| 【発明の名称】 |
採光装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】横谷 良二
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| 【要約】 |
【課題】比較的簡単な構成で１日を通して効率よく且つ安定した採光量を得る。
【解決手段】２枚の１次反射鏡１1，１2は、採光口３の東西両側の各端縁近傍に配設された回動手段４の回動軸４ａに、鏡面１ａが上方あるいは採光口３側を向くようにして下端が固定されている。したがって、モータ等により回動軸４ａを回動することで回動軸４ａに固定されている各１次反射鏡１1，１2を東西方向に回動させることができる。而して、１次反射鏡１1，１2を所定の傾斜角度で傾斜させて太陽光を水平あるいは水平よりも鉛直下方に反射すれば、２次反射鏡２1，２2での反射光は採光口３を含む平面上で採光口３の東西両端近傍に設定されている焦点よりも２次反射鏡２1，２2側を通過して採光口３に入射する。故に、比較的簡単な構成で１日を通して効率よく且つ安定した採光量が得られる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 建物に設けられた採光口の東西方向に対向する両端部近傍に下端部が配置され且つ上端部が東西方向の採光口の外側に傾斜する２枚の１次反射鏡と、放物面鏡から成り採光口の東西方向略中央部に下端部が配置されるとともに各１次反射鏡に近接する側に上端部を有し且つ焦点が東西方向に対して採光口の端部より内側に位置する２枚の２次反射鏡と、水平面からの傾斜角度を可変するように２枚の１次反射鏡を回動させる回動手段とを備えたことを特徴とする採光装置。
【請求項２】 東西方向並びに鉛直方向に平行な平面への太陽光の正射影と水平面とのなす角度を太陽光入射角度δとし、採光口の略中央より東側に配置される第１の１次反射鏡の水平面東方向からの傾斜角度αと、採光口の略中央より西側に配置される第２の１次反射鏡の水平面西方向からの傾斜角度βとが、東方向を基準としてδ≦９０°のときに下記式１／２×δ≦α＜δ（９０°−１／２×δ）≦β＜９０°を満足するとともに、δ＞９０°のときに下記式（９０°−１／２×δ）≦α＜９０°１／２×δ≦β＜δを満足するように回動手段によって第１及び第２の１次反射鏡を回動させて成ることを特徴とする請求項１記載の採光装置。
【請求項３】 太陽光入射角度δにかかわらず少なくとも一方の１次反射鏡での太陽光の反射方向が略水平となるように回動手段によって第１及び第２の１次反射鏡を回動させて成ることを特徴とする請求項２記載の採光装置。
【請求項４】 太陽光入射角度δが９０°以下のときに第１の１次反射鏡の傾斜角度αが太陽光入射角度δの２分の１に略等しく且つ第２の１次反射鏡の傾斜角度βが９０°から太陽光入射角度δの２分の１の角度を減算した角度に略等しくなり、太陽光入射角度δが９０°よりも大きいときに第１の１次反射鏡の傾斜角度αが９０°から太陽光入射角度δの２分の１の角度を減算した角度に略等しく且つ第２の１次反射鏡の傾斜角度βが太陽光入射角度δの２分の１に略等しくなるように回動手段によって第１及び第２の１次反射鏡を回動させて成ることを特徴とする請求項２記載の採光装置。
【請求項５】 １日における太陽光入射角度δの変化範囲をλ＜δ＜η（但し、η＜２λ）となる複数の領域に分割するとともに、各領域において上限値η≦９０°のときに第１の１次反射鏡の傾斜角度αが上限値ηの２分の１に略等しく且つ第２の１次反射鏡の傾斜角度βが９０°から上限値ηの２分の１の角度を減算した角度に略等しくなり、上限値η＞９０°のときに第１の１次反射鏡の傾斜角度αが９０°から上限値ηの２分の１の角度を減算した角度に略等しく且つ第２の１次反射鏡の傾斜角度βが上限値ηの２分の１に略等しくなるように回動手段によって第１及び第２の１次反射鏡を回動させて成ることを特徴とする請求項２記載の採光装置。
【請求項６】 ２枚の１次反射鏡を互いのなす角度が略９０°となるように固定して成ることを特徴とする請求項１〜４の何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、建物に設けられた採光口に太陽光を導く採光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、建物の屋上等に設けられた採光口に設置されて採光口に太陽光を導く採光装置が提供されている。そして、本発明者は、平板状の１次反射鏡を所定の傾斜角度に固定して太陽光を受光し、この１次反射鏡の反射光を採光口の略中央に配設されている放物面形状の２次反射鏡で反射させて採光口内に入射させる構造の採光装置を既に提案している（特願平９−３１４０３３号参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来例は、太陽高度が南中付近の時に受光面積が最大となって最大の採光量が得られるように１次反射鏡の傾斜角度が設定されているため、太陽の直射光を採光できる有効な採光時間帯の初期及び終期における採光効率が上記南中付近（正午頃）に比べて低下してしまう。また、有効な採光時間帯も、太陽光が１次反射鏡の２次反射鏡側に入射する時間帯のみであるため、全天空からの採光しか期待できない朝夕の採光効率が低下してしまう。
【０００４】一方、特開平４−１６７３０２号公報には、４枚のレンズの中心部空間に端部を露出させながら配置した光センサからの信号によって駆動手段を駆動し、レンズの集光面を常に太陽の方向に追尾させるようにした採光装置が記載されている。この公報記載の従来例においては、太陽を追尾することで時間帯による採光効率の低下を抑制することができるが、レンズを３次元的に駆動する駆動手段及び制御手段を要するために構造が複雑になり、重量の増大及びコストが高くなるという問題があった。
【０００５】本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、比較的簡単な構成で１日を通して効率よく且つ安定した採光量が得られる採光装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記目的を達成するために、建物に設けられた採光口の東西方向に対向する両端部近傍に下端部が配置され且つ上端部が東西方向の採光口の外側に傾斜する２枚の１次反射鏡と、放物面鏡から成り採光口の東西方向略中央部に下端部が配置されるとともに各１次反射鏡に近接する側に上端部を有し且つ焦点が東西方向に対して採光口の端部より内側に位置する２枚の２次反射鏡と、水平面からの傾斜角度を可変するように２枚の１次反射鏡を回動させる回動手段とを備えたことを特徴とし、太陽の動きに応じて回動手段により１次反射鏡の傾斜角度を変えることで太陽光を常に効率よく採光口に集光させて採光量を増加させることができる。しかも、１次反射鏡を１軸で東西方向にのみ回動させているから、回動手段が簡易化され、装置全体が軽量且つ安価になるとともに容積が小さくできる。
【０００７】請求項２の発明は、請求項１の発明において、東西方向並びに鉛直方向に平行な平面への太陽光の正射影と水平面とのなす角度を太陽光入射角度δとし、採光口の略中央より東側に配置される第１の１次反射鏡の水平面東方向からの傾斜角度αと、採光口の略中央より西側に配置される第２の１次反射鏡の水平面西方向からの傾斜角度βとが、東方向を基準としてδ≦９０°のときに下記式１／２×δ≦α＜δ（９０°−１／２×δ）≦β＜９０°を満足するとともに、δ＞９０°のときに下記式（９０°−１／２×δ）≦α＜９０°１／２×δ≦β＜δを満足するように回動手段によって第１及び第２の１次反射鏡を回動させて成ることを特徴とし、請求項１の発明と同様の作用を奏する。
【０００８】請求項３の発明は、請求項２の発明において、太陽光入射角度δにかかわらず少なくとも一方の１次反射鏡での太陽光の反射方向が略水平となるように回動手段によって第１及び第２の１次反射鏡を回動させて成ることを特徴とし、請求項２の発明の望ましい実施態様である。
【０００９】請求項４の発明は、請求項２の発明において、太陽光入射角度δが９０°以下のときに第１の１次反射鏡の傾斜角度αが太陽光入射角度δの２分の１に略等しく且つ第２の１次反射鏡の傾斜角度βが９０°から太陽光入射角度δの２分の１の角度を減算した角度に略等しくなり、太陽光入射角度δが９０°よりも大きいときに第１の１次反射鏡の傾斜角度αが９０°から太陽光入射角度δの２分の１の角度を減算した角度に略等しく且つ第２の１次反射鏡の傾斜角度βが太陽光入射角度δの２分の１に略等しくなるように回動手段によって第１及び第２の１次反射鏡を回動させて成ることを特徴とし、最も効率よく太陽光を集光することができる。
【００１０】請求項５の発明は、請求項２の発明において、１日における太陽光入射角度δの変化範囲をλ＜δ＜η（但し、η＜２λ）となる複数の領域に分割するとともに、各領域において上限値η≦９０°のときに第１の１次反射鏡の傾斜角度αが上限値ηの２分の１に略等しく且つ第２の１次反射鏡の傾斜角度βが９０°から上限値ηの２分の１の角度を減算した角度に略等しくなり、上限値η＞９０°のときに第１の１次反射鏡の傾斜角度αが９０°から上限値ηの２分の１の角度を減算した角度に略等しく且つ第２の１次反射鏡の傾斜角度βが上限値ηの２分の１に略等しくなるように回動手段によって第１及び第２の１次反射鏡を回動させて成ることを特徴とし、請求項２の発明の作用に加えて、さらに回動手段が簡易化されるとともに装置全体が軽量且つ安価になる。
【００１１】請求項６の発明は、請求項１〜４の何れかの発明において、２枚の１次反射鏡を互いのなす角度が略９０°となるように固定して成ることを特徴とし、請求項１〜４の発明の作用に加えて、２枚の１次反射鏡を連動させることができることから回動手段をさらに簡素化できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施形態により詳細に説明する。
【００１３】（実施形態１）図１に示すように、家屋やビルのような建物に各端縁が東西南北の各方向に略平行となるように設けられた矩形の採光口３の上に本実施形態の採光装置が設置される。この採光装置は、矩形のアルミ板の片面に銀を蒸着して正反射率の高い鏡面１ａが形成された２枚の１次反射鏡１1，１2と、断面形状が放物線となる面（以下、このような面を「放物面」と呼ぶ。）を有する矩形のアルミ板の内側面に銀を蒸着して正反射率の高い鏡面２ａが形成された放物面鏡から成る２枚の２次反射鏡２1，２2と、水平面からの傾斜角度を可変するように２枚の１次反射鏡１1，１2を回動させる回動手段４とを備える。
【００１４】２枚の１次反射鏡１1，１2は、採光口３の東西両側の各端縁近傍に配設された回動手段４の回動軸４ａに、鏡面１ａが上方あるいは採光口３側を向くようにして下端が固定されている。したがって、モータ等により回動軸４ａを回動することで回動軸４ａに固定されている各１次反射鏡１1，１2を東西方向に回動させることができる。ここで、以下の説明を簡単にするため、１次反射鏡１1が東側の端縁近傍に配置され、１次反射鏡１2が西側の端縁近傍に配置されているものとする。なお、１次反射鏡１1，１2の上端及び下端の幅寸法は、採光口３の東西両端の長さ寸法と略同一に設定してある。
【００１５】一方、２次反射鏡２1，２2は、採光口３の東西方向略中央に下端が固定して設置され、鉛直線を軸とし焦点が採光口３の東端並びに西端とそれぞれ一致するような放物面を有している。また２次反射鏡２の上端及び下端の幅寸法は採光口３の南北方向の長さ寸法と略同一に設定してあり、さらに採光口１０を含む平面と２次反射鏡２1，２2の上端との距離（高さ）が東西方向に対向する採光口３端部の長さ寸法に略等しくしてある。このため、２次反射鏡２1，２2の上端が採光口３の東西両端の真上に位置することとなる。なお、１次反射鏡１1，１2及び２次反射鏡２1，２2は上記材料で形成されるものに限定されず、しかるべき面に鏡面１ａ，２ａが形成されればよい。
【００１６】而して、図２に示すように、太陽光を１次反射鏡１1，１2の鏡面１ａで反射（以下、「１次反射鏡１1，１2で反射する」といった場合には鏡面１ａで反射することをいうものとする）した反射光を２次反射鏡２1，２2の鏡面２ａで反射（以下、「２次反射鏡２1，２2で反射する」といった場合には鏡面２ａで反射することをいうものとする）して採光口３に集光して採光することができる。ここで、図２（ｂ）に示すように、１次反射鏡１1，１2での反射光が水平よりも鉛直上方に進行すると、２次反射鏡２1，２2で反射されないかあるいは反射されても採光口３に集光されない。故に、１次反射鏡１1，１2は、太陽光を水平あるいは水平よりも鉛直下方に反射するように水平面に対して所定の傾斜角度で傾斜させる必要がある。すなわち、図２（ａ）に示すように、１次反射鏡１1，１2を所定の傾斜角度で傾斜させて太陽光を水平あるいは水平よりも鉛直下方に反射すれば、２次反射鏡２1，２2での反射光は採光口３を含む平面上で採光口３の東西両端近傍に設定されている焦点よりも２次反射鏡２1，２2側を通過して採光口３に入射する。これにより、採光装置を採光口３に設置することで、採光装置を設置していない単なる採光口３からの採光量よりも多くの採光量が得られることになる。
【００１７】ところで、太陽光を水平あるいは水平よりも鉛直下方に反射することができる１次反射鏡１1，１2の傾斜角度は、太陽高度、すなわち太陽光の入射角度によって変わることになる。そこで、回動手段４により１次反射鏡１1，１2を回動し、太陽光入射角度の変化に応じて１次反射鏡１1，１2の傾斜角度を調節すれば、１日の内で太陽が地上に出ている明け方から夕方までの間で効率よく且つ安定した採光量を得ることが可能となる。しかも、１次反射鏡１1，１2を１軸で東西方向にのみ回動させているから、従来例のように多軸で太陽光を追尾する構造に比較して回動手段４が簡易化され、装置全体が軽量且つ安価になるとともに容積が小さくできるという利点がある。
【００１８】本発明者は、本実施形態の採光装置と、採光装置が設置されない採光口（単純な採光窓）と、１次反射鏡１1，１2が所定の傾斜角度に固定された従来の採光装置とで採光量を比較するシミュレーションを行った。このシミュレーションにおいて、採光口３（採光窓）は１辺が３００〔ｍｍ〕の正方形であり、１次反射鏡１1，１2の長さ寸法が５１９〔ｍｍ〕であって、採光口３及び採光装置として代表的なサイズのものを用いている。また、図３及び図４に示すように東西方向並びに鉛直方向に平行な平面Ｓへの太陽光の正射影と水平面とのなす角度を太陽光入射角度δ〔°〕とし、東側の１次反射鏡１1の水平面東方向からの傾斜角度をα〔°〕、西側の１次反射鏡１2の水平面西方向からの傾斜角度をβ〔°〕としている。このような条件で太陽光入射角度δが３０°〜９０°の範囲で変化するときに、本実施形態の採光装置において１次反射鏡１1，１2の傾斜角度α，βをそれぞれ０°〜８８°まで変化させた場合に採光口３に入射する光量（採光量）を、採光装置の設置されていない上記採光窓に対して鉛直方向から太陽光が入射した場合の採光量を１としたときの比率（採光量比率）で表したシミュレーション結果を図５及び図６に示す。ここで、図５は東側の１次反射鏡１1と２次反射鏡２1による採光量を示し、図６は西側の１次反射鏡１2と２次反射鏡２2による採光量を示している。なお、太陽光入射角度δが９０°〜１５０°の範囲では東側と西側でのシミュレーション結果が入れ替わるだけであるから図示は省略する。而して、採光装置の寸法は採光口３のサイズによって決まるものであるから、太陽光入射角度δと１次反射鏡１1，１2の傾斜角度α，βと採光量比率の関係は採光口３のサイズによらないので、上記シミュレーション結果で一般性を保つことができる。
【００１９】図５及び図６のシミュレーション結果より明らかなように、太陽光入射角度δ（≦９０°）に対して東側の１次反射鏡１1の傾斜角度αを１／２×δ≦α＜δの範囲とし、西側の１次反射鏡１2の傾斜角度βを（９０°−１／２×δ）≦β＜９０°の範囲とすれば、傾斜角度α，βがこれ以外の範囲にあるときに比較して採光量を増加させることができる。なお、太陽光入射角度δがδ＞９０°の場合には東西の１次反射鏡１1，１2の関係が逆転し、（９０°−１／２×δ）≦α＜９０°、１／２×δ≦β＜δの範囲になるようにすればよいことはいうまでもない。
【００２０】ところで、図５及び図６の各折れ線グラフにおける頂点、すなわち傾斜角度αがα＝１／２×δ、傾斜角度βがβ＝（９０°−１／２×δ）であるときに最も採光量が増えることになる。つまり、太陽光入射角度δに応じて傾斜角度α＝１／２×δ、傾斜角度β＝（９０°−１／２×δ）となるように回動手段４によって１次反射鏡１1，１2を回動させれば、図７に示すように太陽光を１次反射鏡１1，１2にて常に水平方向に反射させることができるのである。
【００２１】ここで、太陽光入射角度δに応じて傾斜角度α＝１／２×δ、傾斜角度β＝（９０°−１／２×δ）となるように回動手段４によって１次反射鏡１1，１2を回動させた場合の本実施形態の採光量比率を、採光窓の採光量比率及び１次反射鏡を固定した従来の採光装置の採光量比率との比較結果を下記表１及び図８に示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】表１及び図８からも明らかなように、本実施形態の採光装置では、太陽光入射角度δによらずに採光窓並びに従来の採光装置よりも採光量比率を高くすることができる。なお、１次反射鏡１1，１2の長さ寸法は上記の値に限定されるものではなく、長くなればなるほど採光量が増加する。また、１次反射鏡１1，１2の幅寸法も上記値に限定されるものではなく、幅寸法を大きく取る程、季節変化による太陽光の南北方向のずれに対して安定した採光が可能となる。
【００２４】ところで、太陽光入射角度δに応じて回動手段４により１次反射鏡１1，１2の傾斜角度α，βを調節するために、図９に示すように制御部５を備えるようにしても良い。この制御部５は、マイクロコンピュータを具備して年月日、現在時刻、緯度及び経度の各データから現在時刻における太陽光入射角度δの値を算出するとともに、太陽光入射角度δの値から上記式に従って傾斜角度α，βの最適値（δ≦９０°のときにα＝１／２×δ、β＝（９０°−１／２×δ）、δ＞９０°のときにα＝（９０°−１／２×δ）、β＝１／２×δ）を求め、さらに１次反射鏡１1，１2の傾斜角度α，βが求めた値と一致するように回動手段４を制御するものである。但し、制御部５において太陽光入射角度δを算出する方法は上記の例に限られるものではなく、例えば、適当なセンサを用いて太陽光入射角度δを検出するようにしても良い。
【００２５】ところで、本実施形態の採光装置は、図１０に示すようにガラスのような透光性部材によって天面が半球状で胴部が略円筒形に形成されたカバー６と、略台形のアルミ板の片面に銀を蒸着することで鏡面７ａが形成され、その鏡面７ａを南側に向けるようにして採光口３の北端縁に下端が設置された補助反射鏡７とを備えている。カバー６は、１次反射鏡１1，１2、２次反射鏡２1，２2、補助反射鏡７並びに採光口３を覆うように配設される。ここで、１次反射鏡１1，１2は東西方向にのみ回動するものであるからカバー６の容積が小さくでき、そのため、装置全体が軽量且つ安価になるとともに容積が小さくできるという利点がある。而して、補助反射鏡７を採光口３の北端縁に配置することにより、太陽光並びに反射光のうちで北側にずれる分を補助反射鏡７の鏡面７ａで反射させて採光口３へ入射する光量（採光量）を増加させることができる。なお、補助反射鏡７は上記材料で形成されるものに限定されず、しかるべき面に鏡面が形成されればよい。
【００２６】本実施形態の採光装置Ａは、図１１〜図１６に示すようにして設置される。すなわち、図１１は家屋Ｈの天井に採光口３を設けて採光装置Ａを設置し、天窓として利用している例を示し、図１２は採光装置Ａの採光口３と家屋Ｈの天井に配設された照明器具Ｋとの間を導光ダクトＤにより接続している例を示し、図１３は家屋Ｈの壁面に設けた明かり取り用の窓Ｗと採光装置Ａとを導光ダクトＤで接続している例を示している。
【００２７】また、図１４は家屋Ｈの壁面に設けた窓の外側に設置され屋内に開口する開口面１０ａを有する箱体１０と採光装置Ａとを導光ダクトＤで接続している例を示している。なお、図１５に示すように箱体１０内部には導光ダクトＤから導入される光を前方の開口面１０ａに向けて拡散反射する拡散反射シート１１が収納されるとともに、箱体１０の開口面１０ａに障子紙１２が貼着されている。つまり、家屋が隣接している場合に、太陽光が直接入射しない部屋の壁面に上記箱体１０を設置し、採光装置Ａで採光した太陽光を導光ダクトＤを介して部屋内に照射することで出窓式の疑似窓とすることができる。また、図１６は採光装置Ａと家屋Ｈの天井に配設された所謂ライトガイドＬＧとを導光ダクトＤにより接続している例を示している。但し、本実施形態の採光装置は上述のような設置例に限定されるものではない。
【００２８】（実施形態２）ところで、実施形態１においては制御部５において太陽光入射角度δを算出して２枚の１次反射鏡１1，１2を回動手段４により回動させて傾斜角度α，βを調節するようにしているが、このようにすると制御部５で上記処理を常時行う必要があり、回動手段４としても１次反射鏡１1，１2を任意の傾斜角度α，βで保持させなければならず、回動手段４並びに制御部５の構成が複雑になってしまう。
【００２９】そこで、１日における太陽光入射角度δの変化範囲をλ＜δ＜ηとなる複数の領域に分割し、太陽光入射角度δが各領域内にある時には、１次反射鏡１1，１2の傾斜角度α，βをその領域に対応して最大の採光量が得られる傾斜角度に固定するようにすれば、回動手段４並びに制御部５の構成を簡素化することが可能となる。
【００３０】図５に示すように、東側の１次反射鏡１1の採光量は、任意の太陽光入射角度δに対して、傾斜角度αがα＜１／２×δの範囲では低く、α＝１／２×δで最大となり、α＞１／２×δの範囲ではδが大きくなるにつれて徐々に低下している。このことから、λ＜δ＜ηの範囲で採光量が最も大きくなるようにするためには、δ＝ηの時に最大値を取る傾斜角度αｍ（＝１／２×η）に１次反射鏡１1を固定すればよい。また、下限値λをλ＜αｍとした場合には、太陽光入射角度δが上記下限値λ近傍の時に太陽光が１次反射鏡１1の２次反射鏡２1側（鏡面１ａ側）に入射しないために充分な採光量を得ることができない。従って、太陽光入射角度δの下限値λは、αｍ＞λとならないような値（λ＞１／２×ηを満足する値）に設定する。
【００３１】一方、図６に示すように、西側の１次反射鏡１2の採光量は、任意の太陽光入射角度δに対して傾斜角度βがβ＝９０°−１／２×δで最大となり、それ以上では徐々に減少し、またそれ以下では略ゼロとなる。従って、設定された範囲（λ＜δ＜η）で採光量がゼロとならないようにしつつ最大の採光量を得るためには、太陽光入射角度δが下限値λに等しいときに最大の採光量が得られる傾斜角度βｍ（＝９０°−１／２×λ）に１次反射鏡１2を固定すればよい。なお、太陽光入射角度δが下限値λの近傍で採光量が略ゼロになることが許容されるならば、βｍは上記の値に限定されず、さらに大きくしても良い（但し、βｍの最大値はδ＝ηのときに最大の採光量が得られる角度（＝９０°×１／２×η）である）。
【００３２】例えば、太陽光入射角度δを朝（δ＝３０°〜６０°）、午前（δ＝６０°〜９０°）、午後（δ＝９０°〜１２０°）、夕方（１２０°〜１５０°）の４つの領域に分けた場合には、１次反射鏡１1，１2の傾斜角度α，βをそれぞれ朝（α1≒３０°，β1≒７５°）、午前（α2≒４５°，β2≒６０°）、午後（α3≒６０°，β3≒４５°）、夕方（α4≒７５°，β4≒３０°）と設定すればよい。而して、制御部５は、太陽光入射角度δに応じて、上記朝の領域では図１７（ａ）に示すように東側の１次反射鏡１1を傾斜角度α1、西側の１次反射鏡１2を傾斜角度β1に固定し、上記午前の領域では図１７（ｂ）に示すように東側の１次反射鏡１1を傾斜角度α2、西側の１次反射鏡１2を傾斜角度β2に固定し、午後の領域では図１７（ｃ）に示すように東側の１次反射鏡１1を傾斜角度α3、西側の１次反射鏡１2を傾斜角度β3に固定し、夕方の領域では図１７（ｄ）に示すように東側の１次反射鏡１1を傾斜角度α4、西側の１次反射鏡１2を傾斜角度β4に固定する。
【００３３】而して、本実施形態においては、予め決められた傾斜角度α1〜α4，β1〜β4にのみ回動させることができればよいから、回動手段４や制御部５の構成が簡素化できるとともに、装置全体が軽量且つ安価になる。
【００３４】（実施形態３）ところで、実施形態１で説明したシミュレーション結果において、太陽光入射角度δに対して最大の採光量が得られる傾斜角度α，βを求めた結果を下記表２及び図２２に示す。
【００３５】
【表２】
【００３６】既に説明しているが、表２及び図５からも明らかなように、太陽光入射角度δの各値に対して最大の採光量が得られる傾斜角度α，βは、δ≦９０°のときにそれぞれα≒１／２×δ，β≒９０°−１／２×δ、δ＞９０°のときにそれぞれα≒９０°−１／２×δ、β≒１／２×δとなる。ここで、この場合に２枚の１次反射鏡１1，１2がなす角度は常に略９０°となる。従って、図１８に示すように、２枚の１次反射鏡１1，１2を互いのなす角度が略９０°となるように固定し、回動手段４によって一体に回動させて傾斜角度α，βを同時に調節することが可能である。
【００３７】そこで、本実施形態においては、図１９〜図２１に示すように１次反射鏡１1，１2の南北方向両端縁に角筒状の保持ガイド１３を設け、この保持ガイド１３内に角柱状の保持体１４を進退自在に挿通するとともに、各１次反射鏡１1，１2の南北両側に位置する一対の保持体１４の下端部を互いのなす角度が略９０°となるように連結固定している。但し、南北両端に位置する両連結部１５は固定されており、一体に移動可能としてある。また、１次反射鏡１1，１2は回動軸４ａによって東西方向に回動自在に枢支されている。なお、７は採光口３の北側端縁に配設される補助反射鏡である。
【００３８】而して、回動手段４によって保持体１４の連結部１５を東西方向並びに鉛直方向に移動させれば、保持体１４が保持ガイド１３内で進退し互いのなす角度を略９０°に保ったままで２枚の１次反射鏡１1，１2を一体且つ同時に回動させて傾斜角度α及びβを調節することができる。なお、太陽光入射角度δに対する傾斜角度α，βは、実施形態１で説明した範囲あるいは値となるように制御部５によって回動手段４を制御するようにすればよい。
【００３９】本実施形態によれば、回動手段４によって保持体１４を移動をさせることで２枚の１次反射鏡１1，１2を一体且つ同時に回動させて傾斜角度α及びβを調節することができるから、各１次反射鏡１1，１2毎に別個独立に回動機構を設ける必要がないことから、回動手段４がさらに簡素化され、装置全体が軽量且つ安価になるという利点がある。
【００４０】（実施形態４）本実施形態は、図２３に示すように東側の１次反射鏡１1と２次反射鏡２1の間及び西側の１次反射鏡１2と２次反射鏡２2の間の採光口３下方に光電素子等から成る光センサ１１を配設し、光センサ１１の出力が最大となるように回動手段４により各１次反射鏡１1，１2の傾斜角度α，βを調節するフィードバック制御を行う点に特徴がある。なお、その他の構成は実施形態１と共通であるから説明は省略する。
【００４１】而して、採光口３に入射する光量を光センサ１１で検出し、この光センサ１１の出力が常に最大となるように回動手段４によって１次反射鏡１1，１2の傾斜角度α，βを調節すれば、太陽光入射角度δの変化に応じて常時最大の採光量が得られる。
【００４２】
【発明の効果】請求項１の発明は、建物に設けられた採光口の東西方向に対向する両端部近傍に下端部が配置され且つ上端部が東西方向の採光口の外側に傾斜する２枚の１次反射鏡と、放物面鏡から成り採光口の東西方向略中央部に下端部が配置されるとともに各１次反射鏡に近接する側に上端部を有し且つ焦点が東西方向に対して採光口の端部より内側に位置する２枚の２次反射鏡と、水平面からの傾斜角度を可変するように２枚の１次反射鏡を回動させる回動手段とを備えたので、太陽の動きに応じて回動手段により１次反射鏡の傾斜角度を変えることで太陽光を常に効率よく採光口に集光させて採光量を増加させることができ、しかも、１次反射鏡を１軸で東西方向にのみ回動させているから、回動手段が簡易化され、装置全体が軽量且つ安価になるとともに容積が小さくできるという効果がある。
【００４３】請求項２の発明は、東西方向並びに鉛直方向に平行な平面への太陽光の正射影と水平面とのなす角度を太陽光入射角度δとし、採光口の略中央より東側に配置される第１の１次反射鏡の水平面東方向からの傾斜角度αと、採光口の略中央より西側に配置される第２の１次反射鏡の水平面西方向からの傾斜角度βとが、東方向を基準としてδ≦９０°のときに下記式１／２×δ≦α＜δ（９０°−１／２×δ）≦β＜９０°を満足するとともに、δ＞９０°のときに下記式（９０°−１／２×δ）≦α＜９０°１／２×δ≦β＜δを満足するように回動手段によって第１及び第２の１次反射鏡を回動させて成るので、請求項１の発明と同様の効果を奏する。
【００４４】請求項３の発明は、太陽光入射角度δにかかわらず少なくとも一方の１次反射鏡での太陽光の反射方向が略水平となるように回動手段によって第１及び第２の１次反射鏡を回動させて成るので、請求項２の発明と同様の効果を奏する。
【００４５】請求項４の発明は、太陽光入射角度δが９０°以下のときに第１の１次反射鏡の傾斜角度αが太陽光入射角度δの２分の１に略等しく且つ第２の１次反射鏡の傾斜角度βが９０°から太陽光入射角度δの２分の１の角度を減算した角度に略等しくなり、太陽光入射角度δが９０°よりも大きいときに第１の１次反射鏡の傾斜角度αが９０°から太陽光入射角度δの２分の１の角度を減算した角度に略等しく且つ第２の１次反射鏡の傾斜角度βが太陽光入射角度δの２分の１に略等しくなるように回動手段によって第１及び第２の１次反射鏡を回動させて成るので、最も効率よく太陽光を集光することができるという効果がある。
【００４６】請求項５の発明は、１日における太陽光入射角度δの変化範囲をλ＜δ＜η（但し、η＜２λ）となる複数の領域に分割するとともに、各領域において上限値η≦９０°のときに第１の１次反射鏡の傾斜角度αが上限値ηの２分の１に略等しく且つ第２の１次反射鏡の傾斜角度βが９０°から上限値ηの２分の１の角度を減算した角度に略等しくなり、上限値η＞９０°のときに第１の１次反射鏡の傾斜角度αが９０°から上限値ηの２分の１の角度を減算した角度に略等しく且つ第２の１次反射鏡の傾斜角度βが上限値ηの２分の１に略等しくなるように回動手段によって第１及び第２の１次反射鏡を回動させて成るので、請求項２の発明の効果に加えて、さらに回動手段が簡易化されるとともに装置全体が軽量且つ安価になるという効果がある。
【００４７】請求項６の発明は、２枚の１次反射鏡を互いのなす角度が略９０°となるように固定して成るので、請求項１〜４の発明の効果に加えて、２枚の１次反射鏡を連動させることができることから回動手段をさらに簡素化できるという効果がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５８３２
【氏名又は名称】松下電工株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年１２月１５日（１９９８．１２．１５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８７７６７
【弁理士】
【氏名又は名称】西川 惠清 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１８２４１４（Ｐ２０００−１８２４１４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年６月３０日（２０００．６．３０） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３５６１４６ |
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