JPS58136003A - 太陽光利用照明装置 - 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】 本発明は太陽光を建物内まで導いて照明に用いる太陽光
利用照明装置に係り、特に太陽光と共に人工光をも併用
できる太陽光利用照明装置に関する。

省エネルギ化の観点から太陽光全建物内へ導くために天
窓等が採用されているが、建物の最上階以外の階層へは
適用不可能である。

また太陽光を単に建物内へ導くことが一１能であっても
、太陽光は光量が不安定でめり補助照明装置が必要とな
る。この補助照明として従来通や天井へ電灯配線全施し
照明器具を取り付りる構造では太陽光導入装置との併用
構造が複雑であシ、太陽光利用の本来の目的の一つであ
る省エネルギ効果が半減する。

本発明はこのような状況を考慮し、太陽光全自由に建物
内部へ導入し、補助光源として人工光を用いるとともに
補助照明として天井の電灯配線を必要とせず、しかも人
工光から発生する熱を回収することができる太陽光利用
照明装置金得ることが目的である。

本発明に係る太陽光利用照明装置は集光装置で集光した
太陽光全バンドル化された第１のツＣファイバで建物内
へ導いて拡散器で室内へ拡散させ、補助人工光は供給装
置から第２の光ファイバを介して拡散器へ送ることによ
シ太陽光と人工光を併せ用いるようになっておシ、人工
光の供給装置は他端が排熱回収水熱交換部へ接続される
排熱回収装置によシ熱回収するようになっている。

以下本発明の実施例全図面に従い説明する。

第１図において建築物１０の屋上には集光装置］２が設
置されている。この集光装置１２では建築物１０へ固定
される固定台１４に対して移動７レーム１６が垂直軸回
シ（太陽方位角方向）に、またこの移動フレーム１６へ
移動７レーム１７が支持されて水平軸回シ（太陽高度方
向）にそれぞれ旋回可能となっている。

この移動フレーム１７の先端部には第２図に詳細に示さ
れる集光ユニット１８が複数個取９つけられている。こ
の集光ユニットは軽量金属又はプラスチックからなる箱
体の一面に多数の集光レンズ２０（凸レンズ、７レネル
レンズ等を用いる）が互に光軸を平行に固着されている
。

集光レンズの集光頂部には集光用バンドル元ファイバ２
４の分岐端末がそれぞれ取りつけられて入党端面が集光
レンズ２０の光軸と一致している。

この集光用バンドル元ファイバ２４の他方の端末は必要
に応じて光フアイバコネクタ２６を介して集光搬送路と
してのバンドル光ファイノ々ケーブル２８へ接続されて
いる。

従ってこの集光装［１２は太陽光を集光してバンドル光
フアイバケーブル２８へ送るようになっている。

なお、固定台１４及び移動７レーム１６にはステップモ
ータ等の移動フレーム駆動装置３０．３１がそれぞれ設
けられておシ、太陽位置センサー３２の検出信号により
、又はあらかじめ太陽の移動軌跡を記憶した記憶装ｆ３
４からの指令で集光レンズ會常に太陽の動きに追従させ
るようになっている。

前記）々ンドル光ファイノ々ケーブル２８は建築物室内
の照度確保の点全考慮して光パワー伝送に適したもの、
すなわち波長３８０〜７６０μｍの光を通すのに適した
ものを主体に、保健上観点から紫外線の透過性の良好な
ものを補助として束ねたバンドル光７アイパ全用いるこ
とが好ましい。

このバンドル光フアイバケーブル２８は必要に応じて中
間部に光コネクタ２６が介在されるとともに、先端は建
築物１０内の各階層で分岐して、各階層へそれぞれ設け
られた供給装［３６内へ導かれている。この供給装置３
６には鉄製箱体３７（第３図）が設けられておシ、この
箱体３７内の第１人光部３８へは分岐したバンドル光フ
アイバケーブル２８が接続されている。この第１人元部
３Ｂでは円錐状反射ノぐネル４０の頂点へ光ファイバの
端部が、円錐状底部へレンズ４２がそれぞれ同一光軸上
に配置されて光ファイバからの光音レンズ４２全通して
平行光として光路４４の一端へ送るようになっている。

光路４４の他端は箱体３７内の第１出光部４６へ接続さ
れておシ、これによって第１出光部４６が第１人光部３
８と対向している。この第１出光部４６にはレンズ４２
と同一光軸上に集光レンズ４８、円錐状反射−ぐネル４
９が設けられ、この集光レンズ４８の焦点にバンドル光
フアイバケーブル５０の各党ファイバの一端が対威して
いる。従って第１出光部４６では第１人光部３８からの
自然光をバンドル光フアイバケーブル５０へ移送するよ
うになっている。このバンドル光７アイ７９ケーブル５
０はバンドル光フアイバケーブル２８と同材質であるこ
とが好ましい。

この供給装置３６では第１人光部３８に加えて第２人光
部５２が設けられておシ、光路１４４を介して第２出光
部１４６に対応している。この第２人光部５２は第１入
党部３８と同様に円錐状反射パネル４０及びレンズ４２
全有しているが、レンズ４２の焦点、すなわち反射パネ
ル４０の円錐頂部にはノ・ロゲンランゾ等の高輝度ラン
プ５４が設けられている。このランプ５４はスイッチ回
路５６内のスイッチ５８を介して分電盤６０へ接続され
ており、分電＃１６０は図示しない電気室から給電され
るようになっている。

第２出光部１４６は第１出光部４６と同様に集光レンズ
４８及び円錐反射パネル４９が設けられ１、家元レンズ
４８の焦点にバンドル元ファイノ９ケーブル５１の各党
ファイバの一端が対応している。

従って第２出光部１４６では第２人光部５２からの人工
光をスイッチ５８の閉成時にバンドル光７アイパケーブ
ル５１へ移送するようになっている。

このバンドル光ファイバケーテル５１は５２と同材質で
あることが好ましい。

なおスイッチ回路５６は操作！６６’ｅ建築物１０の室
内へ而した側壁６８へ設けることにより手動でランプ５
４の光度を調整可能とすることができる。また出光部４
６，１４６等に光量センサーを設け、第１人光部３８か
らの太陽光と第２人）Ｙ１都５２からの人工光との合口
−１光量を猟に一定に、父は所望の光量にするようにラ
ンプ５４の光縦全自動的に調節する制御装置を設けるこ
ともできる。

供給装置３６内の第１．第２人光部３８．５２及び光路
４４，１４４は真空状態として光損失を少なくすること
が好ましい。また光路４４には、必要時に出光部４６へ
の光移送を遮断する遮へい板金設けることができる。

第３図に示される如く箱体３７の内側には断熱材１３６
及びアルミ箭１３７が取９つけられて箱体内外を断熱構
造としている。この箱体３７の下部には給気口１３８が
設けられて箱体３７内へ冷気全速り込むことができるよ
う１７ｃなっている。この給気口１３８は建物内空調設
備の換気ダクトへ連通ずることもできる。

一方箱体３７の上部には箱体内の人工光源であるランプ
５４等で発生した熱を排出するための排気通路１４０が
設けられている。この排気通路１４０には排熱回収装置
１４２のフィンコイル１４４（中間部が断熱材で囲まれ
ている）が対応している。すなわちフィンコイル１４４
はこの排気通路１４０から水熱交換部１４６まで連通し
てνｈ環して両端に熱交換部金有しておシ、中間部には
温水循環ポンプ１４８が設けられている。したがってフ
ィンコイル１４４内の温水は循環ポンプ１４８の駆動力
全得て、箱体３７のｔ７ｊＦ気通路１４０を通って箱体
から排出される暖気と熱交換して高温となｐ、水熱交換
部１４６へ送られて給湯用温水１５０と熱交換しこの給
湯用温水１５０を温度上昇させるようになっている。給
湯用温水１５０は図示しない給水源から配管１５２内を
送られて水熱交換部１４６へ至シ、フィンコイル１４４
と接触して熱交換した後に配管１５４で図示しない給湯
部へと至るようになっている。この給湯用温水１５０を
給湯以外の暖房等に用いることができることは言うまで
もない。

また配管１５２，１５４の中間部にはそれぞれ配管１５
６，１５８が図示しないバルブを介して接続されている
。これらの配管１５６，１５８は吸収式冷凍機１６０の
発生器１６２へ接続されている。この吸収式冷凍機１６
０は発生器の他に凝吸収器に導かれ、吸収器中の希薄溶
液に吸収溶解され、濃厚溶液となる。この濃厚溶液がポ
ンプで発生器に送られ配管１５８からの温水でガスが温
度上昇して分離し、高温高圧の冷媒ガスとなシ凝縮器で
冷却し膨張弁を経て蒸発し熱量を外部から吸収するよう
になっている。

配管１５８からの温水は吸収式冷凍機１６０の発生器１
６２へ熱を与えた後に配管１５６，１５２を介して水熱
交換器１４６へ戻るようになっている。

なお配管１５８からの温水温度が低い場合には吸収式冷
凍機１６０を作動させることなく７アン１６４で熱を外
部へ排出するようになっている。

第４図にも示される如くバンドル光フアイバケーブル５
０の他の端部は建築物の天井部で分岐し、それぞれ必要
に応じて設けられる光コネクタ７２を介して光拡散器７
４へ接続されている。この光拡散器７４は下端が開口し
たケース７６へ光透過率の良好な光拡散板７８が固着さ
れて下端開口部を塞いでおシ、この光拡散板７８が天井
壁８０へ固着されている。

ケース７６の上端へ必要に応じて取９つけられの光全受
は取るようになっており、この光７アイパケーブル８２
の先端部は光ファイバ８２Ａに分岐して光拡散板７８の
ほぼ全域に分散し、光拡散板７８へ取りつけられている
。従って光拡散板７８は光フアイバケーブル８２からの
光′ｆｅ室内へ広く分散することができる。

このような光拡散器７４は光コネクタ７２をバンドル光
フアイバケーブル５０へ結合すると共に天井８０へ取Ｑ
つけるのみで施行が完了するので、従来の天井板を天井
へ取りつける作業と同様作業で取シつけり能で工期が短
縮され、天井部への電灯配線が不要で保全性、防爆性が
向上している。

また従来ａ造の照明器具が不要となり、天井部分の軽量
化が可能である。

以上の構成より成る本実施例では、日中の晴天時には集
光装置１２で得られる太陽自然光の九址が充分であｐ１
供給装置３６のランフ′５４による補助光は不要である
。太陽光は駆動装置３０．３１によって移動フレーム１
６．１７が太陽の移動に追従するため適切に集光され、
バンドル元７アイノ々ケーブル２８、供給装［３６％バ
ンドル光ファイバケーブル５０會介して光拡散器７４へ
送られ充分に室内照度を得ることができるので人工光を
要せず省エネルギ化が達成できる。昼間時に室内を暗く
する必要が生じた場合には、供給装置３６内の光路４４
へ遮へい板を介在させればよい。また第１人光部３８と
第１出光部４６との光軸全互にずらすことによっても太
陽光の遮断が可能である。

錘天時、雨天時、夜間時等にも室内に充分な明るさを得
たい場合には操作盤６６の手動操作により、又は図示し
ない制御装置の作動で自動的にランプ５４が点灯し、第
２人光部５２からの人工光がバンドル元ファイノ々クー
プル５１を介して単独で又は）々ンドル光ファイノ々ケ
ーブル５０からの自然光と共に光拡散器７４へ至り室内
の照明を行う。

供給装置３６内でランプ５４等によって発止した熱は排
気通路１４０ｆｆｉ通って排出されるが、この排気通路
１４０に設けられたフィンコイル１４４は供給装ｆｔａ
６の９Ｆ熱を水熱交換部１４６へ有効に伝達するので％
排熱が温水１５０へ回収されて給湯用、暖房用または冷
房用に用いることができる。

次に第５図には本発明の第２実施例に係る供給装置１３
６が示されている。

この実施例では箱体３７と水熱交換部１４６とが複数の
ヒートパイプ１６６で連絡されて排熱回収装置を構成し
ている。これらのヒートパイプ１６６は内部にウィック
及び熱媒体が封入されておシ、排気通路１４０で吸熱し
た熱媒体が蒸発してパイプ内を水熱交換部１４６へ至り
、温水１５０と熱交換して凝縮し液体となってウィック
内全流れ、再び排気通路１４０まで至るようになってい
る。なお水熱交換部１４６内のヒートパイプ１６６には
熱効率全向上するために複数個のフィン１６８が設けら
れている。

従ってこの第２実施例においても供給装置３６は集光し
た自然光全拡散器７４へ送ることができるとともに必要
に応じてランフ５４からの人工光を拡散器７４へ送るこ
とができる。また前記実施例と同様に供給装置３６で発
生した熱？ヒートパイプ１６６で回収して温水１５０を
温度上列させることができ、給湯、暖房、冷房用等に用
いることができる。

この第２実施例に用いた供給装置１３６を第１実施例の
フィンコイルを用いた排熱回収装置と組み合わせること
も、またこの第２実施例のヒートパイプを用いたわト熱
回収装置全第１実施例の供給装置３６と組み合わせるこ
とも可能である。

次に第６図には本発明の第３実施例が示されておシ、集
光装置１１２から供給装置３６へ元ダクト８６が用いら
れて集光搬送路を形成している。

光ダクト８６は中空ダクト本体８８の屈曲部にそれぞれ
ミラー９０が配置されて内部を集光が搬送されるように
なつＣいる。

このダクト本体８８の一端８８Ａは建築物１０の屋上へ
向けて下向に配置されておシ、他端は建築物１０内へ導
かれておシ、建築物の各階に対応して中間部に設けられ
た複数個の分光ミラー９２は集光の一部全分岐してそれ
ぞれ各階層の供給装ｗ、３６へ送るようになっている。

この分光ミラー９２による分光は直接に、又はバンドル
元ファイバー９４金介して第１人光部３８へ送られる構
成となっている。

筐たこの実施例の集光装置１１２は太陽光が集光レンズ
９６．９８ｅ介してミラー１００へ送られ、このミラー
１００は太陽光を反射してダクト本体８８の一端８８Ａ
へ送るようになっている。

この集光レンズ９６．９８は前記第１実施例と同様に常
に太陽の移動に追従して垂直軸及び水平軸Ｎ９に駆動制
御され、ミラー１００もこの移動に応じて移動し集光レ
ンズ９６．９８からの集光を常にダクト本体８８の一端
８８Ａへ送るようになっている。

従ってこの実２１ＩＩｌｉ例でも太陽光は効率良く供給
装置３６へ送られ、必要に応じて補助照明と共に室内照
明を行うことができる。このように本発明では光ファイ
バの一部全必要に応じて光ダクトと置き換え可能である
。

次に第７図には本発明の第４実施例が示されており、前
記第３実施例の集光装置１１２全用い。

ミラー１００からの反射光を第１実施例と同様の集光ユ
ニット１８で集光し、バンドル光フアイバケーブル２８
で供給装置へ送るようになっている。

但しこの実施例では集光ユニット１８が建築物１０の屋
上から所定高さに固定されて、集光レンズ２０が下向き
に配置ｑされミラー１００へ向いている。

従ってこの実施例でも集光装ｆｆｆｌ１２のミラー１０
０が移動する太陽光に追従して傾動し、常に反射光を集
光ユニット１８へと送るので、光フアイバケーブル２８
は効率良く自然光全供給装置へ送ることができる。特に
この実施例では集光ユニット１８が建築物へ固定される
ので光フアイバケーブル２８が移動することがなく、耐
久性に優れ、集光レンズ２０へのダスト付着が少い。

次に第８，９図は本発明の第５実施例であシ。

集光装置の他の実施例である。この実施例における集光
ユニット１１８は集合住宅のバルコニーの欄として多数
積み上げて形成されている。このほか住宅外壁、屋上等
に多数設けることも可能である。

第９図の如く集光ユニット１１８はガラス又は軽量コン
クリート製のブロック１２０の外表面に多数の集光レン
ズ２０（凸レンズ、フレネルレンズ等を用いる）が互に
光軸を平行として固着されている。各集光レンズ２０の
裏面は円錐状の真空透過室１２２であり１円錐頂部には
集光用バンドル光ファイバ２４の分岐端末がそれぞれ取
りつけられて入光端面が集光レンズ２０の光軸と一致し
ている。この集光用ノ々ンドル光ファイノ々２４の他方
は前記第１実施例と同様にバンドル光フアイバケーブル
２８を介して供給装置へ接続されている。

従ってこの実施例の集光ユニットは建築物の一部として
用いることができ、しかも固定式であるため保守管理が
容易である。

なお上記各実施例では太陽光集光装置が移動太陽に追従
する構造及び建物へ固定する構造金示したが必要に応じ
て移動できる半固定式の集光装置も適用可能であり、ま
たこれらの集光装置は建築物の外部へ設置するものに限
らず、太陽光を集光可能な建築物内部へ設けることもで
きる。

上記実施例の人工光は高輝度ランプ音用いているが、他
の人工光源も使用可能であシ、太陽光金光以外のエネル
ギに蓄積した彼に再び光エネルギに変換した人工光源も
使用可能である。

さらに上記実施例の光拡散器は室内天井壁へ取り付ける
構造であるが、側壁等の他の壁面へも取り付けることが
でき、場合によっては室内へ立設されるスタンド形とし
ても適用可能である。

またさらに、上記実施例では集光装置から光拡散器の間
の光７アイパの途中を供給装置３６内へ配置して中間部
に入光部３８及び出光部４６を設けたが、この光ファイ
バは集光装置から光拡散器まで連続した構造とさせるこ
ともでき、さらに供給装置３６内全通過させないように
配置してもよい。

上記第１、第２夾施例の水熱交換器及びフィンコイル及
びヒートパイプを複数段に配置して高温水金得ることが
できることは言うまでもない。

以上説明した如く本発明に係る太陽光利用照明装置は集
光装置からの自然光全第１バンドル光フアイバケーブル
で、人工光源からの人工″ｌｔ、全供給装置及び第２バ
ンドル元ファイバケーブルを用いて建物内の拡散器へ送
るので太陽光全有効に利用して省エイルギ効果を得るこ
とができ、補助照明として人工光を用いるにも拘わらず
天井の電灯配線全不用とし、排熱回収装置により供給装
置の発生熱全回収するので熱効率全向上して更に省エネ
ルギ効果全高めることができる優れた効果を有す

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る太陽光第１用照明装置の第１実施
例を示す１ツを面図、第２図は集光ユニットを示す断面
図、第３図は供給装置、排熱回収装置脩及びその関連部
品を示す概略図、第４図は天井壁への拡散看取ｐつけ状
態を示す断面図、第５図は本発明の第２実施例に係る供
給装置？示す概略図、第６図は本発明の第３爽施例に係
る集光装置及び元ダクトを示すＷｆ面図、第７図は本発
明の第４実施例に係る集光装置を示す側面図、第８図は
本発明の第５笑施例に係る集光装置を示すｇ−＋視図、
第９図は第８図に用いる集光ユニット全厚す断面図であ
る。 １０・・・建築物、１２，１１２・・・集光１ＡＩＬ２
ｓ・・・バンドル元ファイバケーブル、３６，１３６・
・・供給装置、３８・・・第１人光部、４６・・・出光
バｌｉ。 １４６・・・第２出光部、５０．５１・・・バンドル光
７アイパケーブル、５２・・・第２人元部、５４・・・
ランプ、５８・・・スイッチ、７４・・・光拡散器、８
０・・・天井壁、８６・・・光ダク）、１４０・・・排
気通路、１４２・・・排熱回収装置、１４４・・・フィ
ンコイル、１４６・・・水熱交換部、１６６゛・・ヒー
トパイプ。 代理人　却埋士　　中　島　　　淳 ＋８Ｘ − 第２図 オ６図 ９０ ■２６．− オ７図 ２日

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　建築物へ取シつけられて太陽光を集める集光
   装置と、この集光装置からの集光を移送するバンドル化
   された第１の光７アイノ々と、建築物内へ設けられ前記
   第１の光７アイパの端部が接続されて移送された光を拡
   散する拡散器と、ノ々ンドル化された第２の光ファイバ
   を用いて人工光を前記拡散器へ送る供給装置と、一端が
   この供給装置へ他端が排熱回収水熱交換部へそれぞれ接
   続されて供給装置の排熱を回収する排熱回収装置と、を
   有する太陽光利用照明装置。
2. （２）　　前記供給装置は人工光源及びこの人工光源に
   対応する第２の光７アイパの端部全収容する箱体が設け
   られること全特徴とした前記特許請求の範囲第１項に記
   載の太陽光利用照明装置。
3. （３）　　前記箱体の排気通路へ熱交換部が設けられて
   回収した排熱を前記水熱交換部へ送ることを特徴。 とした前記特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の太
   陽光利用照明装置。
4. （４）　　前ｄピ排熱回収装置はフィンコイル形熱交換
   器であることを％徴とした前記％許請求の範囲第３項に
   記載の太陽光利用照明装置。
5. （５）　　前記排熱回収装置はヒートパイプ形熱交換器
   であることを特徴とした前記特許請求の範囲第３項に記
   載の太陽光利用照明装置。