(57)【要約】【課題】室内を照明する光に発生し得る明るさのムラ及び色ムラを抑制することが可能な採光システムを提供する。【解決手段】採光システム１０は、採光面２２を有した採光部２０と、接続面１１を介して採光部２０と接続し採光部２０から入射した光を導光する筒状部３０と、を備える。採光部２０は、採光面２２から取り込んだ光を偏向して当該光を接続面１１に向かわせる。採光面２２への法線方向ｎｄ１及び接続面１１への法線方向ｎｄ２の両方向と平行な主拡散面内で光を選択的に拡散させる異方性拡散要素４０が、採光部２０及び筒状部３０の少なくとも一方に設けられている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
採光面を有した採光部と、
接続面を介して前記採光部と接続し前記採光部から入射した光を導光する筒状部と、
を備え、
前記採光部は、前記採光面から取り込んだ光を偏向して当該光を前記接続面に向け、
前記採光面への法線方向及び前記接続面への法線方向の両方向と平行な主拡散面内で光を選択的に拡散させる異方性拡散要素が、前記採光部及び前記筒状部の少なくとも一方に設けられている、採光システム。
【請求項２】
前記異方性拡散要素の前記主拡散面内での拡散能は、前記異方性拡散要素の前記主拡散面に直交する面内での拡散能よりも強い、請求項１に記載の採光システム。
【請求項３】
前記異方性拡散要素は、前記筒状部の内面に設けられ、前記筒状部の周方向に延びる複数の単位拡散要素を含み、
前記複数の単位拡散要素は、前記筒状部の軸方向に配列されている、請求項１または２に記載の採光システム。
【請求項４】
前記筒状部の軸方向に沿った前記単位拡散要素の長さは、前記接続面への法線方向に沿った前記採光面の長さよりも短い、請求項３に記載の採光システム。
【請求項５】
前記異方性拡散要素は、前記筒状部の中空空間を塞ぐように設けられた異方性拡散板である、請求項１または２に記載の採光システム。
【請求項６】
前記異方性拡散板は、当該異方性拡散板の板面内を延びる配列方向に沿って配列された複数の単位拡散要素を含み、
各単位拡散要素は、前記異方性拡散板の板面内において前記配列方向に交差する方向に延びる、請求項５に記載の採光システム。
【請求項７】
前記採光部は、前記採光面及び当該採光面に対向する対向面を有する採光パネルを有し、
前記異方性拡散要素は、前記採光パネルの前記対向面に設けられた複数の単位拡散要素を含む、請求項１または２に記載の採光システム。
【請求項８】
前記複数の単位拡散要素は、前記接続面への法線方向に配列されていて、
前記単位拡散要素は、前記採光面への法線方向及び前記接続面への法線方向の両方に交差する方向に延びている、請求項７に記載の採光システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を取り込んで所定の空間に導く採光システムに係り、とりわけ、室内を照明する光に発生し得る明るさのムラを抑制することが可能な採光システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１及び２に開示されているように、光を採光して当該光を室内に導光する採光システムの開発が進められている。採光システムは、例えば、屋根に設置された採光パネルを有する採光部と、採光部で採光された太陽光を室内に導光する導光部と、を有したシステムとして、室内の照明に用いられる。このような採光システムは、ＣＯ２の削減に寄与し、また直接的に省エネルギーを実現することができるシステムとして、注目を浴びている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２０９４２４号公報
【特許文献２】特開２０１２−１８９２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
とりわけ、特許文献１に記載の採光システムでは、採光部に入射した光を複数のプリズム要素からなる複数の単位偏向要素で偏向させて取り込み、取り込んだ太陽光を導光部内で繰り返し反射させて室内に導くようになっている。太陽光の入射方向は各時間帯毎に一定であるため、各プリズム要素にて偏向された太陽光は、同じ向きに進行する一纏まりの光として導光部内を導光されていく。各一纏まりの光が室内に到達すると室内の一部を集中的に照明する。このため、各プリズム要素の配列に対応した明るさのムラが室内に発生してしまう。この明るさのムラは、床、壁、机の表面、もしくは床から一定距離だけ離れた面での照度のムラとして定義できる。
【０００５】
加えて、入射する光をプリズム要素で偏向させて取り込むと、取り込んだ光が波長に応じて色分散されてしまう。色分散された光が導光部内を案内されて室内に導かれると、室内を照明する光に明るさのムラだけでなく帯状の色ムラまでも発生させる。
【０００６】
なお、明るさのムラや帯状の色ムラは、太陽高度に応じて変化する。太陽高度によっては明るさのムラや帯状の色ムラが益々強調されてしまい大きな違和感を与える要因となる。
【０００７】
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、室内を照明する光に発生し得る明るさのムラを抑制することが可能な採光システムを提供することを目的とする。なお、本発明による採光システムが室内を照明する光に発生し得る明るさのムラだけでなく、色ムラまでも抑制することが可能であれば一層都合がよい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による採光システムは、採光面を有した採光部と、接続面を介して前記採光部と接続し前記採光部から入射した光を導光する筒状部と、を備え、前記採光部は、前記採光面から取り込んだ光を偏向して当該光を前記接続面に向け、前記採光面への法線方向及び前記接続面への法線方向の両方向と平行な主拡散面内で光を選択的に拡散させる異方性拡散要素が、前記採光部及び前記筒状部の少なくとも一方に設けられている。
【０００９】
本発明による採光システムにおいて、前記異方性拡散要素の前記主拡散面内での拡散能は、前記異方性拡散要素の前記主拡散面に直交する面内での拡散能よりも強くてもよい。
【００１０】
本発明による採光システムにおいて、前記異方性拡散要素は、前記筒状部の内面に設けられ、前記筒状部の周方向に延びる複数の単位拡散要素を含み、前記複数の単位拡散要素は、前記筒状部の軸方向に配列されていてもよい。
【００１１】
本発明による採光システムにおいて、前記筒状部の軸方向に沿った前記単位拡散要素の長さは、前記接続面への法線方向に沿った前記採光面の長さよりも短くてもよい。
【００１２】
本発明による採光システムにおいて、前記異方性拡散要素は、前記筒状部の中空空間を塞ぐように設けられた異方性拡散板であってもよい。
【００１３】
本発明による採光システムにおいて、前記異方性拡散板は、当該異方性拡散板の板面内を延びる配列方向に沿って配列された複数の単位拡散要素を含み、各単位拡散要素は、前記異方性拡散板の板面内において前記配列方向に交差する方向に延びてもよい。
【００１４】
本発明による採光システムにおいて、前記採光部は、前記採光面及び当該採光面に対向する対向面を有する採光パネルを有し、前記異方性拡散要素は、前記採光パネルの前記対向面に設けられた複数の単位拡散要素を含んでもよい。
【００１５】
本発明による採光システムにおいて、前記複数の単位拡散要素は、前記接続面への法線方向に配列されていて、前記単位拡散要素は、前記採光面への法線方向及び前記接続面への法線方向の両方に交差する方向に延びていてもよい。
【００１６】
本発明による採光システムにおいて、前記採光面は、前記対向面に対して傾斜した複数の単位偏向要素を含んでもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、異方性拡散要素によって採光部に入射した光が主拡散面内で選択的に拡散されるため、部屋を照明する光に発生し得る明るさのムラ及び場合によっては色ムラまでも抑制することが可能となる。また、異方性拡散要素は、主拡散面内で光を集中的に拡散させるため、主拡散面に直交する方向には光を拡散させ難い。このため、本発明によれば、光の照度を大きく減衰させることなく、部屋を照明する光に発生し得る明るさのムラ及び場合によっては色ムラまでも抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態による採光システムが取り付けられた建物を模式的に示す縦断面図。
【図２】図１に示す採光システムを拡大して示す断面図。
【図３】図２に示す採光システムの入光部を示す断面図。
【図４】図２に示す採光システムの導光部を示す断面図。
【図５】図２に対応する図であって、異方性拡散要素の一変形例を示す断面図。
【図６】図５に示す採光システムにおいて、筒状部の端部に設けられた異方性拡散要素の一部を拡大して示す断面図。
【図７】図４に対応する図であって、異方性拡散要素の他の変形例を示す断面図。
【図８】実施例及び比較例に係る採光システムの寸法を示す断面図。
【図９】実施例及び比較例に係る採光システムの採光部の寸法を示す断面図。
【図１０】実施例１に係る採光システムを用いて室内を照明するようすをシミュレーションした光線図を示す図。
【図１１】図１０のシミュレーションにおいて照明対象となる床面の光の照度分布を表したグラフ。
【図１２】図１０のシミュレーションにおいて照明対象となる床面を照らした状態を示した平面図。
【図１３】実施例２に係る採光システムを用いて室内を照明するようすをシミュレーションした光線図を示す図。
【図１４】図１３のシミュレーションにおいて照明対象となる床面の光の照度分布を表したグラフ。
【図１５】図１３のシミュレーションにおいて照明対象となる床面を照らした状態を示した平面図。
【図１６】比較例１に係る採光システムを用いて室内を照明するようすをシミュレーションした光線図を示す図。
【図１７】図１６のシミュレーションにおいて照明対象となる床面の光の照度分布を表したグラフ。
【図１８】図１６のシミュレーションにおいて照明対象となる床面を照らした状態を示した平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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１８は、本発明による一実施の形態及びその変形例を説明するための図である。このうち、図１は、採光システム１０が取り付けられた建物１を模式的に示す縦断面図である。
【００２０】
なお、本明細書において、「板」、「パネル」、「シート」等の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。したがって、例えば、「パネル」はシートや板とも呼ばれ得るような部も含む概念である。一具体例として、「採光パネル」には、「採光シート」や「採光板」等と呼ばれる部も含まれる。
【００２１】
採光システム１０は、建物１に取り付けられ、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。採光システム１０は、光を取り込む採光部２０と、採光部２０に接続されて採光部２０からの光を部屋２に導く筒状部３０と、を備えている。以下に説明する例では、図１に示すように、建物１の壁３から筒状部３０が延び出して、当該延び出した先端に採光部２０が取り付けられている。そして、採光部２０で採光された光は、筒状部３０を介して部屋２に導かれるようになっている。
【００２２】
このような採光システム１０によれば、採光部２０で採光した光を例えば室内照明光として用いることができる。すなわち、この採光システム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。
【００２３】
図２は、採光システム１０を拡大して示す断面図である。図２に示す採光システム１０を構成する採光部２０は、季節や時間帯に応じて入射方向が変動する外光を安定して取り込むために設けられている。採光部２０に取り込まれる光としては、典型的には太陽光に代表される自然光が挙げられる。図２に示す採光部２０は、光が入射する採光パネル２１と、採光パネル２１に対向して配置された対向パネル２５と、を有している。
【００２４】
図３に、採光部２０の断面を拡大して示す。図３に示す採光パネル２１は、いわゆるプリズムアレイとして構成されている。図３に示すように、採光パネル２１は、互いに対向する採光面２２及び対向面２３を有している。採光面２２は、外方に面し、採光システム１０の入光面として機能する。一方、対向面２３は、対向パネル２５側を向き、対向面２３を透過した光が筒状部３０に向かう。
【００２５】
本実施の形態では、採光面２２への法線方向ｎｄ１は、水平方向を向いている。ここで、採光面２２への法線方向ｎｄ１とは、採光面２２を全体的かつ大局的に見た場合における採光面２２の平面構造の法線方向を指す。図３に示す例では、採光面２２への法線方向ｎｄ１は、対向面２３への法線方向と平行になっている。
【００２６】
図３に示すように、採光面２２は、複数の単位偏向要素としての複数の傾斜面２２ａと、隣り合う２つの傾斜面２２ａを接続する立上面２２ｂと、を含んでいる。単位偏向要素すなわち傾斜面２２ａは、入射する光に対して光学作用を及ぼして入射する光の光路を調整することが期待された面である。一方、立上面２２ｂは、入射する光の光路を積極的に調整することが期待されていない面である。
【００２７】
複数の傾斜面２２ａと複数の立上面２２ｂとは、対向面２３に平行な配列方向Ｐ１に沿って交互に並べられている。各傾斜面２２ａ及び各立上面２２ｂは、対向面２３に平行な面内において、配列方向Ｐ１と交差した方向、より厳密には、配列方向Ｐ１及び法線方向ｎｄ１の両方に直交する方向（図３において紙面の表裏方向）に直線状に延びている。なお、本実施の形態において、複数の傾斜面２２ａは、互いに同一に構成され、複数の立上面２２ｂも、互いに同一に構成されている。
【００２８】
各傾斜面２２ａは、採光部２０の対向面２３に対して傾斜し、採光面２２への法線方向ｎｄ１に対しても傾斜している。すなわち、各傾斜面２２ａは、対向面２３及び採光面２２への法線方向ｎｄ１のいずれとも非平行になっている。図３に示す例では、傾斜面２２ａは、配列方向Ｐ１において一側となる上方に位置する一端部Ｅ１が、配列方向Ｐ１において他側となる下方に位置する他端部Ｅ２よりも対向面２３に近接するように傾斜している。一方、立上面２２ｂは、採光面２２の法線方向ｎｄ１に概ね沿っている。
【００２９】
さて、採光面２２と共に採光部２０の表面を構成する対向面２３は、傾斜面２２ａから採光部２０に取り込まれた光を透過させるよう構成されている。本実施の形態の対向面２３は、鉛直方向に平行になるように配置されている。また、対向面２３は、平滑面として形成されている。なお、本明細書でいう「平滑」とは、光学的な意味合いでの平滑を意味するものである。すなわち、ここでは、或る程度の割合の可視光帯域の透過光が、スネルの法則を満たしながら屈折するようになる程度を意味している。したがって、例えば、対向面２３の十点平均粗さＲｚ（ＪＩＳＢ０６０１）が最短の可視光波長（０．３８μｍ）以下となっていれば、十分、平滑に該当する。
【００３０】
このような採光部２０によれば、傾斜面２２ａに入射する外光を屈折させて採光システム１０内に取り込み、取り込んだ光を筒状部３０内に向かうように調整することが可能である。
【００３１】
一例として、このような採光部２０は、傾斜面２２ａ及び立上面２２ｂに対応する形状の凹部が形成された型を用いて、賦型され得る。この場合、採光部２０は、一体として形成されてもよいし、対向面２３を構成する基材層に、採光面２２を構成するプリズム層を積層させてもよい。
【００３２】
また、採光部２０は、採光パネル２１の対向面２３に対向して配置された対向パネル２５を有している。対向パネル２５は、採光パネル２１と建物１の壁３との間に位置している。対向パネル２５の採光パネル２１側を向く面には、反射面２５ａが形成されている。反射面２５ａは、光を反射する機能、好ましくは、光を正反射、すなわち鏡面反射する機能を有し、これにより、採光パネル２１を透過した光の一部が反射面２５ａで反射して、筒状部３０に向けて案内される。このような反射面２５ａは、一例として、銀やアルミや誘電体多層膜等の高反射率材料を対向パネル３１にコーティングすることにより得られる。
【００３３】
採光部２０によって取り込まれた光は、採光部２０に接続面１１を介して接続された筒状部３０を通って部屋２に案内される。すなわち、接続面１１とは、採光部２０内の中空間２６と筒状部３０内の中空空間３３とを接続する面である。典型的には、接続面１１は、採光部２０と筒状部３０との境界をなす。
【００３４】
本実施の形態において、採光部２０と筒状部３０との接続面１１は、傾斜面２２ａの配列方向Ｐ１と垂直になっていて、水平方向に平行である。この場合、接続面１１への法線方向ｎｄ２は、鉛直方向に平行となる。したがって、本実施の形態では、接続面１１への法線方向ｎｄ２は、採光パネル２１の採光面２２への法線方向ｎｄ１と直交する。
【００３５】
図２に示すように、筒状部３０は、採光部２０に下方から接続された筒状の筒状部材からなる。筒状部３０は、採光部２０から建物１の壁３まで軸方向ｄ１に沿って延び、部分的に曲がっている。本実施の形態では、筒状部３０の軸方向ｄ１に直交する断面において、筒状部３０は、多角形の輪郭形状、より詳細には矩形の輪郭形状を有している。ただし、このような例に限定されず、筒状部３０は、円形の輪郭形状乃至楕円形の輪郭形状を有していてもよい。
【００３６】
筒状部３０の内面３２には、反射面が形成されている。反射面は、光を反射する機能、好ましくは、光を正反射、すなわち鏡面反射する機能を有し、これにより、筒状部３０の中空空間３３を通過する光が反射面で反射して導かれる。このような反射面は、一例として、銀やアルミや誘電体多層膜等の高反射率材料を筒状部３０の内面３２にコーティングすることにより得られる。
【００３７】
図４に、筒状部３０の内面３２を拡大して示す。図４に示すように、本実施の形態において、筒状部３０の内面３２に、異方性拡散要素４０が設けられている。異方性拡散要素４０は、採光部２０に入射した光を、採光面２２への法線方向ｎｄ１及び接続面１１への法線方向ｎｄ２の両方に平行な主拡散面内で選択的に拡散させるためのものである。すなわち、異方性拡散要素４０は、採光部２０に入射した光を、主拡散面内で集中的に拡散させ主拡散面に直交する方向にはあまり拡散させない。
【００３８】
異方性拡散要素４０は、筒状部３０の内面３２に設けられた複数の単位拡散要素４１を含んでいる。複数の単位拡散要素４１は、筒状部３０の軸方向ｄ１に配列されている。各単位拡散要素４１は、筒状部３０の内面３２の他の部分よりも中空空間３３側に突出つまり膨らんでいる。また、各単位拡散要素４１は、筒状部３０の周方向ｄ２に延びている。
【００３９】
図示する例では、筒状部３０の軸方向ｄ１に沿った単位拡散要素４１の長さＸ１（図４参照）は、接続面１１への法線方向ｎｄ２に沿った採光面２２の長さＸ２（図３参照）よりも短くなっている。とりわけ、本実施の形態では、単位拡散要素４１の長さＸ１（図４参照）は、接続面１１への法線方向ｎｄ２に沿った傾斜面２２ａの長さＸ３（図３参照）よりも短くなっている。また、各単位拡散要素４１を含む異方性拡散要素４０が軸方向ｄ１に分布する範囲Ｓ１（図２参照）は、接続面１１への法線方向ｎｄ２に沿った採光面２２の長さＸ２（図３参照）よりも長くなっている。
【００４０】
このような異方性拡散要素４０によれば、筒状部３０内を導光される光を、主拡散面内で拡がるように拡散させることができる。その一方で、異方性拡散要素４０は、主拡散面に直交する方向には、筒状部３０内を導光される光を拡散させ難い。すなわち、異方性拡散要素４０の主拡散面内での拡散能は、異方性拡散要素４０の主拡散面に直交する任意の面内での拡散能よりも強くなっている。
【００４１】
図２に戻って、筒状部３０の他端は、建物１の壁３に接続され、筒状部３０の中空空間３３内を導光された光が筒状部３０の端部から部屋２内に照射される。
【００４２】
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。なお、以下の説明では、採光システム１０が太陽光を利用する例を用いて説明するが、採光システム１０に利用される光は太陽光に限定されない。
【００４３】
周知の通り、太陽の高度は季節や時間帯に応じて変化する。このため、採光システム１０に入射する太陽光の入射方向も季節や時間帯に応じて変化していく。例えば、冬至の南中時辺りの時間帯においては太陽の高度は低い。この場合、図１に示すように、冬季の太陽光Ｌ１は、採光面２２への法線方向ｎｄ１に対してなす角度が小さい方向から採光部２０に向かう。これに対し、夏季の昼間の時間帯においては、太陽の高度は高い。このため、夏季の太陽光Ｌ２は、採光面２２への法線方向ｎｄ１に対してなす角度が大きい方向から採光部２０に向かう。
【００４４】
各時間帯において採光部２０に入射する太陽光Ｌ１、Ｌ２は、入射方向が一定であり、各時間帯毎の入射角度に応じて接続面１１に向かうように調整される。このため、各時間帯において採光部２０に取り込まれる太陽光Ｌ１、Ｌ２は、一定の幅で筒状部３０内に取り込まれる。図２から理解されるように、筒状部３０内に取り込まれる太陽光Ｌ１、Ｌ２の幅は、接続面１１への法線方向ｎｄ２に沿った採光面２２の長さＸ２に対応する。
【００４５】
取り込まれた太陽光Ｌ１、Ｌ２は、筒状部３０内で反射を繰り返して部屋２に導光されていく。本実施の形態では、筒状部３０の内面３２に、異方性拡散要素４０が設けられている。このため、筒状部３０内で反射を繰り返す太陽光Ｌ１、Ｌ２は、採光面２２への法線方向ｎｄ１及び接続面１１への法線方向ｎｄ２の両方に平行な主拡散面内で拡がるように拡散される。筒状部３０内を導光された光は、部屋２に導かれ室内を照明する。上述のように、筒状部３０内で反射を繰り返す太陽光Ｌ１、Ｌ２は、異方性拡散要素４０によって主拡散面内で拡散されるため、部屋２内に明るさのムラや色ムラが生じ難い。
【００４６】
以上のように、本実施の形態によれば、採光面２２を有した採光部２０と、接続面１１を介して採光部２０と接続し採光部２０から入射した光を導光する筒状部３０と、を備え、採光部２０は、採光面２２から取り込んだ光を偏向して当該光を接続面１１に向け、採光面２２への法線方向ｎｄ１及び接続面１１への法線方向ｎｄ２の両方向と平行な主拡散面内で光を選択的に拡散させる異方性拡散要素４０が、採光部２０及び筒状部３０の少なくとも一方に設けられている。このような形態によれば、異方性拡散要素４０によって採光部２０に入射した光が主拡散面内において選択的に拡散されるため、部屋２を照明する光に発生し得る明るさのムラや色ムラを抑制することが可能となる。また、異方性拡散要素４０は、主拡散面内で光を集中的に拡散させるため、主拡散面に直交する方向には光を拡散させ難い。このため、異方性拡散要素４０によれば、光の照度を大きく減衰させることなく、部屋２を照明する光に発生し得る明るさのムラや色ムラを抑制することが可能となる。
【００４７】
また、本実施の形態によれば、採光部２０は、光が入射する採光面２２及び当該採光面２２に対向する対向面２３を有し、採光部２０の採光面２２には、対向面２３に対して傾斜した複数の傾斜面からなる複数の単位偏向要素２１ａが接続面１１への法線方向ｎｄ２に配列されている。複数の単位偏向要素２１ａが接続面１１への法線方向ｎｄ２に配列されている場合、各単位偏向要素２１ａにて偏向された太陽光は、同じ向きに進行する一纏まりの光として筒状部３０内を導光されていく。そして、各一纏まりの光は室内の一部を集中的に照明するため、結果として、単位偏向要素２１ａの配列に対応した明るさのムラが室内に発生し易い。また、単位偏向要素２１ａにて偏向される光は、波長に応じて色分散もされ得る。色分散された光が部屋２に導かれると、部屋２を照明する光に明るさのムラだけでなく帯状の色ムラまでも発生させ易くなる。すなわち、採光部２０が接続面１１への法線方向ｎｄ２に配列された複数の単位偏向要素２１ａを含む場合、採光性能を向上させる反面、部屋２内を照明する光に発生し得る明るさのムラや色ムラが生じ易くなる。
【００４８】
この点、本実施の形態によれば、採光面２２への法線方向ｎｄ１及び接続面１１への法線方向ｎｄ２の両方に平行な主拡散面内での異方性拡散要素４０の拡散能は、前記主拡散面に直交する任意の面内での異方性拡散要素４０の拡散能よりも強い。このような形態によれば、採光システム１０内に取り込まれた光を、主拡散面内で集中的に拡がるように拡散させることができる。その一方で、接続面１１への法線方向ｎｄ２に配列された複数の単位偏向要素２１ａの影響で生じ得る明るさのムラや色ムラは、前記主拡散面に沿った方向に生じ易い。したがって、採光システム１０内に取り込まれた光を主拡散面内において集中的に拡がるように拡散させることで、部屋２内を照明する光に発生し得る明るさのムラや色ムラを効果的に目立たなくさせることができる。
【００４９】
また、本実施の形態によれば、異方性拡散要素４０は、筒状部３０の内面３２に設けられ、筒状部３０の周方向ｄ２に延びる複数の単位拡散要素４１を含み、複数の単位拡散要素４１は、筒状部３０の軸方向ｄ１に配列されている。このような形態によれば、筒状部３０内で反射を繰り返して導光される光を主拡散面内で集中的に拡がるように拡散させる異方性拡散要素４０が効果的な態様で実現され得る。
【００５０】
ところで、異方性拡散要素４０を構成する各単位拡散要素４１による拡散機能の程度は、単位拡散要素４１の配列周期に応じて変化し得る。この点、本実施の形態では、筒状部３０の軸方向ｄ１に沿った単位拡散要素４１の長さＸ１（図４参照）は、接続面１１への法線方向ｎｄ２に沿った採光面２２の長さＸ２（図２参照）よりも短くなっている。上述のように、筒状部３０内に取り込まれる太陽光の幅は、接続面１１への法線方向ｎｄ２に沿った採光面２２の長さＸ２に対応することから（図２参照）、単位拡散要素４１の長さＸ１が採光面２２の長さＸ２よりも短い場合、筒状部３０内で反射を繰り返す太陽光が複数の単位拡散要素４１により分割され、分割されたそれぞれの光束が拡散されることとなる。結果として、単位拡散要素４１による拡散機能が有効に発揮され易い。とりわけ、このような拡散機能をさらに効果的に発揮する観点から、単位拡散要素４１の長さＸ１（図４参照）は、接続面１１への法線方向ｎｄ２に沿った傾斜面２２ａの長さＸ３（図３参照）よりも短いのがよい。
【００５１】
≪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。
【００５２】
上述した実施の形態では、図４に示すように、異方性拡散要素４０が筒状部３０の内面３２に設けられている例を示したが、異方性拡散要素４０は、採光部２０及び筒状部３０の少なくとも一方に設けられていればよい。図５及び図６に、異方性拡散要素４０の一変形例を示し、図７に、異方性拡散要素４０のさらに別の変形例を示す。
【００５３】
図５及び図６に示す例では、異方性拡散要素４０は、筒状部３０の中空空間３３を塞ぐように設けられた異方性拡散板である。図６に示すように、異方性拡散板４０は、異方性拡散板４０の部屋２側を向く面４０ａに設けられた複数の単位拡散要素４１を含んでいる。図６に示す単位拡散要素４１は、いわゆるシリンドリカルレンズからなる。ここで異方性拡散板４０が筒状部３０の中空空間３３を塞ぐ位置は、筒状部の先端に限定されず、いずれの位置でもよい。
【００５４】
シリンドリカルレンズからなる複数の単位拡散要素４１は、当該異方性拡散板４０の板面内を延びる配列方向Ｐ２に沿って配列されている。各単位拡散要素４１は、異方性拡散板４０の板面内において配列方向Ｐ２に交差する方向に延びている。とりわけ、図示する例では、単位拡散要素４１の配列方向Ｐ２は、接続面１１への法線方向ｎｄ２に平行になっていて、単位拡散要素４１の長手方向は、採光面２２への法線方向ｎｄ１及び接続面１１への法線方向ｎｄ２に直交している。
【００５５】
このような異方性拡散要素４０によれば、筒状部３０内を導光された光を、単位拡散要素４１の配列方向Ｐ２すなわち接続面１１への法線方向ｎｄ２に拡散させることができる。すなわち、異方性拡散要素４０によれば、筒状部３０内を導光された光を、主拡散面内で拡がるように拡散させることができる。その一方で、異方性拡散要素４０は、主拡散面に直交する方向には、筒状部３０内を導光された光を拡散させ難い。すなわち、異方性拡散要素４０の主拡散面内での拡散能は、異方性拡散要素４０の主拡散面に直交する任意の面内での拡散能よりも強くなっている。
【００５６】
以上のように、図５及び図６に示す形態によれば、採光面２２を有した採光部２０と、接続面１１を介して採光部２０と接続し採光部２０から入射した光を導光する筒状部３０と、を備え、採光部２０は、採光面２２から取り込んだ光を偏向して当該光を接続面１１に向け、採光面２２への法線方向ｎｄ１及び接続面１１への法線方向ｎｄ２の両方向と平行な主拡散面内で光を選択的に拡散させる異方性拡散要素４０が、採光部２０及び筒状部３０の少なくとも一方に設けられている。このような形態によれば、異方性拡散要素４０によって採光部２０に入射した光が主拡散面内において選択的に拡散されるため、部屋２を照明する光に発生し得る明るさのムラや色ムラを抑制することが可能となる。また、異方性拡散要素４０は、主拡散面内で光を集中的に拡散させるため、主拡散面に直交する方向には光を拡散させ難い。このため、異方性拡散要素４０によれば、光の照度を大きく減衰させることなく、部屋２を照明する光に発生し得る明るさのムラや色ムラを抑制することが可能となる。
【００５７】
ここで、異方性拡散要素４０を構成する各単位拡散要素４１による拡散機能の程度は、単位拡散要素４１の配列周期に応じて変化し得る。この点、本実施の形態では、配列方向Ｐ２に沿った単位拡散要素４１の長さＸ４（図６参照）は、接続面１１への法線方向ｎｄ２に沿った採光面２２の長さＸ２（図２参照）よりも短くなっている。筒状部３０内に取り込まれる太陽光の幅は、接続面１１への法線方向ｎｄ２に沿った採光面２２の長さＸ２に対応することから（図２参照）、単位拡散要素４１の長さＸ４が採光面２２の長さＸ２よりも短い場合、筒状部３０内を導光された太陽光が複数の単位拡散要素４１により分割され、分割されたそれぞれの光束が拡散されることとなる。結果として、単位拡散要素４１による拡散機能が有効に発揮され易くなる。とりわけ、このような拡散機能をさらに効果的に発揮する観点から、単位拡散要素４１の長さＸ４（図６参照）は、接続面１１への法線方向ｎｄ２に沿った傾斜面２２ａの長さＸ３（図３参照）よりも短いのがよい。
【００５８】
一方、図７に示す例では、異方性拡散要素４０は、採光パネル２１の対向面２３に設けられている。異方性拡散要素４０は、採光パネル２１の対向面２３内を延びる配列方向Ｐ３に沿って配列された複数の単位拡散要素４１を含んでいる。図７に示す単位拡散要素４１は、いわゆるシリンドリカルレンズからなる。
【００５９】
各単位拡散要素４１は、採光部２０の対向面２３内において配列方向Ｐ３に交差する方向に延びている。とりわけ、図７に示す例では、単位拡散要素４１の配列方向Ｐ３は、接続面１１への法線方向ｎｄ２に平行になっていて、単位拡散要素４１の長手方向は、採光面２２への法線方向ｎｄ１及び接続面１１への法線方向ｎｄ２に直交している。
【００６０】
このような異方性拡散要素４０によれば、筒状部３０内を導光された光を、単位拡散要素４１の配列方向Ｐ３すなわち接続面１１への法線方向ｎｄ２とｎｄ１を含む面内に拡散させることができる。すなわち、異方性拡散要素４０によれば、筒状部３０内を導光された光を、主拡散面内で拡がるように拡散させることができる。その一方で、異方性拡散要素４０は、主拡散面に直交する方向には、筒状部３０内を導光される光を拡散させ難い。すなわち、異方性拡散要素４０の主拡散面内での拡散能は、異方性拡散要素４０の主拡散面に直交する任意の面内での拡散能よりも強くなっている。
【００６１】
以上のように、図７に示す形態によれば、採光面２２を有した採光部２０と、接続面１１を介して採光部２０と接続し採光部２０から入射した光を導光する筒状部３０と、を備え、採光部２０は、採光面２２から取り込んだ光を偏向して当該光を接続面１１に向け、採光面２２への法線方向ｎｄ１及び接続面１１への法線方向ｎｄ２の両方向と平行な主拡散面内で光を選択的に拡散させる異方性拡散要素４０が、採光部２０及び筒状部３０の少なくとも一方に設けられている。このような形態によれば、異方性拡散要素４０によって採光部２０に入射した光が主拡散面内において選択的に拡散されるため、部屋２内を照明する光に発生し得る明るさのムラや色ムラを抑制することが可能となる。
【００６２】
ここで、異方性拡散要素４０を構成する各単位拡散要素４１による拡散機能の程度は、単位拡散要素４１の配列周期に応じて変化し得る。この点、本実施の形態では、配列方向Ｐ３に沿った単位拡散要素４１の長さＸ５（図７参照）は、接続面１１への法線方向ｎｄ２に沿った採光面２２の長さＸ２（図２参照）よりも短くなっている。筒状部３０内に取り込まれる太陽光の幅は、接続面１１への法線方向ｎｄ２に沿った採光面２２の長さＸ２（図２参照）に対応することから、単位拡散要素４１の長さＸ５が採光面２２の長さＸ２よりも短い場合、筒状部３０内を導光された太陽光が複数の単位拡散要素４１により分割され、分割されたそれぞれの光束が拡散されることとなる。結果として、単位拡散要素４１による拡散機能が有効に発揮され易くなる。とりわけ、このような拡散機能をさらに効果的に発揮する観点から、図７に示すように、単位拡散要素４１の長さＸ５は、接続面１１への法線方向ｎｄ２に沿った傾斜面２２ａの長さＸ３よりも短いのがよい。
【実施例】
【００６３】
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、実施例及び比較例に係る採光システムを設計し、部屋内を照明する光に発生し得る明るさのムラや色ムラをシミュレーションによって確認した。
【００６４】
実施例１及び実施例２は、それぞれ、図２及び図５に示す採光システムに対応している。各構成要素の設計は、図８及び図９に示す通りである。とりわけ、図８に示すように、接続面への法線方向に沿った採光面の長さを３００ｍｍとした。採光パネルを一体物として成形し、その屈折率ｎを１．５５とした。採光パネルの採光面を構成する傾斜面が対向面に対してなす角度を２６°とし、立上面が対向面に対してなす角度を６０°とした。また、筒状部の内面における反射率を９５％とした。
【００６５】
とりわけ、実施例１における異方性拡散要素は、筒状部の内面に設けられた複数の凸部からなる複数の単位拡散要素から構成した。筒状部の軸方向に沿った単位拡散要素の長さを、２８ｍｍとし、単位拡散要素が筒状部の内面の他の部分から突出する高さを、１ｍｍとした。したがって、筒状部の軸方向に沿った単位拡散要素の長さ（２８ｍｍ）は、接続面への法線方向に沿った採光面の長さ（３００ｍｍ）よりも短くなっている。
【００６６】
このように設計した実施例１において、各単位拡散要素の角度分布は、±８．１°となった。各単位拡散要素に平行光束を入射させた場合、平行光束を主拡散面内で±１６．２°に拡散させることが理論上可能となった。
【００６７】
一方、実施例２における異方性拡散要素は、筒状部の端部を塞ぐようにして設けられた異方性拡散板とした。この異方性拡散板は、屈折率１．５５の材料にて構成した。異方性拡散板は、シリンドリカルレンズからなる複数の単位拡散要素を含み、配列方向に沿った単位拡散要素の長さを、８．７ｍｍとし、単位拡散要素が異方性拡散板の部屋側を向く面の他の部分から突出する高さを、１ｍｍとした。したがって、配列方向に沿った単位拡散要素の長さ（８．７ｍｍ）は、接続面への法線方向に沿った採光面の長さ（３００ｍｍ）よりも短くなっている。
【００６８】
このように設計した実施例２において、各単位拡散要素の角度分布は、±２５．８°となった。各単位拡散要素に平行光束を入射させた場合、平行光束を主拡散面内で±１６．６°に拡散させることが理論上可能となった。
【００６９】
比較例１は、実施例１に係る採光システムにおいて、異方性拡散要素を設けなかった例に対応している。すなわち、比較例１に係る採光システムにおいて、筒状部の内面は平滑な面からなる。
【００７０】
実施例１、２及び比較例１に係る採光システムに、平行光束を入射させてシミュレーションした。採光面に入射した平行光束が採光面への法線方向に対してなす角度である入射角度は、３１°とした。
【００７１】
図１０に、実施例１に係る採光システムを用いて室内を照明するようすをシミュレーションした結果を示す光線図を示す。図１０は、主拡散面における断面図として示してあり、照射対象として部屋の床面を対象としている。また、図１０において、床面の或る基準位置からの距離を、採光面への法線方向に沿った横軸に示してある。図１１は、図１０のシミュレーションにおいて照明対象となる床面の光の照度分布を任意単位の縦軸で表したグラフである。図１１において、図１０に示す床面の基準位置からの距離を横軸に示し、各位置における照度を縦軸に示した。図１２は、図１０のシミュレーションにおいて照明対象となる床面を照らした状態を、床面への法線方向からみた平面図である。図１２において、図１０に示す床面の基準位置からの距離を横軸に示した。
【００７２】
同様に、図１３に、実施例２に係る採光システムを用いて室内を照明するようすをシミュレーションした結果を示す光線図を示し、図１４に、図１３のシミュレーションにおいて照明対象となる床面の光の照度分布を表したグラフを示し、図１５に、図１３のシミュレーションにおいて照明対象となる床面を照らした状態を図示する。図１６に、比較例１に係る採光システムを用いて室内を照明するようすをシミュレーションした結果を示す光線図を示し、図１７に、図１６のシミュレーションにおいて照明対象となる床面の光の照度分布を表したグラフを示し、図１８に、図１６のシミュレーションにおいて照明対象となる床面を照らした状態を図示する。
【００７３】
図１７から理解されるように、比較例１に係る採光システムにおいては、採光面への法線方向に沿って、床面を照らす光に照度分布の大きな変動が生じた。このため、図１６及び図１８から理解されるように、単位偏向要素の配列に対応して、採光面への法線方向に沿った明るさのムラ及び色ムラが床面に発生してしまった。
【００７４】
これに対し、図１１及び図１４から理解されるように、実施例１及び実施例２に係る採光システムにおいては、採光面への法線方向に沿って床面を照らす光に照度分布の変動があまり生じなかった。このため、図１０、図１２、図１３及び図１５から理解されるように、単位偏向要素の配列に対応して床面に発生し得る採光面への法線方向に沿った明るさのムラ及び色ムラを目立たなくすることができた。
【符号の説明】
【００７５】
１０  採光システム
１１  接続面
２０  採光部
２１  採光パネル
２２  採光面
２２ａ  傾斜面
２３  対向面
２５  対向パネル
３０  筒状部
３２  内面
３３  中空空間
４０  異方性拡散要素
４１  単位拡散要素
ｄ１  軸方向
ｄ２  周方向
ｎｄ１  採光面への法線方向
ｎｄ２  接続面への法線方向
【図１】
2016100317.tif 000003
【図２】
2016100317.tif 000004
【図３】
2016100317.tif 000005
【図４】
2016100317.tif 000006
【図５】
2016100317.tif 000007
【図６】
2016100317.tif 000008
【図７】
2016100317.tif 000009
【図８】
2016100317.tif 000010
【図９】
2016100317.tif 000011
【図１０】
2016100317.tif 000012
【図１１】
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【図１３】
2016100317.tif 000014
【図１４】
2016100317.tif 000015
【図１６】
2016100317.tif 000016
【図１７】
2016100317.tif 000017
【図１２】
2016100317.tif 000018
【図１５】
2016100317.tif 000019
【図１８】
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