CN104995555B - 气致变色调光部件 - Google Patents

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Abstract

一种气致变色调光部件,其具备:第1透明部件,其具有第1面;第2透明部件,其具有第2面,并被配置为该第2面与所述第1透明部件的第1面相对;调光部,其形成在所述第1面上,通过氢化、脱氢化,其光学特性可逆地进行变化;氢气供给单元,其将含氢气体导入所述第1和第2透明基材之间;及脱氢化单元,其将氢气从所述第1和第2透明基材之间除去。其中,所述第1和第2透明基材介由所述调光部被积层,所述第2面和与所述第2面相对的所述调光部的面之间部分接触。

Description

气致变色调光部件
技术领域
本发明涉及一种气致变色(gas chromic)调光部件。
背景技术
一般而言,建筑物的窗户(开口部)是较大热量的进出场所。例如,冬季供暖时,热量从窗户流失的比例为48%左右,夏季供冷时,热量从窗户流入的比例也达71%左右。所以,通过对经过窗户的光·热量进行适当的控制,可获得很大的节能效果。
调光部件正是为了这个目的而开发的,其具有可对光·热量的流入·流出进行控制的功能。
这样的调光部件的调光元件具有几个种类,例如,可列举出使用了如下所述材料的方式。
1)电流·电压的施加导致透光率可逆变化的电致变色材料
2)温度导致透光率变化的热变色(thermo chromic)材料
3)环境气体的控制导致透光率变化的气致变色材料
其中,作为调光元件使用了氧化钨薄膜等电致变色材料(electro chromic)的电致变色调光元件的研究正走在前沿,现在,基本上已到达了实用化阶段,并且已经在市场上进行了销售。但是,就电致变色调光部件而言,为了获得充分的光学特性,需要将构成调光部件的调光元件设计成5层左右的多层薄膜结构,这样就存在着成本很高的问题。另一方面,就气致变色调光部件而言,与电致变色调光部件相比,该调光元件的结构比较简单,所以,作为一种可低成本地进行制造的调光部件,已经对该调光元件的材料和调光部的结构等进行了各种各样的研究(例如,专利文献1~4)。
另外,在气致变色调光部件中,为了对向调光元件进行氢气供给的路径进行确保,还使用了具有如下结构的装置,即,介由间隔部(spacer)使1对玻璃贴合,并在该1对玻璃的相对的两个面中的至少一个上配置了调光元件。
专利文献1:美国专利第5635729号明细书
专利文献2:美国专利第5905590号明细书
专利文献3:美国专利第6647166号明细书
专利文献4:(日本)特开2010-066747号公报
然而,在具有介由间隔部对1对玻璃进行了贴合的结构的情况下,调光部件整体的厚度变厚,形状也受到了限制。为此,其应用范围有限,例如不能在无法使用成对(pair)玻璃的汽车等中进行使用。
另外,由于1对玻璃之间具有较大的空间,所以在进行氢化时需要大量的氢气,并且在进行脱氢化时为了从该空间内除去氢气还要花费大量的时间。为此,存在着元件大型化以及需要花费很多时间才能使光学特性变化的问题。
发明内容
根据本公开的一方面,能够提供一种气致变色调光部件,其可小型化,并且形状的自由度也大于现有的调光部件,另外在较短时间内藉由少量氢气就可进行氢化、脱氢化。
根据本发明的实施方式的一方面,提供一种气致变色调光部件,其具备:第1透明部件,其具有第1面;第2透明部件,其具有第2面,并被配置为该第2面与所述第1透明部件的第1面对向(相对);调光部,其形成在所述第1面上,并具有调光元件,藉由氢化、脱氢化,该调光元件的光学特性可逆地进行变化;氢气供给单元,其将含氢气体导入所述第1和第2透明基材之间;及脱氢化单元,其从所述第1和第2透明基材之间除去氢气。所述第1和第2透明基材介由所述调光部被积层,所述第2面和与所述第2面相对的所述调光部的面之间部分接触。
根据本公开的一方面,能够提供一种气致变色调光部件,其可小型化,并且形状的自由度也高于现有的调光部件,另外在较短时间内藉由少量氢气就可进行氢化、脱氢化。
附图说明
图1A是第1实施方式的气致变色调光部件的斜视图。
图1B是第1实施方式的气致变色调光部件的截面图。
图2A是第1实施方式的气致变色调光部件的说明图。
图2B是第1实施方式的气致变色调光部件的说明图。
图3是第1实施方式的氢气制造单元的说明图。
图4是第2实施方式的氢气制造单元的说明图。
图5A是第1实施方式的气致变色调光部件的斜视图。
图5B是第1实施方式的气致变色调光部件的截面图。
图6是在第1实施方式的气致变色调光部件中设置了氢气浓度检测单元的结构例的说明图。
图7A是第2实施方式的气致变色调光部件(自动调光部件)的说明图。
图7B是第2实施方式的氢气供给单元的说明图。
图8是第3实施方式的具备气致变色调光部件的图像显示装置的说明图。
图9是第4实施方式的具备气致变色调光部件的防眩镜的说明图。
具体实施方式
以下参照附图对用于实施本发明的方式进行说明,然而,本发明并不限定于下述的实施方式,在不脱离本发明的范围的情况下,可对下述实施方式进行各种各样的变形和置换。
[第1实施方式]
在本实施方式中,对本发明的气致变色调光部件的结构例进行说明。
本实施方式的气致变色调光部件具备相对配置的一对透明基材。另外,在所述一对透明基材的互相相对的面中的一个面或者两个面上形成了调光部,其具有氢化、脱氢化可导致光学特性可逆变化的调光元件。再有,还具备将含氢气体导入所述一对透明基材之间的氢气供给单元;及从所述一对透明基材之间对氢气进行除去的脱氢化单元,其中,所述一对透明基材介由所述调光部被进行了积层。仅在一对透明基材的一个面上形成了调光部的情况下,所述调光部的面与一对透明基材的另一个面之间部分接触。在一对透明基材的两个面上都形成了调光部的情况下,所述调光部的相对的面之间部分接触。
接下来参照图1A、1B对具体结构例进行说明。图1A是本实施方式的气致变色调光部件的斜视图,图1B是在图1A中从图中箭头A的方向进行观察的气致变色调光部件的截面图。这里需要说明的是,在图1A中,对氢气供给单元14和脱氢化单元15的结构进行了省略表示。
气致变色调光部件如图1A所示具有一对透明基材11。另外,作为所述一对透明基材11的第1透明基材111和第2透明基材112的相对的面中的至少一个面上配置了调光部12。再有,第1透明基材111和第2透明基材112介由调光部12被进行了积层。在图示的例子中,第1透明基材111的面上配置了调光部12,调光部12和第2透明基材112的相对的面之间部分接触。一对透明基材11可通过固定部件13进行固定,以可保持上述状态。
另外,如图1B所示,还设置了与在第1透明基材111的表面上所设置的开口部相连的配管16、17,配管16、17可分别与用于将含氢气体供给至第1、第2透明基材之间的氢气供给单元14和用于从第1、第2透明基材之间对氢气进行除去的脱氢化单元15相连。
这里需要说明的是,在图1B中,尽管描绘了透明基材112和调光部12之间具有间隙,但是,这仅是为了便于理解结构;实际上,两者可构成为部分接触。另外,图2之后也都一样。
以下对构成气致变色调光部件的各部分进行说明。
首先对透明基材11进行说明。透明基材11具有第1透明基材111和第2透明基材112。图1B中尽管示出了第1透明基材111和第2透明基材112的厚度和大小均不同的结构,但是,本发明并不限定于该形态,也可为两者的厚度和大小都相同的结构,或着,还可为两者的厚度和大小中的任意一个为不同的结构。另外,例如在透明基材的表面上还可形成镜面。
另外,第1、第2透明基材只要被构成为两者可介由调光部被积层即可,并不限定于图1A、1B所示那样的平板形状。就透明基材而言,其面内还可具有例如曲面或球面,并且其形状也可为任意形状。
作为透明基材11的材质,对其并无特别限定,但是,因为是气致变色调光部件中所使用的部件,并且是要使可视光透过的部件,所以优选采用可视光的透过率较高的材料。为此,例如上述透明基材优选为玻璃和/或塑料。作为塑料,例如可优选使用丙烯、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)以及聚萘二甲酸乙二酯(PEN)等。
另外,即使在采用玻璃和塑料中的任意一个的情况下,对透明基材的厚度也无特别限定,可根据气致变色调光部件所要求的厚度和强度进行选择,也可为片状、薄板、厚板的任意的状态。
另外,在透明基材上根据需要还可设置用于与氢气供给单元等连接的开口部。图1A、1B中尽管示出了以与一个面邻接的方式设置了2个开口部的结构,但是,本发明并不限定于该形态,还可设置任意数量、形状、及尺寸的开口部。这里需要说明的是,在透明基材的面上设置了开口部的情况下,因为可能会对视认性产生不好的影响,所以根据用途,也可构成为在透明基材的侧面侧与配管等连接以与该透明基材之间连通的结构。
接下来,对调光部12进行说明。
对调光部12的材质和结构并无特别限定,只要通过氢化、脱氢化,能使调光部12所具有的调光元件121的光学特性可逆地进行变化即可。
作为氢化、脱氢化可导致其光学特性可逆变化的调光元件121的材料,熟知的有两种,具体为,被称为“调光镜薄膜”的反射型调光体、以及吸收型调光体。作为本实施方式的气致变色调光的调光元件,可使用反射型调光体和/或吸收型调光体。
反射型调光体可通过进行氢化、脱氢化在透明状态和对光进行反射的镜面状态之间进行切换。而吸收型调光体则可通过进行氢化、脱氢化在透明状态和着色了的不使光透过的状态之间进行切换。
作为反射型调光体的调光元件,例如可优选使用镁合金薄膜,而作为吸收型调光体的调光元件,例如可优选使用过渡金属氧化物薄膜。为此,作为所述调光元件,可优选使用镁合金薄膜和/或过渡金属氧化物薄膜。
作为反射型调光体的调光元件,可如上所述优选使用镁合金薄膜,尤其是可优选使用镁和过渡金属的镁合金薄膜。其中,从耐久性的观点来看,可优选使用镁·镍合金薄膜或镁·钇合金薄膜。
作为吸收型调光体的调光元件,可如上所述优选使用过渡金属氧化物薄膜,尤其是可优选使用含有从氧化钨、氧化钼、氧化铬、氧化钴、氧化镍、及氧化钛中所选择的1种以上的材料的过渡金属氧化物薄膜。其中,从着色效率的观点来看,可优选使用氧化钨薄膜。
对调光元件的厚度并无特别限定,可根据所要求的光的透过程度(透过率)等进行选择。例如,在反射型调光体的情况下,一个调光元件的膜厚优选为30nm以上且100nm以下。另外,在吸收型调光体的情况下,一个调光元件的膜厚优选为300nm以上且800nm以下。这里,一个调光元件的膜厚是指在被构成为具有多个(2个以上)调光元件的情况下的每个调光元件的厚度。
对调光元件的形成方法并无特别限定,例如,可通过溅射法、真空蒸着法、电子束蒸着法、化学气相蒸着法、及溶胶-凝胶法等进行形成,并且,还可在透明基材的相对的一个面或两个面上进行形成。
调光元件尽管可仅由一层构成,但是也可使用二层以上的层通过积层来构成。在二层以上的层的积层的情况下,尽管可构成为仅包括反射型调光体和吸收型调光体中的任意一个的结构,但是也可构成为两者都包括的类型的调光元件的结构。
另外,本实施方式的调光部优选被构成为,所述调光元件具备:上述氢化、脱氢化可导致其光学特性可逆变化的调光元件;及具有可对所述调光元件的氢化、脱氢化反应进行催化的催化功能的催化层。其目的为,藉由这样的结构,可使调光元件的氢化、脱氢化反应的反应速度加快。具体而言,例如优选为如图1B所示,在透明基材111上进行了成膜的调光元件121的、与透明基材111不相对的一侧的面上形成(积层)催化层122。
作为催化层的材料,只要可提高调光元件的氢化、脱氢化反应的反应速度即可,对其并无特别限定,但是例如优选为钯和/或白金的薄膜。
对催化层的膜厚并无特别限定,可根据成本和所要求的反应速度的提高程度等进行任意的选择,但是优选为2nm以上且10nm以下。
对催化层的形成方法并无特别限定,例如,可通过溅射法、真空蒸着法、电子束蒸着法、及化学气相蒸着法等来进行形成。
再有,在所述调光元件和所述催化层之间还可设置缓冲层,用于防止所述调光元件的成分和所述催化层的成分之间的相互扩散,并且,在所述催化层的表面上优选设置保护膜,用于使氢气透过,并防止调光元件的氧化。通过具有这样的结构,在反复进行氢化、脱氢化的切换时,可提高调光部件的耐久性。
作为缓冲层,只要可防止调光元件的(金属)成分和催化层的成分之间的相互扩散,对其并无特别限定。例如,可使用钛、铌、钽、或钒的金属薄膜。
对缓冲层的形成方法并无特别限定,例如,可通过溅射法、真空蒸着法、电子束蒸着法、及化学气相蒸着法等来形成。
另外,作为保护膜,可优选使用具有氢气透过性和拨水性的层。保护膜优选可使用相对于氢气(质子)具有透过性的特性而相对于水具有非透过性(拨水性)的特性的材料。例如,保护膜可优选使用聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)、聚乙酸乙烯酯(polyvinylacetate)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride)、聚苯乙烯(polystyrene)、醋酸纤维素(cellulose acetate)等聚合物或氧化钛薄膜等无机薄膜。
就保护膜而言,在为聚合物膜的情况下,例如可通过涂敷聚合物被进行了分散的分散液并使其干燥的方法来形成,而在为无机薄膜的情况下,例如可通过基于溅射法使无机物成膜的方法来形成。
图1B中尽管示出了调光部12被形成在其中的一个的第1透明基材111上的例子,但是,本发明并不限定于此。例如,也可不将其设置在第1透明基材111侧,而将其形成在第2透明基材112上。另外,还可构成为将其形成在第1、第2透明基材的两个上。再有,图1B中尽管示出了作为调光部12设置了调光元件121和催化层122的结构,但是如上所述,还可设置保护膜和缓冲层。
参照图2A对在第1、第2透明基材的两个上都设置了调光部件12的结构例进行说明。
如图2A所示,第1透明基材111、第2透明基材112上分别形成了第1调光元件1211、第2调光元件1212,另外,分别还形成了催化层1221、1222。此情况下也如上所述,还可设置保护膜和缓冲层。
这里需要说明的是,在图2A中,为了便于对结构进行理解,在催化层1221和催化层1222之间描绘有间隙,但是实际上,两者可被构成为直接接触。
如上所述,调光元件具有2个类型的材料(反射型调光体和吸收型调光体);此情况下,第1调光元件1211和第2调光元件1212可为相同类型的材料,也可为不同类型的材料的组合。
但是,因为同时使用不同类型的调光元件情况与仅使用其中的任意一个类型的情况相比,可实现具有非常大的光学动态范围的气致变色调光部件,所以为优选者。
例如,就作为反射型调光体的调光元件的镁·钇合金薄膜而言,其在氢气供给前为镜(反射镜)状态,而就作为吸收型调光体的调光元件的氧化铬薄膜而言,其在氢气供给前为黑色,在该状态下基本上不能透光。
然而,进行氢气供给后,镁·钇合金薄膜变为透明状态,氧化铬薄膜也变为透明状态,整体上都变为透明。
这样,在使用不同材料的组合的情况下,因为各自的在调光元件光学地对光的透过进行抑制的状态下的颜色搭配(色调)不同,所以可增大光学动态范围。这里需要说明的是,这里尽管以镁·钇合金薄膜和氧化铬薄膜的颜色为例进行了说明,但是本发明并限定于此。
另外,图2B中还示出了调光部12被形成在第2透明基材112上的例子。
如图2B所示,第2透明基材112上设置了调光部12。这里需要说明的是,作为调光部12的结构,尽管示出了由调光元件121和催化层122来构成的例子,但是如上所述也可形成保护膜和缓冲层。另外,图2B中还示出了调光部件介由黏着剂19被贴合在透明基材18上的形态。这样,就本实施方式的调光部件而言,其还可通过贴付在窗户玻璃等透明基材上来进行使用。这里需要说明的是,这样的使用并不仅限定于图2B所示的情况,在图1A、1B、图2A所示的形态下,同样地也可设计为与窗户玻璃等透明基材进行贴付的形态。
在窗户玻璃等的被日光照射部分的透明基材18上贴伏使用本实施方式的调光部件的情况下,第1透明基材111和第2透明基材112的材质会受到日光内所含的紫外线的影响,存在着透明基材会发生劣化的情况。为了对这样的透明基材的劣化进行抑制,优选为,作为黏着剂19使用可对紫外线进行过滤(cut)的黏着剂,或者,在透明基材18上配置可对紫外线进行过滤(cut)的薄膜。
另外,如上所述,作为本实施方式的调光部件中所使用的调光元件,尽管可使用反射型调光体和吸收型调光体中的任意一个,但是,就反射型调光体而言,存在着该调光元件的薄膜面会导致反射率不同的情况。具体而言,例如在图2B所示的在透明基材112上积层了作为反射型调光体的调光元件121和催化层122的情况下,从透明基材112侧所观察的反射率和从催化层122侧观察的反射率不同,从透明基材112侧所观察的反射率较高。
为此,为了使预期方向上的反射率变为想要(预定)的反射率,优选为形成调光部,例如,在图2B所示的作为调光元件使用反射型调光体,并在透明基材18侧需要设置镜面的情况下,优选为对调光部12进行如图2B所示那样的配置。
接下来对固定部件13进行说明。
固定部件13是用于对如上所述的相对的一个或者两个的面上形成了调光部12的一对透明基材11进行固定的部件。该固定部件只要可对1对透明基材(111、112)之间进行固定,对其并无特别限定,可使用各种各样的黏着剂或图1A、1B所示那样的胶带(Tape)部件。
由于透明基材之间的间隙较小,所以氢化或脱氢化时所需的气体量也很少。为此,所供给的气体即使从透明基材之间的间隙向系统外进行了泄露,泄露量也仅为微量,并不会产生问题,为此,固定部件并不需要对透明基材之间进行完全密闭(密封)。另外,如后所述,也可在固定部件上故意地形成开口部,以可将氢气等向系统外进行排放。但是,除了上述那样故意地设置了开口部的情况之外,为了不使供给至调光部12的氢气等不小心(非故意)地被排放至外部,优选构成为对透明基材之间进行封止(密封)。
就固定部件13而言,在对1对透明基材11进行固定时,是在一对透明基材11中的一个和调光部12的相对的面之间、或者、一对透明基材11的两个上所形成的调光部12的相对的面之间部分接触的状态下进行固定的。在此情况下,尽管对相对的面之间的间隔并无特别限定,但是,根据相对的表面的微细的凹凸形状,优选为,藉由该固定可使该间隔的平均值为0.1mm~0.2mm。这里需要说明的是,就相对的面之间的间隔而言,例如在一对透明基材的互相相对的面中的一个面上形成了调光部的情况下,其是指调光部和另一个透明基材表面之间的距离。而在两个透明基材上都形成了调光部的情况下,其是指两个调光部之间的距离。
如上所述,在本实施方式的气致变色调光部件中,透明基材之间并没有配置间隔部,而是介由调光部12进行了积层,即,一对透明基材11中的一个和调光部12的相对的面之间、或者、一对透明基材11的两个上所形成的调光部12的相对的面之间部分接触。
在这样地对透明基材进行了积层的情况下,目前为止,都会被认为难以对氢气等的供给路径进行确保。但是,本发明的发明人通过进行研究确认到,即使是平坦形成的透明基材或调光部件的表面,也都存在着极微细的凹凸,并且,透明基材和调光部件之间(或者调光部件之间)也如上所述会形成间隙。为此,可对氢气等的气体的供给路径进行确保。另外还可知,即使在该透明基材和调光部之间或者两个调光部之间进行了部分接触,但是,由于氢气会沿横向方向(透明基材的面方向)进行扩散,所以也可进行完全没有斑点的调光。
例如,在边长为1m的四方透明基材的情况下,如现有的气致变色调光部件那样,在透明基材之间配置间隔部,并将该间隙设定为5mm后,其间所充满的气体的容积为5公升,但是,经过如上所述的密着了的透明基材之间的间隙的容积可降低为100~200cc。为此,可降低对调光部件进行氢化时所需的氢气量。另外,由于氢化所需的时间也缩短了,所以可获得反应性良好的气致变色调光部件。另外,在现有的配置了间隔部的气致变色调光部件中,即使是低浓度,例如在使用了具有边长为1m的四方透明基材的情况下,如上所述,由于透明基材之间存在有5公升容积的含氢气体,也存在着安全性的悬念。然而,在本实施方式的气致变色调光部件中,由于透明基材之间的空间容积较小,该空间(间隙)内充满了氢气后,即使其中的一部分发生了泄露,也基本不会存在“着火”等的危险性。
再有,在本实施方式的调光部件中,与现有的气致变色调光部件相比,还可大幅地提高切换速度。
为了通过进行氢气的供给来提高切换速度,最有效的方法是先对透明基材之间的间隙进行减压,然后再对氢气进行导入。但是,在采用现有方式的气致变色调光部件中,如果进行减压,则玻璃上会被施加大气压,这样就需要在透明基材之间的面内配置间隔部或支柱(pillar);然而,如果设置间隔部或支柱,则会对视认性产生很大影响,所以,事实上并不可能对透明基材之间进行减压处理。相对于此,在本实施方式的气致变色调光部件中,由于透明基材和调光部(或者调光部之间)进行了部分接触,所以,即使不存在间隔部或支柱,在透明基材之间被处理为真空的情况下,也可对施加至透明基材表面的大气压进行支撑(抵抗)。
另外,关于切换速度,与作为另一种切换方式的电致变色方式相比,在现在已经被实用化了的电致变色调光玻璃中,由于透明导电膜的电阻对切换速度的速率进行了控制,所以,对边长为1m的四方电致变色调光玻璃整体进行切换时,最快也需要10分钟左右。相对于此,在使用了相同尺寸的透明基材的本实施方式的气致变色调光部件中,通过先对透明基材之间进行减压然后再导入氢气的方式,可仅用数秒就可进行切换。即,与现有技术相比,可使切换速度提高100倍左右。
接下来对氢气供给单元14进行说明。
氢气供给单元14是用于向一对透明基材11之间进行含氢气体的供给的供给单元。就氢气供给单元而言,对其并无特别限定,例如可为具有可进行交换的氢气液化气瓶的结构。另外,氢气供给单元还可为具有用于制造氢气的氢气制造单元的结构。这里需要说明的是,就氢气的供给单元所供给的氢气而言,其浓度可为能使调光部件进行氢化的较低的浓度。
尤其是由于液化气瓶的交换比较麻烦,所以氢气供给单元优选为具有氢气制造单元的结构。
作为该情况下的氢气制造单元,对其并无特别限定,可使用各种各样的氢气制造单元。
作为氢气制造单元,具体而言例如可使用基于水电分解的氢气制造单元、基于空气中所含的水分的电分解的氢气制造单元、基于水与金属和/或化合物的化学反应的氢气制造单元、基于空气中所含的水分与金属和/或化合物的化学反应的氢气制造单元等。这里需要说明的是,本发明并不限定于一个氢气制造单元,也可组合使用多个氢气制造单元,再有,还可以与氢气液化气瓶等一起使用。
尤其是在本实施方式的调光部件中,用于切换的氢气量仅有一点就可以。为此,作为制造氢气时的原料,氢气制造单元优选使用空气中的水分(空气中所含的微量水分)。具体而言,可优选使用上述的基于空气中所含的水分的电分解的氢气制造单元、或基于空气中所含的水分与金属和/或化合物的化学反应的氢气制造单元。采用这样的构成,由于不需要进行水分的追加等就可以进行氢气的制造,所以为优选者。
作为基于水电分解的氢气制造单元,只要具有可对水进行电分解的结构,对其并无特别限定,但是例如可使用电解槽(cell),其中使用了固体高分子电解膜。在这样的电解槽中,藉由3V左右的电压就可高效地生成氢气。另外,也可以采用一般常用的电解手段,例如,向水中添加氢氧化钠或氢氧化钾,并放入电极来直接进行分解的手段。
作为基于空气中所含的水分(水蒸气)的电解的氢气制造单元,其是一种使用高分子分离膜将空气中的水分电解为氢气和氧气的单元。例如,可藉由图3所示的电解槽20来进行。
在图3所示的电解槽20中,配置了阳极21和阴极22,这两个电极之间配置了固体高分子电解膜23,另外,在阴极侧则配置了水24。这样,通过向阳极21侧提供含有水分的空气,该水分被电解,在阳极侧21可生成氧气,而在阴极22侧则可生成氢气。为此,这是一种从阴极侧的氢气排出口25可进行氢气供给的氢气制造单元。这里需要说明的是,本发明并不限定于该形态,只要是可对空气中所含的水分进行电分解的氢气制造单元即可。
作为基于水与金属和/或化合物的化学反应的氢气制造单元,其是一种与水进行反应可生成氢气的、使金属和/或化合物与水进行反应的单元。作为这样的金属,例如可列举出金属镁等,另外,作为化合物,还可列举出氢化钙和氢化镁等。另外,就水而言,为了适合进行反应,也可为盐水,或者还可事先添加其他成分。
作为基于水与金属和/或化合物的化学反应的氢气制造单元,例如可为图4所示那样的结构。在图4所示的氢气制造单元30中,担持(承载)了可与水进行反应的金属和/或化合物的胶带31事先被卷曲在一个卷盘(reel)321上。之后,在生成氢气时,通过使另一个卷盘322沿图中的箭头方向进行旋转,胶带31移动时容器内所贮藏的水33与胶带31上所担持的金属和/或化合物进行接触,并进行反应,进而可从氢气供给管34向外部进行氢气的供给。
这里需要说明的是,本发明并不限定于该形态,只要是水与金属和/或化合物可适当地进行接触并可进行反应的结构即可。
采用基于水与金属和/或化合物的化学反应的氢气制造单元,可以基本上并不消耗能源地就能够生成大量的氢气。
作为基于空气中所含的水分与金属和/或化合物的化学反应的氢气制造单元,例如可列举出事先将可与空气中的水分发生反应以生成氢气的物质放入容器内,并通过在该容器内使空气中的水分与该物质进行反应而产生氢气的手段。作为与空气中的水分进行反应可生成氢气的物质,可列举出氢氧化钙等。采用该氢气制造单元,由于可不需要提供能量地就能够进行氢气的供给,所以为优选者。
另外,在基于空气中所含的水分与金属和/或化合物的化学反应的氢气制造单元中,由于要对氢气的放出量进行控制,所以优选为,对该金属和/或化合物(以下,也称“金属等”)与空气的接触程度进行控制。
在该情况下,例如,在藉由风扇等空气供给单元向置入了该金属等的容器进行空气供给的情况下,只要对该空气供给单元的空气供给量进行控制即可。
接下来对脱氢化单元15进行说明。
作为脱氢化单元15,只要是进行调光部的脱氢化时可从透明基材之间除去氢气的单元,对其并无特别限定,可采用各种各样的手段。具体而言,例如可为下述的第1~第3结构例。
首先对脱氢化单元15的第1结构例进行说明。第1结构例的脱氢化单元15由与透明基材之间连通了的开口部构成。优选为,该开口部中设置阀门等,以能够进行开闭。在该情况下,根据需要,通过打开阀门等,可使氢气从透明基材之间向系统外进行自然扩散。由于氢气的扩散速度较快,所以即使采用这样的不存在额外动力的手段,在较短时间内也可进行脱氢化处理。
这里需要说明的是,也可采用不设置阀门等而总是使开口部打开的结构。在此情况下,进行调光部件的氢化时,可在考虑了开口部的泄露量的基础上进行氢气的供给(即,进行增加了开口部泄露量的氢气供给)。
接下来对脱氢化单元15的第2结构例进行说明。作为该情况下的脱氢化单元15,脱氢化单元优选为具有向一对透明基材之间供给气体的气体供给单元的结构。
就这样的脱氢化单元而言,通过向透明基材之间进行气体的供给,可对该透明基材之间的含氢气体进行强制排除,进而可实现调光部件的脱氢。采用该手段,可在更短的时间内对透明基材之间的氢气(含氢气体)进行排除。
作为气体供给单元所供给的气体,对其并无特别限定,只要是可使一对透明基材之间的氢气被排出的气体即可,但是,优选为含氧气体。其理由为,通过使氢气与含氧气体中的氧气进行反应变为水,可尽快地进行脱氢化处理。另外,作为气体供给单元所供给的气体,优选为使用不活性气体(惰性气体),其中含有对氧气浓度进行了低减(降低)的空气和/或氧气。
这里需要说明的是,就这里所说的不活性气体而言,只要是不能与调光部进行反应的气体即可,例如可列举出氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气,尤其是优选使用氮气、氩气、氪气。另外,就气体供给单元所供给的气体而言,可仅为上述气体中的1种,也可混合使用从上述气体中选择的多个种类的气体。
本发明的发明人通过对气致变色调光部件的切换机制进行了研究发现,如上所述,作为本实施方式的气体供给单元所供给的气体,可优选使用含氧气体,尤其是可优选使用对氧气浓度进行了控制的含氧气体。下面对该点进行说明。
就本实施方式的气致变色调光部件的调光元件而言,通过进行氢化、脱氢化反应,其光学特性可逆地进行变化。另外,在进行脱氢化时,通过使调光元件周围、即、透明基材之间的氢气浓度下降,可进行脱氢化。为此,通过由气体供给单元向透明基材之间进行气体供给,以使氢气浓度下降,可进行脱氢化。另外,通过对该点进行进一步的研究还发现,如果向该气体供给单元所供给的气体中进行氧气的导入,则该氧气会使氢气变为水以将其排出,所以,能以更快的速度进行脱氢化。
但是,在进行氢化、脱氢化时,如果透明基材之间同时存在氢气和氧气,则会存在氢气和氧气的反应导致生成水的情况。尤其是在如上所述那样将钯使用为催化层的情况下,钯的作为燃烧催化的功能会促使氧气和氢气的反应更容易地进行。
这样,在透明基材之间产生了水的情况下,如果透明基材之间水蒸气压超过饱和水蒸气压,则调光部表面会发生结露。另外,如果催化层表面的一部分或全部被该结露水所覆盖,则那部分就难以进行反应,这样,调光元件的氢化就难以进行。再有,尤其是在作为调光元件使用了镁合金的情况下,因为镁合金对水分比较弱(敏感),所以水分会导致其性能劣化。
为此,作为进行脱氢化时供给至透明基材之间的气体,优选为使用具有适当浓度的氧气。即,优选使用含有在透明基材之间不会发生结露的浓度的氧气的气体。即,优选为,就气体供给单元所供给的含氧气体的氧气浓度而言,其为满足如下条件的浓度,即,所述含氧气体的导入所导致的一对透明基材之间所产生的水分量(水蒸气压)不超过饱和蒸气压。另外,优选为还具有水分除去单元,在产生了水的情况下,可早期地将水从透明基材之间除去。
作为进行这样的气体供给的气体供给单元,可通过贮藏有预定气体的液化气瓶来构成。尤其是可通过贮藏有上述那样的含氧气体的液化气瓶来进行构成。另外,就脱氢化单元而言,还可被构成为具有:氧气减少单元,用于对由气体供给单元供给至一对透明基材之间的气体中的氧气进行减少;和/或第1水分除去单元,用于对那其中的水分进行除去。采用这样的结构,例如藉由使空气通过所述氧气减少单元和/或第1水分除去单元,可制造出在透明基材之间难以发生结露的气体。
这里需要说明的是,作为氧气减少单元,例如可列举出脱氧气剂和氮气分离器(separator),而作为第1水分除去单元,可列举出水分除去膜和干燥剂等。
在上述的脱氢化单元的第2结构例中,由于是藉由气体供给单元向透明基材之间进行气体供给,所以,所供给的气体要从透明基材之间排放至外部。作为使气体从透明基材之间排放至外部的手段,例如可被构成为,从与透明基材之间连通设置的图1A、1B中没有图示的开口部开始,向系统外进行自然扩散的结构。另外,也可被构成为,在上述开口部上连接泵等,以进行强制排气的结构。
上述开口部还可被构成为,例如,在对1对透明基材进行积层固定的固定部件13的一部分上设置开口部的结构。另外,也可被构成为,在透明基材上设置未图示的开口部的结构。就开口部而言,尽管也可为经常打开的形态,然而,在此情况下,进行调光部件的氢化时,因为需要额外提供相对应量的氢气,所以优选为采用阀门等以可进行开闭的结构。
在这里说明的脱氢化单元的结构例中,在所述气体供给单元进行含氧气体的供给的情况下,优选为脱氢化单元还具有:氢气排气单元,用于从一对透明基材之间对氢气进行排气;或者减压单元,用于对1对透明基材之间进行减压。另外,优选为,在藉由氢气排气单元或者减压单元使一对透明基材之间的氢气分压降低后,再通过由气体供给单元向一对透明基材之间导入含氧气体以进行调光元件的脱氢化。
此时,就含氧气体的氧气浓度而言,优选为满足以下条件,即,含氧气体的导入所导致的一对透明基材之间的水分量不超过饱和水蒸气压。
这样,在进行脱氢化时,如果构成为先对透明基材之间的氢气分压进行降低然后再进行含氧气体的供给,则会对透明基材之间的水分的产生进行抑制,为优选者。
这里需要说明的是,作为氢气排气单元或者减压单元,对其并无特别限定,只要是可从透明基材之间排出氢气或者可对透明基材之间进行减压的单元即可,然而,优选为可使用下述脱氢化单元的第3结构例中的氢气排气单元和减压单元。
另外,作为上述脱氢化单元的第2结构例的变形例,也可构成为,所述气体供给单元可对供给至所述一对透明基材之间的气体进行回收和循环使用,所述气体供给单元可在用于将所回收的气体再次供给至所述一对透明基材之间的路径上具有所述氧气减少单元和/或所述第1水分除去单元。即,可构成为,由气体供给单元向透明基材之间进行气体供给的同时,还对从透明基材之间被排出的(被压出的)气体进行回收和循环利用。
具体而言,例如可为图5A、5B所示那样的结构。图5A与图1A同样地示出了气致变色调光部件的斜视图,图5B与图1B同样地示出了从上面侧进行观察的截面图。在图5A中,对氢气供给单元14和脱氢化单元15的描绘进行了省略。另外,与图1A、1B相关的已经说明过的结构在这里也进行了省略说明。
如图5B所示,脱氢化单元15可被构成为,例如作为气体供给单元而具有泵151的结构。另外,藉由泵151沿图中箭头所示的方向使气体循环,可将透明基材之间的含氢气体压出。这里需要说明的是,在此情况下,作为由气体供给单元的泵151所循环和供给的气体,如上所述,也优选使用含氧气体。
在如本变形例这样使气体循环使用的情况下,气体循环期间,空气可能会从透明基材之间的间隙等混入循环中的气体内,为此,在气体的循环路径上,优选设置如图5B所示的氧气减少单元和/或第1水分除去单元154。作为氧气减少单元,可使用氧气分离膜和氧气吸附材料。另外,就第1水分除去单元而言,可使用水分除去膜和干燥剂。采用这样的结构,可从循环中的气体中减少或除去氧气和水分,以对调光部的劣化进行抑制。
在通过循环气体对透明基材之间的氢气进行除去的情况下,循环气体中会混入氢气,为此,优选为使用具有用于从该循环气体中除去氢气的手段(单元)。作为对这样的氢气进行除去的手段,例如可被构成为,在对透明基材进行固定的密封(seal)材和/或与泵连接的循环路径上设置与透明基材之间连通的微细孔,从该微细孔可将容易扩散的氢气排放至系统外。这里需要说明的是,在此情况下,进行氢化时,可在增加了从该微细孔被排放的氢气量的前提下,进行从氢气供给单元14的氢气供给。
另外,也可被构成为,在循环路径上配置氢气分离单元152,以仅将被分离了的氢气从设置了阀门153的配管排出至系统外。作为氢气分离单元152,对其并无特别限定,然而,可列举出使用了氢气分离膜、氮气分离器、氢气贮藏材料等的单元。
就使用了氢气分离膜的氢气分离单元而言,其是一种具备公知的氢气分离膜以仅对循环气体中的氢气进行分离,并将其排出至系统外的单元。
另外,作为使用了氮气分离器的氢气分离单元,在循环气体为以空气或氮气为主成分的气体的情况下,可优选使用该氢气分离单元。氮气分离器由高分子纤维等构成,在分子尺寸比氮气还小的氧气、氢气、水等通过该分离器时会被除去,并被排出至系统外。为此,因为从循环气体中不仅能除去氢气,还能除去氧气和水等,所以尤其可优选使用该氢气分离单元。
作为使用了氢气贮藏材料的氢气分离单元,其是一种使循环气体与可贮藏氢气的材料进行接触的氢气分离单元。就氢气贮藏材料内所贮藏的氢气而言,在进行调光部件的氢化时,也可对其进行使用。
在作为氢气分离单元152使用了氮气分离器的情况下,如上所述可对水分和氧气进行除去,为此,在不设置氧气减少单元和/或第1水分除去单元154的情况下,也可获得同样的效果。
在采用这样地使气体循环的结构的情况下,尽管可对气体进行反复的利用,然而,也存在着气体会从各部件的间隙、和/或、在设置了氢气分离单元的情况下从该氢气分离单元发生一点一点地泄露至系统外的情况。为此,优选为,例如如图5B所示,事先设置循环气体补充用的配管155。该配管155被构成为,与充填了循环使用用的气体的液化气瓶连接,以可对循环气体进行补充。
另外,在如上所述那样脱氢化单元15具备氧气减少单元154的情况、和/或、作为氢气分离单元152使用了氮气分离器的情况下,即使仅供给的是空气,在循环期间,也可降低氧气的浓度。为此,在此情况下,也可构成为,在循环气体补充用的配管155上连接用于进行空气供给的单元的结构。这样,通过构成为可对循环气体进行补充,就可进行稳定量的气体循环,为优选者。
另外,在具有这样地使气体循环的结构的情况下,如图5B所示,泵151上连接了氢气供给单元14,进行氢化时,使来自氢气供给单元14的氢气与循环气体混合,据此,通过泵151可向透明基材之间进行供给。这里需要说明的是,氢气供给单元14还可被构成为,另外再形成与透明基材之间连通的开口部,并通过与其连接以向透明基材之间进行氢气供给的结构。
这里需要说明的是,为了可在透明基材之间均匀地进行气体的循环和供给,如图5A、5B所示,优选为,就一个透明基材和在另一个透明基材表面上所形成的调光部件而言,在透明基材的宽度方向的中央部分,对其进行部分除去,然后设置用于进行黏着的黏着部件41。藉由这样的结构,例如从与开口部连接的配管16进行气体供给的情况下,优选构成为,气体沿图中箭头在透明基材之间进行循环,并在与开口部连接的配管17中从透明基材之间被排出。就黏着部件41而言,其并不限定于使用于脱氢化单元为本结构例的情况,也可使用于其他结构例的情况。这里需要说明的是,在透明基材的双方上都设置了调光部件的情况下,在调光部件的最上层之间如上所述地设置黏着部件。
另外,就黏着部件41的形态而言,其并不限定于图5A、5B的形态,可将其形成为任意的形状,以可使从一个开口部所供给的气体在透明基材之间进行均匀的供给。
在此情况下也优选为,在作为循环气体使用含氧气体时,如在脱氢化单元15的第2结构例中所说明的那样,脱氢化单元还具备:从一对透明基材之间对氢气进行排气的氢气排气单元;或者对1对透明基材之间进行减压的减压单元。另外还优选为,藉由氢气排气单元或者减压单元使一对透明基材之间的氢气分压降低后,再通过由气体供给单元在一对透明基材之间导入含氧气体,以进行调光元件的脱氢化。
此时,就含氧气体的氧气浓度而言,优选为,含氧气体的导入使一对透明基材之间所发生的水分量不超过饱和水蒸气压的浓度。
通过采用这样的结构,可对透明基材之间的水分的发生进行抑制。
这里需要说明的是,作为氢气排气单元或者减压单元,对其并无特别限定,只要是可从透明基材之间进行氢气的排气或者可对透明基材之间进行减压的单元即可,但是,优选为可使用后述的脱氢化单元的第3结构例中所说明的氢气排气单元和减压单元。
另外,在本结构例中,在气体循环进行中并藉由氢气排气单元或者减压单元进行气体的除去时,循环气体的量会减少。为此,如上所述,优选构成为,可从循环气体补充用的配管155进行循环气体的补充。另外,在从一对透明基材之间进行氢气排气时或者对1对透明基材之间进行减压时,优选构成为,可使循环路径与一对透明基材之间相隔离。具体而言,优选构成为,例如事先在配管16、17设置阀门,以可进行开闭。
接下来对脱氢化单元15的第3结构例进行说明。在此情况下,脱氢化单元为具备对所述一对透明基材之间的氢气进行排气的氢气排气单元或者对1对透明基材之间进行减压的减压单元的结构。
就这样的氢气排气单元或者减压单元、即、透明基材之间的氢气的吸引、排气而言,视情况的需要,还可使用能够进一步进行减压的例如泵(真空泵)、燃料电池、氢气吸附剂和/或氢气贮藏材料等。藉由这样的手段从透明基材之间排除氢气,据此,可进行脱氢化。
首先,在采用泵的情况下,可构成为,在如上所述的与透明基材上所设置的开口部相连的配管17上连接泵的吸引口。对泵的种类并无特别限定,只要可从透明基材之间对氢气进行排气或者可对透明基材之间进行减压即可,例如,可优选使用旋转泵和隔膜泵。
在作为氢气排气单元或者减压单元使用泵的情况下,由于脱氢化可在短时间内进行,所以为优选者。另外,在进行如后所述的氢化时,若在氢化开始前先在透明基材之间进行排气(减压)然后再进行氢气的供给,也可使氢化在短时间内进行。为此,在作为脱氢化单元使用泵的情况下,由于可在上述的各用途中进行并用,所以为优选者。
这里需要说明的是,在本实施方式的气致变色调光部件中,如上所述,具有一对透明基材介由调光部被积层,并且透明基材与调光部(或调光部之间)直接接触的结构。为此,在使透明基材之间真空化时,不需要设置支柱等以对强度进行补强。
接下来对作为氢气排气单元使用燃料电池的结构进行说明。在此情况下,只要构成为例如使燃料电池的氢气极侧与开口部上所连接的配管17相连即可。藉由这样的结构,在燃料电池的氢气极侧进行发电时由于需要消耗氢气,透明基材之间的氢气会被吸出,这样就可对其间的氢气进行除去。这里需要说明的是,此时,在燃料电池的氧气极侧只要进行空气的供给即可。另外,就燃料电池所发的电而言,其可被构成为在气致变色调光部件的各种付带设备中进行使用。
接下来对作为氢气排气单元使用了氢气吸附剂和/或氢气贮藏材料的结构进行说明。在此情况下,设置了氢气吸附剂和/或氢气贮藏材料的容器可被构成为,介由阀门与开口部上所连接的配管17相连。另外,在对透明基材之间的氢气进行除去时,通过打开该阀门,使氢气吸附、贮藏在氢气吸附剂和/或氢气贮藏材料上,可进行氢气的吸引和除去。在此情况下,就氢气吸附剂和/或氢气贮藏材料上吸附和贮藏的氢气而言,也可使其在进行调光部件的氢化时被放出,以对其进行利用。
这里需要说明的是,这里尽管列举出了氢气排气单元和减压单元的几个例子,但是,本发明并不限定于此,只要可在透明基材之间进行氢气的吸引、排气、及减压,可使用各种各样的手段。另外,不只可仅使用一个手段,还可对多个手段进行组合使用。
以上对本实施方式的气致变色调光部件进行了说明,另外,还可以设置各种付带设备。
例如,可构成为还具有对1对透明基材之间进行减压的减压单元。通过具有该减压单元,在进行氢化处理前,藉由减压单元对透明基材之间的氧气和水分进行除去(使氧气分压和水蒸气分压降低),这样,在对氢气进行供给的情况下可对水分的产生进行抑制,并在产生了水分的情况下,也可使其难以进行结露。另外,在进行氢气的供给时,还可使氢化反应更快地进行。再有,在进行脱氢化时,藉由对透明基材之间的氢气进行除去,可使脱氢化反应更快地进行,另外,在如上所述的进行含氧气体的供给的情况下,也可对水分的产生进行抑制。这里需要说明的是,如在脱氢化单元的第2结构例或者第2结构例的变形例、第3结构例中所说明的那样,在脱氢化单元具有对1对透明基材之间进行减压的减压单元的情况下,也可在如上所述进行氢化处理时使用该减压单元。另外,还可构成为具有与该脱氢化单元的减压单元独立的其他减压单元的结构。
另外,也可构成为还具有对1对透明基材之间的氧气进行除去的氧气除去单元和/或对所述一对透明基材之间的水分进行除去的第2水分除去单元的结构。该氧气除去单元和/或第2水分除去单元可被设置为与一对透明基材之间直接连通。通过设置这样的部件,由于可对透明基材之间的氧气分压和水蒸气分压进行较低地保持,所以可对调光元件的劣化进行抑制。
再有,在此情况下,在氢气供给单元向1对透明基材之间进行氢气供给之前,优选为,藉由氧气除去单元和/或第2水分除去单元,对1对透明基材之间的氧气和/或水分进行除去。通过采用这样的结构,在进行氢气的供给时,可对透明基材之间的水分的产生进行抑制,另外,在产生了水分的情况下,也可对其结露的发生进行抑制。
另外,还可构成为具有对1对透明基材之间的氢气浓度进行检测的氢气浓度检测单元。作为该氢气浓度检测单元,可使用现有技术中熟知的氢气浓度检测传感器,但是,就本实施方式的调光元件而言,由于其电阻值会响应于周围的氢气浓度而进行变化,为此,通过利用该特性,作为氢气浓度检测单元,可构成为,藉由对调光元件的电阻进行测定而对氢气浓度进行检测。
例如,可构成为,在图6所示的调光部件上,尤其是在调光元件的表面上,通过设置与电阻测定元件52相连的电极511、512以及与该电极连接的电阻测定手段52,根据电阻测定手段52所测定的电阻值,以对透明基材之间的氢气浓度进行检测的结构。
通过设置这样的仅藉由检测电阻就可对透明基材11间的氢气浓度进行检测的氢气浓度检测单元,可低成本、简单地对透明基材之间的氢气浓度进行检测。
另外,通过对透明基材11间的氢气浓度进行检测,还可在氢化、脱氢化时容易地对氢气供给单元14和脱氢化单元15进行控制。另外,基于氢气浓度还可对调光部件的光学特性的状态(透明度)进行确认,为此,还可对氢气的供给和除去进行控制,以获得所设定的光学特性的状态。再有,还可构成为,在氢气浓度进行了异常变化的情况下发出警报。
另外,优选为,在使含氢气体排出至外部的路径上具有氢气浓度降低单元,用于对将要被排放至外部的气体中的氢气浓度进行降低。该氢气浓度降低单元优选为具有钯和/或氢气贮藏材料的单元。
在作为氢气浓度降低单元具有钯的情况下,藉由钯的催化作用使导入排气管的氢气和空气中的氧气进行反应以使其变为水,可仅使水和空气被排放至系统外。这里需要说明的是,为了提高钯与氢气的接触机会,就钯而言,优选使用钯薄膜,例如优选使用在担体(载体)上形成了钯薄膜的结构。
另外,在作为氢气浓度降低单元具有氢气贮藏材料的情况下,由于氢气贮藏材料可对氢气进行吸排,所以,通过对氢气进行贮藏,可对向系统外的氢气的排出进行抑制。作为氢气贮藏材料,可使用各种各样的材料,例如可通过用于构成调光部件中所使用的调光元件的调光薄膜来构成。在此情况下,为了提高与氢气的接触机会,优选为使用将调光薄膜形成在担体上的结构。另外,除了调光薄膜之外,例如还可使用Mg或LANi5等各种各样的氢气贮藏材料。
通过这样的结构,可降低未反应的氢气被放出至气致变色调光部件周围的可能性,据此,可进行更安全的使用。
以上对本实施方式的气致变色调光部件进行了说明。根据本实施方式的气致变色调光部件,能够提供一种气致变色调光部件,不仅可进行元件的小型化,并且,形状的自由度也大于现有的调光部件,另外,还可在短时间内藉由少量氢气就可进行氢化和脱氢化。
[第2实施方式]
在本实施方式中,对第1实施方式中所说明的气致变色调光部件的应用结构例进行说明。
本实施方式的气致变色调光部件是一种自动调光部件,具有图7A、7B所示的结构。
在图7A中,如第1实施方式中所说明的那样,具有一对透明基材11(111、112)。另外,在作为所述一对透明基材11的第1透明基材111和第2透明基材112的相对的面上配置调光部12,介由该调光部12,第1透明基材111和第2透明基材112被积层,并被固定部件13进行了固定。
另外,在本实施方式的气致变色调光元件中,其下部具有氢气供给单元14,而作为脱氢化单元15,其被构成为,在固定部件13的一部分上所设置的开口部,以使氢气自然扩散至元件外的结构。
作为氢气供给单元14,使用基于空气中所含的水分与金属和/或化合物的化学反应的氢气制造单元。本实施方式中的该氢气制造单元如图7B所示,是一种放入了空气中所含的水分与金属和/或化合物的形状可变的容器,例如袋等,并被构成为,其入口部分处配置了形状记忆合金72。这样,由于形状记忆合金72基于外气温可进行形状变更,所以,外气温如果变高,则容器的口就打开,空气就可容易地进入容器内。为此,外气温如果变高,则氢气的发生量也会增加。所产生的氢气可被供给至透明基材11间,以使调光部(调光元件)的光学特性变化。
另外,外气温如果变低,则形状记忆合金发挥作用,容器的口会被关闭,为此,就难以与空气进行接触,这样,来自氢气供给单元(氢气制造单元)的氢气供给量也就变少了。为此,由于从作为脱氢化单元的固定部件13上所设置的开口部所放出的氢气量变多了,所以,调光部被进行脱氢化,光学特性可会发生变化。
另外,在作为调光部使用了可对太阳光进行遮蔽的材料(例如氧化钨)的情况下,氢化后,可仅在温度较高时作为对太阳光进行遮蔽的自动调光部件。
这里需要说明的是,为了不在透明基材之间发生结露,优选为,在与透明基材之间连通的容器71内放入脱氧剂,以使透明基材之间的氧气分压降低。
[第3实施方式]
在本实施方式中,对在第1实施方式中所说明的气致变色调光部件的应用结构例进行说明。
在本实施方式中,对具有第1实施方式中所说明的气致变色调光部件的图像显示装置进行说明。
就本实施方式的具有气致变色调光部件的图像显示装置而言,例如,如图8所示,在图像显示装置81的前面具有在第1实施方式中所说明的气致变色调光部件10。这里需要说明的是,在此情况下,透明基材上不设置开口部,如图8所示,与透明基材11间连通的配管被固定部件13所固定,并且,被构成为该配管与氢气供给单元14和脱氢化单元15相连的结构,从视认性的观点来看,此为优选者。
在本实施方式中,气致变色调光部件上所设置的调光部(调光元件121、催化层122)优选为具有反射型的调光元件。
通过采用这样的结构,平常时为反射镜状态,可作为反射镜来使用,另外,根据需要还可使调光部变为透明,以可对图像显示装置的图像进行视听,例如,可被优选使用于美发室和美容院等。
[第4实施方式]
在本实施方式中,对在第1实施方式中所说明的气致变色调光部件的应用结构例进行说明。
在本实施方式中,对具有在第1实施方式中所说明的气致变色调光部件的防眩镜进行说明。防眩镜主要是指作为车辆的室内镜而被使用的、在夜间从后面被前灯照射时可从反射镜状态变为低反射状态从而不会发生目眩(耀眼)的镜子。
图9中示出了其具体的结构例。如图9所示,在第1实施方式中所说明的气致变色调光部件中,具有在一个透明基材111的一个面上设置了镜面91的结构。在此情况下,优选为该气致变色调光部的调光元件是吸收型调光体,具体而言,例如是氧化钨薄膜。
通过采用这样的结构,在发生了眩目的情况下,通过向透明基材之间由氢气供给单元进行氢气的供给,吸收型的调光元件的颜色(例如氧化钨的情况下为蓝色)可对耀眼的程度进行抑制。在没有发生眩目的情况下,通过由脱氢化单元将氢气从透明基材之间进行除去,则可将其作为平常的反射镜来进行使用。
本申请主张基于2013年1月10日申请的日本国专利申请第2013-002675号的优先权,并将该日本国申请的全部内容以引用的方式援用在本申请中。
符号说明
11(111、112) 透明基材
12(121、122) 调光部
121 调光元件
122 催化层
14 氢气供给单元
15 脱氢化单元

Claims (17)

1.一种气致变色调光部件,其具备:
第1透明基材,其具有第1面;
第2透明基材,其具有第2面,并被配置为该第2面与所述第1透明基材的第1面相对;
调光部,其形成在所述第1面上,并具有通过氢化和脱氢化光学特性可逆地进行变化的调光元件;
氢气供给单元,其将含氢气体导入所述第1和第2透明基材之间;及
脱氢化单元,其将氢气从所述第1和第2透明基材之间除去,
其中,所述第1和第2透明基材隔着所述调光部被积层在一起,所述第2面和与所述第2面相对的所述调光部的面之间部分接触,
所述脱氢化单元具有气体供给单元,所述气体供给单元将气体供给至所述第1和第2透明基材之间,
所述脱氢化单元具有用于从由所述气体供给单元供给至所述第1和第2透明基材之间的气体中对氧气进行减少的氧气减少单元及用于对水分进行除去的第1水分除去单元中的至少任意一个。
2.如权利要求1所述的气致变色调光部件,其中:
所述气体供给单元对被供给至所述第1和第2透明基材之间的气体进行回收和循环使用,
所述气体供给单元在用于将所回收的气体再次供给至所述第1和第2透明基材之间的路径上具有所述氧气减少单元和所述第1水分除去单元中的至少任意一个。
3.如权利要求1所述的气致变色调光部件,其中:
所述气体供给单元所供给的气体为含氧气体。
4.如权利要求3所述的气致变色调光部件,其中:
所述脱氢化单元具有从所述第1和第2透明基材之间对氢气进行排气的氢气排气单元及对所述第1和第2透明基材之间进行减压的减压单元中的任意一个,
通过所述氢气排气单元或者减压单元对所述第1和第2透明基材之间的氢气分压进行降低后,
通过由所述气体供给单元向所述第1和第2透明基材之间导入含氧气体,进行所述调光元件的脱氢化,
所述含氧气体的氧气浓度为,所述含氧气体的导入导致所述第1和第2透明基材之间所产生的水分量不超过饱和水蒸气压的浓度。
5.如权利要求1所述的气致变色调光部件,其中:
所述脱氢化单元具有从所述第1和第2透明基材之间对氢气进行排气的氢气排气单元或对所述第1和第2透明基材之间进行减压的减压单元。
6.如权利要求1所述的气致变色调光部件,其中:
还具有对所述第1和第2透明基材之间进行减压的减压单元。
7.如权利要求1所述的气致变色调光部件,其中:
还具有对所述第1和第2透明基材之间的氧气进行除去的氧气除去单元和对所述第1和第2透明基材之间的水分进行除去的第2水分除去单元中的至少任意一个。
8.如权利要求7所述的气致变色调光部件,其中:
所述氢气供给单元在对所述第1和第2透明基材之间进行氢气供给之前,通过所述氧气除去单元和所述第2水分除去单元中的至少任意一个,对所述第1和第2透明基材之间的氧气和水分中的至少任意一方进行除去。
9.如权利要求1所述的气致变色调光部件,其中:
所述透明基材为玻璃或塑料。
10.如权利要求1所述的气致变色调光部件,其中:
所述调光部还具有催化层,其具有对所述调光元件的氢化和脱氢化反应进行催化的催化功能。
11.如权利要求10所述的气致变色调光部件,其中:
在所述调光元件和所述催化层之间设置缓冲层,其用于对所述调光元件的成分和所述催化层的成分之间的相互扩散进行防止,
所述催化层的表面设置保护膜,其使氢气透过,并对所述调光元件的氧化进行防止。
12.如权利要求10所述的气致变色调光部件,其中:
作为所述调光元件,具有镁合金薄膜和过渡金属氧化物薄膜中的至少任意一个,
作为所述催化层,具有包括钯和铂中的至少任意一个的薄膜。
13.如权利要求1所述的气致变色调光部件,其中:
所述氢气供给单元具有用于制造氢气的氢气制造单元。
14.如权利要求13所述的气致变色调光部件,其中:
所述氢气制造单元将空气中的水分使用为氢气制造时的原料。
15.如权利要求1所述的气致变色调光部件,其中:
在将含氢气体排出至外部的路径上具有氢气浓度降低单元,其对要被排放至外部的气体中的氢气浓度进行降低,
所述氢气浓度降低单元是具有钯和氢气贮藏材料中的至少任意一个的单元。
16.如权利要求1所述的气致变色调光部件,其中:
具有对所述第1和第2透明基材之间的氢气浓度进行检测的氢气浓度检测单元,
所述氢气浓度检测单元通过对所述调光元件的电阻进行测定来对所述氢气浓度进行检测。
17.一种气致变色调光部件,其具备:
第1透明基材,其具有第1面;
第2透明基材,其具有第2面,并被配置为该第2面与所述第1透明基材的第1面相对;
第1调光部,其形成在所述第1面上,并具有通过氢化和脱氢化光学特性可逆地进行变化的调光元件;
第2调光部,其形成在所述第2面上,并具有通过氢化和脱氢化光学特性可逆地进行变化的调光元件;
氢气供给单元,其将含氢气体导入所述第1和第2透明基材之间;及
脱氢化单元,其将氢气从所述第1和第2透明基材之间除去,
其中,所述第1和第2透明基材隔着所述第1和第2调光部被积层在一起,所述第1调光部和与所述第2调光部的相对的面之间部分接触,
所述脱氢化单元具有气体供给单元,所述气体供给单元将气体供给至所述第1和第2透明基材之间,
所述脱氢化单元具有用于从由所述气体供给单元供给至所述第1和第2透明基材之间的气体中对氧气进行减少的氧气减少单元及用于对水分进行除去的第1水分除去单元中的至少任意一个。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6204206B2 (ja) * 2014-01-22 2017-09-27 株式会社アツミテック 自立型調光システム
US10108067B2 (en) 2014-12-26 2018-10-23 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Gasochromic dimming mechanism
KR102320737B1 (ko) * 2015-01-14 2021-11-03 삼성디스플레이 주식회사 헤드-장착 전자장치
JP6757176B2 (ja) * 2015-05-21 2020-09-16 日東電工株式会社 調光フィルムおよびその製造方法、ならびに調光素子
WO2017164285A1 (ja) * 2016-03-25 2017-09-28 日東電工株式会社 調光フィルムの製造方法
WO2017188410A1 (ja) * 2016-04-28 2017-11-02 国立研究開発法人産業技術総合研究所 ガスクロミック調光素子及びその製造方法、ガスクロミック調光部材並びに複層ガラス
CN108085645A (zh) * 2016-11-21 2018-05-29 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种镁钇合金全反射型调光薄膜及其制备方法和应用
CN107591485B (zh) * 2017-08-03 2020-03-24 华南农业大学 一种可动态调控透明度的有机太阳能电池及其制备方法和应用
WO2019176969A1 (ja) 2018-03-16 2019-09-19 日東電工株式会社 ガスクロミック調光素子
JP2022508556A (ja) 2018-10-01 2022-01-19 センター フォー ナノ アンド ソフト マター サイエンシズ 可視性制御デバイス
US20220066273A1 (en) * 2019-01-30 2022-03-03 Nitto Denko Corporation Light control film and manufacturing method thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1398360A (zh) * 2000-11-27 2003-02-19 皇家菲利浦电子有限公司 光转换装置
JP2008020590A (ja) * 2006-07-12 2008-01-31 National Institute Of Advanced Industrial & Technology マグネシウム・ニオブ合金薄膜を用いた反射型調光薄膜材料
CN101510014A (zh) * 2009-03-18 2009-08-19 电子科技大学 一种气致变色器件及其制备方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996038758A1 (en) 1995-05-30 1996-12-05 Philips Electronics N.V. Switching device and the use thereof
ES2215228T3 (es) 1996-09-05 2004-10-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Dispositivo optico de conmutacion.
US6647166B2 (en) 2000-08-17 2003-11-11 The Regents Of The University Of California Electrochromic materials, devices and process of making
EP1345071A1 (en) 2002-03-11 2003-09-17 National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Switchable mirror material comprising a magnesium-containing thin film
JP3911561B2 (ja) * 2002-03-11 2007-05-09 独立行政法人産業技術総合研究所 マグネシウム薄膜を用いた調光ミラーガラス
US7433560B2 (en) * 2005-10-18 2008-10-07 Lucent Technologies Inc. Rectangular-passband multiplexer
US7894117B2 (en) * 2006-01-13 2011-02-22 Andrew Finlayson Transparent window switchable rear vision mirror
JP4193185B2 (ja) * 2006-07-12 2008-12-10 独立行政法人産業技術総合研究所 無色透明にできる反射型調光薄膜材料
FR2904437B1 (fr) 2006-07-28 2008-10-24 Saint Gobain Dispositif actif a proprietes energetiques/optiques variables
JP5166347B2 (ja) 2008-08-12 2013-03-21 独立行政法人産業技術総合研究所 反射型調光素子、並びに、反射型調光素子を用いた反射型調光部材及び複層ガラス
JP5201673B2 (ja) * 2008-09-25 2013-06-05 独立行政法人産業技術総合研究所 マグネシウム・ジルコニウム合金薄膜を用いた反射型調光薄膜材料及び反射型調光部材
US10108067B2 (en) * 2014-12-26 2018-10-23 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Gasochromic dimming mechanism

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1398360A (zh) * 2000-11-27 2003-02-19 皇家菲利浦电子有限公司 光转换装置
JP2008020590A (ja) * 2006-07-12 2008-01-31 National Institute Of Advanced Industrial & Technology マグネシウム・ニオブ合金薄膜を用いた反射型調光薄膜材料
CN101510014A (zh) * 2009-03-18 2009-08-19 电子科技大学 一种气致变色器件及其制备方法

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Publication number Publication date
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WO2014109182A1 (ja) 2014-07-17
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