(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明体または反射体を有し、太陽光の入射方向を変換して出射させることにより太陽光を導入する太陽光採光器であって、
透明体または反射体はそれぞれ円弧状の横断面を有する多数のモノフィラメントまたは棒状体を束ねたものからなり、その束の側部に太陽光を入射させることを特徴とする太陽光採光器。
【請求項２】
透明体または反射体を有し、太陽光の入射方向を変換して出射させることにより太陽光を導入する太陽光採光器であって、
透明体または反射体はそれぞれ円弧状の横断面を有する多数のモノフィラメントまたは棒状体を経糸及び緯糸として複数の経糸に対して１または複数の緯糸で織り込んだ織物からなり、その織物の一方の面に太陽光を入射させることを特徴とする太陽光採光器。
【請求項３】
反射体を有し、太陽光の入射方向を変換して出射させることにより太陽光を導入する太陽光採光器であって、
反射体はそれぞれ円弧状の横断面を有し且つ互いに並列に配列された多数の突条あるいはモノフィラメントを有し、これら突条あるいはモノフィラメントの表面が反射面からなるものであることを特徴とする太陽光採光器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽光採光器と、
屋内に配置された照明器と、
屋内に配置されると共に照度を検出する光センサと、
前記照明器に電力を供給すると共に前記太陽光採光器により導入された太陽光と前記照明器からの光との和によって前記光センサで検出された照度が所定の値となるように前記照明器に供給される電力を制御する電力制御装置と
を備えたことを特徴とする調光システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気照明に於ける昼間の省電力化を可能とする調光システム及びそれに用いられる太陽光採光器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、屋内の電気照明における省電力化としては、昼間に太陽光が差し込む窓際の照明器の明るさを太陽光の強さに応じて変化させるものがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
多くの屋内空間においては、窓等の開口部から屋内に差し込む太陽光は、開口部の近傍に限られるため、太陽光の差し込みにより調光の対象となり得る空間域は屋内空間全体に対してわずかな部分であった。このため、屋内空間に配設された照明器のうち、わずかな一部の照明器のみが調光の対象となり、省電力の効果は小さいものであった。また、窓等の開口部から差し込む太陽光が強すぎる場合には、ブラインド等により太陽光を遮蔽してしまうため、利用し得る太陽光を使うことなく、照明器の省電力を極めて低い水準に留めてきた。
【０００４】
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、屋内空間の広い範囲にわたって照明器を調光し、省電力化を向上させることができる調光システムを提供することを目的とする。
また、この発明は、このような調光システムに使用される太陽光採光器を提供することもまた目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る第１の太陽光採光器は、透明体または反射体を有し、太陽光の入射方向を変換して出射させることにより太陽光を導入する太陽光採光器であって、透明体または反射体がそれぞれ円弧状の横断面を有する多数のモノフィラメントまたは棒状体を束ねたものからなり、その束の側部に太陽光を入射させるものである。
この発明に係る第２の太陽光採光器は、透明体または反射体を有し、太陽光の入射方向を変換して出射させることにより太陽光を導入する太陽光採光器であって、透明体または反射体がそれぞれ円弧状の横断面を有する多数のモノフィラメントまたは棒状体を経糸及び緯糸として複数の経糸に対して１または複数の緯糸で織り込んだ織物からなり、その織物の一方の面に太陽光を入射させるものである。
この発明に係る第３の太陽光採光器は、反射体を有し、太陽光の入射方向を変換して出射させることにより太陽光を導入する太陽光採光器であって、反射体がそれぞれ円弧状の横断面を有し且つ互いに並列に配列された多数の突条あるいはモノフィラメントを有し、これら突条あるいはモノフィラメントの表面が反射面からなるものである。
この発明に係る調光システムは、上記の第１〜第３の太陽光採光器のうちのいずれかと、屋内に配置された照明器と、屋内に配置されると共に照度を検出する光センサと、照明器に電力を供給すると共に太陽光採光器により導入された太陽光と照明器からの光との和によって光センサで検出された照度が所定の値となるように照明器に供給される電力を制御する電力制御装置とを備えたものである。
【０００７】
また、所要の照度を得るためには、採用する太陽光採光器による太陽光の屋内空間での照度比の分布に応じて屋内空間を複数の領域に分割し、この分割された領域毎にその中の照明器を調光するための光センサと電力制御装置を取り付ける。各領域において、光センサは太陽光と照明器からの光との和による照度を検出し、検出された照度に基づいて電力制御装置が照明器への供給電力を制御し、これにより所要の照度が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１にこの発明の一実施形態に係る調光システムを示す。窓１を有する長方形状の部屋２の天井に部屋２の長手方向に沿って直線状に複数の照明器３〜７が配置されている。各照明器は、それぞれ２本の蛍光灯を有している。照明器３は安定器１１を介して電力制御装置２１に電気的に接続され、照明器４及び５はそれぞれ安定器１２及び１３を介して電力制御装置２２に電気的に接続され、照明器６及び７はそれぞれ安定器１４及び１５を介して電力制御装置２３に電気的に接続されている。また、照明器３の近傍には電力制御装置２１に接続された光センサ３１が設置され、照明器４と５の間には電力制御装置２２に接続された光センサ３２が設置され、照明器６と７の間には電力制御装置２３に接続された光センサ３３が設置されている。各電力制御装置２１〜２３は電源ＡＣ１００ｖに接続されている。
【００１１】
窓１の内側には窓１を覆うように太陽光採光器４１が設けられている。太陽光採光器４１は、屋外から入射される太陽光をその方向を変換して部屋２の屋内に導入するためのものであり、本願の発明者によって特願平６−７８９１３号公報に提案された採光器が用いられている。すなわち、図２に示されるように、透明板４２の上に円柱状の多数の突条４３が互いに並列に配列された平板状透明体から構成されている。この平板状透明体の一方の面に光を入射させると、突条４３の列方向に直交する方向にのみ拡散するような光が他方の面から出射される。
【００１２】
実際には、図２に示した構造の短冊状の透明体を複数形成し、これらの透明体をそれぞれ開閉自在に連結した採光ブラインドを作成して用いるとよい。
【００１３】
次に、この調光システムの動作について説明する。まず、電力制御装置２１〜２３から安定器１１〜１５を介して照明器３〜７の蛍光灯にそれぞれ電力が供給され、蛍光灯が点灯する。光センサ３１〜３３によってそれぞれその設置箇所における照度が検出され、検出信号が電力制御装置２１〜２３へ伝送される。電力制御装置２１〜２３には、予め所要の照度の値が設定されており、それぞれ対応する光センサ３１〜３３からの検出信号に基づいて、検出される照度が所要の値となるように照明器３〜７に供給する電力を制御する。すなわち、太陽光の光量が多い箇所では照明器に供給される電力を小さくし、逆に太陽光の光量が少ない箇所では照明器に供給される電力を大きくする。これにより、各光センサ３１〜３３の設置箇所を一定の照度に保持することができる。
【００１４】
ただし、太陽光採光器４１が窓１の内側に設けられているので、太陽光が太陽光採光器４１を介して部屋２の奥深くまで導入される。このため、部屋２の奥部においても、小さな電力を照明器に供給するだけで所要の照度を得ることが可能となる。
【００１５】
なお、太陽光採光器４１は、それぞれ円弧状の横断面を有する多数の突条が配列された透明体から形成することができ、例えば図３に示されるように、透明板４４の一方の面上に多数の突条４５が一体に形成されたものを用いることもできる。さらに、図４に示されるように、透明体４６の両面にそれぞれ多数の突条４７及び４８が形成されたものを太陽光採光器４１として使用すれば、太陽光は透明体４６の両面においてそれぞれ拡散するため、部屋２内の居住者が眩しさを感じずに室内に太陽光を採り入れることができる。また、図５に示されるように、透明体４９の一方の面の突条５０と他方の面の突条５１とを互いに直交させて配列することもできる。また、透明体４６あるいは４９の一方の面上の突条に代えて、その他の凹凸を形成することによっても、眩しさを避けることができる。
【００１６】
さらに、太陽光採光器４１として、図６に示されるように、多数のモノフィラメント５２または棒状体を束ねた透明体５３を用い、この束の側部に太陽光を入射させることができる。また、図７に示されるように、多数のモノフィラメント５４または棒状体を織り込んだ織物からなる透明体５５を用い、この織物の一方の面に太陽光を入射させることもできる。図７では、複数の経糸に対して１本の緯糸で織り込んだが、図８のように、複数の経糸と複数の緯糸から織り込んだ織物を透明体５６として使用してもよく、さらに、各種の織り方を採用することができる。図６〜図８に示したような透明体５３、５５及び５６では、その両面にモノフィラメントまたは棒状体が露出しているので、部屋２内の居住者が眩しさを感じずに室内に太陽光を採り入れることができる。
【００１７】
この他、反射型の太陽光採光器を使用することもできる。この太陽光採光器は、反射面上に円弧状の横断面を有する多数の突条が配列された反射体から形成される。例えば、図２〜図８に示した透明体のそれぞれの突条あるいはモノフィラメント等の表面が反射面からなるものを使用することができる。部屋２の天井から室内に太陽光を採り入れ、部屋２の床面に対して所定の角度で斜めに反射型の太陽光採光器を設置して、太陽光を反射しつつ拡散させることにより、部屋２の奥部にまで太陽光を導入することが可能となる。
【００１８】
【実施例】
東南向きの辺が３．６ｍ、北東向きの辺が９ｍ、高さ２．４ｍの図１に示す部屋２において横１．８ｍ、縦１．２ｍの東南向きの窓１の内側全面に採光ブラインドとして形成した太陽光採光器４１を取り付け、この採光ブラインドを開閉させて、調光システムを作動し、省電力化の効果を調べた。
【００１９】
それぞれ消費電力４０Ｗの２本の蛍光灯を備えた照明器３〜７を窓１から０．９ｍ、２．７ｍ、４．５ｍ、６．３ｍ、８．１ｍの各位置に設置し、照明器３をＡ組、照明器４及び５をＢ組、照明器６及び７をＣ組として三つの組に分けた。Ａ〜Ｃ組にそれぞれ対応して光センサ３１〜３３が設置されている。調光量の検出には電源ＡＣ１００ｖと電力制御装置２１〜２３との間にそれぞれ図示しない電流計を取りつけ、電流値の変化を記録計により記録できるようにした。
【００２０】
そして、採光ブラインドを閉じることにより太陽光を部屋２内に深く導入した場合と、採光ブラインドを開くことにより太陽光の導入を行なわなかった場合との比較を行った。具体的には、東京都新宿区に所在する部屋２において１９９６年２月２３日の午前９：３０に測定開始と共に採光ブラインドを閉じ、１５分後の９：４５に採光ブラインドを開き、さらに１５分後の１０：００に採光ブラインドを再び閉じ、同様にして正午までの間、１５分間ずつ採光ブラインドの開閉を繰り返して電源から各電力制御装置２１〜２３に流れる電流の測定を行なった。
【００２１】
Ａ〜Ｃ組においてそれぞれ得られた電流の測定値を蛍光灯の光量が１００％の場合の電流値に対する百分率で表したものが、図９〜１１である。図９に示されるように、窓１に近いＡ組では、９：３０から正午まで採光ブラインドの開閉に拘わらずに電流値は常時０付近で照明器３は点灯する必要がなかった。図１０に示されるように、Ａ組より部屋２の内部に位置するＢ組でも、ほとんどの時間帯で採光ブラインドの開閉に拘わらずに電流値は０付近で照明器４及び５を点灯する必要がなかったが、１１：４５から１２：００の間で採光ブラインドを開いたときに照明器４及び５が点灯された。また、図１１に示されるように、部屋２の奥部に位置するＣ組では、９：３０から正午までの間、採光ブラインドを開くと電流値が１００％となって照明器６及び７は最大光量で点灯されたが、採光ブラインドを閉じたときには電流値は０付近となって照明器６及び７を点灯する必要は全くなかった。
【００２２】
このように、採光ブラインドを開けて太陽光の導入を計らない場合は調光効果はＡ組の照明器３に留まるが、採光ブラインドを閉めて太陽光を導入した場合は、その効果はＣ組の照明器６及び７にまで達することがわかる。採光ブラインドを閉めて太陽光を導入したことによる節電率は次のように算出される。
【００２３】
採光ブラインドを開けた場合の消費電力は、
Ａ組：４０Ｗ×２×１％×１．２５Ｈ（時間）＝１ＷＨ、
Ｂ組：４０Ｗ×４×（１％×１Ｈ＋４０％×０．１２５Ｈ）＝８１．６ＷＨ
Ｃ組：４０Ｗ×４×１００％×１．２５Ｈ＝２００ＷＨ
となって、室内全体では、
１ＷＨ＋８１．６ＷＨ＋２００ＷＨ＝２８２．６ＷＨ      ・・・（１）
となる。
【００２４】
一方、採光ブラインドを閉めた場合の消費電力は、
Ａ組：４０Ｗ×２×１％×１．２５Ｈ＝１ＷＨ
Ｂ組：４０Ｗ×４×１％×１．２５Ｈ＝２ＷＨ
Ｃ組：４０Ｗ×４×１％×１．２５Ｈ＝２ＷＨ
となって、室内全体では、
１ＷＨ＋２ＷＨ＋２ＷＨ＝５ＷＨ                        ・・・（２）
となる。
【００２５】
従って、（１）及び（２）より節電率は、
（２８２．６ＷＨ−５ＷＨ）／２８２．６ＷＨ＝０．９８２
となり、採光ブラインドを用いたこの発明の調光システムによれば、従来の９８．２％もの電力が節減されることになる。
【００２６】
なお、この実施例では、光センサ３１〜３３として米国Ｌｕｔｒｏｎ社製ＭＷ−ＰＳ−ＷＨを、電力制御装置２１〜２３として米国Ｌｕｔｒｏｎ社製ＭＷ−ＬＣ−ＪＡ−１００ＶＡＣを調光範囲１〜１００％に改良したものを、安定器１１〜１５として米国Ｌｕｔｒｏｎ社製ＦＬＲ−４０を用いた。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る調光システムを示す図である。
【図２】調光システムに用いられた太陽光採光器を示す斜視図である。
【図３】他の太陽光採光器を示す斜視図である。
【図４】他の太陽光採光器を示す斜視図である。
【図５】他の太陽光採光器を示す斜視図である。
【図６】他の太陽光採光器を示す斜視図である。
【図７】他の太陽光採光器を示す斜視図である。
【図８】他の太陽光採光器を示す斜視図である。
【図９】実施例における測定結果を示す図である。
【図１０】実施例における測定結果を示す図である。
【図１１】実施例における測定結果を示す図である。
【符号の説明】
１    窓
２    部屋
３〜７    照明器
１１〜１５    安定器
２１〜２３    電力制御装置
３１〜３３    光センサ
４１    太陽光採光器
４２，４４，４６，４９，５３，５５，５６    透明板
４３，４５，４７，４８，５０，５１    突条
５２，５４    モノフィラメント
【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】
0004034840.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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