(57)【要約】【課題】  戻しばねを備えた開閉装置全体の小型化を図ることができる開閉装置の戻しばね付き巻取体構造を提供すること。【解決手段】  開閉体であるシャッターカーテン１を開閉移動させるためにこのシャッターカーテン１を巻き取り、繰り出す巻取体４は、中心軸２０に軸方向に複数配置されていてそれぞれに戻しばねであるぜんまいばね２６が設けられた回転体２２を含んで構成されており、巻取体４に正逆回転の回転力を付与するための駆動装置である開閉機５０は、中心軸２０における前記複数個の回転体２２のうちの２個の回転体の間に取り付けられ、正逆回転の回転力が、ピニオンギヤ５５とリングギヤ５６を介して開閉機５０から巻取体４へ付与される。【選択図】  図２
2006257863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉体を開閉移動させるためにこの開閉体を巻き取り、繰り出す巻取体と、この巻き取り、繰り出しのための前記巻取体の正逆回転のうちの一方の回転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前記巻取体の他方の回転のための補助力として利用される戻しばねと、前記巻取体に前記正逆回転のうちの少なくとも一方の回転力を付与するための駆動装置と、を含んで構成される開閉装置の戻しばね付き巻取体構造において、
前記巻取体は、少なくとも前記巻き取り、繰り出し時に回転しない中心軸と、前記開閉体を巻き取り、繰り出すためにこの中心軸を中心に正逆回転自在であって、前記中心軸の外周に配置された巻取体本体と、を有して構成されており、
前記戻しばねは、前記中心軸の軸方向の同じ位置又は略同じ位置で一方の端部から他方の端部に向かって渦巻き状に巻回している渦巻きばねであり、この渦巻きばねの一端は前記中心軸に取り付けられているとともに、他端は前記巻取体本体に取り付けられており、
前記駆動装置は、前記中心軸に取り付けられていることを特徴とする開閉装置の戻しばね付き巻取体構造。
【請求項２】
請求項１に記載の開閉装置の戻しばね付き巻取体構造において、前記渦巻きばねは、板材を渦巻き状に巻回して形成されたぜんまいばねであることを特徴とする開閉装置の戻しばね付き巻取体構造。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の開閉装置の戻しばね付き巻取体構造において、前記駆動装置の前記中心軸の直径方向の最大寸法は、前記巻取体本体の直径寸法と同じ又はこれよりも小さいことを特徴とする開閉装置の戻しばね付き巻取体構造。
【請求項４】
請求項３に記載の開閉装置の戻しばね付き巻取体構造において、前記駆動装置の前記中心軸の直径方向の最大寸法は、前記渦巻きばねの直径寸法と同じ又はこれよりも小さいことを特徴とする開閉装置の戻しばね付き巻取体構造。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の開閉装置の戻しばね付き巻取体構造において、前記巻取体本体は、前記中心軸の外周に軸方向に離れて配置された複数個の回転体と、前記中心軸の軸方向に延びる長さを有し、これらの回転体同士を連結する連結部材と、を有して構成されており、前記複数個の回転体のうちの少なくとも１個の回転体に前記渦巻きばねの他端が取り付けられ、前記駆動装置は、前記連結部材よりも前記中心軸の直径方向内側に配置されていることを特徴とすることを特徴する開閉装置の戻しばね付き巻取体構造。
【請求項６】
請求項５に記載の開閉装置の戻しばね付き巻取体構造において、前記駆動装置は、前記複数個の回転体のうちの２個の回転体の間に配置されていることを特徴とする開閉装置の戻しばね付き巻取体構造。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の開閉装置の戻しばね付き巻取体構造において、前記駆動装置は、前記巻取体に前記正逆回転のうちの少なくとも一方の回転力を付与するための駆動部と、この駆動部の駆動制御を実行する制御部と、を含んで構成され、この制御部は、前記駆動部から分離されており、前記制御部と前記駆動部とは前記中心軸の軸方向に離間して配置されていることを特徴とする開閉装置の戻しばね付き巻取体構造。
【請求項８】
請求項７に記載の開閉装置の戻しばね付き巻取体構造において、前記制御部と前記駆動部とはリード線で接続されており、前記中心軸にはこのリード線が前記中心軸の軸方向に挿通された切欠部が形成されていることを特徴とする開閉装置の戻しばね付き巻取体構造。
【請求項９】
請求項７に記載の開閉装置の戻しばね付き巻取体構造において、前記制御部と前記駆動部とはリード線で接続されており、前記中心軸は中空部を有し、前記リード線はこの中空部に挿通されていることを特徴とする開閉装置の戻しばね付き巻取体構造。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の開閉装置の戻しばね付き巻取体構造において、前記開閉体の開閉移動方向は、上向き移動が開き移動となった鉛直方向の成分を有する方向であり、前記渦巻きばねは、前記蓄圧された戻しばね力によるトルクが次第に小さくなる増加率で増加する領域を有するばねとなっており、この領域内に、前記巻取体の前記一方の回転による前記開閉体の繰り出しが始まる前の開閉体全開時があり、この開閉体全開時からの前記開閉体の繰り出しに伴って前記トルクが増加することを特徴とする開閉装置の戻しばね付き巻取体構造。
【請求項１１】
請求項１０に記載の開閉装置の戻しばね付き巻取体構造において、前記渦巻きばねは、前記開閉体の繰り出しの進行に伴って前記トルクの増加率が一定値又は略一定値となる領域を有するばねであり、この領域内に前記開閉体が全閉となる開閉体全閉時があることを特徴とする開閉装置の戻しばね付き巻取体構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、開閉体を開閉移動させるためにこの開閉体を巻き取り、繰り出す正逆回転可能な巻取体であって、正逆回転のうちの一方の回転時に蓄圧された戻しばね力が他方の回転のための補助力として利用される戻しばねを備えた巻取体の構造に係り、例えば、開閉体がシャッターカーテンとなっている防災用シャッター装置及び開口部用シャッター装置を含む各種のシャッター装置や、オーバーヘッドドア装置、ロールブラインド装置、オーニング装置、防煙垂れ幕装置等の巻取体構造に利用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１には、開閉体であるシャッターカーテンを開閉移動させるためにこのシャッターカーテンを巻き取り、繰り出す巻取体に、この巻き取り、繰り出しのための巻取体の正逆回転のうちの一方の回転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巻取体の他方の回転のための補助力として利用される戻しばねである戻しコイルばねと、前記巻取体に前記正逆回転のうちの少なくとも一方の回転力を付与するための駆動装置である開閉機を設けたシャッター装置の戻しばね付き巻取体構造が示されている。
【０００３】
このような巻取体構造では、巻取体は、少なくともシャッターカーテンの巻き取り、繰り出し時に回転しない中心軸と、シャッターカーテンを巻き取り、繰り出すためにこの中心軸を中心に回転自在であって、中心軸の外周に配置された巻取体本体と、を有しており、戻しコイルばねの一端は中心軸に連結され、他端は巻取体本体に連結される。そして、この巻取体本体は、左右一対のブラケットで回転自在に支持されており、モータとブレーキ等の組み合わせからなっている開閉機は、前記左右一対のブラケットのうち一方のブラケットに巻取体本体とは別軸的に取り付けられ、チェーン、スプロケット等からなる動力伝動手段を介して巻取体本体と連結されている。
【特許文献１】特開２００５−６０９６７号公報（図３〜図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、開閉機を巻取体本体と別軸的に配置することにより、シャッター装置全体が大型化してしまう。このため、戻しばねを備えたシャッター装置全体を小型化できる戻しばね付きの巻取体構造の工夫が求められている。
【０００５】
本発明の目的は、戻しばねを備えた開閉装置全体の小型化を図ることができるようになる開閉装置の戻しばね付き巻取体構造を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る開閉装置の戻しばね付き巻取体構造は、開閉体を開閉移動させるためにこの開閉体を巻き取り、繰り出す巻取体と、この巻き取り、繰り出しのための前記巻取体の正逆回転のうちの一方の回転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前記巻取体の他方の回転のための補助力として利用される戻しばねと、前記巻取体に前記正逆回転のうちの少なくとも一方の回転力を付与するための駆動装置と、を含んで構成される開閉装置の戻しばね付き巻取体構造において、前記巻取体は、少なくとも前記巻き取り、繰り出し時に回転しない中心軸と、前記開閉体を巻き取り、繰り出すためにこの中心軸を中心に正逆回転自在であって、前記中心軸の外周に配置された巻取体本体と、を有して構成されており、前記戻しばねは、前記中心軸の軸方向の同じ位置又は略同じ位置で一方の端部から他方の端部に向かって渦巻き状に巻回している渦巻きばねであり、この渦巻きばねの一端は前記中心軸に取り付けられているとともに、他端は前記巻取体本体に取り付けられており、前記駆動装置は、前記中心軸に取り付けられていることを特徴とするものである。
【０００７】
この開閉装置の戻しばね付き巻取体構造では、巻取体は、中心軸と、この中心軸の外周に配置された正逆回転自在な巻取体本体と、を有して構成されており、戻しばねは、前記中心軸の軸方向の同じ位置又は略同じ位置で一方の端部から他方の端部に向かって渦巻き状に巻回している渦巻きばねであり、この渦巻きばねの一端は前記中心軸に取り付けられているとともに、他端は前記巻取体本体に取り付けられており、駆動装置は、前記中心軸に取り付けられている。すなわち、本発明では、駆動装置は巻取体本体と同軸的に配置されるようになっている。
【０００８】
このため、本発明によると、駆動装置が巻取体本体と別軸的に配置されている従来の開閉装置の戻しばね付き巻取体構造と比較して、開閉装置全体の小型化を図ることができるようになる。
【０００９】
なお、前述の「少なくとも前記巻き取り、繰り出し時に回転しない中心軸」とは、この中心軸は常時回転しない軸となっていてもよく、あるいは、例えば、戻しばねに所定の戻しばね力を蓄圧するための巻き締め作業等を行うときには、この中心軸を回転させてもよい等との意味である。
【００１０】
また、本発明では、戻しばねが中心軸の軸方向の同じ位置又は略同じ位置で一方の端部から他方の端部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。このため、この渦巻きばねの軸方向における幅寸法を小さくできることになり、これにより、戻しばねが配置される巻取体全体の軸長寸法を短くできる。
【００１１】
さらに、渦巻きばねは軸方向における幅寸法が小さいばねであるため、開閉体の幅寸法を開閉体の開閉移動長さよりも小さくすること、言い換えると、開閉体の開閉移動長さを開閉体の幅寸法よりも大きくすることが可能となる。
【００１２】
また、戻しばねを渦巻きばねとする場合には、この渦巻きばねは、板材を渦巻き状に巻回して形成されているばね、すなわち、ぜんまいばねでもよく、断面円形や断面楕円形、断面矩形の線材等を渦巻き状に巻回したものでもよい。また、これらのいずれかで戻しばねを形成した場合には、巻き数や全長等は任意である。
【００１３】
渦巻きばねを板材を渦巻き状に巻回して形成したぜんまいばねとすると、板材の厚さは小さいため、戻しばね全体の直径を小さくでき、これにより、巻取体全体の直径方向の寸法（直径寸法）を小さくすることができる。
【００１４】
本発明において、巻取体に正逆回転のうちの少なくとも一方の回転力を付与するための駆動装置の大きさ、形状等は任意であるが、この駆動装置の中心軸の直径方向の最大寸法は、巻取体本体の直径寸法と同じ又はこれよりも小さいことが好ましい。
【００１５】
これによると、開閉装置の中心軸の直径方向の大きさをより小型化することができるようになる。
【００１６】
本発明において、駆動装置の中心軸の直径方向の最大寸法は、渦巻きばねの直径寸法と同じ又はこれよりも小さいことがより好ましい。
【００１７】
巻取体の径を小さくするときに、渦巻きばねの直径寸法は、開閉体のストローク長さに関係することから径を小さくできない（言い換えると、渦巻きばねの長さを短くできない）。なぜならば、巻取体の径を小さくすれば開閉体の同じストローク当たりの巻取体の回転数は増えるため、さらに長い渦巻きばねが必要になり、渦巻きばねの直径寸法はむしろ大きくしなければならないからである。このため、巻取体の径（内径）の最小サイズ（寸法）は、渦巻きばねの直径寸法と同じ又はこれより大きいものとなる。
【００１８】
したがって、駆動装置の中心軸の直径方向の最大寸法が、渦巻きばねの直径寸法と同じ又はこれよりも小さければ、巻取体の径を駆動装置がない場合と同様の最小サイズまで小型化することが可能となる。
【００１９】
本発明において、駆動装置を中心軸に取り付ける位置は任意であり、例えば、中心軸におけるこの中心軸の外周に巻取体本体が配置されている位置でもよく、中心軸における巻取体本体から軸方向に離れた位置（例えば、中心軸の軸方向端部等）でもよい。なお、駆動装置は、中心軸の全周を囲むように設けられていてもよく、中心軸の全周のうちの一部の周方向側に偏って設けられていてもよい。
【００２０】
本発明において、巻取体本体の形状、構造等は任意であるが、この巻取体本体の第１の例として、中心軸の外周に配置された１個の円筒形の回転体で構成され、この回転体の内周面と中心軸の外周面との間に渦巻きばねを配置し、この渦巻きばねの他端を前記回転体の内周面に取り付けたものを挙げることができる。なお、この第１の例において、配置する渦巻きばねの個数は１個でもよく、複数個でもよい。
【００２１】
巻取体本体の第２の例として、中心軸の外周に軸方向に離れて配置された複数個の回転体と、中心軸の軸方向に延びる長さを有し、これらの回転体同士を連結する連結部材と、を有して構成されているものを挙げることができる。この第２の例では、前記複数個の回転体のうちの少なくとも１個の回転体に渦巻きばねの他端を取り付ければよい。そして、この第２の例において、駆動装置は、連結部材よりも中心軸の直径方向内側に配置されることが好ましい。
【００２２】
なお、この巻取体本体の第２の例において、駆動装置を配置する位置は任意であるが、前記複数個の回転体のうちの２個の回転体の間に配置することがより好ましい。駆動装置を２個の回転体の間に配置することにより、巻取体の袖寸法（開閉体が巻き取り、繰り出されない部分の寸法）をより短くすることができるようになる。また、駆動装置を２個の回転体の間のスペースを有効に利用して配置できる。
【００２３】
なお、前記複数個の回転体のうちの２個の回転体の間に駆動装置を配置する場合には、これらの回転体の間隔は、駆動装置を配置できる大きさがあれば任意であり、駆動装置の大きさと同じでもよく、この大きさよりも大きくてもよい。
【００２４】
また、この巻取体本体の第２の例において、渦巻きばねの他端が取り付けられている前記少なくとも１個の回転体は、中心軸の直径方向へ立ち上がった立上り部と、中心軸の軸方向への幅を有し、渦巻きばねを格納するための筒部と、を有して構成され、渦巻きばねの他端は前記筒部に取り付けられるものでもよい。そして、駆動装置を中心軸の軸方向両端部のうちの一方の端部に配置した場合には、渦巻きばねの他端が取り付けられている前記少なくとも１個の回転体は、前記駆動装置に中心軸の軸方向内側に隣接して配置され、この回転体の前記筒部は、前記立上り部に対して前記駆動装置側とは反対側に配置されるようにすることがより好ましい。
【００２５】
これによると、前記少なくとも１個の回転体の前記筒部を前記立上り部に対して駆動装置側と同じ側に配置した場合と比較して、中心軸の軸方向の長さを前記筒部の中心軸の軸方向への幅分だけ短くすることができるため、巻取体の袖寸法をより短くすることができるようになる。
【００２６】
なお、複数個の回転体を中心軸の外周に軸方向に離れて配置する場合において、これらの回転体の間隔は任意であり、回転体の個数を３個以上とする場合には、それぞれの間隔を同じにしてもよく、異なるようにしてもよい。
【００２７】
また、前記少なくとも１個の回転体に設ける渦巻きばねの個数は、１個でもよく、複数個でもよい。前記少なくとも１個の回転体に設ける渦巻きばねの個数を複数個とするためには、回転体の大きさをその最大個数の渦巻きばねを配置できる大きさとするとともに、これらの渦巻きばねの一端と他端を取り付けることができる部分を中心軸側と回転体の筒部に設け、これにより、最大個数から選択された任意の個数の渦巻きばねの一端と他端をこれらの部分に取り付けることができるようにすればよい。
【００２８】
また、渦巻きばねの一端を中心軸に取り付けるためには、例えば、巻取体の円周方向の一方の側へ折り曲げた渦巻きばねの一端を、中心軸に直接設けた溝、スリット、突起、孔等による被係止部に係止してもよく、あるいは、中心軸に、渦巻きばねが設けられる回転体ごとに用意した巻芯部材を固定し、この巻芯部材に設けた溝、スリット、突起、孔等による被係止部に渦巻きばねの一端を係止してもよい。
【００２９】
後者によると、渦巻きばねの一端は、渦巻きばねが設けられる回転体ごとに用意された巻芯部材に係止されることになるため、１個の渦巻きばねに、回転体と渦巻きばねと巻芯部材とを含んで構成される１個の戻しばねユニットを形成できることになり、このため、中心軸への渦巻きばねの配置作業を容易化できるなどの効果を得られる。
【００３０】
以上の本発明において、駆動装置の構成は任意であり、その一例として、巻取体に正逆回転のうちの少なくとも一方の回転力を付与するための駆動部と、この駆動部の駆動制御を実行する制御部と、を含んで構成され、この制御部は、前記駆動部から分離されており、前記制御部と前記駆動部とは前記中心軸の軸方向に離間して配置されているものを挙げることができる。これによると、制御部が駆動部から分離されているので、それだけ駆動装置の中心軸の直径方向の寸法を短くすることができる。
【００３１】
この駆動装置の一例において、駆動部と制御部とはリード線で接続されるものであってもよく、リード線で接続されるものでなくてもよい。
【００３２】
駆動部と制御部とがリード線で接続されるものである場合には、中心軸にはリード線がこの中心軸の軸方向に挿通される切欠部を形成してもよい。これによると、リード線を中心軸の前記切欠部に挿通、収納させることができるので、リード線が巻取体内部で邪魔になるようなことを防止することができる。
【００３３】
また、駆動部と制御部とがリード線で接続されるものである場合において、中心軸は中空部を有するものとし、リード線はこの中空部に挿通、収納されるようにしてもよい。これによっても、リード線が巻取体内部で邪魔になるようなことを防止することができる。
【００３４】
なお、駆動部と制御部とがリード線で接続されるものでない場合には、制御部には駆動部を制御するための無線信号を送信する送信部を備えるとともに、駆動部にはこの無線信号を受信するための受信部を備えるようにしてもよい。
【００３５】
なお、駆動部の構成は任意であり、例えば、電動モータとブレーキ等を含んで構成されているものを挙げることができ、さらに、この駆動部には、減速機（調速機）やリミットスイッチ等を含めてもよい。
【００３６】
以上の本発明において、前記開閉体の開閉移動方向が、上向き移動が開き移動となった鉛直方向の成分を有する方向である場合には、前記渦巻きばねは、前記蓄圧された戻しばね力によるトルクが次第に小さくなる増加率で増加する領域を有するばねとなっており、この領域内に、前記巻取体の前記一方の回転による前記開閉体の繰り出しが始まる前の開閉体全開時があり、この開閉体全開時からの前記開閉体の繰り出しに伴って前記トルクが増加するものであることが好ましい。
【００３７】
開閉体を巻取体の正逆回転で巻き取り、繰り出して上下に開閉移動させる開閉装置に渦巻きばねを設ける場合には、この渦巻きばねの蓄圧される戻しばね力は、開閉体が上方へ開き移動するときにこの開き移動のために用いられるとともに、開閉体が下方へ閉じ移動するときに、開閉体が自重で急激に閉じ移動するのを抑えるための抑制力としても利用されるため、渦巻きばねのばね特性は、巻取体の中心軸回りの開閉体の自重による自重トルクと適合していることが好ましい。
【００３８】
そして、この自重トルクは、巻取体から繰り出されている開閉体の部分の自重と、巻取体の中心軸からの開閉体の巻径とを積算した値となっており、この自重トルクは、巻取体からの開閉体の繰り出しの進行に伴って変化するが、開閉体が全開になっているときの上記巻径は大きいため、全開を始点とする開閉体の閉じ移動開始初期領域において、上記自重トルクは大きく変化する。このため、上記渦巻きばねは、このような自重トルクの変化に適合したばね特性を有していることが望ましい。
【００３９】
前述したように、開閉体が全開になっているときにおける巻取体中心軸からの開閉体の巻径は大きいため、開閉体を下方へ繰り出すために巻取体が１回転等の所定角度の回転を行うと、この所定角度の回転によって下方へ繰り出される開閉体の長さは、開閉体が全開となっていないときから始まる巻取体の所定角度の回転よりも長いものとなる。そして、開閉体が全開から巻取体の上記所定角度の回転によって繰り出されると、開閉体の上記巻径は減少するが、この巻径の減少よりも、全開からの開閉体の下方への繰り出し長さが開閉体の自重トルクの増大に貢献し、このときの自重トルクの増加率は大きい。
【００４０】
このため、上述したように渦巻きばねが、蓄圧された戻しばね力によるトルクが次第に小さくなる増加率で増加する領域を有するばねとなっており、この領域内に、巻取体の一方の回転による開閉体の繰り出しが始まる前の開閉体全開時があり、この開閉体全開時からの開閉体の繰り出しに伴って前記トルクが増加するようになっていることにより、渦巻きばねのばね特性は、開閉体が全開から下方へ繰り出されるときの開閉体の自重トルクの変化と適合することになり、これにより、開閉体を渦巻きばねの戻しばね力との関係によって円滑に上下に開閉移動させることができる。
【００４１】
なお、以上において、開閉体全開時が、渦巻きばねの上記トルクが次第に小さくなる増加率で増加する前記領域の始点と一致又は略一致してもよい。
【００４２】
また、前述したように、渦巻きばねの蓄圧された戻しばね力を開閉体の上方への開き移動のための巻取体の前記他方への回転のために利用することは、この戻しばね力だけで巻取体を前記他方へ回転させることでもよく、例えば、手操作力や、前記駆動装置が巻取体に付与する回転力を補助するために、この戻しばね力を利用することでもよい。
【００４３】
本発明において、上述のように蓄圧された戻しばね力によるトルクが次第に小さくなる増加率で増加する領域を有するばねであれば、その後の戻しばねのトルクの変化は任意でよく、例えば、その後のトルクの増加率は一定値又は略一定値となってもよく、あるいは、その後のトルクの増加率は増大してもよく、また、その後のトルクの増加率は次第に低下することを継続してもよい。
【００４４】
開閉体の全開からの繰り出しが進行すると、上記巻径は減少するため、開閉体を下方へ繰り出すために巻取体が１回転等の所定角度の回転を行ったときの開閉体の繰り出し長さは次第に短くなる。このため、開閉体の全開からの繰り出しが進行すると、開閉体の自重トルクの増加率は一定値又は一定値に近似した値になる。
【００４５】
このように開閉体の自重トルクが一定値又は一定値に近似した値となっているときに、開閉体が全閉位置に達するようになっている場合には、渦巻きばねを、開閉体の繰り出しの進行に伴って戻しばね力による前記トルクの増加率が一定値又は略一定値となる領域を有するばねとし、この領域内に、開閉体が全閉となる開閉体全閉時があるように設定することが好ましい。
【００４６】
これによると、開閉体の全開からの繰り出しが進行し、開閉体が全閉となるまでについても、戻しばねのばね特性を開閉体の自重トルクの変化と適合させることができるようになる。
【００４７】
なお、本発明に係る渦巻きばねは、開閉体の繰り出しの進行に伴って戻しばね力による前記トルクの増加率が一定値又は略一定値となる領域を有していれば、その後のトルク特性については任意なばねでよく、例えば、この領域で終了するばねでもよく、あるいは、その後に、例えば、トルクの増加率が増加したり減少したりするばねでもよい。後者のように、その後のトルクの増加率が変化するばねについては、開閉体が全閉位置に達するときが、トルクの増加率が一定値又は略一定値となっている領域と、このトルクの増加率が変化している領域との境界であってもよい。
【００４８】
なお、以上述べた渦巻きばねの上記トルク特性は、単一の渦巻きばねによるトルク特性によってであってもよく、複数の渦巻きばねによるトルク特性の合成によってであってもよい。
【００４９】
また、本発明において、開閉体の全開、全閉とは、開閉体で開閉される出入口等の開口部が全開、全閉となることでもよく、あるいは、前記巻取体の回転数や開閉体の開閉移動を案内するガイド部材の長さ等によって設定される巻取体による開閉体の巻き取り限界、繰り出し限界等で規定されることでもよい。
【００５０】
さらに、本発明は任意な開閉装置に適用できる。すなわち、本発明は、開閉体がシャッターカーテンとなっているシャッター装置や、オーバーヘッドドア装置、ロールブラインド装置、オーニング装置、防煙垂れ幕装置等の任意な開閉装置に適用でき、シャッター装置は、窓や出入口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でもよく、全閉となったシャッターカーテンで防災区画を形成するための防災用シャッター装置でもよく、車庫用シャッター装置でもよく、物置用シャッター装置でもよく、トラック等の車両の荷台やコンテナのためのシャッター装置等でもよい。そして、防災用シャッター装置には、火災等の災害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で閉じ移動するエレベータ用防災シャッター装置が含まれ、また、防災用シャッター装置には、通常時のシャッターカーテンは閉じていたり、人の出入り等のために開閉したりし、火災等の災害発生時には消火活動等を行えるようにするためにシャッターカーテンが開くようになっているシャッター装置も含まれる。
【００５１】
また、本発明をシャッター装置に適用する場合には、シャッターカーテンは任意な材料で形成されているものでよい。すなわち、シャッターカーテンは、その全部又は主要部が複数のスラットの連設で形成されたものでもよく、複数のパネルの連設で形成されたものでもよく、リンクで連結された複数のパイプで形成されたものでもよく、布やシート等の薄厚部材で形成されたものでもよく、ネットで形成されたものでもよく、これらのうちの少なくとも２つの複合で形成されたもの等でもよい。
【発明の効果】
【００５２】
本発明によると、戻しばねを備えた開閉装置全体の小型化を図ることができるようになるという効果を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
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、本実施形態に係る戻しばね付き巻取体構造が採用されている開閉装置であ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、開閉体であるシャッターカーテン１で建物の開口部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の自重及び手動操作、又は具体的な構造を後述する駆動装置によりシャッターカーテン１を下向きに閉じ移動させ、手動操作又はこの駆動装置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手動式と自動式の併用タイプのものとなっている。
【００５４】
開口部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、これらの左右のガイドレール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はガイド部材であるガイドレール２に案内されて上下方向に開閉移動可能となっている。開口部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、正逆回転自在となった巻取体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が正逆回転のうちの一方へ回転することによる巻取体４からのシャッターカーテン１の繰り出し、巻取体４が他方へ回転することによって行われる巻取体４への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。
【００５５】
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が開口部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の上下開閉移動長さＨ、すなわち、開閉移動領域Ｈである。
【００５６】
そして、本実施形態に係るシャッター装置においては、シャッターカーテン１の左右の幅寸法Ｄは、この上下開閉移動長さＨよりも短い長さとなっている。
【００５７】
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、この上昇によって正逆回転のうちの前記他方への回転を行うことになる巻取体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、この下降や押し下げによって正逆回転のうちの前記一方への回転を行うことになる巻取体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。
【００５８】
また、図１に示すように、左右一対のガイドレール２のうちの一方（図１では右側）のガイドレール２付近の建物躯体１１には、シャッターカーテン１を自動で開閉移動させるための操作手段である押しボタン式の開閉スイッチ１２が設けられている。この開閉スイッチ１２は、開ボタン１３と、閉ボタン１５と、停止ボタン１４とで構成され、リード線１６を介して巻取体４の中心軸に取り付けられている駆動装置である開閉機５０に接続されている。具体的な構成を後述する開閉機５０は、電動モータとブレーキ等からなる駆動部と、制御部である制御盤とを含んで構成されるものである。
【００５９】
開閉スイッチ１２の開ボタン１３を操作すると、開閉機５０の電動モータの正逆駆動のうちの一方の駆動がなされ、これにより、巻取体４の正逆回転のうちの一方の回転でシャッターカーテン１が巻取体４に巻き取られながら開き移動を行う。シャッターカーテン１が左右一対のガイドレール２に案内されて開放動作し、座板１Ａがシャッターケース３の下面を形成しているまぐさに達し、開閉機５０に備えられた図示しない上限リミットスイッチが作動するまで、シャッターカーテン１が巻取体４に巻き取られることにより、シャッターカーテン１は開口部１０を全開状態又は略全開状態にする。
【００６０】
一方、開閉スイッチ１２の閉ボタン１５を操作すると、開閉機５０の電動モータの正逆駆動のうちの他方の駆動がなされ、これにより、巻取体４の正逆回転のうちの他方の回転でシャッターカーテン１は巻取体４から繰り出されながら閉じ移動を行い、座板１Ａが床１０Ａに接触して開閉機５０に備えられた図示しない下限リミットスイッチが作動し、シャッターカーテン１が全閉状態又は略全閉状態となることにより、開口部１０はシャッターカーテン１で閉鎖される。このとき、自動又は手動による図示しないロック機構の作動により、シャッターカーテン１は全閉状態又は略全閉状態が維持される。
【００６１】
なお、このシャッターカーテン１の開閉動作を手動で行うためには、図示しない手動切替手段である手動切替ワイヤーを牽引することにより可能となっている。
【００６２】
本実施形態では、開閉スイッチ１２は、開閉機５０とはリード線１６で接続される有線式の開閉スイッチであったが、無線の開閉制御信号を送信する送信機と、開閉機５０に取り付けられ、この送信機から送信された無線信号を受信するためのアンテナ付きの受信機とを有して構成される無線式の開閉スイッチをさらに備えるようにしてもよい。
【００６３】
図２には巻取体４の構造が示されている。巻取体４は、回転しない非回転軸となっている中心部の中心軸２０と、シャッターカーテン１の上端部が連結され、中心軸２０を中心に正逆回転自在であって、正逆回転のうちの一方への回転によってシャッターカーテン１を閉じ移動させるためにこのシャッターカーテン１を繰り出し、他方への回転によってシャッターカーテン１を開き移動させるためにこのシャッターカーテン１を巻き取るための巻取体本体２１とを含んで構成され、中心軸２０は、軸方向両端部が図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いる。巻取体本体２１は、中心部に中心軸２０が貫通した複数個、図示例では、４個の回転体２２と、中心軸２０の軸方向に延びる長さを有し、中心軸２０の軸方向に互いに離間して配置されたこれらの回転体２２同士を連結する連結部材となっているバー状部材２３とを含んで構成され、パイプやフラットバー等からなるバー状部材２３は巻取体４の円周方向に複数本設けられている。
【００６４】
中心軸２０に対してそれぞれが正逆回転自在となっている４個の回転体２２の全部は同じ形状及び構造となっており、図３は、これらの回転体２２のうちの１個を示す正断面図である。図４は、図３のＳ４−Ｓ４線断面図、図５は、図３のＳ５−Ｓ５線断面図である。図３で示されているとおり、回転体２２は、中心軸２０の軸方向の一方の端部が略閉鎖された端面部２４Ａとなっていて、他方の端部２４Ｂが開口しているカップ状部材２４と、このカップ状部材２４の開口した端部２４Ｂの側に配置されていて、この開口端部２４Ｂを略閉鎖された端部とする端部部材となっているホイール部材２５との組み合わせによる組合体となっている。カップ状部材２４の内部空間Ｓに、本実施形態に係る戻しばねであって、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２６が収納配置されている。この渦巻きばね２６は、板材を中心軸２０の軸方向の同一位置又は略同一位置で渦巻き状に巻回したぜんまいばねである。
【００６５】
このぜんまいばね２６は、図２で示されているとおり、全部の回転体２２に設けられているとともに、これらのぜんまいばね２６は、材質が同じであって、厚さや幅等の寸法も同じ、全長も同じとなっている板材を同じ方向へ同じ回数分だけ巻回することによって生産したものであるため、この実施形態で用いられている戻しばねは、１種類のばねとなっている。なお、これらのぜんまいばね２６は、全長が同じとなっている板材を同じ方向へ同じ回数分だけ巻回しているので、それぞれのぜんまいばね２６同士において、互いのカップ状部材２４の被係止部２４Ｅ同士の軸周方向における軸芯を中心とした中心角と、互いの巻芯部材２７のスリット２７Ａ同士の中心角は同じ又は略同じとなっている。
【００６６】
ホイール部材２５は、外周面を形成している環状フランジ部２５Ａと、この環状フランジ部２５Ａにおける中心軸２０の軸方向の一方の端部に設けられた端面部２５Ｂとを有する浅皿形状であり、この端面部２５Ｂに、それぞれの回転体２２同士を連結するための前記バー状部材２３が挿通結合されている。また、ホイール部材２５は、開口している中心軸２０の軸方向の他方の端部２５Ｃをカップ状部材２４とは反対側に向け、端面部２５Ｂをカップ状部材２４の側に向けてこのカップ状部材２４に結合されている。この結合は、板金プレス成形品であるカップ状部材２４の胴部２４Ｃの前記開口端部２４Ｂ側の端部に形成されている突片２４Ｄを、ホイール部材２５の端面部２５Ｂに形成された孔２５Ｄに挿入した後、突片２４Ｄを折り曲げることによってなされている（図４も参照）。
【００６７】
以上のことから、本実施形態では、ホイール部材の端面部２５Ｂは、中心軸２０の直径方向へ立ち上がった回転体２２の立上り部となっており、カップ状部材の胴部２４Ｃは、中心軸２０の軸方向の幅を有する回転体２２の筒部となっている。そして、ホイール部材２５は、回転体２２を形成する第１部材となっており、カップ状部材２４は、回転体２２を形成する第２部材となっている。
【００６８】
図３で示されているように、ホイール部材２５はカップ状部材２４よりも大きい外径を有し、この外径の部分を形成しているホイール部材２５の環状フランジ部２５Ａは、図４で示されているように、中心軸２０を中心とする真円状となっておらず、円周方向へ延びるにしたがい中心軸２０からの距離が次第に変化する略渦巻き状の異形円となっている。このため、環状フランジ部２５Ａには、中心軸２０の直径方向へ窪んだ段部２５Ｅが形成され、それぞれの回転体２２における段部２５Ｅにおいて、シャッターカーテン１の上端部がボルト等による結合具でホイール部材２５の環状フランジ部２５Ａの外面に結合されている。このため、それぞれの回転体２２における環状フランジ部２５Ａは、シャッターカーテン１を巻き取り、繰り出すための巻取体４における部分となっている。
【００６９】
このような環状フランジ部２５Ａを有しているホイール部材２５は、上述のように開口端部２５Ｃをカップ状部材２４とは反対側に向けてカップ状部材２４に連結されているため、上記のようにシャッターカーテン１の上端部を環状フランジ部２５Ａの外面に結合するための結合具が、環状フランジ部２５Ａの内面側へ突出する部分を有するボルト、ナット等であっても、この結合作業を、開口端部２５Ｃから作業者が手や工具等を差し入れることによって容易に行える。
【００７０】
また、図２で示されているように、前記中心軸２０の外周面におけるそれぞれの回転体２２の配置位置と対応する位置には、巻芯部材２７が配置されている。これらの巻芯部材２７は、図３で示されているとおり、結合具２９によって中心軸２０に固定されているため、巻芯部材２７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。図３で示されている結合具２９は、巻芯部材２７及び中心軸２０を貫通するボルトと、巻芯部材２７の反対側に突出したこのボルトの先端に螺合されたナットとからなる。なお、結合具２８は、内輪部材３５Ｂと巻芯部材２７とを締結するためのものである。
【００７１】
また、図４及び図５から分かるように、巻芯部材２７は丸パイプ部材であり、この巻芯部材２７には、図３で示されているように、カップ状部材２４の配置位置と対応する位置において、軸方向の途中まで延びるスリット２７Ａが形成され、さらに、巻芯部材２７の軸方向両端部には、切り倒し加工による受け片２７Ｂが形成され、巻芯部材２７の円周方向に等間隔で複数形成されているこれら受け片２７Ｂにより、巻芯部材２７は中心軸２０と同軸的に配置され、言い換えると、巻芯部材２７は、全周に亘って中心軸２０から同じ又は略同じ大きさの隙間を開けて中心軸２０上に配置されている。
【００７２】
図３に示されているように、カップ状部材２４の前記端面部２４Ａと、ホイール部材２５の前記端面部２５Ｂには、中心軸２０及び巻芯部材２７が挿通された孔３０，３１が形成され、これらの孔３０，３１は僅かな隙間を開けて巻芯部材２７が遊合した孔であるため、カップ状部材２４の端面部２４Ａによる端部と、ホイール部材２５の端面部２５Ｂによる端部は、略閉鎖された端部となっている。このため、カップ状部材２４の前記内部空間Ｓは、略密閉空間となっており、このように前記ぜんまいばね２６が収納された内部空間Ｓが略密閉空間となっていることにより、ぜんまいばね２６に空気中の水分等に起因する錆が発生しにくく、また、ぜんまいばね２６は外部力から略遮断され、ぜんまいばね２６を外部環境から保護することができる。
【００７３】
なお、ぜんまいばね２６が収納されているこの内部空間Ｓを密閉性が一層向上した略密閉空間又は密閉空間とするために、カップ状部材２４、ホイール部材２５に取り付けられて巻芯部材２７と回転自在に接触するシール部材により、孔３０，３１を塞いでもよい。
【００７４】
図３で示すように、ホイール部材２５と巻芯部材２７との間には軸受け３５が配置され、この軸受け３５により、ホイール部材２５とカップ状部材２４は巻芯部材２７に対して回転自在となっている。軸受け３５は、外輪部材３５Ａと、内輪部材３５Ｂと、これらの外輪部材３５Ａと内輪部材３５Ｂとの間において円周方向に複数個配設され、それぞれがリテーナ３５Ｃで回転自在に保持されているボール３５Ｄとを有するボール式軸受けであり、外輪部材３５Ａはリベット等の止着具３６（図４参照）でホイール部材２５の端面部２５Ｂに止着されており、内輪部材３５Ｂは、前述した結合具２８によって巻芯部材２７と共に中心軸２０に結合されている。
【００７５】
図５で示すように、前記内部空間Ｓに配置されているぜんまいばね２６の一方の端部である内端部２６Ａは折り曲げられることにより、巻芯部材２７の被係止部であるスリット２７Ａに係止されている。また、ぜんまいばね２６の他方の端部である外端部２６Ｂは折り曲げられることにより、カップ状部材２４の胴部２４Ｃの被係止部２４Ｅに係止されている。巻取体４の円周方向へ延びる長さを有しているこの被係止部２４Ｅは、胴部２４Ｃに外径方向への膨出部２４Ｆをプレス成形等で形成する際に、一部を膨出させずに切り残すことによって形成されたものである。
【００７６】
このようにぜんまいばね２６の内端部２６Ａは、前記巻取体４の中心に配置された中心軸２０と結合されて非回転部材となっている巻芯部材２７に連結され、外端部２６Ｂは、中心軸２０を中心に回転自在となっている前記回転体２２の構成部材であるカップ状部材２４に結合されている。また、ぜんまいばね２６の巻回方向は、ホイール部材２５の環状フランジ部２５Ａに巻き取られているシャッターカーテン１を繰り出す方向に巻取体４が中心軸２０を中心に回転（図５中、右回転）したときに、ぜんまいばね２６が巻き締められる方向になっている。そして、ぜんまいばね２６の内端部２６Ａ及び外端部２６Ｂは、巻取体４の円周方向に折り曲げられて巻芯部材２７のスリット２７Ａ、カップ状部材２４の胴部２４Ｃの被係止部２４Ｅに係止されているが、これらの内端部２６Ａ及び外端部２６Ｂの折り曲げ方向は互いに反対側になっているとともに、これらの折り曲げ方向は、上述のようにホイール部材２５の環状フランジ部２５Ａに巻き取られているシャッターカーテン１を繰り出す方向に巻取体本体２１が中心軸２０を中心に回転したときに、内端部２６Ａ、外端部２６Ｂがスリット２７Ａ、被係止部２４Ｅから離脱せず、ぜんまいばね２６を巻き締めることができる方向になっている。
【００７７】
このため、シャッターカーテン１が巻取体４から繰り出されて閉じ移動すると、ぜんまいばね２６には巻き締めによって戻しばね力が蓄圧されることになり、シャッターカーテン１を開き移動させてこのシャッターカーテン１を巻取体４に巻き取らせるときには、この蓄圧された戻しばね力が巻取体４の回転を補助するための補助力として利用される。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には、この開き移動を軽く行うことができる。
【００７８】
また、中心軸２０における複数個の回転体２２のうちの２個の回転体２２の間（図２では、後述するように、左端の回転体２２と、この回転体２２の右側に隣接して配置されている回転体２２との間）には、巻取体４に正逆回転の回転力を付与するための駆動装置である開閉機５０が取り付けられている。
【００７９】
図６には、ぜんまいばね２６の巻き締め初期の状態が示され、図７には、巻き締め終期の状態が示されている。図６の巻き締め初期では、ぜんまいばね２６の外層部は、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密巻き部２６Ｃとなっていて、内層部は、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ない粗巻き部２６Ｄとなっており、図７の巻き締め終期では、ぜんまいばね２６の外層部は、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ない粗巻き部２６Ｅとなっていて、内層部は、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密巻き部２６Ｆとなっている。図６及び図７の密巻き部２６Ｃ、２６Ｆは、理解の便宜のため、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ない状態で示されている。
【００８０】
ところで、前述のように、中心軸２０に結合された巻芯部材２７に内端部２６Ａが係止されてシャッターカーテン１の繰り出しによって巻き締めされるぜんまいばね２６は、材料力学上、中心軸２０側の一端が固定端となっていて他端が自由端となっている片持ち梁と同じであるとみなすことができる。この片持ち梁の弾性係数をＥ、断面係数をＩ、長さをＬとし、片持ち梁に曲げモーメント（トルク）Ｔを作用させたときにこの片持ち梁の自由端にたわみ角度θ（ラジアン）が生じた場合には、材料力学上、Ｔ＝ＥＩθ／Ｌなる式が成立する。
【００８１】
そして、ぜんまいばね２６の幅寸法をｂ、厚さ寸法をｈとしたとき、ぜんまいばね２６の断面係数Ｉは、Ｉ＝ｂｈ３／１２である。また、たわみ角度θはぜんまいばね２６の巻回数Ｎに対応する値であり、巻回数が１回である場合のたわみ角度θは、θ＝２πとなる。
【００８２】
このため、ぜんまいばね２６の巻回数がＮである場合には、上記Ｔ＝ＥＩθ／Ｌを、Ｔ＝πＥｂｈ３Ｎ／６Ｌと書き換えることができる。この場合におけるＴは、ぜんまいばね２６の巻き締めによって生ずるこのぜんまいばね２６の戻しばね力による巻回中心回り、すなわち、巻取体４の中心軸２０回りのトルクとなる。また、Ｌは、ぜんまいばね２６のうちの巻回数が上記Ｎとなっている有効長さ、すなわち、巻回されている全長のうちの互いに内外に接触していない部分の長さとなる。ぜんまいばね２６の巻回されている全長のうちの互いに内外に接触している部分には、その接触によって本来のばね力が生じないからである。
【００８３】
ぜんまいばね２６の巻き締め初期の状態を示している図６のときには、ぜんまいばね２６の巻回されている大部分を占めている外層部は、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密巻き部２６Ｃとなっているため、このときの上記有効長さＬは短い。図６の状態からぜんまいばね２６の巻き締めが始まると、上記巻回数Ｎが増加するとともに、密巻き部２６Ｃから有効長さＬとなる分が生じ、この有効長さＬが次第に長くなるが、このときには、この有効長さはまだ短いため、上記の式Ｔ＝πＥｂｈ３Ｎ／６Ｌから分かるように、ぜんまいばね２６の戻しばね力によるトルクＴは、次第に小さくなる増加率で増加する。
【００８４】
この後、ぜんまいばね２６がさらに巻き締められると、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た上記密巻き部２６Ｃが次第に消滅するとともに、有効長さＬはぜんまいばね２６の全長と同じ又は略同じになって、上記巻回数Ｎだけが増加するため、ぜんまいばね２６の戻しばね力によるトルクＴの次第に小さくなる増加率は、ぜんまいばね２６の巻き締めの進行に伴って一定値又は略一定値まで低下する。すなわち、トルクＴは、ぜんまいばね２６の巻き締めの進行に伴って直線的又は略直線的に増加するようになる。
【００８５】
この後、さらにぜんまいばね２６が巻き締められると、図７の状態に近づくため、ぜんまいばね２６の内層部には、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た密巻き部２６Ｆが生じ始め、この密巻き部２６Ｆは、ぜんまいばね２６の巻き締めが進行するに伴って増大するため、前記有効長さＬは次第に短くなり、そして、前記巻回数Ｎは増加するため、ぜんまいばね２６の戻しばね力によるトルクＴは、上記の式Ｔ＝πＥｂｈ３Ｎ／６Ｌから分かるように、次第に大きくなる増加率で増加し、ぜんまいばね２６の巻き締め終期では、図７で示されているように、ぜんまいばね２６の巻回されている大部分は、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た密巻き部２６Ｆとなっている。
【００８６】
図８は、横軸を、ぜんまいばね２６を巻き締める巻取体４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８には、巻取体４の回転数に対する全部のぜんまいばね２６の合計トルクとして表された上記トルクＴの変化を示すラインＡが示されている。このラインＡは、上述の説明から分かるように、図６で示された巻き締め初期を始点として、トルクＴが、巻取体４の回転数が増すと、次第に小さくなる増加率で増加する第１領域ａと、この領域ａに続いてトルクＴの増加率が一定値又は略一定値となる第２領域ｂと、この領域ｂに続いてトルクＴが次第に大きくなる増加率で増加する第３領域ｃとからなり、この領域ｃの終点が、図７で示されたぜんまいばね２６の巻き締め終期となっている。なお、図８及び後述する図９のグラフの横軸である巻取体４の回転数とぜんまいばね２６の巻回数Ｎとは、巻取体４の回転数が１増えると、ぜんまいばね２６の巻回数Ｎが１増える関係となっている。
【００８７】
また、図８には、ぜんまいばね２６の巻き締めに関する巻き締め初期範囲αと中間範囲βとの境界位置と一致しているシャッターカーテン１の全開位置と、中間範囲βと巻き締め終期範囲γとの境界位置と一致しているシャッターカーテン１の全閉位置とが示されている。これらの範囲α、β、γで分かるように、シャッターカーテン１の全開位置は、トルクＴが次第に小さくなる増加率で増加する上記第１領域ａ内にあり、また、シャッターカーテン１の全閉位置は、トルクＴの増加率が一定値又は略一定値となっている上記第２領域ｂ内にある。
【００８８】
さらに、図８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Ｂも示されている。このトルクＢは、巻取体４から繰り出されている図５で示すシャッターカーテン１の部分の自重（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下向きの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５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、言い換えると、中心軸２０の中心からのシャッターカーテン１の巻径Ｒとを積算した値となる。
【００８９】
また、図８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シャッターカーテン１の部分の自重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上向きの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。
【００９０】
トルクＢとトルクＣ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の部分の自重Ｗと、中心軸２０の中心部からのシャッターカーテン１の巻径Ｒとの関数となっており、これらの自重Ｗと巻径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（巻取体４の回転数）と関係している。また、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生ずる上記抵抗トルクと、シャッターカーテン１を下向きに閉じ移動させようとしたときに生ずる上記抵抗トルクは、図１で示したシャッターカーテン１の上下開閉移動長さＨの全体に亘って一定値又は略一定値となっている。
【００９１】
そして、全開となっていたシャッターカーテン１が、巻取体４が１回転等の所定角度の回転を行って繰り出されたときには、シャッターカーテン１が全開になっているときにおける巻径Ｒは大きいため、巻取体４のこの所定角度の回転によって下方へ繰り出されるシャッターカーテン１の長さは、シャッターカーテン１が全開となっていないときから始まる巻取体４の所定角度の回転の場合よりも長くなる。このため、シャッターカーテン１を全開から繰り出す巻取体４の所定角度の回転によって上記巻径Ｒは減少するが、この巻径Ｒの減少よりも、シャッターカーテン１の下方への繰り出し長さはシャッターカーテン１の自重トルクの増大に貢献することになる。このため、シャッターカーテン１が全開から繰り出されたときには、シャッターカーテン１の自重トルクの増加率は大きい。
【００９２】
なお、シャッターカーテン１の巻径Ｒは、このシャッターカーテン１を構成している前記スラット１Ｂの厚さ等の関係により、実際には巻取体４の回転数に対して滑らかに変化しないため、実際のトルクＢ，Ｃは図８で示されているようには滑らかに変化せず、凹凸を生じながら全体として図８のトルクＢ，Ｃのように変化する。
【００９３】
本実施形態によると、ぜんまいばね２６は、前述したように、蓄圧された戻しばね力によるトルクＴが次第に小さくなる増加率で増加する領域ａを有するばねとなっており、この領域ａ内に、巻取体４の一方の回転によるシャッターカーテン１の繰り出しが始まる前の開閉体全開時があり、この開閉体全開時からのシャッターカーテン１の繰り出しに伴ってトルクＴが増加するようになっているため、ぜんまいばね２６のばね特性は、シャッターカーテン１が全開から下方へ繰り出されるときのシャッターカーテン１の自重トルクの変化、言い換えると、前記抵抗トルクを含むラインＢ，Ｃで表された前記トルクの特性と適合しており、このため、シャッターカーテン１をぜんまいばね２６の戻しばね力との関係によって円滑に上下に開閉移動させることができる。
【００９４】
また、このようにばね特性が、シャッターカーテン１が全開から下方へ繰り出されるときのシャッターカーテン１の自重トルクと適合することは、戻しばねであるぜんまいばね２６だけによって行われるので、複数個の戻しばねを組み合わせて用いる必要がないため、戻しばねに関する部品点数や構成の点で有効となる。
【００９５】
シャッターカーテン１の全開からの繰り出しが進行すると、上記巻径Ｒは減少するため、シャッターカーテン１を下方へ繰り出すために巻取体４が１回転等の前述した所定角度の回転を行ったときのシャッターカーテン１の繰り出し長さは次第に短くなる。このため、シャッターカーテン１の全開からの繰り出しが進行すると、シャッターカーテン１の自重トルクの増加率は一定値又は一定値に近似した値になり、自重トルクの増加率がこのような値になっているときに、本実施形態では、シャッターカーテン１が全閉位置に達するようになっている。
【００９６】
本実施形態のぜんまいばね２６は、前記領域ａに続いて、トルクＴの増加率が一定値又は略一定値となっている前記領域ｂを有しており、この領域ｂにおいて、シャッターカーテン１は全閉となるため、シャッターカーテン１の全開からの繰り出しが進行し、シャッターカーテン１が全閉となるまでについても、ぜんまいばね２６のばね特性は、シャッターカーテン１の自重トルクの変化、言い換えると、前記抵抗トルクを含むラインＢ，Ｃで表された前記トルクの特性と適合している。
【００９７】
図８には、ラインＡ１、Ａ２が示され、これらのラインＡ１、Ａ２は、ラインＡで示されたぜんまいばね２６の理論上の前記トルクＴに対して、ぜんまいばね２６の現実の材料や巻き込み状態等に基づいて発生するヒステリシスが考慮されたぜんまいばね２６のトルクを示しており、ラインＡ１は、ぜんまいばね２６が巻き締められながらシャッターカーテン１が全開位置から全閉位置に達する場合であり、ラインＡ２は、その反対の場合である。
【００９８】
そして、図８で示されているように、シャッターカーテン１の上下開閉移動長さＨの全体について、ラインＡ１、Ａ２で示されているトルクよりもラインＢで示されたトルクが大きくなっていて、ラインＡ１、Ａ２で示されているトルクよりもラインＣで示されたトルクが小さくなっていることにより、シャッターカーテン１に開き移動操作力や閉じ移動操作力を作用させない状態でシャッターカーテン１を上下開閉移動長さＨの任意な位置に停止させることができ、また、シャッターカーテン１を開き移動させるためには、ラインＡ１、Ａ２で示されているトルクとラインＢで示されたトルクとの差に相当する操作力をシャッターカーテン１に作用させればよくなり、シャッターカーテン１を閉じ移動させるためには、ラインＡ１、Ａ２で示されているトルクとラインＣで示されたトルクとの差に相当する操作力をシャッターカーテン１に作用させればよくなる。
【００９９】
なお、上記操作力は手操作によるものであるが、この操作力を駆動装置である開閉機５０によるものとした場合にも適用でき、このように上記操作力を開閉機５０によるものとした場合には、この開閉機５０の電動モータの小さな駆動力によってシャッターカーテンを開閉移動させることができる。
【０１００】
図９は、これまでとは異なるばね特性を有するぜんまいばね２６を用いた場合の実施形態を示す。この図９において、図８のＡ，Ａ１，Ａ２，ａ，ｂ，ｃ，α、β、γと対応するものは、Ａ’，Ａ’１，Ａ’２，ａ’，ｂ’，ｃ’，α’，β’，γ’として示した。
【０１０１】
この実施形態において、ラインＡ’で表されているぜんまいばね２６の戻しばね力によるトルクＴ（ラインＡ’１，Ａ’２で表されている前記ヒステリヒスが考慮されたトルクを含む）のシャッターカーテン１の全開時における値は、ラインＢ，Ｃで表された前述のトルクのシャッターカーテン１の全開時における値よりも大きくなっている。このため、シャッターカーテン１が全開位置に達すると、シャッターカーテン１の下端部の座板１Ａが、図１で説明したシャッターケース３の下面３ＡのまぐさにトルクＴで当接してこの当接状態を維持することになるとともに、シャッターカーテン１を手操作で全開位置の近くまで開き移動させることにより、座板１Ａがまぐさに当接する全開位置までシャッターカーテン１はトルクＴで自動的に開き移動することになる。
【０１０２】
また、この実施形態でも、図８で説明した前記実施形態と同様に、シャッターカーテン１の全開位置は、ぜんまいばね２６のトルクＴが次第に小さくなる増加率で増加する領域ａ’内にあり、また、シャッターカーテン１の全閉位置は、ぜんまいばね２６のトルクＴの増加率が一定値又は略一定値となっている領域ｂ’内にある。
【０１０３】
なお、以上説明した図８，９のグラフのトルクＡ，Ａ’は、巻取体４に設けたぜんまいばね２６それぞれによるトルク（それぞれ略等しい）の合計値となっている。
【０１０４】
なお、図８及び図９の実施形態において、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を下向きに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。これらのブレーキ装置やストップ装置は、シャッターカーテン１が全開位置でない位置から全開位置に達したときに、例えばまぐさに当接した反動により跳ね返らないように自動的に作動するものでもよい。
【０１０５】
図３の巻取体４を構成するそれぞれのカップ状部材２４の内部空間Ｓに収納配置されていて、戻しばねとなっているぜんまいばね２６は、図８で示されたばね特性を有するものでもよく、図９で示されたばね特性を有するものでもよい。
【０１０６】
そして、これらのばね特性を有するぜんまいばね２６を図１の上下開閉移動長さＨで使用できるようにするためには、シャッターカーテン１の全開時、全閉時等におけるぜんまいばね２６の巻き締め状態が図８、図９のトルク特性を実現できるものとなっていなければならず、これを実現できる作業を、ぜんまいばね２６について実施しなければならない。この作業は、以下のように行う。
【０１０７】
それぞれの回転体２２の巻芯部材２７を図３で示した前記結合具２９で中心軸２０に結合する前に、これらの回転体２２と前記バー状部材２３とで形成された巻取体４の回転を図示しない拘束具等で止めながら、図３で示す工具４０によってそれぞれの巻芯部材２７を中心軸２０に対して回転させ、これにより、カップ状部材２４の内部空間Ｓに収納されているそれぞれのぜんまいばね２６を巻き締める。工具４０は、巻芯部材２７の軸方向端部に前記受け片２７Ｂを切り倒し加工によって形成した際に生ずる切欠部４１に係合する突起を備えているものであり、工具４０を回転操作すると、突起からの回転力によって巻芯部材２７は中心軸２０を中心に回転する。このような回転操作によってそれぞれのぜんまいばね２６は巻き締められ、これらのぜんまいばね２６の巻き締めは、言い換えると、これらのぜんまいばね２６に戻しばね力を蓄圧する作業は、図８、図９で示されているシャッターカーテン１の全閉時における全部のぜんまいばね２６の戻しばね力による巻取体４の中心軸２０回りのトルクと同じ大きさのトルクがこれらのぜんまいばね２６によって生ずるまで行う。
【０１０８】
この後、それぞれの回転体２２における巻芯部材２７を前記結合具２８，２９で中心軸２０に結合するとともに、前記軸受け３５の外輪部材３５Ａに形成されている孔４２、内輪部材３５Ｂに形成されている孔４３、巻芯部材２７に形成されている孔４４、さらに中心軸２０に形成されている孔にボルトを挿通し、反対側まで貫通させたこのボルトの端部にナットを螺合する。これにより、これらのボルトとナットによる結合具によって巻芯部材２７と回転体２２を中心軸２０に固定される。
【０１０９】
なお、内輪部材３５Ｂと巻芯部材２７の孔４３，４４は円周方向に複数形成されており、このため、ぜんまいばね２６の戻しばね力が所定値となったときにぜんまいばね２６の巻き締め作業を終了させても、その戻しばね力又はその戻しばね力に近い戻しばね力を維持した状態で、上記ボルトとナットによる結合具により、巻芯部材２７と回転体２２を中心軸２０に固定することができる。また、上記結合具２９のボルトを挿通するための巻芯部材２７の孔も円周方向に複数形成されている。
【０１１０】
次に、予め座板１Ａを取り付けておいたシャッターカーテン１の上端部を、図１で示されているシャッターケース３の下面３Ａに形成されているまぐさに下方から吊り上げながら挿入し、シャッターカーテン１の上端部を、前述したように、それぞれの回転体２２のホイール部材２５の環状フランジ部２５Ａに結合する作業を行う。このとき、シャッターカーテン１は略全閉位置まで降ろした状態となる。そして、軸受け３５の外輪部材３５Ａの孔４２、内輪部材３５Ｂの孔４３、巻芯部材２７の孔４４、さらに中心軸２０の孔に挿通されていた前記ボルトから前記ナットを取り外してこのボルトを引き抜く作業を行い、結合具２８，２９はそのまま残す。そして、シャッターカーテン１を全開位置まで巻き取る。この後、左右のガイドレール２を設置する作業を行い、このとき、シャッターカーテン１の下端部の幅方向両端部が左右のガイドレール２の上端部の内部に挿入されるようにしながらガイドレール２を設置位置まで移動させる。
【０１１１】
前述した、シャッターカーテン１を略全閉位置まで降ろした状態で、軸受け３５の外輪部材３５Ａの孔４２、内輪部材３５Ｂの孔４３、巻芯部材２７の孔４４、さらに中心軸２０の孔に挿通されていた前記ボルトから前記ナットを取り外してこのボルトを引き抜く作業により、ぜんまいばね２６に蓄圧されていた戻しばね力は解放可能状態となり、それぞれの回転体２２とバー状部材２３からなる巻取体本体２１は中心軸２０を中心に回転自在となるため、シャッターカーテン１に小さな押し上げ力を与えることにより、巻取体４は、ぜんまいばね２６の既に蓄圧されていた戻しばね力を回転付勢力として利用しながらシャッターカーテン１を開き移動させる回転を行い、シャッターカーテン１は全開位置に達する。
【０１１２】
以上説明した作業により、シャッターカーテン１の全開時、全閉時等における全部のぜんまいばね２６の巻き締め状態は、図８、図９のトルク特性を実現できるものとなる。
【０１１３】
次に、図２に示されている巻取体４の中心軸２０に取り付けられ、この巻取体４に正逆回転の回転力を付与するための駆動装置である開閉機５０について説明する。図１０は、図２に示されている巻取体４を奥側から手前側へ９０度又は略９０度回転させた状態における開閉機５０の拡大図であり、図１１は、図２のＳ１１−Ｓ１１線断面図である。
【０１１４】
図２に示すように、巻取体４の巻取体本体２１を構成する４個の回転体２２のうち、中心軸２０の軸方向に互いに隣り合って配置された２個の回転体２２の間（この図２では、左端の回転体２２とこの回転体２２の右側に隣接して配置された回転体２２との間）において、図１１に示すように、上ブラケット部材５７と下ブラケット部材５８が中心軸２０を挟着しながらビス等の結合具５９で互いに結合され、長軸のビス等による回り止め部材６０で中心軸２０に対して回り止めされた上ブラケット部材５７には、図２及び図１０で示されているように、電動モータ５１とブレーキ５２と減速機５３と制御盤５４とが一体となって取り付けられている。そして、電動モータ５１及びブレーキ５２及び減速機５３が開閉機５０の駆動部を構成しており、制御盤５４が開閉機５０の制御部となっている。また、開閉機５０の電動モータ５１の駆動軸５１Ａにはピニオンギヤ５５が取り付けられている。なお、図示されていないが、開閉機５０の駆動部は、下限リミットスイッチ及び上限リミットスイッチも備えている。
【０１１５】
それぞれの回転体２２を連結する連結部材であるバー状部材２３にはリングギヤ５６が取り付けられ、この取り付けは、図１１で示されているように、リングギヤ５６に形成した凹部５６Ａにバー状部材２３を嵌合することにより行われ、このリングギヤ６５の内周部に形成されている歯５６Ｂにピニオンギヤ５５が噛合している。これにより、正逆回転の回転力が、ピニオンギヤ５５とリングギヤ５６を介して開閉機５０から巻取体４へ付与される。
【０１１６】
なお、開閉機５０に供給される電力は、図示しないリード線で接続された外部電源から供給されるものであるが、開閉機５０にバッテリー電源を取り付けるようにしてもよい。      
【０１１７】
本実施形態では、開閉機５０は中心軸２０に取り付けられており、この開閉機５０の中心軸２０の直径方向の最大寸法は、巻取体本体２１を構成する３本のバー状部材２３で囲まれた円の直径寸法（正確には内径寸法）よりも小さく、これらのバー状部材２３よりも中心軸２０の直径方向内側に配置されるようになっている。
【０１１８】
また、本実施形態では、開閉機５０は、中心軸２０の軸方向に互いに隣り合って配置されている２個の回転体２２の間に配置されており、それぞれの回転体２２に設けられている戻しばねは、ねじりコイルばね等よりも中心軸２０の軸寸法（軸方向の幅寸法）が小さい渦巻きばねであるぜんまいばね２６となっているため、ぜんまいばね２６の配置に最低限必要な巻取体４の軸寸法が小さいものとなっている。
【０１１９】
このため、本実施形態によると、開閉機５０を巻取体４とは別軸的に配置した従来の戻しばねを備えたシャッター装置と比較して、シャッター装置全体の小型化を図ることができるようになる。
【０１２０】
なお、以上説明した実施形態によると、ぜんまいばね２６は、シャッターカーテン１の巻取体４からの繰り出しによって蓄圧される戻しばね力によるトルクＴが次第に小さくなる増加率で増加する領域ａ，ａ’（図８及び図９参照）を有するばねとなっており、この領域内ａ，ａ’に、巻取体４の一方の回転によるシャッターカーテン１の繰り出しが始まる前の全開時があり、この全開時からのシャッターカーテン１の繰り出しに伴ってトルクＴが増加するようになっているため、シャッターカーテン１が全開から下方へ繰り出されるときのシャッターカーテン１の自重トルクの変化と適合したばね特性を有するぜんまいばね２６を用いて、シャッター装置を構成することができる。
【０１２１】
ぜんまいばね２６は、シャッターカーテンの繰り出しの進行に伴って前記トルクＴの増加率が一定値又は略一定値となる領域ｂ，ｂ’（図８及び図９参照）を有するばねとなっており、この領域ｂ，ｂ’内にシャッターカーテン１の全閉時があるため、シャッターカーテン１の全開から全閉までの全範囲に亘るシャッターカーテン１の自重トルクの変化と適合したばね特性を有するぜんまいばね２６を用いて、シャッター装置を構成することができる。
【０１２２】
また、以上説明した実施形態において、図３で説明したように、巻取体４を形成する部材となっているそれぞれの回転体２２において、ホイール部材２５の端面部２５Ｂは、中心軸２０の直径方向へ立ち上がった立上り部となっており、また、カップ状部材２４の胴部２４Ｃは、中心軸２０の軸方向への幅を有する筒部となっており、それぞれの回転体２２は、このような立上り部２５Ｂと筒部２４Ｃとを有する形状、構造となっている。そして、ぜんまいばね２６の折り曲げられた外端部２６Ｂは、図５で説明したように、筒部２４Ｃに形成されている被係止部２４Ｅに係止されており、前述したように、この外端部２６Ｂの折り曲げ方向と、巻芯部材２７にスリット２７Ａに係止されているぜんまいばね２６の内端部２６Ａの折り曲げ方向は、互いに巻取体４の円周方向の反対側となっている。これにより、ホイール部材２５の環状フランジ部２５Ａに巻き取られているシャッターカーテン１を繰り出す方向に巻取体４が中心軸２０を中心に回転したときに、ぜんまいばね２６を、内端部２６Ａと外端部２６Ｂがスリット２７Ａ、被係止部２４Ｅから外れることなく、巻き締めることができる。
【０１２３】
ところで、それぞれの回転体２２のなかに、立上り部２５Ｂに対する筒部２４Ｃの位置が互いに中心軸２０の軸方向の反対側となっている２種類の回転体を設けた場合には、これらの回転体のうちの一つとして、図３で示された回転体２２をそのまま用いることができても、他の回転体として、図３で示された回転体２２を、中心軸２０の軸方向の向きを反転させてそのまま用いることはできない。なぜなら、中心軸２０の軸方向の向きを反転させた回転体２２については、ぜんまいばね２６の外端部２６Ｂを係止するための被係止部２４Ｅの向きが図５の向きとは反対側となってしまい、外端部２６Ｂを被係止部２４Ｅに係止することはできず、ぜんまいばね２６を巻き締めることができないからである。
【０１２４】
このため、これまで説明した実施形態では、図２で示されているように、それぞれの回転体２２を、筒部２４Ｃが立上り部２５Ｂに対して中心軸２０の軸方向の同じ側となるように配置している。これにより、全部の回転体２２の形状、構造を同じにでき、これらの回転体２２を共通化できることにより、巻取体４全体の製造コストの低減や、これらの回転体２２を中心軸２０に配置する際の作業の容易化を達成することができる。
【０１２５】
また、本実施形態によると、それぞれの回転体２２に設けるぜんまいばね２６は、巻回方向が同じになっているぜんまいばねでよく、したがって、全部のぜんまいばね２６を共通化することもできる。
【０１２６】
また、これまで説明した実施形態では、ぜんまいばね２６の内端部２６Ａは中心軸２０に係止されておらず、この内端部２６Ａは、それぞれの回転体２２ごとに用意された巻芯部材２７に係止されているため、１個のぜんまいばね２６について、回転体２２とぜんまいばね２６と巻芯部材２７とからなるぜんまいばねユニットを形成することができ、複数個のぜんまいばねユニットを中心軸２０に配置するだけでそれぞれのぜんまいばね２６が中心軸２０に配置されたことになり、また、それぞれのぜんまいばねユニットを前述したバー状部材２３で連結することにより、前述した巻取体本体２１を形成することができ、これらの作業を容易に行える。
【０１２７】
さらに、これまで説明した実施形態では、それぞれの回転体２２は一つの部材によって形成されておらず、立上り部２５Ｂを備える第１部材となっているホイール部材２５と、筒部２４Ｃを備える第２部材となっているカップ状部材２４とを結合することによって形成されているため、被係止部２４Ｅを有する回転体２２をプレス加工等によって容易に製造することができる。
【０１２８】
また、これまで説明した実施形態における戻しばねはぜんまいばね２６であり、ぜんまいばね２６は、中心軸２０の軸方向の同じ位置又は略同じ位置で一方の端部から他方の端部へ渦巻き状に巻回している渦巻きばねであるため、中心軸２０の軸方向の幅寸法は小さく、このため、巻取体４の全体の軸長を短くすることができる。また、ぜんまいばね２６は、厚さが小さい板材を渦巻き状に巻回したものであるため、ぜんまいばね２６を直径方向の寸法が小さい前記空間Ｓに収納配置することができ、これにより、巻取体４の全体の直径寸法も小さくできる。
【０１２９】
そして、ぜんまいばね２６は、ねじりコイルばね等と比較すると、軸方向の寸法が小さくなっているばねであるため、図２で示されているように、複数のぜんまいばね２６を中心軸２０の軸方向に配置しても、この中心軸２０の軸長、すなわちシャッターカーテン１を巻き取り、繰り出す巻取体４の軸方向の寸法（軸寸法）を短くすることができる。このため、図１で説明したように、シャッターカーテン１の左右の幅寸法Ｄがシャッターカーテン１の上下開閉移動長さＨよりも小さくなったシャッター装置、言い換えると、シャッターカーテン１の上下開閉移動長さＨがシャッターカーテン１の左右の幅寸法Ｄよりも大きくなったシャッター装置に、これまで説明した実施形態を適用することができる。
【０１３０】
図１２は、別実施形態に係る戻しばね付き巻取体構造を示す図であり、図２と同様の図である。また、図１３は、図１２のＳ１３−Ｓ１３線断面図であり、図１４は、図１２のＳ１４−Ｓ１４線断面図である。
【０１３１】
図１２に示すように、この実施形態に係る駆動装置である開閉機１５０は、図２に示した開閉機５０と同様に、電動モータ１５１とブレーキ１５２と減速機１５３と制御盤１５４とを含んで構成されるものであるが、図２に示した開閉機５０とは異なり、駆動装置の制御部である制御盤１５４が、駆動装置の駆動部を構成する電動モータ１５１及びブレーキ１５２及び減速機１５３から分離されて中心軸１２０に取り付けられているものである。
【０１３２】
また、図２に示した開閉機５０と同様に、それぞれの回転体１２２を連結する連結部材であるバー状部材２３にはリングギヤ１５６が取り付けられ、この取り付けは、図１３で示されているように、リングギヤ１５６に形成した凹部１５６Ａにバー状部材２３を嵌合することにより行われ、このリングギヤ１５６の内周部に形成されている歯１５６Ｂにピニオンギヤ１５５が噛合している。これにより、正逆回転の回転力が、ピニオンギヤ１５５とリングギヤ１５６を介して開閉機１５０から巻取体本体１２１と中心軸１２０とを有して構成されている巻取体１０４へ付与される。
【０１３３】
図１３に示されているように、左端の回転体１２２と、この回転体１２２の右側に隣接して配置された回転体１２２との間において、上ブラケット部材１５７と下ブラケット部材１５８が中心軸１２０を挟着しながらビス等の結合具５９で互いに結合され、長軸のビス等による回り止め部材１６０で中心軸１２０に対して回り止めされた上ブラケット部材１５７には、開閉機１５０の駆動部を構成する電動モータ１５１及びブレーキ１５２及び減速機１５３が取り付けられており、この電動モータ１５１の駆動軸１５１Ａ（図１２参照）にはピニオンギヤ１５５が取り付けられている。なお、図２で示した実施形態と同様に、開閉機１５０の駆動部は、図示しない下限リミットスイッチ及び上限リミットスイッチも備えている。
【０１３４】
一方、左端の回転体１２２の右側に隣接して配置された前記回転体１２２と、この回転体１２２の右側に隣接して配置された回転体１２２との間において、上ブラケット部材１６１と下ブラケット部材１６２が中心軸１２０を挟着しながらビス等の結合具５９で互いに結合され、長軸のビス等による回り止め部材１７０で中心軸１２０に対して回り止めされた上ブラケット部材１６１には、電動モータ１５１及びブレーキ１５２及び減速機１５３から分離された前記制御盤１５４が取り付けられている。
【０１３５】
この制御盤１５４と、電動モータ１５１及びブレーキ１５２及び減速機１５３とは、リード線１６５（図１４参照）で接続されており、このリード線１６５は、図１２に示すように、中実となっている中心軸１２０の軸方向全長に亘って形成された切欠部である凹部１２０Ａ（図１３及び図１４参照）に挿通され、収納されるようになっている。このため、本実施形態では、巻取体１０４の巻取体本体１２１の内部でリード線１６５が邪魔にならないようになっている。なお、切欠部である凹部１２０Ａは、中心軸１２０の軸方向全長に亘って形成されていなくてもよく、中心軸１２０の軸方向の全長のうちの開閉機１５０が取り付けられる部分や巻芯部材２７が取り付けられる部分など、部分的に形成してもよい。なお、リード線１６５は、電力供給手段としてのリード線であってもよく、信号伝達手段としてのリード線であってもよく、その両方でもよい。
【０１３６】
開閉機１５０の駆動部である電動モータ１５１等に供給される電力は、前記凹部１２０Ａに挿通された図示しないリード線で接続された外部電源から供給されるものである。一方、制御盤１５４には図示しない専用のバッテリー電源が内蔵されており、このバッテリー電源から供給される電力により制御盤１５４が動作するものであるが、この制御盤１５４も外部電源から供給される電力によって動作するものであってもよい。なお、電力は外部電源から制御盤１５４に供給され、この制御盤１５４にリード線１６５で接続された電動モータ１５１へ制御盤１５４から電力が供給されるようにし、制御盤１５４が電動モータ１５１へのこの電力供給を入切することによって電動モータ１５１の動作を制御するようにしてもよい。まお、電動モータ１５１以外の駆動部への電力供給も制御盤１５４を介して行うようにしてもよい。
【０１３７】
以上説明したように、本実施形態では、開閉機１５０の制御盤１５４が、電動モータ１５１及びブレーキ１５２及び減速機１５３から分離されて中心軸１２０に取り付けられているため、開閉機１５０の中心軸１２０の直径方向の最大寸法をより小さくすることが可能となる。これにより、図１３に示すように、リングギヤ１５６の直径寸法を小さくすることが可能となり、また、図１２に示すように、巻取体１０４の巻取体本体１２１を構成する回転体１２２の立上り部１２５の直径寸法も小さくすることが可能となる。
【０１３８】
このため、本実施形態によると、図２に示した実施形態と比較して、シャッター装置全体の小型化をより一層実現することができる。
【０１３９】
なお、本実施形態では、制御盤１５４と電動モータ１５１及びブレーキ１５２及び減速機１５３との間に回転体１２２が配置されていたが、制御盤１５４と電動モータ１５１及びブレーキ１５２及び減速機１５３とを２個の回転体１２２の間に配置するようにしてもよい。なお、制御盤１５４を回転体１２２を挟んで分割配置するようにしてもよい。
【０１４０】
図１５には、図１３で示した中心軸１２０に形成する切欠部の別実施形態が示されている。この図１５に示すように、中心軸１２０に形成する切欠部は、中心軸１２０の上部を水平又は略水平に切り欠いた切欠部１２０Ｂのようなものでもよい。要するに、切欠部は、リード線１６５が挿通、収納可能な形状、構造を有するものであればよい。
【０１４１】
図１６には、中空部を有し、この中空部にリード線１６５が挿通されている中心軸１２０の断面図が示されている。この図１６に示す中心軸１２０は、図２に示した実施形態に係る中心軸２０と同様に、内部に中空部１２０Ｄを有するパイプ等の中空部材で形成されており、この中心軸１２０には、２個の孔１２０Ｃが中心軸１２０の軸方向に離間して設けられている。この実施形態では、リード線１６５をこれらの２個の孔１２０Ｃうちの一方の孔１２０Ｃから中心軸１２０の中空部１２０Ｄへ挿通した後、この挿通したリード線１６５の先端部を他方の孔１２０Ｃから摘み出す（引っ張り出す）ことでリード線１６５は中心軸１２０の中空部１２０Ｄに収納される。なお、この実施形態では、リード線１６５が開閉機の駆動部及び／又は制御部から取り外し可能であれば施工上好ましい。
【０１４２】
なお、この図１６の実施形態において、中心軸１２０には２個の孔１２０Ｃを形成しないで、この中心軸１２０の軸方向に長い１個の長孔を形成し、この長孔からリード線１６５を中心軸の中空部１２０Ｄに押し込むように収納するようにしてもよい。この場合には、リード線１６５は開閉機の駆動部及び制御部から取り外し不能であっても施工性が大きく損なわれることはない。
【０１４３】
図１７には、さらなる別実施形態に係る戻しばね付きの巻取体構造が示されている。この実施形態では、駆動装置は図２で示した開閉機５０と同じものであるが、図２の実施形態とは異なり、この開閉機５０は中心軸２０の両端部のうちの一方の端部（図１７では右端部）に取り付けられている。
【０１４４】
そして、巻取体２０４の巻取体本体２２１を構成する回転体２２の個数は２個となっているが、図１７に示されているように、これらの回転体２２のうちの一方の回転体である開閉機５０の近傍に配置されている（言い換えると、開閉機５０に中心軸２０の軸方向内側に隣接して配置されている）回転体２２（図１７では右側の回転体２２）の筒部２４及び巻芯部材２７は、他方の回転体である左側の回転体２２の筒部２４及び巻芯部材２７を中心軸２０の軸方向の向きに反転させたものとなっている。
【０１４５】
なお、この図１７において、右側の回転体２２の筒部２４Ｃの被係止部２４Ｅの向きは、図示されていないが、左側の回転体２２の筒部２４Ｃの被係止部２４Ｅの向きと同じとなっている。このような構造となっている理由は、中心軸２０の軸方向の向きを単に反転させた右側の回転体２２については、ぜんまいばね２６の外端部２６Ｂを係止するための被係止部２４Ｅの向きが、左側の回転体２２の被係止部２４Ｅの向きとは反対側となってしまい、外端部２６Ｂを被係止部２４Ｅに係止することはできず、ぜんまいばね２６を巻き締めることができないからである。
【０１４６】
本実施形態では、中心軸２０に取り付けられている開閉機５０は、シャッターカーテン１を巻き取り、繰り出す巻取体２０４の巻取体本体２２１の軸方向端部から軸方向外側に離間して配置されているため、巻取体２０４の袖寸法（シャッターカーテン１が巻き取り、繰り出されない部分の寸法）はそれだけ長くなる。言い換えると、巻取体２０４の軸寸法（シャッターカーテン１が巻き取り、繰り出される部分の寸法）はそれだけ短くなる。
【０１４７】
しかし、本実施形態では、２個の回転体２２の一方の回転体である右側の回転体２２は、左側の回転体２２を、中心軸２０の軸方向の向きを反転させたものとなっている。このため、本実施形態によると、２個の回転体２２の筒部２４を立上り部２５Ｂに対して中心軸２０の軸方向の同じ側に配置した場合と比較して、巻取体２０４の軸寸法を回転体２２の筒部２４の軸方向の幅寸法だけ長くすることができる。
【０１４８】
図１８には、またさらなる別実施形態に係る戻しばね付きの巻取体構造が示されている。図１７の実施形態の変形例となっているこの実施形態では、中心軸２０の軸方向両端部のうちの開閉機５０が取り付けられている側の端部近傍には、巻取体３０４の巻取体本体３２１を構成する回転体２２の立上り部２５Ｂと同じ又は略同じ直径寸法を有し、前記複数本のバー状部材２３のそれぞれが挿通結合される孔が形成された円板部材３２５が取り付けられている。
【０１４９】
これにより、開閉機５０は、右側の回転体２２と円板部材３２５との間に配置されることになり、この実施形態の巻取体３０４の軸寸法は、図１７の巻取体２０４の軸寸法よりも長くすることができる。言い換えると、この実施形態によると、図１７の巻取体２０４の袖寸法をより短くすることができる。
【０１５０】
図１９及び図２０には、図２で示された実施形態に係る戻しばね付きの巻取体構造の変形例が示されている。図１９は、この変形例に係る巻取体４’の正面図の一部拡大図であり、図２と同様の図である。また、図２０は、図１９のＳ２０−Ｓ２０線断面図である。
【０１５１】
図１９に示すように、この変形例においても、図２の実施形態と同様に、巻取体４’の巻取体本体２１’を構成する２個の回転体２２’の間において、図２０に示すように、上ブラケット部材５７’と下ブラケット部材５８’が中心軸２０を挟着しながらビス等の結合具５９で互いに結合され、長軸のビス等による回り止め部材６０で中心軸２０に対して回り止めされた上ブラケット部材５７には、電動モータ５１’とブレーキ５２’と減速機５３’と制御盤５４’とが一体となって取り付けられている。そして、電動モータ５１’及びブレーキ５２’及び減速機５３’が開閉機５０’の駆動部を構成しており、制御盤５４’が開閉機５０’の制御部となっている。また、開閉機５０’の電動モータ５１’の駆動軸５１Ａ’にはピニオンギヤ５５’が取り付けられている。それぞれの回転体２２’を連結するバー状部材２３にはリングギヤ５６’が取り付けられており、このリングギヤ５６’の内周部に形成されている歯５６Ｂ’にピニオンギヤ５５’が噛合している。
【０１５２】
この変形例では、中心軸２０に取り付けられている開閉機５０’の中心軸２０の直径方向の最大寸法は、回転体２２’を構成するカップ状部材２４に収納配置されているぜんまいばね２６の直径寸法よりも小さくなっている。このため、図１９に示すように、リングギア５６’並びにホイール部材２５’の直径寸法も（図１０と比較して）小さくなっており、図２０に示すように、カップ状部材２４の膨出部２４Ｆは、３本のバー状部材２３のうちの１本に接した状態となっている。
【０１５３】
このため、本変形例によると、巻取体の直径寸法を開閉機がない場合と同様の最小サイズまで小型化することができるようになり、図２の実施形態と比較して、シャッター装置全体のより一層の小型化を図ることができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【０１５４】
本発明は、開閉体を開閉移動させるためにこの開閉体を巻き取り、繰り出す巻取体に、この巻き取り、繰り出しのための巻取体の正逆回転のうちの一方の回転時に蓄圧された戻しばね力が巻取体の他方の回転のための補助力として利用される戻しばねである渦巻きばねを設けるとともに、前記巻取体に正逆回転のうちの少なくとも一方の回転力を付与するための駆動装置を開閉装置に備える場合に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５５】
【図１】本発明の一実施形態に係る戻しばね付き巻取体構造が採用されている開閉装置であるシャッター装置の全体を示す正面図である。
【図２】シャッターカーテンが巻き取られ、繰り出される巻取体を示す正面図である。
【図３】巻取体の構成部材である回転体を示す正断面図である。
【図４】図３のＳ４−Ｓ４線断面図である。
【図５】図３のＳ５−Ｓ５線断面図である。
【図６】戻しばねであるぜんまいばねの巻き締め初期状態を図５と同じ方向から見た図である。
【図７】ぜんまいばねの巻き締め終期状態を図５と同じ方向から見た図である。
【図８】ぜんまいばねの戻しばね力による中心軸回りのトルクと、シャッターカーテンの開閉移動に関する中心軸回りのトルクとを示すグラフである。
【図９】ばね特性が異なるぜんまいばねを用いた場合の実施形態を示す図８と同様の図である。
【図１０】図２の巻取体の中心軸に取り付けられている駆動装置である開閉機の拡大図である。
【図１１】図２のＳ１１−Ｓ１１線断面図である。
【図１２】別実施形態に係る戻しばね付き巻取体構造を示す平断面図であり、図２と同様の図である。
【図１３】図１２のＳ１３−Ｓ１３線断面図である。
【図１４】図１２のＳ１４−Ｓ１４線断面図である。
【図１５】図１２の巻取体の中心軸に形成される切欠部の別実施形態を示す図１４と同様の図である。
【図１６】中空部を有し、この中空部にリード線が挿通されている中心軸の断面図を示す図１４と同様の図である。
【図１７】さらなる別実施形態に係る戻しばね付き巻取体構造を示す平断面図であり、図２と同様の図である。
【図１８】またさらなる別実施形態に係る戻しばね付き巻取体構造を示す平断面図であり、図２と同様の図である。
【図１９】図２の実施形態に係る戻しばね付き巻取体構造の変形例を示す図であり、図１０と同様の図である。
【図２０】図１９のＳ２０−Ｓ２０線断面図である。
【符号の説明】
【０１５６】
１  開閉体であるシャッターカーテン
４，１０４，２０４，３０４，４’  巻取体
２０，１２０  中心軸
１２０Ａ  切欠部である凹部
１２０Ｂ  切欠部
１２０Ｄ  中空部
２１，１２１，２２１，３２１，２１’  巻取体本体
２２，１２２，２２’  回転体
２３  連結部材であるバー状部材
２６  戻しばねであるぜんまいばね
５０，１５０，５０’  駆動装置である開閉機
５１，１５１，５１’  駆動装置の駆動部である電動モータ
５２，１５２，５２’  駆動装置の駆動部であるブレーキ
５４，１５４，５４’  駆動装置の制御部である制御盤
１５６  リード線
ａ，ａ’  ぜんまいばねの戻しばね力によるトルクが次第に小さくなる増加率で増加する領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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