JP3034190U - 採光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡便な機構により太陽光を任意の場所に取り
入れる。従来、太陽光を集光して光ファイバで伝送する
装置では太陽を追尾する制御機構が必要であったが、こ
れを省くことを可能とする。 【解決手段】 太陽光を集光可能な透光性を有する球体
１１と、該球体から一定の距離隔てた位置に、複数本の
光ファイバの入射部を球面状に配列してなる受光部１２
とを備える。太陽の方角および高度が変化しても受光部
に配した何れかの光ファイバに光が入射する。受光部に
配した光ファイバ１４と、伝送用光ファイバケーブル１
３とをレンズ１５により光学的に接続し、受光部１２を
鉛直軸Ｖまわりに回転駆動すれば、受光面の全域に光フ
ァイバ１４を配する必要がなくなり、光ファイバ１４の
配設本数を減らすことが出来る。さらに集光手段として
凸レンズを使用した別の採光装置も開示する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は採光装置に係り、特に太陽光をビル内部など任意の場所に取り入れる 技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】

近時、建物が高層化・高密度化した都市部においては、室内に自然光を十分に 取り入れることが難しいケースが少なくない。このため太陽光を人工的に建物内 に導入する様々な採光装置が提案されている。

【０００３】 例えば図９に示す採光装置は、煙突状に形成したダクト１を通して太陽光を部 屋内に取り入れるもので、屋根上面の開口部２から太陽光を導入し、これをダク ト１の内面に配したミラーにより反射させて室内側開口部３まで導き、照明を行 う。また図１０に示す装置は、太陽光をレンズ６で集光し、これを光ファイバケ ーブル７で伝送し建物内に導入するものである。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、かかる従来の採光装置には次のような問題があった。 まず図９に示す装置では、同図に示すように例えば１階居室４に採光を行う場 合には、屋根から２階部分を貫通してダクト１を設置しなければならず、このダ クトが邪魔になるとの難点がある。しかも該ダクトは、採光量を確保するために ある程度太い径寸法のものを設置する必要があるうえに、空調ダクト等と異なっ て管内にミラーを配し光を反射させて送るものであるから、例えば天井裏や壁面 内を引き回すなど、自由にダクトを折曲げて配管を行うことは難しく、このため 適用できる建物箇所が限られてしまう難がある。

【０００５】 一方、光ファイバケーブルを用いた図１０に示す装置によれば、建物の種類や 構造を問わず、比較的どのような建物箇所であっても受光した光を容易に送るこ とが出来る。しかしながら従来のこの種の装置にあっては、太陽位置を追尾する 方位センサと集光レンズを連動させるなど、採光部を常に太陽に向ける制御機構 が必須とされた。このため装置が複雑且つ大がかりなものとならざるを得ず、人 工照明と比較してもコスト的に格段に不利で、メンテナンスの煩雑さも加わって 、手軽に利用することは出来なかった。

【０００６】 そこで本考案の目的は、より簡便な機構により太陽光を任意の場所に取り入れ ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成して課題を解決するため、本願の第一の考案に係る採光装置は 、 太陽光を集光可能な透光性を有する球体と、 該球体から一定の距離隔てた位置に、複数本の光ファイバケーブルの入射部を 球面状に配列してなる受光部とを備え、 前記球体により集光した太陽光を前記受光部に配した光ファイバケーブルに入 射させ、異なる場所に伝送する。

【０００８】 また、前記受光部を略鉛直軸まわりに回転駆動する駆動手段を設け、 受光部に配した光ファイバケーブルと、採光した光を異なる場所に伝送するた めの伝送用の光ファイバケーブルとを光学的に接続する場合がある。

【０００９】 さらに、本願の第二の考案に係る採光装置は、 太陽光を集光可能なレンズと、該レンズにより集光した光が入射可能に配設し た受光用の光ファイバとからなる採光部を備えた採光装置であって、 前記採光部を複数設け、 これら採光部を略水平な軸まわりに回転可能に支持するとともに、 前記受光用の光ファイバと、採光した光を異なる場所に伝送する伝送用の光フ ァイバケーブルとを光学的に接続し、 各採光部を回転駆動する駆動手段を設け、 採光部のうちの少なくとも一が太陽の方角に向くように当該回転軸が互いに交 叉するよう各採光部を配置した。

【００１０】

【作用】

本考案の採光装置は、太陽光を集光し、これを光ファイバケーブルで伝送して 利用するもので、本願の第一の考案に係る装置では、太陽光を集光可能な透光性 を有する球体を配設し、この球体から一定距離隔てた集光位置に、複数本の光フ ァイバの入射部を球面状に配列して受光部を形成した。

【００１１】 太陽位置の変化に伴って太陽光の入射方向は刻々と変化するが、本装置では集 光手段として球体を使用しているため、集光点は移動するものの、入射方向に影 響されず太陽光を集光できる。しかも集光点の移動は本装置構造によれば問題と ならない。本装置では、当該球体から一定の距離（集光距離）隔てて複数の光フ ァイバの入射部を球面状に配列して受光部を形成しているから、集光点が移動し てもいずれかの光ファイバに光が入射し、採光を行うことが出来るからである。 従って本装置においては、受光部を太陽に向けるための制御機構を設ける必要が ない。

【００１２】 一方、本装置では、受光部を略鉛直軸まわりに回転駆動する駆動手段を設けて も良い。このような構造によれば、集光点の移動範囲の総てに光ファイバを配設 する必要がなくなり、受光部に使用する光ファイバの本数を減らすことが出来る 。尚、光ファイバの配設パターンや配設面積に応じて、取り入れられる光は断続 的となり点滅することとなるが、例えば受光部の回転速度を一定速度以上に保て ば、人間の眼に感じるちらつきは解消することが出来る。また、本装置を複数設 け、採光不能な瞬間を相互に補えるように各受光部の回転位相をずらせば、連続 光を得ることも可能である。

【００１３】 さらに、このように受光部を回転駆動する場合には、受光部に配した光ファイ バと、受光した光を他の場所に伝送する伝送線路との接続構造が問題となるが、 受光部の光ファイバと伝送線路（伝送用光ファイバ）とを例えばレンズを介して 光学的に接続すれば、受光部を回転駆動するにあたって支障が生じることがない 。尚、集光点の移動範囲の全域に光ファイバを配設することとし、受光部を回転 させない場合であっても、かかる接続構造をとって勿論構わない。本装置では、 受光部に配した総ての光ファイバに同時に光が入射することはないから、伝送に 必要な光ファイバの本数（総容量）は、受光部に配する光ファイバの本数（総容 量）に較べ少なくて良く、かかる構造とすれば伝送用光ファイバの本数（容量） を減らすことが出来るからである。

【００１４】 本願第二の考案に係る採光装置では、太陽光を集光可能なレンズと、集光した 光が入射できるように配設した受光用の光ファイバとにより採光部を形成する。 時間の経過とともに太陽の位置（高度と方角）は変化するが、本装置では、採光 部を複数設けることとし、これら採光部のうちの少なくとも一を通じて採光が可 能なように構成した。

【００１５】 すなわち各採光部を、略水平な軸まわりに回転可能に設置するとともに、当該 回転軸が互いに交叉するよう配置する。従って、採光部のうちのいずれかが太陽 の方角に向くこととなり、さらに当該太陽の方角に向いている採光部は、駆動手 段により略水平な軸まわりに回転駆動されるから、取り入れられる光は断続的と なるものの、太陽の高度にかかわらず採光を行うことが可能となる。受光用光フ ァイバと伝送用光ファイバケーブルとは、前記第一の考案と同様に例えばレンズ を介し光学的に接続する。

【００１６】 尚、太陽の位置変化は連続的であるのに対し、配設できる採光部の数には限り があるから、総ての太陽位置（方角）に対しレンズの光軸が丁度一致するよう採 光部を（無数に）設けることは難しい。しかしながら各採光部について、光ファ イバの入射部の設置位置を、レンズの焦点距離から前後に（光軸方向に）適宜ず らして集光スポットを大きくとることにより、レンズの光軸と太陽の方角が多少 ずれても、光ファイバに光を入射させることは可能である。

【００１７】

【実施例】

以下、添付図面に基づいて本考案の実施例を説明する。 図１〜図４は本考案に係る採光装置の一例を示す原理図である。同図に示すよ うにこの採光装置１０は、太陽光を集光する球体１１と、集光した光を取り入れ る受光部１２とを備え、採光した光を光ファイバケーブル１３により所望の場所 に伝送し、利用するものである。

【００１８】 球体１１は、透光性を有するとともに空気より大きな屈折率をもち、太陽光を 屈折集光できるものであれば材質は特に問わない。具体的には例えばガラスや合 成樹脂（例えばアクリル樹脂）により構成することが出来る。またガラスや樹脂 で中空の球体を形成し、その内部に水等の液体を充填して当該球体を構成しても 構わない。

【００１９】 受光部１２は、球体１１の中心に向け多数の光ファイバ１４を植設してなり、 各光ファイバ１４の入射部を球体１１による集光位置（集光距離）に沿って球面 状に配列し、受光面１２ａを形成している。尚、球体１１の表面と受光面１２ａ との距離ｄは、球体１１の材質（屈折率）にもよるが、球体の直径をＤとすると 、例えばｄ＝０．６・Ｄ程度に設定することが出来る。一方、採光用光ファイバ １４の出射部を受光部底部１２ｂに集めてあり、採光用光ファイバ１４と伝送用 の光ファイバケーブル１３とを、結合レンズ１５を介在させ接続してある。従っ て球体１１により集光された太陽光は、受光部１２に配した光ファイバ１４のい ずれかに入射して受光部底部１２ｂに導かれ、受光部底部１２ｂから下方に向け 出射する。そして出射した光は結合レンズ１５により、伝送用の光ファイバケー ブル１３に入射し伝送されることとなる。

【００２０】 さらにこの実施例の装置では、受光部１２を鉛直軸Ｖまわりに回転駆動すると ともに、図２に示すように受光面１２ａの一部に採光用の光ファイバ１４を設け ることとした。受光部１２の駆動手段としては、例えば図３に示すように受光部 １２をベアリング１７を介してケース体１６に対し回転可能に設置し、これをモ ータ１８により回転駆動すれば良い。モータ１８への給電は例えば太陽電池（図 示せず）により行うことも可能である。

【００２１】 太陽位置の変化に伴って球体１１による集光点は受光面１２ａ上を移動するこ ととなるが、このように受光部１２を回転させることにより、当該集光点の移動 範囲の全域（受光面１２ａの全面）に採光用の光ファイバ１４を配しなくても採 光が可能となる。回転速度は人が点滅を感じない速度以上とすることが望ましい 。またこの例では、集光点が受光面の中心部であるか外周部であるかによらず入 射確率を同一にし、点滅周期が一定となるよう採光用光ファイバを図２に示すよ うに扇状に配設したが、配設パターンや配設面積はこの例に限定されるものでは ない。また球体１１は、例えば図４に示すように集光を阻害しない細径の支持脚 １９により受光部１２、或いはケース体１６の上縁部に支持すれば良い。さらに 図５に示すように本装置１０を複数設ければ、採光光量を増やすことができ、照 明箇所や用途に応じて所望の光量を得ることが可能となる。

【００２２】 図６〜図８は本考案に係る採光装置の別の例を示す原理図である。同図に示す ようにこの装置は、採光部２１で太陽光を取り入れ、これを光ファイバケーブル ２２により伝送するもので、採光部２１は、太陽光を集光するレンズ２３と、受 光用の光ファイバ２４とを備えている。またこれらレンズ２３および受光用ファ イバ２４は、枢軸２５によりケース体２６に対し回転可能に支持してあり、採光 時には例えばモータ等の駆動手段（図示せず）によりこれらを回転駆動する。さ らに受光用光ファイバ２４は枢軸２５内を通してケース体２６の外部に導出して あり、伝送用ケーブル２２に接続してある。

【００２３】 尚、図中符号２７は、照明素子として近時注目されているいわゆる面発光プラ スチック板である。これは透明なアクリル樹脂に、屈折率が異なる他の樹脂を微 量混入してなるプラスチック板で、横方から光を入れると散乱光によって板状の 面全体が光り、混入する樹脂の粒子や密度を変えることにより特定の方向にだけ 光を出したり、光を絞ることも出来るものである。かかる照明素子２７に伝送ケ ーブル２２から光を導入して照明を行うことも可能である。

【００２４】 採光部２１は図７に示すように複数設ける。そして各採光部の枢軸２５が互い に交叉するように（向きが異なるように）配置することとし、採光部２１（ａ〜 ｇ）のうちの少なくとも一が太陽の方角に向くように東から南を経て西にかけ配 列する。

【００２５】 本装置によれば、太陽が移動しても採光部２１（ａ〜ｇ）のいずれかが太陽の 方角に向くこととなる。しかも当該太陽の方角を向いている採光部（レンズ２３ および受光用光ファイバ２４）を、水平な枢軸２５まわりに回転駆動するから、 太陽がどのような高さ位置にあっても光ファイバ２４に光を入射させることが可 能となる。尚、光ファイバ２４に入射する光は前記実施例の装置と同様に断続的 となるが、回転速度を一定速度以上に保つことによりちらつきを防げる。また入 射効率は多少低下するが、各採光部について、受光用光ファイバの入射部２４ａ をレンズ２３の焦点距離から前後（図６中では上下方向）に適宜ずらして集光ス ポットを大きくとっておくことが望ましい。レンズ２３の光軸と太陽の方角が多 少ずれても、受光用光ファイバ２４への入射を可能とするためである。

【００２６】 また、一の方角についてレンズ２３および受光用光ファイバ２４を複数設けて も構わない。例えば図８に示すように一本の枢軸２５に複数のレンズ２３および 受光用光ファイバ２４を配設すれば、採光量を増やすことが出来る。さらにこの ように複数設けたレンズ２３（およびファイバ２４）の設置角度を、順次ずらし ておけば、採光される光を連続光とすることも可能である。

【００２７】 本装置によれば、窓からの採光が十分行えないビル内部や、人工照明に頼らざ るを得なかった地下商店街、地下道、地下駐車場等の地面下構造内部など、様々 な場所に自然光を導入し、照明を行うことが可能となる。また単なる照明だけで なく、かかる建物内部や地下空間に太陽光を取り入れることで、野菜や草花等の 植物を栽培したり、養殖魚槽を設けることも可能となる。尚、この場合、照明素 子として前に述べた面発光プラスチック板を使用すれば、栽培する野菜等に均一 に太陽光を照射することが出来る。

【００２８】 また草花樹木を配した庭園や箱庭、休憩場所、公園等を建物内や地下に造成す ることもでき、例えば料亭や割烹料理店等の飲食店が地階に店舗を構えざるを得 ない場合であっても、店内に自然の植物を配した中庭や箱庭を形成することが出 来る。また例えば百貨店において本装置を使用し、衣服売り場や生鮮食料品売り 場に対し採光を行えば、商品を自然光による本来の色彩で顧客に見せることが可 能となる。さらに病院や療養所等の医療施設において本装置を使用すれば、人工 照明に特有の不快な眩しさを取り除き、心身の弱った患者にとって自然光による 快適な照明環境を提供できる。また日焼け器として本装置を使用することも可能 であり、室内に太陽光を取り入れ、日光浴を行うことも出来る。

【００２９】 さらに本装置は低コストで、面倒なメンテナンスも不要であるから、個人住宅 においても手軽に利用できる。従って例えば隣家が接近して十分な採光が行えな い部屋や陽当たりの悪い北向きの部屋、あるいは家屋の陰になる裏庭などに太陽 光を導き入れ、照明を行ったり、家庭菜園や植物栽培を行うことが出来る。

【００３０】

【考案の効果】

以上説明したように本考案に係る採光装置によれば、簡便な機構により太陽光 を任意の場所に取り入れることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る採光装置の一例を示す原理図であ
る。

【図２】図１の装置の受光部の構成例を示す平面図であ
る。

【図３】図１の装置の受光部の上縁端部を示す図であ
る。

【図４】球体の支持例を示す斜視図である。

【図５】本装置の使用例を示す斜視図である。

【図６】本考案に係る採光装置の別の例を示す原理図で
ある。

【図７】図６の装置の配置例を示す平面図である。

【図８】図６の装置の変形例を示す図である。

【図９】従来の採光装置の一例を示す図である。

【図１０】従来の採光装置の別の例を示す図である。

【符号の説明】

１０ 採光装置 １１ 球体 １２ 受光部 １２ａ 受光面 １２ｂ 受光部底部 １３，２２ 伝送用光ファイバケーブル １４ 採光用光ファイバ １５ 結合レンズ １６，２６ ケース体 １７ ベアリング １８ モータ １９ 支持脚 ２１ 採光部 ２３ 集光レンズ ２４ 受光用光ファイバ ２５ 枢軸 ２７ 照明素子（面発光プラスチック板）

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】太陽光を集光可能な透光性を有する球体
   と、 該球体から一定の距離隔てた位置に、複数本の光ファイ
   バケーブルの入射部を球面状に配列してなる受光部とを
   備え、 前記球体により集光した太陽光を前記受光部に配した光
   ファイバケーブルに入射させ、異なる場所に伝送するこ
   とを特徴とする採光装置。
2. 【請求項２】前記受光部を略鉛直軸まわりに回転駆動す
   る駆動手段を設ける一方、 受光部に配した光ファイバケーブルと、採光した光を異
   なる場所に伝送するための伝送用の光ファイバケーブル
   とを光学的に接続したことを特徴とする請求項１に記載
   の採光装置。
3. 【請求項３】太陽光を集光可能なレンズと、該レンズに
   より集光した光が入射可能に配設した受光用の光ファイ
   バとからなる採光部を備えた採光装置であって、 前記採光部を複数設け、 これら採光部を略水平な軸まわりに回転可能に支持する
   とともに、 前記受光用の光ファイバと、採光した光を異なる場所に
   伝送する伝送用の光ファイバケーブルとを光学的に接続
   し、 各採光部を回転駆動する駆動手段を設け、 採光部のうちの少なくとも一が太陽の方角に向くように
   当該回転軸が互いに交叉するよう各採光部を配置したこ
   とを特徴とする採光装置。