JP6037068B2

JP6037068B2 - 採光シート、採光装置、及び建物

Info

Publication number: JP6037068B2
Application number: JP2016029295A
Authority: JP
Inventors: 柏木　剛; 剛柏木; 達明井上
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2016-02-18
Filing date: 2016-02-18
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2032-12-19
Also published as: JP2016136263A

Description

本発明は、建物等の内部に日光等の外光を採り入れるための採光シート、採光装置、及びこれを用いた建物に関する。

いわゆる窓ガラスにより、建物の内部に日光等の外光を採り入れて明るく快適な室内空間を形成することはよく知られている。しかし一方で当該窓ガラスに入射した外光をそのまま室内に採り入れると、まぶしさを感じる等の不具合を生じることもある。これに対して、直射日光を制御してより快適な態様で室内側に採り入れる技術がいくつか提案されている。

特許文献１には、太陽光を建物内に取り入れる部位に配置される太陽光取り入れ制御用の光制御シートが開示されている。これは太陽光を透過する光透過性部と、太陽光を吸収する遮光部群とからなり、遮光部群はシート内の一方向に所定ピッチで、遮光部を複数配列させているものである。

また特許文献２には、太陽光を採り入れるよう建物の開口部に設けられる板状の採光用光学素子が開示されている。これは、同一平面上に詰めて設けられた多数のプリズム部から成り、各プリズム部の斜面は、太陽の仰角が臨界仰角より小さい場合には太陽光を透過させ臨界仰角以上の場合には全反射させる角度となっており、太陽の仰角が臨界仰角以上の場合の全体の採光量は、臨界仰角より小さい場合の全体の採光量に比べて少なくなる形態を備えている。

特開２０１０−２５９４０６号公報特開２００３−１５７７０７号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているような構成の光制御シートでは、外光（太陽光）の一部を遮光部群が吸収してしまうため、該光制御シートを建物等の窓に適用した場合、外光を吸収してしまい外光を効果的に室内に採り入れることが難しかった。
また、特許文献２に開示されている技術では、外側から入射する光について制御することができるが、室内側から外を見たときに像が屈折するため、外の景色を見るための鮮明さに不足があった。さらに、特許文献２に開示されている採光用光学素子は、プリズム状の凹凸が室内側に露出しているため、設置場所によっては損傷を受けやすく、耐久性に問題があった。

そこで本発明は上記した問題点に鑑み、太陽光の直射（直達光）を抑制するとともに効率良く採光でき、室内側から室外側を見ることが可能な採光シートを提供することを課題とする。また、これを用いた採光装置及び建物を提供する。

以下、本発明について説明する。

請求項１に記載の発明は、シート面が鉛直となるように建物開口部に配置されるシート状である採光シートであって、透光性を有するシート状の基材層と、基材層の一方の面に形成され、光を偏向する光偏向層と、を備え、光偏向層は、基材層の一方の面に沿って複数並べて配置された光を透過する光透過部と、複数の光透過部間に配置され、該光透過部よりも低い屈折率の紫外線硬化型樹脂の組成物が充填された光を吸収しない光偏向部と、を有し、光透過部が配置された部位の光偏向層の表裏面は平行に形成されており、採光シートが建物開口部に配置された姿勢で、光偏向部は採光シートの厚さ方向断面において、その上部となる側の辺が、複数の直線が連続した折れ線、又は曲線状で形成されており、上部となる側の辺は、下に凸となるよう形成され、上部となる側の辺における下に凸は、上部となる側の辺のうち室外側における水平面に対する傾斜角が、室内側における水平面に対する傾斜角よりも大きく形成されており、上部となる側の辺の反対側の下部となる側の辺は、１つの直線状であるとともに、採光シートのシート面法線に対して０°以上３０°以下であり、上部となる側の辺と、下部となる側の辺との距離が、室内側に向かうにつれて小さくなるように構成されている、採光シートである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の採光シートにおいて、上部となる側の辺の室外側における傾斜角は０°以上２３．１°以下、室内側における傾斜角は０°以上１．７°以下である。

請求項３に記載の発明は、透光性を有する板状のパネルと、パネルの一方の面に貼付される請求項１又は２に記載の採光シートと、少なくともパネルの周囲を囲むように配置される枠と、を備える採光装置である。

請求項４に記載の発明は、壁に形成された開口部に請求項３に記載の採光装置が設置された建物である。

本発明によれば、太陽光の直射（直達光）を抑制するとともに効率良く採光でき、室内側から室外側を見ることが可能となる。

第一形態を説明する図で、建物１の外観斜視図である。採光装置１０を正面視した図である。採光パネル１２の層構成を説明する図である。光偏向層２３の形態を説明する図である。図５（ａ）は光偏向部の上部となる側の辺が下に凸の曲線である例、図５（ｂ）は光偏向部の上部となる側の辺が３つの直線により形成された下に凸状である例を表した。光偏向部の室外側に面する部位が凹状である例である。採光シート２０の効果を説明する１つの図である。採光シート２０の効果を説明する他の図である。第二形態を説明する図で、採光パネル１１２の層構成を説明する図である。試験例１の採光パネルの構成を説明する図である。試験例２の採光パネルの構成を説明する図である。試験例３の採光パネルの構成を説明する図である。

以下に示す各図では、分かりやすさのためその構造を誇張して記載することがある。また、各図では見易さのため、繰り返しとなる符号は一部を省略することがある。

図１は第一形態を説明する図であり、採光シート２０（図３参照）が備えられた建物１の外観斜視図である。建物１はいわゆるオフィスビルであり、南側に面する外壁には室内外を連通する複数の開口部が設けられ、ここに採光シート２０を具備する採光装置１０が配置されている。
図２には１つの採光装置１０を室外側から正面視した図を表した。このように採光装置１０は、枠１１と該枠１１の枠組み内に配置された採光パネル１２とを備えており、いわゆる窓として構成されている。そして当該採光装置１０が上記のように建物１の開口部に配置される。

図３には図２にＩＩＩ−ＩＩＩで示した線に沿った採光装置１０の鉛直方向断面のうち、採光パネル１２の層構成を模式的に表した。図３では採光パネル１２のパネル面が鉛直になるように建物１に取り付けられた姿勢で表されており、図３の紙面左が室外側、紙面右が室内側、紙面上方が天側、紙面下方が地側となる。

採光パネル１２は、図３からわかるように、パネル１３、及び該パネル１３の室内側面に貼合された採光シート２０を備えている。また、採光シート２０は、室内側からハードコート層２１、基材層２２、光偏向層２３、及び接着層２６を備えている。以下、これらの各層について説明する。

パネル１３は、ガラスパネルや樹脂パネル等、通常の建物や乗り物の窓等に用いられる透光性を有する板状の透光パネルである。従って、パネル１３を構成する部材としては公知の板ガラスや樹脂板を用いることができる。上記した枠１１は少なくとも当該パネル１３の周囲に配置されることにより、採光パネル１２が枠１１の枠組み内に取り付けられる。

ハードコート層２１は、表面保護を目的として、採光シート２０のうちパネル１３とは反対側の最表面に設けられる層である。ハードコート層２１は透明な樹脂層として形成することができ、擦り傷、表面汚染に対する耐性の観点から、硬化性樹脂が硬化してなる樹脂硬化層として形成することが好ましい。
具体的には電離放射線硬化性樹脂、その他公知の硬化性樹脂等を要求性能に応じて適宜採用すればよい。電離放射線硬化性樹脂としては、アクリレート系、オキセタン系、シリコーン系等が挙げられる。例えば、アクリレート系の電離放射線硬化性樹脂は、単官能（メタ）アクリレートモノマー、２官能（メタ）アクリレートモノマー、３官能以上の（メタ）アクリレートモノマーなどの（メタ）アクリル酸エステルモノマー、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸エステルオリゴマー乃至は（メタ）アクリル酸エステルプレポリマーなどからなる。さらに３官能以上の（メタ）アクリレートモノマーを例示すれば、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等がある。

また、ハードコート層２１には、耐汚染性向上の機能を追加してもよい。これは例えばシリコーン系化合物、フッ素系化合物などを添加することにより可能となる。さらにその他の機能として帯電防止性向上、撥水性向上の機能を有するものとしてもよい。
帯電防止性向上のために用いることができる材料としては、電子伝導タイプではＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ（ＰＥＤＯＴ（Ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）；３，４−エチレンジオキシチオフェンポリマー）とＰＳＳ（ｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ）；スチレンスルホン酸ポリマー）とを共存）などが挙げられ、イオン導電タイプではリチウム塩系材料等が挙げられる。
また、撥水性向上のために用いることができる材料としては、フッ素系化合物等が挙げられる。

基材層２２は、光偏向層２３を形成するための基材となる層である。
従って基材層２２は、透光性を有するとともに光偏向層２３の変形を防止できるように支持する。かかる観点から、基材層２２を構成する材料の具体例として例えば、アクリル、スチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリル等のうちの１つ以上を主成分とする透明樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化型樹脂等）を挙げることができる。

基材層２２の厚さは特に限定されないが、２５μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。基材層２２の厚さがこの範囲を外れると、加工性に問題を生じる虞がある。例えば、基材層２２が薄過ぎればしわが生じやすくなる。また、基材層２２が厚過ぎれば、採光シート２０を製造する工程のうち中間工程において巻き取りが困難になる。

光偏向層２３は光透過部２４及び光偏向部２５を有している。光透過部２３は、図３に示した断面を有して基材層２２の面に沿った一方向（建物１に配置された姿勢で水平方向）に延びるように配置されるとともに、該一方向とは異なる方向の基材層２２の面に沿って（建物１に配置された姿勢で鉛直方向）複数の光透過部２４が所定の間隔で配列されている。本形態では隣り合う光透過部２４は基材層２２側の端部で連結され、一体化されている。
一方、光偏向部２５は隣り合う光透過部２４の間に配置されている。

図４には光偏向層２３の一部を拡大した図を示した。
光透過部２４は、光を透過する部位であり、光偏向層２３のうち光透過部２４が配置された部位における基材層２２側の面とその反対側面（接着層２６側の面）とは平行に形成されている。これによって、後に説明するように採光シート２０を通して室外側の景色がさらに見やすくなる。好ましくは光透過部２４は光を散乱させることなく透過する。これにより背面側の景色の見易さが向上する。ここに「光を散乱させることなく透過する」とは、意図的に散乱させる材料等を添加することなく形成された部位であることを意味し、材料中を光が透過するときに不可避的に散乱が生じることは許容される。

本形態では光透過部２４は図３、図４に表れる断面で２つの光偏向部２５間において略台形の断面を有しており、室外側が短い上底、室内側が長い下底であり光偏向部２５との界面を構成する辺が脚部となっている。ただし、脚部は後述する光偏向部２５の形状に沿った形状となるので、必ずしも一直線ではない。

光透過部２４を構成する材料としては、例えば、アクリル、スチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリル等の１つ以上を主成分とする透明樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化型樹脂等）を挙げることができる。
ここで光透過部２４を構成する材料の屈折率は、基材層２２の屈折率と同じであってもよいし、異なっていてもよい。ただし両者間で屈折率差があるとその界面で光が偏向されてしまう可能性が高まるので、同じ材料であること、又は異なる材料であっても屈折率差が小さい、あるいは屈折率差がないことが好ましい。ここで光透過部２４を形成する材料の屈折率は原材料の汎用性から１．４９以上１．５６以下の範囲が好ましく、１．４９以上１．５０以下であることがより好ましい。

光偏向部２５は、隣り合う２つの光透過部２４間に形成される部位である。すなわち、上記したように光透過部２４はシート面に沿った方向に所定の間隔で並列され、光透過部２４間には、所定の形状を有する凹部が形成されている。本形態における凹部は、後述する光偏向部２５の断面形状に応じた断面形状を有する溝であり、ここに光偏向部２５を構成する材料が充填されることにより光偏向部２５が形成されている。従って光偏向部２５は凹部に基づいた断面形状を具備している。

光偏向部２５は、ここに照射された光を全反射して偏向可能に構成された層である。そのため、光偏向部２５は光透過部２４よりも屈折率が低い材料が充填されている。これによれば、光偏向部２５と光透過部２４との屈折率差、及びその界面に入射する光の角度の関係により、該入射した光が全反射条件を満たせばここでその光を全反射して偏向することができる。後で詳しく説明するが、偏向された光は、その向きが変わり、例えば天井に照射されるなどしてまぶしさを与える直達光でなくなることができる。光偏向部２５を形成する材料の屈折率は原材料の汎用性から１．４９以上１．５６以下の範囲が好ましく、１．４９以上１．５０以下であることがより好ましい。
また、そのときにおける光透過部２４と光偏向部２５との屈折率差は、０．０３以上０．０７以下、より好ましくは０．０５以上０．０６以下である。屈折率差が０より大きく０．０３より小さい範囲では、全反射時の波長分散（波長により全反射角度が異なることによる分散。）が生じた際に長波長の成分が全反射せず、短波長の成分のみが全反射することがあり、色彩の変化が生じる虞がある。一方、屈折率差が０．０６より大きいと、短波長の成分の屈折率が長波長の屈折率の成分の屈折率に対して大きくなる傾向にあり、虹状のムラが顕著に表れる虞がある。

さらに、本形態では光偏向部２５は次のような形状を構成を備えている。図４を参照しつつ説明する。
光偏向部２５は図４に表れる断面において、多角形状を有している。そのうち、採光パネル１２を建物１に配置した姿勢において、上部となる側は２つの辺２５ａ、２５ｂが室内外方向に連続するように配置され下に凸になるように形成されている。すなわち、室外側に辺２５ａ、室内側に辺２５ｂが配置されている。

これら２つの辺２５ａ、２５ｂは、図４に表された姿勢とされたとき、その傾斜角が水平面（採光シート２０のシート面の法線）に対してそれぞれ異なる角度θ_Ｕ１及びθ_Ｕ２を具備している。ここで、θ_Ｕ１及びθ_Ｕ２は室外側（太陽側）に向けて上となるように傾斜し、θ_Ｕ１はθ_Ｕ２より大きな角度とされる。これにより、季節や時間により異なる太陽の高度を考慮し、太陽光を光透過部２４と光偏向部２５との界面で全反射して偏向することができる場面を拡大することができる。従って、角度θ_Ｕ１及び角度θ_Ｕ２もかかる観点から決められることが好ましい。詳しくは光路例を示しつつ後で説明する。
一方、辺２５ａ、２５ｂとは反対側となる下部となる側の辺２５ｄは、その傾斜角が水平面（採光シート２０のシート面の法線）に対してθ_Ｄとされている。θ_Ｄは特にに限定されることはないが、製造の観点から０°以上３０°以下とすることが好ましい。

光偏向部２５が並列されるピッチは特に限定されないが、１０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。光偏向部２５のピッチが狭すぎると微細形状になるので製造の際に加工が困難になる。一方、光偏向部２５のピッチが広すぎると、金型で成形する際に材料の離型性が低下する傾向にある。
また、光偏向部２５の断面のうち、室外側（基材層２２と反対側で光透過部間の凹部の開口側）の大きさは特に限定されないが、５μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましい。この幅が狭すぎると微細形状になるので加工が困難になる。一方、この幅が広すぎると金型で成形する際に材料の離型性が低下する傾向にある。

光偏向部２５の厚さ方向の大きさ（図４の紙面左右方向）は特に限定されないが、１０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。これが小さすぎると、光偏向部２５の加工自体が困難になる虞がある。一方、これが大きすぎると光偏向部２５を形成するための金型の製造、及び金型からの材料の離型性が低下し、生産性が悪くなる虞がある。

図５、図６には、変形例に係る光偏向部の断面形状を表した。
図５（ａ）は、上部となる側の辺が下に凸である光偏向部２５’の例を示した。この例では、最も室外側となる部位における接線の傾斜角が水平面（採光シート２０のシート面の法線）に対して角度θ_Ｕ１、最も室内側となる部位における接線の傾斜角が水平面（採光シート２０のシート面の法線）に対して角度θ_Ｕ２となればよい。
図５（ｂ）は、上部となる側の辺が室外側から３つの辺２５’’ａ、２５’’ｃ、２５’’ｂにより形成されて下に凸となる光偏向部２５’’の例である。この例では、最も室外側となる辺２５’’ａの傾斜角が水平面（採光シート２０のシート面の法線）に対して角度θ_Ｕ１、最も室内側となる辺２５’’ｂの傾斜角が水平面（採光シート２０のシート面の法線）に対して角度θ_Ｕ２となり、間に配置される辺２５’’ｃの傾斜角は、水平面（採光シート２０のシート面の法線）に対して角度θ_Ｕ３であり、θ_Ｕ２＜θ_Ｕ３＜θ_Ｕ１であることが好ましい。
ここでは３つの辺３つの辺２５’’ａ、２５’’ｃ、２５’’ｂからなる光偏向部の例を説明したが、これに限らずさらに多くの辺により形成されていてもよい。

これら図５（ａ）、図５（ｂ）に記載のような光偏向部によっても図４で示した形状の光偏向部と同様の効果を奏するものとなる。さらに図５（ａ）、図５（ｂ）による形状によれば、全反射による波長分散による虹状のムラの発生を抑制することが可能となる。

図６は、光偏向部のうち、光透過部間に形成される溝の開口側（本形態では室外側に面する辺）が窪んだ形状に形成されている例の光偏向部２５’’’を表した。この場合、当該窪みの内側には隣接する接着層２６の接着剤が充填される。これによれば、さらに当該凹部において太陽光を偏向させ、光を制御することができる。

また、全反射した光を散乱させる観点から光偏向部２５と光透過部２４との界面を微小な凹凸が無数に形成された面であるマット面としてもよい。

なお、本形態では辺２５ｄ側を一直線としたが、下部となる側の辺の形態はこれに限られることなく、上部となる側の辺と同様（鏡面対象）となるように形成してもよい。

図３に戻って他の構成についても説明を続ける。
接着層２６は、パネル１３に採光シート２０を接着するための層である。接着層２６を構成する材料としては、パネル１３に採光シート２０を接着できるものであれば特に限定されず、公知の粘着剤、接着剤、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等を用いることができる。より具体的な例としては、接着層２６として、例えばアクリル系の粘着剤を用いることができ、さらに具体的にはアクリル系共重合体とイソシアネート化合物とを組み合わせた粘着剤を挙げることができる。ただし、接着層２６を構成する材料は、採光シート２０の性質上、透光性、耐候性に優れた材料によることが好ましい。

接着層２６の厚さは特に限定されないが、１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。接着層２６が薄過ぎるとパネル１３と採光シート２０との密着性が低下する虞がある。また、接着層２６が厚過ぎると該接着層２６の厚さを均一にすることが困難になる。

以上説明した採光シート２０を具備する採光パネル１２により採光装置１０を形成し、これを図１に示したように建物１の開口部に配置する。次に、このように採光シート２０が配置された場面における作用、及び上記説明した角度θ_Ｕ１、θ_Ｕ２の好ましい値について、主要な光路に基づいて説明する。説明に必要な光路例を以下に示す図面に適宜表した。なお各図面に表した光路例は概念的なものであり、屈折、反射の程度等を厳密に表したものではない。

図７に１つの光路例である太陽Ｓからの光Ｌ_Ｓ１を示した。図７からわかるようにＬ_Ｓ１はそのときの太陽高度に基づいて仰角（水平面からなす角）θ_Ｓ１で採光パネル１２に照射される。採光パネル１２に入射した光Ｌ_Ｓ１は採光パネル１２を透過するうちに光偏向層２３の光透過部２４内を進む。光透過部２４内では、該光透過部の屈折率をＮ_Ｐ、室外の屈折率をＮ_０とすれば、光Ｌ_Ｓ１は、式（１）で表される太陽光進行角θ_Ｐ１で進む。

太陽光進行角θ_Ｐ１で進行した太陽光が光透過部２４と光偏向部２５との界面のうち傾斜角がθ_Ｕ２である部位に達したとき、光透過部２４と光偏向部２５との屈折率差、及び太陽光進行角θ_Ｐ１の関係が全反射臨界角以上であれば図７のように界面で全反射する。これにより太陽光が偏向されて、まぶしさの原因となる直達光を抑制することが可能となる。

図８には他の光路例である太陽Ｓからの光Ｌ_Ｓ２を示した。図８からわかるようにＬ_Ｓ２はそのときの太陽高度に基づいて仰角（水平面からなす角）θ_Ｓ２で採光パネル１２に照射される。ここで、θ_Ｓ２はθ_Ｓ１よりも大きい角度である。採光パネル１２に入射した光Ｌ_Ｓ２は採光パネル１２を透過するうちに光偏向層２３の光透過部２４内を進む。光透過部２４内では、該光透過部の屈折率をＮ_Ｐ、室外の屈折率をＮ_０とすれば、光Ｌ_Ｓ２は、式（２）で表される太陽光進行角θ_Ｐ２で進む。

この例では、太陽光進行角θ_Ｐ２で進行した太陽光が光透過部２４と光偏向部２５との界面のうち傾斜角がθ_Ｕ１である部位に達したとき、光透過部２４と光偏向部２５との屈折率差、及び太陽光進行角θ_Ｐ１の関係が全反射臨界角以上であれば図８のように界面で全反射する。これにより太陽光進行角θ_Ｐ２より仰角が小さい角で光透過部２４を進み、さらに室内側に配置される傾斜角がθ_Ｕ２である部位に達してここで全反射される。これにより太陽光が偏向されて、まぶしさの原因となる直達光を抑制することが可能となる。
すなわち、この例では光透過部２４と光偏向部２５との界面のうち傾斜角がθ_Ｕ１である部位と傾斜角がθ_Ｕ２である部位とで２回太陽光を全反射して偏向し、まぶしさの原因となる直達光を防止している。
仮に光偏向部の当該傾斜角が全部に亘ってθ_Ｕ２であったとすれば、Ｌ_Ｓ２は大きな仰角（太陽光進行角）θ_Ｐ２で光透過部に入射するので、光偏向部と光透過部との界面で全反射することができず、透過してしまい、直達光として室内に入射してしまう。
これに対して、光偏向部２５によれば、このような太陽光Ｌ_Ｓ２をも全反射させて直達光とならないように偏向させることが可能となる。

以上からわかるように、採光シート２０によれば、傾斜角θ_Ｕ１、θ_Ｕ２がθ_Ｕ１＞θ_Ｕ２の関係を有していれば、光Ｌ_Ｓ１、Ｌ_Ｓ２のように進行角が異なる太陽光の少なくとも一部を全反射で偏向させて室内側に提供することができ、太陽光の室内への入射量を大きく減じることなく、かつ、少なくとも一部の直達光（いわゆる直射日光）をなくすことが可能となる。これにより明るく、快適な室内空間を形成することができる。

さらに、採光シート２０には上記したように光透過部２４が備えられており、光透過部２４が配置される部位の光偏向層２３の表裏面は平行、平滑に形成されている。これにより、図７に示したように室外側の景色を伴う光Ｌ_Ｋ１は室内にほとんど歪みなく入射しすることができ、これは室内側から室外側の景色を視認することができることを意味する。従って、採光シート２０は、さらに室外側の景色を視認し易い構造を具備している。

ここで、偏向される向きは界面に入射する角度である太陽光進行角θ_Ｐ、及び光偏向部の傾斜角であるθ_Ｕ１、θ_Ｕ２に依存する。従って、ここで全反射した光が最終的に水平より上向きとなるようにθ_Ｕ１、θ_Ｕ２が決められることが好ましい。

また、上記のように採光シート２０によれば、θ_Ｕ１＞θ_Ｕ２であれば、効率よく室内に太陽光を取り入れつつも直達光の少なくとも一部をなくすことができる。ただし、より効果的に太陽光を光偏向部２５で全反射させ、太陽光を偏向して室内側に出射させる観点から好ましいθ_Ｕ１、θ_Ｕ２を規定することができる。以下に詳しく説明する。

θ_Ｕ１は、上記光路例からもわかるように、太陽の仰角が高い場合に採光シートに入射した太陽光を適切に全反射することができる角度を設定することができる。これには例えば一年のうちで最も南中高度が高いときの仰角θ_ＳＨを設定することができる。すなわち、仰角θ_ＳＨとしたときの光透過部内の太陽光進行角θ_ＰＨは次式（３）で表されるので、この角度θ_ＰＨで進行する光を全反射することができるようにθ_Ｕ１を設定する。

ただし、仰角θ_ＳＨは緯度により異なるので、異なる緯度を跨ぐように広がる所定の領域（例えば国や地域等）におけるθ_ＳＨ１乃至θ_ＳＨ２により（θ_ＳＨ１＜θ_ＳＨ２）、θ_Ｕ１の範囲を規定することができる。すなわち、式（４）をθ_Ｕ１の好ましい範囲とすることができる。

ここで日本国内では、札幌におけるθ_ＳＨは７０．５°、沖縄におけるθ_ＳＨは８７．５°であることから、θ_Ｕ１は式（５）の範囲にあることが好ましい。

一方、θ_Ｕ２は、上記光路例からもわかるように、太陽の仰角が低い場合に採光シートに入射した太陽光を適切に全反射することができる角度を設定することができる。これには例えば一年のうちで最も南中高度が低いときの仰角θ_ＳＬを設定することができる。すなわち、仰角θ_ＳＬとしたときの光透過部内の太陽光進行角θ_ＰＬは次式（６）で表されるので、この角度θ_ＰＬで進行する光を全反射することができるようにθ_Ｕ２を設定する。

ただし、仰角θ_ＬＨは緯度により異なるので、異なる緯度を跨ぐように広がる所定の領域（例えば国や地域等）におけるθ_ＳＬ１乃至θ_ＳＬ２により（θ_ＳＨ１＜θ_ＳＨ２）、θ_Ｕ２の範囲を規定することができる。ここで、θ_Ｕ２は０°より小さくなる（図４とは反対に傾く。）と製造が困難になることから、０°以上であることが好ましい。以上より、式（７）をθ_Ｕ２の好ましい範囲とすることができる。

ここで日本国内では、沖縄におけるθ_ＳＬは４０．５°であることから、θ_Ｕ２は式（８）の範囲にあることが好ましい。

採光シート２０には上記した各層のいずれかに、他の機能を付加させるための構成を備えてもよい。これには例えば、紫外線吸収剤、熱線吸収剤、又は近赤外線吸収剤を添加し、紫外線吸収機能、熱線吸収機能、又は近赤外線吸収機能を備えさせることが考えられる。

近赤外線吸収機能は、近赤外線吸収剤（近赤外線吸収色素）を上記した各層の１つ又は複数に添加したり、塗布したりすることにより向上させることができる。近赤外線吸収色素としては、８００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の波長領域を吸収するものを用いることが好ましい。該波長領域の近赤外線の透過率が２０％以下であることが好ましく、１０％以下であることがさらに好ましい。一方で、近赤外線吸収色素は可視光領域、即ち、３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の波長領域で、十分な透過率を有することが好ましい。

紫外線吸収機能は、以下に例示する紫外線吸収剤を上記した各層の１つ又は複数に添加したり、塗布したりすることにより向上させることができる。紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤（ＴＩＮＵＶＩＮＰ、ＴＩＮＵＶＩＮＰＦＬ、ＴＩＮＵＶＩＮ２３４、ＴＩＮＵＶＩＮ３２６、ＴＩＮＵＶＩＮ３２６ＦＬ、ＴＩＮＵＶＩＮ３２８、ＴＩＮＵＶＩＮ３２９、ＴＩＮＵＶＩＮ３２９ＦＬ、全てＢＡＳＦジャパン株式会社製）や、トリアジン系紫外線吸収剤（ＴＩＮＵＶＩＮ１５７７ＥＤ、ＢＡＳＦジャパン株式会社製）、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤（ＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ８１、ＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ８１ＦＬ、全てＢＡＳＦジャパン株式会社製）、ベンゾエート系紫外線吸収剤（ＴＩＮＵＶＩＮ１２０、ＢＡＳＦジャパン株式会社製）などが挙げられる。

熱線吸収機能は、以下に例示する熱線吸収剤を上記した各層の１つ又は複数に添加したり、塗布したりすることにより向上させることができる。熱線吸収剤としては、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）またはスズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、フタロシアニン化合物などの金属酸化物超微粒子などが挙げられる。

以上説明した採光パネル１２は例えば次のように製造する。すなわち、採光パネル１２は、パネル１３に採光シート２０を貼合することによって製造することができる。ここで採光シート２０は、例えば次のように作製することが可能である。

採光シート２０のうち光偏向層２３は金型ロールを用いる方法により形成することができる。すなわち、円筒状であるロールの外周面に光偏向層２３の光透過部２４を転写可能な凹凸が設けられた金型ロールを準備する。そして金型ロールとこれに対向するように配置されたニップロールとの間に、基材層２２となる基材を挿入する。そして、基材のうち一方の面と金型ロールとの間に光透過部２４を構成する組成物を供給しながら金型ロール及びニップロールを回転させる。これにより金型ロールの表面に形成された凹凸の凹部内に光透過部２４を構成する組成物が充填され、該組成物が金型ロールの凹凸の表面形状に沿ったものとなる。

ここで、光透過部２４を構成する組成物としては、上記したものが好ましいが、さらに具体的な例は次の通りである。すなわち、光硬化型プレポリマー（Ｐ１）に、反応性希釈モノマー（Ｍ１）及び光重合開始剤（Ｉ１）を配合した光硬化型樹脂組成物を用いることができる。

上記光硬化型プレポリマー（Ｐ１）としては、例えば、エポキシアクリレート系、ウレタンアクリレート系、ポリエーテルアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、ポリチオール系等のプレポリマーを挙げることができる。

また、上記反応性希釈モノマー（Ｍ１）としては、例えば、ビニルピロリドン、２−エチルヘキシルアクリレート、β−ヒドロキシアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート等を挙げることができる。

また、上記光重合開始剤（Ｉ１）としては、例えば、ヒドロキシベンゾイル化合物（２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾインアルキルエーテル等）、ベンゾイルホルメート化合物（メチルベンゾイルホルメート等）、チオキサントン化合物（イソプロピルチオキサントン等）、ベンゾフェノン（ベンゾフェノン等）、リン酸エステル化合物（１，３，５−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルホスフィンオキサイド等）、ベンジルジメチルケタール等が挙げられる。これらの中から、光硬化型樹脂組成物を硬化させるための照射装置及び光硬化型樹脂組成物の硬化性から任意に選択することができる。なお、光透過部１６の着色防止の観点から好ましいのは、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン及びビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルホスフィンオキサイドである。

これらの光硬化型プレポリマー（Ｐ１）、反応性希釈モノマー（Ｍ１）及び光重合開始剤（Ｉ１）は、それぞれ、１種類で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

金型ロールと基材との間に挟まれ、ここに充填された光透過部２４を構成する組成物に対し、基材側から光照射装置により光を照射する。これにより、光透過部２４を構成する組成物を硬化させ、その形状を固定させることができる。そして、離型ロールにより金型ロールから基材層２２及び成形された光透過部２４を離型する。

次に、光透過部２４の凹部に光偏向部２５を構成する組成物を充填して硬化させることによって、光偏向部を形成することができる。このようにして、基材層２２上に光偏向層２３を形成することが可能である。

このようにして形成された光偏向層２３上に接着剤を積層して接着層２６とし、基材層２２にハードコート層２１を接着剤等により貼り付ける。これにより採光シート２０となる。

図９は第二形態を説明する図であり、図７に相当する図である。第二形態では、光偏向部２５の代わりに光偏向部１２５が適用された光偏向層１２３を有する採光シート１２０が形成されている。そして、採光シート１２０がパネル１３に貼付されて採光パネル１１２となる。従って、採光シート１２０は、光偏向部２５の代わりにに光偏向部１２５が適用され、他の構成は採光シート２０と同じなので、ここでは光偏向部１２５について説明し、他の構成については同じ符号を付して説明を省略する。

光偏向部１２５は、光偏向部２５の形態に加え、光を散乱して反射又は散乱して透過するための材料が充填されている。光を散乱させるための材料は特に限定されることはないが、例としては、散乱反射については、白色顔料や銀色顔料等の光散乱剤を混ぜた硬化性樹脂が挙げられる。白色顔料は、例えば、酸化チタン、二酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛などの金属酸化物が挙げられる。銀色顔料としては、例えば、アルミニウム、クロムなどの金属が挙げられる。これにより効率よく光を散乱反射させることができる。また、硬化性樹脂は光透過部２４を構成する材料と同様のものを用いることができる。
一方、散乱反射、散乱透過のための構成については、光偏向部１２５を透明なバインダー樹脂と該バインダー樹脂とは屈折率が異なる透明な散乱剤とを混合させた材料で構成することができる。透明なバインダー樹脂としては光透過部２４と同様なものを用いることができる。一方、当該透明な散乱剤としては、例えば、（メタ）アクリル酸エステル及びスチレンを中心としたモノマーを重合して得られた架橋粒子が挙げられる。当該架橋粒子の具体例としては、ガンツ化成株式会社製のガンツパール（登録商標）が挙げられる。上記架橋粒子は、アクリル酸エステル及びスチレンとの混合比を変えることによって、屈折率を制御することができる。例えば、アクリル比を高くすることで屈折率を１．４９程度にすることができ、スチレン比を高くすることで屈折率を１．５９程度にすることができる。また、散乱剤にはウレタン架橋粒子を用いることも可能である。当該ウレタン架橋粒子の具体例としては、根上工業株式会社製のアートパール（登録商標）が挙げられる。また、散乱剤は中空粒子にすることも可能である。

このような光偏向部１２５を有する採光シート１２０では、上記したＬ_Ｓ１、Ｌ_Ｓ２のような光路に加え、太陽光Ｌ_Ｓ３のように光を導くことができる。図９にＬ_Ｓ３の光路を示した。
図９からわかるようにＬ_Ｓ３はそのときの太陽高度に基づいて仰角（水平面からなす角）θ_Ｓ３で採光パネル１１２に照射される。採光パネル１１２に入射した光Ｌ_Ｓ３は採光パネル１１２を透過するうちに光偏向層１２３の光透過部２４内を進む。光透過部２４内では、該光透過部の屈折率をＮ_Ｐ、室外の屈折率をＮ_０とすれば、光Ｌ_Ｓ３は、式（９）で表される太陽光進行角θ_Ｐ３で進む。

太陽光進行角θ_Ｐ３で進行した太陽光が光透過部２４と光偏向部１２５との界面のうち傾斜角がθ_Ｕ２である部位に達したとき、光透過部２４と光偏向部１２５との屈折率差、及び太陽光進行角θ_Ｐ３の関係が全反射臨界角以下であれば図９のように界面を超えて光偏向部１２５内に進行する。ここで、光偏向部１２５は光を散乱させて室内側に出射することができるので、太陽光を散乱してまぶしさの原因となる直達光を抑制することが可能となる。

このように、採光シート１２０では、入射光の条件により全反射することなく光偏向部内に入った光も散乱して直達光でなくしてから室内側に出射することができる。

従来の技術は、太陽光が拡散せずに、室内に直接達する光（直達光）が多い場合があり、室内の人がまぶしさを感じてしまう不具合があった。結果として、室内が明るくなったとしても、まぶしさ防止のため、カーテンやブラインドをしてしまい、室内が暗くなってしまう不具合があった。本発明によればこれを抑制することができ、室内を従来のように暗くすることなく、まぶしさをも防止することができる。

以下に示す各試験例では、東京における南中高度を考慮した例を説明する。東京では、一年のうち最も高い南中高度における仰角θ_ＳＨは７８°、一年のうち最も低い南中高度における仰角θ_ＳＬは３１°である。
また、各試験例で用いる光透過部の屈折率はＮ_ｐは１．５５０、光偏向部の屈折率は１．４９０である。従って、仰角θ_ＳＨのとき、光透過部内を進む太陽光の進行角（太陽光進行角）θ_Ｐは３９．１°、仰角θ_ＳＬのとき、光透過部内を進む太陽光の進行角（太陽光進行角）θ_Ｐは１９．４°である。

試験例１では採光シート２０を備える採光パネル１２の例による採光パネルを作製した。図１０、表１に試験例１における光偏向層の形状を表した。これらからわかるように、試験例１では、光偏向部の上部となる側を断面で角度の異なる２つの辺で構成した。

本例では光偏向層を次のように作製した。
（１）光透過部構成組成物の調整
まずビスフェノールＡエチレンオキシド／キシリレンジイソシアネート／フェノキシエチルアクリレート／２−ヒドロキシエチルアクリレート／ビスマストリ（２−エチルヘキサノエート）を３０：１５：５０：５：０．０２で混合し、８０℃で１０時間反応させ、光硬化性プレポリマー（Ｐ１）を得た。
一方、ビスフェノールＡエチレンオキシド／イソホロンジイソシアネート／フェノキシエチルアクリレート／ビスマストリ（２−エチルヘキサノエート）を３０：２０：５０：０．０２で混合し、８０℃で１０時間反応させ、光硬化性プレポリマー（Ｐ２）を得た。
次に、光硬化性プレポリマー（Ｐ１）を３０質量部、光硬化性プレポリマー（Ｐ２）を３０質量部、反応性希釈モノマー（Ｍ１）としてのフェノキシエチルアクリレートを１０質量部、反応性希釈モノマー（Ｍ２）としてのビスフェノールＡエチレンオキシドを３０質量部、金型離型剤（Ｓ１）としてのテトラデカノールエチレンオキシド１０モル付加物のリン酸エステルを０．０３質量部、金型離型剤（Ｓ２）としてのステアリルアミンエチレンオキシド１５モル付加物を０．０３質量部、光重合開始剤（Ｉ１）としての１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（商品名：イルガキュア１８４、メーカー名：ＢＡＳＦ）を３質量部混合し、均一化して、光透過部構成組成物を得た。
なお、この光透過部構成組成物を厚さ１００μｍで塗工し、高圧水銀灯により８００ｍＪ／ｃｍ^２の紫外線を照射して光透過部構成組成物を硬化させ、多波長アッベ屈折率計（株式会社アタゴ製）を用いて、５８９ｎｍの屈折率を測定したところ、１．５５０であった。

（２）基材
基材としてはＰＥＴフィルム、商品名：Ａ４３００、東洋紡績社製、厚さ１００μｍを用いた。

（３）金型ロールの作製
光偏向層の作製に供される金型ロールを作製した。金型ロールは円柱状であり、銅メッキが施され、当該銅メッキ部分をバイトにより切削して光透過部に対応する溝を形成した。バイトとしてはダイヤモンドバイトを用いた。ロール軸方向の所定ピッチで金型ロールの銅メッキ層の外周を切削して溝を形成した。この切削したロールにクロムメッキをした。

（４）光透過部の形成
上記（３）で作製した金型ロールとニップロールとの間に、上記（２）の基材を搬送した。この基材の搬送に合わせ、上記（１）で得られた光透過部構成組成物を基材の基材層上に供給装置から供給し、金型ロールおよびニップロール間の押圧力により、基材層と金型ロールとの間に光透過部構成組成物を充填した。その後、基材側から高圧水銀灯により８００ｍＪ／ｃｍ^２の紫外線を照射して光透過部構成組成物を硬化させて、光透過部を形成した。その後、剥離ロールにより、金型ロールから光透過部を離型し、光透過部を含むシート（中間部材）を作製した。
圧縮式微小硬度計（ＦＩＳＣＨＥＲＨＭ２０００）を用いて微小圧子材料に負荷をかけ、これを除荷することによってこの光透過部の弾性率を測定した。このとき、負荷力は１００ｍＮ、負荷速度は４μｍ／１０秒、保持時間は６０秒とした。その結果、光透過部の弾性率は８００ＭＰａであった。

（５）光偏向部構成組成物の調整
光硬化性プレポリマー（Ｐ３）としてウレタンアクリレートを４２質量部、光硬化性プレポリマー（Ｐ４）としてエポキシアクリレートを１８質量部、反応性希釈モノマー（Ｍ３）としてのトリプロピレングリコールジアクリレートを３５質量部、反応性希釈モノマー（Ｍ４）としてのメトキシトリエチレングリコールアクリレートを５質量部、光散乱剤（Ｄ１）としての酸化チタンを５質量部、光重合開始剤（Ｉ１）としての１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（商品名：イルガキュア１８４、メーカー名：ＢＡＳＦ）を７質量部混合し、均一化して、光偏向部構成組成物を得た。
なお、この光偏向部構成組成物の光散乱剤を除いた成分を厚さ１００μｍで塗工し、高圧水銀灯により８００ｍＪ／ｃｍ^２の紫外線を照射して硬化させ、多波長アッベ屈折率計（株式会社アタゴ製）を用いて、５８９ｎｍの屈折率を測定したところ、１．４９０であった。

（６）光偏向部の形成
上記（５）で得られた光偏向部構成組成物を、上記（４）で作製した中間部材上に供給装置から供給した。また、中間部材の進行方向と略垂直に配置されたドクターブレードを用いて、中間部材上に供給した光偏向部構成組成物を中間部材に形成された溝（光透過部間の溝）内に充填するとともに、余剰分の光偏向部構成組成物を掻き落とした。その後、高圧水銀灯により８００ｍＪ／ｃｍ^２の紫外線を照射して光偏向部構成組成物を硬化させ、光偏向部を形成した。この状態では、光偏向部の表面には、深さ６μｍの窪みが発生していた。上記工程を更に１回行ったところ、光偏向部の表面には、深さ３μｍの窪みが発生していた。

（７）接着層の形成
アクリル系樹脂の粘着剤（商品名：ＳＫダイン２０９４、綜研化学株式会社、固形分２５．０％、溶剤は酢酸エチルとメチルエチルケトン）を１００質量部と、架橋剤（Ｅ−５ＸＭ、Ｌ−４５、綜研化学株式会社、固形分５．０％）を０．２８質量％と、１，２，３−ベンゾトリアゾールを０．２５質量部と、希釈溶剤（トルエン／メチルエチルケトン／シクロヘキサノン＝２７．６９ｇ／２７．６９ｇ／４．６１ｇ）を３２．０質量部と、を混合して接着層組成物を得た。
この組成物を離型フィルム（商品名：Ｅ７００７、東洋紡績社製、厚さ３８μｍ）に塗布して乾燥させ、上記光学機能層の面と貼り合わせた。
なお、この接着層について、多波長アッベ屈折計ＤＲ−Ｍ４（株式会社アタゴ製）を用いて５８９ｎｍの屈折率を測定したところ、１．４９０であった。また、この接着層の貯蔵弾性率は０．２２ＭＰａであった。

試験例２では採光シートを備える採光パネルを作製した。図１１、及び表１に試験例２における光偏向層の形状をそれぞれ表した。これらからわかるように、試験例２では、光偏向部の上部となる側を断面で１つの直線となる辺で構成した。

試験例３では、θ_Ｕ１＜θ_Ｕ２の例の採光パネルを作製した。図１２及び表１に試験例３における光偏向層の形状をそれぞれ表した。これからわかるように試験例３では、光偏向部の上部となる側を断面で上に凸となる折れ線状の辺で構成した。

参考例１は、採光シートを用いることなくパネルのみとした。

以上示した各例の採光パネルについて、直達光及び採光効率を測定して評価した。詳しくは次の通りである。
光源（メタルハライドファイバー光源、ＩＭＨ−２５０、シグマ光機株式会社）により白色光を所定の角度θ_ＳＨ、θ_ＳＬで投射した。光源の照度を照度計（Ｔ−１Ｈ、コニカミノルタオプティクス株式会社）を用いて５００ｌｘに調整した。
輝度計（ＬＳ−１１０、コニカミノルタオプティクス株式会社）を採光シートへの光の入射前、光の入射後に設置して、それぞれの輝度を測定し、輝度比から採光効率を算出した。試験例１の採光効率を○とし、これと同等であれば同様に○、これより低ければ×とした。
一方、直達光の評価は、まぶしさを主観評価し、十分まぶしくないと感じるレベルを◎、まぶしくないと感じるレベルを○、直視できないと感じるレベルを×とした。
表２に結果を表した。

表２の結果からわかるように、試験例１では太陽高度が高いときの仰角θ_ＳＨでも、太陽高度が低いときの仰角θ_ＳＬでも良好な採光効率を有しつつも直達光を抑えることができた。これはθ_ＳＨ時には上記説明したように、傾斜角の異なる２つの斜辺で順に光を全反射して室内側に出射することにより、一方、θ_ＳＬ時には室内側の傾斜により光を全反射して室内側に出射することによると考えられる。

試験例２では、θ_ＳＨ、θ_ＳＬのいずれの場合にも直達光を抑制することができたが、θ_ＳＨのときに採光効率が低下してしまった。

試験例３では、光偏向部の上部が折れ線状ではあるが、その傾斜の関係が適切でないことから、θ_ＳＨのときに採光効率が低下してしまった。

１建物
１０採光装置
１１枠
１２採光パネル
１３パネル
２０採光シート
２１ハードコート層
２２基材層
２３光偏向層
２４光透過部
２５光偏向部
２６接着層

Claims

シート面が鉛直となるように建物開口部に配置されるシート状である採光シートであって、
透光性を有するシート状の基材層と、
前記基材層の一方の面に形成され、光を偏向する光偏向層と、を備え、
前記光偏向層は、
前記基材層の一方の面に沿って複数並べて配置された光を透過する光透過部と、
複数の前記光透過部間に配置され、該光透過部よりも低い屈折率の紫外線硬化型樹脂の組成物が充填された光を吸収しない光偏向部と、を有し、
前記光透過部が配置された部位の前記光偏向層の表裏面は平行に形成されており、
前記採光シートが前記建物開口部に配置された姿勢で、前記光偏向部は前記採光シートの厚さ方向断面において、その上部となる側の辺が、複数の直線が連続した折れ線、又は曲線状で形成されており、前記上部となる側の辺は、下に凸となるよう形成され、
前記上部となる側の辺における前記下に凸は、前記上部となる側の辺のうち室外側における水平面に対する傾斜角が、室内側における水平面に対する傾斜角よりも大きく形成されており、
前記上部となる側の辺の反対側の下部となる側の辺は、１つの直線状であるとともに、前記採光シートのシート面法線に対して０°以上３０°以下であり、前記上部となる側の辺と、前記下部となる側の辺との距離が、室内側に向かうにつれて小さくなるように構成されている、採光シート。
前記上部となる側の辺の前記室外側における前記傾斜角は０°以上２３．１°以下、前記室内側における前記傾斜角は０°以上１．７°以下である、請求項１に記載の採光シート。
透光性を有する板状のパネルと、
前記パネルの一方の面に貼付される請求項１又は２に記載の採光シートと、
少なくとも前記パネルの周囲を囲むように配置される枠と、を備える採光装置。
壁に形成された開口部に請求項３に記載の採光装置が設置された建物。