JP2015159048A - 採光装置及び採光装置を備える建造物 - Google Patents

Abstract

【課題】建造物において、任意の場所に採光機能及び眺望機能を有する装置及びその装置を備えた建造物を提供する。
【解決手段】結露あるいは紫外線等の原因によるシール部分の劣化あるいは腐食に伴う天窓の問題を解決するため、既存の屋根２aの上方に遮光機能を有する屋根４aを設けるとともに、集光装置５aと、任意の場所に設置され、光を反射あるいは放射する疑似窓３aと、集光装置５aで集光した太陽光を疑似窓３aに伝送する光伝送体６aとを含む採光装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、採光装置及び採光装置を備える建造物に関するものである。

従来から、屋内空間へ太陽光を採光するとともに、住宅あるいは倉庫等の建造物の通気性を改善し、さらには建造物の美観を高め、建造物としての資産価値を向上させる等の観点から、屋根に天窓を有する建造物が知られている。
例えば、特許文献１には、勾配を有する屋根を具備する住宅において、勾配屋根の下側に連通する吹き抜け空間を有し、さらに勾配屋根には、吹き抜け空間に連通する天窓を有する住宅が開示されている。この天窓の開口部は、天候や気温等の条件に応じて、部屋から開閉可能な構造となっている。

また、特許文献２には、ディスプレイなどに用いられる表示装置及び採光窓に関し、透明な導光板と、光を透過するレンズアレイ、または光を一部透過するパララックスバリアとを使用した表示装置を、外光を透過させて採り入れる光透過部として窓等に採用することにより、例えば昼間は採光窓として機能させ、夜間はイルミネーションとして機能させる表示装置が開示されている。

特開平７−３４６７９号公報 特許第５２０５５１１号公報

しかしながら、図９に示すような従来の天窓を有する建造物において、特に室内で加湿器などの水蒸気を発生させる機器を運転している場合、天窓の枠部の室内側に結露を生じる。この結露は、天窓のガラス板あるいはアクリル板等からなる光透過部を封止しているシール部分を劣化させる、あるいは腐食させる要因となるという問題がある。また、太陽光に含まれる紫外線もシール部分の劣化の要因となる。シール部分が劣化または腐食した場合、その劣化または腐食部分から雨漏りを生じ、室内空間を汚損したり、室内の電気機器に不具合が生じる等の問題がある。特に集合住宅等においては、天窓をメンテナンスする機会が少ない、あるいはメンテナンスが不十分な場合が多く、天窓のシール部分の劣化または腐食が問題となることが多い。とりわけ、築年数が経過した集合住宅において、天窓のシール部分の劣化または腐食が深刻な問題となる場合がある。
結露は、建造物の室内と屋外との温度差及び湿度差に起因して発生するため、ガラス板あるいはアクリル板等の光透過性を有する部材を使用する天窓の構造上、程度の差こそあれ、基本的に不可避的な現象である。

さらには、通気性を向上させるため、天窓を開閉可能な構造とすることがある。この場合、天窓の開閉動作を司る可動部分は、金属製もしくは樹脂製などからなることが多いが、結露による水分により、可動部分に劣化あるいは腐食が生じることがあり、劣化部分あるいは腐食部分に起因して、水密性及び気密性にかかる封止性能が低下するという問題がある。

天窓において、シール部分が劣化あるいは腐食した場合、劣化部分を特定し、その箇所を補修するには熟練した技術を必要とするという問題もある。特に集合住宅の場合、屋根に設置された天窓の補修は高所作業となる場合が多く、作業が困難になるとともに、危険を伴うという問題がある。また、高所での補修作業を行うために足場を設置する必要が生じる等、補修コストが嵩むという問題がある。

天窓を有する建造物において、上記のような結露あるいはシール部分の劣化あるいは腐食に伴う問題への対策として、天窓部分を塞いでしまう方法がある。しかし、この場合、天窓としての最も基本的な機能である太陽光を採り入れる機能、つまり採光機能が失われるだけではなく、天窓を通して屋外の景色あるいは景観が見えなくなるという問題、すなわち眺望機能が失われるという問題がある。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、結露あるいは紫外線等の原因によるシール材の劣化あるいは腐食に伴う従来の天窓にかかる問題を解決するともに、建造物において屋内の任意の場所に設置することが可能で、かつ採光機能及び眺望機能を有する採光装置及び採光装置を備える建造物を提供ためになされたものである。

本発明にかかる採光装置は、採光が得られる場所に設置され、太陽光を集光する集光装置と、任意の場所に設置され、光を反射あるいは放射する疑似窓と、前記集光装置で集光した光を前記疑似窓に伝送する光伝送体とを含む採光装置である。
本発明にかかる採光装置は、画像または映像を撮像する撮像装置をさらに備え、撮像装置で撮像した画像もしくは映像を表示する表示部を備える採光装置である。
本発明にかかる採光装置は、少なくとも遮光部材と断熱材とを備える採光装置である。
本発明にかかる採光装置は、上方に太陽電池パネルを具備している採光装置である。
本発明にかかる建造物は、採光装置を備えた建造物において、既存の屋根の上方に遮光部材を備えた建造物である。

本発明によれば、結露及びシール材の劣化あるいは腐食に伴う従来の天窓にかかる問題を解決するともに、屋内の任意の場所に設置することが可能で、かつ採光機能及び眺望機能を有する採光装置、採光装置を備えた建造物を提供することができる。

本発明の第一実施例にかかる採光装置を有する住宅を示す図である。 本発明の第一実施例にかかる住宅の屋根のＡ視の断面を示す図である。 本発明の第二実施例にかかる採光装置を有する住宅の断面を示す図である。 本発明の第三実施例にかかる採光装置の構造を示す図である。 本発明の第四実施例にかかる採光装置の構造を示す図である。 本発明の第五実施例にかかる採光装置の構造を示す図である。 本発明の第六実施例にかかる採光装置を有する住宅を示す図である。 本発明の第六実施例にかかる採光装置のＢ視の構造を示す図である。 従来の天窓の構造を示す図である。

以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の材質、寸法、形状及びその相対的な配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は、既存の屋根に天窓を有する住宅１の外観例を示す図である。図１において、２は既存の屋根、３は、前記既存の屋根２に設置した採光装置である。図２は、図１に示した住宅の屋根のＡ視の断面を示す図である。図２において、２aは既存の屋根、４aは前記既存の屋根２aの上方にある遮光屋根、３a’は既存の天窓、３aは採光装置、５aは集光装置、６aは光伝送体を示す。本発明においては、集光装置によって集光し、光伝送体を経由して太陽光を平面状に反射あるいは放射する反射体を疑似窓と称する。
本発明の第一実施例において、前記既存の屋根２aの上方に開口部を有さず、かつ太陽光を透過しない遮光屋根４aを設けているため、前記既存の天窓３a’において、本質的に、住宅の屋内及び屋外における温度差及び湿度差を生じない。また、太陽光を前記遮光屋根４aによって遮光しているため、太陽光に含まれる紫外線が既存の天窓３a’に到達しない。したがって、結露あるいは紫外線に起因する既存の天窓３a’のシール部分の劣化や腐食等、雨漏り等の不具合につながる従来の問題を生じない。すなわち、結露あるいは紫外線による劣化を生じさせる根本的な原因が取り除かれる。
なお、図２に示す第一実施例では、前記遮光屋根４aは、前記既存の屋根２a全体を覆うように設置されているが、必ずしも前記既存の屋根２a全体を覆う必要はなく、少なくとも前記既存の天窓３a’を覆っていればよい。

集光装置５aにて集光された太陽光は、光伝送体６aを経由して、疑似窓３aに伝送される。伝送された太陽光は、前記光伝送体６aの放光部を平面的に広げ、反射あるいは放射することにより、既存の天窓３a’直下に疑似窓3aを構成している。前記光伝送体６aは、太陽光を伝送する機能を有していればよく、その材質を限定するものではない。例えば、ガラスファイバ、プラスチックファイバ等を用いることができる。
また、前記集光装置５aの太陽光が入射する側の表面に、必要に応じて紫外線あるいは赤外線を反射するコーティングを施してもよい。さらには、前記集光装置５aに採光量を調節する機能を持たせる、もしくは前記光伝送体６aに伝送する光量を調節する機能を持たせることにより、前記疑似窓３aに伝送される光量を調節することができる。したがって、居住空間、倉庫あるいは事務所など、使用する建造物の目的に応じて、伝送する光量及びそのスペクトルを調節することが可能となり、建造物としての居住性あるいは利用価値が向上する。
なお、前記集光装置５aを設置する場所は特に限定する必要はなく、太陽光を受光及び集光する観点及び、建造物に前記光伝送体６aを設置する観点など、建造物の構造や立地場所等を考慮して、任意に決定することができる。

次に図３を用いて、本発明の第二実施例を説明する。図３は、図２と同様に住宅の屋根のＡ視の断面を示す図である。第二実施例においては、疑似窓３bが既存の屋根２bには設置されておらず、住宅屋内の居住空間に設置されている。集光装置５b及び光伝送体６bを用いて、太陽光を集光及び伝送することにより、疑似窓３bを構成する点は、前述の第一実施例と同様である。
このように、前記疑似窓３bを設置する場所は、建造物の屋根に限定する必要はなく、建造物の居住性、構造あるいは用途等を考慮して、その目的に応じて任意に決定することができる。また、前記疑似窓３bの寸法は、設置場所の広さ等に応じて、任意に決定することができる。このため、建造物の設計において、設計の自由度が向上する。また、疑似窓３bを設置する建造物は、既存の屋根２bに既存の天窓を有していても、有していなくても良い。

次に図４を用いて、本発明の第三実施例を説明する。図４は、疑似窓１５を含む断面構造の例を示す図である。図４において、７はガラス板、８ｃは窓枠、９cはパッキング、１０は断熱材、１１cはシール材、７は遮光部材、１５は疑似窓、６cは光伝送体を示す。
図４において、既存の屋根２cに開口部が設けられており、その開口部に前記ガラス板７、前記窓枠８c、前記パッキング９c及び前記シール材１１cにより、既存の天窓が構成されている。前記既存の屋根２cの上方すなわち屋外空間側は、屋根シール材２０cによってシールされている。第三実施例において、前記前記ガラス板７の下方、すなわち屋内空間側に、断熱性を高めるための断熱材１０を介して、前記疑似窓１５が、図示しない方法により前記窓枠８cに固定されている。前記断熱材１０は、断熱性及び施工性が高ければよく、その材質は特に限定されるものではない。例えば、ガラスウール、発泡ウレタン等、断熱性、軽量性及び加工性等を考慮して選択することができる。
図４において、図示しない集光装置によって集光された太陽光を、光伝送体６cを経由して前記疑似窓１５に伝送し、前記疑似窓１５にて平面的に広げ、反射あるいは放射することにより、屋内空間に太陽光を採光する。なお、前記疑似窓１５は、設置工事の容易性あるいは安全性を考慮して、前記ガラス板７の下方、すなわち前記ガラス板７に対して屋内空間側に設置することが望ましい。この場合、前記疑似窓を１５を設置する工事は、屋内空間での作業であるため、足場を組む必要がないことに加え、安全である。但し、既存の天窓の構造等、場合によっては、前記疑似窓１５を前記ガラス板７の上方に設置することも可能である。

次に図５を用いて、本発明の第四実施例を説明する。図５は、疑似窓１５dを含む断面構造の例を示す図である。図５において、７dはガラス板、８dは窓枠、９dはパッキング、１０dは断熱材、１１d及び１４dはシール材、１２は遮光部材、１３は空気層、１５dは疑似窓、６dは光伝送体を示す。
図５において、既存の屋根２dに開口部が設けられており、その開口部に前記ガラス板７d、前記窓枠８d，前記パッキング９d及び前記シール材１１dにより、既存の天窓が構成されている。前記既存の屋根２dの上方すなわち屋外空間側は、屋根シール材２０dによってシールされている。第四実施例においては、既存の天窓の上方に、太陽光を遮光し、かつ断熱効果の高い前記遮光部材１２が設置されている。前記遮光部材１２は、断熱性が高く、かつ太陽光を透過させないものであればよく、その材質は特に限定されるものではない。例えば、アクリル等の樹脂や樹脂あるいはセラミックスをコーティングした金属等、耐候性及び軽量性に優れた材料が好ましい。さらには、遮光部材１２として、既存の屋根２dと同一の材料を選択することにより、前記遮光部材１２を前記既存の屋根２cに対して目立たなくすることができ、建造物としての美観を維持することも可能である。
前記遮光部部材１２dと前記ガラス板７dとの間には、断熱性を高めるために断熱材１０dが充填されている。断熱材１０dは、断熱性及び施工性が高ければよく、その材質は特に限定されるものではない。例えば、ガラスウール、発泡ウレタン等、断熱性、軽量性及び加工性等を考慮して選択することができる。さらに、本実施例においては、前記遮光部材１２と前記ガラス板７dとの間に前記空気層１３を設けているため、断熱性がさらに高まる。
前記遮光部材１２dの外周縁部は、前記シール材１４dによって水密性及び気密性を保つように封止されている。
図５において、図示しない集光装置によって集光された太陽光を、光伝送体６dを経由して前記疑似窓１５dに伝送し、前記疑似窓１５dにて平面的に広げ、反射あるいは放射することにより、屋内空間に太陽光を採光する。なお、前記疑似窓１５dは、設置工事の容易性あるいは安全性を考慮して、前記ガラス板７dの下方、すなわち前記ガラス板７dに対して屋内空間側に設置することが望ましい。この場合、前記疑似窓を１５dを設置する工事は、屋内空間での作業であるため、足場を組む必要がないことに加え、安全である。但し、既存の天窓の構造等、場合によっては、前記疑似窓１５dを前記ガラス板７dの上方に設置することも可能である。

次に図６を用いて、本発明の第五実施例を説明する。第五実施例においては、第四実施例における前記遮光部材の遮光機能を、太陽電池パネル１６に具備させている。すなわち、前記太陽電池パネル１６は、遮光機能と発電機能を兼ね備えている。なお、前記太陽電池パネル１６を構成する太陽電池の種類は、結晶系シリコン、アモルファスシリコン、化合物半導体など、特に限定する必要はなく、前記既存の屋根２eあるいは前記屋根シール材２０eの色調等を考慮して、任意に決定することができる。このため、軽量で、かつ低コストの疑似窓を提供することができる。

次に図７及び図８を用いて、本発明の第六実施例を説明する。図７は、疑似窓３fを含む建造物の屋根構造の別の形態を示す図である。図７において、２fは既存の屋根、４fは既存の屋根２fの上方にある遮光屋根、３f’は既存の天窓、３fは疑似窓、５fは集光装置、６fは光伝送体、１７は撮像装置を示す。また図８は、図７における疑似窓３fのＢ視の平面構造を示す図である。図８において、１８は表示部、１９は光反射部または光放射部、６gは光伝送体を示す。
図７において、前記遮光屋根４fにおける前記既存の天窓３f’の直上に、撮像装置１７が設置されている。前記撮像装置１７の構造は、特に限定されるものではない。例えば、固体撮像素子、ＣＣＤカメラ等を選択することができる。前記撮像装置１７によって撮像された画像情報もしくは映像情報、すなわち屋外の景色は、図示しない伝送手段により前記集光装置５fによって集光された太陽光とともに前記光伝送体６ を経由して、前記疑似窓３fの表示部１８に伝送される。表示部１８は、前記撮像装置１７によって撮像した画像または映像情報を表示する機能を有する。前記表示装置１８として、例えば、液晶パネルあるいは有機ELからなる表示部を用いることができる。このように、前記疑似窓３fにおいては、前記集光装置５fによって集光した太陽光を、前記光伝送体６gを経由して、前記光反射部あるいは光放射部１９によって屋内空間に採光するとともに、前記撮像装置１７によって撮像した画像または映像情報を前記表示部１８に表示させる。すなわち、本第六実施例においては遮光屋根４fにより、既存の天窓３f’は塞がれているため、その機能を失っているが、前記疑似窓３fにより、あたかも、その部分に既存の天窓があるかのような環境、すなわち採光機能及び眺望機能が得られる。
なお、前記疑似窓３fを設置する場所は、前期既存の屋根２fにおいて、前記既存の天窓３f’の直下に限定されるものではないことは云うまでもない。したがって、建造物の居住空間の任意の場所に、採光機能と眺望機能を併せ持つ疑似窓を設置することができる。また、前記撮像装置１７の設置位置は、前記既存の天窓３f’の直上である必要はなく、建造物の構造や立地場所等を考慮して、任意に決定することができる。さらには、前記撮像装置１７の撮像部分に可動機構を組み込むことにより、居住空間に居ながらにして、採光機能とともに、様々な外の景色を眺望することが可能となる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいことは云うまでもない。本発明による採光装置は、地上の建造物のみではなく、地下構造物、船舶や鉄道車両等の移動構造物にも適用することができる。

本発明は、結露または紫外線に起因するシール材の劣化あるいは腐食に伴う従来の天窓にかかる問題を解決するともに、屋内の任意の場所に設置可能であり、かつ採光機能及び眺望機能を有する採光装置、採光装置を備えた建造物を提供するものであり、建造物としての価値を長期間に亘り、維持可能とする点において、産業上、利用可能である。
さらに、本発明によれば、採光機能と眺望機能を併せ持つ採光装置を、建造物の任意の場所に設置することができるため、建造物としての居住性や機能性が向上する点において、産業上、利用可能である。

１ 住宅
２、２a、２b、２c、２d、２e、２f、２h 既存の屋根
３、３a、３b、３f 疑似窓
３a’、３f’ 既存の天窓

４a、４b、４f 遮光屋根
５a、５b 集光装置
６a、６b、６c、６d、６e、６f、６g 光伝送体
７、７d、７e ガラス板
８c、８d、８e 窓枠
９c、９d、９e パッキング
１０、１０d、１０e 断熱材
１１c、１１d、１１e シール材
１２ 遮光部材
１３、１３e 空気層
１４、１４e シール材
１５、１５d、１５e 疑似窓
１６ 太陽電池パネル
１７ 撮像装置
１８ 表示部
１９ 光反射部あるいは光放射部
２０ 屋根シール材
２１ 従来の天窓

Claims (5)

1. 採光が得られる場所に設置され、太陽光を集光する集光装置と、任意の場所に設置され、光を反射あるいは放射する疑似窓と、前記集光装置で集光した光を前記疑似窓に伝送する光伝送体とを含む採光装置。
2. 前記採光装置は、画像または映像を撮像する撮像装置をさらに備え、前記撮像装置で撮像した画像もしくは映像を表示する表示部を備えることを特徴とする請求項１に記載の採光装置。
3. 前記採光装置が、少なくとも遮光部材と断熱材とを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の採光装置。
4. 前記採光装置の上方に太陽電池パネルを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の採光装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の前記採光装置を備える建造物において、既存の屋根の上方に遮光部材を具備することを特徴とする建造物。