JP6385758B2 - 建具 - Google Patents

Description

本発明は、建具に関し、特に、窓枠の保護に関する。

一般家庭において、室内から室外に逃げる熱の半分以上は窓から逃げるといわれる。ガラス自体の改良だけでなく、ガラスの複層化により、ガラスの断熱性能は大きく向上しつつある。このため、ガラスよりもむしろガラスを支持する框（かまち）の方が熱を逃がしやすい。

樹脂製の框は、アルミニウム製の框よりもコストが高くなるものの、断熱性能や質感にすぐれるという長所がある。樹脂製の框は、特に、北海道などの寒冷地で好まれている。

特開２００６−０２２５８９号公報

熱などのストレスを考慮し、樹脂框は、内部に金属製の芯材を入れることで補強することも多い。通常、樹脂框においては、ガラスの側面にあたる部分に筒状空間を形成し、そこに芯材が挿入される。

その一方、金属製の芯材は樹脂よりも断熱性能に劣るため、芯材が室内外の熱伝導を促し、樹脂框の高い断熱性能を一部相殺してしまう可能性がある。芯材を挿入するために上記筒状空間は比較的大きく形成される。このため、筒状空間を構成する樹脂壁は比較的熱を伝えやすい。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、框の熱膨張を抑制し、かつ、框の断熱性能を高めるための技術を提供することにある。

本発明のある態様における建具は、框の内部にパネルを収める障子と、障子を収める枠体と、を備える。框においては、パネルの側面部に形成される第１の筒状空間に芯材が挿入され、第１の筒状空間に対する断熱層としての第２の筒状空間が第１の筒状空間よりも室外側に形成される。

第１の筒状空間は、芯材が挿入されるために比較的大きな空間となる。このため、第１の筒状空間は、熱を伝えやすくなる。そこで、この第１の筒状空間の室外側に断熱層としての第２の筒状空間を形成することにより、第１の筒状空間を外部の熱ストレスから保護しやすくなる。

パネルの室外側面は、第１の筒状空間と第２の筒状空間の境界面と同一面または室外側に位置してもよい。
第２の筒状空間の厚みを充分に大きくすることで、第２の筒状空間の断熱効果を高めやすくなる。なお、框は、室外側の第１の結合部と室内側の第２の結合部によりパネルを挟み、第２の筒状空間は第１の結合部の側面部に形成され、第２の筒状空間の厚みは第１の結合部の厚み以上であってもよい。

框においては、更に、第１の筒状空間よりも室内側に第３の筒状空間が形成されてもよい。
この態様によると、室外側だけでなく、第３の筒状空間により室内側の熱ストレスからも第１の筒状空間を保護しやすくなる。

本発明によれば、框の熱膨張を抑制し、かつ、その断熱性能を高めやすくなる。

障子の形成方法を説明するための模式図である。 サッシ窓の形成方法を説明するための模式図である。 サッシ窓の中央部における側断面図である。 サッシ窓の中央部における上断面図である。 図４における縦框の拡大図である。 縦框の５面図である。

図１は、障子１１０の形成方法を説明するための模式図である。
障子１１０は、パネル１０２（ガラス）を樹脂製の框（かまち）１０１で囲ったものである。本実施形態におけるパネル１０２は、３層ガラスであり層間にはアルゴンガスやクリプトンガスなどの不活性ガスが封入されている。不活性ガスが輻射熱を遮断する効果によりパネル１０２の断熱性能を高めている。

框１０１の形成に際しては、まず、樹脂の押し出し成型品である框部材から２つの横框１０６ａ，１０６ｂと２つの縦框１０８ａ，１０８ｂを斜め４５度にて切り出す。そして、横框１０６ａ，１０６ｂ，縦框１０８ａ，１０８ｂの継ぎ目を溶かして接着することにより額縁形状の框１０１を作る。すなわち、横框１０６ａ，１０６ｂ，縦框１０８ａ，１０８ｂの内部構造は同一であり、横框１０６と縦框１０８は長さだけが異なる。次に、框１０１（横框１０６ａ，１０６ｂ，縦框１０８ａ，１０８ｂ）にパネル１０２を嵌め、図示しない結合部材等によりパネル１０２を框１０１に固定する。こうして、障子１１０が形成される。

図２は、サッシ窓１００の形成方法を説明するための模式図である。
サッシ窓１００（建具）の枠体１１２も樹脂成型品である。框１０１と同様、樹脂の押し出し成型品である枠部材から左枠１１４、右枠１１８（合わせて、あるいは、特に特定しないときには「縦枠」ともよぶ）と上枠１１６、下枠１２０（合わせて、あるいは、特に特定しないときには「横枠」ともよぶ）を斜め４５度にて切り出す。縦枠と横枠のそれぞれの継ぎ目を溶かして接着することにより額縁形状の枠体１１２が形成される。枠体１１２においても、左枠１１４、右枠１１８、上枠１１６、下枠１２０の内部構造は同一であり、縦枠と横枠は長さだけが異なる。

ここで、図１に関連して説明した障子１１０を枠体１１２に嵌める。具体的には、室外側の障子１１０（以下、「外障子１２４」とよぶ）と室内側の障子１１０（以下、「内障子１２６」とよぶ）を上枠１１６側に嵌めて、下枠１２０のレールに障子１１０の車輪を載せることにより、引き違い窓としてのサッシ窓１００が形成される。

図３は、サッシ窓１００の中央部における側断面図である。図４は、サッシ窓１００の中央部における上断面図である。
サッシ窓１００の本体は、室外側に半分だけ突き出した状態で壁１２８に固定される（半外付け窓）。サッシ窓１００の枠体１１２は、ネジにより壁１２８に固定される。半外付け窓は、サッシ窓１００の室内側にカーテンを設置する空間を確保できるので、室内をすっきりさせることができる。また、サッシ窓１００を壁１２８に取り付ける作業が比較的容易になるというメリットもある。

外障子１２４と内障子１２６は、いずれも３層ガラスとして形成されるパネル１０２を框１０１で囲むことにより形成される。図３に示すように障子１１０（外障子１２４および内障子１２６）の横框１０６ｂ（下側）には車輪１３０が取り付けられる。内障子１２６の車輪１３０は、下枠１２０の室内側に形成される内側レール１３２を走行する。外障子１２４の車輪１３０は、下枠１２０の室外側に形成される外側レール１３４を走行する。

なお、左枠１１４、上枠１１６、右枠１１８、下枠１２０は、同一の枠部材から形成されるため、下枠１２０だけでなく、左枠１１４、上枠１１６および右枠１１８にも内側レール１３２と外側レール１３４と同様の構造が形成されているが、レールとして機能するのは下枠１２０だけである。框１０１のうち、車輪１３０が取り付けられるのも横框１０６ｂだけである。

左枠１１４の下方においては、内側レール１３２の一部を覆うようにストッパー１３６が設置される（図４）。ストッパー１３６は、内障子１２６が左枠１１４に接触・衝突するのを抑止する。

縦框１０８には、ｙ軸方向（縦方向）に沿って延伸する金属製の芯材１３８が挿入される（図４）。芯材１３８は、樹脂製の縦框１０８が熱などのストレスにより変形するのを抑止するための骨組みとして機能する。

図４に示すように、サッシ窓１００の閉鎖時においては、外障子１２４は左枠１１４側に位置し、内障子１２６は右枠１１８側に位置する。なお、外障子１２４の外側には更に網戸１４０が設置されてもよい。

下枠１２０には、ｘ軸方向（横方向）に沿って延伸する金属製の下枠芯材１４２が挿入される（図３）。下枠芯材１４２は、下枠１２０において内側レール１３２と外側レール１３４の間の最下層空間に挿入され、外障子１２４と内障子１２６の重量を支える骨組みとして機能する。

サッシ窓１００の断熱性を特に高めたいのは窓を閉鎖したときである（図４に示す状態）。図４を参照すると、右枠１１８側においては、内障子１２６によってほぼ熱の流れを遮断できるが、左枠１１４には横経路Ａとして示す熱の抜け道がある。すなわち、右枠１１８側から抜けようとする熱は断熱性能が高い内障子１２６を通り抜ける必要があるが、左枠１１４側から抜けようとする熱は、外障子１２４や内障子１２６を通り抜けなくても左枠１１４だけを通り抜ければよい。そこで、本実施形態においては、左枠１１４の延伸方向（ｙ方向）に沿って延伸する縦枠カバー部材１４４（第１の断熱強化部材）を追加することにより、横経路Ａにおける熱の通過を抑制し、左枠１１４の断熱性能を強化している。

同様に、図３を参照すると、下枠１２０にも下経路Ｂとして示される熱の抜け道が開いている。そこで、下枠１２０の延伸方向に沿って延伸する下枠カバー部材１４６（第２の断熱強化部材）を更に追加し、下経路Ｂにおける熱の通過を抑制し、下枠１２０の断熱性能も強化している。

縦枠カバー部材１４４は、左枠１１４の延伸方向の全域にわたって取り付けられることが好ましいが、少なくとも縦框１０８の長さと同程度以上の長さを有することが好ましい。同様に、下枠カバー部材１４６は、下枠１２０の延伸方向の全域にわたって取り付けられることが好ましいが、少なくとも横框１０６の長さと同程度以上の長さを有することが好ましい。

本実施形態においては、下枠１２０と左枠１１４に断熱強化部材を取り付け、上枠１１６と右枠１１８には取り付けていない。上述の理由により右枠１１８に断熱強化部材を取り付けたときの断熱効果が、左枠１１４（窓閉鎖時における内障子１２６の反対側の縦枠）に取り付けた場合に比べて低いためであるが、必要であれば右枠１１８にも取り付けてもよい。また、上枠１１６に断熱強化部材を取り付ける場合、障子１１０を枠体１１２に嵌め込むときの施工作業性が若干低下する可能性があるが、必要であれば上枠１１６にも断熱強化部材を取り付けてもよい。左枠１１４、上枠１１６、右枠１１８、下枠１２０のうち、左枠１１４に縦枠カバー部材１４４を取り付けたときの断熱効果が最も大きい。

図５は、図４における縦框１０８の拡大図である。
縦框１０８はパネル１０２の縦側面に設置され、外結合部１４８と内結合部１５０によってパネル１０２を挟むことによりパネル１０２が固定される。縦框１０８には、図３に関連して言及したように、ｙ方向（縦方向）に延伸する芯材１３８が挿入される。金属製の芯材１３８は樹脂よりも熱伝導率が高く、障子１１０の重量化要因でもあるため、本実施形態においては縦框１０８だけに芯材１３８を挿入している。もちろん、横框１０６と縦框１０８の双方に芯材１３８を挿入してもよいし、横框１０６だけに芯材１３８を挿入してもよい。

パネル１０２は、３枚のガラスを重ねた複層ガラスである。縦框１０８には厚み方向（ｚ方向）に沿って、３つの筒状空間が形成される。いずれの筒状空間も、ｙ方向（縦方向）に延伸する。以下、これらの筒状空間を室外側から外空間１５２（第２の筒状空間）、中央空間１５４（第１の筒状空間）および内空間１５６（第３の筒状空間）とよぶ。芯材１３８は、パネル１０２の側面部に形成されるもっとも大きな中央空間１５４に挿入される。

芯材１３８は、第１側面１５８、第２側面１６０および中央側面１６２の３面を有する。中央空間１５４の強度確保の観点から、第１側面１５８と第２側面１６０は中央側面１６２よりも大きい方がよい。一般的には、パネル１０２の厚み方向の側面部であるパネル側面１６４と中央側面１６２が背中合わせとなるように芯材１３８を設置する。しかし、本実施形態におけるパネル１０２の３重ガラスは２７ミリメートル程度の大きな厚みがあるため、小さな中央側面１６２ではなく、大きな第２側面１６０（または第１側面１５８）をパネル側面１６４に隣接させることができる。この結果、中央空間１５４のｘ方向（横方向）の幅が小さくなり、縦框１０８の幅（ｘ方向）を小さくできている。

外空間１５２、中央空間１５４および内空間１５６を比較すると、中央空間１５４は芯材１３８を挿入する必要があるためもっとも大きな空間として形成される。ここで、外空間１５２と中央空間１５４を区切る中央外壁１６６には、外空間１５２を介して室外の熱が伝わる。

次に、外空間１５２を形成せず、中央外壁１６６を直接外気に触れさせた場合の問題点を指摘し、外空間１５２を設ける意義について説明する。
外空間１５２を形成せず、中央外壁１６６を直接外気に触れさせると、中央外壁１６６は外部環境からのストレスを直接受け止めることになる。室内に比べると室外の方が温度変化が大きいため、中央外壁１６６は外気温の変化によって熱膨張しやすくなる。また、室外の温度変化が熱伝導率の高い芯材１３８によって室内に伝わりやすくなる可能性がある。本来、樹脂製の縦框１０８は芯材１３８よりも断熱性能が高いが、芯材１３８の熱伝導率の高さは縦框１０８の断熱効果をいくぶん相殺してしまう。このように、中央外壁１６６を室外に露出させると、中央外壁１６６が熱膨張しやすくなり、かつ、熱伝導率の高い芯材１３８によって縦框１０８の断熱性能がいくぶん相殺されてしまう。

そこで、本実施形態においては、中央空間１５４よりも室外側に外空間１５２を形成し、外空間１５２を中央空間１５４に対する断熱層として機能させることにより、中央空間１５４を保護している。更に、中央空間１５４よりも室内側に内空間１５６を形成し、中央空間１５４を室内の温度変化からも守っている。すなわち、中央空間１５４は、外空間１５２および内空間１５６によって室外、室内の双方の熱ストレスから保護される。また、外空間１５２、中央空間１５４、内空間１５６という３重の断熱層により、縦框１０８の断熱性能も強化される。

外空間１５２の隔壁も樹脂製なので多少の熱膨張をするが、中央空間１５４よりも外空間１５２ははるかに小さいので中央空間１５４の中央外壁１６６を直接外気にさらす場合に比べると熱膨張は小さくなる。

一方、断熱効果を高めるためには、外空間１５２はある程度の厚みが必要である。本実施形態においては、パネル１０２の室外側面が、外空間１５２と中央空間１５４の境界面である中央外壁１６６と同一面または外側となるように、外空間１５２および中央空間１５４を形成している。いいかえれば、少なくとも、外結合部１４８の厚み以上に外空間１５２の厚みを設定しているため、中央空間１５４に対する充分な断熱性を確保できる。なお、外空間１５２、中央空間１５４、内空間１５６の内部は空気層であってもよいし、ウレタンなどの断熱材を追加挿入してもよい。

図６は、縦框１０８の５面図である。
図１に関連して説明したように、縦框１０８は押し出し成形品である框部材を４５度でカットすることにより形成される。引手口１６８は、引き手を取り付けるための開口である。框部材をカットして、縦框１０８と横框１０６を作り、縦框１０８の中央空間１５４に芯材１３８を挿入した上で、縦框１０８と横框１０６を溶着することにより、框１０１が形成される。框１０１にパネル１０２（３重ガラス）を嵌めた後、内結合部１５０を嵌めることで、框１０１にパネル１０２を固定する。

以上、実施形態に基づいてサッシ窓１００、特に、框１０１の構造を中心として説明した。
本実施形態においては、パネル１０２の側面部に形成される中央空間１５４を外空間１５２と内空間１５６という２つの断熱層で挟むことにより、中央空間１５４にかかる熱ストレスを低減している。中央空間１５４は、熱伝導率の高い芯材１３８を含むだけでなく、芯材１３８を挿入するために比較的大きくせざるを得ないため、その分、中央空間１５４は熱を伝えやすくなる。芯材１３８の熱伝導率が高いため、框１０１の断熱性能を向上させるためにも中央空間１５４に熱を伝わりにくくする仕組みが必要である。

本実施形態においては、２つの断熱層によって、中央空間１５４の温度が急激に変化しにくくなる。また、中央空間１５４を含めた断熱層の３重化により、框１０１の断熱性能を全体としても向上させることができる。

以上、本発明をいくつかの実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。

１００ サッシ窓、 １０１ 框、 １０２ パネル、 １０６ 横框、 １０８ 縦框、 １１０ 障子、 １１２ 枠体、 １２４ 外障子、 １２６ 内障子、 １２８ 壁、 １３８ 芯材、 １４８ 外結合部、 １５０ 内結合部、 １５２ 外空間、 １５４ 中央空間、 １５６ 内空間。

Claims (3)

1. 框の内部にパネルを収める障子と、
   前記障子を収める枠体と、を備え、
   前記框は、前記パネルの側面部に形成され、その内部に芯材を収容する第１の筒状空間と、前記第１の筒状空間に対する断熱層として前記第１の筒状空間よりも室外側に形成された第２の筒状空間とを有し、
   前記芯材は、前記第１の筒状空間を構成する側面のうち最も外側の側面に沿って配置される中央側面と、前記中央側面から室内側方向に延び互いに対向する第１側面及び第２側面とを有し、
   前記第１側面及び前記第２側面は、前記第１の筒状空間を構成する側面のうち最も室内側の側面に向かって開放しており、
   前記第１側面及び第２側面それぞれの厚み方向長さが、前記中央側面の横方向長さよりも長いことを特徴とする建具。
2. 前記パネルの室外側面は、前記第１の筒状空間と、当該第１の筒状空間と前記第２の筒状空間を区切る壁との境界面と同一面または室外側に位置する請求項１に記載の建具。
3. 前記框は、前記第１の筒状空間よりも室内側に第３の筒状空間を更に有する
   請求項１または２に記載の建具。

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