドアとの位置関係に対して、好ましい値に変化する。

ドアの掛け金は、掛け金回転部品を軸支持するために、ドアの一端に取り付けたドア側軸を有する。撃鉄がドア側軸に並列して保管庫に取り付けられ、掛け金回転部品が回転して、この撃鉄に係合したり、係合を外したりする。掛け金回転部品は、ドア側軸に軸支持される基部軸受を有し、この基部軸受にはハンドルが取り付けてあって、手動でこの基部軸受をドア側軸の周りに回転させる。基部軸受にはカムが取り付けてあって、この基部軸受を回転させると、このカムを撃鉄に係合させることができる。このカムは、撃鉄受入湾を定めるカム表面を有し、この撃鉄受入湾は、撃鉄を受け入れるために周辺が外側に向かって開く入口を備える。撃鉄受入湾は、この撃鉄受入湾の入口から延伸して、次第に基部軸受に近づく。カム表面は、撃鉄受入湾の一方の側に閉側カム表面を、そしてこの撃鉄受入湾の反対側に開側カム表面を含む。開側カム表面は、基部軸受から半径方向に所定の距離をおいて位置し、掛け金回転部品が開側回転方向へ回転するにしたがって、撃鉄に係合すると共に撃鉄に沿って滑る。閉側カム表面は、基部軸受から半径方向に所定の距離をおいて位置し、掛け金回転部品が閉側回転方向へ回転するにしたがって、撃鉄に係合すると共に撃鉄に沿って滑る。

本発明による掛け金を取り付けた極低温冷凍機の斜視図である。 本発明による掛け金回転部品を前面から見た斜視図である。 掛け金回転部品の上面図である。 掛け金回転部品の側面図である。 掛け金回転部品の背面図である。 掛け金回転部品を背面から見た斜視図であって、撃鉄も示す。 掛け金を背面から見た斜視図である。 掛け金回転部品を別の背面方向から見た斜視図である。 取り付け掛け金の隠線で示す前面図である。 掛け金の一部を大きく拡大した拡大図であって、保持カム部分に固定された撃鉄を示している。 ドア側軸と、掛け金のドア側軸取付金具との分解組立図である。 撃鉄及び掛け金の撃鉄取付金具の斜視図である。 カムと掛け金の撃鉄との拡大前面図である。 掛け金が開閉する間における一連の位置関係によって、掛け金の動作を示す概略図である。

図面に示した本発明の望ましい実施の形態を説明する際には、説明を明確にするために特定の専門用語が用いられる。しかし本発明を、そのように選択された特定の用語に限定することを意図するものではなく、それぞれの特定の用語は、同様の目的を達成するために同様の態様で動作する全ての技術的に等価なものを含むものと理解すべきである。

図１に、極低温冷凍機の保管庫の主要部品を示す。真空断熱した保管庫１０は、真空断熱したドア１２で閉鎖され、ドアの掛け金１４を有する。二重の（ときには三重の）ガスケット１６がドア１２に取り付けられ、保管庫の内部を密閉して、周囲の環境から熱及び湿気を遮断する。本発明によるドアの掛け金は、３つの主要な構成部品を有し、第３の構成部品は、いくつかの下位部品を有する。

図１１に示すように、第１の主要な構成部品は、ドア側軸１８であって、このドア側軸は、極低温冷凍機に装着するときには、ドア１２の一端に取り付けられて、掛け金回転部品３０を、このドアの一端に軸支する。ドア側軸１８は、好ましくは平板状の取付金具２０に固定し、この取付金具は、ボルト、ねじあるいは他の固定手段によってドア１２に固定し、ドア側軸１８は、好ましくはドアの一端から水平に延伸させる。

図１２に示すように、第２の主要部品は、撃鉄２２であって、この撃鉄は、極低温冷凍機に装着するときには、ドア側軸１８と並列して保管庫１０の側壁に取り付けられ、これによって回転部品が回転して撃鉄２２に係合したり外れたりすることができる。撃鉄２２は、好ましくは保管庫１０の側壁に取り付けた取付金具２４に固定し、好ましくは撃鉄を、側壁から水平に、かつドア側軸１８と並行するように延伸させる。好ましくは、撃鉄は、取付金具２４に固定される撃鉄軸２６を備えると共に、この撃鉄軸に軸支持される回転自在の撃鉄ローラー２８を有する。

本発明による第３の主要部品は、図２−図８に示す掛け金回転部品３０である。これらの図面のいくつかは、カム３６と、掛け金回転部品３０を形成する他の構成とを明らかにする。図５−図８は、掛け金回転部品３０を、その背面から見た外観を示すが、これらの外観は、掛け金回転部品３０を作動するように装着した場合には、背面が保管庫１０の側壁にほぼ当接するため、外側から見ることができない。しかしながら、本発明の機能的動作をより分かり易く示すために、図９、図１０、図１３及び図１４は、異なった方向から見た斜視図を示している。図９、図１０、図１３及び図１４に示す掛け金回転部品３０の部品配置は、図２−図８に示す部品配置の鏡像のように裏返しになっている。すなわち図９、図１０、図１３及び図１４に示す外観は、作動位置に取り付けられた掛け金に向かって、掛け金の外側横から、水平方向に見た外観である。言い換えると、図９、図１０、図１３及び図１４は、後述する基板３８の装飾を施した基板外側表面４０（図２）を透視した外観であって、あたかもこの基板が透明であるかのようして、装着した掛け金の側面を眺める利用者の視点で、作動構造を明らかにするものである。

掛け金回転部品３０は、ドア１２を開閉するために、ドア側軸１８の周りに回転可能になっている。掛け金回転部品３０の主な下位部品は、基部軸受３２、ハンドル３４及びカム３６である。これらの部品は、一緒に固定されて、単一体として動作する。掛け金回転部品３０の全体が一体鋳造の鋳造品であって、主な下位部品を全て基板３８に設けた鋳造品であることが好ましい。鋳造品は、好ましくは機械加工によってカム３６の表面を滑らかに形成し、突起部に穴あけを行って、基部軸受３２を形成する。基板３８は、原則平板であって、掛け金回転部品３０の周辺に延伸し、平らな内側表面と、美しく形成して装飾を施した外側表面４０とを有している。好ましくは、閉めたドア１２を保管庫１０に安全に保持するために、ドア１２に錠前嵌合部を取り付けると共に、従来技術による鍵錠機構３９を基板３８に取り付ける。カム３６は、図示するように立設したレール、稜線あるいは柵で良いが、肩部（shoulder）または十分厚い基板に機械加工で形成した溝に替えることもできる。

基部軸受３２は、極低温冷凍機に対して作動可能な位置に取り付けるときには、ドア側軸１８に軸支され、掛け金回転部品３０全体がこのドア側軸周りに回転するための回転軸を有する。図２及び図１１を見れば明らかなように、掛け金回転部品３０は、座金２９によってドア側軸１８に保持され、この座金は、ファスナー３１によってドア側軸１８に固定されて、座ぐり部３７の底に当接する（図２）。座ぐり部３７は、この座ぐり部に圧着した装飾を施されたカバー３３によって覆われる。

ハンドル３４は、基部軸受３２に、これらが共通して取付けられる基板３８を介して取り付けられ、この基板の周辺から外側に延伸する。使用にあったって、使用者がハンドル３４を握り、ドア側軸１８周りに、基部軸受及び掛け金回転部品３０全体を手動で回す。取り付けた掛け金の作動方向において、ドアに掛け金を掛けて閉じたときに、ハンドル３４が、上方におおよそ垂直に延伸するのが好ましい。これにより使用者は、ハンドル３４を保管庫から直接離すように水平に引き、掛け金回転部品３０を、ドアを開ける方向に約９０度回転させてドアを開けることができる。使用者は、ハンドル３４を保管庫に向かって水平に押し、掛け金回転部品３０をドアの閉じ方向に逆回転させて、ドアを閉じると共に、閉じた位置において掛け金を掛ける。後述するように、ハンドル３４が全開位置まで回転して、ドア１２の前から水平に延伸したときに、撃鉄受入湾の入口（続いて説明する）が撃鉄２２に向かって開くように、掛け金回転部品３０を設置すべきである。このように設置すれば、使用者は、ハンドル３４を保管庫１０から離れるように水平に引いてドア１２を開き、ハンドル３４を保管庫１０に向かって水平に押してドア１２を閉じることができる。使用者のこのような動作方向は、人間工学的に最も自然なドア１２の開閉動作であって、また使用者がドア１２を開閉する力を、このドアのハンドル３４に最も快適に付与することができる。

掛け金回転部品３０の最も重要で特有な下位部品は、カム３６及び、このカムと撃鉄２２との相互関係である。カム３６は、基部軸受３２に、これらが共通して取り付けられる基板３８を介して連結されて、撃鉄２２と係合することができる。カム３６は、カム表面を有し、このカム表面は、周辺が外側に開く入口４４と共に撃鉄受入湾４２を定め、入口４４は、撃鉄受入湾４２に撃鉄２２を受け入れる。撃鉄受入湾４２は、入口４４から延伸して、基部軸受３２の回転軸からの半径線と鋭角をなす角度で、次第に基部軸受３２に近づく。掛け金回転部品３０全体が回転すると、カム表面が撃鉄２２に沿って移動する。ドア１２の開閉の双方において、利用者が回転操作を行うと、撃鉄２２と接触する位置がカム表面に沿って変化する。

いくつかの図面、とりわけ図１３を参照すると、撃鉄受入湾４２は、カム３６の表面の間、ないしカム３６の表面に部分的に囲まれた区域である。カム表面は、港湾部の海岸線に類似する軌道に沿って配置してある。撃鉄受入湾４２は、撃鉄２２をこの撃鉄受入湾に受け入れるために、周辺が外側に向かって開く入口４４を有し、カム３６が基部軸受３２の回転軸周りに回転するにしたがって、カム３６の表面が、撃鉄２２に対して力を付与することができる。撃鉄受入湾４２は、基部軸受３２に次第に近づくように入口４４から延伸する。“基部軸受３２に次第に近づく”という用語は、撃鉄受入湾４２が入口４４から離れるにしたがって、基部軸受３２に半径方向から近づく方向に進むことを意味する。

入口４４の側部４６及び側部４８から始まる双方のカム表面が、それぞれ入口４４から離れるにしたがって、カム表面が、全体としてかつ主要な部分において、それぞれ基部軸受３２と半径方向に次第に近づく方向に進んで、一つにまとまることが好ましい。しかしながら後述するように、カム３６は、一連の相異なる区分を備えており、すべての区分のすべての個所が、基部軸受３２と半径方向に近づくように進む必要はない。後述する掛け金の作動の説明から解るように、カム３６には切れ目があってもよい。なぜなら、好ましい実施例においては、カム３６の或る部分は、撃鉄２２と接触することはなく、したがって無くすこともできるからである。しかしながら、たとえ撃鉄２２と接触することはないカム３６の区分があっても、カム３６は、滑らかに連続的に延伸して、入口４４の一方の側部４６から撃鉄受入湾４２を回って、入口４４の反対側の側部４８に至る撃鉄受入湾４２を構成することが望ましい。

さらに言えば、美観、強度及び簡易性の観点から、並びに外気からのごみ粒子や他の異物の侵入に対する防護壁を設けるために、カム３６は、入口４４の一方の側部４６から基板３８の周辺を回って入口４４の他方の側部４８に至る、連続した外壁５０として延伸し、この外壁によって部品を囲って保護することが望ましい。カム３６のこの延伸部分は、撃鉄２２と係合することはなくて、カムとして機能せず、単にカム３６をつなぎ合せた囲い壁として機能する。

本発明の重要な特徴は、カム３６、すなわち有効なカム表面は、２つの主要なカム区分を有しており、このカム区分は、更に多くのカム区分に小区分することが好ましい。小区分した各々のカム区分は、それぞれの機能的な動作において相違している。１つの主要なカム区分は、撃鉄受入湾４２の一方の側部に位置する開側カム区分５２であって、他の主要なカム区分は、撃鉄受入湾４２の反対側の側部に位置する閉側カム区分５４である。閉側カム区分５４は、開側カム区分５２に比べて、基部軸受３２から半径方向により離れている。開側カム区分５２は、基部軸受３２から所定の半径方向距離を置いて位置し、掛け金回転部品３０が開側回転方向４９に回転するにつれて、撃鉄２２に係合すると共に、この撃鉄２２に沿ってスライドする。閉側カム区分５４は、基部軸受３２から所定の半径方向距離を置いて位置し、掛け金回転部品３０が閉側回転方向５１に回転するにつれて、撃鉄２２に係合すると共に、この撃鉄２２に沿ってスライドする。しかしながら本発明の実施例においては、掛け金回転部品３０が開側または閉側に回転する間、カム３６が全ての長さに亘って、撃鉄２２と接触しつつ、この撃鉄２２に沿ってスライドする必要はない。

図１３を参照すると、開側カム区分５２は、押開カム区分５６を含み、この押開カム区分５６は、撃鉄受入湾４２の入口４４に隣接すると共に、撃鉄受入湾４２の側部に沿って入口４４から延伸する。押開カム区分５６は、掛け金回転部品３０が開側回転方向４９に回転するにしたがって、撃鉄２２に係合すると共に、この撃鉄２２に沿ってスライドする位置にある。押開カム区分５６は、撃鉄受入湾４２の入口４４から離れるにしたがって、基部軸受３２の回転軸に半径方向からより近づくように構成される。好適な実施例の作動について後述するように、押開カム区分５６が開側カム区分５２に沿って内側に延伸して、入口４４から離れる距離は、撃鉄受入湾４２の幅及びガスケット１６の厚さを含む、特定の設計寸法に基づいて変化させることができる。好適な実施例の通常な作動においては、撃鉄２２は、図示するように押開カム区分５６に接触するだけである。したがって好ましくはないが、開側カム区分５２において、押開カム区分５６を越えた残りの部分は、削除することができる。押開カム区分５６は、撃鉄受入湾の入口４４の側部４８において、防護外壁５０と次第に円弧状に一体となるのが好ましい。

閉側カム区分５４は、撃鉄受入湾４２の入口４４に隣接する急速閉側カム区分５８と、撃鉄受入湾４２の入口４４から内側に間隔を隔てると共に、急速閉側カム区分５８に比べて、基部軸受３２の回転軸に、半径方向においてより近い緩速閉じカム区分６０とを含む。急速閉側カム区分５８は、撃鉄２２との接触点が、掛け金回転部品３０の１回転角度毎に基部軸受３２の回転軸に向かって進む距離（rate）において、緩速閉じカム区分６０より大きくなるように構成される。その意味については、作動の説明において説明する。

急速閉側カム区分５８において最初の最も外側の区分は、閉側カム区分５４の周辺外側端部に、捕捉谷部６４を有するように形成される。捕捉谷部６４の外側部分は、入口４４に向かって鍵状に曲がる谷部を形成し、この谷部は、掛け金回転部品３０が閉じ方向５１に回転すると、撃鉄２２を捕捉して入口４４に引き入れる。捕捉谷部６４は、谷部を形成するカム表面がドア側軸１８から外側に離れるにしたがって、この谷部を形成するカム表面への接線と、ドア側軸１８からこの接線とカム表面とが交差する点に向かう半径方向線とが、次第に拡大する鋭角を形成するように湾曲するカム表面を含む。したがってカム表面は撃鉄２２とかみ合って、ドア側軸１８に対して半径方向内側に向かう力成分を有する力を、この撃鉄２２に付与する。この内側に向かう力成分は、撃鉄２２を撃鉄受入湾４２内に引き込む。

また閉側カム区分５４は、凹み形状の保持カム区分６２を有する。保持カム区分６２の凹み形状は、好ましくはその深さが、０．５ｍｍから１．０ｍｍの浅さであるため、大きく拡大した図１０に最も良く表されている。保持カム区分６２は、閉側カム区分５４の終端部に位置し、緩速閉じカム区分６０の一端に隣接する。保持カム区分６２の凹みは、基部軸受３２から離れる方向に凹んでおり、ドアを完全に閉じる際に、撃鉄２２を受け入れると共に、掛け金回転部品３０が開き方向に回転することを阻む谷部を付与する。保持カム区分６２は、撃鉄２２の外周面と実質上同等の半径を有する円筒表面の区分であることが最も好ましい。

閉側カム区分５４は、角度間隔が４５度より大きい角度に亘って延伸することが好ましく、好適な実施例として示しているように、実質上９０度に亘って延伸することが特に好ましい。角度間隔を９０度にすることにより、閉側カム区分５４の動きを、より広い回転角度の範囲に分散して、力の機械的な増幅を、１回転角度毎のより少ない変化割合で変えることによって、掛け金回転部品３０における人間工学的かつ直感的な回転動作を、最大限に活用することができる。

図１４は、開閉操作を行う間における本発明による掛け金の動作の進行状況を、掛け金回転部品３０の回転角度毎に図解して示している。利用者は、ハンドル３４を手前の方に引き下げて掛け金回転部品３０を回転させ、極低温冷凍機の保管庫１０のドア１２を開ける。利用者は、ハンドル３４を押し上げて掛け金回転部品３０を回転させ、ドア１２を閉じる。

閉じる動作は、上部の矢印記号に沿って示してあり、位置Ａで始まって位置F で終わる。開く動作は、下部の矢印記号に沿って示してあり、位置G で始まって位置L で終わる。それぞれの位置における回転角度を、その位置の上に示す。カム３６が最初に撃鉄２２に係合する位置B から、カム３６が撃鉄２２からほぼ離れる位置L に至る間の代表的な回転位置において、開閉動作時の撃鉄２２の回転軸と基部軸受３２の回転軸との距離をｍｍ単位で示す。

本発明による実施例の動作について、最初は全体的に概説し、次に詳細に亘って説明する。

閉側回転方向５１の回転では、閉側カム区分５４は、カム３６が撃鉄２２に沿ってスライドするにしたがって、ドア１２と保管庫１０とに、互いに向かう力を付与する。この動作は、最初にドア１２とガスケット１６とを、保管庫入口に向かって押す。ガスケット１６が保管庫入口の前面に接触し、さらに回転を進めると、ガスケットは圧縮されてドアを保管庫にしっかりと閉める。

開側回転方向４９の回転では、閉側カム区分５４は、最初にガスケット１６の圧縮を緩め、その弾性力によって膨らませる。この圧縮を緩める動作において、撃鉄２２は、ガスケット１６の圧縮が緩む（ガスケットの弾性力による膨らみが終る）まで、カム３６の閉側カム区分５４に沿って後退する。さらにハンドル３４を、利用者に向かって回転する（保管庫１０から離れるようにドアを引いて開く）と、カム３６の開側区分５２が撃鉄２２に向かって移動する。もし保管庫１０がガスケット１６においてドア１２に固着しておらず、かつ圧力差で閉じた状態に保持されていなければ、利用者はドア１２を引いて開くことができる。しかし保管庫１０が上述したいずれかの理由によって閉じた状態に保持されている場合は、利用者が下方に向かう力を与えれば、カム３６の開側カム区分５２が撃鉄２２に向かって押され、これにより撃鉄２２がドア側軸１８から離れるように押されて、ドア１２と保管庫１０とが強制的に引き離される。

しかしながらこの操作は、上述した簡単な説明よりさらに複雑である。カムとカム表面は、相異なる重要な区分を有しており、これらの各々の区分は、特定のカム表面区分が撃鉄に接触している間に、ドアの位置状況に応じて最適な機能を発揮するように設計してある。

カムの区分の動作を説明するためには、これらのカムの区分による掛け金の動作において適用される、ある力学の原理について説明することが望ましい。この力学の原理は、カム３６と撃鉄２２との間で作用する力の分析に基づいており、またこれらの力が、掛け金回転部品３０の相異なる回転位置において、掛け金１４によって得られる力の機械的な増幅にどのように影響するか、およびハンドル３４が回転するにしたがって、これらの力が変化する割合が、保管庫１０に近づいたり離れたりする速度（rate）に、どのように影響するかということに基づいている。

最初の原理は、本発明の掛け金１４によって得られる力の機械的な増幅である。カム３６が撃鉄２２に係合するときは必ず、カム３６は撃鉄２２に力を与え、撃鉄２２は同じ強さの反力をカム３６に与える。閉側回転方向５１において、撃鉄２２は、カム３６に力を与えてドア１２をより閉じる位置に押し、次いでガスケット１６を押して、最終的にはガスケット１６を圧縮する。閉側回転方向５１の回転は、撃鉄２２がカム表面に接触する点が、カム表面に沿って、撃鉄受入湾４２の入口４４から離れるように動かす。どの接触点においても、力の機械的な増幅が生じ、ハンドルの握り部３５に加えた力を、より大きな力に増幅して、この増幅した力を撃鉄２２がカム３６に与える。力の機械的な増幅は、比率として表される。比率の分子は、ドア側軸１８の中心からハンドル３４のハンドル把手３５に至る半径である。比率の分母は、ドア側軸１８の中心から、カム３６が撃鉄２２と接触する点までの半径である。したがって力の機械的な増幅は、撃鉄２２がカム３６に接触する点が、ドア側軸１８の中心に近づくにしたがって大きくなり、それによって力の機械的な増幅の比率の分母は小さくなって、力の機械的な増幅は大きくなる。すなわち力の機械的な増幅の比率は、ドア側軸１８の中心から、カム３６が撃鉄２２と接触する点までの半径が小さくなるにしたがって大きくなる。このように力の機械的な増幅を大きくして、ドア１２がより密着して閉じるようにする。本発明の重要な特徴は、力の機械的な増幅と同じ原理が、ドア１２を開くときにも適用されることである。

第２の原理は、掛け金１４の回転にしたがって、ドア１２が保管庫１０に向かって近づいたり離れたりする動きの速度が変化することである。ドア１２が保管庫１０に近づいたり離れたりする動きの速度(rate)は、ハンドル３４が１度回転する毎の、ドア側軸１８が撃鉄２２に近づいたり離れたりする動きの距離（rate）に対応する。この速度(rate)は、比率で表される。この比率の分子は、ハンドル３４の回転にしたがって撃鉄２２がカム３６に沿って動く間に、ドア１２が動く距離（ΔＤ）である。この距離（ΔＤ）は、ドア側軸１８の中心からカム３６が撃鉄２２と接触する点までの半径長さの変化量である。上記比率の分母は、ハンドル３４が回転してドアを距離（ΔＤ）まで動かす角度（Δα）である。しかるにカム３６は、滑らかに連続して湾曲するカム表面を有するため、ドア１２が保管庫１０により近づいたり離れたりする動きの速度（rate）は、カム３６が撃鉄２２に沿って動くにしたがって連続的に変化する。それゆえ、カム表面が直線である場合を除いて、ドア１２が保管庫により近づいたり離れたりする動きの速度（rate）は、微分（ｄＤ）／（ｄα）として、数学的により正確に示される。

これらの原理を考慮して、相異なるカム区分の動作を説明することができる。各々のカム区分は、特定のカム表面が撃鉄２２と係合するときのドア１２の状態に対して、最も望ましい力の機械的な増幅と、保管庫１０に向かったり離れたりするドア１２の最も望ましい動きの速度（rate）とを与える。このドア１２の状態は、（１）ドア１２が掛け金を掛けられて完全に閉じ、撃鉄２２が保持カム区分６２の谷部に収容される共に、ガスケット１６が圧縮された状態、（２）ガスケット１６が部分的に圧縮された状態、（３）ガスケット１６の圧縮は緩まったが、保管庫１０に接して何とかくっ付いている状態、（４）ガスケット１６が保管庫１０との接触から解放された状態を含む。

主に図１３及び図１４と関連させて、動作を説明する。大きく拡大した図１３に、相異なるカム区分を示す。図１４の図形は、スケールが小さいため、相異なるカム区分を示す余地が足りないからである。

図１４に示すように、掛け金回転部品３０が反時計方向である閉側回転方向５１に回転すると、カム３６の閉側カム区分５４は、いずれは撃鉄２２とかみ合って、この撃鉄を、基部軸受３２の回転軸に向かって押す。掛け金のハンドルが位置Ｂから位置Ｅに進むにしたがって、閉じるまでの距離が減少するのが見取れる。最終的に閉じる位置は、位置Ｆである。

閉じる動作をさらに詳細に見ていくと、撃鉄２２は、最初に撃鉄受入湾の入口４４の閉側４６の近くで、急速閉側カム区分５８と係合する。そして急速閉側カム区分５８は、撃鉄２２に沿って、急速閉側カム区分５８の終端部に向かってスライドし、この終端部は、カム２２の背こぶ頂部５９で終わる。カム区分５８は、頂部５９に近づくにしたがって湾曲しているため、急速閉側カム区分５８の表面は、撃鉄２２を、カム３６の他のいかなる部分が押す場合に比べて、基部軸受３２に向かってより急速に押す。これによって力の機械的な増幅が増加する割合と、ドア１２が保管庫１０に向かって移動する速度（rate）とが、相対的に大きくなる。このような動作は、本発明にとって適切である。なぜならば、急速閉側カム区分５８が撃鉄２２と係合する間は、ドア１２のガスケット１６が、まだ冷凍庫１０に接していないので、より速くドア１２を閉じるべきであり、またガスケット１６を圧縮する力がまだ付与されていないため、より容易にドア１２が閉じるからである。

掛け金回転部品３０を、閉側回転方向にさらに回転すると、撃鉄２２は、背こぶ頂部５９で始まって保持カム区分６２の端部に続く緩速閉じカム区分６０の上をスライドする。緩速閉じカム区分６０は、引き続き基部軸受３２に近づくように進むが、より遅い１回転角度毎の速度（rate）で進む。したがって力の機械的な増幅は、最大値に近づくが、１回転角度毎に、より小さい割合（rate）で増加する。このような動作は、本発明にとって適切である。なぜならば、撃鉄２２が緩速閉じカム区分６０に係合する間のドア１２の状態は、ガスケット１６が圧縮されつつあるからである。したがって掛け金回転部品３０の回転は、より大きな回転円弧に沿って分散するため、利用者に要求される１回転角度毎の力が、より小さくなる。以上は、より傾斜が緩やかであるが、より長い道に沿って丘を登ることに似ている。

最終的に、利用者は、撃鉄２２が保持カム区分６２の谷部に嵌まり込むまで、掛け金回転部品３０を閉側方向５１に回転させる。位置Ｆに示すように、ガスケット１６が与えるバネ状の力が、ドア１２をわずかに開く方向に押して、利用者が開側回転方向４９に十分な力を付与する場合を除いて、カム３６が開側回転方向４９に回転することを防止する。このような動作は、本発明にとって適切である。なぜならば、ドア１２は閉じた状態であって、この状態において保持カム区分６２は、振動による開側方向の回転を防止するからである。

代替手段として、急速閉側カム区分５８と緩速閉じカム区分６０とが隣接する部分の上に延伸するカム３６の背こぶを、省くこともできる。図１３において仮想線で示すように、直線状のカム区分を、背こぶに替えることもできる。この代替手段では、急速閉側カム区分５８と緩速閉じカム区分６０とは、引き続き基部軸受３２に近づくように進むが、背こぶの上を進む替りに直線状に進む。

図１４に示すように、開く動作は、位置G に始まって位置L で終わる。この場合は、掛け金回転部品３０がその基板３８と共に時計方向に回るにしたがって、撃鉄２２は、最終的に位置Ｋにおいて、押開カム区分５６に接触する。この位置Ｋにおいて、掛け金回転部品３０をさらに回転させると、この回転は、上述した原理による力の機械的な増幅によって、撃鉄２２からドア１２を離す。したがって利用者は、力の機械的な増幅による利益によって、ドア１２を開く方向に、力を有利に付与することができる。上述した理由によってドア１２が開くことに抵抗している場合には、特に役立つ。位置Ｋにおいて開側カム区分５２が撃鉄２２と最初に接触してから、押開カム区分５６は、受入湾の入口４４の円弧状の開側４８の周辺において、撃鉄２２に沿ってスライドする。撃鉄２２が押開カム区分５６に沿ってスライドするにしたがって、力の機械的な増幅は減少するが、ドア１２が開く速度（rate）は増加する。このような動作は、本発明にとって適切である。なぜならば、ドア１２が開くことに抵抗する力に打ち勝って、ガスケット１６が保管庫１０から離れれば、利用者は、より素早くドア１２を開けることができるからである。勿論、撃鉄受入湾の入口４４が位置Ｌに示す状態の場合には、利用者がハンドル３４を保管庫１０から離れるように水平に引くことによって、本発明による掛け金１４をそれ以上作動させることなく、ドア１２を引き続き開くことができる。

全ての上記説明から、本発明は、一体的な掛け金機構を備えた掛け金を含むことが分かる。この掛け金機構は、オーバーセンター機構の設計に基づいている。ドアに取り付けた掛け金に組み込まれているカムの軌道は、撃鉄に係合し、この撃鉄は、保管庫に取り付けたカムフォロワーに似た動作を行う。撃鉄のカムとの係合は、ガスケットが圧縮限度に達する前に生じ、利用者が、掛け金の係合と同時に、かつ掛け金が完全に掛かるときより十分前に、上記機構の力の機械的な増幅を利用できるようになる。ドアを開けるときには、掛け金は、掛け金が掛かった位置から約９０度回転した位置にある。したがって片手で容易に掛け金を掴むことができる。ドアを閉じるときには、ハンドルを上方に回してカム３６を撃鉄２２にかみ合わせ、ガスケット１６を圧縮しつつ保管庫１０に向かってドア１２を引き寄せる。ガスケットが接触する位置にハンドルが達すると、カムの動きは、撃鉄２２にオーバーセンター機構による力を与えて、掛け金１４が確実に最終的に落ち着く場所を与える。本発明の特別な属性は、この種の機構による力の機械的な増幅を、冷凍機を開けることに適用することである。通常、冷凍機のドアは、ハンドルを開き位置に回して、掛け金による力を解除するだけで開くことができる。本発明においては、ハンドルを開き位置に回したときに、撃鉄が、掛け金において反対側に位置するカムの軌跡に向かって移動し、この反対側のカムの軌道が撃鉄に開く力を与え、利用者に十分な利益をもたらす。このことは、ハンドルに加えた小さな力を、ドアを開ける力として増幅し、このようにして氷結や気圧差によってドアを閉じたままに保持する接着力を解放することを意味する。

図面と関連する上記詳細な説明は、主に本発明の現時点における望ましい実施例についての説明として意図されており、本発明を構成したり、あるいは利用したりすることができる唯一の構成を表すことを意図するものではない。この説明は、図示の実施形態と関連して、本発明を実施する設計、機能、手段および方法を記述している。しかしながら、本発明の思想および範囲内に包含するように意図された異なる実施形態によって、同一または同等な機能および特徴を達成でき、また本発明あるいは次の請求の範囲から逸脱することなく、様々な変更を採用することができると理解すべきである。

１０ 保管庫
１２ 保管庫ドア
１４ 掛け金
１６ ガスケット
１８ ドア側軸
２０ ドア側軸取付金具
２２ 撃鉄
２４ 撃鉄取付金具
２６ 撃鉄軸
２８ 撃鉄ローラー
２９ 基部軸受保持座金
３０ 掛け金回転部品
３１ 座金固定用留具
３２ 基部軸受
３３ 装飾カバー
３４ ハンドル
３５ ハンドル把手
３６ カム
３７ 基部軸受座ぐり部
３８ 基板（板）
３９ 鍵錠機構
４０ （回転部品の）基板外側表面
４２ 撃鉄受入湾
４４ 受入湾入口
４６ 閉側受入湾入口
４８ 開側受入湾入口
４９ 開側回転方向
５０ 外壁
５１ 閉側回転方向
５２ 開側カム区分／表面
５４ 閉側カム区分／表面
５６ 押開カム区分／表面
５８ 急速閉側カム区分／表面
５９ カム背こぶ頂部
６０ 緩速閉側カム区分／表面
６２ 保持カム区分／表面
６２ 保持カム区分／表面
６４ 撃鉄捕捉谷部

Claims (11)

1. 保管庫にドアを閉じると共に、このドアの開きを助けるドアの掛け金であって、
   （ａ）掛け金回転部品を軸支持するために上記ドアの一端に取り付け可能な（取り付けた）ドア側軸と、
   （ｂ）上記ドア側軸と並列して上記保管庫に取り付け可能であって（取り付けられ）、上記回転部品が回転して係合したり外れたりする撃鉄と、
   を備え、
   （ｃ）掛け金回転部品は、
   （i）上記ドア側軸に軸支持されると共に回転軸を有する基部軸受と、
   （ii）上記基部軸受に取り付けられて、上記ドア側軸の回りにこの基部軸受を手
   動で回転させるハンドルと、
   （iii）上記基部軸受に取り付けられて、この基部軸受の回転によって上記撃鉄に係合可能なカムとを有し、
   上記カムは、カム表面を有し、このカム表面は、撃鉄受入湾を、上記撃鉄をこの撃鉄受入湾に受け入れるために周辺が外側に向かって開く入口と共に定め、
   上記撃鉄受入湾は、上記入口から延伸して次第に上記基部軸受に近づく
   ことを特徴とする。
2. 請求項１に記載のドアの掛け金であって、
   上記カム表面は、上記撃鉄受入湾の一方の側に閉側カム表面を、そしてこの撃鉄受入湾の反対側に開側カム表面を含み、
   上記閉側カム表面は、上記開側カム表面に比べて、上記基部軸受の回転軸から半径方向により離れており、
   上記開側カム表面は、上記基部軸受から半径方向に所定の距離を置いて位置し、上記掛け金回転部品が開側回転方向に回転するにしたがって、上記撃鉄に係合すると共にこの撃鉄に沿ってスライドし、
   上記閉側カム表面は、上記基部軸受から半径方向に所定の距離を置いて位置し、上記掛け金回転部品が閉側回転方向に回転するにしたがって、上記撃鉄に係合すると共にこの沿ってスライドする
   ことを特徴とする。
3. 請求項２に記載のドアの掛け金であって、
   上記開側カム表面は、上記撃鉄受入湾の上記入口に隣接する押開カム区分を含み、
   上記押開カム区分は、上記掛け金回転部品が開側回転方向に回転するにしたがって、上記撃鉄に係合すると共にこの撃鉄に沿ってスライドする位置にあり、
   上記押開カム区分は、この押開カム区分が上記撃鉄受入湾の上記入口から次第に離れるにしたがって、上記回転軸に半径方向から次第に近づく
   ことを特徴とする。
4. 請求項３に記載のドアの掛け金であって、
   上記閉側カム表面は、この閉側カム表面の周辺外側端部に形成した捕捉谷部を含み、
   上記捕捉谷部は、谷状カム表面を有し、この谷状カム表面は、この谷状カム表面が上記ドア側軸から離れるにしたがって、この谷部カム表面への接線とこのドア側軸からの半径方向線とが、次第に拡大する鋭角を形成するように湾曲する
   ことを特徴とする。
5. 請求項４に記載のドアの掛け金であって、
   上記閉側カム表面は、上記撃鉄受入湾の上記入口に隣接する急速閉側区分と、この撃鉄受入湾の入口から間隔を隔てると共に、この急速閉側区分と比べて上記回転軸に半径方向においてより近い緩速閉側カム区分とを含み、
   上記急速閉側区分は、上記回転部品の１回転角度毎に上記回転軸に向かって進む距離（rate）において、上記緩速閉側区分より大きい
   ことを特徴とする。
6. 請求項５に記載のドアの掛け金であって、
   上記閉側カム区分は、上記急速閉側区分の反対側にある上記緩速閉側カム区分の側に位置する保持カム区分をさらに備え、
   上記保持カム区分は、上記回転軸から離れるように延伸して、上記撃鉄を受け入れると共に上記回転部品が開側方向に回転することを阻む谷部を付与する凹みをさらに備える
   ことを特徴とする。
7. 請求項６に記載のドアの掛け金であって、
   上記ドアの掛け金は、基板を含み、
   上記ハンドル、上記基部軸受及び上記カムは、全て上記基板に結合されて、上記軸受の回転軸の周りを共通に回転運動する
   ことを特徴とする。
8. 請求項７に記載のドアの掛け金であって、
   上記閉側カム区分は、４５度より大きい角度間隔に亘って延伸する
   ことを特徴とする。
9. 請求項８に記載のドアの掛け金であって、
   上記閉側カム区分は、９０度より大きい角度間隔に亘って延伸する
   ことを特徴とする。
10. 請求項９に記載のドアの掛け金であって、
    上記カムは、上記撃鉄受入湾の入口の一方の側部から上記基板の周辺を回って、この撃鉄受入湾の入口の他方の側部に延伸して、防護外壁を形成する
    ことを特徴とする。
11. 請求項１０に記載のドアの掛け金であって、
    上記撃鉄受入湾の入口の側部は、上記押開カム区分において上記防護外壁と円弧状に一体となる
    ことを特徴とする。

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