2017 Fiscal Year Research-status Report
Development of architectural natural daylight lens using non-imaging optical method
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17K18916
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小林 光 東北大学, 工学研究科, 准教授 (90709734)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | 採光装置 / 非結像光学 / 自然採光 / 省エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は自然採光技術の研究開発に関するものであり、建築物の省エネルギー化及び執務空間などの知的生産性の向上に寄与する、透明体で構成した自然採光レンズの開発を目指す。初年度となる今期は、採光レンズ（透明ルーバー）による採光装置の基本的構成と形状について検討を進めた。
アクリル程度の屈折率を有する透明材料を用い、光の入射・放射面の屈折と材料内の全反射を組み合わせることで、従来の非結像光学の手法を用いた表面反射による採光ルーバーが実現する太陽高度の変化に影響されにくい採光とほぼ同等の性能を有する採光レンズの基本的構成を考案した。
従来のルーバーは昼光を反射のみで制御するのに対して、採光レンズは屈折も利用可能であり、構成次第では従来のルーバーに比べて奥行きをある程度抑えることができる。また、採光レンズは反射ルーバーと比較して形状がシンプルに出来る可能性がある。考案した基本的な採光レンズの性能を光シミュレーションによって確認した後、実際に目視で効果を確認することを意図して、模型実験用の試験体を製作した。試験体はレーザーカッターを用いて透明アクリル板を切断、積層して製作した。実験は、シミュレーションで確認が難しい目視による評価や、実際の設置等を意図した建築部材としての検討も目的とした。実験により、シミュレーションと採光効果が概ね一致することを確認したほか、反射ルーバーで問題となる、非採光時の面としての暗さが改善すること等も確認した。同時に、これらの検討を通じて、採光量及び配光性能に関する更なる改善が望まれる事項についても確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は、申請時に以下の3ステップで進捗を予定した（STEP１：採光レンズの原理に関する研究開発、STEP２：試作検討、STEP３：実空間を対象とした実験）。これに対して初年度に、既に初期的形状を検討して、レーザーカッターによる試作を行うところまで実施できた。その一方で、今期の形状は初期の段階であり、改善が期待される部分が確認された。また、樹脂加工業者へのヒアリングを行ったところ、有償であっても製品化を前提としない試作への協力が得られにくい事等も明らかとなってきており、今後の進め方には検討を要する。
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| Strategy for Future Research Activity |
今期の成果を基本として、主に①性能向上研究、②実大実験を計画実施する。
①性能向上：今期完成した初期段階の採光レンズは、採光の効率に於いて改善の余地があると考えられることから、採光量の向上を一つの課題として取り組む。また、室内への配光に於いては、屈折の利点を未だ十分に活用できていないと考えており、屈折を用いた配光特性の改善をもう一つの課題とする。これら改善については、初年度の検討で、幾つかの方法を検討しており、これらを継続して検討するとともに、採光性能を向上した採光レンズ断面を決定し、解析及び模型実験によってその評価を行う。
②実大実験：初年度の成果である採光レンズを用いた実大実験を行う。同実験では性能評価と共に光環境評価について検討する。採光に関するネガティブな評価としてグレアがあるため、特にグレア感などについて確認可能な大きさを持った実験を計画する。実験にて設置する採光レンズは外注による樹脂成型にて実大試験体を製作することを検討したが、適当な会社が見つからないことから、この段階ではレーザーカッターによるアクリルの積層による試験体の作成を予定する。
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| Causes of Carryover |
初年度の採択決定時期が7月であったこと等も含め、初動に若干の遅れを生じたことで計画の調整など実施した。若干の繰り越しが出たものの、全体額から比較して軽微であり、第2年度の実験に伴う経費、発表に伴う経費等に充当する。
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