JPS5831567B2 - 太陽光収集用光カツプラ− - Google Patents
太陽光収集用光カツプラ−Info
- Publication number
- JPS5831567B2 JPS5831567B2 JP55118043A JP11804380A JPS5831567B2 JP S5831567 B2 JPS5831567 B2 JP S5831567B2 JP 55118043 A JP55118043 A JP 55118043A JP 11804380 A JP11804380 A JP 11804380A JP S5831567 B2 JPS5831567 B2 JP S5831567B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical coupler
- light
- coupler
- sunlight
- optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/262—Optical details of coupling light into, or out of, or between fibre ends, e.g. special fibre end shapes or associated optical elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/12—Light guides
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Lenses (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、共通の焦点を有する複数個のパラボラによっ
て順次集束された入射角の小さい太陽光を光導体ケーブ
ルに効率よく導入するための光カップラーに関し、特に
、該光カップラーの入射光側面積を出射光側面積より大
きくシ、入射角が小さく従って太陽像の大きい入射光を
該光カップラーの入射光側で受け、該光カップラー内に
導入された光の該光カップラーの中心線に対する角度を
該光カップラー内で光導体ケーブルの許容入射角まで大
きくしそれによって、パラボラによって集束された太陽
光を効率よく光導体ケーフル内に導入し得るようにした
ものである。
て順次集束された入射角の小さい太陽光を光導体ケーブ
ルに効率よく導入するための光カップラーに関し、特に
、該光カップラーの入射光側面積を出射光側面積より大
きくシ、入射角が小さく従って太陽像の大きい入射光を
該光カップラーの入射光側で受け、該光カップラー内に
導入された光の該光カップラーの中心線に対する角度を
該光カップラー内で光導体ケーブルの許容入射角まで大
きくしそれによって、パラボラによって集束された太陽
光を効率よく光導体ケーフル内に導入し得るようにした
ものである。
本出願人は、太陽光エネルギーの効果的利用についてい
ち早く着目し、既に種々の提案をしてきたが、太陽光エ
ネルギーを最も効果的に利用するには太陽光エネルギー
を光エネルギーとして、すなわち、電気或いは熱等の他
の形態のエネルギーに変換することなく利用することで
ある。
ち早く着目し、既に種々の提案をしてきたが、太陽光エ
ネルギーを最も効果的に利用するには太陽光エネルギー
を光エネルギーとして、すなわち、電気或いは熱等の他
の形態のエネルギーに変換することなく利用することで
ある。
そこで、本出願人は、太陽光エネルギーを集束して光導
体ケーブル内に導入し、該光導体ケーブルを通して照明
を必要とする箇所へ導いて照明に供することについて提
案した。
体ケーブル内に導入し、該光導体ケーブルを通して照明
を必要とする箇所へ導いて照明に供することについて提
案した。
このように、光導体ケーブルを用いて太陽光エネルギー
を伝送して太陽光エネルギーで照明するようにすると、
変換損失等がなくなり、太陽光エネルギーを最も効率よ
く利用することができる。
を伝送して太陽光エネルギーで照明するようにすると、
変換損失等がなくなり、太陽光エネルギーを最も効率よ
く利用することができる。
しかし、実際には、集束した太陽光エネルギーを全て光
導体ケーブルに導入することは不可能であり、また、そ
の導入効率も低いものであった。
導体ケーブルに導入することは不可能であり、また、そ
の導入効率も低いものであった。
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
以下、図面を参照しながら詳細に説明する第１図は、本
出願人が先に提案した太陽光収集装置の一例を示す全体
構成図で、図中、１乃至３は共通の焦点Ｆを有するパラ
ボラで、図示のように、第１のパラボラ１に入射された
太陽光りは該第１のパラボラ１によって反射されて反射
光Ｌ１となり、この反射光Ｌ１が第２のパラボラ２によ
って反射されて光エネルギー密度の高い平行光線Ｌ２
となり、更に、この平行光線Ｌ２が第３のパラボラ３に
よって反射されて反射光Ｌ３ となって焦点Ｆに集束さ
れる。
以下、図面を参照しながら詳細に説明する第１図は、本
出願人が先に提案した太陽光収集装置の一例を示す全体
構成図で、図中、１乃至３は共通の焦点Ｆを有するパラ
ボラで、図示のように、第１のパラボラ１に入射された
太陽光りは該第１のパラボラ１によって反射されて反射
光Ｌ１となり、この反射光Ｌ１が第２のパラボラ２によ
って反射されて光エネルギー密度の高い平行光線Ｌ２
となり、更に、この平行光線Ｌ２が第３のパラボラ３に
よって反射されて反射光Ｌ３ となって焦点Ｆに集束さ
れる。
従って、この焦点Ｆに光導体ケーブル４の受口端を配し
てち・けば、光導体ケーブル４には前述のようにして集
束された太陽光が導入される。
てち・けば、光導体ケーブル４には前述のようにして集
束された太陽光が導入される。
このように、パラボラを複数個用いて太陽光を集束する
と、焦点距離が長くなって光導体ケーブル４に導入され
る時の入射角θが小さくなり、その意味では好都合であ
るが、その反面、太陽像が大きくなり、この太陽像に相
当する断面積の光導体ケーブルを用いて、前述のように
して集束された太陽光を受光して所望の箇所１で伝送し
ようとすると、光導体ケーブルの使用量が膨大なものと
なり、コストが非常に高いものとなる。
と、焦点距離が長くなって光導体ケーブル４に導入され
る時の入射角θが小さくなり、その意味では好都合であ
るが、その反面、太陽像が大きくなり、この太陽像に相
当する断面積の光導体ケーブルを用いて、前述のように
して集束された太陽光を受光して所望の箇所１で伝送し
ようとすると、光導体ケーブルの使用量が膨大なものと
なり、コストが非常に高いものとなる。
本発明は、上述のごとき太陽光収集装置に適用して好適
な光カップラーに係り、第２図は、モの一実施例を説明
するための部分的拡大図で、該光カツプラ−１０は、例
えば、図示のように、入射光側の面の直径が２ ｙｏ’
ｍＴＬ、テーパ角がρの截頭円錐状形の光伝導体で、そ
の側壁表面には必要に応じて反射強化膜が施されている
。
な光カップラーに係り、第２図は、モの一実施例を説明
するための部分的拡大図で、該光カツプラ−１０は、例
えば、図示のように、入射光側の面の直径が２ ｙｏ’
ｍＴＬ、テーパ角がρの截頭円錐状形の光伝導体で、そ
の側壁表面には必要に応じて反射強化膜が施されている
。
前述のように、太陽光は、パラボラ１乃至３によって集
束されて、入射角θとなって光カツプラ−１０に入射さ
れるが、その際、カップラー１０のＡ点に入射された光
は、該カップラー内を光路ｔ１ を通って伝搬し該カッ
プラーの側壁で反射されながら出射端に進んでいく。
束されて、入射角θとなって光カツプラ−１０に入射さ
れるが、その際、カップラー１０のＡ点に入射された光
は、該カップラー内を光路ｔ１ を通って伝搬し該カッ
プラーの側壁で反射されながら出射端に進んでいく。
今、カップラー１０に入る時の入射角をθ、空気の屈折
率をｎｌ、カップラーの屈折率をｎ２ とすれば、カッ
プラー１０のＲ点に入射した光は、スネルの法則により
、 で屈折するから、 Ａ点に入射した光は角度θ１ となってカップラー１０に入射し、該カップラーの側壁
のＢ点で反射され、以下、カップラーの側壁で反射をく
り返しながら出射端に向って伝搬していく。
率をｎｌ、カップラーの屈折率をｎ２ とすれば、カッ
プラー１０のＲ点に入射した光は、スネルの法則により
、 で屈折するから、 Ａ点に入射した光は角度θ１ となってカップラー１０に入射し、該カップラーの側壁
のＢ点で反射され、以下、カップラーの側壁で反射をく
り返しながら出射端に向って伝搬していく。
第２図にかいて、カップラーの中心から８点１での距離
をｙｌ、カップラーの入射面から８点１での距離をＸｌ
とすれば、△ＡＢＣより、は回反射後の光路ｔ１が
光カップラーの中心線に対してもつ角度である） となり、反射する毎にカップラーの中心線に対して２ρ
ずつ増加する。
をｙｌ、カップラーの入射面から８点１での距離をＸｌ
とすれば、△ＡＢＣより、は回反射後の光路ｔ１が
光カップラーの中心線に対してもつ角度である） となり、反射する毎にカップラーの中心線に対して２ρ
ずつ増加する。
さて、第１図に示した例において、第１のパラボラ１の
直径を１ｍとしたとき、図示のように、複数のパラボラ
を用いて太陽光を集束した場合、焦点Ｆに対する入射角
を４．５°位寸で小さくすることができ、かつ、その時
の太陽像の直径は略１０ｍｍとすることができる。
直径を１ｍとしたとき、図示のように、複数のパラボラ
を用いて太陽光を集束した場合、焦点Ｆに対する入射角
を４．５°位寸で小さくすることができ、かつ、その時
の太陽像の直径は略１０ｍｍとすることができる。
一方、光導体の許容入射角は約２２°であるから、第１
図に示すようにして集束した太陽光を直接光導体ケープ
を４内に導入することは可能であるが、その場合、集束
した太陽光を全て光導体ケーブル４内に導入しようとす
れば、光導体ケーブルの直径を太陽像の直径と同じ大き
さの１０調としなければならず、光導体ケーブルの使用
量が膨大なものとなり、コストが非常に高くなる。
図に示すようにして集束した太陽光を直接光導体ケープ
を４内に導入することは可能であるが、その場合、集束
した太陽光を全て光導体ケーブル４内に導入しようとす
れば、光導体ケーブルの直径を太陽像の直径と同じ大き
さの１０調としなければならず、光導体ケーブルの使用
量が膨大なものとなり、コストが非常に高くなる。
このような場合、本発明による光カップラーを使用する
と、面積の広い面（直径約１１閣）で集束太陽光を効果
的に受光して光カップラー内に導入し、この導入された
光を該光カップラ→Ｄ側壁で所定回反射させることによ
り該光カップラーの中心線に対する角度を大きくしなが
ら、つ１り光導体ケーブルの許容入射角に近づけながら
狭い面積（直径約３ ｒｒｖｎ ）の出射端に導くこと
ができる。
と、面積の広い面（直径約１１閣）で集束太陽光を効果
的に受光して光カップラー内に導入し、この導入された
光を該光カップラ→Ｄ側壁で所定回反射させることによ
り該光カップラーの中心線に対する角度を大きくしなが
ら、つ１り光導体ケーブルの許容入射角に近づけながら
狭い面積（直径約３ ｒｒｖｎ ）の出射端に導くこと
ができる。
この場合、直径１１ｍの受光面を直径１簡の光導体ケー
ブルを束ねて構成しようとすれば合計９１本の光導体ケ
ーブルを必要とし、直径３ｗｒＬの受光面を直径１ｍｍ
の光導体ケーブルを束ねて構成しようとすれば合計７本
の光導体ケーブルでよいから、本発明の光カップラーを
使用すれば光導体ケーブルの使用量を約１／１３に減ら
すことができる。
ブルを束ねて構成しようとすれば合計９１本の光導体ケ
ーブルを必要とし、直径３ｗｒＬの受光面を直径１ｍｍ
の光導体ケーブルを束ねて構成しようとすれば合計７本
の光導体ケーブルでよいから、本発明の光カップラーを
使用すれば光導体ケーブルの使用量を約１／１３に減ら
すことができる。
なお、本出願人が試作した例によると、屈折率ｎ ＝
１．４５８５の水晶の光導体を使用した場合、入射角が
４．５８°の時、光カップラーの入射端の直径が１０ｒ
ｒｔ！ｒＬ１出射端の直径が３咽、長さが７６叫、反射
回数ｎがｎ＝６で、光カップラーの中心線に対する角度
Ｊｎは約１３°であった。
１．４５８５の水晶の光導体を使用した場合、入射角が
４．５８°の時、光カップラーの入射端の直径が１０ｒ
ｒｔ！ｒＬ１出射端の直径が３咽、長さが７６叫、反射
回数ｎがｎ＝６で、光カップラーの中心線に対する角度
Ｊｎは約１３°であった。
更に、以上に、光カップラーのテーパ角ρが一様な場合
について説明したが、本発明は、上記実施例に限定され
るものではなく、本発明の精神から逸脱することのない
範囲内で任意形状の回転軸対称に構成してもよいことは
容易に理解できよう。
について説明したが、本発明は、上記実施例に限定され
るものではなく、本発明の精神から逸脱することのない
範囲内で任意形状の回転軸対称に構成してもよいことは
容易に理解できよう。
第１図は、本発明による光カップラーが適用される太陽
光収集装置の一例を示す図、第２図は、本発明による光
カップラー及びその動作説明をするための図である。 １〜３・・・・・・パラボラ、４・・・・・・光導体ケ
ーブル、１０・・・・・・光カツプラ−。
光収集装置の一例を示す図、第２図は、本発明による光
カップラー及びその動作説明をするための図である。 １〜３・・・・・・パラボラ、４・・・・・・光導体ケ
ーブル、１０・・・・・・光カツプラ−。
Claims (1)
- １ 共通の焦点を有する複数個のパラボラによって順次
集束された太陽光を光導体ケーブルに導入するための光
カップラーであって、該光カップラーは入射光側面積が
出射光側面積に比して大きい回転軸対称の形状を有し、
かつ、該光カップラー内に導入された光が該光カップラ
ーの側壁面で所定回数反射されて出射されるように構成
されていることを特徴とする太陽光収集用光カンプラー
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55118043A JPS5831567B2 (ja) | 1980-08-26 | 1980-08-26 | 太陽光収集用光カツプラ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55118043A JPS5831567B2 (ja) | 1980-08-26 | 1980-08-26 | 太陽光収集用光カツプラ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5741603A JPS5741603A (en) | 1982-03-08 |
| JPS5831567B2 true JPS5831567B2 (ja) | 1983-07-07 |
Family
ID=14726616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55118043A Expired JPS5831567B2 (ja) | 1980-08-26 | 1980-08-26 | 太陽光収集用光カツプラ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5831567B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6174904A (ja) * | 1984-09-17 | 1986-04-17 | Daikin Ind Ltd | 液圧装置 |
| JPH01200209A (ja) * | 1988-02-04 | 1989-08-11 | Takashi Mori | 太陽光収集装置 |
| ATE388379T1 (de) * | 2001-07-23 | 2008-03-15 | Georg Ziemba | Verfahren zum gewinnen von kaltem licht aus sonneneinstrahlung, sowie solarkraftwerk |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52124345A (en) * | 1976-04-12 | 1977-10-19 | Seiko Epson Corp | Electrochromic display unit |
| JPS54146033A (en) * | 1978-05-09 | 1979-11-14 | Takashi Mori | Sunlight collecting transmission device |
-
1980
- 1980-08-26 JP JP55118043A patent/JPS5831567B2/ja not_active Expired
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52124345A (en) * | 1976-04-12 | 1977-10-19 | Seiko Epson Corp | Electrochromic display unit |
| JPS54146033A (en) * | 1978-05-09 | 1979-11-14 | Takashi Mori | Sunlight collecting transmission device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5741603A (en) | 1982-03-08 |
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