(57)【要約】【課題】窓ガラスとして断熱特性をも兼ね備えて、かつ通電加温しても安定的に長期間に渡って可逆変化を確保することができ、かつ製造の簡便性、在庫保管の容易性、施工後の耐久性等を十分に満たせるように工夫した電極端子をもった複層積層体とそれを使用した窓を得ること。【解決手段】透明導電膜付き基板と対向基板を使用して、透明導電膜を外側にして両基板間に水溶性高分子組成物を積層、封止してなる積層体に加えて、断熱機能を付加すべく気体層を介して透明基板をさらに設けてなる複層積層体であり、その複層積層体の積層体を室内側に配置して施工した窓である。【選択図】  図１
2006110970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度変化に応じて可逆変化を示す水溶性高分子組成物が透明導電膜をもつ基板と対向基板とで積層、封止されてなる積層体に加えて気体層を介して透明基板を設けてなる複層積層体において、透明導電膜を気体層側に配しかつ透明導電膜の両端に設けた良導電性金属部を積層体と透明基板の間に内包してなる複層積層体。
【請求項２】
透明導電膜の両端に付加した良導電性金属部の一部が基板間から引き出されてリード線と結線されている請求項１記載の複層積層体。
【請求項３】
対向基板のカットにより透明導電膜の両端に付加した良導電性金属部の一部が基板間から露出してリード線と結線されている請求項１記載の複層積層体。
【請求項４】
分割された透明導電膜の両端にそれぞれ独立に付加した良導電性金属部をもってなる請求項１〜３記載の複層積層体。
【請求項５】
温度変化に応じて可逆変化を示す水溶性高分子組成物が透明導電膜をもつ基板と対向基板とで積層、封止されてなる積層体に加えて気体層を介して透明基板を設けてなる複層積層体を使用した窓であって、透明導電膜を気体層側に配しかつ透明導電膜の両端に設けた良導電性金属部を積層体と透明基板の間に内包しかつ積層体が室内側に施工されてなる窓。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、温度変化により可逆変化を示す水溶性高分子組成物をもつ積層体に透明導電膜を付加して、電気的に通電を制御することにより遮光状態を安定的に可逆変化でき、さらに気体層を介して透明基板を設けてなる複層積層体とそれを使用した窓に関する。
【背景技術】
【０００２】近年、窓ガラスに関し、省エネルギー、快適性等の面から太陽光線を制御できる調光ガラスが注目されてきている。本発明者は、太陽の直射光線が窓に照射していることに注目してきた。例えば、太陽の日射有無と季節の温度差を有効に利用することで、気温が高い夏期において日射のエネルギーでその日射を自然に白濁遮蔽する画期的な自律応答型の調光ガラス（例えば、特許第３３７８１０号、特願平−１９８９４３号公報等）の開発に成功した。その基本構造は、一対の基板間に特殊な水溶性高分子組成物をもった積層体である。これを窓に施工すると、冬期は日射が当っても積層体の温度が上がらず透明状態を維持して日向となり、夏期は日射により加温されて白濁状態に変化して、その日射を約８０％もカットする省エネ調光窓ガラスとなった。【０００３】つぎに、室内用の間仕切り、夜間のプライバシー確保、プロジェクターのスクリーン等のために人工的に任意に白濁状態にできる積層体に関しても既に前記した公報に図示してあるが、透明導電膜をもった基板を通電加温する積層体の一般的な概念図を示した程度であった。そこで本発明者は、窓ガラスとして断熱特性をも兼ね備えて、かつ安定的に長期間に渡って可逆変化を確保できる複層積層体とそれを使用した窓を鋭意検討した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】解決しようとする問題点は、窓ガラスとして断熱特性をも兼ね備えて、かつ通電加温しても安定的に長期間に渡って可逆変化を確保することができ、かつ製造の簡便性、在庫保管の容易性、施工後の耐久性等を十分に満たせるように工夫した電極端子をもった複層積層体とそれを使用した窓を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】本発明は、前述の問題点を解決するためになされたものであり、温度変化に応じて可逆変化を示す水溶性高分子組成物が透明導電膜をもつ基板と対向基板とで積層、封止されてなる積層体に加えて気体層を介して透明基板を設けてなる複層積層体において、透明導電膜を気体層側に配しかつ透明導電膜の両端に設けた良導電性金属部を積層体と透明基板の間に内包してなる複層積層体であり、および温度変化に応じて可逆変化を示す水溶性高分子組成物が透明導電膜をもつ基板と対向基板とで積層、封止されてなる積層体に加えて気体層を介して透明基板を設けてなる複層積層体を使用した窓であって、透明導電膜を気体層側に配しかつ透明導電膜の両端に設けた良導電性金属部を積層体と透明基板の間に内包しかつ積層体が室内側に施工されてなる窓を提供するものである。【０００６】本発明は、透明導電膜付き基板と対向基板を使用して、透明導電膜を外側にして両基板間に水溶性高分子組成物を積層、封止してなる積層体に加えて、断熱機能を付加すべく気体層（例えば、空気、アルゴン、クリプトン等）を介して透明基板をさらに設けてなる複層積層体である。この積層体のように、基板の外側に導電膜を設けると、電極端子、リード線の処理が容易になるが、結露等で水分の付着があると通電時に透明導電膜の劣化が起きる、導電面がむき出しとなり安全性、清掃時のメンテナンスにも難があり、実用化にあたり大きな問題であった。しかし、近年重要視されてきている省エネルギーを満たすために、窓ガラスに断熱性を確保することは必須となった。そこで、この積層体に気体層を介して透明基板をさらに追加して設けることが必要であることに注目して、本発明に至った。【０００７】そこで、本発明者は図１に示したように、積層体の透明導電膜を気体層で覆うように透明基板を配した構造で、上記の問題点を解決すると共に易生産性と在庫保管、施工等にも大変に有用な構造をもった複層積層体えた。１は基板、２は対向基板、３は透明導電膜、４は良導電性金属部、５は第１封止剤、６は第２封止剤、７は水溶性高分子組成物、１０は透明基板、１１は気体層、１２は気体層の封止部である。ここで良導電性金属部４は、大面積の透明導電膜３の両端に配されてあり、その透明導電膜３を均一に加温するためには必須であった。【０００８】なお、図２のように透明基板１０を透明導電膜３付き基板１より小さくして、良導電性金属部４を両基板間の外に配置する構造もあるが以下のような多くの問題があった。積層体の凸部の幅だけ施工時の枠幅も増大して割付、意匠性に不利となる。凸部は構造的に弱くなり破損し易くなる。気体層１１を設ける透明基板１０を置く複層化工程が両サイドを均等に空ける煩雑な操作が必要となる。良導電性金属部４に絶縁膜８の被覆工程が増加する。【０００９】さらに実用的に重要なことは、加温を速やかにするために良導電性金属部４の電極間距離は狭いほど好ましく、よって積層体が長方形の場合は長辺側に凸部が発生することになる。また、破損防止、易取扱い等のために、在庫保管、配送等においては通常横長に立掛ける。さらに、横長方向に施工された場合、透明基板９が常に浮いた状態になってしまい本質な問題となる。各基板の底辺をそろえることは、施工後の耐久性に大きな影響を及し、複層ガラスの施工では必須事項となっている。【００１０】以下、本発明に関しさらに詳細に述べる。基板１、対向基板２は水分子を透過し難いものであれば広く利用でき、ガラス板、セラミックス板、プラスチック板、タイル板、金属板等があり、特にガラス板は全く水分子を透過しないので、特に記すまでもなく各種のガラス板を利用できる。透明基板１０はガラス板等がある。透明導電膜３はネサ膜（酸化スズ膜）、ＩＴＯ膜（液晶素子の透明導電膜に広く利用されている）等があり透明な導電膜であれば本発明に使用できる。そのシート抵抗は５〜５０Ω／ｃｍ２でよく、大面積になればよりシート抵抗が小さいことが効果的になる。以下、本発明では特に断りがない場合には、基板１、対向基板２、透明基板１０にはガラスを前提にして記すがこれに限定されるものではない。第１封止剤５は密封剤（例えば、イソブチル系シーラント等）であり、第２封止剤６（シリコーン系シーラント等）は第１封止剤５を固定維持するための接着剤である。これらの封止剤は共に有機高分子系であり絶縁性をもち、積層、封止と同時に良導電性金属部４の保護膜、絶縁膜となる。水溶性高分子組成物７は、前記公報に記した組成物に限定することなく、水を媒体として高分子を含んで温度に依存して可逆変化する機能性組成物であれば広く利用できる。例えば、前記した公報に詳説されている温度に依存して透明状態と白濁状態が可逆変化するゾル−ゲル相転移型の水溶性高分子組成物、温度に依存して透明状態と白濁状態が可逆変化するゾル−エマルジョン相転移型の水溶性高分子組成物、温度に依存して透明状態と白濁状態が可逆変化するハイドロゲル型の水溶性高分子組成物、リオトロピック型の液晶相をもつ水溶性高分子組成物等がある。なかでも、安定的に可逆変化を取りやすいゾル−ゲル相転移型の水溶性高分子組成物７は好ましく、少なくとも疎水基をもつ水溶性高分子、両親媒性分子、水をもつ水溶性高分子組成物であり、さらに必要に応じて白濁開始温度を調整する機能をもつ塩（例えば、塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム、塩化カルシウム等）、耐候性を高めるために紫外線吸収剤を添加してもよい。本発明に主要な役割をはたす疎水基をもつ水溶性高分子には、アクリルアミド系水溶性高分子（例えば、ポリＮ−イソプロピルアクリルアミド等）、ポリビニルアルコール誘導体（例えば、ポリビニルメチルエーテル等）、多糖類誘導体（例えば、ヒドロキシプロピルセルロース等）がある。なお、両親媒性分子は広く選択可能で前記した文献に記した通りでありここでは省略する。また、高分子水溶液のギャップを維持するためにスペーサーの散布も有用である。【００１１】良導電性金属部４は２５Ｖ〜２５０Ｖ程度の家庭用、工業用の電圧を大面積の透明導電膜３に均等に掛けるために必要である。具体的には、例えば銀を厚み０．１ｍｍ、幅５ｍｍ程度に透明導電膜にライン状に焼結したもの、厚みが０．０５〜２ｍｍ程度の薄板状（幅は１〜１０ｍｍ程度）、線状（直径は０．０５〜２ｍｍ程度）の良導電性の金属（例えば、銅、アルミ、銀等）を銀ペーストでライン状に接着固定したもの等がある。通電量は金属の断面積に比例するが、幅、直径は気���層１１の封止幅と気体層１１の厚みを考慮して決めれば良い。また、気体層の封止部１２は、既に複層ガラスに使用されている部材でよく、その複層化の方法も従来法でよい。【００１２】例えば、１ｍ角のネサ膜（シート抵抗は約３０Ω／ｃｍ２）をもつガラスの基板１（厚みは３ｍｍ）を用いて、対向する両辺の内側２ｍｍの所に、導電性銀ペーストを介して厚み０．３ｍｍ、幅３ｍｍ、長さ１ｍの紐状銅板を固定後、加熱して接着固定することで良導電性金属部４を形成した。ネサ膜を外側にして、この基板１と対向基板２（厚み３ｍｍのガラス板）とで約３０℃で白濁を開始して約３５℃で真白に白濁遮光を示す水溶性高分子組成物７を０．５ｍｍで積層、封止して積層体とした。さらに、ネサ膜を内包するように、この積層体と透明基板１０（厚み３ｍｍのガラス板）とで気体層１１として空気層６ｍｍを設けて複層化して、図１に示した構造の複層積層体をえた。この複層積層体は、１００Ｖの通電で毎分約２℃の温度上昇を示し、雰囲気温度にも依存するが、約３〜５分程度で白濁遮光できた。より速く白濁遮光させるには、透明導電膜３のシート抵抗をより小さくするか、基板サイズを小さくして良導電性金属部４の電極間距離を狭くするとよかった。【００１３】つぎに、複層積層体からリード線９を引き出す方法を図３、図４に示した。図３は良導電性金属部４をそのまま基板の外まで延長させて、その延長部にリード線９を半田で接合させる方法である。この延長の方法は、例えば、透明導電膜３にライン状に焼付けられた銀に半田、銀ペースト等で薄い銅板、細い銅線束を接合したものでもよい。その結果、同サイズの基板となり使用上好ましくなる。【００１４】図４は良導電性金属部４を確保するために、透明基板１０のサイズを３〜１０ｍｍ程小さくさせて良導電性金属部４の一部を積層させずに露出させて、その部分にリード線９を半田で接合させる方法である。当然、透明基板１０のコーナー部を三角状にカットして良導電性金属部４の一部を露出させても良い。なお、図４のように透明基板１０の一辺が凹んでも積層体の左右部と下部の３辺はそろっており、在庫保管、施工等に関しても全く問題がなかった。さらに、特に図示してないが、この凹部にリード線９を回すことで両リード線を片側のコーナーから外部に引き出せることで、窓枠との収まりも簡潔となり有用である。このリード線９は、広く使用されている絶縁被覆されたコードでよい。さらに、窓枠と外枠との通電は、窓枠の外側に設けた接合部に穴を通してリード線９を繋げておき、外枠に設けた接合部と窓を閉めたときに両方の接合部が接触通電できるようにすればよい。実際の通電は人がスイッチをオン・オフして使用することになる。また、雨水のしみ込み、結露の水滴を考慮すると、水による電気ショートを防止する工夫と共に窓の上部に接合部を設けることが好ましい。【００１５】さらに図５は、透明導電膜３が分割されてあり、その区分ごとにリード線を引き出す方法である。良導電性金属部４がＬ字形していて、その一部を積層体から出すことでリード線の結線を確保できた。その結果、区分された部分を選択的に加温させて可変できるようになった。【００１６】以上のように、気体層１１による断熱機能��もって、電気的な制御でも白濁遮光の状態にでき、夜間のように日射エネルギーを得られない時でもカーテン機能を確保できるようになった。その結果、日射遮蔽に関しては、日射エネルギーを利用してその日射を遮光できる省エネ効果を持ちつつ、かつ必要に応じて人工的にも日射を遮蔽できるようになった。このことは、断熱、日射遮蔽、カーテン（プライバシーの確保）等の窓に要求される機能を満たす汎用性のある窓ガラスになった。なお、通常は透明状態での使用が多いことを考慮すると、この複層積層体はＯＦＦ状態で透明状態をとるので、特に多くのエネルギーを消費するわけでもなかった。また、説明するまでもなく適度に加温（例えば、２０℃）することで、冬期には窓部からの冷え込みを防止する暖房機能も果たすことができる。【００１７】冬期も考慮して、この暖房機能やプライバシー確保のカーテン機能をより効率よく発揮させるには、可逆変化する積層体を室内側に施工するとよい。その理由は、気体層の断熱効果により外気が直接的に積層体に触れないために、通電による加温が効率的に働き暖房効果、応答スピード、省エネルギー等に有効である。また、ネサ膜が室内からの赤外線を反射する効果もあって、冬期の省エネルギーに大きく貢献できる窓となる。また、ここでの加温の温度が体温以下で目的を果たせるので夏期に通電動作させても全く不快でなかった。このことは３６℃の体温をもつ人々が同室にいても、その輻射熱で不快にならないことからでも理解できる。当然、説明することもなく、白濁の程度、暖房の程度等を制御するために、積層体の温度をセンサーが感知してその信号を制御盤にフィードバックすることで、常に積層体を目的の温度に維持できる。複層積層体の施工において積層体を室内側にして、センサーの位置は積層体の気体層側の内側または室内側の外側どちらでもよいが、外側にセンサーを設ける方法は、施工時に室内側からセンサーを積層体に接着固定でき簡便である。さらに、センサーの接着固定剤を白色にしておくと、センサー部の特別的な日射光吸収を防止でき、積層体の目的温度の制御には好ましい。また、必要に応じて、センサーは一箇所ではなく、窓ガラスの四隅等のように多数個設けてあってもよい。当然、非接触型センサーで計測して、信号を制御盤に送信しても積層体を目的の温度に制御できる。
【発明の効果】
【００１８】以上に説明したように、良導電性金属部４をもった透明導電膜３付き基板１は、水溶性高分子組成物７と透明導電膜３を完全に分離できて、透明導電膜３の劣化を確実に防止できた。窓ガラスとしては、断熱、日射遮蔽、カーテン、冬期の冷え込み防止（窓暖房）等の多くの機能をもった全く新しい多機能性窓ガラスとなり、従来にない窓の設計を可能にした。特に自律応答して透明状態と白濁状態が自然に可逆変化する水溶性高分子組成物７をもった複層積層体は、断熱性をもって通電加温により曇天日、夜間等の時でも必要に応じて白濁遮光できて、より利用範囲を広げられる窓となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】図４のように、透明基板１０の寸法を少し短くして、透明導電膜３の両端に付加した良導電性金属部４の一部が積層体の基板１から露出してリード線９と結線できる複層積層体である。これは、構造的にも三辺支持が出来るので問題がなく、一箇所のコーナーからリード線９を引き出して外部との結線ができ、かつ枠組との収まりも簡潔になる。なお、窓への施工においては、水周りを考慮してリード線９の引き出し箇所を上部に設け、積層体を室内側、透明基板１０を室外側に施工すると、複層積層体の多機能性を生かしやすくなる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】この複層積層体の利用は、窓ガラス、屋根、庇、間仕切り、床等の建築材料に留まらずに、野外での広告棟、掲示板等の表示体またはテーブル、照明器具、住設機器、生活雑貨にも利用できる。特に窓には有用であり、建築物の窓、自動車、電車、船舶、航空機、エネベーター等の運送機の窓等に広く利用できる。また、この窓はプロジェクターのスクリーンにも利用できる。気体層１１により外気温の影響を受けにくいので、温度の調整も容易にできて半透明状態、白濁状態に選択でき、ガラス面に浮き出るハーフスルー映像、強く白濁散乱したガラス面からの反射映像のどちらとも、ガラス内面から輝くように感じられ、従来にない精細さと色再現性をもった美しい映像が発現した。この結果、窓に施工した複層積層体は、裏面からの投影、前方からの投影どちらからも利用でき、特に夜間の使用には有用であった。通常は一般の窓ガラスと同様に無色透明であって、映像投影時のみに加温白濁させてプロジェクターのスクリーンにさせることもできる。また、積層体を文字、絵、模様等になるようにマトリックス状に利用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明である複層積層体の断面図である。
【図２】参考説明の複層積層体の断面図である。
【図３】本発明である複層積層体の平面図である。
【図４】本発明である複層積層体の平面図である。
【図５】本発明である複層積層体の平面図である。
【符号の説明】
【００２２】１  基板
２  対向基板
３  透明導電膜
４  良導電性金属部
５  第１封止剤
６  第２封止剤
７  水溶性高分子組成物
８  絶縁膜
９  リード線
１０  透明基板
１１  気体層
１２  気体層の封止部
【図１】
2006110970.tif 000003
【図２】
2006110970.tif 000004
【図３】
2006110970.tif 000005
【図４】
2006110970.tif 000006
【図５】
2006110970.tif 000007