JPH02161091A - 調光ガラスを利用した自動室温調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、窓ガラスとして液晶方式の調光ガラスを使用
し、それを透過して室内に入射する光量を、温度センサ
からの温度信号によって電気的に制御し、室温を自動的
に調節する装置に関するものである。

［従来の技術］ 建築物の窓部から入射する光量を自動的に調整する従来
技術としては第７図に示すような電動式のブラインドを
使用する装置がある。この装置は、建築物１０の窓ガラ
ス１２の内側に取り付けた電動ブラインド１３と、室内
に配置した光量センサ１４と、該光量センサ１４からの
検出信号に応じて電動ブラインド１３のモータ１５を駆
動するモータ用調整器１６を備えている。

窓ガラス１２と電動ブラインド１３を通して室内に入射
する太陽光の量を光量センサ１４により検出する。検出
した光量が設定値を超えた場合には、モータ用調整器１
６からの出力信号によりモータ１５を駆動して入射光を
遮る方向に羽根板１３ａの角度を調整する。逆に検出し
た光量が設定値を下回った場合には、羽根板１３ａが入
射方向と平行に近づくようにモータ１５で羽根板１３ａ
の角度を調整する。

この装置は専ら眩しさの調整の機能を果たすものである
が、入射光量を調整できるため室内温度についてもある
程度の調節が可能である。

［発明が解決しようとするｔＪＭ］ しかし上記のように電動ブラインドを使用する従来構成
では、入射光量を機械的に羽根板の角度の調整で変化さ
せているため、注油その他のメンテナンスが必要不可欠
で煩雑であるし、動作音が大きく、またモータやブライ
ンド駆動装置等が故障し易い欠点がある。

電動ブラインドの場合には、入射光量の調整がスリット
の間隔を見掛は上大きくしたり小さくしたりすることに
よって行われるため、室内に不均一な影が生じる。また
窓部を全開にし難い問題もある。里に窓部が垂直ではな
くトップライトのように傾斜していたり水平の場合には
、構造も複雑になり取り付けも難しくコストも非常に高
くなる。

本発明の目的は、従来技術のような機械的な動作のため
に生じる故障やメンテナンス、動作音等の問題を解決し
、室内全体を影の無い均一な状態に維持でき、且つ設置
場所の制約を受けないような調光ガラスを利用した自動
室温調節装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記のような技術的課題を解決できる本発明は、建築物
の開口部に取り付けた液晶方式の調光ガラスと、室内に
設置した温度センサと、該温度センサで検出した温度信
号と温度設定値とを比較し、それに応じた電圧を前記調
光ガラスに印加して光の透過を制御する制御装置を備え
ている調光ガラスを利用した自動室温調節装置である。

［作用〕 室内に設置した温度センサで検出された室温が温度設定
値よりも低い場合には、制御装置から調光ガラスに高い
電圧を印加する。これによって調光ガラスの透明度は高
くなり光の透過量が増大し、室内温度は上昇する。

逆に温度センサで検出された室温が温度設定値よりも高
い場合には、調光ガラスに印加している電圧を下げ、そ
の透明度を低下させたり不透明にする。これによって光
の透過量が減少し室温は低下する。

このようにして入射光量の制御によって室内温度を自動
的に純電気的に調節する。

［実施例コ 第１図は本発明に係る自動室温調節装置の概念図を示し
ている。本発明では建物１０の開口部に窓ガラスとして
液晶方式の調光ガラス２０を取り付け、室内には温度セ
ンサ２２を設置する。温度センサ２２からの温度信号を
制御装置２４に送り、その出力電圧を調光ガラス２０に
印加する。ここで制御装置２４は温度調節器２６と電圧
調整器２８とからなる。温度調節器２６は温度センサ２
２で検出した温度信号と手動スイッチまたはプログラム
方式で予め設定されている温度設定値とを比較して制御
信号を生じるものであり、電圧調整器２８はその制御信
号に応じた電圧を前記調光ガラス２０に印加して光透過
量を制御するものである。

液晶方式の調光ガラスは、例えば樹脂基材中に液晶を均
一分散させた液晶シートを、ポリビニルブチラール等の
透明樹脂接着層を介して２枚の板ガラスで挾み貼り合わ
せた構造をなし、これら板ガラスの内面には電極として
透明導電膜が設けてあり、電圧印加時には内部の液晶分
子がガラス面に対して垂直に整列して透明になり、無電
界の時にはランダムな方向を向き不透明になる性質を有
する。この種の調光ガラスは例えばＯ〜ｔｏｏｖの電圧
で駆動でき、その中間電圧では透明度も中間の値を示す
。本発明はこの性質を利用して光の透過を制御し室温の
自動調節を行うものである。

温度センサ２２は外部からの太陽光による室内の温度変
化を最も正確に測定できる場所に設置する。温度調節器
２６には予め希望する室内温度を設定しておく。太陽の
位置、雲の状態等により直達日射及び天空日射の量は様
々に変化する。それによって当然室内に入射する太陽光
の量も変化し、その結果室温が変動する。温度センサ２
２で検出した室温が温度設定値を超えたか否かは温度ｇ
ｍ　Ｄ器２６で検出できる。その比較結果に基づき制御
信号が電圧調整器２８に送られる。

室温が温度設定値を超えた場合には電圧調整器２８から
調光ガラス２０に印加している電圧を下げるか、または
電圧印加を停止する。これによって調光ガラス２０の透
過光量が低下し拡散光の割合が高まるため、室温は徐々
に低下する。逆に室温が温度設定値を下回った場合には
調光ガラス２０への電圧を上げる。これによって調光ガ
ラス２０を透過する光量が多くなり且つ平行光線の割合
が高くなるため室温が上昇する。

第２図〜第４図は印加電圧と透明度変化の関係を示して
いる。第２図は調光ガラスに印加する電圧を単にオン−
オフ制御する場合である。

同図Ａに示すように室温が温度設定値よりも低い場合に
は１００■の電圧を印加して透明度を高くし、室温が温
度設定値を超えた場合には電圧印加を停止して（ＯＶ）
不透明の状態にする。

この動作は最も簡単であるが、オン−オフ時に入射光量
が瞬間的に大きく変動する。

第３図では調光ガラスに印加する電圧をステップ状に変
えている。同図Ａのように１００Ｖと０■の間を数段階
に分け、温度設定値がその中間に位置するようにする。

室温が温度設定値よりも低いほど高い電圧を供給し、温
度設定値よりも高くなるほど印加電圧を低くする。これ
によって同図Ｂに示すように調光ガラスの透明度もステ
ップ状に変化し、極端な入射光量の変動を防止できる。

第４図Ａは調光ガラスに印加する電圧を連続的に変化さ
せる例である。これによって同図Ｂに示すように透明度
も連続的に変化する。透明度変化の勾配を適切な範囲内
に収めることによって室内の光量変動は最小限となり居
住性は最良となる。

このような自動室温調節装置は年間を通じて効率良く動
作する。夏季には窓部から室内に入射する光量を自動的
に調整することにより室内の温度上昇を抑制し冷房装置
にかかる負荷を軽減する。また冬季には入射光による熱
エネルギーを室内に取り込んで暖房に利用して暖房装置
にかかる負荷を軽減する。そのためには暖房装置をやや
低めの温度となるように定常状態で運転し、調光ガラス
による光量調節により不足分の熱エネルギーを取り込み
所望の室温を維持するように調節する。

次に第５図は本発明の実際の住宅への適用例を示してい
る。これは−階部分の平面図であり、図面を簡略化する
ため居間３０のみに適用している。太陽光が入射する居
間３０の窓部３２ａ。

３２ｂに窓ガラスとして調光ガラス２０ａ、　　。

２０ｄを取り付ける。各窓は一部が嵌め殺し窓であり一
部は内開き窓である。また室内には温度センサ２２と切
換えスイッチ３４が設けられる。それらの配線は床下や
壁面あるいは天井等に設けたチャンネルを通って制御装
置２４に導かれる。ここでは設置スペースの都合上、制
御装置２４を２階部分に設置すている。従ってそれぞれ
の配線を壁面等のチャンネルを通して２階に立ち上げ制
御装置２４に接続する。切換えスイッチ３４により所望
の室温を設定し、それに応じて自動室温調節動作が行わ
れる。

本発明は調光ガラスに電圧を供給するだけでよいからこ
の実施例に示すような開閉窓であっても容易に適用可能
である。温度設定は手動によるものの他、タイマー等と
組み合わせて予めプログラム化したものであってもよい
。

ここで実際に使用する窓ガラスの構造の一例を第６図に
示す。調光ガラス２０は前述のように液晶シート４０を
板ガラス４１．４２で挾んだ構造をなす。この調光ガラ
ス２０をスペーサ４４によって作られる空気層４６を介
して別の板ガラス４Ｂと組み合わせて内部を密封し、端
部でシール材５０を介してエツジ・プロテクタ５２によ
り結合している。スペーサ４４はスリット５４を有する
チャンネル構造をなし、内部には乾燥剤５６を充填して
寒冷時における結露を防止している。このような複層ガ
ラスにすると、熱貫流率を下げることができ特に寒冷地
に適したものとなる。

本発明の構成を基本にして他の要素を組み合わせること
により多機能化を図ることもできる。

例えば室内に光量センサを設置して入射光量を測定でき
るようにすると眩しさのコントロールが可能となる。更
に建築物の外部に光量センサを設置すると夜間と昼間の
区別を感知できるから、夜間は完全に不透明にしてカー
テンの代替機能を自動的に行わせることも可能である。

［発明の効果］ 本発明は上記のように液晶方式の調光ガラスを用い、室
内の温度を検出してそれに応じた電圧を印加し光の透過
量を制御するように構成した自動室温調節装置であるか
ら、機械的な動作部分が全くなく、そのためメンテナン
スフリーであり故障が生じ難いし、動作音の無い静かな
環境を実現できる。

また本発明では液晶の拡散性を利用しているため、ガラ
ス面全体が均一でありブラインドのようなスリット状の
影は生じない。更に単に平坦なガラス面であるから、ブ
ラインドのように埃が溜まることはなく、ブラインド取
り付は枠やモータ部その他が不要であるため納まりがシ
ンプルになり、美観を損なうこともない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動室温調節装置の一実施例を示
す概念図、第２図Ａ、Ｂはオン−オフ制御の場合の印加
電圧と透明度の関係を示す説明図、第３図Ａ、Ｂはステ
ップ制御の場合の印加電圧と透明度の関係を示す説明図
、第４図Ａ、Ｂは連続制御の場合の印加電圧と透明度の
関係を示す図である。第５図は本発明を住宅の居間に適
用した例を示す平面図、第６図はそれに用いる窓ガラス
の一例を示す部分断面図である。また第７図は従来技術
の一例を示す説明図である。 １０・・・建築物、２０・・・調光ガラス、２２・・・
温度センサ、２４・・・制御装置、２６・・・温度調節
器２８・・・電圧調整器。 −　　　区　−区　ｉ− 不便　　　　　　　　塑Ｆ郵 ｎ−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、建築物の開口部に取り付けた液晶方式の調光ガラス
   と、室内に設置した温度センサと、該温度センサで検出
   した温度信号と温度設定値とを比較し、それに応じた電
   圧を前記調光ガラスに印加して光の透過を制御する制御
   装置を具備していることを特徴とする調光ガラスを利用
   した自動室温調節装置。