| 【発明の名称】 |
採光装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】高橋 一夫
【氏名】高瀬 保夫
【氏名】中山 敏男
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| 【要約】 |
【課題】日射熱の浸入を抑制しながらマイルドな天空光を採光できると共に、実際の太陽の位置に対応してユーザーの所望の角度で太陽光を採光できるようにした採光装置を提供する。
【解決手段】太陽光Ｌを採光する採光口４２と、採光口４２に取り付けられる採光カバー１２と、表面に微細なプリズム加工を施した透明材で形成したルーバー２０と、ルーバー２０の傾斜角度を変化させる駆動装置３２と、太陽の位置に応じて好適な方向に太陽光Ｌを採光できるようにルーバー２０の傾斜角度を制御する制御装置とを備えるように構成した。この場合、ルーバー２０の太陽光Ｌの入射面を平坦面とし、かつ、出射面にはプリズム溝が概ね東西方向となるように微小プリズムを形成したルーバー２０を用いるようにすると、直射日光のカット特性、拡散性、方向制御範囲に優れた採光装置１０とすることができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 太陽光を採光する採光口と、前記採光口に取り付けられる採光カバーと、表面に微細なプリズム加工を施した透明材で形成したルーバーとを備えるようにしたことを特徴とする採光装置。
【請求項２】 太陽光を採光する採光口と、前記採光口に取り付けられる採光カバーと、微細なプリズム加工を施したプリズムシートを透明材に被覆することにより形成したルーバーとを備えるようにしたことを特徴とする採光装置。
【請求項３】 上記ルーバーが光を全反射するような特性を有するように透明材の光の屈折率及び微細なプリズムの頂角を調整するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の採光装置。
【請求項４】 上記採光装置に、上記ルーバーの傾斜角度を変化させる駆動装置と、太陽の位置に応じて好適な方向に太陽光を採光できるように上記ルーバーの傾斜角度を制御する制御装置とを備えるようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の採光装置。
【請求項５】 上記駆動装置及び上記制御装置の電力供給源を太陽電池又は太陽電池により充電されるバッテリ等の蓄電装置としたことを特徴とする請求項４に記載の採光装置。
【請求項６】 上記ルーバーの太陽光の入射面を平坦面とし、かつ、出射面にはプリズム溝が概ね東西方向となるように微小プリズムを形成したルーバーを用いるようにしたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の採光装置。
【請求項７】 上記ルーバーの透明材として、ポリカーボネート又はアクリル樹脂を用いるようにしたことを特徴とする請求項１乃至６に記載の採光装置。
【請求項８】 上記採光カバーの材質として透明複層ガラス、或いは、Low-E膜処理を施した透明複層ガラスを用いるようにしたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の採光装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、建物の屋根等に採光口を設け、好適な角度で太陽光を導くと共に、太陽光の採光方法を改良した採光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽光を有効利用するために、建物の屋根等に取り付ける採光装置が普及しているが、この従来の採光装置を図５を用いて説明する。図５は、従来の採光装置５０を説明するための側面図である。
【０００３】図５において、４０は建物の屋根、４２は、建物の屋根４０に設けた採光口、５２は、ガラスやプラスチック樹脂等の透明材料で形成された平板状の採光カバー、５４は採光カバー５２を固定するための枠体である。また、６０は、採光カバー５２を透過した太陽光の光量や太陽光を誘導する方向を調整するためのブラインドである。
【０００４】この従来の採光装置５０の最も基本的なものは、採光カバー５２を枠体５４にはめ込んで、枠体５４と共に採光口４２に設置し、採光カバー５２の直下にブラインド６０を取り付けるようにしたものである。なお、図示による説明は省略するが、採光装置５０の中には、枠体５４と採光口４２の間にガスケットを取り付け、雨水の浸入を抑えたり室内の気密性を高めたりするようにしたものもある。また、採光カバー５２の材質には、室内に日射熱を入れないために、乳白色にした樹脂や、熱反射材、熱吸収材を用いるようにしたものもある。
【０００５】以上の構成で、従来の採光装置５０では、採光カバー５２を透過した太陽光は、ブラインド６０の隙間から直接室内に採り入れられるか、或いは、所定角度に傾斜したブラインド６０の反射面に反射し、天井方向等の所望の方向に導かれ室内全体の照明に用いられる。また、ブラインド６０を閉じることにより太陽光の浸入を抑え、室内温度の上昇を抑制することも可能となり、多様な利用用途が考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従来の採光装置では、夏期等において、太陽の日射熱の浸入を極力削減したい場合は、ブラインドを完全に遮蔽する。これにより、日射熱の浸入は抑えられるが、一方で、太陽光が全くカットされてしまうので、そのままでは室内が暗くなってしまうという問題を備えていた。採光装置で採光できる光には、太陽からの直達光の他に、上空で散乱された比較的柔らかな太陽光（以下「天空光」という。）の双方が含まれるが、従来の採光装置に用いられているブラインドではこれらを選択することができず一律に反射してしまい、照明として利用価値の高い天空光を選択して透過することが不可能であった。従って、日射熱の浸入をカットしながらも、ある程度マイルドな天空光を照明に利用できるという採光装置が望まれる。
【０００７】また、従来の採光装置では、ブラインドの傾斜角度は太陽位置に応じて随時ユーザーが調節しなければならず、常時好適な採光を行うためには煩雑な作業が要求されていた。更に、採光カバーを乳白色にしたり、光反射材や光吸収材を混ぜた採光カバーでは、ある程度日射熱を抑えながらマイルドな光を得ることができるが、太陽光の誘導方向や採光量の調整の範囲が比較的狭く、特に、日射熱をカットしながらある程度のマイルドな天空光を得ることへの抜本的な解決にはならない。
【０００８】本発明は、上記課題（問題点）を解決し、太陽光の採光態様を拡充した、特に、日射熱の浸入を抑制しながらマイルドな天空光を採光できると共に、実際の太陽の位置に対応してユーザーの所望の角度で太陽光を採光できるようにした採光装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の光採光装置は、上記課題を解決するために、請求項１に記載のものでは、太陽光を採光する採光口と、前記採光口に取り付けられる採光カバーと、表面に微細なプリズム加工を施した透明材で形成したルーバーとを備えるように構成した。このように構成すると、ルーバーの傾斜角度を調節することにより、プリズムの屈折作用により太陽光を所望の方向に導くことができると共に、ルーバーを透過する天空光も利用できるようになるので、太陽光の採光態様が広がり、例えば、日射熱を削減しながらマイルドな光を得ることや、冬期等において、直射日光を積極的に採り入れるという利用方法も可能になる。また、天空光を選択的に採光できるため、採光カバーを乳白色にする必要がなくなり、外の景色や空を覗けるようになるので、開放感を得ることが可能になる。
【００１０】請求項２に記載の採光装置は、太陽光を採光する採光口と、前記採光口に取り付けられる採光カバーと、微細なプリズム加工を施したプリズムシートを透明材に被覆することにより形成したルーバーとを備えるように構成した。このように構成すると、透明材にプリズムシートを被覆するだけでルーバーを形成できるので、ルーバーの製作コストを削減することができる。
【００１１】請求項３に記載の採光装置は、上記ルーバーが光を全反射するような特性を有するように透明材の光の屈折率及び微細なプリズムの頂角を調整するように構成した。このように構成すると、例えば、太陽光を外部にほぼ全反射させて日射熱を大幅にカットしながら、一方では、ルーバーを透過したマイルドな天空光を室内照明に用いるという利用態様が可能になる。
【００１２】請求項４に記載の採光装置は、上記採光装置に、上記ルーバーの傾斜角度を変化させる駆動装置と、太陽の位置に応じて好適な方向に太陽光を採光できるように上記ルーバーの傾斜角度を制御する制御装置とを備えるように構成した。このように構成すると、常時、太陽の位置に応じて好適な方向に太陽光を導けるようになるので、採光装置の利用価値を大幅に向上させることができる。
【００１３】請求項５に記載の採光装置は、上記駆動装置及び上記制御装置の電力供給源を太陽電池又は太陽電池により充電されるバッテリ等の蓄電装置とした構成とした。このように構成すると、商業電源を用いる必要がなくなり、配線が簡素化できると共に、電力コストを削減できる。
【００１４】請求項６に記載の採光装置は、上記ルーバーの太陽光の入射面を平坦面とし、かつ、出射面にはプリズム溝が概ね東西方向となるように微小プリズムを形成したルーバーを用いるように構成した。このように構成すると、直射日光のカット特性、拡散性、方向制御範囲に優れた採光装置とすることができる。
【００１５】請求項７に記載の採光装置は、上記ルーバーの透明材として、ポリカーボネート又はアクリル樹脂を用いるように構成した。これらの素材は屈折率が比較的大きく太陽光を全反射させやすく、ルーバーの素材としては好適なものである。
【００１６】請求項８に記載の採光装置は、上記採光カバーの材質として透明複層ガラス、或いは、Low-E膜処理を施した透明複層ガラスを用いるように構成した。このように構成すると、日射熱を大幅にカットすることが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の採光装置を図１乃至図３を用いて説明する。図１は、本発明の採光装置の一実施の形態を示す側面図である。図２は、本実施の採光装置に形態に用いるルーバーの一部を拡大して示した斜視図である。図３は、ルーバーのプリズム形成面及びプリズム溝と、ルーバーの各特性との関係を示す図表である。
【００１８】先ず、図１を用いて本発明の採光装置１０の基本構成を説明する。図１に示すように、本実施の形態における採光装置１０は、Low-E膜処理を施した透明複層ガラスを用いた平板状の採光カバー１２、この採光カバー１２をはめ込む枠体１４、片面がプリズム加工を施され、透明材で形成された平板状のルーバー２０、このルーバー２０の傾斜角度を変更する駆動装置３２、この駆動装置３２の電力供給源となる太陽電池３０を備えた構成である。なお、図１において、図５と同様に、４０は建物の屋根、４２は採光口である。
【００１９】本発明の採光装置１０の主要構成となるルーバー２０は、図２に示すように、上面２２ａは平坦に、下面２２ｂには微細なプリズム２４が多数形成された平板状の形状であり、図１に示すように、採光カバー１２の下方に複数枚（図示のものでは６枚）取り付けられている。また、ルーバー２０の透明材には、ポリカーボネートやアクリル樹脂等の比較的光の屈折率が高い透明素材を用いる。これらの素材は屈折率が小さい、例えばポリオレフィン系の透明素材と異なり、プリズム加工をすると太陽光を全反射させやすい性質を有している。プリズム２４の形状は、図２に示すものでは、その断面が直角２等辺三角形であるが、ルーバー２０の上面２２ａを太陽光Ｌの浸入方向に向けると、太陽光Ｌを全反射させて再び太陽光Ｌを室外に放出するようになっている。
【００２０】駆動装置３２は、図示による説明は省略するが、例えば、特願平９−１８８９５９号に記載されているような太陽光採光装置に用いているのと同様の制御装置即ち、マイコンを主要構成とし、ルーバ２０の傾斜角度を太陽の位置に応じた適正な角度とするように制御する機能を有する制御装置を内蔵している。この制御装置を用いれば、現在時刻から太陽位置を正確に算出し、駆動装置３２を介して、ユーザーの希望する方向に太陽光を導ける傾斜角度にルーバー２０を設定することが可能になり、ユーザー自身が随時、傾斜角度を調整するという煩雑な作業を省くことができる。
【００２１】また、上述したように、採光カバー１２には、Low-E膜処理を施した透明複層ガラスを用いるが、このLow-E膜処理を施した透明複層ガラスについて図４を用いて補足説明をする。図４はこのガラスの構造を示す一部を切り欠いて示した斜視図である。同図に示されるように、Low-E膜処理を施した透明複層ガラスは、室内側の透明フロートガラス１２Ａと室外側の透明フロートガラス１２Ｂを備え、この２枚のガラス１２Ａ、１２Ｂ間をアルゴンガス層１２Ｃとし、乾燥剤１３を挿入して、室内側の透明フロートガラス１２Ａの室内側面に特殊金属コーティング層１２Ｄ（Low-E膜処理）を形成することにより構成される。Low-E膜１２Ｄは日射熱を反射する上に、透明複層ガラス１２Ａ、１２Ｂ自体が吸収した熱の８０％近くを室外に放出できるので、夏期等における冷房負荷を大幅に軽減することができる。
【００２２】以上の構成で、本発明の採光装置１０の基本動作を図１及び図２を用いて説明する。先ず、図１に示すように、本発明の採光装置１０を建物の屋根４０に設けた採光口４２に、枠体１４を介して固定設置する。採光カバー１２を透過した太陽光Ｌは、駆動装置３２を介して所定角度に傾斜したルーバー２０に入射し、図２に示すプリズム２４の屈折作用により屈折され室内に採り入れられる。従って、冬期等において、太陽光を日射熱ともども所望の方向に積極的に取り入れることができる。
【００２３】夏期等においては、例えば、図２に示すように、ルーバー２０の平坦面２２ａを太陽からの直達光Ｌａ方向に向けて直達光Ｌａを全反射する。一方、天空光Ｌｂは上空で拡散されて種々の角度でルーバー２０に入射するので、大部分はプリズム２４に屈折させられるだけでルーバー２０を透過する。従って、その結果、従来の採光装置５０では不可能であった、日射熱を極力削減しつつ、選択的に照明に適したマイルドな天空光Ｌｂのみを採光するという利用態様が可能になる。
【００２４】上述したように、ルーバー２０の傾斜角度は、太陽電池３０を電力源とする駆動装置３２により太陽の位置に応じて制御されているために、常時、好適な方向に太陽光Ｌを採光するという利用もできるし、ルーバー２０の傾斜角度をユーザーの手動等によって変更して利用することももちろん可能である。
【００２５】次に、図３を用いて、ルーバーのプリズム形成面及びプリズム溝方向と、ルーバーの各特性との関係を説明する。上記実施の形態では、ルーバーとしては、片面を平面とし、片面にプリズムを形成する例で説明した。この例のルーバーにおいて、図３の図表では、太陽光を平面側から入射させた場合とプリズム側から入射させた場合、及び、プリズム溝を東西方向に形成した場合と南北方向に形成した場合の夫々について、ルーバーに要求される各特性について、日中における太陽の経路を考慮して検討した結果が記載されている。なお、プリズム溝方向とは、図２に矢印で示すように、各微小プリズム２４の間隙の方向を示すものとする。また、プリズム溝が東西方向であるとは、採光装置を設置した場所において、プリズム溝の形成方向が東西方向であることを意味するものとする。
【００２６】例えば、太陽光をルーバーの平面側から入射させ、プリズム溝を東西方向に形成した場合では、上から順に、直射日光のカット特性は適、屈折作用の利用特性は適、太陽光の拡散性は可、太陽光の方向制御範囲が広く、総合評価は適となり、検討した態様の中では最も優れた形態となっている。従って、上記実施の形態でもルーバーの形状としてはこのようなものを用いるもので説明を行っている。なお、各ルーバーの形状態様により各特性の適、不適があることが図３の図表に示されているが、以下詳細な説明は省略する。
【００２７】本発明の採光装置は上記実施の形態には限定されず種々の変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、ルーバーの傾斜角度が太陽位置に応じて制御される例で説明したが、ルーバーの傾斜角度はユーザーが手動で変更するというシンプルな形態でも良いし、また、リモコン操作で傾斜角度を変更するようにしたものでも良い。
【００２８】また、ルーバーについても片面が平面、片面がプリズム面のものを１枚用いたもので説明したが、プリズムを両面に形成しても良いし、また、図３の図表に示すように、各特性を補い合うように２枚或いはそれ以上の枚数のルーバーを組み合わせるようにしても良い。更に、ルーバーを採光カバーの下方に取り付ける例で説明したが、このルーバーを採光カバーの上方に取り付けるようにしても良い。ルーバーが外気にさらされて汚損する事態を防止する適切な手段と組み合わせれば、太陽光の日射熱をカットする特性が一層向上する。
【００２９】
【発明の効果】本発明の採光装置は、上述のように構成したために、以下のような優れた効果を有する。
（１）請求項１に記載したように、太陽光を採光する採光口と、採光口に取り付けられる採光カバーと、表面に微細なプリズム加工を施した透明材で形成したルーバーとを備えるようにすると、ルーバーの傾斜角度を調節することにより、プリズムの屈折作用により太陽光を所望の方向に導くことができると共に、ルーバーを透過する天空光も利用できるようになるので、太陽光の採光態様が広がり、例えば、日射熱を削減しながらマイルドな光を得ることや、冬期等において、直射日光を積極的に採り入れるという利用方法も可能になる。
（２）また、天空光を選択的に採光できるため、採光カバーを乳白色にする必要がなくなり、外の景色や空を覗けるようになるので、開放感を得ることが可能になる。
【００３０】（３）請求項２に記載したように、ルーバーを微細なプリズム加工を施したプリズムシートを透明材に被覆して形成すると、ルーバーの製作コストを削減することができる。
【００３１】（４）請求項３に記載したように、ルーバーが光を全反射するような特性を有するように透明材の光の屈折率及び微細なプリズムの頂角を調整するようにすると、例えば、太陽光を外部にほぼ全反射させて日射熱を大幅にカットしながら、一方では、ルーバーを透過したマイルドな天空光を室内照明に用いるという利用態様が可能になる。
【００３２】（５）請求項４に記載したように、採光装置に、ルーバーの傾斜角度を変化させる駆動装置と、太陽の位置に応じて好適な方向に太陽光を採光できるようにルーバーの傾斜角度を制御する制御装置とを備えるようにすると、常時、太陽の位置に応じて好適な方向に太陽光を導けるようになるので、採光装置の利用価値を大幅に向上させることができる。
【００３３】（６）請求項５に記載したように、駆動装置及び制御装置の電力供給源を太陽電池又は太陽電池により充電されるバッテリ等の蓄電装置とすると、商業電源を用いる必要がなくなり、配線が簡素化できると共に、電力コストを削減できる。
【００３４】（７）請求項６に記載したように、ルーバーの太陽光の入射面を平坦面とし、かつ、出射面にはプリズム溝が概ね東西方向となるように微小プリズムを形成したルーバーを用いるようにすると、直射日光のカット特性、拡散性、方向制御範囲に優れた採光装置とすることができる。
【００３５】（８）請求項７に記載したように、ルーバーの透明材として、ポリカーボネート又はアクリル樹脂を用いるようにすると、これらの素材は屈折率が比較的大きく太陽光を全反射させやすく、ルーバーの素材としては好適なものである。
【００３６】（９）請求項８に記載したように、採光カバーの材質として透明複層ガラス、或いは、Low-E膜処理を施した透明複層ガラスを用いるようにすると、日射熱を大幅にカットすることが可能になる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１８８９
【氏名又は名称】三洋電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年１２月１４日（１９９８．１２．１４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５７９７
【弁理士】
【氏名又は名称】斎藤 春弥 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１８２４１３（Ｐ２０００−１８２４１３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年６月３０日（２０００．６．３０） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３５４１８０ |
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