(57)【要約】【課題】太陽光によってボイドスペースの広い範囲を偏りなく明るくすることができる採光システムを提供する。【解決手段】建物１内に形成されたボイドスペース２に、太陽光を照射するための採光システムであって、建物１の屋上に設けられて太陽光を、ボイドスペース２の高さ方向の中間部に位置する特定箇所２ａ〜２ｄに向けて照射するミラー装置と、ボイドスペース２の特定箇所に壁面１ａに沿って設けられ、ミラー装置から照射された太陽光をボイドスペースに拡散させる反射ミラー５とを備えてなり、反射ミラー５は、ミラー装置から照射される楕円形の光束内に、複数の三次元鏡面７が形成されるとともに、各々の三次元鏡面７は、反射された光束の単位立体角当たりの強度が、上方から下方に向けて漸次高くなる曲面によって形成されてなる。【選択図】図１
2010238533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物内または近接した建物の間に形成されたボイドスペースに、太陽光を照射するための採光システムであって、
上記建物の屋上に設けられて太陽光を、上記ボイドスペースの高さ方向の中間部に位置する特定箇所に向けて照射するミラー装置と、上記ボイドスペースの上記特定箇所に上記壁面に沿って設けられ、上記ミラー装置から照射された太陽光を上記ボイドスペースに拡散させる反射ミラーとを備えてなり、
上記反射ミラーは、上記ミラー装置から照射される楕円形の光束内に、複数の三次元鏡面が形成されるとともに、各々の上記三次元鏡面は、反射された光束の単位立体角当たりの強度が、上方から下方に向けて漸次高くなる曲面によって形成されてなることを特徴とする採光システム。
【請求項２】
各々の上記三次元鏡面は、鉛直方向の断面形状が、上端部から頂部に向けて曲率半径が漸次大きくなる曲線になる凸曲面、または頂部から下端部に向けて曲率半径が漸次小さくなる曲線になる凹曲面によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の採光システム。
【請求項３】
上記凸曲面または凹曲面は、滑らかな曲面または複数の微小平面の集合によって形成されていることを特徴とする請求項２に記載の採光システム。
【請求項４】
上記特定箇所は、上記ボイドスペースの角隅部であるとともに、上記反射ミラーは、上記ミラー装置から上記特定箇所に照射された太陽光を、上記ボイドスペースの中央部側に向けて拡散させるように、上記壁面に対して傾斜して設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の採光システム。
【請求項５】
上記反射ミラーは、上記壁面に対する傾斜角度を有する複数の帯状の反射面が形成された平面視鋸刃状に形成されるとともに、当該鋸刃の谷部側を上記壁面に沿わせて取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載の採光システム。
【請求項６】
上記ミラー装置は、太陽光を反射させる複数の一次ミラーと、各々の上記一次ミラーからの照射光を、各々ボイドスペースの複数の上記特定箇所に向けて反射させる二次ミラーとを備え、かつ各上記特定箇所に上記反射ミラーが設けられるとともに、各上記反射ミラーは、上記壁面に沿って、上記特定箇所を間に挟んで上記ボイドスペースの上下方向に延在する長さ寸法に形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の採光システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物内や近接した建物の間に形成されたボイドスペースに、太陽光を照射するための採光システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高層や超高層の建物内、あるいは近接した高層の建物の間に形成されたボイドスペースにおいては、その下部に太陽光が直接照射されない空間が形成されてしまう。このため、当該空間における光環境を向上させるために、太陽の運行に追従させつつ太陽光を反射させて、本来日影となる部分に太陽光を照射させるための各種の太陽追尾式採光装置が開発されている。
【０００３】
この種の採光装置としては、例えば本発明者等が先に提案した特開２００６−３３８９１５号公報の他、特開平０３−１６３７１３号公報、特開昭６１−１７２１０８号公報、特開平０１−０８１１０５号公報、特開２００３−３２４２１０号公報等に、各種形態のものが開示されている。
【０００４】
ところで、このような採光装置を、特に高層や超高層の建物内に形成されたボイドスペースの採光に用いた場合には、当該採光装置で採光した太陽光を、一旦ミラーに照射して、このミラーからボイドスペースに向けて照射することになるが、当該ミラーから照射される太陽光の光束と、ボイドスペースを画成する壁との成す角度が、極めて小さな鋭角となる。
【０００５】
加えて、複数組の採光装置およびミラーによって、ボイドスペースに複数の光束を照射した場合においても、直接照射される箇所は限定的なものになり、また採光装置で光を拡散して照射しても、その広がりを制御することが難しく、ボイドスペースの全体に太陽光を行きわたらせて、ボイドスペースに面した室内の光環境を向上させることは困難であった。
【０００６】
そこで、一般に、ボイドスペースの高さ方向の中間部に、ミラーからの照射光を反射する反射ミラーを設け、この反射ミラーで照射光の向きを変えて室内に照射する対策等が採られている。
【０００７】
例えば、下記特許文献１においては、建物の屋上に、太陽の位置に従って向きを変化させながら太陽光を直接受光し、所定の方向に平行光として反射させるミラー装置を設け、ボイドスペースの下部に、上記ミラー装置で反射された平行光を直接受光し、所定の方向に平行光として再反射させる反射鏡を設けるとともに、この反射鏡で反射された平行光を採光し、搬送して照明に利用する光ダクトを、その採光口が、日中の少なくとも一部の時間帯に太陽光が直接届かなくなる建物のボイド部分の底部や壁部に設けた光搬送装置が提案されている。
【０００８】
上記構成からなる従来の光搬送装置は、ミラー装置からボイドスペースに照射されて反射鏡で反射された平行光を、光ダクトの採光口に出射し、当該光ダクト内において光ダクト内面の反射面で反射しつつ搬送することにより、光取り出し口から室内に出射しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１１５４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の光搬送装置においては、太陽光をミラー装置および反射鏡によって平行光として搬送した後に、光ダクトによって室内に搬送し、天井に設置した放光部から出射しているために、照射された部分については明るくなるものの、その周囲を十分に明るくすることができず、よって光環境の向上効果が局所的なものになるという欠点があった。
また、上記光ダクト内においては上記光の搬送に多重反射を用いているために、複数回の反射によって光が減衰し、照射光を遠くまで行き渡らせることが難しいという問題点もあった。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、太陽光によってボイドスペースの広い範囲を偏りなく明るくすることができ、この結果当該ボイドスペースに面する室内の人工照明の光量を補うことにより照明エネルギーを削減することも可能になる採光システムを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、建物内または近接した建物の間に形成されたボイドスペースに、太陽光を照射するための採光システムであって、上記建物の屋上に設けられて太陽光を、上記ボイドスペースの高さ方向の中間部に位置する特定箇所に向けて照射するミラー装置と、上記ボイドスペースの上記特定箇所に上記壁面に沿って設けられ、上記ミラー装置から照射された太陽光を上記ボイドスペースに拡散させる反射ミラーとを備えてなり、上記反射ミラーは、上記ミラー装置から照射される楕円形の光束内に、複数の三次元鏡面が形成されるとともに、各々の上記三次元鏡面は、反射された光束の単位立体角当たりの強度が、上方から下方に向けて漸次高くなる曲面によって形成されてなることを特徴とするものである。
【００１３】
ここで、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、各々の上記三次元鏡面が、鉛直方向の断面形状が上端部から頂部に向けて曲率半径が漸次大きくなる曲線になる凸曲面、または頂部から下端部に向けて曲率半径が漸次小さくなる曲線になる凹曲面によって形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記凸曲面または凹曲面が、滑らかな曲面または複数の微小平面の集合によって形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、上記特定箇所が、上記ボイドスペースの角隅部であるとともに、上記反射ミラーが、上記ミラー装置から上記特定箇所に照射された太陽光を、上記ボイドスペースの中央部側に向けて拡散させるように、上記壁面に対して傾斜して設けられていることを特徴とするものである。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、上記反射ミラーが、上記壁面に対する傾斜角度を有する複数の帯状の反射面が形成された平面視鋸刃状に形成されるとともに、当該鋸刃の谷部側を上記壁面に沿わせて取り付けられていることを特徴とするものである。
【００１７】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、上記ミラー装置は、太陽光を反射させる複数の一次ミラーと、各々の上記一次ミラーからの照射光を、各々ボイドスペースの複数の上記特定箇所に向けて反射させる二次ミラーとを備え、かつ各上記特定箇所に上記反射ミラーが設けられるとともに、各上記反射ミラーは、上記壁面に沿って、上記特定箇所を間に挟んで上記ボイドスペースの上下方向に延在する長さ寸法に形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
一般に、図１に示すように、高層建物における吹抜空間等のボイドスペースに面した壁に向けて、屋上に設けたミラー装置の円形のミラーで反射した太陽光を照射すると、上記壁には上記ミラーの直径とほぼ等しい長軸を上下方向にした楕円形の光が照射される。そして、この照射位置に平板状の拡散反射ミラーを置くと、この反射ミラーで反射された光は、対向壁面に照射されるが、この対向壁面においては、等しい照射角度θに対して、上方から下方に向けて受光面積がＡ1＜Ａ2＜Ａ3で示すように、次第に大きくなる。加えて、一般的な拡散反射面による反射光は、水平から下方に向けてθが大きくなるに従って、光量が減少する均等拡散的な特性を有する。この結果、下方に向かうに従って、その上方よりも光の強度が低く（すなわち暗く）なる。
【００１９】
これに対して、請求項１〜６のいずれかに記載の発明においては、上記反射ミラーの表面に、反射された光束の単位立体角当たりの強度が、上方から下方に向けて漸次高くなる曲面を有する複数の三次元鏡面を形成しているために、当該三次元鏡面によってミラー装置からの照射光を反射・拡散させることにより、ボイドスペースの鉛直方向に反射光の強度に大きな偏りを生じさせることなく、ほぼ均一に全体を明るくすることができる。
【００２０】
この結果、上記反射ミラーからの反射・拡散光によって、ボイドスペースに面する室内の人工照明の光量を補うことができ、よって照明エネルギーを削減することも可能になる。
【００２１】
ここで、三次元鏡面における反射面を、上方から下方に向けて単位立体角当たりの反射光の強度が漸次高くなる曲面によって形成するには、例えば請求項２に記載の発明のように、当該三次元鏡面を、鉛直方向の断面形状において、上記反射面となる少なくとも上端部から頂部に向けて曲率半径が漸次大きくなる曲線になる凸曲面によって形成すればよい。
【００２２】
あるいは、三次元鏡面を、鉛直方向の断面形状において、上記反射面となる少なくとも頂部から下端部に向けて曲率半径の変化率が漸次小さくなる曲線になる凹曲面によって形成することもできる。
【００２３】
さらに、請求項４に記載の発明においては、ミラー装置から、ボイドスペースの高さ方向の中間部であって、角隅部の特定箇所に設置した上記反射ミラー向けて太陽光を照射するとともに、照射された太陽光を上記反射ミラーによってボイドスペースの中央部側に向けて拡散させている。
【００２４】
このため、上記ボイドスペースの水平面内においても、光の強度に大きな偏りを生じさせることがなく、よってボイドスペースの広い範囲をほぼ均一に明るくすることができる。しかも、上記反射ミラーをボイドスペースの角隅部に設置しているために、ボイドスペースに面した部屋の窓等と干渉することがなく、意匠性にも優れる。
【００２５】
この際に、上記反射ミラーを壁面に対して傾斜させていることから、上記反射ミラーとして、表面に複数の三次元鏡面が形成された平板状のものを用いると、当該反射ミラーの一方の側部がボイドスペース内に突出することになる。
【００２６】
そこで、請求項５に記載の発明のように、上記反射ミラーを、上記壁面に対する傾斜角度を有する複数の帯状の反射面が形成された平面視鋸刃状に形成し、当該鋸刃の谷部側を上記壁面に沿わせて取り付けるようにすれば、上記反射ミラーの全体を壁面に沿って設けることが可能になる。
【００２７】
また、請求項６に記載の発明によれば、特定の反射ミラーによって反射・拡散された太陽光が、他の反射ミラーによって次々に反射・拡散させるために、ボイドスペースの広い範囲を、より一段と均一に明るくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る採光システムの一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１の反射ミラーの三次元鏡面が凸曲面の場合の鉛直断面形状を示す要部の拡大図である。
【図３】図１の反射ミラーの三次元鏡面が凹曲面の場合の鉛直断面形状を示す要部の拡大図である。
【図４】反射ミラーによる反射光の鉛直方向の好ましい光の強度分布を示す図である。
【図５】図１の平面図である。
【図６】図５の反射鏡の他の実施形態の取り付け状態を示す平断面図である。
【図７】図５の効果を対比するための平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１〜図６は、本発明に係る採光システムを、中央部に吹抜空間等の長方形断面を有する筒状のボイドスペースが形成された建物の採光システムに適用した実施形態示すもので、図中符号１が建物であり、符号２がボイドスペースである。
そして、この建物１の屋上には、太陽の運行と同期して回転することにより太陽光を受光する一次ミラー３と、この一次ミラー３から照射された太陽光を常時ボイドスペース２の高さ方向の中間位置の特定箇所２ａ〜２ｄや底部に向けて照射する二次ミラー４ａ〜４ｅとが一対となった太陽追尾式のミラー装置が設置されている。
【００３０】
ここで、本実施形態においては、合計１６基のミラー装置が、ボイドスペース２を画成する長辺側の壁に沿って設置されている（なお、図５においては、一次ミラーの図示を省略してある。）。そして、３基の二次ミラー４ａが、ボイドスペース２の角隅部の特定箇所２ａに向けて、３基の二次ミラー４ｂが、ボイドスペース２の他の角隅部の特定箇所２ｂに向けて、３基の二次ミラー４ｃが、ボイドスペース２の他の角隅部の特定箇所２ｃに向けて、３基の二次ミラー４ｄが、ボイドスペース２の他の角隅部の特定箇所２ｄに向けて、他の４基の二次ミラー４ｅがボイドスペース２の底部に向けて、各々一次ミラー３で反射された太陽光を照射するように設置されている。
【００３１】
他方、ボイドスペースの上記特定箇所２ａ〜２ｄの壁面１ａには、各々反射ミラー５が設置されている。
この反射ミラー５は、二次ミラー４ａ〜４ｄから照射された太陽光を、ボイドスペース２の中央部側に向けて拡散させるように、図５に模式的に示すように、反射面６が壁面１ａに対して２０°傾斜して設けられている。
【００３２】
なお、本実施形態においては、反射ミラー５は、図６に示すように、壁面１ａに対して２０°の傾斜角度を有する複数の帯状の反射面６に屈曲された平面視鋸刃状に形成されており、各鋸刃の谷部６ａにおいて壁面１ａに固定されている。これにより、反射ミラー５は、全体として壁面１ａに沿うようにして設けられている。また、各々の反射ミラー５は、ボイドスペース２の底部から最上部まで連続して壁面１ａに沿って設けられている。
【００３３】
そして、この反射ミラー５には、その表面の全面に１〜２ｍｍピッチで多数の三次元鏡面７が形成されている。
各々の三次元鏡面７は、図２に示すように、鉛直方向の断面形状が、反射面６の一部を構成する少なくとも上端部７ａから頂部７ｂに向けて曲率半径が漸次大きくなる曲線、例えば長軸を鉛直方向に向けた楕円形状になる凸曲面によって形成されている。
【００３４】
また、上記三次元鏡面としては、図３に示すような凹曲面からなる三次元鏡面８を用いることもできる。この三次元鏡面８は、反射面６の一部を構成する少なくとも頂部８ａから下端部８ｂに向けて曲率半径が漸次小さくなる曲線、例えば長軸を鉛直方向に向けた楕円形状になる凹曲面によって形成されたものである。
【００３５】
図２および図３に示すように、これらの三次元鏡面７、８によれば、反射された光束が、上方から下方に向けて次第に密になる。この結果、反射された光束の単位立体角当たりの強度が、上方から下方に向けて漸次高くなることになる。
【００３６】
ちなみに、本発明者等による検証結果によれば、図４に示すように、反射ミラー５への入射角度が１０°である場合に、鉛直方向に目標カーブＣで示す反射率特性（すなわち、鉛直方向に１００°の反射方向において反射強度比が約１である場合に、１７０°の反射方向において上記反射強度比が約２０となる反射率特性）となる曲面を有する三次元鏡面を形成することにより、鉛直方向に均一な明るさが得られることが判った。
【００３７】
以上の構成からなる採光システムによれば、反射ミラー５の表面に、反射された光束の単位立体角当たりの強度が、上方から下方に向けて漸次高くなる曲面を有する多数の三次元鏡面７（８）を形成しているために、三次元鏡面７（８）によってミラー装置の二次ミラー４ａ〜４ｄからの照射光を反射・拡散させることにより、ボイドスペース２の鉛直方向に、反射光の強度に大きな偏りを生じさせることなく、ほぼ均一に全体を明るくすることができる。
【００３８】
加えて、反射ミラー５を、壁面１ａに対して傾斜角度を有する複数の帯状の反射面６が形成された平面視鋸刃状に形成し、当該鋸刃の谷部６ａにおいてボイドスペース２の四隅の壁面１ａに固定しているために、反射ミラー５が大きく壁面１ａから突出することがなく、しかもボイドスペース２に面した部屋の窓等と干渉することがないために、意匠性にも優れる。
【００３９】
この際に、例えば図７に示すように、上記反射ミラー５の反射面６を壁面１ａに沿って配置すると、二次ミラー４ａ〜４ｄから照射された太陽光が、各々反射ミラー５によって、直接隣接した壁面１ａのエリアＸに照射されてしまい、この結果ボイドスペース２の中央部において所望の明るさを得ることができなくなる。
【００４０】
この点、上記構成からなる採光システムにおいては、反射ミラー５の反射面６を壁面１ａに対して傾斜させて、照射された太陽光をボイドスペース２の中央部側に向けて拡散させているために、ボイドスペース２の水平面内においても、光の強度に大きな偏りを生じさせることがない。
【００４１】
加えて、反射ミラー５を、ボイドスペース２の底部から最上部まで連続して配置しているために、四隅のうちの１つの反射ミラー５によって反射・拡散された太陽光が、他の反射ミラー５によって次々に反射・拡散させることができる。
この結果、ボイドスペース２の広い範囲をより一層均一に明るくすることができ、よってボイドスペース２に面する室内の人工照明の光量を補うことができるために、照明エネルギーを削減することも可能になる。
【００４２】
なお、上記実施形態においては、三次元鏡面７、８をいずれも滑らかな曲面によって形成した場合について示したが、これに限定されるものではなく、例えばミラーボールのように、多数の微小平面の集合によって全体として上記凸曲面または凹曲面を形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
建物内や近接した建物の間に形成されたボイドスペースに、太陽光を照射するために用いられる。
【符号の説明】
【００４４】
１  建物
１ａ  壁面
２  ボイドスペース
２ａ〜２ｄ  特定箇所
３  一次ミラー
４ａ〜４ｅ  二次ミラー
５  反射ミラー
６  反射面
６ａ  谷部
７、８  三次元鏡面
７ａ  上端部
７ｂ、８ａ  頂部
８ｂ  下端部
【図１】
2010238533.tif 000003
【図２】
2010238533.tif 000004
【図３】
2010238533.tif 000005
【図４】
2010238533.tif 000006
【図５】
2010238533.tif 000007
【図６】
2010238533.tif 000008
【図７】
2010238533.tif 000009