JP4939126B2 - シャッター装置 - Google Patents

Description

本発明は、シャッター装置に関する。

この種のシャッター装置として、建物躯体の開口部の屋外側に設けられており、揺動可能とされた複数のスラットからなるシャッターカーテンを備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなシャッター装置では、各スラットを揺動させることにより、シャッターカーテンがブラインド機能を有することとなり、スラットの角度に応じて、通風、採光或いは調光の状態を調節することも可能となる。
特開２００４−８４３８７号公報

ところで、太陽光の状態を検知し、検知した太陽光の状態に応じて、シャッターカーテンの開閉範囲又はスラットの角度等のシャッターカーテンの作動状態を自動的に変更することができれば、室内環境の快適性を向上させることが可能となる。太陽光の状態を検知するセンサとしては、一般的にも日射量を検知する日射センサが用いられることが多く、その設置場所に関しては、室内に入る日射量を検知したいとの要望から、室内に設置されることが多い。

近年、居住空間における快適性に対する要求が更に高まっている。このため、本発明者等は、新たに、太陽光の状態として太陽光の入射方向に着目するに至った。すなわち、太陽光の入射方向を検知して、検知した太陽光の入射方向に応じて上述したシャッターカーテンの作動状態を変更することにより、より肌理細やかに室内環境を制御することができる。

しかしながら、太陽光の入射方向を検知するセンサを日射センサと同様に室内に設けたのでは、検知可能となる入射方向が限られてしまうことが多く、入射方向を広範囲にわたって適切に検知することができないといった問題点が生じる。シャッターカーテンの作動状態を変更したいという要求が高い時間帯における太陽光の入射方向を精度良く検知する必要がある。シャッターカーテンの作動状態を変更したい時間帯としては、例えば、日差しが比較的強くなる、南中時刻を挟んで前後３〜４時間の範囲である。

また、センサを室内に設置したのでは、センサの出力信号を伝えるための信号線を建物躯体の屋外側に設けられるシャッター装置まで配線させる必要があり、配線レイアウトが複雑になるという問題点も生じる。

本発明は、太陽光の入射方向を精度良く検知し、各種信号線の配線レイアウトが複雑化するのを防ぐことが可能なシャッター装置を提供することを課題とする。

本発明に係るシャッター装置は、建物躯体の開口部の屋外側に設けられるシャッター装置であって、建物躯体に取り付けられ、建物躯体の開口部に対応する開口部を有する枠体と、枠体の開口部を開閉するシャッターカーテンと、太陽光の入射方向を検知するセンサと、を備え、センサが枠体に設けられており、シャッターカーテンの作動状態がセンサにより検知された太陽光の入射方向に基づいて変更されることを特徴とする。

本発明に係るシャッター装置では、建物躯体に取り付けられて屋外に位置する枠体に太陽光の入射方向を検知するセンサが設けられているので、太陽光の入射方向を精度良く検知することができる。また、シャッター装置の枠体に設けられることにより、上記センサから伸びる各種信号線を室内等に配線する必要はなく、配線レイアウトが複雑化するのを防ぐことができる。

好ましくは、枠体が、巻き取られたシャッターカーテンを収容する収容部を有しており、センサが、収容部内に設けられている。収容部は、巻き取られたシャッターカーテンを収納するため、比較的大きな容積を有している。したがって、上記センサを収容部内に設けることにより、センサを適切な状態で且つ容易にレイアウトすることができる。

好ましくは、シャッターカーテンが、上下方向に併置された複数のスラットを有しており、複数のスラットが揺動自在であり、作動状態として各スラットの角度が変更される。

好ましくは、センサが、太陽光の入射領域を制限するための開口が形成された部材と、光感応領域を有すると共に該光感応領域が部材の開口に対向するように配置された受光素子と、を有しており、受光素子が、開口を通して光感応領域に入射する太陽光の位置に基づく信号を出力する。

好ましくは、センサが、光感応領域が水平となるように設けられている。この場合、太陽光が、開口を通して光感応領域に適切に入射することとなり、受光素子から、光感応領域に入射した太陽光の位置に基づく信号が安定して出力されることとなる。これにより、シャッターカーテンの作動状態を変更したいという要求が高い時間帯、すなわち太陽の仰角の範囲において、太陽光の入射方向をより一層精度良く検知することができる。なお、光感応領域が水平となるようにセンサを設ける場合、センサの設置スペースを確保するためにも、上記収容部内にセンサを設けることが好適である。

好ましくは、受光素子が、太陽光が開口を通して光感応領域に入射したときの該光感応領域上の２次元入射位置を検出する２次元位置検出素子である。この場合、センサの方向性を考慮する必要がないため、センサを容易にレイアウトすることができる。

本発明によれば、太陽光の入射方向を精度良く検知し、各種信号線の配線レイアウトが複雑化するのを防ぐことが可能なシャッター装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１を参照して、本実施形態に係るシャッター装置Ｓの構成を説明する。図１は、本実施形態に係るシャッター装置の概略構成を示す斜視図である。シャッター装置Ｓは、図１に示されるように、枠体１と、シャッターカーテン１０と、駆動部２０と、センサ部３０と、制御部５０とを備えている。シャッター装置Ｓは、建物躯体Ｂの窓Ｗ（開口部）の屋外側に設けられている。

枠体１は、建物躯体Ｂに取り付けられており、上枠部３、下枠部５、及び、一対の縦枠部７を有している。各縦枠部７は、上枠部３及び下枠部５の対応する端部を連結するように配置されている。上枠部３は、巻き取られたシャッターカーテン１０を収容する収容部（シャッターケース）として機能する。各縦枠部７は、シャッターカーテン１０の左右両端部をガイドするガイドレールとして機能する。枠体１は、上枠部３、下枠部５、及び、一対の縦枠部７により画成される開口部９を有する。枠体１は、開口部９が窓Ｗに対応して位置するように、建物躯体Ｂに取り付けられている。

シャッターカーテン１０は、上下方向に併置され且つ一対の縦枠部７の間にわたるように伸びている複数のスラット１１を有しており、枠体１の開口部９を開閉する。各スラット１１は、揺動自在に支持されている。

駆動部２０は、シャッターカーテン１０の作動状態を変更させる駆動手段であって、上枠部３内に設けられている。駆動部２０は、シャッターカーテン１０を巻き上げる及び繰り出すための巻取軸２１と、巻取軸２１を回転駆動する駆動モータ２３等を有している。駆動部２０は、シャッターカーテン１０を巻き上げるあるいは繰り出すことにより、上記作動状態として、シャッターカーテン１０の開閉範囲を変更させる。更に、駆動部２０は、各スラット１１を揺動させることにより、上記作動状態として、各スラット１１の角度を変更させる。

枠体１、シャッターカーテン１０、及び駆動部２０の構成及び動作は、当該技術分野では既知であり（例えば、上述した特許文献１、特開２００６−１３２１４９号公報、特開２００４−３２５１号公報、及び、特開２００１−２７１５７４号公報等に記載されている。）、これ以上の詳細な説明を省略する。

センサ部３０は、図２〜図４に示されるように、太陽光の入射状態（本実施形態では、太陽光の入射方向及び日射量）を検知するための第１のセンサ３１と、外気温を検知するための第２のセンサ３２と、信号処理部３３と、防水機能を有するハウジング３４とを有している。図２は、センサ部の構成を示す平面図である。図３は、センサ部の構成を説明するための模式図である。図４は、本実施形態に係るシャッター装置の制御システム系の構成を説明するためのブロック図である。

ハウジング３４には、開口３５が形成されていると共に、太陽光を透過させる保護窓３６が開口３５を覆うように設けられている。第１のセンサ３１と第２のセンサ３２とは、ハウジング３４内に配置されている。ハウジング３４には、信号処理部３３からの出力信号をセンサ部３０の外部に取り出す、及び、センサ部３０（第１のセンサ３１、第２のセンサ３２、及び信号処理部３３）に電力を供給するための防水コネクタ３７が設けられている。保護窓３６は、ガラスやポリカーボネイト等により構成することができる。

第１のセンサ３１は、アパーチャ３８と、受光素子３９とを有している。アパーチャ３８は、ハウジング３４の開口３５に対応するように、保護窓３６におけるハウジング３４の内側面に配置されている。アパーチャ３８には、開口４０が形成されており、この開口４０により、太陽光の入射領域を制限される。受光素子３９は、光感応領域４１を有しており、光感応領域４１に入射したときの該光感応領域４１上の２次元入射位置を検出する。すなわち、受光素子３９は、開口４０を通して光感応領域４１に入射する太陽光の位置、すなわち太陽光の入射位置に基づく信号を出力する。受光素子３９は、光感応領域４１がアパーチャ３８に平行且つ所定の間隔を有した状態でアパーチャ３８に形成された開口４０に対向するように、配置されている。

本実施形態では、受光素子３９として、２次元位置検出素子（２次元ＰＳＤ）を用いている。２次元位置検出素子の構成は、既知であり（例えば、特開平４−１０４０１９号公報等）、詳細な説明は省略するが、光感応領域４１と、４つの信号取出電極とを有しており、光感応領域４１に入射した光の二次元位置を、４つの信号取出電極（アノード電極）からの各出力電流に基づいて検知することができる。第１のセンサ３１（２次元位置検出素子）の各出力電流は、電流電圧変換部４２（例えば、オペアンプ等により構成される電流電圧変換アンプ）により電圧信号に変換されて、信号処理部３３に入力される。

受光素子３９としては、２次元位置検出素子の他に、多分割ホトダイオード（例えば、４分割ホトダイオード）を用いることができる。受光素子３９として多分割ホトダイオードを用いる場合には、各ホトダイオードの光感応領域に入射した光の二次元位置を、各ホトダイオードからの出力電流に基づいて検出することとなる。

第２のセンサ３２は、例えば、白金薄膜温度センサ又はサーミスタ等を用いることができる。第２のセンサ３２の出力電流は、オペアンプにより構成された電流電圧変換部４３により電圧信号に変換されて、信号処理部３３に入力される。

信号処理部３３は、マイクロコンピュータ等により構成され、第１のセンサ３１からの出力（電流電圧変換部により変換された電圧信号）に基づいて、太陽光の入射方向（仰角）及び日射量を演算し、太陽光の入射方向に関する信号及び日射量に関する信号を出力する。太陽光の入射位置に基づいて太陽光の入射方向（仰角）を演算する手法は、既知であり（例えば、特開平４−１０４０１９号公報又は特開平６−１２３６５４号公報等）、詳細な説明は省略する。

日射量は、各電圧信号を合算して得られた信号を、予め定められた特性に基づいて換算することにより演算することができる。ここで、予め定められた特性とは、例えば、ＣＩＥ標準光源Ａ（色温度２８５６Ｋ）による全放射照度の実測値から求められる特性であり、この場合、日射量は照度として表されることとなる。

信号処理部３３は、第２のセンサ３２の出力（電流電圧変換部により変換された電圧信号）に基づいて、外気温を演算し、外気温に関する信号を出力する。

センサ部３０は、図１に示されるように、上枠部３内に設けられている。詳細には、センサ部３０は、第１のセンサ３１の光感応領域４１が水平となるように設けられている。上枠部３には、センサ部３０に太陽光が入射するように、開口４が形成されている。開口４は、太陽光を透過させる保護窓にて覆われていてもよい。

電流電圧変換部４２は、ゲインを切り換えられるように構成されており、信号処理部３３からの切り換え信号に基づいて、そのゲインが切り換えられる。具体的には、太陽光の入射角度が低い時間帯では、日射量自体が減少して、第１のセンサ３１からの各出力電流が小さくなるため、ゲインを大きい値に切り換える。信号処理部３３からの切り換え信号の出力は、内蔵された時計による時刻に基づいて行うことができる。

制御部５０は、シャッターカーテン１０の作動状態（本実施形態においては、スラット１１の角度）を変更させるように駆動部２０を制御する制御手段であって、マイクロコンピュータ等により構成されている。センサ部３０の出力は制御部５０に接続されており、制御部５０には、太陽光の入射方向に関する信号、日射量に関する信号、及び外気温に関する信号が入力される。制御部５０は、上枠部３内に設けられている。

制御部５０は、入力された太陽光の入射方向に関する信号、日射量に関する信号、及び外気温に関する信号に基づいてスラット１１の角度を求め、スラット１１の角度が求めた角度となるように、駆動部２０（駆動モータ２３）に制御信号を出力する。

以上のように、本実施形態によれば、建物躯体Ｂに取り付けられて屋外に位置する上枠部３にセンサ部３０が設けられているので、第１のセンサ３１により太陽光の入射方向を精度良く検知することができる。センサ部３０がシャッター装置Ｓの上枠部３に設けられることにより、センサ部３０から伸びる各種信号線を室内等に配線する必要はなく、配線レイアウトが複雑化するのを防ぐことができる。

本実施形態においては、センサ部３０が、上枠部３内に設けられている。上枠部３は、巻き取られたシャッターカーテン１０を収納するため、比較的大きな容積を有しているため、センサ部３０を適切な状態で且つ容易にレイアウトすることができる。

本実施形態においては、センサ部３０が、受光素子３９（２次元位置検出素子）の光感応領域４１が水平となるように設けられている。これにより、太陽光が、アパーチャ３８の開口４０を通して光感応領域４１に適切に入射することとなり、受光素子３９から、光感応領域４１に入射した太陽光の位置に基づく信号が安定して出力されることとなる。これにより、シャッターカーテン１０の作動状態を変更したいという要求が高い時間帯において、太陽光の入射方向をより一層精度良く検知することができる。

本実施形態においては、受光素子３９として２次元位置検出素子を用いている。この場合、センサ部３０（第１のセンサ３１）の配置に関して、水平面内での方向性を考慮する必要がないため、センサ部３０を容易にレイアウトすることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

本実施形態においては、センサ部３０が上枠部３内に設けられているが、これに限られない。例えば、図５に示されるように、センサ部３０は、上枠部３上に設けられていてもよい。また、センサ部３０は、上枠部３以外の、下枠部５や縦枠部７等に設けられていてもよい。

また、制御部５０は、太陽光の入射方向に関する信号、日射量に関する信号、及び外気温に関する信号に基づいて、シャッターカーテン１０の停止位置を求め、シャッターカーテン１０の停止位置が求めた位置となるように、駆動部２０に制御信号を出力してもよい。この場合、シャッターカーテン１０の開閉範囲が、自動的に調整されることとなる。

本実施形態に係るシャッター装置の概略構成を示す斜視図である。 センサ部の構成を示す平面図である。 センサ部の構成を説明するための模式図である。 本実施形態に係るシャッター装置の制御システム系の構成を説明するためのブロック図である。 本実施形態に係るシャッター装置の変形例の概略構成を示す斜視図である

符号の説明

１…枠体、３…上枠部、９…開口部、１０…シャッターカーテン、１１…スラット、２０…駆動部、３０…センサ部、３１…第１のセンサ、３８…アパーチャ、３９…受光素子、４０…開口、４１…光感応領域、５０…制御部、Ｓ…シャッター装置、Ｂ…建物躯体、Ｗ…窓。

Claims (3)

1. 建物躯体の開口部の屋外側に設けられるシャッター装置であって、
   建物躯体に取り付けられ、建物躯体の開口部に対応する開口部を有する枠体と、
   前記枠体の前記開口部を開閉するシャッターカーテンと、
   太陽光の入射方向を検知する第１のセンサと、を備え、
   前記枠体が、巻き取られた前記シャッターカーテンを収容する収容部として機能する上枠部と、下枠部と、前記上枠部及び前記下枠部の対応する端部を連結するよう配置された一対の縦枠部と、前記上枠部、前記下枠部、及び前記一対の縦枠部により画成される開口部と、を有し、
   前記第１のセンサが、太陽光の入射領域を制限するための開口が形成された部材と、光感応領域を有すると共に該光感応領域が前記部材の前記開口に対向するように配置された受光素子と、を有し、
   前記受光素子が、太陽光が前記開口を通して前記光感応領域に入射したときの該光感応領域上の２次元入射位置を検出する２次元位置検出素子であり、前記開口を通して前記光感応領域に入射する太陽光の位置に基づく信号を出力し、
   前記第１のセンサが前記上枠部に前記光感応領域が水平となるように設けられており、前記シャッターカーテンの作動状態が前記第１のセンサにより検知された太陽光の入射方向に基づいて変更されることを特徴とするシャッター装置。
2. 前記シャッターカーテンが、上下方向に併置された複数のスラットを有しており、
   前記複数のスラットが揺動自在であり、前記作動状態として前記各スラットの角度が変更されることを特徴とする請求項１に記載のシャッター装置。
3. 外気温を検知するための第２のセンサを更に備え、
   前記第１のセンサのからの出力に基づいて日射量を検知し、前記シャッターカーテンの作動状態が前記第１のセンサにより検知された太陽光の入射方向及び日射量と前記第２のセンサにより検知された外気温に基づいて変更されることを特徴とする請求項１に記載のシャッター装置。

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