採光装置

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【発明の名称】	採光装置
【発明者】	【氏名】島村宏
【要約】	【課題】夜間等でも使用することが可能な採光装置を提供する。【解決手段】採光装置１は、支持フレーム２に回転・首振り自在に支持された反射体９を有し、反射体９は、方位モータ６及び仰角モータ１１により駆動される。また、採光装置１は、反射体９に対して採光用の光を照射するランプ１２と、モータ６，１１を制御する制御ユニット７とを有している。制御ユニット７は、時刻情報および装置本体Ａの設置場所の緯度・経度データに基づいて太陽の方位・仰角を算出する。太陽の仰角が所定値より大きいと判断されると、反射体９を太陽の方位・仰角の方向に向けるような制御信号を送出する。一方、太陽の仰角が所定値以下と判断されると、ランプ１２の方位・仰角データを読み込み、反射体９をランプ１２の方位・仰角の方向に向けるような制御信号を送出する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】光を取り入れて所定の場所を照明するための採光装置であって、光を受光して前記所定の場所に向けて反射させる反射体と、前記反射体に対して採光用の光を照射するランプ手段とを備えることを特徴とする採光装置。
【請求項２】前記反射体を回転および首振り自在に支持する支持部材と、前記反射体を回転駆動および首振り駆動させる駆動手段と、太陽光の採光と前記ランプ手段からの光の採光とに応じて前記反射体の向きを変えるように前記駆動手段を制御する制御手段とを更に備えることを特徴とする請求項１記載の採光装置。
【請求項３】前記制御手段は、基準時刻を送出する時計手段と、前記反射体に対する前記ランプ手段の方位および仰角を予め記憶しておく記憶手段と、前記時計手段の基準時刻に基づいて前記反射体に対する太陽の方位および仰角を算出する演算手段と、前記演算手段で算出した太陽の仰角が所定値よりも大きいかどうかを判断し、前記太陽の仰角が所定値よりも大きいと判断されると、前記太陽の方位および仰角の方向に前記反射体を向けるよう前記駆動手段を制御し、前記太陽の仰角が所定値より小さいと判断されると、前記ランプ手段の方位および仰角の方向に前記反射体を向けるよう前記駆動手段を制御する手段とを有することを特徴とする請求項２記載の採光装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、建物の屋上等に設置され、建物内部等に光を取り入れて照明するための採光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来における採光装置としては、例えば特開平９－８２１１９号公報に記載されているように、太陽の方向に反射鏡を向き合わせ、反射鏡により太陽光を反射させて建物内に取り入れるものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来の採光装置は、太陽光を採光するものであるため、晴れた日の昼間のみ使用可能であり、夜間や曇り・雨などの日には使用できず、不便な面があった。
【０００４】本発明の目的は、夜間等でも使用することが可能な採光装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、光を取り入れて所定の場所を照明するための採光装置であって、光を受光して所定の場所に向けて反射させる反射体と、反射体に対して採光用の光を照射するランプ手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００６】このように採光用の光を照射するランプ手段を設け、このランプ手段からの光を反射体で反射させて所定の場所に取り入れることにより、太陽光の採光による照明とほぼ同程度の照明が可能となる。これにより、晴れの日の昼間だけでなく、夜間や曇り・雨などの日においても、採光装置を使用できる。従って、昼夜や天候にかかわらず、建物内の所定場所をほぼ一定の明るさ以上で照明することが可能となる。
【０００７】好ましくは、反射体を回転および首振り自在に支持する支持部材と、反射体を回転駆動および首振り駆動させる駆動手段と、太陽光の採光とランプ手段からの光の採光とに応じて反射体の向きを変えるように駆動手段を制御する制御手段とを更に備える。これにより、例えば晴れの日の昼間には、反射体が太陽光を受光するように駆動手段を駆動し、夜間や曇り・雨の日などには、反射体がランプ手段から照射された光を受光するように駆動手段を駆動することによって、ランプ手段より光を照射させ続けなくて済む。従って、ランプ手段の無駄な電力消費を抑止でき、ランプ手段の寿命を延ばすことができる。
【０００８】この場合、制御手段は、基準時刻を送出する時計手段と、反射体に対するランプ手段の方位および仰角を予め記憶しておく記憶手段と、時計手段の基準時刻に基づいて反射体に対する太陽の方位および仰角を算出する演算手段と、演算手段で算出した太陽の仰角が所定値よりも大きいかどうかを判断し、太陽の仰角が所定値よりも大きいと判断されると、太陽の方位および仰角の方向に反射体を向けるよう駆動手段を制御し、太陽の仰角が所定値より小さいと判断されると、ランプ手段の方位および仰角の方向に反射体を向けるよう駆動手段を制御する手段とを有することが好ましい。これにより、昼間は太陽光を採光し、夜間になると、ランプ手段から照射された光を採光するように、反射体の向きを自動的に変えることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る採光装置の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１０】図１は、本実施形態の採光装置の一部の構成を示す図である。同図において、採光装置１は、円筒状の支持フレーム２を含む装置本体Ａを有している。この支持フレーム２の内周面には、複数個の支持ローラ３が取り付けられ、この支持ローラ３上には回転リング４が載置されている。また、支持ローラ３の設置部位には、回転リング４の外周面と接触するガイドローラ５がそれぞれ取り付けられている。回転リング４は、これら支持ローラ３及びガイドローラ５にガイドされながら回転可能となっている。
【００１１】また、回転リング４の外周部には、この回転リング４を回転駆動させる方位モータ６がギア６ａを介して取り付けられている。この方位モータ６はステッピングモータであり、制御ユニット７から送出されるパルス信号に応じて回転する。
【００１２】回転リング４上には１対の支持板８ａ，８ｂが固定され、これらの支持板８ａ，８ｂの間には、例えば反射ミラーからなる反射体９が設けられている。この反射体９は、１対の支持板８ａ，８ｂに軸部１０ａ，１０ｂを介して首振り可能に取り付けられ、光を受光して真下に向けて反射させる。なお、反射体９は、ミラーとプリズムとの組み合わせによって構成してもよい。
【００１３】軸部１０ａには、反射体９を首振り駆動させる仰角モータ１１がギア１１ａを介して取り付けられている。この仰角モータ１１はステッピングモータであり、制御ユニット７から送出されるパルス信号に応じて回転する。
【００１４】また、採光装置１は、図２に示すように、装置本体Ａから離れて設置されたランプ１２を有し、このランプ１２は、反射体９に対して採光用の光を照射する。ランプ１２として平行光に近い光を照射するものを使用すると、採光装置１の真下に導入される光（照明光）があまり広がらない。このようなランプ１２としては、コスト等の面からは、例えばハロゲンランプを使用するのが好ましい。また、ランプ１２の光量は、太陽光を取り入れた時と同程度の照明を可能にするような光量であればよい。なお、ランプ１２のオン／オフは、制御ユニット７からの制御信号により行ってもよいし、オペレータが手動操作してもよいし、或いは予め設定された時刻に自動的に切り換わるようにしてもよい。
【００１５】図３は、方位モータ６及び仰角モータ１１の駆動を制御する制御ユニット７のハード構成を示す図である。制御ユニット７は、時計ＩＣ１３と、メモリ１４と、ＣＰＵ１５と、操作スイッチ部１６と、表示部１７と、ステッピングモータ駆動部１８とを有している。
【００１６】時計ＩＣ１３は、基準時刻となる年・月・日・時・分・秒の各データを出力する。メモリ１４はＲＡＭまたはＥ²ＰＲＯＭからなり、このメモリ１４には、装置本体Ａの緯度・経度データおよび反射体９に対するランプ１２の方位・仰角データが予め記憶されている。これらの時計ＩＣ１３及びメモリ１４は、バックアップ電池１９により電力が供給されており、停電等で採光装置１の電源が切れてもデータが消えることはない。
【００１７】ＣＰＵ１５は、時計ＩＣ１３から与えられる基準時刻と、メモリ１４に記憶されている装置本体Ａの設置場所の緯度・経度データおよびランプ１２の方位・仰角データとに基づき、所定の演算処理を行う。操作スイッチ部１６はキーボードからなり、採光装置１の設置時に各種データの入力操作を行ったり、強制的に太陽光の採光からランプ光の採光に切り換えるための指示入力を行うものである。表示部１７は、ＣＰＵ１５による演算処理結果などを表示する。ステッピングモータ駆動部１８は、ＣＰＵ１５からの制御信号に応じたモータ駆動パルスを生成し、そのパルス信号を方位モータ６及び仰角モータ１１に送出する。
【００１８】図４に、ＣＰＵ１５による反射体９の駆動制御の制御シーケンスを示す。まず、強制的に太陽光の採光からランプ光の採光に切り換えるための切換指示信号が操作スイッチ部１６から送出されたどうかを判断する（手順１０１）。このとき、切換指示信号が出ていないと判断されたときは、時計ＩＣ１３から基準時刻を読み込み（手順１０２）、更にメモリ１４から装置本体Ａの設置場所の緯度・経度を読み込み（手順１０３）、これらのデータに基づいて反射体９に対する太陽の方位・仰角を算出する（手順１０４）。
【００１９】そして、太陽の仰角が所定の角度、例えば１０度より大きいかどうかを判断する（手順１０５）。このとき、太陽の仰角が１０度より大きいと判断されると、反射体９を太陽の方位・仰角の方向に向けるような制御信号を生成し、この制御信号をステッピングモータ駆動部１８に送出する（手順１０６）。これにより、反射体９の反射面は、図５に示すように太陽光の方向に向くようになる。
【００２０】一方、手順１０１で切換指示信号が出たと判断された時と、手順１０５で太陽の仰角が１０度以下と判断された時は、メモリ１４から反射体９に対するランプ１２の方位・仰角データを読み込む（手順１０７）。そして、反射体９をランプ１２の方位・仰角の方向に向けるような制御信号を生成し、この制御信号をステッピングモータ駆動部１８に送出する（手順１０８）。これにより、反射体９の反射面は、図２に示すようにランプ１２から照射されるランプ光の方向に向くようになる。その後、手順１０１に戻る。
【００２１】このような制御ユニット７において、ＣＰＵ１５による手順１０２～１０４の処理は、時計手段１３の基準時刻に基づいて反射体９に対する太陽の方位および仰角を算出する演算手段を構成する。ＣＰＵ１５による手順１０５～１０８の処理およびステッピングモータ駆動部１８は、演算手段で算出した太陽の仰角が所定値よりも大きいかどうかを判断し、太陽の仰角が所定値よりも大きいと判断されると、太陽の方位および仰角の方向に反射体９を向けるよう駆動手段６，１１を制御し、太陽の仰角が所定値より小さいと判断されると、ランプ手段１２の方位および仰角の方向に反射体９を向けるよう駆動手段６，１１を制御する手段を構成する。
【００２２】以上のように構成した採光装置１において、通常は、太陽光を採光すべく、操作スイッチ部１６から切換指示信号を出さない状態にしておく。これにより、ＣＰＵ１５では、図４に示す手順１０２～１０８の処理が順次実行されることになる。このとき、太陽の仰角が１０度より大きいときは、図５に示すように反射体９が太陽の軌道を追従するように反射体９を逐次駆動させ、太陽光の採光を行う。一方、太陽の仰角が１０度以下のときは、図２に示すように反射体９をランプ１２の方位・仰角の方向に向けるように駆動させ、ランプ光の採光を行う。従って、太陽が出ている昼間だけでなく、夜間においても採光装置１を使用できる。
【００２３】また、昼間であっても、曇りや雨、雪の日といった太陽光の採光が困難または不可能な場合には、オペレータは操作スイッチ部１６により切換指示入力を行う。この場合には、太陽の仰角が１０度より大きいにも拘わらず、図２に示すように反射体９がランプ１２の方位・仰角の方向に向けるように駆動され、ランプ光の採光を行う。従って、曇りや雨、雪の日でも、採光装置１を使用できる。
【００２４】このように本実施形態によれば、天気の良い昼間のみならず、夜間や雨や雪の日などにおいても、建物内の所定場所の照明に採光装置１を使用できる。このとき、ランプ光を採光した場合であっても、太陽光を採光した時とほぼ同程度の照度を得ることができるため、昼夜や天候にかかわらず、建物内の所定場所をほぼ一定の明るさ以上で照明することが可能となる。
【００２５】ところで、従来では、夜間等に建物内の所定場所の照明が必要な場合には、その場所に夜間専用の照明装置を別途設置しなければならなかった。このとき、照明にある程度の明るさが必要な場合には、照明装置として高価なものを使用せざるを得なかった。これに対し本実施形態では、ランプ２０からの光を反射体９で反射させることによって、太陽光を採光した時とほぼ同等の照明が可能となるので、夜間専用の照明装置を設ける必要がなく、これによりコスト削減が図れる。また、太陽光の採光とランプ光の採光との両方を実施するので、ランプ１２の無駄な電力消費を抑止でき、ランプ１２の寿命を長くできる。
【００２６】なお、本発明に係る採光装置は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、太陽光およびランプ光を採光装置１の真下に導いて照明するようにしているが、図６（ａ）に示すようにランプ光を真下方向に対して所定の角度をもって導くこともできる。この場合には、メモリ１４に予め記憶しておくランプ１２の方位・仰角データを少しずらすことで、反射体９がランプ光を下方斜め方向に反射させるように自動的に駆動される。また、上記実施形態では、照明光が広がらないようにすべく、実質的に平行光を照射するランプ１２を使用しているが、図６（ｂ）に示すように放射光を照射するランプを用いることにより、照明範囲を広げることもできる。
【００２７】また、上記実施形態では、太陽の仰角が所定の角度より大きいか否かによって、太陽光の採光とランプ光の採光との切換を行っているが、このような制御方式以外にも、例えば太陽光の採光とランプ光の採光との切換時刻を予めメモリ１４に記憶しておき、その切換時刻になったら自動的に切り換えるようにしてもよい。また、反射体９を常時ランプ１２の方位・仰角の方向に向けておき、ランプ光の採光のみを行うことも勿論可能である。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、反射体に対して採光用の光を照射するランプ手段を設けたので、晴れの日の昼間だけでなく、夜間や曇り・雨の日などにおいても、採光装置を照明に使用できる。これにより、建物内における照明が必要な場所に専用の照明装置を設ける必要がなくなり、コスト削減を図ることが可能となる。

【出願人】	【識別番号】０００００１２２５【氏名又は名称】日本電産コパル株式会社
【出願日】	平成１２年９月１３日（２０００．９．１３）
【代理人】	【識別番号】１０００８８１５５【弁理士】【氏名又は名称】長谷川芳樹（外２名）
【公開番号】	特開２００２－９３２２６（Ｐ２００２－９３２２６Ａ）
【公開日】	平成１４年３月２９日（２００２．３．２９）
【出願番号】	特願２０００－２７８３１４（Ｐ２０００－２７８３１４）