JP2783386B2 - 集光装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、太陽からの光を一個所に集める集光装置の
改良に関する。 （従来の技術） 従来、この種の集光装置としては、鏡やレンズなどを
使用したものが知られている。 （発明が解決しようとする問題点） ところで、太陽からの光の方向は時々刻々変化するの
で、従来装置ではこの変化に対応して鏡やレンズ等の配
置方向を変化する都合上、太陽光線の追尾設備を必要と
する。そのため、その設備経費がかかって全体として制
作費用が嵩み、集光装置の普及に大きな障害となってい
た。 そこで、本発明の目的は、太陽光線の追尾設備を必要
とせずに効率的に太陽光線を一個所に集めることができ
る簡易な集光装置を提供することにある。 （問題を解決するための手段） かかる目的を達成するために、本発明は以下のような
構成とした。 すなわち、屈折率が周囲の光を伝搬する媒質より大き
くかつ周側面が採光可能な細長い複数本の集光体を集合
し、その一方の端部を結束するとともに、他方の端部を
放射状に拡開して光のあたる場所に配置し、集光体の周
側面から採光しやすく、かつ重なりあった集光体により
再採光を行えるようにして成る。 （作用） いま、集光体１の周側面に当った光のうち、周側面に
対し所定の入射角で入射した光は、周囲の媒質（空気）
と集光体との屈折率の違いにより角度を変えられて（屈
折して）集光体１内に進入して、その内部を第８図に示
すように光の集合部である下端面３まで伝搬する。 一方、集光体１の周側面に当った光の中には、第２図
に示すようにその周端面で反射するものがある。この光
は、放射状に拡開したことにより入射角が前記集光体１
と異なる近接する他の集光体１内に進入し、その集光体
１内を伝搬する。また、集光体１を透過したり漏洩した
光も同様に、放射状に拡開したことにより入射角が異な
る近接する他の集光体１内に進入し、その集光体１内を
伝搬する。 従って、結束した複数の各集光体には、集光体１が１
本のみの場合に採光可能な周側面に直接入射する光以外
に、複数本集合し放射状に拡開したことにより透過や反
射にて採光されなかった光が採光可能となった光として
進入して各端面に伝搬し、各集光体の１本ごとの集光量
の和以上に集光量が増える。 また、放射状に拡開した端部を光のあたる場所に配置
するので、集光体の何本かが直接太陽光を採光する。ま
た採光できなかった光を近接する他の集光体１が採光す
る。従って、太陽光の到来方向に追尾しなくとも時々刻
々変化する太陽光を集光効率を低下することなく一定に
集光できる。 （実施例） 以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。 まず、本発明実施例の説明に先立って、本発明の原理
について説明する。 第１図に示すように空気等の屈折率の小さい媒質中
に、その媒質よりも屈折率の大きい繊維状の集光体１を
置いて、その周側面に光を当てると、第３図に示すよう
に入射角ｘの光Ｘはその境界面で屈折して集光体１内に
進入し、入射角ｙの光Ｙはその境界面で反射される。そ
して、集光体１内に進入した光のうちの一部は集光体１
内を透過する透過光となるが、その透過光を除く他の光
は、第１図に示すように集光体１内を反射しながらその
終端に向けて伝搬されるものとなる。本発明は、この原
理を利用して集光するものである。 さらに、これを詳述すると、第４図に示すように集光
体１に入射角αで入射する入射光は、集光体１の半周面
のうち領域Ａに入射するものは透過し、領域Ｂに入射す
るものは集光体１内を伝搬し、領域Ｃに入射するものは
集光体１の表面で反射する。また、第５図に示すように
集光体１に入射角βで入射する入射光は、集光体１の半
周面のうち領域Ｂに入射するものは集光体１内を伝搬
し、その他のＣに入射するものはその表面で反射する。
さらに、第６図に示すように集光体１に入射角θで入射
する入射光は、集光体１の半周面のいずれの領域に入射
しても全領域Ｃで反射される。 なお、入射角α，β，θの各関係は、以下の関係にあ
るものとする。 α＜β＜θ ところが、第１図に示すように集光体１が１本では、
直接入射し集光体１内を伝搬する光しか集光できず、集
光量に限界がある。これに対し、第２図に示すように集
光体１を複数本用意して近接しておくと、ある集光体１
の周側面で反射した光が、近接する他の集光体１の周側
面から進入し、集光体１内を終端に向けて伝搬する。ま
た、これと同様にある集光体１を透過した光が、近接す
る他の集光体１の周側面から進入し、集光体１内を終端
に向けて伝搬する。本発明は、上述の集光体１の周側面
より集光するという原理の他に、この原理を利用して効
率的に集光するものである。 次に、本発明の第１実施例について第７図〜第９図を
参照して説明する。 第１実施例は、例えば数10本または数100本というよ
うに複数本の集光体１を、すすきの穂となるように複数
個所結束するとともに、その各集光体１の下端部をゴム
バンドのような結束具２で結束し、その各下端面３を揃
える。そして、第８図に示すように各下端部３を光の集
光部とする。集光体１は、ガラスやプラスチックなどを
構成素材とする細長い透明の繊維であり、周側面から採
光できるものである。 各集光体１の上端面は、集光体１内を伝搬する光がそ
の上端面から放射されずに反射されて集光体１の下端面
に向けて伝搬されるように反射膜４を形成するのが集光
効率を向上させる上で好ましい。 このような構成の第１実施例では、集光体１を複数本
結束するので、集光体が１本の場合に比較して近接しあ
う集光体同士によって得られる反射光や透過光も集光体
１内に進入して伝搬するようになるので、集光効率が向
上する。従って、例えば室内に採光するためのガラスタ
イルと一体で使用すれば、ガラスタイルだけの場所に比
較して採光率が格段に向上する。 次に、本発明の第２実施例について第10図を参照して
説明する。 第２実施例は、家屋の屋根５に複数本の集光体１の各
上端部が放射状となるように配置し、その各集光体１の
上端部を除く部分を複数個所結束するとともに、その下
端部を結束具２で締結してその各下端面３を揃える。そ
して、その各下端面３を地下室６に配置する。また、放
射状に配置した各集光体１の各上端部の周囲を、ほこり
を防止するために透明の半球ドーム７で覆う。 このような構成の第２実施例では、集光地点とその集
めた光を使用する地点が相当離れていても、その距離に
応じて集光体１を延長するだけでよい。また、集光体１
にほこりが付着しないので集光効率が低下することがな
く、地下室の照明のみならず野菜を栽培するための野菜
工場の照明などにも好適である。 （発明の効果） 以上のように本発明では、屈折率が周囲の光を伝搬す
る媒質より大きくかつ周側面が採光可能な細長い複数本
の集光体を集合し、その一方の端部を結束するととも
に、他方の端部を放射状に拡開したので、到来方向が時
々刻々変化する太陽光でも集光効率が低下することなく
一定となる。従って、従来のように太陽光線を追尾する
追尾施設等の制作費用が不要となり、もって廉価かつ簡
易な普及型の装置を提供することができる。 また、放射状の端部を光のあたる場所に配置し、集光
体の周側面から採光しやすいようにしたので、集光体の
周側面より採光して効率的に集光できる。さらに、本発
明の集光装置は集光体の本数が増えると、入射角度によ
って集光体の周側面で反射した光や集光体を透過した光
を別の集光体が採光することになり、各集光体の１本ご
との集光量の和以上に集光量が増え、曇りのときや室内
光などの光量が少ない場合であっても集光できるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 第１図〜第６図は、それぞれ本発明の原理を説明するた
めの説明図、第７図は第１実施例の正面図、第８図はそ
の底面図、第９図は集光体先端の拡大図、第10図は第２
実施例の正面図である。 １は集光体、２は結束具、３は下端面。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．屈折率が周囲の光を伝搬する媒質より大きくかつ周
   側面が採光可能な細長い複数本の集光体を集合し、 その一方の端部を結束するとともに、他方の端部を放射
   状に拡開して光のあたる場所に配置し、集光体の周側面
   から採光しやすく、かつ重なりあった集光体により再採
   光を行えるようにしてなる集光装置。