JP2016069988A - 採光システム - Google Patents

Abstract

【課題】採光性能を落とすことなく、防眩性およびプライバシ性にも優れ、かつ利便性も向上させる。
【解決手段】採光システム１０は、入射光を偏向する光制御部材２０と、光制御部材で偏向された光を透過または反射させる複数のスラットを有するブラインド５０と、複数のスラットの傾きを表すスラット角度を入射光の方向に応じて自動調整する調整部６９と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光等の外光を効率よく建物の屋内に取り込む採光システムに関する。

屋内の照明の照明強度を弱めて二酸化炭素の排出量の削減と消費電力の低減を図る一環として、窓に入射された外光を屋内の天井方向に偏向させて採光効率を向上させる光制御シートが提案されている。例えば、特許文献１には、透過部と遮光部を交互に並べた構造の光制御シートを例えば窓ガラスに貼り付けて、太陽光の入射角度の違いにより、夏季は屋内への太陽光の取り込みを減少させ、冬季は太陽光の取り込みを増加させる技術が開示されている。

特開２０１０−２５９４０６号公報

しかしながら、光制御シートは、透明な部材で構成されているため、光制御シートに太陽からの直達光が入射されると、光制御シートの出射面側である屋内では眩しさを感じることが多い。また、光制御シートは、その内部に遮光部を設けているとはいえ、透過部の面積も大きいため、光制御シートを通して屋内の様子が視認されてしまい、プライバシを確保できないという問題もある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、採光性能を落とすことなく、防眩性およびプライバシ性にも優れ、かつ利便性も向上させた採光システム１０を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様では、入射光を偏向する光制御部材と、
前記光制御部材で偏向された光を透過または反射させる複数のスラットを有するブラインドと、
前記複数のスラットの傾きを表すスラット角度を前記入射光の方向に応じて自動調整する調整部と、を備える採光システムが提供される。

前記光制御部材への入射光のそれぞれ異なる入射角度に対応する最適なスラット角度を記憶する記憶部と、
前記光制御部材への入射光の入射角度を検出する入射角度検出部と、を備えていてもよく、
前記調整部は、前記入射角度検出部で検出された入射角度に対応する最適なスラット角度を前記記憶部から取得して、取得したスラット角度に前記複数のスラットを調整してもよい。

前記記憶部は、
前記光制御部材への入射光のそれぞれ異なる入射角度に対応する出射角度を記憶する第１記憶部と、
前記光制御部材からの出射光のそれぞれ異なる出射角度に対応する最適なスラット角度を記憶する第２記憶部と、を有していてもよく、
前記調整部は、前記入射角度検出部で検出された入射角度に対応する出射角度を前記第１記憶部から取得し、取得した出射角度に対応する前記スラット角度を前記第２記憶部から取得して、取得したスラット角度に前記複数のスラットを調整してもよい。

前記入射角度検出部は、前記光制御部材の入射面の方位と、前記光制御部材の設置場所と、日時と、に基づいて、入射光の入射角度を検出してもよい。

前記調整部は、前記光制御部材から出射する光の出射方向と、天候および温度の少なくとも一つを含む環境条件と、に基づいて前記スラット角度を調整してもよい。

入射光の強度を測定する強度測定部を備えていてもよく、
前記調整部は、前記強度が第１閾値以下の場合には、前記光制御部材を透過した光が前記ブラインドを透過しないように前記複数のスラットを閉じてもよい。

当該採光システムが設置される建物の内部の屋内照明を制御する照明制御部を備えていてもよく、
前記調整部は、前記強度が第１閾値以下の場合には、前記屋内照明を点灯するよう前記照明制御部に指示してもよい。

前記調整部は、前記強度が前記第１閾値より大きく第２閾値以下の場合には、前記光制御部材を透過した光を遮断しないように前記複数のスラットのスラット角度を調整してもよい。

周囲温度を計測する温度検出部を備えていてもよく、
前記調整部は、前記強度が前記第２閾値より大きく、かつ前記周囲温度が所定温度以下の場合には、前記光制御部材を透過した光を遮断しないように前記複数のスラットのスラット角度を調整してもよい。

前記調整部は、前記強度が前記第２閾値より大きく、かつ前記周囲温度が前記所定温度より高い場合には、前記光制御部材への入射光の入射角度に応じて前記スラット角度を調整してもよい。

本発明によれば、採光性能を落とすことなく、防眩性およびプライバシ性にも優れ、かつ利便性も向上させることができる。

採光システム１０を示す側面図。 採光システム１０の光制御部材２０を示す斜視図。 採光システム１０の光制御部材２０を示す縦断面図。 採光システム１０のブラインド５０を示す斜視図。 スラット角調整機構５５の概略を説明する図。 本実施形態による採光システム１０の制御系６０のブロック図。 調整部６９が行うスラット角度調整処理の一例を示すフローチャート。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。

さらに、本明細書において、「シート」、「フィルム」、「板」の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。例えば、「シート」はフィルムや板と呼ばれ得るような部材も含む概念である。

さらに、「シート面（フィルム面、板面）」とは、対象となるシート状（フィルム状、板状）の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となるシート状（フィルム状部材、板状部材）の平面と一致する面のことを指す。また、シート状（フィルム状、板状）の部材に対する法線方向とは、当該シート状（フィルム状、板状）の部材のシート面（フィルム面、板面）への法線方向のことを指す。

さらに、本明細書における「上下方向」とは、鉛直方向に平行な面内において水平方向と非平行な方向であり、必ずしても鉛直方向とは一致しない。また、「上」とは、上下方向における一方の側（又は方）であって、鉛直方向における「上」に近接する側（又は方）のことを指す。「下」とは、上下方向における「上」とは反対の側であって、鉛直方向における「下」に近接する側（又は方）のことを指す。

図１〜図７は、本発明による一実施の形態を説明するための図である。このうち図１は採光システム１０を示す側面図であり、図２及び図３は、それぞれ、採光システム１０の光制御部材２０を示す斜視図または縦断面図であり、図４は採光システム１０のブラインド５０を示す斜視図であり、図５〜図７はブラインド５０のスラット５２のスラット角度を自動調整する機構および処理を説明する図である。

以下に説明する採光システム１０は、採光用の開口１の周辺に配置される装置であって、太陽光を効率的に採光するためのシステムである。採光システム１０は、採光用の開口１の少なくとも上方部分に設けられた光制御部材２０と、光制御部材２０と少なくとも一部が対向するように配置されたブラインド５０と、を有する。光制御部材２０は、面方向の広がりを持つシート状に形成されており、図１に示すように、入射光の進行方向を斜め上方に変更して透過させる。ここで説明する採光システム１０によれば、詳しくは後述するように、太陽光のうちの直達光の開口を介した進入を効果的に防止して防眩を図りながらも、十分な採光を実施することができる。加えて、この採光システム１０によれば、採光システム１０によって光を採れ込まれるべき領域に突出する突出物等が設けられておらず、開口１周辺の美感、統一感を損なうこともない。

以下に説明する例による採光システム１０は、建物の採光用窓に適用されている。開口１は、壁２に形成されており、ブラインド５０は、壁２、天井３及び床４によって区画された室内に配置され、壁２に形成された採光用の開口１に対面するよう、壁２に取り付けられている。そして、開口１には、ガラス等からなる透明な窓材７を含む採光具６が取り付けられ、採光具６によって開口１が塞がれている。そして、光制御部材２０は、窓材７に貼り付けられ又は一対の窓材７の間に挟み込まれて支持されて、窓材７とともに採光具６を形成し、或いは、窓材７の一部分に組み込まれて採光具６を形成している。

まず、光制御部材２０について説明する。図１に示された例において、光制御部材２０は、採光具６の上方部分に貼り付けられている。光制御部材２０は、図２に示すように、ベース部３１と、ベース部３１内に離隔して形成される複数の溝３４ａ内に設けられる複数のルーバ部３２とを有する。複数のルーバ部３２は、第１方向ｄ１に沿って線状に延びている。第１方向ｄ１は、光制御部材２０のシート面と平行に延び、且つ、図１の上下方向と非平行となっている。また、図２に示すように、光制御部材２０の光入射側のシート面から眺めると、ベース部３１と複数のルーバ部３２は、第１方向ｄ１と非平行な第２方向ｄ２に交互に配列されている。第２方向ｄ２は、光制御部材２０のシート面と平行に延びており、図示された例においては、上下方向と平行になっている。

図示された例において、窓材７は、鉛直（天地および上下）方向と平行に延び、結果として、光制御部材２０のシート面も鉛直方向と平行になっている。また、第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２は直交している。この結果、図示された例では、第１方向ｄ１が水平方向に延び、第２方向ｄ２が鉛直方向に延びている。

図２及び図３に示すように、本実施の形態における光制御部材２０は、ベース部３１及びルーバ部３２を含む光制御層３０と、光制御層３０と積層された基材層４０と、を有している。なお、本実施の形態において、基材層４０は、後述する光制御層３０の製造方法に起因して設けられているが、特に必須の構成要素ではない。したがって、一例として、単なる透明または半透明な樹脂製フィルムから形成され得る。

図３は光制御部材２０の主切断面図である。すなわち、図３は、第２方向ｄ２と光制御部材２０のシート面への法線方向ｎｄとの両方に平行な方向の断面図である。図３に示すように、ルーバ部３２は、光制御層３０の基材層４０側とは反対側の面の一部をなす底面３５と、底面３５から延び出た第１側面３６及び第２側面３７と、を含んでいる。図示された例において、光制御部材２０のシート面に沿った第１側面３６及び第２側面３７の離間間隔は、光制御部材２０のシート面への法線方向に沿って底面３５から離間するにつれて、互いに接近していき、最終的に互いに接続されている。図示された例において、第２側面３７は平坦面であり、第１側面３６は折れ面である。図示された例では、第１側面３６は、底面３５に接続する急斜面３６ａと、底面３５から離間した側に位置して第２側面３７と接続する緩斜面３６ｂと、を含んでいる。光制御部材２０のシート面への法線方向ｎｄに対して急斜面３６ａがなす角度は、光制御部材２０のシート面への法線方向ｎｄに対して緩斜面３６ｂがなす角度よりも大きくなっている。

ここで、各ルーバ部３２の第１側面３６は、当該ルーバ部３２と、当該ルーバ部３２に対して上下方向における上側から隣接するベース部３１との間の界面を形成する。一方、各ルーバ部３２の第２側面３７は、当該ルーバ部３２と、当該ルーバ部３２に対して上下方向における下側から隣接するベース部３１との間の界面を形成する。広い角度範囲からの入射光を狭い角度範囲に偏向して採光する観点から、各ルーバ部と当該ルーバ部３２に上側から隣接するベース部３１との界面は、すなわち、ルーバ部３２の第１側面３６は、入光側で上下方向における上方に位置し且つ出光側で上下方向における下方に位置するよう、光制御部材２０の法線方向ｎｄに対して傾斜している。また、入射光をより狭い角度範囲に偏向して採光する観点からは、図３に示された例のように、光制御部材２０への法線方向ｎｄと第１及びルーバ部３１，３２の配列方向である第２方向ｄ２との両方に沿った図３に示された面内において、各ルーバ部と当該ルーバ部３２に上側から隣接するベース部３１との界面が光制御部材２０への法線方向ｎｄに対してなす角度θａ（図３参照）が、入光側から出光側へ向けて小さくなるように変化することが好ましい。

なお、角度θａが、「入光側から出光側へ向けて小さくなるように変化する」とは、角度θａが連続的に減少していく場合だけでなく、図３に示された例のように、角度θａが段階的に減少することも含む。また、本明細書で言及する「入光側」及び「出光側」との用語は、太陽光を採光する光路を基準として用いられる。したがって、図１及び図３においては、図面における左側が入光側で、図面における出光側が右側となる。

図示された例において、ルーバ部３２は、第２方向ｄ２に沿って等間隔に配置されている。また、ルーバ部３２は、断面形状を変化させることなく、第１方向ｄ１に延びている。さらに、光制御部材２０に含まれる多数のルーバ部３２は、互いに同一に構成されている。以上のルーバ部３２の構成にともない、図示された例では、光制御部材２０に含まれるベース部３１は、第２方向ｄ２に沿って等間隔に配置され、断面形状を変化させることなく第１方向ｄ１に延び、且つ、互いに同一に構成されている。

図３に示された断面での、ルーバ部３２の第２方向ｄ１に沿った配列ピッチｐは、一例として、１ｍｍ以下とすることができ、光制御部材２０のシート面への法線方向ｎｄに沿ったルーバ部３２の高さｈは、１ｍｍ以下とすることができる。また、光制御部材２０のシート面への法線方向ｎｄに沿った光制御部材２０の厚みは、１５０μ以上２ｍｍ以下とすることができる。

なお、光制御部材２０のシート面に沿ったルーバ部３２の幅ｗに対する、光制御部材２０のシート面への法線方向に沿ったルーバ部３２の高さｈの比、すなわち、ｈ／ｗで表されるアスペクト比は、採光機能、及び、例えば遮光機能等のその他の機能を十分に発揮し得るよう、１より大きくなっていることが好ましく、４以上であることがさらに好ましい。また、このアスペクト比は、製造の安定性を考慮して、１０以下であることが好ましい。

ただし、以上に説明したルーバ部３２の形状およびピッチは、単なる例示であり、例えば後述する光制御部材２０の機能を考慮して適宜変更することが可能である。一例として、ルーバ部３２の第１側面３６を曲面として構成してもよい。第１側面３６が曲面となっている場合にも、上述したように、各ルーバ部と当該ルーバ部３２に上側から隣接するベース部３１との界面が光制御部材２０への法線方向ｎｄに対してなす角度θａ（図３参照）が、入光側から出光側へ向けて小さくなるように変化することが好ましい。また、ルーバ部３２の断面形状を、台形形状等の種々の形状に変更することができる。また、光制御部材２０に含まれる多数のベース部３１の間で、形状や配列が異なるようにしてもよいし、同様に、光制御部材２０に含まれる多数のルーバ部３２の間で、形状や配列が異なるようにしてもよい。

次に、ベース部３１及びルーバ部３２の材料について説明する。

まず、ベース部３１は透明に形成されている。本明細書において「透明」とは、可視光透過率が５０％以上となっていることを意味している。ただし、本実施の形態におけるベース部２０の可視光透過率は、７０％以上となっていることが好ましく、９０％以上となっていることがより好ましい。

なお、本明細書における可視光透過率は、測定対象となる部位をなすようになる材料を東洋紡績製ＰＥＴフィルム（品番:コスモシャインＡ４３００、厚さ１００μｍ)の上に膜厚１μｍで成膜し、分光光度計（（株）島津製作所製「ＵＶ−２４５０」、ＪＩＳＫ０１１５準拠品）を用いて測定波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲内で測定したときの、各波長における透過率の平均値として特定される。同様に、後述する熱線透過率は、測定対象となる部位をなすようになる材料を東洋紡績製ＰＥＴフィルム（品番:コスモシャインＡ４３００、厚さ１００μｍ)の上に膜厚１μｍで成膜し、分光光度計（（株）島津製作所製「ＵＶ−２４５０」、ＪＩＳＫ０１１５準拠品）を用いて測定波長９００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲内で測定したときの、各波長における透過率の平均値として特定される。

ベース部３１をなす光制御層本体３４に用いられる材料として、例えば、樹脂材料、より具体的には電離放射線の照射により硬化する電離放射線硬化性樹脂を用いることができる。電離放射線硬化性樹脂としては、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂、可視光線硬化性樹脂、近赤外線硬化性樹脂等が挙げられる。樹脂材料の具体例としては、アクリル樹脂が挙げられる。

一方、ルーバ部３２は、ベース部３１とは異なる屈折率を有する。本実施の形態において、ルーバ部３２は、バインダーとして機能する主部３２ａと、主部３２ａ中に分散された任意の機能性含有物３２ｂと、を有している。主部３２ａの屈折率は、ベース部３１の屈折率と異なっており、この結果、ベース部３１とルーバ部３２との界面が、屈折率差を有し、可視光を反射する面として機能する。ベース部３１側から入射した可視光をベース部３１とルーバ部３２との界面で反射させるためには、ルーバ部３２の屈折率をベース部３１の屈折率よりも小さくなるように調節することが好ましい。

ルーバ部３２の主部３２ａに用いられる材料として、例えば、樹脂材料、より具体的には電離放射線の照射により硬化する電離放射線硬化性樹脂の硬化物を用いることができる。電離放射線硬化性樹脂としては、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂、可視光線硬化性樹脂、近赤外線硬化性樹脂等が挙げられる。樹脂材料の具体例としては、ベース部３１に用いるアクリル樹脂とは屈折率が異なるアクリル樹脂が挙げられる。もっとも、機能性含有物３２ｂを有する場合にその機能性含有物３２ｂによってルーバ部３２の屈折率が変わるのであれば、ベース部３１に用いるものと同じアクリル樹脂を用いてもよい。

一方、ルーバ部３２の機能性含有物３２ｂは、種々の機能を期待されて主部３２ａ中に分散されており、一例として、熱線吸収材や着色材とすることができる。熱線吸収材として、赤外光波長帯域に吸収特性を有し、且つ、可視光波長帯域に透過特性を有する粒子が用いられる。具体的には、熱線吸収材として、透明性を有する無機ナノ粒子を用いることができ、例えば、アンチモン錫酸化物（ＡＴＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、六ホウ化ランタン（ＬａＢ６）、アルミニウムドープ酸化亜鉛、インジウムドープ酸化亜鉛、ガリウムドープ酸化亜鉛、酸化タングステン、六ホウ化セリウム、無水アンチモン酸亜鉛および硫化銅またはそれらの混合物のナノ粒子等を用いることができる。

また、着色材としては、可視光波長帯域の少なくとも一部の波長域の光を吸収する機能を有した粒子を用いることができる。着色材の一例として、顔料、より具体的には、カーボンブラック、黒鉛、窒化チタン等の黒色顔料や、酸化チタン等の白色顔料を用いることができる。また、紺色、青色、紫色等の青みを帯びた粒子、赤みを帯びた粒子、黄色みを帯びた粒子等を着色材として用いてもよい。着色材としての機能性含有物３２ｂをルーバ部３２に用いることにより、ルーバ部３２を着色することができる。この際、ルーバ部３２の色味等も考慮した上で、光制御部材２０に意匠性を付与することができる。

なお、以上のような構成からなる、光制御層３０は次のようにして製造され得る。まず、ベース部３１をなす光制御層本体３４を、例えば、電子線、紫外線等の電離放射線の照射により硬化する特徴を有するエポキシアクリレート等の硬化性材料を用いて、作製する。具体的には、光制御層本体３４の溝３４ａの構成（配置、形状等）に対応した凸部を有する型ロール、言い換えると、ベース部３１の構成（配置、形状等）に対応した凹部を有する型ロールを準備する。当該型ロールとニップロールとの間に基材層４０をなすようになるシートを送り込み、該シートの送り込みに合わせて、硬化性材料を型ロールと基材層４０との間に供給する。その後、基材層４０上に供給された未硬化状態で液状の硬化性材料が型ロールの凹部に充填されるように、型ロールおよびニップロールで該硬化性材料を押圧する。このとき、型ロールの凹部の深さより厚くなるように、すなわち、型ロールと基材層４０とが接触しないように、硬化性材料を基材層４０上に供給しておくことによって、ベース部３１内の溝３４ａにルーバ部３２の材料が充填される。以上のようにして基材層４０と型ロールとの間に未硬化で液状の硬化性材料を充填した後、光を照射して該硬化性材料を硬化（固化）させることによって光制御層本体３４を形成することができる。

次に、硬化することによって主部３２ａをなすようになる硬化性材料と、任意の機能性含有物３２ｂと、を含んだ未硬化で液状の組成物を用いてルーバ部３２を作製する。硬化することによって主部３２ａをなすようになる硬化性材料として、電離放射線により硬化する特徴を有するウレタンアクリレート等の硬化性材料を用いることができる。まず、先に形成された光制御層本体３４上に組成物を供給する。その後、隣り合うベース部３１の間の形成された溝３４ａ、すなわち、型ロールの凸部に対応していた部分の内部に、ドクターブレードを用いながら、組成物を充填しつつ、該溝３４ａ外に溢出した余剰分の組成物を掻き落としていく。その後、ベース部３１の間の組成物に電離放射線を照射して硬化させることにより、ルーバ部３２が形成される。これにより、基材層４０、ベース部３１及びルーバ部３２と、を有する光制御部材２０が作製される。

次に、ブラインド５０について説明する。ブラインド５０は、図４に示すように、壁２への取付具となる取付ボックス５１と、取付ボックス５１から垂下し且つ鉛直方向に間隔をあけて配置される多数のスラット５２と、これらスラット５２を支持するラダーコード５３と、スラット５２を引き上げるための昇降コード５４と、各スラット５２のスラット角度を調整するスラット角調整機構５５と、昇降コード５４を上下させる昇降コード移動機構５６と、を有する。スラット角調整機構５５と昇降コード移動機構５６の少なくとも一部は、取付ボックス５１の内部に収納されている。

ラダーコード５３は、ブラインド５０に含まれるすべてのスラット５２を概ね平行となるよう、各スラット５２を支持する。そして、スラット角調整機構５５によりスラット角度を切り替えると、すべてのスラット５２が同じスラット角度になるように傾き調整される。ラダーコード５３は、スラット角度が変更されても、各スラット５２の短手方向の端面が概略面一となるように、各スラット５２を支持する。

昇降コード移動機構５６により昇降コード５４を上方に引っ張ると、下方側のスラット５２から順に鉛直方向における間隔を狭めるようにして、多数のスラット５２を引き上げることができる。この際、多数のスラット５２の少なくとも一部が取付ボックス５１内に収容され、且つ、開口１に装着された採光具６が室内に露出する。同様に、昇降コード移動機構５６により昇降コード５４を下方に繰り出すと、上方に集められたスラット５２を、採光具６に対面する位置に下げることができる。

スラット５２は、一例として、耐食アルミニウム合金からなる薄板材、木材からなる薄板材、樹脂からなる薄板材を用いることができる。このようなスラット５２は、不透明であり、可視光遮光性を有している。スラット５２は、可視光を反射する機能を有し、入射光の進行方向を変化させるようにしてもよい。また、スラット５２の表面に、ブラインド５０に対して遮熱、防汚、抗菌、消臭機能を付与するための機能層が形成されていてもよい。一例として、フッ素コートや酸化チタンコートをスラット５２に設けることができる。

図１に示すように、ブラインド５０の少なくとも一部は、光制御部材２０に対向する領域にも広がるように、配置されている。すなわち、図示された例において、ブラインド５０は、開口１の全域に対向するように配置されており、開口１の全域から入射してくる光に対して、遮光機能、遮熱機能等を発揮することができる。以下、ブラインド５０の一例について説明するが、ここで説明する採光システム１０に対しては、種々の既知なブラインド５０を用いることができる。

図５はスラット角調整機構５５の概略を説明する図である。スラット角調整機構５５は、回転軸５７ａを回転駆動するモータ５７と、このモータ５７の回転軸５７ａに噛み合わされるラックギア５８と有する。モータ５７が回転軸５７ａを回転させると、ラックギア５８はその長手方向に沿って直線運動を行う。各スラット５２の長手方向における端面の略中央部には、スラット軸５２ａが固定されており、このスラット軸５２ａの先端部には、ギア５２ｂが形成されている。スラット軸５２ａのギア５２ｂは、ラックギア５８に噛み合わされている。よって、ラックギア５８がその長手方向に沿って移動すると、その移動量分だけスラット軸５２ａが回転し、そのスラット軸５２ａの回転に伴って、スラット軸５２ａに固定されたスラット５２も回転する。これにより、スラット角度が調整される。

モータ５７は、回転量を電気信号により段階的に指定可能なステッピングモータを用いるのが望ましい。モータ５７の回転量を、例えば２０度単位で指定できる場合には、スラット角度を０度〜１８０度の範囲内で切り替えられるとすると、スラット角度を９通りに可変調整できることになる。

なお、スラット角調整機構５５の具体的な構造は、図５に示したものには限定されない。スラット角度を複数段階に自動調整できる機構であれば、どのような機構を採用してもよい。
また、自動調整したスラット角度を必要に応じて手動で微調整できるようにしてもよい。この場合、自動調整したスラット角度を表示する表示器と、自動調整したスラット角度を変更するボタンとを設けて、ユーザがボタンを押すたびに所定角度ずつスラット角度が変更されて、変更したスラット角度を表示器に表示するようにしてもよい。この場合、ユーザがボタンを押す度に、モータ５７の回転軸５７ａが所定角度ずつ回転して、スラット角度が調整されることになる。

図６は本実施形態による採光システム１０の制御系６０のブロック図である。本実施形態の制御系６０は、光制御部材２０とブラインド５０とが対向配置された面領域において、ブラインド５０のスラット角度を最適な角度に自動調整するものである。図６の制御系６０を構成する一部の部材は、例えば図４に示す取付ボックス５１内に収納され、その他の部材は光制御部材２０またはブラインド５０の近傍に配置されている。

より具体的には、図６の制御系６０は、入射光強度検出部６１と、方位検出部６２と、位置検出部６３と、日時検出部６４と、入射角度検出部６５と、環境情報検出部６６と、第１記憶部６７と、第２記憶部６８と、調整部６９と、スラット駆動制御部７０と、照明制御部７１とを備えている。

入射光強度検出部６１は、光制御部材２０の入射面上の入射光強度を検出する。あるいは、光制御部材２０を透過してブラインド５０に入射される光強度を検出してもよい。入射光強度検出部６１はフォトダイオードを用いたフォトセンサで構成可能である。より具体的には、光制御部材２０の入射面やブラインド５０にフォトダイオードを取り付けて、このフォトダイオードで光電変換した電気信号により、光強度を検出する。

方位検出部６２は、光制御部材２０の入射面の方位を検出する。より具体的には、方位検出部６２は、光制御部材２０の近傍に設置された磁気センサを用いて方位を検出する。

採光システム１０はいったん設置した後は方位は変化しないため、例えば採光システム１０を設置した際に、施工業者が所持する方位センサにて方位を計測し、計測した方位を方位検出部６２に設定してもよい。このように、方位検出部６２は、スラット角度を調整するたびに方位を検出する必要はなく、何らかの手段で計測した方位を記憶する機能さえ備えておけばよい。よって、方位検出部６２は、後述する調整部６９に統合することが可能である。

位置検出部６３は、本実施形態による採光システム１０の設置場所を検出する。位置検出部６３は、例えばＧＰＳセンサで構成可能である。採光システム１０における位置も、方位と同様に設置後には変化しないため、何らかの手段により計測した位置を位置検出部６３に記憶する機能さえ備えておけばよい。よって、位置検出部６３も、調整部６９に統合することが可能である。

日時検出部６４は、現在の時刻を検出する。日時検出部６４は、時計により代用可能である。ただし、日時検出部６４は、日付の情報まで検出する必要がある。同じ時間であっても、日付が異なると、太陽高度は異なるためである。なお、太陽高度の精度は劣るが、日付の代わりに、季節を検出してもよい。季節は、例えば昼間と夜間の長さの比により検出してもよいし、温度により検出してもよい。

入射角度検出部６５は、光制御部材２０の入射面方向あるいは入射面の法線方向に対する入射角度を検出する。入射角度検出部６５は、太陽光などの外光の入射角度を検出する入射角度検出センサを用いて入射角度を直接的に検出してもよいし、上述した方位検出部６２で検出される方位と、位置検出部６３で検出される位置と、日時検出部６４で検出される日時とに基づいて、入射角度を間接的に検出してもよい。すなわち、方位検出部６２により光制御部材２０の入射面の方向を検知でき、位置検出部６３により採光システム１０の設置場所を検知でき、日時検出部６４により太陽位置を検知できることから、これらの情報に基づいて、太陽光から光制御部材２０に入射される入射角度を間接的に検出してもよい。

環境情報検出部６６は、本実施形態による採光システム１０が設置される建物の内部の温度や湿度などの環境情報を測定するセンサを有する。センサの一具体例は、採光システム１０が設置される建物の屋内の温度を測定する温度センサである。

第１記憶部６７は、光制御部材２０の入射面方向または入射面の法線方向に対する入射角度と、光制御部材２０の出射面方向または出射面の法線方向に対する出射角度との対応関係を予め記憶したデータテーブルである。第１記憶部６７には、複数の入射角度と、各入射角度に対応する出射角度とが予め記憶されている。第１記憶部６７に任意の入射角度が入力されると、その入射角度に対応する出射角度が第１記憶部６７から出力される。仮に、第１記憶部６７に記憶されていない入射角度が入力された場合には、入力された入射角度に最も近い入射角度に対応する出射角度が出力されるようにしてもよいし、あるいは入力された入射角度に近い複数の入射角度に対応する複数の出射角度が出力されるようにしてもよい。後者の場合、調整部６９にて、複数の出射角度を平均化した角度を、入力した入射角度に対応する出射角度とすることができる。

第１記憶部６７に記憶する入射角度に対応する出射角度のデータは、光制御部材２０の構造から理論的な計算により求めることができる。すなわち、光制御部材２０におけるベース部３１の厚さ、ルーバ部３２のピッチ、ベース部３１とルーバ部３２との屈折率差、およびルーバ３２部の形状などが既知であれば、光制御部材２０に入射される光の入射方向を複数通りに変えたときに、光がルーバ部３２で反射または屈折されて、光制御部材２０から出射する方向を計算により求めることができる。よって、このようにして理論的に計算した入射角度と出射角度との対応関係を第１記憶部６７に記憶してもよい。

あるいは、光制御部材２０の入射面に入射する光の方向を複数通りに切り替えて、各入射方向での光制御部材２０の出射方向を実験により求めて、その実験結果である入射角度と出射角度との対応関係を第１記憶部６７に記憶してもよい。

第２記憶部６８は、光制御部材２０から出射される光の出射角度と最適なスラット角度との対応関係を予め記憶したデータテーブルである。第２記憶部６８には、複数の出射角度と、各出射角度に対応するスラット角度とが予め記憶されている。第２記憶部６８に任意の出射角度が入力されると、その出射角度に対応する最適なスラット角度が第２記憶部６８から出力される。仮に、第２記憶部６８に記憶されていない出射角度が入力された場合には、入力された出射角度に最も近いスラット角度が出力されるようにしてもよいし、あるいは入力された出射角度に近い複数の出射角度に対応する複数のスラット角度が出力されるようにしてもよい。後者の場合、調整部６９にて、複数のスラット角度を平均化した角度を、入力した出射角度に対応するスラット角度とすることができる。

なお、光制御部材２０の入射面の方位によって、最適なスラット角度が異なることが考えられる。例えば、光制御部材２０の入射面が西側に面しているときは、スラット５２を通過する外光ができるだけ少なくなるようにスラット角度を調整するのが望ましいのに対して、光制御部材２０の入射面が東側や南側に面しているときは、スラット５２を通過する外光ができるだけ多くなるようにスラット角度を調整するのが望ましいこともありうる。そこで、第２記憶部６８を、光制御部材２０の入射面の方位ごとに別個に設けて、同じ出射角度を入力しても、第２記憶部６８から出力されるスラット角度が異なるようにしてもよい。あるいは、第２記憶部６８の入力パラメータとして、光制御部材２０からの光の出射角度だけでなく、方位も入力し、出射角度と方位の組合せで決まるスラット角度を第２記憶部６８から出力するようにしてもよい。

同様に、季節や温度によって、最適なスラット角度が異なることも考えられる。例えば、夏場や高温時にはできるだけスラット５２を通過する外光を抑制し、冬場や低温時にはできるだけスラット５２を通過する外光を増やすのが望ましいこともありうる。そこで、例えば、第２記憶部６８の入力パラメータとして、光制御部材２０からの光の出射角度だけでなく、温度や日時情報も入力し、出射角度と温度（あるいは日時）との組合せで決まるスラット角度を第２記憶部６８から出力するようにしてもよい。

光制御部材２０とブラインド５０との距離、ブラインド５０の隣接するスラット５２同士の間隔、各スラット５２の短手方向の長さ、スラット５２の反射特性などが既知であれば、光制御部材２０から出射した光をブラインド５０にて斜め上方に跳ね上げるのに適したスラット角度は、理論的に計算可能である。よって、光制御部材２０からの光の出射角度を複数通りに変化させて、各出射角度ごとに、ブラインド５０にて斜め上方に跳ね上げるのに最適なスラット角度を理論的な計算により求めて、第２記憶部６８に記憶しておけばよい。あるいは、実際にブラインド５０を設置した状態で、ブラインド５０への入射角度を複数通りに変化させて、斜め上方に跳ね上げるのに最適なスラット角度を実験により求めて、その実験データを第２記憶部６８に記憶してもよい。

第１記憶部６７と第２記憶部６８に記憶されているデータテーブルは、採光システム１０の設置場所や設置方位、日時に依存しないデータであり、一度作製してしまえば、別の場所に設置される別の採光システム１０にも流用することができる。よって、採光システム１０の設計を行う際に、コンピュータを用いた理論計算、あるいは実験により、これらのデータテーブルを作製しておくのが望ましい。これにより、採光システム１０がどの場所にどの方位で設置される場合であっても、同じデータテーブルからなる第１記憶部６７と第２記憶部６８を用いることができ、採光システム１０の制御系６０の部材コストを抑制できる。

このように、第１記憶部６７と第２記憶部６８は、別個の場所に設置される複数の採光システム１０で共用できるため、例えば、第１記憶部６７と第２記憶部６８を遠隔地に設けて、調整部６９はインターネット等の通信ネットワークを介して、第１記憶部６７と第２記憶部６８にアクセスして、最適なスラット角度を通信ネットワーク経由で取得してもよい。

なお、第１記憶部６７と第２記憶部６８は、一つの記憶部に統合してもよい。すなわち、光制御部材２０への光の入射角度を入力すると、対応するスラット角度が記憶部から直接出力されるようにしてもよい。

調整部６９は、光制御部材２０から出射する光の出射方向と、天候および温度の少なくとも一つを含む環境条件と、に基づいて、スラット角度を調整する。より具体的には、調整部６９は、後述するフローチャートに基づいて最適なスラット角度を決定し、スラット駆動制御部７０に対してスラット５２の角度調整を指示する。調整部６９は、プロセッサなどのハードウェア部品で構成可能である。

スラット駆動制御部７０は、調整部６９から指示されたスラット角度になるように、図５に示すモータ５７を駆動する。より具体的には、調整部６９から指示されたスラット角度に応じて、モータ５７の回転方向および回転量に関する情報を決定し、決定した情報に基づいて、所定の回転方向および回転量でモータ５７を駆動する。

照明制御部７１は、採光システム１０が設置される建物の屋内照明の点灯／消灯を制御する。後述するように、調整部６９は、太陽光等の外光を十分に屋内に取り込める場合には、屋内照明を自動消灯し、曇天や夜間のように屋内が暗い場合には、屋内照明を自動点灯する。なお、照明制御部７１は、必須の構成部材ではないため、省略してもよい。

図７は調整部６９が行うスラット角度調整処理の一例を示すフローチャートである。まず、入射光強度検出部６１で検出された入射光強度が第１閾値以下か否かを判定する（ステップＳ１）。第１閾値以下の場合には、採光システム１０が設置される建物の屋内が暗いと判断して、ブラインド５０内の全スラット５２を閉じるようスラット駆動制御部７０に指示するとともに、屋内照明を点灯するよう照明制御部７１に指示する（ステップＳ２）。ここで、スラット５２を閉じるとは、光制御部材２０を透過した光がブラインド５０を透過しないようにスラット角度を調整することである。

なお、屋内照明を点灯する際に全スラット５２を閉じる理由は、屋内が明るくなって屋内の様子が屋外から丸見えになり、プライバシを確保できなくなるためである。

ステップＳ１で入射光強度が第１閾値より大きいと判定された場合、入射光強度が第２閾値以下か否かを判定する（ステップＳ３）。入射光強度が第１閾値より大きくて第２閾値以下の場合には、屋内照明が必要ではないものの、屋内をできるだけ明るくするために、ブラインド５０内の全スラット５２を全開にするようスラット駆動制御部７０に指示する（ステップＳ４）。ここで、全開とは、光制御部材２０を透過した光をブラインド５０で遮断しないようにスラット角度を調整することであり、例えば、スラット面が設置面（水平面）に略平行になるようにスラット角度が設定される。あるいは、ステップＳ４を実施するにあたって、入射角度検出部６５にて外光の入射角度を検出し、外光の入射方向とスラット面の方向とを一致させて、外光をできるだけ屋内に取り込むようにしてもよい。

ステップＳ３で入射光強度が第２閾値より大きいと判定されると、環境情報検出部６６の温度センサを用いて、屋内温度が所定温度以下か否かを判定する（ステップＳ５）。所定温度は例えば、摂氏１０℃であり、屋内温度が所定温度より低い場合は、できるだけ外光を積極的に取り込んで、屋内の温度を短時間で上げるのが望ましいことから、ステップＳ４に進んで、ブラインド５０内の全スラット５２を全開にするようスラット駆動制御部７０に指示する。

ステップＳ５で屋内温度が所定温度より高いと判定されると、入射角度検出部６５を用いて、太陽光等の外光の光制御部材２０への入射角度を検出する（ステップＳ６）。

次に、検出した入射角度に対応する光制御部材２０の出射角度を第１記憶部６７から読み出す（ステップＳ７）。続いて、第１記憶部６７から読み出した出射角度に対応するスラット角度を第２記憶部６８から読み出して、スラット角度を決定する（ステップＳ８）。

次に、決定したスラット角度になるようスラット駆動制御部７０に指示する（ステップＳ９）。これにより、図５に示したモータ５７が所定長さだけラックギア５８を移動させ、ラックギア５８の移動に合わせて、ラックギア５８と噛み合っているスラット軸５２ａが回転し、スラット軸５２ａに固定されているスラット５２も同様に回転して、最適なスラット角度に設定される。

このように、本実施形態によれば、光制御部材２０とブラインド５０を対向させて配置した採光システム１０において、光制御部材２０に入射された光が光制御部材２０で偏向されて出射された後にブラインド５０に入射される際、光制御部材２０を通過した光の出射角度に合わせてブラインド５０のスラット角度を自動調整することができる。より具体的には、採光システム１０の設置方位、設置場所、日時、季節、温度、入射光強度などの環境条件に応じて、最適なスラット角度に自動的に調整することができる。よって、従来のように、太陽の動きに合わせて、頻繁にスラット角度を手動で調整する必要がなくなり、ユーザの利便性を向上させることができる。これにより、光制御部材２０とブラインド５０を対向配置させても、採光性能が落ちることがなく、また、光制御部材２０だけでは不十分であった防眩性やプライバシ性の向上が図れる。

図１では、ブラインド５０の設置面の一部にだけ光制御部材２０が重複して配置されている例を示しているが、光制御部材２０と重複して配置されているブラインド５０の領域（以下、第１ブラインド領域）と、光制御部材２０が配置されていないブラインド５０の領域（以下、第２ブラインド領域）とで、スラット角度の調整の仕方を変えてもよい。すなわち、第１ブラインド領域は、上述した図７のフローチャートに従ってスラット角度を調整し、第２ブラインド領域は、外光が直接ブラインド５０に入射されることから、外光のブラインド５０への入射角度と最適なスラット角度との対応関係を記憶した別個の記憶部を設けて、この記憶部から読み出したスラット角度に基づいてスラット５２の角度調整を行ってもよい。

また、本実施形態では、各ブラインド５０ごとに、ブラインド５０の近傍に制御系６０を設けて、スラット角度の自動調整を行う例を説明したが、例えば、採光システム１０内に、対向配置された光制御部材２０とブラインド５０とが、複数組設けられている場合には、各組内の各ブラインド５０のスラット角度を同タイミングで自動調整できるように、制御系６０を遠隔地に設けて、制御系６０から、有線または無線で、各ブラインド５０のスラット角調整機構５５に、スラット角度の調整を指示してもよい。

本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

１ 開口、２ 壁、３ 天井、４ 床、６ 採光具、７ 窓材、１０ 採光システム、２０ 光制御部材、３０ 光制御層、３１ ベース部、３２ ルーバ部、３２ａ 主部、３２ｂ 機能性含有物、３４ａ 溝、３５ 底面、３６ 第１側面、３６ａ 急斜面、３６ｂ 緩斜面、３７ 第２側面、４０ 基材層、５０ ブラインド、５１ 取付ボックス、５２ スラット、５３ ラダーコード、５４ 昇降コード、５５ スラット角調整機構、５６ 昇降コード移動機構、５７ モータ、５８ ラックギア、６０ 制御系、６１ 入射光強度検出部、６２ 方位検出部、６３ 位置検出部、６４ 日時検出部、６５ 入射角度検出部、６６ 環境情報検出部、６７ 第１記憶部、６８ 第２記憶部、６９ 調整部、７０ スラット駆動制御部、７１ 照明制御部

Claims (10)

1. 入射光を偏向する光制御部材と、
   前記光制御部材で偏向された光を透過または反射させる複数のスラットを有するブラインドと、
   前記複数のスラットの傾きを表すスラット角度を前記入射光の方向に応じて自動調整する調整部と、を備える採光システム。
2. 前記光制御部材への入射光のそれぞれ異なる入射角度に対応する最適なスラット角度を記憶する記憶部と、
   前記光制御部材への入射光の入射角度を検出する入射角度検出部と、を備え、
   前記調整部は、前記入射角度検出部で検出された入射角度に対応する最適なスラット角度を前記記憶部から取得して、取得したスラット角度に前記複数のスラットを調整する請求項１に記載の採光システム。
3. 前記記憶部は、
   前記光制御部材への入射光のそれぞれ異なる入射角度に対応する出射角度を記憶する第１記憶部と、
   前記光制御部材からの出射光のそれぞれ異なる出射角度に対応する最適なスラット角度を記憶する第２記憶部と、を有し、
   前記調整部は、前記入射角度検出部で検出された入射角度に対応する出射角度を前記第１記憶部から取得し、取得した出射角度に対応する前記スラット角度を前記第２記憶部から取得して、取得したスラット角度に前記複数のスラットを調整する請求項２に記載の採光システム。
4. 前記入射角度検出部は、前記光制御部材の入射面の方位と、前記光制御部材の設置場所と、日時と、に基づいて、入射光の入射角度を検出する請求項１乃至３のいずれかに記載の採光システム。
5. 前記調整部は、前記光制御部材から出射する光の出射方向と、天候および温度の少なくとも一つを含む環境条件と、に基づいて前記スラット角度を調整する請求項１乃至４のいずれかに記載の採光システム。
6. 入射光の強度を測定する強度測定部を備え、
   前記調整部は、前記強度が第１閾値以下の場合には、前記光制御部材を透過した光が前記ブラインドを透過しないように前記複数のスラットを閉じる請求項１乃至４のいずれかに記載の採光システム。
7. 当該採光システムが設置される建物の内部の屋内照明を制御する照明制御部を備え、
   前記調整部は、前記強度が第１閾値以下の場合には、前記屋内照明を点灯するよう前記照明制御部に指示する請求項６に記載の採光システム。
8. 前記調整部は、前記強度が前記第１閾値より大きく第２閾値以下の場合には、前記光制御部材を透過した光を遮断しないように前記複数のスラットのスラット角度を調整する請求項６または７に記載の採光システム。
9. 周囲温度を計測する温度検出部を備え、
   前記調整部は、前記強度が前記第２閾値より大きく、かつ前記周囲温度が所定温度以下の場合には、前記光制御部材を透過した光を遮断しないように前記複数のスラットのスラット角度を調整する請求項８に記載の採光システム。
10. 前記調整部は、前記強度が前記第２閾値より大きく、かつ前記周囲温度が前記所定温度より高い場合には、前記光制御部材への入射光の入射角度に応じて前記スラット角度を調整する請求項９に記載の採光システム。

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