(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、さらに以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、ルーバーを薄くして軽量にしても、ルーバーに負担をかけることなく確実に動作させて、複数のルーバーを安定して閉位置から開位置に、また開位置から閉位置に移動でき、さらに、ルーバー間の隙間を調整して通過する風量や光量をコントロールできるルーバー装置を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、簡単な構造で閉位置から開位置に、また開位置から閉位置に移動できるルーバーに太陽電池パネルを備えることで、太陽電池パネルの向きを容易に変更して発電効率を向上できるルーバー装置を提供することにある。
【0008】
本発明のルーバー装置は、互いに平行な姿勢で同一平面上に等間隔に配置された複数のルーバー1と、ルーバー1と平行に配置されてなる複数本の回転軸2と、回転軸2にルーバー1を連結してなる複数の支持部3と、複数の回転軸2を回転自在に支持する軸受け部4と、複数の回転軸2を同期して回転させて、隣接するルーバー間の隙間28を最小とする閉位置からルーバー間の隙間28を最大とする開位置に移動させる駆動機構5、50とを備えている。回転軸2は、ルーバー1の開位置において、ルーバー間に配置されて、支持部3を介して一方のルーバー1に連結されている。駆動機構5、50は、回転軸2に固定されて、回転軸2を回転させる駆動歯車11と、駆動歯車11と噛み合って、回転軸2に固定してなる各々の駆動歯車11を同期して回転させる複数のウオーム歯車12と、ウオーム歯車12が固定されて、ウオーム歯車12を回転させる駆動軸13と、駆動軸13を回転させる駆動モータ14とを備えている。ルーバー装置は、駆動機構5、50で複数の回転軸2が同期して回転されて、各々の回転軸2に固定してなるルーバー1を回転軸2を中心軸とする円弧の軌跡に沿って移動させて、各々のルーバー1を閉位置から開位置に、また開位置から閉位置に移動させる。
【0009】
上記構成により、ルーバーを薄くして軽量にしても、ルーバーに負担をかけることなく確実に動作させて、複数のルーバーを安定して閉位置から開位置、また開位置から閉位置に移動できる特徴がある。それは、本発明のルーバー装置が、従来のようにルーバーを回転板として直接に回転させるのではなく、複数の支持部を介してルーバーが連結された回転軸を回転させて、ルーバーを閉位置から開位置に、また開位置から閉位置に移動させるからである。この構造のルーバー装置は、回転される回転軸に支持部を介してルーバーを固定するので、ルーバー自体には回転板としての強度が要求されない。したがって、ルーバーに薄くて軽い部材を使用しても、ルーバーに負担をかけることなく確実に動作させて、複数のルーバーを安定して閉位置から開位置に、また開位置から閉位置に移動できる。
【0010】
さらに、上記構成のルーバー装置は、駆動機構が、複数のウオーム歯車が固定された駆動軸を駆動モータで回転させて、これ等のウオーム歯車と噛み合う駆動歯車を回転させることで、複数の回転軸を同期して回転させるので、多数のルーバーを備える構造においても、駆動機構を簡単な構造としながら、各ルーバーを正確に同期して閉位置から開位置に、また開位置から閉位置に移動できる。とくに、回転軸を駆動する駆動機構の負荷を小さくして多数のルーバーを楽に移動できる。このルーバー装置は、駆動機構で複数のルーバーを同期して閉位置から開位置に、また開位置から閉位置に移動させることにより、ルーバー間の隙間を調整して通過する風量や光量をコントロールできる。
【0011】
本発明のルーバー装置は、ルーバー1を、弾性変形可能なようにプラスチック板または金属板で成形
する。
上記構成により、ルーバーを可能な程度まで薄く成形することができる。とくに、プラスチック板のルーバーは軽くでき、金属板のルーバーは薄くて強くできる。
【0012】
本発明のルーバー装置は、ルーバー1が、両端部と中間部を複数の支持部3で回転軸2に連結
する。
このルーバー装置は、支持部の個数と連結位置を調整して、薄くて変形しやすいルーバーを確実に回転軸に連結できる。
【0013】
本発明のルーバー装置は、ルーバー1を、回転軸2に固定された複数の支持部3に対して橋渡し状態に固定して、互いに隣接する支持部3の中間において、ルーバー1を撓む方向に弾性変形
させる。
上記構成により、回転軸に固定された複数の支持部に対して、橋渡し状態に固定されたルーバーを、その中間において、面と交差する方向に撓む状態で弾性変形させることで、外部から作用する負荷、例えば風や衝撃を吸収して耐久性を向上できる。
【0014】
本発明のルーバー装置は、回転軸2を、ルーバー1の幅方向の中央部との対向位置に配置することができる。
上記構成により、回転軸を中心軸とする円弧に沿って移動するルーバーを左右対称に閉位置と開位置とに移動できる。
【0015】
本発明のルーバー装置は、駆動歯車11を、回転軸2の中央部に固定
する。
上記構成により、駆動機構は、回転軸の中央部を駆動して回転させるので、長い回転軸であっても中央部で駆動することで負荷を軽くしながらバランス良く回転できる。
【0016】
本発明のルーバー装置は、ルーバー1が表面に太陽電池パネル9を備えて、太陽光による発電機能を備える発電システムとして使用することができる。
上記構成により、複数のルーバーの表面に太陽電池パネルを備えることで、太陽光による発電機能を備える発電システムに兼用して便利に使用できる。
【0017】
本発明のルーバー装置は、駆動機構5、50が、駆動モータ14の回転を制御するコントロール回路15を備えて、コントロール回路15は、ルーバー1に固定された太陽電池パネル9が太陽の方向を向くようにルーバー1を閉位置から開位置に、また開位置から閉位置に移動させることができる。
上記構成により、ルーバーに固定された太陽電池パネルが太陽の方向に向くようにルーバーを閉位置から開位置に、また開位置から閉位置に移動させるので、太陽電池パネルによる発電効率を向上できる。
【0018】
本発明のルーバー装置は、コントロール回路15が、閉位置から開位置に、また開位置から閉位置に移動するルーバー1が回転軸周りに回転する回転角αを、太陽の南中方向に対して±60度以内とすることができる。
上記構成により、閉位置から開位置に、また開位置から閉位置に移動するルーバーの回転軸周りの回転角を太陽の南中方向に対して±60度以内とすることで、多数のルーバーを無理なく安定して閉位置から開位置に、また開位置から閉位置に移動できる。とくに、日中における太陽の位置をルーバーで追跡することで、太陽電池パネルにより効率よく発電できる。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのルーバー装置を例示するものであって、本発明はルーバー装置を以下に特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【0021】
本発明のルーバー装置は、建物の窓や開口部に設置されて、閉位置から開位置に、また開位置から閉位置に移動するルーバーによって通過する光や風の量を調整するルーバー装置として使用され、あるいは、ルーバーの表面に太陽電池パネルを備えることで、太陽光による発電機能を備える発電システムに兼用されるルーバー装置として使用される。
【0022】
(実施形態1)
本発明の一実施の形態に係るルーバー装置を
図1〜
図6に示す。これ等の図に示すルーバー装置100は、ルーバー1の表面に太陽電池パネル9を備えており、太陽光による発電機能を備える発電システムとして使用される例を示している。このルーバー装置100は、屋内外を問わず太陽光が照射される場所に設置されて、ルーバー1に設けた太陽電池パネル9に入射する太陽光により発電する。とくに、このルーバー装置100は、太陽の動き(日周運動)に合わせてルーバー1を閉位置から開位置に、また開位置から閉位置に移動させることで太陽電池パネル9による発電効率を向上できる構造としている。
【0023】
図1〜
図6に示すルーバー装置100は、互いに平行な姿勢で同一平面上に等間隔に配置された複数のルーバー1と、このルーバー1と平行に配置された複数本の回転軸2と、この回転軸2にルーバー1を連結してなる複数の支持部3と、複数の回転軸2を回転自在に支持する軸受け部4と、複数の回転軸2を同期して回転させて、隣接するルーバー間の隙間28を最小とする閉位置からルーバー間の隙間28を最大とする開位置に移動させる駆動機構5とを備えている。
【0024】
(ルーバー1)
ルーバー1は、帯状に延長されたプレート状としている。帯状のルーバー1は、横幅を2〜20cm、好ましくは3〜15cm、さらに好ましくは3〜10cmとし、長さを30〜500cm、好ましくは40〜400cm、さらに好ましくは50〜300cmとすることができる。
図1と
図3に示すルーバー装置100は、複数枚のルーバー1を、互いに平行な姿勢で同一平面上に等間隔に配置している。このルーバー装置100は、幅を約4.5cm、長さを約100cmとする9枚のルーバー1を約6cmの間隔で配列しており、隣接するルーバー間には約1.5cmの隙間28を設けて配置している。ただ、ルーバー装置は、その用途に応じて、ルーバーの幅や長さ、配列するルーバーの枚数、及びその間隔や隙間が決定される。例えば、窓用のルーバー装置においては、設置される窓の左右の幅と上下の幅に応じて決定される。
【0025】
ここで、
図3に示すルーバー装置100は、隣接するルーバー間の隙間28を最小とする閉位置にある状態を示している。ルーバー装置100は、
図3に示す状態から、回転軸2を中心軸とする円弧の軌跡に沿ってルーバー1を移動させて、ルーバー間の隙間28が最大となる開位置に移動させる。
図3に示す複数のルーバー1は、所定の間隔Kで配置されており、各々のルーバー1が閉位置から開位置に、また開位置から閉位置に移動する状態では、
図7に示すように、隣接するルーバー1同士が接触することなく、その動作に悪影響を与えることがないように配置される。したがって、ルーバー装置100は、これ等のことを考慮して各ルーバー1の間隔K及び幅W、ルーバー間の隙間28の幅Dを最適な値に特定する。
【0026】
ルーバー1は、プラスチックまたは金属を薄く成形して形成される。
図1〜
図6のルーバー1はプラスチック製で、例えば、ポリカーボネート等のプラスチックを、厚さを10mm以下、好ましくは5mm以下と薄く成形したものを使用している。プラスチック製のルーバー1は、太陽光を受ける環境で使用する用途においては、紫外線の影響を低減できる素材が好適に使用できる。また、金属製のルーバー1は、例えば、厚さを2mm以下、好ましくは1mm以下と薄く成形された金属板が使用できる。金属製のルーバー1は、ステンレスやアルミ等の防サビ効果に優れた金属板が好適に使用できる。このように、薄く成形される帯状のルーバー1は、軽量にして、製造コストを低減できる。また、後述する駆動機構5で、容易に駆動できる。
【0027】
さらに、
図1〜
図6に示すルーバー1は、表面に太陽電池パネル9を固定している。太陽電池パネル9は、現在一般的に使用されているものが使用できる。
図1〜
図6に示すルーバー1は、幅方向の中心部であって、長さ方向に延長して太陽電池パネル9を帯状に配置して固定している。
図3に示すルーバー1は、幅方向の中央部に配置される太陽電池パネル9の幅Hをルーバー全体の幅Wの40%〜60%としている。ここで、ルーバー1の幅方向の中央部に太陽電池パネル9を配置する構造は、
図7に示すように、ルーバー1を閉位置から開位置に、また開位置から閉位置に移動させる状態で、傾斜するルーバー1の陰が、隣接する太陽電池パネル9に被るのを低減させて、太陽電池パネル9の発電効率が低下するのを防止できる。ただ、ルーバーは、必ずしも幅方向の中央部にのみ太陽電池パネルを配置する構造には特定せず、ルーバーの表面のほぼ全面に配置することもできる。このルーバー装置は、ルーバーが閉位置から開位置に、また開位置から閉位置に移動する状態では、隣接するルーバーの陰が隣のルーバーに影響しないように、好ましくは、ルーバー間の隙間28の幅Dを広くし、あるいはルーバー1の幅Wを小さくする。したがって、ルーバー1は、幅方向の中央部に配置される太陽電池パネル9の幅Hを、ルーバー全体の幅Wの40%〜100%とすることができる。
【0028】
(回転軸2)
各ルーバー1の裏面側には、各々回転軸2が配置されている。回転軸2は、ルーバー1の長手方向に延長して設けられている。回転軸2は、ルーバー1の幅方向の中央部との対向位置に、ルーバー1と平行な姿勢で配置されている。
図3に示す回転軸2は、ルーバー1の幅方向の中心線mと対向する位置であって、図において水平姿勢にあるルーバー1の中心線mの真下に配置されている。このように、ルーバー1の中心線mに対向して回転軸2を配置する構造は、回転軸2を中心軸として左右に回転されるルーバー1を左右対称に首振りさせる状態で閉位置から開位置に、また開位置から閉位置に移動できる特徴がある。ただ、回転軸2は、必ずしも中心線mの真下の位置には特定されず、ルーバー1の中心線mに対して偏心して配置することもできる。例えば、ルーバー1の裏面側に対向して配置される回転軸2の位置は、ルーバー1の幅Wを100%とすると、中心線mから±25%の範囲とすることができる。回転軸2は金属ロッドで、ルーバー1よりも長く形成されている。回転軸2は、複数の軸受け部4を介して、所定の姿勢に支持されると共に、回転自在に支持されている。
【0029】
(支持部3)
各回転軸2には、軸方向に離れて複数の支持部3が固定されている。支持部3は、ルーバー1を回転軸2に固定するための固定部材であって、図に示す支持部3は板状としている。板状の支持部3は、複数枚が離された状態で配置されて、回転軸2に固定されている。ルーバー1は、両端部と中間部を複数の支持部3を介して回転軸2に連結される。
図2に示す回転軸2は、左右の両端部と、中央部の両端の合計4箇所に支持部3が固定されている。4個の支持部3は、これ等を貫通する状態で回転軸2が挿通されて、固定軸2の定位置に固定されている。
【0030】
回転軸2に固定された複数の支持部3は、先端面にルーバー1が固定される。ルーバー1は、
図5に示すように、止ネジ等の固定具24を介して支持部3に固定される。先端面にルーバー1が固定される支持部3は、ルーバー1を回転軸2から離した位置に配置する。
図3と
図4に示す支持部3は、互いに平行に配置されたルーバー1と回転軸2との間隔Lを所定の間隔としている。ここで、ルーバー1と回転軸2との間隔Lを大きくすると、回転軸2に固定される駆動歯車11の外形を大きくすることができるが、装置全体が大きくなると共に、回転軸2を中心軸として軸周りに移動するルーバー1の左右方向への移動量が大きくなる。反対に、ルーバー1と回転軸2との間隔Lを小さくすると、装置全体を小さくして、ルーバー1の左右方向への移動量を小さくできるが、回転軸2に固定される駆動歯車11の外形を大きくするのが難しくなる。したがって、支持部3は、これ等のことを考慮して、ルーバー1と回転軸2との間隔Lが最適となるように設計される。ここで、
図3に示すルーバー装置は、幅Wを約4.5cmとするルーバー1に対して、ルーバー1と回転軸2との間隔Lを約2cmとしている。ただ、ルーバー1と回転軸2との間隔Lは、1cm〜4cmとすることもできる。
【0031】
さらに、
図3と
図6に示す支持部3は、先端面の両端に凸部25を設けており、対向する凸部25の間を位置決め凹部26として、ルーバー1を嵌合させて定位置に配置できるようにしている。ただ、支持部3は、必ずしも先端面の横幅を、ルーバー1の幅Wよりも大きくし、あるいは等しくする必要はない。支持部は、先端面の横幅をルーバー1の幅Wよりも小さくすることもできる。図示しないが、ルーバー装置は、ルーバーの幅Wを、支持部の先端面の横幅よりも大きくして、互いに隣接するルーバー間の隙間を狭くし、あるいは隙間をなくすこともできる。このルーバー装置は、ルーバーが閉位置にある状態では、隣接するルーバー間の隙間を狭くして、ここを通過する風量や光量を抑制できる。
【0032】
ルーバー1は、
図2に示すように、左右の両端と、中央部の両端の4箇所において支持部3に固定されている。この構造は、支持部3の数を少なくしながら、帯状の長いルーバー1を所定の姿勢で回転軸2に固定できる。
図2に示すルーバー1は、左右の両端に配置される支持部3と、中央部の両端に配置される支持部3との間隔を広くして、これ等の支持部3に対して、橋渡しする状態で固定できる。この構造は、橋渡しされる部分の中央部を撓ませて弾性変形し易くできる。このため、長いルーバー1を弾性変形させることで、風等の外力を吸収することができ、優れた耐久性を実現できる。ただ、ルーバーは、さらに多くの支持部を介して回転軸に固定することもできる。ルーバーを回転軸に固定する支持部の数は、ルーバーの全長、幅、厚さ等によって種々に変更することができる。
【0033】
(軸受け部4)
支持部3を介してルーバー1が固定された回転軸2は、軸受け部4を介して所定の姿勢で支持される。
図1〜
図6に示すルーバー装置100は、複数の回転軸2を所定の姿勢で配置する基台6を備えており、この基台6に設けた軸受け部4を介して複数の回転軸2を所定の姿勢で回転自在に支持している。
図1と
図3に示す基台6は、回転軸2の下方に対向して配置される複数列の底面プレート20と、これ等の底面プレート20の両端を連結してなる端面プレート21とを備えている。底面プレート20は、ルーバー1とほぼ等しい幅であって、互いに隣接する底面プレート20同士の間には隙間22を設けている。この構造の基台6は、材料を低減して軽量かつ低コストにできると共に、底面プレート21を設置面から離して配置する用途においては、この隙間22を換気隙間として空気を換気できる。
【0034】
基台6の両端に配置される端面プレート21は、回転軸2の両端を挿入して支持する貫通孔21aを開口している。端面プレート21は、この貫通孔21aに挿通された回転軸2を回転できるように支持しており、回転軸2の両端を回転自在に支持する軸受け部4としている。さらに、基台6は、回転軸2の中央部においても、回転軸2を支持できるようにしている。
図4と
図6に示す基台6は、底面プレート20の中央部に、回転軸2の中間部を回転自在に支持する支持壁23を設けている。
図4と
図6に示す基台6は、回転軸2の中央部と対向する位置であって、固定軸2の中央部に固定された一対の支持部3の内側に位置して一対の支持壁23を設けている。支持壁23は、回転軸2を貫通させる貫通孔23aを開口しており、この貫通孔23aに挿通される回転軸2を回転自在に支持する軸受け部4としている。以上の基台6は、回転軸2を回転自在に支持する複数の軸受け部4を介して、複数の回転軸2を互いに平行な姿勢で、等間隔に配置している。
【0035】
さらに、
図4と
図5に示す回転軸2は、両端の端面プレート21と、中間の支持壁23とで支持される回転軸2が軸方向に移動するのを防止できるように、回転軸2の複数箇所にストッパ7を設けている。図に示すストッパ7は、回転軸2が挿通される筒体で、回転軸2を貫通させた状態でネジ止めすることにより、回転軸2の定位置に固定されるようにしている。このように、回転軸2にストッパ7を固定することで、回転軸2を軸方向に移動しない構造として、軸受け部4の定位置に配置できる。
【0036】
以上のルーバー装置は、従来のように、ルーバーを回転板として直接回転させるのではなく、
図2に示すように、ルーバー1に沿って配置された回転軸2を回転させる構造として、この回転軸2に離間して固定された複数の支持部3を介してルーバー1を固定している。このため、ルーバー1には回転板としての強度は要求されず、薄く形成してもルーバー1に負担をかけることなく、確実に動作させることができる。回転する回転軸2に対して、支持部3を介して固定されるからである。このように、薄く成形することが可能な帯状のルーバー1は、長さ方向の中間において面と交差する方向に撓むことができる弾性を有することで、外部から作用する負荷、例えば風や衝撃を吸収して耐久性を向上できる。
【0037】
(駆動機構5)
駆動機構5は、基台6の定位置に配置された複数の回転軸2を同期して回転させる。駆動機構5は、
図3、
図4、及び
図6に示すように、回転軸2に固定されて、回転軸2を回転させる駆動歯車11と、駆動歯車11と噛み合って、回転軸2に固定してなる各々の駆動歯車11を同期して回転させる複数のウオーム歯車12と、ウオーム歯車12が固定されて、ウオーム歯車12を回転させる駆動軸13と、駆動軸13を回転させる駆動モータ14とを備えている。
【0038】
(駆動歯車11)
駆動歯車11は、その中心に回転軸2が挿通されて、回転軸2の定位置に固定されている。
図4と
図6に示す駆動歯車11は、回転軸2の中央部であって、回転軸2を支持する軸受け部4である一対の支持壁23の間に位置して固定されている。このように回転軸2の中央部に固定される駆動歯車11は、左右のバランス良く回転軸2を回転できる。ただ、駆動歯車は、回転軸の端部に固定することもできる。あるいは、駆動歯車は、1本の回転軸に対して複数個を固定して、これ等の駆動歯車を同期して回転させることもできる。駆動歯車11は、
図3と
図4に示すように、回転軸2に固定された状態でルーバー1の裏面側に位置して、ルーバー1に接触しない位置に配置される。各回転軸2に固定される駆動歯車11は、1本の駆動軸13に設けたウオーム歯車12で駆動されるように、一直線上であって、駆動軸13を含む面と同一平面内に位置するように配置される。
【0039】
回転軸2を回転させる駆動歯車11は、歯車の外径や歯数により回転速度や回転トルクが調整される。ここで、駆動歯車11は、回転速度を小さくし、回転トルクを大きくするために、好ましくは外径を大きくし、歯数を多くする。ただ、駆動歯車は、外径を大きくすると、ルーバーの下方に設けた所定のスペースに配置するのが難しくなるので、これ等のことを考慮して最適な大きさに特定される。
【0040】
(ウオーム歯車12)
回転軸2に固定された駆動歯車11は、回転するウオーム歯車12によって駆動される。
図3に示す駆動機構5は、駆動歯車11を駆動するウオーム歯車12を駆動軸13に固定している。
図3の駆動機構5は、複数のルーバー1を同期して閉位置から開位置に、また開位置から閉位置に移動させるために、複数の回転軸2を同期して回転できるようにしている。
図3に示す駆動軸13は、各駆動歯車11と対向する位置にウオーム歯車12を固定して、複数の駆動歯車11を同時に回転できるようにしている。この駆動機構5は、回転する駆動軸13に固定されたウオーム歯車12が駆動歯車11と噛み合うことにより、全ての駆動歯車11を同期して回転させる。このように、駆動歯車11をウオーム歯車12で駆動する構造は、駆動軸13の回転数に対して駆動歯車11の回転数を抑制できるので、ルーバー1の回転軸周りの回転角αを理想的に微調整できる。
【0041】
(駆動軸13)
駆動軸13は、複数の回転軸2の下方であって、複数の回転軸2を含む面に対して平行な姿勢で、かつ平面視において、複数の回転軸2に直交する姿勢で配置されている。
図3に示す駆動軸13は、底面プレート21に対して平行な姿勢であって、底面プレート21から離れた位置に配置されている。
図3に示す駆動軸13は、底面プレート21に固定された軸受け16を介して回転自在に配置されている。
図3に示す軸受け16はブロック状で、駆動軸13を貫通させる貫通孔16aを開口しており、この貫通孔16aに挿通される駆動軸13を回転自在に支持している。
図3の軸受け16は、少なくとも駆動軸13の両端部に位置して配置されており、底面プレート21に対して駆動軸13を定位置に支持できるようにしている。
図3に示す駆動軸13も、軸方向に移動しないようにストッパ17を介して軸受け16に連結されている、このストッパ17には、前述のストッパ7と同じ構造の筒体が使用できる。このように、複数の回転軸2の下方に配置される駆動軸13は、各回転軸2に固定された駆動歯車11を回転できる位置にウオーム歯車12を固定している。
図1〜
図6に示すルーバー装置100は、9枚のルーバー1を備えており、9本の回転軸2を同期して回転させるので、駆動軸13には、駆動歯車11と対向する位置に9個のウオーム歯車12を固定している。ただ、駆動軸は、長いウオーム歯車を固定して、1つのウオーム歯車で複数の駆動歯車を回転させることもできる。
【0042】
(駆動部18)
駆動軸13は、駆動モータ14を備える駆動部18で回転される。駆動部18は、駆動モータ14を、回転数を制御できるモータとして、駆動モータ14で直接に駆動軸13を回転させることができる。このような駆動モータ14として、例えば、誘導モーターや同期モーターが使用できる。誘導モーターや同期モーターは、インバーター回路で周波数や電圧を制御して回転数を制御することができる。この構造は、安価なモーターを使用して製造コストを低減できる。
【0043】
ただ、駆動部18は、駆動モータ14で直接に駆動軸を回転させることなく、歯車機構等を介して駆動軸13を回転させる構造とすることもできる。この駆動部は、歯車機構のギヤ比を調整することで、駆動モータ14の回転数を所定の回転数に変換して出力することができる。ここで、回転数を細かく制御可能なモーターを使用する構造は、コストが高くなるが、歯車機構により回転数を調整する構造では、安価なモーターを使用しながら回転数を調整できる。例えば、駆動部は、駆動軸を回転駆動させる歯車機構のギア比を大きくして、モーターの回転数に対する駆動軸の回転数を十分に小さくすることで、安価なモータを使用しながら、モーターのオン時間を調整して駆動軸の回転を制御できる。
【0044】
以上の駆動機構5は、以下のようにして複数の回転軸2を同期して回転させる。
(1)駆動モータ14がオン状態に制御されて駆動されると、駆動軸13が回転される。
(2)回転する駆動軸13は、ウオーム歯車12を回転させ、さらに、回転するウオーム歯車12は、対向する駆動歯車11と噛み合って、各々の駆動歯車11を同期して回転させる。
(3)同期して回転する複数の駆動歯車11は、各々の回転軸2を回転させる。
(4)回転軸2が回転されると、回転軸2に固定されたルーバー1が、回転軸2を中心軸とする円弧の軌跡に沿って移動して閉位置から開位置に、また開位置から閉位置に移動する。複数の回転軸2は、同期して回転されるので、各ルーバー1は、軸周りの回転角αが等しくなるように等しい角度で移動する。
【0045】
(コントロール回路15)
さらに、
図3に示す駆動機構5は、駆動モータ14の回転を制御するコントロール回路15を備えている。図に示すコントロール回路15は、ルーバー装置100が設置される設置場所やその用途に応じて、最適な状態で複数のルーバー1を閉位置から開位置に、また開位置から閉位置に移動できるように駆動モータ14の回転をコントロールする。コントロール回路15は、ルーバー装置の用途に応じて閉位置から開位置に、また開位置から閉位置に移動するルーバー1の回転軸周りの回転状態をコントロールすることができる。
【0046】
ここで、
図1〜
図7に示すルーバー装置100は、ルーバー1の表面に太陽電池パネル9を設けて、太陽光による発電機能を備える発電システムに兼用される。したがって、このルーバー装置100のコントロール回路15は、ルーバー1に固定された太陽電池パネル9が太陽の方向を向くようにルーバー1を閉位置から開位置に、また開位置から閉位置に移動させることで、太陽電池パネル9による発電効率を向上できる。このコントロール回路15は、太陽の日周運動に対応して複数のルーバー1を閉位置から開位置に、また開位置から閉位置に移動させることができる。
【0047】
このルーバー装置100は、以下のようにして、各太陽電池パネル9が太陽の方向を向くようにルーバー1を閉位置から開位置に、また開位置から閉位置に移動させることがきる。例えば、
図8に示すように、複数列のルーバー1の配列方向を東西方向とし、各ルーバー1の延長方向を南北方向ないし垂直方向とする姿勢で設置されるルーバー装置100においては、ルーバー1の法線方向(
図7において矢印nで表示)が太陽の方向を向くように、すなわち、東→南→西と移動する太陽に対して、ルーバー1の表面が常に太陽の方向を向くように、ルーバー1の移動をコントロールする。ルーバー装置100は、
図7に示すように、閉位置から開位置に、また開位置から閉位置に移動するルーバー1の法線方向nが太陽の南中方向sとなす角を回転軸周りの回転角αとして、この回転角αが所定の角度となるように、ルーバー1の移動状態、言い換えると、回転角度や回転速度を制御する。ここで、コントロール回路15によるルーバー1の移動状態の調整は、太陽の日周運動に対応して行われるが、その一例を以下に示す。なお、以下の説明において、ルーバー1の法線方向nが太陽の南中方向sとなす回転角αは、真南を0度として、西向きをプラス、東向きをマイナスとして表すものとする。
【0048】
春分や秋分においては、太陽は真東から昇って真西に沈むので、昼と夜の長さが等しくなる。したがって、ルーバー装置100は、各時刻におけるルーバー1の回転角αが以下となるようにルーバー1の移動状態をコントロールすることができる。
午前8時頃………回転角α=約−60度
午前10時頃……回転角α=約−30度
正午頃……………回転角α=0度
午後2時頃………回転角α=約+30度
午後4時頃………回転角α=約+60度
なお、以上の制御では、ルーバー1の回転速度は、約0.25度/分となる。
以上のようにして、日中における太陽の動きを追跡する状態でルーバー1を移動できる。
【0049】
また、夏至(6月21日前後)になると、太陽の日の出の位置は真東から北に移動し、日の入りの位置は真西から北に移動して、昼の長さが夜の長さに比べて長くなる。反対に冬至(12月22日前後)になると、太陽の日の出の位置は真東から南に移動し、日の入りの位置は真西から南に移動して、昼の長さが夜の長さに比べて短くなる。したがって、コントロール回路15は、これ等のことを考慮して、すなわち、季節に応じてルーバー1の移動状態を微調整することもできる。ただ、いずれの場合においても、正午頃におけるルーバー1の回転角αは約0度となるようにする。
【0050】
さらに、
図1に示すルーバー装置100は、
図9に示すように、水平面Pに対して傾斜する姿勢で設置することで、ルーバー1の放線方向nを太陽の方向と一致させてさらに発電効率を向上できる。
図9は、正午頃における太陽、すなわち南中時における太陽とルーバー装置100との位置関係を模式的に示したものである。この図に示すように、ルーバー装置100は、ルーバー1の法線方向nが水平面Pとなす角が太陽の南中高度βと一致するように設置することで効率よく発電できる。ここで、図に示すルーバー装置100は、所定の傾斜角γとなるように、底面側に傾斜角調整手段30を備えている。この傾斜角調整手段30は、ルーバー装置100が設置される設置面31が水平面Pとなす傾斜角γを季節に応じて変更できる構造としている。
【0051】
なお、傾斜角調整手段30の設置面31が水平面Pとなす角γは、太陽の南中角度をβとすると、90度−βで特定される。また、季節による太陽の南中角度βは、以下のように特定される。
春分・秋分における太陽の南中高度β……90度−北緯
夏至における太陽の南中高度β……………90度−北緯+23.4度
冬至における太陽の南中高度β……………90度−北緯−23.4度
また、春分・秋分、夏至、冬至以外における太陽の南中高度は、これ等の値に基づいて推定することができる。
【0052】
以上のように、コントロール回路15は、ルーバー装置100の設置場所や設置角度、季節等に応じて最適な状態でルーバー1を移動できるように駆動モータ14の回転をコントロールする。
【0053】
以上のルーバー装置100は、9列のルーバー1を備えているが、本発明のルーバー装置は、ルーバーを2〜8列とし、あるいは10列以上とすることもできる。例えば、建物や施設の窓等に配置されるルーバー装置においては、互いに平行に並べて配置されるルーバーの数を多くすることで、ルーバー装置が設置される窓や開口部の全面をカバーすることができる。さらに、建物や施設の窓に配置されるルーバー装置は、窓の大きさや形状、向き等に応じて種々の構造とすることができる。また、ルーバーの表面に太陽電池パネルを備えるルーバー装置においては、ルーバーの数を多くすることで、発電量を多くすることができる。
【0054】
(実施形態2及び3)
図10〜
図13に示すルーバー装置200、300は、本発明の他の実施形態に係るルーバー装置であって、建物の窓に設置されるルーバー装置を示している。ここで、
図10と
図11は、互いに平行に配置される複数のルーバー1が垂直な姿勢で、すなわち各ルーバー1が起立姿勢で配置される例を示し、
図12と
図13は、互いに平行に配置される複数のルーバー1が水平な姿勢で配置される例を示している。
【0055】
これ等の図に示すルーバー装置は、互いに平行に配置されるルーバー1の数を多くすることで、窓全体をルーバー1でカバーできる構造としている。さらに、
図10〜
図13に示すルーバー装置200、300は、複数の回転軸2を支持する基台60を、窓枠(図示せず)に沿う矩形状の枠形としている。矩形状の基台60は、左右の縦枠61と上下の横枠62を各々の端部で連結して全体の形状を矩形状としている。
【0056】
図10と
図11に示すルーバー装置200は、複数のルーバー1及び回転軸2を、垂直姿勢で支持するので、回転軸2の両端を、上下に配置される横枠62に連結して、回転自在に支持している。すなわち、上下の横枠62を軸受け部4として、回転軸2を回転自在に支持している。さらに、基台60は、一対の縦枠61の上下の中間に位置して中間枠(図示せず)を水平な姿勢で連結している。この中間枠に回転軸2を貫通させることで、この中間枠を軸受け部として、回転軸2の中間を回転自在に支持している。
【0057】
さらに、
図11に示すルーバー装置200は、各々の回転軸2を回転させるための駆動機構50を、上下方向に配置された回転軸2の下端部に配置している。ただ、駆動機構は、上下方向に配置された回転軸の上端部に配置することもできる。
図11に示す駆動機構50は、垂直姿勢で配置された回転軸2の下端部に固定された駆動歯車11を、水平方向に配置された駆動軸13に固定されたウオーム歯車12で駆動させて、複数の回転軸2を同期して回転させる。駆動軸13は、横枠62に固定された軸受け16を介して回転自在に支持されている。図に示す駆動軸13は、一方の端部に設けた駆動部18を介して回転駆動される。図に示す駆動部18は、駆動モータ14と、この駆動モータ14の回転軸と駆動軸13とを所定のギア比で連結する歯車機構19とを備えている。この駆動機構50も、駆動モータ14がオン状態に制御されて駆動軸13が回転されると、駆動軸13に固定されたウオーム歯車12が複数の駆動歯車11を同期して回転させる。複数の回転軸2が同期して回転されると、複数のルーバー1は、同期して閉位置から開位置に、また開位置から閉位置に移動する。
【0058】
図12と
図13に示すルーバー装置300は、複数のルーバー1及び回転軸2を、水平姿勢で支持するので、回転軸2の両端を、左右に配置される縦枠61に連結して、回転自在に支持している。すなわち、左右の縦枠61を軸受け部4として、回転軸2を回転自在に支持している。さらに、基台60は、一対の横枠62の上下の中間に位置して中間枠(図示せず)を垂直な姿勢で連結している。この中間枠に回転軸2を貫通させることで、この中間枠を軸受け部として、回転軸2の中間を回転自在に支持している。
【0059】
さらに、
図13に示すルーバー装置300は、各々の回転軸2を回転させるための駆動機構50を、水平方向に配置された回転軸2の一方の端部に配置している。
図13に示す駆動機構50は、水平姿勢で配置された回転軸2の一方の端部に固定された駆動歯車11を、上下方向に配置された駆動軸13に固定されたウオーム歯車12で駆動させて、複数の回転軸2を同期して回転させる。駆動軸13は、縦枠61に固定された軸受け16を介して回転自在に支持されている。図に示す駆動軸13は、下端部に設けた駆動部18を介して回転駆動される。ただ、駆動部は、上下方向に配置された回転軸の上端部に配置することもできる。図に示す駆動部18は、駆動モータ14と、この駆動モータ14の回転軸と駆動軸13とを所定のギア比で連結する歯車機構19とを備えている。この駆動機構50も、駆動モータ14がオン状態に制御されて駆動軸13が回転されると、駆動軸13に固定されたウオーム歯車12が複数の駆動歯車11を同期して回転させる。複数の回転軸2が同期して回転されると、複数のルーバー1は、同期して閉位置から開位置に、また開位置から閉位置に移動する。
【0060】
以上のように、建物や施設の窓等に配置されるルーバー装置200、300は、複数のルーバー1を所定のタイムテーブルに基づいて移動させることで、ルーバー間の隙間の広さを調整して、通過する風量や光量を調整することができる。このような、ルーバー1の移動の調整は、コントロール回路でコントロールされる。さらに、建物や施設の窓等に配置されるルーバー装置は、必ずしもタイムテーブルに基づいてルーバー1の移動を調整する必要はなく、ユーザーがリアルタイムに駆動モータ14のオンオフを操作してルーバー1を移動させて、ルーバー間の隙間を調整し、通過する風量や光量を調整することもできる。
【0061】
さらに、建物や施設の窓等に配置されるルーバー装置200、300においても、ルーバー1の表面に太陽電池パネル9を設けて、発電機能を備えることができる。このようなルーバー装置200、300においても、
図11と
図13に示すように、ルーバー1の移動をコントロールすることで太陽電池パネル9による発電効率を向上できる。
【0062】
図11に示すルーバー装置200は、南向きの窓に設置する例を示している。このルーバー装置200は、東から西へと移動する太陽の1日の動きに対応してルーバー1を移動させることで、ルーバー1に設けた太陽電池パネル9を太陽の方向に向けて発電効率を向上できる。
【0063】
また、
図13に示すルーバー装置300も、南向きの窓に設置する例を示している。このルーバー装置300は、季節によって南中高度が変化する太陽の位置に応じてルーバー1を移動させることで、ルーバー1に設けた太陽電池パネル9を太陽の方向に向けて発電効率を向上できる。
【0064】
なお、窓に設置されるルーバー装置は、必ずしも南向きの窓に設置されるとは限らない。真南よりも東寄りであったり、西寄りであることもある。このような場合においても、コントロール回路は、太陽電池パネルに対して最も効率よく太陽光が入射するように、ルーバーの移動状態を調整する。