JP6118459B2 - 分離された直達及び散乱日射に基づく窓遮光制御システム及び窓遮光制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般的には、照明及び遮光の制御に関し、より具体的には、照明及び遮光を制御するためのフレキシブルなアーキテクチャを備えたコントローラに関する。

現代のビルでは、電灯及びブラインド／シェードは、快適な照明状態を作り出すために電気的に制御されている。電灯は壁スイッチによって制御され、又は昼光及び／若しくは在室状態に応じて自動的に調光又は消灯され得る。ベネチアンブラインド及びローラーシェード等の遮光システムは、昼光、グレア、及び／又は在室者の好みに応じて制御可能な電動システムである。

特に、窓遮光システムは、眩しい直射日光を遮り、室内の昼光レベルを調整するために使用される。シェードの展開レベル及び／又はブラインドの閉鎖の制御は、在室者の視覚的な快適性に影響するのみならず、エネルギー消費にも影響を及ぼす。すなわち、シェード又はブラインドが必要以上の昼光を遮る場合、一般照明を提供するために、余分な電気照明エネルギーが要求され得る。一方で、適切に調節されていないシェード／ブラインドによって生じる日射熱取得に起因する冷却負荷をオフセットするために、余分な冷却エネルギーが消費され得る。シェード展開レベルとは、シェードによって遮蔽された窓面積の割合である。シェード展開レベルは、ビル及びファサードごとに異なる。

自動遮光システムは、シェードの展開又はブラインドの閉鎖を制御するために、しばしばスカイセンサを使用する。センサは、空に面する屋上に水平に、又は窓壁の内側に、若しくは制御される空間の外側に取り付けられ得る。センサは、可視光を感知して照度（昼光）を検出してもよく、又は太陽放射のスペクトル全体を感知して放射照度（太陽熱流束）を検出してもよい。センサの位置及び感度によらず、センサは、典型的には全天照度／全天放射照度と呼ばれる、直達及び散乱照度又は放射照度の結合された結果のみを出力する。

スカイセンサの出力信号（全天照度／放射照度）を直射日光の存在、又は室内の全体的昼光状態と関連付けるには、何らかのヒューリスティックな又は複雑な較正処理が使用されるべきである。これらの処理は、通常、シェードの完全な展開又はブラインドの完全な遮蔽を引き起こす範囲外の閾値をもたらす。言い換えれば、直射日光又は過剰な昼光の存在は推測に過ぎず、実際の測定結果ではない。

関連技術には、直達日射及び散乱日射を測定するためのソリューションが数多く存在する。例えば、気象台では、ソーラートラッカー上に取り付けられた日射計を使用して、直達放射照度が測定されていて、また、遮蔽リング又はバンドとともに放射温度計を使用して、水平面放射照度が測定されている。これらの種類のセンサは非常に高価であり、遮光制御用途には高過ぎる。さらに、日射計及び放射温度計センサによって実行される測定は、各窓において体験される実際の太陽光及び照明状態に関する情報を何ら提供しない。

直達及び散乱放射照度を測定するための他のソリューションは、３つの互いに垂直な平面上に３組のペアとして設けられた６つのシリコン太陽電池を含む。デバイスの向き及び時間帯に応じて、各ペアのうちの１つの電池は、太陽の直射日光、及び同方向から入射する散乱光放射の両方に曝される。各ペアの他方の電池は、それぞれの平面上の散乱放射にしか曝されない。各平面で測定された放射量の差が２乗され、足し合わされ、和の平方根がとられ、直射日光の実際の値が求められる。したがって、このソリューションは、米国特許第４，６０９，２８８号においてより詳細に説明されるように、空における日光の存在を検出するようデザインされている。

関連技術において論じられる他の日射センサは、複数の光検出器、及びマスキング要素に基づく。マスキング要素は、常に、少なくとも１つの検出器が半透明領域を通じて直射日光に曝され（晴れている場合）、少なくとも１つの検出器が不透明領域によって直射日光から遮られるよう配置された、半透明領域と不透明領域とのパターンを有する。光検出器は、日射センサの水平面上に配置される。このようなセンサの実施例は、米国特許第６，４１７，５００号に見つけることができる。

しかしながら、この日射センサは、単に空における日光の存在を検出するようデザインされているに過ぎず、特定のファサードの窓に当たる直達日射、又は窓に照射される散乱放射の量に関する十分な情報を提供することができない。したがって、関連技術において開示される日射センサは、遮光コントローラ用途に利用することができない。

窓遮光システムのシェード及び／又はブラインドの制御に放射センサを利用する場合の主な課題は、現在、直達日射の寄与を散乱日射の寄与から区別する簡単なやり方が存在しないことである。作業面（例えば、デスク、コンピュータ画面等）上の日光の明るい斑模様は、作業を邪魔し、又は不可能にさえするグレアを発生させ、在室者が視覚的なタスクを行うのを妨げるため、多くの場合、タスク面上の直射日光は望ましくない。一方、散乱日光は、通常、全体的なレベルが許容できない程度に高くない限り、作業面上に均等に分散された自然光を供給するのに望ましい。

単一の全光又は放射センサを使用する場合、窓の前方の直射日光は、何らかの較正処理を介して推測されなければならない。センサ値が閾値を超える場合、直射日光が存在し、又は全体的な光が許容できないレベルに達したと見なされる。この場合、これに応じて、シェードが展開され又はブラインドが閉じられる。しかしながら、閾値は、様々な直達及び散乱光／放射の組み合わせによって到達され得る。したがって、比較的明るい日には、直射日光が存在しなくともシェードが展開され又はブラインドが閉じられ、よって、在室者の屋外の視界を遮り、また、準最適な照明用の昼光の利用をもたらし得る。

したがって、従来技術の欠陥をふまえ、分離された直達及び散乱日射に基づき遮光システムを制御するためのソリューションを提供することは有益であろう。

本明細書に開示される特定の実施形態は、窓遮光制御システムを含む。システムは、少なくとも４つの方向の各方向の全放射測定値を生成するセンサであって、各全放射測定値は、照度及び放射照度のうちの少なくとも１つの直達及び散乱成分の結合である、センサと、全放射測定値の分離した直達成分及び散乱成分を計算する、センサに接続されたプロセッサと、少なくとも１つの全放射測定値について計算された分離した直達成分及び散乱成分に基づき窓遮光システムを制御する、プロセッサに接続された制御回路とを含む。

また、本明細書に開示される特定の実施形態は、窓遮光システムを制御するための方法を含む。方法は、少なくとも４つの方向の各方向の全放射測定値を測定するステップであって、各全放射測定値は、照度及び放射照度のうちの少なくとも１つの直達及び散乱成分の結合である、ステップと、全放射測定値の分離した直達成分及び散乱成分を計算するステップと、少なくとも１つの全放射測定値について計算された分離した直達成分及び散乱成分に基づき、窓遮光システムを制御するステップとを含む。

開示の主題は、明細書の末尾にある特許請求の範囲において特に指し示され及び明確に請求されている。本発明の上記及び他の特徴並びに利点は、添付図面とともに以下の詳細な説明を参照することによって明らかになろう。

図１は、一実施形態に従って構築された窓遮光コントローラの概略図である。 図２は、一実施形態に係る、太陽放射の直達及び散乱成分を測定するようデザインされたセンサの概略ブロック図である。 図３は、他の実施形態に係る、太陽放射の直達及び散乱成分を測定するようデザインされたセンサの概略ブロック図である。 図４は、図２及び図３のセンサによって全放射測定値がどのように取得されるかを示す概略ブロック図である。 図５は、一実施形態に係る、太陽放射の直達及び散乱成分を計算するためのプロセスを示すフローチャートである。 図６は、太陽放射の散乱及び直達成分を使用してシェード／ブラインドシステムを制御するためのプロセスを示すフローチャートである。

開示される実施形態は、本明細書が開示する革新的技術の多数の好適な利用方法の例に過ぎないことを留意されたい。一般的に、本願の明細書中の記載は、特許請求される様々な発明のいずれをも必ずしも限定しない。また、一部の記載は、ある技術的特徴には適用されるが、他の技術的特徴には適用されない場合がある。通常、特に明記されない限り、一般性を欠くことなく、単一の要素は複数であってもよいし、又はその逆もあり得る。図中、同様な参照番号は異なる図面を通して同様な部分を指す。

特定の例示的実施形態は、感光素子から分離された直達及び散乱日射データに基づき窓遮光システムを制御する遮光制御システムを含む。さらに、照度（すなわち、光）及び放射照度（すなわち、太陽熱流束）のうちの少なくとも１つの直達及び散乱成分を取得可能にするよう構成された複数の感光素子を含むセンサが開示される。一実施形態では、センサは窓壁に取り付けられ、よって、実際に窓に衝突する太陽放射と同じ量を「感じ取る」。したがって、開示される実施形態の一部によれば、遮光システムのシェード及びブラインドの制御は、直射日光の正確な検出及び防止、並びに入射昼光又は日射熱取得のより良い推定を促進する。結果として、一部の実施形態では、開示のコントローラは、室内昼光及び日射熱取得条件を最適化するよう、シェード又はブラインドを作動することができる。

図１は、一実施形態に従って構築された窓遮光コントローラ１００の例示的かつ非限定的なブロック図を示す。統合コントローラ１００は、センサ１１０、プロセッサ１２０、制御回路１３０、及び窓遮光システム１５０のシェード及びブラインドを駆動するドライバ１４０を含む。センサ１１０は、照度の直達及び散乱成分、放射照度の直達及び散乱成分、又は照度及び放射照度の両方の直達及び散乱成分を測定するよう構成された複数の感光素子を含む。センサ１１０の感光素子の構造及び構成については、後により詳細に説明する。

プロセッサ１２０は、センサ１１０によって測定された日射の直達及び散乱成分を計算するよう構成される。センサ１１０内の各感光素子は、感光素子の種類に応じて、照度又は放射照度の全放射測定値を返す。感光素子によって供給される全放射測定値は、感光素子が面する方向において測定された直達及び散乱成分の結合を含む。直達及び散乱成分を計算するための処理については、後により詳細に説明する。

制御回路１３０は、プロセッサ１２０によって供給される入力、すなわち、計算された直達及び散乱成分に基づき、システム１５０におけるシェード展開レベル及びブラインド閉鎖レベルを調整又は設定するよう構成される。後述されるように、一実施形態によれば、制御回路１３０は、在室者にとって快適な照明状態を達成するまで、シェード及びブラインドの展開及び閉鎖レベルを繰り返し調整することができる。

ドライバ１４０は、窓遮光システム１５０の電気部品に電力を供給し、及び電気部品を制御するよう構成される。例えば、ドライバ１４０は、システム１５０内のシェード及びブラインドの動作を制御するモーター（図示無し）を制御するよう構成される。

図２は、一実施形態に係る、照度及び／又は放射照度の直達及び散乱成分を測定するようデザインされたセンサ１１０の例示的かつ非限定的な図である。図２に示される実施形態のセンサ１１０は、まとめて参照番号２１０によって表される複数の感光素子と、感光素子２１０及び任意の補助回路（図示無し）を収容するハウジング２２０と、まとめて参照番号２３０によって表される反射ブロッカーとを含む。センサ１１０は、ファサードのウィンドウシェード／ブラインドと同じ側に取り付けられるようデザインされる。センサ１１０は、接着剤、ネジ、又は任意の他の固定手段によって取り付けられ得る。

各感光素子２１０は、可視光及び／又は太陽放射のスペクトル全体を感知し得る。一実施形態では、素子２１０は、一方が可視光のスペクトル応答を有し、他方が太陽放射のスペクトル応答を有する２つのフォトダイオードを含み得る。

上記したように、センサ１１０は、可視昼光レベル（照度）、太陽放射レベル（放射照度）、又は両方を測定するよう構成され得る。いずれの構成にせよ、散乱及び直達成分の両方が測定され得る。可視昼光レベル、すなわち照度を測定するには、全ての感光素子２１０が、人間の目と同様な感度のＣＩＥ（Commission Internationale de l'Eclairage／国際照明委員会）比視感度のスペクトル応答を有する。

太陽放射レベルから熱流束、すなわち放射照度を測定するには、センサ１１０は、全ての波長にかけて比較的平坦なスペクトル応答を有する感光素子２１０を含むよう構成される。例えば、昼光レベル及び日射熱取得を同時に推定するために照度及び放射照度の両方が要求される場合、センサ１１０は、センサハウジング２２０の４つの面のそれぞれに設置された２つの異なる種類の感光素子２１０を含むよう構成される。かかるセンサの例示的な図が、図３に提供されている。

例示的な図３において、感光素子３１０は、照度の直達及び散乱成分を測定し、上記したような応答関数を有する。感光素子３２０は、放射照度の直達及び散乱成分を測定し、上記したような応答関数を有する。図２及び図３では、センサハウジング２２０の６つの面のうち３つの面しか示されていないことに留意されたい。また、典型的なセンサ１１０は、４つの（又は４組の）感光素子を含むことに留意されたい。

図２に戻り、一実施形態では、センサハウジングの筐体は、感光素子２１０を所定の位置に保持し、補助回路をハウジング内に密閉する。補助回路は、感光素子２１０によって生成された信号を増幅するために使用され、プロセッサ１２０が信号を適切に読み取ることを可能にする。感光素子２１０は標準的なフォトダイオードであり得るので、センサ１１０の寸法は、サイズが比較的コンパクトなものであり得る。反射ブロッカー２３０は、感光素子２１０がビルの表面から反射された光及び／又は放射を見ることを防ぐために、光及び／又は放射を吸収するようデザインされたフランジである。

次に、図４を参照しながらセンサ１１０の動作について説明する。センサ１１０は、照度又は放射照度に関する全放射測定値Ｉ_１、Ｉ_２、Ｉ_３、及びＩ_４を提供する４つの感光素子４１１、４１２、４１３、及び４１４を含む。センサ１１０は、素子４１１がビルの外側に（すなわち、ファサードに対して垂直方向に）向き、ファサードに対して垂直な入射放射を測定するよう、ファサードの表面に取り付けられる。感光素子４１２及び４１３は、水平面上に投射された放射を測定し、ファサードに対して平行である。感光素子４１４は、天頂からの放射を測定する。各測定値Ｉ_１、Ｉ_２、Ｉ_３、及びＩ_４は、照度又は放射照度の結合された直達及び散乱成分の両方を含む。図４に示されるベクトルＩ_ｂは、直達日射である。角度β及びγは、それぞれ、太陽高度角及び太陽エレベーション方位角であり、すなわち、水平面上に垂直に投射された、太陽とファサード表面との間の角度である。角度β及びγは、位置及び時間情報を使用して計算され得る。例えば、太陽高度角β及び太陽エレベーション方位角γは、以下のようにして計算され得る。

ここで、αは太陽方位角であり、ｅはエレベーション方位角であり（すなわち、ファサードの垂線と真南との間の角度）、Ｌは高度であり（南半球では負）、Ｄは赤緯であり（南半球では負）、Ｈは時角である。Ｌ及びＤの値は地理的位置によって決定され、一方、Ｈは時刻によって決定される。

プロセッサ１２０によって実行されるプロセスは、日射の直達及び散乱成分の分離した値を計算及び出力する。感光素子４１１、４１２、４１３、及び４１４によって測定される、各全体測定値（Ｉ_１、Ｉ_２、Ｉ_３、及びＩ_４）と、直達及び散乱日射との間の関係は以下の通りである。

ここで、

及び

は、それぞれ、各感光素子によって感知された日射の直達及び散乱成分であり、Ｉ_ｂ、β、及びγは上記で定義された通りである。

図５は、一実施形態に係る、日射の直達及び散乱成分の分離した値を計算するためのプロセスを表す例示的かつ非限定的なフローチャート５００を示す。Ｓ５１０において、センサ１１０から全体測定値（Ｉ_１、Ｉ_２、Ｉ_３、及びＩ_４）が受け取られる。さらに、角度β及びγが入力として受け取られる。あるいは、角度β及びγの値は、例えば上記したようにして計算される。

Ｓ５２０において、天文学的に、センサ１１０が取り付けられているファサードの前方に太陽が位置するか否かが確認される。一実施形態では、Ｓ５２０は、角度βの値が０°より大きいか（β＞０）、及びγの値が−９０°〜９０°の間であるか（−９０＜γ＜９０）の確認を含む。そうでない場合、Ｓ５３０において、直達成分（Ｉ_{ｄｉｒｅｃｔ}）が０に設定され、よって

及び
は全て０である。また、ファサード、すなわち窓に対して垂直に投射された太陽放射の散乱成分（Ｉ_{ｄｉｆｆｕｓｅ}）は、Ｉ_１に設定される。センサ１１０の読み取り値から、ファサード上で太陽が見えないことが決定され得る場合、ファサード上には直達放射は存在せず、よって
であることに留意されたい。したがって、素子４１１はファサード上の散乱放射のみを感知し、すなわち、Ｉ_ｄ＝Ｉ_１である。

Ｓ５２０の回答がＹｅｓの場合、実行は、空が曇っているか否かを決定するための別の確認が行われるＳ５４０に進む。具体的には、Ｉ_１、Ｉ_２、及びＩ_３の値が略等しいか否か確認される。例えば、Ｉ_１、Ｉ_２、及びＩ_３の値の間の５％以下の差は、略等しいと考えられる。略等しい場合、実行はＳ５３０に進み、そうでない場合、実行はＳ５５０に進む。

Ｓ５５０において、天空輝度分布、及び比例するＩ_ｘの散乱成分
が計算される。関連技術では、全体測定値Ｉ_４に比例する天頂輝度の測定値を使用して、天空下の天空輝度分布を計算するための技術が知られている。一実施形態では、天頂輝度は１に正規化され、天空下の任意の位置、特に素子４１１、４１２、及び４１３における位置は、１に対して計算され得る。具体的には、輝度分布は、各測定値間の比率である（Ｌ_１：Ｌ_２：Ｌ_３：Ｌ_４（Ｌ_４＝１））。その後、比率に全体測定値Ｉ_４が掛けられ、各感光素子４１１、４１２、４１３、又は４１４に投射される散乱成分
が取得される。

Ｓ５６０において、上式（１）、及びＳ５５０において計算された散乱成分
を使用して、全体測定値Ｉ_ｘごとに直達成分
の値が計算される。Ｓ５７０において、直達及び散乱成分の計算された値が制御回路１３０に入力される。計算された値は、将来の使用のためにメモリ（図示無し）内に保存されてもよい。感光素子の種類に応じて、直達及び散乱成分は照度又は放射照度のいずれについても計算され得ることに留意されたい。

図６は、１つ又は複数の計算された直達及び散乱成分を使用して窓遮光システムを制御するためのプロセスを表す例示的かつ非限定的なフローチャート６００を示す。図６に示される実施形態では、制御回路１３０は、（素子４１１によって測定され、プロセッサ１２０によって計算された）垂直日射の直達及び散乱照度成分
及び
を受け取る。

Ｓ６１０において、直達照度閾値Ｅ_ＴＨＤ、並びにユーザー指定照明レベルの上限値Ｅ_{ＵＰＰＥＲ}及び下限値Ｅ_{ＬＯＷＥＲ}が設定される。閾値Ｅ_ＴＨＤは、グレアを発生させる十分強いレベルを決定し、ユーザーにより、既定の値に従って設定され得る。Ｓ６２０において、ファサードの真正面で太陽が輝いているか否かが確認される。すなわち、直達照度値
が閾値Ｅ_ＴＨＤより大きいか否かが確認される。閾値Ｅ_ＴＨＤより大きい場合、Ｓ６２５において、窓遮光システム１５０のブラインド／シェードは、室内の指定された奥行における直射日光を防ぐレベルまで展開される。すなわち、窓遮光システムの展開レベル（Ｈ_Ｓ）は、展開動作によって遮蔽される窓面積のパーセント値（０〜１００％）であるＨ_ＴＨＤに設定される。

Ｓ６３０において、タスク面（例えば、デスク）においてもたらされる昼光レベルＥ_ＴＡＳＫが推定される。一実施形態では、推定は、
及び
、Ｈ_Ｓ、並びにθ_Ｓの値を使用してタスク面上の室内水平面照度を推定する関数ｆ（）を用いて実行される。パラメータθ_Ｓは、ブラインドの閉鎖を制御するスラット角度である（シェードではなく、ベネチアンブラインドが使用される場合）。すなわち、下式の通りである。

Ｓ６３５において、もたらされるタスク照明がユーザー指定照明レベルの上限を超えるか否か、すなわち、Ｅ_ＴＡＳＫ＞Ｅ_{ＵＰＰＥＲ}であるか否かが確認される。Ｓ６３５の回答が否の場合、実行はＳ６６０に進み、そうでなければ、Ｓ６４０において、シェード／ブラインドが完全に展開されているか否か、すなわち、Ｈ_Ｓ＝１００％であるか否かを求めるさらなる確認がなされる（ここで、０％は完全に納められた状態で、１００％は完全に展開された状態である）。１００％の場合、実行はＳ６４５に進み、そうでなければ、Ｓ６５０において、シェード／ブラインド展開レベルＨ_Ｓが、所定の変化量だけ下げられる（例えば、１０％）。その後、実行はＳ６９０に進む。

オプションで、ブラインドがベネチアンタイプの場合、Ｓ６４５において、スラットが完全に閉じているか否か、すなわち、θ_Ｓ＝１００％（すなわち、スラット角度９０°）であるか否かが決定され、ここで、０％スラット角度は完全に開いた状態であり（すなわち、スラット角度は０％）、１００％スラット角度は完全に遮蔽された状態である（すなわち、スラット角度は９０％）。スラット角度が１００％でない場合、Ｓ６５５において、ブラインドは所定の増分、例えば５％閉じられる。そうでない場合、実行はＳ６９０に進む。

Ｓ６３５の回答がＮｏの場合、Ｓ６６０において、もたらされるタスク照明がユーザー指定照明レベルの下限未満であるか否か、すなわち、Ｅ_ＴＡＳＫ＜Ｅ_{ＬＯＷＥＲ}であるか否かを決定するための確認が行われる。Ｓ６６０の回答がＮｏの場合、実行はＳ６２０に戻り、そうでなければ、Ｓ６６５において、シェード／ブラインドが完全に納められているか、すなわち、Ｈ_Ｓ＝０％であるか否かを決定するためのさらなる確認がなされる。Ｈ_Ｓ＝０％の場合、実行はＳ６７０に進み、そうでなければ、Ｓ６７５において、シェード／ブラインド展開レベルＨ_Ｓは所定の変化量だけ引っ込められ、例えば、Ｈ_Ｓの値が１０％引き下げられる。

オプションで、ブラインドがベネチアンタイプの場合、Ｓ６７０において、スラットが完全に開いているか否か、すなわち、θ_Ｓ＝０％であるか否かが決定される。θ_Ｓ＝０％でない場合、Ｓ６８０において、ブラインドは所定の変化量だけ開かれ、例えば、θ_Ｓが５％上昇される。そうでなければ、実行はＳ６９０に進む。

Ｓ６９０において、少なくとも１つの終了条件が満たされるか否かが確認される。かかる条件の例は、例えば、夜間であるか、空室であるか等であり得る。プロセスが終了すべき場合、実行は終了し、そうでなければ、コントローラはＳ６９５において所定時間待ち、Ｓ６３０に戻って新たな反復が実行される。

本明細書に開示される様々な実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はこれらの任意の組み合わせとして実装され得る。また、ソフトウェアは、好ましくは、デジタル回路、アナログ回路、磁気媒体、又はこれらの組み合わせの形態を取り得るプログラム記憶装置、非一時的コンピュータ可読媒体、又は非一時的マシン可読記憶媒体上に実体的に具現化されたアプリケーションプログラムとして実装される。アプリケーションプログラムは、任意の適切なアーキテクチャを有するマシンにアップロードされ、当該マシンによって実行されてもよい。好ましくは、マシンは、１つ又は複数の中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、及び入出力インターフェイス等のハードウェアを有するコンピュータプラットフォーム上に実装される。また、コンピュータプラットフォームは、オペレーティングシステム及びマイクロ命令コードを含み得る。本明細書に記載される様々なプロセス及び機能は、マイクロ命令コードの一部若しくはアプリケーションプログラムの一部、又はこれらの組み合わせのいずれでもよく、かかるコンピュータ又はプロセッサが明示されていようといなくとも、ＣＰＵによって実行され得る。さらに、追加のデータ保存ユニット及び印刷ユニット等、様々な他の周辺ユニットがコンピュータプラットフォームに接続され得る。

いくつかの実施形態を相当な長さで及び相当に詳細に説明してきたが、かかる詳細若しくは実施形態、又は具体的な実施形態に限定されるべきことは意図されず、むしろ、従来技術に照らして、特許請求の範囲の可能な限り最も広い解釈を提供し、よって、本発明の意図される範囲を実質的に包含するよう、添付の特許請求の範囲を参照して解釈されるべきである。さらに、本明細書は、発明者によって予見され、実施可能要件を満たす記載が可能であった実施形態に関連して本発明を説明するが、現在は予見されない、本発明の非実質的な変形例も、本発明の均等物となり得る。

Claims (16)

1. 少なくとも４つの方向の各方向の全放射測定値を生成するセンサであって、各全放射測定値は、照度及び放射照度のうちの少なくとも１つの直達及び散乱成分の結合である、センサと、
   全放射測定値の分離した直達成分及び散乱成分を計算する、前記センサに接続されたプロセッサと、
   少なくとも１つの全放射測定値について計算された前記分離した直達成分及び散乱成分に基づき窓遮光システムを制御する、前記プロセッサに接続された制御回路と
   を含む、窓遮光制御システム。
2. 前記窓遮光システムに電力を供給し、前記窓遮光システムのための制御信号を生成する、前記窓遮光システムに接続されたドライバをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記センサは、
   複数の感光素子と、
   前記複数の感光素子を少なくとも包囲するハウジングと、
   前記複数の感光素子からの放射及び光を遮る複数の反射ブロッカーと
   を含む、請求項２に記載のシステム。
4. 前記複数の感光素子は、それぞれ、照度の直達及び散乱成分の結合、並びに放射照度の直達及び散乱成分の結合のうちのいずれかを測定する、請求項３に記載のシステム。
5. 前記センサは、ファサード上に取り付けられ、前記複数の感光素子は、前記ファサードに対して垂直な測定値（Ｉ_１）、前記ファサードに対して水平な測定値、及び前記ファサードに対して鉛直な測定値を供給するよう配置される、請求項３に記載のシステム。
6. 前記プロセッサは、
   太陽高度角及び太陽エレベーション方位角を計算し、
   前記太陽高度角及び前記太陽エレベーション方位角の値を使用して、天文学的に太陽が前記ファサードの前方に位置するか否かを確認し、
   天文学的に太陽が前記ファサードの前方に位置していない場合、前記直達成分を０に、前記散乱成分をＩ_１に設定し、
   天文学的に太陽が前記ファサードの前方に位置している場合、空が曇っているか否かを確認し、
   天空輝度分布を計算して、前記全放射測定値の前記散乱成分を取得し、
   計算された前記散乱成分、前記太陽高度角、及び前記太陽エレベーション方位角を使用して、前記全放射測定値の前記直達成分を計算することによって、全放射測定値の前記分離した直達成分及び散乱成分を測定及び計算する、請求項５に記載のシステム。
7. 前記制御回路は、
   少なくとも１つの全放射測定値について計算された前記分離した直達成分及び散乱成分、並びに前記窓遮光システムのシェードの展開レベル及びブラインドのスレート角度に基づき、タスク照明状態を周期的に推定し、
   推定された前記タスク照明状態に適合するよう、前記シェードの展開レベル及び前記ブラインドのスレート角度のうちの少なくとも１つを漸次的に変化させることによって、前記窓遮光システムを制御する、請求項１に記載のシステム。
8. 前記制御回路は、さらに、
   ファサードの真正面で太陽が輝いているか否かを確認し、
   室内への指定された奥行における直射日光を遮るレベルまで前記窓遮光システムの前記シェードを展開する、請求項７に記載のシステム。
9. 窓遮光システムを制御するための方法であって、前記方法は、
   少なくとも４つの方向の各方向の全放射測定値を測定するステップであって、各全放射測定値は、照度及び放射照度のうちの少なくとも１つの直達及び散乱成分の結合である、ステップと、
   前記全放射測定値の分離した直達成分及び散乱成分を計算するステップと、
   少なくとも１つの全放射測定値について計算された前記分離した直達成分及び散乱成分に基づき、窓遮光システムを制御するステップと
   を含む、方法。
10. 各方向の前記全放射測定値を測定するステップは、さらに、
    照度の前記直達及び散乱成分の結合、並びに放射照度の前記直達及び散乱成分の結合のうちのいずれかを測定するステップを含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記全放射測定値の方向は、ファサードに対して垂直な方向（Ｉ_１）、前記ファサードに対して水平な方向、及び前記ファサードに対して鉛直な方向である、請求項１０に記載の方法。
12. 太陽高度角及び太陽エレベーション方位角を計算するステップと、
    前記太陽高度角及び前記太陽エレベーション方位角の値を使用して、天文学的に太陽が前記ファサードの前方に位置するか否かを確認するステップと、
    天文学的に太陽が前記ファサードの前方に位置していない場合、前記直達成分を０に、前記散乱成分をＩ_１に設定するステップと、
    天文学的に太陽が前記ファサードの前方に位置している場合、空が曇っているか否かを確認するステップと、
    天空輝度分布を計算して、前記全放射測定値の前記散乱成分を取得するステップと、
    計算された前記散乱成分、前記太陽高度角、及び前記太陽エレベーション方位角を使用して、前記全放射測定値の前記直達成分を計算するステップと
    をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記窓遮光システムを制御するステップは、さらに、
    少なくとも１つの全放射測定値について計算された前記分離した直達成分及び散乱成分、並びに前記窓遮光システムのシェードの展開レベル及びブラインドのスレート角度に基づき、タスク照明状態を周期的に推定するステップと、
    推定された前記タスク照明状態に適合するよう、前記シェードの展開レベル及び前記ブラインドのスレート角度のうちの少なくとも１つを漸次的に変化させるステップと
    をさらに含む、請求項９に記載の方法。
14. ファサードの真正面で太陽が輝いているか否かを確認するステップと、
    室内への指定された奥行における直射日光を遮るレベルまで前記窓遮光システムの前記シェードを展開するステップと
    をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記全放射測定値は、センサによって測定され、前記センサは、
    複数の感光素子と、
    前記複数の感光素子を少なくとも包囲するハウジングと、
    前記複数の感光素子からの放射及び光を遮る複数の反射ブロッカーと
    を含む、請求項９に記載の方法。
16. 請求項９乃至１５の何れか一項に記載の方法であって、コンピュータ化された当該方法を、１つ又は複数の処理装置に実行させる命令が保存された、非一時的コンピュータ可読媒体。