JP2646287B2 - 日射制御窓 - Google Patents

日射制御窓

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JP2646287B2
JP2646287B2 JP2138684A JP13868490A JP2646287B2 JP 2646287 B2 JP2646287 B2 JP 2646287B2 JP 2138684 A JP2138684 A JP 2138684A JP 13868490 A JP13868490 A JP 13868490A JP 2646287 B2 JP2646287 B2 JP 2646287B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、日射制御窓に関する。
〔従来の技術〕 日射制御窓として、窓を日射量の変化により変化する
変色ガラスで構成したものがある。
この変色ガラスとしては、太陽光線に当たると特定の
波長の吸収率が上がり、着色し、太陽光線が当たらない
時は先の吸収率が元にもどり退色するフォトクロミック
物質(可逆的光変色物質)を用いて日当たり時に着色さ
せる。
そして、このフォトクロミック物質は無機系、有機系
ともに数が多いが、例えば、太陽光の分散放射輝度の極
大となる500nm近傍で着色する代表例としては、SrTiO3
にFe等を添加したものやKTaO3にNiとFeを添加したもの
等が知られている。
これらの結晶物質の着色メカニズムは、光照度により
伝導帯に励起された電子が添加不純物イオンとの間に着
色中心を生じることによる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし日射量の変化により変化する変色ガラスで構成
した日射制御窓は、その変化が変色ガラスの特性によっ
ているため、必要な時に必要な変色が得られない。
これに対して、変色ガラスを用いないで窓の日射の透
過を制御するものとして実願昭57−30196号(実開昭58
−135722号)のマイクロフィルムがある。
これは、エレクトロクロミック物質を用いた調光体
と、光センサーとを有し、該光センサーの信号により該
調光体を着消色制御する調光センサーにおいて、光セン
サーにより調光体駆動回路が着色濃度を変化させるとき
に両電極間に正又は負の電圧を印加し、変化させないと
きは両電極間をオープン状態とするものである。
しかし、この実願昭57−30196号(実開昭58−135722
号)のマイクロフィルムでは、光の透過率は調整するこ
とができても、平行光線透過率を変化させることはでき
ない。
これに対して、平行光線透過率を変化させる調光シー
トの技術として、実願昭63−94942号(実開平2−17717
号)のマイクロフィルムがあるが、これには、日射透過
率を調整する手段がない。
とくに、この実願昭63−94942号(実開平2−17717
号)のマイクロフィルムでは、具体的に窓に設置する場
合の技術開示がなく、また、日射量に基づいて調光する
技術思想もないので、前記光センサーの信号により窓の
日射透過率を調整する実願昭57−30196号(実開昭58−1
35722号)のマイクロフィルムに単純に適用することは
できない。
そして、これら実願昭57−30196号(実開昭58−13572
2号)のマイクロフィルムと実願昭63−94942号(実開平
2−17717号)のマイクロフィルムは、日射透過率か平
行光線透過率のいずれか一方しかないので、季節や日射
の状況に応じてきめ細かい調光をすることができない。
また、これら実願昭57−30196号(実開昭58−135722
号)のマイクロフィルムと実願昭63−94942号(実開平
2−17717号)のマイクロフィルムでは、実際に建物に
組み込むことについては言及されておらず、調光デバイ
スを含めて窓ガラスに吸収された熱の排気をどうするの
かは別途考えなければならない課題である。
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、季節や
日射の状況に応じて日射透過率および/または平行光線
透過率を必要に応じて選択的に調光してきわ細かい調光
ができ、しかも窓ガラスに吸収された熱を強制的に排気
することができ、概して室内環境を向上できる日射制御
窓を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は前記目的を達成するため、間隔を存する二重
窓ガラスのうち、一方の窓ガラスは、電圧を加え、ある
いは電圧を加える時間を制御することで日射透過率を変
化させるエレクトロクロミック素子による調光デバイス
を組込み、他方の窓ガラスは、電圧を加え、あるいは電
圧を加える時間を制御することで入射する光線のうち平
行な光線として透過させる率(平行光線透過率)を変化
させるエレクトロクロミック素子による調光デバイスを
組込み、この二重窓ガラスの上部に排気口を臨ませたこ
とを要旨とするものである。
〔作用〕
本発明によれば、夏期などの室内へ日射を入れたくな
い時は、日射透過率を変化させるエレクトロクロミック
素子による調光デバイスに電圧を加え、あるいは電圧を
加える時間を制御することで窓ガラスを着色させ日射熱
を含めた日射透過率を減少させる。その結果、窓ガラス
からのほてりを減少でき、冷房時にはその省エネルギー
が図れる。
また、冬期などにおいて日射熱を含めて採光を最大限
取り入れたいが太陽光線が直接入射するとまぶしい、不
快だという場合には、平行光線透過率を変化させるエレ
クトロクロミック素子による調光デバイスに電圧を加
え、あるいは電圧を加える時間を制御することで、窓ガ
ラスに入射する太陽光線を拡散させ、すなわち平行な太
陽光線をそのまま室内に透過させる率を減少することが
できる。
さらに、春や秋には窓ガラスの日射透過率及び平行光
線透過率を適宜変化させればよいので、季節や日射の状
況に応じたきめ細やかな調光ができる。
なお、調光デバイスを含めて窓ガラスはどうしても熱
が吸収してしまうが、窓ガラスの上部に臨ませた排気口
からこの窓ガラスに蓄熱された熱気を排気できるので、
窓ガラス面のほてりを感じることはない。このように、
窓ガラスは調光のみならず蓄積された熱についての排気
をも考慮しているので、概して、室内環境を向上するこ
とができる。
このように、性質の異なる調光デバイスを間隔を存す
る二重窓ガラスにそれぞれ組込むので、窓ガラス1枚当
たりの厚さが比較的薄いものですみ、窓ガラス自体に蓄
積される熱量は少なくなる。これに加えて、この二重窓
ガラスの上部に臨ませる排気口の位置を前記二重窓ガラ
スの空隙部の上部にした場合には、窓ガラス間に蓄積さ
れやすい熱気を積極的に排気でき、とくに夏期における
冷房時に有効となる。
〔実施例〕
以下、図面について本発明の実施例を詳細に説明す
る。
第1図は本発明の日射制御窓の第1実施例を示す説明
図で、図中1は性質の異なる複数のエレクトロクロミッ
ク素子による調光デバイス2,2を積層させて組込んだ窓
ガラスである。
この窓ガラス1の一側に位置する調光デバイス2は、
電圧を加え、あるいは電圧を加える時間を制御すること
で日射透過率を変化させるものであり、第2図に示すよ
うに、ポリマー重合体のなかに液晶を封入してなるエレ
クトロクロミック素子層5と電解質層3との両側に透明
導電層6を設けた積層体をガラス板4で挟み込み、この
エレクトロクロミック素子層5と電解質層3の両端にシ
ール7を施し、さらに全体の両端に導体8を配設した。
該導体8の部分に、交流または直流の電源10と開閉器
11を直列接続して印加装置を形成する。
また、窓ガラス1の外側に日射量検出手段としての日
射計9を設け、この日射計9の出力で開閉器11をオン・
オフ制御するようにした。
この日射量検出手段には、熱流計、放射計、温度計等
も利用でき、太陽電池でもよく、このように太陽電池を
日射量検出手段とした場合には、これをそのまま電源10
として使用できる。
また、前記窓ガラス1の他側に位置する調光デバイス
2は、電圧を加える時間を制御することで入射する光線
のうち平行な光線として透過させる率(平行光線透過
率)を変化させるものであり、第4図に示すように、エ
レクトロクロミック素子層5の両側に透明導電層6を設
け、さらにその両側にポリエステル等の保護フィルム15
を設けた積層体をガラス板4で挟み込み、フィルム15と
ガラス板4との間にはPVB合せ膜16を介在させた。な
お、シールや導体の図示は省略する。
また、この窓ガラス1の他側では、交流または直流の
電源10と信号入力で通電量を変化させる変電器12とを直
列接続して印加装置を形成する。
さらに、前記日射量検出手段としての日射計9等の出
力で変電器12を制御するようにした。
電源10に家庭用の100V交流電源を使用し、調光デバイ
ス1のエレクトロクロミック素子層5の部分で透明電導
層6による電極間に15〜150Vの交流をかければ、この部
分は簡単に乳白、透明の変化が得られる。
そして、第2図と第4図で示した異なるタイプのエレ
クトロクロミック素子層5,5による調光デバイス2,2を積
層させて組み込んだ窓ガラス1は、その上部に排気口を
臨ませた。これは第7図に示すように、建物に組込むも
のとして、室内17の天井には吹出口18が形成され、また
窓ガラス1の上部には排気口19が形成される。この室内
17の奥には空調機20が設置されるが、該空調機20と前記
吹出口18が接続され、レタン部21には切替ダンパ23を有
するダクトを介してファン22が接続され、このダクトと
途中は分岐して前記排気口19に接続される。
このようにすることで、調光デバイス2を含めて窓ガ
ラス1に吸収された熱は室内17へ向けて放熱されるが、
この熱せられた空気はファン22で排気口19からダクト内
に吸引され、屋外に排出される。
次に使用法について説明すると、第2図で示した窓ガ
ラス1の一側に位置する調光デバイス2は、日射計9に
より窓面への入射量を検出し、その量がある値以上の時
は、日射計9の出力で開閉器11をオン・オフ制御させ、
透明導電層6間のエレクトロクロミック素子層5に電圧
をかける。
第3図はこのエレクトロクロミック素子層5の光学的
性質を示すグラフで、下記表に示すように開閉器11のオ
ン状態の時間が長ければ長いほど、無色(透明度)の度
合が増加し、日射透過率は低下する。
このようにして、電気的制御(電源10は1.5V程度の直
流電源でよい)によりエレクトロクロミック素子層5の
透過率を10〜75%の範囲で連続的に変えることができ、
また希望する透過率で保持することも可能なので、夏期
などの室内へ日射を入れたくない時は、日射透過率を変
化させるエレクトロクロミック素子層3による調光デバ
イス2に電圧を加え、あるいは電圧を加える時間を制御
することで窓ガラス1を着色させ日射熱を含めた日射透
過率を減少させる。その結果、窓ガラスからのほてりを
減少でき、冷房時にはその省エネルギーが図れる。
一方、第4図で示した窓ガラス1の他側に位置する調
光デバイス2については、第5図、第6図で示すよう
に、通常、液晶13は分子の軸に平行な方向と垂直な方向
の各々に対応し、大小の二重屈折率を有する。
従って、第6図に示すように電圧がかけられていない
状態では、調光デバイス1のエレクトロクロミック素子
層5に入射した光は、ポリマーマトリクス14と液晶13の
界面で大きな屈折率変化を受け、強く屈折されかつ散乱
される。
一方、第5図に示すように電圧がかけられると、液晶
13が電場に平行に配置する(第4図では透明電極である
透明電導層6間の垂直方向となる)。
もし、ポリマーマトリクス14の屈折率を液晶13の通常
屈折率に接近させておけば、エレクトロクロミック素子
層5に垂直に入射した光は散乱されないことになる。
その基本特性は下記のごとくである。
この表2で判るように100V印加時、平行光線透過率は
82%(全透過率89)、0V印加時時6%(全透過率83%)
である。即ち、0V印加時は拡散している。
なお、平行光線透過率とは、入射する光線のうち平行
な光線として透過させる率をいう。
従って、窓面入射量を日射計9で検出し、その量に応
じてエレクトロクロミック素子層5に印加する電圧を変
電器12で変化させれば平行光線透過率が変化するので、
例えば採光を最大限取り入れたいが太陽光線が直接入射
するとまぶしい、不快だという場合は消印して平行光線
透過率を減少させ光を拡散させて取り込むことができ
る。
このように、複数のエレクトロクロミックを窓ガラス
1に積層させているので、この日射計9の出力をもとに
一方の窓ガラス1の調光デバイス2に一定の電圧を加え
て日射透過率を変化させ、また他方の窓ガラス1の調光
デバイス2に電圧を加えることにより窓ガラスの平行光
線透過率を変化させるという両方の作用が得られる。
次に本発明の第2実施例を説明すると、第8図で示す
ように、エレクトロクロミック素子による調光デバイス
2を、間に空間24を確保するように間隔を存して並列し
た二重の窓ガラス1にそれぞれ組み込む。また、この窓
ガラス1は、その上部に排気口19を臨ませ、この排気口
19以降の第10図で示される構成については前記第1実施
例と同様なので説明を省く。
なお、前記排気口19は、二重の窓ガラス1の上部とし
て前記空間24の上部に位置させることも考えられる。こ
の場合には、第9図で示すように、二重の窓ガラス1の
うち室内側の下部を切欠いて空気の取り入れ口を形成す
る。よって、空間24で蓄熱された空気をファン22の吸引
作用で排気口19から強制的に排気させることができる。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明の日射射制御窓は、夏期など
の室内へ日射を入れたくない時は、日射透過率を変化さ
せるエレクトロクロミック素子による調光デバイスに電
圧を加え、あるいは電圧を加える時間を制御することで
窓ガラスを着色させ日射熱を含めた日射透過率を減少さ
せる。その結果、窓ガラスからのほてりを減少でき、冷
房時にはその省エネルギーが図れる。
また、冬期などにおいて日射熱を含めて採光を最大限
取り入れたいが太陽光線が直接入射するとまぶしい、不
快だという場合には、平行光線透過率を変化させるエレ
クトロクロミック素子による調光デバイスに電圧を加
え、あるいは電圧を加える時間を制御することで、窓ガ
ラスに入射する太陽光線を拡散させ、すなわち平行な太
陽光線をそのまま室内に透過させる率を減少することが
できる。
さらに、春や秋には窓ガラスの日射透過率及び平行光
線透過率を適宜変化させればよいので、季節や日射の状
況に応じたきめ細やかな調光ができる。
なお、調光デバイスを含めて窓ガラスはどうしても熱
が吸収してしまうが、窓ガラスの上部に臨ませた排気口
からこの窓ガラスに蓄熱された熱気を排気できるので、
窓ガラス面のほてりを感じることはない。このように、
窓ガラスは調光のみならず蓄積された熱についての排気
をも考慮しているので、概して、室内環境を向上するこ
とができるものである。
これに加えて、性質の異なる調光デバイスを間隔を存
する二重窓ガラスにそれぞれ組込む場合には、窓ガラス
1枚当たりの厚さが比較的薄いものですみ、窓ガラス自
体に蓄積される熱量は少なくなる。これに加えて、この
二重窓ガラスの上部に臨ませる排気口の位置を前記二重
窓ガラスの空隙部の上部にした場合には、窓ガラス間に
蓄積されやすい熱気を積極的に排気でき、とくに夏期に
おける冷房時に有効となるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の日射制御窓の第1実施例を示す説明
図、第2図は第1実施例の窓ガラスの一側の詳細を示す
縦断平面図、第3図はその光学的性質を示すグラフ、第
4図は窓ガラスの他側の詳細を示す縦断平面図、第5
図、第6図はエレクトロクロミック素子の動作を示す説
明図、第7図は本発明の第1実施例の日射制御窓を組込
んだ建物の縦断側面図、第8図は本発明の日射制御窓の
第2実施例を示す説明図、第9図は本発明の日射制御窓
の第2実施例を示す要部の縦断側面図、第10図は本発明
の第2実施例の日射制御窓を組込んだ建物の縦断側面図
である。 1……窓ガラス、2……調光デバイス 3……電解質層、4……ガラス板 5……エレクトロクロミック素子層、6……透明電導層 7……シール、8……導体 9……日射計、10……電源 11……開閉器、12……変電器 13……液晶、14……ポリマーマトリクス 15……フィルム、16……PVB合せ膜 17……室内、18……吹出口 19……排気口、20……空調機 21……レタン部、22……ファン 23……切替ダンパ、24……空間

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】間隔を存する二重窓ガラスのうち、一方の
    窓ガラスは、電圧を加え、あるいは電圧を加える時間を
    制御することで日射透過率を変化させるエレクトロクロ
    ミック素子による調光デバイスを組込み、他方の窓ガラ
    スは、電圧を加え、あるいは電圧を加える時間を制御す
    ることで入射する光線のうち平行な光線として透過させ
    る率(平行光線透過率)を変化させるエレクトロクロミ
    ック素子による調光デバイスを組込み、この二重窓ガラ
    スの上部に排気口を臨ませたことを特徴とする日射制御
    窓。
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