JP4448562B2

JP4448562B2 - 住宅の採光構造

Info

Publication number: JP4448562B2
Application number: JP2004364372A
Authority: JP
Inventors: 浩嗣山田
Original assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Priority date: 2004-12-16
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2024-12-16
Also published as: JP2006172926A

Description

本発明は、室内への直射日光を遮光しつつ、十分な自然光を取り入れる住宅の採光構造に関する。

太陽から地表に降り注ぐ昼光、つまり自然光は、大気層を透過して直接地表に到達する直射日光と、大気中の塵や水蒸気によって散乱され地表に到達する天空光と、直射日光や天空光が建物等によって反射され地表に到達する地物反射光とからなっており、快適な居住空間を形成するには、かかる自然光を室内に十分に採り入れることが重要であることは言うまでもない。

上述した自然光のうち、直射日光は、特に夏場、室内の気温を上げる原因にもなるため、快適な室内環境をつくるためには室内への直射日光の入射を遮光する必要がある。

そのため、直射日光を遮光するために窓の上部に庇を設ける手法が一般に用いられてきたが、単に直射日光を遮光するだけでは室内の採光を十分確保することができないため、オフィスビルにおいてはライトシェルフを窓に設け、該ライトシェルフによって太陽からの直射日光を遮光するとともにその上面で自然光を反射させ、かかる反射光を室内の天井に再び反射させることで室内の採光を確保する手法が提案されている。

特開２０００−２８５７１０特開２０００−２２８１０７

しかしながら、本出願人がライトシェルフを用いた形で実証試験を行ったところ、自然光を単にライトシェルフの上面で反射させるだけでは、室内の奥にまで十分に光を届かせることができないという問題があることが分かった。

特に晴天時など自然光がほとんど直射日光である場合は、室内の奥にまで十分に光が届かず、夏場にあたっては、窓際の室温が上がってしまい、冷房負荷が懸念される。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、直射日光を遮るとともに、十分な自然光を室内に取り入れることが可能な住宅の採光構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る住宅の採光構造は請求項１に記載したように、外壁に第１の窓を設けるとともに該第１の窓の上方に第２の窓を設け、前記第１の窓と該第２の窓との間に屋外側に張り出す形で採光調整板を設置した住宅の採光構造であって、前記採光調整板の上面で入射光が乱反射可能となるように前記採光調整板を構成するとともに、前記第２の窓に直射日光を遮光しかつ前記採光調整板からの散乱光を透過可能な遮光調整部材を設け、天井高が屋外側から室内側に向けて低くなるように前記住宅の天井を勾配天井としたものである。

また、本発明に係る住宅の採光構造は請求項２に記載したように、外壁に第１の窓を設けるとともに該第１の窓の上方に第２の窓を設け、前記第１の窓と該第２の窓との間に屋外側に張り出す形で採光調整板を設置した住宅の採光構造であって、前記採光調整板の上面で入射光が乱反射可能となるように前記採光調整板を構成するとともに、前記第２の窓を光学拡散透過材料で構成し、天井高が屋外側から室内側に向けて低くなるように前記住宅の天井を勾配天井としたものである。

本出願人は、上述した課題に鑑み、自然光を鏡面反射させるという従来の思想にとらわれることなく鋭意研究を行った結果、自然光を乱反射させることによって、該自然光を室内に導くことができるという新たな知見を得た。

すなわち、第１の発明に係る住宅の採光構造においては、外壁に第１の窓を設けてあるとともに該第１の窓の上方に第２の窓を設け、第１の窓と該第２の窓との間に屋外側に張り出す形で採光調整板を設置してある。

ここで、採光調整板はその上面で入射光が乱反射可能となるように構成してあり、採光調整板の張出長さ及び第１の窓の開口高さ寸法は、太陽から降り注がれる直射日光が第１の窓から直接室内に入射しないように季節や時間による太陽高度の変化を考慮して設定するのが望ましい。

つまり、採光調整板及び第１の窓は、夏場における直射日光と冬場における直射日光とが採光調整板によって遮光され、室内に入射しないように、その張出長さと開口の高さ寸法を設定する。

このようにすると、採光調整板は庇の機能を有することとなり、太陽から第１の窓に降り注がれる直射日光は採光調整板によって遮光されるため、季節によらず直射日光が第１の窓から室内に入射されることはない。

なお、自然光のうち天空光は、周囲建築物により第１の窓に対する入射角度が制限されるが、もともと散乱光であるため採光調整板によって遮光されることはなく、第１の窓から散乱光を室内に取り入れることができる。

また、第１の発明に係る住宅の採光構造においては、第２の窓に直射日光を遮光しかつ採光調整板からの散乱光を透過可能な遮光調整部材を設けてある。

ここで、第２の窓は採光調整板の上面で乱反射された自然光が室内に十分入射されるようにその開口高さ寸法を広く設定するのが望ましく、例えばその窓枠の下端を採光調整板の上面に設置するとともに上端を室内天井下面に設置するようにすればよい。

加えて、遮光調整部材は、第２の窓全面に設けてあり、直射日光の入射角度を考慮してその取付け角度を設定してある。

このようにすると、第２の窓に直接降り注がれる直射日光は該第２の窓に設けられた遮光調整部材によって遮光されるとともに、採光調整板に降り注がれる自然光は、直射日光にしろ天空光にしろ採光調整板の上面で乱反射された後、遮光調整部材を透過して第２の窓から室内に取り込まれる。

つまり、入射角度が一定の直射日光はもとより周囲建築物により入射角度が制限される天空光をも、採光調整板の上面で乱反射させることにより、採光調整板上面での入射角度に依存しない形で室内に導くことができる。

したがって、晴天時においても曇天時においても、第２の窓から室内に入射する自然光はすべて散乱光となり、かかる散乱光はあらゆる角度で天井に入射して室内に散乱されるため、自然光を室内の奥にまで導くことができることとなり、室内の照度を確保することができる。

加えて、上述したように第１の窓に入射される直射日光を採光調整板によって遮るようにしても、かかる直射日光は散乱光として第２の窓から室内に取り入れられるため、室内の照度を確保することができる。

つまり、採光調整板は、直射日光の室内への入射を遮光する庇機能と、直射日光と天空光からなる自然光を散乱光として室内に散乱させる採光機能とを同時に有することとなり、晴天時においても曇天時においても、快適な室内環境を作ることが可能となる。

遮光調整部材は、第２の窓に直接降り注がれる直射日光を遮光するとともに採光調整板からの散乱光を透過させることができればその構成は任意であるが、例えば水平ルーバーを第２の窓に設けるようにすればよい。かかる場合、ルーバーの角度は太陽高度、つまり直射日光の第２の窓への入射角度を考慮して設定する。

また、上述した天井を、その天井高が屋外側から室内側に向けて低くなる勾配天井としたので、より効果的に室内空間の照度を上げることが可能となる。

これは、第２の窓を介して室内空間に取り込まれた散乱光の勾配天井に対する入射角度が、勾配を持たない水平天井に対する入射角度よりも大きくなり、それによって散乱光の勾配天井に対する入射面積は、水平天井に対する入射面積に比べて小さくなる。つまり、単位面積あたりに入射する光束量は勾配を持つ天井の方が、水平天井よりも多くなり、照度が高くなるからと思われる。

なお、本明細書では、入射角度を本来の工学的な入射角度ではなく、光の天井面に対する入射角度と定義する。

加えて、上述した天井を光の反射率の高い色、特に白色としたならば、室内に取り込まれ天井に入射された散乱光はより効果的に室内空間に反射されることとなり、室内空間の照度を上げることができる。

さらに、上述した天井を天井面に細かい凹凸を有するように構成したならば、室内に取り込まれ天井に入射された散乱光は該天井面で再び乱反射されることとなり、より効果的に室内全体に散乱光を散乱されることができる。

また、第２の発明に係る住宅の採光構造においては、外壁に第１の窓を設けてあるとともに該第１の窓の上方に第２の窓を設け、第１の窓と該第２の窓との間に屋外側に張り出す形で採光調整板を設置してある。

ここで、第１の発明と同様、採光調整板はその上面で入射光が乱反射可能となるように構成してあり、採光調整板の張出長さ及び第１の窓の開口高さ寸法は、太陽から降り注がれる直射日光が第１の窓から直接室内に入射しないように季節や時間による太陽高度の変化を考慮して設定するのが望ましい。以下採光調整板の張出長さ及び第１の窓の開口高さ寸法の設定についての説明は第１の発明ですでに述べたのでここでは省略する。

このようにすると、第１の発明同様、採光調整板は庇の機能を有することとなり、太陽から第１の窓に降り注がれる直射日光は採光調整板によって遮光されるため、季節によらず直射日光が第１の窓から室内に入射されることはない。

なお、自然光のうち天空光は、周囲建築物により第１の窓に対する入射角度が制限されるが、もともと散乱光であるため採光調整板によって遮光されることはなく、第１の窓から散乱光を室内に取り入れることはできる。

また、第２の発明に係る住宅の採光構造においては、第２の窓を光学拡散透過材料で構成してある。

ここで、第２の窓は、第１の発明同様採光調整板の上面で乱反射された自然光が室内に十分入射されるようにその開口高さ寸法を広く設定するのが望ましく、例えばその窓枠の下端を採光調整板の上面に設置するとともに上端を室内天井下面に設置するようにすればよい。

このようにすると、第２の窓に降り注がれる自然光は、直射日光にしろ天空光にしろ第２の窓を透過することによって散乱されるとともに、採光調整板に降り注がれる自然光は、直射日光にしろ天空光にしろ採光調整板の上面で乱反射された後、第２の窓を透過することにより再び散乱され、室内に取り込まれる。

つまり、入射角度が一定の直射日光はもとより周囲建築物により入射角度が制限される天空光をも、採光調整板の上面で乱反射されることにより、該採光調整板上面での入射角度に依存しない形で室内に導くことができる。

したがって、晴天時においても曇天時においても、第２の窓から室内に入射される自然光はすべて散乱光となり、かかる散乱光はあらゆる角度で天井に入射して室内に散乱されるため、自然光を室内の奥にまで導くことができることとなり、室内の照度を確保することが可能となる。

加えて、上述したように第１の窓に入射される直射日光を採光調整板によって遮るようにしても、かかる直射日光は散乱光として第２の窓から室内に取り入れられ、室内の照度を確保することができる。

つまり、採光調整板は、直射日光の室内への入射を遮光する庇機能と、直射日光と天空光からなる自然光を散乱光として室内に入射させる採光機能とを同時に有することとなり、晴天時においても曇天時においても快適な室内環境を作ることが可能となる。

光学拡散透過材料は、自然光を透過するとともに散乱させることができればどのような材質のものを用いるかは任意であり、耐候性の優れたものを適宜選択すればよいが、例えば、カスミガラスやすりガラスがある。

また、第１の発明同様、上述した天井を、その天井高が屋外側から室内側に向けて低くなる勾配天井としたので、より効果的に室内空間の照度を上げることが可能となる。

これは、第２の窓を介して室内空間に取り込まれた散乱光の勾配天井に対する入射角度が、勾配を持たない水平天井に対する入射角度よりも大きくなり、それによって散乱光の勾配天井に対する入射面積は、水平天井に対する入射面積に比べて小さくなる。つまり、単位面積あたりに入射する光束量は、勾配を持つ天井の方が、水平天井よりも多くなり、照度が高くなるからだと思われる。

さらに、上述した天井を天井面に細かい凹凸を有するように構成したならば、室内に取り込まれ天井に入射された散乱光は該天井面で乱反射されることとなり、より効果的に室内全体に散乱光を散乱されることができる。

以下、本発明に係る住宅の採光構造の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。

（第１実施形態）

図１は、本実施形態に係る住宅の採光構造を示した図であり、(a)は断面図、(b)は天井近傍の詳細断面図である。また、図２は本実施形態に係る住宅の採光構造を室内側から見た側面図である。これらの図からわかるように、本実施形態に係る住宅の採光構造１０は、外壁８に第１の窓１を設けてあるとともに該第１の窓の上方に第２の窓２を設け、第１の窓１と該第２の窓との間に屋外側に水平に張り出す形で採光調整板３を設置してある。

第１の窓１の窓枠１１はその下端を床面９に設置してあるとともに、第２の窓２の窓枠１２はその上端を天井６に設置してあり、窓枠１１の上端と窓枠１２の下端とが採光調整板３を介して隣接してある。

図１でよくわかるように、天井６はその天井高が屋外側から室内側に向けて低くなる勾配天井で構成してある。なお、天井６面は、該天井に入射された散乱光がより効果的に室内空間７に反射されるように、光の反射率の高い色、特に白色とするのが望ましい。

採光調整板３及び第１の窓１は、直射日光が第１の窓１から室内空間７に入射しないように、それらの形状寸法や取付け位置を設定してある。

具体的には、第１の窓１の開口の高さ寸法Ｈ及び採光調整板３の張出長さＬは、例えば冬至における太陽南中時と夏至における太陽南中時において太陽からの直射日光が採光調整板３によって遮光され、室内空間７に入射されないように設定すればよい。

加えて、採光調整板３は、下地材１４と該下地材の上面に貼り付けられた光学拡散反射材料４とから構成してあり、かかる構成により採光調整板３に入射してきた入射光をその上面で乱反射させることができるようにしてある。

光学拡散反射材料４は、その上面で入射光を乱反射させるものであればその材質は任意であり、適当な強度を有するとともに耐候性に優れ、かつ拡散反射率が高いものを適宜選択すればよい。具体的には、４５゜入射した光が法線方向に反射する光の割合を指標とし、かかる指標が７０％以上であるもので構成するのが望ましく、例えば表面を粗面加工したアルミニウム系板材がある。

第２の窓２には、その屋外側全面に遮光調整部材としての水平ルーバー５を設けてあり、かかる水平ルーバー５は、第２の窓２に降り注がれる直射日光が遮光されるように、かつ採光調整板３からの散乱光を透過できるように、直射日光の入射角度を考慮してその取付け角度を設定してある。

本実施形態に係る住宅の採光構造１０においては、外壁８に第１の窓１を設けてあるとともに該第１の窓の上方に第２の窓２を設け、第１の窓１と該第２の窓との間に屋外側に水平に張り出す形で採光調整板３を設置してあるとともに該採光調整板を下地材１４と下地材の上面に貼り付けられた光学拡散反射材料４とで構成してある。

そのため、採光調整板３は庇の機能を有することとなり、太陽から第１の窓１に降り注がれる直射日光、つまり採光調整板３に降り注がれる直射日光は採光調整板３によって遮光される。

なお、自然光のうち天空光は、周囲建築物により第１の窓１に対する入射角度が制限されるが、もともと散乱光であるため採光調整板３によって遮光されることはなく、第１の窓１から散乱光を室内空間７に取り入れることができる。

また、本実施形態に係る住宅に採光構造１０においては、第２の窓２の屋外側に遮光調整部材としての水平ルーバー５を設置してある。

そのため、太陽から第２の窓２に降り注がれる自然光のうち直射日光は、第２の窓２に取り付けられた水平ルーバー５によって遮光されるとともに、採光調整板３に降り注がれる自然光は、直射日光にしろ天空光にしろ採光調整板３の上面で乱反射され、水平ルーバー５を透過して第２の窓２から室内空間７にあらゆる角度で入射する。

つまり、入射角度が一定の直射日光はもとより周囲建築物により入射角度が制限される天空光をも、採光調整板３の上面で乱反射させることにより、光学拡散反射材料４の上面での入射角度に依存しない形で室内空間７に導くことができる。

また、本実施形態に係る住宅に採光構造１０においては、天井６をその天井高が屋外側から室内側に向かって低くなる勾配天井として構成してある。

このようにすると、天井６の照度は勾配を持たない水平天井１６の場合に比べて高くなり、より効果的に室内空間７の照度を上げることが可能となる。

これは、図１でよくわかるように、採光調整板３に入射する自然光Ａは、光学拡散反射材料４の上面で乱反射され、散乱光Ａ′として第２の窓２を介して室内空間７に取り込まれた後、天井６に入射するが、かかる散乱光Ａ′の天井６に対する入射角度θ₁は、水平天井１６に対する入射角度θ₁′よりも大きく、それによって散乱光Ａ′の天井６に対する入射面積Ｓ₁は、水平天井１６に対する入射面積Ｓ₁′に比べて小さくなる。つまり、単位面積あたりに入射する光束量は、勾配を持つ天井６の方が、水平天井１６よりも多くなり、照度が高くなるからと思われる。

以上説明したように、本実施形態に係る住宅の採光構造１０によれば、外壁８に第１の窓１を設けてあるとともに該第１の窓の上方に第２の窓２を設け、第１の窓１と該第２の窓との間に屋外側に水平に張り出す形で採光調整板３を設置してあるとともに該採光調整板を下地材１４と下地材の上面に貼り付けられた光学拡散反射材料４とで構成するようにしたので、採光調整板３は庇の機能を有することとなり、太陽から第１の窓１に降り注がれる直射日光、つまり採光調整板３に降り注がれる直射日光は採光調整板３によって遮光される。

したがって、季節によらず直射日光が第１の窓１から室内空間７に入射されることはなく、散乱光のみ第１の窓１から室内空間７に取り入れることが可能となる。

また、本実施形態に係る住宅に採光構造１０によれば、第２の窓２の屋外側に遮光調整部材としての水平ルーバー５を設置したので、第２の窓２に降り注がれる自然光のうち直射日光は、第２の窓２に取り付けられた水平ルーバー５によって遮光されるとともに、採光調整板３に降り注がれる自然光は、直射日光にしろ天空光にしろ採光調整板３の上面で乱反射され、水平ルーバー５を透過して、第２の窓２から室内空間７にあらゆる角度で入射される。

したがって、晴天時においても曇天時においても、第２の窓２から室内空間７に入射される自然光はすべて散乱光となり、かかる散乱光はあらゆる角度で天井６に入射して室内空間７に散乱されるため、自然光を室内の奥にまで導くことができる。

加えて、上述したように第１の窓１に入射される直射日光を採光調整板３によって遮るようにしても、かかる直射日光は散乱光として第２の窓２から室内空間７に取り入れられることとなり、室内空間７の照度を確保することができる。換言すれば、採光調整板３は直射日光の室内空間７への入射を遮光する庇機能と、直射日光と天空光からなる自然光を散乱光として室内空間７に入射させる採光機能とを同時に有することとなり、晴天時においても曇天時においても快適な室内環境を作ることが可能となる。

また、本実施形態に係る住宅に採光構造１０によれば、天井６をその天井高が屋外側から室内側に向かって低くなる勾配天井としたので、天井６の照度は水平天井１６場合に比べて高くなり、より効果的に室内空間７の照度を上げることが可能となる。

これは、採光調整板３に入射する自然光Ａは、光学拡散反射材料４の上面で乱反射され、散乱光Ａ′として第２の窓２を介して室内空間７に取り込まれた後、天井６に入射するが、かかる散乱光Ａ′の天井６に対する入射角度θ₁は、水平天井１６に対する入射角度θ₁′よりも大きく、それによって散乱光Ａ′の天井６に対する入射面積Ｓ₁は、水平天井１６に対する入射面積Ｓ₁′に比べて小さくなる。つまり、単位面積あたりに入射する光束量は、勾配を持つ天井６の方が、水平天井１６よりも多くなり、照度が高くなるからと思われる。

ここで、本実施形態に係る住宅の採光構造１０に関する作用効果について照度測定実験を行ったので、以下に示す。

まず、縮尺１／８の８畳洋室モデルを作成し、これを用いて人工天空光実験室にて測定実験を行った。

図３は、本実験で用いた住宅のモデル図及びその実験結果を示したグラフであり、(a)は本実施形態に係る住宅の採光構造１０のモデル断面図、(b)は天井を水平天井とした場合の住宅の採光構造のモデル断面図、(c)は実験結果を示したグラフである。

ここで、勾配天井を持つ住宅モデルについては、室内の奥行きｗ＝５４６０ｍｍ、屋外側の天井高ｈ₁＝３０００ｍｍ、室内側の天井高ｈ₂＝２０００ｍｍであり、水平天井を持つ住宅モデルについては、室内の奥行きｗ＝５４６０ｍｍ、天井高ｈ₁＝３０００ｍｍとした。

また、照度測定は、窓の設置位置からの距離が１３６５ｍｍ、２７３０ｍｍ、４０９５ｍｍにおける各天井面で行った。

なお、本実施形態に係る住宅の採光構造１０においては、散乱光を室内空間７に取り込むものであるため、各住宅モデルの窓から入射する自然光は１００％散乱光として実験を行った。

図３(c)に実験結果を示す。同図においては、横軸に窓の設置位置からの距離、縦軸に天井面の照度をとり、勾配天井及び水平天井の照度をそれぞれ黒丸、白丸でプロットしてある。

同図でわかるように、窓の設置位置からの距離が同じ場合、勾配天井の照度は、窓の設置位置からの距離に関わらず、天井面全体に渡って水平天井の照度より高くなっている。

これは、各住宅モデルの室内空間に取り込まれた散乱光の勾配天井に対する入射角度が水平天井に対する入射角度より大きく、それによって単位面積あたりに入射する光束量が多くなる。すなわち、照度が高くなるからだと思われる。

このことから、天井高が屋外側から室内側に向かって低くなるように天井に勾配を持たせた方が勾配を持たない水平天井よりも天井の照度が高くなるとともに、より効果的に室内空間の照度を上げることが可能であることがわかる。

本実施形態では、採光調整板３を下地材１４と該下地材の上面に貼り付けられた光学拡散反射材料４とから構成するようにしたが、採光調整板３の上面で入射光が乱反射可能となればその構成は任意であり、採光調整板を下地材と該下地材の上面に塗装された光学拡散反射被膜とから構成してもよいし、採光調整板全体を光学拡散反射材料で構成してもよい。かかる光学拡散反射被膜は、例えば白色ペイントやエナメル等を用いればよい。

また、本実施形態では、天井６をその天井高が屋外側から室内側に向けて低くなる勾配天井としたが、天井が水平の場合でも、採光調整板３に入射される自然光を該採光調整板の上面で乱反射させて第２の窓２から室内空間７に散乱光を十分取り入れることができるため、室内空間７の照度を確保することは可能である。

加えて、本実施形態では、第２の窓２から室内空間７に入射した散乱光を天井６面にて反射させて室内空間７に散乱されるように天井６を構成したが、天井６をその面に細かい凹凸を有するように構成したならば、室内に取り込まれ天井に入射された散乱光は該天井面で乱反射されることとなり、より効果的に室内全体に散乱光を散乱されることができる。

（第２実施形態）

次に、第２実施形態について説明する。なお、上述の実施形態と実質的に同一の部品については同一の符号を付してその説明を省略する。

図４は、本実施形態に係る住宅の採光構造を示した図であり、(a)は断面図、(b)は天井近傍の詳細断面図である。また、図５は本実施形態に係る住宅の採光構造を室内側から見た側面図である。これらの図からわかるように、本実施形態に係る住宅の採光構造２０は、外壁８に第１の窓１を設けてあるとともに該第１の窓の上方に第２の窓２２を設け、第１の窓１と該第２の窓との間に屋外側に水平に張り出す形で採光調整板３を設置してある。

図４でよくわかるように、第１実施形態同様、天井６はその天井高が屋外側から室内側に向けて低くなる勾配天井で構成してある。なお、天井６面は、該天井に入射された散乱光がより効果的に室内空間７に反射されるように、光の反射率の高い色、特に白色とするのが望ましい。

採光調整板３及び第１の窓１は、直射日光が第１の窓１から室内空間７に入射しないように、それらの形状寸法や取付け位置、つまり採光調整板３の張出長さＬと第１の窓１の開口高さ寸法Ｈを設定してあるが、かかる構成は第１実施形態と同様であるのでここではその詳細な説明は省略する。

加えて、採光調整板３は、第１実施形態同様、下地材１４と該下地材の上面に貼り付けられた光学拡散反射材料４とから構成してあり、かかる構成により採光調整板３に入射してきた入射光をその上面で乱反射されることができるようにしてある。

光学拡散反射材料４は、第１実施形態と同様であるので、ここではその詳細な説明は省略する。

第２の窓２２は、光学拡散透過材料としてのカスミガラスで構成してある。

本実施形態に係る住宅の採光構造２０においては、外壁８に第１の窓１を設けてあるとともに該第１の窓の上方に第２の窓２２を設け、第１の窓１と該第２の窓との間に屋外側に水平に張り出す形で採光調整板３を設置してあるとともに、該採光調整板を下地材１４と下地材の上面に貼り付けられた光学拡散反射材料４とで構成してある。

そのため、第１実施形態同様、採光調整板３は庇の機能を有することとなり、太陽から第１の窓１に降り注がれる直射日光、つまり採光調整板３に降り注がれる直射日光は採光調整板３によって遮光される。

また、本実施形態に係る住宅に採光構造２０においては、第２の窓２２を光学拡散透過材料としてのカスミガラスで構成してある。

そのため、太陽から第２の窓２２に入射する自然光は直射日光にしろ天空光にしろ、第２の窓２２を透過することによって散乱されるとともに、採光調整板３に降り注がれる自然光は、直射日光にしろ天空光にしろ採光調整板３の上面で乱反射され、第２の窓２２を透過することにより再び散乱され、室内空間７にあらゆる角度で入射する。

また、本実施形態に係る住宅に採光構造２０においては、天井６をその天井高が屋外側から室内側に向かって低くなる勾配天井としてある。

これは、図４でよくわかるように、採光調整板３のに入射する自然光Ｂは、光学拡散反射材料４の上面で乱反射され、散乱光Ｂ′として第２の窓２２に入射し、該第２の窓を透過することにより再び散乱し、散乱光Ｂ′′として室内空間７に取り込まれ、天井６に入射するが、かかる散乱光Ｂ′′の天井６に対する入射角度θ₂は、水平天井１６に対する入射角度θ₂′よりも大きく、それによって散乱光Ｂ′′の天井６に対する入射面積Ｓ₂は、水平天井１６に対する入射面積Ｓ₂′に比べて小さくなる。つまり、単位面積あたりに入射する光束量は、勾配を持つ天井６の方が、水平天井１６よりも多くなり、照度が高くなるからと思われる。

以上説明したように、本実施形態に係る住宅の採光構造２０によれば、外壁８に第１の窓１を設けてあるとともに該第１の窓の上方に第２の窓２２を設け、第１の窓１と該第２の窓との間に屋外側に水平に張り出す形で採光調整板３を設置してあるとともに、該採光調整板を下地材１４と下地材の上面に貼り付けられた光学拡散反射材料４とで構成するようにしたので、採光調整板３は庇の機能を有することとなり、太陽から第１の窓１に降り注がれる直射日光、つまり採光調整板３に降り注がれる直射日光は採光調整板３によって遮光される。

また、本実施形態に係る住宅に採光構造２０によれば、第２の窓２２を光学拡散透過材料としてのカスミガラスで構成したので、第２の窓２２に降り注がれる自然光は直射日光にしろ天空光にしろ第２の窓２２を透過することによって散乱されるとともに、採光調整板３に降り注がれる自然光は直射日光にしろ天空光にしろ採光調整板３の上面で乱反射され、第２の窓２２を透過することにより再び散乱され、室内空間７にあらゆる角度で入射される。

したがって、晴天時においても曇天時においても、第２の窓２２から室内空間７に入射される自然光はすべて散乱光となり、かかる散乱光はあらゆる角度で天井６に入射して室内空間７に散乱されるため、自然光を室内の奥にまで導くことができることとなり、室内の照度を確保することができる。

また、本実施形態に係る住宅に採光構造２０によれば、天井をその天井高が屋外側から室内側に向かって低くなる勾配天井としたので、天井６の照度は水平天井１６場合に比べて高くなり、より効果的に室内空間７の照度を上げることが可能となる。

これは、採光調整板３に入射する自然光Ｂは、光学拡散反射材料４の上面で乱反射され、散乱光Ｂ′として第２の窓２２に入射し、該第２の窓を透過することにより再び散乱し、散乱光Ｂ′′として室内空間７に取り込まれ、天井６に入射するが、かかる散乱光Ｂ′′の天井６に対する入射角度θ₂は、水平天井１６に対する入射角度θ₂′よりも大きく、それによって散乱光Ｂ′′の天井６に対する入射面積Ｓ₂は、水平天井１６に対する入射面積Ｓ₂′に比べて小さくなる。つまり、単位面積あたりに入射する光束量は、勾配を持つ天井６の方が、水平天井１６よりも多くなり、照度が高くなるからだと思われる。

ここで、本実施形態に係る住宅の採光構造２０に関する作用効果について照度測定実験を行ったが、かかる実験は第１実施形態ですでに示したので、ここでは省略する。

また、本実施形態では、第２の窓２２をカスミガラスで構成するようにしたが、第２の窓２２は光学拡散透過材料で構成してあればその材質は任意であり、例えばすりガラスで構成してもよい。

また、本実施形態では、天井６をその天井高が屋外側から室内側に向けて低くなる勾配天井としたが、天井が水平の場合でも、採光調整板３に入射される自然光を該採光調整板の上面で乱反射させて第２の窓２２から室内空間７に散乱光を十分取り入れることができるため、室内空間７の照度を確保することは可能である。

加えて、本実施形態では、第２の窓２２から室内空間７に入射した散乱光を天井６面にて反射させて室内空間７に散乱されるように天井６を構成したが、天井をその面に細かい凹凸を有するように構成したならば、室内に取り込まれ天井に入射された散乱光は該天井面で再び乱反射されることとなり、より効果的に室内全体に散乱光を散乱されることができる。

第１実施形態に係る住宅の採光構造を示した図であり、(a)は断面図、(b)は天井近傍の詳細断面図。第１実施形態に係る住宅の採光構造を室内側から見た側面図。第１実施形態に係る実験で用いた住宅のモデル図及びその実験結果のグラフを示しており、(a)は第１実施形態に係る住宅の採光構造のモデル断面図、(b)は天井が水平天井とした場合の住宅の採光構造のモデル断面図、(c)は実験結果を示したグラフ。第２実施形態に係る住宅の採光構造を示した図であり、(a)は断面図、(b)は天井近傍の詳細断面図。第２実施形態に係る住宅の採光構造を室内側から見た側面図。

符号の説明

１第１の窓
２，２２第２の窓
３採光調整板
４光学拡散反射材料
５水平ルーバー（遮光調整部材）
６天井
８外壁
１０，２０住宅の採光構造
１４下地材

Claims

外壁に第１の窓を設けるとともに該第１の窓の上方に第２の窓を設け、前記第１の窓と該第２の窓との間に屋外側に張り出す形で採光調整板を設置した住宅の採光構造であって、前記採光調整板の上面で入射光が乱反射可能となるように前記採光調整板を構成するとともに、前記第２の窓に直射日光を遮光しかつ前記採光調整板からの散乱光を透過可能な遮光調整部材を設け、天井高が屋外側から室内側に向けて低くなるように前記住宅の天井を勾配天井としたことを特徴とする住宅の採光構造。
外壁に第１の窓を設けるとともに該第１の窓の上方に第２の窓を設け、前記第１の窓と該第２の窓との間に屋外側に張り出す形で採光調整板を設置した住宅の採光構造であって、前記採光調整板の上面で入射光が乱反射可能となるように前記採光調整板を構成するとともに、前記第２の窓を光学拡散透過材料で構成し、天井高が屋外側から室内側に向けて低くなるように前記住宅の天井を勾配天井としたことを特徴とする住宅の採光構造。