(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽光を反射する第一の鏡と照射面側に配置して第一の鏡の反射光を受けて再反射する第二の鏡と第二の鏡が再反射した光りを照射面側へ反射させる第三の鏡とを互いに平行に配置し、第三の鏡を上下方向に回動させて照射位置を調整するようにした採光装置において、太陽の位置が変化しても第二の鏡の反射光が第三の鏡に対してほぼ垂直面で入射できるようにすること。【解決手段】回動軸芯を照射方向と直交させた状態で回動フレームを建物に固定し、第一の鏡を複数に区分した鏡で構成すると共に各区分鏡をフレームの回動軸に沿う方向での自転を可能にしてフレームに取り付け、第二の鏡をフレームの回動軸と平行にしてフレームに固定し、第三の鏡をフレームに回動可能に支持してあり、太陽を追尾しながら制御手段によってフレームの回動と各区分鏡の自転とを制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を反射する第一の鏡と照射面側に配置して第一の鏡の反射光を受けて再反射する第二の鏡と第二の鏡が再反射した光りを照射面側へ反射させる第三の鏡とを互いに平行に配置し、第三の鏡を上下方向に回動させて照射位置を調整するようにした採光装置において、回動軸芯を照射方向と直交させた状態で回動フレームを建物に固定し、第一の鏡を複数に区分した鏡で構成すると共に各区分鏡をフレームの回動軸に沿う方向での自転を可能にしてフレームに取り付け、第二の鏡をフレームの回動軸と平行にしてフレームに固定し、第三の鏡をフレームに回動可能に支持してあり、太陽を追尾しながら制御手段によってフレームの回動と各区分鏡の自転とを制御するようにした採光装置。
【請求項２】
第二の鏡が横長で上下方向の凹円弧面を備えた凹面鏡である請求項１に記載の採光装置。
【請求項３】
第三の鏡が横長で上下方向の凸円弧面を備えた凸面鏡である請求光１又は２に記載の採光装置。
【請求項４】
第三の鏡の表裏が異なる円弧の凸面鏡である請求項１、２又は３に記載の採光装置。
【請求項５】
フレームに取り付けた太陽光検知手段の検知信号に基づいて制御手段をを動作させる請求項１、２、３又は４に記載の採光装置。
【請求項６】
あらかじめ太陽の位置を記憶させた記録媒体を備えた電気信号付与装置によって制御手段を動作させる請求項１、２、３、４又は５に記載の採光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、太陽光を反射する第一の鏡と照射面側に配置して第一の鏡の反射光を受けて再反射する第二の鏡と第二の鏡が再反射した光りを照射面側へ反射させる第三の鏡とを互いに平行に配置し、第三の鏡を上下方向に回動させて照射位置を調整するようにした採光装置に関するもので、直接採光することができない建物の北側や建物の隙間などへ採光する場合に使用される。
【０００２】
【従来技術とその問題点】
この種の採光装置としては、特開平2002-97763号公報に開示されたものが知られている。
この装置は、光を反射させる三枚の鏡を帯状（横長）の鏡で構成し、第二の鏡を建物に固定し、第一、三の鏡を照射面と平行に軸支させ、鏡を回動させることによって季節ごとの太陽の高さに対応できるようになっている。
しかしながら、この装置においては、鏡を上下方向で回動させられるようにしても、太陽は東から西へ移動して行くのであるから、この動きに対応させることはできない。すなわち、真昼の太陽の高さに第一の鏡を適応させておくと、その前後、とりわけ朝夕における太陽光が斜め上から浅い角度で第一の鏡に入射することになる。そうすると、その反射光は反対側斜め下方向に向くため、第二鏡へ到達させることはできない。太陽の移動と共に第二鏡へ到達したとしても第二鏡への入射角が浅くなるために、これを第三の鏡に反射させることはほとんど不可能となる。
【０００３】
換言すれば、この採光装置では、一日の太陽の動きによって太陽光の第一の鏡への入射角度が常時変化してしまうから、第二、第三の鏡への反射角度も常時変化してしまい、第二、第三の鏡が再反射できなかったり、反射できたとしても照射させようとする面とは異なる方向に光を反射させてしまう結果を招来する。
したがって、この公知の採光装置では、季節における太陽を高さに対応させたとしても、一日の太陽の横移動に対応して太陽光の反射を照射面に連続的に誘導することができず、太陽光が第一の鏡に垂直に入射する前後の極めて僅かの時間しか照射できない不都合がある。
【０００４】
【技術的課題】
本発明は、太陽光を反射する第一の鏡と照射面側に配置して第一の鏡の反射光を受けて再反射する第二の鏡と第二の鏡が再反射した光りを照射面側へ反射させる第三の鏡とを互いに平行に配置し、第三の鏡を上下方向に回動させて照射位置を調整するようにした採光装置において、太陽の位置が変化しても第二の鏡の反射光が第三の鏡に対してほぼ垂直面で入射できるようにすることを課題としたものである。
【０００５】
【技術的手段】
この技術的課題を解決するための技術的手段は、（イ）回動軸芯を照射方向と直交させた状態で回動フレームを建物に固定し、（ロ）第一の鏡を複数に区分した鏡で構成すると共に各区分鏡をフレームの回動軸に沿う方向での自転を可能にしてフレームに取り付け、（ハ）第二の鏡をフレームの回動軸と平行にしてフレームに固定し、（ニ）第三の鏡をフレームに回動可能に支持してあり、（ホ）太陽を追尾しながら制御手段によってフレームの回動と各区分鏡の自転とを制御するようにしたこと、である。
【０００６】
第一乃至第三の鏡は、回動可能なフレームに固定されている。このフレームは、その回動軸芯が照射方向と直交する状態にして建物に固定されていて、フレームを回動させることによって、鏡全体を公転させることができる。
太陽光を最初に反射する第一の鏡は、区分された複数の鏡群で構成されていて、各鏡がフレームの回動軸に沿う方向での自転を可能にしてフレームに取り付けられている。
フレームの回動と各区分鏡の自転とは、太陽を追尾しながら制御手段によって制御されるから、太陽の一日の動きに追随させて光を獲得することが可能となる。すなわち、高さの変化をフレームの回動で、横方向への動きを第一の鏡の自転でそれぞれ対応させられるから、これらの組み合わせによって常時太陽の光を捉え、これを第二の鏡へ垂直面上で反射させられるのである。
【０００７】
フレームの回動軸と平行にしてフレームに固定された第二の鏡は、第一の鏡と平行に配置されているから、第一の鏡からの反射光を同じ垂直面上で第三の鏡に向かって反射させることになる。第三の鏡は第二の鏡と平行に配置されているから、第三の鏡はその入射光を同じ垂直面上で受けて照射面向かって反射させることになる。
第三の鏡は回動を可能にして支持されているから、これを回動させることによって照射面の高さを調整することができる。
【０００８】
第二の鏡を横長の凹面鏡、すなわち上下方向に凹円弧面となった横長の鏡で構成すると、第一の鏡からの反射光を凹面で集光させ、その光を反射角度を一定にして第三の鏡に向かって反射させることができる。したがって、光量を最大限活用して第三の鏡へ反射させることができる。
第三の鏡を横長の凸面鏡、すなわち上下方向に凸円弧面となった横長の鏡で構成すると、第二の鏡が集光して反射した光を凸面で拡散させることができる。したがって、光を広範囲に照射させることができる。
なお、第三の鏡の表裏を異なる大きさの円弧の凸面鏡で構成しておくと、小さい円弧の凸面では光の散乱度を大きくし、大きい円弧の凸面では光の散乱度を小さくすることができるから、例えば一階や地面を照射する場合に小さい円弧の凸面を使用し、二階の窓を照射する場合には大きい円弧の凸面を使用するなどして、適宜鏡の表裏を使い分けることができる。
【０００９】
フレームの回動や第一の鏡の自転を制御する制御手段は、フレームに取り付けた太陽光検知手段の検知信号に基づいてその都度制御手段を動作させるようにしてもよいし、あらかじめ太陽の位置を記憶させた記録媒体を備えた電気信号付与装置によって制御手段を動作させることもできる。
【００１０】
【本発明の効果】
太陽の位置が変化しても第二の鏡の反射光が第三の鏡に対してほぼ垂直面で入射できる結果、太陽が移動しても連続して太陽光を照射面に照射させられる利点がある。
【００１１】
【実施の形態】
図１は本発明に係る採光装置１を金属製の支持体５によって家屋の屋根２に取り付けた状態における斜視図、図２はその採光装置１の平面図である。
左右両側の支持体３、３の先端部には鏡を支持するためのフレーム５を取り付けている。フレーム５は、左右両側の端面フレーム６、６の中心部の間に回動軸７を固定してあって、この回動軸７を中心してフレーム５全体が回動するようにしている。
フレーム６は、本実施の形態では、図示しないモーターとウォームギア機構とを利用して回動軸７を正逆方向に自転させるようにしている。
【００１２】
第一の鏡１１は、複数に区分した鏡１２、１２群で構成している。本実施の形態では矩形の鏡10枚を使用しているが、鏡の形状及び枚数は適宜選択すればよい。各鏡１２の上下には、自転軸１３、１４を突出させていて、上の自転軸１３をフレーム５の頂部に掛け渡した枠材８に、下の自転軸１４を回動軸７の外側にそれぞれ軸支させてあって、スプロケット１５を正逆方向に走行するチェーン１６に係合させることによって、各鏡１２を横方向、すなわち回動軸に沿う方向に自転させられるようにしている（図３参照）。
【００１３】
第二の鏡は、その表面を上下方向の凹円弧とした横長の鏡２１を使用していて、第一の鏡群１２の斜め下の照射面側の位置（図１では樋４の外側の位置）で、回動軸７と平行にさせてフレーム６に固定している。
【００１４】
第三の鏡は、表裏両面に上下方向の凸円弧とした横長の鏡３１で構成してあって、その両端部の中心から自転軸３２、３３を突出させ、鏡３１を第二の鏡と平行にして、自転軸３２、３３を端面フレーム６、６に軸支させている。
鏡３１は、一方の面３４を凸円弧を小さい円弧に、他方の面３５を大きい円弧にしてあって、いずれかを任意に選択して使用できるようにしている。
なお、第二の鏡２１及び第三の鏡３１も、フレーム６と同様に図示しないモーター及びウォームギア機構を使用していて、自転軸３２、３３を正逆方向に自転させるようにしている。
【００１５】
本実施形態では、当該建物の位置から見た太陽の位置をあらかじめ計算して記憶させた記録媒体を備えた電気信号付与装置を使用していて、その電気信号によって制御手段を動作させ、第一の鏡１２が太陽光Ｓを捉え、第二の鏡２１へ垂直面で入射するように、フレーム５の回動と鏡１２を自転させている。
第二の鏡に到達した光はそこで鏡の凹面によって集光され、その状態でそのまま第三の鏡に入射させられることになる。第三の鏡に到達した光は、その凸面で拡散させられるが、照射部位の選択によって鏡３１が自転してその角度が自動的に決定され、その位置へ光が照射されるようになっている。
太陽光Ｓは、一日中移動しているため、フレーム５は、太陽光Ｓの位置が高いときは図４に示したようにフレームを右回転し、光Ｓが徐々に低くなっていくとそれに応じて左回転する。それに伴って、鏡１２の自転及び鏡３１の自転が常時制御され、一日中同じ位置Ａに光が照射されることになる（図４、５参照）。
【００１６】
また、同じ太陽の位置であっても、鏡３１の角度を調整することによって、高い位置の照射と低い位置の照射とを選択することができる（図６参照）。この場合、二階を照射する場合には、大きい（ゆるやかな）円弧の凸面を使用して奥深く照射させることが可能となる。
【００１７】
本実施の形態では、フレーム５の回動、鏡１２、３１の自転にモーターとウォームギア機構を採用した例を示したが、他の駆動機構を採用してもよいのは勿論である。
また、採光装置１は本実施の形態では屋根に固定した例を示した。これは二階の窓高さが制限を受けない利点があり、しかも装置の固定作業性を勘案した結果である。勿論、採光に適した位置であれば、家屋の側壁や軒下裏面などに固定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る採光装置を家屋の屋根に取り付けた状態における斜視図
【図２】採光装置の平面図
【図３】第一の鏡群を構成する区分鏡の正面図
【図４】高い位置の太陽光の照射状態の説明図
【図５】低い位置の太陽光の照射状態の説明図
【図６】同じ位置の太陽光の高さを変えた照射状態の説明図
【符号の説明】
１採光装置、  ２屋根、  ３採光装置の支持体、  ５鏡を取り付けるフレーム、６端面フレーム、  ７フレームの回動軸、  ８フレーム頂部の枠材、  11第一の鏡、  12区分鏡、  13、14 区分鏡の自転軸、  15スプロケット、  16駆動チェーン、  21第二の鏡、  31第三の鏡、  32、33 第三の鏡の自転軸、  34、35 第三の鏡の凸面、  Ｓ太陽光、  Ａ照射面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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