(57)【要約】【課題】自動制御ブラインドにおける維持電力を削減して、消費電力の低減を図る。【解決手段】自動制御ブラインド１００の代表的な構成は、長尺の薄板材からなり略垂直方向に配列される複数のスラット１０４と、スラットの角度を調整する回転用モータ１３０と、回転用モータの回転を減速するギヤボックス１３２と、ギヤボックスの出力軸に取り付けられたチルトドラム１３６と、チルトドラムからスラットの短手方向両端を吊下するラダーコード１３８と、回転用モータを駆動してスラットの回転角を制御する角度制御部１５６と、を備えた自動制御ブラインドであって、回転用モータのディテントトルクとギヤボックスのギヤ比とチルトドラムの径によって定まる無励磁静止力がスラットの傾きによる偏荷重よりも大きく、かつ、角度制御部は、スラットの角度を変更するとき以外は回転用モータを励磁しないことを特徴とする。【選択図】  図４
2012026152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺の薄板材からなり略垂直方向に配列される複数のスラットと、
前記スラットの角度を調整するステッピングモータと、
前記ステッピングモータの回転を減速するギヤボックスと、
前記ギヤボックスの出力軸に取り付けられたチルトドラムと、
前記チルトドラムから前記スラットの短手方向両端を吊下するラダーコードと、
前記ステッピングモータを駆動して前記スラットの回転角を制御する角度制御部と、を備えた自動制御ブラインドであって、
前記ステッピングモータのディテントトルクと前記ギヤボックスのギヤ比と前記チルトドラムの径によって定まる無励磁静止力が前記スラットの傾きによる偏荷重よりも大きく、
かつ、前記角度制御部は、前記スラットの角度を変更するとき以外は前記ステッピングモータを励磁しないことを特徴とする自動制御ブラインド。
【請求項２】
前記ギヤボックスに含まれるいずれかのギヤの歯に弾性的に噛合するノッチ部材を備えることを特徴する請求項１に記載の自動制御ブラインド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動制御によってスラットの傾斜角および昇降高さを制御する自動制御ブラインドに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動制御ブラインドは、コンピュータ制御によってスラット（遮蔽板）や昇降高さ（全閉状態からのボトムレールの高さ）を制御する機能を有するブラインドである。制御方式としては、時刻によるものや、さらに曜日や季節を勘案したもの、太陽高度を演算するもの、照度を測定して実情に即した採光を行うものなど、さまざまなものが提案され、また実施されている。
【０００３】
ブラインドのうち、水平の姿勢のスラットを上下方向に配列したものを横型ブラインドという。横型ブラインドはヘッドボックスと呼ばれるユニットを天井近傍に固定し、スラットおよびボトムレールを昇降させることによって開閉を行う。ヘッドボックス内には、昇降用モータとスラット回転用の２つのモータを有している。なお、全閉を前提として、１モータで昇降と開閉の両方を行う構成も利用されている。
【０００４】
昇降用モータと回転用モータのうち、昇降は比較的大まかな制御でよいこと、および比較的大きなトルクが必要であることから、昇降モータにはＤＣモータが利用される場合が多い。一方、スラット角の制御には高い精密さが要求される。従前は回転用モータにＤＣモータを使用し、スラットに接続されたラダーコードを吊下する回転軸にロータリーエンコーダを設けて角度制御を行っていた。しかし近年は、ステッピングモータを用いて駆動パルスで角度制御を行うようになってきており、ロータリーエンコーダを省略した構成が増えてきている。
【０００５】
ところで、適切な制御を行うためには、昇降および回転の駆動も大切であるが、状態の維持も必要である。吊下した複数枚のスラットおよびボトムレールは、モータを停止すると自重や外力によってさらに降下してしまったり、回転してしまったりするおそれがある。制御によらずに状態が変わってしまうと、以後の動作の結果も必然的に予定と異なってしまうため、これを阻止する必要がある。
【０００６】
特許文献１には、昇降用モータの駆動軸の回転を阻止するブレーキ手段が開示されている。特許文献１によれば、昇降用モータと駆動軸との間にギヤボックスを設け、ギヤボックス内に設けたブレーキホイールにコイルスプリングによってブレーキパッドを付勢することにより、スラットの自重降下を防止できるとしている。
【０００７】
一方、スラットの回転についても、スラットを傾けると重心が低い方に偏るため、傾きによる偏荷重を生じてしまう可能性がある。そこで回転を抑制する必要があるが、回転用モータとしてステッピングモータを用いている場合には、ステッピングモータを励磁することによって静止トルク（ホールディングトルク）を得られることから、特別なブレーキ手段は設けていないのが通常である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１９７９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記したように、スラットの回転を抑制するために、回転用モータには静止トルクを得るための励磁がかけられている。このため、励磁のために電流が継続的に消費されるという問題がある。一方、角度制御は１分〜数分に一度のインターバルで行われるものであり、また各回の動作量もわずかである。すなわち、回転のための駆動電力よりも、状態を維持するための電力（以下、単に「維持電力」という。）の方がはるかに多く消費されているのが現状である。
【００１０】
そこで本発明は、自動制御ブラインドにおける維持電力を削減して、消費電力の低減を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を鑑みて発明者らが検討したところ、ＤＣモータとは異なり、ステッピングモータには無励磁静止トルク（ディテントトルク）が存在することに着目した。そして、このディテントトルクはスラットの状態を維持するための保持力として利用できると考え、さらに検討を重ねることにより本発明に想到するに至った。
【００１２】
すなわち本発明にかかる自動制御ブラインドの代表的な構成は、長尺の薄板材からなり略垂直方向に配列される複数のスラットと、スラットの角度を調整するステッピングモータと、ステッピングモータの回転を減速するギヤボックスと、ギヤボックスの出力軸に取り付けられたチルトドラムと、チルトドラムからスラットの短手方向両端を吊下するラダーコードと、ステッピングモータを駆動してスラットの回転角を制御する角度制御部と、を備えた自動制御ブラインドであって、ステッピングモータのディテントトルクとギヤボックスのギヤ比とチルトドラムの径によって定まる無励磁静止力がスラットの傾きによる偏荷重よりも大きく、かつ、角度制御部は、スラットの角度を変更するとき以外はステッピングモータを励磁しないことを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、ステッピングモータの無励磁静止トルク（ディテントトルク）によってスラットの自重による回転を防止することができる。したがって回転用モータを励磁して静止トルク（ホールディングトルク）を得る必要がなくなり、回転用モータにおける維持電力をなくし、消費電力を大幅に削減することができる。
【００１４】
また、ギヤボックスに含まれるいずれかのギヤの歯に弾性的に噛合するノッチ部材を備えていることが好ましい。
【００１５】
上記構成によれば、ギヤ列に回転抵抗を与えることができる。待機時のスラットの回転の原因は自重によるものばかりではなく、外力によるものもある。したがってステッピングモータのディテントトルクだけでは十分な回転防止ができない場合に、上記構成によって回転抵抗を追加することにより、さらにスラットの回転を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、自動制御ブラインドの回転用モータにおける維持電力を削減して、消費電力を大幅に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態にかかる自動制御ブラインドの概略構成図である。
【図２】昇降機構および角度制御機構を説明する図である。
【図３】スラットが傾いた場合の偏荷重を説明する図である。
【図４】制御部およびその動作を説明する図である。
【図５】実施例を説明する図である。
【図６】自動制御ブラインドの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１９】
図１は実施形態にかかる自動制御ブラインドの概略構成図である。ヘッドボックス１０２は窓などの開口部の上部に設置され、スラット１０４およびボトムレール１０６を吊下している。自動制御ブラインド１００は横型のブラインドであって、水平の姿勢のスラット１０４を略垂直方向（上下方向）に複数枚配列している。スラット１０４はアルミニウム等からなる長尺の薄板材であって、上方に凸となる若干の湾曲となるように形成されている。スラット１０４の下端には錘（おもり）を兼ねたボトムレール１０６が吊下されている。ボトムレール１０６は昇降コード１０８によってヘッドボックス１０２から垂下されている。またコントローラボックス１５０は内部に制御部を備えており、ヘッドボックス１０２に電気的に接続されている。
【００２０】
図２は昇降機構および角度制御機構を説明する図である。ヘッドボックス１０２の内部にはＤＣモータを用いた昇降用モータ１１０と、スラット１０４の角度を調整する回転用モータ１３０が収容されている。昇降用モータ１１０の駆動軸１１２には糸巻き１１４が取り付けられており、昇降コード１０８が糸巻き１１４に巻き付けられている。したがって昇降用モータ１１０を回転させてボトムレール１０６を昇降させることによってブラインドの開度を調整することができる。なお昇降用モータ１１０はステッピングモータを用いてもよいが、昇降高さにはさほど厳密な制御が必要でないこと、およびボトムレール１０６は重量があることから、トルクが強いＤＣモータを用いることが好適である。
【００２１】
回転用モータ１３０は、本発明ではステッピングモータを用いる。回転用モータ１３０には、回転数を減速してトルクを向上させるためのギヤボックス１３２（減速器）が一体的に設けられている。ギヤボックス１３２の出力軸から駆動を受ける回転軸１３４にはチルトドラム１３６が取り付けられている。
【００２２】
チルトドラム１３６には２本のラダーコード１３８が取り付けられている。２本のラダーコード１３８はチルトドラム１３６にそれぞれ半周程度巻き付けられた上で、スラット１０４の短手方向両側（前面側および後面側）に１本ずつ垂下されている。また２本のラダーコード１３８にはスラット１０４ごとに横糸１４０が張られていて、スラット１０４が横糸１４０の上に乗ることによって、ラダーコード１３８から吊下されている。チルトドラム１３６を回転させると２本のラダーコード１３８の高さに差が生じ、横糸１４０が斜めになるために、スラット１０４が傾斜する。このようにして、回転用モータ１３０の回転を制御することによって、スラット１０４の角度を調整することができる。
【００２３】
ここで、上記したように回転用モータ１３０にはステッピングモータを用いている。本実施形態では、ステッピングモータのディテントトルク（無励磁静止トルク）を利用して、スラット１０４の自重による回転を抑制する。
【００２４】
図３はスラットが傾いた場合の偏荷重を説明する図である。図３において一点鎖線はスラット１０４の中心線である。図３に示すように、スラット１０４は湾曲していることから、スラット１０４の重心Ｙは横糸１４０よりも上方にある。そのためスラット１０４が傾斜すると、重心Ｙから下ろした鉛直線と横糸１４０との交点Ｘが、横糸１４０の中点からずれを生じる。このとき交点Ｘの下側の長さをａ、上側の長さをｂ、スラット１０４の自重をＰとすると、下側のラダーコード１３８には反力Ｎ１＝Ｐ×ｂ／（ａ＋ｂ）が生じ、上側のラダーコード１３８には反力Ｎ２＝Ｐ×ａ／（ａ＋ｂ）が生じる。したがって１枚のスラット１０４についてＮ１−Ｎ２＝Ｐ×（ｂ−ａ）／（ａ＋ｂ）の偏荷重を生じ、チルトドラム１３６にはスラット１０４の枚数だけ積算されたΣ（Ｎ１−Ｎ２）の偏荷重が生じる。
【００２５】
そこで本実施形態では、回転用モータ１３０のディテントトルクと、ギヤボックス１３２のギヤ比と、チルトドラム１３６の径によって定まる無励磁静止力が、スラット１０４の傾きによる偏荷重Σ（Ｎ１−Ｎ２）よりも大きくなるように構成している。これにより、回転用モータ１３０を励磁しなくとも、スラット１０４が自重によって回転してしまうことを防止することができる。
【００２６】
なお、ボトムレール１０６を中程度まで引き上げると、下方のスラット１０４は順次ボトムレール１０６の上に積み重なった状態となる。したがって、ボトムレール１０６上に積み重なったスラット１０４はボトムレール１０６に倣う姿勢（水平）となり、ヘッドボックス１０２からボトムレール１０６までの間につられているスラット１０４は支障なく回転させることができる。
【００２７】
また、ヘッドボックス１０２内には水平検知機構１２０が設けられている。水平検知機構１２０は、回転軸１３４に取り付けられたスリット板１２２と、スリット板１２２のスリット１２２ａを検知するフォトインタラプタ１２４とを備えている。スリット１２２ａはスラット１０４が水平にあるときにフォトインタラプタ１２４の光が透過する位置（検知される位置）に設定されている。
【００２８】
図４は制御部およびその動作を説明する図である。図４（ａ）は制御部の構成を説明するブロック図である。コントローラボックス１５０内には不図示のコンピュータが備えられており、プログラムによって制御部１５２が構成されている。制御部１５２には、昇降用モータ１１０を駆動する昇降制御部１５４、回転用モータ１３０を駆動する角度制御部１５６が備えられている。なお、ここでいう昇降制御部１５４および角度制御部１５６は、トランジスタやクロックジェネレータなどのハードウェアを指すものではなく、昇降用モータ１１０や回転用モータ１３０の動作量を制御するプログラムを指している。
【００２９】
日射量取得部１５８は、時刻や曜日に基づいて太陽高度の演算を行い、日射量や太陽光の入射角を演算する。また照度センサ１６０を用いて、天候や隣接ビルの影、隣接ビルからの反射光などの実情に沿った日射量を取得することができる。なお、不図示の気圧センサなどを用いて天候を判断してもよい。そして昇降制御部１５４および角度制御部１５６は、日射量取得部１５８が取得した日射量に応じて、ボトムレール１０６の昇降高さおよびスラット１０４の回転角を制御する。
【００３０】
また制御部１５２は水平位置検知部１６２を有している。水平位置検知部１６２は上述の水平検知機構１２０から信号を受けて、スラット１０４が水平の姿勢にあることを検知して、角度制御部１５６にその旨の情報を伝達する。角度制御部１５６は水平位置検知部１６２から情報を受けとると、ステッピングモータである回転用モータ１３０の駆動パルスのカウンタをリセットし、以後はそこを基準位置として動作制御（回転姿勢制御）を行う。
【００３１】
なお、スラット１０４は昼間は上面（湾曲面）が室外を向き、夜間は上面が室内を向くように制御されることから、１日に２度は水平位置を通過する。また後述するように、曇天時にもスラット角度は水平にされるため、水平位置を検知する機会は多く確保されている。
【００３２】
図４（ｂ）は自動制御ブラインド１００の角度制御を説明するためのフローチャートである。自動制御ブラインド１００は継続的に動作しているとき、１分〜数分に一度のインターバルで角度制御を行う。
【００３３】
まず、回転用モータ１３０の電源は切の状態（無励磁状態）であるとする。ステップ２０２で日射量取得部１５８は、日射を遮蔽する必要があるかどうかを判定する。この日射遮蔽要否は、例えば、晴天と曇天を判断することによって判定することができる。
【００３４】
ステップ２０２で日射の遮蔽が必要であると判定した場合、角度制御部１５６は、ステップ２０４でスラット角度を計算する。そして角度制御部１５６は、ステップ２０６で回転用モータ１３０に電源を投入して、ステップ２０８で計算したスラット角度となるように回転用モータ１３０を駆動させて、ステップ２１０で回転用モータ１３０の電源を停止する。
【００３５】
ステップ２０２で日射の遮蔽が必要でないと判定した場合、さらにステップ２１２において日射量取得部１５８は曇天状態が一定時間継続しているか否かを判断する。曇天状態が継続していない場合は、この日射が少ない状態は一時的な状態であるとして、視界の確保を目的としてスラット角度を水平にする。そこで角度制御部１５６は、ステップ２１４で回転用モータ１３０に電源を投入して、ステップ２１６でスラット角が水平となるように回転用モータ１３０を駆動させる。このとき角度制御部１５６は、水平は回転用モータ１３０のパルスカウント数ではなく、水平位置検知部１６２が水平検知機構１２０によって水平を検知するまで駆動させる。そしてステップ２１８において、回転用モータ１３０の駆動パルスのカウンタをリセットし、以後はそこを基準位置として動作制御（回転姿勢制御）を行う。スラット角が水平になると、ステップ２１０で回転用モータ１３０の電源を停止する。
【００３６】
日射量取得部１５８がステップ２１２において曇天状態が一定時間以上継続していると判断した場合には、ステップ２２０で昇降制御部１５４は昇降用モータ１１０の電源を投入し、ステップ２２２で昇降用モータ１１０を駆動させてボトムレール１０６を上昇させ、ボトムレール１０６が所定の昇降高さに至るとステップ２２４で昇降用モータ１１０の電源を切る。
【００３７】
上記のように、いずれの場合においても、一連の角度制御の終わりには回転用モータ１３０の電源が切断され、インターバルの間は励磁を行わない。このように、角度制御部１５６が、スラット１０４の角度を変更するとき以外は回転用モータ１３０を励磁しないことが本発明の大きな特徴の１つである。これは、上述のように回転用モータ１３０の無励磁静止トルク（ディテントトルク）によってスラット１０４の自重による回転を防止することができることにより可能になっている。すなわち、回転用モータ１３０を励磁して静止トルク（ホールディングトルク）を得る必要をなくし、回転用モータ１３０における維持電力をなくすことにより、消費電力を大幅に削減することができる。
【００３８】
図５は実施例を説明する図であって、図５（ａ）は実施例、図５（ｂ）は比較例である。実施例および比較例共に同じ装置を用いて、昇降用モータ１１０は定格電流６８０ｍＡのＤＣモータ、回転用モータ１３０は定格電流２４０ｍＡのステッピングモータを用いた。実施例は図４（ｂ）にて説明したようにスラット１０４の角度を変更するとき以外は回転用モータ１３０を励磁しないように制御し、比較例は角度を変更しないときは回転用モータ１３０を励磁して静止トルクを生じさせている。角度制御のインターバルは１分間とした。実施例と比較例の比較は、１秒間隔で消費電力を測定することによって行った。
【００３９】
まず図５（ｂ）に示す比較例を参照すると、右上がりの曲線はスラット角であり、昼間（１４：３０頃まで）は動作しておらず、夕方になるにつれてスラット角（右軸）が大きく傾いていくことがわかる。下半分の塗りつぶされてしまっている部分は消費電力（左軸）の波形である。比較例では励磁によって常時維持電力が生じており、動作していない時間帯にも常に７．８Ｗの電力が消費されていることがわかる。
【００４０】
これに対し図５（ａ）に示す実施例では、スラット角の挙動は同じであるが、昼間の動作していない時間帯には電力の消費は見られない。また夕方のスラット角が徐々に大きくなる時間帯では、消費電力のピークは８．４Ｗと大きくなっていたが、積算の消費電力量では比較例の約１／６０となっていた。なお、この際、双方のスラット角保持能力には目視で違いが見られなかった。
【００４１】
このように、回転用モータ１３０の無励磁静止トルク（ディテントトルク）によってスラット１０４の自重による回転を防止し、かつ、回転用モータ１３０における維持電力をなくすことにより、消費電力を大幅に削減することができることが確認された。
【００４２】
図６は自動制御ブラインドの他の例を示す図であって、説明のためにギヤボックス１３２のケーシングは透過表示としている。図５までを用いて説明した構成では、スラット１０４の回転抑制が回転用モータ１３０のディテントトルクのみに基づいている。しかしスラット１０４は自重の他にも居住者が手を掛けるなどの強い外力が考えられるため、時として大きな静止力を設定したい場合もある。そのような場合において、モータの特性やヘッドボックスの寸法の制限により、ディテントトルクに基づく静止力だけでは不足するおそれもある。
【００４３】
そこで図６に示すように、回転用モータ１３０のギヤボックス１３２には、内部に含まれるギヤ１３２ａの歯に弾性的に噛合するノッチ部材１７０を備えていてもよい。ノッチ部材１７０は、弾性を有するバネなどからなる基部１７０ａと、基部１７０ａによってギヤ１３２ａの歯面に付勢されるプーリー１７０ｂとから構成されている。このように構成することにより、ギヤ列に回転抵抗を与えることができる。したがって回転用モータ１３０のディテントトルクだけでは十分な回転防止ができない場合に、上記構成によって回転抵抗を追加することにより、さらにスラット１０４の自重による回転を抑制することができる。
【００４４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、自動制御によってスラットの傾斜角および昇降高さを制御する自動制御ブラインドとして利用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１００…自動制御ブラインド、１０２…ヘッドボックス、１０４…スラット、１０６…ボトムレール、１０８…昇降コード、１１０…昇降用モータ、１１２…駆動軸、１１４…糸巻き、１２０…水平検知機構、１２２…スリット板、１２２ａ…スリット、１２４…フォトインタラプタ、１３０…回転用モータ、１３２…ギヤボックス、１３２ａ…ギヤ、１３４…回転軸、１３６…チルトドラム、１３８…ラダーコード、１４０…横糸、１５０…コントローラボックス、１５２…制御部、１５４…昇降制御部、１５６…角度制御部、１５８…日射量取得部、１６０…照度センサ、１６２…水平位置検知部、１７０…ノッチ部材、１７０ａ…基部、１７０ｂ…プーリー
【図１】
2012026152.tif 000003
【図２】
2012026152.tif 000004
【図３】
2012026152.tif 000005
【図４】
2012026152.tif 000006
【図６】
2012026152.tif 000007
【図５】
2012026152.tif 000008