特開 2024-51874 日射遮蔽装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024051874

(43)【公開日】2024-04-11

(54)【発明の名称】日射遮蔽装置

(51)【国際特許分類】

   E06B 9/42 20060101AFI20240404BHJP

   E06B 9/68 20060101ALI20240404BHJP

   E06B 5/00 20060101ALI20240404BHJP

   H01L 31/042 20140101ALI20240404BHJP

   E06B 9/264 20060101ALI20240404BHJP

【ＦＩ】

E06B9/42 Z

E06B9/42 B

E06B9/42 A

E06B9/68

E06B5/00 A

H01L31/04 500

E06B9/264 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022158248

(22)【出願日】2022-09-30

(71)【出願人】

【識別番号】504163612

【氏名又は名称】株式会社ＬＩＸＩＬ

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(72)【発明者】

【氏名】石井 久史

(72)【発明者】

【氏名】小平 康正

【テーマコード（参考）】

2E042

2E043

2E239

5F151

5F251

【Ｆターム（参考）】

2E042AA06

2E042BA01

2E042CA01

2E042CB01

2E042CB02

2E042DA01

2E043AA01

2E043AA04

2E043DA01

2E239AA01

5F151JA30

5F251JA30

(57)【要約】

【課題】太陽電池セルを備えた日射遮蔽装置において、発電した電力を有効に利用する。
【解決手段】建物の開口部に配置されるロールスクリーン装置は、シート状に構成されるスクリーン部１２と、スクリーン部１２に設けられた太陽電池セル２０と、スクリーン部１２の上方に設けられた上部フレーム１５と、上部フレーム１５内に収容された、太陽電池セル２０で生じた電力の充電および放電の制御を行う充放電制御基板２８とを備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

建物の開口部に配置される日射遮蔽装置であって、
日射遮蔽体と、
前記日射遮蔽体に設けられた太陽電池セルと、
前記日射遮蔽体の上方に設けられた上部フレームと、
前記上部フレーム内に収容された、前記太陽電池セルで生じた電力の充電および放電の制御を行う充放電制御基板と、
を備える日射遮蔽装置。

【請求項2】

前記上部フレーム内に収容された、前記充放電制御基板により制御される蓄電池をさらに備える、請求項１に記載の日射遮蔽装置。

【請求項3】

前記フレーム内に収容されたＭＰＰＴ制御基板をさらに備える請求項１または２に記載の日射遮蔽装置。

【請求項4】

前記太陽電池セルで発電された電力を外部に出力するための給電部をさらに備える、請求項１から３のいずれかに記載の日射遮蔽装置。

【請求項5】

前記日射遮蔽体の側方に配置された追加フレームをさらに備え、
前記給電部は、前記追加フレームに設けられる、請求項４に記載の日射遮蔽装置。

【請求項6】

前記給電部は、給電ポートを含む、請求項４または５に記載の日射遮蔽装置。

【請求項7】

前記給電部は、非接触で電力の伝送が可能なワイヤレス給電部を含む、請求項４または５に記載の日射遮蔽装置。

【請求項8】

当該日射遮蔽装置は、ロールスクリーン装置であり、
前記日射遮蔽体は、シート状に構成されるスクリーン部を含む、請求項１から７のいずれかに記載の日射遮蔽装置。

【請求項9】

前記スクリーン部を巻き取るための巻取ドラムと、
前記巻取ドラムを回転させるためのモータと、
前記上部フレームに収容された、前記モータを制御するためのモータ制御基板と、
をさらに備える請求項８に記載の日射遮蔽装置。

【請求項10】

前記巻取ドラムに設けられた送電コイル部と、
前記巻取ドラムの支持部材に設けられた受電コイル部と、
を備え、
前記送電コイル部と前記受電コイル部との間で非接触で電力を伝送して、前記太陽電池セルで生じた電力が取り出される、請求項９に記載の日射遮蔽装置。

【請求項11】

取り出された電力は、前記上部フレーム内に収容された基板に形成された配線により伝送される、請求項１０に記載の日射遮蔽装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロールスクリーン装置などの日射遮蔽装置に関し、特に太陽電池セルを備えた日射遮蔽装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、発電可能な日射遮蔽装置として、スクリーン部分に太陽電池セルを設けたロールスクリーン装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－１７９１９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に開示されるような従来の発電機能を備えるロールスクリーン装置では、発電した電力をどのように利用するのか開示されていない。

【0005】

本開示は、このような課題に鑑みてなされ、その目的は、太陽電池セルを備えた日射遮蔽装置において、発電した電力を有効に利用することのできる技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明のある態様の日射遮蔽装置は、建物の開口部に配置される日射遮蔽装置であって、日射遮蔽体と、前記日射遮蔽体に設けられた太陽電池セルと、前記日射遮蔽体の上方に設けられた上部フレームと、前記上部フレーム内に収容された、前記太陽電池セルで生じた電力の充電および放電の制御を行う充放電制御基板と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態に係るロールスクリーン装置の概略正面図である。

【図2】ロールスクリーン装置の構成を説明するための図である。

【図3】ロールスクリーン装置の概略縦断面図である。

【図4】別の実施形態に係るロールスクリーン装置の要部概略正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。以下の構成は本開示を理解するための例示を目的とするものであり、本開示の範囲は、添付の請求の範囲によってのみ定まる。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。また、本開示において「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「内」、「外」等の方向を表す用語が用いられる場合、それらは日射遮蔽装置が建物に取り付けられたときの姿勢における方向を意味する。

【0009】

ここでは、日射遮蔽装置の一実施形態として、ロールスクリーン装置を示す。図１は、実施形態に係るロールスクリーン装置１０の概略正面図である。このロールスクリーン装置１０は、建物の開口部１００に取り付けて使用される。図１に示す例においては、縦方向に延びる方立（縦枠）１０１，１０２および横方向に延びる無目（横枠）１０３，１０４などの枠材によって建物の開口部１００が形成されている。

【0010】

建物の開口部１００の室外側には、ガラスパネル１０５が配置されている。ガラスパネル１０５は、構造シーラント等の所定の支持手段により、方立１０１，１０２および無目１０３，１０４に取り付けられてよい。ロールスクリーン装置１０は、建物の開口部１００の室内側に配置される。

【0011】

ロールスクリーン装置１０は、日射遮熱体としてのスクリーン部１２と、スクリーン部１２を吊り下げ保持する保持部１４と、スクリーン部１２の側方に配置された追加フレーム４５，４６とを備える。

【0012】

保持部１４は、スクリーン部１２を巻き取るための巻取ドラム１６と、巻取ドラム１６の上方に設けられた上部フレーム１５とを備える。上部フレーム１５は、スクリーン部１２の上方に設けられている。上部フレーム１５は、中空の角材であり、長手方向が巻取ドラム１６の長手方向と平行になるように配置される。上部フレーム１５は、長手方向に垂直な断面がコの字形状の部材であってもよい。上部フレーム１５の左右両端には支持部材１７が設けられている。巻取ドラム１６は、支持部材１７を介して上部フレーム１５に支持されている。

【0013】

スクリーン部１２は、可撓性を有する長方形のシート状体に構成される。このスクリーン部１２は、その長手方向の上端部が巻取ドラム１６に連結され、下端部にボトムレール１８が設けられている。

【0014】

ボトムレール１８は、スクリーン部１２を下方向に引き降ろす方向に力を加えると共に、スクリーン部１２に張力を付与して平面性を高める作用を及ぼす。

【0015】

スクリーン部１２は、ファブリック層と、ファブリック層上に設けられた複数の太陽電池セル２０とを備える。ファブリック層は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステルなどの繊維類やプラスチック類（合成樹脂）で形成されてよい。

【0016】

図１に示す例では、複数の平面視正方形の太陽電池セル２０がマトリクス状に並べて配列されているが、太陽電池セル２０のサイズ、形状、配列方法については特に限定されず、自由なサイズ、形状、配列が可能である。例えば、平面視長方形の複数の太陽電池セルがスクリーン部１２の上下方向に並べて配置されていてもよい。一般に、結晶系シリコン太陽電池セルにおいてはマトリクス配置が多用されている。太陽電池セル２０は光起電力効果を利用し、光エネルギーを電力に変換するように構成される。

【0017】

追加フレーム４５，４６は、中空の角材であり、スクリーン部１２の側方に、長手方向が方立１０１，１０２の長手方向と平行になるように配置される。追加フレーム４５，４６は、長手方向に垂直な断面がコの字形状の部材であってもよい。左側の追加フレーム４５は方立１０１に取り付けられ、右側の追加フレーム４６は方立１０２に取り付けられる。図１において、追加フレームは、方立の内側面に取り付けられているが、追加フレームは、方立の背面（室内側の面）に取り付けられてもよい。この場合、追加フレームが方立と一体となったような外観となる。追加フレームと方立の固定方法は、特に限定されず、ねじ締結、接着、嵌合、溶接などであってよい。

【0018】

ロールスクリーン装置１０は、スクリーン部１２の左右両端に、スクリーン部１２の昇降を案内する一対のガイドレールを備えてもよい。ガイドレールは、追加フレーム４５，４６の側面に固定されてよいし、方立１０１，１０２の背面、または側面に設けられてもよい。ガイドレールは、スクリーン部１２の端部を挟み込むように構成されてよい。ガイドレールとスクリーン部１２の隙間はモヘヤなどで塞いでもよい。ガイドレールを設けることにより、スクリーン部１２の横側からの光漏れおよび熱漏れを防ぐことができるので、遮光性能、遮熱性能および断熱性能を向上することができる。また、スクリーン部１２の皺を抑制する効果も期待できる。

【0019】

図２は、ロールスクリーン装置１０の構成を説明するための概略正面図である。図２では、説明のために上部フレーム１５、巻取ドラム１６、スクリーン部１２および追加フレーム４５の内部を透視的に図示している。図３は、ロールスクリーン装置１０の構成を説明するための概略縦断面図である。図３において、スクリーン部１２よりも左側が室外側であり、スクリーン部１２よりも右側が室内側である。

【0020】

上述したように、スクリーン部１２は、マトリクス状に配置された複数の太陽電池セル２０を備える。各太陽電池セル２０には、正と負の取り出し電極が形成されている。各太陽電池セル２０に形成された正の取り出し電極は、正極用リボン線２１により互いに接続される。同様に、各太陽電池セル２０に形成された負の取り出し電極は、負極用リボン線２２により互いに接続される。複数の太陽電池セル２０は、このように正極用リボン線２１および負極用リボン線２２により互いに接続される。配線形式は直列、並列を問わず配置可能であり、ここでは、それを限定するものではない。

【0021】

リボン線は薄厚のものが用いられ、例えばリボン線の厚さは５０μｍ～３００μｍであってよい。リボン線の材質は、例えば銅であってよく、表面がメッキされていてもよい。銅の種類としては無酸素銅、タフピッチ銅、リン脱酸銅などの純銅などが好ましい。銅以外の材質としては、アルミニウム又はアルミニウム合金も利用できる。この場合も表面処理されていてもよい。

【0022】

スクリーン部１２の上端部において、正極用リボン線２１および負極用リボン線２２にはそれぞれ、正極用リード線２３および負極用リード線２４が接続されている。正極用リード線２３および負極用リード線２４は、スクリーン部１２の上端部から外部に引き出されている。正極用リード線２３および負極用リード線２４は、巻取ドラム１６の内部に引き込まれている。正極用リード線２３および負極用リード線２４は、巻取ドラム１６の回転軸１６ａの内部を通って巻取ドラム１６の外部に引き出され、上部フレーム１５内に引き込まれている。

【0023】

本実施形態に係るロールスクリーン装置１０においては、太陽電池セル２０で生じた電力の制御を行うための制御基板および蓄電池２９が上部フレーム１５内に収容されている。制御基板は、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御基板２６と、充放電制御基板２８とを含む。ＭＰＰＴ制御基板２６は、気象状況の変化に応じて、発電時最大動作点をリアルタイムに追従するための制御基板である。充放電制御基板２８は、太陽電池セル２０で生じた電力の充電および放電の制御ための制御基板である。蓄電池２９は、充放電制御基板２８により充放電が制御される。

【0024】

本実施形態に係るロールスクリーン装置１０においては、電力を外部に出力するための給電ポート３２と、給電ポート３２を介した外部への電力の供給を制御する給電基板３０とが、左側の追加フレーム４５に設けられている。給電ポート３２は、例えばＵＳＢポートやＤＣジャックであってよい。給電基板３０は、正極用リード線２３および負極用リード線２４を介して充放電制御基板２８と接続されている。充電ケーブルのコネクタ５０を給電ポート３２の差込口３２ａに差し込むことにより、スマートフォンなどの携帯端末の充電を行うことができる。本実施形態では追加フレーム４５に給電基板３０および給電ポート３２を設けたが、上部フレーム１５に設けてもよい。また、給電基板３０および給電ポート３２をボトムレール１８に設けてもよい。

【0025】

給電ポートに代えて又は加えて、別の電力伝送方式の給電部が設けられてもよい。例えば、電力を外部に出力するための給電部として、非接触で電力の伝送が可能なワイヤレス給電部が設けられてもよい。ワイヤレス給電部は、例えば送電コイルと送電制御基板で構成され得る。ワイヤレス給電部の近傍に携帯端末を置くことで、携帯端末の充電を行うことができる。ワイヤレス給電方式は、電磁誘導方式や磁界共鳴方式を用いることができる。

【0026】

図２に示すように、巻取ドラム１６内には、巻取ドラム１６を回転させるための管状モータ３４が配置されている。管状モータ３４の駆動により、スクリーン部１２を昇降することができる。

【0027】

本実施形態に係るロールスクリーン装置１０においては、上部フレーム１５内に、管状モータ３４を制御するためのモータ制御基板３６、スマートフォン等の携帯端末との通信制御を行う通信制御基板３８、およびコンセントから電源線４１を介して入力される交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換基板４０が収容されている。図２では、電源線４１は上部フレーム１５から外部に引き出されているが、電源線４１は追加フレームの下端から引き出されてもよい。モータ制御基板３６は、コンセントからの電力を用いて管状モータ３４を駆動する。また、蓄電池２９に蓄えられた電力を用いて管状モータ３４の駆動を行ってもよい。この場合、省エネルギー化が可能である。

【0028】

以上、本実施形態に係るロールスクリーン装置１０の構成について説明した。太陽電池セル２０で生じた電力を遠く離れた蓄電池に充電する場合は、配線長が長くなり、そのための配線スペースの確保に加え、施工の煩雑さなどが生じると共に、電力の損失も大きくなる可能性がある。一方、本実施形態に係るロールスクリーン装置１０では、太陽電池セル２０で生じた電力を低損失で直近の上部フレーム１５内に収容された蓄電池２９に充電したり、追加フレーム４５に設けられた給電ポート３２から外部に低損失で出力したりすることができるので、発電した電力を有効に利用することができる。

【0029】

本実施形態に係るロールスクリーン装置１０では、各種の制御基板および蓄電池２９が上部フレーム１５に収納されている。ロールスクリーン装置１０を建物の開口部１００に設置する際には、まず、上側の無目１０３にブラケット１０６を取り付ける。そして、ブラケット１０６を介して上部フレーム１５を無目１０３に固定する。これにより、巻取ドラム１６、スクリーン部１２およびボトムレール１８が開口部１００に取り付けられる。次に、追加フレーム４５、４６を設置する。最後に電源線４１を建物のコンセントに差し込むことで、設置が完了する。建物への特別の工事や多くの結線作業は必要なく、工場で組み立てたロールスクリーン装置１０を建物の開口部１００に取り付けるだけでよいため、非常に設置が容易である。

【0030】

図３に示すように、本実施形態に係るロールスクリーン装置１０は、建物のブラインドボックス１１０に取り付けることができる。この場合、制御基板および蓄電池２９が収容された上部フレーム１５をブラインドボックス１１０内に配置できるので、制御基板や蓄電池２９に直達光が当たるのを避けることができ、またブラインドボックスがヒートシンクとしての役割を果たすので、制御基板や蓄電池２９の温度上昇を抑えることができる。これにより、上部フレーム１５内に排熱のためのファンを設ける必要がなくなるため、低電力化、低コスト化および静音化を図ることができる。さらに排熱性を向上するために、ブラインドボックス１１０の一部に、例えば天井裏に排熱するための開口部を設けてもよい。

【0031】

図４は、別の実施形態に係るロールスクリーン装置６０の要部概略正面図である。スクリーン部１２の上端部からリード線を引き出す構造の場合、スクリーン部１２の巻き取りとともにリード線が回転することとなるため、リード線の絡まりや傷みが生じやすいという課題がある。この課題を解決するために、スリップリングを用いる方法が考えられるが、ここではワイヤレス電力伝送（非接触電力伝送）を用いた方法を提案する。

【0032】

図４に示すように、回転体である巻取ドラム１６の端部に送電コイル部６２を設け、支持部材１７に受電コイル部６４を設ける。送電コイル部６２は主に送電コイルと送電制御基板で構成され、受電コイル部６４は主に受電コイルと受電制御基板で構成される。送電コイル部６２と受電コイル部６４は、対向するように配置される。送電コイル部６２には正極用リード線２３および負極用リード線２４が接続されている。送電コイル部６２に電流が流れると電磁誘導が発生し、対向する受電コイル部６４に電流が流れる。これにより、スクリーン部１２の巻き取りとともにリード線が絡まるといった事態を回避しつつ、太陽電池セル２０で生じた電極を好適に取り出すことができる。ここで示したワイヤレス伝送は、電磁誘導方式を用いたものであるが、磁界共鳴方式を用いることもできる。

【0033】

また、本実施形態に係るロールスクリーン装置６０においては、取り出した電力を複数の基板６６に形成された配線で電力を伝送している。複数の基板６６には、上部フレーム１５内に収容されたＭＰＰＴ制御基板２６や充放電制御基板２８が含まれる。図４に示すように、基板６６の端部同士を当接させ、基板６６間で電力を伝送している。このように、基板６６に形成された配線で電力を伝送することにより、絡まりやすく扱いにくいリード線による配線構造および配線作業が不要となるので、低コスト化が可能となる。さらに、これらの基板を一枚の基板として構成した場合、基板間の配線を削減できるので、生産工程を削減でき、コストを低減できる。

【0034】

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。

【0035】

例えば、上記説明では日射遮蔽装置の一実施形態としてロールスクリーン装置を説明したが、日射遮蔽装置はロールスクリーン装置に限定されず、日射遮蔽体を吊り下げた装置であれば本発明を適用できる。例えば、日射遮蔽体としてスクリーン部を備えるが、スクリーン部を巻き取る巻取ドラムを備えていない日射遮蔽装置に本発明が適用されてもよい。また例えば、日射遮蔽体として、縦方向に配列される、横方向に延びる複数のスラットを備えるブラインド装置に本発明が適用されてもよい。

【符号の説明】

【0036】

１０、６０ ロールスクリーン装置、 １２ スクリーン部、 １４ 保持部、 １５ 上部フレーム、 １６ 巻取ドラム、 １８ ボトムレール、 ２０ 太陽電池セル、 ２６ ＭＰＰＴ制御基板、 ２８ 充放電制御基板、 ２９ 蓄電池、 ３０ 給電基板、 ３２ 給電ポート、 ３４ 管状モータ、 ３６ モータ制御基板、 ３８ 通信制御基板、 ４０ ＡＣ／ＤＣ変換基板、 ４１ 電源線、 ４５，４６ 追加フレーム、 ５０ コネクタ、 ６２ 送電コイル部、 ６４ 受電コイル部６４、 ６６ 基板。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】