JPH04333810A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は居住用建物，オフイスビ
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。

【０００２】

【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５７−１０１８０７号公報に
示すように，太陽光線の入射面，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，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で太陽光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。

【０００３】

【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
射光線の面積を広く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，採光部が厚く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。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は従来行われてい
た３次元的な追尾手段に代えて，回転という２次元的（
平面的）な追尾手段を取り入れることによって装置の小
型，軽量化の課題解決を図ろうとするものである。具体
的にいえば，太陽光線を取り入れる採光部に，回転可能
なプリズムと，このプリズムの入射側に揺動又は／およ
び回転可能な反射板とを設けるか，あるいは，これとは
逆に，揺動可能な反射板と，この反射板の入射側に回転
可能なプリズムとを設けるようにしたものである。

【０００５】

【作用】本発明では，太陽光線を高度成分と方位成分と
に分割して制御することにより，太陽の運行の如何にか
かわらず太陽光線を室内等の特定の場所へ効率良く導く
ようにしたものである。即ち，第１の実施例のように，
太陽光線を取り入れる採光部に，回転可能なプリズムと
，このプリズムの入射側に揺動可能な反射板とを設けて
構成した場合も，また，第２の実施例のように，プリズ
ムと，このプリズムの入射側に回転且つ揺動可能な反射
板とを設けて構成した場合，さらに，第３の実施例のよ
うに，揺動可能な反射板と，この反射板の入射側に回転
可能なプリズムとを設けるようにした場合のいずれの場
合も，反射板の傾斜角度により高度角成分を制御し，プ
リズム又は反射板の回転より方位角成分を制御すること
ができる。従って，いずれの場合も，太陽光線を朝〜夕
に至る入射角の変動に拘わらず常に一定の出射角度で効
率良く導くことができる。特に，第２の実施例のように
反射板が揺動と共に回転もするようにした場合は，最も
安定した出射角度とできるものである。

【０００６】

【実施例】以下図１〜図４に示す第１及び第２の各実施
例により本発明を具体的に説明する。 第１の実施例：まず，図１及び図２により本発明の第１
の実施例を説明する。１ａ１〜１ａ５は複数個（実施例
では５個）の反射板で，夫々の両端部に支軸を設け，こ
れらの支軸に対して反射板１ａ１〜１ａ５の回転用モ−
タ２のトルクがクランク軸３ａ，３ｂから伝達されて回
動されるように支承されている。なお，各反射板１ａ１
〜１ａ５としては図示のように厚さが薄い矩形状（短冊
状）のものを横長方向に配置するのが望ましいが，この
ほかの形状のものを横長方向に配置しても良く，また，
複数個の反射板に代えて，大形の１枚の反射板を設ける
ようにしても良い。４は反射板１ａ１〜１ａ５の直下方
において中心軸（図示せず）を中心にして回動可能に配
置されたプリズムである。このプリズム４は，図２に示
すように，円板状の平面プリズム４ａの上面に対して横
長のプリズム状の複数個の突出物４ｂ１〜４ｂｎを形成
し，これらの突出物４ｂ１〜４ｂｎを反射板１ａ１〜１
ａ５と平行となるように配置することが望ましい。なお
，この突出物４ｂ１〜４ｂｎに代えて横長の複数個のプ
リズム状の溝を形成するようにしても良い。５はプリズ
ム４の回転用モ−タで，このモ−タ５のトルクが，たと
えば，モ−タ５の軸にピニオンを，また，プリズム４の
周面にラックを形成して成るトルク伝達機構（図示せず
）を介してプリズム４に伝達されてプリズム４が回動す
る。各モ−タ２，５の回動制御はマイクロコンピュ−タ
（図示せず；以下マイコンと略す）に対して，太陽６の
運行のデ−タを予めインプットしておき，そのデ−タに
もとづいてその位置を月，日，時刻より算出し，それぞ
れの時刻の太陽の位置に対応して反射板１ａ１〜１ａ５
の傾斜角度とプリズム４の方位角度が適正となるように
回動制御するものとする。なお，６は支持台であるさら
に，この回動制御を高精度に行うためには，光センサを
別置し，光の高度成分及び方位成分を別々に検出し，こ
れらの検出信号をマイコンにインプットし，上記モ−タ
２，５の回動制御の補正信号として利用すれば良い。以
上の反射板１ａ１　〜１ａ５，モ−タ２，５，クランク
軸３ａ，３ｂ，プリズム４及び支持台６により本発明の
第１の実施例の採光装置７が構成される。太陽Ｓは月，
日（季節）や時刻によってその高度，方位が変化するが
，本実施例の採光装置では，この変化をマイコンによっ
て算出し，高度の変化に対してはモ−タ２の回動制御に
より，一方，方位の変化に対してはモ−タ５の回動制御
によって夫々反射板１ａ１〜１ａ５　の傾斜角度及びプ
リズム４の回動角度を適正に自動制御するようになって
いるので，図２に矢印で示すように太陽光線は反射板（
たとえば，１ａ１）で反射した後，プリズム４を経て垂
直方向に透過するようにして導かれ，太陽の運行の変化
に拘わらず略一定の出射角度で室内等の特定場所へ効率
良く導くことができる。

【０００７】第２の実施例：図３により本発明の第２の
実施例を説明する。本実施例のものは，図３に示すよう
に，反射板１ａ１〜１ａ５を支持する基板１ｂを設け，
この基板１ｂをモ−タ５で回動するようにした点と，こ
の基板１ｂと垂直方向に若干の間隙を隔てて支持台６に
よって支持されるプリズム４を配置するように構成した
点が第１の実施例と相違するが，構成素子自体は第１の
実施例と同等で良いので，対応する構成は図１のものと
同一の符号を付して示した。以上の反射板１ａ１〜１ａ
５，基板１ｂ，クランクシャフト３ａ，３ｂ，モ−タ２
，５，プリズム４及び支持台６により本発明の第２の実
施例の採光装置７Ａが構成される。太陽Ｓは月，日（季
節）や時刻によってその高度，方位が変化するが，本実
施例の採光装置の場合も，この変化をマイコンによって
算出し，高度の変化に対してはモ−タ２の回動制御によ
り，一方，方位の変化に対してはモ−タ５の回動制御に
よって夫々反射板１ａ１〜１ａ５　の傾斜角度と基板１
ｂの回動角度を適正に自動制御するようになっているの
で，矢印で示すように太陽光線は反射板１ａ１〜１ａ５
で反射した後，プリズム４を経て垂直方向に透過するよ
うにして導かれ，太陽の運行の変化に拘わらず略一定の
出射角度で室内等の特定場所へ効率良く導くことができ
る。

【０００８】第３の実施例：次に，図４及び図５によっ
て本発明の第２の実施例を説明する。８はプリズムで，
これは第１の実施例におけるプリズム４と同様，円板状
の平面プリズム８ａの上面に対して横長のプリズム状の
複数個の突出物または溝８ｂ１〜８ｂｎを形成するよう
にした方が望ましい。９はプリズム８の回転用モ−タで
，このモ−タ９のトルクがモ−タ５の場合と同様の所定
のトルク伝達機構（図示せず）を介してプリズム８に伝
達されてプリズム８が回動する。１０は１枚の反射板で
，プリズム８の直下方に配置される。なお，図示しない
が，反射板１０は第１の実施例の場合と同様，複数個の
反射板たとえば１０ａ１〜１０ａ５　で構成しても良く
，この場合には，プリズム８に形成する突出物または溝
８ｂ１〜８ｂｎを反射板が複数個の反射板１０ａ１〜１
０ａ５と平行となるように配置するようにする。１１は
反射板の傾動制御用のモ−タで，反射板１０の支軸に対
してクランクシャフト等の伝達機構を介してモ−タ１１
のトルクを伝達し，反射板１０の傾斜角度を制御する。 なお．第３の実施例における各モ−タ１１，９の各回動
制御も第１及び第２の各実施例の場合と同様，太陽の運
行デ−タがインプットされたマイコンを備え，このマイ
コンからの指令によって制御するようにした方が望まし
い。さらに，本実施例の場合も，光センサを別置し，光
の高度成分及び方位成分を別々に検出し，これらの検出
信号をマイコンにインプットし，上記モ−タ１１，９の
回動制御の補正を行えばその回動制御の精度を向上させ
ることができる。以上のプリズム８，モ−タ９，１１及
び反射板１０により本発明の第３の実施例の採光装置１
２が構成される。太陽６は月，日（季節）や時刻によっ
てその高度，方位が変化するが，本実施例の採光装置で
は，この変化をマイコンによって算出し，高度の変化に
対してはモ−タ１１の回動制御により，一方，方位の変
化に対してはモ−タ９の回動制御によって夫々反射板１
０の傾斜角度及びプリズム８の回動角度を適正に自動制
御するようになっているので，図２に矢印で示すように
プリズム８を経て垂直方向に透過した後，太陽光線は反
射板１０で一定方向たとえば水平方向へ反射するように
して導かれ，太陽の運行の変化に拘わらず略一定の出射
角度で室内等の特定場所へ効率良く導くことができる。

【０００９】なお，上記各実施例では反射板，プリズム
の各制御はマイコンを用いて経時的に自動制御する場合
を述べたが，もう少し精度を落としても良い場合には，
たとえば，これらの制御を時間をきめて操作員が手動で
行うようにしても良い。また，本発明の採光装置によっ
て導かれた太陽光線をさらに室内の特定場所に至る迄効
率良く搬送する手段としては，フレネルレンズで集光し
て光ファイバ−で導く方法，収束した光をダクトで導く
方法など公知の搬送方法によって行えば良いので，詳述
はしない。

【００１０】

【発明の効果】本発明の採光装置は上記のように反射板
とプリズムとの組み合わせ，これらを独立して太陽の運
行に対応して最適の配置となるように制御するものであ
るから，次に述べるように優れた効果を有する。■太陽
の運行による入射角度，方位の変化に拘わらず室内等の
搬送場所へ太陽光線を常に一定の出射角度で効率良く導
くことができる。とくに．太陽の入射角度だけでなく，
方位の変化にも併せ対応できるようにした点で優れてい
る。■しかも，この制御を従来３次元的な追尾機構でな
く，平面的な２次元的な追尾の制御としたから装置の構
成も薄型，軽量で，高面積のものとすることができ，建
物の屋根等に容易に設置できる点でも優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す斜視図である。

【図２】第１の実施例の動作原理を示すために描いた図
１の部分拡大図である。

【図３】本発明の第２の実施例を示す斜視図である。

【図４】本発明の第３の実施例を示す斜視図である。

【図５】第３の実施例の動作原理を示すために描いた図
４の部分拡大図である。

【符号の説明】

１ａ１〜１ａ５，１０：反射板 ４，８：プリズム ４ｂ１〜４ｂｎ，８ｂ１〜８ｂｎ：突出部又は溝２，５
，５Ａ，９，１１：モ−タ ７，７Ａ，１２：採光装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　太陽光線を取り入れる採光部に，回転
   可能なプリズムと，このプリズムの入射側に揺動可能な
   反射板とを設けたことを特徴とする採光装置。
2. 【請求項２】　　太陽光線を取り入れる採光部に，プリ
   ズムと，このプリズムの入射側に回転且つ揺動可能な反
   射板とを設けたことを特徴とする採光装置。
3. 【請求項３】　　太陽光線を取り入れる採光部に，揺動
   可能な反射板と，この反射板の入射側に回転可能なプリ
   ズムとを設けたことを特徴とする採光装置。