(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サッシの面材を保持する面材保持枠の枠開口内およびサッシ室外側間で流体が流通可能な隙間面積である室外側隙間面積と、前記枠開口内およびサッシ室内側間で流体が流通可能な隙間面積である室内側隙間面積とを含むサッシ条件を設定する条件設定ステップと、
前記サッシ条件および設定した圧力によって前記枠開口内の圧力を計算する圧力計算ステップと、
この圧力計算ステップで計算された前記枠開口内の圧力および前記各隙間面積を用いて枠開口内への流体流入量および枠開口内からの流体流出量の少なくとも一方を計算する流量計算ステップと、
この流量計算ステップで計算された流体流入量や流体流出量に基づいてサッシ性能を評価する性能評価ステップとを行うとともに、
前記条件設定ステップでは、室外側隙間面積として水抜き穴の面積を含めて入力し、
前記流量計算ステップでは、室外側隙間面積および室外側圧力と、前記圧力計算ステップで計算した枠開口内圧力とに基づいて室外側から枠開口内への浸入水量を流体流入量として計算し、かつ水抜き穴面積および室外側圧力と、前記枠開口内圧力とに基づいて枠開口内から室外側への排水水量を流体流出量として計算し、
前記性能評価ステップでは、浸入水量および排水水量に基づいて枠開口内水位を計算して水密性能を評価するサッシ性能予測方法。
【請求項２】
サッシの面材を保持する面材保持枠の枠開口内およびサッシ室外側間で流体が流通可能な隙間面積である室外側隙間面積と、前記枠開口内およびサッシ室内側間で流体が流通可能な隙間面積である室内側隙間面積とを含むサッシ条件を設定する条件設定ステップと、
前記サッシ条件および設定した圧力によって前記枠開口内の圧力を計算する圧力計算ステップと、
この圧力計算ステップで計算された前記枠開口内の圧力および前記各隙間面積を用いて枠開口内への流体流入量および枠開口内からの流体流出量の少なくとも一方を計算する流量計算ステップと、
この流量計算ステップで計算された流体流入量や流体流出量に基づいてサッシ性能を評価する性能評価ステップとを行うとともに、
前記流量計算ステップでは、室内側隙間面積と前記圧力計算ステップで計算した枠開口内圧力とに基づいて枠開口内から室内側への漏気量を流体流出量として計算し、
前記性能評価ステップでは、単位時間および単位面積当たりの漏気量を計算して気密性能を評価するサッシ性能予測方法。
【請求項３】
コンピュータに、サッシの面材を保持する面材保持枠の枠開口内およびサッシ室外側間で流体が流通可能な隙間面積である室外側隙間面積と、前記枠開口内およびサッシ室内側間で流体が流通可能な隙間面積である室内側隙間面積とを含むサッシ条件を設定する条件設定ステップと、
前記サッシ条件および設定した圧力によって前記枠開口内の圧力を計算する圧力計算ステップと、
この圧力計算ステップで計算された前記枠開口内の圧力および前記各隙間面積を用いて枠開口内への流体流入量および枠開口内からの流体流出量の少なくとも一方を計算する流量計算ステップと、
この流量計算ステップで計算された流体流入量や流体流出量に基づいてサッシ性能を評価する性能評価ステップとを実行させるとともに、
前記条件設定ステップでは、室外側隙間面積として水抜き穴の面積を含めて入力し、
前記流量計算ステップでは、室外側隙間面積および室外側圧力と、前記圧力計算ステップで計算した枠開口内圧力とに基づいて室外側から枠開口内への浸入水量を流体流入量として計算し、かつ水抜き穴面積および室外側圧力と、前記枠開口内圧力とに基づいて枠開口内から室外側への排水水量を流体流出量として計算し、
前記性能評価ステップでは、浸入水量および排水水量に基づいて枠開口内水位を計算して水密性能を評価するサッシ性能予測プログラム。
【請求項４】
コンピュータに、サッシの面材を保持する面材保持枠の枠開口内およびサッシ室外側間で流体が流通可能な隙間面積である室外側隙間面積と、前記枠開口内およびサッシ室内側間で流体が流通可能な隙間面積である室内側隙間面積とを含むサッシ条件を設定する条件設定ステップと、
前記サッシ条件および設定した圧力によって前記枠開口内の圧力を計算する圧力計算ステップと、
この圧力計算ステップで計算された前記枠開口内の圧力および前記各隙間面積を用いて枠開口内への流体流入量および枠開口内からの流体流出量の少なくとも一方を計算する流量計算ステップと、
この流量計算ステップで計算された流体流入量や流体流出量に基づいてサッシ性能を評価する性能評価ステップとを実行させるとともに、
前記流量計算ステップでは、室内側隙間面積と前記圧力計算ステップで計算した枠開口内圧力とに基づいて枠開口内から室内側への漏気量を流体流出量として計算し、
前記性能評価ステップでは、単位時間および単位面積当たりの漏気量を計算して気密性能を評価するサッシ性能予測プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はサッシ性能予測方法およびサッシ性能予測プログラムに係り、特にサッシの水密性能や気密性能を予測するサッシ性能予測方法およびサッシ性能予測プログラムに関する。
【０００２】
【背景技術】
サッシを開発する場合、サッシ性能（水密性能や水密性能）は、実際にサッシを設計し、試作（製造）した後、気密性能試験（例えば「JIS A1516 」に規定する試験）や水密性能試験（例えば「JIS A1517 」に規定する試験）を行って評価していた。そして、性能試験で目標とする性能が得られない場合には、設計、製造をやり直していた。
【０００３】
このような設計、製造および試験のやり直しを少なくすることは、開発期間の短縮や開発費用を減少するために最も重要である。このため、従来は、設計者の経験や過去の試験データに基づいてサッシを設計することでやり直しを少なくするようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、設計者の経験や過去の試験データに頼った開発は、設計者のスキルに大きく依存し、比較的経験が浅い設計者と、経験を積んだ設計者とでは設計内容が異なってしまい、製造工程等の効率化も十分に図れなくなるという問題があった。
このため、経験が浅い設計者が設計したものは、経験を積んだ設計者が最終的なチェックを再度行わなければならず、その分、設計効率が低下し、設計コストも高くなるという問題が生じる。
【０００５】
また、新しい構造、形状のサッシなど、過去の経験、データがあまり参考にならない場合には、試行錯誤を繰り返さなければならず、設計および性能確認試験の回数も増えてしまい、商品コストが高くなるという問題があった。
【０００６】
一方で、サッシの気密性能評価用の流体モデルや水密性能評価用の流体モデルを作成し、流体解析ソフトを用いて解析を行って設計を支援することで、経験が浅い設計者が設計する場合や新しい構造、形状のサッシを設計する場合でも試作品の製造回数を少なくできて比較的容易にサッシを設計できるようにし、かつ性能確認試験の回数も少なくすることも考えられる。
【０００７】
しかしながら、流体解析ソフトを用いた場合、流体モデルの作成が難しいとともに、計算に膨大な時間が掛かり、設計を変更してもその変更によってどのような性能になるかを算出するまでに時間が掛かるため、結局、効率的な設計ができず、設計費用も嵩むため、現実には利用できないという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、気密性能や水密性能といったサッシ性能を簡単に予測することができ、設計や性能確認試験の負担を軽減できるサッシ性能予測方法およびサッシ性能予測プログラムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のサッシ性能予測方法は、サッシの面材を保持する面材保持枠の枠開口内およびサッシ室外側間で流体が流通可能な隙間面積である室外側隙間面積と、前記枠開口内およびサッシ室内側間で流体が流通可能な隙間面積である室内側隙間面積とを含むサッシ条件を設定する条件設定ステップと、前記サッシ条件および設定した圧力によって前記枠開口内の圧力を計算する圧力計算ステップと、この圧力計算ステップで計算された前記枠開口内の圧力および前記各隙間面積を用いて枠開口内への流体流入量および枠開口内からの流体流出量の少なくとも一方を計算する流量計算ステップと、この流量計算ステップで計算された流体流入量や流体流出量に基づいてサッシ性能を評価する性能評価ステップとを行うとともに、前記条件設定ステップでは、室外側隙間面積として水抜き穴の面積を含めて入力し、前記流量計算ステップでは、室外側隙間面積および室外側圧力と、前記圧力計算ステップで計算した枠開口内圧力とに基づいて室外側から枠開口内への浸入水量を流体流入量として計算し、かつ水抜き穴面積および室外側圧力と、前記枠開口内圧力とに基づいて枠開口内から室外側への排水水量を流体流出量として計算し、前記性能評価ステップでは、浸入水量および排水水量に基づいて枠開口内水位を計算して水密性能を評価することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明のサッシ性能予測方法は、サッシの面材を保持する面材保持枠の枠開口内およびサッシ室外側間で流体が流通可能な隙間面積である室外側隙間面積と、前記枠開口内およびサッシ室内側間で流体が流通可能な隙間面積である室内側隙間面積とを含むサッシ条件を設定する条件設定ステップと、前記サッシ条件および設定した圧力によって前記枠開口内の圧力を計算する圧力計算ステップと、この圧力計算ステップで計算された前記枠開口内の圧力および前記各隙間面積を用いて枠開口内への流体流入量および枠開口内からの流体流出量の少なくとも一方を計算する流量計算ステップと、この流量計算ステップで計算された流体流入量や流体流出量に基づいてサッシ性能を評価する性能評価ステップとを行うとともに、前記流量計算ステップでは、室内側隙間面積と前記圧力計算ステップで計算した枠開口内圧力とに基づいて枠開口内から室内側への漏気量を流体流出量として計算し、前記性能評価ステップでは、単位時間および単位面積当たりの漏気量を計算して気密性能を評価することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明は、本発明者が長年研究した結果、サッシの水密、気密性能においては、様々なファクターのうち、水や空気等の流体が浸入する隙間面積およびその流量係数、圧力差が最も大きく影響する点を見いだし、隙間面積だけでなく、その隙間によって室外側や室内側と流体が流通する枠開口内の圧力を計算し、この圧力の影響を加味して流体の流入量や流出量を計算することで、サッシ性能の評価を高精度にかつ簡単に行えるようにしたものである。
これにより、流体解析ソフトのように、非常に多くのパラメータから計算する必要がないため、瞬時にサッシの水密や気密性能を計算することができ、短時間で容易にサッシ性能を予測することができる。その上、流体解析ソフトによってサッシ全体をモデル化して水密・気密性能を予測評価することは、ソフトが複雑になり、かつハードウェア的にもその計算を実行できるものが殆ど無いため、サッシ全体を対象にした解析は困難であり、部分的な解析に留まっているが、本発明では、計算量も少ないために、サッシ全体を対象に性能を評価することができる。
【００１２】
また、流体解析ソフトは、高度な知識が無いと操作が行えず、モデル作成や演算に時間が掛かるため、非常に高価なスーパーコンピュータや専門の技術者が必要であるが、本発明では隙間部分の影響に絞っているため、通常のパーソナルコンピュータでも十分に計算できる。その上、利用者が入力するのは、隙間面積等のみであり、流体解析ソフトを利用する場合のように専門の技術者である必要はなく、サッシの設計者自身であっても条件設定を容易に行うことができるので、様々な条件でサッシ性能を容易に評価することができ、気軽に利用できてサッシの設計に容易に反映させることができ、サッシの設計を容易に行うことができる。
これにより、サッシ設計経験の浅い設計者でも、サッシ設計を行うことができ、設計コストも低減することができ、サッシ自体のコストも低減できる。
【００１３】
さらに、パソコンレベルのハードウェア上で評価できるため、ノートパソコン等に組み込んで客先でサッシ性能に関しての技術説明を行うことができる。このために、サッシ性能の技術的な裏付けをその場で具体的に示すことができ、営業戦略上、非常に有用なツールとして利用できる。特に、操作が容易であるため、営業担当者や経験の浅い設計者でも容易に使いこなすことができる点で、営業ツールとしても利用価値の大きいものにできる。
その上、パソコンでは、表計算ソフト等を用いてデータをグラフなどで視覚化することも容易に行えるので、サッシ性能を目視により表現できる形式にすることができ、サッシ性能を容易に把握することができる。
【００１４】
また、コンピュータ上でサッシ性能をシミュレーションして予測できるので、性能確認のための実際の試験回数を減少でき、開発費を抑えることができ、商品コストも低減できる。
【００１５】
ここで、請求項１の発明において、前記条件設定ステップでは、室外側隙間面積として水抜き穴の面積を含めて入力し、前記流量計算ステップでは、室外側隙間面積および室外側圧力と、前記圧力計算ステップで計算した枠開口内圧力とに基づいて室外側から枠開口内への浸入水量を流体流入量として計算し、かつ水抜き穴面積および室外側圧力と、前記枠開口内圧力とに基づいて枠開口内から室外側への排水水量を流体流出量として計算し、前記性能評価ステップでは、浸入水量および排水水量に基づいて枠開口内水位を計算して水密性能を評価している。
【００１６】
サッシの水密性能予測には、数多くのファクターが有り、簡易的に計算する事が困難であった。この問題を解決するにあたり、本発明者は、サッシ内への水浸入メカニズムを調査し、隙間面積がもっとも浸入水比率の高いファクターであることを見出し、この隙間面積に基づく計算を行うとともに、その際の枠開口内の圧力変化の影響も加味することで、簡単でかつ精度の高い水密性能予測方法を考え出したものである。
【００１７】
すなわち、本発明によれば、枠開口内への浸入水量と、枠開口内から水抜き穴を介して排出される排水水量とを、その際の圧力変動も加味して計算しているので、枠開口内の水位変化を比較的高い精度で評価でき、水密性能を高い精度で評価することができる。
【００１８】
ここで、前記性能評価ステップでは、前記枠開口内水位を計算後、その水位に応じて予め実験により求めた枠開口内圧力低下量計算式を利用して圧力損失量を計算し、排水後の枠開口内圧力を計算して水密性能を評価することが好ましい。
【００１９】
枠開口内圧力等は、通常は、ベルヌーイの定理等から導かれる古典論を応用して計算できる。しかしながら、本発明者は、特に枠開口内水位が上昇し、水抜き穴が閉塞された場合には、現実の挙動が古典論から離れてしまい、古典論に基づくと計算結果と実際の実験値等が大きく乖離する点を見出した。そこで、枠開口内の水位に応じ、特に水位が高くなると、古典論からの計算式だけでなく、実験により予め求めた枠開口内圧力低下量計算式を利用するようにした。これにより、計算結果を現実の挙動に近づけることができ、サッシ性能予測の精度をより一層高めることができる。
【００２０】
また、前記圧力計算ステップでは、サッシに空気導入口が形成されている場合には、空気導入口による枠開口内分圧を含めて枠開口内圧力を計算することが好ましい。
このような空気導入口が形成されている際に、その枠開口内分圧を計算して枠開口内圧力の計算に反映させれば、枠開口内圧力の計算精度をより高めることができ、サッシ性能予測の精度も高めることができる。
【００２１】
ここで、前記圧力計算ステップ、流量計算ステップ、性能評価ステップを所定回数繰り返すとともに、前記圧力計算ステップでは、性能評価ステップで計算した排水後の枠開口内圧力も利用して圧力計算を行うことが好ましい。
このように各ステップを所定回数繰り返すことにより、ＪＩＳ等に規定する水密性能試験等と同様に、１０分間の加圧試験に相当するシミュレーションを実行できる。このため、ＪＩＳ等のサッシ性能試験の評価（判定基準）に照らし合わせて性能を評価でき、通常の設計者などでも必要な性能を越えているかの判断を容易に把握できる。
なお、「JIS A1517 」では、２秒周期の脈動圧を加えて試験を行うため、圧力計算ステップにおいても、２秒周期の脈動圧に合わせて設定される圧力値を変化させればよい。また、圧力を一定で行う試験もあるため、その試験に合わせる場合には、設定圧力も一定値に維持すればよい。
【００２２】
また、前記条件設定ステップでは、室外側隙間面積および室内側隙間面積のうち、実質的な寸法を直接把握可能な隙間はその実質データを入力し、かつ予め実験により求めた流量係数を乗算して相当隙間面積を求め、実質的な寸法を直接把握できない隙間は、実験により予め求めた内外圧力差に対する相当隙間面積データまたは相当隙間幅データを用いて相当隙間面積を求めることが好ましい。
【００２３】
上下枠と縦枠との接合部分であるメタルタッチ部分等の設計時に実質的な隙間寸法を直接把握可能な隙間つまり設計データとして考慮されている隙間は、その数値を直接入力すればよいため、経験の浅い設計者でも容易に入力できる。また、その流量係数は、予め実験によって求められているので、精度の高いデータを入力することができる。
さらに、ガラス等の面材とそのシール（グレージングビート、グレイジングガスケット）との隙間のように実測が不可能でその寸法を直接把握できない隙間も、予め実験によってその相当隙間面積や相当隙間幅を内外圧力差に関連する近似式等のデータとして用意しているので、経験の浅い設計者でも容易に入力できる。
その上、実測が不可能な微小な隙間であっても実験データに基づく値を入力しているため、このような部分からの浸水等の影響も考慮した性能予測を行うことができ、性能予測の精度をより一層高めることができる。
【００２４】
また、請求項２の発明において、前記流量計算ステップでは、室内側隙間面積と前記圧力計算ステップで計算した枠開口内圧力とに基づいて枠開口内から室内側への漏気量を流体流出量として計算し、前記性能評価ステップでは、単位時間および単位面積当たりの漏気量を計算して気密性能を評価している。
【００２５】
このような本発明によれば、サッシの気密性能を評価することができる。特に、気密性能は、断熱性、遮音性等にも大きく影響し、サッシを設計、選択する際の大きなファクターであるため、サッシ設計時にも必要な気密性能が得られるかを予測できれば設計効率を非常に向上することができ、設計コストを大幅に低減することができる。
【００２６】
この際、前記条件設定ステップでは、室外側から前記枠開口内を介さずに直接室内側に空気が浸入可能な直接通気相当面積を入力し、前記流量計算ステップでは、この直接通気相当面積を用いて室外側から室内側への直接の漏気量を計算し、前記性能評価ステップでは、枠開口内から室内側への漏気量と、室外側から室内側への直接の漏気量とを用いて、単位時間および単位面積当たりの漏気量を計算して気密性能を評価することが好ましい。
【００２７】
気密性能の評価では、ガラスなどの面材を保持する保持枠の枠開口内と、室外側および室内側との間は、元々高い気密性能が要求されるため、その評価を行うことが好ましい。従って、前述の発明のように、枠開口内とその室内側、室外側との通気量を用いて性能評価を行えば、嵌め殺し窓や障子単体の気密性能の評価を行うことができる。
さらに、本発明によれば、枠開口を介さずに室外側から直接室内側に浸入する空気を考慮した気密性能を評価することができるため、窓枠に障子が組み込まれたサッシ窓全体の気密性能や、嵌め殺し窓において換気穴等が形成されている場合の気密性能を高精度にかつ容易に評価することができる。
【００２８】
ここで、前記性能評価ステップでは、予め設定された複数の圧力における気密性能計算を自動的に行う全圧力概略気密性能算出ステップと、単一の圧力における気密性能計算を行う単一圧力気密性能算出ステップとが選択可能とされていることが好ましい。
【００２９】
全圧力概略気密性能算出ステップでは、例えば、１０，３０，５０，１００Ｐａ等の複数の圧力差における気密性能計算を一度に算出でき、大まかな気密性能を容易に把握することができる。
但し、全圧力概略気密性能算出ステップでは、圧力差によって変化する相当隙間面積等のパラメータを例えば３０Ｐａの場合等に固定して計算するため、その他の圧力差における計算値には多少の誤差が生じ、概略値として算出される。
【００３０】
このため、単一圧力気密性能算出ステップを用意し、各圧力差毎の計算ができるようにしておけば、個々の圧力差毎に精度の高い予測値を求めることができる。
そして、これらの２種類の気密性能算出ステップを用意しておけば、様々な圧力差における気密性能計算を概略で行うことや、単一の圧力差における気密性能計算を精度良く行うこともでき、利用者のニーズに応じた気密性能計算を実現することができる。
【００３１】
本発明のサッシ性能予測プログラムは、コンピュータに、サッシの面材を保持する面材保持枠の枠開口内およびサッシ室外側間で流体が流通可能な隙間面積である室外側隙間面積と、前記枠開口内およびサッシ室内側間で流体が流通可能な隙間面積である室内側隙間面積とを含むサッシ条件を設定する条件設定ステップと、前記サッシ条件および設定した圧力によって前記枠開口内の圧力を計算する圧力計算ステップと、この圧力計算ステップで計算された前記枠開口内の圧力および前記各隙間面積を用いて枠開口内への流体流入量および枠開口内からの流体流出量の少なくとも一方を計算する流量計算ステップと、この流量計算ステップで計算された流体流入量や流体流出量に基づいてサッシ性能を評価する性能評価ステップとを実行させるとともに、前記条件設定ステップでは、室外側隙間面積として水抜き穴の面積を含めて入力し、前記流量計算ステップでは、室外側隙間面積および室外側圧力と、前記圧力計算ステップで計算した枠開口内圧力とに基づいて室外側から枠開口内への浸入水量を流体流入量として計算し、かつ水抜き穴面積および室外側圧力と、前記枠開口内圧力とに基づいて枠開口内から室外側への排水水量を流体流出量として計算し、前記性能評価ステップでは、浸入水量および排水水量に基づいて枠開口内水位を計算して水密性能を評価することを特徴とするものである。
【００３２】
また、本発明のサッシ性能予測プログラムは、コンピュータに、サッシの面材を保持する面材保持枠の枠開口内およびサッシ室外側間で流体が流通可能な隙間面積である室外側隙間面積と、前記枠開口内およびサッシ室内側間で流体が流通可能な隙間面積である室内側隙間面積とを含むサッシ条件を設定する条件設定ステップと、前記サッシ条件および設定した圧力によって前記枠開口内の圧力を計算する圧力計算ステップと、この圧力計算ステップで計算された前記枠開口内の圧力および前記各隙間面積を用いて枠開口内への流体流入量および枠開口内からの流体流出量の少なくとも一方を計算する流量計算ステップと、この流量計算ステップで計算された流体流入量や流体流出量に基づいてサッシ性能を評価する性能評価ステップとを実行させるとともに、前記流量計算ステップでは、室内側隙間面積と前記圧力計算ステップで計算した枠開口内圧力とに基づいて枠開口内から室内側への漏気量を流体流出量として計算し、前記性能評価ステップでは、単位時間および単位面積当たりの漏気量を計算して気密性能を評価することを特徴とするものである。
【００３３】
ここで、サッシ性能予測プログラムとしては、各種のＯＳ（オペレーティングシステム）上でそのプログラム単体で実行されるものでもよいし、表計算ソフトやデータベースソフト等の汎用のソフトウェア上で作動されるプログラム（マクロ等）でもよい。
このようなサッシ性能予測プログラムをコンピュータに組み込んで利用すれば、コンピュータ上でサッシ性能をシミュレーションして予測できるので、性能確認のための実際の試験回数を減少でき、開発費を抑えることができ、商品コストも低減できる。さらに、このプログラムをＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体や、インターネット等の通信手段を介してコンピュータにインストールして組み込むことができるので、設計者のみならず、営業担当者が客先でコンピュータを利用してサッシ性能に関する説明を行うこともできる。
【００３４】
この際、請求項３の発明において、前記条件設定ステップでは、室外側隙間面積として水抜き穴の面積を含めて入力し、前記流量計算ステップでは、室外側隙間面積および室外側圧力と、前記圧力計算ステップで計算した枠開口内圧力とに基づいて室外側から枠開口内への浸入水量を流体流入量として計算し、かつ水抜き穴面積および室外側圧力と、前記枠開口内圧力とに基づいて枠開口内から室外側への排水水量を流体流出量として計算し、前記性能評価ステップでは、浸入水量および排水水量に基づいて枠開口内水位を計算して水密性能を評価している。
【００３５】
このようなサッシ性能予測プログラムをコンピュータに組み込めば、サッシの水密性能を予測して評価することができる。
【００３６】
また、請求項４の発明において、前記流量計算ステップでは、室内側隙間面積と前記圧力計算ステップで計算した枠開口内圧力とに基づいて枠開口内から室内側への漏気量を流体流出量として計算し、前記性能評価ステップでは、単位時間および単位面積当たりの漏気量を計算して気密性能を評価している。
【００３７】
このようなサッシ性能予測プログラムをコンピュータに組み込めば、サッシの気密性能を予測して評価することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本発明のサッシ性能予測方法を実行するためのサッシの性能予測装置１の概略構成が示されている。性能予測装置１は、サッシ性能予測プログラムが組み込まれたコンピュータ２で構成されている。すなわち、コンピュータ２は、データなどを入力したり、所定のメニューを選択するためのキーボードやテンキー、マウス等からなる入力装置３と、予め記憶されたサッシ性能予測プログラム１０によってサッシの性能を予測する処理を行う中央処理装置（ＣＰＵ）４と、前記サッシ性能予測プログラム１０や各種データ２０等を記憶するハードディスク、メモリ等からなる記憶装置５と、演算結果などを表示するＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ等や、演算結果などを印刷するプリンタ等で構成される出力装置６とを備えている。
【００３９】
なお、前記記憶装置５に記憶されるサッシ性能予測プログラム１０やデータベース２０は、フロッピーディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスクの各種の記憶媒体を介したり、あるいはインターネット、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）等のネットワークを介して前記記憶装置５に記憶される。
【００４０】
このような本発明において、サッシの性能予測を行うサッシ性能予測プログラム１０の処理ルーチンに関し、説明する。
本発明のサッシ性能予測プログラム１０は、図１に示すように、水密性能予測プログラム１１と、気密性能予測プログラム１２との２つのプログラムを備えている。
また、前記記憶装置５のデータベース２０には、予め実験により求めた流量係数データが記録された流量係数データファイル２１と、予め実験により求めた相当隙間面積や相当隙間幅の各データが記録された相当隙間面積・幅データファイル２２とが記録されている。
【００４１】
これらの各プログラム１１，１２は、基本的には、図２に示すような処理ルーチンで性能予測処理を実行する。
すなわち、各プログラム１１，１２が実行されると、まず、サッシ設計条件の入力処理ルーチン（条件設定ステップ）が実行される（ステップ１、以下ステップを「Ｓ」と略す）。この際、必要に応じてデータベース２０に記録された各種データが、自動または手動により入力される。
【００４２】
サッシ設計条件が入力されると、その入力された条件データなどを利用して性能計算処理ルーチン（圧力計算ステップ、流量計算ステップ）が実行される（Ｓ２）。
そして、その計算結果をディスプレイやプリンタなどの出力装置６に出力する結果表示処理ルーチン（性能評価ステップ）が実行される（Ｓ３）。
【００４３】
ここで、本実施形態では、サッシを設計するためにサッシ性能が所定の目標性能に達する条件を見出すためにサッシ性能を予測しているので、性能計算結果が所定の目標データに達しているか否かを判断し（Ｓ４）、結果がＯＫであれば、各プログラム１１，１２を終了する。
一方で、結果がＯＫでない場合には、入力条件を見直して再度性能予測処理を行う。そして、結果がＯＫとなるまで、上記処理を繰り返す。
【００４４】
なお、この性能判断処理（Ｓ４）は、本システムを利用している設計者等が判断して入力条件を見直して再度性能予測処理を行うようにしてもよいし、予め目標値や複数の条件をデータベース２０などに登録しておき、サッシ性能予測プログラム１０がその目標値と計算結果とを比較し、目標値に達していない場合には、自動的に次の条件での性能予測処理を行うように設定してもよい。
【００４５】
そして、本発明における性能評価ステップは、このような自動的な判断を行う場合には、その判断処理も含むことになる。
すなわち、本発明において、性能評価ステップとは、利用者がデータを見て最終的な判断を下す場合には、その判断を下すための計算結果を出力するステップを意味し、コンピュータが判断する場合には、その判断を行うステップも含めたものを意味する。
【００４６】
なお、図２の二点鎖線で示すように、性能計算処理を実行中に、その計算によって得られた圧力変動データに基づいてデータベース２０から対応するデータを自動的に読み出して性能計算処理を行うようにしてもよい。
【００４７】
以下に、本発明の第１実施形態である水密性能予測プログラム１１における上記処理、特に性能計算処理ルーチン（Ｓ２）に関して説明する。
なお、本実施形態では、サッシ性能予測プログラム１０は、汎用の表計算ソフト上で実行されるように設定されており、データ入力や性能表示なども表計算ソフトのシートやグラフなどを利用して行われている。
【００４８】
〔Ａ．水密性能予測プログラムによる処理〕
［Ａ−１．サッシ設計条件入力処理］
図２に示すように、まずサッシ設計条件入力処理（Ｓ１）を行う。すなわち、図３，４に示すようなデータ入力シートを出力装置６であるディスプレイ上に表示し、キーボード等の入力装置３によって各データを入力する。なお、図４は、図３の画面を下方にスクロールした状態である。
【００４９】
具体的には、図３，４に示すように、サッシ条件データ、室外側通気面積データ、室内漏気面積データ、室外側浸入水面積データ、排水流量係数データをそれぞれのデータ入力シートに入力する。
例えば、サッシ条件入力シート３１では、サッシの幅寸法Ｗ、高さ寸法Ｈ、枠開口内であるガラス開口内の見込み寸法、ガラス開口内Ｗ（幅）寸法、水密時中心圧力等のサッシ条件をそれぞれ入力する。なお、水抜き穴閉塞水位は、通常は初期設定値（例えば「２mm」）のままでよいため、変更する必要はない。
【００５０】
ここで、ガラス開口内見込み寸法およびガラス開口内Ｗ寸法は、図５や図６に示すサッシ窓において、面材であるガラス４１とそのシール材４２との間から浸入した水が溜められる樋として機能するガラス保持枠（図５の嵌め殺し窓であれば窓枠５１であり、図６に示すような開き窓や引違い窓等の可動障子を有する窓であれば障子の框５２）の内面空間の容積を算出するための寸法である。
【００５１】
例えば、窓枠５１や框５２において、ガラス４１を保持する開口部分であるガラス開口内５５の見込み寸法は、図５に示す嵌め殺し窓の窓枠５１であれば寸法Ｌ１であり、図６に示す障子の框５２であれば寸法Ｌ２である。
そして、この見込み寸法Ｌ１，Ｌ２に、ガラス開口内Ｗ寸法（水が溜められる部分の幅寸法、図５，６では紙面直交方向の寸法）を掛けることで、樋として機能する部分の面積が求められる。この面積は、後述するようにガラス開口内５５の水位を計算するために用いられる。
【００５２】
なお、図６に示す例では、障子の下框５２のガラス開口内部分が段付きであり、この段付き部５３の立ち上がり片部分の室内側に水が浸入すると、押縁５４部分を超えてさらに室内に浸入するおそれがある。このため、見込み寸法Ｌ２は、安全のために最小の寸法つまり室外側の部分から段付き部５３までの寸法に設定している。
【００５３】
また、水密時中心圧力Ｐoは、水密性能を試験する際に加える圧力（サッシの室外側圧力であり、脈動である）の中心圧力を指定して入力する。すなわち、本プログラムでは、「JIS A1517 」と同じく脈動圧を加える形で性能予測を行うため、脈動圧の中心圧力を入力する。
【００５４】
［Ａ−２．室外側通気面積の算出］
また、図３に示す入力シート３２を用いて、サッシの室外側通気面積Ａout（空気による通気面積）データを入力する。
なお、入力シート３２の部位欄は例示であり、計算精度を上げるため、すべての隙間を入力する。
すなわち、上枠や下枠と縦枠との隙間（メタルタッチ部分）や、グレージングビート（シール材）のガラスとの隙間（コーナー部、下部（下枠部分）、三方（縦枠および上枠部分）や、空気導入穴、水抜き穴部分の隙間を入力する。
なお、サッシによって、他の部分にも隙間が生じる場合には、入力行を追加して部位名称および各寸法を入力すればよく、最終的に室外側通気面積の合計値Ａout［ｍ2］に反映されればよい。
【００５５】
ここで、入力シート３２の上枠−縦枠間や下枠−縦枠間の隙間のように、実質隙間が把握できるものや想定できるものである場合には、隙間幅および長さと、その個数（箇所）の各データを入力シート３２の該当欄に入力する。
また、その隙間部分の流量係数を、データベース２０の流量係数データファイル２１から入力する。すなわち、流量係数データファイル２１には、予め空気流量係数測定実験により求めた流量係数データが記録されており、利用者がこのデータファイル２１を参照してデータを入力したり、本プログラムによってデータファイル２１から自動的にデータが検索されて入力されるようにしてもよい。
なお、流量係数は、隙間形状やその隙間の内外間の圧力差等に応じて変動するため、隙間の種類や圧力差等に応じたデータを入力すればよい。
【００５６】
また、実測が不可能な隙間（グレージングビート部分の隙間等）は、相当隙間面積または相当隙間幅を入力する。ここで、相当隙間面積、相当隙間幅は、実質隙間に空気又は水の流量係数が乗じられたものであり、実験によって算出されるものである。
すなわち、相当隙間面積、相当隙間幅は、実験によって求められており、そのデータから相当隙間面積、相当隙間幅の近似式を求めている。例えば、相当隙間面積・幅データファイル２２には、図７に示すような、室外側の各隙間部分の相当隙間幅あるいは相当隙間面積の近似式が登録されている。これらの各近似式は、圧力差を変数Ｘとした式で表されている。
【００５７】
なお、各部位において、長さ寸法が変化する部位は、相当隙間幅の近似式で表しており、長さ寸法が固定されている部位は、相当隙間面積の近似式で表している。
【００５８】
従って、想定される圧力差Ｘを代入することで、各相当隙間面積、相当隙間幅を算出することができる。本実施形態では、例えば、圧力差を７０Ｐａに設定して算出している。なお、これらの相当隙間面積、相当隙間幅は、利用者が近似式を元に算出して入力してもよいが、主に想定される圧力差、例えば、１０Ｐａ、３０Ｐａ、７０Ｐａ、１００Ｐａ、２５０Ｐａ、３５０Ｐａ、５００Ｐａ、７５０Ｐａ、１０００Ｐａの時の相当隙間面積、相当隙間幅を予め算出した一覧表を作成しておき、それを参照して入力させるようにしてもよい。
さらに、想定される圧力差を入力すればコンピュータが近似式を使って自動的に算出するようにしてもよい。
【００５９】
なお、相当隙間面積、相当隙間幅には、予め流量係数が乗じられているので、さらに流量係数を入力する必要はない。従って、相当隙間面積を入力した場合には、その個数を入力すればよく、相当隙間幅を入力した場合には、その長さおよび個数を入力すればよい。
【００６０】
水抜き穴を兼用しない空気導入口（水位の変化に影響されず、常に空気の導入のみが行われる穴）がある場合には、その面積、流量係数および個数を入力する。なお、本実施形態では、空気導入口が丸穴の場合には、種類の欄に直径を入力すればその面積を自動計算するように構成されている。また、丸穴以外の場合には、直接のその単位面積を入力すればよい。
【００６１】
同様に、水抜き穴に関しても、その面積、流量係数および個数を入力する。水抜き穴も丸穴であれば直径を入力することで面積が自動計算され、丸穴以外はその単位面積を直接入力すればよい。
以上の入力により、室外側通気面積の合計値Ａout［ｍ2］が算出される。
【００６２】
［Ａ−３．室内側通気面積の算出］
次に、室内側通気面積を、室外側通気面積の場合と同様にデータを入力して算出する。すなわち、図３の入力シート３３において、実質隙間が分かる部位、具体的には、上押縁−縦押縁、縦押縁−上隙間、縦押縁−下隙間の各メタルタッチ部分は、その隙間幅、長さ、個数を入力する。
一方、実質隙間が分からない部位、具体的には、結露弁、上枠押縁メタルライン、縦枠押縁メタルライン、グレージングビート（コーナー）、グレーシングビート（ストレート）等の各部位は、相当隙間面積、相当隙間幅を、図７と同様に、各部位毎の相当隙間幅や相当隙間面積が近似式で登録されている相当隙間面積・幅データファイル２２を参照して入力する。
【００６３】
なお、部位項目が無い場合には、行を挿入して入力すればよい。また、空気抜き孔は、室内側に明らかな通気口がある場合に、その面積、流量係数、個数を入力すればよい。
以上の入力により、室内側通気面積の合計値Ａle［ｍ2］が算出される。
【００６４】
［Ａ−４．室外側浸入水面積の算出］
次に、室外側からの水による浸入水面積を求めるため、図４に示す入力シート３４に各隙間部分のデータを入力する。なお、水が浸入する隙間部分の隙間幅や長さなどは同一であるため、本シート３４において、各隙間幅、長さ、個数などは室外側通気面積の入力欄から自動的に転記されるようにされている。
【００６５】
一方、流量係数や、流量係数を含む相当隙間面積や相当隙間幅は、流体が空気の場合と水の場合とでは大きく相違するため、室外側通気面積の場合と同様に、予め実験によって求められて、データベース２０の相当隙間面積・幅データファイル２２に記録されたデータ（近似式）に基づいて入力される。
以上の入力により、室外側浸入水面積の合計値Ａout［ｍ2］が算出される。
【００６６】
［Ａ−５．排水流量係数の算出］
次に、水抜き穴から排出される排水時の流量係数を図４の入力シート３５に入力する。この流量係数は、サッシの室外側とガラス開口内５５との差圧や、ガラス開口内５５の水位によって変化する。このため、予め行った実験結果をベルヌーイの定理等に当てはめて、各差圧および穴の形状、面積、水位に応じた水流量係数Ｃfwの算出式を求めておき、このデータを流量係数データファイル２１としてデータベース２０に登録しておいて利用して流量係数を入力する。
例えば、差圧７０Ｐａの場合の各穴径における水流量係数Ｃfwは、図８に示すような水位ｈを変数とする式で表される。本実施形態では、差圧７０Ｐａ、水位５ｍｍの条件で予測しているので、その条件での値を、水抜き穴の形状、面積に応じて入力するようにしている。
【００６７】
［Ａ−６．性能計算処理］
性能計算処理（Ｓ２）では、上記入力された条件に基づいて、所定の論理式を用いて水密性能を評価し、サッシ開口内の水位という形で結果を出している。
具体的には、図９，１０に示すような処理フローで水密性能評価が行われる。なお、使用する論理式は計算基本式として下記数１に示すベルヌーイの定理の式を応用して求めたものである。
【００６８】
【数１】
0003682241.tif 000002
【００６９】
性能計算処理では、まず、上記条件入力処理で入力されたデータを読みとる（Ｓ２１）。次に、脈動圧力（室外側圧力）Ｐoを計算する（Ｓ２２）。ここで、脈動圧力を計算するのは、ＪＩＳで規定する水密試験方法では、加圧圧力として２秒周期の近似正弦波を加えることになっており、その試験に合わせて評価するためである。具体的には、下記の数２で計算されている。なお、数２における圧力Ｐは、入力シート３１で入力された水密時中心圧力値が入力される。
【００７０】
【数２】
0003682241.tif 000003
【００７１】
なお、ＪＩＳの試験では、中央値が１５００［Ｐａ］以下の場合には、脈動圧の上限値を中央値（本実施形態では５００［Ｐａ］）の１．５倍とし、下限値を中央値の０．５倍とし、上限値および下限値が１秒間隔で交互に変化するように定められているため、上記数２で１秒ごとの圧力値を算出することで脈動圧を入力することができる。一方、中央値が１５００［Ｐａ］以上であれば、上限値は中央値＋７５０［Ｐａ］、下限値は中央値−７５０［Ｐａ］にすればよいため、そのような式を組み込んでおけばよい。
【００７２】
次に、ガラス開口内圧力Ｐc［Ｐａ］を次の数３により計算する（Ｓ２３）。ここで、Ｃfaは空気流量係数であり、Ｐiは室内側圧力［Ｐａ］である。
【００７３】
【数３】
0003682241.tif 000004
【００７４】
なお、空気導入口が形成されている場合には、ガラス開口内圧力Ｐcを前記数３で求めた後、空気導入口によるガラス開口内分圧力を考慮して次の数４によりその圧力を補正する（Ｓ２４）。なお、Ｐc’はｔ秒後のガラス開口内圧力［Ｐａ］であり、ρwは水密度（９９８．２［kg/ｍ3］）である。また、ｇは重力加速度（９．８０７［ｍ／sec2］）であり、ｈはガラス開口内水位［ｍ］であり、Ｃは補正係数である。
【００７５】
【数４】
0003682241.tif 000005
【００７６】
そして、これらの数３，４により求めた圧力値を利用し、次の数５によって１秒間のガラス開口内浸入水量（水位）を計算する（Ｓ２５）。なお、数５では、１秒間にガラス開口内５５に浸入する水量をガラス開口内面積Ａ［ｍ2］で割って上昇分の水位を求め、さらに以前（１秒前）の水位ｈ’に加算して、現在の水位ｈを求めている。
なお、本実施形態では、１秒間毎の水位を計算しているが、より細かな間隔で水位を計算してもよい。さらには、１秒ごとの圧力変動（２秒周期の脈動圧）がない場合、例えば２秒以上の間隔で圧力変動を行うように設定している場合や、圧力変動がなく一定圧力に設定している場合には、１秒以上の間隔で水位を計算してもよい。
【００７７】
【数５】
0003682241.tif 000006
【００７８】
なお、数５において、Ｇoutは室外側総隙間幅［ｍ］であり、ｌは隙間の長さ［ｍ］である。また、Ａgは、室外側総隙間面積［ｍ2］である。
【００７９】
さらに、１秒間のガラス開口内排水水量（水位）を次の数６に基づいて計算し、１秒間後のガラス開口内５５の水位ｈ’を算出する（Ｓ２６）。そして、そのガラス開口内水位ｈ’を出力装置６であるディスプレイに表示する（Ｓ２７）。
【００８０】
【数６】
0003682241.tif 000007
【００８１】
なお、数６において、ΔＰは室外側とガラス開口内との圧力差であり、具体的には「Ｐo−Ｐc」又は「Ｐo−Ｐc’」（空気導入口による補正を行った場合）で表される。また、ａは水抜き穴面積［ｍ2］であり、ｎは水抜き穴数である。
【００８２】
さらに、現在のガラス開口内水位ｈ’を判別し（Ｓ２８）、その水位に応じて、所定のガラス開口内圧力低下量の計算式Ａ〜Ｃから該当する計算式Ａ〜Ｃを選択し、ガラス開口内５５の圧力低下量を算出する（Ｓ２９〜Ｓ３１）。
例えば、ガラス開口内水位が第１設定値未満であれば、計算式Ａを用いて計算し、第１設定値以上、第２設定値未満であれば、計算式Ｂを用いて計算し、第２設定値以上であれば、計算式Ｃを用いて計算する。なお、これらの各設定値は、予め行われる実験データ等に基づいて適宜設定される。
なお、このガラス開口内圧力低下量の計算式Ａ〜Ｃは、予め行った実験に基づいて算定されており、例えば次の数７で示される。すなわち、各計算式Ａ〜Ｃは、数７における補正係数Ｃの値がそれぞれ異なるものであり、補正係数Ｃの具体的な値は実験結果から求めている。
【００８３】
【数７】
0003682241.tif 000008
【００８４】
そして、排水後のガラス開口内圧力を計算し（Ｓ３２）、ガラス開口内圧力差を表示する（Ｓ３３）。
なお、前記各圧力を計算するＳ２２，Ｓ２３，Ｓ２４，Ｓ３２によってガラス開口内５５の圧力を計算する圧力計算ステップが構成されている。
また、前記Ｓ２５により、ガラス開口内５５への流体流入量を計算する流量計算ステップが構成され、Ｓ２６により、ガラス開口内５５からの流量流出量を計算する流量計算ステップが構成されている。すなわち、本実施形態では、流量計算ステップにおいて、ガラス開口内５５への流体流入量（浸入水量）と、ガラス開口内５５からの流量流出量（排水水量）とをそれぞれ計算している。
【００８５】
そして、計算が規定回数に達したかを判断し（Ｓ３４）、規定回数に達していれば性能計算処理を終了する（Ｓ３５）。
一方、規定回数に達していなければ、脈動圧力計算（Ｓ２２）からガラス開口内圧力計算（Ｓ３２）までを繰り返す。
【００８６】
なお、本実施形態では、１秒間隔で計算してシミュレーションしているため、ＪＩＳの水密試験と同様に１０分間の試験でシミュレーションする場合には、規定回数を６００回に設定して計算を繰り返すことで、ＪＩＳの水密性能試験と同様の１０分間の加圧試験を行った場合に相当する性能予測を行うことができる。
【００８７】
これらの各数式は、予め行った実験結果により導き出されている。すなわち、水位が上昇すると、ベルヌーイの定理を始めとする流体力学に関する古典論から離れてしまい、古典論を元にした数式を用いると実際の試験結果と本実施形態の性能予測との誤差が大きくなってしまう。このため、水位がある程度低い状態では、古典論をベースにした数７で示される計算式Ａを用いて圧力低下量を計算しているが、水位がある程度高くなっている場合には、実験データから求めた補正係数Ｃを数７に代入した計算式Ｂ，Ｃを用いて圧力低下量を計算している。
【００８８】
［Ａ−７．結果表示処理］
図２に示すように、上記の性能計算処理が終了すると、出力装置６に計算結果が表示される（Ｓ３）。
具体的には、図１１に示すように、均衡時平均水位と、予想最高水位とを表示し、前記サッシ条件入力シート３１で入力した水抜き穴閉塞水位（本実施形態では２ｍｍに設定）よりも予想最高水位が高ければ、判定予測に「水抜き穴閉塞されＮＧ」と表示する。
一方、予想最高水位が水抜き穴閉塞水位以下であれば、判定予測に「水抜き穴閉塞されずＯＫ」と表示する。
【００８９】
同時に、図１２に示すように、水抜き穴閉塞水位、ガラス開口内予想水位、ガラス開口内予想圧力差の時間毎の変位をグラフ化して表示する。
また、入力シート３４における各部位の小計面積割合に基づき、図１３に示す室外側浸入水面積割合の円グラフを表示する。
【００９０】
以上の結果表示処理を確認した利用者は、判定結果が悪かった場合（ＮＧの場合）には、サッシ設計条件入力処理（Ｓ１）に戻り、サッシ条件を見直して再度予測処理を行えばよい。
具体的には、設計上、変更し易いのは、空気導入穴や水抜き穴の数であるため、この数を変更し、サッシ性能評価が良好、つまり判定予測が「水抜き穴閉塞されずＯＫ」となるようにする。
【００９１】
そして、このような水密性能予測により、最も効率的でかつ水密性能が高い設計条件を確認し、その条件に基づいて商品を設計する。そして、その設計に基づいて商品を製作し、従来と同様の商品性能確認試験を行い、この試験においても十分な性能が確認されたら、製品として市場に投入すればよい。
【００９２】
このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
（１）流体である水および空気が浸入する隙間面積と、その流量係数を入力し、ガラス開口内５５の圧力の影響を加味して水の流入量や流出量を計算して水密性能を評価しているので、従来の流体解析ソフトのように、非常に多くのパラメータから計算する必要がないため、瞬時にサッシの水密性能を計算することができ、短時間で容易に水密性能を予測することができる。さらに、従来の流体解析ソフトに比べて計算量が少ないため、サッシ全体を対象にした水密性能でも容易に評価することができる。
【００９３】
（２）本実施形態では隙間部分の影響に絞っているため、通常のパーソナルコンピュータでも十分に計算できる。その上、利用者が入力するのは、隙間面積等のみであり、サッシの設計者自身であっても条件設定を容易に行うことができるので、様々な条件でサッシ性能を容易に評価することができ、気軽に利用できてサッシの設計に容易に反映させることができ、サッシの設計を容易に行うことができる。
これにより、サッシ設計経験の浅い設計者でも、サッシ設計を行うことができ、設計コストも低減することができ、サッシ自体のコストも低減できる。
【００９４】
（３）パソコンレベルのハードウェア上で評価できるため、ノートパソコン等に組み込んで客先でサッシ性能に関する技術説明を行うこともできる。このために、サッシ性能の技術的な裏付けをその場で具体的に示すことができ、営業戦略上、非常に有用なツールとして利用できる。特に、操作が容易であるため、営業担当者や経験の浅い設計者でも容易に使いこなすことができる点で、営業ツールとしても利用価値の大きいものにできる。
【００９５】
（４）さらに、汎用の表計算ソフトを用いて水密性能予測プログラム１１を実行しているので、表計算ソフトの機能を利用して計算結果データ等をグラフで容易に視覚化でき、サッシ性能を目視により表現できる形式にすることができ、サッシ性能を容易に把握することができる。その上、入力シートやグラフなどで表計算ソフトの機能を利用しているので、論理的な処理手順や処理内容が確定すれば、そのプログラミングは比較的簡単に行うことができる。
【００９６】
（５）コンピュータ上でサッシ性能をシミュレーションして予測できるので、性能確認のための実際の試験回数を減少できる。このため、サッシ窓を設計して試作品を作成し、試験を行って製品を開発する場合に比べて、設計や試作品の作成、試験の回数をそれぞれ少なくでき、開発費を大幅に抑えることができて商品コストも低減できる。
【００９７】
（６）ガラス開口内５５への浸入水量と、ガラス開口内５５から水抜き穴を介して排出される排水水量とを、その際の圧力変動も加味して計算しているので、ガラス開口内５５の水位変化を比較的高い精度で評価でき、水密性能を高い精度で評価することができる。
【００９８】
（７）ガラス開口内５５の水位に応じ、特に水位が高くなると、古典論からの計算式Ａだけでなく、実験により予め求めた枠開口内圧力低下量計算式Ｂ，Ｃを利用するようにしたので、計算結果を現実の挙動に近づけることができ、サッシ性能予測の精度をより一層高めることができる。
【００９９】
（８）また、空気導入口が形成されている際に、その枠開口内分圧を計算して枠開口内圧力の計算に反映させているので、枠開口内圧力の計算精度をより高めることができ、サッシ性能予測の精度も高めることができる。
【０１００】
（９）圧力計算ステップ、流量計算ステップ、性能評価ステップを所定回数繰り返し、前記圧力計算ステップでは、性能評価ステップで計算した排水後の枠開口内圧力も利用して圧力計算を行うことが好ましい。
このように各ステップを所定回数繰り返すことにより、ＪＩＳ等に規定する水密性能試験等と同様に、１０分間の加圧試験に相当するシミュレーションを実行できる。
【０１０１】
（10）また、２秒周期の脈動圧Ｐoを１０分間加えた条件でシミュレーションを行っているので、「JIS A1517 」に規定する試験と同じ内容で評価することができる。このため、ＪＩＳ等のサッシ性能試験の評価（判定基準）に照らし合わせて性能を評価でき、通常の設計者などでも必要な性能を越えているかの判断を容易に把握できる。
【０１０２】
（11）上下枠と縦枠との接合部分であるメタルタッチ部分等の設計時に実質的な隙間寸法を直接把握可能な隙間つまり設計データとして考慮されている隙間は、その数値を直接入力すればよいため、経験の浅い設計者でも容易に入力できる。また、その流量係数は、予め実験によって求められているので、精度の高いデータを入力することができる。
さらに、ガラス等の面材とそのシール（グレージングビート、グレイジングガスケット）との隙間のように実測が不可能でその寸法を直接把握できない隙間も、予め実験によってその相当隙間面積や相当隙間幅を内外圧力差に関連する近似式等のデータとして用意しているので、経験の浅い設計者でも容易に入力できる。
【０１０３】
（12）実測が不可能な微小な隙間であっても実験データに基づく値を入力して隙間面積に加えているため、このような部分からの浸水等の影響も考慮した性能予測を行うことができ、性能予測の精度をより一層高めることができる。
【０１０４】
次に、本発明の第２実施形態である気密性能予測プログラム１２における上記処理、特に性能計算処理ルーチン（Ｓ２）に関して説明する。
なお、本実施形態では、気密性能予測プログラム１２には、全圧力概略気密性能算出プログラム１２Ａと、単一圧力気密性能算出プログラム１２Ｂとの２種類の気密性能予測プログラム１２が設定されている。
【０１０５】
〔Ｂ．気密性能予測プログラム（全圧力概略気密性能算出プログラム）による処理〕
［Ｂ−１．サッシ設計条件入力処理］
気密性能予測プログラムにおいても、図２に示すように、まずサッシ設計条件入力処理（Ｓ１）を行う。すなわち、気密性能予測プログラムにおいても、図１４に示すようなデータ入力シートを出力装置６であるディスプレイ上に表示し、キーボード等の入力装置３によって各データを入力する。
【０１０６】
具体的には、図１４に示すように、サッシ条件データ、室外側通気面積データ、室内漏気面積データ、室外側から室内側への直接通気相当面積をそれぞれのデータ入力シート６１〜６４に入力する。これらの各データは、基本的に前記第１実施形態の水密性能予測プログラム１１におけるデータ入力と同様であり、実質隙間が把握できるものは実質隙間を入力し、把握できない場合には、相当隙間面積、相当隙間幅をデータファイル２２に基づいて入力する。
【０１０７】
なお、データ入力シート６４で入力する直接通気相当面積とは、ガラス開口内５５を介さずに室外側から直接室内側に空気が浸入する部分の総面積である。具体的には、各枠のメタルタッチヒレつまり枠のヒレ部分におけるメタルタッチ部分等であり、障子と枠間の隙間面積等もこのデータ入力シートに適宜項目を追加して入力する。
【０１０８】
そして、これらの入力データから、前記第１実施形態と同様に、空気によるガラス開口内への浸入空気の相当隙間面積の算出（［Ｂ−２．室外側通気面積の算出］）、空気によるガラス開口内から室内側への浸入空気の相当隙間面積の算出（［Ｂ−３．室内漏気相当面積の算出］）、室外側から室内側への直接通気相当面積（空気による相当隙間面積）の算出（［Ｂ−４．直接通気相当面積の算出］）を行う。
【０１０９】
［Ｂ−５．性能計算処理］
性能計算処理では、上記入力された条件に基づいて、所定の論理式を用いて気密性能を評価し、単位時間・面積当たりの漏気量という形で結果を出して評価している。
具体的には、図１５，１６に示すような処理フローで気密性能評価が行われる。なお、使用する論理式は計算基本式として下記数８に示す通気量の式を使用している。
【０１１０】
【数８】
0003682241.tif 000009
【０１１１】
そして、前記数１に示すベルヌーイの定理から、流体速度Ｖに関して数９の式を得る。
【数９】
0003682241.tif 000010
【０１１２】
この数９を数８に代入すると、数１０となり、この式を利用して各論理式を算出している。
【数１０】
0003682241.tif 000011
【０１１３】
性能計算処理では、まず、上記条件入力処理で入力されたデータを読みとる（Ｓ４１）。次に、室外側通気面積計算（Ｓ４２）、室内側漏気面積計算（Ｓ４３）を行い、その計算結果から、図１７、１８に示すようなグラフを出力装置６に出力し、室外側通気面積割合表示処理（Ｓ４４）、室内側漏気面積割合表示（Ｓ４５）を行う。なお、図１７，１８に示すグラフは、シート６２〜６４に入力されたデータから求められた各部位の小計面積を表計算ソフトの機能を利用して円グラフの形式で表示したものである。
【０１１４】
また、室外側通気面積計算（Ｓ４２）、室内側漏気面積計算（Ｓ４３）と同時に、図１６に示す室外側から室内側への直接通気面積計算（Ｓ４６）を行う。そして、前記室内側漏気面積割合表示（Ｓ４５）では、この直接通気面積計算（Ｓ４６）で求めた面積も含めて割合を表示する。
【０１１５】
次に、室外側通気面積計算（Ｓ４２）、室内側漏気面積計算（Ｓ４３）で計算した面積データなどを次の数１１に代入してガラス開口内圧力を計算する（Ｓ４７）。この数１１は、前記水密性能計算処理でガラス開口内圧力を計算する数３と同じ式である。
なお、図１９の嵌め殺し窓の窓枠５１で例示すると、以下の数１１〜１４において、ＰOは室外側圧力[Ｐａ]、ＰCはガラス開口内圧力[Ｐａ]、Ｐiは室内側圧力[Ｐａ]、Ｑinは室内側通気量[ｍ3／sec]、ｑは単位時間・単位面積当たりの漏気量[ｍ3／ｈｒ ｍ2]、Ａoutは室外側通気面積[ｍ2]、ＡoutDは室外側から室内側への直接通気面積[ｍ2]、Ａleは室内側漏気面積[ｍ2]、ρaは空気密度：1.204［kg/ｍ3］、Ｃfaは空気流量係数、Ｗはサッシ幅[ｍ]、Ｈはサッシ高さ[ｍ]である。
【０１１６】
【数１１】
0003682241.tif 000012
【０１１７】
そして、計算したガラス開口内圧力Ｐcや室内側漏気面積計算（Ｓ４３）で求めた室内側漏気面積Ａleを次の数１２に代入し、ガラス開口内から室内への漏気量Ｑinを計算する（Ｓ４８）。
【０１１８】
【数１２】
0003682241.tif 000013
【０１１９】
また、直接通気面積計算（Ｓ４６）で求めた直接通気面積ＡoutD等を次の数１３に代入し、室外側から室内側への直接漏気量計算を行う（Ｓ４９）。
【０１２０】
【数１３】
0003682241.tif 000014
【０１２１】
そして、ガラス開口内から室内への漏気量および直接漏気量と、サッシの幅寸法Ｗ、高さ寸法Ｈ等を次の数１４に代入し、単位時間・面積当たりに漏気量ｑを計算する（Ｓ５０）。
【０１２２】
【数１４】
0003682241.tif 000015
【０１２３】
そして、この計算結果を図２０に示すように出力装置６に表示して、気密性能結果表示処理を行う（Ｓ５１）。
また、図２１に示すような、設定圧力Ｐoと漏気量ｑとの関係をグラフ表示してもよい。
【０１２４】
ここで、全圧力概略気密性能算出プログラムでは、室外側圧力Ｐoが１０，３０，５０，１００Ｐａの各圧力におけるガラス開口内圧力Ｐc、単位時間当たり漏気量Ｑin、単位面積・単位時間当たり漏気量ｑをそれぞれ計算して表示し、複数の設定圧力における気密性能を予測して表示している。
また、決められた圧力以外に、利用者が任意の室外圧力を入力してその際の気密性能を計算できるようにもされている。なお、図２０では、任意圧力として５００［Ｐａ］を代入した例を示している。
【０１２５】
この全圧力概略気密性能算出プログラムでは、室外側圧力によって変化する流量係数、相当隙間面積、相当隙間幅は、圧力差３０Ｐａの場合の数値を代入している。このため、３０Ｐａ以外の１０，５０，１００Ｐａに関する流量係数、相当隙間面積、相当隙間幅は、概略値になり、それらの数値を元に計算されるガラス開口内圧力Ｐｃ、単位時間当たり漏気量Ｑin、単位面積・単位時間当たり漏気量ｑも概略値となる。つまり、全圧力概略気密性能算出プログラムでは、複数の室外側圧力（設定圧力）に対する気密性能をまとめて行える一方で、各値の精度は多少低くなっている。但し、その影響は僅かであり、通常の設計においては許容できる範囲である。
【０１２６】
〔Ｃ．気密性能予測プログラム（単一圧力気密性能算出プログラム）による処理〕
単一圧力気密性能算出プログラム１２Ｂでは、サッシ条件入力シート６１に、図２２に示すように、気密性能試験設定圧力を入力する欄６１Ｂが設けられている。
一方、各入力シート６２〜６４の項目は、図１４に示す全圧力概略気密性能算出プログラム１２Ａと同じである。但し、入力シート６２，６３，６４に入力する相当隙間面積、相当隙間幅等の圧力差によって値が変化するデータは、前記欄６１Ｂに入力した気密性能試験設定圧力に対応した値を、データベース２０の相当隙間面積・幅データファイル２２を参照して入力する。
【０１２７】
これにより、単一圧力気密性能算出プログラム１２Ｂでは、図２３，２４に示すように、入力した設定圧力に対するガラス開口内予想圧力や、単位時間・単位面積当たりの漏気量ｑ等が出力される。
【０１２８】
そして、このような気密性能予測により、最も効率的でかつ気密性能が高い設計条件を確認し、その条件に基づいて商品を設計する。そして、その設計に基づいて商品を製作し、従来と同様の商品性能確認試験を行い、この試験においても十分な性能が確認されたら、製品として市場に投入すればよい。
【０１２９】
このような本実施形態においても、前記第１実施形態と同様な作用効果を奏することができる。
その上、（13）比較的簡単な操作でサッシの気密性能を評価することができるため、設計コストを大幅に低減できる。すなわち、気密性能は、断熱性、遮音性等にも大きく影響し、水密性能と並んでサッシを設計、選択する際の大きなファクターであるため、サッシ設計時に必要な気密性能が得られるかを予測できれば設計効率を非常に向上することができ、設計コストを大幅に低減することができる。
【０１３０】
（14）ガラス開口内５５を介さずに室外側から直接室内側に浸入する空気（直接通気相当面積ＡoutD)を考慮した気密性能を評価することができるため、窓枠に障子が組み込まれたサッシ窓全体の気密性能や、嵌め殺し窓において換気穴等が形成されている場合の気密性能を高精度にかつ容易に評価することができる。
【０１３１】
（15）全圧力概略気密性能算出プログラム１２Ａでは、例えば、１０，３０，５０，１００Ｐａ等の複数の圧力差における気密性能計算を一度に算出でき、大まかな気密性能を容易に把握することができる。特に、本実施形態では、ＪＩＳ規定における気密性能試験と同じ、１０，３０，５０，１００Ｐａの圧力差を加えた際の漏気量で気密性能を評価しているので、全圧力概略気密性能算出プログラム１２Ａを用いれば、ＪＩＳの試験と同様の評価を簡単に行うことができる。
【０１３２】
（16）さらに、単一圧力気密性能算出プログラム１２Ｂを用意し、各圧力差毎の計算もできるため、個々の圧力差毎に精度の高い予測値を求めることができる。すなわち、単一圧力気密性能算出プログラム１２Ｂでは、個別の圧力毎に計算しているので、圧力によって変化する相当隙間面積、相当隙間幅などのデータも、その圧力に応じた値を入力して計算できるので、非常に精度の高い気密性能予測を行うことができる。
【０１３３】
（17）２種類の気密性能算出プログラム１２Ａ，１２Ｂを用意しているので、様々な圧力差における気密性能計算を概略で行うことや、単一の圧力差における気密性能計算を精度良く行うこともでき、利用者のニーズに応じた気密性能計算を実現することができる。
【０１３４】
なお、本発明は前記実施形態に限らない。
例えば、本実施形態では、サッシ性能予測プログラム１０として、水密性能予測プログラム１１と、気密性能予測プログラム１２との２種類の気密性能予測プログラムを用意していたが、いずれか一方のみを備えているものでもよい。
また、気密性能予測プログラム１２として、２種類の気密性能算出プログラム１２Ａ，１２Ｂを備えていたが、いずれか一方の気密性能算出プログラム１２Ａ，１２Ｂのみを備えるものでもよい。
【０１３５】
また、水密性能予測プログラム１１と、気密性能予測プログラム１２とで入力する項目は共通する部分が多く、特に室外側通気面積や室内側漏気面積は、同じ内容であるため、各プログラムを組み合わせて、水密・気密性能予測プログラムを構築して利用するようにしてもよい。
この際、例えば、直接通気相当面積など、いずれか一方のプログラムのみで利用している入力シートを適宜無くし、最小限の入力で各性能予測を行うようにしてもよい。
【０１３６】
このような構成によれば、水密性能および気密性能の両方が、一度に評価できるため、サッシの設計がより一層簡略化できるとともに、水密性能および気密性能の両方が目標性能を越えるような設計を容易に行うことができる。
【０１３７】
前記第２実施形態では、室外側から室内側への直接通気面積を入力していたが、この直接通気面積を考慮せずに、ガラス開口内５５を介した漏気のみの性能を評価してもよい。
【０１３８】
水密性能予測プログラム１１では、脈動圧力計算ステップ（Ｓ２２）を設けていたが、例えば、一定圧力での評価を行うようにする場合には、この脈動圧力計算ステップ（Ｓ２２）を無くしてもよい。
【０１３９】
また、前記各実施形態では、相当隙間面積や相当隙間幅は、性能計算処理（Ｓ２）では、最初に入力されたデータをそのまま利用していたが、図２の二点鎖線で示すように、性能計算処理の実行中に、その計算によって得られた圧力変動データに基づいて相当隙間面積等をデータベース２０を用いて再計算して利用するようにしてもよい。この場合には、圧力変動による流量係数などの変化を性能計算処理中に反映できるので、より一層精度の高い性能予測を行うことができる。
【０１４０】
また、前記実施形態では、汎用の表計算ソフトにプログラムを組み込んで実現していたが、データベースソフトに組み込んだり、汎用のプログラム言語を利用して実現してもよい。
但し、表計算ソフトを利用すれば、計算機能やグラフ表示機能など、表計算ソフトの機能を利用でき、プログラムが容易にかつ簡略化できるという利点がある。
【０１４１】
さらに、前記実施形態では、サッシ窓単体での性能試験を行っていたが、例えば、サッシ窓を建物に組み込んだ際の条件を加えて性能試験を行ってもよい。すなわち、サッシ窓を建物に組み込んだ際には、庇等の影響で、雨や風のサッシ窓への当たり方も変わるため、これらの条件を加えて性能を評価するようにしてもよい。
【０１４２】
【実施例】
次に、本発明の効果を確認するために行った実施例について説明する。
まず、水密性能予測プログラム１１を用いた性能予測に関する実施例１について説明する。
【０１４３】
本実施例では、嵌め殺し窓における水密性能を、本発明の水密性能予測プログラム１１を用いて行うとともに、その予測結果と実際の試験結果とを比較したものである。
嵌め殺し窓としては、Ｗ＝１０００mm、Ｈ＝１０００mmであり、ガラス４１がガスケット（シール材４２）によりシールされたものを用いた。また、上枠−縦枠メタルタッチ隙間は０．３［mm］、下枠−縦枠メタルタッチ隙間は０．２［mm］、上押縁左右隙間は各０．３［mm］、縦押縁−上枠間の隙間は０．１［mm］、縦押縁−下枠間の隙間は０．２５［mm］の精度で組み立てられている。
【０１４４】
このような嵌め殺し窓において、ＪＩＳに規定する水密試験を行った。具体的には、外気圧設定Ｐoは、３５０〜１０００[Pa]（脈動による大気圧力差）に設定した。また、水抜き穴設定は、ｎ−φ８、ｎ−φ１０、２−６×３０長穴、及びｎ−内径φ８通気パイプ（下枠水位の影響を受けない物）に設定した。なお、ｎは穴の個数である。また、室内側には、ｎ−φ６通気穴と、２種類の結露排水弁とを形成した。
【０１４５】
上記の条件において、圧力値や水抜き穴の種類、数などを変更し、４１種類の設計条件で実験を行った。また、レーザー変位計を用いて水位を測定するとともに、圧力計により下枠、縦枠、チャンバー内の圧力を測定した。
【０１４６】
以上の条件により、実際の試験と、本発明の予測プログラム１１による性能予測を行った。この結果、図２５に示すように、時間経過に関係なく、最初から最後まで差圧が安定し、水位も安定している水位安定型（水密性能としては良好）と、水浸入により、排水が負け、水抜き穴が閉塞されて、時間経過によって水位圧力差が変化する水位上昇型（水密性能としてはＮＧ）の２種類の現象が表れた。
【０１４７】
そして、図２６に示すように、本発明の水密性能予測プログラム１１で計算された水位と、実験で確認された水位とをグラフ上に表示すると、その殆どが両方の水位が一致する理想値の近辺にあり、本発明の計算値が実際の実験値に非常に近い値を算出できることが確認できた。
【０１４８】
また、水密性能がＯＫ（水位安定型）か、ＮＧ（水位上昇型）かの判定では、図２７に示すように、本発明の水密性能予測プログラム１１で水位安定型と評価された２２件のケースは、実際の実験結果においてもそのすべてが水位安定型であり、１００％の整合率であった。
一方、本発明の水密性能予測プログラム１１で水位上昇型と評価された１９件のケースのうち、実際の実験結果においても水位上昇型であったのは１５件であり、水位安定型であったのは僅か４件であった。従って、本発明の水密性能予測プログラム１１は、水密性能が水位上昇型であるか水位安定型であるかの判定では、３７／４１つまり９０．２％と非常に高い整合率であった。
【０１４９】
さらに、不整合であったケースも、本発明の水密性能予測プログラム１１で水位上昇型と評価したものが、水位安定型であったというケースのみであり、つまり本プログラム１１のほうが厳しい評価を行っており、本プログラム１１で水位安定型と判断されれば、実際の実験でも必ず水位安定型になっていた。従って、本プログラム１１の結果でサッシを設計すれば、実際の試験でも所定の性能をクリアでき、評価ツールとして非常に有効であることが確認できた。
【０１５０】
次に、気密性能予測プログラム１２を用いた性能予測に関する実施例２について説明する。
本実施例では、２種類の嵌め殺し窓において、気密性能の試験値と本プログラム１２による計算値とを比較した。
【０１５１】
その結果、図２８に示すように、気密性能予測計算値と実験値（試験値）とはほぼ一致しており、本発明の気密性能予測プログラム１２による予測は十分に有効であった。
【０１５２】
以上の実施例１，２により、本発明はサッシの水密性能や気密性能の予測に非常に有効であることが確認できた。
【０１５３】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、気密性能や水密性能といったサッシ性能を簡単に予測することができ、設計や性能確認試験の負担を軽減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における性能予測装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態における性能予測処理手順を示すフローチャートである。
【図３】水密性能予測処理を行う第１実施形態におけるデータ入力画面の例を示す図である。
【図４】水密性能予測処理を行う第１実施形態におけるデータ入力画面の例を示す図である。
【図５】第１実施形態において嵌め殺し窓のガラス開口内見込み寸法を示す図である。
【図６】第１実施形態において開き窓のガラス開口内見込み寸法を示す図である。
【図７】第１実施形態における相当隙間面積・幅データファイルの例を示す図である。
【図８】第１実施形態における流量係数データファイルの例を示す図である。
【図９】第１実施形態における水密性能予測プログラムにおける処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】図９に示すフローチャートの続きを示すフローチャートである。
【図１１】第１実施形態の水密性能予測プログラムの計算結果出力を示す図である。
【図１２】第１実施形態の水密性能予測プログラムの計算結果出力を示すグラフである。
【図１３】第１実施形態の水密性能予測プログラムで求められる室外側新入水面積割合を示すグラフである。
【図１４】気密性能予測処理を行う第２実施形態におけるデータ入力画面の例を示す図である。
【図１５】第２実施形態における気密性能予測プログラムにおける処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】図１５に示すフローチャートの続きを示すフローチャートである。
【図１７】第２実施形態の気密性能予測プログラムで求められる室内側漏気面積割合を示すグラフである。
【図１８】第２実施形態の気密性能予測プログラムで求められる室外側通気面積割合を示すグラフである。
【図１９】第２実施形態において評価対象とされた嵌め殺し窓の下枠部分を示す図である。
【図２０】第２実施形態の全圧力概略気密性能算出プログラムの計算結果出力を示す図である。
【図２１】第２実施形態の全圧力概略気密性能算出プログラムの計算結果出力を示すグラフである。
【図２２】第２実施形態の単一圧力気密性能算出プログラムの入力シートの一例を示す図である。
【図２３】第２実施形態の単一圧力気密性能算出プログラムの計算結果出力を示す図である。
【図２４】第２実施形態の単一圧力気密性能算出プログラムの計算結果出力を示す図である。
【図２５】本発明の効果を確認するために行った実施例１における結果を示す図である。
【図２６】実施例１における計算水位と実験水位との関係を示すグラフである。
【図２７】実施例１における計算水位と実験水位との整合率を示す図である。
【図２８】本発明の効果を確認するために行った実施例２における結果を示す図である。
【符号の説明】
１…性能予測装置、２…コンピュータ、３…入力装置、４…中央処理装置、５…記憶装置、６…出力装置、１０…サッシ性能予測プログラム、１１…水密性能予測プログラム、１２…気密性能予測プログラム、１２Ａ…全圧力概略気密性能算出プログラム、１２Ｂ…単一圧力気密性能算出プログラム、２０…データベース、２１…流量係数データファイル、２２…相当隙間面積・幅データファイル、３１〜３５…サッシ条件入力シート、４１…ガラス、４２…シール材、５１…窓枠、５２…框、５３…段付き部、５４…押縁、５５…ガラス開口内、６１〜６４…サッシ条件入力シート、６１Ｂ…欄。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
0003682241.tif 000041
【図２７】
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【図２８】
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