JP2008287920A - 水平分岐ダクトを有する光ダクト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設置スペース等に制約が多い住宅等の建物にも設置することができ、取り込んだ自然光を効率的に建物内の各場所に搬送することができ、かつ、人工照明と効果的に組み合わせることが可能な光ダクト装置を提供する。
【解決手段】建物内に設置され、採光した自然光を室内に導光し、室内の照明に利用する水平分岐ダクトを有する光ダクト装置を設ける。該光ダクト装置が、上部に採光導入口１１を有し、採光導入口１１から導入した自然光を下部に導く、水平ダクト接続部を有する縦型光ダクトユニット１と、該接続部に一方端が接続され、断面積が縦型光ダクトユニット１の断面積より小さい水平光ダクト２−１と、水平光ダクト２−１の他方端に接続され、室内側に光を放光する放光口４−１を有し、断面積が水平光ダクト２−１の断面積より大きい放光ユニット３−１とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、自然光を取り込んで縦型光ダクトユニットにより建物内に導入し、この縦型光ダクトユニットから分岐する水平光ダクトを介して室内に導くようにした光ダクト装置に関し、特に、住宅等の比較的狭い天井裏を有する建物にも設置可能な光ダクト装置に関するものである。

近年、省エネルギーや二酸化炭素の排出削減による環境保護の必要性が注目されており、この要望に応えるための手段の一つとして太陽光を内面に反射率の高い部材で構成したダクトを介して室内に取り込み、照明光源として利用する光ダクト装置が提案されている（特許文献１など参照）。
この装置はエネルギーを電気等の他のエネルギーに変換せずにそのまま活用するため、エネルギー利用効率が高く、省エネルギーや二酸化炭素の排出削減に貢献することができる。

光ダクト装置としては、採光口から自然光を取り込み、水平に配置された光ダクトを介して、自然光を室内に導き放光口から放光する横型の光ダクト、採光光から取り込んだ自然光を垂直に配置された光ダクトを介して室内に導き、光ダクトの下部に設けられた放光口から室内に放光する縦型光ダクトが知られている。
特許文献２には、縦型光ダクトに水平光ダクトを接続し、縦型光ダクトにより搬送された光を複数の水平光ダクトに分岐させるようにした光ダクト装置が開示されている。
特開２０００−１４９６２８号公報 特開２００５−２６８１５６号公報

従来から使用されている光ダクト装置は、効率よく光を搬送するため、同じ断面を継続させるか、奥に行くにしたがって断面を大きくする構造が一般的であった。天井裏の空間が比較的広いオフィスなどに光ダクト装置を設置する場合には、光ダクトの断面を比較的大きくすることができ、上記のような構造とすることが可能である。
しかし、天井裏の空間が比較的狭い住宅などに光ダクト装置を設置する場合には、上記のような構造を取りがたい場合が多い。すなわち、住宅等の建物の天井裏は、比較的狭く、所定の間隔で梁が設けられており、梁の位置などを配慮しながら光ダクトを通さなければならない。このため、水平方向に光を搬送する水平光ダクトの配置が制限されるとともに、水平光ダクトの断面積を大きくするのが困難な場合が多い。

一般に光ダクトは、長手方向に直交する平面で切った断面積が大きい方が光の搬送効率がよく、できるだけ断面積の広い光ダクトを使用するのが望ましいが、上記のように光ダクトの断面積が制限されると、光の搬送効率も低下する。
さらに、住宅の照明においては事務室などに比べて夜間の利用時間が比較的長く、光ダクトによる採光に加え人工照明が必要となるが、光ダクトによる採光と人工照明とを効果的に組み合わせて、効率的で、かつ見栄えのいい照明とすることが望まれる。
以上のように、住宅に光ダクトを設置する場合は、オフィスなどに設置する場合に比べ種々の制約がある。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、本発明の目的は、設置スペース等に制約が多い住宅等の建物にも設置することができ、取り込んだ自然光を効率的に建物内の各場所に搬送することができ、かつ、人工照明と効果的に組み合わせることが可能な光ダクト装置を提供することを目的とする。

前述したように光ダクトは、長手方向に直交する平面で切った断面積が大きい方が光の搬送効率がよく、できるだけ断面積の広い光ダクトを使用するのが望ましい。
そこで、ダクトの貫通空間が制限される住宅等の建物では、比較的余裕のある縦方向で大きな断面を持つダクトを用い、取り込んだ自然光をこの縦型光ダクトにより、建物内に導入し、この縦型光ダクトで搬送した光を比較的断面積の小さい水平光ダクトに分岐させ、各放光場所に光を搬送するように構成するのが望ましいと考えられる。
このように構成すれば、水平光ダクトによる光の搬送効率は多少悪くても、縦型の光ダクトで効率的に光を搬送することが可能なため、全体として、光の搬送効率をそれほど低下させることなく建物内の各場所に光を搬送することができる。また、水平光ダクトの断面積を小さくすることが可能となり、例えば、梁に設けられた貫通孔を通して、天井裏に水平光ダクトを配置することも可能である。さらに、複数の水平光ダクトを上記縦型光ダクトに接続すれば、複数の場所に光を搬送することが可能となり、また、水平光ダクトの一本当たりの光の搬送量が少なくても、複数の水平光ダクトを並列に設置することで、光の搬送量の不足を補うこともできる。

上記水平光ダクトの先には、室内等に光を放光するための開口部を有する放光ユニットが接続されるが、上記開口部の面積は、効果的に室内に光を放光するため、ある程度以上の大きさとする必要がある。このため、放光ユニツトの断面積は上記水平光ダクトの断面積より大きくなる。この場合、上記水平光ダクトと放光ユニットの接続部分の端面は、反射面としても有効に機能しない。したがって、この端面に人工照明を設置すれば、光の利用効率を損なうことなく、放光ユニット内に人工照明を配置することが可能となる。

以上に基づき、本発明においては、以下のようにして前記課題を解決する。
（１）建物内に設置され、採光した自然光を室内に導光し、室内の照明に利用する水平分岐ダクトを有する光ダクト装置を設ける。上記水平分岐ダクトを有する光ダクト装置は、上部に採光導入口を有し、この採光導入口から導入した自然光を下部に導く、水平ダクト接続部を有する縦型光ダクトユニットと、上記接続部に一方端が接続され、長軸方向に直交する平面で切ったときの断面積が、上記縦型光ダクトユニットの断面積より小さい水平光ダクトと、上記水平光ダクトの他方端に接続され、室内側に光を放光する放光口を有し、長軸方向に直交する平面で切ったときの断面積が、上記水平光ダクトの断面積より大きい放光ユニットとを備える。
（２）上記縦型光ダクトユニットに複数の水平光ダクトが接続されている。
（３）上記水平光ダクトの径は、天井裏の梁に設けられた貫通孔の径より小さく、水平光ダクトは、上記貫通孔を通して上記天井裏に設置される。
（４）上記水平光ダクトが接続される放光ユニットの端面に人工照明が内蔵されている。

本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）設置スペースの制約が多い住宅などの建物に設置することが可能であり、取り込んだ自然光を効率的に各放光場所に搬送することができる。
（２）天井裏のスペースが狭く、所定間隔で梁が設置されていても、水平光ダクトの径を梁に設けられた貫通孔より小さくしておけば、この貫通孔を介して水平光ダクトを配置することができ、建物を光ダクトを設置するための特別の構造とする必要はなく、また、既存の建物にも、比較的に容易に光ダクトを設置することができる。
（３）断面積の大きな縦型光ダクトユニットに比較的断面積の小さい水平光ダクトを分岐接続する構造としたので、縦型光ダクトユニットへの水平光ダクトの接続位置は状況にあわせて適宜選択可能である。
（４）水平光ダクトと放光ユニットの接続部分の端面に人工照明を設置すれば、光の利用効率を損なうことなく、放光ユニット内に人工照明を配置することが可能となる。
また、見栄えを損なうことなく、自然光による照明と人工照明とを一体化することができる。

図１は、本発明の水平分岐ダクトを有する光ダクト装置の構成例を示す図である。この例では、縦型光ダクトユニットと、該縦型光ダクトユニットから分岐する水平光ダクト（水平分岐ダクト）とを組み合わせた建物内のダクト配置を示している。本発明の水平分岐ダクトを有する光ダクト装置は、縦型光ダクトユニット１と、複数の水平光ダクト２−１、２−２、２−３と、各々の水平光ダクト（図１では水平光ダクト２−２、２−３）の他方端に接続される放光ユニット３−１、３−２とを備える。

縦型光ダクトユニット１の内面には、光を反射する反射面が形成されている。建物のトップライト１０を通じて建物内に導入された自然光は、縦型光ダクトユニット１の上部に設けられた採光導入口１１から該縦型光ダクトユニット１内に導入される。縦型光ダクトユニット１内に導入された自然光は、図１中の矢印に示すように、縦型光ダクトユニット１の内面に形成された反射面を反射しながら下部に導かれる。なお、図１中に示すように、採光導入口１１の断面よりも広い開口部を持つトップライト１０を用いることによって、縦型光ダクトユニット１内に導入されなかった自然光を建物の例えば最上階などに直接放光することができる。

また、縦型光ダクトユニット１は、図３を参照して後述する円弧形状の反射板１３からなる水平ダクト接続部１２を備え、各水平光ダクトは、一方端が上記水平ダクト接続部に接続され、他方端が放光ユニット（図１では放光ユニット３−１又は３−２）に接続されている。縦型光ダクトユニット１の断面積は、水平光ダクトの長軸方向に直交する平面で切ったときの該水平光ダクトの断面積よりも大きい。
なお、縦型光ダクトユニット１の下端には、該下端に導かれた自然光を室内側に放光する放光口４−３が設けられている。

各水平光ダクトと各放光ユニットは、天井面６と床面７との間にある、比較的狭い天井裏８に設置されている。天井裏８には、所定の間隔で梁５が設けられている。
各水平光ダクトの内面には、光を反射する反射面が形成されている。また、各水平光ダクトの長軸方向に直交する平面で切ったときの断面積は、縦型光ダクトユニット１の断面積より小さい。すなわち、各水平光ダクトの径は、梁５に設けられた、図２を参照して後述する貫通孔５１の径より小さく、各水平光ダクトは、上記貫通孔５１を通して天井裏８に設置される。

放光ユニット３−１は、一方端が水平光ダクト２−２に接続されており、室内側に光を放光する放光口４−１を有する。同様に、放光ユニット３−２は、一方端が水平光ダクト２−３に接続されており、室内側に光を放光する放光口４−２を有する。放光ユニット３−１、３−２の内面には、光を反射する反射面が形成されている。また、放光ユニット３−１の長軸方向に直交する平面で切ったときの断面積は、水平光ダクト２−２の断面積より大きい。同様に、放光ユニット３−２の長軸方向に直交する平面で切ったときの断面積は、水平光ダクト２−３の断面積より大きい。
本発明の一実施形態によれば、水平光ダクト（例えば水平光ダクト２−２又は水平光ダクト２−３）が接続される各放光ユニットの端面に、図４を参照して後述する人工照明が内蔵されている。

前述した、縦型光ダクトユニット１の内面に形成された反射面を反射しながら下部に導かれた自然光は、上記水平ダクト接続部１２を通じて各水平光ダクトに分岐する。すなわち、図３（Ａ）を参照して後述するように、上記導かれた自然光は、円弧形状の反射板１３を備える水平ダクト接続部１２に反射して、各水平光ダクト内に導かれる。
各水平光ダクト内に導かれた自然光は、各水平光ダクトの内面に形成された反射面を反射しながら各水平光ダクトの奥の方に搬送され、各水平光ダクトと接続された各放光ユニット（図１では放光ユニット３−１又は放光ユニット３−２）内に導かれる。各放光ユニット内に導かれた自然光は、各放光ユニットが備える放光口（図１では放光口４−１又は放光口４−２）から室内側に放光される。

なお、縦型光ダクトユニット１の内面に形成された反射面を反射しながら下部に導かれた自然光のうち、各水平光ダクトに分岐しない自然光は、縦型光ダクトユニット１の下端に設けられた上記放光口４−３から室内側に放光される。

図２（Ａ）、（Ｂ）は、図１中に示す梁の構成例を示す図である。図２（Ａ）、（Ｂ）の左図は、それぞれ、図２（Ａ）、（Ｂ）の右図に示す梁５をＡ方向から見た図である。図２（Ａ）に示すように、梁５には貫通孔５１が設けられている。例えば、図２（Ａ）に示す梁５の高さは２５０φ、貫通孔５１の径は１２５φである。該貫通孔５１には、図１に示す各水平光ダクトが挿通される。なお、梁５に設けられる貫通孔５１は、図２（Ｂ）の左図に示すように、矩形の角穴であってもよい。

図３（Ａ）、（Ｂ）は、図１を参照して前述した縦型光ダクトユニットが備える水平ダクト接続部の構成例である。この例では、水平光ダクト２−２の一方端が接続される水平ダクト接続部１２について説明する。図３（Ａ）に示す水平ダクト接続部１２は反射板１３を備える。
前述したように、縦型光ダクトユニット１内に導入された自然光は、縦型光ダクトユニット１の内面に形成された反射面を反射しながら下部に導かれる。該導かれた自然光は、上記水平ダクト接続部１２が備える反射板１３で反射して方向転換され、水平光ダクト２−２内に導かれる。上記反射板１３は、図中の点Ｐを中心として、上記水平光ダクト２−２の上面と下面との間の距離ｄと等しい半径Ｒの円弧角が９０°の円弧形状である。図３（Ａ）中に示すように、該反射板１３に入射する入射光は、該入射光と上記円弧形状の反射板１３との交点Ｓで接する平面ＣＤで反射するが、この平面ＣＤは点Ｓを通る半径ＰＳと直交し、上記入射光の反射は、入射角＝反射角βとなるので、該入射角はＰＳを対称軸にα＝βとなるように反射する。従って、該入射光は入射角αにかかわらず、必ず水平光ダクト２−２内に導かれることとなる。なお、水平光ダクトの断面が円形状の場合、縦型光ダクトとの接続部の断面を矩形状に変形させてもよい。これにより、効果的に光を水平光ダクト内に取り込むことができる。
図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＢ−Ｂ断面を示す図である。縦型光ダクトユニット１の断面積は、水平光ダクト２−２の長軸方向に直交する平面で切ったときの断面積より大きい。

図１乃至図３を参照して前述した構成を持つ本発明の水平分岐ダクトを有する光ダクト装置によれば、例えば、図１に示すように、ダクトの貫通空間が制限される住宅等の建物内において、比較的余裕のある縦方向で大きな断面を持つ縦型光ダクトユニット１を用い、取り込んだ自然光を該縦型光ダクトユニット１により、建物内に導入し、該導入された光を比較的断面積の小さい各水平光ダクトに分岐させ、各放光場所に光を搬送することが可能となる。その結果、各水平光ダクトによる光の搬送効率は多少悪くても、縦型光ダクトユニット１で効率的に光を搬送することが可能なため、全体として、光の搬送効率をそれほど低下させることなく建物内の各場所に光を搬送することができる。また、各水平光ダクトの断面積を小さくすることが可能となり、前述したように、梁５に設けられた貫通孔を通して、天井裏８に各水平光ダクトを配置することも可能である。

また、本発明の水平分岐ダクトを有する光ダクト装置は、断面積の大きな縦型光ダクトユニットに比較的断面積の小さい水平光ダクトを分岐接続する構造を有するため、縦型光ダクトユニット１への各水平光ダクトの接続位置は状況にあわせて適宜選択可能である。 また、複数の水平光ダクトを上記縦型光ダクトユニット１に接続すれば、複数の場所に光を搬送することが可能となり、また、各水平光ダクトの一本当たりの光の搬送量が少なくても、複数の水平光ダクトを並列に設置することで、光の搬送量の不足を補うこともできる。
さらに、天井裏８のスペースが狭く、所定間隔で梁５が設置されていても、各水平光ダクトの径を梁５に設けられた貫通孔５１より小さくしておけば、この貫通孔５１を介して各水平光ダクトを配置することができ、建物を光ダクトを設置するための特別の構造とする必要がなくなり、また、既存の建物にも、比較的に容易に光ダクトを設置することができる。

図４（Ａ）乃至（Ｃ）は、図１中に示す放光ユニットの構成例を示す図である。この例では、放光ユニット３−１の構成について説明する。図４（Ａ）に示すように、放光ユニット３−１は、一方端が水平光ダクト２−２に接続されており、内面に反射面が形成されている。放光ユニット３−１は、水平光ダクト２−２から導入された自然光を反射する円弧形状の反射板４１と、室内側に光を放光する放光口４−１を有する。水平光ダクト２−２と放光ユニット３−１との接続部分の端面４０に人工照明１４が内蔵されている。また、放光ユニット３−１の長軸方向に直交する平面で切ったときの断面積は、水平光ダクト２−２の断面積より大きい。
上記反射板４１は、図３で説明した反射板１３と同様の形状であり、反射板４１に入射する光は、入射角にかかわらず、全て放光口から放光され、水平光ダクト２−２側には戻らない。

図４（Ｂ）は、図４（Ａ）中に示す人口照明が内蔵された端面の部分拡大図である。図４（Ｂ）中に示す４２は、図４（Ａ）中の放光口４−１に設けられた開口パネルである。 放光ユニット３−１において、水平光ダクト２−２が接続される側の面である端面４０は、反射面として利用されない（有効に機能しない）面である。すなわち、放光ユニットの水平光ダクト２−２が接続されている端面４０に対向する位置に反射板４１が設けられており、放光ユニット３−１に入射した光は、全て放光口から放光され、端面４０に戻ってくる光はない。また、この端面４０に設置された人工照明１４から出射する光も同様に全て放光口から放光される。
従って、上記端面４０に人工照明１４を内蔵させることによって、光の利用効率を損なうことなく、放光ユニット３−１内に人工照明１４を配置することが可能となる。
また、見栄えを損なうことなく、自然光による照明と人工照明とを一体化することもできる。

図４（Ｃ）は、水平光ダクト２−２から導入された自然光が放光ユニット３−１が備える放光口４−１から放光される様子を示している。図４（Ｃ）中の矢印で示すように、水平光ダクト２−２から導入された自然光は、例えば、放光ユニットの内面に形成された反射面や円弧形状の反射板４１に反射して、放光口４−１から室内側に放光される。上述したように、放光ユニット３−１の断面積は水平光ダクト２−２の断面積より大きいため、効果的に室内に光を放光することが可能となる。

図５は、本発明の変形例を示す図である。この例では、縦型光ダクトユニット１下部に設けられた円弧形状の反射板１３の下側に人工照明９を設置し、該人工照明９が発光する光を放光口４−３から室内側に放光する。図５に示す本発明の変形例によれば、反射板１３の下側を有効利用して、該反射板１３の下側に設置された人工照明９から室内側に放光することが可能となる。

本発明の水平分岐ダクトを有する光ダクト装置を３階建ての住宅に設置した場合の構成例を示す断面図である。 梁の構成例を示す図である。 縦型光ダクトユニットが備える水平ダクト接続部の構成例である。 放光ユニットの構成例を示す図である。 本発明の変形例を示す図である。

符号の説明

１ 縦型光ダクトユニット
２−１、２−２、２−３ 水平光ダクト
３−１、３−２ 放光ユニット
４−１、４−２、４−３ 放光口
５ 梁
６ 天井面
７ 床面
８ 天井裏
９ 人工照明
１０ トップライト
１１ 採光導入口
１２ 水平ダクト接続部
１３、４１ 反射板
１４ 人工照明
４０ 端面
４２ 開口パネル
５１ 貫通孔

Claims (4)

1. 建物内に設置され、採光した自然光を室内に導光し、室内の照明に利用する水平分岐ダクトを有する光ダクト装置であって、
   上部に採光導入口を有し、この採光導入口から導入した自然光を下部に導く、水平ダクト接続部を有する縦型光ダクトユニットと、
   上記接続部に一方端が接続され、長軸方向に直交する平面で切ったときの断面積が、上記縦型光ダクトユニットの断面積より小さい水平光ダクトと、
   上記水平光ダクトの他方端に接続され、室内側に光を放光する放光口を有し、長軸方向に直交する平面で切ったときの断面積が、上記水平光ダクトの断面積より大きい放光ユニットとを備えた
   ことを特徴とする水平分岐ダクトを有する光ダクト装置。
2. 上記縦型光ダクトユニットに複数の水平光ダクトが接続されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の水平分岐ダクトを有する光ダクト装置。
3. 上記水平光ダクトの径は、天井裏の梁に設けられた貫通孔の径より小さく、水平光ダクトは、上記貫通孔を通して上記天井裏に設置される
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水平分岐ダクトを有する光ダクト装置。
4. 上記水平光ダクトが接続される放光ユニットの端面に人工照明が内蔵されている
   ことを特徴とする請求項１，２または請求項３に記載の水平分岐ダクトを有する光ダクト装置。

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