JP5957285B2 - 可視光透過性ブラインドとその使用方法 - Google Patents

Description

本発明は、外光に含まれる赤外線を制御した可視光についての透過性を有するブラインドとその使用方法に関する。

コンビニエンスストアやファミリーレストランなどの店舗で代表される施設では、外部から内部が見え易い構造であることが望まれる。このため、広く開口したガラス窓を配置して内部を見えやすくした構造の施設が多い。一方、ガラス窓を透して外光が施設内に進入すると、施設内の気温が上昇する。

特許文献１においては、ガラス窓の内側に配置されるブラインドを透明素材とし、赤外線を反射する熱線遮蔽層を積層させたブランドが開示されている。このブラインドは、ブラインドでありながら、不透明素材を使用せずに可視光については透明性を有する点で、赤外線に対する「目隠し」である。ガラス窓に直接赤外線反射フィルムを貼り付けるものではないため、既存施設への設置に適したものといえる。しかしながら、赤外線反射の機能は一般に、赤外線のみではなく可視光の一部をも反射してしまうため、薄い鏡のような状態となり、昼間において外部から内部が見づらくなる。

一方、特許文献２においては、表面層又は内部に赤外線吸収剤が含有された透明性を有するブラインドが開示されている。赤外線吸収は赤外線反射よりも可視光の透明性の点で優れており、このブラインドを配置することにより、施設内を外部から明るく見え易い状態に保持しつつ、赤外線が施設内の奥方に進入するのを抑制する。また、ブラインドのルーバーを回転させれば、通風機能を持たせることもできる。

特開２０００−１０４４６７号公報 特開平５−２９５９６７号公報

しかし、特許文献２のブラインドにおいては赤外線吸収剤が吸収した赤外線のエネルギーによりシート自体の温度が上昇し、ガラス窓の位置で熱の発散が生じ、対流により結局は施設内の気温を上昇させてしまう。
本発明は、施設内部を見え易い状態を維持し、外気の温度が高くなる夏期において施設内部の冷房コストを割安にすることができ、かつ冬期においては施設内の暖房コストを削減することができるブラインドを提供することを目的としている。

上記課題を達成するため本発明の可視光透過性ブラインドは、施設の内外を仕切るガラス窓の内側に設置されるブラインドにおいて、
夫々が回転可能であり、直線状に配列された可視光線を透過する複数のルーバーであって、透明な基材に対して赤外線吸収能が付与された複数のルーバーと、
前記複数のルーバーを回転させて１つの面状態となる姿勢を形成するヘッドボックスと、
前記１つの面状態となった複数のルーバーを前記ガラス窓に対し近接或いは離間させ、前記１つの面状態となった複数のルーバーと前記ガラス窓とが近接した状態で前記ルーバーに赤外線を吸収させる近接モードと、離間した状態で前記ルーバーに赤外線を吸収させる離間モードとを選択可能な前後動機構とを備えたことを特徴とする。
また、本発明の可視光透過性ブラインドの使用方法は、施設の内外を仕切るガラス窓の内側に設置されるブラインドにおいて、
夫々が回転可能であり、赤外線を吸収し可視光線を透過する性質を有し、直線状に配列された複数のルーバーと、
前記複数のルーバーを回転させて１つの面状態となる姿勢を形成するヘッドボックスと、
前記１つの面状態となった複数のルーバーを前記ガラス窓に対し近接或いは離間させ、前記１つの面状態となった複数のルーバーと前記ガラス窓とが近接した近接モードと、離間した離間モードとを選択可能な前後動機構とを備えたことを特徴とする可視光透過性ブラインドの使用方法であって、
施設内の気温が外気で加熱されて上昇する場合は、前記近接モードに選択し、前記施設内の気温が外気で冷却されて下降する場合は、前記離間モードを選択することを特徴とする。

本発明によれば、赤外線吸収の性質を持つルーバーを使用するため、施設の内部がその外方から見え易い状態を維持できる。一方、赤外線を吸収することによりルーバーに生じる熱を施設内部に留めずに外気へ拡散させるため、冷房コストを低減させることができる。また、冬季においてはルーバーが吸収した赤外線による熱をガラス窓との間に滞留させ、施設内の温度との格差を小さくして、暖房コストを低減させることができる。

ブラインドの正面図である。 ブラインドを左（矢印Ｙの方向）から見た状態を示す図である。 ブラインドを中央右（矢印Ｘの方向）から見た状態を示す図である。 一部変形例を示す図である。 施設のモデルを示す図である。 冷暖房負荷低減効果の評価結果を示す図である。 ブラインドとガラス窓の光学的な特性を示す図である。 第２の実施例を示す図である。 第３の実施例を示す図である。 第４の実施例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の詳細を説明する。

図１において、可視光透過性ブラインド２００は、選択透過面部２０１、ヘッドボックス２０２及び前後動機構２０３からなっている。選択透過面部２０１は多数のルーバー１により１つの面状態を形成したものを意味しており、各ルーバー１はヘッドボックス２０２の機能により支持され姿勢を制御される。可視光透過性ブラインド２００は、ルーバー１が鉛直軸回りに回転可能な縦型のブラインドである。１００ｃは施設の天井であり、２ａはヘッドボックス２０２を天井１００ｃに固定する固定具である。

ルーバー１は可視光線を透過する性質と赤外線を吸収する性質を併有する短冊状のシート１ａと、連結ロッド７を有している。シート１ａの上辺部には、シート１ａの厚さを増大させることで剛性を増大させた掛吊部１ｂと、掛吊部１ｂには幅中央から上方へ張り出した状態のフック１ｃが形成されている。各シート１ａはプラスチックを基材としており、該プラスチックは透明度が高く、耐久性に優れたものがよいのであり、例えばポリカーボネート、ポリメタクリルアクリレートなどが使用される。またシート１ａはこれに高い赤外線吸収能を付与するため、例えば特許文献２に示すように、その基材であるプラスチックに有機系の赤外線吸収剤を均一に混合するか、或いは、該プラスチックの表面に有機系あるいは無機系の赤外線吸収剤を含む赤外線吸収層を積層させている。連結ロッド７は、ヘッドボックス２０２に、シート１ａを吊下げ状に連結する。

可視光透過性ブラインド２００は、大きく3つの操作ができるようになっている。1つはルーバー１の展開収納機能であり、1つはルーバー１の回転機能であり、1つは選択透過面部２０１の前後方向移動機能である。このうち、ルーバー１の展開収納機能とルーバー１の回転機能は、公知の機能であるが、選択透過面部２０１の前後方向移動機能は本実施例において追加された機能である。前後方向移動機能は、ブラインドがガラス窓２０の内側に設置されたときに、選択透過面部２０１をガラス窓２０側に近接（前方向）移動或いは離間（後方向）移動させる機能であり、近接状態にするモードと離間状態にするモードとが選択可能である。

ヘッドボックス２０２は、その内部に多数のキャリア３を案内するヘッドレール２を有している。 ヘッドレール２内には、キャリア３を移動させるキャリア移動機構と、キャリア３に取り付けられるルーバー１を回転させるルーバー回転機構とが配設される。これらの機構は、ルーバー１の展開収納機能とルーバー１の回転機能を実現するものであり、公知の任意の機構を採用することができるので、図示していない。簡単に説明すると、開閉コード４に牽引すると、キャリア３がヘッドレール２内をいずれか一端側へ移動し、開閉コード４を他方に引くと、キャリア３のうち先頭のキャリアが開閉コード４に牽引されて、ヘッドレール２内を展開方向へ移動する。後続のキャリア３は、先頭のキャリア３の移動に応じて、スペーサを介して次々と牽引されていきヘッドレール２に沿って直線状に等間隔に展開する。ルーバー回転機構は、傘歯歯車や回転ロッドなどの伝達機構を有しており、回転ロッド５の回転をキャリア３に伝達する。キャリア３はルーバー回転機構により伝達された回転力により、各キャリア３から吊下げ状に支持されたフック３ａを鉛直な軸ｃ１まわりに回転させる。

次に、本実施例において追加された前後方向移動機能を実現する機構について説明する。ルーバー１の連結ロッド７は硬質プラスチックで棒状に形成され、各端部に屈曲状の金属棒材７ｂ１、７ｂ２を埋設することにより掛止孔ｅ１、ｅ２が形成されている。上側の掛止孔ｅ１は、キャリア３のフック３ａに掛け止められ、下側の掛止孔ｅ２にはシート１ａのフック１ｃが掛け止められる。これにより各シート１ａは連結ロッド７を介してキャリア３に吊り支持された状態となっている。

可視光透過性ブラインド２００を左からＹ方向に向いて見た図2において、前後動機構２０３は、ヘッドレール２のほぼ全長に渡る長さを有しアルミ材製の丸棒材であるシャフト８と、支持機構部９ａ、９ｂと、駆動部１０とを備えている。支持機構部９ａ、９ｂはヘッドレール２の各端部に懸垂状に固定された支持ブラケット９ａ１、９ｂ１と、それぞれの支持ブラケット９ａ１、９ｂ１の下面部上面に前後方向ｄに沿って固定されたラックギア１１と、各ラックギア１１の上側に載置され噛み合い状態で移動するピニオンギア１２とを備えている。これらピニオンギア１２はシャフト８の左右端の両側にそれぞれ同心状に固定されている。シャフト８はピニオンギア１２、ラックギア１１及び支持ブラケット９ａ１、９ｂ１を介してヘッドレール２に対して平行に支持された状態となっている。そしてシャフト８の一端（図１左側）はピニオンギア１２からさらに左方へ張り出している。

駆動部１０は、滑車１３と、この滑車１３の外周面に形成された環状溝に掛け回され垂れ下がり状とされた操作コード１４とを備えている。滑車１３は、ピニオンギア１２からさらに左方へ張り出したシャフト８の端部に同心状に固定されている。操作コード１４が引き操作されることにより、滑車１３、シャフト８及びピニオンギア１２が回転し、左右のピニオンギア１２、１２はそれぞれに対応したラックギア１１、１１上を前後方向ｄへ回転し、シャフト８を移動させる。可視光透過性ブラインド２００の中央付近からＸ方向に向いて見た図３において、シャフト８は各ルーバー１の連結ロッド７の側面に衝接し押し移動させる。

シャフト８を前後方向ｄへ移動させるための駆動部１０は他の構成によっても実現できる。例えば操作コード１４や滑車１３に代えて支持ブラケット９ａ１から垂れ下った状態に設けられたバトン及び、バトンの回転をシャフト８に伝達する歯車機構を設けるなどしてもよい。或いは、シャフト８を回転させる電動モータなどの動力駆動装置及びこれを動作させるための遠隔操作スイッチを設けるようにしてもよい。或いは操作コード１４、滑車１３、ラックギア１１及びピニオンギア１２を設けないで、図４に示すようにシャフト８を前後方向ｄへ移動可能に支持する案内軌道１５、サーボモータ１６、及び、サーボモータ１６により動作されるリンク機構１７を設け、リンク機構１７によりシャフト８を前後方向ｄに動かす構成としてもよい。

選択透過面部２０１がガラス窓２０側に近接された状態では、連結ロッド７はほぼ水平となり、選択透過面部２０１の自重がピニオンギア１２の中心から下に向かってかかるため姿勢は維持される状態（近接モードの状態）である。但し、姿勢を維持するためのラッチ機構を設けた方が望ましい。一方、選択透過面部２０１がガラス窓２０側から離間した状態では、連結ロッド７はシャフト８に触れておらず、ルーバー１が自然と垂れ下がった状態である（離間モードの状態）。

本実施例の可視光透過性ブラインド２００の使用例について説明する。
ルーバー１を図１に示すように展開して選択透過面部２０１を形成するときは、まず開閉コード４を操作することにより、各キャリア３を等間隔で一線状に整列させる。これにより各ルーバー１は、直線状に互いのシート１ａの表面が対向した状態で均等に配列される。この時点では、シャフト８は連結ロッド７に接触しない。そして、回転ロッド５を操作して、各キャリア３のフック３ａを回転させることにより、各ルーバー１はシート１ａの表面が1つの面に揃い選択透過面部２０１を形成する。

施設内の気温が外気で冷却されて下降する冬季には、シャフト８は各連結ロッド７に接触しない状態（離間モード）とし、各ルーバー１により選択透過面部２０１を形成する。選択透過面部２０１は一枚の平坦なシート状に変形した状態で、ガラス窓２０との間に１０ｃｍ程度の厚さの空気層が形成される。この状態において、選択透過面部２０１はガラス窓２０から入射する太陽光の赤外線をその赤外線吸収剤を介して吸収し温度上昇する。こうして発生した熱は、ガラス窓２０と選択透過面部２０１の間の空気に留め置かれ、施設内の温度との温度格差を極小化し、２重ガラスの如く施設内の熱が外気に逃げないように機能する。

また施設内の気温が外気で加熱されて上昇する夏季には、各ルーバー１により選択透過面部２０１を形成した状態で、シャフト8は各連結ロッド７を図３に２点破線で示すようにガラス窓２０方向（前方向）に移動させる。これにより選択透過面部２０１はガラス窓２０に接触し或いは２ミリメートル程度の隙間となるように近接した状態（近接モード）になる。この状態において、選択透過面部２０１はガラス窓２０から入射する太陽光の赤外線の多くを吸収し温度上昇する。この選択透過面部２０１の熱は数ミリメートル以下の厚さの空気層を経てガラス窓２０に伝達される。ガラス窓２０に伝達された熱はガラス窓２０を介して施設外へ拡散される。

また、外からの日射や風を施設内に取り込みたいときは、選択透過面部２０１をガラス窓２０から遠ざけ、回転ロッド５を操作することにより選択透過面部２０１が形成された状態から各ルーバー１を９０度回転させ、シート１ａの表面を対向させる。

図５乃至７は、可視光透過性ブラインド２００を用いたことによる年間の冷暖房負荷低減効果を試算した例を示している。図５において、可視光透過性ブラインド２００を設置する施設のモデルとして、ＲＣ造り延床面積８２６．５６ｍ^２の２〜７のいずれかのフロアであって、フロア面積１１３．４ｍ^２、階高３．６ｍ、窓の面積３７．４４ｍ^２のオフィスを用いた。このモデルは、通常のオフィスよりも１枚当りのガラス窓の面積を広くしている（１．８ｍ×２．６ｍ）。また、冷暖房負荷低減効果については、図５Ｂに示すように南向きの斜線部Ｓの範囲を対象とした。

また、ガラス窓は厚さ３ｍｍの一般的なフロート板ガラスであり、可視光透過性ブラインド２００のルーバーの素材としては２ｍｍ厚の透明ポリカーボネイトを用いた。このポリカーボネイトの光学特性は、日射透過率４１％、日射反射率４．１％、可視光透過率７７．７％、可視光反射率５．３％である。このポリカーボネイトの表面に赤外線吸収ハードコート層を皮膜したルーバーの試料を用意した。

フロート板ガラスと、ルーバーの試料の光波長に対する分光透過率は、図７Ａに示す通りであり、３つの試料Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３は赤（波長が６４０〜７７０ｎｍ）よりもさらに長い波長を吸収する特性を示している。

ブラインド（ルーバーからなる選択透過面部）とガラス窓との間隔を近接／離反したときの冷暖房負荷低減効果の評価結果を図６に示す。ブラインド（ルーバーからなる選択透過面部）とガラス窓との距離は、図７Ｂに示す通り、対向する面同士の間隔である。図６Ａは、測定数値結果であり、図６Ｂは図６Ａを元にグラフにプロットしたものである。数値が大きいほど省エネ効果が大きい。また、マイナス数値は、逆にエネルギー負荷が大きく省エネにはマイナス効果であることを示している。

間隔を５ｍｍ以内とすることにより、冷房負荷低減効果は正の値を示しており、夏季においては、選択透過面部とガラス窓との間の距離を５ｍｍ以内にすることにより、省エネ効果が期待できることになる。ガラス窓の素材であるガラスの熱伝導率は決して高いものではないが、厚さが施設の壁に比べてはるかに薄く、外気の熱が伝導しやすい。そして、ガラス窓と選択透過面部との距離が５ｍｍ以下であれば、この間の空気層は熱を伝播する能力があると考えられる。すなわち、選択透過面部が赤外線を吸収した結果生じた熱が、この薄い空気層を伝播してガラス窓から外気に拡散する。尚、選択透過面部とガラス窓が接触したとき（０ｍｍのとき）、冷房負荷低減効果が若干低下するのは、ルーバーがガラス窓に接触することにより、施設内側の見かけ上のガラス窓の表面積が増加し、施設内の温度が若干伝播するからと考えられる。

一方、冬季においては、ガラス窓から選択透過面部を離すと暖房負荷低減効果が大きくなるという結果が出た。尚、ブラインドとガラス窓の間隔を広げるには、おのずと限界があるので、１０ｃｍ程度が適当であると考えられる。

図８は第２の実施例の可視光透過性ブラインド２００を示している。以下、第１の実施例の場合と相違する点について説明する。第１の実施例における各シート１ａにフック１ｃを設けることに代えて、Ｕ字状の金属棒材１ｄを掛吊部１ｂに埋設することにより掛止孔ｅ３を形成する。そして、ルーバー１は第１の実施例における連結ロッド７は有することなく、各キャリア３のフック３ａには対応するルーバー１が掛止孔ｅ３を介して、直接に掛け止められている。また、各シート１ａは、柔軟な素材が使用されている。以下の説明において第１の実施例と同一の部位は同一の文言及び符号を使用する。

選択透過面部２０１をガラス窓２０に近接させるときは、駆動部１０の動作によりシャフト８をガラス窓２０側へ移動させ、各ルーバー１のシート１ａを押し移動させる。これにより、シート１ａはシャフト８の接触した位置で折れ曲がった状態となり、選択透過面部２０１はシャフト８より下側の部分である大部分がシャフト8の移動量に応じてガラス板ａ１に近接される。したがって本実施例の可視光透過性ブラインド２００も、第１の実施例のものとほぼ同様に機能するものとなる。

本実施例では連結ロッド７を使用しないため、ヘッドボックス２０２からシート１ａの上辺部までの距離を第１の実施例の場合よりも短くすることが可能となる。これにより、ガラス窓２０をより広く選択透過面部２０１で覆うことができる。

図９及び図１０は第３の実施例、第４の実施例である施設１００内の可視光透過性ブラインド２００の設置状態を示している。第１の実施例の場合と相違する点について説明する。

これらの実施例は、前後動機構２０３が、第１及び第２の実施例におけるものに代えて、ヘッドボックス２０２をガラス窓２０に対し近接／離反させる構成である。
図９に示す第３の実施例による前後動機構２０３においては、ヘッドボックス２０２の少なくとも各端部に配設される揺動支持機構２ｄを備えている。各揺動支持機構２ｄは天井１００ｃに固定された支持ブラケット２ｄ１と、支持ブラケット２ｄ１に保持されヘッドボックス２０２の長さ方向回りの支点軸２ｄ２と、及び、支点軸２ｄ２を介して支持ブラケット２ｄ１に揺動自在に装着された揺動アーム２ｄ３を具備している。揺動アーム２ｄ３を図示しない駆動部により揺動アーム２ｄ３が矢印方向ｈ１へ揺動されると、選択透過面部２０１は二点破線で示すようにガラス窓２０に接近し、また揺動アーム２ｄ３が矢印方向ｈ１の逆側へ揺動されると選択透過面部２０１はガラス窓２０から離反する。その他の点は実施例１の場合と変わりなく、同様な効用が得られる。

図１０に示す第４の実施例による前後動機構２０３は、パンタグラフジャッキ２ｅがヘッドボックス２０２の少なくとも各端部に配設される。パンタグラフジャッキ２ｅはリンクの伸縮方向が前後方向ｄであって、その先端にヘッドボックス２０２が固定されている。パンタグラフジャッキ２ｅによりヘッドボックス２０２をガラス窓２０側へ移動すると、選択透過面部２０１は二点破線で示すようにガラス窓２０までの距離が２ミリメートル程度にまで接近し、また逆側へ移動されると、選択透過面部２０１はガラス窓２０から１００ｍｍ程度離反する。その他の点は実施例１の場合と変わりない構成とされており、第１の実施例と同様な効果が得られる。

第３、４の実施例においては、ヘッドボックス２０２自体を前後動させるものであるため、可視光透過性ブラインド２００の殆どの重量を移動可能に支えなければならない。また、キャリア３はヘッドレール２内で回転するものであるため、少なくとも回転半径を確保しなければならず、選択透過面部２０１の位置がヘッドレール２の中央付近となってしまう。従って実施例４は、ガラス窓の配置環境によっては、設置が困難である。

上記の実施例では縦型のブラインドを例として示したが、例えばルーバーが水平軸回りに回転する横型ブラインドに対しても、ルーバーをガラス窓に近接／離反させたり、ヘッドボックス自体をガラス窓に近接離反することにより適用することが可能である。

２００ 可視光透過性ブラインド
２０１ 選択透過面部
２０２ ヘッドボックス
２０３ 前後動機構
１ ルーバー
１ａ シート
１ｂ 掛吊部
１ｃ フック
１ｄ 金属棒材
２ ヘッドレール
２ａ 固定具
２ｄ 揺動支持機構
２ｄ１ 支持ブラケット
２ｄ２ 支点軸
２ｄ３ 揺動アーム
２ｅ パンタグラフジャッキ
３ キャリア
３ａ フック
４ 開閉コード
５ 回転ロッド
７ 連結ロッド
７ｂ１ 金属棒材
７ｂ２ 金属棒材
８ シャフト
９ａ、９ｂ 指示機構部
９ａ１、９ｂ１ 支持ブラケット
１０ 駆動部
１１ ラックギア
１２ ピニオンギア
１３ 滑車
１４ 操作コード
１５ 案内軌道
１６ サーボモータ
１７ リンク機構
２０ ガラス窓
１００ｃ 天井
ｅ１、ｅ２、ｅ３ 掛止孔

Claims (4)

1. 施設の内外を仕切るガラス窓の内側に設置されるブラインドにおいて、
   夫々が回転可能であり、直線状に配列された可視光線を透過する複数のルーバーであって、透明な基材に対して赤外線吸収能が付与された複数のルーバーと、
   前記複数のルーバーを回転させて１つの面状態となる姿勢を形成するヘッドボックスと、
   前記１つの面状態となった複数のルーバーを前記ガラス窓に対し近接或いは離間させ、前記１つの面状態となった複数のルーバーと前記ガラス窓とが近接した状態で前記ルーバーに赤外線を吸収させる近接モードと、離間した状態で前記ルーバーに赤外線を吸収させる離間モードとを選択可能な前後動機構とを備えたことを特徴とする可視光透過性ブラインド。
   
2. 前記近接モードにおいては、複数のルーバーと前記ガラス窓との間隔が５ｍｍ以内であることを特徴とした請求項１記載の可視光透過性ブラインド。
   
3. 前記前後動機構は、１つの面状態となった複数のルーバーに当接し、前記ガラス窓に向けて押し移動するシャフトを有することを特徴とする請求項１記載の可視光透過性ブラインド。
   
4. 施設の内外を仕切るガラス窓の内側に設置されるブラインドにおいて、
   夫々が回転可能であり、赤外線を吸収し可視光線を透過する性質を有し、直線状に配列された複数のルーバーと、
   前記複数のルーバーを回転させて１つの面状態となる姿勢を形成するヘッドボックスと、
   前記１つの面状態となった複数のルーバーを前記ガラス窓に対し近接或いは離間させ、前記１つの面状態となった複数のルーバーと前記ガラス窓とが近接した近接モードと、離間した離間モードとを選択可能な前後動機構とを備えたことを特徴とする可視光透過性ブラインドの使用方法であって、
   施設内の気温が外気で加熱されて上昇する場合は、前記近接モードに選択し、前記施設内の気温が外気で冷却されて下降する場合は、前記離間モード選択することを特徴とする可視光透過性ブラインドの使用方法。