6336320 採光装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6336320

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年6月6日

(54)【発明の名称】採光装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 11/00 20060101AFI20180528BHJP

   F21V 5/00 20180101ALI20180528BHJP

   F21V 5/02 20060101ALI20180528BHJP

   F21V 7/00 20060101ALI20180528BHJP

   F21V 7/22 20180101ALI20180528BHJP

   F21V 8/00 20060101ALI20180528BHJP

   F21V 13/04 20060101ALI20180528BHJP

【ＦＩ】

   F21S11/00 300

   F21S11/00 110

   F21V5/00 320

   F21V5/02 100

   F21V5/02 350

   F21V7/00 320

   F21V7/22 100

   F21V8/00 340

   F21V13/04 300

【請求項の数】2

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-84883(P2014-84883)

(22)【出願日】2014年4月16日

(65)【公開番号】特開2015-204277(P2015-204277A)

(43)【公開日】2015年11月16日

【審査請求日】2017年1月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】591181562

【氏名又は名称】株式会社共和

(74)【代理人】

【識別番号】110000796

【氏名又は名称】特許業務法人三枝国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100078916

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 由充

(74)【代理人】

【識別番号】100142114

【弁理士】

【氏名又は名称】小石川 由紀乃

(72)【発明者】

【氏名】中川 実

【審査官】 津田 真吾

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／０９３７９６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−１８６６９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０１２０１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０２８９５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｓ １１／００

Ｆ２１Ｖ ５／００

Ｆ２１Ｖ ７／００

Ｆ２１Ｖ ８／００

Ｅ０６Ｂ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

窓部より建物内に太陽光を導入するための採光装置であって、前記建物の窓部位置に窓部の幅方向に沿って位置決め固定される反射板と、前記反射板の上面の反射面上に配置され上面が平坦面、下面が入射する太陽光を窓部に向かう方向へ拡散させる凹凸面に形成されている導光板とから成り、
前記導光板は、互いに平行であり長さ方向に沿う曲面部分を有する複数の突条により前記凹凸面が構成され、前記曲面部分は、突条の長さ方向に対して直交する方向の断面形状が三角形状であって頂部を円弧状となすことにより形成されるか、突条の長さ方向に対して直交する方向の断面形状を半円状となすことにより形成されており、前記反射板の上面に当接した状態で、前記突条の長さ方向が窓部の開口面と平行となる向きに、前記導光板が配置されてなる採光装置。

【請求項2】

前記反射板は、アルミニウムの板材により形成されている請求項１に記載された採光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、太陽光を建物内へ導入するのに用いられる採光装置に関し、この発明は特に、太陽光を窓部より室内の天井に導くための採光装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、室内の採光を確保するために、図１４に示すように、建物１の外側に「ライトシェルフ」と呼ばれる採光用の反射板９を設けることが提案されている。反射板９は建物１の窓１１の上部位置に建物１の外壁面１０より張り出すようにして取り付けられる。この反射板９は、上面の反射面で太陽光Ｌ１を窓１１に向けて反射させ、その反射光を窓１１の上部より室内の天井１５へ導く。室内に導入された光は天井１５の面で拡散反射され、その拡散光によって室内が明るく照らされる。

【0003】

窓１１の上方位置に、採光や換気のための高窓が設けられる場合があるが、高窓が存在するだけでは十分な採光は期待し難い。窓と高窓との境界位置に上記の反射板９を設置すれば、太陽光Ｌ１は反射板９の上面の反射面で高窓に向けて反射し、その反射光が高窓より室内の天井１５に導かれる。これによって、高窓からの採光量が増し、室内の照明が太陽光によって補われる。

【0004】

上記の反射板９として、例えば、表面を粗面加工したアルミニウム系板材が用いられている。太陽光Ｌ１は反射板９の表面で拡散反射し、窓１１に向かう反射光が室内に取り込まれて天井１５に導かれる（例えば特許文献１参照）。

【0005】

例えば、校舎のような建物では、図１５に示すように、教室１７は広くて奥行きがあり、しかも、教室１７の奥に通路幅の大きな廊下１８が存在する。このため、教室１７内は薄暗くなり、高窓１２に上記した採光装置を設置することの意義はきわめて大きい。しかし、特許文献１に記載の採光装置では、反射板９で拡散反射した光の一部が、しかも、室内の窓１１の近傍に取り込まれるのみで、室内の奥深くまで達する光は殆どないため、室内全体を明るく照明することができない。

【0006】

太陽光を室内の奥深くまで取り込むために、図１６に示すように、反射板として透明樹脂板より成る導光板９０を用いることが提案された（例えば、特許文献２参照）。この導光板９０は、上面が平坦面、下面が凹凸面になっている。導光板９０の内部に進入した太陽光Ｌ１は、その一部が導光板９０の内部の凹凸面で反射し拡散して上面より出射する。この出射された拡散光は室内の奥深くまで進入して天井１５の面を広く照らす。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第４４４８５６２号公報

【特許文献2】特許第５２６６０８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし、特許文献２に記載の採光装置では、導光板９０の内部に進入する太陽光Ｌ１は、かなりの量が導光板９０を透過して導光板９０の下面より出射されるので、室内の天井１５に導かれる光の量は少なく、室内全体を明るく照明するには限界がある。

【0009】

この発明は、上記の問題に着目してなされたもので、太陽光の十分な量を室内の天井に導くことができ、そのうえ、光を室内の奥深くまで導くことのできる採光装置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】

【0010】

この発明による採光装置は、窓部より建物内に太陽光を導入するためのものであって、前記建物の窓部位置に窓部の幅方向に沿って位置決め固定される反射板と、前記反射板の上面の反射面上に配置され上面が平坦面、下面が入射する太陽光を窓部に向かう方向へ拡散させる凹凸面に形成されている導光板とから成る。
前記導光板は、互いに平行であり長さ方向に沿う曲面部分を有する複数の突条により前記凹凸面が構成されている。前記曲面部分は、突条の長さ方向に対して直交する方向の断面形状が三角形状であって頂部を円弧状となすことにより形成されるか、突条の長さ方向に対して直交する方向の断面形状を半円状となすことにより形成される。前記反射板の上面に当接した状態で、前記突条の長さ方向が窓部の開口面と平行となる向きに、前記導光板が配置されてなる。

【0011】

ここで、「導光板」とは、透明の合成樹脂板やガラス板であって、いずれかの面より光を内部に導入し、いずれかの面より拡散された光を出射するものをいう。

【0012】

上記した採光装置によれば、導光板の上面に入射する太陽光は、その一部が導光板内で反射して、突条の長さ方向と直交する方向、すなわち、窓部に向かう方向へ拡散し、その拡散光が導光板の上面より出射する。この光は窓部より室内に取り込まれ、室内の天井に向けて進む。また、入射した太陽光のかなりの量が導光板を透過して下面より出射されるもので、その出射光は窓部に向かう方向へ拡散されている。この拡散光は反射板の反射面で反射され、その反射光は導光板を前記と逆方向に透過し、導光板の上面より拡散されて出射される。この拡散光は窓部に向かう方向へ拡散されているので、室内の奥深くまで進入して天井面を広く照らす。なお、採光装置は通常、窓部の上部位置に設置されるので、太陽光は反射板によって窓部の下部位置への進行が妨げられ、採光装置は日除けとしても機能する。

【0013】

前記導光板は、上面が平坦面、下面が凹凸面に形成されているので、大気中や雨水に含まれる塵芥などが導光板の上面に付着しても、導光板の上面は平坦面であるので、付着物や汚れは容易に洗い流すことができる。なお、凹凸面は、導光板の上面の側に形成しても、或いは上下両面に形成しても、上記した光の拡散作用を得ることができる。

【0016】

好ましい実施態様の前記反射板は、アルミニウムの板材により形成されているが、アルミニウム以外の金属材料で形成したものであってもよく、また、合成樹脂板の表面に反射シートを貼付したようなものであってもよい。なお、反射板の上面の反射面は、典型的には光を拡散させて反射する粗面であるが、光を正反射させる鏡面であってもよい。

【発明の効果】

【0017】

この発明によると、導光板内で反射して出射した拡散光も、導光板を透過して出射した拡散光も、ともに窓部より室内の天井に向けて取り込まれるので、太陽光の十分な量が天井面に照射される。その上、入射される太陽光は導光板の凹凸面によって窓部に向かう方向へ拡散されるので、光を室内の奥深くまで導くことができる。これによって、室内の天井が広く照らされ、天井面での拡散光によって室内の照明が補われる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】この発明の採光装置の概略構成を示す断面図である。

【図2】この発明の採光装置の原理を示す説明図である。

【図3】導光板内で反射する光の経路を示す説明図である。

【図4】この発明の一実施例である採光装置が設置された状態を示す正面図である。

【図5】図４の採光装置の平面図である。

【図6】図４の採光装置の側面図である。

【図7】図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図8】導光板の断面図である。

【図9】図５のＢ−Ｂ線に沿う中間を省略した断面図である。

【図10】導光板の他の実施例の断面図である。

【図11】導光板のさらに他の実施例の断面図である。

【図12】導光板の他の配置例を示す断面図である。

【図13】採光装置の他の設置方法を示す斜視図である。

【図14】従来の採光装置を示す説明図である。

【図15】校舎の内部構造を示す説明図である。

【図16】従来の他の採光装置を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１は、この発明の採光装置２の概略構成を示している。この採光装置２は、窓１１の上部より建物１内に太陽光Ｌ１を導入し、室内の天井１５に向けて導くもので、建物１の窓１１の上部位置に窓１１の幅方向に沿って水平に位置決め固定される反射板３と、反射板３の上面の反射面上に配置される導光板４とで構成されている。反射板３は窓１１の幅とほぼ一致する長さを有し、建物１の外壁面１０より張り出すように支持されている。この実施例では、反射板３の反射面は窓１１の側にわずかに傾いているが、必ずしも傾いている必要はなく、水平であってもよい。導光板４は反射板３の上面に所定の向きに配置されている。

【0020】

図２は、この発明の採光装置２の原理を示している。同図中、３は反射板、４は導光板であり、説明の都合上、反射板３と導光板４との間に隙間を介在させている。後述する実施例では、導光板４は反射板３の上面に当接した状態で配置されているが、図示のように、反射板３の上面に隙間をあけた状態で配置することもできる。導光板４の上面は平坦面４０であり、下面は入射した光を窓１１に向かう方向へ拡散させる凹凸面４１に形成されている。図示例の凹凸面４１は、互いに平行な複数の突条４２により構成されており、各突条４２は長さ方向に沿う曲面部分（詳細は後述）を有するものである。
反射板３の上面は反射面３０であり、反射面３０は粗面になっているが、鏡面であってもよい。入射する光は反射面３０で拡散されて反射する。なお、反射面３０が鏡面であれば、入射する光は正反射する。

【0021】

図２において、太陽光Ｌ１は導光板４の上面に対して、突条４２の長さ方向と直交する方向であって導光板４の上面と９０度より小さな角度をなす方向から照射されている。導光板４の上面の平坦面４０より内部に入射した太陽光Ｌ１は、かなりの量が上面から下面の凹凸面４１に導かれて導光板４を透過する。導光板４の下面より出射する光Ｌ２は、窓１１に向かう方向へ拡散されている。この拡散光Ｌ２は反射板３の上面の反射面３０で反射し、その反射光Ｌ３は導光板４を上記と逆方向へ透過する。導光板４の上面より出射された光Ｌ４は、窓１１に向かう方向へさらに拡散されている。上記の光の拡散現象は、凹凸面４１を構成する曲面部分によって光の進行方向が傾けられることに起因して発生するものと考えられ、太陽光Ｌ１が突条４２の長さ方向と直交する方向から入射する場合のみならず、斜め方向から入射する場合にも同様の拡散現象が生ずる。

【0022】

導光板４の上面の平坦面４０より内部に入射した太陽光Ｌ１の一部は、図３に示すように、導光板４内において凹凸面４１で反射し、導光板４の上面より出射される。この導光板４の上面より出射された光Ｌ５は、窓１１に向かう方向へ拡散されている。この導光板４の内部での光の拡散現象も、凹凸面４１を構成する曲面部分によって光の進行方向が傾けられることに起因して発生するものと考えられる。
上記したいずれの拡散光Ｌ４，Ｌ５も、窓１１の上部より建物内に取り込まれ、室内の奥深くまで天井１５に導かれる。これによって、室内の天井１５が広く照らされ、天井１５の面で拡散した光によって室内の照明が補われる。

【0023】

図４〜図６は、この発明の一実施例である採光装置２を建物１に設置した例を示している。図中、１１は窓、１２は窓１１の上方に設けられた高窓であり、窓１１および高窓１２により窓部が構成されている。図示例の建物１は、窓部の周囲が両側の柱部１３，１３と上下の梁部１４，１４とで囲まれた外壁構造のものである。窓部は建物１の外壁面より後退した位置にある。窓１１と高窓１２との境界位置には、採光装置２を構成する反射板３と導光板４とが重ねられた状態で設置されている。窓部を挟んで左右に対向する壁面、すなわち、柱部１３の壁面１３ａの同じ高さ位置に支持具５，５が対向して取り付けられている。両支持具５により反射板３の端部の全幅が支持されるもので、これにより窓１１と高窓１２との境界位置に反射板３が位置決め固定される。

【0024】

この実施例の反射板３は、図７に示すように、アルミニウムの押出加工により形成された３個の帯板材３Ａ，３Ｂ，３Ｃの側縁を順次連結して構成されたものである。隣り合う帯板材３Ａ，３Ｂおよび３Ｂ，３Ｃが突き合わされる側縁部分には、互いに係脱することが可能な連結部３１，３２が形成されている。この実施例の反射板３は、わずかに後下がりの傾斜状態、すなわち、前端に対して後端が低くなるような傾斜状態で設置されている。窓に近い側の帯板材３Ａの内側縁には雨水が溜まる上面開口の樋溝部３３が形成されている。なお、反射板３は、傾斜させずに設置してもよく、この場合は外側位置の帯板材３Ｃの外側縁にも樋状部を形成するのが望ましい。

【0025】

反射板３の上面、すなわち、各帯板材３Ａ，３Ｂ，３Ｃの上面は、光を反射させる反射面３０を構成している。この反射面３０は光を拡散させて反射する粗面になっているが、光を正反射させる鏡面であってもよい。
なお、反射板３は単一の板材により構成してもよく、２個の帯板材、さらには４個以上の帯板材を連結して構成してもよい。また、反射板３は、上面が光を反射する面になっていれば、アルミニウム以外の金属材を用いて形成してもよい。

【0026】

反射板３の反射面３０上には導光板４が当接した状態で重ねられている。導光板４は、透光性を有する透明の合成樹脂板により形成されている。導光板４の上面は、図８に示すように平坦面４０であり、一方、下面は光を拡散させる凹凸面４１に形成されている。図示例の凹凸面４１は、互いに平行な複数の突条４２により構成されている。突条４２の長さ方向が高窓１２の開口面と平行となるように、すなわち、入射する太陽光Ｌ１が高窓１２に向かう方向へ拡散するように、導光板４が反射板３上に固定されている。この実施例における各突条４２は、突条４２の長さ方向に対して直交する方向の断面形状が三角形状であって、頂部および裾部が円弧状の形成されて前記の曲面部分を構成している。

【0027】

なお、凹凸面４１を構成する突条４２は、上記した断面形状のものに限らず、例えば、図１０に示すような、断面形状が半円状のものであってもよく、この場合は、突条４２の外周面の全体が前記の曲面部分を構成している。また、この実施例の導光板４は、上面が平坦面４０、下面が凹凸面４１に形成されているが、図１１に示すように、上下両面を複数の突条４２をもって凹凸面４１に形成したものを用いることもできる。
また、この実施例では、導光板４は反射板３の上面に当接した状態で配置されているが、図１２に示すように、反射板３と導光板４との間にスペーサ１１０を介在させることにより反射板３の上面に隙間をあけた状態で導光板４を配置してもよい。

【0028】

図８および図１０の実施態様の導光板４によると、導光板４の上面の平坦面４０に入射した太陽光Ｌ１は、その一部が導光板４内で反射して窓部に向かう方向へ拡散し、導光板４の上面より拡散光Ｌ５が出射する。入射した太陽光Ｌ１のかなりの量は導光板４を透過し、その下面の凹凸面４１で前後方向へ拡散されて下面より出射される。その拡散光は反射板３の反射面３０で反射し、その反射光は導光板４を前記と逆方向へ透過し、導光板４の上面の平坦面４０より拡散光Ｌ４が出射される。

【0029】

導光板４の両方の端部は、図９に示すように、反射板３の上面に対して止水材４３を介在させた状態で金属製の押え板４４および止め金具４５により全長にわたってビス４８により固定されている。また、導光板４の外側縁部は、図７に示すように、反射板３の上面に対して止水材４６を介在させた状態で金属製の押え板４７により全長にわたってビス４９ａ，４９ｂにより固定されている。なお、導光板４の反射板３の上面への固定には接着剤を用いることもできる。

【0030】

前記の各支持具５は、反射板３の幅とほぼ一致する長さを有するもので、アルミニウムの押出加工により形成されている。図９に例示する各支持具５は、前記柱部１３の壁面１３ａに背面を当接させて複数のボルト８３により固定される背板部５０を有している。この背板部５０の前面の下端部には上下に対向する支持板部６１，５１が突出している。上下の支持板部６１，５１間は支持溝５３を構成しており、この支持溝５３に反射板３の端部が入り込んで上下の支持板部６１，５１により挟持されている。前記背板部５０にはボルト８３，８４を通す複数のボルト挿通孔５７，５８が形成されている。

【0031】

上下の支持板部６１，５１のうち、下側の支持板部５１は背板部５０と一体に形成されている。この支持板部５１の先端縁は上方へ向き、反射板３の下面を支える第１の支持部５２を構成している。支持板部５１の幅中央部には内部が中空の第２の支持部５４が全長にわたって一体形成されている。この第２の支持部５４は支持板部５１の上面より第１の支持部５２と同じ高さだけ突出し、その上壁部は反射板３の下面を支えるための平坦な支持面となっている。

【0032】

第２の支持部５４の中空内部はボルト８の頭部８０を支持板部５１の長さ方向へ摺動自由に支持するガイド溝５５になっている。第２の支持部５４の上壁部にはボルト８の軸部８１を長さ方向へ摺動自由とするガイド孔５６が形成されている。このガイド孔５６はガイド溝５５と連通しており、ボルト８を反射板３の端部に形成された貫通孔３４，３５の位置に合わせて移動させて位置決めすることが可能である。

【0033】

上側の支持板部６１は、アングル材より成るＬ形の押え金具６によって構成されている。この支持板部６１には前記ボルト８の軸部８１を通すボルト挿通孔６３が複数個形成されている。押え金具６は、支持板部６１の後端部に背板部５０の前面に当接させて固定される取付板部６２を一体に備えたものである。この押え金具６の取付板部６２には背板部５０のボルト挿通孔５８に連通させるボルト挿通孔６４が形成されている。位置合わせされたボルト挿通孔５８，６４にボルト８４を一連に通して壁面１３ａにねじ込むことにより押え金具６が固定されるとともに、押え金具６の支持板部６１と下側の支持板部５１の第１、第２の各支持部５２，５４との間で反射板３の端部が挟持される。前記ボルト８の軸部８１を反射板３の端部の貫通孔３４，３５とボルト挿通孔６３とに通してナット８２で締め付けることにより反射板３の端部が上下の支持板部６１，５１間で挟持された状態で固定される。

【0034】

前記支持具５の上面は支持具５と同じ長さを有するカバー体７により覆われている。また、支持具５の両側端面は端板５９により塞がれている（図４および図５参照）。カバー体７は前端縁および後端縁にそれぞれ係合部７１，７２が屈曲形成されている。後端縁の係合部７２は背板部５０の上端に形成された係合突部５０ａに係合させる。前端縁の係合部７１は前記導光板４の端部を固定する止め金具４５に一体形成された係合部４５ａに係合させる。

【0035】

この実施例では、反射板３の耐荷重性をさらに高めるために、図６に示すように、反射板３の長さ中央部がアーム１００によって支持されている。アーム１００は、長さ調節が可能な金属製パイプより成るアーム本体１０１の両端にネジ軸１０２，１０３を介して取付金具１０４，１０５がそれぞれ取り付けられたものである。各ネジ軸１０２，１０３は一端部に取付金具１０４，１０５が取り付けられ、他端部はアーム本体１０１の両端に装着されたナット部材（図示せず）にねじ込まれている。下端部側の取付金具１０４は反射板３の上面にネジ止めされ、上端部側の取付金具１０５は建物の外壁面にアンカーボルトにより固定されている。

【0036】

アーム１００の各ネジ軸１０２，１０３はネジの方向が逆方向になっている。アーム本体１０１を一方向へ回転させると、各ネジ軸１０２，１０３がアーム本体１０１の両端より突き出てアーム１００の長さが長くなる。一方、アーム本体１０１を反対方向へ回転させると、ネジ軸１０２，１０３がアーム本体１０１の内部へ入り込んでアーム１００の長さが短くなる。

【0037】

なお、上記の採光装置２は、窓１１の両側の壁面が柱部１３によって前方へ突き出るような外壁構造の建物１に設置される構成のものであるが、窓１１の両側の外壁面１０が窓１１の開口面とほほ一致するような外壁構造の建物１であれば、図１３に示すように、窓１１を挟む両側の外壁面１０に左右一対の支持具９１，９１を取り付け、この支持具９１，９１により反射板３を片持ち状態で支持させることができる。

【0038】

上記した採光装置２において、導光板４の上面に入射する太陽光Ｌ１は、その一部が導光板４内で反射して窓部に向かう方向へ拡散し、その拡散光Ｌ５が導光板４の上面より出射する。この拡散光Ｌ５は高窓１２より室内に取り込まれ、室内の天井に向けて進む。
また、入射した太陽光Ｌ１のかなりの量が導光板４を透過して下面より出射されるもので、その出射光は窓部に向かう方向へ拡散されている。この拡散光は反射板３の反射面３０で反射され、その反射光は導光板４を前記と逆方向に透過し、導光板４の上面より拡散されて出射される。この拡散光Ｌ４は窓部に向かう方向へ拡散されているので、室内の奥深くまで進入して天井面を広く照らす。
このように、反射板３および導光板４の存在によって高窓１２からの採光量は増すが、窓１１への進行は遮られるので、この採光装置２はライトシェルフとして機能する一方で、日除けとしても機能する。

【符号の説明】

【0039】

２ 採光装置
３ 反射板
４ 導光板
３０ 反射面
４０ 平坦面
４１ 凹凸面
４２ 突条

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】