JP2010246748A - 角度選択性遮光シート及び該シートからなる日除け - Google Patents

Abstract

【課題】既存の窓に後付けにより簡単に設置できるだけでなく、季節によって取り替える必要もなく、室内に取り入れる光の強さが自動的に調整される日除けとして、特に有用な角度選択性遮光シートを提供する。
【解決手段】 ２枚のプリズムシート２と、該プリズムシート２の間に介設された低屈折層３を有し、前記プリズムシート２は外側面がプリズムアレイ２が設けられたプリズム面２ａとされるとともに内側面が平坦面２ｂとされ、２枚のプリズムシート２におけるそれぞれの単位プリズムがそれぞれ略平行になるように配置されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、角度選択性遮光シート及び該シートからなる日除けに関し、特に、窓際に設置して、夏場の日光など高角度で照射される光のみを遮って、冬場の日光など低角度で照射される光を遮ることなく室内に導くことができる日除けに好適な角度選択性遮光シート及び日除けに関する。

従来より、窓から室内に照射される日光を遮り、室内の光量を調節するための日除けとして、簾、カーテン、ブラインド、等が用いられている。これらは、季節により付け外ししたり、取り替えたり、或いは必要に応じて羽根の角度を変えたりして、屋外の光が強いときに遮光し、弱いときに屋外の光を取り入れて、室内の照度を調整している。また、屋外の光が強いときには、屋外の光をカーテン等にあてて遮り、一部の光を拡散透過させて屋内を拡散光で照射することもある。

外部の光を拡散透過させるカーテンとしては、透光性材料で作られたカーテンの少なくとも片面に、レンチキュラー，リニアプリズム，ピラミッド型プリズム等の光屈折性を有するパターンが設けられて成ることを特徴とする配光制御カーテンが提案されている（特許文献１参照）。この配光制御カーテンによれば、例えば冬は太陽光を窓から大体水平に近く奥深くまで導き、夏は天井へ光を向けたり、逆に窓ぎわの床に光をおとすようにできるが、このようにするには数種の配光制御カーテンを用意して周りの状況に応じて取り替える必要がある。しかしながら、季節に応じてカーテンを用意することは高価とならざるを得ず、また保管も面倒で、更に、季節等環境の変化に応じて該カーテンを取り替えるのでは極めて煩雑である。

一方、季節によって取り替える必要がない遮光構造としては、例えば、建物の軒部に張り出された庇の一部、あるいは全部に太陽光線を透過する採光面が設けられ、この採光面に近接してルーバーが付設され、このルーバーの羽根が建物の開口部側に近づくに従って下がる方向に傾斜していることを特徴とする建物の庇部構造が提案されている（特許文献２参照）。しかしながら、このような庇部構造は、大きなスペースが必要であるとともに、既存の窓に後付けで取り付けるのが困難であるという問題を含んでいる。

特開平６−３３６７１号公報 特開２００３−３０１５７８号公報

本発明はかかる実情に鑑み、上記従来技術の問題点を解消し、特に、既存の窓に後付けにより簡単に設置できるだけでなく、季節によって取り替える必要もなく、室内に取り入れる光の強さが自動的に調整される日除けとして有用な角度選択性遮光シート及び該シートからなる日除けを提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するためになされたもので、本発明の請求項１は、２枚のプリズムシートと、該プリズムシートの間に介設された低屈折層を有し、
前記プリズムシートは外側面がプリズムアレイが設けられたプリズム面とされるとともに内側面が平坦面とされ、２枚のプリズムシートにおけるそれぞれの単位プリズムがそれぞれ略平行になるように配置されていることを特徴とする角度選択性遮光シートを内容とする。

本発明の請求項２は、低屈折層が空気層であることを特徴とする請求項１に記載の角度選択性遮光シートを内容とする。

本発明の請求項３は、請求項１又は２に記載の角度選択性遮光シートからなることを特徴とする日除けを内容とする。

本発明の角度選択性遮光シートは、携帯電話の覗き見防止シートなどとしても有用であるが、特に、日除けとして有用である。即ち、夏の昼間など、直射日光が高角度で照射される場合には日光を反射し、冬の間など、直射日光が低角度で照射される場合には日光を透過させるので、一種類の日除けで室内への日光の入射量を調節でき、季節によって光の透過量が異なる別の日除けに取り替えるような必要もない。また、設置に必要なスペースも小さく、既存の窓に後付けするのも容易である。

低屈折層として空気層を使用すれば、プリズムシートとの屈折率の差を大きくして臨界角を大きくすることができるので、より効率的に光を反射させることができる。

図１は本発明に係る角度選択性遮光シートの概略断面図である。 図２は本発明に係る角度選択性遮光シートにより高角度から照射される日光を反射させる場合の光路を示す説明図である。 図３は本発明に係る角度選択性遮光シートにより低角度から照射される日光を透過させる場合の光路を示す説明図である。 図４は大阪近辺における夏至の日の太陽の高度と時刻の関係を示すグラフである。 図５は大阪近辺における秋分の日の太陽の高度と時刻の関係を示すグラフである。 図６は大阪近辺における冬至の日の太陽の高度と時刻の関係を示すグラフである。

本発明における角度選択性遮光シート１は、図１に示すように、２枚のプリズムシート２と、該プリズムシート２の間に介設された低屈折層３を有し、前記プリズムシート２は外側面がプリズムアレイ２が設けられたプリズム面２ａとされるとともに内側面が平坦面２ｂとされ、２枚のプリズムシート２におけるそれぞれの単位プリズムがそれぞれ略平行になるように配置されていることを特徴とする。

本発明の角度選択性遮光シート１で使用するプリズムシート２は、片面がプリズム面２ａとされ、他方の面が平坦面２ｂとされたフィルム状又は板状の部材である。その材質は透明度が高く、屈折率が比較的高い素材であれば使用可能であり、具体的には、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレンやポリメチルペンテン等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアリレート、ポリイミド等の熱可塑性樹脂や、アクリル系樹脂等の電離性放射線等により硬化する硬化性樹脂等の透明材料の中から、求める性能に応じて選択して使用することができる。

プリズムシート２の片面に設けられたプリズム面２ａは単位プリズムが列設されたプリズムアレイが設けられている面であるが、プリズムのピッチについては特に限定されず、通常のプリズムシートと同様、数十μｍ〜数百μｍのなかから任意に選択して使用することができる。
プリズムの頂角については、要求される性能に応じて設計すればよいが、通常の場合、頂角を８０°未満にすると、例えば樹脂製のプリズムシート２の場合はプリズムの先端まで樹脂が行き渡らずプリズムシート２の性能が落ちたり、或いはプリズムの先端が欠けやすいのという欠点があるので、８０°以上とするほうが好ましい。また、頂角の上限については、例えば、日除けとして用いる場合は、日本における６〜８月の昼間の太陽高度を勘案し、１４０°以下が好ましい。

プリズムシート２の他面側は平坦面２ｂとされる。平坦面２ｂは遮光すべき光の波長に対して十分なめらかな平面であり、当該光の入射角によっては照射された光を全反射させるが、平坦面２ｂの全面が平滑である必要はなく、一部に突起、突条などが設けられていてもよい。

本発明において、低屈折層３とは２枚の上記プリズムシート２の間に介在する層であり、その材質は上記プリズムシート２を構成する材質よりも屈折率が低い透明物質であればよく、例えば、屈折率が異なる２種の透明樹脂を用いて、屈折率が高い素材でプリズムシート２を作成し、屈折率が低いほうの素材で低屈折層を作成し、これを張り合わせて角度選択性遮光シート１とすることも出来る。好ましくは、プリズムシート２との屈折率を大きくして臨界角を大きくするため、低屈折層３として空気層を採用すればよい。
当該空気層を設ける方法は特に限定されないが、例えば、障子桟のような縦横格子状の桟４を用い、その桟の両面にプリズムシート２を、平坦面２ｂが内側になるように貼着する方法が挙げられる。なお、図１に示した例では、桟４が２枚のプリズムシート２の間に介設されている。このような桟４の素材としては、上記したプリズムシートの素材と同じものが好適に使用される。尚、桟４は光の透過を妨げないように、できるだけ少なくするのが好ましい。

上記のようにしてなる角度選択性遮光シート１は、日除けとして使用する場合には、プリズムシート２の単位プリズムが横向きになるような態様で立設して用いる。即ち、本発明の日除け１は使用状態において、水平方向に延設された単位プリズムが上下方向に列設されたプリズムアレイがプリズム面に設けられている状態になる。
このような本発明の日除け１に高角度から日光が照射された場合、図２に示すように、プリズムの斜面から入射された光がプリズムシート２と低屈折層３の間の界面に入射するが、その入射角αが臨界角よりも大きければこの界面で全反射が生じるので、直射日光はこの日除け１により遮られる。
また、低角度から日光が照射された場合、図３（ａ）に示すように、プリズムの斜面から入射された光がプリズムシート２と低屈折層３の間の界面に入射するが、その入射角βが臨界角よりも小さければ全反射は生じず、直射日光はこの日除け１を透過する。但し、１枚のプリズムシート２を通過した光の向きは下向きに傾けられており、日光を部屋の奥まで導くことが出来ないばかりでなく、当該プリズムシート２を通して窓の外を見た場合に風景が歪んで見えるので違和感が強くなる。そこで本発明では、低屈折層３の室内側にさらにプリズムシート２を設け、当該２枚目のプリズムシート２の平坦面２ｂ側から光を入射させることにより、日光の向きを元に戻すとともに、１枚のプリズムシート２を通して見た場合の風景の歪みを緩和している。
このように、本発明の日除け１によれば、太陽高度が高くなる夏期の昼間には日光を遮り、太陽高度が高くならない冬期には、日光を室内に一日中導入するため、一種類の日除け１で冬期と夏期の両方に対応できる。

本発明において、日除け１を通過する光と遮断される光の境界となる角度（以下、反射臨界角と称する）は、プリズム上側の斜面の傾斜角及び、プリズムシート２と低屈折層３の屈折率の比を調整することにより、調節することができる。
即ち、０〜９０°の範囲内で、プリズム上側の斜面の傾斜角が小さい程（プリズムシート２全体に平行な面とプリズム上側の斜面がなす角度が大きい程）、照射された日光を遮断できる範囲が広くなり、さらに低屈折層３に対するプリズムシート２の屈折率が高い程、照射された日光を遮断できる範囲が広くなる。
また、日除け１の反射臨界角は同じであっても、当該日除け１を傾けることによって日光を遮断する時間を若干調節できる。即ち、当該日除け１を室外方向に傾ければ直射日光を遮断しやすくなり、室内方向に傾ければ透過させやすくなる。従って、当該日除け１を傾けるための角度調節機構（図示せず）を設けるほうが好ましい。

本発明の角度選択性遮光シート１は、上記したように、日除けとして好適であるほか、例えば、携帯電話等の液晶表示装置の表面に貼り付けて、側方からの覗き見を防止するための防護シート等としても使用できる。

以下、本発明を実施例を挙げて更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。

実施例１
ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）の透明樹脂「テオネックス（商品名）」（帝人化成株式会社製、屈折率：１. ６４）を溶融押出でダイスよりシート状に押し出し、押出されたシート状溶融樹脂を、型付けロールと冷却ロールの間に狭圧する方法でプリズムシートを製造した。
前記型付けロールに雌型として刻まれたプリズムアレイは、断面形状が頂角８０°で底辺との角が５０°の二等辺三角形であり、底面幅５０μｍの単位プリズムが配列されているプリズムシートを作成するためのものである。
得られたプリズムシートからプリズムアレイを除いた部分の厚みは２６０μｍであった。
また、別途、 1ｍｍ角のアクリル樹脂製の棒状部材を縦横１００ｍｍ置きに並べた形状の格子状の桟を作成し、この桟の両面に上記のように作成したプリズムシートを、平坦面が内側になるように且つ２枚のプリズムシートの単位プリズムがそれぞれ平行になるように貼着して本発明の角度選択性遮光シートとした。

実施例２
樹脂として、ポリアリレートの透明樹脂「Ｕ−ポリマー（商品名）」（ユニチカ株式会社製、屈折率：１. ６１）を用いた他は実施例１と同様にして、本発明の角度選択性遮光シートとした。

実施例３
樹脂として、ポリカーボネート（ＰＣ）の透明樹脂「ユーピロン（商品名）」（三菱エンジニアリングプラスチック株式会社製、屈折率：１. ５８５）を用いた他は実施例１と同様にして、本発明の角度選択性遮光シートとした。

実施例４
樹脂として、ＵＶ硬化アクリルの透明樹脂「アデカオプトマー（商品名）」（ＡＤＥＫＡ社製、屈折率：１. ５５）を用いた他は実施例１と同様にして、本発明の角度選択性遮光シートとした。

実施例５
樹脂として、ＭＭＡ−スチレン共重合体（ＭＳ）の透明樹脂「エスチレンＭＳ（商品名）」（新日鉄化学株式会社製、屈折率：１. ５１）を用いた他は実施例１と同様にして、本発明の角度選択性遮光シートとした。

実施例６
樹脂として、ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）の透明樹脂「アクリペット（商品名）」（三菱レイヨン株式会社製、屈折率：１. ４９）を用いた他は実施例１と同様にして、本発明の角度選択性遮光シートとした。

実施例７〜１２
プリズムの形状を、断面形状が頂角９０°で底辺との角が４５°の二等辺三角形としたほかは実施例１〜６と同様にして、本発明の角度選択性遮光シートとした。

実施例１３〜１８
プリズムの形状を、断面形状が頂角１００°で底辺との角が４０°の二等辺三角形としたほかは実施例１〜６と同様にして、本発明の角度選択性遮光シートとした。

実施例１９〜２４
プリズムの形状を、断面形状が頂角１１０°で底辺との角が３５°の二等辺三角形としたほかは実施例１〜６と同様にして、本発明の角度選択性遮光シートとした。

実施例２５〜３０
プリズムの形状を、断面形状が頂角１２０°で底辺との角が３０°の二等辺三角形としたほかは実施例１〜６と同様にして、本発明の角度選択性遮光シートとした。

実施例３１〜３６
プリズムの形状を、断面形状が頂角１３０°で底辺との角が２５°の二等辺三角形としたほかは実施例１〜６と同様にして、本発明の角度選択性遮光シートとした。

実施例３７〜４２
プリズムの形状を、断面形状が頂角１４０°で底辺との角が２０°の二等辺三角形としたほかは実施例１〜６と同様にして、本発明の角度選択性遮光シートとした。

反射臨界角の測定
上記実施例１〜４２の角度選択性遮光シートを、単位プリズムの延伸方向が縦方向になるようにターンテーブルの上に立設し、正面から光を照射した。その後、ターンテーブルを回転させながら角度選択性遮光シートを透過する光の有無を測定し、透過する光がなくなった時のターンテーブルの回転角度を反射臨界角とした。
測定結果を表１に示す。

上記の角度選択性遮光シートを日除けとして使用した場合の遮光時間を算定する。
まず、インターネットで公開された天文データ（ＵＲＬ：http://homepage3.nifty.com/ueyama/sky2/calc/sunalt.html ）を参考に、大阪近辺における夏至（２００９年６月２１日）、秋分の日（２００９年９月２３日）、冬至（２００９年１２月１２日）の太陽高度の推移を計算してグラフ化し、そのグラフに実施例１及び実施例４２の反射臨界角を重ね描きした（図４乃至図６）。これらの線の交点を直射日光が遮断される時間の始期及び終期とした。

全実施例の中で反射臨界角が最も小さい実施例１の角度選択性遮光シートを日除けとして使用すると、夏至の日には午前７時３０分頃から午後４時３０分頃まで直射日光は当該遮光シートに遮られ（図４参照）、室内の温度上昇が抑えられるので、冷房の費用が節約できる。秋分の日には午前８時２０分頃から午後３時２０分頃までと、直射日光が遮られる時間がやや減少し（図５参照）、冬至の日になると直射日光が遮られるのは午前１１時から午後１時の２時間のみであり、残余の時間は直射日光が室内に導入され部屋を暖めるので暖房の費用が節約できる（図６参照）。

全実施例の中で反射臨界角が最も大きい実施例４２の角度選択性遮光シートを日除けとして使用すると、室内に直射日光が照射される時間が延長される。即ち、夏至の日に直射日光が当該遮光シートに遮られるのは午前９時３０分頃から午後２時３０分頃までとやや短縮され（図４参照）、秋分の日に直射日光が遮られるのは午前１１時２０分頃から午後０時２０分頃までの約１時間だけである（図５参照）。冬至の日になると一日中直射日光が室内に導入され部屋を暖めるので暖房の費用が節約できる（図６参照）。

上記表１に示したとおり、反射臨界角は少なくとも２９°〜５４°の間で自由に設計でき、またプリズムシートの材質やプリズムの頂角を工夫することにより更に広い範囲で設計できるので、当該日除けを設置する地方の日照時間、太陽高度の差を考慮して、適当な日除けを選択して使用することにより、部屋に直射日光を導入する時間を調節することができる。
また、日照時間や太陽高度が同じでも、春期と秋期では気温が異なるので、直射日光を導入したい時間が異なるが、本発明の日除けを傾けるための角度調節機構を設けて、当該日除けを室外側に傾けることにより直射日光を遮る時間を延長でき、室内側に傾けることにより当該時間を短縮できる。

叙上のとおり、本発明に係る角度選択性遮光シートは、例えば、構造が簡単であり、また、高角度から照射される直射日光のみを遮断し、低角度から照射される直射日光は透過させるので、既存の窓に後付けにより簡単に設置できるだけでなく、季節によって取り替える必要もなく、室内に取り入れる光の強さが自動的に調整される日除けとして頗る有用である。
また、本発明の角度選択性遮光シートは、上記日除けとして使用できるばかりでなく、携帯電話などの液晶表示装置の表面に貼り付けて覗き見を防止するための防護シート等、正面に照射される光のみを透過し、斜め方向に照射される光を遮断する遮光シートとして広く使用可能である。

１ 角度選択性遮光シート（日除け）
２ プリズムシート
２ａ プリズム面
２ｂ 平坦面
３ 低屈折層（空気層）
４ 桟

Claims (3)

1. ２枚のプリズムシートと、該プリズムシートの間に介設された低屈折層を有し、
   前記プリズムシートは外側面がプリズムアレイが設けられたプリズム面とされるとともに内側面が平坦面とされ、２枚のプリズムシートにおけるそれぞれの単位プリズムがそれぞれ略平行になるように配置されていることを特徴とする角度選択性遮光シート。
2. 低屈折層が空気層であることを特徴とする請求項１に記載の角度選択性遮光シート。
3. 請求項１又は２に記載の角度選択性遮光シートからなることを特徴とする日除け。

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