(57)【要約】【課題】太陽光を利用して照明を得ようとすることは自然の流れでありさまざまな工夫がある。しかしながら特許文献に記載されている採光装置はいずれも採光装置を設置した下部の場所か直近のみ明るくすることを目的としており光を所定の目的場所に誘導することは設定されていない。光の伝送は、鏡、反射ミラーの場合伝送路を大きく確保しなければならず、また光ファイバーにおいては設置費用が高価になる欠点がある。【解決手段】本発明ではアクリル樹脂が持つ光の透過性、伝送性に着目しこれを集光部に利用して採光装置を形成し光配管を用いて暗所、暗部に容易に照明に供することで課題を克服し省電力の一助を担うものである。また本発明では補助光源装置を内蔵し低消費電力のＬＥＤを用いるとしている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクリル樹脂が持つ特性のうち棒状、多角形状、中空パイプ状のアクリル樹脂の端部に光を照射すると対面の断面まで光を伝送するうえに側面から入った光もまた内部に取り込んで対面の断面に伝送する性質を利用して太陽光を光源として採光し対面の断面を射光口としてパイプと接続してその光を配管によって暗所暗部に伝送し照射することによって照明に供するうえ太陽光自動追尾システムが不要である特徴を持つ。
【請求項２】
上記採光装置の採光部は全質量アクリル樹脂又は細いアクリル樹脂を密に束ねた状態で先端が半球状になった円柱形であり半球状中央部と対面断面まで連通する小さな通気口を開けて形成しアクリル全体に当たる太陽光を半球状の対面の断面方向に密着したレンズを通して射光口とし光配管パイプ及び内部にアクリル樹脂を充填するかもしくは全質量アクリルで形成して採光部と同じく小さな通気口のあいた分光継ぎ手及び曲がり継ぎ手によって光の進行方向を決定し暗所暗部を照射し照明光とする特徴を持つ。
【請求項３】
上記採光装置は採光効率を上げるために採光部であるアクリルに表面に小さな凸レンズを多数持つガラス又はアクリルのカバーをかけることとしさらにアクリルが太陽熱及び紫外線により劣化するのを防ぐためにU Vカットガラスで覆って採光部の一部に弁を設けた密閉型として配管及び照明用照射口取り付け終了後に採光部の弁から窒素を送気して一部に空気排出弁を設けた照射口まで管路を通して窒素を流し管路内の空気を排出することで太陽熱を遮断するので照明光に熱と紫外線が入るのを防ぐ上に配管材の変形が防げるとともに管路内の結露防止も得られる特徴を持つ。
【請求項４】
前記採光装置のうち採光装置下部の射光口に取り付ける光配管材の直管部には丸、角、多角形、扁平の全質量アクリルパイプ、中空アクリルパイプ、一般配管材（塩ビ、鋼管またはスパイラルダクト）のいずれかを用いるが曲がり継ぎ手と分光継ぎ手はパイプのサイズと形状にあわせて丸か角または多角形の全質量アクリル樹脂の継ぎ手を用いて管路を形成するので採光装置を終日日当たりの良い場所に設置した後は随意に設定した場所に配管をもって伝送誘導して照射し照明光を得るうえに採光装置射光口からの光は配管を通さずに照明光とするし更に照明器具上部のアクリル部を斜めに切ってその光を受け照明光とする特徴を持つ。
【請求項５】
上記採光装置のうち光配管はその管路の途中又は射光口直下に光センサー又はタイマーを内蔵してＬＥＤを点灯し自然光が減っても明るさを保つことが出来る補助光源装置を連結して機能を維持向上する特徴を持つ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽光を採光する採光装置と採光装置により得られた光を光源として射光口を設けその射光口に接合した光配管を介して光を伝送し暗所、暗部に照射口を設置して照明に供する太陽光照明システム。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１〜３には次の採光装置が記載されている。
【特許文献１】特許公開２００７−１８３３１７
【特許文献２】特許公開２０００−１８２４１３
【特許文献３】特許公開平１１−２８１９１３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１で開示された採光装置は回析光学素子とアクリルを一体成型する採光装置が記載されている。
【０００４】
しかしながら異なる物質を蒸着又は接着することで剥離を起こしやすくなる上に直射日光にさらされて採光装置そのものが劣化しやすい構造になっている。さらに回析光学素子の組成、名称が不詳である。
【０００５】
特許文献２で開示された装置はルーバー、プリズムを用い採光口に光を集め部屋を照らす採光装置が記載されている。透明板材の表面に微細なプリズム加工を施し駆動装置によってルーバーを動かして太陽光の入射角を最適な位置にする太陽光追尾装置を持つ装置である。
【０００６】
しかしながら太陽光に面した平面的な採光装置で採光面の面積が広く求められ装置が大型化するし採光した光は採光装置を設置した部屋の照明で利用するもので設置場所以外に光を誘導することは想定されていない。
【０００７】
特許文献３で開示された装置はドーム状のアクリル又はポリカーボネート等の透明部材に光拡散材を所定量混合したもので光出射口に表面に微細なプリズム加工を施したプリズムシートを表面に被覆した配光板を設けるようにした採光装置である。
【０００８】
しかしながら半球形状のドーム型カバーでは採光量が極めて少なく単に天井を開放したに等しい採光量しか得る事が出来ない。さらに光拡散材の組成、名称が不詳である。
【０００９】
以上述べた他に上記採光装置はいずれも太陽熱を伝播しさらに紫外線対策も講じられていない。経年変化と劣化の対策が施されていないうえに採光装置を設置した区域を照射して照明で利用するもので設置場所以外に光を誘導することは考慮されていない。
【００１０】
前記採光装置の使用材料のうちアクリル樹脂は紫外線により約一年で劣化する上温度１８０℃以上で軟化および気泡が発生し透過率が低下する事を考えると直射日光にさらす事で継続的な性能が得られない。
【００１１】
上記特許文献１−３のほかよく知られる採光装置は大別してミラー方式とレンズ・光ファイバー方式がある。ミラー方式では反射鏡の原理上、太陽高度が高いと鏡の反射面積が小さくなるので太陽高度が高い夏期や南中時の採光量は低下する。またレンズ・光フィバー方式では太陽高度による伝送効率は変化しなく光の伝送路や伝送距離に制約もない特徴があるが太陽光自動追尾装置が必須なうえ光ファイバーケーブル自体も高価で必然的に費用が高価になる。
【００１２】
本発明は、従来の採光装置が持つ課題に製造が容易で廉価な採光装置と光配管システムで建造物の大小を問わず細分化されている区画に太陽光を照射し照明光を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の採光装置は、アクリル樹脂が持つ特性のうち表面に照射された光に対する透過性と断面に光を伝送する性質を利用して全方位から受ける太陽光を射光口から配管に通して暗所、暗部に導き照射口から照明用の光を得て課題を解決しようとする特徴を持つ。
【００１４】
また採光装置の採光部は全質量アクリル樹脂又は収束した細いアクリル棒であって全表面に当たった光をあらゆる角度から透過させると共に断面に伝送する特性を利用するので形状が単純で射光口に配管材と容易に接続してパイプ、継ぎ手を通して所定の位置を照射して照明光とする。
【００１５】
このような採光方法を用いるので採光部となるアクリルの長さと直径で採光量が決定するしアクリル樹脂は全質量で集光するので太陽光自動追尾装置が不要である。また射光口に光配管ではなく光ファイバーケーブルを接続して使用するか併用する利用法も選択肢の一つである。
【００１６】
本発明の採光装置の採光部は円柱状のアクリル樹脂または細いアクリル樹脂を収束して形成され円柱の一方は半球状とし円柱部と半球部に太陽光を受け採光し円柱の片方を射光口とし射光口には片面平面の凸レンズの平面部が射光方向に向いて取り付けられ太陽光を収束、拡散したうえ光配管をもって暗所、暗部に光を導き照明光とする特徴を持つ。
【００１７】
上記採光部のアクリル樹脂は半球部頂部の中央から対面の断面射光部の中央部に小さな連通口をあける。また射光口レンズ、分光継ぎ手、曲がり継ぎ手にも小さな連通口をあける。このことは採光部のアクリルからレンズ、パイプ、継ぎ手を経由して配管路内から照射部にいたるまで空間が遮られていない状態で連通されていることを意味する。
【００１８】
本発明の採光装置は採光部のアクリル樹脂表面に触れない程度の大きさで表面に小さな凸レンズが多数付いたガラス又はアクリルの集光カバーか又は表面に小さな凸レンズを加工したプリズムシートをかけ採光効率を上げると共にさらにそのレンズの付いた集光カバーに触れない程度の大きさのＵ・Ｖカットガラスで密閉して紫外線をさえぎる特徴を持つ。
【００１９】
上記採光部アクリルは射光口直近の径を大きくし一部に窒素挿入用の弁かバルブを取り付ける。また採光部から配管路を経由して射光口までの連通口は窒素の充填に使用する。射光口連通口には透明の弁があり、窒素挿入時には採光部、配管路、射光口内の空気を排出し窒素を充填する。照射部には小さな弁を設け空気排出時には空気で弁を押して開き窒素挿入後自動的にとじる構造とする。窒素を充填することで太陽熱も紫外線も通過させず太陽光のみを得る。
【００２０】
本発明の採光装置に使用する配管材料のうちパイプ及び継ぎ手は塩ビパイプ及び塩ビ継ぎ手の中にアクリル樹脂を充填しても光を誘導することを得るし、直管部分は塩ビパイプのみでも継ぎ手がアクリル内蔵ならば同じく光を伝送することを得る特徴を持つ。
【００２１】
上記のパイプ、継ぎ手は丸または多角形状、扁平状であって射出口から照射口まで光を伝送する。
【００２２】
本発明の採光装置では光配管末端の照射口直前又は配管途中において自然光が減るかなくなるかした時にも明るさを保てるように補助光源装置を連結して明るさを確保する特徴を持つ。
【００２３】
前記補助光源装置はパイプ径の一部をパイプ径より大きくすることで自然光が通過しても遮ることのないようにした場所にＬ・Ｅ・Ｄを取り付けたもので落日後も照明光を得るし脱着可能とする。
【００２４】
このＬ・Ｅ・Ｄは管内を通過する太陽光の量を感知する光センサー及び時間でオン・オフするタイマーを内蔵し設定によって作動することで一定の明るさを保持する。
【００２５】
以上本発明では日当たりの悪い部屋、事務所、廊下、倉庫、物置等の照明に供し電灯、照明の代用を前提にしているが配管経路途中に光センサーとＬＥＤを内蔵した補助光源器具を設けておくことで常時光を得る。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は別名有機ガラスの呼称があるアクリル樹脂がアクリル繊維で形成されていることに着目し断面から対面の断面まで光ファイバーのように光を透過誘導する性質を利用したもので光ファイバーより廉価に容易に太陽光の有効利用を実現した。
【００２７】
本発明は採光部にアクリル樹脂を用いアクリル樹脂側面からの光も内部に取り込み伝送する性質を利用したもので太陽光自動追尾装置を必要としない。
【００２８】
本発明の装置の施工は配管工事の熟練工ではなく一般工でも施工が容易でこのことは本発明の装置の早期普及と消費電力の削減に寄与するものである。
【００２９】
本発明の装置では照明光の成分に有害紫外線が含まれないので病院等では普通照明と同様に病室、廊下等で使用して朝日が上って沈むまでの自然光を感じることが出来るし大量の照明を必要とする精神病院における光療法に供する。
【００３０】
照射口に太陽電池パネルを置き充電しておくことでパネル、充電器の劣化を防ぐ上、非常用電源として利用する。すなわち太陽電池パネルの設置場所の制限が緩和され屋根裏、床下に蓄電池とともに設置し太陽光による充電器として使用する。
【００３１】
本発明の採光装置は携帯用として身体又は移動車両に取り付けて単体で使用することで十分な電力が得にくい山間部や災害現場等で昼時の移動用照明として使用する。
【００３２】
天災等不慮の事故で停電しても日中太陽光があれば照明は確保される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の最良の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
【００３４】
図１は本発明の採光装置１から照射口７までの概略図である。
１は採光装置で終日日当たりの良い場所に設置する。２は外壁に立ち上げて保温を施したパイプで採光部を支える。Ｒ・Ｃの躯体ではパイプを貫通させ防水シートで巻き上げ防水する。３の継ぎ手で取り込んだ光は４の分光継ぎ手で各所に分光される。５、６のパイプ、継ぎ手で誘導した光は７の照射口によって各所を照射する。
【００３５】
図２は本発明の採光装置の形状である１aはガラス容器であって採
光アクリル１bの保護のためＵＶカットガラスである。１ｃは中空であり１ｄのバルブ付き送気口または自転車の空気入れに用いる虫ゴムを取り付けて窒素を配管内に流し、空気を排出する。１ｂ´はアクリル頭頂部または全体を凸レンズ上にカットするか、小さな凸レンズ付きのアクリル又はガラスのカバーであって採光の効率を向上させるものである。
【００３６】
図３は光を採光部から照明器具に導く配管材料、部材である。２は
パイプで中空であるが全質量アクリルでも良い。塩ビパイプ、スパイラルダクト、ステンレスパイプでも代用できる。２aはアルミ箔、又は鏡面塗装を施し光の減衰を防ぐ。２ｂはパイプの保護塗装である
３は直角継ぎ手で全質量アクリルである。５は分岐チーである。６はパイプ接続用ニップルで５、６共に３と同じく全質量アクリルである。
【００３７】
図４は分光継ぎ手である。４ａ、４ｂはパイプ差込口である。４ａ
は採光装置からの光の取り込み口で４ｂは射光口である。４ｃは分光継ぎ手外装塗装であって図は２分岐の例を示す。
【００３８】
図５は照射口である。７は照明カバー、１０は凸レンズである。凸
レンズの凸面は上の差込口に相当するアクリル樹脂に密着している。
【００３９】
図６は塩ビ継ぎ手の中にアクリルパイプを充填した例である。
【００４０】
図７は配管途中に取り付ける補助光源器具である。１１は中空の本
体で内側に１２ＬＥＤ１４光センサーを取り付け外部が暗くなるか設定光量を下回った時点で１３の変換器と連動で１６の電源から得た１５のアダプターを通じてＬＥＤが点灯する。
【００４１】
図８は照明器具のうち天井内を照らす射光口からの光を斜めにカッ
トした上部で受光し照明光とする形状の例である。
【実施例１】
【００４２】
図１において１は採光部である。終日一番日当たりの良い場所に設
置する。採光部で得た光は２のパイプを通して４の分光継ぎ手に取り込まれる。分光継ぎ手に入るパイプサイズと照射側のパイプサイズは分光数量比で決定する。
【００４３】
照明を得たい箇所が多数存在するときは採光部を増設することで対応する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】採光装置１から照射口７までの概略図である。
【図２】採光装置の形状である。
【図３】光を採光部から照明器具に導く配管材料、部材である。
【図４】分光継ぎ手である。
【図５】照射口である。
【図６】塩ビ継ぎ手の中にアクリルパイプを充填した例である。
【図７】配管途中に取り付ける補助光源器具である。
【図８】照明器具のうち天井内を照らす射光口からの光を斜めにカットした上部で受光し照明光とする形状の例である。
【符号の説明】
【００４５】
１   採光部                        １ａ  ＵＶカットガラス
１ｂ  全質量アクリルパイプ〔採光用〕１ｂ´アクリル表面加工
１ｃ  窒素連通口                    １ｄ  窒素挿入口
２    中空アクリルパイプ〔配管用〕  ２ａ  鏡面塗装
２ｂ  保護塗装                      ３    継ぎ手（エルボ）
３a   鏡面塗装                      ３b  保護塗装
４    分光継ぎ手                    ４a  光導入側アクリル差込口
４ｂ  光出力側アクリル継ぎ手        ４ｃ  分光継ぎ手鏡面塗装
5    継ぎ手（チー）                ６  継ぎ手（ニップル）
７    照射口                        ８  アクリル棒入りエルボ継ぎ手
９    アクリル棒入りチー継ぎ手    １０  凸レンズ
１１    補助光源器具                １２  ＬＥＤ
１３    変換器                      １４  光センサー
１５    アダプター                  １６  コンセント
１７    照明用アクリル              １８  天井固定器具
１９    天井面                      ２０  固定ビス
【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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