JPWO2017038847A1 - 採光システム、採光方法、および建築物 - Google Patents

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。

特開２０１３−１５６５５４号公報

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実施形態の採光システムを示す斜視図である。 昼間における採光システムの作用を示す図である。 夜間における採光システムの作用を示す図である。 第２実施形態の採光システムを示す斜視図である。 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。 隣室が暗いときの採光システムの作用を示す図である。 第３実施形態の採光システムを示し、昼間における採光システムの作用を示す図である。 夜間における採光システムの作用を示す図である。 第４実施形態の採光システムを示し、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。 屋外が暗いときの採光システムの作用を示す図である。 第５実施形態の採光システムを示し、昼間における採光システムの作用を示す図である。 夜間における採光システムの作用を示す図である。 第６実施形態の採光システムを示し、昼間における採光システムの作用を示す図である。 夜間における採光システムの作用を示す図である。 採光装置およ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。 部屋モデルの天井を示す平面図である。 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。

［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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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Ｌ_１が１８ｍ、部屋２００３の奥行方向（Ｘ方向）の長さＬ_２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Ｌ_０（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。

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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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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