JP3774741B2 - 自然風力換気窓 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自然風力換気窓に関する。ここで自然風力換気窓とは内気の状態と外気により生ずる障子に加わる風力の状態によって自然に障子が開閉して換気が行われる窓のことをいう。
【０００２】
【従来の技術】
近年、内外気の条件により自然に開閉される窓が要望されている。例えば、水平回転用の回転窓において障子にバランスウエートを設けて水平回転軸を中心とするモーメントをほぼ均衡させて内外気の条件により、窓を開いて自然換気を行うことができる窓が提案されている（特開平１０−１８４５７号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した回転窓では水平回転軸を中心とする障子とバランスウエートを併せたものは、あたかもヤジロベエの如くであり、障子に作用する風力は水平回転軸の上下で逆方向に作用する。従って、水平回転軸の上側と下側における夫々の障子の面積差が障子の回転力を生じさせるための有効面積となる。その一方で、バランスウエートが大きなものとなる。そこで、障子を開又は閉にするために風圧による力に対して障子とバランスウエートを加えた慣性重量が著しく大きくなる。そこで開閉時に軽く動作しない。そのため、開く場合障子の回転速度が上昇した処で慣性重量の大きな障子がストッパに当接するのでストッパに格別な緩衝作用を行わせるような工夫が必要である。また、回転障子が閉じる際も障子の回転速度が上昇した処で窓枠に当接する。そこで、障子が閉まる際に大きな音が生ずる。それ故、開閉の際の防音対策を必要とする。また、バランスウエートが障子の上框に取り付けられ室内側へ突出するので室内側にブラインドとかルーバを設置することができない。
【０００４】
従来の辷り出し窓は障子の上端が窓枠の堅枠に沿って設けたガイドレールに案内されて動き、障子の堅框の中間部と窓枠の堅枠下部とをリンクであるアームで結合し障子の下端が外方へ突出する窓であった。辷り出し窓では障子が室内側へ突出しないので室内側の設備等との干渉はなく、室内の意匠の点からも優れている。
【０００５】
このような辷り出し窓では直線状に摺動部分があるので風力によっては、滑らかに開閉できないので自然風力換気窓とはならない。
【０００６】
本発明は建物等の換気を目的とした開口部に用いられる窓であって、外部からの動力によらずに無風状態で、障子は一定量開きその状態を保つと共に一定風速以上の、建物内部へ吹込もうとする風で障子が閉まり建物内部へ風が吹込むことを押える自然風力換気窓であって、慣性重量に対する風力の比が小さく動作の軽い自然風力換気窓を提供することをと目的とする。
【０００７】
本発明は障子を開いた際に室内側へ突出する物のない自然風力換気窓を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本出願に係る第１の発明は部屋又は建屋の外部に面して取り付けられる窓枠と、窓枠に納まり窓を閉めた状態と窓枠から外部へ向って辷り出して開く障子を有する自然風力換気窓であって、
窓枠の両側の堅枠と、障子の竪框間に夫々設けられ竪框上部に一端が枢着され他端が前記一端よりも低い位置において堅枠に枢着された短い長さのメインアームと、竪框中間部に一端が枢着され他端が竪枠下部に枢着されメインアームよりも長い長さのサブアームとを有し、
障子を閉めた状態において、各アームは夫々ほぼ垂直方向を向いて、各アームの竪框への枢着位置が各アームの竪枠への枢着位置の上方に位置し、且つ、各アームの竪枠への枢着位置が障子の重心よりも室内側にあって、無風時には障子の重量によって緩やかに開窓し、開窓時には外部側から障子に向って吹く風によって閉窓することを特徴とする自然風力換気窓である。
【０００９】
本出願に係る第２の発明は障子の開度を制限する開度制限手段を有することを特徴とする第１の発明に記載の自然風力換気窓である。
【００１０】
本出願に係る第３の発明は前記開度調整手段が外方へ回動した際にメインアーム又は、及びサブアームが当接するストッパーであって、竪枠又は竪框に設けたストッパーであることを特徴とする第２の発明に記載の自然風力換気窓である。
【００１１】
本出願に係る第４の発明は障子に障子の開閉力を調節する錘を設けたことを特徴とする第１から第３の発明の何れか１つに記載の自然風力換気窓である。
【００１２】
本出願に係る第５の発明は障子の下框の外部寄りに障子の開閉力を調節する錘を設けたことを特徴とする第４の発明に記載の自然風力換気窓である。
【００１３】
本出願に係る第６の発明はサブアームを竪框へ枢着した位置が障子の重心よりも上方にあることを特徴とする第１から第５の発明の何れか１つに記載の自然風力換気窓である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
（全体構成）
図１は窓の正面を外部側より見る正面図である。この自然風力換気窓（以下、窓という）Ｘは建屋の外部に面して取り付けられる窓枠１と、窓枠１に納まり窓を閉めた状態と窓枠１から外部へ向って開く障子２を有する。これらはアルミ押出型材を主たる材料として構成されている。図示は２連の障子２で窓枠１は方立１０で区切られている。窓枠１の両側の方立１０、竪枠１１夫々と障子２の竪框２１間にはメインアーム３とサブアーム４（図示は分り易いように実線で示したが、実際には見えない）が配設されている。なお、方立１０と竪枠１１の窓内に面する形状は同様であるので以下の説明では方立側も竪枠１１としてのべる。メインアーム３は竪框２１上部の側面に一端が枢着され、他端が前記一端よりも低い位置において竪枠１１に枢着されている。メインアーム３は短い。サブアーム４は竪框２１の中間部の側面に一端が枢着され、他端は竪枠１１の下端に枢着されている。サブアーム４はメインアーム３よりも長い。
【００１７】
上記窓枠１、障子２、メインアーム３、サブアーム４でもって夫々をリンクとする四節連鎖機構を構成している。
【００１８】
（窓枠の構成）
窓枠１は左右の竪枠、上枠、下枠を四方組みしたものであって建屋の外部に面して躯体に取り付けられる。また、障子２は左右の竪框、上框、下框を四方組みした四方框内にガラス５を嵌め込んである。障子２はメインアーム３、サブアーム４を介して竪枠１１に取り付けられる。
【００１９】
竪枠１１と竪框２１は図２、図３に断面が示されている。図２、図３は夫々水平断面図である。竪枠１１は窓内部に面し見込方向の部材である内周材１１ａの外部側に外部側に面する外面材１１ｂを窓外へ向って壁面に沿って設けてある。また、内周材１１ａの内部側において室内に面する内面材１１ｃを壁面に沿って設けてある。３条の突条が内周材１１ａの上下方向に沿って窓内に設けてある。これら突条は外部側から内部側へ向って戸当り材１１ｄ、突条１１ｆ、戸当り材１１ｅの順に設けてある。
【００２０】
戸当り材１１ｅにはパッキン６を取り付けるための条溝１１ｇが設けてある。この条溝１１ｇは窓枠１の上枠１２、下枠１３（図４、図５、図１５、図１６参照）に設けた同様の条溝１２ａ，１３ａと併せて外部側より見て方形に囲繞されている。そして各条溝１１ｇ，１２ａ，１３ａを通じてパッキン６が嵌合している。そこで障子２を閉めると障子２の竪框２１、上框２２、下框２３の室内に面する内面材２１ａ，２２ａ，２３ａがパッキン６に当接する。これによって障子２と窓枠１間の気密が計られる。
【００２１】
竪枠１１の内周材１１ａからの立上がりは、戸当り材１１ｅよりも戸当り材１１ｄが小さい。障子２を閉めた際に戸当り材１１ｄに当接するパッキン９が竪框２１に設けてある。このパッキン９は竪框２１の外面材２１ｂの外周側端部に設けた内部側に向って開口している条溝２１ｃに嵌合している。このパッキン９はまた、上框２２の外面材２２ｂに設けた条溝２２ｃ（図５参照）に嵌合している。下框２３にはパッキン９を嵌合する条溝は備えていない。パッキン９は竪框２１、上框２２に正面より見て門形に配置されている。見込方向において竪枠１１の戸当り材１１ｄと同位置に上枠１２には戸当り材１２ｄ（図５参照）が設けられている。パッキン９が戸当り材１１ｄ，１２ｄに当接することにより、障子２を閉めた際の水密を計っている。下枠１３は内周材１３ｃが外部へ行くに従って段階的に低くなっている。竪枠の戸当り材１１ｄと同位置に設けた突条１３ｂには図示されない水抜き穴又は溝が設けてある。突条１３ｂは下枠１３と一体成形されている。これによって下枠１３のパッキン６よりも外部側は複数の段の水返しを構成している。また、竪枠１１と竪框２１間の結露水の排出を計ってある。
【００２２】
障子２を閉めると竪框２１の外周材２１ｄ、外面材２１ｂと竪枠１１の内周材１１ａ、戸当り材１１ｅで囲まれた上下方向に長い空間Ｓが出来る。この空間Ｓにメインアーム３、サブアーム４が収容されている。
【００２３】
（ガラスの取付構成）
図４、図５に示すガラス５はガラス台８を介して下框２３上に載置されている。上框２２、下框２３のガラス溝にはグレージングビード９を介しガラス５の上下縁が保持されている。図３に示すように竪框２１の内周側の外面材２１ｂの内部側と、竪框２１に係合するガラス縁２４との間のガラス溝にグレージングビード９を介してガラス５の左右の縁が保持されている。
【００２４】
（メインアームの取付構成）
図１に示すように竪框２１と上框２２の仕口は上框２１の端部が竪框２１に侵入する形である。
【００２５】
図２、図５に示すように障子２の上框２２の端部上にはＬ型のメインアーム取付具１４が取り付けてある。その取付具１４は竪框２１の上角部分で竪框２１の上端及び上框２２の上面と竪框２１の外周材２１ｄに内隅側を当接する。そして、上方からタッピンねじ１５を前記取付具１４及び上框２２の上面材の穴を挿通して上框２２の上面材の下面に当接する当板（図示されない）にねじ込んで固定している。又、側方から小ねじ１６を前記取付具１４、竪框２１の内周材２１ｄを挿通して竪框２１の中空部２１ｅに挿入してある当板２０にねじ込み固定してある。
【００２６】
メインアーム取付具１４の上下方向の部材には壁面に平行な水平方向の中心線上にピン１７が固定されている。ピン１７はつば１７ａ，つば１７ａから縮径した大径軸部１７ｂ、大径軸部１７ｂから縮径した小径軸部１７ｃを有する。この小径軸部１７ｃはメインアーム取付具１４の穴に圧入され端部をかしめられている。大径軸部１７ｂは座部１４ａの穴に圧入されている。また、大径軸部１７ｂにはメインアーム３の上端部の穴が回転自在に嵌合している。
【００２７】
前記座部１４ａはメインアーム取付具１４に溶着されている。ここで、メインアーム取付具１４、座部１４ａは鋼材でできている。
【００２８】
メインアーム３の下部はメインアーム枠側取付具１８を介して竪枠１１に枢着されている。この取付具１８は突条とした戸当り材１１ｄと突条１１ｆ間に嵌め込まれた上、取付具１８の穴を挿通する小ねじ１９を竪枠１１を挿通して内周材１１ａの背面に当接する当板１９ａにねじ込み竪枠１１に固定されている。取付具１８は図６に縦断面図が示されている。取付具１８はコ字形をしており、凹部中央を貫通する穴に特殊ボルト２５を嵌合し、つば付ピン２６の中心にねじ込み、つば付ピン２６を取付具１８に対して固定してある。なお、特殊ボルト２５はねじ付でなく端部をかしめてピン２６をメインアーム枠側取付具１８に固定してもよい。２７は特殊ボルト２５に挿入されたばね座金であって特殊ボルト２５の弛み止めである。つば付ピン２６のピン部にはメインアーム３の下部の穴が回転可能に嵌入している。
【００２９】
図５に示すように、メインアーム３が外部側へ回動した際の回動限度を定めるために、メインアーム３が当接しそれ以上回転しないようにストッパ１８ａが設けてある。このストッパ１８ａはメインアーム枠側取付具１８に一体又は溶着されており、メインアーム３の回動軌跡上へ突出している。
【００３０】
上記においてメインアーム枠側取付具１８、ピン２６は鋼製である。
【００３１】
（サブアーム取付構成）
図３、図５に示すように障子２の竪框２１の中間部分にはほぼたんざく状のサブアーム障子側取付具２８が取り付けてある。この取付具２８は竪框２１の外周材２１ｄに当接し、取付具２８の穴を挿通する小ねじ２９を竪框２１を挿通して当板２０にねじ込み固定されている。当板２０は鋼材製である。ここで、当板２０は竪框２１ａの上端部から中間部まで一つ物であって框側取付具１４，２８を取りつけるためのものであるが軽量化のために別々にしてもよい。サブアーム框側取付具２８には座部２８ａが溶着されている。
【００３２】
座部２８ａにサブアーム４の上端部が当接している。図７に示すようにサブアーム４の上端部の穴を挿通してピン３１がサブアーム框側取付具２８にねじ込まれている。ピン３１は段付でつば３１ａと、つば３１ａから縮径してつづく大径軸部３１ｂと、大径軸部３１ｂから縮径した小径軸部３１ｃを有する。小径軸部３１ｃは外周がおねじで座部２８ａの位置で取付具２８に設けためねじにねじ込まれている。小径軸部３１ｃの端部はかしめられている。なお、小径軸部３１ｃにはねじなし円筒として取付具２８の穴に圧入し端部をかしめてもよい。ピンの大径軸部３１ｂにはサブアーム４の上端が回転自在に嵌合している。
【００３３】
竪枠１１の下部には外部側の戸当り材１１ｄと突条１１ｆの間に嵌合してサブアーム枠側取付具３２が内周材１１ａに当接している。この取付具３２の穴を挿通する小ねじ３３は内周材１１ａを貫通して内周材１１ａの背面に設けた当板３０にねじ込まれている。サブアーム枠側取付具３２には座部３２ａが溶着されている。
【００３４】
図８に示すように座部３２ａの位置において壁面に平行な水平方向の中心線でもってピン３４が固定されている。ピン３４はつば３４ａ、つば３４ａから縮径して続く大径軸部３４ｂ、大径軸部３４ｂから縮径した小径軸部３４ｃを有する。小径軸部３４ｃはサブアーム枠側取付具３２の穴に圧入され端部がかしめられている。大径軸部３４ｂにはサブアーム４の下端の穴が回転自在に嵌合している。
【００３５】
図５に示すように、サブアーム４が外部側へ回動した際の回動限度を定めるために、サブアーム４が当接してそれ以上回転しないようにストッパ３２ｂが設けてある。このストッパ３２ｂはサブアーム枠側取付具３２に一体又は溶着されており、サブアームの回動軌跡上へ突出している。
【００３６】
ここで、各アーム３，４のストッパとしては框側に設けてもよい。即ち、図５に示すように、障子２が開く際には、ピン１７，３１を中心にして障子２に対して反時計回りに各アーム３，４が開くので、位置１８ｂ，３２ｃにおいて各リンク３，４に当接するストッパを設けてもよい。なおストッパは総ての位置に設けてもよいが、何れか１個所（障子の左右では２個）以上を設けることにより機能する。
【００３７】
（メインアーム、サブアームの取付位置）
本実施の形態のメインアーム３、サブアーム４の取付位置について説明する。図９、図１０は摸式的に示す本発明の辷り出し窓の見込方向縦断面図であり、図９は障子２が閉じた状態、図１０は障子２が開いた状態を示す。
【００３８】
力学的に説明するため、既述したピン１７はメインアーム障子側支点３ａ、ピン２６はメインアーム枠側支点３ｂ、ピン３１はサブアーム障子側支点４ａ、ピン３４はサブアーム枠側支点４ｂと表現する。
【００３９】
図９に示すように障子２が閉じられている際は、障子２は直立している。そのときの障子２の重心は障子上下方向のほぼ中心、ガラス面の室内側寄りにあり、この重心をとおり、壁面に平行な垂直平面ＰＬ上にメインアーム障子側支点３ａ、サブアーム障子側支点４ａが位置する。そして、前記平面よりも室内側にメインアーム枠側支点３ｂ、サブアーム枠側支点４ｂが位置する。ここで、メインアーム３が前記平面ＰＬとなす角をθ１、サブアーム４が前記平面ＰＬとなす角はθ２である。障子側支点３ａ，４ａを中心として平面ＰＬから反時計回りの夫々のアーム３，４のなす角を正角とすると、角θ１，θ２を正角とする。障子側支点３ａ，４ａが障子重心をとおる平面ＰＬよりも外部側にあっても差支えはないが、枠側支点３ｂ，４ｂは室内側になければならない。上述において、角度θ１，θ２は何れも小さくθ２＜θ１である。
【００４０】
本例では障子２の重心ＣＧはメインアーム障子側支点３ａ、サブアーム障子側支点４ａよりも下方にある。このため、障子２が開いた状態におけるサブアーム４とサブアーム障子側支点４ａをとおる垂線のなす角α２を小さくとれる。
【００４１】
ここで、障子２が閉まった状態において障子２を開こうとする力についてみると、平面ＰＬ上に障子両支点３ａ，４ａがある条件では障子２の重量Ｗは支点３ａ，４ａには夫々Ｗ／２が加わる。そこで、支点３ａに加わる荷重Ｗ／２をメインアーム３に沿う力とメインアーム３に直交する力に分解すると、メインアーム３に直交するする力はＷ／２・ｓｉｎθ１となる。メインアーム３の長さ（支点３ａ，３ｂ間の距離のこと）をＬ１とすると、障子２の荷重によりメインアーム３を枠側支点３ｂを中心にして外部側へ回転しようとするモーメントＭ１＝Ｌ１・Ｗ／２・ｓｉｎθ１となる。また、支点４ａに加わる荷重Ｗ／２をサブアーム４に沿う力とサブアーム４に直交する力に分解すると、サブアーム４に直交する力はＷ／２・ｓｉｎθ２となる。サブアーム４の長さ（支点４ａ，４ｂ間の距離のこと）をＬ２とすると、障子２の荷重によりサブアーム４を枠側支点４ｂを中心にして外部側へ回転しようとするモーメントＭ２＝Ｌ２・Ｗ／２・ｓｉｎθ２となる。
【００４２】
実施例としてメインアーム３の長さは５ｃｍ、サブアーム４の長さは４８ｃｍ、θ１＝１７．５度、θ２＝１度である。
【００４３】
実施例では
Ｍ１＝５・０．３・Ｗ／２＝１．５・Ｗ／２
Ｍ２＝４８・０．０２６・Ｗ／２＝１．２４８・Ｗ／２
Ｍ１／Ｍ２＝１．２
となる。即ち、実施例では障子２が閉められた状態においてメインアーム３、サブアーム４を外方へ回動しようとするモーメントは大略等しい。
【００４４】
障子２が開くと、メインアーム３、サブアーム４は枠側支点３ｂ，４ｂを中心にして反時計回りに回動して夫々ストッパ１８ａ，３２ｂに当接して停止し、図５、図１０（図１０ではストッパは図略）の位置となる。この無風状態では換気が行われる。
【００４５】
障子２が開いてストッパ１８ａ，３２ｂにメインアーム３、サブアーム４が当接した状態での力の均衡は次のとおりである。メインアーム障子側支点３ａとサブアーム障子側支点４ａとの水平距離をＡ、障子重心ＣＧとメインアーム障子側支点３ａとの水平距離をＢとすると、サブアーム４の框側支点４ａに加わる垂直荷重をＰ２として、Ｐ２−Ｐ１＝Ｗ Ｐ２・Ａ＝ＢＷであるから、Ｐ２＝（Ｂ／Ａ）・Ｗとなる。また、メインアーム障子側支点３ａには障子２の重量に基づいて上向きの力が加わる。上向きの垂直荷重Ｐ１＝Ｗ・（Ｂ−Ａ）／Ａである。そこで、この荷重Ｐ１のメインアーム３に直交する成分はメインアーム框側支点３ａを頂点とするメインアーム３と垂線のなす角をα１とすると、Ｐ１・ｓｉｎα１＝（Ｗ・（Ｂ−Ａ）／Ａ）・ｓｉｎα１
そこで、障子２の上側はメインアーム枠側支点３ｂを中心としてＭ３＝（Ｗ・（Ｂ−Ａ）／Ａ）・ｓｉｎα１・Ｌ１なるモーメントが働き障子２の上側を閉めようとする力が生じている。
【００４６】
ここでサブアーム框側支点４ａには障子２の重量に基づいて生ずる荷重は下向きであるのでサブアーム４には反時計回りのモーメントＭ４が生じ障子２が開く方向に働く。
【００４７】
障子２を開こうとするモーメントＭ４は力Ｐ２の方向とサブアーム４のなす角をα２とすると、Ｍ４＝Ｐ２・ｓｉｎα２・Ｌ２ここで、Ｌ２はサブアーム４の支点４ａ，４ｂ間の距離である。そして、Ｍ３＜Ｍ４となるように設定されており、且つこれらの差を小さなものとしてある。それ故、無風時は、障子２が開いた状態で障子２が閉まる方向へ移動しないようになっている。
【００４８】
上述のような点を勘案してメインアーム３、サブアーム４の長さ、支点３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ位置を設定する。
【００４９】
このような設定により、無風時に障子２は閉めた位置から自然に緩やかに開く。そして、例えば、障子２の外部側から障子２面に交叉方向から風が吹き付けると風圧によって障子２は閉まる。その閉まり方は、図１０においてメインアーム３が枠側支点３ｂを中心にして時計回りに回動し、サブアーム４は枠側支点４ｂを中心に時計回りに回動するものである。そこで、強い風であると障子２は閉ってしまう。然し乍ら微風の際は障子２は少し開いた状態であって外気は室内側へ吹き込む。この微風によっても障子２が閉まるのは、支点４ａが障子重心ＣＧよりも上にあって前記角α２が小さく、且つ、障子２の全面に加わる風力が室内側へ向う力となるためである。なお、且つメインアーム３が室内側へ向って回動しようとする釣合状態であるためである。
【００５０】
なお、障子２は開閉装置を付さないでも、窓の風力等で自然に開閉換気するものであるが、自然換気動作を邪げない開閉装置を付し、或いは暴風雨に備えて締り装置を備えてもよい。
【００５１】
（建物に備えた場合の自然風力換気窓）
図１１から図１３に自然風力換気窓について動作を説明する。図において建物３５の外壁の上部には上述した本発明の自然風力換気窓Ｘが設けてある（障子２のみ示す）。ここでＸ１は風上側、Ｘ２は風下側に配置した窓Ｘである。この窓Ｘは通常建物の上部に設ける。この窓Ｘは対向する壁面に夫々設けるが建物３５の全周に設けても良い。符号３７は建物３５の床面に置かれた発熱体３７である。ここで発熱体３７とはＯＡ機器、ストーブ、エアコンの室内側熱交換器等の例がある。また、建物３５の下部には吸気を行うように、例えば外壁にルーバ（図示されない）等が設けてある。この吸気は「吸気」の文字と黒角点の連鎖で示す。
【００５２】
図１１は無風状態で発熱体３７が動作しているときを示す。窓Ｘ１，Ｘ２共障子２は無風状態では一定量開いている。この障子２の開放は障子２の重量と窓Ｘの構成によっている。発熱体３７で加熱された空気は図示黒丸の点の連鎖で表したように上昇し天井に沿って窓Ｘ１，Ｘ２に向い排気される。同時に吸気が行われる。
【００５３】
図１２は一定風速以下の風３８が一方の窓Ｘ１に吹きつける場合を示す。この場合に風上側は障子２に対して正圧を加えることになる。しかし、風力が小さいため、障子２は閉じないか閉じても全閉はしない。そこで黒角の点線で示すように風上側から窓を通じて室内へ外気が入る。このため、発熱体３７から上昇してくる暖気と室内へ進入した外気は混合し風下側の窓Ｘ２から排出される。
【００５４】
図１３に示すように風上側から一定風速以上の風３９が吹くと風上側の窓Ｘ１は障子２が閉まり、外気は室内に進入しない。一方、風下側の窓Ｘ２外は負圧となるので障子２は開いたままである。従って、発熱体３７からの内部発熱等は風下側の窓を通じて排気される。
【００５５】
上述の無風、一定風速以下の風、一定風速以上の風の換気量をみると、無風時は風上、風下の窓から排気される。即ち、排気する窓は２個所である。即ち、無風以外の場合に比して排気開口面積は２倍である。一定風速以下の風の場合は、風上側の障子２は全開から開度を小さくした開度で開き外気がわずかしか室内へ入らない。そして一定風速以下の場合の風下側の窓は全開しているが風下の負圧が小さいので１つの窓としての排気量はそう大きくはならない。一定風速以上の風の場合は、風上側の障子２は閉じている。そして、内部発熱体３７の内部発熱等は風下側に生ずる負圧が大きくなるので無風時の１つの窓から排気する空気の量よりも大きな量の内気が風下側から排気される。
【００５６】
上述の観点から見ると分かるように無風時、一定風速以下の風の吹くとき、一定風速以上の風の吹くときに換気量を均等化の方向へ障子の開閉、開度が変更されることが分かる。従って中間期（４〜６月、９〜１１月）等に、利用することで空調負荷の低減が図れる。
【００５７】
また、室内に吹き込もうとする一定風速以上の風においては障子が風力のみで自動的に閉まり、室内に吹き込もうとする風が一定風速以下になると動力を用いることなく、又、手動操作をすることなく自動的に障子が開くので、これまで、まれに吹き込む風のために断念していた、窓を開けての換気が可能となる。但し、強風時には風力の消長が大きいので開閉装置、締り装置で障子を閉めておく必要がある。
【００５８】
上述では自然風力換気窓Ｘは建物の外部に面して取り付けられた窓枠とした構成であるが建物に代えて部屋でもよい。即ち、部屋の外に廊下又は他の部屋がある場合において、廊下又は他の部屋が外部側に面する通常の窓を有して、この窓開放時において、風は吹き込むので建物の外部側に面しない部屋の風上となる窓に設ける場合も有効である、また、風下側の窓であって廊下又は他の部屋に面している場合も自然風力換気窓を設けてもよい。
【００５９】
本発明の上記作用効果に対して従来の外辷り出し窓では図１４に示すように開閉装置（自動、手動）によって障子２′は一定開度に保たれる。また、障子２′は上端が竪枠に沿って上下する構成であるため外部から見込方向内部側へ向って加えられる外力（風上側の一定風速以上の風等）によっても機構上閉まるおそれが小さく、また、この特性を生かした窓とされていた。そこで一定風速以上の風３９が吹くと、風上側の窓は障子２′が開いたままであるため、室内へ吹き込み、室内の気圧を高め風下側の窓から排気して室内を著しく換気してしまう。このとき、吹き込んだ風で室内環境を乱す。そして室内にても風が舞う状態となったりして机の上の書類等が飛ぶ。そこで、屋内での作業や、生活に煩わしさが発生し、支障をきたす場合がある。そのため、やむを得ず少なくとも風上側の障子２′を閉めてしまう。または同障子２′を閉めてしまう必要がある。従って、発熱体３７からの内部発熱等に対して空調装置を作動する必要が出てくる。
【００６０】
（実施の形態２）
実施の形態２は障子の框の上下何れか又は、両方に錘を設けたものである。この錘は実施の形態１の図面に併せて図示してある。また、障子２の内外部側何れか又は両側に設けられる。
【００６１】
図９、図１０に示すように錘４１，４２，４３，４４を総て設けた例を示すが、これらは通常は選択的に採用されるものである。
【００６２】
錘４１は下框２３又は竪框２１の下部の外部側に取り付けたものである。この実施例では図４、図５に示すように錘４１は下框２３又は竪框２１の外面材に貼り付けられる板状である。錘４２は下框２３又は竪框２１の下部の内部側に取り付けたものである。図９に示す錘４３は上框２２又は竪框２１の上部の外部側に取り付けたものである。錘４４は上框２２又は竪框２１の上部の内部側に取り付けたものである。各錘４１〜４４は障子２の左右のメインアーム３夫々、サブアーム４夫々に均等に荷重を加えるように設ける。例えば各錘は障子左右の対称位置に等しい重さのものを取り付ける。
【００６３】
ここで、障子２の下部外側に設けた錘４１によれば図１０において重心ＣＧは錘４１のない場合に比較して障子２の下方且つ外部側へ変更される。そこで重心ＣＧと支点３ａの水平距離Ｂが増加するが障子２が開いてストッパにより止められた状態における支点３ａ，４ａ間の水平距離Ａは変化しないので支点３ａに加わる上向きの力Ｐ１＝Ｗ・（Ｂ−Ａ）／Ａは増加する。一方、支点４ａと重心ＣＧ間の水平距離Ｂ−Ａも増加するので支点４ａに加わる下向きの力Ｐ２も増加する。
【００６４】
今錘４１を設けたことによる重心ＣＧと支点３ａの水平距離Ｂの増加割合をＫ（１以上）とし、支点３ａに生ずる重心変更後の上向きの力Ｐ１′を変更前の上向きの力Ｐ１と比較すると、
また、支点４ａに生ずる重心変更後の下向きの力Ｐ′、変更前の下向きの力Ｐ２を比較すると、
Ａ・Ｐ２＝Ｗ・Ｂ
Ａ・Ｐ２′＝Ｗ・ＫＢ
Ｐ２′／Ｐ２＝Ｋ
従って、メインアーム３の先端を持ち上げようとする力Ｐ１の増加割合はサブアーム４の先端を押し下げようとする力Ｐ２の増加割合より大きくなる。
【００６５】
そして、錘４１によって静的な力関係が上述のように変化するが一方慣性負荷の態様も変化する。
【００６６】
他の錘４２，４３，４４によっても障子２の重心位置は変動する。従ってメインアーム３、サブアーム４に加わる力が変化し、障子２の挙動に変化を与えることができる。
【００６７】
以上の点から外部からの風力による障子２が閉まる挙動が錘の付加によって変更されることが分かる。錘なしにより障子２が適当な開閉を行うことが望ましいことはいうまでもないが、実際障子２の開閉動作が期待したようにならない場合においては、所望の動作を行うようにする手段として錘の付加は有効である。
【００６９】
本発明の自然風力換気窓の実施例によれば、建物の風上側に設置されている窓では無風状態で、障子は一定量開きその状態を保つ。一定風速以上の、建物内部へ吹き込もうとする風で、障子が閉まり建物内部へ風が吹き込むことをおさえる。この時、障子が閉まる力は風の力のみを利用し、外部からの動力には頼らない。自然の力のみを利用（障子のバランスと風の力）。風が一定風速以下となると、障子は開き、無風状態で、再び一定量まで開きその状態を保つ。そして建物の風下側に設定されている窓では障子は常に全開状態である。
【００７０】
本発明によれば錘を付さない構成も可能であり、慣性負荷が小さいので動作が軽快で、静かである。
【００７１】
また、錘を障子に付すことによって障子開閉動作の特性を変更できる。この錘の付加は障子に組み込むのでなく外部取り付けであるので窓の組立完成後も錘の付加ができる。
【００７２】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、障子を閉めた状態で、障子上部をメインアームで支持し、障子中間部をサブアームで支持し、障子へのメインアーム、サブアームの枢着位置を窓枠へのメインアーム、サブアームの枢着位置よりも外部側としたことにより、無風時における緩やかな開窓が可能となる。また、開窓時における、外部側から障子に向って吹く微風によって少し閉まって部分開を保たれる。より強い風で障子は閉まるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
図１４を除き本発明の実施の形態を示し、
【図１】窓の外部側より見る正面図である。
【図２】竪枠の水平断面図である。
【図３】竪枠の水平断面図である。
【図４】窓の見込方向の縦断面図である（障子閉状態）。
【図５】窓の見込方向の縦断面図である（障子開状態）。
【図６】メインアーム枠側取付具の壁面に平行な平面で切った縦断面図である。
【図７】サブアーム框側取付具の壁面に平行な平面で切った縦断面図である。
【図８】サブアーム枠側取付具の壁面に平行な平面で切った縦断面図である。
【図９】窓の見込方向の断面を模式的に示す縦断面図である。
【図１０】窓の見込方向の断面を模式的に示す縦断面図である。
【図１１】建物に本発明の窓を採用した場合を模式的に示す縦断面図である。
【図１２】建物に本発明の窓を採用した場合を模式的に示す縦断面図である。
【図１３】建物に本発明の窓を採用した場合を模式的に示す縦断面図である。
【図１４】従来例の辷り出し窓を備えた建物の縦断面図である。
【図１５】上枠の縦断面図である。
【図１６】下枠の縦断面図である。
【符号の説明】
Ｓ…空間
ＰＬ…平面
Ｑ１…メインアーム角度（閉時）
Ｑ２…サブアーム角度（閉時）
Ｗ…障子の重量
Ｘ…自然風力換気窓（Ｘ１…風上側 Ｘ２…風下側）
１…窓枠
２…障子
３…メインアーム ３ａ…メインアーム障子側支点 ３ｂ…メインアーム枠側支点
４…サブーム ４ａ…サブアーム障子側支点 ４ｂ…サブアーム枠側支点
５…ガラス
６…パッキン
７…パッキン
８…ガラス台
９…グレージングビード
１０…方立
１１…竪枠 １１ａ…内周材 １１ｂ…外面材 １１ｃ…内面材 １１ｄ…戸当り材 １１ｅ…戸当り材 １１ｆ…突条 １１ｇ…条溝
１２…上枠 １２ａ…条溝
１３…下枠 １３ａ…条溝 １３ｂ…突条
１４…メインアーム障子側取付具 １４ａ…座部
１５…タッピンねじ
１６…小ねじ
１７…ピン １７ａ…つば １７ｂ…大径軸部
１８…メインアーム枠側取付具 １８ａ…ストッパ １８ｂ…ストッパの位置
１９…小ねじ １９ａ…当板
２０…当板
２１…竪框 ２１ａ…内面材 ２１ｂ…外面材 ２１ｃ…条溝 ２１ｄ…外周材 ２１ｅ…中空部
２２…上框 ２２ａ…内面材 ２２ｂ…外面材 ２２ｃ…条溝
２３…下框 ２３ａ…内面材
２４…ガラス縁
２５…特殊ボルト
２６…つば付ピン
２７…ばね座金
２８…サブアーム障子側取付具 ２８ａ…座部
２９…小ねじ ２９ａ…当板
３０…当板
３１…ピン
３２…サブアーム枠側取付具（下部） ３２ａ…座部 ３２ｂ…ストッパ ３２ｃ…ストッパの位置
３３…小ねじ ３３ａ…裏板
３４…ピン ３４ａ…つば ３４ｂ…大径軸部 ３４ｃ…小径軸部
３７…発熱体
３８…一定風速以下の風
３９…一定風速以上の風
【発明の属する技術分野】
本発明は自然風力換気窓に関する。ここで自然風力換気窓とは内気の状態と外気により生ずる障子に加わる風力の状態によって自然に障子が開閉して換気が行われる窓のことをいう。
【０００２】
【従来の技術】
近年、内外気の条件により自然に開閉される窓が要望されている。例えば、水平回転用の回転窓において障子にバランスウエートを設けて水平回転軸を中心とするモーメントをほぼ均衡させて内外気の条件により、窓を開いて自然換気を行うことができる窓が提案されている（特開平１０−１８４５７号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した回転窓では水平回転軸を中心とする障子とバランスウエートを併せたものは、あたかもヤジロベエの如くであり、障子に作用する風力は水平回転軸の上下で逆方向に作用する。従って、水平回転軸の上側と下側における夫々の障子の面積差が障子の回転力を生じさせるための有効面積となる。その一方で、バランスウエートが大きなものとなる。そこで、障子を開又は閉にするために風圧による力に対して障子とバランスウエートを加えた慣性重量が著しく大きくなる。そこで開閉時に軽く動作しない。そのため、開く場合障子の回転速度が上昇した処で慣性重量の大きな障子がストッパに当接するのでストッパに格別な緩衝作用を行わせるような工夫が必要である。また、回転障子が閉じる際も障子の回転速度が上昇した処で窓枠に当接する。そこで、障子が閉まる際に大きな音が生ずる。それ故、開閉の際の防音対策を必要とする。また、バランスウエートが障子の上框に取り付けられ室内側へ突出するので室内側にブラインドとかルーバを設置することができない。
【０００４】
従来の辷り出し窓は障子の上端が窓枠の堅枠に沿って設けたガイドレールに案内されて動き、障子の堅框の中間部と窓枠の堅枠下部とをリンクであるアームで結合し障子の下端が外方へ突出する窓であった。辷り出し窓では障子が室内側へ突出しないので室内側の設備等との干渉はなく、室内の意匠の点からも優れている。
【０００５】
このような辷り出し窓では直線状に摺動部分があるので風力によっては、滑らかに開閉できないので自然風力換気窓とはならない。
【０００６】
本発明は建物等の換気を目的とした開口部に用いられる窓であって、外部からの動力によらずに無風状態で、障子は一定量開きその状態を保つと共に一定風速以上の、建物内部へ吹込もうとする風で障子が閉まり建物内部へ風が吹込むことを押える自然風力換気窓であって、慣性重量に対する風力の比が小さく動作の軽い自然風力換気窓を提供することをと目的とする。
【０００７】
本発明は障子を開いた際に室内側へ突出する物のない自然風力換気窓を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本出願に係る第１の発明は部屋又は建屋の外部に面して取り付けられる窓枠と、窓枠に納まり窓を閉めた状態と窓枠から外部へ向って辷り出して開く障子を有する自然風力換気窓であって、
窓枠の両側の堅枠と、障子の竪框間に夫々設けられ竪框上部に一端が枢着され他端が前記一端よりも低い位置において堅枠に枢着された短い長さのメインアームと、竪框中間部に一端が枢着され他端が竪枠下部に枢着されメインアームよりも長い長さのサブアームとを有し、
障子を閉めた状態において、各アームは夫々ほぼ垂直方向を向いて、各アームの竪框への枢着位置が各アームの竪枠への枢着位置の上方に位置し、且つ、各アームの竪枠への枢着位置が障子の重心よりも室内側にあって、無風時には障子の重量によって緩やかに開窓し、開窓時には外部側から障子に向って吹く風によって閉窓することを特徴とする自然風力換気窓である。
【０００９】
本出願に係る第２の発明は障子の開度を制限する開度制限手段を有することを特徴とする第１の発明に記載の自然風力換気窓である。
【００１０】
本出願に係る第３の発明は前記開度調整手段が外方へ回動した際にメインアーム又は、及びサブアームが当接するストッパーであって、竪枠又は竪框に設けたストッパーであることを特徴とする第２の発明に記載の自然風力換気窓である。
【００１１】
本出願に係る第４の発明は障子に障子の開閉力を調節する錘を設けたことを特徴とする第１から第３の発明の何れか１つに記載の自然風力換気窓である。
【００１２】
本出願に係る第５の発明は障子の下框の外部寄りに障子の開閉力を調節する錘を設けたことを特徴とする第４の発明に記載の自然風力換気窓である。
【００１３】
本出願に係る第６の発明はサブアームを竪框へ枢着した位置が障子の重心よりも上方にあることを特徴とする第１から第５の発明の何れか１つに記載の自然風力換気窓である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
（全体構成）
図１は窓の正面を外部側より見る正面図である。この自然風力換気窓（以下、窓という）Ｘは建屋の外部に面して取り付けられる窓枠１と、窓枠１に納まり窓を閉めた状態と窓枠１から外部へ向って開く障子２を有する。これらはアルミ押出型材を主たる材料として構成されている。図示は２連の障子２で窓枠１は方立１０で区切られている。窓枠１の両側の方立１０、竪枠１１夫々と障子２の竪框２１間にはメインアーム３とサブアーム４（図示は分り易いように実線で示したが、実際には見えない）が配設されている。なお、方立１０と竪枠１１の窓内に面する形状は同様であるので以下の説明では方立側も竪枠１１としてのべる。メインアーム３は竪框２１上部の側面に一端が枢着され、他端が前記一端よりも低い位置において竪枠１１に枢着されている。メインアーム３は短い。サブアーム４は竪框２１の中間部の側面に一端が枢着され、他端は竪枠１１の下端に枢着されている。サブアーム４はメインアーム３よりも長い。
【００１７】
上記窓枠１、障子２、メインアーム３、サブアーム４でもって夫々をリンクとする四節連鎖機構を構成している。
【００１８】
（窓枠の構成）
窓枠１は左右の竪枠、上枠、下枠を四方組みしたものであって建屋の外部に面して躯体に取り付けられる。また、障子２は左右の竪框、上框、下框を四方組みした四方框内にガラス５を嵌め込んである。障子２はメインアーム３、サブアーム４を介して竪枠１１に取り付けられる。
【００１９】
竪枠１１と竪框２１は図２、図３に断面が示されている。図２、図３は夫々水平断面図である。竪枠１１は窓内部に面し見込方向の部材である内周材１１ａの外部側に外部側に面する外面材１１ｂを窓外へ向って壁面に沿って設けてある。また、内周材１１ａの内部側において室内に面する内面材１１ｃを壁面に沿って設けてある。３条の突条が内周材１１ａの上下方向に沿って窓内に設けてある。これら突条は外部側から内部側へ向って戸当り材１１ｄ、突条１１ｆ、戸当り材１１ｅの順に設けてある。
【００２０】
戸当り材１１ｅにはパッキン６を取り付けるための条溝１１ｇが設けてある。この条溝１１ｇは窓枠１の上枠１２、下枠１３（図４、図５、図１５、図１６参照）に設けた同様の条溝１２ａ，１３ａと併せて外部側より見て方形に囲繞されている。そして各条溝１１ｇ，１２ａ，１３ａを通じてパッキン６が嵌合している。そこで障子２を閉めると障子２の竪框２１、上框２２、下框２３の室内に面する内面材２１ａ，２２ａ，２３ａがパッキン６に当接する。これによって障子２と窓枠１間の気密が計られる。
【００２１】
竪枠１１の内周材１１ａからの立上がりは、戸当り材１１ｅよりも戸当り材１１ｄが小さい。障子２を閉めた際に戸当り材１１ｄに当接するパッキン９が竪框２１に設けてある。このパッキン９は竪框２１の外面材２１ｂの外周側端部に設けた内部側に向って開口している条溝２１ｃに嵌合している。このパッキン９はまた、上框２２の外面材２２ｂに設けた条溝２２ｃ（図５参照）に嵌合している。下框２３にはパッキン９を嵌合する条溝は備えていない。パッキン９は竪框２１、上框２２に正面より見て門形に配置されている。見込方向において竪枠１１の戸当り材１１ｄと同位置に上枠１２には戸当り材１２ｄ（図５参照）が設けられている。パッキン９が戸当り材１１ｄ，１２ｄに当接することにより、障子２を閉めた際の水密を計っている。下枠１３は内周材１３ｃが外部へ行くに従って段階的に低くなっている。竪枠の戸当り材１１ｄと同位置に設けた突条１３ｂには図示されない水抜き穴又は溝が設けてある。突条１３ｂは下枠１３と一体成形されている。これによって下枠１３のパッキン６よりも外部側は複数の段の水返しを構成している。また、竪枠１１と竪框２１間の結露水の排出を計ってある。
【００２２】
障子２を閉めると竪框２１の外周材２１ｄ、外面材２１ｂと竪枠１１の内周材１１ａ、戸当り材１１ｅで囲まれた上下方向に長い空間Ｓが出来る。この空間Ｓにメインアーム３、サブアーム４が収容されている。
【００２３】
（ガラスの取付構成）
図４、図５に示すガラス５はガラス台８を介して下框２３上に載置されている。上框２２、下框２３のガラス溝にはグレージングビード９を介しガラス５の上下縁が保持されている。図３に示すように竪框２１の内周側の外面材２１ｂの内部側と、竪框２１に係合するガラス縁２４との間のガラス溝にグレージングビード９を介してガラス５の左右の縁が保持されている。
【００２４】
（メインアームの取付構成）
図１に示すように竪框２１と上框２２の仕口は上框２１の端部が竪框２１に侵入する形である。
【００２５】
図２、図５に示すように障子２の上框２２の端部上にはＬ型のメインアーム取付具１４が取り付けてある。その取付具１４は竪框２１の上角部分で竪框２１の上端及び上框２２の上面と竪框２１の外周材２１ｄに内隅側を当接する。そして、上方からタッピンねじ１５を前記取付具１４及び上框２２の上面材の穴を挿通して上框２２の上面材の下面に当接する当板（図示されない）にねじ込んで固定している。又、側方から小ねじ１６を前記取付具１４、竪框２１の内周材２１ｄを挿通して竪框２１の中空部２１ｅに挿入してある当板２０にねじ込み固定してある。
【００２６】
メインアーム取付具１４の上下方向の部材には壁面に平行な水平方向の中心線上にピン１７が固定されている。ピン１７はつば１７ａ，つば１７ａから縮径した大径軸部１７ｂ、大径軸部１７ｂから縮径した小径軸部１７ｃを有する。この小径軸部１７ｃはメインアーム取付具１４の穴に圧入され端部をかしめられている。大径軸部１７ｂは座部１４ａの穴に圧入されている。また、大径軸部１７ｂにはメインアーム３の上端部の穴が回転自在に嵌合している。
【００２７】
前記座部１４ａはメインアーム取付具１４に溶着されている。ここで、メインアーム取付具１４、座部１４ａは鋼材でできている。
【００２８】
メインアーム３の下部はメインアーム枠側取付具１８を介して竪枠１１に枢着されている。この取付具１８は突条とした戸当り材１１ｄと突条１１ｆ間に嵌め込まれた上、取付具１８の穴を挿通する小ねじ１９を竪枠１１を挿通して内周材１１ａの背面に当接する当板１９ａにねじ込み竪枠１１に固定されている。取付具１８は図６に縦断面図が示されている。取付具１８はコ字形をしており、凹部中央を貫通する穴に特殊ボルト２５を嵌合し、つば付ピン２６の中心にねじ込み、つば付ピン２６を取付具１８に対して固定してある。なお、特殊ボルト２５はねじ付でなく端部をかしめてピン２６をメインアーム枠側取付具１８に固定してもよい。２７は特殊ボルト２５に挿入されたばね座金であって特殊ボルト２５の弛み止めである。つば付ピン２６のピン部にはメインアーム３の下部の穴が回転可能に嵌入している。
【００２９】
図５に示すように、メインアーム３が外部側へ回動した際の回動限度を定めるために、メインアーム３が当接しそれ以上回転しないようにストッパ１８ａが設けてある。このストッパ１８ａはメインアーム枠側取付具１８に一体又は溶着されており、メインアーム３の回動軌跡上へ突出している。
【００３０】
上記においてメインアーム枠側取付具１８、ピン２６は鋼製である。
【００３１】
（サブアーム取付構成）
図３、図５に示すように障子２の竪框２１の中間部分にはほぼたんざく状のサブアーム障子側取付具２８が取り付けてある。この取付具２８は竪框２１の外周材２１ｄに当接し、取付具２８の穴を挿通する小ねじ２９を竪框２１を挿通して当板２０にねじ込み固定されている。当板２０は鋼材製である。ここで、当板２０は竪框２１ａの上端部から中間部まで一つ物であって框側取付具１４，２８を取りつけるためのものであるが軽量化のために別々にしてもよい。サブアーム框側取付具２８には座部２８ａが溶着されている。
【００３２】
座部２８ａにサブアーム４の上端部が当接している。図７に示すようにサブアーム４の上端部の穴を挿通してピン３１がサブアーム框側取付具２８にねじ込まれている。ピン３１は段付でつば３１ａと、つば３１ａから縮径してつづく大径軸部３１ｂと、大径軸部３１ｂから縮径した小径軸部３１ｃを有する。小径軸部３１ｃは外周がおねじで座部２８ａの位置で取付具２８に設けためねじにねじ込まれている。小径軸部３１ｃの端部はかしめられている。なお、小径軸部３１ｃにはねじなし円筒として取付具２８の穴に圧入し端部をかしめてもよい。ピンの大径軸部３１ｂにはサブアーム４の上端が回転自在に嵌合している。
【００３３】
竪枠１１の下部には外部側の戸当り材１１ｄと突条１１ｆの間に嵌合してサブアーム枠側取付具３２が内周材１１ａに当接している。この取付具３２の穴を挿通する小ねじ３３は内周材１１ａを貫通して内周材１１ａの背面に設けた当板３０にねじ込まれている。サブアーム枠側取付具３２には座部３２ａが溶着されている。
【００３４】
図８に示すように座部３２ａの位置において壁面に平行な水平方向の中心線でもってピン３４が固定されている。ピン３４はつば３４ａ、つば３４ａから縮径して続く大径軸部３４ｂ、大径軸部３４ｂから縮径した小径軸部３４ｃを有する。小径軸部３４ｃはサブアーム枠側取付具３２の穴に圧入され端部がかしめられている。大径軸部３４ｂにはサブアーム４の下端の穴が回転自在に嵌合している。
【００３５】
図５に示すように、サブアーム４が外部側へ回動した際の回動限度を定めるために、サブアーム４が当接してそれ以上回転しないようにストッパ３２ｂが設けてある。このストッパ３２ｂはサブアーム枠側取付具３２に一体又は溶着されており、サブアームの回動軌跡上へ突出している。
【００３６】
ここで、各アーム３，４のストッパとしては框側に設けてもよい。即ち、図５に示すように、障子２が開く際には、ピン１７，３１を中心にして障子２に対して反時計回りに各アーム３，４が開くので、位置１８ｂ，３２ｃにおいて各リンク３，４に当接するストッパを設けてもよい。なおストッパは総ての位置に設けてもよいが、何れか１個所（障子の左右では２個）以上を設けることにより機能する。
【００３７】
（メインアーム、サブアームの取付位置）
本実施の形態のメインアーム３、サブアーム４の取付位置について説明する。図９、図１０は摸式的に示す本発明の辷り出し窓の見込方向縦断面図であり、図９は障子２が閉じた状態、図１０は障子２が開いた状態を示す。
【００３８】
力学的に説明するため、既述したピン１７はメインアーム障子側支点３ａ、ピン２６はメインアーム枠側支点３ｂ、ピン３１はサブアーム障子側支点４ａ、ピン３４はサブアーム枠側支点４ｂと表現する。
【００３９】
図９に示すように障子２が閉じられている際は、障子２は直立している。そのときの障子２の重心は障子上下方向のほぼ中心、ガラス面の室内側寄りにあり、この重心をとおり、壁面に平行な垂直平面ＰＬ上にメインアーム障子側支点３ａ、サブアーム障子側支点４ａが位置する。そして、前記平面よりも室内側にメインアーム枠側支点３ｂ、サブアーム枠側支点４ｂが位置する。ここで、メインアーム３が前記平面ＰＬとなす角をθ１、サブアーム４が前記平面ＰＬとなす角はθ２である。障子側支点３ａ，４ａを中心として平面ＰＬから反時計回りの夫々のアーム３，４のなす角を正角とすると、角θ１，θ２を正角とする。障子側支点３ａ，４ａが障子重心をとおる平面ＰＬよりも外部側にあっても差支えはないが、枠側支点３ｂ，４ｂは室内側になければならない。上述において、角度θ１，θ２は何れも小さくθ２＜θ１である。
【００４０】
本例では障子２の重心ＣＧはメインアーム障子側支点３ａ、サブアーム障子側支点４ａよりも下方にある。このため、障子２が開いた状態におけるサブアーム４とサブアーム障子側支点４ａをとおる垂線のなす角α２を小さくとれる。
【００４１】
ここで、障子２が閉まった状態において障子２を開こうとする力についてみると、平面ＰＬ上に障子両支点３ａ，４ａがある条件では障子２の重量Ｗは支点３ａ，４ａには夫々Ｗ／２が加わる。そこで、支点３ａに加わる荷重Ｗ／２をメインアーム３に沿う力とメインアーム３に直交する力に分解すると、メインアーム３に直交するする力はＷ／２・ｓｉｎθ１となる。メインアーム３の長さ（支点３ａ，３ｂ間の距離のこと）をＬ１とすると、障子２の荷重によりメインアーム３を枠側支点３ｂを中心にして外部側へ回転しようとするモーメントＭ１＝Ｌ１・Ｗ／２・ｓｉｎθ１となる。また、支点４ａに加わる荷重Ｗ／２をサブアーム４に沿う力とサブアーム４に直交する力に分解すると、サブアーム４に直交する力はＷ／２・ｓｉｎθ２となる。サブアーム４の長さ（支点４ａ，４ｂ間の距離のこと）をＬ２とすると、障子２の荷重によりサブアーム４を枠側支点４ｂを中心にして外部側へ回転しようとするモーメントＭ２＝Ｌ２・Ｗ／２・ｓｉｎθ２となる。
【００４２】
実施例としてメインアーム３の長さは５ｃｍ、サブアーム４の長さは４８ｃｍ、θ１＝１７．５度、θ２＝１度である。
【００４３】
実施例では
Ｍ１＝５・０．３・Ｗ／２＝１．５・Ｗ／２
Ｍ２＝４８・０．０２６・Ｗ／２＝１．２４８・Ｗ／２
Ｍ１／Ｍ２＝１．２
となる。即ち、実施例では障子２が閉められた状態においてメインアーム３、サブアーム４を外方へ回動しようとするモーメントは大略等しい。
【００４４】
障子２が開くと、メインアーム３、サブアーム４は枠側支点３ｂ，４ｂを中心にして反時計回りに回動して夫々ストッパ１８ａ，３２ｂに当接して停止し、図５、図１０（図１０ではストッパは図略）の位置となる。この無風状態では換気が行われる。
【００４５】
障子２が開いてストッパ１８ａ，３２ｂにメインアーム３、サブアーム４が当接した状態での力の均衡は次のとおりである。メインアーム障子側支点３ａとサブアーム障子側支点４ａとの水平距離をＡ、障子重心ＣＧとメインアーム障子側支点３ａとの水平距離をＢとすると、サブアーム４の框側支点４ａに加わる垂直荷重をＰ２として、Ｐ２−Ｐ１＝Ｗ Ｐ２・Ａ＝ＢＷであるから、Ｐ２＝（Ｂ／Ａ）・Ｗとなる。また、メインアーム障子側支点３ａには障子２の重量に基づいて上向きの力が加わる。上向きの垂直荷重Ｐ１＝Ｗ・（Ｂ−Ａ）／Ａである。そこで、この荷重Ｐ１のメインアーム３に直交する成分はメインアーム框側支点３ａを頂点とするメインアーム３と垂線のなす角をα１とすると、Ｐ１・ｓｉｎα１＝（Ｗ・（Ｂ−Ａ）／Ａ）・ｓｉｎα１
そこで、障子２の上側はメインアーム枠側支点３ｂを中心としてＭ３＝（Ｗ・（Ｂ−Ａ）／Ａ）・ｓｉｎα１・Ｌ１なるモーメントが働き障子２の上側を閉めようとする力が生じている。
【００４６】
ここでサブアーム框側支点４ａには障子２の重量に基づいて生ずる荷重は下向きであるのでサブアーム４には反時計回りのモーメントＭ４が生じ障子２が開く方向に働く。
【００４７】
障子２を開こうとするモーメントＭ４は力Ｐ２の方向とサブアーム４のなす角をα２とすると、Ｍ４＝Ｐ２・ｓｉｎα２・Ｌ２ここで、Ｌ２はサブアーム４の支点４ａ，４ｂ間の距離である。そして、Ｍ３＜Ｍ４となるように設定されており、且つこれらの差を小さなものとしてある。それ故、無風時は、障子２が開いた状態で障子２が閉まる方向へ移動しないようになっている。
【００４８】
上述のような点を勘案してメインアーム３、サブアーム４の長さ、支点３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ位置を設定する。
【００４９】
このような設定により、無風時に障子２は閉めた位置から自然に緩やかに開く。そして、例えば、障子２の外部側から障子２面に交叉方向から風が吹き付けると風圧によって障子２は閉まる。その閉まり方は、図１０においてメインアーム３が枠側支点３ｂを中心にして時計回りに回動し、サブアーム４は枠側支点４ｂを中心に時計回りに回動するものである。そこで、強い風であると障子２は閉ってしまう。然し乍ら微風の際は障子２は少し開いた状態であって外気は室内側へ吹き込む。この微風によっても障子２が閉まるのは、支点４ａが障子重心ＣＧよりも上にあって前記角α２が小さく、且つ、障子２の全面に加わる風力が室内側へ向う力となるためである。なお、且つメインアーム３が室内側へ向って回動しようとする釣合状態であるためである。
【００５０】
なお、障子２は開閉装置を付さないでも、窓の風力等で自然に開閉換気するものであるが、自然換気動作を邪げない開閉装置を付し、或いは暴風雨に備えて締り装置を備えてもよい。
【００５１】
（建物に備えた場合の自然風力換気窓）
図１１から図１３に自然風力換気窓について動作を説明する。図において建物３５の外壁の上部には上述した本発明の自然風力換気窓Ｘが設けてある（障子２のみ示す）。ここでＸ１は風上側、Ｘ２は風下側に配置した窓Ｘである。この窓Ｘは通常建物の上部に設ける。この窓Ｘは対向する壁面に夫々設けるが建物３５の全周に設けても良い。符号３７は建物３５の床面に置かれた発熱体３７である。ここで発熱体３７とはＯＡ機器、ストーブ、エアコンの室内側熱交換器等の例がある。また、建物３５の下部には吸気を行うように、例えば外壁にルーバ（図示されない）等が設けてある。この吸気は「吸気」の文字と黒角点の連鎖で示す。
【００５２】
図１１は無風状態で発熱体３７が動作しているときを示す。窓Ｘ１，Ｘ２共障子２は無風状態では一定量開いている。この障子２の開放は障子２の重量と窓Ｘの構成によっている。発熱体３７で加熱された空気は図示黒丸の点の連鎖で表したように上昇し天井に沿って窓Ｘ１，Ｘ２に向い排気される。同時に吸気が行われる。
【００５３】
図１２は一定風速以下の風３８が一方の窓Ｘ１に吹きつける場合を示す。この場合に風上側は障子２に対して正圧を加えることになる。しかし、風力が小さいため、障子２は閉じないか閉じても全閉はしない。そこで黒角の点線で示すように風上側から窓を通じて室内へ外気が入る。このため、発熱体３７から上昇してくる暖気と室内へ進入した外気は混合し風下側の窓Ｘ２から排出される。
【００５４】
図１３に示すように風上側から一定風速以上の風３９が吹くと風上側の窓Ｘ１は障子２が閉まり、外気は室内に進入しない。一方、風下側の窓Ｘ２外は負圧となるので障子２は開いたままである。従って、発熱体３７からの内部発熱等は風下側の窓を通じて排気される。
【００５５】
上述の無風、一定風速以下の風、一定風速以上の風の換気量をみると、無風時は風上、風下の窓から排気される。即ち、排気する窓は２個所である。即ち、無風以外の場合に比して排気開口面積は２倍である。一定風速以下の風の場合は、風上側の障子２は全開から開度を小さくした開度で開き外気がわずかしか室内へ入らない。そして一定風速以下の場合の風下側の窓は全開しているが風下の負圧が小さいので１つの窓としての排気量はそう大きくはならない。一定風速以上の風の場合は、風上側の障子２は閉じている。そして、内部発熱体３７の内部発熱等は風下側に生ずる負圧が大きくなるので無風時の１つの窓から排気する空気の量よりも大きな量の内気が風下側から排気される。
【００５６】
上述の観点から見ると分かるように無風時、一定風速以下の風の吹くとき、一定風速以上の風の吹くときに換気量を均等化の方向へ障子の開閉、開度が変更されることが分かる。従って中間期（４〜６月、９〜１１月）等に、利用することで空調負荷の低減が図れる。
【００５７】
また、室内に吹き込もうとする一定風速以上の風においては障子が風力のみで自動的に閉まり、室内に吹き込もうとする風が一定風速以下になると動力を用いることなく、又、手動操作をすることなく自動的に障子が開くので、これまで、まれに吹き込む風のために断念していた、窓を開けての換気が可能となる。但し、強風時には風力の消長が大きいので開閉装置、締り装置で障子を閉めておく必要がある。
【００５８】
上述では自然風力換気窓Ｘは建物の外部に面して取り付けられた窓枠とした構成であるが建物に代えて部屋でもよい。即ち、部屋の外に廊下又は他の部屋がある場合において、廊下又は他の部屋が外部側に面する通常の窓を有して、この窓開放時において、風は吹き込むので建物の外部側に面しない部屋の風上となる窓に設ける場合も有効である、また、風下側の窓であって廊下又は他の部屋に面している場合も自然風力換気窓を設けてもよい。
【００５９】
本発明の上記作用効果に対して従来の外辷り出し窓では図１４に示すように開閉装置（自動、手動）によって障子２′は一定開度に保たれる。また、障子２′は上端が竪枠に沿って上下する構成であるため外部から見込方向内部側へ向って加えられる外力（風上側の一定風速以上の風等）によっても機構上閉まるおそれが小さく、また、この特性を生かした窓とされていた。そこで一定風速以上の風３９が吹くと、風上側の窓は障子２′が開いたままであるため、室内へ吹き込み、室内の気圧を高め風下側の窓から排気して室内を著しく換気してしまう。このとき、吹き込んだ風で室内環境を乱す。そして室内にても風が舞う状態となったりして机の上の書類等が飛ぶ。そこで、屋内での作業や、生活に煩わしさが発生し、支障をきたす場合がある。そのため、やむを得ず少なくとも風上側の障子２′を閉めてしまう。または同障子２′を閉めてしまう必要がある。従って、発熱体３７からの内部発熱等に対して空調装置を作動する必要が出てくる。
【００６０】
（実施の形態２）
実施の形態２は障子の框の上下何れか又は、両方に錘を設けたものである。この錘は実施の形態１の図面に併せて図示してある。また、障子２の内外部側何れか又は両側に設けられる。
【００６１】
図９、図１０に示すように錘４１，４２，４３，４４を総て設けた例を示すが、これらは通常は選択的に採用されるものである。
【００６２】
錘４１は下框２３又は竪框２１の下部の外部側に取り付けたものである。この実施例では図４、図５に示すように錘４１は下框２３又は竪框２１の外面材に貼り付けられる板状である。錘４２は下框２３又は竪框２１の下部の内部側に取り付けたものである。図９に示す錘４３は上框２２又は竪框２１の上部の外部側に取り付けたものである。錘４４は上框２２又は竪框２１の上部の内部側に取り付けたものである。各錘４１〜４４は障子２の左右のメインアーム３夫々、サブアーム４夫々に均等に荷重を加えるように設ける。例えば各錘は障子左右の対称位置に等しい重さのものを取り付ける。
【００６３】
ここで、障子２の下部外側に設けた錘４１によれば図１０において重心ＣＧは錘４１のない場合に比較して障子２の下方且つ外部側へ変更される。そこで重心ＣＧと支点３ａの水平距離Ｂが増加するが障子２が開いてストッパにより止められた状態における支点３ａ，４ａ間の水平距離Ａは変化しないので支点３ａに加わる上向きの力Ｐ１＝Ｗ・（Ｂ−Ａ）／Ａは増加する。一方、支点４ａと重心ＣＧ間の水平距離Ｂ−Ａも増加するので支点４ａに加わる下向きの力Ｐ２も増加する。
【００６４】
今錘４１を設けたことによる重心ＣＧと支点３ａの水平距離Ｂの増加割合をＫ（１以上）とし、支点３ａに生ずる重心変更後の上向きの力Ｐ１′を変更前の上向きの力Ｐ１と比較すると、
Ａ・Ｐ２＝Ｗ・Ｂ
Ａ・Ｐ２′＝Ｗ・ＫＢ
Ｐ２′／Ｐ２＝Ｋ
従って、メインアーム３の先端を持ち上げようとする力Ｐ１の増加割合はサブアーム４の先端を押し下げようとする力Ｐ２の増加割合より大きくなる。
【００６５】
そして、錘４１によって静的な力関係が上述のように変化するが一方慣性負荷の態様も変化する。
【００６６】
他の錘４２，４３，４４によっても障子２の重心位置は変動する。従ってメインアーム３、サブアーム４に加わる力が変化し、障子２の挙動に変化を与えることができる。
【００６７】
以上の点から外部からの風力による障子２が閉まる挙動が錘の付加によって変更されることが分かる。錘なしにより障子２が適当な開閉を行うことが望ましいことはいうまでもないが、実際障子２の開閉動作が期待したようにならない場合においては、所望の動作を行うようにする手段として錘の付加は有効である。
【００６９】
本発明の自然風力換気窓の実施例によれば、建物の風上側に設置されている窓では無風状態で、障子は一定量開きその状態を保つ。一定風速以上の、建物内部へ吹き込もうとする風で、障子が閉まり建物内部へ風が吹き込むことをおさえる。この時、障子が閉まる力は風の力のみを利用し、外部からの動力には頼らない。自然の力のみを利用（障子のバランスと風の力）。風が一定風速以下となると、障子は開き、無風状態で、再び一定量まで開きその状態を保つ。そして建物の風下側に設定されている窓では障子は常に全開状態である。
【００７０】
本発明によれば錘を付さない構成も可能であり、慣性負荷が小さいので動作が軽快で、静かである。
【００７１】
また、錘を障子に付すことによって障子開閉動作の特性を変更できる。この錘の付加は障子に組み込むのでなく外部取り付けであるので窓の組立完成後も錘の付加ができる。
【００７２】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、障子を閉めた状態で、障子上部をメインアームで支持し、障子中間部をサブアームで支持し、障子へのメインアーム、サブアームの枢着位置を窓枠へのメインアーム、サブアームの枢着位置よりも外部側としたことにより、無風時における緩やかな開窓が可能となる。また、開窓時における、外部側から障子に向って吹く微風によって少し閉まって部分開を保たれる。より強い風で障子は閉まるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
図１４を除き本発明の実施の形態を示し、
【図１】窓の外部側より見る正面図である。
【図２】竪枠の水平断面図である。
【図３】竪枠の水平断面図である。
【図４】窓の見込方向の縦断面図である（障子閉状態）。
【図５】窓の見込方向の縦断面図である（障子開状態）。
【図６】メインアーム枠側取付具の壁面に平行な平面で切った縦断面図である。
【図７】サブアーム框側取付具の壁面に平行な平面で切った縦断面図である。
【図８】サブアーム枠側取付具の壁面に平行な平面で切った縦断面図である。
【図９】窓の見込方向の断面を模式的に示す縦断面図である。
【図１０】窓の見込方向の断面を模式的に示す縦断面図である。
【図１１】建物に本発明の窓を採用した場合を模式的に示す縦断面図である。
【図１２】建物に本発明の窓を採用した場合を模式的に示す縦断面図である。
【図１３】建物に本発明の窓を採用した場合を模式的に示す縦断面図である。
【図１４】従来例の辷り出し窓を備えた建物の縦断面図である。
【図１５】上枠の縦断面図である。
【図１６】下枠の縦断面図である。
【符号の説明】
Ｓ…空間
ＰＬ…平面
Ｑ１…メインアーム角度（閉時）
Ｑ２…サブアーム角度（閉時）
Ｗ…障子の重量
Ｘ…自然風力換気窓（Ｘ１…風上側 Ｘ２…風下側）
１…窓枠
２…障子
３…メインアーム ３ａ…メインアーム障子側支点 ３ｂ…メインアーム枠側支点
４…サブーム ４ａ…サブアーム障子側支点 ４ｂ…サブアーム枠側支点
５…ガラス
６…パッキン
７…パッキン
８…ガラス台
９…グレージングビード
１０…方立
１１…竪枠 １１ａ…内周材 １１ｂ…外面材 １１ｃ…内面材 １１ｄ…戸当り材 １１ｅ…戸当り材 １１ｆ…突条 １１ｇ…条溝
１２…上枠 １２ａ…条溝
１３…下枠 １３ａ…条溝 １３ｂ…突条
１４…メインアーム障子側取付具 １４ａ…座部
１５…タッピンねじ
１６…小ねじ
１７…ピン １７ａ…つば １７ｂ…大径軸部
１８…メインアーム枠側取付具 １８ａ…ストッパ １８ｂ…ストッパの位置
１９…小ねじ １９ａ…当板
２０…当板
２１…竪框 ２１ａ…内面材 ２１ｂ…外面材 ２１ｃ…条溝 ２１ｄ…外周材 ２１ｅ…中空部
２２…上框 ２２ａ…内面材 ２２ｂ…外面材 ２２ｃ…条溝
２３…下框 ２３ａ…内面材
２４…ガラス縁
２５…特殊ボルト
２６…つば付ピン
２７…ばね座金
２８…サブアーム障子側取付具 ２８ａ…座部
２９…小ねじ ２９ａ…当板
３０…当板
３１…ピン
３２…サブアーム枠側取付具（下部） ３２ａ…座部 ３２ｂ…ストッパ ３２ｃ…ストッパの位置
３３…小ねじ ３３ａ…裏板
３４…ピン ３４ａ…つば ３４ｂ…大径軸部 ３４ｃ…小径軸部
３７…発熱体
３８…一定風速以下の風
３９…一定風速以上の風
Claims (6)
- 部屋又は建屋の外部に面して取り付けられる窓枠と、窓枠に納まり窓を閉めた状態と窓枠から外部へ向って辷り出して開く障子を有する自然風力換気窓であって、
窓枠の両側の堅枠と、障子の竪框間に夫々設けられ竪框上部に一端が枢着され他端が前記一端よりも低い位置において堅枠に枢着された短い長さのメインアームと、竪框中間部に一端が枢着され他端が竪枠下部に枢着されメインアームよりも長い長さのサブアームとを有し、
障子を閉めた状態において、各アームは夫々ほぼ垂直方向を向いて、各アームの竪框への枢着位置が各アームの竪枠への枢着位置の上方に位置し、且つ、各アームの竪枠への枢着位置が障子の重心よりも室内側にあって、無風時には障子の重量によって緩やかに開窓し、開窓時には外部側から障子に向って吹く風によって閉窓することを特徴とする自然風力換気窓。 - 障子の開度を制限する開度制限手段を有することを特徴とする請求項１に記載の自然風力換気窓。
- 前記開度調整手段が外方へ回動した際にメインアーム又は、及びサブアームが当接するストッパーであって、竪枠又は竪框に設けたストッパーであることを特徴とする請求項２に記載の自然風力換気窓。
- 障子に障子の開閉力を調節する錘を設けたことを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載の自然風力換気窓。
- 障子の下框の外部寄りに障子の開閉力を調節する錘を設けたことを特徴とする請求項４に記載の自然風力換気窓。
- サブアームを竪框へ枢着した位置が障子の重心よりも上方にあることを特徴とする請求項１から５の何れか１つに記載の自然風力換気窓。
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