JP2553950B2 - 空気導入口付き水圧シャッタ開閉機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） シャッタを開閉する電動開閉機で、火災時に電源を遮
断されても消防用の水圧を利用して開口できるシャッタ
開閉機に関するものである。

（従来の技術） 従来の水圧を利用して開口するようにしたシャッタ開
閉機は、特開昭53−第114249号に示されるものがある、
それによると消防用の高圧水を給水管57より供給し羽根
車56を回転させシャツタを開口し、その開口位置を定め
る開閉動作制限機構33、34を設けて位置を定めていた。

また、タービンケース内に空気導入口を設けた実開昭
62−第88882号などがある。

（発明が解決しようとする課題） 特開昭53−第114249号に示されるシャッタ用開閉機に
おいては、非常時の火災に消防用ホースから供給される
高圧水でシャッタを開口した状態に制動作用させる受圧
室110が設けられているが、制動力を作用するには火災
であることを感知する煙探知装置に接続されたソレノイ
ド100が作動してブレーキを開放するか、ロープ105を溶
着しているヒューズ部材が熱で溶けてソレノイド100の
可動鉄心100aを作動させブレーキを解放してなければ、
高圧水を供給しても羽根車56を回転することができず、
シャッタを開口できなかった。また、シャッタを開口し
ても開閉動作制限機構34の連結ワイヤ156により、切替
バルブ157で羽根車室53内から排水管73に切替えて排水
し、貴重な水を無駄にするとともに各機構が複雑な連結
式であるため故障の原因になる欠点があった。

また、実開昭62−第88882号にあっては、タービンケ
ース１内に高圧水を供給すると羽根車３の回転が上がっ
て負圧になるまで空気導入口8,8aより水が噴き出し、天
井、壁等を汚す欠点があり試運転、定期点検において
は、大きな課題となっていた。

（課題を解決するための手段） 本発明のシャッタ開閉機は、シャッタを巻き上げる減
速機の入力側に水車を嵌着した水車軸を連結し、次にモ
ータを連結してモータ軸にブレーキ部を連結する配置と
して、タービンケース内面を水車が回転する円周に合わ
せて加工する。ノズルより噴出する高圧水はタービンケ
ースの内面に沿って噴出し、その内面に沿って水車が回
転してシャッタを開口する方向に設置する。

空気導入口の挿入管は水車の回転を支承する水車軸に
接近させ外気と通気させるように配管して設ける。その
挿入管の先端にタービンケース内が正圧になると挿入管
内を遮断する遮断弁を設ける。

また、シャッタ開口状況を感知するリミット機構を設
け、シャッタが開口して定位置に接近してくると消防用
の圧力水を調整する水量弁を設け、消防用の圧力水の水
圧を感知してモータ軸のブレーキを解除したり制動した
りする圧力シリンダを設けることにより、効率を上げ供
給水の無駄をなくして複雑な連結機構でなく単純な機構
により安全性の高い、省エネタイプの水力シャッタ開閉
機を提供することを目的としている。

（作用） 本発明の空気導入口付き水力シャッタ開閉機は、消防
用高圧水で水車を回転させたとき、機械的効率を上げる
ようにタービンケースと隣接して減速機を配置してい
る。

ノズルの噴出効率を上げる為に、水車の回転に合う円
周に加工したタービンケースの内面にして、その内面沿
って噴出させ、円周形状の周端を排水口に向け噴出水に
よる跳ね返りがないようにしてある。

水車の高回転に伴い水車軸付近が負圧となり噴出水の
巻き込み現象を起こし、回転抵抗を増やすとともに噴出
水の増加に伴い排水が悪くなる。

そのために挿入管を水車軸の近くに設置し、外気を導
入することで噴出水の水車への巻き込みを防ぎ排水を容
易にできるようにすることで、水車の回転効率と噴出水
の排水効率をあげることができる。シャッタが開口して
定位置に達すると、出力軸と連動しているリミット機構
により水量弁が閉ざされ圧力水を完全に止めてしまう。

水量弁が開いている時は、水量ケース内が高圧状態に
なり圧力管より圧力シリンダのシリンダ軸を押し出し、
ブレーキアームを傾斜させてライニングを閉じるとブレ
ーキが解除されて水車軸を回転可能にしてシャッタを上
昇させる。尚、水車ケース内の水圧力が低下すればシリ
ンダ軸がバネで押し戻され、ブレーキアームも元の位置
にブレーキスプリングで引き戻されてライニングが押し
拡げられモータ軸が制動される、シャッタはその位置で
停止する。再び水圧を上げるとブレーキは開放してシャ
ッタが上昇する。

（実施例） 本発明を図で示し説明すると、第１図の１はシャッタ
７を開閉するシャッタ開閉機、２はシャッタ７の巻き胴
（図示略）を回転させる減速機、３は水車19を設けたタ
ービン部、４は電源で回転するモータ、５はモータ４の
回転を制動しシャッタの開閉も停止させるブレーキ部、
７はスラット7aを巻き胴に巻き上げ戻しして開閉するシ
ャッタ、９は消防用高圧水を注入する送水口、６は送水
口９から送られた高圧水の水量を調整する水量部とから
構成されている。通常は電源を使用してモータ４の回転
によりシャッタ７を開閉しているが、非常時の火災のと
き消防用高圧水を送水口の９へ注入するとタービン部３
内の水車19を回転させシャッタ７を開口して、一早く消
火作業を行えるというシャッタ開閉機１であって、詳し
く説明すると第２図のように壁56に減速機２のケース本
体16が締結されている。ケース本体16内には出力軸13に
シャッタ７のスラット7aを巻き上げ、巻き戻しする出力
軸スプロケット14を固定している。

通常シャッタ７を開閉しているモータ４は、一端をタ
ービンケース18と他端をブレーキ部５に締結している。
モータ４内のモータ軸31は一端をブレーキ部５まで延出
して、途中のガバナケース32内にブレーキドラム23を嵌
着して、他端を水車軸20に接続している。

ブレーキドラム33はモータ軸31と同軸回転を行い、ブ
レーキドラム33にバネで付勢した左右１対のライニング
35により過剰回転を防いでいる。ブレーキ部５はブレー
キスプリング40の張力でアーム39を傾斜させ、一対のラ
イニング35aを拡げブレーキドラム33に接触させて制動
しているが、モータ４に電源を入れると第３図に示すよ
うなソレノイド60に電流が流れ鉄芯59を吸引して、アー
ムピン38に固定してあるアーム39がブレーキスプリング
40に反発して傾斜しライニング35とブレーキドラム33と
に隙間ができ制動力を解除させる。

尚、アームピン38はブレーキケース36に回転可能に支
承された円柱であって、一端をアーム39に嵌着して、他
端をライニング35aと当接自在な平板状にして当接位置
によりライニング35aを拡げたり、閉じたりしてブレー
キドラム33に押圧接触させて制動させている。

ライニング35aは、一端をブレーキアーム38の平板状
と他端を円柱のブレーキピン37とを挟むように、ガバナ
スプリング34を掛着して一対に相互に引張りあって、そ
のライニング35aは回転せず、回転するのはブレーキド
ラム33だけである。

ブレーキドラム33には、上述したライニング35aと同
様なライニング35が付勢してあり、モータ軸31の回転に
より同軸のブレーキドラム33も回転し、そのブレーキド
ラム33に付勢しているライニング35も同様に回転する。
その時回転が上がり過ぎた場合にライニング35が拡がり
ガバナケース32と接触するように備えられている。

モータ４のステータ29は、ガバナケース32とタービン
ケース18間で締着されロータ30を固定したモータ軸31を
支持している。

水車軸20は、一端をモータ軸31と連結して他端をピニ
オン加工にして遊星機構である減速機２の一段側遊星歯
車と噛み合わせ、固定インター17を介して二段側遊星歯
車へ伝達して出力軸13へ減速させ出力軸スプロケット14
よりスラット7aを巻き上げる巻き胴へ伝達する。出力軸
スプロケット14にはリミットスプロケットが嵌着されて
おり、電動リミットスイッチ55のリミットスプロケット
15とリミット機構８のリミットスプロケット51へローラ
チェン54で巻き掛けしてあり、シャッタ７の開口状況と
連動している。

通常の電動動作について説明すると、開口する場合に
はモータ４の回転駆動により出力軸スプロケット14が回
転して、スラット7aを巻き上げ開口してゆき最開口状況
に達した時、電動リミットスイッチ55によりモータ４の
電源をOFFさせシャッタ７の上昇を停止させる。その時
ブレーキ部５内のソレノイド60は、電源がON状態の時に
鉄芯59を吸引してアーム39を第３図における左方向へ傾
斜させライニング35aを閉じてブレーキドラム33を回転
可能にしていたが、電源をOFF状態にすると鉄芯59は、
ブレーキスプリング40の張力でソレノイド60より離れア
ーム39を時計方向（第３図で示す）へ傾斜してライニン
グ35aを拡げブレーキドラム33に圧接させブレーキを効
かせて、シャッタ７を停止させた状態に保持している。

シャッタを閉鎖する場合は、シャッタ７の下降ボタン
を操作すると電源がONされ、ソレノイド60に電流が流れ
励磁作用の働きで鉄芯59が吸引されるとアーム39は反時
計方向（第３図で示す）に傾斜し、ライニング35aとブ
レーキドラム33の圧接状態が解除されモータ軸31を回転
可能にしている。その時モータ４には、電源が入らない
ようにしてあり、スラット7aは自重により落下しようと
する作用が働き出力軸スプロケット14を回転させモータ
軸31も回転させて下降をはじめる。

スラット7aは下降するに従ってスラット7aの自重が増
え下降速度が徐々に速まり、モータ軸31に嵌着されてい
るブレーキドラム33の回転も高まってくると、ブレーキ
ピンで支持してガバナスプリング34により左右一対に付
勢して遊着しているブレーキライニング35は、ブレーキ
ドラム33と同回転するためガバナスプリング34の張力に
打ち勝ってライニング35を拡げ、ガバナケース32と接触
させるガバナ作用でモータ軸の回転を一定に制動させて
いる。

シャッタ７が閉鎖位置に達したら、電動リミット55の
指令でソレノイド60の電源をOFFしてライニング35aを拡
げモータ軸31の回転をとめる。その動作中にリミットス
プロケット51も回転し、リミット機構８を作動して水量
弁22を動かしているが、シャッタ７の開閉に何も影響し
ない。

次に非常時の火災の場合について説明すると、消火作
業の進入路のシャッタ７が閉鎖されている時、消防用高
圧水を送水口に注入すると、水量弁22は全開した状態に
あり、高圧水は送水管10を通り水量ケース21へ一時的に
たまり水圧が高くなると、ノズル24から水車19に噴出し
はじめるが水車19はモータ軸31が制動されている為に回
転しない。

水量ケース21内の高圧水は、圧力管25を通り圧力シリ
ンダ41のシリンダ軸42を圧力バネ43に打ち勝って押し上
げ、第３図に示すアーム39を左方向に傾斜させ、ブレー
キドラム33と圧接していたライニング35を開放してモー
タ軸31の制動を解除すると、水車19はノズル24から噴出
される圧力水により回転を始める。

水車19が回転を始めるまでは、タービンケース18内の
圧力が上がり第４図に示す外気と通じる挿入管27より抜
けようとするが、挿入管27の先端にある遮断弁28が圧力
で挿入管27を塞ぐため外気と通気できない。

挿入管27はタービンケース18の上方より水車軸20に近
ずけて挿入してあり、導入口26と締結した中空の空気穴
が設けられて通気性のよいものであるが、外気圧に対し
てタービンケース18内の気圧が上がると遮断弁28は挿入
管27内の空気穴に吸引され、タービンケース18内の空気
を遮断する。ノズル24から噴出する高圧水はタービンケ
ース18の円周に沿って噴出されると、水車19は高圧水を
受け円周に沿って回転を始め円周の周端から排水口11へ
切り離し排水しているが、水車19の回転が高まると水車
軸20付近が負圧になり挿入管27より外気が導入され負圧
を無くすとともに、排水口11への水の落ちを良くし回転
効率と排水効率を良くしている。また、噴出水はタービ
ンケース18のほぼ半分位の円周に沿って流束し、円周端
を排水口に向かせてはねかえりを防いでいる。

水車19の回転に伴って、シャッタ７は開口し消火可能
な高さで停止するようにしてありその説明を付加する
と、第２図に示すリミット機構のリミットスプロケット
51と出力軸スプロケット14とがローラチェン54を介して
連結されている。リミットスプロケット51は、リード軸
45に嵌着されて同軸回転している。案内軸47はリード軸
45の螺子に係合されて突起をリミットケース44の案内溝
48に沿って摺動可能にしてある、案内軸47の突起にはも
う１箇所回転可能なリードドラム46に設けたリード溝49
が摺動可能にしてあり、案内軸47の移動に伴ってリード
溝49に沿った回転をリードドラム46が行う。リミットス
プロケット50はリードドラム46に嵌着してローラチェン
53で巻回してあり、水量弁22を作動している。

シャッタ７は、出力軸スプロケット14の回転で上昇す
ると共に、案内軸47を移動してリードドラム46のリード
溝49が平行の部分までは、リミットスプロケット50が回
転しないために圧力水が噴出しシャッタは上昇を続け、
リード溝49が傾斜しているところにくるとリードドラム
46が回転するためリミットスプロケット50も同回転す
る。

水量弁22は、水量ケース21内に設けられて軸23に支持
された円板形状にして、リミットスプロケット52と連動
し閉じると高圧水を完全に遮断できる。リミットスプロ
ケット50の回転に伴って、水量弁22が水量ケース21を閉
じる方向に回転し、水量ケース21の圧力を下げてシリン
ダ軸も元の位置に戻りモータ軸の回転を制動してシャッ
タ７を停止させる、水量弁22が完全に閉じると送水口９
に注入することはできなくなり、消防用高圧水は停止さ
れる。

更に、必要に応じてシャッタ７を再び閉鎖する場合に
は、第３図に示される手動開放握り61を手で引けばシャ
ッタ７は自重で降下しリミット機構ももとの状態に復帰
してゆく。

尚、挿入管27は先端に弁止め27aを備え、弁止め27a内
に第５図（ａ）のような半球面状の空気穴を設け、球形
状の遮断弁28を遊着してロールピンで抜け止めをしてい
る。タービンケース18内の空気が挿入管27を抜けようと
する時、遮断弁28を挿入管27に吸引する圧力が働き挿入
管27を塞いでしまう。

遮断弁28は球形状だけでなく、例えば、第５図（ｂ）
のような円錐状の遮断弁28を遊着してもよい。更に第５
図（ｃ）のように平板状にした遮断弁28をパッキン57を
介してバネ58により付勢し常時密閉した状態を保ち、タ
ービンケース18内が負圧状態になった時に開くようにし
ておく方法でもよい。

（発明の効果） 本願は以上のように構成され、従来品より効率を上げ
小型、軽量、安価にすることができた。

その効果を具体的に示すと タービンケース18の内面を円弧状にして水車19を噴出
するノズル24を円周に沿って噴出することにより流束を
一定方向に整え噴出力を上げるとともに、噴出水の返り
による抵抗をなくした。

消防用高圧水でシャッタが開口すれば水量弁22で完全
に遮断するために、貴重な消防放水の無駄をなくした。

リミット機構８により複雑で遠距離操作するクラッチ
機構、圧力バルブ、切替バルブを無くし小型、軽量にし
た。

空気導入口26を設け挿入管27で空気を導入して排水効
率を上げ、水車19と連れ回る排水を切り離し回転効率を
上げることができたため、水車19の数量を減らすことが
できた。

ブレーキ開放機構も簡単な機構にでき安価になった。

消防用放水で確認試験、点検等を行う時に遮断弁28に
より天井を汚すことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシャッタ用開閉機を取付けた一部破断
断面図。 第２図はシャッタ用開閉機の説明用断面図。 第３図はブレーキ部の説明用断面図。 第４図はタービン部の正面図。 第５図（ａ），（ｂ），（ｃ）は各種の遮断弁を示す断
面図。 （主な部分の符号の説明） １……シャッタ用開閉機、２……減速機、３……タービ
ン部、４……モータ、５……ブレーキ部、６……水量
部、７……シャッタ、８……リミット機構、18……ター
ビンケース、19……水車、22……水量弁、24……ノズ
ル、27……挿入管、28……遮断弁、41……圧力シリン
ダ。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シャッタを開閉するように作動連結した減
   速機の出力軸と、 モータ軸の一端を減速機の入力側に水車軸を介して連結
   し、他端にブレーキドラムを嵌着して制動可能にした回
   転駆動するモータと、 消防用ホースからタービンケース内へ圧力水が噴出され
   た時シャッタを開口する方向に回転するよう設けられた
   水車軸に嵌着した水車と、 消防用ホースからタービンケース内へ圧力水が噴出され
   た時定められた水圧でブレーキアームを作動させ、制動
   力を解除または作動させる圧力シリンダと、 ローラチェンを介して出力軸と連結されシャッタ開口状
   況を感知するリミット機構により、送水口からの圧力水
   の水量を調整する水量弁と、 タービンケース内の水車軸に向けて外気と通気可能な挿
   入管を設け、この挿入管内にタービンケースの内部圧が
   正圧の場合には遮断し、負圧の場合には通気するように
   設けたことを特徴とする空気導入口付き水力シャッタ開
   閉機。
2. 【請求項２】タービンケース内面のほぼ半分を水車が回
   転する円周形状に合わせ、その内面に沿ってノズルより
   水車の回転方向へ噴出することを特徴とする第１項記載
   の空気導入口付き水力シャッタ開閉機。
3. 【請求項３】挿入管内に設けられた遮断弁は、球弁であ
   る第１項記載の空気導入口付き水力シャッタ開閉機。
4. 【請求項４】遮断弁は円錐弁である第１項記載の空気導
   入口付き水力シャッタ開閉機。
5. 【請求項５】遮断弁は平板弁である第１項記載の空気導
   入口付き水力シャッタ開閉機。