JP6448122B2

JP6448122B2 - 採光装置

Info

Publication number: JP6448122B2
Application number: JP2014195903A
Authority: JP
Inventors: 小林　光; 光小林; 泰祐大木; 圭子菅原; 睦己横井; 和芳張本; 真希市原
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2014-09-25
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2034-09-25
Also published as: JP2016066551A

Description

本発明は、太陽光を反射して屋内の天井面に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、ライトシェルフやブラインドが知られている。
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）。
また、ブラインドとしては、例えば、太陽高度に応じて、スラットの角度を調整可能なグラデーションブラインドがある（特許文献２参照）。このブラインドは、屋内に設置され、スラットの傾斜角度を上側のスラットから下側のスラットにかけて順次変化させる。

特開２０１０−１８６６９５号公報特開平１０−３１７８５０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、反射面が平面となっている。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。

また、特許文献１に示されたライトシェルフでは、反射面を確保するため、平面形状をある程度大きくする必要がある。よって、ライトシェルフが建物の外観に与える影響が大きくなり、新築建物に計画段階で採用するか、あるいは、既存建物に取り付ける場合であっても、取付け位置を考慮する必要があった。その結果、ライトシェルフの取付け時期や取付け位置が大きく制限される、という問題があった。

また、特許文献２に示されたブラインドは、屋内に設置されているので、太陽高度が高い場合、窓ガラス表面での太陽光の反射量が増加したり、採光装置の一部が窓枠の日陰になったりして、室内に到達する光量が減少する。

本発明は、取付け時期や取付け位置の自由度が高く、かつ、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、太陽光を反射して屋内の天井面（例えば、後述の天井面１５）に照射する採光装置であって、屋外に上下方向に並んで配置された複数の羽板（例えば、後述の羽板２０）を備え、当該羽板の上面には、太陽光を反射する反射面（例えば、後述の反射面３０）が設けられ、当該反射面は、屋外側から屋内側に向かって、太陽高度毎に複数の反射領域（例えば、後述の反射領域３０Ａ〜３０Ｆ）に分割され、当該複数の反射領域は、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１に記載の採光装置は、前記反射領域の断面形状は、略直線状であることを特徴とする。

請求項１に記載の採光装置は、前記複数の反射領域は、屋外側から屋内側に向かって順に、太陽高度が７０°、６０°、５０°、４０°、３０°、２０°に対応していることを特徴とする。

本発明によれば、複数の羽板を上下に並べて採光装置を構成したので、従来のライトシェルフに比べて、平面視での面積が小さくなる。また、羽板の形状を等比で拡大縮小したり、羽板の段数を適宜調整したりすることで、建物の条件に応じて採光装置の形状を自在に調整できる。したがって、採光装置を既存建物にも容易に取り付けることができるうえに、採光装置が建物の外観に与える影響を小さくできるから、採光装置の取付け時期や取付け位置の自由度が高くなる。

また、反射面を太陽高度毎に複数の反射領域に分割し、これら反射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。よって、太陽高度が高い場合には、屋外側の反射領域で太陽光を反射し、太陽高度が低い場合には、屋内側の反射領域で太陽光を反射して、室内に採り入れる。したがって、季節の変化に依らず、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。

また、反射面を、太陽高度毎に対応した複数の反射領域で構成したので、羽板の姿勢を変化させる必要がなく、可動機構が不要となる。したがって、保守作業は、羽板の反射面の反射率を保持するための清掃作業のみでよいので、メンテナンス費用を軽減できる。

また、採光装置を採光窓の窓ガラスの外側に設置したので、窓ガラスの外側にて太陽光を反射するから、窓ガラスに入射する光がガラス面に対し垂直に近くなり、窓ガラス表面での反射により屋内に導入される光量が低下するのを抑制できる。

本発明の一実施形態に係る採光装置が設けられた建物の断面図である。前記実施形態に係る採光装置の羽板の断面図である。前記実施形態に係る採光装置の反射面の断面形状を示す模式図である。前記実施形態に係る反射面の断面形状を決定する手順を説明するための図（その１）である。前記実施形態に係る反射面の断面形状を決定する手順を説明するための図（その２）である。本発明の変形例に係る採光装置が設けられた建物の断面図である。

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ルーバー１が設けられた建物１０の断面図である。なお、図１および図２は、採光窓１２に垂直な方向の断面図である。

ルーバー１は、建物１０の採光窓１２に沿って屋外に設けられており、太陽光Ｓを反射して、反射光Ｒを屋内の天井面１５に照射するものである。
建物１０の屋内には、室１３が設けられている。この室１３は、採光窓１２、床面１４、および天井面１５で囲まれた空間である。

採光窓１２は、建物１０の外壁面１１よりも内側に位置しており、床面１４付近から天井面１５まで延びている。ルーバー１は、平面視では、採光窓１２の外側でかつ屋外側端縁が外壁面１１に面一となっており、立面視では、採光窓１２の上部に位置している。

ルーバー１は、上下方向に並んで配置された複数の羽板２０を備える。このルーバー１は、可動機構を有しておらず、羽板２０は所定の姿勢で固定されている。
各羽板２０は、採光窓１２に沿って略水平に延びている。
羽板２０は、ここではアルミニウム製であり、アルミ光輝合金が好ましい。この羽板２０は、耐候性を確保するため、表面がアルマイト加工されて、さらにクリア塗装が施されている。なお、羽板２０を製造する際、アルミの押出材に電解研磨、化学研磨、羽布研磨などを施した後、羽板２０の表面にアルマイト加工を施すと、正反射率が高くなり、より好ましい。

図２は、ルーバー１を構成する羽板２０の断面図である。
羽板２０の上面の屋外側の部分は、屋内側に向かうに従って下方に傾斜する反射面３０となっている。反射面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１５の所定の照射領域を照射する。
また、羽板２０の上面のうち反射面３０以外の部分は、略水平となっている。これにより、羽板２０の上面には、雨水が溜まりにくく、水切りが容易となっている。

また、羽板２０の屋外側の側面から下面にかけて湾曲した部分は、第２反射面４０となっている。この第２反射面４０は、太陽高度が低い場合に、採光窓１２を通して入射する太陽光を反射して、反射光を室１３に導入する。

図３は、反射面３０の断面形状を示す模式図である。
反射面３０は、これら６つの太陽高度毎に、屋外側から屋内側に向かって６つの反射領域３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ、３０Ｆに分割されている。
反射領域３０Ａ〜３０Ｆは、それぞれ、太陽高度７０°、６０°、５０°、４０°、３０°、２０°に対応している。反射領域３０Ａ〜３０Ｆは、それぞれ、断面視で直線状であり、反射領域３０Ａ〜３０Ｆの水平面に対する角度を、θ_Ａ、θ_Ｂ、θ_Ｃ、θ_Ｄ、θ_Ｅ、θ_Ｆとする。

次に、反射領域３０Ａの水平面に対する角度θ_Ａを決定する手順について説明する。
まず、反射領域３０Ａの反射光Ｒの水平面に対する角度をθ_Ｒとし、この角度θ_Ｒを求める。図４に示すように、反射領域３０Ａの天井面１５からの高さをｔ、羽板２０から照射領域までの水平距離をｄとすると、以下の式（１）が成立する。

反射光Ｒの角度θ_Ｒは、式（１）を変形して、以下の式（２）により求められる。

この反射光Ｒの角度θ_Ｒは、例えば、０°〜４０°の範囲で設定される。
次に、反射領域３０Ａの角度θ_Ａを求める。図５に示すように、太陽高度つまり太陽光Ｓの水平面に対する角度をθ_Ｓ（７０°）とする。すると、反射領域３０Ａに対して入射角と反射角は等しいので、以下の式（３）が成立する。

反射領域３０Ａの角度θ_Ａは、式（３）を変形し、さらに式（２）を代入して、以下の式（４）で求められる。

これにより、反射領域３０Ａは、太陽高度θ_Ｓ（７０°）の太陽光Ｓを反射し、この反射光Ｒを角度θ_Ｒで射出して、天井面１５の所定の照射領域に照射する。

反射領域３０Ｂ〜３０Ｆの水平面に対する角度θ_Ｂ〜θ_Ｆは、反射領域３０Ａと同様の手順で決定する。これにより、反射領域３０Ｂ〜３０Ｆは、太陽高度６０°、５０°、４０°、３０°、２０°の太陽光Ｓを反射し、反射光Ｒを、天井面の所定の照射領域に照射する。

そして、以上の反射領域３０Ａ〜３０Ｆを構成する直線を組み合わせたて曲線化したスプライン曲線を求めて、反射面３０の断面形状とする。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）複数の羽板２０を上下に並べてルーバー１を構成したので、従来のライトシェルフに比べて、平面視での面積が小さくなる。また、羽板２０の形状を等比で拡大縮小したり、羽板２０の段数を適宜調整したりすることで、建物の条件に応じてルーバー１の形状を自在に調整できる。したがって、ルーバー１を既存建物にも容易に取り付けることができるうえに、ルーバー１が建物の外観に与える影響を小さくできるから、ルーバー１の取付け時期や取付け位置の自由度が高くなる。

反射面３０を太陽高度毎に複数の反射領域３０Ａ〜３０Ｆに分割し、これら反射領域３０Ａ〜３０Ｆ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。よって、太陽高度が高い場合には、屋外側の反射領域３０Ａ〜３０Ｃなどで太陽光を反射し、太陽高度が低い場合には、屋内側の反射領域３０Ｄ〜３０Ｆなどで太陽光を反射して室内に採り入れる。したがって、季節の変化に依らず、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。

反射面３０を太陽高度毎に対応した複数の反射領域３０Ａ〜３０Ｆで構成したので、羽板２０の姿勢を変化させる必要がなく、可動機構が不要となる。したがって、保守作業は、羽板２０の反射面３０の反射率を保持するための清掃作業のみでよいので、メンテナンス費用を軽減できる。

ルーバー１を採光窓１２の窓ガラスの外側に設置したので、窓ガラスの外側にて太陽光を反射するから、窓ガラスに入射する光がガラス面に対し垂直に近くなり、窓ガラス表面での反射により室内に導入される光量が低下するのを抑制できる。

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。
例えば、図１に示すように、採光窓１２の内側に、グラデーションブラインドではないブラインド５０を設けてもよい。この場合、ブラインド５０の上部５１つまりルーバー１で反射した太陽光が通過する部分には、透過率の高いスラットを用いる。
また、図６に示すように、ルーバー１を外壁面１１のさらに外側に配置して、このルーバー１の上に庇６０を設けてもよい。なお、この場合、平面視で、ルーバー１の屋外側端縁を、庇６０の先端に面一としてもよい。

θ_Ａ、θ_Ｂ、θ_Ｃ、θ_Ｄ、θ_Ｅ、θ_Ｆ…反射領域の角度
θ_Ｒ…反射光の角度
θ_Ｓ…太陽高度（太陽光の角度）
Ｒ…反射光
Ｓ…太陽光
ｄ…羽板から照射領域までの水平距離
ｔ…反射領域の天井面からの高さ
１…ルーバー（採光装置）
１０…建物
１１…外壁
１２…採光窓
１３…室
１４…床面
１５…天井面
２０…羽板
３０…反射面
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ、３０Ｆ…反射領域
４０…第２反射面
５０…ブラインド
５１…上部
６０…庇

Claims

太陽光を反射して屋内の天井面に照射する採光装置であって、
屋外に上下方向に並んで配置された複数の羽板を備え、
当該羽板の上面の屋外側には、太陽光を反射する反射面が設けられ、
前記羽板の上面のうち前記反射面以外の部分は、略水平であり、
前記反射面は、屋外側から屋内側に向かって、太陽高度毎に、断面形状が略直線状である複数の反射領域に分割され、
当該複数の反射領域は、屋内側に向かうに従って下がる向きに傾斜するとともに、屋外側から屋内側に向かって順に、太陽高度が７０°、６０°、５０°、４０°、３０°、２０°に対応していることを特徴とする採光装置。