太陽光採光システム及び該太陽光採光システムの設置方法
【課題】高精度で容易に設置することが可能な太陽光採光システム及びこの太陽光採光システムの設置方法を提供する。
【解決手段】受光した太陽光を反射または透過させて所望の位置に導くための採光部３を備える太陽光採光システムＡであって、採光部３が傾動可能に接続されるとともにこの採光部３を吊り下げ状態で支持する支持軸部１を備えており、支持軸部１は、上端１ａが回動機構２に接続されて振り子運動可能に支持されている。
【解決手段】受光した太陽光を反射または透過させて所望の位置に導くための採光部３を備える太陽光採光システムＡであって、採光部３が傾動可能に接続されるとともにこの採光部３を吊り下げ状態で支持する支持軸部１を備えており、支持軸部１は、上端１ａが回動機構２に接続されて振り子運動可能に支持されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光した太陽光を反射または透過させて、該太陽光を建築物の内部や中庭などの所望の位置に導光するための太陽光採光システム及びこの太陽光採光システムの設置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば建築物の屋根や屋上などに設置され、受光した太陽光を反射もしくは透過させつつその光軸方向を変化させて、建築物の居住空間（内部）や中庭などの所望の位置に太陽光を導く太陽光採光システムが用いられている。この種の太陽光採光システムは、底面が開放されている透明な風防ドーム（ドーム）内に、回転可能な支柱の上部に反射鏡やプリズム、レンズなどを備えた採光部を上下方向に回転可能（傾動可能）に設けて構成したものがある。この太陽光採光システムにおいては、採光部の受光面が、常時太陽光を受光できるように、太陽を追尾しながら支柱を回転させ、且つ採光部の俯角（斜動）を制御して、太陽光を下方に位置する建築物の内部や中庭の所望の位置に導くようにしている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００２−８１７６０号公報
【特許文献２】特開２００５−２１５５０９号公報
【特許文献３】特開２００１−１３３６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の太陽光採光システムにおいては、建築物の内部や中庭の所望の位置に精確に太陽光を導光するため、太陽光採光システムを設置する際に、太陽光採光システムの傾斜角度を設計通り精度良く設置するか、設置後、その傾斜角度を精度良く計測する必要があった。このため、特に、太陽光採光システムを設置する建築物の屋根などが傾斜している場合などでは、太陽光採光システムの設置作業に多大な労力と時間を要するという問題があった。
【０００４】
また、上記の太陽光採光システムにおいては、建築物の屋根の上などの屋外に設置する関係上、採光部などを保護する透明な風防ドームが必要不可欠とされるが、この風防ドームを備えることによって、太陽光採光システムの重量が大きくなり、また、風防ドームの太陽光の透過率が影響して採光効率の低下を招くという欠点があった。さらに、粉塵などが付着して透過率が低下することを防止するために、建築物のメンテナンス（清掃など）とは別に、頻繁に風防ドームのメンテナンスを要する場合があった。
【０００５】
本発明は、上記事情を鑑み、高精度で容易に設置することが可能な太陽光採光システム及びこの太陽光採光システムの設置方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【０００７】
本発明の太陽光採光システムは、受光した太陽光を反射または透過させて所望の位置に導くための採光部を備える太陽光採光システムであって、傾動可能に接続された前記採光部を吊り下げ状態で支持する支持軸部を備えており、該支持軸部が、上端を回動機構に接続して振り子運動可能に支持されていることを特徴とする。
【０００８】
この発明においては、採光部が回動機構に接続されて振り子運動可能な支持軸部によって吊り下げ状態で支持されているため、太陽光採光システムを設置する際に、吊り下げ状態で支持させた太陽光採光システムは、その自重によって振り子運動が収束してゆくことになり、この運動が停止した状態で、太陽光採光システムの重心位置に基づいて決まる所定の位置に自動的に配されることになる。これにより、振り子運動が停止した段階で回動機構に対し支持軸部を固定するという簡易な操作で、太陽光採光システムひいては採光部を所定の位置に高精度で設置することができる。
【０００９】
また、本発明の太陽光採光システムにおいては、前記採光部が、前記支持軸部に対して傾動していない初期状態で前記太陽光採光システムの重心位置となる部分の前記支持軸部に接続されていることが望ましい。この場合には、採光部を吊り下げ支持する支持軸部を、振り子運動が停止した状態で鉛直方向に向けることができるので、確実に太陽光採光システムを高精度で設置することが可能になる。
【００１０】
さらに、本発明の太陽光採光システムにおいては、前記回動機構がボールクランプであることがより望ましい。この場合には、確実に支持軸部及び採光部を振り子運動可能に吊り下げることができ、振り子運動が停止した段階で、例えばクランプネジを締め付けるという簡易な操作によって支持軸部を回動機構に固定して、太陽光採光システムを所定の位置に設置することができる。
【００１１】
本発明の太陽光採光システムの設置方法は、受光した太陽光を反射または透過させて所望の位置に導くための採光部を備える太陽光採光システムを設置する方法であって、前記太陽光採光システムが、傾動可能に接続された前記採光部を吊り下げ状態で支持する支持軸部を備え、且つ該支持軸部の上端が接続され、前記支持軸部を振り子運動可能に支持する回動機構を備えて構成されており、前記支持軸部に対して前記採光部が傾動していない初期状態で、前記回動機構に前記支持軸部を接続し、前記振り子運動が停止した段階で、前記回動機構と前記支持軸部を固定することを特徴とする。
【００１２】
この発明においては、振り子運動が収束してこの運動が停止する位置を一定にすることができ、この振り子運動が停止した段階で回動機構に対し支持軸部を固定するという簡易な操作で、採光部ひいては太陽光採光システムを所定の位置に高精度で設置することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の太陽光採光システム及び太陽光採光システムの設置方法によれば、支持軸部及び回動機構を介して採光部を吊り下げ状態で支持することによって、採光部ひいては太陽光採光システムを容易に所定の位置に高精度で設置することができる。そして、このように吊り下げ状態で太陽光採光システムを設けることによって、例えば建築物のガラスなどの透明部材で形成された屋根の下方や吹き抜けの最上部などの建築物の屋内側に設置することが可能になり、従来の太陽光採光システムのように風防ドームを設ける必要がなく、軽量化、採光効率の向上、メンテナンス性の向上を図ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１から図４を参照し、本発明の一実施形態に係る太陽光採光システム及び太陽光採光システムの設置方法について説明する。本実施形態は、例えば、ガラスなどの透明部材の屋根の下方や吹き抜けの最上部などの建築物の屋内に吊り下げ状態で設置されて、屋外から照射される太陽光を所望の位置に導光する太陽光採光システム及びこの設置方法に関するものである。
【００１５】
本実施形態の太陽光採光システムＡは、図１及び図２に示すように、棒状の支持軸部１と、建築物の透明部材（屋根部材）を支持する例えばＨ形鋼などの建物部材Ｓに接続して設けられるとともに、支持軸部１の軸線Ｏ１方向一端（上端１ａ）が接続してこの支持軸部１を回動可能に吊り下げ支持する回動機構２と、支持軸部１の他端（下端１ｂ）側に接続して設けられた採光部３とを備えて構成されている。
【００１６】
支持軸部１は、回動機構２と繋がる上端１ａ側に、例えばステッピングモータなどの第一駆動部４が取り付けられており、この第一駆動部４の駆動によって軸線Ｏ１回りに回動可能に設けられている。また、支持軸部１には、例えばステッピングモータなどの第二駆動部５と、第二駆動部５に一端が繋がり、支持軸部１を貫通するように設けられたねじ棒６とからなる傾斜機構７が取り付けられている。この傾斜機構７の第二駆動部５は、図２に示すように、支持軸部１の軸線Ｏ１に直交しつつ支持軸部１に支持された回動軸８に取り付けられ、この回動軸８回りに回動可能に支持されている。また、支持軸部１には、図１に示すように、軸線Ｏ１直交方向に貫通し軸線Ｏ１方向に延びるスリット９が形成されており、このスリット９内に、傾斜機構７のねじ棒６が挿通されている。ねじ棒６には、略全外周面に螺刻が施されており、支持軸部１を挟んで第二駆動部５と反対側の部分（スリット９を貫通した他端側）に、採光部３の接続部材１０が螺合して繋げられている。
【００１７】
採光部３は、受光した太陽光を反射もしくは透過させてその光軸方向を変化させるための略円板状の採光板１１を備えて構成されており、この採光板１１は、外周端から径方向に延びて凹む凹部１２を備えて形成されている。また、採光板１１には、太陽光を受光する一面（受光面）１１ａ側に、凹部１２を挟み、凹部１２の延設方向に沿って平行に延びる一対の支持部材１３が取り付けられている。そして、この一対の支持部材１３のそれぞれに端部を繋げて架設した軸部１４が、支持軸部１の下端１ｂ側に貫通して設けられることによって、採光板（採光部３）１１が支持軸部１に回動可能に支持（接続）される。ここで、本実施形態では、この軸部１４が貫通して支持軸部１と採光部３が接続する部分が、図１及び図２に示す採光部３の初期状態での太陽光採光システムＡ全体の重心Ｈ位置とされている。また、この採光部３には、一対の支持部材１３に一端が繋がり、他端側がスリット９を挿通して採光板１１の他面１１ｂよりも外側に延びる接続部材１０が設けられており、この接続部材１０が前記ねじ棒６に螺合して接続されている。なお、本実施形態では、図１及び図２に示す接続部材１０を最も支持軸部１に近づけた状態が、採光部３の初期位置（初期状態）とされる。この初期状態において、採光板１１に形成された凹部１２内に支持軸部１が配置され、採光板１１の一面（受光面）１１ａ及び他面１１ｂが支持軸部１の軸線Ｏ１と平行するように配置される。
【００１８】
そして、上記のように構成した支持軸部１と採光部３においては、まず、第一駆動部４を駆動すると、支持軸部１が軸線Ｏ１回りに回動し、これとともに軸部１４を介して接続した採光部３が軸線Ｏ１回りに回動する。一方、第二駆動部５を駆動して、ねじ棒６がその軸線Ｏ２回りに正逆回転すると、図３に示すように、その回転方向に応じて採光部３の接続部材１０がねじ棒６の軸線Ｏ２方向に進退移動し、これに伴って、採光部３が支持軸部１に対して傾斜するように、すなわち受光面１１ａを傾斜させるように移動（傾動）する。また、このとき、採光部３の傾動を円滑に行なえるように、第二駆動部５は回動軸８回りに回動し、これに伴いねじ棒６が支持軸部１のスリット９内を上下方向に移動する。そして、このような第一駆動部４と第二駆動部５の駆動は、支持軸部１に取り付けられた制御部１５によって制御され、この制御部１５によって常時受光面１１ａに太陽光が受光されるように採光部３が太陽を追尾して移動する。
【００１９】
一方、回動機構２は、ボールクランプ（ボールジョイント）であり、一端に略球状のボール部２ａを備えた連結部２ｂと、このボール部２ａを内包するブロック状の接続部２ｃ及び締付部２ｄと、接続部２ｃと締付部２ｄを締結するクランプネジ２ｅとを備えて構成されている。この回動機構２は、接続部２ｃが建築物の屋内側を向くＨ形鋼（建物部材Ｓ）のフランジ面に固着されて設けられ、締付部２ｄを貫通した連結部２ｂの他端に、支持軸部１の上端１ａが接続することにより、支持軸部１及び採光部３を吊り下げ状態で支持している。また、クランプネジ２ｅを緩めた状態では、連結部２ｂの一端側のボール部２ａがこれを内包する接続部２ｃと締付部２ｄの内部で回動可能とされ、これにより、支持軸部１及び採光部３が上端側を中心として（ボール部２ａを中心として）振り子運動するように回動可能に支持される。一方、クランプネジ２ｅを締め付けて、接続部２ｃと締付部２ｄを強固に接続した場合には、接続部２ｃと締付部２ｄの球面座にボール部２ａが押圧され、その回動が規制されて、支持軸部１が回動機構２に固定される。
【００２０】
ついで、上記の構成からなる太陽光採光システムＡを設置する方法について説明し、本実施形態の太陽光採光システムＡ及び太陽光採光システムＡの設置方法の作用及び効果について説明する。
【００２１】
はじめに、建築物の屋内側を向くＨ形鋼Ｓのフランジ面に回動機構２を取り付け、この回動機構２の連結部２ｂに支持軸部１の上端１ａを連結して、太陽光採光システムＡを吊り下げ状態で支持させる。このとき、回動機構２のクランプネジ２ｅを緩めて、ボール部２ａが回動可能な状態とされており、作業者が支持軸部１を回動機構２に連結させた段階で支持軸部１及び採光部３を離すと、図４に示すように、回動機構２によって支持軸部１及び採光部３が振り子運動（矢印Ｔ方向に往復運動）する。そして、この振り子運動した支持軸部１及び採光部３は、太陽光採光システムＡ全体の自重によって徐々にその振れ幅が小さくなって収束してゆき、最終的に振り子運動が停止する。
【００２２】
本実施形態では、太陽光採光システムＡの各部材の重量を予め計測して、この計測結果を基に太陽光採光システムＡの重心Ｈに位置する部分の支持軸部１に採光部３を接続させている。このため、振り子運動が停止した段階で、支持軸部１の軸線Ｏ１を鉛直方向に配して、支持軸部１及び採光部３（太陽光採光システムＡ）が停止する。このように、本実施形態の太陽光採光システムＡにおいては、従来の太陽光採光システムがその設置の際に、太陽光採光システムの傾斜角度を設計通り精度良く設置したり、設置後、その傾斜角度を精度良く計測する必要があるのに対し、吊り下げ状態で支持した太陽光採光システムＡの振り子運動が停止するのを待つという単純な操作で、太陽光採光システムＡが所定の位置に配置される。そして、所定の位置に配置された段階で、回動機構２のクランプネジ２ｅを締め付けて支持軸部１を回動機構２に固定することで、太陽光採光システムＡが、例えば支持軸部１の軸線Ｏ１と鉛直方向の角度が±０．１°以内を示す高精度で設置される。
【００２３】
また、本実施形態の太陽光採光システムＡにおいては、上記のように建築物の屋内に吊り下げられて、精度よく所定の位置に設置されるため、図３に示すように、制御部１５の動作指令に基づく第一駆動部４及び第二駆動部５の駆動によって、初期状態から採光部３が回動、傾動し、太陽の方位、高度、角度の変化に応じて太陽を追尾して、確実に所定の方向から採光板１１の受光面１１ａに太陽光が照射される。そして、受光した太陽光が、採光板１１を反射もしくは透過し、その光軸方向が変化して、確実に太陽光採光システムＡの下方に位置する建築物の屋内の所望の位置に導光される。また、このように建築物の屋内に設置することで、従来の太陽光採光システムのように風防ドームを具備する必要がなく、太陽光採光システムＡの重量が大きくなったり、また、風防ドームの太陽光の透過率が影響して採光効率の低下を招くという欠点が解消される。さらに、粉塵などが付着して透過率が低下することを防止するために、建築物のメンテナンス（清掃など）とは別に、風防ドームをメンテナンスすることを不要にできる。
【００２４】
したがって、本実施形態の太陽光採光システムＡ及びこの設置方法においては、採光部３が回動機構２に接続されて振り子運動可能な支持軸部１で吊り下げ支持されているため、太陽光採光システムＡを設置する際に、振り子運動が停止した状態で、太陽光採光システムＡの重心Ｈ位置に基づいて決まる所定の位置に自動的に配されることになる。これにより、振り子運動が停止した段階で回動機構２に対し支持軸部１を固定するという簡易な操作で、太陽光採光システムＡひいては採光部３を所定の位置に高精度で設置することができる。また、回動機構２がボールクランプであることによって、確実に、支持軸部１及び採光部３を振り子運動可能に吊り下げることができるとともに、振り子運動が停止した段階で、クランプネジ２ｅを締め付けるという簡易な操作で確実に太陽光採光システムＡを所定の位置に設置することが可能になる。
【００２５】
また、採光部３が、支持軸部１に対して傾動していない初期状態で太陽光採光システムＡの重心Ｈ位置となる部分の支持軸部１に接続されていることにより、採光部３を吊り下げ支持する支持軸部１を、振り子運動が停止した状態で確実に鉛直方向に向けることができるので、確実に太陽光採光システムＡを高精度で設置することが可能になる。
【００２６】
よって、本実施形態の太陽光採光システムＡ及び太陽光採光システムＡの設置方法によれば、支持軸部１及び回動機構２を介して採光部３を吊り下げ状態で支持することで、採光部３ひいては太陽光採光システムＡを容易に所定の位置に高精度で設置することができる。また、このように吊り下げ状態で太陽光採光システムＡを設けることによって、建築物のガラスなどの透明部材で形成された屋根の下方や吹き抜けの最上部などの建築物の屋内側に設置することが可能になり、従来の太陽光採光システムのように風防ドームを設ける必要がないため、軽量化、採光効率の向上、メンテナンス性の向上を図ることが可能になる。
【００２７】
以上、本発明に係る太陽光採光システム及び太陽光採光システムの設置方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、回動機構２がボールクランプ（ボールジョイント）であるものとしたが、支持軸部１が繋がりこの支持軸部１及び採光部３を振り子運動させるように回動可能とする構成であれば他の構成の回動機構であってもよい。また、振り子運動が停止した状態で支持軸部１の軸線Ｏ１が鉛直方向を向くように、採光部３が太陽光採光システムＡの全体の重心Ｈに位置する部分の支持軸部１に接続されているものとしたが、振り子運動が停止した状態で、鉛直方向に対して支持軸部１の軸線Ｏ１を交差させて設置してもよく、特に採光部３と支持軸部１は、太陽光採光システムＡ全体の重心Ｈに位置する部分で接続されなくてもよい。さらに、支持軸部１が棒状であるものとしたが、特に支持軸部１の形状が限定される必要はない。
【００２８】
また、本実施形態では、採光部３が、受光した太陽光を所望の位置に導光する略円板状の採光板１１を備えてなるものとしたが、採光板１１の形状は限定を必要としない。さらに、採光部３を傾動させる傾斜機構７が、第二駆動部５とねじ棒６で構成されているものとしたが、特に採光部３を傾動させるための構成を限定する必要はない。
【００２９】
さらに、本実施形態では、建築物の屋根の下方や吹き抜けの最上部などの屋内に太陽光採光システムＡを設置するものとしたが、吊り下げ状態で設置し、振り子運動が停止した段階で所定の設置位置に配置されれば、例えば、風防ドーム内に吊り下げて屋外に設置してもよく、この場合においても、従来の太陽光採光システムと比較して、水平角度や傾斜角度を精確に計測する必要がないため、やはり容易に設置することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る太陽光採光システムを示す正面図であり、採光部を初期位置に配した状態を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る太陽光採光システムを示す側面図であり、採光部を初期位置に配した状態を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る太陽光採光システムを示す側面図であり、採光部を傾動させた状態を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る太陽光採光システムを示す正面図であり、設置時に振り子運動した状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ 支持軸部
１ａ 上端
１ｂ 下端
２ 回動機構
２ａ ボール部
２ｂ 連結部
２ｃ 接続部
２ｄ 締付部
２ｅ クランプネジ
３ 採光部
４ 第一駆動部
５ 第二駆動部
６ ねじ棒
７ 傾斜機構
８ 回動軸
９ スリット
１０ 接続部材
１１ 採光板
１１ａ 受光面
１２ 凹部
１３ 支持部材
１４ 軸部
１５ 制御部
Ａ 太陽光採光システム
Ｏ１ 支持軸部の軸線
Ｏ２ ねじ棒の軸線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光した太陽光を反射または透過させて、該太陽光を建築物の内部や中庭などの所望の位置に導光するための太陽光採光システム及びこの太陽光採光システムの設置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば建築物の屋根や屋上などに設置され、受光した太陽光を反射もしくは透過させつつその光軸方向を変化させて、建築物の居住空間（内部）や中庭などの所望の位置に太陽光を導く太陽光採光システムが用いられている。この種の太陽光採光システムは、底面が開放されている透明な風防ドーム（ドーム）内に、回転可能な支柱の上部に反射鏡やプリズム、レンズなどを備えた採光部を上下方向に回転可能（傾動可能）に設けて構成したものがある。この太陽光採光システムにおいては、採光部の受光面が、常時太陽光を受光できるように、太陽を追尾しながら支柱を回転させ、且つ採光部の俯角（斜動）を制御して、太陽光を下方に位置する建築物の内部や中庭の所望の位置に導くようにしている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００２−８１７６０号公報
【特許文献２】特開２００５−２１５５０９号公報
【特許文献３】特開２００１−１３３６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の太陽光採光システムにおいては、建築物の内部や中庭の所望の位置に精確に太陽光を導光するため、太陽光採光システムを設置する際に、太陽光採光システムの傾斜角度を設計通り精度良く設置するか、設置後、その傾斜角度を精度良く計測する必要があった。このため、特に、太陽光採光システムを設置する建築物の屋根などが傾斜している場合などでは、太陽光採光システムの設置作業に多大な労力と時間を要するという問題があった。
【０００４】
また、上記の太陽光採光システムにおいては、建築物の屋根の上などの屋外に設置する関係上、採光部などを保護する透明な風防ドームが必要不可欠とされるが、この風防ドームを備えることによって、太陽光採光システムの重量が大きくなり、また、風防ドームの太陽光の透過率が影響して採光効率の低下を招くという欠点があった。さらに、粉塵などが付着して透過率が低下することを防止するために、建築物のメンテナンス（清掃など）とは別に、頻繁に風防ドームのメンテナンスを要する場合があった。
【０００５】
本発明は、上記事情を鑑み、高精度で容易に設置することが可能な太陽光採光システム及びこの太陽光採光システムの設置方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【０００７】
本発明の太陽光採光システムは、受光した太陽光を反射または透過させて所望の位置に導くための採光部を備える太陽光採光システムであって、傾動可能に接続された前記採光部を吊り下げ状態で支持する支持軸部を備えており、該支持軸部が、上端を回動機構に接続して振り子運動可能に支持されていることを特徴とする。
【０００８】
この発明においては、採光部が回動機構に接続されて振り子運動可能な支持軸部によって吊り下げ状態で支持されているため、太陽光採光システムを設置する際に、吊り下げ状態で支持させた太陽光採光システムは、その自重によって振り子運動が収束してゆくことになり、この運動が停止した状態で、太陽光採光システムの重心位置に基づいて決まる所定の位置に自動的に配されることになる。これにより、振り子運動が停止した段階で回動機構に対し支持軸部を固定するという簡易な操作で、太陽光採光システムひいては採光部を所定の位置に高精度で設置することができる。
【０００９】
また、本発明の太陽光採光システムにおいては、前記採光部が、前記支持軸部に対して傾動していない初期状態で前記太陽光採光システムの重心位置となる部分の前記支持軸部に接続されていることが望ましい。この場合には、採光部を吊り下げ支持する支持軸部を、振り子運動が停止した状態で鉛直方向に向けることができるので、確実に太陽光採光システムを高精度で設置することが可能になる。
【００１０】
さらに、本発明の太陽光採光システムにおいては、前記回動機構がボールクランプであることがより望ましい。この場合には、確実に支持軸部及び採光部を振り子運動可能に吊り下げることができ、振り子運動が停止した段階で、例えばクランプネジを締め付けるという簡易な操作によって支持軸部を回動機構に固定して、太陽光採光システムを所定の位置に設置することができる。
【００１１】
本発明の太陽光採光システムの設置方法は、受光した太陽光を反射または透過させて所望の位置に導くための採光部を備える太陽光採光システムを設置する方法であって、前記太陽光採光システムが、傾動可能に接続された前記採光部を吊り下げ状態で支持する支持軸部を備え、且つ該支持軸部の上端が接続され、前記支持軸部を振り子運動可能に支持する回動機構を備えて構成されており、前記支持軸部に対して前記採光部が傾動していない初期状態で、前記回動機構に前記支持軸部を接続し、前記振り子運動が停止した段階で、前記回動機構と前記支持軸部を固定することを特徴とする。
【００１２】
この発明においては、振り子運動が収束してこの運動が停止する位置を一定にすることができ、この振り子運動が停止した段階で回動機構に対し支持軸部を固定するという簡易な操作で、採光部ひいては太陽光採光システムを所定の位置に高精度で設置することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の太陽光採光システム及び太陽光採光システムの設置方法によれば、支持軸部及び回動機構を介して採光部を吊り下げ状態で支持することによって、採光部ひいては太陽光採光システムを容易に所定の位置に高精度で設置することができる。そして、このように吊り下げ状態で太陽光採光システムを設けることによって、例えば建築物のガラスなどの透明部材で形成された屋根の下方や吹き抜けの最上部などの建築物の屋内側に設置することが可能になり、従来の太陽光採光システムのように風防ドームを設ける必要がなく、軽量化、採光効率の向上、メンテナンス性の向上を図ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１から図４を参照し、本発明の一実施形態に係る太陽光採光システム及び太陽光採光システムの設置方法について説明する。本実施形態は、例えば、ガラスなどの透明部材の屋根の下方や吹き抜けの最上部などの建築物の屋内に吊り下げ状態で設置されて、屋外から照射される太陽光を所望の位置に導光する太陽光採光システム及びこの設置方法に関するものである。
【００１５】
本実施形態の太陽光採光システムＡは、図１及び図２に示すように、棒状の支持軸部１と、建築物の透明部材（屋根部材）を支持する例えばＨ形鋼などの建物部材Ｓに接続して設けられるとともに、支持軸部１の軸線Ｏ１方向一端（上端１ａ）が接続してこの支持軸部１を回動可能に吊り下げ支持する回動機構２と、支持軸部１の他端（下端１ｂ）側に接続して設けられた採光部３とを備えて構成されている。
【００１６】
支持軸部１は、回動機構２と繋がる上端１ａ側に、例えばステッピングモータなどの第一駆動部４が取り付けられており、この第一駆動部４の駆動によって軸線Ｏ１回りに回動可能に設けられている。また、支持軸部１には、例えばステッピングモータなどの第二駆動部５と、第二駆動部５に一端が繋がり、支持軸部１を貫通するように設けられたねじ棒６とからなる傾斜機構７が取り付けられている。この傾斜機構７の第二駆動部５は、図２に示すように、支持軸部１の軸線Ｏ１に直交しつつ支持軸部１に支持された回動軸８に取り付けられ、この回動軸８回りに回動可能に支持されている。また、支持軸部１には、図１に示すように、軸線Ｏ１直交方向に貫通し軸線Ｏ１方向に延びるスリット９が形成されており、このスリット９内に、傾斜機構７のねじ棒６が挿通されている。ねじ棒６には、略全外周面に螺刻が施されており、支持軸部１を挟んで第二駆動部５と反対側の部分（スリット９を貫通した他端側）に、採光部３の接続部材１０が螺合して繋げられている。
【００１７】
採光部３は、受光した太陽光を反射もしくは透過させてその光軸方向を変化させるための略円板状の採光板１１を備えて構成されており、この採光板１１は、外周端から径方向に延びて凹む凹部１２を備えて形成されている。また、採光板１１には、太陽光を受光する一面（受光面）１１ａ側に、凹部１２を挟み、凹部１２の延設方向に沿って平行に延びる一対の支持部材１３が取り付けられている。そして、この一対の支持部材１３のそれぞれに端部を繋げて架設した軸部１４が、支持軸部１の下端１ｂ側に貫通して設けられることによって、採光板（採光部３）１１が支持軸部１に回動可能に支持（接続）される。ここで、本実施形態では、この軸部１４が貫通して支持軸部１と採光部３が接続する部分が、図１及び図２に示す採光部３の初期状態での太陽光採光システムＡ全体の重心Ｈ位置とされている。また、この採光部３には、一対の支持部材１３に一端が繋がり、他端側がスリット９を挿通して採光板１１の他面１１ｂよりも外側に延びる接続部材１０が設けられており、この接続部材１０が前記ねじ棒６に螺合して接続されている。なお、本実施形態では、図１及び図２に示す接続部材１０を最も支持軸部１に近づけた状態が、採光部３の初期位置（初期状態）とされる。この初期状態において、採光板１１に形成された凹部１２内に支持軸部１が配置され、採光板１１の一面（受光面）１１ａ及び他面１１ｂが支持軸部１の軸線Ｏ１と平行するように配置される。
【００１８】
そして、上記のように構成した支持軸部１と採光部３においては、まず、第一駆動部４を駆動すると、支持軸部１が軸線Ｏ１回りに回動し、これとともに軸部１４を介して接続した採光部３が軸線Ｏ１回りに回動する。一方、第二駆動部５を駆動して、ねじ棒６がその軸線Ｏ２回りに正逆回転すると、図３に示すように、その回転方向に応じて採光部３の接続部材１０がねじ棒６の軸線Ｏ２方向に進退移動し、これに伴って、採光部３が支持軸部１に対して傾斜するように、すなわち受光面１１ａを傾斜させるように移動（傾動）する。また、このとき、採光部３の傾動を円滑に行なえるように、第二駆動部５は回動軸８回りに回動し、これに伴いねじ棒６が支持軸部１のスリット９内を上下方向に移動する。そして、このような第一駆動部４と第二駆動部５の駆動は、支持軸部１に取り付けられた制御部１５によって制御され、この制御部１５によって常時受光面１１ａに太陽光が受光されるように採光部３が太陽を追尾して移動する。
【００１９】
一方、回動機構２は、ボールクランプ（ボールジョイント）であり、一端に略球状のボール部２ａを備えた連結部２ｂと、このボール部２ａを内包するブロック状の接続部２ｃ及び締付部２ｄと、接続部２ｃと締付部２ｄを締結するクランプネジ２ｅとを備えて構成されている。この回動機構２は、接続部２ｃが建築物の屋内側を向くＨ形鋼（建物部材Ｓ）のフランジ面に固着されて設けられ、締付部２ｄを貫通した連結部２ｂの他端に、支持軸部１の上端１ａが接続することにより、支持軸部１及び採光部３を吊り下げ状態で支持している。また、クランプネジ２ｅを緩めた状態では、連結部２ｂの一端側のボール部２ａがこれを内包する接続部２ｃと締付部２ｄの内部で回動可能とされ、これにより、支持軸部１及び採光部３が上端側を中心として（ボール部２ａを中心として）振り子運動するように回動可能に支持される。一方、クランプネジ２ｅを締め付けて、接続部２ｃと締付部２ｄを強固に接続した場合には、接続部２ｃと締付部２ｄの球面座にボール部２ａが押圧され、その回動が規制されて、支持軸部１が回動機構２に固定される。
【００２０】
ついで、上記の構成からなる太陽光採光システムＡを設置する方法について説明し、本実施形態の太陽光採光システムＡ及び太陽光採光システムＡの設置方法の作用及び効果について説明する。
【００２１】
はじめに、建築物の屋内側を向くＨ形鋼Ｓのフランジ面に回動機構２を取り付け、この回動機構２の連結部２ｂに支持軸部１の上端１ａを連結して、太陽光採光システムＡを吊り下げ状態で支持させる。このとき、回動機構２のクランプネジ２ｅを緩めて、ボール部２ａが回動可能な状態とされており、作業者が支持軸部１を回動機構２に連結させた段階で支持軸部１及び採光部３を離すと、図４に示すように、回動機構２によって支持軸部１及び採光部３が振り子運動（矢印Ｔ方向に往復運動）する。そして、この振り子運動した支持軸部１及び採光部３は、太陽光採光システムＡ全体の自重によって徐々にその振れ幅が小さくなって収束してゆき、最終的に振り子運動が停止する。
【００２２】
本実施形態では、太陽光採光システムＡの各部材の重量を予め計測して、この計測結果を基に太陽光採光システムＡの重心Ｈに位置する部分の支持軸部１に採光部３を接続させている。このため、振り子運動が停止した段階で、支持軸部１の軸線Ｏ１を鉛直方向に配して、支持軸部１及び採光部３（太陽光採光システムＡ）が停止する。このように、本実施形態の太陽光採光システムＡにおいては、従来の太陽光採光システムがその設置の際に、太陽光採光システムの傾斜角度を設計通り精度良く設置したり、設置後、その傾斜角度を精度良く計測する必要があるのに対し、吊り下げ状態で支持した太陽光採光システムＡの振り子運動が停止するのを待つという単純な操作で、太陽光採光システムＡが所定の位置に配置される。そして、所定の位置に配置された段階で、回動機構２のクランプネジ２ｅを締め付けて支持軸部１を回動機構２に固定することで、太陽光採光システムＡが、例えば支持軸部１の軸線Ｏ１と鉛直方向の角度が±０．１°以内を示す高精度で設置される。
【００２３】
また、本実施形態の太陽光採光システムＡにおいては、上記のように建築物の屋内に吊り下げられて、精度よく所定の位置に設置されるため、図３に示すように、制御部１５の動作指令に基づく第一駆動部４及び第二駆動部５の駆動によって、初期状態から採光部３が回動、傾動し、太陽の方位、高度、角度の変化に応じて太陽を追尾して、確実に所定の方向から採光板１１の受光面１１ａに太陽光が照射される。そして、受光した太陽光が、採光板１１を反射もしくは透過し、その光軸方向が変化して、確実に太陽光採光システムＡの下方に位置する建築物の屋内の所望の位置に導光される。また、このように建築物の屋内に設置することで、従来の太陽光採光システムのように風防ドームを具備する必要がなく、太陽光採光システムＡの重量が大きくなったり、また、風防ドームの太陽光の透過率が影響して採光効率の低下を招くという欠点が解消される。さらに、粉塵などが付着して透過率が低下することを防止するために、建築物のメンテナンス（清掃など）とは別に、風防ドームをメンテナンスすることを不要にできる。
【００２４】
したがって、本実施形態の太陽光採光システムＡ及びこの設置方法においては、採光部３が回動機構２に接続されて振り子運動可能な支持軸部１で吊り下げ支持されているため、太陽光採光システムＡを設置する際に、振り子運動が停止した状態で、太陽光採光システムＡの重心Ｈ位置に基づいて決まる所定の位置に自動的に配されることになる。これにより、振り子運動が停止した段階で回動機構２に対し支持軸部１を固定するという簡易な操作で、太陽光採光システムＡひいては採光部３を所定の位置に高精度で設置することができる。また、回動機構２がボールクランプであることによって、確実に、支持軸部１及び採光部３を振り子運動可能に吊り下げることができるとともに、振り子運動が停止した段階で、クランプネジ２ｅを締め付けるという簡易な操作で確実に太陽光採光システムＡを所定の位置に設置することが可能になる。
【００２５】
また、採光部３が、支持軸部１に対して傾動していない初期状態で太陽光採光システムＡの重心Ｈ位置となる部分の支持軸部１に接続されていることにより、採光部３を吊り下げ支持する支持軸部１を、振り子運動が停止した状態で確実に鉛直方向に向けることができるので、確実に太陽光採光システムＡを高精度で設置することが可能になる。
【００２６】
よって、本実施形態の太陽光採光システムＡ及び太陽光採光システムＡの設置方法によれば、支持軸部１及び回動機構２を介して採光部３を吊り下げ状態で支持することで、採光部３ひいては太陽光採光システムＡを容易に所定の位置に高精度で設置することができる。また、このように吊り下げ状態で太陽光採光システムＡを設けることによって、建築物のガラスなどの透明部材で形成された屋根の下方や吹き抜けの最上部などの建築物の屋内側に設置することが可能になり、従来の太陽光採光システムのように風防ドームを設ける必要がないため、軽量化、採光効率の向上、メンテナンス性の向上を図ることが可能になる。
【００２７】
以上、本発明に係る太陽光採光システム及び太陽光採光システムの設置方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、回動機構２がボールクランプ（ボールジョイント）であるものとしたが、支持軸部１が繋がりこの支持軸部１及び採光部３を振り子運動させるように回動可能とする構成であれば他の構成の回動機構であってもよい。また、振り子運動が停止した状態で支持軸部１の軸線Ｏ１が鉛直方向を向くように、採光部３が太陽光採光システムＡの全体の重心Ｈに位置する部分の支持軸部１に接続されているものとしたが、振り子運動が停止した状態で、鉛直方向に対して支持軸部１の軸線Ｏ１を交差させて設置してもよく、特に採光部３と支持軸部１は、太陽光採光システムＡ全体の重心Ｈに位置する部分で接続されなくてもよい。さらに、支持軸部１が棒状であるものとしたが、特に支持軸部１の形状が限定される必要はない。
【００２８】
また、本実施形態では、採光部３が、受光した太陽光を所望の位置に導光する略円板状の採光板１１を備えてなるものとしたが、採光板１１の形状は限定を必要としない。さらに、採光部３を傾動させる傾斜機構７が、第二駆動部５とねじ棒６で構成されているものとしたが、特に採光部３を傾動させるための構成を限定する必要はない。
【００２９】
さらに、本実施形態では、建築物の屋根の下方や吹き抜けの最上部などの屋内に太陽光採光システムＡを設置するものとしたが、吊り下げ状態で設置し、振り子運動が停止した段階で所定の設置位置に配置されれば、例えば、風防ドーム内に吊り下げて屋外に設置してもよく、この場合においても、従来の太陽光採光システムと比較して、水平角度や傾斜角度を精確に計測する必要がないため、やはり容易に設置することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る太陽光採光システムを示す正面図であり、採光部を初期位置に配した状態を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る太陽光採光システムを示す側面図であり、採光部を初期位置に配した状態を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る太陽光採光システムを示す側面図であり、採光部を傾動させた状態を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る太陽光採光システムを示す正面図であり、設置時に振り子運動した状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ 支持軸部
１ａ 上端
１ｂ 下端
２ 回動機構
２ａ ボール部
２ｂ 連結部
２ｃ 接続部
２ｄ 締付部
２ｅ クランプネジ
３ 採光部
４ 第一駆動部
５ 第二駆動部
６ ねじ棒
７ 傾斜機構
８ 回動軸
９ スリット
１０ 接続部材
１１ 採光板
１１ａ 受光面
１２ 凹部
１３ 支持部材
１４ 軸部
１５ 制御部
Ａ 太陽光採光システム
Ｏ１ 支持軸部の軸線
Ｏ２ ねじ棒の軸線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光した太陽光を反射または透過させて所望の位置に導くための採光部を備える太陽光採光システムであって、
傾動可能に接続された前記採光部を吊り下げ状態で支持する支持軸部を備えており、該支持軸部が、上端を回動機構に接続して振り子運動可能に支持されていることを特徴とする太陽光採光システム。
【請求項２】
請求項１記載の太陽光採光システムにおいて、
前記採光部が、前記支持軸部に対して傾動していない初期状態で前記太陽光採光システムの重心位置となる部分の前記支持軸部に接続されていることを特徴とする太陽光採光システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の太陽光採光システムにおいて、
前記回動機構がボールクランプであることを特徴とする太陽光採光システム。
【請求項４】
受光した太陽光を反射または透過させて所望の位置に導くための採光部を備える太陽光採光システムを設置する方法であって、
前記太陽光採光システムが、傾動可能に接続された前記採光部を吊り下げ状態で支持する支持軸部を備え、且つ該支持軸部の上端が接続され、前記支持軸部を振り子運動可能に支持する回動機構を備えて構成されており、
前記支持軸部に対して前記採光部が傾動していない初期状態で、前記回動機構に前記支持軸部を接続し、前記振り子運動が停止した段階で、前記回動機構と前記支持軸部を固定することを特徴とする太陽光採光システムの設置方法。
【請求項１】
受光した太陽光を反射または透過させて所望の位置に導くための採光部を備える太陽光採光システムであって、
傾動可能に接続された前記採光部を吊り下げ状態で支持する支持軸部を備えており、該支持軸部が、上端を回動機構に接続して振り子運動可能に支持されていることを特徴とする太陽光採光システム。
【請求項２】
請求項１記載の太陽光採光システムにおいて、
前記採光部が、前記支持軸部に対して傾動していない初期状態で前記太陽光採光システムの重心位置となる部分の前記支持軸部に接続されていることを特徴とする太陽光採光システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の太陽光採光システムにおいて、
前記回動機構がボールクランプであることを特徴とする太陽光採光システム。
【請求項４】
受光した太陽光を反射または透過させて所望の位置に導くための採光部を備える太陽光採光システムを設置する方法であって、
前記太陽光採光システムが、傾動可能に接続された前記採光部を吊り下げ状態で支持する支持軸部を備え、且つ該支持軸部の上端が接続され、前記支持軸部を振り子運動可能に支持する回動機構を備えて構成されており、
前記支持軸部に対して前記採光部が傾動していない初期状態で、前記回動機構に前記支持軸部を接続し、前記振り子運動が停止した段階で、前記回動機構と前記支持軸部を固定することを特徴とする太陽光採光システムの設置方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−７８０９６（Ｐ２００８−７８０９６Ａ）
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５９２５７（Ｐ２００６−２５９２５７）
【出願日】平成１８年９月２５日（２００６．９．２５）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２５日（２００６．９．２５）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
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