(57)【要約】【課題】  自律型の調光ガラスと発熱体を組み合わせた窓システムでは、調光体が白濁状態に相転移する温度を目標値として制御して発熱体に連続通電する制御方法を採用しているため、制御する通電量が細かく、精度も必要であると共に、温度を目標値とする制御は、外乱に影響を受けやすく、良好な制御を行うのが困難であり、また調光ガラスの白濁状態を維持するための所要電力量が大きいというような課題がある。【解決手段】  そこで、本発明では、調光ガラスと、調光体を昇温するための発熱体を有する窓システムにおいて、発熱体により調光体を昇温して白濁状態とする場合には、発熱体への通電を、断続的に、且つ通電時において調光体が白濁への相転移温度よりも高い温度となるように行うこととした調光ガラスと発熱体を組み合わせた窓システムにおける発熱体の通電制御方法を提案している。【選択図】    図２
2006220926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相転移温度以上で透明状態から白濁状態に相転移する調光体を有する調光ガラスと、調光体を昇温するための発熱体を有する窓システムにおいて、発熱体により調光体を昇温して白濁状態とする場合には、発熱体への通電を、断続的に、且つ通電時において調光体が必要な白濁の度合いとなるように白濁への相転移温度よりも高い温度となるように行うことを特徴とする調光ガラスと発熱体を組み合わせた窓システムにおける発熱体の通電制御方法
【請求項２】
調光ガラスの白濁の度合いを判別する白濁センサーを設置すると共に、白濁センサーにより検出した白濁の度合いの低い状態に対応する第１の目標値と、必要な白濁の度合いの状態に対応する第２の目標値を設定して、第１の目標値において通電を開始し、第２の目標値において通電を停止する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の調光ガラスと発熱体を組み合わせた窓システムにおける発熱体の通電制御方法
【請求項３】
日射センサーを調光ガラスの外気側と室内側の夫々に設置して、それらの検出値の差により調光ガラスにおける日射透過率を算出し、日射透過率の高い状態に対応する第１の目標値と、日射透過率の低い状態に対応する第２の目標値を設定して、第１の目標値において通電を開始し、第２の目標値において通電を停止する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の調光ガラスと発熱体を組み合わせた窓システムにおける発熱体の通電制御方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は調光ガラスと発熱体を組み合わせた窓システムにおける発熱体の通電制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、窓面に入射する日射が室内に透過すると、室内居住者への眩しさ、劣悪な温熱環境、建物に対する冷房負荷の増大などの悪影響をもたらす。このような点の解決を図る既存技術として、例えばハイドロゲル等の、相転移温度以上で透明状態から白濁状態に相転移する調光体を合わせガラスに挟み込んで封入した構成の調光ガラスがある。
【０００３】
このような調光ガラスを窓に使用した場合、ハイドロゲル等の調光体の温度は、環境条件（日射や室内外の温度、気流、放射など）によって決定されるが、日射吸収熱によって調光体が昇温し、日射量に応じて自律的に白濁する性質があるため、室内居住者への眩しさの防止、温熱環境の快適化、建物における冷房負荷の低減といった効果がある。
【０００４】
このような調光ガラスに関する文献としては、例えば以下に示すようなものがある。例えば特許文献１には、線状ホモ多糖類誘導体からなるライオトロピック型のコレステリック液晶及び２０％以上の上記線状ホモ多糖類誘導体の高濃度水溶液を調光体として、透明体と共に積層した構成の呈色積層体、即ち自律型調光ガラスと、これを使用した窓が提案されている。この呈色積層体では、上記コレステリック液晶が、積層体の光ー熱変換機能により太陽の直射光線の光エネルギーが熱になり、光照射面が加熱されることにより呈色変化すると共に、更に温度を上昇させると白濁不透明状態になり直射光線を遮光するというものである。またこの特許文献１には、熱素子を設けて自律型の調光ガラスの呈色積層体を加温する制御方法が提案されている。
【０００５】
また特許文献２には、温度変化により透明状態から白濁状態に可逆変化する水溶性化合物を溶解又は膨潤した水性組成物を調光体として、透明体と共に積層した構成の調光ガラス、即ち自律型の調光ガラスに対向基板を設けて、その間隙に流動媒体の気体を発熱体により加熱し、強制対流させて調光ガラスの温度を調整することにより、その光日射透過率を制御する調光ガラスを使用した窓が提案されている。
【特許文献１】特開平６−１５８９５６号公報
【特許文献２】特開２０００−１５５３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したような自律型の調光ガラスを使用した窓においては、居住者の快適性（温熱環境、視環境）及び建物のエネルギー使用量が最適となるように、調光ガラスの透明／白濁状態が自動的に最適に変化して日射透過率が制御されることが理想的であるが、ガラスの温度は日射以外の条件（室内外の温度、気流など）に左右される。そのため、居住者・建物側において要求する調光ガラスの透明／白濁状態のタイミングと、実際の調光ガラスの透明／白濁状態のタイミングとは必ずしも一致しない。例えば、冬期においては、居住者が眩しさを感じているにもかかわらず、外気が低温なためにハイドロゲル等の調光体の温度が白濁状態に相転移する温度に達せず、従って白濁状態にならないために日射が室内に入射してしまう場合がある。
【０００７】
これに対して、自律型の調光ガラスと発熱体を組み合わせた窓システムでは、例えば冬期において外気が低温なために、日射の吸収のみではハイドロゲル等の調光体の温度が白濁転移する温度までに達しない場合に、発熱体に通電して調光体の昇温を補助し、任意に白濁のタイミングを制御することにより、居住者・建物側において要求する調光ガラスの透明／白濁状態のタイミングと、実際の調光ガラスの透明／白濁状態のタイミングとの合致率を高めることを図っている。この際、発熱体の制御は、自動制御装置又は居住者の任意の操作により行うことができる。
【０００８】
この際、従来は、調光体が白濁状態に相転移する温度を目標値として制御して発熱体に連続通電する制御方法を採用しているため、制御する通電量が細かく、精度も必要であると共に、温度を目標値とする制御は、外乱に影響を受けやすく、良好な制御を行うのが困難であり、また調光ガラスの白濁状態を維持するための所要電力量が大きく、これらを解決する技術が求められている。
【０００９】
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたもので、調光ガラスの白濁状態を維持するための所要電力量を軽減することのできる発熱体の発熱体の通電制御方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために、本発明では、相転移温度以上で透明状態から白濁状態に相転移する調光体を有する調光ガラスと、調光体を昇温するための発熱体を有する窓システムにおいて、発熱体により調光体を昇温して白濁状態とする場合には、発熱体への通電を、断続的に、且つ通電時において調光体が白濁への相転移温度よりも高い温度となるように行う調光ガラスと発熱体を組み合わせた窓システムにおける発熱体の通電制御方法を提案するものである。
【００１１】
また本発明では、上記の構成において、調光ガラスの白濁の度合いを判別する白濁センサーを設置すると共に、白濁センサーにより検出した白濁の度合いの低い状態に対応する第１の目標値と、白濁の度合いの高い状態に対応する第２の目標値を設定して、第１の目標値において通電を開始し、第２の目標値において通電を停止する制御を行うことを提案するものである。
【００１２】
また本発明では、上記の構成において、日射センサーを調光ガラスの外気側と室内側の夫々に設置して、それらの検出値の差により調光ガラスにおける日射透過率を算出し、日射透過率の高い状態に対応する第１の目標値と、日射透過率の低い状態に対応する第２の目標値を設定して、第１の目標値において通電を開始し、第２の目標値において通電を停止する制御を行うことを提案するものである。
【発明の効果】
【００１３】
調光体、例えばハイドロゲルは図７に示すように、その温度が、透明状態から白濁状態への変化を開始する温度、即ち白濁状態の下限温度である相転移温度（白濁下限温度）以上であれば、白濁状態にあるが、温度がより高い方が白濁の度合いが大きく、日射吸収率が高いという特性を持つ。例えば図７において白濁下限温度（30℃）における白濁状態と白濁下限温度よりも5℃高い温度（35℃）における白濁状態とを比べると、白濁下限温度よりも5℃高い温度における状態の方が白濁の度合いが大きく、日射吸収率は約1.8倍以上大きい。
【００１４】
本発明では、発熱体への通電を、調光体が白濁への相転移温度よりも高い温度となるように行うので、調光体は、相転移温度におけるよりも、より日射吸収率の高い状態となる。従って、この状態において通電を停止した場合には、調光体は、日射吸収率がより高い状態であるため、吸収する日射の熱量も、より大きいため、通電停止後における調光体の温度下降の度合いを低減することができる。
【００１５】
上述した通電停止により調光体の温度が次第に低下し、相転移温度まで低下して、白濁状態から透明状態へと相転移する時点において、再度白濁状態とする必要がある場合には、再度上述したような通電を行い、こうして断続的に通電を行うことにより、白濁状態を維持することができる。
【００１６】
本発明では、上述したように、通電時において調光体の日射吸収率を、より高い状態にして、吸収する日射の熱量を大きくし、調光体の温度下降の度合いを低減して断続的な通電を行うため、白濁状態を維持するための所要電力量を、連続通電よりも低減することができる。
【００１７】
そして本発明では、上述した通電の制御は、例えば調光ガラスの白濁の度合いを判別する白濁センサーを適所に設置し、それにより検出した白濁の度合いの低い状態に対応する第１の目標値と、白濁の度合いの高い状態に対応する第２の目標値を設定して、第１の目標値において通電を開始し、第２の目標値において通電を停止する方法で行うことができる。
【００１８】
また本発明では、上述した通電の制御は、また日射センサーを調光ガラスの外気側と室内側の夫々に設置して、それらの検出値の差により調光ガラスにおける日射透過率を算出し、日射透過率の高い状態に対応する第１の目標値と、日射透過率の低い状態に対応する第２の目標値を設定して、第１の目標値において通電を開始し、第２の目標値において通電を停止する制御を行うことができる。
【実施例１】
【００１９】
次に本発明の調光ガラスと発熱体を組み合わせた窓システムにおける通電制御方法を適用した実施例を添付図面を参照して説明する。
【００２０】
まず図１は本発明に係る通電制御方法を適用する構成の第１の実施例を示す概念的説明図である。
符号１は相転移温度以上で透明状態から白濁状態に相転移する調光体を有する調光ガラスと、調光体を昇温するための発熱体を有する窓システムを示すものである。符号２は建物の外壁を示すもので、図中左側が外気側、右側が居室側を示している。
【００２１】
この実施例では、調光体３は従来から用いられているハイドロゲルとし、これを対向した２枚の透明ガラス４，５の間の間隙に充填して調光ガラス６を構成している。そして透明ガラス５の内面側には発熱体７を設けている。発熱体７は、例えば上記特許文献２に示されているように、ＩＴＯ膜、タングステン細線、ベルチェ素子等、調光ガラス６としての透光性を劣化させないものであれば適宜の発熱体を適用することができ、またその設置位置も調光体３を昇温可能であれば適宜である。
【００２２】
符号８は発熱体７の通電を制御する制御装置であり、この実施例では調光ガラス６の白濁の度合いを判別する白濁センサー９を用いて発熱体７の通電を制御する構成としている。即ち、制御装置８は、白濁センサー９により検出した調光ガラス６、即ち調光体３の白濁の度合いの低い状態に対応する第１の目標値と、白濁の度合いの高い状態に対応する第２の目標値を設定して、第１の目標値において通電を開始し、第２の目標値において通電を停止する制御を行う構成としている。
【００２３】
以上の構成において、制御装置８を作動状態とすると、白濁センサー９により検出した調光ガラス６、即ち調光体３の白濁の度合いが低く、第１の目標値以下の場合には発熱体７の通電を開始する。
【００２４】
発熱体７の通電により調光体３の温度が次第に上昇して相転移温度を越えて昇温され、調光体３は相転移温度におけるよりも白濁の度合いが高くなり、より日射吸収率の高い状態となる。こうして白濁センサー９により検出した調光体３の白濁の度合いが高い第２の目標値に至った場合には、制御装置８は発熱体７への通電を停止する。
【００２５】
発熱体７への通電を停止した状態において、調光体３は、相転移温度におけるよりも、より日射吸収率の高い状態となっており、従って吸収する日射の熱量も、より大きいため、調光体の温度が相転移温度の状態から通電を停止する場合と比較して調光体３の温度下降の度合いを低減することができる。
【００２６】
発熱体７への通電停止により、調光体３の温度は次第に低下し、相転移温度、又はその近傍の温度に対応する白濁センサー９により検出した調光体３の白濁の度合いが第１の目標値に至った場合には、制御装置８は再び発熱体７への通電を開始して、以降、上述した第１の目標値と第２の目標値の間で発熱体７への通電を断続的に行うことにより、調光体３の白濁状態を維持することができる。
【００２７】
こうして本発明では、通電時において調光体の日射吸収率を、より高い状態にして、吸収する日射の熱量を大きくし、調光体の温度下降の度合いを低減して断続的な通電を行うため、白濁状態を維持するための所要電力量を、連続通電よりも低減することができる。
【００２８】
図２〜図４は本発明に係る制御方法の動作を、発熱体への通電を連続的に行う従来技術と比較した説明図であり、これらの図においては、本発明に係る制御方法に係る動作の流れは実線で示し、従来技術に係る動作の流れは破線で示している。そして図２は時間の経過における調光体３（ハイドロゲル）の温度の推移を示すもの、図３は時間の経過における調光体３（ハイドロゲル）の日射吸収熱量の推移を示すもの、また図４は時間の経過における発熱体への通電量の推移を示すものである。
【００２９】
本発明では、上述したように、通電時においては調光体３の日射吸収率を、より高い状態にして、吸収する日射の熱量を大きくし、調光体３の温度下降の度合いを低減して断続的な通電を行うため、例えば図５に示すように白濁状態を維持するための所要電力量を、連続通電よりも低減することができる。
【００３０】
以上に説明した白濁センサー９は、例えばカラー判別センサー等の色を判別するセンサーを使用し、このセンサーを、その受光部が室内側から調光ガラス６の面に向けて設置し、このセンサーによってハイドロゲル等の調光体３の色成分と明度を判定して白濁の度合いを検出することができる。
【００３１】
このような白濁センサー９を用いた場合には、温度センサーを用い、調光体３の、ある位置の温度を直接的に測定したり、またこの直接的な測温に代えて、調光ガラス６の表面温度を測定して、これらの測定して温度を制御に用いた場合に生じる不都合、即ち、調光体３の温度や調光ガラス６の表面温度は、室内外の風速の時刻変動や、製品のバラツキによる、窓の拡がり方向の温度分布等の影響を受けるため、測定した温度と白濁の状態との不一致を起こす場合があり、誤動作や制御性の悪化を起こす場合があるという不都合の発生を防止することができる。
【００３２】
次に図６は本発明に係る通電制御方法を適用する構成の第２の実施例を示す概念的説明図である。この第２の実施例は、調光体３の白濁の度合いを、上記第１の実施例における白濁センサー９に代えて、調光ガラス６の外気側と室内側の夫々に日射センサー１０，１１を設置し、それらの検出値の差により調光ガラス６における日射透過率を算出し、この日射透過率により白濁の度合いを検出するものである。
【００３３】
即ち、調光体３の日射透過率が高い場合は白濁の度合いが低い状態、日射透過率が低い状態は白濁の度合いが高い状態であるので、制御装置８は、日射透過率の高い状態に対応する第１の目標値と、日射透過率の低い状態に対応する第２の目標値を設定して、第１の目標値において通電を開始し、第２の目標値において通電を停止する制御を行うものである。
【００３４】
このように、この第２の実施例は調光体３の白濁の度合いの検出方法が異なるのみで、その他の構成及び動作は第１の実施例と同様であるので、図６において、第１の実施例の各構成要素に対応する構成要素には図１と同様な符号を付して、重複する説明及び自明な説明は省略する。
【００３５】
尚、この実施例において、日射センサーとしては、照度計や日射計等、日射光のエネルギーを測定可能な適宜のセンサーを使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は以上の通りであるので、調光ガラスと発熱体を組み合わせた窓システムにおける発熱体の通電制御方法として、次に示すような利点があり、産業上の利用可能性が大である。
１．本発明では、通電時において調光体の日射吸収率を、より高い状態にして、吸収する日射の熱量を大きくし、調光体の温度下降の度合いを低減して断続的な通電を行うため、白濁状態を維持するための所要電力量を、連続通電よりも低減することができる。
２．本発明では、調光体の温度が相転移温度となるように発熱体に連続通電を行う従来の技術と比較して、通電量が細かく精度の高い制御は不要であり、また上述したように室内外の風速の時刻変動や、製品のバラツキによる窓面における温度分布などの影響を受けるため誤動作や制御性の悪化を起こす場合がある温度センサーを用いた制御が不要であるため、好適な制御を容易に実現することができる。
３．本発明では、調光体を相転移温度よりも高い温度にするべく発熱体に通電するため、調光体は、短時間に温度上昇して白濁するので、居住者・建物側の白濁変化の要求に対して、素早く応答できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る通電制御方法を適用する構成の第１の実施例を示す概念的説明図である。
【図２】本発明に係る制御方法の動作を、発熱体への通電を連続的に行う従来技術と比較した説明図であり、時間の経過における調光体（ハイドロゲル）の温度の推移を示すものである。
【図３】本発明に係る制御方法の動作を、発熱体への通電を連続的に行う従来技術と比較した説明図であり、時間の経過における調光体（ハイドロゲル）の日射吸収熱量の推移を示すものである。
【図４】本発明に係る制御方法の動作を、発熱体への通電を連続的に行う従来技術と比較した説明図であり、時間の経過における発熱体への通電量の推移を示すものである。
【図５】本発明における白濁状態を維持するための所要電力量を、発熱体への通電を連続的に行う従来技術と比較した説明図である。
【図６】本発明に係る通電制御方法を適用する構成の第２の実施例を示す概念的説明図である。
【図７】調光体であるハイドロゲルの、温度に対する日射吸収率の変化を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１        窓システム
２        建物の外壁
３        調光体
４        透明ガラス
５        透明ガラス
６        調光ガラス
７        発熱体
８        制御装置
９        白濁センサー
１０      日射センサー
１１      日射センサー
【図１】
2006220926.tif 000003
【図２】
2006220926.tif 000004
【図３】
2006220926.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006220926.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006220926.tif 000009