JP5556938B1 - 太陽光採光システム - Google Patents

Abstract

【課題】季節または時間帯による採光効率の変動を効果的に抑制することができる太陽光採光システムを提供する。
【解決手段】太陽光採光システム１０は、仮想平面上にそれぞれ入光面を有する二以上の採光手段と、各採光手段と接続された導光手段５０と、を含み、二以上の採光手段には、
・仮想平面上の第１方向ｄ１における一方の側から導光手段に接続された第１採光手段２０、
・第１方向における一方の側から導光手段に接続された第２採光手段３０であって、同一方向からの光を第１採光手段とは異なる方向に向ける偏向機能を有した第２採光手段、並びに
・仮想平面上の第２方向ｄ２における少なくとも一方の側から導光手段に接続された第３採光手段４０
から選択される二以上が含まれている、太陽光採光システム。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽光を採光する太陽光採光システムに係り、季節や時間帯による採光効率の変動を効果的に抑制することができる太陽光採光システムに関する。

例えば特許文献１及び２に開示されているように、太陽光を採光して当該光を所定の領域に導光する太陽光採光システムの開発が進められている。太陽光採光システムは、例えば、屋根に設置された採光手段と、採光手段で採光された太陽光を室内に導光する導光手段と、を有したシステムとして、室内の照明に用いられる。このような太陽光採光システムは、ＣＯ_２の削減に寄与し、また直接的に省エネルギーを実現することができるシステムとして、注目を浴びている。

特開２０１２−１８９２８０ 特開２０１３−１１６７０

ところで、太陽の位置は、時間帯および季節に応じて変化する。すなわち、太陽光採光システムへ入射する際の太陽光の入射方向は、時間帯および季節に応じて変化する。特許文献１及び特許文献２は、採光効率の改善を課題としているが、太陽光の入射方向の変化については全く対処されていない。また、太陽光採光システムの採光手段の位置または向きを太陽の位置に応じて可動とすることにより、時間帯および季節に依存せずに採光効率を安定させ得るとも考えられる。しかしながら、太陽光採光システムの採光手段を可動式にすると、採光手段が複雑化し且つ採光手段の製造コスト及び維持コストが増大してしまう。また、太陽光を室内照明として利用する太陽光採光システムにおいては、採光手段の可動に動力を必要とすること自体が、省エネルギーの観点からなじまない。

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、季節または時間帯による採光効率の変動を効果的に抑制することができる太陽光採光システムを提供することを目的とする。

本発明による太陽光採光システムは、
或る一つの仮想平面上にそれぞれ入光面を有する二以上の採光手段と、
前記二以上の採光手段のそれぞれと接続されて採光手段からの光を受ける導光手段と、を備え、
前記二以上の導光手段には、
前記仮想平面上に位置する第１入光面をなす第１入光パネルを有し、前記仮想平面と平行な第１方向における一方の側から前記導光手段に接続された第１採光手段と、
前記仮想平面上に位置する第２入光面をなす第２入光パネルを有し、前記第１方向における前記一方の側から前記導光手段に接続された第２採光手段であって、前記第２入光パネルが、前記仮想平面に直交し且つ前記第１方向と平行な面内を進む光が前記仮想平面上に入射した場合に、当該光の進行方向を、前記第１入光面を透過した際の進行方向とは異なる進行方向へ向ける偏向機能を有している、第２採光手段と、
前記仮想平面上に位置する第３入光面をなす第３入光パネルを有し、前記第１方向と交差し且つ前記仮想平面と平行な第２方向における少なくとも一方の側から前記導光手段に接続された第３採光手段と、
から選択される二以上が含まれている。

本発明による太陽光採光システムは、鉛直方向から観察した場合に、前記第１方向が南北方向に対してなす角度の大きさが、前記第２方向が南北方向に対してなす角度の大きさよりも小さくなり、前記第２方向が東西方向に対してなす角度の大きさが、前記第１方向が東西方向に対してなす角度の大きさよりも小さくなり、前記第１方向における一方の側が、南北方向における北側となるように配置されてもよい。

本発明による太陽光採光システムは、鉛直方向から観察した場合に、前記第１方向が南北方向に対してなす角度の大きさが、前記第１方向が東西方向に対してなす角度の大きさよりも小さくなり、前記第１方向における一方の側が、南北方向における北側となるように配置されてもよい。

本発明による太陽光採光システムは、鉛直方向から観察した場合に、前記第２方向が東西方向に対してなす角度の大きさが、前記第２方向が南北方向に対してなす角度の大きさよりも小さくなるように配置されてもよい。

本発明による太陽光採光システムは、前記仮想平面への法線方向から観察した場合に、前記第１方向が鉛直方向に対してなす角度の大きさが、前記第２方向が鉛直方向に対してなす角度の大きさよりも小さくなり、前記第２方向が水平方向に対してなす角度の大きさが、前記第１方向が水平方向に対してなす角度の大きさよりも小さくなり、前記第１方向における一方の側が、鉛直方向における下側となる、ように配置されてもよい。

本発明による太陽光採光システムは、前記仮想平面への法線方向から観察した場合に、前記第１方向が鉛直方向に対してなす角度の大きさが、前記第１方向が水平方向に対してなす角度の大きさよりも小さくなり、前記第１方向における一方の側が、鉛直方向における下側となる、ように配置されてもよい。

本発明による太陽光採光システムは、前記仮想平面への法線方向から観察した場合に、前記第２方向が水平方向に対してなす角度の大きさが、前記第２方向が鉛直方向に対してなす角度の大きさよりも小さくなるように配置されてもよい。

本発明による太陽光採光システムにおいて、前記第１採光手段および前記第２採光手段が、前記第１方向に非平行な方向に配列され、前記第３採光手段は、前記第１採光手段および前記第２採光手段の第１方向における他方の側に配置されていてもよい。

本発明による太陽光採光システムにおいて、前記第１採光手段および前記第２採光手段が、前記第１方向に非平行な配列方向に配列され、前記第１採光手段の内部と前記第２採光手段の内部とは、前記配列方向に連通していてもよい。

本発明による太陽光採光システムにおいて、前記第１採光手段の前記第１入光パネルが、透過光の進行方向を変化させる偏向機能を有した第１光学シートを含み、前記第２採光手段の前記第２入光パネルが、前記第１光学シートと、前記第１光学シートと重ねて配置され且つ透過光の進行方向を変化させる偏向機能を有した第２光学シートと、を含み、前記第１採光手段および前記第２採光手段が、前記第１方向に直交する方向に配列され、前記第１入光パネルの前記第１光学シート及び前記第２入光パネルの前記第１光学シートは接続されていてもよい。

本発明による太陽光採光システムにおいて、前記第１採光手段および前記第２採光手段が、前記第１方向に直交する方向に配列され、前記第１採光手段および前記第２採光手段の内部空間は区画されていないようにしてもよい。

本発明による太陽光採光システムにおいて、前記第１採光手段は、前記第１方向に直交する方向における前記第２採光手段の両側にそれぞれ並べて配置されるようにしてもよい。

本発明による太陽光採光システムにおいて、前記第１採光手段は、前記第１入光パネルに対面する対向反射面を有し、前記対向反射面は、前記第１方向に沿って他方の側から前記一方の側へ向けて前記第１入光パネルから離間していくよう、前記第１入光パネルに対して傾斜していてもよい。

本発明による太陽光採光システムにおいて、前記第１方向における他方の側において、前記第１入光面と前記対向反射面とは接続しており、前記第１方向に直交する方向の少なくとも一方の側において、前記第１入光面と前記対向反射面との間に側方反射面が設けられていてもよい。

本発明による太陽光採光システムにおいて、前記第１方向における一方の側の縁部となる前記第１入光面と前記対向反射面との間の開口に、前記導光手段が接続されていてもよい。また、本発明による太陽光採光システムにおいて、前記第１入光面および前記対向反射面の前記第１方向における一方の側の縁部に、前記導光手段と接続する仮想の接続面が画成されるようにしてもよい。

本発明による太陽光採光システムにおいて、前記第１採光手段が、シート状の本体部と、前記本体部の入光側面上に前記第１方向に沿って配列された複数の単位プリズムと、を有する光学シートを含み、前記第１入光面は、前記光学シートの単位プリズムによって形成されていてもよい。また、本発明による太陽光採光システムにおいて、前記光学シートの表面をなす本体部の出光側面は、平滑面として形成されていてもよい。

本発明による太陽光採光システムにおいて、前記第２採光手段は、前記第２入光パネルに対面する対向反射面を有し、前記対向反射面は、前記第１方向に沿って他方の側から前記一方の側へ向けて前記第２入光パネルから離間していくよう、前記第２入光パネルに対して傾斜していてもよい。

本発明による太陽光採光システムにおいて、前記第１方向における他方の側において、前記第２入光面と前記対向反射面とは接続しており、前記第１方向に直交する方向の少なくとも一方の側において、前記第１入光面と前記対向反射面との間に側方反射面が設けられていてもよい。

本発明による太陽光採光システムにおいて、前記第１方向における一方の側の縁部となる前記第２入光面と前記対向反射面との間の開口に、前記導光手段が接続されていてもよい。また、本発明による太陽光採光システムにおいて、前記第２入光面および前記対向反射面の前記第１方向における一方の側の縁部に、前記導光手段と接続する仮想の接続面が画成されるようにしてもよい。

本発明による太陽光採光システムにおいて、
前記第２採光手段が、
シート状の本体部と、前記本体部の入光側面上に前記第１方向に沿って配列された複数の単位プリズムと、を有する第１光学シートと、
前記第１光学シートに入光側から重ねられた第２光学シートと、を含み、
前記第２光学シートは、シート状の本体部と、前記本体部の入光側面上に前記第１方向に沿って配列された複数の入光側単位プリズムと、前記本体部の出光側面上に前記第１方向に沿って配列された複数の出光側単位プリズムと、を有し、
前記第１光学シートの表面をなす本体部の出光側面は、平滑面として形成されていてもよい。

本発明による太陽光採光システムにおいて、前記第３採光手段は、少なくとも一方の端面から前記導光手段が接続する筒状部材を含み、前記筒状部材の側面の一部分が、ハーフミラーとして形成され、前記第３入光面を画成し、前記筒状部材の側面の他の部分の内面が、反射面として形成されていてもよい。

本発明による太陽光採光システムにおいて、
前記第３採光手段は、少なくとも一方の端面から前記導光手段が接続する筒状部材を含み、
前記筒状部材の側面の一部分が、前記第３入光面を画成し、
前記筒状部材の側面の他の部分の内面が、反射面として形成され、
前記筒状部材の側面の前記一部分は、シート状の本体部と、前記本体部の入光側面上に前記第２方向に沿って配置された複数の単位プリズムと、を有するようにしてもよい。
前記仮想平面上への法線方向および前記第２方向の両方向に平行な断面において、前記単位プリズムは、前記仮想平面上への法線方向と平行な軸線を中心として対称な断面形状となっていてもよい。

本発明による第１の採光手段は、
或る一つの仮想平面上に入光面を有する採光手段と、
前記採光手段と接続されて採光手段からの光を受ける導光手段と、を備え、
前記仮想平面と平行な方向における一方の側から前記導光手段が接続する。

本発明による第３の採光手段は、
或る一つの仮想平面上に入光面を有する採光手段と、
前記採光手段と接続されて採光手段からの光を受ける導光手段と、を備え、
前記仮想平面と平行な方向における少なくとも一方の側から前記導光手段が接続する。

本発明による第３の採光手段において、前記採光手段は、少なくとも一方の端面から前記導光手段が接続する筒状部材を含み、前記筒状部材の側面の一部分が、ハーフミラーとして形成され、前記入光面を画成し、前記筒状部材の側面の他の部分の内面が、反射面として形成されていてもよい。

本発明による第３の採光手段において、前記採光手段は、少なくとも一方の端面から前記導光手段が接続する筒状部材を含み、前記筒状部材の側面の一部分が、前記入光面を画成し、前記筒状部材の側面の他の部分の内面が、反射面として形成され、前記筒状部材の側面の前記一部分は、シート状の本体部と、前記本体部の入光側面上に前記第２方向に沿って配置された複数の単位プリズムと、を有するようにしてもよい。

本発明による第３の採光手段において、前記仮想平面上への法線方向および前記第２方向の両方向に平行な断面において、前記単位プリズムは、前記仮想平面上への法線方向と平行な軸線を中心として対称な断面形状となっていてもよい。

本発明による採光装置は、
少なくとも一方の端面から導光手段が接続するようになる筒状部材を備え、
前記筒状部材の側面の一部分が、入光面を画成し、
前記筒状部材の側面の他の部分の内面が、反射面として形成されている。

本発明による採光装置において、前記筒状部材の側面の前記一部分が、ハーフミラーとして形成されていてもよい。

本発明による採光装置において、前記筒状部材の側面の前記一部分は、シート状の本体部と、前記本体部の入光側面上に配置された複数の単位プリズムと、を有するようにしてもよい。

本発明によれば、季節又は時間帯による採光効率の変動を効果的に抑制することができる。したがって、本発明による太陽光採光システムによって採光された太陽光を利用することにより、省エネルギー及びＣＯ_２の削減に貢献することができる。

図１は、本発明の一実施の形態を説明するための図であって、太陽光採光システムが取り付けられた建物を模式的に示す縦断面図である。 図２は、太陽光採光システムの採光手段、並びに、導光手段の採光手段に接続する部分を示す斜視図である。 図３（ａ）は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面において、太陽光採光システムを示す断面図であり、図３（ｂ）および図３（ｃ）は、図３（ａ）と同様の断面にて、太陽光採光システムの一変形例を示す断面図である。 図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面において、第１採光手段を示す断面図である。 図５は、図４の拡大図である。 図６は、図２のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面において、第２採光手段を示す断面図である。 図７は、図６の拡大図である。 図８は、図２のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面において、第３採光手段を示す断面図である。 図９は、図８の拡大図である。 図１０は、図８のＸ−Ｘ線に沿った断面において、第３採光手段を示す断面図である。 図１１は、太陽の移動経路の一例を示す図である。 図１２は、２４°傾斜した屋根に取り付けられた採光手段の入光面を基準として、図１１の太陽の移動経路を示す図である。 図１３は、図１２の上面図である。 図１４は、太陽光採光システムの一実施例を説明するための図である。 図１５は、図１４の太陽光採光システムにおける第１採光手段での採光効率をシミュレーションした結果である。 図１６は、図１４の太陽光採光システムにおける第２採光手段での採光効率をシミュレーションした結果である。 図１７は、図１４の太陽光採光システムにおける第３採光手段での採光効率をシミュレーションした結果である。 図１８は、図１４の太陽光採光システム全体の採光効率をシミュレーションした結果である。 図１９は、図１に対応する図であって、太陽光採光システムの配置方法の一変形例を示す図である。 図２０は、図４及び図５に対応する図であって、図１９の太陽光採光システムの組み込まれた第１採光手段を示す図である。 図２１は、図６及び図７に対応する図であって、図１９の太陽光採光システムの組み込まれた第２採光手段を示す図である。 図２２は、図１９の太陽光採光システムにおける採光手段及び導光手段の配置の一例を説明するための図である。 図２３は、図２２に対応する図であって、図１９の太陽光採光システムにおける採光手段及び導光手段の配置の他の例を説明するための図である。 図２４は、図２２に対応する図であって、図１９の太陽光採光システムにおける採光手段及び導光手段の配置のさらに他の例を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図１〜図１４においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

図１〜図１０は、本発明による一実施の形態を説明するための図である。このうち、図１〜図３は、太陽光採光システムの全体構成を説明するための図であり、図４及び図５は、太陽光採光システムの第１採光手段を説明するための図であり、図６及び図７は、太陽光採光システムの第２採光手段を説明するための図であり、図８〜図１０は、太陽光採光システムの第３採光手段を説明するための図である。

太陽光採光システム１０は、或る一つの仮想平面ｖｐ上にそれぞれ入光面を有する二以上の採光手段（採光装置、採光製品）と、二以上の採光手段のそれぞれと接続されて採光手段からの光を受ける導光手段（導光装置、導光製品）５０と、を含んでいる。以下に説明する例では、図１に示すように、採光手段２０，３０，４０が建物９０の屋根９１に取り付けられ、採光手段２０，３０，４０で採光された光が建物９０内の部屋９５に導光手段５０を介して導かれるようになっている。この太陽光採光システム１０は、図１の設置された状態にて、仮想平面ｖｐが水平方向に対してなす角度が４５°未満となっている。各採光手段２０，３０，４０は、その入光面２１，３１，４１が建物９０の屋根９１によって画成される仮想平面ｖｐと平行となるようにして配置されている。導光手段５０は、仮想の平面である接続面を介して、採光手段２０，３０，４０に接続されている。導光手段５０の端部は、天井９３に接続されており、外壁９２、天井９３及び内壁９４で区画されている部屋９５内に光を導光することができる。

このような太陽光採光システム１０によれば、採光手段２０，３０，４０で採光した光を室内照明光として用いることができる。すなわち、この太陽光採光システム１０を用いることにより、省エネルギーを直接的に実現することができ、また、ＣＯ_２の削減にも貢献し得る。とりわけ、ここで説明する太陽光採光システム１０によれば、以下に詳述するように、構造の複雑化を回避しながら、季節や時間帯による採光効率の変動を効果的に抑制することができる。すなわち、従来におけるこの種の太陽光採光システム１０が抱えていた問題を取り除くことにより、太陽光採光システム１０の普及を通じて、省エネルギー及びＣＯ_２削減に大いに寄与することが可能となる。

太陽光採光システム１０に含まれる二以上の採光手段は、以下に説明する第１採光手段２０、第２採光手段３０及び第３採光手段４０から選択される二種以上とすることができる。
（１）第１採光手段：仮想平面ｖｐ上に位置する第１入光面２１を有し、仮想平面ｖｐと平行な第１方向ｄ１における一方の側から導光手段５０が接続する。
（２）第２採光手段：仮想平面ｖｐ上に位置する第２入光面３１を有し、第１方向ｄ１における一方の側から導光手段５０が接続する。仮想平面ｖｐに直交し且つ第１方向ｄ１と平行な面内を進む光が仮想平面ｖｐ上に入射した場合に、当該光の進行方向を、第１採光手段２０の第１入光面２１を透過した際の進行方向とは異なる方向へ向ける偏向機能を有する。
（３）第３採光手段：仮想平面ｖｐ上に位置する第３入光面３１を有し、第１方向ｄ１と交差し且つ仮想平面ｖｐと平行な第２方向ｄ２における少なくとも一方の側から導光手段５０が接続する。

第１採光手段２０及び第２採光手段３０は、導光手段５０が第１方向ｄ１における一方の側から接続しているので、入光面２１，３１に入射した後に第１方向ｄ１における他方の側から一方の側へ進む光を高い採光効率にて、採光することができる。とりわけ図１に示された設置状態では、鉛直方向ｖｄからの観察において第１方向ｄ１に沿って進む太陽光を高い採光効率にて、採光することができる。ただし、第２採光手段３０は、仮想平面ｖｐに直交し且つ第１方向ｄ１と平行な面内を進む光の進行方向を、第１入光面２１とは異なる方向に曲げる偏向機能を有している。このため、第１採光手段２０及び第２採光手段３０は、太陽の水平面内における位置が同一であったとしても、太陽の高度に応じて、互いに異なる採光効率にて太陽光を採光することになる。すなわち、第１採光手段２０が最も効率的に採光することができる太陽の高度と、第２採光手段３０が最も効率的に採光することができる太陽の高度は、互いに異なることになる。したがって、太陽光採光システム１０が第１採光手段２０及び第２採光手段３０の二つの採光手段を含むことにより、同一の方角からの太陽光を太陽の高度によらず安定して高い効率的にて、採光することができる。したがって、例えば季節に応じて大きな変動を来すことなく、安定した効率にて太陽光を採光することができる。

また、第３採光手段４０は、導光手段５０によって第１方向ｄ１と交差する第２方向ｄ２における少なくとも一方の側から接続されているので、第３入光面４１に入射した後に第２方向ｄ２における他方の側から一方の側へ進む光、場合によっては、第２方向ｄ２における一方の側から他方の側へ進む光をも高い採光効率にて、採光することができる。とりわけ図１に示された設置状態では、鉛直方向ｖｄからの観察において第２方向ｄ２に沿って進む太陽光を高い採光効率にて、採光することができる。このため、太陽光採光システム１０が、第１採光手段２０及び第２採光手段３０の少なくとも一方と、第３採光手段４０と、を含むことにより、鉛直方向ｖｄからの観察において互いに異なる二つの方向ｄ１，ｄ２からの光をそれぞれ効率的に採光するようになる。したがって、例えば時間帯に応じて大きな変動を来すことなく、安定した効率にて太陽光を採光することができる。

以上のことから、太陽光採光システム１０が、第１採光手段２０、第２採光手段３０及び第３採光手段４０から選択される二種以上を含む場合には、季節または時間帯による採光効率の変動を効果的に抑制し、季節または時間帯によらず、所定量の光を部屋９５内に取り入れることができる。したがって、採光効率の低い時間帯において、太陽光採光手段以外の照明手段を用いる必要を無くすことができる。また、屋外と異なる明暗が生じることによる違和感をなくすことができる。

図示された例においては、太陽光採光システム１０は、第１採光手段２０、第２採光手段３０及び第３採光手段４０の三種の採光手段を含んでいる。このため、図示された一実施の形態によれば、季節や時間帯による採光効率の変動を効果的に抑制することができ、日中の室内照明に有効に使用することができる。したがって、太陽光採光システムによって採光された太陽光を利用することにより、日中における電気照明の使用量を削減して省エネルギー及びＣＯ_２削減に貢献することができる。

以下、図示された一実施の形態を参照しながら、導光手段５０、第１採光手段２０、第２採光手段３０及び第３採光手段４０の具体的な構成について順に詳述する。以下に説明する第１採光手段２０及び第２採光手段３０は、南からの太陽光を採光することに適した構造となっている。とりわけ、第１採光手段２０は、冬場の南からの太陽光、すなわち、冬場の昼間の太陽光の採光に適した構造となっており、第２採光手段３０は、夏場の南からの太陽光、すなわち、夏場の昼間の太陽光の採光に適した構造となっている。一方、第３採光手段４０は、東西からの太陽光、すなわち、朝または夕の太陽光の採光に適した構造となっている。

図２、図４、図６及び図８に示すように、導光手段５０は、筒状に形成された導光部材を含み、光が中空の導光部材の内部を進むようにして、採光手段２０，３０，４０から部屋９５まで当該光を誘導する。導光手段５０の導光部材６１，６２，６３，６４，６５は、一例として、銀等の高反射率材料によって内面をコートされた金属製板材を用いて作製されたダクトとすることができる。図示された一実施の形態では、導光手段５０は、第１〜第４の導光部材６１〜６４と、第１〜第４の導光部材６１〜６４が合流してなる合流導光部材６５（図１参照）と、を含んでいる。

図２及び図４に示すように、第１導光部材６１は、第１採光手段２０の開放された端面によって形成された第１接続面２９を介し、第１方向ｄ１における一方の側から第１採光手段２０に接続している。また、図２及び図６に示すように、第２導光部材６２は、第２採光手段３０の開放された端面によって形成された第２接続面３９を介し、第１方向ｄ１における一方の側から第２採光手段３０に接続している。一方、図２及び図８に示すように、第３導光部材６３は、第３採光手段４０の開放された端面によって形成された第３接続面４９ａを介し、第２方向ｄ２における一方の側から第３採光手段４０に接続し、第４導光部材６４は、第３採光手段４０の開放された端面によって形成された第４接続面４９ｂを介し、第２方向ｄ２における他方の側から第３採光手段４０に接続している。

第１〜第４導光部材６１〜６４は、合流して合流導光部材６５をなして天井９３に接続している。第１〜第４の導光部材６１〜６４が接続する第１〜第３採光手段２０，３０，４０のそれぞれで採光される光量の比は、季節や時間帯等に応じて変動する。したがって、第１〜第４導光部材６１〜６４が合流導光部材６５に合流して、合流導光部材６５の端部が部屋９５に開放されることにより、各採光手段で採光された光が混合され、合流導光部材６５から射出される光の配光特性や部屋９５内の照度分布が、季節や時間帯に応じて変化してしまうことを防止することができる。なお、図１に示された例において、部屋９５に接続する導光手段５０の端部に、拡散板５２が設置されている。拡散板５２によれば、部屋９５内をむらなく照明することが可能となる。

次に、第１採光手段２０について説明する。図２、図３（ａ）及び図４に示すように、第１採光手段２０は、第１入光面２１をなす第１入光パネル２６と、第１入光パネル２６に対向して配置された対向パネル２７と、第１入光パネル２６及び対向パネル２７の間の隙間を側方から塞ぐ側パネル２８と、を有している。第１入光パネル２６は、第１入光面２１が仮想平面ｖｐ上に位置するよう、配置されている。

図４に示すように、対向パネル２７は、第１入光パネル２６に対面する側の面として対向反射面２２を有している。図４に示すように、第１入光面２１に対向して配置された対向反射面２２は、第１方向ｄ１に沿って他方の側から一方の側へ向けて第１入光面２１から離間していくよう、第１入光面２１に対して傾斜している。第１方向ｄ１における他方の側において、第１入光面２１と対向反射面２２とは接続している。また、第１方向に直交する方向の両側に、第１入光面２１と対向反射面２２との間に側方反射面２３が設けられていてもよい。側方反射面２３は、側パネル２８の内側面によって形成されている。

第１入光面２１および対向反射面２２の第１方向ｄ１における一方の側の縁部に、導光手段５０の第１導光部材６１と接続する仮想平面としての第１接続面２９が画成されている。接続面２９は、第１入光パネル２６のパネル面に対して直交している。すなわち、第１方向ｄ１の一方の側の縁部において第１入光面２１および対向反射面２２の間に画成された開口に、導光手段５０の第１導光部材６１が接続されている。なお、パネル面とは、対象となるパネル状の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となるパネル状部材の平面方向と一致する面のことを指す。

対向反射面２２及び側方反射面２３は、光を反射する機能、好ましくは、光を正反射、すなわち鏡面反射する機能を有している。対向反射面２２及び側方反射面２３は、光を反射する機能により、第１入光面２１を介して第１採光手段２０内に入射してきた光が漏れることを防止しながら、第１接続面２９へと誘導する。対向パネル２７及び側パネル２８は、一例として、銀等の高反射率材料によって内面をコートされた金属製板材を用いて作製され得る。

第１入光面２１を形成する第１入光パネル２６は、少なくとも可視光帯域の光を透過する機能を有している。優れた採光効率を確保する上で、第１入光パネル２６の全光線透過率は、８０％以上となっていることが好ましく、９０％以上となっていることがさらに好ましい。ここで全光線透過率は、ＪＩＳ Ｋ７３６１に準拠した方法により測定することができる。

上述したように、第１採光手段２０は、仮想平面ｖｐ上を延びる第１方向ｄ１における一方の側から導光手段５０に接続されている。このため、第１採光手段２０は、第１入光面２１へ入射した後に第１方向ｄ１における他方の側から一方の側へと進む光を、優れた採光効率にて採光することができる。加えて、図４に示すように、第１入光パネル２６は、偏向機能を有しており、第１方向ｄ１に直交し且つ仮想平面ｖｐと平行な方向から観察される光の進行方向を曲げる。したがって、第１入光パネル２６の偏向機能は、主として仮想平面ｖｐに直交し且つ第１方向ｄ１と平行な面内を進む光の進行方向を曲げる。具体的には、図４に示された視野において、すなわち、仮想平面ｖｐに平行且つ第１方向ｄ１に直交する方向から観察した場合、第１入光パネル２６は、第１方向ｄ１における他方の側から第１入光面２１に入射する光を、第１入光パネル２６への入射角度θ_ｉよりも第１入光パネル２６から第１採光手段２０の内部に向けた出射角度θ_ｔの方が大きくなるように偏向して、第１方向ｄ１における一方の側へ進める。言い換えると、第１入光パネル２６は、仮想平面ｖｐに対して立ち上がった方向から第１入光面２１へ入射する光の進行方向を、仮想平面ｖｐに対して寝た方向に偏向する。

このような第１採光手段では、第１入光パネル２６が、仮想平面ｖｐに直交し且つ第１方向ｄ１と平行な面内を進んで第１方向ｄ１における他方の側から第１入光パネル２６に入射し且つ第１方向ｄ１における一方の側へ第１入光パネル２６を透過する光の進行方向を、当該進行方向が仮想平面ｖｐへの法線方向ｎｄに対してなす角度の大きさが入射前よりも透過した後において大きくなるように（θ_ｉ＞θ_ｔ）、曲げる偏向機能を有している。したがって、第１入光パネル２６を有した第１採光手段２０は、仮想平面ｖｐの水平面ｈｐに対する傾斜角度にも依存するが、比較的に高い高度に位置する太陽からの光であって第１方向ｄ１における他方の側から一方の側へと進む光を、非常に効率的に採光して導光手段５０に導くことができる。この点から、第１採光手段２０は、仮想平面ｖｐの水平面ｈｐに対する傾斜角度にも依存するが、朝夕ではなく昼間の太陽からの光を採光することに適している。したがって、第１採光手段２０を配置するにあたっては、鉛直方向ｖｄからの観察において、第１方向ｄ１が南北方向に対してなす角度が小さく且つ第１方向ｄ１における一方の側（導光手段５０が第１採光手段２０に接続している側）が南北方向における北側となっていることが好ましい。この場合、比較的に太陽の高度が高くなる時間帯に、太陽光を高い効率にて採光することができる。

図５には、第１入光パネル２６の一例が示されている。図５に示された例において、第１入光パネル２６は、第１光学シート７０によって形成されている。第１光学シート７０は、シート状の本体部７１と、本体部７１の入光側７１ａ面上に第１方向ｄ１に沿って配列された複数の入光側単位プリズム７２と、を有している。入光側単位プリズム７２は、光学シート７０のシート面上において、その第１方向ｄ１に直交する方向に直線状に延びている。入光側単位プリズム７２は、その長手方向に直交する断面において、三角形形状の断面形状を有している。すなわち、入光側単位プリズム７２は、第１方向ｄ１に沿って一方の側に位置する第１面７２ａと、第１方向ｄ１に沿って他方の側に位置する第２面７２ｂと、を有している。入光側単位プリズム７２は本体部７１上に隙間無く配列され、光学シート７０の入光側面、すなわち、第１採光手段２０の第１入光面２１は、入光側単位プリズム７２によって、より厳密には入光側単位プリズム７２の第１面７２ａ及び第２面７２ｂによって、形成されている。一方、光学シート７０の出光面は、本体部７１の出光側面７１ｂによって形成され、図示された実施の形態では平滑面として形成されている。

ところで、本明細書における「単位プリズム」とは、屈折や反射等の光学的作用を光に及ぼして、当該光の進行方向を変化させる機能を有した要素のことを意味し、呼称の違いのみに基づいて、「単位要素」、「単位形状要素」、「単位光学要素」および「単位レンズ」といった要素から区別されるものではない。また、本明細書における「平滑」とは、光学的な意味合いでの平滑を意味するものである。すなわち、ここでは、或る程度の割合の可視光帯域の透過光が、スネルの法則を満たしながら屈折するようになる程度を意味している。したがって、例えば、出光側面７１ｂの十点平均粗さＲｚ（ＪＩＳＢ０６０１）が最短の可視光波長（０．３８μｍ）以下となっていれば、十分、平滑に該当する。

図５に示すように、第１方向ｄ１における他方の側から第１光学シート７０へ入射する光は、多くの場合、入光側単位プリズム７２のうちの第１方向ｄ１における他方の側に位置する第２面７２ｂへ入射する。このとき、光は、第２面７２ｂで大きく進行方向を変化させることなく、第１光学シート７０に入射する。その一方で、当該光は、本体部７１の出光側面７１ｂにおいて屈折して、第１光学シート７０を透過し第１採光手段２０の内部へ入る。このようにして、第１入光パネル２６は、第１方向ｄ１における他方の側から第１入光面２１に入射する光を、第１入光パネル２６への入射角度θ_ｉよりも第１入光パネル２６を透過した後の出射角度θ_ｔの方が大きくなるように偏向する。図４に示すように、第１採光手段２０に入射する光は、第１光学シート７０によってなされる第１入光パネル２６の偏向機能により、或いは、第１入光パネル２６の偏向機能に加えて対向パネル２７の対向反射面２２による偏向機能により、第１採光手段２０内において第１方向ｄ１における一方の側に位置する第１接続面２９に誘導され、第１接続面２９に接続した導光手段５０の第１導光部材６１に取り込まれる。

次に、第２採光手段３０について説明する。図２、図３（ａ）及び図６に示すように、第２採光手段３０は、第２入光面３１をなす第２入光パネル３６と、第２入光パネル３６に対向して配置された対向パネル３７と、第２入光パネル３６及び対向パネル３７の間の隙間を側方から塞ぐ側パネル３８と、を有している。第２入光パネル３６は、第２入光面３１が仮想平面ｖｐ上に位置するよう、配置されている。第２採光手段３０は、第２入光パネル３６の偏向機能が、第１入光パネル２６の偏向機能と異なるだけであり、その他については第１採光手段２０に対応する部分と同一に構成され得る。具体的には、第２採光手段３０の対向パネル３７を、第１採光手段２０の対向パネル２７と同一に構成することができ、第２採光手段３０の側パネル３８を、第１採光手段２０の側パネル２８と同一に構成することができる。以下、重複する説明を避け、第２入光パネル３６の第１入光パネル２６と異なる点のみについて説明する。

上述したように、第２入光面３１をなす第２入光パネル３６は、偏向機能を有しており、主として第１方向ｄ１に直交し且つ仮想平面ｖｐと平行な方向から観察した場合の光の進行方向を曲げる。第１採光手段２０及び第２採光手段３０においては、図４及び図６に示すように第１方向ｄ１に直交し且つ仮想平面ｖｐと平行な方向から観察した場合、入光パネル２６，３６での偏向機能により、入光面２１，３１に対して立ち上がった方向から入射する光の進行方向が、導光手段５０に接続する接続面２９，３９に向くように曲げられる。ただし、第１採光手段２０及び第２採光手段３０では、偏向機能の程度が異なっている。上述したように、第２採光手段３０の第２入光面３１をなす第２入光パネル３６は、仮想平面ｖｐに直交し且つ第１方向ｄ１と平行な面内における互いに平行な方向に進んで入射するようになる光の進行方向を、第１入光パネル２６とは異なる方向に曲げる偏向機能を有している。すなわち、第１方向ｄ１に直交し且つ仮想平面ｖｐと平行な方向から観察した場合（すなわち、図４及び図６に示された観察状態）において、同一の方向から入光面２１，３１に入射する光を、第１入光パネル２６と第２入光パネル３６とでは、互いに異なる方向に曲げる、すなわち、入光パネル２６，３６からの出射方向が異なるようになる。言い換えると、第１採光手段２０と第２採光手段３０とでは、入光パネル２６，３６での偏向機能により接続面２９，３９に向けられるようになる光の入射方向が互いに異なっている。さらに言い換えると、第１採光手段２０と第２採光手段３０とでは、導光手段５０に誘導することを意図された光の設計入射方向が互いに異なっている。

図４及び図６の比較から理解されるように、第２採光手段３０の第２入光パネル３６は、第１採光手段２０の第１入光パネル２６よりも、光の進行方向を大きく曲げることができる。とりわけ図示された実施の形態では、第２入光パネル３６は、第１方向ｄ１における一方の側から他方の側へ進んで第２入光面３１へ入射する光の進行方向を大きく曲げて、第１方向ｄ１における他方の側から一方の側へと進むように偏向し、第２接続面３９へ誘導することも可能である。

図６には、第２入光パネル３６の一例が示されている。図６に示された例において、第２入光パネル３６は、上述した第１光学シート７０と、第１光学シート７０の入光側に配置され且つ第２入光面３１を形成する第２光学シート７５と、によって形成されている。第２光学シート７５は、シート状の本体部７６と、本体部７６の入光側面７６ａ面上に第１方向ｄ１に沿って配列された複数の入光側単位プリズム７７と、本体部７６の出光側面７６ｂ面上に第１方向ｄ１に沿って配列された複数の入光側単位プリズム７８と、を有している。

入光側単位プリズム７７は、第２光学シート７５のシート面上において、その第１方向ｄ１に直交する方向に直線状に延びている。入光側単位プリズム７７は、その長手方向に直交する断面において、三角形形状の断面形状を有している。すなわち、入光側単位プリズム７７は、第１方向ｄ１に沿って一方の側に位置する第１面７７ａと、第１方向ｄ１に沿って他方の側に位置する第２面７７ｂと、を有している。入光側単位プリズム７７は本体部７６上に隙間無く配列され、第２光学シート７５の入光側面、すなわち、第２採光手段３０の第２入光面３１は、入光側単位プリズム７７によって、より厳密には入光側単位プリズム７７の第１面７７ａ及び第２面７７ｂによって、形成されている。

出光側単位プリズム７８は、第２光学シート７５のシート面上において、その第１方向ｄ１に直交する方向に直線状に延びている。出光側単位プリズム７８は、その長手方向に直交する断面において、三角形形状の断面形状を有している。すなわち、出光側単位プリズム７８は、第１方向ｄ１に沿って一方の側に位置する第１面７８ａと、第１方向ｄ１に沿って他方の側に位置する第２面７８ｂと、を有している。出光側単位プリズム７８は本体部７６上に隙間無く配列され、第２光学シート７５の出光側面は、出光側単位プリズム７８の第１面７８ａ及び第２面７８ｂによって、形成されている。

図７に示すように、入光側単位プリズム７７の第１面７７ａ及び出光側単位プリズム７８の第１面７８ａは、仮想平面ｖｐへの法線方向ｎｄに対する傾斜角度の小さい、立ち上がった面として形成されている。一方、入光側単位プリズム７７の第２面７７ｂ及び出光側単位プリズム７８の第２面７８ｂは、仮想平面ｖｐへの法線方向ｎｄに対する傾斜角度の大きい寝た面として形成されている。そして、入光側単位プリズム７７の第２面７７ｂ及び出光側単位プリズム７８の第２面７８ｂは、第１方向ｄ１における一方の側から他方の側へ向けて本体部７６に接近していく。このような第２光学シート７５へ向かう光は、多くの場合、入光側単位プリズム７７のうちの第２面７７ｂを介して第２光学シート７５へ入射し、さらに、出光側単位プリズム７８の第２面７８ｂを介して第２光学シート７５から出射するようになる。また、上述しように、多くの光が、入光側単位プリズム７２のうちの第２面７２ｂを介して第１光学シート７０へ入射し、さらに、本体部７１の出光側面７１ｂを介して第２光学シート７５から出射するようになる。

このような光路を取る際、各界面での屈折により、光の進行方向は変化する。いずれの界面においても、仮想平面ｖｐへの法線方向に対して第１方向ｄ１における一方の側から他方の側へ傾斜して進む際の角度値を正の値とすると（すなわち、図７における第１光学シートへ入射する際の光の進行方向の法線方向ｎｄに対する角度の値、および、図７における第１光学シートから出射した際の光の進行方向の法線方向ｎｄに対する角度の値を正の値とすると）、光の進行方向が法線方向ｎｄに対してなす角度はしだいに大きくなっていく傾向が生じる。これにより、第１方向ｄ１に直交し且つ仮想平面ｖｐと平行な方向から観察した場合、第１方向ｄ１における一方の側から他方の側へと進む光も、第１方向ｄ１において他方の側から一方の側へと向かうように偏向され得る。以上にようにして、図６及び図７に示すように、第２採光手段３０に入射する光は、光学シート７５，７０によってなされる第２入光パネル３６の偏向機能により、或いは、第２入光パネル３６の偏向機能に加えて対向パネル３７の対向反射面３２による偏向機能により、第２採光手段３０内において第１方向ｄ１における一方の側に位置する第２接続面３９に誘導され、第２接続面３９に接続した導光手段５０の第２導光部材６２に取り込まれる。

次に、第３採光手段４０について説明する。図８〜図１０に示すように、第３採光手段４０は、第３入光面４１をなす第３入光パネル４６と、第３入光パネル４６に対向して配置された対向パネル４７と、第３入光パネル４６及び対向パネル４７の間の隙間を側方から塞ぐ側パネル４８と、を有している。第３入光パネル４６は、第３入光面４１が仮想平面ｖｐ上に位置するよう、配置されている。

図８に示すように、対向パネル４７は、第３入光パネル４６に対面する側の面として対向反射面４２を有している。図８に示すように、第３入光面４１に対向して配置された対向反射面４２は、第２方向ｄ２に沿って第３入光面４１と略一定の間隔を保っている。また、第２方向ｄ２に直交する方向の両側に側方反射面４３が設けられ、第３入光面４１と対向反射面４２との間が塞がれている。側方反射面４３は、側パネル４８の内側面によって形成されている。

具体的な構成として、図８及び図１０に示すように、第３採光手段４０は、中空の筒状部材４５を有しており、この筒状部材４５の少なくとも一方が開口して導光手段５０と接続する接続面を形成している。図示された実施の形態では、第２方向ｄ２における両側に開口した筒状部材４５の端面が、それぞれ、導光手段５０と接続する接続面を形成している。具体的には、上述したように、第３導光部材６３が、第２方向ｄ２における一方の側から第３接続面４９ａを介して第３採光手段４０に接続し、第４導光部材６４が、第２方向ｄ２における他方の側から第４接続面４９ｂを介して第３採光手段４０に接続している。各接続面４９ａ，４９ｂは、それぞれ、第３入光パネル４６のパネル面に対して直交している。

図１０に示された例では、筒状部材４５が四角筒状に形成され、四角筒の各側面が、それぞれ、第３入光パネル４６、対向パネル４７、一対の側パネル４８をなしている。対向パネル４７および一対の側パネル４８をなす筒状部材４５の内面は、反射面として形成されている。対向反射面４２及び側方反射面４３は、光を反射する機能、好ましくは、光を正反射、すなわち鏡面反射する機能を有している。筒状部材４５は、一例として、銀等の高反射率材料によって内面をコートされることによって、反射機能を発現するようにしてもよい。

第３採光手段４０の第３入光パネル４６は、第３入光面４１をなすため、或る程度の可視光透過性を有している。このため、第３入光面４１を形成する第３入光パネル４６は、少なくとも可視光帯域の光を透過する機能を有している。

理想的には、第３入光パネル４６を介して第３採光手段４０の内部に入射した光は、そのまま接続面４９ａ，４９ｂに入射する、或いは、対向反射面４２で一度だけ反射して接続面４９ａ，４９ｂに入射する。その一方で、より多くの光を接続面４９ａ，４９ｂに導く観点からは、図８に示すように、第３入光パネル４６がいくらか反射機能を発揮するようにしてハーフミラーとしてもよい。このような第３入光パネル４６として、アルミ等の金属膜や、誘電体の単層または多層コートを内面に施されたパネルを用いることができる。

また、他の例として、図９に二点鎖線で示すように、第３入光パネル４６が、シート状の本体部４６ａと、本体部４６ａの入光側面上に第２方向ｄ２に沿って配置された複数の単位プリズム４６ｂと、を有するようにしてもよい。本体部４６ａの出光側面は平滑面として形成されていることが好ましい。単位プリズム４６ｂを有する第３入光パネル４６によれば、図９に示された視野において、すなわち、仮想平面ｖｐに平行且つ第２方向ｄ２に直交する方向から観察した場合、第３入光パネル４６は、第３入光パネル４６への入射角度よりも第３入光パネル４６から第３採光手段４０の内部に向けた出射角度の方が大きくなるように、第３入光パネル４６を透過する光の進行方向を偏向することが可能となる。このような単位プリズム４６ｂの偏向機能により、第３採光手段４０への入射光をより効率的に接続面４９ａ，４９ｂに導くことが可能となる。

以上のような第３採光手段４０は、上述したように、導光手段５０によって第２方向ｄ２における両側から接続されているので、第３入光面４１に入射した後に第２方向ｄ２における他方の側から一方の側へ進む光、並びに、第２方向ｄ２における一方の側から他方の側へ進む光を高い採光効率にて、とりわけ図１の設置状態では鉛直方向ｖｄからの観察において第２方向ｄ２に沿って進む太陽光を高い採光効率にて、採光することができる。加えて、第３採光手段４０は、簡易な構成を有するとともに、仮想平面ｖｐに対して大きく傾斜しない方向に進む光を非常に効率的に接続面４９ａ，４９ｂに導くことが可能となる。したがって、第３入光パネル４６を有した第３採光手段４０は、仮想平面ｖｐの水平面ｈｐに対する傾斜角度にも依存するが、比較的に低い高度に位置する太陽からの光であって、第２方向ｄ２における他方の側から一方の側、又は、一方の側から他方の側へと進む光を、非常に効率的に採光して導光手段５０に導くことができる。この点から、第３採光手段４０は、仮想平面ｖｐの水平面ｈｐに対する傾斜角度にも依存するが、真昼ではなく朝夕の太陽からの光を採光することに適している。したがって、第３採光手段４０を配置するに当たっては、鉛直方向ｖｄからの観察において、第２方向ｄ２が東西方向に対してなす角度が小さくなっていることが好ましい。この場合、比較的に太陽の高度が低くなる朝及び夕の時間帯に、太陽光を高い効率にて採光することができる。

次に、図示された実施の形態における第１〜第３の採光手段２０，３０，４０の配列について説明する。

まず上述したように、第１採光手段２０及び第２採光手段３０は、比較的に高い高度に位置する太陽からの光であって第１方向ｄ１における他方の側から一方の側へと進む光を、非常に効率的に採光して導光手段５０に導くことができる。第２採光手段３０は、第１採光手段２０よりも高高度の太陽からの光の採光に適しており、第１方向ｄ１における一方の側から他方の側へと進む高高度の太陽からの光をも効率的に採光して導光手段５０に導くことができる。したがって、第１採光手段２０及び第２採光手段３０を配置するにあたっては、設置された太陽光採光システム１０を鉛直方向ｖｄから観察した場合に、第１方向ｄ１が南北方向に対してなす角度の大きさが、第１方向ｄ１が東西方向に対してなす角度の大きさよりも小さくなっていることが優位な条件となる。さらに、第１方向ｄ１における一方の側は、南北方向における北側であることが好ましい。

また、第３採光手段４０は、比較的に低い高度に位置する太陽からの光であって、第２方向ｄ２における他方の側から一方の側、又は、第２方向ｄ２における一方の側から他方の側へと進む光を、非常に効率的に採光して導光手段５０に導くことができる。したがって、第３採光手段４０を配置するにあたっては、設置された太陽光採光システム１０を鉛直方向ｖｄから観察した場合に、第２方向ｄ２が東西方向に対してなす角度の大きさが、第２方向ｄ２が南北方向に対してなす角度の大きさよりも小さくなっていることが優位な条件となる。

そして、第１採光手段２０及び第２採光手段３０の少なくとも一方と、第３採光手段４０と、を配置するにあたっては、設置された太陽光採光システム１０を鉛直方向ｖｄから観察した場合に、第１方向ｄ１が南北方向に対してなす角度の大きさが、第２方向ｄ２が南北方向に対してなす角度の大きさよりも小さくなっていることが好ましい。また、第２方向ｄ２が東西方向に対してなす角度の大きさが、第１方向ｄ１が東西方向に対してなす角度の大きさよりも小さくなっていることが好ましい。さらに、第１方向ｄ１における一方の側は、南北方向における北側であることが好ましい。このような条件を満たす上で、第１方向ｄ１と第２方向とがなす角度の大きさは、４５°より大きく９０°以下であることが好ましい。

図２に示された太陽光採光システム１０には、第１採光手段２０、第２採光手段３０及び第３採光手段４０の三種類の採光手段が設けられている。そして、鉛直方向ｖｄからの観察において、第１方向ｄ１が南北方向と一致し、且つ、第１方向ｄ１における一方の側が北を向くともに他方の側が南を向いている。したがって、第１採光手段２０及び第２採光手段３０は、極めて効率的に太陽光を採光することができる。一方、鉛直方向ｖｄからの観察において、第２方向ｄ２は、第１方向ｄ１と直交し、東西方向と一致している。したがって、第３採光手段４０は、極めて効率的に太陽光を採光することができる。

このような太陽光採光システム１０では、第１採光手段２０及び第２採光手段３０の二つの採光手段が含まれていることにより、太陽の高度によらず、安定して高い効率にて採光することが可能となる。すなわち、同一の方角からの太陽光を太陽の高度に応じて大きな変動を来すことなく安定した効率にて、例えば季節に応じて大きな変動を来すことなく太陽光を安定した効率にて、採光することができる。さらに、第１採光手段２０及び第２採光手段３０に加えて、第３採光手段４０が設けられているので、鉛直方向ｖｄからの観察において互いに異なる二つの方向ｄ１，ｄ２からの光をそれぞれ効率的に採光するようになる。したがって、太陽の位置する方角に応じて大きな変動を来すことなく安定した効率にて、例えば時間帯に応じて大きな変動を来すことなく安定した効率にて、太陽光を採光することができる。以上のことから、本実施の形態による太陽光採光システム１０によれば、構造の複雑化を回避しながら、季節や時間帯による採光効率の変動を効果的に抑制することができ、これにより、一年を通して安定した光量の太陽光を採光することができる。すなわち、従来におけるこの種の太陽光採光システム１０が抱えていた問題を取り除くことにより、太陽光採光システム１０の普及を通じて、省エネルギー及びＣＯ_２削減に大いに寄与することが可能となる。

ところで、図１に示すように、各採光手段２０，３０，４０の入光面２１，３１，４１が位置する仮想平面ｖｐは、水平面ｈｐに傾斜することもある。図１に示された例では、東西方向から観察した場合に、仮想平面ｖｐは水平面ｈｐに対して２４°傾斜している。ここで、図１１は、東経１３５．５°、北緯３５．５°に建物９０が設置されているとの仮定において、当該建物９０が設置された水平面ｈｐを基準として、太陽の移動経路を示した図である。一方、図１２は、当該建物９０の屋根９１によって画成される仮想平面ｖｐを基準として、太陽の移動経路を示した図である。また、図１３は、仮想平面ｖｐへの法線方向ｎｄから太陽の移動経路を示す図である。太陽は、夏至の移動経路ｔ１と冬至の移動経路ｔ２によって挟まれた領域内を移動するようになる。そして、図示された例によれば、第１採光手段２０が領域Ａ１内に位置する太陽からの光を効率的に吸収することができ、第２採光手段３０が領域Ａ２内に位置する太陽からの光を効率的に吸収することができ、第３採光手段４０が領域Ａ３内に位置する太陽からの光を効率的に吸収することができる。

なお、図１２及び図１３に示すように、仮想平面ｖｐが水平面ｈｐに対して傾斜することから、太陽光採光システム１０には、仮想平面ｖｐへの法線方向ｎｄに対して南北方向における北側に傾斜した方向からも太陽光が入射するようになる。上述したように、また、図７に示すように、第２採光手段３０は、第１方向ｄ１における一方の側から他方の側に進んで第２入光面３１に入射する光の進行方向を、第１方向ｄ１における他方の側から一方の側へ進むように変えることが可能である。このため、この第２採光手段３０によれば、仮想平面ｖｐへの法線方向ｎｄに対して北側に傾斜した方向からの太陽光をも、すなわち図１２及び図１３の領域Ａ１内に位置する太陽からの光をも効率的に採光することができる。

また、図示された例においては、第１採光手段２０及び第２採光手段３０が、第１方向ｄ１に非平行な方向、より具体的には、第１方向ｄ１に直交する方向、言い換えると第２方向ｄ２、さらに言い換えると東西方向に並べて配置されている。第３採光手段４０は、第１採光手段２０及び第２採光手段３０の第１方向ｄ１における他方の側、言い換えると、第１採光手段２０及び第２採光手段３０の南北方向における南側に配置されている。このような太陽光採光システム１０によれば、図２に示すように、建物９０の屋根９１の限られたスペースを有効に活用しながら、各採光手段２０，３０，４０を用いて極めて効率的に太陽光を採光することができる。

なお、図３（ａ）に示すように、第１採光手段２０及び第２採光手段３０が並べて配列される形態においては、第１採光手段２０に組み込まれた第１入光パネル２６の第１光学シート７０及び第２採光手段３０の第２入光パネル３６の第１光学シート７０が接続されていてもよい。すなわち、第１入光パネル２６の第１光学シート７０が、第２入光パネル３６の第１光学シート７０と一体的に形成されていてもよい。図３（ａ）に示された例では、第１光学シート７０の一部分上に第２光学シート７５が配置され、第２光学シート７５が配置されている部分が第２採光手段３０をなし、第２光学シート７５が配置されていない部分が第１採光手段２０をなしている。このような構成によれば、太陽光採光システム１０の構成をさらに簡略化することができる。また、このような構成においては、図３（ｃ）に示すように、第２光学シート７５が、第１光学シート７０の第２方向ｄ２における中央部分に配置されるようにしてもよい。すなわち、第１採光手段２０が、第２方向ｄ２における第２採光手段３０の両側にそれぞれ並べて配置されるようにしてもよい。

また、第１採光手段２０及び第２採光手段３０が第２方向ｄ２に配列される場合、第１採光手段２０及び第２採光手段３０の間を側パネル２８，３８で区画する必要はない。図３（ｂ）に示すように、第１採光手段２０及び第２採光手段３０の間の側パネルを取り除いてもよい。すなわち、第１採光手段２０の内部と第２採光手段３０の内部とが、その間に区画を設けることなく、その配列方向に連通するようにしてもよい。このような態様によれば、取り除いた側パネルでの反射損失が生じなくなるので、太陽光採光システム１０の採光効率をさらに改善することもできる。

ここで、本件発明者が行ったシミュレーション結果及び実験結果の一部として、以下のシミュレーション結果を説明する。

まず、図１４に、シミュレーション対象とした太陽光採光システム１０のモデルを示す。このシミュレーションモデルでは、図２から図１０を参照して説明した太陽光採光システム１０の構成及び配列と同一の構成及び配列とした。図１４には、モデルの各寸法を示している。図１４に示されていない寸法等は以下のように設定した。

第１採光手段２０及び第２採光手段３０に関して、第１光学シート７０における入光側単位プリズム７２の第１方向ｄ１への配列ピッチを０．２ｍｍとした。入光側単位プリズム７２の第１面７２ａが仮想平面ｖｐに対してなす角度θ_１１（図５参照）の大きさを４９°とし、入光側単位プリズム７２の第２面７２ｂが仮想平面ｖｐに対してなす角度θ_１２（図５参照）の大きさを２０°とした。第２光学シート７５における入光側単位プリズム７７及び出光側単位プリズム７８の第１方向ｄ１への配列ピッチを共に０．２ｍｍとした。各単位プリズム７７，７８の第１面７７ａ，７８ａが仮想平面ｖｐに対してなす角度θ_２１，θ_３１（図７参照）の大きさを９０°とし、各単位プリズム７７，７８の第２面７７ｂ，７８ｂが仮想平面ｖｐに対してなす角度θ_２２，θ_３２（図７参照）の大きさを３０°とした。第１光学シート７０及び第２光学シート７５は、真鍮板をダイヤモンドバイトにて切削して作製した金型を用いて、ポリメタクリル酸メチル樹脂からなる基材の表面に、屈折率１．５５の紫外線硬化型樹脂を賦型することにより作製したものとした。第２採光手段３０においては、第１光学シート７０と第２光学シート７５との間に０．５ｍｍのスペースを設けた。対向反射面２２，３２及び側方反射面２３，３３の反射率は９５％とした。

第３採光手段４０に関して、第３入光パネル４６は、厚み４ｍｍのポリメタクリル酸メチル樹脂の板とした。対向反射面４２及び側方反射面４３の反射率は９５％とした。

シミュレーションモデルでは、第１採光手段２０、第２採光手段３０及び第３採光手段４０を、東経１３５．５°、北緯３５．５°に位置する建物９０の屋根９１に設置することを想定した。屋根９１と平行であり且つ入光面２１，３１，４１とも平行な仮想平面ｖｐは、南北方向において北側が上方に位置するよう水平面ｈｐに対して２４°傾斜していると想定した。

以上のモデルに対して、次の条件で採光効率をシミュレーションした。ここで採光効率とは、太陽から入光面に直接入射する入射光の光量に対する、当該入射光のうち各採光手段の接続面に到達する光の光量の割合とした。採光効率は、季節を冬至（１２月２１日）から夏至（６月２１日）まで一ヶ月おき、且つ、時刻を午前５時から正午まで一時間おきに調査した。なお、夏至から冬至までの季節、並びに、正午から夕方までの時間帯についての採光効率は、ほぼ対称となることから省略した。採光効率は、第１採光手段２０単独についての結果、第２採光手段３０単独についての結果、第３採光手段４０単独についての結果、並びに、第１〜第３採光手段２０，３０，４０を含む太陽光採光システム１０全体としての結果について調査した。第１採光手段２０についての結果を表１及び図１５に示し、第２採光手段３０についての結果を表２及び図１６に示し、第３採光手段４０についての結果を表３及び図１７に示し、太陽光採光システム１０全体についての結果を表４及び図１８に示す。なお、表１，表２，表３中の空欄は太陽が日没している時間に対応する。

以上のような実施の形態によれば、図１５〜図１８並びに表１〜表４における結果でも実証されているように、季節又は時間帯による採光効率の変動を効果的に抑制することができる。したがって、採光効率の低い時間帯において、太陽光採光手段以外の照明手段を用いる必要を無くすことができる。また、屋外と異なる明暗が生じることによる違和感をなくすことができる。また、太陽光採光システム１０によって採光された太陽光を利用することにより、省エネルギー及びＣＯ_２の削減に貢献することができる。

以上、本発明を図示する実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、この他にも種々の態様で実施可能である。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。

例えば、第１採光手段２０、第２採光手段３０及び第３採光手段４０の具体的構成を適宜変更してもよい。

また、上述した実施の形態とは異なり、太陽光採光システム１００の採光手段を、図１９に示すように、建物９０の外壁９２に設置するようにしてもよい。図１９に示す例では、太陽光採光システム１００の採光手段は、南側を向く外壁９２に取り付けられている。この太陽光採光システム１００は、図１９の設置された状態にて、仮想平面ｖｐが鉛直方向に対してなす角度が非常に小さくなり、典型的には０°となる。図１９に示された太陽光採光システム１００において、上述した実施の形態と同様に、第１採光手段２０、第２採光手段３０及び第３採光手段４０の少なくとも二以上を有している。この結果、図１９に示された例によっても、上述した実施の形態と同様の作用効果を奏することができ、季節又は時間帯による採光効率の変動を効果的に抑制することができる。

図１９の太陽光採光システム１００に組み込まれ得る第１採光手段２０、第２採光手段３０及び第３採光手段４０は、上述した実施の形態の各採光手段と同様に構成され得る。図２０には、図１９の太陽光採光システム１００に組み込まれる第１採光手段２０の一例が示され、図２１には、図１９の太陽光採光システム１００に組み込まれる第２採光手段３０の一例が示されている。図２０に示された第１採光手段２０では、光学シート７０，７５に含まれるプリズムの断面形状が異なり且つ第２光学シート７５の入光側単位プリズム７７が設けられていないことによって偏光機能の程度が、上述した実施の形態で説明した第１採光手段と異なっているが、その他は同一に構成されている。また、図２１に示された第２採光手段３０では、光学シート７０に含まれるプリズムの断面形状が異なることによって偏光機能の程度が、上述した実施の形態で説明した第２採光手段と異なっているが、その他は同一に構成されている。図１９の太陽光採光システム１００の第１採光手段２０及び第２採光手段３０は、第１方向ｄ１における他方の側から一方の側へ進む光を効率的に採光して導光手段５０に導くことができる。一方、図１９の太陽光採光システム１００の第３採光手段４０は、上述した実施の形態の第３採光手段と同様に構成されている。したがって、図１９の太陽光採光システム１００の第３採光手段４０は、第２方向ｄ２における一方の側から他方の側へ進む光並びに第２方向ｄ２における他方の側から一方の側へと進む光を高い採光効率にて、採光することができる。

このような太陽光採光システム１００では、第１採光手段２０は、比較的に高い高度に位置する太陽からの光であって第１方向ｄ１における他方の側から一方の側へと進む光を、非常に効率的に採光して導光手段５０に導くことができる。第２採光手段３０は、第１採光手段２０よりも低高度の太陽からの光の採光に適している。したがって、第１採光手段２０及び第２採光手段３０を配置するにあたっては、外壁９２に設置された太陽光採光システム１００をその仮想平面ｖｐへの法線方向ｎｄから観察した場合に、言い換えると、仮想平面ｖｐへの法線方向ｎｄに沿って仮想平面ｖｐ上に投影した状態で判断した場合に、第１方向ｄ１が鉛直方向に対してなす角度の大きさが、第１方向ｄ１が水平方向ｈｄに対してなす角度の大きさよりも小さくなっていることが優位な条件となる。さらに、第１方向ｄ１における導光手段５０が接続している側となる一方の側は、鉛直方向における下側であることが好ましい。

また、この太陽光採光システム１００では、第３採光手段４０は、比較的に低い高度に位置する太陽からの光であって、第２方向ｄ２における他方の側から一方の側、又は、第２方向ｄ２における一方の側から他方の側へと進む光を、非常に効率的に採光して導光手段５０に導くことができる。したがって、第３採光手段４０を配置するにあたっては、外壁９２に設置された太陽光採光システム１００をその仮想平面ｖｐへの法線方向ｎｄから観察した場合に、言い換えると、仮想平面ｖｐへの法線方向ｎｄに沿って仮想平面ｖｐ上に投影した状態で判断した場合に、第２方向ｄ２が水平方向ｈｄに対してなす角度の大きさが、第２方向ｄ２が鉛直方向に対してなす角度の大きさよりも小さくなっていることが優位な条件となる。

そして、第１採光手段２０及び第２採光手段３０の少なくとも一方と、第３採光手段４０と、を配置するにあたっては、外壁９２に設置された太陽光採光システム１００をその仮想平面ｖｐへの法線方向ｎｄから観察した場合に、言い換えると、仮想平面ｖｐへの法線方向ｎｄに沿って仮想平面ｖｐ上に投影した状態で判断した場合に、第１方向ｄ１が鉛直方向に対してなす角度の大きさが、第２方向ｄ２が鉛方向向に対してなす角度の大きさよりも小さくなっていることが好ましい。また、第２方向ｄ２が水平方向ｈｄに対してなす角度の大きさが、第１方向ｄ１が水平方向ｈｄに対してなす角度の大きさよりも小さくなっていることが好ましい。さらに、第１方向ｄ１における一方の側は、鉛直方向における下側であることが好ましい。このような条件を満たす上で、第１方向ｄ１と第２方向とがなす角度の大きさは、４５°より大きく９０°以下であることが好ましい。

図２２〜図２４に示された太陽光採光システム１００には、第１採光手段２０、第２採光手段３０及び第３採光手段４０の三種類の採光手段が設けられている。なお、図２２〜図２４は、太陽光採光システム１００を、仮想平面ｖｐへの法線方向ｎｄから観察した状態にて、言い換えると、仮想平面ｖｐへの法線方向ｎｄに沿って仮想平面ｖｐ上に投影した状態にて、示している。そして、図２２〜図２４に示された例では、仮想平面ｖｐへの法線方向ｎｄから観察において、第１方向ｄ１が鉛直方向と一致し、且つ、第１方向ｄ１における一方の側が鉛直方向における下を向くともに他方の側が上を向いている。したがって、第１採光手段２０及び第２採光手段３０は、極めて効率的に太陽光を採光することができる。一方、仮想平面ｖｐへの法線方向ｎｄから観察において、第２方向ｄ２は、第１方向ｄ１と直交し、水平方向ｈｄと一致している。したがって、第３採光手段４０は、極めて効率的に太陽光を採光することができる。

また、図２２〜図２４に示された例において、第３採光手段４０は、第１採光手段２０および第２採光手段３０の第１方向における他方の側に配置されている。この結果、第１採光手段２０および第２採光手段３０に接続する導光手段５０に干渉することなく第３採光手段４０を配置することができ、また、第３採光手段４０に接続する導光手段５０に干渉することなく第１採光手段２０及び第２採光手段３０を配置することができる。

１０ 太陽光採光システム
２０ 第１採光手段
２１ 第１入光面
２６ 第１入光パネル
２９ 第１接続面
３０ 第２採光手段
３１ 第２入光面
３６ 第２入光パネル
３９ 第２接続面
４０ 第３採光手段
４１ 第３入光面
４５ 筒状部材
４６ 第３入光パネル
４９ａ 第３接続面
４９ｂ 第４接続面
５０ 導光手段
７０ 第１光学シート
７１ 本体部
７２ 入光側単位プリズム
７５ 第２光学シート
７６ 本体部
７７ 入光側単位プリズム
７８ 出光側単位プリズム
１００ 太陽光採光システム

Claims (13)

1. 或る一つの仮想平面上にそれぞれ入光面を有する二以上の採光手段と、
   前記二以上の採光手段のそれぞれと接続されて採光手段からの光を受ける導光手段と、を備え、
   前記二以上の採光手段には、
   前記仮想平面上に位置する第１入光面をなす第１入光パネルを有し、前記仮想平面と平行な第１方向における一方の側から前記導光手段に接続された第１採光手段と、
   前記仮想平面上に位置する第２入光面をなす第２入光パネルを有し、前記第１方向における前記一方の側から前記導光手段に接続された第２採光手段であって、前記第２入光パネルが、前記仮想平面に直交し且つ前記第１方向と平行な面内を進む光が前記仮想平面上に入射した場合に、当該光の進行方向を、前記第１入光面を透過した際の進行方向とは異なる進行方向へ向ける偏向機能を有している、第２採光手段と、
   前記仮想平面上に位置する第３入光面をなす第３入光パネルを有し、前記第１方向と交差し且つ前記仮想平面と平行な第２方向における少なくとも一方の側から前記導光手段に接続された第３採光手段と、
   のうちの、前記第１採光手段及び前記第２採光手段が含まれている、或いは、前記第１採光手段、前記第２採光手段及び前記第３採光手段が含まれている、太陽光採光システム。
2. 鉛直方向から観察した場合に、
   前記第１方向が南北方向に対してなす角度の大きさが、前記第２方向が南北方向に対してなす角度の大きさよりも小さくなり、
   前記第２方向が東西方向に対してなす角度の大きさが、前記第１方向が東西方向に対してなす角度の大きさよりも小さくなり、
   前記第１方向における一方の側が、南北方向における北側となる、
   ように配置される、請求項１に記載の太陽光採光システム。
3. 鉛直方向から観察した場合に、
   前記第１方向が南北方向に対してなす角度の大きさが、前記第１方向が東西方向に対してなす角度の大きさよりも小さくなり、
   前記第１方向における一方の側が、南北方向における北側となる、
   ように配置される、請求項１または２に記載の太陽光採光システム。
4. 鉛直方向から観察した場合に、前記第２方向が東西方向に対してなす角度の大きさは、前記第２方向が南北方向に対してなす角度の大きさよりも小さくなるように配置される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽光採光システム。
5. 前記仮想平面への法線方向から観察した場合に、
   前記第１方向が鉛直方向に対してなす角度の大きさが、前記第２方向が鉛直方向に対してなす角度の大きさよりも小さくなり、
   前記第２方向が水平方向に対してなす角度の大きさが、前記第１方向が水平方向に対してなす角度の大きさよりも小さくなり、
   前記第１方向における一方の側が、鉛直方向における下側となる、
   ように配置される、請求項１に記載の太陽光採光システム。
6. 前記仮想平面への法線方向から観察した場合に、
   前記第１方向が鉛直方向に対してなす角度の大きさが、前記第１方向が水平方向に対してなす角度の大きさよりも小さくなり、
   前記第１方向における一方の側が、鉛直方向における下側となる、
   ように配置される、請求項１または５に記載の太陽光採光システム。
7. 前記仮想平面への法線方向から観察した場合に、前記第２方向が水平方向に対してなす角度の大きさは、前記第２方向が鉛直方向に対してなす角度の大きさよりも小さくなるように配置される、請求項1，５又は６に記載の太陽光採光システム。
8. 前記二以上の採光手段には、前記第１採光手段、前記第２採光手段および前記第３採光手段が含まれており、
   前記第１採光手段および前記第２採光手段が、前記第１方向に非平行な方向に配列され、
   前記第３採光手段は、前記第１採光手段および前記第２採光手段の第１方向における他方の側に配置されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の太陽光採光システム。
9. 前記二以上の採光手段には、前記第１採光手段および前記第２採光手段が含まれており、
   前記第１採光手段および前記第２採光手段が、前記第１方向に非平行な配列方向に配列され、
   前記第１採光手段の内部と前記第２採光手段の内部とは、前記配列方向に連通している、請求項１〜８のいずれか一項に記載の太陽光採光システム。
10. 前記二以上の採光手段には、前記第１採光手段および前記第２採光手段が含まれており、
    前記第１採光手段の前記第１入光パネルが、透過光の進行方向を変化させる偏向機能を有した第１光学シートを含み、
    前記第２採光手段の前記第２入光パネルが、前記第１光学シートと、前記第１光学シートと重ねて配置され且つ透過光の進行方向を変化させる偏向機能を有した第２光学シートと、を含み、
    前記第１採光手段および前記第２採光手段が、前記第１方向に非平行な方向に配列され、前記第１入光パネルの前記第１光学シート及び前記第２入光パネルの前記第１光学シートは接続されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の太陽光採光システム。
11. 前記第１採光手段は、前記第１入光パネルに対面する対向反射面を有し、前記対向反射面は、前記第１方向に沿って他方の側から前記一方の側へ向けて前記第１入光パネルから離間していくよう、前記第１入光パネルに対して傾斜し、
    前記第２採光手段は、前記第２入光パネルに対面する対向反射面を有し、前記対向反射面は、前記第１方向に沿って他方の側から前記一方の側へ向けて前記第２入光パネルから離間していくよう、前記第２入光パネルに対して傾斜している、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の太陽光採光システム。
12. 前記第１採光手段が、シート状の本体部と、前記本体部の入光側面上に前記第１方向に沿って配列された複数の単位プリズムと、を有する光学シートを含み、
    前記第１入光面は、前記光学シートの単位プリズムによって形成され、
    前記光学シートの表面をなす本体部の出光側面は、平滑面として形成されている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の太陽光採光システム。
13. 前記第２採光手段が、
    シート状の本体部と、前記本体部の入光側面上に前記第１方向に沿って配列された複数の単位プリズムと、を有する第１光学シートと、
    前記第１光学シートに入光側から重ねられた第２光学シートと、を含み、
    前記第２光学シートは、シート状の本体部と、前記本体部の入光側面上に前記第１方向に沿って配列された複数の入光側単位プリズムと、前記本体部の出光側面上に前記第１方向に沿って配列された複数の出光側単位プリズムと、を有し、
    前記第１光学シートの表面をなす本体部の出光側面は、平滑面として形成されている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の太陽光採光システム。

Images