(57)【要約】【課題】太陽角度の低い時間・季節での採光量向上とその平準化、建物躯体方向に制限を受けない形状と構造、及び部品点数の低減と製造コストの低減を課題とする。【解決手段】アクリル樹脂製又はポリカーボネート樹脂製の透明なドーム１と、反射面積がドーム１の内面表面積の１／４以上である三次元反射ミラー２とを有する太陽光採光装置１０。太陽光採光装置１０は、底部３が矩形あるいは円形であり、ドーム１の形状が、底部３からドーム頭頂部１ａまでの高さの１／４〜１／２の高さまでが円筒状であり、その上部は半球状であることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクリル樹脂製又はポリカーボネート樹脂製の透明なドームと、反射面積が前記ドームの内面表面積の１／４以上である三次元反射ミラーとを有する太陽光採光装置。
【請求項２】
底部が矩形あるいは円形であり、
前記ドームの形状が、前記底部からドーム頭頂部までの高さの１／４〜１／２の高さまでが円筒状であり、その上部は半球状である請求項１に記載の太陽光採光装置。
【請求項３】
前記反射ミラーの反射面の中心部が南に向き、
前記反射ミラーの形状が、その底部からドーム頭頂部までの高さの１／４〜１／２の高さまでは垂直あるいは垂直から３０度太陽光入射側に傾斜し、その上部は更に５〜３０度太陽光入射側に傾斜しており、
前記反射ミラーの反射面積が、ドーム下部の内面面積の２０％以上である請求項１又は２に記載の太陽光採光装置。
【請求項４】
ドーム下部に円形の反射ミラー保持具を有し、
前記反射ミラーが太陽追尾できるように前記保持具の回転用モーターとその制御コントローラとを有し、かつ、前記回転用モーター及び前記制御コントローラの電源として二次電池と太陽光発電パネルとを内蔵する請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽光採光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光採光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な天窓・トップライトは、太陽角度の低い朝夕あるいは冬季には、その採光量はどうしても低くなる。
半球状ドーム内に反射ミラーを内蔵するものも、非太陽追尾タイプではそのドームに占める反射ミラーの面積は比較的小さく、補助的な使用方法が一般的である。
建物躯体から４５度程度の角度でガラスを配する天窓型トップライト（高反射処理した導光ダクトの採光部に採用されている）では、その設置方角が建物の立ち方向に限定されてしまい、南向きに設置できるとは限らない。
【０００３】
太陽追尾タイプとしては、太陽を追尾する反射ミラーをドーム頭頂部からの支柱により回転させる装置が提案されている（特許文献１参照）。しかし、この装置では、ドーム頭頂部に支柱を支える穴が必要であり、それによるドーム強度の低下や穴からの漏水などの問題がある。
また、太陽を方角・角度とも追尾することでその採光量を多くする装置が提案されている（たとえば、特許文献２、３参照）。しかし、このような装置はその構造が複雑である、又は、部品点数が多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３１２９１０号公報
【特許文献２】特開２００５−２１５５０９号公報
【特許文献３】特開２００６−２２８６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、太陽角度の低い時間・季節での採光量向上とその平準化、建物躯体方向に制限を受けない形状と構造、及び部品点数の低減と製造コストの低減を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の太陽光採光装置は、アクリル樹脂製又はポリカーボネート樹脂製の透明なドームと、反射面積が前記ドームの内面表面積の１／４以上である三次元反射ミラーとを有することを特徴とする。
本発明の太陽光採光装置は、底部が矩形あるいは円形であり、前記ドームの形状が、前記底部からドーム頭頂部までの高さの１／４〜１／２の高さまでが円筒状であり、その上部は半球状であることが好ましい。
また本発明の太陽光採光装置は、前記反射ミラーの反射面の中心部が南に向き、前記反射ミラーの形状が、その底部からドーム頭頂部までの高さの１／４〜１／２の高さまでは垂直あるいは垂直から３０度太陽光入射側に傾斜し、その上部は更に５〜３０度太陽光入射側に傾斜しており、前記反射ミラーの反射面積が、ドーム下部の内面面積の２０％以上であることが好ましい。
さらに本発明の太陽光採光装置は、ドーム下部に円形の反射ミラー保持具を有し、前記反射ミラーが太陽追尾できるように前記保持具の回転用モーターとその制御コントローラとを有し、かつ、前記回転用モーター及び前記制御コントローラの電源として二次電池と太陽光発電パネルとを内蔵することが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
ミラーを大型化し且つ３次元化することにより、反射面積と採光効率とを向上させることができ、また、部品点数を少なくすることができる。
太陽追尾タイプについては、常に太陽に相対することにより、反射面積と反射時間をより大きくすることができ、さらに採光量を平準化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の太陽光採光装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の太陽光採光装置の垂直断面図である。
【図３】本発明の太陽光採光装置の設置例を示す概略図である。
【図４】本発明品及び従来品での採光量の日中の変化を比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の太陽光採光装置の一実施形態について、図１と図２を参照して説明する。図１（ａ）と図１（ｂ）とは、三次元反射ミラー２の位置が異なっている。
太陽光採光装置１０は、透明なドーム１と、ドーム１の内部に大型の三次元反射ミラー２とを有する。本実施形態において太陽光採光装置１０は躯体２０に設置されている。
透明なドームの内部に大型の反射三次元形状ミラーを設置し、太陽光を反射することで、採光量と採光時間を向上させることができる。
【００１０】
本実施形態において、太陽光採光装置１０の底部３は矩形である。底部３が矩形、好ましくは正方形であることにより、トップライト等の一般的な躯体に太陽光採光装置１０を容易に設置することができる。
尚、底部３は矩形以外の形状であってもよく、円形であることも好ましい。
【００１１】
（ドーム）
ドーム１は、アクリル樹脂製又はポリカーボネート樹脂製の透明なものである。
透明なドーム１は、例えば、３ミリ厚み以上のアクリル樹脂板あるいはポリカーボネート樹脂板を加工することにより成形できる。
成形によりドーム頭頂部の肉厚が薄くなり、また、太陽光採光装置は屋外に長期に設置されることを考慮すると、６ミリ厚み以上の透明アクリル樹脂板（三菱レイヨン製アクリライト等）を使用することが好ましい。
本実施形態において、ドーム１は、底部３からドーム頭頂部１ａまでの高さＨの１／４〜１／２の高さまで（ドーム下部）が円筒状であり、その上部が半球状である。
ドーム下部に円筒状の垂直な立ち上げ部１ｂを設けることにより、反射面積を大きくし、採光量を拡大できる。
ドーム上部を円型（円筒状〜半球状）、好ましくは半球状にすることにより、ドーム１に内蔵する三次元反射ミラー２の向き・方角を任意に決めることができる。これにより、建物や取り付け躯体の向きにとらわれず、三次元反射ミラー２を南あるいは太陽に向けて設置することができる。後述の太陽追尾タイプについては、さらに日の出から日没まで太陽と相対させることにより、採光量を増大することができ、且つ、平準化することができる。
【００１２】
（三次元反射ミラー）
太陽光採光装置１０は、反射面積がドーム１の内面表面積の１／４以上である三次元反射ミラー２を有する。
本実施形態において、三次元反射ミラー２は、ドーム内面に沿って、ドーム下部からドーム上部にまで及ぶ大型のものである。
三次元反射ミラー２は、例えば、ミラー鋼板等を折り曲げ加工することによって製作可能である。なかでも、反射効率・軽量化・一体化の観点から、樹脂成形品であることが好ましい。
三次元反射ミラー２の材料として樹脂板を使用する場合、成形後に金属蒸着を行うことで、反射ミラーとしての機能を付与できる。
該樹脂板としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂などを使用することができ、蒸着のしやすさや蒸着膜の密着強度の観点から、アクリル樹脂を使用することが好ましい。アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂などを使用することにより、反射ミラーの大型化と一体化及び部品点数の低減を実現することができる。
また、上記のように後蒸着を行う以外に、あらかじめ表面にミラー処理（蒸着やメッキ処理等、又はこれらの処理が施されたフィルムの貼り付け等）がなされた樹脂板を使用して成形することもできる。
【００１３】
三次元反射ミラー２は、そのドーム下部側が太陽光入射側（ドーム中心部）に傾斜し、ドーム上部側はドーム下部側より更に大きく傾斜している。
三次元反射ミラー２のドーム下部側は、好ましくは垂直に直立、あるいは傾斜角度αが０〜３０度で太陽光入射側（ドーム中心部）に傾斜していることが好ましく、より好ましくは、その傾斜角度αが５〜３０度である。これにより、太陽光を室内側に効率よく反射させることができる。
三次元反射ミラー２のドーム上部側は、ドーム下部側に比べて傾斜角度β分を更に大きくとり、ドーム下部側よりも更に傾斜角度β分で５〜３０度傾斜していることが好ましく、合計の傾斜角度（α＋β）が１０〜４５度であることが好ましい。加えて、三次元反射ミラー２の反射面積は、ドーム下部の内面面積の２０％以上であることが好ましい。これらにより、日の出・日没あるいは冬季の低い太陽角度に対応することができる。
かかる三次元反射ミラー２を、その反射面の中心部を南に向けて用いることで、採光量を増大することができる。  
【００１４】
三次元反射ミラー２は、ミラー取り付け部（図示略）に取り付けられる。
このミラー取り付け部は、建物・躯体の方向を問わず、南あるいは太陽に相対する必要があるので、躯体と平行な円形となる。ミラー取り付け部は、アルミニウムあるいはステンレスによる曲げ加工により製作される。太陽追尾タイプでは、この円形部が回転用モーターにより回転し、例えば図１（ａ）から図１（ｂ）への変化のように、三次元反射ミラー２が移動する。
【００１５】
（太陽追尾タイプ）
太陽追尾タイプの太陽光採光装置として、反射ミラーと、ミラー取り付け部と、駆動モーターと、そのコントローラと、二次電池と、太陽光発電パネルとから成る太陽追尾システムを備えたものが挙げられる。
具体的には、前述した本実施形態の太陽光採光装置１０の形態に加えて、ドーム下部に円形の反射ミラー保持具を有し、三次元反射ミラー２が太陽追尾できるように回転駆動するため、前記保持具の回転用モーターとその制御コントローラとを有し、かつ、前記回転用モーター及び前記制御コントローラの電源として二次電池と太陽光発電パネルとを内蔵するものが好ましい。この太陽追尾タイプの太陽光採光装置については、その追尾を方角（回転方向）のみとすることで、部品点数を減ら巣ことができ、また、追尾コントローラシステムを簡素化することができる。該追尾コントローラシステムは、単純に２４時間回転駆動させることができる。
尚、太陽追尾タイプの太陽光採光装置は、外部電源を使用することもできるが、その配線取り回しやその外観的に好ましくない。
【００１６】
本発明の太陽光採光装置により、太陽光を効率良く採光できる。しかしながら、直接室内に太陽光を取り込むと、その光は一般的なトップライトよりも強く、また室内温度を上昇させる原因となる。そこで、図３に示すように、本発明の太陽光採光装置を採用した採光部３０の下部に、導光部４０もしくは光拡散部（出光部５０）又はその双方を設置することが好ましい。
【００１７】
本発明は、主に新築建物を想定したものであるが、既築建物への設置も可能である。但し、本発明の太陽光採光装置を既築建物に設置する場合、建物屋上の強度不足や雨漏り等の危険性を考えると、屋上などに設置することは望ましくなく、壁面への取付を推奨する。
【実施例】
【００１８】
図４は、従来タイプの透明トップライト（従来品）、並びに、本発明を適用した固定タイプ及び追尾タイプでの採光量の日中の変化を比較したグラフを示す。
かかる採光量の測定は、図３に示す実施形態と同一の実施形態、すなわち、前述した本実施形態の太陽光採光装置１０を採用した採光部３０の下部に、導光部４０として内面を高反射処理したダクトを接続し、出光部５０に拡散シートを設けて、太陽光を室内に取り込むことにより実施した。場所は東京にて、春分の日に該測定を行った。追尾コントローラシステムは、必要電力低減・二次電池容量を低く抑えるため、回転駆動は日の出から日没とし、また消費電力を抑えるため、１０分から３０分毎に回転させるように設定した。そして、８時から１６時までの採光量の変化を図４に示した。
かかる採光量の測定の結果、本発明品（固定タイプ及び追尾タイプ）は、従来品に比べて採光量が多いことが確認できた。
尚、本発明は上記の実施例になんら限定されるものではなく、発明の請求範囲において様々な変形例が存在することは言うまでもない。
【符号の説明】
【００１９】
１  ドーム、２  三次元反射ミラー、３  底部、１０  太陽光採光装置、２０  躯体、３０  採光部、４０  導光部、５０  出光部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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