JP6278254B2 - Daylighting system and light control member - Google Patents
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Description
本発明は、採光システムおよび光制御部材に関する。 The present invention relates to a daylighting system and a light control member.
屋内の照明の照明強度を弱めて二酸化炭素の排出量の削減と消費電力の低減を図る一環として、窓に入射された外光を屋内の天井方向に偏向させて採光効率を向上させる光制御シートが提案されている。例えば、特許文献1には、透過部と遮光部を交互に並べた構造の光制御シートを例えば窓ガラスに貼り付けて、太陽光の入射角度の違いにより、夏季は屋内への太陽光の取り込みを減少させ、冬季は太陽光の取り込みを増加させるようにしている。
Light control sheet that improves daylighting efficiency by deflecting outside light incident on the window toward the indoor ceiling as part of efforts to reduce carbon dioxide emissions and reduce power consumption by reducing the intensity of indoor lighting Has been proposed. For example, in
光制御シートにて屋内に採り込んだ光は、天井面面に入射される。従来の天井面は、屋内に効率よく反射させることができない。このため、せっかく光制御シートで外光を屋内に採り込んでも、従来は採り込んだ光を採光用に有効活用することができなかった。 The light taken indoors by the light control sheet enters the ceiling surface. Conventional ceiling surfaces cannot be efficiently reflected indoors. For this reason, even if outside light is taken indoors with the light control sheet, conventionally, the taken light cannot be effectively used for daylighting.
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、外光を屋内に効率よく採り込むことが可能な採光システムおよび光制御部材を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a daylighting system and a light control member capable of efficiently taking outside light indoors.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る採光システムは、
外光を屋内の天井面の方向に偏向させる第1の光制御部材と、
前記天井面に沿って配置され、前記第1の光制御部材で偏向された光が入射される第2の光制御部材と、を備える。
前記第2の光制御部材は、
前記第1の光制御部材で偏向された光が入射される面側に互いに傾斜して配置される第1面部および第2面部と、
前記第1の光制御部材で偏向された光が入射される面とは反対側に設けられる鏡面反射面と、を有し、
前記第1面部は、前記第1の光制御部材で偏向された光を屈折させて前記鏡面反射面に入射させる、前記天井面に対して傾斜した傾斜面であり、
前記第2面部は、前記鏡面反射面で反射された光を屈折させて前記第2の光制御部材から出射させる。
In order to solve the above problems, a daylighting system according to one aspect of the present invention includes:
A first light control member for deflecting outside light toward the indoor ceiling surface;
A second light control member that is disposed along the ceiling surface and into which the light deflected by the first light control member is incident.
The second light control member is
A first surface portion and a second surface portion that are arranged to be inclined with respect to a surface side on which light deflected by the first light control member is incident;
A specular reflection surface provided on the opposite side to the surface on which the light deflected by the first light control member is incident,
The first surface portion is an inclined surface inclined with respect to the ceiling surface that refracts the light deflected by the first light control member and makes the light incident on the specular reflection surface.
The second surface portion refracts the light reflected by the specular reflection surface and emits the light from the second light control member.
前記第1の光制御部材で偏向された光が前記第2の光制御部材に入射される際の前記天井面の法線方向に対する入射角度は、前記鏡面反射面で反射された光が前記第2面部で屈折されて前記第2の光制御部材から出射される際の前記天井面の法線方向に対する出射角度よりも小さくしてもよい。 The incident angle with respect to the normal direction of the ceiling surface when the light deflected by the first light control member is incident on the second light control member is that the light reflected by the specular reflection surface is the first angle. You may make smaller than the output angle with respect to the normal line direction of the said ceiling surface at the time of being refracted by two surface parts and radiate | emitting from the said 2nd light control member.
前記第2面部は、前記天井面の面方向に沿った方向でもよい。 The second surface portion may be in a direction along the surface direction of the ceiling surface.
本発明の他の一態様に係る採光システムは、外光を屋内の天井面の方向に偏向させる第1の光制御部材と、
前記天井面に沿って配置され、前記第1の光制御部材で偏向された光が入射される第2の光制御部材と、を備え、
前記第2の光制御部材は、
前記第1の光制御部材で偏向された光が入射される面側に互いに傾斜して配置される第1面部および第2面部と、
前記第1の光制御部材で偏向された光が入射される面とは反対側に設けられる鏡面反射面と、を有し、
前記第1面部は、前記第1の光制御部材で偏向された光を屈折させて前記鏡面反射面に入射させるとともに、前記鏡面反射面で反射された光を屈折させて前記第2の光制御部材から出射させる、前記天井面に対して傾斜した傾斜面である。
A daylighting system according to another aspect of the present invention includes a first light control member that deflects external light in the direction of an indoor ceiling surface;
A second light control member that is disposed along the ceiling surface and into which the light deflected by the first light control member is incident,
The second light control member is
A first surface portion and a second surface portion that are arranged to be inclined with respect to a surface side on which light deflected by the first light control member is incident;
A specular reflection surface provided on the opposite side to the surface on which the light deflected by the first light control member is incident,
The first surface portion refracts the light deflected by the first light control member and causes the light to enter the specular reflection surface, and refracts the light reflected by the specular reflection surface to perform the second light control. An inclined surface that is emitted from the member and is inclined with respect to the ceiling surface.
前記第1の光制御部材で偏向された外光が前記第2の光制御部材に入射される際の前記天井面の法線方向に対する入射角度は、前記鏡面反射面で反射された光が前記第1面部で屈折されて前記第2の光制御部材から出射される際の前記天井面の法線方向に対する出射角度よりも小さくてもよい。 The incident angle with respect to the normal direction of the ceiling surface when the external light deflected by the first light control member is incident on the second light control member is that the light reflected by the specular reflection surface is It may be smaller than the emission angle with respect to the normal direction of the ceiling surface when refracted by the first surface portion and emitted from the second light control member.
前記第1面部は、前記第2面部よりも前記天井面の法線方向に対する角度が大きく、かつ前記第2面部よりも面積が大きくてもよい。 The first surface portion may have a larger angle with respect to the normal direction of the ceiling surface than the second surface portion and a larger area than the second surface portion.
前記第1面部および前記第2面部は、前記天井面の法線方向に対する傾斜角度が互いに異なる傾斜面でもよい。 The first surface portion and the second surface portion may be inclined surfaces having different inclination angles with respect to the normal direction of the ceiling surface.
前記第2の光制御部材は、
前記第1面部および前記第2面部に接する面と、前記鏡面反射面に接する面とを有する第1層と、
前記第1層に積層され、前記第1面部および前記第2面部に接する面と、この面に対向配置される平坦面と、を有する第2層と、を有し、
前記第1層と前記第2層とは、互いに屈折率が異なっていてもよい。
The second light control member is
A first layer having a surface in contact with the first surface portion and the second surface portion, and a surface in contact with the specular reflection surface;
A second layer having a surface stacked on the first layer and in contact with the first surface portion and the second surface portion, and a flat surface disposed opposite to the surface;
The first layer and the second layer may have different refractive indexes.
前記第2の光制御部材は、
前記第1面部および前記第2面部に接する面と、前記鏡面反射面に接する面とを有する第1層と、
前記鏡面反射面を有する反射層と、
前記反射層に接する粘着層または接着層と、を有していてもよい。
The second light control member is
A first layer having a surface in contact with the first surface portion and the second surface portion, and a surface in contact with the specular reflection surface;
A reflective layer having the specular reflective surface;
An adhesive layer or an adhesive layer in contact with the reflective layer may be included.
前記第2の光制御部材は、前記天井面に沿った二次元方向に隣接配置される複数の単位光制御部を有し、
前記複数の単位光制御部のそれぞれは、前記天井面に対する傾斜方向がそれぞれ異なる前記第1面部および前記第2面部を有していてもよい。
The second light control member has a plurality of unit light control units arranged adjacent to each other in a two-dimensional direction along the ceiling surface,
Each of the plurality of unit light control units may include the first surface unit and the second surface unit that have different inclination directions with respect to the ceiling surface.
前記複数の単位光制御部のそれぞれの前記第1面部の前記天井面に対する傾斜方向は、太陽の移動に伴う前記第1の光制御部材からの光の入射方向の変化に合わせて設定されてもよい。 The inclination direction of the first surface portion of each of the plurality of unit light control portions with respect to the ceiling surface may be set in accordance with a change in the incident direction of light from the first light control member accompanying the movement of the sun. Good.
前記第1面部および前記第2面部は、前記鏡面反射面の所定の基準位置を中心とするそれぞれ径の異なる複数の円弧のうち、隣接する円弧間の径方向の面を傾斜させて形成されてもよい。 The first surface portion and the second surface portion are formed by inclining a radial surface between adjacent arcs among a plurality of arcs having different diameters around a predetermined reference position of the specular reflection surface. Also good.
前記第2の光制御部材は、前記鏡面反射面に沿って二次元方向に配置される複数の凸部を有し、
前記複数の凸部のそれぞれは、傾斜角度が互いに異なる2種類のテーパ部を有し、
前記2種類のテーパ部のうち一方は前記第1面部であり、他方は前記第2面部であってもよい。
The second light control member has a plurality of convex portions arranged in a two-dimensional direction along the specular reflection surface,
Each of the plurality of convex portions has two types of tapered portions having different inclination angles,
One of the two types of taper portions may be the first surface portion, and the other may be the second surface portion.
また、本発明の他の一態様に係る光制御部材は、光が入射される面側に互いに傾斜して配置される第1面部および第2面部と、
光が入射される面とは反対側に設けられる鏡面反射面と、を有する。
前記第1面部は、入射された光を屈折させて前記鏡面反射面に入射させる、天井面に対して傾斜した傾斜面であり、
前記第1面または前記第2面部は、前記鏡面反射面で反射された光を屈折させて出射させる。
Moreover, the light control member according to another aspect of the present invention includes a first surface portion and a second surface portion that are disposed to be inclined with respect to a surface on which light is incident, and
And a specular reflection surface provided on the side opposite to the surface on which the light is incident.
The first surface portion is an inclined surface inclined with respect to the ceiling surface, which refracts incident light and makes it incident on the specular reflection surface.
The first surface or the second surface portion refracts and emits the light reflected by the specular reflection surface.
本発明によれば、外光を効率よく屋内に採り込むことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, external light can be taken in indoors efficiently.
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態による採光システムの概略構成を示す図である。図1の採光システム1は、外光を屋内の天井面2の方向に偏向させる第1の光制御部材3と、天井面2に沿って配置されて第1の光制御部材3で偏向された外光が入射される第2の光制御部材4とを備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a daylighting system according to a first embodiment of the present invention. The
第1の光制御部材3は、例えば窓や採光具5に積層して用いられるか、あるいは窓や採光具5を覆うように配置されるブラインドに組み込まれる。
The first
図2は窓や採光具5に積層される第1の光制御部材3の断面図である。図2に示す第1の光制御部材3は、基材層6の上に配置される光制御層7と、光制御層7の上に配置される接着層8と、基材層6の下に配置されるハードコート層9とを備えている。この第1の光制御部材3は、接着層8を介して窓または採光具5に積層することが可能である。なお、第1の光制御部材3は、一対の窓の間に支持されて積層されてもよく、このような場合には接着層8や基材層6は設けなくてもよい。また、第1の光制御部材3は、窓または採光具5の内部に一体的に形成されてもよい。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the first
図2の光制御層7は、その一方の面7aに沿って離隔して配置された複数の溝10が形成されたベース部11と、ベース部11の複数の溝10の内部に形成されてかつベース部11とは異なる光学特性を示す複数のルーバー部12とを備えている。ルーバー部12の屈折率をベース部11の屈折率よりも低くすることで、窓や採光具5から入射された太陽光をベース部11とルーバー部12との界面で全反射させ、屋内の天井や壁面方向に導く光偏向機能を付与することができる。また、ルーバー部12の紫外光、可視光、赤外光などの吸収率や反射率をベース部11よりも高くすることで、太陽光の入射角に応じた光遮蔽機能を付与することもできる。
The
本実施形態では、第1の光制御部材3で偏向された外光を第2の光制御部材4に入射させるようにしている。したがって、望ましくは、光拡散部材3の配置場所に合わせて、第1の光制御部材3の偏向方向を調整するのが望ましい。第1の光制御部材3の偏向方向の調整は、例えばルーバー部12の材料や形状を調整することで可能となる。
In the present embodiment, external light deflected by the first
なお、光制御層7は、ベース部11とルーバー部12の代わりに、入射光を所定方向に反射または屈折により偏向させるプリズム部を一方の面7aに沿って複数配置した構造でもよい。
The
図3はブラインドを構成する一枚のスラット21の斜視図、図4はスラット21の主断面図である。スラット21は、基材層22と、基材層22上に支持される光制御層23と、光制御層23の上に配置される機能層(保護層)24とを備えている。基材層22、光制御層23および機能層24は、スラット21の長手方向に沿って延びている。
FIG. 3 is a perspective view of one
基材層22は、透明または半透明の樹脂製フィルムで形成され得る。光制御層23は、スラット21の短手方向に沿って離隔して配置された複数の溝が形成されたベース部25と、これら溝の内部に形成されベース部25とは異なる光学特性を示す複数のルーバー部26とを備えている。ベース部25と複数のルーバー部26のそれぞれは、スラット21の長手方向に延びている。
The
図4に示すように、ルーバー部26は、例えば異なる2つの傾斜面を有し、これら傾斜面に入射された光を屋内のそれぞれ異なる方向に反射させることができる。なお、ルーバー部26に異なる2つの傾斜面を設けることは必ずしも必須ではなく、一つの傾斜面のみを設けて、屋内の所定の方向に光を反射させるようにしてもよい。
As shown in FIG. 4, the
図2に示すルーバー部12とベース部11と同様に、図4のルーバー部26とベース部25も、それぞれの材料を相違させることで、ルーバー部26に入射された光の反射特性を種々変更することができる。
Similar to the
次に、本実施形態の特徴部分である第2の光制御部材4について説明する。図5は第1の実施形態による第2の光制御部材4の断面図である。図5の第2の光制御部材4は、光制御層(第1層)31と、反射層32と、粘着層33とを積層して形成されている。粘着層33は接着層と呼ばれる場合もあるが、本明細書では粘着層33と呼ぶ。
Next, the second
光制御層31は、天井面2に沿って複数の凸部34を配置したものであり、各凸部34の断面は、台形形状である。なお、各凸部34は、一方向の断面が台形形状のものを、一方向に交差する他方向に延在させてもよく、あるいは、他方向の断面も台形状にして、複数の凸部34を二次元方向に配置してもよい。
The
本実施形態では、光制御層31の反射層32に接する面を下底面34aと呼び、その反対側の面を上底面(第2面部)34bと呼ぶ。各凸部34は、上底面34bおよび下底面34aに連なる第1傾斜面(第1面部)34cと、同じく上底面34bおよび下底面34aに連なる第2傾斜面34dとを有する。第1傾斜面34cは、第2傾斜面34dよりも、天井面2に対する傾斜が緩やかで、かつ広い面積を有する。第2傾斜面34は、天井面2の法線方向すなわち鉛直方向に近い方向に延在されている。
In the present embodiment, the surface of the
光制御層31の下底面34aには反射層32が接している。反射層32は、光制御層31との界面が鏡面反射面32aとなるような材料で形成されている。例えば、反射層32は、母材の上に反射率の高い金属材料等を蒸着して形成されている。反射層32の上に形成される粘着層33は、天井材との接着のために設けられている。
The
第1の光制御部材3は、第2の光制御部材4における第2傾斜面34dよりも第1傾斜面34cに近い側に設置されている。よって、第1の光制御部材3で偏向された光は、第1傾斜面34cと上底面34bに入射されることになる。
The first
このように、第1傾斜面34cと上底面34bは、第1の光制御部材3で偏向された光が入射される面側に互いに傾斜して配置され、その反対側の面側に鏡面反射面32aが配置される。
As described above, the first
本実施形態では、後述するように、第1傾斜面34cに入射された光を採光に積極的に利用することを念頭に置いている。なお、上底面34bは、必ずしも天井面2に平行である必要はなく、多少傾斜していてもよい。
In the present embodiment, as will be described later, the light incident on the first
第1傾斜面34cに入射された光の大部分は、第1傾斜面34cが天井面2に対して緩やかに傾斜していることから、第1傾斜面34cで大きく屈折することなく光制御層31の内部に進入して、鏡面反射面32aで正反射する。そして、再び光制御層31の内部を進行して、上底面34bに到達し、上底面34bで屈折して第2の光制御部材4から出射される。
Most of the light incident on the first
光制御層31の屈折率は、約1.4〜1.6程度であり、空気の屈折率である1よりも大きい。よって、光制御層31の内部を進行して上底面34bに到達した光は、天井面2により近い方向に屈折され、屋内の奥の方向に進行することになる。
The refractive index of the
なお、光制御層31の形状や屈折率を調整することで、光制御層31と上底面34bでの屈折角度を調整することができる。本実施形態は、基本的には、できるだけ屋内の奥の方まで外光を採り入れることを念頭に置いているが、場合によっては、屋内の中央付近や特定の方向に外光をより多く届かせたい要望もありうる。その場合、光制御層31の形状を調整したり、母材の材料や添加剤の種類等を変えることで、光制御層31の屈折率を調整したりすればよい。
The refraction angle between the
外光を屋内のより奥の方まで届かせたい場合は、図5に示すように、第1の光制御部材3から第2の光制御部材4に入射される光の天井面2の法線方向に対する入射角度αよりも、第2の光制御部材4から出射(反射)される光の天井面2の法線方向に対する出射角度βが大きくなるようにすればよい。逆に、外光を屋内の中央寄りの採光に利用したい場合は、α≧βとなるようにすればよい。
In the case where it is desired that the outside light reaches deeper indoors, the normal line of the
光制御層31の材料としては、例えば、電子線硬化樹脂層、紫外線硬化樹脂層、熱硬化樹脂層または熱可塑性樹脂層を用いることができる。
As a material of the
電子線硬化樹脂層は、電子線硬化性樹脂に電子線を照射することにより形成される硬化物である。電子線硬化性樹脂は、例えば、重合性モノマー、重合性オリゴマー、またはプレポリマー等を適宜用いて形成される。重合性モノマーとしては、例えば多官能性アクリレートが用いられる。重合性オリゴマーとしては、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、ポリエステルアクリレート系、ポリエーテルアクリレート系等が用いられる。 The electron beam curable resin layer is a cured product formed by irradiating an electron beam curable resin with an electron beam. The electron beam curable resin is formed using, for example, a polymerizable monomer, a polymerizable oligomer, or a prepolymer as appropriate. For example, a polyfunctional acrylate is used as the polymerizable monomer. Examples of the polymerizable oligomer include epoxy acrylate, urethane acrylate, polyester acrylate, and polyether acrylate.
熱硬化樹脂層は、熱硬化性樹脂に熱を与えて形成される硬化物である。熱硬化性樹脂は、例えば、ウレタン樹脂やエポキシ樹脂などである。 The thermosetting resin layer is a cured product formed by applying heat to the thermosetting resin. The thermosetting resin is, for example, a urethane resin or an epoxy resin.
光制御層31の具体的材料となる電子線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂等は、耐久性、耐候性、および耐擦性に優れていることを特徴とする。耐久性、耐候性、および耐擦性をより向上させるために、電子線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂等に、各種の添加剤を含有させてもよい。例えば、耐候性をより向上させるために、紫外線吸収剤や光安定剤を添加してもよい。また、熱硬化性樹脂は、電子線硬化性樹脂に比べて一般に耐擦性に劣るため、熱硬化性樹脂を用いる場合は、熱硬化性樹脂に耐擦性向上のための添加物を含有させてもよい。
An electron beam curable resin or a thermosetting resin that is a specific material of the
さらに、電子線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂等に散乱粒子を含有させてもよい。散乱粒子34を含有させることで、鏡面反射面32aで反射された光が光制御層31を通って上底面34bに到達するまでの間に光が散乱されて、屋内の広い範囲に散乱させることができ、屋内の広い範囲を均一に照明できる。
Furthermore, scattering particles may be contained in an electron beam curable resin or a thermosetting resin. By containing the scattering
図5では、第2の光制御部材4の表面に光制御層31内の複数の凸部34が露出される例を示している。したがって、屋内の埃等が凸部34の隙間に入り込んで、第2の光制御部材4から出射される光の方向が変化したり、出射光の光強度が弱くなるおそれがある。また、天井面2の清掃のために第2の光制御部材4の表面を清掃用具で拭いたりすると、凸部34の形状が物理的に変形して、第2の光制御部材4の光学特性が変化してしまうおそれもある。
FIG. 5 shows an example in which the plurality of
これらの不具合を解消するために、図6に示すように、光制御層31の表面、すなわち光制御層31の鏡面反射面32aとは反対側の面側を保護層(第2層)35で覆ってもよい。保護層35は、例えば、光制御層31とは異なる屈折率を有する電子線硬化樹脂層または熱硬化樹脂層で形成することができる。保護層35を設けることで、光制御層31の光学特性の経時変化を抑制できる。また、保護層35内に散乱粒子を含有させてもよい。これにより、散乱粒子に衝突した光は広い範囲に散乱されることにより、屋内のより広範な範囲に外光を採り入れることもできる。
In order to solve these problems, as shown in FIG. 6, the surface of the
太陽の位置は一日の間に絶えず変化し、太陽の位置に応じて外光の入射方向も変わる。外光の入射方向が変わると、第1の光制御部材3で偏向される光の反射方向も変化する。したがって、第2の光制御部材4の光制御層31への入射方向も時間に応じて変化する。
The position of the sun constantly changes during the day, and the incident direction of external light also changes according to the position of the sun. When the incident direction of external light changes, the reflection direction of the light deflected by the first
本実施形態では、光制御層31の第1傾斜面34cに入射された光を、上底面34bを介して屋内の奥に採り入れており、できるだけ多くの光を第1傾斜面34cに入射させるのが望ましい。そのためには、第1傾斜面34cと上底面34bとの境界線に直交する面に沿って、光制御層31の第1傾斜面34cに光を入射するのが望ましい。
In the present embodiment, the light incident on the first
ところが、太陽の位置は時間に応じて変化するため、第1の光制御部材3で偏向された光の進行方向も時間に応じて変化し、第2の光制御部材4の光制御層31の第1傾斜面34cに入射される光の入射方向も随時変化する。よって、光制御層31の第1傾斜面34cの傾斜方向を固定にして天井面22に設置すると、時間帯によっては、光制御層31の第1傾斜面34cの光線に対する実効的な傾き角度θが変わり、入射角と出射角の対応関係が変わってしまう。
However, since the position of the sun changes with time, the traveling direction of the light deflected by the first
そこで、図7に示すように、第2の光制御部材4を、二次元方向に隣接配置される複数の単位光制御部41で構成し、各単位光制御部41における第1傾斜面34cの傾斜方向がそれぞれ異なる方向を向くようにしてもよい。図7の各単位光制御部41の内部に描かれた複数の線は、第1傾斜面34cと上底面34bとの境界線を表している。単位光制御部41ごとに境界線の方向が異なっており、これはすなわち、図7に示す複数の単位光制御部41は、天井面22に対する傾斜方向がそれぞれ異なる第1傾斜面34cを有することを意味する。
Therefore, as shown in FIG. 7, the second
図7では、第1傾斜面34cの傾斜方向がそれぞれ異なる計5つの単位光制御部41を隣接配置する例を示したが、これら5つの単位光制御部41を一組として、二次元方向に複数の組を配置して第2の光制御部材4を構成してもよい。また、図7の例では、5つの単位光制御部41の第1傾斜面34cの傾斜方向は45度ずつ異なっているが、傾斜方向のずれが45度とは異なる任意の数の単位光制御部41を二次元方向に配置してもよい。
Although FIG. 7 shows an example in which a total of five unit
図7の矢印線A〜Eは、第1の光制御部材3からの光の入射方向を示している。太陽の位置は一日の間に随時変化し、それに応じて、第1の光制御部材3からの光の入射方向も時間に応じて変化する。例えば、早朝は矢印線Aの方向から光が入射し、時間の経過とともに、矢印線B、C、Dの順に入射方向が変化する。
Arrow lines A to E in FIG. 7 indicate the incident direction of the light from the first
図7に示すように、第1傾斜面34cの傾斜方向がそれぞれ異なる計5つの単位光制御部41を隣接配置することで、どの時間帯であっても、第2の光制御部材4内の光制御層31の第1傾斜面34cと上底面34bとの境界線の直交面に沿う方向からの光を第1傾斜面34cに入射可能な単位光制御部41が存在することになる。よって、5つの単位光制御部41のうち1つは、理想的な状態で第1傾斜面34cから光を反射でき、昼間のどの時間帯であっても、ほぼ均一な量の外光を屋内の奥の方向に採り込める。
As shown in FIG. 7, by arranging a total of five unit
図7では、光制御層31の第1傾斜面34cの傾斜方向を45度単位で変化させているが、第1傾斜面34cの傾斜方向を連続的に変化させることも可能である。図8は光制御層31の第1傾斜面34cの傾斜方向を連続的に変化させる第1例を示す図である。図8は、光制御層31の鏡面反射面32a側における所定の基準位置を中心とするそれぞれ径の異なる複数の円弧のうち、隣接する円弧間の径方向の面に沿って、凸部34の第1傾斜面34c、上底面34bおよび第2傾斜面34dを連続的に形成したものである。
In FIG. 7, the inclination direction of the first
よって、図8の構造を有する第2の光制御部材4を設ければ、どの時間帯であっても、第1の光制御部材3から第2の光制御部材4の光制御層31に入射された光を適切な角度で反射させることができる。
Therefore, if the second
図9は光制御層31の傾斜面の傾斜方向を連続的に変化させる第2例を示す図である。図9では、光制御層31の第2主面31b側に側面がテーパ状の凸部34を面方向に多数設けるものである。凸部34の側面の約半分は傾斜が緩やかなテーパ43aとなっており、残り半分は傾斜が急峻なテーパ43bとなっている。テーパ43aが第1傾斜面34cに相当し、テーパ43bが第2傾斜面34dに相当し、テーパ43a,43bの間の平坦部43cが上底面34bに相当する。
FIG. 9 is a diagram illustrating a second example in which the inclination direction of the inclined surface of the
凸部34の傾斜が緩やかなテーパ43a部分は、第1の光制御部材3に近い側に配置される。図9の例では、テーパ43a部分は、東から南を通って西までの領域に配置されているため、太陽の位置が変化しても、太陽からの外光の一部はテーパ43a部分に適した角度で照射されることになり、どの時間帯であっても、効率よく太陽光を屋内の奥の方まで採り入れることができる。
The
このように、第1の実施形態では、第1の光制御部材3で偏向された光が入射される第2の光制御部材4の内部に、断面が台形形状の複数の凸部34を有する光制御層31を設けるため、各凸部34の第1傾斜面34cに入射された光を各凸部34の下底面34aに接する鏡面反射面32aで全反射させて、その後、各凸部34の上底面34bで屈折させて第2の光制御部材4から出射させることができる。これにより、外光を屋内の奥の方まで採り入れることができ、採光効率がよくなり、人工的な照明の使用量を削減でき、二酸化炭素の排出量を削減できる。
As described above, in the first embodiment, the second
また、第2主面31b側の第1傾斜面34cと上底面34bを光制御部31で保護することができ、第1傾斜面34cと上底面34bの酸化やゴミの付着、物理的な傷の発生等を防止できる。
Further, the first
(第2の実施形態)
上述した第1の実施形態では、第2の光制御部材4内の光制御層31の断面が台形形状である例を示したが、光制御層31の断面形状は、必ずしも台形形状でなくてもよい。
(Second Embodiment)
In the first embodiment described above, an example in which the cross section of the
図10は本発明の第2の実施形態による第2の光制御部材4の断面図である。以下では、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。図10の第2の光制御部材4は、断面が三角形状の複数の凸部34を有する。なお、各凸部34は、一方向の断面が三角形状のものを、一方向に交差する他方向に延在させてもよく、あるいは、他方向の断面も三角形状にして、複数の凸部34を二次元方向に配置してもよい。
FIG. 10 is a sectional view of the second
各凸部34は、天井面2に対して傾斜した第1傾斜面(第1面部)34cおよび第2傾斜面(第2面部)34dと、反射層32の鏡面反射面32aに接する底面34aとを有する。第1傾斜面34cと第2傾斜面34dは天井面2に対する傾斜角度が互いに異なっている。
Each
第1の光制御部材は、第2傾斜面34dよりも第1傾斜面34cに近い側に設置されているため、第1の光制御部材3からの光の大半は、第1傾斜面34cに入射される。第1傾斜面34cに入射された光は、光制御層31内を進行して、鏡面反射面32aで全反射されて、再び光制御層31内を進行して、第2傾斜面34dに到達する。
Since the first light control member is disposed closer to the first
第1傾斜面34cと第2傾斜面34dでは、傾斜角度が異なるため、出射光は天井面2により近い方向に偏向されて、屋内の奥の方向に進行することになる。
Since the first
図11は第2の実施形態による第2の光制御部材4で反射および屈折される角度を説明する図である。第1の実施形態と同様に、外光を屋内のより奥の方まで採り入れたい場合は、第1の光制御部材3から第2の光制御部材4に入射される光の天井面2の法線方向に対する入射角度αよりも、第2の光制御部材4から出射(反射)される光の天井面2の法線方向に対する出射角度βが大きくなるようにすればよい。逆に、外光を屋内の中央寄りの採光に利用したい場合は、α≧βとなるようにすればよい。
FIG. 11 is a view for explaining angles reflected and refracted by the second
図11に示すように、第1の光制御部材からの光は、第1傾斜面34cで屈折されて光制御層31の内部に入り込むが、その際の屈折の条件は以下の(1)式で表される。
As shown in FIG. 11, the light from the first light control member is refracted by the first
sin(θ−α)=nsin(θ−α’) …(1) sin (θ−α) = nsin (θ−α ′) (1)
(1)式において、θは第1傾斜面34cの天井面2に対する傾斜角度、αは第1の光制御部材からの入射光の入射角度、nは空気の屈折率に対する光制御層31の屈折率、α’は第1傾斜面34cでの光の屈折角度である。入射角度αと屈折角度α’はいずれも、天井面2の法線方向に対する角度である。
In the equation (1), θ is the inclination angle of the first
次に、光制御層31内を進行する光が鏡面反射面32aで正反射される条件は、以下の(2)式で表される。
Next, the condition under which the light traveling in the
β’=α’ …(2) β ′ = α ′ (2)
(2)式において、β’は鏡面反射面32aでの天井面2の法線方向に対する反射角度である。
In the equation (2), β ′ is a reflection angle with respect to the normal direction of the
次に、鏡面反射面32aで反射された光が第2傾斜面34dで屈折されて第2の光制御部材4から出射される際の屈折の条件は以下の(3)式で表される。
Next, the refraction condition when the light reflected by the
sin(β−φ)=nsin(β’−φ) …(3) sin (β−φ) = nsin (β′−φ) (3)
(3)式において、βは第2傾斜面34dからの出射光の天井面2の法線方向に対する角度、φは第2傾斜面34dの天井面2に対する傾斜角度である。
In the equation (3), β is an angle of light emitted from the second
なお、光制御層31の内部を通って第2傾斜面34dに到達した光は、第2傾斜面34dで全反射せずに、屈折しなければならず、以下の(4)式の条件を満たさなければならない。
The light that has reached the second
sin(β’−φ)<1/n …(4) sin (β′−φ) <1 / n (4)
(4)式の関係を満たさない場合、第2傾斜面34dで全反射されて、再び光制御層31の内部を通って鏡面反射層32で反射されて、最終的に第2の光制御部材4から出射されるが、光の強度は弱まってしまうため、採光効率は低下してしまう。よって、上述した(4)式の条件を満たすのが望ましい。
When the relationship of the expression (4) is not satisfied, the light is totally reflected by the second
図12は傾斜角度θを45°に固定した場合の上述した入射角度α、出射角度βおよび傾斜角度φの関係を示す図である。この図では、第2傾斜面34dの傾斜角度φを10°刻みで変化させた場合の入射角度αと出射角度βとの関係を示している。
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the incident angle α, the outgoing angle β, and the tilt angle φ described above when the tilt angle θ is fixed at 45 °. This figure shows the relationship between the incident angle α and the outgoing angle β when the inclination angle φ of the second
図12の場合、第2傾斜面34dの傾斜角度φ=10°の場合、入射角度α=約54°のときに出射角度β=90°となる。これは、入射角度α>54°のときに、第2傾斜面34dから出射した光は天井面側に向かうことを示している。
In the case of FIG. 12, when the inclination angle φ of the second
第2の光制御部材4に入射される光の入射角度α、第2の光制御部材4から出射される光の出射角度β、および光制御層31の第1傾斜面34cの傾斜角度の対応関係は、図12に示した通りである。図12は、光制御層31の屈折率が1.5の場合の特性を示しているが、屈折率が1.5以外の場合は、上述した(1)〜(4)により上述した対応関係を求めることができる。
Correspondence between the incident angle α of light incident on the second
第2傾斜面34dで天井面側に向かう光を防止するには、光制御層31の屈折率nや形状を調整することが考えられるが、それ以外には、図13のように、第2傾斜面34dを粗面化することも考えられる。第2傾斜面34dを粗面化すると、鏡面反射面32aで正反射した光が第2傾斜面34dで散乱されやすくなり、第2傾斜面34dを介して屋内に出射される光の割合を増やすことができる。ただし、この場合、第2傾斜面34dから出射される光の進行方向は、天井面22の法線方向に近い方向になる。したがって、屋内の奥の方向だけでなく、屋内の広い範囲に外光をできるだけ多く採り込みたい場合は、第2傾斜面34dを粗面化して光の散乱性能を向上させてもよい。
In order to prevent light traveling toward the ceiling surface by the second
このように、第2の実施形態では、第1の光制御部材3で偏向された光が入射される第2の光制御部材4の内部に、断面が三角形状の複数の凸部34を有する光制御層31を設けるため、各凸部34の第1傾斜面34cに入射された光を各凸部34の底面に接する鏡面反射面32aで正反射させて、その後、各凸部34の第2傾斜面34dで屈折させて第2の光制御部材4から出射させることができる。これにより、外光を屋内の奥の方まで採り入れることができ、採光効率がよくなり、人工的な照明の使用量を削減でき、二酸化炭素の排出量を削減できる。
As described above, in the second embodiment, the second
(第3の実施形態)
上述した第1および第2の実施形態では、第2の光制御部材4の内部に複数の凸部34を設けて、各凸部34の2つの面のうち一方に第1の光制御部材3からの光を入射し、他方の面から光を出射している。これに対して、以下に説明する第3の実施形態は、凸部34の一つ面で光の入射および出射を行うものである。
(Third embodiment)
In the first and second embodiments described above, a plurality of
図14は本発明の第3の実施形態による第2の光制御部材4の断面図である。以下では、第1および第2の実施形態との相違点を中心に説明する。図14の光制御部材は、反射層32に接する光制御層31を有する。光制御層31の第1主面36は、反射層32の鏡面反射面32aに接している。光制御層31の第1主面36とは反対側の第2主面37は、第1傾斜面(第1面部)34cと第2傾斜面(第2面部)34dとを有する。第1傾斜面34cと第2傾斜面34dは、天井面2に対する傾斜角度が互いに異なっている。
FIG. 14 is a sectional view of the second
図14では、第1傾斜面34cと第2傾斜面34dの各端辺がいずれも鏡面反射面32aに接していないが、第1傾斜面34cと第2傾斜面34dの各端辺が鏡面反射面32aに接していてもよい。
In FIG. 14, each end of the first
第1の光制御部材は、第2傾斜面34dよりも第1傾斜面34cに近い側に設置されているため、第1の光制御部材3からの光の大半は、第1傾斜面34cに入射される。第1傾斜面34cに入射された光は、光制御層31内を進行して、鏡面反射面32aで正反射されて、再び光制御層31内を進行して、第1傾斜面34cに到達する。
Since the first light control member is disposed closer to the first
第1傾斜面34cでは入射と出射で屈折の条件が異なるため、天井面2により近い方向に偏向されて、屋内の奥の方向に進行することになる。
Since the first
図15は第3の実施形態による第2の光制御部材4で反射および屈折される角度を説明する図である。第1の実施形態と同様に、外光を屋内のより奥の方まで採り入れたい場合は、第1の光制御部材3から第2の光制御部材4に入射される光の天井面2の法線方向に対する入射角度αよりも、第2の光制御部材4から出射(反射)される光の天井面2の法線方向に対する出射角度βが大きくなるようにすればよい。逆に、外光を屋内の中央寄りの採光に利用したい場合は、α≧βとなるようにすればよい。
FIG. 15 is a view for explaining angles reflected and refracted by the second
図15に示すように、第1の光制御部材3からの光は、第1傾斜面34cで屈折されて光制御層31の内部に入り込むが、その際の屈折の条件は以下の(5)式で表される。
As shown in FIG. 15, the light from the first
sin(α−θ)=nsin(α’−θ) …(5) sin (α−θ) = nsin (α′−θ) (5)
(5)式において、θは第1傾斜面34cの天井面2に対する傾斜角度、αは第1の光制御部材3からの入射光の入射角度、α’は第1傾斜面34cでの光の屈折角度である。
In equation (5), θ is the inclination angle of the first
次に、光制御層31内を進行する光が鏡面反射面32aで正反射される条件は、以下の(6)式で表される。
Next, the conditions under which the light traveling in the
β’=α’ …(6) β ′ = α ′ (6)
(6)式において、β’は鏡面反射面32aでの天井面2の法線方向に対する反射角度である。
In the equation (6), β ′ is a reflection angle with respect to the normal direction of the
次に、鏡面反射面32aで反射された光が第1傾斜面34cで屈折されて第2の光制御部材4から出射される際の屈折の条件は以下の(7)式で表される。
Next, the refraction condition when the light reflected by the
sin(β+θ)=nsin(β’+θ) …(7) sin (β + θ) = nsin (β ′ + θ) (7)
(7)式において、βは第1傾斜面34cからの出射光の天井面2の法線方向に対する角度である。
In the equation (7), β is an angle of the emitted light from the first
なお、光制御層31の内部を通って第1傾斜面34cに到達した光は、第1傾斜面34cで全反射せずに、屈折しなければならず、以下の(8)式の条件を満たさなければならない。
The light that has reached the first
sin(β’+θ)<1/n …(8) sin (β ′ + θ) <1 / n (8)
図16は上述した入射角度α、出射角度βおよび傾斜角度θの関係を示す図である。この図では、第1傾斜面34cの傾斜角度θを0°から10°まで2°刻みで変化させた場合の入射角度αと出射角度βとの関係を示している。
FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the incident angle α, the outgoing angle β, and the tilt angle θ described above. This figure shows the relationship between the incident angle α and the outgoing angle β when the inclination angle θ of the first
図16の場合、反射層32の傾き角度θ=6°のとき、入射角度α=45°の光は、出射角度β=58.075.2°で第2の光制御部材4から出射する。
In the case of FIG. 16, when the tilt angle θ of the
図16の各グラフの形状は、第2の光制御部材4を構成する光制御層31の材料を調整することで、変わる可能性がある。
The shape of each graph in FIG. 16 may be changed by adjusting the material of the
また、図16の場合、反射層32の傾き角度θ=6°の場合、入射角度α=約54°のときに出射角度β=84°となり、対応曲線の端点になる。これは、入射角度α>54°のときに、反射層32で反射した光は、第1傾斜面34cで全反射することを示している。
In the case of FIG. 16, when the tilt angle θ of the
そこで、第1傾斜面34cで全反射した光を効率よく光制御層31から屋内に出射させるために、図17のように、第2傾斜面34dを粗面化してもよい。第2傾斜面34dを粗面化すると、第1傾斜面34cで全反射した光が第2傾斜面34dに入射されると、第2傾斜面34dで散乱されやすくなり、第1傾斜面34cを介して屋内に出射される光の割合を増やすことができる。ただし、この場合、第1傾斜面34cから出射される光の進行方向は、天井面22の法線方向に近い方向になる。したがって、屋内の奥の方向だけでなく、屋内の広い範囲に外光をできるだけ多く採り込みたい場合は、第2傾斜面34d部を粗面化して光の散乱性能を向上させてもよい。
Therefore, in order to efficiently emit the light totally reflected by the first
このように、第3の実施形態では、第1の光制御部材3で偏向された光が入射される第2の光制御部材4の内部に設けられる光制御層31の第1傾斜面34cで光の入射と出射を行うようにしたため、外光を屋内の奥の方まで採り入れることができ、採光効率がよくなり、人工的な照明の使用量を削減でき、二酸化炭素の排出量を削減できる。
Thus, in the third embodiment, the first
第2および第3の実施形態においても、図6と同様に、光制御層31の鏡面反射層32と反対側の表面を保護層35で覆ってもよい。これにより、光制御層31に形成された凸部34にゴミ等が付着するのを防止できるとともに、凸部34が物理的に損傷することも防止できる。また、保護層35内に散乱粒子を含有させてもよい。
Also in the second and third embodiments, the surface of the
また、第2および第3の実施形態においても、光制御層31を図7〜図9のような形状にしてもよい。
Also in the second and third embodiments, the
本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。 The aspect of the present invention is not limited to the individual embodiments described above, and includes various modifications that can be conceived by those skilled in the art, and the effects of the present invention are not limited to the contents described above. That is, various additions, modifications, and partial deletions can be made without departing from the concept and spirit of the present invention derived from the contents defined in the claims and equivalents thereof.
1 採光システム、2 天井面、3 第1の光制御部材、4 第2の光制御部材、5 窓または採光具、6 基材層、7 光制御層、8 接着層、9 ハードコート層、10 溝、11 ベース部、12 ルーバー部、21 スラット、22 基材層、23 光制御層、24 機能層、25 ベース部、26 ルーバー部、31 光制御層、32 反射層、33 粘着層、34a 下底面、34b 上底面、34c 第1傾斜面、34d 第2傾斜面、35 保護層、36 第1主面、37 第2主面、41 単位光制御部、43a,43b テーパ
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記天井面に沿って配置され、前記第1の光制御部材で偏向された光が入射される第2の光制御部材と、を備え、
前記第2の光制御部材は、
前記第1の光制御部材で偏向された光が入射される面側に互いに傾斜して配置される第1面部および第2面部と、
前記第1の光制御部材で偏向された光が入射される面とは反対側に設けられる鏡面反射面と、を有し、
前記第1面部は、前記第1の光制御部材で偏向された光を屈折させて前記鏡面反射面に入射させる、前記天井面に対して傾斜した傾斜面であり、
前記第2面部は、前記鏡面反射面で反射された光を屈折させて前記第2の光制御部材から出射させ、
前記第2面部は、前記天井面の面方向に沿った方向である採光システム。 A first light control member for deflecting outside light toward the indoor ceiling surface;
A second light control member that is disposed along the ceiling surface and into which the light deflected by the first light control member is incident,
The second light control member is
A first surface portion and a second surface portion that are arranged to be inclined with respect to a surface side on which light deflected by the first light control member is incident;
A specular reflection surface provided on the opposite side to the surface on which the light deflected by the first light control member is incident,
The first surface portion is an inclined surface inclined with respect to the ceiling surface that refracts the light deflected by the first light control member and makes the light incident on the specular reflection surface.
The second surface portion refracts the light reflected by the specular reflection surface and emits the light from the second light control member,
The said 2nd surface part is a lighting system which is a direction along the surface direction of the said ceiling surface.
前記天井面に沿って配置され、前記第1の光制御部材で偏向された光が入射される第2の光制御部材と、を備え、
前記第2の光制御部材は、
前記第1の光制御部材で偏向された光が入射される面側に互いに傾斜して配置される第1面部および第2面部と、
前記第1の光制御部材で偏向された光が入射される面とは反対側に設けられる鏡面反射面と、を有し、
前記第1面部は、前記第1の光制御部材で偏向された光を屈折させて前記鏡面反射面に入射させるとともに、前記鏡面反射面で反射された光を屈折させて前記第2の光制御部材から出射させる、前記天井面に対して傾斜した傾斜面である採光システム。 A first light control member for deflecting outside light toward the indoor ceiling surface;
A second light control member that is disposed along the ceiling surface and into which the light deflected by the first light control member is incident,
The second light control member is
A first surface portion and a second surface portion that are arranged to be inclined with respect to a surface side on which light deflected by the first light control member is incident;
A specular reflection surface provided on the opposite side to the surface on which the light deflected by the first light control member is incident,
The first surface portion refracts the light deflected by the first light control member and causes the light to enter the specular reflection surface, and refracts the light reflected by the specular reflection surface to perform the second light control. A daylighting system which is an inclined surface which is emitted from a member and is inclined with respect to the ceiling surface.
前記第1面部および前記第2面部に接する面と、前記鏡面反射面に接する面とを有する第1層と、
前記第1層に積層され、前記第1面部および前記第2面部に接する面と、この面に対向配置される平坦面と、を有する第2層と、を有し、
前記第1層と前記第2層とは、互いに屈折率が異なる請求項1乃至6のいずれかに記載の採光システム。 The second light control member is
A first layer having a surface in contact with the first surface portion and the second surface portion, and a surface in contact with the specular reflection surface;
A second layer having a surface stacked on the first layer and in contact with the first surface portion and the second surface portion, and a flat surface disposed opposite to the surface;
The daylighting system according to any one of claims 1 to 6, wherein the first layer and the second layer have different refractive indexes.
前記第1面部および前記第2面部に接する面と、前記鏡面反射面に接する面とを有する第1層と、
前記鏡面反射面を有する反射層と、
前記反射層に接する粘着層または接着層と、を有する請求項1乃至7のいずれかに記載の採光システム。 The second light control member is
A first layer having a surface in contact with the first surface portion and the second surface portion, and a surface in contact with the specular reflection surface;
A reflective layer having the specular reflective surface;
The daylighting system according to any one of claims 1 to 7, further comprising an adhesive layer or an adhesive layer in contact with the reflective layer.
前記複数の単位光制御部のそれぞれは、前記天井面に対する傾斜方向がそれぞれ異なる前記第1面部および前記第2面部を有する請求項1乃至8のいずれかに記載の採光システム。 The second light control member has a plurality of unit light control units arranged adjacent to each other in a two-dimensional direction along the ceiling surface,
9. The daylighting system according to claim 1, wherein each of the plurality of unit light control units includes the first surface unit and the second surface unit that have different inclination directions with respect to the ceiling surface. 10.
前記複数の凸部のそれぞれは、傾斜角度が互いに異なる2種類のテーパ部を有し、
前記2種類のテーパ部のうち一方は前記第1面部であり、他方は前記第2面部である請求項2乃至8のいずれかに記載の採光システム。 The second light control member has a plurality of convex portions arranged in a two-dimensional direction along the specular reflection surface,
Each of the plurality of convex portions has two types of tapered portions having different inclination angles,
The daylighting system according to any one of claims 2 to 8, wherein one of the two types of taper portions is the first surface portion and the other is the second surface portion.
光が入射される面とは反対側に設けられる鏡面反射面と、を有し、
前記第1面部は、入射された光を屈折させて前記鏡面反射面に入射させる、天井面に対して傾斜した傾斜面であり、
前記第1面部または前記第2面部は、前記鏡面反射面で反射された光を屈折させて出射させ、
前記第2面部は、前記天井面の面方向に沿った方向である光制御部材。 A first surface portion and a second surface portion that are arranged to be inclined with respect to a surface on which light is incident;
A specular reflection surface provided on the opposite side of the surface on which the light is incident,
The first surface portion is an inclined surface inclined with respect to the ceiling surface, which refracts incident light and makes it incident on the specular reflection surface.
The first surface portion or the second surface portion refracts and emits the light reflected by the specular reflection surface ,
The second surface portion is a light control member that is a direction along a surface direction of the ceiling surface .
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