JP4570571B2 - 採光装置 - Google Patents

Description

本発明は、太陽光（自然光）を採光して照明に利用する採光装置に関するものである。

従来から、太陽光を採光して照明に利用する採光装置が各種考案されている。

この採光装置は、太陽光を取込む採光部と、採光された太陽光を搬送する導光部と、搬送された光を室内又は被照明物に放光する放光部とで構成されている。

前記導光部には光ファイバ（特許文献１）或いは内面を反射面で構成した光ダクト（特許文献２）が利用されている。
特開平７−３３５００４号公報 特開昭５８−２３１０２号公報

近年、採光装置による照明の利点がこれまで以上に注目されており、特にショールーム等の照明に利用して展示品の色を自然に美しく見せることに関心が高まっている。

このようなことから、本発明者等は、デザイン性があり、かつ世界の様々な地域で使用される可能性のある物品、例えばファッション用品、家具調度品、自動車等の開発製品を特定地域の日差しを再現した照明のもとで設計することを考え、その実現に向け鋭意検討を行った。

その結果、前記特定地域の日差しは採光した太陽光の強度、色温度（分光エネルギー分布）、照射方向の３要素を各々調節することにより再現可能なことを知見し、さらに検討を進めて本発明を完成させるに至った。本発明は、太陽光を採光し、これを調節して特定地域、さらには特定時間帯の日差しを再現して照明する採光装置の提供を目的とする。

請求項１記載発明は、太陽光を採光し、照明に利用する採光装置において、前記採光装置は採光部、調光部及び導光部からなり、前記採光部は太陽光を所定方向に反射させる主反射板を備え、前記調光部は、前記主反射板で反射された反射光（太陽光）の強度を調節する光調節機構と前記反射光の色温度（分光エネルギー分布）を調整する色温度調節機構とを備え、前記導光部は、前記調光部により強度及び色温度を調節された光を被照明物に向けて所定の角度で再反射させる照射角度調節機構を備え、照射角度調節機構は、あらかじめ決められた種々の角度に設定される複数の副反射板のうち一枚又は複数枚を選択することにより被照明物への照射角度を調節することを特徴とする採光装置である。

請求項２記載発明は、前記採光部が太陽の位置に応じて前記主反射板の向きを調整する太陽追尾手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の採光装置である。

請求項３記載発明は、前記副反射板にパンチングメタル又はハーフミラーを用いることを特徴とする請求項１または請求項２記載の採光装置である。

請求項４記載発明は、前記副反射板の照射角度は電動式により調節することを特徴とする請求項１，２または請求項３記載の採光装置である。

請求項５記載発明は、前記主反射板の前方に人工太陽灯を設けたことを特徴とする請求項１，２，３または請求項４記載の採光装置である。

本発明の採光装置は、採光部、調光部及び導光部からなり、前記採光部は太陽光を所定方向に反射させる主反射板を備え、前記調光部は、前記主反射板で反射された反射光（太陽光）の強度を調節する光調節機構と前記反射光の色温度（分光エネルギー分布）を調整する色温度調節機構とを備え、前記導光部は、前記調光部により強度及び色温度を調節された光を被照明物に向けて所定の角度で再反射させる照射角度調節機構を備えているので、採光した太陽光（反射光）の強度、色温度、照射角度を任意に調節することができる。従って反射光を製品に適した特定地域の日差しに調節して照射することにより、商品開発者が製品が使用される場所に出かけることなく製品の見え方を試験、確認することができる。例えば自動車のように世界のあらゆる場所で使用される可能性のある製品開発では製品の品質を高めながら開発コストを抑え、且つスピードアップを図ることができる。

前記採光部は、太陽の位置に応じて前記主反射板の向きを調整する太陽追尾手段を備えることにより、太陽光を日中安定して採光できる。

前記照射角度調節機構は、あらかじめ決められた種々の角度に設定される複数の副反射板のうち一枚又は複数枚を選択することにより被照明物への照射角度を調節するものとすると、被照明物への照射角度を簡便に調節できる。

前記主反射板の前方に人工太陽灯を設けることにより、太陽の陰りの影響を緩和することができる。また曇りの日にも使用可能になる。

本発明の採光装置は、採光部の主反射板で採光した太陽光を、調光部の光調節機構と色温度調節機構とで強度および色温度（分光エネルギー分布）を調節し、さらに照射角度調節機構で照射方向を調節して、開発製品等を特定地域・時間帯の日差しで照明して設計することのできるものである。

本発明において、前記太陽光（反射光）の照射方向は副反射板を用いて調節することができる。前記主反射板および副反射板には、通常、平面鏡が用いられるが、放物面鏡を用いて強い日差しを再現することもできる。

以下に本発明を、図を参照して具体的に説明する。

図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の採光装置の第1実施形態を示す側面説明図である。

この採光装置は、採光部１、調光部２、導光部３からなり、採光部１は太陽光を所定方向に反射する主反射板４を備え、調光部２は、主反射板４で反射された太陽光の強度を調節するＮＤフィルター（光調節機構）２ａと主反射板４で反射された太陽光の色温度を調整する色温度変換フィルター（色温度調節機構）２ｂとを備え、導光部３は、ＮＤフィルター２ａと色温度変換フィルター２ｂにより調光された光６を導光させると共に、調光された光６を複数の副反射板７ａ〜７ｄのうちの１枚により所定の角度で再反射させて室内又は被照明物に照射（放光）する。導光部３には、内面が反射面で構成された光ダクトを配置することで導光効率を高めてもよい。

ここで、特定地域・時間帯の日差しは、光強度、色温度、照射方向の３要素により特徴付けられる。このうち、光強度は主にその地域固有の気象条件等により特徴付けられ、色温度及び照射方向は主に緯度・時間帯に関係する。

前記光強度の調節には、種々の透過率を持つＮＤフィルターを用意しておき、再現したい特定地域の日差しに最適なものを選択する方法、透過率を連続的に調節できる可変ＮＤフィルターを用いる方法、開口（絞り）を調節する方法、反射で経路を変更する方法等が適用できる。

前記色温度の調節には、複数種類の色温度変換フィルターを用意しておき、再現したい特定地域の緯度、時間帯に対応した色温度変換フィルターを選択することにより行う。これらフィルターは特性（透過率や色温度）の異なる複数のフィルターを組み合わせて用いることもできる。

照射方向は、以下のようにして調節する。前記副反射板７ａ〜７ｄは、反射面を被照明物に向けた状態（Ｏｎ）及び反射面を下方に向けるようにして寝かせた状態（Ｏｆｆ）のいずれかの状態を取りうるように、その一辺を導光部床面８に回転可能に取り付けられている。Ｏｆｆ状態の副反射板の位置においては、調光された光６は反射せずに通過することになる。

導光部床面８には、各副反射板７ａ〜７ｄで反射した再反射光を下方の設計室に設置された被照明物に照射するための穴８ａ〜８ｄが開いている。補助副反射板７ｓは、設計室の側壁に取り付けられている低角度用の副反射板７ｄへ調光された光６を導くために、導光部床面８に対して４５°の角度で取り付けられている。また、導光部床面８には、補助副反射板７ｓの再反射光を副反射板７ｄへ導くための穴８ｓも設けられている。

導光部に備えた副反射板のＯｎ−Ｏｆｆ切り替えは、副反射板制御手段により行う。副反射板制御手段としては、電動式のものが照射角度を適確にかつ迅速に調節でき推奨される。

主反射板４には追尾手段９が備えられているので太陽光は日中安定して採光される。また、人口太陽灯を設けても良い。なお、追尾手段は従来のものを使用可能であり、主反射板をモータにより一軸又は二軸で駆動するもの等が用いられる。

ＮＤフィルター２ａと色温度変換フィルター２ｂはどちらを先に配置しても構わない。また、両者は接していても離れていても良い。

次に、上記採光装置の使用例を説明する。

図１（ａ）は、低緯度の特定地域の昼間の日差しを再現して被照明物を照明する場合を示す。太陽光は主反射板４で反射され、ＮＤフィルター２ａおよび色温度変換フィルター２ｂにより調光された光６となり、第１副反射板７ａで再反射されて、導光部床面８に開けられた穴８ａを通って設計室に配置された被照明物（自動車）１０を真上から照明する。

図１（ｂ）は、高緯度の特定地域の朝又は夕方の日差しを再現して被照射物を照明する場合を示す。ＮＤフィルター２ａおよび色温度変換フィルター２ｂにより調光された光６が、補助副反射板７ｓとその下方の副反射板７ｄにより順次再反射して、自動車を低い位置から照明する。ここでは、使用しない副反射板７ａ〜７ｃは、調光された光６を遮らないよう、穴８ａ〜８ｃを塞ぐようにして導光部床面８に寝かせてある（θ＝０°）。

このように、調光された光６を、補助副反射板を経由させて折り返すことで、スペースが限られている場合でも低い位置からの照射を行うことができる。スペースが十分広い場合には、補助副反射板７Ｓを使用しなくても良い。

また、低緯度地域の朝夕、高緯度地域の昼間、又は中緯度地域の日差しを再現する場合には、副反射板７ｂ、７ｃのいずれかを利用すればよい。

図１（ｃ）は特殊な照明効果を狙う場合の使用方法例であり、特定地域・時間帯の日差しを再現しつつ、一部の光は別の角度から照射して特殊な雰囲気の照明効果を得るような場合である。ここでは、第１副反射板７ａの位置にパンチングメタル（小孔が多数開けられた金属板）製の反射／透過板７ｐを用いることで、光の一部を反射させ、残りを透過させることを可能にしている。反射光と透過光の光量割合は、小孔のサイズ又は数により決めることができる。なお、第１副反射板７ａはスライドさせて横（紙面手前又は奥方向）に退避させる等してパンチングメタル製の反射板７ｐと干渉しないようにしておく。

調光された光６は、低緯度地域の昼間の日差しに対応した光強度、色温度に調節されたものである。また、調光された光６の大部分が真上から照射されるように、パンチングメタル製の反射／透過板７ｐは、小孔のサイズが小さい（又は数が少ない）ものを選んである。これにより、調光された光６の大部分は反射／透過板７ｐで反射されて真上から自動車１０を照射し、調光された光６の残りの部分は反射／透過板７ｐの小孔を通って副反射板７ｃに到達し（副反射板７ｂは寝かせてある）、自動車１０を後方から照射する。

また、図１（ｃ）で、高緯度地域の朝又は夕方の日差しを再現しつつ、一部の光を真上から照射することもできる。その場合、パンチングメタル製の反射／透過板７ｐは、小孔のサイズが大きい（又は数が多い）ものを選ぶようにして、副反射板７ｃに到達する光量の割合を大きくする。

図１（ｃ）では、パンチングメタル製の反射／透過板７ｐの代わりにハーフミラーを用いてもよい。

なお、この第１実施形態において、各角度に設定される複数の副反射板を用いる代わりに、導光部３の前後方向（図中の左右方向）にスライド可能で、かつ被照明物に対する角度を任意に調整可能な１枚の副反射板を用いることとしても良い。（但し、この場合には図１（ｃ）のような使用方法はできない。）

図２は本発明の採光装置の第２実施形態を示す（ａ）側面説明図および（ｂ）平面説明図である。
この採光装置は、基本的な機構は第１実施形態と同様であるが、照明に幅（奥行き）を持たせることができることを特徴としている。すなわち、図１の副反射板７ａ、７ｂ等に対応して、図２では、７ａ列に７ａ_１〜７ａ_４、７ｂ列に７ｂ_１〜７ｂ_４等、各列４枚ずつの副反射板を有している。各副反射板は独立にＯｎ−Ｏｆｆ駆動させることができ、異なる列の副反射板を同時にＯｎにするような使用が可能である。例えば、図２（ｂ）では、７ａ列〜７ｃ列はＯｆｆ（寝かせた状態）にしておき、７ｄ列については７ｄ_３及び７ｄ_４をＯｎにし、７ｄ₁及び７ｄ_２はＯｆｆ（寝かせた状態）にする。７ｅ列については７ｅ_１及び７ｅ_２をＯｎにする。図２（ｂ）では、Ｏｎ状態の副反射板に斜線を付してある。これにより、調光された光６を７ｄ列、７ｅ列の両方で反射させることができ、照射角度に幅を持たせてより自然な日差しを実現することができる。

また、この第２実施形態のような構成では、特定地域の日差しを実現する目的のみならず、各副反射板のＯｎ−Ｏｆｆを任意に制御することにより被照射物を各方向から細かく分けて照射するような使い方もできる。

（ａ）〜（ｃ）は本発明の採光装置の第１実施形態を示す側面説明図である。 本発明の採光装置の第２実施形態を示す（ａ）側面説明図および（ｂ）平面透視説明図である。

符号の説明

１ 採光部
２ 調光部
２ａ反射光の強度を調節するＮＤフィルター（光調節機構）
２ｂ反射光の色温度を調整する色温度変換フィルター（色温度調節機構）
３ 導光部
４ 主反射板
６ 調光された光
７ａ〜７ｄ 副反射板
７ｓ補助副反射板
７ｐ反射／透過板
８ 導光部床面
８ａ〜８ｄ導光部床面に開けられた穴
８ｓ 導光部床面に開けられた穴
９ 追尾手段
１０被照明物（自動車）

Claims (5)

1. 太陽光を採光し、照明に利用する採光装置において、前記採光装置は採光部、調光部及び導光部からなり、前記採光部は太陽光を所定方向に反射させる主反射板を備え、前記調光部は、前記主反射板で反射された反射光（太陽光）の強度を調節する光調節機構と前記反射光の色温度（分光エネルギー分布）を調整する色温度調節機構とを備え、前記導光部は、前記調光部により強度及び色温度を調節された光を被照明物に向けて所定の角度で再反射させる照射角度調節機構を備え、
   前記照射角度調節機構は、あらかじめ決められた種々の角度に設定される複数の副反射板のうち一枚又は複数枚を選択することにより被照明物への照射角度を調節する
   ことを特徴とする採光装置。
2. 前記採光部は太陽の位置に応じて前記主反射板の向きを調整する太陽追尾手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の採光装置。
3. 前記副反射板にパンチングメタル又はハーフミラーを用いることを特徴とする請求項１または請求項２記載の採光装置。
4. 前記副反射板の照射角度は電動式により調節することを特徴とする請求項１，２または請求項３記載の採光装置。
5. 前記主反射板の前方に人工太陽灯を設けたことを特徴とする請求項１，２，３または請求項４のいずれかに記載の採光装置。

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