JP2014059338A - 窓 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、入射光による照度や熱を効率よく利用して居住性を向上させることができる窓を提供することを目的とする。
【解決手段】窓１００の調光装置１は、光透過性の第１基板１１と、第１基板１１の一方の面側に形成された光透過性の第１電極膜１５と、第１基板１１と所定の空隙を介して対向配置された光透過性の第２基板１２と、第２基板１２上に形成された光透過性の第２電極膜１９と、前記空隙に配置された電解質を含む電解質媒体２３とを有し、第１電極膜１５と第２電極膜１９とが同電位である場合は光透過状態となり、第１電極膜１５の電位が第２電極膜１９の電位より高い場合には、電解質媒体２３中の電解質が第２電極膜１９上に析出して鏡面状態となり、第１電極膜１５の電位が第２電極膜１９の電位より低い場合には、電解質媒体２３中の電解質が第１電極膜１５上に析出して黒色状態となる。
【選択図】図３

Description

本発明は窓に関し、特に、屋内と屋外とを隔てる位置に設置される窓に関する。

窓は、住居、オフィス、実験室などの居住環境、車、電車、馬車、飛行機、船、潜水艦、ロケットなどの乗り物、真空蒸着機、ドラフト、電子天秤などの実験機器などをはじめ、我々の日々の生活、活動の中で役に立っている。

古典的な窓としては壁に穴を開けて布を垂らしただけのものや木製の窓などがある。現代の窓の多くは透明なガラスがはめ込まれている。場合によってはガラスの代わりにアクリル樹脂などの透明プラスチックが用いられたりもする。

ガラスなどの透明な基板が取り付けられた窓の特徴は、雨風や外気の侵入を防いだり、外部からの不審者や動物などの侵入を防いだりする機能、向こう側が見える機能、太陽光などの外光を取り込むことができる機能などが同時に満たされている点にある。

一方、近年の省エネルギー対策への取り組みの一環として、透明状態とミラー状態を切換えられる調光ミラーガラスが開発されており、窓ガラスへの応用が提案されている。

非特許文献１には、調光ミラーデバイスを取り付けることによって、部屋の冷房負荷を３４％低下できることが述べられている。

非特許文献１には、ガラスなどの透明基板の上に、透明導電膜、酸化タングステン薄膜、酸化タンタル薄膜、Ａｌ薄膜、Ｐｄ薄膜、Ｍｇ−Ｎｉ合金薄膜を積層した調光ミラーデバイスが開示されている。この調光ミラーデバイスは透明状態とミラー状態とを切り替え可能である。

特許文献１には、一対の透明基板の対向面の一方に紫外線吸収層と透明電極層とが積層配置され、もう一方の対向面には透明電極層が配置された構造を有し、これらの間にエレクトロクロミック層が設けられていることを特徴とする光制御多層膜構造体が開示されている。この構造体により、透明状態とミラー状態とを切換えることができる。さらに、特許文献１には、この構造体を窓に適用する例が開示されている。

特許文献２には、水素化されることで光透過状態となり、脱水素化されることで光反射状態となる光反射透過材料であって、水素化された光透過状態で価電子帯および伝導帯を有し、前記価電子帯と前記伝導帯とのバンドギャップが、所定の可視光線波長領域に属する可視光線の光子エネルギーよりも大きい物質からなることを特徴とする光反射透過材料が開示されている。さらに、特許文献２には、この材料が光反射透過窓に適用できることが開示されている。

特許文献３には、透明な基材の上に、多層薄膜を形成した反射型調光素子であって、該多層薄膜が、少なくとも基材の上に、透明導電膜層、イオン貯蔵層、固体電解質層、バッファ層、触媒層、およびマグネシウム系合金薄膜の反射調光層を形成した多層構造を有していることを特徴とする全固体型反射調光エレクトロクロミック素子が開示されている。さらに、特許文献３には、この全固体型反射調光エレクトロクロミック素子が窓ガラスに適用できることが開示されている。

特許文献４には、水素を含む雰囲気に晒すことにより透明化し、酸素を含む雰囲気に晒すことにより金属状態になる光反射型調光ミラーにおいて、透明な基材の上に形成された反射調光層と、その上に形成された触媒層とを有し、更にその上に形成された保護膜を有してなることを特徴とする調光ミラー薄膜材料が開示されている。さらに、特許文献４には、この調光ミラー薄膜材料が窓ガラスに適用できることが開示されている。

応用物理、７９巻、７号、ｐ．６２８−６３２（２０１０）

特開２００９−４２５７８号公報 特開２００９−８７０５号公報 特開２００９−２５７８５号公報 特開２００９−１０３９３６公報

このように、非特許文献１および特許文献１〜４に記載されている調光ミラーは、透明状態とミラー状態とを切換えることができる。しかしながら、部屋の窓にこの調光ミラーを設置した場合、外からの視線を遮断するために調光ミラーをミラー状態にすると、部屋の内部から見ても窓がミラー状態となる。そのときの居住者の気分によってはミラー状態でない窓を希望するときもあるはずであるが、そのような場合に、この調光ミラーだけで対応することはできない。

また、冬の昼間などにプライバシー保護などのために、窓の外から部屋の内部が見えないようにしたい場合、非特許文献１および特許文献１〜４に記載されている調光ミラーでは、ミラー状態にしなければならない。このとき、太陽光は窓で跳ね返されてしまうので部屋が暖まらないという問題が生じる。

本発明の目的は、入射光による照度や熱を効率よく利用して居住性を向上させることができる窓を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、入射光に対し、光透過状態、鏡面状態、または黒色状態のいずれかに切り替え可能な調光装置を含むことを特徴とする窓であってもよい。

上記本発明の窓であって、
前記調光装置は、
光透過性の第１基板と、
前記第１基板の一方の面側に形成された光透過性の第１電極膜と、
前記第１基板の前記一方の面側に所定の空隙を介して対向配置された光透過性の第２基板と、
前記第２基板の前記第１電極膜と対向する面側に形成された光透過性の第２電極膜と、
前記空隙に配置され、電解質を含む電解質媒体と
を有し、
前記第１電極膜と前記第２電極膜とが同電位である場合は前記光透過状態となり、
前記第１電極膜の電位が前記第２電極膜の電位より高い場合には、前記電解質媒体中の前記電解質が前記第２電極膜上に析出して前記鏡面状態となり、
前記第１電極膜の電位が前記第２電極膜の電位より低い場合には、前記電解質媒体中の前記電解質が前記第１電極膜上に析出して前記黒色状態となること
を特徴とする。

上記本発明の窓であって、
前記第１電極膜の表面は、前記第２電極膜の表面より凹凸になっていることを特徴とする。

上記本発明の窓であって、
前記電解質は前記電解質媒体中でカチオンになることを特徴とする。

上記本発明の窓であって、
前記電解質はＡｇを含むことを特徴とする。

上記本発明の窓であって、
前記第１基板が屋内側で前記第２基板が屋外側に配置されることを特徴とする。

上記本発明の窓であって、
前記第１基板が屋内側で前記第２基板が屋外側に配置される状態と、
前記第１基板が屋外側で前記第２基板が屋内側に配置される状態と
を切替え可能な切替え装置を有することを特徴とする。

上記本発明の窓であって、
前記第１電極膜または前記第２電極膜の少なくとも一方は、
それぞれ異なる電位を与えることができる複数の分割領域を有していることを特徴とする。

本発明によれば、入射光による照度や熱を効率よく利用して居住性を向上させることができる。

本発明の第１の実施の形態による窓を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態による窓の調光状態を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態による調光装置を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態による調光装置およびそれを備えた窓の実施例１を示す図である。 本発明の第１の実施の形態による調光装置およびそれを備えた窓の実施例２を示す図である。 本発明の第２の実施の形態による窓を説明する図である。

［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態による窓について、図１〜図５を用いて説明する。なお、以下の全ての図面においては、理解を容易にするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせて図示している。図１は、本実施形態による窓１００の概略構成を示している。図１（ａ）は、窓１００の斜視図である。図１（ａ）では、窓１００を例えば家屋の壁に設置した場合に屋外の斜め左上方から窓１００を見た状態を示している。図１（ｂ）は窓１００の平面図である。図１（ｂ）では、窓１００を屋外から窓面に向かって見た状態を示している。図１（ｃ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ線で切断した断面図である。なお、図１（ｃ）では窓１００を家屋の壁５００の開口部に設置した状態を示している。図１（ｃ）では、窓１００の左側が屋内で右側が屋外である。

窓１００は窓枠１０３と窓ガラス１０５とを有している。窓枠１０３は長方形の枠状に作製されている。窓枠１０３は円形状や三角形状、多角形状、あるいはそれらを組み合わせた形状であってもよい。

窓ガラス１０５は光透過性を備えた平板状のガラス部材で構成されている。窓ガラス１０５としてガラス部材に代えて光透過性を備えた樹脂部材等を用いることができる。窓ガラス１０５はガラス部材の板面法線方向に見て窓枠１０３の枠形状に倣う長方形状に形成されている。窓ガラス１０５は、不図示の保持機構により窓枠１０３の枠内に保持されて固定されている。

窓枠１０３に固定された窓ガラス１０５の一方の面（例えば、屋内側）の全面に、薄い面状の調光装置１が貼り付けられている。なお、窓１００の用途等に応じて、調光装置１は窓ガラス１０５のガラス部材面の全面に配置されずに一部に配置されていてもよい。調光装置１は、入射光に対して光透過状態、鏡面（光反射）状態、または黒色（光吸収）状態のいずれかに切換えることができるようになっている。

窓枠１０３の枠体内の所定位置には調光装置１へ所定の電力を供給する電源装置３が格納されている。電源装置３は、調光装置１へ印加する電圧を切換える制御を行う電圧切替え制御部３ｃを有している。電圧切替え制御部３ｃから延出した少なくとも２本の電源配線３ａ、３ｂの端子が調光装置１に電気的に接続されている。また、電源装置３に電力を供給するための電源コード３ｄが電源切換え制御部３ｃから延出して屋内の壁５００に設置された家庭用電源（アウトレット）に接続されるようになっている。なお、電源装置３は家庭用電源を介して電力供給されるだけでなく、蓄電池等を窓枠１０３の枠体内の所定位置に配して当該蓄電池で駆動されるようにしてもよい。

また、窓枠１０３の枠体の屋内側の所定位置には、調光装置１の調光状態を切換える切換えスイッチ部５が設けられている。切換えスイッチ部５には、屋内にいる操作者が操作可能な例えば押しボタン式の３つの切換えスイッチ５ａ、５ｂ、５ｃが配置されている。例えば、切換えスイッチ５ａは調光状態を光透過状態にする場合に押下し、切換えスイッチ５ｂは調光状態を鏡面状態にする場合に押下し、切換えスイッチ５ｃは調光状態を黒色状態にする場合に押下するようになっている。切換えスイッチ部５からは電源装置３の電圧切換え制御部３ａに信号配線５ｄが接続されている。操作者が切換えスイッチ５ａ、５ｂ、５ｃのいずれかを押下することにより信号配線５ｄを介して所定の切換え信号が電圧切替え制御部３ａに出力される。

なお、図１（ａ）では、電源装置３および切換えスイッチ５の図示は省略している。

図２は、本実施形態の窓１００による調光状態を示している。図２（ａ）は、屋内にいる操作者が切換えスイッチ５ａを押下して調光装置１の調光状態を光透過状態にした場合を示している。この場合には、観察者は窓１００の窓ガラス１０５を通して屋外から屋内側を視認可能になると共に、屋内からも屋外側が視認可能になる。

図２（ｂ）は、屋内にいる操作者が切換えスイッチ５ｂを押下して調光装置１の調光状態を鏡面状態にした場合を示している。この場合において、屋外から窓１００の窓ガラス１０５を観察する観察者は窓ガラス１０５全面が鏡面になっているのを視認し、屋内から窓１００の窓ガラス１０５を観察する観察者も窓ガラス１０５全面が鏡面になっているのを視認する。

図２（ｃ）は、屋内にいる操作者が切換えスイッチ５ｃを押下して調光装置１の調光状態を黒色状態にした場合を示している。この場合において、屋外から窓１００の窓ガラス１０５を観察する観察者は窓ガラス１０５全面が黒色になっているのを視認し、屋内から窓１００の窓ガラス１０５を観察する観察者も窓ガラス１０５全面が黒色になっているのを視認する。

このように本実施形態による窓１００では、屋内にいる操作者が切換えスイッチ５を操作することにより、３種類の調光状態のいずれかを得ることができる。このため、外から屋内を見えないようにするためには、調光装置１の調光状態を鏡面（ミラー）状態または黒色状態とすればよい。また、太陽光の熱による室温上昇を抑制したい場合には調光装置１の調光状態を鏡面状態にすればよい。また、屋内または屋外で窓１００をミラーのように利用したい場合には調光装置１の調光状態を鏡面状態にすればよい。また、屋内または屋外で窓１００を黒色状態として利用したい場合には調光装置１の調光状態を黒色状態にすればよい。例えば、冬季の昼間のように、外から見えないようにしつつ、太陽光による熱を取り込みたい場合には、調光装置１の調光状態を黒色状態にすればよい。

図３は、本実施形態による窓１００に使用されている調光装置１を説明する図である。同図を用いて調光装置１の構成および動作について説明する。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図１のＡ−Ａ線で切断した調光装置１の断面を示している。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では、調光装置１の面状部の法線方向が図上下方向になるように配置して示している。

まず図３（ａ）を用いて調光装置１の構成について説明する。調光装置１は、光透過性の絶縁性基板である第１基板１１を有している。光透過性の絶縁性基板としてガラスやプラスチックなどの素材を用いることができる。

第１基板１１の一方の面側には光透過性を有する導電性材料で形成された第１電極膜１５が配置されている。第１電極膜１５の形成材料として、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ_２（二酸化錫）などを用いることができる。第１電極膜１５の成膜には、蒸着、スパッタ、イオンプレーティングなどの真空法が用いられる。

第１電極膜１５の、第１基板１１と反対側の表面には凹凸を有する光透過性の凹凸状電極膜１５ａが形成されている。凹凸状電極膜１５ａは、ＩＴＯの粒子を含む分散液を第１電極膜１５の表面に塗布し、その後、乾燥、焼成（例えば、２５０℃で１時間）することにより形成できる。ＩＴＯ粒子の平均粒子サイズは、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは、２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下程度である。ＩＴＯの粒子サイズが小さすぎると、分散液中へ均一に粒子を分散させるのが難しくなる。また、ＩＴＯの粒子サイズが小さすぎると、凹凸状電極膜１５ａ上にＡｇ（銀）を析出して堆積させる際に、Ａｇの粒径が可視光波長より短くなりすぎて、Ａｇの堆積により凹凸状電極膜１５ａ表面を黒くする効果が得られなくなる。また、ＩＴＯの粒子サイズが大きすぎると、凹凸状電極膜１５ａ上にＡｇを堆積させる際に、Ａｇの粒径が可視光波長より長くなり、Ａｇの堆積により凹凸状電極膜１５ａ表面を黒くする効果が得られなくなる。なお、Ａｇの堆積については後程詳述する。

第１電極膜１５には、図３に示す電源装置３から延びた電源配線３ａの端子が接続されている。電源配線３ａの端子電圧は第１電極膜１５および凹凸状電極膜１５ａに印加される。なお、これ以降の説明において、特に断りがない限り、第１電極膜１５は凹凸状電極膜１５ａを含むものとする。

第１基板１１の上記一方の面側（第１電極膜１５が形成されている側）に所定の空隙を介して第２基板１２が対向配置されている。第２基板１２は、光透過性の絶縁性基板であり、ガラスやプラスチックなどの素材を用いることができる。

第２基板１２の、第１電極膜１５と対向する面側には光透過性を有する導電性材料で形成された第２電極膜１９が配置されている。第２電極膜１９の形成材料として、第１電極膜１５と同様に、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２などを用いることができる。第２電極膜１９の成膜には、蒸着、スパッタ、イオンプレーティングなどの真空法が用いられる。第２電極膜１９の膜面は平坦に形成されている。第２電極膜１９には、図３に示す電源装置３から延びた電源配線３ｂの端子が接続されている。

このように、本実施形態による調光装置１では、第１基板１１上の第１電極膜１５上の凹凸状電極膜１５ａの表面は、第２電極膜１９の表面より凹凸になっている。

第１基板１１と第２基板１２とは、電極形成面が対面するように所定の間隔（ギャップ）で対向配置されている。第１基板１１と第２基板１２の間隔は、第１基板１１および第２基板１２間にスペーサを配置して制御することができる。スペーサは、第１基板１１と第２基板１２の空隙内または基板周辺部位に所定分布で所定高さに配置する。第１基板１１と第２基板１２の間隔は、２０μｍ以上２ｍｍ以下程度であり、好ましくは、１００μｍ以上１ｍｍ以下、より好ましくは、３００μｍ以上７００μｍ以下である。第１基板１１と第２基板１２の間隔が狭すぎると、後述するようにＡｇを第１電極膜１５に析出させる際に十分な黒色状態を作ることが困難になる。また、Ａｇを第２電極膜１９に析出させる際に、高反射率の鏡面状態を作ることが困難になる。逆に、第１基板１１と第２基板１２の間隔が広すぎると、Ａｇを第１電極膜１５や第２電極膜１９上に析出させる際の応答時間が長くなってしまう欠点が生じる。また、Ａｇを含む電解質媒体の使用量も第１基板１１と第２基板１２の間隔に比例して変化するので、第１基板１１と第２基板１２の間隔が広すぎると、コスト高になるという欠点が生じる。

第１電極膜１５と第２電極膜１９との間の空隙には、Ａｇ電解質を含む電解質媒体２３が充填されている。Ａｇ電解質を含む電解質媒体２３は、例えば、ＡｇＮＯ_３、ＴＢＡＢｒ（Ｔｅｔｒａ−ｎ−ｂｕｔｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｂｒｏｍｉｄｅ）、ＣｕＣｌ_２をＤＭＳＯ（Ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｓｕｌｆｏｘｉｄｅ）に溶かし、更にＰＶＢ（Ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌｂｕｔｙｒａｌ））を加えて作製する。

電解質媒体２３中でＡｇ電解質がほぼ均等に分散された状態で電解質媒体２３は光透過性を示す。電解質媒体２３が漏洩しないように第１電極膜１５の周辺領域と第２電極膜１９の周辺領域とは封止材２１により封止されている。

次に、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を用いて調光装置１の動作について説明する。図３（ａ）は、屋内にいる操作者が図１に示す切換えスイッチ５ａを押下して調光装置１の調光状態を光透過状態にした場合を示している。切換えスイッチ５ａが押下されると切換えスイッチ部５から信号配線５ｄを介して調光装置１の調光状態を光透過状態に切替える切替え信号Ａが電源切換え制御部３ｃに送出される。切替え信号Ａを受け取ると電源切換え制御部３ｃは、調光装置１に接続された２本の電源配線３ａ、３ｂの双方に同電位の電圧を印加する。これにより、第１電極膜１５と第２電極膜２との間に電位差が生じていない状態（電圧無印加状態に等しい）となる。この電圧無印加状態では調光装置１の電解質媒体２３内のＡｇ電解質の存在分布に偏りが生じないので電解質媒体２３は光透過性状態を維持する。このため、調光装置１の調光状態は光透過状態となる。これにより、図２（ａ）に示すように窓１００の窓ガラス１０５全体が透明状態に視認される。

図３（ｂ）は、屋内にいる操作者が切換えスイッチ５ｂを押下して調光装置１の調光状態を鏡面状態にした場合を示している。切換えスイッチ５ｂが押下されると切換えスイッチ部５から信号配線５ｄを介して調光装置１の調光状態を鏡面状態に切替える切替え信号Ｂが電源切換え制御部３ｃに送出される。切替え信号Ｂを受け取ると電源切換え制御部３ｃは、電源配線３ａの電位が電源配線３ｂの電位より高くなるように２本の電源配線３ａ、３ｂにそれぞれ所定の電圧を印加する。これにより、第１電極膜１５の電位が第２電極膜１２の電位より高くなる。このため、電解質媒体２３内でカチオンとなっているＡｇ電解質は第２電極膜１２の膜表面に析出する。第２電極膜１２の膜面は平坦に形成されているので、当該膜面に析出した複数のＡｇ粒子で形成されるＡｇ層２５は平坦になるため高反射率が得られて鏡面状態となる。これにより、図２（ｂ）に示すように窓１００の窓ガラス１０５全体が鏡面状態に視認される。

なお、図３（ｂ）およびそれ以降の図面において、第１電極膜１５および第２電極膜１９への印加電圧の極性を分かり易くするために電源装置３を電池記号で示す場合がある。

図３（ｃ）は、屋内にいる操作者が切換えスイッチ５ｃを押下して調光装置１の調光状態を黒色状態にした場合を示している。切換えスイッチ５ｃが押下されると切換えスイッチ部５から信号配線５ｄを介して調光装置１の調光状態を黒色状態に切替える切替え信号Ｃが電源切換え制御部３ｃに送出される。切替え信号Ｃを受け取ると電源切換え制御部３ｃは、電源配線３ａの電位が電源配線３ｂの電位より低くなるように２本の電源配線３ａ、３ｂにそれぞれ所定の電圧を印加する。これにより、第１電極膜１５の電位が第２電極膜１２の電位より低くなる。このため、電解質媒体２３内でカチオンとなっている複数のＡｇ電解質は第１電極膜１５の膜表面に析出する。第１電極膜１５上の凹凸状電極膜１５ａの膜面は所定の凹凸形状に形成されているので、当該膜面に析出した複数のＡｇ粒子で形成されるＡｇ層２７は所定の凹凸形状になるため黒色状態となる。これにより、図２（ｃ）に示すように窓１００の窓ガラス１０５全体が黒色状態に視認される。

（実施例１）
図４は、本実施の形態による調光装置１およびそれを備えた窓１００の実施例１を示している。まず、本実施例の調光装置１の製造方法について図４（ａ）を参照しつつ説明する。第１基板１１としてガラス基板が用いられている。当該ガラス基板上にスパッタ法によりＩＴＯ膜を形成し、所定の形状にパターニングして第１電極膜１５を形成する。第２基板１２もガラス基板が用いられている。当該ガラス基板上にスパッタ法によりＩＴＯ膜を形成し、所定の形状にパターニングして第２電極膜１９を形成する。次に、第１基板１１の第１電極膜１５上に平均粒径３０ｎｍのＩＴＯ粒子を含む水分散液を塗布し、２５０℃で１時間焼成して凹凸状電極膜１５ａを形成する。次に、第１基板１１に対して第２基板１２を電極形成面が互いに対面するように対向させて、両基板周辺部の空隙に厚さ５００μｍのスペーサを介して両基板を貼り合わせる。また、第１基板１１と第２基板１２の間の間隙にはＡｇ電解質を含む電解質媒体２３を配置する。

Ａｇ電解質を含む電解質媒体２３は、例えば、０．５ｍｍｏｌのＡｇＮＯ_３（８５ｍｇ）と２．５ｍｍｏｌのＴＢＡＢｒ（Ｔｅｔｒａ−ｎ−ｂｕｔｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｂｒｏｍｉｄｅ）（８０６ｍｇ）と、０．１ｍｍｏｌのＣｕＣｌ_２（１３ｍｇ）を１０ｍｌのＤＭＳＯに溶かし、更に１０ｗｔ％のＰＶＢ（Ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌｂｕｔｙｒａｌ））を加えて作製する。

上記のようにして形成された調光装置１の調光状態は、第１電極膜１５と第２電極膜１９の印加電圧がそれぞれ０Ｖの場合は、いずれの電極膜にもＡｇが析出しないので光透過性となる。

第１電極膜１５に＋２．５ＶのＤＣ電圧を印加し、第２電極膜１９に０Ｖの電圧を印加すると、第２電極膜１９上にＡｇが析出して調光装置１の調光状態は鏡面（ミラー）状態となる。析出するＡｇ粒子の平均粒径は概略９０ｎｍである。

逆に第１電極膜１５に−２．５ＶのＤＣ電圧を印加し、第２電極膜１９に０Ｖの電圧を印加すると、第１電極膜１５上にＡｇが析出して調光装置１の調光状態は黒色状態となる。析出するＡｇ粒子の粒径は概略３００ｎｍ〜５００ｎｍである。

このようにして作製した調光装置１を一表面に貼り付けた窓ガラス１０５を窓枠１０３に固定して窓１００が完成する。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図１に示すＡ−Ａ線で切断した調光装置１の断面を示している。各図とも、調光装置１の左側が屋内側であり右側が屋外側である。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、調光装置１は、第１基板１１が屋内側に位置し第２基板１２が屋外側に位置するように窓ガラス１０５（図４では不図示）に貼り付けられている。

図４（ａ）は、調光装置１の調光状態を光透過状態にした場合を示している。この場合には屋外の太陽Ｓから窓１００の窓ガラス１０５に入射した入射光ＩＬは、調光装置１を透過して屋内に入射する。

図４（ｂ）は、調光装置１の調光状態を鏡面状態にした場合を示している。この場合には屋外の太陽Ｓから窓ガラス１０５に入射した入射光ＩＬは、調光装置１の第２電極膜１９上に析出したＡｇ粒子による平坦なＡｇ層２５表面で反射して屋外側に戻される。

図４（ｃ）は、調光装置１の調光状態を黒色状態にした場合を示している。この場合には屋外の太陽Ｓから窓ガラス１０５に入射した入射光ＩＬは、調光装置１の第２電極膜１９および電解質媒体２３を透過する。そして、入射光ＩＬは、第１電極膜１５上に析出したＡｇ粒子による凹凸状のＡｇ層２７表面で吸収される。

本実施例によれば、窓１００が、入射光に対し光透過または光反射、あるいは光吸収のいずれかの状態に切換えることができる調光装置１を備えているので、窓１００に入射する入射光による照度や熱を効率よく利用して屋内の居住性を向上させることができる。

また本実施例によれば、調光装置１の第１基板１１が屋内側で第２基板１２が屋外側に配置されているので、第１基板１１が屋外側で第２基板１２が屋内側に配置されている場合に比して、黒色状態を得るための第１電極膜１５が屋内側に位置する。このため、冬季の昼間などで、遮光をしつつ太陽光による熱を取り込みたい場合には、第１基板１１が屋外側で第２基板１２が屋内側に配置されている場合に比して、太陽光から吸収した熱をより容易に屋内に伝えることができる。このため、本実施例の調光装置１の配置によれば屋内を速やかに暖かくすることができる。

また本実施例によれば、調光装置１の第１基板１１が屋内側で第２基板１２が屋外側に配置されているので、第１基板１１が屋外側で第２基板１２が屋内側に配置されている場合に比して、鏡面状態を得るための第２電極膜１９が屋外側に位置する。このため、遮光をしつつ太陽光の熱による屋内温度上昇を抑制したい場合には、第１基板１１が屋外側で第２基板１２が屋内側に配置されている場合に比して、僅かながらでも太陽光を吸収する領域（第１電極膜１５や電解質媒体２３等）を減少させると共に高効率で光反射を行うことができるので、屋内の温度上昇をより抑制することができる。

（実施例２）
図５は、本実施の形態による調光装置１およびそれを備えた窓１００の実施例２を示している。本実施例による調光装置１は実施例１の調光装置１と同一の構成であるので、その構成および製造方法についての説明は省略する。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図１に示すＡ−Ａ線で切断した調光装置１の断面を示している。各図とも、調光装置１の左側が屋内側であり右側が屋外側である。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、調光装置１は、第１基板１１が屋外側に位置し第２基板１２が屋内側に位置するように窓ガラス１０５（図５では不図示）に貼り付けられている。

図５（ａ）は、調光装置１の調光状態を光透過状態にした場合を示している。この場合には屋外の太陽Ｓから窓１００の窓ガラス１０５に入射した入射光ＩＬは、調光装置１を透過して屋内に入射する。

図５（ｂ）は、調光装置１の調光状態を鏡面状態にした場合を示している。この場合には屋外の太陽Ｓから窓ガラス１０５に入射した入射光ＩＬは、調光装置１の第１電極膜１５および電解質媒体２３を透過する。しかしながら、調光装置１の第２電極膜１９上に析出したＡｇ粒子による平坦なＡｇ層２５表面で反射して屋外側に戻される。

図５（ｃ）は、調光装置１の調光状態を黒色状態にした場合を示している。この場合には屋外の太陽Ｓから窓ガラス１０５に入射した入射光ＩＬは、第１電極膜１５上に析出したＡｇ粒子による凹凸状のＡｇ層２７表面で吸収される。

本実施例によれば、窓１００が、入射光に対し光透過または光反射、あるいは光吸収のいずれかの状態に切換えることができる調光装置１を備えているので、窓１００に入射する入射光による照度や熱を効率よく利用して屋内の居住性を向上させることができる。

また本実施例では、調光装置１の第１基板１１が屋外側で第２基板１２が屋内側に配置されているので、鏡面状態を得るための第２電極膜１９が屋内側に位置する。第１基板１１が屋内側で第２基板１２が屋外側に配置されている場合には、鏡面状態となる第２電極膜１９が屋外側にあるため、鏡面状態の窓１００を屋内側から観察すると、光が反射する界面が多く、少なくとも第１基板１１での光反射と第２電極膜１９での光反射とが重なり、像が多重像に見える場合がある。これに対し本実施例では、第２電極膜１９が屋内側に位置するので光が反射する界面が少なくなるため、屋内側でより鮮明な鏡面像が視認できる。

［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態による窓について図６を用いて説明する。図６は、本実施形態による窓２００の概略構成を示す斜視図である。図６では、窓２００を例えば家屋の壁に設置した場合に屋外の斜め左上方から窓２００を見た状態を示している。

窓２００は窓枠２０３と窓ガラス２０５とを有している。窓枠２０３は長方形の枠状に作製されている。窓ガラス２０５は光透過性を備えた平板状のガラス部材で構成されている。窓ガラス２０５としてガラス部材に代えて光透過性を備えた樹脂部材等を用いることができる。窓ガラス２０５はガラス部材の板面法線方向に見て窓枠２０３の枠形状に倣う長方形状に形成されている。窓ガラス２０５は、回転保持機構２０７により窓枠２０３の枠内で回転可能に保持されている。

回転保持機構２０７は、例えば長方形の窓枠２０３の対向する２つの長辺の中点にそれぞれ設けられた凹状の受け機構と、長方形の窓ガラス２０５の対向する２つの長辺の中点にそれぞれ設けられた凸状の突起機構とを有している。窓ガラス２０５の突起機構を窓枠２０３の受け機構に嵌め込むことにより、２つの長辺の中点を結ぶ直線を回転軸として窓枠２０３に対して窓ガラス２０５を例えば３６０度回転可能に保持することができる。また、図示は省略したが、窓ガラス２０５の回転を停止したり回転角度を調整したりできる機構を窓枠２０３および／または窓ガラス２０５に設けるようにしてもよい。窓枠２０３の枠面に対して窓ガラス２０５のガラス面がほぼ一致する状態を０度として、図６では、窓枠２０３に対して窓ガラス２０５を約６０度（または３００度）回転させた状態を例示している。

窓枠２０３に回転可能に保持された窓ガラス２０５の一方の面の全面に、薄い面状の調光装置１が貼り付けられている。本実施例の調光装置１は、第１電極膜１５が４つの分割領域１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに分割されている。分割領域１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、窓ガラス２０５の長辺に平行に帯状に形成されて、窓ガラス２０５の短辺に沿ってこの順に隙間なく配置されている。

図示は省略したが、分割領域１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄのそれぞれの第１電極膜１５には電源装置３からそれぞれ別個の電源配線３ａの端子が接続されており、分割領域１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの各第１電極膜１５にそれぞれ異なる電位を与えることができるようになっている。また、不図示の切換えスイッチ部５には分割領域１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄのそれぞれに対応して切換えスイッチ５ａ、５ｂ、５ｃが設けられている。調光装置１の第２電極膜１９は４つの分割領域１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの全面に形成されて共通電極として機能するようになっている。

このため、第２電極膜１９に所定の共通電位（例えば、０Ｖ）を印加し、切替えスイッチ部５の操作により分割領域１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄのそれぞれの第１電極膜１５に例えば、０Ｖ、＋２．５Ｖ、−２．５Ｖのいずれかの電圧を印加することにより、分割領域１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄのそれぞれの調光状態を、光透過状態、鏡面状態、または黒色状態のいずれかに切り替えることができる。このように、各分割領域１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、第１の実施の形態の調光装置１と同様の構成を備え、第１の実施の形態の調光装置１と同様の動作が可能である。

図６では、分割領域１ａの調光状態が光透過状態、分割領域１ｂの調光状態が黒色状態、分割領域１ｃの調光状態が鏡面状態、分割領域１ｄの調光状態が光透過状態になっている場合を例示している。例えば、屋外からの視線が気になる高さに位置する分割領域の調光状態を鏡面状態にし、屋外からの視線が気にならない高さに位置する分割領域の調光状態を光透過状態にすれば、外が見えつつ、不要な光をはね返して屋内温度の上昇を防ぐことができる。また例えば、屋外からの視線が気になる高さに位置する分割領域の調光状態を黒色状態にし、屋外からの視線が気にならない高さに位置する分割領域の調光状態を光透過状態にすれば、外が見えつつ、太陽光を吸収して屋内温度を上昇させることができる。また、冬などで太陽光の熱をできるだけ利用したいが、同時に屋内からのミラー機能も欲しい場合などには、特定の分割領域の調光状態のみを鏡面状態にし、残余の分割領域の調光状態を黒色状態または光透過状態にすればよい。

窓ガラス２０５を０度の状態から１８０度回転させることにより、調光装置１の第１基板１１が屋内側で第２基板１２が屋外側に配置される状態と、第１基板１１が屋外側で第２基板１２が屋内側に配置される状態とを切替えることができる。つまり、本実施例の回転保持機構２０７は、調光装置１の第１基板１１が屋内側で第２基板１２が屋外側に配置される状態と、第１基板１１が屋外側で第２基板１２が屋内側に配置される状態とを切替え可能な切替え装置としても機能している。

本実施例によれば、窓２００が、入射光に対し光透過または光反射、あるいは光吸収のいずれかの状態に切換えることができる調光装置１を備えているので、窓２００に入射する入射光による照度や熱を効率よく利用して屋内の居住性を向上させることができる。

また本実施例によれば、回転保持機構（切替え装置）２０７により調光装置１の第１基板１１が屋内側で第２基板１２が屋外側に配置されるように窓ガラス２０５を位置決めした場合には、第１の実施の形態の実施例１と同様に、第１基板１１が屋外側で第２基板１２が屋内側に配置されている場合に比して、黒色状態を得るための第１電極膜１５を屋内側に位置させることができる。このため、冬季の昼間などで、遮光をしつつ太陽光による熱を取り込みたい場合には、第１基板１１が屋外側で第２基板１２が屋内側に配置されている場合に比して、太陽光から吸収した熱をより容易に屋内に伝えることができる。このため、屋内を速やかに暖かくすることができる。

また、第１基板１１が屋外側で第２基板１２が屋内側に配置されている場合に比して、鏡面状態を得るための第２電極膜１９が屋外側に位置する。このため、遮光をしつつ太陽光の熱による屋内温度上昇を抑制したい場合には、第１基板１１が屋外側で第２基板１２が屋内側に配置されている場合に比して、僅かながらでも太陽光を吸収する領域（第１電極膜１５や電解質媒体２３等）を減少させると共に高効率で光反射を行うことができるので、屋内の温度上昇をより抑制することができる。

また本実施例によれば、回転保持機構（切替え装置）２０７により調光装置１の第１基板１１が屋外側で第２基板１２が屋内側に配置されるように窓ガラス２０５を位置決めした場合には、鏡面状態を得るための第２電極膜１９を屋内側に位置させることができる。第１基板１１が屋内側で第２基板１２が屋外側に配置されている場合には、鏡面状態となる第２電極膜１９が屋外側にあるため、鏡面状態の窓１００を屋内側から観察すると、光が反射する界面が多く、少なくとも第１基板１１での光反射と第２電極膜１９での光反射とが重なり、像が多重像に見える場合がある。これに対し、第１基板１１が屋外側で第２基板１２が屋内側に配置されるように窓ガラス２０５を位置決めした場合には、第２電極膜１９が屋内側に位置するので光が反射する界面が少なくなるため、屋内側でより鮮明な鏡面像が視認できる。

このように、本実施形態によれば、回転保持機構（切替え装置）２０７により窓ガラス２０５を回転させることができるので、第１の実施の形態の実施例１および実施例２に示す調光装置１の使用形態のいずれも容易に実現できる。また、回転保持機構２０７により窓ガラス２０５を回転させて図６に示すように窓枠２０３に対して所定角度（例えば、数度から９０度）だけ回転させて窓ガラス２０５を半開き状態で固定すれば、屋内の空気を屋外へ排出し、また屋外の空気を屋内へ導入する換気を行うこともできる。

本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態の調光装置１は、入射光に対し、光透過状態、鏡面状態、または黒色状態のいずれかに切り替え可能であるが、さらにより細かな調光制御も可能である。例えば、第１電極膜１５および第２電極膜１９間に印加する電圧を、例えば鏡面状態にする電圧値と同極性でそれより低い電圧値に制御して電解質媒体２３に中間的な電位を与えることにより、調光装置１の調光状態をハーフミラー状態にすることができる。また、第１電極膜１５および第２電極膜１９間に印加する電圧を、例えば黒色状態にする電圧値と同極性でそれより低い電圧値に制御して電解質媒体２３に中間的な電位を与えることにより、調光装置１の調光状態を灰色状態にすることができる。

また、上記実施の形態では、窓ガラス１０５、２０５に調光装置１を貼り付けているが、本発明はこれに限られない。窓ガラス１０５を用いずに、調光装置１だけを窓枠１０３に固定して窓１００として用いてももちろんよい。また、窓ガラス２０５を用いずに、調光装置１だけを回転保持機構（切替え装置）２０７を用いて窓枠２０３に回転可能に保持して窓２００として用いてももちろんよい。

また、第１の実施の形態では、窓ガラス１０５の屋内側に調光装置１を貼り付けたが、窓ガラス１０５の屋外側に調光装置１を貼り付けてもよい。また、窓ガラス１０５、２０５は、二重窓構造であってもよい。その際の調光装置１の貼り付け位置は、屋内側、二重窓の密閉空間の屋内側、二重窓の密閉空間の屋外側、屋外側のいずれであってもよい。

また、上記第２の実施の形態の調光装置１は、第１電極膜１５が４つの分割領域１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに分割され、第２電極膜１９は４つの分割領域１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの全面に形成されて共通電極となっているが、本発明はこれに限られない。例えば、第２電極膜１９が４つの分割領域１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに分割され、第１電極膜１５が４つの分割領域１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの全面に形成されて共通電極となっていてもよい。また、４つの分割領域１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄにそれぞれ第１電極膜１５と第２電極膜１９とが独立して設けられていてもよい。

また、窓枠１０３、２０３には、鍵や、窓を動かすための取っ手などをつけてもよい。さらに、本発明に係る窓は、図１に示す壁５００の開口部に配置されるだけでなく、屋根の開口部に配置してもよい。さらに本発明は、掃き出し窓、引き戸、観音開きの扉、ドア、室内ドア、間仕切りユニット等にも適用可能である。

なお、上述の各実施例に記載されている技術的特徴（構成要件）は相互に組合せ可能であり、組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

本発明の窓は、透明、ミラー、黒状態を切換えられ、かつ、光および熱の効率的な利用および／または制御が可能な構成であり、建物窓ガラスへの応用、さらに自動車、電車、馬車、飛行機、船、ロケット等の乗物窓ガラスへの応用、真空蒸着機、ドラフト、電子天秤などの実験機器への応用など、広範な応用展開が可能である。

また、本発明の窓は、冷暖房のエネルギー消費を減らすことができるため、建物や乗物内のエネルギー消費を削減することができる。

本発明の窓の多機能性は、従来技術に対して大きな優位性を有しており、既存のウインドウトリートメント製品（ブラインド、カーテン、ロールスクリーン等）に置き換わる省エネルギー機能性部材としての普及が大きく期待できる。したがって、本発明の産業上の利用価値は極めて高い。

１ 調光装置
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 分割領域
３ 電源装置
３ａ、３ｂ 電源配線
３ｃ 電源切換え制御部
３ｄ 電源タップ
５ 切換えスイッチ部
５ａ、５ｂ、５ｃ 切換えスイッチ
５ｄ 信号配線
１１ 第１基板
１２ 第２基板
１５ 第１電極膜
１５ａ 凹凸状電極膜
１９ 第２電極膜
２１ 封止材
２３ 電解質媒体
２５、２７ Ａｇ層
１００、２００ 窓
１０３、 ２０３ 窓枠
１０５、２０５ 窓ガラス
２０７ 回転保持機構（切替え装置）
５００ 壁
Ｓ 太陽
ＩＬ 入射光

Claims (8)

1. 入射光に対し、光透過状態、鏡面状態、または黒色状態のいずれかに切替え可能な調光装置を含むこと
   を特徴とする窓。
2. 請求項１に記載の窓であって、
   前記調光装置は、
   光透過性の第１基板と、
   前記第１基板の一方の面側に形成された光透過性の第１電極膜と、
   前記第１基板の前記一方の面側に所定の空隙を介して対向配置された光透過性の第２基板と、
   前記第２基板の前記第１電極膜と対向する面側に形成された光透過性の第２電極膜と、
   前記空隙に配置され、電解質を含む電解質媒体と
   を有し、
   前記第１電極膜と前記第２電極膜とが同電位である場合は前記光透過状態となり、
   前記第１電極膜の電位が前記第２電極膜の電位より高い場合には、前記電解質媒体中の前記電解質が前記第２電極膜上に析出して前記鏡面状態となり、
   前記第１電極膜の電位が前記第２電極膜の電位より低い場合には、前記電解質媒体中の前記電解質が前記第１電極膜上に析出して前記黒色状態となること
   を特徴とする窓。
3. 請求項２に記載の窓であって、
   前記第１電極膜の表面は、前記第２電極膜の表面より凹凸になっていること
   を特徴とする窓。
4. 請求項３に記載の窓であって、
   前記電解質は前記電解質媒体中でカチオンになること
   を特徴とする窓。
5. 請求項４に記載の窓であって、
   前記電解質はＡｇを含むこと
   を特徴とする窓。
6. 請求項２から５のいずれか一項に記載の窓であって、
   前記第１基板が屋内側で前記第２基板が屋外側に配置されること
   を特徴とする窓。
7. 請求項２から５のいずれか一項に記載の窓であって、
   前記第１基板が屋内側で前記第２基板が屋外側に配置される状態と、
   前記第１基板が屋外側で前記第２基板が屋内側に配置される状態と
   を切替え可能な切替え装置を有すること
   を特徴とする窓。
8. 請求項２から７までのいずれか一項に記載の窓であって、
   前記第１電極膜または前記第２電極膜の少なくとも一方は、
   それぞれ異なる電位を与えることができる複数の分割領域を有していること
   を特徴とする窓。
   

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