(57)【要約】【課題】  太陽光を利用した太陽光採光装置であって、太陽の追尾を不要とし、機構を簡素化、小型化し、エネルギ消費をなくし、また、導光のための複雑な構造を不要とし、既存の家屋に後から設置することも容易とし、さらに、天候による影響をなくし、曇天時や雨天時においても充分な照明を行うことができるようにする。【解決手段】  側壁部１０１に光透過部１０２を有する家屋１０３の側方に、大気中において散乱された太陽散乱光１０５を反射させ、光透過部１０２を介して家屋１０３内に太陽散乱光１０５を導く反射板１を設置する。散乱光を利用するため、太陽の追尾が不要となり、曇天時や雨天時においても充分な照明を行うことができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
側壁部に光透過部を有する家屋の側方に設置され、大気中において散乱された太陽散乱光を反射させて、上記光透過部を介して該家屋内に該太陽散乱光を導く反射板を備えた
ことを特徴とする太陽光採光装置。
【請求項２】
上記反射板は、上記太陽散乱光を反射する表面部が、微細な凹凸が形成され反射光を散乱させる散乱面となされている
ことを特徴とする請求項１記載の太陽光採光装置。
【請求項３】
上記反射板は、上記太陽散乱光を反射する表面部が、平面となされている
ことを特徴とする請求項１、または、請求項２記載の太陽光採光装置。
【請求項４】
上記反射板は、上記太陽散乱光を反射する表面部が、凸面状となされ、反射光を拡散させる
ことを特徴とする請求項１、または、請求項２記載の太陽光採光装置。
【請求項５】
上記反射板は、上記太陽散乱光を反射する表面部の可視光領域における反射率が、６０％以上である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の太陽光採光装置。
【請求項６】
上記反射板は、上記太陽散乱光のうちの紫外線及び赤外線を除去し、残余の光を反射する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の太陽光採光装置。
【請求項７】
家屋の側壁部の光透過部における透過光から紫外線及び赤外線を除去し、残余の光を透過させるフィルタを備えている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の太陽光採光装置。
【請求項８】
上記反射板は、上記太陽散乱光を上記光透過部の上部近傍に導き、
上記光透過部の上部近傍に設置され、上記反射板によって導かれた上記太陽散乱光を反射して、上記家屋内に対し、上記光透過部の上部より下方に向けて該太陽散乱光を導く副反射板を備えている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の太陽光採光装置。
【請求項９】
上記反射板は、上記家屋の側壁部により、上記光透過部の下方位置において、下端側を支持されて傾斜されて設置されており、
上記家屋の側壁部の上記光透過部の上方位置に設置され上記反射板の上端側を支持する透光性材料からなる庇部材と、
上記光透過部の上部近傍に設置され、上記反射板によって導かれた上記太陽散乱光を反射して、上記家屋内に対し、下方に向けて該太陽散乱光を導く副反射板と
を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の太陽光採光装置。
【請求項１０】
上記反射板が反射した太陽散乱光を順次反射して上記家屋の内方側に導く複数の副反射板を備えている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一に記載の太陽光採光装置。
【請求項１１】
上記反射板は、折り畳み収納可能である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一に記載の太陽光採光装置。
【請求項１２】
上記反射板は、可撓性を有する長尺のシート状に形成され、一対の巻付け軸間に架け渡されており、少なくともいずれか一方の巻付け軸による巻取りが可能である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一に記載の太陽光採光装置。
【請求項１３】
上記反射板は、仰角及び方位角の調整が可能である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか一に記載の太陽光採光装置。
【請求項１４】
上記反射板は、家屋の側方に設置された手摺壁の傾斜された上端面に反射塗料が塗布されることによって形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一に記載の太陽光採光装置。
【請求項１５】
側壁部に光透過部を有する家屋の側方に反射板を設置し、大気中において散乱された太陽散乱光を該反射板により反射させて該光透過部を介して該家屋内に該太陽散乱光を導くにあたって、
上記家屋の周囲の太陽光遮蔽物の存在状態に基づいて、上記反射板の設置場所、大きさ、形状、反射率及び拡散率を算定することを特徴とする採光条件の設定プログラム。
【請求項１６】
側壁部に光透過部を有する家屋の側方に反射板を設置し、大気中において散乱された太陽散乱光を該反射板により反射させて該光透過部を介して該家屋内に該太陽散乱光を導くにあたって、
上記家屋の周囲の太陽光遮蔽物によって区切られた天空に向かう採光開口部を光源として扱い、
上記反射板と、この反射板への入射光及びこの反射板からの出射光が透過する透光性部材と、上記家屋内における光反射部を光学要素とし、
上記家屋内における被照明領域についての照度のシミュレーションを幾何光学に基づいて行い、
上記反射板について、設置場所、面積、形状、反射率、反射率の波長依存性、拡散反射特性である拡散係数及び拡散の角度依存性、枚数を算定し、上記透光性部材について、設置場所、面積、形状、透過率、透過率の波長依存性、拡散透過特性である拡散係数及び拡散の角度依存性、枚数を算定し、これら光学要素について最適化を行う
ことを特徴とする採光条件の設定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気中において散乱されている太陽散乱光を屋内に導いて屋内の照明を行う太陽光採光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽光を利用して屋内照明を行う太陽光採光装置が提案されている。
【０００３】
このような太陽光採光装置は、太陽からの直接光、いわゆる直射日光を利用している。すなわち、このような太陽光採光装置は、直射日光があたる場所に設置されて直射日光を反射させる反射鏡と、この反射鏡によって反射された直射日光を屋内に導く導光手段とを備えて構成されている。この導光手段は、レンズや光ファイバなどによって構成されている。
【０００４】
そして、このような太陽光採光装置においては、太陽の位置が時間の経過とともに変化してしまうことに対応して、反射鏡の向きを、太陽に追従するように連続的に移動（追尾）操作している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１３５１１５  自然光濃縮集光による採光装置
【特許文献２】特開２００１−０３５２１９  太陽光採光システム
【特許文献３】特開２０００−１４９６２８  光ダクト装置
【特許文献４】特開２０００−０６４５２５  採光装置
【特許文献５】特開平１０−３４０６０７  住宅の採光計画方法
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述のような太陽光採光装置においては、反射鏡を太陽の追尾のために移動操作する移動機構が必要であり、この移動機構のために装置の複雑化、大型化が招来されている。また、この移動機構における駆動力の確保のため、電力等のエネルギが必要であり、このようなエネルギの供給が保証されない地域において使用することができない。
【０００７】
また、上述の太陽光採光装置においては、導光手段の構成が複雑であるため、作製及び設置が煩雑、困難であり、既存の家屋に後から設置することは困難である。
【０００８】
さらに、上述の太陽光採光装置においては、天候による照明効果への影響が大きく、曇天時や雨天時等、直射日光が得られないような条件下においては、充分な照明が行えない。
【０００９】
そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、太陽光を利用した太陽光採光装置でありながら、太陽の追尾が不要で、機構が簡素化、小型化され、エネルギ消費がなく、また、導光のための複雑な構造が不要であって、既存の家屋に後から設置することも容易であり、さらに、天候による照明効果への影響がほとんどなく、曇天時や雨天時においても充分な照明を行うことができる太陽光採光装置を提供しようとするものである。
【００１０】
また、本発明は、側壁部に光透過部を有する家屋の側方に反射板を設置し、大気中において散乱された太陽散乱光を該反射板により反射させて該光透過部を介して該家屋内に該太陽散乱光を導くにあたって、家屋の周囲の状態に応じて反射板の設置場所、大きさ、形状、反射率及び拡散率を最適化し、最も効率的な照明を行う条件を特定することができる採光条件の設定プログラムを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の課題を解決するため、本発明に係る太陽光採光装置は、側壁部に光透過部を有する家屋の側方に設置され大気中において散乱された太陽散乱光を反射させて光透過部を介して家屋内に太陽散乱光を導く反射板を備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
この太陽光採光装置においては、太陽散乱光を利用しているため、太陽の追尾が不要であり、また、天候による照明効果への影響がほとんどない。
【００１３】
また、本発明は、上述の太陽光採光装置において、反射板は、太陽散乱光を反射する表面部が、微細な凹凸が形成され反射光を散乱させる散乱面となされていることとしたものである。
【００１４】
この太陽光採光装置においては、反射板の表面部が散乱面となされていることにより、天空のより広い範囲からの散乱光を家屋の光透過部に導くことができるので、天候による照明効果への影響を少なくすることができる。
【００１５】
また、本発明は、上述の太陽光採光装置において、反射板は、太陽散乱光を反射する表面部が、平面となされていることとしたものである。
【００１６】
この太陽光採光装置においては、反射板の製作が容易である。
【００１７】
また、本発明は、上述の太陽光採光装置において、反射板は、太陽散乱光を反射する表面部が、凸面状となされ、反射光を拡散させることとしたものである。
【００１８】
この太陽光採光装置においては、反射板の表面部が凸面となされていることにより、天空のより広い範囲からの散乱光を家屋の光透過部に導くことができるので、天候による照明効果への影響を少なくすることができる。
【００１９】
また、本発明は、上述の太陽光採光装置において、反射板は、太陽散乱光を反射する表面部の可視光領域における反射率が、６０％以上であることとしたものである。
【００２０】
この太陽光採光装置においては、天空からの散乱光を家屋の光透過部に効率的に導くことができる。
【００２１】
そして、本発明は、上述の太陽光採光装置において、反射板は、太陽散乱光を光透過部の上部近傍に導くものとし、光透過部の上部近傍に設置され反射板によって導かれた太陽散乱光を反射して家屋内に対し光透過部の上部より下方に向けて該太陽散乱光を導く副反射板を備えていることとしたものである。
【００２２】
この太陽光採光装置においては、家屋内に導かれた散乱光は、光透過部の上部より下方に向けて導かれるので、家屋内を自然な照明状態とすることができる。
【００２３】
また、本発明は、上述の太陽光採光装置において、反射板は、家屋の側壁部により光透過部の下方位置において下端側を支持されて傾斜されて設置されており、家屋の側壁部の光透過部の上方位置に設置され反射板の上端側を支持する透光性材料からなる庇部材と、光透過部の上部近傍に設置され反射板によって導かれた太陽散乱光を反射して家屋内に対し下方に向けて該太陽散乱光を導く副反射板とを備えていることとしたものである。
【００２４】
この太陽光採光装置においては、家屋内に導かれた散乱光が光透過部の上部より下方に向けて導かれるので、家屋内を自然な照明状態とすることができるとともに、反射板が庇部材によって降雨等から保護されるので、この反射板の汚れや反射率の劣化が防止される。さらに、この太陽光採光装置においては、反射板が家屋の側壁部及びこの側壁部に設置される庇部材によって支持されるので、反射板を家屋から離間した位置において支持する部材を設ける必要がない。
【００２５】
また、本発明は、上述の太陽光採光装置において、反射板が反射した太陽散乱光を順次反射して家屋の内方側に導く複数の副反射板を備えていることとしたものである。
【００２６】
この太陽光採光装置においては、家屋内において光透過部より離れた場所についても、効率的に照明することができる。
【００２７】
また、本発明は、上述の太陽光採光装置において、反射板は、折り畳み収納可能であることとしたものである。
【００２８】
この太陽光採光装置においては、強風時などには、反射板を折り畳んでおくことにより、反射板の破損や紛失を防止することができる。
【００２９】
また、本発明は、上述の太陽光採光装置において、反射板は、可撓性を有する長尺のシート状に形成され、一対の巻付け軸間に架け渡されており、少なくともいずれか一方の巻付け軸による巻取りが可能であることとしたものである。
【００３０】
この太陽光採光装置においては、反射板が汚れた場合には、この反射板を一方の巻付け軸により巻取り、他方の巻き付け軸に巻付けられていた部分を一対の巻付け軸間の位置に引き出すことにより、常に汚れのない反射板を容易に使用することができる。
【００３１】
さらに、本発明は、上述の太陽光採光装置において、反射板は、仰角及び方位角の調整が可能であることとしたものである。
【００３２】
この太陽光採光装置においては、家屋の周囲の太陽光遮蔽物の状態や天候、時刻に応じて反射板の向きを容易に調整することができる。
【００３３】
さらに、本発明は、上述の太陽光採光装置において、反射板は、家屋の側方に設置された手摺壁の傾斜された上端面に反射塗料が塗布されることによって形成されていることとしたものである。
【００３４】
この太陽光採光装置においては、反射板は、家屋の側方に設置された手摺壁と一体化しているため、強風などによる破損、紛失の虞れがない。
【００３５】
そして、本発明に係る採光条件の設定プログラムは、側壁部に光透過部を有する家屋の側方に反射板を設置し大気中において散乱された太陽散乱光を該反射板により反射させて該光透過部を介して該家屋内に該太陽散乱光を導くにあたって、家屋の周囲の太陽光遮蔽物の存在状態に基づいて、反射板の設置場所、大きさ、形状、反射率及び拡散率を算定することを特徴とするものである。
【００３６】
この採光条件の設定プログラムにおいては、家屋の周囲の状態に応じて反射板の設置場所、大きさ、形状、反射率及び拡散率を最適化することができるので、最も効率的な照明を行う条件を特定することができる。
【００３７】
また、本発明に係る採光条件の設定プログラムは、側壁部に光透過部を有する家屋の側方に反射板を設置し大気中において散乱された太陽散乱光を該反射板により反射させて該光透過部を介して該家屋内に該太陽散乱光を導くにあたって、家屋の周囲の太陽光遮蔽物によって区切られた天空に向かう採光開口部を光源として扱い、反射板とこの反射板への入射光及びこの反射板からの出射光が透過する透光性部材と家屋内における光反射部を光学要素とし、家屋内における被照明領域についての照度のシミュレーションを幾何光学に基づいて行い、反射板について、設置場所、面積、形状、反射率、反射率の波長依存性、拡散反射特性である拡散係数及び拡散の角度依存性、枚数を算定し、透光性部材について、設置場所、面積、形状、透過率、透過率の波長依存性、拡散透過特性である拡散係数及び拡散の角度依存性、枚数を算定し、これら光学要素について最適化を行うことを特徴とするものである。
【００３８】
この採光条件の設定プログラムにおいては、各光学要素についての最適化がなされ、家屋内における被照明領域における照度を充分に確保することができる。
【発明の効果】
【００３９】
上述のように、本発明に係る太陽光採光装置は、側壁部に光透過部を有する家屋の側方に設置され大気中において散乱された太陽散乱光を反射させ光透過部を介して家屋内に太陽散乱光を導く反射板を備えている。
【００４０】
この太陽光採光装置においては、太陽散乱光を利用するため、太陽の追尾が不要であり、機構が簡素化、小型化し、エネルギ消費がなく、また、天候による照明効果への影響がほとんどなく、曇天時や雨天時においても充分な照明を行うことができ、さらに、複雑な構成の導光手段を用いないため、既存の家屋に後から設置することも容易である。
【００４１】
また、この太陽光採光装置において、太陽散乱光を反射する反射板の表面部を微細な凹凸が形成され反射光を散乱させる散乱面とした場合には、天空のより広い範囲からの散乱光を家屋の光透過部に導くことができるので、天候による照明効果への影響を少なくすることができる。
【００４２】
また、この太陽光採光装置において、太陽散乱光を反射する反射板の表面部を平面とした場合には、反射板の製作が容易である。
【００４３】
また、この太陽光採光装置において、太陽散乱光を反射する反射板の表面部を凸面状とし、反射光を拡散させるものとした場合には、天空のより広い範囲からの散乱光を家屋の光透過部に導くことができるので、天候による照明効果への影響を少なくすることができる。
【００４４】
また、この太陽光採光装置において、太陽散乱光を反射する反射板の表面部の可視光領域における反射率を６０％以上であることとした場合には、天空からの散乱光を家屋の光透過部に効率的に導くことができる。
【００４５】
そして、この太陽光採光装置において、反射板により太陽散乱光を光透過部の上部近傍に導き、この反射板によって導かれた太陽散乱光を反射して家屋内に対し光透過部の上部より下方に向けて該太陽散乱光を導く副反射板を光透過部の上部近傍に設置した場合には、家屋内を自然な照明状態とすることができる。
【００４６】
また、この太陽光採光装置において、反射板を家屋の側壁部により光透過部の下方位置において下端側を支持させて傾斜させて設置するとともに、家屋の側壁部の光透過部の上方位置に設置され反射板の上端側を支持する透光性材料からなる庇部材と、光透過部の上部近傍に設置され反射板によって導かれた太陽散乱光を反射して家屋内に対し下方に向けて該太陽散乱光を導く副反射板とを設けた場合には、家屋内を自然な照明状態とすることができるとともに、反射板の汚れや反射率の劣化を防止することができ、さらに、反射板を家屋から離間した位置において支持する部材を設ける必要がなく、装置構成を簡素化することができる。
【００４７】
また、この太陽光採光装置において、反射板が反射した太陽散乱光を順次反射して家屋の内方側に導く複数の副反射板を設けた場合には、家屋内において光透過部より離れた場所についても、効率的に照明することができる。
【００４８】
また、この太陽光採光装置において、反射板を、折り畳み収納可能なものとした場合には、強風時などには、反射板を折り畳んでおくことにより、反射板の破損や紛失を防止することができる。
【００４９】
また、この太陽光採光装置において、反射板を、可撓性を有する長尺のシート状に形成され一対の巻付け軸間に架け渡されており少なくともいずれか一方の巻付け軸による巻取りが可能であるものとした場合には、反射板が汚れた場合には、この反射板を一方の巻付け軸により巻取り、他方の巻き付け軸に巻付けられていた部分を一対の巻付け軸間の位置に引き出すことにより、常に汚れのない反射板を容易に使用することができる。
【００５０】
さらに、この太陽光採光装置において、反射板を、仰角及び方位角の調整が可能であるものとした場合には、家屋の周囲の太陽光遮蔽物の状態や天候、時刻に応じて反射板の向きを容易に調整することができる。
【００５１】
さらに、この太陽光採光装置において、反射板を、家屋の側方に設置された手摺壁の傾斜された上端面に反射塗料が塗布されることによって形成されたものとした場合には、反射板が家屋の側方に設置された手摺壁と一体化しているため、強風などによる反射板の破損、紛失の虞れがない。
【００５２】
そして、本発明に係る採光条件の設定プログラムは、側壁部に光透過部を有する家屋の側方に反射板を設置し大気中において散乱された太陽散乱光を該反射板により反射させて該光透過部を介して該家屋内に該太陽散乱光を導くにあたって、家屋の周囲の太陽光遮蔽物の存在状態に基づいて、反射板の設置場所、大きさ、形状、反射率及び拡散率を算定する。
【００５３】
この採光条件の設定プログラムにおいては、家屋の周囲の状態に応じて反射板の設置場所、大きさ、形状、反射率及び拡散率を最適化することができるので、最も効率的な照明を行う条件を特定することができる。
【００５４】
また、本発明に係る採光条件の設定プログラムにおいては、家屋の周囲の太陽光遮蔽物によって区切られた天空に向かう採光開口部を光源として扱い、反射板とこの反射板への入射光及びこの反射板からの出射光が透過する透光性部材と家屋内における光反射部を光学要素とし、家屋内における被照明領域についての照度のシミュレーションを幾何光学に基づいて行い、各光学要素について最適化を行うので、家屋内における被照明領域における照度を充分に確保することができる。
【００５５】
すなわち、本発明は、太陽光を利用した太陽光採光装置でありながら、太陽の追尾が不要で、機構が簡素化、小型化され、エネルギ消費がなく、また、導光のための複雑な構造が不要であって、既存の家屋に後から設置することも容易であり、さらに、天候による照明効果への影響がほとんどなく、曇天時や雨天時においても充分な照明を行うことができる太陽光採光装置を提供することができるものである。
【００５６】
また、本発明は、家屋の周囲の状態に応じて反射板の設置場所、大きさ、形状、反射率及び拡散率を最適化し、最も効率的な照明を行う条件を特定することができる採光条件の設定プログラムを提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００５８】
本発明に係る太陽光採光装置は、図１に示すように、側壁部１０１に窓などの光透過部１０２を有する家屋１０３の当該側方に設置される反射板１を備えている。この反射板１は、支持部材２により、大気中において散乱された太陽散乱光１０５を反射させて光透過部１０２を介して家屋１０３内に該太陽散乱光１０５を導くように、該家屋１０３側に所定の角度傾斜されて設置されている。支持部材２は、家屋１０３の側方の地上に設置されており、上端側の支軸４を介して、反射板１を支持している。家屋１０３内は、このようにして導かれた太陽散乱光１０５によって照明される。
【００５９】
なお、家屋１０３の光透過部１０２は、図面においては開口部として表現しているが、ガラスの如き透明材料によって閉蓋されていても、光が透過する状態となっていればよい。
【００６０】
反射板１としては、アルミニウムの如き金属板や、または、合成樹脂材料や木材、ガラス等からなる基材の表面部にアルミニウムの如き金属箔を貼付したものを用いることができる。
【００６１】
太陽散乱光１０５とは、太陽１０４から発せられた光線が、大気、大気中の塵挨及び水滴等によって散乱された光であり、全天空より略々一様の密度で地上に到達しているものである。したがって、家屋１０３の光透過部１０２に到達する太陽散乱光１０５の光量は、反射板１を介して光透過部１０２に対応される天空の面積（立体角）に略々比例したものとなる。
【００６２】
そして、この太陽散乱光１０５は、晴天時よりも、むしろ曇天時のほうが多くなることもあるため、この太陽光採光装置において、反射板１を介して光透過部１０２に導かれる光量は、天候による影響をあまり受けない。また、この太陽光採光装置においては、太陽散乱光１０５を利用しているため、反射板１が太陽１０４を追尾する必要がない。
【００６３】
そして、この太陽光採光装置は、反射板１の太陽散乱光１０５を反射する表面部を、微細な凹凸が形成され反射光を散乱させる散乱面として構成してもよい。このように反射板１の表面部を散乱面とすると、天空のより広い範囲（大きな立体角の範囲）からの太陽散乱光１０５を家屋１０３の光透過部１０２に導くことができるため、天候による照明効果への影響をより少なくすることができる。
【００６４】
なお、反射板１の表面部における反射率及び拡散特性は、図２Ａに示すように、この反射板１による反射光の方向及び光強度をベクトルで表すことができる。この反射板１の反射率及び拡散特性は、例えば、入射光の入射角に等しい出射角を有する反射光が最も光強度が高く、この反射光に対する角度が大きい光線ほど、光強度が低くなる特性を有している。
【００６５】
また、後述する各光学要素において、透光性材料からなる部材についての透過率及び拡散特性は、図２Ｂに示すように、この部材の透過光の方向及び光強度をベクトルで表すことができる。この部材の透過率及び拡散特性は、例えば、入射光の入射角に等しい出射角を有する（入射光の延長上の）透過光が最も光強度が高く、この透過光に対する角度が大きい光線ほど、光強度が低くなる特性を有している。
【００６６】
また、この太陽光採光装置において、反射板１は、太陽散乱光１０５を反射する表面部を平面として構成することにより製作が容易なものとしてもよいし、図３に示すように、この表面部を凸面状として構成してもよい。反射板の表面部を凸面とすることにより、この表面部における反射光が拡散され、天空のより広い範囲（大きな立体角の範囲）からの太陽散乱光１０５を家屋１０３の光透過部１０２に導くことができるようになり、天候による照明効果への影響をより少なくすることができる。
【００６７】
そして、この太陽光採光装置においては、反射板１は、天空からの太陽散乱光１０５を反射する表面部の反射率を高くすることにより、該太陽散乱光１０５を家屋１０３の光透過部１０２に効率的に導くことができ、この反射率を、例えば、可視光領域において６０％以上の高反射率とすることが望ましい。
【００６８】
そして、この太陽光採光装置は、図４に示すように、反射板１を、太陽散乱光１０５を光透過部１０２の上部近傍に導くように設置し、光透過部１０２の上部近傍に副反射板３を設置して構成してもよい。副反射板３は、反射板１によって導かれた太陽散乱光１０５を反射させて、家屋１０３内に対し光透過部１０２の上部より下方に向けて導く。なお、この副反射板３は、家屋１０３の光透過部１０２の上部に設置されている庇の下面に貼着して設けることもできる。
【００６９】
このような副反射板３を設けることにより、家屋１０３内に導かれた太陽散乱光１０５は、光透過部１０２の上部より下方に向けて導かれるので、家屋１０３内を自然な照明状態とすることができる。すなわち、この場合には、例えば、テーブルや机などが上方側から照明されることになり、側方や下方側より照明されるといった不自然な照明状態を避けることができる。
【００７０】
そして、このように、光透過部１０２の上部に副反射板３を設けた場合には、光透過部１０２の下方側部分は、扉などの遮光壁１０６によって閉塞されていても構わない。この場合には、光透過部１０２の下方側部分が閉塞されていても照明効果には殆ど影響がない。
【００７１】
さらに、この太陽光採光装置においては、図５に示すように、反射板１が反射した太陽散乱光１０５を順次反射して家屋１０３の内方側に導く複数の副反射板４，５を設けることもできる。各副反射板４，５は、互いに反射面を対向させた状態で、略々平行となされて設置されている。この場合には、反射板１により反射された太陽散乱光１０５は、各副反射板４，５間に斜めに入射され、これら副反射板４，５間で繰返し反射されながら、家屋１０３の内方側に導かれる。そして、この太陽散乱光１０５は、これら副反射板４，５の終端部分より、家屋１０３内に放射される。
【００７２】
このように、複数の副反射板４，５を設けることにより、家屋１０３内において光透過部１０２より離れた場所についても、効率的に照明することができる。
【００７３】
ところで、上述の太陽光採光装置の各構成例において、反射板１は、図６に示すように、折り畳み収納が可能であるように構成することができる。すなわち、反射板１を複数の部分に分割して構成しておき、このように分割された反射板１の各部分を支持部材２に対して支軸４を介して回動可能に支持されるようにしておけば、これら反射板１の各部分は、図６中矢印Ａで示すように、支軸４回りに回動されることにより、支持部材２に沿って畳んだ状態とすることができる。
【００７４】
強風時などには、このようにして反射板１を折り畳んでおくことにより、反射板１の破損や紛失を防止することができる。
【００７５】
また、この太陽光採光装置の各構成例においては、反射板１は、図７に示すように、可撓性を有する長尺のシート状に形成され、一対の巻付け軸５，６間に架け渡されたものとして構成してもよい。一対の巻付け軸５，６は、互いに平行となされて、軸支持部材７の両縁部分において、それぞれ回転可能に支持されている。そして、軸支持部材７は、支持部材２によって、支軸４を介して支持されている。
【００７６】
そして、反射板１は、少なくともいずれか一方の巻付け軸５による巻取りが可能となされており、予め他方の巻付け軸６の回りに巻回されている。
【００７７】
このように構成した反射板１においては、表面部が汚れた場合には、図７中矢印Ｃで示すように、一方の巻付け軸５により巻取り、他方の巻き付け軸６に巻付けられていた部分を一対の巻付け軸５，６間の位置に引き出すことにより、常に汚れのない部分を容易に使用することができる。
【００７８】
さらに、上述した太陽光採光装置の各構成例においては、反射板１は、仰角及び方位角の調整が可能であるように構成してもよい。すなわち、反射板１は、支持部材２に対し、水平な支軸４回りに回動されることにより、仰角の調整が可能である。また、反射板１は、図６中矢印Ｂで示すように、支持部材２を鉛直線回りに回動可能としておくことにより、方位角の調整が可能となる。
【００７９】
このように、反射板１の仰角及び方位角の調整が可能であることにより、家屋１０３の周囲の太陽光遮蔽物の状態や天候、時刻など、天空の状態に応じて、反射板１の向きを容易に調整することができる。ただし、このような反射板１の仰角及び方位角の調整は、この太陽光採光装置が太陽散乱光１０５を利用していることから、始めに一旦行ってしまえば、その後には殆ど不要である。
【００８０】
また、この太陽光採光装置においては、反射板１は、図８に示すように、家屋１０３の側壁部１０１により光透過部１０２の下方位置において下端側を支持されて傾斜されて設置されるものとしてもよい。そして、この太陽光採光装置においては、家屋の側壁部１０１の光透過部１０２の上方位置に設置され反射板１の上端側を支持する庇部材８が設けられている。この庇部材８は、透光性材料から形成されている。
【００８１】
さらに、この太陽光採光装置においては、光透過部１０２の上部近傍に設置され反射板１によって導かれた太陽散乱光を反射して家屋１０３内に対し下方に向けて該太陽散乱光を導く副反射板３が設けられている。
【００８２】
この太陽光採光装置においては、大気中において散乱された太陽散乱光１０５は、庇部材８を透過して反射板１に至り、この反射板１によって反射されて、光透過部１０２を介して、家屋１０３内に導かれる。
【００８３】
この太陽光採光装置においては、家屋１０３内に導かれる太陽散乱光１０５は、光透過部１０２の上部より下方に向けて導かれるので、家屋内を自然な照明状態とすることができる。また、この太陽光採光装置においては、反射板１が庇部材８によって降雨等から保護されるので、この反射板１の汚れや反射率の劣化が防止される。
【００８４】
さらに、この太陽光採光装置においては、反射板１が家屋１０３の側壁部１０１及びこの側壁部１０１に設置される庇部材８によって支持されるので、反射板１を家屋１０３から離間した位置において支持するための部材を用いる必要がなく、装置構成が簡素である。
【００８５】
さらに、この太陽光採光装置において、反射板１は、図９に示すように、家屋１０３の側方に設置された手摺壁１０７の傾斜された上端面に反射塗料を塗布することによって形成したものとしてもよい。この手摺壁１０７は、適当な厚みを有しており、上端面が、上述した太陽光採光装置の各構成例における反射板１と同様の傾きを有している。反射塗料は、溶媒中に、アルミニウム等の金属粒子が混合された塗料であり、塗布した後の表面部は、反射率の高い面となる。
【００８６】
反射板１をこのように反射塗料の塗布により形成した場合には、この反射板１は、手摺壁１０７と一体化しているため、強風などによる破損、紛失の虞れがない。
【００８７】
そして、本発明に係る採光条件の設定プログラムは、上述のように、側壁部に光透過部を有する家屋の側方に反射板を設置し大気中において散乱された太陽散乱光を該反射板により反射させて該光透過部を介して該家屋内に該太陽散乱光を導くにあたって、家屋の周囲の太陽光遮蔽物の存在状態に基づいて、反射板の設置場所、大きさ、形状、反射率及び拡散率を算定するプログラムである。
【００８８】
この採光条件の設定プログラムにおいては、家屋の周囲の状態に応じて反射板の設置場所、大きさ、形状、反射率及び拡散率を最適化し、最も効率的な照明を行う条件を特定する。
【００８９】
すなわち、この採光条件の設定プログラムにおいては、まず、図１０に示すように、家屋１０３の周囲の他の家屋などの太陽光遮蔽物１０８によって区切られた天空に向かう採光開口部１０９を光源として扱う。
【００９０】
そして、この採光条件の設定プログラムにおいては、図１１のフローチャートに示すように、ステップｓｔ１において、光源（採光開口部１０９）に関する大きさ（立体角）、光強度、拡散状態等に関するデータを入力する。
【００９１】
そして、反射板１と、この反射板１への入射光及びこの反射板１からの出射光が透過する庇部材８や窓ガラス等の透光性部材と、家屋１０３内における壁や天井などの光反射部を光学要素として考える。
【００９２】
すなわち、この採光条件の設定プログラムにおいては、図１１のステップｓｔ２において、家屋１０３内における壁や天井などの光反射部に関する大きさ、形状や反射率等に関するデータを入力する。また、ステップｓｔ３において、反射板１及び庇部材８や窓ガラス等の透光性部材に関する大きさ、形状や反射率、透過率、拡散特性等のパラメータに関するデータを入力する。
【００９３】
次に、家屋１０３内における各被照明領域（Ａ）、（Ｂ）、・・・について、照度のシミュレーションを幾何光学に基づいて行う。
【００９４】
ここで、照度のシミュレーションは、採光開口部１０９から各光学要素に至る多数本数の光線について光線追跡を行うことにより、各光学要素の各パラメータを変化させて、各被照明領域（Ａ）、（Ｂ）、・・・に到達する光線本数を求めることによって行う。
【００９５】
すなわち、この採光条件の設定プログラムにおいては、図１１のステップｓｔ４において、反射板１及び庇部材８や窓ガラス等の透光性部材に関する大きさ、形状や反射率、透過率、拡散特性等に関するパラメータを適宜設定する。
【００９６】
次に、ステップｓｔ５において、光源（採光開口部１０９）から家屋１０３内の各被照明領域（Ａ）、（Ｂ）、・・・に至る光線追跡を行い、ステップｓｔ６において、各被照明領域における照明に関する利得関数Ｍを算出する。このとき、光線追跡は、例えば、光源面を１００×１００程度にマトリクス状に分割し、これら分割された個々の領域から出射される各光線について、各光学要素を経て各被照明領域（Ａ）、（Ｂ）、・・・に到達するまでの光線追跡を行う。
【００９７】
ここで、利得関数Ｍは、各被照明領域（Ａ）、（Ｂ）、・・・の面積をＳ１、Ｓ２・・・Ｓｉ・・・Ｓｎとし、これら各被照明領域に到達する光線本数をＮ１、Ｎ２・・・Ｎｉ・・・Ｎｎとし、各被照明領域についての重要度をｗ１、ｗ２・・・ｗｉ・・・ｗｎとしたとき、以下に示す式によって算出される。重要度ｗは、その被照明領域を他の被照明領域に比較してどの程度明るく照明したいかを示す係数である。
【００９８】
Ｍ＝（１／ｗ１）（Ｎ１／Ｓ１）＋（１／ｗ２）（Ｎ２／Ｓ２）＋・・・＋（１／ｗｉ）（Ｎｉ／Ｓｉ）＋・・・＋（１／ｗｎ）（Ｎｎ／Ｓｎ）
＝Σｉ＝０ｎ｛（１／ｗｉ）（Ｎｉ／Ｓｉ）｝
（∵ｉ＝１，２，３・・・・ｎ）
この採光条件の設定プログラムにおいては、この利得関数Ｍを極大値とすることによって、各光学要素についての最適化を行うことができる。例えば、ｉ領域の照度を大きくするならｗｉを大きくする。すると、利得関数Ｍが一定であるとすると、（Ｎｉ／Ｓｉ）が大きくなければならない。このようにして、ｗｉを適当に与えることにより、各照明位置の相対的明るさを制御することができる。
【００９９】
すなわち、この採光条件の設定プログラムにおいては、図１１のステップｓｔ７において、各光学要素の各パラメータの変化に対する利得関数Ｍの変化に基づいて、利得関数Ｍが極大値となっているか否かを判断し、利得関数Ｍが極大値となっていなければステップｓｔ８に進み、利得関数Ｍが極大値となっていればステップｓｔ９に進む。
【０１００】
ステップｓｔ８においては、各光学要素の各パラメータを変化させ、ステップｓｔ５に戻る。ステップｓｔ９においては、この採光条件の設定プログラムを終了する。
【０１０１】
このステップｓｔ９に至ったときには、反射板１について、設置場所、面積、形状、反射率、反射率の波長依存性、拡散反射特性である拡散係数及び拡散の角度依存性、枚数が算定されており、また、透光性部材について、設置場所、面積、形状、透過率、透過率の波長依存性、拡散透過特性である拡散係数及び拡散の角度依存性、枚数が算定されており、これら反射板１及び透光性部材等の光学要素についての最適化が行われている。
【０１０２】
なお、上述したような本発明に係る太陽光採光装置の実施により、昼間における家屋内の照明用電力の節減が期待できる。例えば、本発明の実施により、消費電力が１００Ｗの照明装置の使用時間が１日あたり８時間減ったとすると、以下の式に示すように、１年間では、２９２kWhの電力節減になる。
【０１０３】
１００Ｗ×８ｈ×３６５日＝２９２kWh
これを、重油の消費量に換算すると、以下のように、６９l（リットル）に相当する。
【０１０４】
２９２×９MJ＝２６２８MJ
１kgの重油は、３８．２MJに相当するので、
２６２８MJ／３８．２＝６９kg≒６９l
したがって、本発明に係る太陽光採光装置を１万戸の家屋について実施し、１戸あたりで上述のように年間６９lの重油消費量の削減があると、年間で６９０klの重油消費量を削減できる。同様に、１０万戸の家屋について実施すれば、年間で６９００klの重油消費量を削減でき、１００万戸の家屋について実施すれば、年間で６９０００klの重油消費量を削減でき、１０００万戸の家屋について実施すれば、年間で６９万klの重油消費量を削減でき、１億戸の家屋について実施すれば、年間で６９０万klの重油消費量を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明に係る太陽光採光装置の構成を示す側面図である。
【図２Ａ】上記太陽光採光装置における反射板の反射率及び拡散特性を示す側面図である。
【図２Ｂ】上記太陽光採光装置における透光性部材の透過率及び拡散特性を示す側面図である。
【図３】上記太陽光採光装置において反射板の表面部を凸面にした構成を示す側面図である。
【図４】上記太陽光採光装置において副反射板を設けた構成を示す側面図である。
【図５】上記太陽光採光装置において複数の副反射板を設けた構成を示す側面図である。
【図６】上記太陽光採光装置における反射板を折り畳み収納可能とした構成を示す側面図である。
【図７】上記太陽光採光装置における反射板を巻取り可能とした構成を示す側面図である。
【図８】上記太陽光採光装置における反射板を家屋の側壁部により支持させた構成を示す側面図である。
【図９】上記太陽光採光装置における反射板を手摺壁に一体化した構成を示す側面図である。
【図１０】本発明に係る採光条件の設定プログラムにおける処理の対象となる光線を説明するための側面図である。
【図１１】上記採光条件の設定プログラムにおける処理の順序を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０６】
１  反射板
２  支持部材
３  副反射板
４  支軸
５，６  巻付け軸
７  軸支持部材
８  庇部材
１０１側壁部
１０２  光透過部
１０３  家屋
１０５  太陽散乱光
１０６  遮光壁
１０８  太陽光遮蔽物
１０９  採光開口部（光源）
【図１】
2004214188.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2004214188.tif 000005
【図３】
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【図４】
2004214188.tif 000007
【図５】
2004214188.tif 000008
【図６】
2004214188.tif 000009
【図７】
2004214188.tif 000010
【図８】
2004214188.tif 000011
【図９】
2004214188.tif 000012
【図１０】
2004214188.tif 000013
【図１１】
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