JP2016075050A - 光制御機構とその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】入射光をきめ細かく調整して照度と熱量を調整する。【解決手段】光制御機構Ｈは、ルーバー１を横方向に複数配列させた。各ルーバー１は水平方向に延びる長板状のスラット３を互いに平行に上下方向に複数配列させた。各ルーバー１の複数のスラット３はその長手方向に直交する断面視で入射光を反射させて反対側に反射光を射出させるように凹曲線状に湾曲させた。上部のスラット３の反射光の傾斜角βは比較的小さく、反射光が部屋４内で遠くへ延びて天井５で反射する。下部のスラット３の反射光の傾斜角βは比較的大きくガラス窓２を通して部屋４内の天井５で反射する。ルーバー１はスラット３の上端に設けた上部支持軸８と下端に設けた下部支持軸１０とを相対回転可能に支持した。上部支持軸８に対して下部支持軸１０を９０度回転させて捩じることで、下部のルーバー１間のテーパ状の間隙を入射光が透過する。【選択図】図２

Description

本発明は、建物の窓等の開口部に光が入射する際、室内等への入射光量を調整するようにしたルーバーを備えた光制御機構とその制御方法に関する。

従来、建物に設けられたガラス窓等の開口部を通して太陽光が室内へ入射することで採光できるが、開口部を通して多量の可視光線や赤外線が入射すると部屋の明るさが過剰になったり、室温が上昇して室内環境を悪化させたりすることがある。そのため、部屋内に入射する光量を適切にコントロールするために、ルーバーを取り付けることが一般に用いられている。

例えば特許文献１に記載された可動ルーバーは、遮光用の羽板(ルーバー)の上部に回転可能な支持軸を設け、下部に形状記憶合金の支持板を取り付けている。そして、太陽光が弱く支持板が一定温度未満の場合には、支持板は平板状で複数の羽板が互いに対向して太陽光を通す間隙が形成されている。また、太陽光が強くなり一定温度以上に上昇すると支持板がねじれて羽板が支持軸を中心に回動して複数の羽板同士が同一面状になって太陽光を通す間隙が閉鎖されることで、入射光を制御している。

また、特許文献２に記載されたブラインドは、鉛直方向に延びる複数枚のスラットを互いに平行に配列して旋回可能にし、しかも水平方向に移動可能に保持している。これら複数枚のスラットを鉛直方向に複数のグループに分割し、各グループ毎に分割スラットを独立に開閉可能にして太陽光の入射を制御している。

実開平６-６３７９４号公報 特開平１０-２８０８４０号公報

しかしながら、特許文献１及び２に記載された可動ルーバーやブラインドは、いずれも平板状の羽板やスラットを回転させることで、太陽光の透過量を調整する構成であるため、部屋内に到達する透過光量と遮蔽光量とが明確に区別され、透過光量に含まれる熱量を低減させることができなかった。そのため、室内の明るさを規定する入射光量と熱量を十分にコントロールできなかった。
従って、平板状の羽板やスラット等の回転によって室内に照射される太陽光の照度と熱量とを適切にバランスさせることが困難であった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、入射光をきめ細かく調整して照度と熱量を調整することができる光制御機構とその制御方法を提供することを目的とする。

本発明による光制御機構は、水平方向に延びるスラットを互いに平行に上下方向に複数配列させたルーバーを配列させてなる光制御機構において、スラットはその長手方向に直交する断面視で外部からの入射光を反射させて反対側に反射光として射出させる板状に形成され、ルーバーは上側のスラットと下側のスラットが相対回転可能に支持され、上側のスラットと下側のスラットを相対的に回転することでルーバーの複数のスラットが捩れるようにしたことを特徴とする。
また、本発明による光制御機構の制御方法は、水平方向に延びるスラットを上下方向に複数配列させたルーバーを複数配列させている光制御機構の制御方法であって、前記複数のルーバーは、上側の前記スラットと下側の前記スラットとを相対的に捩って回転させたことを特徴とする。
本発明では、ルーバーの上側と下側を相対的に捩じることで上下方向の複数のスラットについて入射光に対する配設角度を変化させることができるため、入射光に対してスラットの長手方向が対向するように広がる領域では遮光領域が広く、しかも各スラットは長手方向に直交する方向で外部からの入射光を反射させて反対側に反射光として分散させて射出させる。また、入射光に対してスラットの短手方向が対向するように捩じられた領域ではルーバー間の間隙を入射光が通過するために部屋内の照度が高くなる。そのため、入射光をきめ細かく調整して適度な照度を採光できる。しかも、入射光がスラットに入射して反射することでスラット内に一部の熱量を吸収すると共に反射光を分散させることで残りの熱量も分散させることができて調整できる。

また、上側のスラットはその長手方向が外部の入射光に交差する方向に配設され、下側のスラットは捩じられて上側のスラットに略直交する方向に配設されていて複数のルーバーの下側のスラットの間に入射光を通過させる間隙を形成してもよい。
ルーバーの上側のスラットは入射光に交差する方向に配設されているために入射光がスラットで反射して反射光が部屋内に入射し天井で反射して分散され、グレアと熱量を低減すると共に広い範囲で均一な照度が得られる。また、下側のスラットは捩じられて上側のスラットに略直交する方向に配設されているためルーバーの下側のスラットの間隙を通して入射光が直接部屋内に入射し、高い照度を得られる。

また、ルーバーの複数のスラットは、その長手方向に直交する断面視で凹曲線状に形成され、下側の前記スラットによる反射光の傾斜角より上側のスラットによる反射光の傾斜角の方が小さくなるように形成されていてもよい。
ルーバーの上側のスラットに入射して反射する反射光は水平面に対する傾斜角が比較的小さく部屋内の天井の遠くに照射され、下側のスラットで反射する反射光は傾斜角が比較的大きいため、やはり天井に向けて照射されるため、ルーバーの各スラットで反射する反射光はそれぞれ分散されて部屋内の天井で反射して更に分散され、より均一な照度で部屋内を照射する。

また、ルーバーは上端に設けた上部支持軸と下端に設けた下部支持軸とが相対回転可能に支持され、上部支持軸と下部支持軸が相対的に回転することで複数のスラットがよじれるようにしてもよい。
上部支持軸と下部支持軸が相対回転することでルーバーが捩じられ、入射光に対して部屋内に入射する光を調整することができる。

本発明による光制御機構の制御方法は、水平方向に延びるスラットを上下方向に複数配列させたルーバーを複数組配列させている光制御機構の制御方法であって、複数組のルーバーは、上側のスラットが外部の入射光の入射方向に交差する方向に配設され、下側のスラットは入射光に略平行な方向に捩って相対回転させたことを特徴とする。
本発明によれば、各ルーバーの上側のスラットは入射光に交差する方向に配設されているために入射光がスラットで反射されて反射光が射出され部屋内の天井で反射して分散するため広い範囲で均一な照度が得られる。また、下側のスラットは捩じられて上側のスラットに略直交する方向に配設されているためルーバーの下側のスラットの間隙を通して入射光が直接部屋内に入射し、高い照度を得られる。そのため、太陽光等の入射光はルーバーによって、部屋内に入射する上側の入射光はルーバーのスラットで反射し天井で反射して分散されるため、均一に照射されると共に一部の熱はスラット等で吸収されて熱量を低減できる。また、部屋内に入射する下側の入射光はルーバーの捩じられたスラットの間隙から入射して強い照射光を部屋内の床面等に照射する。

本発明による光制御機構及びその制御方法によれば、ルーバーの上側のスラットと下側のスラットを相対的に回転することでルーバーの複数のスラットが捩れるようにしたため、ルーバーの上側のスラットは外部からの入射光を反射させて反射光として射出させることで一部の熱量を吸収してグレアを抑制すると共に、反射光を部屋内の天井で反射させて分散させて均一な照度を確保できる。しかも、下側のスラットは捩じれた状態でルーバー間の間隙に入射光が入射して部屋内の照度を確保できる。そのため、各ルーバーのスラット毎に光の入射光量と反射光量をきめ細かく調整して明るさや温度やグレアを制御できる。
また、室内から室外への眺望を確保しながら日射制御と照度制御を行える。

本発明の第一実施形態による光制御機構のルーバーを示す要部斜視図である。 図１に示すルーバーの各スラットの配列構成と入射光の反射方向を示す垂直断面図である。 ルーバーに取り付けるスラットを示すものであり、（ａ）は上部のスラット、（ｂ）は下部のスラットである。 図１に示すルーバーのスラットを捩じった状態を示す要部斜視図である。 第一実施形態による光制御機構の各ルーバーの下部を捩った状態を示す要部正面図である。 図５に示すルーバーを太陽光の照射方向に直交する方向から見たルーバーの配置状態を示す図である。 第二施形態による光制御機構の各ルーバーの上部を捩った状態を示す要部正面図である。 図７に示すルーバーを太陽光の照射方向に直交する方向から見たルーバーの配置状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態による光制御機構について添付図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第一実施形態による光制御機構Ｈとしての複数のルーバー１の配列を一部省略して示すものである。光制御機構Ｈのルーバー１は例えば図２に示す建物のガラス窓２の外側に配設させてガラス窓２に差し込む太陽光の光量を調整する。光制御機構Ｈは、ガラス窓２の外側に複数のルーバー１が所定間隔で配列されていて、太陽光の入射光を反射させてガラス窓２を通して部屋４内に入射する光の量を調整している。本実施形態におけるルーバー１は左右方向に延びる板状の遮蔽部材としてのスラット３を上下方向に複数配列させて構成した。

しかも、図１及び図２に示すルーバー１の複数のスラット３はその長手方向がガラス窓２と平行に配列されており、換言すると太陽光の入射方向に交差する方向に各スラット３の長手方向が配列されている。
なお、ガラス窓２で仕切られた太陽光の入射側が外部であり、反射光がガラス窓２を通して入射する空間が部屋４内である。

このスラット３は平面視で例えば短冊状または長板状であり、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、その長手方向に直交する断面視で両端部が中央部よりも上側に位置するように断面凹曲線状に湾曲して形成されている。図３（ａ）、（ｂ）に示す上部と下部のスラット３を便宜的に符号３ａ、３ｂで示すものとする。
そして、ルーバー１の上部のスラット３ａは、図３（ａ）に示すように、湾曲形状が光の入射側端部３ａａと反射側端部３ａｂとがほぼ同程度に突出して形成されている。また、ルーバー１の下部のスラット３ｂは、図３（ｂ）に示すように、光の入射側端部３ｂａに対して反射側端部３ｂｂの方が急傾斜をなすようにアンバランスに湾曲形成されている。換言すると、下部のスラット３ｂの反射側端部３ｂｂの水平面に対する傾斜角より上部のスラット３ａの反射側端部３ａｂの傾斜角の方が小さく、下側のスラット３ｂによる反射光の傾斜角βより上側のスラット３ａによる反射光の傾斜角βの方が小さくなるように形成されている。

そのため、図２に示すルーバー１の縦断面図において、上側のスラット３ａ（３）は縦断面における湾曲が緩やかであり、水平面に対して傾斜角αで入射する太陽光の入射光は、反射光が水平面に対する傾斜角βで射出し、ガラス窓２を通して部屋４の天井５に当たって再度反射するようになっている。反射光の傾斜角βは比較的緩やかであり、部屋４内を遠くの方に走行する。そのため、スラット３ａ（３）で反射する光の入射角θ１と反射角θ２が比較的大きく設定されている。
また、下側のスラット３ｂ（３）は縦断面図における湾曲形状が反射側端部３ｂｂで上部のスラット３ａの反射側端部３ａｂより急傾斜であり、傾斜角度αで入射する太陽光の入射光は、反射光が傾斜角βで射出し、ガラス窓２を通して部屋４の天井５に当たって再度反射する。しかも、反射光の傾斜角βは比較的急峻であり、ガラス窓２を通して部屋４内の天井５に向けて大きな傾斜角βで走行する。そのため、スラット３ｂ（３）で反射する光の入射角θ１と反射角θ２が比較的小さく設定されている。

そして、ルーバー１の複数のスラット３は下部側のスラット３（３ｂ）から上部側のスラット３（３ａ）に向けて反射光の射出側部分の傾斜部が次第に緩やかになるように変化して形成されている。
また、スラット３は入射光を反射させることで入射光の熱量を一部吸収させることができ、しかも反射によって熱を拡散させることができる。スラット３は入射光の熱量を吸収させるには、例えば密度の大きい蓄熱性の材質を採用することが好ましい。各ルーバー１の上下方向の複数のスラット３はその両端部が紐６等によってそれぞれ連結されている。なお、紐６の操作によって各スラット３の傾斜角度を調整可能としてもよい。

そして、図１において、ルーバー１における複数のスラット３の上端に設けた上部支持板７には上部支持軸８が回転可能に支持され、スラット３の下端に設けた下部支持板９には下部支持軸１０が上部支持軸８とは逆方向に回転可能に支持されている。或いは上部支持軸８と下部支持軸１０の一方を相対回転可能にしてもよい。
しかも、上部支持軸８と下部支持軸１０にはモータや操作部材等の図示しない自動または手動の回転手段が連結されており、上部支持軸８と下部支持軸１０の一方または両方を必要な角度に亘って回転可能とされている。図４は上部支持軸８を静止状態に保持した状態で、下部支持軸１０を回転させてルーバー１の長手方向でスラット３を捩じらせた構成となっており、捩らせた部分での透過光を比較的大きく設定可能とされている。

本実施形態による光制御機構Ｈは上述した構成を備えており、その制御方法を説明する。
光制御機構Ｈにおいて、並列に配設した複数のルーバー１の各ルーバー１は、図１に示すように、ガラス窓２に平行に配列され、しかも各ルーバー１における複数のスラット３は上下方向に略平行に配列されている。水平面に対して所定角度αで各ルーバー１に入射する太陽光の入射光は、図２に示すように、上部のスラット３ａ（３）に入射する斜め下方の入射光はスラット３で反射して斜め上方に射出し、反射光はガラス窓２を透過して部屋４内の天井５に照射されて、更に反射して部屋４内で下方に向けて拡散する。

また、このスラット３ａから下方に配列された他の複数のスラット３は下方に行くに従ってスラット３の射出側の凹曲面での反射光が次第に上向きになるので太陽光の入射光と反射光は次第に入射角θ１と反射角θ２が小さくなり、反射光の水平面に対する傾斜角βが次第に大きくなり、ガラス窓２を通して天井５方向に向かう。そしてルーバー１の下端部のスラット３ｂ（３）では反射光の傾斜角βが最も大きくなる。

そのため、ルーバー１の上下に配列された各スラット３に入射し反射する反射光は上方向に集光することになり、特に下方のスラット３で反射する反射光はより大きな傾斜角βでガラス窓２に比較的近い位置で天井５に向かうと共に、上方のスラット３での反射光はガラス窓２から離れた位置で部屋４内の天井５に向かう光となる。そして、各光は天井５で反射して下方に分散するため部屋４内を全体により均一な照度で照射する。

また、図５及び図６に示す光制御機構Ｈでは、各ルーバー１の上部支持軸８は回転させず下部支持軸１０を９０度回転させて保持する。この場合、上側のスラット３はガラス窓２と略平行に保持される。換言すると、上側のスラット３が外部の入射光の入射方向に交差する方向に配設されている。そして、下部支持軸１０は上部支持軸８に略直交する位置に回転させられ、スラット３はガラス窓２に略直交する方向に保持される。換言すると、下部のスラット３は入射光に沿った略平行な方向に配設されている。

そのため、光制御機構Ｈは、ルーバー１の上部ではスラット３に入射して反射する反射光がガラス窓２を通して部屋４内の遠くの天井５に向かい、天井５で反射して拡散させられる。そして、ルーバー１の中間部では斜めに配置されたスラット３に入射して反射する反射光がガラス窓２を通して部屋４内の天井５に向かい、しかも捩じれたルーバー１間の間隙Ｋを入射光が直接入射し、部屋４内の床面付近の明るさを増大させると共に、部屋４内の人が捩じれたルーバー１の間隙を通して外部の景色等を目視で見通しできる。
さらに、ルーバー１の下部のスラット３は上部のスラット３に略直交する方向にねじ曲げられて隣接するルーバー１間の間隙Ｋが大きくなるため、この間隙Ｋを通過して入射光が直接ガラス窓２を通して部屋４内の床面付近を強い照度で照射できて明るくすることができる。

上述したように、本実施形態による光制御機構Ｈによれば、図１〜図３に示すように、複数のルーバー１のスラット３は上部から下部に向けて反射光の射出面側の湾曲角度が大きな傾斜になるように変化させて設定したため、ルーバー１に入射する太陽光に対して、上部のスラット３で反射する反射光は比較的小さな傾斜角βでガラス窓２を通して部屋４内のガラス窓２から遠くの天井５を照射して拡散する方向に反射させ、下部のスラット３で反射する反射光は天井方向に向けて比較的大きな傾斜角度βでガラス窓２を通して部屋４内の天井５を照射して拡散する方向に反射させる。そのため、部屋４の天井５からの反射光が拡散して部屋４内の照度が高く均一な明るさが得られるという効果を奏する。

また、図５及び図６に示すように、光制御機構Ｈの各ルーバー１を上部支持軸８に対して下部支持軸１０を直交する方向に捩じって配置させたため、上部のスラット３に入射する反射光はガラス窓２を通して天井５で反射して拡散し、下部のルーバー１では捩れたルーバー１のテーパ状の間隙Ｋからの入射光が部屋４内を全体に均一に且つ明るく照射し、しかも部屋４内の人は間隙Ｋを通して外部を目視できる。そのため、室内から室外への眺望を確保しながら日射制御と照度制御を行える。
更に、光制御機構Ｈの各ルーバー１のスラット３によって入射光を反射させて部屋４内に照射することで、スラット３で入射光の熱量を一部吸収させると共に反射光によって熱を拡散させることができる。また、反射光によるグレアは部屋４内の上部では各ルーバー１のスラット３によって遮蔽でき、間隙Ｋを通る入射光は床面を照射するため人がまぶしさを感じないという効果も得られる。

なお、本発明は上述した第一実施形態による光制御機構Ｈとその制御方法に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の変更や置換等が可能であり、これらはいずれも本発明に含まれる。以下に本発明の変形例や他の実施形態等について説明するが、上述した第一実施形態の部品や部材と同一または同様なものには同一の符号を用いて説明を省略する。

例えば、上述した第一実施形態による光制御機構Ｈは、ルーバー１を構成する複数のスラット３は上部側と下部側との間でスラット３の湾曲形状が次第に変化する形状に構成したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。例えば、各スラット３を同一形状に形成してもよく、この場合、各スラット３の傾斜姿勢を上部から下部に向けて次第に反射光の反射側端部３ｂｂで大きくするように変化させた構成を採用してもよい。
また、スラット３はその長手方向に直交する断面形状が凹曲面でなくてもよく、例えば断面形状を平面状等に形成してもよい。この場合、ルーバー１の上部から下部に向けて複数のスラット３の傾斜を変化させて次第に急傾斜に設定してもよい。

また、図７及び図８は本発明の第二実施形態による光制御機構Ｈを示すものであり、本実施形態では、第一実施形態による光制御機構Ｈに代えて、各ルーバー１の上部支持軸８を例えば９０度回転させて下部支持軸１０を回転させずに保持する。この場合、下側のスラット３はガラス窓２と略平行に保持される。換言すると、下側のスラット３が外部の入射光の入射方向に交差する方向に配設されている。そして、上部支持軸８は下部支持軸１０に略直交する位置に回転させられ、上側のスラット３はガラス窓２に略直交する方向に保持される。換言すると、上部のスラット３は入射光に沿った略平行な方向に配設されている。

光制御機構Ｈの各ルーバー１を下部支持軸１０に対して上部支持軸８を直交する方向に捩じって配置させたため、下部のスラット３に入射する反射光はガラス窓２を通して天井５で反射して拡散し、ルーバー１の上部では捩れたルーバー１のテーパ状の間隙Ｋからの入射光が部屋４内を全体に均一に且つ明るく照射し、しかも部屋４内の人は間隙Ｋを通して外部を目視できる。

なお、上述した本発明の各実施形態では光制御機構を室外の窓際に設置したが、これに代えて室内の窓際に設置して入射光量を調整するようにしてもよい。また、本発明は入射光として太陽光に限定されるものではなく各種の光の制御機構に適用することができる。その場合、本発明の光制御機構Ｈをガラス窓等の近傍に配設してなくてもよく、透過する光の量や熱やグレアを上下方向に亘って調整できればよい。
また、上述した各実施形態では、ルーバー１の上部支持軸８と下部支持軸１０との間で略９０度相対回転させる構成としたが、上部と下部の複数のスラット３間の回転角度差は９０度に限定されるものではなく、０度〜９０度の範囲で適宜の角度に調整し設定することができる。これらのルーバー１では、入射する光の強度や角度等に応じて上部と下部の複数のスラット３間の回転角度差を調整することできめ細かい制御が可能になる。

また、各実施形態において、ルーバー１と軒の位置関係によって、その影と入射光の入るバランスが変わってくるので、ルーバー１を設置する方位（南、東、西、北）と季節によって各スラット３の制御方法を変えることで光の制御効率を上げることができる。
例えば、気温の高い夏の南面に設置する場合、太陽高度が高いのでルーバー１の下側のスラット３を遮蔽し、上側のスラット３を開放することで照度を取り入れ、眺望確保による快適性の向上を図ることができる。

１ ルーバー
２ ガラス窓
３，３ａ、３ｂ スラット
３ａｂ、３ｂｂ 反射側端部
４ 部屋
５ 天井
８ 上部支持軸
１０ 下部支持軸
Ｈ 光制御機構

Claims (6)

1. 水平方向に延びるスラットを上下方向に互いに平行に複数配列させたルーバーを配列させてなる光制御機構において、
   前記スラットはその長手方向に直交する断面視で外部からの入射光を反射させて反対側に反射光として射出させる板状に形成され、
   前記ルーバーは上部のスラットと下部のスラットが相対回転可能に支持され、前記上部のスラットと下部のスラットを相対的に回転することで前記ルーバーの複数のスラットが捩れるようにしたことを特徴とする光制御機構。
2. 前記ルーバーの上側のスラットはその長手方向が外部の入射光に交差する方向に配設され、下側のスラットは捩じられて前記上側のスラットに直交する方向に配設されていて前記複数のルーバーの下側のスラットの間に入射光を通過させる間隙を形成した請求項１に記載された光制御機構。
3. 前記ルーバーの複数のスラットは、その長手方向に直交する断面視で凹曲線状に形成され、下側の前記スラットによる反射光の傾斜角より上側の前記スラットによる反射光の傾斜角の方が小さくなるように形成されている請求項１または２に記載された光制御機構。
4. 前記ルーバーは上端に設けた上部支持軸と下端に設けた下部支持軸とが相対回転可能に支持され、前記上部支持軸と下部支持軸が相対的に回転することで複数の前記スラットが捩れるようにした請求項１から３のいずれか１項に記載された光制御機構。
5. 水平方向に延びるスラットを上下方向に複数配列させたルーバーを複数配列させている光制御機構の制御方法であって、
   前記複数のルーバーは、上側の前記スラットと下側の前記スラットとを相対的に捩って回転させたことを特徴とする光制御機構の制御方法。
6. 水平方向に延びるスラットを上下方向に複数配列させたルーバーを複数配列させている光制御機構の制御方法であって、
   前記複数のルーバーは、上側の前記スラットが外部の入射光の入射方向に交差する方向に配設され、下側の前記スラットは前記入射光に略平行な方向に捩って相対回転させたことを特徴とする光制御機構の制御方法。

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