太陽光採光装置及び太陽光採光システム
【課題】簡単な構造で大容量の採光が可能となるうえ、装置の小型化を図ることができる。
【解決手段】傾動可能な方位鏡２と仰角鏡３とが２段に重なって配置されるとともに、方位鏡２と仰角鏡３とがそれぞれ間隔をもって複数並設され、方位鏡２の第１回動軸Ｏ１と、仰角鏡３の第２回動軸Ｏ２とが互いに直交する方向に向けて配置され、方位鏡２を太陽光の入射側に配置した状態で、方位鏡角度と仰角鏡角度とが太陽の位置に基づいて計算され、方位鏡２と仰角鏡３とがそれぞれ別々に制御される構成の太陽光採光装置１Ａを提供する。
【解決手段】傾動可能な方位鏡２と仰角鏡３とが２段に重なって配置されるとともに、方位鏡２と仰角鏡３とがそれぞれ間隔をもって複数並設され、方位鏡２の第１回動軸Ｏ１と、仰角鏡３の第２回動軸Ｏ２とが互いに直交する方向に向けて配置され、方位鏡２を太陽光の入射側に配置した状態で、方位鏡角度と仰角鏡角度とが太陽の位置に基づいて計算され、方位鏡２と仰角鏡３とがそれぞれ別々に制御される構成の太陽光採光装置１Ａを提供する。
【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装置及び太陽光採光システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の太陽光採光装置として、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、屈折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装置が知られている。
このような太陽光採光装置では、太陽光を受光して所望の位置に導くための反射鏡やプリズム、レンズなどを備えた採光部を支持する支持軸部が第一駆動機構によって軸線回りに回転することで、採光部の受光面の方位が変化する。また、第二駆動機構の駆動によって採光部が傾動することで、採光部の受光面の傾斜角（仰角）が変化する。そして、第一及び第二駆動機構を随時制御しながら駆動することで、採光部の受光面を、太陽を追尾するように移動させることができ、高度や方位、角度が変化する太陽の光を、確実に受光して下方の建築物の居住空間や中庭などの所望の位置に導光できる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−８１７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の太陽光採光装置では以下のような問題があった。
すなわち、上記の太陽光採光装置では、大容量を必要とする場合、１枚の反射鏡やプリズム、レンズなどを備えた採光部の寸法の大きなもの複数台採用することとなる。このように装置の大型化により、設置スペースの確保が困難になるうえ、装置の重量も大きくなるという問題があり、その点で改良の余地があった。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、簡単な構造で大容量の採光が可能となるうえ、装置の小型化を図ることができる太陽光採光装置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】
上記目的を達成するため、本発明に係る太陽光採光装置では、受光した太陽光を所望の位置に導くための太陽光採光装置であって、傾動可能な第１反射鏡と第２反射鏡とが２段に重なって配置され、第１反射鏡の第１回動軸と、第２反射鏡の第２回動軸とが異なる方向に向けて配置され、第１反射鏡及び第２反射鏡のいずれか一方を太陽光の入射側に配置した状態で、第１反射鏡の傾斜角度と第２反射鏡の傾斜角度とが太陽の位置に基づいて計算され、第１反射鏡と第２反射鏡とがそれぞれ別々に制御されることを特徴としている。
【０００７】
また、本発明に係る太陽光採光システムでは、上述した太陽光採光装置を用いた太陽光採光システムであって、複数の太陽光採光装置が採光面方向に連結されていることを特徴としている。
【０００８】
本発明では、太陽光の入射側に設置した一方の反射鏡を太陽の位置に応じて効率的な反射が可能な傾斜角度に制御し、さらにその反射光を受ける他方の反射鏡を前記一方の反射鏡に応じた好適な傾斜角度に制御して、その他方の反射鏡によって反射した反射光を所望の位置に導光することができる。このように、第１反射鏡と第２反射鏡とが２段に分離されそれぞれの傾斜角度を計算して第１反射鏡と第２反射鏡を別々に制御することにより、反射光率を高めることができ、簡単な構造で大容量の採光が可能となる。
【０００９】
また、第１反射鏡及び第２反射鏡が長尺板状の形状で、これらを２段に配置させた簡単な構造であり、２段で配置される第１反射鏡と第２反射鏡の幅寸法が太陽光採光装置の厚さ寸法となるので、装置全体を薄くすることができ、小型化を図ることができる。しかも、例えば第１反射鏡と第２反射鏡のそれぞれを並行に配列させて数量を増加させても、その配列方向の面積が大きくなるだけで済み、２段に配置される第１反射鏡及び第２反射鏡のみの厚さ寸法は変わらないので、装置自体の厚さ寸法を増大させずに反射鏡を増やすことができる。
【００１０】
また、本発明に係る太陽光採光装置では、第１反射鏡と第２反射鏡とは、それぞれ間隔をもって複数並設されていることが好ましい。
【００１１】
本発明では、複数の第１反射鏡を並設した第１反射鏡列群と、複数の第２反射鏡を並設した第２反射鏡列群とが２段に配置された太陽光採光装置を構成することになり、これにより大容量の採光を行うことができる。しかも、上述したように第１反射鏡と第２反射鏡の数量を増やす並設方向が装置の厚さ方向ではないので、装置の厚さ寸法を増大させずに反射鏡の数量を増やすことが可能となる。
【００１２】
また、本発明に係る太陽光採光装置では、第１回動軸と第２回動軸とが互いに直交していることが好ましい。
【００１３】
この場合、入射側に設けられる一方の反射鏡の反射面と、導光側に設けられる他方の反射鏡の反射面とが直交する方向に配置されるため、入射側の反射鏡に対して太陽光が斜めに入射して反射した場合であっても、その反射光を導光側の反射鏡で確実に受けることができ、前記反射光のロスが少なくなって採光効率の低下を防ぐことができる。
【００１４】
また、本発明に係る太陽光採光装置では、第１反射鏡及び第２反射鏡は、それぞれ両面に反射板が設けられていることが好ましい。
【００１５】
この場合、入射側の一方の反射鏡の表裏面において移動する太陽光を入射させることができ、また導光側の他方の反射鏡の表裏面で入射側の反射鏡による反射光を入射させることが可能となる。つまり、太陽の位置に合わせて傾動させる第１反射鏡及び第２反射鏡の傾斜角度を小さくすることができるため、反射鏡を複数並設させる場合であっても隣り合う反射鏡同士の間隔を小さく、密にすることができる。したがって、同一の採光面積において反射鏡の数量を増やすことが可能となり、採光効率を向上させることができ、装置の大容量化を図ることができる。
【００１６】
また、本発明に係る太陽光採光装置では、複数の第１反射鏡が第１駆動軸によって連動して所望の傾斜角度に傾動され、複数の第２反射鏡が第２駆動軸によって連動して所望の傾斜角度に傾動されることがより好ましい。
【００１７】
このような構成により、複数の第１反射鏡を連動して同じ傾斜角度に傾動させ、複数の第２反射鏡を連動して同じ傾斜角度に傾動させることで、計算された傾斜角度に精度良く制御することができ、導光する位置のばらつきを防ぐことができ、採光精度を高めることができる。
【００１８】
また、本発明に係る太陽光採光装置では、第１反射鏡及び第２反射鏡は、それぞれの配置枚数が異なっていてもよい。
【００１９】
この場合、太陽光の反射ロスを少なくして、採光効率を高めるように、入射側に配置される反射鏡と導光側に配置される反射鏡の数量を適宜増減させることができる。
【００２０】
また、本発明に係る太陽光採光装置では、第１反射鏡を太陽光の入射側に配置させ、その第１反射鏡で太陽光の東西成分又は南北成分のみを第２反射鏡側に向けて反射させ、その反射光を第２反射鏡で反射させて所定位置に向けて導光させる制御が行われることが好ましい。
【００２１】
これにより、入射側に配置した第１反射鏡に入射する太陽光のベクトルを東西方向（又は南北方向）の方向余弦に分解し、東西成分（又は南北成分）の余弦のみを取り出し太陽光採光装置における東西方向（又は南北方向）に反射するように傾斜を算出して第１反射鏡を制御し、第１反射鏡によって反射した東西成分（又は南北成分）の太陽光を第２反射鏡で反射させて所定位置に向けて導光することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の太陽光採光装置及び太陽光採光システムによれば、２段に分離した第１反射鏡と第２反射鏡を重ねて配置する構成であるため、装置の小型化を図ることができる。また、第１反射鏡と第２反射鏡とのそれぞれの好適な傾斜角度を計算して別々に制御することで、反射光率を高めることができることから、簡単な構造で大容量の採光が可能となる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施の形態による太陽光採光装置を使用した一例を示す斜視図である。
【図２】太陽光採光装置の構成を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は上段の方位鏡の並設状態を示す側面図、（ｂ）は下段の仰角鏡の並設状態を示す側面図である。
【図４】（ａ）は上段の方位鏡の並設状態を示す平面図、（ｂ）は下段の仰角鏡の並設状態を示す平面図である。
【図５】（ａ）は図４（ａ）に示すＡ−Ａ線矢視図、（ｂ）は図４（ｂ）に示すＢ−Ｂ線矢視図である。
【図６】傾動装置の構成を示す上面図であって、一部の方位鏡を省略した図である。
【図７】上段の方位鏡における傾動装置の構成を示す側面図である。
【図８】第２の実施の形態による太陽光採光システムの構成を示す平面図である。
【図９】第３の実施の形態による太陽光採光装置を使用した他の例を示す側面図である。
【図１０】第４の実施の形態による太陽光採光装置を使用した他の例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態による太陽光採光装置及び太陽光採光システムについて、図面に基づいて説明する。
【００２５】
（第１の実施の形態）
図１に示すように、本第１の実施の形態による太陽光採光装置１Ａは、例えば建築物の屋根や屋上などに設置されて、太陽光Ｓを屋内の所望の位置に採光する際や、本実施の形態のように建物Ｋの屋根部外側に設置されて、建物Ｋに隣接する庭の所望の位置に採光する際に用いられるものである。ここで、図１の符号Ｍは、本実施の形態の太陽光採光装置１Ａによる採光部を示している。また、図１は採光イメージの一例であり、２方向からの大陽光Ｓを示している。
なお、太陽光採光装置１Ａにおける上下方向とは、図１に示す設置状態の場合とする。
【００２６】
図１及び図２に示すように、太陽光採光装置１Ａは、複数のルーバー状の反射鏡（方位鏡２及び仰角鏡３）を上下２段に配列させ、上段に方位角を調整可能な第１回動軸Ｏ１を有する複数の方位鏡２（第１反射鏡）を並設させ、下段に仰角を調整可能な第２回動軸Ｏ２を有する複数の仰角鏡３（第２反射鏡）を並設させた状態で箱状の外殻体４内に収納し、その外殻体４には第１回動軸Ｏ１及び第２回動軸Ｏ２のそれぞれを中心にして方位鏡２及び仰角鏡３を所望の角度に回動（傾動）させる傾動装置５（図６、図７参照）が設けられて概略構成されている。さらに、太陽光採光装置１Ａには、方位鏡２及び仰角鏡３の傾斜角度を太陽の位置に応じて制御する制御部（図示省略）が備えられている。
ここで、太陽光採光装置１Ａにおいて、第２回動軸Ｏ２に平行な方向を装置の東西方向Ｘとし、第１回動軸Ｏ１に平行な方向を装置の南北方向Ｙとする。なお、この東西方向Ｘ及び南北方向Ｙは、太陽光採光装置１Ａにおける見かけ上の方向であって、真の東西南北方向とは異なるものである。
【００２７】
外殻体４は、方位鏡２及び仰角鏡３を上下２段に配置させることが可能な箱形状をなし、上面及び下面が開放された構成、或いはアクリル製やガラス等の透明部材を備えた構成となっている。上面の一端には、傾動装置５や前記制御部に接続されるとともに、それら傾動装置５や制御部に太陽光Ｓより電力を供給するためのソーラーセル６が設けられている。
【００２８】
なお、太陽光採光装置１Ａは、方位鏡２を大陽光Ｓの入射側に向けた状態で、任意の傾き、方位に配置され、太陽光採光装置１Ａの緯度、経度の位置と３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の傾きが検出された状態となっている。そして、太陽光採光装置１Ａの検出値（緯度、経度の位置、及び傾き）と太陽の緯度と経度に基づいて、方位鏡角度Ｔ（第１反射鏡の傾斜角度）と仰角鏡角度Ｒ（第２反射鏡の傾斜角度）が前記制御部において計算され、方位鏡２と仰角鏡３との位置が制御され、照射位置（図１の採光部Ｍ）が求められるようになっている。
なお、太陽光採光装置１Ａの緯度、経度については、日本測地系に基づいて位置確認できるが、例えばＧＰＳを用いてその位置を確認するようにしても良い。
【００２９】
図２乃至図５に示すように、方位鏡２は、第１回動軸Ｏ１を中心にして回転可能に設けられ、一方向（東西方向Ｘ）に向けて一定の間隔Ｄ１をあけて複数配列された方位鏡列群Ｐ１が２列設けられ、太陽の位置に応じて計算された方位鏡角度Ｔに傾動される。
仰角鏡３は、第２回動軸Ｏ２を中心にして回転可能に設けられ、他の一方向（南北方向Ｙ）に向けて一定の間隔Ｄ２をあけて複数配列された仰角鏡列群Ｐ２が２列設けられ、方位鏡角度Ｔに応じて計算された仰角鏡角度Ｒに傾動される。
そして、方位鏡２は、仰角鏡３よりも配置数量が多く密に配置されている。
【００３０】
方位鏡２及び仰角鏡３は、それぞれ長尺板状で両面２ａ、２ｂ（３ａ、３ｂ）が反射板をなしており、いずれか一方の面が入射する太陽光Ｓを所望の方向へ向けて反射させるようにして配置されている。つまり、方位鏡２及び仰角鏡３は、太陽の移動に合わせて表裏のいずれか一方の面で太陽光Ｓを入射することができる。
【００３１】
方位鏡２は、太陽光Ｓを表面２ａ（又は裏面２ｂ）で反射させる。このとき、太陽光Ｓの位置に応じて好適な方位鏡角度Ｔが計算され、仰角鏡３で入射する照度を最適な値とすることができる。
仰角鏡３は、方位鏡２による第１反射光を表面３ａ（又は裏面３ｂ）で反射させた第２反射光Ｓ’（図１参照）を所定の採光位置（図１に示す採光部Ｍ）へ照射させるものである。このとき、仰角鏡角度Ｒを方位鏡角度Ｔに応じて傾斜させて調整することで、採光部Ｍの照度を最適な値とすることができる。
【００３２】
上段に設けられる方位鏡列群Ｐ１と下段に設けられる仰角鏡列群Ｐ２は、上下２段に分離された構成となっている。上段の方位鏡２は、第１回動軸Ｏ１が下段の仰角鏡３の第２回動軸Ｏ２に対して直交する方向に向けて配置されている。
【００３３】
これら方位鏡列群Ｐ１及び仰角鏡列群Ｐ２は、それぞれ傾動装置５によって連動し、隣り合う方位鏡２、２同士、及び仰角鏡３、３同士が互いに接触しない範囲で適宜、正回転及び逆回転の両方向に傾動する。
また、図３に示すように、上述したように方位鏡２の枚数が仰角鏡３よりも多く設けられており、上段の方位鏡２、２同士の間隔Ｄ１が下段の仰角鏡３、３同士の間隔Ｄ２よりも小さくなっている。
【００３４】
図６及び図７に示すように、方位鏡２及び仰角鏡３は、上述した図示しない制御部によってそれぞれ所望の方位鏡角度Ｔ、仰角鏡角度Ｒになるように制御され、傾動装置５により動力が伝達され、上段の方位鏡２と下段の仰角鏡３とがそれぞれ別々に連動される構成となっている。ここで、図６及び図７は、方位鏡２（或いは仰角鏡３）の構成を説明するための図であるが、見易くするために主要な方位鏡２のみを示している。
【００３５】
傾動装置５は、第１回動軸Ｏ１に平行に設けられる主軸５１と、主軸５１に回動軸力を付与する駆動モータ３２と、方位鏡２の配列方向に沿って延在するとともに方位鏡２（仰角鏡３）を回動させる一対の駆動軸（第１駆動軸５３、第２駆動軸５４）と、それら第１駆動軸５３、第２駆動軸５４に主軸５１の動力を伝達するためのリンク片５５と、を備えている。
【００３６】
第１駆動軸５３は、軸方向の一端が主軸５１に支持され、軸方向の所定位置において方位鏡２の第１回動軸Ｏ１に位置する回転中心２ｃに回転可能に支持している。一方、第２駆動軸５４は、リンク片５５を介して主軸５１の動力が直接的に伝達され、方位鏡２の下端２ｄに回転可能に支持している。つまり、第２駆動軸５４は、リンク片５５の回転によって配列方向（第１回動軸Ｏ１に直交する水平方向）に沿って往復動可能となっている。
【００３７】
複数の方位鏡２を連動させて所望の傾斜角度にする際には、駆動モータ５２を駆動させて主軸５１を所定の回転方向に回転させ、各リンク片５５を介して第２駆動軸５４が軸方向に移動させることで、第１駆動軸５３によって回転中心２ｃが固定位置で支持された方位鏡２が傾動する構成となっている。
なお、図６及び図７において、方位鏡２の駆動機構について説明したが、仰角鏡３についても同様であるので、ここでは詳しい説明は省略する。
【００３８】
上述した制御部（図示省略）は、日時から求められる太陽の緯度及び経度に基づいて方位鏡角度Ｔと仰角鏡角度Ｒを算出し、この算出値（方位鏡角度Ｔと仰角鏡角度Ｒ）に基づいて方位鏡２及び仰角鏡３を制御するように構成されている。
【００３９】
制御部では、方位鏡２を太陽光Ｓの入射側に配置させ、その反射面（表面２ａ、又は裏面２ｂ）を略東西方向に向けて配置したときに、その方位鏡２で太陽光Ｓの東西成分のみを仰角鏡３側に向けて反射させ、その第１反射光を仰角鏡３で反射させ、その第２反射光Ｓ’を所定位置に向けて導光させる制御が行われるようになっている。
【００４０】
次に、上述した構成からなる太陽光採光装置の制御方法と作用について、図面に基づいて説明する。
図２乃至図５に示すように、上述した太陽光採光装置１Ａでは、太陽光Ｓの入射側に設置した方位鏡２を太陽の位置に応じて効率的な反射が可能な方位鏡角度Ｔに制御し、さらにその第１反射光を受ける仰角鏡３を方位鏡２に応じた好適な仰角鏡角度Ｒに制御して、その仰角鏡３によって反射した第２反射光Ｓ’を所望の位置に導光することができる。このように、方位鏡２と仰角鏡３とが上下２段に分離されそれぞれの方位鏡角度Ｔ、仰角鏡角度Ｒを計算して方位鏡２と仰角鏡３を別々に制御することにより、反射光率を高めることができ、簡単な構造で大容量の採光が可能となる。
【００４１】
また、方位鏡２及び仰角鏡３が長尺板状の形状であり、これらを２段に配置させた簡単な構造であり、２段で配置される方位鏡２と仰角鏡３の幅寸法が太陽光採光装置１Ａの厚さ寸法となるので、例えば１０ｃｍ程度に装置全体を薄くすることができ、小型化を図ることができる。しかも、例えば方位鏡２と仰角鏡３のそれぞれを並行に配列させて数量を増加させても、その配列方向の面積が大きくなるだけで済み、上下２段に配置される方位鏡２及び仰角鏡３のみの厚さ寸法は変わらないので、装置自体の厚さ寸法を増大させずに反射鏡を増やすことができる。
【００４２】
また、方位鏡２と仰角鏡３とは、それぞれ間隔をもって複数並設されており、複数の方位鏡２を並設した方位鏡列群Ｐ１と、複数の仰角鏡３を並設した仰角鏡列群Ｐ２とが２段に配置された太陽光採光装置１Ａを構成することになり、これにより大容量の採光を行うことができる。しかも、上述したように方位鏡２と仰角鏡３の数量を増やす並設方向が装置の厚さ方向ではないので、装置の厚さ寸法を増大させずに方位鏡２及び仰角鏡３の数量を増やすことが可能となる。
【００４３】
また、方位鏡２の第１回動軸Ｏ１と仰角鏡３の第２回動軸Ｏ２とが互いに直交しており、方位鏡２の反射面と、仰角鏡３の反射面とが直交する方向に配置されるため、方位鏡２に対して太陽光Ｓが斜めに入射して反射した場合であっても、その第１反射光を仰角鏡３で確実に受けることができ、前記反射光のロスが少なくなって採光効率の低下を防ぐことができる。
【００４４】
さらに、方位鏡２及び仰角鏡３は、それぞれ両面に反射板が設けられているので、方位鏡２の表面１０ａ、裏面１０ｂにおいて移動する太陽光を入射させることができ、また仰角鏡３の表面２０ａ、裏面２０ｂで方位鏡２による第１反射光を入射させることが可能となる。つまり、太陽の位置に合わせて傾動させる方位鏡２及び仰角鏡３のそれぞれの傾斜角度（方位鏡角度Ｔ、仰角鏡角度Ｒ）を小さくすることができるため、方位鏡２及び仰角鏡３を複数並設させる場合であっても隣り合う反射鏡同士の間隔を小さく、密にすることができる。したがって、同一の採光面積において方位鏡２及び仰角鏡３の数量を増やすことが可能となり、採光効率を向上させることができ、装置の大容量化を図ることができる。
【００４５】
また、第１駆動軸３３Ａによって複数の方位鏡２を連動して同じ傾斜角度に傾動させ、第２駆動軸３３Ｂによって複数の仰角鏡３を連動して同じ傾斜角度に傾動させることで、計算された傾斜角度に精度良く制御することができ、導光する位置のばらつきを防ぐことができ、採光精度を高めることができる。
【００４６】
また、入射側に配置される方位鏡２を導光側に配置される仰角鏡３の数量よりも多くすることで、太陽光の反射ロスを少なくして、採光効率を高めることができる。
【００４７】
さらにまた、制御部における、太陽の軌道に応じて算出される方位鏡角度Ｔと仰角鏡角度Ｒの計算方法では、方位鏡２と仰角鏡３とを別々に制御する。具体的には、先ず方位鏡角度Ｔを算出する第１ステップと、仰角鏡角度Ｒを算出する第２ステップとが行われる。すなわち、第１ステップでは、方位鏡２に入射する太陽光Ｓのベクトルを東西方向の方向余弦に分解し、東西成分の余弦のみを取り出し太陽光採光装置１Ａにおける東西方向Ｘに反射するように傾斜を算出して方位鏡２を制御する。第２ステップでは、方位鏡２によって反射した東西成分Ｘの太陽光Ｓを仰角鏡３で反射させた第２反射光Ｓ’を所定位置に向けて導光することができる。
【００４８】
上述のように本実施の形態による太陽光採光装置及び太陽光採光システムでは、２段に分離した方位鏡２と仰角鏡３を重ねて配置する構成であるため、装置の小型化を図ることができる。
また、方位鏡２と仰角鏡３とのそれぞれの好適な傾斜角度（方位鏡角度Ｔ、仰角鏡角度Ｒ）を計算して別々に制御することで、反射光率を高めることができることから、簡単な構造で大容量の採光が可能となる効果を奏する。
【００４９】
次に、本発明の太陽光採光装置及び太陽光採光システムによる他の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第１の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第１の実施の形態と異なる構成について説明する。
【００５０】
（第２の実施の形態）
図８に示す第２の実施の形態は、上述した第１の実施の形態による太陽光採光装置１Ａを採光面方向（太陽光採光装置１Ａの東西方向Ｘ及び南北方向Ｙ）に連結させた太陽光採光システム１０を構成したものである。この太陽光採光システム１０は、４つの太陽光採光装置１Ａ、１Ａ、…を連結しており、上段に配置される複数の方位鏡２、２、…は、東西方向Ｘに連結される装置１Ａ、１Ａ間で連続して並設する方位鏡列群Ｐ１を形成している。つまり、この太陽光採光システム１０では、４つの方位鏡列群Ｐ１、Ｐ１、…が構成されている。
【００５１】
そして、第１駆動軸５３（第２駆動軸５４）は、東西方向Ｘの装置１Ａ、１Ａ間で駆動軸連結部５６を介して連結されている。また、主軸５１についても、南北方向Ｙの装置１Ａ、１Ａ間で主軸連結部５７を介して連結されている。そのため、各方位鏡列群Ｐ１は傾動装置５の１つの駆動モータ５１を駆動させることで、主軸５１と各リンク片５５を介して第１駆動軸５３（第２駆動軸５４）に動力が伝達され、４つの太陽光採光装置１Ａ、１Ａ、…の全ての方位鏡２、２、が連動して同じ方位鏡角度になるように傾動する構成となっている。
【００５２】
（第３の実施の形態）
図９に示す第３の実施の形態による太陽光採光装置１Ｂは、建物Ｅの庇の部分に方位鏡２を配置し、仰角鏡３の並設方向を上下方向に向けて設置した一例である。この場合、仰角鏡３で反射させた第２反射光Ｓ’が略水平方向に向けて照射されるので、その反射方向に別途、反射調整板７を設けて室内ｅを採光する構成となっている。
【００５３】
（第４の実施の形態）
図１０に示す第４の実施の形態による太陽光採光装置１Ｃは、建物Ｅの壁面Ｅａから採光する場合であって、採光面方向を縦置き（上下方向）に向けて設置した一例である。この場合、仰角鏡３で反射させた第２反射光Ｓ’が略水平方向に向けて照射されるので、その反射方向に別途、反射調整板７を設けて室内ｅを採光する構成となっている。
【００５４】
以上、本発明による太陽光採光装置及び太陽光採光システムの実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の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、本第１の実施の形態では上段に方位鏡２を配置し、下段に仰角鏡３を配置ささせた構成としているが、これに限定されることはなく、上下を逆にして、上段の入射側に仰角鏡３を配置して、導光側の下段に方位鏡２を配置する構成にすることも可能である。この場合、上段の仰角鏡３の反射面を略南北方向に配置し、その仰角鏡３で太陽光Ｓの南北成分のみを下段の方位鏡２側に向けて反射させ、その反射光を方位鏡２で反射させて所定位置に向けて導光させる制御が行われる。
【００５５】
また、方位鏡２及び仰角鏡３の数量も適宜設定することができ、本実施の形態のように上段の方位鏡２の数量を下段の仰角鏡３の数量よりも多くすることにも制限されることはなく、上下段の反射鏡が同数であってもかまわない。つまり、太陽光の反射ロスを少なくして、採光効率を高めるように、入射側に配置される反射鏡と導光側に配置される反射鏡の数量を適宜増減させることができる。
そして、方位鏡２、仰角鏡３のそれぞれの配列間隔も一定であることに限定されず、その間隔は適宜設定可能である。
【００５６】
また、本実施の形態では方位鏡２の第１回動軸Ｏ１と仰角鏡３の第２回動軸Ｏ２とが直交しているが、直交であることに制限されることはなく、両回動軸Ｏ１、Ｏ２同士が互いに異なる方向に向けて配置されていればよい。
そして、本実施の形態では方位鏡２及び仰角鏡３の形状を長尺板状としているが、この形状に限定されることはなく、例えば円形状や正方形状（矩形状）などの形状のものを採用することも可能である。
【００５７】
さらに、複数の方位鏡２及び複数の仰角鏡３のそれぞれを連動させる傾動装置５の構成は本実施の形態に限定されることはない。
さらにまた、上述した第２の実施の形態では４つの太陽光採光装置１Ａを連結させた構成としているが、その連結数量や配置は使用条件に応じて任意に設定することが可能である。
また、本実施の形態では制御部への電力供給にソーラーセル６を用いているが、これに限定されることはなく、一般的な電源など他の電力供給手段を採用することも可能である。
【００５８】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 太陽光採光装置
２ 方位鏡（第１反射鏡）
３ 仰角鏡（第２反射鏡）
４ 外殻体
５ 傾動装置
１０ 太陽光採光システム
５３ 第１駆動軸
５４ 第２駆動軸
Ｍ 採光部
Ｏ１ 第１回動軸
Ｏ２ 第２回動軸
Ｐ１ 方位鏡列群
Ｐ２ 仰角鏡列群
Ｒ 仰角鏡角度
Ｓ 太陽光
Ｓ’ 第２反射光
Ｔ 方位鏡角度
Ｘ 東西方向
Ｙ 南北方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光した太陽光を反射させて、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装置及び太陽光採光システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の太陽光採光装置として、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、屈折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装置が知られている。
このような太陽光採光装置では、太陽光を受光して所望の位置に導くための反射鏡やプリズム、レンズなどを備えた採光部を支持する支持軸部が第一駆動機構によって軸線回りに回転することで、採光部の受光面の方位が変化する。また、第二駆動機構の駆動によって採光部が傾動することで、採光部の受光面の傾斜角（仰角）が変化する。そして、第一及び第二駆動機構を随時制御しながら駆動することで、採光部の受光面を、太陽を追尾するように移動させることができ、高度や方位、角度が変化する太陽の光を、確実に受光して下方の建築物の居住空間や中庭などの所望の位置に導光できる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−８１７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の太陽光採光装置では以下のような問題があった。
すなわち、上記の太陽光採光装置では、大容量を必要とする場合、１枚の反射鏡やプリズム、レンズなどを備えた採光部の寸法の大きなもの複数台採用することとなる。このように装置の大型化により、設置スペースの確保が困難になるうえ、装置の重量も大きくなるという問題があり、その点で改良の余地があった。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、簡単な構造で大容量の採光が可能となるうえ、装置の小型化を図ることができる太陽光採光装置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】
上記目的を達成するため、本発明に係る太陽光採光装置では、受光した太陽光を所望の位置に導くための太陽光採光装置であって、傾動可能な第１反射鏡と第２反射鏡とが２段に重なって配置され、第１反射鏡の第１回動軸と、第２反射鏡の第２回動軸とが異なる方向に向けて配置され、第１反射鏡及び第２反射鏡のいずれか一方を太陽光の入射側に配置した状態で、第１反射鏡の傾斜角度と第２反射鏡の傾斜角度とが太陽の位置に基づいて計算され、第１反射鏡と第２反射鏡とがそれぞれ別々に制御されることを特徴としている。
【０００７】
また、本発明に係る太陽光採光システムでは、上述した太陽光採光装置を用いた太陽光採光システムであって、複数の太陽光採光装置が採光面方向に連結されていることを特徴としている。
【０００８】
本発明では、太陽光の入射側に設置した一方の反射鏡を太陽の位置に応じて効率的な反射が可能な傾斜角度に制御し、さらにその反射光を受ける他方の反射鏡を前記一方の反射鏡に応じた好適な傾斜角度に制御して、その他方の反射鏡によって反射した反射光を所望の位置に導光することができる。このように、第１反射鏡と第２反射鏡とが２段に分離されそれぞれの傾斜角度を計算して第１反射鏡と第２反射鏡を別々に制御することにより、反射光率を高めることができ、簡単な構造で大容量の採光が可能となる。
【０００９】
また、第１反射鏡及び第２反射鏡が長尺板状の形状で、これらを２段に配置させた簡単な構造であり、２段で配置される第１反射鏡と第２反射鏡の幅寸法が太陽光採光装置の厚さ寸法となるので、装置全体を薄くすることができ、小型化を図ることができる。しかも、例えば第１反射鏡と第２反射鏡のそれぞれを並行に配列させて数量を増加させても、その配列方向の面積が大きくなるだけで済み、２段に配置される第１反射鏡及び第２反射鏡のみの厚さ寸法は変わらないので、装置自体の厚さ寸法を増大させずに反射鏡を増やすことができる。
【００１０】
また、本発明に係る太陽光採光装置では、第１反射鏡と第２反射鏡とは、それぞれ間隔をもって複数並設されていることが好ましい。
【００１１】
本発明では、複数の第１反射鏡を並設した第１反射鏡列群と、複数の第２反射鏡を並設した第２反射鏡列群とが２段に配置された太陽光採光装置を構成することになり、これにより大容量の採光を行うことができる。しかも、上述したように第１反射鏡と第２反射鏡の数量を増やす並設方向が装置の厚さ方向ではないので、装置の厚さ寸法を増大させずに反射鏡の数量を増やすことが可能となる。
【００１２】
また、本発明に係る太陽光採光装置では、第１回動軸と第２回動軸とが互いに直交していることが好ましい。
【００１３】
この場合、入射側に設けられる一方の反射鏡の反射面と、導光側に設けられる他方の反射鏡の反射面とが直交する方向に配置されるため、入射側の反射鏡に対して太陽光が斜めに入射して反射した場合であっても、その反射光を導光側の反射鏡で確実に受けることができ、前記反射光のロスが少なくなって採光効率の低下を防ぐことができる。
【００１４】
また、本発明に係る太陽光採光装置では、第１反射鏡及び第２反射鏡は、それぞれ両面に反射板が設けられていることが好ましい。
【００１５】
この場合、入射側の一方の反射鏡の表裏面において移動する太陽光を入射させることができ、また導光側の他方の反射鏡の表裏面で入射側の反射鏡による反射光を入射させることが可能となる。つまり、太陽の位置に合わせて傾動させる第１反射鏡及び第２反射鏡の傾斜角度を小さくすることができるため、反射鏡を複数並設させる場合であっても隣り合う反射鏡同士の間隔を小さく、密にすることができる。したがって、同一の採光面積において反射鏡の数量を増やすことが可能となり、採光効率を向上させることができ、装置の大容量化を図ることができる。
【００１６】
また、本発明に係る太陽光採光装置では、複数の第１反射鏡が第１駆動軸によって連動して所望の傾斜角度に傾動され、複数の第２反射鏡が第２駆動軸によって連動して所望の傾斜角度に傾動されることがより好ましい。
【００１７】
このような構成により、複数の第１反射鏡を連動して同じ傾斜角度に傾動させ、複数の第２反射鏡を連動して同じ傾斜角度に傾動させることで、計算された傾斜角度に精度良く制御することができ、導光する位置のばらつきを防ぐことができ、採光精度を高めることができる。
【００１８】
また、本発明に係る太陽光採光装置では、第１反射鏡及び第２反射鏡は、それぞれの配置枚数が異なっていてもよい。
【００１９】
この場合、太陽光の反射ロスを少なくして、採光効率を高めるように、入射側に配置される反射鏡と導光側に配置される反射鏡の数量を適宜増減させることができる。
【００２０】
また、本発明に係る太陽光採光装置では、第１反射鏡を太陽光の入射側に配置させ、その第１反射鏡で太陽光の東西成分又は南北成分のみを第２反射鏡側に向けて反射させ、その反射光を第２反射鏡で反射させて所定位置に向けて導光させる制御が行われることが好ましい。
【００２１】
これにより、入射側に配置した第１反射鏡に入射する太陽光のベクトルを東西方向（又は南北方向）の方向余弦に分解し、東西成分（又は南北成分）の余弦のみを取り出し太陽光採光装置における東西方向（又は南北方向）に反射するように傾斜を算出して第１反射鏡を制御し、第１反射鏡によって反射した東西成分（又は南北成分）の太陽光を第２反射鏡で反射させて所定位置に向けて導光することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の太陽光採光装置及び太陽光採光システムによれば、２段に分離した第１反射鏡と第２反射鏡を重ねて配置する構成であるため、装置の小型化を図ることができる。また、第１反射鏡と第２反射鏡とのそれぞれの好適な傾斜角度を計算して別々に制御することで、反射光率を高めることができることから、簡単な構造で大容量の採光が可能となる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施の形態による太陽光採光装置を使用した一例を示す斜視図である。
【図２】太陽光採光装置の構成を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は上段の方位鏡の並設状態を示す側面図、（ｂ）は下段の仰角鏡の並設状態を示す側面図である。
【図４】（ａ）は上段の方位鏡の並設状態を示す平面図、（ｂ）は下段の仰角鏡の並設状態を示す平面図である。
【図５】（ａ）は図４（ａ）に示すＡ−Ａ線矢視図、（ｂ）は図４（ｂ）に示すＢ−Ｂ線矢視図である。
【図６】傾動装置の構成を示す上面図であって、一部の方位鏡を省略した図である。
【図７】上段の方位鏡における傾動装置の構成を示す側面図である。
【図８】第２の実施の形態による太陽光採光システムの構成を示す平面図である。
【図９】第３の実施の形態による太陽光採光装置を使用した他の例を示す側面図である。
【図１０】第４の実施の形態による太陽光採光装置を使用した他の例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態による太陽光採光装置及び太陽光採光システムについて、図面に基づいて説明する。
【００２５】
（第１の実施の形態）
図１に示すように、本第１の実施の形態による太陽光採光装置１Ａは、例えば建築物の屋根や屋上などに設置されて、太陽光Ｓを屋内の所望の位置に採光する際や、本実施の形態のように建物Ｋの屋根部外側に設置されて、建物Ｋに隣接する庭の所望の位置に採光する際に用いられるものである。ここで、図１の符号Ｍは、本実施の形態の太陽光採光装置１Ａによる採光部を示している。また、図１は採光イメージの一例であり、２方向からの大陽光Ｓを示している。
なお、太陽光採光装置１Ａにおける上下方向とは、図１に示す設置状態の場合とする。
【００２６】
図１及び図２に示すように、太陽光採光装置１Ａは、複数のルーバー状の反射鏡（方位鏡２及び仰角鏡３）を上下２段に配列させ、上段に方位角を調整可能な第１回動軸Ｏ１を有する複数の方位鏡２（第１反射鏡）を並設させ、下段に仰角を調整可能な第２回動軸Ｏ２を有する複数の仰角鏡３（第２反射鏡）を並設させた状態で箱状の外殻体４内に収納し、その外殻体４には第１回動軸Ｏ１及び第２回動軸Ｏ２のそれぞれを中心にして方位鏡２及び仰角鏡３を所望の角度に回動（傾動）させる傾動装置５（図６、図７参照）が設けられて概略構成されている。さらに、太陽光採光装置１Ａには、方位鏡２及び仰角鏡３の傾斜角度を太陽の位置に応じて制御する制御部（図示省略）が備えられている。
ここで、太陽光採光装置１Ａにおいて、第２回動軸Ｏ２に平行な方向を装置の東西方向Ｘとし、第１回動軸Ｏ１に平行な方向を装置の南北方向Ｙとする。なお、この東西方向Ｘ及び南北方向Ｙは、太陽光採光装置１Ａにおける見かけ上の方向であって、真の東西南北方向とは異なるものである。
【００２７】
外殻体４は、方位鏡２及び仰角鏡３を上下２段に配置させることが可能な箱形状をなし、上面及び下面が開放された構成、或いはアクリル製やガラス等の透明部材を備えた構成となっている。上面の一端には、傾動装置５や前記制御部に接続されるとともに、それら傾動装置５や制御部に太陽光Ｓより電力を供給するためのソーラーセル６が設けられている。
【００２８】
なお、太陽光採光装置１Ａは、方位鏡２を大陽光Ｓの入射側に向けた状態で、任意の傾き、方位に配置され、太陽光採光装置１Ａの緯度、経度の位置と３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の傾きが検出された状態となっている。そして、太陽光採光装置１Ａの検出値（緯度、経度の位置、及び傾き）と太陽の緯度と経度に基づいて、方位鏡角度Ｔ（第１反射鏡の傾斜角度）と仰角鏡角度Ｒ（第２反射鏡の傾斜角度）が前記制御部において計算され、方位鏡２と仰角鏡３との位置が制御され、照射位置（図１の採光部Ｍ）が求められるようになっている。
なお、太陽光採光装置１Ａの緯度、経度については、日本測地系に基づいて位置確認できるが、例えばＧＰＳを用いてその位置を確認するようにしても良い。
【００２９】
図２乃至図５に示すように、方位鏡２は、第１回動軸Ｏ１を中心にして回転可能に設けられ、一方向（東西方向Ｘ）に向けて一定の間隔Ｄ１をあけて複数配列された方位鏡列群Ｐ１が２列設けられ、太陽の位置に応じて計算された方位鏡角度Ｔに傾動される。
仰角鏡３は、第２回動軸Ｏ２を中心にして回転可能に設けられ、他の一方向（南北方向Ｙ）に向けて一定の間隔Ｄ２をあけて複数配列された仰角鏡列群Ｐ２が２列設けられ、方位鏡角度Ｔに応じて計算された仰角鏡角度Ｒに傾動される。
そして、方位鏡２は、仰角鏡３よりも配置数量が多く密に配置されている。
【００３０】
方位鏡２及び仰角鏡３は、それぞれ長尺板状で両面２ａ、２ｂ（３ａ、３ｂ）が反射板をなしており、いずれか一方の面が入射する太陽光Ｓを所望の方向へ向けて反射させるようにして配置されている。つまり、方位鏡２及び仰角鏡３は、太陽の移動に合わせて表裏のいずれか一方の面で太陽光Ｓを入射することができる。
【００３１】
方位鏡２は、太陽光Ｓを表面２ａ（又は裏面２ｂ）で反射させる。このとき、太陽光Ｓの位置に応じて好適な方位鏡角度Ｔが計算され、仰角鏡３で入射する照度を最適な値とすることができる。
仰角鏡３は、方位鏡２による第１反射光を表面３ａ（又は裏面３ｂ）で反射させた第２反射光Ｓ’（図１参照）を所定の採光位置（図１に示す採光部Ｍ）へ照射させるものである。このとき、仰角鏡角度Ｒを方位鏡角度Ｔに応じて傾斜させて調整することで、採光部Ｍの照度を最適な値とすることができる。
【００３２】
上段に設けられる方位鏡列群Ｐ１と下段に設けられる仰角鏡列群Ｐ２は、上下２段に分離された構成となっている。上段の方位鏡２は、第１回動軸Ｏ１が下段の仰角鏡３の第２回動軸Ｏ２に対して直交する方向に向けて配置されている。
【００３３】
これら方位鏡列群Ｐ１及び仰角鏡列群Ｐ２は、それぞれ傾動装置５によって連動し、隣り合う方位鏡２、２同士、及び仰角鏡３、３同士が互いに接触しない範囲で適宜、正回転及び逆回転の両方向に傾動する。
また、図３に示すように、上述したように方位鏡２の枚数が仰角鏡３よりも多く設けられており、上段の方位鏡２、２同士の間隔Ｄ１が下段の仰角鏡３、３同士の間隔Ｄ２よりも小さくなっている。
【００３４】
図６及び図７に示すように、方位鏡２及び仰角鏡３は、上述した図示しない制御部によってそれぞれ所望の方位鏡角度Ｔ、仰角鏡角度Ｒになるように制御され、傾動装置５により動力が伝達され、上段の方位鏡２と下段の仰角鏡３とがそれぞれ別々に連動される構成となっている。ここで、図６及び図７は、方位鏡２（或いは仰角鏡３）の構成を説明するための図であるが、見易くするために主要な方位鏡２のみを示している。
【００３５】
傾動装置５は、第１回動軸Ｏ１に平行に設けられる主軸５１と、主軸５１に回動軸力を付与する駆動モータ３２と、方位鏡２の配列方向に沿って延在するとともに方位鏡２（仰角鏡３）を回動させる一対の駆動軸（第１駆動軸５３、第２駆動軸５４）と、それら第１駆動軸５３、第２駆動軸５４に主軸５１の動力を伝達するためのリンク片５５と、を備えている。
【００３６】
第１駆動軸５３は、軸方向の一端が主軸５１に支持され、軸方向の所定位置において方位鏡２の第１回動軸Ｏ１に位置する回転中心２ｃに回転可能に支持している。一方、第２駆動軸５４は、リンク片５５を介して主軸５１の動力が直接的に伝達され、方位鏡２の下端２ｄに回転可能に支持している。つまり、第２駆動軸５４は、リンク片５５の回転によって配列方向（第１回動軸Ｏ１に直交する水平方向）に沿って往復動可能となっている。
【００３７】
複数の方位鏡２を連動させて所望の傾斜角度にする際には、駆動モータ５２を駆動させて主軸５１を所定の回転方向に回転させ、各リンク片５５を介して第２駆動軸５４が軸方向に移動させることで、第１駆動軸５３によって回転中心２ｃが固定位置で支持された方位鏡２が傾動する構成となっている。
なお、図６及び図７において、方位鏡２の駆動機構について説明したが、仰角鏡３についても同様であるので、ここでは詳しい説明は省略する。
【００３８】
上述した制御部（図示省略）は、日時から求められる太陽の緯度及び経度に基づいて方位鏡角度Ｔと仰角鏡角度Ｒを算出し、この算出値（方位鏡角度Ｔと仰角鏡角度Ｒ）に基づいて方位鏡２及び仰角鏡３を制御するように構成されている。
【００３９】
制御部では、方位鏡２を太陽光Ｓの入射側に配置させ、その反射面（表面２ａ、又は裏面２ｂ）を略東西方向に向けて配置したときに、その方位鏡２で太陽光Ｓの東西成分のみを仰角鏡３側に向けて反射させ、その第１反射光を仰角鏡３で反射させ、その第２反射光Ｓ’を所定位置に向けて導光させる制御が行われるようになっている。
【００４０】
次に、上述した構成からなる太陽光採光装置の制御方法と作用について、図面に基づいて説明する。
図２乃至図５に示すように、上述した太陽光採光装置１Ａでは、太陽光Ｓの入射側に設置した方位鏡２を太陽の位置に応じて効率的な反射が可能な方位鏡角度Ｔに制御し、さらにその第１反射光を受ける仰角鏡３を方位鏡２に応じた好適な仰角鏡角度Ｒに制御して、その仰角鏡３によって反射した第２反射光Ｓ’を所望の位置に導光することができる。このように、方位鏡２と仰角鏡３とが上下２段に分離されそれぞれの方位鏡角度Ｔ、仰角鏡角度Ｒを計算して方位鏡２と仰角鏡３を別々に制御することにより、反射光率を高めることができ、簡単な構造で大容量の採光が可能となる。
【００４１】
また、方位鏡２及び仰角鏡３が長尺板状の形状であり、これらを２段に配置させた簡単な構造であり、２段で配置される方位鏡２と仰角鏡３の幅寸法が太陽光採光装置１Ａの厚さ寸法となるので、例えば１０ｃｍ程度に装置全体を薄くすることができ、小型化を図ることができる。しかも、例えば方位鏡２と仰角鏡３のそれぞれを並行に配列させて数量を増加させても、その配列方向の面積が大きくなるだけで済み、上下２段に配置される方位鏡２及び仰角鏡３のみの厚さ寸法は変わらないので、装置自体の厚さ寸法を増大させずに反射鏡を増やすことができる。
【００４２】
また、方位鏡２と仰角鏡３とは、それぞれ間隔をもって複数並設されており、複数の方位鏡２を並設した方位鏡列群Ｐ１と、複数の仰角鏡３を並設した仰角鏡列群Ｐ２とが２段に配置された太陽光採光装置１Ａを構成することになり、これにより大容量の採光を行うことができる。しかも、上述したように方位鏡２と仰角鏡３の数量を増やす並設方向が装置の厚さ方向ではないので、装置の厚さ寸法を増大させずに方位鏡２及び仰角鏡３の数量を増やすことが可能となる。
【００４３】
また、方位鏡２の第１回動軸Ｏ１と仰角鏡３の第２回動軸Ｏ２とが互いに直交しており、方位鏡２の反射面と、仰角鏡３の反射面とが直交する方向に配置されるため、方位鏡２に対して太陽光Ｓが斜めに入射して反射した場合であっても、その第１反射光を仰角鏡３で確実に受けることができ、前記反射光のロスが少なくなって採光効率の低下を防ぐことができる。
【００４４】
さらに、方位鏡２及び仰角鏡３は、それぞれ両面に反射板が設けられているので、方位鏡２の表面１０ａ、裏面１０ｂにおいて移動する太陽光を入射させることができ、また仰角鏡３の表面２０ａ、裏面２０ｂで方位鏡２による第１反射光を入射させることが可能となる。つまり、太陽の位置に合わせて傾動させる方位鏡２及び仰角鏡３のそれぞれの傾斜角度（方位鏡角度Ｔ、仰角鏡角度Ｒ）を小さくすることができるため、方位鏡２及び仰角鏡３を複数並設させる場合であっても隣り合う反射鏡同士の間隔を小さく、密にすることができる。したがって、同一の採光面積において方位鏡２及び仰角鏡３の数量を増やすことが可能となり、採光効率を向上させることができ、装置の大容量化を図ることができる。
【００４５】
また、第１駆動軸３３Ａによって複数の方位鏡２を連動して同じ傾斜角度に傾動させ、第２駆動軸３３Ｂによって複数の仰角鏡３を連動して同じ傾斜角度に傾動させることで、計算された傾斜角度に精度良く制御することができ、導光する位置のばらつきを防ぐことができ、採光精度を高めることができる。
【００４６】
また、入射側に配置される方位鏡２を導光側に配置される仰角鏡３の数量よりも多くすることで、太陽光の反射ロスを少なくして、採光効率を高めることができる。
【００４７】
さらにまた、制御部における、太陽の軌道に応じて算出される方位鏡角度Ｔと仰角鏡角度Ｒの計算方法では、方位鏡２と仰角鏡３とを別々に制御する。具体的には、先ず方位鏡角度Ｔを算出する第１ステップと、仰角鏡角度Ｒを算出する第２ステップとが行われる。すなわち、第１ステップでは、方位鏡２に入射する太陽光Ｓのベクトルを東西方向の方向余弦に分解し、東西成分の余弦のみを取り出し太陽光採光装置１Ａにおける東西方向Ｘに反射するように傾斜を算出して方位鏡２を制御する。第２ステップでは、方位鏡２によって反射した東西成分Ｘの太陽光Ｓを仰角鏡３で反射させた第２反射光Ｓ’を所定位置に向けて導光することができる。
【００４８】
上述のように本実施の形態による太陽光採光装置及び太陽光採光システムでは、２段に分離した方位鏡２と仰角鏡３を重ねて配置する構成であるため、装置の小型化を図ることができる。
また、方位鏡２と仰角鏡３とのそれぞれの好適な傾斜角度（方位鏡角度Ｔ、仰角鏡角度Ｒ）を計算して別々に制御することで、反射光率を高めることができることから、簡単な構造で大容量の採光が可能となる効果を奏する。
【００４９】
次に、本発明の太陽光採光装置及び太陽光採光システムによる他の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第１の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第１の実施の形態と異なる構成について説明する。
【００５０】
（第２の実施の形態）
図８に示す第２の実施の形態は、上述した第１の実施の形態による太陽光採光装置１Ａを採光面方向（太陽光採光装置１Ａの東西方向Ｘ及び南北方向Ｙ）に連結させた太陽光採光システム１０を構成したものである。この太陽光採光システム１０は、４つの太陽光採光装置１Ａ、１Ａ、…を連結しており、上段に配置される複数の方位鏡２、２、…は、東西方向Ｘに連結される装置１Ａ、１Ａ間で連続して並設する方位鏡列群Ｐ１を形成している。つまり、この太陽光採光システム１０では、４つの方位鏡列群Ｐ１、Ｐ１、…が構成されている。
【００５１】
そして、第１駆動軸５３（第２駆動軸５４）は、東西方向Ｘの装置１Ａ、１Ａ間で駆動軸連結部５６を介して連結されている。また、主軸５１についても、南北方向Ｙの装置１Ａ、１Ａ間で主軸連結部５７を介して連結されている。そのため、各方位鏡列群Ｐ１は傾動装置５の１つの駆動モータ５１を駆動させることで、主軸５１と各リンク片５５を介して第１駆動軸５３（第２駆動軸５４）に動力が伝達され、４つの太陽光採光装置１Ａ、１Ａ、…の全ての方位鏡２、２、が連動して同じ方位鏡角度になるように傾動する構成となっている。
【００５２】
（第３の実施の形態）
図９に示す第３の実施の形態による太陽光採光装置１Ｂは、建物Ｅの庇の部分に方位鏡２を配置し、仰角鏡３の並設方向を上下方向に向けて設置した一例である。この場合、仰角鏡３で反射させた第２反射光Ｓ’が略水平方向に向けて照射されるので、その反射方向に別途、反射調整板７を設けて室内ｅを採光する構成となっている。
【００５３】
（第４の実施の形態）
図１０に示す第４の実施の形態による太陽光採光装置１Ｃは、建物Ｅの壁面Ｅａから採光する場合であって、採光面方向を縦置き（上下方向）に向けて設置した一例である。この場合、仰角鏡３で反射させた第２反射光Ｓ’が略水平方向に向けて照射されるので、その反射方向に別途、反射調整板７を設けて室内ｅを採光する構成となっている。
【００５４】
以上、本発明による太陽光採光装置及び太陽光採光システムの実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の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、本第１の実施の形態では上段に方位鏡２を配置し、下段に仰角鏡３を配置ささせた構成としているが、これに限定されることはなく、上下を逆にして、上段の入射側に仰角鏡３を配置して、導光側の下段に方位鏡２を配置する構成にすることも可能である。この場合、上段の仰角鏡３の反射面を略南北方向に配置し、その仰角鏡３で太陽光Ｓの南北成分のみを下段の方位鏡２側に向けて反射させ、その反射光を方位鏡２で反射させて所定位置に向けて導光させる制御が行われる。
【００５５】
また、方位鏡２及び仰角鏡３の数量も適宜設定することができ、本実施の形態のように上段の方位鏡２の数量を下段の仰角鏡３の数量よりも多くすることにも制限されることはなく、上下段の反射鏡が同数であってもかまわない。つまり、太陽光の反射ロスを少なくして、採光効率を高めるように、入射側に配置される反射鏡と導光側に配置される反射鏡の数量を適宜増減させることができる。
そして、方位鏡２、仰角鏡３のそれぞれの配列間隔も一定であることに限定されず、その間隔は適宜設定可能である。
【００５６】
また、本実施の形態では方位鏡２の第１回動軸Ｏ１と仰角鏡３の第２回動軸Ｏ２とが直交しているが、直交であることに制限されることはなく、両回動軸Ｏ１、Ｏ２同士が互いに異なる方向に向けて配置されていればよい。
そして、本実施の形態では方位鏡２及び仰角鏡３の形状を長尺板状としているが、この形状に限定されることはなく、例えば円形状や正方形状（矩形状）などの形状のものを採用することも可能である。
【００５７】
さらに、複数の方位鏡２及び複数の仰角鏡３のそれぞれを連動させる傾動装置５の構成は本実施の形態に限定されることはない。
さらにまた、上述した第２の実施の形態では４つの太陽光採光装置１Ａを連結させた構成としているが、その連結数量や配置は使用条件に応じて任意に設定することが可能である。
また、本実施の形態では制御部への電力供給にソーラーセル６を用いているが、これに限定されることはなく、一般的な電源など他の電力供給手段を採用することも可能である。
【００５８】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 太陽光採光装置
２ 方位鏡（第１反射鏡）
３ 仰角鏡（第２反射鏡）
４ 外殻体
５ 傾動装置
１０ 太陽光採光システム
５３ 第１駆動軸
５４ 第２駆動軸
Ｍ 採光部
Ｏ１ 第１回動軸
Ｏ２ 第２回動軸
Ｐ１ 方位鏡列群
Ｐ２ 仰角鏡列群
Ｒ 仰角鏡角度
Ｓ 太陽光
Ｓ’ 第２反射光
Ｔ 方位鏡角度
Ｘ 東西方向
Ｙ 南北方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光した太陽光を所望の位置に導くための太陽光採光装置であって、
傾動可能な第１反射鏡と第２反射鏡とが２段に重なって配置され、
前記第１反射鏡の第１回動軸と、前記第２反射鏡の第２回動軸とが異なる方向に向けて配置され、
前記第１反射鏡及び前記第２反射鏡のいずれか一方を太陽光の入射側に配置した状態で、前記第１反射鏡の傾斜角度と前記第２反射鏡の傾斜角度とが太陽の位置に基づいて計算され、前記第１反射鏡と前記第２反射鏡とがそれぞれ別々に制御されることを特徴とする太陽光採光装置。
【請求項２】
前記第１反射鏡と前記第２反射鏡とは、それぞれ間隔をもって複数並設されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽光採光装置。
【請求項３】
前記第１回動軸と前記第２回動軸とが互いに直交していることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽光採光装置。
【請求項４】
前記第１反射鏡及び前記第２反射鏡は、それぞれ両面に反射板が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の太陽光採光装置。
【請求項５】
前記複数の第１反射鏡が第１駆動軸によって連動して所望の傾斜角度に傾動され、
前記複数の第２反射鏡が第２駆動軸によって連動して所望の傾斜角度に傾動されることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の太陽光採光装置。
【請求項６】
前記第１反射鏡及び前記第２反射鏡は、それぞれの配置枚数が異なっていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の太陽光採光装置。
【請求項７】
前記第１反射鏡を太陽光の入射側に配置させ、その第１反射鏡で太陽光の東西成分又は南北成分のみを前記第２反射鏡側に向けて反射させ、その反射光を前記第２反射鏡で反射させて所定位置に向けて導光させる制御が行われることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のされる太陽光採光装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の太陽光採光装置を用いた太陽光採光システムであって、
複数の前記太陽光採光装置が採光面方向に連結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１】
受光した太陽光を所望の位置に導くための太陽光採光装置であって、
傾動可能な第１反射鏡と第２反射鏡とが２段に重なって配置され、
前記第１反射鏡の第１回動軸と、前記第２反射鏡の第２回動軸とが異なる方向に向けて配置され、
前記第１反射鏡及び前記第２反射鏡のいずれか一方を太陽光の入射側に配置した状態で、前記第１反射鏡の傾斜角度と前記第２反射鏡の傾斜角度とが太陽の位置に基づいて計算され、前記第１反射鏡と前記第２反射鏡とがそれぞれ別々に制御されることを特徴とする太陽光採光装置。
【請求項２】
前記第１反射鏡と前記第２反射鏡とは、それぞれ間隔をもって複数並設されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽光採光装置。
【請求項３】
前記第１回動軸と前記第２回動軸とが互いに直交していることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽光採光装置。
【請求項４】
前記第１反射鏡及び前記第２反射鏡は、それぞれ両面に反射板が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の太陽光採光装置。
【請求項５】
前記複数の第１反射鏡が第１駆動軸によって連動して所望の傾斜角度に傾動され、
前記複数の第２反射鏡が第２駆動軸によって連動して所望の傾斜角度に傾動されることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の太陽光採光装置。
【請求項６】
前記第１反射鏡及び前記第２反射鏡は、それぞれの配置枚数が異なっていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の太陽光採光装置。
【請求項７】
前記第１反射鏡を太陽光の入射側に配置させ、その第１反射鏡で太陽光の東西成分又は南北成分のみを前記第２反射鏡側に向けて反射させ、その反射光を前記第２反射鏡で反射させて所定位置に向けて導光させる制御が行われることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のされる太陽光採光装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の太陽光採光装置を用いた太陽光採光システムであって、
複数の前記太陽光採光装置が採光面方向に連結されていることを特徴とする太陽光採光システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−４５６４０（Ｐ２０１３−４５６４０Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８２８２５（Ｐ２０１１−１８２８２５）
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【出願人】（３９００３１９７８）株式会社テクネット (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【出願人】（３９００３１９７８）株式会社テクネット (5)
【Ｆターム（参考）】
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