JPS5979215A - 太陽光集光装置 - Google Patents
太陽光集光装置Info
- Publication number
- JPS5979215A JPS5979215A JP57191518A JP19151882A JPS5979215A JP S5979215 A JPS5979215 A JP S5979215A JP 57191518 A JP57191518 A JP 57191518A JP 19151882 A JP19151882 A JP 19151882A JP S5979215 A JPS5979215 A JP S5979215A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- focus
- point
- reflector
- concave mirror
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
- F21S11/00—Non-electric lighting devices or systems using daylight
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は太陽光集光装置ｆ Ｋ関し、特に太陽を追尾す
ることなく効率的に太陽光を集光できる装置に関する。
ることなく効率的に太陽光を集光できる装置に関する。
（背景技術）
従来の太陽追尾式集光装置では、レンズを用いるにしろ
、反射鏡をｌＩＪいるにしろ、駆動部分が必要なことか
ら、非常に高価でかつ重く、形の大きなものになるとい
う欠点があった。また、地表単位面債当りの太陽光蔗は
季節１時間等にもよるがある一定の値をもつものである
。従って大量の光束を取り入れようとすれば、レンズ又
は反射鏡の面積を大きくしなければならず、それだけ太
陽追尾装置の欠点が増張されることになる。
、反射鏡をｌＩＪいるにしろ、駆動部分が必要なことか
ら、非常に高価でかつ重く、形の大きなものになるとい
う欠点があった。また、地表単位面債当りの太陽光蔗は
季節１時間等にもよるがある一定の値をもつものである
。従って大量の光束を取り入れようとすれば、レンズ又
は反射鏡の面積を大きくしなければならず、それだけ太
陽追尾装置の欠点が増張されることになる。
これに対してレンズを固定し無追尾で集光する方法が考
えられる。第１図はフレネルレンズの光軸を、水平方向
から潤度、且つ、南北方向から（資）度東へ傾けて固定
したときの太陽光焦点軌跡を求めたもので、同図１１）
はＸ−γ平面図、同図（ｂ）はＸ−ｚ鉛直面図で、レン
ズの中心から鉛直に下した点とｘ −ｙ平面との交点を
原点Ｏとする。尚、Ｘ−ｙ平面は地表面と平行であり、
、 ｚ ４１１７５ｊ高さ方向に相当し、図中に示す記
号Ｅ、Ｗ、Ｓ、Ｎはそれぞれ束、西、南、北を示し、Ｈ
ｒ／′１ｘ−ｙ平面における焦点軌跡を、Ｖはｘ−ｚ鉛
直面における焦点軌跡を示す。また、測定場所は大阪、
測定日時は８材部日の午前９時〜午後１時、使用レンズ
は口径３０Ｃｍ、焦点距離約２１ ｃｍのものである。
えられる。第１図はフレネルレンズの光軸を、水平方向
から潤度、且つ、南北方向から（資）度東へ傾けて固定
したときの太陽光焦点軌跡を求めたもので、同図１１）
はＸ−γ平面図、同図（ｂ）はＸ−ｚ鉛直面図で、レン
ズの中心から鉛直に下した点とｘ −ｙ平面との交点を
原点Ｏとする。尚、Ｘ−ｙ平面は地表面と平行であり、
、 ｚ ４１１７５ｊ高さ方向に相当し、図中に示す記
号Ｅ、Ｗ、Ｓ、Ｎはそれぞれ束、西、南、北を示し、Ｈ
ｒ／′１ｘ−ｙ平面における焦点軌跡を、Ｖはｘ−ｚ鉛
直面における焦点軌跡を示す。また、測定場所は大阪、
測定日時は８材部日の午前９時〜午後１時、使用レンズ
は口径３０Ｃｍ、焦点距離約２１ ｃｍのものである。
而して、上記焦点軌跡Ｈ，ｖの移動距離は、使用レンズ
の関数となり、上記測定結果では約３０ｃｍであった。
の関数となり、上記測定結果では約３０ｃｍであった。
しかし、照明等の実用に供する集光装置を提供しようと
すれば、集光レンズは口径のもっと大きなものを用いる
必要があり、かかる場合当然にレンズの焦点距離が長く
なるため、焦点軌跡の移動距離も長くなり、レンズから
の太陽光を受光するため焦、（軌跡に沿って受光部を構
成する光ファイバを並べた場合、あるいは焦点像面積に
合わせて作った受光部を軌跡に沿って移動させた場合の
いずれの場合においてもコストの上昇は免れず、咬だ装
置を小さく構成することができない欠点があり、かかる
欠点を改善するため１本願出願人は先に、フレネルレン
ズと該レンズの焦点との間に平面反射鏡を挿入すると共
に、該反射鏡の角度を調整することにより、焦点の移動
を補償し一点に集める集光装置を提案した（特願昭５７
−８８５１８号）。
すれば、集光レンズは口径のもっと大きなものを用いる
必要があり、かかる場合当然にレンズの焦点距離が長く
なるため、焦点軌跡の移動距離も長くなり、レンズから
の太陽光を受光するため焦、（軌跡に沿って受光部を構
成する光ファイバを並べた場合、あるいは焦点像面積に
合わせて作った受光部を軌跡に沿って移動させた場合の
いずれの場合においてもコストの上昇は免れず、咬だ装
置を小さく構成することができない欠点があり、かかる
欠点を改善するため１本願出願人は先に、フレネルレン
ズと該レンズの焦点との間に平面反射鏡を挿入すると共
に、該反射鏡の角度を調整することにより、焦点の移動
を補償し一点に集める集光装置を提案した（特願昭５７
−８８５１８号）。
以下、その構成と動作を第２図及び第８図を参の光線を
代表光線とし、該光線を加分間隔で表示したもので各光
路途中Ｐ、 −Ｐ、に平面反射鏡を挿入し、その位置、
角度を適切に選択することによって焦点をＰ点に移し、
かつ、時間による焦、ぐ、の移動を補償し、全ての時間
帯において常ＩｃＰ点が焦点となるよう構成したもので
ある。従って反射鏡は、レンズの中心Ｏ′と焦点までの
距離と、レンズの中心Ｏ′とＰ点までの距離とが等しく
なる位置に配Ｈされ、また反射後Ｐ点に向かうような角
度で設置される。このような位置、角度は作図によって
容易に得ることができる。第２図に示す例ではＰ、（を
２軸上（レンズの中心Ｏ′から鉛直に下した線上）に選
んであるが鏡の位置、角度を変えることによってＰ点を
自由に選べることは言うまでもない。実用的には単位時
間毎の焦点移動量に見合った商量の反射鏡をならべて構
成するが、この場合焦点はＰ点に集まらず、Ｐ点を中心
にした一定区域内に集まることになる。この区域は第１
図の焦点軌跡の移動量に比べてはるかに小さく、その区
域をカバーするように受光部を作っておけばよい。これ
は全くの既存技術で可能であり、第８図はその一例で光
ファイバを用いた例を示す。光ファイバはその端面Ｋｒ
σ角に光を入射させれば最も効率が良くなるが、上述の
光線２貫と光線ＰＩＯとの成す角は約８０度稈度あるの
で、例えば光線Ｐ１にその端面が直角になるように光フ
ァイバｆ、を、光ｍ Ｐ＋。
代表光線とし、該光線を加分間隔で表示したもので各光
路途中Ｐ、 −Ｐ、に平面反射鏡を挿入し、その位置、
角度を適切に選択することによって焦点をＰ点に移し、
かつ、時間による焦、ぐ、の移動を補償し、全ての時間
帯において常ＩｃＰ点が焦点となるよう構成したもので
ある。従って反射鏡は、レンズの中心Ｏ′と焦点までの
距離と、レンズの中心Ｏ′とＰ点までの距離とが等しく
なる位置に配Ｈされ、また反射後Ｐ点に向かうような角
度で設置される。このような位置、角度は作図によって
容易に得ることができる。第２図に示す例ではＰ、（を
２軸上（レンズの中心Ｏ′から鉛直に下した線上）に選
んであるが鏡の位置、角度を変えることによってＰ点を
自由に選べることは言うまでもない。実用的には単位時
間毎の焦点移動量に見合った商量の反射鏡をならべて構
成するが、この場合焦点はＰ点に集まらず、Ｐ点を中心
にした一定区域内に集まることになる。この区域は第１
図の焦点軌跡の移動量に比べてはるかに小さく、その区
域をカバーするように受光部を作っておけばよい。これ
は全くの既存技術で可能であり、第８図はその一例で光
ファイバを用いた例を示す。光ファイバはその端面Ｋｒ
σ角に光を入射させれば最も効率が良くなるが、上述の
光線２貫と光線ＰＩＯとの成す角は約８０度稈度あるの
で、例えば光線Ｐ１にその端面が直角になるように光フ
ァイバｆ、を、光ｍ Ｐ＋。
にその端面が直角になるように光ファイバ［１０を配置
し、全体で扇形を形成するように構成すれば゛効率良く
集光できる。また、内面を反射面とするダクトを上記Ｐ
点の位置に設け、これによって集めた太陽光を室内に導
いてもよい。このような構成により追尾装置が不要でか
つコンパクトな集光装置を得ることができる。
し、全体で扇形を形成するように構成すれば゛効率良く
集光できる。また、内面を反射面とするダクトを上記Ｐ
点の位置に設け、これによって集めた太陽光を室内に導
いてもよい。このような構成により追尾装置が不要でか
つコンパクトな集光装置を得ることができる。
しかし、第４図に示すごとく、平面反射鏡ＭをレンズＦ
Ｌと焦点ｆの間に挿入するため１例えば、中間点ｆ／２
Ｋ平面反射鏡Ｍをおくと、その大きさは、レンズＦＬ
の大きざ（口径２Ｌ）の半分程度の物が必要となる。ま
た、焦点が平面反射鏡ＭＫよって反射された位［Ｐけ、
レンズＰＬの焦点距離によって決定されることから、平
面反射鏡Ｍの大きさをＬより小さくシ、ざらにコンパク
トにするため、焦点ｆとその中間点ｔ７２との間に設置
すると、Ｐ点が平面反射鏡Ｍに接近し、受光部Ｓの大き
さにより、光の一部が受光部Ｓでしゃ断される場合があ
る。逆に平面反射鏡ＭをレンズＦＬと中間点ｆ／２との
間に設置すると、受光部Ｓと平面反射鏡Ｍとの距離が長
くなり、光が受光部ＳＫよりしゃ断されるおそれはない
が、平面反射鏡Ｍが犬きくなり不経済である。また、受
光部Ｓの位置及び大きさが、平面反射鏡Ｍの位置によっ
て制限されるということは、装置全体の最適設計？：行
なう上で問題となる。
Ｌと焦点ｆの間に挿入するため１例えば、中間点ｆ／２
Ｋ平面反射鏡Ｍをおくと、その大きさは、レンズＦＬ
の大きざ（口径２Ｌ）の半分程度の物が必要となる。ま
た、焦点が平面反射鏡ＭＫよって反射された位［Ｐけ、
レンズＰＬの焦点距離によって決定されることから、平
面反射鏡Ｍの大きさをＬより小さくシ、ざらにコンパク
トにするため、焦点ｆとその中間点ｔ７２との間に設置
すると、Ｐ点が平面反射鏡Ｍに接近し、受光部Ｓの大き
さにより、光の一部が受光部Ｓでしゃ断される場合があ
る。逆に平面反射鏡ＭをレンズＦＬと中間点ｆ／２との
間に設置すると、受光部Ｓと平面反射鏡Ｍとの距離が長
くなり、光が受光部ＳＫよりしゃ断されるおそれはない
が、平面反射鏡Ｍが犬きくなり不経済である。また、受
光部Ｓの位置及び大きさが、平面反射鏡Ｍの位置によっ
て制限されるということは、装置全体の最適設計？：行
なう上で問題となる。
（釦明の目的）
本発明は上記欠点ＶＣ鑑みなされたもので、その目的と
するところは、太陽を追尾することなく効率的に太陽光
の集光ができ、しかもコスト面においても小型化の面に
おいても最適設計が可能な太陽光集光装置を提供するに
ある。
するところは、太陽を追尾することなく効率的に太陽光
の集光ができ、しかもコスト面においても小型化の面に
おいても最適設計が可能な太陽光集光装置を提供するに
ある。
（発明の開示）
第５図は本発明に係る原理図であり、従来例と異なる構
成は、平面反射鏡に替え凹面反射鏡Ｍ′とし、その位置
をレンズＦＬの焦点ｆの後方点ｆ′とした点である。
成は、平面反射鏡に替え凹面反射鏡Ｍ′とし、その位置
をレンズＦＬの焦点ｆの後方点ｆ′とした点である。
面シて、かかる構成においてレンズＦＬの焦点距離ｆと
凹面鏡Ｍ′の焦７（距ｆｍ ｆ＋とを合成することによ
り、その焦点距離ｆ２（ｆ２はｆ 、 ｆ、の関数とな
る）は自由ＶＣ設定できるのはぎうまでもないことであ
る。また、凹面鏡Ｍ′の設置角度を変えることにより、
焦点の位＠Ｐの高さ方向も自由に選べることより、従来
例と同じレンズを用いたとしても凹面鏡Ｍ′の焦点距離
や設置角を選択することで、Ｐ点の位置が全く自由に選
べ、装置を最適設計するのに好適であることが理解でき
よう。更に、焦点後方に凹面鏡Ｍ′を設置するので、凹
面鏡Ｍ′の大きさも、例えばｆ／２なる位置に平面反射
鏡Ｍを置いた場合の半分以下でよく経済的である。更Ｖ
Ｃまた。レンズＦＬ自体の焦点距離を短くしても、凹面
鏡Ｍ′との合成焦点を自由に設定できるので、レンズＦ
Ｌと凹面鏡Ｍ′との間隔を短くでき、装置全体を従来以
上にコンパクト化できる。
凹面鏡Ｍ′の焦７（距ｆｍ ｆ＋とを合成することによ
り、その焦点距離ｆ２（ｆ２はｆ 、 ｆ、の関数とな
る）は自由ＶＣ設定できるのはぎうまでもないことであ
る。また、凹面鏡Ｍ′の設置角度を変えることにより、
焦点の位＠Ｐの高さ方向も自由に選べることより、従来
例と同じレンズを用いたとしても凹面鏡Ｍ′の焦点距離
や設置角を選択することで、Ｐ点の位置が全く自由に選
べ、装置を最適設計するのに好適であることが理解でき
よう。更に、焦点後方に凹面鏡Ｍ′を設置するので、凹
面鏡Ｍ′の大きさも、例えばｆ／２なる位置に平面反射
鏡Ｍを置いた場合の半分以下でよく経済的である。更Ｖ
Ｃまた。レンズＦＬ自体の焦点距離を短くしても、凹面
鏡Ｍ′との合成焦点を自由に設定できるので、レンズＦ
Ｌと凹面鏡Ｍ′との間隔を短くでき、装置全体を従来以
上にコンパクト化できる。
なお、集光レンズを通る各光路中に凹面反射鏡を挿入し
、その位置、角度を適切に選択することは前記従来例と
同様であるが、鏡の位置は当然、焦点後方へ平行移動し
なければならない。
、その位置、角度を適切に選択することは前記従来例と
同様であるが、鏡の位置は当然、焦点後方へ平行移動し
なければならない。
次に、第６図は本発明の一実施例を示す概略図で光学系
のみを示す。これは、前記従来例で述べたと同様に２枚
のレンズＦＬ、、ＦＬ２のそれぞれの光軸を、高さ方向
を設置場所の緯度だけ項け、方位方向を南北方向から一
方のレンズＦＬ、は東へ３０度、他方のレンズＦＬ２は
西へ田度それぞれ端けて設置し、それらのレンズの焦点
後方に凹面鏡Ａｉ！’。
のみを示す。これは、前記従来例で述べたと同様に２枚
のレンズＦＬ、、ＦＬ２のそれぞれの光軸を、高さ方向
を設置場所の緯度だけ項け、方位方向を南北方向から一
方のレンズＦＬ、は東へ３０度、他方のレンズＦＬ２は
西へ田度それぞれ端けて設置し、それらのレンズの焦点
後方に凹面鏡Ａｉ！’。
Ｍ２′ をそれぞれ設置したもので、レンズＦＬｌによ
り午前の入射光Ｂｌを二叉状の一方の受光部Ｓ１ に集
め、レンズＦＬ２により生活の入射光Ｂ２を他方の受光
部５２Ｖｃ集め、それらをダク） Ｓｓにより室内′＼
送送光る。
り午前の入射光Ｂｌを二叉状の一方の受光部Ｓ１ に集
め、レンズＦＬ２により生活の入射光Ｂ２を他方の受光
部５２Ｖｃ集め、それらをダク） Ｓｓにより室内′＼
送送光る。
このように構成することにより、２枚のレンズを共に南
に向けるより、集光量のピーク値は下るものの集光量の
変化の少ない集光装置を提供できる。
に向けるより、集光量のピーク値は下るものの集光量の
変化の少ない集光装置を提供できる。
（発明の効果）
本発明は」二記のように、集光レンズと反射鏡と受光部
とを備え、上記レンズと該レンズによる太陽焦点軌跡と
の間に複数の反射角で、構成された反射鏡を介在して太
陽の高度及び方向にかかわらず常に一定の位置に結像さ
せると共に、該結像位置に受光部を設けた大陽光集光装
置において、上記 、反射鏡を凹面鏡とし、且つレンズ
の焦点を中心としレンズの反対側へ設置したことにより
、凹面鏡を介して結像する位置、即ち受光部の位ＩＮを
所望位１イに選べるため、装置の最適段重が可能となる
。
とを備え、上記レンズと該レンズによる太陽焦点軌跡と
の間に複数の反射角で、構成された反射鏡を介在して太
陽の高度及び方向にかかわらず常に一定の位置に結像さ
せると共に、該結像位置に受光部を設けた大陽光集光装
置において、上記 、反射鏡を凹面鏡とし、且つレンズ
の焦点を中心としレンズの反対側へ設置したことにより
、凹面鏡を介して結像する位置、即ち受光部の位ＩＮを
所望位１イに選べるため、装置の最適段重が可能となる
。
また凹面鏡をレンズの焦点後方に設置するので、凹面鏡
の大きさは平面反射鏡に比べ小さなもので良く経済的で
あり、レンズと凹面鏡との合成焦点を自由に設定できる
のでより小型化を図ることができる。
の大きさは平面反射鏡に比べ小さなもので良く経済的で
あり、レンズと凹面鏡との合成焦点を自由に設定できる
のでより小型化を図ることができる。
第１図は大陽光焦点軌跡図で、（ａ）はｘ −ｙ平面図
、 １ｂｌｆ″ｉｘ −ｚ鉛直面図、第２図は本発明に
係る先行技術を示す概念図、第８図は本発明に係る先行
技術の受光部を示す簡略斜視図、第４図は本発明に係る
先行技術の原理図、第５図は本発明に係る原理図、第６
図は本発明の一実施例を示す概略図である。 特許出願人 松下電工株式会社 代理人弁理士 竹 元 敏 丸 （ほか２名）
、 １ｂｌｆ″ｉｘ −ｚ鉛直面図、第２図は本発明に
係る先行技術を示す概念図、第８図は本発明に係る先行
技術の受光部を示す簡略斜視図、第４図は本発明に係る
先行技術の原理図、第５図は本発明に係る原理図、第６
図は本発明の一実施例を示す概略図である。 特許出願人 松下電工株式会社 代理人弁理士 竹 元 敏 丸 （ほか２名）
Claims (1)
- （１） 集ｙ（−レンヌと反射鏡と受光部とを伺え、
上記レンズと該レンズによる太陽焦点軌跡との間に複数
の反射角で構成きれた反射鏡を介在して太陽の高度及び
方向にかかわらず常に一定の位置に結像させると共に、
該結像位置に受光部を設けた太陽光集光装置において、
上記反射鏡を凹面鏡とし。 且つレンズの焦点を中心としレンズの反対側へ設置した
ことを特徴とする太陽光集光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57191518A JPS5979215A (ja) | 1982-10-29 | 1982-10-29 | 太陽光集光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57191518A JPS5979215A (ja) | 1982-10-29 | 1982-10-29 | 太陽光集光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5979215A true JPS5979215A (ja) | 1984-05-08 |
Family
ID=16275984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57191518A Pending JPS5979215A (ja) | 1982-10-29 | 1982-10-29 | 太陽光集光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5979215A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2637048A1 (fr) * | 1988-09-23 | 1990-03-30 | Olivier Dominique | Dispositif d'eclairage utilisant l'energie solaire |
-
1982
- 1982-10-29 JP JP57191518A patent/JPS5979215A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2637048A1 (fr) * | 1988-09-23 | 1990-03-30 | Olivier Dominique | Dispositif d'eclairage utilisant l'energie solaire |
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