JP2005215509A - Sunlight lighting system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は太陽光を建物の内部や中庭に採光するための太陽光採光装置に関する。 The present invention relates to a sunlight lighting device for collecting sunlight in a building or a courtyard.
この種の太陽光採光装置として、反射鏡が太陽を追尾して太陽光を建物の内部や中庭に向けて反射する構成のものが提案されている。図8はその一例を示すもので、底面が開放されている透明な風防ドーム1内に支柱2を回転自在に設けてその上部に反射鏡3を上下方向に回転自在に設け、支柱2を回転させかつ反射鏡3の俯角を制御することにより、反射鏡3が太陽を追尾しながら太陽光を常に直下に向けて反射して開口部4を通して採光するように構成されたものである。
As this type of solar lighting device, a configuration in which a reflecting mirror tracks the sun and reflects the sunlight toward the inside of a building or a courtyard has been proposed. FIG. 8 shows an example of this. A
また、特許文献1には、平行配置した多数の反射板を太陽に追尾させるとともに、反射板として多数の固定ミラーと可動ミラーを交互に配列した構成のものが開示されている。
ところで、図8に示した太陽光採光装置は反射光を真下に向けて反射する構成であることから、(a)に示しているように太陽高度が低い場合には効率的な採光が可能であるが、(b)に示すように太陽高度が高くなると反射鏡3の受光面積が小さくなって採光効率が大きく低下してしまうものである。図9(a)は直径1.2mの反射鏡を対象として夏至における受光面積の1日の変動をシミュレートした結果を示すもので、反射鏡の全面に対する実質的な受光面積は朝夕では40〜60%程度であるのに対し、正午頃ではわずか10%程度に過ぎないことが分かる。また、そのような受光面積の変動に伴い、図9(b)に示すように実際に採光される太陽光の光束も大きく変動し、朝夕に較べて昼間では1/4程度にまで大きく低下してしまうものである。
By the way, since the sunlight lighting apparatus shown in FIG. 8 is a structure which reflects reflected light toward right below, when the solar altitude is low as shown in (a), efficient lighting is possible. However, as shown in (b), when the solar altitude is increased, the light receiving area of the reflecting
また、特許文献1に示される装置では、太陽高度に応じて反射板の間隔や高さを調整することで太陽高度が高くなっても有効に採光することができるとされているが、そのような調整を行うために構成が極めて複雑なものとなるし、複雑な制御も必要とし、必然的に装置が大がかりとなって製作コストも嵩むものとなるので現実的ではなく、普及する気運はない。 Moreover, in the apparatus shown by patent document 1, although it is said that it can illuminate effectively even if the solar altitude becomes high by adjusting the space | interval and height of a reflecting plate according to solar altitude. In order to make the adjustments, the configuration becomes extremely complicated, complicated control is required, and the apparatus is inevitably large and the production cost increases. .
上記事情に鑑み、本発明は、簡単な構成で複雑な制御も必要とすることなく常に充分な採光効率を確保することができる有効な太陽光採光装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an effective solar lighting device that can always ensure sufficient lighting efficiency without requiring complicated control with a simple configuration.
請求項1の発明は、反射面を上方に向けた状態で太陽を追尾して太陽光を常に前方に向けて反射する第1の反射鏡と、第1の反射鏡の前方において反射面を下方に向けた状態で配置されて第1の反射鏡からの反射光を下方に向けて反射する第2の反射鏡とを備えたことを特徴とするものである。 According to the first aspect of the present invention, the first reflecting mirror that tracks the sun with the reflecting surface facing upward and always reflects sunlight forward, and the reflecting surface below the first reflecting mirror. And a second reflecting mirror that reflects the reflected light from the first reflecting mirror downward.
請求項2の発明は、第1の反射鏡の太陽追尾に伴う第2の反射鏡への反射方向の変動に応じて第2の反射鏡の上下方向の位置を調節する調節機構を有するものである。
The invention of
請求項3の発明は第2の反射鏡を凸面鏡としたものであり、請求項4の発明はその場合に第1の反射鏡を凹面鏡としたものであり、さらに請求項5の発明は凸面鏡である第2の反射鏡や凹面鏡である第1の反射鏡の曲率を可変としたものである。
The invention of
請求項6の発明は、第1の反射鏡と第2の反射鏡の双方を共通の風防ドーム内に収容したものである。 According to the sixth aspect of the present invention, both the first reflecting mirror and the second reflecting mirror are accommodated in a common windshield dome.
請求項1の発明によれば、太陽を追尾する第1の反射鏡が常に上方を向いた状態で太陽光を受けて前方に反射し、第2の反射鏡がそれを受けて下方にさらに反射するので、太陽高度が高い場合であっても第1の反射鏡の受光面積が低下することがなく常に効率的な採光が可能であるし、第1の反射鏡の前方に第2の反射鏡を配置するだけであるので構成が複雑化することはなく、複雑な制御も必要としない。 According to the first aspect of the invention, the first reflecting mirror that tracks the sun always receives sunlight in a state of facing upward and reflects forward, and the second reflecting mirror receives and reflects it further downward. Therefore, even if the solar altitude is high, the light receiving area of the first reflecting mirror does not decrease, and efficient lighting is always possible, and the second reflecting mirror is in front of the first reflecting mirror. Therefore, the configuration is not complicated and complicated control is not required.
請求項2の発明によれば、第1の反射鏡の太陽追尾に追従して調節機構により第2の反射鏡の位置を上下方向に微調整することにより、第2の反射鏡の受光面積も低下することがなくより効率的な採光が可能である。 According to the second aspect of the present invention, the light receiving area of the second reflecting mirror is also adjusted by finely adjusting the position of the second reflecting mirror in the vertical direction by the adjusting mechanism following the sun tracking of the first reflecting mirror. More efficient daylighting is possible without deteriorating.
請求項3の発明によれば、第2の反射鏡を凸面鏡とすることにより反射光を広範囲に拡散させて採光することができる。また、請求項4の発明によれば、第1の反射鏡を凹面鏡とすることにより第1の反射鏡から第2の反射鏡への反射光を絞ることができ、したがって第2の反射鏡を小さくすることができる。さらに、請求項5の発明によれば、第1の反射鏡や第2の反射鏡の曲率を可変としているので、設置位置や使用目的に応じて曲率を最適に設定することができるし、必要に応じて容易に変更することも可能である。
According to the invention of
請求項6の発明によれば、第1の反射鏡と第2の反射鏡を共通の風防ドーム内に収容したので、全体をコンパクトにできるし設置作業も容易に行うことができる。 According to the sixth aspect of the present invention, since the first reflecting mirror and the second reflecting mirror are accommodated in the common windshield dome, the whole can be made compact and installation work can be easily performed.
図1は本発明の第1実施形態を示すものである。これは、透明な風防ドーム11内に支柱12を回転自在に設け、その上部に第1の反射鏡13を上向きの状態でその仰角を調整可能に設け、第1の反射鏡13が常に上方を向く状態で適宜の太陽追尾プログラムにより太陽を追尾して反射光を常に前方に向けて反射するものとされている。その前方には第2の反射鏡14が下方を向いた状態で支柱15により固定されて設置されていて、この第2の反射鏡14が第1の反射鏡13からの反射光を下方に向けて反射して開口部16を通して建物内や中庭に採光するようになっている。なお、第1の反射鏡13に風防ドーム11を設ける必要がなければそれを省略して良く、また必要であれば図中に破線で示しているように第2の反射鏡14にも同様の風防ドーム11を設ければ良い。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. This is because a
上記のように、第1の反射鏡13が常に上方を向いた状態で太陽光を受けて前方に反射させることにより、図1(a)に示すように太陽高度が低い場合でも、また同図(b)に示すように太陽高度が高い場合でも、その第1の反射鏡13の受光面積は大きく変動することがない。図8に示した従来の太陽光採光装置を対象とした場合と同条件でのシミュレーション結果を図2に示す。図9に示したように従来の太陽光採光装置では太陽高度が高くなるにつれて受光面積が大きく低下し、それにより採光可能な光束も大きく低下するのであるが、図2に示されるように本装置によれば1日を通じて従来と同等以上の受光面積を確保できるものであるし、特に太陽高度が最も高い正午頃においては受光面積が寧ろ増大し、それにより実際に採光される光束も正午頃において最大となる。
As described above, even when the solar altitude is low as shown in FIG. 1 (a), the first reflecting
したがって本装置によれば、図8に示したように単一の反射鏡3によって太陽光を直接的に下向きに反射する従来のものに較べて、優れた採光効率を1日を通じて確保することができる。そして本装置は、従来の太陽光採光装置における反射鏡3を上向きとして使用することでそれをそのまま第1の反射鏡13として転用することができ、その前方に第2の反射鏡14を単に配置するだけで良いから、特許文献1に示される装置のように構成が複雑で大がかりになることはないし、第1の反射鏡13を従来と同様に単に太陽追尾させるだけでそれ以上の複雑な制御も必要としない。
Therefore, according to this apparatus, as shown in FIG. 8, it is possible to ensure excellent daylighting efficiency throughout the day as compared with the conventional one in which sunlight is directly reflected downward by a single
なお、本装置においては、第1の反射鏡13から第2の反射鏡14への反射方向を水平方向かつ真南方向とすることが最も効率的ではあるが、実質的に前方に反射する限りは反射方向を真南から東側や西側へずらしたり水平方向から上下方向にずらした場合でも、従来のように直接的に真下に向けて反射する場合に比較すれば遙かに効率的な採光が可能である。
In this apparatus, it is most efficient to set the reflection direction from the first reflecting
図3は本発明の第2実施形態を示すものである。上記第1実施形態では第2の反射鏡14として平面鏡を用いていたが、本第2実施形態では第2の反射鏡14として凸面鏡を用いており、それにより太陽光をより広範囲に拡散して採光することができるものとなっている。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. In the first embodiment, a plane mirror is used as the second reflecting
図4は第3実施形態を示すもので、これは第1の反射鏡13として凹面鏡を採用するとともに、第2の反射鏡14として凸面鏡を採用したものである。これによれば、第1の反射鏡13から第2の反射鏡14への反射光が絞り込まれ、かつその反射光が第2の反射鏡14により再び拡散されて反射されるので、第2の反射鏡14を小型化できるばかりでなく開口部16の大きさも小さくすることができる。
FIG. 4 shows a third embodiment, which employs a concave mirror as the first reflecting
さらに本第3実施形態では、上記に加え、第2の反射鏡14を支柱15に対し上下方向に位置変更可能な調節機構17を介して支持するものとし、その調節機構17が太陽追尾プログラムに同調して第2の反射鏡14の位置を上下方向に微調整し、それにより第1の反射鏡13の太陽追尾に伴う第2の反射鏡14への反射方向の変動に応じて第2の反射鏡14の上下方向の位置が最適に設定され、1日を通じての採光効率がより向上するものとなっている。
Furthermore, in the third embodiment, in addition to the above, the second reflecting
図5は第4実施形態を示すもので、これは上記第3実施形態において採用した第2の反射鏡14を第1の反射鏡13とともに共通の風防ドーム11内に収容したものである。これによれば装置全体をコンパクトに一体化できるし、建物への設置も容易となる。
FIG. 5 shows a fourth embodiment in which the second reflecting
なお、第2〜第4実施形態のように第2の反射鏡14として凸面鏡を採用したり、第3〜第4実施形態のように第1の反射鏡13として凹面鏡を採用するのみならず、必要であれば第1の反射鏡13として凸面鏡を採用し、第2の反射鏡14として凹面鏡を採用することも勿論可能である。そして、そのような凸面鏡や凹面鏡を採用する場合、それら凸面鏡や凹面鏡として予め所望の曲率のものを製作して使用することでも勿論良いが、それらの曲率を可変としておくことが好ましく、そのための構成例を図6〜図7に示す。
In addition, a convex mirror is employed as the second reflecting
図6に示すものは、第1の反射鏡13や第2の反射鏡14の素材として湾曲可能な薄板を採用してその前面を反射面としておき、その背面側の各所に支持金具20を取り付け、それら支持金具20を(c)、(d)に示すように長穴21の範囲内でフレーム22に対して前後方向に位置変更可能な状態でボルト23により固定するようにしたものである。これによれば、フレーム22に対する各支持金具20の固定位置を前後方向に微調整することのみで、第1、第2の反射鏡13,14を平面鏡として使用するのみならず(a)に示すような凸面鏡としたり(b)に示すような凹面鏡とすることができるし、それらの曲率を最適に設定でき、しかも曲率を容易に変更することが可能である。
6 employs a thin plate that can be bent as the material of the first reflecting
また、図7に示すものは、第1、第2の反射鏡13,14を同じく湾曲可能としておき、その周縁部をフレーム22に対して固定するとともに中央部を適宜のアクチュエータ24によって前後方向に変位可能としたしたものである。これによればアクチュエータ24の操作により第1,第2の反射鏡を平面鏡から所望曲率の凸面鏡や凹面鏡にでき、その曲率を自動的かつ精度良く容易に設定することができるばかりでなく、必要であれば太陽追尾プログラムに同調させてその曲率を変化させるような制御も可能である。
7 shows that the first and second reflecting
以上で本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものでは勿論なく、太陽光を第1の反射鏡により前方に反射してから第2の反射鏡により下方に反射するように構成する限りにおいて、さらに様々な変形、応用が可能であることはいうまでもない。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the sunlight is reflected forward by the first reflecting mirror and then lowered by the second reflecting mirror. Needless to say, various modifications and applications are possible as long as they are configured to reflect the light.
11 風防ドーム
12 支柱
13 第1の反射鏡
14 第2の反射鏡
15 支柱
16 開口部
17 調節機構
20 支持金具
21 長穴
22 フレーム
23 ボルト
24 アクチュエータ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004024229A JP2005215509A (en) | 2004-01-30 | 2004-01-30 | Sunlight lighting system |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2004024229A JP2005215509A (en) | 2004-01-30 | 2004-01-30 | Sunlight lighting system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2005215509A true JP2005215509A (en) | 2005-08-11 |
Family
ID=34906983
Family Applications (1)
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JP2004024229A Pending JP2005215509A (en) | 2004-01-30 | 2004-01-30 | Sunlight lighting system |
Country Status (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010238533A (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Taisei Corp | Lighting system |
KR101115232B1 (en) * | 2011-07-25 | 2012-02-15 | 신송철 | Natural lighting apparatus |
KR101305436B1 (en) * | 2011-12-14 | 2013-09-06 | 삼중테크 주식회사 | Natural daylighting systems for deep space illumination |
-
2004
- 2004-01-30 JP JP2004024229A patent/JP2005215509A/en active Pending
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