JP2019149261A - ルーバ - Google Patents

Abstract

【課題】ほぼ１年中にわたり建築物の天井部から太陽光を建築物の床面まで導光するルーバを提供すること。【解決手段】ルーバは、太陽光を反射するためのブレード１０のアレイを含む。ブレード１０は、腹側面２１及び背側面２２を有する。腹側面２１は、少なくとも１つの曲面２５、２６を含み、該曲面２５，２６は、ブレード断面で見たときに、放物線の一部から形成されている。放物線は、上側設定プロファイル角と下側設定プロファイル角との間の入射角で入射する対象太陽光を反射して、所定の出射角以上で出射するようになっている。背側面２２は、少なくとも１つの曲面を含む。ブレード１０の腹側面２１によって反射された対象太陽光は、建築物の床面に直接導かれるか又はブレード１０の腹側に隣接する腹側隣接ブレードの背側面２２もしくは建築物の壁面によってさらに反射されて床面に導かれる。【選択図】図２

Description

本発明は、ルーバに関し、特に、１年を通してインナーコートヤード（中庭）等への安定した照度・光量子量の採光を可能とするルーバに関する。

建築物内への採光は、建築物の種類にかかわらず要求される事項である。特に他の建築物等に近接して建てられた建築物においては採光の外的な条件が良好でないため、採光のための設備や装置が必要になる。

採光のための設備や装置として、天井面への導光を行なうことで、室内の印象を明るくするものがある。特許文献１には朝方太陽光および夕方太陽光の採光性能の向上化を図るための一対の光反射板を備えた採光装置が、特許文献２には光ファイバーを用いたインテリア照明システムが、それぞれ示されている。

特許文献３に記載の採光装置においては、光反射フィンが天井部分に設けられている。該採光装置は、屋内空間域のより奥の方まで明るく照射される形で出力する、または屋内空間域の横方向のより広範囲に明るく照射される、さらには当該広範囲にわたってより均一に照射される形で出力するための採光装置であるとされている。

特許第６０２９２０４号公報 特許第２６２８４７９号公報 特許第５６２９８８９号公報

ところで建築物のデザインや生活環境の多様化に伴い、インナーコートヤードを備えた建造物の数が増大しつつある。インナーコートヤードには、ほぼ１年中、日中に長時間にわたり導光されることが望ましいが、従来技術ではかかる要請に充分に応えることはできない。

特許文献１に記載の採光装置は太陽の方位に対応するミラーの設置であるが、季節・時間による太陽の高さには対応できない。特許文献２に記載のインテリア照明システムは光ファイバーを用いるものであり、採光面積を規定する光ファイバーの径には限界があるため、大面積の採光には不向きである。
これらの装置やシステムは側窓用のものであり、天井面への導光を行なうことで、室内の印象を明るくするのに用いられるものであるところ、外付けであるため汚れやすく、採光効率が落ちるといった共通の欠点が、これらの装置やシステムにはある。
特許文献３に記載されている採光装置は、照射対象部分の奥領域化や一層の広範囲化に資するものではあるが、照射がなされる時間は考慮されていない。

上記のとおり従来技術では、インナーコートヤードにほぼ１年中、日中に長時間にわたり導光できないばかりでなく、そもそもこのような導光を行うことについて検討さえなされていないのが現状である。

従来技術についての上記問題点も考慮し、本発明においてはほぼ１年中にわたり、太陽光を建築物の床面まで導光するルーバを提供することを課題とした。

上記課題に鑑み本発明者らは、従来検討されていなかったほぼ１年中、日中に長時間にわたり太陽光を建築物の床面まで導光するルーバを検討したところ、ある種の構成を用いることにより上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成した。

すなわち本発明は、少なくとも以下の発明に関する：
［１］建築物の天井部から太陽光を採り入れるためのルーバであって、前記ルーバは、太陽光を反射するためのブレードのアレイを含み、前記ブレードは、前記ブレードの長手方向軸線に対して垂直のブレード断面で見たときに、前記ブレード断面が前縁部を上側にして縦向きになるように配置されており、
前記ブレードは、腹側面及び背側面を有しており、
前記腹側面は、少なくとも１つの曲面を含み、前記腹側面の前記少なくとも１つの曲面は、前記ブレード断面で見たときに、放物線の一部から形成されており、前記放物線は、上側設定プロファイル角と下側設定プロファイル角との間の入射角で入射する対象太陽光を反射して、所定の出射角以上で出射するようになっており、
前記背側面は、少なくとも１つの曲面を含み、
前記ブレードの前記腹側面によって反射された前記対象太陽光は、前記建築物の床面に直接導かれるか、又は、前記ブレードの腹側に隣接する腹側隣接ブレードの背側面もしくは前記建築物の壁面によってさらに反射されて前記床面に導かれる、ルーバ。
［２］前記腹側面の前記曲面は、第１の曲面及び第２の曲面を含み、前記第１の曲面は、前記ブレード断面で見たときに、第１の放物線の一部から形成されており、前記第２の曲面は、前記ブレード断面で見たときに、第１の放物線とは異なる第２の放物線の一部から形成されている、上記［１］に記載のルーバ。
［３］前記第１の放物線は、少なくとも、前記上側設定プロファイル角と中間設定プロファイル角との間の入射角で入射する第１の対象太陽光を反射して、前記所定の出射角以上で出射するようになっており、前記第２の放物線は、少なくとも、前記中間設定プロファイル角と前記下側設定プロファイル角との間の入射角で入射する第２の対象太陽光を反射して、所定の出射角以上で出射するようになっており、前記中間設定プロファイル角は、前記上側設定プロファイル角と前記下側設定プロファイル角との間にある、上記［１］又は［２］に記載のルーバ。
［４］前記背側面は、第３の曲面を含み、前記第３の曲面は、前記ブレード断面で見たときに、第３の放物線の一部から形成されており、前記腹側隣接ブレードの前記第３の放物線と、前記ブレードの前記第１の放物線とは、同一の焦点及び同一の軸によって形成された放物線の対になっている、上記［１］から［３］のいずれか一項に記載のルーバ。
［５］前記第１の放物線は、所定の第１の焦点を通り前記上側設定プロファイル角と同じ角度を有する軸によって形成されている、上記［１］から［４］のいずれか一項に記載のルーバ。
［６］前記第２の放物線は、前記腹側隣接ブレードの前縁部を第２の焦点とし、前記第２の焦点を通り前記所定の出射角と同じ角度を有する軸によって形成されている、上記［１］から［５］のいずれか一項に記載のルーバ。
［７］前記下側設定プロファイル角は、５°〜２０°の角度であり、前記上側設定プロファイル角は、５０°〜９０°の角度であり、前記中間設定プロファイル角は、２０°〜５０°の角度であり、前記所定の出射角は、５０°〜７０°の角度である、上記［１］から［６］のいずれか一項に記載のルーバ。
［８］前記下側設定プロファイル角は、１０°である、上記［１］から［７］のいずれか一項に記載のルーバ。
［９］前記上側設定プロファイル角は、６０°である、上記［１］から［８］のいずれか一項に記載のルーバ。
［１０］前記中間設定プロファイル角は、４０°である、上記［１］から［９］のいずれか一項に記載のルーバ。
［１１］前記所定の出射角は、６０°である、上記［１］から［１０］のいずれか一項に記載のルーバ。
［１２］前記対象太陽光が前記ブレードの前記腹側面によって反射されることなく前記ルーバを通過しないようなピッチで、前記ブレードのアレイが配置されている、上記［１］から［１１］のいずれか一項に記載のルーバ。
［１３］日中の間ほぼ常に前記床面において１，０００ルクス以上の照度を得るようになっている、上記［１］から［１２］のいずれか一項に記載のルーバ。
［１４］上記［１］から［１３］のいずれか一項に記載のルーバと、前記建築物の壁面に備えられた反射体とを含む、採光システム。
［１５］上記［４］から［１３］のいずれか一項に記載のルーバを生産する方法であって、前記ルーバの前記ブレード断面を、以下のステップ、
第１の点（Ｆ１）を焦点として、第１の軸（ａ１）を軸とする前記第１の放物線（ｎ１）を作るステップであって、前記第１の軸（ａ１）の水平線からの傾きを、下側設定プロファイル角（φ_Ｌ）とし、前記下側設定プロファイル角（φ_Ｌ）で入射して前記第１の放物線（ｎ１）で反射され第１の点（Ｆ１）に向かう光線のうち、出斜角（φ_ＥＸ）で出射する第１の光線（ｒ１）に関して、第１の放物線（ｎ１）における第１の反射点（ｂ１）と第１の点（Ｆ１）との間の距離を所定の値（Ｌ_Ｆ）とする、ステップと、
前記第１の点（Ｆ１）を焦点として、前記第１の軸（ａ１）を軸とする、第２の点（Ｆ２）を通る第３の放物線（ｎ３’）を作るステップであって、前記第２の点（Ｆ２）の位置は、前記中間設定プロファイル角（φ_Ｍ）で前記第１の放物線（ｎ１）に入射する前記第２の光線（ｒ２）の上の点のうち、前記第１の放物線（ｎ１）からの水平距離が所定のピッチ（Ｌ_Ｐ）となる位置とする、ステップと、
前記第３の放物線（ｎ３’）を水平方向に前記ピッチ（Ｌ_Ｐ）の距離だけ移動して、前記第１の放物線（ｎ１）との交点を前記ブレードの前縁部（Ａ）として決定するステップと、
前記第１及び第３の放物線（ｎ１、ｎ３）を水平方向に前記ピッチ（Ｌ_Ｐ）の距離だけ移動した位置にコピーするステップと、
前記第２の点（Ｆ２）を焦点として、第２の軸（ａ２）を軸として、第２の反射点（ｂ２）点を通る第２の放物線（ｎ２）を作るステップであって、前記第２の軸（ａ２）の水平線からの傾きは前記出斜角（φ_ＥＸ）とする、ステップと、
前記第２の放物線（ｎ２）を水平方向に前記ピッチ（Ｌ_Ｐ）の距離だけ移動した位置にコピーするステップと、
前記ブレードの前記前縁部（Ａ）と前記第１の点（Ｆ１）とを結ぶ直線と、第３の放物線（ｎ３’）との交点を第３の点（Ｂ’）として、第３の点から後縁部に向けて曲線を作るステップと
を含む手順によって設計する、方法。

本発明によれば、ほぼ１年中にわたり太陽光を建築物内に設けられたインナーコートヤードの床面まで導光する装置が提供され、年間を通して安定した採光量の確保が可能となる。
本発明の装置にはモータ部などの駆動部がないため、同装置によれば低額・低メンテナンス性を備えた装置の提供が可能となる。

また、インナーコートヤードには多くの場合植物が載置され、環境の改善が指向されていて、例えば植物をより長期に亘り生存させるためには、光合成のための光を植物に充分に与えるための採光がなされる必要がある。本発明によれば、インナーコートヤードに置かれた植物に、光合成のための光を充分に与えることも可能になる。

本発明によるルーバを設置した例を示す図である。 本発明のルーバのブレードの断面の一例を示す図である。 太陽位置（プロファイル角）の説明図である。 太陽高度Ｈと太陽方位角Ａの関係を示す図である。 天球上における５つの角度の関係を示す図である。 プロファイル角等の計算結果の一例を示す図である。 インナーコートヤード中央からトップライトを見上げたときの角度を示す図である。 本発明のブレードの断面形状を示す図である。 さまざまなプロファイル角の太陽光が本発明のルーバに入射したときの光路を示す図である。 ブレード断面の輪郭線を説明する図である。 ブレード断面の輪郭線を説明する図である。 ブレード断面の輪郭線を説明する図である。 ブレード断面の輪郭線を説明する図である。 Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒの模式図である。 ブレードの断面形状を決定する手順を示す図である。 ブレードの断面形状を決定する手順を示す図である。 ブレードの断面形状を決定する手順を示す図である。 ブレードの断面形状を決定する手順を示す図である。 ブレードの断面形状を決定する手順を示す図である。 ブレードの断面形状を決定する手順を示す図である。 ブレードの断面形状を決定する手順を示す図である。 ブレードの断面形状を決定する手順を示す図である。 年間照度計算のためのモデルを示す図である。 冬至の１日のインナーコートヤード床面における平均照度経時変化の計算結果である。 夏至の１日のインナーコートヤード床面における平均照度経時変化の計算結果である。 採光ルーバあり・なしの関係を示す図である。

本発明について、以下に詳細に説明する。
図１は、本発明によるルーバを設置した例を示す。本発明のルーバ１は、建築物の天井部から太陽光を採り入れるためのものである。図１の例では、ルーバ１は、３階建ての建築物のインナーコートヤード１１の天井部に設置されている。ルーバ１は、太陽光を反射するためのブレード１０のアレイを含む。ブレードは、ブレードの長手方向軸線に対して垂直のブレード断面で見たときに、ブレード断面が前縁部を上側にして縦向きになるように配置されている。図１では、ブレード１０の長手方向断面が示されており、ブレードのアレイは、紙面垂直方向に配列されている。図１では、ルーバ１は、トップライトの直下に設置されている。トップライトを通して入射した光は、ルーバ１を経てインナーコートヤード１１に至るようになっている。

図２は、本発明のルーバのブレード１０の断面の一例を示している。ブレードは、腹側面２１、背側面２２、前縁部２３、及び後縁部２４を有している。腹側面２１は、少なくとも１つの曲面を含む。腹側面２１の曲面は、ブレード断面で見たときに、放物線の一部から形成されている。放物線は、上側設定プロファイル角と下側設定プロファイル角との間の入射角で入射する対象太陽光を反射して、所定の出射角以上で出射するようになっている。背側面２２も、少なくとも１つの曲面を含む。ブレード１０の腹側面２１によって反射された対象太陽光は、建築物の床面に直接導かれるか、又は、ブレードの腹側に隣接する腹側隣接ブレード１０’の背側面もしくは建築物の壁面によってさらに反射されて床面に導かれる。

腹側面２１の曲面は、複数の曲面の組合せから構成されてもよい。例えば、腹側面２１の曲面は、第１の曲面２５及び第２の曲面２６を含んでもよい。第１の曲面は、ブレード断面で見たときに、第１の放物線の一部から形成されており（曲線ＡＤ）、第２の曲面は、ブレード断面で見たときに、第１の放物線とは異なる第２の放物線の一部から形成されている（曲線ＣＤ）。
背側面２２の曲面も、複数の曲面の組合せから構成されてよい。

ブレードのピッチ２７は、一定であっても、一定でなくても、任意のものでよいが、対象とする太陽光がブレードの腹側面によって反射されることなくルーバを通過しないようなピッチで、ブレードのアレイが配置されていることが好ましい。

また、ブレードの反射率は、例えば５０〜９９％とし、例えば、アルミ鏡面塗装仕上げとしてよい。また、ブレードの下にトップライトと同等の反射壁を設置してよい。反射壁の反射率は１０〜９９％としてよく、材質として例えば単板ガラスが挙げられる。

以下に、具体例とともに本発明の設計手順を示す。ブレード１０の断面形状は、以下の工程１〜４により決定することができる。
・工程１ 本発明のルーバを設置する場所の環境条件（太陽の動き）を計算する。
・工程２ 建築物及びトップライトの形状から、対象とする太陽光の条件を決定する。
・工程３ ルーバのブレードのおおよその形状を仮決定する。
・工程４ ブレード形状の詳細を決定する。

必要に応じて、ルーバを設置した状態での年間の照度を計算し、ルーバによる採光効果を確認することが好ましい。

上記各工程について、以下により詳細に説明する。
工程１
工程１は、本発明のルーバを設置する場所の環境条件（太陽の動き）を計算する工程である。
建築物の方位（ルーバが面する方位）における見かけの太陽高度（度）をプロファイル角φと定義すると、プロファイル角φは、次式で計算することができる（図３参照）。
ｔａｎφ＝ｔａｎＨ／ｃｏｓγ （１）
ここで、Ｈは、実際の太陽高度（度）であり、γ＝（Ａ−Ａｖ）は、建物の方位を基準にした見かけの太陽方位角（度）である。同式において、Ａは、南北軸からの実際の太陽方位角（度）であり、Ａｖは、南北軸からの建築物の方位角（度）である。

また、実際の太陽高度Ｈ、及び、実際の太陽方位角Ａは、確立された理論により次式で与えられる。
ｓｉｎＨ＝ｓｉｎβ・ｓｉｎδ＋ｃｏｓβ・ｃｏｓδ・ｃｏｓｔ （２）
ｓｉｎＡ＝ｃｏｓδ・ｓｉｎｔ／ｃｏｓＨ （３）
ここで、β：観測点の緯度、δ：日赤緯（天球の赤道面からの太陽の高度）、ｔ：時角（子午線と自円（天球）の北極と太陽を含む大円のなす角度）である。
図４は、太陽高度Ｈと太陽方位角Ａの関係を示している。太陽高度Ｈは、０〜９０°であり、太陽方位角Ａは、真南を０°とし、西方向に正として表す。図５は、天球上における５つの角度の関係を示している。Ｈ：太陽高度、Ａ：太陽方位角、β：問題としている土地の緯度、δ：日赤緯、ｔ：時角である。
時角ｔは平均太陽時Ｔ、経度Ｌの土地において、次式で計算できる。
ｔ＝１５（Ｔ−１２）＋Ｌ−Ｌ_ｓ＋１５ｅ （４）
ここで、Ｌ_ｓは、明石の経度である１３５°であり、ｅは、真太陽時と平均太陽時の均時差である。

上記の式を用い、所望の場所における夏至、冬至、及び秋春分の各時刻の太陽方位角Ａ、太陽高度Ｈ、プロファイル角φを計算し、上記各時期におけるプロファイル角φの日変動を特定することができる。
図６は、例として、つくば市（緯度：３６．６５°、経度：１４０．１５°）における夏至、冬至、及び秋春分の各時刻の見かけの太陽方位角γ、太陽高度Ｈ、プロファイル角φを計算したものを示す。図６において、５１：見かけの太陽方位角γ（夏至）、５２：見かけの太陽方位角γ（春分）、５３：見かけの太陽方位角γ（冬至）、５４：プロファイル角φ（夏至）、５５：プロファイル角φ（春分）、５６：プロファイル角φ（冬至）、５７：太陽高度Ｈ（夏至）、５８：太陽高度Ｈ（春分）、５９：太陽高度Ｈ（冬至）である。ここで、プロファイル角φがマイナス値であることは、太陽が北側から入射することを意味する。
特に、当該場所における冬至のプロファイル角φの算出結果を基に、採光の対象とするプロファイル角φの下限値を設定することができる。

工程２
工程２は、建築物及びトップライトの形状から、対象とする太陽光の条件を決定する工程である。
建築物内のインナーコートヤード中央から、トップライトを見上げたときの角度を計算すると、図７のような関係となる。
図７から分かる通り、インナーコートヤードの中央とトップライト端部とを結ぶ直線と、インナーコートヤードの床面とがなす角度をθとすると、インナーコートヤード中央に直接入射する太陽の角度は、θ以上の範囲となる。換言すれば、θは、ルーバがない場合に太陽光が直接インナーコートヤードの中央に入射する最低の角度である。図７の例では、θ＝６３．３°である。本発明のルーバを設置することによって、θ以下の太陽光を採り込むことが好ましい。
一方、約６０°以上から入射する光であれば、通常の視野範囲（上を見上げない場合の視野）において、光が直接目に入らず、人は眩しさを感じないため好ましい。したがって、約６０°以下から入射する光が直接インナーコートヤードの床面に到達することを防ぎ、また、ルーバで反射した光が６０°以上でインナーコートヤードの床面に到達するようにすることが好ましい。
上記を勘案し、採光の対象とする太陽光のプロファイル角φの上側設定値を、例えば、６０°に設定する。
また、採光の対象とする太陽光のプロファイル角φは、工程１の算出結果を勘案して設定すればよい。本例では、採光の対象とする太陽光のプロファイル角φの下側設定値を、図５の算出結果から、冬至１６時のプロファイル角φに相当する１０°とした。

工程３
工程３は、トップライトに設置するルーバのおおよその形状を仮決定する工程である。
本例では、ブレードのピッチ及び高さを、それぞれ、１００ｍｍ及び２００ｍｍと仮決定した。ブレードのピッチは、バルコニーの隙間の安全基準を参考にして決定してよい。

工程４
工程４は、ブレード形状の詳細を決定する工程である。本例においては、下記の方針１〜４を採用した：
方針１：ルーバ内での光の反射回数を極力少なくする。ルーバ内での光のロスを少なくするためである。
方針２：太陽のプロファイル角φの場合分けを、以下のように設定する。
・下側設定プロファイル角φ_Ｌ〜中間設定プロファイル角φ_Ｍにおいては、太陽光を２回反射させる。中間設定プロファイル角φ_Ｍは、下側設定プロファイル角φ_Ｌより大きく上側設定プロファイル角φ_Ｕより小さい任意の角度である。本例では、φ_Ｌ＝１０°、φ_Ｍ＝４０°、及びφ_Ｕ＝６０とした。
・中間設定プロファイル角φ_Ｍ〜上側設定プロファイル角φ_Ｕにおいては、太陽光を１回反射させる。
・φ_Ｕ以上においては、直接入射又はなりゆきとする。光が直接目に入らず、眩しさを感じないためである。
方針３：プロファイル角φ_Ｌ〜φ_Ｕの太陽光に関して、ブレードで反射した光は、出射角φ_ＥＸ以上でルーバを通過し、インナーコートヤードの床面に到達するようにする。本例では、φ_ＥＸ＝６０°とした。
方針４：ブレード断面の基本形状に放物線を利用する。放物線の軸に平行な光線が放物線で反射すると、１点（焦点）に集まる性質を利用する。

図８は、上記工程によって得られた本発明のブレードの断面形状を示している。図９は、さまざまなプロファイル角（１０°〜１００°）の太陽光が本発明のルーバに入射したときの光路を示している。プロファイル角１０°〜６０°の太陽光は、出射角６０°以上でルーバを通過している。

図８のブレード断面に関して、輪郭線の目的・機能は以下の通りである。なお、腹側隣接ブレード上の点を「’」付きで示しているが、各ブレードの断面形状は同一としてよい。
●曲線ＡＤ：第１の点Ｆ１を焦点として、第１の軸ａ１を軸とする放物線の一部である（図１０参照）。低高度（φ_Ｌ〜φ_Ｍ）から曲線ＡＤに当たった光線を全部下へφ_ＥＸ以上の角度に反射する。
●曲線Ａ’Ｂ’：第１の点Ｆ１を焦点として、第１の軸ａ１を軸とする放物線の一部である（図１１参照）。
曲線Ａ’Ｂ’と曲線ＡＤは、同一の焦点及び同一の軸によって形成された放物線の対になっており、曲線Ａ’Ｂ’と曲線ＡＤとの間に反射させた光は必ず下に届く。これは、Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ（複合集光器）による効果（集光効果）によるものである（下記参照）。
●曲線ＣＤ：第２の点Ｆ２（Ａ’）を焦点として、第２の軸ａ２を軸とする放物線の一部である（図１２参照）。高高度（φ_Ｍ〜φ_Ｕ）から曲線ＣＤに当たった光線を全部下へφ_ＥＸ以上の角度に反射する。なお、腹側面全体を曲線ＣＤによって形成することも可能である。
●曲線ＢＣ：点Ｃを通る水平線上に中心があり、所定の半径を有する円の一部である（図１３参照）。曲線ＢＣに当たった光線を必ず下へ反射する。

ここで、Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒについて説明を加える（図１４参照）。Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒとは、遠方にある光源を効率的に集光し、一部エリアのみに導光する集光装置のことである。図１４に示すＦを焦点とし、Ｆを通る垂直線を軸とする放物線の対に注目する。このとき領域３からａ−ａ’間を通る光の総量は、この１対の放物線による相互反射を通して、ｐ−ｐ’面に集光される。このとき、この１対の放物線をＣｏｍｐｏｕｎｄ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒと呼ぶ。Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒは、同一の焦点及び同一の軸を有する１対の放物線であれば無数に存在する。

ブレードの断面形状の決定は、以下の手順１〜８によって行うことができる。

●手順１（図１５参照）
第１の点Ｆ１を焦点として、第１の軸ａ１を軸とする第１の放物線ｎ１を作る。第１の軸ａ１の水平線からの傾きは、下側設定プロファイル角φ_Ｌ（本例では、１０°）とする。下側設定プロファイル角φ_Ｌで入射して第１の放物線ｎ１で反射され第１の点Ｆ１に向かう光線のうち、出斜角φ_ＥＸ（本例では、６０°）で出射する第１の光線ｒ１に関して、第１の放物線ｎ１における第１の反射点ｂ１と第１の点Ｆ１との間の距離を、工程３において仮決定した値Ｌ_Ｆ（本例では、２００ｍｍ）とする。
ここで、第１の光線ｒ１は、下側設定プロファイル角φ_Ｌで入射する光線に対応し、第１の放物線ｎ１は、曲線ＡＤに対応している。

●手順２（図１６参照）
ここで、中間設定プロファイル角φ_Ｍ（本例では、４０°）で入射して第１の放物線ｎ１で反射される第２の光線ｒ２ａのうち、第１の光線ｒ１と第２の光線ｒ２との交点および点Ｆ１をそれぞれ通る２つの水平線で示された範囲内から反射される出斜角（図では、△で表示している）は、第１の光線ｒ１が放物線ｎ１で反射された光線の出斜角φ_ＥＸよりも必ず大きくなる。
これは、第１の放物線ｎ１の性質に起因している。

●手順３（図１７参照）
第１の点Ｆ１を焦点として、第１の軸ａ１を軸とする、第２の点Ｆ２を通る第３の放物線ｎ３’を作る。第２の点Ｆ２の位置は、中間設定プロファイル角φ_Ｍで第１の放物線ｎ１に入射する第２の光線ｒ２の上の点のうち、第１の放物線ｎ１からの水平距離が、工程３において仮決定したピッチＬ_Ｐ（本例では、１００ｍｍ）となる位置とする。
第２の点Ｆ２は、Ａ’に対応することとなる。

●手順４（図１８参照）
第３の放物線ｎ３’を水平方向にピッチＬ_Ｐの距離だけ移動して、第１の放物線ｎ１との交点をブレードの前縁部Ａとして決定する。

●手順５（図１９参照）
第１及び第３の放物線（ｎ１、ｎ３）を水平方向にピッチＬ_Ｐの距離だけ移動した位置にコピーする。すなわち、第１及び第３の放物線（ｎ１、ｎ３’）の焦点が、同じ第１の点Ｆ１となるようにする。これにより第１及び第３の放物線（ｎ１、ｎ３’）の２つの放物線が対となり、太陽光を導く。

●手順６（図２０参照）
第２の点Ｆ２を焦点として、第２の軸ａ２を軸として、Ｄを通る第２の放物線ｎ２を作る。第２の軸ａ２の軸の水平線からの傾きはφ_ＥＸ（本例では、６０°）である。Ｄの位置は、第２の点Ｆ２を通る中間設定プロファイル角φ_Ｍの光線と第１の放物線ｎ１の交点であり、すなわち、点ｂ２である。
第２の点Ｆ２を通って中間設定プロファイル角φ_Ｍ〜上側設定プロファイル角φ_Ｕ（本例では、６０°）の角度で入射する光は、第２の放物線ｎ２の性質に起因して、出斜角φ_ＥＸで出射することとなる。

●手順７（図２１参照）
第２の放物線ｎ２を水平方向にピッチＬ_Ｐの距離だけ移動した位置にコピーする。

●手順８（図２２参照）
ブレードの前縁部Ａと前記第１の点Ｆ１とを結ぶ直線と、第３の放物線ｎ３’との交点を第３の点Ｂ’として、第３の点から後縁部に向けて曲線Ｂ’Ｃ’を作る。曲線Ｂ’Ｃ’は、任意の半径の円の円弧とすればよい。上記円弧はＢ’及びＣ’を通る任意の半径Ｒの円弧であり、光学的な意味はない。
好ましくは、上側設定プロファイル角φ_Ｕ以下の光線がブレードに反射されることなく通過することを防止するために、後縁部を延長する。具体的には、曲線Ａ’Ｂ’に接するか、点Ｂ’を通って、上側設定プロファイル角φ_Ｕの角度で入射する光が、遮られるように後縁部を決定する。
ただし、後縁部を延長すれば、ルーバ内での反射回数が増えることとなるので、そのバランスを考慮して後縁部を決定するのがよい。

次に、ルーバを設置した状態での年間の照度を計算し、ルーバによる採光効果を確認することは好ましい。

図２３の建築物条件を用い、年間の照度計算を行なった。建築物の形状は、実際の仕様を参考にして、吹き抜け部の２階手すり部２３１と３階の全面２３２にガラス面とした。ガラス面とすることによって、ルーバから導かれた太陽光の一部を１階部分に再反射（ガラスの反射率は０．５０）し、インナーコートヤード１階の中庭の照度アップにつなげることができる。一方、２階の手すり部上と１階の壁全面は、室内と一体化しているため、吹き抜け部壁面からの再反射は期待できない（反射率は０．００）。

冬至（図２４）及び夏至（図２５）の１日のインナーコートヤード床面における平均照度経時変化を示す。これらの図より、太陽高度が最も低い軌道となる冬至においても、９〜１５時において平均照度は１０００ルクスを大きく上回り、ルーバによる採光効果を把握できる。１０００ルクスは、インナーコートヤードにおいて観葉植物の光合成に必要な照度値に該当する。
一方、夏至の照度は、６〜１７時において、採光ルーバあり・なしとも１０００ルクス以上を満たし、十分な採光を得ていることが分かる。採光ルーバなしのほうが、最大照度が大きいのは、ルーバ自体が太陽光を遮蔽しているためである。

さらに、１年間３６５日での毎時間における、採光ルーバあり・なしの関係を図に示す。採光ルーバありの採光効果は、１年を通し、常に採光ルーバなしよりも高いわけではない。むしろ、冬季を中心として０．７〜２．４倍、夏季は０．６〜１．０倍となっており、年間を通して照度を安定させ、均しているといえる。夏は日射遮蔽・冬は積極的採光のバランスのとれたルーバとなっている。

１ ルーバ
１０ ブレード
１０’ 腹側隣接ブレード
１１ インナーコートヤード
２１ 腹側面
２２ 背側面
２３ 前縁部
２４ 後縁部
２５ 第１の曲面
２６ 第２の曲面
２７ ピッチ
２３１ ２階手すり部
２３２ ３階の全面

Claims (15)

1. 建築物の天井部から太陽光を採り入れるためのルーバであって、前記ルーバは、太陽光を反射するためのブレードのアレイを含み、前記ブレードは、前記ブレードの長手方向軸線に対して垂直のブレード断面で見たときに、前記ブレード断面が前縁部を上側にして縦向きになるように配置されており、
   前記ブレードは、腹側面及び背側面を有しており、
   前記腹側面は、少なくとも１つの曲面を含み、前記腹側面の前記少なくとも１つの曲面は、前記ブレード断面で見たときに、放物線の一部から形成されており、前記放物線は、上側設定プロファイル角と下側設定プロファイル角との間の入射角で入射する対象太陽光を反射して、所定の出射角以上で出射するようになっており、
   前記背側面は、少なくとも１つの曲面を含み、
   前記ブレードの前記腹側面によって反射された前記対象太陽光は、前記建築物の床面に直接導かれるか、又は、前記ブレードの腹側に隣接する腹側隣接ブレードの背側面もしくは前記建築物の壁面によってさらに反射されて前記床面に導かれる、ルーバ。
2. 前記腹側面の前記曲面は、第１の曲面及び第２の曲面を含み、前記第１の曲面は、前記ブレード断面で見たときに、第１の放物線の一部から形成されており、前記第２の曲面は、前記ブレード断面で見たときに、第１の放物線とは異なる第２の放物線の一部から形成されている、請求項１に記載のルーバ。
3. 前記第１の放物線は、少なくとも、前記上側設定プロファイル角と中間設定プロファイル角との間の入射角で入射する第１の対象太陽光を反射して、前記所定の出射角以上で出射するようになっており、前記第２の放物線は、少なくとも、前記中間設定プロファイル角と前記下側設定プロファイル角との間の入射角で入射する第２の対象太陽光を反射して、所定の出射角以上で出射するようになっており、前記中間設定プロファイル角は、前記上側設定プロファイル角と前記下側設定プロファイル角との間にある、請求項１又は２に記載のルーバ。
4. 前記背側面は、第３の曲面を含み、前記第３の曲面は、前記ブレード断面で見たときに、第３の放物線の一部から形成されており、前記腹側隣接ブレードの前記第３の放物線と、前記ブレードの前記第１の放物線とは、同一の焦点及び同一の軸によって形成された放物線の対になっている、請求項１から３のいずれか一項に記載のルーバ。
5. 前記第１の放物線は、所定の第１の焦点を通り前記上側設定プロファイル角と同じ角度を有する軸によって形成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のルーバ。
6. 前記第２の放物線は、前記腹側隣接ブレードの前縁部を第２の焦点とし、前記第２の焦点を通り前記所定の出射角と同じ角度を有する軸によって形成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載のルーバ。
7. 前記下側設定プロファイル角は、５°〜２０°の角度であり、前記上側設定プロファイル角は、５０°〜９０°の角度であり、前記中間設定プロファイル角は、２０°〜５０°の角度であり、前記所定の出射角は、５０°〜７０°の角度である、請求項１から６のいずれか一項に記載のルーバ。
8. 前記下側設定プロファイル角は、１０°である、請求項１から７のいずれか一項に記載のルーバ。
9. 前記上側設定プロファイル角は、６０°である、請求項１から８のいずれか一項に記載のルーバ。
10. 前記中間設定プロファイル角は、４０°である、請求項１から９のいずれか一項に記載のルーバ。
11. 前記所定の出射角は、６０°である、請求項１から１０のいずれか一項に記載のルーバ。
12. 前記対象太陽光が前記ブレードの前記腹側面によって反射されることなく前記ルーバを通過しないようなピッチで、前記ブレードのアレイが配置されている、請求項１から１１のいずれか一項に記載のルーバ。
13. 日中の間ほぼ常に前記床面において１，０００ルクス以上の照度を得るようになっている、請求項１から１２のいずれか一項に記載のルーバ。
14. 請求項１から１３のいずれか一項に記載のルーバと、前記建築物の壁面に備えられた反射体とを含む、採光システム。
15. 請求項４から１３のいずれか一項に記載のルーバを生産する方法であって、前記ルーバの前記ブレード断面を、以下のステップ、
    第１の点（Ｆ１）を焦点として、第１の軸（ａ１）を軸とする前記第１の放物線（ｎ１）を作るステップであって、前記第１の軸（ａ１）の水平線からの傾きを、下側設定プロファイル角（φ_Ｌ）とし、前記下側設定プロファイル角（φ_Ｌ）で入射して前記第１の放物線（ｎ１）で反射され第１の点（Ｆ１）に向かう光線のうち、出斜角（φ_ＥＸ）で出射する第１の光線（ｒ１）に関して、第１の放物線（ｎ１）における第１の反射点（ｂ１）と第１の点（Ｆ１）との間の距離を所定の値（Ｌ_Ｆ）とする、ステップと、
    前記第１の点（Ｆ１）を焦点として、前記第１の軸（ａ１）を軸とする、第２の点（Ｆ２）を通る第３の放物線（ｎ３’）を作るステップであって、前記第２の点（Ｆ２）の位置は、前記中間設定プロファイル角（φ_Ｍ）で前記第１の放物線（ｎ１）に入射する前記第２の光線（ｒ２）の上の点のうち、前記第１の放物線（ｎ１）からの水平距離が所定のピッチ（Ｌ_Ｐ）となる位置とする、ステップと、
    前記第３の放物線（ｎ３’）を水平方向に前記ピッチ（Ｌ_Ｐ）の距離だけ移動して、前記第１の放物線（ｎ１）との交点を前記ブレードの前縁部（Ａ）として決定するステップと、
    前記第１及び第３の放物線（ｎ１、ｎ３）を水平方向に前記ピッチ（Ｌ_Ｐ）の距離だけ移動した位置にコピーするステップと、
    前記第２の点（Ｆ２）を焦点として、第２の軸（ａ２）を軸として、第２の反射点（ｂ２）点を通る第２の放物線（ｎ２）を作るステップであって、前記第２の軸（ａ２）の水平線からの傾きは前記出斜角（φ_ＥＸ）とする、ステップと、
    前記第２の放物線（ｎ２）を水平方向に前記ピッチ（Ｌ_Ｐ）の距離だけ移動した位置にコピーするステップと、
    前記ブレードの前記前縁部（Ａ）と前記第１の点（Ｆ１）とを結ぶ直線と、第３の放物線（ｎ３’）との交点を第３の点（Ｂ’）として、第３の点から後縁部に向けて曲線を作るステップと
    を含む手順によって設計する、方法。