JP4869763B2 - 建物 - Google Patents

Description

本発明は、電動シャッタ制御装置、及びそれを備えた建物に関するものである。

住宅等の建物において、屋外側又は屋内側に電動シャッタ装置を設置し、その電動シャッタ装置により窓部などの開口部を閉鎖する技術が実用化されている。また近年では、シャッタカーテンにより窓部を開閉するだけでなく、シャッタカーテンを半開状態にして屋内側への通風や採光を行う技術も実用化されている。

一方で、建物には、室内温度を好適に保つために空調設備が設けられており、その空調設備の冷房及び暖房によって室内温度の上昇又は下降が行われるようになっている。ここで、空調設備により室内温度を上昇又は下降させる場合において、電動シャッタ装置との協調制御を行い、建物における消費エネルギの低減を図るようにした技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、室内温度などの室内環境が変化し、空調設備の消費エネルギが増減変化した際、その消費エネルギの増減変化に応じて電動シャッタ装置の状態を制御するようにしている。

しかしながら、上記特許文献１の技術では、室内温度などの変化に伴い消費エネルギが増減変化する場合に、その消費エネルギの増減検知を条件にシャッタ制御が行われるため、シャッタ制御の応答が遅れる。例えば、夏場において日差しが強くなる場合に、室内温度が上昇して空調エネルギが増大した後でないと、シャッタ制御が行われない。これにより、室内への太陽光の導入量が好適に調整できず、室内環境を常に適正に保持することができない。また、上記のとおり消費エネルギの増減検知後にシャッタ制御が行われる構成では、エネルギロスが発生しやすいといった問題が生じる。
特許第３３０２８００号公報

本発明は、建物の屋内環境を適正化し、しかもエネルギ効率の改善を図ることができる電動シャッタ制御装置、及びそれを備えた建物を提供することを主たる目的とするものである。

以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、必要に応じて作用、効果等を示しつつ説明する。なお以下では、理解を容易にするため、発明の実施の形態において対応する構成例を括弧書き等で適宜示すが、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。

手段１．本発明における電動シャッタ制御装置は、屋内側の空調を行う空調設備（空調装置１７）と、建物の開口部（窓部１２）を閉鎖する電動シャッタ装置（シャッタ装置１３）とを備えた建物に適用される。空調設備は屋内温度を設定温度に調整する。電動シャッタ装置は、シャッタカーテン（シャッタカーテン１５）によって建物の開口部を閉鎖する。そして特に、環境情報取得手段（シャッタコントローラ３０）は、屋外環境情報（日射情報、外気温情報など）を逐次取得する。日射量制御手段（シャッタコントローラ３０）は、前記取得した屋外環境情報に基づいてシャッタカーテンを駆動させ、太陽光の屋内への導入量を制御する。

上記構成によれば、電動シャッタ装置の制御パラメータとして日射情報や外気温情報といった直接的なパラメータを用いて建物内への太陽光の導入状況が調整できるため、空調設備の消費エネルギについて増減検知を行いその検知結果に基づいてシャッタ制御を実施する従来技術とは異なり、高応答でかつ適正に室内環境を調整することができる。また、電動シャッタ装置による日射量制御が好適に実施できることで、空調エネルギの削減を図ることができる。その結果、建物の屋内環境を適正化し、しかもエネルギ効率の改善を図ることができる。

手段２．環境情報取得手段は、センサ等の検出信号から外気温を算出する手段を含む。そして、日射量制御手段は、外気温が空調設備の冷房基準温度以上である場合に、太陽光の屋内側への導入量が減るようにシャッタカーテンを制御する。この場合、夏期等には外気温≧冷房基準温度であることを条件に、屋内に差し込む太陽光を減少させる（遮る）ような日射量制御が行われる。これにより、空調設備による冷房が行われている、又は行われる可能性が高い状況下で日射量制御を実施し、それに伴い空調設備の消費エネルギ削減を図ることができる。

手段３．日射量制御手段は、都度の外気温が空調設備の設定温度、又は「設定温度＋α」よりも高い場合に、太陽光の屋内側への導入量が減るようにシャッタカーテンを制御すると良い。この場合、やはり空調設備の消費エネルギ削減を図ることができる。例えば、αは１〜５℃程度である。

なおここで、空調設備を遠隔操作するためのリモコン装置から受信した情報（リモコン操作信号）に基づいて空調設備の設定温度が求められると良い。

手段４．電動シャッタ装置は、シャッタカーテンとして複数のスラット（スラット２１）が上下方向に連結されてなるスラット式シャッタカーテンを有するとともに、複数のスラットが各々角度調整可能となっている。そして、日射量制御手段は、スラットの角度調整を行うことで太陽光の屋内への導入量を制御する。この場合、スラットの角度調整によって、屋内の明るさを保持しつつ、屋内側に差し込む太陽光を容易に調整できる。

手段５．電動シャッタ装置は、スラットを鉛直方向又は略鉛直方向に向け建物の開口部を閉鎖した状態を基準として、当該スラットを、太陽光の屋内導入量を減少させる方向に傾斜させた第１の傾斜状態と、太陽光の屋内導入量を増加させる方向に傾斜させた第２の傾斜状態とに動作可能な構成を有する。そして、日射量制御手段は、夏期においてスラットを前記第１の傾斜状態として日射量制御を行い、冬期においてスラットを前記第２の傾斜状態として日射量制御を行う。この場合、夏期においては、スラットの角度調整によって太陽光の導入が制限され、それに伴い空調設備の冷房によるエネルギ消費を削減することができる。また、冬期においては、スラットの角度調整によって太陽光の導入が促進され、それに伴い空調設備の暖房によるエネルギ消費を削減することができる。

手段６．環境情報取得手段は、センサ等の検出信号から外気温（屋外温度）を算出する手段を含む。そして、日射量制御手段は、外気温が空調設備の冷房基準温度以上である場合に、スラットを前記第１の傾斜状態として日射量制御を行う一方、外気温が空調設備の暖房基準温度以下である場合に、スラットを前記第２の傾斜状態として日射量制御を行う。この場合、夏期等には外気温≧冷房基準温度であることを条件に、屋内に差し込む太陽光を減少させる（遮る）ような日射量制御が行われ、冬期等には外気温≦暖房基準温度であることを条件に、屋内に差し込む太陽光を増加させる（容認する）ような日射量制御が行われる。これにより、空調設備による冷房（若しくは暖房）が行われている、又は行われる可能性が高い状況下でスラットの角度調整による日射量制御を実施し、それに伴い空調設備の消費エネルギ削減を図ることができる。

手段７．日射量制御手段は、都度の外気温が空調設備の設定温度、又は「設定温度＋α」よりも高い場合に、スラットを前記第１の傾斜状態として日射量制御を行う一方、都度の外気温が空調設備の設定温度、又は「設定温度−β」よりも低い場合に、スラットを前記第２の傾斜状態として日射量制御を行う。この場合、やはり空調設備の消費エネルギ削減を図ることができる。例えば、α，βは、１〜５℃程度である（α＝βでも良い）。

なおここで、空調設備を遠隔操作するためのリモコン装置から受信した情報（リモコン操作信号）に基づいて空調設備の設定温度が求められると良い。

手段８．日射量制御手段は、日射が無い場合に、前記スラットを水平方向に向けた状態とすると良い。日射がなければ、日射による屋内温度の変化が生じない。この場合、スラットを水平状態とすることで、屋内側の明るさを確保したり、屋内側から見てスラットが屋外側の視界の妨げとならないようにしたりすることができる。

手段９．環境情報取得手段は、センサ等の検出信号から日射量を算出する手段を含む。そして、日射量制御手段は、夏期において、日射量が所定の上限以上となる場合に、スラット傾斜方向が日射方向と直交するようスラットを駆動させる一方、冬期において、日射量が所定の下限以下となる場合に、スラット傾斜方向が日射方向と平行となるようスラットを駆動させる。

上記構成によれば、日射量が上限以上となる場合に、スラットによる日射の遮蔽効果が最大となるため、夏期における空調設備の冷房効率を高めることができる。また、日射量が下限以下となる場合に、スラットを通じて屋内に差し込む日射が最大となるため、冬期における空調設備の暖房効率を高めることができる。これにより、夏期及び冬期におけるエネルギ削減効果が大いに期待できる。

手段１０．環境情報取得手段は、センサ等の検出信号から太陽高度を算出する手段を含む。そして、日射量制御手段は、太陽高度に応じてスラットの角度調整を行う。１年を通じてみると、同時刻における太陽高度が変化し、それは夏至を最大として夏至から離れるほど小さくなる。この場合、太陽高度に応じてスラットの角度調整を行うことにより、屋内への太陽光の導入を適正に管理できるようになる。

なお、太陽高度は季節や１日内の時間帯に応じて決まるため、太陽高度をカレンダ情報として日時ごとにあらかじめ規定しておくことも可能である。この場合、センサ等の検出信号から太陽高度を算出する手段に代えて、季節や時間帯に合わせて太陽高度を推定する手段を採用することが可能である。

手段１１．日射量制御手段は、空調設備の稼働状況（設定温度、稼働時間など）に基づいてスラットの角度調整を行うと良い。この場合、空調設備の負荷状況に合わせて電動シャッタ装置による日射量制御を行うことができ、空調設備の負担を軽減させたりすることができる。

手段１２．シャッタカーテンにおいてスラットの角度調整を行う角度調整エリアと同角度調整を行わない非角度調整エリアとを設定する手段を備え、日射量制御手段は、角度調整エリアのスラットを対象に、スラット角度調整を実施すると良い。この場合、シャッタカーテンの一部に限定してスラット角度調整を行う構成とすることで、防犯性をも考慮した電動シャッタ制御装置が実現できる。本構成のように防犯性を考慮する場合、電動シャッタ装置を建物の屋外側に設置するのが望ましい。

シャッタカーテンの一部エリアを限定してスラット角度調整を行う構成として、次のように具体化されると良い。
・シャッタ制御モードとして、少なくとも通常モード（在宅モード）と防犯モードとを設定しておき、通常モードでは、シャッタカーテンの全域を前記角度調整エリアとし、防犯モードでは、シャッタカーテンの一部を前記角度調整エリアとすると良い（手段１３）。
・シャッタ制御モードとして、通常モード（在宅モード）と防犯モードと外出モードとを設定しておき、通常モードでは、シャッタカーテンの全域を前記角度調整エリアとし、防犯モードでは、シャッタカーテンの一部を前記角度調整エリアとし、外出モードでは、シャッタカーテンの全域を前記非角度調整エリアとすると良い（手段１４）。

手段１５．日射量制御手段は、電動シャッタ装置が設けられた方位に基づいて日射量制御態様を変更すると良い。つまり、建物では、方位によって日射量や日照時間帯が異なる。この場合、電動シャッタ装置がどの方位にあるかに応じて日射量制御態様を変更することで、室内環境の更なる適正化やエネルギ効率のより一層の改善を実現することができる。

例えば、居室の東西南北のいずれかに少なくとも２つの窓部を設けるとともにその窓部にそれぞれ電動シャッタ装置を設置した建物において、各シャッタ装置の制御態様を各々異なるものにすると良い。

［第１の実施形態］
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、住宅等の建物において窓部の屋外側に電動式のシャッタ装置を設置し、特に該シャッタ装置にブラインド機能を付加することにより屋内側への日射量が適宜調整できるようになっている。図１は、シャッタ装置を設けた建物の一居室の概略構成を示す図である。

図１において、建物の居室１１には窓部１２が設けられており、窓部１２の屋外側にはシャッタ装置１３が設けられている。シャッタ装置１３は、窓部１２の上方に取り付けられた横長箱状のシャッタケース１４と、このシャッタケース１４内に巻回された状態で収納可能とされるスラット式のシャッタカーテン１５とを有している。シャッタカーテン１５がシャッタケース１４から引き出される（下降する）ことにより窓部１２が閉鎖され、シャッタカーテン１５がシャッタケース１４に巻き取られる（上昇する）ことにより窓部１２が開放されるようになっている。本実施形態では、こうしたシャッタカーテン１５の開閉動作が電動式の駆動機構によって実現される構成となっており、その詳細については後述する。

居室１１内には、室内空調を行うための空調装置１７が取り付けられている。空調装置１７は、リモコン装置１８によって遠隔操作可能となっており、リモコン装置１８によって設定された室内温度（目標設定温度）に基づいて室内温度が制御される。この場合、空調装置１７は、実際の室内温度を検出する温度センサ１７ａと、空調のための各種制御を実行する空調コントローラ（エアコン制御装置）１７ｂとを有しており、実際の室内温度が目標設定温度に一致するよう、温度フィードバック制御などが適宜実行されるようになっている。

次に、シャッタ装置１３及び該シャッタ装置１３を用いた制御システムの構成を図２により説明する。なお図２では、説明の便宜上、シャッタ装置１３の上部に設けられるシャッタケース１４や、同シャッタ装置１３の左右両端部に設けられるガイドレールの図示を省略している。

シャッタ装置１３において、シャッタカーテン１５は多数のスラット２１を上下に連結して構成されている。多数のスラット２１は、上下に隣接するスラット同士の一部が互いに係合される構成となっており、スラット２１間の互いの係合により多数のスラット２１が一体的に上昇又は下降する。これにより、シャッタカーテン１５としての開閉動作が実現できるようになっている。なお、各スラット間における係合連結の構成については周知であるため、ここでは図示による説明を省略する。

多数のスラット２１のうち最上部となるスラットには巻き取りドラム２２が連結されており、電動モータ等からなる巻き取り駆動部２３によって巻き取りドラム２２が正逆いずれの方向に回転されることにより、シャッタカーテン１５（スラット２１）の巻き取り又は引き出しが行われる。それにより、シャッタカーテン１５が上昇又は下降する。なお、スラット巻き取りの構成として、上記のように巻き取りドラム２２を有する構成以外に、複数の円板体を用いその円板体にシャッタカーテン１５（スラット２１）の巻き取る構成などが適用できる。

また、シャッタカーテン１５の側方には、各スラット２１の角度（スラット角度）を調整するための開閉ガイド機構２５が設けられている。開閉ガイド機構２５は、スラット２１ごとにその一部に係合可能な係合リンク部２６を有しており、係合リンク部２６によってスラット角度が調整可能となっている。ここで、スラット角度調整を行わない場合、すなわち各スラット２１が鉛直方向に立ったままの場合には、係合リンク部２６が各スラット２１に係合せず、スラット角度調整を行う場合には、係合リンク部２６が各スラット２１に係合して個々の傾斜角度を変更する構成となっている。この場合、電動モータ等からなるスラット駆動部２７によって開閉ガイド機構２５が駆動されることにより、各スラット２１が一斉に任意角度に調整されるようになっている。

巻き取り駆動部２３及びスラット駆動部２７は、シャッタコントローラ３０から出力される駆動信号によって各々駆動される。ただし、電気的な構成については後述する。

各スラット２１は、同スラット２１が鉛直方向に立った状態を基準（０度）として、−９０度〜９０度の調整範囲内で角度調整可能となっており、その角度調整された状態を図３により説明する。図３では、各スラット２１の左側を屋外側、右側を屋内側としている。また、各スラット２１を鉛直方向に立った状態から傾斜させた角度をスラット角度θとして定義し、各スラット２１を図の時計回り方向に回動させた時のスラット角度θを正の角度、反時計回り方向に回動させた時のスラット角度θを負の角度としている。

図３において、（ａ）は角度調整していない初期状態を示し、スラット角度θ＝０度である。また、（ｂ）は各スラット２１を正側４５度傾斜させた状態を、（ｃ）は各スラット２１を負側４５度傾斜させた状態を、（ｄ）は各スラット２１を正側９０度傾斜させた状態（負側９０度傾斜させた場合も同じ）を、それぞれ示している。

なお、図３の（ｂ）が「第１の傾斜状態」（太陽光の屋内導入量を減少させる方向に傾斜させた状態）に相当し、同（ｃ）が「第２の傾斜状態」（太陽光の屋内導入量を増加させる方向に傾斜させた状態）に相当する。

図４は、シャッタ装置１３に関する制御システムの概要を示すブロック図である。

図４において、シャッタコントローラ３０はＣＰＵ３１や、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの各種メモリ３２等を有する周知のマイクロコンピュータを主体に構成されており、このシャッタコントローラ３０には、外気温を検出する外気温センサ４１、日射量を検出する日射量センサ４２、太陽高度（日射角度）を検出する太陽高度センサ４３がそれぞれ接続されている。これら各センサの検出信号がシャッタコントローラ３０に入力され、これにより、屋外側の日射環境情報（外気温、日射量、太陽高度）が逐次取得できるようになっている。各センサ４１〜４３は例えばシャッタケース１４に設けられていると良い。

また、シャッタコントローラ３０には、シャッタ制御状態を設定するための設定装置４４が接続されている。設定装置４４は、例えば居室１１の内壁に取り付けられており、ユーザが入力操作するボタン等の入力部材と液晶ディスプレイ等からなる表示部（いずれも図示略）を具備している。具体的には、設定装置４４には、シャッタカーテン１５を開閉させるためのシャッタ開閉ボタンや、スラット角度を調整するためのスラット角度調整ボタンなどが設けられており、それら各ボタン類が押し操作されることにより、ユーザの要求に応じてシャッタカーテン１５の開閉調整やスラット角度調整などが行われるようになっている。なお、シャッタコントローラ３０と設定装置４４とは一体装置として構成されていても良い。

その他、シャッタコントローラ３０は、空調用リモコン装置１８との間で無線通信を行う無線通信機能を有しており、該リモコン装置１８から、室内設定温度などの室内温度情報を受信できるようになっている。

そして、シャッタコントローラ３０は、上記した各センサ４１〜４３の検出信号、設定装置４４の設定操作信号、室内温度情報などに基づいてシャッタカーテン１５の開閉制御や、各スラット２１の角度調整制御を実施する。このとき、シャッタコントローラ３０から巻き取り駆動部２３やスラット駆動部２７に対して駆動信号が出力され、それに伴いシャッタ開閉量やスラット角度の調整が行われる。なお、スラット２１の角度調整制御として、ＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）制御による速度制御が用いられる。

次に、本実施形態の要部であるスラット角度制御の詳細を説明する。本実施形態では、居室１１内の環境を快適に保つべく、屋外環境情報及び屋内環境情報に基づいてシャッタ装置１３のスラット角度を自動調整することとしており、このスラット角度調整によって居室１１内に差し込む日射量の調整などが行われるようになっている。また、１年間を通じての気候を考慮すると、例えば夏期と冬期とでスラット角度の調整形態を変更するのが望ましく、夏期においては居室１１内に差し込む日射量を制限するのに対し、冬期においては居室１１内に日射を積極的に取り込むようにしている。

詳細には、夏期及びその前後の季節においては、日射が比較的強く、外気温も比較的高い。故に、シャッタカーテン１５で太陽光（日射）が遮られるようにスラット角度を自動調整する。これにより、居室１１内に差し込む過度な太陽熱が抑制され、冷房エネルギ削減と居室内の快適性向上が図られる。この場合基本的には、図３（ｂ）のようにスラット角度θを正の角度としてスラット角度調整を実施する。これに対し、冬期においては、日射が比較的弱く、外気温も比較的低い。故に、シャッタカーテン１５を通じて多くの太陽光（日射）が居室１１内に取り込まれるようにスラット角度を自動調整する。これにより、居室１１内に太陽熱が積極的に導入され、暖房エネルギ削減と居室内の快適性向上が図られる。この場合基本的には、図３（ｃ）のようにスラット角度θを負の角度としてスラット角度調整を実施する。

次に、シャッタ装置１３におけるスラット角度制御処理について説明する。本実施形態では、夏期及び中間期（４月〜１０月）に実行されるスラット角度制御処理と、冬期（１１月〜３月）に実行されるスラット角度制御処理とを各々個別に設定しており、季節に応じてそれら各処理が使い分けられるようになっている。図５は、夏期及び中間期におけるスラット角度制御処理を示すフローチャート、図６は、冬期におけるスラット角度制御処理を示すフローチャートであり、これら各処理はシャッタコントローラ３０により実行される。なお、図５及び図６の処理は、シャッタカーテン１５が完全に下まで降りた状態（引き下げられた状態）であることを条件に実行される。

図５において、まずステップＳ１０１では、屋外環境及び屋内環境に関する各種情報を読み込む。具体的には、外気温センサ４１により検出した外気温情報、日射量センサ４２により検出した日射量情報、太陽高度センサ４３により検出した太陽高度情報、空調用リモコン装置１８から取得した室内設定温度情報を読み込む。

次に、ステップＳ１０２では、その時の外気温が所定の冷房基準温度（例えば２４℃）以上であるか否かを判定する。冷房基準温度は、冷房を要する室内温度としてあらかじめ規定された温度であるが、空調装置１７の能力やユーザの希望などに応じて適宜変更できるものであっても良い。また、外気温＜２４℃である場合において、ステップＳ１０３では、外気温が「空調装置１７の室内設定温度＋１℃」以上であるか否かを判定する。つまり、外気温と室内設定温度との温度差（＝外気温−室内設定温度）が所定値（例えば１℃）以上であるか否かを判定する。

そして、外気温＜２４℃であり、かつ外気温＜室内設定温度＋１℃であれば、ステップＳ１０４に進み、所定時間だけ待機する遅延処理を行った後、ステップＳ１０１に戻る。また、外気温≧２４℃であるか、又は外気温≧室内設定温度＋１℃であれば、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では日射の有無を判定し、日射無しの場合、ステップＳ１０６に進み、スラット角度を９０度（水平設定）とする。これが上記図３の（ｄ）の状態である。そしてその後、ステップＳ１０４で遅延処理を行った後、ステップＳ１０１に戻る。

また、日射有りの場合、ステップＳ１０７に進み、その時の日射量が所定の上限設定量以上であるか否かを判定する。この上限設定量は、日射量過多となることを判定するための上限ガード値である。

日射量＜上限設定量である場合、ステップＳ１０８に進み、スラット角度の任意調整を行う。このとき、太陽高度（日射角度）に合わせてスラット角度を調整する。具体的には、図７に示すように、太陽高度（日射角度Ｘ）に合わせてスラット角度θが調整される。図７において（ａ）は太陽高度（日射角度Ｘ）が比較的大きい場合を、（ｂ）は太陽高度（日射角度Ｘ）が比較的小さい場合を示している。（ａ），（ｂ）を比較すると、太陽高度（日射角度Ｘ）が大きいほど、スラット角度θが大きい角度に調整されている。ステップＳ１０８の処理後は、ステップＳ１０４で遅延処理を行った後、ステップＳ１０１に戻る。

１日の時間帯に応じて太陽高度（日射角度）が異なるため、時間帯に対応させてあらかじめスラット角度（又はスラット角度調整範囲）を定めておき、時間帯ごとにスラット角度調整を行うようにしても良い。１例として、１日のうちでスラット角度調整を行う時間帯を、朝時間帯（６時〜１０時）、昼時間帯（１０時〜１５時）、夕方時間帯（１５時〜２０時）で区分けしておき、それら各時間帯でスラット角度を調整する。その制御の概要を図８に示す（ここではシャッタ装置１３を建物の南面に設けた場合について示している）。この場合、朝時間帯には、スラット角度θが４５度〜９０度の範囲で調整され、昼時間帯には、スラット角度θが４５度〜６０度の範囲で調整され、夕方時間帯には、スラット角度θが４５度〜９０度の範囲で調整される。なおこのとき、各時間帯において、各々の角度調整範囲内でスラット角度θを時刻の経過に伴い徐々に変化させる構成であっても良い。

図５の説明に戻り、日射量≧上限設定量である場合（すなわち、日射量過多である場合）、ステップＳ１０９に進み、その時の日射方向とスラットの傾斜方向とが直交しているか否かを判定する。つまり、太陽高度（日射角度）とスラット角度とが一致しているか否かを判定する。そして、日射方向とスラットの傾斜方向とが直交していれば、そのままステップＳ１０４に進み、所定の遅延処理を行った後、ステップＳ１０１に戻る。

また、日射方向とスラットの傾斜方向とが直交していない場合、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、日射方向とスラットの傾斜方向とが直交するようにスラット角度を調整する（スラット角度直交調整を行う）。そしてその後、ステップＳ１０４で遅延処理を行った後、ステップＳ１０１に戻る。

また、図６は、冬期におけるスラット角度制御処理を示すフローチャートであり、本処理はシャッタコントローラ３０により実行される。

図６において、まずステップＳ２０１では、屋外環境及び屋内環境に関する各種情報（外気温情報、日射量情報、太陽高度情報、室内設定温度情報）を読み込む。次に、ステップＳ２０２では、その時の外気温が所定の暖房基準温度（例えば１０℃）以下であるか否かを判定する。暖房基準温度は、暖房を要する室内温度としてあらかじめ規定された温度であるが、空調装置１７の能力やユーザの希望などに応じて適宜変更できるものであっても良い。また、外気温＞１０℃である場合において、ステップＳ２０３では、外気温が「空調装置１７の室内設定温度−１℃」以下であるか否かを判定する。つまり、室内設定温度と外気温との温度差（＝室内設定温度−外気温）が所定値（例えば１℃）以上であるか否かを判定する。

そして、外気温＞１０℃であり、かつ外気温＞室内設定温度−１℃であれば、ステップＳ２０４に進み、所定時間だけ待機する遅延処理を行った後、ステップＳ２０１に戻る。また、外気温≦１０℃であるか、又は外気温≦室内設定温度−１℃であれば、ステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０５では日射の有無を判定し、日射無しの場合、ステップＳ２０６に進み、スラット角度を９０度（水平設定）とする。これが上記図３の（ｄ）の状態である。そしてその後、ステップＳ２０４で遅延処理を行った後、ステップＳ２０１に戻る。

また、日射有りの場合、ステップＳ２０７に進み、その時の日射量が所定の下限設定量以下であるか否かを判定する。この下限設定量は、日射量微少であることを判定するための下限ガード値である。

日射量＞下限設定量である場合、ステップＳ２０８に進み、スラット角度の任意調整を行う。このとき、前述のとおり太陽高度（日射角度）に合わせてスラット角度を調整する。ステップＳ２０８の処理後は、ステップＳ２０４で遅延処理を行った後、ステップＳ２０１に戻る。

ここで、冬期においても、上記夏期同様、１日の時間帯に応じて太陽高度（日射角度）が異なるため、時間帯に対応させてあらかじめスラット角度（又はスラット角度調整範囲）を定めておき、時間帯ごとにスラット角度調整を行うようにしても良い。１例として、１日のうちでスラット角度調整を行う時間帯を、朝時間帯（６時〜１０時）、昼時間帯（１０時〜１５時）、夕方時間帯（１５時〜２０時）で区分けしておき、それら各時間帯でスラット角度を調整する。その制御の概要を図９に示す（ここではシャッタ装置１３を建物の南面に設けた場合について示している）。この場合、朝時間帯には、スラット角度θが−７５度〜−６０度の範囲で調整され、昼時間帯には、スラット角度θが−６０度で調整され、夕方時間帯には、スラット角度θが−７５度〜−６０度の範囲で調整される。ここではいずれの場合にも、スラット角度θを負の角度、すなわち日射方向に同調した角度としている。なおこのとき、各時間帯において、各々の角度調整範囲内でスラット角度θを時刻の経過に伴い徐々に変化させる構成であっても良い。

また、日射量≦下限設定量である場合（すなわち、日射量微少である場合）、ステップＳ２０９に進み、その時の日射方向とスラットの傾斜方向とが平行であるか否かを判定する。そして、日射方向とスラットの傾斜方向とが平行であれば、そのままステップＳ２０４に進み、所定の遅延処理を行った後、ステップＳ２０１に戻る。

また、日射方向とスラットの傾斜方向とが平行でない場合、ステップＳ２１０に進む。ステップＳ２１０では、日射方向とスラットの傾斜方向とが平行となるようにスラット角度を調整する（スラット角度平行調整を行う）。そしてその後、ステップＳ２０４で遅延処理を行った後、ステップＳ２０１に戻る。

以上詳述した本実施形態によれば、シャッタ装置１３の制御パラメータとして日射情報や外気温情報といった直接的なパラメータを用いて居室１１内への太陽光の導入状況が調整できるため、空調設備の消費エネルギについて増減検知を行いその検知結果に基づいてシャッタ制御を実施する従来技術とは異なり、高応答でかつ適正に室内環境を調整することができる。スラット角度調整による日射量制御が好適に実施できることで、空調エネルギの削減を図ることができる。その結果、建物の屋内環境を適正化し、しかもエネルギ効率の改善を図ることができる。

また上記構成では、空調装置１７の空調制御とシャッタ装置１３のシャッタ制御とは、各々独立した制御系となっている。そのため、空調制御やシャッタ制御を統合していた技術とは異なり、システムの煩雑化やそれに伴う高コスト化が回避できる。シャッタコントローラ３０では、空調装置側の情報としてリモコン装置１８から設定温度情報を取得するのみである。仮に、空調装置１７のみが交換されるなどしても、大きな仕様変更などを要することなく、シャッタ制御が継続して実現できる。

夏期等には外気温≧冷房基準温度であること、又は外気温≧室内設定温度＋１℃であることを条件に、太陽光導入を遮るよう日射量制御を行い、冬期等には外気温≦暖房基準温度、又は外気温≦室内設定温度−１℃であることを条件に、太陽光導入を容認するよう日射量制御を行うようにした。これにより、空調装置１７による冷房（若しくは暖房）が行われている、又は行われる可能性が高い状況下でスラット角度調整による日射量制御を実施し、それに伴い空調装置１７の消費エネルギ削減を図ることができる。この場合、日射量制御に合わせて空調制御（冷房や暖房）が行われているかどうかは任意であり、いずれにしても屋内環境の好適化に寄与できる。

日射が無い場合に、スラット２１を水平方向に向ける構成としたため、居室１１内の明るさを確保したり、居室１１内から見てスラット２１が屋外側の視界の妨げとならないようにしたりすることができる。

夏期において日射量が所定の上限以上となる場合に、スラット傾斜方向が日射方向と直交するようスラット２１を駆動させることで、スラット２１による日射の遮蔽効果が最大となり、空調装置１７の冷房効率を高めることができる。また、冬期において日射量が所定の下限以下となる場合に、スラット傾斜方向が日射方向と平行となるようスラット２１を駆動させることで、スラット２１を通じて居室１１内に差し込む日射が最大となり、空調装置１７の暖房効率を高めることができる。これにより、夏期及び冬期におけるエネルギ削減効果が大いに期待できる。

太陽高度に応じてスラット角度調整を行うようにしたため、居室１１内への太陽光の導入を適正に管理できるようになる。

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について上記第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図１０は居室５０の平面図であり、同図に示すように、居室５０の東面、西面及び南面にはそれぞれ窓部５１，５２，５３が設けられるとともに、それら各窓部５１〜５３にはシャッタ装置５５，５６，５７がそれぞれ設けられている。本実施形態では、こうして異なる方位にそれぞれシャッタ装置を設けた場合についての適用事例を説明する。なお、シャッタ装置５５〜５７は、前述したシャッタ装置１３と同様の構成を有し、共通のシャッタコントローラ６０により各々個別に制御される構成となっている。

かかる場合、居室５０においては、方位によって各窓部５１〜５３から差し込む日射量（太陽光の強さ）や日照時間帯が異なる。そのため、東面、西面及び南面の各シャッタ装置５５〜５７について各々個別に日射量制御を実施する。

図１１及び図１２は、各方位のシャッタ装置５５〜５７におけるスラット角度調整パターンの概要を示す図であり、そのうち図１１は夏期及び中間期（４月〜１０月）におけるスラット角度調整パターンを示し、図１２は冬期（１１月〜３月）におけるスラット角度調整パターンを示す。また、図１３は、夏期及び冬期において１日の時刻に対する全天日射量の変化を方位（東面、西面、南面）ごとに示す図である。図１１及び図１２では、図１３に示す日射の時間帯に合わせて、方位（東面、西面、南面）ごとにスラット角度調整パターンが定められている。この場合、日射追尾させつつ、都度の太陽高度に応じた日射量制御が行われるようになっている。

図１１（夏期及び中間期のスラット角度調整パターン）において、朝時間帯には、主に東面と南面のシャッタ装置を対象に、図示の角度範囲でスラット角度調整が行われる。西面のシャッタ装置については、当初は日射が無いためにスラット角度θが９０度（水平状態）で保持され、その後徐々に角度調整される。昼時間帯には、東面、西面及び南面の各シャッタ装置について各々図示の角度範囲でスラット角度調整が行われる。また、夕方時間帯には、主に西面と南面のシャッタ装置を対象に、図示の角度範囲でスラット角度調整が行われる。東面のシャッタ装置については、日射が無くなることに伴いスラット角度θが９０度（水平状態）で保持される。

また、図１２（冬期のスラット角度調整パターン）において、朝時間帯には、主に東面と南面のシャッタ装置を対象に、図示の角度範囲でスラット角度調整が行われる。西面のシャッタ装置については、スラット角度θが−９０度（水平状態）で保持される。昼時間帯には、東面及び西面のシャッタ装置がθ＝−９０度（水平状態）で保持され、南面のシャッタ装置がθ＝−６０度で保持される。また、夕方時間帯には、主に西面と南面のシャッタ装置を対象に、図示の角度範囲でスラット角度調整が行われる。東面のシャッタ装置については、θ＝−９０度（水平状態）で保持される。

以上第２の実施形態によれば、シャッタ装置５５〜５７が設けられた方位に基づいて日射量制御態様を変更するようにしたため、室内環境の更なる適正化やエネルギ効率のより一層の改善を実現することができる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態では、シャッタ装置１３の制御モードとして、在宅モード、防犯モード及び外出モードの３モードを規定しておき、都度設定されたモードに応じたシャッタ制御態様を変更するようにしている。なお本実施形態では、図４の構成を準用している。

基本的には以下のように各モードの設定が行われる。ユーザの在宅時には在宅モードが設定され、建物内にいる人が少数となる時やユーザの就寝時には防犯モードが設定され、ユーザの外出時には外出モードが設定される。上記の各モードは、ユーザによる設定装置４４の入力操作に従い適宜設定される。ただし、建物内に設置した人感センサによりユーザの存否を検出し、その検出結果に応じて上記各モードの自動設定を行うことも可能である。ユーザが人体センサを装着している場合には、その人体センサによりユーザの睡眠状態を検出し、その検出結果に応じて防犯モードの自動設定を行うことも可能である。

本実施形態では、シャッタカーテン１５が降りた状態で、上記の各モードに応じてシャッタカーテン１５におけるスラット角度調整エリアを変更するようにしている。その概要を図１４に示す。図１４では、スラット角度調整エリアをハッチング枠で示している。

図１４の（ａ）に示す在宅モードでは、シャッタカーテン１５の上下方向の全域でスラット角度調整が可能となっている（図のエリアＡ１）。図１４の（ｂ）に示す防犯モードでは、シャッタカーテン１５の上部所定範囲のみスラット角度調整が可能となっている（図のエリアＡ２）。エリアＡ２は、シャッタカーテン１５を完全に降ろした状態で上から数個分（例えば５個）のスラットのみを含むエリアである。また、図１４の（ｃ）に示す外出モードでは、シャッタカーテン１５の全域でスラット角度調整が不可となっている。なお、図１４において、エリアＡ１，Ａ２が「角度調整エリア」に相当し、それ以外が「非角度調整エリア」に相当する。

図１５は、本実施形態におけるスラット角度制御処理を示すフローチャートであり、本処理は上記の図５や図６の処理に代えてシャッタコントローラ３０により実行される。

図１５において、ステップＳ３０１ではモード判定処理を実施する。このモード判定処理は、今現在、在宅／防犯／外出のいずれのモードであるかを判定する処理である。次に、ステップＳ３０２では、ステップＳ３０１の判定結果に基づいてスラット角度調整エリアを設定する。このとき、上記図１４のように、モードごとにスラット角度調整エリアが設定される。

その後、ステップＳ３０３では、上記ステップＳ３０１でのモード判定結果に応じた処理の分岐を行う。在宅モード判定がなされた場合、ステップＳ３０４に進み、在宅モードでのスラット角度調整処理を実行する。在宅モードでのスラット角度調整処理は、上記の図５や図６の処理内容に準ずるものであり、日射情報や外気温情報などの屋外環境情報や、その他季節、時間帯などに基づいてスラット角度制御が実施される。

防犯モード判定がなされた場合、ステップＳ３０５に進み、防犯モードでのスラット角度調整処理を実行する。防犯モードでのスラット角度調整処理は、スラット角度調整エリアが限定される以外は、上記の図５や図６の処理内容に準ずるものであり、日射情報や外気温情報などの屋外環境情報や、その他季節、時間帯などに基づいてスラット角度制御が実施される。また、外出モード判定がなされた場合、スラット角度調整を行うことなくそのまま本処理を終了する。

以上第３の実施形態によれば、モードごとに対応するスラット角度調整エリアのスラットを対象に、スラット角度調整を実施するようにしたため、防犯性をも考慮したシャッタ制御が実現できる。

なお、在宅モードである場合にのみ、スラット角度調整の実施を許可する構成であっても良い。また、シャッタ制御モードを上記以外の態様で設定することも可能であり、例えば、在宅モードと防犯モードとの２モードのうちいずれかが選択的に設定される構成であっても良い。

［他の実施形態］
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。

空調装置１７の稼働状況に基づいて、以下の（１）や（２）のようにスラット角度調整を行う構成としても良い。
（１）空調装置１７の設定温度を日射量制御の制御パラメータとする。この場合、夏期において、冷房の設定温度が低いほどスラット２１による太陽光遮蔽の程度が大きくなるようスラット角度調整を実施する。また、冬期において、暖房の設定温度が高いほどスラット２１による太陽光通過の程度が大きくなるようスラット角度調整を実施する。
（２）空調装置１７の稼働時間を日射量制御の制御パラメータとする。この場合、夏期において、空調装置１７の稼働時間が所定時間を超えた場合に、スラット２１による太陽光遮蔽の程度が大きくなるようスラット角度調整を実施する。また、冬期において、空調装置１７の稼働時間が所定時間を超えた場合に、スラット２１による太陽光通過の程度が大きくなるようスラット角度調整を実施する。

上記（１），（２）の各形態によれば、空調装置１７の負荷状況に合わせてシャッタ装置１３による日射量制御を行うことができ、空調装置１７の負担を軽減させたりすることができる。

上記実施形態では、シャッタ装置１３においてスラット角度を調整することにより居室１１内への日射量を増減調整したが、この構成を変更する。例えば、シャッタ装置１３において、各スラット間の隙間寸法が調整可能となる構成を付加し、その隙間寸法を所定範囲（例えば０〜数１０ｍｍ）で可変調整することにより居室１１内への日射量を増減調整する。本構成においても、前記同様、夏期等には外気温≧冷房基準温度であること、又は外気温≧室内設定温度＋α℃であることを条件に、太陽光導入を遮るよう日射量制御を行い、冬期等には外気温≦暖房基準温度、又は外気温≦室内設定温度−β℃であることを条件に、太陽光導入を容認するよう日射量制御を行うと良い。

電動シャッタ装置として、スラット式シャッタカーテン以外のシャッタカーテンを有する構成を適用することも可能である。要するに、シャッタカーテンを通過する日射量を可変調整できる電動シャッタ装置に広く適用できる。

上記各実施形態では、建物の屋外側に設置した電動シャッタ装置についての適用例を説明したが、建物の屋内側に設置した電動シャッタ装置にも同様に適用できる。ただし、建物の防犯性の観点から言えば、電動シャッタ装置を屋外側に設置する構成が望ましいと言える。

シャッタ装置を設けた建物の一居室の概略構成を示す図。 シャッタ装置及び該シャッタ装置を用いた制御システムの構成を示す図。 スラット角度調整の形態を示す図。 シャッタ装置に関する制御システムの概要を示すブロック図。 夏期及び中間期に用いるスラット角度制御処理を示すフローチャート。 冬期に用いるスラット角度制御処理を示すフローチャート。 スラット角度調整の概要を説明するための図。 夏期及び中間期において時間帯ごとのスラット角度調整例を示す図。 冬期において時間帯ごとのスラット角度調整例を示す図。 第２の実施形態において居室に設けた各シャッタ装置を示す平面図。 夏期及び中間期において方位ごとのスラット角度調整パターンを示す図。 冬期において方位ごとのスラット角度調整パターンを示す図。 夏期及び冬期において１日の時刻に対する全天日射量の変化を方位ごとに示す図。 モードごとのスラット角度調整エリアを示す図。 第３の実施形態においてスラット角度制御処理を示すフローチャート。

符号の説明

１０…居室、１２…窓部、１３…シャッタ装置、１５…シャッタカーテン、２１…スラット、２５…開閉ガイド機構、２６…係合リンク部、３０…シャッタコントローラ、４１…外気温センサ、４２…日射量センサ、４３…太陽高度センサ、４４…設定装置、５０…居室、５１〜５３…窓部、５５〜５７…シャッタ装置、６０…シャッタコントローラ。

Claims (12)

1. 屋内側に設けられ屋内温度を設定温度に調整する空調設備と、
   窓部を閉鎖するシャッタカーテンを有し、前記シャッタカーテンが複数のスラットを上下方向に連結してなるスラット式シャッタカーテンであって、隣接するスラット間を開放したり閉鎖したりする開閉調整が可能である電動シャッタ装置と、
   前記シャッタカーテンの開閉制御を実施する電動シャッタ制御装置と、
   を備えた建物であって、
   前記電動シャッタ制御装置は、
   屋外環境情報を逐次取得する環境情報取得手段と、
   前記取得した屋外環境情報に基づいて前記スラットの開閉調整を行うことにより、太陽光の屋内への導入量を制御する日射量制御手段と、
   を備え、
   前記電動シャッタ装置は前記窓部の屋外側に設けられており、
   前記電動シャッタ装置の左右両端部には前記シャッタカーテンをガイドするガイドレールが設けられており、
   前記シャッタカーテンにおいて前記スラットの開閉調整を行う調整エリアと同調整を行わない非調整エリアとを設定する手段を備え、前記日射量制御手段は前記調整エリアのスラットを対象にスラット開閉調整を実施するものであり、
   シャッタ制御モードとして、通常モードと防犯モードと外出モードとを設定しておき、通常モードでは前記シャッタカーテンの全域のスラットを前記調整エリアとし、防犯モードでは前記シャッタカーテンの上部所定範囲にある一部のスラットを前記調整エリアとし、外出モードでは前記シャッタカーテンの全域を前記非調整エリアとすることを特徴とする建物。
2. 前記環境情報取得手段は、センサ等の検出信号から外気温を算出する手段を含み、
   前記日射量制御手段は、前記算出した外気温が前記空調設備の冷房基準温度以上である場合に、太陽光の屋内側への導入量が減るように制御することを特徴とする請求項１に記載の建物。
3. 前記各スラット間の隙間寸法が所定範囲で可変調整されることにより前記スラット間の開閉調整が行われるものであり、
   前記日射量制御手段は、前記各スラット間の隙間調整を行うことで太陽光の屋内への導入量を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の建物。
4. 前記各スラットが各々角度調整されることにより前記スラット間の開閉調整が行われるものであり、
   前記日射量制御手段は、前記スラットの角度調整を行うことで太陽光の屋内への導入量を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の建物。
5. 前記電動シャッタ装置は、前記スラットを鉛直方向又は略鉛直方向に向け前記窓部を閉鎖した状態を基準として、当該スラットを、太陽光の屋内導入量を減少させる方向に傾斜させた第１の傾斜状態と、太陽光の屋内導入量を増加させる方向に傾斜させた第２の傾斜状態とに動作可能な構成を有し、
   前記日射量制御手段は、夏期において前記スラットを前記第１の傾斜状態として日射量制御を行い、冬期において前記スラットを前記第２の傾斜状態として日射量制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の建物。
6. 前記環境情報取得手段は、センサ等の検出信号から外気温を算出する手段を含み、
   前記日射量制御手段は、前記算出した外気温が前記空調設備の冷房基準温度以上である場合に、前記スラットを前記第１の傾斜状態として日射量制御を行う一方、前記算出した外気温が前記空調設備の暖房基準温度以下である場合に、前記スラットを前記第２の傾斜状態として日射量制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の建物。
7. 前記日射量制御手段は、都度の外気温が前記空調設備の設定温度、又は「設定温度＋α」よりも高い場合に、前記スラットを前記第１の傾斜状態として日射量制御を行う一方、都度の外気温が前記空調設備の設定温度、又は「設定温度−β」よりも低い場合に、前記スラットを前記第２の傾斜状態として日射量制御を行うことを特徴とする請求項５又は６に記載の建物。
8. 前記日射量制御手段は、日射が無い場合に、前記スラットを水平方向に向けた状態とすることを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の建物。
9. 前記環境情報取得手段は、センサ等の検出信号から日射量を算出する手段を含み、
   前記日射量制御手段は、夏期において、前記算出した日射量が所定の上限以上となる場合に、スラット傾斜方向が日射方向と直交するよう前記スラットを駆動させる一方、冬期において、前記算出した日射量が所定の下限以下となる場合に、スラット傾斜方向が日射方向と平行となるよう前記スラットを駆動させることを特徴とする請求項４乃至８のいずれかに記載の建物。
10. 前記環境情報取得手段は、センサ等の検出信号から太陽高度を算出する手段を含み、
    前記日射量制御手段は、前記算出した太陽高度に応じて前記スラットの角度調整を行うことを特徴とする請求項４乃至９のいずれかに記載の建物。
11. 前記日射量制御手段は、前記空調設備の稼働状況に基づいて前記スラットの角度調整を行うことを特徴とする請求項４乃至１０のいずれかに記載の建物。
12. 前記日射量制御手段は、前記電動シャッタ装置が設けられた方位に基づいて、日射量制御態様を変更することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の建物。

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