(57)【要約】【課題】採り込んだ光の減衰および眩しさを抑制可能な採光システムを提供する。【解決手段】採光システム１は、採り込まれた光を所定方向に導く導光部４と、導光部４から出射された光の進行方向を変化させる屈曲部５と、を備え、屈曲部５は、導光部４から出射された光を反射させる曲面反射部５１と、曲面反射部５１で反射された光を、水平方向に対して上方に出射する出射部５２と、を備え、曲面反射部５１は、楕円弧面、または楕円弧面上にそれぞれの端部が位置する複数の折れ面を有する。【選択図】図１
2017139095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
採り込まれた光を所定方向に導く導光部と、
前記導光部から出射された光の進行方向を変化させる屈曲部と、を備え、
前記屈曲部は、
前記導光部から出射された光を反射させる曲面反射部と、
前記曲面反射部で反射された光を、水平方向に対して上方に出射する出射部と、を備え、
前記曲面反射部は、楕円弧面、または楕円弧面上にそれぞれの端部が位置する複数の折れ面を有する採光システム。
【請求項２】
前記楕円弧面は、水平方向に対して上方に傾斜する長軸を有する請求項１に記載の採光システム。
【請求項３】
前記長軸上の第１焦点および第２焦点のうち、前記楕円弧面により近い前記第１焦点は、前記導光部または前記屈曲部の内部に位置する請求項２に記載の採光システム。
【請求項４】
前記第２焦点は、前記出射部よりも光の進行方向前方に位置する請求項３に記載の採光システム。
【請求項５】
採り込まれた光を所定方向に導く導光部と、
前記導光部から出射された光の進行方向を変化させる屈曲部と、を備え、
前記屈曲部は、
前記導光部から出射された光を反射させる曲面反射部と、
前記曲面反射部で反射された光を、水平方向に対して上方に出射する出射部と、を備え、
前記曲面反射部は、放物面、または放物面上にそれぞれの端部が位置する複数の折れ面を有する採光システム。
【請求項６】
前記放物面は、水平方向に対して上方に傾斜する軸を有する請求項５に記載の採光システム。
【請求項７】
前記軸上の焦点は、前記導光部または前記屈曲部の内部に位置する請求項６に記載の採光システム。
【請求項８】
前記出射部は、鉛直方向に延びるか、または鉛直方向および水平方向に対して傾斜した方向に延び、前記曲面反射部で反射された光の進行方向を変化させる光偏向部材を有する請求項１乃至７のいずれか１項に記載の採光システム。
【請求項９】
前記光偏向部材は、
鉛直方向または前記傾斜した方向に沿って配置され、前記曲面反射部で反射された光を反射させる複数のブレードを有する請求項８に記載の採光システム。
【請求項１０】
前記光偏向部材は、
一方の面に沿って離隔して配置される複数の第１光制御部と、
前記複数の第１光制御部の周囲に設けられ前記複数の第１光制御部とは屈折率が異なる第２光制御部と、を有する請求項８に記載の採光システム。
【請求項１１】
前記光偏向部材は、前記複数の第１光制御部と前記第２光制御部との界面にて反射された光を水平方向に対して上方に進行させる請求項１０に記載の採光システム。
【請求項１２】
前記光偏向部材は、
少なくとも一方の面に沿って配置され、前記曲面反射部で反射された光を屈折させる複数の単位プリズムを有する請求項８に記載の採光システム。
【請求項１３】
前記屈曲部は、回転軸周りに前記屈曲部を回転させて、前記導光部からの光入射方向を切り替える回転機構部を有する請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の採光システム。
【請求項１４】
前記屈曲部側の前記導光部の端部領域の一部は、前記屈曲部の回転角度に応じて、前記屈曲部と重なり合う範囲が変化する請求項１３に記載の採光システム。
【請求項１５】
前記導光部に光を採り込む採光部を備える請求項１乃至１４のいずれか１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、自然光を積極的に採光に利用する採光システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自然光を積極的に採光することで、二酸化炭素の発生量を削減して、省エネルギー化を図る技術が注目を浴びている。この技術の一つとして、外光を屋内の所定の空間まで導光する光ダクトが知られている。光ダクトは、屋内に設けた光伝搬路内を光が伝搬する際に、次第に光量が減衰するという問題がある。そこで、特許文献１では、光ダクトの曲がり部分の形状を工夫することで、光ダクトの内面での光の反射回数を減らして光の減衰を抑えるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２７１３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の光ダクトは、曲がり部分が平面形状になっているため、曲がり部分で反射された光の殆どが光ダクトの内面でさらに反射されることになり、その際に光が減衰してしまう。
【０００５】
すなわち、特許文献１の光ダクトは、光ダクト内を伝搬する光の反射回数をある程度削減できても、依然として光ダクトの内面で複数回の反射が起きる可能性が高く、光の減衰を確実に抑制できるとは限らない。
【０００６】
また、特許文献１の光ダクトは、内面で複数回の反射が起きることで、光ダクトから出射される光が大きい角度で発散する虞がある。発散の角度が大きいため、光ダクトから出射される光には、水平方向に対して下方に伝搬する成分も含まれる。水平方向に対して下方に伝搬する光は、屋内において人間の目に直射され得る。このため、特許文献１の光ダクトは、水平方向に対して下方に伝搬する光によって眩しさを感じさせてしまうという問題がある。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、採り込んだ光の減衰および眩しさを抑制可能な採光システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様では、採り込まれた光を所定方向に導く導光部と、
前記導光部から出射された光の進行方向を変化させる屈曲部と、を備え、
前記屈曲部は、
前記導光部から出射された光を反射させる曲面反射部と、
前記曲面反射部で反射された光を、水平方向に対して上方に出射する出射部と、を備え、
前記曲面反射部は、楕円弧面、または楕円弧面上にそれぞれの端部が位置する複数の折れ面を有する採光システムが提供される。
【０００９】
前記楕円弧面は、水平方向に対して上方に傾斜する長軸を有してもよい。
【００１０】
前記長軸上の第１焦点および第２焦点のうち、前記楕円弧面により近い前記第１焦点は、前記導光部または前記屈曲部の内部に位置してもよい。
【００１１】
前記第２焦点は、前記出射部よりも光の進行方向後方に位置してもよい。
【００１２】
本発明の他の一態様では、採り込まれた光を所定方向に導く導光部と、
前記導光部から出射された光の進行方向を変化させる屈曲部と、を備え、
前記屈曲部は、
前記導光部から出射された光を反射させる曲面反射部と、
前記曲面反射部で反射された光を、水平方向に対して上方に出射する出射部と、を備え、
前記曲面反射部は、放物面、または放物面上にそれぞれの端部が位置する複数の折れ面を有する採光システムが提供される。
【００１３】
前記放物面は、水平方向に対して上方に傾斜する軸を有してもよい。
【００１４】
前記軸上の焦点は、前記導光部または前記屈曲部の内部に位置してもよい。
【００１５】
前記出射部は、鉛直方向に延びるか、または鉛直方向および水平方向に対して傾斜した方向に延び、前記曲面反射部で反射された光の進行方向を変化させる光偏向部材を有してもよい。
【００１６】
前記光偏向部材は、
鉛直方向または前記傾斜した方向に沿って配置され、前記曲面反射部で反射された光を反射させる複数のブレードを有していてもよい。
【００１７】
前記光偏向部材は、
一方の面に沿って離隔して配置される複数の第１光制御部と、
前記複数の第１光制御部の周囲に設けられ前記複数の第１光制御部とは屈折率が異なる第２光制御部と、を有してもよい。
【００１８】
前記光偏向部材は、前記複数の第１光制御部と前記第２光制御部との界面にて反射された光を水平方向に対して上方に進行させてもよい。
【００１９】
前記光偏向部材は、
一方の面に沿って配置され、前記曲面反射部で反射された光を屈折させる複数の単位プリズムを有してもよい。
【００２０】
前記屈曲部は、回転軸周りに前記屈曲部を回転させて、前記導光部からの光入射方向を切り替える回転機構部を有してもよい。
【００２１】
前記屈曲部側の前記導光部の端部領域の一部は、前記屈曲部の回転角度に応じて、前記屈曲部と重なり合う範囲が変化してもよい。
【００２２】
前記導光部に光を採り込む採光部を備えてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、採り込んだ光の減衰および眩しさを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施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の採光システムの要部を示す断面図。
【図３】採光パネルの内部構造の一例を示す断面図。
【図４】採光パネルの内部構造の他の一例を示す断面図。
【図５】曲面反射部の楕円弧面の長軸が水平な一比較例の採光システムを示す図。
【図６】（ａ）および（ｂ）はシミュレーション結果を示す図。
【図７】第２の実施形態による採光システムの要部を示す断面図。
【図８】第３の実施形態による採光システムの要部を示す断面図。
【図９】第３の実施形態の第１の変形例による採光システムの要部を示す断面図。
【図１０】第３の実施形態の第２の変形例による採光システムの要部を示す断面図。
【図１１】第３の実施形態の第３の変形例による採光システムの要部を示す断面図。
【図１２】第４の実施形態による採光システムの要部を示す断面図。
【図１３】第４の実施形態の変形例による採光システムの要部を示す断面図。
【図１４】（ａ）および（ｂ）は、第５の実施形態による採光システムの要部を示す断面図。
【図１５】（ａ）および（ｂ）は、第５の実施形態の変形例による採光システムの要部を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図面の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。また、本明細書において、「パネル」、「板」、「シート」、「フィルム」等の用語は、呼称の違いのみに基づいて、それぞれ区別されるものではない。したがって、例えば、「パネル」は板、シート、フィルム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、「採光板」、「採光シート」、「採光フィルム」等と呼ばれる部材も含まれる。
【００２６】
図１は、第１の実施形態による採光システム１が取り付けられた建物２を模式的に示す縦断面図である。図１の採光システム１は、建物２の建設時、あるいは建設後に取り付けられるものであって、光Ｌを採り込んで所定の空間、例えば建物２内の部屋に導くためのものである。
【００２７】
図１の採光システム１は、光Ｌの進行方向順に、導光部４と、屈曲部５とを備えている。導光部４には、採光部３からの光Ｌが入射される。採光部３は、光を採り込んで、導光部４に光Ｌを出射する。導光部４は、採光部３で採り込まれた光Ｌを所定方向に導く。屈曲部５は、導光部４から出射された光Ｌの進行方向を変化させる。図１の例では、建物２の外壁に沿って上方から下方に向かって順に、採光部３、導光部４および屈曲部５が配置されている。屈曲部５の出射端面側の部位は、外壁を貫通して建物２の内部に至っている。このような構成の採光システム１において、採光部３で採光された光Ｌは、導光部４と屈曲部５とを介して、建物２内の例えば部屋に導かれるようになっている。
【００２８】
図１の採光システム１は、採光部３で採光した光Ｌを、例えば室内照明として用いることができる。すなわち、図１の採光システム１を用いることにより、省エネルギー化を図ることができ、二酸化炭素の削減にも貢献し得る。
【００２９】
次に、採光システム１の各部の構成について更に詳述する。図２は、図１の採光システムの要部を示す断面図であり、採光部３、導光部４および屈曲部５の光伝搬方向に沿った断面構造を示している。
【００３０】
（採光部３）
採光部３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採り込むために設けられている。採光パネル３１で取り込まれる光、特に外光は、異なる波長帯域に属する複数の成分を含む光であり、典型的には太陽光に代表される自然光である。
【００３１】
図２に示すように、採光部３は、光が入射される採光パネル３１と、採光パネル３１に対向して配置される対向パネル３２とを有する。対向パネル３２の反射面と採光パネル３１の出光側面との間の間隔Ｓは、一軸方向ｄ１に沿った位置に応じて徐々に広がっている。ここで、一軸方向ｄ１とは、例えば鉛直方向である。
【００３２】
採光パネル３１及び対向パネル３２の両側方には、不図示の側方パネルがそれぞれ設けられている。各側方パネルは、例えば採光パネル３１に直交する方向、すなわち図２の紙面に平行な方向に配置されており、採光パネル３１及び対向パネル３２に接続されている。側方パネルの内面には、対向パネル３２と同様に、反射面が形成されている。
【００３３】
採光パネル３１、対向パネル３２及び両側方パネルは、一軸方向ｄ１における一側すなわち下方ｄ１２の端部において開口を形成している。この開口が採光部３の出射端面３ａであり、出射端面３ａには導光部４が接続されている。
【００３４】
図３は、採光パネル３１の内部構造の一例を示す断面図である。図３の採光パネル３１は、互いに非平行な第１面３３ａおよび第２面３３ｂが一軸方向ｄ１に沿って交互に並んで配置された入光側面３３を有する。第１面３３ａは、採光パネル３１の出光側面３４に一致する鉛直方向ｄ１に対して傾斜している。第１面３３ａは、上方ｄ１１を向くように鉛直方向ｄ１に対して傾斜している。一方、各第２面３３ｂは、出光側面３４に対して第１面３３ａとは逆側に傾斜し又は出光側面３４と直交している。図３の例において、第２面３３ｂは、下方ｄ１２を向くように鉛直方向ｄ１に対して傾斜している。
【００３５】
したがって、図３に示すように、鉛直方向ｄ１における上方ｄ１１からの光Ｌ１、Ｌ２の多くは、入光側面３３のうちの第１面３３ａに入射して屈折した後、鉛直方向ｄ１と平行に延びる出光側面３４でさらに屈折されて、採光部３の内部に入る。これにより、鉛直方向ｄ１において上方ｄ１１から下方ｄ１２に採光パネル３１を透過する光は、鉛直方向ｄ１に対する傾斜角度が小さくなるように進行方向を偏向されて、導光部４の方向に伝搬される。
【００３６】
図４は、採光パネル３１の内部構造の他の一例を示す断面図である。採光パネル３１の内部構造は、図３に示したものに限定されない。例えば、図４の採光パネル３１は、入射側から出射側に向かって順に、支持板３５と、接合層３６と、光透過性を有する透光性基材３７と、成形基材３８とが積層されることで構成されている。支持板３５としては、例えばガラス板やアクリル板を用いることができる。接合層３６としては、それ自体既知の接合材料を用いることができる。成形基材３８は、採光パネル３１を製造するために必要となる基材である。
【００３７】
透光性基材３７内には、第１面３７ａに平行な面内を延びる一軸方向ｄ１に沿って配列された複数の反射材３９が設けられている。各反射材３９は、第１面３７ａ側から第２面３７ｂ側に向かって、水平方向ｄ２に対して鉛直方向ｄ１における下方ｄ１２に傾斜している。反射材３９が法線方向ｄ２に対して下方ｄ１２に傾斜する角度θは、進行方向を変更することが意図された光Ｌ１、Ｌ２の入射方向に応じて決定される。例えば、冬季や朝や夕方の時間帯のような比較的高度の低い太陽からの光Ｌ１の進行方向を、反射材３９にてより下方に向かうように変更させ、夏季の日中の時間帯のような比較的高度の高い太陽からの光Ｌ２を進行方向を維持したままで透過させることが意図されている。
【００３８】
なお、採光パネル３１の内部構造は、図３または図４に示したものに限定されない。採光部３に入射された光を効率的に導光部４に伝搬できる構造であれば、どのような構造でもよい。
【００３９】
（導光部４）
図２に示すように、導光部４は、中空の筒状部材すなわち光ダクトであり、この導光部４の中空部分を、採光部３から出射された光が伝搬するようにしている。伝搬途中で光が過度に減衰しないように、導光部４の内面は、反射率の高い材料で形成されている。例えば、導光部４の内面は、銀、アルミニウムまたは誘電体多層膜等の高反射率材料を導光部４の筒状基材の内面にコーティングすることで形成されていてもよい。また、導光部４の中空部分の断面形状は特に限定されず、例えば矩形、円形またはその他の形状であってもよい。
【００４０】
（屈曲部５）
図２に示すように、屈曲部５は、導光部４の出射端面４ａに接続されている。屈曲部５は、導光部４に対して屈曲した筒状部材であり、この屈曲部５の中空部分を、導光部４から出射された光Ｌが伝搬するようにしている。伝搬途中で光が過度に減衰しないように、屈曲部５の内面は、反射率の高い材料で形成されている。また、屈曲部５の一部の外面は、建物２（図１参照）の外壁に設けられた孔に隙間なく接合されている。
【００４１】
なお、屈曲部５は、導光部４と別体であることに限定されず、導光部４と一体的に成形されていてもよい。また、導光部４と同様に、屈曲部５の内面は、高反射率材料を屈曲部５の筒状基材の内面にコーティングすることで形成されていてもよい。また、屈曲部５の中空部分の断面形状は特に限定されず、例えば矩形、円形またはその他の形状であってもよい。
【００４２】
採り込んだ光の減衰および眩しさを抑制するため、図２に示すように、屈曲部５は、光Ｌの進行方向順に、曲面反射部５１と出射部５２とを備える。
【００４３】
曲面反射部５１は、導光部４から出射された光Ｌを反射させる。出射部５２は、曲面反射部５１で反射された光Ｌを、水平方向ｄ２に対して上方ｄ１１すなわち一軸方向ｄ１の一方に出射する。なお、第１の実施形態の出射部５２は、曲面反射部５１で反射された光Ｌを反射方向に沿って出射口５２ａから出射させる。すなわち、第１の実施形態の出射部５２は、光偏向機能を有しない。したがって、第１の実施形態において、屈曲部５からの光Ｌの出射方向は、曲面反射部５１による反射方向と同義である。
【００４４】
曲面反射部５１は、採光パネル３１側の屈曲部５の内面に配置されている。すなわち、曲面反射部５１は、屈曲部５の屈曲方向と反対側（下側）の内面に配置されている。曲面反射部５１は、導光部４からの光Ｌを正反射すなわち鏡面反射する面である。
【００４５】
図２の例において、曲面反射部５１は、光Ｌの進行方向に向かって水平方向ｄ２に対して上方ｄ１１に傾斜する長軸６を有する楕円弧面である。なお、図２では、曲面反射部５１の全体が楕円弧面であるが、これに限定されず、曲面反射部５１の一部のみが楕円弧面であってもよい。また、曲面反射部５１の全体または一部は、楕円弧面にそれぞれの端部が位置する複数の折れ面であってもよい。複数の折れ面で形成された曲面反射部５１も近似的に楕円弧面と見なせるため、以下では、楕円弧面および折れ面の双方の態様の曲面反射部５１のことを総称して、楕円弧面とも呼ぶ。
【００４６】
図２には、長軸６と短軸７を通る面で楕円面を切断して得られる楕円９が破線で示されている。屈曲部５の楕円弧面の断面は、楕円９の一部（例えば、楕円９の１／４の楕円弧９ａ）である。図２に示すように、楕円９は、長軸６上に位置する２つの焦点を有する。以下では、これら焦点を第１焦点１１および第２焦点１２と呼ぶ。長軸６が上方ｄ１１に傾斜しているため、図２に示すように、第２焦点１２は、第１焦点１１より上方ｄ１１に位置している。
【００４７】
図２に示すように、楕円９の第１焦点１１を通過する光Ｌは、楕円弧９ａ上で１回だけ反射されて、第２焦点１２を通過するという性質がある。第２焦点１２が第１焦点１１より上方に位置しているため、第２焦点１２を通過する光Ｌは、水平方向ｄ２に対して十分に大きい仰角すなわち傾斜角を有した状態で上方ｄ１１に進行する。そして、この進行方向を維持したまま出射部５２から光Ｌが出射される。十分に大きい仰角で光Ｌが出射されるため、図１に示すように、出射部５２から出射された光Ｌの大部分を、部屋の天井に照射させることができる。天井に照射された光Ｌは、天井面が散乱反射面であれば、散乱反射されて部屋全体を明るく照明できる。すなわち、採光システム１によれば、採光部３で採光した光Ｌを天井照明として用いることができる。
【００４８】
もし、曲面反射部５１が特許文献１に記載の如き平面形状である場合、屈曲部５の内面で複数回の反射が起きる可能性が高くなる。複数回の反射が起きることで、光が減衰し、また、屈曲部５からの出射光が発散して水平方向ｄ２に対して下方ｄ１２に進行する光の光量が多くなる虞がある。水平方向ｄ２に対して下方ｄ１２に進行する光は、屋内において人間の目に直射されて眩しさを感じさせてしまう。
【００４９】
もし、曲面反射部５１の長軸６が水平方向ｄ２に平行または下方ｄ１２に傾く場合、第２焦点１２は、第１焦点１１に対して同じ高さまたは下方ｄ１２に位置することとなる。この場合、楕円弧面によって第２焦点１２に光を集中させることで屈曲部５の内面における複数回の反射を抑制できるものの、第２焦点１２を通過する光は、仰角が小さくなるか、または水平方向ｄ２に対して下方ｄ１２に進行することになる。そして、本実施形態のように出射部５２が光偏向機能を有しない構成では、第２焦点１２を通過する光の進行方向が維持される。このため、第２焦点１２から小さい仰角で上方ｄ１１に進行する光は、天井に適切に照射されないことで天井照明として用いることができない虞がある。また、第２焦点１２から水平方向ｄ２に対して下方ｄ１２に進行する光は、既述のように、屋内において人間の目に直射されて眩しさを感じさせてしまう虞がある。
【００５０】
これに対して、第１の実施形態では、曲面反射部５１が楕円弧面であることで、楕円弧面上の各点での反射光Ｌを第２焦点１２に集中させることができる。これにより、屈曲部５の内面での光の反射を１回だけに抑えることができ、複数回の反射による光の減衰を抑制できる。また、第１の実施形態では、長軸６が水平方向ｄ２に対して上方ｄ１１に傾いているので、水平方向ｄ２に対して下方ｄ１２に進行する光を十分に抑制でき、下方ｄ１２に進行する光すなわち直射光による眩しさを有効に抑制できる。一方、天井から散乱反射される光Ｌは、室内の人間の目に直射されない、または直射されたとしても散乱によって十分に強度が緩和されているので、眩しさを殆ど感じさせない。
【００５１】
したがって、第１の実施形態の採光システム１によれば、採り込んだ光の減衰および眩しさを抑制することができ、天井からの反射を利用した明るい快適な室内照明を実現できる。
【００５２】
また、第１の実施形態において、楕円弧面により近い第１焦点１１は、導光部４または屈曲部５の内部に配置されている。導光部４または屈曲部５の内部に第１焦点１１を配置することで、導光部４から出射される光はいずれも、多少の差はあっても第１焦点１１の近傍を通過し、楕円弧面で反射された後に第２焦点１２の近傍を通過する。これにより、屈曲部５の内面での複数回の光の反射を更に確実に抑制でき、また、水平方向ｄ２に対する上方ｄ１１への光の出射を更に確実に行うことができるので、光の減衰および眩しさを更に確実に抑制できる。
【００５３】
一方、第２焦点１２は、屈曲部５の内部に設けてもよいし、出射部５２より光の進行方向前方に配置してもよい。第２焦点１２が第１焦点１１よりも遠い場所にある程、図２に示した楕円９の短軸７に対する長軸６の比で表される楕円弧面の楕円率（以下、楕円率と略称する）を大きくすることが可能となる。
【００５４】
楕円率を大きくすることで、第１焦点１１および楕円弧面を経由して第２焦点１２に向かう光Ｌを平行に近づけることができる。これにより、屈曲部５の内面での複数回の光の反射を更に抑制できるので、光の減衰を更に抑制できる。また、楕円率を大きくすることで、屈曲部５からの出射光Ｌの指向性を高めることができるので、屈曲部５からの出射光Ｌを天井の所望の位置に照射させることができる。なお、第２焦点１２が第１焦点１１よりも遠い場所にある程、楕円率を大きくすることが可能であるが、その反面、楕円弧面のサイズは大きくなる。したがって、楕円率をどの程度大きくする必要があるかというニーズと、楕円弧面のサイズとのトレードオフを考慮して、好適な第２焦点１２の位置を設定してよい。
【００５５】
ここで、好ましい楕円率の一例について説明する。長軸６に対して第２焦点１２に向かう光Ｌのなす角度が最大角（図２のθｍａｘ）となるのは、楕円弧面の出射端面５２ａで光が反射された場合である。最大角θｍａｘは、楕円率が大きくなるほど小さくなる。例えば、最大角θｍａｘが４５°以下であれば、楕円弧面上の各点で反射された各光Ｌは、平行とは言えないまでも平行に近い方向に進行すると言える。そこで、楕円率を規定するにあたって、最大角θｍａｘを４５°以下にすることが望ましい。最大角θｍａｘが４５°になる条件は、次式で表される。
【数１】
2017139095.tif 000003
但し、数式（１）において、ａは楕円弧面の長軸６の長さであり、ｂは短軸７の長さであり、ｋは、楕円９の中心から焦点までの距離である。
【００５６】
数式（１）を変形することで次式が得られる。
【数２】
2017139095.tif 000004
【００５７】
よって、最大角θｍａｘを４５°以下とする条件は次式となる。
【数３】
2017139095.tif 000005
【００５８】
以上の構成以外にも、屈曲部５に種々の構成を採用できる。例えば、図２では、楕円弧面の短軸７が屈曲部５の出射端面５２ａに一致しているが、このような構成に限定されず、楕円弧面の短軸７と屈曲部５の出射端面５２ａとの間に屈曲部５の内面が存在してもよい。この場合、楕円弧面の短軸７と屈曲部５の出射端面５２ａとの間の屈曲部５の内面は、導光部として機能することになる。
【００５９】
また、既述のように、曲面反射部５１は、採光パネル３１側の屈曲部５の内面に設けられているが、この曲面反射部５１に対向配置される屈曲部５の内面も、曲面反射部５１同様に反射面である。曲面反射部５１の楕円弧面と、対向配置される反射面とは、直接連なるか、あるいは他の反射面を介して連なり、屈曲部５の内面を形成している。より具体的には、屈曲部５を光の進行方向に直交する方向で切断した場合の断面形状が矩形の場合、採光パネル３１に連なる面が楕円弧面で、それ以外の３面は何らかの形状の反射面である。また、屈曲部５を光の進行方向に直交する方向で切断した場合の断面形状が円形の場合、楕円弧面と、対向配置される反射面とは連続的に連なるため、楕円弧面と反射面との境界は明確ではなくなる。このように、曲面反射部５１とそれ以外の反射面との明確な境界線が存在するとは限らない。本実施形態では、採光パネル３１側の屈曲部５の内面を曲面反射部５１としているが、曲面反射部５１以外の屈曲部５の内面をどのような形状にするかは任意である。
【００６０】
また、屈曲部５の光の伝搬方向に直交する方向の断面が矩形状の場合、樹脂や金属材料などからなる４枚の薄板基材を用意し、各薄板基材の一主面に高反射率材料をコーティングし、そのうちの１枚の薄板基材をプレス処理等により楕円弧面に変形させて、楕円弧面を有する薄板基材を形成してもよい。同様に、屈曲部５における楕円弧面以外の内面（すなわち反射面）を有する薄板基材も形成して、４枚の薄板基材の各長手方向端面を溶接して筒状の屈曲部５を形成してもよい。
【００６１】
図５は、曲面反射部５１の楕円弧面の長軸６が水平な一比較例の採光システム１を示す図である。図６は、水平方向ｄ２に対して上方ｄ１１に傾斜した長軸６を有する楕円弧面を曲面反射部５１とした図２の採光システム１と、水平方向ｄ２に対して平行な長軸６を有する楕円弧面を曲面反射部５１とした図５の採光システム１とについて、光の伝搬方向のシミュレーション結果を示す図である。なお、シミュレーションにあたって、図２の採光システム１の長軸６の仰角は３０°に設定した。また、角度分布ムラを無くすため、屈曲部５の出口には、散乱角度が１０°の弱い散乱板（図示せず）を配置した。
【００６２】
図６（ａ）は、図２の採光システム１によるシミュレーションの結果を示す図であり、図６（ｂ）は、図５の採光システム１によるシミュレーションの結果を示す図である。
【００６３】
図６（ａ）に示すように、図２の採光システム１によれば、屈曲部５から殆どの光を水平方向ｄ２より上方ｄ１１に出射できることが実証された。一方、図６（ｂ）に示すように、図５の採光システム１によれば、屈曲部５からほぼ半分の光が水平方向ｄ２より下方ｄ１２に出射されることが実証された。すなわち、本実験例によれば、第１の実施形態の採光システム１が防眩性に優れていることが実証された。
【００６４】
以上述べたように、第１の実施形態では、屈曲部５内の曲面反射部５１を水平方向ｄ２に対して上方ｄ１１に傾斜する長軸６を有する楕円弧面とすることで、屈曲部５の内面での光の反射回数を抑制することができ、かつ、屈曲部５から水平方向ｄ２に対して上方ｄ１１に光を出射することができる。これにより、導光部４に採り込んだ光を減衰させることなく屈曲部５から水平方向ｄ２に対して上方ｄ１１に出射でき、屈曲部５から下方ｄ１２に出射される直射光に起因する眩しさを抑制できる。
【００６５】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態として、曲面反射部の少なくとも一部を放物面とする採光システムについて説明する。なお、第２の実施形態において、第１の実施形態に対応する構成部については同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００６６】
図７は第２の実施形態による採光システム１の要部を示す断面図である。図７に示すように、第２の実施形態の屈曲部５の曲面反射部５１は、水平方向ｄ２に対して上方ｄ１１に傾斜した軸２１を有する放物面である。なお、曲面反射部５１は、水平方向ｄ２に対して上方ｄ１１に傾斜した軸２１を有する放物面上にそれぞれの端部が位置する複数の折れ面を有していてもよい。放物面または複数の折れ面は、導光部４からの光を正反射すなわち鏡面反射する面である。
【００６７】
放物面は、二次関数からなる放物線の軸回りに放物線を回転させることにより得られる。既述した放物面の軸２１は、放物面の設計に用いた放物線の軸のことである（以下、同様）。なお、放物面は、回転放物面に限定されず、放物線が定義された二次元座標面の法線方向に放物線を掃引することで得られる形状であってもよい。
【００６８】
図７に示すように放物面の軸２１は、屈曲部５の出射端面５２ａの法線方向に延びており、この軸２１上には、放物面の焦点２２が存在する。ここで、放物面の軸と平行に放物面に入射した光は、放物面での反射後に焦点に集まるという性質がある。逆に、焦点を通って放物面に入射した光は、放物面での反射後に軸と平行な光として放物面から出射される。したがって、焦点２２を通過した光Ｌは、放物面上で反射されて、軸２１に略平行な方向に進行する。よって、軸２１を水平方向ｄ２に対して上方ｄ１１に傾けることで、少なくとも焦点２２を通過した光Ｌについては、放物面で反射された後は、屈曲部５の内面で反射されずに屈曲部５から水平方向ｄ２に対して上方ｄ１１に出射される。これにより、光の減衰を抑制できるとともに、屈曲部５から下方ｄ１２に出射される直射光に起因する眩しさを抑制できる。
【００６９】
また、第２の実施形態において、放物面の焦点２２は、導光部４または屈曲部５の内部に配置されている。このため、導光部４の出射端面４ａから出射される光Ｌは、そのすべてが焦点２２を通過するわけではないが、いずれの光Ｌも焦点２２の近傍を通過する。これにより、導光部４から出射された各光Ｌは、放物面で反射された後に、軸２１方向に近い方向に伝搬し、屈曲部５の出射端面５２ａから平行光に近い光Ｌとして出射される。
【００７０】
また、第１の実施形態と第２の実施形態を組み合わせて実施してもよい。すなわち、屈曲部５の曲面反射部５１の一部は楕円弧面で、残りの少なくとも一部は放物面にしてもよい。例えば、導光部４に近い側は放物面にし、出射端面５２ａに近い側は楕円弧面にしてもよい。放物面は反射光を平行化できるため、平行化の観点では、楕円弧面よりも放物面の方が優れている。一方、放物面は、頂点から離れるにしたがって軸からの距離が増加し続けるため、出射端面５２ａのサイズが大きくなる。このため、出射端面５２ａのサイズを抑えてコンパクト化を図りたい場合には、屈曲部５の出射端面５２ａ付近を楕円弧面にすることが望ましい。
【００７１】
以上述べたように、第２の実施形態では、曲面反射部５１の少なくとも一部を水平方向ｄ２に対して上方ｄ１１に傾斜した軸２１を有する放物面または当該放物面上にそれぞれの端部が位置する複数の折れ面にすることで、第１の実施形態と同様に、採り込んだ光の減衰および眩しさを抑制できる。
【００７２】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態として、ルーバ型の光偏向部材を備えた採光システムについて説明する。なお、第３の実施形態において、第１の実施形態に対応する構成部については同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００７３】
図８は、第３の実施形態による採光システム１の要部を示す断面図である。第３の実施形態の出射部５２は、出射口５２ａに加えて、光偏向部材５３（ルーバ）を備える。また、第３の実施形態の曲面反射部５１は、水平方向ｄ２に対して平行な長軸６を有する楕円弧面である。
【００７４】
光偏向部材５３は、出射口５２ａ付近に配置されている。光偏向部材５３は、曲面反射部５１で反射された光の進行方向を変化させる。
【００７５】
より具体的には、図８に示すように、光偏向部材５３は、光反射性を有する平板状（短冊状）の部材であるブレード５４（すなわち、羽板）を複数備えており、各ブレード５４は、鉛直方向ｄ１に間隔を空けて配置されている。各ブレード５４は、光Ｌの進行方向に向かって水平方向ｄ２に対して上方ｄ１１に傾斜している。各ブレード５４の配置間隔および傾斜角は一定であってもよく、または、所望する配光分布に応じて適宜異なっていてもよい。また、各ブレード５４は、各ブレード５４の延伸方向（図８の紙面垂直方向）の両端において図示しない枠体などの連結部材で連結されていてもよい。あるいは、各ブレード５４は、出射口５２ａ付近に配置された透明な薄板に取り付けてもよい。
【００７６】
ブレード５４の上面５４ａは、出射口５２ａからの出射光Ｌを正反射すなわち鏡面反射する面である。ブレード５４の上面５４ａは、例えば、銀、アルミニウムまたは誘電体多層膜等の高反射率材料をブレード５４の基材の上面にコーティングすることで形成されていてもよい。なお、ブレード５４の上面５４ａでの反射光に弱い散乱を与えて該反射光の強度を均一化するため、ブレード５４の上面５４ａは、例えば、散乱材料を含有したフィルムをブレード５４の鏡面上に貼り付けることや、ブレード５４の鏡面を粗面加工すること等によって形成されていてもよい。
【００７７】
ブレード５４の上面５４ａには、出射口５２ａを通して曲面反射部５１からの反射光Ｌが入射される。ブレード５４の上面５４ａは、入射した曲面反射部５１からの反射光Ｌを水平方向ｄ２に対して上方に反射させる。図８の例では、曲面反射部５１の楕円弧面の長軸６が水平方向ｄ２に平行であるため、ブレード５４の上面５４ａでの反射光Ｌ１を水平方向ｄ２に対して斜め上方に向けるには、ブレード５４を水平方向ｄ２に対して斜め上方に傾斜させる必要がある。傾斜角度が大きいほどブレード５４の上面５４ａは鉛直方向ｄ１に近づくため、上面５４ａで反射された光は、より急角度で上方ｄ１１に向かうことになる。
【００７８】
一方、ブレード５４の下面５４ｂを鏡面とした場合、上下で隣り合うブレード５４間において、下側のブレード５４の上面５４ａで反射した光Ｌが、上側のブレード５４の下面５４ｂで再反射されて、水平方向あるいは下方に進行し、採光に利用できなくなるおそれがある。そこで、ブレード５４の下面５４ｂは、ブレード５４の上面５４ａよりも反射率が低い反射面または強い（すなわち、散乱係数が大きい）拡散反射面であることが望ましい。あるいは、ブレード５４の上面で反射された光が、直上の別のブレード５４の下面に反射されないように、ブレード５４の水平方向の幅と垂直方向の間隔を適宜調整してもよい。
【００７９】
また、第１〜第３の実施形態を組み合わせて実施してもよい。例えば、曲面反射部５１は、楕円弧面とする代わりに放物面としてもよく、または、曲面反射部５１の一部を楕円弧面とし、残りの少なくとも一部を放物面としてもよい。
【００８０】
以上述べたように、第３の実施形態では、ブレード５４で水平方向ｄ２に対して上方ｄ１１に曲面反射部５１からの反射光Ｌを跳ね上げることで、第１の実施形態と同様に、採り込んだ光の減衰および眩しさを抑制できる。
【００８１】
（変形例）
次に、第３の実施形態の変形例として、ルーバ型の光偏向部材５３の構成を変更した第１〜第３の変形例について説明する。なお、各変形例において、図８に対応する構成部については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００８２】
図９は、第３の実施形態の第１の変形例による採光システム１の要部を示す断面図である。図１０は、第３の実施形態の第２の変形例による採光システム１の要部を示す断面図である。
【００８３】
図９の出射口５２ａは、図８のような鉛直方向ｄ１ではなく、斜め上方を向くように配置されており、出射口５２ａの法線方向に沿って、複数のブレード５４が離隔して配置されている。
【００８４】
一方、図１０の出射口５２ａは、図８と同様に鉛直方向に配置されているが、楕円弧面の長軸６は水平方向よりも下方ｄ１２に傾斜して配置されている。各ブレード５４は、鉛直方向ｄ１に平行な出射口５２ａに対して垂直に配置されていてもよい。なお、図１０の屈曲部５は、楕円弧面の長軸６が水平方向ｄ２に対して下方ｄ１２に傾斜している。
【００８５】
図９および図１０の光偏向部材５３のように、出射口５２ａに垂直なブレード５４を採用することで、出射口５２ａに対して傾斜したブレード５４を採用する場合に比べて光偏向部材５３の作製を容易化できる。
【００８６】
図１１は、第３の実施形態の第３の変形例による採光システム１の要部を示す断面図である。図１１の光偏向部材５３は、相対的に屈折率が高い高屈折率材料からなる複数の第１光制御部５５と、相対的に屈折率が低い低屈折率材料からなる第２光制御部５６とを有する。なお、第１光制御部５５および第２光制御部５６の少なくとも一方は、散乱材料を含有していてもよい。
【００８７】
各第１光制御部５５は、略矩形状の断面を有し、光偏向部材５３の入射端面５３ａ（すなわち、一方の面）に沿って離隔して配置されている。なお、図１１に示すように、各第１光制御部５５は、入射端面５３ａを有する第１透光性基板５７上に形成されていてもよい。第１透光性基板５７は、各第１光制御部５５と同一材料によって各第１光制御部５５と一体成形されていてもよい。
【００８８】
第２光制御部５６は、各第１光制御部５５間に配置されるとともに光偏向部材５３の出射端面５３ｂを有するように各第１光制御部５５の周囲に設けられている。具体的には、第２光制御部５６は、各第１光制御部５５間に配置された断面略矩形状の複数の凸部５６ａと、一方の面が各凸部５６ａの一端に垂直に接続され、他方の面が出射端面５３ｂとされた第２透光性基板５６ｂとを有する。
【００８９】
第１光制御部５５と第２光制御部５６の凸部５６ａとの界面には、高屈折率媒質である第１光制御部５５側から、臨界角以上の入射角で光Ｌが入射することで、第１光制御部５５と凸部５６ａとの界面に入射した光Ｌは、水平方向ｄ２に対して上方に向かって全反射される。
【００９０】
第１光制御部５５と凸部５６ａとの界面は、図８のブレード上面５４ａの如く出射口５２ａに対して傾斜していてもよく、または、図９および図１０のブレード上面５４ａの如く出射口５２ａに垂直であってもよい。
【００９１】
図１１の光偏向部材５３を採用することで、一体のシート状の部材として光偏向部材５３を簡便に作製できる。なお、図８〜図１０の光偏向部材５３も、一体のシート状の部材として形成してもよい。
【００９２】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態として、プリズムアレイ型の光偏向部材を備えた採光システムについて説明する。なお、第４の実施形態において、第３の実施形態に対応する構成部については同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００９３】
図１２は、第４の実施形態の採光システム１の要部を示す断面図である。第４の実施形態は、プリズムアレイ型の光偏向部材５３を用いている。
【００９４】
具体的には、図１２に示すように、第４の実施形態の光偏向部材５３は、複数の単位プリズム５８を備えており、各単位プリズム５８は、鉛直方向ｄ１に沿って隣り合うように連続的に設けられている。より詳しくは、図１２の光偏向部材５３は、屈曲部５の出射口５２ａを覆う透光性基板５８ｃと、この基板５８ｃの一方の面上の鉛直方向ｄ１に沿って連続的に配置される複数の単位プリズム５８ｄと、基板５８ｃの他方の面上の鉛直方向ｄ１に沿って連続的に配置される複数の単位プリズム５８ｅとを有する。各単位プリズム５８ｄ、５８ｅの入射端面（第１面）５８ａおよび出射端面（第２面）５８ｂは、下方ｄ１２を向くように鉛直方向ｄ１に対して傾斜している。各単位プリズム５８ｄ、５８ｅは、入射端面５８ａに入射された光を屈折させて、出射端面５８ｂから斜め上方に出射する。
【００９５】
なお、第１プリズム５８ｄおよび第２プリズム５８ｅのいずれか一方を削除してもよい。また、単位プリズム５８の材料に散乱材料を練り込むことや、プリズム表面に凹凸を形成すること等によって、単位プリズム５８に光散乱機能を付与してもよい。
【００９６】
また、第１〜第４の実施形態を組み合わせて実施してもよい。例えば、曲面反射部５１は、楕円弧面とする代わりに放物面としてもよく、または、曲面反射部５１の一部を楕円弧面とし、残りの少なくとも一部を放物面としてもよい。また、光偏向部材５３の一部をルーバ型とし、残りの一部をプリズムアレイ型としてもよい。
【００９７】
図１３は、第４の実施形態の変形例による採光システム１の要部を示す断面図である。図１３に示すように、出射口５２ａが上方ｄ１１を向くように鉛直方向ｄ１に対して傾斜している場合、出射口５２ａと同じ傾斜角で光偏向部材５３を鉛直方向ｄ１に対して傾斜させてもよい。
【００９８】
以上述べたように、第４の実施形態では、単位プリズム５８で水平方向ｄ２に対して上方ｄ１１に曲面反射部５１からの反射光Ｌを偏向することで、第１の実施形態と同様に、採り込んだ光の減衰および眩しさを抑制できる。
【００９９】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態として、回転機構部を備えた採光システムについて説明する。なお、第５の実施形態において、第１の実施形態に対応する構成部については同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【０１００】
図１４（ａ）および図１４（ｂ）は第５の実施形態による採光システムの要部を示す断面図である。具体的には、図１４（ａ）は、回転角が０°の屈曲部５を示し、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に対して上方ｄ１１（反時計回り）に回転した屈曲部５を示す断面図である。
【０１０１】
第５の実施形態の屈曲部５は、導光部４に対して回転可能である。具体的には、第５の実施形態の採光システム１は、回転機構部５００を備えている。回転機構部５００は、屈曲部５における導光部４との接続位置に回転軸５０１を有する。回転機構部５００は、回転軸５０１回りに屈曲部５を回転させて、導光部４からの光入射方向を切り替える。
【０１０２】
回転機構部５００は、手動による屈曲部５の回転を許容するものであってもよく、または、モータ等の回転駆動機構によって自動で屈曲部５を回転させるものであってもよい。
【０１０３】
図１４（ａ）に示すように、回転軸５０１は、屈曲部５の曲面反射部５１に対向する側の導光部４との境界付近に設けられている。
【０１０４】
第５の実施形態において、採光パネル３１側の導光部４における出射端面４ａ側の端部領域４１は、屈曲部５の回転に応じて屈曲部５と重なり合う範囲が変化する。例えば、図１４（ａ）に示すように長軸６と水平方向ｄ２とのなす角度である屈曲部５の回転角が０°のときに比べて、図１４（ｂ）に示すように屈曲部５が上方ｄ１１に所定角度回転したときの方が、屈曲部５と重なり合う端部領域４１の範囲が減少する。ただし、端部領域４１は、屈曲部５の全回転角度において屈曲部５と重なり合う。
【０１０５】
図１４（ａ）に示すように、屈曲部５の回転角が０°の場合、曲面反射部５１の楕円弧面の長軸６が水平方向ｄ２に平行であるため、屈曲部５の出射口５２ａから出射される光の水平方向ｄ２に対する仰角は不十分である。しかるに、第５の実施形態では、図１４（ｂ）に示すように、回転機構部５００によって水平方向ｄ２に対して上方ｄ１１に長軸６が傾くように屈曲部５を回転させることで、第１の実施形態と同様に、屈曲部５から水平方向ｄ２に対して十分に大きな仰角で光を出射できる。
【０１０６】
また、端部領域４１が屈曲部５と重なり合うことで、屈曲部５の回転に応じて屈曲部５と導光部４との間に隙間ができることによる光漏れを防止できる。
【０１０７】
なお、第１〜第５の実施形態を組み合わせて実施してもよい。例えば、楕円弧面の長軸６方向と出射口５２ａの法線方向とのなす角度を、導光部４の出射端面４ａの法線方向と出射口５２ａの法線方向とのなす角度よりも小さくしてもよい。また、曲面反射部５１は、楕円弧面とする代わりに放物面としてもよく、または、曲面反射部５１の一部を楕円弧面とし、残りの少なくとも一部を放物面としてもよい。また、出射口５２ａにルーバ型の光偏向部材５３およびプリズムアレイ型の光偏向部材５３の少なくとも一方を配置してもよい。
【０１０８】
図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、第５の実施形態の変形例による採光システムの要部を示す断面図である。具体的には、図１５（ａ）は、回転角が０°の屈曲部５を示し、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に対して上方ｄ１１に回転した屈曲部５を示す断面図である。
【０１０９】
図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示すように、図１４（ａ）および図１４（ｂ）の採光システム１に対して、屈曲部５の入射端を導光部４側に向かって筒状に引き伸ばし、引き伸ばされた入射端上に回転軸５０１を設けてもよい。この場合でも、図１５（ｂ）に示すように回転軸５０１回りに屈曲部５を回転させることで、図１４（ｂ）の採光システム１と同様に、屈曲部５から水平方向ｄ２に対して十分に大きな仰角で光を出射できる。
【０１１０】
以上述べたように、第５の実施形態では、回転機構部５００で仰角が増加する方向に屈曲部５を回転させることで、第１の実施形態と同様に、採り込んだ光の減衰および眩しさを抑制できる。また、設置場所に応じて、屈曲部５の回転角を任意に変更できるので、採光効率を最適化できるとともに天井に対する照明効果を最適化できる。
【０１１１】
本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
【符号の説明】
【０１１２】
１  採光システム、４  導光部、５  屈曲部、５１  曲面反射部、５２  出射部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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