JP2012514341A - 姿勢調節可能なソーラー採光ウインドウブラインド - Google Patents

Abstract

本発明は、姿勢調節可能なウインドウブラインドを提案する。本発明は、ソーラーエネルギーをより良く取得するためにソーラーセルの位置を調整することができる。ウインドウブラインドにおいて、太陽光線の入射角度とソーラー検出器の最適な配置との間の関係を検出するために、ソーラー検出器及び電流メータが用いられる。この関係は、更に複数のソーラーセルの位置を調整するために用いられる。更に、ウインドウブラインドは、ターゲット領域の光の強度を検出するための光センサを有する。これは、複数のソーラーセルの位置を調節するために相補的に利用される。

Description

本発明は、太陽エネルギーを集めることができるウインドウブラインドに関する。より詳細には、姿勢可変ソーラーパネルを有するウインドウブラインドに関する。

窓は、我々の家屋において重要な部分を占める。この主要な機能は、家屋の中に太陽光を入れること、又は、太陽光の進入を妨げることである。近年、窓にソーラーパネルを設置し、太陽エネルギーを集め、電気に変換するアイディアが開発されている。その中で、シャープのルミウォール（LumiWall）製品は、太陽発電、昼光伝送（daylight transmission）及び照明を統合する。LumiWall製品は、多数の薄いフィルムのソーラーパネルがガラスの中に埋め込まれており、日中の時間にソーラーエネルギーを電気に変換し、そして夜間に白色ＬＥＤとしてイルミネーションを提供する。LumiWall製品は、家屋における利用のための多くの電気を実際には発電しない。その目的は、美観的に楽しい、自己発光デバイスを作ることである。

しかしながら、上述の利用できるすべての解決策において、窓への設置に対する解決策は無く、特にウインドウブラインドに対する解決策であって、ソーラーエネルギーの取得及び変換のための形状／位置／姿勢の自動的な最適化は存在しない。

本発明の実施例にしたがった第１の目的は、ソーラー採光の効率を向上させるための姿勢可変ウインドウブラインドを提案することである。より詳細には、太陽光線の入射角度に基づいて、ウインドウブラインドにマウントされたソーラーセルの姿勢を調整することに関する。

本発明の実施例に基づいて、ソーラー検出器、電流メータ、複数のソーラーセル及びモータを含むウインドウブラインドが提案される。上記実施例において、ソーラー検出器は、ソーラーエネルギーを取得するよう構成されている。上記電流メータは、最大の電流又は期待される出力電流に対応するソーラー検出器の最適な位置を見つけるために、ソーラー検出器の出力電流を計測するよう構成されている。上記複数のソーラーセルの各々は、ウインドウブラインドの対応するスラット（羽板）に取り付けられ、ソーラーエネルギーを取得しこれを電気に変換するよう構成されている。そして、上記モータは、その姿勢、ソーラー検出器の最適な位置に基づいて、上記複数のソーラーセルの特に傾き角度を調整するよう構成されている。

この提案するウインドウブラインドでは、ソーラー検出器及び電流計が、ソーラー検出器の配置、太陽光の傾き角度と、ソーラーエネルギーの変換効率との間の関係を測定するために用いられる。ソーラー検出器の配置は、シェイプ、傾き角度、位置、又は姿勢が関連する。更に、この関係は、ソーラーエネルギーの取得又はオンデマンドでのソーラーエネルギーの取得のためのソーラーセルの姿勢を調整するために用いられる。

望ましくは、ソーラー検出器は、複数のソーラーセルの姿勢を調整するために、例えば、ソーラーエネルギーの取得における太陽光の入射角の影響に関する正確な情報を提供するために、複数のソーラーセルで構成される領域の略中心に位置させる。

望ましくは、ソーラー検出器は、ホイールの形をしており、サブソーラー検出器を有していてもよい。電流計は、更に、サブソーラー検出器の個々の出力を計測するよう構成されている。これによって、最大の電流又は期待する出力電流を生成する特定のサブソーラー検出器を発見することができる。特定のサブソーラー検出器の姿勢は、ソーラー検出器の配置を示すために用いられても良い。

任意に、ソーラー検出器は、単なるソーラーパネルであってもよい。そして、その傾き姿勢は第２のモータにより調整されてもよい。傾き角度を調整し、異なる傾き角度における出力電流を計測することによって、ソーラー検出器の傾き角度は、複数のソーラーセルの望ましい傾き角度を決定するために直接使うことができる。

任意に、ウインドウブラインドは、更に時刻と最適なソーラー検出器の角度との関係を格納するメモリを有してもよい。格納された関係は、複数のソーラーセルの姿勢を調整するために利用できる。

本発明の実施例に従った別の目的は、あらかじめ定められたプロファイルに基づいてイルミネーションをウインドウブラインドに提供することである。このプロファイルは、時刻とあらかじめ定められた領域の要求された光の強度との関係を定めたものである。

任意に、ウインドウブラインドは、あらかじめ定められた領域の光の強度を測定する光センサ、及び、あらかじめ定められたプロファイルを格納するよう構成された第２のメモリを更に含んでもよい。前記モータは、光センサとあらかじめ定められたプロファイルとに基づいて、更に複数のソーラーセルの傾き角度を調整するよう構成される。

任意に、ウインドウブラインドは、更に変換された電気を蓄積するためのエネルギーストレージを含むことができる。エネルギーストレージは、１つ以上のスラットに分散するように設置されてもよい。すなわち、得られたエネルギーを１つ以上のスラット内の局所位置（locally）に蓄積することを意味する。エネルギーストレージは、物理的にウインドウブラインドとは独立に、集中して置かれるようにしてもよい。蓄積された電気は、好みの領域を照らすために光源に、又は家屋の設備に供給される。

本発明の上記の及びその他の内容、特徴、及び／又は、有利な効果は、後述する実施例に言及しながら明白になり、かつ明らかとなる。

本発明及びその有利な効果を更に完全に理解できるよう、以下の記載においては、添付の図面を参照する。

図全体にわたって、同様の参照番号が、同様のモジュール、機能又は特徴を表すことが分かるように付されている。

本発明の実施例に従った、ウインドウブラインドの概略を示す図である。 本発明の実施例に従った、ソーラー検出器及び電流メータを示す概略図である。 本発明の実施例に従った、ソーラー検出器及び電流メータを示す概略図である。 本発明の実施例に従った、複数のソーラーセルの傾き角度と、時刻との間の関係のグラフを示す図である。

以下の説明において、図１は、本発明の幾つかの実施例を示すために用いられる。そして、異なるモジュールが、異なる実施例と共に詳細に記載されている。全てのモジュールを一つの図に記載しているのは、単に図の記載の単純化のためである。したがって、本発明において、図１の各モジュールが必須であると理解するべきではない。

図１の第１の実施例において、ウインドウブラインド１００は、複数のスラット１１０、１２０、及び１３０並びに複数のソーラーセル１１２、１２２、及び１３２を有する。各々のソーラーセルは、ソーラーエネルギーを取得し、それを電気に変換する。各々のソーラーセルは、対応するスラットに設置される。設置は固定されたものでもよい。すなわち、この場合、スラットの動きとソーラーセルとは同期する。あるいは、設置はフレキシブルであってもよい。すなわち、この場合、スラットの動きとソーラーセルとは同期しない。後者の場合、各々のソーラーセルの姿勢は、対応するスラットの姿勢とは独立に調整することができる。各々のソーラーセルは、異なる大きさのソーラーパネルであってもよい。例えば、各々のソーラーセルは、設置されるスラットのサイズと対応する（comparative）サイズであってもよい。あるいは、幾つかのソーラーセルが一つのスラットにマウントされてもよい。更に、必ずしも各スラットにソーラーセルをマウントしなくてもよい。ウインドウブラインド１００は、ソーラーエネルギーを取得しそれを電気に変換するソーラー検出器１５０を更に有する。このソーラー検出器１５０は、複数のソーラーセル１１２、１２２及び１３２のソーラーパネルとは独立であってもよい。検出器１５０のサイズ及び形状は、単一のソーラーセル１１２、１２２及び１３２とは異なってもよい。あるいは、単一のソーラーセル１１２、１２２及び１３２と同じ又は似たサイズ及び形状であってもよい。しかしながら、記載を単純にするために、ここでは、複数のソーラーセル１１２、１２２及び１３２とは仮想的に分離して記載している。電流メータ１６０は、ソーラー検出器１５０の出力電流を測定し、最大の出力電流又は予想される出力電流に対応するソーラー検出器１５０の最適な配置を見つけるために提供される。この実施例において、電流メータ１６０は、ソーラー検出器の出力電流を測定する。ある場合には、出力電流を電圧に変換し電圧メータによって表示するような回路／モジュールを、本発明に適用してもよい。ソーラー検出器１５０及び電流メータ１６０は、両者によって、太陽光の入射角に応じたソーラー検出器１５０の最適な配置を決定する。ソーラー検出器１５０の配置は、姿勢、形状、その他ソーラー検出器１５０の配置を表す測定値を含む。ウインドウブラインド１００は、更に姿勢例えば、複数のソーラーセルの傾き角度を、ソーラー検出器１５０の最適な配置に基づいて、調整するモータ１７０を有する。各々のソーラーセル１１２、１２２及び１３２が対応するスラット１１０、１２０及び１３０に強固にマウントされている場合には、モータは、姿勢すなわち、各スラットの傾き角度を調整し、更にこれによって各ソーラーセルの姿勢が調整される。各々のソーラーセル１１２、１２２及び１３２が対応するスラット１１０、１２０及び１３０に柔軟にマウントされている場合には、モータは、各ソーラーセルを直接調整する、あるいは、スラット及びソーラーセルの両者を調整する。

ソーラー検出器１５０の出力電流を測定することによって、その異なる配置から、最大の出力電流又は期待する出力電流に対応する最適な配置が決定され得る。最適な配置は、更に複数のソーラーセルの例えば傾き角度の配置の決定に用いられ得る。これによって、最大の電流または第２の期待した電流を更に提供することができる。この機能は、オペレータの介在なしに自動的に実行される。

ソーラー検出器１５０は、異なる姿勢で設置されてもよい。実施例において、ソーラー検出器１５０は、複数のソーラーセルで構成される領域の略中心の領域に設置される。これは、複数のソーラーセルの光電変換における太陽光の入射角の影響に密接に関連したものとなる。実施例において、ソーラー検出器１５０は、ウインドウブラインドの角に設置されてもよい。これにより、設置が容易になる。

ソーラー検出器１５０が何処に、あるいはどのように設置されようとも、電流メータ１６０は、ソーラー検出器１５０と密接に接続されており、これにより、コンパクトなモジュールが提供されるという利点がある。あるいは、例えば、電線によって、緩く結合されている場合には、設置が容易であるという利点がある。

図２は、本発明の実施例に従って、ソーラー検出器１５０’の例示的実施例を示している。このソーラー検出器１５０’は、ホイールの形状をしており、サブソーラー検出器１５２、１５４、及び１５６を有している。ここにおいて、各サブソーラー検出器は、独立にソーラーエネルギーを取得し、かつ電気に変換する。電流メータ１６０’は、各サブソーラー検出器の出力電流を測定するよう構成されている。これによって、最大の出力電流又は希望する出力電流を出力する特定のサブソーラー検出器を発見することができる。この配置、例えば、特定のサブソーラー検出器１５２、１５４、又は１５６の姿勢又は目印（index）は、ソーラー検出器１５０’の配置を表すために用いられる。当業者は、本発明の全ての実施例において、ソーラー検出器の最適な配置が、最大の出力電流に対応する姿勢に限定されるものではなく、期待した出力電流に対応する姿勢にも対応することに留意すべきである。第１のケースは、最大のエネルギーを取得すること、そして、後者のケースは、特定の応用に基づいて要求された電流を発電することに対応する。

あるいは、図３は、ソーラー検出器１５０”の例示的実施例を示している。この場合、フラットなソーラーパネルであり、そしてその傾き角度は、第２のモータ３１０によって調整される。ソーラー検出器１５０”の傾き角度を調整することによって、電流メータ１６０”により測定される出力電流は変化し得る。その後、ソーラー検出器１５０”の最適な配置が決定される。理解できるように、時刻と太陽光の傾き角度との間には、ある固有の関係が存在する。発明者は、時刻と、望ましいソーラー検出器の配置との間には、異なる関係があることを見いだした。後者は、太陽の入射光によって影響を受ける。

任意に、時刻とソーラー検出器１５０の配置との間の関係は、メモリ１８０に記憶されてもよい。これを図４に示す。例えば、ソーラー検出器１５０の配置は、特定のサブソーラー検出器の傾き角度又はインデクス／姿勢である。図４の実施例において、X軸は、時刻を示し、Y軸は、ソーラー検出器の傾き角度を示す。各カーブは、一日におけるソーラー検出器の最適な配置をプロットしたものである。地球が太陽の回りを回っているため、異なる日の同じ時刻であっても、太陽光の入射角は異なる。したがって、幾つかのカーブをメモリ１８０に格納することが現実的である。各々のカーブは、特定のシーズン又は月に対応する。例えば、カーブ４１０は、春を示している。カーブ４２０は夏、カーブ４３０は冬を示している。

図１の実施例のモータ１７０は、現在の時刻及びメモリ１８０に格納された関係に基づいて、更に複数のソーラーセルの傾き角度を調整するよう構成されてもよい。

ウインドウブラインドの一つの重要な機能は、太陽光を通過させ、予め定義された領域を照らすことである。その他の目的としては、本発明の実施例に従って、予め定義されたプロファイルに基づいてウインドウブラインドに光を提供させることである。後者は、予め定義された領域の、時刻と期待された光の強度との関係を定義したものである。この目的を達成するために、図１に記載された実施例において、ウインドウブラインド１００は、予め定義された領域の光の強度を測定するよう構成されたセンサ１９０と、時刻及び予め定議された領域に必要な光の強度との関係を定義したプロファイルを格納した第２のメモリ１９２とを有する。モータ１７０は更に、光センサ１９０の出力及び第２のメモリ１９２に格納された予め定義された関係に基づいて、複数のソーラーセルの傾き角度を調整するよう構成されている。例えば、ユーザは、特定の時刻に予め定義された領域を高い光の強度にしたいと欲する。光センサ１９０は、現在の光の強度が期待していたよりも低いことを検知する。モータ１７０は、ソーラーセル１１２、１２２及び１３２の傾き角度を調節し、更に多くのソーラーエネルギーを取得し電気に変換し、光源にそれを提供し、不足している光の強度を補償する。光源は、ウインドウブラインドに接続された屋内の独立のランプ又は複数のＬＥＤであってもよい。そして、ウインドウブラインドを通過する光の強度を補償する。後者のシナリオにおいて、各スラットは、透明でかつ光を通過させる材料で形成されていてもよい。例えば、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクレート）で構成された光ガイドプレートであってもよい。

光センサ１９０が、光の強度が予定より高いと検出した場合、モータ１７０は、複数のソーラーセルの傾き角度を調整し、変換されたソーラーエネルギーを減少させる。これによって、光源の光の強度に係る出力を減少させ、又は、光源をパワーオフすることを行ってもよい。

変換された電気を蓄積するために、ウインドウブラインドは、エネルギーストレージを含んでもよい。蓄積されたエネルギーは、光源に提供され、又は他の機器に提供されてもよい。また、蓄積されたエネルギーは、電力網（mains grid）に提供されてもよい。これは、発電され、電力網によって送電されるのと同様に用いられてもよい。

当業者は、本発明の様々な実施例における本方法及び装置に対して、本発明の精神及び技術的範囲を超えない範囲で、様々な変更が可能であることを認識すべきである。したがって、添付の請求項によって本発明の技術的範囲は解釈されなければならない。

上述のように、図面を参照しながら詳細に記載した事項は、本発明の例示であり、限定を行うものではない。添付の請求項の技術的範囲に包含される様々な変形例が存在する。請求項における参照のいかなるものも、請求項を制限するものと解釈すべきでない。「有する」の語は、請求項にリストアップされた以外の他の要素又はステップの存在を排除するものではない。要素またはステップの前の「ａ」又は「ａｎ」（すなわち単数形）は、それらの要素又はステップの複数の存在を排除するものではない。

Claims (9)

1. ソーラーエネルギーを取得する、ソーラー検出器と；
   最大の出力電流又は期待された出力電流に対応する前記ソーラー検出器の最適な配置を探すために、出力電流を測定するよう構成された電流メータと；
   ソーラーエネルギーを取得するために、各ソーラーセルが対応するウインドウブラインドのスラットに設置された、複数のソーラーセルと；
   前記ソーラー検出器の最適な配置に基づいて、前記複数のソーラーセルの傾き角度を調整するためのモータと；
   を有する、ウインドウブラインド。
2. 前記ソーラー検出器が、前記複数のソーラーセルにより形成される領域の略中心の領域に設置される、請求項１記載のウインドウブラインド。
3. 前記ソーラー検出器は、ホイールの形状をしており、かつ、複数のサブソーラー検出器を含み、かつ、前記電流メータは、各サブソーラー検出器の個々の出力電流を測定するよう構成され、これによって、最大の出力電流を生成する特定のサブソーラー検出器を見つける、請求項１記載のウインドウブラインド。
4. 最大の出力電流に対応するソーラー検出器の最適な傾き角度を見つけるために、前記ソーラー検出器の傾き角度を調整するよう構成された第２のモータ、
   を更に有する、請求項１記載のウインドウブラインド。
5. 時刻と前記ソーラー検出器の最適な配置との間の関係を格納するよう構成されたメモリであって、前記ソーラー検出器の前記最適な配置は、ソーラー検出器又は特定のサブソーラー検出器の好ましい傾き角度を表している、メモリ、
   を更に有する、請求項３又は４記載のウインドウブラインド。
6. 前記モータは、現在の時刻及び前記メモリに格納された関係に基づいて、前記複数のソーラーセルの傾き角度を調整するよう更に構成された、
   請求項５記載のウインドウブラインド。
7. 予め定義された領域の光の強度を測定するよう構成された、光センサと；
   時刻と前記予め定義された領域の望ましい光の強度との間の予め定義されたプロファイルを格納するよう構成された、第２のメモリと；
   を更に有し、
   前記モータは、前記光センサの出力及び前記第２のメモリに格納された前記予め定義されたプロファイルに基づき、前記複数のソーラーセルの前記傾き角度を調整するよう更に構成された、
   請求項１記載のウインドウブラインド。
8. 前記複数のソーラーセルによって取得されたエネルギーを蓄積するよう構成された、エネルギーストレージを更に有する、請求項１記載のウインドウブラインド。
9. 前記エネルギーストレージは、予め定義された領域を照らすために光源にエネルギーを提供するよう更に構成された、請求項８記載のウインドウブラインド。

Images