JP2018141889A - 外光調整部材、移動体、移動体用温度調整システム - Google Patents
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Abstract
Description
この調光部材では、液晶に印加する電界を変更して液晶の配向を変更することにより外来光の透過を制御する。
また、車両用窓ガラスに関して、特許文献3には、赤外線を遮蔽する中間層と近赤外線を反射する反射フィルムとの積層により赤外線の入射を防止し、太陽光等の外光による温度上昇を低減する構成が開示されている。
しかし、特許文献3に開示の構成では、太陽光等の外光による移動体内の温度上昇を十分に低減することができない場合があり、移動体内の温度変化を十分に調整することができなかった。
前記外光のうち赤外領域の光を選択的に遮蔽する赤外線遮蔽部材と、
前記赤外線遮蔽部材と重なるように配置され、外光のうち少なくとも可視領域の光の透過率を調整する調光部材と、
を備える外光調整部材。
(2)(1)において、
前記調光部材は、複数のセグメントに分割されていること、
を特徴とする外光調整部材。
(3) 外光が入射する部位に配置される(1)又は(2)の外光調整部材と、
前記調光部材の透過率を変化させる駆動制御部と、
を備える移動体。
(4)(3)において、
前記移動体内の温度を検出する温度検出部を備え、
前記駆動制御部は、前記温度検出部の検出結果に基づいて、前記調光部材の透過率を制御すること、
を特徴とする移動体。
(5)(3)又は(4)において、
前記移動体内における搭乗者の位置の情報である搭乗者位置情報を取得する搭乗者位置情報取得部を備え、
前記駆動制御部は、
前記搭乗者位置情報に基づいて、前記搭乗者が搭乗している箇所に対応する部分の前記調光部材の透過率を局所的に変化させること、
を特徴とする移動体。
(6)(3)〜(5)の何れかにおいて、
前記赤外線遮蔽部材を前記移動体の外光が入射する部位から移動させる移動部を備えること、
を特徴とする移動体。
(7) 外光が入射する部位に、前記外光のうち赤外領域の光を選択的に遮蔽する赤外線遮蔽部材と、前記外光のうち少なくとも可視領域の光の透過率を調整する調光部材とが配置された移動体の前記移動体内の温度を調整する移動体用温度調整システムであって、
前記調光部材の透過率を変化させる駆動制御部
を備える移動体用温度調整システム。
(8)(7)において、
前記移動体用温度調整システムと、
前記移動体用温度調整システムを実行する情報処理装置と、
を備える移動体。
〔外光調整部材〕
図1は、第1実施形態の移動体用温度調整システムに用いられる外光調整部材の構成を説明する断面図である。
外光調整部材1は、例えば、移動体の1種である車両のルーフウインドウに適用され、車内への太陽光等の外光の入射を制御することにより車内の温度を調整する板状の部材である。
外光調整部材1は、赤外領域の入射光を選択的に遮蔽する赤外線遮蔽層7(赤外遮蔽部材)を備えた合わせガラス2と、可視光域の入射光に対して透過率を変化させる調光フィルム3(調光部材)とを粘着剤、接着剤等により積層一体化して構成される。
合わせガラス2は、赤外線遮蔽フィルム4を一対のガラス基板5、8により挟持して積層一体化して作成される。
ここで、ガラス基板5、8と、赤外線遮蔽フィルム4との間には、不図示の中間膜が設けられている。中間膜は、各ガラス基板と赤外線遮蔽フィルム4とを接合する透明接着層であり、ポリビニルブチラール(PVB)系やエチレンビニルアセテート共重合体(EVA)系等の樹脂を有機材料として用いたものが使用される。なお、中間膜には、紫外線吸収剤、酸化防止剤、帯電防止剤、光安定剤、接着調整剤等を適宜添加してもよい。特に、紫外線吸収剤を中間膜用の樹脂に添加すると、赤外線とともに紫外線も遮蔽できるのでより好ましい。
より具体的には、可視領域の光である波長380nm以上800nm以下の帯域において、透過率は80%以上であることが望ましい。
このようなガラス基板5、8に適用できる材料は、例えば、透明な無機ガラスや、有機ガラスが挙げられる。
無機ガラスとしては、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、アルミノボロシリケートガラス、ホウ珪酸ガラス、無アルカリガラス、石英ガラス等が特に制限なく用いられる。これらのうちでもソーダライムガラスが特に好ましい。無機ガラスの成形法については、特に限定されないが、例えば、フロート法等により成形されたフロート板ガラスが好ましい。
有機ガラスとしては、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリルウレタン樹脂等が挙げられる。これらのなかでもポリカーボネート樹脂がより好ましい。なお、ガラス基板5、8は、上記のような樹脂を2種以上含んで構成されるようにしてもよい。
本実施形態の赤外線遮蔽フィルム4は、基材6の一方の面に赤外線遮蔽層7を作成して形成される。ここで、赤外線遮蔽フィルム4は、赤外領域の全波長帯域で赤外線を遮蔽できるようにしてもよく、赤外領域の特定波長(例えば、近赤外線等)の光を遮蔽できるようにしてもよい。
なお、赤外領域は、波長800nm以上1mm未満の波長帯域である。
赤外線反射フィルムは、赤外領域の波長を選択的に反射する周期構造(例えば、低屈折率層と高屈折率層とを交互に多層に設けた構造等)を適用することができる。また、赤外領域の波長を反射するホログラムや、低屈折率層及び高屈折率層を繰り返し多層に積層した誘電体多層膜を支持基材上に設けられたものを適用することも可能である。
誘電体多層膜は、高屈折率誘電体膜と低屈折率誘電体膜を交互に積層した構成を有する。各誘電体膜には、TiO2、Nb2O5、Ta2O5、SiO2、Al2O3、ZrO2、MgF2等の金属化合物が適用され、適当な屈折率差を有する二種類を組合せて高屈折率誘電体と、低屈折率誘電体とが構成される。このような誘電体多層膜を用いた赤外線反射フィルムは、用いる誘電体の種類や、各層の層厚、層数等により、反射波長域や、反射率を調整することができる。
また、その他に、赤外線反射フィルムとして、液晶配向膜、赤外線反射材を含有したコーティング膜、金属膜を含む単層または多層の赤外線反射膜等の従来公知の赤外線反射膜を支持基材上に設けられたものを適用してもよい。
液晶配向膜は、液晶化合物を支持基材上に配向させ、配向状態を固定することによって得られる膜であり、液晶化合物は、例えば、螺旋状態や、格子状態に配向される。このような構造を有する液晶相として、コレステリック液晶相や、強誘電性液晶相、反強誘電性液晶相、ブルー相等を適用することができる。
なお、赤外線遮蔽層7に、赤外線を吸収する赤外線吸収フィルムを用いる場合、例えば、赤外線を選択的に吸収する導電性超微粒子を混入した樹脂層を適用することができる。
また、赤外線遮蔽層7には、その他、公知の赤外線反射及び又は赤外線吸収の技術を適用してもよい。
図2は、調光フィルム3の構成を説明する断面図である。
調光フィルム3は、液晶を利用して少なくとも可視領域の光の透過光を制御するフィルム状の部材であり、直線偏光板12、13により液晶セル14を挟持して構成される。ここで、調光フィルム3は、可視領域の全波長帯域において透過率を変更できるようにしてもよく、また、可視光域の特定波長のみの透過率を変更できるようにしてもよい。
直線偏光板12、13は、偏光子を含むものであれば特に限定されるものではなく、偏光子の片側又は両側に偏光板保護フィルムを有するものであってもよい。
偏光子は、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)のような親水性ポリマーからなるフィルムを二色性色素であるヨウ素を含有する水溶液に浸漬させて延伸することによりポリビニルアルコールとヨウ素との錯体を形成させた偏光子や、ポリ塩化ビニルのようなプラスチックフィルムを処理してポリエンを配向させたものからなる偏光子等を挙げることができる。
また、ヨウ素の代わり二色性色素として二色性染料を用いる場合は、二色性染料として、アゾ系染料、スチルベン系染料、メチン系染料、シアニン系染料、ピラゾロン系染料、トリフェニルメタン系染料、キノリン系染料、オキサジン系染料、チアジン系染料、アントラキノン系染料等が用いられる。
直線偏光板12、13は、クロスニコル配置により、アクリル系透明粘着樹脂等による接着剤層により液晶セル14に配置される。なお、直線偏光板12、13には、それぞれ液晶セル14側に光学補償のための位相差フィルム12A、13Aが設けられるが、位相差フィルム12A、13Aは、必要に応じて省略してもよい。またクロスニコル配置に代えてパラレルニコル配置により配置してもよい。
液晶セル14は、フィルム状の下側積層体15D及び上側積層体15Uにより液晶層18を挟持して構成される。
下側積層体15Dは、基材16に、透明電極21、配向層23及びスペーサ22を積層して形成される。
上側積層体15Uは、基材25に、透明電極26、配向層27及びスペーサ22を積層して形成される。
基材16、25は、種々の透明樹脂フィルムを適用することができるが、光学異方性が小さく、また、可視域の波長(380〜800nm)における透過率が80%以上である透明樹脂フィルムを適用することが望ましい。
透明樹脂フィルムの材料としては、例えば、トリアセチルセルロース(TAC)等のアセチルセルロース系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン、ポリメチルペンテン、EVA等のポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリサルホン(PEF)、ポリエーテルサルホン(PES)、ポリカーボネート(PC)、ポリスルホン、ポリエーテル(PE)、ポリエーテルケトン(PEK)、(メタ)アクロニトリル、シクロオレフィンポリマー(COP)、シクロオレフィンコポリマー等の樹脂を挙げることができる。
特に、ポリカーボネート(PC)、シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の樹脂が好ましい。
本実施形態において、基材16、25は、厚み100μmのポリカーボネートフィルムが適用されるが、種々の厚みの透明樹脂フィルムを適用することができる。
透明電極21、26は、上記透明樹脂フィルムと透明樹脂フィルムに積層される透明導電膜から構成されている。
透明導電膜としては、この種の透明樹脂フィルムに適用される各種の透明電極材料を適用することができ、酸化物系の全光透過率が50%以上の透明な金属薄膜を挙げることができる。例えば、酸化錫系、酸化インジウム系、酸化亜鉛系が挙げられる。
酸化インジウム(In2O3)系としては、酸化インジウム、ITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)、IZO(Indium Zinc Oxide)が挙げられる。
酸化亜鉛(ZnO)系としては、酸化亜鉛、AZO(アルミドープ酸化亜鉛)、ガリウムドープ酸化亜鉛が挙げられる。
本実施形態では、ITO(Indium Tin Oxide)により透明導電膜が形成される。
スペーサ22は、液晶層18の厚みを規定するために設けられ、各種の樹脂材料を広く適用することができる。ここで、スペーサ22には、主に球状スペーサ(以下、「ビーズスペーサ」と呼ぶ)と柱状スペーサ(以下、「フォトスペーサ」と呼ぶ)の2種類が存在する。
ここで、調光フィルム3は、基材上に配向層を形成後に、感光性樹脂を塗布して、露光、現像するというフォトリソグラフィー法を用いてフォトスペーサを形成することが考えられるが、この場合、露光や現像工程によって配向層へダメージを与え、配向不良が生じる原因となるため好ましくない。また、基材上にフォトスペーサを先に作製した後に、配向層を塗布することも考えられるが、この場合、フォトスペーサの周囲の配向層には十分な配向規制力を与えることができず、配向不良が生じる原因となるため好ましくない。よって、フォトスペーサにより製造した調光フィルムは、配向不良により所望の透過率に精度よく制御できなくなる場合がある。
これに対して、ビーズスペーサは、配向層を形成した後に、その配向層上に散布され、また、配向層との接触面積が狭いため、上述のような配向層がダメージを受けたり、配向不良が生じたりするような問題が生じるのを低減することができる。
よって、スペーサ22としてビーズスペーサを適用することにより、作製した調光フィルム3の透過率を、フォトスペーサを用いた場合に比して、より精密に細かく透過率を変化させることができる。
ここで、本実施形態の調光フィルム3は、車両30に配置され、車内温度の小幅な調整を容易に行う観点から可視光を所定の透過率に精度よく制御する必要がある。そのため、本実施形態では、スペーサ22にビーズスペーサを適用する。
また、配向層上におけるビーズ22の分散性や、密着性を向上させる観点から、ビーズスペーサの表面に表面処理を行うようにしてもよい。表面の被覆材料としては、ビーズ表面への固定化や、液晶材料中への化学物質の流出が問題とならなければ、とくに限定されるものではないが、例えば、ポリエチレン、エチレン/酢酸ビニル共重合体、エチレン/アクリル酸エステル共重合体、ポリメチル(メタ)アクリレート重合体、SBS型スチレン/ブタジエンブロック共重合体、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂などを用いることができる。
なお、上述の説明では、スペーサ22は、上側積層体15U及び下側積層体15Dの両方に設けられる例を示したが、これに限定されるものでなく、上側積層体15U及び下側積層体15Dのいずれか一方に設けられるようにしてもよい。
配向層23、27は、光配向層により形成される。光配向層に適用可能な光配向材料は、光配向の手法を適用可能な各種の材料を広く適用することができ、例えば、光分解型、光二量化型、光異性化型等を挙げることができる。
本実施形態では、光二量化型の材料を使用する。光二量化型の材料としては、例えば、シンナメート、クマリン、ベンジリデンフタルイミジン、ベンジリデンアセトフェノン、ジフェニルアセチレン、スチルバゾール、ウラシル、キノリノン、マレインイミド、又は、シンナミリデン酢酸誘導体を有するポリマー等を挙げることができる。中でも、配向規制力が良好である点で、シンナメート、クマリンの一方又は両方を有するポリマーが好ましく用いられる。このような光二量化型の材料の具体例としては、例えば特開平9−118717号公報、特表平10−506420号公報、特表2003−505561号公報及びWO2010/150748号公報に記載された化合物を挙げることができる。
なお、光配向層に代えてラビング処理により配向層を作製してもよく、微細なライン状凹凸形状を賦型処理して配向層を作製してもよい。
液晶層18は、この種の調光フィルム3に適用可能な各種の液晶材料を広く適用することができる。具体的に、液晶層18には、重合性官能基を有していない液晶化合物として、ネマチック液晶化合物、スメクチック液晶化合物及びコレステリック液晶化合物を適用することができる。
ネマチック液晶化合物としては、例えば、ビフェニル系化合物、ターフェニル系化合物、フェニルシクロヘキシル系化合物、ビフェニルシクロヘキシル系化合物、フェニルビシクロヘキシル系化合物、トリフルオロ系化合物、安息香酸フェニル系化合物、シクロヘキシル安息香酸フェニル系化合物、フェニル安息香酸フェニル系化合物、ビシクロヘキシルカルボン酸フェニル系化合物、アゾメチン系化合物、アゾ系化合物、およびアゾオキシ系化合物、スチルベン系化合物、トラン系化合物、エステル系化合物、ビシクロヘキシル系化合物、フェニルピリミジン系化合物、ビフェニルピリミジン系化合物、ピリミジン系化合物、およびビフェニルエチン系化合物等を挙げることができる。
コレステリック液晶化合物としては、例えば、コレステリルリノレート、コレステリルオレエート、セルロース、セルロース誘導体、ポリペプチド等を挙げることができる。
シール材29は、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂等の熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂等を適用することができる。
VA方式は、無電界時、液晶層18の液晶分子は垂直配向し、これにより調光フィルム3は、入射光を遮光して遮光状態となり、また、この電界の印加により、液晶層18の液晶が水平配向し、調光フィルム3は、入射光を透過して透過状態となる。
このVA方式のように、無電界時に遮光状態となり、電界印加時に透過状態となるような光の制御モードをノーマリーブラックモードという。
ここで、TN方式は、基板上に形成した透明電極の上に、配向方向が90°異なるようなラビング処理等を行った配向膜を付け、上下基板で液晶層18を挟む構成である。配向膜の配向規制力により液晶分子は配向膜の配向方向に沿って並び、その液晶分子に沿って他の液晶分子が配向するため、液晶分子の方向が90°捩じれる形で配向する。そして上下基板の外側に、配向膜の配向方向と平行に偏光板を配置する。
TN方式は、無電界時、偏光板を通過した光は直線偏光となり液晶に入る。液晶分子は90°捩じれて配向されているので、入射した光も90°捩じれて通過するため、下の偏光板を通過できる。これにより調光フィルム3は、入射光を透過して透過状態となる。
また、この電界の印加により液晶分子が直立して捩じれがとれるが、配向膜表面では配向規制力の方が強いため、液晶分子の配向方向は配向膜に沿ったままである。このような状態では、液晶分子は通過する光に対しては等方的であるため、液晶層18に入射された直線偏光の偏光方向の回転は生じない。従って、上の偏光板を通過した直線偏光は下の偏光板を通過できず、調光フィルム3は、入射光を遮光して遮光状態となる。
このTN方式のように、無電界時に透過状態となり、電界印加時に遮光状態となるような光の制御モードをノーマリーホワイトモードという。
GH方式に使用される液晶組成物は、電界印加時における液晶分子の長軸方向の相違により、ポジ型とネガ型とに大別される。
ポジ型のネマチック液晶は、誘電率が長軸方向に大きく長軸に垂直な方向に小さい誘電率異方性が正の液晶であり、無電界時には液晶分子の長軸方向が光軸に対して垂直となり、電界印加時には液晶分子の長軸方向が光軸に対して平行となるものである。
一方、ネガ型のネマチック液晶は、誘電率が長軸方向に小さく長軸に垂直な方向に大きい誘電率異方性が負の液晶であり、無電界時には液晶分子の長軸方向が光軸に対して平行となり、電界印加時には液晶分子の長軸方向が光軸に対して垂直となるものである。
ここで、二色性色素分子は液晶分子と同じ方向に配向するため、ポジ型のネマチック液晶をホストとして用いた場合には、無電界時には遮光状態となり、電界印加時には透過状態となる(ノーマリーブラックモード)。
一方、ネガ型のネマチック液晶をホストとして用いた場合には、逆に、無電界時には透過状態となり、電界印加時には遮光状態となる(ノーマリーホワイトモード)。
GH方式に用いられる二色性色素としては、液晶に対して溶解性があり、二色性の高い色素、好ましくはオーダーパラメーター(S値)が0.7以上の色素が挙げられ、例えば、アゾ系、アントラキノン系、キノフタロン系、ペリレン系、インジゴ系、チオインジゴ系、メロシアニン系、スチリル系、アゾメチン系、テトラジン系等の二色性色素が挙げられる。
なお、調光フィルム3がGH方式により製造される場合は、直線偏光板は省略することができる。
また、液晶セル14は、光配向層のパターンニング等によりいわゆるマルチドメイン方式により液晶材料を駆動してもよく、さらにはシングルドメインにより駆動してもよい。
更に、調光フィルム3は、上述の液晶による調光フィルムの他、透過光量を調整可能な各種調光フィルムを使用する場合に広く適用することができる。
また、赤外線遮蔽フィルム4と調光フィルム3との配置を入れ替え、調光フィルム3をガラス基板5、8により積層一体化して合わせガラスを作成し、この合わせガラスに赤外線遮蔽フィルムを配置して外光調整部材を構成してもよい。
図3は、第1実施形態の移動体用温度調整システム32を有する車両30を説明する図である。図3の車両30は、鉛直上方から見た概略図である。
本実施形態の車両30は、4人乗りの乗用車であり、車内には、図3に示すように、座席S1〜S4が設けられている。なお、座席S1は運転席であり、座席S1の搭乗者M1が、車両30の運転手となる。また座席S4の搭乗者M4は同乗者である。
車両30では、太陽光が主に車内に入射する部位となるルーフウインドウ31として外光調整部材1が配置されており、この外光調整部材1によって赤外線及び可視光を遮光して太陽光等の外光による車内の温度上昇を防止する。また、必要に応じて赤外線のみを遮蔽して太陽光を車内に取り入れることができる。
車両30は、上述のルーフウインドウ31に適用される外光調整部材1と、温度検出部42、調光フィルム3の駆動制御部43を有する移動体用温度調整システム32とが備えられている。
ここで、ECU40は、車両に設けられる各種センサや、後述の温度センサ42A等から出力される各種信号や、操作パネルから出力される操作信号等を入力する入力回路部、演算処理部(以下「CPU」という)、CPUで実行される各種演算プログラムや上述の調光フィルムの制御プログラム、演算結果等を記憶する記憶回路部、車両30の駆動源(エンジン)等の各部を制御する制御信号や、調光フィルム3を制御する制御信号等を出力する出力回路部等を備えている。
なお、移動体用温度調整システム32は、上記制御プログラムに限定されるものでなく、移動体用温度調整システム32を構成する各部を、それぞれ処理回路として構成するようにしてもよい。
ここで、車内に入射する太陽光等の外光のエネルギーのうち、赤外領域の光が約49%、可視領域の光が約49%、紫外領域の光が約2%を占めている。分子は、その化学結合に固有の共振振動数を持っており、多くの分子では、その振動数が赤外線の振動数領域にある。そのため、赤外線が当たることにより、分子振動の振幅が助長され温度の上昇につながる。したがって、赤外線を遮蔽することは、車内の温度を制御する上で最も重要である。
また、可視領域にも赤外領域ほどではないが、分子振動に影響を及ぼす波長領域(例えば、可視領域のうち、赤外領域に近い波長領域)が存在しているため、可視領域の光も車内の温度上昇の要因に少なからず影響を与えている。
ここで、車両30の車内は、狭い空間であるため、車両30に設けられたエアーコンディショナーや、換気等によっては、微妙な温度調整、例えば、車内を少し暖かくしたり、少し涼しくしたりするような調整が困難になる場合がある。
ここで、上述したように、本実施形態の調光フィルム3は、スペーサ22にビーズスペーサを適用しているので、フォトスペーサを適用した場合に比して、より精度よく搭乗者の好みに応じた透過率に変動することができる。そのため、本実施形態の車両30は、調光フィルム3の制御により、車内温度を小幅に変動させることができ、車内空間の温度環境をより快適にすることができる。
これにより、車内の温度が設定温度Tbより大きく、車内が少し暑いと感じられる場合に、調光フィルム3の透過率を低減させて、外光の入射光量を減らし、車内の温度を若干低下させることができる。
逆に、温度情報Tが設定温度Tbよりも小さい場合(T<Tb)、駆動制御部43は、調光フィルム3の透過率を増加するように制御する。これにより、車内の温度が設定温度Tbより小さく、車内が少し寒いと感じられる場合に、調光フィルム3の透過率を増加させて、外光の入射光量を増やし、車内の温度を若干上昇させることができる。
なお、温度情報Tが設定温度Tbと等しい場合(T=Tb)、駆動制御部43は、調光フィルム3の透過率を変化させずに現状の透過率を維持する。
また、座席の温度情報Tが18℃よりも小さい(例えば、17.5°)とき、駆動制御部43は、調光フィルム3の透過率を増加するように制御する。
更に、座席の温度情報Tが18℃以上22℃以下に含まれるとき、駆動制御部43は、調光フィルム3の透過率を変化させずに現状の透過率を維持する。
これにより、温度調整の必要のない温度範囲を設定温度Tbとして設定することができ、駆動制御部43が、この設定温度Tbの範囲内にある場合に調光フィルムの透過率を変動させてしまうのを防ぎ、車内温度を所望の温度範囲に維持することができる。
ここで、オルタネータは、車両30の車軸、又は、エンジンに接続されている発電機であり、発電された交流電圧を整流して直流の出力電圧に変換するレクチファイヤと呼ばれる整流装置と、集積回路により形成されて出力電圧を制御する電圧レギュレータと呼ばれる電圧制御装置等を一体的に備えている。
オルタネータから出力される電圧は、車両30の車軸の回転数、又は、エンジンの回転数に対応して変化するため、電圧レギュレータは、出力電圧を監視し、オルタネータの界磁電流を制御することにより出力電圧を調整している。電圧レギュレータにより、刻々と変化する運転状況下においても車両30の電装部品が正常に作動する電圧で電力が供給される。
バッテリーは、例えば、鉛バッテリー、ニッケル水素バッテリー、リチウムイオンバッテリー等の二次電池であり、オルタネータからの出力電圧を蓄電すると共に、蓄電した出力電圧を放電して移動体用温度調整システム32に電力を供給する。
なお、移動体用温度調整システム32への電力の供給方法は、車両30に搭載されたオルタネータ及びバッテリーから電力が供給される例を示したが、これに限定されるものでなく、例えば、車両30に搭載されたオルタネータ及びバッテリーのうちいずれか一方から電力が供給されるようにしたり、移動体用温度調整システム32用のバッテリーを別途設け、そのバッテリーから電力が供給されるようにしたり、その他の公知の電力供給方法を適用したりしてもよい。
上述した温度検出部42、駆動制御部43によって、移動体用温度調整システム32は、図4に示す処理手順(SP1〜SP2)を繰り返して車内温度を制御する。
そして、移動体用温度調整システム32は、取得した搭乗者位置情報と、検出した温度情報とに基づいて、駆動制御部43により調光フィルム3の透過率を制御する(SP2)。
(1)外光調整部材1は、車両30の外光が入射する部位に配置され、外光のうち赤外領域の光を選択的に遮蔽する赤外線遮蔽層7と、赤外線遮蔽層7と重なるように配置され、外光のうち少なくとも可視領域の光の透過率を調整する調光フィルム3とを備える。これにより、車両30に入射する赤外領域の光を遮蔽するとともに、可視領域の光の入射を調整することができる。したがって、外光を車内に取り入れるとともに、外光による車内の温度変化を効率よく調整することができる。
次に、第2実施形態の外光調整部材1、車両130、移動体用温度調整システム132について説明する。
図5は、第2実施形態の移動体用温度調整システムを有する車両を説明する図である。図5の車両は、鉛直上方から見た概略図である。
なお、以下の説明及び図面において、前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
本実施形態の車両130は、図5に示すように、外光調整部材1の調光フィルム3が複数のセグメントに分割されている点と、搭乗者位置情報取得部141が設けられている点とで、第1実施形態の車両30と主に相違する。
これに対して、本実施形態の外光調整部材1に適用される調光フィルム3は、1枚のフィルム状から構成されており、調光フィルム3を構成する透明電極のみが上述のように複数の領域(部分電極)に分割されている。そのため、調光フィルム3の各セグメント間の境界が目立ってしまうのを極力抑制することができる。
図6は、調光フィルムの透明電極の形態を説明する図である。なお、図6においては、説明を明確にするために、調光フィルム3を構成する透明電極以外の構成の図示を省略している。
調光フィルム3の透明電極21、26は、例えば、以下のように分割される。
図6(a)に示すように、調光フィルム3に設けられる透明電極26を、長辺に沿った方向(車両130の進行方向)に2分割すると共に、短辺に沿った方向(車両130の進行方向に直交する幅方向)に2分割することにより、透明電極26は、複数の部分電極26A〜26Dに4分割された状態で基材25上に形成される。また、透明電極26に対向する透明電極21は、分割されることなく基材16上の全面に形成される。これにより、セグメントSG1〜SG4を有するマルチセグメントの調光フィルム3が形成される。
なお、上記説明では透明電極26が4分割される例を示したが、これに限定されるものでなく、透明電極21が4分割され、透明電極26が基材25上の全面に形成されるようにしてもよい。
このような透明電極21、26の分割は、透明電極のパターニングにより作製することができる。
また、上述の図6(a)及び図6(b)に示す例において、透明電極21、26のパターニングは、矩形状に分割される例を示したが、これに限定されるものでなく、例えば、六角形形状、台形形状、平行四辺形形状、三角形形状等、種々の形状により分割されるようにしてもよい。
例えば、図6(c)は、透明電極26を複数の三角形形状の部分電極によりパターニングされる。このように三角形形状の部分電極によりパターニングしてセグメントを形成する場合、例えば、図6(c)中にハッチングにより示すように、遮光状態に設定する領域を、菱形形状に近い形状とすることができる。これにより、より効率よく、搭乗者に日陰を設けることができる。
本実施形態の車両130は、4人乗りの乗用車であり、車内には、図5に示すように、座席S1〜S4が設けられている。なお、座席S1は運転席であり、座席S1の搭乗者M1が、車両30の運転手となる。また座席S4の搭乗者M4は同乗者である。
車両130では、太陽光が主に車内に入射する部位となるルーフウインドウ131として外光調整部材1が配置されており、この外光調整部材1によって赤外線及び可視光を遮光して太陽光等の外光による車内の温度上昇を防止する。また、必要に応じて赤外線のみを遮蔽して太陽光を車内に取り入れることができる。
車両130は、上述のルーフウインドウ131に適用される外光調整部材1と、搭乗者位置情報取得部141、温度検出部142、調光フィルム3の駆動制御部143を有する移動体用温度調整システム132とが備えられている。
ここで、ECU140は、車両に設けられる各種センサや、後述の温度センサ142A〜142F等から出力される各種信号や、操作パネルから出力される操作信号等を入力する入力回路部、演算処理部(以下「CPU」という)、CPUで実行される各種演算プログラムや上述の調光フィルムの制御プログラム、演算結果等を記憶する記憶回路部、車両30の駆動源(エンジン)等の各部を制御する制御信号や、調光フィルム3を制御する制御信号等を出力する出力回路部等を備えている。
なお、移動体用温度調整システム132は、上記制御プログラムに限定されるものでなく、移動体用温度調整システム132を構成する各部を、それぞれ処理回路として構成するようにしてもよい。
図5に示す例では、搭乗者M1が座席S1に着席し、搭乗者M4が座席S4に着席しているので、搭乗者位置情報取得部41は、座席S1及び座席S4の圧力センサから搭乗者の着席を検出し、その検出結果に基づいた搭乗者位置情報を駆動制御部43へ出力する。
駆動制御部143は、温度検出部142から出力される各温度情報T(T1〜T4)を、不図示の操作パネルにより設定された車内の設定温度Tbと比較して、温度情報Tが設定温度Tbよりも大きい場合(T>Tb)、調光フィルム3の透過率を低減するように制御する。
これにより、車内の温度が設定温度Tbより大きく、車内が少し暑いと感じられる場合に、調光フィルム3の透過率を低減させて、外光の入射光量を減らし、車内の温度を若干低下させることができる。
逆に、温度情報Tが設定温度Tbよりも小さい場合(T<Tb)、駆動制御部143は、調光フィルム3の透過率を増加するように制御する。これにより、車内の温度が設定温度Tbより小さく、車内が少し寒いと感じられる場合に調光フィルム3の透過率を増加させて、外光の入射光量を増やし、車内の温度を若干上昇させることができる。
なお、温度情報Tが設定温度Tbと等しい場合(T=Tb)、駆動制御部143は、調光フィルム3の透過率を変化させずに現状の透過率を維持する。
これにより、車両130は、温度調整が必要のない搭乗者が着席していない座席に対応するセグメントの透過率の制御を省略することができ、移動体用温度調整システム132による消費電力を低減することができる。
仮に、温度センサ42Aの温度情報T1が設定温度Tbよりも大きい場合、駆動制御部143は、座席S1に対応するセグメントSG1の透過率を局所的に低減させ、温度情報T1が設定温度Tbよりも小さい場合、駆動制御部143は、座席S1に対応するセグメントSG1の透過率を局所的に増大させる。
同様に、温度情報T4が、設定温度Tbよりも大きい場合、駆動制御部143は、座席S5に対応するセグメントSG4の透過率を局所的に低減させ、温度情報T5が、設定温度Tbよりも小さい場合、駆動制御部143は、座席S4に対応するセグメントSG4の透過率を局所的に増大させる。
なお、搭乗者が着席していない座席に対応するセグメント(SG2、SG3)については、例えば、搭乗者が着席している座席に対応するセグメント(SG1、SG4)と同様の透過率に変化するようにしてもよい。
また、搭乗者が着席していない座席に対応するセグメント(SG2、SG3)については、車両の搭乗者の操作に応じて、所望の透過率に変更できるようにしてもよい。ここで、上述したように、本実施形態の調光フィルム3は、スペーサ22にビーズスペーサを適用しているので、フォトスペーサを適用した場合に比して、より精度よく搭乗者の好みに応じた透過率に変動することができる。
なお、設定温度Tbは、車内全体で一つの設定としてもよく、また、座席毎に個別に設定されるようにしてもよい。
上述した搭乗者位置情報取得部141、温度検出部142、駆動制御部143によって、移動体用温度調整システム132は、図5に示す処理手順(SP1〜SP3)を繰り返して車内温度を制御する。
また、移動体用温度調整システム132は、温度検出部142により、各座席S1〜S4に設けられた温度センサ142A〜142Dにより、各座席の温度情報を検出する(SP2)。
そして、移動体用温度調整システム132は、取得した搭乗者位置情報と、検出した温度情報とに基づいて、駆動制御部143により調光フィルム3の各セグメントの透過率を制御する(SP3)。
また、本実施形態の外光調整部材1は、調光フィルム3が、複数のセグメントSG1〜SG4に分割されているので、より具体的に、調光フィルムの透過率を局所的に変化させることができ、車両130内への入射光量の調整と、車内温度の小幅な調整とをすることができる。
更に、本実施形態の車両30は、車内における搭乗者の位置の情報である搭乗者位置情報を取得する搭乗者位置情報取得部141を備え、駆動制御部143が、搭乗者位置情報に基づいて、搭乗者が搭乗している箇所に対応する部分の調光フィルム3の透過率を局所的に変化させる。これにより、温度調整が必要のない搭乗者が着席していない座席に対応するセグメントの透過率の制御を省略することができ、移動体用温度調整システム132による消費電力を低減することができる。
次に、第3実施形態の外光調整部材51、車両30、移動体用温度調整システム32について説明する。
図8は、第3実施形態の移動体用温度調整システムのルーフウインドウに配置される外光調整部材51を説明する断面図である。図8(a)は、車両30に配置された外光調整部材51の車幅方向における断面図であり、図8(b)は、図8(a)のb部断面図である。
なお、以下の説明及び図面において、前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
本実施形態の移動体用温度調整システム52は、図8に示すように、外光調整部材51がルーフウインドウ31に配置されている点で、第1実施形態の移動体用温度調整システム32と相違する。
この赤外線遮蔽フィルム4は、図8(a)に示すように、車両のルーフウインドウ31の車幅方向の縁に設けられた保持部55により移動可能に保持されており、電気モータ及び移動機構部等から構成される移動部56を駆動することにより、図8(b)に示すように、ルーフウインドウ31(車両30の外光が入射する部位)に対して車両の進行方向(図8(b)中の矢印の方向)に移動することができる。これにより、赤外線遮蔽フィルム4と、ルーフウインドウ31(調光フィルム3)とが重なる面積を変更することができる。
例えば、猛暑日のような真夏の季節の場合、赤外線遮蔽フィルム4は、全面が調光フィルム3(ルーフウインドウ31)に重なるように配置され、入射する外光のうち赤外領域及び可視領域の各光を遮光する。
一方、真冬の季節において冷え込みが厳しい場合、赤外線遮蔽フィルム4は、調光フィルム3(ルーフウインドウ31)から完全に退避する退避位置(ルーフウインドウ31と重ならない位置)に移動させ、可視領域の光だけでなく赤外領域の光を車内に取り込むことができ、太陽光等の外光の熱エネルギーをより効率よく取り込み、車内を暖めることができる。
また、春や、秋などの季節においては、搭乗者の好みに応じて、赤外線遮蔽フィルム4と調光フィルム3(ルーフウインドウ31)とが重なる面積を、赤外線遮蔽フィルム4を移動部56により移動させることによって適宜調整することができる。
また、上述の第1実施形態のように、移動体用温度調整システム52は、車内の温度情報Tと、設定温度Tbに基づいて、調光フィルム3の透過率の制御とともに、赤外線遮蔽フィルム4の移動位置を制御するようにしてもよい。
例えば、駆動制御部43は、車内の温度情報Tが設定温度Tbよりも大きい場合、まず、赤外線遮蔽フィルム4をルーフウインドウ31(調光フィルム3)に重なる位置に移動した上で、必要に応じて、調光フィルム3の透過率を調整する。また、車内の温度情報Tが設定温度Tbよりも小さい場合、赤外線遮蔽フィルム4をルーフウインドウ31(調光フィルム3)から退避する退避位置に移動した上で、必要に応じて、調光フィルム3の透過率を調整する。
このように、赤外線遮蔽フィルム4を移動した上で、必要に応じて調光フィルム3の透過率を調整した場合、移動体用温度調整システム52は、車内の明るさを極力変化させることなく、車内の温度を調整することが可能となる。
また、本実施形態の移動体用温度調整システム52は、赤外線遮蔽フィルム4を移動体の外光が入射する部位から移動させる移動部56を備えているので、赤外線遮蔽フィルム4を移動させて、調光フィルム3と赤外線遮蔽フィルム4とが重なる面積を変更することにより、外光のうち赤外領域の光の遮蔽される量を調整することができ、車内の温度調整の幅をより広くすることができる。
以上、本発明の実施に好適な具体的な構成を詳述したが、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施形態の構成を種々に変更することができる。
2 合わせガラス
3 調光フィルム
4 赤外線遮蔽フィルム
7 赤外線遮蔽層
5、8 ガラス基板
12、13 直線偏光板
12A、13A 位相差フィルム
14 液晶セル
15U 上側積層体
15D 下側積層体
16、25 基材
18 液晶層
21、26 透明電極
22 スペーサ
23、27 配向層
29 シール材
30、130 車両
31、131 ルーフウインドウ
32、132、52 移動体用温度調整システム
141 搭乗者位置情報取得部
42、142 温度検出部
42A〜42F、142A 温度センサ
43、143 駆動制御部
53 ガラス基板
54 第1の板状部材
55 保持部
56 移動部
M1、M5 搭乗者
S1〜S6 座席
SG1〜SG6 セグメント
Claims (8)
- 移動体の外光が入射する部位に配置され、入射する外光の量を調整する外光調整部材であって、
前記外光のうち赤外領域の光を選択的に遮蔽する赤外線遮蔽部材と、
前記赤外線遮蔽部材と重なるように配置され、外光のうち少なくとも可視領域の光の透過率を調整する調光部材と、
を備える外光調整部材。 - 前記調光部材は、複数のセグメントに分割されていること、
を特徴とする請求項1に記載の外光調整部材。 - 外光が入射する部位に配置される請求項1又は請求項2に記載の外光調整部材と、
前記調光部材の透過率を変化させる駆動制御部と、
を備える移動体。 - 前記移動体内の温度を検出する温度検出部を備え、
前記駆動制御部は、前記温度検出部の検出結果に基づいて、前記調光部材の透過率を制御すること、
を特徴とする請求項3に記載の移動体。 - 前記移動体内における搭乗者の位置の情報である搭乗者位置情報を取得する搭乗者位置情報取得部を備え、
前記駆動制御部は、
前記搭乗者位置情報に基づいて、前記搭乗者が搭乗している箇所に対応する部分の前記調光部材の透過率を局所的に変化させること、
を特徴とする請求項3又は請求項4に記載の移動体。 - 前記赤外線遮蔽部材を前記移動体の外光が入射する部位から移動させる移動部を備えること、
を特徴とする請求項3から請求項5までのいずれかに記載の移動体。 - 外光が入射する部位に、前記外光のうち赤外領域の光を選択的に遮蔽する赤外線遮蔽部材と、前記外光のうち少なくとも可視領域の光の透過率を調整する調光部材とが配置された移動体の前記移動体内の温度を調整する移動体用温度調整システムであって、
前記調光部材の透過率を変化させる駆動制御部
を備える移動体用温度調整システム。 - 前記移動体用温度調整システムと、
前記移動体用温度調整システムを実行する情報処理装置と、
を備える請求項7に記載の移動体。
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