JP2000182414A - 採光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】比較的簡単な構成で１日を通して効率よく且つ
安定した採光量を得る。 【解決手段】２枚の１次反射鏡１₁，１₂は、採光口３の
東西両側の各端縁近傍に配設された回動手段４の回動軸
４ａに、鏡面１ａが上方あるいは採光口３側を向くよう
にして下端が固定されている。したがって、モータ等に
より回動軸４ａを回動することで回動軸４ａに固定され
ている各１次反射鏡１₁，１₂を東西方向に回動させるこ
とができる。而して、１次反射鏡１₁，１₂を所定の傾斜
角度で傾斜させて太陽光を水平あるいは水平よりも鉛直
下方に反射すれば、２次反射鏡２₁，２₂での反射光は採
光口３を含む平面上で採光口３の東西両端近傍に設定さ
れている焦点よりも２次反射鏡２₁，２₂側を通過して採
光口３に入射する。故に、比較的簡単な構成で１日を通
して効率よく且つ安定した採光量が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建物に設けられた
採光口に太陽光を導く採光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、建物の屋上等に設けられた採
光口に設置されて採光口に太陽光を導く採光装置が提供
されている。そして、本発明者は、平板状の１次反射鏡
を所定の傾斜角度に固定して太陽光を受光し、この１次
反射鏡の反射光を採光口の略中央に配設されている放物
面形状の２次反射鏡で反射させて採光口内に入射させる
構造の採光装置を既に提案している（特願平９−３１４
０３３号参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例は、太陽高度が南中付近の時に受光面積が最大とな
って最大の採光量が得られるように１次反射鏡の傾斜角
度が設定されているため、太陽の直射光を採光できる有
効な採光時間帯の初期及び終期における採光効率が上記
南中付近（正午頃）に比べて低下してしまう。また、有
効な採光時間帯も、太陽光が１次反射鏡の２次反射鏡側
に入射する時間帯のみであるため、全天空からの採光し
か期待できない朝夕の採光効率が低下してしまう。

【０００４】一方、特開平４−１６７３０２号公報に
は、４枚のレンズの中心部空間に端部を露出させながら
配置した光センサからの信号によって駆動手段を駆動
し、レンズの集光面を常に太陽の方向に追尾させるよう
にした採光装置が記載されている。この公報記載の従来
例においては、太陽を追尾することで時間帯による採光
効率の低下を抑制することができるが、レンズを３次元
的に駆動する駆動手段及び制御手段を要するために構造
が複雑になり、重量の増大及びコストが高くなるという
問題があった。

【０００５】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、比較的簡単な構成で１日を通して効率よく且
つ安定した採光量が得られる採光装置を提供しようとす
るものである。

【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、建物に設けられた採光口の東西
方向に対向する両端部近傍に下端部が配置され且つ上端
部が東西方向の採光口の外側に傾斜する２枚の１次反射
鏡と、放物面鏡から成り採光口の東西方向略中央部に下
端部が配置されるとともに各１次反射鏡に近接する側に
上端部を有し且つ焦点が東西方向に対して採光口の端部
より内側に位置する２枚の２次反射鏡と、水平面からの
傾斜角度を可変するように２枚の１次反射鏡を回動させ
る回動手段とを備えたことを特徴とし、太陽の動きに応
じて回動手段により１次反射鏡の傾斜角度を変えること
で太陽光を常に効率よく採光口に集光させて採光量を増
加させることができる。しかも、１次反射鏡を１軸で東
西方向にのみ回動させているから、回動手段が簡易化さ
れ、装置全体が軽量且つ安価になるとともに容積が小さ
くできる。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、東西方向並びに鉛直方向に平行な平面への太陽光の
正射影と水平面とのなす角度を太陽光入射角度δとし、
採光口の略中央より東側に配置される第１の１次反射鏡
の水平面東方向からの傾斜角度αと、採光口の略中央よ
り西側に配置される第２の１次反射鏡の水平面西方向か
らの傾斜角度βとが、東方向を基準としてδ≦９０°の
ときに下記式 １／２×δ≦α＜δ （９０°−１／２×δ）≦β＜９０° を満足するとともに、δ＞９０°のときに下記式 （９０°−１／２×δ）≦α＜９０° １／２×δ≦β＜δ を満足するように回動手段によって第１及び第２の１次
反射鏡を回動させて成ることを特徴とし、請求項１の発
明と同様の作用を奏する。

【０００８】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、太陽光入射角度δにかかわらず少なくとも一方の１
次反射鏡での太陽光の反射方向が略水平となるように回
動手段によって第１及び第２の１次反射鏡を回動させて
成ることを特徴とし、請求項２の発明の望ましい実施態
様である。

【０００９】請求項４の発明は、請求項２の発明におい
て、太陽光入射角度δが９０°以下のときに第１の１次
反射鏡の傾斜角度αが太陽光入射角度δの２分の１に略
等しく且つ第２の１次反射鏡の傾斜角度βが９０°から
太陽光入射角度δの２分の１の角度を減算した角度に略
等しくなり、太陽光入射角度δが９０°よりも大きいと
きに第１の１次反射鏡の傾斜角度αが９０°から太陽光
入射角度δの２分の１の角度を減算した角度に略等しく
且つ第２の１次反射鏡の傾斜角度βが太陽光入射角度δ
の２分の１に略等しくなるように回動手段によって第１
及び第２の１次反射鏡を回動させて成ることを特徴と
し、最も効率よく太陽光を集光することができる。

【００１０】請求項５の発明は、請求項２の発明におい
て、１日における太陽光入射角度δの変化範囲をλ＜δ
＜η（但し、η＜２λ）となる複数の領域に分割すると
ともに、各領域において上限値η≦９０°のときに第１
の１次反射鏡の傾斜角度αが上限値ηの２分の１に略等
しく且つ第２の１次反射鏡の傾斜角度βが９０°から上
限値ηの２分の１の角度を減算した角度に略等しくな
り、上限値η＞９０°のときに第１の１次反射鏡の傾斜
角度αが９０°から上限値ηの２分の１の角度を減算し
た角度に略等しく且つ第２の１次反射鏡の傾斜角度βが
上限値ηの２分の１に略等しくなるように回動手段によ
って第１及び第２の１次反射鏡を回動させて成ることを
特徴とし、請求項２の発明の作用に加えて、さらに回動
手段が簡易化されるとともに装置全体が軽量且つ安価に
なる。

【００１１】請求項６の発明は、請求項１〜４の何れか
の発明において、２枚の１次反射鏡を互いのなす角度が
略９０°となるように固定して成ることを特徴とし、請
求項１〜４の発明の作用に加えて、２枚の１次反射鏡を
連動させることができることから回動手段をさらに簡素
化できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施形態により詳
細に説明する。

【００１３】（実施形態１）図１に示すように、家屋や
ビルのような建物に各端縁が東西南北の各方向に略平行
となるように設けられた矩形の採光口３の上に本実施形
態の採光装置が設置される。この採光装置は、矩形のア
ルミ板の片面に銀を蒸着して正反射率の高い鏡面１ａが
形成された２枚の１次反射鏡１₁，１₂と、断面形状が放
物線となる面（以下、このような面を「放物面」と呼
ぶ。）を有する矩形のアルミ板の内側面に銀を蒸着して
正反射率の高い鏡面２ａが形成された放物面鏡から成る
２枚の２次反射鏡２₁，２₂と、水平面からの傾斜角度を
可変するように２枚の１次反射鏡１₁，１₂を回動させる
回動手段４とを備える。

【００１４】２枚の１次反射鏡１₁，１₂は、採光口３の
東西両側の各端縁近傍に配設された回動手段４の回動軸
４ａに、鏡面１ａが上方あるいは採光口３側を向くよう
にして下端が固定されている。したがって、モータ等に
より回動軸４ａを回動することで回動軸４ａに固定され
ている各１次反射鏡１₁，１₂を東西方向に回動させるこ
とができる。ここで、以下の説明を簡単にするため、１
次反射鏡１₁が東側の端縁近傍に配置され、１次反射鏡
１₂が西側の端縁近傍に配置されているものとする。な
お、１次反射鏡１₁，１₂の上端及び下端の幅寸法は、採
光口３の東西両端の長さ寸法と略同一に設定してある。

【００１５】一方、２次反射鏡２₁，２₂は、採光口３の
東西方向略中央に下端が固定して設置され、鉛直線を軸
とし焦点が採光口３の東端並びに西端とそれぞれ一致す
るような放物面を有している。また２次反射鏡２の上端
及び下端の幅寸法は採光口３の南北方向の長さ寸法と略
同一に設定してあり、さらに採光口１０を含む平面と２
次反射鏡２₁，２₂の上端との距離（高さ）が東西方向に
対向する採光口３端部の長さ寸法に略等しくしてある。
このため、２次反射鏡２₁，２₂の上端が採光口３の東西
両端の真上に位置することとなる。なお、１次反射鏡１
₁，１₂及び２次反射鏡２₁，２₂は上記材料で形成される
ものに限定されず、しかるべき面に鏡面１ａ，２ａが形
成されればよい。

【００１６】而して、図２に示すように、太陽光を１次
反射鏡１₁，１₂の鏡面１ａで反射（以下、「１次反射鏡
１₁，１₂で反射する」といった場合には鏡面１ａで反射
することをいうものとする）した反射光を２次反射鏡２
₁，２₂の鏡面２ａで反射（以下、「２次反射鏡２₁，２₂
で反射する」といった場合には鏡面２ａで反射すること
をいうものとする）して採光口３に集光して採光するこ
とができる。ここで、図２（ｂ）に示すように、１次反
射鏡１₁，１₂での反射光が水平よりも鉛直上方に進行す
ると、２次反射鏡２₁，２₂で反射されないかあるいは反
射されても採光口３に集光されない。故に、１次反射鏡
１₁，１₂は、太陽光を水平あるいは水平よりも鉛直下方
に反射するように水平面に対して所定の傾斜角度で傾斜
させる必要がある。すなわち、図２（ａ）に示すよう
に、１次反射鏡１₁，１₂を所定の傾斜角度で傾斜させて
太陽光を水平あるいは水平よりも鉛直下方に反射すれ
ば、２次反射鏡２₁，２₂での反射光は採光口３を含む平
面上で採光口３の東西両端近傍に設定されている焦点よ
りも２次反射鏡２₁，２₂側を通過して採光口３に入射す
る。これにより、採光装置を採光口３に設置すること
で、採光装置を設置していない単なる採光口３からの採
光量よりも多くの採光量が得られることになる。

【００１７】ところで、太陽光を水平あるいは水平より
も鉛直下方に反射することができる１次反射鏡１₁，１₂
の傾斜角度は、太陽高度、すなわち太陽光の入射角度に
よって変わることになる。そこで、回動手段４により１
次反射鏡１₁，１₂を回動し、太陽光入射角度の変化に応
じて１次反射鏡１₁，１₂の傾斜角度を調節すれば、１日
の内で太陽が地上に出ている明け方から夕方までの間で
効率よく且つ安定した採光量を得ることが可能となる。
しかも、１次反射鏡１₁，１₂を１軸で東西方向にのみ回
動させているから、従来例のように多軸で太陽光を追尾
する構造に比較して回動手段４が簡易化され、装置全体
が軽量且つ安価になるとともに容積が小さくできるとい
う利点がある。

【００１８】本発明者は、本実施形態の採光装置と、採
光装置が設置されない採光口（単純な採光窓）と、１次
反射鏡１₁，１₂が所定の傾斜角度に固定された従来の採
光装置とで採光量を比較するシミュレーションを行っ
た。このシミュレーションにおいて、採光口３（採光
窓）は１辺が３００〔ｍｍ〕の正方形であり、１次反射
鏡１₁，１₂の長さ寸法が５１９〔ｍｍ〕であって、採光
口３及び採光装置として代表的なサイズのものを用いて
いる。また、図３及び図４に示すように東西方向並びに
鉛直方向に平行な平面Ｓへの太陽光の正射影と水平面と
のなす角度を太陽光入射角度δ〔°〕とし、東側の１次
反射鏡１₁の水平面東方向からの傾斜角度をα〔°〕、
西側の１次反射鏡１₂の水平面西方向からの傾斜角度を
β〔°〕としている。このような条件で太陽光入射角度
δが３０°〜９０°の範囲で変化するときに、本実施形
態の採光装置において１次反射鏡１₁，１₂の傾斜角度
α，βをそれぞれ０°〜８８°まで変化させた場合に採
光口３に入射する光量（採光量）を、採光装置の設置さ
れていない上記採光窓に対して鉛直方向から太陽光が入
射した場合の採光量を１としたときの比率（採光量比
率）で表したシミュレーション結果を図５及び図６に示
す。ここで、図５は東側の１次反射鏡１₁と２次反射鏡
２₁による採光量を示し、図６は西側の１次反射鏡１₂と
２次反射鏡２₂による採光量を示している。なお、太陽
光入射角度δが９０°〜１５０°の範囲では東側と西側
でのシミュレーション結果が入れ替わるだけであるから
図示は省略する。而して、採光装置の寸法は採光口３の
サイズによって決まるものであるから、太陽光入射角度
δと１次反射鏡１₁，１₂の傾斜角度α，βと採光量比率
の関係は採光口３のサイズによらないので、上記シミュ
レーション結果で一般性を保つことができる。

【００１９】図５及び図６のシミュレーション結果より
明らかなように、太陽光入射角度δ（≦９０°）に対し
て東側の１次反射鏡１₁の傾斜角度αを１／２×δ≦α
＜δの範囲とし、西側の１次反射鏡１₂の傾斜角度βを
（９０°−１／２×δ）≦β＜９０°の範囲とすれば、
傾斜角度α，βがこれ以外の範囲にあるときに比較して
採光量を増加させることができる。なお、太陽光入射角
度δがδ＞９０°の場合には東西の１次反射鏡１₁，１₂
の関係が逆転し、（９０°−１／２×δ）≦α＜９０
°、１／２×δ≦β＜δの範囲になるようにすればよい
ことはいうまでもない。

【００２０】ところで、図５及び図６の各折れ線グラフ
における頂点、すなわち傾斜角度αがα＝１／２×δ、
傾斜角度βがβ＝（９０°−１／２×δ）であるときに
最も採光量が増えることになる。つまり、太陽光入射角
度δに応じて傾斜角度α＝１／２×δ、傾斜角度β＝
（９０°−１／２×δ）となるように回動手段４によっ
て１次反射鏡１₁，１₂を回動させれば、図７に示すよう
に太陽光を１次反射鏡１ ₁，１₂にて常に水平方向に反射
させることができるのである。

【００２１】ここで、太陽光入射角度δに応じて傾斜角
度α＝１／２×δ、傾斜角度β＝（９０°−１／２×
δ）となるように回動手段４によって１次反射鏡１₁，
１₂を回動させた場合の本実施形態の採光量比率を、採
光窓の採光量比率及び１次反射鏡を固定した従来の採光
装置の採光量比率との比較結果を下記表１及び図８に示
す。

【００２２】

【表１】

【００２３】表１及び図８からも明らかなように、本実
施形態の採光装置では、太陽光入射角度δによらずに採
光窓並びに従来の採光装置よりも採光量比率を高くする
ことができる。なお、１次反射鏡１₁，１₂の長さ寸法は
上記の値に限定されるものではなく、長くなればなるほ
ど採光量が増加する。また、１次反射鏡１₁，１₂の幅寸
法も上記値に限定されるものではなく、幅寸法を大きく
取る程、季節変化による太陽光の南北方向のずれに対し
て安定した採光が可能となる。

【００２４】ところで、太陽光入射角度δに応じて回動
手段４により１次反射鏡１₁，１₂の傾斜角度α，βを調
節するために、図９に示すように制御部５を備えるよう
にしても良い。この制御部５は、マイクロコンピュータ
を具備して年月日、現在時刻、緯度及び経度の各データ
から現在時刻における太陽光入射角度δの値を算出する
とともに、太陽光入射角度δの値から上記式に従って傾
斜角度α，βの最適値（δ≦９０°のときにα＝１／２
×δ、β＝（９０°−１／２×δ）、δ＞９０°のとき
にα＝（９０°−１／２×δ）、β＝１／２×δ）を求
め、さらに１次反射鏡１₁，１₂の傾斜角度α，βが求め
た値と一致するように回動手段４を制御するものであ
る。但し、制御部５において太陽光入射角度δを算出す
る方法は上記の例に限られるものではなく、例えば、適
当なセンサを用いて太陽光入射角度δを検出するように
しても良い。

【００２５】ところで、本実施形態の採光装置は、図１
０に示すようにガラスのような透光性部材によって天面
が半球状で胴部が略円筒形に形成されたカバー６と、略
台形のアルミ板の片面に銀を蒸着することで鏡面７ａが
形成され、その鏡面７ａを南側に向けるようにして採光
口３の北端縁に下端が設置された補助反射鏡７とを備え
ている。カバー６は、１次反射鏡１₁，１₂、２次反射鏡
２₁，２₂、補助反射鏡７並びに採光口３を覆うように配
設される。ここで、１次反射鏡１₁，１₂は東西方向にの
み回動するものであるからカバー６の容積が小さくで
き、そのため、装置全体が軽量且つ安価になるとともに
容積が小さくできるという利点がある。而して、補助反
射鏡７を採光口３の北端縁に配置することにより、太陽
光並びに反射光のうちで北側にずれる分を補助反射鏡７
の鏡面７ａで反射させて採光口３へ入射する光量（採光
量）を増加させることができる。なお、補助反射鏡７は
上記材料で形成されるものに限定されず、しかるべき面
に鏡面が形成されればよい。

【００２６】本実施形態の採光装置Ａは、図１１〜図１
６に示すようにして設置される。すなわち、図１１は家
屋Ｈの天井に採光口３を設けて採光装置Ａを設置し、天
窓として利用している例を示し、図１２は採光装置Ａの
採光口３と家屋Ｈの天井に配設された照明器具Ｋとの間
を導光ダクトＤにより接続している例を示し、図１３は
家屋Ｈの壁面に設けた明かり取り用の窓Ｗと採光装置Ａ
とを導光ダクトＤで接続している例を示している。

【００２７】また、図１４は家屋Ｈの壁面に設けた窓の
外側に設置され屋内に開口する開口面１０ａを有する箱
体１０と採光装置Ａとを導光ダクトＤで接続している例
を示している。なお、図１５に示すように箱体１０内部
には導光ダクトＤから導入される光を前方の開口面１０
ａに向けて拡散反射する拡散反射シート１１が収納され
るとともに、箱体１０の開口面１０ａに障子紙１２が貼
着されている。つまり、家屋が隣接している場合に、太
陽光が直接入射しない部屋の壁面に上記箱体１０を設置
し、採光装置Ａで採光した太陽光を導光ダクトＤを介し
て部屋内に照射することで出窓式の疑似窓とすることが
できる。また、図１６は採光装置Ａと家屋Ｈの天井に配
設された所謂ライトガイドＬＧとを導光ダクトＤにより
接続している例を示している。但し、本実施形態の採光
装置は上述のような設置例に限定されるものではない。

【００２８】（実施形態２）ところで、実施形態１にお
いては制御部５において太陽光入射角度δを算出して２
枚の１次反射鏡１₁，１₂を回動手段４により回動させて
傾斜角度α，βを調節するようにしているが、このよう
にすると制御部５で上記処理を常時行う必要があり、回
動手段４としても１次反射鏡１₁，１₂を任意の傾斜角度
α，βで保持させなければならず、回動手段４並びに制
御部５の構成が複雑になってしまう。

【００２９】そこで、１日における太陽光入射角度δの
変化範囲をλ＜δ＜ηとなる複数の領域に分割し、太陽
光入射角度δが各領域内にある時には、１次反射鏡
１₁，１₂の傾斜角度α，βをその領域に対応して最大の
採光量が得られる傾斜角度に固定するようにすれば、回
動手段４並びに制御部５の構成を簡素化することが可能
となる。

【００３０】図５に示すように、東側の１次反射鏡１₁
の採光量は、任意の太陽光入射角度δに対して、傾斜角
度αがα＜１／２×δの範囲では低く、α＝１／２×δ
で最大となり、α＞１／２×δの範囲ではδが大きくな
るにつれて徐々に低下している。このことから、λ＜δ
＜ηの範囲で採光量が最も大きくなるようにするために
は、δ＝ηの時に最大値を取る傾斜角度αｍ（＝１／２
×η）に１次反射鏡１ ₁を固定すればよい。また、下限
値λをλ＜αｍとした場合には、太陽光入射角度δが上
記下限値λ近傍の時に太陽光が１次反射鏡１₁の２次反
射鏡２₁側（鏡面１ａ側）に入射しないために充分な採
光量を得ることができない。従って、太陽光入射角度δ
の下限値λは、αｍ＞λとならないような値（λ＞１／
２×ηを満足する値）に設定する。

【００３１】一方、図６に示すように、西側の１次反射
鏡１₂の採光量は、任意の太陽光入射角度δに対して傾
斜角度βがβ＝９０°−１／２×δで最大となり、それ
以上では徐々に減少し、またそれ以下では略ゼロとな
る。従って、設定された範囲（λ＜δ＜η）で採光量が
ゼロとならないようにしつつ最大の採光量を得るために
は、太陽光入射角度δが下限値λに等しいときに最大の
採光量が得られる傾斜角度βｍ（＝９０°−１／２×
λ）に１次反射鏡１₂を固定すればよい。なお、太陽光
入射角度δが下限値λの近傍で採光量が略ゼロになるこ
とが許容されるならば、βｍは上記の値に限定されず、
さらに大きくしても良い（但し、βｍの最大値はδ＝η
のときに最大の採光量が得られる角度（＝９０°×１／
２×η）である）。

【００３２】例えば、太陽光入射角度δを朝（δ＝３０
°〜６０°）、午前（δ＝６０°〜９０°）、午後（δ
＝９０°〜１２０°）、夕方（１２０°〜１５０°）の
４つの領域に分けた場合には、１次反射鏡１₁，１₂の傾
斜角度α，βをそれぞれ朝（α₁≒３０°，β₁≒７５
°）、午前（α₂≒４５°，β₂≒６０°）、午後（α₃
≒６０°，β₃≒４５°）、夕方（α₄≒７５°，β₄≒
３０°）と設定すればよい。而して、制御部５は、太陽
光入射角度δに応じて、上記朝の領域では図１７（ａ）
に示すように東側の１次反射鏡１₁を傾斜角度α₁、西側
の１次反射鏡１₂を傾斜角度β₁に固定し、上記午前の領
域では図１７（ｂ）に示すように東側の１次反射鏡１₁
を傾斜角度α₂、西側の１次反射鏡１₂を傾斜角度β₂に
固定し、午後の領域では図１７（ｃ）に示すように東側
の１次反射鏡１₁を傾斜角度α₃、西側の１次反射鏡１₂
を傾斜角度β₃に固定し、夕方の領域では図１７（ｄ）
に示すように東側の１次反射鏡１₁を傾斜角度α₄、西側
の１次反射鏡１₂を傾斜角度β₄に固定する。

【００３３】而して、本実施形態においては、予め決め
られた傾斜角度α₁〜α₄，β₁〜β₄にのみ回動させるこ
とができればよいから、回動手段４や制御部５の構成が
簡素化できるとともに、装置全体が軽量且つ安価にな
る。

【００３４】（実施形態３）ところで、実施形態１で説
明したシミュレーション結果において、太陽光入射角度
δに対して最大の採光量が得られる傾斜角度α，βを求
めた結果を下記表２及び図２２に示す。

【００３５】

【表２】

【００３６】既に説明しているが、表２及び図５からも
明らかなように、太陽光入射角度δの各値に対して最大
の採光量が得られる傾斜角度α，βは、δ≦９０°のと
きにそれぞれα≒１／２×δ，β≒９０°−１／２×
δ、δ＞９０°のときにそれぞれα≒９０°−１／２×
δ、β≒１／２×δとなる。ここで、この場合に２枚の
１次反射鏡１₁，１₂がなす角度は常に略９０°となる。
従って、図１８に示すように、２枚の１次反射鏡１₁，
１₂を互いのなす角度が略９０°となるように固定し、
回動手段４によって一体に回動させて傾斜角度α，βを
同時に調節することが可能である。

【００３７】そこで、本実施形態においては、図１９〜
図２１に示すように１次反射鏡１₁，１₂の南北方向両端
縁に角筒状の保持ガイド１３を設け、この保持ガイド１
３内に角柱状の保持体１４を進退自在に挿通するととも
に、各１次反射鏡１₁，１₂の南北両側に位置する一対の
保持体１４の下端部を互いのなす角度が略９０°となる
ように連結固定している。但し、南北両端に位置する両
連結部１５は固定されており、一体に移動可能としてあ
る。また、１次反射鏡１₁，１₂は回動軸４ａによって東
西方向に回動自在に枢支されている。なお、７は採光口
３の北側端縁に配設される補助反射鏡である。

【００３８】而して、回動手段４によって保持体１４の
連結部１５を東西方向並びに鉛直方向に移動させれば、
保持体１４が保持ガイド１３内で進退し互いのなす角度
を略９０°に保ったままで２枚の１次反射鏡１₁，１₂を
一体且つ同時に回動させて傾斜角度α及びβを調節する
ことができる。なお、太陽光入射角度δに対する傾斜角
度α，βは、実施形態１で説明した範囲あるいは値とな
るように制御部５によって回動手段４を制御するように
すればよい。

【００３９】本実施形態によれば、回動手段４によって
保持体１４を移動をさせることで２枚の１次反射鏡
１₁，１₂を一体且つ同時に回動させて傾斜角度α及びβ
を調節することができるから、各１次反射鏡１₁，１₂毎
に別個独立に回動機構を設ける必要がないことから、回
動手段４がさらに簡素化され、装置全体が軽量且つ安価
になるという利点がある。

【００４０】（実施形態４）本実施形態は、図２３に示
すように東側の１次反射鏡１₁と２次反射鏡２₁の間及び
西側の１次反射鏡１₂と２次反射鏡２₂の間の採光口３下
方に光電素子等から成る光センサ１１を配設し、光セン
サ１１の出力が最大となるように回動手段４により各１
次反射鏡１₁，１₂の傾斜角度α，βを調節するフィード
バック制御を行う点に特徴がある。なお、その他の構成
は実施形態１と共通であるから説明は省略する。

【００４１】而して、採光口３に入射する光量を光セン
サ１１で検出し、この光センサ１１の出力が常に最大と
なるように回動手段４によって１次反射鏡１₁，１₂の傾
斜角度α，βを調節すれば、太陽光入射角度δの変化に
応じて常時最大の採光量が得られる。

【００４２】

【発明の効果】請求項１の発明は、建物に設けられた採
光口の東西方向に対向する両端部近傍に下端部が配置さ
れ且つ上端部が東西方向の採光口の外側に傾斜する２枚
の１次反射鏡と、放物面鏡から成り採光口の東西方向略
中央部に下端部が配置されるとともに各１次反射鏡に近
接する側に上端部を有し且つ焦点が東西方向に対して採
光口の端部より内側に位置する２枚の２次反射鏡と、水
平面からの傾斜角度を可変するように２枚の１次反射鏡
を回動させる回動手段とを備えたので、太陽の動きに応
じて回動手段により１次反射鏡の傾斜角度を変えること
で太陽光を常に効率よく採光口に集光させて採光量を増
加させることができ、しかも、１次反射鏡を１軸で東西
方向にのみ回動させているから、回動手段が簡易化さ
れ、装置全体が軽量且つ安価になるとともに容積が小さ
くできるという効果がある。

【００４３】請求項２の発明は、東西方向並びに鉛直方
向に平行な平面への太陽光の正射影と水平面とのなす角
度を太陽光入射角度δとし、採光口の略中央より東側に
配置される第１の１次反射鏡の水平面東方向からの傾斜
角度αと、採光口の略中央より西側に配置される第２の
１次反射鏡の水平面西方向からの傾斜角度βとが、東方
向を基準としてδ≦９０°のときに下記式 １／２×δ≦α＜δ （９０°−１／２×δ）≦β＜９０° を満足するとともに、δ＞９０°のときに下記式 （９０°−１／２×δ）≦α＜９０° １／２×δ≦β＜δ を満足するように回動手段によって第１及び第２の１次
反射鏡を回動させて成るので、請求項１の発明と同様の
効果を奏する。

【００４４】請求項３の発明は、太陽光入射角度δにか
かわらず少なくとも一方の１次反射鏡での太陽光の反射
方向が略水平となるように回動手段によって第１及び第
２の１次反射鏡を回動させて成るので、請求項２の発明
と同様の効果を奏する。

【００４５】請求項４の発明は、太陽光入射角度δが９
０°以下のときに第１の１次反射鏡の傾斜角度αが太陽
光入射角度δの２分の１に略等しく且つ第２の１次反射
鏡の傾斜角度βが９０°から太陽光入射角度δの２分の
１の角度を減算した角度に略等しくなり、太陽光入射角
度δが９０°よりも大きいときに第１の１次反射鏡の傾
斜角度αが９０°から太陽光入射角度δの２分の１の角
度を減算した角度に略等しく且つ第２の１次反射鏡の傾
斜角度βが太陽光入射角度δの２分の１に略等しくなる
ように回動手段によって第１及び第２の１次反射鏡を回
動させて成るので、最も効率よく太陽光を集光すること
ができるという効果がある。

【００４６】請求項５の発明は、１日における太陽光入
射角度δの変化範囲をλ＜δ＜η（但し、η＜２λ）と
なる複数の領域に分割するとともに、各領域において上
限値η≦９０°のときに第１の１次反射鏡の傾斜角度α
が上限値ηの２分の１に略等しく且つ第２の１次反射鏡
の傾斜角度βが９０°から上限値ηの２分の１の角度を
減算した角度に略等しくなり、上限値η＞９０°のとき
に第１の１次反射鏡の傾斜角度αが９０°から上限値η
の２分の１の角度を減算した角度に略等しく且つ第２の
１次反射鏡の傾斜角度βが上限値ηの２分の１に略等し
くなるように回動手段によって第１及び第２の１次反射
鏡を回動させて成るので、請求項２の発明の効果に加え
て、さらに回動手段が簡易化されるとともに装置全体が
軽量且つ安価になるという効果がある。

【００４７】請求項６の発明は、２枚の１次反射鏡を互
いのなす角度が略９０°となるように固定して成るの
で、請求項１〜４の発明の効果に加えて、２枚の１次反
射鏡を連動させることができることから回動手段をさら
に簡素化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）は上方から見た概略
図、（ｂ）は側方から見た概略図である。

【図２】（ａ）及び（ｂ）は同上を説明するための説明
図である。

【図３】同上を説明するための説明図である。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は同上を説明するための説明
図である。

【図５】同上のシミュレーション結果を示す図である。

【図６】同上のシミュレーション結果を示す図である。

【図７】（ａ）〜（ｃ）は同上を説明するための説明図
である。

【図８】同上の採光窓及び従来例との比較結果を示す図
である。

【図９】同上の概略構成図である。

【図１０】同上の斜視図である。

【図１１】同上の設置例を示す概略構成図である。

【図１２】同上の設置例を示す概略構成図である。

【図１３】同上の設置例を示す概略構成図である。

【図１４】同上の設置例を示す概略構成図である。

【図１５】同上の設置例を示す概略構成図である。

【図１６】同上の設置例を示す概略構成図である。

【図１７】（ａ）〜（ｄ）は実施形態２を説明するため
の説明図である。

【図１８】（ａ）及び（ｂ）は実施形態３を説明するた
めの説明図である。

【図１９】同上の斜視図である。

【図２０】同上の要部斜視図である。

【図２１】同上の要部斜視図である。

【図２２】同上を説明するための説明図である。

【図２３】実施形態４の概略構成図である。

【符号の説明】

１₁，１₂ １次反射鏡 ２₁，２₂ ２次反射鏡 ３ 採光口 ４ 回動手段

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建物に設けられた採光口の東西方向に対
   向する両端部近傍に下端部が配置され且つ上端部が東西
   方向の採光口の外側に傾斜する２枚の１次反射鏡と、放
   物面鏡から成り採光口の東西方向略中央部に下端部が配
   置されるとともに各１次反射鏡に近接する側に上端部を
   有し且つ焦点が東西方向に対して採光口の端部より内側
   に位置する２枚の２次反射鏡と、水平面からの傾斜角度
   を可変するように２枚の１次反射鏡を回動させる回動手
   段とを備えたことを特徴とする採光装置。
2. 【請求項２】 東西方向並びに鉛直方向に平行な平面へ
   の太陽光の正射影と水平面とのなす角度を太陽光入射角
   度δとし、採光口の略中央より東側に配置される第１の
   １次反射鏡の水平面東方向からの傾斜角度αと、採光口
   の略中央より西側に配置される第２の１次反射鏡の水平
   面西方向からの傾斜角度βとが、東方向を基準としてδ
   ≦９０°のときに下記式 １／２×δ≦α＜δ （９０°−１／２×δ）≦β＜９０° を満足するとともに、δ＞９０°のときに下記式 （９０°−１／２×δ）≦α＜９０° １／２×δ≦β＜δ を満足するように回動手段によって第１及び第２の１次
   反射鏡を回動させて成ることを特徴とする請求項１記載
   の採光装置。
3. 【請求項３】 太陽光入射角度δにかかわらず少なくと
   も一方の１次反射鏡での太陽光の反射方向が略水平とな
   るように回動手段によって第１及び第２の１次反射鏡を
   回動させて成ることを特徴とする請求項２記載の採光装
   置。
4. 【請求項４】 太陽光入射角度δが９０°以下のときに
   第１の１次反射鏡の傾斜角度αが太陽光入射角度δの２
   分の１に略等しく且つ第２の１次反射鏡の傾斜角度βが
   ９０°から太陽光入射角度δの２分の１の角度を減算し
   た角度に略等しくなり、太陽光入射角度δが９０°より
   も大きいときに第１の１次反射鏡の傾斜角度αが９０°
   から太陽光入射角度δの２分の１の角度を減算した角度
   に略等しく且つ第２の１次反射鏡の傾斜角度βが太陽光
   入射角度δの２分の１に略等しくなるように回動手段に
   よって第１及び第２の１次反射鏡を回動させて成ること
   を特徴とする請求項２記載の採光装置。
5. 【請求項５】 １日における太陽光入射角度δの変化範
   囲をλ＜δ＜η（但し、η＜２λ）となる複数の領域に
   分割するとともに、各領域において上限値η≦９０°の
   ときに第１の１次反射鏡の傾斜角度αが上限値ηの２分
   の１に略等しく且つ第２の１次反射鏡の傾斜角度βが９
   ０°から上限値ηの２分の１の角度を減算した角度に略
   等しくなり、上限値η＞９０°のときに第１の１次反射
   鏡の傾斜角度αが９０°から上限値ηの２分の１の角度
   を減算した角度に略等しく且つ第２の１次反射鏡の傾斜
   角度βが上限値ηの２分の１に略等しくなるように回動
   手段によって第１及び第２の１次反射鏡を回動させて成
   ることを特徴とする請求項２記載の採光装置。
6. 【請求項６】 ２枚の１次反射鏡を互いのなす角度が略
   ９０°となるように固定して成ることを特徴とする請求
   項１〜４の何れかに記載の採光装置。