JPS583184B2

JPS583184B2 - ル−バ装置

Info

Publication number: JPS583184B2
Application number: JP53122284A
Authority: JP
Inventors: 四十宮真次; 小川康夫
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1978-10-04
Filing date: 1978-10-04
Publication date: 1983-01-20
Also published as: JPS5549659A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、太陽熱集熱装置など太陽光線を利用する設備
において、利用する太陽光線の量を調整するために太陽
光線の遮断量を調整するルーバ装置に関するものである
。

本明細書において用いる若干の用語を次の如く定義する
。

緯度ψ・・・・・・・・・ルーバ装置の設置地点の緯度
。

本明細書では説明の便宜上北半球を対象にして記述して
あるが、設置地点が南半球にある場合も同じ技術的思想
に基づき均等的に換算して適用する。

太陽光線遮断赤緯α．・・・・・・・・太陽がこの赤緯
以上に北に位置したら、南中時には太陽光線を全て反射
して戻し、ルーバ間に奥の方に向がって光を進行せしめ
たくない、という赤緯。

例えば太陽熱利用暖房装置においては、夏は暖房負荷が
小になるので、太陽からの集熱量を抑制する必要があり
、ある赤緯αよりも太陽が北に位置したら太陽光線を遮
断し、また太陽のその赤緯αの南側にあってもその赤緯
αに近づく程遮断量を多くして抑制する。

二回反射限界赤緯β・・・太陽がこの赤緯よりも南にあ
る時には、南中時においてもルーバユニット入口縁より
入った太陽光線は全部、直通、一回反射あるいは最大限
二回反射してルーバユニット間を通過して奥に達するよ
うにしたい、という赤緯。

反射を重ねることに損失があり利用熱量が減るので、こ
の赤緯βより太陽が南にある場合、即ち太陽光線が弱い
期間には損失をできるだけ抑制するため反射回数を最大
二回にとどめる。

従来、太陽光線の入射量の調節を行なうには、通常の家
屋の屋根のひさし、又は窓の上に設けられたひさしの如
く、不透明な遮光板を水平あるいは太陽側に傾けて設け
、夏は太陽の入射奥行が浅く、冬は入射奥行が深くなる
ようにしている。

しかし、夏の入射量を大幅に減じ、ある期間は全く入射
しないようにしようとするならば、ひさしの突き出し長
さを長くせねばならず、この場合には１冬は長いひさし
により遮光されて十分な光量が得られず、また長いひさ
しのためにスペースを必要とし、不便であった。

太陽熱利用装置においてはひさしを上下方向に比較的短
いピッチに多段に配備することができるので、ひさしの
突き出し長さの絶対値は小となり、スペース的には有利
となるが、突き出し長さ（以後奥行長さという）と上下
ピッチとの比は変らないので、やはり夏に入射をなくそ
うとすれば冬の入射量は不充分となり太陽熱の利用を有
効にはかることができなかった。

本発明は、複数個の傾斜反射板より成るルーバユニット
を上下方向に複数段設け、傾斜反射板の傾斜角を適切に
選ぶことにより、従来のものの上記の欠点を除き、ルー
バ装置のスペースも小さく．かつ夏期の過剰な日射を有
効に抑制し、冬期の日射を十分取り入れ、太陽熱の有効
利用をはかることができるルーバ装置を提供することを
目的とするものである。

本発明は、太陽光線を遮断するルーバ装置において、概
略的に平板状をなし奥行長さｂなるルーバユニットが、
ほほ垂直方向に高さピツチｐにて平行に複数段設けられ
、前記ルーバユニットはルーバユニット入口縁方向に平
行に順次奥行方向に並べられた複数枚の反射板より成り
、該反射板は前記ルーバユニットの奥から入口方向に向
かって傾斜角θを以て傾斜し、該傾斜角θはルーバ装置
設置地点の緯度をψ、太陽光線測析赤緯をαとするとき
であり、前記奥行長さｂがであることを特徴とするルーバ装置である。

本発明を実施例につき図面を用いて説明すれば、第１図
は太陽熱利用の冷暖房装置などにおける集熱ユニット１
に用いた例を示す。

集熱ユニット１はフレーム２の表側に透光板３が設けら
れ内部に受熱体４、断熱材５、蓄熱材６を備え水などの
熱媒流体を導く管路７，８，９が接続している。

１０はファンであり、受熱体４を放熱器として用いる場
合、ふた１１，１２を開いて流路１３に冷却用の外気を
導くだめのものである。

１４，１５，１６，１７は概略的に平板状をなし奥行長
さがｂなるルーバユニットであり、高さピツチｐにて上
下に四段重ねられている。

１８は夏の太陽光線を示し、鉛直に対しω１ｌる急角度
で入射し、透光板３に直接は入射しない。

１９は冬の太陽光線を示し、鉛直に対しω２ｌるゆるい
角度で入射し、透光板３に直接入射する。

ルーバユニツＮ６，１７の詳細を第２図に示セハ、各ル
ーバユニツ｝１６．１７は反射板２０Ａ，２０Ｂ，２
０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ及び反射板２１Ａ，２１
Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆより成っている。

これらの反射板２０Ａ〜２０Ｆ，２１Ａ〜２１Ｆは上、
下面ともに反射面が形成され、水平に対して傾斜角θを
以て傾いている。

各反射板の奥の縁は次の反射板の前縁との間に隙間が設
けられている。

本実施例の作用を説明するに当たり、第３図にて関係諸
元の説明をする。

第３図にて２２は地球であり、Ｎは北極、Ｓは南極を示
す。

Ａはルーバ装置の設置地点を示し、その緯度はψである
。

αは太陽光線遮断赤緯（前述定義参照）、βは二回反射
限界赤緯（前述定義診照）である。

太陽光線の入射角ωを、鉛直線に対する角度にて示せば
、太陽が赤緯αにある時の入射角ωは太陽が赤緯βにあ
る時の入射角ωはとなる。

再び第２図により本実施例の作用を説明する。

この実施例においては、反射板２０Ａ〜２０Ｆ，２１Ａ
〜２１Ｆの傾斜角θは、１でで示す如く，となっている
。

先づ太陽が赤緯α（太陽光線遮断赤緯）にある場合につ
き考える。

南中時の入射角ωは、であり、太陽光線はＬＱ又はＭＮ
に平行に入射するが、反射板２０Ａなどの傾斜角θがなので入射光線は反射板２０Ａの表面に垂直に当たり、
入射と同じ方向でかつ逆向きにＱＬ又はＮＭに沿って反
射し、入射した光線は南中時には全て再び外部に反射し
て戻されルーバ装置より内部に入ることはない。

さらにならば同様に入射光線は全て反射して外部に戻さ
れる。

南中時以外の場合は入射角はとなり、入射光線の一部は、例えば南中時のＭＮに相当
する入射光線は南中時の僅か前後の時刻では反射板２１
Ａに当たって反射し、ルーバユニット１６の反射板２０
Ａの下面の反射面に当たり、次第に奥の方に反射を繰り
返して進み、最後に反射板２０Ｆ又は２１Ｆから外れて
、内部に進入する。

南中時からかなりの時間前またに後の時刻では、入射角
ωは一層大となりルーバユニット１６の下面で反射して
奥に進行する太陽光線の量は多くなり、最後に内部に進
入する太陽光線の量も多くなる。

一方、南中時の太陽光線がルーバユニット１６１７の間
を通過して内部に達しないように遮断するための他の条
件として、太陽光線の一部が直接ルーバユニット１７の
最後端を越えて内部に直射しないようにルーバユニット
１７の長さｂの下眼を選ぶ必要がある。

このためにはルーバユニット１７の最後端をＮ点より奥
に延長するようにすればよい。

即ちルーバユニット１７の奥行ｂはであればよい。

即ち、以上を綜合して、太陽が赤緯α（太陽光線遮断赤
緯）において、南中時に、入射光線を全て反射し戻し、
ルーバユニット１６．１７を通過して内部に達する直射
光も反射光もないようにするだめの条件は、及びである。

後者はルーバユニツト１６．１７の奥行長さｂの
最小寸法の制約となる。

上記の条件に幅を持たせ一層厳しく又は一属緩やかな条
件として次のような条件を選定することもできる。

即ち、反射板２０Ａなどの傾斜角θに関しては、ルーバ
ユニット１４などの奥行ｂに関しては、なる条件である
。

ここにおいて、太陽が赤緯α（太陽光線遮断赤緯）にあ
る時に、南中時のみならず、その前後のある時間帯にお
いても入射光線が通過して内部に達することのないよう
遮断する場合には、反射光の遮断に関しては、（ａ）式において＋θ′ を採用直射光の遮
断に関しては、（ｂ）式においてｋ＜１を採用１することになる。

また逆に、南中時においても、ある程度の入射光の通過
を許し、内部に達することを許す場合には、反射光の進
入に関しては、（ａ）式において一〇′ を採用直射光の進
八に関しては（ｂ）式においてｋ＞１を採用１することになる。

θ′に対しては、例えば θ′≦１０度程度がとられ、一層狭い範囲として θ′〈５度としてもよい。

ｋ１に対しては、例えば０．８４ｋｌ！１．２とするが、ｋ１＝１．２としてもよい。

次に太陽が赤緯β（二回反射限界赤緯）にある場合につ
き考える。

南中時の入射角ωは、であり、太陽光線はＰＱ又はＲＳ
に平行に入射する。

例えば光献ＰＱは反射板２１Ａに当たり、法線ＬＱに対
し入射角／ＰＱＬ（＝α−β）に等しい反射角を持つ反
射光線ＱＰ ′となり、反射板２０Ａに反射してＰＱ
と平行な第二次反射光線Ｐ′Ｑ′として進行し反射板２
１ＤのＱ′点に至る。

ＱＱ’の長さをｂ２とすれば、第２図の示すところによ
り、ここに、二行上の式をと置いて、書き直し、さらに誘導すれば、従って、太陽
が赤緯βにある時、南中時においても、ルーバユニット
１６．１７の間を通過する太陽光線が最大二回の反射で
奥に達するためには、ルーバユニツ１６，１７の奥行き
長さｂは、なる条件を満足すればよい。

これはルーバユニツト１６，１７の奥行き長さｂの最大
寸法の制約となる。

ルーバユニット１７にて第１回の反射を行ない上方に向
かう光線のうち、ルーバユニット１６の各反射板２０Ａ
などの間に来るものは反射せずにさらに通過直進し、一
段上のルーバユニット１５などの反射板に反射して下方
に向かい室内に入射する。

各反射板２０Ａなどの間を透明な材料でつないでもよい
。

ここにおいて、上記の条件に幅を持たせ、一層厳しく又
は一層緩やかな条件として次のような条件を選定するこ
ともできる。

即ち、なる条件である。

太陽が赤緯β（二回反射限界赤緯）にある時、南中時に
おいて反射回数二回の光線の量を減らし、一回又は直通
の光線の量を多くする場合には（ｃ）式において、を採用することになる。

また逆に南中時の前後において、反射回数が二回を超え
ることを許す場合には（ｃ）式において、を採用するこ
とになる。

ｋ２に対しては、例えばとするが、としてもよい。

式（ｃ）に示される制約は、反射回数二回以内という条
件から導き出されたものであり、他の条件、例えば反射
率の高い反射板を用いて許容反射回数の最大値を三回又
は四回・・・・・・などにとれば、それぞれに応じて（
ｃ）式相当の条件が導き出せる。

次に、太陽が赤緯β（二回反射限界赤緯）にある場合に
関する他の条件につき考える。

これは、太陽が赤緯β以下にあるような場合には、太陽
光線が弱いので損失を少なくするだめの条件で、前記（
ｃ）式はルーバユニット間の反射損失を抑える条件であ
るのに対し、入口反射損失を少なくするための条件であ
る。

即ち、入射光線が第一回反射で垂直方向あるいは少しで
も奥の方に向かう方向に反射すれば入射光線の全量がル
ーバユニット１６，１７の間に取り入れられるが、第一
回反射で垂直より外へ戻る方向に反射すると、入射光線
のうち少なくとも一部はルーバユニット１６にてとらえ
ることができず外部に逃げて損失となる。

即ちなる関係がψ，β，θの間に生ずる。

便宜上（ａ）式にてθｌ一〇としたθを（ｄ）に入れれ
ば即ちなる関係となる。

即ち、この人口反射損失を抑えるには、ある緯度ψなる
地点に対してはαとβの値は各ｈ自由には選べず（ｅ）
式の関係に制約される。

逆に、他の理由で（ｅ）式の制約を超えてα，βを選ぶ
と、入口反射損失を伴うことになる。

以上をまとめると、（１）夏期の入射光線を抑制する条件（１）反射入射光を抑制する条件 θ≧（ψ−α）±θ′ ・・・・・・（ａ）（
ｉ１）直射入射光を抑制する条件（２）冬期などの入射光線の損失を抑制する条件（ｉ）
ルーバ内の反射回数を最大二回として反射そのものに
伴う損失を減らし条件（最大許容反射回数が変ればこの式も変わる）（ｉｉ）
入口にて反射し戻されて失なう入口反射損失を抑制す
る条件なる諸条件につき、重要性及び許容範囲を検討し適当な
条件を選択することになる。

特殊な場合として、例えば、なる条件が得られる。

本実施例は、上記の如く構成されているので、夏期には
需要に対して余剰な入射光線を遮断し、冬期などには入
射光線をできるだけ少ない損失でとり入れ、太陽光線の
利用を適切に行なうことができ、しかも可動調節部分が
なく構造が簡単で、製作、保守、補修が極めて容易であ
る。

夏期の太陽交線を遮断するだけならば、従来のひさしの
如く不透明体による平板を採光窓の上部外側に設ければ
よいが、冬期も太陽光線がかなり遮断されてしまうので
、有効利用がはかれない。

これに反し、本実施例においては複数個の傾斜反射板を
用いてルーバを形成しているので、冬期に遮断される光
線がなくなり、太陽光線が有効に利用できる。

条件において、本実施例の如＜（ａ）’ ，（ｂ）’
，（ｃ）’の如く構成されている場合には、太陽が
赤道上（β＝０）より南にある場合には入射した太陽光
線・は南中時においても反射又は直射にて全て奥に導入
されるのに対し、不透明であり、かつ反射をしない材料
にて作られた従来のルーバにおいては奥行き長さｂの分
り必らず遮蔽され直射日光のみしか奥に入らないので、
ｂがｐｔｔｍψに近い長さであるｙ太陽が赤道上にあっ
て南中している時の前後では殆んど入射光線が遮蔽され
て殆んど室内に入れてしまう。

これに比べ本実施例は、特に冬の太陽光線の有効利用度
を大幅に向上することができる上記の例は、太陽熱集熱器などの太陽熱有効利用装置の
ほか、通常の家屋、ピルなどの採光の調整などにも利用
できる。

本発明は、太陽光線を遮断するルーバ装置において、概
略的に平板状をなし奥行長さｂなるルーバユニットが、
ほぼ垂直方向に高さピツチｐにて平行に複数段設けられ
、前記ルーバユニットはルーバユニット入口縁方向に平
行に順次奥行方向に並べられた複数枚の反射板より成り
、該反射板は前記ルーバユニットの奥から入口方向に向
かって傾斜角θを以て傾斜し、該傾斜角θは、ルーバ装
置設置地点の緯度をψ、太陽光線遮断赤緯をαとすると
き、であることにより、夏期の過剰な日射量を有効に抑制し
、しかもなお冬期の如く日射が弱い時には遮蔽が殆んど
行なわれずに十分に日射を取り入れ、太陽熱の有効利用
がはかれ、可動調整部分もなく、極めて簡単な構造であ
り、製作、保守、補修が容易で設備費も維持費も小なる
ルーバ装置を提供することができ、実用上極めて大なる
効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は太陽熱集熱ユニ
ットに用いた場合の断面図５第２図は太陽光線の反射状
況などを示す説明図、第３図は緯度と入射角との関係を
示す説明図である。１・・・集熱ユニット、２・・・フレーム、３・・・透
光板、４・・・受熱体、５・・・断熱材、６・・・蓄熱
材、７，８，９・・・管路、１０・・・ファン、１１・
・・ふた、１２・・・ふた、１３・・・流路、１４，１
５，１６．１７・・・ルーバユニット、１８．１９・・
・太陽光線、２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ
，２０Ｆ・・・反射板、２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１
Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆ・・・反射板、２２・・・地球。

Claims

【特許請求の範囲】１太陽光線を遮断するルーバ装置において、概略的に
平板状をなし奥行長さｂなるルーバユニットが、ほぼ垂
直方向に高さピッチｐにて平行に複数段設けられ、前記
ルーバユニットはルーバユニット入口縁方向に平行に順
次奥行方向に並べられた複数枚の反射板より成り、該反
射板は前記ルーバユニットの奥から入口方向に向って傾
斜角θを以て傾斜し、該傾斜角θは、ルーバ装置設置地
点の緯度をψ、太陽光線遮断赤緯をαとするとき、であ
り、前記奥行長さｂが、であることを特徴とするルーバ装置。２前記奥行長さｂが、二回反射限界赤緯をβとすると
き、さらに、である特許請求の範囲第１項記載のルーバ装置。３前記緯度ψと前記太陽光線遮断赤緯αとの関係が、である特許請求の範囲第１項記載のルーバ装置。４前記太陽光線遮断赤緯αが、である特許請求の範囲第１項記載のルーバ装置。５前記二回反射限界赤緯βが、である特許請求の範囲第２項記載のルーバ装置。