(57)【要約】【課題】光の入射方向に応じて採光機能を大幅に調整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、光Ｌ１、２を取り込んで部屋２に導くものである。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に導く導光部４０と、を備える。採光部２０は、光が入射する第１面２２及び当該第１面２２に対向する第２面２５を有する採光パネル２１を有する。採光パネル２１の第１面２２には、入射する光の入射角度に応じて進行方向を調整して取り込む複数の単位偏向要素２３が部分的に設けられている。【選択図】図３
2016131126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を取り込んで所定の空間に導く採光システムであって、
光を取り込む採光部と、
前記採光部に接続されて前記採光部からの光を前記所定の空間に導く導光部と、
を備え、
前記採光部は、光が入射する第１面及び当該第１面に対向する第２面を有する採光パネルを有し、
前記採光パネルの前記第１面には、入射する光の入射角度に応じて進行方向を調整して取り込む複数の単位偏向要素が部分的に設けられている、採光システム。
【請求項２】
前記採光パネルの前記第１面のうち前記単位偏向要素が設けられた領域以外の領域に、前記第２面に沿った平坦面が配置されている、請求項１に記載の採光システム。
【請求項３】
前記複数の単位偏向要素は、前記第２面に平行な面内を延びる一軸方向に配列されている、請求項２に記載の採光システム。
【請求項４】
各単位偏向要素は、各平坦面よりも前記一軸方向における一側に配置されている、請求項３に記載の採光システム。
【請求項５】
前記平坦面は、隣り合う２つの単位偏向要素の間に位置している、請求項２または３に記載の採光システム。
【請求項６】
或る角度から前記単位偏向要素に入射する光は、当該単位偏向要素を透過して前記第２面にて全反射するようになっており、
前記或る角度とは異なる別の角度から前記単位偏向要素に入射する光は、当該単位偏向要素及び前記第２面を透過して前記導光部に向かっていく、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の採光システム。
【請求項７】
前記採光パネルの前記単位偏向要素は、傾斜面と立上面とを含み、
前記傾斜面が前記第２面に対してなす角度は、前記立上面が前記第２面に対してなす角度よりも小さい、請求項１乃至６のいずれか一項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、光の入射方向が変動しても採光機能の変動を制御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】特開平０６−１１８３３４号公報
【特許文献２】実用新案登録第３１２２５０６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１または２に記載の採光システムでは、季節や時間帯に応じて太陽の高度が変化しても、一年を通じて均一に採光する工夫がなされている。しかしながら、日差しが強く気温が高い夏季においては、室内に取り込まれた光による室温の上昇を抑制したい場合もある。そこで、本件発明者らは、冬期の太陽光を積極的に採光する一方で、夏季の太陽光を遮光する採光システムに着目した（特願２０１３−０７３２９０、特願２０１３−１３１９５３、特願２０１３−１３９２４９参照）。
【０００５】
しかしながら、夏季の太陽光を遮光してしまうと、一年を通じた採光効率の変動幅が大きくなりすぎてしまう。一年を通じた採光効率の変動を制御することができれば一層都合がよい。
【０００６】
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、光の入射角度に応じて室内に取り込む光量を調整した上で、光の入射角度の変動による採光効率の変動を制御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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による採光システムは、光を取り込んで所定の空間に導く採光システムであって、
光を取り込む採光部と、前記採光部に接続されて前記採光部からの光を前記所定の空間に導く導光部と、を備え、前記採光部は、光が入射する第１面及び当該第１面に対向する第２面を有する採光パネルを有し、前記採光パネルの前記第１面には、入射する光の入射角度に応じて進行方向を調整して取り込む複数の単位偏向要素が部分的に設けられている。
【０００８】
本発明による採光システムにおいて、前記採光パネルの前記第１面のうち前記単位偏向要素が設けられた領域以外の領域に、前記第２面に沿った平坦面が配置されていてもよい。
【０００９】
本発明による採光システムにおいて、前記複数の単位偏向要素は、前記第２面に平行な面内を延びる一軸方向に配列されていてもよい。
【００１０】
本発明による採光システムにおいて、各単位偏向要素は、各平坦面よりも前記一軸方向における一側に配置されていてもよい。
【００１１】
本発明による採光システムにおいて、前記平坦面は、隣り合う２つの単位偏向要素の間に位置していてもよい。
【００１２】
本発明による採光システムにおいて、或る角度から前記単位偏向要素に入射する光は、当該単位偏向要素を透過して前記第２面にて全反射するようになっており、前記或る角度とは異なる別の角度から前記単位偏向要素に入射する光は、当該単位偏向要素及び前記第２面を透過して前記導光部に向かっていってもよい。
【００１３】
本発明による採光システムにおいて、前記採光パネルの前記単位偏向要素は、傾斜面と立上面とを含み、前記傾斜面が前記第２面に対してなす角度は、前記立上面が前記第２面に対してなす角度よりも小さくてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、各単位偏向要素が光の入射角度に応じて進行方向を調整して取り込むことができるため、光の入射角度に応じて室内に取り込む光量を調整することができる。その上、複数の単位偏向要素が第１面に部分的に設けられているため、第１面のうちの単位偏向要素が設けられていない領域に単位偏向要素とは異なる光学作用を付与することで、採光効率の変動を調整することが可能となる。これらの結果、光の入射角度に応じて室内に取り込む光量を調整した上で、光の入射角度の変動による採光効率の変動を制御することが可能な採光システムが実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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断面図。
【図２】図１に示す採光システムを示す断面図。
【図３】図２に示す採光システムの要部を示す断面図。
【図４】図２に示す採光システムを構成する採光部の採光パネルを示す斜視図。
【図５】図４に示す採光パネルを拡大して示す断面図。
【図６】図５に対応する図であって、単位偏向要素と平坦面との別の配置関係を示す断面図。
【図７】図３に対応する図であって、単位偏向要素と平坦面とのさらに別の配置関係を示す断面図。
【図８】図３に対応する図であって、単位偏向要素と平坦面とのさらに別の配置関係を示す断面図。
【図９】図２に対応する図であって、実施例に係る採光システムの構成を説明するための断面図。
【図１０】図９に示す採光システムの採光パネルの構成を説明するための断面図。
【図１１】図９に示す採光システムにおいて、冬至から一ヶ月毎に南中時を基準として採光効率を調査した結果を示すグラフ。
【図１２】図９に示す採光システムにおいて、採光効率をシミュレーションした結果の一例を示す光線図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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１２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、採光システム１０が取り付けられた建物１を模式的に示す断面図であり、図２は、図１に示す採光システム１０を示す断面図である。
【００１７】
なお、本明細書において、「パネル」、「シート」、「板」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材も含む概念である。一具体例として、「採光パネル」には、「採光シート」や「採光板」等と呼ばれる部材も含まれる。
【００１８】
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に導く導光部４０と、を備えている。以下に説明する例では、図１及び図２に示すように、建物１の壁３から導光部４０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、導光部４０を介して部屋２に導かれるようになっている。
【００１９】
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。
【００２０】
図３は、採光システム１０の要部を示す断面図である。図３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３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３１と、を有している。なお、採光パネル２１と対向パネル３１とは、一体として成形されていてもよい。
【００２１】
図４及び図５は、それぞれ、採光パネル２１を拡大して示す断面図及び斜視図である。図４及び図５に示す採光パネル２１は、互いに対向する第１面２２及び第２面２５を有している。第１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、第２面２５は、対向パネル３１側を向き、第２面２５を透過した光が導光部４０に向かう。
【００２２】
図４及び図５に示すように、第１面２２には、複数の単位偏向要素２３が部分的に設けられている。単位偏向要素２３は、入射する光の入射角度に応じて進行方向を調整して光を取り込むためのものである。典型的には、日差しがあまり強くなく気温も低い冬季では、光を積極的に取り込んで室内を明るく且つ暖かく保つことが期待される。その一方で、日差しが強く気温が高い夏季では、室内に光を取り込むことによる室温の上昇及び室内の眩しさを抑制することが期待される。したがって、単位偏向要素２３は、太陽高度の高い夏季の日中においては、第２面２５への法線方向ｎｄに対して大きく傾斜した太陽光Ｌ１の進行方向を調整して第２面２５で全反射させる一方で、太陽高度の低い冬季においては、第２面２５への法線方向ｎｄに対して大きくは傾斜していない太陽光Ｌ３を積極的に取り込み導光部４０に導くことが意図されている。
【００２３】
複数の単位偏向要素２３は、採光パネル２１の第２面２５に平行な面内を延びる一軸方向ｄ１に配列されている。本実施の形態において、一軸方向ｄ１は、鉛直方向に一致する。各単位偏向要素２３は、第２面２５に平行な面内において、一軸方向ｄ１と交差する方向、より厳密には、一軸方向ｄ１と直交する他軸方向ｄ２に直線状に延びている。本実施の形態において、他軸方向は、水平方向に一致する。
【００２４】
採光パネル２１の第１面２２のうち単位偏向要素２３が設けられた領域以外の領域に、平坦面２４が配置されている。各平坦面２４は、第１面２２のうちの第２面２５に沿った面をなす。本実施の形態において、各平坦面２４は、一軸方向ｄ１において隣り合う２つの単位偏向要素２３の間に位置している。したがって、単位偏向要素２３と平坦面２４とは、一軸方向ｄ１に沿って交互に並べられている。なお、本実施の形態において、複数の単位偏向要素２３は、互いに同一に構成され、複数の平坦面２４も、互いに同一に構成されている。
【００２５】
各平坦面２４は、隣接する単位偏向要素２３よりも第２面２５に近接した位置に位置している。逆に言えば、各単位偏向要素２３は、隣接する平坦面２４よりも第２面２５から離間する側に向かって突出している。
【００２６】
単位偏向要素２３と共に第１面２２を構成する平坦面２４は、入射する光に対して単位偏向要素２３とは異なる光学作用を及ぼすことが期待された面である。上述のように、単位偏向要素２３は、高度の高い夏季の日中の太陽光Ｌ１の進行方向を調整して第２面２５で全反射させる一方で、高度の低い冬季の太陽光Ｌ３を積極的に取り込むことが意図されている。これに対して、平坦面２４は、高度の高い夏季の日中の太陽光Ｌ２を積極的に取り込んで、一年を通じた採光効率の変動を抑えることが意図されている。
【００２７】
本実施の形態において、各平坦面２４は、平滑面として形成され、他軸方向ｄ２に直線状に延びている。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、平坦面２４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。
【００２８】
とりわけ、図５に示す断面において、一軸方向ｄ１に沿った単位偏向要素２３の長さｕ１は、平坦面２４の長さｕ２よりも長くなっている。したがって、第１面２２に占める単位偏向要素２３の割合は、第１面２２に占める平坦面２４の割合よりも大きい。一例として、０．５≦ｕ１／ｕ１＋ｕ２≦０．８程度に設定される。なお、図５にはｕ１／ｕ１＋ｕ２≒０．６７とした例を示しており、ｕ１／ｕ１＋ｕ２≒０．８とした例が図６に示されている。
【００２９】
さて、図４及び図５に示す単位偏向要素２３は、傾斜面２３ａと立上面２３ｂとを含んでいる。傾斜面２３ａ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２３ｂ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。以下に説明する採光システム１０においては、或る連続した角度範囲から傾斜面２３ａに入射する光Ｌ１は、当該傾斜面２３ａを透過して第２面２５にて全反射するようになっている。その一方で、或る角度範囲とは異なる別の連続した角度範囲から傾斜面２３ａに入射する光Ｌ３は、当該傾斜面２３ａ及び第２面２５を透過して導光部４０に向かっていくようになっている。
【００３０】
各傾斜面２３ａは、採光パネル２１の第２面２５に対して傾斜し、第２面２５への法線方向ｎｄに対しても傾斜している。すなわち、各傾斜面２３ａは、第２面２５及び法線方向ｎｄのいずれとも非平行になっている。図５に示す例では、傾斜面２３ａは、一軸方向ｄ１において一側となる上方に位置する一端部Ｅ１が、一軸方向ｄ１において他側となる下方に位置する他端部Ｅ２よりも第２面２５に近接するように傾斜している。
【００３１】
とりわけ、傾斜面２３ａが第２面２５と平行な面に対してなす角度α１は、当該傾斜面２３ａと隣り合う立上面２３ｂが第２面２５と平行な面に対してなす角度α２よりも小さい。
【００３２】
なお、一例として、このような採光パネル２１は、傾斜面２３ａ及び立上面２３ｂに対応する形状の凹部、並びに、平坦面２４に対応する平坦部が形成された型を用いて、賦型され得る。この場合、採光パネル２１は、一体として形成されてもよいし、第２面２５を構成する基材層に、第１面２２を構成するプリズム層を積層させてもよい。
【００３３】
図２に戻って、採光部２０は、採光パネル２１の第２面２５に対向して配置された対向パネル３１を有している。対向パネル３１は、採光パネル２１と建物１の壁３との間に配置されている。図２に示す例では、対向パネル３１は、その上端が下端よりも採光パネル２１に接近するように傾斜している。そして、対向パネル３１の上端は、採光パネル２１の上端に接続され、対向パネル３１の下端は、導光部４０の上端に接続されている。
【００３４】
対向パネル３１の採光パネル２１側を向く面には、反射面３２が形成されている。反射面３２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３２で反射して、導光部４０に向けて案内される。このような反射面３２は、一例として、銀やアルミニウムや誘電体多層膜等の高反射率材料を対向パネル３１にメッキやコーティングすることにより得られる。あるいは、銀やアルミニウムを蒸着した蒸着フィルムを対向パネル３１に貼り付けることにより反射面３２が形成されてもよい。なお、図示する例では、反射面３２は、単一の層として形成され、対向パネル３１の採光パネル２１側を向く面の全面を覆っている。
【００３５】
ここで、図２に示す断面は、採光パネル２１の第２面２５に直交し且つ一軸方向ｄ１に平行な断面である。図２に示す断面において、対向パネル３１の反射面３２と採光パネル２１の第２面２５との間の間隔Ｓは、一軸方向ｄ１に沿った位置に応じて変化していく。本実施の形態では、図２に示す断面において、第２面２５への法線方向ｎｄに沿った採光パネル２１の第２面２５と対向パネル３１の反射面３２との間の間隔Ｓが、一軸方向ｄ１に沿って導光部４０に近づくにつれて漸次拡がっていく。ここでいう「間隔Ｓが漸次拡がっていく」とは、間隔が常に大きくなるように変化し続けることだけではなく、少なくとも一部の区間において間隔が変化しない場合も含む概念である。その一方で、「間隔Ｓが漸次拡がっていく」には、任意の領域において間隔が小さくなるように変化することは含まれない。したがって、図２に示された屈曲した反射面３２だけでなく、湾曲した反射面等も、「間隔が漸次拡がっていく」と表現され得る。
【００３６】
このような採光部２０によって取り込まれた光は、採光パネル２１に下方から接続された導光部４０を通って部屋２に案内される。図２に示すように、導光部４０は、軸状に延びる中空のダクト４１を含んでいる。ダクト４１は、採光部２０から建物１の壁３まで、部分的に曲がった経路に沿って軸状に延びている。ダクト４１の一端は、採光部２０の採光パネル２１の下端及び対向パネル３１の下端に隙間なく接続され、ダクト４１の他端は、建物１の壁３に隙間なく接続されている。
【００３７】
本実施の形態では、ダクト４１の延びる方向に直交する断面において、ダクト４１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、ダクト４１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。
【００３８】
ダクト４１の内面には、反射面４２が形成されている。反射面４２に囲まれる空間内に、採光部２０にて取り込まれた光を部屋２に案内する導光路４３が規定される。反射面４２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、ダクト４１の内部を通る光が反射面４２で反射して案内される。このような反射面４２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ダクト４１にコーティングすることにより得られる。
【００３９】
部屋２に接続されたダクト４１の端部に、拡散板４４が設置されている。拡散板４４によれば、導光部４０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、ダクト４１の端部以外の位置に拡散板４４が設置されていてもよく、ダクト４１内を導光された光がダクト４１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。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。
【００４１】
夏季の昼間の時間帯においては、太陽の高度は比較的高い。上述のように、採光部２０の第２面２５は、鉛直方向に平行に設置されている。このため、太陽光は、第２面２５への法線方向ｎｄに対してなす角度が比較的大きい方向から採光パネル２１に入射する。図５に示すように、とりわけ、太陽光の進行方向が第２面２５への法線方向ｎｄに対してなす進入角度が或る臨界進入角度以上となる角度範囲に含まれる第１角度Ｄ１から太陽光が単位偏向要素２３の傾斜面２３ａに入射する場合、傾斜面２３ａで屈折した太陽光Ｌ１は、第２面２５への入射角が全反射臨界角以上となる。このことから、第２面２５へ入射した太陽光Ｌ１は、第２面２５にて全反射し、導光部４０内を進行していくことができない。これにより、夏季の昼間の時間帯においては、採光システム１０に取り込まれた光の多くは、部屋２に導かれずに遮蔽される。
【００４２】
その一方で、進入角度が臨界進入角度以上となる角度範囲に含まれる第１角度Ｄ１から太陽光Ｌ２が平坦面２４に入射する場合、平坦面２４及び第２面２５を透過して導光部４０に向かっていく。導光部４０に案内された太陽光Ｌ２は、ダクト４１内を建物１の部屋２に向かって導光され、ダクト４１の端部に取り付けられた拡散板４４に入射する。拡散板４４に入射した光は、当該拡散板４４で拡散されて部屋２内を照明する。すなわち、第１角度Ｄ１から平坦面２４に入射した太陽光Ｌ２は、単位偏向要素２３に入射した太陽光Ｌ１とは異なり、室内照明光として利用される。
【００４３】
一方、冬季あるいは朝や夕方の時間帯において、太陽の高度は比較的低い。このため、太陽光は、第２面２５への法線方向ｎｄに対してなす角度が比較的小さい方向から採光パネル２１に入射する。図５に示すように、とりわけ、太陽光の進行方向が第２面２５への法線方向ｎｄに対してなす進入角度が臨界進入角度未満となる角度範囲に含まれる第２角度Ｄ２から太陽光Ｌ３が傾斜面２３ａに入射する場合、傾斜面２３ａに入射した太陽光Ｌ３は、傾斜面２３ａ及び第２面２５を通過して導光部４０に向かっていく。同様に、この第２角度Ｄ２から太陽光Ｌ４が平坦面２４に入射する場合にも、平坦面２４に入射した太陽光Ｌ４は、平坦面２４及び第２面２５を透過して導光部４０に向かっていく。これら導光部４０に案内された太陽光Ｌ３、Ｌ４は、ダクト４１内を建物１の部屋２に向かって導光され、拡散板４４から部屋２内を照明する。
【００４４】
以上のように、本実施の形態によれば、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に導く導光部４０と、を備え、採光部２０は、光が入射する第１面２２及び当該第１面２２に対向する第２面２５を有する採光パネル２１を有し、採光パネル２１の第１面２２には、入射する光の入射角度に応じて進行方向を調整して取り込む複数の単位偏向要素２３が部分的に設けられている。このような形態によれば、各単位偏向要素２３が光の入射角度に応じて進行方向を調整して取り込むことができることから、光の入射角度に応じて室内に取り込む光量を調整することができる。その上、複数の単位偏向要素２３が第１面２２に部分的に設けられているため、第１面２２のうちの単位偏向要素２３が設けられていない領域２４に単位偏向要素２３とは異なる光学作用を付与することで、採光効率の変動を調整することが可能となる。これらの結果、光の入射角度に応じて室内に取り込む光量を調整した上で、光の入射角度の変動による採光効率の変動を制御することが可能な採光システム１０が実現される。
【００４５】
また、本実施の形態によれば、採光パネル２１の第１面２２のうち単位偏向要素２３が設けられた領域以外の領域に、第２面２５に沿った平坦面２４が配置されている。このような形態によれば、任意の方向から平坦面２４に入射した光を第２面２５から透過させ、導光部４０に向かわせることができる。したがって、第１面２２に占める平坦面２４の割合を調整することで、光の入射角度の変動による採光効率の変動を調整することが可能となる。
【００４６】
また、本実施の形態によれば、平坦面２４は、隣り合う２つの単位偏向要素２３の間に位置している。この場合、単位偏向要素２３と平坦面２４とが第１面２２上でバランスよく分布するようになるため、取り込んだ光によって室内をむらなく照明することに寄与する。
【００４７】
また、本実施の形態によれば、或る角度Ｄ１から単位偏向要素２３に入射する光Ｌ１は、当該単位偏向要素２３を透過して第２面２５にて全反射するようになっており、前記或る角度Ｄ１とは異なる別の角度Ｄ２から単位偏向要素２３に入射する光Ｌ３は、当該単位偏向要素２３及び第２面２５を透過して導光部４０に向かっていく。このような形態によれば、或る季節に或る角度Ｄ１から単位偏向要素２３に入射する光Ｌ１を第２面２５にて全反射させて遮蔽する一方で、別の季節に別の角度Ｄ２から単位偏向要素２３に入射する光Ｌ３を第２面２５を透過させて部屋２に取り込むことができる。これにより、光の入射方向に応じて採光機能を大幅に調整することが可能となる。とりわけ、本実施の形態の採光システム１０によれば、夏季の昼間の時間帯においては太陽光Ｌ１の多くを部屋２に導くことなく遮蔽する一方で、冬季あるいは朝や夕方の時間帯においては効率よく太陽光Ｌ３を部屋２に取り込むことができる。これにより、日差しが強く気温が高い夏季の昼間では、採光システム１０から部屋２内に取り込まれる光による室温の上昇を抑制する一方で、日差しがあまり強くなく気温も低い冬季では、採光システム１０から部屋２内に取り込まれる光を積極的に利用して部屋２内を明るく、かつ暖かく保つことができる。
【００４８】
また、本実施の形態によれば、傾斜面２３ａが第２面２５に対してなす角度α１は、当該傾斜面２３ａと隣り合う立上面２３ｂが第２面２５に対してなす角度α２よりも小さい。このような形態によれば、傾斜面２３ａが第２面２５に対してなす角度α１を相対的に小さくすることができる。このため、傾斜面２３ａの正面方向つまり第２面２５への法線方向ｎｄに対して一軸方向ｄ１における一側に傾斜した方向から第１面２２に向かってくる光を、立上面２３ｂよりも傾斜面２３ａに入射し易くすることができる。
【００４９】
また、本実施の形態によれば、傾斜面２３ａは、一軸方向ｄ１における一側に位置する一端部Ｅ１が一軸方向ｄ１における他側に位置する他端部Ｅ２よりも、第２面２５に近接するように傾斜し、導光部４０は、一軸方向ｄ１における他側から採光部２０に接続している。この場合、一軸方向ｄ１における一側に傾斜した方向から採光パネル２１に入射した光が、一軸方向ｄ１における他側に傾斜した方向に向かって第２面２５から出射し易くなる。このため、採光パネル２１を透過した光は、一軸方向ｄ１における他側に位置する導光部４０に安定して導き易くなり、結果として、部屋２に安定して光を導くことに寄与する。とりわけ、本実施の形態では、一軸方向ｄ１における一側が鉛直方向における上方に相当し、一軸方向ｄ１における他側が鉛直方向における下方に相当する。この場合、鉛直方向における上方に位置する太陽からの太陽光を傾斜面２３ａに入射させ易くし、下方に位置する導光部４０に有効に導くことができる。
【００５０】
また、本実施の形態によれば、採光部２０は、採光パネル２１の第２面２５に対向して配置された対向パネル３１をさらに有し、対向パネル３１の採光パネル２１側を向く面には、反射面３２が形成され、採光パネル２１の第２面２５に直交し且つ一軸方向ｄ１に平行な断面において、採光パネル２１の第２面２５への法線方向ｎｄに沿った採光パネル２１の第２面２５と対向パネル３１の反射面３２との間の間隔Ｓが、一軸方向ｄ１に沿って導光部４０に近づくにつれて漸次拡がっていく。このような反射面３２によれば、第２面２５から出射した光の一部を反射して導光部４０に向けて効率よく案内することができる。結果として、光を高い効率で利用することに寄与する。
【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３に示すように、平坦面２４が隣り合う２つの単位偏向要素２３の間に位置している例を示したが、単位偏向要素２３と平坦面２４との配置関係は、上述した例に限定されない。図７及び図８に、単位偏向要素２３と平坦面２４との他の配置関係を示す。
【００５３】
図７に示す例では、各単位偏向要素２３は、平坦面２４よりも一軸方向ｄ１における一側に配置されている。すなわち、一軸方向ｄ１における一側で単位偏向要素２３同士が隣り合って配列されており、一軸方向ｄ１における他側に単一の平坦面２４が配置されている。図７に示す例では、一軸方向ｄ１における一側が鉛直方向における上側に一致することから、各複数の単位偏向要素２３は単一の平坦面２４よりも上方に集められている。
【００５４】
図８に示す例では、各単位偏向要素２３は、平坦面２４よりも一軸方向ｄ１における他側に配置されている。すなわち、一軸方向ｄ１における他側で単位偏向要素２３同士が隣り合って配列されており、一軸方向ｄ１における一側に単一の平坦面２４が配置されている。図８に示す例では、一軸方向ｄ１における一側が鉛直方向における上側に一致することから、各単位偏向要素２３は単一の平坦面２４よりも下方に集められている。
【実施例】
【００５５】
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、実施例に係る採光システムを設計し、採光システムの採光機能をシミュレーションによって確認した。
【００５６】
実施例１は、図２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９及び図１０に示す通りである。とりわけ、図９及び図１０に示すように、採光パネルの一軸方向に沿った長さを３００ｍｍとし、単位偏向要素の傾斜面の角度を２６°とした。また、単位偏向要素の一軸方向に沿った長さｕ１を２４ｍｍとし、平坦面の一軸方向に沿った長さｕ２を６ｍｍ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。また、ダクトの内面における反射率を９５％とした。
【００５７】
実施例２に係る採光システムは、実施例１に係る採光システムに対して、単位偏向要素の長さｕ１と、平坦面の長さｕ２と、の関係を変更した形態に対応している。すなわち、単位偏向要素の長さｕ１を１８ｍｍとし、平坦面の長さｕ２を１２ｍｍとした。
【００５８】
比較例１に係る採光システムは、実施例１に係る採光システムに対して、平坦面を省き、第１面に単位偏向要素のみを配列した形態に対応している。すなわち、比較例１に係る採光システムにおいて、採光パネルの第１面に複数の単位偏向要素が隙間なく敷き詰められている。
【００５９】
実施例１、２及び比較例１に係る採光システムを、東経１３９°、北緯３９°の地点で、第２面が鉛直方向と平行となるように設置したと仮定し、冬至から１ヶ月毎に採光機能を評価した。採光機能の評価は、各月における計測対象の日の南中時を基準として採光効率を評価することにより行った。ここで、採光効率とは、採光パネルの第１面に入射した光の光量に対する、ダクトの下端から出射される光の光量の割合をいう。図１１に、シミュレーションで得られた採光効率をグラフとして表し、図１２に、得られたシミュレーション結果の光線図の一例を示す。
【００６０】
図１２から理解されるように、実施例１、２及び比較例１において、１２月〜２月までの採光効率は相対的に高い値を示した。これは、単位偏向要素の傾斜面の角度が２６°に設定されている場合、１２月〜２月において傾斜面に入射した光は、第２面にて全反射せずに透過して導光部に導かれたということができる。これに対して、３月〜６月までの採光効率は相対的に低い値を示した。これは、単位偏向要素の傾斜面の角度が２６°に設定されている場合、傾斜面を透過した光が第２面に入射するときの入射角が全反射臨界角よりも大きくなり、第２面にて全反射したためということができる。
【００６１】
とりわけ、比較例１、実施例２及び実施例１の順で、第１面のうち平坦面の占める割合が大きくなっていく。図１１から理解されるように、第１面のうち平坦面の占める割合が大きい採光システムほど、一年を通じた採光効率の変動幅を小さくすることができた。すなわち、第１面のうち単位偏向要素と平坦面との占める割合を調整することで、一年を通じた採光効率の変動幅を制御することが可能となることが実際に確かめることができた。
【符号の説明】
【００６２】
１０  採光システム
２０  採光部
２１  採光パネル
２２  第１面
２３  単位偏向要素
２３ａ  傾斜面
２３ｂ  立上面
２４  平坦面
２５  第２面
３１  対向パネル
３２  反射面
４０  導光部
４１  ダクト
Ｄ１  或る角度（第１角度）
Ｄ２  別の角度（第２角度）
ｄ１  一軸方向
【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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