JP5087513B2 - 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。

シャッター装置として、太陽位置に基づいてスラットの昇降及び角度を自動制御するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のシャッター装置では、ディップスイッチにシャッター装置が設置される窓面の地球上の位置及び方位を設定し、所定の時間間隔で、窓面の緯度、経度、方位の設定値及び日時に基づいて窓面に対する太陽位置を計算し、太陽位置計算値に基づいてスラット角度を計算し、スラット角度計算値に基づいてスラット角度調整制御を行なっている。
特開２００６−１６１３０９号公報

特許文献１に記載のシャッター装置を住居等の複数の窓にそれぞれ設置する際には、シャッター装置毎に各ディップスイッチを操作して窓面の地球上の位置及び方位を設定しなければならない。このため、各シャッター装置での窓面の地球上の位置及び方位の設定に手間が掛かり、また、設置作業に関する作業者への教育や作業者の熟練度が要求され、設置作業に多大な時間と費用を要する。

本発明は、多大な時間と費用を要することなく、簡易に設置することが可能なシャッター装置を提供することを目的とする。

本発明は、建物躯体の開口部の屋外側に設置さ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、シャッターカーテンの作動状態を変更させる駆動部と、照度を検知する第１のセンサと、枠体が向いている方位を検知する第２のセンサと、設置場所の緯度及び経度情報を記憶する記憶部と、日付情報を生成するカレンダー部と、時刻情報を生成するクロック部と、記憶部に記憶された緯度及び経度情報、カレンダー部にて生成された日付情報、及びクロック部にて生成された時刻情報に基づいて、太陽の高度角及び方位角を算出する算出部と、第１のセンサにて検知された照度、第２のセンサにて検知された方位、及び算出部にて算出された太陽の高度角及び方位角に基づいて、シャッターカーテンの作動状態を変更するよう駆動部を制御する制御部と、を備えていることを特徴とする。

本発明では、算出部が、記憶部に記憶された緯度及び経度情報、カレンダー部にて生成された日付情報、及びクロック部にて生成された時刻情報に基づいて、太陽の高度角及び方位角を算出し、制御部が、第１のセンサにて検知された照度、第２のセンサにて検知された方位、及び算出部にて算出された太陽の高度角及び方位角に基づいて、シャッターカーテンの作動状態を変更するよう駆動部を制御するので、シャッター装置を設置する際に、特許文献１に記載のシャッター装置のように、シャッター装置毎に各ディップスイッチを操作して地球上の位置や方位等を設定する必要はない。このため、多大な時間と費用を要することなく、シャッター装置を簡易に設置することができる。

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、複数のスラットが揺動自在であり、駆動部は、作動状態として各スラットの角度を変更する。

本発明によれば、多大な時間と費用を要することなく、簡易に設置する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、特開２００４−８４３８７号公報、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１に示されるように、上枠部３内に設けられている。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。

センサ部３０は、図２〜図４に示されるように、照度を検知するための第１のセンサ３１と、枠体１が向いている方位を検知する第２のセンサ３２と、外気温を検知する第３のセンサ３３と、回路基板３４と、防水機能を有するハウジング３５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３５には、開口３５ａ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３５ａ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、回路基板３４に配置された状態で、ハウジング３５内に配置されている。ハウジング３５には、回路基板３４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、第３のセンサ３３、及び回路基板３４）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。回路基板３４には、信号処理部３４ａが設けられている。

第１のセンサ３１は、例えば、フォトダイオード等の既知の照度センサを用いることができる。第１のセンサ３１は、回路基板３４の一方の主面上で且つ開口３５ａを通して太陽光が入射する位置に配置されている。第１のセンサ３１の出力信号は、信号処理部３４ａに入力される。信号処理部３４ａは、照度（日射量）に関する信号を制御部５０に出力する。ここで、「太陽光」とは、太陽からの直接光のみならず、隣接する建築物等による反射光又は拡散光、雲による拡散光といった間接光も含む。

第２のセンサ３２は、例えば、既知の２軸型又は３軸型の電子コンパス等を用いることができる。第２のセンサ３２は、回路基板３４の他方の主面上に配置されている。第２のセンサ３２の出力信号は、信号処理部３４ａに入力される。信号処理部３４ａは、枠体１が向いている方位に関する信号を制御部５０に出力する。第２のセンサ３２は、複数の一軸型の電子コンパスにて構成してもよい。第２のセンサ３２は、回路基板３４の一方の主面上に配置されてもよく、また、回路基板３４以外の箇所に配置されていてもよい。

信号処理部３４ａは、シャッター装置Ｓの設置場所の緯度及び経度情報を予め記憶する記憶部４０と、現在の日付情報を生成するカレンダー部４１と、現在の時刻情報を生成するクロック部４２と、後述する手法により太陽の高度角及び方位角を算出する算出部４３と、を含んでおり、マイクロコンピュータ及びメモリ等により構成される。

第３のセンサ３３の出力は、信号処理部３４ａに入力される。信号処理部３４ａは、第３のセンサ３３の出力に基づいて、外気温を演算し、外気温に関する信号を出力する。

続いて、算出部４３における太陽の高度角及び方位角の算出について説明する。

任意地点（緯度φ、経度λ）における、任意時刻の太陽の高度角α及び方位角βは、以下のように求める。ただし、時刻θ_０は、１月１日（元旦）からの通し日数Ｎｄに基づいて、下記の（１）式にて定める。
θ_o＝２π（Ｎ_ｄ−１）／３６５ ・・・ （１）

そして、高度角及び方位角を算出する日（Ｎ_ｄ）の太陽の視赤緯δ及び均時差Ｅｑは、下記の（２）式及び（３）式にてそれぞれ求める。ここで、視赤緯δ及び均時差Ｅｑは、高度角α及び方位角βを度の桁まで求める場合には、当日及び前日の値の比例配分にて求めておく。
δ＝０．００６９１８−０．３９９９１２ｃｏｓθ_０＋０．０７０２５７ｓｉｎθ_０
−０．００６７５８ｃｏｓ（２θ_０）＋０．０００９０７ｓｉｎ（２θ_０）
−０．００２６９７ｃｏｓ（３θ_０）＋０．００１４８０ｓｉｎ（３θ_０）
・・・ （２）
Ｅｑ＝０．００００７５＋０．００１８６８ｃｏｓθ_０−０．０３２０７７ｓｉｎθ_０
−０．０１４６１５ｃｏｓ（２θ_０）−０．０４０８４９ｓｉｎ（２θ_０）
・・・ （３）

任意時刻における太陽の時角Ｈは、日本標準時間ＪＳＴに基づいて、下記の（４）式にて求める。
Ｈ＝（ＪＳＴ−１２）π／１２
＋標準子午線からの経度差（日本の場合１３５−λ）＋Ｅｑ ・・・ （４）

太陽の高度角α及び方位角βは、求められた太陽赤緯δ、緯度φ、時角Ｈに基づいて、下記の（５）式及び（６）式にてそれぞれ求める。方向は、北から、東、南、西回りとなる。
α＝ｓｉｎ^−１（ｓｉｎφｓｉｎδ＋ｃｏｓφｃｏｓδｃｏｓＨ） ・・・ （５）
β＝ｔａｎ^−１（ｃｏｓφｃｏｓδｓｉｎＨ／（ｓｉｎφｓｉｎα−ｓｉｎδ））
・・・ （６）

したがって、算出部４３は、記憶部４０に記憶されているシャッター装置Ｓの設置場所の緯度及び経度情報、カレンダー部４１にて生成された現在の日付情報、及び、クロック部４２にて生成された現在の時刻情報を取得し、上述した手法に従って、現在時刻での太陽の高度角及び方位角を算出する。算出部４３は、算出結果を太陽の高度角及び方位角に関する信号として制御部５０に出力する。

一例として、東京（東経１３９°４４′、北緯３５°３９′）における太陽の高度角及び方位角の時間変化を図５に示す。

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の角度や、シャッターカーテン１０の巻き上げ及び繰り出し等）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、太陽の高度角及び方位角に関する信号、照度に関する信号、枠体１が向いている方位に関する信号、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、入力された太陽の高度角及び方位角に関する信号、照度に関する信号、枠体１が向いている方位に関する信号、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。

図６を参照して、センサ部３０及び制御部５０における処理動作について説明する。図６は、センサ部３０及び制御部５０における処理動作を説明するためのフローチャートである。

処理動作が開始すると、まず、センサ部３０の信号処理部３４ａは、第１のセンサ３１の出力から日射量（照度）を得て、日射量に関する信号を制御部５０に出力する（Ｓ１０１）。

制御部５０は、センサ部３０からの日射量に関する信号に基づいて、照度が１００ｌｘ未満、１００ｌｕｘ以上且つ１０００ｌｕｘ未満、１０００ｌｕｘ以上であるか否かを判断する（Ｓ１０３）。照度が１００ｌｕｘ未満である場合、制御部５０は、シャッターカーテン１０を繰り出してシャッターカーテン１０を閉じるように駆動部２０に制御信号を出力する（Ｓ１０５）。

照度が１００ｌｕｘ以上且つ１０００ｌｕｘ未満である場合、制御部５０は、時刻情報を参照して、時刻が日出時刻から約１．５時間後であるか、又は、日没時刻の約１．５時間前であるかを判定する（Ｓ１０７）。日出時刻から約１．５時間以内、又は、日没時刻の約１．５時間以内である場合、Ｓ１０５に進み、制御部５０はシャッターカーテン１０を閉じるように駆動部２０に制御信号を出力する。時刻が日出時刻から約１．５時間後である、又は、日没時刻の約１．５時間前である場合、制御部５０は、シャッターカーテン１０を巻き上げてシャッターカーテン１０を開けるように駆動部２０に信号を制御出力する（Ｓ１０９）。上述した日出及び日没時刻は、実際の日出及び日没時刻に限られず、使用者が適宜設定した時刻であってもよい。また、Ｓ１０３での判定に使用した１００ｌｕｘや１０００ｌｕｘ等の照度も、使用者が適宜設定した照度であってもよい。

次に、センサ部３０の信号処理部３４ａは、記憶部４０から予め記憶されたシャッター装置Ｓの設置場所の緯度及び経度情報を読み出し、カレンダー部４１から現在の日付情報を取得すると共にクロック部４２から現在の時刻情報を取得する（Ｓ１１１〜Ｓ１１３）。また、信号処理部３４ａは、第２のセンサ３２からの出力に基づいて、枠体１が向いている方位に関する信号も制御部５０に出力する（Ｓ１１５）。

信号処理部３４ａは、算出部４３にて、シャッター装置Ｓの設置場所の緯度及び経度情報、現在の日付情報、及び現在の時刻情報から、上述したように、現在時刻での太陽の高度角及び方位角を算出し、算出結果を太陽の高度角及び方位角に関する信号として制御部５０に出力する（Ｓ１１７）。

また、信号処理部３４ａは、第３のセンサ３３から外気温を得て、外気温に関する信号を制御部５０に出力する（Ｓ１１９）。

制御部５０は、日射量に関する信号、太陽の高度角及び方位角に関する信号、枠体１が向いている方位に関する信号、及び外気温に関する信号を得ると、これらの信号に基づいて、スラット１１の角度を演算する（Ｓ１２１）。そして、制御部５０は、演算したスラット１１の角度となるように、駆動部２０に制御信号を出力する（Ｓ１２３）。これにより、スラット１１の角度が所望の角度に調整されることとなる。

以上のように、本実施形態によれば、算出部４３が、記憶部４０に記憶された緯度及び経度情報、カレンダー部４１にて生成された日付情報、及びクロック部４２にて生成された時刻情報に基づいて、太陽の高度角及び方位角を算出し、制御部５０が、第１のセンサ３１にて検知された照度、第２のセンサ３２にて検知された方位（枠体１が向いている方位）、及び算出部４３にて算出された太陽の高度角及び方位角に基づいて、シャッターカーテン１０の作動状態を変更するよう駆動部を制御するので、シャッター装置Ｓを設置する際に、特許文献１に記載のシャッター装置のように、シャッター装置Ｓ毎に各ディップスイッチを操作して地球上の位置や方位等を設定する必要はない。このため、多大な時間と費用を要することなく、シャッター装置Ｓを簡易に設置することができる。

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、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。

制御部５０は、日射量に関する信号、太陽光の仰角に関する信号、太陽方位に関する信号、枠体１が向いている方位に関する信号、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。 太陽の高度角及び方位角の時間変化を示す線図である。 センサ部及び制御部における処理動作を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１…枠体、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、３２…第２のセンサ、３３…第３のセンサ、３４…回路基板、３４ａ…信号処理部、４０…記憶部、４１…カレンダー部、４２…クロック部、４３…算出部、５０…制御部、Ｂ…建物躯体、Ｓ…シャッター装置、Ｗ…窓。

Claims (2)

1. 建物躯体の開口部の屋外側に設置さ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、
   前記シャッターカーテンの作動状態を変更させる駆動部と、
   照度を検知する第１のセンサと、
   前記枠体が向いている方位を検知する第２のセンサと、
   設置場所の緯度及び経度情報を記憶する記憶部と、
   日付情報を生成するカレンダー部と、
   時刻情報を生成するクロック部と、
   前記記憶部に記憶された緯度及び経度情報、前記カレンダー部にて生成された日付情報、及び前記クロック部にて生成された時刻情報に基づいて、太陽の高度及び方位角を算出する算出部と、
   前記第１のセンサにて検知された照度、前記第２のセンサにて検知された方位、及び前記算出部にて算出された太陽の高度角及び方位角に基づいて、前記シャッターカーテンの作動状態を変更するよう前記駆動部を制御する制御部と、を備えてい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、
   前記複数のスラットが揺動自在であり、
   前記駆動部は、前記作動状態として前記各スラットの角度を変更す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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