樹脂製内窓を用いた二重窓
【課題】本発明は、内窓を樹脂製の障子板として、樹脂製の障子板の軽量、低熱伝導率、加工容易性、破損時に飛散しないという特徴を備え、かつ遮音性に優れた二重窓を提案する。
【解決手段】ガラス製の障子板を有する障子戸を備えた外窓と、外窓のガラス製障子板のコインシデンス周波数よりも１オクターブバンド以上高いコインシデンス周波数である樹脂製の障子板を有する障子戸を備えた内窓とを備えることよりなる。
【解決手段】ガラス製の障子板を有する障子戸を備えた外窓と、外窓のガラス製障子板のコインシデンス周波数よりも１オクターブバンド以上高いコインシデンス周波数である樹脂製の障子板を有する障子戸を備えた内窓とを備えることよりなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は樹脂製内窓を用いた二重窓に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、建築物の外壁の開口部に取り付けられる建具として、金属製障子枠（金属製サッシ）にガラス製障子板を有する障子戸を嵌め込んだものが広く用いられている。該建具には、遮音・断熱性という機能を備えていることが期待される。該機能を向上させる手段として、障子板を複層のガラス板に交換したり、室内に内障子を設けたりすることがなされていた。しかし、複層ガラスへの交換によりガラス板自体の断熱性は向上するものの遮音性が劣ること、障子枠自体の遮音・断熱性は改善できず、さらに、障子戸と障子枠との隙間の影響は解消できない。寒冷地では防寒のために外壁の開口部（以下、外窓という）に加え室内側に窓（以下、内窓という）を取り付ける二重窓が利用されてきた。近年では、防音や結露防止の目的でも設置されるようになってきた。このような二重窓としては従来、外窓と内窓をアルミニウム等の金属製サッシで製作された一体型の窓枠にガラス製の障子板を備えた障子戸を嵌め込んだものを採用していたが、最近では、外窓は一般的にはアルミニウム等の金属製サッシにガラス製の障子板を備えた障子戸を嵌め込んだもので、内窓には樹脂製障子枠（樹脂製サッシ）にガラス製障子板を備えた障子戸を嵌め込んだものも用いられるようになってきた。樹脂製サッシは金属製サッシと比較した場合、建具として熱的性能に優れ、施工が容易でかつ軽量である。しかし、樹脂製サッシを採用した場合であっても、ガラス製障子板を採用している以上、総重量はさほど軽減されない。
このような問題を解決する手段として、ガラス製障子板に代えて樹脂製障子板を採用し、既設の窓の部屋側に取り付け可能な障子戸も提案されている（例えば、特許文献１、２）。樹脂製障子板はガラス障子板に比べて、軽量で熱伝導率が低く、加工が比較的容易で、破損しても飛散しないという建具にとっての利点がある。
【特許文献１】実公昭６２−２６５４２号公報
【特許文献２】特開２００２−２６６５５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特に遮音性については、板状の部材はコインシデンス効果により遮音性能が著しく低下する周波数を持つことで知られている。すなわち、二重窓とした場合には、コインシデンス効果が、外窓、内窓の双方で現れることとなるため、双方が影響しあうことで遮音効果が期待するほど得られないことが懸念される。そのため、外窓に付して内窓を構成した場合には、これらの問題を解決しなければ遮音性能を向上させることができないという問題がある。
本発明は、内窓を樹脂製の障子板として、樹脂製の障子板の軽量、低熱伝導率、加工容易性、破損時に飛散しないという特徴を備え、かつ遮音性に優れた二重窓を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の二重窓は、ガラス製の障子板を有する障子戸を備えた外窓と、外窓のガラス製障子板のコインシデンス周波数よりも１オクターブバンド以上高いコインシデンス周波数である樹脂製の障子板を有する障子戸を備えた内窓とを備えることを特徴とする。
前記内窓の樹脂製の障子板は、アクリル樹脂又はポリカーボネート樹脂製板であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、二重窓の内窓に樹脂製障子板を採用しても、優れた遮音性を持ち、かつ軽量、低熱伝導率、加工容易性、破損時に飛散しないという特徴を内窓に付与することができる。結果として、防音、防露、断熱に優れ、操作性、安全性に優れた二重窓を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明は、ガラス製の障子板を有する障子戸を備えた外窓と、外窓のガラス製障子板のコインシデンス周波数よりも１オクターブバンド以上高いコインシデンス周波数である樹脂製の障子板を有する障子戸を備えた内窓とを備える二重窓である。
コインシデンス効果は、音が斜め方向から板材料にあたったときに、該板材料に強制振動が生じる。ここで、該板材料の自由振動における波長と、前記の強制振動の波長が等しくなると、壁が容易に振動して透過損失が著しく低下する。この現象をコインシデンス効果といい、コインシデンス効果が現れる周波数をコインシデンス周波数という。外窓のガラス製の障子板のコインシデンス周波数は、一般的に用いられるガラス厚（３ｍｍ〜１２ｍｍ）を想定すると、（１）式より約１０００Ｈｚ〜４０００Ｈｚとなる。遮音性能はオクターブバンドで評価されることが多いので、１０００Ｈｚ帯域〜４０００Ｈｚ帯域で遮音性能が落ち込むこととなる。遮音性能の落ち込む周波数を一致させないようにするためには、１オクターブバンド以上、内窓の障子板のコインシデンス周波数をずらせば良いので、内窓のコインシデンス周波数を外窓障子板のコインシデンス周波数の含まれる周波数帯域よりも１オクターブバンド以上高い周波数帯域とすればよい。１オクターブバンド帯域の下限は（３）式、上限は（４）式よって求めることができる。ここで、本発明に関係するオクターブバンドの中心周波数は、建具の遮音試験方法「ＪＩＳ Ａ １５２０」に規定されている測定周波数帯域の中心周波数である、１２５、２５０、５００、１０００、２０００、４０００Ｈｚと、さらに１オクターブバンド高い８０００Ｈｚ、またさらに１オクターブバンド高い１６０００Ｈｚとする。
外窓障子板に一般的に使われる前記したガラス板厚の範囲で考えれば、３ｍｍガラスの外窓障子板のコインシデンス周波数４０００Ｈｚが含まれる周波数帯域は４０００Ｈｚを中心としたオクターブバンド（４０００Ｈｚ帯域）である。したがって、内窓障子板のコインシデンス周波数は、（４）式によって求められる４０００Ｈｚ帯域の上限周波数である５７００Ｈｚ以上、すなわち８０００Ｈｚ帯域の下限値以上となるように設定すればよい。なお、（１）（２）式でのコインシデンス周波数の計算、ならびに該コインシデンス周波数を満たす障子板の選定に当たっては、２０℃における各数値を用いた（以降、同様である）。
【０００７】
【数１】
【０００８】
ｆｃ：コインシデンス周波数（Ｈｚ）、ｃ：音速（ｍ／ｓ）、ｔ：板厚（ｍ）、ｃｌ：縦波伝搬速度（ｍ／ｓ）。また、ｃｌは（２）式により求まる。
【０００９】
【数２】
【００１０】
Ｅ：ヤング係数（Ｎ／ｍ２）、ρ：（ｋｇ／ｍ３）
【００１１】
【数３】
【００１２】
ｆ：オクターブバンドの中心周波数（Ｈｚ）
【００１３】
３〜７ｍｍ厚のアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂のコインシデンス周波数は５７２１Ｈｚ〜１３３００Ｈｚである。ガラス板に比べて特定の樹脂製板のコインシデンス周波数が高いことを利用し、ガラス製障子板を用いた外窓と、特定の樹脂製障子板を用いた内窓の好適な組み合わせを発明した。
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について、図１および図２に基づいて説明する。図１は本発明の二重窓を建築物に取り付けた状態の縦断面図、図２は本発明の二重窓を建築物に取り付けた状態の横断面図である。
外窓１４は２枚の障子戸２４が自在にスライドする引き違い窓であり、建築物の外壁１０に設けられた窓開口部１２に設置されている。該開口部１２の内周面には、該周縁の上下に設置された外窓上レール枠１６と外窓下レール枠１７、左右に設置された外窓縦枠１８が配置され、外窓１４の障子枠を形成する。ガラス製の外窓障子板２２は外窓上框２０、外窓下框２１および外窓縦框２３により四辺を囲われて外窓障子戸２４が形成される。外窓上框２０は外窓上レール枠１６内に設けられた外窓上レール２６と嵌合し、外窓下框２１は外窓下レール枠１７内に設けられた外窓下レール２８の上に戸車３０を介して嵌合されている。
内窓４４も、２枚の内窓障子戸５４が自在にスライドする引き違い窓であり、外窓１４よりも室内４０側に配置されている。窓開口部１２の室内４０側の内周面に設置された枠部材４２の内周四辺面に、内窓上レール枠４６、内窓下レール枠４７、左右の内窓縦枠４８が配置されて、内窓４４の障子枠が形成される。樹脂製の内窓障子板５２は内窓上框５０、内窓下框５１、内窓縦框５３により四辺を囲われて内窓障子戸５４が形成される。内窓上レール枠４６には仕切り壁５６により２つのレーン５８が形成されている。内窓上框枠５０は内窓上レール枠４６内に設けられたレーン５８と嵌合し、内窓下框５１は内窓下レール枠４７内に設けられた内窓下レール６０と嵌合されている。また、内窓上框５０の構成面の内、仕切り壁５６と並行し、かつ仕切り壁５６もしくは内窓上レール枠４６と接する面の一部に密閉部材６２が備えられ、内窓下框５１においても、内窓下レール６０と接する部分に密閉部材６２が備えられている。一方、内窓縦枠４８の内窓縦框５３と接する面に密閉片６３が一体成形されている。
【００１５】
外窓１４が有する外窓障子戸２４は外窓下レール２８に沿って、内窓４４が有する内窓障子戸５４は内窓下レール６０に沿って、外窓障子戸２４と内窓障子戸５４は互いに独立して開閉自在にスライドする。また、内窓障子戸５４を閉めた状態においては、密閉部材６２及び密閉片６３により、内窓４４の障子枠と障子外枠の間に生じる隙間を塞ぐことができ、より高い密閉効果を得ることができる。また、内窓の枠は、枠部材４２に直接固定されることで、枠部材４２と各々の枠とが面接触して気密性を保っている。
【００１６】
（外窓）
外窓１４の外窓障子板２２には一般的にはガラス板が用いられる。また、外窓障子板２２の厚みは３ｍｍ〜１２ｍｍが一般的である。さらに、外窓障子戸２４は二重ガラスを採用したものであっても良い。
外窓１４の障子枠ならびに外窓障子戸２４の框の材質は一般的にはアルミニウムが用いられる。
【００１７】
（内窓）
本発明においては、内窓障子板５２はガラス製の外窓障子板２２のコインシデンス周波数よりも１オクターブバンド以上高いコインシデンス周波数となるものであれば特に限定されず、材質と厚みの組み合わせを選定する。
内窓障子板５２のコインシデンス周波数が、外窓障子板２２のコインシデンス周波数より１オクターブバンド以上高くない場合には、外窓障子板２２と内窓障子板５２のコインシデンス周波数が同一周波数帯域となり、内窓障子板５２がガラス板のコインシデンス効果と同調することになるので遮音性を補助できないためである。具体的には、前述したように外窓１４に使用される障子板２２のガラスの厚みは３〜１２ｍｍが一般的であり、コインシデンス周波数は（１）式により１０００〜４０００Ｈｚと求めることができる。したがって、内窓障子板５２のコインシデンス周波数が５７００Ｈｚ以上であれば、外窓障子板２２のコインシデンス周波数よりも１オクターブバンド以上高い周波数帯域にコインシデンス周波数を持つこととなる。該条件を満たす樹脂製の障子板としてはアクリル樹脂製、ポリカーボネート樹脂製、ポリエチレンテレフタレート樹脂製等が挙げられ、内窓障子板５２として期待される機能である光線透過性、強度を考慮すると、アクリル樹脂又はポリカーボネート製の障子板を用いることが好ましい。
【００１８】
樹脂製の内窓障子板５２の厚みは特に限定されず、選択された材質による内窓障子板５２のコインシデンス周波数がガラス製の外窓障子板２２のコインシデンス周波数よりも１オクターブバンド以上高い周波数であることを満たせばよい。前記の一般的なガラス製の外窓障子板２２の厚さ（３〜１２ｍｍ）を想定し、例えば内窓障子板５２にアクリル樹脂製障子板を用いた場合、内窓障子板５２の厚みを３ｍｍ未満とすると内窓として必要な強度が確保できない。一方、７ｍｍを超えるとガラス製の外窓障子板２２のコインシデンス周波数よりも１オクターブバンド以上高いコインシデンス周波数を確保できなくなる上、樹脂製の障子板の軽量である利点も薄れる。したがって、樹脂製の内窓障子板５２の材質を考慮して決定するものの、実用面において内窓障子板５２の厚みは３ｍｍ以上、７ｍｍ以下であることが好ましい。
内窓４４の障子枠ならびに内窓障子戸５２の框の材質は特に規定されるものではないが、障子戸の軽量化の観点から樹脂製であることが好ましく、施工性の観点からビスや接着剤等の効果が十分に確保できる材質であれば良い。
【００１９】
（配置）
外窓１４と内窓４４の配置は、樹脂製の内窓障子板５２を設けた内窓４４が室内４０側に設置されていれば特に規定されるものではなく、外窓障子板２２と内窓障子板５２の距離Ｌは、図示されていないクレセントの操作や配置を考慮して設置されることが好ましい。
【００２０】
以上説明したとおり、本発明はガラス製障子板を有する外窓と、該外窓の障子板のコインシデンス周波数よりも１オクターブバンド以上高いコインシデンス周波数である樹脂製障子板を有する内窓とを組み合わせることで、遮音性能を向上させることができ、かつガラス製障子板に比べて軽量、低熱伝導率、加工容易性、破損時に飛散しないという特徴を二重窓の内窓に付与することができる。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明について実施例を挙げて具体的に説明するが、実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
外窓には、アルミニウム製の障子枠と、ガラス製（５ｍｍ厚、コインシデンス周波数：２３００Ｈｚ、２０００Ｈｚ帯域）の障子板、アルミニウム製の框を用い、間口幅１８００ｍｍ、高さ１８００ｍｍの窓を用意した。内窓には、塩化ビニル樹脂製の障子枠と、アクリル樹脂製（３ｍｍ厚、コインシデンス周波数：１３３００Ｈｚ、１６０００Ｈｚ帯域）の障子板、塩化ビニル樹脂製の框を用い、間口幅１８００ｍｍ、高さ１８００ｍｍの窓を用意し、内窓障子戸について計量した。用意した前記外窓と前記内窓を、外窓の障子戸の内、最も室内側に位置する障子板と、内窓の障子戸の内、最も室内側に位置する樹脂製の障子板の距離が１０ｃｍとなるように二重窓を設定し、音響透過損失相当値の測定試験に供した。本実施例１において、内窓のコインシデンス周波数は外窓障子板のコインシデンス周波数よりも３オクターブバンド高い設定である。
【００２２】
（実施例２）
内窓のアクリル樹脂製の障子板を５ｍｍ厚（コインシデンス周波数：８０００Ｈｚ、８０００Ｈｚ帯域）とした以外は実施例１と同様に行った。本実施例２において、内窓のコインシデンス周波数は外窓障子板のコインシデンス周波数よりも２オクターブバンド高い設定である。
【００２３】
（比較例１）
内窓のアクリル樹脂製の障子板を、ガラス製（３ｍｍ、コインシデンス周波数：３９００Ｈｚ、４０００Ｈｚ帯域）の障子板とした以外は、実施例１と同様に行った。本比較例１において、内窓のコインシデンス周波数は外窓障子板のコインシデンス周波数よりも３オクターブバンド高い設定である。
【００２４】
（比較例２）
内窓のアクリル樹脂製の障子板を、ガラス製（５ｍｍ、コインシデンス周波数：２３００Ｈｚ、２０００Ｈｚ帯域）の障子板とした以外は、実施例１と同様に行った。本比較例２において、内窓のコインシデンス周波数は外窓障子板のコインシデンス周波数よりも２オクターブバンド高い設定である。
【００２５】
（比較例３）
外窓には、アルミニウム製の障子外枠と、ガラス製（５ｍｍ厚、コインシデンス周波数：２３００Ｈｚ、２０００Ｈｚ帯域）の障子板、アルミニウム製の障子枠を用い、間口幅１８００ｍｍ、高さ１８００ｍｍの窓を用意した。内窓は設置せずに外窓単体で試験に供した。
【００２６】
実施例ならびに比較例に供したガラス板とアクリル樹脂製板の諸物性、コインシデンス周波数ならびに該周波数を含む周波数帯域、実施例および比較例に供した内窓の質量の計測結果について表１に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】
（測定方法）
＜音響透過損失相当値＞
図３は本発明の実施例ならびに比較例の遮音試験を行うにあたって使用した測定設備である建物の見取り図である。建物７８は上側間仕切り壁８２、横側間仕切り壁８３、外壁８０、柱９０により囲われた空間である。間仕切り壁８２から外壁８０までの内寸Ｌ１は４６５０ｍｍ、柱９０の外側から外窓８８の窓枠までの距離Ｌ２は１６００ｍｍとした。ＪＩＳ Ａ １５２０に規定された内部音源法に従い、建物７８に音響スピーカー８４、内部マイクロホン９２、外部マイクロホン９４を配置した。
実施例ならびに比較例で設定した二重窓あるいは外窓を図３に示す内窓８６、外窓８８として設置し、ＪＩＳ Ａ １５２０に規定された内部音源法にて、ピンクノイズを音源として測定を行い、音響透過損失相当値ＴＬｑ（ｄＢ）を求めた。求めた結果を図４〜６に示す。
【００２９】
図４ならびに図５に示すとおり、実施例１、２ならびに比較例１、２の結果と、比較例３の結果を比較すると、実施例１、２と比較例１、２は二重窓としたことにより２５０Ｈｚ帯域以上で大幅に音響透過損失相当値が向上している。また、周波数の上昇に伴って、遮音量が増加する傾向が見られる。二重窓とすることで、遮音性が大幅に向上することがわかった。しかし、図４における実施例１と比較例１では、一般的に遮音性能は板材料の質量に依存するため、音響透過損失を大きくするためには、比重の高い材質を選択した方が有利であり、比重の高いガラスは、同じ体積の樹脂に比較して高い遮音性能を有することになる。しかし、外窓障子板（ガラス製）のコインシデンス周波数が該当する２０００Ｈｚ帯域では、内窓障子板をガラス製とした比較例１に比べ、遮音性能としては不利であるアクリル製の内窓の方が若干上回っていた。図５においても同様に実施例２と比較例２は、２０００Ｈｚ帯域〜４０００Ｈｚ帯域においてほぼ同等の音響透過損失相当値を示していた。また、図６にある、比較例１と同程度の面密度である実施例２との比較においては、１２５Ｈｚ〜５００Ｈｚの帯域でほぼ同等の音響透過損失相当値であり４０００Ｈｚ帯域では実施例１が比較例２を上回る結果であった。一方、表１に示すように、ガラス製障子板、アクリル樹脂製障子板の質量比較において、３ｍｍ厚同士では１２．７ｋｇ／枚、５ｍｍ厚同士では２１．２ｋｇ／枚のアクリル樹脂製板を嵌めこんだ障子戸の方が軽量であった。また、ガラス板３ｍｍ厚の障子戸とアクリル樹脂板５ｍｍ厚障子板との比較においても、アクリル樹脂板を使用した障子戸の方が軽量であった。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は本発明の二重窓を建築物に取り付けた状態の縦断面図である。
【図２】図２は本発明の二重窓を建築物に取り付けた状態の横断面図である。
【図３】本発明の遮音性能の測定のために使用した測定設備の見取り図である。
【図４】実施例１と比較例１、３の音響透過損失相当値を示したグラフである。
【図５】実施例２と比較例２、３の音響透過損失相当値を示したグラフである。
【図６】実施例２と比較例１の音響透過損失相当値を示したグラフである。
【符号の説明】
【００３１】
１４ 外窓
２２ 外窓障子板
２４ 外窓障子戸
４４ 内窓
４６ 内窓上レール枠
４７ 内窓下レール枠
４８ 内窓縦枠
５０ 内窓上框
５１ 内窓下框
５２ 内窓障子板
５３ 内窓縦框
５４ 内窓障子戸
【技術分野】
【０００１】
本発明は樹脂製内窓を用いた二重窓に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、建築物の外壁の開口部に取り付けられる建具として、金属製障子枠（金属製サッシ）にガラス製障子板を有する障子戸を嵌め込んだものが広く用いられている。該建具には、遮音・断熱性という機能を備えていることが期待される。該機能を向上させる手段として、障子板を複層のガラス板に交換したり、室内に内障子を設けたりすることがなされていた。しかし、複層ガラスへの交換によりガラス板自体の断熱性は向上するものの遮音性が劣ること、障子枠自体の遮音・断熱性は改善できず、さらに、障子戸と障子枠との隙間の影響は解消できない。寒冷地では防寒のために外壁の開口部（以下、外窓という）に加え室内側に窓（以下、内窓という）を取り付ける二重窓が利用されてきた。近年では、防音や結露防止の目的でも設置されるようになってきた。このような二重窓としては従来、外窓と内窓をアルミニウム等の金属製サッシで製作された一体型の窓枠にガラス製の障子板を備えた障子戸を嵌め込んだものを採用していたが、最近では、外窓は一般的にはアルミニウム等の金属製サッシにガラス製の障子板を備えた障子戸を嵌め込んだもので、内窓には樹脂製障子枠（樹脂製サッシ）にガラス製障子板を備えた障子戸を嵌め込んだものも用いられるようになってきた。樹脂製サッシは金属製サッシと比較した場合、建具として熱的性能に優れ、施工が容易でかつ軽量である。しかし、樹脂製サッシを採用した場合であっても、ガラス製障子板を採用している以上、総重量はさほど軽減されない。
このような問題を解決する手段として、ガラス製障子板に代えて樹脂製障子板を採用し、既設の窓の部屋側に取り付け可能な障子戸も提案されている（例えば、特許文献１、２）。樹脂製障子板はガラス障子板に比べて、軽量で熱伝導率が低く、加工が比較的容易で、破損しても飛散しないという建具にとっての利点がある。
【特許文献１】実公昭６２−２６５４２号公報
【特許文献２】特開２００２−２６６５５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特に遮音性については、板状の部材はコインシデンス効果により遮音性能が著しく低下する周波数を持つことで知られている。すなわち、二重窓とした場合には、コインシデンス効果が、外窓、内窓の双方で現れることとなるため、双方が影響しあうことで遮音効果が期待するほど得られないことが懸念される。そのため、外窓に付して内窓を構成した場合には、これらの問題を解決しなければ遮音性能を向上させることができないという問題がある。
本発明は、内窓を樹脂製の障子板として、樹脂製の障子板の軽量、低熱伝導率、加工容易性、破損時に飛散しないという特徴を備え、かつ遮音性に優れた二重窓を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の二重窓は、ガラス製の障子板を有する障子戸を備えた外窓と、外窓のガラス製障子板のコインシデンス周波数よりも１オクターブバンド以上高いコインシデンス周波数である樹脂製の障子板を有する障子戸を備えた内窓とを備えることを特徴とする。
前記内窓の樹脂製の障子板は、アクリル樹脂又はポリカーボネート樹脂製板であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、二重窓の内窓に樹脂製障子板を採用しても、優れた遮音性を持ち、かつ軽量、低熱伝導率、加工容易性、破損時に飛散しないという特徴を内窓に付与することができる。結果として、防音、防露、断熱に優れ、操作性、安全性に優れた二重窓を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明は、ガラス製の障子板を有する障子戸を備えた外窓と、外窓のガラス製障子板のコインシデンス周波数よりも１オクターブバンド以上高いコインシデンス周波数である樹脂製の障子板を有する障子戸を備えた内窓とを備える二重窓である。
コインシデンス効果は、音が斜め方向から板材料にあたったときに、該板材料に強制振動が生じる。ここで、該板材料の自由振動における波長と、前記の強制振動の波長が等しくなると、壁が容易に振動して透過損失が著しく低下する。この現象をコインシデンス効果といい、コインシデンス効果が現れる周波数をコインシデンス周波数という。外窓のガラス製の障子板のコインシデンス周波数は、一般的に用いられるガラス厚（３ｍｍ〜１２ｍｍ）を想定すると、（１）式より約１０００Ｈｚ〜４０００Ｈｚとなる。遮音性能はオクターブバンドで評価されることが多いので、１０００Ｈｚ帯域〜４０００Ｈｚ帯域で遮音性能が落ち込むこととなる。遮音性能の落ち込む周波数を一致させないようにするためには、１オクターブバンド以上、内窓の障子板のコインシデンス周波数をずらせば良いので、内窓のコインシデンス周波数を外窓障子板のコインシデンス周波数の含まれる周波数帯域よりも１オクターブバンド以上高い周波数帯域とすればよい。１オクターブバンド帯域の下限は（３）式、上限は（４）式よって求めることができる。ここで、本発明に関係するオクターブバンドの中心周波数は、建具の遮音試験方法「ＪＩＳ Ａ １５２０」に規定されている測定周波数帯域の中心周波数である、１２５、２５０、５００、１０００、２０００、４０００Ｈｚと、さらに１オクターブバンド高い８０００Ｈｚ、またさらに１オクターブバンド高い１６０００Ｈｚとする。
外窓障子板に一般的に使われる前記したガラス板厚の範囲で考えれば、３ｍｍガラスの外窓障子板のコインシデンス周波数４０００Ｈｚが含まれる周波数帯域は４０００Ｈｚを中心としたオクターブバンド（４０００Ｈｚ帯域）である。したがって、内窓障子板のコインシデンス周波数は、（４）式によって求められる４０００Ｈｚ帯域の上限周波数である５７００Ｈｚ以上、すなわち８０００Ｈｚ帯域の下限値以上となるように設定すればよい。なお、（１）（２）式でのコインシデンス周波数の計算、ならびに該コインシデンス周波数を満たす障子板の選定に当たっては、２０℃における各数値を用いた（以降、同様である）。
【０００７】
【数１】
【０００８】
ｆｃ：コインシデンス周波数（Ｈｚ）、ｃ：音速（ｍ／ｓ）、ｔ：板厚（ｍ）、ｃｌ：縦波伝搬速度（ｍ／ｓ）。また、ｃｌは（２）式により求まる。
【０００９】
【数２】
【００１０】
Ｅ：ヤング係数（Ｎ／ｍ２）、ρ：（ｋｇ／ｍ３）
【００１１】
【数３】
【００１２】
ｆ：オクターブバンドの中心周波数（Ｈｚ）
【００１３】
３〜７ｍｍ厚のアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂のコインシデンス周波数は５７２１Ｈｚ〜１３３００Ｈｚである。ガラス板に比べて特定の樹脂製板のコインシデンス周波数が高いことを利用し、ガラス製障子板を用いた外窓と、特定の樹脂製障子板を用いた内窓の好適な組み合わせを発明した。
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について、図１および図２に基づいて説明する。図１は本発明の二重窓を建築物に取り付けた状態の縦断面図、図２は本発明の二重窓を建築物に取り付けた状態の横断面図である。
外窓１４は２枚の障子戸２４が自在にスライドする引き違い窓であり、建築物の外壁１０に設けられた窓開口部１２に設置されている。該開口部１２の内周面には、該周縁の上下に設置された外窓上レール枠１６と外窓下レール枠１７、左右に設置された外窓縦枠１８が配置され、外窓１４の障子枠を形成する。ガラス製の外窓障子板２２は外窓上框２０、外窓下框２１および外窓縦框２３により四辺を囲われて外窓障子戸２４が形成される。外窓上框２０は外窓上レール枠１６内に設けられた外窓上レール２６と嵌合し、外窓下框２１は外窓下レール枠１７内に設けられた外窓下レール２８の上に戸車３０を介して嵌合されている。
内窓４４も、２枚の内窓障子戸５４が自在にスライドする引き違い窓であり、外窓１４よりも室内４０側に配置されている。窓開口部１２の室内４０側の内周面に設置された枠部材４２の内周四辺面に、内窓上レール枠４６、内窓下レール枠４７、左右の内窓縦枠４８が配置されて、内窓４４の障子枠が形成される。樹脂製の内窓障子板５２は内窓上框５０、内窓下框５１、内窓縦框５３により四辺を囲われて内窓障子戸５４が形成される。内窓上レール枠４６には仕切り壁５６により２つのレーン５８が形成されている。内窓上框枠５０は内窓上レール枠４６内に設けられたレーン５８と嵌合し、内窓下框５１は内窓下レール枠４７内に設けられた内窓下レール６０と嵌合されている。また、内窓上框５０の構成面の内、仕切り壁５６と並行し、かつ仕切り壁５６もしくは内窓上レール枠４６と接する面の一部に密閉部材６２が備えられ、内窓下框５１においても、内窓下レール６０と接する部分に密閉部材６２が備えられている。一方、内窓縦枠４８の内窓縦框５３と接する面に密閉片６３が一体成形されている。
【００１５】
外窓１４が有する外窓障子戸２４は外窓下レール２８に沿って、内窓４４が有する内窓障子戸５４は内窓下レール６０に沿って、外窓障子戸２４と内窓障子戸５４は互いに独立して開閉自在にスライドする。また、内窓障子戸５４を閉めた状態においては、密閉部材６２及び密閉片６３により、内窓４４の障子枠と障子外枠の間に生じる隙間を塞ぐことができ、より高い密閉効果を得ることができる。また、内窓の枠は、枠部材４２に直接固定されることで、枠部材４２と各々の枠とが面接触して気密性を保っている。
【００１６】
（外窓）
外窓１４の外窓障子板２２には一般的にはガラス板が用いられる。また、外窓障子板２２の厚みは３ｍｍ〜１２ｍｍが一般的である。さらに、外窓障子戸２４は二重ガラスを採用したものであっても良い。
外窓１４の障子枠ならびに外窓障子戸２４の框の材質は一般的にはアルミニウムが用いられる。
【００１７】
（内窓）
本発明においては、内窓障子板５２はガラス製の外窓障子板２２のコインシデンス周波数よりも１オクターブバンド以上高いコインシデンス周波数となるものであれば特に限定されず、材質と厚みの組み合わせを選定する。
内窓障子板５２のコインシデンス周波数が、外窓障子板２２のコインシデンス周波数より１オクターブバンド以上高くない場合には、外窓障子板２２と内窓障子板５２のコインシデンス周波数が同一周波数帯域となり、内窓障子板５２がガラス板のコインシデンス効果と同調することになるので遮音性を補助できないためである。具体的には、前述したように外窓１４に使用される障子板２２のガラスの厚みは３〜１２ｍｍが一般的であり、コインシデンス周波数は（１）式により１０００〜４０００Ｈｚと求めることができる。したがって、内窓障子板５２のコインシデンス周波数が５７００Ｈｚ以上であれば、外窓障子板２２のコインシデンス周波数よりも１オクターブバンド以上高い周波数帯域にコインシデンス周波数を持つこととなる。該条件を満たす樹脂製の障子板としてはアクリル樹脂製、ポリカーボネート樹脂製、ポリエチレンテレフタレート樹脂製等が挙げられ、内窓障子板５２として期待される機能である光線透過性、強度を考慮すると、アクリル樹脂又はポリカーボネート製の障子板を用いることが好ましい。
【００１８】
樹脂製の内窓障子板５２の厚みは特に限定されず、選択された材質による内窓障子板５２のコインシデンス周波数がガラス製の外窓障子板２２のコインシデンス周波数よりも１オクターブバンド以上高い周波数であることを満たせばよい。前記の一般的なガラス製の外窓障子板２２の厚さ（３〜１２ｍｍ）を想定し、例えば内窓障子板５２にアクリル樹脂製障子板を用いた場合、内窓障子板５２の厚みを３ｍｍ未満とすると内窓として必要な強度が確保できない。一方、７ｍｍを超えるとガラス製の外窓障子板２２のコインシデンス周波数よりも１オクターブバンド以上高いコインシデンス周波数を確保できなくなる上、樹脂製の障子板の軽量である利点も薄れる。したがって、樹脂製の内窓障子板５２の材質を考慮して決定するものの、実用面において内窓障子板５２の厚みは３ｍｍ以上、７ｍｍ以下であることが好ましい。
内窓４４の障子枠ならびに内窓障子戸５２の框の材質は特に規定されるものではないが、障子戸の軽量化の観点から樹脂製であることが好ましく、施工性の観点からビスや接着剤等の効果が十分に確保できる材質であれば良い。
【００１９】
（配置）
外窓１４と内窓４４の配置は、樹脂製の内窓障子板５２を設けた内窓４４が室内４０側に設置されていれば特に規定されるものではなく、外窓障子板２２と内窓障子板５２の距離Ｌは、図示されていないクレセントの操作や配置を考慮して設置されることが好ましい。
【００２０】
以上説明したとおり、本発明はガラス製障子板を有する外窓と、該外窓の障子板のコインシデンス周波数よりも１オクターブバンド以上高いコインシデンス周波数である樹脂製障子板を有する内窓とを組み合わせることで、遮音性能を向上させることができ、かつガラス製障子板に比べて軽量、低熱伝導率、加工容易性、破損時に飛散しないという特徴を二重窓の内窓に付与することができる。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明について実施例を挙げて具体的に説明するが、実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
外窓には、アルミニウム製の障子枠と、ガラス製（５ｍｍ厚、コインシデンス周波数：２３００Ｈｚ、２０００Ｈｚ帯域）の障子板、アルミニウム製の框を用い、間口幅１８００ｍｍ、高さ１８００ｍｍの窓を用意した。内窓には、塩化ビニル樹脂製の障子枠と、アクリル樹脂製（３ｍｍ厚、コインシデンス周波数：１３３００Ｈｚ、１６０００Ｈｚ帯域）の障子板、塩化ビニル樹脂製の框を用い、間口幅１８００ｍｍ、高さ１８００ｍｍの窓を用意し、内窓障子戸について計量した。用意した前記外窓と前記内窓を、外窓の障子戸の内、最も室内側に位置する障子板と、内窓の障子戸の内、最も室内側に位置する樹脂製の障子板の距離が１０ｃｍとなるように二重窓を設定し、音響透過損失相当値の測定試験に供した。本実施例１において、内窓のコインシデンス周波数は外窓障子板のコインシデンス周波数よりも３オクターブバンド高い設定である。
【００２２】
（実施例２）
内窓のアクリル樹脂製の障子板を５ｍｍ厚（コインシデンス周波数：８０００Ｈｚ、８０００Ｈｚ帯域）とした以外は実施例１と同様に行った。本実施例２において、内窓のコインシデンス周波数は外窓障子板のコインシデンス周波数よりも２オクターブバンド高い設定である。
【００２３】
（比較例１）
内窓のアクリル樹脂製の障子板を、ガラス製（３ｍｍ、コインシデンス周波数：３９００Ｈｚ、４０００Ｈｚ帯域）の障子板とした以外は、実施例１と同様に行った。本比較例１において、内窓のコインシデンス周波数は外窓障子板のコインシデンス周波数よりも３オクターブバンド高い設定である。
【００２４】
（比較例２）
内窓のアクリル樹脂製の障子板を、ガラス製（５ｍｍ、コインシデンス周波数：２３００Ｈｚ、２０００Ｈｚ帯域）の障子板とした以外は、実施例１と同様に行った。本比較例２において、内窓のコインシデンス周波数は外窓障子板のコインシデンス周波数よりも２オクターブバンド高い設定である。
【００２５】
（比較例３）
外窓には、アルミニウム製の障子外枠と、ガラス製（５ｍｍ厚、コインシデンス周波数：２３００Ｈｚ、２０００Ｈｚ帯域）の障子板、アルミニウム製の障子枠を用い、間口幅１８００ｍｍ、高さ１８００ｍｍの窓を用意した。内窓は設置せずに外窓単体で試験に供した。
【００２６】
実施例ならびに比較例に供したガラス板とアクリル樹脂製板の諸物性、コインシデンス周波数ならびに該周波数を含む周波数帯域、実施例および比較例に供した内窓の質量の計測結果について表１に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】
（測定方法）
＜音響透過損失相当値＞
図３は本発明の実施例ならびに比較例の遮音試験を行うにあたって使用した測定設備である建物の見取り図である。建物７８は上側間仕切り壁８２、横側間仕切り壁８３、外壁８０、柱９０により囲われた空間である。間仕切り壁８２から外壁８０までの内寸Ｌ１は４６５０ｍｍ、柱９０の外側から外窓８８の窓枠までの距離Ｌ２は１６００ｍｍとした。ＪＩＳ Ａ １５２０に規定された内部音源法に従い、建物７８に音響スピーカー８４、内部マイクロホン９２、外部マイクロホン９４を配置した。
実施例ならびに比較例で設定した二重窓あるいは外窓を図３に示す内窓８６、外窓８８として設置し、ＪＩＳ Ａ １５２０に規定された内部音源法にて、ピンクノイズを音源として測定を行い、音響透過損失相当値ＴＬｑ（ｄＢ）を求めた。求めた結果を図４〜６に示す。
【００２９】
図４ならびに図５に示すとおり、実施例１、２ならびに比較例１、２の結果と、比較例３の結果を比較すると、実施例１、２と比較例１、２は二重窓としたことにより２５０Ｈｚ帯域以上で大幅に音響透過損失相当値が向上している。また、周波数の上昇に伴って、遮音量が増加する傾向が見られる。二重窓とすることで、遮音性が大幅に向上することがわかった。しかし、図４における実施例１と比較例１では、一般的に遮音性能は板材料の質量に依存するため、音響透過損失を大きくするためには、比重の高い材質を選択した方が有利であり、比重の高いガラスは、同じ体積の樹脂に比較して高い遮音性能を有することになる。しかし、外窓障子板（ガラス製）のコインシデンス周波数が該当する２０００Ｈｚ帯域では、内窓障子板をガラス製とした比較例１に比べ、遮音性能としては不利であるアクリル製の内窓の方が若干上回っていた。図５においても同様に実施例２と比較例２は、２０００Ｈｚ帯域〜４０００Ｈｚ帯域においてほぼ同等の音響透過損失相当値を示していた。また、図６にある、比較例１と同程度の面密度である実施例２との比較においては、１２５Ｈｚ〜５００Ｈｚの帯域でほぼ同等の音響透過損失相当値であり４０００Ｈｚ帯域では実施例１が比較例２を上回る結果であった。一方、表１に示すように、ガラス製障子板、アクリル樹脂製障子板の質量比較において、３ｍｍ厚同士では１２．７ｋｇ／枚、５ｍｍ厚同士では２１．２ｋｇ／枚のアクリル樹脂製板を嵌めこんだ障子戸の方が軽量であった。また、ガラス板３ｍｍ厚の障子戸とアクリル樹脂板５ｍｍ厚障子板との比較においても、アクリル樹脂板を使用した障子戸の方が軽量であった。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は本発明の二重窓を建築物に取り付けた状態の縦断面図である。
【図２】図２は本発明の二重窓を建築物に取り付けた状態の横断面図である。
【図３】本発明の遮音性能の測定のために使用した測定設備の見取り図である。
【図４】実施例１と比較例１、３の音響透過損失相当値を示したグラフである。
【図５】実施例２と比較例２、３の音響透過損失相当値を示したグラフである。
【図６】実施例２と比較例１の音響透過損失相当値を示したグラフである。
【符号の説明】
【００３１】
１４ 外窓
２２ 外窓障子板
２４ 外窓障子戸
４４ 内窓
４６ 内窓上レール枠
４７ 内窓下レール枠
４８ 内窓縦枠
５０ 内窓上框
５１ 内窓下框
５２ 内窓障子板
５３ 内窓縦框
５４ 内窓障子戸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス製の障子板を有する障子戸を備えた外窓と、外窓のガラス製障子板のコインシデンス周波数よりも１オクターブバンド以上高いコインシデンス周波数である樹脂製の障子板を有する障子戸を備えた内窓とを備える二重窓。
【請求項２】
前記内窓の樹脂製の障子板が、アクリル樹脂又はポリカーボネート樹脂製板であることを特徴とする請求項１に記載の二重窓。
【請求項１】
ガラス製の障子板を有する障子戸を備えた外窓と、外窓のガラス製障子板のコインシデンス周波数よりも１オクターブバンド以上高いコインシデンス周波数である樹脂製の障子板を有する障子戸を備えた内窓とを備える二重窓。
【請求項２】
前記内窓の樹脂製の障子板が、アクリル樹脂又はポリカーボネート樹脂製板であることを特徴とする請求項１に記載の二重窓。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−３０３６０９（Ｐ２００８−３０３６０９Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１５１６７８（Ｐ２００７−１５１６７８）
【出願日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【出願人】（００００１００６５）フクビ化学工業株式会社 (150)
【出願人】（０００１４０２９２）株式会社奥村組 (469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【出願人】（００００１００６５）フクビ化学工業株式会社 (150)
【出願人】（０００１４０２９２）株式会社奥村組 (469)
【Ｆターム（参考）】
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