JPWO2017038847A1 - 採光システム、採光方法、および建築物 - Google Patents
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Abstract
本発明の一態様による採光システム(1)は、採光装置(2)と、採光装置(2)に向けて光を射出する人工光源装置(3)と、を備える。採光装置(2)は、光透過性を有する基材(4)と、基材(4)の第1面に設けられ、光透過性を有し、光入射端面から入射した光を反射面で反射する複数の採光部(5)と、を備える。人工光源装置(3)は、光入射端面から採光部(5)に入射し、反射面に向かって進む光を少なくとも射出する。
Description
本発明のいくつかの態様は、採光システム、採光方法、および建築物に関する。
建築物の窓等を通して太陽光を室内に採り込むための採光パネルが特許文献1に提案されている。この採光パネルは、パネルと、パネルの一方の面に形成された基材層と、断面が台形状の複数の単位プリズムと、複数の単位プリズムを覆う保護層と、を備えている。
太陽光は、基材層、単位プリズム、保護層を順次透過し、室内に採り込まれる。
太陽光は、基材層、単位プリズム、保護層を順次透過し、室内に採り込まれる。
例えば建築物の窓に採光装置を設置した場合、晴天の日の昼間は、採光装置の設計に応じて、室内を所望の明るさに照明することができる。ところが、曇天や雨天の日、もしくは夜間は、室内を所望の明るさに照明することができない。このように、従来の採光装置は、室外環境の明るさによって採光量が大きく変動するため、採光装置と室内の照明器具とを合わせた照明システム全体の設計が難しい。また、室内に居る人から見ると、夜間等の室外環境が暗いときに、部屋の中で採光装置の設置箇所のみが暗く見えるため、部屋の印象が良くないと感じられる場合がある。
本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであり、室外環境の明るさの変動による室内の明るさ変動を抑制することができる採光システムの提供を目的の一つとする。本発明の一つの態様は、室外環境の明るさの変動による室内の明るさ変動を抑制することができる採光方法の提供を目的の一つとする。本発明の一つの態様は、室外環境の明るさの変動による室内の明るさ変動を抑制することができる建築物の提供を目的の一つとする。
上記の目的を達成するために、本発明の一つの態様の採光システムは、採光装置と、前記採光装置に向けて光を射出する人工光源装置と、を備える。前記採光装置は、光透過性を有する基材と、前記基材の第1面に設けられ、光透過性を有し、光入射端面から入射した光を反射面で反射する複数の採光部と、を備える。前記人工光源装置は、前記光入射端面から前記採光部に入射し、前記反射面に向かって進む光を少なくとも射出する。
本発明の一つの態様の採光システムにおいて、前記人工光源装置は、指向性を有する光を射出してもよい。
本発明の一つの態様の採光システムにおいて、前記人工光源装置は、面状発光体を備えていてもよい。
本発明の一つの態様の採光システムにおいて、前記面状発光体は、発光素子と、自然光もしくは照明光を透過させるとともに、前記発光素子から射出された光を光入射端面から入射させ、内部を導光させて光射出端面から射出させる導光部材と、を備えていてもよい。その場合、前記導光部材の前記光射出端面は、前記基材の前記第1面と略平行であってもよい。
本発明の一つの態様の採光システムにおいて、前記導光部材の前記光射出端面と反対側の面に、前記導光部材の内部を導光する光を拡散反射する反射部が部分的に設けられていてもよい。
本発明の一つの態様の採光システムにおいて、前記導光部材は、前記基材と略垂直な方向に、屋外に張り出して設けられていてもよい。
本発明の一つの態様の採光方法は、光透過性を有する基材と、前記基材の第1面に設けられ、光透過性を有し、光入射端面から入射した光を反射面で反射する複数の採光部と、を備えた採光装置を用いて、第1の室外環境において、室外の光を採光して室内に導入し、前記光の照度が前記第1の室外環境よりも低い第2の室外環境となったときに、人工光源装置からの射出光を採光して室内に導入する。
本発明の一つの態様の建築物は、隣り合う2つの室内空間を仕切る間仕切りと、前記間仕切りの一部に設けられた採光装置と、を備える。前記採光装置は、光透過性を有する基材と、前記基材の第1面に設けられ、光透過性を有し、光入射端面から入射した光を反射面で反射する複数の採光部と、を備える。
本発明の一つの態様によれば、室外環境の明るさの変動による室内の明るさ変動を抑制することができる採光システムを提供できる。本発明の一つの態様によれば、室外環境の明るさの変動による室内の明るさ変動を抑制することができる採光方法を提供できる。本発明の一つの態様によれば、室外環境の明るさの変動による室内の明るさ変動を抑制することができる建築物を提供できる。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図3を用いて説明する。
第1実施形態の採光システムは、建築物の窓に設置して太陽光を室内に採り入れる採光システムの一例である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図3を用いて説明する。
第1実施形態の採光システムは、建築物の窓に設置して太陽光を室内に採り入れる採光システムの一例である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
図1に示すように、本実施形態の採光システム1は、採光装置2と、人工光源装置3と、を備えている。採光装置2は、基材4と、基材4の第1面4aに設けられた複数の採光部5と、複数の採光部5の間に設けられた空隙部6と、を備えている。採光装置2は、屋外に面する窓ガラス7の一面に貼り付けられている。人工光源装置3は、発光素子8と、導光板9と、を備えている。採光装置2の基材4と人工光源装置3の導光板9とは、所定の間隔をおいて略平行に配置されている。すなわち、導光板9の光が射出する端面である第1面9aと基材4の第1面4aとは、略平行である。
採光装置2の基材4としては、例えば熱可塑性ポリマーや熱硬化性樹脂、光重合性樹脂等の樹脂類等からなる光透過性の基材が用いられる。アクリル系ポリマー、オレフィン系ポリマー、ビニル系ポリマー、セルロース系ポリマー、アミド系ポリマー、フッ素系ポリマー、ウレタン系ポリマー、シリコーン系ポリマー、イミド系ポリマー等などからなる光透過性の基材が用いられる。具体的には、例えばトリアセチルセルロース(TAC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリカーボネイト(PC)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルホン(PES)、ポリイミド(PI)等の光透過性の板材が好ましく用いられる。その他、基材4は、ガラス基材であってもよい。基材4の厚みは任意である。基材4は、複数の材質が積層された積層構造であってもよい。基材4の全光線透過率は、JIS K7361−1の規定で90%以上が好ましい。これにより、十分な透明性を得ることができる。
採光部5は、光を室内に導入するように、基材4の第1面4aに設けられた数十〜数百μmオーダーの微細な凸部である。複数の採光部5は、ストライプ状に設けられている。
複数の採光部5の各々は、Y方向(水平方向)に延在し、Z方向(鉛直方向)に互いに平行に配置されている。採光部5は、採光部5の長手方向と直交する断面形状が多角形状をなしている。
複数の採光部5の各々は、Y方向(水平方向)に延在し、Z方向(鉛直方向)に互いに平行に配置されている。採光部5は、採光部5の長手方向と直交する断面形状が多角形状をなしている。
図2、図3に示すように、採光部5は、基材4から最も離れた頂点5bを通る基材4の垂線Qを中心としてその両側の形状が非対称とされた、断面形状が5角形の多角柱状の構造体である。採光部5の断面形状は、図示したものに限られず、採光装置2の用途等に応じて、適宜設計変更することが可能である。
隣り合う採光部5の間の空隙部6には空気が存在している。したがって、空隙部6の屈折率は、概ね1.0である。空隙部6の屈折率を1.0とすることにより、空隙部6と採光部5との界面における臨界角が最小となる。採光部5が設けられた空間が密閉された場合には、空隙部6を不活性ガスで満たしてもよいし、減圧状態としてもよい。
基材4の屈折率と採光部5の屈折率とは、略同等であることが望ましい。基材4の屈折率と採光部5の屈折率とが大きく異なる場合、光が採光部5から基材4に入射したとき、採光部5と基材4との界面で不要な光の屈折や反射が生じることがある。この場合、所望の採光特性が得られない、輝度が低下するなどの不具合が生じる虞がある。基材4の屈折率と採光部5との屈折率を略同等とすることにより、所望の採光特性が得られ、光の利用効率を高めるとともに、不快な反射光が室内に入射しにくくなる。
採光部5は、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の光透過性および感光性を有する有機材料で構成される。これらの樹脂に重合開始剤、カップリング剤、モノマー、有機溶媒などを混合した透明樹脂製の混合物を用いることができる。さらに、重合開始剤は安定剤、禁止剤、可塑剤、蛍光増白剤、離型剤、連鎖移動剤、他の光重合性単量体等のような各種の追加成分を含んでいてもよい。 採光部5の全光線透過率は、JIS K7361−1の規定で90%以上が好ましい。これにより、十分な透明性を得ることができる。
人工光源装置3は、発光素子8と、導光板9と、を備えている。導光板9の複数の面のうち、採光装置2と対向する側の面、すなわち光が射出する側の面を第1面9aと称する。第1面9aと反対側の面、すなわち光が入射する側の面を第2面9bと称する。第1面9aおよび第2面9bの法線方向から見た導光板9の平面形状は、矩形である。導光板9の複数の面のうち、第1面9aおよび第2面9b以外の4つの面を端面と称する。本実施形態の導光板9は、特許請求の範囲の導光部材に対応する。
発光素子8は、光射出面を導光板9の側に向けて導光板9の一つの端面に設けられている。発光素子8が設けられた側の導光板9の端面を第1端面9cと称し、発光素子8が設けられた側と反対側の端面を第2端面9dと称する。発光素子8として、例えば発光ダイオード(LED)、冷陰極管等を用いることができるが、発光素子8の種類は限定されない。発光素子8から射出された光は、第1端面9cから導光板9の内部に入射され、内部を導光する。
導光板9は、基材11と、基材11の一面に設けられた複数の反射パターン12と、を備えている。すなわち、導光板9の第2面9b(光入射端面)には、導光板9の内部を導光する光を拡散反射する反射パターン12が部分的に設けられている。基材11は、例えばポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)等の可視光波長領域で高い透過率を有する材料で構成されている。基材11の材料として、PMMA以外にも、上述した採光装置2の基材4と同様のものを用いてもよい。複数の反射パターン12は、基材11の一面に印刷された白色インクで構成されている。導光板9の法線方向から見た反射パターン12の平面形状は円形であるが、円形に限ることはない。反射パターン12の面積は、第1端面9c側から第2端面9d側に向かって徐々に大きくなっている。
本実施形態の反射パターン12は、特許請求の範囲の反射部である。
本実施形態の反射パターン12は、特許請求の範囲の反射部である。
例えば導光板9として、住化アクリル販売社のSAライトガイド(登録商標)等の印刷型導光板を用いることができる。なお、図1〜図3では、図面を見やすくするため、反射パターン12を大きく描いているが、実際の反射パターン12は導光板9の大きさに対して十分に微細なパターンであり、導光板9にはより多くの反射パターン12が設けられている。また、導光板9の第2面9bの全面積に対する全ての反射パターン12の占有面積は十分に小さく、第2面9bの大部分は基材11が露出している。
図3に示すように、導光板9の内部を導光する光は、第1面9aおよび第2面9bで全反射しながら、第2端面9dに向けて進む。ただし、第2面9bの反射パターン12に入射した光は、反射パターン12で拡散反射し、あらゆる方向に進む。したがって、反射パターン12で拡散反射した後、臨界角よりも小さい入射角で第1面9aに入射した光は、第1面9aから射出される。これにより、この種の導光板9を備えた人工光源装置3は、面状発光体として機能する。また、反射パターン12の面積が第1端面9c側から第2端面9d側に向かって徐々に大きくなっているため、導光板9の面内の輝度分布が均一になる。また、発光素子8は、導光板9の第1端面9cにのみ配置されているため、光の射出方向は、第1面9aの法線方向に対して第2端面9d側(鉛直方向下側)に傾く。
次に、本実施形態の採光システム1の作用について説明する。
図2に示すように、昼間においては、太陽Sから直接届く自然光L1は、採光システム1に対して室外側の斜め上方から入射する。大部分の自然光L1は、導光板9の第2面9bの反射パターン12の形成領域以外の領域に入射する。導光板9の第2面9bの反射パターン12の形成領域以外の領域に入射した自然光L1は、導光板9を透過し、採光装置2に向かって進む。このとき、導光板9の第1面9aと第2面9bとが互いに平行な平板であるため、導光板9の入射前と透過後とで、採光装置2に対する自然光L1の入射角度は変わらない。
図2に示すように、昼間においては、太陽Sから直接届く自然光L1は、採光システム1に対して室外側の斜め上方から入射する。大部分の自然光L1は、導光板9の第2面9bの反射パターン12の形成領域以外の領域に入射する。導光板9の第2面9bの反射パターン12の形成領域以外の領域に入射した自然光L1は、導光板9を透過し、採光装置2に向かって進む。このとき、導光板9の第1面9aと第2面9bとが互いに平行な平板であるため、導光板9の入射前と透過後とで、採光装置2に対する自然光L1の入射角度は変わらない。
採光装置2に到達した自然光L1は、採光部5に入射する。採光部5の複数の面のうち、上向きに傾いた光入射端面5Gから入射した自然光L1は、反射面5Hで全反射して斜め上方に向かって進み、採光部5の射出面5Jから射出される。採光部5から射出された自然光L1は、基材4および窓ガラス7を透過して室内の天井に向かって射出される。採光装置2から天井に向けて射出された自然光L1’は、天井で反射して室内を照らすため、照明光の代わりとなる。このように、昼間は、太陽Sからの自然光L1を用いて室内を照明できるため、人工光源装置3は消灯させておけばよい。
一方、室外側から導光板9の第2面9bの反射パターン12に入射した自然光L2は、反射パターン12で拡散反射し、室外側に進むため、室内には入射しない。反射光L2’は、室外側に居る人から視認されるため、反射パターン12で模様、文字、絵等を形成してもよい。その場合、建築物の窓の部分の外観に意匠性を付与することができる。
次に、図3に示すように、夜間においては、採光システム1に太陽光が入射しないため、人工光源装置3を点灯させる。発光素子8から射出された人工光L3は、導光板9の内部を進み、反射パターン12で拡散反射した人工光L3が導光板9から射出される。発光素子8の配光分布、反射パターン12の散乱特性等を適宜調整することにより、導光板9から射出され、採光装置2に入射する人工光L3の入射角度を自然光L1(太陽光)の入射角度に近づけることが可能である。
採光装置2に入射した人工光L3は、昼間の自然光L1と略同じ経路を通って採光装置2から射出される。すなわち、採光部5の複数の面のうち、上向きに傾いた光入射端面5Gから入射した人工光L3は、反射面5Hで全反射して斜め上方に向かって進み、採光部5の射出面5Jから射出される。採光部5から射出された人工光L3’は、基材4および窓ガラス7を順次透過して室内の天井に向かって射出される。
以上、昼間と夜間の場合を例にとって説明したが、本実施形態の採光システム1であれば、例えば同じ昼間であっても晴天と雨天の場合のように、室外環境が明るい場合と暗い場合とで上記と同様に対応することができる。
以上説明したように、本実施形態の採光システム1によれば、屋外が明るいときだけでなく、屋外が暗いときであっても、人工光源装置3を点灯させることにより採光装置2に所定量の光を入射させることができ、室内の天井を照明することができる。これにより、屋外の明るさの変動による室内の明るさ変動を抑制できる採光システム1を実現できる。
その結果、建築物の照明設計を行う場合に、室外環境の明るさに依らない照明計画を立てることができる。また、室内に居る人から見て、屋外が暗いときでも採光装置2の設置部分が暗く見えることがなく、部屋の印象を高めることができる。
その結果、建築物の照明設計を行う場合に、室外環境の明るさに依らない照明計画を立てることができる。また、室内に居る人から見て、屋外が暗いときでも採光装置2の設置部分が暗く見えることがなく、部屋の印象を高めることができる。
[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態について、図4〜図6を用いて説明する。
本実施形態の採光システムの基本構成は第1実施形態と同様であり、採光システムの設置箇所が第1実施形態と異なる。
図4は、第2実施形態の採光システムの斜視図である。図5は、隣室が明るいときの採光システムの作用を示す図である。図6は、隣室が暗いときの採光システムの作用を示す図である。
図4〜6において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
以下、本発明の第2実施形態について、図4〜図6を用いて説明する。
本実施形態の採光システムの基本構成は第1実施形態と同様であり、採光システムの設置箇所が第1実施形態と異なる。
図4は、第2実施形態の採光システムの斜視図である。図5は、隣室が明るいときの採光システムの作用を示す図である。図6は、隣室が暗いときの採光システムの作用を示す図である。
図4〜6において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
図4に示すように、第2実施形態の採光システム15は、屋外に面する窓ガラスではなく、屋外に面していない隣室との間仕切り16に設けられている。なお、本明細書で言う隣室は、必ずしも部屋に限ることはなく、例えば廊下、ロビー等の共用空間であってもよい。したがって、間仕切り16は、必ずしも部屋と部屋とを仕切るものでなくてもよく、建築物内の隣り合う2つの任意の空間を仕切るものであればよい。
図5、図6に示すように、採光システム15は、採光装置2と、人工光源装置3と、を備えている。採光装置2は、間仕切り16の一部(上部)に設けられたガラス板17に設置されている。人工光源装置3は、隣室側に配置されている。
採光装置2および人工光源装置3の構成は、第1実施形態と同様である。
採光装置2および人工光源装置3の構成は、第1実施形態と同様である。
本実施形態の建築物18は、隣り合う2つの空間を仕切る間仕切り16と、間仕切り16の一部に設けられた採光装置2と、を備える。採光装置2は、光透過性を有する基材4と、基材4の第1面に設けられ、光透過性を有し、光入射端面5Gから入射した光を反射面5Hで反射する複数の採光部5と、を備える。
本実施形態の採光システム15において、例えば隣室の照明器具19が点灯している状況では、図5に示すように、照明器具19からの照明光L4は、採光システム15に対して室外側の斜め上方から入射し、導光板9を透過した後、採光装置2に向かって進む。採光装置2の採光部5に入射した照明光は、反射面で全反射して斜め上方に向かって進み、室内の天井に向かって射出される。採光装置2から天井に向けて射出された照明光L4’は、天井で反射して室内を照らすため、照明光の代わりとなる。このように、隣室の照明器具19が点灯しているときは、隣室からの照明光19を用いて室内を照明できるため、人工光源装置3は消灯させておくことができる。
また、隣室の照明器具19が消灯している状況では、図6に示すように、人工光源装置3を点灯させる。人工光源装置3から射出された人工光L3は、隣室からの照明光L4と略同じ経路を通って、採光装置2に入射し、採光装置2から射出される。すなわち、人工光L3は、反射面で全反射して斜め上方に向かって進み、採光部5の光射出面から射出される。採光装置2から射出された人工光L3’は、ガラス板17を透過して室内の天井に向かって射出される。
以上説明したように、本実施形態の採光システム15によれば、人工光源装置3の消灯/点灯を切り替えることにより、隣室の照明状況に依らずに、採光装置2に所定量の光を入射させることができ、室内の天井を照明することができる。これにより、隣室の明るさ変動による室内の明るさ変動を抑制することができる採光システム15を実現できる。その結果、建築物の照明設計を行う場合に、室外環境の明るさに依らない照明計画を立てることができる。また、室内に居る人Mから見て、隣室が暗いときでも採光装置2の設置部分が暗く見えることがなく、部屋の印象を高めることができる。
[第3実施形態]
以下、本発明の第3実施形態について、図7〜図8を用いて説明する。
本実施形態の採光システムの基本構成は第2実施形態と同様であり、人工光源装置の配置が第2実施形態と異なる。
図7は、隣室が明るいときの採光システムの作用を示す図である。図8は、隣室が暗いときの採光システムの作用を示す図である。
図7〜図8において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
以下、本発明の第3実施形態について、図7〜図8を用いて説明する。
本実施形態の採光システムの基本構成は第2実施形態と同様であり、人工光源装置の配置が第2実施形態と異なる。
図7は、隣室が明るいときの採光システムの作用を示す図である。図8は、隣室が暗いときの採光システムの作用を示す図である。
図7〜図8において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
第2実施形態では、人工光源装置は、導光板が採光装置の基材と略平行になるように配置されていた。ただし、導光板は、必ずしも採光装置の基材と略平行に配置されなくてもよい。図7、図8に示すように、第3実施形態の採光システム22において、人工光源装置3は、導光板9が天井Tと平行になるように配置されている。人工光源装置3は、発光素子8が採光装置2から遠い側に位置するように配置される。また、人工光源装置3は、反射パターンが設けられた導光板9の第2面9bが上方を向くように配置される。これにより、導光板9と採光装置2とは、互いに垂直な位置関係となる。人工光源装置3と採光装置2とがこのような位置関係であっても、人工光源装置3からの人工光L3は、隣室が明るいときの自然光L1と略同じ入射角度で採光装置2に入射する。
採光装置2および人工光源装置3の構成は、第1実施形態と同様である。
採光装置2および人工光源装置3の構成は、第1実施形態と同様である。
また、採光装置2の光射出側には、拡散板23が設けられている。採光装置2から射出された光は、拡散板23により拡散されて射出される。これにより、部屋の照度がより均一化される。
第3実施形態においても、隣室の明るさ変動による室内の明るさ変動を抑制することができる採光システムを実現できる、という第1、第2実施形態と同様の効果が得られる。
第3実施形態においては、採光システム22の人工光源装置3を隣室の天井Tに設置すると記載したが、隣室の天井に元々設置されている照明器具を採光システムの人工光源装置として用いてもよい。いずれの場合においても、採光方法は、光透過性を有する基材と、基材の第1面に設けられ、光透過性を有し、光入射端面から入射した光を反射面で反射する複数の採光部と、を備えた採光装置を用いて、隣室が明るい環境(第1の室外環境)において、室外の光を採光して室内に導入し、隣室が暗い環境(光の照度が第1の室外環境よりも低い第2の室外環境)となったときに、人工光源装置からの射出光を採光して室内に導入するものである。
[第4実施形態]
以下、本発明の第4実施形態について、図9〜図10を用いて説明する。
本実施形態の採光システムの基本構成は第3実施形態と同様であり、人工光源装置の設置位置が第2実施形態と異なり、人工光源装置が窓の庇を兼ねる例である。
図9は、屋外が明るいときの採光システムの作用を示す図である。図10は、屋外が暗いときの採光システムの作用を示す図である。
図9〜図10において、第3実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
以下、本発明の第4実施形態について、図9〜図10を用いて説明する。
本実施形態の採光システムの基本構成は第3実施形態と同様であり、人工光源装置の設置位置が第2実施形態と異なり、人工光源装置が窓の庇を兼ねる例である。
図9は、屋外が明るいときの採光システムの作用を示す図である。図10は、屋外が暗いときの採光システムの作用を示す図である。
図9〜図10において、第3実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
第3実施形態では、人工光源装置は、導光板が隣室の天井と平行になるように配置されていた。これに対して、図9、図10に示すように、第4実施形態の採光システム35において、人工光源装置3は、半透明の導光板36が窓の外側(屋外)に張り出して設けられている。また、人工光源装置3は、採光装置2の基材と略垂直、かつ室内の天井Tと略平行になるように配置されている。人工光源装置3は、発光素子8が採光装置2から遠い側に位置するように配置される。また、人工光源装置3は、反射パターンが設けられた導光板36の第2面36bが上方を向くように配置される。これにより、導光板36と採光装置2とは、互いに垂直な位置関係となる。例えば夜間のように屋外が暗く、人工光源装置3を点灯させたとき、人工光源装置3からの人工光L3は、隣室が明るいときの自然光L1と略同じ入射角度で採光装置2に入射する。
採光装置2および人工光源装置3の構成は、第1実施形態と同様である。
採光装置2および人工光源装置3の構成は、第1実施形態と同様である。
また、採光装置2の光射出側には、拡散板23が設けられている。採光装置2から射出された光は、拡散板23により拡散されて射出される。これにより、部屋の照度がより均一化される。
第4実施形態においても、室外環境の明るさ変動による室内の明るさ変動を抑制することができる採光システムを実現できる、という第1〜第3実施形態と同様の効果が得られる。また、人工光源装置3を第4実施形態の位置に設置することにより、採光装置2への日射を遮ることなく、導光板36に降雨時の庇としての機能を付与することができる。
[第5実施形態]
以下、本発明の第5実施形態について、図11〜図12を用いて説明する。
本実施形態の採光システムの基本構成は第2実施形態と同様であり、人工光源装置の構成が第2実施形態と異なる。
図11は、隣室が明るいときの採光システムの作用を示す図である。図12は、隣室が暗いときの採光システムの作用を示す図である。
図11〜図12において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
以下、本発明の第5実施形態について、図11〜図12を用いて説明する。
本実施形態の採光システムの基本構成は第2実施形態と同様であり、人工光源装置の構成が第2実施形態と異なる。
図11は、隣室が明るいときの採光システムの作用を示す図である。図12は、隣室が暗いときの採光システムの作用を示す図である。
図11〜図12において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
第1〜第4実施形態の採光システムは、面状発光体からなる人工光源装置を備えていた。しかしながら、人工光源装置は、必ずしも面状発光体でなくてもよい。図11、図12に示すように、第5実施形態の採光システム26は、例えばスポットライトのような、指向性を有する光を射出可能な人工光源装置27を備えている。人工光源装置27は、人工光源装置27から射出され、採光装置2に向かう人工光L5の進行方向が自然光L1の進行方向と略一致する向きに設置されている。
採光装置2の構成は、第1〜第4実施形態と同様である。
採光装置2の構成は、第1〜第4実施形態と同様である。
第5実施形態においても、隣室の明るさ変動による室内の明るさ変動を抑制することができる採光システムを実現できる、という第1〜第4実施形態と同様の効果が得られる。
[第6実施形態]
以下、本発明の第6実施形態について、図13〜図14を用いて説明する。
本実施形態の採光システムの基本構成は第2実施形態と同様であり、人工光源装置の構成が第2実施形態と異なる。
図13は、隣室が明るいときの採光システムの作用を示す図である。図14は、隣室が暗いときの採光システムの作用を示す図である。
図13、図14において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
以下、本発明の第6実施形態について、図13〜図14を用いて説明する。
本実施形態の採光システムの基本構成は第2実施形態と同様であり、人工光源装置の構成が第2実施形態と異なる。
図13は、隣室が明るいときの採光システムの作用を示す図である。図14は、隣室が暗いときの採光システムの作用を示す図である。
図13、図14において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
第1〜第4実施形態の採光システムは、面状発光体からなる人工光源装置を備えていた。第5実施形態の採光システムは、指向性光源からなる人工光源装置を備えていた。しかしながら、人工光源装置は、必ずしも面状発光体でなくてもよいし、指向性光源でなくてもよい。図13、図14に示すように、第6実施形態の採光システム30は、例えばシーリングライトのような、一般的な光源を含む人工光源装置31を備えている。人工光源装置31は、例えば昼間の自然光L1が採光装置2に入射しやすいように、必要に応じて室内の天井Tよりも高い位置に設置されてもよい。
採光装置2の構成は、第1〜第5実施形態と同様である。
採光装置2の構成は、第1〜第5実施形態と同様である。
第6実施形態においても、隣室の明るさ変動による室内の明るさ変動を抑制することができる採光システムを実現できる、という第1〜第5実施形態と同様の効果が得られる。
[照明調光システム]
図15は、採光装置及び照明調光システムを備えた部屋モデルを示す図であって、図16のJ−J’線に沿う断面図である。図16は、部屋モデル2000の天井を示す平面図である。
図15は、採光装置及び照明調光システムを備えた部屋モデルを示す図であって、図16のJ−J’線に沿う断面図である。図16は、部屋モデル2000の天井を示す平面図である。
部屋モデル2000において、外光が導入される部屋2003の天井2003aを構成する天井材は、高い光反射性を有していてもよい。図15および図16に示すように、部屋2003の天井2003aには、光反射性を有する天井材として、光反射性天井材2003Aが設置されている。光反射性天井材2003Aは、窓2002に設置された採光装置2010からの外光を室内の奥の方に導入することを促進することを目的とするもので、窓際の天井2003aに設置されている。具体的には、天井2003aの所定の領域E(窓2002から約3mの領域)に設置されている。
光反射性天井材2003Aは、先に述べたように、採光装置2010(上述したいずれかの実施形態の採光装置)が設置された窓2002を介して室内に導入された外光を室内の奥の方まで効率よく導く働きをする。採光装置2010から室内の天井2003aへ向けて導入された外光は、光反射性天井材2003Aで反射され、向きを変えて室内の奥に置かれた机2005の机上面2005aを照らすことになり、当該机上面2005aを明るくする効果を発揮する。
光反射性天井材2003Aは、拡散反射性であってもよいし、鏡面反射性であってもよいが、室内の奥に置かれた机2005の机上面2005aを明るくする効果と、室内に居る人にとって不快なグレア光を抑える効果を両立するために、両者の特性が適度にミックスされたものが好ましい。
このように、採光装置2010によって室内に導入された光の多くは、窓2002の付近の天井に向かうが、窓2002の近傍は光量が十分である場合が多い。そのため、上記のような光反射性天井材2003Aを併用することによって、窓付近の天井(領域E)に入射した光を、窓際に比べて光量の少ない室内の奥の方へ振り分けることができる。
光反射性天井材2003Aは、例えば、アルミニウムのような金属板に数十μm程度の凹凸によるエンボス加工を施したり、同様の凹凸を形成した樹脂基板の表面にアルミのような金属薄膜を蒸着したりして作製することができる。あるいは、エンボス加工によって形成される凹凸がもっと大きな周期の曲面で形成されていてもよい。
さらに、光反射性天井材2003Aに形成するエンボス形状を適宜変えることによって、光の配光特性や室内における光の分布を制御することができる。例えば、室内の奥の方に延在するストライプ状にエンボス加工を施した場合は、光反射性天井材2003Aで反射した光が、窓2002の左右方向(凹凸の長手方向に交差する方向)に拡がる。部屋2003の窓2002の大きさや向きが限られているような場合は、このような性質を利用して、光反射性天井材2003Aによって光を水平方向へ拡散させるとともに、室内の奥の方向へ向けて反射させることができる。
採光装置2010は、部屋2003の照明調光システムの一部として用いられる。照明調光システムは、例えば、採光装置2010と、複数の室内照明装置2007と、窓に設置された日射調整装置2008と、これらの制御系と、天井2003aに設置された光反射性天井材2003Aと、を含む部屋全体の構成部材から構成される。
部屋2003の窓2002には、上部側に採光装置2010が設置され、下部側に日射調整装置2008が設置されている。ここでは、日射調整装置2008として、ブラインドが設置されているが、これに限らない。
部屋2003には、複数の室内照明装置(照明装置)2007が、窓2002の左右方向(Y方向)および室内の奥行き方向(X方向)に格子状に配置されている。これら複数の室内照明装置2007は、採光装置2010と併せて部屋2003の全体の照明システムを構成している。
図15および図16に示すように、例えば、窓2002の左右方向(Y方向)の長さL1が18m、部屋2003の奥行方向(X方向)の長さL2が9mのオフィスの天井2003aを示す。ここでは、室内照明装置2007は、天井2003aの横方向(Y方向)及び奥行方向(X方向)に、それぞれ1.8mの間隔Pをおいて格子状に配置されている。より具体的には、50個の室内照明装置2007が10行(Y方向)×5列(X方向)に配列されている。
室内照明装置2007は、室内照明器具2007aと、明るさ検出部2007bと、制御部2007cと、を備え、室内照明器具2007aに明るさ検出部2007bおよび制御部2007cが一体化されて構成されたものである。
室内照明装置2007は、室内照明器具2007aおよび明るさ検出部2007bをそれぞれ複数ずつ備えていてもよい。ただし、明るさ検出部2007bは、室内照明器具2007aに対して1個ずつ設けられる。明るさ検出部2007bは、室内照明器具2007aが照明する被照射面の反射光を受光して、被照射面の照度を検出する。ここでは、明るさ検出部200bによって、室内に置かれた机2005の机上面2005aの照度を検出する。
室内照明装置2007に1個ずつ設けられた制御部2007cは、互いに接続されている。室内照明装置2007は、互いに接続された制御部2007cにより、各々の明るさ検出部2007bが検出する机上面2005aの照度が一定の目標照度L0(例えば、平均照度:750lx)になるように、それぞれの室内照明器具2007aのLEDランプの光出力を調整するフィードバック制御を行っている。
図17は、採光装置によって室内に採光された光(自然光)の照度と、室内照明装置による照度(照明調光システム)との関係を示すグラフである。図17の縦軸は机上面の照度(lx)を示し、横軸は窓からの距離(m)を示している。また、図中の破線は、室内の目標照度を示している。(●:採光装置による照度、△:室内照明装置による照度、◇:合計照度)
図17に示すように、採光装置2010により採光された光に起因する机上面照度は、窓近傍ほど明るく、窓から遠くなるに従ってその効果は小さくなる。採光装置2010を適用した部屋では、昼間において窓からの自然採光によりこのような部屋奥方向への照度分布が生じる。そこで、採光装置2010は、室内の照度分布を補償する室内照明装置2007と併用して用いられる。室内天井に設置された室内照明装置2007は、それぞれの装置の下の平均照度を明るさ検出部2007bによって検出し、部屋全体の机上面照度が一定の目標照度L0になるように調光制御されて点灯する。したがって、窓近傍に設置されているS1列、S2列はほとんど点灯せず、S3列、S4列、S5列と部屋奥方向に向かうに従って出力を上げながら点灯される。結果として、部屋の机上面は自然採光による照度と室内照明装置2007による照明の合計で照らされ、部屋全体にわたって執務をする上で十分とされる机上面照度である750lx(「JIS Z9110 照明総則」の執務室における推奨維持照度)を実現することができる。
以上述べたように、採光装置2010と照明調光システム(室内照明装置2007)とを併用することにより、室内の奥の方まで光を届けることが可能となり、室内の明るさをさらに向上させることができるとともに部屋全体にわたって執務をする上で十分とされる机上面照度を確保することができる。したがって、季節や天気による影響を受けずにより一層安定した明るい光環境が得られる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上記実施形態では、人工光源装置からの射出光をそのまま採光装置に入射させる構成を示したが、例えばプリズムシート等の光学部材を人工光源装置と採光装置との間に挿入してもよい。これにより、人工光源装置から採光装置に入射する人工光の入射角度を自然光の入射角度に合わせるための調整が行いやすくなる。
例えば上記実施形態では、人工光源装置からの射出光をそのまま採光装置に入射させる構成を示したが、例えばプリズムシート等の光学部材を人工光源装置と採光装置との間に挿入してもよい。これにより、人工光源装置から採光装置に入射する人工光の入射角度を自然光の入射角度に合わせるための調整が行いやすくなる。
その他、採光システムを構成する各構成要素の形状、配置、数、材料等の具体的な記載について、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。
本発明のいくつかの態様は、採光システム、採光方法、および採光機能を備えた建築物に利用が可能である。
1,15,22,26,30,35…採光システム、2…採光装置、3,27,31…人工光源装置、4…基材、5…採光部、8…発光素子、9…導光板(導光部材)、12…反射パターン(反射部)、16…間仕切り、18…建築物。
Claims (8)
- 採光装置と、
前記採光装置に向けて光を射出する人工光源装置と、を備え、
前記採光装置は、光透過性を有する基材と、前記基材の第1面に設けられ、光透過性を有し、光入射端面から入射した光を反射面で反射する複数の採光部と、を備え、
前記人工光源装置は、前記光入射端面から前記採光部に入射し、前記反射面に向かって進む光を少なくとも射出する、採光システム。 - 前記人工光源装置は、指向性を有する光を射出する、請求項1に記載の採光システム。
- 前記人工光源装置は、面状発光体を備える、請求項2に記載の採光システム。
- 前記面状発光体は、発光素子と、自然光もしくは照明光を透過させるとともに、前記発光素子から射出された光を光入射端面から入射させ、内部を導光させて光射出端面から射出させる導光部材と、を備え、
前記導光部材の前記光射出端面は、前記基材の前記第1面と略平行である、請求項3に記載の採光システム。 - 前記導光部材の前記光射出端面と反対側の面に、前記導光部材の内部を導光する光を拡散反射する反射部が部分的に設けられている、請求項4に記載の採光システム。
- 前記導光部材は、前記基材と略垂直な方向に、屋外に張り出して設けられている、請求項4に記載の採光システム。
- 光透過性を有する基材と、前記基材の第1面に設けられ、光透過性を有し、光入射端面から入射した光を反射面で反射する複数の採光部と、を備えた採光装置を用いて、第1の室外環境において、室外の光を採光して室内に導入し、
前記光の照度が前記第1の室外環境よりも低い第2の室外環境となったときに、人工光源装置からの射出光を採光して室内に導入する、採光方法。 - 隣り合う2つの室内空間を仕切る間仕切りと、
前記間仕切りの一部に設けられた採光装置と、を備え、
前記採光装置は、光透過性を有する基材と、前記基材の第1面に設けられ、光透過性を有し、光入射端面から入射した光を反射面で反射する複数の採光部と、を備える、建築物。
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