JP2022092411A - Energy management bilayer window glass structure and system using the same - Google Patents

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博之 栗山
Hiroyuki Kuriyama
聡 望月
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Abstract

To provide an energy management bilayer window glass structure with high reliability and subjected to IoT, and a system using the same.SOLUTION: An IoT control device is arranged inside a sealed space of a bilayer window glass structure. The IoT control device comprises: a power source for converting physical energy supplied from others into power; a power storage apparatus into which the power is charged and can discharge; and a power management circuit for supplying either the power generated by the power source or the power discharged by the power storage apparatus to an apparatus requiring power while controlling a charge of the power generated by the power source to the power storage apparatus, and further comprises: a sensor for acquiring the bilayer window glass structure or a peripheral state parameter; a wireless module for transmitting the state parameter as data wirelessly; and an antenna for transmitting and receiving radio wave transmitting the data to and from the outside, wherein an indoor environment is controlled by an external controller.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、住宅その他の建造物等の窓に用いられる複層窓ガラス構造体及びそれを用いたシステムにおいて、温度、照度などの複層窓ガラス構造体の周囲の状態を検出して無線通信により複層窓ガラス構造体の外部の機器の制御に必要な情報を提供し、かかる機器を高精度に制御して省エネ化した室内環境を整えるための、エネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体及びそれを用いたシステムに関するものである。 The present invention detects the surrounding conditions of the multi-layer window glass structure such as temperature and illuminance in a multi-layer window glass structure used for windows of houses and other buildings and a system using the same, and wireless communication is performed. Energy management multi-layer window glass structure and its energy management to provide information necessary for controlling external equipment of the multi-layer window glass structure and to prepare an energy-saving indoor environment by controlling such equipment with high accuracy. It is related to the system using.

従来、住宅その他の建造物等に用いられる窓ガラスは、室外と室内との間の熱の出入りによる室内環境の悪化を防ぐために、窓ガラスの間に空気層を挟み込んだ二重の複層窓ガラスを用いることにより、断熱性能を向上させ、窓から侵入する熱を低減し、また、室内の熱を外部に放出することを防止して、室内の冷暖房に要するエネルギーを省エネ化することが知られている。 Conventionally, windowpanes used in houses and other buildings are double-layered windows with an air layer sandwiched between the windowpanes in order to prevent deterioration of the indoor environment due to the inflow and outflow of heat between the outside and the inside. It is known that the use of glass improves heat insulation performance, reduces heat entering through windows, prevents indoor heat from being released to the outside, and saves energy required for indoor heating and cooling. Has been done.

また、そのような複層窓ガラスにおいては、さらに、Low-E(Low Emissivity)と称される「低放射」性能を高めるために、低放射熱性を有する金属の薄膜をガラス面上に形成した「Low-Eガラス」を用いることにより、日射等によって生じる熱負荷を軽減し、よりエネルギーの省エネ化を図ることが可能なLow-E複層ガラスも知られている。 Further, in such a double glazing, a thin metal film having low radiant heat is formed on the glass surface in order to further enhance the "low emissivity" performance called Low-E (Low Emissivity). Low-E double glazing is also known, which can reduce the heat load caused by solar radiation or the like by using "Low-E glass" and can further save energy.

しかし、これらの技術は、窓ガラス自体の熱性能を高めて室内外の熱の流出入を低減するものの、完全に遮断することはできず、また、熱の流出入は、季節や時刻により時々刻々と変化するので、さらに熱の流出入を効率よく制御するためには、ブラインド等の付加的な設備を設けることや、窓の周囲の状態に対応して適切な冷暖房制御を行うことにより、さらなる省エネ化を図ることが期待されている。 However, although these techniques improve the thermal performance of the window glass itself and reduce the heat inflow and outflow inside and outside the room, they cannot completely block the heat inflow and outflow, and the heat inflow and outflow sometimes occurs depending on the season and time. Since it changes from moment to moment, in order to control the inflow and outflow of heat more efficiently, it is necessary to install additional equipment such as blinds and to perform appropriate heating and cooling control according to the condition around the window. It is expected that further energy saving will be achieved.

そのような例として、例えば、特許文献1に記載されたような、自動ブラインド入り複層ガラス窓戸が知られている。 As such an example, for example, a double glazing window door with an automatic blind as described in Patent Document 1 is known.

この、自動ブラインド入り複層ガラス窓戸は、複層ガラス用スペーサを挟んで2枚のガラスが密閉式に隔置された複層ガラス構造物と、この複層ガラス構造物の周縁部を取り囲む窓フレームと、複層ガラス構造物の内部上側の近くに取り付けられたブラインド電動ユニットと、複層ガラス構造物の内部空間の上側に吊設され、ブラインド電動ユニットの動作に応じて開閉する自動ブラインドと、を備えている。 This double glazing window door with automatic blind surrounds a double glazing structure in which two pieces of glass are hermetically separated by sandwiching a spacer for double glazing, and the peripheral edge of the double glazing structure. A window frame, a blind electric unit installed near the inner upper side of the double glazing structure, and an automatic blind suspended above the internal space of the double glazing structure and opened and closed according to the operation of the blind electric unit. And have.

特許文献1に記載された複層ガラス窓戸は、複層ガラスの有する省エネ効果を得ることに加えて、ブラインド電動ユニットが、電動モータと、ブラインド回転軸の回転に応じてブラインドの角度または昇降量を調節する調節ワイヤと、回転軸の回転数を計数することにより、調節ワイヤによるブラインドの動作量を感知する光センサと、遠隔制御信号と光センサによる計数信号に基づきモータの正逆転及び電源供給を制御する信号を送信する中央処理部とを有する制御部とを備え、ブラインドの昇降を自動的かつ遠隔制御することにより、熱の流出入を効率よく制御するものである。 In the double glazing window door described in Patent Document 1, in addition to obtaining the energy saving effect of the double glazing, the blind electric unit allows the electric motor and the blind angle or ascending / descending according to the rotation of the blind rotating shaft. The adjustment wire that adjusts the amount, the optical sensor that senses the amount of operation of the blind by the adjustment wire by counting the number of rotations of the rotating shaft, and the forward / reverse rotation and power supply of the motor based on the remote control signal and the counting signal by the optical sensor. It is provided with a control unit having a central processing unit for transmitting a signal for controlling the supply, and automatically and remotely controls the raising and lowering of the blind to efficiently control the inflow and outflow of heat.

また、例えば、特許文献2に記載されたような、窓ガラスに、発熱ガラスと断熱材の積層構造を有する壁材を配置した、冷暖房システムも知られている。 Further, for example, a cooling / heating system in which a wall material having a laminated structure of heat-generating glass and a heat insulating material is arranged on a window glass as described in Patent Document 2 is also known.

この、冷暖房システムは、屋内の気温を制御する冷暖房システムにおいて、窓ガラスに少なくとも一面に発熱ガラスを有する複層ガラスを配置し、壁面に発熱ガラスと断熱材の積層構造を有する壁材を配置し、天井の内部にエアコンを配置するとともに、天井に該エアコンの送風口と連通して室外との吸排気を行う通気口に接続される開口部を形成した、冷暖房システムである。 In this air-conditioning system, in an air-conditioning system that controls indoor temperature, a multi-layer glass having heat-generating glass on at least one surface is arranged on a window glass, and a wall material having a laminated structure of heat-generating glass and a heat insulating material is arranged on a wall surface. This is an air-conditioning system in which an air conditioner is arranged inside the ceiling and an opening is formed in the ceiling to be connected to a ventilation port that communicates with the air outlet of the air conditioner and performs intake and exhaust to and from the outside.

特許文献2に記載された、冷暖房システムは、冬季においては室内の空気を効率的に暖めて、室内の高さ方向の温度分布を均一に保つことを可能とし、また、天井の内部にエアコンを配置することによって、冬季は複層ガラス及び発熱壁による暖房効果が高いため、ほとんどの場合はエアコンによる暖房を必要とせず、エアコンによる暖房を必要とする場合においても必要最低限限度の暖房器とすることが可能となり、より効率的な暖房を行うものである。 The air-conditioning system described in Patent Document 2 makes it possible to efficiently warm the air in the room in winter to keep the temperature distribution in the height direction of the room uniform, and to install an air conditioner inside the ceiling. By arranging it, the heating effect by the double-layered glass and the heating wall is high in winter, so in most cases, heating by the air conditioner is not required, and even if heating by the air conditioner is required, it is the minimum necessary heater. It becomes possible to perform more efficient heating.

特許文献1、2に記載されたような複層ガラス窓戸や冷暖房システムは、省エネ化や効率的な冷暖房にある程度資するものの、そのような効果が得られる局面は限られており、様々な環境の変化に対して精度の高い省エネ制御を図ることは困難であった。 Although the double glazing window doors and air conditioning systems as described in Patent Documents 1 and 2 contribute to energy saving and efficient air conditioning to some extent, the situations in which such effects can be obtained are limited, and various environments are available. It was difficult to achieve highly accurate energy-saving control in response to changes in the window.

さらに高精度の省エネ制御を行うために、例えば、窓ガラスに温度、照度等の周囲の状態パラメータを取得するセンサ等を外付けした場合は、外力によるセンサの変形や破損のおそれがあり、信頼性・寿命の低下を招来するだけでなく、窓の表面のセンサ部分が突きだした出っ張りや、センサへ電源を供給する配線の引き回しなどにより、複層窓ガラスの製造や施工を煩雑化するだけでなく、薄型化や美観向上という観点からも解決すべき問題が生じるおそれがある。 In order to perform more accurate energy-saving control, for example, if a sensor that acquires ambient state parameters such as temperature and illuminance is externally attached to the window glass, the sensor may be deformed or damaged due to external force, and it is reliable. Not only does it reduce the quality and life of the window, but it also complicates the manufacture and construction of multi-layer window glass by the protrusion of the sensor part on the surface of the window and the routing of the wiring that supplies power to the sensor. However, there is a possibility that problems to be solved may occur from the viewpoint of thinning and improving the appearance.

また、かかるセンサを室内側だけに設置した場合には、室外の温度、照度等の状態パラメータなどを取得することができず、この点からも精度の高い制御を行うことに限界があった。 Further, when such a sensor is installed only on the indoor side, it is not possible to acquire state parameters such as outdoor temperature and illuminance, and there is a limit to performing highly accurate control from this point as well.

その他に、建造物等においてエネルギーが使用される他の設備、例えば照明等の制御や省エネ化は考慮されておらず、この点も相まって、精度が高く、効率的な省エネ制御を行うことは困難であった。 In addition, control and energy saving of other equipment that uses energy in buildings, such as lighting, are not considered, and it is difficult to perform highly accurate and efficient energy saving control in combination with this point. Met.

特開2006-112218号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-112218 国際公開第2006/083027号International Publication No. 2006/083027

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、上記問題点を解決するために、外部から配線などで電源を供給することなく稼働可能とするための自立電源を備え、センサ等により室内、室外の状態を容易に検出可能であり、かつ、無線による通信機能を有し、室内外のコントローラ等により制御可能なエネルギーマネージメントを行うことのできる、信頼性の高いIoT化したエネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体及びそれを用いたシステムを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made by paying attention to such a conventional problem, and in order to solve the above problem, the present invention is provided with an independent power source for enabling operation without supplying power from the outside by wiring or the like. Highly reliable IoT that can easily detect indoor and outdoor conditions with sensors, etc., has a wireless communication function, and can perform energy management that can be controlled by indoor and outdoor controllers, etc. It is an object of the present invention to provide an energy management multi-layer window glass structure and a system using the same.

本発明は、かかる目的を達成するために、以下の構成を採用した。 In order to achieve such an object, the present invention has adopted the following configuration.

すなわち、窓フレームと、
前記窓フレームにより周縁部を取り囲まれた複層ガラスと、
前記複層ガラスの周縁部に配置され、複数枚のガラスを相互に隔置するスペーサと、
前記窓フレームと前記複層ガラスとにより形成される密閉空間と、を備え、室内側の空間と室外側の空間とを区画する複層窓ガラス構造体であって、
前記密閉空間の内部には、IoT制御装置が配置され、
前記IoT制御装置は、少なくとも
他から供給される物理エネルギーを電力に変換する電力源と、
前記電力が充電されかつ放電可能な蓄電機器と、
前記蓄電機器への前記電力源の発生する電力の充電を制御するとともに、前記電力源の発生する電力と前記蓄電機器の放電する電力との少なくとも何れか一方を電力を必要とする機器に供給する電源管理回路と、を備え、
さらに、前記複層窓ガラス構造体又は周囲の状態パラメータを取得するセンサと、
前記センサの取得した状態パラメータをデータとして無線伝達可能に変復調する無線モジュールと、
無線モジュールの出力により複層窓ガラス構造体の密閉空間の外部との間でデータを伝達する電波を送受信するアンテナと、を含む
エネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体、である。
That is, the window frame and
The double glazing whose peripheral edge is surrounded by the window frame,
A spacer arranged on the peripheral edge of the double glazing and separating a plurality of pieces of glass from each other,
A double-glazed window glass structure comprising a closed space formed by the window frame and the double glazing, and partitioning a space on the indoor side and a space on the outdoor side.
An IoT control device is arranged inside the enclosed space.
The IoT control device is a power source that converts at least physical energy supplied from others into electric power.
The power storage device whose electric power can be charged and discharged, and
While controlling the charging of the electric power generated by the electric power source to the electric power storage device, at least one of the electric power generated by the electric power source and the electric power discharged by the electric power storage device is supplied to the electric power-requiring device. Equipped with a power management circuit,
Further, a sensor that acquires the state parameter of the double glazing structure or the surroundings, and
A wireless module that changes and demolishes the state parameters acquired by the sensor as data so that it can be transmitted wirelessly.
An energy management double glazing structure, including an antenna that transmits and receives radio waves that transmit data to and from the outside of the enclosed space of the double glazing structure by the output of the wireless module.

本発明の一形態として、前記電力源は、光電変換機器、熱電変換機器、無線受電機器、圧電変換機器の少なくとも何れか1つからなる、ものでも良い。 As one embodiment of the present invention, the power source may be composed of at least one of a photoelectric conversion device, a thermoelectric conversion device, a wireless power receiving device, and a piezoelectric conversion device.

本発明の一形態として、前記状態パラメータを取得する前記センサは、少なくとも前記複層窓ガラス構造体、室内側の空間又は室外側の空間の少なくとも何れか1つの状態パラメータを取得する、温度センサ、湿度センサ、撮像カメラ、光若しくは赤外線センサ若しくは電磁波センサ、超音波センサ若しくはマイクロフォン、圧力センサ、磁気センサ、距離センサ、振動センサ若しくは加速度センサ、ガスセンサ又は液体センサのうちの少なくとも何れか1つである、ものでも良い。 As one embodiment of the present invention, the sensor that acquires the state parameter is a temperature sensor that acquires at least one of the state parameters of the multi-layer window glass structure, the indoor space, and the outdoor space. At least one of a humidity sensor, an image pickup camera, an optical or infrared sensor or an electromagnetic wave sensor, an ultrasonic sensor or a microphone, a pressure sensor, a magnetic sensor, a distance sensor, a vibration sensor or an acceleration sensor, a gas sensor or a liquid sensor. It may be a thing.

本発明の一形態として、前記蓄電機器は、キャパシタ又は二次電池からなる、ものでも良い。 As one embodiment of the present invention, the power storage device may be composed of a capacitor or a secondary battery.

本発明の一形態として、前記密閉空間には、窒素その他の不活性ガスが封入されている、ものでも良い。 As one embodiment of the present invention, the enclosed space may be filled with nitrogen or other inert gas.

本発明の一形態として、前記IoT制御装置は、前記複層ガラスの周縁部に配置されている、ものでも良い。 As one embodiment of the present invention, the IoT control device may be arranged on the peripheral edge of the double glazing.

本発明の一形態として、前記IoT制御装置は、筐体を含み、前記複数枚のガラスの間に配置される、ものでも良い。 As one embodiment of the present invention, the IoT control device may include a housing and may be arranged between the plurality of glasses.

本発明の一形態として、前記IoT制御装置は、少なくとも室内側及び/又は室外側のガラスの少なくともいずれか1つに取り付けられる、ものでも良い。 As one embodiment of the present invention, the IoT control device may be attached to at least one of the indoor side and / or the outdoor side glass.

本発明の一形態として、前記IoT制御装置は、少なくとも1枚の基板を含む、ものでも良い。 As one embodiment of the present invention, the IoT control device may include at least one substrate.

本発明の一形態として、前記IoT制御装置は、少なくとも2枚の基板を含み、室内側及び室外側のガラスに相対峙するように設けられる、ものでも良い。 As one embodiment of the present invention, the IoT control device may include at least two substrates and may be provided so as to face the glass on the indoor side and the outdoor side.

本発明の一形態として、前記IoT制御装置は、少なくとも前記電力源、前記蓄電機器、前記電源管理回路、前記センサ、前記無線モジュール及び前記アンテナが、前記基板の前記室内側と前記室外側の両方の面又は前記基板のそれぞれに分配して配置される、ものでも良い。 As one embodiment of the present invention, in the IoT control device, at least the power source, the power storage device, the power supply management circuit, the sensor, the wireless module, and the antenna are provided on both the indoor side and the outdoor side of the substrate. It may be distributed and arranged on each of the surfaces of the surface or the substrate.

本発明の一形態として、前記IoT制御装置は、1枚の前記基板を含み、前記基板の前記室外側の面に、前記電力源、前記電源管理回路及び前記センサが設けられ、前記基板の前記室内側の面に、前記電力源、前記蓄電機器、前記無線モジュール、前記センサ及び前記アンテナが設けられている、ものでも良い。 As one embodiment of the present invention, the IoT control device includes one substrate, and the power source, the power supply management circuit, and the sensor are provided on the outdoor surface of the substrate, and the substrate is described. The power source, the power storage device, the wireless module, the sensor, and the antenna may be provided on the indoor surface.

本発明の一形態として、前記エネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体の前記アンテナとの間で電波を送受信する相手方の機器は、電波を送受信可能な通信機器を備える、エネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体システム、でも良い。 As one embodiment of the present invention, the device of the other party that transmits and receives radio waves to and from the antenna of the energy management multi-layer window glass structure includes a communication device capable of transmitting and receiving radio waves. System, but also good.

本発明の一形態として、前記エネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体の前記アンテナとの間で電波を送受信する相手方の機器は、空調機器、窓遮蔽機器、照明機器又はエネルギーマネージメントコントローラの少なくともいずれか1つである、エネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体システム、でも良い。 As one embodiment of the present invention, the device of the other party that transmits and receives radio waves to and from the antenna of the energy management multi-layer window glass structure is at least one of an air conditioning device, a window shielding device, a lighting device, and an energy management controller. It may be an energy management multi-layer window glass structure system.

本発明の一形態として、前記窓遮蔽機器は、ブラインド、透過度調整ガラス又はカーテンの少なくともいずれか1つである、エネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体システム、でも良い。 As one embodiment of the present invention, the window shielding device may be an energy management double glazing structure system, which is at least one of a blind, a transmission adjusting glass, or a curtain.

本発明のエネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体及びそれを用いたシステムの構成によれば、複層窓ガラス構造体の密閉空間の内部に、電力源、蓄電機器、電源管理回路、センサ、無線モジュール及びアンテナを備えるIoT制御装置が配置されているので、複層窓ガラス構造体の室内外及びそれ自体の温度、照度等の状態パラメータを容易に取得することができる。
また、複層窓ガラス構造体の内部でのIoT制御装置の配置の自由度が大きいので、必要とする場所の状態パラメータを容易に取得することができる。
さらに、IoT制御装置は、複層窓ガラス構造体の内部に配置されているので、外力による変形・破損や、大気中の腐食性ガス、浮遊塵埃、湿度などの影響による各種環境ストレスによる劣化も防ぐことができる。
その他に、複層窓ガラス構造体の施工に際しても、IoT制御装置は複層窓ガラスと一体化した構造体となっているので、容易に設置可能となる。
According to the configuration of the energy management multi-layer window glass structure of the present invention and the system using the same, a power source, a power storage device, a power supply management circuit, a sensor, and a wireless module are contained inside the enclosed space of the multi-layer window glass structure. And since the IoT control device including the antenna is arranged, it is possible to easily acquire the state parameters such as the temperature and the illuminance of the indoor and outdoor of the multi-layer window glass structure and itself.
Further, since the degree of freedom in arranging the IoT control device inside the double glazing structure is large, it is possible to easily acquire the state parameter of the required place.
Furthermore, since the IoT control device is arranged inside the double glazing structure, it may be deformed or damaged by external force, or deteriorated by various environmental stresses due to the influence of corrosive gas in the atmosphere, floating dust, humidity, etc. Can be prevented.
In addition, even when constructing a multi-layer window glass structure, the IoT control device is a structure integrated with the multi-layer window glass, so that it can be easily installed.

IoT制御装置の制御回路の一形態を示すブロック図A block diagram showing a form of a control circuit of an IoT control device. IoT制御装置の一形態を示す側面視断面図Side view sectional view showing one form of an IoT control device IoT制御装置の一形態を示す背面図Rear view showing one form of IoT control device IoT制御装置を配置した複層ガラス構造体の一形態を示す側面視構造図及び斜視図A side view structure view and a perspective view showing one form of a double glazing structure in which an IoT control device is arranged. IoT制御装置を配置した複層ガラス構造体の一形態を示す正面視断面図Front view sectional view showing one form of a double glazing structure in which an IoT control device is arranged. IoT制御装置を配置した複層ガラス構造体の各種形態を示す側面視構造図Side view structural view showing various forms of the double glazing structure in which the IoT control device is arranged. IoT制御装置を配置した複層ガラス構造体の模式図Schematic diagram of a double glazing structure in which an IoT control device is arranged 熱貫流等価回路Thermal transmission equivalent circuit

本発明のエネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体10は、後述するように、窓フレーム14と、前記窓フレーム14により周縁部を取り囲まれた複層ガラス11a、11bと、前記複層ガラス11a、11bの周縁部に配置され、複数枚の複層ガラス11a、11bを相互に隔置するスペーサ13と、前記窓フレーム14と前記複層ガラス11a、11bとにより形成される密閉空間12とを備え、室内側の空間と室外側の空間とを区画する前記複層ガラス11a、11bにおいて、その密閉空間12内にIoT制御装置1が配置されたものである。 As will be described later, the energy management double glazing structure 10 of the present invention includes a window frame 14, double glazings 11a and 11b whose peripheral edges are surrounded by the window frame 14, and the double glazing 11a and 11b. A spacer 13 arranged on the peripheral edge of the window and for separating a plurality of double glazings 11a and 11b from each other, and a closed space 12 formed by the window frame 14 and the double glazings 11a and 11b are provided. In the double glazing 11a and 11b that divide the space on the indoor side and the space on the outdoor side, the IoT control device 1 is arranged in the closed space 12.

また、前記IoT制御装置1は、自立電力源によって稼働し、また、複層窓ガラス構造体10自体又は周囲の状態パラメータを取得してデータとして送信し、状態パラメータ(物理的なパラメータ)をデータとして受信したコントローラによってエネルギーマネージメント等を行うシステムとして用いられる。 Further, the IoT control device 1 is operated by an independent power source, acquires a state parameter of the multi-layer window glass structure 10 itself or its surroundings and transmits it as data, and obtains state parameters (physical parameters) as data. It is used as a system that performs energy management etc. by the controller received as.

以下、本発明のエネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体及びそれを用いたシステムの第1の形態について、詳細に説明する。 Hereinafter, the energy management double glazing structure of the present invention and the first embodiment of the system using the same will be described in detail.

図1は、本発明のIoT制御装置の一形態を示すブロック図である。
図1において、エネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体10の密閉空間12内に配置されるIoT制御装置1は、基板8上に各電子部品が配置されており、その1つとして、自立電力源として、他から供給される物理エネルギーである日光を電力に変換する電力源となる光電変換装置、すなわち太陽電池2が設けられている。太陽電池2は、日光の光エネルギーだけでなく、室内の照明による光エネルギーも光電変換により電力に変換することが可能であり、任意の形態の太陽電池が使用可能である。
FIG. 1 is a block diagram showing a form of the IoT control device of the present invention.
In FIG. 1, in the IoT control device 1 arranged in the closed space 12 of the energy management multi-layer window glass structure 10, each electronic component is arranged on a substrate 8, and as one of them, as an independent power source. A photoelectric conversion device, that is, a solar cell 2, which is a power source for converting sunlight, which is physical energy supplied from another source, into electric power is provided. The solar cell 2 can convert not only the light energy of sunlight but also the light energy of indoor lighting into electric power by photoelectric conversion, and any form of solar cell can be used.

電力源となる太陽電池2については、アモルファスシリコン製や色素増感型のものなどが利用でき、後者のようにより低照度で発電する光電変換素子を用いると、基板8を小さなものとし、IoT制御装置1をより小型化できる。 Amorphous silicon or dye-sensitized type solar cells can be used as the power source, and if a photoelectric conversion element that generates electricity with lower illuminance as in the latter is used, the substrate 8 can be made smaller and IoT controlled. The device 1 can be made smaller.

電力源としては、太陽電池2以外にも、物理エネルギーを非接触にて電力に変換可能なものであって自立電力源となり得るものであれば如何なるものでも使用可能である。例えば、他の光電変換機器、熱電変換機器、無線受電機器、圧電変換機器など種々のものが電力源として使用可能であり、いずれか一つだけではなく、複数の種類のものを使用することも可能である。 As the electric power source, any power source other than the solar cell 2 that can convert physical energy into electric power in a non-contact manner and can be an independent electric power source can be used. For example, various devices such as other photoelectric conversion devices, thermoelectric conversion devices, wireless power receiving devices, and piezoelectric conversion devices can be used as power sources, and not only one of them but also multiple types can be used. It is possible.

さらに、前記電力源からの電力が充電されかつ電力を放電可能な蓄電機器として、電気2重層キャパシタ(ELDC)3が、太陽電池2に接続されている。蓄電機器としては、ELDC3以外にも、Liイオン蓄電池などの二次電池が使用可能である。 Further, as a power storage device capable of charging the electric power from the electric power source and discharging the electric power, an electric double layer capacitor (ELDC) 3 is connected to the solar cell 2. As the power storage device, a secondary battery such as a Li ion storage battery can be used in addition to the ELDC3.

また、前記電力源である太陽電池2が発生する電力は、基本的に、蓄電機器である電気2重層キャパシタ(ELDC)3に充電され、そこに蓄積されることになるが、蓄電機器のSOC(state of charge)、すなわち充電状態又は充電率により、蓄電機器に蓄積される電力には限界があり、そのSOCの上下限を管理する必要がある。 Further, the electric power generated by the solar cell 2 which is the power source is basically charged in the electric double layer capacitor (ELDC) 3 which is a power storage device and is stored there, but the SOC of the power storage device (State of charge), that is, there is a limit to the power stored in the power storage device depending on the charging state or the charging rate, and it is necessary to manage the upper and lower limits of the SOC.

このSOCは、蓄電機器の電力を必要とする機器である受電部品としてのセンサ4や無線モジュール5(いずれも後述)への電力供給に伴う放電により、随時変化するので、SOCを管理する場合には、放電する電力を考慮して行う必要がある。例えば、蓄電機器のSOCに余裕が無い場合や、受電部品の電力消費により一時的に電力が不足する場合などには、前記電力源である太陽電池2の発生する電力を直接受電部品に供給したり、かかる電力の一部又は全部を蓄電機器である太陽電池1の充電のために配給したり、前記電力源である太陽電池2の発生する電力に加えて蓄電機器の放電による電力を合わせて受電部品に供給するなど、電力源の発生する電力、蓄電機器のSOC及び受電部品の消費電力に応じた精緻な配電管理が必要である。 This SOC changes at any time due to the discharge accompanying the power supply to the sensor 4 and the wireless module 5 (both described later) as power receiving parts that are devices that require the power of the power storage device, so when managing the SOC. Must be done in consideration of the power to be discharged. For example, when the SOC of the power storage device is insufficient or the power is temporarily insufficient due to the power consumption of the power receiving component, the power generated by the solar cell 2 which is the power source is directly supplied to the power receiving component. Or, a part or all of the electric power is distributed for charging the solar cell 1 which is a power storage device, or the power generated by the solar cell 2 which is the power source and the power generated by the discharge of the power storage device are combined. Precise power distribution management is required according to the power generated by the power source, the SOC of the power storage device, and the power consumption of the power receiving parts, such as supplying power to the power receiving parts.

そのため、これら電力の配電を管理すべく、IoT制御装置1には、電源管理回路7が設置されている。電源管理回路7は、太陽電池2からEDLC3への配電のほか、受電部品に対しても太陽電池2及び/又はEDLC3の電力を配電するための制御を行うものである。このような電源管理回路7の具体的な形態は、電力源、蓄電機器、受電部品を備える種々の装置において多くの形態が知られているので、ここでは説明を省略する。 Therefore, in order to manage the distribution of these electric powers, the power supply management circuit 7 is installed in the IoT control device 1. The power supply management circuit 7 controls not only the power distribution from the solar cell 2 to the EDLC 3 but also the power distribution of the solar cell 2 and / or the EDLC 3 to the power receiving component. Since many specific forms of such a power supply management circuit 7 are known in various devices including a power source, a power storage device, and a power receiving component, description thereof will be omitted here.

IoT制御装置1は、さらに、複層窓ガラス構造体10それ自体又は周囲の温度、照度等の状態パラメータを取得するセンサ4を備えている。 The IoT control device 1 further includes a sensor 4 for acquiring state parameters such as the temperature of the double glazing structure 10 itself or the ambient temperature and the illuminance.

ここでは、センサ4が状態パラメータである物理的なパラメータとして照度を取得しているが、センサ4の取得する複層窓ガラス構造体それ自体又は周囲の状態パラメータは、温度、湿度、像、光、赤外線、電磁波、音波、超音波、圧力、磁気、距離、振動、加速度、ガス(気体)、液体等の強弱、大小、有無等、物理的なパラメータとして取得可能なものであれば何れのものであっても良く、また、複数のパラメータを取得するものであっても良い。 Here, the sensor 4 acquires the illuminance as a physical parameter which is a state parameter, but the state parameters of the multi-layer window glass structure itself or the surroundings acquired by the sensor 4 are temperature, humidity, image, and light. , Infrared, electromagnetic wave, sound wave, ultrasonic wave, pressure, magnetism, distance, vibration, acceleration, gas (gas), strength of liquid, size, presence / absence, etc. It may be, or it may be the one that acquires a plurality of parameters.

そのようなパラメータを取得するセンサ4としては、温度センサ、湿度センサ、撮像カメラ、光若しくは赤外線センサ若しくは電磁波センサ、超音波センサ若しくはマイクロフォン、圧力センサ、磁気センサ、距離センサ、振動センサ若しくは加速度センサ、ガスセンサ又は液体センサ等があげられる。 The sensor 4 for acquiring such parameters includes a temperature sensor, a humidity sensor, an image pickup camera, an optical or infrared sensor or an electromagnetic wave sensor, an ultrasonic sensor or a microphone, a pressure sensor, a magnetic sensor, a distance sensor, a vibration sensor or an acceleration sensor, and the like. Examples include gas sensors and liquid sensors.

これらのセンサ4は、複数のパラメータを取得可能な一体形のセンサとして、また、複数のセンサを組み合わせて、任意のものが用いられる。 As the sensors 4, any one can be used as an integrated sensor capable of acquiring a plurality of parameters, or by combining a plurality of sensors.

IoT制御装置1は、外部に配置されたエネルギーマネージメントのためのコントローラ(図示せず)との間で、取得した前記状態パラメータをデータとして無線伝達可能に変調し、コントローラから送信された電波を復調する無線モジュール5と、無線モジュールの出力により複層窓ガラス構造体10の密閉空間12の外部との間でデータを伝達する電波を送受信するアンテナ6を備えている。 The IoT control device 1 modulates the acquired state parameters as data so that it can be wirelessly transmitted to and from an externally arranged controller for energy management (not shown), and demodulates the radio waves transmitted from the controller. The wireless module 5 is provided with an antenna 6 for transmitting and receiving radio waves for transmitting data between the wireless module 5 and the outside of the closed space 12 of the multi-layer window glass structure 10 by the output of the wireless module.

ここで、このコントローラは、エネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体10のアンテナ6との間で電波を送受信可能な通信機器を備えているものであれば如何なるものであっても良い。 Here, the controller may be any as long as it is equipped with a communication device capable of transmitting and receiving radio waves to and from the antenna 6 of the energy management double glazing structure 10.

コントローラは、IoT制御装置1専用のものでなくとも、IoT制御装置1と通信が可能な通信プロトコルを内蔵していれば足りる。例えば、汎用の機器であっても、元来備えている送受信装置にIoT制御装置1用の通信プロトコル及びそれにより得られた状態パラメータを利用する制御機能があればよく、また、後からインストールしても差し支えない。さらに、IoT制御装置1用のコントローラを後付けして機器に接続するものであっても良いことは勿論のことである。 The controller does not have to be dedicated to the IoT control device 1, but it is sufficient if it has a built-in communication protocol capable of communicating with the IoT control device 1. For example, even if it is a general-purpose device, it suffices if the originally provided transmission / reception device has a control function that uses the communication protocol for the IoT control device 1 and the state parameters obtained by the communication protocol, and it may be installed later. It doesn't matter. Further, it goes without saying that the controller for the IoT control device 1 may be retrofitted and connected to the device.

このようなIoT制御装置1と通信を行うエネルギーマネージメントのためのコントローラとしては、例えば、スマートホーム等建造物の室内の空調機器、照明機器、窓遮蔽器、冷熱温水機器、発電機器、燃料電池、PHEV(Plug-in Hybrid Electric Veihcle)、グリッド充電器その他のエネルギーを消費ないしは蓄積可能な機器があげられる。 As a controller for energy management that communicates with such an IoT control device 1, for example, an air conditioner in a building such as a smart home, a lighting device, a window shield, a hot / cold water device, a power generation device, a fuel cell, and the like. Examples include PHEV (Plug-in Hybrid Electrical Battery), grid chargers and other devices that can consume or store energy.

なお、窓遮蔽器には、ブラインド、透過度調整ガラス、カーテン等の既知の装置や設備が使用可能である。 As the window shield, known devices and equipment such as blinds, transparency adjusting glass, and curtains can be used.

IoT制御装置1は、電力源である太陽電池2と蓄電機器であるEDLC3から電源管理回路7の制御下で電力を供給された無線モジュール5が照度センサ等4で取得した状態パラメータをデータとして変復調した送信波をアンテナ6に送り、アンテナ6から外部に配置されたコントローラに状態パラメータを送信する。 The IoT control device 1 changes and demodulates the state parameters acquired by the radio module 5 supplied with the power management circuit 7 from the solar cell 2 which is a power source and the EDLC 3 which is a power storage device as data. The transmitted wave is sent to the antenna 6, and the state parameter is transmitted from the antenna 6 to the controller arranged outside.

なお、ここで、無線モジュール5とアンテナ6とは、電波による通信を行うものである。原理的には、電波以外にも、超音波、光その他の非接触の通信手段を用いることも可能である。そのような場合には、無線モジュールは、通信手段に応じて超音波変復調器や光変復調器を含むものとなり、アンテナは、スピーカや発光装置と代替されるものとなる。 Here, the wireless module 5 and the antenna 6 communicate with each other by radio waves. In principle, in addition to radio waves, ultrasonic waves, light, and other non-contact communication means can also be used. In such a case, the wireless module will include an ultrasonic modulator / demodulator and an optical modulator / demodulator depending on the communication means, and the antenna will be replaced with a speaker or a light emitting device.

電波による通信を行う場合には、どのような通信手段であっても良いが、具体的には、2.4GHz帯の微弱無線通信装置、特定小電力通信装置、WiFi通信装置、Bluetooth(R)通信装置、700MHz~30GHz帯の種々の公衆無線回線通信装置、PHS通信装置、Local-5G通信装置、衛星通信装置その他特定周波数・電力の無線等様々なものがあげられる。通信手段はいずれのものであってもよく、電波の型式、周波数、空中線電力、占有周波数帯幅の許容値及び通信方式を限定されるものではない。 When communicating by radio waves, any communication means may be used, but specifically, a weak wireless communication device in the 2.4 GHz band, a specific low power communication device, a WiFi communication device, and Bluetooth (R). Various devices such as communication devices, various public wireless line communication devices in the 700 MHz to 30 GHz band, PHS communication devices, Local-5G communication devices, satellite communication devices, and other radios having a specific frequency and power can be mentioned. Any communication means may be used, and the type, frequency, antenna power, allowable value of occupied frequency bandwidth, and communication method are not limited.

図2に、IoT制御装置の一形態を示す側面視断面図を掲載している。
図2に示したものは、状態パラメータとして光の照度に着目した形態を示している。図において、IoT制御装置1の厚み方向を上下方向で示し、断面を側面視で見た時の、各電子部品の配置を示している。
FIG. 2 shows a side view sectional view showing one form of the IoT control device.
The one shown in FIG. 2 shows a form focusing on the illuminance of light as a state parameter. In the figure, the thickness direction of the IoT control device 1 is shown in the vertical direction, and the arrangement of each electronic component is shown when the cross section is viewed from the side.

IoT制御装置1は、各電子部品2~7を配置するための基板8を中心として、その表裏(図の上面及び下面にそれぞれ対応)に各電子部品を配置しており、その厚さは、6mm程度ないしはそれ以下の薄型のものである。このように、各電子部品2~7を厚みの薄い部品で構成すれば、IoT制御装置1自体は、基板8及び各電子部品2~7の厚みだけの非常に薄型のものとして構成することができ、複層窓ガラス構造体10の密閉空間12のように狭いスペースにも容易に配置することができるようになる。 In the IoT control device 1, each electronic component is arranged on the front and back surfaces (corresponding to the upper surface and the lower surface of the figure, respectively) with the substrate 8 for arranging the electronic components 2 to 7 as the center, and the thickness thereof is set. It is as thin as about 6 mm or less. In this way, if each of the electronic components 2 to 7 is composed of thin components, the IoT control device 1 itself can be configured as a very thin component having only the thickness of the substrate 8 and each of the electronic components 2 to 7. It can be easily arranged in a narrow space such as the closed space 12 of the multi-layer window glass structure 10.

なお、この厚さは特に限定されるものではなく、複層窓ガラス構造体10の密閉空間12内の複層ガラス11a、11b間の離隔距離以下であれば良く、複層ガラス11a、11b間の離隔距離が例えば10mm程度であれば、余裕をもって配置することもできる。 The thickness is not particularly limited as long as it is equal to or less than the separation distance between the double glazings 11a and 11b in the closed space 12 of the double glazing structure 10, and is between the double glazings 11a and 11b. If the separation distance is, for example, about 10 mm, it can be arranged with a margin.

このように、IoT制御装置1を複層窓ガラス構造体10の密閉空間12内に配置することにより、IoT制御装置1のセンサ4等の各電子部品が複数枚の複層ガラス、窓フレーム14から外側に突出したり、出っ張りを生じさせたりすることがなく、エネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体10の製造、搬送、施工を容易にでき、美観を損なうこともなくなる。 By arranging the IoT control device 1 in the closed space 12 of the double glazing structure 10 in this way, each electronic component such as the sensor 4 of the IoT control device 1 is made of a plurality of double glazing and the window frame 14. The energy management double glazing structure 10 can be easily manufactured, transported, and constructed without protruding outward or causing protrusions, and does not spoil the aesthetic appearance.

IoT制御装置1の厚さと複層ガラス11a、11b間の離隔距離とを揃えれば(例えば6mm程度)、IoT制御装置1が複層の窓ガラスの間に隙間なく収納されるために、IoT制御装置1と室内外との間には複層ガラス11a、11bのみが介在することとなり、電力源である太陽電池2が室内外の光を無駄なく受光できるほか、センサ4の取得する状態パラメータを精度よく検出することができる。 If the thickness of the IoT control device 1 and the separation distance between the double glazings 11a and 11b are the same (for example, about 6 mm), the IoT control device 1 is housed without a gap between the double glazing windows, so that the IoT control can be performed. Only the double glazings 11a and 11b are interposed between the device 1 and the indoor and outdoor areas, so that the solar cell 2 as a power source can receive the indoor and outdoor light without waste, and the state parameters acquired by the sensor 4 can be obtained. It can be detected with high accuracy.

さらに、IoT制御装置1のセンサ4、基板8等を2枚の複層ガラス11a、11bで挟持することができ、エネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体10の搬送、施工時などの急激な動きが生じた時や、外力が作用した時に、IoT制御装置1の変形、破損等を防ぐことが可能となる。 Further, the sensor 4 of the IoT control device 1, the substrate 8 and the like can be sandwiched between the two double glazing 11a and 11b, and the energy management double glazing structure 10 can be transported and suddenly moved during construction. It is possible to prevent the IoT control device 1 from being deformed or damaged when it is generated or when an external force is applied.

図において、基板8の表面は、複層窓ガラス構造体10の室外側に配向されており、その裏面は、複層窓ガラス構造体10の室内側に配向されて配置されている。 In the figure, the front surface of the substrate 8 is oriented toward the outdoor side of the double glazing structure 10, and the back surface thereof is oriented toward the indoor side of the double glazing structure 10.

室外側に配向された基板8の表面には、図の左側から順に、太陽電池2a、電源管理回路7、照度センサ等4aが配置されており、室内側に配向した基板の裏面には、太陽電池2b、EDLC3、無線モジュール5、照度センサ等4b、アンテナ6が配置されている。 A solar cell 2a, a power supply management circuit 7, an illuminance sensor, etc. 4a are arranged on the surface of the substrate 8 oriented to the outdoor side in order from the left side of the figure, and the sun is arranged on the back surface of the substrate oriented to the indoor side. A battery 2b, an EDLC3, a wireless module 5, an illuminance sensor and the like 4b, and an antenna 6 are arranged.

電源管理回路7及びEDLC3は、電力源である太陽電池2a、bと近接配置されているが、その配置は任意の形態で実施可能である。 The power supply management circuit 7 and the EDLC 3 are arranged close to the solar cells 2a and 2b which are power sources, but the arrangement can be implemented in any form.

それに対して、太陽電池2a、bは、それぞれ基板8の表裏面に配置されているので、室内及び室外の光エネルギーを基板8の両面でそれぞれ漏れなく受光し、電力源としての発電電力量を増加させることができる。 On the other hand, since the solar cells 2a and b are arranged on the front and back surfaces of the substrate 8, the indoor and outdoor light energies are received without leakage on both sides of the substrate 8, and the amount of power generated as a power source is determined. Can be increased.

また、照度センサ4a、bは、基板の両面に配置されることで、室内外の照度をそれぞれ個別に取得することができる。これにより、室内外の照度を精度良く検出し、精緻なエネルギーマネージメントに資する。 Further, by arranging the illuminance sensors 4a and b on both sides of the substrate, it is possible to individually acquire the illuminance inside and outside the room. This accurately detects the illuminance inside and outside the room and contributes to precise energy management.

外部のコントローラと通信を行うアンテナ6は、通信の確実性を考慮して、基板8の最端部に配置されている。 The antenna 6 that communicates with an external controller is arranged at the end of the board 8 in consideration of the certainty of communication.

室外側に位置する太陽電池2aは、主として室外の太陽光を受光して発電し、照度センサ4aは、室外の照度を取得する一方、室内側に位置する太陽電池2bは、室内の照明や太陽光の室内側の散乱光や反射光など、室内光を受光して発電し、照度センサ4bは、室内の照度を取得する。 The solar cell 2a located on the outdoor side mainly receives and generates sunlight from the outdoor side, and the illuminance sensor 4a acquires the illuminance of the outdoor side, while the solar cell 2b located on the indoor side is used for indoor lighting and the sun. The illuminance sensor 4b acquires the illuminance in the room by receiving the indoor light such as scattered light or reflected light on the indoor side of the light to generate electricity.

太陽電池2a、bで発電した電力は、電源管理回路7の制御下で、EDLC3に充電され、また、受電部品に供給される。受電部品である無線モジュール5は、照度センサ4a、bが取得した状態パラメータである照度を変調して送信波とし、アンテナ6から外部コントローラにデータとして送信できるよう作動する。 The electric power generated by the solar cells 2a and 2b is charged in the EDLC 3 and supplied to the power receiving component under the control of the power supply management circuit 7. The wireless module 5, which is a power receiving component, modulates the illuminance, which is a state parameter acquired by the illuminance sensors 4a and b, into a transmission wave, and operates so that the antenna 6 can transmit data to an external controller.

図3に、IoT制御装置の一形態を示す背面図を掲載している。
図において、室内側に配向した図2の基板の裏側(下側)より視て、基板は略正方形とされており、そこに、太陽電池2b、EDLC3、電源管理回路7、照度センサ4b、無線モジュール5、アンテナ6が略2列となって配置されている。
FIG. 3 shows a rear view showing one form of the IoT control device.
In the figure, when viewed from the back side (lower side) of the substrate of FIG. 2 oriented toward the indoor side, the substrate is substantially square, and there are solar cells 2b, EDLC3, power supply management circuit 7, illuminance sensor 4b, and wireless. Modules 5 and antennas 6 are arranged in substantially two rows.

ここで、アンテナ6は、基板8の2辺に沿って全体として略L字状の形状をなし、図示されるように、それぞれ直線状の長短の線条体を組み合わせて構成されている。これは、アンテナの指向性を考慮して、波長との関係において共振域が重なる複数のアンテナを直交させて配置し、二方向に電波を放射し、また、二方向から電波を受信できるようにしたものである。これにより、アンテナの指向性域を拡大し、コントローラとの通信をより確実に行うことが可能である。 Here, the antenna 6 has a substantially L-shaped shape as a whole along the two sides of the substrate 8, and is configured by combining linear long and short striatum as shown in the figure. In consideration of the directivity of the antenna, multiple antennas whose resonance regions overlap in relation to the wavelength are arranged at right angles so that radio waves can be radiated in two directions and radio waves can be received from two directions. It was done. As a result, the directivity range of the antenna can be expanded and communication with the controller can be performed more reliably.

また、別の形態としては、それぞれのアンテナに異なる周波数による受発信を割り当てることや、複数のコントローラに対して円滑な受発信を行うために、アンテナにそれぞれのコントローラを割り当てることなども可能である。要は、通信方式その他の電波通信手段のプロトコル等に応じて、アンテナを適宜配置することや電波を割り付けることが可能である。 Further, as another form, it is possible to assign transmission / reception by different frequencies to each antenna, or to assign each controller to each antenna in order to perform smooth transmission / reception to a plurality of controllers. .. In short, it is possible to appropriately arrange antennas and allocate radio waves according to the communication method and the protocol of the radio wave communication means.

他方、室外側に配向した図2の基板8の表側(上側)より視た配置図は省略しているが、EDLC3、電源管理回路7、アンテナ6以外の各種電子部品が、室内側に配向した図2の基板8の裏側(下側)と同様に適宜配置されている(図示省略)。なお、アンテナ6は、コントローラが室外側に設置されている場合には、基板8の裏側(下側)に配置されていても良い。 On the other hand, although the layout view seen from the front side (upper side) of the substrate 8 of FIG. 2 oriented to the outdoor side is omitted, various electronic components other than the EDLC3, the power supply management circuit 7, and the antenna 6 are oriented toward the indoor side. It is appropriately arranged in the same manner as the back side (lower side) of the substrate 8 in FIG. 2 (not shown). When the controller is installed on the outdoor side, the antenna 6 may be arranged on the back side (lower side) of the substrate 8.

図4に、複層窓ガラス構造体10にIoT制御装置1を組み込んだ一形態の斜視図及び側面図を示す。 FIG. 4 shows a perspective view and a side view of a form in which the IoT control device 1 is incorporated in the double glazing structure 10.

図4に示した形態は、複層窓ガラスを構成する2枚の複層ガラス11a、11b間の密閉空間12にIoT制御装置1を一体的に組み込んだ複層窓ガラス構造体10を示している。 The form shown in FIG. 4 shows a double glazing structure 10 in which the IoT control device 1 is integrally incorporated in a closed space 12 between two double glazings 11a and 11b constituting the double glazing. There is.

複層窓ガラス構造体10の2枚の複層ガラス11a、11bは相互にスペーサ13(後述)により、例えば、6mm~16mm程度、離隔して積層するように配置されている。 The two double glazings 11a and 11b of the double glazing structure 10 are arranged so as to be separated from each other by a spacer 13 (described later), for example, about 6 mm to 16 mm.

複層窓ガラス構造体10は、前記のように室内側と室外側の2枚だけの複層ガラス11a、11bからなるものであっても良いが、2枚の複層ガラスの間にさらにフロート板ガラス(図示せず)を介在させて、計3枚の複層ガラスを、例えば6~10mm程度の間隔で積層した3層のものや、4層以上のものであっても使用可能である。 The double glazing structure 10 may be composed of only two double glazings 11a and 11b on the indoor side and the outdoor side as described above, but further floats between the two double glazings. A total of three double glazing layers, for example, three layers or four or more layers, in which a total of three double glazings are laminated at intervals of about 6 to 10 mm with a plate glass (not shown) interposed therebetween can be used.

なお、前記した複層ガラス11a、11b間の離隔距離は、好適な値を例示したに過ぎず、その値の範囲に限定されるものではない。 The separation distance between the double glazings 11a and 11b described above merely exemplifies a suitable value, and is not limited to the range of the value.

いずれの複層窓ガラス構造体10においても、複層ガラス11a、11bの間に密閉空間を形成するために、複層ガラス11a、11bの周縁部の窓フレーム14との接続領域において、スペーサ13により複層ガラス11a、11bを離隔し、最外周側はシールによって封止されている。 In any of the double glazing structures 10, in order to form a closed space between the double glazings 11a and 11b, the spacer 13 is formed in the connection region of the peripheral portion of the double glazing 11a and 11b with the window frame 14. The double glazing 11a and 11b are separated from each other, and the outermost peripheral side is sealed with a seal.

このスペーサ13には、必要に応じて、吸湿機能を有する乾燥剤を混合することで、密閉空間内に製造時や施工前に侵入した水分(水蒸気)を吸収し、また、施工後に侵入した水分(水蒸気)を吸収することが可能となり、複層窓ガラスの密閉空間内の環境をより安定させて、複層窓ガラスの性能を向上させることが可能である。 If necessary, the spacer 13 is mixed with a desiccant having a moisture absorbing function to absorb moisture (water vapor) that has entered into the closed space during manufacturing or before construction, and moisture that has entered after construction. It is possible to absorb (water vapor), stabilize the environment in the closed space of the multi-layer window glass, and improve the performance of the multi-layer window glass.

複層窓ガラス構造体10の密閉空間12は、可視光透過率を低下させずに、熱伝導率ないしは熱貫流率の低い状態に保持されればよく、真空であっても良い。外気との圧力差が存在するので、複層ガラス11a、11b間の離隔距離(密閉空間の厚さ)と窓ガラスの面積及びスペーサの有無、形状、数等又は複層ガラス間に充填された材料(例えば樹脂や別のスペーサ等)の有無、形状等の形態を考慮して、空気を含む各種気体を封入するものであっても良い。 The closed space 12 of the multi-layer window glass structure 10 may be maintained in a state of low thermal conductivity or thermal transmissivity without lowering the visible light transmittance, and may be in a vacuum. Since there is a pressure difference with the outside air, the separation distance (thickness of the closed space) between the double glazings 11a and 11b, the area of the window glass, the presence or absence of spacers, the shape, the number, etc., or the filling between the double glazings. Various gases including air may be sealed in consideration of the presence or absence of a material (for example, resin, another spacer, etc.), the shape, and the like.

複層窓ガラス構造体10の密閉空間12に気体を封入する場合には、窒素やアルゴン等の低活性又は不活性の気体を用いることが好ましく、また、水蒸気を含まないものが好ましい。そのような活性の低いあるいは活性がない気体を用いることで、複層ガラス11a、11bの密閉空間12側のガラス面での結露や濡れなどによる製品性能の低下や劣化、美観や可視光透過度の低下を防ぐことができる。 When the gas is sealed in the closed space 12 of the double glazing structure 10, it is preferable to use a low-activity or inert gas such as nitrogen or argon, and it is preferable to use a gas that does not contain water vapor. By using such a gas having low activity or no activity, the product performance is deteriorated or deteriorated due to dew condensation or wetting on the glass surface on the closed space 12 side of the double glazing 11a and 11b, and the appearance and visible light transmittance are deteriorated. Can be prevented from decreasing.

密閉空間12内の気体は、1種類のものとは限らず、アルゴンと窒素の混合ガスであるとか、複数の低活性又は不活性の気体を混合したものでも差し支えない。 The gas in the closed space 12 is not limited to one type, and may be a mixed gas of argon and nitrogen, or a mixed gas of a plurality of low-active or inert gases.

IoT制御装置1は、このような密閉空間12内の低活性又は不活性の気体雰囲気に配置されるので、複層窓ガラスの外部に電気部品を設けた場合のように、大気中に存在する腐食性ガス、浮遊塵埃、湿度などの影響により、経年での銅配線パターンの腐食断線、コネクタ部の接触抵抗増大、絶縁低下及び短絡など各種、環境ストレスによるその各電子部品等の劣化の発生などはなく、耐環境性、寿命が向上する。 Since the IoT control device 1 is arranged in a low-activity or inert gas atmosphere in such a closed space 12, it exists in the atmosphere as in the case where an electric component is provided outside the multi-layer window glass. Due to the influence of corrosive gas, floating dust, humidity, etc., the copper wiring pattern is corroded and broken over time, the contact resistance of the connector is increased, insulation is lowered and short circuit is caused, and the deterioration of each electronic component is caused by environmental stress. The environment resistance and life are improved.

また、前記したとおり、IoT制御装置1は、自立電力源2を備えているので、密閉空間12から外部に電力供給用の配線等を設ける必要はなく、密閉空間12の封止もより確実なものとなる。 Further, as described above, since the IoT control device 1 includes the self-sustaining power source 2, it is not necessary to provide wiring or the like for power supply from the closed space 12 to the outside, and the sealed space 12 can be sealed more reliably. It will be a thing.

複層窓ガラス構造体10は、前記したように、複層ガラス11a、11bを積層することに加え、さらに、複層ガラス11a、11bにLow-E(Low Emissivity)と称される「低放射」性能を高めるために、低放射熱性を有する金属の薄膜をガラス面上に形成した「Low-Eガラス」を用いることにより、太陽の放射熱等によって生じる日射熱を低減し、室内側の熱負荷をさらに低減させることが可能となる。また、Low-Eの金属薄膜それ自体の断熱性は、複層窓ガラス構造体10の断熱性能を一層向上させることとなる。 In the double glazing structure 10, in addition to laminating the double glazing 11a and 11b as described above, the double glazing structure 10 further has "low emissivity" called Low-E (Low Emissivity) on the double glazing 11a and 11b. By using "Low-E glass" in which a thin metal film with low radiant heat is formed on the glass surface to improve performance, the solar heat generated by the radiant heat of the sun is reduced and the heat inside the room is reduced. The load can be further reduced. Further, the heat insulating property of the low-E metal thin film itself further improves the heat insulating performance of the double glazing structure 10.

また、複層窓ガラス構造体10の複層ガラス11a、11bそれ自体の製造方法やガラス組成は任意のものが選択されるが、複層ガラス11a、11b自体の熱取得率や比熱も、室内側の熱負荷に影響を与えるので、低いものが好ましい。 Further, any method or glass composition of the double glazing 11a, 11b itself of the double glazing structure 10 is selected, but the heat acquisition rate and specific heat of the double glazing 11a, 11b themselves are also determined. A low one is preferable because it affects the heat load on the inside.

このような複層窓ガラス構造体10を用いることによって、室内側と室外側との間の断熱性、遮熱性、防露性(結露防止性能)、遮音性等を向上させるとともに、室内の熱負荷の減少等による省エネ化が可能となる。 By using such a double glazing structure 10, heat insulation, heat insulation, dew resistance (dew condensation prevention performance), sound insulation, etc. between the indoor side and the outdoor side are improved, and the heat in the room is improved. It is possible to save energy by reducing the load.

なお、3層の複層窓ガラス構造体である場合には、IoT制御装置1を複層ガラス間のいずれの密閉空間12内にも配置することが好適である。 In the case of a three-layer double glazing structure, it is preferable to arrange the IoT control device 1 in any of the closed spaces 12 between the double glazings.

図上、ハッチングを施した筐体部分がIoT制御装置1である。IoT制御装置1自体は基板8上に配置された各電子部品2~7から構成されるが、複層窓ガラス構造体10における配置の形態に応じて、このように筐体で構成することも、基板8を複層窓ガラス構造体10の複層ガラス11a、11bの少なくともいずれか一方に取り付けることも、また、複層ガラス11a、11bの間の任意の箇所に基盤を取り付けるなど、その取付形態は任意である。 In the figure, the hatched housing portion is the IoT control device 1. The IoT control device 1 itself is composed of electronic components 2 to 7 arranged on the substrate 8, but may be configured as a housing in this way depending on the arrangement form in the double glazing structure 10. , The substrate 8 can be attached to at least one of the double glazings 11a and 11b of the double glazing structure 10, and the substrate can be attached to any place between the double glazings 11a and 11b. The form is arbitrary.

IoT制御装置1は、複層窓ガラス構造体10の上部に配置されるものでも、下部に配置されるものでも良い。窓ガラスとしての機能を考慮した時に、人が視覚的に認識し難い、又は目立たない位置である、複層ガラス11a、11bの周縁部の窓フレーム14との接続部に隣接して配置することが好適である。 The IoT control device 1 may be arranged at the upper part or the lower part of the double glazing structure 10. When considering the function as a window glass, it is arranged adjacent to the connection portion of the peripheral portion of the double glazing 11a and 11b with the window frame 14, which is a position that is difficult for humans to visually recognize or is inconspicuous. Is preferable.

図のように、筐体とした場合には、筐体の壁に設置した太陽電池2、センサ4、アンテナ6等の電子部品を、2枚の複層ガラス11a、11bの室内側及び室外側の内側ガラス面に接するように配置することで、IoT制御装置1としての機能を高めることが可能となるだけでなく、複層ガラス11a、11b間にIoT制御装置1を組み込む時にユニットとして取り扱うことができ、複層窓ガラスの製造が容易となる。 As shown in the figure, in the case of a housing, electronic parts such as the solar cell 2, the sensor 4, and the antenna 6 installed on the wall of the housing are placed on the indoor side and the outdoor side of the two double glazings 11a and 11b. By arranging it so as to be in contact with the inner glass surface of the glazing, it is possible not only to enhance the function as the IoT control device 1, but also to handle it as a unit when the IoT control device 1 is incorporated between the double glazing 11a and 11b. This makes it easier to manufacture double glazing.

また、筐体を次のように構成することも可能である。すなわち、状態パラメータをセンサ4によって取得することができ、電力源2となる物理エネルギーを通過させ、アンテナ6からの通信を可能とする材質から筐体を構成することにより、筐体の壁面に各電子部品を設置しなくとも良好な機能を発揮し得る。その場合に、例えば、筐体を透明な樹脂成型品から構成しても良く、金属からなる枠体や窓を備えた筐体であっても良く、また、樹脂と金属との組み合せによるものであっても良い。 It is also possible to configure the housing as follows. That is, the state parameters can be acquired by the sensor 4, the physical energy that becomes the power source 2 is passed through, and the housing is made of a material that enables communication from the antenna 6, so that the housing is formed on the wall surface of the housing. Good functionality can be achieved without installing electronic components. In that case, for example, the housing may be made of a transparent resin molded product, may be a housing provided with a frame made of metal or a window, or may be a combination of resin and metal. There may be.

図5に、複層窓ガラス構造体に複数のIoT制御装置を設けた一形態の正面図を示す。
図上、IoT制御装置1は、複層窓ガラス構造体10の上部、中ほど、下部のそれぞれ左右、計6個が配置されている。
FIG. 5 shows a front view of a form in which a plurality of IoT control devices are provided in a double glazing structure.
In the figure, a total of six IoT control devices 1 are arranged on the left and right sides of the upper part, the middle part, and the lower part of the double glazing structure 10.

このような配置にすることにより、複層窓ガラス構造体10の室内外の高さ及び横方向で状態パラメータに差異がある場合であっても、個別に状態パラメータを取得することが可能となる。 With such an arrangement, even if there is a difference in the state parameters in the indoor / outdoor height and the lateral direction of the double glazing structure 10, it is possible to individually acquire the state parameters. ..

例えば、室内の空調温度・湿度は、床面からの高さや空調機からの送風距離・方向によって分布が異なるので、それを一様にするために、複数箇所の状態パラメータを個別に取得することが必要となる場合にも対応が可能である。また、別に設けた人感センサと組み合わせれば、状態パラメータに基づいて人の居るところを最適な温度、湿度、照度に制御することなども可能となる。 For example, the distribution of indoor air-conditioning temperature / humidity differs depending on the height from the floor and the air-conditioning distance / direction from the air conditioner. It is also possible to deal with the case where is required. In addition, when combined with a motion sensor provided separately, it is possible to control the location of a person to the optimum temperature, humidity, and illuminance based on the state parameters.

また、室内外の照度を測定することで、夕暮れや夜明けのタイミングを正確に区別して検知することができる。 In addition, by measuring the illuminance inside and outside the room, it is possible to accurately distinguish and detect the timing of dusk and dawn.

この場合、照度の変化のパターンを複層窓ガラス構造体10毎に学習検知することにより、住居等の建造物固有の構造に基づいた状態パラメータをさらに高い精度で取得し、制御することも可能となる。 In this case, by learning and detecting the pattern of change in illuminance for each double glazing structure 10, it is possible to acquire and control the state parameters based on the structure peculiar to the building such as a house with higher accuracy. It becomes.

図6に、基板上に各電子部品を配置した薄型のIoT制御装置を複層ガラスに組み付けた種々の形態を示す。 FIG. 6 shows various forms in which a thin IoT control device in which each electronic component is arranged on a substrate is assembled on a double glazing.

図6(a)は、複層窓ガラス構造体10の上部の複層ガラス11のそれぞれ一側に1つの薄型のIoT制御装置1を設けた例を示している。同様に図6(b)は、複層窓ガラス構造体10の下部の複層ガラス11のそれぞれ一側に薄型のIoT制御装置1を設けた例を示している。 FIG. 6A shows an example in which one thin IoT control device 1 is provided on each side of the double glazing 11 on the upper part of the double glazing structure 10. Similarly, FIG. 6B shows an example in which a thin IoT control device 1 is provided on each side of the double glazing 11 at the lower part of the double glazing structure 10.

図6(c)は、複層窓ガラス構造体10に二つのIoT制御装置1を設けた例を示している。図6(c)の左側の例は、複層窓ガラス構造体の表裏の複層ガラス11にそれぞれ対峙するように2つのIoT制御装置1を組み付けた例であり、中央の例は、図5に示したものと類似する、一側の複層ガラス11の上部と下部にそれぞれIoT制御装置1を設けた例であり、図6(c)の右側の例は、一側の複層ガラス11の上部と他側の複層ガラス11の下部にそれぞれIoT制御装置1を設けた例である。 FIG. 6C shows an example in which two IoT control devices 1 are provided in the double glazing structure 10. The example on the left side of FIG. 6 (c) is an example in which two IoT control devices 1 are assembled so as to face the double glazing 11 on the front and back sides of the double glazing structure, and the example in the center is an example in FIG. An example in which the IoT control device 1 is provided on the upper part and the lower part of the double glazing 11 on one side, which is similar to that shown in FIG. This is an example in which the IoT control device 1 is provided at the upper part of the above and the lower part of the double glazing 11 on the other side.

図6(d)は、いずれも、複層窓ガラス構造体10に3個のIoT制御装置1を設けた例であり、図6(c)の左側の例と中央の例とを組み合わせた例と、それを上下逆配置とした例である。 6 (d) is an example in which three IoT control devices 1 are provided in the double glazing structure 10, and an example in which the example on the left side and the example in the center of FIG. 6 (c) are combined. This is an example of arranging it upside down.

図6(e)は、複層窓ガラス構造体10の表裏の複層ガラス11にそれぞれ対峙するように設けた2つのIoT制御装置1を、複層ガラス11の上下部にそれぞれ設けるようにして計4個のIoT制御装置1を組み付けた例である。 In FIG. 6 (e), two IoT control devices 1 provided so as to face each other of the double glazing 11 on the front and back sides of the double glazing structure 10 are provided on the upper and lower portions of the double glazing 11. This is an example in which a total of four IoT control devices 1 are assembled.

図6(a)~(e)の例は、室内側及び室外側のいずれの状態パラメータを取得するか、あるいは、どの高さ位置の状態パラメータを取得するかなどを考慮して、適宜最適な形態を採用すればよく、図5のような6個のIoT制御装置1を2枚の複層ガラス11のそれぞれに設けて計12個のIoT制御装置1を設けても良く、また、複層窓ガラス構造体10の正面から視た時に幅方向に複数設ける場合には、それぞれが図6の(a)~(e)に示す異なる形態を採用していても差し支えない。 The examples of FIGS. 6A to 6E are appropriately optimized in consideration of whether to acquire the indoor side or outdoor state parameter, or at which height position the state parameter is to be acquired. The form may be adopted, and six IoT control devices 1 as shown in FIG. 5 may be provided on each of the two double glazings 11 to provide a total of 12 IoT control devices 1 or the double glazing. When a plurality of windows are provided in the width direction when viewed from the front of the window glass structure 10, they may adopt different forms shown in FIGS. 6A to 6E.

以上で説明した複層窓ガラス構造体10に用いるIoT制御装置1の一例を以下に示す。 An example of the IoT control device 1 used for the double glazing structure 10 described above is shown below.

(1)無線モジュール:TWELITE BLUE(TWE-L-U)(MONO WIRELESS社製)
動作電圧:2.0~3.6V
送信時電流:15.3mA/23.3mA
待機時電流:0.1μA
(2)照度センサ:TSL2561(TAOS社製)、可視光・赤外、I2Cインターフェース
動作電圧:2.4V~5.5V
動作時消費電流:140μA
シャットダウン時電流:0.01μA
(3)アンテナ:薄型アンテナ(MW-A-P2525)(MONO WIRELESS社製)
(4)EDLC(電気2重層キャパシタ):EDLC252520-351-2F-21
容量:350mF(TDK製)
(5)太陽電池:AM-5815(Panasonic製)
最大出力電力 6mW、5.2V、1.1mA
(6)電源管理回路:TWE-EH-S(MONO WIRELESS社製)
(1) Wireless module: TWELITE BLUE (TWE-L-U) (manufactured by MONO WIRELESS)
Operating voltage: 2.0-3.6V
Transmission current: 15.3mA / 23.3mA
Standby current: 0.1 μA
(2) Illuminance sensor: TSL2561 (manufactured by TAOS), visible light / infrared, I2C interface
Operating voltage: 2.4V to 5.5V
Operating current consumption: 140 μA
Shutdown current: 0.01 μA
(3) Antenna: Thin antenna (MW-A-P2525) (manufactured by MONO WIRELESS)
(4) EDLC (Electric Double Layer Capacitor): EDLC252520-351-2F-21
Capacity: 350mF (manufactured by TDK)
(5) Solar cell: AM-5815 (manufactured by Panasonic)
Maximum output power 6mW, 5.2V, 1.1mA
(6) Power supply management circuit: TWE-EH-S (manufactured by MONO WIRELESS)

この例によれば、例えば、以下の性能が得られる。
(1) 照度センサ分解能:16bit
(2) データ送信間隔:1回/分
(3) 電気2重層キャパシタ充電時間:2時間20分で満充電
(4) 無充電での動作可能時間:約3日
(5) サイズ:50mm×50mm×6mm
(6) 受信可能送信モジュール数:複数
According to this example, for example, the following performance can be obtained.
(1) Illuminance sensor resolution: 16 bits
(2) Data transmission interval: 1 time / minute (3) Electric double layer capacitor Charging time: Fully charged in 2 hours and 20 minutes (4) Operable time without charging: Approximately 3 days (5) Size: 50 mm x 50 mm × 6 mm
(6) Number of receivable transmission modules: Multiple

IoT制御装置1の基板8に組み込まれている太陽電池2a、bは、アモルファスシリコン製のものを用いたものであり、低照度の太陽光や室内の散乱光においても発電することが可能である。発電された電力を収集し、ELDC3に蓄積し、超低消費電力の無線モジュール5のチップを用いたことで、例えば3日間全く外部光の照射がなくても、IoT制御装置1により、室内外の照度を取得し、制御信号を発信することが可能であった。 The solar cells 2a and b incorporated in the substrate 8 of the IoT control device 1 are made of amorphous silicon, and can generate power even in low-illuminance sunlight or indoor scattered light. .. By collecting the generated power, storing it in the ELDC3, and using the chip of the wireless module 5 with ultra-low power consumption, for example, even if there is no external light irradiation for 3 days, the IoT control device 1 can be used indoors and outdoors. It was possible to acquire the illuminance of the IoT and transmit a control signal.

この例を用いて、さらに、ガラスの表面温度から実際の室内外の温度を検出する手法を説明する。図6の(c)、(d)、(e)に示される、IoT制御装置1を相対峙させて搭載した例を前提として以下説明を行う。 Using this example, a method of detecting the actual indoor / outdoor temperature from the surface temperature of the glass will be further described. The following description will be given on the premise of an example in which the IoT control devices 1 shown in FIGS. 6 (c), (d), and (e) are mounted relative to each other.

実装された温度センサ4c(IoT制御装置1に含まれているセンサ4の一態様である。)により、複層ガラスそれぞれの密閉空間内12の側の領域のガラス表面温度T2、T3のみが測定されるものであるが、その場合の一例を図7に示す。図7は、一方のガラスが室外側にあり、他方のガラスは屋内側にあるときの状況を模式的に示すものである。例えば、夏の外気温が高く、室内の温度が空調等により冷却されている場合を想定すれば、室外側に複層ガラス11aが配置され、室内側に複層ガラス11bが配置されることとなり、熱力学に従い、温度の高い室外側の温度がTinとなり、温度の低い室内側の温度がToutとなり、熱は、TinからToutに流れることとなる。これは一例であり、季節や時刻等により温度の大小関係は異なってくるが、以下の基本的な考え方に差異はない。 Only the glass surface temperatures T2 and T3 in the region on the 12 side in the enclosed space of each of the multilayer glasses are measured by the mounted temperature sensor 4c (one aspect of the sensor 4 included in the IoT control device 1). However, an example of such a case is shown in FIG. FIG. 7 schematically shows the situation when one glass is on the outdoor side and the other glass is on the indoor side. For example, assuming that the outside temperature is high in summer and the indoor temperature is cooled by air conditioning or the like, the double-layer glass 11a is arranged on the outdoor side and the double-layer glass 11b is arranged on the indoor side. According to thermodynamics, the temperature on the outdoor side where the temperature is high becomes Tin, the temperature on the indoor side where the temperature is low becomes Tout, and the heat flows from Tin to Tout. This is just an example, and although the temperature relationship differs depending on the season, time, etc., there is no difference in the following basic ideas.

ガラス表面温度を考慮する上で必要となる熱貫流抵抗の遷移をみるため、各温度評価点について、Tin、Tout、温度の高い側から順にT1~T4とした、熱貫流等価回路を図8に示す。R1~R5は、それぞれ温度評価点の間の熱貫流抵抗を示す。 In order to see the transition of the thermal transmission resistance required when considering the glass surface temperature, the thermal transmission equivalent circuit in which each temperature evaluation point is set to T1 to T4 in order from the side with the highest temperature, Tin, Toout, is shown in FIG. show. R1 to R5 indicate the thermal transmission resistance between the temperature evaluation points, respectively.

具体的に説明すると、
複層ガラス11aの室外側の温度(大気温度)Tinから同複層ガラス11aの外側ガラス表面温度T1へ空間を伝搬する熱貫流抵抗値がR1である。
外側ガラス温度がT1に到達した際の輻射熱が複層ガラス11aの内側ガラス表面に伝達される際の複層ガラス11aが有する熱貫流抵抗値がR2である。
この伝達された熱が生起する温度がT2となる。
密閉空間12に存在する気体成分の有する熱貫流抵抗値はR3である。
密閉空間12を経て室内側の複層ガラス11bの内側ガラス表面に達してそこに生起する温度がT3となる。
室内側の複層ガラス11bの内側ガラス表面の温度T3からの熱は複層ガラス11bを介して複層ガラス11bの外側ガラス表面に伝達されるが、その際の複層ガラス11bが有する熱貫流抵抗値がR4である。
複層ガラス11bの外側ガラス表面に伝達された熱により生起される温度がT4となる。
温度T4は、複層ガラス11bの室内側の表面温度であるから、同複層ガラス11bの室内側の表面温度により生起される熱が室内の温度評価点(いずれでの位置であっても良い。)に伝達される際に室内の空間中を伝搬する熱の熱貫流抵抗値がR5となる。
Specifically,
The heat transmission resistance value propagating in space from the outdoor temperature (atmospheric temperature) Tin of the double glazing 11a to the outer glass surface temperature T1 of the double glazing 11a is R1.
The thermal transmission resistance value of the double glazing 11a when the radiant heat when the outer glass temperature reaches T1 is transferred to the inner glass surface of the double glazing 11a is R2.
The temperature at which this transferred heat is generated is T2.
The thermal transmission resistance value of the gas component existing in the closed space 12 is R3.
The temperature that reaches the inner glass surface of the double glazing 11b on the indoor side through the closed space 12 and occurs there is T3.
The heat from the temperature T3 on the inner glass surface of the double glazing 11b on the indoor side is transferred to the outer glass surface of the double glazing 11b via the double glazing 11b, and the heat transmission flow of the double glazing 11b at that time. The resistance value is R4.
The temperature generated by the heat transferred to the outer glass surface of the double glazing 11b is T4.
Since the temperature T4 is the surface temperature on the indoor side of the double glazing 11b, the heat generated by the surface temperature on the indoor side of the double glazing 11b may be the temperature evaluation point in the room (any position may be used). The heat transmission resistance value of the heat propagating in the indoor space when it is transmitted to.) Is R5.

上述のとおり、複層ガラス11a、11bを介して室内外の温度評価点TinとToutの間を伝搬する熱貫流経路において、温度評価点Tin及びTout以外に実際に取得可能な温度センサ4cの温度T2及びT3の間の熱貫流値Q23を用いれば、同熱貫流値Q23は次のとおり近似的に表現することができる。
Q23=(T2-T3)/R3[W]
Q23:T2からT3への熱流量値
As described above, the temperature of the temperature sensor 4c that can be actually acquired in addition to the temperature evaluation points Tin and Tout in the thermal transmission path propagating between the indoor and outdoor temperature evaluation points Tin and Tout via the double glazing 11a and 11b. By using the thermal transmission value Q23 between T2 and T3, the thermal transmission value Q23 can be approximately expressed as follows.
Q23 = (T2-T3) / R3 [W]
Q23: Heat flow value from T2 to T3

また、熱貫流抵抗値R3は、既知の物性や構造から下式により与えられる。
R3=1/α・S
ここで、α:気体の熱貫流率[W/mK]
S:複層ガラスの表面積[m
Further, the thermal transmission resistance value R3 is given by the following equation from known physical properties and structure.
R3 = 1 / α ・ S
Here, α: thermal transmission rate of gas [W / m 2 K]
S: Surface area of double glazing [m 2 ]

他方、熱流量値Q23は、既知の、室内側の複層ガラス11bの内側ガラス表面の温度T3及び室外側の複層ガラス11b外側温度(大気温度)Toutから、次式により表現することができる。
Q23=(T3-Tout)/(R4+R5)
On the other hand, the heat flow value Q23 can be expressed by the following equation from the known temperature T3 on the inner glass surface of the double glazing 11b on the indoor side and the outer temperature (atmospheric temperature) Tout of the double glazing 11b on the outdoor side. ..
Q23 = (T3-Tout) / (R4 + R5)

また、熱貫流抵抗値R4及びR5は、既知の物性や構造から下式により与えられる。
R4=d/β・S[K/W]
R5=α’/S[K/W]
ここで、α’:複層ガラス11b外側大気の熱貫流率[W/mK]
β :複層ガラス11bのガラスの熱伝導率[W/mK]
Further, the thermal transmission resistance values R4 and R5 are given by the following equations from known physical properties and structures.
R4 = d / β · S [K / W]
R5 = α'/ S [K / W]
Here, α': Thermal transmission rate of the outer atmosphere of the double glazing 11b [W / m 2 K]
β: Thermal conductivity of the glass of the double glazing 11b [W / mK]

以上の数式を整理すると、複層ガラス11b外側大気温度Toutは次式で示すことができる。
Tout=T3-Q23×(R4+R5)
同様の考え方で、Tinも求めることができる。すなわち、上記数式のように、温度評価点Tin及びTout以外に実際に取得可能な温度センサ4cの温度T2及びT3を用いることで、算出可能であるということになる。
By arranging the above formulas, the double glazing 11b outside atmospheric temperature Tout can be expressed by the following formula.
Tout = T3-Q23 × (R4 + R5)
Tin can also be obtained in the same way. That is, it can be calculated by using the temperatures T2 and T3 of the temperature sensor 4c that can be actually acquired in addition to the temperature evaluation points Tin and Tout as in the above mathematical formula.

以上の、演算により、室内外の温度差ΔTは、以下のとおりとなる。
ΔT = Tin - Tout
なお、これは、典型的には、夏場のように、室内側の温度(室内温度)に比して相対的に室外側の温度(大気温度)が高い場合、あるいは、冬場のように室内側の温度の大小関係が逆となり、ΔTの正負は逆転して、以下のとおりとなる。
ΔT<0:夏季
ΔT>0:冬季
By the above calculation, the indoor / outdoor temperature difference ΔT is as follows.
ΔT = Tin-Tout
This is typically the case when the outdoor temperature (atmospheric temperature) is relatively higher than the indoor temperature (indoor temperature) as in summer, or when the indoor temperature is relatively high as in winter. The magnitude relation of the temperature is reversed, and the positive and negative of ΔT are reversed, and the result is as follows.
ΔT <0: Summer ΔT> 0: Winter

以上の説明から明らかなとおり、複層ガラス11の内部に図6(c)、(d)、(e)のようにIoT制御装置1を配置すると、各複層ガラス11の温度センサ4cから、屋内外に複層ガラス11と離間して設けられている空調機器や送風機器等の装置をより正確に制御することが可能となる。 As is clear from the above description, when the IoT control device 1 is arranged inside the double glazing 11 as shown in FIGS. 6 (c), 6 (d), and (e), the temperature sensor 4c of each double glazing 11 can be used. It is possible to more accurately control devices such as air conditioners and blowers provided indoors and outdoors apart from the double glazing 11.

次に、本発明のエネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体10及びそれを用いたシステムの他の形態について説明する。他の形態と共通するところは説明を省略する。 Next, the energy management double glazing structure 10 of the present invention and other forms of the system using the same will be described. The description of what is common to other forms will be omitted.

複層窓ガラス構造体10自体又は周囲の状態パラメータを取得するセンサ4として、例えば、薄型広角の撮像カメラを用いた場合には、室外で窓に接近する者に撮像カメラの存在を認識させることなく、その者を撮像することが可能となり、侵入者、来客を見極めるなど、防犯の用途にも適用することが可能となる。この場合、取得した状態パラメータを直接又はコントローラを介して間接的に発信又は通報することができるので、遠隔の場所においても防犯その他の監視が可能となる。 When, for example, a thin wide-angle image pickup camera is used as the sensor 4 for acquiring the multi-layer window glass structure 10 itself or the surrounding state parameters, a person approaching the window outdoors is made to recognize the existence of the image pickup camera. It is possible to take an image of the person, and it is possible to apply it to crime prevention purposes such as identifying intruders and visitors. In this case, since the acquired state parameters can be transmitted or reported directly or indirectly via the controller, crime prevention and other monitoring can be performed even at a remote location.

この場合、IoT制御装置1にさらにスピーカや発光装置を追加することや、IoT制御装置1と接続され又は通信可能なスピーカや発光装置を設けることで、警報音やフラッシング光を発生させることにより、侵入者等に侵入を諦めさせたり、近隣に侵入者が居ることを報知して対応を促したりすることなども可能となる。もちろん、室内外又は遠隔の場所において、撮像内容を判断した上で対応するようにしても良い。 In this case, by adding a speaker or a light emitting device to the IoT control device 1 or by providing a speaker or a light emitting device that is connected to or can communicate with the IoT control device 1, an alarm sound or a flushing light is generated. It is also possible to make an intruder give up the invasion, or to notify that there is an intruder in the neighborhood and prompt a response. Of course, it may be possible to take action after determining the image pickup content indoors or outdoors or at a remote location.

また、センサ4として、超音波センサ、振動センサ若しくは加速度センサを用いた場合には、複層窓ガラス構造体自体の開閉や、複層窓ガラス構造体への攻撃や破損も検知できるので、この点からも防犯その他の監視が可能となる。 Further, when an ultrasonic sensor, a vibration sensor or an acceleration sensor is used as the sensor 4, the opening / closing of the multi-layer window glass structure itself and the attack or breakage of the multi-layer window glass structure can be detected. From the point of view, crime prevention and other monitoring are possible.

これらの状態パラメータを、直接又はコントローラ等を介して間接的にインターネット上のクラウド又は直接スマートフォンの携帯端末に送ることにより、遠隔からの監視をより効果的に行うことも可能である。 By sending these state parameters directly or indirectly to the cloud on the Internet or directly to the mobile terminal of a smartphone via a controller or the like, it is possible to perform remote monitoring more effectively.

さらに、センサ4として、振動センサを用いた場合には、地震を検知することもできる。この場合、一か所の複層窓ガラス構造体のみに着目した場合には他の事象と区別できない場合があり得るが、その場合には、複数個所の複層窓ガラス構造体や複数の建造物の複層窓ガラス構造体から得られるデータを収集、分析することで、より正確な事象の判断が可能となる。 Further, when a vibration sensor is used as the sensor 4, an earthquake can be detected. In this case, it may not be possible to distinguish from other events when focusing on only one multi-layer window glass structure, but in that case, multiple multi-layer window glass structures or multiple constructions. By collecting and analyzing the data obtained from the multi-layered window glass structure of an object, it is possible to judge the event more accurately.

以上、本発明のエネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体及びそれを用いたシステムについて詳細に説明したが、本発明の範囲は、前記した具体例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の範囲に属するものである限り、如何なる形態であっても本発明に含まれるものである。 Although the energy management double glazing structure of the present invention and the system using the same have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited to the above-mentioned specific examples, and each of the scope of claims is defined. As long as it belongs to the scope of the claimed invention, it is included in the present invention in any form.

IoT制御装置 1
太陽電池(電力源) 2(2a、2b)
ELDC(電気2重層キャパシタ)(蓄電機器) 3
センサ 4(4a、4b)
温度センサ 4c
無線モジュール 5
アンテナ 6
電源管理回路 7
基板 8
複層窓ガラス構造体 10
複層ガラス 11(11a、11b)
密閉空間 12
スペーサ 13
窓フレーム 14
複層ガラス11aの外側ガラス表面温度 T1
複層ガラス11aの内側ガラス表面温度 T2
複層ガラス11bの外側ガラス表面温度 T3
複層ガラス11bの内側ガラス表面温度 T4
複層ガラス11a外側温度(大気温度) Tin
複層ガラス11b外側温度(室内温度) Tout
IoT controller 1
Solar cell (power source) 2 (2a, 2b)
ELDC (Electric Double Layer Capacitor) (Power Storage Equipment) 3
Sensor 4 (4a, 4b)
Temperature sensor 4c
Wireless module 5
Antenna 6
Power management circuit 7
Board 8
Double glazing structure 10
Double glazing 11 (11a, 11b)
Closed space 12
Spacer 13
Window frame 14
Outer glass surface temperature of double glazing 11a T1
Inner glass surface temperature of double glazing 11a T2
Outer glass surface temperature of double glazing 11b T3
Inner glass surface temperature of double glazing 11b T4
Double glazing 11a Outside temperature (atmospheric temperature) Tin
Double glazing 11b outside temperature (indoor temperature) Tout

Claims (15)

窓フレームと、
前記窓フレームにより周縁部を取り囲まれた複層ガラスと、
前記複層ガラスの周縁部に配置され、複数枚のガラスを相互に隔置するスペーサと、
前記窓フレームと前記複層ガラスとにより形成される密閉空間と、を備え、室内側の空間と室外側の空間とを区画する複層窓ガラス構造体であって、
前記密閉空間の内部には、IoT制御装置が配置され、
前記IoT制御装置は、少なくとも
他から供給される物理エネルギーを電力に変換する電力源と、
前記電力が充電されかつ放電可能な蓄電機器と、
前記蓄電機器への前記電力源の発生する電力の充電を制御するとともに、前記電力源の発生する電力と前記蓄電機器の放電する電力との少なくとも何れか一方を電力を必要とする機器に供給する電源管理回路と、を備え、
さらに、前記複層窓ガラス構造体又は周囲の状態パラメータを取得するセンサと、
前記センサの取得した状態パラメータをデータとして無線伝達可能に変復調する無線モジュールと、
無線モジュールの出力により複層窓ガラス構造体の密閉空間の外部との間でデータを伝達する電波を送受信するアンテナと、を含む
エネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体。
Window frame and
The double glazing whose peripheral edge is surrounded by the window frame,
A spacer arranged on the peripheral edge of the double glazing and separating a plurality of pieces of glass from each other,
A double-glazed window glass structure comprising a closed space formed by the window frame and the double glazing, and partitioning a space on the indoor side and a space on the outdoor side.
An IoT control device is arranged inside the enclosed space.
The IoT control device is a power source that converts at least physical energy supplied from others into electric power.
The power storage device whose electric power can be charged and discharged, and
While controlling the charging of the electric power generated by the electric power source to the electric power storage device, at least one of the electric power generated by the electric power source and the electric power discharged by the electric power storage device is supplied to the electric power-requiring device. Equipped with a power management circuit,
Further, a sensor that acquires the state parameter of the double glazing structure or the surroundings, and
A wireless module that changes and demolishes the state parameters acquired by the sensor as data so that it can be transmitted wirelessly.
An energy management double glazing structure that includes an antenna that transmits and receives radio waves that transmit data to and from the outside of the enclosed space of the double glazing structure by the output of the wireless module.
前記電力源は、光電変換機器、熱電変換機器、無線受電機器、圧電変換機器の少なくとも何れか1つからなる、請求項1に記載のエネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体。 The energy management double glazing structure according to claim 1, wherein the power source comprises at least one of a photoelectric conversion device, a thermoelectric conversion device, a wireless power receiving device, and a piezoelectric conversion device. 前記状態パラメータを取得する前記センサは、少なくとも前記複層窓ガラス構造体、室内側の空間又は室外側の空間の少なくとも何れか1つの状態パラメータを取得する、温度センサ、湿度センサ、撮像カメラ、光若しくは赤外線センサ若しくは電磁波センサ、超音波センサ若しくはマイクロフォン、圧力センサ、磁気センサ、距離センサ、振動センサ若しくは加速度センサ、ガスセンサ又は液体センサのうちの少なくとも何れか1つである、請求項1に記載のエネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体。 The sensor for acquiring the state parameter is a temperature sensor, a humidity sensor, an image pickup camera, and an optical sensor for acquiring at least one state parameter of the multi-layer window glass structure, the indoor space, or the outdoor space. The energy according to claim 1, wherein the energy is at least one of an infrared sensor or an electromagnetic wave sensor, an ultrasonic sensor or a microphone, a pressure sensor, a magnetic sensor, a distance sensor, a vibration sensor or an acceleration sensor, a gas sensor or a liquid sensor. Management multi-layer window glass structure. 前記蓄電機器は、キャパシタ又は二次電池からなる、請求項1に記載のエネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体。 The energy management double glazing structure according to claim 1, wherein the power storage device comprises a capacitor or a secondary battery. 前記密閉空間には、窒素その他の不活性ガスが封入されている、請求項1に記載のエネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体。 The energy management double glazing structure according to claim 1, wherein the closed space is filled with nitrogen or other inert gas. 前記IoT制御装置は、前記複層ガラスの周縁部に配置される、請求項1に記載のエネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体。 The energy management double glazing structure according to claim 1, wherein the IoT control device is arranged on the peripheral edge of the double glazing. 前記IoT制御装置は、筐体を含み、前記複数枚のガラスの間に配置される、請求項1に記載のエネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体。 The energy management double glazing structure according to claim 1, wherein the IoT control device includes a housing and is arranged between the plurality of glasses. 前記IoT制御装置は、少なくとも室内側及び/又は室外側のガラスの少なくともいずれか1つに取り付けられる、請求項1に記載のエネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体。 The energy management double glazing structure according to claim 1, wherein the IoT control device is attached to at least one of indoor side and / or outdoor side glass. 前記IoT制御装置は、少なくとも1枚の基板を含む、請求項1~8のいずれか1項に記載のエネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体。 The energy management double glazing structure according to any one of claims 1 to 8, wherein the IoT control device includes at least one substrate. 前記IoT制御装置は、少なくとも2枚の基板を含み、室内側及び室外側のガラスに相対峙するように設けられる、請求項9記載のエネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体。 The energy management double glazing structure according to claim 9, wherein the IoT control device includes at least two substrates and is provided so as to face the glass on the indoor side and the glass on the outdoor side. 前記IoT制御装置は、少なくとも前記電力源、前記蓄電機器、前記電源管理回路、前記センサ、前記無線モジュール及び前記アンテナが、前記基板の前記室内側と前記室外側の両方の面又は前記基板のそれぞれに分配して配置される、請求項9又は10に記載のエネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体。 In the IoT control device, at least the power source, the power storage device, the power supply management circuit, the sensor, the wireless module, and the antenna are provided on both the indoor side and the outdoor side surface of the substrate or the substrate, respectively. The energy management multi-layer window glass structure according to claim 9 or 10, which is distributed and arranged in the above. 前記IoT制御装置は、1枚の前記基板を含み、前記基板の前記室外側の面に、前記電力源、前記電源管理回路及び前記センサが設けられ、前記基板の前記室内側の面に、前記電力源、前記蓄電機器、前記無線モジュール、前記センサ及び前記アンテナが設けられている、請求項11記載のエネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体。 The IoT control device includes one board, the power source, the power management circuit, and the sensor are provided on the outdoor side surface of the board, and the indoor side surface of the board is provided with the power source, the power management circuit, and the sensor. The energy management multi-layer window glass structure according to claim 11, wherein the power source, the power storage device, the wireless module, the sensor, and the antenna are provided. 請求項1に記載の、前記エネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体の前記アンテナとの間で電波を送受信する相手方の機器は、電波を送受信可能な通信機器を備える、エネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体システム。 The device of the other party for transmitting and receiving radio waves to and from the antenna of the energy management multi-layer window glass structure according to claim 1 includes a communication device capable of transmitting and receiving radio waves. system. 請求項1に記載の、前記エネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体の前記アンテナとの間で電波を送受信する相手方の機器は、空調機器、窓遮蔽機器、照明機器又はエネルギーマネージメントコントローラの少なくともいずれか1つである、エネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体システム。 The device of the other party for transmitting and receiving radio waves to and from the antenna of the energy management multi-layer window glass structure according to claim 1 is at least one of an air conditioning device, a window shielding device, a lighting device, and an energy management controller. Energy management multi-layer window glass structure system. 前記窓遮蔽機器は、ブラインド、透過度調整ガラス又はカーテンの少なくともいずれか1つである、請求項14記載のエネルギーマネージメント複層窓ガラス構造体システム。 The energy management double glazing structure system according to claim 14, wherein the window shielding device is at least one of a blind, a transparency adjusting glass, and a curtain.
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