JP3721163B2 - 雨センサ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、フレームと、前記フレームに対して枢動可能なサッシと、前記サッシに取り付けられる窓ガラスとを具備して成る窓の操作装置のための雨センサ装置であって、前記操作装置が、閉止位置と開放位置の間及びその逆の間で前記サッシを枢動するために適合され、且つ少なくとも１個の雨センサからの各入力信号に応答する制御回路を介して制御される前記雨センサ装置に関する。
【０００２】
（背景技術）
建物における窓、特に屋根窓は、しばしば電気的に操作される。この電気的な操作は、遠隔及び接近不能な場所における窓の容易な操作を考慮に入れ、更に、１個または多数個の窓が自動的に操作されること、例えば、建物における温度、湿度または他のパラメータが高くなると、開放することを許容する。更にまた、これは、建物内部の気候制御に役立つ。同様に、窓は、例えば温度が所望の値以下に下がるか、または屋外で雨または雪が降り出すと、自動的に閉止可能である。
【０００３】
窓の自動開閉は、種々のパラメータ、例えば、上述した各パラメータのための種々のセンサからの各信号を受信する制御ユニットによって制御される。便宜上以下に単一の窓に関して言及しているが、窓が個々にまたはグループの一部として制御可能な範囲は、当業者にとって明白である。
【０００４】
通常、各雨センサは、それらに降り注ぐ雨、雪または露のような降下物に応答するために建物の外側に配設される。各温度及び湿度センサは、そこにおいて気候が制御されようとする建物の内側の適切な場所に配設される。一般に前記各雨センサは、内部センサに優先する。すなわち、降下物が検出される場合に制御回路は建物内の他のセンサが窓の開放を保持する必要を示すかどうかに拘わらず窓の閉止を行う。理由は建物に侵入するかもしれない雨または雪が損傷を生じることが可能で、これに反して建物の内側の気候は居住者にとって快適であるかどうか疑問がある。
【０００５】
しかしながら、雨センサを外部に配置することは幾つかの欠点を有する。１つはセンサからのワイヤが建物の内側から外側に、例えば、壁または窓のフレームを通して引き出されねばならないということである。これは、孔を穿孔しかつワイヤを引き出すようなコスト的に高い作業を伴うので望ましくない。そのうえ、孔は潜在的に構造、建物の壁、フレームまたは内にまたは他の要素を通して水の通路を設ける。
【０００６】
他の欠点は、雨による幾らかの天候条件が、雨が降っているにも拘わらず開放したままの窓を許容するとしても、雨センサは窓が閉止されるべきであることを常に制御ユニットに指示するということである。かかる天候条件は僅かなまたは無風と組み合わされる雨かもしれない。同時に建物内が暑いならば、窓を開放したままにするのが望ましいが、可能でない。
【０００７】
本発明は、サッシが閉止状態にあるとき、前記窓によって雨に対して保護されるように配置された少なくとも１つの感知区域を有する雨センサを含む冒頭のパラグラフによる雨センサ装置を設けることによってこれらの欠点を克服する。
【０００８】
しかしながら、建物の内部に雨センサの感知区域を配置することは、センサが窓を閉止する必要があるすべての状況下で落下物を検出することを確実にしなければならないため他の問題を伴う。
【０００９】
（発明の開示）
本発明は前記窓の下方フレーム部分の近傍に前記感知区域を配置することによってこの問題を克服する。
【００１０】
窓の下方フレーム部分の近傍に感知区域を配置することによって、枢動可能なサッシおよびこれに取り付けられた窓ガラスは窓の開放位置において無差別な方向から到来する落下物に対して雨センサの感知区域を遮蔽する。すなわち、落下物がより大きな範囲に対して開放された窓を通って建物に侵入しそうにない方向である。
【００１１】
とくに感知区域は前記窓の側フレーム部分の近傍におかれる。
【００１２】
実験は、これらの区域が落下物の侵入に関して最も重要であり、かつ落下物がそれを通って侵入するとき窓の適切な閉止を保証するために検出するのに重要であるこれらの区域における落下物であることを示した。
【００１３】
好適な実施の形態において、雨センサ装置は少なくとも２つの感知区域を含んでいる。
【００１４】
これは、実験が２つの感知区域を使用することによって窓の上記適切な閉止を確実にするのに必要な感知区域が１つのみのセンサの使用に比して非常に減少されることを示すので好都合である。１つのみのセンサを使用すると、感知区域は一方のフレーム側部分から他方のフレーム側部分へ区域全体をほぼ被覆する必要がある。
【００１５】
本発明の好適な実施の形態において、感知区域はハウジングの端部から０ｍｍから２００ｍｍを覆っている区域の内側にかつ好ましくは前記端部から３０ｍｍから１２０ｍｍを覆っている区域の内側に配置される。
【００１６】
実験はこれらの区域に感知区域を配置することが、実際に必要とされる状況において適切に閉止しない窓の危険と窓が実際に必要ない状況において閉止する可能性との間の最良の妥協であることを示した。
【００１７】
好適な実施の形態において、感知区域または感知区域は、場合によっては、容量型からなる。
【００１８】
容量型の感知区域の使用は、それらが抵抗型の検出器より誘電汚染による非常に少ない傾向の擬似検出がなされ得るため落下のより信頼し得る検出を許容する。その理由は、非常にありそうである、抵抗型センサが粒子を含有しているカーボンによって汚染されるならば、抵抗は結局関連の電気回路がセンサが永続的に湿ったままであるので低い抵抗を読み取ることである。容量型の感知区域がカーボン粒子で被覆されるならば、感知区域が乾燥しているかぎり容量に著しく影響を及ぼさない。他方で雨滴がセンサの感知区域を打つとき粒子コーティングは水を吸収しかつそれを表面のより大きな区域にわたって広げる。実験は、感知区域を覆うこの水の広がりが実際にセンサ上にドーム状に隆起する雨滴より多く実質上変化することを示した。汚染に関して留意されるべきことは、本発明による雨センサ装置により感知区域は、建物の外側に取り付けられる感知区域に比して、汚染されることが非常に少ないということである。
【００１９】
とくに好適な実施の形態において制御回路は前記感知区域のキャパシタンスの変化の量に応答する。
【００２０】
キャパシタンスの変化量の検出の使用は汚染からだけでなくまたセンサの感知区域上の比較的遅い湿度または露落下からセンサにより少ない傾向の擬似検出を行わせるのを目途としている。これは、とくに、バスルームでシャワーを取る人の場合に好都合であり、その場合に窓が自動的に閉じるのは望ましくなく、かくしてかくしてバスルーム内に湿気を閉じ込める。さらに、露に対する望ましくない応答なしに夜通し通気の目的で窓を開放したままにさせるため好都合である。
【００２１】
好都合な実施の形態において雨センサは感知区域の検出されたキャパシタンスに基づいて制御回路用の周波数信号を供給するための回路を含んでいる。
【００２２】
これは制御回路に信頼し得るかつ妨害に耐える信号を付与する。
【００２３】
本発明はさらに、操作装置が少なくとも１つの感知区域を含んでいる窓を開閉するための操作装置を設けることによって上記欠点および問題を克服する。
【００２４】
操作装置の好適な実施の形態において、この操作装置はハウジングを含みそして前記雨センサの感知区域は前記ハウジング上に、好ましくは、適切な切り欠き内に配置される。
【００２５】
これは、操作装置が雨センサを含んでいる予め組み立てられたユニットとして製造され得る利点を有している。これらのセンサのワイヤはその場合に取り付けの間中、壁を通してまたは窓の後ろの建物内の他の位置から引き出されなくてよい。
【００２６】
好ましくは、操作装置は、ハウジングの端部から０ｍｍから２００ｍｍを覆っている区域の内側にかつ好ましくは前記端部から３０ｍｍから１２０ｍｍを覆っている区域の内側に配置される、少なくとも２つの感知要素を含んでいる。
【００２７】
これは上述したような落下物の良好な検出を保証する。とくに、ハウジングが窓のフレーム側部分間の長さ全体にわたって下方フレーム部分に沿って実質上延びている。これは、再び、良好な審美的外観を付与する。
【００２８】
好ましくは、１つの感知区域または複数の感知区域は、場合によっては、容量型からなり、かつ好ましくは、制御装置は前記１つの感知区域または複数の感知区域キャパシタンスの変化の量に応答する。
【００２９】
本発明を以下で実施の形態の幾つかの例の説明および図面に基づいてより詳細に説明する。
【００３０】
（発明を実施するための最良の形態）
まず図１を参照する。図１は屋根２１に取り付けられた頂部垂下の屋根窓２０の斜視図を示している。図２により良好に見られ得るように、窓２０は２つの側部分２２ならびに下方フレーム部分２３および上方フレーム部分２４を含んでいる。窓２０は、さらに、フレームの頂部で水平軸線のまわりに枢動可能に蝶着されるサッシ２５を含んでいる。サッシ２５には、好ましくは、透明または半透明の窓ガラス２９が固定される。
【００３１】
下方フレーム部分２３についてまたはそれに関連して電気操作装置がハウジング１０内に配置される。操作装置は電動機およびスプロケットが開口１１を通ってハウジング１０内にかつそれから出るチェーン２６を駆動するのに使用される、チェーン操作装置のごときあらゆる通常の型からなることができる。このチェーン２６は、例えば、１方向にのみ屈曲可能な、半堅固な型からなる。チェーンの一端は操作装置のハウジング内に配置されかつ他端はブラケット２７によってサッシに固定され、かくしてチェーン２６を介して開閉運動のためにサッシ２５に力を伝達するような電動機を許容する。かかる操作装置は、例えば、デンマーク特許公開第１７１９２１号に見出され得る。代替的に、ハサミ型の操作装置が使用されることができる。ハウジング１０は下方フレーム部分２３に取り付けられるようになされた基部部分、およびそれらがフレーム側部分２２に向かい合うとき開放された端部を残している、３つの側でハウジングを被覆するカバーを含むことができかつそれらによって閉止されるように見なされ得る。代替的に、操作装置はフレームに多少埋め込まれてもよくかつ図３に示されるような型のカバープレートによってのみ被覆されている。
【００３２】
好適な実施の形態において、操作装置は消費者への船積みの前または後に窓の下方フレーム部分に取り付けられ得る完全に予め組み立てられた操作装置ユニットである。したがって、操作装置ユニットは前述した電動機、スプロケットおよびチェーンだけでなくまた、例えば手動操作のスイッチ、ＩＲ遠隔制御、タイマ、温度センサ、外部バスを介して他の操作装置から、またはとくに雨センサからの入力信号に応答して電動機の作動用の制御回路を含んでいる。
【００３３】
図１および図２から見られ得るように、ハウジング１０は実質上２つのフレーム側部分２２の間の長さ全体を覆っている。容量型感知区域１を含んでいる２つのセンサは、窓２０が閉止位置にあるときサッシ２５に向かい合っている側のハウジング１０にかつ可能な限り窓ガラス２９の部分に直接取り付けられる。感知区域は好ましくは窓ガラスの閉止位置に可能な限り近接したところである。図１および図２に示される実際の実施の形態において、窓ガラス２９とセンサ１との間にはほぼ１ないし２ｍｍのギャップがある。感知区域は、好ましくは、およそ３０ｍｍ×７０ｍｍの寸法を有するが、より大きく、例えば４０ｍｍ×１４０ｍｍにすることも可能である。種々の雨および風の条件ならびに窓２２の種々の傾斜により導かれた実験により、感知区域１の好適な位置はハウジングの端部から０ｍｍないし２００ｍｍを覆っている区域の内側かつ好ましくはハウジングの端部から３０ｍｍないし１２０ｍｍを覆っている区域の内側である。
【００３４】
操作装置が２つのフレーム側部分２２間の長さ全体を被覆しない、図示しない、代替の実施の形態において、容量型の感知区域は下方フレーム部分２３上に直接配置される。この実施の形態において、感知区域は、また、窓の閉止位置においてサッシ２５かつ多分窓ガラス２９またはその部分に向かい合っている。したがって、感知区域１の好適な位置は、また、この実施の形態において、フレーム側部分２２の近傍に、すなわち、フレーム側部分２２から０ｍｍないし２００ｍｍを覆っている区域の内側かつ好ましくはフレーム側部分２２から３０ｍｍないし１２０ｍｍを覆っている区域の内側にある。明らかなようにこの場合にセンサまたはその少なくとも１つの容量型の感知区域１は操作ユニット１０内に一体にされることができない。したがって、ワイヤはセンサからまたは少なくとも感知区域１から、さらに好ましくは操作ハウジング１０内にある、制御回路に引き出されねばならない。
【００３５】
上記実施の形態は頂部垂下型の枢動可能な窓に言及しているとしても、感知区域の位置に関する検討は、また、サッシがフレーム側部分間の水平軸線のまわりにそれらの中心区域を枢動する型の枢動可能な窓に関して有効である。審美的な目的に関して、しかしながら、この型の窓はしばしば上方フレーム側部分に関連して配置される操作装置を有している。ちょうど前述の実施の形態におけるように、これはその場合にセンサまたは少なくともその感知区域から制御回路に引き出されるようなワイヤを必要とする。
【００３６】
図５から見られ得るように、容量型の感知区域１は、好ましくは、雨滴によって橋絡されるような電極間に空隙を許容する、組み合わせられた型からなる。同様に単一の雨滴は空気に比べて水の高い相対的な誘電率のため感知区域のキャパシタンスを劇的に変化する。空気の相対的な誘電率はおよそ１でありかつ液体の水の相対的な誘電率は２５°Ｃでおよそ８０そして０°Ｃで８８より僅かに少ない。感知区域１は、好ましくは、これがハウジング１０内の制御ユニットへの比較的妨害に耐える信号の使用を許容するため、図４の電子回路を支持する回路基板を含んでいるセンサユニットの部分である。この電子回路は以下で説明される。感知区域に関連して電子回路を有すると、センサを一定の全体高さを与え、かつしたがってセンサユニットをハウジング１０上にまたはその部分を形成するカバープレート上に、例えば、図３に描かれるような適切な出口３０に配置するのが好適である。センサがハウジング１０上に突出することが許容され得るならば、センサは、もちろん、それに直接取り付けられることができ、かくして切り欠きを回避する。同様な考慮は、センサユニットが上述した実施の形態にしたがって下方フレーム部分２３上に直接配置され得るならば、有効である。
【００３７】
図４の電子回路は、それぞれ「１４ビット２進カウンタ」または「１４段リップルキャリヤ２進カウンタ／デバイダおよび発振器」として言及されるフィリップス社製ＨＥＦ４０６０ｂまたはモトローラ社製ＭＣ４０６０ｂのごとき集積回路のまわりに組み立てられる。
【００３８】
抵抗器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を含んでいるＲＣネットワークに接続されるとき、ダイオードＤ１および容量型の感知区域１によって形成されるコンデンサは発振器を形成する。本発明において、構成要素の値は感知区域１が乾燥しているとき１５０ｋＨｚのまわりで心出しされた周波数を発振器に付与するように選ばれた。ＩＣは種々の周波数分割の出力を許容する。この場合に出力０６はほぼ５００Ｈｚの出力中心周波数を付与している。
【００３９】
単一の雨滴が感知区域上に落ち着くならば、キャパシタンスの変化が結果として６０Ｈｚの出力信号の周波数変化Δｆを生じる。
【００４０】
この周波数信号は、操作装置ハウジング１０内の制御回路に、抵抗器Ｒ４および端子５０を通して出力される。したがって３本のワイヤ、すなわち、電源電圧ＶＣＣ用のワイヤ、接地用のワイヤ、および出力信号用のワイヤが引き出されなくてはならない。この方法において感知区域１において直接周波数信号を供給することは、２本のリード線がハウジング１０内の制御回路から感知区域１へ単に引き出される状況に比べて、信号が妨害を非常に受けにくくする。
【００４１】
好ましくは、マイクロプロセッサを基礎にしている制御回路は雨センサから周波数信号を受信する。受信された信号は調子を合わせて監視され、かつ周波数の変化率Δｆ／ｔが、予め定めた規則に基づいて、雨または雪の指示として使用される。
【００４２】
周波数の変化率Δｆ／ｔ使用することは、露のごときゆっくり落ち着く落下物が感知区域１のキャパシタンスかつしたがってセンサの出力周波数単にゆっくり変化するという利点を有する。したがってハウジング１０中の制御回路は雨または雪のようなこの遅い変化を読み取らず、かつしたがって窓２０を開けたままにする。
【００４３】
本発明にしたがって編めセンサの感知区域を配置することは、適切に閉じていない窓の検知を目途とするというさらに他の利点を有する。かくして制御回路が周波数の変化量だけでなくまた絶対値を検出するならば、この値は乾燥および湿った状態に対応する記憶された値に比較され得る。その場合に雨として読み取られた周波数の急激な変化後、周波数が乾燥感知区域に対応する値に戻らないならば、制御回路はこれを欠陥のある窓ガラスまたは閉じてない窓として読み取りかつ警告を発する。
【００４４】
前に述べたように実験は感知区域１の最適な位置を導いた。回転ホウフレーム部分近傍の区域に置かれた湿気感知ペーパーを使用するとき、ここに操作装置が置かれ、試験は種々の風方向、雨滴の大きさ、窓の傾斜窓の開放を使用して実施された。対称的な理由のために、試験は１側からのみ導かれた。これらの試験は感知区域１の２つの異なる大きさ、すなわち、４０ｍｍ×７０ｍｍおよび４０ｍｍ×１４０ｍｍに関して評価された。
【００４５】
図６はフレーム側部分２２から付与された位置において許容し得る検出結果を付与する試験状況のパーセンテージを示している。図６から見られ得るように、４０ｍｍ×７０ｍｍの感知区域の最適な位置は許容し得るように検出されている状況のおよそ８２％で頂点になるフレーム側部分２２から幾らか内方である。４０ｍｍ×１４０ｍｍの感知区域に関して最適はフレーム側部分２２であり、約８９％で頂点に達する。留意されるべきことは、前方の風方向に関して両側のセンサが落下物を検出し、かくして上記で示したより高い合計パーセンテージを付与するということである。理解されるように、より大きな区域が僅かに高い検出パーセンテージを付与する。これは、しかしながら、より大きなセンサを使用するのに伴われるより高いコストを正当化するのに十分でなく、かつしたがってより小さいのが好適である。
【００４６】
実験は、さらに、感知区域が好ましくは下方フレーム部分２３近傍に、好ましくは下方フレーム部分２３から４０ｍｍ×８０ｍｍの区域を被覆するように配置されるべきことを示している。ハウジング１０の大きさに依存して、これは可能でなく、かつこの場合に感知区域はハウジング１０が許容するような下方フレーム部分からの範囲まで配置されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による操作装置および雨センサ装置を備えた開放頂部垂下窓を略示する外側斜視図である。
【図２】 本発明による操作装置および雨センサ装置を備えた開放頂部垂下窓を略示する内側斜視図である。
【図３】 本発明による雨センサ装置を有している図１の操作装置用のカバープレートを示す概略図である。
【図４】 雨センサの電気回路の概略図である。
【図５】 雨センサの容量型の感知区域を示す平面図である。
【図６】 感知区域の最適な位置を示す実験結果をプロットしている図である。

Claims (16)

1. フレームと、前記フレームに対して枢動可能なサッシと、前記サッシに取り付けられる窓ガラスとを具備して成る窓の操作装置のための雨センサ装置であって、前記操作装置が、閉止位置と開放位置の間及びその逆の間で前記サッシを枢動するために適合され、且つ少なくとも１個の雨センサからの各入力信号に応答する制御回路を介して制御される前記雨センサ装置において、
   前記操作装置が、各フレーム側方部間で全長さにわたりフレーム下方部に沿って実質的に延伸するハウジングと、前記サッシが閉止位置にあるとき、前記窓によって雨に対して保護されるように配設される少なくとも２つの感知区域を具備する雨センサとから成り、
   前記各感知区域が、前記窓のフレーム下方部の近傍及び前記窓の各フレーム側方部の近傍で前記ハウジングに配設されることを特徴とする雨センサ装置。
2. 前記各感知区域が、前記ハウジングの端部から０ｍｍから２００ｍｍまで感知する区域内に、好ましくは前記端部から３０ｍｍから１２０ｍｍまで感知する区域内に配設されることを特徴とする請求項１に記載の雨センサ装置。
3. 前記各感知区域が、キャパシタンス式から成ることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の雨センサ装置。
4. 前記雨センサが、前記各感知区域の検出されたキャパシタンスに基づく制御回路用の周波数信号を供給するための回路を具備することを特徴とする請求項３に記載の雨センサ装置。
5. 前記制御回路が、前記各感知区域のキャパシタンスの変化量に応答することを特徴とすることを請求項３又は４に記載の雨センサ装置。
6. ハウシングと、少なくとも１個の雨センサと、前記少なくとも１個の雨センサからの各入力信号に応答する制御ユニットとから成る窓開閉用操作装置であって、
   前記少なくとも１個の雨センサが、前記ハウジングに配設される少なくとも２個の感知区域から成り
   前記ハウジングが、前記窓の各フレーム側方部間の全長さにわたり前記窓のフレーム下方部に沿って実質的に延伸するることを特徴とする窓開閉用操作装置。
7. 前記各感知区域が、前記ハウジングの端部から０ｍｍから２００ｍｍまで感知する区域内に、好ましくは前記端部から３０ｍｍから１２０ｍｍまで感知する区域内に配設されることを特徴とする請求項６に記載の窓開閉用操作装置。
8. 前記各感知区域が、キャパシタンス式から成ることを特徴とする請求項６及び７に記載の窓開閉用操作装置。
9. 前記制御装置が、前記各感知区域のキャパシタンスの変化量に応答することを特徴とする請求項６〜８の何れか１項に記載の窓開閉用操作装置。
10. 窓を自動的に閉止する方法において、請求項１〜５の何れか１項に記載の雨センサ装置が使用されることを特徴とする窓を自動的に閉止する方法。
11. 前記窓が、傾斜屋根窓であることを特徴とする請求項１０に記載の窓を自動的に閉止する方法。
12. フレームと、前記フレームに対して枢動可能なサッシと、前記サッシに取り付けられる窓ガラスとを具備して成る窓であって、前記窓が更に、閉止位置と開放位置の間で前記サッシを枢動するために適合される操作装置から成り、前記操作装置が、少なくとも１個の雨センサからの各入力信号に応答する制御回路を介して制御される前記窓において、
    前記操作装置が、各フレーム側方部間で全長さにわたりフレーム下方部に沿って実質的に延伸するハウジングと、前記サッシが閉止位置にあるとき、前記窓によって雨に対して保護されるように配設される少なくとも２つの感知区域を具備する雨センサとから成り、
    前記各感知区域が、前記窓のフレーム下方部の近傍及び前記窓の各フレーム側方部の近傍で前記ハウジングに配設されることを特徴とする窓。
13. 前記各感知区域が、前記ハウジングの端部から０ｍｍから２００ｍｍまで感知する区域内に、好ましくは前記端部から３０ｍｍから１２０ｍｍまで感知する区域内に配設されることを特徴とする請求項１２に記載の窓。
14. 前記各感知区域が、キャパシタンス式から成ることを特徴とする請求項６及び７に記載の請求項１３に記載の窓。
15. 前記雨センサが、前記各感知区域の検出されたキャパシタンスに基づく制御回路用の周波数信号を供給するための回路を具備することを特徴とする請求項１４に記載の窓。
16. 前記制御回路が、前記各感知区域のキャパシタンスの変化量に応答することを特徴とする請求項１３または１４に記載の窓。

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