(57)【要約】【課題】導光される光の減衰を抑制しつつ当該光が色味を帯びることも効果的に抑制した導光部材を提供する。【解決手段】導光部材１２は、光を導光する導光路２８を規定する内面２１をもつ軸状の軸部材２０を備える。軸部材２０の内面２１に、波長４５０ｎｍの光よりも波長６００ｎｍの光を高い反射率で反射する第１反射領域２２と、波長６００ｎｍの光よりも波長４５０ｎｍの光を高い反射率で反射する第２反射領域２３と、が形成されている。【選択図】図２
2016031808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を導光する導光路を規定する内面をもつ軸状の軸部材を備え、
前記軸部材の内面に、波長４５０ｎｍの光よりも波長６００ｎｍの光を高い反射率で反射する第１反射領域と、波長６００ｎｍの光よりも波長４５０ｎｍの光を高い反射率で反射する第２反射領域と、が形成されている、導光部材。
【請求項２】
前記軸部材の内面に周状に形成された第１反射領域と、前記軸部材の内面に周状に形成された第２反射領域とが、前記軸部材の軸方向に並べて配置されている、請求項１に記載の導光部材。
【請求項３】
前記第１反射領域と前記第２反射領域とは、前記軸部材の軸方向に交互に並べて配置されている、請求項１または２に記載の導光部材。
【請求項４】
前記軸部材の内面には、前記軸部材の軸方向に直交する一方向に互いに対向して配置された第１反射領域及び第２反射領域と、前記軸部材の軸方向に直交し且つ前記一方向に交差する方向に互いに対向して配置された別の第１反射領域及び第２反射領域と、が少なくとも形成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の導光部材。
【請求項５】
前記軸部材の内面は、前記軸部材の軸方向に直交する一方向に対向して配置された第１面及び第２面と、前記軸部材の軸方向に直交し且つ前記一方向に交差する方向に対向して配置された第３面及び第４面と、を含み、
前記第１面、前記第２面、前記第３面及び前記第４面の各々に、第１反射領域と第２反射領域とが形成されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の導光部材。
【請求項６】
前記第１反射領域をなす材料は、銀成分を含み、
前記第２反射領域をなす材料は、アルミニウム成分を含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の導光部材。
【請求項７】
前記第１反射領域の前記導光路に露出する面積と、前記第２反射領域の前記導光路に露出する面積と、の比が、変更可能になっている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の導光部材。
【請求項８】
前記導光路内で前記軸部材に対して当該軸部材の軸方向に可動となるように設けられた中空の可動部材をさらに備え、
前記中空の可動部材は、前記軸部材の軸方向に開口し、且つ、前記中空の可動部材の内面に、光を反射させる反射領域が形成されていて、
前記軸部材に対して前記軸方向に沿って前記可動部材を移動させた位置に応じて、前記可動部材が前記第１反射領域及び前記第２反射領域を覆う範囲が変化する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の導光部材。
【請求項９】
前記可動部材の内面に形成された反射領域は、波長４５０ｎｍの光よりも波長６００ｎｍの光を高い反射率で反射する第３反射領域と、波長６００ｎｍの光よりも波長４５０ｎｍの光を高い反射率で反射する第４反射領域と、を含む、請求項８に記載の導光部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を導光する導光部材に係り、とりわけ、導光する光が色味を帯びることを抑制した導光部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に開示されているように、太陽光を採光して当該光を室内に導くために導光部材が利用されている。特許文献１に示す導光部材としての光ダクトは、その内面に反射膜が形成され、取り込んだ太陽光を繰り返し反射させて室内に導くようになっている。典型的には、太陽光の繰り返し反射に伴う反射損失をできるだけ抑えるために、光ダクトの内面に、反射率の高い金属、例えばアルミニウムや銀を蒸着させて反射膜が形成される。
【０００３】
アルミニウムや銀のような金属を蒸着させた反射膜は、光の波長に応じて反射率が異なる。このため、光ダクト内で太陽光が反射を繰り返すことにより、特定の波長の光が大きく減衰していき、導光される光が徐々に色味を帯びていってしまう。そこで、導光される光が色味を帯びることを抑制すべく、従来の光ダクトでは、反射膜に着色層を積層して、反射される光の色補正を行っていた（特許文献１及び特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−９４３９４号公報
【特許文献２】特開２００８−３０４７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、季節や時間帯に応じて光ダクト内に入射する太陽光の入射角度は変動する。光ダクト内に入射する太陽光の入射角度が変動すると、光ダクト内で繰り返し反射する太陽光が着色層を通過する光路の長さも変動する。このため、光ダクト内に入射する太陽光の入射角度に応じて、色補正効果に差異が生じ、室内に導かれた光に色むらが生じやすい。
【０００６】
この点、室内に導かれた光に色むらが生じることを抑制するべく、着色層の吸収スペクトル並びに着色層が光を吸収する程度を調整することも考えられる。しかしながら、室内に導かれた光に色むらが生じる要因が着色層を通過する光路の長さの変動に起因することから、このような調整を行っても、導光される光の減衰を抑制しつつ当該光が色味を帯びることを効果的に抑制することはできない。
【０００７】
その上、光ダクトの内面に形成された反射膜に着色層を積層させることは、製造工程の追加による加工費の増加及び材料費の増加を招く点でも好ましくない。
【０００８】
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、導光される光の減衰を抑制しつつ当該光が色味を帯びることも効果的に抑制した導光部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による導光部材は、光を導光する導光路を規定する内面をもつ軸状の軸部材を備え、前記軸部材の内面に、波長４５０ｎｍの光よりも波長６００ｎｍの光を高い反射率で反射する第１反射領域と、波長６００ｎｍの光よりも波長４５０ｎｍの光を高い反射率で反射する第２反射領域と、が形成されている。
【００１０】
本発明による導光部材において、前記軸部材の内面に周状に形成された第１反射領域と、前記軸部材の内面に周状に形成された第２反射領域とが、前記軸部材の軸方向に並べて配置されていてもよい。
【００１１】
本発明による導光部材において、前記第１反射領域と前記第２反射領域とは、前記軸部材の軸方向に交互に並べて配置されていてもよい。
【００１２】
本発明による導光部材において、前記軸部材の内面には、前記軸部材の軸方向に直交する一方向に互いに対向して配置された第１反射領域及び第２反射領域と、前記軸部材の軸方向に直交し且つ前記一方向に交差する方向に互いに対向して配置された別の第１反射領域及び第２反射領域と、が少なくとも形成されていてもよい。
【００１３】
本発明による導光部材において、前記軸部材の内面は、前記軸部材の軸方向に直交する一方向に対向して配置された第１面及び第２面と、前記軸部材の軸方向に直交し且つ前記一方向に交差する方向に対向して配置された第３面及び第４面と、を含み、前記第１面、前記第２面、前記第３面及び前記第４面の各々に、第１反射領域と第２反射領域とが形成されていてもよい。
【００１４】
本発明による導光部材において、前記第１反射領域をなす材料は、銀成分を含み、
前記第２反射領域をなす材料は、アルミニウム成分を含んでもよい。
【００１５】
本発明による導光部材において、前記第１反射領域の前記導光路に露出する面積と、前記第２反射領域の前記導光路に露出する面積と、の比が、変更可能になっていてもよい。
【００１６】
本発明による導光部材において、前記導光路内で前記軸部材に対して当該軸部材の軸方向に可動となるように設けられた中空の可動部材をさらに備え、前記中空の可動部材は、前記軸部材の軸方向に開口し、且つ、前記中空の可動部材の内面に、光を反射させる反射領域が形成されていて、前記軸部材に対して前記軸方向に沿って前記可動部材を移動させた位置に応じて、前記可動部材が前記第１反射領域及び前記第２反射領域を覆う範囲が変化してもよい。
【００１７】
本発明による導光部材において、前記可動部材の内面に形成された反射領域は、波長４５０ｎｍの光よりも波長６００ｎｍの光を高い反射率で反射する第３反射領域と、波長６００ｎｍの光よりも波長４５０ｎｍの光を高い反射率で反射する第４反射領域と、を含んでもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、軸部材の内面が、相対的に大きい波長の光を高い反射率で反射する第１反射領域と、相対的に低い波長の光を高い反射率で反射する第２反射領域と、を含むため、導光路内で反射を繰り返す光の反射損失を抑えつつ、特定の波長の光が大きく減衰することを抑制することができる。結果として、導光される光の減衰を抑制しつつ当該光が色味を帯びることを効果的に抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態による導光部材が取り付けられた建物を模式的に示す図。
【図２】図１に示す建物に取り付けられた導光部材を模式的に示す斜視図。
【図３】いわゆる等色関数を示したグラフ。
【図４】金属材料毎に、波長と反射率との関係を示すグラフ。
【図５】図２に対応する図であって、導光部材の変形例を模式的に示す概略斜視図。
【図６】図２に対応する図であって、導光部材の別の変形例を模式的に示す概略斜視図。
【図７】図２に対応する図であって、導光部材のさらに別の変形例を模式的に示す概略斜視図。
【図８】図２に対応する図であって、導光部材のさらに別の変形例を模式的に示す概略斜視図。
【図９】図２に対応する図であって、導光部材のさらに別の変形例を模式的に示す概略斜視図。
【図１０】図２に対応する図であって、軸部材の変形例を模式的に示す概略斜視図。
【図１１】図１０に示す線Ｘ−Ｘに沿った導光部材の断面を示す断面図。
【図１２】図２に対応する図であって、軸部材内に可動部材がさらに設けられた例を模式的に示す概略斜視図。
【図１３】図１２に示す線ＸIII−ＸIIIに沿った導光部材の断面を示す断面図。
【図１４】図１３に対応する図であって、導光部材の作用を説明するための断面図。
【図１５】図１３に対応する図であって、導光部材の作用を説明するための断面図。
【図１６】実施例及び比較例に係る導光部材において、導光される光が軸部材の内面で６回反射されたときの、各波長の光が減衰する程度を示すグラフ。
【図１７】実施例及び比較例に係る導光部材において、導光される光が軸部材の内面で１２回反射されたときの、各波長の光が減衰する程度を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。図１〜図４は、本発明による一実施の形態を説明するための図である。このうち、図１は、導光部材１２を有する太陽光採光システム１０が取り付けられた建物１を模式的に示す図である。
【００２１】
導光部材１２を有する太陽光採光システム１０は、建物１に取り付けられ、太陽光を取り込んで所定の空間、例えば部屋２に導くためのものである。太陽光採光システム１０は、太陽光を取り込む採光部材１１をさらに有し、採光部材１１に取り込まれた太陽光は、導光部材１２によって部屋２に導かれる。太陽光採光システム１０によれば、採光部材１１で採光した光を導光部材１２を介して部屋２に導き、例えば室内照明光として用いることができる。すなわち、太陽光採光システム１０を用いることにより、省エネルギーを直接的に実現することができ、また、ＣＯ２の削減にも貢献し得る。以下、各構成要素について説明していく。
【００２２】
採光部材１１は、季節や時間帯に応じて入射方向が変動する太陽光の光路を調整して導光部材１２に導くために設けられている。採光部材１１は、建物１の屋根５や壁３に設置される。図１に示す例では、採光部材１１は、建物１の屋根５に設けられた開口に嵌め込まれている。採光部材１１の一具体例として、いわゆるプリズムシートやルーバーシートが挙げられる。プリズムシートとは、入射する太陽光を導光部材１２に向けて偏向させる多数のプリズムが配列されたシートである。ルーバーシートとは、シート内で或る方向に並べられた多数の屈折率界面乃至反射面を有し、太陽光の入射方向に応じて当該太陽光に選択的に光学作用を及ぼすシートである。例えば、比較的高い高度に位置する太陽からの太陽光は、隣り合う屈折率界面乃至反射面の間を透過し、その進行方向を維持したままで導光部材１２に向かっていく。一方、比較的低い高度に位置する太陽からの太陽光は、屈折率界面乃至反射面でその進行方向を変更させられ、導光部材１２に向かっていく。このような入射方向の変動に応じて太陽光の光路を調整する採光部材１１は、当業者によく知られているため、ここではこれ以上の詳細な説明を省略する。
【００２３】
次に、採光部材１１にて取り込まれた太陽光を導光する導光部材１２について説明する。導光部材１２は、入射する光を所定の空間例えば部屋２に導くためのものである。図１に示す例では、導光部材１２は、建物１の屋根５から、部屋２を区画する天井４まで延びている。導光部材１２の入光側の端部に、屋根５に設けられた採光部材１１が接続されており、採光部材１１にて取り込まれた太陽光が導光部材１２内を通って部屋２まで導かれるようになっている。
【００２４】
図２に、導光部材１２を模式的に示す。図２に示すように、導光部材１２は、軸方向ｄ１に沿って延びる中空の軸部材２０を有している。中空の軸部材２０の内面２１は、高い反射率をもつ反射面として形成されている。このため、内面２１に囲まれる空間に、光を繰り返し反射して導光する導光路２８が画定される。すなわち、軸部材２０とは、軸方向ｄ１に沿って延びると共に、光を導光する導光路２８を規定する内面２１をもつ中空の部材をいう。典型的には、軸部材２０は、中空の筒状部材からなる光ダクトとして構成され得る。
【００２５】
典型的には、軸部材２０の内面２１をなす高い反射率の材料は、波長に応じた固有の反射率で各波長の光を反射させる。このため、軸部材２０の内面２１に単一の材料からなる反射面が形成された場合、光が導光路２８内で反射を繰り返すことにより、特定の波長の
光が大きく減衰していき、導光される光が徐々に色味を帯びていってしまうおそれがある。そこで、導光路２８内で導光される光が色味を帯びることを抑制すべく、本実施の形態の軸部材２０の内面２１には、相対的に大きい波長の光を高い反射率で反射する第１反射領域２２と、相対的に低い波長の光を高い反射率で反射する第２反射領域２３と、が形成されている。このような形態によれば、導光路２８内で反射を繰り返す光が第１反射領域２２及び第２反射領域２３でバランスよく反射して、特定の波長の光が大きく減衰するということを抑制することができる。結果として、導光される光の減衰を抑制しつつ当該光が色味を帯びることを効果的に抑制することが可能となる。
【００２６】
図３は、等色関数、すなわち三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚを決定するための波長と感度を調査したグラフである。図３の縦軸に人の目の感度を示し、横軸に光の波長を示す。図３から理解されるように、等色関数Ｘ（λ）は波長６００ｎｍにピークを有し、等色関数Ｚ（λ）は波長４５０ｎｍにピークを有する。従って、波長６００ｎｍの反射率が刺激値Ｘの変化率と等しく、波長４５０ｎｍの反射率が刺激値Ｚの変化率と等しいと近似できる。この点を考慮して、第１反射領域２２を、波長４５０ｎｍの光よりも波長６００ｎｍの光を高い反射率で反射する領域とし、第２反射領域２３を、波長６００ｎｍの光よりも波長４５０ｎｍの光を高い反射率で反射する領域としている。この場合、白色光が第１反射領域２２で反射すると赤味を帯びやすくなり、白色光が第２反射領域２３で反射すると青味を帯びやすくなる。すなわち、第１反射領域２２及び第２反射領域２３を上記のように選定することにより、導光部材１２から部屋２に放出される光の赤味または青味から、第１反射領域２２及び第２反射領域２３を調整する程度を判断することが可能となる。したがって、第１反射領域２２及び第２反射領域２３を上記のように選定することにより、第１反射領域２２及び第２反射領域２３を容易に調整することができる。
【００２７】
なお、各波長の光の反射率は、反射型分光器を用いて計測することができる。反射型分光器を用いた各波長の光の反射率を計測する方法は、当業者によく知られているため、ここでは詳細な説明を省略する。より正確に測定する場合は、反射領域に対する入射角度を、実際の範囲内で変えながら測定し、平均することが好ましい。
【００２８】
図２に戻って、本実施の形態では、第１反射領域２２及び第２反射領域２３は、軸部材２０の軸方向ｄ１に沿って並べて配置されている。図示する例では、１つの第１反射領域２２と１つの第２反射領域２３とが軸方向ｄ１に隣り合っている。第１反射領域２２は、軸部材２０の入光側の領域において、軸部材２０の内面２１に周状に形成され導光路２８の周りを取り囲んでいる。第２反射領域２３は、軸部材２０の出光側の領域において、軸方向ｄ１の内面２１に周状に形成され導光路２８の周りを取り囲んでいる。
【００２９】
図２に示す例では、軸部材２０の内面２１は、軸方向ｄ１に直交する一方向ｄ２に対向して配置された第１面２１ａ及び第２面２１ｂと、軸方向ｄ１に直交し且つ一方向ｄ２に交差より詳細には直交する他方向ｄ３に対向して配置された第３面２１ｃ及び第４面２１ｄと、を含んでいる。したがって、第１面２１ａ〜第４面２１ｄにて構成される内面２１は、軸方向ｄ１に直交する断面において多角形より詳細には矩形の輪郭を有する。そして、第１反射領域２２は、各第１面２１ａ〜第４面２１ｄの入光側となる領域に形成され、第２反射領域２３は、各第１面２１ａ〜第４面２１ｄの出光側となる領域に形成されている。したがって、第１反射領域２２は、軸部材２０の内面２１の入光側となる領域の全域を覆い、第２反射領域２３は、軸部材２０の内面２１の出光側となる領域の全域を覆っている。なお、軸部材２０の内面２１の輪郭の形状は、このような例に限定されず円形または楕円形であってもよい。
【００３０】
次に、第１反射領域２２及び第２反射領域２３をなす材料について図４を参照しながら説明する。図４は、金属材料毎に、波長と反射率との関係を示すグラフである。図４に示すグラフから理解されるように、金及び銀は、波長４５０ｎｍの光よりも波長６００ｎｍの光を高い反射率で反射する。したがって、第１反射領域２２を構成する材料として、金または銀を主成分として含む材料を採用することができる。なお、ここでいう金または銀を主成分として含む材料には、金または銀からなる材料のみでなく、金を成分として含む化合物からなる材料も含まれる。
【００３１】
これに対して、アルミニウムは、波長６００ｎｍの光よりも波長４５０ｎｍの光を高い反射率で反射する。したがって、第２反射領域２３を構成する材料として、アルミニウムを主成分として含む材料を採用することができる。なお、ここでいうアルミニウムを主成分として含む材料には、アルミニウムからなる材料のみでなく、アルミニウムを成分として含む化合物からなる材料も含まれる。一例として、第１反射領域２２及び第２反射領域２３は、対象となる材料を軸部材２０の内面２１に蒸着させることにより得られる。ただし、このような第１反射領域２２及び第２反射領域２３の形成方法は、一例であって、所望の反射率を達成することができる限り、他の形成方法を採用することもできる。例えば、金属材料を含むコーティング材料を軸部材２０の内面２１にコーティングしてもよい。また、第１反射領域２２及び第２反射領域２３をなす材料は、複数の金属材料を混合した材料であってもよい。あるいは、軸部材２０の内面２１に高反射率の誘電体を単層膜または多層膜として成膜してもよい。
【００３２】
とりわけ、導光路２８を通過した光が色味を帯びることを効果的に抑制する観点から、以下の条件を満たすことが好ましいことが知見された。前提として、第１反射領域２２の波長４５０ｎｍの光の反射率をＲ１（４５０）とし、第１反射領域２２の波長６００ｎｍの光の反射率をＲ１（６００）とし、第２反射領域２３の波長４５０ｎｍの光の反射率をＲ２（４５０）とし、第２反射領域２３の波長６００ｎｍの光の反射率をＲ２（６００）とする。さらに、色ムラを抑制することを意図された光が導光路２８内において第１反射領域２２にてＮ１回反射し、第２反射領域２３にてＮ２回反射して導光路２８を通過したとする。
【００３３】
このとき、導光路２８を通過した光のうち、波長４５０ｎｍの光の導光効率Ｃ（４５０）は、
【数１】
2016031808.tif 000003
にて示される。ここで、或る波長の光の導光効率とは、対象となる波長の光が導光路２８に入射したときの光量に対する、当該光が導光路２８から出射したときの光量の割合をいう。
【００３４】
同様に、導光路２８を通り抜けた光のうち、波長６００ｎｍの光の導光効率Ｃ（６００）は、
【数２】
2016031808.tif 000004
にて示される。
なお、導光効率Ｃ（４５０）やＣ（６００）は、導光路に太陽光もしくは同等の光源光を入射し、入射端と出射端で当該波長における光束を測定し、その比をとることで求められる。
【００３５】
導光路２８を通過した光が色味を帯びることを効果的に抑制するためには、Ｃ（４５０）＝Ｃ（６００）となることが好ましいことから、
【数３】
2016031808.tif 000005
したがって、色ムラを抑制することを意図された光が式（３）を満たすように、第１反射領域２２及び第２反射領域２３の分布を調整することが好ましい。
【００３６】
ところで、本実施の形態では、軸方向ｄ１に沿った第１反射領域２２の長さＬ１は、軸方向ｄ１に沿った第２反射領域２３の長さＬ２と等しくなっている。ただし、式（３）の関係を考慮して、第１反射領域２２の長さＬ１及び第２反射領域２３の長さＬ２は、適宜設定可能である。
【００３７】
さらに導光効率Ｃ（４５０）とＣ（６００）の望ましい範囲を示す。ＪＩＳ９１１２では白色光源における昼光色、昼白色、白色、温白色のそれぞれの色度範囲が示されており、それぞれのｘ値の範囲は０．０２５〜０．０３である。すなわちｘ値が０．０３変われば白色であっても異なる色として認識されることが分かる。
【００３８】
定義により、x値は刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚから下式で得られる。ただし、Ｘ、Ｙ、Ｚはそれぞれ等色関数Ｘ（λ）、Ｙ（λ）、Ｚ（λ）の積分値である。
ｘ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）                （４）
入射端では、太陽光の直達光は白色であるから、刺激値Ｘと刺激値Ｚは１と近似してよい。
Ｘ＝１、Ｚ＝１                        （５）  
また、出射端では刺激値Ｘと刺激値Ｚは、それぞれ波長６００ｎｍと波長４５０ｎｍの導光効率に等しいと近似できる。すなわち、
Ｘ＝Ｃ（６００）、Ｚ＝Ｃ（４５０）    （６）
また、刺激値ＹはＸとＺの平均と近似できる。
Ｙ＝（Ｘ＋Ｚ）／２                    （７）
式（７）を式（４）に代入して整理すると、
【数４】
2016031808.tif 000006
Ｚ／Ｘを新たにＲとおき、両辺を微分すると、
【数５】
2016031808.tif 000007
ここでΔｘとΔＲは、それぞれｘとＲの、導光路を通過することによる変化率である。前述のように入射端と出射端で同じ色と認識されるためには、x値の変化範囲が０．０３以下、すなわち±０．０１５以下であることが必要である。従って、
【数６】
2016031808.tif 000008
ここで、Ｒは、導光路による変化は十分小さいとみなして、式（５）から１と近似できる。Ｒ＝１を代入して整理すると、
【数７】
2016031808.tif 000009
ΔＲを、式（５）と式（６）から求めると、
【数８】
2016031808.tif 000010
導光路の出射端と入射端が同じ色と認識されるためには、この式を満たすことが望ましい。
【００３９】
図１に戻って、部屋２に接続する軸部材２０の端部に、拡散板からなる出光部材１３が設置されている。拡散板からなる出光部材１３によれば、軸部材２０から導かれる光で部屋２内をむらなく照明することが可能となる。もっとも、軸部材２０の端部に出光部材１３が設置されていなくてもよく、軸部材２０内を導光された光が導光部材１２の端部から直接的に射出してもよい。
【００４０】
次に、以上のような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００４１】
冬季や朝や夕方の時間帯において、太陽の高度は比較的低い。低い高度の太陽からの光は、採光部材１１に或る入射角度で入射して、導光部材１２に導かれる。導光部材１２に導かれた太陽光は、導光路２８内で反射を繰り返しながら部屋２に向かって導光されていく。上述のように、軸部材２０の内面２１には、相対的に大きい波長の光を高い反射率で反射する第１反射領域２２と、相対的に低い波長の光を高い反射率で反射する第２反射領域２３と、が形成されている。このことから、導光路２８内で反射を繰り返していく太陽光は、第１反射領域２２及び第２反射領域２３でバランスよく反射して、特定の波長の光が大きく減衰するということが抑制される。導光路２８内で導光された光は、軸部材２０の端部に取り付けられた拡散板としての出光部材１３に入射する。出光部材１３に入射した光は、当該出光部材１３で拡散されて部屋２内をむらなく照明する。
【００４２】
一方、夏季、特に昼間の時間帯においては、太陽の高度は比較的高い。高い高度の太陽からの光は、採光部材１１に別の或る入射角度で入射して、導光部材１２に導かれる。導光部材１２に導かれた太陽光は、導光路２８内で反射を繰り返しながら部屋２に向かって導光されていく。上述のように、軸部材２０の内面２１には、相対的に大きい波長の光を高い反射率で反射する第１反射領域２２と、相対的に低い波長の光を高い反射率で反射する第２反射領域２３と、が形成されている。このことから、導光路２８内で反射を繰り返す光は、第１反射領域２２及び第２反射領域２３でバランスよく反射して、特定の波長の光が大きく減衰するということが抑制される。導光路２８内で導光された太陽光は、軸部材２０の端部に取り付けられた拡散板としての出光部材１３に入射する。出光部材１３に入射した太陽光は、当該出光部材１３で拡散されて部屋２内をむらなく照明する。
【００４３】
以上のように、本実施の形態によれば、光を導光する導光路２８を規定する内面２１をもつ軸状の軸部材２０を有し、軸部材２０の内面２１に、波長４５０ｎｍの光よりも波長６００ｎｍの光を高い反射率で反射する第１反射領域２２と、波長６００ｎｍの光よりも波長４５０ｎｍの光を高い反射率で反射する第２反射領域２３と、が形成されている。このような形態によれば、導光路２８内で反射を繰り返す光が第１反射領域２２及び第２反射領域２３でバランスよく反射して、特定の波長の光が大きく減衰するということを抑制することができる。結果として、導光される光の減衰を抑制しつつ当該光が色味を帯びることを効果的に抑制することが可能となる。
【００４４】
また、本実施の形態によれば、軸部材２０の内面２１に周状に形成された第１反射領域２２と、軸部材２０の内面２１に周状に形成された第２反射領域２３とが、軸部材２０の軸方向ｄ１に並べて配置されている。このような形態によれば、導光路２８内を導光される光が第１反射領域２２にて反射された後に第２反射領域２３で反射される、あるいは、第２反射領域２３にて反射された後に第１反射領域２２で反射される、ということが起こりやすくなる。結果として、導光路２８内で反射を繰り返す光が第１反射領域２２及び第２反射領域２３でバランスよく反射して、当該光が色味を帯びることを効果的に抑制することができる。
【００４５】
また、本実施の形態によれば、第１反射領域２２をなす材料は、銀成分を含み、第２反射領域２３をなす材料は、アルミニウム成分を含む。第１反射領域２２に含まれる銀成分は、可視光に対して高い反射率を示す上に、波長４５０ｎｍの光よりも波長６００ｎｍの光を高い反射率で反射する。これに対して、第２反射領域２３に含まれるアルミニウム成分は、可視光に対して高い反射率を示す上に、波長６００ｎｍの光よりも波長４５０ｎｍの光を高い反射率で反射する。したがって、第１反射領域２２をなす材料が銀成分を含み、第２反射領域２３をなす材料がアルミニウム成分を含むことにより、導光される光の減衰を抑制しつつ当該光が色味を帯びることを効果的に抑制する、という効果を有効に実現することが可能となる。
【００４６】
≪変形例≫
なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。
【００４７】
上述した実施の形態では、図２に示すように、１つの第１反射領域２２と１つの第２反射領域２３とが軸方向ｄ１に隣り合っている例を示したが、このような例に限定されない。図５乃至図９に、第１反射領域２２及び第２反射領域２３の他の配置例を示す。このうち、図５に示す例では、複数の第１反射領域２２と複数の第２反射領域２３とが、軸部材２０の軸方向ｄ１に交互に並べて配置されている。各第１反射領域２２は、軸部材２０の内面２１に周状に形成されて導光路２８の周りを取り囲んでいる。各第２反射領域２３は、軸方向ｄ１の内面２１に周状に形成されて導光路２８の周りを取り囲んでいる。このような形態によれば、導光路２８内を導光される光が第１反射領域２２及び第２反射領域２３にて交互に反射を繰り返しやすくなる。結果として、導光路２８内で反射を繰り返す光が第１反射領域２２及び第２反射領域２３でバランスよく反射して、当該光が色味を帯びることをさらに効果的に抑制することができる。
【００４８】
図６に示す例では、軸部材２０の内面２１のうちの第１面２１ａ及び第３面２１ｃに、第１反射領域２２がそれぞれ形成され、第２面２１ｂ及び第４面２１ｄに、第２反射領域２３がそれぞれ形成されている。第１面２１ａに配置された第１反射領域２２は、当該第１面２１ａの全域を覆い、第３面２１ｃに配置された第１反射領域２２は、当該第３面２１ｃの全域を覆っている。また、第２面２１ｂに配置された第２反射領域２３は、当該第２面２１ｂの全域を覆い、第４面２１ｄに配置された第２反射領域２３は、当該第４面２１ｄの全域を覆っている。
【００４９】
しかして、図６に示す導光部材１２によれば、軸部材２０の内面２１に、軸方向ｄ１に直交する一方向ｄ２に互いに対向して配置された第１反射領域２２及び第２反射領域２３と、軸方向ｄ１に直交し且つ一方向ｄ２に交差する方向ｄ３に互いに対向して配置された別の第１反射領域２２及び第２反射領域２３と、が少なくとも形成されている。このような形態によれば、互いに対向して第１反射領域２２及び第２反射領域２３が配置されているため、導光路２８内で導光される光が第１反射領域２２及び第２反射領域２３にて交互に反射を繰り返しやすくなる。結果として、導光路２８内で反射を繰り返す光が第１反射領域２２及び第２反射領域２３でバランスよく反射して、当該光が色味を帯びることをさらに効果的に抑制することができる。
【００５０】
一方、図７に示す例では、第１反射領域２２と第２反射領域２３とは、軸部材２０の軸方向ｄ１に平行な平面Ｐ１に対して面対称に配置されている。より詳細には、第１反射領域２２と第２反射領域２３とは、軸部材２０の中心軸を含む平面Ｐ１に対して面対称に配置されている。図示する例では、第１面２１ａに第２反射領域２３が形成され、第２面２１ｂに第１反射領域２２が形成されている。第３面２１ｃの第１面２１ａ側の領域に第２反射領域２３が形成され、第３面２１ｃの第２面２１ｂ側の領域に第１反射領域２２が形成されている。また、第４面２１ｄの第１面２１ａ側の領域に第２反射領域２３が形成され、第４面２１ｄの第２面２１ｂ側の領域に第１反射領域２２が形成されている。第１面２１ａに配置された第２反射領域２３は、当該第１面２１ａの全域を覆い、第２面２１ｂに配置された第１反射領域２２は、当該第２面２１ｂの全域を覆っている。また、第３面２１ｃに配置された第１反射領域２２と第２反射領域２３とが、当該第３面２１ｃの全域を等しい割合で覆い、第３面２１ｃに配置された第１反射領域２２と第２反射領域２３とが、当該第３面２１ｃの全域を等しい割合で覆っている。
【００５１】
しかして、図７に示す導光部材１２によれば、第１反射領域２２と第２反射領域２３とが、軸部材２０の軸方向ｄ１に平行な平面Ｐ１に対して面対称に配置されているため、導光路２８内を導光される光が第１反射領域２２及び第２反射領域２３にて交互に反射を繰り返しやすくなる。結果として、導光路２８内で反射を繰り返す光が第１反射領域２２及び第２反射領域２３でバランスよく反射して、当該光が色味を帯びることをさらに効果的に抑制することができる。
【００５２】
他方で、図８に示す例では、軸部材２０の内面２１に沿って周方向に交互に並ぶように、複数の第１反射領域２２及び複数の第２反射領域２３が配置されている。各第１反射領域２２及び各第２反射領域２３は、ストライプ状に形成され軸方向ｄ１に長手方向をもつ。図示する例では、第１反射領域２２及び第２反射領域２３が、軸部材２０の内面２１を構成する各面２１ａ〜２１ｄに、それぞれ１つずつ配置されている。
【００５３】
しかして、図８に示す導光部材１２によれば、第１面２１ａ〜第４面２１ｄの各々に、第１反射領域２２と第２反射領域２３とが形成されている。このような形態によれば、複数の第１反射領域２２と複数の第２反射領域２３とが軸部材２０の内面２１にバランスよく配置されているため、導光路２８内を導光される光が第１反射領域２２及び第２反射領域２３にて交互に反射を繰り返しやすくなる。結果として、導光路２８内で反射を繰り返す光が第１反射領域２２及び第２反射領域２３でバランスよく反射して、当該光が色味を帯びることをさらに効果的に抑制することができる。
【００５４】
また、図９に示す例では、軸部材２０の内面２１に、複数の第１反射領域２２及び複数の第２反射領域２３が千鳥状に配置されている。すなわち、軸部材２０の内面２１を構成する各面２１ａ〜２１ｄに、複数の矩形の第１反射領域２２及び複数の矩形の第２反射領域２３が軸方向ｄ１に交互に並べられ且つ軸方向ｄ１に直交する方向にも交互に並べられている。
【００５５】
しかして、図９に示す導光部材１２によれば、複数の第１反射領域２２と複数の第２反射領域２３とが軸部材２０の内面２１にバランスよく分布しているため、導光路２８内を導光される光が第１反射領域２２及び第２反射領域２３にて交互に反射を繰り返しやすくなる。結果として、導光路２８内で反射を繰り返す光が第１反射領域２２及び第２反射領域２３でバランスよく反射して、当該光が色味を帯びることをさらに効果的に抑制することができる。
【００５６】
また、上述した実施の形態では、図２に示すように、第１反射領域２２と第２反射領域２３との面積比が可変ではない例を示したが、このような例に限定されない。図１０及び図１１に、第１反射領域２２と第２反射領域２３との面積比が可変になっている例を示す。図１０及び図１１に示す例では、中空の軸部材２０は、軸方向ｄ１に沿って配置された第１部分２０ａ、第２部分２０ｂ及び第３部分２０ｃと、を含んでいる。第１部分２０ａは、屋根５に設けられた採光部材１１に接続されており、第３部分２０ｃは、天井４に設けられた出光部材１３に接続されている。第２部分２０ｂは、第１部分２０ａと第２部分２０ｂとの間で、軸方向ｄ１に沿って可動になっている。
【００５７】
第１部分２０ａの内面２１１及び第２部分２０ｂの内面２１２には、相対的に大きい波長の光を高い反射率で反射する上述の第１反射領域２２が形成されている。その一方で、第３部分２０ｃの内面２１３には、相対的に低い波長の光を高い反射率で反射する第２反射領域２３が形成されている。第１部分２０ａの内面２１１に囲まれる空間、第２部分２０ｂの内面２１２に囲まれる空間及び第３部分２０ｃの内面２１３に囲まれる空間に、光を繰り返し反射して導光する導光路２８が画定されている。
【００５８】
図１０及び図１１に示す例では、第２部分２０ｂの外径は、第１部分２０ａの内径及び第３部分２０ｃの内径よりも小さくなっている。そして、第２部分２０ｂは、第１部分２０ａ及び第３部分２０ｃの内部に部分的に収容され、当該第１部分２０ａ及び第３部分２０ｃに部分的に重なっている。なお、第２部分２０ｂの外面と第１部分２０ａの内面２１１との間から光が漏れることを抑制するべく、第２部分２０ｂの外面と第１部分２０ａの内面２１１とは、相対移動可能な程度に近接している。同様に、第２部分２０ｂの外面と第３部分２０ｃの内面２１３との間から光が漏れることを抑制するべく、第２部分２０ｂの外面と第３部分２０ｃの内面２１３とは、相対移動可能な程度に近接している。
【００５９】
上述のように、第２部分２０ｂは、第１部分２０ａ及び第３部分２０ｃに対して、軸方向ｄ１に沿って可動になっている。第２部分２０ｂが軸方向ｄ１に沿って移動すると、第２部分２０ｂと第１部分２０ａ及び第３部分２０ｃとの重なる範囲が変化する。したがって、第２部分２０ｂが軸方向ｄ１に沿って移動した位置に応じて、第３部分２０ｃに設けられた第２反射領域２３が導光路２８に露出する面積Ａ２が変化していく。結果として、第１反射領域２２の導光路２８に露出する面積Ａ１と、第２反射領域２３の導光路２８に露出する面積Ａ２と、の比が、変化する。
【００６０】
図１０及び図１１に示す形態によれば、第２部分２０ｂが軸方向ｄ１に沿って移動した位置に応じて、第１反射領域２２の導光路２８に露出する面積Ａ１と、第２反射領域２３の導光路２８に露出する面積Ａ２と、の比が、変化する。したがって、第２部分２０ｂを相対移動させることにより、導光される光の第１反射領域２２及び第２反射領域２３での反射回数を調整することができる。これにより、導光路２８内を導光される光が色味を帯びることをさらに効果的に抑制することができる。
【００６１】
また、上述した導光部材１２において、導光路２８内で軸部材２０に対して軸方向ｄ１に可動となるように設けられた中空の可動部材４０をさらに設けた例を、図１２及び図１３に示す。図１２及び図１３に示す例では、中空の可動部材４０は、軸部材２０の軸方向ｄ１に開口し、その中空の空間が導光路２８に繋がっている。可動部材４０の内面４１に、波長４５０ｎｍの光よりも波長６００ｎｍの光を高い反射率で反射する第３反射領域４３と、波長６００ｎｍの光よりも波長４５０ｎｍの光を高い反射率で反射する第４反射領域４４と、が形成されている。これら第３反射領域４３をなす材料として、軸部材２０の第１反射領域２２をなす材料と同じ材料を用いることができ、第４反射領域４４をなす材料として、軸部材２０の第２反射領域２３をなす材料と同じ材料を用いることができる。
【００６２】
図１２及び図１３に示すように、第３反射領域４３及び第４反射領域４４は、第１反射領域２２及び第２反射領域２３の配列に合わせて、軸部材２０の軸方向ｄ１に沿って並べて配置されている。図示する例では、１つの第３反射領域４３と１つの第４反射領域４４とが軸方向ｄ１に隣り合っている。第３反射領域４３は、可動部材４０の入光側の領域において、可動部材４０の内面４１に沿って周状に形成されている。第４反射領域４４は、可動部材４０の出光側の領域において、可動部材４０の内面４１に沿って周状に形成されている。
【００６３】
また、軸部材２０の鉛直方向下方に位置する第４面２１ｄに、軸方向ｄ１に延びるレール５１が配置されている。これに対して、可動部材４０は、レール５１上で摺動可能な車輪５２を有している。可動部材４０の車輪５２が軸部材２０のレール５１上を転がることにより、可動部材４０が軸部材２０に対して軸方向ｄ１に移動することができる。
【００６４】
とりわけ、図１４に、可動部材４０を軸部材２０に対して入光側に移動させた状態が示されており、図１５に、可動部材４０を軸部材２０に対して出光側に移動させた状態が示されている。図１４及び図１５に示すように、可動部材４０を軸部材２０に対して入光側乃至出光側に移動させると、可動部材４０が第１反射領域２２及び第２反射領域２３を覆う範囲が変化する。とりわけ、図１４に示すように、可動部材４０を軸部材２０に対して入光側に移動させると、可動部材４０が第１反射領域２２を覆う範囲が増加していくと共に第２反射領域２３を覆う範囲が減少していく。これに対し、図１５に示すように、可動部材４０を軸部材２０に対して出光側に移動させると、可動部材４０が第１反射領域２２を覆う範囲が減少していくと共に第２反射領域２３を覆う範囲が増加していく。
【００６５】
図１２乃至図１５に示す可動部材４０によれば、軸部材２０に対して軸方向ｄ１に沿って可動部材４０を移動させた位置に応じて、可動部材４０が第１反射領域２２及び第２反射領域２３を覆う範囲が変化する。したがって、可動部材４０を相対移動させることにより、導光される光の第１反射領域２２及び第２反射領域２３での反射回数を調整することができる。これにより、導光路２８内を導光される光が色味を帯びることをさらに効果的に抑制することができる。
【実施例】
【００６６】
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。以下に説明するようにして、実施例に係る導光部材を設計し、導光される光の減衰をシミュレーションによって確認した。
【００６７】
実施例１は、図２に示す導光部材に対応している。軸部材の内面に、第１反射領域と第２反射領域とが１対１の割合となるように設けた。第１反射領域をなす材料として、銀を採用し、第２反射領域をなす材料として、アルミニウムを採用した。
【００６８】
比較例１は、実施例１に対して、第２反射領域をなす材料も第１反射領域をなす材料と同じ銀とした形態に対応している。すなわち、比較例１は、導光部材の内面の全面に、銀からなる反射領域を形成した形態である。
【００６９】
比較例２は、実施例１に対して、第１反射領域をなす材料も第２反射領域をなす材料と同じアルミニウムとした形態に対応している。すなわち、比較例２は、導光部材の内面の全面に、アルミニウムからなる反射領域を形成した形態である。
【００７０】
実施例１及び比較例１、２に係る導光部材に、或る入射角度で導光部材に白色光を入射させ、白色光を軸部材の内面で合計６回反射させた。このとき、実施例１に係る導光部材に入射した白色光は、第１反射領域で３回反射し、第２反射領域で３回反射した。図１６に、本シミュレーションにて得られた結果を示す。図１６は、各導光部材毎に、光の波長と導光効率との関係を示すグラフである。
【００７１】
図１６から理解されるように、軸部材の内面に銀からなる反射領域を形成した比較例１に係る導光部材では、可視光領域において、相対的に低い波長の光の導光効率が低く、相対的に高い波長の光の導光効率が高い、という結果が得られた。とりわけ、波長４５０ｎｍの光の導光効率が０．８３程度であるのに対して、波長６００ｎｍの光の導光効率が０．９３程度であった。したがって、比較例１に係る導光部材を通過した光は、黄色味を帯びることがわかる。
【００７２】
一方、軸部材の内面にアルミニウムからなる反射領域を形成した比較例２に係る導光部材では、可視光領域において、相対的に低い波長の光の導光効率が高く、相対的に低い波長の光の導光効率が低い、という結果が得られた。とりわけ、波長４５０ｎｍの光の導光効率が０．６３程度であるのに対して、波長６００ｎｍの光の導光効率が０．５７程度であった。したがって、比較例２に係る導光部材を通過した光は、青色味を帯びることがわかる。
【００７３】
これらに対して、軸部材の内面に２つの反射領域を形成した実施例１に係る導光部材では、可視光領域において、各波長の光の導光効率にほとんど差異が生じなかった。例えば、波長４５０ｎｍの光の導光効率が０．７１程度であるのに対して、波長６００ｎｍの光の導光効率が０．７２程度であった。したがって、実施例１に係る導光部材を通過した光は、ほとんど色味を帯びないことがわかる。
【００７４】
比較例１、比較例２、実施例１について、式（１２）の右辺を計算すると、それぞれ０．１０８、０．１０５、０．０１４である。比較例１と比較例２は式（１２）を満たさないが、実施例１は満たすことが分かる。
【００７５】
次に、実施例１及び比較例１、２に係る導光部材に、或る入射角度で導光部材に白色光を入射させ、白色光を軸部材の内面で合計１２回反射させた。このとき、実施例１に係る導光部材に入射した白色光は、第１反射領域で６回反射し、第２反射領域で６回反射した。図１７に、本シミュレーションにて得られた結果を示す。図１７は、各導光部材毎に、光の波長と導光効率との関係を示すグラフである。
【００７６】
図１７から理解されるように、実施例１並びに比較例１及び２に係る導光部材は、いずれも図１６に示すシミュレーションに対して、相対的に低い波長の光の導光効率と、相対的に高い波長の光の導光効率と、の差が大きくなる傾向を示した。具体的には、軸部材の内面に銀からなる反射領域を形成した比較例１に係る導光部材では、波長４５０ｎｍの光の導光効率が０．６９程度であるのに対して、波長６００ｎｍの光の導光効率が０．８８程度であった。軸部材の内面にアルミニウムからなる反射領域を形成した比較例２に係る導光部材では、波長４５０ｎｍの光の導光効率が０．３９程度であるのに対して、波長６００ｎｍの光の導光効率が０．３３程度であった。軸部材の内面に２つの反射領域を形成した実施例１に係る導光部材では、波長４５０ｎｍの光の導光効率が０．５３程度であるのに対して、波長６００ｎｍの光の導光効率が０．５５程度であった。
【００７７】
比較例１、比較例２、実施例１について、式（１２）の右辺を計算すると、それぞれ０．２１６、０．１８２、０．０３６である。比較例１と比較例２は式（１２）を満たさないが、実施例１は満たすことが分かる。
【００７８】
したがって、図１７に示すシミュレーションによれば、比較例１に係る導光部材を通過した光は、より強い黄色味を帯び、比較例２に係る導光部材を通過した光は、より強い青色味を帯びることがわかる。その一方で、実施例１に係る導光部材を通過した光は、ほとんど色味を帯びない、という結果が得られた。
【符号の説明】
【００７９】
１    建物
２    部屋
１０  太陽光採光システム
１２  導光部材
２０  軸部材
２１  内面
２１ａ〜ｄ  第１〜４面
２２  第１反射領域
２３  第２反射領域
２８  導光路
４０  可動部材
４１  内面
４２  反射領域
４３  第３反射領域
４４  第４反射領域
ｄ１  軸方向
ｄ２  一方向
ｄ３  他方向
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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