JP3551982B2

JP3551982B2 - 太陽光採光装置

Info

Publication number: JP3551982B2
Application number: JP10727294A
Authority: JP
Inventors: 行英沢田
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 1994-05-20
Filing date: 1994-05-20
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2019-08-11
Also published as: JPH07320512A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、建築物の内部等に太陽光を導く際に用いられる太陽光採光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、太陽光が直接当たらない場所（例えば、地下街や地下室等の地下設備、密集地における家屋の内部、大水深の海底あるいは野菜・果物等の栽培）に、他の場所において集光した太陽光を導くことが検討されており、その一例として、例えば、複数の反射鏡をそれぞれ平行にかつ水平方向の軸線を中心として回動可能に設け、これら反射鏡によって太陽光をそれぞれ採光方向へ反射させる採光装置が知られている。また、それぞれの反射鏡は、太陽光を効率良く採光すべく、それぞれ上下方向へ段差を設けて設置されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記構造の採光装置にあっては、太陽の位置が高い場合、隙間なく採光を行なうことができるが、太陽の位置が低い場合、上方側の反射鏡からの反射光の一部が、下方側の反射鏡によって遮られてしまい、採光効率が低下してしまうという問題があった。
【０００４】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、極めて効率良く、太陽光を採り入れることが可能な太陽光採光装置を提供することを目的としている。
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１記載の太陽光採光装置は、水平面内にて回動可能に支持された架台と、この架台に斜めに架け渡された傾斜梁と、該傾斜梁に互いに平行にかつ水平方向の軸線を中心として回動可能に支持され、太陽光を採光方向へ反射させる複数の反射鏡と、前記架台を回動させる方位駆動手段と、前記反射鏡をそれぞれ回動させる反射鏡駆動手段と、太陽の方向を検出する方向検出手段と、該方向検出手段からの検出信号に基づいて、前記反射鏡による太陽光の反射光を、前記採光方向へ向けるべく、前記方位駆動手段及び前記反射鏡駆動手段を制御する制御手段とを具備し、前記反射鏡の内の少なくとも最上部の反射鏡を除く下方側の反射鏡は、反射鏡本体と、該反射鏡本体の下端側に回動可能に連結されたフラップ反射鏡とからなり、当該反射鏡には、前記フラップ反射鏡を前記反射鏡本体に対して回動させるフラップ駆動手段が設けられてなり、前記制御手段は、上方側の反射鏡からの反射光の一部が、下方側の反射鏡によって遮られる場合に、下方側の反射鏡のフラップ反射鏡を上方側の反射鏡からの反射光の採光路から外すべく、太陽の高さ位置に応じて反射鏡本体に対して回動させるよう前記フラップ駆動手段を制御することを特徴としている。
【０００６】
さらに、請求項２記載の太陽光採光装置は、請求項１記載の太陽光採光装置において、前記制御手段に、採光拡散機能部が設けられてなり、該採光拡散機能部を作動させることにより、前記制御手段は、予め設定された軌道に沿って前記採光方向を振り動かさせるべく、前記方位駆動手段及び前記反射鏡駆動手段を制御することを特徴としている。
【０００７】
【作用】
そして、請求項１記載の太陽光採光装置によれば、制御手段によって方位駆動手段及び反射鏡駆動手段の駆動がそれぞれ制御され、反射鏡によって太陽光が反射され、その反射光が採光方向へ導かれる。
ここで、上方側の反射鏡からの反射光の一部が、下方側の反射鏡によって遮られる場合、制御手段によってフラップ駆動手段が制御され、下方側の反射鏡のフラップ反射鏡が反射鏡本体に対して回動されて、上方側の反射鏡からの反射光の採光路から外される。
【０００８】
また、請求項２記載の太陽光採光装置によれば、採光拡散機能部を作動させると、制御手段によって方位駆動手段及び反射鏡駆動手段が制御され、反射鏡からの採光方向が、予め設定された軌道に沿って振り動かされる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の太陽光採光装置の実施例を図によって説明する。
図１から図３において、符号１は、採光装置であり、この採光装置１は、建築物Ａ等に形成された採光孔Ｂの上部に設置されている。
この採光装置１は、採光孔Ｂ上に設けられた円弧状のレール２と、このレール２上に設置された採光装置本体３とから概略構成されたものである。
採光装置本体３は、架台４と、この架台４に支持された採光部５とから構成されたもので、架台４は、その下部に設けられた複数の車輪６を介して前記レール２上に支持されている。これら車輪６は、架台４に設けられた方位モータ（方位駆動手段）７によって回動されて、レール２上を走行するようになっており、これら車輪６がレール２上を走行することによって、架台４が水平面内にて回動するようになっている。
【００１０】
架台４は、平面視八角形状に組み立てられた架台底部８と、この架台底部８上に立設された脚材９と、これら脚材９によって架台底部８上に斜めに支持された傾斜梁１１とから構成されており、これら傾斜梁１１に、前記採光部５が設けられている。
採光部５は、前記傾斜梁１１に互いに平行にかつ水平方向に設けられた回転軸１２を中心として回動自在に支持された複数の反射鏡１３と、これら反射鏡１３に渡って配設され、反射鏡１３に回動可能に連結されたリンク部材１４と、反射鏡１３の内の一つ（実施例の場合、最上部の反射鏡１３ａ）を、前記回転軸１２を中心として回動させる駆動機構１５とを有している。この駆動機構１５は、反射鏡１３ａの上下端にそれぞれ連結されたチェーン１６と、このチェーン１６を移動させる駆動モータ（反射鏡駆動手段）１７とから構成されたものである。
【００１１】
また、前記傾斜梁１１には、その上端部側に太陽光の方向を検出するセンサ（方向検出手段）１８及び太陽光を電気エネルギーに変換するソーラパネル１９が設けられている。
そして、このセンサ１８からの検出信号が後述する制御部（制御手段）２１へ送信されるとともに、ソーラパネル１９からの電気エネルギーが、採光装置１の駆動源として設けられた図示しない電源の充電器へ送り込まれるようになっている。
【００１２】
また、前記反射鏡１３の内、最上部の反射鏡１３ａ及び両側の反射鏡１３ｂを除く中間に設けられた反射鏡１３ｃは、反射鏡本体２２と、この反射鏡本体２２の下端側に、回動可能に連結されたフラップ反射鏡２３とから構成されている。このフラップ反射鏡２３には、その背面側に係止棒２４が設けられており、この係止棒２４の先端部には、巻取モータ（フラップ駆動手段）２５によって巻き取られるワイヤー２６の端部が接続されている。
また、これら反射鏡１３ｃのそれぞれのフラップ反射鏡２３同士は、連結リンク２７によって互いに連結されており、この連結リンク２７によってそれぞれのフラップ反射鏡２３が反射鏡本体２２に対して同一角度をとるようになっている。
【００１３】
次に、上記構成の採光装置１の制御系について、図４に示す機能ブロック図に基づいて説明する。
図に示すように、制御部２１には、前記センサ１８からの検出信号が送信されるようになっており、制御部２１は、センサ１８からの検出信号に基づいて、前記方位モータ７、駆動モータ１７及び巻取モータ２５の駆動を制御するようになっている。また、制御部２１には、採光拡散機能部３１が接続されており、この採光拡散機能部３１を作動させた際に、制御部２１は、採光拡散機能モードにて方位モータ７及び駆動モータ１７の駆動を制御するようになっている。
【００１４】
次に、前記制御部２１による採光装置１の動作を説明する。
センサ１８によって太陽の方向が検出されると、このセンサ１８からの検出信号に基づいて制御部２１によって、前記方位モータ７及び駆動モータ１７が駆動制御され、採光装置本体３の正面が太陽の方角へ向けられるとともに、それぞれの反射鏡１３の太陽光に対する角度が調節され、これにより、採光装置本体３の正面側から入射する太陽光が、各反射板１３によって反射されて、その反射光が、建築物Ａに設けられた採光孔Ｂから、採光方向である建築物Ａ内部に照射されるようになっている。また、このとき、ソーラパネル１９は、太陽光に対して垂直に向けられ、照射された太陽光を電気エネルギーに変換して充電器へ送り込む。
【００１５】
このように、上記採光装置１は、センサ１８からの検出信号に基づいて、制御部２１が方位モータ７、駆動モータ１７の駆動を制御して、太陽の動きに追従させて、太陽光を建築物Ａ内に採光させるようになっている。
なお、太陽が沈みセンサ１８による光の検出がされなくなると、制御部２１は、センサ１８からの光の検出信号の入力がなくなったことを検知し、方位モータ７を駆動させて、採光装置本体３を東、つまり、太陽が昇る方向へ向け、待機させるようになっている。
【００１６】
また、制御部２１は、太陽の高さ位置に応じて巻取モータ２５の駆動を制御し、フラップ反射鏡２３の傾きを次のように調節するようになっている。
（１）図５に示すように、太陽の位置が高く、太陽光の入射角が大きい場合は、巻取モータ２５によってワイヤー２６を巻き取らせる。これにより、フラップ反射鏡２３は、反射鏡本体２２と略同一面とされ、最大の反射効率にて建築物Ａ内へ太陽光が採光される。
【００１７】
（２）図６に示すように、太陽の位置が低く、太陽光の入射角が小さい場合は、巻取モータ２５によってワイヤー２６を送り出させる。このようにワイヤー２６が送り出されると、反射鏡本体２２に対してフラップ反射鏡２３が回動され、このフラップ反射鏡２３が略垂直にされる。これにより、このフラップ反射鏡２３によって遮られていた上方側の反射鏡１３からの反射光が下方へ導かれる。
このように、上記実施例の採光装置１は、フラップ反射鏡２３の傾きを調整することにより、従来、入射角が小さいときに、下方側の反射鏡１３によって遮られていた上方側の反射鏡１３からの反射光を確実に、建築物Ａ内に採光させることができる。
【００１８】
次に、採光拡散機能部３１を作動させた場合の制御部２１による制御を説明する。
採光拡散機能部３１を作動させると、制御部２１によって、方位モータ７及び駆動モータ１７が採光拡散モードにてその駆動が制御され、反射鏡１３からの採光方向が、採光拡散機能部３１にて予め設定した軌道に沿って振り動かされる。ここで、図７に示すように、採光方向を往復移動させる場合は、前記採光拡散機能部３１にて軌道Ｋ１を設定し、図８に示すように、採光方向を八の字に移動させる場合は、前記採光拡散機能部３１にて軌道Ｋ２を設定する。
これにより、建築物Ａ内にて、採光装置１の真下以外の部分へ光を照射させることができ、例えば、この採光装置１を野菜、果物等の植物の栽培用として用いた場合、広範囲の植栽へ満遍なく光を照射させることができ、植物を均等に成長させることができる。また、この採光装置１によってオフィスの玄関等の光があたらないところに置かれた慣用植物等の植栽にも良好に光を当てることができる。
【００１９】
なお、上記実施例の採光装置１の構成及び構造は、実施例に限定されることはなく、設置する場所や施設の種類、あるいは設計要求等に基づき種々変更可能なことは勿論である。また、採光装置１の用途も実施例に限定されることなく、例えば、大水深海上へ設置して、太陽光を導光するように用いても良い。
また、採光拡散機能部３１に予め設定しておく、採光方向の軌道も、上記実施例に限定されることはない。
【００２０】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の太陽光採光装置によれば、下記の効果を得ることができる。
請求項１記載の太陽光採光装置によれば、方向検出手段からの検出信号に基づいて、制御手段が方位駆動手段、反射鏡駆動手段を、太陽の動きに追従させて駆動制御して、反射鏡からの反射光を、常に採光方向へ導くことができるだけでなく、フラップ駆動手段を駆動制御して、フラップ反射鏡の傾きを調整することにより、従来、太陽光の入射角が小さいときに、下方側の反射鏡によって遮られていた上方側の反射鏡からの反射光を確実に、採光方向へ導くことができる。即ち、太陽光の採光効率を大幅に向上させることができる。
【００２１】
請求項２記載の太陽光採光装置によれば、採光拡散機能部を作動させることにより、反射鏡からの採光方向を、予め設定した軌道に沿って振り動かさせることができる。これにより、反射鏡からの反射光を広範囲に照射させることができ、例えば、採光装置を野菜、果物等の植物の栽培用として用いた場合、広範囲の植栽へ満遍なく光を照射させることができ、植物を均等に成長させることができる。また、この採光装置によってオフィスの玄関等の光があたらないところに置かれた慣用植物等の植栽にも良好に光を当てることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の太陽光採光装置の構成及び構造を説明する建築物上に設置された採光装置の側断面図である。
【図２】本発明の実施例の太陽光採光装置の構成及び構造を説明する採光装置の平面図である。
【図３】本発明の実施例の太陽光採光装置の構成及び構造を説明する採光装置の正面図である。
【図４】本発明の実施例の太陽光採光装置の駆動を制御する制御系を説明する機能ブロック図である。
【図５】本発明の実施例の太陽光採光装置の動作を説明する採光装置の一部の概略側面図である。
【図６】本発明の実施例の太陽光採光装置の動作を説明する採光装置の一部の概略側面図である。
【図７】本発明の実施例の太陽光採光装置の採光拡散機能部にて予め設定された軌道を説明する図である。
【図８】本発明の実施例の太陽光採光装置の採光拡散機能部にて予め設定された軌道を説明する図である。
【符号の説明】
１採光装置
４架台
７方位モータ（方位駆動手段）
１１傾斜梁
１２回転軸（軸線）
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ反射鏡
１７駆動モータ（反射鏡駆動手段）
１８センサ（方向検出手段）
２１制御部（制御手段）
２２反射鏡本体
２３フラップ反射鏡
２５巻取モータ（フラップ駆動手段）
３１採光拡散機能部
Ｋ１、Ｋ２軌道

Claims

水平面内にて回動可能に支持された架台と、この架台に斜めに架け渡された傾斜梁と、該傾斜梁に互いに平行にかつ水平方向の軸線を中心として回動可能に支持され、太陽光を採光方向へ反射させる複数の反射鏡と、前記架台を回動させる方位駆動手段と、前記反射鏡をそれぞれ回動させる反射鏡駆動手段と、太陽の方向を検出する方向検出手段と、該方向検出手段からの検出信号に基づいて、前記反射鏡による太陽光の反射光を、前記採光方向へ向けるべく、前記方位駆動手段及び前記反射鏡駆動手段を制御する制御手段とを具備し、
前記反射鏡の内の少なくとも最上部の反射鏡を除く下方側の反射鏡は、反射鏡本体と、該反射鏡本体の下端側に回動可能に連結されたフラップ反射鏡とからなり、当該反射鏡には、前記フラップ反射鏡を前記反射鏡本体に対して回動させるフラップ駆動手段が設けられてなり、
前記制御手段は、上方側の反射鏡からの反射光の一部が、下方側の反射鏡によって遮られる場合に、下方側の反射鏡のフラップ反射鏡を上方側の反射鏡からの反射光の採光路から外すべく、太陽の高さ位置に応じて反射鏡本体に対して回動させるよう前記フラップ駆動手段を制御することを特徴とする太陽光採光装置。
前記制御手段には、採光拡散機能部が設けられてなり、該採光拡散機能部を作動させることにより、前記制御手段は、予め設定された軌道に沿って前記採光方向を振り動かさせるべく、前記方位駆動手段及び前記反射鏡駆動手段を制御することを特徴とする請求項１記載の太陽光採光装置。