JPS6344619A

JPS6344619A - 太陽光集光伝送装置

Info

Publication number: JPS6344619A
Application number: JP18979186A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Shimizu; 清清水
Original assignee: Taisei Kogyo KK
Current assignee: Taisei Kogyo KK
Priority date: 1986-08-12
Filing date: 1986-08-12
Publication date: 1988-02-25

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、太陽光を建物内に効率的に取込み、これを室
内照明や樹木の育成その他に活用する太陽光集光伝送装
置に関する。

〔従来の技術とその問題点〕

このような太陽光集光伝送装置として、従来プラスチッ
クの球形カプセル内に板状レンズを蜂の巣状に結集して
太陽光の集光部を形成し、この集光部を太陽に追尾させ
て駆動するとともに、板状レンズから光フアイバーケー
ブルで室内に太陽光を伝送するものが存在する。

これは通称“ひまわり”と呼ばれるもので、このような
光フアイバーケーブルで光を伝送する従来装置ではファ
イバー自体のエネルギー）ｉ失が大きく、せっかくレン
ズで集光した陽光も一定割合しか活用できない。又、比
較的長い距離を光フアイバーケーブルで伝送すると、材
料中に含まれる微量金属元素等により、もとの太陽光の
成分分布と異なったものになってしまう。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、エネルギ
ー損失が少なく又受光面での太陽光成分を変化させるこ
となく伝送出来る太陽光集光伝送装置を提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前記目的を達成するため、平板状集光レンズと
これに対応する第１のコリメートレンズ及び第１の反射
体の組合せを複数寄せ集めた集光部と、該集光部からの
前記第１の反射体による光を集合させ平行光にする第２
の反射体と第２のコリメートレンズとからなる伝送光形
成部とを太陽へ追随する回転装置へ設け、この伝送光形
光部の光軸上に、これと応動して回転して伝送光を室内
へ連通ずる垂直管内に移送する第３の反射体を配設し、
さらに該垂直管の室内側に反射体による送光手段を適宜
位置に内蔵する送光管を連結したことを要旨とするもの
である。

〔作用〕

本発明によれば、太陽の動きに追随する平板状集光レン
ズで集められた太陽光は第１のコリメートレンズで平行
光に修正され第１の反射体で第２の反射体へと送られる
。

一方、第２の反射体はこのようにして複数のレンズから
の平行光を集合し、一つの束にして第２のコリメートレ
ンズを通過させる。該第２のコリメートレンズでは光の
拡散を防［ヒして、第３の反射体へ光を送り、この第３
の反射体ではこの光を受けて９０゛以下の適宜な角度で
反射させ、垂直管内へ光を伝送する。垂直管内に入った
光は建物内に入り、該垂直管に連結する送光管内の反射
体で適宜な方向に制御されながら、必要な所へ送られ、
太陽光として取出される。

〔実施例〕

以下、図面について本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明の太陽光集光伝送装置の説明図で、図中
１は集光部、２は伝送光形成部を示す。

これらは、建物の屋上や屋根上などに設置されるもので
、集光部１は第２〜４図に示すように、格子状若しくは
ハニカム状の枠３４１３内に多数板同一面状に並設した
平板状集光レンズ・［と、各レンズ４の焦点の後方に設
けた第１のコリメートレンズ５及びその光軸上に設けた
第１の反射体６で構成する。前記平板状集光レンズ４に
はフレネルレンズ等が利用でき、また反射体６には薄い
白ガラスを素材とし、裏面反射材として恨をもちい、上
面とエポキシ樹脂や有機シリコン等の耐熱保護被膜で覆
った特殊ミラーが適する。なお・この第１の反射体６は
その反射光が後述の第２の反射体７に向かうようにその
反射角を各々異ならせて取付けられる。

図中８ａは、前記集光部１を一方の端部に設け、他端に
カウンター９を取付けた回動フレーム、８ｂはこれと直
交する回動軸で、該回動軸８ｂの中央に断面へ角形の末
広がりの筒体で内面を鏡面とした前記第２の反射体７と
複数のレンズの組合せによる第２の合成コリメート１１
からなる伝送光形成部２を取付けた。

なお、例えば平板状集光レンズ４と第１のコリメートレ
ンズ５の間などに近赤外線や紫外線のカットフィルター
１０を配設するが、フィルター１０は、自然の太陽光線
分のうち、中波長紫外線以下や赤外線及び熱線等の人体
への悪影成分を除去し、可視光のみを通過させる役割の
ものを用いる。

また、この場合さらに特殊フィルターを組合わせて４μ
〜４００μの遠赤外線は前記可視光とともに通過させる
ようにしてもよい。

屋上環に取付ける支持脚１２上の回転テーブル１３に前
記回転軸８ｂを軸支する基台３２を立設し、該回動軸８
ｂに設けたスプロケット１４と回転テーブル１３上のモ
ーター１５のスプロケット１４’とをチェーン１６で連
結する。図中１７は回転テーブル１３側のスプロケット
、１７’は支持脚１２側に固定して設けたモーター１８
のスプロケット、１９はこれらスブロケッ）１７．１７
　　’を連結する無端チェーンを示す。

また、前記第２の合成コリメートレンズ１１の後方光軸
上に第３の反射体２０をその反射角が室内へ連通するア
クリル管等の透明な垂直管２１の端部開口に向くよう回
動自在に設ける。この反射体２０は第４図に示すように
回動軸８ｂの凹部に軸支するとともに、コリメートレン
ズ１１を含む伝送光形成部２や集光部１の回動と連動す
るように、伝達ギヤ３０を介して回動軸８ｂと連結する
。

さらに、前記回転テーブル１３からの上方を円筒形若し
くは球形の保護ドーム３１で覆う。このド−ム３１は、
少なくとも太陽の日射面は透明部材で形成する。

前記垂直管２１の乍端は室内へ入り、送光管となる水平
管２２に連結する。その連結部には反射体２３ａが配設
され、該水平管２２の途中にはこの反射体２３ａに対向
する反射体２３ｂを設け、さらに水平管２２の枝管２２
ａには前記反射体２３ｂに対向する反射体２３ｃ、これ
に対向する反射体２３ｄ、　２３ｄ　’を配設する。図
中２５．２５’は枝管２２ａに形成され、拡散レンズ２
６を内蔵した太陽光取出口で、これらは各反射体２３ｄ
、　２３ｄ　’の反射角上に形成する。そして、これら
は固定されたものでもよいが、取出口２５ｄ′のごとく
節を設けて屈曲可能としてもよく、その場合は適宜個所
に反射体２７を設ける。また、各反射体２３ａ〜２３ｄ
′の一部は回動又は上下動自在に取付け、不必要時には
光軸から外すようにした。

さらに、送光路が長距離に渡る場合は、コリメートレン
ズ等を内蔵したピームシポリ及び方向調整装置２Ｂを設
けてもよい。

次に、使用法及び動作について説明する。

太陽光は、集光部１の平（瓦状集光レンズ４で集められ
、第１のコリメートレンズ５で平行光に修正されて第１
の反射体６で反射される。

その際、フィルター１０では可視光線及び必要に応じて
遠紫外線のみが取出され、第２の反射体７では、このよ
うに各集光レンズ４からの反射体６による反射光を受け
、−束の平行光にして第２の合成コリメートレンズ１１
に反射させる。コリメートレンズ１１で拡散を防止され
た伝送光は第３の反射体２０で反射されて垂直管２１内
に入る。

そして、該伝送光は垂直管２１内を直進して建物の奥へ
と入り込み、反射体２３ａで反射されて水平管２２へ移
送され、反射体２３ｂ　、　２３ｃ　、　２３ｄでそれ
ぞれ角度修正されて取出口２５に致り、拡散レンズ２６
で照射範囲を広げられて取出される。

次に、時間とともに太陽からの日射角が変化するが、こ
れに対してはモーター１８により回転テーブル１３が上
部の保護ドーム３１ごと水平方向に回動し、またこの回
転テーブル］３上の回動フレーム８ａは保護ドーム３１
内でモーター１５で上下方向に回動するので、例えば枠
ｍ３の一部に光センサ−２９等を設けておき、この出力
でモーター１８．１９の駆動を制御して平板状集光レン
ズ４が常に太陽に対向するように自動制御ｎする。

また、モーター１５で回動軸８ｂが回転する時は、伝達
ギヤ３０を介して第３の反射体２０も一定角度回転する
。その動きは伝達ギヤ３０相互の歯車比で定まり、レン
ズ４の動きに対して反射体２０が常にその反射角が垂直
管２１へ向（ように前記歯車比を決定すればよい。

他の実施例として例えば第１の反射体６と第２の反射体
７との間に可視光を透過し、熱線を反射するコールドフ
ィルター３３を配設し、その反射光を熱交換器３４へ向
けることもできる。そして、この熱交換器３４へは途中
が前記垂直管２１に沿って室内へ入る温水ｗｉ環パイプ
３５を接続した。

このようにすれば、コールドフィルター３３で反射され
た＝　８７？Ｉを太ｉ場の熱エネルギーとして利用し、
温水循環パイプ３５を介して湯などを作ることができる
。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の太陽光集光伝送装置は、太陽
に追随する平板状集光レンズで集めた太陽光を建物内の
所要個所に取入れるのに光フアイバーケーブルを用いず
に、−木の光の束として反射体による反射で行い、また
その間に光が拡散しないように配慮したので、エネルギ
ー損失はほとんどなく有効率の高い太陽光が得られるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の太陽光集光伝送装置の説明図、第２図
は室外側装置の縦断側面図、第３図は同上正面図、第４
図は同上横断平面図、第５図は室内側装置の縦断側面図
である。 ■・・・集光部　　　　　２・・・伝送光形成部３・・
・枠組　　　　　　４・・・平板状集光レンズ５・・・
第１のコリメートレンズ６・・・第１の反射体　　７・・・第２の反射体８ａ・
・・回動フレーム　８ｂ・・・回動軸９・・・カウンタ
ー　　　１０・・・フィルター１１・・・第２の合成コ
リメートレンズ１２・・・支持脚　　　　　１３０１０
回転テープ）Ｌ。１４．１４’・・・スプロケット１５、１Ｂ０．・モーター　　１６．１９・・・無端チ
ェーン１７．１７′・・・スプロケット２０・・・第３の反射体　　２１・・・垂直管２２・・
・水平管　　　　　２２ａ・・・枝管２３ａ、　２３ｂ
、　２３ｃ、　２３ｄ、２３ｄ　’　・・・反射体２５
．２５’・パ・太１場光取出口２６・・・拡散レンズ　　　２７・・・反射体２８・・
・ピームシポリ及び方向調整装置２９・・・光センサ−
３０・・・伝達ギヤ３１・・・保護ドーム　　　３２・
・・基台３３・・・コールドフィルター

Claims

【特許請求の範囲】

平板状集光レンズとこれに対応する第１のコリメートレ
ンズ及び第１の反射体の組合せを複数寄せ集めた集光部
と、該集光部からの前記第１の反射体による光を集合さ
せ平行光にする第２の反射体と第２のコリメートレンズ
とからなる伝送光形成部とを太陽へ追随する回転装置へ
設け、この伝送光形成部の光軸上に、これと応動して回
転して伝送光を室内へ連通する垂直管内に移送する第３
の反射体を配設し、さらに該垂直管の室内側に反射体に
よる送光手段を適宜位置に内蔵する送光管を連結したこ
とを特徴とする太陽光集光伝送装置。