| 【発明の名称】 |
導光ダクト用光導入装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】森 星豪
【氏名】横谷 良二
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| 【要約】 |
【課題】入射効率及び導光効率を高くすると同時に導光ダクトの径を小さくする。
【解決手段】導光ダクト１の一端の一側面に開口する光導入口２と、導光ダクト１の一端の端面に配されて上記光導入口２から導光ダクト内１に入った光を導光ダクト１の他端側へと向かわせる反射鏡３とからなる。光導入口の一端をａ、光導入口の他端をｃ、上記ｃを通る導光ダクトの直交断面と導光ダクトの他方側面との交点をｄとし、光導入口の光軸となす光入射角度をθ、必要とする最大入射角をθｍａｘとする時、上記ａとｄとをつなぐ反射鏡は、ａを一端とする第１の反射部と、該第１の反射部の他端ｂと上記ｄとをつなぐ第２の反射部とを備えたものとするとともに、第１反射部と第２の反射部とを最大入射角θｍａｘに合わせた条件で設定する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 導光ダクトの一端の一側面に開口する光導入口と、導光ダクトの一端の端面に配されて上記光導入口から導光ダクト内に入った光を導光ダクトの他端側へと向かわせる反射鏡とからなり、光導入口の一端をａ、光導入口の他端をｃ、上記ｃを通る導光ダクトの直交断面と導光ダクトの他方側面との交点をｄとし、光導入口の光軸となす光入射角度をθ、必要とする最大入射角をθｍａｘとする時、上記ａとｄとをつなぐ反射鏡は、ａを一端とする第１の反射部と、該第１の反射部の他端ｂと上記ｄとをつなぐ第２の反射部とを備え、第１反射部は上記ａを一端とするとともに、∠ｃａｂ＝（９０°＋θｍａｘ）／２及び∠ａｃｂ＝９０°−θｍａｘの条件を満たすｂを他端とする平面反射鏡で形成しており、上記ｂとｄとをつなぐ第２反射部は、一端がｂ点であるとともに最大入射角度θｍａｘと等しい角度の傾斜を有している線分３２ａと、点ｃを中心とし且つ最大入射角度θｍａｘと等しい角度を中心角として一端がｂ点につながる円弧３２ｂとの間に、図中のｄ０−ｄ１と平行をなす線分ｅ０−ｅ１上に任意の点ｅを設け、点ｅでの傾き（導光ダクト１の光軸とのなす角度）θが常に点ｅ０での円弧３２ｂの傾きθ０以上であり且つ点ｅ１での線分３２ａの傾きθｍａｘ以下である条件を満たしてｂとｄ間を１枚以上の平面反射鏡もしくは１枚以上の曲面反射鏡もしくはこれらの組み合わせからなる反射鏡で形成していることを特徴とする導光ダクト用光導入装置。
【請求項２】 第２反射部は線分ｃｂと直交するとともにｂｄ間をつなぐ平面反射鏡で形成されていることを特徴とする請求項１記載の導光ダクト用光導入装置。
【請求項３】 第２反射部はｂを中心とし且つθｍａｘを中心角とする円弧となっている曲面反射鏡で形成されていることを特徴とする請求項１記載の導光ダクト用光導入装置。
【請求項４】 第２反射部は、ｃを焦点とし、ｂｃを中心軸とする放物面反射鏡で形成されていることを特徴とする請求項１記載の導光ダクト用光導入装置。
【請求項５】 光導入口に他の導光ダクトを接続していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の導光ダクト用光導入装置。
【請求項６】 最大入射角θｍａｘを略５５°とした光導入口の上部に採光装置を設けるとともに、該採光装置として、建物に設けられた採光口の東西方向に対向する端部の少なくとも一方の近傍に下端が設置され且つ上端が東西方向の採光口の外側に傾斜する１次反射鏡と、採光口の東西方向に対向する端部のうち１次反射鏡の下端に対向する端部と１次反射鏡の間に１次反射鏡の下端と略平行な下端を有し且つ１次反射鏡に近接する側に上端を有する放物面鏡より成る２次反射鏡とを備え、１次反射鏡は、上端及び下端の南北方向の長さが少なくとも採光口の南北方向の長さと略同一であって、下端が採光口の法線方向に対して採光口と略同じ高さに設置され且つ東西方向に対して少なくとも採光口の端部より外側に位置し、上端が少なくとも２次反射鏡の上端より上方に位置するように形成され、２次反射鏡は、上端及び下端の南北方向の長さが少なくとも採光口の南北方向の長さと略同一であって、法線方向に対して採光口の外側に位置するとともに上端が少なくとも１次反射鏡の上端より採光口側にあり、焦点が法線方向に対して採光口の外側になく且つ東西方向に対して採光口の端部より内側に位置するものを用いていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の導光ダクト用光導入装置。
【請求項７】 最大入射角θｍａｘを略３０°とした光導入口の上部に狭角配光の光源を配置していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の導光ダクト用光導入装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は導光ダクト内に光を導入する光導入装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ほぼ水平に設置される導光ダクトの一端上面側に光導入口を設けて、該光導入口を家屋の屋外に配置し、導光ダクトの他端に室内に向けて開口する光出射部を設けて、屋外からの光を室内に導くことができるようにした導光（採光）ダクトがある。
【０００３】この時、図１５に示すように、導光ダクト１の一端の上面に光導入口２が開口しているものにおいては、この光導入口２から入った光を導光ダクト１の他端側へと向かわせる反射鏡３として、導光ダクト１の光軸に対する角度（傾斜角）γが４５°の平面鏡が一般に用いられる。この場合、光導入口２の光軸と平行な光は反射鏡３によって導光ダクト１の光軸に平行な光となって、導光ダクト１内に導かれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のものでは、反射鏡３から見た入射角が４５°を越えると、反射鏡３で反射した光の一部あるいはすべてが導光ダクト１内に入らず、入射効率が悪くなる。
【０００５】上記問題は図１６に示すように、平面鏡である反射鏡３の傾斜角γを大きくすることで解決することができるが、図１５に示したもに比して、光導入口２の開口面積が同じであれば、導光ダクト１として大きい径（幅）のものが必要となってしまう。
【０００６】また、反射鏡３として、図１７に示すように、１枚の凹面鏡を用いても、光導入口２に入射するすべての光を導光ダクト２の他端側へ導くことができるが、凹面鏡である反射鏡３で反射した光の多くは、導光ダクト１の光軸となす角度である導光角βが大きく、そして導光角βが大きい光は導光ダクト１内で多数回の反射を繰り返さなくては導光ダクト１の他端に至らないために、導光効率が悪いという問題を有している。
【０００７】さらに、図１８に示すように、光導入口２の導光ダクト１側の一端付近に焦点Ｏを有するとともに該焦点Ｏと光導入口２の面とを通る導光ダクト１の長手方向を軸として導光ダクト２側が凹面となっている放物面鏡で反射鏡３を形成すれば、導光角度βを小さくすることができるために、図１７に示すものに比して導光効率が向上する。しかし、導光ダクト１の径を光導入口２の径より大きくしなくてはならない。
【０００８】本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは入射効率及び導光効率を高くすることができると同時に導光ダクトの径を小さくすることができる導光ダクト用光導入装置を提供するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】しかして本発明は、導光ダクトの一端の一側面に開口する光導入口と、導光ダクトの一端の端面に配されて上記光導入口から導光ダクト内に入った光を導光ダクトの他端側へと向かわせる反射鏡とからなり、光導入口の一端をａ、光導入口の他端をｃ、上記ｃを通る導光ダクトの直交断面と導光ダクトの他方側面との交点をｄとし、光導入口の光軸となす光入射角度をθ、必要とする最大入射角をθｍａｘとする時、上記ａとｄとをつなぐ反射鏡は、ａを一端とする第１の反射部と、該第１の反射部の他端ｂと上記ｄとをつなぐ第２の反射部とを備え、第１反射部は上記ａを一端とするとともに、∠ｃａｂ＝（９０°＋θｍａｘ）／２及び∠ａｃｂ＝９０°−θｍａｘの条件を満たすｂを他端とする平面反射鏡で形成しており、上記ｂとｄとをつなぐ第２反射部は、一端がｂ点であるとともに最大入射角度θｍａｘと等しい角度の傾斜を有している線分３２ａと、点ｃを中心とし且つ最大入射角度θｍａｘと等しい角度を中心角として一端がｂ点につながる円弧３２ｂとの間に、図中のｄ０−ｄ１と平行をなす線分ｅ０−ｅ１上に任意の点ｅを設け、点ｅでの傾き（導光ダクト１の光軸とのなす角度）θが常に点ｅ０での円弧３２ｂの傾きθ０以上であり且つ点ｅ１での線分３２ａの傾きθｍａｘ以下である条件を満たしてｂとｄ間を１枚以上の平面反射鏡もしくは１枚以上の曲面反射鏡もしくはこれらの組み合わせからなる反射鏡で形成していることに特徴を有している。最大入射角θｍａｘ以内の入射角の光はすべて導光ダクト側へと導かれるものであり、また導光ダクトの径も従来例に比して小さくすることができる。
【００１０】光導入口に他の導光ダクトを接続しているものであってもよく、また、採光装置を設けたものであってもよい。後者の場合、最大入射角θｍａｘを略５５°とした光導入口の上部に採光装置を設けるとともに、該採光装置として、建物に設けられた採光口の東西方向に対向する端部の少なくとも一方の近傍に下端が設置され且つ上端が東西方向の採光口の外側に傾斜する１次反射鏡と、採光口の東西方向に対向する端部のうち１次反射鏡の下端に対向する端部と１次反射鏡の間に１次反射鏡の下端と略平行な下端を有し且つ１次反射鏡に近接する側に上端を有する放物面鏡より成る２次反射鏡とを備え、１次反射鏡は、上端及び下端の南北方向の長さが少なくとも採光口の南北方向の長さと略同一であって、下端が採光口の法線方向に対して採光口と略同じ高さに設置され且つ東西方向に対して少なくとも採光口の端部より外側に位置し、上端が少なくとも２次反射鏡の上端より上方に位置するように形成され、２次反射鏡は、上端及び下端の南北方向の長さが少なくとも採光口の南北方向の長さと略同一であって、法線方向に対して採光口の外側に位置するとともに上端が少なくとも１次反射鏡の上端より採光口側にあり、焦点が法線方向に対して採光口の外側になく且つ東西方向に対して採光口の端部より内側に位置するものを用いているのが好ましい。
【００１１】最大入射角θｍａｘを略３０°とした光導入口の上部に狭角配光の光源を配置してもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、この導光ダクト用光導入装置は、図２に示すように、光ダクト１の一端の上面に開口している光導入口２と、導光ダクト１の一端面にあって上記光導入口２から入射する光を導光ダクト２の他端側へと向かわせる反射鏡３からなる点で従来のものと同じであるが、上記反射鏡３は少なくとも２種類の反射鏡３１，３２を組み合わせたものとして形成してある。なお、導光ダクト１の上記一端側の左右両側面は夫々平面鏡で形成されている。
【００１３】上記２つの反射鏡３１，３２であるが、これは次の条件を満足するものとしてある。なお、光導入口２から入射した光を光導入口２の光軸に対して略直角方向に曲げるためには、入射光の角度成分のうち、少なくとも導光ダクト１の光軸と光導入口２の光軸とを含む平面への正射影成分が導光ダクト１に入射するようにしておけば、これを３次元に展開しても大部分の光は導光ダクト１に入射する（ただし、反射鏡３の両側面の位置する反射鏡は光導入口２の光軸と導光ダクト１の光軸とに平行となっていることが前提）。従って、本発明での入射角θは、すべて正射影成分を示しており、また図も正射影断面の２次元構造で示している。また、反射鏡３は、任意のサイズの光導入口２に適した構造を示しており、導光ダクト１のサイズは反射鏡３に応じて決定しているが、導光ダクト１のサイズから構造設計することも可能である。
【００１４】さて、前記条件であるが、これは光導入口２の一端をａ、光導入口の他端をｃ、上記ｃを通る導光ダクト１の直交断面と導光ダクト１の下面との交点をｄとし、光導入口２の光軸となす光入射角度をθ、必要とする最大入射角をθｍａｘとする時、反射鏡３１は、上記ａを一端とするとともに、∠ｃａｂ＝（９０°＋θｍａｘ）／２及び∠ａｃｂ＝９０°−θｍａｘの条件を満たすｂを他端とする平面反射鏡で形成してある。
【００１５】そして、上記ｂとｄ間をつなぐ反射鏡３２については、一端がｂ点であるとともに最大入射角度θｍａｘと等しい角度の傾斜を有している線分３２ａと、点ｃを中心とし且つ最大入射角度θｍａｘと等しい角度を中心角として一端がｂ点につながる円弧３２ｂとの間に、図中のｄ０−ｄ１と平行をなす線分ｅ０−ｅ１上に任意の点ｅを設け、点ｅでの傾き（導光ダクト１の光軸とのなす角度）θが常に点ｅ０での円弧３２ｂの傾きθ０以上であり且つ点ｅ１での線分３２ａの傾きθｍａｘ以下である条件を満たしてｂとｄ間を１枚以上の平面反射鏡もしくは１枚以上の曲面反射鏡もしくはこれらの組み合わせからなるものとする。
【００１６】なお、複数枚の反射鏡の組み合わせで形成する場合、その繋ぎ目では各接線の傾きが上記条件を満たすようにしておく。
【００１７】図３及び図６は上記条件を満足する反射鏡３２の一例を示しており、一端がｂ点であるとともに最大入射角度θｍａｘと等しい角度の傾斜を有している線分３２ａと一致する平面反射鏡で反射鏡３２を形成している。反射鏡３を２枚の反射鏡３１，３２で形成しているために、最大入射角θｍａｘ以下のすべての入射角の光を光導入口２から外部に漏らしてしまうことなく導光ダクト１内に導くことができるものであり、また１枚の平面反射鏡で反射鏡３を形成した場合（図１６）に比して、光導入口２の開口面積が同じであれば、導光ダクト１の径ｙを小さくすることができる。また、導光ダクト１内での導光角も小さくすることができるために、導光効率を高くすることができる。
【００１８】図４及び図７は上記条件を満足する反射鏡３２の他の一例を示しており、点ｃを中心とし且つ最大入射角度θｍａｘと等しい角度を中心角として一端がｂ点につながる円弧３２ｂと一致する曲面反射鏡で反射鏡３２を形成している。この場合においても、最大入射角θｍａｘ以下のすべの入射角の光を光導入口２から外部に漏らしてしまうことなく導光ダクト１内に導くことができるものである。また、この場合、同じ開口面積の光導入口２を有するものであれば、導光ダクト１の径を最も小さくすることができる。
【００１９】図５及び図８は上記条件を満足する反射鏡３２のさらに他の一例を示しており、点ｃを中心とし且つ線分ｂｃを中心軸とする放物面反射鏡で反射鏡３２を形成している。このものにおいても、最大入射角θｍａｘ以下のすべの入射角の光を光導入口２から外部に漏らしてしまうことなく導光ダクト１内に導くことができる。また、図４に示したものに比して、導光ダクト１の径が少し大きくなるが、反射鏡３２で反射して導光ダクト１に入る光の導光角が小さくなるために、導光効率を高くすることができる。
【００２０】なお、図６〜図８における図中８は導光ダクト１内を通ってきた光を光出射部５０を通じて外部の指定方向に射出するための反射鏡である。
【００２１】図９に示すものは、導光ダクト１の一端の光導入口２上に採光装置６を取り付けたものを示している。より多くの光を取り込むことができる。
【００２２】図１０あるいは図１１に示すように、光導入口２上に他の導光ダクト１’を接続してもよい。この場合、導光ダクト１’内に入った光はすべて反射鏡３によって導光ダクト１に導かれ、反射鏡３において導光ダクト１’側に戻ることがないために、従来の反射鏡３を用いたものに比して、反射鏡３部分における損失を少なくすることができる上に、導光ダクト１’から反射鏡３を経て導光ダクト１内に入った光の導光角は小さくなっているために、導光ダクト１内での導光効率を高くすることができる。
【００２３】図１２及び図１３は光導入口２上に導光ダクト１’を介して採光装置６を設けるにあたり、最大入射角θｍａｘを略５５°に設定するとともに、採光装置６として、本件出願人に係る特願平９−３１３０３３号の出願で示したものの一例を用いた場合を示している。この採光装置６は、建物に設けられた採光口６０の東西方向に対向する端部の少なくとも一方の近傍に下端が設置され且つ上端が東西方向の採光口６０の外側に傾斜する１次反射鏡６１と、採光口６０の東西方向に対向する端部のうち１次反射鏡６１の下端に対向する端部と１次反射鏡６１の間に１次反射鏡６１の下端と略平行な下端を有し且つ１次反射鏡６１に近接する側に上端を有する放物面鏡より成る２次反射鏡６２とを備えて、１次反射鏡６１は、上端及び下端の南北方向の長さが少なくとも採光口６１の南北方向の長さと略同一であって、下端が採光口６０の法線方向に対して採光口６０と略同じ高さに設置され且つ東西方向に対して少なくとも採光口６０の端部より外側に位置し、上端が少なくとも２次反射鏡６２の上端より上方に位置するように形成され、２次反射鏡６２は、上端及び下端の南北方向の長さが少なくとも採光口６０の南北方向の長さと略同一であって、法線方向に対して採光口６０の外側に位置するとともに上端が少なくとも１次反射鏡６１の上端より採光口６０側にあり、焦点が法線方向に対して採光口６０の外側になく且つ東西方向に対して採光口６０の端部より内側に位置するものを用いていることに特徴を有するもので、図示例では、採光口６０の東西方向略中央に対して東西両側に１次反射鏡６１1 ，６１2 及び２次反射鏡６２1 ，６２2を設けたものを示している。
【００２４】採光口１０の東西両端近傍に各々採光口６０を含む平面に対して所定の傾斜角θで採光口６０の外側に傾斜するように１次反射鏡６１1 ，６１2 の下端を設置するとともに、各１次反射鏡６１1 ，６１2 に鏡面が対向するように２次反射鏡６２1 ，６２2 の下端を採光口６０の東西方向略中央に設置してある。
【００２５】なお、このような採光装置６を用いた場合、１年の採光光の略７０％以上は略５５°以下の入射光として光導入口２に入ってすべて反射鏡３により導光ダクト１内に導かれる。
【００２６】図１４に他例を示す。これは導光ダクト１，１’として、マイクロプリズムシートを用いて、導光ダクト１、１’内を通る光を導光ダクト１，１’外面から意図的に漏らせることで導光ダクト１が発光しているような状態を得られるようにしたものであり、ここでは導光ダクト１’の端部に狭角配光の光源７を設置している。上記プリズムシートを用いた場合、導光ダクト１’内での導光光の多くは導光角が略３０°以下となることから、反射鏡３１，３２からなる反射鏡３も最大入射角θｍａｘを略３０°で設定したものを用いている。
【００２７】
【発明の効果】以上のように本発明においては、導光ダクトの一端の一側面に開口する光導入口と、導光ダクトの一端の端面に配されて上記光導入口から導光ダクト内に入った光を導光ダクトの他端側へと向かわせる反射鏡とからなり、光導入口の一端をａ、光導入口の他端をｃ、上記ｃを通る導光ダクトの直交断面と導光ダクトの他方側面との交点をｄとし、光導入口の光軸となす光入射角度をθ、必要とする最大入射角をθｍａｘとする時、上記ａとｄとをつなぐ反射鏡は、ａを一端とする第１の反射部と、該第１の反射部の他端ｂと上記ｄとをつなぐ第２の反射部とを備え、第１反射部は上記ａを一端とするとともに、∠ｃａｂ＝（９０°＋θｍａｘ）／２及び∠ａｃｂ＝９０°−θｍａｘの条件を満たすｂを他端とする平面反射鏡で形成しており、上記ｂとｄとをつなぐ第２反射部は、一端がｂ点であるとともに最大入射角度θｍａｘと等しい角度の傾斜を有している線分３２ａと、点ｃを中心とし且つ最大入射角度θｍａｘと等しい角度を中心角として一端がｂ点につながる円弧３２ｂとの間に、図中のｄ０−ｄ１と平行をなす線分ｅ０−ｅ１上に任意の点ｅを設け、点ｅでの傾き（導光ダクト１の光軸とのなす角度）θが常に点ｅ０での円弧３２ｂの傾きθ０以上であり且つ点ｅ１での線分３２ａの傾きθｍａｘ以下である条件を満たしてｂとｄ間を１枚以上の平面反射鏡もしくは１枚以上の曲面反射鏡もしくはこれらの組み合わせからなる反射鏡で形成していることから、最大入射角θｍａｘ以内の入射角の光はすべて導光ダクト側へ導くことができるものであり、また同じ形状の反射鏡を設けるのであれば従来のものに比して導光ダクトの径を小さくすることができる。
【００２８】特に、第２反射部は線分ｃｂと直交するとともにｂｄ間をつなぐ平面反射鏡で形成すれば、導光ダクト内んいおける導光効率の向上を得ることができ、ｂを中心とし且つθｍａｘを中心角とする円弧となっている曲面反射鏡で形成すれば、導光ダクトの径を小さくすることができ、ｃを焦点とし、ｂｃを中心軸とする放物面反射鏡で形成すれば、導光効率の向上と導光ダクトの径を小さくすることとを図ることができる。
【００２９】光導入口に他の導光ダクトを接続しているものであってもよく、この場合、他の導光ダクトを通ってくる光を反射鏡ですべて導光ダクト側に導くことができる。
【００３０】また、最大入射角θｍａｘを略５５°とした光導入口の上部に採光装置を設けるとともに、該採光装置として、建物に設けられた採光口の東西方向に対向する端部の少なくとも一方の近傍に下端が設置され且つ上端が東西方向の採光口の外側に傾斜する１次反射鏡と、採光口の東西方向に対向する端部のうち１次反射鏡の下端に対向する端部と１次反射鏡の間に１次反射鏡の下端と略平行な下端を有し且つ１次反射鏡に近接する側に上端を有する放物面鏡より成る２次反射鏡とを備え、１次反射鏡は、上端及び下端の南北方向の長さが少なくとも採光口の南北方向の長さと略同一であって、下端が採光口の法線方向に対して採光口と略同じ高さに設置され且つ東西方向に対して少なくとも採光口の端部より外側に位置し、上端が少なくとも２次反射鏡の上端より上方に位置するように形成され、２次反射鏡は、上端及び下端の南北方向の長さが少なくとも採光口の南北方向の長さと略同一であって、法線方向に対して採光口の外側に位置するとともに上端が少なくとも１次反射鏡の上端より採光口側にあり、焦点が法線方向に対して採光口の外側になく且つ東西方向に対して採光口の端部より内側に位置するものを用いていると、高い採光効率で採光することができると同時に採光した光をすべて導光ダクト内に導くことができる。
【００３１】最大入射角θｍａｘを略３０°とした光導入口の上部に狭角配光の光源を配置してもよい。導光ダクトの径が小さくても、導光ロスが少なくて効率よく導光することができる。
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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１２年１月３１日（２０００．１．３１） |
| 【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２００１−２１６８２１（Ｐ２００１−２１６８２１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年８月１０日（２００１．８．１０） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２３３８２（Ｐ２０００−２３３８２） |
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