JP2008513632A - 窓と窓枠 - Google Patents

Abstract

環状の窓枠と、窓枠に取り付けられた一つ又はそれ以上の窓要素とを備えた窓である。窓枠は、窓枠の底部で室外と連通するように設けられた第一の空気入口開口を備える。さらに、窓枠は、室内と連通し、さらに、実質的に中空枠の全長を通して延びている一つ又はそれ以上の空気通路を通して第一の空気入口開口と連通する第一の空気出口開口を備える。

Description

本発明は、新たな窓構造、および、建物や家の部屋に含まれる空気の改善する技術に関する。

一般的なエネルギ不足や環境問題は、最近数十年の間、個人や人々が滞在又は勤務している建物を次第に断熱してきた。それは、建物や家の立地条件に依存するような寒い季節、秋、冬、および春の間、熱せられた建物から環境への熱やエネルギの浪費を防止するためである。

しかしながら、建物の断熱材の増加は、特に周囲や外部からの新鮮な空気の供給不足に関係して、一定の健康面の問題を引き起こしてきている。ほとんどの建物や家は、換気システムが設けられていない場合、一つ又はそれ以上の窓を開放し、室外から新鮮で冷たい空気を取り入れることによって、問題になっている建物や家の室内の空気が新鮮な空気で置き換えられることを許すのみだからである。そして、そうすることによって、環境へ逃げることを許される熱気のエネルギが浪費される。

米国特許５，４７５，９５７号公報、米国特許４，５７２，２８２号公報、および国際特許９２／１４０２３号公報に記載されている構造のような通気された窓構造を提供する試みがなされている。上記公報が参照され、上記米国特許公報はさらに参照によって本願明細書に組み入れられる。

本発明の目的は、建物内で周囲から部屋を区切るように窓が配置されているような建物の部屋の換気を許容する簡素で信頼性の高い窓構造を提供することにある。そうすることによって、問題の部屋に冷たい新鮮な空気が自由に導入されるのを許容するのに比してエネルギの消費を防ぐために、問題の部屋に導入された空気を予備加熱するのを許容する。

本発明の特徴は、部屋からの空気が単に逃げるのを許容され、室内に導入される非加熱の新鮮な空気で置き換えられる状況に比して、本発明による新しい技術を採用することによる空気の予備加熱が、外部からの新鮮な空気によって部屋または家から置き換えられる空気のエネルギの５０％から６０％までの節約を許容することである。

本発明の特別の特徴は、建物、特に建物の部屋の中へ予備加熱された空気が導入されるのを許容する新しい技術が、窓構造によって確立され得る、ということである。その窓構造は、建築上の観点から従来の窓に比べて同じ外観を有しており、それゆえ、問題となっている建物や家の外観を損なうことはない。また、その窓構造は、高い断熱性の引き出し成形された外形をもつ要素から生成される。また、その窓構造は、同じ建物や家で使用されるとともに、木材、合成樹脂、金属、またはそれらの組み合わせから作られる従来の窓と全体として同じ寸法を有する窓および窓枠の製造を許容する。

本発明の以下の詳細な説明によって明らかになる上記目的および上記利点や、数多くの他の目的、利点および特徴は、本発明の第１の局面に従っている。本発明の第１の局面は、環状の窓枠と、上記窓枠に取り付けられた一つ又はそれ以上の窓要素とを備え、上記窓枠は、上記窓枠の底部で室外と連通するように設けられた第一の空気入口開口と、室内と連通し、さらに、実質的に上記中空枠の全長を通して延びている一つ又はそれ以上の空気通路を通して上記第一の空気入口開口と連通する第一の空気出口開口とを備えた窓によって得られる。

本発明による第一の実施形態の窓の技術的な説明で以下に論じられるように、中空枠には一つまたはそれ以上の空気通路が設けられている。その空気通路は、底部入口開口から、上記窓枠の頂部に好ましく配置された空気出口開口を通して延びている。それは、上記空気を上記一つまたはそれ以上の空気通路を通して引き出すためである。空気通路内では、上記空気は、壁から、または室内からの熱によって予備加熱される。その中空枠は高い強度と高い断熱性を備えた高分子材料で作られるのが望ましい。特に、引き出し成形された高分子材料は、大きく嵩張った構造よりもむしろ、上記枠が浅い構造に作られるのを許容する。それによって、全体としての窓が、既存の建築上の要請にしたがって、その窓が取り付けられる建物の建築上の外観を損なうことなく生成されるのを許容する。

従来、多くの建物の窓は、長方形または正方形の形状を有している。また、本発明による窓の現在好ましい実施形態によると、窓枠は、全体として長方形または正方形の形状のものであり、底部枠部分、二つの対向する側部枠部分、および頂部枠部分を備える。上記窓枠に取り付けられた窓要素は、当分野自体で周知の如何なるタイプのものであっても良いということが理解されるべきである。例えば、窓枠に固定された単一の窓要素、上げ下げ可能、傾斜可能、または回転可能に取り付けられた窓要素であっても良い。また、それに代えて、「ダネボー（Dannebrog）」窓（デンマークの赤と白の国旗にちなんで名付けられた）としてデンマークでよく知られている窓で伝統的に用いられている４つあるいは６つの窓要素のような複数の窓要素であっても良い。または、他の如何なる構造であっても良い。さらに、窓ガラスは一層のガラス、多層または光沢のあるガラスであっても良いということが理解されるべきである。さらに、窓枠は、好ましくは引き出し成形された、１種類の金属からなっていても良い。それに対して、上記窓要素は、上記窓枠と同じ材料からなる又は異なる材料からなる窓開きを有していても良い。その材料は、例えば、木材、木材、金属、合成樹脂、金属とミネラルウール、グラスール、高分子素材あるいはその組み合わせである断熱材料を含む合成樹脂、などからなっていても良い。この文脈で、窓枠なる用語は、窓の外側を支える構造として理解されるべきである、ということが理解されるべきである。その構造は、問題になっている家や建物の壁に対して直接または支持要素を介して取り付けられる。

同様に、窓要素なる用語は、ガラスまたは複数層のガラスから作られる、環状のケーシングや窓開き内に含まれる透明な要素を備えた要素を規定する用語として理解されるべきである。

本発明による窓の中空の窓枠内に含まれる空気通路は、空気が入口開口から出口開口へ自由に移動するのを許容する煙突として機能する。それによって、空気は予備加熱される。上記第一の空気入口開口は上記底部枠部分に設けられ、上記少なくとも一つの空気通路は、上記底部枠部分、上記側部枠部分、および上記頂部枠部分に沿って延びているのが望ましい。

気候条件、特に室外と室内との間の温度差、空気の湿度、また、多分、問題になっている建物の全構造に依存して、建物の壁から、又はそれに代えて建物の内部から、本発明による窓の中空の窓枠内に含まれた予備加熱用の空気通路への熱伝達は、主に、周囲壁、又はそれに代えて問題となっている部屋のための熱伝達に限定される。その結果、本発明による窓の２つの他の実施形態では、中空枠は、上記周囲壁から上記一つ又はそれ以上の空気通路への熱伝達を確立するため、その枠の室内に面する表面で断熱される。あるいは、それに代えて、上記中空枠は、周囲壁に面するその枠の外側表面で断熱される。

上記一つ又はそれ以上の空気通路を通して空気流を案内および制御するため、空気通路は特定の幾何学的な形状に形作られる。この文脈で、中空枠は、上記空気入口開口から上記空気出口開口まで実質的に一定の断面を有し、減少する断面を有し、または増加する断面を有していても良い。それは、上記空気通路を通した空気流を減速し、または加速するためである。さらに、上記空気通路を定める上記中空枠の表面に、熱伝達を改善する特定の被覆が設けられていても良い。あるいは、その被覆は、上述のように断熱層として働いても良いし、または、それに代えて、気流を減速する表面被覆上で気流を加速するものとして働いても良い。

本発明の少なくとも一つの空気通路の特徴を有する中空枠は、平行な空気通路あるいは連続した空気通路を構成する複数の空気通路に分離されていても良い。その結果として、本発明による窓のさらなる実施形態によると、中空枠は、この中空枠を二つの分離された通路に分割する内部分離壁を含む。

分離壁によって規定された分離された通路は、２つの通路を構成し得る。一方は、連続した第１の通路であり、それにより、空気通路に、中空枠内に規定された内部空間を占める単一の空気通路の長さの２倍の長さを与える。部屋へ流入する空気と部屋から逃げるのを許された空気との間の熱伝達を改善するために、本発明による窓は、有利に構成されて、分離壁によって区切られた第１の通路は、第一の空気入口から第１の空気出口への連通を確立する。さらに、中空枠は、上記室内と連通する第二の空気入口開口、および上記室外と連通する第二の空気出口開口を有し、上記中空枠の第２の通路が上記第二の空気入口開口から上記第二の空気出口開口への連通を確立する。

問題の部屋から排出される空気からの熱伝達が上記部屋へ導入される空気を予備加熱するのを確実にするために、上記第１の通路は上記室外に最も近接して配置され、上記第２の通路は、上記室内に最も近接して、上記第１の通路の背後に配置されているのが望ましい。

上記第２の通路を通した空気の流れは、第二の空気入口開口および第二の空気出口開口の実際の位置に依存して、第１の通路を通した空気の流れに対して平行に、同じ方向に確立される。また、それに代えて、第１の通路を通した空気の流れに対して反対方向に好ましく確立される。

本発明による窓が設けられている部屋の中に居る個人が、予備加熱された空気の出入りを許し、例えば外部の気温が非常に低いとき、予備加熱された空気の流入を閉じるのを許容するために、本発明による窓の入口／出口開口または開口には、窓が封鎖されるのを許す閉鎖手段が設けられるのが望ましい。

本発明の以下の詳細な説明によって明らかになる上記目的および上記利点や、数多くの他の目的、利点および特徴は、本発明の第２の局面に従っている。本発明の第２の局面は、窓のまたは窓に用いられるべき環状の窓枠であって、上記窓は上記窓枠に取り付けられた又は取り付けられるべき一つ又はそれ以上の窓を含み、上記窓枠は、室外と連通する第一の空気入口開口と、室内と連通し、さらに、実質的に上記中空枠の全長を通して延びている一つ又はそれ以上の空気通路を通して上記第一の空気入口開口と連通する第一の空気出口開口とを備えた窓枠によって得られる。

本発明の以下の詳細な説明によって明らかになる上記目的および上記利点や、数多くの他の目的、利点および特徴は、本発明の第３の局面に従っている。本発明の第３の局面は、上記第１の局面の発明の窓を設けて、室外からの新鮮で予備加熱された空気が部屋の中へ導入されるのを許容することによって、建物または家の部屋の空気を改善する方法であって、上記建物または家に上記窓を取り付け、上記室外からの空気が上記第一の空気入口開口を通して導入され、実質的に上記中空枠の全長を通して延びている上記一つ又はそれ以上の空気通路を通して送られ、それによって予備加熱され、そして、予備加熱された空気が上記空気出口開口を通して上記部屋の中へ導入されるのを許容する方法によって得られる。

図１は、好ましい第一の実施形態である本発明における窓の全体を窓１０として示している。窓１０は、デンマークの古い建物において極めて一般的なデザインの窓であり、そして、従来、デンマークの赤と白の国旗にちなんで、「ダネボー（Dannebrog）」窓と呼ばれている。窓１０は、二つの平行で鉛直な枠部分１４、水平の頂部枠部分１６、および反対側に配置された水平の底部枠部分１８で構成される環状の中空枠１２を含んでいる。中空枠１２の個々の枠部分は、一体となるように接続結合され、そして内部中空空間が設けられている。この内部中空空間には、水平の底部枠部分１８の中央に配置された底部開口２０を通して外部からアクセス可能になっている。

窓１０は、さらに、「ダネボー」の全体の幾何学構造を提供する鉛直の柱部材２２と水平の柱部材２４を備えている。中空枠１２と、交差している鉛直の柱部材２２と水平の柱部材２４との間に構成される４つの開口のそれぞれにおいて、前記４つの開口の各々に全部で４つの個々の窓要素が取り付けられている。窓要素は、窓が開閉可能になるように、個々の蝶番を介して取り付けられるのが好ましい。ヒンジは、窓枠の背後に隠れていて、図示されていない。図１において、単一の窓、左下の窓は、参照番号２６で指定され、窓開き２８とガラス張り窓３０とで構成されている。

図２では、窓１０は鉛直の断面で図示されている。図２に示すように、頂部枠部分１６と底部枠部分１８は中空の内部空間を備える中空の構造要素で構成されている。頂部枠１６には、参照番号１７として指定された一つの中空内部空間が設けられている。同様に、底部枠部分１８にも内部空間１９が設けられている。

図３では、左下窓２６の切り取り部分とともに中空枠１２が示されている。図３は、中空枠１２内部に形成された内部通路を、より詳細に示している。底部枠部分１８の底部開口２０は枠部分１８の内部に形成された内部空間１９と連通し、さらに鉛直の側部枠部分１４の内部に形成された内部空間１５と連通し、そこから中空頂部枠部分１６へ連通が行われている。この中空頂部枠部分には開口部３２が設けられており、そこを通して底部で中空枠１２内へ矢印３４で示されるように導入される空気は、外部から中空枠１２内部へ通過するのが許容され、さらに、空気は、壁及び枠と接触したとき熱せられ、鉛直で中空の側部枠部分１４の内部を輸送され、前記窓が取り付けられている室内へ上部開口部３２を通して流入する。以下に、図１から図３に示された第一のかつ現在好ましい実施形態の窓の特性や特徴をより詳細に説明する。

室外側に面している底部入口開口から、中空枠内の空気通路で温められた後の新鮮な空気が通る入口開口への中空の空気通路を備える技術は、窓が取り付けられている家や建物の内部に導入することを許されている。そして、その技術は、中空枠１２内に追加の通路を設けることによって、中空枠内に断熱カバーを備えることによって、あるいは、金属板若しくはヒートシンクのような受動要素または能動ヒータのような熱伝達要素を含むことによって、多数の方式により変形され得る。

以下に記載の変形実施形態において、上述した図１から図３に示す構成要素と同一の構成要素は、問題の図１から図３に示された構成要素の参照番号と同一の参照番号で示される。以下の変形実施形態に含まれ、以下に記載され、上記構成要素と同じ機能を持つが、上記構成要素と幾何学的に異なる変形実施形態の構成要素は、上述に記載した構成要素と同様の参照番号で指定される。しかしながら、幾何学的な差違を示すための記号が付け加えられている。

図４ａ、図５ａおよび図６ａには、中空枠１３の３つの変形例が示されている。図４ａでは、上記中空枠１２’の内部に二重の通路が備えられている。矢印３４で示されるように底部開口２０から中空枠１２’へ導入される空気は、図４ｂにより詳細に示されている分離壁３６によって内側の通路から区切られた外側の通路を通過する。そして、上記中空枠に導入される空気は、第一のまたは外側の通路１５ａを通過し、さらに、図４ｃに示すように、開口３２’を通って建物や家の内部に流入する前に内側の通路１５ｂを通って降下するのが許容される。開口３２’は、開口３２が予備加熱された空気が頂部枠部分１６に設けられた開口３２を通して導入されるのを許容する上記第一のかつ現在好ましい実施形態とは異なり、底部枠部分１８に設けられている。

図５ａでは、中空枠１２’’は、図４ａから図４ｃに関して上述したものと同様の分離壁３６を備えて構成されている。しかしながら、上記分離壁３６が単一の通路を二つの部分に分けたのに対して、この分離壁３６は２つの分離された通路を提供している。一つの通路は、入口開口２０から開口３２への入口通路として設置されている。この通路は、参照番号１５ａで指定され、図３に関して上述した入口通路１５と同様の役割を果たす。

出口通路を構成するさらなる通路が入口通路の背後に設けられている。その出口通路は、頂部枠部分１８における二つの開口３８からの連通を確立するとともに、通路１５ｂを通して底部枠部分１６における二つの底部開口４０と連通する二つの部分に分割されている。

通路１５ｂは、予備加熱通路を構成する。その予備加熱通路では、家又は建物の内部から導かれる流出空気が、流入空気を予備加熱するために使われる。開口３８には、閉鎖部が設けられるのが望ましい。それは、過剰な流出空気の流れが生じるならば、ユーザが流出空気を遮断するのを許容するためである。同様に、図３、図４ａおよび図５ａでも、入口開口２０内またはそれに代えて開口３２内に、閉鎖部が設けられるのが望ましい。

図５ｂには、図５ａの二つの１５ａと１５ｂがより詳細に示されている。建物または家の内部から外部への、およびその逆の、反対方向の二つの空気の流れが示されている。

図６ａには、第四の実施形態である窓枠１２’’’が示されている。この窓枠は、図５ａに示した窓枠１２’’が、空気出口通路１５ｂを流れる単に逆の方向によって変形された態様になっている。図６ａでは、単一の開口部３８’は空気出口通路１５ｂの入口として設けられている。水平の底部枠部分１８におけるこの入口から、連通は、空気出口通路１５ｂを通して頂部枠部分１６に設けられた二つの出口４０’へ確立されている。図６ｂには、通路１５ａおよび１５ｂを通して気流の方向が示されている。

図７では、本発明による窓の現在好ましい実施形態にしたがって構成された窓１０は、れんが壁に取り付けられている。図７に示すように、枠１２は、この枠１２の内側の壁を強化する目的のために主に働く分離壁３６’によって二つの通路に分けられている。通路１５には、断熱カバー１３が設けられている。この断熱カバー１３は、枠１２の外向きに面しているパネルに適用され、中空枠１２の外向きに面しているパネルの断熱性を改善するために働く。

窓１０は、いわゆる「ダネボー」型の窓から、従来の単一のガラス張りの窓ガラスまたは多部分のガラス張りの窓構造に変形され得る、ということが理解されるべきである。さらに、開きを含む個々の窓が、如何なる建築上または機能上の基準に従っても作製され得る、ということも理解されるべきである。

窓枠１２を備えた窓１０は、木材、合成樹脂材料、ミネラルウール、グラスウール合成樹脂材料などの断熱材料と組み合わされた金属のような如何なる適切な材料からも作製され得る。特に、ＰＶＣ、ＰＥ、ＰＰ、ＡＢＳ、又は他の如何なる紫外線耐久性のある若しくは紫外線耐久性が改善された高分子材料を含んだ合成樹脂でも、繊維強化された又は繊維強化されていない材料を含んで使用され得る。ビニルエステル、フェノールおよびエポキシ樹脂が選択された場合、押し出し成形、特に引き出し成形プロセスが、複合的な外形をもつ要素として枠１２を提供するのに関係する。さらに、その枠は、高強度、低重量および高耐熱性を示す引き出し成形された要素から作られるのが望ましい。

図８に、本発明による窓の窓枠を通過する空気の流れをより詳細に説明する。

付属書類１には、中空窓枠を通した制御された空気の流れを提供する技術に備わっている有利な点の詳細な議論が、空気流の伝達面積と温度効率との間の対応を示すダイアグラム図を含むとともに、対応する文言を含む報告書で議論されている。

上の記述は、一つの現在好ましい実施形態、様々な変形例、代替例についての詳細な議論を含むけれども、本発明は上に議論された実施形態に限られるものではない。数多くの変形例が当業者には明らかであり、それゆえ、そのような変形例は請求の範囲に規定された本発明の一部であると考えられる。
添付文書１
窓の特徴：
−窓は光が入ることを許す。
−窓はユーザに眺望を与える。
−窓は室内に熱を保つ。二つ又はそれ以上の透明材料（ガラス）の層は、ガス（空気またはアルゴン）を静止して保持し、それによって、窓は対流による熱輸送に大いに抵抗する。空洞に対するガラスの一つの層上の一定の被覆は、放射による熱輸送を減少させる。ガラスは、本質的に、長い波形の電磁波放射線（屋内や大気温度の熱放射を含む）に対してよりも短い波形の電磁波放射線（可視光線を含む）に対してより大きい透過率を有するという特性を持っている。
−窓ガラスは窓開きに固定されている。
−窓は通常開かれている。
−窓は救出開口を備えている。
−空気にさらすこと（Airing）はユーザにいくつかの可能性を与える。しかし、室内から多くの空気が放出させることなく良質の空気を取得するためや新鮮な空気からの風通しを最小にするために、積極的な操作を要求する。
−窓は交通からの騒音を抑える。
窓枠の底部の外側にある間隙から取り込まれる空気は、窓枠の側部を通って導かれ、窓枠の上部の内側にある開口部を通して室内に入り、それによって、次のことを達成する。
−５０％から６０％だけ外部の空気の自然な予備加熱、および、それによるユーザのための少ない風通し。
−換気口や窓を通しての総熱損失の減少。
−騒音なしの空気さらし（Airing）
−ほこりの減少。
本発明による熱的側面に関して、本発明の窓の構造は以下に示す３つの特徴に基づいている。
１．一つの窓での窓枠を通した空気流は、一人の人間が必要とする新鮮な空気に相当する３０ｍ^３／ｈである。
２．窓枠の内部表面温度は、細菌の発生や凝縮される状態が一年間の９５％存在しないように調整され得る。
３．窓枠に空気が静止しているときの窓の総熱貫流係数は、建築法規内で新しい省エネルギ条項の提案の一般的な必要条件に沿って設定されなければならない。その結果として、熱貫流係数は、１．５Ｗｍ^２Ｋを超えないよう設定される。
窓および窓枠は、音響環境を考慮して構築される。
窓の構築の基準となる３つの熱に関する技術的要求事項は、次のようなものである。
１．１つの窓における窓枠を通した空気の流れは、一人の人間が必要とする新鮮な空気に相当する３０ｍ^３／ｈである。
２．窓枠の内部表面温度は、細菌の発生や凝縮が起こるほど低くならない。
３．窓枠に空気が静止しているときの窓の総熱貫流係数は、建築法規内で新しい省エネルギ条項の提案の一般的な必要条件に沿って設定されなければならない。その結果として、熱貫流係数は、１．５Ｗｍ^２Ｋを超えないよう設定される。
さらに、窓を取り付ける時、窓の穴を規定するれんが積みに、熱の逃げ道（thermal bridge）の遮断部／冷気誘導物（cold-conductor）の遮断部を構築することが可能である。
空気の流れ
おそらく、ほとんどの住宅は、住人当たり、面積が１ｍ^２から２ｍ^２あるいは窓枠の外周が４ｍから６ｍの一定サイズの少なくとも一つの窓を備えている。
質のよい空気を取得するために必要な外気の供給量は、住人当たり２５ｍ^３／ｈから３０ｍ^３／ｈに相当する。
窓が好ましくない状況下でも機能するために、窓枠内での圧力損失を最小限にとどめるために、窓枠を通過する空気の速さは０．５ｍ／ｓに限られる。その結果、単一の側面の窓枠の断面は３３３×２５ｍｍである。
細菌の発生と凝縮
細菌の発生や凝縮の除去のため、塩素を含んだ布を使用することができる。また他には、細菌の発生や凝縮の形成される条件を取り除くこともできる。
細菌が発生するために凝縮が存在する必要はなく、大気の高い湿度が存在していれば十分である。それは以下の条件に基づく。
・一般の住宅
・住宅全体において、１２０ｍ^３／ｈの気流速度
計算は単純である。
もし温かい季節の９５％の間、細菌が発生するための条件が排除されるべきであれば、窓の構築は、室内温度が２０℃で室外温度が０℃のとき、窓枠の最も冷たい箇所の内部表面温度は１４．２℃を下まわらない温度に相当すべきである。室外温度がより高いとき、最低室内表面温度はより高い温度でなければならない。その理由は、住宅が換気されている室外空気内の湿度がより高いからである。逆に室外の温度が低いときも同様である。
上のことを一般的な条件で記載するために、無次元の室内表面温度ｒ_ｆｓｉが用いられる。その要素は、次のように定義される。

もし温かい季節の９５％の間、細菌が発生する状態が排除されるべきであれば、ｒ_ｆｓｉは０．７１以上でなくてはならない。
窓において、ｒ_ｆｓｉの条件として、窓枠の内部は、冷たい空気の導入口となる底部で非常に良く断熱されなければならない一方、空気がやや温かくなる上部で少し少ない断熱で足りる。
窓の熱貫流係数
窓の熱貫流係数の目的は、建築法規の規定内で新しい省エネルギ供給の提案における一般的な条件に相当するように定義されている。：最大１．５Ｗｍ^２Ｋというのは、２０ｍｍに相当する一般的な断熱材に相当する物を伴った周囲に対して窓枠を断熱することを必要とする。その結果として、換気が動作しているとき、窓の枠を通して出る気流からの熱損失を最小にすることになる。
良好な中央の熱貫流係数の窓ガラスと窓枠の断熱部は、少なくとも３０ｍｍの重なりを経由して熱的に接続されている。その重なりは両側で目詰め材で終わっている。窓ガラスの縁に、断熱ＴＰＳ距離部が窓ガラスを互いに保持するために用いられている。
窓枠の形状は、選熱貫流係数を改善することを明らかに可能にする。さらに、３層の窓ガラスが選択されれば窓ガラスの熱貫流係数が大幅に改善される。可能ならば薄いガラスや、鉄が含まれないガラスを使用することによって、重量が同じに維持され、着色が減じられる。
熱の逃げ道と冷気誘導物の内蔵
窓の穴が開かれたとき、れんが積みの穴の周辺の周りに間隙が切られる。上記間隙が、れんが積み内に熱の逃げ道の遮断部、冷気誘導物の遮断部を取り付けるために用いられ得る。これによって、良く断熱された窓枠の周りの熱流は減少される。
上質の空気を得るために、住宅は、台所と同様に浴室に、排気装置または通常の排気口を備えなければならない。窓枠を通した気流は、排気装置あるいは排気口に起因する圧力の差によって動かされる。
圧力の損失と法規
通常の排気口は当然ながら風や天気に依存する。しかし、ほとんどの環境下において、十分な順方向圧力が存在する。天気が穏やかで室内と室外の気温がほぼ同じとき、順方向圧力が低すぎることがよく（常時のように）おこる。しかしながら、このような場合、換気空気の予備加熱は必要なく、ユーザは通常行うように単に窓を開けることができる。
省エネルギを伴った消耗
換気の際の電力消費は、「特定の電力消費」ＳＥＬとして建築法規に記載されている。新しい省エネルギ条項のための提案において、空気排気装置のための必要条件は、それらの空気排気装置が１０００Ｊ／ｍ^３を超えないことである。
しかしながら、ＳＥＬが１５００Ｊ／ｍ^３以下である熱再循環を通して安定した機械通風装置を構成すること（ひいては、高い圧力損失）が可能である。それゆえ、非常に小さい圧力を引き起こす空気排気装置は、ＳＥＬが１０００Ｊ／ｍ^３の必要条件を遙かに下まわるように生産されることが期待されている。
窓枠の予備加熱
通常の窓の中実の枠において、枠に（暖かい室内環境から）流れ込む暖気の量は、枠から（より冷たい周辺環境へ）流れ出す暖気の量と同じである。
このことは、中空の枠がよどんだ空気で満たされた場合でも同様である。
しかしながら、本発明による窓においては、冷たくて新鮮な室外の空気は、窓枠を通して導入される。それゆえ、枠の内部空洞と冷たい周辺環境との間の温度差を減らし、それに対応して熱損失も減らす。一方、暖かい室内環境から直接的に窓の内部表面に移動する熱損失が高くなる。しかしながら、熱損失の大部分は、冷たく新鮮な空気の温度の上昇のために使われる。
温度効率の関係する大きさは、すなわち、室内と室外の温度に関係して予備加熱される空気の量である。この温度効率は、単に効率、略して「ｅ」と呼ばれ、次のように計算される。

上述の計算は、室内空気の温度と同じ温度に気流を温めることが可能であれば、温度効率が１００％になるだろう、ということを意味する。空気を０℃から１０℃へ暖める時で、室外の温度が０℃、室内の温度が２０℃である時、ｅは５０％である。
経験論に対する理論
測定結果の結論は、同じ形状、同じ空気量などを適用する見積りよりほんの少し上まわっていることが判明した、測定の結果はほんの少し高い効果をもたらした。：空気は、期待以上に予備加熱された。
温度効率に関する最も重要な１つのパラメータは、（室内空気と空洞、たとえば、窓枠の内側の）熱伝達と空洞を通した体積流に関係している。：伝熱面積が大きくなり、空洞を通した空気の体積流が小さくなればなるほど、温度効率はより大きくなる。
その結果、効率は、測定結果を見積りと比べた図９中に示す要素によって説明される。
見積りでは、この試験で予想されたものより、体積流量当たりの面積が幾分大きく、その結果として、見積りの計算された効率も最も高かった。
しかしながら、（本分野におい合理的であると考えられる）単純な直線的外挿は、対応する面積が実験において利用できる範囲であったならば、少なくとも正に高い効率が測定されていたであろう、ということを示している。
上述した計算と実験に基づいて、５０％から６０％の温度効率で室外空気の予備加熱を達成することができるということが、推定されなければならない。
上記結果は太陽の貢献を含むことなしに得られた。もちろん多量の太陽光線の入射は、さらなる空気の予備加熱に貢献する。
窓の最適化
上述した窓の開発は、まだ終わっていない。構造は、次の事項を含んでより最適化される。：
・気流から窓枠の外側への熱伝達の最小化。：理論や実験は、空洞の表面の少しの粗さが上記表面と空気流の間の摩擦を減らすということを証明した。従って、上記表面と空気流間の「接触」は凸状が少なくなり、熱伝達が減じられる。この結果は測定結果の図に示されている。
・れんが積み内の熱の逃げ道の遮断部／冷気誘導物の遮断部は最適化されるべきである。：効果を減らす以前に間隙の深さや量が必要とされる。
・熱の逃げ道／冷気誘導物に取り付けられた気流遮断装置の開発。
・定体積流量調節器の開発。
・新しい住宅における将来の使用のために、窓はさらに開発されるべきであり、結果として熱貫流係数が半分となる。目標は０．８Ｗ／ｍ^２／ｋである。
他方、窓枠の内側から空気流への熱貫流係数の最大化は、関心を引くものではない。その理由は、部屋に向いた表面上で十分に高い表面温度を保つために、枠の内側を断熱することが必要とされるからである。

本発明の第一のかつ現在好ましい実施形態の窓であって、本発明の枠を備えた窓を示す透視図かつ概略図である。 図１の中で示される本発明による第一の実施形態の窓を示す鉛直方向の断面図である。 図１の中で示される本発明による第一の実施形態の窓を示す透視図、概略図かつ部分切欠き図であって、窓の枠を通した空気の方向を示す図である。 本発明の第二の実施形態の窓を示す透視図かつ概略図であって、枠内の気流の方向について示す図である。 図４ａの中で示された窓枠を示す詳細図であって、窓枠内を反対方向に流れる気流を説明する図である。 図４ａの中で示された窓枠を示す鉛直方向の断面図であって、窓枠内を通した気流の方向について示す図である。 図４ａと同様、本発明の第三の実施形態の窓を示す透視図かつ概略図であって、窓枠内の気流の方向について示す図である。 図４ｃと同様、図５ａの中で示される本発明による第三の実施形態の窓の窓枠内の気流の方向について示す鉛直方向の断面図である。 図４ａと同様、本発明における窓枠を備えた第四の実施形態の窓を示す透視図かつ概略図であって、窓枠内の気流の方向について示す図である。 図４ｃと同様、図６ａの中で示される本発明による第四の実施形態の窓の窓枠内の気流の方向について示す鉛直方向の断面図である。 本発明の窓を有する窓構造を支持壁に取り付けられた態様で示す水平方向の断面図である。 図１、図２および図３の中でも示された本発明の第一のかつ現在好ましい実施形態の窓の窓枠を通した気流を拡大して詳細に示す透視図かつ概略図である。 気流の伝達面積と温度効率との対応を示すダイアグラム図であって、対応する文字を含む図である。

Claims (14)

1. 環状の窓枠と、
   上記窓枠に取り付けられた一つ又はそれ以上の窓要素とを備え、
   上記窓枠は、
   上記窓枠の底部で室外と連通するように設けられた第一の空気入口開口と、
   室内と連通し、さらに、実質的に上記中空枠の全長を通して延びている一つ又はそれ以上の空気通路を通して上記第一の空気入口開口と連通する第一の空気出口開口とを備えた窓。
2. 請求項１に記載の窓において、
   上記窓枠は、全体として長方形または正方形の形状であり、底部枠部分、二つの対向する側部枠部分、および頂部枠部分を備えたことを特徴とする窓。
3. 請求項２に記載の窓において、
   上記第一の空気入口開口は上記底部枠部分に設けられ、
   上記第一の空気出口開口は上記頂部枠部分に設けられ、
   上記少なくとも一つの空気通路は、上記底部枠部分、上記側部枠部分、および上記頂部枠部分に沿って延びていることを特徴とする窓。
4. 請求項１から３までのいずれかに記載の窓において、
   上記中空枠は、周囲の壁から上記一つまたはそれ以上の空気通路への熱輸送を確立するために、室内に面しているその枠の表面上で断熱されていることを特徴とする窓。
5. 請求項１から３までのいずれかに記載の窓において、
   上記中空枠は、周囲の壁に面しているその枠の外側の表面上で断熱されていることを特徴とする窓。
6. 請求項１から５までのいずれかに記載の窓において、
   上記中空枠は、上記第一の空気入口開口から上記第一の空気出口開口まで実質的に一定の断面を有し、上記第一の空気入口開口から上記第一の空気出口開口まで減少する断面を有し、または上記第一の空気入口開口から上記第一の空気出口開口まで増加する断面を有することを特徴とする窓。
7. 請求項１から６までのいずれかに記載の窓において、
   上記中空枠は、この中空枠を二つの通路に分割する内部分離壁を有することを特徴とする窓。
8. 請求項７に記載の窓において、
   上記内部分離壁で区切られた第１の通路が上記第一の空気入口開口から上記第一の空気出口開口までの連通を確立し、
   上記中空枠は、さらに、上記室内と連通する上記第二の空気入口開口、および上記室外と連通する上記第二の空気出口開口を有し、
   上記中空枠の第２の通路が上記第二の空気入口開口から上記第二の空気出口開口までの連通を確立していることを特徴とする窓。
9. 請求項８に記載の窓において、
   上記第１の通路は上記室外に最も近接して配置され、
   上記第２の通路は、上記室内に最も近接して、上記第１の通路の背後に配置されていることを特徴とする窓。
10. 請求項８または９に記載の窓において、
    上記第２の通路は、上記第１の通路と同じ方向に空気流を確立し、それに代えて且つ好ましくは、上記第１の通路と反対の方向に空気流を確立していることを特徴とする窓。
11. 請求項１から１０までのいずれかに記載の窓において、
    上記空気入口開口および／または空気出口開口は、上記開口を閉鎖するための閉鎖手段を有することを特徴とする窓。
12. 窓のまたは窓に用いられるべき環状の窓枠であって、
    上記窓は上記窓枠に取り付けられた又は取り付けられるべき一つ又はそれ以上の窓を含み、
    上記窓枠は、
    室外と連通する第一の空気入口開口と、
    室内と連通し、さらに、実質的に上記中空枠の全長を通して延びている一つ又はそれ以上の空気通路を通して上記第一の空気入口開口と連通する第一の空気出口開口とを備えた窓枠。
13. 請求項１２に記載の窓において、
    さらに請求項２から９までのいずれかに記載の窓の特徴のいずれかを備えた窓枠。
14. 請求項１から１１までのいずれかに記載の窓を設けて、室外からの新鮮で予備加熱された空気が部屋の中へ導入されるのを許容することによって、建物または家の部屋の空気を改善する方法であって、
    上記建物または家に上記窓を取り付け、
    上記室外からの空気が上記第一の空気入口開口を通して導入され、実質的に上記中空枠の全長を通して延びている上記一つ又はそれ以上の空気通路を通して送られ、それによって予備加熱され、そして、予備加熱された空気が上記空気出口開口を通して上記部屋の中へ導入されるのを許容する方法。

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