JPH0432102A - 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、居住用建物、オフィスビルなどの照明に使用
される採光装置の改良に関するものである。

［従来の技術］ 従来、屋外の光を室内に導く採光装置としてはたとえば
、特開昭５７−１ｏ１８０７号公報に示すように放射線
の入射面１反射面および射出面を有するプリズムを備え
た太陽光線収集装置において、上記入射面乃至は反射面
には、三次元ホログラムを形成した感光層を配設し、入
射面には通過型のまたは１反射面には反射型のホログラ
ムを配設し、ホログラムの構造を内部全反射角θで放射
線がプリズムに入射するように選ぶようにした太陽光線
収集装置を用いて太陽光線を取り込み、この太陽光線を
必要とされる部屋に導くようにしていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上述の従来技術のものでは、ホログラムが構成
される回折格子のピッチが同じであるため、天空での太
陽の運行に伴い入射角が変わると出射角も変化して平行
光線を取り出せず、朝や夕方の採光効率が悪くなるとい
う問題点があった。

このため、太陽の移動に対応して導入用の窓の角度を追
尾して制御する必要があり、この場合は動力源と制御機
構より成る高価な追尾機構を備える必要があった。

あるいは、追尾装置を設ける代わりに採光部を大面積と
して入射光線の面積を大とすることも考えられる。

しかし、このようにした場合は、奥行きのある採光部が
必要となり、その分、採光部の厚みが大となるため既存
の家屋の屋根にのせることができる採光装置を製作する
のは困難であった。

本発明は、従来のものの上記課題（問題点）を解決する
ようにした採光装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は太陽光線を取り入れる採光部に回折格子を用い
た採光装置において、この回折格子を格子ピッチが異な
る多数の格子で形成するようにした採光装置に関する。

［作用］ 本発明では、屋外の光を導く採光装置として。

格子ピッチが異なる透過型回折格子を採用することによ
り１時々刻々と変化する太陽光線を常に一定方向の面に
集中して導くことができるようにしたもので、建物内の
照明は朝、夕でも採光効率は殆ど低下しない。

また、採光部は小型、薄型とでき、薄型のため採光装置
を取り付ける屋根の位置も北側、南側を問わず、既存の
建物の屋根に対して一体型とじて容易に設置できる。

［実施例］ 次に１本発明による採光装置を第１図〜第６図に示す各
実施例に基づいて説明する。

第１図は１本発明を使用した住宅の一例であり。

建物は南側に面して、１階の部屋１．２階の部屋２、北
側に風呂３と台所４．地階に地下室５．屋根６には後述
する構成の採光装置ヱを有している。

この建物では、地下室５は当然として、北側にある風呂
３や台所４にも窓が設けてなく１周壁８を充分な厚みの
断熱壁にする一方、これらの部屋の昼間の照明は採光装
置ヱからの光を用い、光拡散装置９．１０．１１によっ
て、光が各部ｆｆ１３゜４．５に供給されるようになっ
ている。

この場合、採光装置ヱとしては１図示のように屋根６に
嵌め込まれたあるいは、屋根上に置かれた採光部上ユ、
この採光部１２から光を以降の各室に導く導光ダクト１
９が連結されている。

ところで１本発明の採光装置ヱでは採光部−１２゜の構
造に特徴をもつものであるから２次にその構造の詳細に
ついて第２図〜第６図を用いて説明する。

すなわち、採光部１スとしては、第１の実施例のもので
は、第２図（イ）、（ロ）に示すように格子ピッチの異
なる透過型の回折格子１３を上面に設けた断面が直角三
角形（頂角α）のガラス材より成る透過体１４とこの透
過体１４と境面はなく反射板１５ａ、１５ｂ、１５ｃで
外側面を、また底面を開口面として採光光出口１５ｄと
して使用するように形成した反射体１５とにより構成さ
れる。

なお、透過体１４の底面は反射板１４ａが９両側面も反
射板１４ｂ、１４ｃが設けられているものとする。

１６は採光部１２の底部に配置される防塵用のガラスカ
バーである。

上述の格子ピッチの異なる回折格子１３は、第２図（ハ
）、（ニ）（回折格子１３′）に示すようにガラス、フ
ィルム等の透明材料よりなる基板にの表面をフォトレジ
スト（樹脂）で被覆した後。

上方から照射して格子ピッチの異なる格子１３ａ＋、１
３ａ２・・・および１３ｂ１１３ｂ２をエツチング加工
して形成する。

この場合、フォトレジスト層の部分を同図（ハ）に示す
ように正弦波（ｓｉｎ−ｗａｖｅ　）状に形成したホロ
グラフィック回折格子の型とするほか、同図（ニ）に示
すように矩形波に形成したラミナー回折格子とすること
もでき、そのいずれの回折格子でも良いが、実施例とし
ては同図（ハ）で示すホログラフィック回折格子を適用
した場合で以下の説明をする。

第１図に戻り、１７は導光ダクトで、採光光出口１５ｄ
から反射板１８を介して室内供給用の導光ダクト１９に
連通される。

導光ダクト１９に供給された光は同ダクト１つを介して
各室へ導かれるようになっている。

本発明は上記のように格子ピッチが異なる透過型回折格
子を用いることにより時間的経過と共に太陽光線の入射
角が変化しても、その室内への導入に当たっては常に一
定方向の光へと変換できるようにしたものである０次に
原理について第３図を用い説明する。

同図に示すように格子ピッチの異なる透過型回折格子１
３の上方から光が照射されるときは、その入射角を１１
回折角をαとした場合 ｓｉｔ＋　ｉ＋ｓｉｎ　ａ　＝λ／Ｐ　−−・（１）が
成立する。

但し、λは光の波長、Ｐは格子ピッチである。

第３図のように格子ピッチを設定したときに。

太陽光線の入射角が時間と共にたとえばｌＩ＋１２＋　
　１３・・・ｉ。と変化しても１回折角αは同図に示す
ように一定値となる。

一方、格子ピッチＰは一旦設定した後は、これらの値Ｐ
　＋、　Ｐ　２．　Ｐ　ｓ・・・Ｐ７は一定となるため
λ／ＰＩ〜λ／Ｐ、も一定である。

したがって、（１）式から回折角αが０となるように、
各ｉ、〜１０に対するＰを予め設定するようにすれば１
透過光線は、第３図にＱ１〜Ｑ、、で示すように透過型
回折格子１３の基板に垂直となる回折角α＝０となる光
線へと変換することができる。

第４図は第３図に示した１パターンの回折格子１３を３
パターンにした透過型回折格子１３°を示すもので、同
図に示すように反射板１４ａを４５°の位置に配置する
ことにより透過光線を基板に平行な横方向の光線Ｒ，〜
Ｒ，に変換するようにしている。

第５図は１本発明の第１の実施例である採光部１λにつ
いての光の通過状況を示すもので、この場合は第５図の
ものに対し１反射板１４ａ〜１４ｃと反射体１５の反射
板１５ａ〜１５ｃと採光光出口ｄが付加された構造とな
るので、同図に矢印で示すように光は採光部上λ内で回
折→反射を経て、下方へ垂直となる光線として導かれる
。

したがって、第１図の構成のものでは、この採光部上ユ
を経て下方へ導かれた光が反射板を経て反射され、以降
は導光ダクト１９によって各室へ搬送されることになる
。

このように導光ダクト１７．１９を用いて光を搬送する
方式に代えて、光フアイバ一方式での各室への搬送を行
うようにするには、第６図に第２の実施例の採光部１λ
°として示すように、第４図に示した透過型回折格子１
３′１反射板１４ａの構成の後方にフレネルレンズ２０
を配置し１以降は光ファイバー２１によって各室へ光を
供給するような構成とすれば良い。

以上のような構成において、昼間は、太陽光線が採光装
置７によって気められ、北側の各部屋３゜４．５に搬送
・供給される。

ところで１本発明では上記のように採光部上λとしては
、格子ピッチの異なる回折格子１３を備えて構成し、さ
らにこの回折格子１３の後方に所要の数の反射板１４ａ
〜１４ｃ、１５ａ〜１５ｄ。

１８を配置して光を所要方向へ導くようにしたがら、太
陽の運行に伴う入射光線の角度の変化に拘わらず、太陽
光線は採光部上ユによって平行光線にされて、ダクト１
９を介して各室１〜５へと効率良く導かれる６ ［発明の効果］ 本発明は、上記のように構成したものであるから次のよ
うな優れた効果を有する。

■太陽の運行によって入射光線の角度、入射量が変化し
ても採光部に設けられた格子ピッチの異なる透過型回折
格子によって常に適正な同一角度で透過するよう制御し
、常に導光ダクトに平行な光線として各室へと導くこと
ができるようにしたため、入射光線の量は日中において
は略一定とすることができ、採光効率を向上することが
できる。

■この場合、透過型回折格子はガラス、フィルム等の基
材より成るため、軽く、可視性があり。

加工、設置が容易である。

また、採光部を薄型にでき、広い面積で集光して小さい
ダクト等で室内に送光できる１、このため南側の屋根に
限らず、北側の屋根に対しても容易に設置可能となった
。

■しかも本発明の場合２従来のような大掛かりな追尾機
構を備える必要がなく、平面状の採光窓材の上面に設け
る構成で良いため、極めて経済的で、実用性大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用する採光装置の全体の構成を示す
模式的な縦断側面図、第２図〜第５図は夫々本発明の第
１の実施例を示すもので、その内第２図（イ）は採光部
１２の斜視図、同図（ロ）は同図（イ）のＡ−Ａ’線で
の断面図、同図（ハ）および（ニ）は夫々格子ピッチの
異なる透過型回折格子の例としてのホログラフィック回
折格子とラミナー回折格子の拡大断面図である。 第３図、第４図および第５図は夫々本発明の採光部の作
用を説明するために描いた側面図、側面図および斜視図
である。 また、第６図は採光部の第２の実施例を示す側面図であ
る。 ］、　４　ａ　〜１４　ｃ　：反射板 １５ａ　〜１５ｃ　：１８　：反射板 １５ｄ：採光光出口 １７．１９：導光ダクト

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 太陽光線を取り入れる採光部に回折格子を 用いた採光装置において、この回折格子を格子ピッチが
   異なる多数の格子で形成するようにしたことを特徴とす
   る採光装置。