JP5357630B2

JP5357630B2 - 光線屈折型採光板

Info

Publication number: JP5357630B2
Application number: JP2009137948A
Authority: JP
Inventors: 徹萩原
Original assignee: Sekisui Jushi Corp
Current assignee: Sekisui Jushi Corp
Priority date: 2009-06-09
Filing date: 2009-06-09
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2029-06-09
Also published as: JP2010286514A

Description

本発明は、主として高速道路や高速鉄道等の高架建造物の、該道路や鉄道の両脇に沿って設置し、これらの高架建造物によって日陰区域となるところに太陽光を当てる為の光線屈折型採光板に関する。

従来、主として高速道路や高速鉄道等の高架建造物の、該道路や鉄道の両脇に沿って設置させて遮音させるための透光板については、種々の発明が開示されている。

例えば特許文献１において、透明な材質からなる板材の表面に、光屈折部と透視部とが上下方向に交互に設けられ、光屈折部は、曲面レンズの一部からなるレンズ素子を用いて形成され、透視部は、板材の平坦な表面そのものから形成されていることを特徴とする透視性光線屈折型採光板が、本件出願人によって提案されている。

特開平６−５１１０６号公報

特許文献１において、大きさの異なるレンズ素子を並設させて設けた透視性光線屈折型採光板が記載されている。しかしながら、特許文献１に記載の透視性光線屈折型採光板は、レンズ素子からの透過光を広範囲に照射させようとするとレンズの厚みが大きくなり、２種類以上のレンズを設けてレンズの厚みを小さくしようとするとそれぞれのレンズ素子からの透過光の明るさが不均一になりやすい、という問題点があった。
本発明はこれを改良して、採光板の透過光の明るさの均一性を向上させるものである。

上記目的を達成するため、本発明は以下のような構成としている。
すなわち本発明に係る光線屈折型採光板は、高速道路や高速鉄道等の高架建造物の、該道路や鉄道の両脇に沿って設置し、これらの高架構造物によって日陰区域となるところに太陽光を当てる為の光線屈折型採光板であって、透明な材質からなる板材の表面に、曲面レンズの一部からなるレンズ素子が複数並設されて光屈折部が形成され、日陰区域に対する太陽光線が確保でき、少なくとも前記光屈折部が形状の異なる２種類のレンズ素子によってそれぞれ形成される第一の光屈折部と第二の光屈折部とを備え、且つ前記の両レンズ素子は水平面に対するレンズ面の傾斜がそれぞれ異なるように形成されており、前記第二の光屈折部が前記第一の光屈折部より大きな角度で透過光を屈折させるようになされ、且つ前記第二の光屈折部の面積が前記第一の光屈折部の面積よりも小さくなされていることを特徴としている。

本発明に係る光線屈折型採光板によれば、光屈折部が形状の異なる２種類のレンズ素子によってそれぞれ形成される第一の光屈折部と第二の光屈折部とを備え、且つ前記の両レンズ素子は水平面に対するレンズ面の傾斜がそれぞれ異なるように形成されるので、前記第一の屈折部と第二の屈折部とがそれぞれ異なる角度で透過光を屈折させ、広範囲に効率良く透過光を日陰区域に照射させることができる。
また、第一の光屈折部と第二の光屈折部をそれぞれ構成する両レンズ素子が水平面に対するレンズ面の傾斜をそれぞれ異なるように形成されるので第一の屈折部の透過光と第二の屈折部の透過光とが重なりにくくなり、より明るく照射される場所の発生が抑制され、照射される透過光の明るさがより均一になされる。
また、形状の異なる２種類のレンズ素子によって前記第一の光屈折部と第二の光屈折部とをそれぞれ形成するので、前記の両レンズ素子の各々のレンズの角度の範囲を小さなものにでき、両レンズ素子の厚みをそれぞれ小さく形成することができる。

また、前記第二の光屈折部を前記第一の光屈折部より大きな角度で透過光を屈折させるように形成し、且つ前記第二の光屈折部の面積を前記第一の光屈折部の面積よりも小さくしているので、第一の光屈折部からの透過光より大きな角度で屈折されてより明るく地表に照射される第二の光屈折部からの透過光を少なくし、前記第一の光屈折部からの透過光と第二の光屈折部からの透過光との明るさの差を小さなものにできる。

また、板材の平坦な表面そのものから形成される透視部を前記光屈折部に並設させて設け、前記透視部の面積が前記第一の屈折部の面積および第二の屈折部の面積よりも小さくすれば、レンズ素子によって拡散するように透過される前記両屈折部より明るく照射される透視部からの透過光を少なくし、前記両光屈折部からの透過光と前記透視部からの透過光との明るさの差を小さなものにでき好ましい。

本発明に係る光線屈折型採光板によれば、透過光を屈折させて広範囲を照射できるとともに、照射する光をより均一なものにできる。

本発明に係る光線屈折型採光板の実施の一形態を示す図であり、（イ）は側面図であり、（ロ）は正面図である。光屈折部を示す図１（イ）の拡大図である。曲面レンズを利用したレンズ素子の構成を示す図である。図３のレンズ素子Ｌを透過する光の屈折を示す図である。図１の光線屈折型採光板を利用した遮音壁の実施の一形態を示す図である。図５の遮音壁の一使用態様を示す図である。

図面において１は光線屈折型採光板である。
光線屈折型採光板１は透明なポリカーボネート樹脂を押出成形して形成されている。
光線屈折型採光板１の材質は透明であればなんでもよく、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂などの透明な合成樹脂やガラスなどを好適に用いることができる。

２は光線屈折型採光板１の片面に設けられた光屈折部である。
光屈折部２は太陽光線が透過するときに屈折させてその向きを変更させるようにしたものであり、曲面レンズの一部を使用したレンズ素子Ｌを上下方向に連続的に多数配置して形成されている。
レンズ素子Ｌは、断面形状が長手方向で変化しない棒状レンズ状に形成されている。

３は光線屈折型採光板１に設けられた透視部である。
透視部３は太陽光線が透過するときにその向きを変更させないように平坦に形成されている。
光線屈折型採光板１において、光屈折部２と透視部３とは上下方向に交互に設けられており、光屈折部２によって妨げられる光線屈折型採光板１を通した視認性が、透視部３によって向上されている。

図３は曲面レンズの形状を利用したレンズ素子Ｌの構成を示す図である。
図３に示す曲面レンズは、レンズ面を円周形状の凹曲面形状の断面に形成されており、レンズ素子Ｌは前記曲面レンズの最小ふれ角θ１から最大ふれ角θ２までのレンズ面の曲面形状に形成されている。
前記のふれ角とは、前記曲面レンズのレンズ面の法線とレンズ軸とが上下方向になす角である。
図３には、前記のふれ角がそれぞれ異なるレンズ素子Ｌ１、Ｌ２を示しており、両者を同一の光屈折型採光板１に形成することで、前記レンズ素子Ｌ１、Ｌ２のレンズ面の傾斜は、水平面に対してそれぞれ異なるように設けられ、入射した太陽光線を屈折させて異なる角度で透過させるようになされる。

図４は図３のレンズ素子Ｌを透過する光の屈折を示す図である。
図４において、光線屈折型採光板１は右方向にレンズ素子Ｌを向けて垂直方向に立設され、右上方向からの太陽光線を左下方向へ透過する状況を表しており、レンズ素子Ｌは前記右上方向から入射した太陽光線をより下方向へ屈折させるように設けられている。
図４において、Ｎ、Ｎ１、Ｎ２は、それぞれ光線屈折型採光板１に入射する太陽光線の入射光を表しており、Ｔ、Ｔ１、Ｔ２は入射光Ｎ〜Ｎ２が光線屈折型採光板１を透過した後の透過光をそれぞれ表している。

透視部３に入射した入射光Ｎは、光線屈折型採光板１を透過した後もその方向が変更されず、透過光Ｔとして透過される。
光屈折部２のレンズ素子Ｌの最小ふれ角θ１の位置に入射した入射光Ｎ１は、光線屈折型採光板１を透過する際により下向き方向となるように屈折され、透過光Ｔ１として透過される。
光屈折部２のレンズ素子Ｌの最大ふれ角θ２の位置に入射した入射光Ｎ２は、光線屈折型採光板１を透過する際により下向き方向となるように屈折され、前記の透過光Ｔ１よりさらに下向きの透過光Ｔ２として透過される。
上記のように、レンズ素子Ｌのふれ角が大きな位置に入射した光ほど、その透過光の下向きに屈折される角度が大きくなされ、本実施形態では透過光がより下向きに屈折されるように構成されている。

図２に戻って説明すると、本発明に係る光線屈折型採光板１に設けた光屈折部２は、レンズ素子Ｌ１から構成される光屈折部２１と、前記レンズ素子Ｌ１と異なる形状のレンズ素子Ｌ２から構成される光屈折部２２を備えている。レンズ素子Ｌ１、Ｌ２は、それぞれ水平面に対する最小ふれ角θ１と最大ふれ角θ２とが異なるように形成されており、具体的にはレンズ素子Ｌ２を透過する透過光がレンズ素子Ｌ１の透過光より下向きに屈折されるように形成されている。

より詳細に説明すると、レンズ素子Ｌ１は最小ふれ角θ１、最大ふれ角θ２となるように形成され、レンズ素子Ｌ２は最小ふれ角θ１’、最大ふれ角θ２’に形成され、レンズ素子Ｌ１の最大ふれ角θ２がレンズ素子Ｌ２の最小ふれ角θ１’と同じ、またはより小さくなるように形成されている。このため、両レンズ素子Ｌ１、Ｌ２は、水平面に対するレンズ面の傾斜がそれぞれ異なっている。

前記のレンズ素子Ｌ１、Ｌ２が、異なるレンズ面の傾斜を有することで、両レンズ素子に入射した太陽光線をそれぞれ異なる角度で屈折させた透過光として透過させるので、より広範囲に透過光を照射させることができる。また、水平面に対するレンズ面の傾斜がレンズ素子Ｌ１、Ｌ２とで一部重複するように形成してもよいが、レンズ素子Ｌ１の前記傾斜の重複の範囲に入射した太陽光の透過光は、レンズ素子Ｌ２の前記傾斜の重複の範囲に入射した太陽光の透過光と重なった状態で照射されるので、照射された部分が他よりもより明るくなり不均一な状態となされるので、両レンズ素子Ｌ１、Ｌ２のレンズ面の傾斜をそれぞれ異ならせて形成するのが好ましい。

前記の両レンズ素子Ｌ１、Ｌ２は、レンズ軸とレンズ面の法線とのなす角であるふれ角が一部重複しても問題はないが、好ましくは重複する傾斜の範囲がより小さい方がよい。より好ましくは、両レンズ素子がそれぞれ透過させる透過光が重なった状態で日陰区域に照射されないので、前記のように両レンズ素子Ｌ１、Ｌ２のふれ角を、θ１＜θ２＜θ１’＜θ２’や、θ１＜θ２＝θ１’＜θ２’のように連続的に形成させて、両レンズ素子Ｌ１、Ｌ２のレンズ面の傾斜をそれぞれ異ならせるのがよい。

また、水平面に対するレンズ面の傾斜がそれぞれ異なる２種類のレンズ素子によって前記第一の光屈折部と第二の光屈折部とをそれぞれ形成するので、一つのレンズ素子で形成させた光屈折部によって同様の範囲に屈折させた透過光を照射させる場合と比較して、両レンズ素子Ｌ１、Ｌ２の各々のレンズの厚みをそれぞれ小さく形成することができるので、光線屈折型採光板１の厚みをより小さく形成させることができる。

図５は図１の光線屈折型採光板を利用した遮音壁の実施の一形態を示す図である。
４は枠体であり、中空長尺体を光線屈折型採光板１の形状に適合するように適宜組み合わされて形成される。本実施形態では、断面が方形状の枠体４の内周面に開口部が設けられ、この開口部に光線屈折型採光板１が嵌め込まれているが、枠体４の形状はこれに限るものではなく、断面が円形や多角形などでもよい。枠体４の材質には機械的強度や成形性、加工性の良さなどからアルミニウム合金が好適に用いられるが、その他の金属や合成樹脂などを用いてもよい。上記の枠体４に光線屈折型採光板１を嵌め込み固定させて、遮音壁５を形成させている。

図６は図５の遮音壁５の一使用態様を示す図であり、高架構造物３の上部に遮音壁５を立設させ、右上から入射する太陽光を左下方向へ透過させている状況を示している。
具体的に説明すると、上下の高さＸ（ｍ）に形成させた光線屈折型採光板１を用いた遮音壁５を、高さＹ（ｍ）の高架構造物３に垂直に立設させている。
遮音壁５に用いられている光線屈折型採光板１は、図２に示すように第一の光屈折部２１、第二の光屈折部２２、透視部３とを備え、上下方向の大きさをそれぞれ、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３に形成させている。Ｘ１：Ｘ２：Ｘ３の比は、すなわち遮音壁５における第一の光屈折部２１、第二の光屈折部２２、透視部３の面積の比である。
上記の第一の光屈折部２１および第二の光屈折部２２は、それぞれを構成するレンズ素子Ｌ１、Ｌ２を図３に示すようにレンズ面を円周形状の曲面に形成されており、レンズ素子Ｌ１は最小ふれ角θ１、最大ふれ角θ２となるように形成され、レンズ素子Ｌ２は最小ふれ角θ１’、最大ふれ角θ２’に形成され、レンズ素子Ｌ１の最大ふれ角θ２がレンズ素子Ｌ２の最小ふれ角θ１’より小さくなるように形成されている。
太陽光は水平面に対してＨ（度）の角度から光線屈折型採光板１に入射し、第一の光屈折部２１を構成するレンズ素子Ｌ１、第二の光屈折部２２を構成するレンズ素子Ｌ２、透視部３、をそれぞれ透過した透過光がそれぞれ地表面のＺ１、Ｚ２、Ｚ３の範囲を照射している。

本実施形態にける上記の各種寸法をより詳細に説明すると、光線屈折型採光板１を上下の高さＸ＝４（ｍ）に形成させ、高さＹ＝３６．３（ｍ）の高架構造物３に垂直に立設させている。
レンズ素子Ｌ１、Ｌ２は、それぞれのレンズ面を、θ１＝５度、θ２＝１５度、θ１’＝２５度、θ２’＝３５度、に形成させている。
上記のように形成させて設置させた遮音壁５に、水平面に対してＨ（度）の角度から太陽光が入射したとき、その透過光が地表面を照らす照射範囲は、Ｚ１＝１８．１（ｍ）、Ｚ２＝１２．０（ｍ）、Ｚ３＝６．５（ｍ）の長さに形成される。上記のＺ１〜Ｚ３の照射範囲を示す数値は、Ｚ１〜Ｚ３のそれぞれ照射範囲において遮音壁５から最も近い位置から最も離れた位置までの距離の長さで表している。

上記のように、光線屈折型採光板１を構成するレンズ素子Ｌ１、Ｌ２は、それぞれのレンズ面の最大ふれ角と最小ふれ角との差を等しく１０度に形成されているが、透過光が照射する範囲は、入射光を下方向へより大きく屈折させて遮音壁５の設置場所近くを照射させるレンズ素子Ｌ２が構成する第二の光屈折部２２が照射するＺ２の方が小さい。これは光線屈折型採光板１から透過されたときには両レンズ素子Ｌ１、Ｌ２をそれぞれ透過した透過光の拡がる角度は略同じであるが、より下向きに透過光を屈折させて照射されたＺ２のほうが遮音壁５からの距離が小さくなり、照射範囲を狭める主要な要因となっている。また、レンズ素子Ｌ１、Ｌ２をそれぞれ透過した透過光の拡がる角度は、レンズ素子Ｌ２の透過光のほうが若干小さくなるが、Ｚ２の範囲をＺ１より小さくなさしめる要因としては前記の要因と比較してその影響は小さなものと考えられる。

遮音壁５の透過光の明るさに関して、第一および第二の光屈折部の透過光はレンズ素子Ｌ１、Ｌ２によって拡がるように屈折されるので、その明るさは透視部３の透過光より暗いものとなされる。遮音壁５に形成された第一の光屈折部２１、第二の光屈折部２２，透視部３の面積が等しい場合は、遮音壁５からの透過光に照射されるＺ１〜Ｚ３のそれぞれの明るさは、Ｚ１〜Ｚ３の範囲の大きさに反比例し、（１／１８．１）：（１／１２）：（１／６．５）となり、Ｚ１が最も暗く照らされる。しかし、本実施形態の遮音壁５は、第一の光屈折部２１、第二の光屈折部２２、透視部３のそれぞれの面積の比を、Ｘ１：Ｘ２：Ｘ３＝３：２：１に形成し、前記の両光屈折部２１，２２および透視部３を透過する光の量を調整し、Ｚ１〜Ｚ３のそれぞれの明るさが、（３／１８．１）：（２／１２）：（１／６．５）となされるように構成して、Ｚ１〜Ｚ３の明るさの差をより小さなものとしている。

上記のように、第二の光屈折部２２を前記第一の光屈折部２１より大きな角度で透過光を屈折させるように形成し、且つ第二の光屈折部２２の面積Ｘ２を第一の光屈折部２１の面積Ｘ１よりも小さく形成させて、前記第一の光屈折部２１からの透過光と第二の光屈折部２２からの透過光とが照射するＺ１、Ｚ２の明るさの差を小さなものにできる。
また、透視部３の面積Ｘ３を、前記第一の屈折部２１の面積Ｘ１および第二の屈折部２２の面積Ｘ２よりも小さく形成させて、透視部３からの透過光を調整し、前記両光屈折部２１，２２からの透過光が照射するＺ１、Ｚ２と前記透視部３からの透過光が照射するＺ３との明るさの差を小さなものにできる。

Ｚ１、Ｚ２においては、光線屈折型採光板１の最も上方に設けられたレンズ素子Ｌ１、Ｌ２から透過された透過光によって遮音壁５から最も離れた位置がそれぞれ照射され、光線屈折型採光板１の最も下方に設けられたレンズ素子Ｌ１、Ｌ２から透過された透過光によって遮音壁５から最も近い位置がそれぞれ照射される。
またＺ３においても同様に、遮音壁５の最も上方と下方に設けられた透視部３から透過された透過光が、それぞれ遮音壁５から最も離れた位置と、最も近い位置とがそれぞれ照射される。このため、レンズ素子Ｌ１、Ｌ２、透視部３は、光線屈折型採光板１全体に均一に分布するように分散させて設ければ、Ｚ１〜Ｚ３をより広く、より均一な明るさでそれぞれ透過光を照射させることができ、好ましい。
本実施形態では、第一の光屈折部２１と第二の光屈折部２２とを、レンズ素子Ｌ１、Ｌ２をそれぞれ複数並設させて形成して設けているが、これに限るものではなく、レンズ素子Ｌ１、Ｌ２とをそれぞれ交互に並べても第一の光屈折部２１と第二の光屈折部２２とを一体的に形成させてもよい。

１光線屈折型採光板
２光屈折部
２１第一の光屈折部
２２第二の光屈折部
３透視部
４枠体
５遮音壁

Claims

高速道路や高速鉄道等の高架建造物の、該道路や鉄道の両脇に沿って設置し、これらの高架構造物によって日陰区域となるところに太陽光を当てる為の光線屈折型採光板であって、透明な材質からなる板材の表面に、曲面レンズの一部からなるレンズ素子が複数並設されて光屈折部が形成され、日陰区域に対する太陽光線が確保でき、少なくとも前記光屈折部が形状の異なる２種類のレンズ素子によってそれぞれ形成される第一の光屈折部と第二の光屈折部とを備え、且つ前記の両レンズ素子は水平面に対するレンズ面の傾斜がそれぞれ異なるように形成されており、
前記第二の光屈折部が前記第一の光屈折部より大きな角度で透過光を屈折させるようになされ、且つ前記第二の光屈折部の面積が前記第一の光屈折部の面積よりも小さくなされていることを特徴とする光線屈折型採光板。
板材の平坦な表面そのものから形成される透視部が前記光屈折部に並設されて設けられ、前記透視部の面積が前記第一の屈折部の面積および第二の屈折部の面積よりも小さくなされたことを特徴とする請求項１に記載の光線屈折型採光板。