JP2016058302A - 採光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】きわめて簡素な構成で所定の目標位置に太陽光を採り込むことができる採光装置を提供する。【解決手段】入射した太陽光ＬSを所定の焦点Ｆに向けて収束させる光収束手段１０と、光収束手段１０に入射する太陽光ＬSを拡散させる光拡散手段２０と、光収束手段１０によって収束させた光を焦点Ｆの前方又は後方において反射させて所定の目標位置へと導く光反射手段３０と、を備える採光装置１である。【選択図】図２

Description

本発明は、採光装置に関する。

従来より、建物の室内に太陽光を採り込むための採光装置が提案されている。かかる太陽光採光装置としては、（１）機械を用いることで太陽を追尾して集光するタイプのもの、（２）太陽の追尾をしないタイプのもの、の２種類が知られている。

太陽を自動追尾するタイプは、追尾機器のメンテナンスが重要であり、またコストが高くなるというデメリットがある。また、光ファイバを併用するものも提案されているが、光ファイバは直射光以外を集光することができず、例えば太陽が雲に隠れた場合、ほとんど集光できないという問題があった。

一方、太陽を追尾しないタイプとしては光ダクトが知られているが、光ダクトは、住宅内の設計に大きな影響を与えたり、反射のための材料を多く使うといった問題がある。但し、太陽を追尾しないタイプは、機械に頼らない装置であるためメンテナンスの面で有利であり、近年においては種々の光ダクトを用いない装置が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特開２００１−３５１４２１号公報 実開平５−８３２８７号公報 特開平９−５４２７４号公報

しかし、特許文献１に記載された採光装置は、例えば日が当たらない場所等で光量が不足している場合には効果が限定的になりやすく、また、採り入れた光を室内に広げるという方法が必要となる。特許文献２に記載された技術は、室内に光を広げる方法としてフレネルレンズを用いたものであるが、フレネルレンズに光が十分当たっている窓でなければ効果が限定的となるため、都市部の密集地等で用いることが困難となる。特許文献３に記載された採光装置は、様々な方位からの光を拡散板によって平行に近い形として、フレネルレンズを用いることで光の指向性をコントロールしようとしているが、板版ガラスの凹凸とフレネルの凹凸を併せるため、製品にした際の性能のムラや分光が発生する可能性があり、一般の住宅の窓に取り付ける上で問題が発生し易い。

また、特許文献２及び３に記載された採光装置は、採光窓に直接太陽光が当たっている必要があり、都市部の隣家に近い窓では効果が限定的となる。また、隣家が近い状態では、このような採光装置が敷地境界からはみ出すこともあり、その点でもこれらの技術を都市部で用いることは困難であった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、きわめて簡素な構成で所定の目標位置に太陽光を採り込むことができる採光装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明に係る採光装置は、入射した太陽光を所定の焦点に向けて収束させる光収束手段と、光収束手段によって収束させた光を焦点の前方又は後方において反射させて所定の目標位置へと導く光反射手段と、を備えるものである。

かかる構成を採用すると、太陽光を光収束手段によって所定の焦点に向けて収束させ、この収束させた光を焦点の前方又は後方において光反射手段で反射させて所定の目標位置へと導くことができる。すなわち、光収束手段及び光反射手段というきわめて簡素な構成で、所定の目標位置に太陽光を採り込むことができる。従って、従来の自動追尾型採光装置のような大掛かりな装置を用いることなく、製造や維持管理に要する費用を節減しかつ省スペース化を図りながら、太陽が当たりにくい都市部の密集地の窓付近の位置に太陽光を採り込むことができる。

本発明に係る採光装置において、光収束手段としてリニアフレネルレンズを採用することができる。かかる場合において、リニアフレネルレンズを、鉛直方向に対して所定角度をなした状態で傾斜配置することができる。

かかる構成を採用すると、光収束手段としてのリニアフレネルレンズが鉛直方向に対して所定角度をなした状態で傾斜配置されるため、リニアフレネルレンズを鉛直方向に平行に配置した場合と比較して太陽光をより多く入射させることができる。この結果、所定の目標位置により多くの太陽光を採り込むことができる。

本発明に係る採光装置において、光収束手段に入射する太陽光を拡散させる光拡散手段をさらに備えることができる。

かかる構成を採用すると、光収束手段に入射する太陽光を光拡散手段で拡散させることができるので、太陽の移動に起因して太陽光の入射方向が変化した場合においても、光収束手段にほぼ均一な光を入射させることができる。

本発明に係る採光装置において、光収束手段を太陽の移動範囲に対応する所定の領域内で焦点を中心に回転移動させる移動機構をさらに備えることができる。

かかる構成を採用すると、移動機構により、光収束手段を太陽の移動範囲に対応する所定の領域内で焦点を中心に回転移動させることができるので、太陽の移動に起因して太陽光の入射方向が変化した場合においても、その入射方向の変化に合わせて光収束手段の姿勢（鉛直方向に対してなす角度）を変更することができる。従って、太陽の移動に関係なく、光収束手段にほぼ均一な光を入射させることができる。

本発明に係る採光装置において、太陽の移動範囲に対応する所定の領域内にある光収束手段からの光を全て反射させるような大きさを有する光反射手段を採用することができる。

かかる構成を採用すると、太陽の移動範囲に対応する所定の領域内で光収束手段が回転移動した場合においても、その領域内にある光収束手段からの光を光反射手段で全て反射させることができるので、太陽が移動した場合においても太陽光を漏れなく採り込むことができる。

本発明に係る採光装置において、光収束手段によって収束させた光を焦点の前方において反射させて鉛直方向下方にある目標位置へと導く断面放物線状の反射板を、光反射手段として採用することができる。

かかる構成を採用すると、光反射手段としての反射板が焦点の前方に配置されているため、光が焦点に到達することに起因して熱が発生する前に光を反射させて鉛直方向下方の目標位置へと導くことができる。従って、熱の発生に伴う種々の問題を回避することができる。

本発明によれば、きわめて簡素な構成で所定の目標位置に太陽光を採り込むことができる採光装置を提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係る採光装置を配置した住宅の概略図である。 図１に示す採光装置の全体構成を説明するための構成図である。 図１に示す採光装置の原理を説明するための説明図である。 図３に示す採光装置のリニアフレネルレンズ及び拡散板を回転移動させた状態を示す説明図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態はあくまでも好適な適用例であって、本発明の適用範囲がこれに限定されるものではない。

本発明の実施形態に係る採光装置１は、図１に示すように、都市部にある住宅Ｈの屋上付近に設置されており、住宅Ｈの低層階の隣家Ｈ_Nに近い窓Ｗに十分な光を採り込むためのものである。都市部の場合、特に低層階の窓Ｗに対しての直射光は望めないため、本実施形態で示すような採光装置１が必要となる。採光したい窓Ｗに対しての太陽光Ｌ_Sのルートは、図１に矢印で示すような方向が住宅設計に影響を与えずに望ましい。採光したい窓Ｗ付近まで太陽光Ｌ_Sを導くことができれば、あとは既往の採光装置等を用いて室内に光を取り込むことができる。

採光装置１は、図２及び図３に示すように、入射した太陽光Ｌ_Sを所定の焦点Ｆに向けて収束させるリニアフレネルレンズ１０と、リニアフレネルレンズ１０に入射する太陽光Ｌ_Sを拡散させる拡散板２０と、リニアフレネルレンズ１０によって収束させた光を反射させる反射板３０と、を備えている。

リニアフレネルレンズ１０は、本発明における光収束手段として機能するものであり、入射した太陽光Ｌ_Sを所定の焦点Ｆに向けて収束させるものである。本実施形態におけるリニアフレネルレンズ１０は、図１及び図２に示すように、鉛直方向に対して所定角度をなした状態で傾斜配置されている。このようにリニアフレネルレンズ１０を傾斜配置すると、鉛直方向に平行に配置した場合と比較して太陽光Ｌ_Sをより多く入射させることができ、所定の目標位置により多くの太陽光を採り込むことができる。

拡散板２０は、本発明における光拡散手段として機能するものであり、リニアフレネルレンズ１０に入射する太陽光Ｌ_Sを拡散させて、太陽光Ｌ_Sの指向性を太陽の動きに関係なく略一方向にするためのものである。拡散板２０としては、乳白ガラス（乳半板）等を採用することができる。

反射板３０は、本発明における光反射手段として機能するものであり、拡散板２０及びリニアフレネルレンズ１０を経由して送られてくる光を所定の目標位置（例えば住宅Ｈの低層階の窓Ｗ付近の位置）へと導くものである。本実施形態における反射板３０は、図２及び図３に示すように断面放物線状に形成されており、リニアフレネルレンズ１０によって収束させた光を焦点Ｆの前方において反射させて、鉛直方向下方にある目標位置へと導くものである。反射板３０は、例えば金属等で構成することができる。

拡散板２０に入射した太陽光Ｌ_Sは、拡散効果により指向性がコントロールされて、図３に示すようにリニアフレネルレンズ１０に対してほぼ垂直に入射し、リニアフレネルレンズ１０に入射した光は、焦点Ｆにむかって放出される。その後、焦点Ｆに向かう光は、図３に示すように断面放物線状の反射板３０によって平行光に変換される。

本実施形態に係る採光装置１は、リニアフレネルレンズ１０及び拡散板１０を所定の領域（太陽の移動範囲に対応する領域）内で焦点Ｆを中心に回転移動させる（図示していない）移動機構をさらに備えている。図４は、この移動機構を用いてリニアフレネルレンズ１０及び拡散板２０を図３に示した状態から回転移動させた状態を示すものである。このような移動機構を採用すると、太陽の移動に起因して太陽光Ｌ_Sの入射方向が変化した場合においても、その入射方向の変化に合わせてリニアフレネルレンズ１０の姿勢（鉛直方向に対してなす角度）を変更することができる。

以上説明した実施形態に係る採光装置１においては、太陽光Ｌ_Sをリニアフレネルレンズ１０によって所定の焦点Ｆに向けて収束させ、この収束させた光を焦点Ｆの前方において反射板３０で反射させて所定の目標位置へと導くことができる。すなわち、リニアフレネルレンズ１０及び反射板３０というきわめて簡素な構成で、所定の目標位置に太陽光Ｌ_Sを採り込むことができる。従って、従来の自動追尾型採光装置のような大掛かりな装置を用いることなく、製造や維持管理に要する費用を節減しかつ省スペース化を図りながら、太陽が当たりにくい都市部の密集地にある住宅Ｈの低層階の窓Ｗ付近の位置に太陽光Ｌ_Sを採り込むことができる。

また、以上説明した実施形態に係る採光装置１においては、リニアフレネルレンズ１０が鉛直方向に対して所定角度をなした状態で傾斜配置されるため、リニアフレネルレンズ１０を鉛直方向に平行に配置した場合と比較して太陽光Ｌ_Sをより多く入射させることができる。この結果、所定の目標位置により多くの太陽光Ｌ_Sを採り込むことができる。

また、以上説明した実施形態に係る採光装置１においては、リニアフレネルレンズ１０に入射する太陽光Ｌ_Sを拡散板２０で拡散させることができるので、太陽の移動に起因して太陽光Ｌ_Sの入射方向が変化した場合においても、リニアフレネルレンズ１０にほぼ均一な光を入射させることができる。

また、以上説明した実施形態に係る採光装置１においては、移動機構により、リニアフレネルレンズ１０を太陽の移動範囲に対応する所定の領域内で焦点Ｆを中心に回転移動させることができるので、太陽の移動に起因して太陽光Ｌ_Sの入射方向が変化した場合においても、その入射方向の変化に合わせてリニアフレネルレンズ１０の姿勢（鉛直方向に対してなす角度）を変更することができる。従って、太陽の移動に関係なく、リニアフレネルレンズ１０にほぼ均一な光を入射させることができる。

また、以上説明した実施形態に係る採光装置１においては、反射板３０が焦点Ｆの前方に配置されているため、光が焦点Ｆに到達することに起因して熱が発生する前に光を反射させて鉛直方向下方の目標位置へと導くことができる。従って、熱の発生に伴う種々の問題を回避することができる。

なお、本実施形態においては、図１及び図２に示すように、配置スペースを考慮して比較的小型の反射板３０を採用した例を示したが、太陽の移動範囲に対応する所定の領域内にあるリニアフレネルレンズ１０からの光を全て反射させるような大きさを有する反射板を採用することもできる。このようにすると、太陽の移動範囲に対応する所定の領域内でリニアフレネルレンズ１０が回転移動した場合においても、その領域内にあるリニアフレネルレンズ１０からの光を反射板で全て反射させることができるので、太陽が移動した場合においても太陽光Ｌ_Sを漏れなく採り込むことができる。また、本実施形態においては、図３等に示すように、反射板３０を焦点Ｆの前方に配置した例を示したが、反射板を焦点Ｆの後方に配置してもよい。また、本実施形態においては、光収束手段、光拡散手段及び光反射手段として、各々、リニアフレネルレンズ１０、拡散板２０及び反射板３０を採用した例を示したが、光収束手段、光拡散手段及び光反射手段の構成はこれらに限られるものではない。

本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、かかる実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。すなわち、前記実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前記実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１…採光装置
１０…リニアフレネルレンズ（光収束手段）
２０…拡散板（光拡散手段）
３０…反射板（光反射手段）
Ｆ…焦点
Ｌ_S…太陽光

Claims (6)

1. 入射した太陽光を所定の焦点に向けて収束させる光収束手段と、
   前記光収束手段によって収束させた光を前記焦点の前方又は後方において反射させて所定の目標位置へと導く光反射手段と、
   を備える、採光装置。
2. 前記光収束手段は、リニアフレネルレンズであり、
   前記リニアフレネルレンズは、鉛直方向に対して所定角度をなした状態で傾斜配置されている、請求項１に記載の採光装置。
3. 前記光収束手段に入射する太陽光を拡散させる光拡散手段をさらに備える、請求項１又は２に記載の採光装置。
4. 前記光収束手段を太陽の移動範囲に対応する所定の領域内で前記焦点を中心に回転移動させる移動機構を備える、請求項１から３の何れか一項に記載の採光装置。
5. 前記光反射手段は、前記領域内にある前記光収束手段からの光を全て反射させるような大きさを有する、請求項４に記載の採光装置。
6. 前記光反射手段は、前記光収束手段によって収束させた光を前記焦点の前方において反射させて鉛直方向下方にある前記目標位置へと導く断面放物線状の反射板である、請求項１から５の何れか一項に記載の採光装置。

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