(57)【要約】【課題】光ダクトに取り込まれた屋外自然光から虹模様となる色分散光を生成し、建物内部に出射し、「明るさ＋虹模様」といった装飾的な付加価値の高い屋内出射光を提供する。【解決手段】縦型光ダクト３の採光部３ａから放光部３ｃまでの光路の一部に、色分散光を生成するためのプリズムシート５を設けて、採光部３ａへ入射した自然光を波長の違いに応じて分散させた色分散光として放光部３ｃから屋内空間域１に出力するようにした。また、プリズムシート５の光入射側または光出射側には、前記自然光の伝播方向を調整するルーバ７を設けている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
採光部へ入射した自然光を波長の違いに応じて分散させた色分散光を、放光部から屋内空間域に出力する光ダクトであって、
前記採光部から前記放光部までの光路の一部に、前記色分散光を生成するための光分散シートを設けた、
ことを特徴とする虹模様生成機能を備えた光ダクト。
【請求項２】
前記光分散シートは、
前記波長による、屈折率の違いを利用したプリズムタイプの光分散シートである、
ことを特徴とする請求項１記載の虹模様生成機能を備えた光ダクト。
【請求項３】
前記光分散シートは、
前記波長による、強めあい干渉の回折方向の違いを利用した回折格子タイプの光分散シートである、
ことを特徴とする請求項１記載の虹模様生成機能を備えた光ダクト。
【請求項４】
前記光分散シートの光入射側または光出射側に、
前記自然光の伝播方向を調整するルーバを設けた、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の虹模様生成機能を備えた光ダクト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、採光部へ入射した自然光を波長の違いに応じて分散させることにより、この入射自然光がいわば複数の波長成分（単色光）に分けられた形の色分散光を、放光部から屋内空間域に出力する、虹模様生成機能を備えた光ダクトに関する。
【０００２】
特に、自然光を波長の違いに応じた単色光に分散させる手段としての光分散シートを、内部空間域の光路の一部（例えば放出部や採光部）に設けた光ダクトに関する。
【０００３】
光分散シートとしては、光の波長ごとに、
・屈折率，屈折角が違うことを利用したプリズムタイプのシート
・強めあい干渉の回折方向が違うことを利用した回折格子タイプのシート
などが用いられる。
【背景技術】
【０００４】
従来、家屋，マンション，ビルなどの建物に光ダクトを配設して、屋根や壁などから採光した自然光を建物内部まで積極的に送ることが広くおこなわれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開２００９／００８１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように光ダクトは、窓がなく屋外からの自然光がとどかない建物内部に当該自然光をとりこむための手段としての、優れた利便性を有している。
【０００７】
その一方で、光ダクトからとりこまれる自然光中の可視光成分をいわば色分けした形の色分散光を建物内部に送り込むといった機能を付加するまでの考慮をしていない。
【０００８】
そこで、本発明では、光ダクトの放光部や採光部などに光分散シート（プリズムシート，回折格子シート）を設けることにより、当該光ダクトに取り込まれた屋外自然光から虹模様となる色分散光を生成し、建物内部に出射するようにした。
【０００９】
本発明は、この放光部から建物内部への色分散光を含む形の光出射により、「明るさ＋虹模様」といった装飾的な付加価値の高い屋内出射光を提供できる、光ダクトの実現化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、以上の課題を次のようにして解決する。
（１）採光部(例えば後述の採光部２ａ，３ａ)へ入射した自然光を波長の違いに応じて分散させた色分散光を、放光部(例えば後述の放光部２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，３ｃ)から屋内空間域（例えば後述の屋内空間域１）に出力する光ダクト（例えば後述の横型光ダクト２，縦型光ダクト３）であって、
前記採光部から前記放光部までの光路の一部に、前記色分散光を生成するための光分散シート（例えば後述のプリズムシート５，回折格子シート６）を設けた、
構成態様のものを用いる。
（２）上記（１）において、
前記光分散シートは、
前記波長による、屈折率の違いを利用したプリズムタイプの光分散シート（例えば後述のプリズムシート５）である、
構成態様のものを用いる。
（３）上記（１）において、
前記光分散シートは、
前記波長による、強めあい干渉の回折方向の違いを利用した回折格子タイプの光分散シート（例えば後述の回折格子シート６）である、
構成態様のものを用いる。
（４）上記（１），（２），（３）において、
前記光分散シートの光入射側または光出射側に、
前記自然光の伝播方向を調整するルーバ（例えば後述のルーバ７）を設けた、
構成態様のものを用いる。
【００１１】
以上の構成からなる虹模様生成機能を備えた光ダクトを本発明の対象としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は以上の課題解決手段により、光ダクトの放光部から建物内部への色分散光を含む形の光出射をおこなう、すなわち「明るさ＋虹模様」といった装飾的な付加価値の高い屋内出射光を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】虹模様生成機能を備えた縦型光ダクトを示す説明図である。
【図２】虹模様生成機能を備えた横型光ダクトを示す説明図である。
【図３】縦型光ダクト，横型光ダクトの放光部に設定された出射側虹模様生成域を示す説明図である。
【図４】横型光ダクトの採光部に設定された入射側虹模様生成域を示す説明図である。
【図５】図３の出射側虹模様生成域をその上側からみたときのルーバ配設状態を示す説明図である。
【図６】放光部へのルーバ設置を示す説明図であり、(a)はルーバ設置により、その下のプリズムシートへの入射光の方向が絞り込まれる状態を示し、(b)はルーバに設けられた羽板を示している。
【図７】ルーバのバリエーション例を示す説明図であり、(a)は「く」字状の羽板を用いたルーバの断面形状を示し、(b)は円弧状の羽板を用いたルーバの断面形状を示し、(c)は平板状の羽板の全体を円弧状に整列させたルーバの断面形状を示している。
【図８】プリズムシートを示す説明図であり、(a)はプリズム面の斜視状態を示し、(b)は(a)の矢印方向における断面形状を示している。
【図９】回折格子シートを示す説明図であり、(a)は回折格子面の斜視状態を示し、(b)は(a)の矢印方向における断面形状を示している。
【図１０】横型光ダクトにおける、２０１３年８月３０日１６時ごろの虹模様発生の検証例を示す説明図であり、(a)は屋内空間域とその壁面に生じた虹模様を示し、(b)は(a)の壁面虹模様をメインに示している。
【図１１】横型光ダクトにおける、２０１３年８月３０日１０時ごろの虹模様発生の検証例を示す説明図であり、(a)は屋内空間域とその壁面および床面に生じた虹模様を示し、(b)は(a)の壁面虹模様をメインに示している。
【００１４】
なお、図１０および図１１それぞれの検証例図面の基となるカラー写真を参考資料として別途提出する。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１〜図１１を用いて本発明を実施するための形態を説明する。
【００１６】
図１〜図１１で用いる「数字＋アルファベット」の参照番号の構成要素（例えば採光部２ａ）は、原則として当該参照番号の数字部分の構成要素（例えば横型光ダクト２）の一部であることを示している。
【００１７】
図１〜図１１において、
１は光ダクトへの入射自然光とともに、これを分散させた「虹模様」の色分散光が照射される家屋，ビルなどの屋内空間域，
２は鏡面仕様の内面を有して、屋外からの入射自然光を屋内空間域１に出射する横型光ダクト，
３は鏡面仕様の内面を有して、屋外からの入射自然光を屋内空間域１に出射する縦型光ダクト，
２ａ，３ａは横型光ダクト２，縦型光ダクト３の自然光入射用の採光部，
２ｂ，３ｂは採光部２ａ，３ａの出力側に続く導光部，
２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，３ｃはそれぞれ導光部２ｂ，３ｂの伝播自然光を屋内空間域１に出射するための放光部，
をそれぞれ示している。
【００１８】
また、
４は放光部２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，３ｃに固定されたアクリル製，ガラス製の透明板，
５は透明板４の光入射側の上面に載置されて、入射自然光の波長対応の色分散光からなる「虹模様」を生成するためのプリズムシート，
５ａは当該プリズムシートの上側の平面，
５ｂは平面５ａとは表裏反対側に、それぞれ平行直線方向に延びる横断面三角形状からなって横断方向に山・谷のペア部分が連続する態様で、形成されたプリズム面，
をそれぞれ示している。なお、プリズムシート５を設けない、すなわち「虹模様」を生成しない放光部では透明板４に代えてアクリル製，ガラス製などの拡散板が用いられる。
【００１９】
また、
６はプリズムシート５と同様の色分散光からなる「虹模様」を生成するための回折格子シート，
６ａは回折格子シートの片方側（上側）の平面，
６ｂは平面６ａとは表裏反対側の回折格子面，
６ｃは回折格子面６ｂに、それぞれ平行直線方向に延びる横断面方形状からなって、横断方向飛び飛びに形成された溝状部，
６ｄは隣同士の溝状部６ｃの間に設定された平行直線方向の溝間平面，
をそれぞれ示している。
【００２０】
また、
７はプリズムシート５または回折格子シート６の光入射側に位置する形で光ダクト内面部分に固定されて、当該プリズムシートなどへの入射光方向のばらつきを少なくするためのルーバ，
７ａは互いに平行に組まれて、その隙間部分を光が進行していく複数の細長い羽板，
７ｂは複数の細長い羽板をそれぞれ平行・略垂直の状態で固定する枠組み，
をそれぞれ示している。
【００２１】
また、
Ｒ１は横型光ダクト２を設置したときの屋内空間域１の壁面にて観察される虹模様，
Ｒ２は横型光ダクト２を設置したときの屋内空間域１の床面にて観察される虹模様，
Ｒ３は縦型光ダクト３を設置したときの屋内空間域１の床面にて観察される虹模様，
Ｒ４は図１０の検証例における壁面の虹模様，
Ｒ５は図１１の検証例における壁面の虹模様，
Ｒ６は図１１の検証例における床面の虹模様，
αは屋内空間域天井部などの水平面に対する採光部２ａの傾き（図４参照），
をそれぞれ示している。
【００２２】
なお、以下の記載では必要に応じて、「透明板４＋プリズムシート５（または回折格子シート６）＋ルーバ７」の組合せを放光側色分散セットといい、「透明板４＋プリズムシート５（または回折格子シート６）」の組合せを採光側色分散セットという。
【００２３】
図示の横型光ダクト２，縦型光ダクト３の基本的特徴は、
(11)放光部２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，３ｃまたは採光部２ａ，３ａに、それぞれへの入射自然光の色分散光としての「虹模様」を生成するためのプリズムシート５または回折格子シート６を配設し、
(12)さらには、プリズムシート５または回折格子シート６の光入射側に当該プリズムシートなどへの入射光方向のばらつきを少なくするためのルーバ７を設けた、
ことである。
【００２４】
このように屋内空間域１には、光ダクトへの入射自然光が、いわばその波長成分に色分散した虹模様を含む形で横型光ダクト２，縦型光ダクト３の放光部２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，３ｃから出射する。
【００２５】
この放光部からの色分散光の出射により、屋内空間域１の例えば壁面には図１０，図１１に示すようなはっきりとした虹模様Ｒ４，Ｒ５が投影される。なお、図１１の検証例では床面にもうすい虹模様Ｒ６が観察された。
【００２６】
図１は、横型光ダクト２を用いた場合の屋内空間域１の壁面および床面に虹模様が生じることを示している。
【００２７】
図２は、縦型光ダクト３を用いた場合の屋内空間域１の床面に虹模様が生じることを示している。この縦型光ダクトは三階建のビルの屋上（採光部３ａ）から一階天井部分（放光部３ｃ）の間に設けられている。
【００２８】
横型光ダクト２は計四個の放光部２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆを有しており、この放光部それぞれに放光側色分散セットを選択的に設定可能である。
【００２９】
これら放光部２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆの個々における放光側色分散セットの選択的設定により、屋内空間域１での虹模様生成箇所を選定できる。
【００３０】
逆に、横型光ダクト２の採光部２ａに採光側色分散セットを設定した場合は、放光側色分散セットの有無にかかわらず、放光部２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆのそれぞれから屋内空間域１に、この採光側色分散セットに基づく「虹模様」の色分散光が出射される。
【００３１】
図２の縦型光ダクト３の異なる上下方向位置（例えば異なる階）の周面部分に新たな放光部３ｃを設けた形の縦型光ダクトも用いられる。
【００３２】
この複数放光部を備えた縦型光ダクトの場合も、図１の横型光ダクト２と同じように、各放光部へ選択的に放光側色分散セットを設定でき、また、採光部３ａへ採光側色分散セットを設定できる。
【００３３】
図３は、図１，図２の横型光ダクト２および縦型光ダクト３における放光部２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，３ｃ（出射側虹模様生成域）の形態を示している。
【００３４】
図４は、図１の横型光ダクト２における採光部２ａ（入射側虹模様生成域）の形態を示している。
【００３５】
図３および図４において、
(21)透明板４は、フランジ（図示省略）を介して横型光ダクト２，縦型光ダクト３に固定され、
(22)プリズムシート５，回折格子シート６は、透明板４の上面部分に貼付けなどによって取り付けられ、
(23)ルーバ７は、細長い羽板７ａの枠組み７ｂがネジ止め，リベット止め，接着などの固定手段により横型光ダクト２，縦型光ダクト３に取り付けられている（図３参照）。
【００３６】
図６(a)は、放光部２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，３ｃへルーバ７を配設することにより、プリズムシート５，回折格子シート６への光入射方向が絞り込まれる状態を示している。
【００３７】
プリズムシート５，回折格子シート６の上流側に配設されたルーバ７は、当該プリズムシートなどへの入射光の方向付けをおこなっている。
【００３８】
この入射光に対するルーバ７の方向付け作用により、鏡面仕様内面の横型光ダクト２や縦型光ダクト３においてもその発生阻止がむずかしい拡散光の、プリズムシート５などへの入射方向のランダム化を抑えている。
【００３９】
すなわちプリズムシート５などへの入射光がルーバ７で方向付けられることにより、当該プリズムシートなどからの出射光はルーバ７を設置しないときよりも整列した形の、一定方向の光路に絞り込まれる。
【００４０】
その結果、屋内空間域１の床面や壁面には一段ときれいな虹模様Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が写しだされる。
【００４１】
このルーバ７による入射光の方向整列作用が、横型光ダクト２および縦型光ダクト３のそれぞれにおいて担保されるのは勿論である。
【００４２】
なお、図７に示すように、ルーバ７には各種のものを使用することができる。例えば、羽板７ａを「く」字状や円弧状（図７(a)，図７(b)参照）にしたり、複数の平板状の羽板７ａを全体として上側に凸となる円弧状に整列させるとともに、羽板同士の間隔を光入射側より光出射側が広くなるように設定してもよい（図７(c)参照）。
【００４３】
図８は、それへの入射光が波長対応の色分散光（虹模様）の形で出射するプリズムシート５を示している。
【００４４】
プリズムシート５は、それ自体周知であって、片方の平面５ａとその表裏反対側のプリズム面５ｂとからなっている。
【００４５】
プリズム面５ｂは、平行直線状に連続配設された複数の三角柱状部それぞれを構成する一対の隣接平面（斜面）を備えている。
【００４６】
放光部２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，３ｃに配設されたプリズムシート５の平面５ａへ入射した自然光は、当該平面および一方のプリズム面５ｂのそれぞれで屈折し、当該一方のプリズム面から屋内空間域１に出射する。
【００４７】
採光部２ａ，３ａに配設されたプリズムシート５の平面５ａへ入射した自然光も、放光部への入射光と同じように屈折してそのプリズム面５ｂから導光部２ｂ，３ｂへと出射する。
【００４８】
これら放光部，採光部のプリズムシート５への入射自然光は、その波長ごとに屈折率が異なるので、色分散光の形で屋内空間域１や導光部２ｂ，３ｂへと出射して伝播する。
【００４９】
この色分散光は、最終的に屋内空間域１の壁面や床面に虹模様Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３として投影される。
【００５０】
図９は、それへの入射自然光が波長対応の色分散光（虹模様）の形で出射する回折格子シート６を示している。
【００５１】
回折格子シート６は、それ自体周知であって、片方の平面６ａと、その表裏反対側の回折格子面６ｂとからなっている。
【００５２】
回折格子面６ｂは、複数の平行直線状で飛び飛びの溝状部６ｃとその間の平行直線方向に連続する溝間平面６ｄとを有している。
【００５３】
ここで回折格子シート６の平面６ａへの入射自然光のうち、
(31)溝状部６ｃに進む入射分は、当該溝状部においてさまざまな方向に乱反射・屈折してしまい、
(32)溝間平面６ｄに進む入射光は、回折格子シート６の内部を直線方向に通過して当該溝間平面から出射するときに、その波長に対応した状態で屈折する。
【００５４】
そして周知のように、隣同士の溝間平面６ｄなどからの屈折出射光それぞれの回折・干渉作用により、同一波長ごとの色成分の強め合いによる干渉縞としての色分散光が観測される。
【００５５】
すなわち、上述のプリズムシート５の場合と同じように、放光部２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，３ｃや採光部２ａ，３ａに配設した回折格子シート６から、それへの入射自然光の色分散光が出射される。
【００５６】
この回折格子シート６からの色分散光は、プリズムシート５のそれと同じように、屋内空間域１の壁面や床面に虹模様として投影される。
【００５７】
このように、
(41)プリズムシート５を用いる横型光ダクト２および縦型光ダクト３では、入射自然光の波長によって屈折率が異なること利用して色分散光が生成され、
(42)回折格子シート６を用いる横型光ダクト２および縦型光ダクト３では、入射自然光の回折後の波長ごとの干渉作用を利用して色分散光を生成される。
【００５８】
図１０および図１１の検証例は、図１の水平状態の横型光ダクト２を用いて、採光部２ａに最も近い放光部２ｃのみに「透明板４＋プリズムシート５＋ルーバ７」の放光側色分散セットを配設したときの屋内空間域１の虹模様状態を示している。
【００５９】
この検証実験は、
(51)採光部２ａに、採光側色分散セットを配設せず、
(52)水平状態の横型光ダクト２として、
・採光部２ａの傾きαが２０度（図４参照）
・採光部２ａの開口面形状が「２４cm×１４cm」の方形
・採光部２ａから放光部２ｃまでの導光部２ｂの長さが６２cm
・導光部２ｂの全体長が１４０cm
・導光部２ｂの断面形状が「２２．５cm×５cm」の方形
・放光部２ｃの開口面形状が「２２．５cm×６cm」の方形
からなる光ダクトを用い、
(53)放光部２ｃのプリズムシート５として、住友スリーエム株式会社の「ＳＯＬＦ」を用い、
(54)ルーバ７として、平面形状が「６０mm×１０mm」で厚みが０．５mmの長方形状の羽板７ａを、それぞれ導光部２ｂ方向に平行に５mm間隔で並べた形のものを用いる（図６参照）、
といった環境でおこなっている。
【００６０】
プリズムシート５に代わる回折格子シート６としてはエドカ工業株式会社の「ＰＮ」を用いる。
【００６１】
図１０の検証例では、屋内空間域１の壁面に明確な虹模様Ｒ４が投影されている。
また、図１１の検証例の場合、屋内空間域１の壁面には明確な虹模様Ｒ５が明確に投影され、かつ屋内空間域１の床面にはいくらかの虹模様Ｒ６が投影されている。
【００６２】
なお、上述したように、図１０および図１１の検証例のカラー写真（参考資料）は別途提出している。
【００６３】
本発明の虹模様生成機能を備えた光ダクトが、以上の実施形態に限定されるものでないことは勿論であり、例えば、
(61)虹模様生成用のプリズムシート５および回折格子シート６として上記以外の各種製品を採用する。
(62)上述の各種構成要素の数値はあくまで一例であって、上記値の代わりに適宜変更した値を用いる。
(63)プリズムシート５および回折格子シート６を、横型光ダクト２，縦型光ダクト３の光路中の、採光部２ａ，３ａ，放光部２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，３ｃ以外の任意の部分に配設する、
(64)プリズムシート５および回折格子シート６を表裏（上下）逆にして配設する、
(65)ルーバ７を、プリズムシート５および回折格子シート６の下側に配設する、
(66)ルーバ７の向きを、図５のそれから任意の角度回動させた状態に設定する、例えばプリズムシート５のプリズム面５ｂの平行直線方向や、回折格子シート６の溝状部６ｃの平行直線方向との直交方向に設定する、
(67)ルーバ７を、その羽板７ａの全体が縦横の格子状に組まれた形に設定する、
ようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１：屋内空間域
２：横型光ダクト
３：縦型光ダクト
２ａ，３ａ：採光部
２ｂ，３ｂ：導光部
２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，３ｃ：放光部
４：透明板
５：プリズムシート
５ａ：平面
５ｂ：プリズム面
６：回折格子シート
６ａ：平面
６ｂ：回折格子面
６ｃ：溝状部
６ｄ：溝間平面
７：ルーバ
７ａ：羽板
７ｂ：枠組み
【００６５】
Ｒ１：横型光ダクトを設置したときの屋内空間域の壁面にて観察される虹模様
Ｒ２：横型光ダクトを設置したときの屋内空間域の床面にて観察される虹模様
Ｒ３：縦型光ダクトを設置したときの屋内空間域の床面にて観察される虹模様
Ｒ４：図１０の検証例における壁面の虹模様
Ｒ５：図１１の検証例における壁面の虹模様
Ｒ６：図１１の検証例における床面の虹模様
α：水平面に対する採光部の傾き（図４参照）
【図１】
2015097169.tif 000003
【図２】
2015097169.tif 000004
【図３】
2015097169.tif 000005
【図４】
2015097169.tif 000006
【図５】
2015097169.tif 000007
【図６】
2015097169.tif 000008
【図７】
2015097169.tif 000009
【図８】
2015097169.tif 000010
【図９】
2015097169.tif 000011
【図１０】
2015097169.tif 000012
【図１１】
2015097169.tif 000013