JP2007308936A - 防水扉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡便な構成にて防水扉の起立状態を維持（保持）可能な防水扉装置を提供する。
【解決手段】 ウォーム１５１及びウォームホイール１５２を用いた第１減速機１５０及び第２減速機１６０を駆動力の伝達経路に直列に配設する。これにより、電動モータ１３０から供給される駆動力は、第１減速機１５０及び第２減速機１６０にて減速され、防水扉１２０には非常に大きな駆動力が作用する。このため、起立状態にある防水扉１２０を水平方向側に揺動させるためには非常に大きな力が必要となるので、起立状態の防水扉１２０が水平状態側に揺動し難くなる。したがって、２台の減速機１５０、１６０を駆動力の伝達経路に直列に配設するといった簡便な構成にて、防水扉１２０の起立状態を維持（保持）することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、建築物や駐車場等の出入口に設置されて、大雨や洪水時に建築物等内に水が侵入することを防止する防水扉装置に関するものである。

防水扉装置は、通常時には、防水扉を水平状態として防水扉にて床や路面の一部を構成して人や車の出入りを容易なものとし、一方、建築物等が浸水するおそれがあるときには、防水扉を起立揺動させて防水扉によって堰きを築くことにより、建築物等へ水が侵入することを防止するものである（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−２２６９６５号公報

ところで、防水扉が起立させて堰きとして機能させると、防水扉には非常に大きな水圧が作用するが、この水圧は、防水扉を水平状態に戻そうとする力を防水扉に作用させるので、建築物等の浸水を確実に防止するには、防水扉に作用する水圧に対向して防水扉の起立状態を維持（保持）し続ける必要がある。

本発明は、上記点に鑑み、簡便な構成にて防水扉の起立状態を維持（保持）可能な防水扉装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、フレーム（１０１）と、フレーム（１０１）にヒンジ機構（１１０）を介して揺動可能に組み付けられ、水平状態と起立状態とが可能な防水扉（１２０）と、防水扉（１２０）を起立揺動させる駆動力を減速するとともに、ウォーム（１５１）及びこのウォーム（１５１）に噛み合うウォームホイール（１５２）からなる第１減速機（１５０）と、駆動力の伝達経路において第１減速機（１５０）に対して直列に配置され、ウォーム（１５１）及びこのウォーム（１５１）に噛み合うウォームホイールからなる第２減速機（１６０）とを備えることを特徴とする。

そして、本発明に係る防水扉装置では、ウォーム（１５１）及びウォームホイール（１５２）を用いた２台の減速機（第１減速機（１５０）及び第２減速機（１６０））を駆動力の伝達経路に直列に配設した構造となるので、駆動力は２台の減速機（１５０、１６０）にて減速されることとなる。

このため、防水扉（１２０）を水平方状態となるように揺動させるための力は非常に大きくなるので、起立状態の防水扉（１２０）が水平状態側に揺動し難くなる。
なお、「非常に大きな力」とは、例えば防水扉（１２０）を起立揺動させる際に第１減速機（１５０）に入力された駆動力に、総減速比（第１減速機の減速比×第２減速機の減速比）の逆数を乗じた値より大きい力である。

したがって、本発明では、ウォーム（１５１）及びウォームホイール（１５２）を用いた２台の減速機（１５０、１６０）を駆動力の伝達経路に直列に配設するといった簡便な構成にて、防水扉（１２０）の起立状態を維持（保持）することができる。

ところで、特許文献１に記載の発明では、防水扉に連結されたチューンを引き上げるようにして防水扉を水平状態から起立状態に揺動させているが、一般的に、チューン駆動はシャフト駆動に比べて動力の伝達効率が低い上に、チェーンに定期的に注油する必要があるので、チェーン駆動はシャフト駆動に比べてメインテナンス性が低いという問題がある。

これに対して、請求項２に記載の発明では、水平状態にある防水扉（１２０）を挟んでヒンジ機構（１１０）と反対側に配置され、駆動力を発生させる電動モータ（１３０）と、第１減速機（１５０）から出力される駆動力を第２減速機（１６０）に伝達する駆動シャフト（１７１）と、第２減速機（１６０）の出力軸（１６１）に組み付けられ、出力軸（１６１）と一体的に回転して防水扉（１２０）に駆動力を付与する駆動アーム（１８０）とを備えており、さらに、第１減速機（１５０）は、電動モータ（１３０）で発生した駆動力を略９０度転向させて第２減速機（１６０）側に出力することを特徴とする。

そして、請求項２に記載の発明では、駆動シャフト（１７１）にて駆動力を伝達しているので、駆動力を効率よく防水扉（１２０）に伝達することができるとともに、注油作業等を省略することができるので、防水扉装置のメインテナンス性を向上させることができる。

また、請求項２に記載の発明では、駆動力の伝達方向が、ウォーム（１５１）及びウォームホイール（１５２）を用いた第１減速機（１５０）にて転向されるので、駆動力を減速しつつ、その伝達方向を転向させることができる。したがって、駆動力の伝達方向を転向させるための機構を別途設ける必要がないので、防水扉装置の製造原価上昇を抑制しつつ、防水扉装置の大型化を抑制できる。

因みに、上記各手段等の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段等との対応関係を示す一例であり、本発明は上記各手段等の括弧内の符号に示された具体的手段等に限定されるものではない。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は本実施形態に係る防水扉装置１００から防水扉１２０を取り外した状態を示す平面図（平面内部図）であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図であり、図３は第１減速機１５０及び第２減速機１６０の概略構造を示す図であり、図４及び図５はヒンジ機構１１０の作動を示す図であり、図６は本実施形態に係る防水扉装置１００の作動を示す図である。

１．本実施形態に係る防水扉装置の構造
図１中、フレーム１０１は、矩形枠状（額縁状）に形成された金属製のものであり、このフレーム１０１は、上方側が開口した略コの字状断面を有する４本のフレーム部材１０１Ａ〜１０１Ｄにて構成されている。

そして、フレーム部材１０１Ａには、ヒンジ機構１１０を介して防水扉１２０（図２参照）がフレーム１０１に対して揺動可能に組み付けられている。
なお、防水扉１２０は、図６に示すように、矩形板状に形成されたもので、図６（ａ）に示すように、水平状態となってフレーム１０１に収納された状態では、建築物や駐車場の床や路面の一部を構成し、図６（ｃ）に示すように、起立した状態では、建築物の出入口を塞ぐような堰きとして機能する。

また、ヒンジ機構１１０は、図４又は図５に示すように、フレーム１０１に固定された固定側ベース１１１、防水扉１２０に固定された可動側ベース１１２、並びに固定側ベース１１１及び可動側ベース１１２それぞれに回転可能に組み付けられて固定側ベース１１１と可動側ベース１１２とを連結するリンク１１３等から構成されている。

そして、固定側ベース１１１及び可動側ベース１１２のうちいずれか一方（本実施形態では、可動側ベース１１２）側には、他方（本実施形態では、固定側ベース１１１）側に設けられたピン状のガイド凸部１１４が摺動可能に嵌り込むガイド溝部１１５が設けられている。

また、ガイド溝部１１５は、以下の条件を満たすように防水扉１２０が揺動するような形状（本実施形態では、波形状）に形成されている。
すなわち、防水扉１２０が水平状態から起立状態に揺動する際に防水扉１２０の端部１２１がフレーム１０１（フレーム部材１０１Ａ）に干渉することを防止しつつ、防水扉１２０の平面部１２２とフレーム１０１に設けられた防水扉枠１０２とが近接又は接触するまで防水扉１２０を起立させ、一方、防水扉１２０が水平状態となった場合においては、防水扉１２０の端部１２１とフレーム１０１（フレーム部材１０１Ａ）とを近接させるような形状である。

因みに、本実施形態に係るヒンジ機構１１０は、その揺動中心（瞬間中心）が防水扉１２０の仰角に応じて移動しており、揺動中心の軌跡は、ガイド溝部１１５の形状及びリンク１１３によって決定される。

なお、防水扉枠１０２は、フレーム１０１のヒンジ機構１１０側のうち、防水扉１２０の水平方向両端側に対応する部位に設けられて鉛直方向に延びる柱状のものであり、防水扉１２０が起立状態となったときに、防水扉１２０の平面部１２２と防水扉枠１０２とが水密に接触することにより水が建築物等に侵入することが防止される。

また、水平状態にある防水扉１２０を挟んでヒンジ機構１１０と反対側には、図１に示すように、防水扉１２０を起立揺動させるための駆動力を発生させる電動モータ１３０が配設されており、この電動モータ１３０は、その回転軸方向が、フレーム部材１０１Ｂの長手方向に対して略平行となるようにフレーム部材１０１Ｂに固定されている。

駆動力分配装置１４０は、電動モータ１３０から供給される駆動力を２方向（本実施形態では、フレーム部材１０１Ｃ側及びフレーム部材１０１Ｄ側）に分配するとともに、電動モータ１３０から供給される駆動力を断続する断続機（クラッチ）を内蔵したものである。

なお、本実施形態に係る駆動力分配装置１４０において、駆動力の断続は、作業員が手動操作にて行うように構成されており、電動モータ１３０からの駆動力を遮断した状態においては、手動操作にて駆動力分配装置１４０を作動させることができる。

第１減速機１５０は、駆動力分配装置１４０から供給された駆動力を減速する減速機であり、この第１減速機１５０は、図３に示すように、ウォーム１５１及びこのウォーム１５１に噛み合うウォームホイール１５２等から構成されたものである。そして、ウォーム１５１に駆動力分配装置１４０から供給された駆動力が入力され、ウォームホイール１５２から減速されてトルクが増大した駆動力が出力される。

また、第２減速機１６０は、図１に示すように、電動モータ１３０から防水扉１２０に伝達される駆動力の伝達経路において、第１減速機１５０に対して直列に配設されて第１減速機１５０から出力された駆動力を減速する減速機であり、この第２減速機１６０は、第１減速機１５０と同様に、ウォーム１５１及びこのウォーム１５１に噛み合うウォームホイール１５２等から構成されたものである。

そして、駆動力分配装置１４０から出力された駆動力は、第１減速機１５０にて伝達方向が略９０度転向された後、第２減速機１６０にて更に伝達方向が略９０度転向されて防水扉１２０側に伝達される。

因みに、第１減速機１５０の減速比は約０．１であり、第２減速機１６０の減速比は約０．０５である。
そして、電動モータ１３０と駆動力分配装置１４０との間、駆動力分配装置１４０と第１減速機１５０との間、及び第１減速機１５０と第２減速機１６０との間それぞれは、駆動シャフト１７１〜１７３にて連結されて駆動力が伝達されており、これらの駆動シャフト１７１〜１７３は、自在継手（ユニバーサルジョイント）を介して各機器の入力軸又は出力軸に連結されている。

また、第２減速機１６０の出力軸１６１には、図２に示すように、出力軸１６１と一体的に回転して防水扉１２０に駆動力を付与する駆動アーム１８０が組み付けられており、この駆動アーム１８０の先端側は、ローラ１８１等の転動体を介して防水扉１２０の裏面側に設けられたレール１２３に連結されている。

このため、駆動アーム１８０が水平状態から起立方向側に回転（図２の左向きに回転）すると、駆動アーム１８０と防水扉１２０との連結部位は、図２に示すように、これに連動してヒンジ機構１１０側に近づくように移動する。逆に、駆動アーム１８０が起立方向側から水平状態に回転（図２の右向きに回転）すると、駆動アーム１８０と防水扉１２０との連結部位は、これに連動してヒンジ機構１１０から離れるように移動する。

なお、本実施形態では、防水扉１２０が起立状態となったときに、駆動アーム１８０と防水扉１２０との連結部位が防水扉１２０に作用する水圧の重心位置（水圧中心）と一致するように、駆動アーム１８０の長さ及び第２減速機１６０の設置位置が設定されている。

２．本実施形態に係る防水扉装置の作動（図６参照）
防水扉装置１００は、フレーム１０１部分が床下又は地中に埋設された状態で建築物や駐車場に設置され、通常時には、図６（ａ）に示すように、防水扉１２０を水平状態として、防水扉１２０が建築物の床や駐車場の路面の一部を構成している。

そして、大雨や洪水時等の建築物等内に水が侵入するおそれがあると建築物等の管理者が判断し、管理者又は作業者により防水扉１２０を起立させるための起動スイッチ（図示せず。）が投入されると、電動モータ１３０が回転して駆動アーム１８０が水平状態から起立状態側に回転するため、防水扉１２０が、図６（ａ）→図６（ｂ）→図６（ｃ）の順で示されるように、水平状態から起立状態に揺動する。

なお、防水扉１２０が起立状態となり、図示しないリミットスイッチに防水扉１２０又は駆動アーム１８０の一部が接触すると、起動スイッチが自動的に遮断されて電動モータ１３０の回転が停止する。

また、起立状態となっている防水扉１２０を水平状態に戻すには、起動スイッチを操作して電動モータ１３０の回転を逆転させて駆動アーム１８０を水平方向側に回転させる。なお、防水扉１２０が水平状態となり、図示しないリミットスイッチに防水扉１２０又は駆動アーム１８０の一部が接触すると、起動スイッチが自動的に遮断されて電動モータ１３０の回転が停止する。

３．本実施形態に係る防水扉装置の特徴
本実施形態に係る防水扉装置１００では、ウォーム１５１及びウォームホイール１５２を用いた２台の減速機（第１減速機１５０及び第２減速機１６０）を駆動力の伝達経路に直列に配設しているので、電動モータ１３０から供給される駆動力は、第１減速機１５０及び第２減速機１６０にて減速され、防水扉１２０には非常に大きな駆動力が作用する。

このため、起立状態にある防水扉１２０を水平方向側に揺動させるためには、防水扉１２０に対して非常に大きな力が必要となるので、起立状態の防水扉１２０が水平状態側に揺動し難くなる。

したがって、本実施形態では、ウォーム１５１及びウォームホイール１５２を用いた２台の減速機（第１減速機１５０及び第２減速機１６０）を駆動力の伝達経路に直列に配設するといった簡便な構成にて、防水扉１２０の起立状態を維持（保持）することができる。

ところで、特許文献１に記載の発明では、防水扉に連結されたチューンを引き上げるようにして防水扉を水平状態から起立状態に揺動させているが、一般的に、チューン駆動はシャフト駆動に比べて動力の伝達効率が低い上に、チェーンに定期的に注油作業を必要があるので、チェーン駆動はシャフト駆動に比べてメインテナンス性が低いという問題がある。

これに対して、本実施形態では、駆動シャフト１７１〜１７３にて駆動力を伝達しているので、駆動力を効率よく防水扉１２０（駆動アーム１８０）に伝達することができるとともに、注油作業等を省略することができるので、防水扉装置１００のメインテナンス性を向上させることができる。

また、本実施形態では、駆動力の伝達方向が、ウォーム１５１及びウォームホイール１５２を用いた第１減速機１５０及び第２減速機１６０にて転向されるので、駆動力を減速しつつ、その伝達方向を転向させることができる。したがって、駆動力の伝達方向を転向させるための機構を別途設ける必要がないので、防水扉装置１００の製造原価上昇を抑制しつつ、防水扉装置１００の大型化を抑制できる。

また、本実施形態では、第１減速機１５０及び第２減速機１６０は、出力軸がウォームホイール１５２を挟んで両側に設けられ、かつ、入力軸がウォーム１５１を挟んで両側に設けられているので、図１の左側に配設された第１減速機１５０及び第２減速機１６０と図１の右側に配設された第１減速機１５０及び第２減速機１６０とを共通の機器とすることができる。

したがって、防水扉装置１００を構成する機器の種類を低減することができるので、防水扉装置１００の製造原価低減を図ることができる。
また、防水扉１２０が起立状態となったときの駆動アーム１８０と防水扉１２０との連結部位が防水扉１２０に作用する水圧の重心位置と一致するように設定されているので、水圧によるモーメントが防水扉１２０に作用することを防止できる。したがって、ヒンジ機構１１０に不要な力が作用することを防止できるとともに、左右２本の駆動アーム１８０にて効果的に防水扉１２０の起立状態を維持することができる。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、駆動力分配装置１４０にて電動モータ１３０の駆動力を２台の第１減速機１５０に分配したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、２台の第１減速機１５０の入力軸を１本の駆動シャフトに連結するとともに、この駆動シャフトにチューンやベルト又は歯車を介して電動モータ１３０の駆動力を伝達してもよい。

また、上述の実施形態では、電動モータ１３０にて駆動力を発生させたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば手動式のクランクを作業者自ら回して駆動力を発生させてもよい。

また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。

本発明の実施形態に係る防水扉装置１００から防水扉１２０を取り外した状態を示す平面図（平面内部図）である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施形態に係る第１減速機１５０及び第２減速機１６０の概略構造を示す図である。 本発明の実施形態に係るヒンジ機構１１０の作動を示す図である。 本発明の実施形態に係るヒンジ機構１１０の作動を示す図である。 本発明の実施形態に係る防水扉装置１００の作動を示す図である。

符号の説明

１００…防水扉装置、１０１…フレーム、１０１Ａ…フレーム部材、
１０１Ｂ…フレーム部材、１０２…防水扉枠、１１０…ヒンジ機構、
１１１…固定側ベース、１１２…可動側ベース、１１３…リンク、
１１４…ガイド凸部、
１１５…ガイド溝部、１２０…防水扉、１２１…端部、１２２…平面部、
１２３…レール、１３０…電動モータ、１４０…駆動力分配装置、
１５０…第１減速機、１５１…ウォーム、１５２…ウォームホイール、
１６０…第２減速機、１６１…出力軸、１７１…駆動シャフト、１８０…駆動アーム。

Claims (2)

1. フレームと、
   前記フレームにヒンジ機構を介して揺動可能に組み付けられ、水平状態と起立状態とが可能な防水扉と、
   前記防水扉を起立揺動させる駆動力を減速するとともに、ウォーム及びこのウォームに噛み合うウォームホイールからなる第１減速機と、
   前記駆動力の伝達経路において前記第１減速機に対して直列に配置され、ウォーム及びこのウォームに噛み合うウォームホイールからなる第２減速機と
   を備えることを特徴とする防水扉装置。
2. 水平状態にある前記防水扉を挟んで前記ヒンジ機構と反対側に配置され、前記駆動力を発生させる電動モータと、
   前記第１減速機から出力される前記駆動力を前記第２減速機に伝達する駆動シャフトと、
   前記第２減速機の出力軸に組み付けられ、前記出力軸と一体的に回転して前記防水扉に前記駆動力を付与する駆動アームとを備えており、
   さらに、前記第１減速機は、前記電動モータで発生した駆動力を略９０度転向させて前記第２減速機側に出力することを特徴とする請求項１に記載の防水扉装置。

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