JP6487682B2 - 窓サッシ - Google Patents

Description

本発明は、建築物外部を流れる自然風や建築物内外の気圧差等により、自動的に開閉して室内の自然換気を行うことができる窓に関するものである。

従来より、建物外部を流れる自然風等を利用して室内の自然換気を行うことができる窓が求められており、そのような窓の一例として、水平回転軸を介して回転自在に取付けられる障子の上端部にバランスウエイトを設けて、障子の上部の回転モーメントと下部の回転モーメントとがほぼ釣り合う位置に水平回転軸を設定することにより、小さな力で障子を回転させることができる自然換気窓が知られている（特許文献１）。

特開平１０−１８４５７号公報

しかしながら、上記特許文献１のサッシにおいては、開閉の際には、水平回転軸の上部及び下部が室内外に向けて突出するので、網戸や格子またはルーバー等の設備を設けることが困難であった。

本発明は、上記事情を鑑みたものであり、障子の外部に突出するバランスウエイト等を設けずに、その開閉に対して障子の重量による抵抗を著しく減少させることができ、開閉がスムーズな開閉窓を提供することを目的とするものである。

本発明は、窓枠と、窓枠に対して上端部が支持されて開閉する障子と、窓枠と障子に対してその両端部が回転自在に連結される回転アームとを備え、障子は、その上端部両側に窓枠に対して回動及び上下摺動可能に支持されるスライド軸を有し、回転アームの一端が窓枠の障子を閉鎖したときに障子の重心と対向する高さ位置に回転自在に連結されているとともに、他端がスライド軸と障子の重心との中間位置に回転自在に連結されており、スライド軸から障子の重心位置までの距離が、回転アームの長さａの略２倍であることを特徴とする。

窓枠と障子と、障子を開閉支持するための開閉アームとを３点の回転軸により連結しながら、障子の開閉時に障子の重心の高さ位置が変化しないので、障子の開閉時に障子の重量による開閉抵抗が極めて少なく、障子のスムーズな開閉を可能として、自然風や室内外の気圧差に基づく自然換気を行うことができる。

本発明の実施形態の窓サッシの全体斜視図である。 本発明の実施形態の窓サッシの縦断面図である。 本発明の実施形態の窓サッシの開閉機構の構成を説明するための窓サッシ上部の縦断面図である。 本発明の実施形態の窓サッシの開閉時の障子及び回転アームの動きを説明する図である。 本発明の実施形態の窓サッシの開閉時の障子及び回転アームの動きを模式的に説明する図である。 本発明の実施形態の窓サッシの衝撃吸収手段を説明するための縦断面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態の窓サッシの開閉操作手段を説明するための窓サッシの中央部分の縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるｘｘ断面図である。 本発明の実施形態の窓サッシの開閉操作手段の図である。

本発明の実施形態の窓サッシについて、図面を参考に説明する。
（全体の構成）
図１、２に示すように、本発明の実施形態の窓サッシは、上枠１１，下枠１２及び右、左縦枠１３，１４を四周組にしてなる枠体１に、上框２１，下框２２及び右、左縦框２３，２４を四周組にしてなる框枠の内周に板ガラス等のパネル２５を装着してなる障子２が開閉自在に支持されて構成されている。
障子２の右、左縦框２３，２４の外周面の上端位置にはスライド軸５５が設けられており、該スライド軸５５が右、左縦枠１３，１４の内周面の上部位置に設けられたスライドレール５１，５１内を上下方向にスライド自在、且つ、回転自在に連結されている。

一方、枠体１の右、左縦枠１３，１４の内周面で上下方向ほぼ中央位置には、回転アーム３の一端が回転自在に連結されており、回転アーム３の他端は障子２の右、左縦框２３，２４の外周面で上方位置に回転自在に連結されている。
そして、障子２の開放時には、障子２の下端部が室外側に押し出され、スライドレール５１，５１内を下方に移動するスライド軸を中心に障子２が室外側に回動されることにより窓の開閉が行われる。

また、本発明の実施形態の窓サッシには、図２に示すように、スライド軸及び回転アームとからなる開閉機構の他に、開閉機構のスライドレール５１の下方に設けられ障子２の開放時の衝撃を吸収するための衝撃吸収手段６と、障子２の開閉操作を行うための開閉操作手段７が設けられている。
以下、本発明の実施形態の各構成について、詳細に説明する。

（開閉機構の構成）
本発明の実施形態の窓サッシの開閉機構について、図３を参考に説明する。
右、左縦枠１３，１４の上部位置に設けられたスライドレール５１，５１は、右、左縦枠１３，１４の内周方向に突設する壁部により溝状に形成されており、障子２の上端見込み方向ほぼ中央位置に設けられたスライド軸５５を上下方向に案内している。スライドレール５１，５１内に案内されるスライド軸５５の先端には、ローラ部５５ａが回転自在に支持されている。
そして、左右壁部の内周端は互いに近接するように屈曲し、スライドレール５１，５１内に案内されるスライド軸５５のローラ部５５ａがスライドレール５１，５１から抜け出すことを防止している。

スライドレール５１，５１は、縦枠１３，１４に対して平行に配置されたスライド部５１ａ，５１ａと、スライド部５１ａ，５１ａの上方に連続して室内側に傾斜する傾斜部５１ｂ，５１ｂとから構成されている。傾斜部５１ｂ，５１ｂの上端は縦枠１３，１４の見込み方向ほぼ中央に位置し、スライド部５１ａ，５１ａは、縦枠１３，１４の内周面の見込み方向で室外側に配置されている。
スライドレール５１，５１の上方に傾斜部５１ｂ，５１ｂが形成されているので、障子２の閉鎖時に、スライド軸５５を室内側に引き寄せて、上枠１１に設けられる気密材に対して上框２１が圧接される。

枠体１の右、左縦枠１３，１４の内周面には、縦枠側支持ブラケット５６が設置されており、縦枠側支持ブラケット５６の内周面に回転アーム３の一端を回転自在に支持する第１の支持軸３１が設けられている。このとき、右、左縦枠１３，１４における第１の支持軸３１の上下方向の高さ位置は、障子２を閉鎖したときに障子２の重心Ｇが対向する高さに設定されている。
一方、障子２の右、左縦框２３，２４の外周面の障子２のスライド軸５５と障子２の重心Ｇとの中間には、障子支持ブラケット５７が設置されており、障子支持ブラケット５７の外周面に前記回転アーム３の他端を回転自在に支持する第２の支持軸３２が設けられている。
そして、第１の支持軸３１と第２の支持軸３２との間には、スライド軸５５と障子の重心Ｇとの距離の略１／２の寸法ａを有する回転アーム３が設けられている。
また、縦枠側支持ブラケット５６を右、左縦枠１３，１４に固定するためのネジ孔５６ａ、及び、障子支持ブラケット５７を右、左縦框２３，２４に固定するためのネジ孔５７ａは、長孔により形成されており、縦枠側支持ブラケット５６及び障子支持ブラケット５７の取付位置は、微調整（５〜１０ｍｍ程度）ができるように構成されている。

以上の、スライド軸５５，スライドレール５１，第１の支持軸３１、第２の支持軸３２、回転アーム３により、本実施形態の窓サッシの開閉機構が構成されており、各構成要素の寸法及び位置関係を上記のように特定することにより、開閉時に障子２の重力が影響しない窓サッシを構成することができる。
以下、窓サッシの開閉について、図４を参考にさらに説明する。
図４における閉鎖状態では、障子２は、枠体１の内周に納まっており、開口部が障子２により閉鎖されている。このとき、縦枠１３，１４の障子２の重心Ｇに対向する部位に第１の支持軸３１が位置するように縦枠側支持ブラケット５６が縦枠１３，１４に対して固定されている。なお、閉鎖状態では、障子２上端のスライド軸５５は、スライドレール５１の傾斜部５１ｂ，５１ｂ内に位置されて、障子２の上方は室内側に押しつけられ、障子２の下方が引き寄せハンドル等を操作することにより、枠体１と障子２との間が気密されている。

閉鎖状態から、障子２の下方を室外側に押し出すと、第１の支持軸３１は縦枠１３，１４に対して高さ方向に移動できないので、障子２上端のスライド軸５５，５５が縦枠１３，１４のスライドレール５１，５１に沿って下方に移動しながら回転して、障子２の下方を室外側に移動させる。このとき、スライドレール５１の上端部には、傾斜部５１ｂ，５１ｂに沿って下方室外側に向かって移動するので、障子２を室外側に押し出す力に対して、動き始めがスムーズに行われる。

さらに、障子２の下方を室外側に押し出すと、障子２上端のスライド軸５５，５５は、スライドレール５１のスライド部５１ａ，５１ａに沿って下方に移動するが、スライド軸５５は室内外方向への移動がなく、また、第１の支持軸３１の位置が一定であるので、スライド軸５５を回転中心とする障子２の重心Ｇは、図４の「重心Ｇの軌跡」に示されるように、上下方向に変位することなく、開放状態及び全開状態に向かって、室外方向にほぼまっすぐに変位していく。
このように、開閉する障子２の重心Ｇが上下方向に変位しないので、障子２の開閉時に障子２の重量よる抵抗が発生せずに、僅かな自然風や室内外の気圧差によってスムーズに開閉が行われる回転式開閉換気窓を構成することができる。

以上のように、本実施形態においては、開閉に伴う障子２の重心Ｇの上下変位をほぼ無くして、僅かな自然風等で障子２の開閉を可能としたものであり、外力の働かない状態においては、障子２はその状態を変えることはない。しかしながら、窓サッシを設置する場所によっては、外力の働かない状態下において、障子２の開閉の抵抗とはならない範囲で、障子２が多少閉鎖状態に付勢されていたり、反対に、多少開放状態に付勢されていたりすることが好ましい場合がある。
そのために、本発明の実施形態の窓サッシは、障子２が外力の働かない状態下において障子２の重力が障子２を閉鎖状態とするように加わったり、反対に、開放状態とするように加わったりするように制御するために、第１の支持軸３１を支持する縦枠側支持ブラケット５６及び第２の支持軸３２を支持する障子支持ブラケット５７の固定位置に位置調節手段（長孔５６ａ，５７ａ）を設けており、それに併せて回転アーム３の寸法が変更できるように構成されている。なお、上記位置調節手段、及び、回転アーム３の寸法を調節することができる構成は、上記ネジ孔を長孔にすることに限るものではなく、公知の構成を採用すれば良い。
以下、図５を参考にして、説明する。

図５（ａ）に示す開閉機構では、第１の支持軸３１もしくは第２の支持軸３２の固定部に設けた位置調節手段（長孔５６ａ，５７ａ）により固定位置を調節して、スライド軸５５から第２の支持軸３２までの距離ａよりも、回転アーム３の長さをｂだけ大きく設定している。そのため、障子２が開放するに従って、障子２の重心の位置が高くなり、開放状態においては、障子２の重量による閉鎖方向への力が加わることとなる。
なお、スライド軸５５から第２の支持軸３２までの距離ａよりも、回転アーム３の長さを大きく設定するためには、第１の支持軸３１の位置調節と回転アーム３の寸法変更を行っても、第２の支持軸３２の位置調節と回転アーム３の寸法変更のいずれによっても可能である。図５（ａ）において、前者の場合の障子２の重心をｇとし、後者の場合の障子２の重心のＧとして記載している。
そして、以上のように設定された窓サッシは、建物内の気圧が高くなったときなどには窓を開放して排気するが、建物内の空気を排気するなどして気圧差が無くなった後は、開放した窓は開放状態を維持することなく、自然と閉鎖状態になる。

一方、図５（ｂ）に示す開閉機構では、スライド軸５５から第２の支持軸３２までの距離ａよりも、回転アーム３の長さを小さく設定している。そのため、障子２が開放するに従って、障子の重心Ｇの位置が低くなるために、開放状態においては、障子２の重量による開放方向への力が加わることとなる。
なお、図５（ａ）の例と同様に、スライド軸５５から第２の支持軸３２までの距離ａよりも、回転アーム３の長さを小さく設定するためには、第１の支持軸３１の位置調節と回転アーム３の寸法変更をしても、第２の支持軸３２の位置調節と回転アーム３の寸法変更のいずれによっても可能である。図５（ｂ）において、前者の場合の障子２の重心をｇとし、後者の場合の障子２の重心のＧとして記載している。
そして、以上のように設定された窓サッシは、建物の窓に対して風が当たる場合などには、窓を閉鎖して外気の浸入を防止するが、無風状態となると、自然と、もしくは、小さな外力で開放して建物内の空気を排気することができる。
なお、本実施形態において、障子の重心を調整するために、障子の上下框枠の内部にウエイト等を配置して、障子の重心位置を正確に設定できるように構成することもできる。

（衝撃吸収手段の構成）
衝撃吸収手段６は、障子２の開放に伴ってスライドレール５１内を下方に移動してきたスライド軸５５が当接する衝撃吸収ブロック６１と、衝撃吸収ブロック６１の方に連結される衝撃吸収軸６２と、衝撃吸収軸６２の上下方向への移動を案内する衝撃吸収軸ガイド６３と、衝撃吸収軸６２の上方位置に固定されたコイルバネストッパ６２ａと、衝撃吸収軸６２の下端に固定されたストッパ６２ｂと、衝撃吸収軸ガイド６３との間に配置されるコイルバネ６４とにより構成されている。
衝撃吸収ブロック６１に対して障子２のスライド軸５５が当接しない状態では、衝撃吸収軸ガイド６３とコイルバネストッパ６２ａとの間に配置されたコイルバネ６４の反発力により、衝撃吸収軸６２はストッパ６２ｂが衝撃吸収軸ガイド６３の下面に当接する上端位置に位置している。この状態から、障子２が開放され、スライドレール５１，５１に沿ってスライド軸５５，５５が下方に移動して衝撃吸収ブロック６１に上方より当接すると、コイルバネ６４の収縮により障子２の開放時の衝撃が吸収される。
そして、障子２の閉鎖時には、コイルバネ６４の復元力により、障子２を閉鎖方向に付勢して、操作者の障子２の閉塞操作を補助している。
なお、上記衝撃吸収手段６は、上記のとおり、障子２の開放時の衝撃を吸収するとともに、スライド軸５５のスライドレール５１下端からの外れを防止しており、また、コイルバネ６４の大きさを選択したり、衝撃吸収ブロック６１の移動下端位置を設定する手段を設けることによって、障子２の全開角度を設定する手段としての機能も有している。

（開閉操作手段の構成）
開閉操作手段７は、第１の支持軸３１の近傍に設けられ、回転アーム３の外周面に形成される開閉操作ガイド７１と、縦枠の内周面に形成される開放用ピン７２及び閉鎖用ピン７３とから構成されている。
回転アーム３の外周面に形成される開閉操作ガイド７１は、回転アーム３の一端近傍から他端方向に延設される壁状部材により形成されており、第１の支持軸３１近傍から回転アーム３と平行に他端側に延びる室内側壁７１ａと、室内側壁７１ａの他端側から室外側に傾斜しながら延設される第１傾斜壁７１ｂと、第１傾斜壁７１ｂの他端側から回転アーム３と平行に他端側に延びる中央壁７１ｃと、中央壁７１ｃの他端側から室外側に傾斜しながら延設される第２傾斜壁７１ｄと、第２傾斜壁７１ｄの他端側から回転アーム３と平行に他端側に延びる室外側壁７１ｅとによりクランク状に形成されている。
一方、縦枠の内周面に形成される開放用ピン７２と閉鎖用ピン７３は、開放用ピン７２が閉鎖用ピン７３に対して上方に位置するように、所定の間隔を置いて後述する操作杆７６に固定されている。操作杆７６は、縦枠１３，１４に配置されたガイドレール７５に沿って上下動するように配置され、操作者が操作する手動のハンドルや電動のアクチュエータ等の操作手段により、ガイドレール７５に沿って上下動するようになっている。
操作杆７６から内周側に突設するように支持された開放用ピン７２及び閉鎖用ピン７３は、それぞれ開閉操作ガイド７１を上下から挟むように配置され、操作手段の操作により、障子の開閉を行う。

図８に、開閉操作手段による、障子の開閉操作について説明する。
障子２の閉鎖状態においては、（ａ）に示すように、操作杆７６は上端位置に操作され、回転アーム３の外周面に設けられた開閉操作ガイド７１の中央壁７１ｃの外周側面に閉鎖用ピン７３が当接している。したがって、回転アーム３の室外側への回転が阻止され、障子２は、閉鎖状態にロックされている。
上記閉鎖状態（ａ）から、操作手段を操作して操作杆７６を下方に操作すると、閉鎖用ピン７３は、中央壁７１ｃから離脱して、（ｂ）に示すように、開閉操作ガイド７１は、閉鎖用ピン７３及び開放用ピン７２の両ピンと接触しない状態となる。この状態で、室内外の圧力差等の外力が生じれば、（ｃ）に示すように、障子２は閉鎖用ピン７３及び開放用ピン７２に何ら拘束されず、スムーズに開放される（解放状態）。

そして、操作者が操作手段を操作して操作杆７６を下方に操作すると、開放用ピン７２が開閉操作ガイド７１の第２傾斜壁７１ｄ、中央壁７１ｃ、第１傾斜壁７１ｂに順に上方より当接して開放する方向への力を与え、障子２を開放する。操作手段を操作して操作杆７６をさらに下方に操作すると、開放用ピン７２が、開閉操作ガイド７１の室内側壁７１ａの室内側に当接して、回転アーム３の閉鎖方向への回転を阻止し、（ｄ）に示すように、障子２は、全開状態にロックされる（全開状態）。

反対に、上記全開状態（ｄ）もしくは解放状態（ｃ）から、操作者が操作手段を操作して操作杆７６を上方に操作すると、閉鎖用ピン７３が開閉操作ガイド７１の室内側壁７１ａ、第１傾斜壁７１ｂ、中央壁７１ｃ、第２傾斜壁７１ｄに順に下方より順に当接して閉鎖する方向への力を与え、障子２を閉鎖していく。そして、閉鎖用ピン７３が開閉操作ガイド７１の中央壁７１ｃの室外側に当接することにより、障子２は、閉鎖状態（ａ）にロックされる。
このように、操作者は、直接障子２に触れることなく、障子２を開閉することができる。

以上のように、本発明の実施形態では、障子の開放に伴って障子の重心の高さの位置が変わらないので、開放時もしくは閉鎖時に障子の重量による負荷がかからずに、スムーズな開閉を行うことができる。そのため、僅かな風や建物内外の気圧差によって開放し、効率的な換気を行うことができる。
また、障子を開閉するための回転アームの枠体に対する取付位置、及び、障子に対する取付位置が調節可能に構成されているので、障子のスムーズな開閉が妨げられない範囲で障子を開放側に付勢したり、閉鎖側に付勢したりすることができるので、障子を配置する場所に適した窓サッシに調整することができ、汎用性が高い。

１ 枠体
１１ 上枠
１２ 下枠
１３ 右縦枠
１４ 左縦枠
２ 障子
２１ 上框
２２ 下框
２３ 左縦框
２４ 左縦框
３ 回転アーム
３１ 第１の支持軸
３２ 第２の支持軸
５１ スライドレール
５１ａ スライド部
５１ｂ 傾斜部
５５ スライド軸
５５ａ ローラ部
５６ 縦枠側支持ブラケット
５６ａ ネジ孔（長孔）
５７ 障子支持ブラケット
５７ａ ネジ孔（長孔）
６ 衝撃吸収手段
７ 開閉操作手段
７１ 開閉操作ガイド
７１ａ 室内側壁
７１ｂ 第１傾斜壁
７１ｃ 中央壁
７１ｄ 第２傾斜壁
７１ｅ 室外側壁
７２ 開放用ピン
７３ 閉鎖用ピン
７５ ガイドレール
７６ 操作杆

Claims (1)

1. 窓枠と、窓枠に対して上端部が支持されて開閉する障子と、窓枠と障子に対してその両端部が回転自在に連結される回転アームとを備え、
   障子は、その上端部両側に窓枠に対して回動及び上下摺動可能に支持されるスライド軸を有し、
   回転アームの一端が窓枠の障子を閉鎖したときに障子の重心と対向する高さ位置に回転自在に連結されているとともに、他端がスライド軸と障子の重心との中間位置に回転自在に連結されており、
   スライド軸から障子の重心位置までの距離が、回転アームの長さａの略２倍である
   ことを特徴とする窓サッシ。

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