(57)【要約】【課題】シャッターの挟み込みによる人身事故を防止する構造として、センサ等の故障による事故が無い本質的に安全なシャッターの安全機構を提供する。【解決手段】シャッターカーテンの下端にあるストッパ2のテーパー面10とガイドレールの内側面12との間に下向きに開いた三角空間Sを形成し、前記三角空間の中にはタッチ板3に弾性支持体9を介して支持された転動体8を有し、障害物がタッチ板に触れることにより、テーパー面が転動体を乗り越える動きにより、ガイドレールの他の内側面13とストッパの制動面11との間にブレーキ力が働き、シャッターカーテンの降下を停止する。【選択図】図3
2007162294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガイドレールにガイドされて動くシャッターカーテンと、ガイドレールと平行に設置された制動柱と、シャッターカーテン下端のストッパと、ストッパの一部であって制動柱の一面との間に下向きに開いた三角空間を形成するテーパー面と、ストッパの下方に位置し、ストッパに対して上下方向に移動可能なタッチ板と、前記三角空間の中にはタッチ板に支持され、制動柱とテーパー面とに同時には接触していない乗り上げ体とを有し、シャッターカーテンの降下中に、タッチ板が障害物に接触して停止することにより起こるテーパー面の乗り上げ体への乗り上げ動作により、制動柱とストッパの制動面との間にブレーキ力が働いてシャッターカーテンの降下を停止させることを特徴とするシャッターの安全機構
【請求項２】
前記乗り上げ体がコロや球等の転動体であることを特徴とする請求項１記載のシャッターの安全機構
【請求項３】
前記ガイドレールが前記制動柱を兼ねていることを特徴とする請求項1または請求項２に記載のシャッターの安全機構
【請求項４】
前記乗り上げ体は弾性体を介して前記タッチ板に支持されていることを特徴とする請求項1乃至請求項３のいずれかに記載のシャッターの安全機構
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防火や防煙のための防災用シャッターを含む建物用シャッターに係り、特に人がシャッターに挟まる事故を防止する安全機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物の開口部に設置されるシャッターは、開放時にはシャッターカーテンが上方に巻き取られてブレーキ等で拘束されて収納されている。また火事発生時や夜間等に開口部を閉鎖する際はブレーキ等の拘束を解いてシャッターカーテンを上方から降下させて上記開口部を閉鎖する構造になっている。
【０００３】
その際シャッターカーテンの真下に人がいると、その人を挟みこみ、重大な障害を与えてしまう。その負荷は、我々が行ったテストによると2,000Nを超える場合もあり、1,000Nが限界といわれる子供の頭などは簡単に押しつぶしてしまう。
【０００４】
この安全対策として、特許文献1に見るように障害物を検知するセンサにより駆動モータを停止する機構を備えたものがある。しかしこのようにセンサに頼る構造では、センサの故障や断線等によりセンサが正常に機能しなくなった場合には、シャッターカーテンは停止しない。また電気的にブレーキをかける構造になっている場合は停電等によりブレーキが働かなくなることもあり得る。
【０００５】
このような制御のみにより安全を確保する「制御安全」の考え方は100%安全なシステムとは言えない。確実に安全なシステムにするためには、制御によらない基本機能の段階で安全な構造にしておく必要がある。これを「本質安全」と言う。
【０００６】
この「本質安全」に基づいた考え方として、特許文献2がある。これはシャッターの閉鎖に際して、降下するシャッターカーテンの最下位置の座板が障害物に接した時、その後のシャッターカーテンの降下に応じた動作で、特定のスラットと座板との間を連結する連結部材が前後に傾動して、特定のスラットの一外壁面と座板の他外壁面をガイドレールに摩擦接触して、シャッターカーテンの降下に制動をかけるように構成したものである。
【０００７】
【特許文献１】実開平２−１３７４９６
【特許文献２】特開平９−１１２１６４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしこのような構造の場合、以下に示すように3つの問題点がある。
【０００９】
第一の問題点は図14に示すようにブレーキの性能が部品の精度の影響を受けやすい点である。すなわち、連結部材502が傾動することによって、シャッターカーテンの降下に制動をかける方式であるが、制動力は連結時における連結部材の傾斜角によって異なる。この傾斜角は安全装置とガイドレール504との隙間の大きさの影響を受ける。例えば隙間が設定よりも小さい場合は、傾斜角は大きくなり制動力は落ちる。また隙間が設定よりも大きい場合は、傾斜角はより水平に近づき制動力は大きくなるが、接触部の磨耗や大きい力のかかるガイドレール504や連結部材502のたわみ等によって、連結部材502の傾きが水平の状態を超えてしまい、逆転するおそれもある。こうなると制動力はまったく効かなくなる。本方式は部品点数も多く、加工も複雑なため寸法精度の維持が難しくこのような事態が起こりやすい。
【００１０】
第二の問題点は、障害物に接した場合、連結部材502の枢支部505と座板503の枢支受け部506との接触面および連結部材502と特定のスラット501と同様の接触面は相対的に滑り運動をする。したがって、もし滑り面がさびや変形等によってスムーズに摺動しないことがあると正常に制動力がかからない場合がある。特に防火用シャッターは動かさないままで長期間放置されることが多く、いざというときにこのような事態になることは十分にありうる。
【００１１】
第三の問題点は人等が挟まった場合に、座板503はロックしてしまって動かない状態になっている点である。もし挟まった箇所が首やウェストのように体の他の部分より細い場合は座板を持ち上げて自力で逃れることは不可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項1の発明は、ガイドレールにガイドされて動くシャッターカーテンと、ガイドレールと平行に設置された制動柱と、シャッターカーテン下端のストッパと、ストッパの一部であって制動柱の一面との間に下向きに開いた三角空間を形成するテーパー面と、ストッパの下方に位置し、ストッパに対して上下方向に移動可能なタッチ板と、前記三角空間の中にはタッチ板に支持され、制動柱とテーパー面とに同時には接触していない乗り上げ体とを有し、シャッターカーテンの降下中に、タッチ板が障害物に接触して停止することにより起こるテーパー面の乗り上げ体への乗り上げ動作により、制動柱とストッパの制動面との間にブレーキ力が働いてシャッターカーテンの下降を停止させることを特徴としている。
【００１３】
制動力は主にテーパー角に依存し、部品の精度にはよらないので安定したブレーキ力が得られる。また部品点数も少なく形状もシンプルな構造なので、信頼性が高くかつ安価である。
【００１４】
請求項２の発明は、前記乗り上げ体がコロや球等の転動体であることを特徴としている。これによれば、転動体が制動柱とテーパー面に同時に接触した後は、互いにロックしてしまうので転動体を下から支える必要は全くない。したがって後述の転動体を支持している弾性支持体は転動体を載せるだけの柔らかいバネでよいので、人等が脱出するときに軽い力でタッチ板を押し上げられる。
【００１５】
請求項3の発明は、前記ガイドレールが前記制動柱を兼ねていることを特徴としている。このため、新規に製作する場合には、制動柱が不要ですべての安全機構がガイドレール内に収容することが可能なのですっきりした構造になる。
【００１６】
請求項4の発明は、前記転動体は弾性支持体を介して前記タッチ板に支持されていることを特徴としている。このため、人等が地面とタッチ板の間に挟まった場合でも、タッチ板を押し上げて自力で脱出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の第一の実施形態を図1〜図４を参照しながら以下に説明する。シャッターは互いに回動自在なスラットの連続体等からなるシャッターカーテン100を具備しており、該シャッターカーテン100は建物の開口部の上部に設けた図示しないシャッターケースに収納され、その開口部の両側に設けた溝型断面のガイドレール7に沿って昇降し、上記開口部の開閉を行う。
【００１８】
最下端のスラット1の下部にはストッパ2が最下端のスラット1に対して回動自在に連設されている。さらにストッパ2の下部に設けられた凹部6にはタッチ板3が嵌め込まれており、ストッパ2に固設されたピン4とタッチ板3に上下方向に設けられた長孔5により、上下方向にスライド可動となっている。
【００１９】
ストッパ2の左右方向の両端には溝型をしたガイドレール7内に収容され、ガイドレールの内側面12とは角度αで下向きに開いた三角空間Sを形成するテーパー面10が設けられている。テーパー面10はシャッターカーテン100の動きと共に、溝内を上下に移動する。前記三角空間Sには転動体8があって、弾性支持体9の上面に支持されている。ただし、転動体は通常はテーパー面10およびガイドレールの内側面12の双方に同時には接しない状態で保持されている。転動体8の形状は図面では円柱状のコロを用いているが、球あるいはラグビーボール状のものでもよい。
【００２０】
弾性支持体9はタッチ板3の上面に保持されており、上下方向に弾性的に伸縮する。転動体8を安定的に支持するため、図11のように弾性支持体9の材質にはスポンジ状のものを用い、その上面にくぼみを持たせその中に転動体8を収容してもよい。あるいはテーパー面αに安定的に接触させるために図12のように弾性支持体9の上面をテーパー面10の方に下り勾配にしてもよい。
【００２１】
次に作用について述べる。建物の開口部を閉じるためにシャッターカーテン100を降下させているとき障害物等に接触しない状態では、転動体8はガイドレール7またはストッパ2のテーパー面10の双方に同時には接触していない。すなわち、転動体8とガイドレールの内側面12間または転動体8とテーパー面10間のどちらかに間隙があるか、あるいは双方共に間隙があるので、シャッターカーテン100はスムーズに降下を続ける。
【００２２】
さらに降下する途中に人等の障害物Pがあった場合、タッチ板3の下面が障害物Pに接触すると、タッチ板3は接触した高さで停止する。図3(a)および図4(a)は接触した瞬間の図である。この時点では、転動体8とガイドレールの内側面12間または転動体8とテーパー面10間の間隙はまだ降下途中と同じである。
【００２３】
しかし、シャッターカーテン100が引き続いて降下し続けると、タッチ板3とストッパ2との相対距離が縮まっていき、m1だけ移動した段階で、図３(b)および図4(b)のように転動体8がガイドレールの内側面12およびテーパー面10の双方に同時に接触する状態になる。
【００２４】
この後さらにストッパ2が降下を続けると、転動体8はガイドレールの内側面12と下降するテーパー面10の双方に接触しているので、両接触面の摩擦力により図3(b)において右回転を始める。テーパー面10は転動体8に乗り上がって転がっていくと、次第に図中右方向に押しやられ、図3(c)および図4(c)のようにm2だけ移動した時点でストッパの制動面11がガイドレールの他の内側面13に接触する。この時点で転動体8とテーパー面10は図3(b)、図4(c)のように溝空間のなかで互いに前後方向に突っ張り合う形で収まったことになる。これ以降ストッパ2が更に降下しようとしてもくさび作用により自らロックをかけることになり、ストッパ2は下がることはできない。すなわちシャッターカーテン100の全重量がストッパ2にかかったとしてもストッパ2は下がらない。シャッターカーテン100がモータによって駆動されていて、シャッターカーテン100の重量以上の荷重がストッパ2にかかった場合も当然同様である。このようにストッパ2はロックされて動かないので、人等の障害物Pにはシャッターカーテン100の重さはかからず安全である。
【００２５】
つぎにテーパー角αの決定方法について述べる。まず一般論としてテーパー角αが大きすぎると転動体8はテーパー面10に押されてガイドレールの内側面12を転がることなく滑ってしまうので、テーパー面10は転動体8に乗り上がることがなく、ロックはかからない。逆にテーパー角αが小さすぎるとテーパー面10は転動体8に乗り上がって確実にロックはするが、テーパー面10が移動する距離m2は長くなり安全機構としての体積が大きくなってしまう。安全機構として望ましいのは、短い移動距離で確実にロックがかかることであるが、これには転動体8とガイドレールの内側面12との間の摩擦係数が大きく影響する。すなわち、この摩擦係数が大きいほど転動体がころがりやすくなり、ロックしやすくなるので、テーパー角αは大きくとることができ、その結果移動距離m2を小さくすることができる。ただし、接触面に油等が付着して摩擦係数が低下することもありうるので、この影響を受けにくいように接触面に摩擦係数の大きい材質を用いるか、あるいは摩擦面に凹凸をつけてもよい。以上のことを考慮してテーパー角αは15°〜35°にするのが好適である。
【００２６】
次に弾性支持体9の機能の主要な働きについて２点述べる。
１点目は、人が挟まれた場合に、タッチ板3を押し上げて逃れることができる点である。前記の説明により、障害物Pがタッチ板3に接触したときにシャッターカーテン100は図3(c)の位置でロックして止まっている。この状態からタッチ板3は図3(d)のように弾性支持体9をm4だけ圧縮して上方に移動させることが可能である。この場合、タッチ板3を押し上げるに要する力は、タッチ板3そのものの重さと弾性支持体9を圧縮するに要する力との和であるが、弾性支持体9は軽量な転動体を支える程度のばね力があれば足りるのでほとんど無視できる程度の力である。一方タッチ板3には本来大きい力はかからない構造なので、樹脂やアルミ材等を用いて十分軽量化が可能である。以上により、タッチ板3は軽い力で上方向に動かすことができる。
【００２７】
もし人が首やウェストのように身体の他の部分より細いところがシャッターカーテン100に挟まった場合でも、自力でタッチ板を押し上げて脱出することができるので、周りに助けてくれる人がいないような状況でも安全である。
【００２８】
２点目は転動体8はロック時に転動するため、下方に移動する。したがって転動体8が弾性支持体9を介することなく直接タッチ板3に支持されている場合は、転動体8の動きとタッチ板3の動きは同じになるので、障害物Pはタッチ板3に接触以降m3だけタッチ板3より圧迫を受けるが、その移動距離m3はテーパー面10の移動距離m2よりも小さくその値もせいぜい数ミリメートル程度なので、人が挟まった場合でも人そのものが弾性体であることを考えると実際上それほど問題になることはない。但し、理想的にはわずかとはいえ人が圧迫されないことが望ましいので、弾性支持体9を介して転動体8を支持した方が転動体8の動きが弾性支持体9によって吸収され、人に全く影響を及ぼさないのでより好ましいと言える。
【００２９】
次にロックの解除について述べる。障害物P等に当たって一旦ロックしてしまった安全機構はシャッターカーテン100を引き上げる以外の操作ではロックを外すことはできない。例えば、タッチ板3を押し上げても転動体8を上方に押し上げることになり、転動体8はテーパー面10に更に食い込む方向になるので、シャッターカーテン100は動かない。逆にタッチ板3を引っ張り下ろそうとすると、ピン4を通じてストッパ2を引き下げることになり、テーパー面10が下方に下りようとするが、ロックを更に強くする方向なのでやはり動かない。ストッパ2に直接下げる方向に力を加えても同様である。
【００３０】
ストッパ2に上げ方向の力を加えたときに限って、テーパー面10は上方に引き上げられるのでロックは解除されてシャッターカーテン100は上方に動き出す。
【００３１】
ロックの解除は人がシャッターカーテン100を巻き上げる操作をその都度行ってもよいが、自動装置と組み合わせてもよい。すなわち人等の障害物に当たって、シャッターカーテン100が止まった場合、タッチ板3とストッパ2の相対的な動きをセンサで検出して上げ操作を自動的に行う。そして一定の距離を上昇した時点で再度シャッターカーテン100を降下させる。この間に人等が脱出すればシャッターカーテン100は続いて降下し、開口部を閉鎖する。また人等が脱出できずに残っていれば、再度安全機構が働いて、タッチ板3が触れた時点で停止する。このようなセンサの使い方であれば、仮にセンサに異常があった場合でも人に傷害を与えることはない。
【００３２】
次にシャッターカーテン100が床面GLで停止する状況について説明する。タッチ板3が床面GLに接触して、前述のようにロックがかかり、ストッパ2が停止する方式でもよいが、毎回同じ位置で転動体8が止まるため、ガイドレールの内側面12に当たる場所が磨耗しやすくなる。これをさけるため、転動体8がガイドレールに接触しないように図１３のように床面GLからある高さに転動体の退避空間S1を設けておいてもよい。こうすれば、タッチ板3が床面GLに着いて以降は転動体8は降りてくるテーパー面に押されて退避空間に移動する。シャッターカーテン100はストッパ2の底面が床面GLあるいは図２のタッチ板3のひさし部16に乗っかって止まることになる。逆にシャッターカーテンが上がると転動体はもとの位置にもどる。
【００３３】
次に第二の実施形態を、図5および図6に基づいて説明する。基本的な動きは第一の実施形態の説明とおなじであるので省略する。主な相違点は第一実施形態ではガイドレールの溝の内側面を押し広げる方向に制動をかけたが、第二の実施例ではテーパー面が転動体を乗り越える動きによって、ガイドレールの一辺15の両側面12、14を転動体8とストッパの制動面22とで挟みこんで制動をかける方式にした点である。このためストッパ21の形状は図5(a)および図6(a)のごとくガイドレールの一辺15と転動体8を挟むようにコの字型をしている。この方式を適用するケースとしては、ガイドレールに剛性がないため内側から突っ張ると溝が開いてしまい、第一の実施形態が適用できない場合や、ガイドレールが溝型ではなく一本のガイドレールしかないモノレール型の場合もこれに相当する。
【００３４】
次に第三の実施形態について、図7および図8に基づいて説明する。この実施例では既設のシャッターに安全機構を追加的に設置する場合やガイドレールと制動柱の機能を分けたい場合等を想定している。このケースでは、既設のガイドレール7とは別の位置にガイドレールと平行に制動柱31を設置する。制動柱31にはシャッターカーテン100の制動時に下向きの力がかかるのでこれを受け止められる構造であることが必要である。図７では制動柱31の下部は床面に固定されている。制動柱31の上部は図示しない天井等に固定されている。この方式は第二の実施形態のようにストッパ32の制動面33と転動体8とで制動柱を両側から挟みこんで制動をかける方式であるが、基本構造は第二の実施形態と同じであるので説明は省略する。制動柱31はこの場合角柱型であるが、チャンネル型にして、第一の実施形態のような構造にしてもよい。
【００３５】
次に第四の実施形態について図９に基づいて説明する。この実施形態では安全機構をシャッターカーテン100の左右両側に配置し、ガイドレール7の溝底42とストッパ41のテーパー面43とが下向きに開いた三角空間Sを形成している。他は第一の実施例と同じである。この場合には、人等が接触したときに転動体8が左右に拡がって溝底との間でロックすることになる。
【００３６】
次に第五の実施例について図10を用いて説明する。ガイドレールの内側面12とテーパー面10で形成する三角空間Sには転動体の代わりにくさび51を用いている。この場合、テーパー面10がくさびの斜面53をスムーズに乗り上げるためには互いの接触面の摩擦係数が小さいことが望ましい。一方くさびは下がらずにロックした位置に留まっていることが必要なので、ガイドレールの内側面12とくさび51の制動面52との間の摩擦係数は大きいことが望ましい。このため制動面52は摩擦係数の大きいゴム等の材質を用いてもよい。あるいは微細な凹凸をもち且つガイドレールより硬い材質にしてもよい。ストッパの制動面11にも同様に摩擦係数の大きくなるようにしてもよい。
【００３７】
以上では安全機構は同一高さに1〜2箇所設ける図で説明したが、シャッターカーテンの重量が重くて制動箇所に無理がかかる場合やさらに安全を期す場合は、上下に分散して複数個所に設置してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は防火や防煙のための防災用シャッターおよび通常の防犯用シャッターや窓用シャッターを含む建物用シャッターに係り、特に人が挟まれる事故を防止するための安全機構を必要とするシャッターに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第一の実施形態に係わるシャッターの全体図である
【図２】図１の断面AAを表わす図である。
【図３】図１の断面BBを表わす図で、人等の障害物に接触してから脱出するまでの各段階を表示した図である。
【図４】図3の各図の矢視図である。
【図５】本発明の第二の実施形態に係わる図である。
【図６】図５の各図の矢視図である。
【図７】本発明の第三の実施形態に係わる図である。
【図８】図７の矢視図である。
【図９】本発明の第四の実施形態に係わる図である。
【図１０】本発明の第五の実施形態に係わる図である。
【図１１】弾性支持体の他の実施例である。
【図１２】弾性支持体の他の実施例である。
【図１３】ガイドレールの床面近傍の図である
【図１４】従来技術の例である。
【符号の説明】
【００４０】
１  スラット
２  ストッパ
３  タッチ板
４  ピン
５  長孔
６  凹部
７  ガイドレール(制動柱)
８  転動体(乗り上げ体)
９  弾性支持体
１０  ストッパのテーパー面
１１  ストッパの制動面
１２  ガイドレールの内側面
１３  ガイドレールの他の内側面
１４  ガイドレールの外側面
１５  ガイドレールの一辺
１６  ひさし部
２１  ストッパ
２２  ストッパの制動面
３１  制動柱
３２  ストッパ
３３  ストッパの制動面
４１  ストッパ
４２  ガイドレールの溝底
４３  ストッパのテーパー面
５１  くさび(乗り上げ体)
５２  制動面
５３  くさびの斜面
１００  シャッターカーテン
１１０  安全機構
５０１  特定のスラット
５０２  連結部材
５０３  座板
５０４  ガイドレール
５０５  枢支部
５０６  枢支受け部
Ｐ    障害物
Ｓ    三角空間
Ｓ１  空間
ＧＬ  床面
【図１】
2007162294.tif 000003
【図２】
2007162294.tif 000004
【図３】
2007162294.tif 000005
【図４】
2007162294.tif 000006
【図５】
2007162294.tif 000007
【図６】
2007162294.tif 000008
【図７】
2007162294.tif 000009
【図８】
2007162294.tif 000010
【図９】
2007162294.tif 000011
【図１０】
2007162294.tif 000012
【図１１】
2007162294.tif 000013
【図１２】
2007162294.tif 000014
【図１３】
2007162294.tif 000015
【図１４】
2007162294.tif 000016