JP3883294B2 - 配光制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、建物内または建物と建物との間の区域への太陽光の導入技術、温室・養殖または培養池等および室内での太陽光または人工光の採光技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の建物内または建物間の日陰の区域への太陽光の導入は、太陽を追尾し、反射体により太陽光を導入する高価なものであった。温室の各栽培棚への採光は、全方向へ拡散する透過率の低い拡散材による拡散光により配光し、養殖池においては、自然のままであり、培養池においては、攪拌により培養物が光を得る機会を平均化するものであった。室内各部での採光は、太陽光の入射と照明による配光に負うものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
建物内または建物間の日陰となる区域へ太陽を追尾し反射体により太陽光を導入する方法では、極めて高価となり、十分な光量を得ることは非現実的である。また、温室における全方向へ拡散する配光では、大量の利用可能な光を捨てるものであり、光量不足を生じることから、このような手段によって温室の空間の利用効率を高めることは通常行われておらず、多くの温室は低い空間利用効率にとどまっている。培養池における攪拌は、光エネルギーの利用効率を高める効果はあるが、水面に対して大きな入射角で入射する光の多くを反射で失う問題や、培養物への光照射が水面付近に限定されるという問題を残している。室内各部での採光のために机上スタンド照明等を多く利用することは、室内の他の利用可能な光の利用を低い水準にとどめている。
【０００４】
この発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、光の拡散、屈折、分割等による配光制御により、構造物や他の物体により日陰や光量不足となる区域や部分へ十分な光を照射する手段を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る配光制御装置は、拡散または屈折または分割または複合した拡散と屈折を行う透明体を用いて光源からの光を分配する配光制御装置であって、光源からの光が十分に到達できず物陰または光量不足となる区域や部分を有する二つの建物の上方あるいは二つの建物の間で且つこれらの建物の最上辺の高さにほぼ水平に配置されると共に第１の面と第２の面を有する透明体を備え、光源からの光が透明体の第１の面に入射し、透明体の第２の面から物陰または光量不足となる区域や部分に導入されるものである。
【０００６】
透明体としては、円弧状、山形状、三角山形状、波形状の横断面を有する多数の突条が配列された透明体から形成することができる。かかる透明体は、少なくとも一方の面上にかかる多数の突条が互いに並列に形成された平板形状またはフィルム形状の透明体、多数のモノフィラメントまたは棒状体の束からなる透明体、あるいは多数のモノフィラメントまたは棒状体を織り込んだ織物からなる透明体を用いることができる。
【０００７】
従来、光の到達しにくい区域、部分を含め、対象とする全範囲にわたる均一性の高い配光は、透明体により特定区域または部分に、これに隣接する区域または部分に向かう光束を導き、かかる特定区域または部分の光束密度を高め、この光束を透明体を用いて拡散または屈折または分割または複合した拡散および屈折をなすことにより細部または深部への配光を図ると共に未使用に終わる光束の割合を小さくすることができる。
【０００８】
また、場合によっては、このような配光制御を重ねることにより配光の均一性を高めると同時に未使用に終わる光束の割合をさらに小さくすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る配光制御装置を示す。３階建の建物２が図示のごとく並んで建てられている。この場合、図１（Ａ）に示すように、太陽光束１が左上方から射し込むと、建物による日陰部分３と建物の構造上室内に生じる日陰部分４が形成される。同様に、図１（Ｂ）に示すように、太陽光束１が鉛直上方から射し込むと、室内に日陰部分４が形成される。
【００１１】
そこで、図１（Ｃ）のように、二つの建物２の上方に透明体５を設置する。この場合、透明体５としては、図２（Ａ）〜（Ｄ）及び図３（Ａ）〜（Ｉ）に示すような円弧状、山形状、あるいは波形状の横断面を有する多数の突条が配設された平板形状またはフィルム形状の透明体を用いることができる。さらに、図４に示されるように、多数のモノフィラメントまたは棒状体を織り込んだ織物からなる透明体を用いることもできる。これらの透明体５は、例えば図５（Ａ）及び（Ｂ）に示されるような拡散特性を有している。
【００１２】
透明体５は、その面上の突条が二つの建物２の互いの対向面にほぼ平行になるような向きに設置される。この透明体５により図１（Ｃ）及び（Ｄ）に示されるように、太陽光束１が拡散され、この拡散光が従来日陰となっていた区域または部分にまで到達する。図１（Ｃ）及び（Ｄ）にハッチング部分で示す日陰領域が、透明体５を用いない図１（Ａ）及び（Ｂ）の日陰領域に比べて大幅に削減されていることがわかる。図１（Ｅ）のように、二つの建物２の最上辺の高さに透明体５を設置することもできる。
【００１３】
実施の形態２．
図６（Ａ）に示されるように、二つの建物６の上方に透明体５を設置するだけでなく、二つの建物６の間にも透明体７を設置すれば、建物６の内部へ向かう光束が増加し、未使用に終わる光束の割合をさらに小さくすると共に配光の均一性を高めることができる。
【００１４】
透明体７が、図７（Ｂ）あるいは（Ｃ）に示すようなプリズム形の突条を有し、図７（Ａ）のような拡散特性を有するものである場合には、この透明体７を図６（Ｂ）のように二つの建物６の間に水平に設置しても、透明体７に入射する多くの光束が双方の建物２の内部に射し込むこととなる。
【００１５】
実施の形態３．
図８（Ａ）に示されるように、双方の建物２の屋上に射し込む太陽光束１をそれぞれの建物２の上方に設置した透明体８に入射させることによって多くの光束を建物２と建物２の間に向かわせ、これら建物２の間で且つ建物２の屋上と同じ高さにさらに透明体９を設置して、この透明体９により光束を拡散または屈折または分割または拡散と屈折とを複合しつつ下方へ向かわせることができる。
この方法によれば、図１（Ｃ），（Ｄ）及び（Ｅ）に示したように一枚の透明体５のみを用いた方法に比べて、より多くの光束を二つの建物２の間に送り込むことが可能となる。
【００１６】
さらに、図８（Ｂ）及び（Ｃ）に示されるように、透明体９の下方で且つ二つの建物２の間に透明体１０を設置すれば、なお一層多くの光束を建物２内に導入することができる。
【００１７】
温室内での植物の栽培に関しては、上述した各実施の形態の説明において、建物２の代わりに栽培棚あるいは丈の高い植物とすればよく、同様にして太陽光の利用率及び温室の空間の利用率を大幅に向上させることができる。
【００１８】
養殖や藻類または光合成菌の培養池での応用に関しては、透明体で水面を覆うことにより、水面に対して大きな入射角で入射する光の水面での反射を減じることができ、より多くの光を水中に導入することが可能となる。この場合、透明体の突条の方向は、その使用場所に応じて太陽光を最も多く水中へ導入できるような位置に調節するとよい。
【００１９】
また、水面の上方に透明体を設置することにより、特定水域に光束を集め、水面下の栽培物あるいは培養物により多くの光を供給することができる。この場合、特定水域の水面を透明体で覆えば、水中への採光率を高めることができる。さらに、水面下に透明体を追加したり、反射体を設置して、太陽光の利用率の向上を図ることができる。
【００２０】
実施の形態４．
図９（Ａ）または（Ｂ）に示されるように、太陽電池パネル１１の近傍に透明体１２を設置し、太陽電池パネル１１の周辺に向かう太陽光束１を透明体１２による拡散または屈折または分割または拡散と屈折との複合によって太陽電池パネル１１上に集光すれば、太陽電池の発電量を高めることができる。
【００２１】
図９（Ａ）または（Ｂ）の方法と同様にして、周囲の太陽光、人工光を集光することにより、室内の特定領域へより多くの光を導入することができる。
【００２２】
実施の形態５．
従来、室内等に用いられる間仕切りは、不透明体からなるために、間仕切りにより外側からの光が遮られ、このため間仕切りで仕切られた空間内では光を補うために照明設備を要することが多いが、図１０に示されるように、図２（Ａ）〜（Ｄ）、図３（Ａ）〜（Ｉ）及び図４に示したような透明体５を間仕切り材として用いることにより、特に照明設備を使用しなくても、間仕切りの内側の空間内に光を採り入れることが可能となる。
【００２３】
【実施例】
径０．２５ｍｍのポリマー製光ファイバーを図２（Ｄ）のように配列し、厚さ２ｍｍのアクリル樹脂製透明保持板との間を両面粘着フィルムで固定した第１の透明体、大日本印刷株式会社製の山形の横断面を有する突条を一面に多数配列した厚さ約０．１６ｍｍの透明シートからなる第２の透明体、三菱レーヨン株式会社製の三角山形の横断面を有する突条を一面に多数配列した厚さ約０．５ｍｍの第３の透明体の３種類の透明体を用いて試験を行った。
【００２４】
厚さ３ｍｍのバルサ材を用いて図１１に示されるような形状の建物の模型を２台作成し、透明体を設置すると共に太陽光を照射して目視によりその効果を確認した。試験の結果、第１の透明体と第２の透明体では、図１（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）と図６（Ａ）に示した特性が明確に現れた。また、第３の透明体では、図６（Ｂ）に示した特性が明確に現れた。
【００２５】
それぞれの透明体自身に関しては、市販のレーザ光ポインタの赤色光束の照射により第１及び第２の透明体は図９（Ａ）の特性、第３の透明体は図７（Ａ）の特性を持つことが確認された。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、構造物や他の物体により物陰や光量不足となる区域や部分へ十分な量の光を導入することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】二つの建物に射し込む太陽光と日陰の様子を示し、（Ａ）及び（Ｂ）は従来の様子、（Ｃ）〜（Ｅ）はこの発明の実施の形態１を適用した場合の様子を示す図である。
【図２】この発明で用いられる各種の透明体を示し、（Ａ）及び（Ｃ）は斜視図及び断面図、（Ｂ）及び（Ｄ）は斜視図である。
【図３】この発明で用いられる各種の透明体を示す断面図である。
【図４】この発明で用いられる透明体の一例を示す平面図である。
【図５】透明体の拡散特性を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２を適用した場合の二つの建物に射し込む太陽光と日陰の様子を示す図である。
【図７】（Ａ）はこの発明で用いられる一透明体の拡散特性を示し、（Ｂ）及び（Ｃ）はこの透明体を示す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態３を適用した場合の二つの建物に射し込む太陽光の様子を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態４を適用した場合の太陽電池パネルに射し込む光の様子を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態５を適用した場合の室内に射し込む光の様子を示す図である。
【図１１】この発明の実施例で用いた建物の模型を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 太陽光束
２、６ 建物
５、７〜１０、１２ 透明体
１１ 太陽電池パネル

Claims (4)

1. 拡散または屈折または分割または複合した拡散と屈折を行う透明体を用いて光源からの光を分配する配光制御装置であって、
   光源からの光が十分に到達できず物陰または光量不足となる区域や部分を有する二つの建物の上方あるいは二つの建物の間で且つこれらの建物の最上辺の高さにほぼ水平に配置されると共に第１の面と第２の面を有する透明体を備え、
   光源からの光が前記透明体の第１の面に入射し、前記透明体の第２の面から物陰または光量不足となる区域や部分に導入されることを特徴とする配光制御装置。
2. 前記透明体は、少なくとも一方の面上に多数の突条が互いに並列に形成された平板形状またはフィルム形状を有する請求項１に記載の配光制御装置。
3. 前記突条は、円弧状、山形状、三角山形状、または波形状の横断面を有する請求項２に記載の配光制御装置。
4. 前記透明体は、多数のモノフィラメントまたは棒状体の束または配列、あるいは多数のモノフィラメントまたは棒状体を織り込んだ織物からなる請求項１に記載の配光制御装置。

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