WO2000000856A1 - Dispositif de commande de la repartition d'intensite lumineuse, dispositif de commande de la densite du flux lumineux, et procede de separation - Google Patents

Dispositif de commande de la repartition d'intensite lumineuse, dispositif de commande de la densite du flux lumineux, et procede de separation Download PDF

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Nobuo Oyama
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    • E06B9/24—Screens or other constructions affording protection against light, especially against sunshine; Similar screens for privacy or appearance; Slat blinds
    • E06B2009/2417—Light path control; means to control reflection

Definitions

  • the present invention relates to a technology for introducing sunlight into a building or an area between buildings, and a technology for collecting sunlight or artificial light in a greenhouse, aquaculture or a culture pond, and indoors.
  • the present invention has been made in order to solve such a problem, and the light diffusion, It is an object of the present invention to provide a means for irradiating a sufficient light to an area or a portion where a structure or another object is insufficiently shaded by a light distribution control or a light flux density control by refraction, division, or the like.
  • the light distribution control device uses a transparent body that diffuses, refracts, splits, or combines diffusion and refraction to change the traveling direction of light, thereby directing light to an area or a portion that is not directly exposed to light.
  • the luminous flux density control device uses the transparent body described above to guide the luminous flux to an adjacent area or a part of a specific area or a part requiring a larger amount of light to the specific area or the part. It increases the amount of luminous flux going to a specific area or part.
  • the transparent body can be formed from a transparent body in which a number of ridges having an arc-shaped, mountain-shaped, triangular mountain-shaped, or wavy cross section are arranged.
  • a transparent body is a transparent body in the form of a flat plate or a film, in which a large number of ridges on at least one surface are formed in parallel with each other, or a transparent body composed of a bundle of a large number of monofilaments or rods.
  • a transparent body made of a woven fabric in which a large number of monofilaments or rods are woven can be used.
  • the partitioning method according to the present invention provides a transparent or indoor or room partitioning material that diffuses or refracts light incident on one surface of a plate, film, or cloth and emits light from the other surface. By diffusing the light incident on this one surface in a specific direction or transmitting the light by combining diffusion and refraction, it is possible to determine the shape of a person or object with a partitioning material between them. This is a method of lighting in a space partitioned by this partition material while blocking the view so that it cannot be separated.
  • FIG. 1 shows the state of sunlight and shade entering two buildings
  • (A) and (B) show the conventional state
  • (C) to (E) show the case where Embodiment 1 of the present invention is applied.
  • Diagram showing the situation
  • FIG. 2 shows various transparent bodies used in the present invention
  • (A) and (C) are perspective views and sectional views
  • (B) and (D) are perspective views
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing various transparent bodies used in the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view showing an example of the transparent body used in the present invention.
  • Figure 5 is a diagram showing the diffusion characteristics of a transparent body.
  • FIG. 6 is a diagram showing the state of sunlight and shade entering two buildings when Embodiment 2 of the present invention is applied,
  • FIG. 7 shows (A) the diffusion characteristics of one transparent body used in the present invention, (B) and (C) are cross-sectional views showing this transparent body,
  • FIG. 8 is a diagram showing a state of solar light radiating into two buildings when Embodiment 3 of the present invention is applied.
  • FIG. 9 is a diagram showing a state of light incident on a solar cell panel when Embodiment 4 of the present invention is applied.
  • FIG. 10 is a diagram showing a state of light radiating into a room when the fifth embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 11 is a perspective view showing a model of a building used in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a light distribution control device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • Three-story building 2 is built side by side as shown.
  • Fig. 1 (A) the sun
  • a shading part 3 due to the building and a shading part 4 generated in the room due to the structure of the building are formed.
  • FIG. 1 (B) when sunlight flux 1 shines from above vertically, a shaded portion 4 is formed in the room.
  • a transparent body 5 is installed above the two buildings 2.
  • the transparent body 5 includes a large number of protrusions having an arc-shaped, mountain-shaped, or wave-shaped cross section as shown in FIGS. 2 (A) to (D) and FIGS. 3 (A) to (I).
  • a plate-shaped or film-shaped transparent body provided with stripes can be used.
  • a transparent body made of a woven fabric in which many monofilaments or rods are woven can be used.
  • These transparent bodies 5 have a diffusion characteristic as shown in FIGS. 5A and 5B, for example.
  • the transparent body 5 is installed in such a direction that the ridge on the surface is substantially parallel to the opposing surfaces of the two buildings 2. As shown in FIGS. 1 (C) and 1 (D), the transparent body 5 diffuses the sunlight flux 1, and the diffused light reaches the area or part which was conventionally shaded. It can be seen that the shaded areas shown by hatching in FIGS. 1 (C) and (D) are significantly reduced as compared to the shaded areas in FIGS. 1 (A) and (B) without using the transparent body 5. As shown in FIG. 1 (E), a transparent body 5 can be installed at the height of the uppermost side of the two buildings 2. Embodiment 2.
  • Fig. 6 (A) if not only the transparent body 5 is installed above the two buildings 6 but also the transparent body 7 is installed between the two buildings 6, it goes to the inside of the building 6. As the luminous flux increases, the ratio of unused luminous flux can be further reduced, and the uniformity of light distribution can be improved.
  • the transparent body 7 has a prismatic ridge as shown in FIG. 7 (B) or (C) and has a diffusion characteristic as shown in FIG. 7 (A)
  • the transparent body 7 Even if is installed horizontally between the two buildings 6 as shown in FIG. 6 (B), many luminous fluxes incident on the transparent body 7 enter both the buildings 2.
  • a large amount of luminous flux is emitted from the building 2 by passing the sunlight 1 radiating on the roof of both buildings 2 to the transparent body 8 installed above the building 2.
  • a transparent body 9 is further installed between the buildings 2 and at the same height as the roof of the building 2, and the transparent body 9 diffuses or refracts or splits, or divides or diffuses and refracts a light beam. Can be made to go downward while being combined. According to this method, more luminous flux is transmitted between the two buildings 2 than in the method using only one transparent body 5 as shown in FIGS. 1 (C), (D) and (E). It can be sent to
  • a cultivation shelf or a tall plant may be used instead of the building 2, and similarly, the solar light utilization rate and the greenhouse space Can greatly improve the utilization rate.
  • covering the water surface with a transparent body can reduce the reflection at the water surface of light incident at a large angle of incidence on the water surface.
  • Light can be introduced into the water.
  • the direction of the ridge of the transparent body should be adjusted to a position where the most sunlight can be introduced into the water according to the place of use.
  • a transparent body above the water surface, it is possible to collect luminous flux in a specific water area and supply more light to a cultivation or culture below the water surface. In this case, if the water surface of the specific water area is covered with a transparent body, the daylighting rate in water can be increased. In addition, a transparent body can be added below the surface of the water, or a reflector can be installed to improve the utilization rate of sunlight.
  • a transparent body 12 is installed in the vicinity of the solar panel 11 and the sunlight flux 1 toward the periphery of the solar panel 11 is made by the transparent body 12.
  • Solar cell panel by diffusion or refraction or division or combination of diffusion and refraction If the light is collected on the grid 11, the amount of power generated by the solar cell can be increased.
  • partitions used in rooms and the like are made of opaque bodies, so light from the outside is blocked by the partitions.Therefore, lighting equipment is often required to supplement light in spaces partitioned by the partitions.
  • FIG. 10 the use of the transparent body 5 as shown in FIGS. 2 (A) to (D), FIGS. 3 (A) to (I) and FIG. Light can be taken into the space inside the partition without using lighting equipment. Concrete example.
  • Nippon Printing Co., Ltd. a second transparent body consisting of a transparent sheet with a thickness of about 0.16 mm with a number of ridges with a cross section of a mountain shape arranged on one side, a cross section of a triangle mountain shape manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.
  • the test was performed using three types of transparent bodies, a third transparent body having a thickness of about 0.5 mm, in which a large number of ridges having the same shape were arranged on one surface.
  • FIGS. 1 (C), (D), (E) and FIG. 6 (A) clearly appeared in the first transparent body and the second transparent body.
  • the first and second transparent bodies have the characteristics shown in Fig. 9 (A) and the third transparent body has the characteristics shown in Fig. 7 (A) due to the irradiation of a red light beam from a commercially available laser beam. Was confirmed to have.
  • the present invention it is possible to introduce a sufficient amount of light into an area or a portion where the amount of light is insufficient or the amount of light is insufficient due to a structure or another object.

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Description

明 細 書 配光制御装置、 光束密度制御装置及び間仕切り方法 技術分野
この発明は、 建物内または建物と建物との間の区域への太陽光の導入技術、 温 室 ·養殖または培養池等および室内での太陽光または人工光の採光技術に関する ものである。 景技
従来の建物内または建物間の日陰の区域への太陽光の導入は、 太陽を追尾し、 反射体により太陽光を導入する高価なものであった。 温室の各栽培棚への採光は 、 全方向へ拡散する透過率の低い拡散材による拡散光により配光し、 養殖池にお いては、 自然のままであり、 培養池においては、 攪拌により培養物が光を得る機 会を平均化するものであった。 室内各部での採光は、 太陽光の入射と照明による 配光に負うものであった。
建物内または建物間の日陰となる区域へ太陽を追尾し反射体により太陽光を導 入する方法では、 極めて高価となり、 十分な光量を得ることは非現実的である。 また、 温室における全方向へ拡散する配光では、 大量の利用可能な光を捨てるも のであり、 光量不足を生じることから、 このような手段によって温室の空間の利 用効率を高めることは通常行われておらず、 多くの温室は低い空間利用効率にと どまっている。 培養池における攪拌は、 光エネルギーの利用効率を高める効果は あるが、 水面に対して大きな入射角で入射する光の多くを反射で失う問題や、 培 養物への光照射が水面付近に限定されるという問題を残している。 室内各部での 採光のために机上スタンド照明等を多く利用することは、 室内の他の利用可能な 光の利用を低い水準にとどめている。 発明の開示
この発明は、 このような問題点を解消するためになされたもので、 光の拡散、 屈折、 分割等による配光制御または光束密度制御により、 構造物や他の物体によ り日陰や光量不足となる区域や部分へ十分な光を照射する手段を提供することを 目的としている。
この発明に係る配光制御装置は、 拡散または屈折または分割または複合した拡 散と屈折を行う透明体を用いて光の進行方向を変えることにより、 そのままでは 光が当たらない区域または部分に光を配るものであり、 光束密度制御装置は、 上 記の透明体を用いてより多くの光量を要求する特定区域または部分の隣接区域ま たは部分に向かう光束をこの特定区域または部分に導くことにより、 特定区域ま たは部分に向かう光束の量を増やすものである。
また、 このような配光制御装置と光束密度制御装置を組み合わせることにより 無駄の少ない、 均一性の優れた配光を実現することができる。
透明体としては、 円弧状、 山形状、 三角山形状、 波形状の横断面を有する多数 の突条が配列された透明体から形成することができる。 かかる透明体は、 少なく とも一方の面上にかかる多数の突条が互 t、に並列に形成された平板形状またはフ イルム形状の透明体、 多数のモノフイラメントまたは棒状体の束からなる透明体 、 あるいは多数のモノフィラメントまたは棒状体を織り込んだ織物からなる透明 体を用いることができる。
従来、 光の到達しにくい区域、 部分を含め、 対象とする全範囲にわたる均一性 の高い配光は、 透明体により特定区域または部分に、 これに隣接する区域または 部分に向かう光束を導き、 かかる特定区域または部分の光束密度を高め、 この光 束を透明体を用いて拡散または屈折または分割または複合した拡散および屈折を なすことにより細部または深部への配光を図ると共に未使用に終わる光束の割合 を小さくすることができる。
また、 場合によっては、 このような配光制御を重ねることにより配光の均一性 を高めると同時に未使用に終わる光束の割合をさらに小さくすることができる。 この発明に係る間仕切り方法は、 板状またはフィルム状または布状の一面に入 射する光を拡散または複合した拡散と屈折をして他面から出光させる透明体を屋 内または部屋の仕切り材に用い、 この一面に入射する光を特定方向に拡散または 拡散と屈折を複合して透過させることにより、 仕切り材を挟んで人や物の形を判 別できなくなるように視界を遮りつつ、 この仕切り材により仕切られた空間に採 光する方法である。 図面の簡単な説明
図 1は、 二つの建物に射し込む太陽光と日陰の様子を示し、 （A ) 及び （B ) は従来の様子、 （C ) 〜 （E ) はこの発明の実施の形態 1を適用した場合の様子 を示す図、
図 2は、 この発明で用いられる各種の透明体を示し、 （A ) 及び （C ) は斜視 図及び断面図、 （B ) 及び （D ) は斜視図、
図 3は、 この発明で用いられる各種の透明体を示す断面図、
図 4は、 この発明で用いられる透明体の一例を示す平面図、
図 5は、 透明体の拡散特性を示す図、
図 6は、 この発明の実施の形態 2を適用した場合の二つの建物に射し込む太陽 光と日陰の様子を示す図、
図 7は、 （A ) はこの発明で用いられる一透明体の拡散特性を示し、 （B ) 及 び （C ) はこの透明体を示す断面図、
図 8は、 この発明の実施の形態 3を適用した場合の二つの建物に射し込む太陽 光の様子を示す図、
図 9は、 この発明の実施の形態 4を適用した場合の太陽電池パネルに射し込む 光の様子を示す図、
図 1 0は、 この発明の実施の形態 5を適用した場合の室内に射し込む光の様子 を示す図、
図 1 1は、 この発明の実施例で用いた建物の模型を示す斜視図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態 1 .
図 1はこの発明の実施の形態 1に係る配光制御装置を示す。 3階建の建物 2が 図示のごとく並んで建てられている。 この場合、 図 1 ( A) に示すように、 太陽 光束 1が左上方から射し込むと、 建物による日陰部分 3と建物の構造上室内に生 じる日陰部分 4が形成される。 同様に、 図 1 (B) に示すように、 太陽光束 1が 鉛直上方から射し込むと、 室内に日陰部分 4が形成される。
そこで、 図 1 (C) のように、 二つの建物 2の上方に透明体 5を設置する。 こ の場合、 透明体 5としては、 図 2 (A) 〜 （D) 及び図 3 (A) 〜 （I) に示す ような円弧状、 山形状、 あるいは波形状の横断面を有する多数の突条が配設され た平板形状またはフィルム形状の透明体を用いることができる。 さらに、 図 4に 示されるように、 多数のモノフィラメントまたは棒状体を織り込んだ織物からな る透明体を用いることもできる。 これらの透明体 5は、 例えば図 5 (A) 及び （ B) に示されるような拡散特性を有している。
透明体 5は、 その面上の突条が二つの建物 2の互いの対向面にほぼ平行になる ような向きに設置される。 この透明体 5により図 1 (C) 及び （D) に示される ように、 太陽光束 1が拡散され、 この拡散光が従来日陰となっていた区域または 部分にまで到達する。 図 1 (C) 及び （D) にハッチング部分で示す日陰領域が 、 透明体 5を用いない図 1 (A) 及び （B) の日陰領域に比べて大幅に削減され ていることがわかる。 図 1 (E) のように、 二つの建物 2の最上辺の高さに透明 体 5を設置することもできる。 実施の形態 2.
図 6 (A) に示されるように、 二つの建物 6の上方に透明体 5を設置するだけ でなく、 二つの建物 6の間にも透明体 7を設置すれば、 建物 6の内部へ向かう光 束が増加し、 未使用に終わる光束の割合をさらに小さくすると共に配光の均一性 を高めることができる。
透明体 7が、 図 7 (B) あるいは （C) に示すようなプリズム形の突条を有し 、 図 7 (A) のような拡散特性を有するものである場合には、 この透明体 7を図 6 (B) のように二つの建物 6の間に水平に設置しても、 透明体 7に入射する多 くの光束が双方の建物 2の内部に射し込むこととなる。 実施の形態 3. 図 8 ( A) に示されるように、 双方の建物 2の屋上に射し込む太陽光束 1をそ れそれの建物 2の上方に設置した透明体 8に入射させることによって多くの光束 を建物 2と建物 2の間に向かわせ、 これら建物 2の間で且つ建物 2の屋上と同じ 高さにさらに透明体 9を設置して、 この透明体 9により光束を拡散または屈折ま たは分割または拡散と屈折とを複合しつつ下方へ向かわせることができる。 この方法によれば、 図 1 ( C ) , ( D ) 及び （E ) に示したように一枚の透明体 5のみを用いた方法に比べて、 より多くの光束を二つの建物 2の間に送り込むこ とが可能となる。
さらに、 図 8 ( B ) 及び （C ) に示されるように、 透明体 9の下方で且つ二つ の建物 2の間に透明体 1 0を設置すれば、 なお一層多くの光束を建物 2内に導入 することができる。
温室内での植物の栽培に関しては、 上述した各実施の形態の説明において、 建 物 2の代わりに栽培棚あるいは丈の高い植物とすればよく、 同様にして太陽光の 利用率及び温室の空間の利用率を大幅に向上させることができる。
養殖や藻類または光合成菌の培養池での応用に関しては、 透明体で水面を覆う ことにより、 水面に対して大きな入射角で入射する光の水面での反射を減じるこ とができ、 より多くの光を水中に導入することが可能となる。 この場合、 透明体 の突条の方向は、 その使用場所に応じて太陽光を最も多く水中へ導入できるよう な位置に調節するとよい。
また、 水面の上方に透明体を設置することにより、 特定水域に光束を集め、 水 面下の栽培物あるいは培養物により多くの光を供給することができる。 この場合 、 特定水域の水面を透明体で覆えば、 水中への採光率を高めることができる。 さ らに、 水面下に透明体を追加したり、 反射体を設置して、 太陽光の利用率の向上 を図ることができる。 実施の形態 4 .
図 9 ( A ) または （B ) に示されるように、 太陽電池パネル 1 1の近傍に透明 体 1 2を設置し、 太陽電池パネル 1 1の周辺に向かう太陽光束 1を透明体 1 2に よる拡散または屈折または分割または拡散と屈折との複合によって太陽電池パネ ル 11上に集光すれば、 太陽電池の発電量を高めることができる。
図 9 (A) または （B) の方法と同様にして、 周囲の太陽光、 人工光を集光す ることにより、 室内の特定領域へより多くの光を導入することができる。 実施の形態 5.
従来、 室内等に用いられる間仕切りは、 不透明体からなるために、 間仕切りに より外側からの光が遮られ、 このため間仕切りで仕切られた空間内では光を補う ために照明設備を要することが多いが、 図 10に示されるように、 図 2 (A) ~ (D) 、 図 3 (A) 〜 （I) 及び図 4に示したような透明体 5を間仕切り材とし て用いることにより、 特に照明設備を使用しなくても、 間仕切りの内側の空間内 に光を採り入れることが可能となる。 具体例.
径 0. 25mmのポリマー製光ファイバ一を図 2 (D) のように配列し、 厚さ 2 mmのァクリル樹脂製透明保持板との間を両面粘着フィルムで固定した第 1の 透明体、 大日本印刷株式会社製の山形の横断面を有する突条を一面に多数配列し た厚さ約 0. 16mmの透明シートからなる第 2の透明体、 三菱レーヨン株式会 社製の三角山形の横断面を有する突条を一面に多数配列した厚さ約 0. 5 mmの 第 3の透明体の 3種類の透明体を用 、て試験を行った。
厚さ 3 mmのバルサ材を用いて図 1 1に示されるような形状の建物の模型を 2 台作成し、 透明体を設置すると共に太陽光を照射して目視によりその効果を確認 した。 試験の結果、 第 1の透明体と第 2の透明体では、 図 1 (C) 、 （D) 、 （ E) と図 6 (A) に示した特性が明確に現れた。 また、 第 3の透明体では、 図 6
(B) に示した特性が明確に現れた。
それぞれの透明体自身に関しては、 市販のレーザ光ボイン夕の赤色光束の照射 により第 1及び第 2の透明体は図 9 (A) の特性、 第 3の透明体は図 7 (A) の 特性を持つことが確認された。
以上説明したように、 この発明によれば、 構造物や他の物体により物陰や光量 不足となる区域や部分へ十分な量の光を導入することが可能となる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 板状またはフィルム状または布状の一面に入射する光を拡散または屈折ま たは分割または複合した拡散と屈折をして他面から出光させる透明体の一面に光 を入射させ、 この光を拡散または屈折または分割すること、 または拡散と屈折を 複合してなすことにより、 光が十分に到達できず物陰となる区域や部分に光を導 入することを特徴とする配光制御装置。
2 . 前記透明体は、 少なくとも一方の面上に多数の突条が互いに並列に形成さ れた平板形状またはフィルム形状を有する請求項 1に記載の配光制御装置。
3 . 前記突条は、 円弧状、 山形状、 三角山形状、 または波形状の横断面を有す る請求項 2に記載の配光制御装置。
4 . 前記透明体は、 多数のモノフイラメントまたは棒状体の束または配列、 あ るいは多数のモノフィラメントまたは棒状体を織り込んだ織物からなる請求項 1 に記載の配光制御装置。
5 . 板状またはフィルム状または布状の一面に入射する光を拡散または屈折ま たは分割または複合した拡散と屈折をして他面から出光させる透明体を用いて、 特定区域や部分の隣接区域または部分に入射する光をその入射の手前で拡散また は屈折または分割すること、 または拡散と屈折を複合してなすことにより、 前記 の隣接区域または部分に入射する光の一部または全てを特定区域または部分に導 き、 特定区域または部分に入射する光束の量を増やす一方、 隣接区域または部分 に入射する光束の量を減じることを特徴とする光束密度制御装置。
6 . 前記透明体は、 少なくとも一方の面上に多数の突条が互いに並列に形成さ れた平板形状またはフィルム形状を有する請求項 5に記載の光束密度制御装置。
7 . 前記突条は、 円弧状、 山形状、 三角山形状、 または波形状の横断面を有す る請求項 6に記載の光束密度制御装置。
8 . 前記透明体は、 多数のモノフィラメントまたは棒状体の束または配列、 あ るいは多数のモノフィラメントまたは棒状体を織り込んだ織物からなる請求項 5 に記載の光束密度制御装置。
9 . 請求項 5〜 8のいずれかに記載の光束密度制御装置により特定区域または 部分に入射する光束を光が十分に到達できず物陰となる区域や部分に光を導入す ることを特徴とする配光制御装置。
1 0 . 板状またはフィルム状または布状の一面に入射する光を拡散または複合 した拡散と屈折をして他面から出光させる透明体を屋内または部屋の仕切り材に 用い、 この一面に入射する光を特定方向に拡散または拡散と屈折を複合して透過 させることにより、 仕切り材を挟んで人や物の形を判別できなくなるように視界 を遮りつつ、 この仕切り材により仕切られた空間に採光することを特徴とする間 仕切り方法。
1 1 . 前記透明体は、 少なくとも一方の面上に多数の突条が互いに並列に形成 された平板形状またはフィルム形状を有する請求項 1 0に記載の間仕切り方法。
1 2 . 前記突条は、 円弧状、 山形状、 三角山形状、 または波形状の横断面を有 する請求項 1 1に記載の間仕切り方法。
1 3 . 前記透明体は、 多数のモノフイラメントまたは棒状体の束または配列、 あるいは多数のモノフィラメントまたは棒状体を織り込んだ織物からなる請求項 1 0に記載の間仕切り方法。
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