JPH08196152A

JPH08196152A - 構造物の採光調整装置

Info

Publication number: JPH08196152A
Application number: JP3015395A
Authority: JP
Inventors: Shigehisa Hattori; 榮久服部
Original assignee: Tabai Espec Co Ltd
Current assignee: Espec Corp
Priority date: 1995-01-25
Filing date: 1995-01-25
Publication date: 1996-08-06

Abstract

(57)【要約】【目的】温室や住宅等において総合的に効率良く太陽
光を利用する。【構成】採光調整装置は、温室等の屋根部に２層に取
り付けられ太陽光の透過を制限する外側透光部材１及び
内側透光部材２と、内側透光部材２の角度を調整可能に
する角度調整機構３と、更に太陽電池ユニット４を有す
る。例えば、外側透光部材１をハーフミラーにし、内側
透光部材を、角度によって透光性の異なる角度選択性の
あるガラスにする。【効果】太陽光の透過制限による限定的採光、反射利
用による積極的採光、波長に対する選択的遮光、二重屋
根の形成による断熱性の向上、太陽光の余剰エネルギー
の発電利用、等が可能になり、温室や住宅において太陽
光を有効利用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、植物栽培用のハウス、
温室、住宅等の日射を受ける建造物、その他照明を必要
とする構造物の採光調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】建造物の採光調整装置としては、例え
ば、光量調節温室が提案されている（特開昭６１−６７
４１７号公報参照）。この装置は、ガラス温室の屋根の
上に傾斜角度の調節可能な遮光板を設け、太陽光の強度
の時間的変化によって遮光板の角度を変え、太陽光の強
いときには全面的又は部分的にこれを遮蔽する角度に
し、太陽光の弱いときには、太陽光を全面的に採り入れ
ると共に、遮光板を反射板として利用し、反射光も採り
入れられる角度にし、日中における太陽光の強度や入射
角の変化に対応して全体的に太陽光を有効に利用しよう
とするものである。

【０００３】しかしながら、この光量調節温室では、太
陽光の強いときには単に遮光するだけであるため、植物
の生育に必要な可視光線が不足する場合がある。又、太
陽光がある程度強いときに部分的に太陽光を遮断するの
で、温室内の太陽光の直射を受ける所と日陰の所とで大
きな温度差が生じ、温室内の温度がアンバランスになる
可能性がある。そして、太陽光の直射を受ける植物で
は、葉温が上昇したり水の蒸散量が過大になる不具合が
生ずる。又、太陽光の時間の変化に伴うスペクトルの変
化について対策が採れない欠点がある。

【０００４】一方、住宅等の建物では、従来、冷房効果
を上げたりプライバシイ保護のため、表面加工したガラ
スやフィルムを貼付したガラス等が用いられることがあ
る。しかしながら、このようなガラスは、太陽光線の強
弱に関係なく一律にその透過率を低下させる。そのた
め、太陽光線が弱いときには照度不足になるという不具
合があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術に於
ける上記問題を解決し、温室や住宅等の建造物やその他
の構造物において総合的に効率良く光を利用でき、且つ
光線のスペクトルも調整可能な採光調整装置を提供する
ことを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、請求項１の発明は、構造物の採光調整装置
が、構造物の外壁部に２層に取り付けられる外側透光部
材及び内側透光部材と、該外側透光部材又は内側透光部
材のうち少なくとも一方の角度を調整可能にする角度調
整機構と、を有し、前記外側透光部材又は内側透光部材
のうち角度調整可能なものは光線の入射角によって透光
性能が異なる材料であることを特徴とし、請求項２の発
明は、上記に加えて、前記外側透光部材の内側面と前記
内側透光部材の外側面とは光反射機能を備え、前記外側
透光部材と前記内側透光部材との間の少なくとも一端側
に集光部材を有することを特徴とする。

【０００７】ここで、「光線の入射角によって透光性能
が異なる材料」とは、光線の入射角の変化に応じて透過
光量が変化する材料をいう。なお、このような材料と、
光の波長に対する選択的透過機能（例えば赤外線カット
や紫外線カット等）とを組合せ、或いは該選択的透過機
能の異なる複数の透光部材を多重構造に重ね合わせ、そ
れらの角度を個別に調整することによって、全体として
透光スペクトルを希望のものに調整することができる。

【０００８】

【作用】本発明によれば、例えば温室において、非回転
側の透光部材に予め選択された選択的透光機能（例えば
特定波長の光線をカットする）を持たせ、角度調整透光
部材に、光線の入射角の変化に応じて透光性能の異なる
材料を用い、或いはそこに更に選択的透光機能を加え
て、季節や時間による太陽光の入射角やスペクトルの変
化に対応して、その角度を調節すれば、温室内で生育さ
せる生物に最も適した光量とスペクトルを得ることがで
きる。そして、その調節の為に結果として反射させた光
線のエネルギーを集めて太陽電池或いは集熱装置によっ
て光エネルギーを電気或いは熱エネルギーに変換して利
用すれば、太陽エネルギーを最大限に利用することがで
きる。

【０００９】又、一般のビルや住宅の屋根もしくは側壁
にこの技術を応用すれば、該建造物内の生活環境を最適
に調整でき、しかも反射光線のエネルギーを利用して暖
冷房やその他の熱源、エネルギー源として利用でき、極
めて省エネ効果の大きい建造物とすることができる。

【００１０】特に照射スペクトルに特別な制限を必要と
するときには、透過光スペクトルの異なる角度調整可能
の透過部材を複数、多重構造に重ね合わせ、それらの角
度をそれぞれ個別に調整することによって、透過光のス
ペクトルを総合的に調整することができる。

【００１１】更に、非回転側の透光部材が内側にあると
きには、それを乱屈折構成（例えば型板ガラス或いはす
りガラス）とすれば、角度調整可能な透光部材の効果と
相乗させて、室内のより均一な照明を得ることもでき
る。

【００１２】

【実施例】図１は構造物の採光調整装置の一実施例の概
略構成を示す。本装置は、図示しない温室等の建造物の
屋根部に２層に取り付けられ太陽光のうち有害な波長又
は強さの光線の透過を制限する外側透光部材１及び透過
光を角度によって調整する内側透光部材２と、これらの
うち内側透光部材２の角度を調整可能にする角度調整機
構３とを有する。更に本実施例では、内外透光部材間の
一方側の端に太陽電池ユニット４を設けている。

【００１３】外側透光部材１は、例えば内側に向かって
ハーフミラーであり、８０％程度の光透過率を持ち、建
造物の屋根を形成するように固定配置されている。その
裏面側１ａは、ある程度の光反射効果を有する。内側透
光部材２は、角度によって透光性の異なる角度選択性の
あるガラスで、例えば入射角０°〜６０°程度までの光
を反射させ、これ以外の入射角の光は、通常のガラスと
同様に透過される。詳細説明は省略するが、このような
ガラスは製品化されている。

【００１４】角度調整機構３は、建造物の幅方向に延設
された操作ロッド３１、これにリンク結合された連結ロ
ッド３２、これに固定された支持軸３３等により構成さ
れている。支持軸３３は、建造物から図示しない支持機
構を介して一定位置で回転自在に支持されている。太陽
電池ユニット４は、集光板４１、その角度制御装置４
２、電池４３等を有する。

【００１５】このような採光調整装置では、図において
矢印Ａで示す方向から外側透光部材１に強い太陽光が当
たるときには、内側透光部材２を太陽光の入射角αが６
０°以内になるように向ける。このようにすれば、太陽
光の８０％程度が外側透光部材１を通過して入ってくる
が、入射角に応じて一部の光線は矢印Ｂ方向に反射し、
残余分が矢印Ｃ方向に透過する。従って、内側透光部材
の角度を調整すれば、矢印Ｃ方向に透過する光量を適切
な量に調節することが極めて容易である。一方、矢印Ｂ
方向に反射した光は、光反射効果を有する外側透光部材
１の裏面１ａで反射され、太陽電池の集光板４１方向に
向かう。従って、集光板４１には反射光が集中し、これ
が電池４３によって電気エネルギーに変換される。夜間
や冬季等には、内側透光部材２を図において２点鎖線で
示す位置にする。これにより内外透光部材２、１が２重
壁構造を形成し、気密断熱効果が良くなる。

【００１６】本採光調整装置によれば、内側透光部材２
の角度調節により、建造物内の光透過量を最適量に調節
できる。そして、余分な光エネルギーを電気エネルギー
に変換でき、エネルギーの有効利用が図られる。又、太
陽電池を集熱装置に置換すれば、太陽エネルギーを熱エ
ネルギーに変換でき、暖冷房や温水等に利用できる。
又、２重壁構造により全閉状態では断熱効果が得られ
る。更に、建造物内を人工照明する場合、内側透光部材
２を開状態にすれば、外側透光部材１の反射効果によっ
て照明効率を上げることができる。

【００１７】図２は他の実施例を示す。本例の装置は、
図１の装置に較べて、角度調整機構３をリンク及びガイ
ド装置として構成している点が相違する。角度調整機構
３は、固定レール３５、内側透光部材２の一端に取り付
けられ固定レール３５にガイドされるローラ３６、内側
透光部材２同士を相互に回転可能に連結する軸３７、こ
れに取り付けられたローラ３８、これをガイドしつつ矢
印Ｄ方向に動かされる移動レール３９等により構成され
ている。太陽電池の集光板４１は両側に設けられる。こ
の装置も、図１の装置と同様の作用効果を有するが、内
側透光部材２が連続するので、常時２重ガラスを形成す
るため、断熱性が一層良くなる。

【００１８】図３以下は更に各種の実施例を示す。以下
の図では、図を簡単にするためガラス構成のみを示し、
角度調整機構を省略している。図３では、外内透光部材
１及び２を、それぞれ紫外線及び赤外線を選択的に遮断
する紫外線カットガラス及び熱線反射ガラスとし、両方
のガラスに角度調整機構を設けている。紫外線カットガ
ラスは、例えば、植物の生育のために有用であることが
実験的に証明されつつある波長３４０〜４００ｎｍ程度
の紫外線を透過し、これより波長の短い紫外線をカット
する。熱線反射ガラスは、熱線反射フィルムの貼付され
たガラスで、特に波長７８０ｎｍ以上の赤外線を大幅に
カットする。このような紫外線及び赤外線を図ではＵＶ
及びＵＲとして表示し、これらの経路を矢印で示してい
る。なお、両ガラス共、可視光線Ｌの透過を妨げない。

【００１９】このような装置を温室に適用すると、同図
（ａ）に示す如く、両ガラス１、２を全閉したときに
は、植物の生育に必要とせず熱線反射フィルムの耐久性
を低下させる可能性のある紫外線をカットすると共に、
赤外線カットによって内部温度の不必要な上昇を抑制で
きる。又、太陽光の弱い時期における中温温室効果を得
ることができる。同図（ｂ）のように熱線カットガラス
２を傾斜させると、赤外線が直接又は反射光として適当
に導入され、低温シーズン等に温室内を必要な温度に維
持できる。この場合、内側透光部材２を分割しているの
で、部材間で光の反射効果が生じ、採光の均一化が図ら
れる。同図（ｃ）は赤外線をカットし紫外線を限定的に
採り入れる場合である。（ｄ）は、両ガラスを共に開
き、太陽光を最大に採り入れる場合である。更に、光線
の波長に対する透光性が角度によって変化する２組の透
光部材の角度を、それぞれ独立に変化するようにしてお
けば、時間によって刻々変化する太陽光線のスペクトル
を希望のスペクトルに調整することも可能となる。な
お、このように両ガラスを角度調整可能にする場合に
は、同図（ｅ）又は（ｆ）に示す如く、ガラスの上又は
下に透光性のある保護部材５を設け、シール性及び保温
性を確保することが望ましい。

【００２０】図４は、外側透光部材の光反射作用を利用
する例を示す。同図（ａ）に示す如く、太陽光が傾斜し
たときには、地上に植えられた植物を対象にする場合、
太陽光が無駄に当たる部分Ｅ及び建物の側壁により太陽
光の当たらないデッドゾーンＦが発生する。このような
場合には、同図（ｂ）に示すように、外側透光部材１と
して光反射機能を有する例えば熱線反射ガラスを用い、
これを傾斜させてその反射光をデッドゾーンＦに当てる
ようにする。このようにすれば、太陽光の有効利用を図
ることができる。

【００２１】図５は、構造物が住宅である場合に採光調
整装置で採光制御と省エネを両立させる例を示す。外側
透光部材１は、表面１２側に太陽電池の集光部分と、裏
面１１側に赤外線反射フィルムとを備え、角度調整可能
になっている。内側透光部材２は、固定して設けられる
紫外線カットフィルタであり、防水及び保温機能を有す
る。部分的に換気用の窓やスリットがあってもよい。こ
の装置では、同図（ａ）に示す全閉時には、太陽光を太
陽電池に利用できると共に、赤外線及び紫外線をカット
し、住宅内の冷房効果の向上及び家具等の日焼けの防止
を図ることができる。（ｂ）のように外側透光部材１を
適当に傾斜させると、限定的に可視光及び赤外線を導入
でき、室内を適温にすることができる。

【００２２】同図（ｃ）は、矢印で示す範囲から太陽光
が当たる場合、日の当たる側の外側透光部材１を閉鎖し
て反対側のものを開き、片側で発電すると共に、日の当
たらない反対側で採光する状態を示す。この場合、２点
鎖線で示すように、反射屋根６を追加装備してもよい。
そのようにすれば、太陽光が２点鎖線で示す方向から当
たるときに、これを反射屋根６で反射させて発電に利用
することができる。（ｄ）において矢印で示すように太
陽光の高い範囲では、外側透光部材１をほぼ水平状態に
することにより、太陽光を発電用及び採光の両方に最大
に利用できる。更に（ｅ）のように、日の当たる側から
太陽光を取り入れると共に、反対側を閉鎖して断熱効果
を向上させれば、暖房に好都合な条件を実現できる。

【００２３】なお、本発明の採光調整装置は、固定的に
築造された温室や家屋等の建造物に限らず、プレハブ式
のものや可搬式の小型温室等の建造物にも適用できるも
のである。

【００２４】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、請求項１の
発明においては、内外透光部材を２層に設け、そのうち
の少なくとも一方を入射角によって透光性能が異なる材
料としてその角度を調整可能にすることにより、太陽光
の透過制限による限定的採り入れ、反射利用による積極
的採り入れ、波長に対する選択的遮光、二重屋根の形成
による断熱性の向上等が可能になり、温室や住宅等の構
造物における太陽光の多面的有効利用を図ることができ
る。請求項２の発明においては、更に、太陽光の余剰エ
ネルギーを電気エネルギーや熱エネルギーとして利用で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の採光調整装置の主要部分を示す説明図
である。

【図２】他の実施例の採光調整装置の主要部分を示す説
明図である。

【図３】（ａ）乃至（ｆ）は更に他の実施例の採光調整
装置の説明図である。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は外側透光部材の反射機能を
利用する例の説明図である。

【図５】（ａ）乃至（ｅ）は採光調整装置を住宅におけ
る採光と省エネに利用する場合の説明図である。

【符号の説明】

１外側透光部材２内側透光部材３角度調整機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】構造物の外壁部に２層に取り付けられる
外側透光部材及び内側透光部材と、該外側透光部材又は
内側透光部材のうち少なくとも一方の角度を調整可能に
する角度調整機構と、を有し、前記外側透光部材又は内
側透光部材のうち角度調整可能なものは光線の入射角に
よって透光性能が異なる材料であることを特徴とする構
造物の採光調整装置。
【請求項２】前記外側透光部材の内側面と前記内側透
光部材の外側面とは光反射機能を備え、前記外側透光部
材と前記内側透光部材との間の少なくとも一端側に集光
部材を有することを特徴とする請求項１に記載の構造物
の採光調整装置。