JP6512469B2 - ブラインド制御方法およびブラインド制御システム - Google Patents

Description

本発明は、ブラインド制御方法およびブラインド制御システムに関する。さらに詳細には、本発明は、例えば室内空間において窓面に沿って設けられたブラインドのスラット角の自動制御に関するものである。

従来のブランド自動制御では、屋上に設置された照度計（または日射計）により計測した照度（または日射量）に基づいて、窓面において遮蔽すべき直射日光の有無を判断し、ブラインドのスラット角（一般にはブラインドの開度）を決定している。具体的には、屋外の照度（または日射量）があるしきい値を超える場合に、遮蔽すべき直射日光が有ると判断し、ブラインドのスラット角を保護角（直射日光を遮蔽するために必要なぎりぎりの角度）に設定するのが一般的である。

従来技術では、使用される照度計（または日射計）が高価であるため、屋上に１台だけ設置するケースが多い。その結果、窓面の方位毎や階数毎に異なる周辺状況に対応することができなかった。具体的に、屋上設置の照度計（または日射計）では、周辺建物（例えば隣接ビル）の建設により直射日光の入射が遮られるようになったことを検知することができないため、実際にはブラインドを上昇、格納或いは開放することができるときにもブラインドを閉め気味に設定してしまうことがあり、ひいてはブラインドの隙間からの眺望が阻害されることがあった。

また、屋上設置の照度計（または日射計）では、周辺建物による反射光（特に建物の窓ガラスによる眩しい反射光）などが入射することを検知することができないため、実際にはブラインドを閉め気味に設定すべきときにもブラインドを必要以上に開放してしまうことがあり、ひいては窓面の眩しい状態を我慢せざるを得ないことがあった。また、例えば車両や外灯から眩しい光が一定時間に亘って射出される状態が続いても、この種の人工光源からの眩しい光の入射を屋上設置の照度計（または日射計）により検知することができず、ひいては窓面の眩しい状態を我慢せざるを得ないことがあった。

また、屋上設置の照度計（または日射計）と中央制御システムとを用いる従来の自動制御ブラインドは高価なシステムであり、小規模なビルに導入することが難しかった。同様の理由により、ビルの一部のテナントのみで従来のブラインド自動制御を導入しようとしても、大規模な工事と過大なコストがかかるため、導入の実現は困難であった。したがって、従来の自動制御ブラインドは高層ビルや大規模ビルに導入されるのが一般的であった。

また、ブラインドのスラット角を保護角に、すなわち直射日光を遮蔽するぎりぎりの角度に設定する従来技術では、窓面のまぶしさを必ずしも十分に抑えることができなかった。そのため、窓面のまぶしさを常に抑えることができるように、保護角に対して一律にかぶせ角を付加してスラット角を設定する手法が採用されている場合が多い。しかしながら、この手法では、保護角で窓面がまぶしくないときには、ブラインドが閉め気味に設定されることになり、ひいてはブラインドの隙間からの眺望や自然採光が阻害されてしまうことになる。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、窓面の方位毎や階数毎に異なる周辺状況に対応することのできるブラインド制御方法およびブラインド制御システムを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、窓面に沿って設けられたブラインドの制御方法であって、
輝度分布計測部が、前記窓面に対向する屋外の輝度分布として、直射日光、周辺建物からの反射光、及び人工光源からの光の情報を含む輝度分布を計測することと、
制御部が、前記屋外の輝度分布において、所定値以上の輝度を有する領域であって且つその領域外との輝度の差が所定値以上である輝度領域および該輝度領域の位置に関する領域位置情報を求め、該領域位置情報にしたがって、前記位置から前記窓面に入射する前記輝度領域からの光を遮るように前記ブラインドを制御することとを含むことを特徴とするブラインド制御方法を提供する。

本発明の第２形態では、窓面に沿って設けられたブラインドの制御システムであって、
前記窓面に対向する屋外の輝度分布として、直射日光、周辺建物からの反射光、及び人工光源からの光の情報を含む輝度分布を計測する輝度分布計測部と、
前記輝度分布計測部により計測された前記屋外の輝度分布において、所定値以上の輝度を有する領域であって且つその領域外との輝度の差が所定値以上である輝度領域および該輝度領域の位置に関する領域位置情報を求め、該領域位置情報にしたがって、前記位置から前記窓面に入射する前記輝度領域からの光を遮るように前記ブラインドを制御する制御部とを備えていることを特徴とするブラインド制御システムを提供する。

本発明では、ブラインドが設けられた窓面に対向する屋外の輝度分布、すなわち外部から窓面に入射する光に関する輝度分布を計測している。したがって、計測した屋外の輝度分布を用いることにより、窓面において遮るべき入射光の情報として、例えば直射日光の情報、周辺建物による眩しい反射光の情報、人工光源からの眩しい光の情報などが得られる。本発明では、これらの光情報に基づいて、窓面において遮るべき入射光を確実に遮るようにブラインドの開度を制御するので、窓面の方位毎や階数毎に異なる周辺状況に対応することができる。

本発明の実施形態にかかるブラインド制御システムの構成を概略的に示す平面図である。 図１の線Ａ−Ａに沿った断面図である。 本実施形態にかかるブラインド制御方法のフローチャートの一例を概略的に示す図である。 屋外の輝度分布の画像データにおいて遮るべき入射光に対応する輝度分布領域が存在する様子を模式的に示す図である。 周辺建物により直射日光の入射が遮られる様子、および周辺建物の窓ガラスからの反射光が窓面に入射する様子を示す図である。

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかるブラインド制御システムの構成を概略的に示す平面図である。図２は、図１の線Ａ−Ａに沿った断面図である。本実施形態では、一例として、室内空間の窓面に沿って設けられたブラインドの自動制御に対して本発明を適用している。さらに詳細には、説明の理解を容易にするために、特定階において特定方角に面した１つの窓面に沿って設けられたブラインドのスラット角の自動制御に対して本発明を適用している。

図１および図２を参照すると、例えば矩形状のフロアを有する室内空間１０の窓面１１に沿ってブラインド１が設けられている。本実施形態のブラインド制御システムは、ブラインド１と、ブラインド１のスラット角を制御する制御部２と、室内空間１０の外壁１２に取り付けられて窓面１１に対向する屋外の輝度分布を計測するカメラ３とを備えている。輝度分布計測部としてのカメラ３の計測結果、すなわち計測した屋外の輝度分布の画像データは、制御部２に供給される。

カメラ３は、必ずしも当該階の外壁１２に取り付けられている必要はなく、室内または室外の適当な位置において屋外に向けて配置されていれば良い。重要なことは、外部から窓面１１に入射する光に関する輝度分布をできるだけ正確に計測することができるように、カメラ３を適当な位置において適当な方向に向けて配置することである。したがって、外部から窓面１１に入射する光を十分に取り込むことができるように、カメラ３に広角レンズを装着することが好ましい。また、カメラ３の計測可能レンジと検出すべき輝度範囲との相違を考慮し、必要に応じてカメラ３に減光フィルタを装着することが好ましい。

本実施形態のブラインド制御方法では、図３のフローチャートに示すように、窓面に対向する屋外の輝度分布を計測する（Ｓ１）。具体的に、ステップＳ１では、屋外に向けられたカメラ３を用いて、外部から窓面１１に入射する光に関する輝度分布の画像データを得る。一例として、カメラ３は、計測した屋外の輝度分布の画像データを、数分毎に制御部２に供給する。なお、カメラ３が連続的に且つリアルタイムで屋外の輝度分布を計測し、計測した屋外の輝度分布の画像データを連続的に且つリアルタイムで制御部２に供給することもできる。

次いで、本実施形態では、屋外の輝度分布に基づいて、遮蔽すべき直射日光、眩しい反射光や人工光源からの光の有無を判断する（Ｓ２）。具体的には、ステップＳ２において、制御部２は、カメラ３から供給された輝度分布の画像データを情報処理することにより、窓面１１において遮るべき入射光の情報を得る。例えば、図４に模式的に示すように、カメラ３が計測した屋外の輝度分布の画像データにおいて、所定値以上の輝度を有し且つ領域外との値の差が所定値以上となる分布領域４１が一定範囲内存在し、且つ直射日光が制御対象窓面に照射する時間帯であった場合、分布領域４１が窓面１１において遮るべき直射日光に対応するものと判断する。

また、図４に模式的に示すように、カメラ３が計測した屋外の輝度分布の画像データにおいて、所定値以上の輝度を有する分布領域４２が存在し、且つ分布領域４２の位置が中央より下部の領域内であった場合、もしくは直射日光が制御対象窓面に照射しない時間帯であった場合、もしくは直射日光に対応する分布領域４１の存在により直射日光があると判断した場合、分布領域４２が窓面１１において遮るべき反射光、すなわち周辺建物からの眩しい反射光に対応するものと判断する。上述したように、窓面１１において遮るべき直射日光や眩しい反射光以外の入射光として、人工光源からの眩しい光などが考えられる。

また、図示を省略したが、カメラ３が計測した屋外の輝度分布の画像データにおいて、所定値以上の輝度を有する領域が存在しない場合、隣棟の影や、例えば曇天のように窓面に照射する直射日光がない場合、窓面１１において遮るべき入射光は無いものと判断する。

一方、制御部２は、カメラ３が計測した屋外の輝度分布の画像データを用いて、窓面１１において遮るべき入射光（図４における分布領域４１，４２に対応）が存在すると判断した場合、その入射光に関する情報（位置、輝度の範囲などの情報）に基づいて、当該入射光を確実に遮ることができるブラインド１の開度を算出する。

次いで、本実施形態では、必要に応じて、屋外の輝度分布を用いて室内から見た窓面輝度分布を求める（Ｓ３）。一般に、窓面１１に対向する屋外の輝度分布と、室内から見た窓面輝度分布との間には、一定の関係がある。この関係は、例えば、ブラインドのスラット角、天候、季節、視野方向毎に得られる。カメラ３が実際に計測した屋外の輝度分布の画像データと、室内の所定位置において窓面１１に向けて配置されたカメラによりカメラ３と同時に計測した窓面輝度分布の画像データとを比較することにより、ブラインド制御において屋外の輝度分布を用いて室内から見た窓面輝度分布を算出するための妥当な計算方法および計算精度をあらかじめ決定しておき、この予測式をブラインド制御に適用することにより得られる。

次いで、本実施形態では、窓面輝度分布を用いて明るさ感や眩しさ感の指標の分布を求める（Ｓ４）。具体的には、ステップＳ４において、制御部２は、ステップＳ３で求めた窓面輝度分布を情報処理して、窓面１１における明るさ感や眩しさ感の指標値の分布を得る。

最後に、本実施形態では、ステップＳ２にて遮蔽すべき光があると判断した場合にはステップＳ２にて算出したブラインドの開度より閉める側とし、窓面輝度分布或いは明るさ感や眩しさ感の指標の分布がそれぞれ所要の分布範囲に収まるようにブラインドを制御する（Ｓ５）。具体的には、ステップＳ５において、制御部２は、ステップＳ３で求めた窓面輝度分布が所要の分布範囲に収まり、或いはステップＳ４で求めた明るさ感や眩しさ感の指標の分布が所要の分布範囲に収まるように、ブラインド１のスラット角を調整する。また、眺望性についても評価を行い、眺望性が著しく阻害されない範囲内でブラインド１の開度を決定する。

本実施形態においてカメラ３が計測した屋外の輝度分布の画像データを数分毎に制御部２に供給する場合、遮蔽すべき光の有無を判断するステップＳ２は数分毎に繰り返される。ステップＳ１では、ブラインド１が設けられた窓面１１に対向する屋外の輝度分布、すなわち外部から窓面１１に入射する光に関する輝度分布が計測される。ステップＳ２では、ステップＳ１で計測した屋外の輝度分布を用いることにより、窓面１１において遮るべき入射光の情報として、例えば直射日光の情報、周辺建物による反射光の情報、人工光源からの眩しい光の情報などが得られる。

ステップＳ１およびＳ２の繰り返しからなる本実施形態の手順では、これらの光情報に基づいて、直射日光、周辺建物からの反射光、人工光源からの眩しい光などを確実に遮るようにブラインド１のスラット角（一般にはブラインド１の開度）を算出するので、窓面１１の方位毎や階数毎に異なる周辺状況に対応することができる。

具体的に、本実施形態では、屋外に向けられたカメラ３を用いて窓面１１に入射する光に関する輝度分布を計測しているので、図５に示すように周辺建物５１の建設により直射日光５２の入射が遮られるようになったことを確実に検知することができる。したがって、屋上設置の照度計（または日射計）を用いる従来技術とは異なり、ブラインド１を閉め気味に設定してしまうことなく、ひいてはブラインド１の隙間からの眺望や自然採光が阻害されることも回避される。

また、本実施形態では、外部から窓面１１に入射する光に関する輝度分布を計測しているので、図５に示すように周辺建物５１の窓ガラスからの反射光５３が窓面１１に入射することを確実に検知することができる。また、図示を省略したが、例えば車両や外灯などの人工光源から眩しい光が一定時間に亘って射出される状態も確実に検知することができる。したがって、この種の反射光や眩しい光を検知することのできない従来技術とは異なり、ブラインド１を閉め気味に設定すべきときにブラインド１を開放してしまうことなく、ひいては窓面１１の眩しい状態を我慢せざるを得ないという事態を招くことがない。

また、本実施形態では、必要に応じて、ステップＳ１〜Ｓ５までの手順を例えば数分毎に繰り返しても良い。ステップＳ１およびＳ２に加えてステップＳ３〜Ｓ５を繰り返す本実施形態の手順では、ステップＳ３で求めた窓面輝度分布が所要の分布範囲に収まり或いはステップＳ４で求めた明るさ感や眩しさ感の指標の分布が所要の分布範囲に収まるように、ブラインド１のスラット角を調整する。ステップＳ１〜Ｓ５を繰り返すことにより、窓面１１の眩しさを抑えて快適な明るさおよび眺望性を確保することができる。

このように、本実施形態では、例えば太陽追尾型の高価なセンサを用いる従来技術とは異なり、輝度分布計測部として比較的安価なカメラ３を用いている。その結果、例えば窓面方位毎、階数毎、テナント毎にカメラを設置しても負担が比較的少なく、窓面の方位毎や階数毎に異なる周辺状況に対応したブラインドの自動制御が可能になる。また、例えば数分毎に計測した屋外の輝度分布を用いるため、周辺建物の建替えや樹木の成長など周辺環境の変化が頻繁な地域においても対応することができる。

また、本実施形態では、比較的安価なカメラ３を用いているので、小規模なビルにも導入することが容易である。また、大規模な工事と過大なコストがかかる従来技術とは異なり、ビルの一部のテナントのみでもブラインド制御システムの導入が容易である。

なお、上述の実施形態では、ブラインドのスラット角の制御に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、例えば昇降型のブラインドの開度の制御に対しても同様に、本発明を適用することができる。

また、上述の実施形態では、特定階において特定方位に面した１つの窓面に沿って設けられたブラインドの制御に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、連続する複数階に亘って設けられたブラインドの制御に対しても同様に、本発明を適用することができる。この場合、輝度分布計測部および制御部を、連続する複数階に対して共通に設ければ良い。

１ ブラインド
２ 制御部
３ カメラ
１０ 室内空間
１１ 窓面
１２ 外壁

Claims (9)

1. 窓面に沿って設けられたブラインドの制御方法であって、
   輝度分布計測部が、前記窓面に対向する屋外の輝度分布として、直射日光、周辺建物からの反射光、及び人工光源からの光の情報を含む輝度分布を計測することと、
   制御部が、前記屋外の輝度分布において、所定値以上の輝度を有する領域であって且つその領域外との輝度の差が所定値以上である輝度領域および該輝度領域の位置に関する領域位置情報を求め、該領域位置情報にしたがって、前記位置から前記窓面に入射する前記輝度領域からの光を遮るように前記ブラインドを制御することとを含むことを特徴とするブラインド制御方法。
2. 前記屋外の輝度分布を計測することは、屋外に向けられたカメラを用いて、外部から前記窓面に入射する光に関する輝度分布の画像データを得ることを含むことを特徴とする請求項１に記載のブラインド制御方法。
3. 前記ブラインドを制御することは、前記領域位置情報にしたがって、前記位置から前記窓面に入射する前記輝度領域からの光を遮るように前記ブラインドの開度を決定することを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のブラインド制御方法。
4. 前記ブラインドの開度を決定することは、前記ブラインドのスラット角を決定することを含むことを特徴とする請求項３に記載のブラインド制御方法。
5. 前記屋外の輝度分布を用いて室内から見た窓面輝度分布を求めることと、
   前記窓面輝度分布を用いて明るさ感や眩しさ感の指標の分布を求めることと、
   前記窓面輝度分布或いは前記明るさ感や眩しさ感の指標の分布がそれぞれ所要の分布範囲に収まるように前記ブラインドを制御することとをさらに含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のブラインド制御方法。
6. 窓面に沿って設けられたブラインドの制御システムであって、
   前記窓面に対向する屋外の輝度分布として、直射日光、周辺建物からの反射光、及び人工光源からの光の情報を含む輝度分布を計測する輝度分布計測部と、
   前記輝度分布計測部により計測された前記屋外の輝度分布において、所定値以上の輝度を有する領域であって且つその領域外との輝度の差が所定値以上である輝度領域および該輝度領域の位置に関する領域位置情報を求め、該領域位置情報にしたがって、前記位置から前記窓面に入射する前記輝度領域からの光を遮るように前記ブラインドを制御する制御部とを備えていることを特徴とするブラインド制御システム。
7. 前記輝度分布計測部は、外部から前記窓面に入射する光に関する輝度分布の画像データを得るために屋外に向けられたカメラを有することを特徴とする請求項６に記載のブラインド制御システム。
8. 前記カメラには、広角レンズが装着されていることを特徴とする請求項７に記載のブラインド制御システム。
9. 前記輝度分布計測部および前記制御部は、連続する複数階に対して共通に設けられていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載のブラインド制御システム。

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