JP4513500B2

JP4513500B2 - 横軸回転窓

Info

Publication number: JP4513500B2
Application number: JP2004307222A
Authority: JP
Inventors: 邦彦蛯谷; 俊康山崎; 雅志柿沢
Original assignee: 三協立山アルミ株式会社
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2004-10-21
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2024-10-21
Also published as: JP2005163529A

Description

本発明は、横軸回転窓に関するもので、より詳しくは障子が風を受けて自然に開閉して換気が行える横軸回転窓に関する。

本出願人は、障子が風を受けて自然に開閉して換気が行われる自然換気窓を先に出願している。この窓は横軸回転窓の一種で、窓枠の左右縦枠材の中間高さより上部に、障子を偏心状態で軸支し、軸支箇所より上側部分の障子の室内面側に重りを取付けてあり、室内側には障子の開閉する範囲を規制したり、障子を強制的に閉鎖ないし開放するための障子開閉装置を設けてある。障子開閉装置は、図１７に示すように、障子８０の支軸８１と略同じ高さにモーターで回転する回転軸８２を設け、この回転軸に開閉アーム８３が取付けてあり、開閉アームの先端部に障子の縦框に当接するローラー８４を取り付けたもので、図１７（ａ）に示すように、開閉アーム８３を室内側の斜め上向きに保持すると、風の力により障子８０が閉鎖状態から開閉アームのローラー８４に当接するまでの範囲でスイングする。障子を閉鎖するときは、図１７（ｂ）に示すように、開閉アーム８３を上向きに回転させ、障子の上側を開閉アームのローラー８４で押して閉鎖する。また、火災等の非常時には、図１７（ｃ）に示すように、開閉アーム８３を室外側の斜め下向きの状態にまで反転させ、障子を下側から支えるようにして開放状態を保持する。
特開平１０−１０２９３２号公報特開２０００−２２０３４６号公報

上記のように、従来のものは障子を閉鎖した状態から強制的に開放する場合、その反対に開放保持した障子を閉鎖する場合に、開閉アームの回転軸を大きく約３／４回転近くも回転させる必要があるため、迅速に効率的に行うことが困難であった。またこのような横軸回転窓は連窓にすることが多いが、各窓毎にモーターや減速機等を設置して独立した障子開閉装置を構成するのはスペース等の面などから容易ではなく、特許文献２に記載されているように、開閉アームの回転軸を複数の窓にわたって通し状態に設けるか、各窓の回転軸を伝動軸と減速機を介して一つのモーターに連結し、窓の開閉操作を一括して行うようにしている。この場合、障子開閉装置の取付けや調整が煩雑で、その作業に長時間を要している。また、いくつかの障子を部分的に開閉することができず、不便であった。

本発明は以上に述べた実情に鑑みてなされたものであって、障子が風を受けて自然に開閉する横軸回転窓の障子を障子開閉装置により迅速且つ効率的に閉鎖・開放できるようにすること、連窓に容易に対応できるようにすることを目的とする。

上記の課題を達成するために請求項１記載の発明では、窓枠の左右縦枠材の中間高さより上部に軸支した障子と、軸支箇所より上側部分の障子の室内面側に取付けた重りと、障子開閉装置を備え、障子開閉装置は、駆動手段と、駆動手段により回転駆動されると共に障子の支軸と略同じ高さに設けてある回転軸と、一方の腕と他方の腕とで略への字形をなすと共にヘの字の屈曲部で回転軸に取り付けてある開閉アームとを有し、開閉アームは、一方の腕が室内側に突出する位置から障子の支軸よりも上側に当接する位置に回動して障子を閉鎖し、他方の腕が室内側に突出する位置から障子の支軸よりも下側に当接する位置に回動して障子を開放する。回転軸の駆動手段は、モーターで直接回転駆動するものや、縦枠材に沿わせて設置したリニアアクチュエータの伸縮するロッドにより回転駆動するもの、手動式のハンドルであってもよい。縦枠材には、障子一枚ごとに構成した窓枠の左右縦枠材、窓枠の縦枠材同士を連結する方立、窓枠の上下枠材間に架設した中間の縦枠材（縦骨）、等が含まれる。

さらに請求項２記載の発明は、２連窓の中間の縦枠材に障子開閉装置を取付けてあり、回転軸の両側に左右の障子を開閉する開閉アームをそれぞれ備えていることを特徴とする。

請求項１記載の発明による横軸回転窓は、障子を閉鎖・開放する開閉アームを一方の腕と他方の腕とで略への字形に形成すると共にヘの字の屈曲部で回転軸に取り付け、さらに、開閉アームの回転軸を障子の支軸と略同じ高さに設けることにより、開閉アームは、一方の腕が室内側に突出する位置から障子の支軸よりも上側に当接する位置に回動して障子を閉鎖し、他方の腕が室内側に突出する位置から障子の支軸よりも下側に当接する位置に回動して障子を開放することから、一方の腕を障子閉鎖用、他方の腕を障子開放用とするものである。これにより、開閉アームを９０〜１００°程度の小さな角度範囲で回転させて障子の閉鎖から開放、開放状態の保持までが行えるようになるので、障子の閉鎖・開放に要する時間を短縮し、無駄の無い効率的な障子の開閉操作が可能となる。

請求項２記載の発明によれば、２連窓の横軸回転窓が容易に構成でき、これを横並びに設置することによって、多連窓の横軸回転窓を容易に構成できる。障子の開閉は、各２連窓ごとに独立して行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜図１１は、本発明に係る横軸回転窓の一実施形態であって、２連窓としたものを示している。この窓は、図１１に示すように、上枠材１０と、下枠材１１と、左右の縦枠材１２ａ，１２ｂと、中間の縦枠材１２ｃとにより窓枠３４を構成し、左側の縦枠材１２ａと中間の縦枠材１２ｃとの間、右側の縦枠材１２ｂと中間の縦枠材１２ｃとの間に、それぞれ障子１を支軸５で回転自在に軸支してある。支軸５は、障子１を中間高さより上部で偏心状態に軸支しており、障子上框１３の室内側には重り１４が取付けてあって、障子１は風の力と重り１４とのバランスにより自然に開閉するようになっている。中間の縦枠材１２ｃの室内側には、障子１の開閉する範囲を規制したり、障子を強制的に閉鎖ないし開放するための障子開閉装置２を設置してある。障子開閉装置２は、一つの独立したユニットとして構成してある。

障子開閉装置２は、図１と図２に示すように、中間の縦枠材１２ｃの室内側面にボルト１５で取付ける断面コ字形のベース８に軸受け１６を対向して設け、軸受け１６に回転軸４を水平に支持し、回転軸４の両端部に開閉アーム６を取付け、開閉アーム６を障子１から離して設けてある。回転軸４は、障子の支軸５と平行に、且つ略同じ高さに設置してあり、後述するリニアアクチュエータ３により回転駆動される。開閉アーム６は、約１３５°の角度で開いた二本の腕７ａ，７ｂを有するへの字形となっており、その屈折部９０で回転軸４に垂直に取付けてある。各腕７ａ，７ｂの先端部には、各障子１の内側の縦框１７の室内側面に当接するゴムローラー１８ａ，１８ｂを軸支してある。開閉アーム６の回転軸４への取付部の構造は、図２と図３に示すように、略円筒状のケース体１９の内部に四角い穴２０を掘り、そこに直方体形に形成したゴム製の軸取付部材９を収容し、軸取付部材９に貫通して設けた四角い穴２１に、角柱状に形成した回転軸の先端部２２を挿入し、ケース体１９に開閉アーム６をビス２３で固定し、開閉アーム６及びケース体１９が回転軸４から抜けないように、軸端に取付けたキャップ部材２４で開閉アーム６を押さえている。このように、開閉アームと回転軸との間にゴム製の軸取付部材９を介在させ、これを介してトルクが伝達されるようにしたので、障子１が強風に煽られて急激に開閉して、開閉アームのゴムローラー１８ａ，１８ｂに衝突したとしても、軸取付部材９がその衝突の衝撃を吸収し、騒音の発生や障子開閉装置２等の故障を防止できる。なお、この構造に限らず、開閉アーム６と回転軸４との間に弾性体を介在してあればよく、例えばゴム製の軸取付部材９の替わりに、金属製のコイルバネ等を用いてもよい。

回転軸４の中央部には、駆動用アーム２５を固定してあり、駆動用アーム２５の先端部に、リニアアクチュエータ３の伸縮するロッド２６の先端部をピン２７で連結してある。リニアアクチュエータ３は、末端部を支持金具２８にピン２９で揺動可能に軸支してあり、支持金具２８はアングル状の取付金具３０によりベース８にボルト３１で取付けてある。支持金具２８と取付金具３０との間にはクッション部材３２を挟んであり、ここでも障子１が強風で煽れて開閉アームのゴムローラー１８ａに衝突したときの衝撃を吸収する。また、取付金具３０のボルト挿通孔３３は上下方向の長孔となっており、これによりリニアアクチュエータ３の位置を上下に調整し、開閉アーム６の角度を簡易に微調整できる。リニアアクチュエータ３自体の構造は問わないが、例えばサーボモーターによってネジ軸を回転し、ネジ軸に挿通したナットが移動することによりロッド２６が伸縮するものを用いることができる。

障子開閉装置２は以上のように構成され、リニアアクチュエータのロッド２６を最も伸ばすと、図９（ａ）に示すように、開閉アーム６の上側の腕７ａに取付けたゴムローラー１８ａが、障子縦框１７の支軸５より上側に当接して、障子１を閉鎖する。ロッド２６を中間位置に停止させ、図９（ｂ）に示すように、開閉アーム６の上側の腕７ａを斜め上向きの状態に保持すると、障子１が閉鎖状態からアームの上側の腕７ａのゴムローラー１８ａに当接するまでの範囲で、風の力で自動的にスイングする。ロッド２６を最も縮めると、図９（ｃ）に示すように、開閉アーム６の下側の腕７ｂが室外側に斜め下向きに突出する形となり、その腕に取付けたゴムローラー１８ｂが、障子縦框１７の支軸より下側に当接し、障子１を開放状態に保持する。また、図９（ａ）に示す状態で、リニアアクチュエータのロッド２６を縮めて回転軸４を時計回りに回転させると、開閉アームの下側の腕７ｂに取付けたゴムローラー１８ｂが障子縦框１７の下側に当接して障子が回転し、閉鎖した障子を開放することもできる。図９（ａ）の状態から図９（ｃ）の状態までの回転軸４の回転角度は、約１００°である。

障子開閉装置２はユニット化されているので、工場での組立が容易である。また、工場で予め組立・調整を行っておき、建築現場では、障子１を入れた窓枠の縦枠材１２ｃに室内側からボルト１５で簡単に取付けできる。また、窓枠を建築現場に搬入する前に、窓枠の縦枠材１２ｃに障子開閉装置２を予め取付けておくこともできる。いずれにしても、障子開閉装置の取付けや調整に要する時間が、従来に比べて大幅に削減できる。また、ベース８にカバーを取付けてリニアアクチュエータ３等を隠蔽すれば、室内側の意匠性も良好となる。

下枠材１１には、障子１を閉鎖状態にロックするロック装置３５を設けてある。図４と図８に示すように、下枠材１１には、左右の障子１の下側位置にレール３６を長手方向に取付けてあり、該レールにスライダー３７をスライド自在に案内してある。左右の障子用のスライダー３７は連結バー３８で連結してあり、リニアアクチュエータ３９のロッド４０を伸縮させることにより、一体となって左右にスライドする。各スライダー３７の中央部には、障子１の下框に設けた係止具４１に係合するロックピン６１を取付けてあり、ロックピン６１はスライダー３７とともに左右に移動し、障子１の施錠・開錠を自動的に行う。各スライダー３７には、左右の縦枠材１２ａ，１２ｂ側の端部に、以下に説明するクッション装置４２が障子を閉める際に働かないようにするためのカム部材４３を取付けてある。カム部材４３は、図７に示すように、スライダー３７の移動方向に対して室内外方向に傾斜した傾斜面部４４と、平行部４５とを有している。また、カム部材４３をスライダー３７に取付けている取付孔４６は左右方向の長孔となっており、カム部材４３の取付位置は左右に調整できる。

左右の縦枠材１２ａ，１２ｂの下部側には、障子１が強風に煽られて勢いよく閉鎖したときの衝撃を吸収するためのクッション装置４２を備えている。クッション装置４２は、図５、図６、図７に示すように、縦枠材１２ａ，１２ｂにビス止めした本体部４７に、アーム４８を障子の支軸５と平行な水平軸４９で揺動可能に軸支し、アーム４８にロッド５０を室外側にバネ５１で付勢して出入り可能に保持し、ロッド５０の先端部に、障子縦框１７に当接するゴムローラー５２を軸支してある。図６に示すように、障子１が開放しているときには、アーム４８は重力の作用により室外側に向けて倒れ、ロッド５０と障子縦框１７の長手方向とで形成される上側の角度が９０°より僅かに大きい角度となるように、ストッパー５３でアーム４８を支えている。これにより、障子１が強風に煽られて勢いよく閉鎖したときには、障子１がバネ５１に抗してゴムローラー５２を室内側に押し込んで衝撃が吸収され、障子開閉装置２の開閉アーム６により障子１をゆっくり閉鎖したときには、ゴムローラー５２が障子縦框１７に当接して回転しながらアーム４８が室内側に倒れ、バネ５１がほとんど撓ませられることなく、アーム４８が障子１に斜めに寄りかかる状態となる。

このようにアーム４８は、障子１を開閉アーム６で閉鎖することにより通常は自然に室内側に向けて倒れるが、まれに閉鎖動作中に障子１が強風で煽られてゴムローラー５２に衝突し、障子１がバネの力で跳ね返り、障子１がきちんと閉まらない内にロック装置３５が作動して、ロックが不掛かりとなることがある。これを防止するために、本横軸回転窓ではクッション装置のアーム４８を強制的に室内側に倒して、障子１を閉鎖する際にクッション装置４２が働かないようにするクッション解除装置５４を設けている。クッション解除装置５４は、先に説明した下枠材１１上を左右にスライドするカム部材４３と、クッション装置４２に揺動可能に設けた連動部材５５とで構成してある。連動部材５５は略Ｌ字形に形成され、その屈折部９０を本体部４７から突出したブラケット５６にピン５７で軸支してある。カム部材４３が図７に示す状態から右側に移動すると、連動部材５５の下側のレバー５８がカム部材４３の傾斜面部４４に押されて連動部材５５が回転し、連動部材５５のもう一方のレバー５９から突出したピン６０がゴムローラー５２を押し上げ、図５に示すように、障子１と当接しないところまで移動させる。この状態で障子１を障子開閉装置２により閉鎖すれば、クッション装置４２が働くことがないので障子１を必ずきっちりと閉鎖することができ、ロック装置３５によるロックも確実になされる。

障子１を閉鎖する際の、障子開閉装置２、ロック装置３５の動作手順を図１０に即して述べると、図１０（ａ）は、障子１が自然に開閉するようにしている時の状態を示しており、この時はカム部材４３が連動部材５５から離れた位置にあって、クッション装置４２が機能する状態となっている。障子１を閉鎖する際には、障子開閉装置２を動作させる前にロック装置３５をいったん駆動し、連動部材５５のレバー５８がカム部材４３の傾斜面部４４を乗り越えるまでスライダー３７を右方向に移動させる。この時には、図１０（ｂ）に示すように、クッション装置４２はアーム４８が室内側に倒れて機能しない状態となっており、ロックピン６１はまだ障子１の係止具４１と係合しない位置にあり、この状態で障子開閉装置２を駆動して開閉アーム６により障子１を閉鎖する。その後、ロック装置３５を再度駆動して、スライダー３７をさらに右方向に移動させ、図１０（ｃ）に示すように、ロックピン６１を障子１の係止具４１に係合させて障子１を閉鎖状態にロックする。障子１を開放する際には、以上の動作を逆に行う。

以上に説明した２連窓のユニットを横並びに多数設置すれば、多連窓を容易に構成することができる。この場合に障子は、各２連窓のユニットごとに独立して開閉することができる。また、障子開閉装置２の開閉アーム６を回転軸４の片側のみに設け、３本の縦枠材１２ａ，１２ｂ，１２ｃの何れか２本に当該障子開閉装置２を設置した場合には、一枚の障子１ごとに独立して開閉できる。また、上枠材１０と下枠材１１の長さを長くして、中間の縦枠材１２ｃ及び障子開閉装置２の数を増やせば、障子１を３枚以上備える多連窓を構成できる。

窓枠の構成は自由であり、２連窓に限らず、障子を一枚だけ備えた単窓であってもよい。また連窓とする場合の窓枠の構成としては、単窓の窓枠の縦枠材を方立で連結したものであってもよい。図１２は、この場合の方立周辺の横断面図であり、窓枠３４は障子一枚ごとに構成して左右の方立６２間に室内側から嵌め込み、縦枠材１２ａ，１２ｂを方立６２の係合部６３に室内側から係合させてあり、方立６２の室内側面にボルト１５で取付けた障子開閉装置２のベース８で縦枠材１２ａ，１２ｂの室内側面を押さえ、縦枠材１２ａ，１２ｂが方立６２から外れないようにしている。

図１３〜図１５は、障子開閉装置２の別の実施形態を示している。先の実施形態と異なる部分について説明すると、上枠材１０下枠材１１間に架設した中間の縦枠材１２ｃは、図１４に示すように室内側に開口部６４を設けてあり、開口部６４よりリニアアクチュエータ３を縦枠材１２ｃの内部に収容している。回転軸４には、駆動用アーム２５が、図１３に示すように室外側に向けて取付けてあり、リニアアクチュエータ３のロッド２６の先端部が、回転軸４よりも室外側で駆動用アーム２５にピン２７で連結してある。図１３に示すように、ロッド２６を最も縮めた状態では、開閉アーム６の上側の腕７ａが障子１の支軸５よりも上部の室内側を押して障子１を閉鎖し、図１５に示すように、ロッド２６を最も伸ばした状態では、開閉アーム６の下側の腕７ｂが障子１の支軸５よりも下部の室内側を押して、障子１を開放状態に保持する。ロッド２６を中間位置に停止したときには、図９（ｂ）に示すように、障子１が風を受けてスイングする。縦枠材１２ｃの室内側面にはアルミ製のカバー６５が取付けてあり、該カバー６５で障子開閉装置２の駆動部（リニアアクチュエータ３、駆動用アーム２５、ベース８）を隠蔽している。カバー６５の内面には、ケイ酸カルシウム板からなる断熱材６６を取付けてあり、リニアアクチュエータ３を火災時の高温から保護している。断熱材６６は、カバー６５の内側全体に設けてもよいが、リニアアクチュエータ３の周りにだけ設けてもよい。

このように、リニアアクチュエータ３のロッド２６を回転軸４の室内側で連結すると共に、リニアアクチュエータ３を縦枠材１２ｃとカバー６５とで形成した中空部内に収納することで、障子開閉装置２の室内側への出っ張り量が小さくなるので、窓の室内側の意匠性が向上する。さらに、カバー６５を縦枠材１２ｃの室内側に取付けて障子開閉装置２の駆動部を隠蔽することで、より一層意匠性が向上する。カバー６５内には断熱材６６を取付けてあるので、火災時にもリニアアクチュエータ３が安定して動作し、障子１を開放状態に保持して排煙を行うことができる。

図１６は、ロック装置３５の別の実施形態を示している。先の実施形態と異なる部分について説明すると、ロック装置３５の駆動手段であるリニアアクチュエータ３９が、無目６７の中空部６８内に収納して設置してある。無目６７の上面には切り欠き６９が設けてあり、リニアアクチュエータ３９のロッド４０とスライダー３７とを連結する連結具７０が切り欠き６９に挿通してある。さらにリニアアクチュエータ３９は、カバー７１内に収納してあり、カバー７１とリニアアクチュエータ３９の間には断熱材７２を設けてある。このように、リニアアクチュエータ３９を無目６７の中空部内に収納することで、窓の室内側の意匠性が向上する。また、リニアアクチュエータ３９を断熱材７２で覆うことで、リニアアクチュエータ３９が火災時にも安定して動作し、ロック解除が確実に行える。

本発明による横軸回転窓は、以上に述べた実施形態に限定されない。開閉アームの回転軸の駆動は、軸が回転するモーターで行ってもよいが、実施形態のように、窓枠の縦枠材に沿わせて設置したリニアアクチュエータにより開閉アームの回転軸を駆動することとすれば、駆動手段を小型化して目立たないようにすることができるとともに、多連窓とする場合に各窓の障子開閉装置を独立させることが容易となり、また小型の駆動手段であっても、障子の開閉に必要な十分大きなトルクを得ることができる。リニアアクチュエータとしては種々のものが使用でき、モーターの回転をネジやラック＆ピニオン等で直線運動に変換するもの、リニアモーターを用いたもの、空圧や油圧シリンダー等であってもよい。クッション解除装置は、ロック装置と連動するものではなく、障子開閉装置と連動するものであってもよいし、ロック装置や障子開閉装置とは独立して駆動するエアシリンダー等であってもよい。カム部材は、上下方向に傾斜した傾斜面部を有するものであってもよく、連動部材はその傾斜面部に接触して単に上下動してクッション装置のアームを動かすものであってもよい。

図１１におけるＡ−Ａ断面図である。図１１におけるＢ−Ｂ断面図である。開閉アームの回転軸への取付部の構造を示す分解斜視図である。図１１におけるＣ−Ｃ断面図である。クッション装置（右側障子用）の側面図であって、クッション解除装置によりクッション装置が働かないようにしたときの状態を示す。クッション装置（右側障子用）の側面図であって、クッション装置が機能するときの状態を示す。クッション装置（右側障子用）の平面図である。下枠材の平面図である。本発明の横軸回転窓における障子開閉装置の開閉アームの動作を示す概略縦断面図である。障子を障子開閉装置により閉鎖する際の、ロック装置とクッション解除装置の動きを順に示す室内側正面図である。本発明の横軸回転窓を２連窓のユニットとした実施形態を示す室内側正面図である。窓枠の縦枠材を方立で連結して連窓とする場合の実施形態を示す横断面図である。障子開閉装置の別の実施形態を示す縦断面図であって、障子を閉鎖した状態を示している。障子開閉装置の別の実施形態を示す横断面図である。図１３に示す障子開閉装置により障子を開放保持した状態を示す縦断面図である。ロック装置の別の実施形態を示す縦断面図である。従来の横軸回転窓における障子開閉装置の開閉アームの動作を示す概略縦断面図である。

符号の説明

１障子
２障子開閉装置
３リニアアクチュエータ（駆動手段）
４回転軸
５支軸
６開閉アーム
７ａ，７ｂ腕
８ベース
９軸取付部材（弾性体）
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ縦枠材
１４重り
３４窓枠
３５ロック装置
３７スライダー（ロック装置の可動部）
３９リニアアクチュエータ（駆動手段）
４２クッション装置
４３カム部材
５２ゴムローラー（障子当接部）
５４クッション解除装置
５５連動部材
６２方立
９０屈折部

Claims

窓枠（３４）の左右縦枠材（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）の中間高さより上部に軸支した障子（１）と、軸支箇所より上側部分の障子の室内面側に取付けた重り（１４）と、障子開閉装置（２）を備え、
障子開閉装置は、駆動手段（３）と、駆動手段により回転駆動されると共に障子（１）の支軸と略同じ高さに設けてある回転軸（４）と、一方の腕（７ａ）と他方の腕（７ｂ）とで略への字形をなすと共にヘの字の屈折部（９０）で回転軸に取り付けてある開閉アーム（６）とを有し、開閉アームは、一方の腕が室内側に突出する位置から障子の支軸よりも上側に当接する位置に回動して障子を閉鎖し、他方の腕が室内側に突出する位置から障子の支軸よりも下側に当接する位置に回動して障子を開放する横軸回転窓。
２連窓の中間の縦枠材（１２ｃ）に障子開閉装置（２）を設置してあり、回転軸（４）の両側に左右の障子（１，１）を開閉する開閉アーム（６，６）をそれぞれ備えていることを特徴とする請求項１記載の横軸回転窓。