(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋内の造営面に配設される窓枠と、拡散透過性を有し前記窓枠の内側を覆うように設けられる透過部と、該透過部を通して屋内に光を照射する光源と、太陽光の一日の変化に略倣った調光パターンで前記光源を調光する調光手段と、前記調光パターンを記憶する記憶手段とを備え、日の出から日の入りまでの間で南中時刻に調光レベルが１００％となる山形の第１の調光パターンと、太陽が雲間に見え隠れしている状況での輝度変化に倣って短時間のうちで調光レベルが細かく変動するような第２の調光パターンとが前記記憶手段に記憶され、前記調光手段は、第１の調光パターンに従って一日単位の長いスパンで調光するとともに第２の調光パターンに従って短時間の短いスパンで調光することを特徴とする人工窓装置。
【請求項２】
光色の異なる複数種の光源を備え、前記調光手段は、各光源を調光することで前記透過部を通して屋内に照射される光を調色することを特徴とする請求項１記載の人工窓装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工窓装置に関し、特に工場や発電所の監視ルームあるいは休息室のように窓のない屋内空間の造営面（壁面や天井面など）に配設される人工窓装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工場や発電所の監視ルームあるいは休息室は、一般に警備上あるいは防災上の理由等から、建家の閉鎖的な窓のない場所となることが多い。そして、このような環境で作業を行う作業者にとっては、窓から入射する太陽光の変化によって外界とのコミュニケーションをとることができず、快適な環境とは言い難いものであるから、このように窓のない場所の壁面等に設置して擬似的な窓を作り出す人工窓装置が従来より提供されている（特開平３−２２６９０３号公報参照）。
【０００３】
上記公報に記載されている従来の人工窓装置は、色温度の異なる複数の調光可能な光源を有し、屋外の朝・昼・夕の変化に合わせて光源の色温度と総光束を調節することにより、光源の光を実際の窓から入射する太陽光に模して快適な環境を得ようとするものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、実際の窓から入射する太陽光の１日の変化は場所によって異なっている。しかしながら、上記従来装置では、天候に応じて光源の調光パターンを変えてはいるものの、当該装置が設置される場所が違っても全て同じ調光パターンで光源の調光が行われるため、実際の太陽光の変化を忠実に再現することができないという問題があった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、実際の太陽光の変化を忠実に再現して快適な環境が得られる人工窓装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、屋内の造営面に配設される窓枠と、拡散透過性を有し前記窓枠の内側を覆うように設けられる透過部と、該透過部を通して屋内に光を照射する光源と、太陽光の一日の変化に略倣った調光パターンで前記光源を調光する調光手段と、前記調光パターンを記憶する記憶手段とを備え、日の出から日の入りまでの間で南中時刻に調光レベルが１００％となる山形の第１の調光パターンと、太陽が雲間に見え隠れしている状況での輝度変化に倣って短時間のうちで調光レベルが細かく変動するような第２の調光パターンとが前記記憶手段に記憶され、前記調光手段は、第１の調光パターンに従って一日単位の長いスパンで調光するとともに第２の調光パターンに従って短時間の短いスパンで調光することを特徴とし、透過部を通して屋内に照射される光が恰も実際の太陽光のように感じられ、屋内に居る人が擬似的に外界とのコミュニケーションをとることができて快適な環境が得られるとともに、窓枠が配設される地域などの場所の条件に対応させた調光パターンで調光することにより、実際の太陽光の変化をより忠実に再現することが可能となって快適性を向上させることができる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、光色の異なる複数種の光源を備え、前記調光手段は、各光源を調光することで前記透過部を通して屋内に照射される光を調色することを特徴とし、例えば、朝方は青っぽく、日中は白っぽく、夕方は赤っぽくというように一日における太陽光の光色の変化を再現することが可能となり、快適性をさらに向上させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本実施形態の人工窓装置は、図１に示すように屋内の造営面（壁面など）に配設される窓枠１と、拡散透過性を有し窓枠１の内側を覆うように設けられる透過部２と、透過部２を通して屋内に光を照射する光源と、太陽光の一日の変化に略倣った調光パターンで光源を調光する調光手段とを備えている。窓枠１の内側には複数本の桟１ａが設けてあり、窓枠１と桟１ａとに和紙のような拡散透過性を有する部材を取着して透過部２としている。そして、図１（ｂ）に示すように窓枠１内側における透過部２の裏側には、光源となる複数本の直管型の蛍光ランプ３並びにランプソケット（図示せず）が配設されており、各ランプソケットが電線によって安定器４に接続されている。ここで、蛍光ランプ３の配置は、図１（ｂ）に示すように軸方向を略水平として鉛直方向に並べるような配置の他に、図２（ａ）に示すように軸方向を鉛直方向に略一致させ且つ高さを揃えて水平方向に並べるような配置や、同図（ｂ）に示すように軸方向を鉛直方向に略一致させ且つ高さを互い違いにして水平方向に並べるような配置であっても良い。あるいは、窓枠１の内側ではなく、同図（ｃ）に示すように窓枠１の各辺と略平行になるように窓枠１の周囲に配置するようにしても良い。但し、このように配置した場合には、各蛍光ランプ３の光を窓枠１の内側の透過部２へ導くために導光板や反射鏡等を用いる。
【０００９】
また、調光手段は安定器４と調光制御部５とで構成される。安定器４は、例えばインバータ回路により構成される電子安定器であって、商用電源を高周波電源に変換して蛍光ランプ３に供給するものである。また、調光制御部５はマイクロコンピュータを主構成要素とし、安定器４の発振周波数やオンデューティ比を可変することで蛍光ランプ３を調光するものである。なお、このような安定器４並びに調光制御部５は従来周知の技術を用いて実現可能であるから、詳しい構成については図示並びに説明を省略する。
【００１０】
ところで調光制御部５は、ＥＥＰＲＯＭ等の半導体メモリからなり予め調光パターンが記憶される記憶部（図示せず）を具備しており、この記憶部に記憶されている調光パターンに従って安定器４を制御し、蛍光ランプ３を調光している。ここで記憶部には、例えば大略図３に示すように屋外における太陽光の一日の変化のパターンに倣った調光パターン、つまり日の出から日の入りまでの間で南中時刻に調光レベルが１００％（蛍光ランプ３の定格点灯レベル）となる山形の調光パターンＰ１と、図４に示すように太陽が雲間に見え隠れしている状況での輝度変化に倣って短時間のうちで調光レベルが細かく変動するような調光パターンＰ２とが記憶される。
【００１１】
ここで、上記調光パターンＰ１，Ｐ２は本装置の設置場所に応じて設定される。例えば、日の出時刻及び日の入り時刻等に応じて日本国内を複数の地域ブロック（東日本と西日本など）に分割し、各地域ブロック毎にその地域に応じた調光パターンＰ１，Ｐ２としたり、あるいは山間部と平野部というように地理条件に応じた地域に分けて各地域毎にその地理条件に応じた調光パターンＰ１，Ｐ２とする。なお、設置場所に応じた太陽光の１日の変化のパターンを予め実測することで上記調光パターンＰ１，Ｐ２を設定すればよい。
【００１２】
また、調光制御部５は現在時刻をカウントするタイマ（図示せず）を具備しており、タイマでカウントする時刻に基づいて記憶部に記憶されている上記調光パターンＰ１，Ｐ２を読み出し、調光パターンＰ１に従って一日単位の長いスパンで調光するとともに調光パターンＰ２に従って短時間の短いスパンで調光して屋外での実際の太陽光の変化に近づけるようにしている。
【００１３】
上述のように本実施形態の人工窓装置においては、蛍光ランプ３の調光レベルを設置場所における太陽光の変化に倣った調光パターンＰ１，Ｐ２で調光することによって、透過部２を通して屋内に照射される光が恰も設置場所における実際の太陽光のように感じられる。したがって、発電所の監視ルームのように外界から隔離された閉鎖的な場所で作業する作業者が、人工窓装置から照射される光で再現される太陽光の１日の変化によって擬似的に外界とのコミュニケーションをとることができ、その結果、リフレッシュが図れるとともに快適な環境が得られるものである。また、調光レベルが時刻によって変化するため、人工窓装置から照射される光の変化によって時刻の変化を作業者に知覚させることもできる。さらに、調光パターンＰ１として晴天時、曇天時並びに雨天時に応じた複数種の調光パターンを記憶部に記憶しておき、実際の天候に応じて上記調光パターンＰ１を切り換えるようにすれば、作業者が屋外の天候を感じとることが可能となる。
【００１４】
また、図５に示すように季節に応じた３種類の調光パターンＰ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃを記憶部に記憶しておき、実際の季節に対応させてこれらの調光パターンＰ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃを切り換えるようにしても良い。ここで、夏の調光パターンＰ１ａでは点灯開始時刻（日の出の時刻）を早く且つ消灯時刻（日の入りの時刻）を遅くするとともに南中時刻での調光レベルを高くし、反対に冬の調光パターンＰ１ｃでは点灯開始時刻を遅く且つ消灯時刻を早くするとともに南中時刻での調光レベルを低くし、春及び秋の調光パターンＰ１ｂでは点灯開始時刻、消灯時刻並びに南中時刻での調光レベルを何れも夏の調光パターンＰ１ａと冬の調光パターンＰ１ｃの中間に設定する。
【００１５】
上述のように季節に応じた調光パターンＰ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃを実際の季節毎に切り換えて調光することにより、実際の太陽光の変化により近い調光を行うことが可能となり、快適性をさらに高めることができる。また、監視ルームのような閉鎖された場所で長期間に渡って作業する作業者に対しては、人工窓装置から照射される光の変化によって季節の移り変わりを感じ取らせることができる。
【００１６】
ここで、本発明者は上述した本実施形態の人工窓装置を窓のない閉鎖された部屋の壁に設置し、ベース照明に加えて人工窓装置により部屋に光を照射した場合と照射しない場合とで５名の被験者による快適性の心理評価実験を行ったので、その結果を図６に示す。同図（ａ）は部屋の印象評価結果を示しており、人工窓装置を動作させたときと動作させないときで快適性の評価項目、例えば、その部屋が「開いた」空間と感じるか又は「閉じた」空間と感じるか、「明るいか」又は「暗いか」といった複数の項目について７段階で応答させた。なお、人工窓装置を動作させたときに部屋の床での水平面照度が２００ルクスとなるようにした場合の結果を実線で表し、人工窓装置を動作させない場合の結果を点線で表している。而して、同図（ａ）から明らかなように、人工窓装置を動作させた場合には検討した全ての項目について快適な心理効果を与えることがわかる。また、同図（ｂ）は部屋の中で会話をしていると想定した場合の評価結果を示しており、人工窓装置を動作させたときに部屋の床での水平面照度が２００ルクスとなるようにした場合の結果を実線、人工窓装置を動作させない場合の結果を点線でそれぞれ表している。この場合にも人工窓装置を動作させることで快適な空間が提供できることは明らかである。さらに、同図（ｃ）は休息室を想定した場合の評価結果を示しており、人工窓装置を動作させたときに部屋の床での水平面照度が１００ルクスとなるようにした場合の結果を実線、人工窓装置を動作させない場合の結果を点線でそれぞれ表している。この場合には、「リラックスした」並びに「疲れがとれやすい」という点で快適性について良好な評価結果が得られており、この場合にも人工窓装置を動作させることで快適な空間が提供可能であることは明白である。
【００１７】
（実施形態２）
本実施形態は、光色の異なる複数種の光源を備え、調光制御部５により各光源を調光することで透過部２を通して屋内に照射される光を調色する点に特徴があり、その他の基本的な構成は実施形態１と共通するから、共通する構成については同一の符号を付して図示並びに説明を省略する。
【００１８】
光源として、例えば色温度が比較的に低い電球色の蛍光灯３ａと、色温度が比較的に高い昼光色の蛍光灯３ｂとを用い、図７（ａ）に示すように窓枠１内側における透過部２の裏側に各色の蛍光ランプ３ａ，３ｂを、軸方向を鉛直方向に略一致させ且つ高さを揃えて水平方向に並べて配置してある。ここで、蛍光ランプ３の配置はこれに限定する趣旨ではなく、例えば同図（ｂ）に示すように軸方向を鉛直方向に略一致させ且つ高さを互い違いにして水平方向に並べるような配置や、あるいは、窓枠１の内側ではなく、同図（ｃ）に示すように窓枠１の各辺と略平行になるように窓枠１の周囲に配置するようにしても良い。但し、このように配置した場合には、各蛍光ランプ３の光を窓枠１の内側の透過部２へ導くために導光板や反射鏡等を用いる。また、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように各色の蛍光ランプ３ａ，３ｂを２本１組として図７（ａ）〜（ｃ）と同様に配置しても良い。
【００１９】
本実施形態においても、記憶部に記憶されている調光パターンに従って調光制御部５が各色の蛍光ランプ３ａ，３ｂを調光するのは実施形態１と共通である。このとき、全体の光量に対する各色の蛍光ランプ３ａ，３ｂの光量の比率を変えることによって、透過部２を通して屋内に照射される各蛍光ランプ３ａ，３ｂの光が混色されて所望の光色が得られる。すなわち、調光パターンを各色の蛍光ランプ３ａ，３ｂ毎に設定し、例えば全体の光量としては実施形態１で説明した調光パターンＰ１と同様に太陽光の１日の変化に倣い、朝方には色温度の高い方の蛍光ランプ３ｂの調光レベルを高くすることで青っぽい光とし、夕方には色温度の低い方の蛍光ランプ３ａの調光レベルを高くすることで赤っぽい光とし、日中は各蛍光ランプ３ａ，３ｂの調光レベルを略均等にして白っぽい光とするような調光（調色）パターンとすればよい。
【００２０】
而して本実施形態によれば、調光制御部５で光色の異なる複数種の蛍光ランプ３ａ，３ｂを調光することにより、透過部２を通して屋内に照射される光を調色しているので、例えば、朝方は青っぽく、日中は白っぽく、夕方は赤っぽくというように一日における太陽光の光色の変化を再現することが可能となり、快適性をさらに向上させることができる。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１の発明は、屋内の造営面に配設される窓枠と、拡散透過性を有し前記窓枠の内側を覆うように設けられる透過部と、該透過部を通して屋内に光を照射する光源と、太陽光の一日の変化に略倣った調光パターンで前記光源を調光する調光手段と、前記調光パターンを記憶する記憶手段とを備え、日の出から日の入りまでの間で南中時刻に調光レベルが１００％となる山形の第１の調光パターンと、太陽が雲間に見え隠れしている状況での輝度変化に倣って短時間のうちで調光レベルが細かく変動するような第２の調光パターンとが前記記憶手段に記憶され、前記調光手段は、第１の調光パターンに従って一日単位の長いスパンで調光するとともに第２の調光パターンに従って短時間の短いスパンで調光するので、透過部を通して屋内に照射される光が恰も実際の太陽光のように感じられ、屋内に居る人が擬似的に外界とのコミュニケーションをとることができて快適な環境が得られるとともに、窓枠が配設される地域などの場所の条件に対応させた調光パターンで調光することにより、実際の太陽光の変化をより忠実に再現することが可能となって快適性を向上させることができるという効果がある。
【００２２】
請求項２の発明は、光色の異なる複数種の光源を備え、前記調光手段は、各光源を調光することで前記透過部を通して屋内に照射される光を調色するので、例えば、朝方は青っぽく、日中は白っぽく、夕方は赤っぽくというように一日における太陽光の光色の変化を再現することが可能となり、快適性をさらに向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施形態１を示し、（ａ）は窓枠の正面図、（ｂ）は窓枠を裏面側から見た概略構成図である。
【図２】  （ａ）〜（ｃ）は同上における蛍光ランプの配置例を説明する説明図である。
【図３】  同上における調光パターンの一例を示す図である。
【図４】  同上における調光パターンの一例を示す図である。
【図５】  同上における調光パターンの一例を示す図である。
【図６】  同上における心理実験の結果を説明する説明図である。
【図７】  （ａ）〜（ｃ）は実施形態２における蛍光ランプの配置例を説明する説明図である。
【図８】  （ａ）〜（ｃ）は同上における蛍光ランプの他の配置例を説明する説明図である。
【符号の説明】
１  窓枠
２  透過部
３  蛍光ランプ
４  安定器
５  調光制御部
【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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