JP2009270382A - Electric blind - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、窓に設置されるブラインドに関するものであり、特には、太陽光の入射角あるいは太陽光の入射角と外気温に応じてスラットの開閉角を自動的に変更してブラインドの開閉を自動的に調節する電動ブラインドに関するものである。
The present invention relates to a blind installed on a window, and in particular, automatically opens and closes the blind by changing the opening angle of the slat according to the incident angle of sunlight or the incident angle of sunlight and the outside temperature. The present invention relates to an electric blind that automatically adjusts.
窓に設置されるブラインドは直射太陽光を遮断し、眩しさを抑制するだけではなく、建物内の空調効率を高めるためにも効果的である。例えば、夏期の直射太陽光の遮断は室温の上昇を抑え、冬季の太陽光の入射は室温の上昇に効果的である。
近年、スイッチ操作によりモータの正逆転動作に基づいてスラットの開閉角の調整を行い、室内への光量を調整する電動ブラインドが増えつつある。しかし、既存の建築物に設置する場合には新たな電力配線が必要となるため、コストアップとなり、設置場所が限定される。
なお、本明細書において、スラットの開閉角とは、スラットの傾斜角のことであり、スラットを開く、もしくは開方向に調整するとは、スラットの屋外側を上げることであり、スラットを閉じる、もしくは閉方向に調整するとは、スラットの屋外側を下げることである。
Blinds installed in the windows not only block direct sunlight and suppress glare, but are also effective for improving the air conditioning efficiency in the building. For example, interception of direct sunlight in summer suppresses an increase in room temperature, and incident sunlight in winter is effective in increasing the room temperature.
In recent years, electric blinds that adjust the opening and closing angles of slats based on the forward / reverse operation of a motor by a switch operation to adjust the amount of light into a room are increasing. However, when installing in an existing building, since new power wiring is required, the cost increases and the installation location is limited.
In the present specification, the opening / closing angle of the slat is an inclination angle of the slat, and opening the slat or adjusting in the opening direction means raising the outdoor side of the slat, closing the slat, or Adjusting in the closing direction means lowering the outdoor side of the slat.
そこで本発明は、太陽電池によって発電した電力を蓄電素子に蓄電することにより、新たな電力配線を伴うことなく、設置場所を問わず電源を確保し、かつ、太陽光の入射角や外気温などの状況に応じてスラットの開閉角を自動的に調節する電動ブラインドを提案する。
蓄電素子としては二次電池等も考えられるが、電気二重層キャパシタ(Electric Double-Layer Capacitor、以下ではEDLCと記す)を用いるとさらに効果的である。EDLCは二次電池に比べて使用温度範囲が広く、サイクル寿命が数10万回〜100万回と長く、メンテナンスの必要性が少なく、さらに重金属等を含まないので廃棄時の環境負荷も極めて小さいという利点がある。
Therefore, the present invention stores power generated by a solar cell in a power storage element, thereby ensuring a power source regardless of installation location without using new power wiring, and incident angle of sunlight, outside temperature, etc. We propose an electric blind that automatically adjusts the opening and closing angle of the slat according to the situation.
A secondary battery or the like may be considered as the storage element, but it is more effective to use an electric double-layer capacitor (hereinafter referred to as EDLC). EDLC has a wider operating temperature range than secondary batteries, has a long cycle life of hundreds of thousands to 1,000,000 times, requires less maintenance, and does not contain heavy metals, so the environmental impact during disposal is extremely small. There is an advantage.
なお、狭義のEDLCは、電極の正極と負極の両方に電気二重層容量を用いた対称型のEDLCを意味するが、広義のEDLCには対称型の他に、片極が電池、片極が電気二重層キャパシタとなっている非対称型、酸化還元反応を伴って発生する容量を用いた疑似容量なども含まれる。本発明は広義のEDLCに適用可能であるので、以下では広義のEDLCを、電気二重層キャパシタあるいはEDLCと記す。
The EDLC in the narrow sense means a symmetric EDLC that uses electric double layer capacity for both the positive electrode and the negative electrode of the electrode. In the broad EDLC, in addition to the symmetric type, one electrode is a battery and one electrode is a single electrode. Also included are an asymmetric type that is an electric double layer capacitor, a pseudo-capacitance that uses a capacitance that occurs with an oxidation-reduction reaction, and the like. Since the present invention is applicable to EDLC in a broad sense, the EDLC in a broad sense is hereinafter referred to as an electric double layer capacitor or EDLC.
二重ガラスサッシ内に横型ブラインドを配設し、太陽電池の起電力に基づいて充電されるEDLCを電源として、リモコン等によってモータを正逆転することによりスラットの開閉角を調整する電動ブラインドが、特許文献1において提案されている。
しかし同発明では、メンテナンスコストを低減するためにEDLCが用いられているが、スラットの駆動に動力の伝達が不確実になり易く、耐用年数の短いラダーコードが用いられている。またスラットの開閉角の調整はリモコン等による指令によるもので、太陽光の入射角に応じて自動的にスラットの開閉角を調整することは行われていない。さらに太陽電池の発電電力を最大化する手法などについても触れていない。
An electric blind that arranges a horizontal blind in a double glass sash, adjusts the opening and closing angle of the slat by rotating the motor forward and backward with a remote control etc. using EDLC charged based on the electromotive force of the solar cell as a power source, This is proposed in
However, in the present invention, EDLC is used to reduce the maintenance cost, but power transmission is likely to be uncertain for driving the slats, and a ladder cord having a short service life is used. The adjustment of the opening / closing angle of the slat is based on a command from a remote controller or the like, and the opening / closing angle of the slat is not automatically adjusted according to the incident angle of sunlight. Furthermore, it does not touch on techniques for maximizing the power generated by solar cells.
特許文献2においては、太陽電池の起電力に基づいて充電されるEDLCを電源とし、駆動指令に従って、モータによる所定の駆動単位を実行するモータ駆動システムが提案されている。そのシステムには、EDLCの蓄電量が所定の駆動単位を実行するのに必要な電力を有しているか否かを判定する駆動判定手段を有している。
しかし、本発明で提案する、一定時間毎に太陽光の入射角あるいは太陽光の入射角と外気温に応じてスラットの開閉角を自動的に調節する電動ブラインドでは、1日分の必要最大電力量を想定することができ、EDLCの蓄電量がこの1日分の必要最大電力量以上となるようにシステムが構築されるので、EDLCの蓄電量が所定の駆動単位を実行するのに必要な電力を有しているか否かを判定する駆動判定手段を必要としない。
However, in the electric blind that automatically adjusts the opening angle of the slats according to the incident angle of sunlight or the incident angle of sunlight and the outside air temperature every predetermined time as proposed in the present invention, the required maximum power for one day Since the system is constructed so that the amount of electricity stored in the EDLC is greater than or equal to the maximum required amount of electricity for one day, the amount of electricity stored in the EDLC is necessary to execute a predetermined drive unit. There is no need for drive determination means for determining whether or not there is electric power.
また同文献では、門扉の開閉に関する実施例が開示されているが、電動ブラインドにも適応できると記載されているのみで、電動ブラインドに関する具体的記述はなく、当然のことながら、本発明で提案する、太陽光の入射角あるいは太陽光の入射角と外気温に応じてスラットの開閉角を自動的に調節する電動ブラインドに関する記述はない。 In addition, the document discloses an embodiment related to the opening and closing of a gate door, but only describes that it can be applied to an electric blind, and there is no specific description regarding the electric blind, and it is naturally proposed in the present invention. There is no description regarding the electric blind that automatically adjusts the opening / closing angle of the slat according to the incident angle of sunlight or the incident angle of sunlight and the outside temperature.
本発明では、電源部に太陽電池とEDLCを用いることにより、太陽光発電によって発電された電力をEDLCに蓄電し、一定時間毎に太陽光の入射角あるいは太陽光の入射角と外気温に応じてスラットの開閉角を自動的に調整するためのモータの駆動電力と制御部の電力を賄う電動ブラインドを提案する。
一般的に、太陽電池を用いた太陽光発電装置においては、太陽光の水平方向の変化を追尾すると、固定型太陽光発電装置に比べて発電効率が約1.4倍向上し、仰角角度も追尾すると1.7倍以上向上するとされている。また天候や気温によっては、それ以上の発電効率になる場合もある。
したがって、大規模な太陽光発電装置では、太陽電池の性能を十分に引き出し、できるだけ多くの電力を得るために、太陽電池を太陽光に対して法線的に追尾する追尾装置が用いられる。
In the present invention, by using a solar cell and EDLC in the power supply unit, the electric power generated by the solar power generation is stored in the EDLC, and depending on the incident angle of sunlight or the incident angle of sunlight and the outside temperature at regular intervals. We propose an electric blind that covers the driving power of the motor and the power of the control unit to automatically adjust the opening and closing angle of the slats.
In general, in solar power generation devices using solar cells, tracking the change in the horizontal direction of sunlight improves power generation efficiency by about 1.4 times compared to fixed solar power generation devices, and tracking the angle of elevation. It is said to improve more than 1.7 times. Depending on the weather and temperature, the power generation efficiency may be higher.
Therefore, in a large-scale photovoltaic power generation device, a tracking device that tracks the solar cell in a normal line with respect to sunlight is used in order to sufficiently extract the performance of the solar cell and obtain as much power as possible.
電動ブラインドにおいても、直射太陽光を遮断するという機能を最大限発揮にするためには、太陽光を追尾する必要がある。しかし、電動ブラインドは窓等に固定設置されるので、追尾には制限を受ける。例えば多数のスラットを水平方向に配設した横型ブラインドの場合には、太陽光の仰角方向の追尾は可能であるが、水平方向の追尾は不可能である。
また電動ブラインドの場合には、設置される窓の方角や設置場所が不確定なので、設置された条件下で、最も直射太陽光の遮断効率が得られる太陽光追尾方式が要求される。
Even in an electric blind, it is necessary to track sunlight in order to maximize the function of blocking direct sunlight. However, since the electric blind is fixedly installed on a window or the like, tracking is limited. For example, in the case of a horizontal blind in which a large number of slats are arranged in the horizontal direction, tracking in the elevation angle direction of sunlight is possible, but tracking in the horizontal direction is impossible.
In the case of an electric blind, since the direction of the installed window and the installation location are uncertain, a sunlight tracking method that can obtain the most direct sunlight blocking efficiency under the installed condition is required.
さらに電動ブラインドの駆動・制御用の電力を太陽光発電によって賄う場合、固定型太陽電池を用いる方式と可動型太陽電池を用いる方式が考えられるが、固定型太陽電池の場合には全く太陽光を追尾することはできない。一方、可動型太陽電池の場合には太陽光の追尾は可能であるが、太陽光追尾のために複雑な制御を行うとコスト増加に加えて消費電力も増大し、ブラインドの駆動・制御に利用できる電力が減少するという問題が生じる。 Furthermore, when solar power is used to provide power for driving and controlling electric blinds, there are two types: fixed solar cells and movable solar cells. It cannot be tracked. On the other hand, in the case of a movable solar cell, it is possible to track sunlight. However, complicated control for solar tracking increases the power consumption as well as the cost, and is used for driving and controlling blinds. The problem arises that the power that can be reduced.
そこで本発明では、モータの正逆回転によりスラットの開閉角を調整する電動ブラインドの電源として、固定型太陽電池を用いる場合と、スラットに太陽電池を貼付あるいはスラット自体を太陽電池で構成することにより、仰角方向の太陽光追尾を行う可動型太陽電池を用いた電動ブラインドを提案する。
なお、以下では多数のスラットを水平方向に配設した横型ブラインドの例について述べるが、スラットを垂直方向に配設した縦型ブラインドにも容易に適用できる。
Therefore, in the present invention, a fixed solar cell is used as a power source for an electric blind that adjusts the opening / closing angle of the slat by forward / reverse rotation of the motor, and a solar cell is attached to the slat or the slat itself is configured by a solar cell. We propose an electric blind using a movable solar cell that tracks sunlight in the elevation direction.
Although an example of a horizontal blind in which a large number of slats are arranged in the horizontal direction will be described below, the present invention can be easily applied to a vertical blind in which slats are arranged in the vertical direction.
本発明にかかる電動ブラインドの請求項1では、
スラットの開閉角を変化させる駆動手段を備えた電動ブラインドにおいて、
太陽光線の入射方向を検出する検出手段と、
前記検出手段にて検出した入射方向に応じて、前記駆動手段を制御してスラットの開閉角を変化させる制御手段と、
太陽光の照射を受けて電力を発生する太陽電池と、
前記太陽電池で発生した電力を蓄電する蓄電手段と、
前記蓄電手段に蓄電した電力を、前記駆動手段、前記検出手段、および前記制御手段の少なくとも何れか1つに供給する供給制御手段と
を備えた。
請求項2では、
検出手段は、設定された一定時間毎に太陽光線の入射方向を検出するように構成されている。
請求項3では、
検出手段は、太陽光線の入射方向が感光面に垂直な場合に最大の出力電圧を出力する3つの照度センサで構成し、
前記3つの照度センサの1つを基準センサとし、他の2つの照度センサをそれぞれ第1比較センサと第2比較センサとして、
前記第1比較センサの感光面は前記基準センサの感光面と微小仰角をもたせ、
前記第2比較センサの感光面は前記基準センサの感光面と微小俯角をもたせて配置して、制御手段は、前記基準センサの出力電圧が、前記第1比較センサの出力電圧および前記第2比較センサの出力電圧より大きくなるように前記駆動手段を制御してスラットの開閉角を変化させるように構成されている。
請求項4では、
太陽電池は、スラット面に形成されている。
請求項5では、
スラット面に形成された太陽電池は、太陽光線の入射方向を検出する検出手段を兼ね、
制御手段は、前記太陽電池の出力電圧が最大になるように前記駆動手段を制御してスラットの開閉角を変化させるように構成されている。
請求項6では、
蓄電手段は、電気二重層キャパシタを用いた。
請求項7では、
制御手段は、スラットの開閉角を、太陽光線が室内側に入射しない角度に変化させる遮光モードと、太陽光線が室内側に入射する角度に変化させる採光モードの、2つの運転モードを備え、設定された何れか1つの運転モードで制御される。
請求項8では、
外気温を検出する温度センサをさらに備え、
制御手段は、
外気温が設定された遮光モード移行温度以上になった場合には、運転モードを遮光モードに切り替えて制御され、
外気温が設定された採光モード移行温度以下になった場合には、運転モードを採光モードに切り替えて制御されるように構成した。
請求項9では、
供給制御手段は、前記蓄電手段に蓄電した電力を、前記駆動手段、前記検出手段、および前記制御手段の全てに供給するように構成した。
請求項10では、
蓄電手段は、
駆動手段、検出手段、および制御手段が必要とする1日分の電力量以上に予め設定された蓄電量を蓄電し得るように構成されている。
請求項11では、
スラットは、二重ガラスサッシ内に配設されている。
In
In the electric blind equipped with the driving means for changing the opening and closing angle of the slats,
Detection means for detecting the incident direction of sunlight,
Control means for controlling the drive means to change the opening / closing angle of the slats according to the incident direction detected by the detection means;
A solar cell that generates electric power when exposed to sunlight,
Power storage means for storing power generated in the solar cell;
Supply control means for supplying the power stored in the power storage means to at least one of the drive means, the detection means, and the control means.
In
The detection means is configured to detect the incident direction of the sunlight at every set fixed time.
In
The detection means comprises three illuminance sensors that output the maximum output voltage when the incident direction of sunlight is perpendicular to the photosensitive surface,
One of the three illuminance sensors is used as a reference sensor, and the other two illuminance sensors are used as a first comparison sensor and a second comparison sensor, respectively.
The photosensitive surface of the first comparison sensor has a slight elevation angle with the photosensitive surface of the reference sensor,
The photosensitive surface of the second comparison sensor is arranged with a small depression angle with the photosensitive surface of the reference sensor, and the control means is configured such that the output voltage of the reference sensor is the output voltage of the first comparison sensor and the second comparison sensor. The driving means is controlled to change the opening / closing angle of the slat so as to be larger than the output voltage of the sensor.
In claim 4,
The solar cell is formed on the slat surface.
In
The solar cell formed on the slat surface also serves as a detecting means for detecting the incident direction of the sun rays,
The control means is configured to change the open / close angle of the slats by controlling the drive means so that the output voltage of the solar cell is maximized.
In
As the power storage means, an electric double layer capacitor was used.
In
The control means has two operation modes, a light shielding mode for changing the opening / closing angle of the slats to an angle at which the sunlight does not enter the indoor side and a daylighting mode for changing the angle at which the sunlight enters the indoor side. Control is performed in any one of the operation modes.
In
A temperature sensor for detecting the outside air temperature;
The control means
When the outside air temperature exceeds the set light-blocking mode transition temperature, the operation mode is controlled by switching to the light-blocking mode,
When the outside air temperature falls below the set daylighting mode transition temperature, the operation mode is switched to the daylighting mode and controlled.
In
The supply control unit is configured to supply the electric power stored in the power storage unit to all of the drive unit, the detection unit, and the control unit.
In claim 10,
The storage means is
The storage unit is configured to be able to store a preset storage amount that is greater than or equal to the daily power amount required by the drive unit, the detection unit, and the control unit.
In
The slat is disposed in a double glass sash.
本発明にかかる電動ブラインドにおいては、次のような機能を実現するために上記構成を備えたものである。
ブラインドに要求される主な機能には
(1)採光を図りながら直射太陽光を遮断する機能、すなわち防眩機能
(2)室温制御の機能
がある。本発明ではこれらの機能を自動的に実現する電動ブラインドを提案する。なお、(1)の機能はある程度の採光を確保しながら眩しさを防ぐ機能である。この機能は室内照明に要するエネルギーの低減を図りながら、防眩を行う機能である。ブラインドには上記以外にも、意図的に外部から室内を見えなくする遮蔽の機能もあるが、この機能については本発明では手動制御によって対応する。
上記(1)(2)の機能を実現するための電動ブラインドの構造についてまず述べる。
The electric blind according to the present invention has the above-described configuration in order to realize the following functions.
The main functions required for blinds are (1) a function to block direct sunlight while taking light, that is, an anti-glare function, and (2) a room temperature control function. The present invention proposes an electric blind that automatically realizes these functions. In addition, the function of (1) is a function which prevents glare while ensuring a certain amount of lighting. This function is a function for preventing glare while reducing the energy required for room lighting. In addition to the above, the blind also has a shielding function that intentionally hides the room from the outside, but this function is handled by manual control in the present invention.
First, the structure of the electric blind for realizing the functions (1) and (2) will be described.
従来の一般的なブラインドでは、ラダーコード(紐)によってスラットの開閉、あるいはスラットの巻き上げを行っている。しかし、本発明による電動ブラインドは、主として採光を確保しながら、防眩のために自動的に直射太陽光を遮断すること、あるいは室温制御に寄与することを目的としているので、スラットを巻き上げは行わず、スラットの開閉のみを行う。
また、スラットの開閉にラダーコードを使用すると、故障が起こり易く、スラットへの動力の伝達も不確実になり易い。またラダーコードの劣化によって耐用年数も短くなる。
しかし、空調効率を向上させる目的から、電動ブラインドを二重ガラスサッシ内に内包することも考慮に入れると、故障率が低く、耐用年数が長く、メンテナンスの必要性が少ないほど好ましい。
In a conventional general blind, a slat is opened and closed or a slat is wound up by a ladder cord (string). However, the electric blind according to the present invention is intended to automatically block direct sunlight for glare prevention, or to contribute to room temperature control while securing daylighting. Only open and close the slats.
Further, when a ladder cord is used for opening and closing the slats, failure is likely to occur, and transmission of power to the slats is likely to be uncertain. In addition, the service life is shortened due to the deterioration of the ladder cord.
However, taking into account the inclusion of the electric blind in the double glass sash for the purpose of improving the air conditioning efficiency, it is preferable that the failure rate is low, the service life is long, and the need for maintenance is small.
本発明にかかる電動ブラインの請求項1によれば、
検出手段にて検出した入射方向に応じて、スラットの開閉角を変化させるとともに、
太陽電池で発生した電力を蓄電する蓄電手段を備え、
前記蓄電手段に蓄電した電力を、前記駆動手段、前記検出手段、および前記制御手段の少なくとも何れか1つに供給するので、電動ブラインドの動作に必要な電力の少なくとも一部として太陽エネルギーを利用することができ、省エネルギー効果と、クリーンエネルギーによる地球温暖化抑制効果とが得られる。
請求項2によれば、
検出手段は、設定された一定時間毎に太陽光線の入射方向を検出するように構成されているので、電動ブラインドを適切に運転制御することができる。
請求項3によれば、
検出手段は、太陽光線の入射方向が感光面に垂直な場合に最大の出力電圧を出力する3つの照度センサで構成し、
前記3つの照度センサの1つを基準センサとし、他の2つの照度センサをそれぞれ第1比較センサと第2比較センサとして、
前記第1比較センサの感光面は前記基準センサの感光面と微小仰角をもたせ、
前記第2比較センサの感光面は前記基準センサの感光面と微小俯角をもたせて配置して、制御手段は、前記基準センサの出力電圧が、前記第1比較センサの出力電圧および前記第2比較センサの出力電圧より大きくなるように前記駆動手段を制御してスラットの開閉角を変化させるように構成されているので、
太陽光線の入射方向に自動的に追尾運転することができる。
請求項4によれば、
太陽電池は、スラット面に形成されているので、スラットで遮光しつつ起電力を得ることができる。
請求項5によれば、
スラット面に形成された太陽電池は、太陽光線の入射方向を検出する検出手段を兼ね、
制御手段は、前記太陽電池の出力電圧が最大になるように前記駆動手段を制御してスラットの開閉角を変化させるように構成されているので、
太陽電池を別途設置する必要がなくなり、電動ブラインドの設置条件が緩和される。
請求項6では、電気二重層キャパシタに蓄電するので、二次電池に比べて使用温度範囲が広く、サイクル寿命が数10万回〜100万回と長く、メンテナンスの必要性が少なく、さらに重金属等を含まないので廃棄時の環境負荷も極めて小さいという効果が得られる。
請求項7では、
遮光モードと採光モードの2つの運転モードを備えているので、使用条件に応じて適切な運転モードで運転することができる。
請求項8では、
外気温を検出する温度センサをさらに備え、
制御手段は、
外気温が設定された遮光モード移行温度以上になった場合には、運転モードを遮光モードに切り替えて制御され、
外気温が設定された採光モード移行温度以下になった場合には、運転モードを採光モードに切り替えて制御されるので、
冬期や夏期における空調の効率が向上する。
請求項9では、蓄電手段に蓄電した電力を、前記駆動手段、前記検出手段、および前記制御手段の全てに供給するので、外部からの電力供給の配線が不要になり、密閉された二重ガラスサッシや、既設の窓に採用することが容易である。
請求項10では、
蓄電手段は、
駆動手段、検出手段、および制御手段が必要とする1日分の電力量以上に予め設定された蓄電量を蓄電し得るように構成されているので、電動ブラインドの動作に必要な電力が不足することを避けることができる。
請求項11では、二重ガラスサッシ内に配設したので、空調の効率が向上するとともに、メンテナンスが不要となる。
According to
According to the incident direction detected by the detection means, the slat opening / closing angle is changed,
Power storage means for storing power generated by the solar cell,
Since the electric power stored in the electric storage means is supplied to at least one of the drive means, the detection means, and the control means, solar energy is used as at least a part of electric power required for the operation of the electric blind. It is possible to obtain an energy saving effect and an effect of suppressing global warming by clean energy.
According to
Since the detection means is configured to detect the incident direction of the sunlight at every set fixed time, the electric blind can be appropriately controlled.
According to
The detection means comprises three illuminance sensors that output the maximum output voltage when the incident direction of sunlight is perpendicular to the photosensitive surface,
One of the three illuminance sensors is used as a reference sensor, and the other two illuminance sensors are used as a first comparison sensor and a second comparison sensor, respectively.
The photosensitive surface of the first comparison sensor has a slight elevation angle with the photosensitive surface of the reference sensor,
The photosensitive surface of the second comparison sensor is arranged with a small depression angle with the photosensitive surface of the reference sensor, and the control means is configured such that the output voltage of the reference sensor is the output voltage of the first comparison sensor and the second comparison sensor. Since it is configured to change the opening and closing angle of the slats by controlling the driving means to be larger than the output voltage of the sensor,
Tracking operation can be automatically performed in the incident direction of sunlight.
According to claim 4,
Since the solar cell is formed on the slat surface, an electromotive force can be obtained while shielding light with the slat.
According to
The solar cell formed on the slat surface also serves as a detecting means for detecting the incident direction of the sun rays,
Since the control means is configured to change the opening and closing angle of the slats by controlling the driving means so that the output voltage of the solar cell is maximized,
There is no need to install a solar cell separately, and the installation condition of the electric blind is eased.
In
In
Since there are two operation modes, ie, a light shielding mode and a daylighting mode, it is possible to operate in an appropriate operation mode according to use conditions.
In
A temperature sensor for detecting the outside air temperature;
The control means
When the outside air temperature exceeds the set light-blocking mode transition temperature, the operation mode is controlled by switching to the light-blocking mode,
When the outside air temperature falls below the set lighting mode transition temperature, the operation mode is switched to the lighting mode and controlled.
Air conditioning efficiency in winter and summer is improved.
In
In claim 10,
The storage means is
Since it is configured to be able to store a preset power storage amount that is greater than or equal to the daily power amount required by the drive means, detection means, and control means, the power required for the operation of the electric blind is insufficient. You can avoid that.
In
以下に、本発明にかかる電動ブラインドを、その実施の形態を示した図面に基づいて詳細に説明する。
本発明にかかる電動ブラインドの最良の形態ではラダーコードを用いず、図1に示した電動ブラインド1のように、窓の屋外側に縦方向に平行に垂設された屋外側のラダーアーム11、13と、室内側に縦方向に平行に垂設された室内側のラダーアーム12、14とを、駆動アーム22によって回動可能に連結してリンク機構を構成し、屋外側のラダーアーム11、13を、室内側のラダーアーム12、14に対して相対的に上下に移動可能に構成している。
なお、屋外側のラダーアーム11、13を、室内側のラダーアーム12、14に対して相対的に上げることでスラット3を開き、屋外側のラダーアーム11、13を、室内側のラダーアーム12、14に対して相対的に下げることでスラット3を閉じる操作を行うことができる。
以下において、前記電動ブラインド1の構造を、図1、2、3、4を参照して説明する。
図1の(a),(b)はラダーアームの駆動軸Pを、室内側のラダーアーム12,14上に配設した形態の側面図であり、図1の(c),(d)はラダーアームの駆動軸Qを、屋外側のラダーアーム11,13と室内側のラダーアーム12,14の中間に配設した形態の側面図である。そして、図1の(a)、(c)はスラット3をほぼ水平にして開いた状態、図1の(b)、(d)はスラット3を斜めにして閉じる方向に調整した状態を示している。なお、スラット3は、図1の(a)、(c)の状態よりさらに開く(屋外側を上げる)ことも可能であり、図1の(b)、(d)の状態よりさらに閉じる(屋外側を下げる)ことも可能である。
Below, the electric blind concerning this invention is demonstrated in detail based on drawing which showed the embodiment.
In the best mode of the electric blind according to the present invention, the
The
Hereinafter, the structure of the
FIGS. 1A and 1B are side views of a configuration in which the drive shaft P of the ladder arm is disposed on the
図1の(a),(b)において、屋外側のラダーアーム11,13と室内側のラダーアーム12,14が、平行に垂設され、図2(a)に示したように、各スラット3の長手方向の両端には4本のスラット支持ピン31、31、31、31が設けられ、これらのスラット支持ピン31、31、31、31は、4本のラダーアーム11、12、13、14に等間隔に形成された孔16に遊挿されて、各スラット3は図1のように、リンク機構を構成する4本のラダーアーム11、12、13、14によって支持される構造になっている。
すなわち、図2(b)のように各ラダーアーム11、12、13、14には、スラット支持ピン31の直径より少し大きな直径の孔16がスラット数と同数開けられており、この孔16に各スラット3のスラット支持ピン31を挿入することにより、スラット3の傾きを変更して、スラット3の開閉角が変更可能な状態に保持される構造となっている。
1 (a) and 1 (b), the
That is, as shown in FIG. 2 (b), each
また図1(a)の場合には4本のラダーアーム11、12、13、14のうち、室内側の2本のラダーアーム12,14が窓枠あるいはブラインドフレーム(サッシ等)91に固定されており、屋外側の2本のラダーアーム11,13は上下に可動するようになっている。(屋外側の2本のラダーアームを固定し、室内側の2本のラダーアームを上下に可動するようにしてもよい。)
そして、図1(a)の駆動アーム22が駆動軸Pを中心に回転することにより、同図(b)のように屋外側の2本のラダーアーム11,13が上下し、スラット3の開閉角が調整され、ブラインドとしての開閉の度合いが調整される。また図1(c)の場合は、4本のラダーアーム11、12、13、14が全て可動するようになっており、駆動アーム22が駆動軸Qを中心に回転することにより、同図(d)のように、室内側の2本のラダーアーム12,14と屋外側の2本のラダーアーム11,13が互いに逆方向に上下し、スラット3の開閉角が調整され、ブラインドとしての開閉の度合いが調整される。
In the case of FIG. 1A, among the four
Then, when the
図3は、図1(a)、(b)のリンク機構を用い、二重ガラスサッシ9に内包した場合の電動ブラインド1の構造例の側面図と正面図である。図3(a)は図3(b)のY−Y線断面図、図3(b)は図3(a)のX−X線断面図である。
後述するように、動力伝達部21は歯車等の他、回転シャフト221、駆動アーム22、屋外側のラダーアーム11,13から構成されている。図3(b)に示した回転シャフト221は、図1(a)、(b)のリンク機構の場合には駆動軸Pに相当する。(図1(c)、(d)のリンク機構の場合には、図3(b)に示した回転シャフト221は駆動軸Qに相当する。)
後述する駆動部2内のモータ23の正逆回転動作が、動力伝達部21の歯車等を介して回転シャフト221に伝達され、回転シャフト221が正逆回転することにより、駆動アーム22が駆動軸Pあるいは駆動軸Qを中心に正逆回転し、可動な方(図1(a)、(b)の場合)のラダーアーム11,13を上下させ、スラット3の開閉角を調整する。
FIG. 3 is a side view and a front view of a structural example of the electric blind 1 when the link mechanism shown in FIGS. 1A and 1B is used and enclosed in a
As will be described later, the
A forward / reverse rotation operation of a
ここではまず、固定型太陽電池を用い、先に述べたブラインドに要求される主な機能のうち、主として(1)の採光を図りながら直射太陽光を遮断する機能すなわち防眩機能を実現する電動ブラインドについて述べる。この場合の電動ブラインドの構成例(実施例1)を図4に示す。
図4において、固定型太陽電池6は電動ブラインド1が設置される建物の、当該電動ブラインド近傍の壁面等に設置される。またEDLC蓄電部7は、固定型太陽電池6の近くに設置しても良いし、ブラインドフレーム91内あるいは室内に設置しても良い。
制限された設置条件の下で、直射太陽光を効率よく遮断するためには、図5のように太陽光の仰角成分(図示した「仰角」)がスラット面と絶えず直交するように、スラット3の開閉角を自動的に調整すればよい。このように太陽光線の入射方向の変化に、スラット3の開閉角を自動的に追従させる運転制御を太陽光追尾運転という。
即ち、スラット面の法線が、太陽光の入射角のうちのスラット面に対する仰角成分(図示した「仰角」)と平行になるように、スラット3の開閉角を調整すればよい。なお、ここでは、スラット3が平面状であると仮定して説明する。
Here, first, among the main functions required for the blinds described above, a fixed solar cell is used, and the electric function that realizes the function of blocking direct sunlight while mainly aiming at daylighting (1), that is, the anti-glare function. Describe blinds. FIG. 4 shows a configuration example (Embodiment 1) of the electric blind in this case.
In FIG. 4, the fixed
In order to efficiently block direct sunlight under limited installation conditions, the
That is, the opening / closing angle of the
そこで図4のように少なくとも1つのスラット3の屋外側の面に、スラット3の法線方向からの入射角で最大の出力が得られるように照度センサ41を設置し、図6(a)に示したように、照度センサが設置されているスラット3の法線の仰角成分より、太陽光の入射角の仰角成分の方が大きい(太陽高度が高い)場合や、図6(b)に示したように、照度センサが設置されているスラット3の法線の仰角成分より、太陽光の入射角の仰角成分の方が小さい(太陽高度が低い)場合には、スラット3の開閉角を大きくしたり小さくしたり変更することによって、照度センサ41の出力が最も大きくなる開閉角を見つけることができる。このような状態では、太陽光の仰角成分とスラット面が直交するので、入射太陽光を効率よく遮断できる。この機能を実現する電動ブラインド1のブロック構成を図7に示す。
Therefore, as shown in FIG. 4, an illuminance sensor 41 is installed on the surface on the outdoor side of at least one
図7において、電源部60を構成する太陽電池6で発電された電力はEDLC蓄電部7に蓄積される。このEDLC蓄電部7は、一般的に複数個のEDLC71が直列または並列接続あるいは直並列接続して用いられるが、その構成及び蓄電制御方式については、発明者が特許文献3で既に提案している蓄電制御方式を用いてもよいし、特許文献4〜特許文献14等で提案されている方式を用いてもよい。
In FIG. 7, the electric power generated by the
しかし、いずれの蓄電制御方式を用いるにしても、EDLC蓄電部7を構成するEDLC71の出力電圧が蓄積電荷量により変化するので、同図のように、EDLC蓄電部7の出力電圧を駆動用直流―直流変換器8によって一定電圧に保持し、駆動用制御部5及び駆動部2に電力を供給する。
However, regardless of which power storage control method is used, the output voltage of the EDLC 71 that constitutes the EDLC
なお、後に述べるように、本電動ブラインド1は主として自動モードで動作され、一定時間毎にスラット3の開閉角が調整されるので、1日分の必要最大電力量を想定することができる。したがって、蓄電量がこの1日分の必要最大電力量以上となるようにEDLC蓄電部7を構築すればよく、特許文献2の発明で必要とされる、EDLC71の蓄電量が所定の駆動単位を実行するのに必要な電力を有するか否かを判定する駆動判定手段を必要としない。
As will be described later, the
上記の1日分の必要最大電力量は、例えば以下のように求めることができる。スラット3の駆動に、定格電圧Vm=3.0[V]、定格電流Im=0.085[A]のモータ23を使用する場合、その消費電力Pmは
Pm=Vm×Im=3.0×0.085=0.255[W]
となる。
さらに自動モードでは30分毎に1回、スラット3の開閉角を調整することとし、1回あたりのモータの駆動時間を10[秒]とする。また夜間はスラット3の開閉角の調整を行わないとし、最も日照時間の長い夏至の日照時間を15時間とすると、スラット3の開閉角の調整は最大で1日に30回行われることになる。
したがって、1日のモータの駆動時間tmは、
tm=10×30=300[秒]
となるので、モータの駆動に必要とされる電力量Umは
Um=Pm×tm
=0.255×300
=76.5[J]
となる。
The required maximum power amount for one day can be obtained as follows, for example. When the
It becomes.
Further, in the automatic mode, the opening / closing angle of the
Therefore, the driving time tm of the motor per day is
tm = 10 × 30 = 300 [seconds]
Therefore, the electric energy Um required for driving the motor is Um = Pm × tm
= 0.255 × 300
= 76.5 [J]
It becomes.
また駆動用制御部5に必要とされる電圧Vcを5.0[V]、電流Icを0.002[A]とすると、駆動用制御部5で消費される電力は、
Pc=Vc×Ic=5.0×0.002=0.01[W]
となる。さらに駆動制御部5の動作時間tcを1日に24時間とすると、
tc=3600×24=86400[秒]
となるので、駆動制御部5で必要とされる1日分の電力量Ucは
Uc=Pc×tc
=0.01×86400
=864[J]
となる。したがって本電動ブラインド1の可動に必要な1日分の電力量UMは
UM=Um+Uc
=940.5[J]
となる。
When the voltage Vc required for the
Pc = Vc × Ic = 5.0 × 0.002 = 0.01 [W]
It becomes. Furthermore, if the operation time tc of the
tc = 3600 × 24 = 86400 [seconds]
Therefore, the amount of power Uc for one day required by the
= 0.01 × 86400
= 864 [J]
It becomes. Thus electric energy U M for one day required moving of the electric blind 1 U M = Um + Uc
= 940.5 [J]
It becomes.
一方、EDLC蓄電部7に定格電圧VE=2.7[V]、静電容量C[F]のEDLC71を用い、満充電状態すなわち定格電圧2.7[V]から、定格電圧の1/4の電圧VL(=0.675[V])になるまで使用すると仮定すると、利用できる電力量Uuは
Uu=C×(VE 2−VL 2)/2
=C×(2.72−0.6752)/2
≒C×(7.29−0.46)/2
≒3.42C [J]
となる。さらに、駆動用直流−直流変換器8の変換効率η1を0.85(85[%])とすると、実際に利用できる電力量Uaは
Ua=Uu×η1=3.42C×0.85 [J]
となるが、
Ua≧UM
でなければならないので、EDLC蓄電部7の静電容量Cは、
C≧940.5/(3.42×0.85)=323.5[F] ・・・・・(1)
となる。
しかし、天候によっては数日間充電されない可能性があり、また後に述べるように、手動モードでスラット3の開閉角の調整が行われることも考慮して、EDLC蓄電部7の静電容量を、例えば(1)式の約5倍の1600[F]とする。
On the other hand, using the EDLC 71 with the rated voltage V E = 2.7 [V] and the capacitance C [F] for the EDLC
= C x (2.7 2 -0.675 2 ) / 2
≒ C × (7.29−0.46) / 2
≒ 3.42C [J]
It becomes. Further, assuming that the conversion efficiency η1 of the driving DC-
But
Ua ≧ U M
Therefore, the capacitance C of the EDLC
C ≧ 940.5 / (3.42 × 0.85) = 323.5 [F] (1)
It becomes.
However, in consideration of the fact that the opening / closing angle of the
次に、上記の定格電圧と静電容量をもつEDLC71を1日で満充電するのに必要な太陽電池6の出力電流Isを求める。1日の平均日照時間を3時間とすると、太陽電池6の発電時間tsは
ts=3×3600=10800[秒]
となるので
Is=C×VE/ts
=1600×2.7/10800
=0.4[A]
となる。したがって、例えば定格電圧3.0[V]、定格電流0.16[A]の太陽電池を用いる場合には、3並列接続して0.48[A]の電流を発生できるようにすれば十分である。
Next, the output current Is of the
Therefore, Is = C × V E / ts
= 1600 × 2.7 / 10800
= 0.4 [A]
It becomes. Therefore, for example, when using a solar cell with a rated voltage of 3.0 [V] and a rated current of 0.16 [A], it is sufficient to connect three in parallel so that a current of 0.48 [A] can be generated.
本電動ブラインド1には自動モードと手動モードがあるが、基本的には自動モードで動作する。自動モードはさらに、遮光モードと採光モードの何れか一方のモードに切り替えられてそれぞれ自動運転することができる。遮光モードは主に夏期の運転モードであり、採光モードは主に冬期の運転モードである。
図7に示した入力部40は、照度センサ41と手動用スイッチ42及び過回転防止センサ43から構成されており、通常は後述するように、照度センサ41を用いて自動モードで動作する。
なお、図7には記載されていないが、手動用スイッチ42は手動モードへの切り換えスイッチとスラット3を開く指示を与えるための開スイッチとスラット3を閉じる指示を与えるための閉スイッチから構成されており、手動モードで動作させるためには、手動モードへの切り換えスイッチにより手動モードを選択し、開スイッチあるいは閉スイッチにより、スラット3の開あるいは閉を指示して、スラット3の開閉角を制御して、ブラインドとしての開閉状態を制御する。
The
The
Although not shown in FIG. 7, the
照度センサ41は自動モード用のセンサで、太陽光の仰角(入射角)を検出するためのセンサである。照度センサ41としては、例えばフォトダイオードやフォトダイオードによって発生する光電流を電流増幅して出力するフォトICダイオードなどを用いることができる。
自動モード中の遮光モードに切り替えられた状態では、採光を図りながらスラット3によって直射太陽光が最も遮断できるように、照度センサ41の出力電圧あるいは出力電流が最も高くなるようにスラット3の開閉角が駆動用制御部5によって自動的に調整される。この際、1つの照度センサを用いてその出力電圧あるいは出力電流が最大になるようにスラット3の開閉角を制御しても良いし、以下に述べるように(図8参照。)、複数個の照度センサを用いてスラット3の開閉角を制御しても良い。
いずれの場合においても、照度センサは図4のように、多数のスラットの中の少なくとも1つのスラット3の屋外側の面に設置するとよい。
なお、図7において、
前記駆動部2と動力伝達部21とは、特許請求の範囲に記載された駆動手段に対応し、前記照度センサ41と駆動用制御部5とは、特許請求の範囲に記載された検出手段に対応し、前記駆動用制御部5は、特許請求の範囲に記載された制御手段に対応し、前記EDLC蓄電部7は、特許請求の範囲に記載された蓄電手段に対応し、前記EDLC71は、特許請求の範囲に記載された電気二重層キャパシタに対応し、前記駆動用直流−直流変換器8は、特許請求の範囲に記載された供給制御手段に対応している。
The illuminance sensor 41 is a sensor for an automatic mode, and is a sensor for detecting the elevation angle (incident angle) of sunlight. As the illuminance sensor 41, for example, a photodiode or a photo IC diode that amplifies and outputs a photocurrent generated by the photodiode can be used.
In the state switched to the light blocking mode in the automatic mode, the opening / closing angle of the
In any case, the illuminance sensor may be installed on the surface on the outdoor side of at least one
In FIG.
The
図8は3つの照度センサを用いる場合の例を示している。同図(a)のように、スラット3が水平の場合の屋外側に3つの照度センサ412、411、413を、スラット3の長手方向に配置する。(なお、以下では電圧出力型の照度センサを用いた場合の例について述べる。)
その際、同図(b)のように基準となる照度センサ(以下では基準センサ411と記す)の感光面をスラット3の長手方向の中心線上のスラット面と平行に設置し、さらに基準センサ411の感光面と一定の微小仰角αをもつ照度センサ(以下では第1比較センサ412と記す)と微小俯角αもつ照度センサ(以下では第2比較センサ413と記す)を設置する。なお、同図(b)の各図は、各センサ位置におけるスラット3の長手方向に直行する断面図を表している。また、スラット3の長手方向の中心線上のスラット面とは、スラット3が平面状であると仮定した場合の平面に対応している。
FIG. 8 shows an example in which three illuminance sensors are used. As shown in FIG. 3A, three
At that time, as shown in FIG. 5B, the photosensitive surface of the reference illuminance sensor (hereinafter referred to as the reference sensor 411) is set in parallel with the slat surface on the longitudinal center line of the
そして、一定時間毎に、スラット面に取り付けた3つの照度センサ411、412、413の出力電圧を駆動用制御部5で比較し、基準センサ411の出力電圧が最も大きくなるようにスラット3の開閉角を制御する。例えば第1比較センサ412の出力電圧の方が基準センサ411の出力電圧より高い場合には、基準センサ411の出力電圧が第1比較センサ412の出力電圧より高くなる方向(すなわちスラット3を開く方向)にスラット3の開閉角を調整する。また、第2比較センサ413の出力電圧の方が基準センサ411の出力電圧より高い場合には、基準センサ411の出力電圧が第2比較センサ413の出力電圧より高くなる方向(すなわちスラット3を閉じる方向)にスラット3の開閉角を調整する。こうすることにより、採光を図りながら、スラット3が直射太陽光を最大限に遮断するようにすることができる。
The output voltage of the three
また図7中の手動用スイッチ42により、手動モードでスラット3の開閉角を調整することもできる。手動用スイッチ42により、スラット3の開閉角の変更を指示すると、その指示信号が駆動用制御部5に伝達され、駆動用制御部5は駆動部2を介してスラット3の開閉角の変更動作を行う。手動用スイッチ42はリモコンスイッチでも良い。
但し、スラット3の開閉角の範囲には制限が設けられており、予め設定された角度までスラット3が回転し、可動側のラダーアームが予め設定された上限あるいは下限位置まで上下すると、図3(a)中の過回転防止センサ43が働き、その信号が駆動用制御部5に伝達され、駆動用制御部5は駆動部2を介したスラット3の動作を停止する。
Further, the opening / closing angle of the
However, the range of the opening / closing angle of the
図7において、駆動用制御部5は入力部40からの信号を判断し、駆動部2のモータドライバ24を介してモータ23の回転角制御を行う。すなわち、自動モードでは、駆動用制御部5は、先に述べたように一定時間毎に入力部40の照度センサ41の出力信号に応じてモータ23を駆動し、スラット3が最も直射太陽光を遮断できるようにスラット3の開閉角を制御する。但し、夜間や雨天時など、照度センサ41の出力電圧が予め設定された値に満たない場合には、電力消費を低減するために、駆動用制御部5はモータ23への不要な電力供給を絶ち、スラット3の動作を停止するようにしてもよい。
また、手動モードでは手動用スイッチ42により、スラット3の開あるいは閉を指示すると、その指示信号が駆動用制御部5に伝達され、スラット3の開閉角の変更動作が行われる。
但し、予め設定された角度までスラット3が回転し、可動側のラダーアームが予め設定された上限あるいは下限位置まで上下すると、図3(a)中の過回転防止センサ43が働き、過回転防止センサ43の信号が駆動用制御部5に伝達され、駆動用制御部5はスラット3の動作を停止する。
In FIG. 7, the
In the manual mode, when opening or closing the
However, when the
図7中の駆動部2はモータドライバ24とモータ23によって構成され、動力伝達部21は歯車等、回転シャフト221、駆動アーム22、ラダーアーム(図1の(a)の場合はラダーアーム11,13)によって構成されている。駆動用制御部5からの制御信号により、駆動部2のモータドライバ24が制御され、モータ23が正逆回転する。このモータ23の回転力が動力伝達部21の歯車等や回転シャフト221、駆動アーム22、ラダーアーム(図1の(a)の場合はラダーアーム11,13)に伝達され、スラット3の開閉角が変化する。
7 includes a
図9に3つの照度センサ411、412、413を用いた場合の駆動用制御部5のフローチャートの一例を示し、以下にその概略動作を説明する。
まず、ステップS1において、運転モードが自動モードか否かを判定する。自動モードの場合には、ステップS2に進んで、照度センサ411、412、413の出力電圧を測定する。続いて、ステップS3に進んで、照度センサ411、412、413の出力電圧が設定電圧以上か否かを判定する。設定電圧以上の場合は、ステップS4に進んで、3つの照度センサ411、412、413の出力電圧を比較する。第2比較センサ413の出力電圧が最大の場合は、スラット3が開き過ぎていると判定してステップS5に進んで、スラット3を閉じる(スラット3の屋外側を下げる)方向に回転させ、第1比較センサ412の出力電圧が最大の場合は、スラット3が閉じ過ぎていると判定してステップS6に進んで、スラット3を開く(スラット3の屋外側を上げる)方向に回転させる。そして、ステップS2へ戻る。
ステップS3において照度センサ411、412、413の出力電圧が設定電圧未満の場合と、ステップS4において基準センサ411の出力電圧が最大の場合は、ステップS7に進んでモータ23を停止させ、ステップS8に進んで、一定時間経過するまで待機して、経過した後、ステップS1に戻る。
次に、ステップS1において自動モードでない場合、即ち手動モードの場合は、ステップS9に進んで、過回転防止センサ43からの入力の有無を判定し、入力がなければステップS10へ進み、開スイッチの入力の有無を判定し、入力があればステップS11に進んでスラット3を開く(スラット3の屋外側を上げる)方向に回転させて、ステップS1へ戻る。
ステップS10において、開スイッチの入力が無ければステップS12に進んで、閉スイッチの入力の有無を判定し、入力があればステップS13に進んでスラット3を閉じる(スラット3の屋外側を下げる)方向に回転させて、ステップS1へ戻る。ステップS12において閉スイッチの入力が無ければそのままステップS1へ戻る。
ステップS9において、過回転防止センサ43からの入力があれば、ステップS14に進んで、モータ23を停止して、ステップS1に戻る。
FIG. 9 shows an example of a flowchart of the
First, in step S1, it is determined whether or not the operation mode is an automatic mode. In the case of the automatic mode, the process proceeds to step S2 to measure the output voltage of the
When the output voltage of the
Next, if it is not the automatic mode in step S1, that is, if it is the manual mode, the process proceeds to step S9 to determine whether or not there is an input from the
In step S10, if there is no input of the open switch, the process proceeds to step S12 to determine whether or not the close switch is input. If there is an input, the process proceeds to step S13 to close the slat 3 (lowering the outdoor side of the slat 3). And return to step S1. If there is no closed switch input in step S12, the process directly returns to step S1.
In step S9, if there is an input from the
図10はEDLC蓄電部7の蓄電効率をさらに向上させる電動ブラインド1Aの実施例(実施例2)の構成を示している。
太陽電池6には出力電力が最大になる最適動作点がある。一般的に太陽電池の電圧−電流特性は図11のようになる。同図において、例えば動作点電圧をV1のように低く設定すれば大きな電流を取り出すことが出来る。また動作点電圧をV2のように高く設定すると、電流は小さくなる。太陽電池から取り出せる電力P[W]は
電力P[W]=電流I[A]×電圧V[V]
であるから、同図では破線で囲まれた四角形の面積最大となるPm点が最適動作点となり、この時の電圧と電流の積が太陽電池から取り出せる最大電力となる。この動作点は最大電力点と呼ばれる。
FIG. 10 shows a configuration of an example (Example 2) of the electric blind 1 </ b> A that further improves the power storage efficiency of the EDLC
Electric power P [W] = current I [A] × voltage V [V]
Therefore, in the same figure, the point Pm where the area of the quadrangle surrounded by the broken line is the maximum is the optimum operating point, and the product of the voltage and current at this time is the maximum power that can be extracted from the solar cell. This operating point is called the maximum power point.
この最適動作点は負荷インピーダンスによって決まるので、太陽電池の出力電力を効率よく取得するためには、太陽電池の出力電力を絶えずこの最大電力点に保持するように設定する必要があるが、この機能を実現する制御は最大電力点追尾(Maximum Power Point Tracking、以下ではMPPTと記す)と呼ばれる。
このMPPTの方式には太陽電池の出力電圧を取得し、太陽電池の動作点を最大電力点に保持する方式や、太陽電池の出力電圧と出力電流を取得し、太陽電池の動作点を最大電力点に保持する方式など様々な方式がある。
いずれの方式を用いる場合においても、EDLCへの蓄電効率を向上させるために、図10中の充電用制御部61は、太陽電池6の出力電圧、あるいは出力電圧と出力電流を取得し、それらの値から太陽電池6の動作点を最大電力点に保持するように、充電用直流−直流変換器62をPWM制御等によって制御する。なお、図10中の駆動用制御部5は図7中の駆動用制御部5と同様の動作を行う。
Since this optimum operating point is determined by the load impedance, it is necessary to set so that the output power of the solar cell is constantly kept at this maximum power point in order to efficiently obtain the output power of the solar cell. The control that realizes is called Maximum Power Point Tracking (hereinafter referred to as MPPT).
In this MPPT method, the output voltage of the solar cell is acquired and the operating point of the solar cell is held at the maximum power point, the output voltage and output current of the solar cell are acquired, and the operating point of the solar cell is set to the maximum power. There are various methods such as a method of holding a point.
In any case, in order to improve the storage efficiency of the EDLC, the charging
また、参考文献1にも記載されているように、EDLCは定電流源から充電した方が、充電効率が高いので、充電用直流−直流変換器62は定電流出力型を用いる方が好ましい。さらに、EDLC蓄電部7が特許文献3に記載の蓄電制御方式の場合には、定電流出力型の充電用直流−直流変換器を用いて定電流で充電すればよいが、EDLC蓄電部7に特許文献4〜特許文献14等に記載の蓄電制御方式を用いる場合には、充電用直流−直流変換器62を、EDLC蓄電部7を構成するEDLC71が所定の電圧に達するまでは定電流源として機能し、EDLC71が所定の電圧を超えた時点で定電圧源として機能するように切り換えられるタイプにしてもよい。
Further, as described in
(参考文献1)電気二重層キャパシタと蓄電システム 日刊工業新聞社(1999年3月31日発行) (Reference 1) Electric double layer capacitor and power storage system Nikkan Kogyo Shimbun (issued March 31, 1999)
実施例1及び実施例2では固定型の太陽電池6を用いたので、スラット3に照度センサを設置し、照度センサの出力電圧が最大となるようにスラット3の開閉角を制御することにより、採光を図りながら直射太陽光を最も遮断できるようにする方法であった。
しかし、スラット3に照度センサを設置せず、一部あるいは全部のスラット表面に太陽電池を貼付したり、スラットの一部あるいは全部を太陽電池で構成することにより、太陽光を最も遮断できるようにスラット3の開閉角を調整すると共に、発電量を増加させ、スラット3の開閉角の変更を行う駆動部や制御部に供給する電力を増加させることができる。
この方法を用いれば、太陽電池の面積を大きくすることができるので、太陽電池として、変換効率は低いが安価な色素増感太陽電池や有機薄膜太陽電池などを用いることもできる。
Since the fixed
However, the illuminance sensor is not installed on the
If this method is used, the area of the solar cell can be increased, so that a low-efficiency dye-sensitized solar cell or an organic thin-film solar cell can be used as the solar cell.
この実施例(実施例3)は、いずれのタイプの太陽電池においても、受光面の放射照度(日射強度)に比例して出力電流が増加するので、この特性を生かしてスラット3の開閉角を制御する方法である。
図12にこの方法を実現する実施例3の電動ブラインド1Bの構成を示す。なお、図10に示した実施例2の電源部60と同様、図12中の電源部60にMPPTの機能を持たせても良い。その場合の電動ブラインド1Cの構成を図13に示す。
In this example (Example 3), in any type of solar cell, the output current increases in proportion to the irradiance (intensity of solar radiation) on the light receiving surface. How to control.
FIG. 12 shows the configuration of an electric blind 1B according to the third embodiment for realizing this method. Note that, similarly to the
図12及び図13では、図4、図7、図8中の照度センサの代わりにスラット5に設けた太陽電池6自体が照度センサの役割も果たしている。すなわち、太陽電池6が発電素子であると共に照度センサの役割も果たしており、太陽電池6と手動用スイッチ42、過回転防止センサ43が入力部40を構成している。
先にも述べたように、太陽電池は受光面の放射照度(日射強度)の強さに比例して出力電流が増加するので、その出力電流値から受光面の放射照度の強弱を求めることができる。したがって、太陽電池の出力電流値が最大になるようにスラット3の開閉角を制御すれば、採光を図りながら直射太陽光を最も効率よく遮断できるとともに、太陽電池の出力電力も最大にすることができる。
なお、図12及び図13中には示していないが、駆動用制御部5内に電流−電圧変換器を用意し、太陽電池6の出力電流をこの電流−電圧変換器によって電圧に変換し、その出力電圧に基づいてスラット3の開閉角を制御しても良い。
12 and 13, the
As described above, since the output current of a solar cell increases in proportion to the intensity of irradiance (irradiation intensity) on the light receiving surface, the intensity of irradiance on the light receiving surface can be obtained from the output current value. it can. Therefore, if the opening / closing angle of the
Although not shown in FIGS. 12 and 13, a current-voltage converter is prepared in the
実施例1〜実施例3では主として、採光を図りながら直射太陽光を遮断する機能(防眩モード)を実現する電動ブラインドについて述べた。しかし、ブラインドには直射日光を遮断し、眩しさを抑制するだけではなく、建物内の空調効率を高めるためにも利用される。
例えば、夏期には直射太陽光を遮断することにより室温の上昇を抑える運転モード(遮光モード)で運転し、冬期には直射太陽光を積極的に取り入れる運転モード(採光モード)で運転することによって、建物内の空調効率を高めることができる。
したがって、オフィス等では夏期には業務開始前の早朝から遮光モードに切り替えて太陽光を遮断することにより、室温の上昇を抑制し、冬季には業務開始前の早朝から採光モードに切り替えて太陽光を積極的に取り入れ、室温の上昇を促すことにより、空調の効率を向上させることができる。
そこで、ここでは防眩機能に加えて、遮光モードと採光モードによる室温制御の機能も実現する電動ブラインドの実施例(実施例4)について述べる。
In the first to third embodiments, the electric blind that realizes a function (anti-glare mode) for blocking direct sunlight while aiming at daylighting has been described. However, the blinds are used not only to block direct sunlight and suppress glare, but also to improve the air conditioning efficiency in the building.
For example, by operating in the operation mode (light-shielding mode) that suppresses the rise in room temperature by blocking direct sunlight in the summer, and in the operation mode (lighting mode) that actively takes in direct sunlight in the winter The air conditioning efficiency in the building can be increased.
Therefore, in offices, etc., in summer, switch to light-blocking mode from the early morning before the start of work to block sunlight and suppress the rise in room temperature, and in winter, switch to daylighting mode from the early morning before the start of work. The air conditioning efficiency can be improved by actively taking in and promoting the rise in room temperature.
Therefore, here, an embodiment (Embodiment 4) of the electric blind that realizes the function of room temperature control by the light shielding mode and the daylighting mode in addition to the antiglare function will be described.
図14は、実施例1の構成に室温制御の機能を付加した電動ブラインド装置1Dの実施例4を示す図である。同図では図7中の照度センサ41、手動用スイッチ42、過回転防止センサ43に加えて温度センサ44が付加されている。なお、図14の電源部60を、MPPTの機能を持つ実施例2の電源部60(図10)に置き換えてもよい。
また図15は、実施例3に室温制御の機能を付加した電動ブラインド装置1Eの実施例5を示す図である。同図では図12中の手動用スイッチ42、過回転防止センサ43、照度センサとしての役割を兼ねた太陽電池6に加えて、温度センサ44が付加されている。なお、図15の電源部60を、MPPTの機能を持つ実施例2の電源部60(図10)に置き換えてもよい。その場合の電動ブラインド装置1Fの構成を図16に示す。
FIG. 14 is a diagram illustrating a fourth embodiment of the electric
FIG. 15 is a diagram illustrating a fifth embodiment of the electric
図14〜図16中の温度センサ44は、いずれも外気温を測定するためのセンサで、屋外に設置される。
駆動用制御部5は時計機能を備え、前記温度センサ44によって外気温を計測し、オフィスなどでは、夏期の業務開始前の早朝時など、外気温Tが予め設定された遮光モード移行温度TH以上の時には、駆動用制御部5は運転モードを遮光モードに切り替えて、スラット3を閉じ、できるだけ入射太陽光を遮断することにより、室温上昇を抑制する。また冬期の業務開始前の早朝時など、外気温Tが予め設定された採光モード移行温度TL未満の時には、駆動用制御部5は運転モードを採光モードに切り替えて、スラット3を開放することにより、入射光を積極的に取り入れ、室温低下を防ぐことができる。
また、駆動用制御部5は時計機能を備え、業務中の時間帯には、駆動用制御部5は運転モードを遮光モードもしくは妨眩モードに切り替えて、採光を確保しながら、直射太陽光を遮断することにより、防眩を図ることができる。
The
The
In addition, the
このような機能を実現するための外気温Tと照度I、及び業務との関係を表1に示す。表1において、夜間照度ILは夜間と判定される照度、眩光照度IHは眩しいと感じる照度である。また同表において閉はスラット3を完全に閉じることを表しており、開はスラット面を水平になるまで開くことを意味している。さらに太陽光追尾は、前述した実施例のように、駆動用制御部5によって自動的にスラット面と直射太陽光の仰角成分を直交させる太陽光追尾運転を行うことを表している。
春期や秋期のように外気温Tが、採光モード移行温度TL以上で、且つ、遮光モード移行温度TH未満の場合には、駆動用制御部5は、照度Iによって次のような運転制御を行う。まず、夜間のように、照度Iが夜間照度IL未満の場合にはスラット3を完全に閉じ、照度Iが夜間照度IL以上の場合には、時計機能によって業務開始前の時間帯であると判断される場合も、業務中であると判断される場合も太陽光追尾運転を行う。
次に、夏期のように外気温Tが、遮光モード移行温度TH以上の場合には、駆動用制御部5は、照度Iによって次のような運転制御を行う。まず、夜間のように、照度Iが夜間照度IL未満の場合にはスラット3を完全に閉じ、照度Iが夜間照度IL以上の場合には、時計機能によって業務開始前の時間帯であると判断される場合はスラット3を完全に閉じて室温の上昇を抑制し、業務中であると判断される場合は太陽光追尾運転を行う。
次に、冬期のように外気温Tが、採光モード移行温度TL未満の場合には、駆動用制御部5は、照度Iによって次のような運転制御を行う。まず、夜間のように、照度Iが夜間照度IL未満の場合にはスラット3を完全に閉じて室温の低下を抑制し、照度Iが夜間照度IL以上の場合には、時計機能によって業務開始前の時間帯であると判断される場合はスラット3を開いて太陽光を積極的に受け入れ、業務中であると判断される場合は太陽光追尾運転を行う。
このような制御を行うことにより、業務中には太陽光追尾運転を行って採光を確保し建物内の照明用の電力を抑制すると共に、空調効率を向上させ、無駄な空調エネルギーの損失を抑えることができる。
When the outside air temperature T is equal to or higher than the daylighting mode transition temperature TL and lower than the light shielding mode transition temperature TH as in spring or autumn, the
Next, when the outside air temperature T is equal to or higher than the light shielding mode transition temperature TH as in summer, the
Next, when the outside air temperature T is lower than the daylighting mode transition temperature TL as in winter, the
By performing such control, solar tracking operation is performed during work to ensure daylighting, reduce power consumption for lighting in the building, improve air conditioning efficiency, and reduce loss of unnecessary air conditioning energy be able to.
実施例1に示した図7中の駆動用制御部5、あるいは実施例2に示した図10中の駆動用制御部5、あるいは実施例3に示した図12中の駆動用制御部5、あるいは図13中の駆動用制御部5、さらに実施例4に示した図14、図15中の駆動用制御部5及び図16中の駆動用制御部5のそれぞれに計時機能を備え、照度、外気温、時刻、曜日に応じてスラット3の開閉角の制御を行ってもよい。
また図3に示したように、空調効率を向上させるために、本発明に係る電動ブラインド1を二重ガラスサッシ9等に内包しても良い。
The
Moreover, as shown in FIG. 3, in order to improve the air conditioning efficiency, the electric blind 1 according to the present invention may be included in a
なお、本発明の電動ブラインドの構成は、スラットを垂直方向に配設した縦型ブラインドにも容易に適用できる。また、ラダーアームを用いず、ラダーコードを用いてスラットの開閉を行う形態に採用することもできる。これらの場合は、駆動部や動力伝達部の構成は適宜変更する必要がある。
The configuration of the electric blind according to the present invention can be easily applied to a vertical blind in which slats are arranged in the vertical direction. Moreover, it can also employ | adopt as the form which opens and closes a slat using a ladder code, without using a ladder arm. In these cases, it is necessary to appropriately change the configuration of the drive unit and the power transmission unit.
本発明にかかる電動ブラインドは、業務用の電動ブラインドに限らず、家庭用の電動ブラインドに採用することもできる。また、ビルの窓に設ける電動ブラインドに限らず、一般家屋の窓に設ける電動ブラインドに採用することもできる。
The electric blind according to the present invention is not limited to an electric blind for business use, but can also be used for an electric blind for home use. Further, the present invention is not limited to the electric blind provided in the window of the building, but can also be adopted in the electric blind provided in the window of a general house.
1 電動ブラインド
1B 電動ブラインド
1C 電動ブラインド
1D 電動ブラインド
1E 電動ブラインド
1F 電動ブラインド
11〜14 ラダーアーム
11、13 屋外側のラダーアーム
12、14 室内側のラダーアーム
16 孔
2 駆動手段
2 駆動部
P,Q 駆動軸
21 動力伝達部
22 駆動アーム
221 回転シャフト
24 モータドライバ
23 モータ
3 スラット
31 スラット支持ピン
4 検出手段
40 入力部
41 照度センサ
411 基準センサ
412 第1比較センサ
413 第2比較センサ
42 手動用スイッチ
43 過回転防止センサ
44 温度センサ
5 制御手段
5 駆動用制御部
6 太陽電池
6 固定型太陽電池
60 電源部
61 充電用制御部
62 充電用直流−直流変換器
7 蓄電手段
71 電気二重層キャパシタ、EDLC
71 EDLC蓄電部
8 供給制御手段
8 駆動用直流−直流変換器
9 二重ガラスサッシ
91 窓枠あるいはブラインドフレーム(サッシ等)
1 Electric blind
1B Electric blind
1C Electric blind
1D Electric blind
1E Electric blind
1F Electric blinds 11-14
16 holes
2 Drive means
2 Drive unit P, Q Drive shaft
21 Power transmission part
22 Drive arm
221 Rotating shaft
24 Motor driver
23 Motor
3 slats
31 Slat support pin
4 Detection means
40 Input section
41 Illuminance sensor
411 Reference sensor
412 First comparison sensor
413 Second comparison sensor
42 Manual switch
43 Over-rotation prevention sensor
44 Temperature sensor
5 Control means
5 Drive controller
6 Solar cell
6 Fixed solar cell
60 Power supply
61 Control unit for charging
62 DC-DC converter for charging
7 Power storage means
71 Electric double layer capacitor, EDLC
71 EDLC power storage unit
8 Supply control means
8 DC-DC converter for driving
9 Double glass sash
91 Window frames or blind frames (sashes, etc.)
Claims (11)
太陽光線の入射方向を検出する検出手段と、
前記検出手段にて検出した入射方向に応じて、前記駆動手段を制御してスラットの開閉角を変化させる制御手段と、
太陽光の照射を受けて電力を発生する太陽電池と、
前記太陽電池で発生した電力を蓄電する蓄電手段と、
前記蓄電手段に蓄電した電力を、前記駆動手段、前記検出手段、および前記制御手段の少なくとも何れか1つに供給する供給制御手段と
を備えたことを特徴とする電動ブラインド。 In the electric blind equipped with the driving means for changing the opening and closing angle of the slats,
Detection means for detecting the incident direction of sunlight,
Control means for controlling the drive means to change the opening / closing angle of the slats according to the incident direction detected by the detection means;
A solar cell that generates electric power when exposed to sunlight,
Power storage means for storing power generated in the solar cell;
An electric blind comprising: supply control means for supplying electric power stored in the power storage means to at least one of the drive means, the detection means, and the control means.
前記3つの照度センサの1つを基準センサとし、他の2つの照度センサをそれぞれ第1比較センサと第2比較センサとして、
前記第1比較センサの感光面は前記基準センサの感光面と微小仰角をもたせ、
前記第2比較センサの感光面は前記基準センサの感光面と微小俯角をもたせて配置して、制御手段は、前記基準センサの出力電圧が、前記第1比較センサの出力電圧および前記第2比較センサの出力電圧より大きくなるように前記駆動手段を制御してスラットの開閉角を変化させるように構成されていることを特徴とする請求項1または2の何れか1項に記載の電動ブラインド。 The detection means comprises three illuminance sensors that output the maximum output voltage when the incident direction of sunlight is perpendicular to the photosensitive surface,
One of the three illuminance sensors is used as a reference sensor, and the other two illuminance sensors are used as a first comparison sensor and a second comparison sensor, respectively.
The photosensitive surface of the first comparison sensor has a slight elevation angle with the photosensitive surface of the reference sensor,
The photosensitive surface of the second comparison sensor is arranged with a small depression angle with the photosensitive surface of the reference sensor, and the control means is configured such that the output voltage of the reference sensor is the output voltage of the first comparison sensor and the second comparison sensor. 3. The electric blind according to claim 1, wherein the driving means is controlled to change an opening / closing angle of the slat so as to be larger than an output voltage of the sensor.
制御手段は、前記太陽電池の出力電圧が最大になるように前記駆動手段を制御してスラットの開閉角を変化させるように構成されていることを特徴とする請求項4に記載の電動ブラインド。 The solar cell formed on the slat surface also serves as a detecting means for detecting the incident direction of the sun rays,
5. The electric blind according to claim 4, wherein the control unit is configured to control the driving unit so as to change an opening / closing angle of the slat so that an output voltage of the solar cell is maximized.
制御手段は、
外気温が設定された遮光モード移行温度以上になった場合には、運転モードを遮光モードに切り替えて制御され、
外気温が設定された採光モード移行温度以下になった場合には、運転モードを採光モードに切り替えて制御されることを特徴とする請求項7に記載の電動ブラインド。 A temperature sensor for detecting the outside air temperature;
The control means
When the outside air temperature exceeds the set light-blocking mode transition temperature, the operation mode is controlled by switching to the light-blocking mode,
The electric blind according to claim 7, wherein when the outside air temperature is equal to or lower than the set daylighting mode transition temperature, the operation mode is switched to the daylighting mode.
駆動手段、検出手段、および制御手段が必要とする1日分の電力量以上に予め設定された蓄電量を蓄電し得るように構成されていることを特徴とする請求項1乃至9の何れか1項に記載の電動ブラインド。 The storage means
10. The power storage device according to claim 1, wherein the storage unit is configured to store a preset power storage amount that is greater than or equal to a daily power amount required by the drive unit, the detection unit, and the control unit. The electric blind according to item 1.
The electric blind according to any one of claims 1 to 10, wherein the slat is disposed in a double glass sash.
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