JP2000182413A - 採光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 日射熱の浸入を抑制しながらマイルドな天空
光を採光できると共に、実際の太陽の位置に対応してユ
ーザーの所望の角度で太陽光を採光できるようにした採
光装置を提供する。 【解決手段】 太陽光Ｌを採光する採光口４２と、採光
口４２に取り付けられる採光カバー１２と、表面に微細
なプリズム加工を施した透明材で形成したルーバー２０
と、ルーバー２０の傾斜角度を変化させる駆動装置３２
と、太陽の位置に応じて好適な方向に太陽光Ｌを採光で
きるようにルーバー２０の傾斜角度を制御する制御装置
とを備えるように構成した。この場合、ルーバー２０の
太陽光Ｌの入射面を平坦面とし、かつ、出射面にはプリ
ズム溝が概ね東西方向となるように微小プリズムを形成
したルーバー２０を用いるようにすると、直射日光のカ
ット特性、拡散性、方向制御範囲に優れた採光装置１０
とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建物の屋根等に採
光口を設け、好適な角度で太陽光を導くと共に、太陽光
の採光方法を改良した採光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽光を有効利用するために、建物の屋
根等に取り付ける採光装置が普及しているが、この従来
の採光装置を図５を用いて説明する。図５は、従来の採
光装置５０を説明するための側面図である。

【０００３】図５において、４０は建物の屋根、４２
は、建物の屋根４０に設けた採光口、５２は、ガラスや
プラスチック樹脂等の透明材料で形成された平板状の採
光カバー、５４は採光カバー５２を固定するための枠体
である。また、６０は、採光カバー５２を透過した太陽
光の光量や太陽光を誘導する方向を調整するためのブラ
インドである。

【０００４】この従来の採光装置５０の最も基本的なも
のは、採光カバー５２を枠体５４にはめ込んで、枠体５
４と共に採光口４２に設置し、採光カバー５２の直下に
ブラインド６０を取り付けるようにしたものである。な
お、図示による説明は省略するが、採光装置５０の中に
は、枠体５４と採光口４２の間にガスケットを取り付
け、雨水の浸入を抑えたり室内の気密性を高めたりする
ようにしたものもある。また、採光カバー５２の材質に
は、室内に日射熱を入れないために、乳白色にした樹脂
や、熱反射材、熱吸収材を用いるようにしたものもあ
る。

【０００５】以上の構成で、従来の採光装置５０では、
採光カバー５２を透過した太陽光は、ブラインド６０の
隙間から直接室内に採り入れられるか、或いは、所定角
度に傾斜したブラインド６０の反射面に反射し、天井方
向等の所望の方向に導かれ室内全体の照明に用いられ
る。また、ブラインド６０を閉じることにより太陽光の
浸入を抑え、室内温度の上昇を抑制することも可能とな
り、多様な利用用途が考えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の採光装置では、夏期等において、太陽の日射熱の浸
入を極力削減したい場合は、ブラインドを完全に遮蔽す
る。これにより、日射熱の浸入は抑えられるが、一方
で、太陽光が全くカットされてしまうので、そのままで
は室内が暗くなってしまうという問題を備えていた。採
光装置で採光できる光には、太陽からの直達光の他に、
上空で散乱された比較的柔らかな太陽光（以下「天空
光」という。）の双方が含まれるが、従来の採光装置に
用いられているブラインドではこれらを選択することが
できず一律に反射してしまい、照明として利用価値の高
い天空光を選択して透過することが不可能であった。従
って、日射熱の浸入をカットしながらも、ある程度マイ
ルドな天空光を照明に利用できるという採光装置が望ま
れる。

【０００７】また、従来の採光装置では、ブラインドの
傾斜角度は太陽位置に応じて随時ユーザーが調節しなけ
ればならず、常時好適な採光を行うためには煩雑な作業
が要求されていた。更に、採光カバーを乳白色にした
り、光反射材や光吸収材を混ぜた採光カバーでは、ある
程度日射熱を抑えながらマイルドな光を得ることができ
るが、太陽光の誘導方向や採光量の調整の範囲が比較的
狭く、特に、日射熱をカットしながらある程度のマイル
ドな天空光を得ることへの抜本的な解決にはならない。

【０００８】本発明は、上記課題（問題点）を解決し、
太陽光の採光態様を拡充した、特に、日射熱の浸入を抑
制しながらマイルドな天空光を採光できると共に、実際
の太陽の位置に対応してユーザーの所望の角度で太陽光
を採光できるようにした採光装置を提供することを目的
とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の光採光装置は、
上記課題を解決するために、請求項１に記載のもので
は、太陽光を採光する採光口と、前記採光口に取り付け
られる採光カバーと、表面に微細なプリズム加工を施し
た透明材で形成したルーバーとを備えるように構成し
た。このように構成すると、ルーバーの傾斜角度を調節
することにより、プリズムの屈折作用により太陽光を所
望の方向に導くことができると共に、ルーバーを透過す
る天空光も利用できるようになるので、太陽光の採光態
様が広がり、例えば、日射熱を削減しながらマイルドな
光を得ることや、冬期等において、直射日光を積極的に
採り入れるという利用方法も可能になる。また、天空光
を選択的に採光できるため、採光カバーを乳白色にする
必要がなくなり、外の景色や空を覗けるようになるの
で、開放感を得ることが可能になる。

【００１０】請求項２に記載の採光装置は、太陽光を採
光する採光口と、前記採光口に取り付けられる採光カバ
ーと、微細なプリズム加工を施したプリズムシートを透
明材に被覆することにより形成したルーバーとを備える
ように構成した。このように構成すると、透明材にプリ
ズムシートを被覆するだけでルーバーを形成できるの
で、ルーバーの製作コストを削減することができる。

【００１１】請求項３に記載の採光装置は、上記ルーバ
ーが光を全反射するような特性を有するように透明材の
光の屈折率及び微細なプリズムの頂角を調整するように
構成した。このように構成すると、例えば、太陽光を外
部にほぼ全反射させて日射熱を大幅にカットしながら、
一方では、ルーバーを透過したマイルドな天空光を室内
照明に用いるという利用態様が可能になる。

【００１２】請求項４に記載の採光装置は、上記採光装
置に、上記ルーバーの傾斜角度を変化させる駆動装置
と、太陽の位置に応じて好適な方向に太陽光を採光でき
るように上記ルーバーの傾斜角度を制御する制御装置と
を備えるように構成した。このように構成すると、常
時、太陽の位置に応じて好適な方向に太陽光を導けるよ
うになるので、採光装置の利用価値を大幅に向上させる
ことができる。

【００１３】請求項５に記載の採光装置は、上記駆動装
置及び上記制御装置の電力供給源を太陽電池又は太陽電
池により充電されるバッテリ等の蓄電装置とした構成と
した。このように構成すると、商業電源を用いる必要が
なくなり、配線が簡素化できると共に、電力コストを削
減できる。

【００１４】請求項６に記載の採光装置は、上記ルーバ
ーの太陽光の入射面を平坦面とし、かつ、出射面にはプ
リズム溝が概ね東西方向となるように微小プリズムを形
成したルーバーを用いるように構成した。このように構
成すると、直射日光のカット特性、拡散性、方向制御範
囲に優れた採光装置とすることができる。

【００１５】請求項７に記載の採光装置は、上記ルーバ
ーの透明材として、ポリカーボネート又はアクリル樹脂
を用いるように構成した。これらの素材は屈折率が比較
的大きく太陽光を全反射させやすく、ルーバーの素材と
しては好適なものである。

【００１６】請求項８に記載の採光装置は、上記採光カ
バーの材質として透明複層ガラス、或いは、Low-E膜処
理を施した透明複層ガラスを用いるように構成した。こ
のように構成すると、日射熱を大幅にカットすることが
可能になる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の採光装置を図１乃至図３
を用いて説明する。図１は、本発明の採光装置の一実施
の形態を示す側面図である。図２は、本実施の採光装置
に形態に用いるルーバーの一部を拡大して示した斜視図
である。図３は、ルーバーのプリズム形成面及びプリズ
ム溝と、ルーバーの各特性との関係を示す図表である。

【００１８】先ず、図１を用いて本発明の採光装置１０
の基本構成を説明する。図１に示すように、本実施の形
態における採光装置１０は、Low-E膜処理を施した透明
複層ガラスを用いた平板状の採光カバー１２、この採光
カバー１２をはめ込む枠体１４、片面がプリズム加工を
施され、透明材で形成された平板状のルーバー２０、こ
のルーバー２０の傾斜角度を変更する駆動装置３２、こ
の駆動装置３２の電力供給源となる太陽電池３０を備え
た構成である。なお、図１において、図５と同様に、４
０は建物の屋根、４２は採光口である。

【００１９】本発明の採光装置１０の主要構成となるル
ーバー２０は、図２に示すように、上面２２ａは平坦
に、下面２２ｂには微細なプリズム２４が多数形成され
た平板状の形状であり、図１に示すように、採光カバー
１２の下方に複数枚（図示のものでは６枚）取り付けら
れている。また、ルーバー２０の透明材には、ポリカー
ボネートやアクリル樹脂等の比較的光の屈折率が高い透
明素材を用いる。これらの素材は屈折率が小さい、例え
ばポリオレフィン系の透明素材と異なり、プリズム加工
をすると太陽光を全反射させやすい性質を有している。
プリズム２４の形状は、図２に示すものでは、その断面
が直角２等辺三角形であるが、ルーバー２０の上面２２
ａを太陽光Ｌの浸入方向に向けると、太陽光Ｌを全反射
させて再び太陽光Ｌを室外に放出するようになってい
る。

【００２０】駆動装置３２は、図示による説明は省略す
るが、例えば、特願平９−１８８９５９号に記載されて
いるような太陽光採光装置に用いているのと同様の制御
装置即ち、マイコンを主要構成とし、ルーバ２０の傾斜
角度を太陽の位置に応じた適正な角度とするように制御
する機能を有する制御装置を内蔵している。この制御装
置を用いれば、現在時刻から太陽位置を正確に算出し、
駆動装置３２を介して、ユーザーの希望する方向に太陽
光を導ける傾斜角度にルーバー２０を設定することが可
能になり、ユーザー自身が随時、傾斜角度を調整すると
いう煩雑な作業を省くことができる。

【００２１】また、上述したように、採光カバー１２に
は、Low-E膜処理を施した透明複層ガラスを用いるが、
このLow-E膜処理を施した透明複層ガラスについて図４
を用いて補足説明をする。図４はこのガラスの構造を示
す一部を切り欠いて示した斜視図である。同図に示され
るように、Low-E膜処理を施した透明複層ガラスは、室
内側の透明フロートガラス１２Ａと室外側の透明フロー
トガラス１２Ｂを備え、この２枚のガラス１２Ａ、１２
Ｂ間をアルゴンガス層１２Ｃとし、乾燥剤１３を挿入し
て、室内側の透明フロートガラス１２Ａの室内側面に特
殊金属コーティング層１２Ｄ（Low-E膜処理）を形成す
ることにより構成される。Low-E膜１２Ｄは日射熱を反
射する上に、透明複層ガラス１２Ａ、１２Ｂ自体が吸収
した熱の８０％近くを室外に放出できるので、夏期等に
おける冷房負荷を大幅に軽減することができる。

【００２２】以上の構成で、本発明の採光装置１０の基
本動作を図１及び図２を用いて説明する。先ず、図１に
示すように、本発明の採光装置１０を建物の屋根４０に
設けた採光口４２に、枠体１４を介して固定設置する。
採光カバー１２を透過した太陽光Ｌは、駆動装置３２を
介して所定角度に傾斜したルーバー２０に入射し、図２
に示すプリズム２４の屈折作用により屈折され室内に採
り入れられる。従って、冬期等において、太陽光を日射
熱ともども所望の方向に積極的に取り入れることができ
る。

【００２３】夏期等においては、例えば、図２に示すよ
うに、ルーバー２０の平坦面２２ａを太陽からの直達光
Ｌａ方向に向けて直達光Ｌａを全反射する。一方、天空
光Ｌｂは上空で拡散されて種々の角度でルーバー２０に
入射するので、大部分はプリズム２４に屈折させられる
だけでルーバー２０を透過する。従って、その結果、従
来の採光装置５０では不可能であった、日射熱を極力削
減しつつ、選択的に照明に適したマイルドな天空光Ｌｂ
のみを採光するという利用態様が可能になる。

【００２４】上述したように、ルーバー２０の傾斜角度
は、太陽電池３０を電力源とする駆動装置３２により太
陽の位置に応じて制御されているために、常時、好適な
方向に太陽光Ｌを採光するという利用もできるし、ルー
バー２０の傾斜角度をユーザーの手動等によって変更し
て利用することももちろん可能である。

【００２５】次に、図３を用いて、ルーバーのプリズム
形成面及びプリズム溝方向と、ルーバーの各特性との関
係を説明する。上記実施の形態では、ルーバーとして
は、片面を平面とし、片面にプリズムを形成する例で説
明した。この例のルーバーにおいて、図３の図表では、
太陽光を平面側から入射させた場合とプリズム側から入
射させた場合、及び、プリズム溝を東西方向に形成した
場合と南北方向に形成した場合の夫々について、ルーバ
ーに要求される各特性について、日中における太陽の経
路を考慮して検討した結果が記載されている。なお、プ
リズム溝方向とは、図２に矢印で示すように、各微小プ
リズム２４の間隙の方向を示すものとする。また、プリ
ズム溝が東西方向であるとは、採光装置を設置した場所
において、プリズム溝の形成方向が東西方向であること
を意味するものとする。

【００２６】例えば、太陽光をルーバーの平面側から入
射させ、プリズム溝を東西方向に形成した場合では、上
から順に、直射日光のカット特性は適、屈折作用の利用
特性は適、太陽光の拡散性は可、太陽光の方向制御範囲
が広く、総合評価は適となり、検討した態様の中では最
も優れた形態となっている。従って、上記実施の形態で
もルーバーの形状としてはこのようなものを用いるもの
で説明を行っている。なお、各ルーバーの形状態様によ
り各特性の適、不適があることが図３の図表に示されて
いるが、以下詳細な説明は省略する。

【００２７】本発明の採光装置は上記実施の形態には限
定されず種々の変更が可能である。例えば、上記実施の
形態では、ルーバーの傾斜角度が太陽位置に応じて制御
される例で説明したが、ルーバーの傾斜角度はユーザー
が手動で変更するというシンプルな形態でも良いし、ま
た、リモコン操作で傾斜角度を変更するようにしたもの
でも良い。

【００２８】また、ルーバーについても片面が平面、片
面がプリズム面のものを１枚用いたもので説明したが、
プリズムを両面に形成しても良いし、また、図３の図表
に示すように、各特性を補い合うように２枚或いはそれ
以上の枚数のルーバーを組み合わせるようにしても良
い。更に、ルーバーを採光カバーの下方に取り付ける例
で説明したが、このルーバーを採光カバーの上方に取り
付けるようにしても良い。ルーバーが外気にさらされて
汚損する事態を防止する適切な手段と組み合わせれば、
太陽光の日射熱をカットする特性が一層向上する。

【００２９】

【発明の効果】本発明の採光装置は、上述のように構成
したために、以下のような優れた効果を有する。 （１）請求項１に記載したように、太陽光を採光する採
光口と、採光口に取り付けられる採光カバーと、表面に
微細なプリズム加工を施した透明材で形成したルーバー
とを備えるようにすると、ルーバーの傾斜角度を調節す
ることにより、プリズムの屈折作用により太陽光を所望
の方向に導くことができると共に、ルーバーを透過する
天空光も利用できるようになるので、太陽光の採光態様
が広がり、例えば、日射熱を削減しながらマイルドな光
を得ることや、冬期等において、直射日光を積極的に採
り入れるという利用方法も可能になる。 （２）また、天空光を選択的に採光できるため、採光カ
バーを乳白色にする必要がなくなり、外の景色や空を覗
けるようになるので、開放感を得ることが可能になる。

【００３０】（３）請求項２に記載したように、ルーバ
ーを微細なプリズム加工を施したプリズムシートを透明
材に被覆して形成すると、ルーバーの製作コストを削減
することができる。

【００３１】（４）請求項３に記載したように、ルーバ
ーが光を全反射するような特性を有するように透明材の
光の屈折率及び微細なプリズムの頂角を調整するように
すると、例えば、太陽光を外部にほぼ全反射させて日射
熱を大幅にカットしながら、一方では、ルーバーを透過
したマイルドな天空光を室内照明に用いるという利用態
様が可能になる。

【００３２】（５）請求項４に記載したように、採光装
置に、ルーバーの傾斜角度を変化させる駆動装置と、太
陽の位置に応じて好適な方向に太陽光を採光できるよう
にルーバーの傾斜角度を制御する制御装置とを備えるよ
うにすると、常時、太陽の位置に応じて好適な方向に太
陽光を導けるようになるので、採光装置の利用価値を大
幅に向上させることができる。

【００３３】（６）請求項５に記載したように、駆動装
置及び制御装置の電力供給源を太陽電池又は太陽電池に
より充電されるバッテリ等の蓄電装置とすると、商業電
源を用いる必要がなくなり、配線が簡素化できると共
に、電力コストを削減できる。

【００３４】（７）請求項６に記載したように、ルーバ
ーの太陽光の入射面を平坦面とし、かつ、出射面にはプ
リズム溝が概ね東西方向となるように微小プリズムを形
成したルーバーを用いるようにすると、直射日光のカッ
ト特性、拡散性、方向制御範囲に優れた採光装置とする
ことができる。

【００３５】（８）請求項７に記載したように、ルーバ
ーの透明材として、ポリカーボネート又はアクリル樹脂
を用いるようにすると、これらの素材は屈折率が比較的
大きく太陽光を全反射させやすく、ルーバーの素材とし
ては好適なものである。

【００３６】（９）請求項８に記載したように、採光カ
バーの材質として透明複層ガラス、或いは、Low-E膜処
理を施した透明複層ガラスを用いるようにすると、日射
熱を大幅にカットすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の採光装置の一実施の形態を示す側面図
である。

【図２】本発明の採光装置に用いるルーバーの一部拡大
斜視図である。

【図３】ルーバーのプリズム形成面及びプリズム溝と、
ルーバーの各特性との関係を示す図表である。

【図４】本発明の採光装置の採光カバーに用いる、Low-
E膜処理を施した透明複層ガラスの構造を示す一部を切
り欠いて示した斜視図である。

【図５】従来の採光装置の概略構成を示す側面図であ
る。

【符号の説明】

１０：採光装置 １２：採光カバー ２０：ルーバー ２２ａ：ルーバー上面 ２２ｂ：ルーバー下面 ２４：プリズム ３０：太陽電池 ３２：駆動装置 ４２：採光口 Ｌ、Ｌａ：太陽光

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽光を採光する採光口と、 前記採光口に取り付けられる採光カバーと、 表面に微細なプリズム加工を施した透明材で形成したル
   ーバーとを備えるようにしたことを特徴とする採光装
   置。
2. 【請求項２】 太陽光を採光する採光口と、 前記採光口に取り付けられる採光カバーと、 微細なプリズム加工を施したプリズムシートを透明材に
   被覆することにより形成したルーバーとを備えるように
   したことを特徴とする採光装置。
3. 【請求項３】 上記ルーバーが光を全反射するような特
   性を有するように透明材の光の屈折率及び微細なプリズ
   ムの頂角を調整するようにしたことを特徴とする請求項
   １又は２に記載の採光装置。
4. 【請求項４】 上記採光装置に、 上記ルーバーの傾斜角度を変化させる駆動装置と、 太陽の位置に応じて好適な方向に太陽光を採光できるよ
   うに上記ルーバーの傾斜角度を制御する制御装置とを備
   えるようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいず
   れかに記載の採光装置。
5. 【請求項５】 上記駆動装置及び上記制御装置の電力供
   給源を太陽電池又は太陽電池により充電されるバッテリ
   等の蓄電装置としたことを特徴とする請求項４に記載の
   採光装置。
6. 【請求項６】 上記ルーバーの太陽光の入射面を平坦面
   とし、かつ、出射面にはプリズム溝が概ね東西方向とな
   るように微小プリズムを形成したルーバーを用いるよう
   にしたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記
   載の採光装置。
7. 【請求項７】 上記ルーバーの透明材として、ポリカー
   ボネート又はアクリル樹脂を用いるようにしたことを特
   徴とする請求項１乃至６に記載の採光装置。
8. 【請求項８】 上記採光カバーの材質として透明複層ガ
   ラス、或いは、Low-E膜処理を施した透明複層ガラスを
   用いるようにしたことを特徴とする請求項１乃至７のい
   ずれかに記載の採光装置。