JP2004341272A

JP2004341272A - 角度選択透過性反射材、及びそれを用いた車両用積層ガラス，車両

Info

Publication number: JP2004341272A
Application number: JP2003138205A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Miura; 宏明三浦; Yuichiro Okada; 雄一郎岡田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2004-12-02

Abstract

【課題】最適な材料配置を行ない、建物の室内、炎天下停車時の車室内の温度低下を図ることが可能な角度選択透過性反射材及びそれを用いた車両用積層ガラス，車両を提供すること。
【解決手段】角度選択光線透過手段の構成中に再帰反射材を持つフィルタおよびまたはフィルムからなる角度選択透過性反射材とした。また、積層ガラスの中間膜として、角度選択透過性反射材を中間膜の一部もしくは全部に用いた車両用積層ガラスとした。また、角度選択透過性反射材、およびまたは前記車両用積層ガラスを、一部または全部のガラスに用いた車両とした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、再帰反射材を用いた角度選択透過性反射材、特に夏季炎天下駐車時における車室内の快適性を保つための断熱および人体への熱負荷低減を目的とした角度選択透過性反射材、およびそれを用いた車両用積層ガラス、車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建築物や自動車等における、室内への光・熱の侵入経路としては、主にガラス、大面積の壁が挙げられる。その中でも車両の場合には、やはり面積の大きい、天井、フロントガラス（ウィンドシールド）、リアガラス、フロントサイドガラス、リアサイドガラス、サンルーフからの侵入が非常に大きい。
【０００３】
図１１は車両のフロントガラス近傍の概略図である。ガラス１を透過した入射光は、車室内の内装材２を暖め、また、天井３を暖めることになる。すなわち、ガラス部位から透過・侵入した光・熱によって、室内の内装材、特に車両では、インストルメントパネル、シート、ドアトリム、リアパーセル、ハンドル、センターコンソール等の内装材は暖まる。これらの暖まった内装材が室内空気を暖める。夏季炎天下駐車車両の場合、車室内は７０℃以上にも上る高温にさらされ、然るに乗車直後に感じる不快は言うまでもない。更に、すぐに運転を開始できない不便や、さらには過大なエアコン負荷による燃料消費、ＣＯ_２の排出量増加にもつながる。
【０００４】
これらの現象を鑑み、近年、車内に流入する光、熱エネルギーを遮蔽し、車室内の温度上昇、冷房負荷を低減させることが目的の技術が各種車両に採用されている。車室内の熱負荷が低減されることで、人体への不快感の低減のほか、燃料の消費が抑えられるほか、空調機の小型化による軽量化で、燃費の改善、ひいては地球環境の保護への貢献もある。
【０００５】
これらの熱への対策として、光学的な反射機能を車両に施した例として、窓ガラスでの反射を考慮した特許文献１に記載の「車両用複層ガラス」が挙げられる。
【０００６】
この例では、窓ガラスに反射機能を持たせ、車室内への紫外線の侵入を防いでいる。これらのようにガラスに反射機能を付与する方法も考えられる。
【０００７】
【特許文献１】
特許第３３１５４５３号公報。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フロントガラス、フロントサイドガラスには、法規上、可視光線透過率（Ｔｖ）が７０％以上の確保が必要である。そのため、この基準を確保すると、反射機能も２０〜３０％程度の日射反射率（Ｒｅ）しか得られず、また、これ以上の性能向上は望めない。このフロントガラス、フロントサイドガラスは言うまでも無く、光の侵入経路としては非常に大きい面積を持っており、この部位での対策がこれ以上できないことは、他の手段での対策が必要であることを意味している。
【０００９】
前述のように、車室内への光の侵入経路としては、主に面積の大きい、フロントガラス（ウィンドシールド）、リアガラス、フロントサイドガラス、リアサイドガラス、サンルーフ等が挙げられる。これらの部位を透過し、侵入した光は、主にインストルメントパネル、シート、ドアトリム、リアパーセル、ハンドル、センターコンソール等の内装材に照射し、それらを暖める。
【００１０】
なお、本発明の中に記載している日射反射率（Ｒｅ）、日射透過率（Ｔｅ）、可視光反射率（Ｒｖ）、可視光透過率（Ｔｖ）の値は、ＪＩＳＲ３１０６に準じて、測定されたものである。
【００１１】
また、図１５に示すように、一般に遮光用途に用いられるシェードでは、シェードを用いて遮光したとしても、ガラスへのエネルギーの吸収を促してしまいガラス温度の上昇を招くばかりか、そのガラスとシェード間の空気温度も上昇してしまうため、結果として、やはり車室内の温度は上昇してしまう。
【００１２】
これらの課題を解決すべく、本発明は、最適な材料配置を行ない、建物の室内、炎天下停車時の車室内の温度低下、人体への温熱負荷低減、また、クールダウン時の空調器負荷を低減することを目的に成されたものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そこで、このような課題を解決するべく、本発明者らは主に、建物、車両等の日射透過部、すなわち窓部への反射機能付与に着目し、これらの熱の侵入を防ぐ手法を鋭意検討した結果、室内の温度を大きく低下することができる以下の発明を考案するに至った。即ち本発明は、角度選択光線透過手段を有するフィルタおよびまたはフィルムからなる角度選択透過性反射材に再帰反射材を備えたルーバーを構成し、また、前記角度選択透過性反射材を備えた車両用ガラスを用いたことを特徴とする。
【００１４】
これを用いることで、フィルム、ガラス自体の温度上昇を避け、また、日射エネルギー入射面の裏面側での温度上昇を防ぐことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における角度選択透過性反射材を実現する実施の形態を、次の実施例及び比較例に基づいて説明する。
【００１６】
（第１実施例）
以下本発明について詳細に述べる。
本発明はまず、フィルタおよびまたはフィルム、車両用ガラスの構成、つまりそのフィルム中のルーバーに再帰反射材を用いることにより、フィルム、ガラス自体の温度上昇を防ぎ、また、室内の温度の上昇を低減することを可能とした（請求項１に対応）。もちろん、本発明はフロントガラスに必要な７０％以上の可視光透過率を持つ。
【００１７】
その具体的な構成は、角度選択光線透過手段を持つフィルタ及びまたはフィルムを備えた角度選択透過性反射材として、透過光以外の光線を再帰反射するルーバーを持つ。図１は角度選択透過性反射材の構成を表す概略図である。図１に示すように、角度選択透過性反射材は、光線透過層と、再帰反射層から構成され、再帰反射層がルーバーとして機能する。
【００１８】
このルーバーは、角度選択透過性反射材の平面に対し、所定の角度をもって積層されている。尚、所定の角度は、例えば車両のフロントガラスにこの角度選択透過性反射材を適用した場合、運転者の目線と平行となるように設定されるものとする。
【００１９】
ここで言う角度選択光線透過手段とは、光線の入射角度により、透過率が大きく変化する構成で、一例として、ある角度では光線を８０〜９５％程度を通し、またある角度では、２０％以下、ほぼ０％まで通さなくなる構成を言う。
【００２０】
ここで言う再帰反射材とは、ガラスビーズや微細な立体プリズム構造（コーナーキューブ）を持つ反射材で、一般に道路標識、看板等の視認性向上に用いられるものである。
【００２１】
本発明者は、再帰反射材の持つこれらの機能に着目し、熱対策に用いることを見出した。
【００２２】
再帰反射材は、光の照射方向に係わらず、入射光を照射方向に反射する性質を有する。それを、フィルム、ガラスに用いることで、照射された太陽光は太陽の方向に反射され、照射側の裏面側へ光を照射しない。然るに再帰反射材は、エネルギーをも遮断し熱対策として有用に活用できるのである。
【００２３】
また、ここで言うルーバーとは、光の進入角度により、透過、遮断を変化させるために並べた遮断層を言い、光がフィルム、ガラスを透過する際、透過角度、視野角の制限を行う。
【００２４】
このルーバーが遮断層となるときに、その遮断層に再帰反射材を設けたときに、本発明の効果は大きく発現する（請求項３に対応）。
【００２５】
また、ここで言う照射方向とは、日射がフィルム、ガラスに入射する側の面のことを言う。
【００２６】
さらにまた、ここで言う光線透過層とは、一般に用いられる透明性の高い樹脂（日射透過率６０％以上、可視光透過率７０％以上）を用いることが出来る。さらに好適な例としては、高光線透過性樹脂（例：旭硝子製サイトップ、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等）や、反射防止膜、反射防止フィルタ（例：旭硝子製ＡＲＣＴＯＰ、東レ製Ｅ−Ｆｉｌｔｅｒ等）等の日射透過率が、一般の透明樹脂材料よりも大きくなる加工を施された材料を用いることで、より室内温度を下げることが出来、さらには、ガラス面への映りこみ防止の機能をも併せ持たせることができる。
【００２７】
本発明の構成、すなわち、ルーバーの遮断層の表面に反射層として再帰反射材を用いることで、フィルム、ガラスに入射された光は、光源方向へと反射されるため、対策を行なったフィルム、ガラス自体を暖めないばかりか、対策を行っていないその裏面側の内装材を暖めることなく、室外へと放出される。
【００２８】
図２，４は再帰反射層表面を拡大した概略図、図３は立体プリズムを表す概略図である。再帰反射層として、その反射層中の基材１１表面にビーズ１２として、ガラスビーズおよびまたは樹脂ビーズを用いること、更には樹脂による立体プリズム１３を用いることは好適である（請求項４，５に対応）。
【００２９】
この構成を得るには、反射層表面に再帰反射機能を有する、ガラスビーズ、立体プリズムを塗布する方法、このビーズ、プリズムをあらかじめシート状にした再帰反射シートを表面に設置する方法、フィルムを製造する際に表面にプリズム構造をプリントする方法等がある。
【００３０】
ここで言うガラスビーズ、樹脂ビーズとは、硝子や樹脂の透明の球体で、概ね１０μｍ〜１ｍｍ程度の大きさのそろったものを言う。
【００３１】
図２のように、太陽光がガラスビーズ、樹脂ビーズの光学的性質により、その入射方向に関係なく入射方向に反射される。この原理は再帰反射性として知られ、ガラスビーズ入りの塗料が光反射塗料として道路標識、視認性向上のための衣料、靴等の安全用品等に広く用いられている。
【００３２】
ガラスビーズが再帰反射層にプリントされたシートとして、市場入手可能なものの例としては、住友スリーエム製スコッチライトカプセルレンズ型反射シートや日本カーバイド工業製ニッカライトカプセルレンズ型高輝度シート、封入レンズ型再帰反射シート等が挙げられる。
【００３３】
ここで言う立体プリズムとは、３面または４面または６面の３角形が、角度を持ちつつ向き合った平面を持つ構造を言う。面の大きさは概ね０．０５〜０．５ｍｍ程度のものを用いる。
【００３４】
これらのうち３面からなる立体プリズムは、図４のように立方体の一隅を切り取った形の互いに垂直な３つの反射面をもち、光は３面で１回ずつ正反射した後再び入射方向に出る。
【００３５】
立体プリズムの三角形の面は、入射光の入射方向に関係なく入射方向に反射する機能を持っており、ガラスビーズ、樹脂ビーズよりも高い再帰反射性能が得られる。
【００３６】
これを形成するのに樹脂を用いるのは好適である。樹脂で形成することで、加工性、経済性、市場入手性、リサイクル性等の点で金属、セラミクス等の材料より優位である。
【００３７】
これらの形成に用いる樹脂は、主に熱可塑性樹脂で、スチレン、メチルメタクリレート、アクリロニトリル、ポリカーボネート、ポリブタジエン、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、テトラメチレングリコールエーテルの熱可塑性ポリウレタン、ナイロン６６などの脂肪族ポリアミド、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン、ポリプロピレン等のことで、これらを用いるのが、加工性、経済性、市場入手性、リサイクル性等の点から好適であるが、ここでは特に限定は行わない。
【００３８】
これらの立体プリズムを内装材に形成するのには、内装材の表面に立体プリントにより形成させる方法、あらかじめプリントされたシートを積層させて用いる方法、積層体形成時に形成させる方法等を用いるのが好適である。
【００３９】
これらの立体プリズムが再帰反射層のプリントされたシートとして、市場入手可能なものの例としては、住友スリーエム製スコッチライトダイヤモンドグレードや日本カーバイド工業製ニッカライトクリスタルグレード等が挙げられる。
【００４０】
次に、これらのルーバーのピッチは、角度選択透過性反射材の厚さに対して、０．５倍以上５倍以下であることが好ましい（請求項６に対応）。
【００４１】
図５は角度選択透過性反射膜の厚さ、ルーバー角、ピッチの関係を表す概略図である。ルーバーに再帰反射材を積層し、太陽からの日射光を反射するためには、上記のピッチに設定する必要がある。０．５倍以上とすることで、透過が必要な範囲を保持しつつ、反射性能を上げることができる。また、５倍以下とすることで、太陽光が直接裏面側へ侵入することを防ぎ、裏面側の温度上昇を低下する効果が大きく得られる。
【００４２】
更には、角度選択透過性反射材の厚さは０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であることが好適である（請求項７に対応）。後述する実施例の表１において、この範囲内の膜厚で良好な性能が得られているのが分かる。
【００４３】
ルーバーの傾きを示すルーバー角は、角度選択透過性反射材を設置する際の角度に依存し、入射光の方向、光線透過方向によって、任意に設定できる。一例としては、太陽光を遮断したい場合、設置したいフィルムの角度に合わせ、再帰反射層を設置した面が入射方向を向くように設定する。
【００４４】
この様にして得られた角度選択透過性反射材の化学的、機械的耐久性の向上のため、合せガラスの積層を容易にするために、上記角度選択透過性反射材は２枚のポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体等からなる中間膜間に挾まれることも可能である。そして、この可撓性積層体を上述の２枚のガラス板間に挾んで圧着して合せガラスを得ることもできるがここでは特に限定は行わない。
【００４５】
これらの角度選択透過性反射材を車両用積層ガラスの中間膜の一部もしくは全部に用いること、その角度選択光線透過材、およびまたは車両用積層ガラスを一部または全部のガラスに用いることは、非常に好適である（請求項８に対応）。
【００４６】
これらの部位は、先述のとおり、車両のなかでも直接、日射が照射される部位である。入熱源により近い部位で、本発明の対策を行なうのが、吸収によるロス、つまりは車室内を暖めることが少なく、より効果的に車室内の温度を低減することができる。
【００４７】
これらのガラスの素材としては、一般に用いられるガラスを適用することができる。無論、透明な無色または着色ガラス、合せガラス等であってかまわない。その他、例えばクリアーガラス、グリーンガラス、ブロンズガラス、グレーガラス、ブルーガラス、ＵＶカット断熱ガラス、熱線吸収ガラス、強化ガラス等も、上述の条件を満たす範囲の組み合わせで採用可能である。
【００４８】
上述の範囲内でガラス自体に熱線吸収、熱線反射の機能を持つことももちろん可能であるし、その他の機能（抗菌、脱臭等）を持っていても構わない。
【００４９】
これらのガラスを車両に用いることは、本発明の課題解決として非常に好適である（請求項９に対応）。
【００５０】
これらの構成による車両は、図５〜８に示したような、セダン、コンパクトカー、ミニバン、ワゴン等の車型に好適な他、もちろん軽自動車、クーペ、ＳＵＶ、１ＢＯＸ、２ＢＯＸ、バン、トラック等の様々な車型でも十分に高価を発揮する。
【００５１】
【実施例】
次に、本発明の実施例および従来例としての比較例を説明する。
【００５２】
【実施例１】
まず、図１０に示すように、光線透過層として厚さ６００μｍのシリコン樹脂シートと厚さ１５０μｍのプリズム型再帰反射シート（住友スリーエム製スコッチライトダイヤモンドグレード）を積層し、３０ｃｍ角、厚さ３０ｃｍのブロックを作製し、ルーバー角６０度となるように厚さ０．５ｍｍにスライスし、角度選択透過性膜を得、厚さ５０μｍのＰＥＴフィルムに挟み、評価に用いた。
【００５３】
【実施例２】
再帰反射層としてビーズ型再帰反射シート（日本カーバイド工業製ニッカライトカプセルレンズ型高輝度シート）に用いた以外は実施例１と同様にし、評価に用いた。
【００５４】
【実施例３】
シリコン樹脂シート（光線透過層）の厚さを３５０μｍ、スライス厚さを２．０ｍｍとした以外は実施例１と同様にし、評価に用いた。
【００５５】
【実施例４】
シリコン樹脂シート（光線透過層）の厚さを３５０μｍ、スライス厚さを０．２ｍｍとした以外は実施例１と同様にし、評価に用いた。
【００５６】
【実施例５】
シリコン樹脂シート（光線透過層）の厚さを１１００μｍ、スライス厚さを５．０ｍｍとした以外は実施例１と同様にし、評価に用いた。
【００５７】
【実施例６】
ルーバー角が３０度となるようにスライスした以外は実施例１と同様にし、評価に用いた。
【００５８】
【実施例７】
ルーバー角が４５度となるようにスライスした以外は実施例１と同様にし、評価に用いた。
【００５９】
【実施例８】
実施例１で得られた角度選択透過性反射膜をＰＶＢフィルムに挟み、グリーンガラス同士の中間膜として用いて合せガラスを得、日産製スカイライン（Ｖ３５）のフロントガラスに用い、評価に用いた。
【００６０】
【比較例１】
一般のフィルムとして、厚さ０．６ｍｍのＰＥＴフィルムを評価に用いた。
【００６１】
【比較例２】
比較例１のフィルムをＰＶＢに挟み、グリーンガラス同士の中間膜として用いて合せガラスを得、日産製スカイライン（Ｖ３５）のフロントガラスに用い、評価に用いた。
【００６２】
（評価方法）
得られたフィルム、車両の温熱性能について下記の測定、評価を行なった。なお、再帰反射材の光学性能を通常の光学機器で評価する方法はＪＩＳＺ９１１７で規定されているが、この方法で得られる光学性能と、本発明の熱的性能に直接の相関がないため、以下の方法により本発明の効果を評価した。
【００６３】
（測定および評価方法）
（フィルム、ガラスの光学特性）
可視光透過率（Ｔｖ）、ならびに日射透過率（Ｔｅ）についてＪＩＳＲ３１０６に準拠し、分光光度計（日立製Ｕ−４０００）を用いて測定した。
（フィルム、ガラスの温熱特性）
図１１に示すように、人工太陽灯により、再帰反射面に日射が当たるように設置し、フィルム温度、裏面側空気温度を熱電対を用いて測定した。
（車両温熱特性）
図１２はクルマに当たる日射が車室内をどのくらい暖めるかを評価する装置４１の概略図を示す。人工太陽灯による日照量は真夏の炎天下を模し、１０００Ｗ／ｍ^２とした。ドライバー席頭部付近（ヘッドレストから前方へ１５ｃｍ付近、図１３参照）の位置の温度をヴァイサラ社製温湿度計（ＨＭＰ２３３ＬＤ）、およびＫ型熱電対を用いて測定した。なお、車両の外気温は３５℃とし、人工太陽灯照射開始２時間後の温度を結果として用いた。
【００６４】
また、参考値として、上記と同様の測定機器を用いて、夏季炎天下に比較例１の車両とその他の例を対にして並べ、温度を測定した。
【００６５】
次に、効果を説明する。
（１）前述の評価方法で得られた結果を表１に示す。

人工太陽灯の評価結果では、温熱特性として車室内温度が比較例１と比較して、１０℃以上温度が低下したものは◎、低下幅が１０℃未満、５℃以上であったものは○、５℃未満の低下代、または悪化したものは×で示した。
【００６６】
このように、本発明の実施例においては、従来例に比較して車室内温度が大きく低下した。これらは、車内の断熱効果に優れるため乗員の居住性を快適にするばかりか、車両の冷房負荷を低減することができるので、燃費の低減、ＣＯ_２の削減にも大いに貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】再帰反射材を用いた角度選択透過性反射材での反射を示した模式図である。
【図２】再帰反射材での反射機構を示した側断面模式図である。
【図３】立体プリズムの概形を示した模式図である。
【図４】立体プリズム式再帰反射材を示した側断面模式図である。
【図５】角度選択透過性反射材の模式図である。
【図６】スカイライン（Ｖ３５）の概略図である。
【図７】マーチ（Ｋ１２）の概略図である。
【図８】セレナ（Ｃ２４）の概略図である。
【図９】プリメーラワゴン（ＷＰ１１）の概略図である。
【図１０】角度選択透過性反射材の模式図である。
【図１１】フィルム、ガラスの評価装置の模式図である。
【図１２】車両評価装置の模式図である。
【図１３】車両評価時のセンサー設置位置を示した模式図である。
【図１４】一般的な内装材での光吸収を示した模式図である。
【図１５】従来のガラスでの日射吸収、再出の模式図である。
【符号の説明】
１ガラス
２内装材
３天井材
４再帰反射材
１１基材
１２ガラスビーズ
１３立体プリズム
４１人工太陽灯

Claims

光線の入射角に応じて透過率が異なる角度選択光線透過手段を備えたフィルタおよびまたはフィルムからなる角度選択透過性反射材において、
前記角度選択光線透過手段は、その構成中に再帰反射材を持つことを特徴とする角度選択透過性反射材。
光線の入射角に応じて透過率が異なる角度選択光線透過手段を備えたフィルタおよびまたはフィルムからなる角度選択透過性反射材において、
前記角度選択光線透過手段は、再帰反射材からなるルーバーを備えたことを特徴とする角度選択透過性反射材。
請求項２に記載の角度選択光線透過性反射材において、
前記ルーバーの受光面に再帰反射材を備えたことを特徴とする角度選択透過性反射材。
請求項１ないし３項に記載の角度選択透過性反射材において、
前記再帰反射材の反射層中にガラスビーズ、およびまたは樹脂ビーズを備えたことを特徴とする角度選択透過性反射材。
請求項１ないし３項に記載の角度選択透過性反射材において、
前記再帰反射材の反射層中に、樹脂による立体プリズムを備えたことを特徴とする角度選択透過性反射材。
請求項２ないし５項に記載の角度選択透過性反射材において、
前記ルーバーのピッチが、角度選択透過性反射膜の厚さに対して、０．５倍以上５倍以下であることを特徴とする角度選択光線透過性反射材。
請求項１ないし６項に記載の角度選択透過性反射材において、
前記角度透過性反射材の厚さが０．２ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であることを特徴とする角度選択透過性反射材。
積層ガラスの中間膜として、請求項１ないし７項に記載の角度選択透過性反射材を中間膜の一部もしくは全部に用いたことを特徴とする車両用積層ガラス。
請求項１ないし７項に記載の角度選択透過性反射材、およびまたは請求項８に記載の車両用積層ガラスを、一部または全部のガラスに用いた車両。