JP6320099B2

JP6320099B2 - 採光装置

Info

Publication number: JP6320099B2
Application number: JP2014055383A
Authority: JP
Inventors: 真希市原; 和芳張本; 斎藤　祐二; 祐二斎藤; 比奈子鹿毛; 能永大山; 泰祐大木; 圭子菅原; 睦己横井
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2014-03-18
Filing date: 2014-03-18
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2034-03-18
Also published as: JP2015179570A

Description

本発明は、太陽光を反射領域で反射して、室内の天井面の照射領域を照射する採光装置に関する。

従来より、太陽光を室内に導入する採光装置として、ライトシェルフが知られている。
ライトシェルフは、例えば、外壁から水平に突出しており、略水平な反射面で太陽光を反射して採光窓を通して室内に導入し、室内の天井面を照射する（特許文献１参照）。

特開２０１０−１８６６９５号公報

しかしながら、特許文献１に示されたライトシェルフは、反射面が平面である。よって、日中に太陽高度が変化すると、この太陽高度の変化に応じて照射領域も変化するため、太陽高度が高い場合には、有効な採光を得られない場合があった。例えば、太陽高度が低い場合には室奥の天井面にも十分な採光が得られるが、太陽高度が高くなると、窓付近の天井面のみが明るくなってしまう。

本発明は、太陽高度が高い場合であっても、太陽光を室内の室奥に十分に採り入れることができる採光装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の採光装置は、建物（例えば、後述の建物１０）の外壁（例えば、後述の外壁１１）の採光窓（例えば、後述の採光窓１２）に沿って設置されて、太陽光を反射領域（例えば、後述の反射領域３０）で反射して屋内の天井面（例えば、後述の天井面１４）を照射する採光装置（例えば、後述のライトシェルフ２０）であって、前記反射領域は、上向きに配置された下面（例えば、後述の下面３０Ａ）と、下向きに配置された上面（例えば、後述の上面３０Ｂ）と、を備え、前記下面には、第１の３回反射領域（例えば、後述の第１の３回反射領域５０）、および、第３の３回反射領域（例えば、後述の第３の３回反射領域５２）が設けられ、前記上面には、第２の３回反射領域（例えば、後述の第２の３回反射領域６０）が設けられ、太陽光を、前記下面の第１の３回反射領域、前記上面の第２の３回反射領域、前記下面の第３の３回反射領域の順に３回反射して、前記天井面に照射することを特徴とする。

この発明によれば、太陽光を、下面の第１の３回反射領域、上面の第２の３回反射領域、下面の第３の３回反射領域の順に３回反射して、天井面に照射した。よって、太陽高度が高い場合であっても、複数回反射させることで、第１の３回反射領域にて受光面を大きく確保し、太陽光を室内の室奥に十分に採り入れることができる。

請求項１に記載の採光装置は、前記第１の３回反射領域の断面形状は、当該第１の３回反射領域と前記第２の３回反射領域との略中心付近を焦点（例えば、後述の焦点Ｆ_Ｃ２）とし、所定の太陽高度（例えば、後述の太陽高度８０°）の方向を対称軸（例えば、後述の対称軸Ａ_８１）とする放物線（例えば、後述の放物線Ｐ_８１）の形状に基づいて形成され、前記第２の３回反射領域は、前記第１の３回反射領域と当該第２の３回反射領域との略中心付近を焦点（例えば、後述の焦点Ｆ_Ｃ２）とし、当該第２の３回反射領域から前記第３の３回反射領域に向かう方向を対称軸（例えば、後述の対称軸Ａ_８２）とする放物線（例えば、後述の放物線Ｐ_８２）の形状に基づいて形成され、前記第３の３回反射領域は、天井面上の一点を焦点とし、前記第２の３回反射領域から当該第３の３回反射領域に向かう方向を対称軸とする放物線の形状に基づいて形成されることを特徴とする。

請求項２に記載の採光装置は、前記下面には、１回反射領域（例えば、後述の１回反射領域５１）が設けられ、太陽光を、当該下面の１回反射領域で１回反射して、前記天井面に照射することを特徴とする。

この発明によれば、太陽光を、下面の１回反射領域で１回反射して、天井面に照射した。よって、太陽高度が高い場合には、太陽光を３回反射させて室内に採り入れるとともに、太陽高度が低い場合には、太陽光を１回反射させて室内に採り入れる。したがって、日中の幅広い時間帯に亘って、太陽光を確実に室奥に照射できる。

請求項３に記載の採光装置は、前記下面には、屋外側から屋内側に向かって、前記第１の３回反射領域、前記１回反射領域、前記第３の３回反射領域の順に配置されることを特徴とする。

太陽光を、下面の第１の３回反射領域、上面の第２の３回反射領域、下面の第３の３回反射領域の順に３回反射する場合、下面の第１の３回反射領域と下面の第３の３回反射領域とは離れて配置される。
そこで、この発明によれば、下面に、屋外側から屋内側に向かって、第１の３回反射領域、１回反射領域、第３の３回反射領域の順に配置した。つまり、下面の第１の３回反射領域と下面の第３の３回反射領域との隙間に、１回反射領域を配置した。よって、採光装置の設置スペースを効率よく利用できる。

本発明の採光装置は、建物の外壁の採光窓に沿って設置されて、太陽光を反射領域で反射して屋内の天井面を照射する採光装置であって、前記反射領域は、上向きに配置された下面、を備え、前記下面には、１回反射領域が設けられ、太陽光を、当該下面の１回反射領域で１回反射して、前記天井面に照射することが好ましい。

請求項４に記載の採光装置は、前記１回反射領域は、屋外側から屋内側に向かって、太陽高度毎にさらに複数の領域（例えば、後述の領域５１１〜５１５）に分割され、当該複数に分割された領域は、屋内側に配置されるものほど、低い太陽高度に対応することを特徴とする。

この発明によれば、１回反射領域を、太陽高度毎にさらに複数の領域に分割し、これら複数に分割された領域を、屋内側に配置されるものほど、低い太陽高度に対応させた。したがって、多くの異なる太陽高度の太陽光を、１回の反射で室内に採り入れることができる。

請求項５に記載の採光装置は、前記１回反射領域の断面形状は、前記天井面上の一点を焦点（例えば、後述の焦点Ｆ_Ｃ１）とし、所定の太陽高度（例えば、後述の太陽高度７０°、６０°、５０°、４０°、３０°）の方向を対称軸（例えば、後述のＡ_７、Ａ_６、Ａ_５、Ａ_４、Ａ_３）とする放物線（例えば、後述のＰ_７、Ｐ_６、Ｐ_５、Ｐ_４、Ｐ_３）の形状に基づいて形成されることを特徴とする。

本発明によれば、太陽光を、下面の第１の３回反射領域、上面の第２の３回反射領域、下面の第３の３回反射領域の順に３回反射して、天井面に照射した。よって、太陽高度が高い場合であっても、複数回反射させることで、太陽光を室内に十分に採り入れることができる。

本発明の一実施形態に係る採光装置が適用されたライトシェルフ構造の断面図である。前記実施形態に係るライトシェルフの断面図である。前記実施形態に係るライトシェルフの１回反射領域の断面図である。前記実施形態に係るライトシェルフの１回反射領域の形状を説明するための断面図である。放物線の特性を説明するための図（その１）である。前記実施形態に係るライトシェルフの第１の３回反射領域の断面図である。前記実施形態に係るライトシェルフの第２の３回反射領域の断面図である。放物線の特性を説明するための図（その２）である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る採光装置としてのライトシェルフ２０が適用されたライトシェルフ構造１の断面図である。図２は、ライトシェルフ２０の断面図である。なお、図１〜図４、図６、図７の断面図は、全て、採光窓１２に垂直な方向の断面図である。

ライトシェルフ構造１は、建物１０の外壁１１に設けられた採光窓１２と、採光窓１２に沿って建物１０の内側に設けられたライトシェルフ２０と、を備える。
建物１０は、屋内に室１３を有しており、この室１３は、天井面１４を有している。

ライトシェルフ２０は、例えばアルミニウムからなる反射領域３０を備え、この反射領域３０は、採光窓１２を通して入射する太陽光Ｓを反射して、反射光Ｒを室１３に導入し、天井面１４の所望の照射領域４０を照射する。

反射領域３０は、上向きに配置された下面３０Ａと、この下面３０Ａに対向して下向きに配置された上面３０Ｂと、を備える。
下面３０Ａには、屋外側から屋内側に向かって順に、第１の３回反射領域５０、１回反射領域５１、および、第３の３回反射領域５２が設けられている。この下面３０Ａのうち第３の３回反射領域５２よりも屋内側の部分は、グレアを防止するグレア防止領域５３である。

上面３０Ｂには、第２の３回反射領域６０が設けられている。この上面３０Ｂのうち第２の３回反射領域６０よりも屋内側の部分は、光を拡散させる拡散反射領域６１となっている。

図３は、下面３０Ａの１回反射領域５１の拡大断面図である。
１回反射領域５１は、所定の太陽高度の太陽光を１回反射して、天井面１４の照射領域４０に照射する。

ここで、所定の太陽高度とは、７０°、６０°、５０°、４０°、３０°の５つであり、１回反射領域５１は、これら５つの太陽高度毎に、屋外側から屋内側に向かって５つの領域５１１、５１２、５１３、５１４、５１５に分割されている。

図４に示すように、領域５１１の断面形状は、照射領域４０上の一点Ｆ_Ｃ１を焦点とし、太陽高度７０°の角度の対称軸Ａ_７を有する放物線Ｐ_７の一部である。室１３の奥行き寸法をＴとすると、この焦点Ｆ_Ｃ１は、室１３の採光窓１２側から室奥側に向かって、１／２Ｔ〜３／４Ｔの間に設定されている。

図５に示すように、放物線Ｐは、対称軸Ａに平行な光線を反射して焦点Ｆに集光する。したがって、領域５１１は、太陽高度７０°の太陽光Ｓ_７を反射し、この反射光Ｒ_７を、天井面１４の所定の照射領域４０上の焦点Ｆ_Ｃ１に照射する。

領域５１２、５１３、５１４、５１５の断面形状は、領域５１１と同様に、照射領域４０の一点Ｆ_Ｃ１を焦点とし、太陽高度６０°、５０°、４０°、３０°の角度の対称軸Ａ_６、Ａ_５、Ａ_４、Ａ_３を有する放物線Ｐ_６、Ｐ_５、Ｐ_４、Ｐ_３の一部である。
これにより、領域５１２〜５１５は、太陽高度６０°、５０°、４０°、３０°の太陽光Ｓ_３〜Ｓ_６を反射し、反射光Ｒ_３〜Ｒ_６を、天井面の所定の照射領域４０上の焦点Ｆ_Ｃ１に照射する。

１回反射領域５１の形状は、以上の領域５１１〜５１５を構成する放物線Ｐ_３〜Ｐ_７のスプライン曲線となっている。

第１の３回反射領域５０、第２の３回反射領域６０、第３の３回反射領域５２は、所定の太陽高度の太陽光を、第１の３回反射領域５０、第２の３回反射領域６０、第３の３回反射領域５２の順に３回反射して、天井面の照射領域４０に照射する。
ここで、所定の太陽高度とは、８０°である。

図６は、下面３０Ａの第１の３回反射領域５０の断面図である。
下面３０Ａの第１の３回反射領域５０の断面形状は、上面３０Ｂの第２の３回反射領域６０との間に焦点Ｆ_Ｃ２を有し、太陽高度８０°の角度の対称軸Ａ_８１を有する放物線Ｐ_８１の一部である。
ここで、焦点Ｆ_Ｃ２は、第１の３回反射領域５０の屋内側端縁と第２の３回反射領域６０の屋外側端縁とを結ぶ直線Ｌ_１と、第１の３回反射領域５０の屋外側端縁と第２の３回反射領域６０の屋内側端縁とを結ぶ直線Ｌ_２と、の交点である。また、この直線Ｌ_１が対称軸Ａ_８１となっている。
これにより、第１の３回反射領域５０は、太陽高度８０°の太陽光Ｓ_８１を反射し、この反射光Ｒ_８１を、焦点Ｆ_Ｃ２に集光する。

図７は、ライトシェルフ２０の第２の３回反射領域６０の断面図である。
上面３０Ｂの第２の３回反射領域６０の断面形状は、上述の焦点Ｆ_Ｃ２を有し、この第２の３回反射領域６０と第３の３回反射領域５２とを結ぶ直線Ｌ_３、Ｌ_４に平行な対称軸Ａ_８２を有する放物線Ｐ_８２の一部である。
具体的には、直線Ｌ_３は、第２の３回反射領域６０の屋内側端縁と第３の３回反射領域５２の屋内側端縁とを結ぶ直線であり、直線Ｌ_４は、第２の３回反射領域６０の屋外側端縁と第３の３回反射領域５２の屋外側端縁とを結ぶ直線である。

図８に示すように、放物線Ｐは、焦点Ｆを通る光線を反射して、対称軸Ａに平行な光線とする。したがって、第２の３回反射領域６０は、第１の３回反射領域５０で反射されて焦点Ｆ_Ｃ２に集光された光Ｓ_８２を反射し、この反射光Ｒ_８２を対称軸Ａ_８２に平行な平行光として第３の３回反射領域５２に照射する。

下面３０Ａの第３の３回反射領域５２の断面形状は、照射領域４０の図示しない一点を焦点とし、この第３の３回反射領域５２と第２の３回反射領域６０とを結ぶ直線Ｌ_１、Ｌ_２に平行な対称軸を有する放物線の一部である。
これにより、第３の３回反射領域５２は、第２の３回反射領域６０から第３の３回反射領域５２に入射する平行光を反射し、この反射光を、天井面１４の所定の照射領域４０上の焦点に照射する。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）太陽光Ｓ_８１を、下面３０Ａの第１の３回反射領域５０、上面３０Ｂの第２の３回反射領域６０、下面３０Ａの第３の３回反射領域５２の順に３回反射して、天井面１４に照射した。よって、太陽高度が高い場合であっても、複数回反射させることで、第１の３回反射領域５０にて受光面を大きく確保し、太陽光を室１３の室奥に十分に採り入れることができる。

（２）太陽光Ｓ_３、Ｓ_４、Ｓ_５、Ｓ_６、Ｓ_７を、下面３０Ａの１回反射領域５１で１回反射して、天井面１４に照射した。よって、太陽高度が高い場合には、太陽光Ｓ_８１を３回反射させて室１３に採り入れるとともに、太陽高度が低い場合には、太陽光Ｓ_３〜Ｓ_７を１回反射させて室１３に採り入れる。したがって、日中の幅広い時間帯に亘って、太陽光を確実に室奥の照射領域４０に照射できる。

（３）下面３０Ａに、屋外側から屋内側に向かって、第１の３回反射領域５０、１回反射領域５１、第３の３回反射領域５２の順に配置した。つまり、下面３０Ａの第１の３回反射領域５０と下面３０Ａの第３の３回反射領域５２との隙間に、１回反射領域５１を配置した。よって、ライトシェルフ２０の設置スペースを効率よく利用できる。

（４）１回反射領域５１を、太陽高度毎にさらに５つ領域５１１〜５１５に分割し、これら５つに分割された領域５１１〜５１５を、屋内側に配置されるものほど、低い太陽高度に対応させた。したがって、多くの異なる太陽高度の太陽光を、１回の反射で室１３に採り入れることができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
本実施形態では、第３の３回反射領域５２の断面形状を放物線の一部としたが、これに限らず、上に凸となる形状としてもよいし、直線状としてもよい。

また、本実施形態では、太陽高度の角度を８０°から３０°まで１０°刻みに設定したが、これに限らず、例えば１５°刻みとして、より粗く設定してもよいし、例えば５°刻みとして、より細かく設定してもよい。また、ライトシェルフ２０に採り入れる太陽高度の範囲も、任意に設定してよい。

また、本実施形態では、本発明をライトシェルフに適用したが、これに限らず、本発明をルーバーやブラインド等の採光装置に適用してもよい。

Ａ、Ａ_３、Ａ_４、Ａ_５、Ａ_６、Ａ_７、Ａ_８１、Ａ_８２…対称軸
Ｆ、Ｆ_Ｃ１、Ｆ_Ｃ２…焦点
Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３、Ｌ_４…直線
Ｐ、Ｐ_３、Ｐ_４、Ｐ_５、Ｐ_６、Ｐ_７、Ｐ_８１、Ｐ_８２…放物線
Ｒ、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_８１、Ｒ_８２…反射光
Ｓ、Ｓ_３、Ｓ_４、Ｓ_５、Ｓ_６、Ｓ_７、Ｓ_８１…太陽光
１…ライトシェルフ構造
１０…建物
１１…外壁
１２…採光窓
１３…室
１４…天井面
２０…ライトシェルフ（採光装置）
３０…反射領域
３０Ａ…下面
３０Ｂ…上面
４０…照射領域
５０…第１の３回反射領域
５１…１回反射領域
５２…第２の３回反射領域
５３…グレア防止領域
６０…第３の３回反射領域
６１…拡散反射領域
５１１、５１２、５１３、５１４、５１５…１回反射領域を分割した領域

Claims

建物の外壁の採光窓に沿って設置されて、太陽光を反射領域で反射して屋内の天井面を照射する採光装置であって、
前記反射領域は、上向きに配置された下面と、下向きに配置された上面と、を備え、
前記下面には、第１の３回反射領域、および、第３の３回反射領域が設けられ、
前記上面には、第２の３回反射領域が設けられ、
前記第１の３回反射領域の断面形状は、当該第１の３回反射領域と前記第２の３回反射領域との略中心付近を焦点とし、所定の太陽高度の方向を対称軸とする放物線の形状に基づいて形成され、
前記第２の３回反射領域は、前記第１の３回反射領域と当該第２の３回反射領域との略中心付近を焦点とし、当該第２の３回反射領域から前記第３の３回反射領域に向かう方向を対称軸とする放物線の形状に基づいて形成され、
前記第３の３回反射領域は、天井面上の一点を焦点とし、前記第２の３回反射領域から当該第３の３回反射領域に向かう方向を対称軸とする放物線の形状に基づいて形成され、
太陽光を、前記下面の第１の３回反射領域、前記上面の第２の３回反射領域、前記下面の第３の３回反射領域の順に３回反射して、前記天井面に照射することを特徴とする採光装置。
前記下面には、１回反射領域が設けられ、
太陽光を、当該下面の１回反射領域で１回反射して、前記天井面に照射することを特徴とする請求項１に記載の採光装置。
前記下面には、屋外側から屋内側に向かって、前記第１の３回反射領域、前記１回反射領域、前記第３の３回反射領域の順に配置されることを特徴とする請求項２に記載の採光装置。
前記１回反射領域は、屋外側から屋内側に向かって、太陽高度毎にさらに複数の領域に分割され、
当該複数に分割された領域は、屋内側に配置されるものほど、低い太陽高度に対応することを特徴とする請求項２または３に記載の採光装置。
前記１回反射領域の断面形状は、前記天井面上の一点を焦点とし、所定の太陽高度の方向を対称軸とする放物線の形状に基づいて形成されることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の採光装置。