特許 6549888 自然換気窓

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6549888

(24)【登録日】2019年7月5日

(45)【発行日】2019年7月24日

(54)【発明の名称】自然換気窓

(51)【国際特許分類】

   E05F 15/71 20150101AFI20190711BHJP

   E06B 3/40 20060101ALI20190711BHJP

【ＦＩ】

   E05F15/71

   E06B3/40

【請求項の数】1

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-91725(P2015-91725)

(22)【出願日】2015年4月28日

(65)【公開番号】特開2016-205089(P2016-205089A)

(43)【公開日】2016年12月8日

【審査請求日】2017年10月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000175560

【氏名又は名称】三協立山株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000626

【氏名又は名称】特許業務法人 英知国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】堀 剛文

(72)【発明者】

【氏名】野村 吉和

(72)【発明者】

【氏名】吹田 和宏

(72)【発明者】

【氏名】津原 智晃

【審査官】 小野 郁磨

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−０１８４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０４８６３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０４１２９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０８９４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０６１９０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１０５７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０５４３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／００７２５４１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０５Ｆ １５／００−１５／７９

Ｅ０６Ｂ ３／３８− ３／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

建物開口部に取付けられる窓枠と、窓枠に開閉自在に支持されて、風等の外力により自然に開閉する障子と、障子を開閉する開閉アームと、開閉アームとは個別に設けられ障子の最大開放角度を規制する規制部材を備え、
降雨を検知することにより駆動力を発生する駆動手段と、気温の変化を検知することにより駆動力を発生する駆動手段と、湿度の変化を検知することにより駆動力を発生する駆動手段との少なくとも一つの駆動手段を備え、
駆動手段は、検知に応じて、規制部材により規制される最大開放角度を変更するように規制部材を駆動し、障子は、閉鎖状態と規制部材により規制される最大開放角度の状態との間で自然に開閉することを特徴とする自然換気窓。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

建物開口部に取付けられる自然換気窓に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、室外の風等の外力により自然と開閉して換気を行う自然換気窓が公知となっていた。（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４５１３５００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１の自然換気窓は、自然の風により開閉して快適な換気を行うことができるので、開閉に手間がかからず、またセンサを使用して電力等により開閉駆動を行う必要もないので、省エネルギーで使いかってが良かった。
このような、自然換気窓は、降雨時にも風により開放して雨が吹き込むために、降雨時には閉鎖するのが普通であった。
しかしながら、降雨時であっても窓の開閉角度が小さい範囲においては雨の吹き込みはなく、降雨時であっても換気をすることが好ましい場合があった。

【0005】

本発明は、上記の事情を鑑み、降雨時に雨が吹き込む全開状態となることを防止しながら、雨の吹き込まない範囲において窓を自然に開閉することができる自然換気窓を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、建物開口部に取付けられる窓枠と、窓枠に開閉自在に支持されて、風等の外力により自然に開閉する障子と、障子を開閉する開閉アームと、開閉アームとは個別に設けられ障子の最大開放角度を規制する規制部材を備え、降雨を検知することにより駆動力を発生する駆動手段と、気温の変化を検知することにより駆動力を発生する駆動手段と、湿度の変化を検知することにより駆動力を発生する駆動手段との少なくとも一つの駆動手段を備え、駆動手段は、検知に応じて、規制部材により規制される最大開放角度を変更するように規制部材を駆動し、障子は、閉鎖状態と規制部材により規制される最大開放角度の状態との間で自然に開閉することを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

降雨時や気温が低い時などにも、完全な閉鎖状態とせずに自然換気窓が開閉できる開閉角度を小さくして換気することを可能にすることができ、室外の環境に適した自然換気を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態に係る自然換気窓の内観図である。

【図2】本発明の実施形態に係る自然換気窓が開閉アームによって閉鎖状態に維持された状態の縦断面図である。

【図3】本発明の実施形態に係る自然換気窓が開閉アームによって自然開閉状態に維持された状態の縦断面図である。

【図4】本発明の実施形態に係る自然換気窓が開閉アームによって自然開閉状態に維持された状態において、規制アームによって自然開閉による最大開閉角度が規制された状態の縦断面図である。

【図5】本発明の実施形態に係る自然換気窓の規制アームを駆動する規制部材駆動手段の斜視図である。

【図6】本発明の実施形態に係る自然換気窓の規制アームを駆動する規制部材駆動手段の側面図である。

【図7】本発明の実施形態に係る自然換気窓の規制アームを駆動する規制部材駆動手段の動力発生手段部分の駆動説明図であり、（ａ）は通常状態、（ｂ）は気温が下がったときの動作図である。

【図8】本発明の実施形態に係る自然換気窓の規制アームを駆動する規制部材駆動手段の動力発生手段部分の駆動説明図であり、（ａ）は降雨があった状態、（ｂ）は降雨があり、且つ、気温が下がったときの動作図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

−自然換気窓の構成−
本発明の実施形態の自然換気窓について、図１を参照して説明する。
（全体の構成）
図１に示すように、本実施形態の自然換気窓は、建物開口部に設置される、上枠１１、下枠１２、左、右縦枠１３，１４、及び、上枠１１と下枠１２との間の左右方向略中央に立設される縦骨１５とからなり、縦骨１５の左右に開口部を有する窓枠１と、上框２１、下框２２、及び左、右の縦框２３，２４を四周に組んでその内周にガラス等のパネルが嵌め込まれて構成され、窓枠１の左右の開口部に配置される障子２、２とからなる。
障子２，２は、それぞれ左、右縦枠１３，１４と縦骨１５の中間高さよりも上方位置において軸支され、軸支箇所よりも上方位置の室内側に重り２６が設けられている。
縦骨１５の両側面には、障子２，２の開閉状態を制御する開閉アーム４及び障子２，２の開閉角度を規制する規制アーム５が配置されており、操作手段４ｂを操作することにより開閉アーム４を駆動して障子２，２の開閉を操作することができる。

【0010】

（障子の開閉動作）
図２乃至４を参考にして、障子２の開閉動作について説明する。
障子２は、窓枠１に対して、障子２の中間高さよりも高い位置において支軸２ａにより回転自在に軸支されており、上枠１１に対して上框２１が屋内側から、下枠１２に対しては下框２２が屋外側から近接するように構成されている。そして、風の力と障子２の上方位置に設けられた重り２６とのバランスにより、支軸２ａを中心に自然に開閉するようになっている。

【0011】

開閉アーム４は所定角度（約１３５度）で連結される上アーム部４１及び下アーム部４２を有しており、両アーム部の連結箇所が、障子２の支軸２ａと略同じ高さにおいて縦骨１５から突出する回動軸４ａに軸支されている。両アーム部の先端には例えばゴム等の材料からなる上ローラ４３及び下ローラ４４が回転自在に支持されており、上ローラ４３及び下ローラ４４は開閉アーム４の回動により障子２，２の縦框２３，２３に室内側から当接するように構成されている。
規制アーム５は、開閉アーム４の回動軸４ａのやや上方位置において、縦骨１５から突出する規制アーム回動軸５ａに軸支され、その先端には、障子２の縦框２３，２３の室内側面に当接して障子２の開閉角度を規制するストッパ面５ｂを有しており、通常は、ストッパ面５ｂが障子２の開閉を何ら規制しない初期位置となるように回動制御されている。
そして、屋外の状況に応じて、具体的には、降雨があるとき、気温が所定温度より低いとき、及び湿度が所定湿度より高いときに、電力等の駆動力を何ら用いずに動力を発生する規制部材駆動手段６の働きにより、ストッパ面５ｂが障子２の最大開閉角度を所定角度以下に規制する規制位置となるように回動制御される。

【0012】

図２は、開閉アーム４により障子２を閉鎖を維持している状態を示している。
開閉アーム４は、操作手段４ｂの操作により回動軸４ａを中心に上ローラ４３が障子２の縦骨１５側の縦框２３，２３の室内側に当接する位置まで回動されている。上ローラ４３が障子２の支軸２ａよりも高い位置において縦框２３，２３に当接することで、障子２の支軸２ａを中心とした開放が上ローラ４３により阻止されて、閉鎖状態を維持することとなる。
なお、規制アーム５は、開閉アーム４の回動とは何ら連繋しておらず、ストッパ面５ｂが障子２の開閉を何ら規制しない初期位置となっている。

【0013】

図３は、開閉アーム４及び規制アーム５がともに障子２の開閉を全開閉範囲において許容する状態を示している。
開閉アーム４は、操作手段４ｂの操作により回動軸４ａを中心に下アーム部４２が略垂直となり、上アーム部４１が室内方向上方へ斜めに延びるように回動され、上ローラ４３及び下ローラ４４が共に障子２の開閉動作に干渉しない位置に退避している。なお、この状態から下アーム部４２が室外側に移動するように開閉アーム４を回動させることで、障子２を強制的に開放状態に維持することもできる。
規制アーム５は、屋外の状況が障子２の最大開閉角度を規制する状況にないので、障子２の開閉に何ら影響を与えない初期位置に維持されている。
これにより、障子２は支軸２ａを中心に、縦骨１５側の縦框２３，２３が上ローラ４３に当接するまでその開放が許容され、その全開閉範囲において風の力と重り２６とのバランスにより自然に開閉することができる。

【0014】

図４は、規制アーム５により障子２の最大開閉角度を規制している状態を示している。
開閉アーム４は、操作手段４ｂの操作により回動軸４ａを中心に下アーム部４２が略垂直となり、上アーム部４１が室内方向上方へ延びるように回動され、上ローラ４３及び下ローラ４４が共に障子２の開閉動作に干渉しない位置に退避している。
一方、規制アーム５は、屋外の状況により作動する規制部材駆動手段６の働きによって、規制アーム回動軸５ａを中心にしてストッパ面５ｂが障子２の縦框２３の室内側面に当接して最大開閉角度を所定角度以下に規制する規制位置となるように回動制御されている。
したがって、障子２は、開閉アーム４によってはその開閉は何ら規制されないが、規制位置にある規制アーム５のストッパ面５ｂに当接することにより最大開放角度が図４に示す角度（例えば５〜１０度）に規制されている。そのため、障子２は支軸２ａを中心に、図２に示す閉鎖状態と、図４に示す規制開放状態の範囲において、風の力と重り２６とのバランスにより自然に開閉することができる。

【0015】

以上のように、本発明の実施形態の自然換気窓は、障子２の閉鎖状態から開放状態にわたっての開閉制御を行う開閉アーム４と、屋外の状況に応じて障子の最大開閉角度を規制する規制アーム５を個別に備えており、開閉アーム４により障子２の開閉制御を行い、全開閉範囲において開閉を許容する状態であっても、例えば降雨が発生した場合には、規制アーム５の働きにより最大開放角度を降雨が降り込まない程度に規制され、雨の降り込みを防止するとともに、自然換気を継続することができる。
また、規制アーム５の回動制御は、屋外の状況により、例えば降雨を検出することにより電力等の駆動力を何ら用いずに動力を発生する規制部材駆動手段６の働きにより行っているので、制御駆動系に必要な配線等を必要とせずに、開閉アーム４の駆動制御に何ら影響をされることなく自動的に規制アーム５による開放規制制御を行うことができる。

【0016】

（規制部材駆動手段の構成）
規制部材駆動手段６の構成について、図５、６を参照して、説明する。
規制部材駆動手段６は、平面視Ｕ字状のフレーム部材６１と、フレーム部材６１の上部に固定され、両側面より規制アーム５，５が突出している歯車ユニット６２と、フレーム部材６１に対して上下移動自在に支持される連動バー６３と、連動バー６３を上下駆動する動力発生手段６４とから構成され、縦骨１５の側面より規制アーム５，５を突出させた状態で縦骨１５の内部に配置されている。

【0017】

フレーム部材６１の上方位置には、開閉アーム４を開閉駆動するための開閉アームユニット４ｃが配置されており、図６に示すように、操作手段４ｂからの動力が操作棒４ｄを介して伝達され、開閉アーム４を開閉するように構成されている。
動力発生手段６４は、屋外の状況により膨張収縮するなどして電力等の動力源を何ら利用せずに動力を発生するものであり、フレーム部材６１の下方位置の室外側に配置されて連動バー６３を上下方向に駆動している。

【0018】

連動バー６３は、図６に示すように、フレーム部材６１もしくは縦骨１５に設けられた上下２箇所のガイド部６３ａ，６３ｂによりフレーム部材６１に対して上下動自在に支持されるとともに、付勢手段（図示しない。）により上方に軽く付勢されており、その上端には動力伝達歯６３１が形成され、その下端には動力発生手段６４により発生する動力を受ける動力受け部６３２が設けられている。また、連動バー６３はその中間部位に衝撃吸収部６３ｃを有しており、障子２が急激に開放して規制アーム５に当接した際に、連動バー６３に伝達される衝撃を中間部位において付勢手段に抗して上下に分離することで後述する雨感知テープ６４８ａが切れることを防止している。

【0019】

規制アーム５を有する歯車ユニット６２は、図６に示すように、連動バー６３の動力伝達歯６３１からの動力を規制アーム５に伝達する歯車６２１，６２２，６２３をケース内に収納して構成されており、歯車６２１が連動バー６３の動力伝達歯６３１と噛み合っている。そして、歯車６２３の回転軸を規制アーム５の規制アーム回動軸５ａとすることで、動力伝達歯６３１により伝達される連動バー６３の上下動を規制アーム５に対して回転力として伝達している。

【0020】

（動力発生手段の構成）
連動バー６３を上下駆動する動力発生手段６４は、電力等の動力源を何ら利用せずに、屋外の気温の変化、若しくは湿度の変化（水分の付着等）により性状が変化するユニットから構成され、温度の低下により収縮するサーモエレメント６４３を備えるサーモエレメントユニット６４１と、降雨（水分）を検出することにより伸長するテープエレメント６４８を備えるテープユニット６４６とを備えている。

【0021】

サーモエレメントユニット(駆動手段）６４１は、フレーム部材６１の下端室外側に支持されるプレート部材６４ａの室外側面に固定される上下２つの保持部材６４１ａ，６４１ｂと、下方の保持部材６４１ｂに支持されて下方の保持部材６４１ｂから上方に向かって阻止軸６４３ａを突出させるサーモエレメント６４３と、上方の保持部材６４１ａに支持されて上方より連動バー６３の動力受け部６３２をバネ等により下方に向かって押圧する上方出力部（付勢手段）６４２とから構成されている。
サーモエレメント６４３の阻止軸６４３ａは連動バー６３の下端に設けられた動力受け部６３２を下方より上下方向に貫通しており、貫通した阻止軸６４３ａの上端により上方出力部（付勢手段）６４２の下端を支持して、上方出力部（付勢手段）６４２による動力受け部６３２に対する押圧力の伝達を阻止している。
そして、サーモエレメント６４３内には、温度変化により固形化するワックスが入っており、例えば温度が１８℃から１０℃に変化することで、ワックスが固形化して体積が収縮して阻止軸６４３ａが下方に１０ｍｍ程度下降することで、上方出力部６４２による押圧力（付勢力）が動力受け部６３２に伝達されることを許容して駆動力を発生させ、動力受け部６３２及び連動バー６３を１０ｍｍ程度下降させる。

【0022】

テープユニット（駆動手段）６４６は、フレーム部材６１及びフレーム部材６１に固定される歯車ユニット６２に支持されるテープ支持部材６４７と、テープ支持部材６４７に沿って配置されるテープエレメント６４８とから構成されている。
テープ支持部材６４７は、その上端が歯車ユニット６２の室外側に固定されると共にその下端がプレート部材６４ａの室外側面に固定される上下方向に伸びる長尺部材により形成され、下方部分にはテープエレメント６４８の下端を下方に引っ張る付勢手段６４７ａが配置されている。
テープエレメント６４８は、その上端がテープ支持部材６４７の上端部に固定される雨感知テープ６４８ａと、雨感知テープ６４８ａの下端に連結されるテープ出力部６４８ｂとからなり、テープエレメント６４８の下端が付勢手段６４７ａにより下方に引っ張られることにより、テープ出力部６４８ｂが連動バー６３の動力受け部６３２に上面より対向するように構成されている。
そして、雨感知テープ６４８ａが雨で濡れたり、湿度が９０％を超えたりするなど、所定量の水分を検知することにより雨感知テープ６４８ａが伸長することで、付勢手段６４７ａの付勢力に基づくテープ出力部６４８ｂの押圧力（付勢力）が動力受け部６３２に伝達されることを許容して駆動力を発生させ、動力受け部６３２及び連動バー６３を１０ｍｍ程度下降させる。

【0023】

（動力発生手段の駆動）
動力発生手段の駆動について、図７乃至８を参考に説明する。
開閉アーム４により、障子２の開閉を全開閉範囲において許容する状態において、室外の気温が１８℃であって、降雨がない場合には、屋外の状況が屋内を換気するに何ら問題の無い状況であるので、図７（ａ）に示すように動力発生手段６４は作動しない。
図７（ａ）においては、上方に付勢されている連動バー６３の動力受け部６３２の上面が、サーモエレメントユニット６４１の上方出力部６４２の下面、及び、テープユニット６４６のテープエレメント６４８のテープ出力部６４８ｂの下面に当接した状態で、規制アーム５を駆動することなく安定している。

【0024】

図７（ａ）に示す状態から、屋外の気温が１０℃に下がった状態を図７（ｂ）に示す。
気温が下がることにより、サーモエレメント６４３内のワックスが縮んで阻止軸６４３ａが上方出力部６４２の下方への押圧力で下方に１０ｍｍ程度下降する。上方出力部６４２は連動バー６３の動力受け部６３２に上方より当接しているが、連動バー６３を上方へ付勢する付勢手段の付勢力よりも上方出力部６４２の下方への付勢力の方が大きく設定されているので、上方出力部６４２の下面が動力受け部６３２を下方に押し下げて、連動バー６３を下方に駆動することができる。連動バー６３が下方に駆動されることにより、規制アーム５が、規制位置に駆動される。
なお、このときテープユニット６４６のテープ出力部６４８ｂは、動力受け部６３２に上方より当接しているだけなので、連動バー６３の下方への駆動を妨げることはない。

【0025】

図７（ａ）に示す状態から、降雨があった状態を図８（ａ）に示す。
雨感知テープ６４８ａが雨で濡れることにより、もしくは、湿度が例えば９０％を超えることにより雨感知テープ６４８ａが伸長してテープ出力部６４８ｂが付勢手段６４７ａの付勢力により下方に１０ｍｍ程度下降する。テープ出力部６４８ｂが降下することにより、テープ出力部６４８ｂが連動バー６３を上方へ付勢する付勢手段の付勢力に抗して動力受け部６３２を下方に押し下げて、連動バー６３を下方に駆動する。連動バー６３が下方に駆動されることにより、規制アーム５が、規制位置に駆動される。
なお、このときサーモエレメントユニット６４１の上方出力部６４２は、阻止軸６４３ａにより下方への押圧力の伝達が阻止され、動力受け部６３２に対して上方より当接しているだけなので、連動バー６３の下方への駆動を妨げることはない。

【0026】

図７（ａ）に示す状態から、屋外の気温が１０℃に下がり、降雨があった状態を図８（ｂ）に示す。
気温が下がることにより、サーモエレメント６４３内のワックスが縮んで阻止軸６４３ａが上方出力部６４２の押圧力により下方に１０ｍｍ程度下降する。また、雨感知テープ６４８ａが雨で濡れることにより雨感知テープ６４８ａが伸長してテープ出力部６４８ｂが付勢手段６４７ａの付勢力により下方に１０ｍｍ程度下降する。
したがって、連動バー６３の動力受け部６３２は、上方出力部６４２及びテープ出力部６４８ｂにより下方に押し下げられて、連動バー６３が下方に駆動されることにより、規制アーム５が、規制位置に駆動される。
そして、図７（ｂ）、図８のいずれの場合おいても、規制アーム５によって、障子２の最大開閉角度が規制されることとなる。

【0027】

以上のように、本実施形態の自然換気窓は、開閉アームを手動もしくは電動等にて操作することにより、障子の閉鎖状態を維持したり、または、障子を閉鎖状態から全開状態の開閉範囲において自然換気の状態を維持したりしながら、屋外の状況に応じて電動等の動力を使うことなく規制アームによる開閉角度の規制を自動的に行うことができるので、降雨時や低温時に風等により障子が大きく開放して雨が降り込んだりすることを防止しながら、雨が降り込まない程度の小さな開閉角度の範囲における自然換気を維持することができる。
そして、規制アームを駆動する駆動手段は、降雨の有無、気温の変化、湿度の変化によって駆動力を発生する駆動手段のいずれの駆動手段を設けても、また、それらを組み合わせて設けてもよく、組み合わせて設けた場合には、いずれかの条件が満たされれば規制アームを駆動して最大開閉角度を規制することができる。
また、規制アームの駆動制御には電力等の動力を用いず、温度や湿度に応じて体積や長さが変化するなどの物質の性状変化によって生じる動力を利用するとともに、開閉アームの開閉駆動制御と規制アームの駆動制御とを独立させているので、使用者によって手動又は電動によって操作される開閉アームの状態にかかわらず、規制アームが駆動されて開閉角度の規制をすることができ、自然換気状態を維持しながら雨の吹き込み等を防止できる。

【0028】

なお、本実施形態においては、温度や湿度に応じて動力を生じさせる規制部材駆動手段の例として、サーモエレメントと雨感知テープを使用したが、温度や湿度の変化による性状の変化を利用して動力を発生するものであれば、どのような動力源を用いることも可能であり、また、それらを組み合わせて利用することも可能である。
また、本実施形態の自然換気窓は、窓枠に対して支軸を中心に回転して開閉する自然換気窓であるが、障子が風等の外力により自然に開閉する自然換気窓であれば、すべり出し窓などその開閉方式は特に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0029】

１ ：窓枠
１１ ：上枠
１２ ：下枠
１３ ：右縦枠
１４ ：右縦枠
１５ ：縦骨
２ ：障子
２ａ ：支軸
２１ ：上框
２２ ：下框
２３ ：縦框
２４ ：縦框
２６ ：重り
４ ：開閉アーム
４ａ ：回動軸
４ｂ ：操作手段
４ｃ ：開閉アームユニット
４ｄ ：操作棒
４１ ：上アーム部
４２ ：下アーム部
４３ ：上ローラ
４４ ：下ローラ
５ ：規制アーム
５ａ ：規制アーム回動軸
５ｂ ：ストッパ面
６ ：規制部材駆動手段
６１ ：フレーム部材
６２ ：歯車ユニット
６２１ ：歯車
６２２ ：歯車
６２３ ：歯車
６３ ：連動バー
６３ａ ：ガイド部
６３ｂ ：ガイド部
６３ｃ ：衝撃吸収部
６３１ ：動力伝達歯
６３２ ：動力受け部
６４ ：動力発生手段
６４ａ ：プレート部材
６４１ ：サーモエレメントユニット
６４１ａ ：保持部材
６４１ｂ ：保持部材
６４２ ：上方出力部
６４３ ：サーモエレメント
６４３ａ ：阻止軸
６４６ ：テープユニット
６４７ ：テープ支持部材
６４７ａ ：付勢手段
６４８ ：テープエレメント
６４８ａ ：雨感知テープ
６４８ｂ ：テープ出力部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】