JP6828998B2 - 太陽光採光ユニット、太陽光採光システム - Google Patents
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Description
自然光の取り込みによる室内環境の向上、照明における消費電力の削減等を目的とし、太陽光を、より積極的に建物内に導入する工夫がなされている。
特許文献1に開示されたようなライトシェルフでは、建物内の空間において、庇の上面の光反射部で反射した太陽光が照射される領域が限られる。すなわち、反射した太陽光は、太陽光が通る窓や開口に隣接した空間(室)のみに照射され、それ以外の空間に太陽光を導くことができない。
特許文献2に開示されたような光ダクトでは、利用できる太陽光は、建物の外壁部に設けられた開口に照射される太陽光に限られる。したがって、太陽光の採光量が限られる。
すなわち、本発明の太陽光採光ユニットは、建物の外壁部から外方に向かって突出するよう設けられる中空箱状のユニット本体と、前記ユニット本体の、前記外壁部から離間した先端部側に形成され、前記ユニット本体内に太陽光を導入する先端側採光部と、前記ユニット本体内に設けられ、前記先端側採光部で導入された前記太陽光の進行方向を、前記ユニット本体の前記外壁部側の基端部に向かって変換させる太陽光進行方向変換部と、前記ユニット本体の前記基端部に設けられ、前記太陽光進行方向変換部で進行方向が変換された前記太陽光を、前記外壁部側に向かって出射する太陽光出射部と、を備えることを特徴とする。
ここで、太陽光採光ユニットは、建物の外壁部から外方に向かって突出して設けたので、先端側採光部の面積を大きくすることも容易であり、外壁部から太陽光を採り入れる場合に比較し、太陽光を、より積極的に採り入れることができる。
また、外壁部から外方に突出する太陽光採光ユニットは、外壁部に形成された開口部や窓の上方に設けることで、庇として機能させることができ、開口部や窓から建物内に太陽光が進入するのを防ぐこともできる。
また、先端側採光部からユニット本体内に導入された太陽光のうち内面反射して放出された太陽光は、太陽光採光ユニットの上方で外壁部に形成された開口部や窓から、建物内に入射させることもできるので利用性が向上する。
図1、図2に示されるように、建物11において、太陽光採光ユニット20が設けられる外壁部12には、下部開口部15と、上部開口部16とが形成されている。下部開口部15,上部開口部16には、それぞれ光透過性を有した窓部材15w、16wが設けられているが、これら下部開口部15,上部開口部16は、窓部材15w、16wを有さない単なる開口であってもよい。
ユニット本体25は、下部開口部15の上方、かつ上部開口部16の下方に、外壁部12から水平方向外方に突出するよう設けられ、太陽光採光ユニット20の外殻を形成している。
ここで、外壁部12からユニット本体25が突出する方向を「前方」、外壁部12側を「後方」、前方と後方を結ぶ方向に水平面内で交差する方向を「幅方向」と適宜称する。
ユニット本体25は、中空箱状をなし、底板部30と、側板部40,40(図2には、一方の側板部40のみを図示)と、上板部50と、第二採光部(先端側採光部)60と、後部出射部(太陽光出射部)70と、導光部(太陽光進行方向変換部)80と、を備えている。
ここで、中間反射部33の傾斜角θは、主に太陽光を取り込みたい太陽高度(水平面に対する太陽光の照射角度)をHとしたとき、例えば、
θ=H/2
とする。
また、この中間透過部53によって、第一採光部51からユニット本体25の内部に入射した太陽光S0のうち、底板部30の前部平板部31の上面31tと、上板部50の前部反射部52の下面52uとの間で反射した太陽光S2が、上方かつ斜め後方に向かって透過させることができる。透過光は上部開口部16から建物11内に取り込むことで有効利用できる。
太陽光採光ユニット20の外壁部12への取り付け方法は、いかなるものであってもよいが、ここでは、例えば、棒材または線材からなる支持材92A,92Bを用いる。支持材92Aは、一端が外壁部12に固定され、他端が太陽光採光ユニット20の先端部20fの上面に固定された取付金具93Aに連結されている。支持材92Bは、一端が外壁部12に固定され、他端が太陽光採光ユニット20の基端部20rの上面に固定された取付金具93Bに連結されている。
太陽光採光ユニット20の基端部20rと、外壁側光導入部13の窓部材18との間には、隙間Gが設けられている。
また、太陽光S3は、上板部50の中間透過部53を通して、太陽光採光ユニット20内に入射する。このとき、太陽高度がHであった場合、入射した太陽光S3は、底板部30の中間反射部33で反射し、水平方向に進行する。太陽光採光ユニット20内で水平方向に進行する太陽光S4は、後部出射部70、外壁側光導入部13の窓部材18を通り、建物11内に入射される。
ここで、太陽光採光ユニット20は、建物11の外壁部12から外方に向かって突出して設けたので、先端側採光部として第一採光部51および第二採光部60を設け、採光面積を大きくすることができる。これにより、ユニット本体25の先端部で第一採光部51および第二採光部60を太陽光が透過するので、より広い領域の太陽高度で、太陽光S0を採り入れることができる。これにより、外壁部12から太陽光を採り入れる場合に比較し、太陽光S0を、より積極的に採り入れることができる。
さらに、第一採光部51および第二採光部60からユニット本体25内に導入された太陽光S0のうち、後部出射部70側に進行しない太陽光S2を、中間透過部53から外部に放出することもできる。放出された太陽光S2は、太陽光採光ユニット20の上方で外壁部12に形成された上部開口部16から、建物11内に入射させることができる。
なお、本発明の太陽光採光ユニット、太陽光採光システムは、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態では、中間反射部33を底板部30の一部として形成したが、これに代えて、図3、図4に示されるように、太陽光採光ユニット20内で底板部30の上方に、底板部30とは別体の中間反射部(本体内反射部)33’を設けてもよい。
さらには、中間反射部33’を太陽光採光ユニット20の幅方向に延びる回転軸33s回りに回動可能とし、太陽高度Hに応じて中間反射部33’を回転させ、太陽光S3の反射角度を変えるようにしてもよい。この場合、中間反射部33’には、幅方向少なくとも一方の側板部40を貫通して太陽光採光ユニット20の外方に突出する操作部91を設けるようにし、太陽光採光ユニット20の外部から中間反射部33’の角度を調整するようにしてもよい。ここで、操作部91は、外壁部12に形成された下部開口部15を通して、外壁側室内空間R側から人の手が届く位置とするのが好ましい。
図5は、太陽光採光システムを構成する太陽光採光ユニットの第2変形例の構成を示す断面図である。図5に示されるように、太陽光採光ユニット20の第二採光部60を透過した太陽光S9が、そのまま外壁側光導入部13の窓部材18を透過して外壁側室内空間Rに入射されてグレア源になることがある。また、太陽光採光ユニット20の高さと外壁側光導入部13の開口部17の高さが異なる場合等においては、太陽光採光ユニット20の後部反射部54の上面54tと開口部17の上端部間に隙間が生じ、この隙間から直接入射される太陽光S10がグレア源となることがある。このような場合には、外壁側光導入部13の下側にブラインドボックス94等を設けて遮光してもよい。
また、これらの場合に、図6に示されるように、外壁側光導入部13にルーバー95を設けてもよい。
図7は、太陽光採光システムを構成する太陽光採光ユニットの第3変形例の構成を示す断面図である。図7に示されるように、太陽光採光ユニット20の上板部50の後部反射部54’は、上面54t’を後方に向かって斜め下方に傾斜して設けてもよい。このようにすると、後部反射部54’で反射した太陽光S11が、上部開口部16を通して室内空間Rに入射する。すると、太陽光S11は、天井Tを照らす位置が下方の開口部17に近くなり、より効果的に室内に入射される。この場合、後部反射部54’の後端部に、雨水を幅方向側方に導く雨水ガイド96を設けるのが好ましい。
さらに、上記実施形態では、太陽光採光ユニット20によって外壁側室内空間Rに導かれ、建物11内に入射した太陽光S1、S4は、外壁側室内空間Rの反対側の内壁側光導入部14を通り、他の室内空間R2に導かれる。このような構成において、他の室内空間R2内に入射された太陽光S1、S4は、室内空間R2において内壁側光導入部14と反対側の壁面Wで反射および拡散するようにしたが、これに限らない。
図8は、太陽光採光システムの第4変形例の構成を示す断面図である。図8に示されるように、内壁側光導入部14に、光拡散部材100を設けて、太陽光S1、S4を室内空間R2に拡散させるようにしても良い。これによって、室内空間R2を太陽光S1、S4によって効率よく照明することができる。
図9は、太陽光採光システムの第5変形例の構成を示す断面図である。図9に示されるように、内壁側光導入部14に、光反射部材(室内側太陽光進行方向変換部)101を設けて、太陽光S1、S4を室内空間R2の天井部T2に向かって照射させ、天井部T2を照明するようにしてもよい。これによって、室内空間R2を太陽光S1、S4によって効率よく照明することができる。
図10は、太陽光採光システムの第6変形例の構成を示す断面図である。図10に示されるように、内壁側光導入部14に、光反射部材(室内側太陽光進行方向変換部)102を設けて、太陽光S1、S4を室内空間R2の床Fに向かって反射させ、照明するようにしてもよい。これによって、室内空間R2を太陽光S1、S4によって効率よく照明することができる。
図11は、太陽光採光システムの第7変形例の構成を示す断面図である。図11に示されるように、室内空間R2に隣接するさらに他の室内空間R3との間の間仕切壁19’に、内壁側光導入部14’を形成すれば、室内空間R3までも照明することができる。
図12は、太陽光採光システムの第8変形例の構成を示す断面図である。図12に示されるように、室内空間R2に、幅方向に間隔を空けて複数の反射部材(室内側太陽光進行方向変換部)103を設けるようにし、これら反射部材103で太陽光S1、S3の一部を室内空間R2に照射させ、残部で隣の室内空間R3に照射させるようにしてもよい。
図13は、太陽光採光システムの第9変形例の構成を示す断面図である。図13に示されるように、内壁側光導入部14’を開閉する開閉部材105を備えることで、他の室内空間R2の照明は適宜選択して実施できるようにしてもよい。
この場合、開閉部材105で、室内空間R2側を向く面を、光を反射する反射性を有するようにしてもよい。
また、太陽光採光ユニット20は、支持材92A,92Bで吊り下げるようにしたが、これに限らない。太陽光採光ユニット20を、外壁部12に設けるブラケット等により下方から支持するようにしてもよい。
また、下部開口部15は、必須の構成ではなく、太陽光採光ユニット20は、下部開口部15の上方以外の部分に設けてもよい。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
11 建物
12 外壁部
13 外壁側光導入部(第一太陽光導入部)
14 内壁側光導入部(第二太陽光導入部)
17 開口部
18 窓部材(窓)
19、19’ 間仕切壁
20 太陽光採光ユニット
20f 先端部
20r 基端部
25 ユニット本体
33、33’ 中間反射部(本体内反射部)
51 第一採光部(先端側採光部)
52 前部反射部
52t 上面(上面太陽光反射部)
53 中間透過部(太陽光透過部)
54 後部反射部
54t 上面(上面太陽光反射部)
60 第二採光部(先端側採光部)
70 後部出射部(太陽光出射部)
80 導光部(太陽光進行方向変換部)
100 光拡散部材(室内側太陽光進行方向変換部)
101 光反射部材(室内側太陽光進行方向変換部)
102 光反射部材(室内側太陽光進行方向変換部)
103 反射部材(室内側太陽光進行方向変換部)
R2 室内空間
S0〜S11 太陽光
Claims (3)
- 建物の外壁部から外方に向かって突出するよう設けられる中空箱状のユニット本体と、
前記ユニット本体の、前記外壁部から離間した先端部側に形成され、前記ユニット本体内に太陽光を導入する先端側採光部と、
前記ユニット本体内に設けられ、前記先端側採光部で導入された前記太陽光の進行方向を、前記ユニット本体の前記外壁部側の基端部に向かって変換させる太陽光進行方向変換部と、
前記ユニット本体の前記基端部に設けられ、前記太陽光進行方向変換部で進行方向が変換された前記太陽光を、前記外壁部側に向かって出射する太陽光出射部と、
を備え、
前記先端側採光部は、前記ユニット本体の前記先端部の上面に形成された第一採光部と、前記ユニット本体の前記先端部の鉛直面に形成された第二採光部と、を有する太陽光採光ユニットであって、
前記太陽光採光ユニットと、前記太陽光採光ユニットが取り付けられた建物の外壁部を貫通して形成され、前記太陽光出射部から出射される前記太陽光を前記建物内に導入する第一太陽光導入部との間に、隙間を設けたことを特徴とする太陽光採光ユニット。 - 前記ユニット本体の上面に形成され、前記太陽光を前記外壁部側に向かって反射する上面太陽光反射部をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の太陽光採光ユニット。
- 前記ユニット本体の上面の一部に形成され、前記太陽光を透過する太陽光透過部と、
前記ユニット本体の内部に、前記太陽光透過部を透過して前記ユニット本体内に導入された前記太陽光を、前記太陽光出射部側に向かって反射する本体内反射部と、を備える
ことを特徴とする請求項1または2に記載の太陽光採光ユニット。
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