JPH0359901A

JPH0359901A - 太陽光採光装置

Info

Publication number: JPH0359901A
Application number: JP19434189A
Authority: JP
Inventors: Sadayuki Ishiyama; 石山　貞行; Kiyoyasu Tanabe; 田辺　精保
Original assignee: Nippon Petrochemicals Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1989-07-28
Filing date: 1989-07-28
Publication date: 1991-03-14

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、太陽光をたとえば室内照明用として利用する
ための太陽光採光装置に関する。

（従来の技術）この種の太陽光採光装置としては、第１１図に示すよう
な集光ユニット１を複数個備えたもの（特公昭６２−６
０７６６）が知られている。この集光ユニット１は、筐
体２を有している。この筐体２の一面には、複数個の集
光レンズ３が互いに光軸が平行になるように設けられて
いる。この集光レンズ３の集光位置には集光用光ファイ
バー４の一端面５がそれぞれ配置されている。この集光
用光ファイバー４の他端は光フアイバーコネクター６を
介して光フアイバーケーブル７へ接続されている。そし
て、この光フアイバーケーブル７によって太陽光が室内
等へ導かれるようになっている。

（発明が解決しようとする課題）この装置では、集光用光ファイバー４の端面５のみでし
か太陽光を受光できないため、太陽光を可及的に収集す
ることができるように集光レンズ３が用いられている。

しかも、太陽光を常に光ファイバー４の端面５で受ける
ためには特殊な太陽追跡装置を設置する必要がある。こ
のため、構造が複雑になり、繁雑なメンテナンスが必要
であり、しかも採光効率が悪いという問題がある。

本発明は、上記事情にもとづいてなされたもので、その
目的とするところは、採光効率が良く、構造が簡単で、
メンテナンスが容易な太陽光採光装置を提供することに
ある。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）本発明は、上記課題を解決するために、側面で太陽光を
受光し、この太陽光の作用により特定波長の光を励起し
、この光を端面から発するファイバー状の光発生部材と
、この光発生部材の側面に太陽光が当たるように上記光
発生部材を支持する支持手段と、上記光発生部材の端面
から発せられた光を伝送する光伝送部材とを具備したこ
とを特徴とするものである。

上記光発生部材は、プラスチックで構成されている光フ
ァイバーを含む。

また、上記光発生部材は、芯部とこの芯部を覆う鞘部と
を有している光ファイバーを含む。

また、上記光発生部材は、芯部の成分がポリスチレン、
ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネートのうち少
なくとも１以上からなる光ファイバーを含む。

また、上記光発生部材は芯部中に、太陽光を特定波長に
変換して発光する蛍光物質を少なくとも１種添加した光
波長変換プラスチック光ファイバーを含む。

また、上記光発生部材は、４００〜８００ｎｍの特定の
範囲の波長の光を発する光ファイバーを含む。

また、上記光発生部材は、太陽光により励起される光の
波長が異なる光ファイバーを少なくとも２種類以上接続
して構成してもよい。この場合、波長の短い光ファイバ
ーを上記光伝送部材側に配置するのが好ましい。

上記光発生部材は、複数本並行に配列して構成してもよ
い。この場合、複数の光発生部材は、平面、凸面あるい
は凹面に沿って配列してもよい。

上記光伝送部材は、光伝送損失が３５０ｄＢ／ｋｍ以下
の透明プラスチック製光ファイバーを含む。

（発明の作用）太陽光をファイバー状の光発生部材の端面でなく、面積
の大きい側面で受光する。この受光した太陽光により励
起された光を面積の小さい端面から射出し、光伝送部材
によってたとえば被照明部へ伝送する。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第２図中、符号１１はビル等の建築物を示している。こ
の建築物１１の屋上には、詳細を後述する太陽光採光装
置１２が設置されている。この採光装置１２からは光伝
送ケーブル１３が導出されている。この伝送ケーブル１
３は、建築物１１の各階層で分岐され、各部屋１４の天
井壁１５に取り付けられた光拡散器１６に接続されてい
る。

採光装置１２は、第１図に示すように、側面で太陽光を
受光し、この太陽光の作用により特定波長の光を励起し
、この光を端面から発する複数本の光フアイバーロッド
（光発生部材）１７と、この光フアイバーロッド１７の
側面に太陽光が当たるように光フアイバーロッド１７を
支持する支持台（支持手段）１８とを有している。

支持、台１８は、箱型の枠体１９を有している。

この枠体１９のフロント側には傾斜板２ｏの傾斜下端が
支持されている。枠体１９のリア制心は、傾斜板２０の
傾斜上端を支持する支持部材２１が立設されている。傾
斜板２０の斜面はほぼ平面状に形成されている。この傾
斜板２ｏの斜面上には、上記複数本の光フアイバーロッ
ド１７が、それぞれ傾斜上端側から傾斜下端側に沿って
且つ所定の間隔をあけて並設されている。

光伝送ケーブル１３は、複数本の光伝送ファイバー２２
を有している。これら光伝送ファイバー２２は、一端が
光フアイバーロッド１７の下端面に接続され、他端が光
拡散器１６に接続されている。また、これら光伝送ファ
イバー２２は、複数木ずつ束ねられ、第１の保護部材２
３によって覆われている。さらに、これら第１の保護部
材２３は、さらに束ねられ、第２の保護部材２４によっ
て覆われている。

各光フアイバーロッド１７は、第１〜第３の光ファイバ
ー１７ａ、１７ｂ、１７ｃを有している。第１の光ファ
イバー１７ａの上端面には光反射部材２５が設けられて
いる。第１の光ファイバー１７　ａの下端面には第２の
光ファイバー１７ｂの上端面が接続されている。第２の
光ファイバー１７ｂの下端面には第３の光ファイバー１
７ｃの上端面が接続されている。第３の光ファイバー１
７ｃの下端面には光伝送ファイバー２２の一端面が接続
されている。

第１〜第３の光ファイバー１７ａ、１７ｂ。

１７ｃは、たとえば光波長変換プラスチック光ファイバ
ーであり、第３図のように、芯部２６と、この芯部２６
を覆う鞘部２７とを有している。

鞘部２７は、たとえばポリ酢酸ビニルで構成されている
。

芯部２６の成分は、ポリスチレン、ポリメチルメタクリ
レート、ポリカーボネートのうち少なくとも１以上を含
んでいる。また、この芯部２６中には、太陽光を特定波
長に変換して発光する蛍光物質が少なくとも１種添加さ
れている。

蛍光物質としては、特定波長に変換する物質であれば特
に制限はなく、公知の有機あるいは無機物質を用いるこ
とができる。

特定波長が４００ｎｍ以下の紫外線領域あるいは８００
ｎｍ以上の赤外線領域は人体や植物等に不要であり含ま
ない方が好ましいので、４００〜８００ｎｍの特定波長
の可視光に変換する蛍光物質がよい。例えば、発光中心
波長が、約４２０ｎｍのｐｏｐｏｐ　（ｐ−ジ（５−フ
ェニル−２オキサシリル）ベンゼン）　、４２５　ｎ　
ｍのＰＭＰ（１−フェニル−３−メシチル−２−ピラゾ
リン）、４４５ｎｍのＴＰＢ　（１，１，４，４−テト
ラフェニル−１，３−ブタジェン）、４５０ｎｍのＤＰ
Ｈ（１，６−ジフェニル−１，３，５へキサトルエン）
、４８０ｎｍのＢＢＱ　（ベンゾイミダゾーペンズイソ
チノリン−７−オン）、５１０ｎｍの３ｌ−ＩＦ（３−
ヒドロオキシフラボン）、あるいは４１３ｎｍ（吸収中
心波長３７８ｎｍ）のＬｕｍｏｇｅｎ　Ｆ　Ｖｉｏｌｅ
ｔ　５７０　（Ｎａｐｈｔａｌｉｍｉｄ系、ＢＡＳＦ社
製品名）、４９０ｎｍ（吸収中心波長４７６ｎｍ）のＬ
ｕｍｏｇｅｎ　Ｙｅｌｌｏｗ　０８３（Ｐｅｒｙｌｅｎ
系、ＢＡＳＦ社製品名）、５３９ｎｍ（吸収中心波長５
２４ｎｍ）のＬｕｍｏｇｅｎ　Ｏｒａｎｇｅ２４０　（
Ｐｅｒｙｌｅｎ系、ＢＡＳＦ社製品名Ｌ　６１３ｎｍ（
吸収中心波長５７８ｎｍ）のＬｕｍｏｇｅｎ　Ｒｅｄ３
００　（Ｐｅｒｙｌｅｎ系、ＢＡＳＦ社製品名）等が挙
げられる。

また、蛍光物質は単独で使用しても、２種以上の組合せ
により使用してもよい。

これにより第１〜第３のファイバー１７ａ。

１７ｂ、１７ｃは、４００〜８００ｎｍの特定の範囲の
波長の光を発するようになっている。その結果、光フア
イバーロッド１７も、４００〜８００ｎｍの特定の範囲
の波長の光を発するようになっている。

さらに、第１〜第３の光ファイバー１７ａ。

１７ｂ、１７ｃは、この順に、太陽光により励起されて
発光する波長が長波長側になるように、含有蛍光物質が
調整されている。すなわち、光伝送ファイバー２２側程
短波長の光を発する光ファイバーが配置されている。

しかして、太陽光は、複数個の光ファイバー１７ａ、１
７ｂ、１７ｃを軸方向に接続した光フアイバーロッド１
７の側面で受光される。これにより、太陽光により各光
ファイバー１７ａ。

１７ｂ、１７ｃ内の蛍光物質によってそれぞれ特定波長
の光が励起される。すなわち、第１の光ファイバー１７
ａには第１の波長の光が、第２の光ファイバー１７ａに
は第２の波長の光が、第３の光ファイバー１７ｃには第
３の波長の光が、それぞれ励起される。

第１の光ファイバー１７ａで励起された第１の波長の光
は第１の光ファイバー１７ａの上端面および下端面へ向
かう。第１の光ファイバー１７ａの下端面へ向かう第１
の波長の光は、第１の光フアイパー１７ａの下端面から
射出され、第２の光ファイバー１７ｂの上端面から入射
される。第１の光ファイバー１７ａの上端面へ向かう第
１の波長の光は反射部材２５によって下端面に向けて反
射される。この反射された第１の波長の光も第１の光フ
ァイバー１７ａの下端面から射出され第２の光ファイバ
ー１７ｂの上端面から入射される。

さらに、この第１の波長の光は８３の光ファイバー１７
ｃを経て光伝送ファイバー２２へ導かれる。

第２の光ファイバー１７ｂで励起された第２の波長の光
も同様に上端面および下端面へ向かう。

第２の光ファイバー１７ｂの下端面へ向かう第２の波長
の光は、第２の光ファイバー１７ｂの下端面から射出さ
れ、第３の光ファイバー１７ｃの上端面から入射される
。第２の光ファイバー１７ｂの上端面へ向かう第２の波
長の光は、上端面から射出され第１の光ファイバー１７
ａにその下端面から入射される。この第２の波長の光は
反射部材２５によって反射され、再び第２の光ファイバ
ー１７ｂへ導かれ、さらに第３の光ファイバー１７０へ
導かれる。第３の光ファイバー１７ｃに導かれた第２の
波長の光はさらに光伝送ファイバー２２へ導かれる。

第３の光ファイバー１７ｃで励起された第３の波長の光
も同様に上端面および下端面へ向かう。

第３の光ファイバー１７ｃの上端面へ向かう第３の波長
の光は、上端面から射出され第２および第１の光ファイ
バー１７ｂ、１７ａを経た後、反射部材２５によって反
射され、再び第１および第２の光ファイバー１７ａ、１
７ｂを経た後、第３の光ファイバー１７ｃに導かれ、第
３の光ファイバー１７０の下端面へ向かう。第３の光フ
ァイバー１７ｃの下端面へ向かう第３の波長の光はさら
に光伝送ファイバー２２へ導かれる。

このようにして光伝送ファイバー２２に導かれた第１〜
第３の波長の光は、光拡散器１６へ伝送され、この光拡
散器１６によって部屋１４内が照明される。

以上の構成によれば、光フアイバーロッド１７１の側面で太陽光を受光するので、受光面積を大きくとる
ことができ、このため、受光効率が良くなる。また、光
フアイバーロッド１７の端面から光を射出するので、光
伝送ファイバー２２への伝送か容易に行える。

しかも、集光レンズ等を必要としないので、採光装置１
２の構造は簡単になり、メンテナンスも容易になる。

また、光フアイバーロッド１７の周側面で太陽光を受光
するので、太陽光の位置が移動してもこれに影響を受け
ることなく採光できるため、採光装置１２を太陽の移動
に追従させて回動させる必要がない。従って、太陽光を
効果的に受光することができる。

また、上記光フアイバーロッド１７は、太陽光により励
起される光の波長が異なるファイバーを少なくとも２種
類以上接続して構成するので、光の色調を容易に変える
ことができる。

特に、第１〜第３の光ファイバー１７ａ。

１７ｂ、１７ｃとしては、芯鞘構造を有し、芯部　２２６の成分がポリスチレン、ポリメチルメタクリレート
、ポリカーボネートから選択される少なくとも１種のも
のからなり、芯部２６中に光源励起光を４００〜８００
ｎｍの光波長に変換する蛍光物質を少なくとも１種添加
した光波長変換能力をもつ光波長変換プラスチック光フ
ァイバーが採用されており、このファイバーを２種類以
上組合せることにより、人間や植物等に有用である可視
光４００〜８００ｎｍを、効率よく、安価に、発熱を伴
わずに発生させることが可能となる。従って、紫外線、
赤外線を十分に除去することができ、しかも小型化およ
び軽量化をもたらすことができる。

なお、第１〜第３の光ファイバー１７ａ、１７ｂ、１７
ｃの端面相互の接続方法および第３の光ファイバー１７
ｃと光伝送ファイバー２２との接続方法は、特に制限は
なく公知の方法が用いられている。たとえばボンドクイ
ック３０（製品名、コシノ株式会社製）、ＦＰＯ−ＴＥ
Ｃ３０１（製品名、米国エポキシテクノロジイー社製）
等の接着剤が用いられている。

また、光フアイバーロッド１７は、傾斜板２０の斜面を
平面とし、この平面状の斜面上に配列したが、これに限
定されることはなく、例えば、傾斜板の斜面を凸面状や
凹面状とし、これに光フアイバーロッド１７を配列して
もよい。

さらに、光フアイバーロッド１７は、複数本の光ファイ
バー１７ａ、１７ｂ、１７ｃを接続して構成したが、単
独の光ファイバーで構成してもよい。

上記光伝送ファイバー２２としては、たとえばプラスチ
ック光ファイバーのほか、ガラスロット、ガラスファイ
バー、耐熱性透明性ポリカーボネートロット等を用いる
ことかできるが、これらに限定されるものではない。但
し、これらの中でも芯鞘構造を有したプラスチック光フ
ァイバーが好ましく、芯部の成分がポリスチレン、ポリ
メチルメタクリレート、ポリカーボネートから選択され
る少なくとも１　ｆｌのものからなり、光伝送損失の小
さいファイバー、たとえば光伝送損失が３５０ｄＢ／ｋ
ｍ（直径１ｍｍのものを５７５ｎｍで測定）以下のファ
イバーがさらに好ましい。

また、傾斜板２０には、光フアイバーロッド１７を、雨
、風、雪等の自然条件から保護するために、光フアイバ
ーロッド１７を覆う例えば吸熱性を有するガラス等から
なるカバ一部材を設けることが好ましい。また、このカ
バ一部材の代わり、あるいはカバ一部材とともに光フア
イバーロッド１７に向けて太陽光を集光させるためにフ
レネルレンズを設けてもよい。さらに、カバ一部材の代
わりに、サイトツブ（商品名、旭硝子社製）のような耐
候性があり、しかも透明性を有しているフッソ樹脂やシ
リコーン樹脂、エポキシ樹脂などによって光フアイバー
ロッドをコーティングや封止等してもよい。

さらに、上記実施例では、光フアイバーロッド１７の一
端に光伝送ファイバー２２を接続し、他端に反射部材２
５を設けたが光フアイバーロッド１７の両端にそれぞれ
光伝送ファイバーを接続してもよい。

次に、光波長変換プラスチックファイバー１７ａ、１７
ｂ、１７ｃとして、第４図に示す発光特性および第５図
に示す光吸収特性を有する５種類のファイバーを用いた
例を説明する。

第６図（イ）に示すように、プラスチック光ファイバー
１７ａ、１７ｂ、１７ｃとして、ファイバーＲ（商品名
ニオブテクトロンＦ２０２、日本石油化学株式会社製、
発光中心波長６５０ｎｍ）、ファイバーＧ（商品名ニオ
ブテクトロンＦ２０１、日本石油化学株式会社製、発光
中心波長５０８ｎｍ）およびファイバーＢ（商品名ニオ
ブテクトロンＦ２００、日本石油化学株式会社製、発光
中心波長４４０ｎｍ）の３種類のそれぞれ１ｍｍφＸ２
０ｃｍのものを接続して光フアイバーロッド１７を構成
し、さらに光伝送ファイバー２２としてファイバーＴ（
商品名ニオブテクトロンＥＳＱ−１０００、日本石油化
学株式会社製、伝送損失２００　ｄ　Ｂ　／　ｋ　ｍ以
下（直径１ｍｍのものを５７５ｎｍて測定））をＲ−Ｇ
−Ｂ−Ｔの順番に接続し、光拡散器１６を通じて部屋１
４内で光のスペクトルを観察したところ、第７図のよう
に、紫外線および赤外線の除去された光が得られた。

第６図（ロ）に示すように、プラスチック光ファイバー
１７ａ、１７ｂ、１７ｃとして、ファイバーＹ（商品名
ニオブテクトロンＦ２Ｏ３、日本石油化学株式会社製、
発光中心波長５５６ｎｍ）、ファイバーＧ（商品名ニオ
ブテクトロンＦ２０１、日本石油化学株式会社製、発光
中心波長５０８ｎｍ）およびファイバーＢ（商品名；オ
ブテクトロンＦ２００、日本石油化学株式会社製、発光
中心波長４４０ｎｍ）の３種類のそれぞれ１ｍｍφＸ２
０ｃｍのものを接続して光フアイバーロッド１７を構成
し、さらに光伝送ファイバー２２としてファイバーＴ（
商品名ニオブテクトロンＥＳＱ−１０００、日本石油化
学株式会社製、伝送損失２００　ｄ　Ｂ　／　ｋ　ｍ以
下（直径１ｍｍのものを５７５ｎｍで測定））をＹ−Ｇ
−Ｂ−Ｔの順番に接続し、光拡散器１６を通じて部屋１
４内で光のスペクトルを観察したところ、第８図のよう
に、上記の場合同様に紫外線および赤外線の除去された
光が得られた。

第６図（ハ）に示すように、プラスチック光ファイバー
１７ａ、１７ｂ、１７ｃとして、７ｙイバーＲ（商品名
ニオブテクトロンＦ２０２、日本石油化学株式会社製、
発光中心波長６５０ｎｍ）、ファイバー〇（商品名ニオ
ブテクトロンＦ２０４、日本石油化学株式会社製、発光
中心波長５８９ｎｍ）、ファイバー〇（商品名ニオブテ
クトロンＦ２０１、日本石油化学株式会社製、発光中心
波長５０８ｎｍ）およびファイバーＢ（商品名ニオブテ
クトロンＦ２００、日本石油化学株式会社製、発光中心
波長４４０ｎｍ）の４種類のそれぞれ１ｍｍφＸ２０Ｃ
ｍのものを接続して光フアイバーロッド１７を構威し、
さらに光伝送ファイバー２２としてファイバーＴ（商品
名ニオブテクトロンＥＳＱ−１０００、日本石油化学株
式％式％（１ｍｍのものを５７５ｎｍで測定））をＲ−０−Ｇ−Ｂ
−Ｔの順番に接続し、光拡散器１６を通じて部屋１４内
で光のスペクトルを観察したところ、第９図のように、
上記の場合同様に紫外線および赤外線の除去された光が
得られた。

第６図（ニ）に示すように、プラスチック光ファイバー
１７ａ、１７ｂ、１７ｃとして、ファイバーＲ（商品名
、オブテクトロンＦ２０２、日本石油化学株式会社製、
発光中心波長６５０ｎｍ）、７アイバーＱ（商品名ニオ
ブテクトロンＦ２０４、日本石油化学株式会社製、発光
中心波長５８９ｎｍ）、ファイバーＹ（商品名ニオブテ
クトロンＦ２Ｏ３、日本石油化学株式会社製、発光中心
波長５５６ｎｍ）、ファイバー〇（商品名ニオブテクト
ロンＦ２０１、日本石油化学株式会社製、発光中心波長
５０’８ｎｍ）およびファイバーＢ（商品名・オプテク
トロンＦ２００．日本石油化学株式会社製、発光中心波
長４４０ｎｍ）の５種類のそれぞれ１ｍｍφＸ２０ｃｍ
のものを接続して光フアイバーロッド１７を構成し、さ
らに光伝送ファイバー２２としてファイバーＴ　（商品
　９名ニオブテクトロンＥＳＱ−１０００，日本石油化学株
式会社製、伝送損失２００　ｄ　Ｂ　／　ｋ　ｍ以下（
直径１ｍｍのものを５７５ｎｍで測定））をＲ−０−Ｙ
−Ｇ−Ｂ−Ｔの順番に接続し、光拡散器１６を通じて部
屋１４内で光のスペクトルを観察したところ、第１０図
のように、上記の場合同様に紫外線および赤外線の除去
された光が得られた。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、太陽光をファイバ
一部材の端面でなく、面積の大きい側面で受光し、この
受光した太陽光により励起された光を面積の小さい端面
から射出し、被照明部へ伝送するので、採光効率が良く
、構造が簡単で、メンテナンスが容易になる等の優れた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる太陽光採光装置を示す斜視図
、第２図は、第１図に示される太陽光採光装置を適用し
た照明装置を示す概略図、第３図　０は、第１図に示される装置に用いられる光ファイバーの
構造を説明するための斜視図、第４図は、光ファイバー
の発光特性を示す図、第５図は、光ファイバーの光吸収
特性を示す図、第６図（イ）〜（ニ）は、光フアイバー
ロッドを構成する光ファイバーの接続例を示す図、第７
図〜第１０図は、第６図（イ）〜（ニ）に示される光フ
アイバーロッドの発光スペクトルを示す図、第１１図は
、従来例を示す図である。１７・・・光発生部材（光フアイバーロッド）、１８・
・・支持手段（支持台）、２２・・・伝送部材（光伝送
ファイバー）。

Claims

【特許請求の範囲】

側面で太陽光を受光し、この太陽光の作用により特定波
長の光を励起し、この光を端面から発するファイバー状
の光発生部材と、この光発生部材の側面に太陽光が当た
るように上記光発生部材を支持する支持手段と、上記光
発生部材の端面から発せられた光を伝送する光伝送部材
とを具備したことを特徴とする太陽光採光装置。