JP2004278068A - 太陽光採光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯状板間の間隙を通過して室内に射し込む太陽光を遮光すると共に、帯状板のミラー面で反射された太陽光の反射光の実質的全てを屋内の天井に照射し得る時間を可及的に長時間にできる太陽光採光装置を提案する。
【解決手段】太陽光が射し込む家屋の窓に対して左右方向に延び、上面側が前記太陽光を反射するミラー面に形成されていると共に、下面側が非反射面に形成された複数枚の帯状板１２が、上下方向に所定の間隔を介して積層され、且つ帯状板１２の各々が、回動可能に設けられており、前記太陽光を採光する時間内において、前記太陽光の水平面に対する入射角が最小のとき、間隙Ｐを通過して室内に射し込む太陽光を遮光する遮光部１６ｂが、前記帯状板１２の各々の室内側端部に傾斜して設けられていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽光採光装置に関し、更に詳細には太陽光を屋内の天井に向けて照射する太陽光採光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、図８に示す様に、家屋の窓１００から入る太陽光を屋内１０２の天井１０４に向けて照射し、屋内１０２の全体を照明する太陽光採光装置１０６が用いられつつある。
かかる太陽光採光装置１０６としては、下記特許文献１に提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１７０４６７号公報（特許請求の範囲、図１）
【０００４】
特許文献１に提案されている太陽光採光装置を図９に示す。図９に示す太陽光採光装置１０６は、太陽光が射し込む家屋の窓に対して左右方向に延び、上面側が太陽光を反射するミラー面に形成されていると共に、下面側が拡散面に形成された複数枚の平板状の帯状板１０８，１０８・・が、上下方向に所定の間隙を介して積層されており、帯状板１０８，１０８・・の各々が、そのミラー面で反射された太陽光を屋内の天井に照射されるように、連結体１１０によって回動可能に設けられている。
更に、連結体１１０は、帯状板１０８，１０８・・の各傾斜角βを調整する調整機構１１２に連結され、この調整機構１１２は、制御装置１１４によって制御されている。
この制御装置１１４では、帯状板１０８，１０８・・の各ミラー面への太陽光の入射角αに対し、帯状板１０８，１０８・・の各ミラー面で反射された反射光が屋内の天井に照射されるように、帯状板１０８，１０８・・の各傾斜角βを調整する信号を調整機構１１２に発信する。かかる信号を受信した調整機構１１２では、連結体１１０を上方方向又は下方方向に移動し、帯状板１０８，１０８・・の各傾斜角βを調整する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図９に示す太陽光採光装置１０６では、図１０（ａ）に示す様に、太陽の高度変化に因って太陽光の入射角αが変化したとき、帯状板１０８，１０８・・の各ミラー面で反射されることなく帯状板間の間隙を通過して室内に射し込む太陽光Ｔ（以下、洩れ込み太陽光Ｔと称することがある）が発生する。この洩れ込み太陽光Ｔが照射される室内の箇所は、太陽光が直接照射されるため、室内の他の箇所に比較して極めて照度が高くなり、室内に著しいコントラストを形成する。このため、室内に居る人の目に悪い影響を与える。
この点、図９に示す太陽光採光装置１０６では、帯状板１０８，１０８・・の各々を、図１０（ａ）に示す１０８′の位置まで回動することによって、洩れ込み太陽光Ｔを遮光して天井への反射光とすることができ、ミラー面で反射された太陽光の実施的全てを天井に反射できる。
ところで、図１０（ａ）において、太陽光の入射角αは４５°であったが、太陽の高度が低くなって太陽光の入射角αが４０°となったとき、洩れ込み太陽光Ｔを遮光すべく、帯状板１０８，１０８・・の各傾斜角βを、図１０（ｂ）に示す傾斜角β′まで回動する。
【０００６】
しかし、図１０（ｂ）に示す帯状板１０８，１０８・・の各ミラー面で反射された反射光の多くは、そのミラー面の上方に位置する帯状板１０８の下面によって遮光され、屋内の天井に照射される反射光は、ミラー面で反射された反射光の一部となる。このため、屋内の天井が暗くなり、屋内１０２を照明する蛍光灯等の電気照明設備を点灯することが必要となる。
また、図９に示す太陽光採光装置１０６についての本発明者等の検討によれば、洩れ込み太陽光Ｔを遮光すると共に、帯状板１０８のミラー面で反射された太陽光の反射光の実質的全てを屋内の天井に照射できる時間は、短時間であることが判明した。
そこで、本発明の課題は、上面がミラー面に形成され且つ回動可能に設けられた複数枚の帯状板を、所定間隙を介して上下方向に積層し、帯状板間の間隙を通過して室内に射し込む太陽光を遮光すると共に、帯状板のミラー面で反射された太陽光の反射光の実質的全てを屋内の天井に照射し得る時間を可及的に長時間にできる太陽光採光装置を提案することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記課題を解決すべく検討した結果、ミラー面で反射されることなく帯状板間の間隙を通過して室内に射し込む太陽光を遮光する遮光部を、帯状板の各々の室内側端部から延出された延出部を曲折して形成することによって、帯状板間の間隙を通過して室内に射し込む太陽光を遮光すると共に、帯状板のミラー面で反射された太陽光の反射光の実質的全てを屋内の天井に照射し得る時間を、平板状の帯状板１０８よりも長くできることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、太陽光を屋内の天井に向けて照射する太陽光採光装置において、該太陽光が射し込む家屋の窓に対して左右方向に延び、上面側が前記太陽光を反射するミラー面に形成されていると共に、下面側が照射された太陽光を所定方向に反射することのない非反射面に形成された複数枚の帯状板が、上下方向に所定の間隙を介して積層され、且つ前記帯状板の各々が、そのミラー面で反射された前記太陽光の実質的全てが屋内の天井に照射されるように、回動可能に設けられており、前記太陽光を採光する採光時間内において、前記太陽光の水平面に対する入射角が最小入射角のとき、前記帯状板の各々が、そのミラー面で反射された前記太陽光の実質的全てが屋内の天井に照射されるように回動した際に、前記ミラー面で反射されることなく前記間隙を通過して室内に射し込む太陽光を遮光する遮光部が、前記帯状板の各々の室内側端部に傾斜して設けられていることを特徴とする太陽光採光装置にある。
【０００８】
かかる本発明において、遮光部を、最小入射角が１５°で入射する太陽光を帯状板の各ミラー面で反射し、前記ミラー面で反射した太陽光の実質的全てを屋内の天井に照射するように、前記帯状板を回動した際に、前記ミラー面で反射されることなく帯状板間の間隙を通過して室内に射し込む太陽光を遮光するように、前記帯状板の各々の室内側端部に傾斜して設けることによって、日本国内の学校や事務所等において、その採光時間内に充分な太陽光を天井に採光できる。
この遮光部を、その上面をミラー面に形成すると共に、下面を照射された太陽光を所定方向に反射することのない非反射面に形成することにより、ミラー面で反射された太陽光の一部が、その上方の帯状板の下面で反射されて室内に入射されることを防止できる。
かかる遮光部を、帯状板の室内側端部に延出された延出部を上面側に曲折して形成し、前記帯状板の横断面形状をＬ字状とすることによって、本発明に用いる帯状板を容易に製造できる。
ここで、天井から照明されている室内に載置された物品等には影が形成され難いため、人の視覚で物品等を立体的に把握し難くなる。この点、帯状板及び遮光部の下面を、その下方のミラー面で反射された太陽光の一部を分散させて分散光として室内に照射できるように、分散面に形成することによって、帯状板及び遮光部の下面から照射される分散光によって物品等に影を形成でき、人の視覚で物品を容易に立体的に把握できる。
【０００９】
本発明に係る太陽光採光装置では、太陽光を採光する採光時間内において、太陽光の入射角が最小入射角のとき、ミラー面で反射した太陽光の実質的全てを屋内の天井に照射できるように帯状板を回動しても、ミラー面で反射されることなく帯状板間の間隙を通過して室内に射し込む太陽光を、帯状板の各々の室内側端部を曲折して形成した遮光部によって遮光できる。
その結果、太陽光を採光する採光時間内では、ミラー面で反射した太陽光の実質的全てを屋内の天井に照射できると共に、ミラー面で反射されることなく帯状板間の間隙を通過して室内に射し込む太陽光を遮光できる。
しかも、本発明に係る太陽光採光装置では、帯状板の各々の室内側端部を曲折して遮光部を形成しているため、図９に示す太陽光採光装置で用いた平板状の帯状板に比較して、ミラー面で反射した太陽光の実質的全てを屋内の天井に照射できる採光時間を長くできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る太陽光採光装置の一例を図１に示す。図１に示す太陽光採光装置１０は、太陽光が射し込む家屋の窓に対して左右方向に延びる複数枚の帯状板１２，１２・・が、上下方向に所定の間隙Ｐを介して積層されている。この帯状板１２，１２・・の各々は、その両端部の各近傍に挿通された紐体１４，１４によって連結されており、紐体１４，１４によって回動可能に設けられている。
かかる帯状板１２は、図２に示す様に、樹脂から成る樹脂板１２ａの平坦部１６ａの上面に、太陽光を反射するミラー１２ｂが貼着されている。ミラー１２ｂは、一面側が反射面に形成されたアルミ箔等の金属箔の他面側を樹脂板１２ａの一面側に貼着することによって形成できる。また、樹脂板１２ａの一面側に、めっき膜や塗膜等を形成してミラー１２ｂを形成してもよい。
一方、平坦部１６ａの下面は、樹脂板１２ａの樹脂面が露出されている粗面であり、下方に位置する帯状板１２のミラー面で反射された太陽光が照射されても所定方向に反射することのない非反射面である。
この帯状板１２は、その平坦部１６ａの室内側端部には、平坦部１６ａに対して傾斜角γで傾斜する遮光部１６ｂが形成されている。この遮光部１６ｂは、平坦部１６ａの室内側端部が延出された延出部分が上方に曲折されて形成されており、横断面形状はＬ字状である。
かかる遮光部１６ｂの上面は、ミラー１２ｂが延出されて反射面に形成されており、帯状板１２，１２間の間隙Ｐを通過して室内に射し込む太陽光を所定方向に反射する。一方、遮光部１６ｂの下面は、樹脂板１２ａが露出されている粗面であり、下方に位置する帯状板１２のミラー面等で反射された太陽光が照射されても所定方向に反射することのない非反射面である。
【００１１】
図２に示す遮光部１６ｂは、図３（ａ）に示す様に、教室や事務所等において、太陽光を採光する採光時間内で太陽光の水平面に対する入射角θが最小入射角θ_ＭＩＮのとき、帯状板１２，１２・・の各々が、その平坦部１６ａのミラー面で反射された太陽光の実質的全てが屋内の天井に照射されるように回動した際に、この平坦部１６ａのミラー面で反射されることなく帯状板１２，１２の間隙Ｐを通過して室内に射し込む太陽光を遮光できる長さ及び傾斜角γであること要する。
具体的には、太陽光の最小入射角θ_ＭＩＮを１５°とすることが好ましい。日本国内において、太陽光の最小入射角θ_ＭＩＮが１５°となる太陽の高度に到達する時間は、夏季で午前７時ごろであり、冬季で午前９時ごろであるため、実用に耐えることができるからである。
【００１２】
この場合、帯状板１２の平坦部１６ａのミラー面で反射される反射光の水平面に対する角度θ_０を大きくするように、帯状板１２，１２・・の各々を回動することによって、採光効率を向上できるが、帯状板１２，１２・・の各々を回動し過ぎて角度θ_０が過大となると、平坦部１６ａのミラー面で反射される反射光の一部が上方の帯状板１２によって遮光される。このため、反射光の角度θ_０が４５°となるように帯状板１２，１２・・の各々を回動することが好ましい。
この様に、反射光の角度θ_０が４５°となるように帯状板１２，１２・・の各々を回動したとき、遮光部１６ｂの平坦部１６ａに対する傾斜角γは３０°とすることによって、帯状板１２，１２の間隙Ｐを通過して室内に射し込む太陽光を遮光できる。
ところで、遮光部１６ｂの長さは、帯状板１２，１２の間隙長及び帯状板１２の平坦部１６ａの長さによって異なる。このため、採用する帯状板１２，１２の間隙長及び帯状板１２の平坦部１６ａの長さに適合する遮光部１６ｂの長さを求める。
【００１３】
図３（ａ）に示す様に、最小入射角θ_ＭＩＮで入射する太陽光のうち、帯状板１２，１２・・を構成する各平坦部１６ａのミラー面で反射した反射光の実質的全てが屋内の天井に照射されるように、帯状板１２，１２・・を回動したとき、この平坦部１６ａのミラー面で反射されることなく帯状板１２，１２の間隙Ｐを通過して室内に射し込む太陽光を遮光する遮光部１６ｂを具備する太陽光採光装置では、その遮光部１６ｂでも、そのミラー面で太陽光を反射している。この遮光部１６ｂで反射された太陽光は、上方の帯状板１２の下面に照射される。
しかし、帯状板１２の下面は、樹脂板１２ａが露出されている粗面であるため、帯状板１２の下面に照射された太陽光は、乱反射されて分散される。分散された分散光の一部が、室内に照射されても、最早照度は低下しており眩しくはない。
【００１４】
この様に、帯状板１２の下面に照射された太陽光の一部が分散光として室内に照射されることは、室内に載置された物品等に影を形成でき、人の視覚で物品を容易に立体的に把握できる。
つまり、屋内の天井に照射された太陽光によって室内全体を照明する場合には、その室内に載置された物品等には影が形成され難いなる。このため、人の視覚で物品等を立体的に把握し難くなり、気分を悪くする人も出るおそれがある。
この点、帯状板１２の下面に照射された太陽光の一部を分散光として室内に照射することによって、室内に載置された物品等に影を形成できるため、人の視覚で物品を容易に立体的に把握でき、視覚で物品等を立体的に把握し難いこと因るおそれを解消できる。
【００１５】
太陽の高度が次第に高くなり、太陽光の入射角θが次第に大きくなると、帯状板１２，１２・・を構成する各平坦部１６ａのミラー面で反射した反射光の実質的全てが屋内の天井に照射されるように、帯状板１２，１２・・も回動する。
図３（ｂ）は、太陽光の入射角θが３０°の場合であり、帯状板１２，１２・・の各平坦部１６ａは、略水平となっている。この場合も、遮光部１６ｂのミラー面では、帯状板１２の平坦部１６ａのミラー面で反射されることなく帯状板１２，１２の間隙Ｐを通過して室内に射し込む太陽光を反射し、上方の帯状板１２の下面に照射している。帯状板１２の下面に照射された太陽光は、乱反射されて分散された分散光の一部が室内に照射されている。
図４（ａ）は、太陽光の入射角θが４５°の場合であり、帯状板１２，１２・・の各平坦部１６ａは、その室内側端部が水平線よりも下方となるように傾斜されている。この場合、帯状板１２，１２の間隙Ｐから入射される太陽光の全てを平坦部１６ａで反射して屋内の天井に照射できる。
【００１６】
更に、太陽の高度が高くなり、太陽光の入射角θが６０°となったとき、図４（ｂ）に示す様に、帯状板１２，１２・・の各平坦部１６ａは、その室内側端部が水平線よりも更に下方となるように傾斜される。この場合、帯状板１２，１２の間隙Ｐから入射される太陽光の全てを平坦部１６ａで反射して屋内の天井に照射できる。
日本において、太陽の高度が最も高くなる時期は夏至であって、夏至における太陽光の入射角θは７５°である。太陽光の入射角θが７５°となったときでも、図１に示す太陽光採光装置１０では、図５に示す様に、帯状板１２，１２・・の各平坦部１６ａは、その室内側端部が水平線よりも更に下方となるように傾斜され、その傾斜度は最高となる。この場合でも、帯状板１２，１２の間隙Ｐから入射される太陽光の全てを平坦部１６ａで反射して屋内の天井に照射できる。
ここで、図３〜図５に示す様に、太陽の高度が高くなるに従って、帯状板１２，１２・・は回動し、帯状板１２，１２の間隙Ｐから入射される太陽光を反射する帯状板１２の反射面積が小さくなる。
しかし、太陽の高度が高くなるに従って太陽光の光量は増加するため、帯状板１２，１２の間隙Ｐから入射される太陽光を反射する帯状板１２の反射面積が減少しても、帯状板１２の反射面で反射されて天井に反射される反射光量は殆ど変わらず、室内を充分に明るくでき充分に実用に耐えることができる。
【００１７】
図３（ａ）（ｂ）に示す場合には、遮光部１６ｂの反射面で反射した太陽光を上方の帯状板１２の下面に照射し、その下面で乱反射されて分散された分散光の一部が室内に照射されている。
かかる分散光の一部が室内に照射されることを防止したい場合には、図６に示す様に、帯状板１２，１２・・の傾斜の程度を調整し、上方の帯状板１２の下面で乱反射されて分散された分散光を室内に照射されてない状態とすることができる。
また、図４（ａ）（ｂ）及び図５に示す場合の様に、帯状板１２の平坦部１６ａのミラー面のみで反射した太陽光が上方の帯状板１２の下面に照射されることなく天井に照射される場合は、室内に載置された物品等に影が形成され難い。
このため、図７に示す様に、天井に照射される反射光の光量を実質的に保持しつつ、平坦部１６ａのミラー面で反射した太陽光の一部を上方の帯状板１２を構成する遮光部１６ｂの下面に照射し、乱反射されて分散された分散光を室内に照射するようにしてもよい。
尚、図１に示す帯状板１２，１２・・の回動は、手動で行ってもよく、特許文献１に記載されている様に、自動的に行ってもよい。
【００１８】
以上、説明してきた図１〜図７で用いた帯状板１２は、樹脂板１２ａの一面側にアルミ箔等の金属箔を貼着してミラー１２ｂとしたものであったが、アルミ板等の軽金属から成る金属板を用いてもよい。金属板を帯状板として用いる場合には、金属板の一面側にめっき等を施して太陽光を反射するミラー面に仕上ると共に、金属板の他面側を粗面に仕上る。
更に、遮光部１６ｂは、金属板の長軸方向に沿った端部の一方をプレスにより曲折することによって形成できる。
また、図１〜図７で用いた帯状板１２は、反射面が平坦な平坦部１６ａと遮光部１６ｂとから構成されているが、平坦部１６ａ及び／又は遮光部１６ｂの反射面を曲面に形成してもよい。
【００１９】
【発明の効果】
本発明に係る太陽光採光装置よれば、帯状板間の間隙を通過して室内に射し込む太陽光を遮光すると共に、帯状板のミラー面で反射された太陽光の反射光の実質的全てを屋内の天井に照射し得る時間を可及的に長時間にできる。
このため、この太陽光採光装置を、学校や事務所等に好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る太陽光採光装置の概要を説明するための概略図である。
【図２】図１に示す太陽光採光装置に用いる帯状板の横断面図である。
【図３】図１に示す太陽光採光装置の帯状板１２，１２・・に入射角θで入射する太陽光に対する帯状板１２，１２・・の動き及び反射方向を説明する説明図である。
【図４】図１に示す太陽光採光装置の帯状板１２，１２・・に入射角θで入射する太陽光に対する帯状板１２，１２・・の動き及び反射方向を説明する説明図である。
【図５】図１に示す太陽光採光装置の帯状板１２，１２・・に入射角θで入射する太陽光に対する帯状板１２，１２・・の動き及び反射方向を説明する説明図である。
【図６】遮光部１６ｂの下面で乱反射されて分散された分散光の一部が室内に照射されることを防止する場合について説明する説明図である。
【図７】遮光部１６ｂの下面で乱反射されて分散された分散光を室内に照射する場合について説明する説明図である。
【図８】室内の全体照明を説明する説明図である。
【図９】従来の太陽光採光装置の概要を説明する概要図である。
【図１０】図９に示す太陽光採光装置の帯状板１０８，１０８・・に入射角αで入射する太陽光に対する帯状板１０８，１０８・・の動き及び反射方向を説明する説明図である。
【符号の説明】
１０ 太陽光採光装置
１２ 帯状板
１２ｂ ミラー
１２ａ 樹脂板
１４ 紐体
１６ａ 平坦部
１６ｂ 遮光部
Ｐ 間隙
γ 傾斜角
θ 入射角
θ_ＭＩＮ 最小入射角
θ_０ 角度

Claims (5)

1. 太陽光を屋内の天井に向けて照射する太陽光採光装置において、
   該太陽光が射し込む家屋の窓に対して左右方向に延び、上面側が前記太陽光を反射するミラー面に形成されていると共に、下面側が照射された太陽光を所定方向に反射することのない非反射面に形成された複数枚の帯状板が、上下方向に所定の間隙を介して積層され、
   且つ前記帯状板の各々が、そのミラー面で反射された前記太陽光の実質的全てが屋内の天井に照射されるように、回動可能に設けられており、
   前記太陽光を採光する採光時間内において、前記太陽光の水平面に対する入射角が最小入射角のとき、前記帯状板の各々が、そのミラー面で反射された前記太陽光の実質的全てが屋内の天井に照射されるように回動した際に、前記ミラー面で反射されることなく前記間隙を通過して室内に射し込む太陽光を遮光する遮光部が、前記帯状板の各々の室内側端部に傾斜して設けられていることを特徴とする太陽光採光装置。
2. 遮光部が、最小入射角が１５°で入射する太陽光を帯状板の各ミラー面で反射し、前記ミラー面で反射された太陽光の実質的全てが屋内の天井に照射されるように、前記帯状板を回動した際に、前記ミラー面で反射されることなく帯状板間の間隙を通過して室内に射し込む太陽光を遮光するように、前記帯状板の各々の室内側端部に傾斜して設けられている請求項１記載の太陽光採光装置。
3. 遮光部は、その上面がミラー面に形成されていると共に、下面が照射された太陽光を所定方向に反射することのない非反射面に形成されている請求項１又は請求項２記載の太陽光採光装置。
4. 遮光部が、帯状板の室内側端部に延出された延出部が上面側に曲折されて形成され、前記帯状板の横断面形状がＬ字状である請求項１〜３のいずれか一項記載の太陽光採光装置。
5. 帯状板及び遮光部の下面が、その下方のミラー面で反射された太陽光の一部を分散させて分散光として室内に照射できるように、分散面に形成されている請求項１〜４のいずれか一項記載の太陽光採光装置。

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