JPH10121673A - 集光装置及び天窓 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】風呂、キッチン等の部屋にも十分な採光を行
う。 【解決手段】本発明の係る集光装置１１は、屋根１２の
上面に設置される反射板１３と、該反射板１３の上方位
置に配置される集光体１４と、該集光体１４の下方に接
続された導光管１０とからなる。集光体１４は、下部周
壁１７及び上部周壁１６並びに頂板１５で内部の中空空
間１８を取り囲んで形成してあり、下部周壁１７につい
ては、反射板１３で反射された反射光が該中空空間に入
射するように透光性材料で形成し、上部周壁１６及び頂
板１５は、外部から内部への透光性を確保して太陽光線
が内部空間１８に直接入射できるようにするとともに、
いったん中空空間１８に入射した太陽光線が再び外に放
射されないように内面に反射面２５を形成してある。導
光管１４は、集光体１４で集められた光を内面に形成さ
れた反射面２１で反射させながら室内空間まで導くよう
になっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として住宅で利
用される集光装置及び天窓に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近では、住宅内での快適性を高める手
段として、屋根にトップライトすなわち天窓を取り付け
る事例が多くなってきた。特に、都市部においては、隣
接する建物との関係上、あるいはプライバシーを重視し
た結果、外壁面に十分な窓開口をとることができない場
合が少なくないが、かかる場合でも屋根に天窓を設置す
れば、採光や通風が改善された良好な室内空間を形成す
ることが可能となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リビン
グなどの大きな部屋では、天井を設けずに大きな天窓を
設置することによって十分な採光を確保することができ
るものの、風呂やトイレあるいはキッチンといった比較
的小さな部屋では、天窓を設置したとしても十分な採光
を期待することができないという問題を生じていた。

【０００４】すなわち、キッチン等においては、ダクト
等との関係上、天井を省略することが難しく、そのた
め、図６に示すように天窓１と天井開口２との間に囲い
壁３を設ける必要があるが、かかる囲い壁３のために天
窓１からの入射光が遮られて室内に届かないことがあ
る。特に、太陽高度が低い冬期においては、同図に示し
たように入射光のほとんどが囲い壁３にあたり、直射光
はほとんど室内に差し込まない。また、やはりダクト等
の関係上、天井開口２を大きくとることができず、天窓
１から入射した光を室内まで導くことができない。

【０００５】一方、リビングや寝室等においても、例え
ば北側の屋根面に天窓を設置した場合、太陽高度が低い
冬期においては、太陽光線は該天窓からほとんど入射し
ないという問題や、南側の屋根面でも冬期においては採
光が十分とはいえないという問題を生じていた。

【０００６】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、風呂、キッチン等の部屋にも十分な採光を行
うことが可能な集光装置を提供することを目的とする。

【０００７】また、本発明は、冬期や北側屋根面に設置
する場合において採光効率を改善可能な天窓を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の集光装置は請求項１に記載したように、屋
根の上面に設置される反射板と、該反射板の上方位置に
配置され中空内部空間を透光性材料で取り囲んで構成さ
れ少なくとも内面上方には反射面が形成された集光体
と、該集光体の下端に接続され中空内面に反射面が形成
された導光管とからなり、前記集光体は、直接の太陽光
線若しくは前記反射板で反射された太陽光線を前記透光
性材料を介して前記中空内部空間に入射させるとともに
該太陽光線をその入射方向のまま若しくは前記反射面で
反射させて前記導光管に送り、該導光管は、前記集光体
から送られてきた光を前記反射面で反射させながらさら
に下方に送って室内空間まで導くように構成したもので
ある。

【０００９】また、本発明の集光装置は、前記導光管を
高さ調整自在としたものである。

【００１０】また、本発明の集光装置は、前記導光管の
下端に光拡散体を取り付けたものである。

【００１１】また、本発明の集光装置は、前記集光体に
通気孔を設けたものである。

【００１２】また、本発明の天窓は請求項５に記載した
ように、透光性窓材を窓枠に嵌め込んでなる天窓におい
て、該窓枠に所定の反射板を水平軸線廻りに回動自在に
取り付けるとともに、該反射板を所望の角度位置にて固
定自在に構成したものである。

【００１３】また、本発明の天窓は請求項６に記載した
ように、裏面に反射面が形成された窓本体を水平軸線廻
りに回動自在に窓枠に取り付けるとともに、前記窓本体
を所望の角度位置にて固定自在に構成したものである。

【００１４】本発明の集光装置においては、屋根面の上
方に配置された集光体が太陽光線を集める役目を果た
す。すなわち、上方から入射してくる太陽光線のうち、
該屋根の上面に設置された反射板で反射した太陽光線
は、集光体の透光性材料を通って中空内部空間に入射
し、次いで、内面上方に形成された反射面で反射して導
光管へと向かう。集光体の上方から直接入射する太陽光
線についても内面に形成された反射面で適宜反射しなが
ら導光管へと向かう。

【００１５】かかる集光体は、直接入射してくる太陽光
線はもちろん、集光体に直接入射しなかった太陽光線に
ついても屋根面で反射させることによって中空内部空間
へと取り込む。そして、いったん取り込まれた太陽光線
については、内面に形成された反射面の作用によって外
部には放射されず、導光管へと進む場合のみ、中空内部
空間から出ていく。反射面の形成箇所については、頂部
内面のみとしてもよいし、底部内面に形成するようにし
てもよい。なお、頂部の形状については、反射板で反射
してきた太陽光線が例えば冬期南中時において最も効率
よく導光管に向かうように、その傾斜角度や湾曲度を調
整する。

【００１６】一方、導光管では、集光体で集められた光
をその内面に形成された反射面で反射させながらさらに
下方へと送り、室内空間まで導く。

【００１７】ここで、導光管を高さ調整自在とした場合
には、屋根面と天井との高さに合わせて導光管の長さを
調整し、その下端を天井開口に接続する。高さ調整の方
法としては、伸縮自在な材料で導光管を形成する、入れ
子構造とする等の方法が考えられる。

【００１８】また、導光管の下端に光拡散体を取り付け
た場合、導光管下端まで導かれた光は、該光拡散体で拡
散されて室内に拡がっていく。

【００１９】また、集光体に通気孔を設けた場合、太陽
光線によって暖められた空気は、該通気孔を通って大気
に放散する。

【００２０】本発明の天窓においては、窓枠に取り付け
た反射板を水平軸線廻りに回動し、該反射板で反射され
た太陽光線がちょうど室内に向かう位置で反射板の角度
を固定する。

【００２１】このようにすると、天窓には、該天窓に直
接差し込む太陽光線のほかに、反射板にて反射された太
陽光線が入射することとなり、天窓の面積を拡大したの
と同じ効果が得られる。

【００２２】また、本発明の天窓においては、裏面に反
射面が形成された窓本体を水平軸線廻りに回動し、該反
射面で反射された太陽光線がちょうど室内に向かう位置
で窓本体の角度を固定する。

【００２３】このようにすると、天窓には、該天窓に直
接差し込む太陽光線のほかに、反射面にて反射された太
陽光線が入射することとなり、天窓の面積を拡大したの
と同じ効果が得られる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る集光装置及び
天窓の実施の形態について、添付図面を参照して説明す
る。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については
同一の符号を付してその説明を省略する。

【００２５】（第１実施形態）図１は、本実施形態に係
る集光装置１１を示したものである。同図でわかるよう
に、本実施形態に係る集光装置１１は、屋根１２の上面
に設置される反射板１３と、該反射板１３の上方位置に
配置される集光体１４と、該集光体１４の下方に接続さ
れた導光管１０とからなる。

【００２６】反射板１３は、太陽光線を上方に反射でき
るように、例えば反射率の高い耐候性の金属板、具体的
にはステンレス鋼板、チタン板等で構成し、また、特に
冬期において反射光が確実に集光体１４の方向に向かう
ように設置面積や設置位置を決定する。

【００２７】集光体１４は、円錐台状の下部周壁１７及
び上部周壁１６を二段重ねにするとともにその上を頂板
１５で塞ぐことによって内部に中空空間１８を形成して
あり、下部周壁１７については、反射板１３で反射され
た反射光が該中空空間に入射するように、ガラス、アク
リル、ポリカーボネート等の透光性材料で形成してあ
る。

【００２８】一方、上部周壁１６及び頂板１５は、外部
から内部への透光性を確保して太陽光線が内部空間１８
に直接入射できるようにするとともに、いったん中空空
間１８に入射した太陽光線が再び外に放射されないよう
に内面に反射面２５を形成してあり、具体的にはこれら
をハーフミラーで構成するのがよい。上部周壁１６や頂
板１５の形状や取付け角度については、反射板１３で反
射してきた太陽光線が例えば冬期南中時において最も効
率よく導光管１０に向かうように適宜調整する。

【００２９】なお、上部周壁１６には通気孔２４を例え
ばスリット状に形成してあり、内部空間１８に入射した
太陽光線によって暖められた空気を該通気孔２４を介し
てスムーズに大気に排出するようになっている。

【００３０】導光管１０は、内面にそれぞれ反射面２１
が形成された外管２０及び内管１９を入れ子状に連結し
て導光管１０全体の高さを調整できるようにしてあると
ともに、内管１９の上端を集光体１４の下部周壁１７に
接続し、外管２０の下端を天井２２に形成された天井開
口２３に接続することによって、集光体１４で集められ
た光を反射面２１で反射させながら室内空間まで導くこ
とができるようになっている。

【００３１】なお、外管２０の下端出口にはアクリル板
や凹状に形成したプラスチック板等で形成された光拡散
体２６を嵌め込んであり、外管２０下端まで導かれた光
を拡散させた状態で室内に送るようになっている。

【００３２】本実施形態の集光装置１１においては、屋
根面１２の上方に配置された集光体１４が太陽光線を集
める役目を果たす。すなわち、上方から入射してくる太
陽光線のうち、該屋根１２の上面に設置された反射板１
３で反射された太陽光線は、集光体１４の下部周壁１７
を透過して中空内部空間１８に入射し、次いで、上部周
壁１６及び頂板１５の内面に形成された反射面で反射し
て導光管１０へと向かう。集光体１４の上方から直接入
射する太陽光線についても直接若しくは内面に形成され
た反射面で適宜反射しながら導光管１４へと向かう。

【００３３】かかる集光体１４は、直接入射してくる太
陽光線はもちろん、直接入射しなかった太陽光線につい
ても屋根面に設置した反射板１３で反射させることによ
って中空内部空間１８へと取り込む。そして、いったん
取り込まれた太陽光線については、内面に形成された反
射面２５の作用によって外部には放射されず、導光管１
０へと進む場合のみ、中空内部空間１８から出ていく。

【００３４】一方、導光管１０では、集光体１４で集め
られた光をその内面に形成された反射面で反射させなが
らさらに下方へと送り、室内空間まで導く。

【００３５】以上説明したように、本実施形態の集光装
置１１によれば、直接入射する太陽光線のみならず、屋
根面に設置された反射板１３からの反射光をも集光体１
４の中空空間１８に入射させ、かかる入射光を導光管１
０を介して室内空間に導くようにしたので、集光体１４
の大きさと反射板１３の面積とをある程度確保すること
によって、導光管１０の径が小さくても室内を十分に採
光することができる。

【００３６】そのため、天井開口２３を例えば直径２０
０ｍｍ程度の大きさしか確保できないトイレ、洗面所、
キッチン等の小部屋においても、屋外の自然光を室内に
導いて快適な室内空間を形成することが可能となる。

【００３７】また、導光管１０の径を小さくすることが
できるので、天井２２及び屋根面１２の貫通面積が小さ
くなり、既設の住宅にも容易に取り付けることができる
という効果も奏する。

【００３８】また、屋根面１２と天井２２との間隔に応
じて導光管１０の高さを調整自在としたので、あらゆる
規模の住宅に設置することが可能となる。

【００３９】また、導光管１０の下端に光拡散体２６を
取り付けたので、光の集中によるまぶしさの緩和や火災
事故の防止を図るととともに、室内の広い範囲に太陽光
線を送ることが可能となる。

【００４０】また、集光体１４の上部周壁１６に通気孔
２４を設けたので、集光体１４内の熱を逃がして高熱に
よるトラブルを未然に回避することができる。

【００４１】本実施形態では、反射板１３の設置角度を
屋根勾配に一致させたが、場合によっては屋根面１２の
水勾配とは関係なく反射板１３の設置角度を決定しても
よい。

【００４２】また、本実施形態では、反射板１３で反射
された太陽光線の入射効率を重視して下部周壁１７の内
面には反射面を形成しないようにしたが、頂板１５ある
いは上部周壁１６を通して入射してきた太陽光線が下部
周壁１７を透過してしまうようであれば、該下部周壁１
７の内面に反射面を形成するようにしてもよい。

【００４３】また、本実施形態では、集光体１４の上半
分を頂板１５及び上部周壁１６で形成したが、これに代
えて図２に示すように、内面に反射面２５を形成した湾
曲板３１で構成してもよい。かかる場合にも、反射板１
３で反射してきた太陽光線が例えば冬期南中時において
最も効率よく導光管１０に向かうように湾曲度を適宜調
整する。

【００４４】（第２実施形態）次に、本実施形態に係る
天窓を第２実施形態として説明する。なお、従来技術あ
るいは上述の実施形態と実質的に同一の部品等について
は同一の符号を付してその説明を省略する。

【００４５】図３は、本実施形態に係る天窓４１を示し
たものである。同図でわかるように、本実施形態に係る
天窓４１は、屋根面１２の開口に設置された窓枠４２に
透光性窓材であるガラス４３を嵌め込むとともに該窓枠
４２に反射板４４を水平軸線廻りに回動自在に取り付
け、該反射板を所望の角度位置にて固定自在に構成して
ある。

【００４６】反射板４４は、通常のミラーや反射率の高
い金属板等で構成すればよい。また、反射板４４を回動
させる機構としては、例えば室内側に吊り下げたチェー
ンを上下することによって反射板４４の角度を調整する
手動方式としてもよいし、モータを用いた電動方式とし
てもよい。

【００４７】本実施形態の天窓４１においては、窓枠４
２に取り付けた反射板４４を水平軸線廻りに回動し、該
反射板で反射された太陽光線が同図に示すようにちょう
ど室内に向かうように回動角度を調整して固定する。

【００４８】このようにすると、天窓４１のガラス４３
には、直接入射する太陽光線のほかに反射板４４にて反
射された太陽光線が入射することとなり、直射日光のみ
による場合に比べ、その採光量は、太陽高度が低い場合
には５０％程度増加する。

【００４９】以上説明したように、本実施形態の天窓４
１によれば、窓枠４２に嵌め込まれた通常の透光性材料
４３の外側に反射板４４を水平軸線廻りに回動自在に取
り付け、その角度を太陽高度に合わせて調整自在とした
ので、天窓の窓開口を通過する太陽光線の量を従来より
も大幅に増加させることができる。

【００５０】特に、太陽高度が低いほどその増加幅が大
きいため、冬期における採光効率を飛躍的に向上させる
ことが可能となる。しかも、同じ効果を得るために天窓
を大きくした場合に必要となる天窓及びその取付け費用
と比較すれば、本実施形態の天窓がきわめてコストパフ
ォーマンスの高い構造であることが理解される。

【００５１】また、別の視点から考えれば、従来であれ
ば、大きな天窓を取り付けることができずそのために採
光が不十分であったような場合にも、本実施形態の天窓
であれば、比較的小さな天窓開口であっても十分な採光
を確保することが可能となり、キッチンや風呂、トイレ
といった比較的小さな部屋には最適な天窓の構造とな
る。

【００５２】（第３実施形態）次に、別の実施形態に係
る天窓を第３実施形態として説明する。なお、従来技術
あるいは上述の実施形態と実質的に同一の部品等につい
ては同一の符号を付してその説明を省略する。

【００５３】図４は、本実施形態に係る天窓５１を示し
たものである。第２実施形態の天窓４１はいわゆる嵌め
殺しタイプの天窓であったが、本実施形態に係る天窓５
１は、同図でわかるように、屋根面１２の開口に設置さ
れた窓枠４２に窓本体５２を水平軸線廻りに回動自在に
取り付けたいわゆる開閉型の天窓である。そして、窓本
体５１の裏面には反射面５３を形成してあり、窓本体５
２を所望の角度位置で固定できるように構成してある。
具体的には、窓本体５２をハーフミラーで構成し、該窓
本体を閉じているときにもある程度の採光を確保できる
ようにしていくのがよい。

【００５４】本実施形態の天窓５１においても第２実施
形態と同様、窓枠４２に取り付けた窓本体５２を水平軸
線廻りに回動し、その裏面に形成された反射面５３で反
射された太陽光線が同図に示すようにちょうど室内に向
かうように回動角度を調整して固定する。

【００５５】このようにすると、天窓５１の窓開口に
は、直接入射する太陽光線のほかに窓本体５２の裏面に
形成された反射面５３にて反射された太陽光線が入射す
ることとなり、直射日光のみによる場合に比べ、その採
光量は、太陽高度が低い場合には５０％程度増加する。

【００５６】本実施形態の天窓５１についても第２実施
形態と同様の効果を得ることができるが、ここではその
説明を省略する。

【００５７】本実施形態では、天窓５１を南側の屋根面
に設置したが、これを図５に示すように北側の屋根面６
１に設置するようにしてもよい。北側の屋根面に天窓を
設置した場合、屋根勾配と太陽高度との関係にもよる
が、例えば冬期には、同図でわかるように太陽光線はほ
とんど天窓開口には入射しない。しかし、窓本体５２の
裏面に形成された反射面５３によって太陽光線が室内方
向に反射するように該窓本体５２を回動させることによ
り、北側の居室においても十分な採光を確保することが
可能となる。

【００５８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の集光装置
は、屋根の上面に設置される反射板と、該反射板の上方
位置に配置され中空内部空間を透光性材料で取り囲んで
構成され少なくとも内面上方には反射面が形成された集
光体と、該集光体の下端に接続され中空内面に反射面が
形成された導光管とからなり、前記集光体は、直接の太
陽光線若しくは前記反射板で反射された太陽光線を前記
透光性材料を介して前記中空内部空間に入射させるとと
もに該太陽光線をその入射方向のまま若しくは前記反射
面で反射させて前記導光管に送り、該導光管は、前記集
光体から送られてきた光を前記反射面で反射させながら
さらに下方に送って室内空間まで導くように構成したの
で、風呂、キッチン等の部屋にも十分な採光を行うこと
が可能となる。

【００５９】また、本発明の集光装置は、前記導光管を
高さ調整自在としたので、あらゆる規模の住宅に設置す
ることが可能となる。

【００６０】また、本発明の集光装置は、前記導光管の
下端に光拡散体を取り付けたので、光の集中によるまぶ
しさの緩和や火災事故の防止を図るととともに、室内の
広い範囲に太陽光線を送ることが可能となる。

【００６１】また、本発明の集光装置は、前記集光体に
通気孔を設けたので、集光体内の熱を逃がして高熱によ
るトラブルを未然に回避することができる。

【００６２】また、本発明の天窓は、透光性窓材を窓枠
に嵌め込んでなる天窓において、該窓枠に所定の反射板
を水平軸線廻りに回動自在に取り付けるとともに、該反
射板を所望の角度位置にて固定自在に構成したので、冬
期や北側屋根面に設置する場合において採光効率を改善
することができる。

【００６３】また、本発明の天窓は、裏面に反射面が形
成された窓本体を水平軸線廻りに回動自在に窓枠に取り
付けるとともに、前記窓本体を所望の角度位置にて固定
自在に構成したので、冬期や北側屋根面に設置する場合
において採光効率を改善することができる。

【００６４】

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る集光装置を示した鉛直断面
図。

【図２】第１実施形態に係る集光装置の変形例を示した
鉛直断面図。

【図３】第２実施形態に係る天窓を示した鉛直断面図。

【図４】第３実施形態に係る天窓を示した鉛直断面図。

【図５】第３実施形態に係る天窓の別の使用形態を示し
た鉛直断面図。

【図６】従来技術の天窓を示した鉛直断面図。

【符号の説明】

２ 天井開口 １０ 導光管 １１ 集光装置 １２ 屋根面 １３ 反射板 １４ 集光体 １５ 頂板 １６ 上部周壁 １７ 下部周壁 １８ 内部空間 ２１、２５ 反射面 ２３ 天井開口 ２６ 光拡散体 ４１、５１ 天窓 ４２ 窓枠 ４３ 透光性窓材 ４４ 反射板 ５２ 窓本体 ５３ 反射面

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 屋根の上面に設置される反射板と、該反
   射板の上方位置に配置され中空内部空間を透光性材料で
   取り囲んで構成され少なくとも内面上方には反射面が形
   成された集光体と、該集光体の下端に接続され中空内面
   に反射面が形成された導光管とからなり、前記集光体
   は、直接の太陽光線若しくは前記反射板で反射された太
   陽光線を前記透光性材料を介して前記中空内部空間に入
   射させるとともに該太陽光線をその入射方向のまま若し
   くは前記反射面で反射させて前記導光管に送り、該導光
   管は、前記集光体から送られてきた光を前記反射面で反
   射させながらさらに下方に送って室内空間まで導くよう
   になっていることを特徴とする集光装置。
2. 【請求項２】 前記導光管を高さ調整自在とした請求項
   １記載の集光装置。
3. 【請求項３】 前記導光管の下端に光拡散体を取り付け
   た請求項１記載の集光装置。
4. 【請求項４】 前記集光体に通気孔を設けた請求項１記
   載の集光装置。
5. 【請求項５】 透光性窓材を窓枠に嵌め込んでなる天窓
   において、 該窓枠に所定の反射板を水平軸線廻りに回動自在に取り
   付けるとともに、該反射板を所望の角度位置にて固定自
   在に構成したことを特徴とする天窓。
6. 【請求項６】 裏面に反射面が形成された窓本体を水平
   軸線廻りに回動自在に窓枠に取り付けるとともに、前記
   窓本体を所望の角度位置にて固定自在に構成したことを
   特徴とする天窓。