JP6152623B2 - 採光パネル、採光パネルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、建物の内部に日光等の外光を採り入れるための装置である採光パネル、及び採光パネルの製造方法に関する。

いわゆる窓ガラス等により、建物の内部に日光を採り入れて快適な空間を形成することは周知である。これに対し、直射日光を制御してより快適な態様で光を採り入れる技術が特許文献１〜３に開示されている。これら技術によれば、プリズム等のような所定の幾何学的形状を備えた屈折率差を有する界面を利用して日光等の外光を所望の方向に偏向、反射して制御している。

国際公開公報 ＷＯ ９３／２５７９２ 特開２００３−１５７０７号公報 特開２０００−１５７１２号公報

しかしながら、特許文献１〜３に記載の技術では外側から入射する光については制御することができるが、室内側から外を見たときにも像が屈折するため、外の景色を見るための鮮明さに不足があった。また、特許文献１に記載の発明では、プリズム状の部材の保持の観点から問題が生じ、生産安定性や製造後の製品の取り扱い及び形状安定性に課題があった。一方、特許文献２、３に記載の発明では、プリズム状の凹凸が室内側に露出しているため、その耐久性にも問題があった。

そこで本発明は上記した問題点に鑑み、室外側からの光を所望の方向に制御しつつ、室内側からは室外側を見ることが可能であるとともに、生産性にも優れた採光パネルを提供することを課題とする。また、採光パネルの製造方法を提供する。

以下、本発明について説明する。

請求項１に記載の発明は、台形断面を有して一方向に伸びる単位プリズムが、一方向とは異なる方向に複数配列された偏向層と、隣り合う単位プリズム間に形成され、単位プリズムとは屈折率が異なる透明樹脂により形成されている部位と、透光性を有する板状の部材であり、偏向層の単位プリズムの台形断面の下底となる面に積層された基材層と、透光性を有する板状の部材であり、偏向層の単位プリズムの台形断面の上底となる面に積層された保護層と、透光性を有しガラス又は樹脂により形成された板状のパネルと、を有し、基材層、偏向層、及び保護層を含む積層体がパネルの一方の面に積層され、単位プリズムの台形断面のうち一方の脚部がパネルの法線に対して成す角が、他方の脚部の当該成す角よりも大きい、太陽光の採光パネルである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の太陽光の採光パネルにおいて、基材層、偏向層、及び保護層を含む積層体のパネルが配置される側とは反対側にハードコート層が配置されることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の太陽光の採光パネルを製造する方法であって、接着層が一方の面に積層された基材層の他方の面に単位プリズムの下底が配置されるように偏向層を形成する工程と、接着層が一方の面に積層された保護層を、該保護層の接着層が単位プリズムの上底に接するように貼り付ける工程と、を含む、太陽光の採光パネルの製造方法である。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の太陽光の採光パネルを製造する方法であって、ハードコート層が一方の面に積層された基材層の他方の面に単位プリズムの下底が配置されるように偏向層を形成する工程と、接着層が積層された保護層を、該保護層の接着層が単位プリズムの上底に接するように貼り付ける工程と、を含む、太陽光の採光パネルの製造方法である。

本発明によれば、室外側からの光を所望の方向に制御しつつ、室内側からは室外側を見ることが可能であるとともに、生産性にも優れた採光パネルとすることができる。

第一実施形態にかかる採光パネルが適用された窓の正面図である。 第一実施形態にかかる採光パネルの層構成を説明する断面図である。 第一実施形態にかかる採光パネルの断面の一部を拡大して示した図である。 第二実施形態にかかる採光パネルの断面の一部を拡大して示した図で、図３に相当する図である。 第三実施形態にかかる採光パネルの層構成を説明する断面図である。 第三実施形態にかかる採光パネルの断面の一部を拡大して示した図である。 第四実施形態にかかる採光パネルの断面の一部を拡大して示した図である。

本発明の上記した作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。ただし本発明は当該実施形態に限定されるものではない。

図１は第一実施形態にかかる採光パネル１０が適用された窓１を正面から見た図である。このように採光パネル１０の外周部に枠体２が取り付けられることにより、窓１が形成される。そして当該窓１が建物の開口部に配置される。
図２は、図１にＩＩ−ＩＩで示した鉛直方向における断面図のうち採光パネル１０の部分の断面を示し、採光パネル１０の層構成を模式的に表した図である。図２では、見易さのため繰り返しとなる符号は一部省略することがある（以降に示す各図において同じ。）。図３には、図２の一部で、偏向層１４の単位プリズム１５に注目して拡大した図を示した。

採光パネル１０は、パネル１１、接着層１２、基材層１３、偏向層１４、接着層１６、保護層１７、及びハードコート層１８を備えている。以下に各層について説明する。なお、図２、図３では採光パネル１０が垂直になるように建物等に取り付けられた姿勢で表されており、図２、図３の紙面左が室外側、紙面右が室内側、紙面上方が天、紙面下方が地となる。

パネル１１は、窓ガラスや樹脂パネル等、通常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、公知の板ガラスや樹脂パネルを用いることができる。

接着層１２は他の層をパネル１１に貼り付けるための層であり、かかる機能を有する各種のものを用いることができる。接着層に用いられる材料は特に限定されることはないが、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。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、採光パネル１０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。
ここで接着層１２の厚さは特に限定されるものではないが、１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。１０μｍより薄いと接着の効果が不十分になる可能性が高く、１００μｍより厚いと層厚の均一化が困難になる。

基材層１３は、偏向層１４を形成するための基材となる層であり、透光性を有するとともに、偏向層１４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１３を形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。
ここで基材層１３の厚さは２５μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。２５μｍより薄いとしわが発生したり基材としての機能を損なう虞がある。一方３００μｍより厚いと製造時における巻取りが困難となる。

偏向層１４は、日光等の室外側からの光である外光を偏向して室内側に透過させる機能を有する層である。偏向層１４は、図２、図３に表れているように、複数の単位プリズム１５が配列されている。

各単位プリズム１５は、基材層１３の面のうち接着層１２とは反対側に設けられ、基材層１３から凸となるように突出して形成されている。本実施形態では単位プリズム１５は鉛直方向断面において台形断面を有しており、当該断面を維持して紙面奥／手前方向（すなわち水平方向）に延びるように形成され、該延びる方向にとは異なる方向に配列されている。

単位プリズム１５は、台形断面において、下底を形成する第一面１５ａ、上底を形成する第二面１５ｂ、第一面１５ａと第二面１５ｂとを結ぶ面のうち下方に設けられる脚を形成する偏向面１５ｃ、及び上方に設けられる脚を形成する立ち上げ面１５ｄを備えている。

本実施形態では第一面１５ａが室外側に面しており、第二面１５ｂが室内側に面している。第一面１５ａと第二面１５ｂとは略平行に形成されている。第一面１５ａ、第二面１５ｂはその面がパネル１１の面に平行であることが好ましい。

偏向面１５ｃは外光を全反射させて室内側に透過させる面であり、パネル１１の面の法線となす角がθ_１である。θ_１の大きさは、外光を全反射させて所望の偏向をさせることができれば特に限定されることはないが、外光が日光であり、斜め上方から入射してくることを鑑みるとθ_１は０°以上１２．１°以下であることが好ましく、θ_１は４．５°であることがさらに好ましい。θ_１が０°であるとき偏向面１５ｃは室内外方向に平行となる。ここで角度θ_１の正負は、採光パネルを図３のように垂直に設置した姿勢において、室外側から室内側に向けて下がる傾斜を負、室外側から室内側に向けて上がる傾斜を正とする。以下同様である。
当該θ_１の範囲は、例えば東京（北緯３５．５度）、札幌（北緯４３度）、那覇（北緯２６度）の南北に緯度の大きく異なる３か所を基準とし、夏至、冬至における太陽の南中高度及び偏向層に用いることができる一般的な材料の屈折率を考慮して求めることができる。より具体的には次の通りである。
東京は北緯３５．５度、札幌は北緯４３度、那覇は北緯２６度であり、各地の夏至の南中高度はそれぞれ７８度（東京）、７０．５度（札幌）、８７．５度（那覇）となる。一方、冬至の南中高度は３１度（東京）、２３．５度（札幌）、４０．５度（那覇）である。従って、当該範囲の最小である２３．５度と最大である８７．５度との中心は５５度である。ここで、一般的な樹脂の屈折率を１．４９（アクリル系樹脂）〜１．５９（スチレン、ポリカーボネート系樹脂）として、スネルの法則に基づいて全反射条件を計算し、生産性も考慮すると、θ_１は０°以上１２．１度以下であることが好ましく、４．５度であることが更に好ましい。θ_１が０度より小さいと金型を製造する際の切削性、金型により単位プリズムを成型する際の成型性、及び金型離型性が悪くなる。また、θ_１が１２．１度より大きくなると、夏至における那覇の南中高度８７．５度のときに全反射しなくなる。

立ち上げ面１５ｄは、偏向面１５ｃを形成することにより生じる面である。ただし、立ち上げ面１５ｄは、偏向面１５ｃで全反射した外光が立ち上げ面１５ｄで反射しないように傾斜して形成されていることが好ましい。具体的には立ち上げ面１５ｄがパネル１１の面の法線となす角をθ_２とする。θ_２の大きさは、−７５．５°以上−２６．９°以下であることが好ましく、−５３．３°であることがさらに好ましい。当該範囲は上記した条件に基づき、全反射しない角度を好ましい範囲としたものである。

単位プリズムのピッチは１０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。ピッチが１０μｍより小さいと製造の困難がある。一方、ピッチが２００μｍより大きくなると金型を製造する際の切削性、金型により単位プリズムを成型する際の成型性、及び金型離型性が悪く、製造上の不具合が生じる可能性がある。また単位プリズムの幅（第一面１５ａの下底幅）は、５μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましい。当該幅が５μｍより小さいと製造の困難がある。一方当該幅が１５０μｍより大きくなると金型を製造する際の切削性、金型により単位プリズムを成型する際の成型性、及び金型離型性が悪く、製造上不具合が生じる可能性がある。

偏向層の厚さは１０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。１０μｍより薄いと光学的な性能が不十分であったり、偏向層の加工が微細となり精度が低下したりする。一方２００μｍより厚いと偏向層を成型するに際して金型からの離型性に問題が生じることがある。

ここで単位プリズム１５は基材層１３と同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。ただし両者間で屈折率差があるとこ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。
単位プリズム１５と基材層１３とを同じ材料とする場合には、基材層１３と偏向層１４とを一体に形成することもできる。また、偏向層１４と基材層１３とが異なる材料である場合、及び同じ材料の場合であっても、基材層１３と偏向層１４が別に形成され、なんらかの手段により積層されてもよい。
偏向層１４の形成方法の例は後で説明する。

偏向層１４の単位プリズム１５を形成する材料は特に限定されることはないが、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一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。

なお、本実施形態では隣り合う単位プリズム１５間は空気で満たされている。空気は屈折率が１．０であり、単位プリズム１５の屈折率との関係で十分大きな屈折率差を得ることができる。当該屈折率差が大きいほど偏向面１５ｃで全反射することができる外光が多くなるので好ましい。
ただし、これに限定されることなく、隣り合う単位プリズム１５間に、単位プリズム１５を構成する材料の屈折率より低い屈折率を有する材料を充填してもよい。具体的に充填される材料は特に限定されることはないが、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一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。

また、偏向面１５ｃ、立ち上げ面１５ｄは微小な凹凸が形成された、いわゆるマット面としてもよい。これによれば光の拡散を伴って室内側に光を採り入れることができる。

接着層１６は、後述する保護層１７を偏向層１４の第二面１５ｂ側に貼り付けるための層であり、かかる機能を有する各種のものを用いることができる。接着層に用いられる材料は特に限定されることはないが、公知の粘着剤、接着剤、紫外線硬化樹脂、電離放射線硬化樹脂、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等を用いることができる。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を組み合わせた粘着剤を挙げることができる。ただし、採光パネル１０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。
ここで接着層１６の厚さは特に限定されるものではないが、１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。１０μｍより薄いと接着の効果が不十分になる可能性が高く、１００μｍより厚いと層厚の均一化が困難になる。

保護層１７は、上記基材層１３と対になり、偏向層１４を挟むように配置される層であり、基材層１３と併せて偏向層１４を保護する機能を有する。保護層１７はこのような機能を有するものであれば、その材料は特に限定されることはないが、例えば上記した基材層１３と同様の材料により形成することができる。
ここで保護層１７の厚さは２５μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。２５μｍより薄いとしわが発生したり基材としての機能を損なう虞がある。一方３００μｍより厚いと製造時における巻取りが困難となる。

ハードコート層１８は、表面保護を目的として採光パネル１０のうち、パネル１１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１８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、シリコーン系などが挙げられる。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１８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。
帯電防止性向上には、例えば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）との共存）を用いたり、イオン導電タイプではリチウム塩系材料を適用したりすることが挙げられる。
一方、撥水性向上には、フッ素系化合物を用いることが挙げられる。

以上説明した採光パネル１０は例えば次のように製造することができる。

偏向層１４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偏向層１４の単位プリズム１５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１３となる基材を挿入する。このとき基材の一方の面には接着層１２が予め形成されていることが好ましい。そして、基材のうち接着層１２が配置されていない側の面と金型ロールとの間に偏向層１４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偏向層１４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、偏向層１４を構成する組成物としては、上記したものが好ましいが、さらに具体的には次の通りである。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、偏向部１４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、ここに充填された偏向層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、偏向層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及び成形された偏向層を離型する。

一方、保護層１７の一方の面にハードコート層１８、他方の面に接着層１６を積層した積層体を準備し、接着層１６が偏向層１４の第二面１５ｂ側になるように積層する。
また接着層１６が紫外線硬化樹脂、光硬化性樹脂からなる場合には、積層後に紫外線又は光を照射して硬化させればよい。

以上のように形成した積層体を接着層１２によりパネル１１に貼合することで採光パネル１０を形成することができる。

採光パネル１０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、近赤外線吸収機能、紫外線吸収機能、及び熱線吸収機能を挙げることができる。

近赤外線吸収機能は、近赤外線吸収色素を上記した各層の１つ又は複数に成膜したり、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、ベンゾトリアゾール系（ＢＡＳＦ社製ＴＩＮＵＶＩＮ Ｐ、ＴＩＮＵＶＩＮ Ｐ ＦＬ、ＴＩＮＵＶＩＮ ２３４、ＴＩＮＵＶＩＮ ３２６、ＴＩＮＵＶＩＮ ３２６ ＦＬ、ＴＩＮＵＶＩＮ ３２８、ＴＩＮＵＶＩＮ ３２９、ＴＩＮＵＶＩＮ ３２９ ＦＬ）や、トリアジン系紫外線吸収剤（ＢＡＳＦ社製ＴＩＮＵＶＩＮ １５７７ ＥＤ）、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤（ＢＡＳＦ社製ＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ ８１、ＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ ８１ ＦＬ）、ベンゾエート系紫外線吸収剤（ＢＡＳＦ社製 ＴＩＮＵＶＩＮ １２０）等の適用が挙げられる。

一方、熱線吸収機能は、金属酸化物超微粒子を用いることができ、これには例えばアンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、フタロシアニン化合物等を挙げることができる。

次に採光パネル１０により窓１を形成し、これを建物の開口部に配置した場面における主要な光路について説明する。図３に模式的な光路例を示した。なお当該光路例は概念的に示したものであり、屈折、反射の程度等を厳密に表したものではない。

日光が想定される斜め上方から採光パネル１０に照射された外光Ｌ１１は、パネル１１、接着層１２及び基材層１３を透過して偏向層１４の単位プリズム１５に入射する。単位プリズム１５に入射した外光Ｌ１１は偏向面１５ｃに達し、その界面で全反射して斜め上方に進む光に偏向される。そのあと、外光Ｌ１１は立ち上げ面１５ｄに達するが、立ち上げ面１５ｄは上記したようにθ_２の角度を有しているので、ここでは全反射することなく透過し、接着層１６、保護層１７、及びハードコート層１８を透過して室内側に入射する。このとき、外光Ｌ１１は斜め上方に偏向されているので、光は天井や室内側空間の奥に照射される。
なお、θ_１の角度によっては水平方向や水平方向より下方に向けて偏向させることができる。この場合でも少なくとも入射光の角度より上方に偏向して室内側に光を採り入れることが可能である。
このように採光パネル１０によれば、斜め上方から入射された光を入射した角度より上方に偏向して室内に光を採り入れることができる。これにより例えば床面や空間の下部に直射日光が照射されることが好ましくない場合に、光量を落とさず空間の上部に光を採り入れることが可能となる。

一方、室内側から室外を見たとき、観察者の視線は光Ｌ１２による。すなわち、パネル１１に対して平行な面である単位プリズム１５の第二面１５ｂ及び第一面１５ａを介して室外を観察することができる。この部分では界面における大きな屈折がないので、室外側の景色を鮮明に見ることが可能である。

以上のように、採光パネル１０によれば、外光を適切に偏向しつつ、室内側から外の景色を比較的鮮明に見ることが可能である。また、凹凸を有する単位プリズム１５が基材１３及び保護層１７により挟まれているので耐久性も向上させることができる。

一方、単位プリズム１５の第一面１５ａ及び第二面１５ｂにより偏向層１４の各単位プリズム１５が基材層１３、保護層１７で強く保持されているので、生産安定性に優れ、及び製品においても取り扱いの容易、形状の安定性にも優れたものであるといえる。

図４は第二実施形態にかかる採光パネル２０を説明する図であり、採光パネル１０の図３に相当する図である。採光パネル２０は、上記した採光パネル１０の偏向層１４に代えて偏向層２４が適用されている点で採光パネル１０と異なる。他の構成部材については採光パネル１０の説明が妥当するのでここでは説明を省略する。

偏向層２４は、図４に表れているように、複数の単位プリズム２５が配列されている。各単位プリズム２５は、基材層１３の面のうち接着層１２とは反対側に設けられ、基材層１３から凸となるように突出して形成されている。本実施形態では単位プリズム１５は鉛直方向断面において台形断面を有しており、当該断面を維持して紙面奥／手前方向（すなわち水平方向）に延びるように形成され、該延びる方向とは異なる方向に配列されている。

単位プリズム２５は、台形断面において、下底を形成する第一面２５ａ、上底を形成する第二面２５ｂ、第一面２５ａと第二面２５ｂとを結ぶ面のうち下方に設けられる脚を形成する偏向面２５ｃ、及び上方に設けられる脚を形成する立ち上げ面２５ｄを備えている。

本実施形態では第一面２５ａが室外側に面しており、第二面２５ｂが室内側に面している。第一面２５ａと第二面２５ｂとは略平行に形成されている。また、第一面２５ａ、第二面２５ｂはその面がパネル１１の面に平行であることが好ましい。

本実施形態では偏向面２５ｃは外光を屈折させて室内側に透過させる面であり、パネル１１の面の法線となす角がθ_３である。θ_３の大きさは、外光を屈折させて所望の偏向をさせることができれば特に限定されることはないが、外光が日光であり、斜め上方から入射してくることを鑑みるとθ_３は５．７°以上５１．１°以下であることが好ましく、θ_３は２９．３°であることがさらに好ましい。これもθ_１で説明した考え方に基づき、適切な屈折が可能である範囲を求めたものである。θ_３が角度が５．７度より小さいと屈折させることができなくなり、角度が５１．１度より大きいと下向きに屈折してしまい、逆効果となる虞がある。

立ち上げ面２５ｄは、偏向面２５ｃを形成することにより生じる面である。本実施形態で、立ち上げ面２５ｄは、偏向面２５ｃで屈折した外光が達する機会は少ないので、立ち上げ面２５ｄがパネル１１の面の法線となす角をθ_４は特に限定されることはない。ただし、金型を製造する際の切削性、金型により単位プリズムを成型する際の成型性、及び金型離型性が悪く、製造上不具合が生じる可能性がある観点から、θ_４は０度以下、好ましくは０度である。

単位プリズム２５のピッチ等は上記した単位プリズム１５と同様である。

ここで単位プリズム２５を構成する材料及び隣合う単位プリズム２５間の態様は、上記した偏向層１４と同様である。

また、偏向面２５ｃ、立ち上げ面２５ｄは微小な凹凸が形成された、いわゆるマット面としてもよい。これによれば光の拡散を伴って室内側に光を採り入れることができる。

次に採光パネル２０により窓を形成し、これを建物の開口部に配置した場面における主要な光路について説明する。図４に模式的な光路例を示した。なお当該光路例は概念的に示したものであり、屈折、反射の程度等を厳密に表したものではない。

日光が想定される斜め上方から採光パネル２０に照射された外光Ｌ２１は、パネル１１、接着層１２及び基材層１３を透過して偏向層２４の単位プリズム２５に入射する。単位プリズム２５に入射した外光Ｌ２１は偏向面２５ｃに達し、その界面で屈折して屈折前よりも上方に進む光に偏向される。そのあと、接着層１６、保護層１７、及びハードコート層１８を透過して室内側に入射する。このとき、外光Ｌ２１は入射光より上方に偏向されているので、光は室内側空間の奥に照射される。

このように採光パネル２０によれば、斜め上方から入射された光を入射した角度より上方に偏向して室内に光を採り入れることができる。これにより例えば床面や空間の下部に直射日光が照射されることが好ましくない場合に、光量を落とさず空間の奥にまで光を採り入れることが可能となる。

一方、室内側から室外を見たとき、観察者の視線は光Ｌ２２による。すなわち、パネル１１に対して平行な面である単位プリズム２５の第二面２５ｂ及び第一面２５ａを介して室外を観察することができる。この部分では界面における大きな屈折がないので、室外側の景色を鮮明にみることが可能である。

以上のように、採光パネル２０によれば、外光を適切に偏向しつつ、室内側から外の景色を比較的鮮明に見ることが可能である。また、凹凸を有する単位プリズム２５が基材１３及び保護層１７により挟まれているので耐久性も向上させることができる。

一方、単位プリズム２５の第一面２５ａ及び第二面２５ｂにより偏向層２４の各単位プリズム２５が基材層１３、保護層１７で強く保持されているので、生産安定性に優れ、及び製品においても取り扱いの容易、形態の安定性にも優れたものであるといえる。

図５は第三実施形態にかかる採光パネル３０を説明するための図であり、採光パネル１０の図２に相当する図である。従って図５は採光パネル３０の層構成を模式的に表した図である。図６には、図５の一部で、偏向層３４のプリズム３５に注目して拡大した図を示した。

採光パネル３０は、パネル１１、接着層１２、保護層１７、接着層１６、偏向層３４、基材層１３、及びハードコート層１８を備えている。以下に各層について説明する。

パネル１１、及びパネル１１の一方の面に設けられた接着層１２は、上記した採光パネル１０のパネルと同様である。

本実施形態では、接着層１２には保護層１７が積層されている。保護層自体の機能及び構成は上記した採光パネル１０の保護層１７と同様である。

保護層１７の面のうち接着層１２が配置された側とは反対側の面には接着層１６が配置される。当該接着層１６も採光パネル１０に備えられた接着層１６と同様である。

偏向層３４は、日光等の室外側からの光である外光を偏向して室内側に透過させる機能を有する層である。偏向層３４は、図５、図６に表れているように、複数の単位プリズム３５が配列されている。

各単位プリズム３５は、接着層１６の面のうち保護層１７とは反対側に設けられている。本実施形態では単位プリズム３５は鉛直方向断面において台形断面を有しており、当該断面を維持して紙面奥／手前方向（すなわち水平方向）に延びるように形成され、該延びる方向とは異なる方向に配列されている。

単位プリズム３５は、台形断面において、下底を形成する第一面３５ａ、上底を形成する第二面３５ｂ、第一面３５ａと第二面３５ｂとを結ぶ面のうち下方に設けられる脚を形成する偏向面３５ｃ、及び上方に設けられる脚を形成する立ち上げ面３５ｄを備えている。

本実施形態では第一面３５ａが室内側に面しており、第二面３５ｂが室外側に面している。第一面３５ａと第二面３５ｂとは略平行に形成されている。第一面３５ａ、第二面３５ｂはその面がパネル１１の面に平行であることが好ましい。

本実施形態では偏向面３５ｃは外光を全反射させて室内側に透過させる面であり、パネル１１の面の法線となす角がθ_５である。θ_５の大きさは、外光を全反射させて所望の偏向をさせることができれば特に限定されることはないが、外光が日光であり、斜め上方から入射してくることを鑑みるとθ_５は−８７．５°以上−３６．５°以下であることが好ましく、θ_５は−４９．５°であることがさらに好ましい。当該範囲も上記θ_１と同様の考え方により偏向面３５ｃにて全反射する条件から得たものである。

立ち上げ面３５ｄは、偏向面３５ｃを形成することにより生じる面である。ただし、立ち上げ面３５ｄは、単位プリズム３５に入射する外光が立ち上げ面３５ｄで反射しないように傾斜して形成されていることが好ましい。具体的には立ち上げ面３５ｄがパネル１１の面の法線となす角をθ_６とする。θ_６の大きさは、２．５°以上６６．５°以下であることが好ましく、３５°であることがさらに好ましい。当該範囲も上記θ_１と同様の考えにより立ち上げ面３５ｄにて全反射することなく単位プリズム３５に光が入射する条件から得たものである。

単位プリズム３５のピッチ等は単位プリズム１５と同様である。

そして単位プリズム３５のうち、第二面３５ｂが接着層１６に接着されている。

単位プリズム３５を構成する材料等、その他の構成については上記した採光パネル１０の単位プリズム１５と同様である。

また、偏向面３５ｃ、立ち上げ面３５ｄは微小な凹凸が形成された、いわゆるマット面としてもよい。これによれば光の拡散を伴って室内側に光を採り入れることができる。

基材層１３は偏向層３４の第一面３５ａに接するように配置される層であり、採光パネル１０で説明した基材層１３と同様である。

ハードコート層１８は、基材層１３の面のうち偏向層３４が配置されていない側の面に積層される。ハードコート層１８自体の構成は採光パネル１０で説明したものと同様である。

以上説明した採光パネル３０は例えば次のように製造することができる。

偏向層３４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偏向層３４の単位プリズム３５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１３となる基材を挿入する。このとき基材の一方の面にはハードコート層１８が予め形成されていることが好ましい。そして、基材のうちハードコート層１８が配置されていない側の面と金型ロールとの間に偏向層３４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偏向層３４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、偏向層３４を構成する組成物は、採光パネル１０の製造方法で説明したものと同様である。

金型ロールと基材との間に挟まれ、ここに充填された偏向層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、偏向層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及び成形された偏向層を離型する。

一方、保護層１７の両面にそれぞれ接着層１２、１６を配置した積層体を準備し、接着層１６を偏向層３４の第二面３５ｂに被せるように積層する。
また接着層１６が紫外線硬化樹脂、光硬化性樹脂からなる場合には、積層後に紫外線又は光を照射して硬化させればよい。

以上のように形成した積層体を接着層１２によりパネル１１に貼合することで採光パネル３０を形成することができる。

次に採光パネル３０により窓を形成し、これを建物の開口部に配置した場面における主要な光路について説明する。図６に模式的な光路例を示した。なお当該光路例は概念的に示したものであり、屈折、反射の程度等を厳密に表したものではない。

日光が想定される斜め上方から採光パネル３０に照射された外光Ｌ３１は、パネル１１、接着層１２、保護層１７、及び接着層１６を透過して偏向層３４の単位プリズム３５に入射する。外光Ｌ３１は単位プリズム３５に入射するに際し、立ち上げ面３５ｄに達するが、立ち上げ面３５ｄは上記したようにθ_６の角度を有しているので、ここでは全反射することなく単位プリズム３５内に入射する。単位プリズム３５に入射した外光Ｌ３１は偏向面３５ｃに達し、その界面で全反射して斜め上方に進む光に偏向される。そのあと、基材層１３、及びハードコート層１８を透過して室内側に入射する。このとき、外光Ｌ３１は斜め上方に偏向されているので、光は天井や室内側空間の奥に照射される。
なお、θ_５の角度によっては水平方向や水平方向より下方に向けて偏向させることができる。この場合でも少なくとも入射光の角度より上方に偏向して室内側に光を採り入れることが可能である。
このように採光パネル３０によれば、斜め上方から入射された光を入射した角度より上方に偏向して室内に光を採り入れることができる。これにより例えば床面や空間の下部に直射日光が照射されることが好ましくない場合に、光量を落とさず空間の上部に光を採り入れることが可能となる。

一方、室内側から室外を見たとき、観察者の視線は光Ｌ３２による。すなわち、パネル１１に対して平行な面である単位プリズム３５の第二面３５ｂ及び第一面３５ａを介して室外を観察することができる。この部分では界面における大きな屈折がないので、室外側の景色を鮮明にみることが可能である。

以上のように、採光パネル３０によっても上記効果を奏するものとなる。

図７は第四実施形態にかかる採光パネル４０を説明する図であり、該採光パネル３０の図６に相当する図である。採光パネル４０は、上記した採光パネル３０の偏向層３４に代えて偏向層４４が適用されている点で採光パネル３０と異なる。他の構成部材については採光パネル３０の説明が妥当するのでここでは説明を省略する。

偏向層４４は、図７に表れているように、複数の単位プリズム４５が配列されている。各単位プリズム４５は、基材層１３の面のうちハードコート層１８とは反対側に設けられ、基材層１３から凸となるように突出して形成されている。本実施形態では単位プリズム４５は鉛直方向断面において台形断面を有しており、当該断面を維持して紙面奥／手前方向（すなわち水平方向）に延びるように形成され、該延びる方向とは異なる方向に配列されている。

単位プリズム４５は、台形断面において、下底を形成する第一面４５ａ、上底を形成する第二面４５ｂ、第一面４５ａと第二面４５ｂとを結ぶ面のうち下方に設けられる脚を形成する偏向面４５ｃ、及び上方に設けられる脚を形成する立ち上げ面４５ｄを備えている。

本実施形態では第一面４５ａが室外側に面しており、第二面４５ｂが室内側に面している。第一面４５ａと第二面４５ｂとは略平行に形成されている。また、第一面４５ａ、第二面４５ｂはその面がパネル１１の面に平行であることが好ましい。

本実施形態では偏向面４５ｃは外光を屈折させて室内側に透過させる面であり、パネル１１の面の法線となす角がθ_７である。θ_７の大きさは、外光を屈折させて所望の偏向をさせることができれば特に限定されることはないが、外光が日光であり、斜め上方から入射してくることを鑑みるとθ_７は−８７．５°以上−２３．５°以下であることが好ましく、θ_７は−５５°であることがさらに好ましい。これもθ_１で説明した考え方に基づき、偏向面４５ｃで適切な屈折が可能である範囲を求めたものである。

立ち上げ面４５ｄは、偏向面４５ｃを形成することにより生じる面である。本実施形態で、立ち上げ面４５ｄは、偏向面４５ｃで屈折した外光が達する機会は少ないので、立ち上げ面４５ｄがパネル１１の面の法線となす角をθ_８は特に限定されることはない。ただし、金型を製造する際の切削性、金型により単位プリズムを成型する際の成型性、及び金型離型性が悪く、製造上不具合が生じる可能性がある観点から、θ_８は０度以上、好ましくは０度である。

単位プリズム４５のピッチ等は単位プリズム１５と同様である。

ここで単位プリズム４５を構成する材料及び隣合う単位プリズム４５間の態様は、上記した偏向層３４と同様である。

次に採光パネル４０により窓を形成し、これを建物の開口部に配置した場面における主要な光路について説明する。図７に模式的な光路例を示した。なお当該光路例は概念的に示したものであり、屈折、反射の程度等を厳密に表したものではない。

日光が想定される斜め上方から採光パネル４０に照射された外光Ｌ４１は、パネル１１、接着層１２、保護層１７及び接着層１６を透過して偏向層４４の単位プリズム４５に入射する。その際、外光Ｌ４１は偏向面４５ｃに達し、その界面で屈折して屈折前よりも上方に進む光へと偏向される。そのあと、基材層１３、及びハードコート層１８を透過して室内側に入射する。このとき、外光Ｌ４１は入射光より上方に偏向されているので、光は室内側空間の奥に照射される。

このように採光パネル４０によれば、斜め上方から入射された光を入射した角度より上方に偏向して室内に光を採り入れることができる。これにより例えば床面や空間の下部に直射日光が照射されることが好ましくない場合に、光量を落とさず空間の奥にまで光を採り入れることが可能となる。

一方、室内側から室外を見たとき、観察者の視線は光Ｌ４２による。すなわち、パネル１１に対して平行な面である単位プリズム４５の第二面４５ｂ及び第一面４５ａを介して室外を観察することができる。この部分では界面における大きな屈折がないので、室外側の景色を鮮明にみることが可能である。

以上のように、採光パネル４０によっても上記した効果を奏するものとなる。

１０、２０、３０、４０ 採光パネル
１１ パネル
１２ 接着層
１３ 基材層
１４、２４、３４、４４ 偏向層
１５、２５、３５、４５ 単位プリズム
１６ 接着層
１７ 保護層
１８ ハードコート層

Claims (4)

1. 台形断面を有して一方向に伸びる単位プリズムが、前記一方向とは異なる方向に複数配列された偏向層と、
   隣り合う前記単位プリズム間に形成され、前記単位プリズムとは屈折率が異なる透明樹脂により形成されている部位と、
   透光性を有する板状の部材であり、前記偏向層の前記単位プリズムの台形断面の下底となる面に積層された基材層と、
   透光性を有する板状の部材であり、前記偏向層の前記単位プリズムの台形断面の上底となる面に積層された保護層と、
   透光性を有しガラス又は樹脂により形成された板状のパネルと、を有し、
   前記基材層、前記偏向層、及び前記保護層を含む積層体が前記パネルの一方の面に積層され、
   前記単位プリズムの前記台形断面のうち一方の脚部が前記パネルの法線に対して成す角が、他方の脚部の当該成す角よりも大きい、太陽光の採光パネル。
2. 前記基材層、前記偏向層、及び前記保護層を含む積層体の前記パネルが配置される側とは反対側にハードコート層が配置されることを特徴とする請求項１に記載の太陽光の採光パネル。
3. 請求項１又は２に記載の太陽光の採光パネルを製造する方法であって、
   接着層が一方の面に積層された前記基材層の他方の面に前記単位プリズムの前記下底が配置されるように前記偏向層を形成する工程と、
   接着層が一方の面に積層された前記保護層を、該保護層の前記接着層が前記単位プリズムの前記上底に接するように貼り付ける工程と、を含む、太陽光の採光パネルの製造方法。
4. 請求項２に記載の太陽光の採光パネルを製造する方法であって、
   前記ハードコート層が一方の面に積層された前記基材層の他方の面に前記単位プリズムの前記下底が配置されるように前記偏向層を形成する工程と、
   接着層が積層された前記保護層を、該保護層の前記接着層が前記単位プリズムの前記上底に接するように貼り付ける工程と、を含む、太陽光の採光パネルの製造方法。

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