(57)【要約】【課題】  風を受けて閉じようとする障子に対して抵抗が生じ、アームで障子を強制的に閉鎖するときには抵抗が生じない横軸回転窓の提供。【解決手段】  風Ｗを受けて水平軸２回りに回動する障子１と、障子１の室内側に設けられ、障子１の開閉を制御するアーム３と、アーム３に設けた緩衝部５を備え、アーム３は、水平軸４回りに回動するものであり、緩衝部５は、アームの回動軸４よりも下方に設けてあり、アーム３を室内側に回動したときに風を受けて閉じ側に回動する障子１を受ける位置まで突出し、アーム３で障子１を強制的に閉鎖するときに室内側に退避する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風を受けて水平軸回りに回動する障子と、障子の室内側に設けられ、障子の開閉を制御するアームと、アームに設けた緩衝部を備え、アームは、水平軸回りに回動するものであり、緩衝部は、アームの回動軸よりも下方に設けてあり、アームを室内側に回動したときに風を受けて閉じ側に回動する障子を受ける位置まで突出し、アームで障子を強制的に閉鎖するときに室内側に退避することを特徴とする横軸回転窓。
【請求項２】
風を受けて水平軸回りに回動する障子と、障子の室内側に設けられ、障子の開閉を制御するアームと、障子とアーム間に設けた引張弾性体を備え、アームは、水平軸回りに回動するものであり、引張弾性体は、障子の回動軸よりも上方位置とアームの回動軸よりも上方位置とに渡って設けてあり、風を受けて障子が全開位置から所定の角度まで閉じ側に回動する間と、アームで障子を強制的に閉鎖するときに自然長まで縮むことを特徴とする横軸回転窓。
【請求項３】
アーム又は障子の一方にサブアームの一端が回動自在に設けてあり、サブアームの他端に引張弾性体の一端を連結すると共に、他方に引張弾性体の他端を連結してあることを特徴とする請求項２記載の横軸回転窓。
【請求項４】
障子の回動軸よりも上方位置とアームの回動軸よりも上方位置とに渡って引張弾性体がさらに設けてあり、この引張弾性体は、アームで障子を強制的に閉鎖するときに自然長まで縮むことを特徴とする請求項１，２又は３記載の横軸回転窓。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風の力で障子が開閉して換気が行える横軸回転窓に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、風による室内外の圧力差に応じて障子がスイングし、自然換気が行える横軸回転窓が知られている。かかる窓は、例えば特許文献１に記載されているように、障子が上下方向の中心より上側で縦枠に軸支され、障子上部の室内側に重りを取り付けてあり、無風状態では障子が全開し、向かい風を受けて窓に正圧が作用すると、障子は回動軸よりも下側の面積が大きいために自然に閉鎖する。
このような窓においては、障子が強風で煽られて勢いよく閉鎖したときに、障子が窓枠にぶつかる衝撃を緩和するために、縦枠下部の室内側にクッション装置を設置している。特許文献１に記載されたクッション装置は、縦枠に取付けたベースにクッション本体が水平軸で揺動可能に軸支してあり、障子を閉鎖した状態でクッション本体は障子に寄り掛かった状態となり、障子が開くとクッション本体は室外側に倒れた状態になる。クッション本体には圧縮バネが内蔵されており、強風に煽られて障子が勢いよく閉まるときには、前記圧縮バネが圧縮されることで衝撃が吸収され、障子がゆっくり閉まるときには、クッション本体の先端部に設けたローラーが障子室内側面に当接して回転しながらクッション本体が起き上がり、圧縮バネは圧縮されずクッション機能は働かない。
【０００３】
こうした窓では、障子の開閉を強制的に行うためのアームが設けられるが、上述のクッション装置は、障子が開いた状態のときには常に閉鎖時の障子の位置よりも室外側に突出しているため、アームで障子を閉鎖するときにクッション装置が障子の閉鎖の邪魔になることがある。すなわちアームで障子を閉鎖するときには、クッション機能が働かないようにするため、アームをゆっくり動かす必要があり、またアームで障子をゆっくり閉鎖している最中に強風が吹くと、クッション機能が働いて障子が跳ね返り、アームの駆動装置や障子に無理な力が加わったり、閉鎖状態での障子のロックが正常に行えない場合があった。さらに上記のクッション装置は、障子の閉まる勢いに応じてクッション機能が働いたり働かなかったりできるようにするため構造が複雑で壊れやすく、また縦枠下部に固定して設けられるため室内から見て目立つし、掃除の邪魔にもなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−８９１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は以上に述べた実情に鑑み、風を受けて閉じようとする障子に対して抵抗が生じ、アームで障子を強制的に閉鎖するときには抵抗が生じない横軸回転窓の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を達成するために請求項１記載の発明による横軸回転窓は、風を受けて水平軸回りに回動する障子と、障子の室内側に設けられ、障子の開閉を制御するアームと、アームに設けた緩衝部を備え、アームは、水平軸回りに回動するものであり、緩衝部は、アームの回動軸よりも下方に設けてあり、アームを室内側に回動したときに風を受けて閉じ側に回動する障子を受ける位置まで突出し、アームで障子を強制的に閉鎖するときに室内側に退避することを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明による横軸回転窓は、風を受けて水平軸回りに回動する障子と、障子の室内側に設けられ、障子の開閉を制御するアームと、障子とアーム間に設けた引張弾性体を備え、アームは、水平軸回りに回動するものであり、引張弾性体は、障子の回動軸よりも上方位置とアームの回動軸よりも上方位置とに渡って設けてあり、風を受けて障子が全開位置から所定の角度まで閉じ側に回動する間と、アームで障子を強制的に閉鎖するときに自然長まで縮むことを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明による横軸回転窓は、請求項２記載の発明の構成に加え、アーム又は障子の一方にサブアームの一端が回動自在に設けてあり、サブアームの他端に引張弾性体の一端を連結すると共に、他方に引張弾性体の他端を連結してあることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明による横軸回転窓は、請求項１，２又は３記載の発明の構成に加え、障子の回動軸よりも上方位置とアームの回動軸よりも上方位置とに渡って引張弾性体がさらに設けてあり、この引張弾性体は、アームで障子を強制的に閉鎖するときに自然長まで縮むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明による横軸回転窓は、障子の開閉を制御するアームの回動軸よりも下方に緩衝部を設けてあり、緩衝部は、アームを室内側に回動したときに風を受けて閉じ側に回動する障子を受ける位置まで突出するため、障子の閉まる勢いを吸収でき、一方、アームで障子を強制的に閉鎖するときには緩衝部は室内側に退避するため、障子の閉鎖に対して何ら抵抗しない。アームに緩衝部を設けることで構造を単純化でき、且つ安定した動作が得られる。
【００１１】
請求項２記載の発明による横軸回転窓は、障子の回動軸よりも上方位置とアームの回動軸よりも上方位置とに渡って引張弾性体が設けてあり、風を受けて障子が全開位置から所定の角度以上閉じ側に回動すると引張弾性体が伸びて障子の閉まる勢いを吸収でき、一方、アームで障子を強制的に閉鎖するときには引張弾性体が自然長まで縮むため、抵抗が生じない。アームに引張弾性体を連結することで構造を単純化でき、且つ安定した動作が得られる。
【００１２】
請求項３記載の発明による横軸回転窓は、アーム又は障子の一方にサブアームの一端が回動自在に設けてあり、サブアームの他端に引張弾性体の一端を連結すると共に、他方に引張弾性体の他端を連結してあることで、サブアームにより引張弾性体が伸び始めるタイミングを遅らせ、障子が閉まりきる手前で確実に抵抗を生じさせることができる。
【００１３】
請求項４記載の発明による横軸回転窓は、障子の回動軸よりも上方位置とアームの回動軸よりも上方位置とに渡って引張弾性体がさらに設けてあり、風を受けて障子が全開位置から閉じ側に回動すると、この引張弾性体が伸びて障子を開き側に付勢するため、請求項１に記載の緩衝部又は請求項２に記載の引張弾性体の作用と合わせて、室内に取り込まれる風量の定風量化を実現できる。しかも、アームで障子を強制的に閉鎖するときには、この引張弾性体も自然長まで縮むため、抵抗が生じない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図２】第１実施形態の横軸回転窓において、障子が全開したときの状態を示す縦断面図である。
【図３】第１実施形態の横軸回転窓において、障子が風を受けて途中まで閉じた状態を示す縦断面図である。
【図４】本発明の横軸回転窓の第１実施形態を示す室内側正面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】図４のＣ−Ｃ断面図である。
【図７】図４のＤ−Ｄ断面図である。
【図８】本発明の横軸回転窓の第２実施形態を示す縦断面図である。
【図９】第２実施形態の横軸回転窓において、障子が全開したときの状態を示す縦断面図である。
【図１０】第２実施形態の横軸回転窓において、障子が風を受けて途中まで閉じた状態を示す縦断面図である。
【図１１】第２実施形態の横軸回転窓のアーム部の平面図である。
【図１２】本発明の横軸回転窓において、室内外の圧力差と室内に取り込まれる風の流量との関係を示すグラフである。
【図１３】１次バネのみを設けた場合における、室内外の圧力差と室内に取り込まれる風の流量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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７は、本発明に係る横軸回転窓の第１実施形態を示している。この窓は、図４に示すように、上枠１０と、下枠１１と、左右の縦枠１２ａ，１２ｂと、中間縦枠１３とで窓枠１４が構成してあり、左側の縦枠１２ａと中間縦枠１３との間、右側の縦枠１２ｂと中間縦枠１３との間に、それぞれ障子１を支軸２で回動自在に軸支してある。障子１は、上框１５、下框３６、左右の縦框２１，２１とを四周框組みし、その内側にガラス４２を嵌め込んである。支軸２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１は上框１５の室内側に重り１６が取付けてあって、無風状態では図２に示すように約４５°開いた状態で静止するようになっている。中間縦枠１３の室内側には、障子１を強制的に閉鎖ないし開放するための障子開閉装置１７が設けてある。
【００１６】
障子開閉装置１７は、図１と図４〜６に示すように、障子１の支軸２と略同一高さに水平に設けた回動軸４と、回動軸４の両端部に設けた左右のアーム３と、回動軸４を駆動するための駆動手段１８とを有している。アーム３は、図１に示すように、「へ」の字形に曲がった形に形成してあり、上方に伸びる腕１９の上部にゴムローラ２０が取付けてあり、このゴムローラ２０が障子１の縦框２１上部を押すことで障子１を閉鎖状態に保持している。
また上方に伸びる腕１９の上部には、バネ取付け部２２が室内側に突出して形成してあり、縦框２１の支軸２よりも上方位置にはバネ連結部材２３が設けてあり、アーム３のバネ取付け部２２と縦框２１のバネ連結部材２３とに渡って、１次弾性体としての１次バネ２４（請求項４中の引張弾性体に相当）を設けてある。１次バネ２４は、図１に示すように障子１をアーム３で閉鎖保持した状態では自然長となっており、引張力は生じていない。
アーム３の下方に伸びる腕２５の先端部には、２次弾性体としての２次ゴム５（請求項１中の緩衝部に相当）が室外側に向けて設けてある。２次ゴム５は、障子１の支軸２よりも下方に位置しており、且つ障子１をアーム３で閉鎖保持した状態では、障子１よりも室内側に離れた位置にある。
駆動手段１８としては、図５に示すように、モータや空圧等によりロッド２６が伸縮するリニアアクチュエータを用いており、ロッド２６の先端部がＬ字形の繋ぎアーム２７を介してアームの回動軸４に連結してあり、ロッド２６の伸縮に伴って回動軸４を回動させる。駆動手段１８は、中間縦枠１３内に収納する形で設けてある。
【００１７】
駆動手段１８のロッド２６を伸ばすと、図２に示すように回動軸４及びアーム３が室内側に回動し、すると２次ゴム５が障子１の縦框２１の支軸２よりも下方位置を室外側に押すため、障子１が開く。アーム３は、上方に伸びる腕１９が室内側に４５°傾いた状態で停止し、無風状態では障子１はこれに添うように約４５°開いた状態で停止している（障子全開状態）。このとき、１次バネ２４は若干伸びた状態になっており、２次ゴム５は障子１の支軸２よりも下方位置で且つ閉鎖時の障子の位置２８よりも室外側に位置している。
この状態で、図３に示すように障子１に向かい風Ｗを受けると、障子１は支軸２よりも下側の面積が大きいために閉じようとする。すると、１次バネ２４が伸びて障子１上部を室内側に引っ張る引張力Ｆ１が生じ、閉まろうとする障子１に対して抵抗する。引張力Ｆ１は、障子１の回動角度が大きくなるにつれて大きくなる。２次ゴム５は、図２に示すように、全開状態で障子１との間に隙間があるため、向かい風Ｗが弱く、障子１の閉まる角度が小さい間は関係ないが、ある程度向かい風Ｗが強くなって障子１が一定角度以上閉まると、図３に示すように、障子１の竪框２１に当接して圧縮され、その反発力Ｆ２により閉まろうとする障子１に対して抵抗し、障子１が閉まりきるのを阻止する。反発力Ｆ２は、障子１の回動角度が大きくなるにつれて大きくなる。また２次ゴム５は、強い向かい風Ｗに煽られて障子１が勢いよく閉まるときに、障子１が縦枠１２ａ，１２ｂ，１３に衝突する衝撃を和らげるクッションの働きもある。
【００１８】
図１２は、上述の横軸回転窓において、室内外の圧力差を０〜２５０Ｐａの間で変化させたときの室内に取り込まれる風の流量を測定した結果を示すグラフである。同グラフに示すように、本横軸回転窓では圧力差が５０〜２５０Ｐａの範囲で略一定の流量の風を室内に取り込めることが分る。これは、１次バネ２４と２次ゴム５とが、閉まろうとする障子１に対して抵抗することによるものである。
なお、１次バネ２４のみを設け、２次ゴム５を設けなかった場合には、図１３に示すように、強風時に障子１が完全に閉鎖し、風が室内に取り込めなくなる。１次バネ２４も設けなかった場合には、それよりも弱い風でも障子１が完全に閉鎖する。
本実施形態の横軸回転窓は、アーム３と障子１間に１次バネ２４を設け、さらにアーム下部に２次ゴム５を設けたことにより、風Ｗの強さに応じて障子１の開度を調整し、室内に一定の風量を取り込める定風量給気窓として機能させることができる。一般的に、風が強くなれば障子を強制閉鎖して機械空調に切り替えるが、本横軸回転窓は風の強さによらず給気量を一定に制御できるため、その強風の限界が引き上げられ、自然換気の利用時間が増すことになり、省エネルギー化に寄与できる。
【００１９】
障子１をアーム３で閉じるときには、駆動手段１８のロッド２６を引っ込めることで回動軸４とアーム３を室外側に回転させ、アーム３上端部に設けたゴムローラ２０で障子１の縦框２１上側を室内側から押して閉鎖する。このときアーム３上部が障子１に近づく方向に移動するため、１次バネ２４は自然長まで縮み、一方アーム３下部は障子から離れる方向に移動するため、図１に示すように、２次ゴム５が障子１よりも室内側に退避する。そのため、１次バネ２４、２次ゴム５とも、閉まろうとする障子１に対して抵抗しない。
【００２０】
縦枠１２ａ，１２ｂと障子１の縦框２１との間には、ダンパー装置２９を設けてある。ダンパー装置２９は、図７に示すように、縦枠１２ａ，１２ｂにディスクダンパー３０を取付け、ディスクダンパー３０の軸３０ａと縦框２１下部とをステー３１で連結し、障子１の回動に対して抵抗が生ずるようにしたものである。このダンパー装置２９により、障子に１次バネ２４を連結していることにより生ずるチャタリングを防止し、急激な障子１の開閉動作を抑制し、定風量化の実現をサポートする。
【００２１】
下枠１１には、障子１を閉鎖状態でロックするロック装置３２を設けてある。ロック装置３２は、図１，４に示すように、横置きしたリニアアクチュエータ３３のロッド３３ａを伸び縮みさせることで、下枠１１上面に設けたスライド部材３４を下枠１１の長手方向に沿ってスライドさせ、スライド部材３４に突設したピン３５を障子１の下框３６に設けたフック３７に係脱させるものである。先に述べたように、アーム３で障子１を閉鎖するときには、２次ゴム５が障子１の室内側に退避し、閉まろうとする障子１に対して抵抗しないため、ロックが不掛かりとなることがない。
【００２２】
図８〜１１は、本発明の横軸回転窓の第２実施形態を示している。本実施形態のものは、図８，１１に示すように、２次弾性体としてアーム３下部に２次ゴム５を取付ける代わりに、障子１の上框１５に取付けたバネ連結部材３８とアーム３上端部のバネ取付け部２２間に２次バネ６（請求項２中の引張弾性体に相当）を取付けている。バネ取付け部２２には、サブアーム３９の一端が回動自在に取付けてあり、サブアーム３９の他端に２次バネ６の一端を連結すると共に、障子に設けたバネ連結部材３８に２次バネ６の他端を連結している。２次バネ６は、障子１をアーム３で閉鎖した状態のときには自然長となっており、アーム３は下向きに回転した状態となっている。１次バネ２４は、第１実施形態のものと同様に縦框２１の支軸２より上方位置とアーム３のバネ取付け部２２間に連結して設けてある。アーム３は、下側の腕２５が第１実施形態のものより下方に長く伸びており、その先端部にゴムローラ４０が取付けてある。
【００２３】
障子１を強制的に開く際には、アーム３を図８の時計回りに回転させ、下側のゴムローラ４０で縦框２１下部を押して障子１を開く。その後アーム３は少し逆回転して、図９に示すように、上側の腕１９が室内側に約４５°倒れ、下側の腕２５が略垂直になった状態で停止し、障子１は約４５°開いた状態で停止する（障子全開状態）。このとき、下側のゴムローラ４０は閉鎖時の障子の位置２８よりも室内側に位置しており、１次バネ２４は若干伸びた状態となっており、２次バネ６は自然長となっている。
この状態で、図１０に示すように障子１に向かい風Ｗを受けると、障子１は支軸２よりも下側の面積が大きいために閉じようとする。すると、１次バネ２４が伸びて障子１上部を室内側に引っ張る引張力Ｆ１が生じ、閉まろうとする障子１に対して抵抗する。２次バネ６は、アーム３側の端部にサブアーム３９が介在しているため、向かい風Ｗが弱く障子１の閉まる角度が小さい間は伸びずにサブアーム３９を引っ張って回転させ、ある程度向かい風Ｗが強くなって障子１が一定角度以上閉まり、２次バネ６とサブアーム３９とが一直線状になったときから伸び、障子１上部を室内側に引っ張る引張力Ｆ２を生じさせる。すなわち２次バネ６は、風Ｗが弱い間は閉まろうとする障子１に対して抵抗せず、風Ｗが強くなったときに１次バネ２４と共に閉まろうとする障子１に対して抵抗し、第１実施形態における２次ゴム５と同様の機能を発揮する。
【００２４】
上述の第２実施形態のものでも、第１実施形態のものと同様に、風の強さに応じて障子の開度を調整し、室内に一定の風量を取り込める定風量給気窓として機能させることができる。
障子１をアーム３で強制的に閉じるときには、アーム３上部が障子１に近づく方向に移動するため、１次バネ２４、２次バネ６はいずれも自然長まで縮むため、１次バネ２４、２次バネ６とも、閉まろうとする障子１に対して抵抗しない。
【００２５】
サブアーム３９には、長手方向に沿って複数の取付孔４１が設けてあり、アーム３への取付孔または２次バネ６の取付孔を変更することで、２次バネ６が伸び始めるタイミングを調整できる。サブアーム３９は、アーム３側に設ける代わりに障子１側に設けることもでき、アーム３側と障子１側の両方に設けることもできる。また、２次バネ６が伸び始めるタイミングを遅らせるために、サブアーム３９を用いるのではなく、障子１側若しくはアーム３側の２次バネ６の端部の取付孔を長孔状とすることもできる。
【００２６】
本発明は、以上に述べた実施形態に限定されない。障子１は、実施形態のもののように、四周框組した框体にガラス４２を嵌め込んだものに限らず、例えば金属板で形成した箱状のパネル体であってもよい。また障子１を中間高さより下部側で偏心状態に軸支したものにも適用可能である。アーム３の形状、取付位置、駆動手段等は、適宜変更することができる。本発明の横軸回転窓は、必ずしも定風量給気窓として機能するものでなくてもよく、障子１とアーム３間に１次・２次バネ６，２４を設けないでアーム３下部に２次ゴム５を設けたもの、障子１とアーム３間にバネを一つだけ設けたものであってもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１  障子
２  支軸（障子の回動軸）
３  アーム
４  アームの回動軸
５  ２次ゴム（緩衝部）
６  ２次バネ（引張弾性体）
２４  １次バネ（引張弾性体）
３９  サブアーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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