(57)【要約】【課題】  窓開閉用オペレータの操作軸に連結する手持ち式の窓開閉用電動操作具に関して、低コストで故障を生じにくく、開閉操作時の反動が小さくなる装置構成を提供する。【解決手段】  窓開閉用電動操作具１は、電池２、モータ３、駆動部４、制御基板６１、操作スイッチ６２、ケース７等を具備する。駆動軸４１の前端はケース７の前面に突出して、その先端に形成されたボス孔４３がオペレータ９３の操作軸９４に係合される。モータ３と駆動部４とが連結板５１、５２を介して保持されるとともに、駆動軸４１の軸心周りに所定の角度範囲内で揺動し、かつ、圧縮コイルばね５３によって揺動範囲の中央位置に復帰するように付勢された状態でケース７内に収容される。制御装置は、光センサ６４によるモータ３の揺動検出手段を備え、モータ３の回転中に操作軸９４が拘束されてモータ３が揺動すると、それを検出してモータ３を停止させる。【選択図】  図４
2019019640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窓サッシの開閉用オペレータの操作軸に着脱可能に連結されて前記操作軸を回転させることにより窓障子を開閉する窓開閉用電動操作具であって、
電池と、前記電池の電力によって回転するモータと、前記モータの出力軸に回転伝達機構を介して接続される駆動部と、前記モータの操作スイッチと、前記モータの回転を制御する制御装置と、それらを収容する手持ち可能なケースと、を具備し、
前記駆動部に保持される駆動軸の前端が前記ケースの前面に突出して、該前端には前記オペレータの操作軸に係合可能な係合部が形成され、
前記モータと前記駆動部とが、連結部材を介して、前記出力軸の軸心と前記駆動軸の軸心とが平行になる姿勢で保持されるとともに、
前記モータおよび前記連結部材が、前記駆動軸の軸心周りに所定の角度範囲内で揺動し、かつ、前記角度範囲の中央位置に復帰するように付勢された状態で前記ケース内に収容され、
前記制御装置は、前記モータの揺動検出手段を備え、前記モータの回転中に前記揺動検出手段が前記モータの揺動を検出すると、前記モータを停止させるように構成されている
ことを特徴とする窓開閉用電動操作具。
【請求項２】
請求項１に記載された窓開閉用電動操作具において、
前記揺動検出手段は、前記連結部材の一端から延設された被検出片が前記モータと一体に揺動した状態を、前記ケース内に装着した光センサによって検出するものである
ことを特徴とする窓開閉用電動操作具。
【請求項３】
請求項１または２に記載された窓開閉用電動操作具において、
前記制御装置は、前記モータが正回転または逆回転の開始直後から所定時間を経過するまでの間は、前記揺動検出手段が前記モータの揺動を検出しても、前記モータの回転を継続させるように設定されている
ことを特徴とする窓開閉用電動操作具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窓サッシの開閉用オペレータを操作するための窓開閉用電動操作具に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物の壁面等に設けられる、すべり出し窓、突き出し窓、ルーバー窓、オーニング窓等にあっては、窓枠近傍に設置された開閉用オペレータのハンドルを手で回して窓障子の開閉機構を操作するものが多い。近年、この種の窓サッシは大型化が進み、また、多層ガラスや高断熱・高気密仕様の採用等にもより、窓障子の重量が増大する傾向にある。これに伴って、オペレータを手動で操作することが大変になり、特に女性や高齢者には窓障子の開閉操作が負担の大きい作業になりつつある。
【０００３】
そこで、オペレータによる窓の開閉操作を省力化するため、オペレータを電動力によって操作する窓開閉手段が特許文献１〜３等に提案されている。
【０００４】
特許文献１に開示された窓開閉手段は、既設の窓サッシのオペレータ本体から手動ハンドルを取り外すとともに、そのオペレータ本体にブラケットを介してモータを取り付け、手動ハンドルを取り外した操作軸（回転伝達軸）にモータの出力軸を連結し、モータにコード接続した制御ユニットを窓近傍に設けたコンセントに挿し込み、その制御ユニットをリモコンで遠隔操作する、というものである。制御ユニットは、リモコンからの操作信号を受信してモータを開方向または閉方向に駆動し、窓障子の開閉動作が完了した時にモータが過負荷状態になって電流値が閾値を超えたことを検出するとモータを停止させる、という構成になっている。
【０００５】
特許文献２に開示された窓開閉手段は、オペレータの操作軸とハンドルとの中間部分にモータを内蔵したモータボックスを取り付けて、モータの回転を歯車からなる連係回転部を介して操作軸に伝達することにより、ハンドル（手動）とモータ（電動）のどちらでも窓障子を開閉することができるように構成されている。モータボックスは、窓サッシの外部に設けられる電源および制御部にコード接続され、さらに窓サッシの外部にモータを遠隔操作するための操作スイッチ（リモコン）が設けられる。
【０００６】
特許文献３に開示された窓開閉手段は、オペレータの操作軸を回転させる駆動部材を、オペレータ本体とは別体に設けて、駆動部材をオペレータの操作軸に着脱自在に連結するようにしたものである。駆動部材は、オペレータの操作軸に連結可能な駆動軸と、駆動軸を回転させるモータと、モータを起動・停止させるスイッチと、モータの回転方向を切り替えるスイッチと、モータの回転速度を制御する減速機と、窓障子の開閉動作が完了して設定以上の回転負荷が生じた場合に減速機を空転させる可変トルクリミッタと、充電池等の電池と、を内蔵している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２５６３９５号公報
【特許文献２】特開２００８−３８３６８号公報
【特許文献３】特開２００９−１９１４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示された窓開閉手段は、オペレータの操作軸にモータを常時、連結してしまうものであるから、モータの形状や位置によっては、窓の室内側の美観に影響を及ぼすおそれがある。また、モータと、それを窓に取り付ける専用設計のブラケットと、壁面等のコンセントに挿し込む制御ユニットと、制御ユニットを操作するリモコンとが必要で、装置構成が高コストにならざるを得ない。
【０００９】
特許文献２に開示された窓開閉手段も同様に、オペレータの操作軸にモータボックスを常時、連結してしまうものであるから、モータボックスの形状や位置によっては、窓の室内側の美観に影響を及ぼすおそれがある。また、モータボックスを操作軸に取り付ける専用設計のカバー体と、外部電源（コンセント等）に接続する制御部と、それを操作する操作スイッチ（リモコン）とが必要で、装置構成が高コストになる。
【００１０】
特許文献３に開示された窓開閉手段は、ひとつの駆動部材を用意して複数の窓に付け替えることで、複数の窓を開閉することができるので、特許文献１、２に開示された窓開閉手段に比べると経済的であり、設置スペースも小さくて済む。しかし、モータの回転制御に減速機とトルクリミッタを利用しているので、モータのオーバーラン等により破損や故障を生じやすい。
【００１１】
また、特許文献３に開示された手持ち式の駆動部材に、特許文献１に開示されたような制御方式を採用することも可能ではあるが、開閉動作の完了によってモータが拘束された時点の電流値を検出する方式では、モータが拘束されても、さらに回転を続けようとする慣性が瞬間的に働くので、駆動部材を保持する操作者の手には、一時的ではあるが強い反動が作用することになる。
【００１２】
そこで、本発明は、手持ち式の電動操作具を用いる窓開閉手段に関して、低コストで故障を生じにくく、操作時の反動も小さくなるような操作具の装置構成を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述の目的を達成するため、本発明の窓開閉用電動操作具は、窓サッシの開閉用オペレータの操作軸に着脱可能に連結されて前記操作軸を回転させることにより窓障子を開閉する窓開閉用電動操作具であって、電池と、前記電池の電力によって回転するモータと、前記モータの出力軸に回転伝達機構を介して接続される駆動部と、前記モータの操作スイッチと、前記モータの回転を制御する制御装置と、それらを収容する手持ち可能なケースと、を具備し、前記駆動部に保持される駆動軸の前端が前記ケースの前面に突出して、該前端には前記オペレータの操作軸に係合可能な係合部が形成され、前記モータと前記駆動部とが、連結部材を介して、前記出力軸の軸心と前記駆動軸の軸心とが平行になる姿勢で保持されるとともに、前記モータおよび前記連結部材が、前記駆動軸の軸心周りに所定の角度範囲内で揺動し、かつ、前記角度範囲の中央位置に復帰するように付勢された状態で前記ケース内に収容され、前記制御装置は、前記モータの揺動検出手段を備え、前記モータの回転中に前記揺動検出手段が前記モータの揺動を検出すると、前記モータを停止させるように構成されている、との基本的構成を採用する。
【００１４】
この発明によれば、窓障子の開閉動作が完了して駆動部の回転が拘束された瞬間、その反動（抵抗トルク）によってモータがケース内で揺動する。この揺動を揺動検出手段が検出すると、制御装置がモータへの電流供給を遮断して、モータを停止させる。このような構成を採用することで、窓障子の開閉動作が完了した瞬間にケースを握っている操作者の手にかかる反動を、従来に比べて格段に小さくすることができる。また、モータの回転制御に減速機やトルクリミッタを利用しないので、装置構成が簡素かつ安価になり、破損や故障も生じにくくなる。
【００１５】
この発明において、モータの揺動を検出するセンサとしては、接触式または非接触式の各種センサを利用することができるが、例えば透過型フォトセンサ等の光センサによって、連結部材の一端から延設された被検出片の位置変化を検出することで、装置機構をより簡素化するとともに、検出精度を向上させることができる。
【００１６】
なお、ケース内に揺動可能に収容されたモータは、窓障子の開閉操作を始める際にも、自身の回転開始による反動で一度、揺動する。これについては、モータが正方向または逆方向の回転の開始直後から所定時間を経過するまでの間は、モータの揺動が検出されてもモータの回転を継続するように制御装置を設定することで、実用的な使い勝手を担保することができる。
【発明の効果】
【００１７】
前述のように構成される本発明の窓開閉用電動操作具は、窓障子の開閉動作が完了して駆動部の回転が拘束されると、その反動によってモータがケース内で揺動し、この揺動を検出してモータを停止するように構成されているので、開閉動作の完了時にケースを握っている操作者の手にかかる反動が、従来に比べて格段に小さくなる。また、装置構成が簡素かつ安価になって、破損や故障が生じにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の窓開閉用電動操作具と、これを用いて開閉する窓の概略的構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る窓開閉用電動操作具を正面側（駆動側）から見た外観図である。
【図３】前記窓開閉用電動操作具を背面側（手持ち側）から見た外観図である。
【図４】前記窓開閉用電動操作具の片側のケース半体を取り外して内部構造を見た図である。
【図５】前記窓開閉用電動操作具の片側のケース半体を取り外した状態の側面図である。
【図６】前記窓開閉用電動操作具の、図５におけるＡ−Ａ断面位置での要部断面図である。
【図７】前記窓開閉用電動操作具の使用状態を説明する側面図である。
【図８】前記窓開閉用電動操作具の使用状態を説明する上面図である。
【図９】前記窓開閉用電動操作具および専用の充電スタンドの使用状態を説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
図１は、本発明の窓開閉用電動操作具１と、これを用いて開閉する窓サッシ９の概略的な構成例を示している。
【００２１】
例示の窓サッシ９は縦すべり出し窓であって、下枠９１の中央付近に、窓障子９２の開閉操作を行うためのオペレータ９３が設置されている。オペレータ９３には、図示しないハンドルを介して正逆両方向に回すことのできる操作軸９４が設けられている。例示の操作軸９４は、屋内側へ斜め上向きに突出している。下枠９１と窓障子９２との間には、オペレータ９３の操作に連動してせり出すフリクションステー等によって構成される開閉機構（図示せず）が組み込まれている。なお、開閉機構については公知のものを適宜利用することができ、本発明においては、その詳細な構成を特に限定しない。
【００２２】
ハンドルが取り外された操作軸９４は、周面に凹凸を有するスプライン軸となされている。本発明の窓開閉用電動操作具１は、それを手に持った状態でこの操作軸９４に連結され、内蔵されたモータの駆動力によって操作軸９４を回転させるものである。
【００２３】
図２−図３は窓開閉用電動操作具１の外観を示し、図４−図６は窓開閉用電動操作具１の内部構造を示している。
【００２４】
窓開閉用電動操作具１は、電池２と、電池２の電力によって回転するモータ３と、モータ３の出力軸３１に回転伝達機構を介して接続される駆動部４と、モータを回転させる回路を接続する操作スイッチ６２と、モータ３の回転を制御する制御装置と、それらを収容する手持ち可能なケース７と、を具備する。なお、以下の説明において、部位・部材の位置関係や動作方向を記述する際には、オペレータ９３の操作軸９４に連結される側（図２の左手前）を前（正面）とし、その反対側（手に持つ側）を後（背面）と表すこととする。
【００２５】
電池２は、ケース７の背面側の左右２か所に設けられた開閉可能な電池収容室７３内にそれぞれ１個ずつ、計２個装着されている。例示形態では充電池を採用しており、ケース７に装着したまま、図９に示すような充電スタンド８にセットして充電される。ただし、充電池に替えて、使い切りの乾電池（一次電池）を利用することもできる。
【００２６】
モータ３は、単体の電動モータに図示しない減速装置を接続してパッケージ化した、低速回転・高トルク型のギヤードモータを採用している。例示のモータ３は円筒状の小径部３２と大径部３３とを有し、小径部３２が正面側、大径部３３が背面側になるようにケース７の上部に収容されている。出力軸３１は、その軸心を前後方向に向けて、大径部３３の背面側に突出している。
【００２７】
駆動部４は、駆動軸４１と、それを回転自在に保持するスリーブやベアリング等の保持部材４２とを組み合わせて構成され、それらが駆動軸４１の軸心を前後方向に向けて、ケース７の下部に収容されている。
【００２８】
駆動軸４１の前端はケース７の前面に突出しており、その前端にはオペレータ９３の操作軸９４に係合可能な凹凸面を有するボス孔４３が形成されている。このボス孔４３が、操作軸９４に着脱可能に連結される係合部となる。ボス孔４３の開口縁には、操作軸９４への挿装を容易にするための迎えテーパが形成されている。
【００２９】
モータ３の出力軸３１と駆動部４の駆動軸４１とは、それらの背面側に組み付けられた２個の平歯車３４等からなる回転伝達機構を介して接続される。また、モータ３と駆動部４とは、連結部材を介して、出力軸３１および駆動軸４１の回転軸心を平行に並べる姿勢で保持される。
【００３０】
連結部材は、相対して配置された２枚の連結板５１、５２を含んで構成される。連結板５１、５２は、平面視略ナス形（近接する大径円と小径円とを２本の共通外接線でつないだ形状）の金属板体からなり、大径側がモータ３側に、小径側が駆動部４側に、それぞれ結合されて、モータ３と駆動部４との相対間隔を一定に保持している。
【００３１】
そして図６に示すように、これらの連結板５１、５２を介して互いに結合されたモータ３と駆動部４とが、駆動軸４１の軸心周りに所定の角度範囲内で揺動するように、ケース７内に収容されている。すなわち、駆動部４はケース７内の定位置に保持される一方、ケース７の上部におけるモータ３の側方に、モータ３を連結板５１、５２とともに揺動させ得る空間が設けられており、その空間内でモータ３が“遊ぶ”状態になっている。例示形態では、モータ３の揺動可能な角度が、左右それぞれ５度程度に設定されている。さらに、モータ３の左右側面に相対するケース７の内面に圧縮コイルばね５３がそれぞれ装着されて、それらがモータ３の左右側面に当接している。この圧縮コイルばね５３の反発弾性により、揺動するモータ３が、揺動可能な角度範囲の中央位置に復帰するように左右から付勢されている。
【００３２】
制御装置は、マイコン等を実装した制御基板６１を含んで構成され、電池２、モータ３、および操作スイッチ６２に接続された状態で、モータ３および駆動部４の背面側に組み付けられている。
【００３３】
操作スイッチ６２は、窓障子９２の開操作用および閉操作用としての２個が、ケース７の背面側の両肩部近傍に取り付けられている。これらの操作スイッチ６２のいずれか一方を押すと、モータ３を正方向または逆方向に回転させる回路が閉じて、操作スイッチ６２を押している間、モータ３が連続的に回転し、操作スイッチ６２から指を離すと、前記回路が開いてモータ３が停止するように設定されている。
【００３４】
さらに、この制御装置は、前述したモータ３の揺動状態を検出する揺動検出手段を備えている。例示形態では、連結部材を構成する背面側の連結板５２から延設された被検出片５４と、その被検出片５４の動きを非接触状態で検出する光センサ６４と、によって、揺動検出手段が構成されている。被検出片５４は、連結板５２の下端から下向きに細長く延び出したアーム５５の下端を背面側へＬ字状に屈曲して形成されている。被検出片５４の中央には、前後方向に延びる細いスリット５６が形成されている。
【００３５】
光センサ６４には、側面視コ字形の透過型フォトセンサ（フォトインタラプタ）が採用され、これが被検出片５４を上下から挟むようにして制御基板６１に取付けられている。透過型フォトセンサは、発光素子と受光素子との間に挟んだ被検出片５４が動くと受光素子の受光量が変化することで、被検出片５４の揺動を検出する。被検出片５４の揺動が検出されると、連結板５２に結合されたモータ３も揺動したことになるので、これを受けて制御装置がモータ３の回転を停止させるように設定されている。
【００３６】
ケース７は、背面が略平坦で前面に駆動軸４１の係合部を突出させた、略卵形ないし略楕円形の背面形状を有する把持部７１と、把持部７１の上部からボス孔４３の上方に被さるように前方に延び出した、略卵形ないし略楕円形の上面形状を有するモータ収容部７２とが、側面視略Ｌ字状に一体化された形状をなしている。モータ収容部７２の前面は、斜め上向きの操作軸９４に連結したとき窓面に干渉しないように、駆動軸４１の軸心に対して斜め下向きに傾斜している。このケース７は、左右に分割された一対のケース７半体７ａ、７ｂを組み合わせて形成され、それらが複数本のねじ部材７４で接合される。
【００３７】
このような形状のケース７を採用して、モータ３を駆動部４の後方ではなく上方に配置することで、操作具全体の前後方向の長さを短くすることができる。すると、モータ３を駆動部４の後方に配置した、例えば特許文献３記載の駆動部材のような前後方向に長い形状に比べて、把持部７１を握った状態での重心が安定し、持ち手にかかる重量や操作中の振動による負担が軽減される。また、持ち手からオペレータ９３までの距離が近くなるので、オペレータ９３の操作軸９４に駆動軸４１を連結するのが容易になる。操作スイッチ６２も、把持部７１の両肩部に１個ずつ配置することで、把持部７１を握ったまま、人差し指または親指のいずれかで容易に操作することができる。
【００３８】
このように構成された窓開閉用電動操作具１は、図７−図８に示すような姿勢でオペレータ９３の操作軸９４に連結され、以下のような制御フローによって窓の開閉操作が行われる。
【００３９】
窓障子９２を開く場合は、ケース７に設けられた開操作用のスイッチ６２を押すことでモータ３が開操作方向に回転し、それに応じて駆動軸４１も回転する。ただし、ケース７内に揺動可能に収容されたモータ３は、回転を開始する際、操作軸９４から駆動軸４１および回転伝達機構を介して伝わる反動（抵抗トルク）により、回転しようとする向きの反対側に一度、揺動する。これについては、モータ３が回転を開始した時点（または操作スイッチ６２が操作された時点）から所定時間（例えば０．５秒程度）を経過するまでの間は、揺動検出手段による検出信号が制御装置によってキャンセルされ、モータ３が停止せずに回転を継続するよう設定されている。
【００４０】
モータ３および駆動軸４１が前記所定時間を経て定速回転に入ると、抵抗トルクが減少して、モータ３が揺動範囲の中央位置付近まで復帰する。そして、窓障子９２の開操作が完了して操作軸９４の回転が拘束されると、その反動によって再びモータ３が揺動する。これを揺動検出手段が検出すると、その検出信号を受けた制御装置がモータ３の回転を瞬時に停止させる。同時に、スイッチ操作も無効化される。操作スイッチ６２から一旦、指が離れると、一連の制御フローがリセットされる。
【００４１】
窓障子９２を閉じる場合は、モータ３の回転方向が反対になるだけで、操作および制御の流れは同じである。このように構成された窓開閉用電動操作具１を用いることにより、窓障子９２を開閉する際の持ち手にかかる反動が小さくなり、快適かつ容易に窓の開閉操作を行うことができる。
【００４２】
窓開閉用電動操作具１は、図９に示すように、不使用時には専用の充電スタンド８にセットしておくことができる。充電スタンド８は、窓開閉用電動操作具１の背面を上に向けて保持する形状を有し、上向きに開口する凹部８１の中央付近に駆動軸４１の前端が収容されるようになっている。窓サッシ９の近傍にこのような充電スタンド８を設置しておくことで、特に充電池を使用する場合の使い勝手を向上させることができる。
【００４３】
なお、本発明の技術的範囲は、例示した実施の形態によって限定的に解釈されるべきものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて概念的に解釈されるべきものである。本発明の実施に際しては、例示形態と実質的に同様の作用効果が得られ、かつ、装置構成が過剰に複雑化・高コスト化しない範囲において、細部の構成を多少、改変するなどしても差し支えない。
【００４４】
例えば、操作スイッチ６２の動作設定については、押している間モータ３が回転を継続し、指を離すとモータ３が停止する、という例示形態のようなモーメンタリスイッチに替えて、例えば、一度押すと指を離しても回転継続状態になり、もう一度押すと停止する、というオルタネートスイッチを採用することもできる。さらに、モータ３の回転を停止させる、あるいは回転を継続させる第３のスイッチを別に設けることも可能である。
【００４５】
また、揺動検出手段を構成する光センサ６４については、反射型フォトセンサ（フォトリフレクタ）等を利用することもできる。あるいは、光センサに替えて、その他の非接触式または接触式の各種センサを利用することも可能である。
【００４６】
また、モータ３を揺動可能に付勢する手段として、圧縮コイルばね５３以外の各種弾性部材や減衰部材を採用することも可能である。その他、回転伝達機構や駆動部４を構成する部材等の形状や配置、オペレータ９３の操作軸９４と駆動軸４１との係合形態、ケース７の詳細な形状・構造等についても、適宜、改変可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１  窓開閉用電動操作具
２  電池
３  モータ
３１  出力軸
３２  小径部
３３  大径部
３４  平歯車（回転伝達機構）
４  駆動部
４１  駆動軸
４２  保持部材
４３  ボス孔（係合部）
５１  連結板（連結部材）
５２  連結板（連結部材）
５３  圧縮コイルばね
５４  被検出片
５５  アーム
５６  スリット
６１  制御基板（制御装置）
６２  操作スイッチ
６４  光センサ
７  ケース
７ａ、７ｂ  ケース半体
７１  把持部
７２  モータ収容部
７３  電池収容室
７４  ねじ部材
８  充電スタンド
８１  凹部
９  窓サッシ
９１  下枠
９２  窓障子
９３  オペレータ
９４  操作軸
【図１】
2019019640.tif 000003
【図２】
2019019640.tif 000004
【図３】
2019019640.tif 000005
【図４】
2019019640.tif 000006
【図５】
2019019640.tif 000007
【図６】
2019019640.tif 000008
【図７】
2019019640.tif 000009
【図８】
2019019640.tif 000010
【図９】
2019019640.tif 000011