JP5318154B2 - 電動ブラインドのスラット角度制御装置 - Google Patents

電動ブラインドのスラット角度制御装置 Download PDF

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Description

本発明は、上部のスラット群と下部のスラット群とを別々の角度で回転可能な電動ブラインドの各スラット群の回転角度を制御するための電動ブラインドのスラット角度制御装置に関する。
従来、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。こうして、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
しかしながら、上記特許文献1のような電動ブラインドの制御装置では、各ブラインドにおいて、スラットの角度は全て同じ角度になるように制御され、部分的にでも直射があると、全てのスラットを閉じる方向に回転してしまう、という問題がある。特に太陽高度が低い場合には、スラットを全閉になるまで回転させなければ直射を遮ることができないため、全閉になることによって、室内が暗くなってしまう、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、上部のスラット群と下部のスラット群とが別々の角度で回転可能な電動ブラインドに対して、それぞれのスラット群の回転角度を効果的に制御して、室内に直射が入ることを防ぎつつ、可能な限り外光を採り込むことができて、外部環境に応じて室内を快適な環境に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。
前述した目的を達成するために、請求項1記載の発明は、 上部のスラット群と下部のスラット群とを別々の角度で回転可能な電動ブラインドの各スラット群の回転角度を決定するスラット角度決定手段と、スラット角度決定手段で決定されたスラット角度に制御するための制御信号を生成して電動ブラインドに送信する指令手段と、を備える電動ブラインドのスラット角度制御装置において、
前記スラット角度決定手段は、
現時刻を取得する手段と
現時刻が夜間から早朝の時間帯にあると判定した場合に、上部スラット群及び下部スラット群共に全閉となるスラット角度に決定する手段と
現時刻が日中の時間帯にあると判定した場合に、晴天かあるいは非晴天かを判定する手段と
晴天と判定した場合で、電動ブラインド取付面に直射が当たる場合に、上部スラット群を太陽高度に合わせた日射を遮蔽する日射遮蔽角度に、下部スラット群を全閉または開度が低くなるスラット角度にそれぞれ決定する手段と
晴天と判定した場合で、電動ブラインド取付面の下部に直射が当たらない場合に、上部スラット群を全閉になるスラット角度に、下部スラット群を水平を含む開度が高くなるスラット角度にそれぞれ決定する手段と、
を備える、ことを特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記スラット角度決定手段は、晴天と判定した場合で、電動ブラインド取付面直射が当たらない場合に、上部スラット群及び下部スラット群を水平を含む開度が高くなるスラット角度に決定する手段をさらに備える、ことを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の発明において、前記スラット角度決定手段は、非晴天と判定した場合に、上部スラット群及び下部スラット群を水平を含む開度が高くなるスラット角度に決定する手段をさらに備える、ことを特徴とする。
本発明によれば、外部環境に応じてスラット角度を上下で別々の角度となるように制御することができるため、直射があるからといって、全スラットが全閉に制御されて室内が暗くなるようなことがなく、部分的にでも室内に外光を採り入れることができる。
直射の影響を室内で受けやすい下部のスラット群は全閉とし、上部のスラット群を日射遮蔽角度として、日射を遮蔽しつつ光を採り入れることができる最適な角度とすることにより、室内環境を良好にすることができる。
直射の影響を室内で受けやすい下部のスラット群に直射が当たると判定したときには、その開度を低くなるようにすることにより、室内環境を良好にすることができる。
上部のスラット群を日射遮蔽角度とすることにより、日射を遮蔽しつつ外光を採り入れることができる。
非晴天時、または取付面が直射のない非直達面であるとき、または太陽高度が高い時において、直射の影響を室内で受けやすい下部のスラット群が開いても直射を遮蔽できると判定したときには、下部のスラット群の開度を高くなるようにすることにより、外光を採り入れ、眺望を確保し、室内環境を良好にすることができる。
上部のスラット群を閉じることにより、上部のスラット群と窓面との間に暖かい空気を集めて、熱効率を上げることができる。
タイムスケジュールによってスラットの角度を決定することによって、太陽の高度の変化に合わせて上部のスラット群と下部のスラット群とのスラット回転角度を適切に制御することができる。直射がある時間帯においては、上部のスラット群は開度が高く、直射の影響を室内で受けやすい下部のスラット群は開度が低くなるように制御することにより、日射を遮蔽しつつ外光を採り入れることができ、室内環境を良好にすることができる。
日射のない日没から日出までは、上部のスラット群と下部のスラット群をいずれも全閉となるように制御することによって、室内の温度変化を抑制し、空調起動時の負荷を軽減することができる。また、室内照明を全スラット面で反射し、室内を明るくすると共に、窓面のコールドドラフト現象を防止することができる。
非晴天と判定した場合に、上部のスラット群と下部のスラット群のいずれの開度も高くするように制御することによって、上部及び下部からそれぞれ柔らかな外光を採り入れて、室内環境を良好にすることができる。
直射が当たらないと判定した場合、または直射が当たらないと判定した時間帯に、上部のスラット群と下部のスラット群のいずれの開度も高くするように制御することによって、上部及び下部からそれぞれ柔らかな外光を採り入れて、室内環境を良好にすることができる。
太陽の方位及び高度といった太陽位置の変化、太陽高度の変化または照度の変化に基づきスラット角度を判定することによって、外部環境に応じた最適なスラット角度とすることができる。
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の全体図である。 本発明によるスラット角度制御の原理を表す図であり、夏の制御を表す。 本発明によるスラット角度制御の原理を表す図であり、冬の制御を表す。 日射遮蔽角度の一例であり、(a)は理論角度、(b)は理論角度より小さい場合の日射遮蔽角度である。 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り、夏の制御を表す。 スラットの回転角度決定処理のフローチャートであり、冬の制御を表す。
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、上部のスラット群と下部のスラット群とがそれぞれ別々の角度で回転することができる任意の構成の横型ブラインドとすることができる。この構成としては、例えば、実開昭55−116194号公報、特許第2688722号公報等に記載されたブラインドの機構に基づいたものを使用することができる。
図2において、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。即ち、ラダーコード12は、前後の2つの垂直コード12a、12aと、前後の垂直コード12a、12aを連結する多数の中段コード12bとから構成されて、各中段コード12bにスラット14が載置される。
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12a、12aの間に相対運動が発生して、スラット14が回転する。
図2(b)に示したように、ラダーコード12の前後の垂直コード12a、12aのうちの一方である前側のラダーコード12aは、その上下方向途中位置において、一部丈詰めされており、1つの中段コード12bが切除されている。そのため、この部分においては、スラット14のピッチは、前側は他の部分と同じであるのに対して、後側は他の部分の2倍になっており、この部分を境にして、上部のスラット群14Aと、下部のスラット群14Bとは、異なる回転角度に保持し得るようになっている。
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。
ヘッドボックス11内には、モータ24を駆動する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生成し、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、各種データ、条件等の登録を行なう設定装置36と、屋上などに設置されて外光の照度を得る陽光センサ37と、を備えている。陽光センサ37は、異なる方位に向いた複数のセンサから構成することができる。
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い、その制御信号を生成して電動ブラインド10へと送信する指令手段38と、指令手段38による周期でスラット回転角度を決定するスラット回転角度決定手段42と、を備える。
メモリ34には、各電動ブラインド10の取付面の方位を表す方位、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情報のテーブルと、スラットの角度のタイムスケジュールと、晴天、非晴天を判定するための条件の情報と、設定装置36によって設定されるタイミングの情報が格納されている。但し、太陽の高度は、メモリ34にてテーブルとして格納する代わりに、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を求めることも可能である。
設定装置36は、ブラインドテーブル、タイムスケジュール、晴天・非晴天の判定条件、及び制御タイミング等を設定するために使用される。
次に、本発明によるスラット回転角度決定手段42が行うスラットの回転角度の決定の原理について説明する。スラット14の回転角度は、季節及び時間と共に太陽の位置・高度が変化し、または天候が変化することに応じて、変化させる必要がある。
図3及び図4は、本発明の原理を表す図である。この実施形態では、太陽の位置の変化に依存する季節の中で、特に、夏(日本においては例えば6〜9月)と冬(日本においては例えば10月〜5月)の季節によってスラットの制御を異ならしめる。
まず、夏の一日を時系列的に追っていくと、夜間〜早朝(例えば19:00〜7:00)にかけては、図3(a)に示すように、上部のスラット群14A、下部のスラット群14B共に全閉とする。そして、電動ブラインド10と窓面との間に熱を閉じ込めて、早朝の室内温度上昇を抑え、空調起動時の負荷を軽減する。
図3(b)に示すように、電動ブラインド10の取付面に直射のある直達時の晴天時である電動ブラインド10の日中(例えば7:00〜19:00)及び電動ブラインド10の取付面が南面である電動ブラインド10の真昼以外(例えば7:00〜10:00、14:00〜19:00)の日中において、上部のスラット群14Aは太陽高度に合わせて日射を遮蔽する日射遮蔽角度となるように、直射の影響を受けやすい下部のスラット群14Bは全閉または開度が低くなるようにする。日射を遮蔽する日射遮蔽角度は、全閉から全開の角度まで、太陽の高度によって変化させる。こうして、取付面の上部から室内に最適な光を採り入れると共に、取付面の下部からの直射を防ぎ、窓際での作業環境を確保する。
また、図3(c)に示すように、電動ブラインド10の取付面が南面の晴天時であり下部に直射のない電動ブラインド10の真昼(例えば10:00〜14:00)においては、太陽高度は高く、下部への日射の影響はなく、入射の光エネルギは高い。そのため、熱効率を上げるために、上部のスラット群14Aを全閉として日射を遮蔽し、暖かい空気を上部に集める。また、下部のスラット群14Bは水平を含む高い開度として、外光を採り入れ、目線の眺望を確保する。
また、図3(d)に示すように、電動ブラインド10の取付面が直射のない北面のような非直達面または非晴天時の電動ブラインド10の日中(例えば7:00〜19:00)においては、太陽の直射はないため、上部及び下部のスラット群14A、14Bは、水平を含む適宜の角度とし、上部及び下部からそれぞれ柔らかな自然光を採り入れて、室内空間の居住性を高める。
また、図3(e)に示すように、夕方においては、上部のスラット群14Aを開、下部のスラット群14Bを全閉の角度とし、上部からは水平方向からの光を室内の奥まで眩しくならないように採り入れ、下部からの夕日の直射を防ぐ。
次に、冬の一日を時系列的に追っていくと、夜間〜早朝(例えば0:00〜7:00)にかけては、図4(a)に示すように、上部のスラット群14A、下部のスラット群14B共に全閉とする。そして、電動ブラインド10と窓面との間に冷気を閉じ込めて、早朝の室内温度変化を抑え、空調起動時の負荷を軽減する。
図4(b)に示すように、電動ブラインド10の取付面に直射のある直射時の晴天時である電動ブラインド10の日中(例えば7:00〜18:00)において、上部のスラット群14Aは太陽高度に合わせて日射を遮蔽する日射遮蔽角度となるように、直射の影響を受けやすい下部のスラット群14Bは全閉または開度が低くなるようにする。日射を遮蔽する日射遮蔽角度は、全閉から全開の角度まで、太陽高度によって変化させる。こうして、取付面の上部から室内に最適な光を採り入れると共に、取付面の下部からの直射を防ぎ、窓際での作業環境を確保する。
図4(c)に示すように、電動ブラインド10の取付面が直射のない北面のような非直達面または非晴天時の電動ブラインド10の日中(例えば7:00〜18:00)においては、太陽の直射はないため、上部及び下部のスラット群14A、14Bは、水平を含む開度の高い適宜の角度とし、上部及び下部からそれぞれ柔らかな自然光を採り入れて、室内空間の居住性を高める。
図4(d)に示すように、夕方においては、上部のスラット群14Aを開、下部のスラット群14Bを全閉の角度とし、上部からは水平方向からの光を室内の奥まで眩しくならないように採り入れ、下部からの夕日の直射を防ぐ。
図4(e)に示すように、夜間(例えば18:00〜0:00)においては、図4(a)と同様に、上部のスラット群14A、下部のスラット群14B共に全閉とし、全スラット面で室内照明を反射し、室内を明るくすると共に、窓面のコールドドラフト現象を防止する。
ここで、太陽高度に合わせて日射を遮蔽する日射遮蔽角度の決定の一例について説明する。図5(a)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水平面となす角度を理論角度ξ(>0)と定義することとする。この理論角度ξは、スラット幅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以上のときには、日射遮蔽角度θ(取付面を基準として、取付面からの角度(>0)とする)をスラット14が水平となる全開の回転角度(θ=90°)とすることで、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よりも小さいときには、スラット14の日射遮蔽角度θは、図5(b)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と一致する角度とするように、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角度とするように決定すると、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。
(2)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。
制御回路32の指令手段38では、図6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、スラット回転角度決定手段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生成し、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、太陽の位置・高度の変化、天候の変化に対する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決定は、図7及び図8に示すフローチャートに従って行なわれる。
まず、現日付を取得し、夏か冬かを判定し(ステップS202)、図7及び図8に示すスラット制御のいずれを行なうかを決める。
次に、現時刻を取得し、時間帯として、夜間・早朝、夕方、日中のいずれかを判定する(ステップS204)。
夜間・早朝の場合には図3(a)(ステップS206)、夕方の場合には図3(e)に示したように(ステップS208)、それぞれ上部及び下部のスラット群14A、14Bのスラットの回転角度を決定する。
日中の場合には、陽光センサ37からの照度値Iを取得し、晴天か非晴天かを判定する(ステップS210)。この判定は、照度値Iが所定の基準値よりも大きいか否か、または複数の陽光センサ37から得られる異なる方位からの照度値の偏差の大小により、判定することができ、任意の条件を使用することが可能である。
非晴天の場合には、図3(d)に示したように、それぞれ上部及び下部のスラット群14A、14Bのスラットの回転角度を決定する(ステップS212)。
晴天の場合には、現日付及び現時刻から制御するべき電動ブラインド10の取付面に対する現在の太陽の高度を取得する(ステップS214)。この太陽の高度は、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、制御するべき電動ブラインド10の取付面の方位を取得して、直射が当たらない非直達面か否かを判定する(ステップS216)。同じ取付面であっても、時刻によっては、非直達面となったり、ならなかったりする。
非直達面の場合には、図3(d)に示したように、それぞれ上部及び下部のスラット群14A、14Bのスラットの回転角度を決定する(ステップS212)。
次に、直射が当たる直達面である場合には、ブラインドテーブルを参照して取付面が南面であるか否かを判定する(ステップS218)。
南面でない場合には、図3(b)に示したように、それぞれ上部及び下部のスラット群14A、14Bのスラットの回転角度を決定する(ステップS220)。上部のスラット群14Aの日射遮蔽角度は、前述(2)式で表されるように太陽の高度によって変化する角度である。
次に、南面である場合、現時刻から真昼か否かを判定する(ステップS222)。
真昼である場合には、図3(c)に示したように、それぞれ上部及び下部のスラット群14A、14Bのスラットの回転角度を決定する(ステップS224)。
真昼でない場合には、図3(b)に示したように、それぞれ上部及び下部のスラット群14A、14Bのスラットの回転角度を決定する(ステップS220)。
一方、現日付が冬に属する場合には、図8に示すフローチャートによって、スラットの回転角度を決定する。夏と異なり、南面に関する処理が省略されている点を除き、ほぼ、図7と同様であるので、詳細説明を省略する。
こうして、上部のスラット群と下部のスラット群の回転角度の組み合わせを様々に変化させることで、外部環境に応じた適切なスラット角度制御を行なうことができる。
尚、ステップS202、S204、S220において、現日付及び現時刻に基づいて判定を行っているが、これに限るものではなく、太陽の高度及び方位角に基づき、図3及び図4のいずれの制御を行なうか、夜間・早朝、夕方、日中のいずれの時間帯に該当するか、または真昼か否かを判定するようにしてもよい。
尚、以上の実施形態では、上部のスラット群14Aと下部のスラット群14Bとの回転角度を1つのモータ24のみで制御していたが、これに限るものではなく、上部のスラット群14Aと下部のスラット群14Bがそれぞれ異なるモータによって回転が制御されるものであってもよいことは勿論であり(例えば、2台の電動横型ブラインドが上下に連結されたものであってもよい)、その場合には、上部のスラット群14Aと下部のスラット群14Bとを全く独立的な回転角度とすることができ、より自由度を持たせることができる。
10 電動ブラインド
14A 上部のスラット群
14B 下部のスラット群
30 スラット角度制御装置
38 指令手段
42 スラット回転角度決定手段

Claims (3)

  1. 上部のスラット群と下部のスラット群とを別々の角度で回転可能な電動ブラインドの各スラット群の回転角度を決定するスラット角度決定手段と、スラット角度決定手段で決定されたスラット角度に制御するための制御信号を生成して電動ブラインドに送信する指令手段と、を備える電動ブラインドのスラット角度制御装置において、
    前記スラット角度決定手段は、
    現時刻を取得する手段と
    現時刻が夜間から早朝の時間帯にあると判定した場合に、上部スラット群及び下部スラット群共に全閉となるスラット角度に決定する手段と
    現時刻が日中の時間帯にあると判定した場合に、晴天かあるいは非晴天かを判定する手段と
    晴天と判定した場合で、電動ブラインド取付面に直射が当たる場合に、上部スラット群を太陽高度に合わせた日射を遮蔽する日射遮蔽角度に、下部スラット群を全閉または開度が低くなるスラット角度にそれぞれ決定する手段と
    晴天と判定した場合で、電動ブラインド取付面の下部に直射が当たらない場合に、上部スラット群を全閉になるスラット角度に、下部スラット群を水平を含む開度が高くなるスラット角度にそれぞれ決定する手段と、
    を備える、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。
  2. 前記スラット角度決定手段は、晴天と判定した場合で、電動ブラインド取付面直射が当たらない場合に、上部スラット群及び下部スラット群を水平を含む開度が高くなるスラット角度に決定する手段をさらに備える、ことを特徴とする請求項1記載の電動ブラインドのスラット角度制御装置。
  3. 前記スラット角度決定手段は、非晴天と判定した場合に、上部スラット群及び下部スラット群を水平を含む開度が高くなるスラット角度に決定する手段をさらに備える、ことを特徴とする請求項1または2記載の電動ブラインドのスラット角度制御装置。
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