JPH01161604A - 採光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、太陽光を屋内に導入する採光装置に係り、特
に朝夕の太陽高度が低い時間帯における採光に配慮した
採光装置に関する。

〔従来の技術〕

太陽光を内面反射型ダクトの一端に取り入れ、ダクト内
面を反射させつつ他端へ伝送して照明・採光に供する装
置としては、実開昭５７−１３２３１５号「導光用パイ
プ」、実開昭５８−１７７１５号「光ダクト」、実開昭
５９−１６４１０６号「地下室採光装置」等が知られて
いるが、これは、第１０図及び第１１１５４１に示すよ
うに、壁もしくは屋根に開口部である太陽光取り入れ口
を備え。

内面を高反射率にしたダクト（導光路）により。

光を室内に導いていた。

また、実開昭６１−５３７１８号「太陽光追尾装置」の
ように、太陽の移動に伴って反射鏡の方向、角度を変え
て第１２図に示すように太陽光を効率よく導光ダクトに
取り入れるようにした装置も知られている。第１０図乃
至第１２図においては、いずれも、太陽１から放射され
る太陽光２が家屋３に装備された内面反射式のダクト４
に入射し、内部を反射しつつ伝送されて内部の照明５と
なる構成を示し、第１２図においては、太陽１を追尾し
つつダクト４内へ太陽光を反射する追尾式反射鏡６を備
えた装置が示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし前述の従来技術の、−船釣な採光ダクト装置にお
いては、たとえば南面に開口を持つ場合、正午前後以外
の太陽光は、入射太陽光の光軸と開口面法線とのなす角
度が大きいため、ダクト内面での反射回数が多く、反射
による損失が大きい。

また太陽追尾式の装置では、１日を通してダクト内面の
反射による光の損失を少なくすることができるが、太陽
光追尾装置が大変高価であり、また装ｒ１ｍＡ動の為の
電力を要する。

本発明の課題は、太陽の高度が低い時間帯においても、
太陽光追尾装置を用いることなく、効率よく太陽光をダ
クト内に入射させるにある。

〔問題点を解決するための手段〕 上記の課題は、内面反射型ダクトと、該ダクトの一端に
設けられた太陽光取り入口とを備えた採光装置において
、前記太陽光取り入れ口に、山形に組み合わされた平面
プリズムが前記山形の稜線を南北方向として設けられて
いることと、該平面プリズムの平面側が太陽光入射側に
、プリズムが設けられたプリズム側が前記太陽光取り入
れ口側に向けられていることと、前記プリズムのプリズ
ム溝が前記山形の稜線と平行の方向に設けられている採
光装置により達成される。

【作用〕

本発明に係る装置は、赤道以南の地域においても、設置
方法を若干変えるだけで、適用可能である。

第７図は、山形に組み合わされた平面プリズムの一部を
示す、山形平面プリズム１２の平面側１３が基準面（こ
の場合水平面を例にとって説明する）と角θ２をなして
設置され、プリズム面２２は水平面と角Ｑをなし、プリ
ズム面相互は頂角Ｐをなしている。透明な固体は空気よ
りも大きい屈折率をもっているから、プリズムの平面側
１３に入射する水平な光線りは、プリズム通過後水平よ
り下向きの光線Ｌ′となり、水平面に対して下向きの角
Ｒで入射する光線Ｍは、プリズム通過後、前記Ｉくより
大きい下向きの角Ｒ′の光線Ｍ′となる。つまり、プリ
ズムを通過した光は、入射したときよりも、下向きに曲
げられる。

第５図は、山形に組み合わされ該山形の底面に当る部分
を太陽光取り入れ口ＡＢに装着された平面プリズムの、
山形の稜線に垂直な断面を示し、幅ＡＢは太陽光取り入
れ口の幅である。プリズムに入射する太陽光の幅Ｘはプ
リズム通過後太陽光が曲げられるため幅ＡＢより狭い幅
Ｘ′となる。

また平面プリズムが山形に組み合わされてその稜線が南
北方向に沿っているので、プリズムの平面側は東及び西
に面しており、太陽が東方及び西方にあってその高度が
低い朝夕の時間帯において。

プリズムの平面側１３の法線１７と太陽光のなす角Ｔが
小さくなり、前記プリズムの平面側１３が受ける太陽光
の量が増加する。更に、プリズム溝１５が前記山形の稜
線と同じく南北方向に設けられているので、プリズムの
平面側１３に入射した太陽光は、前記平面プリズムの底
面にあたる太陽光取り入れ口の方向に曲げられる。

（実施例〕 本発明の実施例を北半球高緯度地域に設置する場合につ
いて第１図乃至第９図を参照して説明する。第１図にお
いて、内面反射形ダクト４は、その軸線７を南北方向に
合わせてかつ水平にして設置されており、該ダクト４の
南側の端面ＣＤＦＥには三角柱ＢＣＥＦＤＡをなす太陽
光取り入れ口１８が装着され、該太陽光取り入れ口１８
の上面開口ＡＢＣＤに、ガラス製平面プリズムを組み合
わせてなる山形平面プリズム１２の底面ＡＢＣＤが結合
されている。平面プリズムは、ガラス製でなくともよい
が１表面反射率、内部吸収率の少ない透明体が望ましい
。該山形平面プリズム１２の山形の稜線１９はダクト４
の軸線７と同様、南北方向に設けられ、前記山形平面プ
リズム１２の平面側１３は太陽の入射側に、■形状プリ
ズム側１４は太陽光取り入れ口側に面している。また前
記山形平面プリズム１２のプリズム溝１５は、山形平面
プリズム１２の稜線１９と平行に設けられている。前記
太陽光取り入れ口１８は、ダクト４の端面ＣＤＦＥに対
して鋭角をなす反射鏡Ａ　Ｂ　Ｅ　Ｉ”８と、東側反射
側壁ＢＣＥ９と、西側反射側壁ＡｏＦｌｏを備え、第１
図の側面図である第２図に示されるように、前記側壁９
，１０の上辺ＢＣ。

ＡＤは、水平面に対し角φで南下りに傾斜している。角
φは、本実施例においては北緯３５度における春分の太
陽南中時の天頂角３５度とした。また山形平面プリズム
１２の平面側１３は、第５図に示されるように開口部の
辺ＡＢと角θ２をなしている。本実施例においては０２
＝４５度である。

太陽光が水平な辺ＡＢに対する角θ１をなして山形平面
プリズムの平面側１３に入射するとき、その光束の幅Ｘ
は平面プリズム通過後太陽光が開口部ＡＢ側に曲げられ
て開口部の幅ＡＢより小さい幅Ｘ′となり、プリズムの
平面側１３に入射した太陽光の幅Ｘが全て太陽光取り入
れ口の辺ＡＢ内に投入される。

第７図により、詳細に説明する。第７図は第５図の部分
図であり、山形平面プリズム１２の平面側１３は前述の
ように水平面と角０２（本実施例においては４５度）を
なし、プリズム面２２が水平面となす角Ｑは２８度、プ
リズム面相互がなす頂角Ｐは６２度である。平面プリズ
ム１２は、空気に対する屈折率１．５のガラスで製作さ
れており、該プリズムに水平に入射する太陽光りは、プ
リズム通過後水平に対して約２６度下向きに傾斜するＬ
′となり、朝夕の時間帯の太陽光の傾斜にほぼ相当する
下向き２０度の傾斜で入射する太陽光Ｍは、プリズム通
過後、水平に対して約４６度下向きに傾斜するＭ′とな
る。第５図において山形平面プリズムの平面側の面ＧＡ
、ＧＢ及び太陽光取り入れ口の辺ＡＢは二等辺三角形を
なしており、角ＧＢＡは４５度１辺ＡＢは水平に設定さ
れているから、水平面に対して下向き２０度でプリズム
に入射する太陽光Ｍ！、プリズム透過後、前述のように
水平面に対して下向き４５度の太陽光Ｍ′となって太陽
光取り入れ口の辺ＡＢの範囲におさまり、プリズムに対
する入射光が有効にダクト４内に導入される。上述のよ
うに、山形平面プリズムが設けられていない場合に、太
陽光取り入れ口の辺ＡＢ（実際は、開口部ＡＢＣＤ）に
水平面に対しである角度θ１をなして入射する光の幅Ｙ
に比べ、同角度の光が山形平面プリズムを経て入射する
場合、０１〈θ２であれば太陽光取り入れ口の辺ＡＢに
達する光の幅Ｘが大きくなる。

また太陽光取り入れ口の開口部ＡＢＣＤを通過したあと
の光束の向きは、山形平面プリズムを通過したあとの光
の方が、山形平面プリズムがない場合の光よりも理想的
な光軸（この場合線１６）に平行に近くなり、光がダク
ト内を伝わる時のダクト内面での反射回数が少なくて減
衰が少なくなる。　第６図は、０．〉０□の条件で、太
陽南中時の光束を示す。入射光束の幅は、ｘ＝Ｙで同じ
であるが、開口部通過後の光束の向きは、山形平面プリ
ズムを通過しない光束の方が、理想的な光軸１６への平
行性がよい、しかし太陽南中時前後の太陽光址は非常に
多く、従来装置においては多すぎるほどであった。第８
図は本発明による採光装置と、山形平面プリズを備えて
いない採光装置とにおける室内側の照度Ｓが時刻Ｔによ
り変化するようすを概念的に示したもので、線２０が本
発明を適用した装置による照度、線２１が山形平面プリ
ズムを備えていない装置による照度を示しており、本発
明によれば、太陽の位置が変化しても。

−日を通じて安定した照度が得られる。

第９図に示す本発明の他の実施例においては、家屋３の
屋根上に上下方向に設けられたダクト４の上端に山形平
面プリズム１２が装着されて、入射する太陽光２が下方
に導かれており、前述の実施例と同様の効果が得られた
。

太陽光取り入れ口が、壁、屋根のいずれに設けられる場
合であっても、第２図に示す角φは、設置場所の南北緯
度、ダクト傾斜１重点採光時の太陽の高度等を考慮して
０度〜９０度の範囲で選定すればよいし、ダクトの設置
方向によってはダクトに直接山形平面プリズムを設けて
もよい。

また、第７図に示す角θ、、Ｐ、Ｑは、どのような入射
角度の太陽光を効率よく導光したいかにより、プリズム
の屈折率を勘案して選定すればよい。例えば角Ｑは、最
優先で採光したい入射角の光が、プリズム内を通過する
ときにプリズム面２２と平行になるように選定すれば、
入射光がプリズム面２２で反射されて無駄になることが
ない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、太陽光取り入れ口に山形に組み合わせ
た平面プリズムを前記山形の稜線を南北方向として設け
、この平面プリズムの平面側を太陽光入射側に、プリズ
ム側を太陽光取り入れ口側にすると共に、プリズム溝を
前記山形の稜線と平行の方向に設けた採光装置としたの
で、山形平面プリズムに入射する太陽光が太陽光取り入
れ口側に曲げられ、朝夕の時間帯に取り入れられる太陽
光の量が多くなって、−日中の採光量が平均化されると
共に、光束の方向が理想的な光軸の方向に近くなって採
光装置中での光の減衰を少なくする効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の実施例を示す□斜視図であり、第２
図は第１図に示す実施例の側面図であり、第３図は、第
２図の■−■線に沿って見た正面図であり、第４図は第
１図の実施例の部分を示す斜視図であり、第５図及び第
６図は本発明の実施例に太陽光が入射する状況を記載し
た第２図の■−■線に沿う断面図であり、第７図は第５
図の部分の詳細を示す断面図であり、第８図は本発明の
実施例と従来技術の照度の比較を示すグラフであり。 第９図は、本発明の他の実施例を示す側面図であり、第
１０図乃至第１２図は従来技術の例を示す側面図である
。 ４・・・内面反射形ダクト、１２・・・平面プリズム、
１３・・・平面プリズムの平面側、 １４・・・平面プリズムのプリズム側、１５・・・プリ
ズム溝、１８・・・太陽光取り入れ口、１９・・・山形
の稜線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）内面反射型ダクトと、該ダクトの一端に設けられ
   た太陽光取り入れ口とを備えた採光装置において、前記
   太陽光取り入れ口に山形に組み合わされた平面プリズム
   が前記山形の稜線を南北方向として設けられていること
   と、該平面プリズムの平面側が太陽光入射側に、プリズ
   ムが設けられたプリズム側が前記太陽光取り入れ口側に
   向けられていることと、前記プリズムのプリズム溝が前
   記山形の稜線と平行の方向に設けられていることとを特
   徴とする採光装置。