JPH06118334A - 太陽光採光装置 - Google Patents
太陽光採光装置Info
- Publication number
- JPH06118334A JPH06118334A JP28345692A JP28345692A JPH06118334A JP H06118334 A JPH06118334 A JP H06118334A JP 28345692 A JP28345692 A JP 28345692A JP 28345692 A JP28345692 A JP 28345692A JP H06118334 A JPH06118334 A JP H06118334A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical element
- solar light
- optical device
- light
- optical
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- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 太陽光を採光地点から離れた地点に効率良く
搬送する太陽光採光装置であって，簡単な構成で，太陽
の運行に伴う入射角の変化に対応でき，また，開口面積
の拡大にも容易に対応できるようにすること。 【構成】 太陽光を屈折して，所定の方向に出射する平
面形状の第１の光学素子２Ａと，この第１の光学素子２
Ａの太陽光の透過面側に平面形状の第２の光学素子２Ｂ
と，これと連通する光搬送ダクト４とを備えた太陽光採
光装置において，前記第１の光学素子２Ａを第２の光学
素子２Ｂに対して傾斜して設置し，その傾斜角度を太陽
の運行に対応して調整する調整手段５を備えて構成し
た。この場合，第１及び第２の各光学素子２Ａ，２Ｂと
して微小の３角形状の複数個の凹凸溝を上面又は下面あ
るいは，その双方に形成させたプリズム板を用い，この
プリズム板を１枚で又は複数枚を重ねて各光学素子を構
成することができる。
搬送する太陽光採光装置であって，簡単な構成で，太陽
の運行に伴う入射角の変化に対応でき，また，開口面積
の拡大にも容易に対応できるようにすること。 【構成】 太陽光を屈折して，所定の方向に出射する平
面形状の第１の光学素子２Ａと，この第１の光学素子２
Ａの太陽光の透過面側に平面形状の第２の光学素子２Ｂ
と，これと連通する光搬送ダクト４とを備えた太陽光採
光装置において，前記第１の光学素子２Ａを第２の光学
素子２Ｂに対して傾斜して設置し，その傾斜角度を太陽
の運行に対応して調整する調整手段５を備えて構成し
た。この場合，第１及び第２の各光学素子２Ａ，２Ｂと
して微小の３角形状の複数個の凹凸溝を上面又は下面あ
るいは，その双方に形成させたプリズム板を用い，この
プリズム板を１枚で又は複数枚を重ねて各光学素子を構
成することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，太陽光を採光地点から
離れた地点に搬送する太陽光採光装置の改良に関するも
のである。
離れた地点に搬送する太陽光採光装置の改良に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来，太陽光を採光し他所へ搬送する採
光装置としては様々なものが提案されている。その代表
的なものとして，直交する２軸を用いてレンズ光軸を常
時太陽に合わせて集光し，光ファイバ−によって光を搬
送するようにした採光装置や，同じく２軸を用いて反射
鏡の方向を制御し，目的とする照射空間に向けて太陽光
を反射させるようにした採光装置が知られている。
光装置としては様々なものが提案されている。その代表
的なものとして，直交する２軸を用いてレンズ光軸を常
時太陽に合わせて集光し，光ファイバ−によって光を搬
送するようにした採光装置や，同じく２軸を用いて反射
鏡の方向を制御し，目的とする照射空間に向けて太陽光
を反射させるようにした採光装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで，上記従来技
術の太陽光採光装置では，その構成上，次の問題点があ
った。 太陽の移動に対してレンズによって構成された光学系
を，その光軸が太陽の位置を正確に追尾するように動か
すため，それを支える架台装置は精巧とする必要があ
り，且つ電動モ−タなどの動力も必要とする。 反射鏡を利用する方式の採光装置においては，反射鏡
が常に目標とする照明空間に入るために反射鏡の方向を
制御するので，前記の架台装置と同等のものが必要であ
る。又，採光量を増大させるために光学系の開口面積を
拡大すれば，架台装置はますます大型となり，装置全体
の占有体積，重量，コストが急激に増大する。 このように大型化した採光装置は，設置にあたっても
十分な強度を持つ基盤を必要とする。又，採光面の開口
方向が大きく変化するため，採光運転中に開口部が遮ら
れることのないよう透明な球状のド−ムなどで光学系を
覆い，光学系全体を設置面から突出させなければならな
い。このため，建築物のデザインに対し異質なものとな
り，しばしば景観を損ねる場合が生じる。 本発明は従来のものの上記課題（問題点）を解決するよ
うにした太陽光採光装置を提供することを目的とする。
術の太陽光採光装置では，その構成上，次の問題点があ
った。 太陽の移動に対してレンズによって構成された光学系
を，その光軸が太陽の位置を正確に追尾するように動か
すため，それを支える架台装置は精巧とする必要があ
り，且つ電動モ−タなどの動力も必要とする。 反射鏡を利用する方式の採光装置においては，反射鏡
が常に目標とする照明空間に入るために反射鏡の方向を
制御するので，前記の架台装置と同等のものが必要であ
る。又，採光量を増大させるために光学系の開口面積を
拡大すれば，架台装置はますます大型となり，装置全体
の占有体積，重量，コストが急激に増大する。 このように大型化した採光装置は，設置にあたっても
十分な強度を持つ基盤を必要とする。又，採光面の開口
方向が大きく変化するため，採光運転中に開口部が遮ら
れることのないよう透明な球状のド−ムなどで光学系を
覆い，光学系全体を設置面から突出させなければならな
い。このため，建築物のデザインに対し異質なものとな
り，しばしば景観を損ねる場合が生じる。 本発明は従来のものの上記課題（問題点）を解決するよ
うにした太陽光採光装置を提供することを目的とする。
【０００３】
【課題を解決するための手段】本発明は，上記の課題を
達成するため，太陽光を屈折して，所定の方向に出射す
る平面形状の第１の光学素子と，この第１の光学素子の
太陽光の透過面側に平面形状の第２の光学素子と，これ
と連通する光搬送ダクトとを備えた太陽光採光装置にお
いて，前記第１の光学素子を第２の光学素子に対して傾
斜して設置し，その傾斜角度を太陽の移動に対応して調
整する調整手段を備えて構成される。この場合，上記の
第１及び第２の各光学素子として微小の３角形状の複数
個の凹凸溝を上面又は下面あるいは，その双方に形成さ
せたプリズム板を用い，このプリズム板を１枚で又は複
数枚を重ねて各光学素子を構成するようにすることが望
ましい。
達成するため，太陽光を屈折して，所定の方向に出射す
る平面形状の第１の光学素子と，この第１の光学素子の
太陽光の透過面側に平面形状の第２の光学素子と，これ
と連通する光搬送ダクトとを備えた太陽光採光装置にお
いて，前記第１の光学素子を第２の光学素子に対して傾
斜して設置し，その傾斜角度を太陽の移動に対応して調
整する調整手段を備えて構成される。この場合，上記の
第１及び第２の各光学素子として微小の３角形状の複数
個の凹凸溝を上面又は下面あるいは，その双方に形成さ
せたプリズム板を用い，このプリズム板を１枚で又は複
数枚を重ねて各光学素子を構成するようにすることが望
ましい。
【０００４】
【作用】本発明の太陽光採光装置は，図２に示すよう
に，光搬送ダクト４の前段に，第１及び第２の光学素子
２Ａ，２Ｂを配置し，光搬送ダクト４に光を出射する第
２の光学素子２Ｂの前段に配置される第１の光学素子２
Ａの傾斜角度を太陽運行に対応して変化させるように構
成したから，光搬送ダクト４を第２の光学素子２Ｂの架
台下部に直角に設置した場合，夏季においては太陽高度
がＴ1で示すように高い位置となり，ダクト４の光軸に
沿った方向で入射するので，偏角は小さい値で良い。そ
こで，第２の光学素子２Ｂの上部に配置される第１の光
学素子２Ａは実線で示すように 水平に近い角度となる
ように調整して固定される。一方，冬季においては，太
陽高度がＴ2に示すように低い位置となり第１の光学素
子２Ａへの入射角が大きくなる。このため表面反射によ
る損失が大きくなり，ダクト４に対する入射光の強度が
低下する。そこで，第１の光学素子２Ａを点線で示す２
Ａ’の位置となるように変化させ第１と第２の光学素子
２Ａ’，２Ｂとのなす角Ｋを大きくなるように調整す
る。このようにすれば，ダクト４における表面反射が低
下して透過光の強度が保たれる。即ち，第１，第２の光
学素子２Ａ，２Ｂを構成するプリズムの屈折作用により
太陽光はダクト４の光軸に沿った方向で入射するので，
ダクト４内部での減衰が防止される。
に，光搬送ダクト４の前段に，第１及び第２の光学素子
２Ａ，２Ｂを配置し，光搬送ダクト４に光を出射する第
２の光学素子２Ｂの前段に配置される第１の光学素子２
Ａの傾斜角度を太陽運行に対応して変化させるように構
成したから，光搬送ダクト４を第２の光学素子２Ｂの架
台下部に直角に設置した場合，夏季においては太陽高度
がＴ1で示すように高い位置となり，ダクト４の光軸に
沿った方向で入射するので，偏角は小さい値で良い。そ
こで，第２の光学素子２Ｂの上部に配置される第１の光
学素子２Ａは実線で示すように 水平に近い角度となる
ように調整して固定される。一方，冬季においては，太
陽高度がＴ2に示すように低い位置となり第１の光学素
子２Ａへの入射角が大きくなる。このため表面反射によ
る損失が大きくなり，ダクト４に対する入射光の強度が
低下する。そこで，第１の光学素子２Ａを点線で示す２
Ａ’の位置となるように変化させ第１と第２の光学素子
２Ａ’，２Ｂとのなす角Ｋを大きくなるように調整す
る。このようにすれば，ダクト４における表面反射が低
下して透過光の強度が保たれる。即ち，第１，第２の光
学素子２Ａ，２Ｂを構成するプリズムの屈折作用により
太陽光はダクト４の光軸に沿った方向で入射するので，
ダクト４内部での減衰が防止される。
【０００５】
【実施例】まず，本発明の実施例を説明する前に，本発
明の構成のベ−スとする固定設置型の光搬送ダクトと太
陽光との関係を考察する。周知の通り，太陽は季節・時
刻により天空上の広範囲にわたり位置を変える。そのた
め，固定設置型の光搬送ダクトに入射する太陽光は，ダ
クト光軸に対し常に斜め入射の状況になる。この場合，
光搬送ダクトに入射したその光はダクトの内面に設ける
反射面によって，内部で多重反射し，その前方へ搬送さ
れるから末端部の太陽光は強度が著しく減衰していた。
そこで，本件特許出願人はこの光搬送ダクトの前段に２
個の平面形状光学素子であるプリズムを設け，これらの
光学素子の内の最前段に配置される第１の光学素子の傾
斜角を調整し，後段に配置される第２の光学素子に対す
る太陽光の入射方向を変え，前記ダクトに沿った形で太
陽光がダクト側へ入射させることを考えた。平面形状光
学素子の原理はプリズムによる屈折作用で，図４（Ａ）
に示すプリズム１に太陽光線が入射した場合，同図
（Ｂ）に示すように，プリズム１の偏角θ’及び透過率
Ｋはプリズムへの入射角θにより変化する。さらに，入
射角θが過大になると表面反射により光学素子を通過す
る光線の強度は低下する。そこで，本発明のものでは，
図２に示すように，家屋の南側位置に，可動型の第１の
光学素子２Ａと固定型の第２の光学素子２Ｂとを設置
し，太陽の移動に対応して第２の光学素子２Ｂに対する
第１の光学素子２Ａの傾斜角度を変化させることによ
り，第２の光学素子２Ｂを構成するの微小プリズム部へ
の太陽光入射角を調整し，太陽光の強度をできるだけ低
下させずに，光搬送ダクトの光軸方向へ太陽光を入射さ
せるように構成したものである。なお，光学素子２Ａ，
２Ｂの構成の詳細は後述する。図３は，本発明に係わる
太陽光採光装置の一実施例を示す斜視図である。同図に
おいて，２Ａ及び２Ｂは夫々第１及び第２の平面形状の
光学素子で，これらの各光学素子２Ａ及び２Ｂは，図１
に示すように，それらの上面部と下面部に夫々微小の三
角形状の複数個の凹凸溝を形成したプリズム部を備えて
構成される。なお，図１には凹凸溝を上面部及び下面部
の双方に形成した場合について表示したが，いずれか一
方を省略しても良い。図１は１個分の平面形状の光学素
子，たとえば光学素子２Ａの構成を示したもので，これ
はポリカ−ボネ−ト又はアクリル樹脂の透明な合成樹脂
等により成形され，細長い短冊上のピッチＰ（0.1<Ｐ<
1.0）で多数個平行に並列配置した形状となっている。
光学素子２Ａ，２Ｂは，このままの構成でも良いが，さ
らにこの構成を単位要素として，これを複数枚重ねて１
つの光学素子を形成するようにしても良い。なお，α及
びα’は夫々上面及び下面側のプリズム部の頂角であ
る。２ａ及び２ｂは夫々第１及び第２の光学素子２Ａ，
２Ｂを装着した枠体で，各枠体２ａ，２ｂの一方側（図
３では左方側）はヒンジ３により結合する。第２の光学
素子２Ｂはその枠体２ｂの部分で光搬送ダクト４に連通
するように固定される。一方，第１の光学素子２Ａはそ
の枠体２ａに対してアクチュエ−タ５の作動棒５ａの先
端部をあてがうようにし，作動棒５ａの伸縮により第２
の光学素子２Ｂに対する第１の光学素子２Ａの傾斜角度
Ｋを変えられるようにする。上記のアクチュエ−タ５の
構造は，たとえば，図５に示すように，モ−タＭの回転
軸に装着したピニオンＰｎに対して垂直方向に配置した
ラックＲａを形成した作動棒の組み合わせで構成すれば
良い。アクチュエ−タ５は，この他シリンダとピストン
の油圧式の構成や，ワイヤ巻取り式など様々な機構で構
成することができる。要するに，光学素子２Ａの光学素
子２Ｂに対する傾斜角度Ｋを所望の角度に設定し，固定
できるようなものであればよい。また，手動により時折
動かすものであっても良い。
明の構成のベ−スとする固定設置型の光搬送ダクトと太
陽光との関係を考察する。周知の通り，太陽は季節・時
刻により天空上の広範囲にわたり位置を変える。そのた
め，固定設置型の光搬送ダクトに入射する太陽光は，ダ
クト光軸に対し常に斜め入射の状況になる。この場合，
光搬送ダクトに入射したその光はダクトの内面に設ける
反射面によって，内部で多重反射し，その前方へ搬送さ
れるから末端部の太陽光は強度が著しく減衰していた。
そこで，本件特許出願人はこの光搬送ダクトの前段に２
個の平面形状光学素子であるプリズムを設け，これらの
光学素子の内の最前段に配置される第１の光学素子の傾
斜角を調整し，後段に配置される第２の光学素子に対す
る太陽光の入射方向を変え，前記ダクトに沿った形で太
陽光がダクト側へ入射させることを考えた。平面形状光
学素子の原理はプリズムによる屈折作用で，図４（Ａ）
に示すプリズム１に太陽光線が入射した場合，同図
（Ｂ）に示すように，プリズム１の偏角θ’及び透過率
Ｋはプリズムへの入射角θにより変化する。さらに，入
射角θが過大になると表面反射により光学素子を通過す
る光線の強度は低下する。そこで，本発明のものでは，
図２に示すように，家屋の南側位置に，可動型の第１の
光学素子２Ａと固定型の第２の光学素子２Ｂとを設置
し，太陽の移動に対応して第２の光学素子２Ｂに対する
第１の光学素子２Ａの傾斜角度を変化させることによ
り，第２の光学素子２Ｂを構成するの微小プリズム部へ
の太陽光入射角を調整し，太陽光の強度をできるだけ低
下させずに，光搬送ダクトの光軸方向へ太陽光を入射さ
せるように構成したものである。なお，光学素子２Ａ，
２Ｂの構成の詳細は後述する。図３は，本発明に係わる
太陽光採光装置の一実施例を示す斜視図である。同図に
おいて，２Ａ及び２Ｂは夫々第１及び第２の平面形状の
光学素子で，これらの各光学素子２Ａ及び２Ｂは，図１
に示すように，それらの上面部と下面部に夫々微小の三
角形状の複数個の凹凸溝を形成したプリズム部を備えて
構成される。なお，図１には凹凸溝を上面部及び下面部
の双方に形成した場合について表示したが，いずれか一
方を省略しても良い。図１は１個分の平面形状の光学素
子，たとえば光学素子２Ａの構成を示したもので，これ
はポリカ−ボネ−ト又はアクリル樹脂の透明な合成樹脂
等により成形され，細長い短冊上のピッチＰ（0.1<Ｐ<
1.0）で多数個平行に並列配置した形状となっている。
光学素子２Ａ，２Ｂは，このままの構成でも良いが，さ
らにこの構成を単位要素として，これを複数枚重ねて１
つの光学素子を形成するようにしても良い。なお，α及
びα’は夫々上面及び下面側のプリズム部の頂角であ
る。２ａ及び２ｂは夫々第１及び第２の光学素子２Ａ，
２Ｂを装着した枠体で，各枠体２ａ，２ｂの一方側（図
３では左方側）はヒンジ３により結合する。第２の光学
素子２Ｂはその枠体２ｂの部分で光搬送ダクト４に連通
するように固定される。一方，第１の光学素子２Ａはそ
の枠体２ａに対してアクチュエ−タ５の作動棒５ａの先
端部をあてがうようにし，作動棒５ａの伸縮により第２
の光学素子２Ｂに対する第１の光学素子２Ａの傾斜角度
Ｋを変えられるようにする。上記のアクチュエ−タ５の
構造は，たとえば，図５に示すように，モ−タＭの回転
軸に装着したピニオンＰｎに対して垂直方向に配置した
ラックＲａを形成した作動棒の組み合わせで構成すれば
良い。アクチュエ−タ５は，この他シリンダとピストン
の油圧式の構成や，ワイヤ巻取り式など様々な機構で構
成することができる。要するに，光学素子２Ａの光学素
子２Ｂに対する傾斜角度Ｋを所望の角度に設定し，固定
できるようなものであればよい。また，手動により時折
動かすものであっても良い。
【０００６】
【発明の効果】本発明の太陽光採光装置は上記のように
構成されるため，次のような優れた効果が得られる。 従来の搬送ダクトの前段に付加設置される２個１組の
各平面形状の光学素子は，透明な合成樹脂により成形さ
れているため，軽量且つ安価に作成できる。このため，
架台機構は簡単となり採光装置全体のコストを低価格に
することが可能である。 本太陽光採光装置の採光部は占有体積が小さく，また
平面的な形状をしているので，建築物から突出すること
がなく，建築物のデザインを損なわない。また，採光部
下方側は水平・垂直，または傾斜など自由に設置可能で
ある。 本太陽光採光装置の採光部は，太陽の移動に対しても
第１の光学素子の傾斜角度を小範囲で変えるのみで良い
から，精巧な機構を持つ必要はなく，駆動部分となるア
クチュエ−タも簡単な機構のもので良い。より簡素にす
るために，手動とすることもできる。 本太陽光採光装置の採光部はその構成上，大型化する
ことが容易であり，開口面積を大きくすることで容易に
採光量を大幅に増大させることができる。
構成されるため，次のような優れた効果が得られる。 従来の搬送ダクトの前段に付加設置される２個１組の
各平面形状の光学素子は，透明な合成樹脂により成形さ
れているため，軽量且つ安価に作成できる。このため，
架台機構は簡単となり採光装置全体のコストを低価格に
することが可能である。 本太陽光採光装置の採光部は占有体積が小さく，また
平面的な形状をしているので，建築物から突出すること
がなく，建築物のデザインを損なわない。また，採光部
下方側は水平・垂直，または傾斜など自由に設置可能で
ある。 本太陽光採光装置の採光部は，太陽の移動に対しても
第１の光学素子の傾斜角度を小範囲で変えるのみで良い
から，精巧な機構を持つ必要はなく，駆動部分となるア
クチュエ−タも簡単な機構のもので良い。より簡素にす
るために，手動とすることもできる。 本太陽光採光装置の採光部はその構成上，大型化する
ことが容易であり，開口面積を大きくすることで容易に
採光量を大幅に増大させることができる。
【図１】平面形状の光学素子の構造を示す拡大斜視図で
ある。
ある。
【図２】平面形状の光学素子の角度を変えることにより
得られる効果を説明するために描いた光学素子の概要構
成を示す正面図である。
得られる効果を説明するために描いた光学素子の概要構
成を示す正面図である。
【図３】本発明の一実施例である太陽光採光装置の構成
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図４】本発明を構成する光学素子の特性を示すもの
で，同図（Ａ）は光学素子の要部正面図，同図（Ｂ）は
その入射角に対する偏角及び透過率を示す特性図であ
る。
で，同図（Ａ）は光学素子の要部正面図，同図（Ｂ）は
その入射角に対する偏角及び透過率を示す特性図であ
る。
【図５】アクチュエ−タの構成の一実施例を示す拡大正
面図である。
面図である。
２Ａ：第１の光学素子 ２Ｂ：第２の光学素子 ２ａ，２ｂ：枠体 ３：ヒンジ ４：光搬送ダクト ５：アクチュエ−タ（調整手段） Ｋ：傾斜角度
【手続補正書】
【提出日】平成５年３月３０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
Claims (2)
- 【請求項１】 太陽光を屈折して，所定の方向に出射す
る平面形状の第１の光学素子と，この第１の光学素子の
太陽光の透過面側に平面形状の第２の光学素子と，これ
と連通する光搬送ダクトとを備えた太陽光採光装置にお
いて，前記第１の光学素子を第２の光学素子に対して傾
斜して設置し，その傾斜角度を太陽の運行に対応して調
整する調整手段を備えたことを特徴とする太陽光採光装
置。 - 【請求項２】 上記の第１及び第２の各光学素子として
微小の３角形状の複数個の凹凸溝を上面又は下面あるい
は，その双方に形成させたプリズム板を用い，このプリ
ズム板を１枚で又は複数枚を重ねて各光学素子を構成す
るようにした請求項１記載の太陽光採光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28345692A JPH06118334A (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 太陽光採光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28345692A JPH06118334A (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 太陽光採光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06118334A true JPH06118334A (ja) | 1994-04-28 |
Family
ID=17665786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28345692A Pending JPH06118334A (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 太陽光採光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06118334A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102101672B1 (ko) * | 2019-11-07 | 2020-04-17 | 정재호 | 태양광 수집장치 |
-
1992
- 1992-09-30 JP JP28345692A patent/JPH06118334A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102101672B1 (ko) * | 2019-11-07 | 2020-04-17 | 정재호 | 태양광 수집장치 |
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