自然換気用窓
【課題】障子を閉じた状態では閉窓状態を保持し、所定量だけ強制的に開窓させると、その状態から自然に開窓するようにすることで、障子の可動性を良好とする。
【解決手段】自然換気用窓１は、窓枠２の縦枠と障子３の縦框との間に夫々、縦框上部に一端が枢着され他端が前記一端よりも低い位置において縦枠に枢着された上部側アーム４と、縦框中間部に一端が枢着され他端が前記一端よりも低い位置において縦枠に枢着された下部側アーム５とを有し、障子の閉状態において、上部側アーム４は縦框側枢着点Ａが縦枠側枢着点Ｂよりも室外側に位置するとともに、縦枠側枢着点Ｂが障子の重心Ｋよりも室内側に位置し、下部側アーム５は縦框側枢着点Ｃが縦枠側枢着点Ｄを通るほぼ鉛直線上に位置し、閉窓状態で前記障子３は閉状態を保持し、開操作によって障子を開け始め所定の開度になると自動的に開窓を始め、力の釣り合いが取れた平衡状態で静止状態を保持する。
【解決手段】自然換気用窓１は、窓枠２の縦枠と障子３の縦框との間に夫々、縦框上部に一端が枢着され他端が前記一端よりも低い位置において縦枠に枢着された上部側アーム４と、縦框中間部に一端が枢着され他端が前記一端よりも低い位置において縦枠に枢着された下部側アーム５とを有し、障子の閉状態において、上部側アーム４は縦框側枢着点Ａが縦枠側枢着点Ｂよりも室外側に位置するとともに、縦枠側枢着点Ｂが障子の重心Ｋよりも室内側に位置し、下部側アーム５は縦框側枢着点Ｃが縦枠側枢着点Ｄを通るほぼ鉛直線上に位置し、閉窓状態で前記障子３は閉状態を保持し、開操作によって障子を開け始め所定の開度になると自動的に開窓を始め、力の釣り合いが取れた平衡状態で静止状態を保持する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械設備によることなく、風圧によって開度を自動調節しながら、風力換気や重力換気などの自然換気を行うための窓に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シックハウス対策等のために室内換気を頻繁に行うことが推奨されている。換気方法には、自然換気と機械換気に大別される。そして、前者の自然換気は、風力換気と重力換気とに分類される。風力換気は、室内の異なった面の２つの窓を開放し、風上側では正圧、風下側では負圧が生じることを利用して、換気を図るものであり、重力換気は、暖められた空気は軽くなって上昇する原理を利用して換気を図るものである。
【０００３】
前記自然換気を行う窓としては、例えば下記特許文献１記載の窓や、下記特許文献２記載の窓が提案されている。具体的に特許文献１では、窓枠と、この窓枠に水平回転軸を介して回動自在に取付けられた平板状の障子部と、前記障子部の上部又は下部の少なくとも一方に設置された重りとを有し、前記水平回転軸が、この回転軸を中心として、前記重りを含んだ障子部の一方の重心に係る回転モーメントと、障子部の他方の重心に係る回転モーメントとが釣り合う位置に設けられており、前記重りの作用により、無風状態又は建築物の風下側に位置する窓では前記障子部を前記窓枠に対して予め定められた角度で開放させる障子部開放手段と、建築物の風上側に位置する窓では外面に受ける風圧により前記障子部を閉塞する障子部閉塞手段とを備えた窓が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２では、部屋又は建屋の外部に面して取り付けられる窓枠と、窓枠に納まり窓を閉めた状態と窓枠から外部へ向って辷り出して開く障子を有する自然風力換気窓であって、窓枠の両側の堅枠と、障子の竪框間に夫々設けられ竪框上部に一端が枢着され他端が前記一端よりも低い位置において堅枠に枢着された短い長さのメインアームと、竪框中間部に一端が枢着され他端が竪枠下部に枢着されメインアームよりも長い長さのサブアームとを有し、障子を閉めた状態において、各アームは夫々ほぼ垂直方向を向いて、各アームの竪框への枢着位置が各アームの竪枠への枢着位置の上方に位置し、且つ、各アームの竪枠への枢着位置が障子の重心よりも室内側にあって、無風時には障子の重量によって緩やかに開窓し、開窓時には外部側から障子に向って吹く風によって閉窓する自然風力換気窓が提案されている。
【特許文献１】特開平１０−１８４５７号公報
【特許文献２】特許第３７７４７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１記載の自然換気窓の場合は、水平回転軸を境に上側に当たる風圧と、下側に当たる風圧とでは逆方向の回転をせしめることとなり、その面積差が障子を回転させる風圧の有効面積となる。そのため、重りが重くなるとともに、全体の慣性重力が大きくなる。その結果、微風時の開閉動作が緩慢である、大きな力でストッパーに当接し衝撃音が発生するなどの問題があった。また、障子の上側が室内側に突出することとなり、網戸を設けることができないとともに、外観が損なわれるなどの問題もあった。
【０００６】
一方、上記特許文献２記載の自然風力換気窓の場合は、部屋又は建屋の外部に面して取り付けられる窓枠から外部へ向って辷り出して開く障子を有する窓構造であり、室内側へ障子が突出しない点で外観が優れ、かつ微風時（風圧小）における障子の開閉動作が敏感に行われるなどの利点を有する。しかしながら、障子が閉じた状態から自然に開窓が行われるようにしているため、強風時に換気をやめたい場合は、施錠装置によって障子を閉める必要があり操作が煩わしいなどの問題がある。天候が変わり強風になった場合には、室内に強い風が吹き込むため、自動的に障子が閉鎖され、その閉止状態を保持するようにした方がむしろ都合がよい。
【０００７】
また、閉窓状態から障子が始動を開始する開窓力は、若干傾斜させて配置したメインアームとサブアームとに発生する回転モーメントによるが、この回転モーメントの力は小さいため、経年によって錆やガタが発生してヒンジ部分の可動性が悪くなると、障子が自然に開窓しない事態が生じ換気が一切できなくなるという問題があった。
【０００８】
さらには、横方向に障子を連接した連窓窓とした場合、障子の重量や重りによってバランスを取るようにした窓構造では、個々の障子毎に軸部のガタや摩擦の程度、製作誤差、施工誤差などの要因によって、障子の開き程度に少しづつ差が生じ、障子が綺麗に整列しないなどの問題もあった。
【０００９】
そこで本発明の主たる課題は、部屋又は建屋の外部に面して取り付けられる窓枠から下框側が外部へ向って辷り出して開く障子を有する窓構造の下で、微風時においても障子の開閉動作が敏感に行われるようにするとともに、障子を閉じた状態では閉窓状態を保持し、所定量だけ強制的に開窓させると、その状態から自然に開窓するようにすることで、障子の可動性を良好とすることにある。また、障子が閉じられるほどの強風となった際には、閉じられた障子がそのまま閉状態を保持するようにすることにある。
【００１０】
さらに、障子の自然開閉動作を阻害することなく、障子静止状態での開き程度を調整する障子開度調整機構を備えることで、連窓窓とした場合でも連設した障子を綺麗に整列可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、部屋又は建物の外壁に取り付けられる窓枠と、この窓枠に収容され下框側が外部へ向って辷り出して開く障子とからなる自然換気用窓において、
前記自然換気用窓は、窓枠の縦枠と障子の縦框との間に夫々、縦框上部に一端が枢着され他端が前記一端よりも低い位置において縦枠に枢着された相対的に短い長さの上部側アームと、縦框中間部に一端が枢着され他端が前記一端よりも低い位置において縦枠に枢着された相対的に長い長さの下部側アームとを有し、
障子の閉状態において、前記上部側アームは縦框側の枢着位置が縦枠側枢着位置よりも室外側に位置するとともに、前記縦枠側枢着位置が障子の重心よりも室内側に位置し、前記下部側アームは縦框側の枢着位置が縦枠側枢着位置を通る鉛直線上か僅かに室内側に位置し、
閉窓状態で、前記障子は閉状態を保持し、開操作によって障子を開け始め所定の開度になると障子が自重によって自動的に開窓を始め、力の釣り合いが取れた平衡状態で静止状態を保持し、この静止状態から外部側又は内部側からの風圧によって自動的に開度を調整することを特徴とする自然換気用窓が提供される。
【００１２】
上記請求項１記載の発明においては、特に、障子の閉状態において、前記上部側アームは縦框側の枢着位置が縦枠側枢着位置よりも室外側に位置するとともに、前記縦枠側枢着位置が障子の重心よりも室内側に位置し、前記下部側アームは縦框側の枢着位置が縦枠側枢着位置を通る鉛直線上か僅かに室内側に位置するようにしてある。
【００１３】
従って、前記上部側アームにおいては、縦框側枢着点に作用する障子自重によって上部側アームを外側方向に回動させるモーメントＭ１が発生する。また、前記下部側アームにおいては、鉛直に配向するか、或いは上部側アームとは逆に僅かに縦框側枢着点（上部側）を室内側に傾けた状態で配置しているため、下部側アームにはモーメントは発生しないか、僅かに室内側に回動させる方向のモーメントが発生するだけである。前記上部側アームに発生するモーメントＭ１は、障子を閉じる方向の力として作用するため、閉窓状態で障子は閉状態を保持する（図８参照）。
【００１４】
手動又は開窓装置等による開操作によって障子を開け始めると、下部側アームが外側に傾き、これに伴って下部側アームにも障子を外側方向に回動させるモーメントＭ２が発生する。このモーメントの増加割合はアーム長が長いため、上部側アームよりも大きく、所定の開度になり、概略的にはＭ２＞Ｍ１の関係が成立すると、障子を開く方向の力が勝って障子が自重によって自動的に開窓を始め、力の釣り合いが取れた平衡状態で静止状態を保持するようになる。
【００１５】
その静止状態で、障子に掛かる外部側又は内部側からの風圧によって自動的に開度を調整するようになる。すなわち、外側から風圧（正圧）が掛かると、障子が閉じる方向に回動し、障子の開度を狭めることにより流入する風量を低減させる。その後に無風状態になると障子は元の開度まで戻る。また、負圧が増大したり、室内側からの気流が増大すると、障子が開く方向に回動し、障子の開度を拡げることにより流入する風量を増大させる。その後に気流が減少したり負圧が掛からなくなると障子は元の開度まで戻る。さらに、障子が閉まってしまう程の強風が作用した場合は、障子はそのまま閉止状態を保持するため、強風時にわざわざ障子を閉める手間も無くなる。
【００１６】
上記自然換気用窓の場合は、ある程度強制的に開窓してあげた状態から自然に開窓するようにしている。換言すれば、障子に掛かるモーメントがある程度の大きさになる段階で障子が自動的に開窓するようにしているため、経年によって回動部に錆やガタが発生したとしても、障子は良好な可動状態を維持し続けることが可能となる。
【００１７】
請求項２に係る本発明として、前記下部側アームの縦框側枢着位置よりも上部側となる縦枠位置に滑車を設け、一端を前記下部側アームの縦框側枢着点に繋止させ、前記滑車を巻回させた索材の他端にバネ部材の一端を連結し、前記バネ部材の他端を上下方向に位置調整可能とした上下位置調整機構に連結したことを特徴とする請求項１記載の自然換気用窓が提供される。
【００１８】
上記請求項２記載の発明では、前記下部側アームの縦框側枢着位置よりも上部側となる縦枠位置に滑車を設け、一端を前記下部側アームの縦框側枢着点に繋止させ、前記滑車を巻回させた索材の他端にバネ部材の一端を連結し、前記バネ部材の他端を上下方向に位置調整可能とした上下位置調整機構に連結した。従って、前記バネ部材の他端の上下方向位置を調整することで、障子が静止した状態での開度を任意に調整することが可能となり、連窓窓とした場合でも各障子を綺麗に整列させることが可能となる。
【００１９】
請求項３に係る本発明として、前記上下位置調整機構は、縦方向に配置された送りネジ部材と、この送りネジ部材に螺合させたナット状部材と、このナット状部材と共に移動するスライド部材とからなる送りネジ機構とされ、前記バネ部材の他端が前記スライド部材に連結されている請求項２記載の自然換気用窓が提供される。
【００２０】
上記請求項３記載の発明は、前記上下位置調整機構の具体的構造例を示したものである。送りネジ機構とすれば、障子を開いた状態で簡単かつ精度良く、障子の開度を調整することが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
以上詳説のとおり本発明によれば、部屋又は建屋の外部に面して取り付けられる窓枠から下框側が外部へ向って辷り出して開く障子を有する窓構造の下で、微風時においても障子の開閉動作が敏感に行われるとともに、障子を閉じた状態では閉窓状態を保持し、所定量だけ強制的に開窓させると、その状態から自然に開窓するようにすることで、障子の可動性を良好とすることが可能となる。
【００２２】
また、特に請求項２、３に係る発明によれば、障子の自然開閉動作を阻害することなく、障子静止状態での開き程度を調整する障子開度調整機構を備えることで、連窓窓とした場合でも連設した障子を綺麗に整列させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
〔自然換気用窓１の構造〕
図１は自然換気用窓１の内観図、図２は図１のII−II線矢視図、図３は図１のIII−III線矢視図である。
【００２４】
自然換気窓１は、図１〜図３に示されるように、上枠２Ａ、下枠２Ｂ及び縦枠２Ｃ、２Ｄを四方組した窓枠２の内部側に、上框３Ａ、下框３Ｂ及び縦框３Ｃ、３Ｄを四方組し、内部にガラスＧを嵌め込んだ障子３を収容するとともに、障子３の下框３Ｂ側が外側に向かって辷り出して開くようにしたものである。
【００２５】
前記障子３の支持構造は、窓枠２の縦枠２Ｃ、２Ｄと障子３の縦框３Ｃ、３Ｄとの間に夫々、縦框３Ｃ、３Ｄの上部に一端が枢着され他端が前記一端よりも低い位置において縦枠２Ｃ、２Ｄに枢着された相対的に短い長さの上部側アーム４、４と、縦框３Ｃ、３Ｄの中間部に一端が枢着され他端が前記一端よりも低い位置において縦枠２Ｃ、２Ｄに枢着された相対的に長い長さの下部側アーム５、５とを有する。
【００２６】
以下、更に具体的に詳述する。
前記窓枠２は、アルミ合金からなる上枠２Ａ、下枠２Ｂ及び縦枠２Ｃ、２Ｄを四方組して枠体と成したものである。前記上枠２Ａ、下枠２Ｂ及び縦枠２Ｃ、２Ｄはそれぞれ、室内側寄り位置にシール保持片２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄを備え、先端部に固形シール６を備えている。
【００２７】
前記障子３は、同じくアルミ合金からなる上框３Ａ、下框３Ｂ及び縦框３Ｃ、３Ｄを四方組し、内部にガラスＧを嵌合支持する。障子３を閉めた状態では、前記上框３Ａ、下框３Ｂ及び縦框３Ｃ、３Ｄの室内面側が前記固形シール６に当接することにより気水密性が保持されるようになっている。
【００２８】
図４に示されるように、縦框３Ｃ(３Ｄ)の側面に補強台座板７Ａ、７Ｂを配設するとともに、縦枠２Ｃ(２Ｄ)の内面側に補強台座板８を配設し、構造的補強を兼ねた枢着台座用部材を設置する。なお、設置に当たっては、窓部材を介した反対側に裏当材を配置して、ビス止めとしている。
【００２９】
前記上部側アーム４は、図５に示されるように、縦框３Ｃ(３Ｄ)側枢着点Ａとなる上部端が前記補強台座板７Ａに対して枢着され、縦枠２Ｃ(２Ｄ)側枢着点Ｂとなる下部端が前記補強台座板８に対して枢着されている。この際、前記上部側アーム４は閉状態において、図８にも示されるように、縦框側枢着点Ａが縦枠側枢着点Ｂよりもシフト量Ｓ１だけ室外側に位置するとともに、前記縦枠側枢着点Ｂが障子の重心Ｋよりも室内側に位置している。
【００３０】
一方、前記下部側アーム５は、図６に示されるように、縦框３Ｃ(３Ｄ)側枢着点Ｃとなる上部端が前記補強台座板７Ａ、７Ｂに対して枢着され、縦枠２Ｃ(２Ｄ)側枢着点Ｄとなる下部端が前記補強台座板８に対して枢着されている。この際、前記下部側アーム５は、閉状態において、縦框側枢着点Ｃが縦枠側枢着点Ｄを通る鉛直線上か、前記上部側アーム４とは反対に室内側に僅かに偏倚させている。この偏倚量は、１〜１０mm、好ましくは１〜５mmとする。図示例では、縦框側枢着点Ｃが縦枠側枢着点Ｄよりも１mmだけ室内側に偏倚させている。
【００３１】
なお、前記下部側アーム５は、図４に示されるように、サイズの異なる窓に対しても適用可能なように、２つの部材をビスによって連結させて１本のアームを構成するようにしている。合わせ面にはギザ加工を施し、これらが噛合することにより縦ズレしないようになっている。
【００３２】
また、上記自然換気用窓１においては、図７に示されるように、前記下部側アーム５の縦框側枢着点Ｃよりも上部側となる縦枠位置に滑車９を設け、一端を前記下部側アーム５の縦框側枢着点Ｃに繋止させ、前記滑車９を巻回させたワイヤー１０の他端にバネ部材１１の一端を連結し、前記バネ部材１１の他端を上下方向に位置調整可能とした上下位置調整機構１２に連結している。前記バネ部材１１は、引張りバネとして機能し、ワイヤー１０を介して下部側アーム５の縦框側枢着点Ｃに、障子３の開度に応じて、ワイヤー方向に沿って障子３を閉める力となる引込み力Ｐを作用させる。
【００３３】
前記上下位置調整機構１２は、縦方向に配置された送りネジ部材１３と、この送りネジ部材１３に螺合させたナット状部材１４と、このナット状部材１４と共に移動するスライド部材１５とからなる送りネジ機構とされ、前記バネ部材１１の他端が前記スライド部材１５に連結されている。前記スライド部材１５は、送りネジ部材１３が縦方向に貫通する通孔を有するとともに、この通孔を横断する横溝内にナット状部材１４を回転自在に保持する構造となっており、前記ナット状部材１４を手動操作で回転させることにより、ナット状部材１４と共に一体的に上下動し、前記引込み力Ｐを調整できるようになっている。
【００３４】
〔障子３の作動説明〕
（障子３の閉窓状態）
図８に示される閉窓状態では、障子３は閉状態を保持する。前記上部側アーム４においては、縦框側枢着点Ａに作用する障子自重ｗ（Ｗ／４）によって、縦枠側枢着点Ｂを中心として上部側アーム４を外側方向に回動させるモーメントＭ１（ｗ・Ｓ１）が発生する。また、前記下部側アーム５においては、鉛直に配向するか、或いは上部側アームとは逆に僅かに縦框側枢着点（上部側）を室内側に傾けた状態で配置しているため、下部側アーム５にはモーメントは発生しないか、僅かに室内側に回動させる方向のモーメントが発生するだけである。前記上部側アーム４に発生するモーメントＭ１は、下部側アームの縦框側枢着点Ｃを中心として、障子３の下框３Ｂ側を閉じる方向の力として作用するため、閉窓状態で障子３は閉状態を保持する。また、障子の閉窓状態では、閉じる方向に力が加わることで、気密性及び水密性も良好となる。
【００３５】
（障子３の開操作）
図９に示されるように、手動又は開窓装置等による開操作によって障子３を開け始めると、下部側アーム５が外側に傾き、これに伴って下部側アーム５にも障子３を外側方向に回動させる開方向モーメントＭ２（ｗ・Ｓ２）が発生する。また、下部側アーム５の縦框側枢着点Ｃにワイヤ張力Ｐによって障子３を閉じる方向に作用させる閉方向モーメントＭ４（Ｐ・Ｓ４）が発生する。さらに、障子３の重心Ｋが下部側アーム５の縦框側枢着点Ｃよりも室外側に移動することによって、障子３を閉じる方向に作用させる閉方向モーメントＭ３（Ｗ・Ｓ３）が発生する。
前記下部側アーム５のモーメントＭ２の増加割合は、アーム長が長いため上部側アーム４よりも大きく、所定の開度（Ｌ１）になり、Ｍ２＞Ｍ１＋Ｍ３＋Ｍ４の関係が成立すると、それ以上は障子３を開く方向の力が閉じる方向の力よりも勝って障子３が自動的に開窓を始めるようになる。
【００３６】
（障子３の釣合状態）
図１０に示されるように、障子３が自動的に開窓し始め、所定の開度（Ｌ２）になると、障子３を閉める方向に作用する閉方向モーメントＭ１、Ｍ３、Ｍ４が増大し、障子３を開く方向に作用させる開方向モーメントＭ２と釣り合う。すなわち、ΣＭ１〜４＝０となって力の釣り合いが取れた平衡状態で静止状態を保持するようになる。
その後は、この静止状態で、障子３に掛かる外部側又は内部側からの風圧によって自動的に開度を調整するようになる。すなわち、外側から風圧（正圧）が掛かると、障子３が閉じる方向に回動し、障子３の開度を狭めることにより流入する風量を低減させる。その後に無風状態になると障子３は元の開度まで戻る。また、負圧が増大したり、室内側からの気流が増大すると、障子３が開く方向に回動し、障子３の開度を拡げることにより流入する風量を増大させる。その後に気流が減少したり負圧が掛からなくなると障子３は元の開度まで戻る。
【００３７】
〔他の形態例〕
(1)上記形態例では、単一の窓について説明したが、横方向に障子３，３…を連接した連窓窓に対しても同様に適用することができる。この場合は、前記上下位置調整機構１２によって、障子３の開度を調整することにより、各障子３，３…を綺麗に整列させることが可能となる。
(2)図７に示されるように、上部側アーム４の下部に、ストッパー１６を配置して、障子３の最大開度を規制することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】自然換気用窓１の内観図である。
【図２】図１のII−II線矢視図（縦断面図）である。
【図３】図１のIII−III線矢視図（横断面図）である。
【図４】障子３と窓枠２との連結状態を示す片側正面図である。
【図５】図４のV−V線矢視図である。
【図６】図４のVI−VI線矢視図である。
【図７】障子３と窓枠２との連結状態を示す縦断面図である。
【図８】障子３の作動状態を説明するための閉窓状態図である。
【図９】障子３の作動状態を説明するための開操作状態図である。
【図１０】障子３の作動状態を説明するための釣合状態図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…自然換気用窓、２…窓枠、３…障子、４…上部側アーム、５…下部側アーム、９…滑車、１０…ワイヤ、１１…バネ部材、１２…上下位置調整機構、１３…送りネジ部材、１４…ナット状部材、１５…スライド部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械設備によることなく、風圧によって開度を自動調節しながら、風力換気や重力換気などの自然換気を行うための窓に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シックハウス対策等のために室内換気を頻繁に行うことが推奨されている。換気方法には、自然換気と機械換気に大別される。そして、前者の自然換気は、風力換気と重力換気とに分類される。風力換気は、室内の異なった面の２つの窓を開放し、風上側では正圧、風下側では負圧が生じることを利用して、換気を図るものであり、重力換気は、暖められた空気は軽くなって上昇する原理を利用して換気を図るものである。
【０００３】
前記自然換気を行う窓としては、例えば下記特許文献１記載の窓や、下記特許文献２記載の窓が提案されている。具体的に特許文献１では、窓枠と、この窓枠に水平回転軸を介して回動自在に取付けられた平板状の障子部と、前記障子部の上部又は下部の少なくとも一方に設置された重りとを有し、前記水平回転軸が、この回転軸を中心として、前記重りを含んだ障子部の一方の重心に係る回転モーメントと、障子部の他方の重心に係る回転モーメントとが釣り合う位置に設けられており、前記重りの作用により、無風状態又は建築物の風下側に位置する窓では前記障子部を前記窓枠に対して予め定められた角度で開放させる障子部開放手段と、建築物の風上側に位置する窓では外面に受ける風圧により前記障子部を閉塞する障子部閉塞手段とを備えた窓が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２では、部屋又は建屋の外部に面して取り付けられる窓枠と、窓枠に納まり窓を閉めた状態と窓枠から外部へ向って辷り出して開く障子を有する自然風力換気窓であって、窓枠の両側の堅枠と、障子の竪框間に夫々設けられ竪框上部に一端が枢着され他端が前記一端よりも低い位置において堅枠に枢着された短い長さのメインアームと、竪框中間部に一端が枢着され他端が竪枠下部に枢着されメインアームよりも長い長さのサブアームとを有し、障子を閉めた状態において、各アームは夫々ほぼ垂直方向を向いて、各アームの竪框への枢着位置が各アームの竪枠への枢着位置の上方に位置し、且つ、各アームの竪枠への枢着位置が障子の重心よりも室内側にあって、無風時には障子の重量によって緩やかに開窓し、開窓時には外部側から障子に向って吹く風によって閉窓する自然風力換気窓が提案されている。
【特許文献１】特開平１０−１８４５７号公報
【特許文献２】特許第３７７４７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１記載の自然換気窓の場合は、水平回転軸を境に上側に当たる風圧と、下側に当たる風圧とでは逆方向の回転をせしめることとなり、その面積差が障子を回転させる風圧の有効面積となる。そのため、重りが重くなるとともに、全体の慣性重力が大きくなる。その結果、微風時の開閉動作が緩慢である、大きな力でストッパーに当接し衝撃音が発生するなどの問題があった。また、障子の上側が室内側に突出することとなり、網戸を設けることができないとともに、外観が損なわれるなどの問題もあった。
【０００６】
一方、上記特許文献２記載の自然風力換気窓の場合は、部屋又は建屋の外部に面して取り付けられる窓枠から外部へ向って辷り出して開く障子を有する窓構造であり、室内側へ障子が突出しない点で外観が優れ、かつ微風時（風圧小）における障子の開閉動作が敏感に行われるなどの利点を有する。しかしながら、障子が閉じた状態から自然に開窓が行われるようにしているため、強風時に換気をやめたい場合は、施錠装置によって障子を閉める必要があり操作が煩わしいなどの問題がある。天候が変わり強風になった場合には、室内に強い風が吹き込むため、自動的に障子が閉鎖され、その閉止状態を保持するようにした方がむしろ都合がよい。
【０００７】
また、閉窓状態から障子が始動を開始する開窓力は、若干傾斜させて配置したメインアームとサブアームとに発生する回転モーメントによるが、この回転モーメントの力は小さいため、経年によって錆やガタが発生してヒンジ部分の可動性が悪くなると、障子が自然に開窓しない事態が生じ換気が一切できなくなるという問題があった。
【０００８】
さらには、横方向に障子を連接した連窓窓とした場合、障子の重量や重りによってバランスを取るようにした窓構造では、個々の障子毎に軸部のガタや摩擦の程度、製作誤差、施工誤差などの要因によって、障子の開き程度に少しづつ差が生じ、障子が綺麗に整列しないなどの問題もあった。
【０００９】
そこで本発明の主たる課題は、部屋又は建屋の外部に面して取り付けられる窓枠から下框側が外部へ向って辷り出して開く障子を有する窓構造の下で、微風時においても障子の開閉動作が敏感に行われるようにするとともに、障子を閉じた状態では閉窓状態を保持し、所定量だけ強制的に開窓させると、その状態から自然に開窓するようにすることで、障子の可動性を良好とすることにある。また、障子が閉じられるほどの強風となった際には、閉じられた障子がそのまま閉状態を保持するようにすることにある。
【００１０】
さらに、障子の自然開閉動作を阻害することなく、障子静止状態での開き程度を調整する障子開度調整機構を備えることで、連窓窓とした場合でも連設した障子を綺麗に整列可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、部屋又は建物の外壁に取り付けられる窓枠と、この窓枠に収容され下框側が外部へ向って辷り出して開く障子とからなる自然換気用窓において、
前記自然換気用窓は、窓枠の縦枠と障子の縦框との間に夫々、縦框上部に一端が枢着され他端が前記一端よりも低い位置において縦枠に枢着された相対的に短い長さの上部側アームと、縦框中間部に一端が枢着され他端が前記一端よりも低い位置において縦枠に枢着された相対的に長い長さの下部側アームとを有し、
障子の閉状態において、前記上部側アームは縦框側の枢着位置が縦枠側枢着位置よりも室外側に位置するとともに、前記縦枠側枢着位置が障子の重心よりも室内側に位置し、前記下部側アームは縦框側の枢着位置が縦枠側枢着位置を通る鉛直線上か僅かに室内側に位置し、
閉窓状態で、前記障子は閉状態を保持し、開操作によって障子を開け始め所定の開度になると障子が自重によって自動的に開窓を始め、力の釣り合いが取れた平衡状態で静止状態を保持し、この静止状態から外部側又は内部側からの風圧によって自動的に開度を調整することを特徴とする自然換気用窓が提供される。
【００１２】
上記請求項１記載の発明においては、特に、障子の閉状態において、前記上部側アームは縦框側の枢着位置が縦枠側枢着位置よりも室外側に位置するとともに、前記縦枠側枢着位置が障子の重心よりも室内側に位置し、前記下部側アームは縦框側の枢着位置が縦枠側枢着位置を通る鉛直線上か僅かに室内側に位置するようにしてある。
【００１３】
従って、前記上部側アームにおいては、縦框側枢着点に作用する障子自重によって上部側アームを外側方向に回動させるモーメントＭ１が発生する。また、前記下部側アームにおいては、鉛直に配向するか、或いは上部側アームとは逆に僅かに縦框側枢着点（上部側）を室内側に傾けた状態で配置しているため、下部側アームにはモーメントは発生しないか、僅かに室内側に回動させる方向のモーメントが発生するだけである。前記上部側アームに発生するモーメントＭ１は、障子を閉じる方向の力として作用するため、閉窓状態で障子は閉状態を保持する（図８参照）。
【００１４】
手動又は開窓装置等による開操作によって障子を開け始めると、下部側アームが外側に傾き、これに伴って下部側アームにも障子を外側方向に回動させるモーメントＭ２が発生する。このモーメントの増加割合はアーム長が長いため、上部側アームよりも大きく、所定の開度になり、概略的にはＭ２＞Ｍ１の関係が成立すると、障子を開く方向の力が勝って障子が自重によって自動的に開窓を始め、力の釣り合いが取れた平衡状態で静止状態を保持するようになる。
【００１５】
その静止状態で、障子に掛かる外部側又は内部側からの風圧によって自動的に開度を調整するようになる。すなわち、外側から風圧（正圧）が掛かると、障子が閉じる方向に回動し、障子の開度を狭めることにより流入する風量を低減させる。その後に無風状態になると障子は元の開度まで戻る。また、負圧が増大したり、室内側からの気流が増大すると、障子が開く方向に回動し、障子の開度を拡げることにより流入する風量を増大させる。その後に気流が減少したり負圧が掛からなくなると障子は元の開度まで戻る。さらに、障子が閉まってしまう程の強風が作用した場合は、障子はそのまま閉止状態を保持するため、強風時にわざわざ障子を閉める手間も無くなる。
【００１６】
上記自然換気用窓の場合は、ある程度強制的に開窓してあげた状態から自然に開窓するようにしている。換言すれば、障子に掛かるモーメントがある程度の大きさになる段階で障子が自動的に開窓するようにしているため、経年によって回動部に錆やガタが発生したとしても、障子は良好な可動状態を維持し続けることが可能となる。
【００１７】
請求項２に係る本発明として、前記下部側アームの縦框側枢着位置よりも上部側となる縦枠位置に滑車を設け、一端を前記下部側アームの縦框側枢着点に繋止させ、前記滑車を巻回させた索材の他端にバネ部材の一端を連結し、前記バネ部材の他端を上下方向に位置調整可能とした上下位置調整機構に連結したことを特徴とする請求項１記載の自然換気用窓が提供される。
【００１８】
上記請求項２記載の発明では、前記下部側アームの縦框側枢着位置よりも上部側となる縦枠位置に滑車を設け、一端を前記下部側アームの縦框側枢着点に繋止させ、前記滑車を巻回させた索材の他端にバネ部材の一端を連結し、前記バネ部材の他端を上下方向に位置調整可能とした上下位置調整機構に連結した。従って、前記バネ部材の他端の上下方向位置を調整することで、障子が静止した状態での開度を任意に調整することが可能となり、連窓窓とした場合でも各障子を綺麗に整列させることが可能となる。
【００１９】
請求項３に係る本発明として、前記上下位置調整機構は、縦方向に配置された送りネジ部材と、この送りネジ部材に螺合させたナット状部材と、このナット状部材と共に移動するスライド部材とからなる送りネジ機構とされ、前記バネ部材の他端が前記スライド部材に連結されている請求項２記載の自然換気用窓が提供される。
【００２０】
上記請求項３記載の発明は、前記上下位置調整機構の具体的構造例を示したものである。送りネジ機構とすれば、障子を開いた状態で簡単かつ精度良く、障子の開度を調整することが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
以上詳説のとおり本発明によれば、部屋又は建屋の外部に面して取り付けられる窓枠から下框側が外部へ向って辷り出して開く障子を有する窓構造の下で、微風時においても障子の開閉動作が敏感に行われるとともに、障子を閉じた状態では閉窓状態を保持し、所定量だけ強制的に開窓させると、その状態から自然に開窓するようにすることで、障子の可動性を良好とすることが可能となる。
【００２２】
また、特に請求項２、３に係る発明によれば、障子の自然開閉動作を阻害することなく、障子静止状態での開き程度を調整する障子開度調整機構を備えることで、連窓窓とした場合でも連設した障子を綺麗に整列させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
〔自然換気用窓１の構造〕
図１は自然換気用窓１の内観図、図２は図１のII−II線矢視図、図３は図１のIII−III線矢視図である。
【００２４】
自然換気窓１は、図１〜図３に示されるように、上枠２Ａ、下枠２Ｂ及び縦枠２Ｃ、２Ｄを四方組した窓枠２の内部側に、上框３Ａ、下框３Ｂ及び縦框３Ｃ、３Ｄを四方組し、内部にガラスＧを嵌め込んだ障子３を収容するとともに、障子３の下框３Ｂ側が外側に向かって辷り出して開くようにしたものである。
【００２５】
前記障子３の支持構造は、窓枠２の縦枠２Ｃ、２Ｄと障子３の縦框３Ｃ、３Ｄとの間に夫々、縦框３Ｃ、３Ｄの上部に一端が枢着され他端が前記一端よりも低い位置において縦枠２Ｃ、２Ｄに枢着された相対的に短い長さの上部側アーム４、４と、縦框３Ｃ、３Ｄの中間部に一端が枢着され他端が前記一端よりも低い位置において縦枠２Ｃ、２Ｄに枢着された相対的に長い長さの下部側アーム５、５とを有する。
【００２６】
以下、更に具体的に詳述する。
前記窓枠２は、アルミ合金からなる上枠２Ａ、下枠２Ｂ及び縦枠２Ｃ、２Ｄを四方組して枠体と成したものである。前記上枠２Ａ、下枠２Ｂ及び縦枠２Ｃ、２Ｄはそれぞれ、室内側寄り位置にシール保持片２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄを備え、先端部に固形シール６を備えている。
【００２７】
前記障子３は、同じくアルミ合金からなる上框３Ａ、下框３Ｂ及び縦框３Ｃ、３Ｄを四方組し、内部にガラスＧを嵌合支持する。障子３を閉めた状態では、前記上框３Ａ、下框３Ｂ及び縦框３Ｃ、３Ｄの室内面側が前記固形シール６に当接することにより気水密性が保持されるようになっている。
【００２８】
図４に示されるように、縦框３Ｃ(３Ｄ)の側面に補強台座板７Ａ、７Ｂを配設するとともに、縦枠２Ｃ(２Ｄ)の内面側に補強台座板８を配設し、構造的補強を兼ねた枢着台座用部材を設置する。なお、設置に当たっては、窓部材を介した反対側に裏当材を配置して、ビス止めとしている。
【００２９】
前記上部側アーム４は、図５に示されるように、縦框３Ｃ(３Ｄ)側枢着点Ａとなる上部端が前記補強台座板７Ａに対して枢着され、縦枠２Ｃ(２Ｄ)側枢着点Ｂとなる下部端が前記補強台座板８に対して枢着されている。この際、前記上部側アーム４は閉状態において、図８にも示されるように、縦框側枢着点Ａが縦枠側枢着点Ｂよりもシフト量Ｓ１だけ室外側に位置するとともに、前記縦枠側枢着点Ｂが障子の重心Ｋよりも室内側に位置している。
【００３０】
一方、前記下部側アーム５は、図６に示されるように、縦框３Ｃ(３Ｄ)側枢着点Ｃとなる上部端が前記補強台座板７Ａ、７Ｂに対して枢着され、縦枠２Ｃ(２Ｄ)側枢着点Ｄとなる下部端が前記補強台座板８に対して枢着されている。この際、前記下部側アーム５は、閉状態において、縦框側枢着点Ｃが縦枠側枢着点Ｄを通る鉛直線上か、前記上部側アーム４とは反対に室内側に僅かに偏倚させている。この偏倚量は、１〜１０mm、好ましくは１〜５mmとする。図示例では、縦框側枢着点Ｃが縦枠側枢着点Ｄよりも１mmだけ室内側に偏倚させている。
【００３１】
なお、前記下部側アーム５は、図４に示されるように、サイズの異なる窓に対しても適用可能なように、２つの部材をビスによって連結させて１本のアームを構成するようにしている。合わせ面にはギザ加工を施し、これらが噛合することにより縦ズレしないようになっている。
【００３２】
また、上記自然換気用窓１においては、図７に示されるように、前記下部側アーム５の縦框側枢着点Ｃよりも上部側となる縦枠位置に滑車９を設け、一端を前記下部側アーム５の縦框側枢着点Ｃに繋止させ、前記滑車９を巻回させたワイヤー１０の他端にバネ部材１１の一端を連結し、前記バネ部材１１の他端を上下方向に位置調整可能とした上下位置調整機構１２に連結している。前記バネ部材１１は、引張りバネとして機能し、ワイヤー１０を介して下部側アーム５の縦框側枢着点Ｃに、障子３の開度に応じて、ワイヤー方向に沿って障子３を閉める力となる引込み力Ｐを作用させる。
【００３３】
前記上下位置調整機構１２は、縦方向に配置された送りネジ部材１３と、この送りネジ部材１３に螺合させたナット状部材１４と、このナット状部材１４と共に移動するスライド部材１５とからなる送りネジ機構とされ、前記バネ部材１１の他端が前記スライド部材１５に連結されている。前記スライド部材１５は、送りネジ部材１３が縦方向に貫通する通孔を有するとともに、この通孔を横断する横溝内にナット状部材１４を回転自在に保持する構造となっており、前記ナット状部材１４を手動操作で回転させることにより、ナット状部材１４と共に一体的に上下動し、前記引込み力Ｐを調整できるようになっている。
【００３４】
〔障子３の作動説明〕
（障子３の閉窓状態）
図８に示される閉窓状態では、障子３は閉状態を保持する。前記上部側アーム４においては、縦框側枢着点Ａに作用する障子自重ｗ（Ｗ／４）によって、縦枠側枢着点Ｂを中心として上部側アーム４を外側方向に回動させるモーメントＭ１（ｗ・Ｓ１）が発生する。また、前記下部側アーム５においては、鉛直に配向するか、或いは上部側アームとは逆に僅かに縦框側枢着点（上部側）を室内側に傾けた状態で配置しているため、下部側アーム５にはモーメントは発生しないか、僅かに室内側に回動させる方向のモーメントが発生するだけである。前記上部側アーム４に発生するモーメントＭ１は、下部側アームの縦框側枢着点Ｃを中心として、障子３の下框３Ｂ側を閉じる方向の力として作用するため、閉窓状態で障子３は閉状態を保持する。また、障子の閉窓状態では、閉じる方向に力が加わることで、気密性及び水密性も良好となる。
【００３５】
（障子３の開操作）
図９に示されるように、手動又は開窓装置等による開操作によって障子３を開け始めると、下部側アーム５が外側に傾き、これに伴って下部側アーム５にも障子３を外側方向に回動させる開方向モーメントＭ２（ｗ・Ｓ２）が発生する。また、下部側アーム５の縦框側枢着点Ｃにワイヤ張力Ｐによって障子３を閉じる方向に作用させる閉方向モーメントＭ４（Ｐ・Ｓ４）が発生する。さらに、障子３の重心Ｋが下部側アーム５の縦框側枢着点Ｃよりも室外側に移動することによって、障子３を閉じる方向に作用させる閉方向モーメントＭ３（Ｗ・Ｓ３）が発生する。
前記下部側アーム５のモーメントＭ２の増加割合は、アーム長が長いため上部側アーム４よりも大きく、所定の開度（Ｌ１）になり、Ｍ２＞Ｍ１＋Ｍ３＋Ｍ４の関係が成立すると、それ以上は障子３を開く方向の力が閉じる方向の力よりも勝って障子３が自動的に開窓を始めるようになる。
【００３６】
（障子３の釣合状態）
図１０に示されるように、障子３が自動的に開窓し始め、所定の開度（Ｌ２）になると、障子３を閉める方向に作用する閉方向モーメントＭ１、Ｍ３、Ｍ４が増大し、障子３を開く方向に作用させる開方向モーメントＭ２と釣り合う。すなわち、ΣＭ１〜４＝０となって力の釣り合いが取れた平衡状態で静止状態を保持するようになる。
その後は、この静止状態で、障子３に掛かる外部側又は内部側からの風圧によって自動的に開度を調整するようになる。すなわち、外側から風圧（正圧）が掛かると、障子３が閉じる方向に回動し、障子３の開度を狭めることにより流入する風量を低減させる。その後に無風状態になると障子３は元の開度まで戻る。また、負圧が増大したり、室内側からの気流が増大すると、障子３が開く方向に回動し、障子３の開度を拡げることにより流入する風量を増大させる。その後に気流が減少したり負圧が掛からなくなると障子３は元の開度まで戻る。
【００３７】
〔他の形態例〕
(1)上記形態例では、単一の窓について説明したが、横方向に障子３，３…を連接した連窓窓に対しても同様に適用することができる。この場合は、前記上下位置調整機構１２によって、障子３の開度を調整することにより、各障子３，３…を綺麗に整列させることが可能となる。
(2)図７に示されるように、上部側アーム４の下部に、ストッパー１６を配置して、障子３の最大開度を規制することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】自然換気用窓１の内観図である。
【図２】図１のII−II線矢視図（縦断面図）である。
【図３】図１のIII−III線矢視図（横断面図）である。
【図４】障子３と窓枠２との連結状態を示す片側正面図である。
【図５】図４のV−V線矢視図である。
【図６】図４のVI−VI線矢視図である。
【図７】障子３と窓枠２との連結状態を示す縦断面図である。
【図８】障子３の作動状態を説明するための閉窓状態図である。
【図９】障子３の作動状態を説明するための開操作状態図である。
【図１０】障子３の作動状態を説明するための釣合状態図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…自然換気用窓、２…窓枠、３…障子、４…上部側アーム、５…下部側アーム、９…滑車、１０…ワイヤ、１１…バネ部材、１２…上下位置調整機構、１３…送りネジ部材、１４…ナット状部材、１５…スライド部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部屋又は建物の外壁に取り付けられる窓枠と、この窓枠に収容され下框側が外部へ向って辷り出して開く障子とからなる自然換気用窓において、
前記自然換気用窓は、窓枠の縦枠と障子の縦框との間に夫々、縦框上部に一端が枢着され他端が前記一端よりも低い位置において縦枠に枢着された相対的に短い長さの上部側アームと、縦框中間部に一端が枢着され他端が前記一端よりも低い位置において縦枠に枢着された相対的に長い長さの下部側アームとを有し、
障子の閉状態において、前記上部側アームは縦框側の枢着位置が縦枠側枢着位置よりも室外側に位置するとともに、前記縦枠側枢着位置が障子の重心よりも室内側に位置し、前記下部側アームは縦框側の枢着位置が縦枠側枢着位置を通る鉛直線上か僅かに室内側に位置し、
閉窓状態で、前記障子は閉状態を保持し、開操作によって障子を開け始め所定の開度になると障子が自重によって自動的に開窓を始め、力の釣り合いが取れた平衡状態で静止状態を保持し、この静止状態から外部側又は内部側からの風圧によって自動的に開度を調整することを特徴とする自然換気用窓。
【請求項２】
前記下部側アームの縦框側枢着位置よりも上部側となる縦枠位置に滑車を設け、一端を前記下部側アームの縦框側枢着点に繋止させ、前記滑車を巻回させた索材の他端にバネ部材の一端を連結し、前記バネ部材の他端を上下方向に位置調整可能とした上下位置調整機構に連結したことを特徴とする請求項１記載の自然換気用窓。
【請求項３】
前記上下位置調整機構は、縦方向に配置された送りネジ部材と、この送りネジ部材に螺合させたナット状部材と、このナット状部材と共に移動するスライド部材とからなる送りネジ機構とされ、前記バネ部材の他端が前記スライド部材に連結されている請求項２記載の自然換気用窓。
【請求項１】
部屋又は建物の外壁に取り付けられる窓枠と、この窓枠に収容され下框側が外部へ向って辷り出して開く障子とからなる自然換気用窓において、
前記自然換気用窓は、窓枠の縦枠と障子の縦框との間に夫々、縦框上部に一端が枢着され他端が前記一端よりも低い位置において縦枠に枢着された相対的に短い長さの上部側アームと、縦框中間部に一端が枢着され他端が前記一端よりも低い位置において縦枠に枢着された相対的に長い長さの下部側アームとを有し、
障子の閉状態において、前記上部側アームは縦框側の枢着位置が縦枠側枢着位置よりも室外側に位置するとともに、前記縦枠側枢着位置が障子の重心よりも室内側に位置し、前記下部側アームは縦框側の枢着位置が縦枠側枢着位置を通る鉛直線上か僅かに室内側に位置し、
閉窓状態で、前記障子は閉状態を保持し、開操作によって障子を開け始め所定の開度になると障子が自重によって自動的に開窓を始め、力の釣り合いが取れた平衡状態で静止状態を保持し、この静止状態から外部側又は内部側からの風圧によって自動的に開度を調整することを特徴とする自然換気用窓。
【請求項２】
前記下部側アームの縦框側枢着位置よりも上部側となる縦枠位置に滑車を設け、一端を前記下部側アームの縦框側枢着点に繋止させ、前記滑車を巻回させた索材の他端にバネ部材の一端を連結し、前記バネ部材の他端を上下方向に位置調整可能とした上下位置調整機構に連結したことを特徴とする請求項１記載の自然換気用窓。
【請求項３】
前記上下位置調整機構は、縦方向に配置された送りネジ部材と、この送りネジ部材に螺合させたナット状部材と、このナット状部材と共に移動するスライド部材とからなる送りネジ機構とされ、前記バネ部材の他端が前記スライド部材に連結されている請求項２記載の自然換気用窓。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−９５８９４（Ｐ２０１０−９５８９４Ａ）
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６６９８０（Ｐ２００８−２６６９８０）
【出願日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【出願人】（０００１９１０６５）新日軽株式会社 (545)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【出願人】（０００１９１０６５）新日軽株式会社 (545)
【Ｆターム（参考）】
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