JP7334390B2 - 日射調整装置 - Google Patents

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Description

本発明は、日射調整装置に関する。
下記特許文献1には、布を用いて形成されたシェードを引出して、あるいは畳み込んで天窓からの採光を調節する天窓用ブラインドが示されている。
特開平7-300954号公報
上記特許文献1の天窓用ブラインドは、室内が直達日射によって照射されることを抑制するために用いる事ができる。しかし、この天窓用ブラインドでは室内照度を調整し難い。例えばシェードの光透過率が高い場合、冬期に適切な室内照度を確保できても、夏期における室内照度が過剰となる虞がある。一方で、シェードの光透過率が低い場合、夏期に適切な室内照度を確保できても、冬期における室内照度が不足する虞がある。このため、年間を通じて適切な室内照度を確保することが難しい。
本発明は上記事実を考慮して、年間を通じて室内照度を調整できる日射調整装置を提供することを目的とする。
請求項1の日射調整装置は、回転軸と、前記回転軸を回転可能に保持する保持機構と、前記回転軸の軸方向に沿って設けられると共に、放射状に突設された3枚の羽根部を備えた複数のルーバー材と、を備え、前記羽根部のうちの1枚は発光面を有している。
請求項1の日射調整装置では、ルーバー材に設けられた羽根部の少なくとも何れかが発光面を有している。このため、ルーバー材によって太陽光を遮蔽した状態で室内照度が不足する場合、羽根部の発光面を発光させることで室内照度を補うことができる。また、太陽光を透過させている状態で室内照度が不足する場合も、室内照度を補うことができる。すなわち、年間を通じて室内照度を調整できる。
さらに、羽根部は回転軸に対して放射状に突設されている。このため回転軸を回転させることで発光面の見え方を変え、室内照度を調整することができる。
請求項2の日射調整装置は、請求項1に記載の日射調整装置において、前記発光面を有した前記羽根部は、一方側に入射した光を他方側へ透過し、隣り合う前記ルーバー材は、2枚の前記羽根部同士が近接するピッチで配置される
請求項2の日射調整装置では、発光面を有した羽根部が光透過性を備えているため、太陽光を透過することができる。このため、回転軸を回転させて、光透過性を備えた部分の配置を調整することで、ルーバーの外側から内側への光透過率を調整し、季節や天候に応じて室内照度を調整できる。例えば日射量が多い夏期の光透過率よりも、日射量が少ない冬期の光透過率を大きくする。これにより年間を通じて適切な室内照度を確保することができる。
請求項3の日射調整装置は、請求項1又は請求項2に記載の日射調整装置において、発光面を有した前記羽根部は、前記回転軸側から前記羽根部の先端側へ向かって光を照射する発光装置を備えている。
請求項3の日射調整装置によると、発光装置が羽根部における回転軸側に設けられている。これにより発光装置が羽根部における先端側に設けられている場合と比較して、発光装置の重量による回転軸周りのモーメントが小さくなり、ルーバー材の回転に影響を与え難い。
請求項4の日射調整装置は、請求項3に記載の日射調整装置において、前記発光面を有した前記羽根部の内部には、前記発光装置の光を拡散させる導光板が挿入されている。
請求項5の日射調整装置は、請求項1に記載の日射調整装置において、太陽光の方向を追尾して前記回転軸を回転させる制御機構を備える。
本発明によると、年間を通じて室内照度を調整できる。
(A)は本発明の実施形態に係る日射調整装置を水平ブラインドとして利用した建物を示す立断面図であり、(B)はバーチカルブラインドとして利用した建物を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る日射調整装置の要部を示す分解斜視図である。 (A)は本発明の実施形態に係る日射調整装置におけるルーバー材を示す断面図であり、(B)は導光板を省略した変形例を示す部分断面図である。 (A)は本発明の実施形態に係る日射調整装置においてルーバー材によって太陽光を遮蔽している状態を示す断面図であり、(B)はルーバー材によって太陽光を拡散させて室内へ透過させている状態を示す断面図であり、(C)はルーバー材によって太陽光を遮蔽し散乱光を室内へ透過させている状態を示す断面図である。 (A)は本発明の実施形態に係る日射調整装置における羽根部の双方の発光面を室内へ向けて配置した状態を示す断面図であり、(B)は一方の発光面のみを室内へ向けて配置した状態を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る日射調整装置において羽根部に発光面を1面のみ設けた変形例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る日射調整装置において発光面を備えた羽根部を2つ設けた変形例を示す断面図である。
以下、本発明に係る日射調整装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。各図面において同一の符号を用いて示される構成要素は、同一の構成要素であることを意味する。また、各図面において重複する構成及び符号については、説明を省略する場合がある。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において構成を省略する又は異なる構成と入れ替える等、適宜変更を加えて実施することができる。
<日射調整装置の配置>
本発明の実施形態に係る日射調整装置20は、図1(A)、(B)に示すように、建物10の開口部12において、窓材14の室内側(内側)に配置されるルーバー装置である。日射調整装置20は、上下方向に開口した開口部12Aを閉じる天窓14Aの他、横方向に開口した開口部12Bを閉じる鉛直窓14Bの室内側に配置することができる。なお、天窓14Aは上下方向(鉛直方向)に開口した開口部12Aだけでなく、例えば屋根の傾斜面に斜め方向に開口した開口部を閉じるものとしてもよい。
日射調整装置20のうち、日射調整装置20Aは、後述するルーバー材40(図2参照)の延設方向が横方向に沿う横ルーバー(水平ブラインド)であり、図1(B)に示す日射調整装置20Bは、ルーバー材40の延設方向が上下方向に沿う縦ルーバー(バーチカルブラインド)である。
横ルーバーである日射調整装置20Aは、図1(A)に示すように、太陽高度に応じて変化する太陽光の入射角θh(鉛直平面内の角度)に応じて日射を調整する装置である。一方、縦ルーバーである日射調整装置20Bは、図1(B)に示すように、太陽の方角に応じて変化する太陽光の入射角θd(水平面内の角度)に応じて日射を調整する装置である。なお、図1(A)、(B)において矢印E、W、S、Nで示される方向は、それぞれ東、西、南、北を示す。但し建物10の配置方向は図1(A)、(B)に示された方向に限定されるものではない。
なお、本明細書において「太陽光の入射角」とは、日射調整装置20が設置された窓材14の面内方向と太陽光の入射方向が交わる角度のうち、鋭角側の角度を指すものとする。また、「太陽光」とは直達日射を示しており、散乱光は含まないものとする。
また、以下の説明における日射調整装置20は、特に説明の無い限り、図1(A)に示す天窓14Aの室内側に配置された日射調整装置20Aの事を示すものとする。
<日射調整装置の構成>
図2に示すように、日射調整装置20は、回転軸22と、回転軸22を回転可能に保持する保持機構30と、回転軸22の軸方向に沿って設けられると共に、回転軸22を中心として放射状に突設された複数の羽根部42、44、46を備えたルーバー材40と、を備えている。
(回転軸)
回転軸22は、軸方向がX方向に沿うように設けられた棒状の軸体である。また回転軸22は、Y方向に沿って所定の間隔を空けて複数設けられている。このX方向及びY方向は、それぞれ互いに略直交する方向であり、図1(A)に示す天窓14Aの面内方向に沿う方向である。
回転軸22は、羽根部42、44、46の何れか1枚がX方向及びY方向と略直交する方向(Z方向)に沿って配置された際に、他の2枚の羽根部が近接するピッチで配置される。図2に示した配置例では、羽根部44がZ方向に沿って配置され、羽根部42、46が近接している。なお、「近接する」とは、接して配置される場合を含む。また、羽根部同士が互いに離間しており、羽根部の先端につけた召合せ部材(不図示)同士が接して配置されている場合を含む。
(保持機構)
保持機構30は、保持部材32と、回転ギア(ピニオン)34と、ラック36と、を含んで形成されている。保持部材32は、開口部12(図1参照)の枠に沿って取付けられる長尺部材である。保持部材32には、長手方向に沿って回転軸22の端部を回転可能に保持する係止孔32Aが所定の間隔(回転軸22のピッチ)で形成されている。
回転ギア34は、回転軸22に対して相対回転できないように固定されている。ラック36は、複数の回転ギア34と同時に噛み合う十分な長さを備えており、図示しない動力源によって保持部材32の長手方向に沿って移動可能とされている。これにより、複数の回転軸22が同時に回転する。
(ルーバー材)
図3(A)に示すように、ルーバー材40は、回転軸22から見て放射状に突設された複数の羽根部42、44、46を備えた日射調整部材である。ルーバー材40は、羽根部42、44及び羽根部46の根元部46Aを形成するアルミ部材(成型品40A)と、羽根部46の先端部(根元部46Aから延出された部分)を形成する樹脂部材(カバー部46B)と、を含んで構成されている。
具体的には、ルーバー材40のうち、羽根部42、44及び羽根部46における根元部46Aが、アルミの押し出し成型によって一体的に形成されている。この成型品40Aは、フッ素樹脂焼付塗装によって白色に塗装されている。
成型品40Aは、固定部材40Bを介して回転軸22に固定されている。固定部材40Bは外周面が四角形とされ、内周面が円形状とされた筒状の樹脂部材である。固定部材40Bの内周面は回転軸22の外周面に当接し、また、回転軸22に固定されている。これにより、回転軸22が回転すると、固定部材40Bが回転軸22と同調して回転し、回転力を成型品40Aへ伝達する。
羽根部46の根元部46Aには、回転軸22側から羽根部46の先端側へ向かって光を照射する発光装置50が取り付けられている。発光装置50は、LED(light emitting diode)を用いたライン照明器具であり、回転軸22の軸方向に沿って設けられている。また、発光装置50は、ルーバー材40の略全長に亘って取り付けられている。
羽根部46におけるカバー部46Bは、ポリカーボネート樹脂を押し出し成型して形成された成型品である。カバー部46Bは、カバー部46Bに形成された係合溝46BEと、根元部46Aに形成された係合突起46AEとが係合されることにより、根元部46Aに取付けられている。カバー部46Bを形成するポリカーボネート樹脂は、半透明で、かつ、乳白色とされ、光を透過する。
カバー部46Bの内部には、導光板(LGP:Light Guiding Panel)48が挿入されている。導光板48、端面48Eが発光装置50と対向して配置される。導光板48はアクリル樹脂で形成された板材であり、表面48A、48Bに印刷、レーザー又は型押し等によってエンボス加工が施されている。導光板48は、端面48Eから入射した発光装置50の光を拡散させて、表面48A、48Bを面発光させる。
導光板48の表面48Aから発せられた光は、カバー部46Bの表面46BAを透過して、羽根部46の外側(一方側)の室内空間を照射する。同様に、導光板48の表面48Bから発せられた光は、カバー部46Bの表面46BBを透過して、羽根部46の外側(他方側)の室内空間を照射する。
また、導光板48は、表面48A、48Bの一方に入射した光を他方へ透過する。このため、カバー部46Bの表面46BAに入射した太陽光は、導光板48を透過して、カバー部46Bの表面46BBから発せられる。同様に、カバー部46Bの表面46BBに入射した太陽光は、導光板48を透過して、カバー部46Bの表面46BAから発せられる。
つまり、羽根部46は光透過性を備えている。羽根部46の光透過率は、羽根部46を形成するポリカーボネートの透明度を調整することで適宜変更することができる。なお、本実施形態における「光透過率」とは、可視光領域の光の透過率を指すものとする。
表面46BA及び表面46BBは、本発明における発光面の一例である。このように、本発明における「発光面」とは、必ずしも自ら発光する面を指すものではなく、他の光源(例えば発光装置50)によって照らされて発光する面を含む。なお、カバー部46Bは、例えば蓄光素材を用いて形成してもよい。蓄光素材を用いることにより、発光面は自ら発光することもできる。
本実施形態においては、導光板48における表面48A、48Bの双方がエンボス加工されている。これにより端面48Eから入射した発光装置50の光によって表面48A、48Bの双方が面発光するものとしたが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば表面48A、48Bの何れか一方に反射シートを貼り付けて、表面48A、48Bの他方のみを面発光させてもよい。
なお、カバー部46Bの内部には、導光板48に代えて、表面48A、48Bにエンボス加工を施さないアクリル樹脂板等を配置してもよい。導光板48を用いなくても、例えばアクリル樹脂板に気泡を封入したり着色したりすることで、光の拡散効果を得ることができる。
また、図3(B)に示すように、導光板48は省略することもできる。導光板48を省略しても、発光装置50から発せられた光は、羽根部46のカバー部46Bを形成する乳白色のポリカーボネート樹脂によって拡散される。これによりカバー部46Bの表面46BA、46BBを面発光させることができる。
図3(A)に示すように、羽根部42、44、46は、回転軸22における軸周りの周方向に略120度ずつ離間して配置されている。具体的には、羽根部42、44、46の中心線CLが、それぞれ120度で交わっている。羽根部42、44、46は、回転軸22の回転に同調して回転し、離間角度が維持される。
<ルーバー材の配置例>
図4(A)~(C)には、ルーバー材40の配置例が示されている。羽根部42、44は光透過性を備えておらず、羽根部46は光透過性を備えている。このため、図4(A)に示すように羽根部42、44によって太陽光Lを遮ることで、太陽光Lが室内に入射することを抑制できる。
図4(A)に示したルーバー材40の配置例においては、羽根部46が窓材14の面内方向に略垂直となるように(Z方向に沿うように)配置されている。これにより互いに隣接するルーバー材40におけるそれぞれの羽根部42と羽根部44とが近接し、太陽光Lが羽根部42及び羽根部44によって遮られ、室内に入射することが抑制される。
この配置例は、例えば夏季において太陽光の照度が強い時間に適用することができる。これにより、室内の照度を低減できる。なお、室内照度が不足する場合は、発光装置50を発光させることにより不足する室内照度を補うことができる。
各ルーバー材40に設けられた発光装置50は、それぞれの発光装置50が全て均等な照度で発光するように調整される。なお、発光装置50毎に異なる照度で発光するように調整してもよい。
図4(B)に示したルーバー材40の配置例においては、羽根部42が窓材14の面内方向に略垂直となるように(Z方向に沿うように)配置されている。この配置では、羽根部46が太陽光を受照する。これにより、羽根部46に入射した太陽光Lは、羽根部46のカバー部46Bを形成するポリカーボネート及び導光板48によって拡散され、羽根部46を透過して室内に入射する。一方で、羽根部44は太陽光Lを遮蔽する。
この配置例は、例えば冬季や夏季において太陽光の照度が弱い時間に適用することができる。これにより、図4(A)に示したルーバー材40の配置例と比較して、室内に取り入れる太陽光Lの量を増やし、室内の照度を増加できる。太陽光Lは拡散されて室内に入射するため、室内空間の特定箇所を局所的に照射することが抑制される。なお、この配置例においても、室内照度が不足する場合は、発光装置50を発光させることにより不足する室内照度を補うことができる。
図4(C)に示したルーバー材40の配置例においては、羽根部46が太陽光Lの方向と略平行になるように配置されている。これにより太陽光Lが羽根部42、44によって遮られる。一方、散乱光Rは各ルーバー材40の間から室内に入射する。
この配置例は、例えば太陽光の方向を追尾して、随時回転軸22を回転する制御機構と併用して適用することができる。これにより、太陽光Lを室内に入射することを抑制しつつ、室内の照度を高く保つことができる。
<作用・効果>
本発明の実施形態に係る日射調整装置20では、図3(A)に示すように、ルーバー材40に設けられた羽根部46が発光面(表面46BA、46BB)を有している。このため、発光装置50によって羽根部46の発光面(表面46BA、46BB)を発光させることで、室内照度を補うことができる。例えば、図4(A)に示すようにルーバー材40の羽根部42、44によって太陽光を遮蔽した状態で、室内照度を補うことができる。また、図4(B)に示すように、太陽光を透過させている状態で、室内照度を補うことができる。すなわち、室内照度を調整できる。
さらに、羽根部42、44、46は回転軸22に対して放射状に突設されている。このため、回転軸22を回転させることで発光面の見え方を変え、室内照度を調整することができる。
具体的には、例えば図5(A)に示すように、羽根部46の表面46BA、46BBが室内から視認されるようにルーバー材40を配置する。これにより、発光装置50から発せられた光は、表面46BA、46BBから室内へ向けて発せられ、室内を照射する。
一方で、図5(B)に示すように、羽根部46の表面46BAが室内から視認され、表面46BBが室内から視認されないようにルーバー材40を配置することもできる。この場合、発光装置50から発せられた光のうち、表面46BAから発せられた光が室内を照射する。また、表面46BBから発せられた光は屋外を照射する。このため、発光装置50による室内照度は、図5(A)に示した配置例と比較して小さい。
このように、回転軸22を回転させることで、発光装置50による室内照度を調整することができる。この室内照度の調整は、例えば太陽光の影響が少ない夜間において有効である。
また、本実施形態に係る日射調整装置20では、発光面(表面46BA、46BB)を有した羽根部46が光透過性を備えている。すなわち太陽光を透過することができる。このため、図4(A)、図4(B)に示したように回転軸22を回転させて、光透過性を備えた羽根部46の配置を調整することで、ルーバー材40の外側から内側への太陽光の透過率を調整し、季節や天候に応じて室内照度を調整できる。例えば日射量が多い(太陽光の照度が大きい)夏期の光透過率よりも、日射量が少ない(太陽光の照度が小さい)冬期の光透過率を大きくする。これにより年間を通じて適切な室内照度を確保することができる。
また、本実施形態に係る日射調整装置20によると、図3(A)に示すように、発光装置50が羽根部46における回転軸側の根元部46Aに設けられている。これにより発光装置が羽根部46における先端側に設けられている場合と比較して、発光装置50の重量による回転軸22周りのモーメントが小さくなり、ルーバー材40の回転に影響を与え難い。
なお、「発光装置が羽根部46における先端側に設けられている場合」とは、一例として、両面又は片面が面発光する発光装置(不図示)を、発光装置50及び導光板48に代えて設置する場合等が想定される。本発明の実施形態においては、ルーバー材40を回転させるための十分な動力が確保できれば、このように面発光する発光装置を用いてもよい。
また、本実施形態においては、羽根部46が、2面の発光面(表面46BA、46BB)を備えたカバー部46Bを有するものとしたが、本発明の実施形態はこれに限らない。
例えば図6に示すように、羽根部46は、発光面(表面46DA)を1面だけ備えたカバー部46Dを有するものとしてもよい。すなわち、カバー部46Bに代えて、根元部46Aと一体成型された遮光部46C、及び、根元部46Aと遮光部46Cとに係合されたカバー部46Dを設けてもよい。カバー部46Dは、カバー部46Bと同様の素材で形成することができる。
遮光部46Cは、光を透過しない。このため、図6に示された羽根部46は光透過性を備えていない。このように、ルーバー材40における各羽根部42、44、46は、何れも太陽光を透過しない構成とすることができる。太陽光を透過する羽根部を備えていなくても、発光面(表面46DA)が発光することで、室内照度を調整できる。
すなわち、例えば夏季においてはルーバー材40を図4(A)、(B)に示したように配置して太陽光及び散乱光を遮り、適宜発光面(表面46DA)を発光させることで、室内照度を調整できる。
一方、冬季においてはルーバー材40を図4(C)に示したように配置して太陽光を遮り散乱光を室内に取り入れ、適宜発光面(表面46DA)を発光させることで、室内照度を調整できる。
また、本実施形態においては、図3(A)に示すように、3枚の羽根部42、44、46のうち、羽根部46のみが光透過性及び発光面(表面46BA、46BB)を備えているが、本発明の実施形態はこれに限らない。
例えば図7に示すように、羽根部46に加えて、羽根部44も光透過性及び発光面(表面44BA、44BB)を備えた構成とすることができる。この場合、羽根部44は羽根部46と同様に根元部44Aと先端部44Bとを別部材で形成する。さらに根元部44Aに発光装置50を設置して、先端部44Bに導光板48を挿入する。
このように、光透過性及び発光面(表面44BA、44BB)を備えた羽根部を多く形成することで、室内照度を、より明るい範囲において調整することができる。
また、日射調整装置20においては、図2に示すように、異なる回転軸22が同一のラック36によって回転させられている。すなわち、日射調整装置20は単一系統によって制御されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば日射調整装置20は複数の系統によって制御してもよい。
例えば互いに隣り合う回転軸22を異なる系統(2系統)で制御した場合、各ルーバー材40の向き(羽根部42、44、46の向き)を揃えて配置できるほか、各ルーバー材40の向きを異なって配置することもできる。これにより、透過光の見え方を調整したり照度調整の精度を向上したりすることができる。
また、例えば回転軸22を3系統以上で制御することにより、ルーバー材40の配置を不規則にすることができる。これにより日射調整装置20を室内から視認した時の見た目や透過光の光にムラを生じさせて意匠的な特徴とすることができる。
また、日射調整装置20においては、3枚の羽根部42、44、46を設けているが、本発明の実施形態はこれに限らない。一例として、2枚の羽根部を回転軸22に放射状に固定してもよい。あるいは、4枚の羽根部を回転軸22に放射状に固定してもよい。このように、羽根部の枚数は特に制限されるものではない。
また、本実施形態においては、日射調整装置20を、図1(A)、(B)等に示すように、窓材14(天窓14A又は鉛直窓14B)の室内側(内側)に配置したが、本発明の実施形態はこれに限らない。すなわち、日射調整装置20は窓材14の室外側(外側)に配置してもよい。この場合、窓材14の室外側は屋外空間としてもよいし、部分的に屋外へ開放された半屋外空間としてもよい。日射調整装置20を窓材14の室外側に設けても、室内における照度調整機能を得ることができる。以上説明したように、本発明は様々な態様で実施することができる。
10 建物
20 日射調整装置
22 回転軸
30 保持機構
40 ルーバー材
42 羽根部
44 羽根部
44BA 表面(発光面)
44BB 表面(発光面)
46 羽根部
46BA 表面(発光面)
46BB 表面(発光面)
46DA 表面(発光面)

Claims (5)

  1. 回転軸と、
    前記回転軸を回転可能に保持する保持機構と、
    前記回転軸の軸方向に沿って設けられると共に、放射状に突設された3枚の羽根部を備えた複数のルーバー材と、を備え、
    前記羽根部のうちの1枚は発光面を有している、
    日射調整装置。
  2. 前記発光面を有した前記羽根部は、一方側に入射した光を他方側へ透過し、
    隣り合う前記ルーバー材は、2枚の前記羽根部同士が近接するピッチで配置される、
    請求項1に記載の日射調整装置。
  3. 発光面を有した前記羽根部は、前記回転軸側から前記羽根部の先端側へ向かって光を照射する発光装置を備えている、
    請求項1又は2に記載の日射調整装置。
  4. 前記発光面を有した前記羽根部の内部には、前記発光装置の光を拡散させる導光板が挿入されている、請求項3に記載の日射調整装置
  5. 太陽光の方向を追尾して前記回転軸を回転させる制御機構を備える、
    請求項1に記載の日射調整装置
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