JP4180460B2 - 電動シャッター開閉装置 - Google Patents

Description

本発明はシャッターをモータで開閉させる電動シャッター開閉装置に関する。

従来、電動シャッター開閉装置として、開閉可能なシャッターと、シャッターを開閉作動させる駆動力を発揮するモータと、モータを駆動させるモータ駆動回路とを有する電動シャッター開閉装置が知られている。このものによれば、モータが一方向に回転すれば、シャッターが閉鎖及び開放方向のうちのいずれか一方に作動する。またモータが他方向に回転すれば、シャッターが閉鎖及び開放方向のうちのいずれか他方に作動する。

ここで、シャッターが閉鎖方向に作動するとき、モータにかかる負荷は時間の経過につれて変化するため、シャッターの作動速度は必ずしも一定ではない。特に、シャッターを巻き上げる支軸に、シャッターを巻き上げるバネ力を発揮する付勢部材が設けられているときには、付勢部材による付勢力と、シャッターの巻き上げトルクとは概略的には均衡しているものの、モータに対して『正の負荷』及び『負の負荷』がランダムにかかるため、シャッターの作動速度は息継ぎ的な動作となることが多い。ここで、『正の負荷』とは、駆動の方向とは反対の方向に作用し、シャッターの作動速度を減速させるように作用する負荷をいい、例えば、シャッターを巻き上げる際には、シャッターの自重等シャッターを下降させる方向に作用する力が、シャッターを巻き上げるバネ力に打ち勝っている状態を指す。『負の負荷』とは、駆動の方向と同一の方向に作用し、シャッターの作動速度を増速させるように作用する負荷をいい、例えば、シャッターを巻き上げる際、シャッターの自重等シャッターを下降させる方向に作用する力に、シャッターを巻き上げるバネ力が打ち勝っている状態を指す。

上記したように電動シャッター操作によれば、モータに対して『正の負荷』及び『負の負荷』がランダムにかかるため、シャッターの作動速度は断続的な作動、つまり息継ぎ的な作動となることが多い。この場合、シャッターとしての円滑な作動には限界がある。そこで、従来、特許文献１に開示されているように、シャッターが閉鎖方向に作動するとき、モータを停止させ、モータの停止後に生じる閉動慣性力とシャッターの自重と電気的制動力とが相俟って、シャッターを閉鎖方向に作動させる技術が知られている。
特開２００１−２８８９７０

しかしながら電動シャッター開閉装置によれば、シャッターが閉鎖方向に作動するときのみに対処できる。しかしながら上記した『息継ぎ的な作動』は、シャッターが閉鎖方向に作動するときのみならず、シャッターが開放方向に作動するときにおいても生じる。

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、シャッターの閉鎖方向の作動、開放方向の作動において、シャッターの動きをできるだけ滑らかなものとする電動シャッター開閉装置を提供することを課題とする。

本発明に係る電動シャッター開閉装置は、開閉可能なシャッターと、シャッターを開放方向及び閉鎖方向に作動させる駆動力を発揮するモータと、モータに給電する電流の方向を切り替える切り替え手段と、モータに給電する電流をオンオフさせるスイッチング制御によりモータの速度制御を行う速度制御手段と、モータの回転速度に応じてモータにブレーキをかけるブレーキ手段とからなるモータ駆動回路とを備える電動シャッター開閉装置において、モータのブレーキ手段は、シャッターの作動速度に応じてスイッチング光信号を発生するホトカプラと、ホトカプラからのスイッチング光信号に基づいてモータの端子同士を導通させるスイッチング素子とからなり、ホトカプラはスイッチング素子を制御することにより、シャッターの開放方向および閉鎖方向の作動速度が一定領域を超えないように制動することを特徴とするものである。

なおシャッターは開閉機能を有するものをいい、縦方向に開閉するもの、横方向に開閉するものでも良く、開口を完全に閉じるもの、隙同士を形成しつつ開口を閉じるものでも良い。モータは直流モータ、交流誘導モータ等を例示できる。

本発明に係る電動シャッター開閉装置によれば、シャッターの開放方向への作動速度をこれが一定領域を越えないように制動できると共に、シャッターの閉鎖方向への作動速度をこれが一定領域を越えないように制動できる。これによりシャッターを閉じる方向においても、シャッターを開放する方向においても、シャッターの作動の円滑性を高めることができる。

ブレーキ手段は、シャッターの開放方向への作動速度が過剰に速いとき、及び、シャッターの閉鎖方向への作動速度が過剰に速いときのうちの少なくともいずれか一つの条件が満足されたとき、電源線からモータに給電するモータ電流をオフとすると共に、モータのモータ端子同士を導通させることによりモータの回転を制動させる形態を採用することができる。この場合、モータのモータ端子同士を繋いで閉回路をつくるように導通させれば、いわゆるショートブレーキをモータにかけることができる。なお、モータのモータ端子同士を繋いで閉回路をつくる場合には、抵抗等の電気素子を閉回路に介在させることもできる。

ブレーキ手段としては、シャッターの作動速度が過剰に速いとき、モータのモータ端子同士を直接的に導通させて、または、他の電気素子を介して導通させてブレーキを得る制動用スイッチング素子を有する形態を採用することができる。この場合、制動用スイッチング素子の導通により、いわゆるショートブレーキをモータにかけることができる。ブレーキ手段は、シャッター作動速度の速さに応じて信号を発生する信号発生器と、信号発生器による信号に基づいてモータのモータ端子同士を導通させる制動用スイッチング素子とを有する形態を採用することができる。一般的には、信号発生器はシャッター作動速度が相対的に速くなると信号を発生するか、信号発生頻度が高くなる。ブレーキ手段としては、ブレーキを断続的にモータに作用させる形態を例示できる。このようにブレーキを断続的にモータに作用させれば、急ブレーキに起因する機械的要素等の要素の損傷を抑制するのに有利である。

モータの速度を制御する速度制御手段が設けられていることが好ましい。速度制御手段は、モータに給電する電流のオンオフを繰り返すスイッチング素子を有する形態を採用することができる。この場合、モータはデューティ制御される。スイッチング素子としては、モータの正回転及び逆回転に共用されていることが好ましい。この場合、スイッチング素子の数を減らすことができる。

モータの回転方向を切り替える切替手段が設けられていることが好ましい。切替手段は、モータの一方のモータ端子に電気的に繋がる接点をもつ第１リレーと、モータの他方のモータ端子に電気的に繋がる接点をもつ第２リレーとで構成されている形態を採用することができる。第１リレーは、接点と電源線との導通によりモータの正回転及び逆回転のいずれか一方を実行し、且つ、第２リレーは、接点と電源線との導通によりモータの正回転及び逆回転のいずれか他方を実行する形態を採用することができる。速度制御手段は、モータに給電する電流をオンオフさせると共にモータの正回転及び逆回転に共用されているスイッチング素子を有する形態を採用することができる。このようにスイッチング素子をモータの正回転及び逆回転に共用すれば、スイッチング素子の数を減らすことができる。

以下、本発明の実施例１を図１〜図４を参照として具体的に説明する。本実施例は構造物の出入り用の開口を開閉する電動シャッター装置に適用したものである。図１は電動シャッター開閉装置を模式的に示す。図１に示すように、電動シャッター開閉装置は家屋、ビル、工場、車両（乗用車、トレーラー、トラック、列車を含む）、船体等の構造物に設けられており、人または車両等が出入りする開口１０を開閉するものである。電動シャッター開閉装置は、開口１０に設けられた縦方向にのびる平行に並走された２本のガイドレール１１と、ガイドレール１１に沿って昇降され昇降に伴い開口を開閉させると共にストッパ１２ａをもつシャッター１２と、ガイドレール１１の上部側に設けられた横軸固定形の非回転の支軸１３と、支軸１３に回転可能に保持され図略の連結部材により互いに連結された複数個の従動輪１４（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ）と、従動輪１４ａに対して離間して配置された回転可能な駆動輪１５（スプロケット）と、駆動輪１５と従動輪１４ａとの間に架設されたエンドレス状をなす伝達部材１６（チェーン）と、駆動輪１５を回転させるシャッター巻き上げ駆動装置２とを備えている。従動輪１４ａはスプロケットをもち、従動輪１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは円盤状をなしている。なお図１に示すように、ケース１ｃ内には、支軸１３、従動輪１４、駆動輪１５、伝達部材１６、シャッター巻き上げ駆動装置２が内蔵されている。

支軸１３には、ねじりコイルバネで形成された付勢部材１７がほぼ同軸的に装備されている。付勢部材１７はシャッター１２を上向きに付勢する付勢力を有する。付勢部材１７の上向きの付勢力は、基本的には、シャッター１２の重量による下向きの負荷力と釣り合うように設定されている。このためシャッター１２を開放させるとき、付勢部材１７の上向きの付勢力はアシスト力として機能するため、シャッター１２を持ち上げて開放させる力としては小さくて済む。なお、図１に示すように、シャッター巻き上げ駆動装置２は支軸１３に対して離間した位置に支軸１３に沿って配置されている。従動輪１４ａの径は駆動輪１５の径よりも大きく設定されていると共に、従動輪１４ａの歯数は駆動輪１５の歯数よりも大きく設定されている。このため、従動輪１４ａ、駆動輪１５及び伝達部材１６により減速機構１９が構成されており、シャッター１２の昇降速度を減速することができる。

シャッター巻き上げ駆動装置２は、シャッター１２を開閉作動させるモータ２０を有する。モータ２０は直流モータとされている。更に、モータ２０を駆動させるモータ駆動回路２２が設けられている。図２に示すように、モータ駆動回路２２は、モータ２０の回転方向を切り替えることによりシャッター１２の作動方向を切り替える切替手段３と、モータ２０に対して直列に接続され且つモータ２０の正回転及び逆回転に共用されオンオフのスイッチング制御によりモータ２０の速度制御を行う速度制御手段４と、モータ２０の回転速度が速いときモータ２０にブレーキをかけるブレーキ手段６とを具備する。以下、このモータ駆動回路２２について説明を加える。

図２に示すように、切替手段３は、第１切替手段として機能する第１リレー３１と、第２切替手段として機能する第２リレー３２とで構成されている。第１リレー３１は有接点式であり、モータ２０の一方のモータ端子に繋がる接点３１ａと、電源線５０につながる接点３１ｂと、スイッチング素子４０のドレンＤに繋がる接点３１ｃと、接点３１ｂ及び接点３１ｃを切り替える可動接片３１ｄとをもつ。第２リレー３２は有接点式であり、モータ２０の他方のモータ端子に繋がる接点３２ａと、電源線５０につながる接点３２ｂと、スイッチング素子４０のドレンＤに繋がる接点３２ｃと、接点３２ｂ及び接点３２ｃを切り替える可動接片３２ｄとをもつ。第１リレー３１は、モータ２０側の接点３１ａと電源線５０側の接点３１ｂとを導通させることにより、モータ２０の正回転を実行する。第２リレー３２は、モータ２０側の接点３２ａと電源線５０側の接点３２ｂとを導通させることにより、モータ２０の逆回転を実行する。

速度制御手段４は、モータ２０に流れるモータ電流をオンオフさせてモータ２０をスイッチング制御（デューティ制御）する唯一の（１個の）スイッチング素子４０（半導体スイッチング素子）で構成されている。このスイッチング素子４０はＦＥＴとされている。スイッチング素子４０はモータ２０の正回転及び逆回転の双方に共用されている。従って、スイッチング素子４０のドレンＤは、第１リレー３１の接点３１ｃ及び第２リレー３２の接点３２ｃにそれぞれ繋がる。スイッチング素子４０のソースＳはＧＮＤ線５１に繋がる。スイッチング素子４０のゲートＧはパルス発生回路としてのＰＷＭ信号発生回路５５に繋がれており、ＰＷＭ信号発生回路５５からＰＷＭパルス信号Ｓ１がスイッチング素子４０のゲートＧに入力される。ＰＷＭパルス信号Ｓ１がＨｉのとき、スイッチング素子４０がオンとなり、スイッチング素子４０のドレンＤとソースＳとの間が導通する。これに対してＰＷＭパルス信号Ｓ１がＬｏｗのとき、スイッチング素子４０がオフとなり、スイッチング素子４０のドレンＤとソースＳとの間が非導通となる。これによりスイッチング素子４０のオン時間／（オン時間＋オフ時間）が規定され、モータ２０の回転速度はデューティ制御（ＰＷＭ制御）される。なお、シャッター１２の作動速度を速くするときには、デューティ比が高いＰＷＭパルス信号Ｓ１がスイッチング素子４０のゲートＧに入力される。シャッター１２の作動速度を遅くするときには、デューティ比が低いＰＷＭパルス信号Ｓ１がスイッチング素子４０のゲートＧに入力される。

ブレーキ手段６は、シャッター１２の作動速度に応じて光信号を発生する信号発生器としてのホトカプラ６０と、ホトカプラ６０による光信号に基づいて作動してモータ２０のモータ端子同士を導通させる制動用スイッチング素子６５（トランジスタ）とを有する。ホトカプラ６０は、シャッター１２の作動速度に応じて光信号を発生する光信号素子として機能するホトダイオード６１と、ホトダイオード６１の光を受けてターンオンするホトトランジスタ６３とで形成されている。ホトトランジスタ６３はエミッタは抵抗６７を経て制動用スイッチング素子６５のベースに繋がれている。制動用スイッチング素子６５のベースは抵抗６７、６８間に繋がれている。図２に示すように、ホトカプラ６０、制動用スイッチング素子６５は、ダイオード５７と並列的となるように第１リレー３１と第２リレー３２との間に繋がれている。制動用スイッチング素子６５はモータ２０のモータ端子間を導通可能に設けられている。

なお、図２〜図４から理解できるように、ホトトランジスタ６３のコレクタ側、制動用スイッチング素子６５のコレクタ側は、後述する発電電流Ｉｓ、発電電流Ｉｐのプラス側となり、ホトトランジスタ６３のエミッタ側、制動用スイッチング素子６５のエミッタ側は、後述する発電電流Ｉｓ、発電電流Ｉｐのマイナス側となるように設定されている。このためブレーキ手段６を構成するホトトランジスタ６３及び制動用スイッチング素子６５は、発電電流Ｉｓ、発電電流Ｉｐの双方において共用されており、つまり、シャッター１２を閉鎖方向に作動させるときのブレーキ作用と、シャッター１２を開放方向に作動させるときのブレーキ作用との双方に共用されており、部品点数の低減を図り得、コスト低廉に有利となる。

本実施例によれば、モータ２０において電流が矢印Ｘ１方向に流れてシャッター１２を閉鎖方向に作動させるときを正回転、矢印Ｘ２方向に流れてシャッター１２を開放方向に作動させるときを逆回転と仮定する。

シャッター１２が停止しているとき、つまり、モータ２０が停止しているときには、図２に示すように、第１リレー３１の可動接片３１ｄは接点３１ｃ側に存在し、電源線５０側の接点３１ｂに非導通状態に維持され、且つ、第２リレー３２の可動接片３２ｄは接点３２ｃ側に存在し、電源線５０側の接点３２ｂに非導通状態に維持されている。この状態では、モータ２０は電源線５０から遮断されている。

シャッター１２を閉鎖方向に作動させるためにモータ２０を正回転させるときには、図３に示すように、第１リレー３１の可動接片３１ｄを動作させ、モータ２０側の接点３１ａと電源線５０側の接点３１ｂとを導通させる。この場合、図３に示すように、第２リレー３２の可動接片３２ｄを動作させず、電源線５０側の接点３２ｂとモータ２０側の接点３２ａとを非導通とさせておくと共に、接点３２ａをスイッチング素子４０のドレンＤに繋いでおく。これにより図３に示すように、モータ２０の一方向のモータ端子が電源線５０に繋がると共に、モータ２０の他方向のモータ端子がＰ３点及びスイッチング素子４０を介してＧＮＤ線５１に繋がる。このため電源線５０からの電流は、矢印Ｂ１、矢印Ｂ２、矢印Ｂ３、矢印Ｂ４方向に流れ、つまり、第１リレー３１の接点３１ｂ→接点３１ａ→モータ２０→第２リレー３２の接点３２ａ→接点３２ｃ→Ｐ３点→スイッチング素子４０の順に流れることになる。

ここで本実施例によれば、第１リレー３１の可動接片３１ｄ、第２リレー３２の可動接片３２ｄを切替動作させた後に、シャッター１２の要請される作動速度に応じたデューティ比をもつＰＷＭパルス信号Ｓ１がＰＷＭ信号発生回路５５からスイッチング素子４０のゲートＧに入力される。このため、当該デューティ比に応じてスイッチング素子４０のドレンＤとソースＳとの間が導通する。この場合、スイッチング素子４０のオン時間／（オン時間＋オフ時間）、つまりデューティ比により、モータ２０を流れるモータ電流の平均電流が変化する。これによりモータ２０の速度はＰＷＭ制御され、ひいてはシャッター１２の作動速度が一定領域に制御される。

これに対してシャッター１２を開放方向に作動させるためにモータ２０を逆回転させるときには、図４に示すように、第２リレー３２の可動接片３２ｄを動作させ、第２リレー３２の電源線５０側の接点３２ｂとモータ２０側の接点３２ａとを導通させる。この場合、第１リレー３１の可動接片３１ｄを動作させず、電源線５０側の接点３１ｂとモータ２０側の接点３１ａとを非導通とさせておくと共に、接点３１ａをスイッチング素子４０のドレンＤに繋いでおく。これにより図４に示すように、モータ２０の他方向のモータ端子が第２リレー３２、Ｐ１点を介して電源線５０に繋がると共に、モータ２０の一方向のモータ端子が第１リレー３１、Ｐ２点、Ｐ３点、スイッチング素子１０を介してＧＮＤ線５１に繋がる。このため電源線５０からの電流は、矢印Ｃ１、矢印Ｃ２、矢印Ｃ３、矢印Ｃ４、矢印Ｃ５、矢印Ｃ６方向に流れ、つまり、Ｐ１点→第２リレー３２の接点３２ｂ→第２リレー３２の接点３２ａ→モータ２０→第１リレー３１の接点３１ａ、接点３１ｃ→Ｐ２点→Ｐ３点→スイッチング素子４０の順に流れることになる。

ここで本実施例によれば、第１リレー３１の可動接片３１ｄ、第２リレー３２の可動接片３２ｄを切替作動させた後に、シャッター１２に要請される作動速度に応じたデューティ比をもつＰＷＭパルス信号Ｓ１がＰＷＭ信号発生回路５５からスイッチング素子４０のゲートＧに入力される。このため当該デューティ比に応じてスイッチング素子４０のドレンＤとソースＳとの間が導通する。この場合、スイッチング素子４０のオン時間／（オン時間＋オフ時間）、つまりデューティ比により、モータ２０を流れるモータ電流の平均電流が変化する。この結果、モータ２０の速度はＰＷＭ制御され、ひいてはシャッター１２の作動速度が一定領域に制御される。

即ち、本実施例によれば、シャッター１２の作動速度が一定領域よりも遅いときには、デューティ比が高いＰＷＭパルス信号Ｓ１がスイッチング素子４０のゲートＧに入力され、スイッチング素子４０のオン時間／（オン時間＋オフ時間）、つまりデューティ比が高くなり、モータ２０を流れるモータ電流の平均電流が大きくなり、モータ２０の速度は増速され、ひいてはシャッター１２の作動速度が増速される。

これに対して、シャッター１２の作動速度が一定領域よりも速くなったときには、デューティ比が小さいＰＷＭパルス信号Ｓ１がスイッチング素子４０のゲートＧに入力され、スイッチング素子４０のオン時間／（オン時間＋オフ時間）、つまりデューティ比が小さくなり、モータ２０を流れるモータ電流の平均電流が小さくなり、モータ２０の速度は減速され、ひいてはシャッター１２の作動速度が減速される。このようにしてスイッチング素子４０によるデューティ制御によりシャッター１２の作動速度を一定領域に保つことができる。これによりシャッター１２の作動速度を一定領域に保つことができる。

本実施例によれば、図２〜図４に示すように、電源線５０とスイッチング素子４０との間には、フライホィールダイオードとして機能するダイオード５７がモータ２０と並列に設けられている。ダイオード５７は、ＰＷＭパルス信号Ｓ１がオフ（Ｌｏｗ）とされ、スイッチング素子４０がスイッチング素子４０のドレンＤとソースＳとの間が非導通とされたとき、モータ２０のインダクタに蓄えられたエネルギをモータ２０に電流として流し、モータ電流を滑らかにするものである。即ち、モータ２０の正回転時（図３参照）にスイッチング素子４０がＰＷＭ制御によりオフとされたとき、モータ２０のインダクタに蓄えられたエネルギを電流として、第２リレー３２の接点３２ａ、３２ｃ、Ｐ３点、Ｐ２点、ダイオード５７のアノードからカソードを経て、更に、Ｐ４点、Ｐ１点、第１リレー３１の接点３１ｂ、３１ａを経てモータ２０に電流を流す。またモータ２０の逆回転時（図４参照）にスイッチング素子４０がＰＷＭ制御によりオフとされたとき、モータ２０のインダクタに蓄えられたエネルギを電流として、第１リレー３１の接点３１ａ、３１ｃ、Ｐ２点、ダイオード５７のアノードからカソードを経て、更に、Ｐ４点、Ｐ１点、第２リレー３２の接点３２ｂ、３２ａを経てモータ２０に電流を流す。これによりダイオード５７によってフライホィール効果が得られる。

本実施例によれば、シャッター１２に要請される作動速度に応じたデューティ比をもつＰＷＭパルス信号Ｓ１がスイッチング素子４０に入力され、モータ２０の速度はスイッチング素子４０によりＰＷＭ制御され、シャッター１２の作動速度が一定領域に制御される。

しかしながら前記した『負の負荷』が大きいため、モータ２０の速度が過剰に速くなることがある。この場合、ＰＷＭ信号発生回路５５は、スイッチング素子４０を継続的にオフにして電源線５０からの電流をモータ２０に流さないようにする。この場合、モータ２０において逆起電力により発電電流が生じている。発電電流の向きは、モータ２０を駆動給電する向きと逆である。

即ち、図３から理解できるように、モータ２０が正回転してシャッター１２が閉鎖方向に作動しているとき、スイッチング素子４０をオフしてモータ２０を断電すれば、モータ２０には発電に伴う逆起電力により矢印Ｘ２方向（モータ２０の駆動通電時と逆方向）に向かう発電電流Ｉｓ（図３参照）が発生する。発電電流Ｉｓは、ホトダイオード６１のコレクタ、制動用スイッチング素子６５のコレクタに流入可能とされている。

そしてシャッター１２の閉鎖方向の作動速度が過剰に速くて設定値を越えるとき、ホトカプラ６０のホトダイオード６１が発光した光信号はホトトランジスタ６３に受光され、ホトダイオード６１がターンオンし、発電電流Ｉｓが抵抗６７、６８に流れる。この結果、抵抗６８による電圧が制動用スイッチング素子６５のベースにベース電圧として入力され、制動用スイッチング素子６５がターンオンして制動用スイッチング素子６５のコレクタとエミッタとの間が導通する。この結果、モータ２０の発電電流Ｉｓは、図３から理解できるように、モータ２０→第１リレー３１の接点３１ａ、３１ｂ→Ｐ１点→Ｐ４点→Ｐ５点→制動用スイッチング素子６５のコレクタとエミッタ→Ｐ６点→Ｐ７点→Ｐ２点→Ｐ３点→第２リレー３２の接点３２ｃ、３２ａ→モータ２０を流れる。このように発電電流Ｉｓは、制動用スイッチング素子６５を介してモータ２０のモータ端子同士を導通させる閉回路を流れるため、ショートブレーキがモータ２０に作用し、モータ２０は減速され、シャッター１２の作動速度は減速される。ショートブレーキは発電制動とも呼ばれており、モータ２０の回転で発生する発電に基づくブレーキ作用であり、モータ端子同士を導通（ショート）させて閉回路を形成すれば発生する。

これに対して、図４から理解できるように、モータ２０が逆回転してシャッター１２が開放方向に作動しているとき、シャッター１２の作動速度が過剰に速いとき、スイッチング素子４０をオフしてモータ２０を断電すれば、モータ２０には発電に伴う逆起電力により矢印Ｘ１方向（モータ２０の駆動通電時と逆方向）に向かう発電電流Ｉｐ（図４参照）が発生する。発電電流Ｉｐは、ホトダイオード６１のコレクタ、制動用スイッチング素子６５のコレクタに流入可能とされている。

そしてシャッター１２の開放方向の作動速度が過剰に速くて設定値を越えるとき、ホトカプラ６０のホトダイオード６１が発光した光信号はホトトランジスタ６３に受光され、ホトダイオード６１がターンオンし、発電電流Ｉｐが抵抗６７、６８に流れる。この結果、抵抗６８による電圧が制動用スイッチング素子６５のベースにベース電圧として入力され、制動用スイッチング素子６５がターンオンして制動用スイッチング素子６５のコレクタとエミッタとの間が導通する。この結果、モータ２０の発電電流Ｉｐは、図４から理解できるように、モータ２０→第２リレー３２の接点３２ａ、３２ｂ→Ｐ１点→Ｐ４点→Ｐ５点→制動用スイッチング素子６５のコレクタとエミッタ→Ｐ６点→Ｐ７点→Ｐ２点→第１リレー３１の接点３１ｃ、３１ａ→モータ２０を流れる。このように発電電流Ｉｐは、制動用スイッチング素子６５を介してモータ２０のモータ端子同士を導通させる閉回路を流れるため、ショートブレーキがモータ２０に作用し、モータ２０は減速され、シャッター１２の作動速度は減速される。

上記のようにホトダイオード６１の発光に基づいてモータ２０及びシャッター１２にブレーキがかかる。従って本実施例によれば、ホトカプラ６０のホトダイオード６１の発光時間を制御すれば、制動用スイッチング素子６５のオン時間を制御でき、ブレーキ作動時間の長短を調整することができ、シャッター１２の作動速度の減速度を調整することができる。即ち、ホトダイオード６１の発光時間を長くすれば、制動用スイッチング素子６５のオン時間を長くでき、ブレーキ作動時間を長くでき、シャッター１２の減速度を大きくできる。ホトダイオード６１の発光時間を短くすれば、制動用スイッチング素子６５のオン時間を短くでき、ブレーキ作動時間を短くでき、シャッター１２の減速度を小さくできる。なおモータ２０にブレーキを断続的に作用させるならば、急ブレーキによる部材の損傷回避に有利である。

以上説明したように本実施例によれば、モータ２０が正回転してシャッター１２１が閉鎖方向に作動しているときにおいても、モータ２０が逆回転してシャッター１２が開放方向に作動しているときにおいても、『負の負荷』が作用する等してシャッター１２の作動速度が過剰に速いときには、１つの回路でモータ２０にブレーキをかけてシャッター１２の作動速度を一定領域に保つことができる。しかも本実施例によれば、ブレーキ手段６を構成するホトカプラ６０及び制動用スイッチング素子６５は、シャッター１２を閉鎖方向に作動させるときにおいても、開閉方向に作動させるときにおいても共用されているため、部品点数の低減を図り得る。

更に本実施例によれば、ホトカプラ６０のホトダイオード６１からの光信号の発生時間を制御すれば、モータ２０のモータ端子間を導通（ショート）させる制動用スイッチング素子６５のオン時間を適宜制御でき、モータ２０に対するブレーキ力の強弱を適宜調整することができる。従って、ホトダイオード６１は、ブレーキ時間の調整、ブレーキ力の強弱の調整を図るブレーキ力調整手段としても機能することができる。

また従来、単一電源方式を採用しつつモータ２０の正回転及び逆回転を制御するためには、４個のスイッチング素子を用いるＨブリッジ回路を採用するのが一般的である。この点本実施例によれば、４個のスイッチング素子を用いずとも、第１リレー３１及び第２リレー３２の切替作用により、モータ２０のモータ電流の方向を切り替えて、モータ２０の正回転及び逆回転を切り替えることができる。しかも４個のスイッチング素子を用いるＨブリッジ回路と異なり、スイッチング素子４０は正回転及び逆回転において共用されており、モータ駆動用としてのスイッチング素子４０を唯一（１個）のものとすることができる。故に、定格が大きい高価なトランジスタを４個必要するＨブリッジ回路と異なり、制御の信頼性を高めることができ、しかもコスト的にも有利である。

上記したように第１リレー３１及び第２リレー３２は、電源線５０からの給電によりモータ２０を回転させる通電経路として機能するばかりではなく、モータ２０の断電時にモータ端子同士を導通させてショートブレーキを実現する閉回路に発電電流Ｉｓ、Ｉｐを流す通電経路としても機能しており、複数の機能を有するものである。

また本実施例によれば、第１リレー３１の可動接片３１ｄ、第２リレー３２の可動接片３２ｄがどのような状態にあろうとも、モータ２０を経ないで、電源線５０からＧＮＤ線５１に直接に貫通電流が流れることが防止されている。更に本実施例によれば、モータ電流をオンオフするスイッチング制御は無接点式のスイッチング素子４０により行われる方式が採用されている。即ち、第１リレー３１の可動接片３１ｄ、第２リレー３２の可動接片３２ｄを切替作動させた後に、スイッチング素子４０をＰＷＭ制御させることによりモータ電流をオンオフするスイッチング制御を行う方式が採用されている。このため、第１リレー３１及び第２リレー３２における接点ではモータ電流のオン・オフを直接的に行わないため、有接点式の第１リレー３１及び第２リレー３２の長寿命化を図り得る。

実施例２を図５に示す。実施例２は実施例１と基本的には同様の構成、作用効を有する。実施例２によれば、電流制限用の抵抗６９を制動用スイッチング素子６５の通電経路に配置している。これにより制動用スイッチング素子６５を流れる電流の大きさを調整し、ブレーキ力を調整している。抵抗６９はブレーキ力調整手段として機能できる。

（その他）
上記した既述によれば、モータ２０において電流が矢印Ｘ１方向に流れるときシャッター１２を閉鎖方向に作動させ、モータ２０において矢印Ｘ２方向に流れるときシャッター１２を開放方向に作動させることにしたが、逆に、モータ２０において電流が矢印Ｘ２方向に流れるときシャッター１２を閉鎖方向に作動させ、矢印Ｘ１方向に流れるときシャッター１２を開放方向に作動させることにしても良い。上記した実施例によれば、モータ２０は直流モータであるが、交流誘導モータとし、交流誘導モータにブレーキをかけることもできる。なお、交流誘導モータの場合には、例えば、励磁巻線と交流電源を遮断した後に、励磁巻線に弱い直流を流せば、励磁巻線が電磁石として作動し、かご型ロータは、直流モータのモータ端子同士を短絡させたのと同様にブレーキ作用が得られる。

また上記した実施例によれば、ブレーキとしてショートブレーキを採用しているが、これに限定されるものではない。また上記した実施例によれば、スイッチング素子４０としてＦＥＴが採用されているが、これに限らず、通常のトランジスタでも良く、ＩＧＢＴ等でもよく、要するにスイッチング素子４０はオンオフのスイッチング制御できるものであれば良い。また制動用スイッチング素子６５としてトランジスタが採用されているが、これに限らず、サイリスタ、トライアック等にすることもでき、要するにスイッチング機能を有すれば良い。上記した実施例では、モータ２０の駆動力を減速機構１９を介して従動輪１４に伝達することにしているが、これに限らず、モータ２０の駆動力を減速機構を介することなく支軸１３に直接的に伝達させることにしても良い。上記した実施例では、切替手段として機能する第１リレー３１、第２リレー３２は有接点方式であるが、これに限らず、無接点方式のものとしても良い。本発明は上記した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。発明の実施の形態、実施例に記載の語句は一部であっても、請求項に記載できるものである。

本発明は家屋、ビル、工場、車両（乗用車、トレーラー、トラック、列車を含む）、船体等の構造物に装備されるシャッターを開閉させる用途に適用できる。

電動シャッター開閉装置を模式的に示す斜視図である。（実施例１） 電動シャッター開閉装置に装備されているモータが非作動時におけるモータ駆動回路の回路図である。（実施例１） 電動シャッター開閉装置に装備されているモータが一方向に回転する時におけるモータ駆動回路の回路図である。（実施例１） 電動シャッター開閉装置が一方向に回転する時におけるモータ駆動回路の回路図である。（実施例１） 電動シャッター開閉装置に装備されているモータが一方向に回転する時におけるモータ駆動回路の回路図である。（実施例２）

符号の説明

１は電動シャッター開閉装置、１２はシャッター、２はシャッター巻き上げ駆動装置、２０はモータ、２２はモータ駆動回路、３１は第１リレー（切替手段）、３２は第２リレー（切替手段）、５０は電源線、５５はＰＷＭ信号発生回路、４はスイッチング素子（速度制御手段）、６はブレーキ手段、６０はホトカプラ、６３はホトトランジスタ（光信号素子）、６５は制動用スイッチング素子を示す。

Claims (3)

1. 開閉可能なシャッターと、
   前記シャッターを開放方向及び閉鎖方向に作動させる駆動力を発揮するモータと、
   前記モータに給電する電流の方向を切り替える切り替え手段と、
   前記モータに給電する電流をオンオフさせるスイッチング制御により前記モータの速度制御を行う速度制御手段と、
   前記モータの回転速度に応じて前記モータにブレーキをかけるブレーキ手段とからなるモータ駆動回路とを備える電動シャッター開閉装置において、
   前記モータのブレーキ手段は、前記シャッターの作動速度に応じてスイッチング光信号を発生するホトカプラと、該ホトカプラからのスイッチング光信号に基づいて前記モータの端子同士を導通させるスイッチング素子を備え、前記ホトカプラは前記スイッチング素子を制御することにより、前記シャッターの開放方向および閉鎖方向の作動速度が一定領域を超えないように制動することを特徴とする電動シャッター開閉装置。
2. 前記ホトカプラを構成するホトトランジスタのコレクタと、前記モータ端子同士を導通させるスイッチング素子を構成するトランジスタのコレクタとは、前記モータの駆動に伴って発生する逆起電力による発電電流のプラス側に接続され、前記ホトトランジスタのエミッタは、前記スイッチング素子を構成するトランジスタのベースに接続され、前記ホトトランジスタのエミッタと、前記スイッチング素子を構成するトランジスタのエミッタとは、前記モータの駆動に伴って発生する逆起電力による発電電流のマイナス側に接続されることを特徴とする請求項１に記載の電動シャッター開閉装置。
3. 前記ブレーキ手段は、前記ホトカプラを構成するホトダイオードの発光時間を制御することで、前記モータ端子同士を導通させるスイッチング素子のオン時間を制御することを特徴とする請求項１に記載の電動シャッター開閉装置。

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