JP2002148573A - 太陽電池付調光ガラス - Google Patents
太陽電池付調光ガラスInfo
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- JP2002148573A JP2002148573A JP2000347546A JP2000347546A JP2002148573A JP 2002148573 A JP2002148573 A JP 2002148573A JP 2000347546 A JP2000347546 A JP 2000347546A JP 2000347546 A JP2000347546 A JP 2000347546A JP 2002148573 A JP2002148573 A JP 2002148573A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Abstract
(57)【要約】
【目的】 天候の変化等により、太陽直達光強度自体に
変動が生じても、遮光したい入射角度範囲に対して光透
過量を自動的に抑制する太陽電池付き調光ガラスを提供
すること。 【構成】 太陽電池をガラスの室外側と室内側の両面に
配設し、当該ガラス室外面に前記光透過率可変調節素子
によってスリット状の光透過窓を形成させ、室内面に配
設した太陽電池を前記室外面側のスリット状の光透過窓
より入射する光を受光する位置に配設することを特徴と
する太陽電池付調光ガラス。
変動が生じても、遮光したい入射角度範囲に対して光透
過量を自動的に抑制する太陽電池付き調光ガラスを提供
すること。 【構成】 太陽電池をガラスの室外側と室内側の両面に
配設し、当該ガラス室外面に前記光透過率可変調節素子
によってスリット状の光透過窓を形成させ、室内面に配
設した太陽電池を前記室外面側のスリット状の光透過窓
より入射する光を受光する位置に配設することを特徴と
する太陽電池付調光ガラス。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池により駆動さ
れる調光ガラスに関するものである。
れる調光ガラスに関するものである。
【０００２】
【従来技術】自動車や建築物の室内への日射による温度
上昇を抑制し、空調装置の負荷を低減するために、従来
より電気的に光透過率を調節できる機能素子を有した調
光ガラスが用いられている。これら調光ガラスを建築物
の窓ガラスに大量に採用したり、自動車の窓ガラスに採
用する場合、光透過率を調節する機能素子への給電線を
省略して、コストや組み付け性を向上させるため、太陽電
池からの電力により自立駆動する太陽電池付調光ガラス
が開発されている。
上昇を抑制し、空調装置の負荷を低減するために、従来
より電気的に光透過率を調節できる機能素子を有した調
光ガラスが用いられている。これら調光ガラスを建築物
の窓ガラスに大量に採用したり、自動車の窓ガラスに採
用する場合、光透過率を調節する機能素子への給電線を
省略して、コストや組み付け性を向上させるため、太陽電
池からの電力により自立駆動する太陽電池付調光ガラス
が開発されている。
【０００３】この従来の太陽電池付き調光ガラスは例え
ば特開平3−77912号公報があり図８(a)に示す構成があ
る。図８(a)において、調光ガラス101は２枚の合わせガ
ラス102、103を組み合わせてあり、ガラス102と103の間
には、例えば液晶素子などのような電圧印加によりその
光透過率を可変調節できる機能素子104が内蔵されてい
る。そして、図８(b)に示すように調光ガラス101の機能
素子104が内蔵されていない部位に太陽電池105と、太陽
電池の電力から機能素子104の駆動電圧を発生させる電
源回路106が配設されている。
ば特開平3−77912号公報があり図８(a)に示す構成があ
る。図８(a)において、調光ガラス101は２枚の合わせガ
ラス102、103を組み合わせてあり、ガラス102と103の間
には、例えば液晶素子などのような電圧印加によりその
光透過率を可変調節できる機能素子104が内蔵されてい
る。そして、図８(b)に示すように調光ガラス101の機能
素子104が内蔵されていない部位に太陽電池105と、太陽
電池の電力から機能素子104の駆動電圧を発生させる電
源回路106が配設されている。
【０００４】この調光ガラス101の電源回路は、図９に
示す構成であり、太陽電池105からの電力により、波形
発生回路部107が図10に示すような機能素子駆動用交流
波形を発生し、機能素子104へ印加する。この時波形調
整回路部108により図10のパルス幅を変化させることに
より機能素子104の光透過率を制御する。また、二次電
池109を設けることにより日照に関係無く機能素子104の
透光量を制御することもある。
示す構成であり、太陽電池105からの電力により、波形
発生回路部107が図10に示すような機能素子駆動用交流
波形を発生し、機能素子104へ印加する。この時波形調
整回路部108により図10のパルス幅を変化させることに
より機能素子104の光透過率を制御する。また、二次電
池109を設けることにより日照に関係無く機能素子104の
透光量を制御することもある。
【０００５】ところで一般に調光ガラスは、建築物や自
動車の窓に設置され、室内への日照を防ぎ、空調装置の
負荷を低減する用途に加え、直射光が差し込んで書類を
照射したり乗員の目に入るような眩しさを防ぐ防眩機能
を担う場合が多い。この場合、太陽からの直射光が室内
深く差し込む場合は、調光ガラスの光透過量を自動的に
減少させて入射光量を抑制し、太陽からの直射光が室内
にほどんど差し込まない場合や曇天で直射光が問題にな
らない場合は、調光ガラスを透明にして光透過量を増や
し、眺望や視界を確保することが望ましい。
動車の窓に設置され、室内への日照を防ぎ、空調装置の
負荷を低減する用途に加え、直射光が差し込んで書類を
照射したり乗員の目に入るような眩しさを防ぐ防眩機能
を担う場合が多い。この場合、太陽からの直射光が室内
深く差し込む場合は、調光ガラスの光透過量を自動的に
減少させて入射光量を抑制し、太陽からの直射光が室内
にほどんど差し込まない場合や曇天で直射光が問題にな
らない場合は、調光ガラスを透明にして光透過量を増や
し、眺望や視界を確保することが望ましい。
【０００６】調光ガラスにこのような機能を付与する場
合、一般的には太陽電池の波形調整回路部108により太
陽電池105の出力電流を監視し、太陽電池への入射光量
を検出しながら機能素子104の光透過量を制御する手段
が取られる。すなわち、図11に示すように調光ガラスへ
の光の入射角度θが大きく、室内に直射光があまり差し
込まない場合は、太陽電池104への単位面積当たり入射
光量も低下しており、太陽電池からの出力電流が設定さ
れた値を下回る時に機能素子に印加される駆動パルス幅
を減少させる等して調光ガラスの光透過量が確保され
る。また、曇天の場合は太陽電池への入射光量自体が少
なく、太陽電池の出力電流も設定値より減少し、調光ガ
ラスの光透過量は増え、透明性が確保される。
合、一般的には太陽電池の波形調整回路部108により太
陽電池105の出力電流を監視し、太陽電池への入射光量
を検出しながら機能素子104の光透過量を制御する手段
が取られる。すなわち、図11に示すように調光ガラスへ
の光の入射角度θが大きく、室内に直射光があまり差し
込まない場合は、太陽電池104への単位面積当たり入射
光量も低下しており、太陽電池からの出力電流が設定さ
れた値を下回る時に機能素子に印加される駆動パルス幅
を減少させる等して調光ガラスの光透過量が確保され
る。また、曇天の場合は太陽電池への入射光量自体が少
なく、太陽電池の出力電流も設定値より減少し、調光ガ
ラスの光透過量は増え、透明性が確保される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、次のような問題点が有る。すなわ
ち、これらの従来の光透過率の制御技術においては、太
陽光の入射角度θを単独の太陽電池の出力電流で検出し
ているため、太陽光の入射角度と天候等による太陽光自
体の強度を分離して検出できないという問題点がある。
通常曇天と言う場合は、太陽直達光強度が快晴時の10%
以下に低下した場合を指すが、現実の天候は、非常に淡
い薄曇りや排気ガス・煙等によって、ある程度太陽光強
度が弱まっているにもかかわらず室内に差し込むを眩し
さを感じるような環境条件が存在する。
来技術においては、次のような問題点が有る。すなわ
ち、これらの従来の光透過率の制御技術においては、太
陽光の入射角度θを単独の太陽電池の出力電流で検出し
ているため、太陽光の入射角度と天候等による太陽光自
体の強度を分離して検出できないという問題点がある。
通常曇天と言う場合は、太陽直達光強度が快晴時の10%
以下に低下した場合を指すが、現実の天候は、非常に淡
い薄曇りや排気ガス・煙等によって、ある程度太陽光強
度が弱まっているにもかかわらず室内に差し込むを眩し
さを感じるような環境条件が存在する。
【０００８】従って、図12に示すように晴天の天候にお
いてある入射角度を超えた時に調光ガラスが透明になる
ような設定値C1を採用すると、薄曇りや流れ雲がかかっ
たような場合に、入射角度特性がFの状態になり室内に
深く日差しが差し込む状態でも調光ガラスが透明になっ
てしまっていた。これを避けるために設定値をC2まで低
くすれば、今度は天候が晴れた場合であるDの状態に調
光ガラスが透明にならない等の不都合が生じていた。
いてある入射角度を超えた時に調光ガラスが透明になる
ような設定値C1を採用すると、薄曇りや流れ雲がかかっ
たような場合に、入射角度特性がFの状態になり室内に
深く日差しが差し込む状態でも調光ガラスが透明になっ
てしまっていた。これを避けるために設定値をC2まで低
くすれば、今度は天候が晴れた場合であるDの状態に調
光ガラスが透明にならない等の不都合が生じていた。
【０００９】本発明は、このような従来の問題に鑑みて
なされたものであり、日照角度センサ等の製品コストを
大幅に増加させるような付加装置を追加すること無し
に、天候の変化等により、太陽直達光強度自体に変動が
生じても、遮光したい入射角度範囲に対して光透過量を
自動的に抑制する太陽電池付き調光ガラスを提供するこ
とを目的としている。
なされたものであり、日照角度センサ等の製品コストを
大幅に増加させるような付加装置を追加すること無し
に、天候の変化等により、太陽直達光強度自体に変動が
生じても、遮光したい入射角度範囲に対して光透過量を
自動的に抑制する太陽電池付き調光ガラスを提供するこ
とを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的に鑑みて、請求
項1に示すように、室内と室外を遮断するガラスと、該
ガラスの室内側表面に設置されて電圧を印加することに
より光透過率が可変調節される光透過率可変調節素子
と、前記光透過率可変調節素子の駆動電圧を発生させる
駆動回路と、前記電源回路へ給電する太陽電池を有して
自立駆動する太陽電池付調光ガラスにおいて、前記太陽
電池を前記ガラスの室外側表面と室内側表面に設置し、
かつ、前記ガラスの室外側表面に設置した太陽電池によ
ってスリット状の光透過窓を形成させ、前記光透過窓よ
り入射する光を受光する位置に前記室内側表面の太陽電
池を設置することを特徴とする太陽電池付調光ガラスに
よって解決した。
項1に示すように、室内と室外を遮断するガラスと、該
ガラスの室内側表面に設置されて電圧を印加することに
より光透過率が可変調節される光透過率可変調節素子
と、前記光透過率可変調節素子の駆動電圧を発生させる
駆動回路と、前記電源回路へ給電する太陽電池を有して
自立駆動する太陽電池付調光ガラスにおいて、前記太陽
電池を前記ガラスの室外側表面と室内側表面に設置し、
かつ、前記ガラスの室外側表面に設置した太陽電池によ
ってスリット状の光透過窓を形成させ、前記光透過窓よ
り入射する光を受光する位置に前記室内側表面の太陽電
池を設置することを特徴とする太陽電池付調光ガラスに
よって解決した。
【００１１】次いで請求項２に示すように、本発明の太
陽電池付調光ガラスは、室内と室外を遮断するガラス
と、該ガラスの室内側表面に設置されて電圧を印加する
ことにより光透過率が可変調節される光透過率可変調節
素子と、前記光透過率可変調節素子の駆動電圧を発生さ
せる駆動回路と、前記電源回路へ給電する太陽電池を有
して自立駆動する太陽電池付調光ガラスにおいて、前記
ガラスは少なくとも２層から成る合わせガラス構造であ
り、前記太陽電池を前記合わせガラスの室外側ガラスの
表面と室内側ガラスの表面の各々の1面に設置し、か
つ、前記室外側ガラスの表面に設置した太陽電池によっ
てスリット状の光透過窓を形成させ、前記光透過窓より
入射する光を受光する位置に前記室内側ガラス表面の太
陽電池を設置することを特徴とする。
陽電池付調光ガラスは、室内と室外を遮断するガラス
と、該ガラスの室内側表面に設置されて電圧を印加する
ことにより光透過率が可変調節される光透過率可変調節
素子と、前記光透過率可変調節素子の駆動電圧を発生さ
せる駆動回路と、前記電源回路へ給電する太陽電池を有
して自立駆動する太陽電池付調光ガラスにおいて、前記
ガラスは少なくとも２層から成る合わせガラス構造であ
り、前記太陽電池を前記合わせガラスの室外側ガラスの
表面と室内側ガラスの表面の各々の1面に設置し、か
つ、前記室外側ガラスの表面に設置した太陽電池によっ
てスリット状の光透過窓を形成させ、前記光透過窓より
入射する光を受光する位置に前記室内側ガラス表面の太
陽電池を設置することを特徴とする。
【００１２】さらに請求項３に示すように、請求項2記
載の発明において、前記太陽電池および前記光透過率可
変調節素子は当該合わせガラスの室外側ガラスおよび室
内側ガラスの室内側表面に設置されることを特徴とす
る。
載の発明において、前記太陽電池および前記光透過率可
変調節素子は当該合わせガラスの室外側ガラスおよび室
内側ガラスの室内側表面に設置されることを特徴とす
る。
【００１３】
【発明の作用および効果】本発明の太陽電池付き調光ガ
ラスにおいては、太陽電池をガラス基板の室内側表面と
室外側表面に配設し、室外側表面に設置された太陽電池
のスリットから入射する光を室内側表面に設置した太陽
電池により受光させて発電させるため、両者の出力特性
を比較検出することにより、太陽直達光の強度と入射角
度を独立に検出することが可能になる。従って、日照角
度センサ等の付加装置を用いることなく、低廉な手段に
より、調光ガラスの光透過量の抑制を入射角度で設定で
きるようになる。したがって、天候の変化等により太陽
直達光強度に変動が生じても調光ガラスの光透過量が不
都合に変動することがなくなり、断熱機能のみでなく防
眩機能においても、使用者にとって快適な環境を提供す
ることが可能になる。
ラスにおいては、太陽電池をガラス基板の室内側表面と
室外側表面に配設し、室外側表面に設置された太陽電池
のスリットから入射する光を室内側表面に設置した太陽
電池により受光させて発電させるため、両者の出力特性
を比較検出することにより、太陽直達光の強度と入射角
度を独立に検出することが可能になる。従って、日照角
度センサ等の付加装置を用いることなく、低廉な手段に
より、調光ガラスの光透過量の抑制を入射角度で設定で
きるようになる。したがって、天候の変化等により太陽
直達光強度に変動が生じても調光ガラスの光透過量が不
都合に変動することがなくなり、断熱機能のみでなく防
眩機能においても、使用者にとって快適な環境を提供す
ることが可能になる。
【００１４】同様に合わせガラス構造の場合にも太陽電
池を合わせガラスの室内側ガラスと室外側ガラス各々に
配設して、室外側ガラス表面に設置された太陽電池のス
リットから入射する光を室内側ガラス表面に配設した太
陽電池に受光させて発電させることが可能となる。さら
に室内側ガラスと室外側ガラス各々に配設した太陽電池
の出力特性を比較検出することにより太陽直達光の強度
と入射角度を独立に検出することが可能になり、上記効
果同様に、日照角度センサ等の付加装置を用いることな
く、低廉な手段により、調光ガラスの光透過量の抑制を
入射角度で設定できるようになる。したがって、天候の
変化等により太陽直達光強度に変動が生じても調光ガラ
スの光透過量が不都合に変動することがなくなり、断熱
機能のみでなく防眩機能においても、使用者にとって快
適な環境を提供することが可能になる。
池を合わせガラスの室内側ガラスと室外側ガラス各々に
配設して、室外側ガラス表面に設置された太陽電池のス
リットから入射する光を室内側ガラス表面に配設した太
陽電池に受光させて発電させることが可能となる。さら
に室内側ガラスと室外側ガラス各々に配設した太陽電池
の出力特性を比較検出することにより太陽直達光の強度
と入射角度を独立に検出することが可能になり、上記効
果同様に、日照角度センサ等の付加装置を用いることな
く、低廉な手段により、調光ガラスの光透過量の抑制を
入射角度で設定できるようになる。したがって、天候の
変化等により太陽直達光強度に変動が生じても調光ガラ
スの光透過量が不都合に変動することがなくなり、断熱
機能のみでなく防眩機能においても、使用者にとって快
適な環境を提供することが可能になる。
【００１５】また合わせガラス構造を採用した場合には
合わせガラスの室内側ガラスと室外側ガラス各々の室内
側の面に太陽電池を設置することが望ましい。外部環境
による太陽電池の汚れや破損を防止できるためである。
合わせガラスの室内側ガラスと室外側ガラス各々の室内
側の面に太陽電池を設置することが望ましい。外部環境
による太陽電池の汚れや破損を防止できるためである。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、2
枚の合わせガラス構造を有する調光ガラスを図面を用い
て説明する。図１(a)に、本発明に係る太陽電池付き調
光ガラスの概観を示す。図中において、太陽電池付き調
光ガラス1は、２枚の合わせガラスにより構成されてお
り、例えば液晶素子などのような電圧印加によりその光
透過率を減少させて可変調節できる機能素子2と機能素
子2の光透過量を制御する駆動回路部3と駆動回路に電力
を供給する太陽電池部４から構成されている。
枚の合わせガラス構造を有する調光ガラスを図面を用い
て説明する。図１(a)に、本発明に係る太陽電池付き調
光ガラスの概観を示す。図中において、太陽電池付き調
光ガラス1は、２枚の合わせガラスにより構成されてお
り、例えば液晶素子などのような電圧印加によりその光
透過率を減少させて可変調節できる機能素子2と機能素
子2の光透過量を制御する駆動回路部3と駆動回路に電力
を供給する太陽電池部４から構成されている。
【００１７】調光ガラス1の駆動回路部3を矢視Hから見
た断面を図１(b)に示す。同図において６は室外側のガ
ラス、7は室内側のガラス、５は駆動回路ユニットであ
る。この例では、調光ガラスは２枚の合わせガラス構造
であり、太陽電池を設置し得るガラス面は4面存在する
が、本発明に係る太陽電池付調光ガラスにおいては、太
陽電池が異なる２箇所のガラス面に設置される。
た断面を図１(b)に示す。同図において６は室外側のガ
ラス、7は室内側のガラス、５は駆動回路ユニットであ
る。この例では、調光ガラスは２枚の合わせガラス構造
であり、太陽電池を設置し得るガラス面は4面存在する
が、本発明に係る太陽電池付調光ガラスにおいては、太
陽電池が異なる２箇所のガラス面に設置される。
【００１８】図２は図１(a)に示す調光ガラス１の太陽
電池部Pの拡大図であり、室外側のガラス6に設置された
太陽電池の構成を示す。室外側ガラス面に設置された太
陽電池は、矩形状の太陽電池セル8を複数個、(検出必要
がある入射光角度の方向に)等間隔に配置した構成とな
っており、各太陽電池セルからの出力が金属線9により
集電される。このような構成の太陽電池は、例えばアモルフ
ァスシリコン太陽電池のように、カ゛ラス基板上に直接成膜される
薄膜太陽電池を採用すれば、金属線9もアルミ蒸着膜等を用
いて、半導体膜のハ゜ターンニンク゛工法により同時に製造する
ことが可能である。
電池部Pの拡大図であり、室外側のガラス6に設置された
太陽電池の構成を示す。室外側ガラス面に設置された太
陽電池は、矩形状の太陽電池セル8を複数個、(検出必要
がある入射光角度の方向に)等間隔に配置した構成とな
っており、各太陽電池セルからの出力が金属線9により
集電される。このような構成の太陽電池は、例えばアモルフ
ァスシリコン太陽電池のように、カ゛ラス基板上に直接成膜される
薄膜太陽電池を採用すれば、金属線9もアルミ蒸着膜等を用
いて、半導体膜のハ゜ターンニンク゛工法により同時に製造する
ことが可能である。
【００１９】同図において、太陽電池セル間に存在する
幅Lのスリット10から、太陽光が室内側のガラス面に設
置された太陽電池へ入射する。太陽電池部4の断面構成
は図３(a)に示すようになっており、室内側のガラス面
には、室外側ガラス面の太陽電池セル8と同じ長さWを有
する矩形状の太陽電池セル11が、スリット10に相対する
位置からオフセットyをもって、太陽電池セル8と同じ方向に
スリット10同士と同じ間隔で等間隔に配設されている。
この複数の太陽電池セル11の出力も図示しない金属線9
と同様な手段により集電される。
幅Lのスリット10から、太陽光が室内側のガラス面に設
置された太陽電池へ入射する。太陽電池部4の断面構成
は図３(a)に示すようになっており、室内側のガラス面
には、室外側ガラス面の太陽電池セル8と同じ長さWを有
する矩形状の太陽電池セル11が、スリット10に相対する
位置からオフセットyをもって、太陽電池セル8と同じ方向に
スリット10同士と同じ間隔で等間隔に配設されている。
この複数の太陽電池セル11の出力も図示しない金属線9
と同様な手段により集電される。
【００２０】ここで調光カ゛ラスに対して太陽光が水平に近
い角度で入射する場合と、垂直に近い状態で入射する場
合について、室内側の太陽電池セル11と入射光の位置関
係を図３(a),(b)に示す。太陽電池セル11に入射する太
陽直達光は、室外側に設置された太陽電池セル8により
遮られているため、室内側の太陽電池セル11を部分的に
しか照射せず、その照射面積は入射角度に依存する。太
陽電池セルからの出力電流は、入射光量(この場合は照
射面積)に比例するので、出力電流を検出することによ
り入射角度が検出できる。
い角度で入射する場合と、垂直に近い状態で入射する場
合について、室内側の太陽電池セル11と入射光の位置関
係を図３(a),(b)に示す。太陽電池セル11に入射する太
陽直達光は、室外側に設置された太陽電池セル8により
遮られているため、室内側の太陽電池セル11を部分的に
しか照射せず、その照射面積は入射角度に依存する。太
陽電池セルからの出力電流は、入射光量(この場合は照
射面積)に比例するので、出力電流を検出することによ
り入射角度が検出できる。
【００２１】つぎに太陽からの直達光入射角度と太陽電
池セル11の出力電流の関係について説明する。図３(a)
のように太陽光入射角度θが大きい時、すなわち入射光
が斜めから入射するときは、入射光は太陽電池セル11の
図中下方部分αを照射する。太陽電池セル8と11が設置
されているガラス面の間隔をd、太陽電池セル11の幅が
m、入射光の単位面積当たりの強度をI0とすると照射さ
れる部分の幅αは、 m+y-d tanθであり、斜め入射によ
る入射光強度I0の太陽電池セル11上での拡散を考慮する
と出力電流は、
池セル11の出力電流の関係について説明する。図３(a)
のように太陽光入射角度θが大きい時、すなわち入射光
が斜めから入射するときは、入射光は太陽電池セル11の
図中下方部分αを照射する。太陽電池セル8と11が設置
されているガラス面の間隔をd、太陽電池セル11の幅が
m、入射光の単位面積当たりの強度をI0とすると照射さ
れる部分の幅αは、 m+y-d tanθであり、斜め入射によ
る入射光強度I0の太陽電池セル11上での拡散を考慮する
と出力電流は、
【００２２】
【数１】 に比例する。
【００２３】一方、図３(b)に示すように太陽光入射角
度θが小さい時、すなわち入射光が垂直に近い方向から
入射するときは、入射光は、太陽電池セル11の図中上方
部分βを照射する。この時照射される部分の幅は、L+d
tanθ-yであり、斜め入射による入射光強度I0の太陽電
池セル11上での拡散を考慮すると出力電流は、
度θが小さい時、すなわち入射光が垂直に近い方向から
入射するときは、入射光は、太陽電池セル11の図中上方
部分βを照射する。この時照射される部分の幅は、L+d
tanθ-yであり、斜め入射による入射光強度I0の太陽電
池セル11上での拡散を考慮すると出力電流は、
【００２４】
【数２】
【００２５】これらの出力電流を電源として機能素子２
の光透過量を制御する駆動回路ユニット5を含む構成は
図５に示されるようになっている。同図において駆動回
路ユニット5は、機能素子2を駆動する電圧波形を発生す
る波形発生手段12、２次電池を内蔵し駆動回路ユニット
５全体を機能させる電源供給手段13、太陽電池セル8と1
1からの出力電流を比較検出し波形発生手段12の動作を
制御する比較検出手段14、太陽電池セル8と11からの出
力電流を時間分割で定期的に電源供給手段13と比較検出
手段14に切り替える電流分割手段15から構成され、比較
検出手段14は太陽電池セル8の出力電流i8(θ)を検出し
入射光強度を判定する天候判定手段16、太陽電池セル8
の出力電流i8(θ)を任意の比率αで減衰させる減衰手段
17、減衰された太陽電池セル8の出力電流ai8(θ)と太陽
電池セル11の出力電流i11(θ)の差分i11(θ)-ai8(θ)を
判定する入射光角度判定手段18から構成される。
の光透過量を制御する駆動回路ユニット5を含む構成は
図５に示されるようになっている。同図において駆動回
路ユニット5は、機能素子2を駆動する電圧波形を発生す
る波形発生手段12、２次電池を内蔵し駆動回路ユニット
５全体を機能させる電源供給手段13、太陽電池セル8と1
1からの出力電流を比較検出し波形発生手段12の動作を
制御する比較検出手段14、太陽電池セル8と11からの出
力電流を時間分割で定期的に電源供給手段13と比較検出
手段14に切り替える電流分割手段15から構成され、比較
検出手段14は太陽電池セル8の出力電流i8(θ)を検出し
入射光強度を判定する天候判定手段16、太陽電池セル8
の出力電流i8(θ)を任意の比率αで減衰させる減衰手段
17、減衰された太陽電池セル8の出力電流ai8(θ)と太陽
電池セル11の出力電流i11(θ)の差分i11(θ)-ai8(θ)を
判定する入射光角度判定手段18から構成される。
【００２６】ここで、駆動回路ユニット５内の比較検出
手段14で、太陽電池セル8からの出力電流値i8(θ)を任
意減衰係数aで減少させ、太陽電池セル11からの出力電
流値i 11(θ)との差分信号i11(θ)-ai8(θ)が正値の時に
駆動回路を駆動させる処理機能を有しているので、図６
に示すように入射光角度θが特定の範囲において駆動回
路５から機能素子２へ電圧が印加され、機能素子２の光
透過量が抑制されて防眩効果をもたらす。また、太陽電
池セルの出力電流i8(θ)自体も天候判定手段16により、
曇天時の出力電流(通常晴天時に太陽光が垂直入射した
場合の10%が適用される)より多いか少ないか判定され、
少ない(曇天と判断される)場合は、駆動回路5から機能
素子2へ駆動電圧が印加されず、機能素子2が透明にな
る。
手段14で、太陽電池セル8からの出力電流値i8(θ)を任
意減衰係数aで減少させ、太陽電池セル11からの出力電
流値i 11(θ)との差分信号i11(θ)-ai8(θ)が正値の時に
駆動回路を駆動させる処理機能を有しているので、図６
に示すように入射光角度θが特定の範囲において駆動回
路５から機能素子２へ電圧が印加され、機能素子２の光
透過量が抑制されて防眩効果をもたらす。また、太陽電
池セルの出力電流i8(θ)自体も天候判定手段16により、
曇天時の出力電流(通常晴天時に太陽光が垂直入射した
場合の10%が適用される)より多いか少ないか判定され、
少ない(曇天と判断される)場合は、駆動回路5から機能
素子2へ駆動電圧が印加されず、機能素子2が透明にな
る。
【００２７】
【数３】
【００２８】更に、式(1)が成立する構成においても、
直達光の入射角度θが大きくなるとスリットからの入射
光が斜めに進入するので、スリットに相対しない太陽電
池セル11を照射し誤動作(不要な入射光角度域で機能素
子2を不透明にする)の原因となる懸念がある。このよう
な場合、図６におけるθ>60°なる領域でも、i11(θ)-a
i8(θ)が正の出力電流値となる。
直達光の入射角度θが大きくなるとスリットからの入射
光が斜めに進入するので、スリットに相対しない太陽電
池セル11を照射し誤動作(不要な入射光角度域で機能素
子2を不透明にする)の原因となる懸念がある。このよう
な場合、図６におけるθ>60°なる領域でも、i11(θ)-a
i8(θ)が正の出力電流値となる。
【００２９】しかし、図５における駆動回路ユニット5は、i
8(θ)が設定値C(曇天時出力、通常晴天時に垂直に太陽
光が入射した場合の発電量の10％程度を設定する)より
少なければ、機能素子2への駆動電圧を印加せず、機能
素子2を透明にするので、晴天時においてもそのような
条件が成立する時(太陽光入射角θ>84°となり、入射光
が拡散した状態)ならば、スリットに相対しない太陽電
池セル11が照射されても、機能素子が誤動作して不透明
になることはない。そのためには、室外側に設置された
太陽電池セル8の幅kが
8(θ)が設定値C(曇天時出力、通常晴天時に垂直に太陽
光が入射した場合の発電量の10％程度を設定する)より
少なければ、機能素子2への駆動電圧を印加せず、機能
素子2を透明にするので、晴天時においてもそのような
条件が成立する時(太陽光入射角θ>84°となり、入射光
が拡散した状態)ならば、スリットに相対しない太陽電
池セル11が照射されても、機能素子が誤動作して不透明
になることはない。そのためには、室外側に設置された
太陽電池セル8の幅kが
【００３０】
【数４】 であることが望ましい。
【００３１】また、図４においては、直達太陽光のみに
よるi8(θ)とi11(θ)のθ依存性を説明してあるが、実
際に本発明を用いるにあたっては、快晴時においても、
太陽光には大気散乱による散乱太陽光も前記直達太陽光
の数％程度の強度で存在するため、i8(θ)とi11(θ)ぬ
はθに依存しない電流成分が含まれる。従って減衰率α
を小さく設定した場合、図６においてθが90°近傍でi
11(θ)-ai8(θ)>0となり、機能素子２が誤動作する懸念
がある。この誤作動を防ぐためには、室内側の太陽電池
セル11の幅mを狭くして、i11(θ)に含まれる散乱光によ
るθに依存しない電流成分を少なくすればよく、種々の
構成により検討の結果
よるi8(θ)とi11(θ)のθ依存性を説明してあるが、実
際に本発明を用いるにあたっては、快晴時においても、
太陽光には大気散乱による散乱太陽光も前記直達太陽光
の数％程度の強度で存在するため、i8(θ)とi11(θ)ぬ
はθに依存しない電流成分が含まれる。従って減衰率α
を小さく設定した場合、図６においてθが90°近傍でi
11(θ)-ai8(θ)>0となり、機能素子２が誤動作する懸念
がある。この誤作動を防ぐためには、室内側の太陽電池
セル11の幅mを狭くして、i11(θ)に含まれる散乱光によ
るθに依存しない電流成分を少なくすればよく、種々の
構成により検討の結果
【００３２】
【数５】 なる範囲に設定すると誤動作を生じなくなることを見出
した。
した。
【００３３】以上のような、手段により機能素子２の光
透過量を制御すれば、天候等の変化により太陽電池セル
全体への直達光強度が変動しても、差分信号i11(θ)-ai
8(θ)の正負は減衰係数aと入射角度θにのみ依存し、影
響を受けることはない。また、室外側の太陽電池セル8
の出力電流i8(θ)をモニタすることにより、直達光の入
射角度とは独立に曇天により入射光量が減少した場合
に、駆動回路の出力を停止させ、機能素子２を透明な状
態にできる。
透過量を制御すれば、天候等の変化により太陽電池セル
全体への直達光強度が変動しても、差分信号i11(θ)-ai
8(θ)の正負は減衰係数aと入射角度θにのみ依存し、影
響を受けることはない。また、室外側の太陽電池セル8
の出力電流i8(θ)をモニタすることにより、直達光の入
射角度とは独立に曇天により入射光量が減少した場合
に、駆動回路の出力を停止させ、機能素子２を透明な状
態にできる。
【００３４】なお、本発明に係る太陽電池付き調光ガラ
スは、図７(a)、(b)に記載されるように、単一のガラス
基板の室内側と室外側に太陽電池セル8と11を設置して
構成することも可能である。単一のガラス基板の両面に
適用する場合も、太陽電池セル8と11の幅や位置関係に
対する実施形態は、合わせガラスの場合と同じである。
太陽電池セル8と11を単一ガラスの両面に設置する場合
は、合わせガラスに適用する場合のように2枚のガラス
とも透明である必要はないので、一方のガラスに色カ゛ラス
や鏡を適用する等、自由度が大きいメリットがある。さら
に、室内側のカ゛ラスを省略し樹脂フィルムタイフ゜の光透過率可変
素子を貼り付けることにより、軽量な調光カ゛ラスを構成す
ることもできる。
スは、図７(a)、(b)に記載されるように、単一のガラス
基板の室内側と室外側に太陽電池セル8と11を設置して
構成することも可能である。単一のガラス基板の両面に
適用する場合も、太陽電池セル8と11の幅や位置関係に
対する実施形態は、合わせガラスの場合と同じである。
太陽電池セル8と11を単一ガラスの両面に設置する場合
は、合わせガラスに適用する場合のように2枚のガラス
とも透明である必要はないので、一方のガラスに色カ゛ラス
や鏡を適用する等、自由度が大きいメリットがある。さら
に、室内側のカ゛ラスを省略し樹脂フィルムタイフ゜の光透過率可変
素子を貼り付けることにより、軽量な調光カ゛ラスを構成す
ることもできる。
【００３５】本発明は、太陽高度と直達太陽光強度(晴
天か曇天)を独立に検出して、光透過率を制御する機能
素子の駆動電源に情報を与える手段に関するものであ
り、機能素子の光透過率は素子と電源の設計で、自由に
選択できる。従って、液晶やエレクトロクロミック等の一般的な機
能素子を用いれば、透明な時の太陽電池付調光ガラスの
可視光透過率は最大80%まで設定可能であり、不透明な
時の可視光透過率は最小数%まで低下させることがで
き、調光カ゛ラスとして実用的な性能を発揮し得る。透明時
と不透明時の光透過率は、本発明を適用する部位ごとに
最適に設定可能であるが、自動車の後席の窓カ゛ラスとして
は、透明時に可視光透過率60%以上、不透明時に可視光
透過率20%以下に設定する場合が多い。
天か曇天)を独立に検出して、光透過率を制御する機能
素子の駆動電源に情報を与える手段に関するものであ
り、機能素子の光透過率は素子と電源の設計で、自由に
選択できる。従って、液晶やエレクトロクロミック等の一般的な機
能素子を用いれば、透明な時の太陽電池付調光ガラスの
可視光透過率は最大80%まで設定可能であり、不透明な
時の可視光透過率は最小数%まで低下させることがで
き、調光カ゛ラスとして実用的な性能を発揮し得る。透明時
と不透明時の光透過率は、本発明を適用する部位ごとに
最適に設定可能であるが、自動車の後席の窓カ゛ラスとして
は、透明時に可視光透過率60%以上、不透明時に可視光
透過率20%以下に設定する場合が多い。
【図１】本発明に係る太陽電池付調光ガラスの一実施形
態を示す。図１(a)は概観図を示す。図１(b)は図１(a)
の駆動回路部を矢視Hから見た断面図を示す。
態を示す。図１(a)は概観図を示す。図１(b)は図１(a)
の駆動回路部を矢視Hから見た断面図を示す。
【図２】図１の太陽電池部詳細を示す。
【図３】図２の太陽電池セルを矢視Ｑからみた断面説明
図を示す。図３(a)は太陽光がガラス面に浅い角度で入
射する場合の室内側太陽電池セル照射範囲を示す。図３
(b)は太陽光がガラス面に対して垂直に近い角度で入射
する場合の室内側太陽電池セル照射範囲を示す。
図を示す。図３(a)は太陽光がガラス面に浅い角度で入
射する場合の室内側太陽電池セル照射範囲を示す。図３
(b)は太陽光がガラス面に対して垂直に近い角度で入射
する場合の室内側太陽電池セル照射範囲を示す。
【図４】室外側および室内側の太陽電池セルの出力電流
入射角度依存性を示す。
入射角度依存性を示す。
【図５】図１の調光ガラス駆動回路構成図を示す。
【図６】図５において太陽光入射角度判定手段が演算す
る、太陽電池セル出力電流の差分信号の入射光角度依存
性を示す。
る、太陽電池セル出力電流の差分信号の入射光角度依存
性を示す。
【図７】本発明に係る調光ガラスの他の実施形態を示
す。図７(a)は太陽光がガラス面に浅い角度で入射する
場合の室内側太陽電池セルの照射範囲を示す。図７(b)
は太陽光がガラス面に垂直に近い角度で入射する場合の
室内側太陽電池セルの照射範囲を示す。
す。図７(a)は太陽光がガラス面に浅い角度で入射する
場合の室内側太陽電池セルの照射範囲を示す。図７(b)
は太陽光がガラス面に垂直に近い角度で入射する場合の
室内側太陽電池セルの照射範囲を示す。
【図８】従来の太陽電池付調光ガラスを示す。図８(a)
は概観図を示す。図８(b)は図８(a)の駆動回路部を矢視
Bから見た断面図を示す。
は概観図を示す。図８(b)は図８(a)の駆動回路部を矢視
Bから見た断面図を示す。
【図９】図８の太陽電池付調光ガラスの電源回路構成図
を示す。
を示す。
【図１０】図９の太陽電池付調光ガラスの電源回路が出
力する駆動波形図を示す。
力する駆動波形図を示す。
【図１１】図８の太陽電池付調光ガラスにおいて太陽光
入射角度が浅い場合の照射状況を示す。
入射角度が浅い場合の照射状況を示す。
【図１２】図８の太陽電池付調光ガラスにおいて種々条
件下での太陽電池の出力電流角度依存性を示す。
件下での太陽電池の出力電流角度依存性を示す。
１ 太陽電池付調光ガラス ２ 光透過率可変調節素子 ３ 駆動回路ユニット ４ 太陽電池 ５ 駆動回路ユニット ６ 室外ガラス基板 ７ 室内ガラス基板 ８ 室外側に設置された太陽電池セル ９ 集電用金属線 １０ 入射光透過スリット部 １１ 室内側に設置された太陽電池セル １２ 光透過率可変調節素子の駆動波形発生手段 １３ 電源供給手段 １４ 電流比較検出手段 １５ 電流分割手段 １６ 天候判定手段 １７ 電流減衰手段 １８ 入射光角度判定手段 １０１ 太陽電池付調光ガラス １０２，１０３ 合わせガラス １０４ 光透過率可変調節素子 １０５ 太陽電池 １０６ 駆動回路ユニット １０７ 光透過率可変調節素子の駆動波形発生手段 １０８ 光透過率可変調節素子の波形調整手段 １０９ 電源供給手段 Δt 光透過率可変調節素子の駆動波形のハ゜ルス幅 α、β 室内側太陽電池セルに入射光が照射される範囲
Claims (3)
- 【請求項１】 室内と室外を遮断するガラスと、 該ガラスの室内側表面に設置されて電圧を印加すること
により光透過率が可変調節される光透過率可変調節素子
と、 前記光透過率可変調節素子の駆動電圧を発生させる駆動
回路と、 前記電源回路へ給電する太陽電池を有して自立駆動する
太陽電池付調光ガラスにおいて、 前記太陽電池を前記ガラスの室外側表面と室内側表面に
設置し、かつ、 前記ガラスの室外側表面に設置した太陽電池によってス
リット状の光透過窓を形成させ、 前記光透過窓より入射する光を受光する位置に前記室内
側表面の太陽電池を設置することを特徴とする太陽電池
付調光ガラス。 - 【請求項２】 室内と室外を遮断するガラスと、 該ガラスの室内側表面に設置されて電圧を印加すること
により光透過率が可変調節される光透過率可変調節素子
と、 前記光透過率可変調節素子の駆動電圧を発生させる駆動
回路と、 前記電源回路へ給電する太陽電池を有して自立駆動する
太陽電池付調光ガラスにおいて、 前記ガラスは少なくとも２層から成る合わせガラス構造
であり、 前記太陽電池を前記合わせガラスの室外側ガラスの表面
と室内側ガラスの表面の各々の1面に設置し、かつ、 前記室外側ガラスの表面に設置した太陽電池によってス
リット状の光透過窓を形成させ、 前記光透過窓より入射する光を受光する位置に前記室内
側ガラス表面の太陽電池を設置することを特徴とする太
陽電池付調光ガラス。 - 【請求項３】 前記太陽電池および前記光透過率可変調
節素子は当該合わせガラスの室外側ガラスおよび室内側
ガラスの室内側面に設置されることを特徴とする請求項
２記載の太陽電池付調光ガラス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000347546A JP2002148573A (ja) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | 太陽電池付調光ガラス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000347546A JP2002148573A (ja) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | 太陽電池付調光ガラス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002148573A true JP2002148573A (ja) | 2002-05-22 |
Family
ID=18821259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000347546A Pending JP2002148573A (ja) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | 太陽電池付調光ガラス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002148573A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2018522263A (ja) * | 2015-05-11 | 2018-08-09 | コーニング インコーポレイテッド | 不透明スクリーンを有する表面ディスプレイユニット |
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| US11960190B2 (en) | 2019-03-20 | 2024-04-16 | View, Inc. | Control methods and systems using external 3D modeling and schedule-based computing |
-
2000
- 2000-11-15 JP JP2000347546A patent/JP2002148573A/ja active Pending
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