JP5038100B2 - 採光装置 - Google Patents

Description

本発明は、屋外からの視線を遮りつつ太陽の光を屋内に採り込む採光装置に関する。

窓から射し込む太陽の光は、人が健康で快適な生活を送る上で重要な要素である。隣家が間近に迫っているような都市の住宅においては、窓を設けても十分な採光がなされないばかりか、プライバシーの確保が難しいといった問題がある。
特許文献１には、窓上部より屋外側に張り出す庇と、窓の高さ方向の中間部から屋内側に張り出したライトシェルフとを備えた採光装置が開示されている。この採光装置は、窓の正面からは室内の様子を見ることができるので、プライバシーを確保できない。また同採光装置は、太陽光をライトシェルフで屋内の天井面に向けて反射させて照明光として利用するとしているが、朝夕や冬期の低い入射角（１０°〜３０°）の光は、ライトシェルフで反射した光が天井面に届かないので、その機能を発揮し得ない。

特許文献２には、内部に反射鏡を有するダクトを用いた採光装置が開示されている。この採光装置は、水平に設けた光導入口と、光導入口と対向する底面に設けられた反射鏡とを備えており、反射鏡は角度の異なる第１の反射部と第２の反射部とを連設してあり、光導入口の光軸となす光入射角をθ、必要とする最大入射角をθｍａｘとした時に、最大入射角θｍａｘ以下の全ての入射角の光をダクト内に導けるように、第１の反射部と第２の反射部を設定している。しかし、最大入射角θｍａｘよりも大きい入射角の光、水平面を基準とする入射角でいえば（９０°−θｍａｘ）よりも小さい入射角の光は、すべてダクト内に導けるものではなく、したがって朝夕や冬期の低い入射角（１０°〜３０°）の光を効率よく室内に採り入れられるものではなかった。例えば最大入射角θｍａｘを５５°に設定したとすると、図１０に示すように、第１の反射部３２の傾斜角度は５５°、第２の反射部３１の傾斜角度は７２．５°となるが、水平面に対する入射角θ´が小さいと、光導入口の幅Ａに対する光導入口に入射する光の幅Ｂの割合Ｂ／Ａが極端に小さくなり、しかも入射角θ´が１７．５°よりも小さい光は、第２の反射部３１で反射されてダクト内に入らない。
特開２０００−２８５７１０号公報 特開２００１−２１６８２１号公報

本発明は以上に述べた実情に鑑み、屋外からの視線を遮りながら朝夕時や冬期の低い入射角（１０°〜３０°）の光を間接光として効率よく室内に採り込むことのできる採光装置の提供を目的とする。

上記の課題を達成するために請求項１記載の発明による採光装置は、屋外側に張出した採光部と、壁を貫いた導光部と、屋内側に張出した放光部とを備え、採光部と放光部にはそれぞれ上向きの透光パネルを有し、採光部の透光パネルは屋外側に向かって下り勾配で傾斜しており、放光部内に、屋内側に向かって上り勾配で水平面から２０°〜３０°傾斜した第１反射板と４０°〜６０°傾斜した第２反射板とを屋外側から屋内側に連設してあり、採光部の透光パネルの下端が放光部内の第１反射板の下端よりも上に位置しており、採光部の透光パネルから入射した光を反射板で反射して放光部の透光パネルから室内に上向きに放光することを特徴とする。

請求項２記載の発明による採光装置は、請求項１記載の発明の構成に加え、導光部内の底面に反射板が水平に設けてあることを特徴とする。

請求項１記載の発明による採光装置は、屋外側に張出した採光部と屋内側に張出した放光部に上向きの透光パネルを有し、採光部の透光パネルから入射した光を放光部内に設けた反射板で反射して放光部の透光パネルから室内に上向きに放光するようにしたので、屋外からの視線を遮りながら太陽光を間接照明として室内に採り入れることができ、採光部の透光パネルが屋外側に向かって下り勾配で傾斜していると共に、反射板を屋内側に向かって上り勾配で水平面から２０°〜３０°傾斜した第１反射板と４０°〜６０°傾斜した第２反射板とを屋外側から屋内側に連設した構成としたことで、朝夕時や冬期の低い入射角（１０°〜３０°）の光を効率よく室内に採り込むことができる。

さらに請求項２記載の発明による採光装置は、導光部内の底面に反射板が水平に設けてあることで、導光の効率をより一層向上することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の採光装置の一実施形態を示す縦断面図であり、図２は同採光装置の屋内側から見た斜視図である。本採光装置は、内部が空洞の箱状に形成され、建物の屋外側に面した壁１５の高い位置の躯体開口部１１に、排煙窓等の窓と同じような形で取付けている。

本採光装置は、図１に示すように、屋外側に張出した採光部１と、壁１５を貫いた導光部２と、屋内側に張出した放光部３とを有している。採光部１の上面は、屋外側に向かって下り勾配で水平面から４０°傾斜しており、その傾斜した採光部１上面に採光用の四角い窓１ａが形成してあり、その採光用の窓１ａにガラスや樹脂の透明板よりなる透光パネル４が嵌め込んである。このように採光部３の透光パネル４を４０°傾けて設置してあることで、朝夕の低い入射角の光から昼間の高い入射角の光まで、効率よく採光装置内に入射する。採光部３内の底部には、反射板１０が屋外側に向かって上り勾配で水平面から２０°傾斜して設置してある。
導光部２は、躯体開口部１１の内周側面に断熱材１２を取付け、導光部２内の底面と天面とに反射板５，１３を水平に取付けている。
放光部３は、上面が屋内側に向かって下り勾配で水平面から２０°傾斜しており、その傾斜した放光部３上面に放光用の四角い窓３ａを形成し、その放光用の窓３ａにガラスや樹脂の透明板よりなる透光パネル６が嵌め込んである。放光部３内の底部には、屋内側に向かって上り勾配で水平面から２０°〜３０°傾斜した第１反射板７と４０°〜６０°傾斜した第２反射板８とを、屋外側から屋内側に連設している。第１反射板７と第２反射板８の屋内外方向の幅は、同じになっている。このように、角度の異なる第１反射板７と第２反射板８を連設することで、屋外側から屋内側への導光率を向上させることができ、また第１反射板７の角度αの範囲（２０°〜３０°）と第２反射板８の角度βの範囲（４０°〜６０°）は、特に朝夕時や冬期の低い入射角（１０°〜３０°）の光９を、放光部３の透光パネル６から室内に効率よく採り込めるように設定している。この点に関しては、後で詳しく述べる。
さらに本採光装置は、装置内部の左右の側面にも反射板１４を取付けている。

本採光装置は、図１に示すように、採光部１の透光パネル４より太陽の光９が入射し、光９は放光部３の底部に設けた第１反射板７と第２反射板８に反射して（光９の入射角によっては、採光部１や導光部２の反射板１０，１２でも反射する）、放光部３の透光パネル６より上向きに放光される。本採光装置によれば、屋外からの視線を遮りつつ太陽の光を間接照明として利用することができ、プライバシー保護の観点から窓を設置できない場合でも、自然の光を感じながら快適に生活することができる。

図３〜図６は、放光部３内の第１反射板７の角度αと第２反射板８の角度βの範囲を決めるために行ったシミュレーションの結果を示している。図３は第１反射板７の角度αが２０°で第２反射板８の角度βが４０°の場合、図４は第１反射板７の角度αが２０°で第２反射板８の角度βが６０°の場合、図５は第１反射板７の角度αが３０°で第２反射板８の角度βが４０°の場合、図６は第１反射板７の角度αが３０°で第２反射板８の角度βが６０°の場合であり、それぞれ入射角が１０°，２０°，３０°の光９の導光状態を示している。各図の上段の（ａ）図は、採光部１の透光パネル４から入射した光９が第１反射板７と第２反射板８で直接反射して放光部３の透光パネル６から室内に採り込まれるものについて示しており、下段の（ｂ）図は、導光部２底面の反射板５で反射してから室内に採り込まれる光について示している。導光率は、採光部１の透光パネル４に入射する光９の帯の全幅Ａに対する、室内に採り込まれる光９ａの帯（図中のハッチングした部分）の幅の割合から算出している。（ａ）図の導光率と（ｂ）図の導光率を合わせた値が、採光装置全体としての導光率になる。
図７は、比較例として放光部内に０°，２０°，３０°の反射板３０のみを設置した場合の入射角１０°，２０°，３０°の光９の導光状態を示している。

第１反射板７の角度αと第２反射板８の角度βの範囲は、入射角θが１０°〜３０°のときに、第１反射板７と第２反射板８のみによる導光率（図３〜６の（ａ）の導光率）が２６％以上になり、且つ導光部底面の反射板の反射光も含めた全体での導光率（図３〜６の導光率（ａ）＋（ｂ））が３６％以上になるように設定している。
第１反射板７の角度αは、図３と図４の左上の図より、２０°よりも小さいと入射角θ＝１０°のときに第１反射板７を介して光を採り込めなくなり、また全体での導光率３６％以上を確保できなくなるため、最小値を２０°とした。また、図５と図６の右上の図より、第１反射板の角度αが３０°よりも大きいと、入射角θ＝３０°のときに第１反射板７と第２反射板８のみによる導光率が２６％以下になるため、最大値を３０°とした。
第２反射板の角度βは、図３の左上・左下の図より、４０°よりも小さいと入射角θ＝１０°のときに全体の導光率が３６％以下になるため、最小値を４０°とした。また、図４の左上・左下の図より、第２反射板の角度βが６０°よりも大きいと入射角θ＝１０°のときの全体の導光率が３６％以下になるため、最大値を６０°とした。

図８は、図３〜図７のシミュレーションの結果より求めた導光率を、第１反射板７と第２反射板８を連設した場合と、連設しない場合（図７（ｂ），（ｃ））とで比較したグラフである。
図８−１（ａ），（ｂ）に示すように、２０°の反射板３０のみでは入射角θが１０°のときに導光率が僅か２％であるのに対して、２０°の第１反射板に４０°，６０°の第２反射板を連設したときには、それぞれ４０％，３７％の導光率を確保できる。なお、図７（ａ）に示すように、放光部内に設置した反射板３０の角度が０°のときには、入射角１０°，２０°，３０°の光の導光率はいずれも０％である。
また、第１反射板７と第２反射板８のみによる導光率は、第１反射板７の角度αが２０°で第２反射板８の角度βが４０°のときの入射角θ＝２０°、第１反射板７の角度αが３０°で第２反射板８の角度βが４０°のときの入射角θ＝１０°、第１反射板７の角度αが３０°で第２反射板８の角度βが６０°のときの入射角θ＝１０°においても、連設しない場合よりも向上している。これは、図３（ａ）の中央の図などに示すように、第１反射板７の反射光と第２反射板８の反射光の両方が室内に採り込めるためである。
図８−２（ｄ）に示すように、第１反射板７の角度αが３０°で第２反射板８の角度βが６０°の場合の入射角θ＝２０°のときだけは、第１反射板７と第２反射板８のみによる導光率が連設しない場合よりも低下するが、導光部底面の反射板３０の反射光も含めた全体の導光率では、連設しない場合よりも向上する。導光部底面の反射板５は、入射角θが２０°，３０°のときの導光率向上に寄与する。

以上に述べたように本採光装置は、放光部内に２０°〜３０°傾斜した第１反射板と４０°〜６０°傾斜した第２反射板とを連設したことで、朝夕時や冬期の低い入射角（１０°〜３０°）の光を効率よく室内に採り込むことができる。さらに、導光部２の底面にも反射板５を有していることで、導光率をより一層向上することができる。さらに本採光装置は、採光部１内にも反射板１０が屋内外方向に対して２０°傾けて設置してあることで、図９に示すように、朝夕時の低い入射角の光だけでなく、昼間の高い入射角の光９も室内に採り込むことができる。

本発明は以上に述べた実施形態に限定されない。第１反射板７は２０°〜３０°の範囲、第２反射板８は４０°〜６０°の範囲で、それぞれ角度を自由に設定することができる。第１反射板７と第２反射板８の屋内外方向の幅は、異ならせることもできる。採光部１内の底面と導光部２内の底面の反射板１０，５は、省略することもできる。採光部１と放光部３の張出し寸法、透光パネル４，６の角度は、適宜変更することができる。採光部の透光パネル４の傾斜角度は、４０°よりも緩い角度や急な角度であってもよい。放光部の透光パネル６は、水平に設置してもよい。

本発明の採光装置の一実施形態を示す縦断面図である。 同採光装置の室内側から見た斜視図である。 第１反射板の角度が２０°で第２反射板の角度が４０°の場合の入射角１０°，２０°，３０°の光の導光状態を示す縦断面図であって、（ａ）は第１反射板と第２反射板のみで反射する光について、（ｂ）は導光部底面の反射板で反射する光について示している。 第１反射板の角度が２０°で第２反射板の角度が６０°の場合の入射角１０°，２０°，３０°の光の導光状態を示す縦断面図であって、（ａ）は第１反射板と第２反射板のみで反射する光について、（ｂ）は導光部底面の反射板で反射する光について示している。 第１反射板の角度が３０°で第２反射板の角度が４０°の場合の入射角１０°，２０°，３０°の光の導光状態を示す縦断面図であって、（ａ）は第１反射板と第２反射板のみで反射する光について、（ｂ）は導光部底面の反射板で反射する光について示している。 第１反射板の角度が３０°で第２反射板の角度が６０°の場合の入射角１０°，２０°，３０°の光の導光状態を示す縦断面図であって、（ａ）は第１反射板と第２反射板のみで反射する光について、（ｂ）は導光部底面の反射板で反射する光について示している。 本発明との比較例として、放光部内に連設しない単一の反射板を設置した場合の入射角１０°，２０°，３０°の光の導光状態を示す縦断面図であって、（ａ）は反射板の角度が０°の場合、（ｂ）は反射板の角度が２０°の場合、（ｃ）は反射板の角度が３０°の場合を示している。 第１反射板と第２反射板を連設した場合と連設しない場合とで入射角１０°，２０°，３０°の光の導光率を比較したグラフであり、（ａ）は第１反射板の角度が２０°で第２反射板の角度が４０°の場合、（ｂ）は第１反射板の角度が２０°で第２反射板の角度が６０°の場合を示している。 第１反射板と第２反射板を連設した場合と連設しない場合とで入射角１０°，２０°，３０°の光の導光率を比較したグラフであり、（ａ）は第１反射板の角度が３０°で第２反射板の角度が４０°の場合、（ｂ）は第１反射板の角度が３０°で第２反射板の角度が６０°の場合を示している。 図１に示す実施形態の採光装置において、昼間の高い入射角の光の導光状態を示す縦断面図である。 特許文献２に開示された従来の採光装置に、低い入射角の光が入射したときの状態を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 採光部
２ 導光部
３ 放光部
４ 採光部の透光パネル
５ 導光部底面の反射板
６ 放光部の透光パネル
７ 第１反射板
８ 第２反射板
９ 光
１５ 壁
α 第１反射板の角度
β 第２反射板の角度
θ 光の入射角

Claims (2)

1. 屋外側に張出した採光部と、壁を貫いた導光部と、屋内側に張出した放光部とを備え、採光部と放光部にはそれぞれ上向きの透光パネルを有し、採光部の透光パネルは屋外側に向かって下り勾配で傾斜しており、放光部内に、屋内側に向かって上り勾配で水平面から２０°〜３０°傾斜した第１反射板と４０°〜６０°傾斜した第２反射板とを屋外側から屋内側に連設してあり、採光部の透光パネルの下端が放光部内の第１反射板の下端よりも上に位置しており、採光部の透光パネルから入射した光を反射板で反射して放光部の透光パネルから室内に上向きに放光することを特徴とする採光装置。
2. 導光部内の底面に反射板が水平に設けてあることを特徴とする請求項１記載の採光装置。

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