多级棱镜窗的制作方法

本发明涉及回射窗。

背景技术：

在相关技术中，已经提出了一种回射窗，其中棱镜设置在多个透明板构件之间，或者与透明板构件一体地设置，以将来自太阳的直接光向太阳侧回射(参见专利文献1至3)。此外，还提出了一种室内使用窗，该室内使用窗利用棱镜反射直射光并照亮室内天花板侧(参见专利文献4至6)。

引文列表

专利文献

[专利文献1]jp-a-2015-210319

[专利文献2]jp-a-2015-174810

[专利文献3]jp-a-2017-211442

[专利文献4]jp-a-2017-214822

[专利文献5]jp-a-2017-161692

[专利文献6]jp-a-2017-151249

技术实现要素：

技术问题

这里，例如，本发明人考虑了在夏天回射直射光以防止冷却效率降低而无需在室内使用直射光，并且例如在冬天在室内使用直射光以提高加热效率，并且研究了实现像回射窗那样不直接在室内使用直射光的窗之间和像室内使用窗那样直接使用直射光或将直射光用于辐射加热的窗之间的兼容性。本发明人还研究了通过利用夏天和冬天之间的太阳高度差使其在前一种窗与后一种窗之间切换，从而实现前一种窗与后一种窗之间的兼容性。然而，在使用太阳高度差的情况下，出现以下问题。

图12是示出一年中南向高度(southingheight)、最低温度和最高温度之间的相关性的图。如图12所示，春分和秋分的南向高度相同(约55度)。同时，春分和秋分之间的最低温度和最高温度相差约15度，尽管太阳高度相同，但春分比秋分冷。因此，在深秋不希望在室内使用直射光直到太阳高度下降到45度，而在春天希望在室内使用直射光直到太阳高度达到65度，因此需求差异在它们之间产生。

因此，在基于任何一个季节的太阳高度创建窗的情况下，在其他季节中不适合在室内不直接使用直射光的状态或在室内使用直接光的状态。

本发明是为了解决这样的问题而完成的，其目的在于提供一种多级棱镜窗，该多级棱镜窗能够使在室内不直接使用直射光的状态或在室内使用直射光的状态最佳化，而不依赖于季节。

技术方案

根据本发明的多级棱镜窗包括：第一棱镜，配置为将等于或大于第一预定角度的光会聚在不透明构件上，以阻挡其到室内的光路；第二棱镜，配置为将等于或大于第二预定角度的光会聚在吸热构件或反射构件上，并将该光用于室内加热；以及液体控制机构，配置为用液体填充第一空间和第二空间中的至少一个，第一空间从室内侧与第一棱镜接触，第二空间从室内侧与第二棱镜接触。

发明的有益效果

根据本发明的多级棱镜窗，因为提供了配置为用液体填充第一空间和第二空间中的至少一个的液体控制机构，所以当第一空间或第二空间填充有液体时，第一棱镜或第二棱镜的全反射条件可以改变，从而不表现第一棱镜的功能或第二棱镜的功能。因此，如果根据温度例如在不依赖于太阳高度的情况下空间中的任一个填充液体，则可以选择性地表现第一棱镜和第二棱镜的功能。因此，可以在不依赖季节的情况下优化在室内不直接使用直射光的状态或在室内使用直射光的状态。

附图说明

[图1]图1是示出根据第一实施例的多级棱镜窗的截面图。

[图2]图2是示出第二空间填充水而水从第一空间排出的状态的截面图。

[图3]图3(a)和图3(b)是示出入射在根据第一实施例的多级棱镜窗上的直射光的光路的概念图。图3(a)示出了当第一空间未填充水而第二空间填充水时的光路，图3(b)示出了第一空间填充水而第二空间未填充水时的光路。

[图4]图4是示出根据第一实施例的多级棱镜窗的变型的截面图。

[图5]图5是示出根据第二实施例的多级棱镜窗的截面图。

[图6]图6是示出根据第二实施例的多级棱镜窗的变型的截面图。

[图7]图7是示出根据第三实施例的多级棱镜窗的主要部分的放大截面图。

[图8]图8是图7所示的液体控制机构的放大侧视图。

[图9]图9是图7所述的液体控制机构的分解透视图。

[图10]图10(a)和图10(b)是示出根据第四实施例的多级棱镜窗的液体控制机构的放大视图。图10(a)示出了第一状态，图10(b)示出了第二状态。

[图11]图11(a)和图11(b)是示出根据第五实施例的多级棱镜窗的液体控制机构的放大视图。图11(a)示出了第一状态，图11(b)示出了第二状态。

[图12]图12是示出日本的南向高度、最低温度和最高温度之间的相关性的图。

具体实施方式

在下文中，将根据优选实施例描述本发明。本发明不限于以下实施例，并且可以在不脱离本发明的范围的情况下进行适当修改。尽管在下面将要描述的实施例中可能没有示出或描述部分配置，但是不用说，在不与如下所述的内容矛盾的范围内，将已知或公知技术适当地应用于省略技术的细节。

图1是示出根据第一实施例的多级棱镜窗的截面图。图1所示的多级棱镜窗1示意性地包括：两个透明板构件10；密封构件20；第一棱镜元件30；第二棱镜元件40；以及由透明平板形成的中间板构件50。第一棱镜元件30和第二棱镜元件40通过透明中间板构件50隔开。

第一棱镜元件30包括形成为锯齿形的两个透明薄膜tf，并且柔软的透明树脂材料填充在两个薄膜tf的两侧上。在两个薄膜tf的室外侧形成有多个第一棱镜31，在室内侧形成有多个图像恢复棱镜33。严格来说，第一棱镜31和图像恢复棱镜33不仅包括透明树脂材料，而且包括薄膜tf。

在两个薄膜tf之间形成空间(第一空间s1)。因此，第一空间s1从室内侧与第一棱镜31接触，并且从室外侧与图像恢复棱镜33接触。第一棱镜元件30还包括：多个反射构件(不透明构件)32；以及液体控制机构34。液体控制机构34向第一空间s1填充水(液体)，和从第一空间s1排出水。

类似于第一棱镜元件30，第二棱镜元件40也包括：形成为锯齿形的两个透明薄膜tf，并且柔软的透明树脂材料也填充在两个薄膜tf的两侧上。在两个薄膜tf的室外侧形成有多个第二棱镜41，在室内侧形成有多个图像恢复棱镜44。严格来说，第一棱镜31和图像恢复棱镜33不仅包括透明树脂材料，而且包括薄膜tf。

在两个薄膜tf之间形成空间(第二空间s2)。因此，第二空间s2从室内侧与第二棱镜41接触，并且从室外侧与图像恢复棱镜44接触。第二棱镜元件40还包括：多个反射构件42；多个吸热构件43；以及液体控制机构45。液体控制机构45向第二空间s2填充水，和从第二空间s2排出水。

尽管在第一实施例中，每个棱镜31、33、41、44包括形状由透明薄膜tf限定的柔软树脂，但是本发明不限于此，并且每个棱镜31、33、41、44例如也可以由没有薄膜tf的固体等形成。另外，从耐久性和弯曲性的观点出发，薄膜tf优选为聚对苯二甲酸乙二酯(pet)膜，更优选对薄膜tf进行低反射处理以防止菲涅耳反射。

以下，将详细描述每个部分。两个透明板构件10由基本上彼此平行布置的透明板材料制成，例如玻璃材料或树脂材料。两个透明板构件10包括第一透明板构件10a和第二透明板构件10b。第一透明板构件10a布置在室外侧，第二透明板构件10b布置在第一透明板构件10a的室内侧。

密封构件20在两个透明板构件10的周缘端部处插入在两个透明板构件10之间。通过在两个透明板构件10的周缘端部设置密封构件20，形成由两个透明板构件10和密封构件20封闭的内部空间，并且第一棱镜元件30和第二棱镜元件40设置在这样的内部空间中。

第一棱镜元件30的多个第一棱镜31布置在第一透明板构件10a和第二透明板构件10b之间的内部空间中，并且每个第一棱镜31是由透明构件制成的棱镜，其截面为三角形(即具有三棱柱形状的棱镜)。每个第一棱镜31的第一侧面31a布置成面对第一透明板构件10a，使得第一侧面31a沿着第一透明板构件10a延伸(在第一实施例中，第一棱镜31与第一透明板构件10a接触)。第一棱镜31的第二侧面31b和第三侧面31c相对于第一侧面31a以预定角度延伸。第二侧面31b竖直位于第三侧面31c下方。在第一棱镜31由固体等制成的情况下，第一棱镜31可以与第一透明板构件10a稍微间隔开。

反射构件32是不允许阳光透射的构件，并且配置为阻挡到房间内部的光路。在本实施例中，反射构件32例如是对可见光和红外线具有70％以上的反射率的构件。反射构件32由设置在第一棱镜31的第二侧面31b(预定表面)上的白色或银色涂层形成，并且更优选是水彩色墨涂层，其在被水润湿时透明并且在干燥时变为白色或银色，设置在薄膜tf的第一空间s1侧。

多个图像恢复棱镜33布置在第一透明板构件10a和第二透明板构件10b之间，并且布置为填充两个薄膜tf和中间板构件50之间的空间。图像恢复棱镜33防止当从房间内部观看风景时由第一棱镜31引起的风景失真。

液体控制机构34由设置在第一棱镜元件30的上部的聚合物形成。聚合物容纳在容器c1中。在容器c1的底部设有开口。开口连接到第一空间s1。聚合物根据温度而在表现出吸水的状态和不表现出吸水的状态之间变化。更具体地，该聚合物是磺基甜菜碱聚合物，聚(烯丙胺-共烯丙基脲)(pau)等，其在高于上临界溶液温度(第一特定温度)下表现出吸水并且在低于上临界溶液温度下表现出疏水性。提供足够量的聚合物。当表现出吸水时，聚合物吸收水并且水从第一空间s1排出。表现出疏水性的状态时，释放水，并且第一空间s1填充水。

第二棱镜元件40的多个第二棱镜41布置在两个透明板构件10之间的内部空间中的第一棱镜31的室内侧，并且每个第二棱镜41是由透明构件制成的棱镜，其截面为三角形(即具有三棱柱形状的棱镜)。每个第二棱镜41的第一侧41a沿着平板状的中间板构件50布置(在第一实施例中，第二棱镜41与中间板构件50接触)。第二棱镜41的第二侧面41b和第三侧面41c相对于第一侧面41a以预定角度延伸。第二侧面41b竖直位于第三侧面41c下方。在第二棱镜41由固体等制成的情况下，第二棱镜41可以与中间板构件50稍微间隔开。

这里，第二棱镜41包括：用于反射的反射棱镜41a；和用于吸收热量的吸热棱镜41b。反射棱镜41a具有与吸热棱镜41b不同的形状，并且其截面具有钝角三角形。反射棱镜41a的钝角部分面向室外侧。作为反射棱镜41a的下侧的第二侧面41b向室内侧稍微倾斜。同时，吸热棱镜41b具有直角三角形形状或具有在横截面中接近直角的角度部分的三角形形状，并且其直角部分(或接近直角的角度部分)面向室内侧。反射棱镜41a设置有反射构件42，吸热棱镜41b设置有吸热构件43。

反射构件42是类似于第一棱镜元件30的反射构件32的构件，并且在本实施例中，例如是对于可见光和红外光具有70％以上的反射率的构件。反射构件42由设置在反射棱镜41a的第二侧面41b(预定表面)上的白色或银色涂层形成，并且更优选是水彩色墨涂层，其在被水润湿时透明并且在干燥时变为白色或银色，设置在薄膜tf的第二空间s2侧。

吸热构件43例如是对可见光和红外光的吸收率为70％以上的构件，例如是在太阳波长范围(0.3至2.5μm)下具有较大吸收率并在红外波长范围(3.0至20μm)下具有较小发射率的选择吸收构件。吸热构件43由设置在吸热棱镜41b的第二侧面41b(预定表面)上的黑色涂层形成，并且更优选地是光致变色油墨涂层，其在接收到来自太阳的直射光时起反应并产生黑色。在第一棱镜元件30的薄膜tf为pet膜的情况下，由于紫外线被切断，因此优选采用对可见光的响应高的光致变色油墨涂层。

每个图像恢复棱镜44布置在第一透明板构件10a和第二透明板构件10b之间，并且布置为填充两个薄膜tf和第二透明板构件10b之间的空间。每个图像恢复棱镜44防止当从房间内部观看风景时由第二棱镜41引起的风景失真。

液体控制机构45由设置在第二棱镜元件40的上部的聚合物形成。聚合物容纳在容器c2中。在容器c2的底部设有开口。开口连接到第二空间s2。聚合物根据温度而在表现出吸水的状态和不表现出吸水的状态之间变化。更具体地，该聚合物是n-异丙基丙烯酰胺(nipa)凝胶等，其在低于下临界溶液温度(第二特定温度)下表现出吸水，并且在高于下临界溶液温度下显示出疏水性。提供足够量的聚合物。当表现出吸水时，聚合物吸收水并且水从第二空间s2排出。表现出疏水性的状态时，释放水，并且第二空间s2填充水。

在下文中，假定第一棱镜元件30的液体控制机构34中包括的聚合物的上临界溶液温度和第二棱镜元件40的液体控制机构45中包括的聚合物的下临界溶液温度相同。然而，上临界溶液温度和下临界溶液温度不限于相同的温度，也可以不同。因此，例如，第一空间s1和第二空间s2都可以填充水。

图1示出了示例，其中第一空间s1充满水并且水从第二空间s2排出。在第一空间s1充满水的情况下，与从第一空间s1排出水的情况相比，第一棱镜31的第三侧面31c上的光的全反射条件不同。

图2是示出第二空间s2填充水而水从第一空间s1排出的状态的截面图。在第二空间s2填充水的情况下，与从第二空间s2排出水的情况相比，第二棱镜41的第三侧面41c上的光的全反射条件不同。

图3(a)和图3(b)是示出入射在根据第一实施例的多级棱镜窗1上的直射光的光路的概念图。图3(a)示出了当第一空间s1未填充水而第二空间s2填充水时的光路，图3(b)示出了第一空间s1填充水而第二空间s2未填充水时的光路。

如图3(a)所示，在本实施例中，在第一空间s1为未填充水的空隙的情况下，第一棱镜31的折射率和三角形形状的内角被设定为使得相对于两个透明板构件10的法线n的角度等于或大于第一预定角度θ1(例如，45度)的直射光op1(例如，夏天的直射光)会聚在反射构件32上并回射。具体地，第一棱镜31的折射率和三角形形状的内角被设置为使得直射光op1在第三侧面31c上的入射角等于或大于临界角。

此外，在第一空间s1是未填充水的空隙的情况下，第一棱镜31的折射率和三角形的内角被设定为使得相对于法线n的角度小于第一预定角度θ1的光(下面将描述的直射光op2和例如从地面反射的光sl)的透过被允许。

尽管图3(a)中所示的直射光op1首先到达第一棱镜31的第三侧面31c，但是首先到达第二侧面31b的直射光也以相同的方式回射，只要折射率和三角形形状的内角如上所述设定。

如图3(b)所示，在本实施例中，在第二空间s2为不填充水的空隙的情况下，第二棱镜41的反射棱镜41a的折射率和三角形形状的内角被设定为使得相对于法线n的角度等于或大于第二预定角度θ2(例如，28度)的直射光op2(例如，冬天的直射光)会聚在反射构件42上并反射到室内天花板侧。

此外，在第二空间s2为未填充水的空隙的情况下，第二棱镜41的吸热棱镜41b的折射率和三角形形状的内角被设定为使得相对于法线n的角度等于或大于第二预定角度θ2的直射光op2在吸热构件43上会聚并用于室内加热。

此外，在第二空间s2是未填充水的空隙的情况下，反射棱镜41a和吸热棱镜41b的折射率和三角形的内角被设定为使得相对于法线n的角度小于第二预定角度θ2的光(例如从地面反射的光sl)的透过被允许。

接下来，将参照图1至3(b)描述根据第一实施例的多级棱镜窗1的操作。

首先，在例如夏天的温暖的环境下，环境温度等于或高于包括在液体控制机构34中的聚合物的上临界溶液温度，并且等于或高于包括在液体控制机构45中的聚合物的下临界溶液温度。因此，包括在液体控制机构34中的聚合物表现出亲水性并且吸收水，使得水从第一空间s1排出。同时，包括在液体控制机构45中的聚合物表现出疏水性并释放水，从而第二空间s2填充水。结果，多级棱镜窗1如图2和3(a)所示。

在这种状态下，假设相对于法线n的角度等于或大于第一预定角度θ1的直射光op1入射在第一透明板构件10a上。此时，直射光op1穿过第一透明板构件10a并到达第一棱镜31。

到达第一棱镜31的直射光op1根据以下1)至3)。1)直射光op1仅被第三侧面31c全反射，并且到达相对于第二侧面31b设置的反射构件32。2)直射光op1被第三侧面31c全反射，然后被第一侧面31a全反射，并到达相对于第二侧面31b设置的反射构件32。3)直射光op1直接到达相对于第二侧面31b设置的反射构件32。所有这些类型的光通过使用在反射构件32处的反射而回射。即，光从第一透明板构件10a朝向太阳发射。

当相对于法线n的角度小于第一预定角度θ1的光入射到第一透明板构件10a上时，该光穿过第一棱镜31和图像恢复棱镜33，并且还穿过第二棱镜元件40以到达室内侧。

另一方面，在例如冬天的寒冷的环境下，环境温度低于包括在液体控制机构34中的聚合物的下临界溶液温度，并且低于包括在液体控制机构45中的聚合物的下临界溶液温度。因此，包括在液体控制机构34中的聚合物表现出疏水性并释放水，从而第一空间s1填充水。同时，包括在液体控制机构45中的聚合物表现出亲水性并且吸收水，使得水从第二空间s2排出。结果，多级棱镜窗1如图1和3(b)所示。

在这种状态下，假设相对于法线n的角度等于或大于第二预定角度θ2的直射光op2入射在第一透明板构件10a上。此时，直射光op2穿过第一棱镜元件30并到达第二棱镜41。

到达第二棱镜41的反射棱镜41a的直射光op2根据：1)仅被第三侧面41c全反射并到达相对于第二侧面41b设置的反射构件42，2)被第三侧面41c全反射，然后被第一侧面41a全反射并到达相对于第二侧面41b设置的反射构件42，以及3)直接到达相对于第二侧面41b设置的反射构件42。所有这些类型的光通过使用在反射构件42处的反射而反射到室内天花板侧。即，光从第二透明板构件10b朝向天花板侧发射。

到达第二棱镜41的吸热构件41b的直射光op2根据以下1)至3)。1)直射光op2仅被第三侧面41c全反射，并且到达相对于第二侧面41b设置的吸热构件43。2)直射光op2被第三侧面41c全反射，然后被第一侧面41a全反射，并到达相对于第二侧面41b设置的吸热构件43。3)直射光op2直接到达相对于第二侧面41b设置的吸热构件43。所有这些类型的光均被吸热构件43吸收并传输到第二透明板构件10b，从而在室内侧进行辐射加热。

如上所述，在环境温度高的情况下，角度等于或大于第一预定角度θ1的直射光op1回射并且房间内部不被加热。在环境温度低的情况下，角度等于或大于第二预定角度θ2的直射光op2可以反射到室内天花板侧并经受吸热，以便在室内使用。

以这种方式，根据第一实施例的多级棱镜窗1，因为提供了配置为用水填充第一空间s1和第二空间s2中的至少一个的液体控制机构34，35，所以当第一空间s1或第二空间s2填充有水时，第一棱镜31或第二棱镜41(第二侧面31b，41b以外的表面的反射条件)的全反射条件可以改变，从而不表现第一棱镜31的功能或第二棱镜41的功能。因此，例如，如果根据温度例如在不依赖于太阳高度的情况下空间s1，s2中的任一个填充液体，则可以选择性地表现第一棱镜31和第二棱镜41的功能。因此，可以在不依赖季节的情况下优化在室内不直接使用直射光op1，op2的状态或在室内使用直射光op1，op2的状态。

提供根据温度而在表现出吸水的状态和不表现出吸水的状态之间变化的聚合物。通过利用聚合物的状态变化，从第一空间s1或第二空间s2吸收水，或者水填充在第一空间s1或第二空间s2中。以这种方式，可以通过使用聚合物基于温度进行控制，可以在不依赖季节的情况下进一步优化在室内不直接使用直射光op1，op2的状态或在室内使用直射光op1，op2的状态。

根据第一实施例的多级棱镜窗1也可以如图4所示配置。图4是示出根据第一实施例的多级棱镜窗1的变型的截面图。如图4所示，根据该变型的多级棱镜窗1包括具有平板形状的第一板构件51和第二板构件52作为中间板构件50。在第一板状部件51和第二板状部件52之间形成真空状态，第一棱镜元件30和第二棱镜元件40彼此热绝缘。结果，吸热构件43的热量难以向第一棱镜元件30散发，并且可以进一步提高其在室内使用的效果。

接下来，将描述本发明的第二实施例。根据第二实施例的多级棱镜窗与第一实施例的多级棱镜窗相同，除了构造的一部分不同。在下面的描述中，与第一实施例中的元件相同或相似的元件由相同的附图标记表示，并且在不给出附图标记的情况下省略其描述。

图5是示出根据第二实施例的多级棱镜窗的截面图。图5中所示的多级棱镜窗2与第一实施例的相似之处在于示意性地包括两个透明板构件10，密封构件20，第一棱镜元件30和第二棱镜元件40。多级棱镜窗2与第一实施例的不同之处在于，设置了中间棱镜60来代替中间板构件50。

中间棱镜60由填充在第一棱镜元件30的薄膜tf和第二棱镜元件40的薄膜tf之间的柔软的透明树脂材料制成(严格地说，中间棱镜60由薄膜tf和柔软的透明树脂材料构成)。中间棱镜60的室外侧具有沿着第一棱镜31的形状，并且构成第一实施例中所示的图像恢复棱镜33。同时，中间棱镜60的室内侧形成第二棱镜41。

通过这样的构造，不设置中间板构件50并且减少了棱镜的数量，从而减少了部件的数量。由于未设置中间板构件50，因此也减小了本发明的厚度。

根据第二实施例的多级棱镜窗2的直射光op1，op2(见图3)的光路和操作与第一实施例的相同。

图6是示出根据第二实施例的多级棱镜窗2的变型的截面图。如图6所示，在变型的多级棱镜窗2中，设置有反射构件32的第一棱镜31的第二侧面31b和设置有吸热构件43的吸热棱镜41b的第二侧面41b处于平行和安装状态。

这里，在图5所示的示例中，由第一棱镜31的第二侧面31b和吸热棱镜41b的第二侧面41b形成的角度相对接近。因此，如图6所示，由于侧面31b，41b处于平行和安装状态，因此可以简化第一棱镜31和吸热棱镜41b之间的中间棱镜60的形状，从而简化了多级棱镜窗2的制造。

应当注意，在变型中，第一棱镜31的第二侧面31b的角度被改变以匹配吸热棱镜41b的第二侧面41b的角度。因此，回射被稍微减弱(因为变得不可能以与直射光op1的入射角基本相同的角度发射光)。因此，如果回射很重要，则可以改变吸热棱镜41b的第二侧面41b的角度以匹配第一棱镜31的第二侧面31b的角度。

在该变型中，中间棱镜60构成第二棱镜41的一部分，并且其余部分由第一棱镜31补充。即，在变型中，第二棱镜41由第一棱镜31和中间棱镜60构成。因此，可以说第二棱镜41在第二棱镜41的一部分构造与第一棱镜31共享的状态下布置在第一棱镜31的室内侧。以此方式，在该变型中，第一棱镜31和第二棱镜41共享一部分构造，这进一步有助于减小厚度。另外，根据变型的中间棱镜60相对于第一棱镜31还用作图像恢复棱镜33的一部分。

以这种方式，根据第二实施例的多级棱镜窗2，可以在不依赖季节的情况下(进一步)优化在室内不直接使用直射光op1，op2的状态或在室内使用直射光op1，op2的状态，类似于第一实施例。

另外，根据第二实施例，由于在室外侧还设置有沿着第一棱镜31的形状并形成第二棱镜41的全部或一部分的中间棱镜60，因此图像恢复棱镜33相对于第一棱镜31和第二棱镜41可以共享，并且可以提供由于这种共享而减少部件数量从而有助于厚度减小的多级棱镜窗2。

此外，由于设置有反射构件32的第一棱镜31的第二侧面31b和设置有吸热构件43的第二棱镜41的第二侧面41b处于平行和安装状态，因此薄膜tf的形状和中间棱镜60的形状可以简化，因此可以促进制造。

接下来，将描述本发明的第三实施例。根据第三实施例的多级棱镜窗与第二实施例的多级棱镜窗相同，除了构造的一部分不同。在以下描述中，与第二实施例中相同或相似的元件由相同的附图标记表示，并且将省略其描述。

图7是示出根据第三实施例的多级棱镜窗的主要部分的放大截面图。图7所示的多级棱镜窗3包括液体控制机构71，其不同于根据第二实施例的多级棱镜窗2的液体控制机构。液体控制机构71设置在夹在两个透明板构件10之间的内部空间的下部。

图8是图7所示的液体控制机构71的放大侧视图。图9是图7所述的液体控制机构71的分解透视图。在图9中，省略了液体控制机构71的一部分构造。

如图8和图9所示，液体控制机构71包括：泵壳71a，其具有大致圆筒形的形状；和流动通道71b，其连接第一空间s1和第二空间s2。流动通道71b沿着具有大致圆筒形状的泵壳71a的内表面布置。泵壳71a的上端开口，并且流动通道71b从该部分被抽出并连接到第一空间s1和第二空间s2。流动通道71b由软管等形成。

液体控制机构71还包括：泵辊(泵单元)71c；驱动辊71d；和操作杆71e。泵辊71c包括经由托架71c1在周向上布置的多个(三个)单独的辊71c2。泵辊压靠在泵壳71a上，使得柔软的流动通道71b被多个单独的辊71c2平坦化。

驱动辊71d是在多个单独的辊71c2是行星齿轮机构的行星齿轮的情况下设置在太阳齿轮的位置处的电动辊，并且能够绕着作为轴线的辊的长度方向左和向右旋转。驱动辊71d具有诸如马达的动力源，并且被构造成基于来自用户的诸如切换操作的指令而向左和向右电动旋转。驱动辊71d也可以基于来自温度传感器的信号而自动地向左和向右旋转。驱动辊71d按压多个单独的辊71c2，并且具有与托架71c1相同的轴。因此，当驱动辊71d旋转时，单独的辊71c2相应地旋转，并且泵辊71c整体上也旋转。

当泵辊71c整体旋转并且单独的辊71c2旋转时，多个单独的辊71c2使流动通道71b变窄并且将液体从第一空间s1传递到第二空间s2或从第二空间s2传递到第一空间s1。此外，根据第三实施例的多级棱镜窗3包括液体，该液体的量仅足以填充第一空间s1和第二空间s2中的一个(液体不限于水，并且优选地具有接近棱镜31、33、41、44的折射率的折射率)。因此，根据第三实施例的多级棱镜窗3具有其中第一空间s1和第二空间s2中的一个选择性地填充有液体的构造。

操作杆71e的前端部与泵辊71c的轴(即，与驱动辊71d相同的轴)连接，其后端部是可旋转的操作部。至少用作操作杆71e的操作部的后端部布置在由两个透明板构件10和密封构件20封闭的外部空间中。因此，用户可以旋转操作杆71e。当操作杆71e旋转时，泵辊71c和单独的辊71c2也被连接以便旋转，从而也可以手动地传递液体。

根据第三实施例的多级棱镜窗3的直射光op1，op2(见图3(a)和3(b))的光路和操作与第一实施例的相同。

以这种方式，根据第三实施例的多级棱镜窗3，可以在不依赖季节的情况下(进一步)优化在室内不直接使用直射光op1，op2的状态或在室内使用直射光op1，op2的状态，类似于第二实施例。另外，可以提供厚度减小的多级棱镜窗3。

此外，根据第三实施例，由于设置了泵辊71c以将液体从第一空间s1传递到第二空间s2并且将液体从第二空间s2传递到第一空间s1，例如，通过控制泵辊71c的操作，第一空间s1和第二空间s2中的一个可以填充液体，而另一个可以不填充，并且可以防止第一棱镜31和第二棱镜41中的一个发挥功能。因此，通过控制泵辊71c的操作，可以在不依赖季节的情况下优化在室内不直接使用直射光op1，op2的状态或在室内使用直射光op1，op2的状态。

由于泵辊71c利用来自用户的操作力来传递液体，因此不需要在窗上或其附近设置电气设备等，因此可以简化构造。

接下来，将描述本发明的第四实施例。根据第四实施例的多级棱镜窗与第三实施例的多级棱镜窗相同，除了构造的一部分不同。在以下描述中，与第三实施例中相同或相似的元件由相同的附图标记表示，并且将省略其描述。

图10(a)和图10(b)是示出根据第四实施例的多级棱镜窗4的液体控制机构72的放大视图。图10(a)示出了第一状态，图10(b)示出了第二状态。如图10(a)和10(b)所示，液体控制机构72包括：壳体构件72a；两个板簧(面构件)72b，72c；第一袋72d；第二袋72e。两个板簧72b，72c由形状记忆板簧(形状记忆弹簧)72b和偏置弹簧72c形成。

壳体构件72a是其外部形状形成为大致橄榄球球状的刚性构件。形状记忆板簧72b，偏置弹簧72c，第一袋72d和第二袋72e容纳在壳体构件72a的内部。

形状记忆板簧72b和偏置弹簧72c是板簧，其表面彼此附接以形成面构件。两个板簧72b，72c的上端部和下端部被壳体构件72a限制。第一袋72d在其表面彼此附接的两个板簧72b，72c的一侧上与两个板簧72b，72c相邻，并且可以在其中容纳液体。第一袋72d与第一空间s1连通。第二袋72e在两个板簧72b，72c的另一侧与两个板簧72b，72c相邻，并且可以在其中容纳液体。第二袋72e与第二空间s2连通。

形状记忆板簧72b被形状记忆以在等于或高于特定温度(例如30度)的温度下变硬并且向另一侧凸出(突出)。另一方面，形状记忆板簧72b在低于特定温度的温度下变软。

偏置弹簧72c在自然状态下向一侧凸出。偏置弹簧72c在低于特定温度的温度下压迫形状记忆板簧72b并且变成朝向所述一侧凸出，而在等于或高于特定温度的温度下不压迫形状记忆板簧72b并且变成朝向另一侧凸出。

在这种液体控制机构72中，如图10(a)所示，当环境温度低于特定温度时，第一袋72d被壳体构件72a和形状记忆板簧72b平坦化，从而偏置弹簧72c压迫形状记忆板簧72b并向一侧突出(当处于一侧位移状态时)。因此，第一袋72d中的液体流入第一空间s1，并且第一空间s1填充液体。同时，第二袋72e没有被平坦化并且液体从第二空间s2排出以在第二空间s2中形成空隙。

在液体控制机构72中，如图10(b)所示，当环境温度等于或高于特定温度时，第二袋72e被壳体构件72a和偏置弹簧72c平坦化，从而偏置弹簧72c不压迫形状记忆板簧72b并向另一侧突出(当处于另一侧位移状态时)。因此，第二袋72e中的液体流入第二空间s2，并且第二空间s2填充液体。同时，第一袋72d没有被平坦化并且液体从第一空间s1排出以在第一空间s1中形成空隙。

以这种方式，根据第四实施例的多级棱镜窗4，可以在不依赖季节的情况下(进一步)优化在室内不直接使用直射光op1，op2的状态或在室内使用直射光op1，op2的状态，类似于第三实施例。另外，可以提供厚度减小的多级棱镜窗4。

此外，根据第四实施例，由于第一袋72d或第二袋72e中的一个被形状记忆板簧72b和偏置弹簧72c平坦化，从而使液体流入第一或第二空间s1，s2，因此，通过使用形状记忆板簧72b的特性，可以基于温度进行控制，并且可以在不依赖于季节的情况下进一步优化在室内不直接使用直射光的状态或在室内直接使用直射光的状态。

接下来，将描述本发明的第五实施例。根据第五实施例的多级棱镜窗与第三实施例的多级棱镜窗相同，除了构造的一部分不同。在以下描述中，与第三实施例中相同或相似的元件由相同的附图标记表示，并且将省略其描述。

图11(a)和图11(b)是示出根据第五实施例的多级棱镜窗5的液体控制机构73的放大视图。图11(a)示出了第一状态，图11(b)示出了第二状态。如图11(a)和11(b)所示，液体控制机构73包括：壳体构件73a；偏置弹簧(面构件)73b；第一袋73c；第二袋73d；和内管(内袋)73e。

如第四实施例的情况，壳体构件73a是其外部形状形成为大致橄榄球球状的刚性构件。偏置弹簧73b，第一袋73c，第二袋73d和内管73e容纳在壳体构件73a的内部。

偏置弹簧73b是与第三实施例类似的板簧。偏置弹簧73b的上端部和下端部被壳体构件73a限制。第一袋73c在偏置弹簧73b的一侧上与偏置弹簧73b相邻，并且可以在其中容纳液体。第一袋73c与第一空间s1连通。第二袋73d在偏置弹簧73b的另一侧上与偏置弹簧73b相邻，并且可以在其中容纳液体。第二袋73d与第二空间s2连通。

偏置弹簧73b在第一袋处于自然状态下向一侧凸出。内管73e是容纳在第一袋73c内部的密闭袋。内管73e包含根据温度在汽化状态和液化状态之间变化并且在膨胀状态和收缩状态之间变化的物质。所包含的物质例如是戊烷，其在36度蒸发。内管73e优选由诸如乙烯四氟乙烯(etfe)之类的材料制成，因为这种材料具有优异的烃气体阻隔性，乙烯四氟乙烯是热塑性四氟乙烯并且是四氟乙烯与乙烯的共聚物。

在这种液体控制机构73中，如图11(a)所示，当环境温度低于特定温度(36度)并且内管73e处于收缩状态时，偏置弹簧73b向一侧突出，使得第一袋73c被壳体构件73a和偏置弹簧73b平坦化。因此，第一袋73c中的液体流入第一空间s1，并且第一空间s1填充液体。同时，第二袋73d没有被平坦化并且液体从第二空间s2排出以在第二空间s2中形成空隙。

在液体控制机构72中，如图11(b)所示，当环境温度等于或高于特定温度并且内管处于膨胀状态时，偏置弹簧73b被内管73e挤压并向另一侧突出。结果，第二袋73d被壳体构件73a和偏置弹簧73b平坦化。因此，第二袋73d中的液体流入第二空间s2，并且第二空间s2填充液体。同时，第一袋73c没有被平坦化并且液体从第一空间s1排出以在第一空间s1中形成空隙。

以这种方式，根据第五实施例的多级棱镜窗5，可以在不依赖季节的情况下(进一步)优化在室内不直接使用直射光op1，op2的状态或在室内使用直射光op1，op2的状态，类似于第三实施例。另外，可以提供厚度减小的多级棱镜窗5。

此外，根据第五实施例，提供了内管73e，该内管73e包含根据温度在汽化状态和液化状态之间变化的物质，并且通过利用物质处于汽化状态时内管73e的膨胀状态和物质处于液化状态时内管73e的收缩状态从而来改变偏置弹簧73b的突出方向，使得第一袋73c或第二袋73d中的一个平坦化以使液体流入第一或第二空间s1，s2。因此，可以使用物质的汽化和液化特性基于温度进行控制，可以在不依赖季节的情况下进一步优化在室内不直接使用直射光op1，op2的状态或在室内使用直射光op1，op2的状态。

尽管已经基于实施例描述了本发明，但是本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明的精神的情况下可以进行各种修改，或可以在可能的范围内适当地组合实施例的技术。此外，已知或众所周知的技术也可以在可能的范围内进行组合。

例如，尽管在上述实施例中第一空间s1和第二空间s2是由两个薄膜tf限定的空间，但是可以不设置薄膜tf，并且可以由棱镜31、33、41、44、60限定空间。棱镜31、33、41、44、60等也可以由不是软树脂的透明材料制成。

尽管在以上实施例中已经描述了在站立表面中使用多级棱镜窗1至5的示例，但是本发明不限于此，并且根据本发明的多级棱镜窗还可以设置在屋顶表面。

此外，尽管根据第一至第五实施例的多级棱镜窗1至5的第二棱镜41包括反射棱镜41a和吸热棱镜41b，但是本发明不限于此，并且第二棱镜41可以包括反射棱镜41a或吸热棱镜41b中的仅一个。

尽管基本上假定在根据第一至第五实施例的多级棱镜窗1至5中第一空间s1或第二空间s2中仅一个液体填充，而另一个是空隙，但是本发明不限于此，根据本发明的多级棱镜窗也可以用作其中第一空间s1和第二空间s2都填充液体的普通窗。此外，空间s1，s2都可以是空隙。

尽管第一棱镜元件30和第二棱镜元件40包括图像恢复棱镜33、44，但是本发明不限于此，并且可以不设置图像恢复棱镜33、44。特别地，在上述实施例中设置图像恢复棱镜33、44的位置可以用作第一或第二空间s1，s2，并且可以在其中填充液体。

中间板构件50，中间棱镜60等可以适当地进行低辐射处理，以使得吸热构件43的热量难以散发到房间外。

此外，尽管在根据第一至第五实施例的多级棱镜窗1至5的第一棱镜31的第二侧面31b上设置了反射构件32，但是本发明不限于此，例如，可以设置使用光能发电的太阳能电池板(光电转换部件)，只要阻挡直射光op1到室内的光路就行。在这种情况下，从太阳能电池板获得的电力可以被发送到多级棱镜窗1至5的外部，并用于冷却装置等的操作。反射构件32不限于由太阳能电池板代替，并且可以设置利用太阳热来加热热介质的集热管(集热构件)来代替反射构件32。在这种情况下，由集热管加热的热介质可以用于吸收式制冷机的操作，或者当热介质为水时可以用作热水。

另外，尽管在第四实施例中形状记忆板簧72b和偏置弹簧72c中的每一个构成面构件的一部分，但是本发明不限于此，并且可以采用其中形状记忆弹簧和偏置弹簧72c简单地彼此相对并且在其间插入有板构件(面构件)并且具有线圈形状的构造。即，弹簧72b，72c可以是与面构件分开的构件。另外，也可以采用仅弹簧72b，72c中的一个构成面构件而另一者形成为独立构件的构造。此外，面构件不限于向一侧或另一侧突出，还可以构造成整体地向一侧和另一侧移动。

此外，尽管在第五实施例中偏置弹簧73b构成了面构件，但是本发明不限于此，并且可以采用其中偏置弹簧73b简单地设置在内管73e的相对侧以夹住板构件(面构件)作为与面构件分开的线圈状构件的构造。另外，在第五实施例中，面构件也可以被构造成整体地移动。

尽管已经参考特定实施例详细描述了本发明，但是对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变和修改。

本申请基于2018年5月16日提交的日本专利申请no.2018-094213，其内容通过引用并入本文。

附图标记列表

1至5：多级棱镜窗

10a：第一透明板构件

10b：第二透明板构件

31：第一棱镜

31b：第二侧面(预定表面)

32：反射构件(不透明构件)

34、45、71至73：液体控制机构

41：第二棱镜

41b：第二侧面(预定表面)

42：反射构件

43：吸热构件

60：中间棱镜

71b：流动通道

71c：泵辊(泵单元)

72b，72c：两个板簧(面构件)

72b：形状记忆板簧(形状记忆弹簧)

72c：偏置弹簧

72d：第一袋

72e：第二袋

73b：偏置弹簧(面构件)

73c：第一袋

73d：第二袋

73e：内管(内袋)

n：法线

op1，op2：直射光

s1：第一空间

s2：第二空间

tf：薄膜

θ1：第一预定角度

θ2：第二预定角度

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