JP5928951B2

JP5928951B2 - 採光装置

Info

Publication number: JP5928951B2
Application number: JP2012207212A
Authority: JP
Inventors: 新井　秀雄; 秀雄新井
Original assignee: 株式会社マテリアルハウス
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2016-06-01
Anticipated expiration: 2032-09-20
Also published as: JP2014063599A

Description

本発明は、一面に鏡面部分を形成し、その反対側の他面に光拡散面部分または光吸収面部分を形成した複数の板状部材（フィン，ブレードなどの各種採光板）を、板状部材個々については当該一面の側が下向き・北向きに、当該他面の側が上向き・南向きに傾斜した形で東西方向に設定し、かつ、板状部材全体としてはそれぞれの長手方向が互いに略平行な並列状態で、例えば南北方向エリアに配設した採光装置に関する。

すなわち、従来のように（北半球の場合）南側からの直射光を積極的に採光するのではなく、晴天時および曇天時のいずれにおいても十分に存在する天空光をメインの採光対象とし、これにより晴天時と曇天時の採光量の差分をできるだけ小さくしている。

本明細書においては、太陽から直接届く光を「直射光」といい、直射光以外で大気中の水蒸気やちりなどで散乱した光を「天空光」という。

換言すれば概略、曇天時には、太陽が雲に覆われてその直射光は採光部に入射しないものの、天空光が採光部にその四方八方から入射している。また、晴天時には南側などからの直射光は勿論のこと、この各方向の天空光も採光部に入射する。

本発明は、このように曇天時および晴天時いずれにおいても採光部へ入射する天空光を主たる採光対象とし、南側などからの直射光については晴天時天空光の明るさの不足分を補う意で補助的に用いている。

本明細書における東西南北はそれぞれ、北半球において本件採光装置を配設するときの方角を示している。南半球においては勿論「南北」の関係が逆になる。

また、長方形状などの板状部材（採光板）においてその長手方向、例えば図６，図７の東西方向を「縦」と記し、これと直交する板状部材幅方向を「横」と記す。

また、板状部材（採光板）に関する上下，東西南北などの記述は、当該板状部材が建屋採光部などに配設された状態での位置，方向などを示している。

従来、それぞれ反射表面を備えた複数の板状部材（フィン，ブレードなど）をその個々の長手方向が平行となるように配設した採光装置が提案されている（例えば特許文献１の図８参照）。

そして、複数の板状部材は、太陽の移動位置に応じる形でその傾斜角度を調整することにより太陽直射光を積極的に取り込むようにしている。

特開平７−３４６１７号公報

本発明は、南側などからの太陽直射光を積極的に採光するといったいわばこれまでの固定観念を捨て、晴天時および曇天時のいずれにおいても取込み可能な天空光を主たる採光対象とする形の板状部材（採光板）を用いて、晴天時と曇天時とにおける採光装置への入射光差分の減少化を図ることを目的とする。

また、この複数の板状部材全体を、その上方から真下方向に仮想光をあてたとき、当該板状部材それぞれの上面でこの仮想光すべてのそれ以上の直進を阻止する形に配設して、南側などからの直射光自体の入射遮蔽化を図ることを目的とする。

また、南側や東西方向からの採光部への直射光入射量を調整するための孔部およびその蓋状部を板状部材に形成して、晴天時天空光の明るさの不足分補填化を図ることを目的とする。

また、天空光を主たる採光対象とした採光装置における板状部材（採光板）を各種形状のものに設定して、天空光対象の採光装置についての技術の豊富化を図ることを目的とする。

本発明は、以上の課題を次のようにして解決する。
（１）一面（例えば後述の鏡面１ｂ，３ｂ，４ｂ，５ｂ，６ｂ）に鏡面部分を有し、かつ、その反対側の他面（例えば後述の拡散反射面１ａ，３ａ，４ａ，５ａ，６ａ）に光拡散面部分または光吸収面部分を有する複数の板状部材（例えば後述の採光板１，３，４，５，６）を並列状態で配設した採光装置において、
前記板状部材は、
前記他面と前記一面との間で貫通し、前記板状部材の横方向に形成されて東西方向からの直射光を取り込むための横長孔部（例えば後述の横長孔部１ｄ）と、
当該横長孔部への南側直射光の入射を抑えるための蓋状部（例えば後述の蓋状部１ｅ）と、を備え、
前記板状部材はそれぞれ、
前記一面の側が下向き、かつ北向きで、また、前記他面の側が上向き、かつ南向きとなる傾斜部分（例えば後述の採光板１，３，４，５や北傾斜平板部分６ｄ）を含む態様で配設されている、
構成態様の採光装置を用いる。
（２）上記（１）において、
前記傾斜部分を含む態様は、
前記板状部材の全体にその上方から真下方向への仮想光をあてたとき、当該板状部材それぞれの前記他面が当該仮想光すべてのそれ以上の直進を阻止する形に設定されている、
構成態様の採光装置を用いる。
（３）上記（１），（２）において、
前記板状部材は、
南北方向の面部分からなる横幅延長部分（例えば後述の横幅延長平板部分６ｃ）と、
当該横幅延長部分からその北側に続く前記傾斜部分（例えば後述の北傾斜平板部分６ｄ）と、を有している、
構成態様の採光装置を用いる。
（４）採光装置の構成要素として、一面（例えば後述の鏡面１ｂ，３ｂ，４ｂ，５ｂ，６ｂ）の側が下向き、かつ北向きで、また、その反対の他面（例えば後述の拡散反射面１ａ，３ａ，４ａ，５ａ，６ａ）の側が上向き、かつ南向きとなる傾斜状態で使用される板状部材であって、
前記一面に鏡面部分が形成され、かつ、前記他面に光拡散面部分または光吸収面部分が形成され、
前記他面と前記一面との間で貫通し、かつ横方向に形成されて東西方向からの直射光を取り込むための横長孔部（例えば後述の横長孔部１ｄ）と、当該横長孔部への南側直射光の入射を抑えるための蓋状部（例えば後述の蓋状部１ｅ）と、を備えた、
構成態様の採光装置用板状部材を用いる。
（５）上記（４）において、
南北方向の面部分からなる横幅延長部分（例えば後述の横幅延長平板部分６ｃ）と、
当該横幅延長部分からその北側に続いて前記傾斜状態で使用される傾斜部分（例えば後述の北傾斜平板部分６ｄ）と、を有している、
構成態様の採光装置用板状部材を用いる。

以上の構成からなる採光装置および採光装置用板状部材を本発明の対象としている。

本発明は以上の課題解決手段により、
(11)晴天時と曇天時とにおける採光装置への入射光差分の減少化を図る、
(12)南側などからの直射光自体の入射遮蔽化を図る、
(13)晴天時天空光の明るさの不足分補填化を図る、
(14)天空光対象の採光装置についての技術の豊富化を図る、
ことなどができる。

複数の長方形状の採光板からなり、採光板それぞれの長手方向が東西方向に設定され、採光板全体が同じ高さの南北方向エリアに並列状態で配設された採光装置の概要を示す説明図である。図１の採光装置をガラス越しの屋内（建屋採光部の内側）に設けた場合を示す説明図である。図１の採光装置における、北側天空光および南側直射光それぞれの入射態様を示す説明図である。図２の採光装置を上から真下方向（鉛直方向）にみたときの建屋採光部の複数採光板を示す説明図であり、(a)は建屋採光部が南北方向に設定されている場合を示し、(b)は建屋採光部が南北方向からずれた位置に設定されている場合を示している。図１の採光装置における、南側直射光が、採光板の南向き拡散面で拡散反射してその一部が北向き鏡面で反射することを繰り返しながら採光側へ進んでいく態様を示す説明図である。南方向などからの直射光入射量を調整するための孔部を複数形成した長方形状の採光板を示す説明図である。東西方向からの直射光入射量を確保し、かつ南側からの直射光入射を阻止するための横長孔部およびこれに対応した斜め蓋状部をそれぞれ複数形成した長方形状の採光板を示す説明図である。採光板の変形例を示す説明図であり、(a)は東西方向に縦長の上下の各平板部分からなり、東側からみて逆「く」の字状に配設される採光板を示し、(b)は東西方向に縦長の上下の各平板部分からなり、東側からみて「く」の字状に配設される採光板を示し、(c)は東西方向に縦長直線状の曲板部分からなり、東側からみて「南側凸曲面」の形で配設される採光板を示し、(d)は東西方向に縦長となる水平板部分とこれに続く傾斜平板部分（≒採光板１）とからなり、東側からみて「北向き上り傾斜」の形で配設される採光板を示している。東京における春分・秋分，夏季および冬季それぞれの一日の太陽の動きを示す説明図である。

図１〜図９を用いて本発明を実施するための形態を説明する。なお、請求項１の採光装置全体を示すのは図７である。

図１〜図８で用いる「数字＋アルファベット」参照番号の構成要素（例えば上向き・南向きの拡散反射面１ａ）は原則として当該参照番号の数字部分の構成要素（例えば採光板１）の一部である、ことを示している。

図１〜図９において、
１はそれぞれ採光装置の構成要素であって長方形状の平板からなり、個々については東西方向に縦長で北側に傾いた状態に設定され、全体としてはそれぞれの長手方向が同じ高さの並列状態で南北方向エリアに複数配設された採光板（板状部材：図１〜図７参照），
１ａは上向き・南向きの拡散反射面，
１ｂは下向き・北向きの鏡面，
１ｃは南方向などからの直射光入射量を調整するため拡散反射面１ａと鏡面１ｂとの間に形成された複数の孔部（図６参照），
１ｄは東西方向からの直射光入射量を調整するため当該採光板の長手方向の端側部分のそれぞれに横方向の平行態様で形成された複数の横長孔部（図７参照），
１ｅは横長孔部１ｄのそれぞれについて、採光板縦中央側の横方向縁部からその対向縁部の側に傾斜する態様で形成され、南側直射光の入射阻止作用さらには東側・西側直射光の反射作用を呈する平板状の斜め蓋状部，
２は建物の屋上，屋根などの一部であって、その屋内側の南北方向エリアなどに採光板１がその長手方向平行の並列状態で複数配設される対象域としての、ガラス製やアクリル製の建屋採光部（図２，図４参照），
をそれぞれ示している。

また、図８において、
３はそれぞれ東西方向に縦長の上下の各平板部分からなり、東側からみたときの端面・断面が逆「く」の字状に形成された採光板（板状部材：(a)参照），
３ａは上向き・南向きの拡散反射面，
３ｂは下向き・北向きの鏡面，
４はそれぞれ東西方向に縦長の上下の各平板部分からなり、東側からみたときの端面・断面が「く」の字状に形成された採光板（板状部材：(b)参照），
４ａは上向き・南向きの拡散反射面，
４ｂは下向き・北向きの鏡面，
５はそれぞれ東西方向に縦長直線状の曲板部分からなり、東側からみたときの端面・断面が「南側凸曲面」状に形成された採光板（板状部材：(c)参照），
５ａは上向き・南向きの拡散反射面，
５ｂは下向き・北向きの鏡面，
６はそれぞれ後述の、東西方向に縦長の横幅延長平板部分６ｃとこれに続く北傾斜平板部分（≒採光板１）６ｄとからなり、東側からみたときの端面・断面が「水平＋北向き上り傾斜」状に形成された採光板（板状部材：(d)参照），
６ａは北傾斜平板部分６ｄの上向き・南向きの拡散反射面，
６ｂは北傾斜平板部分６ｄの下向き・北向きの鏡面，
６ｃは略水平状態で採光板下端側に形成された縦長の横幅延長平板部分，
６ｄは横幅延長平板部分６ｃの北側に上り傾斜状態で続く北傾斜平板部分，
をそれぞれ示している。

また、
αは水平面などに対する採光板１の北傾斜角度（図１参照），
ｓ１は南からの直射光（図３，図５参照），
ｓ２は北からの天空光（図３，図５参照），
ｍ１は東京における春分・秋分の一日の太陽の動き（図９参照），
ｍ２は東京における夏至の一日の太陽の動き（図９参照），
ｍ３は東京における冬至の一日の太陽の動き（図９参照），
Ｎは「春分−夏至−秋分」の期間の朝夕に太陽が北側に回りこむエリア（図９参照），
をそれぞれ示している。

ここで、拡散反射面１ａ，３ａ，４ａ，５ａ，６ａはグレー塗装や樹脂フィルム貼りなどによって形成され、鏡面１ｂ，３ｂ，４ｂ，５ｂ，６ｂはガラス，アルミニウム，樹脂などによって形成される。

なお、横幅延長平板部分６ｃの上面，下面はそれぞれ拡散反射面，鏡面，光吸収面などの任意の仕様でよい。

本発明にかかる図示の採光装置の基本的特徴は、
(21)一方の面に拡散反射面（または光吸収面）１ａ，３ａ，４ａ，５ａ，６ａを形成し、その反対側の他方の面に鏡面１ｂ，３ｂ，４ｂ，５ｂ，６ｂを形成した複数の採光板１，３，４，５，６を用い、
(22)当該採光板には、
当該拡散反射面（または光吸収面）と当該鏡面との間で貫通し、当該採光板の横方向に形成されて東西方向からの直射光を取り込むための横長孔部１ｄと、この横長孔部１ｄへの南側直射光の入射を抑えるための蓋状部１ｅと、を形成し、
(23)それぞれの当該拡散反射面（または光吸収面）が上向き・南向き、かつ、当該鏡面が下向き・北向きとなる北傾斜状態で、その採光板全体を南北方向などのエリアに並列状態で配設した、
ことである。

採光板１，３，４，５，６は、それぞれ図１〜図９で示すように北側に傾いた状態で配設されている。

水平面に対する採光板１などの北傾斜角度αは、その設置場所，採光仕様や季節などを考慮した上での個々の所定値（90度未満）に設定される。

単なる一例としての、図１〜図９の採光装置における採光板１それぞれの北傾斜角度αは水平面に対して60度である。

このような形での複数採光板の配設により、晴天時の南側直射光の採光量を積極的に抑えるとともに、曇天時のみならず晴天時にも存在し四方八方から入射する天空光を主たる採光対象としている。

図３に示すように、採光板１は、その拡散反射面１ａで南からの直射光ｓ１の直接入射を阻止する一方、その鏡面１ｂで北からの天空光ｓ２の入射採光をいわば積極的にサポートしている。

当然のことながら晴天時における天空光中心の採光量（明るさ）は、通常の直射光中心の場合よりも減少する。

本発明では、このように晴天時の南側直射光（の一部）をいわば捨象した形の採光状況を積極的に設定することにより、晴天時の入射採光量と、天空光がもっぱらの採光対象となる曇天時の入射採光量と、の差分を小さくしようとしている。

図３，図４，図８で示すように、任意の採光板１，３，４，５，６の上北端部分の真下（鉛直方向）にその北隣採光板の下南端部分が位置している場合、秋分−冬至−春分の期間は南側直射光を遮蔽可能である。図示のものに比べてこの北隣採光板を当該任意の採光板１の方に移動させた位置関係、すなわち隣同士の採光板の間隔を図３や図８の場合より狭くした位置関係においても、南側直射光が遮断されるのは勿論である。

この「任意の採光板１，３，４，５，６の上北端部分の真下（鉛直方向）にその北隣採光板の下南端部分が位置している」とは、例えば採光板１の全体にその上方から真下方向への仮想光をあてたときに当該採光板それぞれの拡散反射面１ａ（上記他面）が当該仮想光すべてのそれ以上の直進を阻止する形に設定されている、ともいえる。

なお、北半球における春分−夏至−秋分の期間は、朝夕に太陽が北側に回り込む時間帯があるのでこの北側からの直射光、すなわち図９のエリアＮからの直射光が採光装置に入射する。

図４に示すように、建屋採光部２の方位に応じて複数の採光板１は、
(31)建屋採光部２の長手方向が南北方向に一致している(a)の場合には、当該建屋採光部の幅方向と同じ方向の平行状態でそれぞれ配設され、
(32)建屋採光部２の長手方向が南北方向からずれている(b)の場合には、当該建屋採光部の幅方向から傾いた方向の平行状態でそれぞれ配設される。

図５に示すように、北傾斜状態の採光板１のため室内側に直接入射できない南側直射光も、その一部が、当該採光板の拡散反射面１ａと南隣の採光板１の鏡面１ｂとの間の反射作用により入射できる。

このとき、拡散反射面１ａの反射率を変えれば南側直射光の入射量を調整することができる。例えば、拡散反射面１ａの色を「黒」から「グレー」さらには「白」とかえることにより、そこでの反射率は順次大きくなる。

図５の採光板１を用いる場合には、直射光の一部も採光装置に入射しえるので晴天時の直射光入射量を調整することができる。

図６に示すように、複数の孔部１ｃを備えた採光板１の使用により、南側などからの直射光の一部分を屋内などの採光装置内側に取り込むことができる。

図７に示すように、複数の横長孔部１ｄとそれに対応した東向き・西向きの斜め蓋状部１ｅとからなる光入射域を複数備えた採光板１の使用により、東西方向からの直射光を屋内などの採光装置内側に取り込むことができる。

すなわち、東西方向からの直射光が横長孔部１ｄに直接入射し、また、当該直射光が斜め蓋状部１ｅそれぞれの下向き面（横長孔部１ｄと対向する側の面）で反射してから横長孔部１ｄに入射する。

それとともに南側直射光が斜め蓋状部１ｅの上向き面（横長孔部１ｄと対向しない側の面）で反射したり、当該上向き面に吸収されるように設定し、これにより採光板１の横長孔部１ｄへ南側からの直射光が入射するのを阻止している。

全体が平板形状の図１〜図７の採光板１に代えて、図８に示すような採光板３〜６を用いるようにしてもよい。

図８の複数採光板それぞれの配設位置関係も、図３の採光板１の場合と同じように、任意の採光板３〜６の上北端部分の真下（鉛直方向）にその北隣採光板の下南端部分が位置する態様である。図８においてもこの配設位置関係を点線で示している。

なお、図８(d)の採光板６はその配設後の下端側としての略水平状態の横幅延長平板部分６ｃを備えている。

そのため、採光板６を、その隣同士について図３の点線と同様の位置関係（図８(d)の点線状態）を保持した状態で所定長の建屋採光部２に配設する、ときに必要な採光板総数は、横幅延長平板部分６ｃなしの採光板１を図３の点線位置関係にて順次配設する場合よりも、この水平部分の横幅相当分だけ少なくてすむ。

任意の採光板１，３，４，５，６を上述のような傾斜・並列状態で建屋採光部２などに配設する場合、ネジ止め，リベット止め，接着などの各種固定手段を適宜用いる。

本発明が以上の実施形態に限定されないことは勿論であり例えば、
(41)拡散反射面の代わりに黒塗装や黒フィルムからなる光吸収面を用いる、
(42)図８(d)の横幅延長平板部分６ｃの代わりに曲板部分を用いる、
(43)図８(d)の北傾斜平板部分６ｄの代わりに採光板３〜５を用いる、
(44)隣同士の採光板の間隔を図示のものよりも広げる、すなわち図３や図８で示した点線位置関係状態よりも広げる、
(45)長方形状に代えて平行四辺形状や台形状などの各種形状の採光板を用いる、
(46)孔部１ｃ，横長孔部１ｄを備えていない採光板と、孔部１ｃ，横長孔部１ｄを備えた採光板とを併用する、
(47)上述の採光板からなる採光装置を屋外に設ける、
ようにしてもよい。

１：採光板（板状部材：図１〜図７参照）
１ａ：上向き・南向きの拡散反射面
１ｂ：下向き・北向きの鏡面
１ｃ：孔部（図６参照）
１ｄ：横長孔部（図７参照）
１ｅ：斜め蓋状部（図７参照）
２：建屋採光部（図２，図４参照）

３：採光板（図８(a)参照）
３ａ：上向き・南向きの拡散反射面
３ｂ：下向き・北向きの鏡面
４：採光板（図８(b)参照）
４ａ：上向き・南向きの拡散反射面
４ｂ：下向き・北向きの鏡面
５：採光板（図８(c)参照）
５ａ：上向き・南向きの拡散反射面
５ｂ：下向き・北向きの鏡面
６：採光板（図８(d)参照）
６ａ：北傾斜平板部分の上向き・南向きの拡散反射面
６ｂ：北傾斜平板部分の下向き・北向きの鏡面
６ｃ：横幅延長平板部分
６ｄ：北傾斜平板部分

α：採光板１の北傾斜角度（図１参照）
ｓ１：南からの直射光（図３，図５参照）
ｓ２：北からの天空光（図３，図５参照）
ｍ１：春分・秋分の一日の太陽の動き（図９参照）
ｍ２：夏至の一日の太陽の動き（図９参照）
ｍ３：冬至の一日の太陽の動き（図９参照）
Ｎ：太陽が北側に回りこむエリア（図９参照）

Claims

一面に鏡面部分を有し、かつ、その反対側の他面に光拡散面部分または光吸収面部分を有する複数の板状部材を並列状態で配設した採光装置において、
前記板状部材は、
前記他面と前記一面との間で貫通し、前記板状部材の横方向に形成されて東西方向からの直射光を取り込むための横長孔部と、
当該横長孔部への南側直射光の入射を抑えるための蓋状部と、を備え、
前記板状部材はそれぞれ、
前記一面の側が下向き、かつ北向きで、また、前記他面の側が上向き、かつ南向きとなる傾斜部分を含む態様で配設されている、
ことを特徴とする採光装置。
前記傾斜部分を含む態様は、
前記板状部材の全体にその上方から真下方向への仮想光をあてたとき、当該板状部材それぞれの前記他面が当該仮想光すべてのそれ以上の直進を阻止する形に設定されている、
ことを特徴とする請求項１記載の採光装置。
前記板状部材は、
南北方向の面部分からなる横幅延長部分と、
当該横幅延長部分からその北側に続く前記傾斜部分と、を有している、
ことを特徴とする請求項１または２記載の採光装置。
採光装置の構成要素として、一面の側が下向き、かつ北向きで、また、その反対の他面の側が上向き、かつ南向きとなる傾斜状態で使用される板状部材であって、
前記一面に鏡面部分が形成され、かつ、前記他面に光拡散面部分または光吸収面部分が形成され、
前記他面と前記一面との間で貫通し、かつ横方向に形成されて東西方向からの直射光を取り込むための横長孔部と、当該横長孔部への南側直射光の入射を抑えるための蓋状部と、を備えている、
ことを特徴とする採光装置用板状部材。
南北方向の面部分からなる横幅延長部分と、
当該横幅延長からその北側に続いて前記傾斜状態で使用される傾斜部分と、を有している、
ことを特徴とする請求項４記載の採光装置用板状部材。