JPS6260765B2 - - Google Patents

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を建物内へ導く
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可能であ
つても、太陽光は光量が不安定であり補助照明装
置が必要となる。この補助照明として従来通り天
井へ電灯配線を施し照明器具を取り付ける構造で
は太陽光導入装置との併用構造が複雑であり、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、太陽光を自
由に建物内部へ導入し、補助光源として人工光を
用いることができ、しかも補助照明として天井の
電灯配線を必要としない太陽光利用照明装置を得
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
で集光した太陽光を供給装置の第１入光部へ導び
き、この供給装置では第１入光部からの太陽光及
び第２入光部からの人工光を出光部へ送る構造と
し、この出光部からの光を光バンドル化された光
フアイバを通して建物内の拡散器へ送ることによ
り太陽光と人工光を併せ用いるようになつてい
る。

以下本発明の実施例を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
１２が設置されている。この集光装置１２には建
築物１０へ固定される固定台１４へ移動フレーム
１６が支持されて固定台１４に対して垂直軸回り
（太陽方位角方向）に、またこの移動フレーム１
６へ移動フレーム１７が支持されて水平軸回り
（太陽高度方向）に回動可能でなつている。

この移動フレーム１７の先端部には第２図に群
細に示される集光ユニツト１８が複数個取りつけ
られている。この集光ユニツトは軽量金属又はプ
ラスチツクからなる函体の一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光フ
アイバ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。この集光用バンドル光フアイバ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アイバケー
ブル２８へ接続されている。

従つてこの集光装置１２は太陽光を集光してバ
ンドル光フアイバケーブル２８へ送るようになつ
ている。

なお、固定台１４及び移動フレーム１６にはス
テツプモータ等の移動フレーム駆動装置３０，３
１がそれぞれ設けられており、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置３４からの指令で集光
レンズを常に太陽の動きに追従させるようになつ
ている。

前記バンドル光フアイバケーブル２８は建築物
室内の照度確保の点を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
ル光フアイバを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が介在されると共
に、先端は建築物１０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置３６の第１入光
部３８（第３図）へ接続されている。この第１入
光部３８では円錐状反射パネル４０の頂点へ光フ
アイバの端部が、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アイバからの光
をレンズ４２を通して平行光として光路４４の一
端へ送るようになつている。

光路４４の他端は出光部４６へ接続されてお
り、これによつて出光部４６が第１入光部３８と
対向している。この出光部４６にはレンズ４２と
同一光軸上に集光レンズ４８及びこの集光レンズ
４８の焦点にバンドル光フアイバケーブル５０の
各光フアイバの一端が対応している。従つて出光
部４６では第１入光部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つ
ている。このバンドル光フアイバケーブル５０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入光部３８に加えて
第２入光部５２が設けられており、第１入光部３
８と共に出光部４６に対応している。この第２入
光部５２は第１入光部３８と同様に円錐状反射パ
ネル４０及びレンズ４２を有しているが、レンズ
４２の焦点、すなわち反射パネル４０の円錐頂部
にはハロゲンランプ等の高輝度ランプ５４が設け
られている。このランプ５４はスイツチ回路５６
内のスイツチ５８を介して分電盤６０へ接続され
ており、分電盤６０は図示しない電気室から供電
されるようになつている。

第２入光部５２のレンズ４２は光路４４に対し
て傾斜した光路６２を介して出光部４６の集光レ
ンズ６４と対向しており、この集光レンズ６４は
集光レンズ４８と同様にバンドル光フアイバケー
ブル５０の各光フアイバの端末と対応している。
これによつて出光部４６へは両入光部３８，５２
からの光が異る入射角で入光されるので、第１入
光部３８からの太陽光に加えてスイツチ５８の閉
成時にランプ５４の人工光をバンドル光フアイバ
ケーブル５０へ送り込むことができるようになつ
ている。このバンドル光フアイバケーブル５０の
中間部には必要に応じて光コネクタ２６を設け
る。

なおスイツチ回路５６は操作盤６６を建築物１
０の室内へ面した側壁６８へ設けることにより手
動でランプ５４の光度を調整可能とすることがで
きる。また出光部４６等に光量センサーを設け、
第１入光部３８からの太陽光と第２入光部５２か
らの人工光との合計光量を常に一定に、又は所望
の光量にするようにランプ５４の光量を自動的
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入光部３８，５２
及び光路４４，６２は真空状態として光損失を少
なくすることが好ましい。また出光部４６では入
光部と同様に円錐形又はこれに類似の反射パネル
７０を設けて光損失を少くしている。

さらに光路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を設けることができ
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５０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７４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
口部を塞いでおり、この光拡散板７８が天井壁８
０へ固着されている。

ケース７６の上端へ必要に応じて取りつけられ
る光コネクタ７２にはバンドル光フアイバ８２が
接続されてバンドル光フアイバケーブル５０から
の光を受け取るようになつており、この光フアイ
バケーブル８２の先端部は光フアイバ８２Ａに分
岐して光拡散板７８のほぼ全域に分散して光拡散
板７８へ取りつけられている。従つて光拡散板７
８は光フアイバケーブル８２からの光を室内へ広
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へ取り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
作業で取りつけ可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。また従来構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光量
が充分であり、供給装置３６のランプ５４による
補助光は不要である。太陽光は駆動装置３０，３
１によつて移動フレーム１６，１７が太陽の移動
に追従するため適切に集光され、バンドル光フア
イバケーブル２８、供給装置３６、バンドル光フ
アイバケーブル５０を介して光拡散器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３
６内の光路４４へ遮へい板を介在させればよい。
また第１入光部３８と出光部４６との光軸を互に
ずらすことによつても太陽光の遮断が可能であ
る。

曇天時、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入光部５２からの人工光
が単独で、又は第１入光部３８からの自然光と合
成されて出光部４６へ送られ、バンドルフアイバ
ケーブル５０を介して光拡散器７４へ至り室内の
照明を行う。

次に第５図には本発明の第２実施例に係る供給
装置１３６が示されている。この実施例では第２
入光部５２の光軸が第１入光部３８の光軸と直角
とされており、この第２入光部５２からの光路１
６２は第１入光部３８からの光路と直交してい
る。この直交部には光路４４の光軸に対して４５
度傾斜して配置されたハーフミラー８４が配置さ
れており、第１入光部３８からの自然光を出光部
４６へ透過し、第２入光部５２からの人工光を出
光部４６へ反射できるようになつている。

従つて第２入光部からの光路１６２は出光部４
６側が光路４４と同一光路となつており、太陽光
と人工光はバンドル光フアイバケーブル５０への
入射角が等しくなつている。

なお、この第２実施例の構成とは逆に、第２入
光部５２からの光路を直線状に配し、この光路内
へハーフミラーを設けて第１入光部３８からの太
陽光をハーフミラーで反射させて出光部へ送る構
造にす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
おり、集光装置１１２から供給装置３６へ光ダク
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
されるようになつている。

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り、他端は建
築物１０内へ導かれており、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
は集光の一部を分岐してそれぞれ各階層の供給装
置３６へ送るようになつている。この分光ミラー
９２による分光は直接に、又はバンドル光フアイ
バー９４を介して第１入光部３８へ送られる構成
となつている。

またこの実施例の集光装置１１２は太陽光が集
光レンズ９６，９８を介してミラー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へ送るようになつている。
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
回りに駆動制御され、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
つている。

従つてこの実施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。

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を用い、
ミラー１００からの反射光を第１実施例と同様の
集光ユニツト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つてい
る。但しこの実施例では集光ユニツト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が下向きに配置されミラー１００へ向い
ている。

従つてこの実施例でも集光装置１１２のミラー
１００が移動する太陽光に追従して傾動し、常に
反射光を集光ユニツト１８へと送るので、光フア
イバケーブル２８は効率良く自然光を供給装置へ
送ることができる。特にこの実施例では集光ユニ
ツト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実施例であり、
集光装置の他の実施例である。この実施例におけ
る集光ユニツト１１８は集合住宅のバルコニーの
柵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。

集光ユニツト１１８はガラス又は軽量コンクリ
ート製のブロツク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１２
２であり、円錐頂部には集光用バンドル光フアイ
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
の集光用バンドル光フアイバ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２
８を介して供給装置へ接続されている。

従つてこの実施例の集光ユニツトは建築物の一
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を示し
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を用いてい
るが、他の人工光源も使用可能であり、太陽光を
光以外のエネルギに蓄積した後に再び光エネルギ
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、場合によつては室内へ立設
されるスタンド形としても適用可能である。

本発明に係る太陽光利用照明装置は、集光装置
からの自然光と、人工光源からの人工光とを供給
装置で建物内の拡散器へ送るので太陽光を有効に
利用して省エネルギ効果を得、補助照明として人
工光を用いるにも拘らず天井の電灯配線を不要と
することができる優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る太陽光利用照明装置の第
１実施例を示す断面図、第２図は集光ユニツトを
示す断面図、第３図は供給装置を示す概略図、第
４図は天井壁への拡散器取付状態を示す断面図、
第５図は本発明の第２実施例に係る供給装置を示
す概略図、第６図は本発明の第３実施例に係る集
光装置及び光ダクトを示す断面図、第７図は本発
明の第４実施例の集光装置を示す側面図、第８図
は本発明の第５実施例に係る集光装置を示す斜視
図、第９図は第８図に用いる集光ユニツトを示す
断面図である。 １０……建築物、１２，１１２……集光装置、
２８……バンドル光フアイバケーブル、３６，１
３６……供給装置、３８……第１入光部、４６…
…出光部、５０……バンドル光フアイバケーブ
ル、５２……第２入光部、５４……ランプ、５８
……スイツチ、７４……光拡散器、８０……天井
壁、８６……光ダクト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 建築物へ取りつけられ太陽光を集める集光装
   置と、この集光を移送する搬送路と、この搬送路
   からの集光を出光部へ送る第１入光部及び必要時
   に人工光を出光部へ送る第２入光部を設けた供給
   装置と、一端がこの供給装置の出光部へ接続され
   て出光部からの光を移送するバンドル化された光
   フアイバと、建築物内へ設けられると共に前記光
   フアイバの他の一端が接続されて移送された光を
   拡散放出する拡散器とを有する太陽光利用照明装
   置。 ２ 前記第１入光部からの光と第２入光部からの
   光は互に異る入射角で光フアイバの一端へ入光さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１項の太
   陽光利用照明装置。 ３ 前記第１入光部から出光部までの光路又は第
   ２入光部から出光部までの光路のいずれか一方に
   はハーフミラーが設けられ、他方の光路はこのハ
   ーフミラーで屈曲されて両光路の出光部側が同一
   光路となることを特徴とした特許請求の範囲第１
   項の太陽光利用照明装置。 ４ 前記集光装置から供給装置へ集光を送る搬送
   路はダクト本体の屈曲部へ集光反射ミラーが設け
   られて集光を搬送する光ダクトであることを特徴
   とした特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれ
   かに記載の太陽光利用照明装置。 ５ 前記集光装置から供給装置へ集光を送る搬送
   路はバンドル化された光フアイバで形成されるこ
   とを特徴とした特許請求の範囲第１項乃至第３項
   のいずれかに記載の太陽光利用照明装置。