JPH02257502A - 太陽光採光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は太陽の光を建物の内部や日陰に案内するための
太陽光採光装置に関する。

（従来の技術） 自然日照は健康に有益であり、また植物の成育にも有益
であることが知られており、常に太陽光の入射方向へ鏡
面を向けるような太陽光追尾装置を具備する反射ミラー
で太陽光を凝縮した後、光ファイバで所望の位置に、こ
の太陽光を案内していた。

この太陽光を追尾するための追尾装置は上下、左右に反
射ミラーを駆動するようになっており、二軸可動式に回
転軸とパルスモータ−などの動力装置とを設け、相対的
に間断なく位置変化する太陽光を最大の効率で捕捉する
ための追跡機構を構成していた。

このような太陽光採光装置は反射ミラーが太陽光を幾何
光学的に焦点に結ぶので、光ファイバの入射端部と反射
ミラーの焦点位置との関係で赤外線を避け、そのほか物
の退色゛の原因になる紫外線をも除去することが可能で
あって、入射する太陽光の波長の差によって焦点位置が
ずれることを利用し、クールな可視光線を得ることがで
きるからいうならば一種のフィルタと同じような機能を
持っているのである。

（発明が解決しようとする課題） 上記、二軸式の追尾装置では複数の光センサーによって
太陽光の方位位置を把握しながら反射ミラーの方位角度
を変化制御するのであって、夕方になって日が沈むと、
西を向いていた反射ミラーを真東に向け、さらに夜にな
って空が暗くなると、電源スィッチを落とし、さらに朝
、空が白み始めると再び電源スィッチを投入し、太陽が
出現するのを待って再び追跡を開始する。

すなわち、この二輪のうちの一軸は反射ミラーを東から
西の方向へ駆動するものであると同時に、他のもう一方
の一軸は反射ミラーを俯仰角方向へ駆動制御するための
ものである。

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであって、その
目的は、反射ミラーの制御軸を一軸とし、しかもその−
軸を常に精密に自動制御する必要性のない太陽光採光装
置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明の太陽光採光装置はほ
ぼ南面に向けた横長な放物面鏡を長手方向軸を中心に回
動自在に軸支し、その焦点位置に光ファイバの入射端面
を固定し、該光ファイバで所望の場所に太陽光を伝送な
るのである。更に上記放物面鏡を制御するための具体的
な手段としては前記長手方向軸に放物面鏡を軸支する回
動軸にベルト、チェーン等の動力伝達部材を掛け回し、
該動力伝達部材を前後に運動させることによって太陽光
の方位高さに合せるとともに、該動力伝達部材に指示片
を設け、該指示片の前面に季節、暦の月等を表示した銘
板を設置してなるのである。

（作　用） 太陽光の性質の一つとしてその入射光はほぼ平行に入射
する。そして、この太陽光の入射方向へ向けた放物面鏡
は入射光の反射位置にかかわらず焦点位置が全て一致す
る（収差がない）ので、これが横長であれば、東方向か
ら入射する太陽光および西から入射する太陽光のそれぞ
れに対して俯仰角方向への向きを変化させなくてもその
まま太陽光を捕らえることができる。

しかし、季節毎によって太陽光の入射位置の高さが変化
するので少なくともこの放物面鏡の向きを月別に上下方
向に変えることが効率のよい光の捕捉手段となるので、
放物面鏡を長手方向に軸支する回動軸に掛け回した動力
伝達部材を操作することによって季節の変化に対応した
放物面鏡の俯仰角度を得る。

（実施例） 以下、本発明の好適な実施例について図面を参照にして
詳細に説明する。第１図に本装置全体の概略を示し、断
面が放物線状の反射面１になった横長な放物面鏡２を真
南に向けて配置し、その反射面の裏面から反射面１の焦
点位置に入射面を臨ませた光ファイバ３を密実に放物面
Ｒ２の長手方向に並設している。これらの光ファイバ３
の入射面である入射端面４の半径は入射光の入射角度を
広く取るためになるべく大きくしている。すなわち、こ
の入射端面４は光ファイバの受光面になっているわけで
ある。それゆえに、第２図に示すように放物面鏡２の反
射面１は光ファイバ３の入射端面４が位置する部分から
奥の方は、反射光が入射端面４に反射する位置ではない
ので不要になる。

少なくとも、入射端面４の位置よりも太陽光の入射方向
に近い位置で反射した光のみが入射端面４に入射するこ
とになるからである。入射端面４から光ファイバ３へ入
射した光はクラッド面で全反射を繰り返しながら光ファ
イバ３の出射端面５に案内され、ここから出射する。

しかして放物面鏡２の両端部にてこれを軸支し、軸支し
た軸を回動軸６としている。回動軸６の一方にはプーリ
ー７を固定し、太陽電池８を電源とするモータ９の出力
軸に掛け回したベルト１０を上記プーリー７にも掛け回
している。

従ってモータ９を可逆的に制御すれば、放物面鏡２を俯
角、仰角方向に姿勢制御できる。このベルト１０の中途
部位に矢印状の指示棒１１を固定し、その指示棒１１が
指示する先に１月から１２月までベルト１０の移動方向
に沿って暦を刻んだ銘板１２を設けている。

このような構成において説明の便宜上、放物面鏡２の中
央から左側すなわち図中の東側方向の光ファイバ３を３
ａとし、右側すなわち図中の西側の方の光ファイバ３を
３ｂとするならば日の出とともに太陽光は東方向から放
物面鏡２の西側にある光ファイバ３ｂを直線的に照射す
る。また、逆に太陽が西へ移動し西方向から差し込む夕
日は放物面鏡２の東側、すなわち光ファイバ３ａの方を
直接直線的に照射する。これは、放物面鏡２を支持して
いる放物面鏡２の両端部の部材によって日陰ができても
支承を生じないようにしているからである。そのために
放物面！２が東から西方向へ水平な横長な形状に構成し
であることによってその向きを変化させることなく一定
の位置に添え置いたままで太陽が東から西へ移動するの
に伴って太陽を追尾しなくても光ファイバ３ａ、３ｂに
よって間断なく均一に太陽光を光ファイバ３ａ１３ｂに
捕捉することが可能になっている。

そして、例えば極端に言うならば７月と１月とでは太陽
の高さがまったく異なるので、モータ９を駆動すること
により放物面ｖｔ２の仰角を変化させるのである。これ
はモータ９を使わなくてもよくベルト１０をその都度月
の変わり１毎あるいは季節の変わり１毎に若干操作する
ことにより放物面鏡を適当な向きに変えることができる
。

なお、第３図に例示するように、放物面鏡２の結像位置
に断面放物線状の反射鏡１３を配設し、放物［ｆ［ｉ　
ｔｎ　２での集光効率を上げるようにしてもよい。

この反射鏡１３は放物面鏡２と同じように横長で、外表
面側が放物面鏡２の反射面側に臨み、その反射光は光フ
ァイバ３の入射端面４に向かう。

（効　果） 以上述べたように本発明の太陽光採光装置によればほぼ
南面に向けた横長な放物面鏡を使用しているので、放物
面鏡を毎日東西方向へ向きが代わるように操作する必要
性がなくなっている。また、その焦点位置に光ファイバ
の入射端面を固定しているので、太陽光の波長によって
変化する焦点位置を選ぶことにより光ファイバで案内す
る光を選択することが可能になっている。

従って故意に色温度等について調整した自然光を望む方
向へ自由に案内して得ることが可能になると同時に、太
陽光の入射方向へ向けて放物面鏡を複雑にコントロール
する従来の二輪式のような複雑な追尾装置を必要としな
くなっている。また、その放物面鏡は長手方向軸を中心
に回動自在に軸支しているので季節毎による太陽の高さ
変化に手で簡単に合せることができる。

太陽の季節毎の高さに合せるには回動軸に掛け回したベ
ルト、チェーン等の伝達部材を操作し、その伝達部材に
指示片を設けるとともにその指示片の前面に表示銘板を
設置しているので、銘板の特定表記位置と指示片とが合
ったときにその季節の太陽の高さと放物面鏡の向きとが
ほぼ一致するように指示片の位置を予め決めておけば誰
でも動力伝達部材を動かすことによって最も効率よく太
陽光を採光できる位置に放物面鏡を設定することができ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す斜視図、第２図は放物面
鏡と光ファイバとの位置を説明するための断面図、第３
図は別の実施例を示す断面図である。 １・・・・・・反射面 ３・・・・・・光ファイバ ５・・・・・・出射端面 ７・・・・・・プーリー ９・・・・・・モーター １１・・・指示棒 １３・・・反射鏡

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ほぼ南面に向けた横長な放物面鏡を長手方向軸を
   中心に回動自在に軸支し、その焦点位置に光ファイバの
   入射端面を固定し、該光ファイバで所望の場所に太陽光
   を伝送してなることを特徴とする太陽光採光装置。
2. （２）前記長手方向軸に放物面鏡を軸支する回動軸にベ
   ルト、チェーン等の動力伝達部材を掛け回し、該動力伝
   達部材を前後に運動させることによって太陽光の方位高
   さに合せるとともに、該動力伝達部材に指示片を設け、
   該指示片の前面に季節、暦の月等を表示した銘板を設置
   してなる請求項１記載の太陽光採光装置。