JP4410629B2

JP4410629B2 - 電動ブラインドのスラット角度制御装置

Info

Publication number: JP4410629B2
Application number: JP2004213603A
Authority: JP
Inventors: 真中田
Original assignee: Nichibei Co Ltd
Current assignee: Nichibei Co Ltd
Priority date: 2004-07-21
Filing date: 2004-07-21
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2024-07-21
Also published as: JP2006029027A

Description

本発明は、電動ブラインドのスラットの回転角度を太陽の入射に応じて制御する電動ブラインドのスラット角度制御装置に関する。

従来、この種の電動ブラインドのスラット角度制御装置として、特許文献１（特許第２６１８２７４号公報）に記載された太陽高度及び太陽方位角に基づき最適なスラット角度を演算して制御するものが知られている。この公報に記載のスラット角度制御装置では、太陽高度及び太陽方位角を集中制御ユニットにおいて建物緯度及び経度並びに日時データから演算し、この高度及び方位信号をブラインドに設置された日射制御ユニットに伝送し、日射制御ユニットにおいて、窓の方位と、前記伝送された高度及び方位信号から窓に対する太陽の照射角度を求め最適のスラット角度を計算して、該計算されたスラット角度にブラインドを調節している。これにより、太陽高度及び太陽方位角については、１つの集中制御ユニットで集中的に演算している。

特許第２６１８２７４号公報

従来は、スラット角度の演算にあたり、スラットの幅は一定値として演算している。しかしながら、スラットの幅方向に対して太陽の方位が平行であれば問題ないが、太陽の方位が変化すると、スラットの幅方向に対する入射角度が変化するにもかかわらず、スラットの幅を一定値とすると、スラットは直射を遮蔽しながら最大限に眺望が得られる角度よりも閉じる方向に制御されてしまい、眺望が理想よりも悪くなる、という問題がある。

このように、最適なスラット回転角度を得るためには、より緻密な処理が必要である。

また、特許文献１では、スラットの回転角度を三角関数を解くことによって求めているために、処理時間がかかるという問題がある。

本発明はかかる課題に鑑みなされたもので、スラットの回転角度の演算を緻密に行なうことにより、最適なスラットの回転角度に制御することができる電動ブラインドのスラット角度制御装置を提供することをその目的とする。また、本発明の他の目的は、スラットの回転角度の決定処理を簡単にして処理負荷を軽減することができる電動ブラインドのスラット角度制御装置を提供することである。

前述した目的を達成するために、請求項１記載の発明は、電動ブラインドのスラットの回転角度を制御するための制御信号を出力する電動ブラインドのスラット角度制御装置において、
日付及び時刻に応じた電動ブラインドの取付面に対する太陽の方位角を表す方位角情報を得る方位角情報取得手段と、
前記方位角情報取得手段からの前記太陽の方位角情報からスラットの回転角度を演算するスラット回転角度演算手段と、
前記スラット回転角度演算手段で演算したスラットの回転角度に制御するための制御信号を生成して出力する制御手段と、を備え、
スラット回転角度演算手段は、太陽の方位角に基づき、スラットの幅方向と平行な線に対して日射がスラット面に入射する角度を演算し、該演算した角度に基づき日射がスラット表面上を横切る距離を演算し、この距離をスラット幅の理論値とし、該理論値のスラット幅を用いてスラットの回転角度を演算し、
前記スラット幅の理論値Ａは、スラット幅をａ、太陽方位角をφとしたときに、Ａ＝ａ／ｃｏｓφで表される、ことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、電動ブラインドのスラットの回転角度を制御するための制御信号を出力する電動ブラインドのスラット角度制御装置において、
日付及び時刻に応じた電動ブラインドの取付面に対する太陽の高度を表す高度情報を得る高度情報取得手段と、
前記高度情報取得手段からの前記太陽の高度情報からスラットの回転角度を演算するスラット回転角度演算手段と、
前記スラット回転角度演算手段で演算したスラットの回転角度に制御するための制御信号を生成して出力する制御手段と、を備え、
スラット回転角度演算手段は、隣り合うスラットの中で、一方のスラットの室外側縁と他方のスラットの室内側縁とを結ぶ直線が取付面の垂線と平行となるときのスラットの回転角度をθ_０（取付面からの回転角度とする。０≦θ_０≦９０°）とし、スラットが水平となったときのスラットの回転角度を９０°とし、スラットの回転角度が９０°のときの一方のスラットの室外側縁と他方のスラットの室内側縁とを結ぶ直線の水平面からの角度を理論角度ξ_ｔ（＞０°）とし、太陽の高度ξとすると、スラットの回転角度θ（取付面からの回転角度とする。０≦θ≦９０°）を、

を満足する角度、またはその角度よりも閉じる角度に決定することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、日射がスラット表面上を横切る距離を演算し、それをスラット幅の理論値として、該理論値を用いてスラットの回転角度を演算することにより、太陽の方位の変化を考慮した最適なスラット回転角度を得ることができるようになる。

請求項２記載の発明によれば、スラットの回転角度を、三角関数を用いることなく、簡単な演算で決定することができ、スラット回転角度演算手段の処理負荷を軽減することができる。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明による電動ブラインドのスラット角度制御装置、図２は図１のスラット角度制御装置によってスラットが制御される電動ブラインドの一例を表す図である。

図２の電動ブラインド１０は、公知の任意の構成の横型ブラインドとすることができるが、図示の例では、ヘッドボックス１１から複数のラダーコード１２が垂下されており、ラダーコード１２によって多数のスラット１４及びボトムレール１５が整列状態で支持されている。また、ヘッドボックス１１から昇降部材である昇降テープ１６が垂下されており、昇降テープ１６は、各スラット１４を挿通して、スラット１４の下方にあるボトムレール１５に連結されている。

ラダーコード１２の前後の垂直コードの上端は、ヘッドボックス１１内の回転ドラム１８に連結されており、昇降テープ１６の上端は、ヘッドボックス１１内の昇降ドラム２０に巻取り及び巻解き可能に連結される。回転ドラム１８及び昇降ドラム２０には、それぞれヘッドボックス１１内を長手方向に伸びるシャフト２２が貫通している。シャフト２２は、ヘッドボックス１１内に配設されるモータ２４によって回転駆動される。

回転ドラム１８は、クラッチバネを介してシャフト２２に連結されており、所定角度の範囲でシャフト２２と共に回転するようになっている一方で、昇降ドラム２０はシャフト２２と相対回転不能となっており、常にシャフト２２と共に回転するようになっている。よって、モータ２４を駆動してシャフト２２を所定方向に回転すると、回転ドラム１８及び昇降ドラム２０が同じ方向に回転する。回転ドラム１８は所定角度まで回転すると、それ以上の回転が阻止され、クラッチバネによって回転ドラム１８はシャフト２２との間で空転する。回転ドラム１８が回転することで、ラダーコード１２の前後の垂直コードの間に相対運動が発生して、スラット１４が回転するようになっており、回転ドラム１８の回転可能な所定角度は、スラット１４の回転角度に対応している。

また、昇降ドラム２０が回転すると、その回転方向に応じて昇降テープ１６が昇降ドラム２０に巻取られ、または昇降ドラム２０から巻解かれて、ボトムレール１５及びスラット１４が上昇または下降することができるようになっている。

また、ヘッドボックス１１内には、モータ２４の駆動を行なうための駆動ユニット２６が内蔵されている。

図１に示すように、本発明の電動ブラインドのスラット角度制御装置３０は、複数の電動ブラインド１０を集中制御するものとなっており、一定周期ごとに起動して、最適なスラットの回転角度に制御するための制御信号をフロア制御装置２８を介して各電動ブラインド１０へと送信する。電動ブラインド１０の駆動ユニット２６では、制御信号を受け取り、モータドライバを介してモータ２４を駆動して、スラット１４を回転させる。但し、スラット角度制御装置３０は各電動ブラインド１０に設けられて個別の電動ブラインド１０のスラット角度制御を行うものとすることもできる。

図１に示したように、スラット角度制御装置３０は、コンピュータで構成され、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有し、データの転送、演算、一時的なデータの格納、メインプログラムの格納を行い、プログラムに従う処理を行う制御回路３２と、各電動ブラインド１０の駆動ユニット２６との間でデータの入出力の制御を行うＩ／Ｏ制御回路３３と、データ及びプログラムの格納を行う記憶手段としてのメモリ３４と、制御タイミングを設定するための設定装置３６とを備えている。

そして、制御回路３２は、一定周期で電動ブラインド１０の開閉度の自動制御処理を行う自動制御手段３８と、自動制御手段３８による周期で太陽光の高度及び方位角に相当する高度情報及び方位角情報を取得する高度・方位角情報取得手段４０と、自動制御手段３８による周期でスラット回転角度を演算するスラット回転角度演算手段４２と、を備える。

メモリ３４には、各電動ブラインド１０が取り付けられた取付面（ブラインドのヘッドボックスの長手方向に沿った鉛直な面とする）の方位、スラット幅、ピッチ等のブラインド情報のテーブルと、任意の日付及び時刻における各電動ブラインド１０が取り付けられた取付面に対しての太陽の高度及び方位角を表す高度・方位角情報のテーブルと、設定装置３６によって設定されたタイミングの情報が格納されている。但し、太陽の高度及び方位角は、メモリ３４にてテーブルとして格納する代わりに、高度・方位角情報取得手段４０によって、緯度、経度、日付、時刻及び取付面の方位から演算によって太陽の高度・方位角を求めることも可能である。

次に、本発明によるスラット回転角度演算手段４２が行うスラットの回転角度の演算の原理について説明する。まず、横型ブラインドにおいては、時間と共に太陽の高度が変化することに応じて、スラット１４の回転角度を変化させる必要がある。それだけではなく、本発明では、太陽の方位角の変化によって、日射がスラットの表面を横切る距離についても考慮している。

図３は、本発明の原理を表す図である。太陽の方位角をφとし、実際のスラット幅ａとしたときに、日射がスラットの表面を横切る距離となる理論上のスラット幅Ａは、

で定義される。

尚、太陽の方位角φは、取付面に対して垂直な方位を方位角０°の基準方位としたときの、基準方位からの角度とし、その符号は、平面視で時計回り側を正、反時計回り側を負にとることとする。

スラット１４の回転角度は、前記理論値Ａに基づき、室内への直射日光の入射を遮りながら眺望が得られるようにするために回転させることができる日射遮蔽角度とする。日射遮蔽角度の演算の原理について、図４〜図６を参照して説明する。まず、説明にあたり、理論角度ξ_ｔを定義する。図４に示すように、スラット１４が水平な回転角度にあるときに、隣り合うスラットの中で、一方のスラットの室外側縁と他方のスラットの室内側縁とを結ぶ直線がなす角度を理論角度ξ_ｔ（＞０）と定義することとする。この理論角度ξ_ｔは、前記理論値Ａ及びスラット１４のピッチＤを用いて、

と表すことができる。

太陽の高度が理論角度ξ_ｔ以上のときには、スラット１４を水平な回転角度に維持することで、太陽の入射なく、最大限の眺望を得ることができる。

一方、太陽の高度が理論角度ξ_ｔよりも小さいときには、スラット１４の日射遮蔽角度は、図５に示したように、隣り合うスラットの中で、太陽側にあるスラットの室外側縁と、反太陽側にあるスラットの室内側縁とを結ぶ直線の方向が太陽の高度ξと一致するように、または、太陽の高度ξと一致するよりもスラットがやや閉じるようなスラットの回転角度θ（取付面を基準として、取付面からの角度（＞０）とする）とすると、日射を遮蔽することができ、且つ眺望を得ることができる。

このときのスラット１４の回転角度θと、高度ξとの間には、以下の関係が成り立つ。

（３）式を満足するように、日射遮蔽角度θを決定することができる。

または、（３）式を計算する代わりとして、より簡易に計算して演算処理時間を短縮するために、太陽が理論角度ξ_ｔの高度にあるときの日射遮蔽角度θ＝９０°と、図６に示すような太陽の高度が０°となったときの（３）式で決まる日射遮蔽角度θ_０との間で、太陽の高度ξと日射遮蔽角度θとが比例関係を満足するように、日射遮蔽角度θを決定することもできる。式で表すと次のようになる（図７参照）。

尚、図７は、太陽の方位角が変わらないものとして、即ちθ_０、ξｔは固定であるとして説明しているが、実際には、理論上のスラット幅Ａが太陽の方位の関数であるため、θ_０及びξｔの値は一定値ではなく、方位角によって変化する変数となる。

以上のスラット１４の回転角度θの制御をまとめると次のようになる。
（ｉ）０≦ξ≦ξ_ｔのとき
θ＝日射遮蔽角度
（ｉｉ） ξ_ｔ＜ξのとき
θ＝０°

制御回路３２の自動制御手段３８では、図８に示すフローチャートに従って自動制御処理が行われる。まず、自動制御を行なう周期に相当する時間Ｔを計時し（ステップＳ１０２）、時間Ｔが経過すると、スラット回転角度演算手段４２によるスラットの回転角度θを決定し（ステップＳ１０４）、決定された回転角度に電動ブラインド１０を動作させるためのブラインド制御信号を出力する（ステップＳ１０６）。ブラインド制御信号は、駆動ユニット２６へと入力されて、スラット１４の回転動作が行われ、計時がリセットされる。

時間Ｔ毎に、ステップＳ１０２〜Ｓ１０６が繰り返されて、太陽光の高度及び方位角の変化に追従した自動制御が行なわれる。スラット１４の回転角度制御を行なう周期Ｔは、設定装置３６によってユーザの所望の時間が設定される。あまり頻繁すぎると、耳障りまたは目障りであるという弊害があり、あまり間歇すぎると、太陽の高度、方位角への追従性が悪くなるため、適当な時間が設定されるとよい。

スラットの回転角度の演算は、図９に示すフローチャートに従って行なわれる。

まず、高度・方位角情報取得手段４０が、現日付及び現時刻を取得して、制御するべき電動ブラインド１０の取付面に対する現在及び現在からＴ経過後の太陽の高度ξ及び方位角φを取得する（ステップＳ２０２）。この取得は、前述のように、テーブルから求めても、演算によって求めても良い。

次に、スラット回転角度演算手段４２が、取得した太陽高度ξがξ_ｔ以下か（ステップＳ２０４）を判定し、太陽高度が上昇中か（またはスラットを前回正方向に回転したか）を判定する（ステップＳ２０６）。

太陽高度が上昇中である場合、取得した現在の太陽高度ξ及び方位角φから前述の（３）式または（４）式に基づき、日射遮蔽角度θを決定する（ステップＳ２０８）。

一方、太陽高度が下降中である場合には、次の自動制御を行うタイミングである現在よりもＴ経過後の太陽高度角ξ及び方位角φを用いて、前述の（３）式または（４）式に基づき、日射遮蔽角度θを決定する（ステップＳ２１０）。

その理由は、太陽の高度が下降中であるときには、スラット１４が開いた状態からスラット１４をより閉じるように回転させていくことになるが、次のタイミングに合わせた日射遮蔽角度になるようにスラット１４を予め過分に閉じるように回転させておかないと、次のタイミングまでに直射が発生する可能性があるからである。

一方、取得した太陽高度ξがξ_ｔよりも大きいときには、スラット１４を水平となるようθ＝９０°にする（ステップＳ２１２）。

上記図９のフローチャートでは、（３）または（４）式によって決まる角度を日射遮蔽角度としていたが、これに限るものではなく、式に基づき得られる角度よりも、少し閉じる角度にするよう、所定角度θを減算することにより、より日射遮蔽を確実にすることもできる。または、スラット１４の回転角度が離散的な角度しか取り得ない場合には、決定したθが最も近い離散的な角度にスラットの角度を一致させるようにすることも可能である。スラットが離散的な角度しか取り得ない場合、図９のフローチャートのステップＳ２１０におけるＴ経過後の日射遮蔽角度θを求める代わりに、現在の日射遮蔽角度θに近い離散的なスラットの角度に対して、スラットがより閉じる角度となる次のスラットの離散的角度にすることも可能である。

以上のようにして、スラットの回転角度を、太陽の方位及び高度に応じて適切に制御することができる。

本発明によるスラット角度制御装置によって制御される電動ブラインドを含む全体構成図である。本発明の電動ブラインドの全体図である。理論上のスラット幅を説明する説明平面図である。理論角度ξ_ｔを説明するための説明側面図である。太陽高度がξ_ｔよりも小さいときの、日射遮蔽角度θを表す説明側面図である。太陽高度が０°のときの、日射遮蔽角度θ_０を表す説明側面図である。太陽高度と日射遮蔽角度との関係を表すグラフである。自動制御処理のフローチャートである。スラットの回転角度決定処理のフローチャートである。

符号の説明

１０電動ブラインド
１４スラット
３０制御装置
３４メモリ
４０高度・方位角情報取得手段
４２スラット回転角度演算手段

Claims

電動ブラインドのスラットの回転角度を制御するための制御信号を出力する電動ブラインドのスラット角度制御装置において、
日付及び時刻に応じた電動ブラインドの取付面に対する太陽の方位角を表す方位角情報を得る方位角情報取得手段と、
前記方位角情報取得手段からの前記太陽の方位角情報からスラットの回転角度を演算するスラット回転角度演算手段と、
前記スラット回転角度演算手段で演算したスラットの回転角度に制御するための制御信号を生成して出力する制御手段と、を備え、
スラット回転角度演算手段は、太陽の方位角に基づき、スラットの幅方向と平行な線に対して日射がスラット面に入射する角度を演算し、該演算した角度に基づき日射がスラット表面上を横切る距離を演算し、この距離をスラット幅の理論値とし、該理論値のスラット幅を用いてスラットの回転角度を演算し、
前記スラット幅の理論値Ａは、スラット幅をａ、太陽方位角をφとしたときに、Ａ＝ａ／ｃｏｓφで表される、ことを特徴とする電動ブラインドのスラット角度制御装置。
電動ブラインドのスラットの回転角度を制御するための制御信号を出力する電動ブラインドのスラット角度制御装置において、
日付及び時刻に応じた電動ブラインドの取付面に対する太陽の高度を表す高度情報を得る高度情報取得手段と、
前記高度情報取得手段からの前記太陽の高度情報からスラットの回転角度を演算するスラット回転角度演算手段と、
前記スラット回転角度演算手段で演算したスラットの回転角度に制御するための制御信号を生成して出力する制御手段と、を備え、
スラット回転角度演算手段は、隣り合うスラットの中で、一方のスラットの室外側縁と他方のスラットの室内側縁とを結ぶ直線が取付面の垂線と平行となるときのスラットの回転角度をθ_０（取付面からの回転角度とする。０≦θ_０≦９０°）とし、スラットが水平となったときのスラットの回転角度を９０°とし、スラットの回転角度が９０°のときの一方のスラットの室外側縁と他方のスラットの室内側縁とを結ぶ直線の水平面からの角度を理論角度ξ_ｔ（＞０°）とし、太陽の高度ξとすると、スラットの回転角度θ（取付面からの回転角度とする。０≦θ≦９０°）を、

を満足する角度、またはその角度よりも閉じる角度に決定することを特徴とする電動ブラインドのスラット角度制御装置。