特許 7413632 調光制御機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-05

(45)【発行日】2024-01-16

(54)【発明の名称】調光制御機構

(51)【国際特許分類】

   H05B 47/125 20200101AFI20240109BHJP

   E06B 3/66 20060101ALI20240109BHJP

   F21S 11/00 20060101ALI20240109BHJP

   E06B 9/24 20060101ALI20240109BHJP

【ＦＩ】

H05B47/125

E06B3/66 E

F21S11/00 310

E06B9/24 C

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019190992

(22)【出願日】2019-10-18

(65)【公開番号】P2021068524

(43)【公開日】2021-04-30

【審査請求日】2022-06-23

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 平成３１年３月１３日 ＥＱ Ｈｏｕｓｅ （イーキュー ハウス）にて公開 令和１年７月１日 株式会社新建築社発行 新建築 第９４巻９号、第１１６～１２３、１９３、１９４頁にて公開

(73)【特許権者】

【識別番号】000003621

【氏名又は名称】株式会社竹中工務店

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(74)【代理人】

【識別番号】100099025

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 浩志

(72)【発明者】

【氏名】花岡 郁哉

(72)【発明者】

【氏名】福西 英知

(72)【発明者】

【氏名】市倉 隆平

(72)【発明者】

【氏名】吉田 徹

(72)【発明者】

【氏名】粕谷 貴司

(72)【発明者】

【氏名】青野 敏紀

【審査官】坂口 達紀

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－０５８６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０６１７９２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００７－１２００８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３６３８９７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－０８７２００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５３－０４７１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１０８６６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｂ ３９／００－３９／１０

４５／００－４５／５８

４７／００－４７／２９

Ｆ２１Ｋ ９／００－９／９０

Ｆ２１Ｓ ２／００－４５／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

建物内に太陽光を採光する開口部に設けられ、遮光率が可変の複数の遮光部と、
前記建物に設けられ、前記建物内の人を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置で撮像された撮像画像を取得して前記人の動作を検出し、所定の動作が検出されると、前記所定の動作をした人に当たる太陽光が通過する前記遮光部の遮光率を制御する制御装置と、
を備えた調光制御機構。

【請求項2】

前記制御装置は、
前記建物内の前記人の位置情報及び時間情報を取得し、取得した前記人の位置情報及び前記時間情報に基づいて、前記所定の動作をした人に当たる太陽光が通過する前記遮光部を決定する、
請求項１に記載の調光制御機構。

【請求項3】

前記制御装置には、
仮想的に格子状に区分けしたエリア毎に当該エリアに居る前記人に当たる太陽光が通過する前記遮光部と前記時間情報との関係が予め記憶され、
前記制御装置は、
前記所定の動作をした人が居る前記エリアの前記遮光部の遮光率を制御する、
請求項２に記載の調光制御機構。

【請求項4】

前記制御装置は、
前記エリアの床面から０．９ｍ～２．０ｍの間を通る太陽光が通過する前記遮光部の前記遮光率を制御する、
請求項３に記載の調光制御機構。

【請求項5】

前記制御装置は、
前記所定の動作をした人に当たる太陽光が通過する前記遮光部の透過率を最小にして前記遮光部の前記遮光率を最大にする、
請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の調光制御機構。

【請求項6】

前記制御装置は、
前記所定の動作をした人の移動に合わせて透過率を最小にする前記遮光部を移動し、前記所定の動作をした人に太陽光が当たらない状態を維持する、
請求項５に記載の調光制御機構。

【請求項7】

前記制御装置は、
前記所定の動作をした人に当たる太陽光が通過する前記遮光部の透光率を最大にして前記遮光部の前記遮光率を最小にする、
請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の調光制御機構。

【請求項8】

前記制御装置は、
前記所定の動作をした人の移動に合わせて透過率を最大にする前記遮光部を移動し、前記所定の動作をした人に太陽光が当たる状態を維持する、
請求項７に記載の調光制御機構。

【請求項9】

前記遮光部は、
光が透過するガラス部と、
前記ガラス部に設けられ、透過率を増減可能な調光フィルムと、
を有している、
請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の調光制御機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、調光制御機構に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、照明空間に存在する人の状態を検知し、この検知結果に基づいて室内の照明器具を調光制御する照明装置に関する技術が開示されている。

【0003】

特許文献２には、人体感知センサによって感知された居住空間での人間の情報に応じてスラット角度とブラインドの長さを変更すること、もしくは、調光ガラスの透過率により入射光量を調整する調光装置に関する技術が開示されている。

【0004】

特許文献３には、撮像手段で撮像された動画像の動作パターンを認識する画像認識装置、この画像認識装置を用いて電装機器の動作を制御する電装機器動作制御ユニット、電装機器動作制御ユニットが搭載された電化製品、画像認識プログラム、半導体装置に関する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００９－２３８４００号公報

【文献】特開１９９６－０６０９５６号公報

【文献】特開２０１０－００９５５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

例えば、建物内の照度を保ちつつ、眩しくないように自分には太陽光が当たらないようにしたい場合がある。或いは、他の人が眩しくならないように、自分だけに太陽光が当たるようにしたい場合がある。

【0007】

しかし、特許文献１～特許文献３の技術は、建物内において、自分には太陽光が当たらないようにする又は自分だけに太陽光が当たるようにする等の建物内の人が所望する太陽光の光環境を実現することを考慮していない。

【0008】

本発明は、上記事実に鑑み、建物内の人が所望する太陽光の光環境を得ることが目的である。

【課題を解決するための手段】

【0009】

第一態様は、建物内に太陽光を採光する開口部に設けられ、遮光率が可変の複数の遮光部と、前記建物に設けられ、前記建物内の人を撮像する撮像装置と、前記撮像装置で撮像された撮像画像を取得して前記人の動作を検出し、所定の動作が検出されると、前記人に当たる太陽光が通過する前記遮光部の遮光率を制御する制御装置と、を備えた調光制御機構である。

【0010】

第一態様の調光制御機構では、人が所定の動作を行うと、人に当たる太陽光が通過する遮光部の遮光率が、制御装置によって制御される。よって、建物内の人が所望する太陽光の光環境が得られる。

【0011】

第二態様は、前記制御装置は、前記建物内の前記人の位置情報及び時間情報を取得し、取得した前記人の位置情報及び前記時間情報に基づいて、前記人に当たる太陽光が通過する前記遮光部を決定する、第一態様に記載の調光制御機構である。

【0012】

第二態様の調光制御機構では、建物内の人の位置情報及び時間情報を取得することで、人に当たる太陽光が通過する遮光部を容易に決定することができる。

【0013】

第三態様は、前記遮光部は、光が透過するガラス部と、前記ガラス部に設けられ、透過率を増減可能な調光フィルムと、を有している、第一態様又は第二態様に記載の調光制御機構である。

【0014】

第三態様の調光制御機構では、調光フィルムの透過率を増減することで、容易に遮光率を制御することができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、建物内の人が所望する太陽光の光環境を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】一実施形態の建物の斜視図である。

【図2】一実施形態の建物の縦断面を模式的に示す断面図である。

【図3】窓部のガラス部の断面図とブロック図である。

【図4】一実施形態の調光制御機構を説明する説明図である。

【図5】一実施形態の調光制御機構のブロック図である。

【図6】調光制御ルーチンのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

＜実施形態＞
本発明の一実施形態の調光制御機構について説明する。

【0018】

［構成］
先ず、本実施形態の調光制御機構及び本調光制御機構を備えた建物の構成について説明する。

【0019】

（建物構成）
図１及び図２に示すように、建物１０は、地盤Ｇ（図２参照）に設けられた図示していない基礎上に構築されている。なお、図２は断面図であるが、判りやすくするため、断面を表すハッチング（斜線）の図示を省略している。

【0020】

建物１０は、屋根部１２及び外周壁部１４を有している。本実施形態の屋根部１２は、傾斜屋根とされている。なお、屋根部１２は、傾斜屋根に限らず、平屋根であってもよい。この屋根部１２には、室内１６（図２参照）に太陽Ｔの光（以降「太陽光Ｐ」を記す）を採光するための開口部２０が形成されている。開口部２０には、複数の窓部２２が格子状に設けられている。なお、後述する図４の説明図では、判りやすくするため、開口部２０及び窓部２２を水平方向に沿って図示している。

【0021】

図３に示すように、遮光部の一例としての窓部２２は、図示していない窓枠と、この窓枠内に設けられたガラス部２４と、を有している。本実施形態では、ガラス部２４は、二枚の透明なガラス板２３、２５構成された二重ガラス構造になっている。

【0022】

ガラス部２４を構成する外側のガラス板２３の室内１６側の内面には、調光フィルム３０が貼られている。なお、調光フィルム３０は、ガラス板２３、２５の少なくとも一方に貼られていればよい。また、ガラス部２４は、二重ガラスでなく、一重ガラスであってもよいし、三重以上のガラスで構成されていてもよい。

【0023】

調光フィルム３０は、印加される電圧に応じて、その透過率が増減する。具体的には、調光フィルム３０に印加される電圧が大きくなると、調光フィルム３０の透過率が増加し、ガラス部２４が透明になる。一方、調光フィルム３０に印加される電圧が小さくなると、調光フィルム３０の透過率が減少し、ガラス部２４が曇りガラスのようになる。なお、調光フィルム３０に電圧が印加されていない状態では、調光フィルム３０の透過率が最小となる。

【0024】

調光フィルム３０は、制御部５０（図５も参照）に電気的に接続される。また、制御部５０には、例えば、商用電源等の図示しない電源が接続されている。この制御部５０によって、電源から調光フィルム３０に印加される電圧が制御される。つまり、制御部５０によって、調光フィルム３０の透過率が制御される。

【0025】

なお、本実施形態の建物１０では、通常は、調光フィルム３０に最大電圧を印加して、調光フィルム３０の透過率を最大とし、ガラス部２４が透明の状態になっている。よって、通常は、太陽光Ｐが室内１６に採光されるようになっている。

【0026】

図２に示すように、室内１６には、それぞれ撮像装置の一例としてのカメラ３６が複数個所、本実施形態では室内の隅部にそれぞれ設けられている（図４及び図５も参照）。本実施形態のカメラ３６は、動画を撮像する。なお、本実施形態では、カメラ３６が複数個所、本実施形態では四ヶ所に設けられているが、これに限定されない。カメラ３６は、少なくとも室内１６に一ヶ所以上設けられていればよい。

【0027】

また、室内１６には、室内１６に居る人Ｈの位置を検出する人感センサ３４（図４及び図５も参照）が設けられている。

【0028】

（調光制御機構）
図５に示すように、調光制御機構１００は、制御装置７０と、前述した人感センサ３４、カメラ３６及び調光フィルム３０と、を含んで構成されている。調光制御機構１００は、人Ｈが所定の動作を行うと、本実施形態では右手ＨＲを下から上に上げると、右手ＨＲを上げた人Ｈに当たる太陽光Ｐが通過する窓部２２の調光フィルム３０の透過率を最小にし、右手ＨＲを上げた人Ｈに太陽光Ｐが当たらなくなるようにする。

【0029】

調光制御機構１００を構成する制御装置７０のハードウェア構成は、図示していないＣＰＵ（Central Processing Unit）、各処理ルーチンを実現するためのプログラム等を記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、記憶手段としてのメモリ及びネットワークインタフェース等を含んだコンピュータによって構成されている。なお、制御装置７０は、複数のサーバーやクラウド等を用いて構成されていてもよい。

【0030】

また、図５に示すように、制御装置７０は、機能的には、取得部５２、記憶部５４及び制御部５０を備えている。

【0031】

制御装置７０を構成する取得部５２は、カメラ３６によって撮像された撮像画像、人感センサ３４によって検出された位置情報及び時間情報を取得する。時間情報は、月、日、時及び分を含む現在時刻であり、本実施形態では、インターネット３７を介してＮＴＰサーバ３８から取得している。

【0032】

制御装置７０を構成する記憶部５４には、撮像画像、位置情報及び時間情報（現在時刻）に応じて、調光フィルム３０に印加する電圧の制御、すなわち調光フィルム３０の透過率の制御を行うための制御プログラム及びデータベース（以降「ＤＢ」と記載）が格納されている。記憶部５４に格納されたＤＢは、時間情報（現在時刻）と、図４に示す室内１６のエリア１８毎にそのエリア１８に居る人Ｈに当たる太陽光Ｐが通過する窓部２２と、の関係を、予めコンピューターシミュレーションによって求めデータベース化したものである。

【0033】

なお、エリア１８は、平面視において室内１６を格子状に所定領域に仮想的に区分けしたものである。

【0034】

また、「人Ｈに当たる太陽光Ｐ」とは、「当該エリア１８に立っている子供の頭の位置と大人の頭の位置との間の範囲を通過する太陽光Ｐ」である。具体的には、当該エリア１８の床面から０．９ｍ～２．０ｍの間を通過する太陽光Ｐである。

【0035】

制御装置７０を構成する制御部５０は、取得部５２によって取得された撮像画像、位置情報及び時間情報（現在時刻）と、記憶部５４に格納されたＤＢと、に基づいて、人Ｈに当たる太陽光Ｐが通過する窓部２２（図４参照）を特定し、特定した窓部２２の調光フィルム３０（図３参照）の透過率を制御する。

【0036】

本実施形態では、制御部５０は、取得部５２によって取得されたカメラ３６の撮像画像、人感センサ３４によって検出された人Ｈ（図４参照）の位置情報及び時間情報（現在時刻）に基づいて、記憶部５４に格納された制御プログラム及びＤＢを読み出し、図４に示されているように、人Ｈに太陽光Ｐが当たらないように、人Ｈに当たる太陽光Ｐが通過する窓部２２の調光フィルム３０（図３参照）の透過率を最小にする。

【0037】

（調光制御ルーチン）
次に、画像情報、位置情報及び時間情報（現在時刻）に応じて、人Ｈに当たる太陽光Ｐが通過する窓部２２の調光フィルム３０の透過率を最小にするための具体的な調光制御ルーチンの一例について、図６のフローチャートを用いて説明する。

【0038】

ステップＳ１００において、取得部５２（図５参照）は、カメラ３６（図２、図４及び図５参照）によって撮像された撮像画像、人感センサ３４（図２、図４及び図５参照）によって検出された位置情報及び時間情報を取得する。

【0039】

ステップＳ２００において、制御部５０（図５参照）は、撮像画像から人Ｈ（図４参照）の所定の動作を検出する。本実施形態では、人Ｈが右手ＨＲを下から上に上げた動作を検出する（図４参照）。なお、撮像画像から人Ｈの所定の動作の検出は、オプティカルフロー及びテンプレートマッチング等の画像処理の技術を用いることができる。また、ディープラーニング等のＡＩ技術を用いてもよい。

【0040】

ステップＳ３００において、制御部５０（図５参照）は、人感センサ３４（図４及び図５参照）によって検出された人Ｈ（図４参照）の位置情報を基に、人Ｈが居るエリア１８（図４参照）を特定する。

【0041】

ステップＳ４００において、制御部５０（図５参照）は、時間情報（現在時刻）及び特定されたエリア１８（図４参照）から記憶部５４に格納されたＤＢを読み出し、エリア１８に居る人Ｈに当たる太陽光Ｐが通過する窓部２２を特定する。

【0042】

ステップＳ５００において、制御部５０（図５参照）は、特定された窓部２２（図４参照）の調光フィルム３０（図３参照）に印加する電気の電圧を下げて透過率を最小にする。

【0043】

（作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

【0044】

調光制御機構１００は、人Ｈが所定の動作を行うと、本実施形態では右手ＨＲを下から上に上げると、右手ＨＲを上げた人Ｈに当たる太陽光Ｐが通過する窓部２２の調光フィルム３０の透過率が最小になる。これにより、当該窓部２２のガラス部２４が曇りガラスになり、右手ＨＲを上げた人Ｈに太陽光Ｐが当たらなくなる。このように、室内１６の照度を保ちつつ、眩しくないように自分（人Ｈ）には太陽光Ｐが当たらないようにすることができる。つまり、室内１６の人Ｈが所望する太陽光Ｐの光環境を得ることができる。

【0045】

また、時間情報（現在時刻）を取得することで、例えば、日照センサ等で太陽Ｔの方位角及び高度を測定して人Ｈに当たる太陽光Ｐが通過する窓部２２を特定する場合と比較し、太陽Ｔの方位角及び高度を容易に求めることができる。

【0046】

また、人Ｈの位置情報を、人感センサ３４で検出するので、例えば、撮像画像から位置情報を求める場合と比較し、位置情報を容易に取得することができる。

【0047】

また、室内１６のエリア１８毎にそのエリア１８に居る人Ｈに当たる太陽光Ｐが通過する窓部２２と、時間情報（現在時刻）と、の関係がデータベース化されて格納されているので、人Ｈに当たる太陽光Ｐが通過する窓部２２を、例えば人Ｈが右手ＨＲを上げる度に計算して求める場合と比較し、容易に決定することができる。

【0048】

また、窓部２２のガラス部２４の調光フィルム３０に印加する電圧を調整することで、容易に遮光率を制御することができる。

【0049】

［その他］
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。

【0050】

例えば、上記実施形態では、「人Ｈに当たる太陽光Ｐ」とは、「当該エリア１８に立っている子供の頭の位置と大人の頭の位置との間の範囲を通過する太陽光Ｐ」、具体的には、「当該エリア１８の床面から０．９ｍ～２．０ｍの間を通過する太陽光Ｐ」であったが。これに限定されない。「当該エリア１８に立っている子供の頭の位置と大人の頭の位置との間の範囲を通過する太陽光Ｐ」は、０．９ｍ～２．０ｍ以外の設定であってもよい。また、例えば、大人の顔にあたる太陽光Ｐのみを対象としてもよい。また、撮像画像から人Ｈの姿勢情報を取得し、人Ｈに当たる太陽光Ｐの範囲を調整してもよい。例えば、人Ｈが立っている場合と座っている場合とで、範囲を調整してもよい。

【0051】

また、例えば、上記実施形態では、室内１６のエリア１８毎にそのエリア１８に居る人Ｈに当たる太陽光Ｐが通過する窓部２２と、時間情報（現在時刻）と、の関係は、予めコンピューターシミュレーションによって求めてデータベース化したが、これに限定されない。時間情報（現在時刻）及び位置情報（人Ｈが居るエリア１８）から人Ｈに当たる太陽光Ｐが通過する窓部２２を逐次計算して求めてもよい。

【0052】

また、時間情報（現在時刻）でなく、日照センサ等で太陽Ｐの方位角及び高度を測定し、測定結果と位置情報（人Ｈが居るエリア１８）とから人Ｈに当たる太陽光Ｐが通過する窓部２２をデータベース化又は逐次計算して求めてもよい。

【0053】

また、例えば、上記実施形態では、室内１６に人Ｈが居るエリア１８の特定は、人感センサ３４で行ったが、これに限定されない。例えば、カメラ３６の撮像画像を画像解析して人Ｈが居るエリア１８を特定してもよい。

【0054】

また、上記実施形態では、調光制御機構１００は、人Ｈが右手ＨＲを下から上に上げると、人Ｈに当たる太陽光Ｐが通過する窓部２２の調光フィルム３０の透過率を最小にし、右手ＨＲを上げた人Ｈに太陽光Ｐが当たらなくなるように制御されていたが、これに限定されない。

【0055】

例えば、通常は、調光フィルム３０に電圧を印加せずに、調光フィルム３０の透過率を最小にしてガラス部２４が曇りガラスの状態とし、人Ｈが所定の動作、例えば、右手ＨＲを上から下に下げると、人Ｈに当たる太陽光Ｐが通過する窓部２２の調光フィルム３０の透過率を最大にし、右手ＨＲを下げた人Ｈに太陽光Ｐが当たるように制御してもよい。言い換えると、室内１６の他の人が眩しくならないように、自分（人Ｈ）だけに太陽光Ｐが当たるようにしてもよい。

【0056】

或いは、人Ｈが顔の前に右手ＨＲ又は左手ＨＬ（図５参照）をかざした際の手のひらと目とを結ぶ仮線上にある窓部２２の調光フィルム３０の透過率を最小又は最大にするようにしてもよい。なお、前述の仮想線は、例えば、撮像画像を画像解析して、人Ｈの手のひらの位置及び目の位置の三次元座標を検出する等して求めればよい。

【0057】

また、人Ｈが室内１６を移動した場合、それに応じて調光フィルム３０の透過率を最大又は最小にする窓部２２を移動し、人Ｈが移動しても太陽光Ｐが当たらない状態又は太陽光Ｐが当たる状態を維持するようにしてもよい。

【0058】

或いは、人が所定の動作、例えば、人Ｈが左手ＨＬ（図５参照）を下から上に上げると、全ての窓部２２の調光フィルム３０の透過率が最小になり、室内１６全体に太陽光Ｐが採光されるようしてもよい。また、人が所定の動作、例えば、人Ｈが左手ＨＬを上から下に下げると、全ての窓部２２の調光フィルム３０の透過率が最大になり、室内１６全体に太陽光Ｐが採光されないようにしてもよい。

【0059】

また、窓部２２の調光フィルム３０の遮光率は、最小及び最大だけでなく、これらの間の中間値であってもよい。中間値にする場合は、人Ｈの動作及び時間情報（現在時刻）等によって決定してもよい。なお、人Ｈの動作とは、例えば、右手ＨＲ又は左手ＨＬを挙げる高さや角度等であり、右手Ｈを水平にすると遮光率を最小と最大との中間にする等である。また、時間情報（現在時刻）とは、例えば、朝方及び夕方は、遮光率を中間値にする等である。

【0060】

また、上記実施形態では、開口部２０の窓部２２の遮光率は、調光フィルム３０で調整したが、これに限定されない。例えば、スラット角度が可変のブラインド等で調整してもよい。

【0061】

また、上記実施形態では、遮光率が可変の複数の遮光部は、建物１０の屋根部１２に設けられていたが、これに限定されない。例えば、建物１０の外周壁部１４に設けられた窓等の太陽光Ｐを採光する開口部に設けられていてもよい。

【0062】

また、建物は、内側の外壁を表す内皮と、前記内皮の外側に位置する外壁を表す外皮とを含んで構成され、前記外皮における太陽光を採光する開口部及び前記内皮における太陽光を採光する開口部の少なくとも一方に、遮光率が可変の複数の遮光部が設けられていてもよい。

【0063】

更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

【符号の説明】

【0064】

１０ 建物
１６ 室内（建物内の一例）
２０ 開口部
２２ 窓部（遮光部の一例）
２４ ガラス部
３０ 調光フィルム
３６ カメラ（撮像装置の一例）
７０ 制御装置
１００ 調光制御機構
Ｈ 人
Ｐ 太陽光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】