(57)【要約】      （修正有）【課題】サッシ窓の窓枠の脱落／落下を防止する第一の機構部と窓障子の脱落／落下を防止する第二の機構部を複合した装置を提供する。【解決手段】第一の機構部は、窓に隣接する支柱に取り付ける支柱アダプター１０と、支柱アダプターに張架されるワイヤーロープ１１と、棒体保持具と吊架具を具備する複合ブラケット３０と、前記吊架具とワイヤーロープとを連結する連結索とから構成される。第二の機構部は、前記棒体保持具と、窓障子に配置される棒体と、棒体の貫通孔の位置調節が可能な障子懸架具とから構成される。さらに、摩擦ダンパーを備え、適切な破断荷重を有するワイヤーロープを選択して荷重耐性の向上と、部材改良や材料の採用により施工の容易性やコスト低減を図る。【選択図】図１
0003221585.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
既設の建物が持つ引違サッシの窓枠の落下を防止する第一の機構部と、前記窓枠に装着された窓障子の落下を防止する第二の機構部を複合して有する窓枠及び窓障子の落下防止装置であって、
前記第一の機構部は、
窓の隣接する支柱に取り付ける左右1対の支柱アダプターと、
前記支柱アダプターに張架されるワイヤーロープと、
窓枠上部の左右コーナーに取付けられ、棒体保持具及び吊架具を具備した略三角形状の左右1対の複合ブラケットと、
前記吊架具と前記ワイヤーロープとを連結する連結索と、から構成され、
前記第二の機構部は、
前記棒体保持具に装着されて障子の上框と概平行に配置される棒体と、
障子の縦框に取り付けられて前記棒体が貫通する貫通孔を有し前記貫通孔の位置調節が可能である障子懸架具と、から構成される窓枠及び窓障子の落下防止装置
【請求項２】
前記ワイヤーロープが、窓重量に重力加速度を乗じた値の２倍ないし６倍の破断荷重を有する、または／かつ前記吊架具と前記ワイヤーロープとを連結した連結索の長さ若しくは弛みが、張架された前記ワイヤーロープに、窓重量に重量加速度を乗じた値の２倍の荷重をかけたときのワイヤーロープの制動距離以下の長さである、ことを特徴とする請求項１記載の窓枠及び窓障子の落下防止装置
【請求項３】
前記ワイヤーロープの終端の一方または両方に摩擦ダンパーが備えられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の窓枠及び窓障子の落下防止装置。
【請求項４】
前記棒体保持具及び障子懸架具の材料がプラスティク材であることを特徴とする請求項１ないし３に記載の窓枠及び窓障子の落下防止装置
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、引違サッシの窓枠及び窓障子が脱落／落下することを防止する安全対策技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
引違サッシは、内障子と外障子が窓枠に走行可能で保持されているが（図１の障子内の矢印）、窓障子の落下防止に関して特許文献１から３に例示されるものが提案されている。また、既設の建物に付加的に取り付け可能な窓枠の落下防止する発明は、特許文献４を除き特に発見できていない。
【０００３】
障子の保持具や障子の外れ止め機構は、いわゆる倹飩式（ケンドン式）に組み込まれたもので、既設サッシに後付で取り付けるには、窓障子を取り外して部品取付けや加工を行わねばならず、容易に施工できずコストがかさむという課題があった。
【０００４】
最近にいたって北海道地震や大阪地震等が頻発しており、東日本大震災のような大規模地震において、避難場所になる体育館等での窓枠の脱落／落下や障子ガラスの破損が生じている（図８参照）。従前の保持具や外れ止めだけでは十分といえない場合もあり、追加的に落下防止の対策を付加する必要性があった。
【０００５】
本願の考案者は、上記状況に鑑み、屋内外の避難者への傷害事故を防ぐことを目的として窓の落下防止に係る防災技術の開発を継続してきた。特許文献４に係る発明は、ワイヤーロープの牽引による窓枠の脱落／落下を防止する装置であり、特許文献５に係る考案は、窓障子をパイプ状棒体で保持して窓障子の脱落／落下を防止する技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実公平8-5263号公報
【特許文献２】特公平6-84702号公報
【特許文献３】特開平10-299323号公報
【特許文献４】特許登録第５７６４７６３
【特許文献５】実用新案登録第３２０３６６１
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
本願は、地震での窓枠及び窓障子の脱落や落下事故を予防する技術として、既設サッシに後付で取付け施工できる防止策の提供を主課題として、部材の構造や材料の選択によって、耐震性の向上を図り、施工の容易化やコスト低減を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第一の実施形態は、既設の建物が持つ引違サッシの窓枠の脱落／落下を防止する第一の機構部と、前記窓枠に装着された窓障子の脱落／落下を防止する第二の機構部を複合して有する窓枠及び窓障子の落下を防止する装置を提供する。
【０００９】
前記第一の機構部は、窓に隣接する支柱に取り付ける左右1対の支柱アダプターと、前記支柱アダプターに張架されるワイヤーロープと、棒体保持具と吊架具を具備して窓枠上部の左右コーナーに取付けられる略三角形状の左右1対の複合ブラケットと、前記吊架具と前記ワイヤーロープとを連結する連結索とから構成され、窓枠の脱落／落下を防止する手段を提供する。
【００１０】
前記第二の機構部は、前記棒体保持具に装着されて窓障子の上框と概平行に配置される棒体と、障子の縦框に取り付けられ前記棒体が貫通する貫通孔を有して前記貫通孔の位置調節が可能な障子懸架具とから構成され、窓障子の脱落／落下を防止する手段を提供する。
【００１１】
第二の実施形態は、前記ワイヤーロープが窓重量に重力加速度を乗じた値の２ないし６倍の破断荷重を有する、または／かつ前記吊架具と前記ワイヤーロープとを連結した連結索の長さ若しくは弛みが、張架された前記ワイヤーロープに、窓重量に重力加速度を乗じた値の２倍の荷重をかけたときのワイヤーロープの制動距離以下の長さであることを特徴とする窓枠及び窓障子の落下防止装置であって、荷重耐性の向上を図るものである。
【００１２】
第三の実施形態は、前記ワイヤーロープの終端部の一方又は両方に摩擦ダンパーが備えられ、脱落／落下時の衝撃をさらに減衰する手段を備える。
【００１３】
第四の実施形態は、前記棒体保持具及び障子懸架具の材料がプラステック材であって、施工の容易性とコスト低減を図るものである。
【考案の効果】
【００１４】
本考案は、窓枠及び障子の落下を同時に防止し、地震時の避難場所となる体育館、公会堂等に見られる大型の高所窓の地震による脱落／落下による障害事故を効果的に防止しえるものとなる。
【００１５】
また、部材構造の改良により施工が容易となり、部品材料の有効な選択により多様な窓枠の形状に対応でき、適切な耐震性を確保できるという効果を奏する。落下実験により落下荷重の減衰効果が発揮され、窓及び防止装置の部材に損傷がないことを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本願の落下防止装置の全体を示す立面図
【図２】本考案を特徴づける機構部を示す図１のBの部分拡大図
【図３】図１のA切断線にかかる部分断面図
【図４】本考案の落下作用を説明する第一の機構部の模式図
【図５】複合ブラケットの形態例を示す正面、側面及び上面から見た図
【図６】棒体懸架具の形態例を示す正面、側面及び上面から見た図
【図７】摩擦ダンパーの形態例を示す正面図
【図８】高所窓の脱落／落下例を示す画像図（学校施設の非構造部材の耐震化ガイドブック  文部科学省防災推進室  平成27年3月改訂版から引用）
【考案を実施するための形態】
【００１７】
図１は、既設の建物が持つ引違サッシの窓枠落下を防止する第一の機構部と窓障子の落下を防止する第二の機構部とを複合して有する落下防止装置を建物内側から見た窓部を示す。前記窓部は、公共施設や体育館等の高所にある大型の窓を想定し、窓の両脇には支柱があり上下2段で構成された引違サッシを例としている。
【００１８】
前記第一の機構部と第二の機構部の特徴部分は、部分拡大した図２と側面を表す図３（図１のA線断面図）に示される。概ね左右双対であるので左端部分で示している。以下に実施例における主要部について図を参照して詳述する。
【実施例】
【００１９】
＜第一の機構部＞
第一の機構部は、窓の隣接する支柱に取り付ける左右1対の支柱アダプター10と、前記左右の支柱アダプターに張架されるワイヤーロープ11と、窓枠上部の左右コーナーに取付けられて棒体保持具31と吊架具32を具備した略三角形状の左右1対の複合ブラケット30と、前記吊架具32と前記ワイヤーロープ11とを連結する連結索20とから構成される。
【００２０】
複合ブラケット30は、地震等の強い振動により窓枠が脱落／落下した場合に、ワイヤーロープ11と連結する連結索20が窓枠を牽引して支え、落下荷重はワイヤーロープの弾性により減衰する。
【００２１】
連結索20は、簡易にはリング環を終端に有する小径ワイヤーを加工したものなど多様な形態が考えられる。強度、長さ調節や取り付け性を考慮して、一般に用いられている鉄又はステンレス製のリングキャッチ21とＵ字環22を組み合わせて構成するのが好適である。
【００２２】
ワイヤーロープ11が窓枠より高い上方に配置されていれば（図１）、落下距離は連結索20の弛みに相当し、前記連結索の長さは、脱落後の自由落下を最小限にするようにワイヤーロープ11と吊架具32を最短で連結することが望ましい。
【００２３】
しかし、長さ調節や施工の容易性を考慮すれば、適度な弛みが生じることは避けられない。また、前記弛みが長過ぎると落下加速が増加して落下荷重も増加することになる。
【００２４】
連結索20の設置の数／位置は自由であるが、複合ブラケット30の取り付けは、窓枠の上枠12aと縦枠12b及び12cが接合する左右端の二箇所に連結するのが好適である。前記窓枠の左右端で荷重が支えられることで、地震等の揺れによる内外障子13a、13bと他部位との衝突が緩和され、障子ガラスの散乱を防止することもできる。
【００２５】
支柱アダプター10は、枡型形状であって底面を支柱17にネジ等で固定し、両側面にワイヤーロープが貫通する配設孔15を有する。支柱アダプター10は、Ｈ型鋼や山形鋼ではボルト・ナット、コンクリート支柱ではアンカー埋め込みのボルト、木材柱では木ネジ、により取付け強度を確保して取付けられる。ワイヤーロープの配置は、窓が横方向に複数連なる窓の場合、連なる窓の全体の両端に１つ又は適宜区分して複数を配置してもよい。
【００２６】
＜施工指標について＞
主要部材であるワイヤーロープの種別と連結索の長さを決めるため、以下のように指標を置く。
（１）ワイヤーロープ11の設置位置が窓枠の上枠12aより高い場合
・2mG以上（又は、１倍〜３倍の範囲）の破断荷重を有するワイヤーロープを選択する。
ここで、mは窓部の総重量に相当し、Gは重力加速度である。
・前記ワイヤーロープの設置の長さにより、2mGの落下荷重に対するワイヤーロープの弾性伸びとワイヤーロープの制動距離を算定する。
・連結索20は、前記ワイヤーロープの制動距離を超えない弛みもつ長さとする。
【００２７】
（２）ワイヤーロープ11の配置位置が窓枠の上枠12aと同じ又は低い場合
・上記に同じく、ワイヤーロープを選択し2mGに対するワイヤーロープの伸びと制動距離を算定する。連結索20は、前記ワイヤーロープの制動距離を超えない長さとする。
【００２８】
以下、前記指標について図４を参照して説明する。図4は窓枠が落下した直後の状態を模式的にあらわしている。地震時の加速、空気抵抗や摩擦等は考慮せず、窓枠の落下荷重Fを考察すると、自由落下時の落下荷重は以下の式で与えられる。
【００２９】
Ｆ＝mv2/l  (kgm/s2 またはＮ)・・・・・・・（１）
ここで、mは質量（kg）、vは落下速度（m/s）、Gは重力加速度（9.8m/s2）、hは落下距離(m)、lは鉛直下方向の制動距離(m)である。
【００３０】
落下速度v=√(2Gh)であるので、式（１）は、
F=2mGh/l          ・・・・・・・・・（２）
となる。なお、ルート√は、右辺カッコ内にかかる（以下、同じ）。
【００３１】
本願装置において、mは窓枠と窓障子の総重量、落下距離hは連結索20の弛みyに相当する。制動距離lはワイヤーロープの制動距離dに相当する。落下荷重は、バウンドしながら減衰していくが、最初の落下荷重によるワイヤーロープの弾性伸びは、後記する算定方法で定まる。
【００３２】
以上により、式（２）は
F＝2mGy/d    ・・・・・・・・・・・・（３）
で表される。
【００３３】
等分布荷重がかかるとすれば、ワイヤーロープ11の張架形態は２つの連結索で窓枠を支えていることから略台形状に変位する（図４）。ワイヤーロープの制動距離dは、窓枠の幅をa、ワイヤーロープの弾性伸びをΔlとすると、三角斜辺b=（L1＋Δl-a）/2、三角上辺c=（L1-a）/2であるから、
d=（√（2Δl(L1-a)+Δl2））/2  ・・・（４）
で算定できる。
【００３４】
連結索20の長さsは、ワイヤーロープの位置と窓枠上部コーナーの吊架具32との離間距離rに弛みｙを加えたものとなる。なお、ｒは図４では便宜的に直線で表されているが、ワイヤーロープ11と上枠12aの位置が垂直線上にない場合、斜距離になり鉛直下への落下軌道にならないこと留意する。また、ワイヤーロープの自重および設置時の張力は考慮していない。
【００３５】
式（３）よれば、弛みyがワイヤーロープの制動距離dより小さければ、ワイヤーロープ11に掛かる落下荷重は小さくなる。一方、ワイヤーロープの制動距離dと弛みyが等しければ、落下荷重は距離に依存しない2mGで定まる。
【００３６】
よって、本願装置の施工指標として、ワイヤーロープ11は2mG以上の破断荷重を有するワイヤーロープを選択し、連結索20の弛みｙは、前記選択したワイヤーロープに2mGの落下荷重をかけた場合の制動距離d以下とする。
【００３７】
弾性伸びΔlは、ワイヤーロープの諸元から、（荷重×ワイヤーロープの長さ）／（ワイヤーロープの弾性係数×ワイヤーロープの断面積）で算定でき、ここで荷重は2mGであり、ワイヤーロープの長さは設置時の長さとなる。さらに式（４）によりdが求められる。以上により安全性のある本願装置が実現できる。
【００３８】
なお、弛みyは、例えば、式（４）から近似解としてΔl/2、すなわちワイヤーロープの伸びの1/2を許容の指標としてもよい。
【００３９】
また、連結索20が弛みなくワイヤーロープを引張って連結する場合、静荷重mG以上の破断荷重を有するワイヤーロープを選択でき、dとの関係は不要となる。しかし、常に張力が生じる連結は、経時的に弾性特性を損じ、高耐久性のワイヤーロープが要求される。よって、張力が生じる連結の施工は原則的に採用しない。
【００４０】
一方、ワイヤーロープ11の設置位置が上枠12aと同位置又は低い場合、連結索の長さ自体が落下距離に相当する。よって、連結索20の長さｓは、ワイヤーロープの制動距離d未満とすることを指標とする。
【００４１】
さらに地震発生時を考慮すると、ワイヤーロープ11に加わる加速は、重力加速度だけでなく振動による複雑な地震加速が多方向かつ瞬時に生じて一様でない。最近の大規模な地震データによれば、縦揺れの加速度は1000gal前後が観測されており、東北地震においては、合成加速であるが最大加速度3000gal弱（30m/s2相当）が観測されている。
【００４２】
安全性を考慮して最大規模の地震加速度が加わるとみなすと、前記3000galは重力加速度の約3倍となる。よって、2mGの3倍程度の破断荷重を有するワイヤーロープを選択することが望ましい。ただし、上記したワイヤーの伸び及びワイヤーの制動距離は、2mGの荷重をもって算定することに留意する。
【００４３】
＜複合ブラケット＞
複合ブラケット30は、窓の上枠12aと縦枠12b又は12cとに接合するコーナーに合致する略三角形状の形状であって、連結索20と結合する吊架具32及び棒体16が嵌入して保持される棒体保持具31を具備する（図５）。また、複合ブラケット30は、窓枠のコーナーに取り付けられることで窓枠自体を補強する効果も奏する。
【００４４】
吊架具32は、広く用いられているアイナットの採用が好適である。棒体保持具31は底面付き短深の円筒体であり、ブラケット面部33に直接溶接する方法もあるが、前記円筒体と台座を合わせた部材としてネジ止めを採用すれば、交換も施工も容易となる。
【００４５】
複合ブラケット30の取り付けは、窓枠のコーナーにネジ止めとしている。窓枠はアルミの多層構造となっており、薄いアルミ層にネジ止めすることになる。取り付け強度の懸念はあるが、止め数を考慮すれば落下衝撃に十分耐えることができる。
【００４６】
＜第二の機構部＞
第二の機構部は、左右一対の複合ブラケット30に具備されている棒体保持具31と、前記棒体保持具31に嵌合される棒体16と、窓障子の縦框に取り付けられ、前記棒体が貫通する貫通孔を有して前記貫通孔44の位置調節が可能である左右一対の障子懸架具40と、から構成される。図１において、第二の機構部は下段障子の脱落を防止するために下段側にも単独で装着された例を示している。
【００４７】
棒体懸架具40は、外障子と内障子の縦框14a及び14bに装着されるが、召合框14e（内障子と外障子が重なる内障子の左縦框をいう）に、14bに代えて／共に装着してもよい。
【００４８】
棒体16は、左右の棒体保持具31に装着され、前記障子懸架具の貫通孔44を通して窓障子の上框14c、14dと概平行に配設される。窓障子は、地震の衝撃を受けても窓枠に保持懸架される。第一の機構部により窓枠の脱落／落下が防止されれば、窓障子自体の脱落／落下も防止される。
【００４９】
内障子13aと外障子13bは、引き違いにより走行位置に差がある。棒体懸架具40の貫通孔44の位置は、棒体１６を縦框14a、14bに平行して装着するには窓部の形状に応じて調整する必要がある。
【００５０】
図６に示すように、棒体懸架具40が円筒上体部41、円筒下体部42と繋ぎ胴体部43の複数に分割された構造とすれば、貫通孔の位置の調節が容易となる。多種類の棒体懸架具が必要でなく、製造費用、施工の容易さの点で有効である。なお、棒体16が平行配設されれば、内障子と外障子の開閉は通常通り可能となる。棒体16は開閉等を考慮すればパイプ状の円筒体が好適である。
【００５１】
＜摩擦ダンパー＞
摩擦ダンパー50は、ワイヤーロープの弾性による減衰だけでは許容できない強振動に対処する手段を提供し、大地震の本震又は余震における一時の過大振動に着目して簡易な構造としている。
【００５２】
押し出しスリーブ51は、円筒体形状を成し、鋼芯棒57に緊合して芯台座53と共に嵌入されている。前記鋼芯棒57は、止めナット52が嵌合したヘッダー部とネジ切りされた端部56を有する（図７）。
【００５３】
摩擦ダンパー50とワイヤーロープ11は、嵌合アダプター54を介して結合される。嵌合アダプター54は、その一端にワイヤーロープが嵌入してかしめられてワイヤーロープ11と一体的な形態をなす。摩擦ダンパーの鋼芯棒57は、嵌合アダプター54のネジ切りされた端部56と螺合して固定される。
【００５４】
押し出しスリーブ51は、ワイヤーロープ11が引っ張られれば（図７の矢印z方向）、その円筒内面とワイヤーロープ11との接面にて摩擦を生じさせ（図７の矢印x方向）、ワイヤーロープ11が弛む方向（Z方向）に摺動し落下荷重を減衰させる。
【００５５】
止めナット52は、摺動範囲uを超える押し出しスリーブ51の摺動を止める。嵌合アダプター54の右端も支柱アダプターの内側右面で摺動を止める役割を持つ。
【００５６】
押し出しスリーブ51と鋼芯棒57の緊合によって生じる摩擦は、静止摩擦力から動摩擦力に遷移するが、前記動摩擦力が押し出しスリーブ51の摺動に対して暫増するのが好適である。動摩擦力が暫増すれば、効果的に落下加重を減衰させ制動距離を短くする効果を奏する。
【００５７】
暫増する動摩擦力は、例えば、鋼芯棒57の径を押し出しスリーブ51の摺動方向に太くし又は芯表面にメッキ加工等を適宜施せば、生じさせることができる。なお、摩擦ダンパーを装備しないワイヤーロープの端部は、嵌合アダプターと同様に止め部材58でかしめて固定する。
【００５８】
＜棒体懸架具及び棒体保持具の材質＞
棒体懸架具40および棒体保持具31は、引張り強度や耐久性の観点から金属材料が望ましい。しかし、落下防止装置の設置の際、窓の全体形状や内障子と外障子の位置を考慮して多種のサイズを準備しなければならない。
【００５９】
しかし、金属材料であれば多種サイズの製作は、費用面、工数面で不利である。そこで、棒体懸架具40および棒体保持具31は、製作が容易で費用面でも安価なプラスティク材を採用する。ABS樹脂が好適である。実験によれば、ABS樹脂の厚20mm、幅50mm、長さ80mm、貫通孔30mmの棒体懸架具を装着した引張試験では、アルミ材と同程度の引っ張り強度であることを確認した。
【００６０】
＜落下試験＞
以下は、本願装置の落下荷重に対する耐力試験を示す。
(1)窓部の構成は、幅1800mm、高さ2300mm、質量100kgのアルミサッシ窓を横に3つ連ねる。総重量300kg
(2)ワイヤーロープ：鋼芯径12mm、弾性係数83400N/mm2、長さ6m
(3)支柱アダプターは、Ｈ型鋼支柱にボルト止め
(4)連結索は、ステンレス製リングキャッチとＵ字環で構成。
(5)落下距離は13cm、摩擦ダンパーはなし
【００６１】
９回以上の落下実験において、窓枠、窓障子及び落下防止装置の各部材に損傷がないことを確認した。
【００６２】
以上のように窓及び障子の落下を同時に防止すれば、特に地震時の避難場所となる体育館、公会堂等に見られる大型の高所窓の脱落／落下を回避し、傷害事故を効果的に防止しえるものとなる。
【符号の説明】
【００６３】
10  支柱アダプター
11  ワイヤーロープ
12  窓枠
12a  上枠
12b  右縦枠
12c  左縦枠
13  窓障子
13a  内障子（ガラス）
13b  外障子（ガラス）
14  障子框
14a  外障子縦框
14b  内障子縦框
14c  内障子上框
14d  外障子上框
14e  召合框（内障子の左縦框）
15  配設孔
16  棒体
17  支柱（H型）
17a  Ｈ型支柱側面部
18  クレセント錠
20  連結索
21  リングキャッチ
22  Ｕ字環
30  複合ブラケット
31  棒体保持具
32  吊架具（アイナット）
33  ブラケット面部
34  皿ビス止め
40  棒体懸架具
41  円筒上体部
42  円筒下体部
43  繋ぎ胴体部
44  貫通孔
45  懸架具台座
46  ナベネジ止め
47  ネジ孔
48  皿ネジ止め
50  摩擦ダンパー
51  押し出しスレーブ
52  止めナット
53  芯台座
54  嵌合アダプター
55  ワイヤーロープの台座
56  ネジ切のある端部
57  鋼芯棒
58  止め金具
A    立面図の切断線
B    立面図の部分拡大の領域
L  ワイヤーロープの長さ
r  ワイヤーロープの位置と吊架具との離間距離
d  ワイヤーロープの制動距離
y  連結索の弛み
s  連結索の長さ
a  窓枠の幅
b  三角斜辺
c  三角上辺
x  摩擦ダンパーの摩擦力方向
z  ワイヤーロープの引っ張り方向
u  押し出しスリーブの摺動範囲
【図１】
0003221585.tif 000003
【図２】
0003221585.tif 000004
【図３】
0003221585.tif 000005
【図４】
0003221585.tif 000006
【図５】
0003221585.tif 000007
【図６】
0003221585.tif 000008
【図７】
0003221585.tif 000009
【図８】
0003221585.tif 000010