JPS63261602A - 太陽光採光装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、太陽の移動方向の追尾をすることなく太陽光
を光ファイバによう収集する太陽光採光装置に関する。

〔従来の技術〕

従来から、太陽光採光装置としては次の如きものが知ら
れている。その１は屋根に、光線透過率と光拡散性の優
れ九メタクリル樹脂板を取付、室内に太陽光を取シ入れ
るものであ夛、この技術には次の如き長所、すなわち、 ａ）太陽光を取入れるため太陽の移動を追尾する友めの
装置が不要であること ｂ）太陽光を集光する九めのフレネルレンズや曲面鏡な
どの光学系が不要であること ０）地表に到達する太陽光には、雲、ちシ等の散乱を受
けていない直達光と、散乱を受けた拡散光があるが、こ
の両者を利用できることを有している。

その２は太陽の移動方向に対するレンズ角度を自動的に
変えながら太陽光を７レネルレンズで集め、フレネルレ
ンズの焦点に光の受光端面を設けた光フアイバケーブル
を通して太陽光を必要な場所に送勺込むものであり、例
えば、■う７オーレ・エンジニアリング展の太陽光自動
集光伝送装置「ひまわシ」が知られている。

ま友、前記「ひまわり」で採用されているような、高価
な太陽光の追尾機構を使用せずに効率的に太陽光の集光
を行うことを目的とした太陽光集光装置としては特開昭
５９−１１９３１０号公報に示される方法があり、この
発明ＶＣはａ）　　光フアイバケーブル、光ダクトなど
導光部を有している几め、任意な場所へ採光することが
できること ｂ）出射部を選択することによシ、各種の照明形態が得
られること などの長所を有している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記の従来技術のうち、その１で示し比ものは、採光板
を設置し次屋根の下にある室内しか採光することができ
ないという難点がラシ、その２で示し友もののうち太陽
光を集光するためにフレネルレンズを使用したものは、
太陽光と７レネルレンズの中心軸に数０以下のずれがあ
っても、はとんど、集光できなくなるため、精度のよい
太陽光の追尾装置が必要となる。また、追尾装置を不要
とする方法も検討されている力ζ特殊な形状の曲面鏡な
どの光学系が必要となる次め、多額な費用を要するとい
った問題がある。

さらに、光学系で集光するため直達光しか利用できず、
快晴の日でも全光線の１０％、曇つ土日には全光線の１
００Ｘを占める拡散光を利用できないという難点がある
。

〔問題点を解決する次めの手段〕

本発明は、前記従来開発されてき次太陽光集光技術の長
所を保ちながら、従来技術の問題点を解決し得を太陽光
集光装置を開発することを目的としてなされ友ものであ
シ、太陽光の追尾装置、太陽光を集光するためのフレネ
ルレンズ、曲面鏡などの光学系が用いていないにも係わ
らず、任意な場所で採光することができる太陽光採光装
置を提供するものであり、その要旨とするところは春分
若しくは秋分の南中又は北中時の太陽の方向に対して赤
経方向及び赤緯方向に前後して傾斜させた光入射端を配
置した光ファイバを備えた太陽光集光装置にある。

まず、日本での太陽光の移動について簡単に説明する。

赤緯方向については、次の式により求められる。

１士２３．５°Ｘ５ｉａ（２πＴ１５６５）＋５４．５
δ：太陽の赤緯度 Ｔ：春分点からの日数 従って、冬至の赤緯度は３１°であシ夏至の赤緯度は７
８°とその間隔は４７°移動していることになる。

赤経方向については、次の式により求められる。

Ｈ＝１５°Ｘ（ｔ−１２十Ｐ／ｌ　５＋θ）Ｈ：太陽の
赤経度 ｔ：時刻 Ｐ：〔設置点経度−標準時経度（日本の場合東経１３５
°）〕 ｅ：均時差（＋＋　６．４〜１４．３分）従って、３６
０’／日、即ち、１５°／時間移動する。

太陽光採光装置として、例えば、午前９時から午後３時
までの太陽光を採光する九めには、赤緯は４７°、赤経
は９　Ｑ”の範囲の太陽光を集光することが必要となる
。

本発明は、開口数の大きいプラスチック光ファイバを多
数本使用し、各党ファイバの光入射端面を太陽光の入射
方向に対しある範囲内で種々の方向に傾斜させて配置さ
せることによシ、太陽光採光装置を備えていない従来技
術の太陽光集光装置では列置太陽光の長時間にわたる集
光に成功し次ものである。

ポリメチルメタクリレート系重合体にて代表されるプラ
スチックを芯成分とするプラス系光ファイバは、その開
口数は０．５であり、その端面よシロ０°の範囲の太陽
光を入射させることができる。また、この範囲の入射角
であれば、直連光ばかりでなく、拡散光も入射させるこ
とができる。

従って、赤緯の方向については、プラスチック系光ファ
イバの入射端を春分、あるいは、秋分の太陽の方向に向
けておけば、冬牟から夏至までの太陽光を入射すること
が可能であり、追尾することは不要となる。赤経の方向
につ込ては、プラスチック系光ファイバの入射角よりも
広角にすることが必要となるため、例えば、南中時に対
して＋１５°傾斜し光入射端を有する光ファイバを併設
することによ）、９０°の範囲を集光することが可能と
なり、午前９時から午後３時までの太陽光を採光する場
合、追尾することは不要となる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は１本発明の採光装置で用いる光ファイバの入射
部の断面図を示すものである。

プラスチック系光ファイバｌａ、ｌｂの中心を、赤緯方
向については、春分あるいは秋分の。

赤経方向については、南中（南半球の場合は北中）時の
太陽の方向に向は念。プラスチック系光ファイバ１ａは
、赤経方向に−１５’、　　Ｉ　ｂは＋１５°傾斜させ
て配置させている。

なお、本発明の太陽光採光装置はプラスチック系光ファ
イバ各々２本を対としてその角度を変え複数本配置する
か、プラスチック系光ファイバを複数本束ね次バンドル
を、夫々の方向に配置させればよい。

第１図に示す如く光ファイバの太陽光入射部に、傾斜面
を設けることによシ１年中の太陽光を採光することが可
能となるが、採光効率を向上させる九めＫは、プラスチ
ック系光ファイバの太陽光の入射端面の赤緯を、冬には
３１０、夏には７８°にすればよい。

また、太陽光の方向による採光のバラツキを少なくする
次めには、春分又は秋分の南中又は北中を中心軸とし赤
緯方向に±２３．５以下なる範囲でグラスチック光ファ
イバ詳を移動せしめる手段を設け、プラスチック光ファ
イバの光入射端面を南中又は北中軸に対し赤経方向に±
６０°以下で、ランダムな角度で傾斜させ念プラスチッ
ク光ファイバを配置させることにより、春夏秋冬を通じ
、午前９時前后から午后３時前后にかけて太陽光を採光
することができ几。

第２図は、第；図のグラスチック光ファイバの光入射部
の太陽光採光の範囲を示しｔものである。

横軸は赤経、縦軸は赤緯であシ、単位は度である。Ｃの
範囲は、太陽光の入射角の範囲を示しており、季節は冬
至から夏至まで、時間は午前９時から午後３時までであ
る。ａの範囲はグラスチック系光ファイバ１ａの入射角
を、ｂはグラスチック光ファイバ１ｂの入射角を示して
いる。従って、ａとｂの論理和の範囲が、採光可能な範
囲である。２本のグラスチック光ファイバの光入射端面
軸を、春分又は秋分の太陽の南中又は北中時の太陽の方
向に対する傾斜角を±１５°の範囲に設定するとプラス
チック系光ファイバの開口角は±３０°である几め長時
間にわたり太陽光を採光することができるのである。

太陽光採光装置の構成としては、これまでに説明した太
陽光の光入射部、導光部以外に出射部が必要となるが、
本発明では、従来技術のその２に示し次技術と同様、出
射部を選択することにより、各種の照明形態をとること
ができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は次の特徴を有しており、
従来開発されてきた太陽光採光装置に比べ極めて有用な
ものである。

ａ）　　太陽光を追尾するための装置が不要である。

ｂ）太陽光を集光するためのフレネルレンズ、曲面鏡な
どの光学系が不要である。

Ｃ）光ファイバを引き回すことにより、任意な場所へ採
光することができる。

ｄ）直達光ばか夛でなく、快晴の日の１０％、曇った日
の１００Ｘを占める拡散光を利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の太陽光採光装置“のグラスチック光
ファイバの光入射部の傾斜角度を示す断面図であシ、第
２図は、第１図の入射部の太陽光按光の範囲を示すもの
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）春分若しくは秋分の南中又は北中時の太陽の方向に
   対して、赤経方向に前後して傾斜させた光入射端を配置
   した光ファイバを太陽光採光器として備えたことを特徴
   とする太陽光採光装置。 ２）春分若しくは秋分の南中又は北中時の太陽の方向に
   対し、赤経方向に±６０°以下の範囲の傾斜角度のプラ
   スチック系光ファイバの光入射端を有する多数本の光フ
   ァイバを備えた太陽光採光装置であり、該太陽光集光装
   置の軸を春分又は秋分の南中又は北中時の太陽の方向に
   対し赤緯方向に±２３．５°の範囲で移動しうる機構を
   備えさせたことを特徴とする太陽光採光装置。