JP2013182725A - 建物の光誘導構造 - Google Patents

Abstract

【課題】設計の自由度を拘束することなくかつ合理的なコストで自然光を建物内空間に誘導する。
【解決手段】本発明に係る建物の光誘導構造１は、天井裏空間６に光ダクト５ａ，５ｂを水平に配置するとともに、光ダクト５ａ，５ｂの一端を建物２の外壁１２に設けられた矩形状の導入用開口８ａ，８ｂに接続し、他端を天井３に形成された照明用開口１０ａ，１０ｂにそれぞれ接続してある。導入用開口８ａ，８ｂに取り付けられた透光性板材９ａ，９ｂは、一つの鋸歯に相当する部分を断面とした三角プリズム状部位３１が多数並列した集合体であって、光が透過する前後で該光の進行方向を変化させることができるようになっており、設置にあたっては、水平面に対する光の角度が透過前よりも透過後の方が小さくなるように、導入用開口９ａ，９ｂに取り付ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、主として住宅に採用される建物の光誘導構造に関する。

健康上あるいは衛生上の観点から建物内に自然光を取り込むことはきわめて重要であり、建築物を設計するにあたっても、居室については所定面積の窓開口を設置することが義務付けられている。

一方、玄関、廊下、トイレ、浴室といった継続使用が予定されていない建物内空間については、居室とは違って窓開口を設置する義務は課せられていないものの、照明は不可欠であるため、窓開口を設置できない場合には、自然採光に代えて人工照明が用いられる。

かかる状況下、外壁から離隔しているために窓開口の設置が不可能な建物内空間にも自然光を導くことが可能ないわゆる光ダクトが知られている。

光ダクトは、内面に反射材が貼り付けれたダクトを建物内に設置するとともに、その上端を屋根に設けられた天窓に接続したものであり、天窓を介して差し込んだ自然光をダクトに沿って下方に誘導し、その先に接続された建物内スペースに導くことができるようになっている。

特開２００８−２８７９２０号公報 特開平９−９７５０７号公報 特開２０００−３０６４０６号公報

しかしながら、従来の光ダクトは、それらのほとんどがダクトを建物内に鉛直配置するようになっているため（特許文献１）、各階に光ダクトを貫通させるスペースが必要になり、施工が煩雑になるとともに、何より設計の自由度が制約されて自由な空間形成が困難になるという問題を生じていた。

一方、自然光を建物の外壁側で取り込み、これを水平方向に建物内空間まで導く提案はなされてはいるが（特許文献２，３）、取込み箇所で自然光を反射屈折させるための光学部品やそれを設置するためのスペース、場合によってはその光学部品を回転駆動するための機構が別途必要になるため、現実的な解決策として採用することはコスト面で無理があるとともに、取込み箇所での工夫がない場合、水平配置された光ダクトで太陽光を建物奥深くまで誘導することは、太陽高度が低い冬期でも難しい。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、設計の自由度を拘束することなくかつ合理的なコストで自然光を建物内空間に誘導することが可能な建物の光誘導構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る建物の光誘導構造は請求項１に記載したように、一端から進入した光が他端まで誘導されるようになっている光ダクトを建物の天井とその上階の床との間にほぼ水平に配置した建物の光誘導構造であって、前記天井より高い位置にて前記建物の外壁に設けられた導入用開口に前記光ダクトの一端を接続するとともに該光ダクトの他端近傍を前記天井に設けられた照明用開口に接続し、光が透過する前後でその進行方向を変化させることが可能な透光性板材を、水平面に対する角度が透過前よりも透過後の方が小さくなるように前記導入用開口に取り付けたものである。

また、本発明に係る建物の光誘導構造は、前記透光性板材を、面内直交２方向のうち、一方に沿って鋸状の断面となり他方に沿って厚みが均一の断面となるようにかつ一方の面が平坦になるように構成したものである。

また、本発明に係る建物の光誘導構造は、前記光ダクトの他端近傍における上方内面をその高さが徐々に低くなるように湾曲形成し又は傾斜形成したものである。

また、本発明に係る建物の光誘導構造は、前記照明用開口を、前記建物内に設けられた廊下に連通するように設けたものである。

また、本発明に係る建物の光誘導構造は、前記照明用開口を、前記廊下に面した間仕切り壁の前方相当位置に設けたものである。

また、本発明に係る建物の光誘導構造は、前記照明用開口を、前記廊下に連通配置された部屋空間の前方相当位置に設けたものである。

また、本発明に係る建物の光誘導構造は、所定の窓ガラス材を前記透光性板材に当接するように又は所定の隙間を介して対向するようにその屋外側にて前記導入用開口に取り付けたものである。

本発明に係る建物の光誘導構造においては、光ダクトを建物の天井とその上階の床との間、すなわち天井裏空間にほぼ水平に配置して構成するが、かかる光ダクトを配置するにあたっては、該光ダクトの一端を建物の外壁に設けられた導入用開口に接続するとともに、該光ダクトの他端を、天井に設けられた照明用開口に接続し、導入用開口には、光が透過する前後でその進行方向を変化させることが可能な透光性板材を、水平面に対する角度が透過前よりも透過後の方が小さくなるように取り付けて構成してある。

このようにすると、太陽光は、透光性板材を透過することによって、水平面に対する角度が浅く変化し、それに伴って、水平配置された光ダクトの内面との反射回数も少なくなるため、導入用開口から入射した太陽光は、光ダクト内で強度が大幅に低下することなく該光ダクトの他端まで伝達する。

したがって、水平配置した光ダクトであっても、太陽光を建物内空間に確実に送り込むことが可能となる。

また、反射ミラーなどの光学部品を別途備える必要がなくなるほか、それら光学部品を設置するためのスペースも不要になるため、透光性板材を導入用開口にほぼ鉛直に建て込むことができることとも相俟って、太陽光の取込み箇所がきわめてシンプルになり、従来の光ダクトに比べて大幅なコストダウンが可能となる。

加えて、上記構成においては、光ダクトを天井裏空間に水平配置すれば足りるため、光ダクトを鉛直配置することによる設計自由度の制約の問題は起こり得ないし、光ダクトを床に貫通させることによる施工上の難しさや煩雑さも生じない。

透光性板材は、光が透過する前後でその進行方向を変化させることができる限り、その構成は任意であるが、例えば、面内直交２方向のうち、一方に沿って鋸状の断面となり他方に沿って厚みが均一の断面となるようにかつ一方の面が平坦になるように構成することが可能であって、かかる場合においては、一つの鋸歯に相当する部分を断面とした三角プリズム状部位が並列してなる集合体となり、該三角プリズム状部位がそれぞれ光の進行方向を変化させる三角プリズムとして機能する。

三角プリズム状部位は、プリズム面の角度が定まれば、材質の屈折率に応じて、光の進行方向がどのように変化するかも定まるので、例えば主たる季節を定めた上、そのときの太陽高度で入射した太陽光が光ダクト内でできるだけ水平に近い角度で伝達するようにプリズム面の角度を定めればよい。

透光性板材は例えばポリカーボネートで形成することが可能である。なお、透光性板材は、光が透過すれば足りるものであって、不透明であってもかまわない。

光ダクトは、一端から進入した光が他端まで誘導されるようになっている限り、その構成は任意であって、例えば合板やボードを角筒状に組み立てた上、その内面に反射率の高い光反射材、例えばアルミシートを貼着して構成することが可能であるとともに、必ずしも直線状である必要はなく、水平面内で適宜湾曲する形状であってもかまわない。

また、照明用開口が接続された光ダクトの他端近傍は、該光ダクトを伝達してきた光が照明用開口を介して建物内空間へと進み該建物内空間を照明することができる限り、その構成は任意であって、例えば光ダクトの他端近傍内面を光反射材に代えて乱反射材とすることにより、伝達してきた光を光ダクトの他端近傍で乱反射させ、照明用開口を介して均一に照射させることができるが、前記光ダクトの他端近傍における上方内面をその高さが徐々に低くなるように湾曲形成し又は傾斜形成したならば、光ダクトで誘導された光を導入側開口に戻すことなく、照明用開口に向けて確実に反射させることができる。

照明用開口は、該照明用開口を介した太陽光による照明をどのように実現したいかに応じて適宜構成すればよく、例えば、建物内に設けられた廊下に連通するように設ける構成が考えられる。

ここで、上述の照明用開口を、廊下に面した間仕切り壁の前方相当位置に設けた場合においては、廊下に面した間仕切り壁の壁面が照明されることとなり、いわゆるコーニス照明を実現することができる。

また、上述の照明用開口を、廊下に連通配置された部屋空間の前方相当位置に設けたならば、部屋空間の前方、例えばトイレの出入り口近傍を照明するダウンライト型の照明を実現することができる。

導入用開口と透光性板材との取合いをどのように構成するかは任意であるが、透光性板材を導入用開口に嵌め込んだ上、該透光性板材の周縁と導入用開口との間にシーリングを施すようにすれば、通常のフィックス窓と同様に水密性を確保することができる。

ここで、透光性板材の屋外側にて該透光性板材に当接するように又は所定の隙間を介して対向するように所定の窓ガラス材を導入用開口に取り付けたならば、内部結露を防止したり防火対応とすることが可能となる。

本実施形態に係る建物の光誘導構造１の断面図であり、(a)は水平断面図、(b)はＡ−Ａ線に沿う鉛直断面図、(c)はＢ−Ｂ線に沿う鉛直断面図。 光ダクト５ａ，５ｂの取付け状況を示した分解斜視図。 透光性板材９ａ，９ｂの斜視図。 本実施形態に係る建物の光誘導構造１の作用を示した説明図。 変形例に係る建物の光誘導構造を示した鉛直詳細断面図。

以下、本発明に係る建物の光誘導構造の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る建物の光誘導構造１を示した断面図である。同図でわかるように、本実施形態に係る建物の光誘導構造１は、建物２の天井３とその上階の床４との間、すなわち天井裏空間６に光ダクト５ａ，５ｂをほぼ水平に配置して構成してある。

図２は、光ダクト５ａ，５ｂの取付け状況を示した分解斜視図である。図１，２でわかるように、光ダクト５ａ，５ｂは、部屋空間としてのトイレ１１の上方位置にて並設してあるとともに、該トイレに隣接する廊下７の方向にそれぞれ延設してある。

ここで、光ダクト５ａ，５ｂは、それらの一端、図１，２では左側の屋外側端部を天井３より高い位置にて建物２の外壁１２に設けられた矩形状の導入用開口８ａ，８ｂにそれぞれ接続してあるとともに、導入用開口８ａ，８ｂには、透光性板材９ａ，９ｂをそれぞれ取り付けてある。

一方、天井３には、廊下７のうち、トイレ１１の前方相当位置に矩形状の照明用開口１０ａを廊下７に連通するように設けてあるとともに、廊下７に面した間仕切り壁１４の前方相当位置に矩形状の照明用開口１０ｂを廊下７に連通するように設けてあり、これらの照明用開口１０ａ，１０ｂに光ダクト５ａ，５ｂの他端、図１，２では右側の屋内側端部近傍をそれぞれ接続することにより、導入用開口８ａに取り付けられた透光性板材９ａを透過した光を、光ダクト５ａを介して屋内側端部まで誘導し、これを照明用開口１０ａからトイレ１１の前方位置に向けて照射できるようになっているとともに、導入用開口８ｂに取り付けられた透光性板材９ｂを透過した光を、光ダクト５ｂを介して屋内側端部まで誘導し、これを照明用開口１０ｂから間仕切り壁１４の前方位置に向けて照射できるようになっている。

ここで、照明用開口１０ａは、トイレ１１の出入り口付近を照らすダウンライト型の照明が想定されているため、例えば正方形に形成されることが望ましく、照明用開口１０ｂは、廊下７に面する間仕切り壁１４を照らすコーニス照明が想定されているため、壁面を広く照らすことができるよう、縦横比が大きい長方形に形成されるのが望ましい。

光ダクト５ａ，５ｂは、導入用開口８ａ，８ｂとそれぞれほぼ同形状の矩形断面となるように、底板、対向側板及び頂板からなる４枚の合板を角筒状にそれぞれ組み立てた上、それらの内面に反射率の高い光反射材としてアルミシートを貼着するとともに、底板のうち、天井３に設けられた照明用開口１０ａ，１０ｂに相当する箇所には、該照明用開口と同形状の矩形開口１３ａ，１３ｂをそれぞれ形成してあり、設置の際には、矩形開口１３ａ，１３ｂを照明用開口１０ａ，１０ｂにそれぞれ一致させた状態で、光ダクト５ａ，５ｂの屋内側端部を照明用開口１０ａ，１０ｂにそれぞれ接続すればよい。

光ダクト５ａ，５ｂの他端は、上方内面の高さが徐々に低くなるように湾曲形成された湾曲部１５ａ，１５ｂとしてあり、光ダクト５ａ，５ｂで誘導された光を導入用開口８ａ，８ｂに戻すことなく、照明用開口１０ａ，１０ｂを介して下方に反射するようになっている。

なお、光ダクト５ａ，５ｂの内面のうち、矩形開口１３ａ，１３ｂ廻りにおいては、上述したアルミシートに代え、入射光を乱反射あるいは散乱させる材料を貼付しておくのがよい。

透光性板材９ａ，９ｂは図３に示すように、面内直交２方向のうち、一方の方向、図３では下方に沿って鋸状の断面となり、他方の方向、図３では右斜め上方に沿って厚みが均一の断面となるように、かつ一方の面が平坦になるように構成してあり、一つの鋸歯に相当する部分を断面とした三角プリズム状部位３１が多数並列した集合体となっているとともに、該三角プリズム状部位がそれぞれ光の進行方向を変化させる三角プリズムとして機能することで、光が透過する前後で該光の進行方向を変化させることができるようになっており、設置にあたっては、水平面に対する光の角度が透過前よりも透過後の方が小さくなるように、導入用開口９ａ，９ｂに取り付ける。

三角プリズム状部位３１は、プリズム面の角度が定まれば、材質の屈折率に応じて光の進行方向がどのように変化するかも定まるので、例えば主たる季節を定めた上、そのときの太陽高度で入射した太陽光がダクト５ａ，５ｂ内でできるだけ水平に近い角度で伝達されるように、プリズム面の角度を定めればよい。

透光性板材９ａ，９ｂは、例えばポリカーボネートを用いて公知の手法により適宜製作することができる。

ここで、透光性板材９ａ，９ｂは、導入用開口８ａ，８ｂに嵌め込んだ上、該透光性板材の周縁と導入用開口８ａ，８ｂとの間にシーリングを施してあり、かかる構成により、通常のフィックス窓と同様に水密性を確保することが可能となる。

本実施形態に係る建物の光誘導構造１においては、太陽光は図４に示すように、透光性板材９ａ，９ｂを透過することによって水平面に対する角度が浅く変化し、光ダクト５ａ，５ｂ内を少ない反射回数で建物内空間へと伝達される。

そして、光ダクト５ａ内を進んできた太陽光は同図(a)に示すように、湾曲部１５ａで下方に反射しながら、照明用開口１０ａを介して廊下７に照射され、トイレ１１の出入り口前方を明るく照らす。この場合、照明用開口１０ａを介した自然光照明は、ダウンライトを用いた人工照明に相当するものとなる。

また、光ダクト５ｂ内を進んできた太陽光は同図(b)に示すように、湾曲部１５ｂで下方に反射しながら、照明用開口１０ｂを介して廊下７に照射され、間仕切り壁１４の壁面を明るく照らす。この場合、照明用開口１０ｂを介した自然光照明は、いわゆるコーニス照明となる。

以上説明したように、本実施形態に係る建物の光誘導構造１によれば、光ダクト５ａ，５ｂの一端を建物２の外壁１２に設けられた導入用開口８ａ，８ｂに接続するとともに、該光ダクトの他端を、天井３に設けられた照明用開口１０ａ，１０ｂに接続し、導入用開口８ａ，８ｂには、光が透過する前後でその進行方向を変化させることが可能な透光性板材９ａ，９ｂを、水平面に対する角度が透過前よりも透過後の方が小さくなるように取り付けて構成したので、導入用開口８ａ，８ｂからそれぞれ入射した太陽光は、透光性板材９ａ，９ｂを透過することによって、水平面に対する角度が浅く変化し、それに伴って、水平配置された光ダクト５ａ，５ｂの内面との反射回数も少なくなる。

そのため、太陽光は、光ダクト５ａ，５ｂ内で強度が大幅に低下することなく、該光ダクトの他端まで伝達されることとなり、かくして水平配置した光ダクト５ａ，５ｂであっても、太陽光を建物内空間に確実に送り込むことが可能となる。

また、反射ミラーなどの光学部品を別途備える必要がなくなるほか、それら光学部品を設置するためのスペースも不要になるため、透光性板材９ａ，９ｂを導入用開口８ａ，８ｂにほぼ鉛直に建て込むことができることとも相俟って、太陽光の取込み箇所がきわめてシンプルになり、従来の光ダクトに比べて大幅なコストダウンが可能となる。

加えて、上記構成においては、光ダクト５ａ，５ｂを天井裏空間６に水平配置すれば足りるため、光ダクトを鉛直配置することによる設計自由度の制約の問題は起こり得ないし、光ダクトを床に貫通させることによる施工上の難しさや煩雑さも生じない。

本実施形態では特に言及しなかったが、所定の窓ガラス材を、透光性板材９ａ，９ｂに当接するように又は所定の隙間を介して対向するようにその屋外側にて導入用開口８ａ，８ｂに取り付けるようにしてもよい。

図５は、防火用窓ガラス材５１を、透光性板材９ａ，９ｂの屋外側にて該透光性板材に対向するように導入用開口８ａ，８ｂに取り付けた例を示したものであり、かかる構成によれば、透光性板材９ａ，９ｂの内部結露を防止するとともに、導入用開口８ａ，８ｂを防火対応とすることが可能となる。

また、本実施形態では、本発明に係る建物の光誘導構造を廊下７への自然光照明に適用した例を説明したが、照明対象となる建物内空間は廊下に限定されるものではなく、採光窓を設けることができない全ての建物内空間、特に、玄関、洗面所、浴室、納戸といった居室以外の空間に適用することが可能である。

１ 建物の光誘導構造
２ 建物
３ 天井
４ 上階の床
５ａ，５ｂ 光ダクト
６ 天井裏空間
７ 廊下
８ａ，８ｂ 導入用開口
９ａ，９ｂ 透光性板材
１０ａ，１０ｂ 照明用開口
１１ トイレ（部屋空間）
１２ 外壁
１４ 間仕切り壁
１５ａ，１５ｂ 湾曲部
５１ 窓ガラス材

Claims (7)

1. 一端から進入した光が他端まで誘導されるようになっている光ダクトを建物の天井とその上階の床との間にほぼ水平に配置した建物の光誘導構造であって、前記天井より高い位置にて前記建物の外壁に設けられた導入用開口に前記光ダクトの一端を接続するとともに該光ダクトの他端近傍を前記天井に設けられた照明用開口に接続し、光が透過する前後でその進行方向を変化させることが可能な透光性板材を、水平面に対する角度が透過前よりも透過後の方が小さくなるように前記導入用開口に取り付けたことを特徴とする建物の光誘導構造。
2. 前記透光性板材を、面内直交２方向のうち、一方に沿って鋸状の断面となり他方に沿って厚みが均一の断面となるようにかつ一方の面が平坦になるように構成した請求項１記載の建物の光誘導構造。
3. 前記光ダクトの他端近傍における上方内面をその高さが徐々に低くなるように湾曲形成し又は傾斜形成した請求項１又は請求項２記載の建物の光誘導構造。
4. 前記照明用開口を、前記建物内に設けられた廊下に連通するように設けた請求項１乃至請求項３のいずれか一記載の建物の光誘導構造。
5. 前記照明用開口を、前記廊下に面した間仕切り壁の前方相当位置に設けた請求項４記載の建物の光誘導構造。
6. 前記照明用開口を、前記廊下に連通配置された部屋空間の前方相当位置に設けた請求項４記載の建物の光誘導構造。
7. 所定の窓ガラス材を前記透光性板材に当接するように又は所定の隙間を介して対向するようにその屋外側にて前記導入用開口に取り付けた請求項１乃至請求項６のいずれか一記載の建物の光誘導構造。

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