JP3130011U - 光ダクト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ダクトの折り曲げ部における光のロスを低減化して、光入射側の光ダクトで搬送されてきた光をロス無く光出射側の光ダクトに導く光ダクト装置を提供する。
【解決手段】光入射側光ダクト１と光出射側光ダクト２とが接する辺ＰＰ’と、該辺ＰＰ’に対向する辺ＱＱ’との距離をｒとしたとき、光入射側光ダクト１と光出射側光ダクト２を接続する光ダクト部材３が、辺ＰＰ’からの距離ｒが一定の曲面部材（曲面部材ＲＲ’Ｓ’Ｓおよび曲面部材ＱＱ’Ｔ’Ｔ）と、辺ＰＰ’の両端に取り付けられ、辺ＰＰ’の両端を中心とした半径ｒの扇形状の一対の扇状部材（扇状部材ＰＲＳ及び扇状部材ＰＱＴと、扇状部材Ｐ’Ｒ’Ｓ’及び扇状部材Ｐ’Ｑ’Ｔ’）とから構成される。そして、光ダクト部材３が、光入射側光ダクト１と光出射側光ダクト２の長手方向の軸のなす角度が変更できるように光入射側光ダクト１と光出射側光ダクト２を接続する。
【選択図】図１

Description

本考案は、光ダクト装置に関し、特に、折り曲げ角度が可変で、光入射側の光ダクトで搬送されてきた光をロス無く、光出射側の光ダクトに導く光ダクト装置に関する。

近年省エネルギーな二酸化炭素の排出削減による環境保護により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、太陽光を内面を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、照明用光源として利用する光ダクト装置が、各種提案されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
この装置は、太陽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利用するため、エネルギー利用効率が高く、省エネルギーや二酸化炭素排出削減に貢献できる。

図５（Ａ）は光ダクト装置の概念図であり、同図は、採光口から自然光を取り込んでオフィスなどの照明に利用する光ダクト装置の一例を示し、同図の光ダクト装置は縦型光ダクトと水平型光ダクトから構成される。また、図５（Ｂ）はダクト本体の斜視図であり、同図は水平型ダクトの例を示している。

図５（Ａ）において１０１は自然光（太陽光）、１０２は採光口、１０３は反射板、１０４は光ダクトである。光ダクト１０４は例えば図５（Ｂ）に示すように、内面が反射面で構成され、採光口１０２から取り入れた自然光は、光ダクト１０４内を反射しながら光ダクト奥に搬送される。また、光ダクト１０４には、光を取り出すための光取り出し口１０７が設けられ、光ダクト１０４内を搬送された光は光取り出し口１０７から室内に放出される。光取り出し口１０７は矩形状の開口、あるいは、所定の幅の連続した開口で構成され、必要に応じて、光ダクト１０４の下側、両サイド、四方の面（縦ダクトの場合）に設けることもできる。１０５は室内、１０６はガラスなどで形成された保護カバーである。

図５において、自然光１０１は、採光口１０２から直接、あるいは反射板１０３に反射した後、光ダクト１０４内部に取り込まれ、内面での反射を繰り返しながら照射位置まで運ばれ、光取り出し口１０７から放出される。
特開２０００−１４９６２８号公報 特開平７−２３９４１７号公報

上記光ダクト装置は、採光口から取り込んだ自然光を光取り出し口まで搬送し室内に放出するものであり、取り込んだ光をできるだけロスさせることなく、室内に放出するのが望ましい。従って、光ダクトを折り曲げた場合の、光ダクトの折り曲げ部における光のロスをできるだけ少なくする必要がある。
従来、光ダクトの折り曲げ部は、例えば特許文献２に示されるように、光の搬送方向に対して、４５°に傾けた平板状の板を設けていた（特許文献２の図１参照）。しかし、このような構成の折り曲げ部では、光入射側の光ダクトで搬送されてきた光をロス無く、光出射側のダクトに導くことはできない。すなわち、図６に示すように、光入射側光ダクト１０４−１から入射する同図の光線Ｌ１は光出射側光ダクト１０４−２内に入射するが、同図Ｌ２の光線は、光入射側光ダクト１０４−１に戻ってしまう。光入射側光ダクト１０４−１に戻った光は、採光口等から外部に放出されてしまい、有効に利用できない。

一方、上記光ダクト装置を設置する際、採光口の設置位置、光ダクトの配設等は建物の構造等により制約を受けることが多い。例えば、直線状の光ダクトを設置できない場合には、光ダクトを折り曲げて、採光した光を所望の場所に導くことが必要な場合も生ずる。 その場合でも、例えば、図４（Ａ）に示すように光ダクトを斜めに設置する場合や、図４（Ｂ）に示すように垂直、水平方向に設置する場合などがあり、設置する建物の状況に応じて、光ダクトの折り曲げ角度を適宜選定して設置することが要求される。
このため、予め工場などで製作した光ダクトを現場で組み立てて建物内に設置する場合、設置現場の状況によって光ダクトの折り曲げ角度を現場で変更しなればならないこともあり、光ダクトの設置に手間取り、多くの工数が要求されることになる。

以上のように、光ダクト装置は、折り曲げ部において光入射側から光出射側にロスなく光を搬送できるように構成するとともに、現場の状況にあわせて折り曲げ角度を自在に変更できるようにすることが望まれる。
本考案は上記事情に鑑みなされたものであって、本考案の目的は、光ダクトの折り曲げ角度を容易に変更することができ、かつ、折り曲げ角度に係わりなく、光入射側から光出射側にロスなく光を導くことができる光ダクト装置を提供することである。

上記課題を解決するため、本考案においては、次のようにして前記課題を解決する。
（１）内面が反射面で形成された第１の光ダクトおよび第２の光ダクトと、第１及び第２の光ダクトを接続する、内面が反射面で形成された光ダクト部材とからなる光ダクト装置を設ける。
上記第１の光ダクトと第２の光ダクトは、形状が等しい四角形の横断面を有している。また、上記第１の光ダクトと第２の光ダクトとが、上記四角形の一辺において接しており、上記四角形の上記一辺と、該辺に対向する辺との距離をｒとしたとき、上記第１の光ダクトと第２の光ダクトを接続する光ダクト部材は、上記辺からの距離ｒが一定の曲面部材と、該辺の両端に取り付けられ、上記該辺の両端を中心とした半径ｒの扇形状の一対の扇状部材とから構成されている。そして、上記光ダクト部材により、上記第１及び第２の光ダクトの長手方向の軸のなす角度が変更できるように上記第１及び第２の光ダクトを接続する。
（２）内面が反射面で形成された第１の光ダクトおよび第２の光ダクトと、該第１の光ダクトと第２の光ダクトとを連続的に接続する内面が反射面で形成された光ダクト部材とからなる光ダクト装置を設ける。
上記第１の光ダクトと第２の光ダクトは、形状が等しい四角形の横断面を有し、上記第１の光ダクトと第２の光ダクトとが、上記四角形の一辺において接しており、上記光ダクト部材は、第１及び第２の接続部材から構成されている。
上記第１の光ダクトと第２の光ダクトとが接する上記四角形の一辺と、該辺に対向する辺との距離をｒとしたとき、上記第１及び第２の接続部材は、上記第１の光ダクトと第２の光ダクトとが接する辺を回転軸として該辺の両端に回転可能に支持され、上記回転軸を中心とした半径ｒの扇形状の一対の扇状部材と、上記一対の扇状部材間に設けられ、上記辺からの距離ｒが一定の曲面部材とから構成されている。
上記辺と、上記一対の扇状部材の一辺と、曲面部材の一辺とで、上記光ダクトの四角形と同一形状の四角形が形成されている。
また、上記第１の接続部材の上記四角形を形成する一対の扇状部材の一辺と、曲面部材の一辺が、それぞれ、上記第１の光ダクトの上記四角形を形成する４辺の内の、上記第１の光ダクトと第２の光ダクトとが接する辺を除く３辺に接続され、上記第２の接続部材の上記四角形を形成する一対の扇状部材の一辺と、曲面部材の一辺が、それぞれ、上記第２の光ダクトの上記四角形を形成する４辺の内の、上記第１の光ダクトと第２の光ダクトとが接する辺を除く３辺に接続されている。
そして、上記第１及び第２の接続部材は、一方の接続部材が他方の接続部材上でスライドして、上記第１の光ダクトと第２の光ダクトとがなす角度を可変とするよう構成されている。

本考案の光ダクト装置は、光入射側の光ダクトで搬送され、光ダクト部材の内面に反射した光は、全て光出射側の光ダクトに導入される。従って、本考案の光ダクト装置によれば、光ダクトの折り曲げ部における光のロスを低減化して、光入射側の光ダクトで搬送されてきた光をロス無く光出射側の光ダクトに導くことが可能となる。
また、本考案の光ダクト装置は、光入射側の光ダクトと光出射側の光ダクトの長手方向のなす角度を可変とするよう構成されている。従って、本考案の光ダクト装置によれば、光ダクト装置の施工場所において、該光ダクトを施工する建築物の構造に合わせた最適な施工をすることが可能となる。

図１は本考案の光ダクト装置の構成例を示す図である。本考案の光ダクト装置は、光入射側光ダクト１と光出射側光ダクト２と光ダクト部材３とを備える。光入射側光ダクト１は、光が入射する側の光ダクトである。光出射側光ダクト２は、光が出射する側の光ダクトである。光入射側光ダクト１と光出射側光ダクト２は、内面が反射面で形成されている。光ダクト部材３は、光入射側光ダクト１と光出射側光ダクト２とを接続する、内面が反射面で形成された部材であり、光ダクト装置の折り曲げ部に相当する。

採光口（図示せず）で取り込まれた光は、図１の太線で示すように光入射側光ダクト１内を反射しながらダクト奥に搬送され、光ダクト部材３内で方向変換され、光出射側光ダクト２内に導かれる。そして、光出射側光ダクト２内を反射しながらダクト奥に搬送され、光出射側光ダクト２の光取り出し口２０から室内等に放出される。

光入射側光ダクト１と光出射側光ダクト２は、形状が等しい四角形の横断面を有している。上記横断面とは、光ダクトを光ダクトの長手方向（光の搬送方向）に直交する平面で切った断面である。例えば、図１において、光入射側光ダクト１の横断面である四角形ＰＳＳ’Ｐ’は、光出射側光ダクト２の横断面である四角形ＰＱＱ’Ｐ’と同一形状である。また、光入射側光ダクト１と光出射側光ダクト２とは、辺ＰＰ’において接している。

上記四角形ＰＳＳ’Ｐ’において、辺ＰＰ’と、該辺ＰＰ’と対向する辺ＳＳ’との距離（すなわち、辺ＰＳの長さ）は、例えば距離ｒであり、上記四角形ＰＱＱ’Ｐ’において、辺ＰＰ’と、該辺ＰＰ’と対向する辺ＱＱ’との距離（すなわち、辺ＰＱの長さ）は、辺ＰＳの長さと同様に、例えば距離ｒである。

光ダクト部材３は、接続部材３０、３１を備える。接続部材３０、３１は、一方が他方の上でスライドして、光入射側光ダクト１と光出射側光ダクト２とがなす角度を可変とするよう構成されている。光入射側光ダクト１と光出射側光ダクト２とがなす角度とは、光入射側光ダクト１と光出射側光ダクト２の長手方向の軸のなす角度である。

図２（Ａ）乃至（Ｃ）は、光ダクト部材の構成を説明する図である。前述したように、光ダクト部材３は、接続部材３０と接続部材３１とを備える。

図２（Ａ）に示すように、接続部材３０は、点Ｐ，点Ｐ’をそれぞれ中心とした半径ｒの扇形状の一対の扇状部材ＰＲＳ，Ｐ’Ｒ’Ｓ’と、該一対の扇状部材ＰＲＳと扇状部材Ｐ’Ｒ’Ｓ’との間に設けられ、辺ＰＰ’からの距離ｒが一定の曲面部材ＲＲ’Ｓ’Ｓとから構成される。上記扇状部材ＰＲＳ，Ｐ’Ｒ’Ｓ’は、それぞれ、辺ＰＰ’を回転軸として該辺ＰＰ’の両端の点Ｐ，Ｐ’に回転可能に支持されている。

また、接続部材３０は光入射側光ダクト１に接続しており、辺ＰＰ’と、扇状部材ＰＲＳの辺ＰＳと、扇状部材Ｐ’Ｒ’Ｓ’の辺Ｐ’Ｓ’と、曲面部材ＲＲ’Ｓ’Ｓの辺ＳＳ’とで、光入射側光ダクト１の横断面である四角形ＰＳＳ’Ｐ’を形成している。すなわち、扇状部材ＰＲＳの辺ＰＳ、扇状部材Ｐ’Ｒ’Ｓ’の辺Ｐ’Ｓ’、曲面部材ＲＲ’Ｓ’Ｓの辺ＳＳ’が、それぞれ、光入射側光ダクト１の横断面である四角形ＰＰ’Ｓ’Ｓの辺ＰＳ、辺Ｐ’Ｓ’、辺ＳＳ’に接続されている。

接続部材３１は、点Ｐ，点Ｐ’をそれぞれ中心とした半径ｒの扇形状の一対の扇状部材ＰＱＴ，Ｐ’Ｑ’Ｔ’と、該一対の扇状部材ＰＱＴと扇状部材Ｐ’Ｑ’Ｔ’との間に設けられ、辺ＰＰ’からの距離ｒが一定の曲面部材ＱＱ’Ｔ’Ｔとから構成される。上記扇状部材ＰＱＴ，Ｐ’Ｑ’Ｔ’は、それぞれ、辺ＰＰ’を回転軸として該辺ＰＰ’の両端の点Ｐ，Ｐ’に回転可能に支持されている。

また、接続部材３１は光出射側光ダクト２に接続しており、辺ＰＰ’と、扇状部材ＰＱＴの辺ＰＱと、扇状部材Ｐ’Ｑ’Ｔ’の辺Ｐ’Ｑ’と、曲面部材ＱＱ’Ｔ’Ｔの辺ＱＱ’とで、光出射側光ダクト２の横断面である四角形ＰＱＱ’Ｐ’を形成している。すなわち、扇状部材ＰＱＴの辺ＰＱ、扇状部材Ｐ’Ｑ’Ｔ’の辺Ｐ’Ｑ’、曲面部材ＱＱ’Ｔ’Ｔの辺ＱＱ’が、それぞれ、光出射側光ダクト２の横断面である四角形ＰＱＱ’Ｐ’の辺ＰＱ、辺Ｐ’Ｑ’、辺ＱＱ’に接続されている。

図２（Ａ）中の点線の矢印に示すように、接続部材３１を接続部材３０に対してかぶせて、接続部材３１の点Ｐ，点Ｐ’がそれぞれ接続部材３０の点Ｐ，点Ｐ’に合うようにすると、図２（Ｂ）に示すような光ダクト部材３が構成される。図２（Ｂ）に示す光ダクト部材３においては、光入射側光ダクト１と光出射側光ダクト２とがなす角度は、９０°である。

図２（Ｂ）中に示す光出射側光ダクト２を辺ＰＰ’を回転軸として反時計回りに回転させて、光入射側光ダクト１上でスライドさせると、光入射側光ダクト１と光出射側光ダクト２とがなす角度が変化して、図２（Ｃ）に示すような光ダクト部材３が構成される。図２（Ｃ）に示す光ダクト部材３において、光入射側光ダクト１と光出射側光ダクト２とがなす角度は９０°以上である。なお、図２（Ｂ）中に示す光出射側光ダクト１を辺ＰＰ’を回転中心として時計回りに回転させてスライドさせることによって、光入射側光ダクト１と光出射側光ダクト２とがなす角度が９０°以上（鈍角）である光ダクト部材３を構成することもできる。

同様に、図２（Ｂ）中に示す光出射側光ダクト２を辺ＰＰ’を回転中心として時計回りに回転させてスライドさせたり、光出射側光ダクト１を辺ＰＰ’を回転中心として反時計回りに回転させてスライドさせることによって、光入射側光ダクト１と光出射側光ダクト２とがなす角度が９０°未満（鋭角）である光ダクト部材３を構成することができる。

図３は、本考案の光ダクト装置内における光の反射の様子を示す図である。図３（Ａ）は、光入射側光ダクト１と光出射側光ダクト２とがなす角度が９０°である場合の光ダクト装置の断面を示している。図３（Ａ）中の円弧状部分ＡＥは、前述した図２（Ｂ）に示す光ダクト部材３の輪郭線である（図３（Ｂ）および図３（Ｃ）において同じ）。図３（Ａ）中に示すように、光入射側光ダクト１内を伝搬してくる光線Ｌ１は、光線Ｌ１と円弧状部分ＡＥとの交点ｑで接する平面ＣＤで反射するが、この平面ＣＤは長さｒの線分ｐｑと直交し、光線Ｌ１の反射は、入射角（α）＝反射角（β）となる。従って、光線Ｌ１は線分ｐｑを対称軸にα＝βとなるように反射する。その結果、光線Ｌ１は入射角αにかかわらず、光入射側光ダクト１内に戻ることなく、必ず光出射側光ダクト２に導入されて、光取り出し口２０から室内等に放出される。

図３（Ｂ）は、光入射側光ダクト１と光出射側光ダクト２とがなす角度が９０°未満である場合の光ダクト装置の断面を示している。図３（Ｂ）中に示す光ダクト装置においても、光入射側光ダクト１内を伝搬してくる光線Ｌ１は、光線Ｌ１と円弧状部分ＡＥとの交点ｑで接する平面ＣＤで反射するが、この平面ＣＤは長さｒの線分ｐｑと直交し、光線Ｌ１の反射は、入射角（α）＝反射角（β）となる。従って、光線Ｌ１は線分ｐｑを対称軸にα＝βとなるように反射する。その結果、光線Ｌ１は入射角αにかかわらず、光入射側光ダクト１内に戻ることなく、必ず光出射側光ダクト２に導入されて、光取り出し口２０から室内等に放出される。

図３（Ｃ）は、光入射側光ダクト１と光出射側光ダクト２とがなす角度が９０°以上である場合の光ダクト装置の断面を示している。図３（Ｃ）中に示す光ダクト装置においても、光入射側光ダクト１内を伝搬してくる光線Ｌ１は、光線Ｌ１と円弧状部分ＡＥとの交点Ｑで接する平面ＣＤで反射するが、この平面ＣＤは長さｒの線分ｐｑと直交し、光線Ｌ１の反射は、入射角（α）＝反射角（β）となる。従って、光線Ｌ１は線分ｐｑを対称軸にα＝βとなるように反射する。その結果、光線Ｌ１は入射角αにかかわらず、光入射側光ダクト１内に戻ることなく、必ず光出射側光ダクト２に導入されて、光取り出し口２０から室内等に放出される。

すなわち、本考案の光ダクト装置では、光入射側光ダクト１から搬送される光は、全て光出射側光ダクト２内に入射する。従って、前記図６に示したような戻り光は生じず、従来に比べ、光のロスを低減化することができる。

図４は、本考案の光ダクト装置の施工例を示す図である。建築物２００に設置された光ダクト装置は、建築物２００の南側の屋根２０１から採光して、該採光した光を搬送して、室内２０２に放出する。

本考案の光ダクト装置は、光ダクト装置を構成する一対の光ダクト同士がなす角度を可変とするよう構成されている。従って、光ダクト装置を施工する施工業者は、例えば、建築物２００の構造等に応じて、図４（Ａ）に示す形状を有する光ダクト装置を建築物２００に設置することもできるし、図４（Ｂ）に示す形状を有する光ダクト装置を建築物２００に設置することもできる。従って、本考案の光ダクト装置によれば、光ダクト装置の施工場所において、該光ダクトを施工する建築物の構造に合わせた最適な施工をすることができる。

本考案の光ダクト装置の構成例を示す図である。 光ダクト部材の構成を説明する図である。 本考案の光ダクト装置内における光の反射の様子を示す図である。 本考案の光ダクト装置の施工例を示す図である。 光ダクト装置の概念図である。 従来の折り曲げ部の構成を示す図である。

符号の説明

１、１０４−１ 光入射側光ダクト
２、１０４−２ 光出射側光ダクト
３ 光ダクト部材
２０、１０７ 光取り出し口
３０、３１ 接続部材
１０１ 自然光
１０２ 採光口
１０３ 反射板
１０４ 光ダクト
１０５、２０２ 室内
１０６ 保護カバー
２００ 建築物
２０１ 屋根

Claims (2)

1. 内面が反射面で形成された第１の光ダクトおよび第２の光ダクトと、
   第１及び第２の光ダクトを接続する、内面が反射面で形成された光ダクト部材とからなる光ダクト装置であって、
   上記第１の光ダクトと第２の光ダクトは、形状が等しい四角形の横断面を有し、上記第１の光ダクトと第２の光ダクトとが、上記四角形の一辺において接しており、
   上記四角形の上記一辺と、該辺に対向する辺との距離をｒとしたとき、上記第１の光ダクトと第２の光ダクトを接続する光ダクト部材は、
   上記辺からの距離ｒが一定の曲面部材と、該辺の両端に取り付けられ、上記該辺の両端を中心とした半径ｒの扇形状の一対の扇状部材とから構成され、
   上記光ダクト部材により、上記第１及び第２の光ダクトの長手方向の軸のなす角度が変更できるように上記第１及び第２の光ダクトを接続する
   ことを特徴とする光ダクト装置。
2. 内面が反射面で形成された第１の光ダクトおよび第２の光ダクトと、該第１の光ダクトと第２の光ダクトとを連続的に接続する内面が反射面で形成された光ダクト部材とからなる光ダクト装置であって、
   上記第１の光ダクトと第２の光ダクトは、形状が等しい四角形の横断面を有し、
   上記第１の光ダクトと第２の光ダクトとが、上記四角形の一辺において接しており、
   上記光ダクト部材は、第１及び第２の接続部材から構成され、
   上記第１の光ダクトと第２の光ダクトとが接する上記四角形の一辺と、該辺に対向する辺との距離をｒとしたとき、上記第１及び第２の接続部材は、
   上記第１の光ダクトと第２の光ダクトとが接する辺を回転軸として該辺の両端に回転可能に支持され、上記回転軸を中心とした半径ｒの扇形状の一対の扇状部材と、
   上記一対の扇状部材間に設けられ、上記辺からの距離ｒが一定の曲面部材とから構成され、
   上記辺と、上記一対の扇状部材の一辺と、曲面部材の一辺とで、上記光ダクトの四角形と同一形状の四角形が形成され、
   上記第１の接続部材の上記四角形を形成する一対の扇状部材の一辺と、曲面部材の一辺が、それぞれ、上記第１の光ダクトの上記四角形を形成する４辺の内の、上記第１の光ダクトと第２の光ダクトとが接する辺を除く３辺に接続され、
   上記第２の接続部材の上記四角形を形成する一対の扇状部材の一辺と、曲面部材の一辺が、それぞれ、上記第２の光ダクトの上記四角形を形成する４辺の内の、上記第１の光ダクトと第２の光ダクトとが接する辺を除く３辺に接続され、
   上記第１及び第２の接続部材は、一方の接続部材が他方の接続部材上でスライドして、上記第１の光ダクトと第２の光ダクトの長手方向の軸のなす角度を可変とするよう構成された
   ことを特徴とする光ダクト装置。

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